台湾专利TW201313510A 用於電動馬達驅動車輛之組件之熱管理

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专利摘要:
電動車輛中的諸如電能儲存器件(例如，電池組、超級電容器或超電容器)、電力轉換器及/或控制電路之各種組件的熱管理可使用主動式溫度調整器件(例如，帕耳帖器件)，該等主動式溫度調整器件(例如，帕耳帖器件)可有利地使用由牽引電動馬達在再生制動操作期間產生之電能來供電。溫度調整可包括使一或多個組件冷卻或加熱一或多個組件。該調整可基於各種各樣之因素或狀況，例如，所感測溫度、所感測電流汲取、所感測電壓及所感測旋轉速度。
公开号:TW201313510A
申请号:TW101127032
申请日:2012-07-26
公开日:2013-04-01
发明作者:學森荷倫斯路克；馬修懷丁泰勒
申请人:睿能創意公司；
IPC主号:B60L58-00

专利说明:
用於電動馬達驅動車輛之組件之熱管理
本發明大體係關於使用電動馬達作為原動機或牽引馬達之車輛且，詳言之，係關於可再充電電能儲存器件(例如，二次電池組(secondary battery)、超級電容器或超電容器)及/或用於此等車輛中之其他組件(例如，電力轉換器、控制電路)之熱管理。
本申請案依據35 U.S.C.119(e)主張以下專利申請案之申請日的權利：題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTING POWER STORAGE DEVICES,SUCH AS BATTERIES」且於2011年7月26日申請之美國臨時專利申請案第61/511,900號(代理人案號170178.401P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTING POWER STORAGE DEVICES,SUCH AS BATTERIES」且於2012年5月16日申請之美國臨時專利申請案第61/647,936號(代理人案號170178.401P2)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR REDISTRIBUTING POWER STORAGE DEVICES,SUCH AS BATTERIES,BETWEEN COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTION MACHINES」且於2011年9月14日申請之美國臨時專利申請案第61/534,753號(代理人案號170178.402P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR AUTHENTICATION,SECURITY AND CONTROL OF POWER STORAGE DEVICES SUCH AS BATTERIES」且於2011年9月14日申請之美國臨時專利申請案第61/534,761號(代理人案號170178.403P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR AUTHENTICATION,SECURITY AND CONTROL OF POWER STORAGE DEVICES,SUCH AS BATTERIES,BASED ON USER PROFILES」且於2011年9月14日申請之美國臨時專利申請案第61/534,772號(代理人案號170178.404P1)；題為「THERMAL MANAGEMENT OF COMPONENTS IN ELECTRIC MOTOR DRIVE VEHICLES」且於2011年7月26日申請之美國臨時專利申請案第61/511,887號(代理人案號170178.406P1)；題為「THERMAL MANAGEMENT OF COMPONENTS IN ELECTRIC MOTOR DRIVE VEHICLES」且於2012年5月16日申請之美國臨時專利申請案第61/647,941號(代理人案號170178.406P2)；題為「DYNAMICALLY LIMITING VEHICLE OPERATION FOR BEST EFFORT ECONOMY」且於2011年7月26日申請之美國臨時專利申請案第61/511,880號(代理人案號170178.407P1)；題為「APPARATUS,METHOD,AND ARTICLE FOR PHYSICAL SECURITY OF POWER STORAGE DEVICES IN VEHICLES」且於2011年11月8日申請之美國臨時專利申請案第61/557,170號(代理人案號170178.408P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR A POWER STORAGE DEVICE COMPARTMENT」且於2011年12月29日申請之美國臨時專利申請案第61/581,566號(代理人案號170178.412P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR PROVIDING VEHICLE DIAGNOSTIC DATA」且於2012年2月21日申請之美國臨時專利申請案第61/601,404號(代理人案號170178.417P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR PROVIDING LOCATIONS OF POWER STORAGE DEVICE COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTION MACHINES」且於2012年2月22日申請之美國臨時專利申請案第61/601,949號(代理人案號170178.418P1)；及題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR PROVIDING INFORMATION REGARDING AVAILABILITY OF POWER STORAGE DEVICES AT A POWER STORAGE DEVICE COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTION MACHINE」且於2012年2月22日申請之美國臨時專利申請案第61/601,953號(代理人案號170178.419P1)。
混合及全電車輛正變得日益普遍。此等車輛可達成相較於傳統內燃機車輛之許多優勢。舉例而言，混合或電車輛可達成較高燃料經濟，且可具有極少或甚至零尾管污染。詳言之，全電動車輛不僅可具有零尾管污染，而且可與較低總污染相關聯。舉例而言，可自再生源(例如，太陽、水電)產生電力。再者，舉例而言，可在不產生空氣污染之發電廠(例如，核電廠)產生電力。再者，舉例而言，可在燃燒相對「清潔燃燒」燃料(例如，天然氣)之發電廠產生電力，該等發電廠具有比內燃機高的效率及/或使用對於供個別車輛使用而言過大、成本高或昂貴之污染控制或移除系統(例如，工業空氣洗滌器)。
個人運輸車輛(諸如，燃機動力小輪機踏車及/或機動腳踏車)在許多地方普遍存在，例如，在亞洲的許多大城市。此等小輪機踏車及/或機動腳踏車傾向於相對較不昂貴，特別與汽車、小汽車或卡車相比而言。具有大量燃機小輪機踏車及/或機動腳踏車之城市亦傾向於有非常密集的人口，且受到高度空氣污染。新近以來，許多燃機小輪機踏車及/或機動腳踏車裝備為相對較低的個人運輸污染源。舉例而言，此等小輪機踏車及/或機動腳踏車可具有比較大車輛高的哩程額定值。一些小輪機踏車及/或機動腳踏車可甚至裝備有基本污染控制設備(例如，催化轉換器)。不幸地，當使用小輪機踏車及/或機動腳踏車且皆不加維修時及/或當因(例如)催化轉換器之故意或無意移除而修改小輪機踏車及/或機動腳踏車時，迅速超過了工廠指定排放等級。小輪機踏車及/或機動腳踏車之擁有者或操作者常缺少維修其車輛之財源或動機。
已知空氣污染對人的健康具有負面影響，與造成或加重各種疾病相關聯(例如，眾多報告將空氣污染與氣腫、哮喘、肺炎及囊腫性纖維化以及各種心血管疾病相聯繫)。此等疾病奪走了大量生命，且嚴重降低了無數其他人的生命品質。
對燃機之零尾管排放替代將大大地使空氣品質及因此之大眾健康受益。
雖然欣賞全電動車輛之零尾管排放，但大眾對全電動車輛之採用尚慢。原因之一似乎與效能有關，特定言之，通常為二次(亦即，可再充電)化學電池組電池陣列(通常被稱為電池組)之主電源之效能。另一原因似乎為耦接主電源與驅動牽引輪之牽引電馬達的電路之效能。此電路通常包括一或多個電力轉換器，例如，DC/DC電力轉換器(例如，升壓、降壓)、通常被稱為反相器之DC/AC電力轉換器，及/或通常被稱為整流器之AC/DC電力轉換器。此等組件之效能可能顯著地受組件之溫度及/或組件所曝露至之周圍環境影響。舉例而言，電池組之放電及/或充電可能顯著地受電池組之溫度或電池組之周圍環境影響。同樣，電力轉換器之許多組件(例如，電晶體、電容器等)之操作可能顯著地受溫度影響。另外，此等組件通常在操作期間耗散相對較大量之熱。
本文中所描述之方法可解決具有零尾管排放技術之有限採用(特定言之，在人口密集的城市，及在具有有限財源之人群中)的問題中之一些問題。
舉例而言，本文中所描述之方法中之一些方法使用處置電動車輛中之各種組件之熱管理的有效率的系統及方法，該等各種組件諸如電能儲存器件(例如，電池組、超級電容器或超電容器)、電力轉換器及/或控制電路。此等情形可使用主動式溫度調整器件(例如，帕耳帖(Peltier)效應器件)，其可有利地使用由牽引電動馬達在再生制動操作期間產生之電能來供電。溫度調整可包括對來自一或多個組件或來自環繞組件之周圍環境的熱進行冷卻或移除。溫度調整可或者或另外包括加熱或將熱傳遞至一或多個組件或至環繞組件之周圍環境。該調整可基於各種各樣之因素或狀況，僅舉例而言，例如，所感測溫度、所感測電流汲取、所感測電壓及所感測旋轉速度。
一種用於一車輛之電力系統可概述為包括：一牽引電動馬達，其經耦接以驅動該車輛之至少一牽引輪；一主電能儲存器件，其用以驅動該牽引電動馬達；至少一溫度調整器件，其經定位且可操作以調整至少最接近該主電能儲存器件之一溫度；及一控制電路，其造成將由在一制動模式中再生地操作之該牽引電動馬達產生之電力供應至該溫度調整器件，以調整該主電能儲存器件之一溫度。
該控制電路可進一步造成在一驅動模式中將電力自該主電能儲存器件供應至該牽引電馬達。該主電能儲存器件可包括至少一二次化學電池組電池。該至少一溫度調整器件可包括至少一帕耳帖效應器件。該控制電路可造成經由該主電能儲存器件將由該牽引電動馬達產生之電力供應至該溫度調整器件。
該電力系統可進一步包括一輔助電能儲存器件，其中該控制電路造成經由該輔助電能儲存器件將由該牽引電動馬達產生之電力供應至該溫度調整器件。該控制電路可造成在無任何中間電能儲存器件之情況下將由該牽引電動馬達產生之電力直接供應至該溫度調整器件。該控制電路可包括至少一溫度感測器，其經定位以感測至少最接近該主電能儲存器件之溫度，且該控制電路可至少部分基於該所感測溫度而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。該控制電路可包括一電壓感測器或一電流感測器中之至少一者，該電壓感測器或該電流感測器經耦接以感測該主電能儲存器件之至少一電特性，其中該控制電路可至少部分基於該主電能儲存器件之該至少一所感測電特性而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。該控制電路可包括一電壓感測器或一電流感測器中之至少一者，該電壓感測器或該電流感測器經耦接以感測該牽引電動馬達之至少一電特性，其中該控制電路可至少部分基於該牽引電動馬達之該至少一所感測電特性而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。該控制電路可包括一旋轉感測器，其經耦接以感測該牽引電動馬達之一驅動軸之一旋轉速率，其中該控制電路可至少部分基於該牽引電動馬達之該所感測旋轉速率而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。該控制電路可包括一溫度感測器，其經定位以感測至少最接近該牽引電動馬達之一溫度，其中該控制電路可至少部分基於至少最接近該牽引電動馬達之該所感測溫度而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。該控制電路可包括一整流器，其經耦接以將由該牽引電動馬達在於該制動模式中操作時產生之一交流(AC)整流成一直流(DC)。該控制電路可包括至少一DC/DC轉換器，其電耦接至該至少一溫度調整器件且可操作以改變在該至少一溫度調整器件與該電力系統之至少一其他組件之間轉移的電力之一電壓位準。該控制電路可包括至少一溫度感測器，其經定位以感測至少最接近該整流器或該DC/DC轉換器中之至少一者的一溫度，其中該控制電路可至少部分基於至少最接近該整流器或該DC/DC轉換器中之至少一者的該所感測溫度而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。該至少一溫度調整器件中之一第一溫度調整器件可經定位且可操作以調整至少最接近該整流器、該DC/DC轉換器或該控制電路中之一者的一溫度。
該電力系統可進一步包括一熱耗散電阻器，其經選擇性地電耦接以回應於由該牽引電動馬達產生之電能接近該至少一溫度調整器件之一額定電力而將該所產生電能耗散為熱。
一種操作用於具有一牽引電動馬達之一車輛之一電力系統的方法可概述為包括：在一驅動模式中將電力自一主電能儲存器件供應至該車輛之該牽引電馬達；由在一制動模式中再生地操作之該牽引電動馬達產生電力；將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件；及回應於電力至該溫度調整器件之該供應而由該溫度調整器件調整至少該主電能儲存器件之一溫度。將電力自一主電能儲存器件供應至該牽引電馬達可包括自至少一二次化學電池組電池供應電力。將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件可包括將電力供應至至少一帕耳帖效應器件。將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件可包括經由該主電能儲存器件供應該電力。將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件可包括經由不同於將電力供應至該牽引電動馬達之該主電能儲存器件之一輔助電能儲存器件供應該電力。將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件可包括在無任何中間電能儲存器件之情況下將該電力直接供應至該溫度調整器件。
該方法可進一步包括自至少一溫度感測器接收指示所感測溫度之信號，該至少一溫度感測器經定位以感測至少最接近該主電能儲存器件之溫度，且其中該將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於該所感測溫度。
該方法可進一步包括自一電壓感測器或一電流感測器中之至少一者接收指示該主電能儲存器件之至少一所感測電特性的信號，該電壓感測器或該電流感測器經耦接以感測該主電能儲存器件之至少一電特性，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於該主電能儲存器件之該至少一所感測電特性。
該方法可進一步包括自一電壓感測器或一電流感測器中之至少一者接收指示該牽引電動馬達之至少一所感測電特性的信號，該電壓感測器或該電流感測器經耦接以感測該牽引電動馬達之至少一電特性，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於該牽引電動馬達之該至少一所感測電特性。
該方法可進一步包括自一旋轉感測器接收指示該牽引電動馬達之一所感測旋轉速率的信號，該旋轉感測器經耦接以感測該牽引電動馬達之一驅動軸之一旋轉速率，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於該牽引電動馬達之該所感測旋轉速率。
該方法可進一步包括自一溫度感測器接收指示至少最接近該牽引電動馬達之一所感測溫度的信號，該溫度感測器經定位以感測至少最接近該牽引電動馬達之一溫度，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於至少最接近該牽引電動馬達之該所感測溫度。
該方法可進一步包括接收指示至少最接近一電力轉換器之一所感測溫度的信號，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於至少最接近該電力轉換器之該所感測溫度以使該電力轉換器冷卻。
在圖式中，相同參考數字識別類似的元件或動作。在圖式中的元件之大小及相對位置未必按比例繪製。舉例而言，各種元件及角度之形狀未按比例繪製，且此等元件中之一些元件經任意放大及定位以改良圖式辨視性。另外，如所繪製的元件之特定形狀並不意欲傳送關於特定元件之實際形狀的任何資訊，且僅為了易於圖式中之辨識而選擇。
在以下描述中，闡明了某些特定細節以便提供對各種所揭示之實施例之透徹理解。然而，熟習相關技術者應認識到，可在無此等特定細節中之一或多者的情況下或藉由其他方法、組件、材料等來實踐實施例。在其他情況下，未詳細展示或描述與售貨裝置、電池組、超級電容器或超電容器、電力轉換器(包括(但不限於)變壓器、整流器、DC/DC電力轉換器、開關模式電力轉換器、控制器及通信系統及結構)及網路相關聯之熟知結構，以避免不必要地使實施例之描述晦澀難懂。
除非上下文另有需要，否則貫穿本說明書及接著的申請專利範圍，詞「包含(comprise)」及其變化形式(諸如，「comprises」及「comprising」)應按開放的包括性意義來解釋，亦即，解釋為「包括但不限於」。
貫穿本說明書的對「一項實施例」或「一實施例」之提及意謂結合該實施例描述的特定特徵、結構或特性包括於至少一實施例中。因此，片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」在貫穿本說明書之各處中之出現未必皆指代相同實施例。
諸如第一、第二及第三的序數詞之使用未必暗示次序之排名意義，而是可能僅區分動作或結構之多個例項。
對攜帶型電力儲存器件或電能儲存器件之提及意謂能夠儲存電力及釋放所儲存電力的任何器件，包括(但不限於)電池組、超級電容器或超電容器。對電池組之提及意謂一或多個化學儲存電池，例如，可再充電或二次電池組電池(secondary battery cell)，包括(但不限於)鎳鎘合金或鋰離子電池組電池。
本文中提供的本發明之標題及發明摘要僅為了便利起見，且並不解譯實施例之範疇或意義。
圖1展示根據一所說明實施例之呈電動小輪機踏車或機動腳踏車100之形式的電動個人運輸車輛。
如先前所註釋，燃機小輪機踏車及機動腳踏車在許多大城市(例如，在亞洲、歐洲及中東)普遍。解決與使用電能儲存器件(例如，二次電池組)作為車輛之主電源或一次電源有關之效能或效率問題的能力可促進使用全電動小輪機踏車及機動腳踏車100代替內燃機小輪機踏車及機動腳踏車，藉此減輕空氣污染，以及減少噪音。
電動小輪機踏車或機動腳踏車100包括框架102、車輪104a、104b(統稱為104)，及具有使用者控制(諸如，節流閥108、制動桿110、轉向指示器開關112等)之把手106，所有此等各者具有習知設計。電動小輪機踏車或機動腳踏車100亦可包括電力系統114，電力系統114包括：牽引電動馬達116，其經耦接以驅動該等車輪104b中之至少一者；至少一主電力儲存器件118，其存儲電力以至少對牽引電動馬達116供電；及控制電路120，其控制在至少該主電力儲存器件118與牽引電動馬達116之間的電力分配。
牽引電動馬達116可呈各種各樣之形式中之任一者，但通常將為能夠產生足夠電力(瓦特或馬力)及扭矩從而以所要速度及加速度驅動期望之負載的永久磁體感應馬達。牽引電動馬達116可為能夠在驅動模式中操作以及在再生制動模式中操作之任何習知電動馬達。在驅動模式中，牽引電動馬達消耗電力以驅動車輪。在再生制動模式中，牽引電動馬達作為產生器操作，其回應於車輪之旋轉而產生電流且產生制動效應以使車輛減緩。
主電能儲存器件118可呈各種各樣之形式，例如，電池組(例如，電池組電池陣列)或超級電容器或超電容器(例如，超電容器電池陣列)。舉例而言，電能儲存器件118可呈矩形電池組(亦即，二次電池(secondary cell)或二次電池組(secondary battery))之形式。電能儲存器件118可(例如)經設定大小以實體地配合個人運輸車輛(諸如，全電動小輪機踏車或機動腳踏車100)且對個人運輸車輛(諸如，全電動小輪機踏車或機動腳踏車100)供電，且可為攜帶型以允許容易的替換或交換。假定運輸應用強加之很可能的需求，則主電能儲存器件118很可能呈一或多個化學電池組電池之形式。
電能儲存器件118可包括可自電能儲存器件118外部接取之若干電端子122a、122b(說明兩者，統稱為122)。電端子122允許自電能儲存器件118傳遞電荷，以及允許將電荷傳遞至電能儲存器件118以用於對電能儲存器件118充電或再充電。雖然在圖1中說明為埠，但電端子122可呈可自電能儲存器件118外部接取之任何其他形式，包括定位於電池組外殼中之槽內的電端子。
如下文較好地說明及描述，控制電路120包括各種組件，以用於變換、調節及控制電力之轉移(特定言之，在電能儲存器件118與牽引電動馬達116之間)。
圖2展示根據一所說明實施例之電動小輪機踏車或機動腳踏車100之部分。詳言之，圖2展示一實施例，該實施例使用電能儲存器件118供應由牽引電動馬達116產生之電力以用於經由若干溫度調整器件(統稱為200)調整或控制各種組件(例如，電能儲存器件118及/或電路)之溫度。
如所說明，牽引電動馬達116包括軸桿202，其經直接地或間接地耦接以驅動電動小輪機踏車或機動腳踏車100之至少一車輪104b。雖然未加以說明，但可使用傳動裝置(例如，鏈條、齒輪、萬向接頭)。
控制電路120可呈大量各種各樣形式中之任一者，且通常將包括控制器204、一或多個電力轉換器206a至206e(說明五者)、開關SW₁至SW₃(說明三者)及/或感測器S_TB、S_VB、S_IB、S_TC、S_VC、S_IC、S_TM、S_VM、S_IM、S_RM。
如圖2中所說明，控制電路120可包括第一DC/DC電力轉換器206a，在驅動模式或組態中，第一DC/DC電力轉換器206a耦接電能儲存器件118以供應由牽引電動馬達116產生之電力。第一DC/DC電力轉換器206a可使來自電能儲存器件118之電力之電壓升壓至足夠驅動牽引電動馬達116之位準。第一DC/DC電力轉換器206a可呈各種各樣之形式，例如，未經調節或經調節開關模式電力轉換器(其可能隔離或可能不隔離)。舉例而言，第一DC/DC電力轉換器206a可呈經調節升壓式開關模式電力轉換器或降壓-升壓式開關模式電力轉換器之形式。
控制電路120可包括DC/AC電力轉換器206b(通常被稱為反相器)，在驅動模式或組態中，DC/AC電力轉換器206b耦接電能儲存器件118以經由第一DC/DC轉換器206a供應由牽引電動馬達116產生之電力。DC/AC電力轉換器206b可使來自第一DC/DC轉換器206a之電力反相成適合於驅動牽引電動馬達116之AC波形。AC波形可為單相的或多相的，例如，兩相或三相AC電力。DC/AC電力轉換器206b可呈各種各樣之形式，例如，未經調節或經調節開關模式電力轉換器(其可能隔離或可能不隔離)。舉例而言，DC/AC電力轉換器206b可呈經調節反相器之形式。
第一DC/DC電力轉換器206a及DC/AC電力轉換器206b分別係經由經控制器204供應之控制信號C₁、C₂來控制。舉例而言，控制器204或某一中間閘極驅動電路可供應經脈寬調變之閘極驅動信號以控制第一DC/DC及/或DC/AC電力轉換器206a、206b之開關(例如，金屬氧化物半導體場效電晶體或MOSFET、雙極絕緣閘極電晶體或IGBT)之操作。
如圖2中進一步說明，控制電路120可包括AC/DC電力轉換器206c(通常被稱為整流器)，在制動或再生制動模式或組態中，AC/DC電力轉換器206c耦接牽引電動馬達116以將藉此所產生之電力供應至電能儲存器件118。AC/DC電力轉換器206c可將由牽引電動馬達116產生之AC波形整流成適合於供應電能儲存器件118且視情況供應諸如控制電路120之其他組件的DC形式。AC/DC電力轉換器206c可呈各種各樣之形式，例如，全橋被動式二極體整流器或全橋主動式電晶體整流器。
控制電路120亦可包括第二DC/DC電力轉換器206d，其經由AC/DC電力轉換器206c將牽引電動馬達116電耦接至電能儲存器件118。第二DC/DC電力轉換器206d使電壓降壓或將由牽引電動馬達116產生的經整流之AC電力之波形進一步濾波成適合於電能儲存器件118之位準。第二DC/DC電力轉換器206d可呈各種各樣之形式，例如，未經調節或經調節開關模式電力轉換器(其可能隔離或可能不隔離)。舉例而言，第二DC/DC電力轉換器206d可呈經調節降壓式開關模式電力轉換器、同步降壓式開關模式電力轉換器或降壓-升壓式開關模式電力轉換器之形式。
AC/DC電力轉換器206c及第二DC/DC電力轉換器206d分別係經由經控制器204供應之控制信號C₃、C₄來控制。舉例而言，控制器204或某一中間閘極驅動控制器可供應經脈寬調變之閘極驅動信號以控制AC/DC及/或第二DC/DC電力轉換器206c、206d之開關(例如，MOSFET、IGBT)之操作。
如圖2中進一步說明，控制電路120可包括第三DC/DC電力轉換器206e，其將電能儲存器件118電耦接至各種其他組件(例如，控制器120)。第三DC/DC電力轉換器206e可使由電能儲存器件118供應之電力之電壓降壓至適合於一或多個其他組件之位準。第三DC/DC電力轉換器206e可呈各種各樣之形式，例如，未經調節或經調節開關模式電力轉換器(其可能隔離或可能不隔離)。舉例而言，第三DC/DC電力轉換器206e可呈經調節降壓式開關模式電力轉換器、同步降壓式開關模式電力轉換器或降壓-升壓式開關模式電力轉換器之形式。
DC/DC轉換器206a、206d及206e中之一或多者可包括一或多個降壓式轉換器、升壓式轉換器、降壓-升壓式轉換器，或其任何組合。在一些情形下，DC轉換器206a、206d及206e中之一或多者可包括降壓式轉換器。降壓式轉換器可包括適合於將輸入DC電壓減小至較低輸出DC電壓之任何切換器件。典型降壓式轉換器包括切換器件(例如，經脈波調變之MOSFET或IGBT)，其控制傳遞至與負載串聯耦接之電感器及與負載並聯耦接之二極體及電容器的輸入電壓。在一些情況下，DC-DC降壓式轉換器可包括使用一或多個切換器件代替可見於習知降壓式轉換器中之二極體的同步降壓式轉換器。一或多個切換器件(諸如，同步降壓式轉換器中之第二MOSFET或IGBT電晶體或電晶體陣列)之使用可有利地減少可歸因於發生於標準降壓式轉換器內之二極體前向電壓降的電力損失。在一些情形下，該一或多個DC轉換器206a、206d及206e之至少一部分可包括升壓式轉換器。升壓式轉換器可包括適合於將相對較低之輸入DC電壓增加至較高DC輸出電壓之任何器件或系統。此等轉換器可(例如)用於減少對牽引馬達供電所需的主牽引電池組中的電池之數目。舉例而言，DC升壓式轉換器可用以將48 V DC電力提供至使用12 V DC或24 V DC電池組作為電源之電動小輪機踏車中的牽引馬達。典型升壓式轉換器包括切換器件(例如，經脈波調變之MOSFET或IGBT)，其或者准許圍繞與源串聯之電感器建立電場，接著將電感器及源與負載串聯置放以在大於源電壓之電壓下將電力傳遞至負載。
在一些情形下，該一或多個DC轉換器206a、206d及206e之至少一部分可包括降壓-升壓式轉換器。降壓-升壓式轉換器可包括適合於增加或減少輸入電壓以將較高或較低輸出電壓提供至一或多個負載之任何數目個系統或器件。當提供至降壓-升壓式轉換器之輸入電壓可隨諸如制動力及速度之外部因素而變化時，降壓-升壓式轉換器可用於(例如)調整在再生制動事件期間提供的至帕耳帖冷卻器及/或超電容器之電壓輸出。降壓-升壓式轉換器可包括切換器件(例如，經脈波調變之MOSFET或IGBT)，其或者准許圍繞與源串聯之電感器及與負載串聯之電容器建立電場，接著將電感器及電容器與負載串聯置放，以取決於負載對轉換器提出之需求而在可能大於或小於源電壓之電壓下傳遞電力。
AC/DC轉換器206b、206c中之一或多者可包括一或多個主動式整流器、一或多個被動式整流器，或其任何組合。在一些情形下，該一或多個AC/DC轉換器206b、206c之至少一部分可包括被動式整流器，例如，包含諸如二極體之複數個被動器件的全波橋接器或肖特基整流器。此等被動式整流器可包括半波或全波整流器。被動式整流器可用於轉換由電能儲存器件118供應至牽引馬達116之直流之至少一部分(例如，DC/AC轉換器206b)。被動式整流器亦可用於將由牽引馬達116在再生制動事件期間產生的交流之至少一部分轉換成直流以用於供應至電能儲存器件118、超電容器或帕耳帖冷卻器200(例如，AC/DC轉換器206c)。
在一些情形下，該一或多個AC/DC轉換器206b、206c之至少一部分可包括主動式或同步整流器，其包含代替可見於被動式整流器中之二極體陣列使用的複數個主動式切換器件(諸如，MOSFET或其類似者)。此等主動式整流器可包括半波或全波整流器，且有利地減少被動式整流器中歸因於可歸因於用於被動式整流器中之二極體之電壓而遇到的電力損失。主動式整流器可用於轉換由電能儲存器件118供應至牽引馬達116之直流之至少一部分(例如，DC/AC轉換器206b)。主動式整流器亦可用於將由牽引馬達116在再生制動事件期間產生的交流之至少一部分轉換成直流以用於供應至電能儲存器件118、超電容器或帕耳帖冷卻器200(例如，AC/DC轉換器206c)。
亦如圖2中所說明，溫度調整器件200可經定位以控制或調整某些組件之溫度或最接近某些組件之溫度。
溫度調整器件200可位於最接近一或多個其他組件處、鄰近於一或多個其他組件處或與一或多個其他組件接觸處，該一或多個其他組件將受益於具有主動溫度管理或處置。舉例而言，第一數目個溫度調整器件200a、200b(說明兩者)可位於最接近主電能儲存器件118處、鄰近於主電能儲存器件118處或與主電能儲存器件118接觸處，主電能儲存器件118將電力供應至牽引電動馬達116。第二數目個溫度調整器件200c可位於最接近控制電路之一或多個組件或元件(例如，電力轉換器206a至206e中之一或多者)處、鄰近於控制電路之一或多個組件或元件(例如，電力轉換器206a至206e中之一或多者)處，或與控制電路之一或多個組件或元件(例如，電力轉換器206a至206e中之一或多者)接觸處。第三數目個溫度調整器件200d可位於最接近控制器204之一或多個組件處、鄰近於控制器204之一或多個組件處，或與控制器204之一或多個組件接觸處。雖然說明為最接近第一DC/DC電力轉換器206a及DC/AC電力轉換器206b，但溫度調整器件200c或者或另外可位於最接近AC/DC電力轉換器206c或第二DC/DC電力轉換器206d處，鄰近於AC/DC電力轉換器206c或第二DC/DC電力轉換器206d處，或與AC/DC電力轉換器206c或第二DC/DC電力轉換器206d接觸處。或者或另外，一或多個溫度調整器件200可位於最接近第三DC/DC電力轉換器206e處。溫度調整器件200可自由牽引電動馬達116產生之電力供電，該電力藉此係在再生制動操作期間產生。一或多個開關SW₁(僅說明一者)可回應於來自控制器120之控制信號CS1而操作，以選擇性地將電力自電能儲存器件118耦合至溫度調整器件。
溫度調整器件200可呈各種各樣之形式。舉例而言，溫度調整器件200中之一或多者可呈帕耳帖器件(亦被稱為帕耳帖效應器件)之形式。此等器件使用帕耳帖效應來建立兩種不同類型之材料的接面之間的熱流通量。帕耳帖器件為固態主動式熱泵，其回應於直流而轉移熱以防止自器件之一側至另一側之溫度梯度。熱轉移之方向藉由所施加DC電壓之極性來控制。因此，此等器件有時被稱為帕耳帖冷卻器、帕耳帖加熱器或熱電熱泵。溫度調整器件200中之一或多者可(例如)呈電阻性加熱器之形式。
溫度調整器件200中之一或多者可包括一或多個熱交換器件208a至208d(統稱為208)，或與一或多個熱交換器件208a至208d(統稱為208)熱導耦接。熱交換器件208可包括單獨的或任何組合的散熱片(亦即，將熱自固體材料轉移至諸如空氣之流體的器件)、熱散播器(亦即，具有相對較高之熱導率之板)及/或熱管(亦即，使用材料之相變的熱轉移器件)。與溫度調整器件200相比，熱交換器件208通常將具有相對較大之熱耗散表面積。舉例而言，熱交換器件208可包括複數個鰭片(例如，銷狀鰭片)，以使用於給定容積之表面積最大化。熱交換器件208之熱耗散表面可定位於相對遠離被冷卻之特定組件處。
控制器204可呈各種各樣之形式，該等形式可包括一或多個積體電路、積體電路組件、類比電路或類比電路組件。如所說明，控制器204包括微控制器220、非暫時性電腦或處理器可讀記憶體(諸如，唯讀記憶體(ROM)222及/或隨機存取記憶體(RAM)224)，且可視情況而包括一或多個閘極驅動電路226。
微控制器220執行邏輯以控制電力系統之操作，且可呈各種各樣之形式。舉例而言，微控制器220可呈以下各者之形式：微處理器、程式化邏輯控制器(PLC)、可程式化閘極陣列(PGA)(諸如，場可程式化閘極陣列(FPGS))，及特殊應用積體電路(ASIC)，或其他此微控制器器件。ROM 222可呈能夠儲存處理器可執行指令及/或資料以實施控制邏輯的任何各種各樣之形式。RAM 224可呈能夠臨時保留處理器可執行指令或資料的任何各種各樣之形式。微控制器220、ROM 222、RAM 224及選用之閘極驅動電路226可藉由一或多個匯流排(未圖示)而耦接，該等匯流排包括電力匯流排、指令匯流排、資料匯流排、位址匯流排等。或者，控制邏輯可實施於類比電路中。
閘極驅動電路226可呈適合於經由驅動信號(例如，PWM閘極驅動信號)驅動電力轉換器206之開關(例如，MOSFET、IGBT)的各種各樣之形式中的任一者。雖然說明為控制器204之部分，但一或多個閘極驅動電路可介於控制器204與電力轉換器206之間。
控制器204可自一或多個感測器S_TB、S_VB、S_IB、S_TC、S_VC、S_IC、S_TM、S_VM、S_IM、S_RM接收信號。控制器可在控制溫度調整器件200中使用所感測資訊，例如，開始熱轉移、停止熱轉移、增加熱轉移速率，或甚至改變熱轉移之方向。此情形可藉由施加控制信號C_S1至C_S3以選擇開關SW₁至SW₃來實現。舉例而言，至開關SW₁至SW₃之控制信號C_S1至C_S3可造成將電力(例如，直流)供應至溫度調整器件200中之選定溫度調整器件，且設定所施加電力之電壓位準及甚至所施加電力之極性。
電池組溫度感測器S_TB可經定位以感測主電力儲存器件118或最接近主電力儲存器件118之周圍環境的溫度，且提供指示所感測溫度之信號T_B。
電池組電壓感測器S_VB可經定位以感測主電力儲存器件118上之電壓且提供指示所感測電壓之信號V_B。
電池組電荷感測器S_IB可經定位以感測主電力儲存器件118之電荷且提供指示所感測電荷之信號I_B。
電力轉換器溫度感測器S_TC可經定位以感測電力轉換器206中之一或多者或最接近電力轉換器206之周圍環境的溫度，且提供指示所感測溫度之信號T_C。
電力轉換器電壓感測器S_VC可經定位以感測電力轉換器206中之一或多者上之電壓，且提供指示所感測電壓之信號V_C。
電力轉換器電荷感測器S_IC可經定位以感測穿過電力轉換器206中之一或多者之電荷，且提供指示所感測電荷之信號I_C。
牽引馬達溫度感測器S_TM可經定位以感測牽引電動馬達116或最接近牽引電動馬達116之周圍環境的溫度，且提供指示所感測溫度之信號T_M。
牽引馬達電壓感測器S_VM可經定位以感測牽引電動馬達116上之電壓且提供指示所感測電壓之信號V_M。
牽引馬達電流感測器S_IM可經定位以感測流經牽引馬達116之線圈之電流且提供指示所感測電流之信號I_M。
牽引馬達旋轉感測器S_RM可經定位以感測流經牽引馬達116之電流且提供指示所感測旋轉速度之信號RPM。
如本文中所論述，控制器可使用所感測狀況中之一或多者來控制溫度調整器件200中之一或多者之操作。
圖3展示根據另一所說明實施例之電動小輪機踏車或機動腳踏車100之部分。詳言之，圖3展示一實施例，該實施例使用輔助電能儲存器件300供應由牽引電動馬達116產生之電力以用於經由若干溫度調整器件200調整或控制各種組件(例如，電能儲存器件118及/或電路)之溫度。輔助電能儲存器件300另外為仍用以將電力供應至牽引電動馬達116之主電能儲存器件118。該等結構及/或組件中之許多結構及/或組件類似於上文參看圖2所說明及描述之彼等結構及/或組件，或甚至相同。此等結構及組件將共用與圖2中所用參考數字相同之參考數字，且將不進一步詳細加以描述。緊接的下文僅描述顯著差異中之一些差異。
如所註釋，圖3之實施例添加輔助電能儲存器件300。舉例而言，經由AC/DC轉換器206c及/或DC/DC轉換器206d將由在再生制動模式中操作之牽引電馬達產生的電力供應至輔助電能儲存器件300。將輔助電能儲存器件300說明為一或多個超級電容器或超電容器，但此輔助電能儲存器件可呈各種各樣之形式，例如，化學電池組。由於輔助電能儲存器件300並不驅動牽引電動馬達116，因此在選擇形式上允許較大靈活性。因此，可基於所要特性而選擇輔助電能儲存器件300，所要特性諸如在期望之電壓下的效能、充電容量，及/或輔助電能儲存器件300操作將處於之溫度。對超電容器之挑選可實現優於化學電池組之效率，特定言之，關於在相對較高之周圍溫度下的放電及/或充電操作而言。
開關SW₁至SW₃現在可操作以選擇性地將輔助電能儲存器件300耦接至溫度調整器件200。開關SW₁至SW₃可包括(例如)一或多個電力切換電晶體或電晶體陣列，例如，一或多個MOSFET、IGBT或其類似者。在至少一些情況下，控制器204可(例如)經由使用PWM驅動信號來調變開關SW₁至SW₃之操作，以提供來自牽引馬達116及輔助電能儲存器件300之電力之分配。
圖3之實施例亦可包括泄熱槽或耗散電阻器R及開關SW₄，開關SW₄可(例如)包括一或多個電力切換電晶體或電晶體陣列(例如，一或多個MOSFET、IGBT或其類似者)，該一或多個電力切換電晶體或電晶體陣列可回應於來自控制器120之一或多個控制信號C_R之接收而操作，以選擇性地將電阻器R並聯地耦接於牽引電動馬達116與AC/DC電力轉換器206c之間。在至少一些情況下，由控制器204提供至SW₄之控制信號可為PWM或類似控制信號，PWM或類似控制信號可結合SW₁至SW₃進行調變以在輔助電能儲存器件300與電阻器R之間交替或分攤電流。藉由在操作各種溫度調整器件200中之一些溫度調整器件或所有溫度調整器件時，選擇性地允許電流自牽引馬達116流動至輔助電能儲存器件300，此配置可有利地減少在操作各種溫度調整器件200時的輔助電能儲存器件300之泄降。舉例而言，在制動循環期間，當各種溫度調整器件200在操作中時或當儲存器件300處於未到100%充電時，控制器204可將低作用時間循環控制信號提供至SW₄，從而有效地將開關SW₄固持為斷開多於閉合。相反地，在制動循環期間，當少數溫度調整器件200或無溫度調整器件200在操作中時或當儲存器件300處於完全充電或近完全充電時，控制器204可將較高作用時間循環控制信號提供至SW₄，從而有效地將開關SW₄固持為閉合多於斷開。此情形可允許：例如，在於再生制動操作期間產生之能量對於輔助電能儲存器件300而言太多之情況下，將過量電能耗散為熱。
圖3之實施例或者或另外可包括直接耦合開關SW₅，其可回應於來自控制器120之控制信號C_S5而操作，以提供由在再生制動模式中操作之牽引電動馬達產生之電力與溫度調整器件200之間的直接電耦合(無任何介入之電池組或超電容器)。直接耦合開關SW₅可包括(例如)一或多個電力切換電晶體或電晶體陣列，例如，一或多個MOSFET、IGBT或其類似者。在至少一些情況下，由控制器204提供至SW₅之控制信號可為PWM或類似控制信號，PWM或類似控制信號准許調變SW₁至SW₄以在輔助電能儲存器件300、電阻器R及各種溫度調整器件200之間交替或分攤在制動循環期間提供之電流。
圖4展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之高階方法400。
在402處，電力系統將電力自主電能儲存器件(例如，主化學二次電池組)供應至在驅動模式中操作之牽引電馬達。此情形造成牽引電動馬達驅動車輛之車輪。
在404處，在再生制動模式中操作之牽引電動馬達產生電力。此情形使車輛減緩，而不必需要動態制動。
在406處，電力系統將由牽引電動馬達產生之電力供應至一或多個溫度調整器件(例如，帕耳帖器件)。可將此電力以DC電壓、影響熱轉移速率之量值及影響熱轉移之方向的極性的形式供應。如上文所描述，溫度調整器件可經定位以控制或調整例如主電能儲存器件、電力轉換器及/或控制器之一或多個組件的溫度。
在408處，回應於電力之施加，該一或多個溫度調整器件調整至少主電能儲存器件之溫度。舉例而言，該一或多個溫度調整器件可將熱自主電能儲存器件轉移走，以使主電能儲存器件冷卻。
圖5展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法500，該低階方法包括可用於執行方法400(圖4)中的將電力自一主電能儲存器件供應至一溫度調整器件。
在502處，電力系統經由主電能儲存器件將由牽引電動馬達產生之電力供應至溫度調整器件。因此，由牽引電動馬達產生之電力可通過主電能儲存器件，或甚至臨時由主電能儲存器件儲存。
圖6展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法600，該低階方法包括可用於執行方法400(圖4)中的將電力自一輔助電能儲存器件供應至一溫度調整器件。
在602處，電力系統經由不同於主電能儲存器件之輔助電能儲存器件將由牽引電動馬達產生之電力供應至溫度調整器件。因此，由牽引電動馬達產生之電力可通過輔助電能儲存器件，或甚至臨時由輔助電能儲存器件儲存。此情形可增加在選擇電力儲存器件上之靈活性，從而導致出人意料之益處。
圖7展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法700，該低階方法包括可用於執行方法400(圖4)中的在不使用介入電能儲存器件之情況下將電力自一牽引電動馬達直接供應至一溫度調整器件。
在702處，電力系統在無任何中間電能儲存器件(亦即，電池組、超電容器)之情況下將由牽引電動馬達產生之電力直接供應至溫度調整器件。在此使用中，術語「電能儲存器件」明確地不包括可能以其他方式儲存電力之電感器或標準電容器。
圖8展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法800，該低階方法包括可用於執行方法400(圖4)中的接收指示主電能儲存器件之操作特性的信號及至少部分基於該等所接收信號而控制一溫度調整器件。
在802處，控制器自經定位以感測至少最接近主電能儲存器件之溫度的一或多個溫度感測器接收指示溫度之信號。
或者或另外，在804處，控制器自經耦接以感測主電能儲存器件之電特性的一或多個電壓或電流感測器接收指示主電能儲存器件之一或多個所感測電特性(例如，電壓、電流)之信號。所感測電特性可指示溫度。或者或另外，所感測電特性可指示所要溫度，在該所要溫度下可更有效率地執行放電或充電操作(與當前溫度下之情形相比)。
在806處，控制器至少部分基於主電能儲存器件之所感測溫度及/或所感測電特性，判定傳遞至溫度調整器件中之一或多者的電力之位準。舉例而言，微控制器可判定是接通抑或斷開一或多個溫度調整器件。再者，舉例而言，微控制器可判定該一或多個溫度調整器件應藉以操作以達成所要溫度調整(例如，增加溫度或加熱、減小溫度或冷卻)之速率。再者，舉例而言，微控制器可判定熱轉移之方向(例如，朝向用於加熱之組件、遠離用於冷卻之組件)。控制器可接著將適當控制信號施加至一或多個開關，該一或多個開關控制或調節至溫度調整器件之電力(亦即，電流、電壓)之供應，以達成所要溫度調整，以(例如)使主電能儲存器件冷卻或加熱主電能儲存器件。
圖9展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法900，該低階方法包括可用於執行方法400(圖4)中的接收指示牽引電動馬達之操作特性的信號及至少部分基於該等所接收信號而控制一溫度調整器件。
在902處，控制器自經耦接以感測牽引電動馬達之電特性的一或多個電壓或電流感測器接收指示牽引電動馬達之一或多個所感測電特性(例如，電壓、電流)的信號。所感測電特性可指示將電力供應至牽引電動馬達之一或多個組件之溫度。或者或另外，所感測電特性可指示所要溫度，在該所要溫度下可更有效率地執行放電或充電操作(與當前溫度下之情形相比)。
或者或另外，在904處，控制器自經耦接以感測牽引電動馬達之驅動軸之旋轉速率的一或多個旋轉感測器接收指示牽引電動馬達之所感測旋轉速率的信號。旋轉速度可指示將電力供應至牽引電動馬達之一或多個組件之溫度。或者或另外，所感測電特性可指示所要溫度，在該所要溫度下可更有效率地執行放電或充電操作(與當前溫度下之情形相比)。
或者或另外，在906處，控制器自經定位以感測至少最接近牽引電動馬達之溫度的一或多個溫度感測器接收指示至少最接近牽引電動馬達之一或多個所感測溫度的信號。
在908處，控制器至少部分基於牽引電動馬達之一或多個所感測電特性、所感測旋轉速率及/或所感測溫度，判定傳遞至一或多個溫度調整器件之電力之位準。舉例而言，微控制器可判定是接通一或多個溫度調整器件抑或斷開溫度調整器件中之一或多者。再者，舉例而言，微控制器可判定該一或多個溫度調整器件應藉以操作以達成所要溫度調整(例如，增加溫度或加熱、減小溫度或冷卻)之速率。再者，舉例而言，微控制器可判定熱轉移之方向(例如，朝向用於加熱之組件、遠離用於冷卻之組件)。控制器可接著將適當控制信號施加至一或多個開關，該一或多個開關控制或調節至溫度調整器件之電力(亦即，電壓、電流)之供應以達成所要溫度調整。
應注意，牽引電動馬達之操作可為用於主電能儲存器件之操作的良好代理，此係由於此情形供應電力以驅動牽引電動馬達或在由牽引電動馬達產生電力時儲存電力。因此，控制器可使用指示牽引電動馬達之操作的信號，以判定如何調整主電能儲存器件之溫度。亦應注意，牽引電動馬達之操作亦可為用於電力轉換器之操作的良好代理，此又係由於供應至牽引電動馬達之電力或自牽引電動馬達供應之電力流經電力轉換器。因此，控制器可使用指示牽引電動馬達之操作的信號，以判定如何調整一或多個電力轉換器之溫度。
圖10展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法1000，該低階方法包括可用於執行方法400(圖4)中的接收指示電力及/或控制電路之操作特性的信號及至少部分基於該等所接收信號而控制一溫度調整器件。
在1002處，控制器接收指示至少最接近一或多個電力轉換器之所感測溫度的信號。
或者或另外，在1004處，控制器自經耦接以感測電力轉換器之電特性的一或多個電壓或電流感測器接收指示一或多個電力轉換器之一或多個所感測電特性的信號。所感測電特性可指示將電力供應至牽引電動馬達之一或多個組件之溫度。或者或另外，所感測電特性可指示所要溫度，在該所要溫度下可更有效率地執行放電或充電操作(與當前溫度下之情形相比)。
在1006處，控制器至少部分基於最接近一或多個電力轉換器之所感測溫度及/或一或多個電力轉換器之所感測電特性，判定傳遞至一或多個溫度調整器件之電力之位準。
舉例而言，微控制器可判定是接通抑或斷開一或多個溫度調整器件。再者，舉例而言，微控制器可判定該一或多個溫度調整器件應藉以操作以達成所要溫度調整(例如，增加溫度或加熱、減小溫度或冷卻)之速率。再者，舉例而言，微控制器可判定熱轉移之方向(例如，朝向用於加熱之組件、遠離用於冷卻之組件)。控制器可接著將適當控制信號施加至開關，該等開關控制或調節至溫度調整器件之電力之供應以達成所要溫度調整，以(例如)使電力轉換器中之一或多者冷卻。
應注意，電力轉換器之操作特性可為用於主電能儲存器件之操作的良好代理。因此，主電能儲存器件之冷卻及/或加熱可基於電力轉換器中之一或多者之操作特性。
本文中描述之各種方法可包括額外動作，省略一些動作，及/或可按與在各種流程圖中所闡述之次序不同之次序執行動作。
前述詳細描述已經由方塊圖、示意圖及實例之使用闡明了器件及/或處理程序之各種實施例。在此等方塊圖、示意圖及實例含有一或多個功能及/或操作之範圍內，熟習此項技術者應理解，在此等方塊圖、流程圖或實例內之每一功能及/或操作可由廣泛範圍的硬體、軟體、韌體或實際上其任何組合來個別及/或共同地實施。在一實施例中，可經由一或多個微控制器實施本標的物。然而，熟習此項技術者應認識到，本文中揭示之實施例整體地或部分地可等效地實施於標準積體電路(例如，特殊應用積體電路或ASIC)中，實施為由一或多個電腦執行之一或多個電腦程式(例如，實施為在一或多個電腦系統上執行之一或多個程式)，實施為由一或多個控制器(例如，微控制器)執行之一或多個程式，實施為由一或多個處理器(例如，微處理器)執行之一或多個程式，實施為韌體，或實施為實際上其任何組合，且設計電路及/或撰寫用於軟體及/或韌體之程式碼將良好地處於依據本發明之教示的一般熟習此項技術者之技術內。
當將邏輯實施為軟體且儲存於記憶體中時，可將邏輯或資訊儲存於任何非暫時性電腦可讀媒體上以供任何與處理器有關之系統或方法使用或結合任何與處理器有關之系統或方法使用。在本發明之上下文中，記憶體為非暫時性電腦或處理器可讀儲存媒體，其為非暫時性地含有或儲存電腦及/或處理器程式之電子、磁性、光學或其他實體器件或構件。邏輯及/或資訊可體現於任何電腦可讀媒體中以供指令執行系統、裝置或器件使用或結合指令執行系統、裝置或器件使用，指令執行系統、裝置或器件諸如基於電腦之系統、含有處理器之系統，或可自該指令執行系統、裝置或器件提取指令且執行與邏輯及/或資訊相關聯之指令之其他系統。
在本說明書之上下文中，「電腦可讀媒體」可為可儲存供指令執行系統、裝置及/或器件使用或結合指令執行系統、裝置及/或器件而使用的與邏輯及/或資訊相關聯之程式的任何實體元件。舉例而言，電腦可讀媒體可為(但不限於)電子、磁性、光學、電磁、紅外線或半導體系統、裝置或器件。電腦可讀媒體之更特定實體(非詳盡清單)將包括以下各者：攜帶型電腦碟片(磁性、緊密快閃卡、安全數位卡或其類似者)、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM、EEPROM或快閃記憶體)、攜帶型緊密光碟唯讀記憶體(CDROM)及數位磁帶。
可組合上文所描述之各種實施例以提供其他實施例。在並不與本文中之特定教示及定義不一致之範圍內，包括(但不限於)以下各者的在本說明書中參考的及/或在申請資料單中列出之所有美國專利、美國專利申請公開案、美國專利申請案、外國專利、外國專利申請案及非專利公開案以全文引用的方式併入本文中：題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTING POWER STORAGE DEVICES,SUCH AS BATTERIES」且於2011年7月26日申請之美國臨時專利申請案第61/511,900號(代理人案號170178.401P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTING POWER STORAGE DEVICES,SUCH AS BATTERIES」且於2012年5月16日申請之美國臨時專利申請案第61/647,936號(代理人案號170178.401P2)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR REDISTRIBUTING POWER STORAGE DEVICES,SUCH AS BATTERIES,BETWEEN COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTION MACHINES」且於2011年9月14日申請之美國臨時專利申請案第61/534,753號(代理人案號170178.402P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR AUTHENTICATION,SECURITY AND CONTROL OF POWER STORAGE DEVICES SUCH AS BATTERIES」且於2011年9月14日申請之美國臨時專利申請案第61/534,761號(代理人案號170178.403P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR AUTHENTICATION,SECURITY AND CONTROL OF POWER STORAGE DEVICES,SUCH AS BATTERIES,BASED ON USER PROFILES」且於2011年9月14日申請之美國臨時專利申請案第61/534,772號(代理人案號170178.404P1)；題為「THERMAL MANAGEMENT OF COMPONENTS IN ELECTRIC MOTOR DRIVE VEHICLES」且於2011年7月26日申請之美國臨時專利申請案第61/511,887號(代理人案號170178.406P1)；題為「THERMAL MANAGEMENT OF COMPONENTS IN ELECTRIC MOTOR DRIVE VEHICLES」且於2012年5月16日申請之美國臨時專利申請案第61/647,941號(代理人案號170178.406P2)；題為「DYNAMICALLY LIMITING VEHICLE OPERATION FOR BEST EFFORT ECONOMY」且於2011年7月26日申請之美國臨時專利申請案第61/511,880號(代理人案號170178.407P1)；題為「APPARATUS,METHOD,AND ARTICLE FOR PHYSICAL SECURITY OF POWER STORAGE DEVICES IN VEHICLES」且於2011年11月8日申請之美國臨時專利申請案第61/557,170號(代理人案號170178.408P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR A POWER STORAGE DEVICE COMPARMENT」且於2011年12月29日申請之美國臨時專利申請案第61/581,566號(代理人案號170178.412P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR PROVIDING VEHICLE DIAGNOSTIC DATA」且於2012年2月21日申請之美國臨時專利申請案第61/601,404號(代理人案號170178.417P1)；題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR PROVIDING LOCATIONS OF POWER STORAGE DEVICE COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTION MACHINES」且於2012年2月22日申請之美國臨時專利申請案第61/601,949號(代理人案號170178.418P1)；及題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR PROVIDING INFORMATION REGARDING AVAILABILITY OF POWER STORAGE DEVICES AT A POWER STORAGE DEVICE COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTION MACHINE」且於2012年2月22日申請之美國臨時專利申請案第61/601,953號(代理人案號170178.419P1)；指名Hok-Sum Horace Luke、Matthew Whiting Taylor及Huang-Cheng Hung作為發明者且題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTING POWER STORAGE DEVICES,SUCH AS BATTERIES」的於2012年7月26日申請之美國申請案第＿＿＿號(代理人案號170178.401)；指名Hok-Sum Horace Luke及Matthew Whiting Taylor作為發明者且題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR AUTHENTICATION,SECURITY AND CONTROL OF POWER STORAGE DEVICES SUCH AS BATTERIES」的於2012年7月26日申請之美國申請案第＿＿＿號(代理人案號170178.403)；指名Hok-Sum Horace Luke及Matthew Whiting Taylor作為發明者且題為「DYNAMICALLY LIMITING VEHICLE OPERATION FOR BEST EFFORT ECONOMY」的於2012年7月26日申請之美國申請案第＿＿＿號(代理人案號170178.407)；指名Matthew Whiting Taylor、Yi-Tsung Wu、Hok-Sum Horace Luke及Huang-Cheng Hung作為發明者且題為「APPARATUS,METHOD,AND ARTICLE FOR PHYSICAL SECURITY OF POWER STORAGE DEVICES IN VEHICLES」的於2012年7月26日申請之美國申請案第＿＿＿號(代理人案號170178.408)；指名Ching Chen、Hok-Sum Horace Luke、Matthew Whiting Taylor、Yi-Tseng Wu作為發明者且題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR PROVIDING VEHICLE DIAGNOSTIC DATA」的於2012年7月26日申請之美國申請案第＿＿＿號(代理人案號170178.417)；指名Yi-Tsung Wu、Matthew Whiting Taylor、Hok-Sum Horace Luke及Jung-Hsiu Chen作為發明者且題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR PROVIDING INFORMATION REGARDING AVAILABILITY OF POWER STORAGE DEVICES AT A POWER STORAGE DEVICE COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTION MACHINE」的於2012年7月26日申請之美國申請案第＿＿＿號(代理人案號170178.419)；及指名Hok-Sum Horace Luke、Yi-Tsung Wu、Jung-Hsiu Chen、Yulin Wu、Chien Ming Huang、TsungTing Chan、Shen-Chi Chen及Feng Kai Yang作為發明者且題為「APPARATUS,METHOD AND ARTICLE FOR RESERVING POWER STORAGE DEVICES AT RESERVING POWER STORAGE DEVICE COLLECTION,CHARGING AND DISTRIBUTION MACHINES」的於2012年7月26日申請之美國申請案第＿＿＿號(代理人案號170178.423)。必要時，可修改實施例之態樣以使用各種專利、申請案及公開案之系統、電路及概念以提供又其他的實施例。
雖然在用於供個人運輸車輛(諸如，全電動小輪機踏車及/或機動腳踏車)使用之電力系統的環境及上下文下大體論述，但本文中之教示可應用於廣泛的各種各樣之其他環境，包括其他車輛環境以及非車輛環境。
所說明實施例之上述描述(包括在「發明摘要」中描述之內容)並不意欲為詳盡的或將該等實施例限於所揭示之精確形式。雖然在本文中為了說明性目的而描述特定實施例及實例，但如熟習相關技術者應認識到，在不脫離本發明之精神及範疇之情況下，可進行各種等效修改。
可依據上述詳細描述對實施例進行此等及其他修改。一般而言，在以下申請專利範圍中，所使用之術語不應被解釋為將申請專利範圍限於本說明書及申請專利範圍中揭示之特定實施例，而應被解釋為包括所有可能的實施例，以及此等申請專利範圍所賦予權利的等效內容之全部範疇。因此，申請專利範圍不受揭示內容限制。
100‧‧‧電動小輪機踏車或機動腳踏車
102‧‧‧框架
104‧‧‧車輪
104a‧‧‧車輪
104b‧‧‧車輪
106‧‧‧把手
108‧‧‧節流閥
110‧‧‧制動桿
112‧‧‧轉向指示器開關
114‧‧‧電力系統
116‧‧‧牽引電動馬達
118‧‧‧主電力儲存器件
120‧‧‧控制電路
122‧‧‧電端子
122a‧‧‧電端子
122b‧‧‧電端子
200‧‧‧溫度調整器件/帕耳帖冷卻器
200a‧‧‧溫度調整器件
200b‧‧‧溫度調整器件
200c‧‧‧溫度調整器件
200d‧‧‧溫度調整器件
202‧‧‧軸桿
204‧‧‧控制器
206‧‧‧電力轉換器
206a‧‧‧第一直流(DC)/直流(DC)轉換器
206b‧‧‧直流(DC)/交流(AC)電力轉換器
206c‧‧‧交流(AC)/直流(DC)電力轉換器
206d‧‧‧第二直流(DC)/直流(DC)電力轉換器
206e‧‧‧第三直流(DC)/直流(DC)電力轉換器
208‧‧‧熱交換器件
208a‧‧‧熱交換器件
208b‧‧‧熱交換器件
208c‧‧‧熱交換器件
208d‧‧‧熱交換器件
220‧‧‧微控制器
222‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
224‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
226‧‧‧閘極驅動電路
300‧‧‧輔助電能儲存器件
400‧‧‧操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之高階方法
500‧‧‧操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法
600‧‧‧操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法
700‧‧‧操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法
800‧‧‧操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法
900‧‧‧操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法
1000‧‧‧操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法
R‧‧‧電阻器
S_IB‧‧‧電池組電荷感測器
S_IC‧‧‧電力轉換器電荷感測器
S_IM‧‧‧牽引馬達電流感測器
S_RM‧‧‧牽引馬達旋轉感測器
S_TB‧‧‧電池組溫度感測器
S_TC‧‧‧電力轉換器溫度感測器
S_TM‧‧‧牽引馬達溫度感測器
S_VB‧‧‧電池組電壓感測器
S_VC‧‧‧電力轉換器電壓感測器
S_VM‧‧‧牽引馬達電壓感測器
SW₁‧‧‧開關
SW₂‧‧‧開關
SW₃‧‧‧開關
SW₄‧‧‧開關
SW₅‧‧‧直接耦合開關
圖1為根據一非限制性所說明實施例之電動小輪機踏車或機動腳踏車之等角部分分解圖，該電動小輪機踏車或機動腳踏車可包括本文中所描述之各種組件或結構。
圖2為根據一非限制性所說明實施例的圖1之小輪機踏車或機動腳踏車之組件或結構中的一些組件或結構的方塊圖。
圖3為根據另一非限制性所說明實施例的圖1之小輪機踏車或機動腳踏車之組件或結構中的一些組件或結構的方塊圖。
圖4為展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之高階方法的流程圖。
圖5為展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法的流程圖，該低階方法包括可用於執行圖4之方法中的將電力自一主電能儲存器件供應至一溫度調整器件。
圖6為展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法的流程圖，該低階方法包括可用於執行圖4之方法中的將電力自一輔助電能儲存器件供應至一溫度調整器件。
圖7為展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法的流程圖，該低階方法包括可用於執行圖4之方法中的在不使用介入電能儲存器件之情況下將電力自一牽引電動馬達直接供應至一溫度調整器件。
圖8為展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法的流程圖，該低階方法包括可用於執行圖4之方法中的接收指示主電能儲存器件之操作特性的信號及至少部分基於該等所接收信號而控制一溫度調整器件。
圖9為展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法的流程圖，該低階方法包括可用於執行圖4之方法中的接收指示牽引電馬達之操作特性的信號及至少部分基於該等所接收信號而控制一溫度調整器件。
圖10為展示根據一非限制性所說明實施例的操作圖2及圖3之組件或結構以實施熱管理之低階方法的流程圖，該低階方法包括可用於執行圖4之方法中的接收指示電力及/或控制電路之操作特性的信號及至少部分基於該等所接收信號而控制一溫度調整器件。
100‧‧‧電動小輪機踏車或機動腳踏車
102‧‧‧框架
104a‧‧‧車輪
104b‧‧‧車輪
106‧‧‧把手
108‧‧‧節流閥
110‧‧‧制動桿
112‧‧‧轉向指示器開關
116‧‧‧牽引電動馬達
118‧‧‧主電力儲存器件
120‧‧‧控制電路
122a‧‧‧電端子
122b‧‧‧電端子

权利要求:
Claims (29)
[1] 一種用於一車輛之電力系統，該裝置包含：一牽引電動馬達，其經耦接以驅動該車輛之至少一牽引輪；一主電能儲存器件，其用以驅動該牽引電動馬達；至少一溫度調整器件，其經定位且可操作以調整至少最接近該主電能儲存器件之一溫度；及一控制電路，其造成將由在一制動模式中再生地操作之該牽引電動馬達產生之電力供應至該溫度調整器件，以調整該主電能儲存器件之一溫度。
[2] 如請求項1之電力系統，其中該控制電路進一步造成在一驅動模式中將電力自該主電能儲存器件供應至該牽引電馬達。
[3] 如請求項2之電力系統，其中該主電能儲存器件包括至少一二次化學電池組電池。
[4] 如請求項1之電力系統，其中該至少一溫度調整器件包括至少一帕耳帖效應器件。
[5] 如請求項1之電力系統，其中該控制電路造成經由該主電能儲存器件將由該牽引電動馬達產生之電力供應至該溫度調整器件。
[6] 如請求項1之電力系統，其進一步包含：一輔助電能儲存器件，其中該控制電路造成經由該輔助電能儲存器件將由該牽引電動馬達產生之電力供應至該溫度調整器件。
[7] 如請求項1之電力系統，其中該控制電路造成在無任何中間電能儲存器件之情況下將由該牽引電動馬達產生之電力直接供應至該溫度調整器件。
[8] 如請求項1之電力系統，其中該控制電路包括至少一溫度感測器，其經定位以感測至少最接近該主電能儲存器件之溫度，且其中該控制電路至少部分基於該所感測溫度而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。
[9] 如請求項1之電力系統，其中該控制電路包括一電壓感測器或一電流感測器中之至少一者，該電壓感測器或該電流感測器經耦接以感測該主電能儲存器件之至少一電特性，其中該控制電路至少部分基於該主電能儲存器件之該至少一所感測電特性而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。
[10] 如請求項1之電力系統，其中該控制電路包括一電壓感測器或一電流感測器中之至少一者，該電壓感測器或該電流感測器經耦接以感測該牽引電動馬達之至少一電特性，其中該控制電路至少部分基於該牽引電動馬達之該至少一所感測電特性而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。
[11] 如請求項1之電力系統，其中該控制電路包括一旋轉感測器，其經耦接以感測該牽引電動馬達之一驅動軸之一旋轉速率，其中該控制電路至少部分基於該牽引電動馬達之該所感測旋轉速率而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。
[12] 如請求項1之電力系統，其中該控制電路包括一溫度感測器，其經定位以感測至少最接近該牽引電動馬達之一溫度，其中該控制電路至少部分基於至少最接近該牽引電動馬達之該所感測溫度而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。
[13] 如請求項1之電力系統，其中該控制電路包括一整流器，其經耦接以將由該牽引電動馬達在於該制動模式中操作時產生之一交流(AC)整流成一直流(DC)。
[14] 如請求項13之電力系統，其中該控制電路包括至少一DC/DC轉換器，其電耦接至該至少一溫度調整器件且可操作以改變在該至少一溫度調整器件與該電力系統之至少一其他組件之間轉移的電力之一電壓位準。
[15] 如請求項14之電力系統，其中該控制電路包括至少一溫度感測器，其經定位以感測至少最接近該整流器或該DC/DC轉換器中之至少一者的一溫度，其中該控制電路至少部分基於至少最接近該整流器或該DC/DC轉換器中之至少一者的該所感測溫度而控制傳遞至該至少一溫度調整器件之該電力。
[16] 如請求項1之電力系統，其中該至少一溫度調整器件中之一第一溫度調整器件經定位且可操作以調整至少最接近該整流器、該DC/DC轉換器或該控制電路中之一者的一溫度。
[17] 如請求項1之電力系統，其進一步包含：一熱耗散電阻器，其經選擇性地電耦接以回應於由該牽引電動馬達產生之電能接近該至少一溫度調整器件之一額定電力而將該所產生電能耗散為熱。
[18] 一種操作用於具有一牽引電動馬達之一車輛之一電力系統的方法，該方法包含：在一驅動模式中將電力自一主電能儲存器件供應至該車輛之該牽引電馬達；由在一制動模式中再生地操作之該牽引電動馬達產生電力；將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件；及回應於電力至該溫度調整器件之該供應而由該溫度調整器件調整至少該主電能儲存器件之一溫度。
[19] 如請求項18之方法，其中將電力自一主電能儲存器件供應至該牽引電馬達包括自至少一二次化學電池組電池供應電力。
[20] 如請求項18之方法，其中將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件包括：將電力供應至至少一帕耳帖效應器件。
[21] 如請求項18之方法，其中將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件包括：經由該主電能儲存器件供應該電力。
[22] 如請求項18之方法，其中將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件包括：經由不同於將電力供應至該牽引電動馬達之該主電能儲存器件之一輔助電能儲存器件供應該電力。
[23] 如請求項18之方法，其中將由該牽引電動馬達產生之電力供應至一溫度調整器件包括：在無任何中間電能儲存器件之情況下將該電力直接供應至該溫度調整器件。
[24] 如請求項18之方法，其進一步包含：自至少一溫度感測器接收指示所感測溫度之信號，該至少一溫度感測器經定位以感測至少最接近該主電能儲存器件之溫度，且其中該將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於該所感測溫度。
[25] 如請求項18之方法，其進一步包含：自一電壓感測器或一電流感測器中之至少一者接收指示該主電能儲存器件之至少一所感測電特性的信號，該電壓感測器或該電流感測器經耦接以感測該主電能儲存器件之至少一電特性，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於該主電能儲存器件之該至少一所感測電特性。
[26] 如請求項18之方法，其進一步包含：自一電壓感測器或一電流感測器中之至少一者接收指示該牽引電動馬達之至少一所感測電特性的信號，該電壓感測器或該電流感測器經耦接以感測該牽引電動馬達之至少一電特性，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於該牽引電動馬達之該至少一所感測電特性。
[27] 如請求項18之方法，其進一步包含：自一旋轉感測器接收指示該牽引電動馬達之一所感測旋轉速率的信號，該旋轉感測器經耦接以感測該牽引電動馬達之一驅動軸之一旋轉速率，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於該牽引電動馬達之該所感測旋轉速率。
[28] 如請求項18之方法，其進一步包含：自一溫度感測器接收指示至少最接近該牽引電動馬達之一所感測溫度的信號，該溫度感測器經定位以感測至少最接近該牽引電動馬達之一溫度，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於至少最接近該牽引電動馬達之該所感測溫度。
[29] 如請求項18之方法，其進一步包含：接收指示至少最接近一電力轉換器之一所感測溫度的信號，且其中將電力供應至該至少一溫度調整器件係至少部分基於至少最接近該電力轉換器之該所感測溫度以使該電力轉換器冷卻。

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