CN105818711A - 电动车缓和加速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种电动车缓和加速装置，其电门连接于该缓和加速电路的输入端，该缓和加速电路的输出端则连接至控制器，该控制器为DC/AC转换器(inverter)，将直流电源转变为三相交流电力输出给驱动马达，使驱动轮转动；该缓和加速电路又包括平滑电路，藉以使电门输出信号电压VT的上升斜率减缓，以避免激烈加速，使电动车辆启动或行驶时，易于操控，以免暴冲产生危险。

Description

电动车缓和加速装置
技术领域
本发明是关于一种电动车缓和加速装置，尤指一种电动机车在启动或行驶时缓和加速，使其容易操控、不会造成暴冲，而具有安全性。
背景技术
按一般汽、柴油车辆启动时需脚踩剎车踏板、发动引擎、维持在稳定怠速转速后，才能入档行驶，故启动行驶甚为安全。然而，电动式车辆，该驱动马达的零速转矩相当大，尤其两轮的电动机车，无离合器、直驱启动，更会造成启动操控不稳、暴冲等安全问题。
因使用环境处于山多坡多，现有轮毂马达的电动机车(电动自行车)，爬坡能力不足，需藉加大马力或变档变速马达，始具爬坡能力，才方便使用；导致两轮的电动机车在启动及低档(低速)行驶时转矩过大、难以操控，而摔车受伤频频发生，尤以女性用车者，常视为畏途。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电动车缓和加速装置，针对变档变速马达或较大马力轮毂马达的电动机车，于低档或低速行驶时，因转矩大，藉缓和加速装置，使车辆易于操控，而具有安全性。
本发明的另一目的在于提供一种电动车缓和加速装置，在电动车辆启动时，具有缓冲启动的功能；使车辆在启动时容易操控、不会造成暴冲。
为达上述目的所实行的技术手段包括：一缓和加速电路、一控制器、一驱动马达、一驱动轮及一电门，该电门连接于该缓和加速电路的输入端，该缓和加速电路的输出端则连接至控制器，该控制器为DC/AC转换器(inverter)，将直流电源转变为三相交流电力输出给驱动马达，使驱动轮转动；该缓和加速电路又包括一平滑电路，藉以减缓电门输出信号电压的上升斜率，以避免激烈加速，使电动车辆启动或行驶时，易于操控，以避免暴冲产生危险。
上述的平滑电路包括一被动元件组成的电阻电容组合电路，藉以减缓电门输出信号电压的上升斜率。
上述的平滑电路包括一积分电路组成，藉以减缓电门输出信号电压的上升斜率。
上述的控制器进一步包括整并该缓和加速电路于其电路内。
上述的缓和加速电路更包括一电压随耦器。
上述的电动车缓和加速装置更包括一缓冲启动电路，以使车辆在启动时与正常行驶时提供使用不同的加速斜率，并使启动更安全且有利于行车操控更具驾驶乐趣。
为达上述目的所实行的另一技术手段包括：一缓冲启动电路、一控制器、一驱动马达、一驱动轮及一电门，该电门连接于该缓冲启动电路的输入端，该缓冲启动电路的输出端则连接至该控制器，该控制器为DC/AC转换器，将直流电源转变为三相交流电力输出给驱动马达，使驱动轮转动；该缓冲启动电路用以限制该电动车辆启动时，该电门输出信号电压的上升斜率巨变，以避免启动时激烈加速，因暴冲所产生的危险。
上述的电动车缓和加速装置更包括一平滑电路，以使车辆在启动时与正常行驶时提供使用不同的加速斜率，并使启动更安全且有利于行车操控更具驾驶乐趣。
上述的缓冲启动电路为一截波器，包括：二极体、一启动波形产生电路及一零速检测装置。
上述的零速检测装置，于电动车停止时，该开关将缓冲启动电路迅速复置至启动前的状态，使电动车再次启动时能缓冲启动，以避免暴冲。
上述的零速检测装置为一检测电动机车停车的开关，该装置的输入包括：一电门的信号电压及一车速信号电压；该装置的输出电路点，该零速检测装置作动逻辑包括：当车辆停止，且电门归位时，该零速检测装置为作动的状态，复置使对地电压趋近于0V，让绿灯亮起时重复缓冲启动的功能。
上述的启动波形产生电路，包括一电阻器或一电流源对积分电容器的其中一种。
上述的启动波形产生电路，是由多组不同上升斜率所组成。
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为本发明的电动车辆缓和加速装置的架构电路示意图；
图2为本发明的电动车辆缓和加速装置缓冲启动电路实施例示意图；
图3为本发明的电动车辆缓和加速装置的零速检测装置电路实施例；
图4A为一般用车者习惯的电门信号电压VT曲线图；
图4B为本发明具缓冲启动装置的电路点A的对地电压VA曲线图；
图4C为经本发明具缓和加速装置修正后启动区间及正常行驶区间的输出信号电压VB(VB')的曲线图；
图5A为以电阻器、电流源、积分器得类似启动波形图；
图5B为二段或多段式上升斜率组成的启动波形图。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明的电动车辆缓和加速装置的第一实施例电路图，包括一缓和加速电路10、一控制器20、一驱动马达30、一驱动轮40及一电门50等。
该电门50连接于该缓和加速电路10的输入端，该缓和加速电路10的输出端则连接至控制器20，该控制器20为DC/AC转换器(inverter)，将直流电源转变为三相交流电力输出给驱动马达30，使驱动轮40转动。
该缓和加速电路10中包括平滑电路100，藉减缓(电门50输出)信号电压VT的上升斜率，以缓和电动车激烈升速，使电动车行驶时，易于操控，以免产生危险。
该平滑电路100可藉简单的被动元件电阻电容组合电路(RC电路)、或较复杂的积分电路组成、或多段不同的时升斜率组成的电路，以减缓输出波形的斜率。该缓和加速电路10于必要时也可以整并至该控制器20的电路内以简化电路结构。
为方便简化说明起见，以下本发明电动车以电动机车为实施例说明，一般电动机车的电门50为霍尔手把，该输出的信号电压VT，当手把未转动时代表零速，其输出的最小电压VTmin约0.8～0.9v；当手把转到底代表最高车速，其输出最大信号电压VTmax约3.7～4.0V。
电动机车的驱动马达30，通常是以无刷(或有刷)直流机为主，低速(零速)转矩大，且无离合器、直驱启动，如不设置缓和加速装置，于启动或低速(档)行驶时会造成暴冲(举前轮)、不易操控等安全问题。
如图2所示，为本发明的电动车辆缓和加速装置的第二实施例电路图，为使多档变速或较大马力的电动机车启动更安全起见，本发明除包括原有的平滑电路100以缓和电动车正常行驶时激烈升速外，更增设缓冲启动电路101，使电动车辆启动时与正常行驶时有不同的加速斜率；车辆由停止时缓冲启动的加速斜率可不同于(小于)正常行驶时的加速斜率，使启动安全且有利于行车操控更具驾驶乐趣。然而，针对一般小功率轮毂马达的电动机车或电动自行车，则平滑电路100可简化，仅保留缓冲启动电路101，使启动缓和、安全即可。
该缓冲启动电路101为一截波电路，包括：二极体Ds、一启动波形产生电路102及一零速检测装置103。
该启动波形产生电路102包括一积分电容器CA、一电流源Io、另信号源电流IS。且电流源Io远大于信号源电流IS时，则信号源电流IS即可忽略不计。
该零速检测装置103为一检测电动机车停车(零速)的开关，该装置的输入有二：一电门50的信号电压VT、一车速信号电压VN(取自驱动马达或车轮)；该装置的输出电路点D。
该零速检测装置103作动逻辑如下：当车辆完全停止且手把放回时，为该零速检测装置103为作动的状态：即该开关使输出电路点D对地短路，使电路点A的积分电容器CA经电阻Rd迅速放电，复置(Reset)使对地电压VA趋近于0V。
当红灯转绿灯后，转动手把(设电门输出信号电压VT升高，则该零速检测装置103转换为未作动的状态：即该开关使输出电路点D对地开路、积分电容器CA藉电流源Io充电、使该电路点A对地电压VA从0V线性上升。因VB'＞VA、二极体Ds导通，产生的截波功能，使VB'与该对地电压VA相似(VB'＝VA+VDS)，为随时间而线性上升的电压波形，于是达成缓冲启动的功能。
电压随耦器104(voltagefollower)的高输入阻抗、低输岀阻抗持性，为阻抗匹配作用；电路输出点B输出信号电压VB(VB≒VB')为该控制器20的输入信号。
如图3所示零速检测装置103的电路实施例，其中，该电路输入、输出相对电路点与图2相同，功能也相同，不拟重复；仅于内部电路说明如下：U3、U4、U5为输出集极开路的比较器，另分压电路Rc1、Rc2、Rc3的两电路结点各设定U3、U4的非反相输入端为0.3V及1V，且U3、U4于输出端与电阻器RL结成接缐或闸(wiredORgate)。
当车辆于红灯停止(车速信号电压＜0.3V)，且手把放回(电门50的信号电压VT＜1V)，则零速检测装置103为作动的状态；则接缐或闸对地开路、U5的输出对地短路，复置(Reset)使对地电压VA趋近于0V。
当绿灯亮起，转动手把(电门50的信号电压VT＞V)，于是零速检测装置103转为未作动的状态、车辆启动行驶；使接缐或闸对地短路、U5的输出对地开路。车辆依原设定缓冲启动的功能顺利启动。
当正常行驶或车辆滑行时，只要车速信号电压VN＞0.3V(未完全停止)，则零速检测装置103仍为未作动的状态；接缐或闸对地短路、U5的输出对地开路，缓冲启动功能未作动。
再次遇到红灯时，车辆完全停止(车速信号电压VN＜0.3V)，且手把放回(电门50的信号电压VT＜1V)，则零速检测装置103再次为作动的状态；则接缐或闸对地开路、U5的输出对地短路，复置(Reset)使对地电压VA趋近于0V。等待绿灯亮起，再次作动缓冲启动的功能。
如图4A、图4B、图4C所示，T0～T1为启动加速区间(缓冲启动装置作动)；T1～T3为正常行驶区间；T3～T0'为遇红灯剎车至停止区间；T0'～T1'为绿灯再次亮起，另一次缓冲启动循环。
如图4A所示，为一般用车者习惯的电门输出电压VT曲线图，当十字路口红灯变绿灯瞬间，用车者可能电门全满(图示的T0～T1)，以获得最大的加速能力；使电动机车的驱动马达30于零速启动时，将因直驱、转矩太大而有造成暴冲的危险，因此，缓冲启动(SoftStarting)实为必要的安全措施或装置。
如图4A、图4B所示，T0～T1为缓冲启动电路101作动期间，依设定的加速斜率从零速直到T1时间点(缓冲启动电路101作动完成点)，之后，启动波形产生电路102的电路点A的对地电压VA高于电路点B'电压VB'，于是二极体Ds逆偏不导通，而切离缓冲启动电路101。
图4B所示对地电压VA持续升高至供电电压Vcc于时间点T2。
如图4A、图4C中，T1～T3为正常行驶期间，于T1时间点切离缓冲启动电路101之后，该信号电压VT经平滑电路100，输出较平滑信号电压VB'(约等于VB)，使正常行驶期间具缓和加速的功能。
如图4A、图4B、图4C所示，T3～T0'期间为等待红灯停车期间，于T3时间点遇红灯停车、手把放回；零速检测装置103作动，复置(Reset)使对地电压VA趋近于0V，准备待后绿灯再起时重复缓冲启动的功能。
T0'～T1'期间为再次缓冲启动装置作动期，于T0'时间点绿灯亮起时，重复缓冲启动的功能。零速检测装置103于每次电动车停车时作动，使截波电路恢复至启动前的状态，使电动车启动(或绿灯亮)时皆能依设定的时升斜率缓慢升速，以缓冲启动而免于暴冲。
如图5A、图5B所示，为启动波形产生电路102所产生的各种时升波的波形；其中，图5A为电流源加电容器或电流源加积分器或以电阻器取代电流源所产生类似的波形图；图5B为二段或多段式上升斜率放大器组成的波形图。
以上所述的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、修饰或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (13)

1.一种电动车缓和加速装置，其特征在于：包括一缓和加速电路(10)、一控制器(20)、一驱动马达(30)、一驱动轮(40)及一电门(50)，该电门(50)连接于该缓和加速电路(10)的输入端，该缓和加速电路(10)的输出端则连接至控制器(20)，该控制器(20)为DC/AC转换器，将直流电源转变为三相交流电力输出给驱动马达(30)，使驱动轮(40)转动；
该缓和加速电路(10)又包括一平滑电路(100)，藉以减缓电门(50)输出信号电压(VT)的上升斜率，以避免激烈加速，使电动车辆启动或行驶时，易于操控，以避免暴冲产生危险。
2.根据权利要求1所述的电动车缓和加速装置，其特征在于：该平滑电路(100)包括一被动元件组成的电阻电容组合电路，藉以减缓电门(50)输出信号电压(VT)的上升斜率。
3.根据权利要求1所述的电动车缓和加速装置，其特征在于：该平滑电路(100)包括一积分电路组成，藉以减缓电门(50)输出信号电压(VT)的上升斜率。
4.根据权利要求1所述的电动车缓和加速装置，其特征在于：该控制器(20)进一步包括整并该缓和加速电路(10)于其电路内。
5.根据权利要求1所述的电动车缓和加速装置，其特征在于：于该缓和加速电路(10)更包括一电压随耦器(104)。
6.根据权利要求1所述的电动车缓和加速装置，其特征在于：该电动车缓和加速装置更包括一缓冲启动电路(101)，以使车辆在启动时与正常行驶时提供使用不同的加速斜率，并使启动更安全且有利于行车操控更具驾驶乐趣。
7.一种电动车缓和加速装置，其特征在于，该装置包括：一缓冲启动电路(101)、一控制器(20)、一驱动马达(30)、一驱动轮(40)及一电门(50)，该电门(50)连接于该缓冲启动电路(101)的输入端，该缓冲启动电路(101)的输出端则连接至该控制器(20)，该控制器(20)为DC/AC转换器，将直流电源转变为三相交流电力输出给驱动马达(30)，使驱动轮(40)转动；
该缓冲启动电路(101)用以限制该电动车辆启动时，该电门(50)输出信号电压(VT)的上升斜率巨变，以避免启动时激烈加速，因暴冲所产生的危险。
8.根据权利要求7所述的电动车缓和加速装置，其特征在于：该电动车缓和加速装置更包括一平滑电路(100)，以使车辆在启动时与正常行驶时提供使用不同的加速斜率，并使启动更安全且有利于行车操控更具驾驶乐趣。
9.根据权利要求7所述的电动车缓加速装置，其特征在于：该缓冲启动电路(101)为一截波器，包括：二极体(Ds)、一启动波形产生电路(102)及一零速检测装置(103)。
10.根据权利要求9所述的电动车缓加速装置，其特征在于：该零速检测装置(103)，于电动车停止时，该开关将缓冲启动电路(101)迅速复置至启动前的状态，使电动车再次启动时能缓冲启动，以避免暴冲。
11.根据权利要求9或10所述的电动车缓冲启动装置，其特征在于：该零速检测装置(103)为一检测电动机车停车的开关，该装置的输入包括：一电门(50)的信号电压(VT)及一车速信号电压(VN)；该装置的输出电路点(D)，该零速检测装置(103)作动逻辑包括：
当车辆停止，且电门(50)归位时，该零速检测装置(103)为作动的状态，复置使对地电压(VA)趋近于0V，让绿灯亮起时重复缓冲启动的功能。
12.根据权利要求9所述的电动车缓和启动装置，其特征在于：该启动波形产生电路(102)，包括一电阻器(RS)或一电流源(IO)对积分电容器(CA)的其中一种。
13.根据权利要求9所述的电动车缓和启动装置，其特征在于：该启动波形产生电路(102)，是由多组不同上升斜率所组成。
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