TWI721874B - 電動車輛之動能回收方式 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種電動車輛之動能回收方式，電動車輛包括有一電池、一馬達控制器、一馬達、一連接一油門裝置之油門開度感知器以及一車輛姿態感知器，馬達控制器控制馬達進行一動能驅動模式或一動能回收模式，並分別通訊連接油門開度感知器及車輛姿態感知器，以取得油門訊號以及電動車輛行駛中姿態的傾斜坡度及傾斜方向。在動能回收模式下，馬達控制器依照車輛姿態感知器所獲得之資訊，判斷電動車輛之姿態係處於下坡路段之一第一路況、上坡路段之一第二路況或處於正常路段之一正常路況，在第一路況係增加動能回收能量，在第二路況係減少動能回收能量，在正常路況係維持正常動能回收能量。

Description

電動車輛之動能回收方式

本發明係關於一種電動車輛之動能回收方式，尤指一種可將動能回收最佳化之電動車輛之動能回收方式。

習知電動車輛的電池為一特定能量之儲存，在一顆電池的固定電量下，若要將可行駛里程最大化，有兩種方式：(1)將馬達、控制器驅動效率與傳動效率等最佳化，藉以將損失的能量減到最小。其中，當系統在行駛中的效能已經最佳化之後，可再使用另一方法：(2)當電動車輛需要減速時，可經由馬達控制器由動能驅動模式切換為動能回收模式，將動能轉換為電能回收儲存回電池中。

然而，若電能回收的方法只有固定的模式，可能會有無法將動能回收最大化、與電池里程最大化的缺點，發明人緣因於此，本於積極發明之精神，亟思一種可以解決上述問題之電動車輛之動能回收方式，幾經研究實驗終至完成本發明。

本發明之主要目的係在提供一種電動車輛之動能回收方式，藉由將電動車輛行駛里程最大化，且可依照電動車輛行駛狀況與行駛路況，當滿足進入動能回收條件時，調整動能回收的能量達到最佳化效果。

為達成上述目的，本發明之電動車輛之動能回收方式，電動車輛包括有一電池、一馬達控制器、一馬達、一連接一油門裝置之油門開度感知器以及一車輛姿態感知器，馬達控制器分別電連接電池及馬達，控制電池進行一充電狀態或一放電狀態以及控制馬達進行一動能驅動模式或一動能回收模式，馬達控制器分別通訊連接油門開度感知器及車輛姿態感知器，以取得油門裝置之油門訊號以及電動車輛行駛中姿態的傾斜坡度及傾斜方向。

其中，在動能回收模式下，馬達控制器依照車輛姿態感知器所獲得之資訊，判斷電動車輛之姿態係處於下坡路段之一第一路況、上坡路段之一第二路況或處於正常路段之一正常路況，在第一路況係增加動能回收能量，在第二路況係減少動能回收能量，在正常路況係維持正常動能回收能量。藉由上述設計，本發明之電動車輛有別於習知技術在充電時僅能儲存固定的動能回收量，可依據車輛行駛狀況與行駛路況適時的微調動能回收量，在不影響車輛操縱性的情況下，將能量耗損降至最低，最佳化動能回充力道。

上述動能驅動模式可為油門開度感知器偵測油門裝置轉動高於一特定門檻的油門命令；上述動能回收模式可為油門開度感知器偵測油門裝置轉動低於一特定門檻的油門命令；特定門檻的油門命令可為轉動該油門裝置5%的油門命令。藉此，本發明將油門裝置之轉動幅度作為判斷依據，若轉動高於特定門檻的油門命令係為動能驅動模式，若轉動低於特定門檻的油門命令係為動能回收模式。

上述動能回收模式可更包括一最低車速限制或一最低馬達轉速限制。其中，最低車速限制可為15kph；最低馬達轉速限制係為1500rpm。藉此，當車速小於最低車速限制或當馬達轉速小於最低馬達轉速限制時，因此條件下無足夠的動能進行動能回收，故不進行動能回收模式。

上述該下坡路段可指傾斜坡度小於-7度，上坡路段可指傾斜坡度大於7度，正常路段可指傾斜坡度介於-7度~7度。藉此，透過具體量化道路之傾斜坡度，可明確定義出下坡路段、上坡路段及正常路段之分野，並依不同路段調整動能回收的能量，使續航力最大化。

上述馬達控制器依照車輛姿態感知器可更獲得電動車輛行駛中姿態的傾斜角度及傾斜方向，判斷電動車輛之姿態是否係處於轉彎路段之一第三路況，若是則減少動能回收能量，若否則維持正常動能回收能量，其中，第三路況係複合第一路況、第二路況及正常路況之其一；轉彎路段可指傾斜角度大於20度。藉此，除了道路之傾斜坡度外，本發明更可透過偵測車身之傾斜角度，明確定義出電動車輛是否在轉彎路段之一第三路況中，同時亦可複合上述下坡路段、上坡路段及正常路段之三種路況，調整動能回收的能量，使續航力最大化。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

請參閱圖1，係本發明一較佳實施例之電動車輛之系統架構圖。圖中出示一種具有動能回收功能之電動車輛1，在本實施例中，電動車輛1包括有一電池2、一馬達控制器3、一馬達4、一連接一油門裝置50之油門開度感知器5以及一車輛姿態感知器6。馬達控制器3分別電連接電池2及馬達4，控制電池2進行一充電狀態或一放電狀態以及控制馬達4進行一動能驅動模式或一動能回收模式。在動能驅動模式下，將電池2之電能轉換為適當的三相電能送入馬達4，使馬達4轉動；在動能回收模式下，將馬達2的動能經由三相電能送回馬達控制器3，並調控成適合充進電池2的適當直流電流，對電池2充電。

此外，馬達控制器3分別通訊連接油門開度感知器5及車輛姿態感知器6，以取得油門裝置50之油門訊號以及電動車輛1行駛中姿態的傾斜坡度及傾斜方向。在本實施例中， 車輛姿態感知器6係為陀螺儀或單軸、多軸傾角感知器，並可安裝於馬達控制器3上、電動車輛1之龍頭上，或設置於電動車輛1接近重心或中心之位置，並以有線或無線通訊的方式對馬達控制器3傳輸車輛姿態的資訊，但不以此為限，亦可設置於電動車輛1之其他位置處。

接著，請一併參閱圖2，係本發明一較佳實施例之動能驅動模式及動能回收模式之切換流程圖。如圖所示，當電動車輛1起動後，因駕駛者轉動油門裝置50，馬達控制器3將進入動能驅動模式，其依油門開度感知器5所偵測油門裝置50之開度大小，將電池2電能經由馬達三相線路送入馬達，輸出其對應的扭力，使電動車輛1移動。此時，油門開度感知器5將偵測油門裝置50是否轉動低於一特定門檻的油門命令，若是則進入下一步驟，若否則重複進行上述判斷。其中，該特定門檻的油門命令係指轉動油門裝置5%的油門命令，所述5%以內的油門命令可定義為油門裝置50的空隙區，故轉動在5%以內的油門命令不會進行馬達驅動。接著，判斷馬達轉速是否大於一最低馬達轉速限制，若是則進入動能回收模式，若否則等待油門裝置5再轉動，即可回到動能驅動模式。在本實施例中，所述最低馬達轉速限制係為1500rpm，因此條件下無足夠的動能進行動能回收，故不進行動能回收模式，但不以此為限，亦可設定一最低車速限制，該最低車速限制係為15kph，此條件下同樣無足夠的動能進行動能回收，故不進行動能回收模式。

請參閱圖3，係本發明一較佳實施例之動能回收模式之流程圖。如圖所示，在馬達控制器3進入動能回收模式下，首先會讀取車輛姿態感知器6所偵測到的車輛姿態資料，主要包括道路的傾斜坡度ψ及傾斜方向、車身的傾斜角度θ及傾斜方向之兩大姿態資料。接著，判斷道路的傾斜坡度ψ之狀態，在本實施例中，若傾斜坡度ψ小於-7度時係表示目前處於下坡路段之第一路況A，若傾斜坡度ψ大於7度係表示目前處於上坡路段之第二路況B，若傾斜坡度ψ介於-7度~7度時係表示目前處於正常路段之正常路況N，但該傾斜坡度ψ不以上述數值為限，亦可為其他門檻數值。

接著，在第一路況A、第二路況B及正常路況N下分別判斷車身的傾斜角度θ是否大於一臨界傾角，在本實施例中該臨界傾角係為20度，但不以此為限，亦可為其他數值，若是則分別表示目前同時處於轉彎路段之第三路況C，若否則分別表示目前不處於轉彎路段之第三路況C，僅處於第一路況A、第二路況B及正常路況N。

在第一路況下，電動車輛1行駛於下坡路段時若駕駛者已經需要將電動車輛1行駛速度降低，在動能驅動模式下將油門裝置50放掉，馬達控制器3經前述之模式切換判斷後，將從動能驅動模式轉變為動能回收模式。在動能回收模式下，因下坡的路阻比正常路段小，馬達控制器3會調整增加動能回收的能量、增加減速力道，一來可避免過快的下坡滑行速度，再者亦可將多餘動能回收儲存。

在第二路況下，電動車輛1行駛於上坡路段時若駕駛者已經需要將電動車輛1行駛速度降低，在動能驅動模式下將油門裝置50放掉，馬達控制器3經前述之模式切換判斷後，將從動能驅動模式轉變為動能回收模式。在動能回收模式下，因上坡的路阻比正常路段大，馬達控制器3會調整減少動能回收的能量、避免減速過快，需要加速時還要耗費更多電力。

在第三路況下，電動車輛1行駛於轉彎路段時，常見之駕駛者騎乘方式，請一併參閱圖4，係本發明一較佳實施例之第三路況之示意圖。圖中實線部分係指道路之彎道路線，其為一平滑之弧形曲線，虛線部分係指電動車輛1之騎乘方式，騎乘者一般會在進彎前之第一區段R1減速至合適的速度，在轉彎中之第二區段R2放開油門裝置50進行滑行，等待出彎後之第三區段R3再加速，此時車身姿態若是以帶有傾斜角度θ的姿態轉彎，馬達控制器3經前述之模式切換判斷後，將從動能驅動模式轉變為動能回收模式，並判斷電動車輛1正在以較高速度過彎，便調整動能回收力道減小，避免動能回收的力道太大導致電動車輛1滑行的速度降低的太快導致在轉彎中失去速度，或避免車速過低無法維持轉彎中的傾斜角度θ。

最後，請回到圖3，在經過道路的傾斜坡度ψ及車身的傾斜角度θ判斷之後，依序會有六種情況： (1) 依第一路況A調整動能回收。亦即，馬達控制器3會依第一路況A調整增加動能回收的能量、增加減速力道。 (2) 依第一路況A及第三路況C調整動能回收。亦即，馬達控制器3會依第一路況A調整增加動能回收的能量、增加減速力道，但又依第三路況C略減彎道中動能回收之力道。 (3) 正常路況N不調整動能回收。亦即，馬達控制器3會依正常路況N保持原有的動能回收力道。 (4) 依第三路況C調整動能回收。亦即，馬達控制器3會依第三路況C降低部分動能回收之力道。 (5) 依第二路況B及第三路況C調整動能回收。亦即，馬達控制器3會依第二路況B調整減少動能回收的能量、避免減速過快，再依第三路況C略減彎道中動能回收之力道。 (6) 依第二路況B調整動能回收。亦即，馬達控制器3會依第二路況B調整減少動能回收的能量、避免減速過快。

藉由上述電動車輛之動能回收方式，本發明除了可個別針對第一路況A、第二路況B及第三路況C在動能回收模式下調整動能回收力道外，更可藉由複合判斷後再次微調動能回收力道，期望駕駛者不論在上坡路段、下坡路段或轉彎路段都有良好的騎乘循跡性，輔助駕駛者更順利通過各種路況。其中，若僅需偵測第一路況A與第二路況B、或僅需偵測第三路況C的車輛姿態，則使用單軸傾角感知器即可，若需偵測第一路況A、第二路況B搭配第三路況C，則須多軸形式的傾角感測器。

上述之車速或馬達轉速可透過馬達角度感知器41的資訊由馬達控制器3在一定時間的角度變化作運算或其他方式計算出，此為習知之技術，在此不多做闡述。

上述之第三路況之傾斜角度θ之實施方式為車輛不傾斜、直立於地面時角度設定為0度，當車輛往左或往右傾斜時的角度即定義為傾斜角度θ，在此僅為實施例說明，傾斜角度θ亦可有其他計算方式表達相同之操作，不在此限。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1:電動車輛 2:電池 3:馬達控制器 4:馬達 41:馬達角度感知器 5:油門開度感知器 50:油門裝置 6:車輛姿態感知器 A:第一路況 B:第二路況 C:第三路況 N:正常路況 R1:第一區段 R2:第二區段 R3:第三區段 θ:傾斜角度 ψ:傾斜坡度

圖1係本發明一較佳實施例之電動車輛之系統架構圖。 圖2係本發明一較佳實施例之動能驅動模式及動能回收模式之切換流程圖。 圖3係本發明一較佳實施例之動能回收模式之流程圖。 圖4係本發明一較佳實施例之第三路況之示意圖。

1:電動車輛

2:電池

3:馬達控制器

4:馬達

41:馬達角度感知器

5:油門開度感知器

50:油門裝置

6:車輛姿態感知器

Claims (9)

1. 一種電動車輛之動能回收方式，該電動車輛包括有一電池、一馬達控制器、一馬達、一連接一油門裝置之油門開度感知器以及一車輛姿態感知器，該馬達控制器分別電連接該電池及該馬達，控制該電池進行一充電狀態或一放電狀態以及控制該馬達進行一動能驅動模式或一動能回收模式，該馬達控制器分別通訊連接該油門開度感知器及該車輛姿態感知器，以取得該油門裝置之油門訊號以及該電動車輛行駛中姿態的傾斜坡度及傾斜方向；其中，在該動能回收模式下，該馬達控制器依照該車輛姿態感知器所獲得之資訊，判斷該電動車輛之姿態係處於下坡路段之一第一路況、上坡路段之一第二路況或處於正常路段之一正常路況，在該第一路況係增加動能回收能量，在該第二路況係減少動能回收能量，在該正常路況係維持正常動能回收能量；該馬達控制器依照該車輛姿態感知器更獲得該電動車輛行駛中姿態的傾斜角度及傾斜方向，判斷該電動車輛之姿態是否係處於轉彎路段之一第三路況，若是則減少動能回收能量，若否則維持正常動能回收能量，其中，該第三路況係複合該第一路況、該第二路況及該正常路況之其一。
2. 如請求項1所述之電動車輛之動能回收方式，其中，該動能驅動模式係為該油門開度感知器偵測該油門裝置轉動高於一特定門檻的油門命令。
3. 如請求項1所述之電動車輛之動能回收方式，其中，該動能回收模式係為該油門開度感知器偵測該油門裝置轉動低於一特定門檻的油門命令。
4. 如請求項2或請求項3所述之電動車輛之動能回收方式，其中，該特定門檻的油門命令係為轉動該油門裝置5%的油門命令。
5. 如請求項1所述之電動車輛之動能回收方式，其中，該動能回收模式更包括一最低車速限制或一最低馬達轉速限制。
6. 如請求項5所述之電動車輛之動能回收方式，其中，該最低車速限制係為15kph。
7. 如請求項5所述之電動車輛之動能回收方式，其中，該最低馬達轉速限制係為1500rpm。
8. 如請求項1所述之電動車輛之動能回收方式，其中，該下坡路段係指該傾斜坡度小於-7度，該上坡路段係指該傾斜坡度大於7度，該正常路段係指該傾斜坡度介於-7度~7度。
9. 如請求項1所述之電動車輛之動能回收方式，其中，該轉彎路段係指該傾斜角度大於20度。

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