TW201221409A - Control device for controlling an electric drive of an electric bicycle, and a method for supplying electric loads of an electric bicycle - Google Patents

Description

201221409 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於用於供電給一電腳踏車的負載的控制裝置 和方法，特別關於電腳踏車的燈故障的檢出和顯示。一般， 道路交通容許的腳踏車設有電照明裝置在此設有一電 源，它只供應照明。

L 7Ό削孜術J 照明故障會在道路交通造成很大危險，但電照明裝置 本身發的光信號並未朝向騎車者，因此騎車者不能直接檢 查操作是否正確，這點特別是在後車燈的操作。 舉例而言，文獻DE 20 1 14 272⑴提到一種電路，它 設在照明裝置和電源（一直流發電機）之間，且利用一求 視照明裝置的操作並將故障檢出。用於監視所 成此電路。 夕重以本，⑭構件只用於造 對於電腳車，#人Μ Α , 置的啟動（亦Β 控制装置中固然能將照明裝 '、Ρ電壓釋出）表示，但不能檢查實際操作。 【發明内容】 因此本發明的目的在提供 車用的照明裝置，它可用有J呆作瓜視裝置之電腳踏 匕J用有效率的方式實施。 此目的利用申請專利範 法達成。 以圍獨立項的-種控制装置和方 4 201221409 本發明可將照明監視有效地轉換，其中只需最起碼量 =附加構件。此外本發明可將電腳踏車的大部分既有的元 ^和電子元件-起使用，因此依本發明具有元件的功能， 2些凡件已設有其他功能。本發明可藉著將電腳踏車的即 控制裝置作最小的變更特別用簡單方式實施。 本發明特別適用於—些電腳踏車，它們有—踏板驅動 益及一電驅動器（及具蓄電池端子的電馬達，宜中一適人 =電腳踏車可有不同構造方式），特別是本發明也適用於 ::電操作的車輛（它們設有控制裝置以控制電驅動器且 不八有電踏板驅動器）例如電動滑溜板⑺如⑽驗）。 ^發明中照明裝置整合在控制裝置中，其中照明 電路被控制裝置供電或回接到和控制裝置相同的電源，昭 1電路有—發電手段端子，例如供電動車的後燈及前燈 二依本發明，監視照明的實際操作，這點利用一顯示器 顯示是否在照明手段端子有無電壓。本發明監視 :先發出的情形’其中，在照明裝置動作時檢出電流， 由其強度可推斷在照明裝置的故障或實際的光發出情形。 因此該照明電路的照明監視裝置同樣整合到控制裝置中。 此照明監視有一電流檢出電路，將流到發光手段端子的電 流檢出及分析相對於特別化的標準耗fl§，亦即相對於一 :閉或-端開放的電流強度區間。此照明電路可部分地或 兀全利用一些元件構成’它們與控制裝置的一部分或整個 電路整合在一 1C中，例如一微處理機中。 一 電流供 照明電路利用控制裝置以下元件的至少一個： 201221409 應手段（即蓄電池端子）叫筲留_ ^去 %千） 叶算早疋（它用於執行關於 電驅動器的控制1節及〜示功能，且更將送到發光 手段端子的電流分析及發一警告信號）、一顯示輪端（它 顯示有關電驅動器的資訊，i更將發到 流的分析結果送出卜此外，控制裝置的一操作=用電 於操作照明電路。 因此本發明關於用於控制一種電腳踏車的電驅動器的 控制裝置。在此’控制裝置有—電流供應輸人端，設計成 與電腳踏車一蓄電池連接。此外控制裝置有一控制輸出 端，用於連接到電驅動器，典型情形這類輸人及輸出端設 有插接連接件，俾較易安裝到腳踏車上。此外控制裝置有 <、、、月電路，匕包含一照明手段端子及一照明監視裝置。 照明監視裝置包含-電流檢出電路，設計成將在發光手段 端子發出的電流直接或間接求出。特別是電流檢出電路設 在一輸出切換回路中，它與發光手段端子連接。電流檢出 電路叹在照明電路的主電流路徑中，照明監視裝置設計成 田測得之電/;IL在一標準電流區間之外時發一警告信號。因 此照明監視裝置設計成將測得之電流分析，t &可直接或 間接測知。由於在標準操作時’電流強度和有瑕疵的操作 時（例如電流回路中斷）的電流強度大不相同，故電流強 度可直接或間接檢出。 本發明一實施例中’照明電路與控制裝置的電流供應 輸入端連接且被它供電。因此照明電路和控制裝置用相同 電源’照明電路可具一電壓轉換器，使電壓值配合照明標

S 201221409 準電壓（例如6V)。特別是當控制裝置之電流供入端 的電壓高得多時尤然，例如12v、24v、36v、術或㈣。 依第t更例，電流檢出電路可包含一旁路電阻， 匕成利用纟其上的電壓求出放出的電流。舉例而 言，„電流檢出電路可接到—比較器或控制裝置的-A/D轉 換器，它也將電胸^ 車的電驅動器的控制或調節功能轉 換。此變更例可特別簡翠地轉換，其中電流檢出電路主要 由旁路電阻轉換。旁路電阻可與一放大器組合，其輸入端 接在旁路電阻’且因此它設計成在該旁路電阻上 析前將它放大。依歐嫵中法 ^ Λ依以姆疋律，流過旁路電阻的照明電流係 由旁路電阻的電壓及導雷 例如小於_、二Γ::路電阻具小電阻 光手段端子。 ㈣或更小，旁路電阻㈣接到發 立 t更例中’電流檢出電路包含-感測FET (的一 4 /刀）。此電流檢出電路特 成，廉似而▲— 特別由一感測FE丁的感測端子構 路〜級，其提供照明電流 士 與發光手段端子連接以發出電 流（即照明電流）。電流 式*电 一 出電路设計成利用感測FET的 發子的電位求出發出之電流’依一等效方式，送到 發光手段端子的電流传藉拾φ , 出，…、， 感測FET的電池的電阻而求 出’匕與感測端子連接，或哕 池的電流求出。此變更例=…電 組合，它與感測端子連接，二該 壓依本發明分析前，將它放大。 子上的電 201221409 一第三變更例中，照明電路有一電壓轉換器，接在電 流供應輸入端，它特別是一向下轉換器。如上述，電壓轉 換器將控制裝置的電流供應輸入端的電壓（其值配合驅動 器）轉換成一可配合發光手段或照明的電壓，其中發光手 段或照明裝置可接到光手段端子。這種電壓轉換器一般包 含一調節手段，以將輸出電壓調節到一所要值。調節特別 利用電壓轉換器的一斬波器（Zerhacker，英：ch〇ppe〇的 鍵入比實施，它將一電流泵供應或代表一電流泵，其中該 鍵入比為在輸出端的負荷的量（相對於輸入電壓）。如不 用調節信號的鍵入比，也可用它的電位電作一值，特別是 一電位的有效值。因此，依電流檢出電路的此實施例，由 電壓轉換器的這種調節電路的一分路（Abgriff，英：ta沖〜） 提供。一在分路上的信號（調節信號）的一種電位或鍵控 比隨發光手段端子上的電流強度上升或下降。因此，鍵入 比或電位利用一明確單調函數，特別是一至少部段式線性 或比例的函數與所要輸出的電流結合，此函數直接由電愿 轉換性質或由其特性線產生。 如不控制在發光手段端子上的電流（即照明電流）也 可用！合開關。以整合之開關包含一切換元件及一電流 檢出電路。切換元件及電流檢出電路整合在一殼體中，宜 :ic形式’切換電路用一終級或一電子開關實施。電流檢 電路可（邛分地）整合到電子開關中或該電子開關的一 :制電路（它同樣整合到與該開關或切換元件及電流檢出 電路一樣的1C Φ、。λ )如此可使用習用於電腳踏車之電驅動 8 201221409 器用之一習知控制裝置’其中本發明的功能利用一單一（整 合的）構件提供，它更接手照明電流的電路。 整合之開關宜包含一電流位置，利用電流位準可另外 監視一電流，此電流係施在照明手段端子者。此整合開關 有一好處：與既有之系統能造成「增效」（Synergie)。整 合之開關可經一電壓轉換器供以蓄電池的電流，其中另一 方式’整合開關包含一電壓轉換器，α直接與電動腳踏車 的供電系統（Bor—tz )〔即蓄電;也，亦即拖夷蓄電池 (Trakti〇nsakkumulat〇r )〕連接。開關整合到電腳踏車的 驅動控制手段中，電子開關呈—整合之開關構件形式，它 具一電流檢出手段f你丨石α，m on 利用一開關電流位準檢出電 流），藉檢出該位準的電流而測得電流。 因此電流檢出電路利用一雷冷 用電机位準貫施，此電流位畢 供應發光手段端子（即盥蛩泣认b 即與電流輪出端子連接），且它的伤 準電流或與此相當的操作值（ 田J铞作值（例如在此電流 制電流）代表一雷户Γ — a * 的控

'衣電",L (匕施到發光手段子）。整合的n M 可包含一電晶體，它當作㈣七+ / °的開關 MOSFE丁或一雙極電晶體，且 特别疋一 ρβ ^ α 匕構成電流位準的一部分， 一閘極或基極電位代表— 丨刀 , 4i θ ., ’危’此電流供應照明手段端 子，特別是在此。電流位 于奴鸲 當作電流檢出電路（的一部分）=的閉極或基極端子 控制裝置，最好該替人拔 > 流位準或開關整合到 電路）整合到控制；（它包含切換元件和電流檢出 裝置中’例如整合 分或所有構件相同的電路板上。 、控制裝置的-部 201221409 發明另-實施例，控制裝置包含—顯示輸出端，在 ”上由控制裝置提供有關電驅動器的顯示資料。 明，此顯示輸出端還設計成發警告信號或顯示檢出之電 〇 方式係使控制裝置包含一聲訊轉換器，將警告作 號用聲音信號發出，控制裝置設計成提供有關電驅動器的 員一資料呈一共同顯示信號形式，為此控制裝置包含— *頁不電路’匕由有關電驅動器的操作及警告信號提供一A 同顯示信號，此信號可被一顯示器（例如一 LCD顯：器;、 顯示。本發明一特別實施例中，控制裝置包含_ 益（或聲音轉換器）本身，它宜利用一電纜或插接連接方 式與控制裝置連接，或與控制裝置整合到一共同殼體中。 2外，控制裝置的標準電流位準（它被取出以分析發 )了為單側開放的區間，因此可利用一單—限产 寺別表示，或可為一封閉的區域，它用二個限度值表示， 亦即用一上限及一下限表示’因此標準電流區間依第一實 施：：其上方係開放者。如此，如果檢出的電流超出標準 電流區間下限（例如在電流回路中斷時，肖別是當發光手 敌燒斷時），則在發光手段端子檢出到中斷。依一第二實 施例’標準電流區間上方開放。如此在照明切換回路；檢 出到紐路，或有不要的導電值和發光手段並聯，它們會影 響發光手段操作。依一第三實施例，標準電流區間為一封 閉區間。用此實施例，.在發光手段端子上或照明切換回路 中檢出到中斷。利用標準出間分析電流的作業係利用一比 較益或一另外裝置（它設計成作比較），例如一可程式的 201221409 微處理機。 本發明另一實施例，該照明端子包含一後燈接點和一 前燈接點，二者被照明電路供電接到照明電路。後燈接點 的前燈接點各做成插接點或螺合接點，且各包含至少一個 別的正電位端子，其中後燈接點和前燈接點宜各有一對地 接點。 如果二接點被相同終級（特別是電壓轉換器的終級）， 則終級的一控制手段與照明監視裝置連接，它設計成當檢 出到‘準間外的電流，則將終級斷路。此外，控制裝置可 包含一中斷器，它與照明監視裝置連接，被後者控制，且 如=檢出但流在標準區間外，它就將流到發光手段端子的 電流切斷。因此中斷裴垃 # + A H 妾在發光手段端子上游。控制裝設 ^ Μ準^間外的電流，則將流到後燈接點和前 燈接點的流切斷。因 因此如檢出流到後燈接點（或前燈接點） 的流在標準區間外 -控制信號到中斷裝置設計成將這點檢出，且發 燈接點）的供電中二=令中斷器將前燈接點（或後 接 中斷裔可個別地與後燈接點及前燈 接點連接，且可锉_ ，· 共同連線與後燈及前燈接點連接。 此外本發明的膏 負載的方法，包括：用—種用於供應電腳踏車的電 利用一控制裝置將 之一供電，該控制^ 的一電驅動器當作電負載 弟J裝置參：^ & η ^ 率，其中，將電腳踏車的— 作:電'也的電功 控制襄置的-照明電路供以電路；“作另-電負載由- 201221409 其中控制裝置的—照日月監視裝置藉著檢出電流監視操 作情形，利用該照明監視裝置，該照明電路被控制裝置供 電，其中電流被照明電路的一電流檢出電路檢出且該電 "U·檢出電路由該控制裝置形成，@此它用電路技術整合到 控制裝置中。 σ 最好電流利用一整合開關檢出’其電壓位準提供一信 號*’它代表發出之電流。 如不用此方式，可將供應照明裝置的電流藉檢出一電 位而檢出，該電位係照明電路的一感測FET的一感測端子 具有者，利用該端子供電給照明裝置，或利用一旁路電阻 供電。供依配線而$，該電流也可利用另一電流測量，它 流向感測端子或由感測端子流離，或利用感測子一電阻測 量（例如相對於感測FET的排極或源級） 另一可能方式係將供應照明的電流藉檢出一鍵入比例 或-電壓（或另一信號）而檢出，該比例或壓係一電壓轉 換器的-調靠，電壓轉換器將蓄電池的一電壓轉換成另 :電壓，用此電壓供應照明。在&，要調節或控制輸出電 壓（即照明裝置之供應電壓），係將一電壓轉換，其中鍵 入比或調節所用之電壓和接到電壓轉換器的負載很有關。 特別是當負載電流（即輸出電流）大時，用它在轉換的 範圍中會將-輸入電壓破壞。以相同方式一電_ (它表_ 轉換程序的-内調節值）代表負載電☆，因此可藉： 關的信號求出發出之電流（=負載電流）。 此外本發明的方法中’將電流與一標準電流區間比 rs 12 201221409 較β标準電流區間代表一電流強度，此電流強度係典型 的情形在照明無錯誤的操作時發生者，且該比較作業由控 制裝置的照明監視裝置執行。 此外本發明-ir、j· 方法，此外該有關電驅動器的顯示資料 由控制置產生如果藉監視得知操作有誤則發—警告信 號，、中控制裝置將顯示資料和警告信號當作一共同顯示 信號發出。例如呈一 LCD顯示器之控制信號的方式。 最後本發明的方法中，由控制裝置供應腳踏車的後燈 和前燈作照明’特別是由照明電路的-共同終級供應。 卜士果至；有一燈接收的電流在標準範圍外，可 將二燈的供電中斷。 本發明另外可用在電腳踏車或電滑溜板，它包含 明的控制裝置或實施本發明的方法。 【實施方式】 圖1所示之控㈣置⑽包含一電流供應輸入端（2〇)， 它在圖不的用途中與一蓄電池(30)連接。此外控制 包含-控制輸出端(40)，它在圖示用途與一電腳踏車 不)-的-驅動器（50)或電馬達連接。控制裝置⑽）包含 制7C件（60)，它至少有控制電驅動器的功能，特 驅動功率提供—電流到驅動器⑼），控制裝置特別為— 制器或其他控制電路，它另外至少造成本發明^ —工 分，特別是一照明電路（70)的至少一部分。 部 照明電路⑽包含-發光手段端子⑽），圖示用途中照 13 201221409 明手段（9 G)接到該端子。照明監視裝置包含—電流檢出電路 (_’為它的-部分’但在圖示實施例並不由控制裝置的 S件實施’這些元件實施有關驅動器⑽的操作的功能。電 流檢出電路（100)可特別呈低阻之串聯電阻形式（旁路電 阻），其電位經一連線（110)達到其餘照明電路（70)部分（特 別是照明電路的分析電路）。 此外照明電路包含一電壓轉換器（向下轉換器）（丨20)。 如圖不，匕可利用控制裝置的一些元件（它們實施有關驅 動器（5 0)操作的功能）實施，例如-驅動控制手段之邏輯元 件的電壓供應手段。如不用此方 <，可將照明電路的電壓 轉換器（120)轉換成個別構件，它只產生照明用的電流，電 壓轉換器（120)與電壓供應輸入端（2〇)連接，俾被後者供電， 且與發光手段端子（80)連接，以操作連接之發光手段（9〇)。 另一變更實施中，電流檢出電路接在電壓轉換器（12〇) 上游，俾利用其電流消耗供電，此電流提供到光手段端子。 轉換器（120)和發光手段端子（8〇)之間設一斷路器，這種 斷路器（120)被一分析電路（例如一比較器）控制，俾當檢 出電流值在標準範圍外時，將供到發光手段端子（8〇)的電流 中斷。 另變更例中’電流檢出電路（1〇〇)整合到轉換器（12〇) 中，特別是當電流轉換電路設計成一感測FET形式時尤然， 匕形成轉換器，或轉換器一端子產生一信號，它代表送到 發光手段端子（80)的電流強度。 一分析電路（130)可同樣由控制裝置的元件提供，它們

14 S 201221409 也作有關驅動器（50)操作的功能，例如一微處理機，其比較 二將彳。號（它代表檢出的信號強度）與標準電流區間（或 ^準電流區域）比較且同樣發一警告信號及/或將一斷路 矛動作，警告信號可轉換成聲音及/或視訊方式，特別是 IJ用顯件，它們也顯示驅動器（50)的操作（速度、功率、路 後長度等）。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明的—控制裝 【主要元件符號說明】 (10) 控制裝置 (20) 電流供應輸入端 (30) 蓄電池 (40) 控制輸出端 (50) 驅動器 (60) 控制元件 (70) 照明電路 (80) 發光手段端子 (90) 照明手段 (100) 電流檢出電路 (Π0) 連線 (120) 電壓轉換器 (130) 分析電路 實施例的示意電路圖 〇 15

Claims (1)

1. 201221409 七、申請專利範圍： ι_ 一種用於控制電腳踏車的電驅動器的控制裝置，其中 該控制裝置（10)包含：一電流供應輸入端（20);用於與電腳 踏車的一蓄電池（30)連接；及一控制輸出端（4〇);設計成接 到該電驅動器： 其特徵在： s玄控制裝置（1 〇)還包含一照明電路（7〇)，它具有一照明 手段端子（80)及一照明監視裝置， 其中S玄照明監視裝置包含一電流檢出電路（1 〇〇)，其設 計成將在照明手段端子（8〇)放出的電流直接或間接求出；且 §玄照明監視裝置視設計當所求出之電流在一標準電流區間 外時’就發一警告信號。 2.如申請專利範圍第1項之控制裝置，.其中： 該照明電路（70)與控制裝置（10)的電流供應輸入端（20) 連接且被它供以電流，其中 δ玄電流檢出電路（丨〇〇)包含一旁路電阻，且設計成利用 一作用到其上的電壓將發放出之電流求出，或 包含一感測FET ’它與發光手段端子連接以發出電流， 且忒電流檢出電路（丨〇〇)設計成利用該感測fet的一感測端 子的電位求出所發出的電流，或 其中該照明電路包含一電壓轉換器（12〇)，特別是一向 下轉換β，它接到該電流供應輸入端，其中該電流檢出電 路（1〇〇)係從電壓轉換器（120)的一調節電路分接過來一分接 路。其中一在該分接路上的信號的電位或鍵控比隨該在發 201221409 光手段端子（80)上發出的電流的強度上升或下降； 或其中該電流檢出電路（100)接收一電流位準，該電流 位準係供應到發光手段端子，且這種位準的電流或和它相 當的操作值表現放到光手段端子（8 〇)的電流。 3·如申請專利範圍第丨或第2項之控制裝置，其中： •-亥控制裝置還包含一顯示輸出端，有關電驅動器的顯 示資料在該輸出端由控制裝置⑽提，其中該顯示輸出端還 設計成發出警告信冑，而該控制裝置設計成將該關於電驅 動器的顯示資料和W信號呈—個共同之顯示信號形式。 4.如申請專利範圍第！或第2項之控制裝置，其中. 該標準電流區間係向上開放，以將發光手段端子⑽ 的中斷檢出’且向上開纟，以將發光手段端子(8〇)的短路 檢’且係-種封閉的區@ ’以將發光手段端子的中斷與短 。·…專利範圍第i或第2項之控制裝置，” · 二發光手段端子（8G)包含-後光接點及-前光接點，該 -光接點由照明電路（7G)供電，特別是由照明電 共同終級供電。 6.一種用於供應電腳踏車的電負載的方法，包括： 制-控制裝置（！ G)將f腳料的—電驅動器當作電 負:之一供電’該控制裝置參考電腳踏車的一蓄電 功率， 其特徵在： 將電腳踏車的一昭 …、月裝置虽作另一電負載由一控制裝 ci 17 201221409 置（1 0 )的一照明電路（7 0)供以電路， 其中控制裝置的-照明監視裝置藉著檢出電流監視操 作情形’利用該照明監視|置，該照明電路（7())被控制裝置 供電，其中電流被照明電路（70)的一電流檢出電路（7_ 出’且該電流檢出電路由該控制裝置形成。 7. 如申睛專利範圍第6項之方法，其中： 藉檢出一電壓及一電位而檢出該電流， 該電壓在電流檢出電路（1〇〇)的一旁路電阻降低， 位 該照明電路（70)的一感測FET的一感測端子具有此電 利用該感測端子供電給照明裝置， 並利用-整合的電路構件或一鍵控比或一電壓的電流 或電流位準的電壓，它係一電壓轉換器的一調節值。該電 壓轉換器將蓄電池的電壓轉換成供應照明的電壓。 8. 如申請專利範圍第6或第7項之方法，其中： —將電流與一標準電流區間比較，該標準電流區間代表 =流強度’此電流強度係典型的情形在照明無錯誤的操 乍時發生者，且該比較作業由控制裝置⑽的照明監視裝置 執行。 9·如申請專利範圍第6或第7項之方法，其中： 此外》亥有關電驅動器的顯示資料由控制裝置(⑺)產 驻如果藉監視得知操作有誤，則發一警告信號，其中控 制裝置（10)將顯示資料和警止 出。 寸才S 〇 L 5虎當作一共同顯示信號發 〗〇·如申請專利範圍第6或第7項之方法，其中： 18 201221409 由控制裝置（1 〇)供應腳踏車的後燈和前燈作照明，特別 是由照明電路（70)的一共同終級供應。 八、圖式： (如次頁）

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