TWI780857B - 電力輔助自行車之控制整合結構及其控制方法 - Google Patents

電力輔助自行車之控制整合結構及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種電力輔助自行車之控制整合結構，其包含電池管理單元、控制器以及馬達。其中電池管理單元包含電芯組與類比前端，類比前端電性連接電芯組。控制器包含微控制單元與驅動器，微控制單元電性連接類比前端，驅動器電性連接微控制單元。馬達電性連接驅動器且受控於驅動器。控制器之微控制單元直接電性連接於電池管理單元之類比前端與驅動器之間，藉以令微控制單元透過驅動器控制馬達。藉此，可改善電路複雜性、無須相容性匹配及降低成本。

Description

電力輔助自行車之控制整合結構及其控制方法
本發明是關於一電力輔助自行車之控制結構及其控制方法，特別是關於一種電力輔助自行車之控制整合結構及其控制方法。
在現代電力輔助自行車之應用上已使用越來越多的電動元件，常見的電動元件包含電池管理系統(Battery Management System，BMS)、控制器(Controller)以及馬達。在習知之控制結構中，電池管理系統會與控制器連結，並進行溝通及訊號傳遞，以控制馬達之運作。由於其電路複雜性相當高，故在製造上需要一定之成本。另外，當電池管理系統與控制器要進行溝通及訊號傳遞時，往往存有相容性的問題，故兩者間需要進行相容性之匹配，才能完成溝通與傳遞。由此可知，目前市場上缺乏一種電路複雜性低、無須相容性匹配且低成本的電力輔助自行車之控制整合結構及其控制方法，故相關業者均在尋求其解決之道。
因此，本發明之目的在於提供一種電力輔助自行車之控制整合結構及其控制方法，其使用一個微控制單元即可控制電池管理單元及控制器之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題，同時可降低成本。
依據本發明的結構態樣之一實施方式提供一種電力輔助自行車之控制整合結構，其包含電池管理單元、控制器以及馬達。其中電池管理單元包含電芯組與類比前端，類比前端電性連接電芯組。控制器包含微控制單元與驅動器，微控制單元電性連接類比前端，驅動器電性連接微控制單元。馬達電性連接驅動器且受控於驅動器。控制器之微控制單元直接電性連接於電池管理單元之類比前端與驅動器之間，藉以令微控制單元透過驅動器控制馬達。
藉此，本發明的電力輔助自行車之控制整合結構只需要使用一個微控制單元即可控制電池管理單元及控制器之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題。此外，只使用一個微控制單元可大幅降低製造成本。
前述實施方式之其他實施例如下：前述電力輔助自行車之控制整合結構可更包含充放電開關模組，此充放電開關模組電性連接電芯組與類比前端，類比前端偵測電芯組而得到電芯電量，並將電芯電量傳送至微控制單元。微控制單元依據電芯電量產生充放電訊號，並將充放電訊號回傳至類比前端。類比前端依據充放電訊號提供充電開啟訊號與放電開啟訊號之一者至充放電開關模組，藉以令微控制單元透過類比前端控制電芯組。
前述實施方式之其他實施例如下：前述充放電開關模組可包含充電開關元件與放電開關元件，其中充電開關元件電性連接電芯組與類比前端，充電開關元件受充電開啟訊號控制。放電開關元件電性連接充電開關元件、類比前端及控制器，放電開關元件受放電開啟訊號控制。當充放電開關模組接收到類比前端之充電開啟訊號時，充電開關元件開啟而使電芯組充電。當充放電開關模組接收到類比前端之放電開啟訊號時，放電開關元件開啟而使電芯組放電至控制器。
前述實施方式之其他實施例如下：前述電力輔助自行車之控制整合結構可更包含驅動開關模組，此驅動開關模組電性連接驅動器、馬達及充放電開關模組，微控制單元透過驅動器與驅動開關模組控制馬達。
前述實施方式之其他實施例如下：前述驅動開關模組可包含複數驅動開關元件，此些驅動開關元件電性連接於驅動器與馬達之間。當充放電開關模組接收到放電開啟訊號時，驅動器受微控制單元控制而產生複數開關訊號，此些驅動開關元件分別依據此些開關訊號啟閉。
前述實施方式之其他實施例如下：前述電力輔助自行車之控制整合結構可更包含充放電開關模組，此充放電開關模組電性連接電芯組與類比前端，類比前端偵測電芯組而得到電芯電量，並依據電芯電量提供充電開啟訊號與放電開啟訊號之一者至充放電開關模組，藉以令類比前端控制電芯組之充放電。
前述實施方式之其他實施例如下：前述電力輔助自行車之控制整合結構可更包含充電開關元件與驅動開關模組，其中充電開關元件電性連接電芯組、類比前端及控制器。驅動開關模組電性連接驅動器、馬達及充電開關元件。類比前端電性連接驅動器，類比前端偵測電芯組而得到電芯電量，並將電芯電量傳送至微控制單元。微控制單元依據電芯電量產生充放電訊號，並將充放電訊號回傳至類比前端。類比前端依據充放電訊號產生充電開啟訊號與放電開啟訊號之一者。當類比前端產生充電開啟訊號時，類比前端傳送充電開啟訊號至充電開關元件，且充電開關元件開啟而使電芯組充電。當類比前端產生放電開啟訊號時，類比前端傳送放電開啟訊號至驅動器，驅動器控制驅動開關模組而使電芯組放電至控制器。
前述實施方式之其他實施例如下：前述電力輔助自行車之控制整合結構可更包含充電開關元件與驅動開關模組，其中充電開關元件電性連接電芯組、類比前端及控制器。驅動開關模組電性連接驅動器、馬達及充電開關元件。類比前端電性連接驅動器，類比前端偵測電芯組而得到電芯電量，並依據電芯電量產生充電開啟訊號與放電開啟訊號之一者。當類比前端產生充電開啟訊號時，類比前端傳送充電開啟訊號至充電開關元件，且充電開關元件開啟而使電芯組充電。當類比前端產生放電開啟訊號時，類比前端傳送放電開啟訊號至驅動器，驅動器控制驅動開關模組而使電芯組放電至控制器。
依據本發明的方法態樣之一實施方式提供一種電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法，其包含以下步驟：第一控制步驟與第二控制步驟，其中第一控制步驟係驅動電池管理單元之類比前端產生充電開啟訊號，使電池管理單元之電芯組受充電開啟訊號控制。第二控制步驟係驅動控制器之微控制單元透過控制器之驅動器控制馬達。電池管理單元之類比前端電性連接電芯組，馬達電性連接驅動器且受控於驅動器。控制器之微控制單元直接電性連接於電池管理單元之類比前端與驅動器之間。
藉此，本發明的電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法只需要使用一個微控制單元即可控制電池管理單元及控制器之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題。此外，只使用一個微控制單元可大幅降低製造成本。
前述實施方式之其他實施例如下：前述第一控制步驟可包含電量偵測步驟、充放電開啟訊號產生步驟及充放電步驟，其中電量偵測步驟係驅動類比前端偵測電芯組而得到電芯電量，並將電芯電量傳送至微控制單元。充放電開啟訊號產生步驟係驅動微控制單元依據電芯電量產生充放電訊號，並將充放電訊號回傳至類比前端，然後驅動類比前端依據充放電訊號提供充電開啟訊號與放電開啟訊號之一者至充放電開關模組。充放電步驟係依據充電開啟訊號與放電開啟訊號之此者驅動充放電開關模組之充電開關元件與放電開關元件之一者，以執行充電步驟或開關模組放電步驟。其中充電步驟係驅動充放電開關模組依據充電開啟訊號開啟充電開關元件，使電芯組充電。開關模組放電步驟係驅動充放電開關模組依據放電開啟訊號開啟放電開關元件，使電芯組放電至控制器。
前述實施方式之其他實施例如下：前述第一控制步驟可包含電量偵測步驟、充放電開啟訊號產生步驟及充放電步驟，其中電量偵測步驟係驅動類比前端偵測電芯組而得到電芯電量。充放電開啟訊號產生步驟係驅動類比前端依據電芯電量提供充電開啟訊號與放電開啟訊號之一者至充放電開關模組。充放電步驟係依據充電開啟訊號與放電開啟訊號之此者驅動充放電開關模組之充電開關元件與放電開關元件之一者，以執行充電步驟或開關模組放電步驟。充電步驟係驅動充放電開關模組依據充電開啟訊號開啟充電開關元件，使電芯組充電。開關模組放電步驟係驅動充放電開關模組依據放電開啟訊號開啟放電開關元件，使電芯組放電至控制器。
前述實施方式之其他實施例如下：前述第一控制步驟可包含電量偵測步驟、充放電開啟訊號產生步驟及充放電步驟，其中電量偵測步驟係驅動類比前端偵測電芯組而得到電芯電量，並將電芯電量傳送至微控制單元。充放電開啟訊號產生步驟係驅動微控制單元依據電芯電量產生充放電訊號，並將充放電訊號回傳至類比前端，然後驅動類比前端依據充放電訊號產生充電開啟訊號與放電開啟訊號之一者。充放電步驟係依據充電開啟訊號與放電開啟訊號之此者驅動充放電開關模組之充電開關元件與驅動器之一者，以執行充電步驟或驅動器放電步驟。充電步驟係驅動充放電開關模組依據充電開啟訊號開啟充電開關元件，使電芯組充電。驅動器放電步驟係驅動驅動器依據放電開啟訊號控制驅動開關模組，使電芯組放電至控制器。
前述實施方式之其他實施例如下：前述第一控制步驟可包含電量偵測步驟、充放電開啟訊號產生步驟及充放電步驟，其中電量偵測步驟係驅動類比前端偵測電芯組而得到電芯電量。充放電開啟訊號產生步驟係驅動類比前端依據電芯電量產生充電開啟訊號與放電開啟訊號之一者。充放電步驟係依據充電開啟訊號與放電開啟訊號之此者驅動充放電開關模組之充電開關元件與驅動器之一者，以執行充電步驟或驅動器放電步驟。充電步驟係驅動充放電開關模組依據充電開啟訊號開啟充電開關元件，使電芯組充電。驅動器放電步驟係驅動驅動器依據放電開啟訊號控制驅動開關模組，使電芯組放電至控制器。
以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
此外，本文中當某一元件(或單元或模組等)「連接」於另一元件，可指所述元件是直接連接於另一元件，亦可指某一元件是間接連接於另一元件，意即，有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而當有明示某一元件是「直接連接」於另一元件時，才表示沒有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而第一、第二、第三等用語只是用來描述不同元件，而對元件本身並無限制，因此，第一元件亦可改稱為第二元件。且本文中之元件/單元/電路之組合非此領域中之一般周知、常規或習知之組合，不能以元件/單元/電路本身是否為習知，來判定其組合關係是否容易被技術領域中之通常知識者輕易完成。
請參閱第1圖，第1圖係繪示本發明之第一實施例之電力輔助自行車之控制整合結構100的示意圖。電力輔助自行車之控制整合結構100包含電池管理單元200、控制器300及馬達400，其中電池管理單元200包含電芯組210與類比前端220(Analog Front End，AFE)，類比前端220電性連接電芯組210。控制器300包含微控制單元310(Micro Controller Unit，MCU)與驅動器320(Driver)，微控制單元310電性連接類比前端220。驅動器320電性連接微控制單元310。馬達400電性連接驅動器320且受控於驅動器320。控制器300之微控制單元310直接電性連接於電池管理單元200之類比前端220與驅動器320之間，藉以令微控制單元310透過驅動器320控制馬達400。藉此，本發明之電力輔助自行車之控制整合結構100只需要使用一個整合型之微控制單元310即可控制電池管理單元200及控制器300之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題，同時可大幅降低製造成本。以下為詳細的實施例來說明上述各結構之細節。
請參閱第2圖，第2圖係繪示本發明之第二實施例之電力輔助自行車之控制整合結構100a的示意圖。電力輔助自行車之控制整合結構100a包含電池管理單元200a、控制器300a、馬達400以及充電器500。
電池管理單元200a連接於控制器300a與充電器500之間。電池管理單元200a包含電芯組210、類比前端220及充放電開關模組230a，其中電芯組210電性連接類比前端220，且充放電開關模組230a電性連接電芯組210與類比前端220。詳細地說，電芯組210包含複數電芯，此些電芯彼此串聯。類比前端220偵測電芯組210而得到一電芯電量，並將電芯電量傳送至控制器300a之微控制單元310。微控制單元310依據電芯電量產生一充放電訊號，並將充放電訊號回傳至類比前端220。類比前端220依據充放電訊號提供充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之一者至充放電開關模組230a，藉以令微控制單元310透過類比前端220控制電芯組210。此外，充放電開關模組230a包含充電開關元件232與放電開關元件234，其中充電開關元件232電性連接電芯組210、類比前端220及充電器500，充電開關元件232受充電開啟訊號222控制。放電開關元件234電性連接充電開關元件232、類比前端220及控制器300a，放電開關元件234受放電開啟訊號224控制。當充放電開關模組230a接收到類比前端220之充電開啟訊號222時，充電開關元件232開啟而使電芯組210充電；反之，當充放電開關模組230a接收到類比前端220之放電開啟訊號224時，放電開關元件234開啟而使電芯組210放電至控制器300a。在一實施例中，充電開關元件232與放電開關元件234可用金氧半場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)實現，但本發明不以此為限。
控制器300a包含微控制單元310、驅動器320a及驅動開關模組330，其中微控制單元310電性連接類比前端220。驅動器320a電性連接微控制單元310。驅動開關模組330電性連接驅動器320a、馬達400及充放電開關模組230a。微控制單元310透過驅動器320a與驅動開關模組330控制馬達400。驅動開關模組330包含複數驅動開關元件332，此些驅動開關元件332電性連接於驅動器320a與馬達400之間。當充放電開關模組230a接收到放電開啟訊號224時，驅動器320a受微控制單元310控制而產生複數開關訊號，此些驅動開關元件332分別依據此些開關訊號啟閉。在一實施例中，驅動開關元件332之數量可為六個，且用MOSFET實現。微控制單元310與類比前端220之間可透過一通訊界面傳遞訊號，此通訊界面可為控制器區域網路(Controller Area Network Bus，CAN Bus)、通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)、串行外設介面(Serial Peripheral Interface，SPI)或積體匯流排電路(Inter-Integrated Circuit，I2C)，但本發明不以此為限。
馬達400電性連接驅動器320a且受控於驅動器320a。馬達400電性連接驅動開關模組330之驅動開關元件332，使微控制單元310能透過驅動器320a與驅動開關模組330控制馬達400。
充電器500電性連接電芯組210與充放電開關模組230a之充電開關元件232。當充放電開關模組230a接收到類比前端220之充電開啟訊號222時，充電開關元件232開啟而使充電器500對電芯組210充電。
藉此，本發明之電力輔助自行車之控制整合結構100a只需要使用一個整合型之微控制單元310即可控制電池管理單元200a及控制器300a之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題。再者，只使用一個微控制單元310可大幅降低製造成本。
在第2圖實施例之其他範例中，充放電可以不用透過微控制單元310，類比前端220本身就可以依據電芯電量產生充電開啟訊號222或放電開啟訊號224。具體而言，類比前端220偵測電芯組210而得到一電芯電量，並依據此電芯電量提供充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之一者至充放電開關模組230a，藉以令類比前端220控制電芯組210之充放電。藉此，本發明透過具有控制能力之類比前端220可大幅增加控制效率。
請一併參閱第2圖與第3圖，其中第3圖係繪示本發明之第三實施例之電力輔助自行車之控制整合結構100b的示意圖。電力輔助自行車之控制整合結構100b包含電池管理單元200b、控制器300b、馬達400以及充電器500。
電池管理單元200b包含電芯組210、類比前端220及充放電開關模組230b，其中電芯組210、類比前端220分別與第2圖之電芯組210、類比前端220相同，不再贅述。充放電開關模組230b僅包含充電開關元件232，充電開關元件232電性連接電芯組210、類比前端220、控制器300b及充電器500，充電開關元件232受充電開啟訊號222控制。當充放電開關模組230b之充電開關元件232接收到類比前端220之充電開啟訊號222時，充電開關元件232開啟而使電芯組210充電。
控制器300b包含微控制單元310、驅動器320b及驅動開關模組330，其中微控制單元310、驅動開關模組330分別與第2圖之微控制單元310、驅動開關模組330相同，不再贅述。驅動器320b電性連接微控制單元310與類比前端220。類比前端220偵測電芯組210而得到電芯電量，並將此電芯電量傳送至微控制單元310。微控制單元310依據電芯電量產生充放電訊號，並將充放電訊號回傳至類比前端220。類比前端220依據充放電訊號產生充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之一者。當類比前端220產生充電開啟訊號222時，類比前端220傳送充電開啟訊號222至充電開關元件232，且充電開關元件232開啟而使電芯組210充電。反之，當類比前端220產生放電開啟訊號224時，類比前端220傳送放電開啟訊號224至驅動器320b，驅動器320b控制驅動開關模組330而使電芯組210放電至控制器300b。
馬達400、充電器500分別與第2圖之馬達400、充電器500相同，不再贅述。藉此，本發明的電力輔助自行車之控制整合結構100b只需要使用一個整合型之微控制單元310即可控制電池管理單元200b及控制器300b之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題。再者，只使用一個微控制單元310可大幅降低製造成本。
在第3圖實施例之其他範例中，充放電可以不用透過微控制單元310，類比前端220本身就可以依據電芯電量產生充電開啟訊號222或放電開啟訊號224。具體而言，類比前端220偵測電芯組210而得到一電芯電量，並依據此電芯電量產生充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之一者。當類比前端220產生充電開啟訊號222時，類比前端220傳送充電開啟訊號222至充電開關元件232，且充電開關元件232開啟而使電芯組210充電；反之，當類比前端220產生放電開啟訊號224時，類比前端220傳送放電開啟訊號224至驅動器320b，驅動器320b控制驅動開關模組330而使電芯組210放電至控制器300b。藉此，本發明透過具有控制能力之類比前端220可大幅增加控制效率。
請一併參閱第1圖與第4圖，其中第4圖係繪示本發明之第四實施例之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法600的流程示意圖。電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法600用以控制第1圖的電力輔助自行車之控制整合結構100，且包含第一控制步驟S02與第二控制步驟S04。其中第一控制步驟S02係驅動電池管理單元200之類比前端220產生一充電開啟訊號，使電池管理單元200之電芯組210受充電開啟訊號控制。第二控制步驟S04係驅動控制器300之微控制單元310透過控制器300之驅動器320控制馬達400。藉此，本發明的電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法600只需要使用一個整合型之微控制單元310即可控制電池管理單元200及控制器300之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題，同時可大幅降低製造成本。以下為詳細的實施例來說明上述各步驟之細節。
請一併參閱第2圖與第5圖，其中第5圖係繪示本發明之第五實施例之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法600a的流程示意圖。電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法600a用以控制第2圖的電力輔助自行車之控制整合結構100a，且包含第一控制步驟S12與第二控制步驟S14。
第一控制步驟S12係驅動電池管理單元200a之類比前端220產生充電開啟訊號222，使電池管理單元200a之電芯組210受充電開啟訊號222控制。詳細地說，第一控制步驟S12包含電量偵測步驟S122、充放電開啟訊號產生步驟S124及充放電步驟S126，其中電量偵測步驟S122係驅動類比前端220偵測電芯組210而得到電芯電量，並將電芯電量傳送至控制器300a之微控制單元310。充放電開啟訊號產生步驟S124係驅動微控制單元310依據電芯電量產生一充放電訊號，並將充放電訊號回傳至類比前端220，然後驅動類比前端220依據充放電訊號提供充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之一者至充放電開關模組230a。充放電步驟S126係依據充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之此者驅動充放電開關模組230a之充電開關元件232與放電開關元件234之一者，以執行充電步驟S126a或開關模組放電步驟S126b。充電步驟S126a係驅動充放電開關模組230a依據充電開啟訊號222開啟充電開關元件232，使電芯組210充電。開關模組放電步驟S126b係驅動充放電開關模組230a依據放電開啟訊號224開啟放電開關元件234，使電芯組210放電至控制器300a。由上述可知，第一控制步驟S02可利用控制器300a之微控制單元310透過類比前端220控制電芯組210之充放電，進而使微控制單元310控制電量分配。
第二控制步驟S14係驅動控制器300a之微控制單元310透過控制器300a之驅動器320a控制馬達400。詳細地說，當充放電開關模組230a接收到放電開啟訊號224時，驅動器320a受微控制單元310控制而產生複數開關訊號，而六個驅動開關元件332分別依據此些開關訊號啟閉，以控制馬達400之運作。藉此，本發明的電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法600a只需要使用一個整合型之微控制單元310即可控制電池管理單元200a及控制器300a之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題。再者，只使用一個微控制單元310可大幅降低製造成本。
在第5圖實施例之其他範例中，充放電可以不用透過微控制單元310，類比前端220本身就可以依據電芯電量產生充電開啟訊號222或放電開啟訊號224。具體而言，第一控制步驟S12之電量偵測步驟S122係驅動類比前端220偵測電芯組210而得到電芯電量。充放電開啟訊號產生步驟S124係驅動類比前端220依據電芯電量提供充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之一者至充放電開關模組230a。充放電步驟S126係依據充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之此者驅動充放電開關模組230a之充電開關元件232與放電開關元件234之一者，以執行充電步驟S126a或開關模組放電步驟S126b。由上述可知，第一控制步驟S12可利用類比前端220控制電芯組210之充放電，而無須透過控制器300a之微控制單元310控制。藉此，本發明使用具有控制能力之類比前端220可大幅增加控制效率。
請一併參閱第3圖與第6圖，其中第6圖係繪示本發明之第六實施例之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法600b的流程示意圖。電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法600b用以控制第3圖的電力輔助自行車之控制整合結構100b，且包含第一控制步驟S22與第二控制步驟S24。
第一控制步驟S22係驅動電池管理單元200b之類比前端220產生充電開啟訊號222，使電池管理單元200b之電芯組210受充電開啟訊號222控制。詳細地說，第一控制步驟S22包含電量偵測步驟S222、充放電開啟訊號產生步驟S224及充放電步驟S226，其中電量偵測步驟S222係驅動類比前端220偵測電芯組210而得到電芯電量，並將電芯電量傳送至控制器300b之微控制單元310。充放電開啟訊號產生步驟S224係驅動微控制單元310依據電芯電量產生一充放電訊號，並將充放電訊號回傳至類比前端220，然後驅動類比前端220依據充放電訊號產生充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之一者。充放電步驟S226係依據充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之此者驅動充放電開關模組230b之充電開關元件232與驅動器320b之一者，以執行一充電步驟S226a或一驅動器放電步驟S226b。充電步驟S226a係驅動充放電開關模組230b依據充電開啟訊號222開啟充電開關元件232，使電芯組210充電。驅動器放電步驟S226b係驅動驅動器320b依據放電開啟訊號224控制驅動開關模組330，使電芯組210放電至控制器300b。由上述可知，第一控制步驟S22可利用控制器300b之微控制單元310透過類比前端220控制電芯組210之充放電，進而使微控制單元310控制電量分配。
第二控制步驟S24係驅動控制器300b之微控制單元310透過控制器300b之驅動器320b控制馬達400。詳細地說，當驅動器320b接收到放電開啟訊號224時，驅動器320b受微控制單元310控制而產生複數開關訊號，而六個驅動開關元件332分別依據此些開關訊號啟閉，以控制馬達400之運作。藉此，本發明的電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法600b只需要使用一個整合型之微控制單元310即可控制電池管理單元200b及控制器300b之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題。再者，只使用一個微控制單元310可大幅降低製造成本。
在第6圖實施例之其他範例中，充放電可以不用透過微控制單元310，類比前端220本身就可以依據電芯電量產生充電開啟訊號222或放電開啟訊號224。具體而言，第一控制步驟S22之電量偵測步驟S222係驅動類比前端220偵測電芯組210而得到電芯電量。充放電開啟訊號產生步驟S224係驅動類比前端220依據電芯電量產生充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之一者。充放電步驟S226係依據充電開啟訊號222與放電開啟訊號224之此者驅動充放電開關模組230b之充電開關元件232與驅動器320b之一者，以執行充電步驟S226a或驅動器放電步驟S226b。由上述可知，第一控制步驟S22可利用類比前端220控制電芯組210之充放電，而無須透過控制器300b之微控制單元310控制。藉此，本發明使用具有控制能力之類比前端220可大幅增加控制效率。
由上述實施方式可知，本發明具有下列優點：其一，只需要使用一個整合型之微控制單元即可控制電池管理單元及控制器之其他元件，不僅可改善習知技術中使用二個微控制單元的電路複雜性，並且可解決習知技術中使用二個微控制單元需要進行相容性匹配的問題。其二，只使用一個整合型之微控制單元可大幅降低製造成本。其三，使用具有控制能力之類比前端控制電芯組之充放電，可大幅增加控制效率。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。
100,100a,100b:電力輔助自行車之控制整合結構 200,200a,200b:電池管理單元 210:電芯組 220:類比前端 222:充電開啟訊號 224:放電開啟訊號 230a,230b:充放電開關模組 232:充電開關元件 234:放電開關元件 300,300a,300b:控制器 310:微控制單元 320,320a,320b:驅動器 330:驅動開關模組 332:驅動開關元件 400:馬達 500:充電器 600,600a,600b:電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法 S02,S12,S22:第一控制步驟 S04,S14,S24:第二控制步驟 S122,S222:電量偵測步驟 S124,S224:充放電開啟訊號產生步驟 S126,S226:充放電步驟 S126a,S226a:充電步驟 S126b:開關模組放電步驟 S226b:驅動器放電步驟
第1圖係繪示本發明之第一實施例之電力輔助自行車之控制整合結構的示意圖； 第2圖係繪示本發明之第二實施例之電力輔助自行車之控制整合結構的示意圖； 第3圖係繪示本發明之第三實施例之電力輔助自行車之控制整合結構的示意圖； 第4圖係繪示本發明之第四實施例之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法的流程示意圖； 第5圖係繪示本發明之第五實施例之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法的流程示意圖；以及 第6圖係繪示本發明之第六實施例之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法的流程示意圖。
100:電力輔助自行車之控制整合結構
200:電池管理單元
210:電芯組
220:類比前端
300:控制器
310:微控制單元
320:驅動器
400:馬達

Claims (13)

  1. 一種電力輔助自行車之控制整合結構，包含：一電池管理單元，包含：一電芯組；及一類比前端，電性連接該電芯組；一控制器，包含：一微控制單元，電性連接該類比前端；及一驅動器，電性連接該微控制單元；以及一馬達，電性連接該驅動器且受控於該驅動器；其中，該控制器之該微控制單元直接電性連接於該電池管理單元之該類比前端與該驅動器之間，藉以令該微控制單元透過該驅動器控制該馬達，該電池管理單元與該控制器僅包含一個該微控制單元。
  2. 如請求項1所述之電力輔助自行車之控制整合結構，更包含：一充放電開關模組，電性連接該電芯組與該類比前端，該類比前端偵測該電芯組而得到一電芯電量，並將該電芯電量傳送至該微控制單元，該微控制單元依據該電芯電量產生一充放電訊號，並將該充放電訊號回傳至該類比前端，該類比前端依據該充放電訊號提供一充電開啟訊號與一放電開啟訊號之一者至該充放電開關模組，藉以令該微控制單元透過該類比前端控制該電芯組。
  3. 如請求項2所述之電力輔助自行車之控制整合結構，其中該充放電開關模組包含：一充電開關元件，電性連接該電芯組與該類比前端，該充電開關元件受該充電開啟訊號控制；及一放電開關元件，電性連接該充電開關元件、該類比前端及該控制器，該放電開關元件受該放電開啟訊號控制；其中，當該充放電開關模組接收到該類比前端之該充電開啟訊號時，該充電開關元件開啟而使該電芯組充電；其中，當該充放電開關模組接收到該類比前端之該放電開啟訊號時，該放電開關元件開啟而使該電芯組放電至該控制器。
  4. 如請求項2所述之電力輔助自行車之控制整合結構，更包含：一驅動開關模組，電性連接該驅動器、該馬達及該充放電開關模組，該微控制單元透過該驅動器與該驅動開關模組控制該馬達。
  5. 如請求項4所述之電力輔助自行車之控制整合結構，其中該驅動開關模組包含：複數驅動開關元件，電性連接於該驅動器與該馬達之間；其中，當該充放電開關模組接收到該放電開啟訊號時，該驅動器受該微控制單元控制而產生複數開關訊號，該些驅動開關元件分別依據該些開關訊號啟閉。
  6. 如請求項1所述之電力輔助自行車之控制整合結構，更包含：一充放電開關模組，電性連接該電芯組與該類比前端，該類比前端偵測該電芯組而得到一電芯電量，並依據該電芯電量提供一充電開啟訊號與一放電開啟訊號之一者至該充放電開關模組，藉以令該類比前端控制該電芯組之充放電。
  7. 如請求項1所述之電力輔助自行車之控制整合結構，更包含：一充電開關元件，電性連接該電芯組、該類比前端及該控制器；及一驅動開關模組，電性連接該驅動器、該馬達及該充電開關元件；其中，該類比前端電性連接該驅動器，該類比前端偵測該電芯組而得到一電芯電量，並將該電芯電量傳送至該微控制單元，該微控制單元依據該電芯電量產生一充放電訊號，並將該充放電訊號回傳至該類比前端，該類比前端依據該充放電訊號產生一充電開啟訊號與一放電開啟訊號之一者；其中，當該類比前端產生該充電開啟訊號時，該類比前端傳送該充電開啟訊號至該充電開關元件，且該充電開關元件開啟而使該電芯組充電；其中，當該類比前端產生該放電開啟訊號時，該類比前 端傳送該放電開啟訊號至該驅動器，該驅動器控制該驅動開關模組而使該電芯組放電至該控制器。
  8. 如請求項1所述之電力輔助自行車之控制整合結構，更包含：一充電開關元件，電性連接該電芯組、該類比前端及該控制器；及一驅動開關模組，電性連接該驅動器、該馬達及該充電開關元件；其中，該類比前端電性連接該驅動器，該類比前端偵測該電芯組而得到一電芯電量，並依據該電芯電量產生一充電開啟訊號與一放電開啟訊號之一者；其中，當該類比前端產生該充電開啟訊號時，該類比前端傳送該充電開啟訊號至該充電開關元件，且該充電開關元件開啟而使該電芯組充電；其中，當該類比前端產生該放電開啟訊號時，該類比前端傳送該放電開啟訊號至該驅動器，該驅動器控制該驅動開關模組而使該電芯組放電至該控制器。
  9. 一種電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法，包含以下步驟：一第一控制步驟，係驅動一電池管理單元之一類比前端產生一充電開啟訊號，使該電池管理單元之一電芯組受該充電開啟訊號控制；以及 一第二控制步驟，係驅動一控制器之一微控制單元透過該控制器之一驅動器控制一馬達；其中，該電池管理單元之該類比前端電性連接該電芯組，該馬達電性連接該驅動器且受控於該驅動器，該控制器之該微控制單元直接電性連接於該電池管理單元之該類比前端與該驅動器之間，該電池管理單元與該控制器僅包含一個該微控制單元。
  10. 如請求項9所述之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法，其中該第一控制步驟包含：一電量偵測步驟，係驅動該類比前端偵測該電芯組而得到一電芯電量，並將該電芯電量傳送至該微控制單元；一充放電開啟訊號產生步驟，係驅動該微控制單元依據該電芯電量產生一充放電訊號，並將該充放電訊號回傳至該類比前端，然後驅動該類比前端依據該充放電訊號提供該充電開啟訊號與一放電開啟訊號之一者至一充放電開關模組；及一充放電步驟，係依據該充電開啟訊號與該放電開啟訊號之該者驅動該充放電開關模組之一充電開關元件與一放電開關元件之一者，以執行一充電步驟或一開關模組放電步驟；其中，該充電步驟係驅動該充放電開關模組依據該充電開啟訊號開啟該充電開關元件，使該電芯組充電；其中，該開關模組放電步驟係驅動該充放電開關模組依 據該放電開啟訊號開啟該放電開關元件，使該電芯組放電至該控制器。
  11. 如請求項9所述之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法，其中該第一控制步驟包含：一電量偵測步驟，係驅動該類比前端偵測該電芯組而得到一電芯電量；一充放電開啟訊號產生步驟，係驅動該類比前端依據該電芯電量提供該充電開啟訊號與一放電開啟訊號之一者至一充放電開關模組；及一充放電步驟，係依據該充電開啟訊號與該放電開啟訊號之該者驅動該充放電開關模組之一充電開關元件與一放電開關元件之一者，以執行一充電步驟或一開關模組放電步驟；其中，該充電步驟係驅動該充放電開關模組依據該充電開啟訊號開啟該充電開關元件，使該電芯組充電；其中，該開關模組放電步驟係驅動該充放電開關模組依據該放電開啟訊號開啟該放電開關元件，使該電芯組放電至該控制器。
  12. 如請求項9所述之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法，其中該第一控制步驟包含：一電量偵測步驟，係驅動該類比前端偵測該電芯組而得到一電芯電量，並將該電芯電量傳送至該微控制單元； 一充放電開啟訊號產生步驟，係驅動該微控制單元依據該電芯電量產生一充放電訊號，並將該充放電訊號回傳至該類比前端，然後驅動該類比前端依據該充放電訊號產生該充電開啟訊號與一放電開啟訊號之一者；及一充放電步驟，係依據該充電開啟訊號與該放電開啟訊號之該者驅動一充放電開關模組之一充電開關元件與該驅動器之一者，以執行一充電步驟或一驅動器放電步驟；其中，該充電步驟係驅動該充放電開關模組依據該充電開啟訊號開啟該充電開關元件，使該電芯組充電；其中，該驅動器放電步驟係驅動該驅動器依據該放電開啟訊號控制一驅動開關模組，使該電芯組放電至該控制器。
  13. 如請求項9所述之電力輔助自行車之控制整合結構之控制方法，其中該第一控制步驟包含：一電量偵測步驟，係驅動該類比前端偵測該電芯組而得到一電芯電量；一充放電開啟訊號產生步驟，係驅動該類比前端依據該電芯電量產生該充電開啟訊號與一放電開啟訊號之一者；及一充放電步驟，係依據該充電開啟訊號與該放電開啟訊號之該者驅動一充放電開關模組之一充電開關元件與該驅動器之一者，以執行一充電步驟或一驅動器放電步驟；其中，該充電步驟係驅動該充放電開關模組依據該充電開啟訊號開啟該充電開關元件，使該電芯組充電； 其中，該驅動器放電步驟係驅動該驅動器依據該放電開啟訊號控制一驅動開關模組，使該電芯組放電至該控制器。
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