TWI762796B - 智慧發電控制系統 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種智慧發電控制系統，包括有一電瓶、一智慧發電裝置、一發電機以及一引擎控制單元。引擎控制單元電連接一油門感知元件、一煞車元件、一車速感知元件以及一引擎轉速感知元件，智慧發電裝置係為一具通訊功能之整流元件，電連接電瓶及引擎控制單元，發電機組設於引擎之一曲軸之一側，電連接智慧發電裝置。其中，當油門開度大於定速車速下之油門開度時判定為一加速模式，使智慧發電裝置設定一加速發電目標，以降低引擎負載；當油門開度等於定速車速下之油門開度時判定為一巡航模式，使智慧發電裝置設定一巡航發電目標，以滿足整車負載。

Description

智慧發電控制系統

本發明係關於一種發智慧發電控制系統，尤指一種適用於機車引擎之智慧發電控制系統。

內燃機引擎在低轉速時扭力較差，故大多須配置變速箱傳遞且放大引擎扭力才足以順暢前進，而小排氣量通勤用機車多配備無段變速傳動系統 (Continuously Variable Transmission, CVT)，其中，無段變速傳動系統多設置於曲軸左側，交流發電機(Alternating Current Generator, ACG)多配置於曲軸右側。

此配置的優點為，無段變速傳動系統具有自動變速功能，可幫助引擎操作在更有效率的轉速，也具有自動離合器裝置，在停車時自動斷開後輪與引擎間的動力，使引擎維持怠速；當騎士操作油門進行加速時，離合器蹄片因引擎轉速提高而與傳動裝置接合進而驅動後輪，隨引擎轉速提高時無段變速傳動系統自動變速，維持引擎於有效率的轉速。

然而，內燃機引擎搭配無段變速傳動系統之缺點在於，油門開啟後之引擎轉速上升瞬間，自動離合器在準備接合時存在一定時間的滑差，動力未直接傳遞到後輪，傳動效率差；此外，引擎在轉速提升的過程通常要給予較多的油量，儘管較多的油量可使燃燒較好，可產生更好的動力性，這也表示每次的起步或加速皆存在短暫的動力損耗以及更多的廢氣汙染。

發明人緣因於此，為了解決上述無段變速傳動系統之缺點，且運用開路式整流器進行發電容量的調控，本於積極發明之精神，亟思一種可以解決上述問題之發智慧發電控制系統，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智慧發電控制系統，藉由內建通訊及騎乘模式判斷功能，可根據車輛的油門開度、車速訊號、轉速訊號及煞車訊號，有效調整智慧發電裝置之發電容量及發電目標，讓內燃機引擎可兼顧加速性、油耗表現以及電力需求，在各個模式下皆能有良好的性能表現。

為達成上述目的，本發明之智慧發電控制系統係使用於一具無段自動變速器之引擎上，主要包括有一電瓶、一智慧發電裝置、一發電機以及一引擎控制單元。智慧發電裝置係為一具通訊功能之整流元件，電連接電瓶；發電機組設於引擎之一曲軸之一側，電連接智慧發電裝置；引擎控制單元電連接發電機、一油門感知元件、一煞車元件、一車速感知元件以及一引擎轉速感知元件，以取得油門開度、煞車訊號、車速訊號與引擎轉速之訊息，並以通訊方式將油門開度、煞車訊號、車速訊號與引擎轉速之訊息提供智慧發電裝置，智慧發電裝置依據前述油門開度、煞車訊號、車速訊號及轉速之訊息調控發電電壓目標值。

其中，若以定速下之油門開度-轉速對應圖作為基準，當油門開度大於定速車速下之油門開度時，智慧發電裝置判定為一加速模式，智慧發電裝置調控加速發電目標值，以降低引擎負載；當油門開度等於定速車速下之油門開度時，智慧發電裝置判定為一巡航模式，智慧發電裝置調控巡航發電目標值，以滿足整車負載。

或者，本發明之智慧發電控制系統更包括另一種配置方式，係使用於一具無段自動變速器之引擎上，主要包括有一電瓶、一智慧發電裝置、一發電機以及一引擎控制單元。智慧發電裝置電連接電瓶、一油門感知元件、一煞車元件以及一車速感知元件，直接取得油門開度、煞車訊號與車速訊號之訊息，引擎轉速訊息由發電機組之磁鐵轉子與線圈定子所作用之交流電經由智慧發電裝置計算而得；發電機組設於引擎之一曲軸之一側，電連接智慧發電裝置；智慧發電裝置依據前述油門開度、煞車訊號、車速訊號及轉速之訊息調控發電電壓目標值。

其中，若以定速下之油門開度-轉速對應圖作為基準，當油門開度大於定速車速下之油門開度時，智慧發電裝置判定為一加速模式，智慧發電裝置調控加速發電目標值，以降低引擎負載；當油門開度等於定速車速下之油門開度時判定為一巡航模式，智慧發電裝置調控巡航發電目標值，以滿足整車負載。

藉由上述設計，本發明提供加速模式及巡航模式兩種不同的發電目標值，根據不同的發電限制，也因此改變了智慧發電裝置之發電目標值，提升車輛加速時之加速性並直接影響整車性能及油耗表現。

上述油門開度-轉速對應圖可於上坡15度之坡度所繪製而成，故可避免車輛行駛於微上坡時，智慧發電裝置誤判為加速模式。藉此，當車輛於爬坡狀態下，智慧發電裝置不會因為油門開度的提升而誤判為加速模式，維持加速模式與定速模式之精確性。

當油門開度等於引擎怠速下之油門開度且引擎轉速等於怠速引擎轉速時，智慧發電裝置判定為一怠速模式，智慧發電裝置調控怠速發電目標值，以調升發電容量。藉此，在此模式下限制發電容量對於油耗改善不大，故可提升發電目標值。

當油門開度等於引擎怠速下之油門開度、引擎轉速大於怠速引擎轉速、車速大於一門檻車速且煞車為操作狀態時，智慧發電裝置判定為一減速模式，使智慧發電裝置調控減速發電目標值，以加速電瓶回充。藉此，在此模式下勢必會再次提升發電目標及發電容量，使由其他模式轉換至減速模式時之電瓶不滿電的情況，可充分回收減速時的動能，進行電量回充，同時擁有較佳的減速力道，降低煞車來令片的損耗。

其中，上述加速發電目標可為12伏特，上述巡航發電目標可為13伏特；上述怠速發電目標可為14伏特；上述減速發電目標可為14.5伏特。藉此，在不同發電目標下設定特定數值，可有效掌控不同模式下之發電容量，進而兼顧加速性、油耗表現、電瓶電量及減速力道等特性。

上述門檻車速係為10公里/小時。藉此，當車輛在進行減速時，仍需有特定門檻車速以上之車速，進入減速模式後才會有足夠的減速動能可進行發電，並有較佳的減速力道。

上述通訊方式可透過K-LINE或CAN匯流排進行資料傳輸。藉此，智慧發電裝置取得前述整車訊息後得以調控發電目標值。

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，係本發明第一實施例之智慧發電控制系統之系統架構圖。圖中出示一種智慧發電控制系統1，使用於一具無段自動變速器8之引擎6上，包括有一電瓶2、一智慧發電裝置3、一引擎控制單元4以及一發電機7。智慧發電裝置3係為一具通訊功能之整流元件，電連接電瓶2。發電機7組設於引擎6之一曲軸之一側，電連接智慧發電裝置3，在本實施例中，該發電機7係為一交流發電機或一體式啟動兼發電機，可將車輛行駛中的機械動能透過發電機7再次轉化為電能儲存，重複循環利用，以達到節能的效果。

此外，引擎控制單元4（Eletronic Control Unit, ECU）係為車輛所使用之微控制器，其可透過各種感知器去蒐集引擎各部分的工作狀態信號，一般可計算噴油量、點火角、控制怠速旁通閥功能及輸出發電控制訊號，在本實施例中，引擎控制單元4電連接發電機7、一油門感知元件51、一煞車元件52、一車速感知元件53以及一引擎轉速感知元件54，以取得油門開度、煞車訊號、車速訊號與引擎轉速之訊息，並以通訊方式將油門開度、煞車訊號、車速訊號與引擎轉速之訊息提供智慧發電裝置3，智慧發電裝置3依據前述油門開度、煞車訊號、車速訊號及轉速之訊息調控發電電壓目標值。其中，所述本實施例之通訊方式係透過K-LINE或CAN匯流排進行資料傳輸，其可在不需要主機的情況下，允許引擎控制單元4和智慧發電裝置3相互通訊。

請參閱圖2，係本發明第二實施例之智慧發電控制系統之系統架構圖。圖中出示一種智慧發電控制系統1’，使用於一具無段自動變速器8之引擎6上，包括有一電瓶2、一智慧發電裝置3、一引擎控制單元4以及一發電機7。智慧發電裝置3電連接電瓶2、一油門感知元件51、一煞車元件52以及一車速感知元件53，以取得油門開度、煞車訊號與車速訊號之訊息，使得所述訊息資訊可不經由引擎控制單元4來傳送，可直接並聯各項感知元件以取得所需訊息，而引擎轉速訊息由發電機7之交流電經由智慧發電裝置3計算而得，並作為後續發電量調整的依據。發電機7組設於引擎6之一曲軸之一側，電連接智慧發電裝置3，在本實施例中，係為一交流發電機或一體式啟動兼發電機，可將車輛行駛中的機械動能透過發電機7再次轉化為電能儲存，重複循環利用，以達到節能的效果。

引擎控制單元4（Eletronic Control Unit, ECU）係為車輛所使用之微控制器，其可透過各種感知器去蒐集引擎各部分的工作狀態信號，一般可計算噴油量、點火角、控制怠速旁通閥功能及輸出發電控制訊號，在本實施例中，引擎控制單元4電連接發電機7，各項感知訊號由智慧發電裝置3直接由感知元件取得，可不經由引擎控制單元4來傳送。

請參閱圖3，係本發明第一實施例及第二實施例之智慧發電控制系統之油門開度-車速對應圖。如圖所示，橫軸座標表示車速km/h，縱軸座標標示油門開度%，在本實施例中，油門開度-車速對應圖中之曲線係於上坡15度之坡度在定速下所繪製而成，因車輛操作在上坡15度之油門開度會比平路大，故可避免車輛行駛於微上坡時，智慧發電裝置3誤判為加速模式，造成時而發電時而不發電之問題。在本實施例中，根據油門開度、煞車訊號、車速訊號與引擎轉速的不同可分為四種模式，包括有一加速模式、一巡航模式、一怠速模式以及一減速模式，各模式說明如下：

當油門開度P大於定速車速下之油門開度P0時判定為加速模式，該智慧發電裝置3調控一加速發電目標值，以降低引擎負載，在本實施例中，該加速發電目標值為12伏特。由於整車電壓大多高於12伏特，故此模式下之智慧發電裝置3及發電機7實際無進行整流發電，故可改善整車之加速性能，而當整車電壓低於12伏特表示電瓶2電壓過低，所述智慧發電裝置3及發電機7僅發電整流至12伏特，一方面可維持最低電瓶電壓，另一方面依舊達到改善加速之目的。

當油門開度P等於定速車速下之油門開度P0時判定為一巡航模式，該智慧發電裝置3調控一巡航發電目標值，以滿足整車負載，在本實施例中，該巡航發電目標係為13伏特。在巡航模式下，車輛處於定速行駛，為了使車輛更加節能，智慧發電裝置3調控巡航發電目標值，目的僅須滿足整車負載即可，不須進行額外的電瓶2電壓回充，可改善油耗。

當油門開度P等於引擎怠速下之油門開度Pi且引擎轉速E等於怠速引擎轉速Ei時判定為一怠速模式，該智慧發電裝置3調控一怠速發電目標值，以調升發電容量，在本實施例中，該怠速發電目標係為14伏特。在怠速模式下，車輛處於怠速熄火狀態，此時若限制發電容量對油耗改善不大，故智慧發電裝置3調控發電目標值為14伏特，以提升發電目標及發電容量。

當油門開度P等於引擎怠速下之油門開度Pi、引擎轉速E大於怠速引擎轉速Ei、車速V大於一門檻車速Vt且煞車為操作狀態時判定為一減速模式，該智慧發電裝置調控一減速發電目標值，以加速電瓶2回充，在本實施例中，該減速發電目標值係為14.5伏特，且門檻車速Vt係為10公里/小時，當車輛在進行減速時，仍需有特定門檻車速以上之車速，進入減速模式後才會有足夠的減速動能可進行發電，並有較佳的減速力道。此外，引擎控制單元4或智慧發電裝置3需偵測到煞車元件52有同步進行煞車時，才會判定為一減速模式，故自然減速或上坡減速並不會進入減速模式。在此模式下勢必會再次提升發電目標及發電容量至14.5伏特，使由其他模式轉換至減速模式時之電瓶不滿電的情況，可充分回收減速時的動能，進行電量回充，同時擁有較佳的減速力道，降低煞車來令片的損耗。

請一併參閱圖4，係本發明第一實施例及第二實施例之智慧發電控制系統之控制方法之流程圖。如圖所示，步驟(A)鑰匙開啟，引擎發動與騎乘。步驟(B)騎乘模式判定，當油門開度P大於定速車速下之油門開度P0時判定為加速模式，該智慧發電裝置3調控一加速發電目標值，以降低引擎負載；當油門開度P等於定速車速下之油門開度P0時判定為一巡航模式，該智慧發電裝置3調控一巡航發電目標值，以滿足整車負載；當油門開度P等於引擎怠速下之油門開度Pi且引擎轉速E等於怠速引擎轉速Ei時判定為一怠速模式，該智慧發電裝置3調控一怠速發電目標值，以調升發電容量；當油門開度P等於引擎怠速下之油門開度Pi、引擎轉速E大於怠速引擎轉速Ei、車速V大於一門檻車速Vt且煞車為操作狀態時判定為一減速模式，該智慧發電裝置調控一減速發電目標值，以加速電瓶2回充。當智慧發電裝置調控完各種發電目標值後，進入步驟(C)判斷鑰匙是否關閉，若是則執行步驟(D)停止發電，關閉引擎，若否則回到步驟(B)騎乘模式判定，再次判斷騎乘模式是否產生變化。

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。

1,1’:智慧發電控制系統 2:電瓶 3:智慧發電裝置 4:引擎控制單元 51:油門感知元件 52:煞車元件 53:車速感知元件 54:引擎轉速感知元件 6:引擎 7:發電機 8:無段自動變速器 A~D:步驟 E,Ei:引擎轉速 P,P0,Pi:油門開度 V:車速 Vt:門檻車速

圖1係本發明第一實施例之智慧發電控制系統之系統架構圖。 圖2係本發明第二實施例之智慧發電控制系統之系統架構圖。 圖3係本發明第一實施例及第二實施例之智慧發電控制系統之油門開度-車速對應圖。 圖4係本發明第一實施例及第二實施例之智慧發電控制系統之控制方法之流程圖。

1:智慧發電控制系統

2:電瓶

3:智慧發電裝置

4:引擎控制單元

51:油門感知元件

52:煞車元件

53:車速感知元件

54:引擎轉速感知元件

6:引擎

7:發電機

8:無段自動變速器

Claims (8)

1. 一種智慧發電控制系統，使用於一具有無段自動變速器之引擎上，包括有：一電瓶；一引擎控制單元，電連接一油門感知元件、一煞車元件、一車速感知元件以及一引擎轉速感知元件，以取得油門開度、煞車訊號、車速訊號與引擎轉速之訊息；一智慧發電裝置，係為一具通訊功能之整流元件，電連接該電瓶及該引擎控制單元，以通訊的方式由該引擎控制單元取得整車訊息進而調整發電目標值；以及一發電機，組設於該引擎之一曲軸之一側，電連接該智慧發電裝置；其中，若以定速下之油門開度-轉速對應圖作為基準，當油門開度大於定速車速下之油門開度時，該智慧發電裝置判定為一加速模式，該智慧發電裝置調控加速發電目標值，以降低引擎負載；當油門開度等於定速車速下之油門開度時，該智慧發電裝置判定為一巡航模式，該智慧發電裝置調控一巡航發電目標值，以滿足整車負載；當油門開度等於引擎怠速下之油門開度且引擎轉速等於怠速引擎轉速時，該智慧發電裝置判定為一怠速模式，該智慧發電裝置調控一怠速發電目標值，以調升發電容量；當油門開度等於引擎怠速下之油門開度、引擎轉速大於怠速引擎轉速、車速大於一門檻車速且煞車為操作狀態時，該智慧發電裝置判定為一減速模式，該智慧發電裝置調控一減速發電目標值，以加速該電瓶回充。
2. 一種智慧發電控制系統，使用於一具有無段自動變速器之引擎上，包括有：一電瓶；一引擎控制單元，電連接一油門感知元件、一煞車元件、一車速感知元件以及一引擎轉速感知元件；一智慧發電裝置，係為一具通訊功能之整流元件，電連接該電瓶、一油門感知元件、一煞車元件以及一車速感知元件，以取得油門開度、煞車訊號與車速訊號之訊息，引擎轉速訊息由發電機組之磁鐵轉子與線圈定子所作用之交流電經由該智慧發電裝置計算而得；以及一發電機，組設於該引擎之一曲軸之一側，電連接該智慧發電裝置；其中，若以定速下之油門開度-轉速對應圖作為基準，當油門開度大於定速車速下之油門開度時，該智慧發電裝置判定為一加速模式，該智慧發電裝置調控加速發電目標值，以降低引擎負載；當油門開度等於定速車速下之油門開度時，該智慧發電裝置判定為一巡航模式，該智慧發電裝置調控一巡航發電目標值，以滿足整車負載；當油門開度等於引擎怠速下之油門開度且引擎轉速等於怠速引擎轉速時，該智慧發電裝置判定為一怠速模式，該智慧發電裝置調控一怠速發電目標值，以調升發電容量；當油門開度等於引擎怠速下之油門開度、引擎轉速大於怠速引擎轉速、車速大於一門檻車速且煞車為操作狀態時，該智慧發電裝置判定為一減速模式，該智慧發電裝置調控一減速發電目標值，以加速該電瓶回充。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之智慧發電控制系統，其中，該油門開度-轉速對應圖係於上坡15度之坡度所繪製而成，故可避免車輛行駛於微上坡時，該智慧發電裝置誤判為該加速模式。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之智慧發電控制系統，其中，該加速發電目標值係為12伏特，該巡航發電目標值係為13伏特。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之智慧發電控制系統，其中，該怠速發電目標值係為14伏特。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之智慧發電控制系統，其中，該減速發電目標係為14.5伏特。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之智慧發電控制系統，其中，該門檻車速係為10公里/小時。
8. 如申請專利範圍第1項所述之智慧發電控制系統，其中，該通訊方式係透過K-LINE或CAN匯流排進行資料傳輸。

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