CN111746294A - 电动机车的加速补偿系统及加速补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种电动机车的加速补偿系统，应用于具有油门单元、处理器及电机构件的电动机车，其中处理器包括加速补偿计算模块、油门补偿计算模块以及扭矩控制模块。电动机车启动后，由油门单元接受驾驶人操作以产生原始油门信号。加速补偿计算模块依据原始油门信号及油门单元操作幅度的变化计算油门变化率，并于油门变化率大或等于补正门限时依据油门变化率计算油门补偿量。油门补偿计算模块接收并加总原始油门信号以及油门补偿量以产生新油门信号。扭矩控制模块依据新油门信号产生对应的扭矩指令，并将扭矩指令输出至电机构件，以令电机构件进行对应运行。

Description

电动机车的加速补偿系统及加速补偿方法

技术领域

本发明涉及电动机车，尤其涉及电动机车的加速补偿系统以及加速补偿方法。

背景技术

随着环保意识抬头以及电力电子技术的进步，近年来电动车的技术开始蓬勃发展。其中，又属电动机车的应用范围最广大且最具市场性，加上电动机车的成本与技术门槛较低，因此相较于电动汽车，电动机车的发展更为迅速。

然而，传统的燃油机车因为综合了自动变速器例如CVT(Continuously VariableTransmission)，传动特性以及燃油引擎的动力曲线不同，其操控感与骑乘感皆比电动机车更胜一筹，这是目前的电动机车骑乘感无法与传统的燃油机车媲美的地方。

具体地，燃油机车可通过引擎芯片所设计的补偿机制而在短时间内获得较大的输出扭矩，进而令驾驶人感到明显的加速感。相对之下，电动机车的加速一般为线性的动力曲线，虽然这样的加速方式令驾驶人可以精准地对电动机车进行控制，但也因为骑乘感太过平顺而缺少了爆发力，进而影响骑乘感。

参阅图1A及图1B，分别为相关技术的电动机车的方框图及加速曲线的示意图。

如图1A所示，现有的电动机车1主要包括油门单元11、扭矩控制单元12以及电机构件13，其中电机构件13包含了电瓶、马达等与电动机车1的运行有关的内部元件，但不加以限定。

当油门单元11接受驾驶人的操作后，会输出油门信号(TPS)至扭矩控制单元12。扭矩控制单元12依据油门信号产生了对应的扭矩指令(TqCmd)后，再将扭矩指令输出至电机构件13，以令电机构件13进行对应运行并带动电动机车1移动。

如图1B所示，在相关技术中，油门信号在任何操作区间都会被对应至固定比例的扭矩指令。由图1B可看出，相关技术中的电动机车1的加速曲线相当线性，因此在急加速时缺乏了爆发力。

于相关技术中，部分的电动机车会采用了二次曲线或多点TN设计曲线的方式来提供一个较为弹性的输出。然而，这样的特性仍然无法达到一般燃油机车通过引擎芯片补偿所能实现的加速效果。

有鉴于此，市场上实需提供一种补偿系统与补偿方法，可令电动机车达到如同燃油机车通过引擎所实现的加速效果。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种电动机车的加速补偿系统及加速补偿方法，可通过检测瞬间的油门变化率来对输出扭矩进行高速响应补偿，以令电动机车能在短时间内提供高效率的加速性能。

为了实现上述的目的，本发明的电动机车的加速补偿系统主要包括：

一油门单元，接受外部操作，并依据操作幅度产生对应的一原始油门信号；

一处理器，电性连接该油门单元，包括一加速补偿计算模块、一油门补偿计算模块及一扭矩控制模块，其中该加速补偿计算模块接收该原始油门信号并依据该油门单元操作幅度的变化计算一油门变化率，并且依据该油门变化率计算一油门补偿量；该油门补偿计算模块加总该原始油门信号与该油门补偿量以产生一新油门信号；该扭矩控制模块依据该新油门信号产生对应的一扭矩指令；及

一电机构件，电性连接该处理器，自该处理器接收该扭矩指令，并依据该扭矩指令进行对应运行，

其中该加速补偿计算模块持续监控该油门单元操作幅度的变化，且该加速补偿计算模块于计算该油门变化率后将该油门变化率与一补正门限进行比较，并且于该油门变化率大于或等于该补正门限时启动加速补偿并计算该油门补偿量。

为了实现上述的目的，本发明的电动机车的加速补偿方法主要包括下列步骤：

a)接受外部操作以产生一原始油门信号；

b)依据该原始油门信号计算一油门变化率；

c)将该油门变化率与一补正门限进行比较；

d)于该油门变化率大于或等于该补正门限时，依据该油门变化率计算一油门补偿量；

e)加总该原始油门信号与该油门补偿量以产生一新油门信号；

f)依据该新油门信号产生对应的一扭矩指令；

g)由该电动机车的该电机构件接收该扭矩指令，并依据该扭矩指令进行对应运行；及

h)重复执行该步骤a)至该步骤g)直至该电动机车关闭。

相对于相关技术，本发明依据油门变化率来对输出扭矩进行补偿，借此可令输出扭矩在短时间内到达极限，进而令电动机车达到类似燃油引擎配合芯片补偿所能带来的加速性能。

另外，本发明可综合考量多项因素来调整系统所采用的补正系数，借此在补偿输出扭矩的同时，令电动机车仍可兼具舒适性、安全性与节能的效果。

附图说明

图1A为相关技术的电动机车的方框图。

图1B为相关技术的加速曲线的示意图。

图2为本发明的电动机车的方框图的第一具体实施例。

图3A为本发明的加速曲线的示意图的第一具体实施例。

图3B为本发明的加速曲线的示意图的第二具体实施例。

图4为本发明的电动机车的方框图的第二具体实施例。

图5为本发明的加速补偿计算模块的方框图的第一具体实施例。

图6为本发明的油门变化率计算流程图的第一具体实施例。

图7为本发明的加速补偿流程图的第一具体实施例。

图8为本发明的加速补偿流程图的第二具体实施例。

图9为本发明的信号变化示意图的第一具体实施例。

图10为本发明的信号变化示意图的第二具体实施例。

图11为本发明的信号变化示意图的第三具体实施例。

图12为本发明的信号变化示意图的第四具体实施例。

附图标记说明：

1、2…电动机车

11、21…油门单元

12…扭矩控制单元

13、23…电机构件

22…处理器

24…加速补偿计算模块

241…微分计算器

242…移动平均程序

243…控制增益

244…环境因子计算系数

2441…驱动器状态

2442…车速

2443…行车模式

2444…电池输出

2445…剎车状态

245…权重计算器

25…油门补偿计算模块

26…扭矩控制模块

31…原始油门信号

32…原始输出扭矩

33…新油门信号

34…新输出扭矩

41…油门变化率

42…油门补偿量

5…补偿区

6…超频区

S10～S16…计算步骤

S20～S32、S40～S58…补偿步骤

TPS…油门信号

TPS_Old…原始油门信号

TPS_New…新油门信号

TPS_Comp…油门补偿量

TqCmd…扭矩指令

ΔTPS…油门变化率

具体实施方式

兹就本发明的一优选实施例，配合附图，详细说明如后。

本发明公开了一种电动机车的加速补偿系统，可检测驾驶人操作电动机车时的油门变化率，并且依据油门变化率来对输出扭矩进行高速响应补偿，借此令电动机车达到类似喷射引擎的加速效能。

参阅图2，为本发明的电动机车的方框图的第一具体实施例。如图所示，本发明的电动机车2主要包括油门单元21、电性连接油门单元21的处理器22、以及电性连接处理器22的电机构件23，其中，所述电机构件23为可带动电动机车2移动的内部元件，例如马达、电流回路控制单元及电池管理系统等，不加以限定。

所述油门单元21用以接受驾驶人的外部操作，以产生原始油门信号(TPS_Old)。具体地，所述原始油门信号对应至驾驶人对于油门单元21的操作幅度(通常为转动角度)，故油门信号的变化主要是对应至驾驶人对于油门单元21的操作幅度的变化；亦即，驾驶人对于油门的操作幅度越小(即，油门单元21的操作幅度的变化越小)，所对应产生的原始油门信号就越小；反之，驾驶人对于油门的操作幅度越大(即，油门单元21的操作幅度的变化越大)，所对应产生的原始油门信号就越大。处理器22接收所述原始油门信号及油门信号的变化(即，油门单元21的操作幅度的变化)，借此对原始油门信号进行分析以及补偿，并且再依据补偿后的油门信号计算产生对应的扭矩指令(TqCmd)，其中，扭矩指令的内容记录了对应补偿后的油门信号的输出扭矩。

如图2所示，所述处理器22主要可包含加速补偿计算模块24、油门补偿计算模块25及扭矩控制模块26。于一实施例中，上述多个模块24-26可由处理器22内部的多个硬件元件来各别实现。于另一实施例中，处理器22可依据不同的固件功能来虚拟划分上述的多个模块24-26，不加以限定。

于一实施例中，处理器22由加速补偿计算模块24接收所述原始油门信号，并且依据所接收的原始油门信号来计算油门变化率(ΔTPS)。具体地，加速补偿计算模块24可于短时间内(例如0.1秒)接收由油门单元21发送的前、后两笔原始油门信号，并且依据这两笔原始油门信号来计算这一段时间内(即，0.1秒)的油门变化率。接着，加速补偿计算模块24再依据油门变化率来启动加速补偿机制，并进一步计算油门补偿量(TPS_Comp)。需说明的是当驾驶人维持油门单元21于一定操作位置时，瞬间的油门变化率(ΔTPS)为零，相关油门补偿量(TPS_Comp)计算方式稍后详述。

本发明中，所述油门变化率是指原始油门信号于短时间内(例如0.1秒)的瞬间变化量。在油门变化率大于电动机车2所设定的一个补正门限值的前提下，所述油门补偿量与油门变化率成正比，意即，驾驶人瞬间转动油门的幅度越大(即，油门单元21的操作幅度的瞬间变化越大)，最终输出的扭矩指令(即，输出扭矩)会受到越大的补偿。因此，本发明可达到对输出扭矩的高速响应补偿。

另外，油门补偿计算模块25同样自油门单元21接收原始油门信号，同时由加速补偿计算模块24接收所述油门补偿量。并且，油门补偿计算模块25依据原始油门信号以及油门补偿量来计算一个新油门信号(TPS_New)。于一实施例中，油门补偿计算模块25是将原始油门信号与油门补偿量进行加总，并将加总结果做为新油门信号。本实施例中，新油门信号大于或等于原始油门信号。

值得一提的是，油门补偿计算模块25可持续接收原始油门信号与油门补偿量以计算新油门信号，若加速补偿计算模块24于某一个时间点未输出油门补偿量，或是计算出的油门补偿量为零，则油门补偿计算模块25于这个时间点所输出的新油门信号即相等于油门单元21于这个时间点所输出的原始油门信号。

扭矩控制模块26自油门补偿计算模块25接收所述新油门信号，并且依据新油门信号计算产生对应的扭矩指令(TqCmd)，其中，所计算产生的扭矩指令的内容即记录了基于新油门信号(即，被补偿过的油门信号)所计算产生的输出扭矩(即，被补偿过的输出扭矩)。最后，扭矩控制模块26再将扭矩指令输出至电机构件23，以令电机构件23依据扭矩指令的内容进行对应运行。

值得一提的是，本实施例中，扭矩控制模块26可如同相关技术中的电动机车，将所接收的新油门信号对应至固定比例的输出扭矩(例如图1B所示的曲线)。然而，因为驾驶人操作油门单元21所计算产生为原始油门信号，但扭矩控制模块26是依据已被补偿过的新油门信号来计算产生扭矩指令，也就是说扭矩控制模块26所输出的扭矩指令将会大于依据原始油门信号所计算产生的扭矩指令，因此驾驶人可以得到较强烈的加速感。

续请参阅图3A，为本发明的加速曲线的示意图的第一具体实施例。如图2及3A所示，于相关技术中，若油门单元21经驾驶人操作后输出原始油门信号31，则处理器22将会依据原始油门信号31来按比例计算产生原始输出扭矩32。如此一来，电动机车2的动力曲线会呈现线性，而令驾驶人感受不到急加速时的爆发力。

本发明中，若油门单元21经驾驶人操作后输出原始油门信号31，则处理器22会先对原始油门信号31进行补偿以计算产生新油门信号33(主要是基于油门变化率来进行补偿)，并且依再依据新油门信号33按比例计算产生新输出扭矩34。经过处理器22的补偿动作，新油门信号33以及新输出扭矩34可以早一步到达电动机车2的额定上限，使得驾驶人在急加速时(即，位于加速区中)可以感受到明显的瞬间爆发力。

于图3A的实施例中，新油门信号33会比原始油门信号31早一步到达额定上限(本实施例中以100％为例，即，油门单元21的额定上限为100％)，而新输出扭矩34也会比原始输出扭矩32早一步到达额定上限(本实施例中以300％为例，即，电机构件23的额定上限为300％)。换句话说，所述新输出扭矩34可使电机构件23运行于额定上限的100％至300％的区间。当新输出扭矩34到达额定上限后，无论原始油门信号31/新油门信号33是否持续上升，新扭矩指令34皆会维持在相同的比率，不会再上升。

当驾驶人停止加速后(即，离开加速区)，由于油门变化率为零，因此处理器22不会再为原始油门信号31进行补偿(即，油门补偿量为零，故新油门信号33相等于原始油门信号31)，且新输出扭矩34相等于原始输出扭矩32。

于图3A中，原始输出扭矩32与新输出扭矩34中间的时间差异，即为通过本发明的技术方案所能计算产生的补偿区5。因此，由图3A可看出，通过本发明的技术方案，驾驶人可以在加速初期得到明显的加速度感，以模拟燃油机车通过喷射引擎所实现的加速效能。

一般来说，输出扭矩的额定上限并不一定是指电动机车2的效能极限，而是为了避免电动机车2的驱动器、电池等元件过热故障而刻意设定的上限值，有保护的用意。因此，于特定情况下(例如超频或是Boost模式)，电动机车2仍可在短时间内允许输出扭矩超过所述额定上限。

参阅图3B，为本发明的加速曲线的示意图的第二具体实施例。如图2及3B所示，若处理器22计算产生的新输出扭矩34已到达额定上限，但原始油门信号31仍在持续上升时(即，油门变化率仍大于补偿门限)，则处理器22可持续对新输出扭矩34进行补偿，以令新输出扭矩34可达到超频上限(本实施例中以330％为例)，即，新输出扭矩34可使电机构件23运行于超频上限330％的扭矩输出。并且，当原始油门信号31停止上升时(即，油门变化率为零或小于补正门限)，再令新输出扭矩34下降至对应的比率(例如当原始油门信号31停留在100％时，令新输出扭矩34回归至额定上限的300％)，即，新输出扭矩34可使电机构件23运行于额定上限300％的扭矩输出。如图所示，本发明可通过新输出扭矩34的输出对电机构件23进行补偿控制，使得电机构件23可运行于额定上限的100％至300％的扭矩输出，令驾驶人得到类似燃油机车通过喷射引擎芯片加速补偿的骑乘感。

于图3B的实施例中，原始输出扭矩32与新输出扭矩34中间的时间差异，包含了上述的补偿区5以及经由短暂超频所计算产生的超频区6。本实施例中，驾驶人的加速动作(即，图3B中所示的加速区)仅会维持相当短暂的时间(例如0.1～0.2秒)，因此即使处理器22进行超频而令新输出扭矩34超过额定上限而到达所述超频上限，仍不致于对电动机车2的驱动器、电池等元件造成危害。而通过上述的超频动作，处理器22可以提供驾驶人更进一步的加速感。

续请参阅图4，为本发明的电动机车的方框图的第二具体实施例。本实施例中，所述加速补偿计算模块24可依据所执行的功能而虚拟划分成多个不同的功能区域。于图4的实施例中，加速补偿计算模块24至少包含了微分计算器241(Derivative Calculator)、移动平均程序242及控制增益243。

具体地，当加速补偿计算模块24从油门单元21接收了原始油门信号(TPS_Old)后，可先通过微分计算器241对原始油门信号执行微分计算程序以产生所述油门变化率(ΔTPS)，因此，即可依据油门变化率来计算产生对应的油门补偿量(TPS_Comp)。

于一实施例中，加速补偿计算模块24在计算出所述油门变化率后，进一步通过移动平均程序242(Moving Average)来取得油门变化率的平均值，并且再依据所述油门变化率的平均值来计算产生对应的油门补偿量(TPS_Comp)。本实施例中，加速补偿计算模块24主要是基于移动平均法来建立原始油门信号的趋势预测模型，并且依据这个趋势预测模型来计算产生油门补偿量，借此提早响应油门信号。移动平均法为技术领域中计算平均值所常用的技术手段，于此不再赘述。

于另一实施例中，加速补偿计算模块24在取得了油门变化率的平均值后，进一步将所述平均值乘上预先设定的控制增益243，借此计算产生所述油门补偿量(TPS_Comp)。于一实施例中，所述控制增益243可依据实际所需而预先设定为1.0，并可依使用需求调整；于 另一实施例中，该控制增益243设定于0.6或0.8不等的区间，但不加以限定。上述增益控制主要用于信号输入与输出的比率控制。

值得一提的是，本发明的技术方案是将原始油门信号加上油门补偿量，使得最终输出的扭矩值变大，进而达到快速响应，而与一般加速模式(Boost)仅通过TN设定曲线直接增加输出扭矩值的方式完全不同。

并且，本公开在计算油门补偿量时会先判断油门变化率是否符合补正条件，并于油门变化率符合补正条件时才计算产生所述油门补偿量。如此一来，可以在不过度影响电动机车2的安全性、稳定性及节能效果的前提下，改善电动机车2的加速性能及操作感。

如前文中所述，本发明的油门补偿计算单元25可从油门单元21接收原始油门信号(TPS_Old)，由加速补偿计算模块24取得油门补偿量(TPS_Comp)，并且将原始油门号加上油门补偿量，以计算产生并输出新油门信号(TPS_New)。接着，扭矩控制单元26可以依据新油门信号来计算产生并输出对应的扭矩指令(TqCmd)，以令电机构件23依据该扭矩指令的内容进行对应运行。其中，扭矩控制单元26所输出的扭矩指令的内容即记录了新油门信号所对应的输出扭矩。

续请参阅图5，为本发明的加速补偿计算模块的方框图的第一具体实施例。本实施例中，所述加速补偿计算模块24可依据所执行的功能进一步虚拟规划出环境因子计算系数244以及权重计算器245(Weight Calculator)的功能区域。

具体地，在本实施例中，加速补偿计算模块24是通过权重计算器245来依据所述控制增益243以及一或多个环境因子计算系数计算产生一个最终的补正系数。具体地，所述权重计算器245是在所述微分计算器241的程序与移动平均程序242执行完毕后，持续将所述多个油门变化率(ΔTPS)的平均值乘上所述补正系数，以计算产生所述油门补偿量(TPS_Comp)。

本发明中，所述权重计算器245会先分析油门变化率的当前条件(例如大于或小于补正门限、大于或小于解除门限等，容后详述)，并且再依据分析结果来综合控制增益243以及各项环境因子计算系数244，以计算产生对应的油门补偿量。于一实施例中，所述权重计算器245主要是在油门变化率大于或等于补正门限时，计算油门变化率(的平均值)、控制增益243及一或多个环境因子计算系数244的乘积值，并以这个乘积值做为所述油门补偿量，但不加以限定。

于图5的实施例中，所述处理器22可以连接电动机车2内部的电池管理系统(Battery Management System,BMS)，并且将电动机车2的驱动器状态2441、车速2442、行车模式2443、电池输出状态2444及剎车状态2445…等数据视为一或多个环境因子，并且依据这些环境因子来决定所述一或多个环境因子计算系数244。

于一实施例中，所述车速的环境因子至少包含一低中速状态及一高速状态。为考量安全性与操控性，加速补偿计算模块24可以在电动机车2的车速的环境因子为低中速状态时对应生成较大的计算系数(例如1.2倍)，而在电动机车2的车速的环境因子为高速状态时对应生成较小的计算系数(例如0.5倍)。因此，可以在电动机车2刚起步时提供较大的动力输出及加速感，并且在车速变快时顾及安全性及操控性。

于另一实施例中，所述行车模式的环境因子至少包括一节能模式及一动力模式。为使驾驶人可在不同情境下获得不同的动力及耗能表现，加速补偿计算模块24可以在电动机车2的行车模式的环境因子为动力模式时对应生成较大的计算系数(例如1.0倍)，而在电动机车2的行车模式的环境因子为节能模式时对应生成较小的计算系数(例如0.6倍)。因此，可以让电动机车2的各个行车模式符合其设计目的，即，加速感或节能。

于又一实施例中，所述电池输出状态的环境因子至少包括一电池电量、一电池温度及一电池电压。由于电池的残电量、温度及电压是影响电动机车2续航力与操作安全性的重要指标，因此加速补偿计算模块24可以在电池输出状态的环境因子于下列状态任一情况时介入控制，例如当电池电量小于预设的一残电量门限(例如总电量的30％)、电池温度高于一过温保护门限(例如高于300℃)，或电池电压低于一低压保护门限时(例如电压低于40V)，对应前述状况设定电池输出状态的环境因子所对应的计算系数为零，令相乘计算后的补正系数为零(即，取消油门补偿)。通过上述技术手段，本发明可通过令最终输出的油门补偿量为零，达到对电池的保护以及节能的目的。

续请参阅图6，为本发明的油门变化率计算流程图的第一具体实施例。

本发明中，处理器22主要是在驾驶人进行加速的短暂时间内(例如0.1至0.2秒)持续取得油门单元21输出的原始油门信号(步骤S10)，持续对原始油门信号执行微分计算程序以计算产生油门变化率(步骤S12)、持续通过移动平均程序242取得油门变化率的平均值(步骤S14)，并且再输出所述油门变化率的平均值(步骤S16)，以进一步计算所述油门补偿值。

续请参阅图7，为本发明的加速补偿流程图的第一具体实施例。图7主要公开了本发明的加速补偿系统所采用的加速补偿方法的各个步骤。

本发明的加速补偿方法主要应用于如图2至图5所示的电动机车2，以协助在电动机车2进行加速时对输出扭矩进行补偿。

如图7所示，首先，电动机车2通过处理器22检测油门变化率(步骤S20)。具体地，处理器22主要是持续对油门单元21进行监控，并且依据图6所示的各步骤来计算油门变化率(若具备步骤S14，则计算油门变化率的平均值)。

接着，处理器22通过所述加速补偿计算模块24来依据油门变化率计算油门补偿量(步骤S22)，并且通过所述油门补偿计算模块25加总所述原始油门信号以及所述油门补偿量，借此计算产生新油门信号(步骤S24)。

接着，处理器22通过所述扭矩控制模块26接收新油门信号，并且依据新油门信号来计算产生对应的扭矩指令(步骤S26)。最后，处理器22输出扭矩指令至电动机车2的电机构件23(步骤S28)，以令电机构件23可依据扭矩指令的内容来进行对应运行(步骤S30)。

步骤30后，处理器22判断电动机车2的电源是否关闭(步骤S32)，并且于电源机车2的电源关闭前重复执行步骤S20至步骤S30直至电动机车2的电源关闭为止，以于驾乘期间持续监控所述原始油门信号及油门单元操作幅度的变化率、持续计算产生油门补偿量、持续计算新油门信号，并且持续判断是否对输出扭矩进行补偿，以提供良好的驾乘感。

值得一提的是，本发明是在电动机车2的油门变化率满足特定条件时(例如大于或等于预先设定的一个补正门限)，才会计算产生所述油门补偿值以对输出扭矩进行补偿。因此，若驾驶人缓慢的加速，则因为瞬间的油门变化率持续小于所述补正门限，故处理器22将不会计算产生油门补偿值，即，不会对输出扭矩进行补偿，如此一来，驾驶人仍可获得电动机车的安全性及操作稳定性。

参阅图8，为本发明的加速补偿流程图的第二具体实施例。本实施例中，处理器22可依据图6所示的各步骤来持续检测电动机车2的油门变化率(步骤S40)。接着，加速补偿计算模块24通过上述权重计算器245来将油门变化率(或油门变化率的平均值)与预先设定的补正门限进行比较，以判断油门变化率是否大于或等于补正门限(步骤S42)。于一实施例中，所述补正门限可例如设定为油门信号的额定上限的5％，但不加以限定。

若经过判断后发现当前的油门变化率大于或等于所述补正门限，则权重计算器245可如前文所述，依据油门变化率(或油门变化率的平均值)、控制增益243及一或多个环境因子计算系数244来计算油门补偿量(步骤S44)。于一实施例中，权重计算器245主要是将油门变化率、控制增益243及一或多个环境因子计算系数244相乘，以计算产生油门补偿量。

步骤S44后，处理器22的油门补偿计算单元25即可加总原始油门信号和油门补偿量以计算产生新油门信号(步骤S46)。并且，处理器22的扭矩控制单元26可依据新油门信号来计算产生对应的扭矩指令(步骤S48)，并且输出扭矩指令至电机构件23(步骤S50)，以令电机构件23进行对应运行。本实施例中，若新油门信号大于原始油门信号，则扭矩指令所记录的输出扭矩已经过补偿；反之，若新油门信号等于原始油门信号，则扭矩指令所记录的输出扭矩将会相等于依据原始油门信号所直接计算产生的输出扭矩。

若于步骤S42中判断当前的油门变化率小于所述补正门限，则权重计算器245进一步将油门变化率(或油门变化率的平均值)与预先设定的解除门限进行比较，以判断油门变化率是否大于或等于解除门限(步骤S54)。于一实施例中，解除门限小于所述补正门限，并且可例如设定为油门信号的额定上限的0％，但不加以限定。

若于步骤S54中判断当前的油门变化率小于所述解除门限(即，油门变化率小于0％，例如驾驶人主动回油)，表示处理器22不需要再对输出扭矩进行补偿。然而，若在油门变化率小于解除门限时直接取消先前提供的所有补偿，将可能因为瞬间速度下降而令驾驶人产生失速感。为避免驾驶人产生失速感，权重计算器245可将所计算的最后一笔油门补偿量以阶梯式方式递减至零(步骤S56)，以对电动机车2进行缓和降载。

于上述步骤S56中，所述权重计算器245主要是在一段时间内缓慢将所述油门补偿量递减至零，在此期间，油门补偿计算单元25持续依据原始油门信号以及递减后的油门补偿量来计算新油门信号(步骤S46)，并且扭矩控制单元26持续依据新油门信号来计算产生对应的扭矩指令(步骤S48)，并且输出扭矩指令至电机构件23(步骤S50)。

若于步骤S54中判断当前的油门变化率大于或等于所述解除门限(但小于所述补正门限)，表示驾驶人的加速行为已经开始减缓。于此实施例中，权重计算器245停止更新油门补偿量，并且维持采用所计算的最后一笔油门补偿量达到一段维持时间(例如0.5秒)，并且于所述维持时间经过后，再将所述油门补偿量以阶梯式方式递减至零(步骤S58)。在此期间，油门补偿计算单元25持续依据原始油门信号以及所维持或递减后的油门补偿量来计算新油门信号(步骤S46)，并且扭矩控制单元26持续依据新油门信号来计算产生对应的扭矩指令(步骤S48)，并且输出扭矩指令至电机构件23(步骤S50)。

本实施例中，处理器22持续监控电动机车2的电源是否关闭(步骤S52)，并且于电动机车2的电源关闭前持续执行步骤S40至步骤S58，以对应驾驶人的持续地操作时的加速行为实时判断是否对输出扭矩进行对应补偿，借此令驾驶人获得较佳的加速感。

续请参阅图9，为本发明的信号变化示意图的第一具体实施例。

图9公开了原始油门信号31由0％上升至100％的变化过程，即，电动机车2由静止状态加速至油门信号的额定上限的变化过程。于图9的实施例中，所述补正门限为油门信号的额定上限的5％，所述解除门限为油门信号的额定上限的0％，但不以此为限。

如图9所示，当油门变化率41大于或等于补正门限时，所述权重计算器245会开始计算产生油门补偿量42，并且油门补偿计算单元25将原始油门信号31加上油门补偿量42以计算产生新油门信号33。

续请参阅图10，为本发明的信号变化示意图的第二具体实施例。

图10公开了原始油门信号31由0％上升至100％后再下降至0％的变化过程，即，电动机车2由静止状态加速至油门信号的额定上限，之后再恢复成静止状态的变化过程。于图10的实施例中，所述补正门限为油门信号的额定上限的5％，而所述解除门限为油门信号的额定上限的0％，但不以此为限。

如图10所示，当油门变化率41大于或等于补正门限时，所述权重计算器245会开始计算产生油门补偿量42，并且油门补偿计算单元25将原始油门信号31加上油门补偿量42以计算产生新油门信号33。当油门变化率41小于解除门限时，所述权重计算器245开始将所计算的最后一笔油门补偿量42做阶梯式递减。如此一来，权重计算器245将使得油门补偿计算单元25所计算产生的新油门信号33渐渐与原始油门信号31相同，最终结束补偿。

续请参阅图11，为本发明的信号变化示意图的第三具体实施例。

图11公开了原始油门信号31由50％至100％之间反复变化的过程，即，驾驶人反复地进行加速/回油的动作。于图11的实施例中，所述补正门限为油门信号的额定上限的5％，而所述解除门限为油门信号的额定上限的0％，但不以此为限。

如图11所示，即使油门变化率41已小于解除门限(油门补偿量42开始阶梯式递减)，但当油门变化率41突然又大于补正门限时，所述权重计算器245会重新启动并且更新油门补偿量42，以令电动机车2再度获得较大的输出扭矩，进而令驾驶人获得明显的加速感。

本发明中，驾驶人可以通过电动机车2的人机接口(图未标示)自行选择要开启或关闭本发明的补正功能。若驾驶人选择关闭补正功能，则电动机车2可以提供如图1B所示的线性动力曲线，借此提供较佳的安全性与操作性，并且令电动机车2整体较为省电。若驾驶人选择开启补正功能，则电动机车2可通过本发明的技术方案提供类似喷射引擎所能给予的加速效能。

续请参阅图12，为本发明的信号变化示意图的第四具体实施例。图12公开了电动机车2在关闭补正功能以及开启补正功能时的输出扭矩的响应比较。

由图12左部可看出，当电动机车2的补正功能关闭时，输出扭矩(原始输出扭矩32)是直接随着原始油门信号31依比例进行变化的。于图12的实施例中，原始输出扭矩32可以在150ms内到达额定上限的100％。

当电动机车2的补正功能开启时，输出扭矩(新输出扭矩34)是随着补偿后的新油门信号33进行变化的。于图12右部示意的实施例中，新输出扭矩34可以在50ms内快速到达额定上限的100％，并且，可随着油门变化率延续至额定上限的200％(即，前文中所指的超频动作)。并且，当油门变化率为零时，即，原始油门信号31呈水平时，电动机车2可通过所述权重计算器245进行缓和降载(即，将最后一笔油门补偿量做阶梯式递减)，以避免驾驶人在回油时有立即性的失速感产生。

综上所述，本发明依据油门变化率来对输出扭矩进行补偿，可有效令电动机车达到类似燃油引擎配合芯片补偿所能带来的加速性能。再者，本发明综合考量控制增益以及多项环境因素来调整油门补偿量，借此可在补偿输出扭矩的同时兼具舒适性、安全性与节能的效果。

Claims (20)

1.一种电动机车的加速补偿系统，包括：

一油门单元，接受外部操作，并依据操作幅度产生对应的一原始油门信号；

一处理器，电性连接该油门单元，包括一加速补偿计算模块、一油门补偿计算模块及一扭矩控制模块，其中该加速补偿计算模块接收该原始油门信号并依据该油门单元操作幅度的变化计算一油门变化率，并且依据该油门变化率计算一油门补偿量；该油门补偿计算模块加总该原始油门信号与该油门补偿量以产生一新油门信号；该扭矩控制模块依据该新油门信号产生对应的一扭矩指令；及

一电机构件，电性连接该处理器，自该处理器接收该扭矩指令，并依据该扭矩指令进行对应运行；

其中，该加速补偿计算模块持续监控该油门单元操作幅度的变化，且该加速补偿计算模块于计算该油门变化率后将该油门变化率与一补正门限进行比较，并且于该油门变化率大于或等于该补正门限时启动加速补偿并计算该油门补偿量。

2.如权利要求1所述的电动机车的加速补偿系统，其中该电机构件依据该扭矩指令可运行于一额定上限的100％至300％间的扭矩输出。

3.如权利要求1所述的电动机车的加速补偿系统，其中该加速补偿计算模块于该油门变化率小于该补正门限时将该油门变化率与一解除门限进行比较，并于该油门变化率小于该解除门限时将所计算的最后一笔该油门补偿量阶梯式递减至零；并且于该油门变化率大于或等于该解除门限时维持采用所计算的最后一笔该油门补偿量达一维持时间；并且于该维持时间过后将该油门补偿量阶梯式递减至零，其中该解除门限小于该补正门限。

4.如权利要求1所述的电动机车的加速补偿系统，其中该加速补偿计算模块自该油门单元接收该原始油门信号，并对该原始油门信号执行一微分计算程序以产生该油门变化率。

5.如权利要求4所述的电动机车的加速补偿系统，其中该加速补偿计算模块通过一移动平均程序取得该油门变化率的一平均值，并且依据该平均值计算产生该油门补偿量。

6.如权利要求5所述的电动机车的加速补偿系统，其中该加速补偿计算模块将该油门变化率的该平均值乘上一控制增益以产生该油门补偿量。

7.如权利要求6所述的电动机车的加速补偿系统，其中该控制增益的预设值为0.6至1.0。

8.如权利要求5所述的电动机车的加速补偿系统，其中该加速补偿计算模块通过一权重计算器来依据一控制增益以及至少一个环境因子的计算系数计算产生一补正系数，并且将该油门变化率的该平均值乘上该补正系数以计算产生该油门补偿量。

9.如权利要求8所述的电动机车的加速补偿系统，其中该至少一个环境因子至少包括一驱动器状态、一车速、一行车模式、一电池输出状态或一剎车状态。

10.如权利要求9所述的电动机车的加速补偿系统，其中该车速的该环境因子包括一低中速状态及一高速状态，并且该车速的该环境因子为该低中速状态时对应的该计算系数大于该车速的该环境因子为该高速状态时对应的该计算系数；其中该行车模式的该环境因子包括一节能模式及一动力模式，并且该行车模式的该环境因子为该动力模式时对应的该计算系数大于该行车模式的该环境因子为该节能模式时对应的该计算系数；其中该电池输出状态的该环境因子至少包括一电池电量、一电池温度及一电池电压，并且当该电池电量小于一残电量门限、该电池温度高于一过温保护门限或该电池电压低于一低压保护门限时，设定该电池输出状态的该环境因子对应的该计算系数为零。

11.一种电动机车的加速补偿方法，应用于具有一油门单元、一处理器及一电机构件的一电动机车，并且包括下列步骤：

a)通过该油门单元接受外部操作，并依据操作幅度产生对应的一原始油门信号；

b)由该处理器的一加速补偿计算模块接收该原始油门信号并依据该油门单元操作幅度的变化计算一油门变化率；

c)将该油门变化率与一补正门限进行比较；

d)于该油门变化率大于或等于该补正门限时，由该加速补偿计算模块依据该油门变化率计算一油门补偿量；

e)由该处理器的一油门补偿计算模块加总该原始油门信号与该油门补偿量以产生一新油门信号；

f)由该处理器的一扭矩控制模块依据该新油门信号产生对应的一扭矩指令；

g)由该电机构件自该处理器接收该扭矩指令，并依据该扭矩指令进行对应运行；及

h)重复执行该步骤a)至该步骤g)直至该电动机车关闭。

12.如权利要求11所述的电动机车的加速补偿方法，其中该电机构件具有扭矩输出的一额定上限，该扭矩指令可使该电机构件运行于该额定上限的100％至300％间的扭矩输出。

13.如权利要求11所述的电动机车的加速补偿方法，还包括下列步骤：

c1)于该步骤c)后，于该油门变化率小于该补正门限时，将该油门变化率与一解除门限进行比较，其中该解除门限小于该补正门限；

c2)于该油门变化率小于该解除门限时将所计算的最后一笔该油门补偿量阶梯式递减至零，期间并以递减后的该油门补偿量执行该步骤e)；及

c3)于该油门变化率大于或等于该解除门限时维持采用所计算的最后一笔该油门补偿量达一维持时间，于该维持时间过后将该油门补偿量阶梯式递减至零，期间并以所维持或递减后的该油门补偿量执行该步骤e)。

14.如权利要求11所述的电动机车的加速补偿方法，其中该步骤b)是对该原始油门信号执行一微分计算程序以产生该油门变化率。

15.如权利要求14所述的电动机车的加速补偿方法，其中该步骤b)是通过一移动平均程序取得该油门变化率的一平均值，并且该步骤d)是依据该油门变化率的该平均值计算产生该油门补偿量。

16.如权利要求15所述的电动机车的加速补偿方法，其中该步骤d)是将该油门变化率的该平均值乘上一控制增益以产生该油门补偿量。

17.如权利要求16所述的电动机车的加速补偿方法，其中该控制增益预设值为0.6至1.0。

18.如权利要求15所述的电动机车的加速补偿方法，其中该步骤d)是通过一权重计算器来依据一控制增益以及至少一个环境因子的计算系数计算产生一补正系数，并且将该油门变化率的该平均值乘上该补正系数以计算产生该油门补偿量。

19.如权利要求18所述的电动机车的加速补偿方法，其中该至少一个环境因子至少包括一驱动器状态、一车速、一行车模式、一电池输出状态或一剎车状态。

20.如权利要求19所述的电动机车的加速补偿方法，其中该车速的该环境因子包括一低中速状态及一高速状态，并且该车速的该环境因子为该低中速状态时对应的该计算系数大于该车速的该环境因子为该高速状态时对应的该计算系数；该行车模式的该环境因子包括一节能模式及一动力模式，并且该行车模式的该环境因子为该动力模式时对应的该计算系数大于该行车模式的该环境因子为该节能模式时对应的该计算系数；该电池输出状态的该环境因子至少包括一电池电量、一电池温度及一电池电压，并且当该电池电量小于一残电量门限、该电池温度高于一过温保护门限或该电池电压低于一低压保护门限时，设定该电池输出状态的该环境因子对应的该计算系数为零。

Images