TWI532610B - Electric scooter brake device - Google Patents

Description

電動滑板車之剎車裝置

本發明係與電動滑板車有關，特別是指一種電動滑板車之剎車裝置。

按，現有的電動滑板車，其剎車大多是以後輪的泥除板做為剎車片，而在剎車時，使用者係以腳踩該泥除板使其接觸後輪而藉由摩擦產生阻力，進而產生剎車力。然而，此種剎車方式極為單純，並不能提供其他電路或訊號的應用。另外，也沒有其他的剎車方式能對泥除板剎車提供輔助的效果。

電動滑板車，主要係藉由一電池提供電能給一馬達來產生動力，而馬達在未接收到電能而被帶動轉動時，即會由於其自體所產生的反電動勢而形成剎車力矩。因此，若能在電動滑板車行進時，將馬達在未接收到電能時所產生的剎車力矩應用在剎車動作上，即可達到輔助剎車的效果。

PCT專利WO 2012/163789號專利，揭露了一種電動滑板車，該案的說明書[0087]段中揭露了其剎車信號(brake signal)可以是類比或數位信號，並且可以是多於2個不同的可能數值，藉此可以對應於該剎車踏板的踩踏狀態來使得電磁剎車可以具有不同的剎車力。然而，此種方式的剎車動作較為精密，使用者必須學習及習慣其操作方式，使用上並不方便。再者，由於該案是感測剎車踏板的踩踏過程，也就是剎車踏板的踩踏角度位置，因此剎車踏板的安裝及感測器的組裝必須極為精密，否則會因感測到的角度位置不正確而影響剎車力的判斷，反而造成剎車的誤動作。

已知之電動滑板車具有以剎車片剎車之動作過於單純的問 題，而已知的馬達在未供電而運轉時，即會產生反電動勢而形成剎車力矩。此外，已知的電動滑板車亦有提供電磁剎車力的技術，然而其在剎車力上是以剎車踏板的踩踏程度來判斷應提供的剎車力大小，這在使用學習上並不方便，且也有組裝精密度的問題，進而可能導致剎車動作不良的問題。

因此，本發明要發展出一種剎車裝置，來將馬達所產生的剎車力矩應用在剎車動作中，進而達到利用馬達的剎車力矩來提供剎車力矩的目的。並且依速度來判斷目前應提供之剎車力，進而解決掉習知技術中需要學習的問題，且也不需極高的組裝精密度，在判斷剎車力的提供上更為簡單及準確。

本發明所提供之一種電動滑板車之剎車裝置，係設於一電動滑板車上，該電動滑板車具有一踏板、一前輪、一後輪、一把手藉一立管樞接於該踏板且連接於該前輪、一馬達以及一電池，該電動滑板車之剎車裝置包含有：一微電腦；一直流/直流轉換器，電性連接於該微電腦以及該電池；以及一馬達驅動器，電性連接於該微電腦、該馬達、該電池以及該直流/直流轉換器，用以受該微電腦的控制來驅動該馬達；該電池與該馬達驅動器之間係定義一連接節點；該電動滑板車之剎車裝置更包含有：一負載，其一端連接於一第一電流控制元件，另一端接地；一速度感測器，設於該前輪、該後輪或該馬達，且電性連接於該微電腦，用以感測車速；一剎車感測器，設於該電動滑板車上且電性連接於該微電腦，用以感測剎車動作；該第一電流控制元件係電性連接於該連接節點；一第二電流控制元件，電性連接於該電池與該連接節點之間，藉以對進入或流出該電池的電流進行偵測及控制；其中，在剎車動作發生時，該微電腦係依據目前車速來控制該第一電流控制元件，進而控制流入該負載的電流，進而控制該馬達的剎車力矩；且控制剎車力矩與車速大小成正比。

藉由本發明之上述結構，可利用馬達的剎車力矩來提供剎車力矩。此外，亦可配合其他實體剎車動作(利如使用剎車片剎車)，可使剎車的效果更好。此外，藉由車速來判斷目前應提供之剎車力，可不需學習其操作方式，而單純僅感測有無剎車之動作即可，此不需極高的組裝精密度，在判斷剎車力的提供上可更為簡單及準確。

10‧‧‧電動滑板車之剎車裝置

11‧‧‧微電腦

12‧‧‧直流/直流轉換器

13‧‧‧馬達驅動器

14‧‧‧負載

15‧‧‧速度感測器

16‧‧‧剎車感測器

17‧‧‧第一電流控制元件

18‧‧‧第二電流控制元件

N‧‧‧連接節點

20‧‧‧電動滑板車之剎車裝置

23‧‧‧馬達驅動器

24‧‧‧負載

26‧‧‧剎車感測器

27‧‧‧第一電流控制元件

28‧‧‧第二電流控制元件

90‧‧‧電動滑板車

91‧‧‧踏板

92‧‧‧前輪

93‧‧‧後輪

94‧‧‧把手

95‧‧‧立管

96‧‧‧馬達

97‧‧‧電池

98‧‧‧剎車片

第1圖系本發明第一實施例之電路方塊圖。

第2圖系本發明第一實施例之結構示意圖。

第3圖系本發明第一實施例之關係示意圖，顯示車速與剎車力的關係。

第4圖系本發明第二實施例之電路方塊圖。

第5圖系本發明第二實施例之結構示意圖。

如第1至3圖所示，根據本發明第一較佳實施例所提供之一種電動滑板車之剎車裝置10，係設於一電動滑板車90上，該電動滑板車90具有一踏板91、一前輪92、一後輪93、一把手94藉一立管95樞接於該踏板91且連接於該前輪92、一馬達96、一電池97以及一剎車片98，該電動滑板車之剎車裝置10主要由一微電腦11、一直流/直流轉換器12、一馬達驅動器13、一負載14、一速度感測器15、一剎車感測器16、一第一電流控制元件17以及一第二電流控制元件18所組成，其中：

該電動滑板車90本身係屬習知結構，因此其詳細構造及操作方式容不贅述。然而，需特別說明的是，該剎車片98可設於後輪93而為一泥除板，或亦可是一個剎車踏板或剎車把手而利用剎車線拉動剎車塊來對該前輪92或後輪93產生剎車作用。於本案中以後輪93之泥除板為例。

該微電腦11，具運算處理的能力，係為習知元件，容不贅述。

該直流/直流轉換器12，電性連接於該微電腦11以及該電池97。

該馬達驅動器13，電性連接於該微電腦11、該馬達96、該電池97以及該直流/直流轉換器12，用以受該微電腦11的控制來驅動該馬達96。

該電池97與該馬達驅動器13之間係定義一連接節點N。

該負載14，其一端連接於該第一電流控制元件17，另一端接地。於本實施例中可為一電阻或一線性負載。

該第一電流控制元件17係電性連接於該連接節點N。於本實施例中，該第一電流控制元件17係為一電流控制器，用以感測進入該負載14的電流並控制其電流大小。

該速度感測器15，設於該前輪92、該後輪93或該馬達96，且電性連接於該微電腦11，用以感測車速。於本實施例中，該速度感測器15係以設於該前輪92為例。

該剎車感測器16，設於該電動滑板車90上且電性連接於該微電腦11，用以感測剎車動作。於本實施例中，該剎車感測器16係為一動態感測器，設於該剎車片98，用以感測該剎車片98的動態。在實施上，實體剎車的動作(即剎車片98抵於後輪93的動作)過程中，由於該剎車感測器16係安裝於剎車片98上，因此在感測該剎車片98的動態時，可以在該剎車片98抵於後輪93之前即感測到剎車片98之動態，或設定為在剎車片98抵於後輪93的同時才感測到剎車片98的動態。於本實施例中，以先感測到剎車片98的動態後，之後該剎車片98才抵於該後輪93以產生摩擦阻力的狀況為例。

該第二電流控制元件18，電性連接於該電池97與該連接節點N之間，藉以對進入或流出該電池97的電流進行偵測及控制。於本實施例中，該第二電流控制元件18係為一電流控制器，用以感測進入或流出該電池97的電流並控制其電流大小。

其中，在剎車動作發生時，該微電腦11係依據目前車速來控制該第一電流控制元件17，進而控制流入該負載14的電流，進而控制該馬達96的剎車力矩；且該微電腦11控制剎車力矩與車速大小成正比。第3圖係顯示本實施例中所設定的剎車力矩轉換為實際剎車力之後與車速的關係。此外，該馬達96之剎車力矩轉換為剎車力之後，其剎車力最大不能大於剎車輪對地面的摩擦力，否則會有剎車力道過大造成輪體相對於地面打滑的問題；前述之剎車輪係指該前輪92或該後輪93被該剎車片98所作用 者。

以上說明了本第一實施例的架構，接下來說明本第一實施例的操作狀態。

請再參閱第1至3圖，在騎乘該電動滑板車90的過程中，在有速度情況下，當該剎車片98被使用者踩踏而產生動態且尚未抵於該後輪93時，該剎車感測器16即先感測到動態，該微電腦11即判斷有剎車動作產生，並立刻控制該馬達驅動器13停止驅動該馬達96，亦即，關閉流向該馬達96的電流。此時，由於該電動滑板車90仍繼續前進，因此該馬達96會受該後輪93的帶動而仍轉動，而產生一反向電動勢，進而形成一剎車力矩，藉此提供了輔助剎車的力量。使用者若繼續將該剎車片98向下踩踏，則會產生實體的剎車效果。

另外，由於該馬達96在產生反向電動勢時，其電流可藉由控制該馬達驅動器13來使其回授至該電池97以及該負載14。回授至該電池97的電流可以產生少量的回充效果，在應用上可忽略不採用；由於電池97本身是一個有限的負載體，因此必須使用該負載14來進行該反向電動勢的電流消耗。藉由該第一電流控制元件17以及該第二電流控制元件18即可偵測流向該電池97及該負載14的電流，進而由該負載14來完全消耗掉反向電動勢所產生的電流。由此可見，藉由該第一電流控制元件17來控制流向該負載14的電流大小，即可控制反向電動勢的電流大小，進而可控制該馬達96的剎車力矩大小；亦即，本發明之技術除了應用馬達的剎車力矩做為輔助剎車之外，還可以控制輔助剎車力道的大小。

再者，由於剎車力係與車速成正比，因此在車速愈快的狀況下，即需控制該馬達96的剎車力矩更大(即剎車力愈大)，此即可以在需要剎車時提供更大的輔助剎車力來減速，可以更快的把車速降下來，使得騎乘更為安全。

由上可知，本第一實施例所能達成的功效在於：利用馬達96的剎車力矩來輔助剎車，配合剎車片98的實體剎車動作，可使剎車的效果更好。此外，還具有可控制馬達剎車力矩的效果。此外，本第一實施例依速度來判斷目前應提供之剎車力，即可讓使用者在操作上無需學習，只 要直覺地踩踏該剎車片98來進行剎車即可。再者，由於本發明之技術不需感測該剎車片98的踩踏程度(即其角度位置)而只要感測是否有剎車動作即可，因此不需極高的組裝精密度，在判斷剎車力的提供上更為簡單。而又由於剎車力是以車速為判斷基礎，因此在剎車力的判斷上也較習知技術更為準確。

請再參閱第4至5圖，本發明第二較佳實施例所提供之一種電動滑板車之剎車裝置20，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：

該第二電流控制元件28係為一單向開關，僅允許由該電池97流向該馬達驅動器23的方向的電流通過，並控制其通路或斷路。藉此，即可控制反電動勢的電流不會進入該電池97，此種狀況即是不把該電池97做為負載體。

該第一電流控制元件27係為一感測開關，用以感測進入該負載24的電流並進行斷路或通路的控制。藉此，仍然具有偵測電流以及控制電流進入或不進入負載24的效果。

該剎車感測器26係為一應變計，而可設於該立管95、該踏板91或該把手94。於本第二實施例中，該剎車感測器26係以設於該立管95為例。其中，由於在剎車過程中，使用者會因減速及身體重量的慣性而前傾，藉由使用者握持該把手94及腳踏該踏板91，則慣性力即會傳達至該把手94、該立管95以及該踏板91。因此，將該剎車感測器26設於該立管95、該踏板91或該把手94，是可以偵測出剎車動作的。不過，此種方式即無法如同前述第一實施例般的，先測得剎車動作後才發生實體剎車的動作，而是在實體剎車動作產生後，才能藉由該電動滑板車90的形變應變來測得剎車動作的。

本第二實施例中，雖然仍以設置剎車片98提供了實體剎車的效果，而形成了馬達96所提供的剎車力矩配合實體剎車的狀況。但事實上亦可不需利用剎車片98的實體剎車效果，而單純以該馬達96所提供的剎車力矩來進行剎車。只要感測到使用者的剎車操作動作，例如第一實施例中的踩踏該剎車片98但不與輪體接觸(即沒有實體剎車)，或是第二實施例中的應變計的感測剎車動作，均可控制該馬達96提供剎車力矩，進而產生 剎車效果。

本第二實施例的其餘結構及操作方式，均概同於前揭第一實施例，所能達成的功效亦概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。

本發明之技術，特別適合使用在「操作剎車時容易讓使用者重心偏移」的電動滑板車上，此種會使重心偏移的剎車動作至少有下述三種：(1)以腳踩踏泥除板(剎車片)；(2)推/拉把手來使立管產生應變；或(3)使用者以腳在踏板上進行前後重心的偏移控制。本發明之技術可在剎車動作產生時直接以車速所對應的剎車力來進行剎車，因此其剎車力的反應很快，因此即使在使用者操作剎車動作而使得重心偏移時，仍可有效的提供剎車力，使得車速得以有效降低，進而使騎乘更為安全。

10‧‧‧電動滑板車之剎車裝置

11‧‧‧微電腦

12‧‧‧直流/直流轉換器

13‧‧‧馬達驅動器

14‧‧‧負載

15‧‧‧速度感測器

16‧‧‧剎車感測器

17‧‧‧第一電流控制元件

18‧‧‧第二電流控制元件

N‧‧‧連接節點

96‧‧‧馬達

97‧‧‧電池

Claims (9)

1. 一種電動滑板車之剎車裝置，係設於一電動滑板車上，該電動滑板車具有一踏板、一前輪、一後輪、一把手藉一立管樞接於該踏板且連接於該前輪、一馬達以及一電池，該電動滑板車之剎車裝置包含有：一微電腦；一直流/直流轉換器，電性連接於該微電腦以及該電池；以及一馬達驅動器，電性連接於該微電腦、該馬達、該電池以及該直流/直流轉換器，用以受該微電腦的控制來驅動該馬達；其特徵在於：該電池與該馬達驅動器之間係定義一連接節點；該電動滑板車之剎車裝置更包含有：一負載，其一端連接於一第一電流控制元件，另一端接地；一速度感測器，設於該前輪、該後輪或該馬達，且電性連接於該微電腦，用以感測車速；一剎車感測器，設於該電動滑板車上且電性連接於該微電腦，用以感測剎車動作；該第一電流控制元件係電性連接於該連接節點；一第二電流控制元件，電性連接於該電池與該連接節點之間，藉以對進入或流出該電池的電流進行偵測及控制；其中，在剎車動作發生時，該微電腦係依據目前車速來控制該第一電流控制元件，進而控制流入該負載的電流，進 而控制該馬達的剎車力矩；且控制剎車力矩與車速大小成正比。
2. 依據申請專利範圍第1項之電動滑板車之剎車裝置，其中：該第二電流控制元件係為一電流控制器，用以感測進入或流出該電池的電流並控制其電流大小。
3. 依據申請專利範圍第1項之電動滑板車之剎車裝置，其中：該第二電流控制元件係為一單向開關，僅允許由該電池流向該馬達驅動器的方向的電流通過，並控制其通路或斷路。
4. 依據申請專利範圍第1項之電動滑板車之剎車裝置，其中：該第一電流控制元件係為一電流控制器，用以感測進入該負載的電流並控制其電流大小。
5. 依據申請專利範圍第1項之電動滑板車之剎車裝置，其中：該第一電流控制元件係為一感測開關，用以感測進入該負載的電流並進行斷路或通路的控制。
6. 依據申請專利範圍第1項之電動滑板車之剎車裝置，其中：該剎車感測器係為一應變計。
7. 依據申請專利範圍第1項之電動滑板車之剎車裝置，其中：該電動滑板車具有一剎車片，該剎車感測器係為一動態感測器，設於該剎車片，用以感測該剎車片的動態。
8. 依據申請專利範圍第7項之電動滑板車之剎車裝置，其中：以該剎車片進行剎車的行程中，係先由該剎車感測器感測到該剎車片進行剎車之動態，之後該剎車片才在實體上接觸該前輪或該後輪以產生摩擦阻力。
9. 依據申請專利範圍第1項之電動滑板車之剎車裝置，其中：該馬達之剎車力矩轉換為剎車力之後，其剎車力最大不能大於剎車輪對地面的摩擦力；前述之剎車輪係指該前輪或該後輪被剎車動作所作用者。