TW202413142A - 控制系統 - Google Patents

Abstract

一種控制系統，用以在車輛熄火後降低車輛的耗電，並包括一發電單元、一控制單元以及一負載。發電單元提供一輸出電力。控制單元接收輸出電力，用以對一電瓶充電，並根據發電單元的運轉狀態，產生一驅動信號。負載根據驅動信號而動作。當發電單元的運轉狀態不符合一發電狀態時，控制單元根據電瓶的電量，調整驅動信號。

Description

控制系統

本發明是關於一種控制系統，特別是關於一種可於車輛怠速熄火後降低耗電的控制系統。

一般常見的怠速熄火車輛在熄火後，車輛的大燈可能持續點亮。此時，由於大燈持續耗電，可能會在短時間(依照電瓶容量或健康程度約1~3小時內)耗盡電瓶的電量。因此，若駕駛者忘記關閉電源並離開車輛一段時間後，電瓶的電量會被耗盡，此時將無法再發動車輛。

本發明之一實施例提供一種控制系統，用以在車輛熄火後降低車輛的耗電。本發明之控制系統包括一發電單元、一控制單元以及一負載。發電單元提供一輸出電力。控制單元接收輸出電力，用以對一電瓶充電，並根據發電單元的運轉狀態，產生一驅動信號。負載根據驅動信號而動作。當發電單元的運轉狀態不符合一發電狀態時，控制單元根據電瓶的電量，調整驅動信號。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出實施例，並配合所附圖式，做詳細之說明。本發明說明書提供不同的實施例來說明本發明不同實施方式的技術特徵。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本發明。另外，實施例中圖式標號之部分重覆，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。

第1圖為本發明之控制系統的示意圖。本發明之控制系統可應用於車輛之中，用以在車輛熄火後，降低耗電，延長電瓶供電的時間。因此，當車輛再次被啟動時，電瓶具有足夠的電力發動引擎。再者，由於電瓶的電量受到控制，故在車輛熄火期間，仍可維持部分耗電設備繼續工作。舉例而言， 為了增加能見度與安全性，在車輛怠速熄火時，可持續點亮大燈，不過大燈的亮度將隨電瓶電量而變化。

本發明並不限定車輛的種類。在一可能實施例中，車輛可能是汽車、機車或是電動腳踏車。在一些實施例中，當機車或腳踏車的腳架放下後，表示車輛已停妥，故減少電瓶輸出的功率，用以保存電瓶電力。在本實施例中，控制系統100包括一發電單元110、一控制單元120、一負載130以及一電瓶140。

發電單元110提供一輸出電力VO。在一可能實施例中，輸出電力VO係為一三相電源(Three-phase electrical power)。在此例中，輸出電力VO係為三個頻率相同、振幅相同、相位依次互差120°的交流電勢組成的電源。當發電單元110的運轉狀態符合一發電狀態時，發電單元110可產生穩定的輸出電力VO。然而，當發電單元110的運轉狀態不符合發電狀態時，發電單元110無法提供穩定的輸出電力VO。

本發明並不限定發電單元110的架構。在本實施例中，發電單元110包括一引擎111以及一發電機112。引擎111用以帶動發電機112運轉，使得發電機112產生穩定的輸出電力VO。在一可能實施例中，當引擎111的轉速達一發電轉速(如1200rpm)時，發電機112產生穩定的輸出電力VO。因此，只要引擎111的轉速達一發電轉速，便可視為發電單元110的運轉狀態符合一發電狀態。在其它實施例中，發電機112與引擎111之間係為曲軸同軸配置。因此，引擎111與發電機112具有連動關係。本發明並不限定發電機112的種類。在一可能實施例中，發電機112係為一一體式啟動發電機(integrated starter generator；ISG)。

控制單元120接收並根據輸出電力VO，對電瓶140充電。在一可能實施例中，控制單元120將輸出電力VO轉換成一直流電力，再利用該直流電力對電瓶140充電。在一可能實施例中，電瓶140係為額定12V電瓶。在一些實施例中，當電瓶140的電量不足時，控制單元120從輸出電壓VO抽取較大的電流，用以提升電瓶140的電量。此時，發電單元110具有較大的發電量。當電瓶140的電量足夠時，控制單元120從輸出電壓VO抽取較小的電流，避免電瓶140過度充電。此時，發電單元110的發電量較小。因此，控制單元120可根據電瓶140的電量，控制發電單元110的發電量。

在其它實施例中，控制單元120根據電瓶140的電量，產生一驅動信號SD。舉例而言，當發電單元110的運轉狀態符合一發電狀態時，控制單元120直接將電瓶140的電量作為驅動信號SD。然而，當發電單元110的運轉狀態不符合發電狀態時，表示車輛已熄火。因此，控制單元120根據電瓶140的電量，調整驅動信號SD，用以減少電瓶140的輸出功率，延長電瓶140供電的時間。

本發明並不限定驅動信號SD的種類。在一可能實施例中，驅動信號SD可能係為一脈寬調變(pulse-width modulation；PWM)信號。在此例中，驅動信號SD的正脈衝(pulse)的寬度與電瓶140的電量有關。舉例而言，當電瓶140的電量愈低時，驅動信號SD的正脈衝的寬度愈短。

本發明並不限定控制單元120如何判斷發電單元110的運轉狀態是否符合一發電狀態。在一可能實施例中，控制單元120偵測引擎111的轉速，用以判斷發電單元110的運轉狀態是否符合一發電狀態。舉例而言，當引擎111的轉速達一發電轉速(如1200rpm)，控制單元120認為發電單元110的運轉狀態符合一發電狀態。然而，當引擎111的轉速未達一發電轉速，控制單元120認為發電單元110的運轉狀態尚未符合一發電狀態。

在其它實施例中，控制系統100更包括一馬達角度感測器113。馬達角度感測器113鄰近發電機112，用以偵測發電機112的角度。馬達角度感測器113將發電機112的角度作為一馬達角度資訊SA。控制單元120根據馬達角度資訊SA，再搭配角度增量與時間差異，便可計算出引擎111的轉速。當引擎111的轉速未高於一發電轉速時，控制單元120根據電瓶140的電量，調整驅動信號SD。

本發明並不限定控制單元120如何調整驅動信號SD。在一可能實施例中，控制單元120調整驅動信號SD的振幅(amplitude)或是工作周期(duty cycle)。以工作周期為例，當發電單元110的運轉狀態不符合一發電狀態時，控制單元120偵測電瓶140的電量。在此例中，當電瓶140的電量大於一第一電壓門檻(如11V~11.8V範圍內的任一數值)時，控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為一第一數值。然而，當電瓶140的電量未大於第一電壓門檻時，控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為一第二數值。第二數值小於第一數值。由於驅動信號SD的振幅或是工作周期隨電瓶140的電量降低而減少，故可延長消耗電瓶140電量的時間，盡量保存電瓶140的電力。

在一些實施例中，第一電壓門檻可能是11.8V，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，第一電壓門檻可依照車輛的機種，並搭配不同規格的電池(電瓶)而被調整成不同之數值。

負載130根據驅動信號SD而動作。本發明並不限定負載130的種類。負載130可能是一燈具、一USB插孔、一行車記錄器、或是其它耗電設備。假設，負載130為車輛的燈具，如頭燈、遠光燈、定位燈、方向燈、煞車燈時。當負載130接收到驅動信號SD，負載130發出光線。燈具可能持續發光，或是閃爍發光。在此例中，負載130發出的光線強度隨驅動信號SD的能量變化。舉例而言，當驅動信號SD的能量愈小時(如振幅變小或是工作周期變短)，負載130發出光線強度變弱。

在其它實施例中，負載130可能是一USB插孔。在此例中，負載130輸出驅動信號SD，用以對一外部裝置(如手機)充電。在另一可能實施例中，負載130可能是行車記錄器。當驅動信號SD的能量變小時(如振幅變小或是工作周期變短)，USB插孔不再供電，或是行車記錄器暫時停止動作。由於負載130停止動作，故可減少電瓶140的輸出功率。

在其它實施例中，控制單元120更接收一引擎啟動信號Start。當引擎啟動信號Start被致能(如使用者同時按壓機車的START按鈕及右煞車)時，控制單元120抽取電瓶140的電量予發電機112，用以啟動發電機112，進而發動引擎111。在引擎111發動(即維持在一發電轉速)後，引擎111帶動發電機112轉動，使得發電機112產生穩定的輸出電力VO。

在一些實施例中，控制單元120更接收一開關信號SS1。在此例中，開關信號SS1可能由一腳架感測器151提供。腳架感測器151偵測車輛的一第一腳架的狀態，用以產生開關信號SS1。本發明並不限定腳架的狀態與開關信號SS1之間的關係。以摩托車為例，當摩托車的側腳架被放下時，腳架感測器151設定開關信號SS1等於一第一位準。當側腳架被收起時，腳架感測器151設定開關信號SS1等於一第二位準。在此例中，第一位準相對於第二位準。舉例而言，當第一位準為一高位準(如12V、5V、3.3V)時，第二位準為一低位準(如0V)。當第二位準為一高位準(如12V、5V、3.3V)時，第一位準為一低位準(如0V)。

控制單元120根據開關信號SS1，調整驅動信號SD的工作周期。舉例而言，當控制單元120根據馬達角度資訊SA，得知引擎111的轉速低於一發電轉速時，如果開關信號SS1等於一預設值(如一高位準)時，表示車輛已熄火並且腳架已被放下。因此，控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為一第三數值。第三數值小於第二數值。接著，控制單元120偵測電瓶140的電量。當電瓶140的電量低於第一電壓門檻(如11.8V)時，控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為一第四數值。當電瓶140的電量低於第二電壓門檻(如10.8V)，控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為一第五數值。在一可能實施例中，第五數值小於第四數值。第四數值小於第三數值。

然而，當引擎111的轉速低於一發電轉速時，如果開關信號SS1不等於一預設值時，表示車輛已熄火但腳架尚未被放下。因此，控制單元120根據電瓶140的電量，設定驅動信號SD的工作周期。在此例中，如果電瓶140的電量足夠(如高於第一電壓門檻)，控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為第一數值。如果電瓶140的電量不足(如低於第一電壓門檻)，控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為第二數值。

在一些實施例中，第二電壓門檻小於第一電壓門檻。舉例而言，第二電壓門檻可能是10.8V，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，第二電壓門檻可依照車輛的機種，並搭配不同規格的電池(電瓶)而被調整成不同之數值。

在其它實施例中，控制單元120更接收一開關信號SS2。在此例中，開關信號SS2係由一腳架感測器152提供。腳架感測器152偵測車輛的一第二腳架的狀態，用以產生開關信號SS2。在一可能實施例中，第二腳架係指摩托車的主腳架。在此例中，當第一及第二腳架之一者被放下時，表示車輛已停妥，故控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為一第三數值。如果車輛未重新啟動，電瓶140的電量將逐漸下降。如果持續消耗電瓶140的電量，將會導致引擎111無法再次被啟動。因此，控制單元120根據電瓶140的電量，調整驅動信號SD的工作周期。舉例而言，當電瓶140的電量低於第一電壓門檻，控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為第四數值。當電瓶140的電量持續下降，並低於第二電壓門檻，控制單元120設定驅動信號SD的工作周期為第五數值。

本發明並不限定控制單元120的電路架構。在本實例中，控制單元120係為一一體式啟動發電機控制器。在此例中，控制單元120具有一控制器121。控制器121根據引擎111的轉速以及電瓶140的電量，調整驅動信號SD的工作周期。

舉例而言，當引擎111的轉速高於一發電轉速時，控制器121設定驅動信號SD的工作周期為一第一數值，如100%。然而，當引擎111的轉速低於一發電轉速時，控制器121根據電瓶140的電量，調整驅動信號SD的工作周期。舉例而言，當電瓶140的電量高於一第一電壓門檻時，控制器121設定驅動信號SD的工作周期維持於第一數值。然而，如果電瓶140的電量未高於第一電壓門檻時，控制器121設定驅動信號SD的工作周期為一第二數值，如80%。

本發明並不限定控制器121的電路架構。在一可能實施例中，控制器121具有一PWM電壓控制信號產生器(未顯示)，用以產生一PWM電壓控制信號。在此例中，控制器121更具有一開關元件(未顯示)。該開關元件根據該PWM電壓控制信號，調控提供予負載130的電壓。在一些實施例中，當控制器121應用於不同的車輛種類或是搭配不同規格的電瓶時，控制器121產生不同大小的PWM電壓控制信號。

在其它實施例中，當開關信號SS1及SS2之任一者等於一預設值(如一高位準)時，表示車輛已熄火並且車輛已停妥。因此，控制器121設定驅動信號SD的工作周期為一第三數值，如70%。在此例中，控制器121繼續偵測電瓶140的電量。當電瓶140的電量低於第一電壓門檻時，控制器121設定驅動信號SD的工作周期為一第四數值，如40%。如果電瓶140的電量持續降低，並低於一第二電壓門檻(如10.8V)時，控制器121設定驅動信號SD的工作周期為一第五數值，如20%。

在一可能實施例中，如果負載130係為一受控燈具時，則控制器121作為一燈具電壓控制器。在此例中，當電瓶140的電量逐漸減少時，控制器121透過驅動信號SD，降低受控燈具的亮度，用以延緩電瓶140電量下降的速度。因此，當駕駛者重新啟動車輛時，電瓶140的電量足以發動引擎111。

第2圖為本發明之控制方法的一可能流程示意圖。本發明的控制方法可以透過程式碼存在。當程式碼被機器載入且執行時，機器變成用以實行本發明之控制單元。首先，駕駛者啟動車輛，故車輛處於發動中(步驟S211)。

接著，判斷引擎轉速是否大於一發電轉速(步驟S212)。當引擎轉速未大於一發電轉速時，回到步驟S212。當引擎轉速大於一發電轉速時，表示車輛已正常啟動。因此，輸出一第一特定PWM信號(步驟S213)。

然後，判斷車輛是否怠速熄火(步驟S214)。在一可能實施例中，步驟S214係判斷引擎轉速。當引擎轉速低於一發電轉速時，表示車輛怠速熄火。然而，當引擎轉速未低於一發電轉速時，表示車輛未怠速熄火。

當車輛未怠速熄火時，回到步驟S213，繼續輸出第一特定PWM信號。然而，當車輛怠速熄火時，判斷電瓶的電量是否小於一第一電壓門檻(步驟S215)。當電瓶的電量小於一第一電壓門檻時，輸出第二特定PWM信號(步驟S216)。第二特定PWM信號的工作週期小於第一特定PWM信號的工作週期。然而，當電瓶的電量未小於一第一電壓門檻時，表示電瓶具有足夠的電力。因此，繼續輸出第一特定PWM信號(步驟S217)。

在一些實施例中，第一電壓門檻可能是11.8V，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，第一電壓門檻可依照車輛的機種，並搭配不同規格的電池(電瓶)而被調整成不同之數值。另外，第一及第二特定PWM信號亦可能根據不同的車輛機種以及不同規格的電池而調整為不同之大小。

接著，判斷引擎是否重新啟動(步驟S218)。在一可能實例中，步驟S218係判斷引擎轉速是否高於一發電轉速。當引擎轉速高於一發電轉速時，表示引擎重新啟動。因此，回到步驟S211。當引擎轉速未高於一發電轉速時，表示車輛未被重新啟動。因此，回到步驟S215，繼續偵測電瓶的電量。

第3圖為本發明之控制方法的另一流程示意圖。第3圖的步驟S311~S318相似於第2圖的步驟S211~S218，故不再贅述。在步驟S319中，判斷車輛的腳架是否放下。在一可能實施例中，一感測器設置於腳架的周圍，並根據腳架的狀態(放下或收起)，調整一開關信號的位準。因此，藉由判斷開關信號的位準，便可得知腳架是否放下。

當車輛的腳架未放下時，判斷電瓶的電量是否小於一第一電壓門檻(步驟S315)。由於步驟S315相似於第2圖的步驟S215，故不再贅述。當車輛的腳架放下時，輸出第三特定PWM信號(步驟S320)。第三特定PWM信號的工作周期小於第二特定PWM信號的工作周期。接著，判斷電瓶的電量是否小於一第二電壓門檻(步驟S321)。當電瓶的電量小於第二電壓門檻時，輸出第五特定PWM信號(步驟S322)。當電瓶的電量未小於第二電壓門檻時，判斷電瓶的電量小於第一電壓門檻(步驟S323)。當電瓶的電量小於第一電壓門檻時，輸出第四特定PWM信號(步驟S322)。在一可能實施例中，第五特定PWM信號的工作周期小於第四特定PWM信號的工作周期，第四特定PWM信號的工作周期小於第三特定PWM信號的工作周期。

接著，判斷腳架是否收起以及車輛是否重新發動(步驟S325)。當腳架已收起並且車輛重新發動時，執行步驟S311。然而，當腳架未收起或是車輛未重新發生，執行步驟S321，繼續根據電瓶的電量，提供相對應的PWM信號。

在一些實施例中，第二電壓門檻可能是10.8V，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，第二電壓門檻可依照車輛的機種，並搭配不同規格的電池(電瓶)而被調整成不同之數值。另外，上述所有特定PWM信號亦可根據不同的車輛機種以及不同規格的電池而被調整為不同之大小。

本發明之控制方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態存在。程式碼可儲存於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之控制單元。程式碼也可透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之控制單元。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

除非另作定義，在此所有詞彙(包含技術與科學詞彙)均屬本發明所屬技術領域中具有通常知識者之一般理解。此外，除非明白表示，詞彙於一般字典中之定義應解釋為與其相關技術領域之文章中意義一致，而不應解釋為理想狀態或過分正式之語態。雖然“第一”、“第二”等術語可用於描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語只是用以區分一個元件和另一個元件。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。舉例來說，本發明實施例所述之系統、裝置或是方法可以硬體、軟體或硬體以及軟體的組合的實體實施例加以實現。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:控制系統 110:發電單元 120:控制單元 130:負載 140:電瓶 VO:輸出電力 111:引擎 112:發電機 SD:驅動信號 SA:馬達角度資訊 113:馬達角度感測器 Start:引擎啟動信號 SS1、SS2:開關信號 S211~S218、S311~S325:步驟

第1圖為本發明之控制系統的示意圖。 第2圖為本發明之控制方法的一可能流程示意圖。 第3圖為本發明之控制方法的另一流程示意圖。

100:控制系統

110:發電單元

120:控制單元

121:控制器

130:負載

140:電瓶

VO:輸出電力

111:引擎

112:發電機

SD:驅動信號

SA:馬達角度資訊

113:馬達角度感測器

151、152:腳架感測器

Start:引擎啟動信號

SS1、SS2:開關信號

Claims (10)

1. 一種控制系統，用以在車輛熄火後降低車輛的耗電，包括： 一發電單元，提供一輸出電力； 一控制單元，接收該輸出電力，用以對一電瓶充電，並根據該發電單元的運轉狀態，產生一驅動信號；以及 一負載，根據該驅動信號而動作， 其中當該發電單元的運轉狀態不符合一發電狀態時，該控制單元根據該電瓶的電量，調整該驅動信號。
2. 如請求項1之控制系統，其中當該發電單元的運轉狀態符合該發電狀態時，該控制單元將該電瓶的電量作為該驅動信號。
3. 如請求項1之控制系統，其中該發電單元包括： 一發電機，用以產生該輸出電力；以及 一引擎，用以帶動該發電機運轉， 其中，當一引擎啟動信號被致能時，該控制單元抽取該電瓶的電量，用以啟動該發電機並發動該引擎，當該引擎發動後，該引擎帶動該發電機，使得該發電機產生該輸出電力。
4. 如請求項3之控制系統，其中該控制單元包括： 一控制器，根據該電瓶的電量，調整該驅動信號的工作周期。
5. 如請求項4之控制系統，其中當該引擎的轉速低於一發電轉速並且該電瓶的電量高於一第一電壓門檻時，該控制器設定該驅動信號的工作周期為一第一數值，當該引擎的轉速低於該發電轉速並且該電瓶的電量未高於該第一電壓門檻時，該控制器設定該驅動信號的工作周期為一第二數值，該第一數值大於該第二數值。
6. 如請求項5之控制系統，更包括： 一馬達角度感測器，偵測該發電機，用以提供該發電機的馬達角度資訊。
7. 如請求項5之控制系統，更包括： 一腳架感測器，偵測一腳架的狀態，用以產生一開關信號， 其中該控制器根據該開關信號，調整該驅動信號的工作周期。
8. 如請求項7之控制系統，其中當該引擎的轉速低於該發電轉速並且該開關信號等於一預設值時，該控制器設定該驅動信號的工作周期為一第三數值，該第三數值小於該第二數值。
9. 如請求項4之控制系統，其中該驅動信號係為一脈寛調變信號。
10. 如請求項1之控制系統，其中該負載係為一燈具、一USB插孔或是一行車記錄器。