控制電動車馬達的電壓調變裝置的製作方法
2023-09-20 04:07:25 2
專利名稱：控制電動車馬達的電壓調變裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制電動車馬達的電壓調變裝置，特別是涉及依據馬達轉速訊號的升降狀況，以控制脈波寬度調變訊號調升馬達運轉電壓的時機。
背景技術：
電動車為一種利用直流馬達傳動行駛的交通工具；其中，該直流馬達由一控制器所驅動，該控制器通過一隨車搭載的電池提供電力，且該控制器包含有一驅動器及另一脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)器，該驅動器受控於一調速器(Governor)，而能調整並改變電壓輸出頻率以驅動該直流馬達，並依據輸入馬達電樞線圈的電壓及電流的高低，而能控制直流馬達的轉矩及轉速；同時，通過直流馬達內裝設的霍爾組件感測一霍爾訊號，且回授至脈波寬度調變器以產生一脈波寬度調變(PWM)訊號，並加載該驅動器以調變輸出電壓，能使直流馬達輸出圓滑且穩定的轉矩，進而具有高精密度的轉速控制。
且知，脈波寬度調變(PWM)是利用脈波(Pulse)寬度來調節輸出的一種技術；即是將連續的模擬信號波形在固定的速率下(例如60次/秒)作取樣，將取樣值以同樣速率傳輸至接收端，在接收端將此取樣的脈波信號重建回原來的模擬信號，並搭配一負回授系統來使用；若用在電動車上就可以調整驅動器的電壓輸出(如圖5所示)，圖中利用PWM訊號410來對驅動器的輸出電壓210作取樣時，當脈波411越寬，經重建回的輸出電壓211越高；反之脈波411越窄(如圖6所示)，經重建回的輸出電壓211就越低；而脈波411寬度的控制原理，是將輸出電壓210與上述負回授的霍爾訊號作運算，並以此運算值調整脈波411寬度；因此，PWM技術具有最大化能量傳輸以及減低電池耗電量的優點。
然而，PWM技術具有省電功能的部份，在於提升因電路傳導耗損而偏低的輸出電壓，以趨近於準確轉速所需的較高電壓；但是，當PWM訊號抑制偏高的輸出電壓以趨近於準確轉速所需的較低電壓時，卻消減了電壓的輸出值，但此動作所達到的細微的速度精確效能，並不是電動車使用者所必須的，且電子組件因持續運作而消耗電力，將造成隨車搭載的電池大量放電而影響使用壽命。
發明內容
本發明的目的是提供一種控制電動車馬達的電壓調變裝置，尤其是在電動車馬達轉速下降的當時，給予一觸發電壓以提升轉速，促使該馬達的轉速擺蕩於下降區段與上升區段的連續周期中，據以提升省電效益。
為實現上述目的，本發明採取技術方案一種控制電動車馬達的電壓調變裝置，它包含有一電動車上的電池，其能產生直流電壓以啟動一驅動器；一調速器，其能通過使用者的控制，而對該驅動器輸入一調速訊號；所述驅動器能接受調速訊號的控制，而對一直流馬達輸入一運轉電壓；所述直流馬達能接受運轉電壓的驅動而運轉；且該直流馬達設置有一霍爾組件；所述霍爾組件，能感測該直流馬達運轉時的磁場變化，而對一脈波寬度調變器輸入一霍爾訊號；一節電器，其能依據所述直流馬達的轉速下降訊號，而對所述脈波寬度調變器輸入一觸發訊號；所述脈波寬度調變器能通過觸發訊號的觸發，而對所述驅動器輸入一脈波寬度調變訊號，使該驅動器所輸出的運轉電壓，能接受該脈波寬度調變訊號的調升，進而提升直流馬達的轉速；通過上述構件的組成，能將脈波寬度調變器的動作時間控制於直流馬達轉速的下降區段內，促使直流馬達的轉速擺蕩於下降區段與上升區段的連續周期中。
上述的控制電動車馬達的電壓調變裝置中，所述直流馬達的轉速下降訊號為一電流訊號。
上述的控制電動車馬達的電壓調變裝置中，所述直流馬達的轉速下降訊號為一電壓訊號。
本發明由於採取以上設計，當電動車馬達轉速下降時，可以給予一觸發電壓以提升轉速，並促使該馬達的轉速擺蕩於下降區段與上升區段的連續周期中，從而提升省電效益；此外，本發明中的電子組件並不是持續運作，不但節約了電力，更不會造成隨車搭載的電池因大量放電而影響使用壽命。
圖1為本發明的配置示意圖，說明該驅動器與直流馬達之間裝設一節電器。
圖2為本發明的轉速線形圖，說明該直流馬達以加速、等速及減速運轉的線形。
圖3為圖2中的a局部放大圖，說明該直流馬達以等速運轉時，利用PWM訊號調升轉速的線形。
圖4為圖2中的b局部放大圖，說明該直流馬達以減速運轉時，利用PWM訊號調升轉速的線形。
圖5為本發明的波形圖，說明該PWM訊號對輸出電壓作取樣時，當脈波越寬，經重建回的輸出電壓越高。
圖6為本發明的另一波形圖，說明該PWM訊號對輸出電壓作取樣時，當脈波越窄，經重建回的輸出電壓越低。
具體實施例方式
如圖1所示，為本發明所提供的一種控制電動車馬達的電壓調變裝置的配置示意圖，包含有隨車搭載的電池1與直流馬達6之間串接的一驅動器2，並在驅動器2與直流馬達6之間裝設一節電器5，且驅動器2分別與一調速器3及另一脈波寬度調變器4相連接，直流馬達6設置有一霍爾組件61，脈波寬度調變器4分別與節電器5及霍爾組件61相連接。其中電池1能產生直流電壓11以啟動驅動器2，並能供應其它相關電路作動所需的電壓；調速器3能通過使用者的控制，而對驅動器2輸入一加速的調速訊號31；驅動器2能接受加速的調速訊號31的控制，而對直流馬達6輸入一上升的運轉電壓21；直流馬達6能接受上升的運轉電壓21的驅動而產生一上升轉速62(如圖2所示)；霍爾組件61能感測直流馬達6運轉時的磁場變化(如圖1所示)，而對脈波寬度調變器4輸入霍爾訊號611；節電器5能通過檢測上升的運轉電壓21的電流變化值，進而檢測出直流馬達6的轉速上升，而使節電器5無動作。
當調速器3對驅動器2輸入一等速的調速訊號31時，驅動器2能接受等速的調速訊號31的控制，而對直流馬達6輸入一等值的運轉電壓21；直流馬達6能接受等值的運轉電壓21的驅動而產生一等值轉速63(如圖2所示)；霍爾組件61能感測直流馬達6運轉時的磁場變化(如圖1所示)，而對脈波寬度調變器4輸入霍爾訊號611；節電器5能通過檢測等速的運轉電壓21的電流變化值，進而檢測出直流馬達6的轉速為等值，而使節電器5無動作；然而等值的運轉電壓21在傳輸過程中會受到電路及組件的消耗而降低，致使直流馬達6的等值轉速63逐漸降低(配合圖1、圖3所示)；此時，節電器5檢測出直流馬達6的轉速下降，並在轉速面臨下降前的上升頂點631，對脈波寬度調變器4輸入觸發訊號51；脈波寬度調變器4能通過觸發訊號51的觸發，而對驅動器2輸入脈波寬度調變訊號41，且該PWM訊號41能通過霍爾訊號611的變化而改變脈波寬度；致使該驅動器2所輸出的運轉電壓21能接受PWM訊號41的調升，進而提升直流馬達6的轉速；在此同時，節電器5檢測出直流馬達6的轉速上升，並於轉速面臨上升前的下降頂點632，停止對脈波寬度調變器4輸入觸發訊號51，使該脈波寬度調變器4停止對驅動器2輸入PWM訊號41，致使驅動器2所輸出的運轉電壓21停止接受PWM訊號41的調升；藉此，將脈波寬度調變器4的動作時間控制於直流馬達6轉速的下降區段633內，促使該直流馬達6的轉速擺蕩於下降區段633與上升區段634的連續周期中，且轉速上升值635趨近於轉速下降值636，進而提升省電效益。
本發明的省電效益也可從電動車車體動力性能量測中獲得有利的應證(如表1) 表1以定速30km/hr量測傳統與本發明的電動車的續航力比較表1中的量測結果顯示使用本發明電壓調變裝置的電動車(五羊公主號)，以定速30km/hr所取得的續航力數值為125.4km，遠高於以脈波寬度調變方式控制馬達轉速的傳統機車(傳統City Bike型及EC1型)。
換當調速器3對驅動器2輸入一減速的調速訊號31時，驅動器2能接受減速的調速訊號31的控制，而對直流馬達6輸入一下降的運轉電壓21；直流馬達6能接受下降的運轉電壓21的驅動而產生一下降轉速64(如圖2所示)；霍爾組件61能感測直流馬達6運轉時的磁場變化(如圖1所示)，而對脈波寬度調變器4輸入霍爾訊號611；節電器5能通過檢測下降的運轉電壓21的電流變化值，進而檢測出直流馬達6的轉速下降，並於轉速面臨下降前的上升頂點641(配合圖1、圖4所示)，對脈波寬度調變器4輸入觸發訊號51；脈波寬度調變器4能通過觸發訊號51的觸發，而對驅動器2輸入脈波寬度調變PWM訊號41，且該PWM訊號41能通過霍爾訊號611的變化而改變脈波寬度；致使該驅動器2所輸出的運轉電壓21能接受PWM訊號41的調升，進而提升直流馬達6的轉速；在此同時，該節電器5檢測出直流馬達6的轉速上升，並於轉速面臨上升前的下降頂點642，停止對脈波寬度調變器4輸入觸發訊號51，使脈波寬度調變器4停止對驅動器2輸入PWM訊號41，致使驅動器2所輸出的運轉電壓21停止接受PWM訊號41的調升；藉此，將脈波寬度調變器4的動作時間控制於直流馬達轉速的下降區段643內，促使直流馬達6的轉速擺蕩於下降區段643與上升區段644的連續周期中，且轉速上升值645略小於轉速下降值646，藉以提升省電效益。
上述實施例中，直流馬達的轉速下降訊號可以為一電流訊號也可以為一電壓訊號。
本發明的控制節電器5動作的方式並不受限於上述實施例，換言之，只要是引用可驅動電動車的馬達，並依據馬達轉速變化而產生的電壓值或/及電流值，可供節電器5檢測升降變化的應用，皆應隸屬本發明所思及的應用範疇。
以上所述，僅為本發明的較佳可行實施例而已，故舉凡依據本發明權利要求範圍所做的等效變化，理應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種控制電動車馬達的電壓調變裝置，其特徵在於，它包含有一電動車上的電池，其能產生直流電壓以啟動一驅動器；一調速器，其能通過使用者的控制，而對該驅動器輸入一調速訊號；所述驅動器能接受調速訊號的控制，而對一直流馬達輸入一運轉電壓；所述直流馬達能接受運轉電壓的驅動而運轉；且該直流馬達設置有一霍爾組件；所述霍爾組件，能感測該直流馬達運轉時的磁場變化，而對一脈波寬度調變器輸入一霍爾訊號；一節電器，其能依據所述直流馬達的轉速下降訊號，而對所述脈波寬度調變器輸入一觸發訊號；所述脈波寬度調變器能通過觸發訊號的觸發，而對所述驅動器輸入一脈波寬度調變訊號，使該驅動器所輸出的運轉電壓，能接受該脈波寬度調變訊號的調升，進而提升直流馬達的轉速；通過上述構件的組成，能將脈波寬度調變器的動作時間控制於直流馬達轉速的下降區段內，促使直流馬達的轉速擺蕩於下降區段與上升區段的連續周期中。
2.根據權利要求1所述的控制電動車馬達的電壓調變裝置，其特徵在於所述直流馬達的轉速下降訊號為一電流訊號。
3.根據權利要求1所述的控制電動車馬達的電壓調變裝置，其特徵在於所述直流馬達的轉速下降訊號為一電壓訊號。
全文摘要
本發明公開了一種控制電動車馬達的電壓調變裝置，其依據馬達轉速的下降訊號以觸發一脈波寬度調變訊號，使脈波寬度調變訊號調升輸入該馬達的運轉電壓，以提升馬達轉速；並依據馬達轉速的上升訊號而停止觸發該脈波寬度調變訊號；藉此，可使馬達轉速擺蕩於上升區段與下降區段的連續周期中，以提升省電效益。
文檔編號H02P6/14GK1881783SQ20051007664
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月13日 優先權日2005年6月13日
發明者吳彥頡 申請人:吳彥頡