TWI509938B - 信號產生電路 - Google Patents

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Description

信號產生電路
本發明係關於一種信號產生電路，用以產生與供應至例如電動車之類的載具的載流量相應之控制訊號。
習知上，已知有一載具充電系統，藉由使一插座與一充電口通過一充電纜線連接，將來自一般家庭中電源供應器的電力供應至安裝在載具中的電池裝置。例如，該插座被安裝於一房屋中並連接至商用電源供應器，而該充電口被設置於一例如電動車之類的載具中。例如，日本公開專利公報第2010-22163號(下文中被稱為"文件1")揭露了這樣的載具充電系統。
在文件1中描述的載具充電系統包含一充電纜線、及一充電控制裝置，該充電控制裝置用以透過該充電纜線，控制一裝配於載具的電池裝置的充電。該充電纜線包含：一電源纜線，用以供應該電池裝置來自外部電源供應器的電力；及一信號產生電路，用以產生與供應至載具的載流量相應之控制訊號(導引訊號)。該充電纜線亦包含：一控制線，用以傳輸控制訊號至該載具；及一電源供應控制單元，用以根據該控制線的電壓水平執行電源供應控制。
該充電控制裝置包含一充電控制單元及一狀態偵測單元。該充電控制單元係用以在充電纜線連接至載具時，根據控制訊號而控制電池裝置的充電。該狀態偵測單元係用以根據該控制線的訊號水平偵測充電纜線的故障(缺陷)。
該載具充電系統係用以根據通過該控制線傳輸的導引訊號，判定該外部電源供應器與該充電纜線之間的連線狀態，且亦用以判定是否允 許將來自外部電源器的電力供應至該載具。該充電纜線與該載具之間的通訊功能(控制導引電路(CPLT,Control Pilot Circuit)功能)符合屬於美國汽車工程師學會(SAE,Society of Automotive Engineers)標準的SAEJ1772：2010。在此標準中，當該外部電源供應器被切斷時，該導引訊號被設定為，例如，一零電壓(0V)。
在該載具充電系統中，當導引訊號的控制線被斷開，該導引訊號係為零電壓，但文件1未提及當控制線沒有被斷開時使導引訊號改變為零電壓。
該充電纜線中包含的習知信號產生電路僅輸出具有指定的固定電壓之導引訊號、或使導引訊號震盪俾使其成為指定電壓及頻率的脈衝列。為了從該習知信號產生電路輸出零電壓，該信號產生電路的輸出端因此需要經由一設置於該信號產生電路的輸出端與接地端之間的繼電器而連接至接地端(地線)。此結構因額外需要一相對昂貴的繼電器而有信號產生電路的成本增加之問題。
本發明是鑒於上述情況而提出的，而其目標係為提供一種信號產生電路，能在沒有繼電器的情況下輸出零電壓的導引信號。
本發明係為一信號產生電路5，用以為一載具200及一充電纜線1之間的通訊產生導引信號。載具200裝配有一電池裝置201。信號產生電路5包含一電路5A、一第一輸入單元501、一第二輸入單元51、及一控制單元500。電路5A包含一用以輸出導引信號之運算放大器(OP1)。第一輸入單元501係用以供應運算放大器(OP1)的非反向輸入終端一第一訊號或一與第一訊號不同之第二訊號。第二輸入單元51係用以供應運算放大器(OP1)的反向輸入終端一第一電壓或一與第一電壓不同之第二電壓。控制單元500係用以控制第一輸入單元501及第二輸入單元51的每一輸出。第一訊號及第一電壓的每一者係為零電壓。該包含運算放大器(OP1)的電路5A被配置俾使於第一訊號被供應至運算放大器(OP1)的非反向輸入終端且第一電壓被供應至運算放大器(OP1)的反向輸入終端時，該運算放大器(OP1)輸出零電壓。
在一實施例中，信號產生電路5包含一用以偵測充電纜線1是否被連接至外部電源供應器(AC1)的電源供應偵測電路52。當電源供應偵測電路52偵測到充電纜線1連接至外部電源供應器(AC1)時，控制單元500控制第一輸入單元501及第二輸入單元51的每一輸出，俾使該導引信號在從時間點t0開始的第一時間(T1)的部分(t01至t02)期間內成為零電壓。
在一實施例中，信號產生電路5更包含：一第一電源供應器53，用以產生正及負電壓以啟動運算放大器OP1；及一第二電源供應器54，用以產生電壓以啟動控制單元500。第一時間T1被設定為至少該第一電源供應器53的上升時間。第二電源供應器54的上升時間較第一電源供應器53的上升時間更短。
在一實施例中，該信號產生電路5更包含一用以偵測充電纜線1是否連接至外部電源供應器AC1的電源供應偵測電路52。當電源供應偵測電路52偵測到外部電源供應器AC1的電源關閉時，控制單元500控制第一輸入單元501及第二輸入單元51的每一輸出，俾使該導引信號在從時間點t6開始的第二時間T2期間內成為一零電壓。
在一實施例中，該信號產生電路5更包含：一第一電源供應器53，用以產生正及負電壓以啟動運算放大器OP1；及一第二電源供應器54，用以產生電壓以啟動該控制單元500。第二時間T2被設定為至少第一電源供應器53的下降時間。當充電纜線1被從外部電源供應器AC1斷開時，第二電源供應器54在至少從時間點t6開始的第二時間T2期間內供應一指定電壓至控制單元500及第二輸入單位51。
在一實施例中，包含該運算放大器OP1的電路5A，更包含：一電阻R4，連接在第一輸入單元501與運算放大器OP1的非反向輸入終端之間；及一電阻R5，連接在非反向輸入終端與運算放大器OP1的輸出終端之間。
在一實施例中，該第二輸入單元51包含：一分壓器，包含彼此串聯的第一電阻R6及第二電阻R7；及一開關裝置Q1，根據來自控制單元500的開關訊號而開啟或關閉。第一電阻R6與第二電阻R7的交會點連接至運算放大器OP1的反向輸入終端。第二電阻R7的第一端部連接至第一電阻R6，同時第二電阻R7的第二端部連接至接地端。該開關裝置Q1與第 二電阻R7並聯。
在本發明中，包含該運算放大器OP1的電路5A相當於一比較器，且當零電壓被供應至運算放大器的每一輸入終端時，可輸出零電壓的導引訊號。即是，本發明可輸出零電壓的導引訊號，而無須如習知信號產生電路的繼電器。
1‧‧‧充電纜線
2‧‧‧電子控制單元
3‧‧‧充電入口
4‧‧‧電源插座
5‧‧‧信號產生電路
5A‧‧‧電路
6‧‧‧電壓感測器
10‧‧‧電源纜線
10A‧‧‧熱線
10B‧‧‧冷線
11‧‧‧連接器
12‧‧‧插頭
13‧‧‧充電電路中斷裝置
20‧‧‧微電腦
21‧‧‧開關電路
50‧‧‧微電腦
51‧‧‧基準電壓電路
52‧‧‧電源供應偵測電路
53‧‧‧第一電源供應器
54‧‧‧第二電源供應器
100‧‧‧信號產生電路
100A‧‧‧震盪器
101‧‧‧繼電器
110‧‧‧限位開關
130‧‧‧繼電器
131‧‧‧控制導引電路
132‧‧‧電磁線圈
133‧‧‧漏電檢測器
200‧‧‧載具
201‧‧‧電池裝置
500‧‧‧控制單元
501‧‧‧第一輸入單元
AC1‧‧‧外部電源供應器
C1‧‧‧電容器
D1‧‧‧二極體
JC1‧‧‧交會點
L1‧‧‧控制線
OP1‧‧‧運算放大器
Q1‧‧‧開關裝置
R1‧‧‧電阻
R2‧‧‧下拉電阻
R3‧‧‧下拉電阻
R4‧‧‧電阻
R5‧‧‧電阻
R6‧‧‧電阻
R7‧‧‧電阻
SW1‧‧‧第一開關
SW2‧‧‧第二開關
T1‧‧‧第一時間
T2‧‧‧第二時間
t0‧‧‧時間點
t1‧‧‧時間點
t2‧‧‧時間點
t3‧‧‧時間點
t4‧‧‧時間點
t5‧‧‧時間點
t01‧‧‧時間點
t02‧‧‧時間點
t6‧‧‧時間點
V1‧‧‧基準電壓
V2‧‧‧輸出
Vout‧‧‧輸出電壓
現在將詳述本發明之較佳實施例，參照以下詳細說明及隨附圖式後將更了解本發明之其他特徵與優點，其中：圖1A及圖1B根據本發明的一實施例顯示一信號產生電路，圖1A係該信號產生電路之示意圖，而圖1B係該信號產生電路中的一基準電壓電路之示意圖；圖2係該信號產生電路之方塊圖；圖3係顯示該信號產生電路的運作之波形圖；圖4係包含該信號產生電路的一載具充電系統之示意圖；圖5係顯示該載具充電系統的運作之波形圖；圖6係在該載具充電系統中，充電電流與導引訊號之負載比率之間的相關圖；圖7A及圖7B顯示信號產生電路的一比較性範例，圖7A係該信號產生電路之示意圖，而圖7B顯示一連接至控制線的繼電器。
後文中，根據本發明的一實施例解釋一信號產生電路5。首先解釋一包含信號產生電路5的載具充電系統。如圖1中顯示，該載具充電系統係用以把安裝於例如電動車、插電式混成電動車、或類似者的載具200中的電池裝置201充電。
如圖4中顯示，本實施例之載具充電系統包含一充電纜線1及一電子控制單元2(ECU,Electronic Control Unit)。"ECU"係為電子控制單元的縮寫。本實施例之ECU 2係作為一充電控制裝置，用以透過該充電纜線1控制安裝於載具200內的電池裝置201之充電。
該充電纜線1係用以使載具200之電池裝置201連接至一外部電源供應器AC1(例如，一系統電源供應器)。於圖4的範例中，該充電纜線1包含一電源纜線10、一連接器11、一插頭12、及一充電電路中斷裝置13(CCID,Charging Circuit Interrupt Device)。CCID係為充電電路中斷裝置的縮寫。該電源纜線10係作為載具200與外部電源供應器AC1之間的平衡線路。在圖4的範例中，該電源纜線10包含一熱線10A及一冷線10B。
該連接器11係用以連接設置於該載具200中的充電入口3。在圖4的範例中，該連接器11具有一介於接地端與ECU 2(微電腦20)之間的限位開關110。該限位開關110被配置為在連接器11連接至充電入口3時啟動，並提供一纜線連接訊號至ECU 2。該纜線連接訊號代表連接器11連接至充電入口3。
如圖4中顯示，該插頭12係用以連接至一設置於例如房屋中的電源插座4。藉由將插頭12連接至電源插座4，來自外部電源供應器AC1的交流(AC,Alternating Current)電源被供應至該充電纜線1。
如圖4中顯示，該CCID 13包含一繼電器130、一控制導引電路131、一電磁線圈132、及一漏電檢測器133。該繼電器130被設置於該電源纜線10中。該控制導引電路131係用以開啟或關閉繼電器130。當繼電器130被關閉，用以供應載具200來自外部電源供應器AC1的電力之電路被關閉。當繼電器130被開啟，來自外部電源供應器AC1的電力可被供應至載具200。
如圖4中顯示，該控制導引電路131包含該信號產生電路5、一電阻R1、及一電壓感測器6。如圖2中顯示，該信號產生電路5包含一控制器(微電腦)50及一電源供應偵測電路52。該微電腦50係由一中央處理單元(CPU)(未顯示)、一用以儲存CPU執行的控制程式之唯讀記憶體(ROM)(未顯示)、一作為工作區域的隨機存取記憶體(RAM)(未顯示)、及類似者。該電源供應偵測電路52係用以透過插頭12偵測外部電源供應器AC1的輸出電壓，以根據該輸出電壓偵測該充電纜線1是否被連接至外部電源供應器AC1。
該信號產生電路5係根據微電腦50的控制而被配置，用以產生一指定電壓及頻率之脈衝列的導引訊號(一控制導引電路(CPLT,Control Pilot Circuit)訊號)，並輸出該導引訊號。在本實施例中，該指定電壓為+/-12V，而該指定頻率為1kHz。該導引訊號係用於該裝配有電池裝置201的載具200與該充電纜線1之間的通訊。信號產生電路5亦用於根據微電腦50的控制而產生及輸出一指定固定電壓之導引訊號，其中該指定固定電壓係為第一輸出電壓。第一輸出電壓在本實施例中為12V。ECU 2透過電阻R1及控制線L1接收導引訊號，並可藉此確認載具200與外部電源供應器AC1之間的連線狀態，及偵測供應至載具200的充電電流。該信號產生電路5將於後面被詳述。該電壓感測器6連接至控制線L1且用以偵測導引訊號的電壓。
該電磁線圈132被配置為在控制導引電路131供應電流至電磁線圈132時產生電磁力，並透過該電磁力開啟繼電器130。該電磁線圈132被配置為在控制導引電路131停止供應電流至電磁線圈132時停止產生該電磁力，及關閉繼電器130。
如圖4中顯示，該漏電檢測器133被設置於該電源纜線10中且用以偵測是否發生漏電。具體而言，該漏電檢測器133係用以偵測以相反方向流過該熱線10A及該冷線10B之電流的平衡狀態，並於偵測到電流的不平衡狀態時察知漏電的發生。該控制導引電路131被配置為在漏電檢測器133偵測到漏電的發生時停止供應電力(電流)至電磁線圈132，及關閉繼電器130。因此，可能關閉用以將來自外部電源供應器AC1的電力提供給載具200之電路。
如圖4中顯示，ECU 2包含微電腦20及一開關電路21。微電腦20係由一CPU、一ROM、一RAM、及類似者，以與微電腦50相同的方式組成。微電腦20係根據透過該控制線L1傳輸的導引訊號，執行一用以將電池裝置201充電的充電控制程序。微電腦20亦用以透過控制該開關電路21，執行開關程序以階梯式地改變導引訊號的電壓。
如圖4中顯示，該開關電路21包含一電容器C1、一二極體D1、下拉電阻R2及R3、一第一開關SW1、及一第二開關SW2。在連接器11連接至充電入口3時，電容器C1和電阻R1及信號產生電路5的串聯電路透過控制線L1而並聯。該微電腦20係用以監控在彼此並聯連接的兩串聯電路的交會點JC1上的電位。串聯電路其中一者係由第一開關SW1及下拉 電阻R2組成，而另一者由第二開關SW2及下拉電阻R3組成。該交會點JC1透過二極體D1連接至控制線L1。簡而言之，微電腦20係藉由監控交會點JC1上的電位而監控導引訊號的電壓。
該開關電路21係用以根據來自微電腦20的控制訊號，藉由開啟或關閉該開關SW1及SW2，改變導引訊號之電壓。即是，該開關電路21被配置為在開關SW1及SW2其中一者(例如，第二開關SW2)根據來自微電腦20的控制訊號(閉合(close)訊號)而被開啟時，透過下拉電阻R2及R3其中一者(例如，下拉電阻R3)切換及降低導引訊號的電壓至第二輸出電壓。第二輸出電壓係為較第一輸出電壓更低的指定電壓。在本實施例中，該第二輸出電壓為9V。該開關電路21亦被配置為在開關SW1及SW2根據來自微電腦20的控制訊號(二閉合訊號)而被開啟時，透過下拉電阻R2及R3切換及降低導引訊號的電壓至第三輸出電壓。第三輸出電壓係為較第二輸出電壓更低的指定電壓。在本實施例中，該第三輸出電壓為6V。
後文中，參照圖5解釋本實施例之載具充電系統中的CPLT功能(與載具通訊之功能)。該CPLT功能符合屬於美國汽車工程師學會(SAE,Society of Automotive Engineers)標準的SAEJ1772：2010。
於時間點t0，插頭12被連接至電源插座4，而電源供應偵測電路52隨即偵測到充電纜線1與外部電源供應器AC1之間的連接。電源供應偵測電路52隨即供應微電腦50一訊號(一電源連接訊號)，代表充電纜線1被連接至外部電源供應器AC1。該微電腦50使信號產生電路5可以在接收到電源連接訊號時，輸出一為第一輸出電壓(12V)的導引訊號。下文中，導引訊號之電壓為第一輸出電壓(12V)的狀態，被稱為"狀態1(第一狀態)"。在狀態1中，充電纜線1不連接至該載具200。
於時間點t1，該連接器11被連接至載具200之充電入口3，而限位開關110隨即被啟動(開啟)以供應一纜線連接訊號至ECU 2的微電腦20。微電腦20接收該纜線連接訊號且隨即供應一控制訊號(一閉合訊號)至第二開關SW2以開啟第二開關SW2。因此，導引訊號的電壓從第一輸出電壓減少至第二輸出電壓(9V)。下文中，導引訊號的電壓為第二輸出電壓(9V)的狀態被稱為"狀態2(第二狀態)"。在狀態2中，充電纜線1被連接至載具200，但對電池裝置201充電的準備尚未就緒。
於時間點t2，該電壓感測器6偵測到導引訊號的電壓為第二輸出電壓(9V)，且微電腦50隨即使信號產生電路5輸出指定頻率(1kHz的震盪頻率)的脈衝列之導引訊號。該微電腦50具有脈衝寬度調變(PWM)功能且係用以透過該PWM功能改變導引訊號之負載比率。導引訊號之負載比率表示充電電流之上限。在圖6的一範例中，當該上限為12安培時，導引訊號的負載比率為20%，當該上限為6安培時則為10%。
於時間點t3，微電腦20偵測該導引訊號之負載比率以得到充電電流的上限，且隨即供應一控制訊號(一額外的閉合訊號)至第一開關SW1以開啟第一開關SW1。因此，導引訊號的電壓從第二輸出電壓減少至第三輸出電壓(6V)。下文中，導引訊號的電壓為第三輸出電壓(6V)的狀態被稱為"狀態3(第三狀態)"。在狀態3中，充電纜線1被連接至載具200，且對電池裝置201充電的準備已經就緒。此外，導引訊號可藉由導引訊號的第四輸出電壓(3V)表示"狀態4(第四狀態)"。
該電壓感測器6偵測到導引訊號的電壓為第三輸出電壓(6V)，而微電腦50隨即執行控制以供應電流至電磁線圈132。因此，該繼電器130被開啟以閉合一用以供應載具200的電池裝置201來自外部電源供應器AC1的電力之電路，以使該電池裝置201開始充電。
於時間點t4，該電池裝置201的充電完成，而微電腦20隨即供應一控制訊號(一斷開(open)訊號)至第一開關SW1以關閉第一開關SW1。因此，導引訊號之電壓從第三輸出電壓增加至第二輸出電壓(9V)。電壓感測器6偵測到導引訊號之電壓為第二輸出電壓(9V)，而微電腦50隨即停止供應電流至電磁線圈132。因此，該繼電器130被關閉以切斷一用以供應該載具200的電池裝置201來自外部電源供應器AC1的電力之電路。
該微電腦20供應一控制訊號(一額外斷開訊號)至第二開關SW2以關閉第二開關SW2。因此，導引訊號之電壓從第二輸出電壓增加至第一輸出電壓(12V)。於時間點t5，電壓感測器6偵測到導引訊號之電壓為第一輸出電壓(12V)，而微電腦50隨即停止震盪導引訊號。
該導引訊號須符合SAE標準。例如，在一為脈衝列的導引訊號中，其上升及下降時間須符合SAE標準。因此，在習知信號產生電路中，已經使用具有高轉動率(slew rate)之運算放大器以產生符合SAE標準之導引 訊號。圖7A及7B顯示信號產生電路100，以作為考慮到習知信號產生電路之比較性範例。
如在圖7A中顯示，該信號產生電路100包含一運算放大器OP1、電阻R4及R5、一震盪器100A、及一基準電壓源。該基準電壓源係用以產生基準電壓V1。該信號產生電路100被配置俾使震盪器100A的輸出V2被作為輸入電壓經由電阻R4供應至運算放大器OP1的非反向輸入終端，同時該基準電壓源的基準電壓V1被供應至運算放大器OP1的反向輸入終端。電阻R5被連接在非反向輸入終端與運算放大器OP1的輸出終端之間。因此，信號產生電路100包含運算放大器OP1及電阻R4及R5，其組成一相當於遲滯比較器(hysteresis comparator)之電路。該運算放大器OP1被來自正電源供應器(未顯示)的正電壓(例如，15V)及來自負電源供應器(未顯示)的負電壓(例如，-15V)啟動。
在該比較性範例中，基準電壓V1被施加至運算放大器OP1之反向輸入終端。藉由透過例如一AC-DC轉換器，使外部電源供應器AC1的AC電壓轉換成直流(DC,Direct Current)電壓，透過一分壓器分配該DC電壓，以得到基準電壓V1。該震盪器100A的輸出V2經由電阻R4被施加至運算放大器OP1的非反向輸入終端。該運算放大器OP1的非反向輸入終端經由電阻R5連接至運算放大器OP1的輸出終端。該震盪器100A係用以輸出被重複地交替拉高與拉低之脈衝波。
下文中，解釋信號產生電路100的運作。當震盪器100A的輸出V2被拉高，運算放大器OP1之非反向輸入終端的輸入電壓超過基準電壓V1。在此情況下，運算放大器OP1輸出一高水平(12V)的輸出電壓Vout。當震盪器100A的輸出V2被拉低，運算放大器OP1之非反向輸入終端的輸入電壓降到低於基準電壓V1。在此情況下，運算放大器OP1輸出一低水平(-12V)的輸出電壓Vout。即是，該信號產生電路100係用以輸出一指定的固定電壓(12V或-12V)的導引訊號，且亦輸出一為指定電壓及頻率(+/-12V及1kHz)的脈衝列之導引訊號。
在載具200與充電纜線1之間的連線狀態中，存在一與前述狀態1至4不同的狀態。例如，該與前述狀態1至4不同的狀態係無法取得外部電源供應器AC1供應之電力的狀態，例如在從外部電源供應器AC1 的斷電恢復、執行漏電測試、或類似者的情況。此狀態可藉由使導引訊號的電壓設定至0V(零電壓)而被表示給載具。下文中，導引訊號的電壓為零電壓的狀態被稱為"狀態5(第五狀態)"。
然而，信號產生電路100無法輸出一電壓為零電壓之導引訊號。因此，如圖7B中顯示，在該比較性範例中，一繼電器101需被設置於控制線L1與接地端之間。在此情況下，藉由開啟該繼電器101可以輸出零電壓的導引訊號。然而，因為需要繼電器101且繼電器為相對昂貴的電子零件，所以有成本增加的問題。
為了解決該問題，本實施例之信號產生電路5係用以輸出電壓為零電壓之導引訊號。後文中，參考圖式說明本實施例之信號產生電路5。如圖2中顯示，本實施例之信號產生電路5包含一基準電壓電路51、一電源供應偵測電路52、一第一電源供應器53、及一第二電源供應器54。如圖1A中顯示，該信號產生電路5包含一運算放大器OP1、電阻R4及R5、一微電腦50、及一基準電壓電路51，且運算放大器OP1、電阻R4及R5組成一相當於遲滯比較器的電路5A。該電路5A被配置俾使在零電壓(第一訊號)被供應至運算放大器OP1之非反向輸入終端且零電壓(第一電壓)被供應至運算放大器OP1之反向輸入終端時，該運算放大器OP1輸出零電壓。運算放大器OP1及電阻R4及R5與該信號產生電路100的那些相同，因此不會在此詳述。
該電源供應偵測電路52係用以偵測該充電纜線1是否被連接至該外部電源供應器AC1。該第一電源供應器53係用以接收該外部電源供應器AC1之輸出電壓，以產生用以啟動該運算放大器OP1的正電壓與負電壓。該第二電源供應器54係用以接收該外部電源供應器AC1之輸出電壓，以產生用以啟動該微電腦50及該基準電壓電路51的電壓。該第一電源供應器53及該第二電源供應器54乃眾所皆知，因此不會在此詳述。
微電腦50(第一輸入單元501)具有PWM功能，且透過該PWM功能產生被重複地交替拉高與拉低之脈衝波(第二訊號)V2，並將該第二訊號V2供應至運算放大器OP1之非反向輸入終端。微電腦50(第一輸入單元501)亦用以使該輸出V2維持在第一訊號(零電壓)。即是，微電腦50包含第一輸入單元501，用以向運算放大器OP1之非反向輸入終端供應該第一訊號或 與第一訊號不同之該第二訊號其中一者。第一訊號係為零電壓。
該基準電壓電路51(第二輸入單元)係用以向運算放大器OP1之反向輸入終端供應該第一電壓或與第一電壓不同之該第二電壓其中一者。第一電壓為零電壓。在圖1B的一範例中，該基準電壓電路51係由電阻R6與R7的串聯電路(一分壓器)、及一與電阻R7並聯的開關裝置Q1所組成。電阻R7的第一端部連接至電阻R6，同時電阻R7的第二端部連接至接地端。例如，該基準電壓電路51係用以透過分壓器分配第二電源供應器54的輸出電壓，以向運算放大器OP1之反向輸入終端供應一分配後電壓作為基準電壓V1。即是，電阻R6與R7的交會點被連接至運算放大器OP1之反向輸入終端。該開關裝置Q1係，例如，一N型金氧半場效電晶體(MOSFET)，且其汲極端及源極端分別連接該電阻R6與R7之交會點及接地端。該微電腦50係用以供應一開關訊號(一輸出控制訊號)至開關裝置Q1之閘極端。即是，開關裝置Q1係根據來自控制單元500的開關訊號而開啟或關閉。
即是，該基準電壓電路51被配置為在開關裝置Q1根據微電腦50的一開關訊號(一連通(ON)訊號)開啟時，將電阻R6與R7之交會點連接至接地端，藉此輸出零電壓(第一電壓)。該基準電壓電路51亦被配置為在開關裝置Q1根據微電腦50的一開關訊號(一切斷(OFF)訊號)關閉時，輸出透過分配第二電源供應器54的輸出電壓而得到之電壓(第二電壓)。即是，基準電壓電路51係用以向運算放大器OP1之反向輸入終端供應該第一電壓或與第一電壓不同之該第二電壓其中一者，並且作為第二輸入單元。
如上述，微電腦50係用以控制第一輸入單元501的輸出V2，且亦供應開關訊號至作為第二輸入單元之基準電壓電路51以控制基準電壓V1。即是，微電腦50在第一輸入單元501之外還包含一控制單元500，而該控制單元500係用以控制第一輸入單元501及該第二輸入單元的輸出電壓。
解釋信號產生電路5的運作。當微電腦50(第一輸入單元501)的輸出V2被拉高，運算放大器OP1之非反向輸入終端的輸入電壓超過基準電壓V1。因此，運算放大器OP1輸出一高水平(12V)之輸出電壓Vout。當微電腦50的輸出V2被拉低，運算放大器OP1之非反向輸入終端的輸入 電壓降到低於基準電壓V1。因此，該運算放大器OP1輸出一低水平(-12V)之輸出電壓Vout。即是，信號產生電路5以與該信號產生電路100相同的方式，輸出一指定的固定電壓(12V)之導引訊號，或一指定電壓及頻率(+/-12V與1kHz)之脈衝列的導引訊號。
該運算放大器OP1的輸出電壓Vout可經由以下公式得到，Vout=V1-G(V2-V1)，其中V1為基準電壓，V2為微電腦50的輸出電壓，而G代表藉由將電阻R5的阻抗值除以電阻R4的阻抗值而得到的值。
從此方程式，可以看出信號產生電路5藉由使基準電壓V1及輸出V2其中每一者改變為零電壓，可以輸出零電壓訊號作為導引訊號。因此，當基準電壓電路51根據微電腦50的開關訊號(連通訊號)而開啟該開關裝置Q1以將該基準電壓V1設定為零電壓(第一電壓)時，微電腦50(第一輸入單元501)如上述般輸出第一訊號(零電壓)。
本實施例之信號產生電路5包含運算放大器OP1、微電腦50的第一輸入單元501、及基準電壓電路51(該第二輸入單元)。該信號產生電路5可藉由使運算放大器OP1的該等輸入終端的輸入電壓其中每一者改變為零電壓，輸出零電壓訊號作為導引訊號。即是，本實施例之信號產生電路5可輸出零電壓導引訊號而無須使用相對昂貴的電子零件，如該信號產生電路100的繼電器101。因此，在本實施例中，不需要相對昂貴的電子零件如繼電器101，而且可以減少製造的成本。
在本實施例中，該微電腦50包含第一輸入單元501，而由電阻R6與R7、及開關裝置Q1所組成的基準電壓電路51係相當於第二輸入單元。因此，在本實施例中，零電壓導引訊號可藉由不昂貴的電子零件而實現。
如圖3中顯示，從時間點t0當充電纜線1被連接至外部電源供應器AC1，第一電源供應器53的電壓開始升高以在時間點t02達到指定的固定電壓(例如，15V)。從時間點t0至時間點t02的固定時間被稱為上升時間。甚至在充電纜線1連接至外部電源供應器AC1而剛從斷電恢復之後，需要固定的時間直到第一電源供應器53達到該固定電壓。因此，在導引訊號的電壓達到該指定的固定電壓前，控制導引電路131及ECU 2可能偵測 到引起故障的錯誤狀態。
例如，在該充電纜線1剛連接至該外部電源供應器AC1後，該控制導引電路131及該ECU 2通常會偵測到"狀態1"。然而，在導引訊號的電壓達到指定的固定電壓前，控制導引電路131及ECU 2可能偵測到錯誤的狀態例如"狀態2"或"狀態3"。
在本實施中，當電源供應偵測電路52偵測到充電纜線1與外部電源供應器AC1之間的連接時，微電腦50(控制單元500)被用以(透過該第一輸入單元501)使該輸出V2在從時間點t0開始的固定時間(第一時間T1)的一部分(t01至t02)期間內維持在零電壓(第一訊號)(見圖3的V2)。該微電腦50(控制單元500)亦用以供應一開關訊號(一連通訊號)至開關裝置Q1以開啟該開關裝置Q1，藉此使基準電壓電路51的基準電壓V1改變為零電壓(在圖3的範例中從時間點t01至時間點t02的期間內)。
在一範例中，第一時間T1被該電源供應偵測電路52測量，且被設定為至少第一電源供應器53的上升時間。在圖3的範例中，第一時間T1被設定為上升時間，且微電腦50於介於時間點t0與時間點t02間的時間點t1開始運作，以使輸出V2在第一時間T1之從時間點t01開始的剩餘時間(t01至t02)期間內維持在第一訊號。即是，第二電源供應器54的電壓(例如，5V)之上升時間較第一電源供應器53的電壓(例如，15V)之上升時間更短。吾人希望，第一及第二電源供應器53及54被配置俾使該第一電源供應器53的電壓於該第二電源供應器54的上升時間的尾端(t01)，變得較分別對應複數狀態(狀態1到5)的複數電壓其中的最低電壓(第四輸出電壓)更低，其中該複數狀態係藉由導引訊號表示，且該最低電壓高於零電壓。
如圖3中顯示，在微電腦50於充電纜線1與外部電源供應器AC1間的連接被偵測到(t0至t01)的時間點啟動之前，導引訊號的電壓變得較對應於狀態1至4的任何電壓更低。導引訊號的電壓隨即在時間點t01與時間點t02之間變成零電壓。因此，控制導引電路131及ECU 2可偵測"狀態5"。在"狀態5"中，控制導引電路131及ECU 2不執行用以充電的控制。因此可能預防控制導引電路131及ECU 2的故障。
如圖3顯示，從充電纜線1被從外部電源供應器AC1斷開的時間點t6開始，第一電源供應器53的電壓逐漸減少。當充電纜線1連接至外 部電源供應器AC1而發生斷電之後，該第一電源供應器53的電壓亦逐漸減少。在這類外部電源供應器AC1的電源關閉的情況，該導引訊號的電壓波動而控制導引電路131及該ECU 2可能偵測到一導致故障的錯誤狀態。
在本實施例中，在從電源供應偵測電路52偵測到外部電源供應器AC1的電源關閉(見圖3的V2)的時間點t6開始的一固定時間內(第二時間T2)，微電腦50使輸出V2維持在第一訊號(零電壓)。微電腦50亦用以供應一開關訊號(一連通訊號)至開關裝置Q1以開啟開關裝置Q1，藉此在從時間點t6(見圖3的V1)開始的第二時間T2內，使該基準電壓電路51的基準電壓V1改變為第一電壓(零電壓)。
在一例中，第二時間T2被微電腦50測量並設定為至少第一電源供應器53的下降時間。此外，第二電源供應器54在從充電纜線1被從外部電源供應器AC1斷開的時間點開始的至少第二時間T2內，供應一指定電壓(例如，5V)至微電腦50及基準電壓電路51。
如圖3中顯示，在從外部電源供應器AC1的電源關閉被偵測到的時間點t6開始之固定時間T2期間內，導引訊號變成零電壓。控制導引電路131及ECU 2可相應地偵測到"狀態5"。在"狀態5"中，控制導引電路131及ECU 2不執行用以充電的控制。因此可能預防控制導引電路131及ECU 2的故障。
5‧‧‧信號產生電路
5A‧‧‧電路
50‧‧‧微電腦
51‧‧‧基準電壓電路
200‧‧‧載具
201‧‧‧電池裝置
500‧‧‧控制單元
501‧‧‧第一輸入單元
R4‧‧‧電阻
R5‧‧‧電阻
V1‧‧‧基準電壓
V2‧‧‧輸出
Vout‧‧‧輸出電壓
OP1‧‧‧運算放大器

Claims (6)

  1. 一種信號產生電路，用以為裝配有一電池裝置的一載具與一充電纜線之間的通訊產生一導引信號，其中該信號產生電路包含：一電路，包含用以輸出該導引訊號的一運算放大器；一第一輸入單元，用以供應該運算放大器的一非反向輸入終端一第一訊號或與該第一訊號不同的一第二訊號其中任一者；一第二輸入單元，用以供應該運算放大器的一反向輸入終端一第一電壓或與該第一電壓不同的一第二電壓其中任一者；及一控制單元，用以控制該第一輸入單元及該第二輸入單元的每一輸出，其中該第一訊號及該第一電壓其中每一者係一零電壓，包含該運算放大器的該電路被配置俾使在該第一訊號被供應至該運算放大器的該非反向輸入終端且該第一電壓被供應至該運算放大器的該反向輸入終端時，該運算放大器輸出一零電壓，並且包含該運算放大器的該電路更包含：一連接在該第一輸入單元與該運算放大器的該非反向輸入終端之間之電阻；及一連接在該非反向輸入終端與該運算放大器的一輸出終端之間之電阻。
  2. 如申請專利範圍第1項之信號產生電路，更包含一電源供應偵測電路，用以偵測該充電纜線是否連接至一外部電源供應器，其中當該電源供應偵測電路偵測到該充電纜線連接至該外部電源供應器時，該控制單元控制該第一輸入單元及該第二輸入單元的每一輸出，俾使該導引信號在從一時間點開始的一第一時間的部分期間內成為一零電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項之信號產生電路，更包含：一第一電源供應器，用以產生正及負電壓以啟動該運算放大器；及一第二電源供應器，用以產生一電壓以啟動該控制單元，其中該第一時間被設定為至少該第一電源供應器的一上升時間，且 該第二電源供應器的一上升時間較該第一電源供應器的該上升時間更短。
  4. 如申請專利範圍第1項之信號產生電路，更包含一電源供應偵測電路，用以偵測該充電纜線是否連接至一外部電源供應器，其中當該電源供應偵測電路偵測到該外部電源供應器的電源關閉時，該控制單元控制該第一輸入單元及該第二輸入單元的每一輸出，俾使該導引信號在從一時間點開始的一第二時間期間內成為一零電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項之信號產生電路，更包含：一第一電源供應器，用以產生正及負電壓以啟動該運算放大器；及一第二電源供應器，用以產生一電壓以啟動該控制單元，其中該第二時間被設定為至少該第一電源供應器的一下降時間，且當該充電纜線被從該外部電源供應器斷開時，該第二電源供應器在至少從一時間點開始的該第二時間期間內供應一指定電壓至該控制單元及該第二輸入單元。
  6. 如申請專利範圍第1項之信號產生電路，其中該第二輸入單元包含：一分壓器，包含彼此串聯的第一及第二電阻，該第一與第二電阻的一交會點連接至該運算放大器的該反向輸入終端；及一開關裝置，根據來自該控制單元的一開關訊號而開啟或關閉，其中該第二電阻的一第一端部連接至該第一電阻，同時該第二電阻的一第二端部連接至接地端，且該開關裝置與該第二電阻並聯。
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