CN201065071Y - 具有防飞车功能的电动车的电控装置 - Google Patents

Abstract

一种具有防飞车功能的电动车的电控装置，包括：一电压源，一端为高电压端而另一端为接地，且高电压端与接地之间设一导通部；一马达，用以驱动一电动车前进；马达设于导通部上；一车速控制闸，是设于导通部上；其至少具有一输入端、一输出端及一控制端；输出端接地；控制端是接受一油门把手控制信号，进而控制马达转动；一安全闸，是设于该导通部上，且安全闸是常闭开关；一启动条件判断模块，是至少具有一启动条件输出端，其用以控制安全闸；当下列启动条件同时成立，则使安全闸由常闭状态变成断路，启动条件为：一把手电压信号低于一预定的参考值；车速控制闸的输入端的平均后电压值小于一第一电压值。本实用新型安全性提高，结构简单，成本低。

Description

具有防飞车功能的电动车的电控装置

技术领域

本实用新型涉及一种电动车辆，尤其涉及一种其兼具安全性提高以及结构简单成本低的具有防飞车功能的电动车的电控装置。

背景技术

一般的电动车辆(例如电动自行车、电动车、电动代步车等)是由电动马达来驱动车辆前进，使用者则通过一油门把手来控制车速，其电控系统可简化为图1所示的电路。

首先，将一油门把手的旋转角度81转换成一把手电压信号82(例如介于1至4V)，然后与一个预定的锯齿形波信号83经过一运算放大器84后，转换成一般的脉冲宽度调变信号(简称PWM)，其可控制一接地闸85的开或关，进而使一马达86动作或不动作。

举例来说，如图2所示，若使用者希望低速前进，则将旋转角度保持在18度(假设全开为90度，即相当于全速的20％开启状)，其电压为最高电压的20％(如第一电压值V1所示)，则经过处理后的脉冲宽度调变信号为20％ON、80％OFF的信号(如第一波形曲线L1所示)，故，马达86也会在预定单位时间内20％动作、80％不动作，使车子低速前进。

反之，若使用者希望高速前进，旋转角度保持在72度(假设全开为90度，故相当于80％开启状)，其电压为最高电压的80％(如第二电压值V2所示)，则经过处理后的脉冲宽度调变信号变成80％ON、20％OFF的信号(如第二波形曲线L2所示)，故，马达86也会在单位时间内80％动作、20％不动作，使车子高速前进。

为方便说明，先定义一第一点P1，其介于该运算放大器84与该接地闸85之间，且定义一第二点P2，其介于该接地闸85与该马达86之间。然而，万一此接地闸85损坏(形成短路)，则不论第一点P1的信号为ON或OFF，第二点P2的电压一直维持零电位(因为已接地)，故，马达86也一直动作，一直保持100％的输出，形成一般业界俗称的「飞车」状态。此时，使用者所操控的油门把手的旋转角度81不论是多少，此马达均一直动作，使车子全速前进。若无法用煞车来减速，有可能造成车祸。若硬是用煞车来停车，有可能会使马达烧坏，均十分危险。

因此，有必要研发新技术以解决上述的因接地闸损坏而导致的「飞车」的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种具有防飞车功能的电动车的电控装置，其安全性提高，且结构简单，成本低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于，包括：一电压源，一端为高电压端而另一端为接地，且该高电压端与接地之间设一导通部；一马达，用以驱动一电动车前进；该马达是设于该导通部上；一车速控制闸，是设于该导通部上；其至少具有一输入端、一输出端及一控制端；该输出端是接地；该控制端是接受一油门把手控制信号，进而控制该马达转动；一安全闸，是设于该导通部上，且该安全闸是常闭开关；一启动条件判断模块，是至少具有一启动条件输出端，其用以控制该安全闸；当下列启动条件同时成立，则使该安全闸由常闭状态变成断路，该启动条件为：(a)一把手电压信号低于一预定的参考值；(b)该车速控制闸的输入端的平均后电压值小于一第一电压值。

前述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其中马达的一端是连接该电压源的高电压端，且该马达的另端是连接该安全闸；该车速控制闸，其输入端是连接该安全闸；输出端是经一连接线而接地，且该连接线是位于该导通部上。

前述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其中输出端是经所述连接线上设的一电流感知器而接地。

前述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其中马达、车速控制闸及安全闸是串联于所述导通部上；且其顺序可前后调整。

前述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其中油门把手控制信号是由一油门把手控制模块发出，该油门把手控制模块包括：一第一运算放大器，其具有两输入端，分别输入一锯齿形波信号及把手电压信号；该把手电压信号由一油门把手的旋转角度转换而成，又，该第一运算放大器则输出脉波宽度调变型态的油门把手控制信号。

前述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其中又包括一煞车断电保护模块，至少具有一单向导通元件及一常开型保护开关，彼此串联再接地；当该常开型保护开关接受一煞车信号，则闭合导通，使该把手电压信号降为低电压，一般约为0.4伏特。

前述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其中又包括一防马达发电保护模块，是至少具有一马达发电感知器、一判断电路及一排除控制闸，当该马达发电感知器侦测到的电压小于一预定值；则该判断电路输出一动作信号，使该排除控制闸动作，将所述启动条件判断模块的功能关闭。

前述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其中马达发电感知器为马达电流感知器，其连接于所述车速控制闸的输出端与接地之间。

前述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其中马达电流感知器，是采用铜镍合金或锰铜合金低电阻。

前述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其中安全闸为常闭型继电器。

本实用新型的有益效果是，其安全性提高，且结构简单，成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是现有技术电路示意图

图2是现有技术电路产生的波形示意图

图3是本实用新型的较佳实施例的示意图

图4是本实用新型的部分元件电路一的放大示意图

图5是本实用新型的部分元件电路二的放大示意图

图中标号说明：

10电压源      11高电压端

12导通部      121连接线

20、86马达    30车速控制闸

31输入端                32输出端

321电流感知器           33控制端

34油门把手控制模块      341第一运算放大器

35煞车断电保护模块      351单向导通元件

352常开型保护开关       40安全闸

50启动条件判断模块      501第一条件电路

502第二条件电路         51启动条件输出端

60防马达发电保护模块    61马达发电感知器

62判断电路              Q63排除控制闸

84运算放大器            85接地闸

S1油门把手控制信号      S2、83锯齿形波信号

S3、82把手电压信号      S4、81油门把手的旋转角度

S5煞车信号              C23、C34电容

R11、R12、R21、R22、R31、R32、R33电阻

Q25控制元件             IC13、IC24、IC35运算放大器

P1第一点                P2第二点

V1第一电压值            V2第二电压值

L1第一波形曲线          L2第二波形曲线

具体实施方式

参阅图3及图4，本实用新型为一种具有防飞车功能的电动车的电控装置，其包括：一电压源10、一马达20、一车速控制闸30、一安全闸40及一启动条件判断模块50。

该电压源10，是一端为高电压端11，而另一端为接地，且该高电压端11与接地之间设一导通部12。

此马达20，是用以驱动一电动车前进；该马达20是设于该导通部12上。

该车速控制闸30，设于该导通部12上；其至少具有一输入端31、一输出端32及一控制端33；该输出端32是经一连接线121而接地，且该连接线121是位于该导通部12上；该控制端33是接受一油门把手控制信号S1，进而控制该马达20转动；

该安全闸40，是设于该导通部12上，且该安全闸40是常闭开关(也可以讲是常闭型继电器)；

该启动条件判断模块50，至少具有一启动条件输出端51，其用以控制该安全闸40；当下列启动条件同时成立，则使该安全闸40由常闭状态变成断路，该启动条件为：

(a)一把手电压信号S3低于一预定的参考值；

(b)该车速控制闸30的输入端31的平均后电压值小于一第一电压值。

以上为本实用新型的具有防飞车功能的电动车的电控装置。

在本实用新型的较佳实施例中：

该马达20的一端连接该电压源的高电压端11，且该马达20的另端是连接该安全闸40。

该车速控制闸30，其输入端31是连接该安全闸40；其输出端32是经一电流感知器321而接地，该电流感知器321是位于该连接线121上。

更详细的讲，该马达20、该车速控制闸30及该安全闸40串联于该导通部12上，且其顺序可调整。

该油门把手控制信号S1是由一油门把手控制模块34发出，而该油门把手控制模块34包括：

一第一运算放大器341，其具有两输入端，分别输入一锯齿形波信号S2及该把手电压信号S3，该把手电压信号S3是由一油门把手的旋转角度S4转换而成；又，该第一运算放大器341则输出脉波宽度调变型态的油门把手控制信号S1。

当然，该油门把手控制模块34也可修改为一可程序控制的单晶片、电路或是电脑控制的型态，均属等效替换结构。

其次，为避免踩煞车时马达仍在运转而造成能源浪费的情形，本实用新型可以再包括一煞车断电保护模块35，其至少包括一单向导通元件351及一常开型保护开关352，彼此串联后再接地，当该常开型保护开关352接受一煞车信号S5；该常开型保护开关352将会闭合导通，使该把手电压信号S3因为接地而降为低电压，一般约为0.4伏特(V)。

此外，由于该马达20的输出轴有可能连接到一离合器再输出动力，也有可能直接输出动力(即无离合器状态)。

若属于「无离合器状态」，则必须考虑到有时在电动车下坡时，马达20的转动形成一发电机而发电，此时，为了排除此种特殊状态，可以再包括一防马达发电保护模块60(如图4及图5所示)，其至少包括一马达发电感知器61、一判断电路62及一排除控制闸Q63，当该马达发电感知器61(例如为马达电流感知器)侦测到的电压小于一预定值时，该判断电路62即输出一动作信号，使该排除控制闸Q63动作，将启动条件判断模块50的启动条件输出端51接地，使整个启动条件判断模块50的功能暂时关闭。

该马达发电感知器61为马达电流感知器，其连接于车速控制闸30的输出端32与接地之间，更详细的讲，该马达电流感知器是选自铜镍合金/锰铜合金低电阻。

当然，前述的启动条件判断模块50的(a)及(b)两个条件可分别由一第一条件电路501及一第二条件电路502来完成；如图4所示，在本实用新型的较佳实施例中，此第一条件电路501可以包括一运算放大器IC13、二个电阻R11、R12，假设把手电压信号S3介于1~4V，则利用该二个电阻R11、R12可定出一参考电压值(也可以讲是该第一电压值)，例如1.9V(占全速的48％)，当该把手电压信号S3小于1.9V，则代表「条件(a)成立」。

又，该第二条件电路502可以包括二个电阻R21、R22、一电容C23、一运算放大器IC24及一控制元件Q25。同理，亦可通过该电阻R21、R22而定出另一参考电压(例如0.05V)，该运算放大器IC24可比较一输入端平均后电压值，当它小于该参考电压时，即代表「条件(b)成立」。

其次，前述的防马达发电保护模块60中的判断电路62，如图5所示，其包括一串联至该马达发电感知器61的电阻R31、二个电阻R32及R33、一电容C34及一运算放大器IC35。当自行车在下坡或某些特殊状况下，马达变成发电机，一旦此马达发电感知器61的电压低于一预定门槛，则代表此时的马达为发电机的状态(如果油门把手控制信号S1完全关闭)或马达处于超低负载状态(如果油门把手控制信号S1不完全关闭)，因此，应该要排除这种特殊情形(排除方式如前述，恕不赘述)，以免造成误判。

启动条件判断模块50及防马达发电保护模块60也可修改为一可程序控制的单晶片、电路或是电脑控制的型态，均属于等效替换结构。

参阅下表，为本实用新型与现有装置同时发生车速控制闸损坏后，对于车速控制即马达输出状态(百分比)的比较表：

假设此车速控制闸30已经意外损坏而形成短路，使该马达20形成全速运转(100％输出状)的「飞车」状态。此时，若使用者的把手输入(指占全速的比例)分别为0％、20％、80％及100％时，由图6可清楚的看出，因车速控制闸30已经短路，电流均直接流至地，该输入端31(参阅图3)的平均后电压值几乎为零，一定小于一第一电压值(例如0.05V)，此时条件(a)是成立的。再者，若设定30％的临界值下，当为0％及20％时，此时条件(b)也是成立的。因此，在30％以下的0％及20％时，因本实用新型设有独特防飞车的保护设计，最后的马达20输出均变成0。当使用者的把手输入维持为80％或100％时，虽然均输出为100％，但因使用者本来就打算高速或全速行驶，所以不会有太大的问题。

但是，若使用者的把手输入一旦下降至30％以下或煞车断电保护模块35起作用(其亦产生下降至30％以下的结果)，且此车速控制闸30已经意外损坏而形成短路，则条件(a)及(b)均成立，便能立刻将马达的输出降为0，使车辆减速停止，达到保护使用者的目的。

综上所述，本实用新型的优点及功效可归纳为：

1、安全性提高。当使用者意图在高度行驶时，本实用新型的其中一条件不成立，所以不会立刻将马达停止，但是，使用者的把手输入一旦下降至30％以下，则条件(a)及(b)均成立，便能立刻将马达的输出降为0，使车辆减速停止，达到保护使用者的目的，安全性大幅提高。

2、结构简单成本低。由于本实用新型只需搭配一些简单的电路，实施上相当简易，且成本低，市场竞争力强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于，包括：

一电压源，一端为高电压端而另一端为接地，且该高电压端与接地之间设一导通部；

一马达，用以驱动一电动车前进；该马达是设于该导通部上；

一车速控制闸，是设于该导通部上；其至少具有一输入端、一输出端及一控制端；该输出端是接地；该控制端是接受一油门把手控制信号，进而控制该马达转动；

一安全闸，是设于该导通部上，且该安全闸是常闭开关；

一启动条件判断模块，是至少具有一启动条件输出端，其用以控制该安全闸；当下列启动条件同时成立，则使该安全闸由常闭状态变成断路，该启动条件为：

(a)一把手电压信号低于一预定的参考值；

(b)该车速控制闸的输入端的平均后电压值小于一第一电压值。

2.根据权利要求1所述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于：

所述马达的一端是连接该电压源的高电压端，且该马达的另端是连接该安全闸；

该车速控制闸，其输入端是连接该安全闸；输出端是经一连接线而接地，且该连接线是位于该导通部上。

3.根据权利要求2所述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于所述输出端是经所述连接线上设的一电流感知器而接地。

4.根据权利要求1所述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于所述马达、车速控制闸及安全闸是串联于所述导通部上；且其顺序可前后调整。

5.根据权利要求1所述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于所述油门把手控制信号是由一油门把手控制模块发出，该油门把手控制模块包括：一第一运算放大器，其具有两输入端，分别输入一锯齿形波信号及把手电压信号；该把手电压信号由一油门把手的旋转角度转换而成，又，该第一运算放大器则输出脉波宽度调变型态的油门把手控制信号。

6.根据权利要求1所述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于又包括一煞车断电保护模块，至少具有一单向导通元件及一常开型保护开关，彼此串联再接地；当该常开型保护开关接受一煞车信号，则闭合导通，使该把手电压信号降为低电压。

7.根据权利要求1所述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于又包括一防马达发电保护模块，是至少具有一马达发电感知器、一判断电路及一排除控制闸，当该马达发电感知器侦测到的电压小于一预定值；则该判断电路输出一动作信号，使该排除控制闸动作，将所述启动条件判断模块的功能关闭。

8.根据权利要求7所述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于所述马达发电感知器为马达电流感知器，其连接于所述车速控制闸的输出端与接地之间。

9.根据权利要求8所述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于所述马达电流感知器，是采用铜镍合金或锰铜合金低电阻。

10.根据权利要求1所述的具有防飞车功能的电动车的电控装置，其特征在于所述安全闸为常闭型继电器。

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