TWI455442B - 電動機車之充電顯示裝置及方法 - Google Patents

Description

電動機車之充電顯示裝置及方法

本發明是關於一種電動機車之電池狀態顯示的裝置，特別是關於一種可利用電動機車自身儀表來顯示電池的充電狀態與殘餘電量的裝置與方法。

電動車輛使用電池作為驅動馬達的能源，而其可行駛的距離即由電池之殘存電量來決定。於是，裝設一電池殘餘電量顯示裝置，能於任何時間顯示當時的殘餘電量對駕駛人而言是絕對需要的。習知的技藝中，電池狀態之殘存電量已能顯示，只是電池殘存電量顯示在充電器上，駕駛人往往不能立即掌握當時的殘存電量，因此也就可能錯估了尚能行駛的距離。

隨著石油存量的大幅遞減與環保意識的抬頭，電動車(Electric Vehicle,EV)應運而生。電動車動力的來源主要為電池。能量的轉換方式是由電池之化學能轉變為電能供電動車之馬達運轉，再由馬達將電能轉換為機械能來驅動車體。因此，電池的殘存電量即意謂尚能行駛的距離。習知技術通常會於電池內部加裝特定電路，以顯示電池之殘餘電量，然而此種做法存在監控殘餘電量上之困難，不便性因而增高。

在電池殘餘電量顯示上，一般電動車用來管理電池的是一電池管理系統(battery management system,BMS)，它負有監控電池狀態、過充放電之保護(charge/discharge protection)、以及等化電池電壓(voltage equalization)等功能。由於電動車行進完全倚賴蓄電池，因此對於電池之電量、狀態必須能即時掌控，否則極容易發生因電源耗盡或電池故障而導致車輛無法繼續開動之情況。

在電動車中有了電池管理系統，意謂它可以直接與充電器通訊，得到所要的電池充電狀態與殘餘電量的資料。然而，當這些資料僅顯示於充電器或電池之指示燈上，則欲方便駕駛人立即掌握最新殘餘電量的功能還是不能達成。另一方面，電池、充電器、電池管理系統、與電動車的儀表等部件之間的通訊，倘若是由點對點的通訊模式來實現充電狀態與殘餘電量的顯示，那麼這個系統的運作會是複雜與沒有效率的。於是，在通訊上勢必要有一套車用的通訊網路，能讓網路成員的資訊能最迅速的與需要的成員分享。更重要的，最新殘餘電量的資料要能立即出現於駕駛人的眼前。所以，必需要能顯示在電動車本身的儀表上，才能達到電動車設備的最佳利用與資訊的最佳顯示。

本發明提出一種電動機車之充電顯示裝置及方法，其中電動機車於電池充電時在機車自身儀表上顯示電動機車之充電狀態與殘餘電量。本發明是透過一電池管理系統直接與充電器通訊，得到所要的電池充電狀態與殘餘電量的資料。繼而以一套車用的通訊網路，能讓以上的資料能最迅速的與需要顯示的儀表分享。更重要的是要能立即出現於駕駛人的眼前。也就是必需要能顯示在電動車本身的儀表上，才能達到電動車設備的最佳利用與資訊的最佳顯示的目的，進而殘餘電量的顯示透過需要時才顯示預設秒數的方式，更能有效節省電池的電量，也就是能行駛額外的里程。

為達到上述目的，本發明提出一種電動機車之電池的充電顯示裝置，用於顯示一電池的充電狀態與殘餘電量。電動機車具有將電池充電的一充電器。電池充電顯示裝置包含：一顯示單元，位於電動機車的儀表中之一充電指示燈與一殘電指示燈，殘電指示燈由複數個發光格所構成；一控制單元，設置於電動機車上，包含一處理器，分別與充電器以及顯示單元之充電指示燈以及殘電指示燈透過一車用網路連結；以及一殘電顯示開關，設置於電動機車之儀表上，與控制單元及殘電指示燈透過車用網路連結。

根據本發明的另一態樣，提供電動機車之充電顯示方法，包含以下步驟：將一充電器與電動機車之一電池電性連結，使得充電器隨時取得電池的充電訊息；在一控制單元之控制下，將充電器所取得電池的一充電狀態與一殘餘電量之訊息傳送至電動機車之一儀錶之一顯示單元中；將電池的充電狀態由顯示單元中之一充電指示燈顯示，充電指示燈設定於充電狀態下恆亮；以及將電池的殘餘電量由顯示單元中之一殘電指示燈顯示，殘電指示燈設定於充電啟始時或位於儀表上一殘電顯示開關按下時，點亮對應殘餘電量之特定數目之發光格，且持續發亮一預設時間後自動熄滅。

在本發明之一實施例中，該充電器於充電起始即輸出12伏特之直流(12V DC)電壓，供給該顯示單元工作所需之電能。

在本發明之一實施例中，該控制單元更與一電池管理系統電性連結，該電池管理系統掌控該電池的充電狀態與殘餘電量。

在本發明之一實施例中，該充電器與該電池管理系統以點對點的通訊方式連結。

在本發明之一實施例中，該電池管理系統經由該控制單元指示，將一充電狀態與一殘餘電量之訊息經由一車用網路傳送至該顯示單元。

在本發明之一實施例中，該充電狀態訊息由該充電指示燈顯示，而該殘餘電量則由該殘電指示燈所對應的該發光格數顯示。

在本發明之一實施例中，該車用網路為一控制器區域網路(controller area network,CAN)。

在本發明之一實施例中，該充電器係與管理該電動機車之電池之一電池管理系統彼此通訊，使得該電池管理系統隨時取得該電池的充電訊息；且在該控制單元之控制下，該電池管理系統係將該電池的充電狀態與殘餘電量之訊息經由一車用網路傳送至該電動機車之儀錶中之顯示單元中。

在本發明之一實施例中，該顯示時間預設為30秒。

有關本發明之特徵、實現與功效，配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請參閱第1圖並一併參閱第2圖。第1圖為本發明一實施例之充電顯示裝置之組合示意圖。第2圖為本發明一實施例之第1圖中之充電指示燈與殘電指示燈兩者之局部放大示意圖。

本實施例的電動機車之充電顯示裝置10，用於顯示一電池20的充電狀態與殘餘電量，電動機車具有將電池充電的一充電器30。本發明之充電顯示裝置10包含：一顯示單元110，其包括電動機車的儀表40中之一充電指示燈401與一殘電指示燈402，殘電指示燈由複數個發光格410所構成；一控制單元120，設置於電動機車上，包含一處理器(未示於圖)，與顯示單元110之充電指示燈401以及殘電指示燈402透過一車用網路50連結(示於第3圖)連結；以及一殘電顯示開關130，設置於電動機車之儀表40上，與控制單元120及殘電指示燈402透過車用網路50連結。

本實施例所述之充電顯示裝置10，其中該充電器30於充電起始即輸出12V電壓，供給該顯示單元110工作所需之電能。然熟悉此項技藝者，亦可選擇任何適合特定顯示器之電壓，並不以本發明所揭露之實施例為限。

如第3圖所示之本發明一實施例之充電顯示裝置10，其中該控制單元120更包括一電池管理系統122。詳細而言，電池管理系統122主要包括電池計量管理和充電管理兩大功能(未示於圖)，因為純電動車是完全依靠電池發電作為動力來源，因此對於電池計量管理與充電管理的要求相對較高。

電池計量管理功能是統計電池的充放電量，訊息主要還是透過車用網路50傳送給控制單元120。而充電管理功能則是監測電池組的充電和放電效果。這是對電池組的每一個電池單元進行溫度、電壓、電流、自放電均衡電壓、資料發送等監測功能，並且依據動、靜態電池單元參數的變化，提出狀況報告和建議，並將電池組的資料記錄保存或發送給控制單元120。

請參閱第3圖並一併參閱第1圖。第3圖為本發明一實施例之充電顯示裝置10之組件與電池管理系統透過車用網路50相互通訊之方塊示意圖。如第3圖所示之本發明一實施例之充電顯示裝置10，其中充電器30與電池管理系統122以點對點之通訊方式連結。

如第3圖所示之本發明一實施例之充電顯示裝置10，其中電池管理系統122經由控制單元120指示，將一充電狀態與一殘餘電量之訊息經由車用網路50傳送至顯示單元110。在本實施例中，車用網路50的形態為匯流排狀，然熟悉此項技藝者，可依據實際使用需求或設計需求而從匯流排狀、網狀、星狀、環狀和樹狀及其組成中對應選擇最適當的設置方式，並不以本實施例為限。另外，本實施例之充電器30與電池管理系統122以點對點之通訊方式連結，但並不以此為限。

如第1及2圖所示之本發明一實施例之充電顯示裝置10，其中充電狀態訊息由充電指示燈401顯示，而殘餘電量則由殘電指示燈402所對應的發光格410的特定格數顯示。其中，熟悉此項技術者，亦可改變發光格410的結構為各種類比式或數位式的顯示模組，並不以本發明所揭露之實施例為限。

本實施例的電動機車之充電顯示裝置10，其中車用網路50較佳為一控制器區域網路(controller area network,CAN)。值得注意的是，本實施例所使用的車用網路50例如可為區域互連網路(local interconnect network,LIN)、媒體導向系統傳輸(media-oriented system transport,MOST)或符合FlexRay標準的車用網路，但並不以此為限，熟悉此項技術者，可根據實際使用需求而選用不同的車用網路。

根據本發明上述實施例之充電顯示裝置10，本發明在一實施例中提供一種充電顯示方法60，包含以下步驟：步驟一(S610)：將一充電器30與電動機車之一電池20電性連結，使得充電器30隨時取得電池20的充電訊息；步驟二(S620)：在一控制單元120之控制下，將充電器30所取得電池20的一充電狀態與一殘餘電量之訊息傳送至電動機車之一儀錶40之一顯示單元中110；步驟三(S630)：將電池的充電狀態由顯示單元110中之一充電指示燈401顯示，充電指示燈401設定於充電狀態下恆亮；以及步驟四(S640)：將電池20的殘餘電量由顯示單元110中一殘電指示燈402顯示，殘電指示燈402設定於充電啟始時或位於儀表40上一殘電顯示開關130按下時，點亮對應殘餘電量之特定數目之發光格410，且持續一設定時間後熄滅。

根據本實施例所述之一種電動機車之電池充電顯示方法60，其中充電器30係與管理電動機車之電池20之一電池管理系統122彼此通訊，使得電池管理系統122隨時取得電池20的充電訊息；且在控制單元120之控制下，電池管理系統122係將電池20的充電狀態與殘餘電量之訊息經由一車用網路50傳送至電動機車之儀錶40中之顯示單元110中。

根據本實施例所述之一種電動機車之電池充電顯示方法60，其中顯示時間設定例如為30秒。然熟悉此項技術者，亦可改變顯示的方式與顯示時間的設定值，並不以本發明所揭露之實施例為限。

綜上所述，本發明之一種電動機車之充電顯示裝置不但可以解決電池的充電狀態與殘餘電量的訊息可以立即出現於駕駛人的眼前，也就是必需要能顯示在電動車本身的儀表上，更可以透過充電啟始時或按下位於儀表上之殘電顯示開關時才顯示殘餘電量，能達到電動車設備的最佳利用與充分省電的目的。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為依據。

10．．．充電顯示裝置

20．．．電池

30‧‧‧充電器

40‧‧‧儀表

50‧‧‧車用網路

60‧‧‧充電顯示方法

110‧‧‧顯示單元

120‧‧‧控制單元

122‧‧‧電池管理系統

130‧‧‧殘電顯示開關

401‧‧‧充電指示燈

402‧‧‧殘電指示燈

S610‧‧‧步驟一

S620‧‧‧步驟二

S630‧‧‧步驟三

S640‧‧‧步驟四

第1圖為本發明一實施例之電池充電顯示裝置之組合示意圖。

第2圖為本發明第1圖中之充電指示燈與殘電指示燈兩者之局部放大示意圖。

第3圖為本發明一實施例之電池充電顯示裝置之組件與電池管理系統透過車用網路相互通訊之方塊示意圖。

第4圖為本發明一實施例之電池充電顯示方法之流程圖。

10．．．電池充電顯示裝置

40．．．儀表

110．．．顯示單元

120．．．控制單元

130．．．殘電顯示開關

401．．．充電指示燈

402．．．殘電指示燈

410．．．發光格

Claims (7)

1. 一種電動機車之充電顯示裝置，用於顯示一電池的一充電狀態與一殘餘電量，該電動機車具有將該電池充電的一充電器，其特徵在於：該充電顯示裝置包含：一顯示單元，包括位於該電動機車的一儀表中之一充電指示燈與一殘電指示燈，該殘電指示燈由複數個發光格所構成；一控制單元，設置於該電動機車上，分別與該充電器以及該顯示單元之該充電指示燈以及該殘電指示燈電性連結；一殘電顯示開關，設置於該電動機車之該儀表上，與該控制單元及該殘電指示燈電性連結；以及一電池管理系統，用來與該充電器通訊，獲取該電池的充電狀態與殘餘電量，其中該電池管理系統經由該控制單元指示，將一充電狀態與一殘餘電量之訊息透過一車用網路傳送至該顯示單元，該殘電顯示開關透過該車用網路與該控制單元及該殘電指示燈電性連結。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電動機車之充電顯示裝置，其中該充電器於充電起始即輸出12伏特之直流電壓，供給該顯示單元工作所需之電能。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電動機車之充電顯示裝置，其中，該充電指示燈顯示充電狀態的訊息，而該殘餘電量則由該殘電指示燈所對應的該發光格數顯 示。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電動機車之充電顯示裝置，其中該車用網路為一控制器區域網路。
5. 一種電動機車之充電顯示方法，包含以下步驟：將一充電器與該電動機車之一電池電性連結，使得該充電器隨時取得該電池的充電訊息；在一控制單元之控制下，將該充電器所取得該電池的一充電狀態與一殘餘電量之訊息傳送至該電動機車之一儀錶之一顯示單元中；將該電池的該充電狀態由該顯示單元中之一充電指示燈顯示，該充電指示燈設定於充電狀態下恆亮；以及將該電池的該殘餘電量由該顯示單元中之一殘電指示燈顯示，該殘電指示燈設定由充電啟始時或位於該儀錶上一殘電顯示開關按下時，接點電性連接對應該殘餘電量之特定數目之發光格，持續發亮一設定時間後熄滅。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電動機車之充電顯示方法，其中該充電器係與管理該電動機車之電池之一電池管理系統彼此通訊，使得該電池管理系統隨時取得該電池的充電訊息；且在該控制單元之控制下，該電池管理系統係將該電池的充電狀態與殘餘電量之訊息經由一車用網路傳送至該電動機車之儀錶中之顯示單元中。
7. 如申請專利範圍第5項所述之電動機車之充電顯示方 法，其中顯示時間設定為30秒。