TWI500545B - Electric vehicle, compound vacuum brake assist system and its driving method - Google Patents

Description

電動車、複合式真空剎車輔助系統及其驅動方法

本發明係有關於一種電動車的真空剎車輔助系統及其驅動方法，特別是有關一種具有油、電複合動力驅動介面的複合式真空剎車輔助系統及其驅動方法。

傳統煞車裝置採用引擎進氣歧管處藉真空狀態的壓力與大氣壓力的壓力差使煞車力產生輔助的效果，而於電動車系統中因採馬達作為車輛行駛的動力來源，因此無引擎來為煞車倍力裝置提供輔助真空，故轉而採用真空泵取代引擎亦可達到真空的效果。

在應用上述習知轉向系統到電動車領域時，因無法藉由引擎使真空剎車輔助系統運作，而必需改以電力驅動前述的真空剎車輔助系統。但一般電動車的電力主要以一動力電池提供，然而該動力電池除了供給該真空剎車輔助系統電力之外，還必需提供驅使電動車行進的動力馬達使用，因此電動車運行時續航力將會因附件系統使用的多寡造成續行里程有所限制。

本發明目的在於提供一種複合動力驅動的真空剎車輔助系統及驅動方法，此真空剎車輔助系統除了可藉由電力使複合動力真空泵浦運作以外亦可轉換為由引擎帶動的機械式真空泵浦，來產生剎車助力，進而達到輔助剎車的效 果。

本發明之複合式真空剎車輔助系統包含：一腔室，可以容置空氣。一對空氣通道，其與該腔室連通，該對空氣通道分別具有一吸氣通道及一排氣通道。一直流馬達，具有一可自由轉動或由電力驅動的轉軸，該轉軸具有相對的一第一端與及一第二端，該第一端位於該腔室內並組設一抽氣裝置。一單向軸承，套設於該轉軸的第二端外徑。一皮帶輪，組設於該單向軸承的外環，該皮帶輪之輪面設有至少一導槽。

本發明之複合式真空剎車輔助系統的驅動方法包括：提供如申請專利範圍第1項之複合式真空剎車輔助系統，該內燃機引擎以一皮帶連接該皮帶輪，該車用附件系統供電電池電性連接該複合動力真空泵浦的該直流馬達；啟動一機械能供給該複合動力真空泵浦動力的模式時，以該內燃機引擎帶動該皮帶，以轉動該抽氣裝置達到抽真空效果，並切換該直流馬達的供電電路為斷路；以及啟動一電能供給該複合動力真空泵浦動力的模式時，切換該直流馬達供電電路為通路以電力驅動該轉軸，以轉動該抽氣裝置達到抽真空效果。

本發明之特點在於，本專利在不改變原煞車倍力裝置的前提下，提供一複合式真空泵系統，此複合型真空泵系統除了可藉由電力使複合式真空泵運作以外亦可轉換為機械式真空泵浦由引擎帶動來達到輔助煞車的效果。另外，本發明可再結合如剎車回充等省能充電的技術手段，並沒 有排斥其他對電池用電的省能技術。本發明之設備可提供電動車、增程型電動車使用以外亦可架設於傳統燃油車中，並且藉由該系統進行充電之架構均可實現，因此通用性極高。

首先請參照圖1所示的圖1係本發明複合式真空剎車輔助系統之複合動力真空泵浦實施例之立體分解圖，以及圖2係本發明複合式真空剎車輔助系統之複合動力真空泵浦實施例之側視圖。本實施例中的複合式真空剎車輔助系統係具有一提供一抽氣吸力以輔助剎車制動力的複合動力真空泵浦，該複合動力真空泵浦包含：腔室30、空氣通道40、直流馬達50、單向軸承60、皮帶輪70。腔室30，具有容置空氣的空間。空氣通道40係成對設置，其具有一吸氣通道41及一排氣通道42，吸氣通道41的一端及排氣通道42的一端分別與該腔室30連通。直流馬達50係具有一可自由轉動或由電力驅動的轉軸51，該轉軸51具有相對的一第一端511與及一第二端512，該第一端511位於該腔室30內並組設一抽氣裝置5111(例如離心葉輪)。單向軸承60係具有可在一方向相對轉動的內環61與外環62，該內環61套設於該轉軸51的第二端512外徑上。皮帶輪70係組設於該單向軸承60的外環62上，該皮帶輪70之輪面71設有至少一導槽72。

如圖2所示，上述之複合式真空剎車輔助系統10，更包含：一煞車倍力器80以及一真空壓力感測器90。煞車 倍力器80以一真空來源接口81與該吸氣通道42的另一端連通。真空壓力感測器90係連接該煞車倍力器80以偵測其真空值，並將其偵測的監控訊號m傳回車上的整車控制器A(後述)。

續請參照圖3之本發明之電動車用的複合式真空剎車輔助系統的驅動方法之機械能作動狀態系統實施例的方塊圖以及圖4所示之本發明之電動車用的複合式真空剎車輔助系統的驅動方法之電能作動狀態實施例的系統方塊圖。本實例中的電動車1，包括整車控制器A、內燃機引擎B(其具有一扭力輸出軸B1)，車用附件系統供電電池C以及複合式真空剎車輔助系統10。複合式真空剎車輔助系統10係包含複合動力真空泵浦20，該複合動力真空泵浦20具有直流馬達50，該直流馬達50與該車用附件系統供電電池C電性連接，以驅動該直流馬達50之轉軸51，該轉軸51透過單向軸承60組裝皮帶輪70，皮帶輪70以皮帶73連接該扭力輸出軸B1。

進一步地，上述電動車1可為一增程式電動車，係具有一動力電池D電性連接該車用附件系統供電電池C(若電壓不同時可透過電壓轉換器I連接之)，且該內燃機引擎B為非提供電動車1行進動力的引擎。在該內燃機引擎B更可再連接一發電機E，該發電機E電性連接到該動力電池D，可在該內燃機引擎B作動時利用發電機E對該動力電池D充電。該動力電池D係電性連接到一馬達驅動器F，以驅動與馬達驅動器F連接的動力馬達G。

請參見圖5所繪示的本發明之複合式真空剎車輔助系統的驅動方法實施例之步驟流程圖。本實施例中，其複合式真空剎車輔助系統的驅動方法係適用於具有內燃機引擎B及車用附件系統供電電池C的車輛，特別是電動車1、增程型電動車，該驅動方法包括：請同時參照圖1及圖3，步驟S10：提供如前述之複合式真空剎車輔助系統10，該內燃機引擎B以一皮帶73連接皮帶輪70，該車用附件系統供電電池C電性連接該複合動力真空泵浦20的該直流馬達50；請同時參照圖3，步驟S20：啟動一機械能供給該複合動力真空泵浦20動力的模式時(以下簡稱引擎模式)，以該內燃機引擎B之該扭力輸出軸B1帶動該皮帶73，該皮帶73驅動該皮帶輪70及該轉軸51(此時單向軸承60的內環61與外環62不相對轉動，轉軸51可與皮帶輪70連動)，以轉動該抽氣裝置5111達到抽真空效果，並切換該直流馬達50的供電電路為斷路。

再進行步驟22：當真空壓力感測器90測得該煞車倍力器80真空值低於一保險值時，強制切換為以電能供給該複合動力真空泵浦20動力的模式。

上述在進入引擎模式之後，可再進行步驟S21：以該扭力輸出軸B1驅使該複合動力真空泵浦20之該直流馬達50發電，並對該車用附件系統供電電池C輸出電力以充電。

請同時參照圖4，步驟S30：啟動一電能供給該複合動力真空泵浦動力的模式時(以下簡稱電源模式)，切換該直 流馬達50供電電路為通路以電力驅動該轉軸51(此時單向軸承60的內環61相對外環62轉動，皮帶輪70不與轉軸51連動)，以轉動該抽氣裝置5111達到抽真空效果。

上述在進入電源模式之後，可再進行步驟S31：使該內燃機引擎B停止傳動該皮帶73，其方法可為停止該內燃機引擎B運轉，或使內燃機引擎B的扭力輸出軸B1失去與皮帶73之間的摩擦帶動力。

續進行步驟32：當真空壓力感測器90測得該煞車倍力器80真空值低於一保險值時，強制切換為以機械能供給該複合動力真空泵浦20動力的模式，並斷開複合動力真空泵浦20與該車用附件系統供電電池C的電性通路。

再進行步驟33：當啟動一電能供給該複合動力真空泵浦20動力的模式時，且該直流馬達50無法運作時，強制切換為以機械能供給該複合動力真空泵浦20動力的模式。

另外，如圖5所示，當上述係應用於一增程式電動車時，係具有一動力電池D電性連接該車用附件系統供電電池C，且該內燃機引擎B為非提供電動車行進動力的引擎，而判斷動力電池D的殘餘電量與保險電量的關係可決定啟動引擎模式或電源模式，亦即，啟動機械能供給該複合動力真空泵浦20動力的模式係由步驟S11：當整車控制器A監測該動力電池D的殘餘電量小於或等於一保險電量時所觸發；而啟動電能供給該複合動力真空泵浦20動力的模式係由步驟S12：當整車控制器A監測該動力電池D的殘餘電量大於該保險電量時所觸發。

綜上所述，本專利在不改變原煞車倍力裝置的前提下，提供一複合式真空泵系統，此複合型真空泵系統除了可藉由電力使複合式真空泵運作以外，亦可轉換為機械式真空泵浦由引擎帶動來達到輔助煞車的效果。另外，本發明可再結合如剎車回充等省能充電的技術手段，並沒有排斥其他對電池用電的省能技術。本發明之設備可提供電動車、增程型電動車使用以外亦可架設於傳統燃油車中，並且藉由該系統進行充電之架構均可實現，因此通用性極高。

前述本發明所採用的技術手段之實施方式或實施例，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧電動車

10‧‧‧複合式真空剎車輔助系統

20‧‧‧複合動力真空泵浦

30‧‧‧腔室

40‧‧‧空氣通道

41‧‧‧吸氣通道

42‧‧‧排氣通道

50‧‧‧直流馬達

51‧‧‧轉軸

511‧‧‧第一端

5111‧‧‧抽氣裝置

512‧‧‧第二端

60‧‧‧單向軸承

61‧‧‧內環

62‧‧‧外環

70‧‧‧皮帶輪

71‧‧‧輪面

72‧‧‧導槽

73‧‧‧皮帶

80‧‧‧煞車倍力器

81‧‧‧真空來源接口

90‧‧‧真空壓力感測器

A‧‧‧整車控制器

B‧‧‧內燃機引擎

B1‧‧‧扭力輸出軸

C‧‧‧車用附件系統供電電池

D‧‧‧動力電池

E‧‧‧發電機

F‧‧‧馬達驅動器

G‧‧‧動力馬達

H‧‧‧車速偵測器

I‧‧‧電壓轉換器

m‧‧‧監控訊號

步驟S10、S11、S12，S20、S21‧‧‧方法步驟流程

步驟S22、S30、S31、S32、S33‧‧‧方法步驟流程

圖1係本發明複合式真空剎車輔助系統之複合動力真空泵浦實施例之立體分解圖。

圖2係本發明複合式真空剎車輔助系統之複合動力真空泵浦實施例之側視圖。

圖3係本發明之車用複合式真空剎車輔助系統的驅動方法之電能作動狀態系統實施例的方塊圖。

圖4係本發明之車用的複合式真空剎車輔助系統的驅動方法之機械能作動狀態實施例的系統方塊圖。

圖5係本發明之複合式真空剎車輔助系統的驅動方法實施例之步驟流程圖。

10‧‧‧複合式真空剎車輔助系統

20‧‧‧複合動力真空泵浦

30‧‧‧腔室

40‧‧‧空氣通道

41‧‧‧吸氣通道

42‧‧‧排氣通道

50‧‧‧直流馬達

51‧‧‧轉軸

511‧‧‧第一端

5111‧‧‧抽氣裝置

512‧‧‧第二端

60‧‧‧單向軸承

61‧‧‧內環

62‧‧‧外環

70‧‧‧皮帶輪

71‧‧‧輪面

72‧‧‧導槽

73‧‧‧皮帶

Claims (13)

1. 一種複合式真空剎車輔助系統，係具有一提供一抽氣吸力以輔助剎車制動力的複合動力真空泵浦，該複合動力真空泵浦包含：一腔室，以容置空氣；一對空氣通道，其與該腔室連通，該對空氣通道分別具有一吸氣通道及一排氣通道；一直流馬達，具有一轉軸，該轉軸具有相對的一第一端與及一第二端，該第一端位於該腔室內並組設一抽氣裝置；一單向軸承，具有一內環與一外環，該內環套設於該轉軸的第二端外徑；以及一皮帶輪，組設於該單向軸承的外環，該皮帶輪之輪面設有至少一導槽；其中，當該皮帶輪傳遞扭力到該單向軸承時，該單向軸承的內環與外環不相對轉動，而使該轉軸與該皮帶輪連動，當該直流馬達之轉軸傳遞扭力到該單向軸承時，該單向軸承之內環相對外環轉動，而使該轉軸不與該皮帶輪連動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之複合式真空剎車輔助系統，其中該抽氣裝置為一組設在該第一端的離心葉輪。
3. 如申請專利範圍第1項所述之複合式真空剎車輔助系統，更包含：一煞車倍力器，以一真空來源接口與該吸氣通道連 通；以及一真空壓力感測器，係連接該煞車倍力器以偵測其真空值。
4. 一種電動車，包括：一內燃機引擎，具有一扭力輸出軸；一車用附件系統供電電池；以及一種如申請專利範圍第1項所述之複合式真空剎車輔助系統。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電動車，該電動車為一增程式電動車，係具有一動力電池電性連接該車用附件系統供電電池，且該內燃機引擎為非提供電動車行進動力的引擎。
6. 一種複合式真空剎車輔助系統的驅動方法，適用於具有一內燃機引擎及一車用附件系統供電電池的車輛，該驅動方法包括：提供如申請專利範圍第1項之複合式真空剎車輔助系統，該內燃機引擎以一皮帶連接該皮帶輪，該車用附件系統供電電池電性連接該複合動力真空泵浦的該直流馬達；啟動一機械能供給該複合動力真空泵浦動力的模式時，以該內燃機引擎帶動該皮帶，以轉動該抽氣裝置達到抽真空效果，並切換該直流馬達的供電電路為斷路；以及啟動一電能供給該複合動力真空泵浦動力的模式時，切換該直流馬達供電電路為通路以電力驅動該轉軸， 以轉動該抽氣裝置達到抽真空效果。
7. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，其中更包含，在該切換該直流馬達供電電路為通路以電力驅動該轉軸步驟之後，使該內燃機引擎停止傳動該皮帶。
8. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，其中該複合式真空剎車輔助系統更包含一煞車倍力器以及一真空壓力感測器，該煞車倍力器以一真空來源接口與該吸氣通道連通，該真空壓力感測器連接該煞車倍力器以偵測其真空值。
9. 如申請專利範圍第8項所述之驅動方法，其中當啟動一機械能供給該複合動力真空泵浦動力的模式時，且該煞車倍力器真空值低於一保險值時，強制切換為以電能供給該複合動力真空泵浦動力的模式。
10. 如申請專利範圍第8項所述之驅動方法，其中當啟動一電能供給該複合動力真空泵浦動力的模式時，且該煞車倍力器真空值低於一保險值時，強制切換為以機械能供給該複合動力真空泵浦動力的模式，並斷開複合動力真空泵浦與該車用附件系統供電電池的電性通路。
11. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，其中更包含，在該啟動一機械能供給該複合動力真空泵浦動力的模式步驟時，以該扭力輸出軸驅使該複合動力真空泵浦之直流馬達發電，以對該車用附件系統供電電池輸出電力。
12. 如申請專利範圍第8項所述之驅動方法，其中當啟動一電能供給該複合動力真空泵浦動力的模式時，且該直流 馬達無法運作時，強制切換為以機械能供給該複合動力真空泵浦動力的模式。
13. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，其中該車輛為一增程式電動車，係具有一動力電池電性連接該車用附件系統供電電池，且該內燃機引擎為非提供電動車行進動力的引擎，而啟動機械能供給該複合動力真空泵浦動力的模式係由該動力電池的殘餘電量小於或等於一保險電量時所觸發，啟動電能供給該複合動力真空泵浦動力的模式係由該動力電池的殘餘電量大於該保險電量時所觸發。