專利名稱：馬達多段式坡度感知限電流控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種馬達控制，尤指一種在固定電源量的情況下，使馬達能夠區(qū) 分載重大小與坡度變化的差異性，在面臨環(huán)境變動時，不會因載重變大，而降低載具的爬坡 能力，可增加載具的應(yīng)變能力與使用范圍。
技術(shù)背景一般電流驅(qū)動型的馬達控制為了避免電流過大或尖峰訊號的產(chǎn)生，不但可能對電 流效率及成本造成不良影響，也會增加可聞噪音。因此在馬達控制裝置中都具有一限電流 控制裝置，控制裝置在遇到電流過載的狀況下，會開始限制電流輸出，使馬達維持在一最大 限制電流以下動作，避免馬達線圈以及控制器功率組件被燒毀。實施上，馬達控制裝置中設(shè)有微控制器來依照驅(qū)動輸入電壓訊號命令(0 100%，電壓值定義依照設(shè)計不同而有所差異)進行馬達運轉(zhuǎn)的驅(qū)動控制，當(dāng)微控制器偵測 到輸入驅(qū)動電壓訊號為0%時，馬達控制裝置不進行輸出動作，當(dāng)微控制器偵測到驅(qū)動輸入 電壓訊號為100%時，馬達控制裝置為全輸出狀態(tài)。一般擁有限電流機制的馬達控制裝置是利用電流偵測電路將電流大小訊號回 饋給馬達控制裝置，馬達控制裝置會依據(jù)實際應(yīng)用條件而設(shè)定一個電流保護上限值(On limiting value)，若發(fā)現(xiàn)馬達的輸入電流超過此上限值時，馬達控制裝置會切斷或者減少 驅(qū)動輸出電壓訊號，限制電流輸出以保護馬達線圈以及控制器功率組件避免燒毀。但是，目前具有限電流機制的無刷馬達控制器中，皆只設(shè)定單一電流上限值來保 護馬達與控制裝置，控制裝置僅能藉由輸出電流值的大小得知目前馬達上負載的輕重，因 此在應(yīng)用上并無法針對環(huán)境的變化，例如爬坡運行或負載重物狀況等。應(yīng)用上如果電流上 限值設(shè)定過大，可以使電動車輛的爬坡運行能力提升，但是由于電能消耗大將會造成續(xù)航 力下降；若是電流上限值設(shè)定過小，則可使電動車的續(xù)航力會提升，但是如此車輛的爬坡運 行能力必然會下降，使得無刷馬達應(yīng)用在電動車輛上時只能依一個電流上限值取得加速 性與續(xù)航力兩要求的平衡，無法在控制裝置以及馬達的能力范圍內(nèi)進行多段式的限電流值 調(diào)整，無法滿足各種使用環(huán)境條件，提供高爬坡運行能力與高續(xù)航力的雙要求，降低使用上 的便利性
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上 述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種馬達多 段式坡度感知限電流控制裝置，不但會偵測輸入的驅(qū)動輸入電壓訊號的大小與變化量，也 透過傳感器感知路面的坡度，搭配負載電流回授與馬達轉(zhuǎn)速訊號進行多段式限制電流值控 制，使的在固定電源量的情況下，使馬達運轉(zhuǎn)達到高爬坡運行能力與高續(xù)航力的雙要求。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種馬達多段式坡度 感知限電流控制裝置，是接入一電源的電流輸入，用于控制及驅(qū)動一馬達，其特點是該裝 置包括[0008]一驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路的輸出端與所述馬達連接，以提供一電流輸出至該馬達， 用以驅(qū)動該馬達；一限電流微控制器，該限電流微控制器的輸出端與該驅(qū)動電路連接，且該 限電流微控制器內(nèi)有數(shù)個高限電流值與正常限電流值的多段限電流值設(shè)定，用以在不同情 況提供不同大小的限電流設(shè)定值的驅(qū)動輸出訊號給該驅(qū)動電路；一坡度傳感器，該坡度傳 感器的輸出端與該限電流微控制器連接，用以偵測路面坡度的角度大小提供一坡度訊號， 供該限電流微控制器作為驅(qū)動輸出訊號的判斷參考值。其中，所述限電流微控制器內(nèi)至少有二個高于正常限電流值的高限電流值。所述 限電流微控制器與一驅(qū)動輸入電路連接，由該驅(qū)動輸入電路接受外界操作控制提供一驅(qū)動 輸入訊號，供該限電流微控制器作為驅(qū)動輸出訊號的判斷參考值。所述馬達的輸出端與該 限電流微控制器連接，以同時由馬達提供一轉(zhuǎn)速訊號給該限電流微控制器，供該限電流微 控制器作為驅(qū)動輸出訊號的判斷參考值。該驅(qū)動電路提供一負載電流回授給該限電流微控 制器，供該限電流微控制器作為驅(qū)動輸出訊號的判斷參考值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是透過坡度感知器得知坡度變化，不需要一 味的提高控制器輸出功率，與換裝更高瓦數(shù)的馬達，造成常態(tài)性的耗電量增加，并減低電源 (電瓶)有效的續(xù)航能力，而是有效利用馬達控制裝置與馬達設(shè)計時額外的電流控制預(yù)度， 提升載具的負載能力。另外由于設(shè)有坡度感知器的馬達控制裝置能夠區(qū)分載重大小與坡度 變化的差異性，在面臨環(huán)境變動時，不會因載重變大，而降低載具的爬坡能力，可增加載具 的應(yīng)變能力與使用范圍。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)示意圖。圖2是本實用新型控制流程示意圖。圖3是本實用新型最大限電流與坡度的坐標(biāo)示意圖。標(biāo)號說明10:馬達101 轉(zhuǎn)速訊號20:限電流控制裝置21:驅(qū)動輸入電路211:驅(qū)動輸入訊號22:坡度傳感器221:坡度訊號23:限電流微控制器231 驅(qū)動輸出訊號24:驅(qū)動電路241:電流輸出242:負載電流回授30:電源31:電流輸入41 檢知坡度變化S42 坡度變化S持續(xù)時間 > 時間限制T43 限電流值=高限電流值f (S)44限電流值=正常限電流值B
具體實施方式
茲舉出本實用新型馬達多段式坡度感知限電流控制裝置的附圖說明及具體實施 方式，以對本實用新型的技術(shù)特征及內(nèi)容做更加具體地了解，敬請參見如下的陳述請參閱圖1，本實用新型是接入一電源30的電流輸入31，用于控制及驅(qū)動一馬達 10的限電流控制裝置20，該限電流控制裝置20包括一驅(qū)動電路24，該驅(qū)動電路24的輸出端與一馬達10連接，用以提供一電流輸出241至前述馬達10，用以驅(qū)動該馬達10 ； — 限電流微控制器23，該限電流微控制器的輸出端與該驅(qū)動電路24連接，且其內(nèi)有數(shù)個高限 電流值與正常限電流值的多段限電流值設(shè)定，其中該限電流微控制器23內(nèi)至少有二個高 于正常限電流值的高限電流值，不同于已知只具有一個正常限電流值與一個高限電流值， 藉此該限電流微控制器23可以在不同情況提供不同大小的限電流設(shè)定值的驅(qū)動輸出訊號 231給前述驅(qū)動電路24 ；以及一坡度傳感器22，該坡度傳感器的輸出端與該限電流微控制 器23連接，該坡度傳感器22用以偵測路面坡度的角度大小提供一坡度訊號221，供該限電 流微控制器23作為驅(qū)動輸出訊號231的判斷參考值該限電流微控制器23的驅(qū)動輸出訊號231的判斷參考值也包括由一驅(qū)動輸入電 路21 (其輸出端與該限電流微控制器23連接)接受外界操作控制提供一驅(qū)動輸入訊號 211、由該馬達10轉(zhuǎn)速提供一轉(zhuǎn)速訊號101、及由該驅(qū)動電路24提供一負載電流回授242給 該限電流微控制器23，供該限電流微控制器23作為驅(qū)動輸出訊號231的判斷參考值。本實 用新型的控制方法是透過限電流微控制器23內(nèi)設(shè)定的多段式限電流值，且依判斷參考值 而階段式提供不同大小的限電流設(shè)定值的驅(qū)動輸出訊號231給該驅(qū)動電路20。實施上該些判斷參考值是由該驅(qū)動輸入電路21接受外界操作控制提供驅(qū)動輸入 訊號211(0 100%，電壓訊號值定義依照設(shè)計不同而有所差異)至該限電流微控制器23 的大小及在一定時間的變化量，判斷時間內(nèi)驅(qū)動輸入訊號211的變化量。當(dāng)驅(qū)動輸入電路 21的驅(qū)動輸入訊號211由0%開始增加時，控制裝置內(nèi)的限電流微控制器23會偵測該驅(qū)動 輸入訊號211在一定時間內(nèi)的變化量并進行判斷，當(dāng)驅(qū)動輸入訊號211在短時間內(nèi)的變化 過大超過判定值時，代表此時使用者需要馬達10快速提升轉(zhuǎn)速，使用者由外界操作控制驅(qū) 動輸入電路21的驅(qū)動輸入訊號211的電壓值快速變化。此時限電流微控制器23也會接收由該馬達10轉(zhuǎn)速提供的轉(zhuǎn)速訊號101，判斷該馬 達10轉(zhuǎn)速是否已大于一轉(zhuǎn)速值。假設(shè)該轉(zhuǎn)速訊號101顯示馬達10目前的轉(zhuǎn)速為0時，代 表馬達10此時在停止?fàn)顟B(tài)，若使用者需要快速提升馬達10轉(zhuǎn)速時，就必需要在克服靜態(tài) 摩擦阻力與慣性阻力的情況下快速提升轉(zhuǎn)速，因此在限電流值的設(shè)定可以給予一段時間的 高限電流值，此時驅(qū)動電路20獲得較大的電流輸入31，再提供較大的電流輸出241給馬達 10，使馬達10可以快速提升轉(zhuǎn)速。請再參閱圖2，為本實用新型的控制流程示意圖。本案不只偵測前述驅(qū)動輸入訊號 211的大小與變化量，及馬達10的轉(zhuǎn)速訊號101，另外再透過坡度傳感器22感知路面的坡 度，搭配前述驅(qū)動輸入訊號211所提供的電流大小訊號與馬達10的轉(zhuǎn)速訊號101進行多段 式限制電流值控制。當(dāng)坡度傳感器22在任意時候偵測到路面坡度有無增加時，依照坡度的角度大小 提供坡度訊號221，藉由檢知坡度變化S(41)供該限電流微控制器23的驅(qū)動輸出訊號231 的判斷參考值，使該限電流微控制器23提供開放不同大小的最大限電流值設(shè)定，適時供給 馬達10額外的能量，以應(yīng)付當(dāng)下環(huán)境的變化。同時限電流微控制器23避免因為載具遇到 碎石路、沙地等惡劣路況下所造成的路面變化，形成誤判，因此會設(shè)定一個時間限制T，當(dāng) 坡度變化S以后需維持一段時間以后(42)，限電流微控制器23即判定為上下坡路段，開始 進行多段式限電流控制，限電流值=高限電流值f (S) (43)；當(dāng)偵測到路面坡度減緩或為平 地時，最大限電流值則同步跟進減小或回復(fù)至原始較小的設(shè)定，限電流值=正常限電流值B (44)，降低電源30 (電瓶)的能量消耗，以增加續(xù)航能力。請再參閱圖3，為最大限電流與坡度的坐標(biāo)示意圖，實施上限電流值的高限電流值 f (S)為坡度變化S的函數(shù)值，在坡度越陡時，分別會給予較高的高限電流值f (S)，此時驅(qū)動 電路24由電源30獲得較大的電流輸入31，驅(qū)動電路24也會有較大的電流輸出241。此時 由該驅(qū)動電路24也會有負載電流回授242給該限電流微控制器23，供判斷該電流輸出241 是否在該限電流微控制器23的現(xiàn)行的限電流值設(shè)內(nèi)。 透過多段式限電流機制的限電流微控制器23偵測輸入的驅(qū)動輸入訊號211的大 小與變化量，搭配坡度傳感器22偵測路面坡度、驅(qū)動電路24提供的電流大小訊號，與該馬 達10的轉(zhuǎn)速訊號101進行多段式限電流值設(shè)定控制，可以在保護系統(tǒng)的功率組件以及馬 達10線圈的狀態(tài)下，讓使用者可以在需要馬達10快速提升轉(zhuǎn)速的情況下迅速提升馬達10 轉(zhuǎn)速，達到爬坡力強的優(yōu)點；而在馬達10非快速提升轉(zhuǎn)速的使用狀態(tài)下，可以減少電能的 消耗。在一般電動車輛上通常都是使用電瓶為電源30，使用多段式坡度感知限電流控制 機制的限電流微控制器23，不需要一味的提高驅(qū)動電路24的輸出功率，與換裝更高瓦數(shù)的 馬達10，造成常態(tài)性的耗電量增加，并減低電瓶有效的續(xù)航能力，而是有效利用限電流微控 制器23與馬達10設(shè)計時額外的電流控制預(yù)度，提升載具的負載能力。也由于使用多段式 坡度感知限電流控制機制的限電流微控制器23能夠區(qū)分載重大小與坡度變化的差異性， 在面臨環(huán)境變動時，不會因載重變大，而降低載具的爬坡能力，可增加載具的應(yīng)變能力與使 用范圍，除了可以達到車輛爬坡能力提升的優(yōu)點外，亦可以減少電瓶的能量消耗，使續(xù)航力 提升。
權(quán)利要求一種馬達多段式坡度感知限電流控制裝置，是接入一電源的電流輸入，用于控制及驅(qū)動一馬達，其特征在于該裝置包括一驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路的輸出端與所述馬達連接，以提供一電流輸出至該馬達，用以驅(qū)動該馬達；一限電流微控制器，該限電流微控制器的輸出端與該驅(qū)動電路連接，且該限電流微控制器內(nèi)有數(shù)個高限電流值與正常限電流值的多段限電流值設(shè)定，用以在不同情況提供不同大小的限電流設(shè)定值的驅(qū)動輸出訊號給該驅(qū)動電路；一坡度傳感器，該坡度傳感器的輸出端與該限電流微控制器連接，用以偵測路面坡度的角度大小提供一坡度訊號，供該限電流微控制器作為驅(qū)動輸出訊號的判斷參考值。
2.如權(quán)利要求1所述的馬達多段式坡度感知限電流控制裝置，其特征在于所述限電 流微控制器內(nèi)至少有二個高于正常限電流值的高限電流值。
3.如權(quán)利要求1所述的馬達多段式坡度感知限電流控制裝置，其特征在于所述限電 流微控制器與一驅(qū)動輸入電路連接，由該驅(qū)動輸入電路接受外界操作控制提供一驅(qū)動輸入 訊號，供該限電流微控制器作為驅(qū)動輸出訊號的判斷參考值。
4.如權(quán)利要求1所述的馬達多段式坡度感知限電流控制裝置，其特征在于所述馬達 的輸出端與該限電流微控制器連接，以同時由馬達提供一轉(zhuǎn)速訊號給該限電流微控制器， 供該限電流微控制器作為驅(qū)動輸出訊號的判斷參考值。
5.如權(quán)利要求1所述的馬達多段式坡度感知限電流控制裝置，其特征在于所述驅(qū)動 電路提供一負載電流回授給該限電流微控制器，供該限電流微控制器作為驅(qū)動輸出訊號的 判斷參考值。
專利摘要一種馬達多段式坡度感知限電流控制裝置，其特征在于該裝置包括一驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路的輸出端與所述馬達連接；一限電流微控制器，該限電流微控制器的輸出端與該驅(qū)動電路連接，且該限電流微控制器內(nèi)有數(shù)個高限電流值與正常限電流值的多段限電流值設(shè)定，用以在不同情況提供不同大小的限電流設(shè)定值的驅(qū)動輸出訊號給該驅(qū)動電路；包括坡度傳感器，其輸出端與限電流微控制器連接，該限電流微控制器的輸出端與驅(qū)動電路連接，該驅(qū)動電路的輸出端與一馬達連接，透過該坡度傳感器以偵測路面坡度的角度大小提供坡度的變化，搭配電流回授訊號與馬達轉(zhuǎn)速訊號進行多段式限電流值設(shè)定控制，開放不同大小的最大限電流值設(shè)定，適時供給馬達額外的能量，以應(yīng)付當(dāng)下環(huán)境坡度的變化，有效降低電能的消耗，以增加續(xù)航能力。
文檔編號H02P6/08GK201774490SQ20102015861
公開日2011年3月23日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者許修豪, 賴成謀 申請人:士林電機廠股份有限公司