TWM515484U

TWM515484U - 電動車跛腳告警省電裝置

Info

Publication number: TWM515484U
Application number: TW103223503U
Authority: TW
Inventors: wen-tian Cai
Original assignee: wen-tian Cai
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2016-01-11

Description

電動車跛腳告警省電裝置

本創作係關於一種電動車跛腳告警省電裝置，尤指一種電池電量不足，藉馬達驅動控制器限流、變速箱降檔降速，使車輛可省電行駛，且直覺提醒用車者需儘速充電者。

另當車輛胎壓不足，連續爬坡、過載，導致電池、電子元件、電動馬達過熱等車況異常時，是電動車輛故障之主因，在未造成故障前，藉馬達驅動控制器限流、變速箱降檔降速，直覺提醒用車者須停車檢查，以確保車輛及行車安全，實為必要之措施。

目前世界各國均在提倡環保，綠能、減碳蔚為風潮，汽、機車亦隨之改變為電動汽、機車，以節省石油能源並降低污染之排放。但一般電動汽、機車在電池的電量用盡時，電池管理系統便直接切斷電源，使行駛中電動汽、機車瞬間斷電停止行駛並完全失燈，甚至驚慌失控，或使在後行駛車輛來不及煞車而造成意外事故之危險。縱使不造成危險，但因汽、機車停止而無法行駛，也造成不便與困擾，尤其在荒郊野外或風雨交加的夜晚，更是求救無門，而必需推車或求助吊車拖吊，即花錢又浪費時間。又，對電動汽、機車之實用性而言，目前仍然有充電站所數量不足的問題，因此，如能在電池的電量用盡前採取一降低限流值、降速或降檔行駛，強烈警示需儘速充電，且可有更長的欠電行駛距離(省電)者，將可以有效解決目前的問題；才能使電動車方便實用。

本創作的主要目的在於提供一種電動車跛腳告警省電裝置，在電池電量將要用盡時，電池管理系統發出欠電告警信號給跛腳信號裝置，該跛腳信號裝置即發出聲光警示，並發出跛腳信號輸至馬達驅動控制器，使之限制於較額定為低之電流、降速，或降檔行駛，以省電行駛至較長之距離，俾以順利到達充換電站所者。

本創作的另一目的在於提供一種電動車跛腳告警省電裝置，在電動車輛胎壓不足、過載或電動馬達、電池組、電子元件過熱等車況異常之非故障性告警時，令跛腳裝置即發出跛腳信號，輸至馬達驅動控制器，使之藉限制於較額定為低之電流、降速，或降檔行駛，以減少發熱量；使車輛暫時不致造成故障，且安全行駛者。

本創作為達上述目的所採行的技術手段包括：一電動車電源裝置、一跛脚信號裝置、一馬達控制器、一電動馬達及一車輪組；該電動車電源裝置包括一電池及一電池管理系統，當該電池之電量即將用盡時(例剩20%殘電量)，該電池管理系統發出一欠電信號輸至該跛腳信號裝置，該跛腳信號裝置具有一第二輸出埠，該第二輸出埠發出一跛腳信號使該馬達控制器降低限流值，令該電動車無法高速行駛，以強烈警告駕駛人必需及早充電或換電池；在限流及降速下，可以更省電，俾該電動車行駛較長之距離，可放心到達充換電站所者。

上述的電動馬達為一多檔變速馬達，該跛脚信號裝置作動時，發出該跛腳信號於第二輸出埠使該馬達驅動控制器降低輸出限流值，另發出一跛脚信號於第三輸出埠給該電動馬達之變速箱降檔降速使其只能低速行駛，可選擇限流及降檔兩種跛腳功能的其一或其二作動者。

上述的跛脚裝置進一步包括一信號分配電路；該信號分配電路包括有多組輸出埠，其中無電導隔離之第一輸出埠，另藉一光電耦合器做為電導性隔離，用於不同電位水準之信號傳遞者。

為達上述目的所採行的另一技術手段包括：一電動車電源裝置、一跛脚信號裝置、一馬達控制器、一電動馬達及一車輪組；該電動車電源裝置包括一電池及一電池管理系統，當該電動車輛車輪組之胎壓不足，或長距離爬坡、過載，導致電池、電動馬達或電子元件過熱時，該跛脚信號裝置藉一跛腳輸入信號埠，使跛腳信號裝置之一第一、第二、第三輸出埠，發出告警信號，使馬達控制器降低限流值，變檔變速馬達之變速箱降檔；使耗電減少，電池、電子元件、電動馬達，降低發熱量得以繼續安全行駛、俾停車後進行檢修者。

上述的跛腳信號裝置發出該跛脚信號之同時並發出一聲光告警信號於第一輸出埠。

本創作之前述及其他技術內容、特點與功效，配合如下附圖之實施例說明之。

10‧‧‧電動車電源裝置

100‧‧‧跛脚信號裝置

100A‧‧‧信號分配電路

12‧‧‧電池管理系統

20‧‧‧馬達控制器

30‧‧‧電動馬達

40‧‧‧車輪組

B‧‧‧電池

OPC1‧‧‧光電耦合器

OPC2‧‧‧光電耦合器

OPC3‧‧‧光電耦合器

Q1‧‧‧電晶體

S1‧‧‧欠電信號

S101‧‧‧第一輸出埠

S102‧‧‧第二輸出埠

S103‧‧‧第三輸出埠

S104‧‧‧第四輸出埠

S2‧‧‧跛腳輸入信號埠

S3‧‧‧跛腳輸入信號埠

S4‧‧‧跛腳輸入信號埠

第1圖係本創作之安裝配置於車輛上之平面示意圖；第2圖係本創作電動車跛腳告警省電裝置之控制電路圖；第3圖係本創作電動車跛腳告警省電裝置之信號電路圖。

請參閱第1、2圖，為顯示本創作電動車跛脚告警省電裝置，包括一跛脚信號裝置100、一電動車電源裝置10、一馬達控制器20、一該馬達控制器20所驅動之電動馬達30及車輪組40所構成。茲為說明方便起見，謹以電動機車舉例說明如後：電動車電源裝置10為一動力電池(鋰離子電池或鉛酸電池)。馬達控制器20為一轉換器(DC/AC inverter)將直流電轉換為三相交流電供給電動馬達30，該電動馬達30產生機械功率推動車輪組40，讓車輛行駛。

另馬達控制器20設有三段(或二段)限縮電流之減速機制：第一段設定為正常行駛用之額定限電流值，有額定之最大輸出轉矩、最大極速；第二段或第三段之限流設定，低於該第一段之額定限流值，藉以降低輸出轉矩、降低極速，達省電之目的；對單速直驅的輪轂馬達可有變速(減速)之感覺者。

電動馬達30與車輪組40之機構有二：(一)輪轂馬達，將電動馬達30埋設於車輪組40之輪轂內；(二)外掛式變檔變速馬達，該電動馬達30外掛於後輪平叉車架上，與車輪組40分離設置，且設有變檔變速之齒輪組，低速檔大轉矩、低衝擊電流；高速檔極速高，多用於高性能電動機車。

第2圖中之電動車電源裝置10包括一電池B、一電池管理系統12。當該電池B之電量即將用盡時(例如僅剩10%~20%殘電量)，電池管理系統12發出欠電信號S1使跛腳信號裝置100之第一輸出埠S101發出告警聲光警示，同時第二輸出埠S102發出跛腳信號使馬達控制器20降低限流值，如動力架構為變檔變速馬達，則另可藉第三輸出埠S103發出跛腳信號至電動馬達30之變速箱，令變速箱降為低速檔，使電動車輛無法高速行駛，以強烈警告駕駛人必需及早充電或換電；在限流、降速下，可以更省電，俾行駛較長之距離，可放心到達充電站或預定處所者。

若電動車輛胎壓不足，或長距離爬坡，過載導致電池、電動馬達或電元件過熱，所發出之告警信號，藉跛腳輸入信號埠S2、S3、S4，使跛腳信號裝置100之第一、第二、第三輸出埠S101、S102、S103，發出告警聲光警示、使馬達控制器20降低限流值、或使馬達降檔；使耗電儘量減少，即使電池、電子元件、電動馬達等降低發熱量得以安全行駛至目的地、俾停車後完成檢修者。

另該電動車電源裝置10動力電池B可為兩個或兩個以上之電池組成，該電池管理系統發出欠電信號亦經欠電信號S1輸入跛腳信號裝置100，亦如上述本創作之警示、降流、降速、降檔等本創作電動車跛腳告警省電裝置之效果。

上述降流、降檔兩種跛脚功能同時作動或擇其一作動，若該電動馬達30為變檔變速電機，則藉降檔可更省電且具良好的爬坡能力；若該電動馬達30為輪轂馬達則只能選擇降流之跛脚功能，藉降低輸出轉矩、降低極速，以達告警省電之目的。

本創作以兩檔外掛變檔變速電機的電動機車做為耗電測試，藉以檢討本創作電動車跛腳告警省電裝置之省電的效果。

如表一所示，受測電動機車配用外掛式500W兩檔變速馬達、48V20AH鋰鐵電池，平地定速耗電之試測。觀察表中之單載續航力時，可發現在低速檔時最省電。若殘電20%(4_AH)時發出欠電告警，切換至低速檔行駛，時速20km/h、耗電5.7A，則欠電告警後尚可行駛14km；有充裕之行程(時間)回家後才充電，可解決充電站所不足之問題。

若電動車輛胎壓不足，長距離爬坡、過載致電池組、電動馬達或電子元件過熱，而發出告警信號，並切換至低速檔時平地行駛耗電5.7A，48V電池之總耗電僅不到280W；則因總耗電大幅降低，使電池、電機系統之溫度降低，而獲致安全行駛至目的地者。

如表二所示，受測電動機車使用48^V800^W輪轂式電機48^V20^AH鉛酸電池。馬達控制器20有三段限流、減速(例如第一段速28^A、第二段速15^A、第三段速10^A)；第一段速：限流28^A單載最大極速約38km/h(未示於表二中)；減額之第二段速、第三段速則藉輸出限縮電流值，以降低最大轉矩、降低極速，以為告警省電之用。當本創作之跛腳信號裝置100發出欠電信號時，馬達控制器20選用第三段限流值(10A)，降速省電行駛(最高時速約23km/h實測值)；可有較長之欠電行駛距離，藉減少最大轉矩、降低爬坡能力，以強烈警告用車者必須儘早完成充電。

如第3圖所示，為本創作電動車跛腳告警省電裝置之信號電路圖，該跛腳信號裝置之四個輸入埠包括：S1已用為欠電信號，另S2、S3、S4可用為電動馬達過熱、電池過熱、電子元件過熱或胎壓不足……等告警之跛腳輸入信號埠。

該跛腳信號裝置之四個輸出埠包括：第一輸出埠S101為與本跛腳信號裝置100共用共同信號接地(如聲光警示信號)，而第二輸出埠S102可用於馬達控制器20降低限流值，第三輸出埠S103可用於馬達變速箱之降檔控制信號，第四輸出埠S104可用於需要接線較長或電路板外或不同電位水準或必需使用電導性隔離者。

又，電晶體Q1用於負載聯結於其後之信號分配電路100A，當任一輸入信號由高電位轉為低電位(或開關數位信號)，此時電晶體Q1之工作狀態由關閉轉為導通，可使該信號分配電路100A輸出信號；反之，若全部輸入信號皆為高電位時，電晶體Q1之工作狀態由導通轉關閉，則該信號分配電路100A不能輸出信號。該信號分配電路100A分別為電導性隔離與無電導隔離兩種輸出；第一輸出埠S101為無電導隔離與本跛腳信號裝置100共用共同信號接地，而第二輸出埠S102、第三輸出埠S103、第四輸出埠S104各別以光電耦合器OPC1、OPC2、OPC3做出電導性隔離，用於不同接地或需要接線較長、電路板外信號傳遞之用。

該跛腳信號裝置之信號輸入埠、信號輸出埠之數量，視實際需要可增減之。

本創作上述之說明係針對可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技術精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。