TWM553900U - 再生制動系統及其操控裝置 - Google Patents

Description

再生制動系統及其操控裝置

本創作是一種再生制動系統及其操控裝置，特別是一種可以無段式操控的再生制動系統及其操控裝置。

隨著環保意識的抬頭，有著低污染的混合動力及純電動的節能車，已漸漸受到消費者的喜愛。而欲使這類節能車在減速時的動能能充分再被利用，再生制動(Regenerative brake)的機制即被發展出來。再生制動的機制就是把車輛在制動時的動能轉化成電能，並儲存於車輛的電池內。較詳細的說，再生制動機制類似於汽油車的引擎煞車，當駕駛在行駛中鬆開加速踏板，車內的馬達由於磁能轉動能效應產生反電動勢，而使馬達有類似於引擎煞車的減速效果，反向電動勢再經過變電處理，可將再生制動的動能轉換成電能，進行電能回充。

目前車輛針對再生制動的煞車回充有混合控制(Blending Control)和單踏板控制(One Pedal Driving)兩種形式。混合控制的形式在減速時需踩煞車踏板，利用馬達再生制動以及夾碟盤摩擦一起調和達到車輛減速，好處是駕駛習性與汽油車相同，但需鬆開加速踏板進入滑行，並踩煞車踏板才會執行，缺點 是回充電池電量較少；單踏板控制的形式使用加速踏板來作為車輛加減速，踩下加速踏板時車輛進入加速模式，鬆開加速踏板進入再生制動模式，好處是回充電池電量較多，可以僅用加速踏板來駕駛車輛，而漸為主流。

然而，目前的問題點在於單踏板控制模式其再生制動的能量值通常設計為固定，故當駕駛執行再生制動機制時，瞬間產生減速的頓挫感，常讓駕駛及乘客感覺不舒適，也因無法自行調整再生制動的能量值，而讓駕駛無法在操控樂趣與電能回收間取得主控權。

有鑑於上述問題，本創作提供一種再生制動系統及其操控裝置，透過無段式操控裝置的設計，使駕駛能自主的調整再生制動能量，且以直觀的視覺顯示再生制動能量調整級距(Level)的變化，進而達到平順煞車感並能滿足操控樂趣。

本創作的一種再生制動系統及其操控裝置，適用於一車輛上，再生制動系統係由一再生制動操控裝置、一動力控制器、一馬達控制器、一馬達、一充電器及一電池所組成。其中，再生制動操控裝置包括一無段式操控件及一顯示單元，透過無段式操控件提供一連續性的再生制動調整訊號，由動力控制器動態地調整顯示單元上的制動能量調整級距，並由馬達控制器改變馬達之再生制動能量值，再由充電器將上述再生制動能量值所產生之電流回充至電池中，使駕駛能自由操控調整再生制動能量值， 使減速期間達到平順感外，並能充分回收再生制動所產生的電能。

1‧‧‧再生制動系統

10‧‧‧再生制動操控裝置

11‧‧‧無段式操控件

11a‧‧‧右操控件

11b‧‧‧左操控件

12‧‧‧顯示單元

13‧‧‧動力控制器

14‧‧‧馬達控制器

15‧‧‧馬達

16‧‧‧充電器

17‧‧‧電池

18‧‧‧加速踏板

19‧‧‧時速表

20‧‧‧方向盤

[第1圖]是本創作再生制動系統的系統架構示意圖。

[第2圖]是本創作再生制動系統之動力控制器的內部運作示意圖。

[第3圖]是本創作再生制動系統之根據車速與加速踏板開度的扭力輸出對照表。

[第4圖]是本創作再生制動系統之再生制動能量調整級距與權重關係表。

請參閱第1圖，係為本創作再生制動系統的系統架構示意圖。本創作的一種再生制動系統1，適用於一車輛(特別是裝設有馬達的純電動車或混合動力車)上，主要係由一再生制動操控裝置10、一動力控制器13、一馬達控制器14、一馬達15、一充電器16及一電池17所組成。

其中，再生制動操控裝置10包括一無段式操控件11及一顯示單元12。無段式操控件11係配置於方向盤20上，在本實施例中，無段式操控件11係由一右操控件11a及一左操控件11b 所構成，右操控件11a位於方向盤20的右側，左操控件11b位於方向盤20左側，且右操控件11a及左操控件11b為相對稱的撥片。當然，除可為撥片外，亦可為撥桿、按鈕或旋鈕等態樣。上述無段式操控件11係可提供一連續性的再生制動調整訊號，在本實施例中，右操控件11a及左操控件11b為相對稱的撥片，可透過駕駛手指的撥動上述任一操控件，並在不釋放操控件的情況下，提供連續性的再生制動調整訊號。顯示單元12係與無段式操控件11電性連接，可配置於車輛的儀表板或中控螢幕上，顯示單元12具複數個制動能量調整級距(Level)，透過無段式操控件11提供再生制動調整訊號，動態地調整該些制動能量調整級距，用以改變車輛之一再生制動能量值，在本實施例中，右操控件11a用以增加該些制動能量調整級距；左操控件11b用以減低該些制動能量調整級距。再者，顯示單元12可以百分比(%)、格數、色塊顯示該些制動能量調整級距。

動力控制器(HCU)13係與再生制動操控裝置10電性連接，係可透過無段式操控件11提供連續性的再生制動調整訊號，由動力控制器13動態地調整顯示單元12上的制動能量調整級距。馬達控制器(MCU)14係分別與動力控制器13、馬達15及充電器16電性連接，而充電器16與電池17電性連接，馬達控制器14可透過上述再生制動調整訊號改變馬達15的再生制動能量值，再透過充電器16將上述再生制動能量值所產生之電流回充至電池17中。

第2圖係為本創作再生制動系統之動力控制器的內部運作示意圖。請參閱第2圖，並適時對照第1圖，動力控制器13係接收上述再生制動操控裝置10之無段式操控件11的連續性再生制動調整訊號I，以及時速表19上的速度訊號V，透過至少這兩種訊號，動力控制器13內部運作會先確認處於那個制動能量調整級距(例如Level 1~Level N)，接著，會以該制動能量調整級距進行查表(即Tab表)，若該制動能量調整級距為預設級距，則不進行權重運算，而若該制動能量調整級距並不為預設級距，則將以預設級距為基準進行權重運算，最後，再由動力控制器13指示馬達控制器14對馬達15執行再生制動的機制。

第3圖係為本創作再生制動系統之根據車速與加速踏板開度的扭力輸出對照表。請參閱第3圖，表中的橫軸為車速(kph)、縱軸為加速踏板開度(APS)百分比，在本實施例中，此張對照表是制動能量調整級距為預設級距(即原廠設定)的對照表，依據當時速度與加速踏板開度的關係，查表獲得馬達的輸出扭力。舉例而言，若當時車速在100kph，加速踏板開度約在30%~50%，車輛前進的速度與風阻相減後，仍可維持在一固定速度下，此時馬達為零扭矩(Zero Torque)，屬定速巡航區域(Coasting zone)；而若駕駛繼續踏下加速踏板，加速踏板開度約在50%~100%，此時馬達為正扭矩(+Torque)，屬加速區域(Motor zone)，車輛可加速前進；而若駕駛釋放加速踏板，加速踏板開度約在0%~30%，此時馬達為負扭矩(-Torque)，屬再生制動區 域(Regen zone)。

值得注意的是，在本實施例中，時速100kph且加速踏板開度約30%，此時提供的是最小的負扭矩值，意即減速煞車力道較弱，而加速踏板開度至0%(即駕駛的腳完全鬆開加速踏板，加速踏板彈回原點)，此時會一直提供最大的負扭矩值，並直到車輛完全靜止。簡言之，加速踏板在固定的開度下，對應的馬達扭力會在某個車速下達成平衡，視為定速巡航，此時若要加速則將加速踏板的開度增加，若要減速則減少加速踏板的開度，並同時進入再生制動機制回收能量。

第4圖係為本創作再生制動系統之再生制動能量調整級距與權重關係表。請參閱第4圖，並適時對照第1~3圖，前述提到的制動能量調整級距，在本實施例中，假設是五個級距(Level 1~Level 5)，其中若將第三階(Level 3)設定為預設級距，即可對應第3圖的對照表，由軟體控制來查詢在當時速度與加速踏板開度的關係下的馬達輸出扭力值。而第一階~第五階都會設定權重，例如第三階設定為預設級距，其權重為100%。第一階的權重則設為第三階的80%、第二階的權重則設為第三階的90%、第四階則設為第三階的110%，而第五階則設為第三階的120%。

舉例來說，對照第1及2圖，駕駛透過撥動再生制動操控裝置10的無段式操控件11，持續性地提供再生制動調整訊號，將顯示單元12上的再生制動能量調整級距，由預設的第三階 調整到第五階，在第3圖上所查到在當時速度與加速踏板開度的關係下的馬達輸出扭力值，將乘上權重120%，意即在表上查出的馬達輸出扭力值都將乘以1.2倍。透過上述的方式就能以第3圖的預設對照表，再根據駕駛手動調整所選擇的制動能量調整級距，換算出對應級距下的馬達輸出扭力值。簡單的說，以第4圖的例子來說，想要再加強減速煞車效果，就將制動能量調整級距由第三階往上調到第四階或第五階；而想要減弱減速煞車效果，就將制動能量調整級距由第三階往下調到第二階或第一階。

承上所述，熟悉該項技術者應知，本創作所提及的制動能量調整級距並不侷限如第4圖設定為五階，若級距設計的越細，如Level n(n=100)，每一階與每一階之間的馬達輸出扭力值差距會更為微小，因此，駕駛如同第2圖在手動調整無段式操控件時，制動能量調整的幅度改變微小亦可產生無段感，所產生的減速煞車的感受將更為平順。

綜上所述，本創作所提供的一種再生制動系統及其操控裝置，透過無段式操控裝置的設計，使駕駛能自主的調整再生制動能量，且以直觀的視覺顯示再生制動能量調整級距的變化，進而達到平順煞車感並能滿足操控樂趣。

雖然本創作的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本創作的範疇內，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準。

1‧‧‧再生制動系統

10‧‧‧再生制動操控裝置

11‧‧‧無段式操控件

11a‧‧‧右操控件

11b‧‧‧左操控件

12‧‧‧顯示單元

13‧‧‧動力控制器

14‧‧‧馬達控制器

15‧‧‧馬達

16‧‧‧充電器

17‧‧‧電池

18‧‧‧加速踏板

20‧‧‧方向盤

Claims (10)

1. 一種再生制動操控裝置，適用於一車輛上，該裝置包括：一無段式操控件，係安裝於該車輛之一方向盤上，該無段式操控件可持續性提供一再生制動調整訊號；以及一顯示單元，係與該無段式操控件電性連接，該顯示單元具複數個制動能量調整級距，透過該無段式操控件提供該再生制動調整訊號，動態地調整該些制動能量調整級距，以改變該車輛之一再生制動能量值。
2. 如請求項1所述之再生制動操控裝置，其中該無段式操控件可為撥片、撥桿、按鈕或旋鈕。
3. 如請求項1所述之再生制動操控裝置，其中該無段式操控件包括：一右操控件，係配置於該方向盤右側，用以增加該些制動能量調整級距；以及一左操控件，係配置於該方向盤左側，用以減低該些制動能量調整級距。
4. 如請求項1所述之再生制動操控裝置，其中該顯示單元以百分比(%)、格數、色塊顯示該些制動能量調整級距。
5. 一種再生制動系統，適用於一車輛上，該再生制動系統包括：一再生制動操控裝置，包括： 一無段式操控件，係安裝於該車輛之一方向盤上，該無段式操控件可持續性提供一再生制動調整訊號；一顯示單元，係與該無段式操控件電性連接，該顯示單元具複數個制動能量調整級距；一動力控制器，係與該再生制動操控裝置電性連接；一馬達控制器，係與該動力控制器電性連接；一馬達，係與該馬達控制器電性連接；一充電器，係與該馬達控制器電性連接；以及一電池，係與該充電器電性連接，其中透過該無段式操控件提供該再生制動調整訊號，由該動力控制器動態地調整該顯示單元之該些制動能量調整級距，並由以該馬達控制器改變該馬達之一再生制動能量值，再由該充電器將該再生制動能量值所產生之一電流回充至該電池中。
6. 如請求項5所述之再生制動系統，其中該無段式操控件可為撥片、撥桿、按鈕或旋鈕。
7. 如請求項5所述之再生制動系統，其中該無段式操控件包括：一右操控件，係配置於該方向盤右側，用以增加該些制動能量調整級距；以及一左操控件，係配置於該方向盤左側，用以減低該些制動能量調整級距。
8. 如請求項5所述之再生制動系統，其中該顯示單元以百分比(%)、格數、色塊顯示該些制動能量調整級距。
9. 如請求項5所述之再生制動系統，其中該些制動能量調整級距中具有一預設級距，該預設級距與其他級距的再生制動能量值具有一權重關係。
10. 如請求項9所述之再生制動系統，其中該些制動能量調整級距為第一階~第五階，第三階為該預設級距，第一階~第五階的該權重關係相較於第三階其範圍介於80%~120%。