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TWI776663B - 電動車之充電控制系統 - Google Patents

電動車之充電控制系統 Download PDF

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TWI776663B
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陳執中
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Abstract

一種電動車之充電控制系統，包含一換檔馬達、一可被該換檔馬達帶動而在一檔及二檔間切換的變速箱、一用於傳動該變速箱的動力馬達，及一用於控制該換檔馬達轉動的控制器。當該變速箱切換至一檔時，該電動車可向後移動，當該變速箱切換至二檔時，該電動車無法向後移動。當該控制器判斷該電動車處於充電狀態時，該控制器控制該換檔馬達將該變速箱切換至二檔，如此將使該電動車無法向後移動，進而可避免使用者於該電動車仍在充電時向後牽移，以防拉扯電線及損毀充電插頭並造成安全問題之情形。

Description

電動車之充電控制系統
本發明是有關於一種控制系統，特別是指一種電動車之充電控制系統。
目前的電動車常採插電式充電，也就是將以電線連接電源的充電接頭插置於電動車的充電插座上，以進行電源的補充。一般的電動車會有充電安全設計，即當整車控制器(vehicle control unit，VCU)偵測到車輛正在進行充電時，其會禁止車輛運行，避免使用者在充電接頭還連接電動車的情況下騎乘，以防造成電線拉扯等危險。
然而，充電樁或充電器的設置處或放置處往往位在車身前方，而使用者則是由車身後方接近車輛，且由於車輛常常面向壁面或人行道停放，因此使用者接近車輛後並不會立即騎乘，而是先將車輛向後牽車以將車輛由停車位中移出，此時如果車輛處於充電狀態，前段所述的機制也僅能避免使用者騎乘車輛，並無法避免使用者向後移動車輛，如此一來車輛在向後移動的過程中依然會拉扯充電接頭和電線並產生危險，因此尚有改善之空間。
[本發明欲解決之課題]
因此，本發明之目的，即在提供一種可在充電時避免車輛被向後牽車的充電控制系統。
[解決問題之技術手段]
於是，本發明電動車之充電控制系統，包含一換檔馬達、一可被該換檔馬達帶動而在一檔及二檔間切換的變速箱、一用於傳動該變速箱的動力馬達，及一用於控制該換檔馬達轉動的控制器。當該變速箱切換至一檔時，該電動車可向後移動，當該變速箱切換至二檔時，該電動車無法向後移動。當該控制器判斷該電動車處於充電狀態時，該控制器控制該換檔馬達將該變速箱切換至二檔。
在本發明的一些實施例中，該充電控制系統還包含一與該控制器相連接的充電裝置，當該控制器接收到該充電裝置之一電源訊號時，該控制器判斷該電動車處於充電狀態。
在本發明的一些實施例中，該電動車設有一充電插座，該充電裝置包含有一充電插頭，當該充電插頭與該充電插座相結合時，該電源訊號經由該充電插座傳送至該控制器。
在本發明的一些實施例中，當該充電插頭於該充電插座上被拔除時，該控制器未接收到該充電裝置之該電源訊號，該控制器判斷該電動車未處於充電狀態，該控制器控制該換檔馬達將該變速箱切換至一檔。
在本發明的一些實施例中，該控制器為整車控制器。
在本發明的一些實施例中，該變速箱包括一可被該動力馬達帶動的齒輪組、一用於切換該齒輪組之檔位的離合器，及一連動該離合器並可被該換檔馬達帶動的作動件。
在本發明的一些實施例中，該變速箱還包括一可被該作動件推動而沿自身軸向方向位移的推壓件，及一連接該離合器且可被該推壓件推抵的推銷，該作動件由外周面向內凹陷形成一凸輪凹槽，該推壓件具有一凸伸至該凸輪凹槽內且靠抵該作動件的突出部，當該作動件旋轉時，可推動該突出部，使該推壓件沿自身軸向移動而推動該推銷。
在本發明的一些實施例中，該凸輪凹槽具有一第一位置，及一第二位置，當該凸輪凹槽以該第一位置靠抵該突出部時，使該變速箱升檔至二檔，當該凸輪凹槽以該第二位置靠抵該突出部時，該突出部被該作動件推動而帶動該推銷移動，使該變速箱降檔至一檔。
在本發明的一些實施例中，該變速箱還包括一個一端連接該動力馬達且沿車體左右方向延伸的動力輸入軸、一沿車體前後方向平行該動力輸入軸的動力輸出軸，及一設置於該動力輸出軸上的單向離合件，該齒輪組設置於該動力輸入軸及該動力輸出軸上。
在本發明的一些實施例中，該齒輪組具有一固定於該動力輸入軸上的一檔輸入齒輪、一可相對於該動力輸入軸轉動地設置於該動力輸入軸上的二檔輸入齒輪、一設置於該單向離合件上且與該一檔輸入齒輪相嚙合的一檔輸出齒輪，及一固定於該動力輸出軸上且與該二檔輸入齒輪相嚙合的二檔輸出齒輪，該單向離合件為單向軸承，其在該動力輸出軸及該一檔輸出齒輪產生速差時，可使該一檔輸出齒輪能相對於該動力輸出軸旋轉，當切換至一檔時，該動力輸入軸可帶動該一檔輸入齒輪旋轉，並透過該一檔輸入齒輪帶動該一檔輸出齒輪旋轉，進而帶動該動力輸出軸轉動，當切換至二檔時，該動力輸入軸可帶動該二檔輸入齒輪旋轉，並透過該二檔輸入齒輪帶動該二檔輸出齒輪旋轉，進而帶動該該動力輸出軸轉動，此時該一檔輸出齒輪能相對於該動力輸出軸旋轉而不被帶動。
[本發明之效果]
本發明之功效在於：當該控制器判斷該電動車處於充電狀態時，該控制器控制該換檔馬達將該變速箱切換至二檔，如此將使該電動車無法向後移動，進而可避免使用者於該電動車仍在充電時向後牽移，以防拉扯電線及損毀充電插頭並造成安全問題之情形。
在本發明的一些實施例中，其功效在於，該控制器是以接收到該充電裝置之一電源訊號來判斷該電動車處於充電狀態，以進行升檔之控制。
在本發明的一些實施例中，其功效在於，當該控制器判斷該電動車未處於充電狀態時，該控制器控制該換檔馬達將該變速箱降至一檔，以讓使用者可向後牽車離開駐車處。
在本發明的一些實施例中，其功效在於，該控制器是以沒有接收到該充電裝置之一電源訊號來判斷該電動車處於非充電狀態，以進行降檔之控制。
參閱圖1、圖2、圖3及圖4，為本發明電動車之充電控制系統的一實施例，該充電控制系統包含一動力馬達1、一被該動力馬達1傳動的變速箱2、一用於驅動該變速箱2之換檔功能的換檔馬達3、一連接該換檔馬達3的控制器4，及一充電裝置6。該電動車上設有一與該控制器4連接的充電插座5，該充電裝置6可為充電樁或充電器，並包括有一與該充電插座5可分離地相連接的充電插頭61，該充電裝置6經由該充電插頭61及該充電插座5而與該控制器4間接地相連接。在本實施例中，該動力馬達1、該變速箱2之外殼，及該換檔馬達3皆是直接或透過固定框架固定於該電動車的車架上，但其配置方式及固定方式並非本實施例之重點，因此並未顯示於圖中且不在此贅述。
該變速箱2包括一個一端連接該動力馬達1且沿車體左右方向延伸的動力輸入軸21、一沿車體前後方向平行該動力輸入軸21的動力輸出軸22、一設置於該動力輸入軸21及該動力輸出軸22上的齒輪組23、一設置於該動力輸入軸21上的離合器24、一沿左右方向設置於該動力輸入軸21未連接該動力馬達1之一側的作動件25、一可滑移地插設於該動力輸入軸21內且靠抵該作動件25的推壓件26、一連動該離合器24且可滑移地設置於該動力輸入軸21內的推銷27，及一環繞該動力輸出軸22設置的單向離合件28。
該齒輪組23具有一固定於該動力輸入軸21上的一檔輸入齒輪231、一可相對於該動力輸入軸21轉動地設置於該動力輸入軸21上的二檔輸入齒輪232、一設置於該單向離合件28上且與該一檔輸入齒輪231相嚙合的一檔輸出齒輪233，及一固定於該動力輸出軸22上且與該二檔輸入齒輪232相嚙合的二檔輸出齒輪234。該單向離合件28為單向軸承，其在該動力輸出軸22及該一檔輸出齒輪233產生速差時，可使該一檔輸出齒輪233能相對於該動力輸出軸22旋轉，也就是該動力輸出軸22不再帶動該一檔輸出齒輪233。該離合器24具有一設置於該動力輸入軸21上且固定連接該二檔輸入齒輪232的外盤體241、一固定於該動力輸入軸21上且沿左右方向位於該外盤體241及該作動件25之間的內盤體242、一可左右移動地設置於該動力輸入軸21上而位於該外盤體241及該內盤體242之間的從動盤243，及複數設置於該動力輸入軸21上且位於該內盤體242及該從動盤243之間的摩擦板244。該離合器24透過複數套設於該從動盤243上的彈簧245推動，使該從動盤243與該內盤體242相互靠近彼此，進而夾制該多個摩擦板244 (在實際配置上，該多個摩擦板244之間還會設置複數與該多個摩擦板244交錯疊合且連接該外盤體241的壓板246)。該從動盤243與該推銷27連動，兩者可一起在該動力輸入軸21上滑移。
該作動件25具有一可相對於該變速箱2之外殼旋轉的軸桿部251，及一被該軸桿部251穿設且沿該軸桿部251徑向方向延伸的操作部252。該軸桿部251由外周面向內凹陷形成一凸輪凹槽253，該凸輪凹槽253具有一第一位置A，及一位於該凸輪凹槽253端部的第二位置B。該推壓件26沿左右方向位於該作動件25及該推銷27之間，並具有一凸伸至該凸輪凹槽253內且靠抵該作動件25的突出部261。由於該推壓件26插設於該動力輸入軸21內，因此其自由度被限制僅能沿該動力輸入軸21的軸向方向(也是自身軸向方向)移動。在本實施例中，當該突出部261完全伸置於該凸輪凹槽253中時，該突出部261靠抵該第一位置A，當該作動件25轉動而將該突出部261推出於該凸輪凹槽253外時，該突出部261靠抵該第二位置B。
參閱圖1、圖3，及圖4，該控制器4為整車控制器4(vehicle control unit，VCU)，而該充電插座5係連接該電動車之電池或電能系統的插座，其可與該充電裝置6之該充電插頭61電連接。在前述電連接之情形時，該充電裝置6會經由接該充電插座5來傳送電能及一電源訊號S(control pilot，簡稱CP，又稱控制導引訊號)，其是由圖4中的訊號端C進行訊號連接，當該充電插頭61及該充電插座5相結合時，該控制器4接收到該電源訊號S，便會判斷該電動車處於充電狀態。
復參閱圖1、圖2，及圖3，以下說明本實施例的作動機制:當該充電插頭61連接到該充電插座5且經由該充電插座5傳送電能及該電源訊號S時，該控制器4會接收到該電源訊號S而判斷該電動車處於充電狀態(包括由車輛電源導通狀態轉成充電狀態時)，此時該控制器4進而控制該換檔馬達3帶動該作動件25轉動，使該突出部261如圖2所示地靠抵該第一位置A，這時該突出部261靠近該作動件25而不推動該推銷27，且該從動盤243上的彈簧245會促使該從動盤243及該內盤體242相互靠近以夾制該多個摩擦板244(及該多個壓板246)，因此該動力輸入軸21轉動時會帶動該外盤體241轉動，進而使該二檔輸入齒輪232轉動。該二檔輸入齒輪232會帶動相嚙合的二檔輸出齒輪234旋轉，從而驅使該動力輸出軸22轉動，此時該單向離合件28會因該動力輸出軸22及該一檔輸出齒輪233間的速差，使該一檔輸出齒輪233不再被該動力輸出軸22帶動，避免齒輪間產生速差而損壞，甚至無法正常運作之情事。完成上述的動作後，該變速箱2完成升檔，此時稱該齒輪組23升檔至二檔，此時會因為該一檔輸出齒輪233及該二檔輸出齒輪234的轉速比不同，導致該動力輸出軸22無法反轉而無法倒車(亦即後輪無法反向旋轉，包含人力向後牽車在內)。
接著參閱圖1、圖3，及圖5，當該充電插頭61由該充電插座5上移除時，該控制器4不再接收到該電源訊號S，該控制器4從而判斷該電動車未處於充電狀態(包含由充電狀態轉入車輛電源導通狀態時)。該控制器4會控制該換檔馬達3使該作動件25旋轉，直至如圖5所示地該第二位置B靠抵該突出部261，前述過程會使該推壓件26被該作動件25推頂而沿自身軸向方向移動，並推動該推銷27使其朝該動力馬達1的方向移動，由於該推銷27能帶動該從動盤243，因此該從動盤243也會與該推銷27一同移動，這將使該從動盤243遠離該內盤體242而靠近該外盤體241，進而壓縮該從動盤243上的彈簧245並不再夾制該多個摩擦板244(及該多個壓板246)，該多個摩擦板244(及該多個壓板246)鬆開後會使該動力輸入軸21不再帶動該外盤體241轉動，因此與該外盤體241連接的該二檔輸入齒輪232不會被帶動，僅有該一檔輸入齒輪231被帶動旋轉，由於此時不再有速差，因此該單向離合件28不會產生離合效果，亦即該一檔輸入齒輪231可帶動該一檔輸出齒輪233旋轉，進而帶動該動力輸出軸22。完成上述的動作後，該變速箱2完成降檔，此時稱該齒輪組23降檔至一檔，使用者可用牽車或倒車檔帶動該電動車倒退(即後輪可正向或反向旋轉)。
參閱圖1、圖6，及圖7，當該電動車D停駐於車位時，常常是面向壁面、人行道或障礙物停放，而充電裝置6(可為充電樁62或充電器63)則鄰近壁面、人行道或障礙物設置。因此使用者接近該電動車D後並不會立即騎乘，而是先將該電動車D向後移動以將車輛由停車位中移出。此時如果該電動車D處於充電狀態，該控制器4便會控制該換檔馬達3依前述傳動機制將該齒輪組23切換至二檔，如此一來使用者便無法向後移動該電動車D，從而能提醒及警示使用者:該電動車D正在充電，需先拔除充電插頭61來解除充電狀態後，再行挪移車輛，達到安全防護之作用，當該控制器4判斷該電動車D未處於充電狀態時，該控制器4會控制該換檔馬達3依前述傳動機制將該齒輪組23切換至一檔，讓使用者能向後移動該電動車D以退出駐車處。
綜上所述，該充電控制系統可判斷該電動車是否處於充電狀態，並讓使用者無法向後移動處於充電狀態中的車輛，以避免電線拉扯、充電插頭61損壞及其他事故的發生，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:動力馬達 2:變速箱 21:動力輸入軸 22:動力輸出軸 23:齒輪組 231:一檔輸入齒輪 232:二檔輸入齒輪 233:一檔輸出齒輪 234:二檔輸出齒輪 24:離合器 241:外盤體 242:內盤體 243:從動盤 244:摩擦板 245:彈簧 246:壓板 25:作動件 251:軸桿部 252:操作部 253:凸輪凹槽 26:推壓件 261:突出部 27:推銷 28:單向離合件 3:換檔馬達 4:控制器 5:充電插座 6:充電裝置 61:充電插頭 62:充電樁 63:充電器 A:第一位置 B:第二位置 C:訊號端 D:電動車 S:電源訊號
本發明之其它的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一部分剖視圖，說明本發明電動車之充電控制系統的一實施例； 圖2是一俯視剖面圖，說明該實施例切換至二檔時的態樣； 圖3是一立體圖，說明該實施例之一作動件； 圖4是一示意圖，說明該實施例之一充電插座及一與該充電插座相配合的充電插頭； 圖5是一俯視剖面圖，說明該實施例切換至一檔時的態樣；及 圖6及圖7皆是示意圖，說明該實施例的使用範例。
1:動力馬達
2:變速箱
21:動力輸入軸
23:齒輪組
231:一檔輸入齒輪
232:二檔輸入齒輪
24:離合器
241:外盤體
242:內盤體
243:從動盤
244:摩擦板
245:彈簧
246:壓板
25:作動件
251:軸桿部
253:凸輪凹槽
26:推壓件
261:突出部
27:推銷
3:換檔馬達
4:控制器
5:充電插座
6:充電裝置
61:充電插頭
A:第一位置
S:電源訊號

Claims (7)

  1. 一種電動車之充電控制系統，包含：一換檔馬達；一變速箱，可被該換檔馬達帶動而在一檔及二檔間切換，當該變速箱切換至一檔時，該電動車可向後移動，當該變速箱切換至二檔時，該電動車無法向後移動；一動力馬達，用於傳動該變速箱；一控制器，用於控制該換檔馬達轉動，當該控制器判斷該電動車處於充電狀態時，該控制器控制該換檔馬達將該變速箱切換至二檔；及一充電裝置，與該控制器相連接，當該控制器接收到該充電裝置之一電源訊號時，該控制器判斷該電動車處於充電狀態，該充電裝置包括有一充電插頭，當該充電插頭與該充電插座相結合時，該電源訊號經由該充電插座傳送至該控制器，當該充電插頭於該充電插座上被拔除時，該控制器未接收到該充電裝置之該電源訊號，該控制器判斷該電動車未處於充電狀態，該控制器控制該換檔馬達將該變速箱切換至一檔。
  2. 如請求項1所述的電動車之充電控制系統，其中，該控制器為整車控制器。
  3. 如請求項1所述的電動車之充電控制系統，其中，該變速箱包括一可被該動力馬達帶動的齒輪組、一用於切換該齒輪組之檔位的離合器，及一連動該離合器並可被該換檔馬達帶動的作動件。
  4. 如請求項3所述的電動車之充電控制系統，其中，該變速箱還包括一可被該作動件推動而沿自身軸向方向位移的推壓件，及一連接該離合器且可被該推壓件推抵的推銷，該作動件由外周面向內凹陷形成一凸輪凹槽，該推壓件具有一凸伸至該凸輪凹槽內且靠抵該作動件的突出部，當該作動件旋轉時，可推動該突出部，使該推壓件沿自身軸向移動而推動該推銷。
  5. 如請求項4所述的電動車之充電控制系統，其中，該凸輪凹槽具有一第一位置，及一第二位置，當該凸輪凹槽以該第一位置靠抵該突出部時，使該變速箱升檔至二檔，當該凸輪凹槽以該第二位置靠抵該突出部時，該突出部被該作動件推動而帶動該推銷移動，使該變速箱降檔至一檔。
  6. 如請求項5所述的電動車之充電控制系統，其中，該變速箱還包括一個一端連接該動力馬達的動力輸入軸、一平行該動力輸入軸的動力輸出軸，及一環繞該動力輸出軸設置的單向離合件，該齒輪組設置於該動力輸入軸及該動力輸出軸上。
  7. 如請求項6所述的電動車之充電控制系統，其中，該齒輪組具有一固定於該動力輸入軸上的一檔輸入齒輪、一可相對於該動力輸入軸轉動地設置於該動力輸入軸上的二檔輸入齒輪、一設置於該單向離合件上且與該一檔輸入齒輪相嚙合的一檔輸出齒輪，及一固定於該動力輸出軸上且與該二檔輸入齒輪相嚙合的二檔輸出齒輪，該單向離合件為單向軸承，其在該動力輸出軸及該一檔輸出齒輪產生速差 時，可使該一檔輸出齒輪能相對於該動力輸出軸旋轉，當切換至一檔時，該動力輸入軸可帶動該一檔輸入齒輪旋轉，並透過該一檔輸入齒輪帶動該一檔輸出齒輪旋轉，進而帶動該動力輸出軸轉動，當切換至二檔時，該動力輸入軸可帶動該二檔輸入齒輪旋轉，並透過該二檔輸入齒輪帶動該二檔輸出齒輪旋轉，進而帶動該該動力輸出軸轉動，此時該一檔輸出齒輪能相對於該動力輸出軸旋轉而不被帶動。
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