專利名稱：摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)與方法
摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)與方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種控制系統(tǒng)與方法，特別是關(guān)于摩托車的油電混合動 力控制系統(tǒng)與方法。背景技術(shù)：
請參閱圖l，所示為習(xí)知的油電雙用摩托車結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，是于一以汽油引擎驅(qū)動的摩托車100上設(shè)有至少一太陽能光電板110、110a， 且于摩托車100上另設(shè)有一太陽能充蓄電器130，另于摩托車100的前車輪 101上方設(shè)有一馬達150，太陽能充蓄電器130與太陽能光電板110、 110a、 馬達150間以導(dǎo)線(圖未顯示)連接，馬達150以一傳動機構(gòu)151與摩托 車100的前車輪101連接；借此，可由太陽能光電板110、 110a將光轉(zhuǎn)換 為電能，并將電能充蓄于太陽能充蓄電器130，太陽能充蓄電器130的電力 可輸送至馬達150，并透過傳動機構(gòu)151傳動前車輪101轉(zhuǎn)動，以利用太陽 能提供動力。請參閱圖2，所示為習(xí)知的汽油引擎與發(fā)電機馬達組混合動力系統(tǒng)方塊 圖。如圖2所示， 一種汽油引擎與發(fā)電機馬達組混合動力系統(tǒng)200，包含并 聯(lián)的一汽油引擎210及一發(fā)電機馬達組220，其中，發(fā)電機馬達組220與一 轉(zhuǎn)換器230連結(jié)，此轉(zhuǎn)換器230并和一電瓶組240連結(jié)，借轉(zhuǎn)換器230可 將發(fā)電機馬達組220產(chǎn)生的電能經(jīng)由轉(zhuǎn)換儲存在電瓶組240內(nèi)備用，在必 要時前述轉(zhuǎn)換器230亦可將電瓶組240蓄存的電能轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾娏餍问?送至發(fā)電機馬達組220中，使發(fā)電機馬達組220轉(zhuǎn)變成一馬達的形式；前 述汽油引擎210、發(fā)電機馬達組220、轉(zhuǎn)換器230及電瓶組240均與一控制 器250連結(jié)，控制器250接收一偵測機構(gòu)280感測到的電子訊號；又汽油 引擎210及發(fā)電機馬達組220借一動力分配裝置260連結(jié)，此動力分配裝 置260并借一減速齒輪組270的減速齒輪輸出軸(圖未顯示)和車輪(圖 未顯示)聯(lián)結(jié)；借動力分配裝置260的連結(jié)以及控制器250的控制，可決 定汽油引擎210發(fā)動的動能，其是直接用來驅(qū)動減速齒輪組270及車輪轉(zhuǎn)
動，或者使動能經(jīng)由發(fā)電機馬達組220轉(zhuǎn)變成電能儲存在電瓶組240內(nèi)。但是，由上述習(xí)知技術(shù)的說明可知，汽油引擎與馬達的動力匹配，是 借由控制器所控制分配，如何設(shè)計最適性的控制，進而調(diào)整汽油引擎與馬 達的動力匹配度，以使汽油引擎為省油低污染，但摩托車仍保持最大扭力 的動力輸出，為業(yè)者不斷研發(fā)與努力之處。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在于提供一種摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)與控制 方法，借以提出一種控制系統(tǒng)，以控制汽油引擎與電動馬達的動力匹配。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)， 是設(shè)置于一摩托車中，且摩托車設(shè)置有一汽油引擎與一電動馬達所組成的 混合動力，此摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)用以控制設(shè)置于摩托車的一 節(jié)氣門控制器與一馬達控制器，進而控制汽油引擎與電動馬達的輸出動力， 且摩托車設(shè)置一電動馬達電池用以供電于電動馬達，此摩托車的油電混合 動力控制系統(tǒng)包含一動力控制模組與一充電控制模組，其中動力控制模組是電性連接節(jié)氣門控制器與馬達控制器，且動力控 制模組是接受摩托車的一輪速訊號、 一加油把手訊號及一電池訊號，進而 判斷電池的蓄電容量，而決定電動馬達是否被啟動；動力控制模組經(jīng)由輪 速訊號與加油把手訊號而控制節(jié)氣門控制器與電動馬達控制器，以調(diào)整電 動馬達與汽油引擎的輸出動力的匹配度。充電控制模組是可對電動馬達電池充電，當(dāng)電池訊號低于一預(yù)設(shè)值時， 充電控制模組便對電動馬達電池進行充電。此摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)還包含一油門訊號處理模組，是將 摩托車的一加油把手的旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換為線性電壓值的該加油把手訊號。此摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)還包含一電池容量估測模組是電性 連接于電動馬達電池，且估測電池的蓄電容量而產(chǎn)生電池訊號。其中，摩托車還包含一系統(tǒng)電池，充電模組是電性連接于系統(tǒng)電池， 并提高系統(tǒng)電池的電壓后，對電動馬達電池充電。其中預(yù)設(shè)值是為電動馬達電池的充電狀態(tài)(state of charge， SOC) 為0.5。一種摩托車的袖電混合動力控制方法，是用以控制一摩托車的一汽油 引擎與一電動馬達的動力輸出，且一節(jié)氣門是控制汽車引擎的動力， 一電^ 池是供電于電動馬達，油電混合動力控制方法是包含下列步驟-a、 接受一電池訊號；b、 判斷此電池訊號是否低于一預(yù)設(shè)值；C、接受一輪速訊號與一加油把手訊號；及d、控制節(jié)氣門的開度與輸入于電動馬達的電流，以調(diào)整汽油引擎與電 動馬達的動力匹配度。其中于判斷此電池訊號是否低于一預(yù)設(shè)值的步驟后，還包含充電于電 池且停止啟動電動馬達的步驟。綜上所述，本發(fā)明的摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)與方法，是用以 控制汽油引擎與電動馬達的動力輸出，包含一動力控制模組與一充電控制 模組，其中動力控制模組是電性連接一控制汽油引擎動力的節(jié)氣門控制器 與一控制馬達動力的馬達控制器，并接受摩托車的一輪速訊號、 一加油把 手訊號與一電池訊號，進而調(diào)整汽油引擎與電動馬達的動力匹配度，使電 動馬達可以輔助汽油引擎的動力，并調(diào)整電動馬達與汽油引擎的動力匹配 度，以使汽油引擎為最省油且為最少污染的情況下運轉(zhuǎn)，而使摩托車能有 最大扭力的動力輸出。
圖1是顯示習(xí)知的油電雙用摩托車結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是顯示習(xí)知的汽油引擎與發(fā)電機馬達組混合動力系統(tǒng)方塊圖; 圖3是顯示本發(fā)明的具油電混合動力控制系統(tǒng)的摩托車架構(gòu)圖； 圖4是顯示本發(fā)明的油電混合動力控制系統(tǒng)的系統(tǒng)方塊圖； 圖5是顯示本發(fā)明的汽油引擎的性能曲線圖；及 圖6是顯示本發(fā)明的摩托車的油電混合動力控制方法流程圖。具體實施方式
有關(guān)本發(fā)明的特征以及功效，茲以較佳實施例配合附圖詳細說明如下: 請參閱圖3，所示為本發(fā)明的具油電混合動力控制系統(tǒng)的摩托車架構(gòu)圖。如圖3所示，摩托車300是設(shè)置有一汽油引擎310與一電動馬達330， 而汽油引擎310連接于一無段變速機構(gòu)(Continuosly Variable Transmission, CVT) 311與一發(fā)電機313，且一最終傳動機構(gòu)315經(jīng)由此 無段變速機構(gòu)311帶動，進而使連接于最終傳動機構(gòu)315的一后輪305轉(zhuǎn) 動。汽油引擎310的動力輸出是由節(jié)氣門控制器317控制著連接于汽油引 擎310的一節(jié)氣門320，此節(jié)氣門320是由一節(jié)氣門驅(qū)動馬達319所帶動， 可使節(jié)氣門控制器317利用自動控制以訊號控制的方式，改變節(jié)氣門320 的角度，進而改變汽油引擎310的輸出動力。發(fā)電機313受引擎帶動而轉(zhuǎn) 動并產(chǎn)生電源，經(jīng)過一穩(wěn)壓器314予以穩(wěn)壓后，再對連接于穩(wěn)壓器314的 一系統(tǒng)電池321予以充電，其中，系統(tǒng)電池321可為一12伏特的蓄電池。 電動馬達330是裝設(shè)于摩托車300的一前輪301，此電動馬達330可如 一輪轂式馬達(In wheel motor); —電動馬達電池331是提供電源予電 動馬達330，此電動馬達電池331的電壓是符合電動馬達330的使用電壓， 所以，若電動馬達330的使用電壓為48伏特，則此電動馬達電池331便為 一 48伏特的蓄電池。 一馬達控制器333可控制著電動馬達電池331輸入于 電動馬達330的電流，而決定電動馬達330的輸出動力。而且， 一充電控 制器335是電性連接于系統(tǒng)電池321，可控制是否透過系統(tǒng)電池321對電動 馬達電池331進行充電，但是電動馬達電池331是為48伏特的蓄電池，所 以，充電控制器335中是包含一升壓元件(圖未顯示)，將系統(tǒng)電池321 的電壓，如12伏特，提升至電動馬達電池331所適用的電壓，如48伏特。 另外， 一輪速感測器303是連接于前輪301，以感測前輪301的轉(zhuǎn)速，并產(chǎn) 生一輪速訊號。請參閱圖4，所示為本發(fā)明的油電混合動力控制系統(tǒng)的系統(tǒng)方塊圖。如 圖4所示，此油電混合動力控制系統(tǒng)500包含一動力控制模組510、 一充電 控制模組530、 一油門訊號處理模組550與一電池容量估測模組570。其中， 動力控制模組510是電性連接于節(jié)氣門控制器317與馬達控制器333，油門 訊號處理模組550是將摩托車300的一加油把手350的旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換為線 性電壓值的一加油把手訊號。電池容量估測模組570是電性連接于電動馬 達電池331，且依電動馬達電池331的電壓與電流以估測此電動馬達電池 331的蓄電容量，進而產(chǎn)生一電池訊號。動力控制模組510是接受輪速訊號、加油把手訊號及電池訊號。首先 動力控制模組510經(jīng)由電池訊號以判斷電動馬達電池331的蓄電容量，并 決定是否啟動電動馬達330。當(dāng)電動馬達電池331的蓄電容量足以供應(yīng)電動
馬達330轉(zhuǎn)動時，動力控制模組510經(jīng)由輪速訊號與加油把手訊號而控制 節(jié)氣門控制器317與馬達控制器333，使節(jié)氣門控制器317控制節(jié)氣門驅(qū)動 馬達319轉(zhuǎn)動而改變節(jié)氣門320的開度，馬達控制器333控制輸入于電動 馬達330的電流，以調(diào)整電動馬達330與汽油引擎310的輸出動力的匹配 度，以使摩托車300的整體動力為最省油且可為最大扭力輸出的狀態(tài)，如 此可減少汽油引擎310的空氣污染，又兼具駕駛者具大動力的操控特性。當(dāng)電動馬達電池331的蓄電容量低于一預(yù)設(shè)值而不足以供應(yīng)電動馬達 330轉(zhuǎn)動時，則摩托車300的動力便僅有汽油引擎310的動力，充電控制模 組530便控制著充電控制器335以使系統(tǒng)電池321所提供的電源對電動馬 達電池331充電。其中電動馬達電池331的蓄電容量是以充電狀態(tài)(State of Charge, S0C)來表示，其充電狀態(tài)是以0至1之間來代表蓄電容量。故，本實施例 中，對于電動馬達電池331的蓄電容量的預(yù)設(shè)值是為充電狀態(tài)為0.5作分 界，當(dāng)充電狀態(tài)低于0.5時，代表電動馬達電池331須為充電狀態(tài)。若充 電狀態(tài)為0.5至0.8時，代表電動馬達電池331的蓄電容量足夠，可供電 動馬達330使用。請參閱圖5，所示為本發(fā)明的汽油引擎的性能曲線圖。如圖5所示，是 為一125 cc的汽油引擎性能曲線圖，是利用扭力、轉(zhuǎn)速與制動比燃料消耗 率(Brake specific fuel consumption, BSFC)的關(guān)系來表達汽油引擎310 的性能，其中，實線部份是為汽油引擎310的最佳省油運轉(zhuǎn)模式下，所達 到的轉(zhuǎn)速與扭力關(guān)系曲線，而虛線部份是為汽油引擎310的最大扭力運轉(zhuǎn) 模式下，所達到的轉(zhuǎn)速與扭力關(guān)系曲線。本發(fā)明的摩托車300是同時具有 汽油引擎310與電動馬達330雙動力源，故設(shè)計方式是于汽油引擎310的 最佳省油模式的運轉(zhuǎn)下，另由電動馬達330輔助動力，以使摩托車300整體可達成最省油而有最大扭力的輸出。所以，如圖4所示，具有油電混合動力的摩托車300其運轉(zhuǎn)模式說明如下摩托車300的行駛模式具有幾種情況定速行駛、冷啟動、起步、急 加速與爬坡等，上述情況中，除定速行駛外，其余都需使用電動馬達330 來補足不足的扭力。但是欲利用電動馬達330作為輔助動力之前，必須先予以偵測電動馬為是否啟動電動馬達330的依據(jù)。而后再經(jīng) 由輪速訊號與加油把手訊號而決定電動馬達330的輸出動力大小。若電動 馬達330的蓄電容量過低不足以供應(yīng)電動馬達330運轉(zhuǎn)時，則摩托車300 的動力便僅由汽油引擎310所供應(yīng)。以下各種模式是于電動馬達電池331的蓄電容量足夠供應(yīng)電動馬達330 的運轉(zhuǎn)的不同行駛模式。若摩托車300于起步狀況時，首先動力控制模組510接受輪速訊號與 加油把手訊號，以控制電動馬達330的輸出動力與汽油引擎310的輸出動 力。因此，輪速訊號與加油把手訊號皆為O時，動力控制模組510判斷摩 托車300為起步狀況，由于摩托車300在起步狀態(tài)下，為負載最大的時候， 所以，當(dāng)加油把手訊號增大時，動力控制模組510以控制電動馬達330的 動力為最大，并依加油把手訊號再增大時，而逐漸加大汽油引擎310的動 力。若摩托車300為急加速狀態(tài)下，動力控制模組510以每0. 1秒偵測加 油把手訊號與輪速訊號，若加油把手訊號于0.5秒內(nèi)增至最大時，動力控 制模組510便經(jīng)由此判斷為急加速狀態(tài)，因此，動力控制模組510便控制 電動馬達330與的汽油引擎310的動力為最大。若摩托車300為爬坡狀態(tài)時，動力控制模組510是判斷加油把手訊號 增加，但輪速訊號并未與加油把手訊號呈正比增加，因此，判斷為爬坡狀 態(tài)，此時，動力控制模組510控制電動馬達330的輸出動力為最大，用以 輔助汽油引擎310的動力。因此，電動馬達330的動力，是用以輔助汽油引擎310的動力，以使 汽油引擎310的輸出動力可減少，如此，可節(jié)省耗油與減少引擎所產(chǎn)生的 空氣污染。請參閱圖6，所示為本發(fā)明的摩托車的油電混合動力控制方法流程圖。 如圖6所示，參照上述的說明，本發(fā)明的摩托車的油電混合動力控制方法， 是包含下列步驟首先接受一電池訊號(步驟700)，接下來判斷此電池訊號是否低于一 預(yù)設(shè)值(步驟710)，再接受一輪速訊號與一加油把手訊號(步驟730)， 最后控制一節(jié)氣門的開度與輸入于電動馬達的電流，以調(diào)整汽油引擎與電 動馬達的動力匹配度(步驟750)。
其中，于判斷此電池訊號是否低于一預(yù)設(shè)值的步驟后(步驟710)，更 包含充電于電池且停止啟動電動馬達的步驟(步驟770)，以及控制節(jié)氣門 的開度以調(diào)整汽油引擎的動力(步驟790)。因此，本發(fā)明是摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)與控制方法，用以控 制著汽油引擎與電動馬達的動力匹配度，以使汽油引擎為省油低污染，但 摩托車仍保持最大扭力的動力輸出，此外，更值得一提的是，本發(fā)明的電 動馬達可裝設(shè)于摩托車的前輪，此電動馬達是為一輪轂式馬達，進而可將 電動馬達的動力直接傳輸給前輪，避免動力傳遞過程的損失。雖然本發(fā)明以前述的較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明， 任何熟習(xí)相像技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所作等效的更動 與潤飾，仍為本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。主要元件符號說明100摩托車101前車輪IIO太陽能光電板110a太陽能光電板130太陽能充蓄電器150馬達151傳動機構(gòu)200汽油引擎與發(fā)電機馬達組 混合動力系統(tǒng)210汽油引擎 220發(fā)電機馬達組 230轉(zhuǎn)換器 240電瓶組 250控制器 260動力分配裝置 270減速齒輪組 280偵測機構(gòu) 300摩托車 301前輪 303輪速感測器305后輪310汽油引擎311無段變速機構(gòu)313發(fā)電機314穩(wěn)壓器315最終傳動機構(gòu)317節(jié)氣門控制器319節(jié)氣門驅(qū)動馬達320節(jié)氣門321系統(tǒng)電池330電動馬達331電動馬達電池333馬達控制器335充電控制器350加油把手500油電混合動力控制系統(tǒng) 510動力控制模組 530充電控制模組 550油門訊號處理模組 570電池容量估測模組。
權(quán)利要求
1.一種摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)，是設(shè)置于一摩托車中，且該摩托車是設(shè)置有一汽油引擎與一電動馬達所組成的混合動力，該摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)用以控制設(shè)置于該摩托車的一節(jié)氣門控制器與一馬達控制器，進而控制該汽油引擎與該電動馬達的輸出動力，且該摩托車設(shè)置一電動馬達電池用以供電于該電動馬達，其特征在于該摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)包含一動力控制模組，是電性連接該節(jié)氣門控制器與該馬達控制器，且該動力控制模組是接受該摩托車的一輪速訊號、一加油把手訊號及一電池訊號，進而判斷該電池的蓄電容量，而決定該電動馬達是否被啟動，且該動力控制模組經(jīng)由該輪速訊號與該加油把手訊號而控制該節(jié)氣門控制器與該電動馬達控制器，以調(diào)整該電動馬達與該汽油引擎的輸出動力的匹配度；及一充電控制模組，是可對該電動馬達電池充電，當(dāng)該電池訊號低于一預(yù)設(shè)值時，該充電控制模組便對該電動馬達電池進行充電。
2. 如權(quán)利要求1所述的摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)，其特征在于: 還包含一油門訊號處理模組，是將該摩托車的一加油把手的旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換 為線性電壓值的該加油把手訊號。
3. 如權(quán)利要求1所述的摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)，其特征在于: 還包含一電池容量估測模組，是電性連接于該電動馬達電池，且估測該電 池的蓄電容量而產(chǎn)生該電池訊號。
4. 如權(quán)利要求3所述的摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)，其特征在于 該電池估測模組是接受該電動馬達電池的電壓與電流，以估測該電動馬達 電池的蓄電容量。
5. 如權(quán)利要求1所述的摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)，其特征在于 該摩托車還包含一系統(tǒng)電池，該充電模組是電性連接于該系統(tǒng)電池，并提 高該系統(tǒng)電池的電壓后，對該電動馬達電池充電。
6. 如權(quán)利要求1所述的摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)，其特征在于:該預(yù)設(shè)值是為該電動馬達電池的充電狀態(tài)(state of charge, S0C)為0.5。
7. 如權(quán)利要求1所述的摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)，其特征在于 該電動馬達是設(shè)置于摩托車的前輪。
8. 如權(quán)利要求7所述的摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)，其特征在于:該電動馬達是為一輪轂式馬達。
9. 一種摩托車的油電混合動力控制方法，是用以控制一摩托車的一汽油引擎與一電動馬達的動力輸出，且一節(jié)氣門是控制該汽油引擎的動力，一電池是供電于該電動馬達，其特征在于該油電混合動力控制方法是包 含下列步驟a、 接受一電池訊號；b、 判斷此電池訊號是否低于一預(yù)設(shè)值；C、接受一輪速訊號與一加油把手訊號；及d、控制該節(jié)氣門的開度與輸入于該電動馬達的電流，以調(diào)整該汽油引 擎與該電動馬達的動力匹配度。
10. 如權(quán)利要求9所述的摩托車的油電混合動力控制方法，其特征在于: 于判斷該電池訊號是否低于一預(yù)設(shè)值的步驟后，還包含充電于該電池且停 止啟動該電動馬達的步驟。
11. 如權(quán)利要求10所述的摩托車的油電混合動力控制方法，其特征在 于于充電于該電池且停止啟動該電動馬達的步驟后，還包含控制該節(jié)氣 門的開度，以調(diào)整該汽油引擎的動力的步驟。
12. 如權(quán)利要求9所述的摩托車的油電混合動力控制方法，其特征在于 該電動馬達是設(shè)置于摩托車的前輪。
13. 如權(quán)利要求12所述的摩托車的油電混合動力控制方法，其特征在 于該電動馬達是為一輪轂式馬達。
全文摘要
一種摩托車的油電混合動力控制系統(tǒng)與方法，是用以控制汽油引擎與電動馬達的動力輸出，包含一動力控制模組與一充電控制模組，其中動力控制模組是電性連接一控制汽油引擎動力的節(jié)氣門控制器與一控制馬達動力的馬達控制器，并接受摩托車的一輪速訊號、一加油把手訊號與一電池訊號，進而調(diào)整汽油引擎與電動馬達的動力匹配度，以使汽油引擎為省油低污染，但摩托車仍保持最大扭力的動力輸出。
文檔編號B60W10/06GK101148170SQ20061013982
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者曾全佑, 林秋豐, 陳立文, 黃宏耀 申請人:光陽工業(yè)股份有限公司