CN105818691A - 电动车跛脚告警省电装置 - Google Patents

电动车跛脚告警省电装置 Download PDF

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Abstract

本发明为一种电动车跛脚告警省电装置，是在电动车电池电量不足、胎压不足或电动马达、电池等过热时，藉跛脚装置发出跛脚信号至马达驱动控制器，使该马达驱动控制器限制于较低电流、于较低速或使变档变速马达限于低速档行驶。

Description

电动车跛脚告警省电装置
技术领域
本发明是关于一种电动车跛脚告警省电装置，尤指一种电池电量不足，藉马达驱动控制器限流、变速箱降档降速，使车辆可省电行驶，且直觉提醒用车需尽速充电。
另当车辆胎压不足，连续爬坡、过载，导致电池、电子元件、电动马达过热等车况异常时，是电动车辆故障的主因，在未造成故障前，藉马达驱动控制器限流、变速箱降档降速，直觉提醒用车者须停车检查，以确保车辆及行车安全，实为必要的措施。
背景技术
目前世界各国均在提倡环保，绿能、减碳蔚为风潮，汽、机车也随着改变为电动汽、机车，以节省石油能源并降低污染的排放。但一般电动汽、机车在电池的电量用尽时，电池管理系统便直接切断电源，使行驶中电动汽、机车瞬间断电停止行驶并完全失灯，甚至惊慌失控，或让在后面的行驶车辆来不及煞车而造成意外事故的危险。纵使不造成危险，但因汽、机车停止而无法行驶，也造成不便与困扰，尤其在荒郊野外或风雨交加的夜晚，更是求救无门，而必需推车或求助吊车拖吊，即花钱又浪费时间。又，对电动汽、机车的实用性而言，目前仍然有充电站所数量不足的问题，因此，如能在电池的电量用尽前采取一降低限流值、降速或降档行驶，强烈警示需尽速充电，且可有更长的欠电行驶距离(省电)，将可以有效解决目前的问题，也才能使电动车方便实用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电动车跛脚告警省电装置，在电池电量将要用尽时，电池管理系统发出欠电告警信号给跛脚信号装置，该跛脚信号装置即发出声光警示，并发出跛脚信号输至马达驱动控制器，让限制于较额定为低的电流、降速，或降档行驶，以省电行驶至较长的距离，以顺利到达充换电站所。
本发明的另一目的在于提供一种电动车跛脚告警省电装置，在电动车辆胎压不足、过载或电动马达、电池组、电子元件过热等车况异常的非故障性告警时，使跛脚装置即发出跛脚信号，输至马达驱动控制器，藉此限制于较额定为低的电流、降速，或降档行驶，以减少发热量；使车辆暂时不致造成故障，且安全行驶。
本发明为达上述目的所实行的技术手段包括：一电动车电源装置、一跛脚信号装置、一马达控制器、一电动马达及一车轮组；该电动车电源装置包括一电池及一电池管理系统，当该电池的电量即将用尽时(例剩20％残电量)，该电池管理系统发出一欠电信号输至该跛脚信号装置，该跛脚信号装置具有一第二输出埠，该第二输出埠发出一跛脚信号使该马达控制器降低限流值，令该电动车无法高速行驶，以强烈警告驾驶人必需及早充电或换电池；在限流及降速下，可以更省电，使该电动车行驶较长的距离，可放心到达充换电站所。
上述的电动马达为一多档变速马达，该跛脚信号装置作动时，发出该跛脚信号于第二输出埠使该马达驱动控制器降低输出限流值，另发出一跛脚信号于第三输出埠给该电动马达的变速箱降档降速使其只能低速行驶，可选择限流及降档两种跛脚功能的其中一种或其中二种作动。
上述的跛脚装置进一步包括一信号分配电路；该信号分配电路包括有多组输出埠，其中无电导隔离的第一输出埠，另藉一光电耦合器做为电导性隔离，用于不同电位水准的信号传递。
为达上述目的所实行的另一技术手段包括：一电动车电源装置、一跛脚信号装置、一马达控制器、一电动马达及一车轮组；该电动车电源装置包括一电池及一电池管理系统，当该电动车辆车轮组的胎压不足，或长距离爬坡、过载，导致电池、电动马达或电子元件过热时，该跛脚信号装置藉一跛脚输入信号埠，使跛脚信号装置的一第一、第二、第三输出埠，发出告警信号，使马达控制器降低限流值，变档变速马达的变速箱降档；使耗电减少，电池、电子元件、电动马达，降低发热量得以继续安全行驶、使停车后进行检修。
上述的电动马达为一多档变速马达，该跛脚信号装置作动时，发出该跛脚信号于第二输出埠使该马达驱动控制器降低输出限流值，另发出一跛脚信号于第三输出埠给该电动马达的变速箱降档降速使其只能低速行驶，可选择限流及降档两种跛脚功能的其中一种或其中二种作动。
上述的跛脚信号装置发出该跛脚信号的同时并发出一声光告警信号于第一输出埠。
上述的跛脚装置进一步包括一信号分配电路；该信号分配电路包括有多组输出埠，其中无电导隔离的第一输出埠，另藉一光电耦合器做为电导性隔离，用于不同电位水准的信号传递。
本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，配合如下附图的实施例说明的。
附图说明
图1为本发明的安装配置于车辆上的平面示意图；
图2为本发明电动车跛脚告警省电装置的控制电路图；
图3为本发明电动车跛脚告警省电装置的信号电路图。
具体实施方式
请参阅图1、图2，为本发明电动车跛脚告警省电装置，包括一跛脚信号装置100、一电动车电源装置10、一马达控制器20、一该马达控制器20所驱动的电动马达30及车轮组40所构成。兹为说明方便起见，谨以电动机车举例说明如后：
电动车电源装置10为一动力电池(锂离子电池或铅酸电池)。马达控制器20为一转换器(DC/ACinverter)将直流电转换为三相交流电供给电动马达30，该电动马达30产生机械功率推动车轮组40，让车辆行驶。
另马达控制器20设有三段(或二段)限缩电流的减速机制：第一段设定为正常行驶用的额定限电流值，有额定的最大输出转矩、最大极速；第二段或第三段的限流设定，低于该第一段的额定限流值，藉以降低输出转矩、降低极速，达省电的目的；对单速直驱的轮毂马达可有变速(减速)的感觉。
电动马达30与车轮组40的机构有二：(一)轮毂马达，将电动马达30埋设于车轮组40的轮毂内；(二)外挂式变档变速马达，该电动马达30外挂于后轮平叉车架上，与车轮组40分离设置，且设有变档变速的齿轮组，低速档大转矩、低冲击电流；高速档极速高，多用于高性能电动机车。
图2中的电动车电源装置10包括一电池B、一电池管理系统12。当该电池B的电量即将用尽时(例如仅剩10％～20％残电量)，电池管理系统12发出欠电信号S1使跛脚信号装置100的第一输出埠S101发出告警声光警示，同时第二输出埠S102发出跛脚信号使马达控制器20降低限流值，如动力架构为变档变速马达，则另可藉第三输出埠S103发出跛脚信号至电动马达30的变速箱，使变速箱降为低速档，让电动车辆无法高速行驶，以强烈警告驾驶人必需及早充电或换电；在限流、降速下，可以更省电，并行驶较长的距离，可放心到达充电站或预定处所。
若电动车辆胎压不足，或长距离爬坡，过载导致电池、电动马达或电子元件过热，所发出的告警信号，藉跛脚输入信号埠S2、S3、S4，使跛脚信号装置100的第一、第二、第三输出埠S101、S102、S103，发出告警声光警示、使马达控制器20降低限流值、或使马达降档；使耗电尽量减少，即使电池、电子元件、电动马达等降低发热量得以安全行驶至目的地、使停车后完成检修。
另该电动车电源装置10动力电池B可为两个或两个以上的电池组成，该电池管理系统发出欠电信号亦经欠电信号S1输入跛脚信号装置100，如上述本发明的警示、降流、降速、降档等本发明电动车跛脚告警省电装置的效果。
上述降流、降档两种跛脚功能同时作动或选择其中一种作动，若该电动马达30为变档变速电机，则藉降档可更省电且具良好的爬坡能力；若该电动马达30为轮毂马达则只能选择降流的跛脚功能，藉降低输出转矩、降低极速，以达告警省电的目的。
本发明以两档外挂变档变速电机的电动机车做为耗电测试，藉以检讨本发明电动车跛脚告警省电装置的省电的效果。
表一：两档外挂多档变速电机的电动机车平地耗电的测试
如表一所示，受测电动机车配用外挂式500W两档变速马达、48V20AH锂铁电池，平地定速耗电的试测。观察表中的单载续航力时，可发现在低速档时最省电。若残电20％(4AH)时发出欠电告警，切换至低速档行驶，时速20km/h、耗电5.7A，则欠电告警后尚可行驶14km；有充裕的行程(时间)回家后才充电，可解决充电站所不足的问题。
若电动车辆胎压不足，长距离爬坡、过载致电池组、电动马达或电子元件过热，而发出告警信号，并切换至低速档时平地行驶耗电5.7A，48V电池的总耗电仅不到280W；则因总耗电大幅降低，使电池、电机系统的温度降低，而获致安全行驶至目的地。
表二：轮毂式电机的电动机车平地定速耗电的测试
如表二所示，受测电动机车使用48V800W轮毂式电机48V20AH铅酸电池。马达控制器20有三段限流、减速(例如第一段速28A、第二段速15A、第三段速10A)；第一段速：限流28A单载最大极速约38km/h(未示于表二中)；减额的第二段速、第三段速则藉输出限缩电流值，以降低最大转矩、降低极速，以为告警省电的用。当本发明的跛脚信号装置100发出欠电信号时，马达控制器20选用第三段限流值(10A)，降速省电行驶(最高时速约23km/h实测值)；可有较长的欠电行驶距离，藉减少最大转矩、降低爬坡能力，以强烈警告用车者必须尽早完成充电。
如图3所示，为本发明电动车跛脚告警省电装置的信号电路图，该跛脚信号装置的四个输入埠包括：S1已用为欠电信号，另S2、S3、S4可用为电动马达过热、电池过热、电子元件过热或胎压不足……等告警的跛脚输入信号埠。
该跛脚信号装置的四个输出埠包括：第一输出埠S101为与本跛脚信号装置100共用共同信号接地(如声光警示信号)，而第二输出埠S102可用于马达控制器20降低限流值，第三输出埠S103可用于马达变速箱的降档控制信号，第四输出埠S104可用于需要接线较长或电路板外或不同电位水准或必需使用电导性隔离。
又，电晶体Q1用于负载联结于其后的信号分配电路100A，当任一输入信号由高电位转为低电位(或开关数位信号)，此时电晶体Q1的工作状态由关闭转为导通，可使该信号分配电路100A输出信号；相反的，若全部输入信号皆为高电位时，电晶体Q1的工作状态由导通转关闭，则该信号分配电路100A不能输出信号。该信号分配电路100A分别为电导性隔离与无电导隔离两种输出；第一输出埠S101为无电导隔离与本跛脚信号装置100共用共同信号接地，而第二输出埠S102、第三输出埠S103、第四输出埠S104各别以光电耦合器OPC1、OPC2、OPC3做出电导性隔离，用于不同接地或需要接线较长、电路板外信号传递使用。
该跛脚信号装置的信号输入埠、信号输出埠的数量，可视实际需要增减。
本发明上述的说明是针对可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技术精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种电动车跛脚告警省电装置，其特征在于，该装置包括一电动车电源装置(10)、一跛脚信号装置(100)、一马达控制器(20)、一电动马达(30)及一车轮组(40)；
该电动车电源装置(10)包括一电池(B)及一电池管理系统(12)，当该电池的电量即将用尽时，该电池管理系统(12)发出一欠电信号(S1)输至该跛脚信号装置(100)，该跛脚信号装置(100)具有一第二输出埠(S102)，该第二输出埠(S102)发出一跛脚信号使该马达控制器(20)降低限流值，让该电动车无法高速行驶，以强烈警告驾驶人必需及早充电或换电池；在限流及降速下，可以更省电，让该电动车行驶较长的距离，可放心到达充换电站所。
2.一种电动车跛脚告警省电装置，其特征在于，该装置包括：一电动车电源装置(10)、一跛脚信号装置(100)、一马达控制器(20)、一电动马达(30)及一车轮组(40)；
该电动车电源装置(10)包括一电池(B)及一电池管理系统(12)，当该电动车辆车轮组(40)的胎压不足，或长距离爬坡、过载，导致电池(B)、电动马达(30)或电子元件过热时，该跛脚信号装置(100)藉一跛脚输入信号埠(S2、S3、S4)，使跛脚信号装置(100)的一第一、第二、第三输出埠(S101、S102、S103)发出告警信号，使马达控制器(20)降低限流值，变档变速马达的变速箱降档；使耗电减少，电池(B)、电子元件、电动马达(30)，降低发热量得以继续安全行驶、使停车后进行检修。
3.根据权利要求1或2所述的电动车跛脚告警省电装置，其特征在于：该电动马达(30)为一多档变速马达，该跛脚信号装置(100)作动时，发出该跛脚信号于第二输出埠(S102)使该马达驱动控制器(20)降低输出限流值，另发出一跛脚信号于第三输出埠(S103)给该电动马达(30)的变速箱降档降速使其只能低速行驶，可选择限流及降档两种跛脚功能的其中一种或其中二种作动。
4.根据权利要求2所述的电动车跛脚告警省电装置，其特征在于：该跛脚信号装置(100)发出该跛脚信号的同时并发出一声光告警信号于第一输出埠(S101)。
5.根据权利要求1或2所述的电动车跛脚告警省电装置，其特征在于：该跛脚装置(100)进一步包括一信号分配电路(100A)；该信号分配电路(100A)包括有多组输出埠(S101、S102、S103、S104)，其中无电导隔离的第一输出埠(S101)，另藉一光电耦合器(OPC1、OPC2、OPC3)做为电导性隔离，用于不同电位水准的信号传递。
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