TW202140300A - 控制裝置架構 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種電氣操作載具（10）之控制裝置架構（20），該電氣操作載具（10）包括一48伏特電池系統（12）。該控制裝置架構（20）包含一喚醒/初始裝置（14），其連接至該48伏特電池系統（12）以便防止該載具的一突然非預期加速。該喚醒/初始裝置（14）包括一固態繼電器（16），其限制該48伏特電池系統（12）的一放電電流。

Description

控制裝置架構

本發明涉及一種電氣操作載具之控制裝置架構，該電氣操作載具包含一48伏特電池系統，並且該控制裝置架構包含一喚醒或初始裝置，其連接至該48伏特電池系統以便防止該載具的一突然非預期加速。本發明進一步涉及該控制裝置架構之用途，其用於初始化一電氣操作載具。

CN 104842802 A涉及一種載具控制系統。該載具控制系統適合電氣操作載具，例如電氣腳踏車、電氣輪椅、電氣三輪車、和電氣速克達，並且該載具控制系統包含一48伏特電池系統。

CN 100559314 A1涉及一種用於操作一電氣速克達的一設備，特別是一控制裝置。該控制裝置包含一48伏特電池系統以及和該喚醒電路關聯的一控制裝置。

載具分類L1e（

4 kW/

50 cc，「摩托車分類」）或載具分類L3e（

11kW/

125 cc）之電池操作電氣速克達，通常具有一48伏特電池系統作為能量來源。該48伏特電池系統的任務是提供用於操作該電氣驅動速克達所需要的能量。典型上用二個不同電壓位準提供這類型電氣速克達：用於以電氣機械型式的驅動單元之48伏特，以及用於操作各種控制裝置之12伏特，該些控制裝置例如燈光、轉向信號、喇叭和其它系統。

在這情況中此類電氣速克達的構造隨著一個一個的製造者而非常不同。當考慮全球時，則還沒有一致的標準。針對此一原因，一「啟動行為」（也被參照為「喚醒」）是以一非常不同的方式而被實施。在一些系統中，一載具電腦是用藉由傳統設計的12伏特鉛酸電池的方式而被連續地供應電力。以這種方式供應能量的載具電腦可以被喚醒，並且因此為了操作而經由鑰匙致動、智慧手機應用程式或藉由RFID晶片的辦法而被初始化。

本發明提出一種電氣操作載具之控制裝置架構，該電氣操作載具包含一48伏特電池系統，其中該控制裝置架構包含一喚醒或初始裝置，該喚醒或初始裝置連接至該48伏特電池系統以便防止該載具的一突然非預期加速，其中該喚醒或初始裝置包含一固態繼電器（SSR；solid-state relay），該固態繼電器在該電氣操作載具的一喚醒/初始階段期間限制該48伏特電池系統的一放電電流。該SSR有利地是一電池管理系統的一部分，或者可以是被分離地收容。

根據本發明所提出的解決方案可以被用來有效地防止在電氣操作載具之喚醒/初始階段期間的電氣操作載具之突然非預期加速，只要所有控制裝置還沒有指明它們的就緒。

在根據本發明所提出控制裝置架構的發展中，一電池管理系統關聯於該48伏特電池系統。該48伏特電池系統的一放電電流是被限制的，例如在該喚醒/初始階段期間限制在從0.05 A到5 A的一放電電流值。

在根據本發明所提出控制裝置架構的發展中，該48伏特電池系統設定用於供應電力至一電氣機械之一第一電壓位準，並且設定用於該電氣操作載具的一載具電腦之一第二電壓位準。

在根據本發明所提出控制裝置架構的有利發展中，提供了一電壓轉換器，該電壓轉換器具有一48伏特側和一12伏特側，以便關聯於該電氣操作載具的該48伏特電池系統。此舉提供了優點，可以用自一個且是相同的電壓來源，供應在至少二個電壓位準處的電力給該電氣操作載具，其結果是可以省略先前部分地使用的12伏特電池。在根據本發明所提出的解決方案中，藉由該12伏特側來供應電力給一通訊CAN滙流排，藉由該電壓轉換器之該48伏特側來供應電力給該電氣操作載具的致動裝置和電氣裝置。

在根據本發明所提出控制裝置架構中，該載具電腦藉由一致動信號來致動一電壓轉換器。一電壓轉換器（直流至直流轉換器）可以藉由該致動信號而被打開或關掉。在初始階段之後打開該直流至直流轉換器，因為自此之後電氣負載是增加的。

本發明進一步涉及一種用於初始化一電氣操作載具的方法，其執行下列方法步驟： a)     藉由一喚醒裝置來初始化關聯於一48伏特電池系統的一電池管理系統，並且藉由打開該48伏特電壓而通過該電池管理系統來致動一載具電腦， b)     致動該48伏特電池系統的一放電電流的限制， c)     藉由該載具電腦來致動進一步的控制裝置，或是致動一直流至直流轉換器， d)     把根據方法步驟c)所致動的該些進一步的控制裝置之操作就緒回饋至該載具電腦， e)     把根據方法步驟b)所致動的該48伏特電池系統的該放電電流之該限制撤銷至用於一正常操作狀態的一放電電流值。

根據本發明所提出用於初始化一電氣操作載具的方法保證該載具的可靠操作，特別是在該載具的初始階段，因為被汲取的該放電電流（特別是自該48伏特側所汲取的該放電電流）是被限制的，使得第三方不受傷，例如藉由電氣操作載具的一非預期加速而受傷。

在根據本發明所提出方法的發展中，該載具電腦的該致動是藉由一載具CAN滙流排而根據方法步驟b)而生效。根據方法步驟c)，限制該48伏特電池系統的放電電流是藉由一固態繼電器而被執行。

在根據本發明所提出方法的發展中，致動進一步的控制裝置是藉由該載具電腦而通過一通訊CAN滙流排來根據方法步驟d)而被執行。

一旦該控制裝置架構的喚醒/初始階段已終止，則建立該電氣操作載具對於驅動之就緒。本發明最後涉及用於初始化一電氣操作載具的控制裝置架構之使用。

本發明的優點

根據本發明所提出的解決方案，提供一控制裝置架構是可能的，該控制裝置架構不需要一分離的12伏特能量儲存（通常形成為鉛酸電池）就可以進行管理。因為省略此類電池（其直到現在仍作為傳統而被使用），在根據本發明所提出的解決方案中之電氣操作載具的初始是藉由一電池管理系統的方式而有效，該電池管理系統關聯於該48伏特電池系統。其它載具控制裝置（特別地也是載具電腦，其接著初始化其它控制裝置）然後藉由電池管理系統經由CAN通訊滙流排而被初始化，其結果是建立該電氣驅動載具的操作就緒。

在喚醒期間（其只是持續少量秒數的時期），根據本發明所提出的解決方案防止該電氣驅動的非期待行為，特別是因為各種還不明確的逐漸地初始控制裝置之載具的非期待突然加速。

根據本發明所提出的電氣操作載具在喚醒/初始階段的放電電流限制，在因為還未完整初始化控制裝置的難置信控制信號之喚醒階段，有效地杜絕該載具的電氣驅動執行一突然且非期待加速。

特別是透過例如一固態繼電器，汲取自該電氣操作載具的該48伏特電池系統的電力可以以一種簡單且強健方式而被限制，舉例來說，直到所有控制裝置回饋一信號，該信號指明所有控制裝置之就緒。取決於應用，該指明操作就緒的信號可能需要自正在使用該電氣載具之用戶的進一步證實，針對這個舉例來說提出一第二階段的「點火關鍵」是有利地可應用的。

由於根據本發明所提出的解決方案，該48伏特電池的一分離12伏特輸出在許多可能的應用中可以被省略。其結果是除了在電路板上的額外元件和空間需要以及其所需要的插頭區域外，可以節省對於在該48伏特電池系統中保護該12伏特介面而言是必要的花費。該介面可以有利地僅藉由軟體擴充而被實施。

在本發明的實施例的接下來描述中，相同或類似的元件是使用相同的元件符號而被表示，在這種情況中，這些元件的重複性描述在個別情況下會被免除。這些圖形只是示意闡明本發明的發明標的。

用於一控制裝置架構20之一種可能實施例變形可顯示於根據圖1的闡明中。

自根據圖1的示意闡明中，一電氣載具（例如一電氣速克達10）包含一48伏特電池系統12。該電池系統是藉由一喚醒/初始裝置14而被初始化。電池管理系統18關聯於該48伏特電池系統12，其中一固態繼電器16被整合於該電池管理系統18。接觸器或繼電器可以用具有半導體元件的一半導體電路所取代，舉例來說，諸如MOSFET或IGBT。這類型的電晶體一般而言具有寄生二極體（本體二極體）。為了能夠關掉雙重電流方向（即是意謂充電和放電方向），至少二個半導體必需相反於彼此而串聯地連接（反向串聯）。

除了闡明於圖1中的控制裝置架構20，被設計為電氣速克達10的電氣操作載具包含一電氣機械30作為驅動。該電氣機械30是藉由一致動裝置32而被致動。

在圖1中的一可能實施例變形所闡明的控制裝置架構20中包含一中央載具電腦34。該載具電腦34通過一載具CAN滙流排44來控制電池系統12、直流至直流電壓轉換器36、以及用於在驅動位準（48伏特側）處的電氣機械30之致動裝置32。

由根據圖1的控制裝置架構20可以進一步地顯示該直流至直流電壓轉換器36具有一48伏特側38和一12伏特側40。該電氣機械30通過該48伏特側38來供應該電氣載具10的驅動位準處的電力，然而該電氣載具10的一通訊CAN滙流排46是藉由該直流至直流電壓轉換器36的該12伏特側40而被操作，該通訊CAN滙流排藉由該載具電腦34而受控制地為了相互載具元件的通訊而進行服務。使用一致動信號48來打開該直流至直流電壓轉換器36。使用該直流至直流電壓轉換器，該載具的12伏特消費器被供電，該12伏特消費器舉例來說例如喇叭、轉向信號、近光燈、及停車燈和類似者。因為該直流至直流電壓轉換器的12伏特輸出是基於被該48伏特電池所遞送的48伏特，因此必需只在精確界定的時間點處致動該直流至直流電壓轉換器，以便保證連接至該直流至直流轉換器的消費器之清楚打開行為。

因為自根據圖1中控制裝置架構20是明確的，關聯於該48伏特電池系統12之電池管理系統18是藉由喚醒/初始裝置14而被致動，該喚醒/初始裝置14在根據圖1的實施例變形中而被具象化為一喚醒/初始開關42。

12伏特的電壓位準是出現在該電氣載具10的通訊CAN滙流排46的該位準處，其藉由電氣操作載具10的48伏特電池系統12的方式用該直流至直流電壓轉換器36的內部連接而被同樣地設定。

一轉向信號50（其藉由相應轉向信號開關52的方式而被操作）也和一調光前照燈/尾部燈開關54與一顯示器56在這一位準而被提供。舉例來說，關於遠光燈、近光燈、轉向信號、電池的充電狀態及類似者的載具資訊是被顯示在電氣速克達10的該顯示器56上。

其它可選操作控置裝置60可以更進一步地在該電氣操作載具10的這位準處被提供。這可以包含例如一外部通訊裝置62，其藉由一外部CAN滙流排64的方式而可以連接至例如該載具電腦34。更進一步，一診斷裝置66可以藉由一診斷CAN滙流排68的方式而被連接至該中央載具電腦34。除此之外，在這可選控置裝置60的上下文中，具有選項以便藉由一進一步的CAN滙流排72的方式而連接一通訊裝置70至該中央載具電腦34。

圖1中示意闡明的控制裝置架構20之實施例變形的功能是被表明下如下：

根據圖1中闡明的控制裝置架構20之喚醒或初始是藉由該喚醒裝置14的該喚醒/初始開關42而生效。關聯於該48伏特電池系統12的電池管理系統18是藉由該喚醒/初始開關而被初始化。因為在喚醒48伏特電池系統12後立刻提供電氣電力給該電氣機械30以及和其關聯的致動裝置32，根據本發明提出的控制裝置架構20保證沒有例如突然加速之電氣機械30的非期待行為，該非期待行為舉例來說發生在該喚醒處理的過程中，因為還未清楚的數個控制裝置之行為其持續少量秒數。

為了這個目的，不是該48伏特電池系統12就是和其關聯的電池管理系統18包含一固態繼電器16（SSR）。

緊接在喚醒48伏特電池系統12之後，該48伏特電池系統12的放電電流是藉由該固態繼電器16的方式，被限制至例如介於0.05 A和5 A之間的放電電流。該48伏特電池系統12的放電電流之限制是持續直到該電氣操作載具10的全部控制裝置被喚醒和準備操作為止。根據本發明提出的放電電流限制，杜絕該電氣機械30因為在各種控制裝置或是控制裝置架構20的喚醒階段94期間之難置信控制信號，引發該電氣操作載具（例如被設計為電氣速克達10）的突然且非期待加速。

透過使用該固態繼電器16，自48伏特電池系統12所汲取的電力可以一種簡單且強健方式而被限制直到所有控制裝置回報一驅動就緒96，舉例來說。相應致動時間的時間序列可以顯示於圖2中。

在電氣操作載具10（例如一電氣速克達）的一喚醒階段94的開始處生效該喚醒/初始開關42的初始化。藉此該電池管理系統18致動該載具電腦34。此舉在致動時間84發生。在相同的時間處，該固態繼電器16（不論是被整合至該電池管理系統18或是被整合至該48伏特電池系統12）限制該48伏特電池系統12的放電電流，舉例來說至介於諸如0.05 A和5 A之間的一放電電流範圍。

在關於自48伏特電池系統12汲取電流的一限制時間86之後，在一致動時間88處那裡跟隨著進一步的控制裝置之致動，例如藉著中央載具電腦34致動一致動裝置32或顯示器56。在該致動時間88處被處置的該些進一步的控制裝置在回饋時間90處回饋一操作就緒。在該中央載具電腦34處發生該些進一步的控制裝置的操作就緒之回饋，該些進一步的控制裝置例如是致動裝置32、顯示器56、和可選控制裝置60。該載具電腦接著在一回饋時間92處回饋該控制裝置架構20的所有系統之該致動至該電池管理系統18，由於這樣該放電電流限制的一回饋98是在該喚醒階段94的終止後被執行。在該喚醒階段94的該終止後，會呈現出待驅動的該電氣操作載具（例如一電氣速克達10）的就緒96。

本發明並不限制至本文所描述的示例性實施例和本文所突顯的觀點。相反地，在申請專利範圍中該發明所屬技術領域中具有通常知識者的活動範圍內的多種修改是可能的。

10:電氣速克達、電氣載具、電氣操作載具 12:48伏特電池系統 14:喚醒或初始裝置、喚醒裝置 18:電池管理系統 20:控制裝置架構 30:電氣機械 32:致動裝置、控制裝置 34:載具電腦 36:直流至直流電壓轉換器 38:48伏特側 40:12伏特側 42:喚醒/初始開關 44:載具CAN滙流排 46:通訊CAN滙流排 48:致動信號 50:轉向信號 52:轉向信號開關 54:調光前照燈/尾部燈開關 56:顯示器、控制裝置 60:可選控置裝置 62:外部通訊裝置 64:外部CAN滙流排 66:診斷裝置 68:診斷CAN滙流排 70:通訊裝置 72:進一步的CAN滙流排 84:致動時間 86:限制時間 88:致動時間 90:回饋時間 92:回饋時間 94:喚醒/初始階段 96:就緒 98:回饋、撤銷

本發明的實施例基於圖式和接下來的描述而被詳細地解釋。

在圖式中： [圖1]顯示用於電氣操作載具的控制裝置架構之一示例性實施例，以及 [圖2]顯示一載具系統的喚醒階段。

10:電氣速克達、電氣載具、電氣操作載具

12:48伏特電池系統

14:喚醒或初始裝置、喚醒裝置

18:電池管理系統

20:控制裝置架構

30:電氣機械

32:致動裝置、控制裝置

34:載具電腦

36:直流至直流電壓轉換器

38:48伏特側

40:12伏特側

42:喚醒/初始開關

44:載具CAN滙流排

46:通訊CAN滙流排

48:致動信號

50:轉向信號

52:轉向信號開關

54:調光前照燈/尾部燈開關

56:顯示器、控制裝置

60:可選控置裝置

62:外部通訊裝置

64:外部CAN滙流排

66:診斷裝置

68:診斷CAN滙流排

70:通訊裝置

72:進一步的CAN滙流排

Claims (14)

1. 一種電氣操作載具之控制裝置架構（20），該電氣操作載具包含一48伏特電池系統（12），且該控制裝置架構（20）包含一喚醒或初始裝置（14），該喚醒或初始裝置（14）連接至該48伏特電池系統（12）以便防止該載具的一突然非預期加速，其中該喚醒或初始裝置（14）包含一固態繼電器（16），該固態繼電器（16）在該載具的一喚醒/初始階段（94）期間限制該48伏特電池系統（12）的一放電電流。
2. 如請求項1之控制裝置架構（20），其中一電池管理系統（18）關聯於該48伏特電池系統（12）。
3. 如請求項1或2之控制裝置架構（20），其中該48伏特電池系統（12）的該放電電流在該喚醒/初始階段（94）期間被限制在從0.05安培到5安培的一電流範圍。
4. 如請求項1或2之控制裝置架構（20），其中該48伏特電池系統（12）設定用於供應電力至一電氣機械（30）的一第一電壓位準，並且設定用於載具電腦（34）的一第二電壓位準。
5. 如請求項1或2之控制裝置架構（20），其中一直流至直流電壓轉換器（36）關聯於該48伏特電池系統（12），該直流至直流電壓轉換器（36）具有一48伏特側（38）和一12伏特側（40）。
6. 如請求項1或2之控制裝置架構（20），其中該12伏特側（40）供應電力至一通訊CAN滙流排（46），並且該48伏特側（38）供應電力至一致動裝置（32）和該電氣機械（30）。
7. 如請求項1或2之控制裝置架構（20），其中該載具電腦（34）藉由一致動信號來致動該直流至直流轉換器（36）。
8. 如請求項1或2之控制裝置架構（20），其中一固態繼電器（16）被整合至一電池管理系統（18），或者關聯於該電池管理系統（18）而成一分離元件。
9. 一種用於初始化一電氣操作載具的方法，其包含以下的步驟： a)     藉由一喚醒或初始裝置（14）來初始化關聯於一48伏特電池系統（12）的一電池管理系統（18），並且藉由打開48伏特電壓而通過該電池管理系統（18）來致動一載具電腦（34）， b)     限制該48伏特電池系統（12）的一放電電流， c)     藉由該載具電腦34來致動進一步的控制裝置（32, 56）或是一直流至直流轉換器（36）， d)     把根據方法步驟c)所致動的該些進一步的控制裝置（32, 56）之操作就緒回饋至該載具電腦（34），以及 e)     把根據方法步驟b)所致動的該48伏特電池系統（12）的該放電電流之限制撤銷（98）至用於一正常操作狀態的一放電電流值。
10. 如請求項9之方法，其中根據方法步驟a)之該載具電腦（34）的致動是藉由一載具CAN滙流排（44）而生效。
11. 如請求項9之方法，其中根據方法步驟b)之該48伏特電池系統（12）的該放電電流的限制是藉由一固態繼電器（16）而生效。
12. 如請求項9之方法，其中根據方法步驟c)之進一步的控制裝置（32, 56）的致動是藉由該載具電腦（34）而通過一通訊CAN滙流排（46）來執行。
13. 如請求項9之方法，其中根據方法步驟e)，終止該控制裝置架構（20）的喚醒和初始階段（94），並且建立該電氣操作載具對於驅動之就緒（96）。
14. 一種根據請求項1至8中任一項的控制裝置架構（20）之用途，其用於初始化一電氣操作載具。

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