充电装置及其安全功能控制电路与方法与流程

1.本发明涉及一种充电装置，更特别的是关于一种充电装置的安全功能控制电路与方法。


背景技术：

2.为了提高用电安全，充电器在安规上具有许多的条件与规范。关于人体可接触的带电体之电压限制，各个不同的安规有不同的电压限制，下表一是各安规标准、其人体可接触之带电体的电压限制及其对应的条文章节。
[0003][0004]
表一
[0005]
以安规iec60335-2-29(2016年第五版)对充电器的规范为例，当充电器的直流输出电压大于特定电压值(例如42.4vdc)时，安规要求当使用者误触充电器的电源连接端时，必须有避免使用者遭电击的安全机制。
[0006]
目前习知做法是将充电器的电源连接端的金属接脚设计成不外露，同时让金属接脚自电源连接端的端面向内退缩，以避免使用者的误触。这样的设计虽可杜绝使用者触碰到电源连接端的金属接脚，然而，基于需要将电源连接端的金属接脚以较厚重的外壳来包覆，这将导致充电器的电源连接端(充电头)体积庞大，对于电动车，尤其是轻型电动载具(例如：电动滑板车、电动机车、电动脚踏车等)的充电器来说，过大的电源连接端不仅使用
体验差，更会造成巨大的不便。


技术实现要素：

[0007]
本发明之一目的在于使充电器具有进一步的安全机制。
[0008]
本发明之另一目的在于使充电器的电源连接端(充电头)在金属接脚外露的条件下，仍可符合安规的规范。
[0009]
为达上述目的及其他目的，本发明提出一种充电装置的安全功能控制电路，充电装置包含电源转换电路、电源连接端、耦接在电源连接端与电源转换电路之间的开关电路及耦接开关电路、电源连接端与电源转换电路的一第一控制模块，开关电路与电源转换电路之间定义有电压检测段，第一控制模块于电源连接端未与负载连接时运作在安全模式，安全功能控制电路包含第一定电压控制区及第二定电压控制区。第一定电压控制区配置在第一控制模块并藉由第一控制模块的第一控制端耦接电源转换电路的回授控制模块，在安全模式下，第一控制模块基于第一预设电压值与自电压检测段取得的第一检测电压值的比较产生第一控制讯号，用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值。第二定电压控制区包括耦接电源连接端的第二控制模块，第二控制模块的第二控制端耦接电源转换电路的回授控制模块，在安全模式下，第二控制模块基于第二预设电压值与自电压检测段取得的第二检测电压值的比较产生第二控制讯号，用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值。其中，在安全模式下，于第一控制讯号非用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值时，回授控制模块受控于第二控制讯号。其中，在安全模式下，于第二控制讯号非用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值时，回授控制模块受控于第一控制讯号。
[0010]
根据本发明之一实施例，回授控制模块更包含光耦合器。在安全模式下，光耦合器与具有低于电压位准的第一控制讯号或第二控制讯号对应的控制端之间形成通路，使电源转换电路受控于对应的第一或第二控制模块。
[0011]
根据本发明之一实施例，在安全模式下，第一控制讯号具有第一低电压位准，第二控制讯号具有第二低电压位准，第二低电压位准高于第一低电压位准，光耦合器与具有第一低电压位准的第一控制端形成通路。
[0012]
根据本发明之一实施例，回授控制模块更包含逻辑单元。逻辑单元设置于第一控制端及第二控制端之间，逻辑单元用于传递第一控制讯号或第二控制讯号。
[0013]
为达上述目的及其他目的，本发明另提出一种充电装置，包含电源转换电路、开关电路、电源连接端、第一控制模块以及第二控制模块。电源转换电路具有回授控制模块。开关电路耦接电源转换电路，开关电路与电源转换电路之间定义有电压检测段。电源连接端耦接开关电路，并用以连接至负载。第一控制模块耦接开关电路、电源连接端、电压检测段及回授控制模块，第一控制模块于电源连接端未与负载连接时运作在安全模式，第一控制模块的第一控制端耦接回授控制模块，在安全模式下，基于第一预设电压值与自电压检测段取得的第一检测电压值的比较产生第一控制讯号，用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值。第二控制模块耦接电源连接端、电压检测段及回授控制模块，第二控制模块的第二控制端耦接回授控制模块，第二控制模块基于第二预设电压值与自电压检测段取得的第二检测电压值的比较产生第二控制讯号，用于使电源转换电路的转换电压值低于安全
电压值。其中，在安全模式下，于第一控制讯号非用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值时，回授控制模块受控于第二控制讯号。其中，在安全模式下，于第二控制讯号非用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值时，回授控制模块受控于第一控制讯号。
[0014]
根据本发明之一实施例，回授控制模块更包含光耦合器。在安全模式下，光耦合器与第一控制讯号或第二控制讯号对应的控制端之间形成通路，使电源转换电路受控于对应的第一或第二控制模块。
[0015]
根据本发明之一实施例，用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值时的第一控制讯号具有第一低电压位准，用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值时的第二控制讯号具有第二低电压位准，第二低电压位准高于第一低电压位准，光耦合器与具有第一低电压位准的第一控制端形成通路。
[0016]
根据本发明之一实施例，回授控制模块更包含逻辑单元。逻辑单元设置于第一控制端及第二控制端之间，逻辑单元用于传递第一控制讯号或第二控制讯号。
[0017]
为达上述目的及其他目的，本发明再提出一种充电装置的安全功能控制方法，用于在充电装置未与负载连接时，使充电装置的电源连接端的转换电压值低于安全电压值以运作在安全模式，该方法包含：第一定电压控制步骤、第二定电压控制步骤及判定步骤。第一定电压控制步骤比较充电装置内的电源转换电路在电源线上的第一检测电压值与第一预设电压值，产生对电源转换电路进行控制的第一控制讯号。第二定电压控制步骤仅执行在安全模式，比较电源线上的第二检测电压值与第二预设电压值，产生对电源转换电路进行控制的第二控制讯号。其中，判定步骤令第一控制讯号或第二控制讯号传递至回授控制模块，以于第一定电压控制步骤或第二定电压控制步骤之其一失效时，仍令充电装置的转换电压值低于安全电压值。
[0018]
根据本发明之一实施例，用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值时的第一控制讯号具有第一低电压位准，用于使电源转换电路的转换电压值低于安全电压值时的第二控制讯号具有第二低电压位准，第二低电压位准高于第一低电压位准，判定步骤令第一控制讯号控制电源转换电路。
[0019]
为达上述目的及其他目的，本发明又提出一种充电装置，包含电源转换电路、开关电路、电源连接端、第一控制模块以及第二控制模块。电源转换电路用以接收交流电源并转换为转换电源，转换电源具有转换电压值，电源转换电路具有电源转换模块及回授控制模块。开关电路与电源转换电路连接，用以接收转换电源并转换为输出电源。电源连接端与开关电路连接，用以接收并输出输出电源至负载。第一控制模块与电源转换电路及开关电路连接，第一控制模块透过电源连接端与负载进行交握并产生充电控制讯号，且当第一控制模块未与负载交握时产生第一控制讯号。第二控制模块与电源转换电路连接，第二控制模块根据转换电压值产生第二控制讯号。其中，回授控制模块设置于电源转换电路、第一控制模块及第二控制模块之间。其中，当第一控制模块未与负载进行交握，且电源转换电路、开关电路或第一控制模块发生单一失效时，第二控制模块根据第二控制讯号控制电源转换电路，使转换电压值小于安全电压值。
[0020]
根据本发明之一实施例，当第一控制模块与负载进行交握时，第一控制模块根据充电控制讯号控制电源转换电路，使转换电压值大于安全电压值。
[0021]
根据本发明之一实施例，当第一控制模块未与负载进行交握时，第一控制模块根据第一控制讯号控制电源转换电路，使转换电压值小于安全电压值。
[0022]
根据本发明之一实施例，单一失效为固件的单一功能失效或硬件的单一失效。
[0023]
根据本发明之一实施例，当第一控制模块未与负载进行交握时，第一控制模块控制开关电路断开，使输出电源为零。
[0024]
根据本发明之一实施例，回授控制模块更包含光耦合器，光耦合器与充电控制讯号、第一控制讯号或第二控制讯号对应的控制端之间形成通路，使电源转换电路受控于对应的第一或第二控制模块。
[0025]
根据本发明之一实施例，回授控制模块更包含逻辑单元，当第一控制模块与负载进行交握时，逻辑单元接收充电控制讯号及第二控制讯号，并输出充电控制讯号。
[0026]
据此，基于开关电路的控制以及两个定电压控制机制相互协同运作下，无论是发生硬件的单一失效事件(single fault)或发生固件(firmware)的单一功能失效事件，充电装置具备的安全机制均能让输出电压低于安全电压，符合安规的规范。此外，即便是硬件的单一失效事件及固件的单一功能失效事件，二者同时发生，两个定电压控制机制的其中一者亦能使安全机制运作无虞。因此，这使得充电器的电源连接端(充电头)可在金属接脚外露的条件下，依然可符合安规的规范。
附图说明
[0027]
图1为本发明一实施例之充电装置在与负载连接状态下的功能方块示意图。
[0028]
图2为根据本发明一实施例之充电装置的部分电路的功能方块示意图。
[0029]
图3为根据本发明一实施例之充电装置的安全功能控制方法的流程示意图。
[0030]
【符号说明】
[0031]
100
ꢀꢀꢀꢀꢀ
充电装置
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110
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电源转换电路
[0032]
111
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回授控制模块
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1111
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光耦合器
[0033]
1112
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逻辑单元
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112
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电源转换模块
[0034]
120
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开关电路
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130
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电源连接端
[0035]
140
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控制电路
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141
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第一控制模块
[0036]
1411
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第一控制端
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142
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二控制模块
[0037]
1421
ꢀꢀꢀꢀ
第二控制端
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200
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
负载
[0038]
210
ꢀꢀꢀꢀꢀ
负载连接端
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
220
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电池
[0039]
ac
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
交流电源
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cv1
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第一定电压控制区
[0040]
cv2
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第二定电压控制区
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p1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转换电源
[0041]
p2
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输出电源
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va
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电压检测点
[0042]
v1
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第一检测电压值
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v2
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第二检测电压值
具体实施方式
[0043]
为充分了解本发明之目的、特征及功效，兹藉由下述具体之实施例，并配合所附之图式，对本发明做一详细说明，说明如后：
[0044]
于本文中，所描述之用语「一」或「一个」来描述单元、元件、装置、模块、器件、电路
或讯号等。此举只是为了方便说明，并且对本发明之范畴提供一般性的意义。因此，除非很明显地另指他意，否则此种描述应理解为包括一个或至少一个，且单数也同时包括复数。
[0045]
于本文中，所描述之用语「包含、包括、具有」或其他任何类似用语意系非仅限于本文所列出的此等要件而已，而是可包括未明确列出但却是所述单元、元件、装置、模块、器件、电路或讯号通常固有的其他要件。
[0046]
于本文中，所描述之「第一」或「第二」等类似序数之词语，系用以区分或指关联于相同或类似的单元、元件、装置、模块、器件、电路或讯号等，且不必然隐含此等单元、元件、装置、模块、器件、电路或讯号等在空间或时间上的顺序。应了解的是，在某些情况或配置下，序数词语系可交换使用而不影响本发明之实施。
[0047]
请参照图1及图2，图1为本发明一实施例之充电装置在与负载连接状态下的功能方块示意图。图2为根据本发明一实施例之充电装置的部分电路的功能方块示意图。充电装置100耦接在交流电源ac与负载200之间。充电装置100包含电源转换电路110、开关电路120、电源连接端130及用来控制电源转换电路110与开关电路120的控制电路140。负载200包含负载连接端210及电池220。其中，所述耦接一词包含直接的电性连接或间接的电性连接。
[0048]
电源转换电路110用以将交流电源ac转换为转换电源p1，转换电源p1具有转换电压值。图1中虽未绘示，然实施例中的电源转换电路110可如既有的电源转换电路般，举例来说，具有保险丝、电磁干扰滤波器、整流电路、用以改善交流电源的功率因子的pfc电路、变压器、llc驱动电路及二次侧的输出整流电路
…
等。其中，电源转换电路110将交流电源ac转换为转换电源p1的依据是控制电路140的控制讯号。
[0049]
开关电路120耦接在电源连接端130与电源转换电路110之间，用以接收转换电源p1并转换为输出电源p2，且开关电路120与电源转换电路110之间定义有电压检测段。电源连接端130与开关电路120连接，用以接收并输出输出电源p2至负载200。
[0050]
控制电路140可基于电压检测段中电压检测点va的检测电压值(相当于转换电压值)对应地控制电源转换电路110。控制电路140包含定电压控制模块、定电流控制模块等用于对充电装置100进行控制的电路区块。其中，控制电路140包含第一控制模块141及第二控制模块142，且第一控制模块141及第二控制模块142均为定电压控制电路，使充电装置100的输出电源p2的电压被控制在固定电压值。第一控制模块141透过电源连接端130与负载200进行交握并产生充电控制讯号，且当第一控制模块141未与负载200交握时产生第一控制讯号。第二控制模块142根据电压检测点va的检测电压值(相当于转换电压值)产生第二控制讯号。
[0051]
具体来说，当负载连接端210与电源连接端130连接时，第一控制模块141自电源连接端130取得负载200与充电装置100完成连接的信息，举例来说，连接的接口通常包含许多针脚，进而可藉由特定针脚，传输负载200与充电装置100之间完成交握的交握讯号至第一控制模块141。
[0052]
第一控制模块141可基于交握的完成，对应地生成充电控制讯号，充电控制讯号可控制电源转换电路110及开关电路120。关于电源转换电路110的控制，第一控制模块141使电源转换电路110将交流电源ac进行转换，以令电源转换电路110输出的转换电源p1的转换电压值高于预设的安全电压值，即安规规范下的安全电压值(例如42.4v)，以提供负载200
的电池220所需的充电电压。关于开关电路120的控制，第一控制模块141基于充电控制讯号，使开关电路120形成通路，以输出输出电源p2。
[0053]
换言之，当负载200与充电装置100之间未形成耦接时，即处于未交握状态，倘若交流电源ac持续供应电源给电源转换电路110，自电源连接端130输出的输出电源p2的转换电压值仍必须被控制在小于预设的安全电压值。如此，电源连接端130的金属接脚即便外露，也不会对误触的人体产生安规规范中所不允许的伤害。
[0054]
因此，充电装置100在输出电压的控制上，是取决于控制电路140对开关电路120及电源转换电路110的控制。是以，有关充电装置100的安全机制，被布署在控制电路140与开关电路120及电源转换电路110之间的回路上，以及在控制电路140的固件(firmware)控制上。亦即，安全机制的成功与否，取决于硬件的单一失效(例如：零件的短路/开路)及固件的单一功能失效二者均发生时，安全机制是否仍可被正常启动。无论是硬件或是固件的失效事件，皆是用来确保充电装置100的安全机制有无正确运作的指标。
[0055]
在本发明的实施例中，进一步使固件的单一功能失效被界定在控制电路140与电源转换电路110的控制回路上。这是由于，当能够使控制电路140中的控制模块输出错误讯号(使电源转换电路110被运作来产生具有高于安全电压值的转换电源p1的讯号)时，就可对应成固件的单一功能失效。亦即，控制电路140中的控制模块的输出脚位可被以回路上的失效事件的发生(例如：短路)来仿真出脚位输出错误讯号的情况，达成固件的单一功能失效的触发。进一步地说，当硬件的单一失效事件及固件的单一功能失效事件均不会使充电装置100的安全机制失效时，即符合安规的规范。据此，电源连接端130的金属接脚即便外露，也不会对误触的人体产生安规规范中所不允许的伤害。控制电路140的固件从而无须进行繁复且耗时的固件确效。
[0056]
此外，电源转换电路110包含回授控制模块111及电源转换模块112。控制电路140包括第一控制模块141及第二控制模块142。回授控制模块111设置于电源转换模块112、第一控制模块141及第二控制模块142之间。
[0057]
本发明的实施例中，藉由控制电路140中的安全功能控制电路来进行安全机制的建立。安全功能控制电路包括第一定电压控制区cv1及第二定电压控制区cv2，其中，第一定电压控制区cv1被配置在第一控制模块141中，第二定电压控制区cv2则被配置在第二控制模块142中。此二个定电压控制区的控制端均耦接电源转换电路110的回授控制模块111。
[0058]
当电源连接端130没有与负载连接时(未交握)，充电装置100会运作在安全模式。其中，在安全模式下，电源连接端130的输出端子上具有输出电源p2时，安全功能控制电路必须让输出电源p2的电压值小于预设的安全电压值，即安规规范下的安全电压值(例如42.4v)，以符合安规的规范。当第一控制模块141未与负载200进行交握时，第一控制模块141根据第一控制讯号控制电源转换电路110，使转换电压值小于安全电压值。具体来说，在第一定电压控制区cv1中，第一控制模块141藉由一第一控制端1411耦接至电源转换电路110的回授控制模块111。在安全模式下，第一控制模块141被配置为可基于预设的第一预设电压值与第一检测电压值v1的比较，对回授控制模块111提供第一控制讯号。其中第一检测电压值v1是自电压检测段(如图2所示的电压检测点va)所取得。第一控制讯号用于使电源转换电路110产生的转换电源p1的转换电压值低于预设的安全电压值。
[0059]
在第二定电压控制区cv2中，耦接至电源连接端130的第二控制模块142中，第二控
制模块142的第二控制端1421耦接电源转换电路110的回授控制模块111。在安全模式下，第二控制模块142可基于预设的第二预设电压值与第二检测电压值v2的比较，对回授控制模块111提供第二控制讯号。其中第二检测电压值v2是自电压检测段(如图2所示的电压检测点va)所取得。第二控制讯号用于使电源转换电路110产生的转换电源p1的转换电压值低于预设的安全电压值。
[0060]
第一控制模块141与第二控制模块142的控制端(1411、1421)均被配置为耦接至回授控制模块111。在协同运作下，当第一控制模块141发生固件的单一功能失效事件时，第一控制模块141提供的第一控制讯号会使电源转换电路110产生的转换电源p1具有高于安全电压的电压(例如：交握状态下，负载所需的工作电压，以达到失效事件的实现)。换言之，在第一控制模块141发生固件的单一功能失效事件时，第一控制讯号无法使电源转换电路110的转换电压值低于安全电压值。此时回授控制模块111被配置为受控于第二控制模块142所产生的第二控制讯号。
[0061]
另一方面，当第二控制模块142发生固件的单一功能失效事件时，第二控制模块142提供的第二控制讯号会使电源转换电路110产生的转换电源p1具有高于安全电压的电压(例如：交握状态下，负载所需的工作电压，以达到失效事件的实现)。换言之，在第二控制模块142发生固件的单一功能失效事件时，第二控制讯号无法使电源转换电路110的转换电压值低于安全电压值。此时回授控制模块111被配置为受控于第一控制模块141所产生的第一控制讯号。
[0062]
在一实施例中，回授控制模块111受控于具有较低电压位准的控制讯号，亦即，回授控制模块111是与具有较低电压位准的控制讯号所对应的控制端之间形成通路，以受控于对应的第一控制模块141或第二控制模块142。
[0063]
换个方式来说，在未发生任何失效事件的状况，且此时处于正常充电情况(交握状态)，图1中的负载连接端210与电源连接端130相连接，电源连接端130的金属接脚未露出。第一控制模块141及第二控制模块142被配置为在交握状态时，第一控制模块141的第一充电控制讯号的电压位准(例如58.8v)低于第二控制模块142的第二充电控制讯号的电压位准(例如60v)，且回授控制模块111会与二者中具有较低电压位准的控制端形成通路。这使得在正常运作情况且处于交握状态下，回授控制模块111受控于第一控制模块141。第一控制模块141藉由在交握状态时所产生的第一充电控制讯号，令电源转换电路110产生的转换电源p1具有大于安全电压值的转换电压值(形成提供给负载的充电电压)。其中，此时(交握状态下)的第二控制模块142被配置为不起作用。
[0064]
其中，在安全模式的情况(非交握状态)下，图1中的电源连接端130未与负载连接端210相连接，电源连接端130的金属接脚露出。在安全模式下，第一控制讯号具有第一低电压位准，第二控制讯号具有第二低电压位准，第二低电压位准是高于第一低电压位准。此外，受控于第一控制模块141的开关电路120亦会被断开，使输出电源p2为零。这是在安全模式下(非交握状态)且未发生任何失效事件时的运作情况。
[0065]
当第一控制模块141未与负载200进行交握，且电源转换电路110、开关电路120或第一控制模块141发生单一功能失效时，第二控制模块142根据第二控制讯号控制电源转换电路110，使转换电压值小于安全电压值。详细来说，在前述的安全模式的情况(非交握状态)下，硬件的单一失效事件及固件的单一功能失效事件同时发生时，会有以下的运作。有
关硬件的单一失效事件，基于本发明实施例中的配置，硬件单一失效事件例如开关电路120中的元件发生短路，导致转换电源p1被转换成输出电源p2并提供至电源连接端130。有关固件的单一功能失效事件，基于本发明实施例中的配置，固件单一功能失效事件例如第一控制模块141或第二控制模块142用以控制开关电路120的固件失效，如此也会导致转换电源p1被转换成输出电源p2并提供至电源连接端130；有关固件的单一功能失效事件，再例如，第一控制模块141或第二控制模块142用以控制回授控制模块111的固件失效，其对应的控制讯号会导致转换电源p1的转换电压值高于安全电压值。
[0066]
具体而言，当第一控制模块141发生失效时，提供至回授控制模块111的第一控制讯号的第一低电压位准会被提高，其中一种可能性是因第一控制模块141会基于失效事件而误动作为充电状态，然而基于第二控制模块142未发生失效且安全模式下的第二控制讯号具有的第二电压位准为正常(非用于充电控制)，因此回授控制模块111会受控于第二控制模块142，进而令电源转换电路110所产生的转换电源p1具有低于安全电压值的转换电压值。是以，即便第一控制模块141与开关电路120之间发生硬件单一失效事件(例如：短路，致使安全模式下无法断开此开关电路120)，且第一控制模块141对回授控制模块111的控制亦发生固件单一功能失效事件(例如：误动作为充电状态)而失效时，第二控制模块142仍能发挥正常作用，使充电装置100的电源连接端130具有低于安全电压值的电压值。
[0067]
另一方面，第二控制模块142发生失效时，提供至回授控制模块111的第二控制讯号的第二低电压位准会被提高，其中一种可能性是因第二控制模块142会基于失效事件而误动作为充电状态，然而基于第一控制模块141未发生失效且安全模式下的第一控制讯号具有的第一电压位准为正常(非用于充电控制)，因此回授控制模块111会受控于第一控制模块141，进而令电源转换电路110所产生的转换电源p1具有低于安全电压值的转换电压值。是以，即便第一控制模块141与开关电路120之间发生硬件单一失效事件(例如：短路)，且第二控制模块142对回授控制模块111的控制亦发生固件单一功能失效事件(例如：误动作为充电状态)而失效时，第一控制模块141对回授控制模块111仍能发挥正常控制作用，使充电装置100的电源连接端130具有低于安全电压值的电压值。
[0068]
在上述实施例中，回授控制模块111包含光耦合器1111及逻辑单元1112。光耦合器1111与充电控制讯号、第一控制讯号或第二控制讯号对应的控制端之间形成通路，使电源转换电路110受控于对应的第一控制模块141或第二控制模块142，据以进行电压调整。逻辑单元1112同时耦接第一控制模块141的第一控制端1411以及第二控制模块142的第二控制端1421。当第一控制模块141与负载进行交握时，逻辑单元1112接收第一控制模块141所产生的充电控制讯号(或称第一充电控制讯号)及第二控制模块142所产生的第二控制讯号(或称第二充电控制讯号)，并输出充电控制讯号(基于回授控制模块111仅接收具有更低电压位准的控制讯号)。
[0069]
接着请参照图3，为根据本发明一实施例之充电装置的安全功能控制方法的流程示意图。基于前述的电路实施，本发明实施例中提供之充电装置的安全功能控制方法用于充电装置100未与负载200连接时，使充电装置100的电源连接端130输出的转换电压值低于安全电压值，以确保可运作在安全模式。安全功能控制方法包含以下步骤：第一定电压控制步骤s100、第二定电压控制步骤s200及判定步骤s300。
[0070]
第一定电压控制步骤s100是指比较充电装置内的电源转换电路在电源线上的第
一检测电压值与第一预设电压值。以及，产生对电源转换电路进行控制的第一控制讯号。电源线可对应至图1及图2中的转换电源p1的传输路径，或称电压检测段。第一定电压控制步骤s100被执行在微控制器(mcu)内(例如图2中的第一控制模块141)。
[0071]
第二定电压控制步骤s200仅执行在安全模式，是指比较电源线上的第二检测电压值与第二预设电压值，产生对电源转换电路进行控制的第二控制讯号。第二定电压控制步骤s200被执行在另一微控制器(mcu)内(例如图2中的第二控制模块142)。
[0072]
判定步骤s300可令第一控制讯号或第二控制讯号传递至电源转换电路。其中，当第一定电压控制步骤s100或第二定电压控制步骤s200之其一发生失效状态时，判定步骤s300可令未失效的定电压控制步骤进行控制，以让充电装置100的转换电压值在安全模式下始终低于安全电压值。其中，举例来说，在功能动作的控制上，电源转换电路内的回授控制模块中具有接收第一控制讯号或第二控制讯号的光耦合器，光耦合器具有用于工作的电压位准(例如5v)，具有低于此电压位准的第一控制讯号或第二控制讯号即可被藉由光耦合器而传递至电源转换电路内的电源转换模块(亦即，对电源转换模块提供基于第一控制讯号或第二控制讯号的一种回授控制)。
[0073]
藉由在充电装置内配置两个对回授控制模块控制的定电压控制步骤，以及前述之基于电压位准上的匹配，即可弥补固件的单一功能失效事件以及硬件的单一失效事件均发生时的失效控制，进而在安全模式下始终令充电装置100的电源连接端130具有低于安全电压值的电压值。
[0074]
据此，在本发明实施例的配置下，同时发生硬件的单一失效事件及固件的单一功能失效事件的状态仍可运作无虞，进而符合安规的规范。这也使得电动载具(例如：电动滑板车、电动机车、电动脚踏车等)能够使用电源连接端(充电头)被配置为金属接脚外露型态的充电器，而无须配置大幅增加体积的厚重外壳。
[0075]
本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明之范围。应注意的是，举凡与该实施例等效之变化与置换，均应设为涵盖于本发明之范畴内。因此，本发明之保护范围当以申请专利范围所界定者为准。

技术特征：
1.一种充电装置的安全功能控制电路，该充电装置包含一电源转换电路、一电源连接端、耦接在该电源连接端与该电源转换电路之间的一开关电路及耦接该开关电路、该电源连接端与该电源转换电路的一第一控制模块，该开关电路与该电源转换电路之间定义有一电压检测段，该第一控制模块系于该电源连接端未与一负载连接时运作在一安全模式，其特征在于，该安全功能控制电路包含：一第一定电压控制区，配置在该第一控制模块并藉由该第一控制模块的一第一控制端耦接该电源转换电路的一回授控制模块，在该安全模式下，该第一控制模块系基于一第一预设电压值与自该电压检测段取得的一第一检测电压值的比较产生一第一控制讯号，用于使该电源转换电路的转换电压值低于一安全电压值；以及一第二定电压控制区，包括耦接该电源连接端的一第二控制模块，该第二控制模块的一第二控制端系耦接该电源转换电路的该回授控制模块，在该安全模式下，该第二控制模块系基于一第二预设电压值与自该电压检测段取得的一第二检测电压值的比较产生一第二控制讯号，用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值，其中，在该安全模式下，于该第一控制讯号非用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值时，该回授控制模块受控于该第二控制讯号，其中，在该安全模式下，于该第二控制讯号非用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值时，该回授控制模块受控于该第一控制讯号。2.如权利要求1所述的安全功能控制电路，其特征在于，该回授控制模块更包含：一光耦合器，在该安全模式下，该光耦合器系与具有低于一电压位准的该第一控制讯号或该第二控制讯号对应的控制端之间形成通路，使该电源转换电路受控于对应的第一或第二控制模块。3.如权利要求2所述的安全功能控制电路，其特征在于，在该安全模式下，该第一控制讯号系具有一第一低电压位准，该第二控制讯号系具有一第二低电压位准，该第二低电压位准系高于该第一低电压位准，该光耦合器系与具有该第一低电压位准的该第一控制端形成通路。4.如权利要求1所述的安全功能控制电路，其特征在于，该回授控制模块更包含：一逻辑单元，设置于该第一控制端及该第二控制端之间，该逻辑单元用于传递该第一控制讯号或该第二控制讯号。5.一种充电装置，其特征在于，包含：一电源转换电路，系具有一回授控制模块；一开关电路，系耦接该电源转换电路，该开关电路与该电源转换电路之间系定义有一电压检测段；一电源连接端，系耦接该开关电路，并用以连接至一负载；一第一控制模块，系耦接该开关电路、该电源连接端、该电压检测段及该回授控制模块，该第一控制模块系于该电源连接端未与该负载连接时运作在一安全模式，该第一控制模块的一第一控制端耦接该回授控制模块，在该安全模式下，系基于一第一预设电压值与自该电压检测段取得的一第一检测电压值的比较产生一第一控制讯号，用于使该电源转换电路的转换电压值低于一安全电压值；以及一第二控制模块，系耦接该电源连接端、该电压检测段及该回授控制模块，该第二控制
模块的一第二控制端系耦接该回授控制模块，该第二控制模块系基于一第二预设电压值与自该电压检测段取得的一第二检测电压值的比较产生一第二控制讯号，用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值，其中，在该安全模式下，于该第一控制讯号非用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值时，该回授控制模块受控于该第二控制讯号，其中，在该安全模式下，于该第二控制讯号非用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值时，该回授控制模块受控于该第一控制讯号。6.如权利要求5所述的充电装置，其特征在于，该回授控制模块更包含：一光耦合器，在该安全模式下，该光耦合器系与该第一控制讯号或该第二控制讯号对应的控制端之间形成通路，使该电源转换电路受控于对应的第一或第二控制模块。7.如权利要求6所述的充电装置，其特征在于，用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值时的该第一控制讯号系具有一第一低电压位准，用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值时的该第二控制讯号系具有一第二低电压位准，该第二低电压位准系高于该第一低电压位准，该光耦合器系与具有该第一低电压位准的该第一控制端形成通路。8.如权利要求5所述的充电装置，其特征在于，该回授控制模块更包含：一逻辑单元，设置于该第一控制端及该第二控制端之间，该逻辑单元用于传递该第一控制讯号或该第二控制讯号。9.一种充电装置的安全功能控制方法，系用于在该充电装置未与一负载连接时，使该充电装置的一电源连接端的转换电压值低于一安全电压值以运作在一安全模式，其特征在于，该方法包含：一第一定电压控制步骤，比较该充电装置内的一电源转换电路在一电源线上的一第一检测电压值与一第一预设电压值，产生对该电源转换电路进行控制的一第一控制讯号；一第二定电压控制步骤，系仅执行在该安全模式，比较该电源线上的一第二检测电压值与一第二预设电压值，产生对该电源转换电路进行控制的一第二控制讯号；及一判定步骤，令该第一控制讯号或该第二控制讯号传递至该电源转换电路，以于该第一定电压控制步骤或该第二定电压控制步骤之其一失效时，仍令该充电装置的转换电压值低于该安全电压值。10.如权利要求9所述的安全功能控制方法，其特征在于，用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值时的该第一控制讯号系具有一第一低电压位准，用于使该电源转换电路的转换电压值低于该安全电压值时的该第二控制讯号系具有一第二低电压位准，该第二低电压位准系高于该第一低电压位准，该判定步骤令该第一控制讯号控制该电源转换电路。11.一种充电装置，其特征在于，包含：一电源转换电路，用以接收一交流电源并转换为一转换电源，该转换电源具有一转换电压值，该电源转换电路具有一电源转换模块及一回授控制模块；一开关电路，与该电源转换电路连接，用以接收该转换电源并转换为一输出电源；一电源连接端，与该开关电路连接，用以接收并输出该输出电源至一负载；一第一控制模块，与该电源转换电路及该开关电路连接，该第一控制模块透过该电源
连接端与该负载进行交握并产生一充电控制讯号，且当该第一控制模块未与该负载交握时产生一第一控制讯号；以及一第二控制模块，与该电源转换电路连接，该第二控制模块根据该转换电压值产生一第二控制讯号；其中，该回授控制模块设置于该电源转换模块、该第一控制模块及该第二控制模块之间；其中，当该第一控制模块未与该负载进行交握，且该电源转换电路、该开关电路或该第一控制模块发生一单一失效时，该第二控制模块根据该第二控制讯号控制该电源转换电路，使该转换电压值小于一安全电压值。12.如权利要求11所述的充电装置，其特征在于，当该第一控制模块与该负载进行交握时，该第一控制模块根据该充电控制讯号控制该电源转换电路，使该转换电压值大于该安全电压值。13.如权利要求11所述的充电装置，其特征在于，当该第一控制模块未与该负载进行交握时，该第一控制模块根据该第一控制讯号控制该电源转换电路，使该转换电压值小于该安全电压值。14.如权利要求11所述的充电装置，其特征在于，该单一失效为固件的单一功能失效或硬件的单一失效。15.如权利要求11所述的充电装置，其特征在于，当该第一控制模块未与该负载进行交握时，该第一控制模块控制该开关电路断开，使该输出电源为零。16.如权利要求11所述的充电装置，其特征在于，该回授控制模块更包含：一光耦合器，与该充电控制讯号、该第一控制讯号或该第二控制讯号对应的控制端之间形成通路，使该电源转换电路受控于对应的第一或第二控制模块。17.如权利要求11所述的充电装置，其特征在于，该回授控制模块更包含：一逻辑单元，当该第一控制模块与该负载进行交握时，该逻辑单元接收该充电控制讯号及该第二控制讯号，并输出该充电控制讯号。

技术总结
本发明公开一种充电装置及其安全功能控制电路与方法。在充电装置未与负载连接时，使充电装置的电源连接端的转换电压值低于安全电压值以维持在安全模式。安全功能控制电路包含作为定电压控制的第一控制模块及第二控制模块。第一控制模块及第二控制模块对充电装置的电源转换电路进行匹配式控制，在其中任一控制模块发生单一功能失效时，另一控制模块仍可使转换电压值小于安全电压值。如此可确保当硬件单一失效事件及固件的单一功能失效事件同时发生时，安全模式仍运作无虞。安全模式仍运作无虞。安全模式仍运作无虞。


技术研发人员：林哲民 詹国杰 李冠融 连启昌 朱庆佳
受保护的技术使用者：全汉企业股份有限公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2023/8/23