用于機載的交通工具充電器的臨近檢測電路的制作方法

專利名稱：用于機載的交通工具充電器的臨近檢測電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及適于與機載的交通工具充電器一起使用的臨近檢測電路，以檢測用于方便交通工具充電的電纜線或其他元件的連接。背景機載的交通工具充電器可用于對混合電動或電動交通工具中存在的高壓電池充電以向電動機提供能量。在一些情況下，充電可用具有方便了如從壁式充電器或其他類型的充電站到機載充電器的電流傳遞的能力的電纜線或其他元件來簡化。電纜線可包括適配器以方便連接到與機載充電器關聯的插座或其他插孔。機載充電器可包括電子器件或其他元件，以控制和管理電流流至高壓電池和其他相關的充電操作。附圖簡要說明本發明特別在所附權利要求中被指出。然而，通過結合附圖參考以下詳細描述，本發明的其他特征將變得更加明顯，并且本發明將被最好地理解，在附圖中

圖1在功能上示出了根據本發明的一個非限制性方面的交通工具電力系統；圖2示出了根據本發明的一個非限制性方面的臨近檢測電路；以及圖3示出了根據本發明的一個非限制性方面的較低壓電源電路。詳細說明圖1在功能上示出了與根據本發明的一個非限制性方面的交通工具電力系統10 關聯的邏輯元件。交通工具電力系統10被示出并且被主要針對在電動交通工具、混合電動交通工具或其他交通工具12內的使用來描述，交通工具12具有高壓電池14或其他能源， 其可操作提供足以供電動機16使用來驅動交通工具12的電流。交通工具12可包括機載充電器20，以方便用通過被用來將機載充電器連接到壁式充電器或其他充電站(未示出) 的電纜線22所傳遞的電流對高壓電池14充電。電纜線22可用于通過電纜傳遞電流，該電纜的一端上的端子(未示出)適于被接納在與機載充電器20關聯的插孔或插座(未示出) 內。機載充電器20可包括電子器件或其他元件，其可操作來控制和管理電流流動，該電流流動用于支持有關高壓電池14的充電相關操作，并且可選地用于支持對交通工具12 內所包括的低壓電池對、一個或多個交通工具子系統沈、和/或其他電可操作元件的充電或以其它方式的供電。低壓電池M可被包括以支持對在低于電動機16的電壓下可操作的交通工具系統沈進行供電，所述交通工具系統沈例如但不限于遠程無鑰進入系統、加熱和冷卻系統、信息娛樂系統、制動系統，等等。除用通過電纜線22提供的能量進行充電以外， 高壓電池14和低壓電池M與交通工具子系統沈中的一個或多個可操作來互相供電和/ 或用電動機16所產生的能量供電。例如，低壓電池M可以可操作以提供足夠較低壓電源30使用的電流。較低壓電源30可以可操作以調整來自低壓電池M的電流，用于交通工具子系統沈和/或機載充電器20中的一個或多個。控制器32可被包括以方便執行邏輯操作并從事與交通工具12關聯的其他處理要求(可選地，元件中的一個或多個可包括其自身的控制器或處理器)。為了示例性目的，術語“較低”、“低”和“高”被用來區分分別與大約5VDC、12VDC和200VDC相符的電壓電平，這些電壓電平通常用在交通工具內以支持與相應能源中的每一個關聯的操作。這樣做并不打算不必要地限制本發明的范圍和計劃，因為本發明充分考慮了具有相同或不同的電壓電平和/或電流產出/發電能力的能源。本發明的一個非限制性方面考慮較低壓電源30，其可操作來設置由機載充電器 20為測試電纜線22的連接所使用的電壓。例如，較低電壓源30可以是電壓或電流穩壓器， 其具有足以補償低壓電池M和/或高壓電池14的電壓變化的能力，以向電連接到該較低電壓源的、可能對電壓變化敏感的機載充電器20/或其他元件提供穩定電流。較低壓電源 30可以在不使用時可操作為睡眠狀態，以防止來自低壓電池M的電流的消耗，并在需要時可操作為激活狀態，以提供來自低壓電池M的電流和調整電壓。本發明的一個非限制性方面考慮在沒有必要使用機載充電器20時，保存消耗的電流量(例如，當交通工具停下時，電纜線斷路，等等)。由本發明的一個非限制性方面所考慮的電流保存可通過在機載充電器20的操作不必要時將較低壓電源M轉換到睡眠狀態， 以及此后在需要使用機載充電器20時將較低電壓源M從睡眠狀態轉換到激活狀態來實現。根據本發明的一個非限制性方面，臨近檢測電路36可被包括以方便電流保存配置，其可操作以在較低壓電源30在睡眠狀態或非激活狀態下時，方便電纜線22到機載充電器20的配準連接。臨近檢測電路36可以可操作來在耗電小于50-100uA時，將較低壓電源 30從睡眠狀態轉換到激活狀態。一旦較低壓電源30被臨近檢測電路36激活，則機載充電器20的電子器件可用于檢測電纜線的正確連接。圖2示意性地示出了根據本發明的一個非限制性方面的臨近檢測電路36。臨近檢測電路36意在包含圖2所示的電路相關元件(開關、電阻、電容、二極管，等等)，并不意在必定需要這些電路元件作為專用電路的一部分。相反，電路元件可以是圖1所示的邏輯元件中的任何一個或多個的一部分，即，所示的電路部件中的一些或全部可被包括在機載充電器20、較低壓電源30、交通工具子系統沈、控制器32、電機16，等等中的一些或全部里。 當多個電路元件被示出實現了某些結果時，本發明充分考慮使用其他電路元件，特別是使用其他電流保存元件來實現類似的結果。當電纜線22連接到機載充電器20時，電路36被配置成使得電纜線22形成臨近檢測電路36的一部分，如用開關Sl所表示的，例如在具有三叉連接的電纜線22的情況下，開關Sl的節點A和B之間的電連接可通過正極和負極端子建立(接地端子可接地到交通工具底盤。)。用這種方式，當電纜線22被插入用于將其連接到機載充電器20的插座內時， 可被認為形成臨近電路36的一部分。在一些情況下，鎖或其他致動器(未示出)可被包括以將電纜線22固定在插座內，或以其他方式方便用戶致動旨在反映電纜線的連接的設備。開關S3可在致動器閉合時從正常斷開位置被致動到閉合位置。如下面更詳細描述的，電阻R3和R4可被包括以便根據開關S3是否閉合(即，致動器閉合)短路電阻R4而產生某些電壓。與到插座和致動器的電纜線連接關聯的元件可被識別為臨近電路的連接電路部分38。一旦電纜線被連接，在引腳3和引腳4之間提供與通過電纜線22提供的電壓成比例的電壓。機載充電器20可包括連接器或其他特征，其操縱或以其他方式管理引腳3和引腳4之間的電壓，以方便對高壓電池14充電。雖然未示出，但是機載充電器20可包括任何數量的這些類型的電路元件，以方便高壓電池14的充電。除了用于方便從電纜線22轉移電荷到高壓電池14的電路元件之外，額外的電路元件和電子器件(未示出)可被包括以檢測電纜線22的連接。對電纜線22是否被正確地連接的確定可通過相應的機載充電器電子器件測量跨電阻Rl的電壓來完成，其被示出用檢測邏輯標識符表示。較低壓電源30可被配置成提供被示出在整個臨近電路中常用的5V參考電壓，以便跨電阻Rl的電壓可以在電纜線22斷開連接時，記錄由電阻R2與金屬氧化物半導體場效應晶體管(mosFET)Ml和M3設置的第一電壓，以及在電纜線22連接的地方，記錄由電纜線22、電阻rl和mosFET Ml設置的更大的第二電壓。機載充電器20可基于是檢測到第一電壓還是第二電壓來確定電纜線22是正確地連接的。本發明的一個非限制性方面考慮通過盡可能使較低電源30維持在睡眠狀態下， 較低壓電源30和機載充電器20的電流消耗。當較低電壓源30在睡眠狀態下時，依賴于機載充電器20的配置，機載充電器20可能無法檢測到電纜線22的連接，因為機載充電器20 依賴由較低電壓源30提供以方便測試上面提到的第一和第二電壓的5V電壓(例如，使能 mosFET ml的操作)。圖3示出了用于根據本發明的一個非限制性方面的較低壓電源的電路，其中喚醒電壓被提供給與較低壓電源的操作關聯的集成電路。臨近檢測電路36可包括喚醒電路40，其響應接收的由電阻Rl設置的喚醒電壓， 可操作以方便使較低壓電源在睡眠狀態和激活狀態之間進行轉換。喚醒電壓可根據電纜線的連接(開關Sl的閉合)立即生成，在電纜線連接期間，隨著在低壓電池的12V輸入、開關 Q3、電阻Rll、mosFETM2、電阻R2、電阻R3和電阻R4之間的電流路徑的閉合，喚醒電路從開路狀態轉換到閉路狀態。只要開關Q3的激活激活了開關Q4以產生在電阻R14和R15之間的分壓器，這又反過來設置喚醒電壓，則喚醒電壓變為可用。喚醒電壓一由較低壓電源接收，它就從睡眠狀態轉換到激活狀態并開始產生提供給mosFET Ml、M3和M5的5V電壓。這種電力的供應反過來激活開關Q5，其然后去激活開關Q2和mosFET M2。mosFET M2的去激活激活了 moSFETM3 以建立了跨電阻Rl的壓降，該壓降被用于通過機載充電器20的電子器件檢測電纜線22的連接。此后，較低電源30維持激活模式，直到電纜線22被去除以及跨電阻Rl的相應的電壓變化被記錄為止，在這一點上，較低電壓源30根據來自機載充電器20、控制器32或其他合適元件的信號(未示出)，轉換到睡眠模式。如上所支持的，本發明能夠保存較低壓電源的電流消耗，所述較低壓電源用于提供測試電壓，該測試電壓與機載充電器的電子器件或其他測試元件一起操作，以檢測與用于將機載的交通工具充電器電連接到充電站或遠離交通工具的其他元件的電纜線或其他元件的連接狀態關聯的電壓值。相關電路可利用與指定用于充電耦合器的接線配置串聯的雙極電流鏡，以喚醒用于插電式混合交通工具或電動交通工具的機載充電器。該電路可具有電池的低靜態電流消耗，并使用實際的充電耦合器的連接器，以完成用來喚醒機載充電器的電源的電路。該電路然后在電源喚醒后重新布置自身以成為實際的臨近檢測電路。該電路可以完全由硬件部件構造，以便能夠產生喚醒電壓而不使用必須根據儲存的代碼發出指令或產生信號的處理器。(如果需要處理器將較低電壓源轉換到睡眠模式，則本發明能夠喚醒睡眠中的較低電壓處理器而無需處理器操作。)根據需要，本文公開了本發明的詳細實施方式；然而，應理解，所公開的實施方式僅是本發明的示例，本發明可以按各種和可選的形式實現。附圖不一定按比例繪制，一些特征可被放大或最小化以顯示特定組件的細節。因此，本文所公開的具體結構和功能細節不應被解釋為是限制性的，而是僅作為權利要求的代表性基礎，和/或作為用于教導本領域中的技術人員以各種方式利用本發明的代表性基礎。各種實現的實施方式的特征可以被組合以形成本發明的另外的實施方式。雖然上面描述了示例性實施方式，但意圖不是以這些實施方式描述本發明的所有可能的形式。相反，說明書中使用的詞語是說明性而非限制性的詞語，并且應理解，可作出各種改變而不偏離本發明的精神和范圍。另外，各種實現的實施方式的特征可以被組合以形成本發明的另外的實施方式。
權利要求
1.一種交通工具的電力系統，包括高壓電池，其能夠操作來輸出電流，該電流足以為能夠操作以驅動交通工具的電動機供電；低壓電池，其能夠操作來輸出電流，該電流足以為一個或多個交通工具子系統供電，所述低壓電池不能輸出足以為所述電動機供電的電流；低壓電源，其在激活狀態時能夠操作來調整由所述低壓電池提供的電流，而在睡眠狀態時不能操作來調整由所述低壓電池提供的電流；機載的交通工具充電器，其能夠操作來使用通過連接到該機載的交通工具充電器的電纜線所提供的電流對所述高壓電池充電，所述機載充電器需要來自所述低壓電源的被調整的電流以便檢測所述電纜線的連接；臨近檢測電路，其能夠操作來在所述電纜線連接到所述機載的交通工具充電器時，將所述低壓電源從所述睡眠狀態轉換到所述激活狀態。
2.如權利要求1所述的交通工具電力系統，其中，所述臨近檢測電路確定所述電纜線的連接而不汲取大于IOOuA的靜態電流。
3.如權利要求1所述的交通工具電力系統，其中，所述臨近檢測電路包括喚醒電路，所述喚醒電路能夠操作來使用由所述低壓電池提供的電流產生喚醒電壓，所述喚醒電壓足以將所述低壓電源從所述睡眠狀態轉換到所述激活狀態。
4.如權利要求3所述的交通工具電力系統，其中，當所述電纜線連接到所述機載充電器的插座時，所述電纜線形成所述喚醒電路的一部分。
5.如權利要求4所述的交通工具電力系統，其中，當所述電纜線連接到所述插座時，所述喚醒電路能夠操作來從開路狀態轉換到閉路狀態，所述喚醒電路在所述閉路狀態時能夠操作來產生所述喚醒電壓，而在所述開路狀態時不能操作來產生所述喚醒電壓。
6.如權利要求5所述的交通工具電力系統，其中，一旦所述低壓電源從所述睡眠狀態轉換到所述激活狀態，所述喚醒電路就停止汲取用于產生所述喚醒電壓的電流。
7.如權利要求1所述的交通工具系統，其中，所述臨近檢測電路包括連接電路，所述連接電路能夠操作來根據跨連接到所述低壓電源的電阻的壓降大于一電壓閾值，來檢測所述電纜線的連接。
8.如權利要求7所述的交通工具系統，其中，所述連接電路能夠操作來根據跨所述電阻的所述壓降，檢測用于將所述電纜線鎖定到所述機載的交通工具充電器的致動器的閉I=I ο
9.一種臨近檢測電路，其用于在需要從睡眠狀態轉換到激活狀態以便提供由機載充電器測試電纜線的連接所需的電壓的電源內使用，所述臨近檢測電路包括連接電路，當所述電纜線連接到所述機載充電器時，所述連接電路部分地由所述電纜線形成；以及喚醒電路，其能夠操作來在當所述電纜線連接到所述機載充電器時，產生足以將所述電源從所述睡眠狀態轉換到所述激活狀態的喚醒電壓。
10.如權利要求9所述的臨近檢測電路，其中，在所述電纜線與所述機載充電器斷開連接時，所述喚醒電路產生所述喚醒電壓而不消耗多于IOOuA的電流。
11.如權利要求9所述的臨近檢測電路，其中，所述喚醒電路不依賴于處理器而產生所述喚醒電壓，以方便將所述電源從所述睡眠狀態轉換到所述激活狀態。
12.如權利要求9所述的臨近檢測電路，其中，隨著所述電纜線閉合用于使電阻(R15) 與低壓交通工具電池串聯連接的電流路徑并形成該電流路徑的一部分，所述喚醒電路產生所述喚醒電壓。
13.如權利要求9所述的臨近檢測電路，還包括與所述電源和所述電纜線串聯連接的第一電阻(Rl)，以及由所述機載充電器使用來基于跨所述第一電阻(Rl)的壓降以測試所述電纜線的連接的測量節點。
14.如權利要求13所述的臨近檢測電路，還包括致動器電路，所述致動器電路能夠操作來在致動器開關斷開時將第二電阻(R4)與所述第一電阻(Rl)和所述電纜線串聯，而在所述致動器開關閉合時旁路掉所述第二電阻(R4)。
15.如權利要求14所述的臨近檢測電路，還包括與所述第一電阻(R1)、電纜線以及所述第二電阻(R4)串聯連接的第一開關(Ml)，當所述電源在所述睡眠狀態時，所述第一開關 (Ml)防止電流流過所述第一電阻(Rl)。
16.一種用于激活非激活的電源的方法，所述電源被用來提供由機載充電器測試電纜線的連接所需的測試電壓，所述方法包括檢測所述電纜線的連接；以及在檢測所述電源的連接之后以及在提供所述測試電壓之前，將所述非激活的電源激活到激活狀態。
17.如權利要求16所述的方法，還包括用由喚醒電路提供的喚醒電壓激活所述非激活的電源。
18.如權利要求17所述的方法，還包括在所述電纜線斷開連接時，檢測所述電纜線的連接而所述喚醒電路沒有消耗多于IOOuA的電流。
19.如權利要求16所述的方法，還包括激活所述非激活的電源而所述非激活的電源沒有消耗與所述電源在所述激活狀態時所消耗的電流不同的電流。
20.如權利要求16所述的方法，還包括激活所述非激活的電源而不從處理器發出指令以及不依賴于時鐘信號
全文摘要
本發明涉及一種用于機載的交通工具充電器的臨近檢測電路，其適合與機載的交通工具充電器一起使用，所述機載的交通工具充電器例如但不限于在混合和混合電動交通工具內使用的充電類型，當對于機載充電器沒有必要或不期望以其他方式測試用于將機載充電器連接到充電站或其他電流源的電纜線或其他連接的連接時，在一段時間內方便電流保存。
文檔編號B60L3/00GK102398522SQ20111021708
公開日2012年4月4日 申請日期2011年7月29日 優先權日2010年8月5日
發明者威廉·卡瓦諾 申請人:李爾公司