TWM448088U - 用於電動車的充電系統 - Google Patents

Description

用於電動車的充電系統

本創作是有關於一種電動車的充電系統。特別是有關於一種電動車充電系統，當電池模組在充電的情形下，該電動車充電系統允許電動車馬達停止運轉。

電動車，也泛指電動驅動車，乃指使用一個或多個電動馬達為動力系統的移動載具。不若以石油為動力來源的運輸工具，該等運輸工具藉由燃燒石油所產生的能量而運行，電動車使用電力為其動力。它們並不產生廢氣，噪音也比較少。馬達乃是常見的驅動電動車之裝置。由於長時間使用，馬達需要大量電容量的電池模組為其電量來源。最好該電池模組是可以回充電力的。

依照台灣電動機車協會及財團法人台灣電子檢驗中心相關條文規定、財團法人車輛研究測試中心及工業技術研究院的研究結果，當充電器對充電動車電電池模組進行充電時，運轉中的馬達應該切斷其電力供應。為了安全考量，斷電電路應被設計以防止馬達急加速(暴衝)。然而，一般的充電裝置並無此類電源管理裝置。電源輸出端僅僅具有正負端子，設計的理念也僅在充電功能。充其量，頂多也只有在其間加裝溝通介面。如此的結構無法滿足上述的需求。

回溯習知技術，有許多發明提供了滿足上述需求的創新性方法。請參閱第1圖。美國專利第8,143,843號揭露了一種電動混合車，該車具有一充電電路，該充電電路具有一充電器。該充電器連接至一高壓電池及一充電-時間連接開關。該開關連接於高壓電池、充電器、一充電器電控單元及一電池電控單元。當一電壓訊號輸入時，該電池電控單元啟動。當要決定高壓電池的狀態可否滿足可充電情況時，該充電器接至充電-時間連接開關，啟動充電器電控單元並傳送一表現電池狀態的訊號至充電器電控單元。本創作提供了良好的方式以監測及微調電池電控單元的充電狀態。然而，當該充電器電控單元運作時，本創作無法決定停止向馬達提供電力。

另一相關前案顯示於第2圖。中華民國專利第365,142號揭露一種電動車之電源控制系統，包括一控制端子、一直流轉換模組、一電池及一馬達，其中該控制端子能被激發而產生一斷電訊號。該直流轉換模組設置有一直流轉換器及一繼電器，該直流轉換器係與該電池相電氣連接，以將該電池所供應之高壓電源轉換為至少一低壓電源，如：3伏特、5伏特、12伏特等，以供該電動車上電氣元件(如：大燈、煞車燈、大燈、喇叭等)，或電子元件(如：繼電器、控制端子等)使用。該繼電器分別與該控制端子、直流轉換器、電池及馬達相電氣連接，以接受該直流轉換器傳來之低壓電源，使自身迴路能正常執行電氣導通或電氣中斷的切換動作。當在自身迴路呈電氣導通的狀態下，使 該電池所供應之高壓電源能經由該繼電器之迴路傳送至該馬達，令該馬達產生運轉。又當在該繼電器接收到該控制端子傳來之斷電訊號的狀態下，該繼電器能使自身迴路切換成電氣中斷的狀態，使該電池所供應之高壓電源無法經由該繼電器之迴路傳送至該馬達，而令該馬達停止運轉。

由於，本創作的該繼電器與直流轉換器係相互電氣連接，因此，該繼電器能接受該直流轉換器傳來之較低電壓源，不致因接收過高的電壓源。該創作的好處在產生較低熱量且能節省能源消耗，可惜的是，它無法在電池充電時，管控馬達的電源供應。

依據以上的解說，一種電動車的充電系統，其允許電動車之馬達在電池模組充電時，能停止運作，減少馬達暴衝情形之發生的相關創作，亟待思之。

本段文字提取和編譯本創作的部分特色；其他特色將被描述於後續段落裏。它的目的是涵蓋包含於其後專利範圍的精神與範圍中，不同的潤飾與相似的安排方式。

依照本創作的一個樣態，一種用於電動車的充電系統，包含：一充電電池模組，具有複數個串聯或並聯的充電電池，用以提供電力及儲存來自一外接電源的電力；一馬達啟動器，連接至該充電電池模組，藉由一控制訊號；用以控制電力自該充電電池模組輸出；一電源開關，連接 至該充電電池模組及外接電源，當外接電源之電位高於充電電池模組之電位時，用以在該充電電池模組與外接電源間導通電力，且當外接電源之電位低於充電電池模組之電位時，用以在該充電電池模組與外接電源間阻絕電力導通；及一控制電路，與該外接電源及馬達啟動器連接，當有電流來自該外接電源時，用以產生該控制訊號於馬達啟動器；其中當該控制訊號被接收時，該馬達啟動器停止電力自該充電電池輸出，且當控制訊號不存在時該馬達啟動器持續自該充電電池輸出電力。

根據本案構想，該馬達啟動器連接至一馬達或光源。

根據本案構想，該外接電源為一交流/直流轉換器、一充電控制器、一直流電池、一直流電源或一功率因數調整電源供應器。

根據本案構想，該電源開關為被動式或主動式。

根據本案構想，該被動式電源開關為一二極體。

根據本案構想，該主動式電源開關為一金屬氧化物半導體場效電晶體。

根據本案構想，該控制訊號為一電流。

本創作藉由以下實施例，能藉由參照以下實施例而更明確地描述之。請參閱第3圖至第6圖。第3圖描繪本創作的一實施例。第4圖描繪在開路狀態下，該實施例的一 開關。第5圖描繪一被動式開關及該實施例的相關電路。第6圖描繪一主動式開關及該實施例的相關電路。

請先見第3圖。一種用於電動車的充電系統100繪示於虛線方框中。該充電系統100由一充電電池模組101、一馬達啟動器102、一電源開關103及一控制電路104所組成。該充電電池模組100具有數個串聯的充電電池，被用來提供電力與儲存自一外接電源200傳來的電力。在此實施例中，外接電源200為一交流/直流轉換器，該裝置能將來自電力系統的交流電，轉換為可工作的低電壓直流電。當然，充電電池在充電電池模組100內的安裝並不受限於串聯方式。並聯或並聯與串聯混合的方式也是可使用的。

該馬達啟動器102連接至充電電池模組101。藉由一控制訊號，它控制了來自充電電池模組101的電力輸出。當充電作業進行中，本創作被用來停止馬達運轉。因此，該馬達啟動器102進一步連結至一馬達105。實作上，這也能運用在當電動車在充電時，其他需要停止運作的設備或儀器。一個好的例子是光源。

電源開關103連接至充電電池模組101與外接電源200。如果外接電源200電位比充電電池模組101電位高，電源開關103能導通充電電池模組101與外接電源200間的電力。當外接電源200電位比充電電池模組101電位低時，電源開關103也能阻絕充電電池模組101與外接電源200間的電力連通。

該控制電路104連接至外接電源200與馬達啟動器102。當外接電源200送出一電流，控制電路104被用來產生該控制訊號於馬達啟動器102。當接收該控制訊號時，馬達啟動器102停止自充電電池101輸出電力；當該控制訊號不存在時，馬達啟動器102持續自充電電池101輸出電力。

為了對本創作的作業方式有較佳的理解，請同時參見第3圖與第4圖。第3圖顯示電源開關103於一短路情形，第4圖顯示電源開關103於一開路情形。這很容易了解當電源開關103為短路時，來自外接電源200的電力經由路線C1，能被傳送至該充電電池101以進行充電，只要外接電源200電位比充電電池模組101電位來的高。然而，它也能經由路線A，藉由控制電路104，提供電力以運作該馬達105。同時，充電電池101也能經由路線D1，提供電力至該控制電路104(不直接地至馬達105)。在此時，該馬達105不會停止運轉。

然而，該外接電源200也產生一電流，藉由電位差，經由路線B傳到該控制電路104。依照以上的描述，控制電路104產生該控制訊號給馬達啟動器102以停止自充電電池101輸出電力。很明顯地，控制訊號為另一電流。如此一來，當外接電源200對充電電池101進行充電時，該馬達105停止運作。如果外接電源200的電位比充電電池模組101的電位低，電源開關103將會停止自外接電源200傳入電流。然而，因為一電流經由路線B被傳至該控制電 路104，該控制電路104仍將產生該控制訊號於馬達啟動器102，以停止自充電電池101輸出電力。馬達105會停止運作。

請參照第4圖。當該外接電源200不連接至該充電系統100或不提供電力，充電電池101持續經由路線C2與D2傳送電力。如此一來，充電電池101能提供電力至馬達105而無馬達啟動器102之阻礙。

須強調的是外接電源200並不限定於交流/直流轉換器。實作上它能是一充電控制器、一直流電池、一直流電源或一功率因數調整電源供應器。電源開關103有兩種形式，被動式或主動式。為了能對此有一較佳理解，請參照第5圖與第6圖。第5圖顯示該電路設計使用兩個二極體為電源開關103(由虛線圓圈所包圍者)。這是被動式的。指的是來自外接電源200的電力。控制訊號最終經由一虛線方塊內的輸出源送出。同樣地，第6圖顯示該電路設計運用一金屬氧化物半導體場效電晶體為電源開關103(由虛線圓圈所包圍者)。這是主動式的。VIN指的是來自外接電源200的電力。該控制訊號最終經由一虛線方塊內的輸出源送出。

雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧充電系統

101‧‧‧充電電池模組

102‧‧‧馬達啟動器

103‧‧‧電源開關

104‧‧‧控制電路

105‧‧‧馬達

200‧‧‧外接電源

第1圖顯示一種習知的充電系統。

第2圖顯示另一種習知的充電系統。

第3圖描繪本創作的一實施例。

第4圖描繪在開路狀態下，該實施例的一開關。

第5圖描繪一被動式開關及該實施例的相關電路。

第6圖描繪一主動式開關及該實施例的相關電路。

100‧‧‧充電系統

101‧‧‧充電電池模組

102‧‧‧馬達啟動器

103‧‧‧電源開關

104‧‧‧控制電路

105‧‧‧馬達

200‧‧‧外接電源

Claims (7)

1. 一種用於電動車的充電系統，包含：一充電電池模組，具有複數個串聯或並聯的充電電池，用以提供電力及儲存來自一外接電源的電力；一馬達啟動器，連接至該充電電池模組，藉由一控制訊號；用以控制電力自該充電電池模組輸出；一電源開關，連接至該充電電池模組及外接電源，當外接電源之電位高於充電電池模組之電位時，用以在該充電電池模組與外接電源間導通電力，且當外接電源之電位低於充電電池模組之電位時，用以在該充電電池模組與外接電源間阻絕電力導通；及一控制電路，與該外接電源及馬達啟動器連接，當有電流來自該外接電源時，用以產生該控制訊號於馬達啟動器；其中當該控制訊號被接收時，該馬達啟動器停止電力自該充電電池輸出，且當控制訊號不存在時該馬達啟動器持續自該充電電池輸出電力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該馬達啟動器連接至一馬達或光源。
3. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該外接電源為一交流/直流轉換器、一充電控制器、一直流電池、一直流電源或一功率因數調整電源供應器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該電源開關為被動式或主動式。
5. 如申請專利範圍第4項所述之充電系統，其中該被動式電源開關為一二極體。
6. 如申請專利範圍第4項所述之充電系統，其中該主動式電源開關為一金屬氧化物半導體場效電晶體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該控制訊號為一電流。