TWI573707B - Electric vehicle power supply control device - Google Patents

Description

電動車供電控制裝置

本創作是關於一種電動車供電控制裝置，特別是指執行預充功能並確保電動車順利啟動的電動車供電控制裝置。

請參考圖5所示，習知電動車供電控制裝置主要包含有一電池模組20與一直流電壓轉換器21。該電池模組20主要包含有一電池200、一第一開關201、一第二開關202與一電阻器203。該電池200提供一第一直流電壓，該電阻器203與第一開關201串接在電池200與該直流電壓轉換器21的輸入端之間，該直流電壓轉換器21的輸入端再連接一電容器C，該直流電壓轉換器21的輸出端連接電動車的車頭燈、指示燈或電子儀表等負載22。

當電動車啟動時，該電池模組20係自動執行預充模式，以避免電流突波損壞電子元件。當電池模組20執行預充模式時，該第一開關201為導通狀態，該第二開關202為斷路。假設負載22為關閉狀態，此時，該直流電壓轉換器21不會從電池200抽取電源，該電池200可提供一充電電流對該電容器C充電。當該電容器C的電壓建立後，該電池模組20才轉為執行一供電模式，此時該第一開關201為斷路狀態，該第二開關202為導通狀態，該電池200可提供第一直流電壓給直流電壓轉換器21，該直流電壓轉換器21將第一直流電壓轉換為一第二直流電壓後直接供應給負載22，使負載22能順利啟動。

然而，若使用者在前次停車時沒有把負載22關閉，例如忘記把車頭燈關掉，在下次啟動電動車進入預充模式時，參考圖6所示的T1區段，該直流電壓轉換器21仍從電池200抽取電源，以提供電壓V1與電流I1給負載22。由於該電池200提供的電能係同時供應給電容器C與負載22，導致供應給電容器 C的電能較低，使得該電容器C在T1區段中無法順利建立電壓，以致預充模式失敗。請參考圖6的T2區段，該直流電壓轉換器21的輸入電壓Vb為零，造成電動車無法正常啟動。

請參考圖7所示，另一習知的電動車供電控制裝置包含有一電池模組30、一直流電壓轉換器31與一控制模組32，該直流電壓轉換器31的輸出端連接一負載33，而輸入端連接一電容器C。該電池模組30包含有一電池300、一第一開關301、一第二開關302與一電阻器303，其結構與圖5的電池模組20相同，在此不再贅述。該直流電壓轉換器31為特殊規格的電壓轉換器，其具有一致能端(ENABLE)，該控制模組32連接該電池模組30的輸出端與該直流電壓轉換器31的致能端(ENABLE)。

在電池模組30執行預充模式時，請參考圖8的T1區段，該控制模組32沒有產生致能信號Vs給直流電壓轉換器31，因此該直流電壓轉換器31輸出端的電壓V2與電流I2為零，此時，該電池300可直接對電容器C充電，供電容器C可順利建立電壓。當該電容器C的電壓建立後，該電池模組30轉為執行供電模式，請參考圖8的T2區段，該控制模組32即送出致能信號Vs給直流電壓轉換器31，該直流電壓轉換器31根據致能信號Vs而提供電壓V2與電流I2給負載33使用。

雖然前述供電控制裝置確保順利完成預充模式，但是該直流電壓轉換器31為特殊規格的轉換器，其價格昂貴而無法讓一般消費者所接受，因此習知電動車供電控制裝置有待進一步改良。

本創作的主要目的是提供一種電動車供電控制裝置，可執行預充模式以確保電動車順利啟動，且本創作不使用特殊規格的元件，不致增加製造成本。

本創作電動車供電控制裝置，包含有：一電池模組，提供一第一直流電壓，並在電動車啟動時依續執行一預充模式與一供電模式；一直流電壓轉換器，連接該電池模組的輸出端以接收該第一直流電壓，並將該第一直流電壓轉換為一第二直流電壓；一開關元件，串接在該直流電壓轉換器的輸出端與一負載之間；以及一控制模組，連接該電池模組與該開關元件，以在該電池模組執行該預充模式時，控制該開關元件斷路，並在該電池模組執行該供電模式時，控制該開關元件導通，使該負載從該直流電壓轉換器接收該第二直流電壓。

根據本創作的結構，該控制模組係在電池模組執行預充模式時控制該開關元件為斷路狀態，該負載未與直流電壓轉換器連接，因此該負載與直流電壓轉換器不會從電池模組抽取電源，供該電池模組順利完成預充模式。該電池模組完成預充模式後，係進入供電模式，此時該控制模組控制該開關元件轉為導通狀態，該直流電壓轉換器就能提供電壓給負載，以供負載運作。

本創作能避免預充模式的失敗而導致電動車無法啟動的狀況發生。由於該直流電壓轉換器為一般的轉換器，僅作電壓轉換的功能，本創作的直流電壓轉換器不是特殊規格的轉換器，自然不會增加製造成本。

11‧‧‧電池模組

110‧‧‧電池

111‧‧‧第一開關

112‧‧‧第二開關

113‧‧‧電阻器

12‧‧‧直流電壓轉換器

13‧‧‧開關元件

131‧‧‧線圈

132‧‧‧感應開關

14‧‧‧控制模組

141‧‧‧控制器

142‧‧‧電子開關

143‧‧‧控制器

144‧‧‧第一電子開關

145‧‧‧第二電子開關

15‧‧‧負載

20‧‧‧電池模組

21‧‧‧直流電壓轉換器

200‧‧‧電池

201‧‧‧第一開關

202‧‧‧第二開關

203‧‧‧電阻器

30‧‧‧電池模組

300‧‧‧電池

301‧‧‧第一開關

302‧‧‧第二開關

303‧‧‧電阻器

31‧‧‧直流電壓轉換器

32‧‧‧控制模組

33‧‧‧負載

圖1：本創作第一較佳實施例的電路方塊示意圖。

圖2：本創作第一較佳實施例中控制模組的詳細電路圖。

圖3：本創作第二較佳實施例的電路方塊示意圖。

圖4：本創作第二較佳實施例中控制模組的詳細電路圖。

圖5：習知供電控制裝置的電路方塊示意圖。

圖6：圖5所示供電控制裝置的電壓與電流波形示意圖。

圖7：另一習知供電控制裝置的電路方塊示意圖。

圖8：圖7所示供電控制裝置的電壓與電流波形示意圖。

請參考圖1與圖2所示，本創作包含有一電池模組11、一直流電壓轉換器12、一開關元件13與一控制模組14。

該電池模組11可提供一第一直流電壓(如48V)，以作為電動車的工作電壓。該直流電壓轉換器12的輸入端係連接該電池模組11的輸出端以接收該第一直流電壓，並將該第一直流電壓轉換為一第二直流電壓(如12V)後而由輸出端輸出，其中該直流電壓轉換器12的輸入端可連接一第一電容器C1，該直流電壓轉換器12的輸出端包含有一正輸出腳位V+與一接地腳位GND。該開關元件13可為一繼電器，係具有一線圈131與一感應開關132，該感應開關132是受該線圈131的激磁而作動，該線圈131連接在控制模組14的輸出端與該直流電壓轉換器12的輸出端之間，該感應開關132串接在該直流電壓轉換器12的輸出端與一負載15之間。該負載15可為電動車的車頭燈、指示燈或電子儀表等適用於該第二直流電壓的元件。

本較佳實施例中，該電池模組11主要包含有一電池110、一第一開關111、一第二開關112與一電阻器113。該電池110提供該第一直流電壓，且該電阻器113與第一開關111串接在電池110與該直流電壓轉換器12之間，該第二開關112跨接於該電阻器113與第一開關111。

該控制模組14連接該電池模組11與該開關元件13的線圈131，用以控制該感應開關132為導通狀態或斷路狀態，其中該控制模組14的輸入端可連接一第二電容器C2，該第二電容器C2與該第一電容器C1並聯。當該感應開關132為導通狀態，該負載15與該直流電壓轉換器12的輸出端構成連接，該負 載15可從直流電壓轉換器12接收第二直流電壓而動作；當該感應開關132為斷路狀態，該負載15與該直流電壓轉換器12沒有連接，該負載15即無法從直流電壓轉換器12接收電源。

當該電動車啟動時，電動車的電門打開(key on)，該電池模組11即執行一預充(precharge)模式以避免突波電流對電路造成損害。當該電池模組11執行預充模式時，該第一開關111為導通狀態，該第二開關112為斷路狀態，而該控制模組14係控制該開關元件13為斷路狀態，此時由電池110提供一充電電流對該第一電容器C1與第二電容器C2充電。於充電一段時間後，該第一電容器C1的電壓建立後，該電池模組11轉為執行一供電模式，且該控制模組14可偵測出該第一或第二電容器C1、C2的電壓建立(例如達到一預設電壓值)，以控制該開關元件13為導通狀態。

當該電池模組11執行供電模式時，該第一開關111轉為斷路狀態，該第二開關112轉為導通狀態，又該控制模組14係控制該開關元件13為導通狀態，此時，該直流電壓轉換器12從該電池111接收第一直流電壓後，將第一直流電壓轉換為第二直流電壓而直接供應給負載15，供負載15接收第二直流電壓而動作。

請參考圖2所示，於第一較佳實施例中，該控制模組14包含有一控制器141與一電子開關142，該電子開關142以npn型雙極性接面電晶體(BJT)為例說明，該控制器141連接該電子開關142的基極，該電子開關142的集極通過該開關元件13的線圈131而連接到該直流電壓轉換器12的正輸出腳位V+。如圖1所示，該開關元件13的感應開關132連接在直流電壓轉換器12的正輸出腳位V+與負載15之間。當該電池模組11執行預充模式時，該控制器141控制該電子開關142操作在截止狀態，此時該線圈131沒有激磁，該感應開關132斷路；當該 電池模組11執行供電模式時，該控制器141驅動該電子開關142導通，此時該線圈131激磁而使該感應開關132導通。

請參考圖3與圖4所示，於第二較佳實施例中，該控制模組14包含有一控制器143、一第一電子開關144與一第二電子開關145。該第一電子開關144以npn型BJT、該第二電子開關145以pnp型BJT為例說明，該第一電子開關144的基極連接該控制器143，以供控制器143控制第一電子開關144的導通或截止狀態，該第二電子開關145的基極連接第一電子開關144的集極，該開關元件13的線圈131連接在第一電子開關144的射極與第二電子開關145的集極之間，且該第一電子開關144的射極連接到該直流電壓轉換器12的接地腳位GND。當該電池模組11執行預充模式時，該控制器143控制該第一電子開關144操作在截止狀態，則該第二電子開關145截止，該線圈131沒有激磁，該感應開關132斷路；當該電池模組11執行供電模式時，該控制器143驅動該第一電子開關144導通，則該第二電子開關145導通，該線圈131激磁而使該感應開關132導通。

綜上所述，本創作在電動車的電門剛打開時執行預充模式，避免開機的電流突波損壞電子元件，且因執行預充模式時，該開關元件13為斷路狀態，該直流電壓轉換器12與負載15未持續抽取電源，供電池模組11能對電容器C1、C2充電而順利建立電壓，以利完成預充模式，避免電動車啟動失敗。再者，該直流電壓轉換器12為一般的直流電壓轉換器，相較於先前技術使用具致能(enable)功能的特殊規格直流電壓轉換器，本創作可降低製造成本。

11‧‧‧電池模組

110‧‧‧電池

111‧‧‧第一開關

112‧‧‧第二開關

113‧‧‧電阻器

12‧‧‧直流電壓轉換器

13‧‧‧開關元件

131‧‧‧線圈

132‧‧‧感應開關

14‧‧‧控制模組

15‧‧‧負載

Claims (5)

1. 一種電動車供電控制裝置，包含有：一電池模組，提供一第一直流電壓，並在電動車啟動時依續執行一預充模式與一供電模式；一直流電壓轉換器，連接該電池模組的輸出端以接收該第一直流電壓，並將該第一直流電壓轉換為一第二直流電壓；一開關元件，串接在該直流電壓轉換器的輸出端與一負載之間；以及一控制模組，連接該電池模組與該開關元件，以在該電池模組執行該預充模式時，控制該開關元件斷路，並在該電池模組執行該供電模式時，控制該開關元件導通，使該負載從該直流電壓轉換器接收該第二直流電壓；該開關元件為一繼電器而包含有一線圈與一感應開關，該線圈連接在控制模組的輸出端與該直流電壓轉換器的輸出端之間，該感應開關串接在該直流電壓轉換器的輸出端與該負載之間，以受該線圈的激磁而作動；該直流電壓轉換器的輸出端包含有一正輸出腳位與一接地腳位；該控制模組包含有一電子開關與一控制器，該控制器連接該電子開關，該電子開關連接該直流電壓轉換器的正輸出腳位；該控制模組的該電子開關為npn型雙極性接面電晶體(BJT)，該控制器連接該電子開關的基極，該電子開關的集極通過該開關元件的線圈而連接到該直流電壓轉換器的正輸出腳位，該開關元件的感應開關連接在直流電壓轉換器的正輸出腳位與該負載之間。
2. 如請求項1所述電動車供電控制裝置，其中該電池模組包含有一電池、一第一開關、一第二開關與一電阻器，該電池提供該第一直流電壓，該電池、電阻器、第一開關與該直流電壓轉換器為串接，該第二開關跨接於該電阻器與第一開關。
3. 一種電動車供電控制裝置，包含有：一電池模組，提供一第一直流電壓，並在電動車啟動時依續執行一預充模式與一供電模式；一直流電壓轉換器，連接該電池模組的輸出端以接收該第一直流電壓，並將該第一直流電壓轉換為一第二直流電壓；一開關元件，串接在該直流電壓轉換器的輸出端與一負載之間；以及一控制模組，連接該電池模組與該開關元件，以在該電池模組執行該預充模式時，控制該開關元件斷路，並在該電池模組執行該供電模式時，控制該開關元件導通，使該負載從該直流電壓轉換器接收該第二直流電壓；該開關元件為一繼電器而包含有一線圈與一感應開關，該線圈連接在控制模組的輸出端與該直流電壓轉換器的輸出端之間，該感應開關串接在該直流電壓轉換器的輸出端與該負載之間，以受該線圈的激磁而作動；該直流電壓轉換器的輸出端包含有一正輸出腳位與一接地腳位；該控制模組包含有一控制器、一第一電子開關與一第二電子開關，該第一電子開關連接該控制器，該第二電子開關連接該第一電子開關，該開關元件的線圈連接在第一電子開關與第二電子開關之間。
4. 如請求項3所述電動車供電控制裝置，該第一電子開關為npn型BJT，該第二電子開關為pnp型BJT，該第一電子開關的基極連接該控制器，該第二電子開關的基極連接該第一電子開關的集極，該開關元件的線圈連接在該第一電子開關的射極與該第二電子開關的集極之間，該第一電子開關的射極連接到該直流電壓轉換器的接地腳位。
5. 如請求項3或4所述電動車供電控制裝置，其中該電池模組包含有一電池、一第一開關、一第二開關與一電阻器，該電池提供該第一直流電 壓，該電池、電阻器、第一開關與該直流電壓轉換器為串接，該第二開關跨接於該電阻器與第一開關。