TWI711552B

TWI711552B - 電動機車的車速限控系統及方法

Info

Publication number: TWI711552B
Application number: TW108132510A
Authority: TW
Inventors: 林東閔; 張志遠
Original assignee: 宏佳騰動力科技股份有限公司
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2020-12-01
Also published as: TW202110681A

Abstract

本發明為一種電動機車的車速限控系統及方法，該系統包含一處理單元、一行車資料單元、一記憶儲存單元、一資料傳輸單元及一馬達驅動控制單元，其中，該處理單元將該行車資料單元提供的一即時車速與一限速值相比較，當車輛的即時車速達到該限速值時，該處理單元輸出一降速指令給該馬達驅動控制單元以限制馬達轉速，令車速不超過一容許範圍，避免車速過快導致交通意外事故。

Description

電動機車的車速限控系統及方法

本發明關於一種電動機車的車速限控系統及方法，特別是指一種可允許由使用者自行設定電動機車最高行駛速度的系統及方法。

為解決傳統燃油機車造成的大量汙染問題，全球電動機車的市場在近年來發展的相當迅速，在亞洲更是主要的電動機車市場。受利於機車汰舊補助政策及環保補助，使電動機車價格降低至傳統機車水準，也更易於被消費者所接受。電動機車的轉把係輸出電子信號予車內的控制器，因此反應迅速，當使用者旋轉該轉把時，可以快速的根據轉把的旋轉幅度將車速提升至極高，當使用者不自主地過度加速時，將可能因車速過快而產生交通意外事故。

再者，當使用者騎乘機車在限速路段時，若因疏忽而導致車速超過該路段規範的速度限值，恐因超速而遭到自動照相、他人檢舉或交通執法人員當場開罰而面臨交通處罰，導致額外的財產損失。

因此，若能有效避免電動機車在騎乘過程車速過快，將可有效降低上述問題的產生。

為克服使用者騎乘電動機車時不自主的加速而導致車速過快的問題，本發明之主要目的係提供一種電動機車的車速限控系統。

為實現上述目的，本發明提供一種電動機車的車速限控系統，該電動機車具有一馬達，該電動機車的車速限控系統包含：

一處理單元，具有控制、資料處理運算及程式執行功能；

一行車資料單元，連接該處理單元，用於提供機車的行車資料，其中，該行車資料包含一即時車速；

一資料傳輸單元，係連接該處理單元，用以與一外部裝置連結以傳輸資料；

一馬達驅動控制單元，係連接該處理單元及該馬達，係受該處理單元控制而調整該電動機車的馬達的轉速；

其中，當該處理單元判斷即時車速大於或等於一限速值，該處理單元輸出一降速指令給該馬達驅動控制單元以限制馬達的轉速，令該即時車速不高於一容許範圍。

藉由上述本發明的系統，一旦機車的即時車速達到該限速值，系統即主動地為車輛進行降速，控制機車的馬達轉速以達到限速目的，藉此可降低交通事故發生或是使用者違規受罰的機率。

請參考圖1所示，本發明電動機車的車速限控系統包含有一處理單元10、一記憶儲存單元20、一行車資料單元30、一馬達驅動控制單元40及一資料傳輸單元50，其中該處理單元10可控制一數位式儀表板60顯示電動機車的行車資訊。

該處理單元10具有控制、資料處理及運算、程式執行等功能，在一實施例中，該處理單元10是電動機車之車輛控制單元(VCU)或電子控制單元(ECU)。

該記憶儲存單元20連接該處理單元10，用於儲存程式與該電動機車的資料，以及使用者輸入的參數設定資料，以供該處理單元10存取而進行運算處理。該記憶存取單元20可包含記憶體晶片(memory)及記憶卡(memory card)，包含但不限於RAM、ROM等。

該行車資料單元30連接該處理單元10，用於提供機車的行車資料給處理單元10。該行車資料單元30用以收集機車上各種感測器、指示燈、電門狀態(key on/key off)、車載元件等機車狀態的相關資訊，舉例而言，該行車資料單元30中包含有一輪速感測器31，用以偵測該電動機車之車速而提供一即時車速給處理單元10。較佳的，該輪速感測器31可以是一霍爾感測器。

該馬達驅動控制單元40連接該處理單元10及一馬達400，依據該處理單元10輸出的一速度控制指令，控指該馬達400的運作，例如提高轉速或降低轉速。該馬達400為電動機車的動力源，用於驅動車輪轉動以帶動機車行駛。該輪速感測器31可設置在該電動機車的馬達內，藉由偵測馬達內部磁場的變化而偵測出馬達轉速。

該資料該傳輸單元50連接該處理單元10，可與一外部裝置雙向資料傳輸，該資料該傳輸單元50是一無線資料傳輸單元，透過無線通訊標準與外部裝置進行資料傳遞，該無線通訊標準可包含但不限於如藍牙、近場通訊、Wifi、蜂巢式網路(行動網路)等；該外部裝置可以是一行動裝置200或一雲端伺服器300。

該行動裝置200可為一智慧型手機、智慧型手錶或其它具有運算及資訊顯示功能的可攜式裝置，在該行動裝置200內安裝一應用程式(APP)，使用者可藉由操作該應用程式，將欲設定的參數指令透過該資料傳輸單元50傳送至處理單元10；或是接收由處理單元10輸出的資料，而在該行動裝置200上顯示播放。

藉由上述系統，該處理單元10將車輛的即時車速與至少一限速值相比較，當即時車速大於該限速值時，即啟動車輛的限速機制。該限速值可透過多種方式獲得，詳細說明如下。

本發明遠端限速方法的第一實施例係由使用者操作該行動裝置200而設定一限速值，該限速值為一指定限速值，該行動裝置200將該指定限速值直接傳輸予資料傳輸單元50，使該處理單元10將該指定限速值記錄在該記憶儲存單元20。其中，當使用者欲設定該指定限速值時，可先通過一驗證機制，以確定使用者確實有設定該限速值的權限，該驗證機制可以是由使用者輸入一組預設密碼，當輸入的密碼正確無誤後，才會允許將該指定限速值寫入到該記憶儲存單元20內。

請參考圖2所示，在騎乘機車的過程中，該處理單元10持續接收該即時車速，根據該即時車速判斷目前的騎乘車速是否大於或等於使用者設定的該指定限速值；若判斷大於或等於該指定限速值，該處理單元10將輸出一降速指令給該馬達驅動控制單元40，令馬達驅動控制單元40降低該馬達400的轉速，例如藉由降低對該馬達400的驅動電流，實現降速目的，令即時車速不高於一容許範圍而不會過快或超速，該容許範圍是以該限速值為基準而增減一定比例，例如±10%；當處理單元10限制車速時，即時使用者持續轉動機車轉把而欲強行再提高車速，該處理單元10忽略來自轉把的加速操作，使車速限制在一定的速度以下。

請參考圖3、圖4所示，為本發明第二實施例的電動機車限速系統，與第一實施例的差別在於該行動裝置200將該指定限速值先傳輸至一雲端伺服器300，再由該雲端伺服器300將該指定限速值傳輸到資料傳輸單元50，使該處理單元10將該限速值記錄在該記憶儲存單元20；同理，在騎乘機車的過程中，該處理單元10亦是根據該即時車速判斷目前的騎乘車速是否大於或等於該指定限速值；若判斷大於或等於該指定限速值，該處理單元10將輸出一降速指令給該馬達驅動控制單元40。此實施例允許使用者對位在一遠處的電動機車設定最高車速，達到遠端限速的功能。

如圖5所示，當處理單元10判斷目前的騎乘車速大於或等於該指定限速值時，可進一步在該數位儀表板60上輸出警示訊息；該警示訊息的形式不限，可以是光線、聲音或文字等，例如採用圖中的方式，係點亮該數位儀表板60的指示燈區62而輸出警示光線；在其它形式中，也可以在該數位儀表板60的儀表顯示區61輸出警示光線，若是顯示警示文字。

在本發明的第三實施例中，該處理單元10可接收該電動機車本身的定位座標資料，以得知該電動機車當前位置。例如使用者在騎乘的過程中攜帶該行動裝置200，此定位座標資料可以由行動裝置200提供給該處理單元10；或是如圖6所示，該處理單元10連接一衛星定位單元70(Global positioning system, GPS)，該衛星定位單元70持續擷取衛星定位信號而產生機車當前之定位座標資料，該定位座標資料可包含經緯度資料及相對應的時間資料。

該處理單元10可自雲端伺服器300下載關於各道路的限速資訊，該限速資訊為一路段限速值，並結合電動機車的定位座標資料與即時車速，判斷機車在目前行駛的路線上是否有超速問題；當機車的車速已達該路段限速值，該處理單元10亦啟動限速功能，輸出一降速指令給該馬達驅動控制單元40，令馬達驅動控制單元40降低該馬達400的轉速，以限制車速。亦可進一步如圖5所示在該數位儀表板60上輸出警示訊息。

在另一實施例中，電動機車的處理單元10可同時判斷由使用者設定的指定限速值及實際道路規定的路段限速值，當車輛的即時車速超過其中任何一者時，處理單元10便會輸出該降速指令給馬達驅動控制單元40。例如路段限速值為50公里/小時，而使用者的指定限速值為60公里/小時，當即時車速大於50公里/小時，該處理單元10即會啟動減速機制；又或者路段限速值為60公里/小時，而使用者的指定限速值為50公里/小時，當即時車速大於50公里/小時，該處理單元10也會啟動減速機制

本發明藉由在機車內預設指定限速值及/或參照所在位置的路段限速值，即可以由電路自動判斷車速並與該限速值比較，當車速達該限速值，即主動執行降速功能。此方法適於需要執行主動車速限控的應用，例如家長為防止子女騎車過快而發生交通事故，便可以事先預限制車輛的最高車速，降低事故發生的機率；或是騎乘在一般道路時，也可根據該路段的限速規範而主動限制車速，減少車主違規超速受罰的機會。

10:處理單元 20:記憶儲存單元 30:行車資料單元 31:輪速感測器 40:馬達驅動控制單元 50:資料傳輸單元 60:數位式儀表板 61:儀表顯示區 62:指示燈區 70:衛星定位單元 200:行動裝置 300:雲端伺服器 400:馬達

圖1：本發明電動機車的車速限控系統第一實施例電路方塊圖。圖2：本發明車速限制的波形示意圖。圖3：本發明電動機車的車速限控系統第二實施例電路方塊圖。圖4：利用本發明實現遠端限速的示意圖。圖5：本發明在機車的數位儀表板上輸出警示訊息的示意圖。圖6：本發明電動機車的車速限控系統第三實施例電路方塊圖。

10:處理單元

20:記憶儲存單元

30:行車資料單元

31:輪速感測器

40:馬達驅動控制單元

50:資料傳輸單元

60:數位式儀表板

200:行動裝置

400:馬達

Claims

一種電動機車的車速限控系統，該電動機車具有一馬達，該電動機車的車速限控系統包含：一處理單元，具有控制、資料處理運算及程式執行功能；一行車資料單元，連接該處理單元，用於提供機車的行車資料，其中，該行車資料包含一即時車速；一資料傳輸單元，係連接該處理單元，用以與一外部裝置連結以傳輸資料；一馬達驅動控制單元，係連接該處理單元及該馬達，係受該處理單元控制而調整該電動機車的馬達的轉速；其中，當該處理單元判斷即時車速大於或等於一限速值，該處理單元輸出一降速指令給該馬達驅動控制單元以限制馬達的轉速，令該即時車速不高於一容許範圍；其中，該限速值是由一行動裝置透過遠端的一雲端伺服器而傳送至該資料傳輸單元，以儲存在該記憶儲存單元內的一指定限速值。
如請求項1所述電動機車的車速限控系統，該處理單元連接一數位儀表板，當該處理單元判斷即時車速大於或等於該限速值，該處理單元控制該數位儀表板輸出警示訊息。
如請求項2項所述電動機車的車速限控系統，該警示訊息為驅動該數位儀表板後產生的警示光線。
如請求項3所述電動機車的車速限控系統，該處理單元連接一衛星定位單元，該衛星定位單元擷取衛星定位信號而產生機車之定位座標資料。
如請求項4所述電動機車的車速限控系統，該處理單元根據電動機車的該定位座標資料，取得該電動機車所在路段的限速資訊，該限速資訊為一路段限速值，該處理單元判斷電動機車之即時車速是否達到該路段限速值；當即時車速達該路段限速值，該處理單元輸出該降速指令給該馬達驅動控制單元。
一種電動機車的車速限控方法，該電動機車具有一馬達，該電動機車的車速限控方法包含：偵測該電動機車之一即時車速；判斷該即時車速是否大於或等於一限速值，該限速值是由一行動裝置透過遠端的一雲端伺服器而傳送至該電動機車的一指定限速值，該指定限速值儲存在該電動機車內的一記憶儲存單元內；當即時車速大於或等於該限速值，控制該馬達的轉速，令該即時車速不高於一容許範圍。
如請求項6所述電動機車的車速限控方法，當即時車速大於或等於該限速值，進一步包含：控制該電動機車的一數位儀表板輸出一警示訊息。
如請求項6或7所述電動機車的車速限控方法，進一步包含：接收該電動機車的一定位座標資料；判斷電動機車之即時車速是否達到該電動機車目前所在路段規定的一路段限速值，該路段限速值作為與該即時車速相比較之該限速值；當即時車速達該路段限速值，控制該馬達的轉速，令該即時車速不高於該路段限速值。