TWI596887B - Car motor switch control system - Google Patents

Description

車載馬達開關控制系統

本發明關於一種車載馬達開關控制系統。

靜態電流或暗電流(Quiescent current or Close circuit current/Dark current)為車用品用以檢視該元件在關閉時的耗電流量標準。一般車廠要求車用電子產品在關閉時，其待機消耗電流需越低越好，通常須在微安培(μA)等級。一般而言，汽車在非發動時(引擎未開啟)，所有車用電子產品皆由車用電瓶電源提供電力，一般車用電瓶電源的續電力為50AH，約可讓車子在不發動的情形下維持供電約一個月。

若車用電子產品在關閉時的待機耗電量過大，將導致所有車用電子產品加總下總消耗電流過大，導致車用電瓶電源快速失去電力，造成車子無法發動之問題。

本發明提供車載馬達開關控制系統。在一實施例中，該車載馬達開關控制系統包括：一開關單元、一控制單元及一驅動單元。該開關單元具有一電源輸入端、一電源輸出端及一控制電壓端。該電源輸入端用以接收一車用電瓶電源。該控制電壓端用以接收一馬達控制電壓訊號，當該馬達控制電壓訊號小於一設定值時，該電源輸入端與該電源輸出端之間為開路；當該馬達控制電壓訊號大於或等於該設定值時，該電源輸入端與該電源輸出端之間為導通狀態。該控制 單元電性連接該開關單元，該控制單元具有一電源端，該電源端電性連接至該開關單元之該電源輸出端，依據該馬達控制電壓訊號，輸出驅動控制訊號。該驅動單元電性連接該控制單元，依據驅動控制訊號，驅動一馬達。

利用本發明車載馬達開關控制系統，在待機狀態或汽車不發動狀態下，車用電瓶電源不會供應電源至該控制單元，亦即，切斷供電至該控制單元，可達到不消耗待機電流之效果，並可控制總待機消耗電流。並且，本發明車載馬達開關控制系統設計使該馬達控制電壓訊號可作為一開關訊號或一轉速控制訊號，以節省控制訊號數量，可縮小系統之元件尺寸。

10‧‧‧車載馬達開關控制系統

11‧‧‧開關單元

12‧‧‧控制單元

13‧‧‧驅動單元

14‧‧‧馬達

15‧‧‧比較器

16‧‧‧第二濾波電路

111‧‧‧電源輸入端

112‧‧‧電源輸出端

113‧‧‧控制電壓端

114‧‧‧分壓電路

115‧‧‧電晶體

116‧‧‧電晶體

117‧‧‧電晶體

118‧‧‧第一濾波電路

119‧‧‧靜電放電保護電路

121‧‧‧電源端

122‧‧‧控制器

123‧‧‧霍爾元件

124‧‧‧穩壓電路

151‧‧‧電源端

152‧‧‧訊號輸入端

153‧‧‧訊號輸出端

圖1顯示本發明車載馬達開關控制系統之方塊示意圖；及圖2顯示本發明車載馬達開關控制系統之電路示意圖。

圖1顯示本發明車載馬達開關控制系統之方塊示意圖。圖2顯示本發明車載馬達開關控制系統之電路示意圖。配合參閱圖1及圖2，本發明車載馬達開關控制系統10可應用於車用馬達或車用風扇等。該車載馬達開關控制系統10包括：一開關單元11、一控制單元12及一驅動單元13。

該開關單元11具有一電源輸入端111、一電源輸出端112及一控制電壓端113。該電源輸入端111用以接收一車用電瓶電源。該控制電壓端113用以接收一馬達控制電壓訊號。當該馬達控制電壓訊號小於一設定值時，該電源輸入端111與該電源輸出端112之間為開路；當該馬達控制電壓訊號大於或等於該設定值時，該電源輸入端111與該電源輸出端112之間為導通狀態。在一實施例中，該設定值為 1V。

該開關單元11另包括一分壓電路114，連接至該控制電壓端113，用以調整該設定值。在一實施例中，該分壓電路114具有二電阻串聯於該控制電壓端113及接地端之間。該開關單元11另包括複數個電晶體115、116、117，電性連接該分壓電路114，且電性連接於該電源輸入端111與該電源輸出端112之間，依據該馬達控制電壓訊號，使該電源輸入端與該電源輸出端為開路或導通。在一實施例中，當該馬達控制電壓訊號大於或等於該設定值(例如為1V)時，電晶體115導通後，使電晶體116及117導通，故該電源輸入端111與該電源輸出端112之間為導通狀態，使得車用電瓶電源輸入至該控制單元12。因此，該馬達控制電壓訊號可控制車用電瓶電源是否輸入至該控制單元12，該馬達控制電壓訊號可作為一開關訊號。

該開關單元11另包括一第一濾波電路118及一靜電放電保護電路119。該第一濾波電路118電性連接該分壓電路114，該第一濾波電路118可為一電容器。該靜電放電保護電路119電性連接該控制電壓端113，該靜電放電保護電路119可為一稽納二極體(Zener diode)。

該控制單元12電性連接該開關單元11，該控制單元12具有一電源端121，該電源端121電性連接至該開關單元11之該電源輸出端112。如上所述，當該馬達控制電壓訊號小於該設定值時，該開關單元11之該電源輸入端111與該開關單元11之該電源輸出端112之間為開路，亦即，車用電瓶電源不會輸入至該控制單元12之該電源端121。因此，該控制單元12內之元件在不發動汽車的情形下，不會耗用車用電瓶電源，可節省車用電瓶電源之電力。

當該馬達控制電壓訊號大於或等於該設定值(例如為1V)時，車用電瓶電源輸入至該控制單元12，亦即啟動該控制單元 12。車用電瓶電源輸入至該控制單元12後，該控制單元12依據該馬達控制電壓訊號，輸出驅動控制訊號，亦即此時該馬達控制電壓訊號作為一轉速控制訊號。因此，綜上所述，該馬達控制電壓訊號可作為一開關訊號或一轉速控制訊號。

本發明車載馬達開關控制系統10另包括一比較器15，具有一電源端151、一訊號輸入端152及一訊號輸出端153。該電源端151電性連接該開關單元11之該電源輸出端112，亦即，當該馬達控制電壓訊號小於一設定值時，車用電瓶電源不會輸入至該比較器15，因此，該比較器15內之元件在不發動汽車的情形下，不會耗用車用電瓶電源，可節省車用電瓶電源之電力。當該馬達控制電壓訊號大於或等於該設定值(例如為1V)時，車用電瓶電源才會輸入至該比較器15，以啟動該比較器15。同樣地，該馬達控制電壓訊號可控制車用電瓶電源是否輸入至該比較器15，該馬達控制電壓訊號可作為一開關訊號。

該比較器15之該訊號輸入端152電性連接該馬達控制電壓訊號。車用電瓶電源輸入至該比較器15後，該比較器15接收該馬達控制電壓訊號，並由該訊號輸出端153將該馬達控制電壓訊號傳送至該控制單元12，此時該馬達控制電壓訊號係為轉速控制訊號，可控制馬達之轉速。在一實施例中，本發明車載馬達開關控制系統10另包括一第二濾波電路16，電性連接該比較器15之該訊號輸入端152及該馬達控制電壓訊號，以濾除該馬達控制電壓訊號之雜訊。在一實施例中，該比較器15可為一電壓隨偶器，且為一運算放大器(OPA)，使該訊號輸出端153輸出之訊號與該訊號輸入端152接收之該馬達控制電壓訊號相同。因運算放大器之輸入阻抗無限大，故不會消耗太多電流，可進一步節省該比較器15之消耗電流。

在一實施例中，該控制單元12另包括一控制器122、一 霍爾元件123及一穩壓電路124。該控制器122可為一積體電路或微處理器等，該控制器122電性連接至該比較器15之該訊號輸出端153，及電性連接至該霍爾元件123。該霍爾元件123輸出一偵測訊號至該控制器122。依據該馬達控制電壓訊號(此時為轉速控制訊號)及該偵測訊號，該控制器122輸出該驅動控制訊號至該驅動單元13。該驅動控制訊號可為換向訊號或調變訊號，以控制馬達之轉速。該穩壓電路124電性連接至該開關單元11之該電源輸出端112，用以輸出一穩壓電源至該控制器122及該霍爾元件123。

該驅動單元13電性連接該控制單元12，依據驅動控制訊號，驅動一馬達14。因該驅動控制訊號為小電流訊號，不足以驅動馬達14，故再經該驅動單元13將之轉換為大電流訊號，以驅動馬達14。

因此，利用本發明車載馬達開關控制系統10，在待機狀態或汽車不發動狀態下，車用電瓶電源不會供應電源至該控制單元12，亦即，切斷供電至該控制單元12，可達到不消耗待機電流之效果，並可控制總待機消耗電流。並且，本發明車載馬達開關控制系統10設計使該馬達控制電壓訊號可作為一開關訊號或一轉速控制訊號，以節省控制訊號數量，可縮小系統之元件尺寸。

經實驗結果顯示，習知技術之車用風扇控制電路，在風扇待機(不運轉)之情形下，其待機時之耗電流高達數毫安(mA)，將大幅地消耗車用電瓶電源。利用本發明車載馬達開關控制系統10，在風扇待機之情形下，所有元件之電流值均小於1微安(μA)，確實達到不消耗待機電流之效果，以節省車用電瓶電源之電力。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制本發明。習於此技術之入士對上述實施例所做之修改及變化仍不違背本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

10‧‧‧車載馬達開關控制系統

11‧‧‧開關單元

12‧‧‧控制單元

13‧‧‧驅動單元

14‧‧‧馬達

15‧‧‧比較器

111‧‧‧電源輸入端

112‧‧‧電源輸出端

113‧‧‧控制電壓端

121‧‧‧電源端

151‧‧‧電源端

152‧‧‧訊號輸入端

153‧‧‧訊號輸出端

Claims (10)

1. 一種車載馬達開關控制系統，包括：一開關單元，具有一電源輸入端、一電源輸出端及一控制電壓端，該電源輸入端用以接收一車用電瓶電源，該控制電壓端用以接收一馬達控制電壓訊號，當該馬達控制電壓訊號小於一設定值時，該電源輸入端與該電源輸出端之間為開路，當該馬達控制電壓訊號大於或等於該設定值時，該電源輸入端與該電源輸出端之間為導通狀態；一控制單元，電性連接該開關單元，該控制單元具有一電源端，該電源端電性連接至該開關單元之該電源輸出端，依據該馬達控制電壓訊號，輸出驅動控制訊號；及一驅動單元，電性連接該控制單元，依據驅動控制訊號，驅動一馬達。
2. 如請求項1之車載馬達開關控制系統，其中該開關單元具有一分壓電路，連接至該控制電壓端，用以調整該設定值。
3. 如請求項2之車載馬達開關控制系統，其中該開關單元另包括複數個電晶體，電性連接該分壓電路，且電性連接於該電源輸入端與該電源輸出端之間，依據該馬達控制電壓訊號，使該電源輸入端與該電源輸出端為開路或導通。
4. 如請求項2之車載馬達開關控制系統，其中該開關單元另包括一第一濾波電路及一靜電放電保護電路，該第一濾波電路電性連接該分壓電路，該靜電放電保護電路電性連接該控制電壓端。
5. 如請求項1之車載馬達開關控制系統，另包括一比較器，具有一電源端、一訊號輸入端及一訊號輸出端，該電源端電性連接該開關單元之該電源輸出端，該訊號輸入端電性連接該馬達控制電壓訊號。
6. 如請求項5之車載馬達開關控制系統，其中該比較器為一電壓隨偶器。
7. 如請求項5之車載馬達開關控制系統，另包括一第二濾波電路，電性連接該比較器之該訊號輸入端。
8. 如請求項5之車載馬達開關控制系統，其中該控制單元另包括一控制器，電性連接至該比較器之該訊號輸出端，依據該馬達控制電壓訊號，輸出該驅動控制訊號至該驅動單元，該馬達控制電壓訊號為一轉速控制訊號。
9. 如請求項8之車載馬達開關控制系統，其中該控制單元另包括一霍爾元件，電性連接至該控制器。
10. 如請求項1之車載馬達開關控制系統，其中該控制單元另包括一穩壓電路，電性連接至該開關單元之該電源輸出端，用以輸出一穩壓電源。