TWM509140U - 車輛電力控制系統 - Google Patents

Description

車輛電力控制系統

本創作係關於一種車輛電力控制系統；更特別的是關於具有可控式電壓調整器的車輛電力控制系統。

習知之車輛(例如汽機車)上一般配置有點火裝置、啟動裝置、燈光裝置、儀表裝置等電裝品(Electrical Parts)，一般來說，這些電裝品所需要之電力多半由供電單元(例如發電機)及電力儲存單元(電瓶)來提供。近年來，隨著車用電子科技不斷發展，車輛上之電裝品日漸增加，使車輛整體之用電量也跟著提高，因此在傳統之電力管理方式下，開始面臨新的問題。

舉例來說，如圖1所示，係習知車輛電力管理系統之示意圖，習知之車輛上配置有供電單元(例如發電機)11、至少一負載12(例如上述之各類電裝品)及電力儲存單元(例如電瓶)13，由於車輛的供電單元(發電機)11是以定電壓輸出，當負載12之數量增加(例如車輛上並聯更多電裝品)時，所需電流將會增加，致使整體用電功率需求將會提高，此時，引擎每次轉動所必須負擔的阻力會被提高，才能使供電單元(發電機)11配合著製造更多電力，但也這意味著將耗費更多油料也容易導致能源多餘之浪費，舉例來說，若電力儲存單元(電瓶)13此時剛好處於電力充足的狀態，但習知技術卻不能讓電力儲存單元(電瓶)13暫時進行電力供應，而仍然使供電單元持續運作著電力的產出程序，進而持續維持對引擎的負擔，雖然此時的電力儲存單元(電瓶)13可幾乎處於飽滿的狀態，但供電單元的持續產出就造成能源的浪費，也增加油耗量。

此外，若使用者改變車輛上電裝品而使得總需求電量增加時，習知技術下，引擎所負擔之阻力也會自動不斷調變(其效果類似於使用者於市區駕駛時不斷加減速)，將導致油耗變差，而造成能源的浪費。

習知技術往往只是加裝耦接在該電力儲存單元(電瓶)13之前的一過載保護單元80，該過載保護單元80會自動於該電力儲存單元(電瓶)13電量充至滿載臨界時斷開充電路徑，也就是說，於該電力儲存單元(電瓶)13充至滿載臨界時，隨即斷開充電路徑，但一旦斷開，該電力儲存單元(電瓶)13立刻又被負載消耗到低於滿載臨界，此時即又導通充電路徑，這樣極短時間內之間斷式不斷地汲取供電單元(發電機)11所供應電力的方式，並無法使能源被有效利用，更無法節省油料。因此，有必要改善習知車輛電力管理系統的之缺點。

本創作之目的在於利用可受控制的電壓調整器(又稱電壓調節器、穩壓器)，其可根據實際狀況而被致能或關閉，進而完全關閉供電單元的運作而可提供一種低油耗的車輛電力控制系統。

本創作之另一目的在於即便使用者改變車輛上電裝品而使得總需求電量增加時，本創作的車輛電力控制系統仍可改善習知技術下因加大發電量而造成油耗變差的情形。

為達上述目的及其他目的，本創作係提供一種車輛電力控制系統，用於控制以引擎動力作為發電源之一供電單元對一電力儲存單元的電力輸出，包含：一控制單元，係根據一預設條件的滿足與否產生對應的一啟閉訊號；及一可控式電壓調整器，設置於該供電單元的供電路徑上，適用於調整該供電單元輸出之電壓，並根據該啟閉訊號而被致能或關閉，進而控制該供電單元是否進行電力輸出，其中該預設條件係為該電力儲存單元的一電量門檻值、與該供電單元連接之至少一負載的電壓門檻值、該引擎之轉速門檻值、該引擎之溫度門檻值、該供電單元之溫度門檻值此五者之至少其一者。

在上述之車輛電力控制系統中，更包含一感測單元，係用來收集該供電單元、連接該供電單元之至少一負載、及分別連接該供電單元與該負載之電力儲存單元中之至少其一者的對應該預設條件的資料，該控制單元連接該感測單元，用以提供對應該預設條件的檢測資料予該控制單元。

在上述之車輛電力控制系統中，當該可控式電壓調整器根據該啟閉訊號而關閉時，該供電單元即停止對該電力儲存單元輸出電力。

在上述之車輛電力控制系統中，該供電單元係為一飛輪發電機。

在上述之車輛電力控制系統中，該負載之其一者係為車輛上之電裝品。

在上述之車輛電力控制系統中，該電力儲存單元係為一電瓶。

綜上所述，本創作藉由能依實際狀況(滿足或不滿足該預設條件時)而致能或關閉之可受控制的可控式電壓調整器，在電壓調整階段就進行能源的管控，進而可完全關閉供電單元的運作而可提供一種低油耗的車輛電力控制系統，此外，當使用者不斷改變車輛上電裝品之所需之總電量時，本創作還可改善油耗變差的情形。

為充分瞭解本創作之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做一詳細說明，說明如後：

首先，請參照圖2，係本創作一實施例中之車輛電力控制系統10之示意圖，如圖2所示，該車輛電力控制系統10包含一供電單元11、至少一負載12、一電力儲存單元13、一控制單元14、一可控式電壓調整器15及感測單元16。

於本實施例中，該供電單元11可為一交流發電機、一飛輪發電機(但不以此為限)或其他發電機，發電機通常裝設於車輛引擎的前端。當該交流發電機開啟時，該交流發電機內的磁感應元件會在引擎上產生一個磁阻的力道進而提高引擎所負擔之阻力，透過引擎的帶動運轉來將部分機械能透過磁感應元件轉換為電能，並藉由該交流發電機(該供電單元11)供電給該負載12及/或對電力儲存單元13充電，以滿足該負載12及電力儲存單元13之電力需求。更具體地說，該交流發電機可為設置於引擎的飛輪發電機，並藉由引擎轉動之動能帶動該飛輪發電機高速旋轉，而完成機械能到電能之轉換(亦即發電)。

該負載12可為車輛上之任何被供電之裝置，舉例來說，該負載12可為裝置在車輛上的點火裝置(例如引擎)、啟動裝置(例如啟動馬達)、燈光裝置(例如車燈)、儀表裝置(例如儀錶板)等電裝品，該負載之數量可為二個或二個以上，而且可用並聯方式相互連接。

該電力儲存單元13可為裝置在車輛上的一電瓶或其他電力儲存裝置，藉由該電力儲存單元13及該供電單元11間的一電力儲存路徑而於充電時儲存該供電單元11所提供的電力，並可於放電時提供電力予該負載12之至少一者使用。

該控制單元14可為一電子控制單元(ECU, Electronic Control Unit)或車輛控制單元(VCU, Vehicle Control Unit)，係利用至少一感測器作為感測單元16，並由該供電單元11、該負載12、該電力儲存單元13或車輛上其他裝置所收集之檢測資料(例如溫度、電量、轉速、電壓等等)，判斷該檢測資料是否符合一預設條件，以產生一啟閉訊號S1並將其傳送至該可控式電壓調整器15。其中，該預設條件係為該電力儲存單元13的一電量門檻值、與該供電單元11連接之至少一負載12的電壓門檻值、引擎(圖未示)之轉速門檻值、引擎之溫度門檻值、該供電單元11之溫度門檻值此五者之至少其一者。

該可控式電壓調整器15可設置於該供電單元11供應電力至該負載12之至少一者、該電力儲存單元13、或其他裝置間的供電路徑上，於另一實施例中亦可組設於該供電單元11中。因此，該控制單元14可透過該啟閉訊號S1控制該可控式電壓調整器15的致能或關閉，而進一步決定該供電單元11是否進行電力輸出(亦即是否對引擎產生一磁阻而增加引擎負擔)。

詳言之，當該啟閉訊號為一致能指令時，接收該致能指令的可控式電壓調整器15被致能且使供電單元11運作來產出電力，讓該供電單元11對該電力儲存單元13供電；當該啟閉訊號為一關閉指令時，接收該關閉指令的可控式電壓調整器15被關閉且使供電單元11停止運作，讓該供電單元11停止對該電力儲存單元13供電。

就功能層面而言，當該控制單元14主動關閉該可控式電壓調整器15時，該供電單元11會隨著發電的電力需求消失而關閉，進而使引擎運作時可選擇性地負擔發電額外所需之阻力。更具體地說，當供電單元11為飛輪發電機且因該可控式電壓調整器15的關閉而關閉時，飛輪發電機之磁場線圈消磁，此時，引擎每次轉動所需負擔的額外阻力(即飛輪發電機之磁場線圈之磁力對引擎運作所造成的額外負擔)減少，所需的額外油耗也隨之減少。

進一步而言，本創作可透過該啟閉訊號S1來開啟或關閉該可控式電壓調整器15，因此可選擇開啟或關閉的適當時機，來達到節省油耗或其他目的。為達到上述目的，可藉由該預設條件作為開啟或關閉之選擇的判定基礎。

就該預設條件具體的設定與判斷方式，以下再透過舉例的方式做詳細說明。

例如，當該供電單元11係為一交流發電機時，該感測單元16所收集之檢測資料可為該交流發電機之溫度，該控制單元14接收包含有該交流發電機之溫度資料的資料訊號S2，並判斷該交流發電機之溫度是否符合預設條件，以產生該啟閉訊號S1。

亦即，當該預設條件設定為該交流發電機之溫度低於攝氏100度時，若該感測單元16所收集之交流發電機之溫度低於攝氏100度，則該控制單元14判斷符合該預設條件，而控制該可控式電壓調整器15為致能；反之，若感測單元16所收集之交流發電機之溫度不低於攝氏100度，則該控制單元14判斷不符合該預設條件，而控制該可控式電壓調整器15為關閉。也就是說，於此例中，係根據該交流發電機之溫度是否低於攝氏100度或其他預設值，來決定致能或關閉該可控式電壓調整器15。此外，該溫度亦可為引擎之溫度而對引擎進行溫度監控而執行上述的感測與判斷機制。

於另一例中，當該電力儲存單元13係為一電瓶時，該感測單元16所收集之操作資料可為該電瓶之電量狀況，該控制單元14收集包含該電瓶之電量狀況資料的資料訊號S2，並判斷電瓶之電量狀況是否符合一預設條件，以產生該啟閉訊號S1。

亦即，當該預設條件設定為電瓶之電量狀況低於該電瓶之最大電力容量之70%時，若該感測單元16所收集之電瓶之電量狀況低於或不低於該電瓶之最大電力容量之70%，則該控制單元14判斷符合或不符合該預設條件，而透過產生該啟閉訊號S1控制該可控式電壓調整器15為致能或關閉。

雖然於上述的兩個例子中，該感測單元16所收集之資料分別為該交流發電之溫度及該電瓶之電量狀況，並將預設條件分別設定成該交流發電機之溫度為攝氏100度及該電瓶之電量狀況為70%，以方便進行說明，但本領域具有通常知識者應該理解的是，該感測單元16所收集之資料的數量與種類、該預設條件的設定及設定之數值皆不限於這兩個例子。

例如，於其他可能的例子中，該感測單元16所收集之檢測資料亦可為包含該負載12之電壓資料的資料訊號S2，來判斷符合或不符合該預設條件，而透過產生該啟閉訊號S1控制該可控式電壓調整器15為致能或關閉。

例如，該感測單元16之感測器之數量可為二個，分別設置於該交流發電機及該電瓶之中，同時，該預設條件可設定為滿足該交流發電機之溫度低於攝氏80度且該電瓶之電量狀況低於80%的條件時，可控式電壓調整器藉由該啟閉訊號致能該供電單元。上述判斷機制在以複數條件作為聯合判斷的情況時，該預設條件的滿足與否即是取決於是否同時符合該等複數條件。

也就是說，凡是根據本創作而進行該感測單元16之感測器之數量的簡單調整、感測器之位置或所收集之檢測資料的簡單改變、及預設條件與設定數值之簡單變化等等，都仍涵蓋在本創作之範疇內。

此外，雖然於上述的例子該控制單元14皆藉由判斷該操作資料是否符合該預設條件來產生該啟閉訊號S1，但這並非意味該啟閉訊號S1僅能藉由此方式產生。例如，該啟閉訊號S1可由使用者主動決定。

此外，當該可控式電壓調整器15關閉時，若使用者不斷改變該負載12(車輛上電裝品)之所需之總電量，則因該等電裝品之電力係由該電力儲存單元13暫時提供，因此將不會如習知技術般導致引擎負擔的額外阻力的大小不斷來回變化，致使油耗變差。

綜合上述，本創作藉由可受控制的電壓調整器，其能依實際狀況而被致能或關閉，進而提供一種低油耗的車輛電力控制系統。此外，當使用者不斷改變車輛上電裝品之所需之總電量時，可改善油耗變差的情形。

本創作在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧車輛電力控制系統
11‧‧‧供電單元
12‧‧‧負載
13‧‧‧電力儲存單元
14‧‧‧控制單元
15‧‧‧可控式電壓調整器
16‧‧‧感測單元
80‧‧‧過載保護單元
90‧‧‧電壓調整器
S1‧‧‧啟閉訊號
S2‧‧‧資料訊號

［圖1］係習知車輛電力管理系統之示意圖。 ［圖2］係本創作一實施例之車輛電力控制系統之示意圖。

10‧‧‧車輛電力控制系統

11‧‧‧供電單元

12‧‧‧負載

13‧‧‧電力儲存單元

14‧‧‧控制單元

15‧‧‧可控式電壓調整器

16‧‧‧感測單元

S1‧‧‧啟閉訊號

S2‧‧‧資料訊號

Claims (6)

1. 一種車輛電力控制系統，用於控制以引擎動力作為發電源之一供電單元對一電力儲存單元的電力輸出，包含： 一控制單元，係根據一預設條件的滿足與否產生對應的一啟閉訊號；及 一可控式電壓調整器，設置於該供電單元的供電路徑上，適用於調整該供電單元輸出之電壓，並根據該啟閉訊號而被致能或關閉，進而控制該供電單元是否進行電力輸出， 其中該預設條件係為該電力儲存單元的一電量門檻值、與該供電單元連接之至少一負載的電壓門檻值、該引擎之轉速門檻值、該引擎之溫度門檻值、該供電單元之溫度門檻值此五者之至少其一者。
2. 如請求項1所述之車輛電力控制系統，更包含一感測單元，係用來收集該供電單元、連接該供電單元之至少一負載、及分別連接該供電單元與該負載之電力儲存單元中之至少其一者的對應該預設條件的資料，該控制單元連接該感測單元，用以提供對應該預設條件的檢測資料予該控制單元。
3. 如請求項1或2所述之車輛電力控制系統，其中當該可控式電壓調整器根據該啟閉訊號而關閉時，該供電單元停止對該電力儲存單元輸出電力。
4. 如請求項2所述之車輛電力控制系統，其中該供電單元係為一飛輪發電機。
5. 如請求項2所述之車輛電力控制系統，其中該負載之其一者係為車輛上之電裝品。
6. 如請求項2所述之車輛電力控制系統，其中該電力儲存單元係為一電瓶。