CN115027280A - 用于电动载具中的速度命令产生单元及速度命令产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于电动载具中的速度命令产生单元及速度命令产生方法。用于电动载具中的速度命令产生单元应用于电动载具并且包括可基于油门信号产生速度命令的计算值的计算模块、可检测电动载具的机械刹车的致动状态的感知模块、可选择提供刹车方式选择信号的选择模块、可基于机械刹车于上个周期的致动状态来设定修剪标记的修剪模块以及连接前述模块的切换模块。切换模块于本周期机械刹车未被致动时，依据修剪标记的内容而于不同基础来产生速度命令的输出值，而于本周期机械刹车被致动时，基于刹车方式选择信号产生速度命令的输出值，并且切换模块将所述输出值输出至电动载具的马达。

Description

用于电动载具中的速度命令产生单元及速度命令产生方法

技术领域

本发明涉及电动载具，尤其涉及应用于电动载具的速度命令产生单元以及速度命令产生方法。

背景技术

目前市场上的电动载具主要可分为转矩控制与速度控制这两种架构。一般来说，民生载具(例如电动机车)因为需求较为单纯，因此主要采用转矩控制架构。相较之下，工业用载具(例如堆高机)因为在使用上需要较为稳定的速度，并且部分工业用载具还需要在驾驶人释放油门时自带减速刹车力，因此多会采用速度控制架构来实现。

一般来说，工业用载具对于操控性和乘坐感仍具有一定的基本要求，但是因为成本考虑，工业用载具的传动系统、悬吊系统相较于民生载具来说较为简单。是故，如何通过控制技术的改良来弥补工业用载具在结构上的先天性不足，以满足驾驶人的操控性和乘坐舒适度，即为各家厂商的重要课题。

请参阅图1，为相关技术的速度命令产生单元的示意图。如图1所示，在常见的速度控制架构中，主要是持续将速度命令输入值11与前一次计算值12输入速度命令单元10中，以令速度命令单元10计算并输出对应的速度命令输出值13。并且，周期性控制时此速度命令输出值13被作为前一次计算值12，并且再输入至速度命令单元10。

然而，相关技术所采用的速度命令单元10主要仅具有基本的加减速和S曲线功能，在这样的控制架构下，当驾驶人致动电动载具的机械刹车时速度命令单元10并无法知悉，故并不会马上提供刹车力矩配合。并且，当驾驶人重踩油门加速，或是令电动载具执行重载或爬坡时，可能因为转矩饱和而使油门信号(对应至速度命令输入值11)短暂失效。于上述状况发生时，驾驶人将会短暂失去对电动载具的运动行为的控制权，进而造成意外。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种用于电动载具中的速度命令产生单元以及速度命令产生方法，可以将电动载具的机械刹车的致动状态以及回升刹车使用方式作为基础，进行速度命令的切换或修剪。

为了达成上述的目的，本发明的速度命令产生单元应用于一电动载具的一驱动器中，该驱动器用以驱动该电动载具的一马达，并且该速度命令产生单元包括：一油门模块，依据一外部操作产生的一油门操作信号计算一速度命令的一设定值；一计算模块，基于该设定值产生该速度命令的一计算值；一机械刹车感知模块，持续检测该电动载具的一机械刹车的一致动状态；一刹车方式选择模块；一修剪模块，连接该机械刹车感知模块及该计算模块，其中该修剪模块于前次取样该机械刹车未被致动时将一修剪标记设定为禁能(Disable)，并且于前次取样该机械刹车被致动时将该修剪标记设定为使能(Enable)；及

一切换模块，连接该计算模块、该机械刹车感知模块、该刹车方式选择模块及该修剪模块，依据该机械刹车感知模块于本次取样该机械刹车未被致动且该修剪标记为禁能时，将该计算值作为基础以产生该速度命令的一输出值以驱动控制该马达，于本次取样该机械刹车未被致动且该修剪标记为使能时，将该马达当前的一马达转速作为基础以产生该速度命令的该输出值以驱动控制该马达，并且于本次取样该机械刹车被致动时，基于该刹车方式选择模块提供的一刹车方式选择信号进行刹车方式的切换，并将该刹车方式选择信号作为基础以产生该速度命令的该输出值以驱动控制该马达。

为了达成上述的目的，本发明的速度命令产生方法应用于一电动载具的一驱动器中，该驱动器用以驱动该电动载具的一马达，该驱动器包括一速度命令产生单元，该速度命令产生单元依据一油门信号计算一速度命令的一设定值，并基于该设定值产生该速度命令的一计算值，该速度命令产生方法包括：

a)持续检测该电动载具的一机械刹车的一致动状态。

b)依据前次取样时的该致动状态设定一修剪标记，其中该修剪标记为禁能时表示前次取样时该机械刹车未被致动，且该修剪标记为使能时表示前次取样时该机械刹车被致动。

c)于该步骤a)判断本次取样时该机械刹车未被致动，且于该步骤b)设定该修剪标记为禁能时，将该速度命令于本次取样的该计算值作为基础以产生该速度命令的一输出值。

d)于该步骤a)判断本次取样时该机械刹车未被致动，且于该步骤b)设定该修剪标记为使能时，将该马达当前的一马达转速作为基础以产生该速度命令的该输出值。

e)于该步骤c)或该步骤d)后，将该输出值输出至该马达以驱动控制该马达。

f)于该步骤a)判断本次取样该机械刹车被致动时，基于一刹车方式选择信号进行刹车方式的切换，并将该刹车方式选择信号作为基础以产生该速度命令的该输出值以驱动控制该马达。

相对于相关技术，本发明至少将电动载具上的机械刹车的致动状态及回升刹车使用方式作为依据，对速度命令的输出值进行切换或修剪，由此有效解决在驾驶人一般在致动机械刹车时，因系统未能及时知悉驾驶人操作而可能短暂失去对电动载具的运动行为的控制性的问题。

附图说明

图1为相关技术的速度命令产生单元的示意图。

图2为本发明的使用多电机系统的电动载具的示意图。

图3为本发明第一具体实施例的速度命令产生单元的方块图。

图4为本发明第一具体实施例的速度命令产生方法的流程图。

图5为本发明第一具体实施例的转矩命令上限的示意图。

图6为本发明第二具体实施例的速度命令产生方法的流程图。

图7A和图7B为本发明第一具体实施例的速度命令优化示意图。

图8A和图8B为本发明第二具体实施例的速度命令优化示意图。

图9A和图9B为本发明第三具体实施例的速度命令优化示意图。

附图标记如下：

10…速度命令单元

11…速度命令输入值

12…前一次计算值

13…速度命令输出值

21…第一驱动器

22…第一感测器

23…第一周边控制器

24…第一马达

31…第二驱动器

32…第二感测器

33…第二周边控制器

34…第二马达

41…仪表

42…电池

43…开关

44…继电器

51…油门模块

52…计算模块

53…机械刹车感知模块

54…刹车方式选择模块

55…切换模块

56…修剪模块

57…等待模块

61…设定值

62…计算值

63…输出值

64…前一次计算值

65…致动状态

66…马达转速

67…转矩命令

71…控制器

72…转矩限制表单

81、91…马达转速

82、92…速度命令

83、93…转矩

S10～S24、S30～S46…命令产生步骤

具体实施方式

现就本发明的一较佳实施例，配合附图，详细说明如后。

本发明公开了一种用于电动载具中的速度命令产生单元，所述速度命令产生单元主要应用于任意电动载具(例如堆高机、电动机车、电动汽车等)的驱动器中。具体地，本发明的速度命令产生单元主要是以软体或韧体的方式来实现，驱动器可以通过逻辑判断而在驾驶人致动机械刹车、重踩油门以进行加速、或是令电动载具进行重载或爬坡时，对速度命令进行切换或修剪。由此，解决现有的电动载具在驾驶人执行上述操作时，容易发生驾驶人短暂的失去对电动载具的运动行为的控制性的问题。

参阅图2，为本发明的使用多电机系统的电动载具的示意图。一般来说，电动载具可以分为使用单一驱动器来控制单颗马达的单电机系统，以及使用至少一驱动器来控制复数马达的多电机系统。图2的实施例是以多驱动器控制多电机系统的电动载具来进行说明，但本发明并不以多电机系统的电动载具为限。

如图2所示，一辆电动载具内部可具有第一驱动器21、感测特定数据并提供给第一驱动器21的第一感测器22、依据特定信息对第一驱动器21进行控制的第一周边控制器23以及从第一驱动器21接收速度命令或转矩命令而被驱动以进行转动的第一马达24。于多电机系统中，同一辆电动载具内部还可具有独立于第一驱动器21外的第二驱动器31、感测特定数据并提供给第二驱动器31的第二感测器32、依据特定信息对第二驱动器31进行控制的第二周边控制器33以及从第二驱动器31接收速度命令或转矩命令而被驱动以进行转动的第二马达34。

一般来说，第一马达24是受第一驱动器21的控制而转动，而第二马达34是受第二驱动器31的控制而转动，并且第一马达24与第二马达34的转动理论上可各自独立而不互相干扰。本发明中，所述速度命令产生单元可以软体或韧体的方式被配置于第一驱动器21或第二驱动器31中，或是同时被配置于第一驱动器21以及第二驱动器31中而独立运作，但不加以限定。

如图2所示，电动载具还可具有连接第一驱动器21以及第二驱动器31以接收马达信息并加以显示供驾驶人读取信息的仪表(meter)41。并且，电动载具还具有电池42以提供系统运作的电力，所述电池42通过开关43连接第一驱动器21与第二驱动器31。当开关43导通时(例如驾驶人以钥匙发动电动载具后)，第一驱动器21与第二驱动器31接受电池42的电力而启动，并且可依据基于驾驶人对于油门单元(图未标示)的操控产生的油门信号，以及本发明的速度命令产生单元来产生用以控制第一马达24/第二马达34的速度命令或转矩命令。另外，所述电池42还可通过继电器(relay)44连接第一驱动器21与第二驱动器31，以通过继电器44对电池42提供的电力进行调节或转换。

续请参阅图3，为本发明第一具体实施例的速度命令产生单元的方块图。如图3所示，基于所要执行的功能进行划分，本案的速度命令产生单元可被区分为多个可独立或偕同运作的功能模块，其中至少包括油门模块51、计算模块52、机械刹车感知模块53、刹车方式选择模块54、切换模块55及修剪模块56。值得一提的是，上述模块包括以程序码实现的软体模块，以及用以和电动载具上的物理部件进行连接的物理模块如电路，但不加以限定。

所述油门模块51主要用以连接电动载具上的物理油门单元(图未标示)，以基于驾驶人施加在油门单元上的外部操作(例如踩踏油门踏板或转动油门把手)产生对应的油门操作信号。于一实施例中，速度命令产生单元是基于驾驶人对油门单元的操作来直接产生速度命令的输出值63(即，不需要对速度命令进行切换或修剪)。因此，油门模块51可以直接将所述油门操作信号作为速度命令的设定值61。

所述计算模块52连接油门模块51，用以从油门模块51接收所述设定值61，并且基于设定值61来提供所述速度命令的计算值62。于一实施例中，所述计算模块52相似于相关技术中所使用的速度控制器(即，具有基本的加减速功能以及S区线功能)，于此不再赘述。

在周期性的检测过程及于不需要对速度命令进行切换或修剪的情况下，计算模块52会在输出所述计算值62后，将计算值62作为前一次计算值64再回传至计算模块52的输入端，以基于所述设定值61及前一次计算值64产生下一个周期的计算值62。

所述机械刹车感知模块53主要可为一种物理模块，用于在电动载具的运作期间周期性地检测电动载具的机械刹车(图未标示)的致动状态。当机械刹车被致动时，代表驾驶人主动进行了刹车的动作；当机械刹车未被致动时，代表驾驶人并没有主动刹车的意愿。

于一实施例中，所述机械刹车感知模块53可为一种与电动载具的机械刹车具有直接接触关系的机械式检测器(例如设置在刹车踩板下方的制动开关)，或是不与机械刹车直接接触的电子式检测器(例如通过光遮断信号来判断刹车踩板的深度的光感测器)。但是，上述仅为本发明的其中一种具体实施方式，但并不以上述为限。

本发明的速度命令产生单元主要是应用于以电池进行供电的电动载具，而部分的电动载具进一步具有马达回升刹车辅助功能。此类技术又称为能源回升刹车(energyrecovery brake)功能、动能回收系统(kinetic energy recovery system,KERS)功能或回充刹车(regenerative braking)功能，依厂商各自技术及定名而异，主要是指能利用马达刹车时经由动能回收电能的相关技术，于此不赘述。于一实施例中，所述刹车方式选择模块54可为软体模块或物理模块(例如电动载具上的图形化界面)，以供驾驶人操作选择是否要启动所述马达回升刹车辅助功能。

具体地，刹车方式选择模块54可在驾驶人选择了刹车方式后产生并提供对应的刹车方式选择信号。例如，当马达回升刹车辅助功能被开启时输出信号“1”，代表有回升刹车需求；当马达回升刹车辅助功能未被开启时输出信号“0”，代表无回升刹车需求。当机械刹车于电动载具的运作过程中被检测其状态为致动时，所述切换模块55即可再基于刹车方式选择模块54提供的刹车方式选择信号来进行电动车辆的刹车方式的切换(即，进行马达回升刹车辅助或不进行马达回升刹车辅助)。

所述切换模块55主要为一种软体模块，并且连接所述计算模块52、机械刹车感知模块53以及刹车方式选择模块54。所述切换模块55用以依据电动车辆的机械刹车的致动状态65来决定是否要对速度命令的输出值63进行切换或修剪，由此避免驾驶人致动/释放机械刹车时可能短暂失去对电动载具的运动行为的控制性的问题。

如图3所示，切换模块55主要由计算模块52接收速度命令的计算值62、由机械刹车感知模块53接收机械刹车的致动状态65、由刹车方式选择模块54接收刹车方式选择信号、并且接收马达(例如图2所示的第一马达24及/或第二马达34)当前检测的马达转速66。

于第一实施例中，切换模块55是于本次(即，本次检测周期)取样时机械刹车未被致动(即，所述机械刹车致动状态65指出机械刹车未被致动)，并且一个修剪标记被设定为第一内容时，认定驾驶人并没有使用机械刹车。此时，切换模块55直接将计算模块52提供的计算值62作为基础，以产生速度命令的输出值63。换句话说，切换模块55可直接以此笔计算值62作为输出值63并输出至马达以驱动控制马达。于此实施例中，切换模块55并未对速度命令的输出值63进行任何处理。本实施例中，所述第一内容可例如为禁能(Disable)或参数“0”以利软体判读。

于第二实施例中，切换模块55是于本次取样时机械刹车未被致动，而所述修剪标记被设定为第二内容时(相异于前述第一内容)，认定机械刹车的致动状态产生了变化。此时，切换模块55将马达当前的马达转速66作为基础，对速度命令进行修剪以产生速度命令的输出值63。换句话说，切换模块55可直接将马达当前的马达转速66作为输出值63并输出至马达以驱动控制马达。本实施例中，所述第二内容可例如为使能(Enable)或参数“1”。

于本实施例中，切换模块55令马达转速66与速度命令的输出值63两者保持一致，由此避免因为速度命令与实际的马达转速66不一致所造成的不舒适感。

于第三实施例中，切换模块55是于本次取样机械刹车被致动时，基于刹车方式选择信号来切换刹车方式(即，进行马达回升刹车辅助或是不进行马达回升刹车辅助)。并且，切换模块55将所述刹车方式选择信号作为基础，以产生速度命令的输出值63。具体地，当马达回升刹车辅助功能启动时，电动载具可以通过马达减速控制时的反向力矩来获得既有机械刹车以外的额外的刹车力，更容易控制电动载具减速并减轻机械刹车的负担(如，减少来令片磨损)；若没有启动马达回升刹车辅助功能，则电动载具仅通过驾驶人对机械刹车的操作来达到减速目的。由于电动载具在马达回升刹车辅助功能启动/未启动时的总合刹车力度不同，因此切换模块55需要对速度命令的输出值63进行额外的处理以达行驶平稳。

本实施例中，所述切换模块55主要可在本次取样机械刹车被致动时，并且刹车方式选择信号指出马达回升刹车辅助功能未被致动时，将马达当前的马达转速66作为基础，以产生速度命令的输出值65。换句话说，切换模块55可直接将马达当前的马达转速66作为输出值63并输出至马达以驱动控制马达。此时，由于速度命令与实际的马达转速66调整为相同，驱动器将不会有转矩输出。于此状态下，马达完全不出力，而完全通过驾驶人对于机械刹车的操作来进行刹车，可使减速控制更容易执行且避免机械刹车的过度损耗(如，部分的刹车力道用于抵抗马达转矩)。

另外，切换模块55在本次取样机械刹车被致动并且刹车方式选择信号指出马达回升刹车辅助功能被致动时，改为采用零速命令作为基础，以产生速度命令的输出值65。换句话说，切换模块55可直接将零速命令作为输出值63并输出至马达以驱动控制马达。此时，由于速度命令为零，驱动器将会计算并输出一个较大的反向力矩给马达进行减速。于此状态下，电动载具可以同时由此由马达回升刹车的反向力矩以及机械刹车的刹车力道来共同实现减速的目的，使减速控制更容易执行且避免机械刹车的过度损耗(如，马达提供反向力矩辅助使机械刹车力道可以减少)。

所述修剪模块56主要用以对机械刹车在上一个周期检测时的致动状态65进行标记，以决定本次是否要先对已计算的速度命令的输出值63进行修剪(Trim)处理再予输出。如图3所示，本发明中的修剪处理，指的是决定要将前一次计算值64输入至计算模块52，以令切换模块55基于正常的计算值62来产生输出值63(即，不对输出值63进行修剪)，或是决定将当前的马达转速66输入计算模块52，以令切换模块55基于马达转速66来产生输出值63(即，将原本的输出值63修剪为与马达转速66一致的另一输出值63)。

所述修剪模块56主要连接至机械刹车感知模块53以及计算模块52，并且，修剪模块56可从机械刹车感知模块53接收机械刹车的致动状态65。于一实施例中，修剪模块56于前次取样机械刹车未被致动时，将所述修剪标记设定为第一内容(图3中以标记“0”呈现)，代表修剪处理的决定为禁能状态。于另一实施例中，修剪模块56于前次取样机械刹车被致动时，将所述修剪标记设定为第二内容(图3中以标记“1”呈现)，代表修剪处理的决定为使能状态。

于前述实施例中，若切换模块55判断本次取样机械刹车未被致动，并且当前修剪标记被设定为第一内容，则表示驾驶人在上一个周期检测没有致动机械刹车，并且在本周期(即，本次检测时)也没有致动机械刹车，则表示驾驶人仍无减速需求。若切换模块55判断本次取样机械刹车未被致动，但当前修剪标记被设定为第二内容，则表示驾驶人在上一个周期检测有致动机械刹车，但在本周期中已经释放机械刹车(即，机械刹车的致动状态65产生了变化)，则表示驾驶人满意当前速度，甚至可能需要加速(故释放机械刹车)。通过机械刹车的致动状态及修剪标记的设定，本发明的速度命令产生单元可以判断驾驶人是否有维持当前速度或进行加速的意图。

在考虑了电动载具的所有数据包括上一个周期的计算值(即，前一次计算值64)、机械刹车在本周期的致动状态、机械刹车在上一个周期的致动状态65(即，修剪标记)、马达当前的马达转速66以及刹车方式选择信号等信息后，切换模块55可以决定如何调整最后的输出值63，并且再将调整后的输出值63输出至马达，以驱动控制马达的运转。

如图3所示，本发明的速度命令产生单元可进一步包括等待模块57，所述等待模块57主要为一个连接计算模块52的软体模块。

具体地，电动载具可通过内部的感测器(图未标示)持续检测马达的转矩以及转矩电流，并且判断转矩是否饱和，以及转矩电流是否饱和，意即，判断驱动器的输出是否达到了上限。若驱动器的输出达到了上限(即，转矩饱和或转矩电流饱和状态)，代表即使驾驶人持续操作油门以进行加速，电动载具的马达也已经无法产生多余的力量。此时，本发明的速度命令产生单元可以通过等待模块57锁着速度命令(主要为锁定速度命令的设定值61)，以达到使速度命令进行等待的效果，例如，暂不理会油门操作信号直到转矩或转矩电流饱和状态解除。

于一实施例中，等待模块57是在马达的转矩以及转矩电流皆未饱和时，将等待标记设定为一个第三内容(例如将等待标记设定为“不等待(non-waiting)”或是参数“0”以利软体判读)，以代表不需要使速度命令进行等待，可正常受理速度命令设定值61。并且，等待模块57在马达的转矩或是转矩电流饱和时，将等待标记设定为一个第四内容(例如将等待标记设定为“等待(waiting)”或是参数“1”)，以代表需要使速度命令进行等待，且等待标记内容更改前暂不受理速度命令设定值61。

值得一提的是，于前文的实施例中，所述计算模块52主要是于本次取样机械刹车未被致动、所述修剪标记被设定为第一内容(即，前次取样时机械刹车也未被致动)，并且等待标记为该第三内容(即，马达的转矩以及转矩电流都没有饱和)时，则依据速度命令的设定值61来提供对应的计算值62，不进行速度命令的修剪，也不等待。

另外，所述计算模块52还可于本次取样机械刹车未被致动、所述修剪标记为被设定为第一内容，并且等待标记为第四内容(即，马达的转矩或者转矩电流饱和)时，判断所述设定值61是否小于所述计算值62(即，判断驾驶人是否释放了油门并意图减速，但当前尚未致动机械刹车)。于此实施例中，计算模块52可预先于所述设定值61小于所述计算值62时，依据马达当前的马达转速66提供对应的计算值62(相当于在图3中，将所述修剪标记设定为“1”的信号路径)使行驶稳定减少顿挫。并且，计算模块52于设定值61大于或等于计算值62时忽略当前计算值62(即，判断转矩或转矩电流已饱和，且驾驶人意图加速，使速度命令进行等待)，并且直接将上个周期的计算值(即，前一次计算值64)作为本周期的计算值62(相当于在图3中，将所述修剪标记设定为“0”的信号路径)。

承上所述，在确定了计算值62后，驱动器再由切换模块55将计算模块52所提供的计算值62作为基础，以产生速度命令的输出值63。

本发明中，所述等待模块57主要用以解决马达的转矩或转矩电流饱和的问题。所述修剪模块56主要用以解决本次取样时驾驶人从速度命令等待状态释放油门以进行减速，或是释放机械刹车以进行加速时，造成当前的速度命令与实际的马达转速不符的问题。所述切换模块55主要是用以于驾驶人使用机械刹车时，更区别马达回升刹车辅助功能开启/未开启时对于速度命令的影响。

通过上述模块的设计，本发明的速度命令控制单元可以在驾驶人使用机械刹车及刹车回升辅助功能时对速度命令的输出值63进行切换或修剪，以使速度命令与实际的马达转速66达成一致，解决短暂失去刹车力的问题。另外，当驾驶人重踩油门加速或释放油门减速时，本发明的速度命令控制单元也可以通过使速度命令进行等待，让速度命令与实际的马达转速66达成一致，解决驾驶人可能会短暂失去对电动载具的控制力的问题。而当驾驶人令电动载具进行重载或爬坡时，本发明的速度命令控制单元亦可通过对速度命令的等待/修剪，迅速对速度命令进行处理，以解决驾驶人会短暂失去对电动载具的控制力的问题。

请同时参阅图3及图4，其中图4为本发明第一具体实施例的速度命令产生方法的流程图。本发明进一步公开了一种用于电动载具中的速度命令产生方法(下面将于说明书中简称为产生方法)，所述产生方法可由如图3所示的速度命令产生单元来实现，并且主要应用于电动载具的驱动器中，以控制电动载具的马达。

值得一提的是，图4公开的主要是一组程序码的运算逻辑。本发明将速度命令产生单元从开始至结束的节点间执行一次图4所示的运算逻辑所需的时间，视为一个周期。并且，于电动载具的运作期间，速度命令产生单元会循环地持续执行图4所示的运算逻辑进行检测。

如图4所示，本发明中电动载具的驱动器(搭载了所述速度命令产生单元)会于电动戴具的运作期间持续检测机械刹车的致动状态65(步骤S10)，并且通过致动状态65判断驾驶人在本周期检测中是否致动了机械刹车。当驱动器判断机械刹车在本周期中被致动时，进一步判断电动载具的马达回升刹车辅助功能是否被启动(步骤S12)，并且对应设定一个切换标记。

于一实施例中，驱动器可将切换标记设定为第五内容(例如设定为“无回升(non-recovering)”或是参数“0”已利软体判读)或第六内容(例如设定为“有回升(recovering)”或是参数“1”)，其中，切换标记被设定为第五内容时表示所述马达回升刹车辅助功能未被致动，而当切换标记被设定为第六内容时表示所述马达回升刹车辅助功能被致动。值得一提的是，驱动器在判断机械刹车被致动并且切换标记已被设定后，即可基于切换标记的内容来控制电动载具执行对应的刹车方式(即，使用/不使用马达回升刹车辅助功能)。

上述仅为本发明的其中一个具体实施方式，但并不以此为限。

于同一个检测周期中，当驱动器判断所述马达回升刹车辅助未被开启时(即，所述切换标记被设定为第五内容)，则将电动载具的马达当前的马达转速66作为基础，以产生速度命令的输出值63(步骤S14)。而当驱动器判断所述马达回升刹车辅助被启动时(即，所述切换标记被设定为第六内容)，则将零速命令作为基础，以产生速度命令的输出值63(步骤S16)。于步骤S14或步骤S16后，驱动器即可(通过切换模块55)决定最终的输出值63，并且将输出值63输出至马达以对马达进行驱动控制(步骤S18)。

值得一提的是，在步骤S16中，驱动器主要是将零速命令作为速度命令的输出值63。因此，驱动器基于此输出值63所产生的转矩命令可能会过大，进而造成电动载具的刹车过猛，电池瞬间的回充功率太高，使得电池无法负荷的问题。为了解决上述问题，有必要对驱动器所计算的转矩命令进行抑制。

请同时参阅图5，本发明第一具体实施例的转矩命令上限的示意图。于图5的实施例中，电动载具的驱动器进一步具有控制器71及转矩限制表单72，其中，转矩限制表单72记录了电动载具的马达在不同速度下的转矩上限。具体地，所述转矩上限是指马达在原厂生产时即已设定，在不会对马达造成伤害的前提下马达所能负荷的最大转矩。

于一实施例中，所述控制器71可例如为比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制器，或是不使用微分功能的PID控制器(即，为PI控制器)，不加以限定。本实施例中，控制器71是基于前述速度命令的输出值63、当前的马达转速66以及马达的转矩上限来计算出马达的转矩命令67，并通过转矩命令67控制马达进行正向旋转或反向旋转。其中，所述转矩命令67不会超过转矩限制表单72中记录的转矩上限，例如马达以反向旋转时将进入发电模式，过大的转矩可能造成过大的电流回灌至电池造成电池损坏。

具体地，控制器71主要是将速度命令的输出值63与当前的马达转速66的差值作为输出，以计算出用以控制马达的转矩命令67。上述控制器71计算转矩命令67的方法为本技术领域中的常用技术手段，于此不再赘述。

本发明中，控制器71基于电动载具马达当前的马达转速66查询所述转矩限制表单72，以取得对应的转矩上限。于一实施例中，电动载具可以进一步设置一个油门感测器(图未标示)，例如为制动开关或光遮断器，用以检测油门单元的踩踏深度。但是，上述仅为本发明的其中一个实施范例，但不以此为限。

接着，控制器71将计算所得的转矩命令67与所取得的转矩上限进行比较，判断转矩命令67是否超过马达的转矩上限。若转矩命令67没有超过转矩上限，控制器71可直接将转矩命令67输出至马达。若转矩命令67超过了转矩上限，则控制器71以转矩上限来更新转矩命令67，再将更新后的转矩命令67输出至马达来驱动控制马达。

通过上述技术手段，可以有效避免在马达回升刹车辅助功能被启动时，因为转矩过大造成刹车过猛，电池无法负荷过大回灌电流而造成损坏的问题。

回到图4，若电动载具的驱动器于步骤S10中判断机械刹车在本周期检测没有被致动时，则可进一步判断机械刹车在上一次取样时(即，上一个周期检测)中是否被致动(步骤S20)，并且设定一个对应的修剪标记。如前文中所述，驱动器主要是在判断机械刹车于上一个周期没有被致动时，将修剪标记设置为第一内容(例如设定为“禁能”或是参数“0”)，并且在判断机械刹车于上一个周期被致动时，将修剪标记设置为第二内容(例如设定为“使能”或是参数“1”)。

本实施例中，若机械刹车于上一个周期没有被致动(即，修剪标记为第一内容)，则驱动器将计算模块52所输出的速度命令的计算值62作为基础，以产生速度命令的输出值63(步骤S22)。反之，若机械刹车于上一个周期有被致动(即，修剪标记为第二内容)，则驱动器对速度命令进行修剪，此时，驱动器是将马达当前的马达转速66作为基础，以产生速度命令的输出值63(步骤S24)。

具体地，在执行图4中的步骤S22时，代表机械刹车在上一个周期以及本周期皆没有被致动，也就是说机械刹车的致动状态至少于一段时间内持续没有改变。因此，驱动器可直接将计算模块52输出的计算值62作为基础来产生输出值63，而不需要对速度命令进行处理、修剪以加速运算。而在执行图4中的步骤S24时，代表机械刹车在上一个周期被致动，但在本周期中驾驶人已经释放了机械刹车，也就是说机械刹车的致动状态已经改变，驾驶人可能想要保持定速或加速。因此，驱动器将速度命令的输出值63修剪成马达转速66，由此避免因为速度命令61与马达实际转速66不一致所造成的不舒适感。

于步骤S22或步骤S24后，驱动器即可(通过切换模块55)决定最终的输出值63，并且将输出值63输出至马达以对马达进行驱动控制(步骤S18)。

具体地，如图3所示，驱动器使用的速度命令产生单元中还可包含有等待模块57。在机械刹车于上一个周期以及本周期都没有被致动的情况下，驱动器可进一步考虑等待模块57所设定的等待标记，以决定如何处理速度命令。

请同时参阅图6，为本发明第二具体实施例的速度命令产生方法的流程图。本实施例中，驱动器是先判断机械刹车在上一个周期检测以及本周期检测都没有被致动(步骤S30)，此时，驱动器将油门模块51发出的油门操作信号作为速度命令的设定值61(步骤S32)。接着，驱动器判断马达的转矩或是转矩电流是否饱和(步骤S34)。

若于步骤S34中判断转矩以及转矩电流皆没有饱和，则驱动器可将所述等待标记设定为一个第三内容(例如设定为“不等待”或是参数“0”以利软体判读)，以代表在本周期中不需要使速度命令进行等待。此时，驱动器依据所述速度命令的设定值61来提供对应的一笔速度命令的计算值52(步骤S36)，并且将计算值52作为基础，以产生速度命令的输出值63以驱动控制马达(步骤S38)。换句话说，于步骤S36及步骤S38中，驱动器不对速度命令进行处理或修剪，而是依照一般程序，基于油门操作信号以及前一次计算值64(即，上一个周期的速度命令计算值62)来直接计算速度命令的输出值63，即，跳过(bypass)速度命令修剪处理。

若于步骤S34中判断马达的转矩饱和，或是马达的转矩电流饱和，则驱动器可将所述等待标记设定为一个第四内容(例如设定为“等待”或是参数“1”)，以代表在本周期中需要使速度命令进行等待。此时，驱动器进一步判断所述设定值61是否小于计算模块52提供的计算值62(步骤S40)，即，判断驾驶人是否释放油门且有减速的意图。

若于步骤S40中判断设定值61大于或等于计算值62，则代表驾驶人并没有减速的意图，甚至可能加速。此时，驱动器可忽略本次的计算值62(步骤S42)，并且直接将上个周期的计算值(即，前一次计算值64)作为基础，以产生本周期的速度命令的输出值63以驱动控制马达(步骤S44)，即，跳过(bypass)速度命令修剪处理。

另一方面，若于步骤S40中判断设定值61小于计算值62，代表驾驶人释放油门意图且有减速意图。此时，驱动器改为依据马达当前的马达转速66来提供计算值62(即，计算模块52以马达转速66取代前一次计算值64输入计算模块52)，并将此计算值62作为基础，以产生本周期的速度命令的输出值63以驱动控制马达(步骤S46)。

如上所述，本发明的速度命令产生单元与产生方法将电动载具上的本次与前次检测机械刹车的致动状态、驾驶人选择的刹车方式以及马达转矩上限、转矩电流的状况等信息作为依据，对速度命令进行切换或修剪，由此可以解决在电动载具的输出转矩饱和，或是驾驶人踩踏机械刹车时，可能短暂失去对电动载具的运动行为的控制性的问题。

请参阅图7A和图7B、图8A和图8B及图9A和图9B，分别为本发明第一具体实施例至第三具体实施例的速度命令优化示意图。其中，图7A和图7B公开了在驾驶人致动了机械刹车时的情境，图8A和图8B公开了在驾驶人重踩油门加速以及释放油门减速时的情境，图9A和图9B则公开了在驾驶人使用电动载具进行重载或爬坡时的情境。

如图7A和图7B所示，于相关技术中(如图7A所示)，如以横轴为时间，纵轴的马达转速81在电动载具开始加速时会稍落后速度命令82(附图左半部)，以及会因为机械刹车提供的刹车力矩而先快速下降(附图右半部方框部分)，但速度命令82并没有因为机械刹车的致动而被修改，因而会造成顿挫。此时，因为速度命令82大于实际的马达转速81，所以控制器仍会计算出正向的转矩命令。马达在接收转矩命令后会产生抵抗机械刹车的加速力矩，使得刹车效率下降，甚至会令电动载具在短时间内无刹车力。于此情况下，驾驶人会感到异常的乘坐感以及非预期的运动行为。

于本发明中(如图7B所示)，在机械刹车被致动时(附图右半部方框部分)，除了马达转速91下降之外，速度命令92也会被立刻修改(例如图4的步骤S14所示其值被指定为当前的马达转速)。此时，因为速度命令92与马达转速91一致，控制器不会计算所述转矩命令，因此马达不会产生抵抗机械刹车的加速力矩。由图7A和图7B可看出，若采用本发明的技术方案，则驾驶人在致动机械刹车时不会有异常的乘坐感，亦不会感受到非预期的运动行为。

接着如图8A和图8B所示，于相关技术中(如图8A所示)，当驾驶人重踩油门加速，使得马达出现转矩饱和的现象时，将如附图中转矩83的曲线所示，于连续重踩油门后，转矩83曲线趋于水平无法再增加，此时马达转速81会无法有效追踪速度命令82。因为在相关技术中驱动器并没有对速度命令82进行适当的处理，即使驾驶人于此时释放油门，电动载具也不会马上减速，而是要等到速度命令82持续下降并且低于马达转速81后，才会开始进行减速。于此情况下，驾驶人将会短暂的失去对电动载具的控制。

于本发明中(如图8B所示)，驱动器在转矩93饱和时(附图中的方框部分)使速度命令92进行等待(例如图6所示的步骤S42与步骤S44，忽略当前速度命令且以前次计算值为基础)，此时速度命令92的加速度因为触发命令等待而小于预设值，所以速度命令92与马达转速91可以保持一致，例如图6所示的步骤S46，依据当前马达转速作为计算值。

此外，如附图左半部示意的虚线比对，使用本发明的方法当驾驶人持续操作油门意图加速但转矩93已经饱和时(如附图左半部方框区间)，此时实际计算的速度命令92并非沿着虚线爬升，而是因转矩93的曲线饱和而持续修正速度命令92曲线，以使速度命令92贴近当前马达转速91。如此一来，当驾驶人释放油门时，电动载具就可以马上反应油门操作信号而做出对应的减速动作(如附图右半部)。由图8B可看出，若采用本发明的技术方案，则驾驶人不会因为转矩饱和而短暂的失去对电动载具的控制。

接着如图9A和图9B所示，于相关技术中(如图9A所示)，当驾驶人操作电动载具进行重载或爬坡，使得马达出现转矩饱和的现象时，马达转速81会无法有效追踪速度命令82。此时，如附图右半部所示，因为在相关技术中驱动器并没有对速度命令82进行适当的处理，故在驾驶人释放油门后(速度命令82曲线自平缓开始下滑)，电动载具并不会马上减速(马达转速81曲线并未立即跟随下滑)，而是要等到速度命令82持续下降并且低于马达转速81后，才会开始进行减速。于此情况下，驾驶人将会短暂的失去对电动载具的控制。

于本发明中(如图9B所示)，驱动器在转矩饱和时使速度命令92进行等待，并且在驾驶人释放油门时，通过对速度命令92进行修剪，使得电动载具可以马上反应油门操作信号而做出对应的减速动作(例如图6所示的步骤S46，依据当前马达转速作为计算值)。由图9B可看出，采用本发明的技术方案，驾驶人不会因为转矩饱和而短暂的失去对电动载具的控制，如附图右半部所示在驾驶人放开油门瞬间即以马达当前速度计算速度命令，而不需等待一段时间。

以上所述仅为本发明的较佳具体实例，非因此即局限本发明的专利范围，故凡运用本发明内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的范围内，合予陈明。

Claims (10)

1.一种用于电动载具中的速度命令产生单元，应用于一电动载具的一驱动器中，该驱动器用以驱动该电动载具的一马达，并且该速度命令产生单元包括：

一油门模块，依据一外部操作产生的一油门操作信号计算一速度命令的一设定值；

一计算模块，基于该设定值产生该速度命令的一计算值；

一机械刹车感知模块，持续检测该电动载具的一机械刹车的一致动状态；

一刹车方式选择模块；

一修剪模块，连接该机械刹车感知模块及该计算模块，其中该修剪模块于前次取样该机械刹车未被致动时将一修剪标记设定为禁能，并且于前次取样该机械刹车被致动时将该修剪标记设定为使能；及

一切换模块，连接该计算模块、该机械刹车感知模块、该刹车方式选择模块及该修剪模块，依据该机械刹车感知模块于本次取样该机械刹车未被致动且该修剪标记为禁能时，将该计算值作为基础以产生该速度命令的一输出值以驱动控制该马达，于本次取样该机械刹车未被致动且该修剪标记为使能时，将该马达当前的一马达转速作为基础以产生该速度命令的该输出值以驱动控制该马达，并且于本次取样该机械刹车被致动时，基于该刹车方式选择模块提供的一刹车方式选择信号进行刹车方式的切换，并将该刹车方式选择信号作为基础以产生该速度命令的该输出值以驱动控制该马达。

2.如权利要求1所述的用于电动载具中的速度命令产生单元，其中该刹车方式选择模块提供该刹车方式选择信号以表示一马达回升刹车辅助功能是否被启动，并且该切换模块于本次取样该机械刹车被致动且该刹车方式选择信号指出该马达回升刹车辅助功能未被启动时，将该马达转速作为基础以产生该输出值，并且该切换模块于本次取样该机械刹车被致动且该刹车方式选择信号指出该马达回升刹车辅助功能被启动时，将一零速命令作为基础以产生该输出值。

3.如权利要求2所述的用于电动载具中的速度命令产生单元，还包括：

一转矩限制表单，记录该马达于不同速度下的一转矩上限；及

一控制器，基于该输出值、该马达转速以及该转矩上限计算该马达的一转矩命令，其中该转矩命令不超过该转矩上限。

4.如权利要求1所述的用于电动载具中的速度命令产生单元，还包括连接该计算模块的一等待模块，多个所述待模块于该马达的一转矩以及一转矩电流皆未饱和时将一等待标记设定为不等待，其中该计算模块于本次取样该机械刹车未被致动、该修剪标记为禁能、且多个所述待标记为不等待时，依据该设定值提供该计算值，并且该切换模块将该计算值作为基础以产生该输出值。

5.如权利要求4所述的用于电动载具中的速度命令产生单元，其中该计算模块于该转矩或该转矩电流饱和时将多个所述待标记设定为等待，并于本次取样该机械刹车未被致动、该修剪标记为禁能、且多个所述待标记为等待时，判断该设定值是否小于该计算值，于该设定值大于或等于该计算值时忽略该计算值，并将上个周期的该计算值作为本周期的该计算值，而于该设定值小于该计算值时依据该马达转速提供该计算值。

6.一种用于电动载具中的速度命令产生方法，应用于一电动载具的一驱动器中，该驱动器用以驱动该电动载具的一马达，该驱动器包括一速度命令产生单元，该速度命令产生单元依据一油门信号计算一速度命令的一设定值，并基于该设定值产生该速度命令的一计算值，该速度命令产生方法包括：

a)持续检测该电动载具的一机械刹车的一致动状态；

b)依据前次取样时的该致动状态设定一修剪标记，其中该修剪标记为禁能时表示前次取样时该机械刹车未被致动，且该修剪标记为使能时表示前次取样时该机械刹车被致动；

c)于该步骤a)判断本次取样时该机械刹车未被致动，且于该步骤b)设定该修剪标记为禁能时，将该速度命令于本次取样的该计算值作为基础以产生该速度命令的一输出值；

d)于该步骤a)判断本次取样时该机械刹车未被致动，且于该步骤b)设定该修剪标记为使能时，将该马达当前的一马达转速作为基础以产生该速度命令的该输出值；

e)于该步骤c)或该步骤d)后，将该输出值输出至该马达以驱动控制该马达；及

f)于该步骤a)判断本次取样该机械刹车被致动时，基于一刹车方式选择信号进行刹车方式的切换，并将该刹车方式选择信号作为基础以产生该速度命令的该输出值以驱动控制该马达。

7.如权利要求6所述的用于电动载具中的速度命令产生方法，其中该步骤f)包括：

f1)依据该刹车方式选择信号设定一切换标记，其中该切换标记为无回升时表示一马达回升刹车辅助功能未被启动，该切换标记为有回时表示该马达回升刹车辅助功能被启动；

f2)于该切换标记为无回升时，将该马达转速作为基础以产生该速度命令的该输出值；

f3)于该切换标记为有回升时，将一零速命令作为基础以产生该速度命令的该输出值；及

f4)于该步骤f2)或该步骤f3)后，将该输出值输出至该马达以驱动控制该马达。

8.如权利要求6所述的用于电动载具中的速度命令产生方法，其中该步骤e)或该步骤f)后还包括：g)基于该输出值、该马达转速以及一转矩上限计算该马达的一转矩命令，其中该转矩命令不超过该转矩上限。

9.如权利要求6所述的用于电动载具中的速度命令产生方法，其中该步骤c)包括：

c1)判断该马达的一转矩是否饱和；

c2)判断该马达的一转矩电流是否饱和；及

c3)于该转矩及该转矩电流皆未饱和时，依据该设定值提供该计算值，并将该计算值作为基础以产生该输出值。

10.如权利要求9所述的用于电动载具中的速度命令产生方法，其中该步骤c3)之后还包括：

c4)于该转矩或该转矩电流饱和时，判断该设定值是否小于该计算值；

c5)于该设定值大于或等于该计算值时忽略该计算值，并将上个周期的该计算值作为基础以产生该输出值；及

c6)于该设定值小于该计算值时依据该马达转速提供该计算值，并将该计算值作为基础以产生该输出值。

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