專利名稱：定速控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動裝置的定速控制系統(tǒng)及方法，特別涉及應(yīng)用于電動車輛的定速控制系統(tǒng)及方法。
近幾年來，愈來愈多的交通工具或電動車皆已配備有定速控制裝置，當使用者設(shè)定所欲的速度之后，即可操作該電動車自動以定速行駛。然而，由于目前市面上電動車輛的定速功能只有固定馬達的輸出功率，都未考慮風(fēng)向、坡度等外在變動因素來影響車速，且無任何以輪子回授方式來達到真正定速的目的。因此，本發(fā)明對電動車輛真正定速的創(chuàng)作是使駕駛?cè)烁芟硎苁孢m便利的乘車及節(jié)省電動車輛的電池耗電量。
本發(fā)明鑒于公知技術(shù)的缺陷，提供一種定速控制系統(tǒng)及方法。以下為本發(fā)明的簡要說明。
本發(fā)明的主要目的是在于提供一種定速控制系統(tǒng)和方法，可應(yīng)用于需要定速的電動裝置或交通工具，如割草機、電動車輛等等。
本發(fā)明的另一目的是在于提供一種電動車輛的定速控制系統(tǒng)和方法，使駕駛?cè)藛T享受舒適便利的乘車及節(jié)省電動車輛的電池耗電量。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該定速控制系統(tǒng)包括一檢測電路，用以檢測該電動裝置(由電動機或馬達所驅(qū)動)行進中的實際速度以提供一回授信號；一控制器，連接于該檢測電路，用以將該回授信號轉(zhuǎn)換成一數(shù)字化信號，并與該控制器內(nèi)的一目標速度預(yù)設(shè)定值做比較后輸出一控制信號；以及一驅(qū)動電路，連接于該控制器，其響應(yīng)該控制信號來不斷調(diào)整該電動機的輸出功率及驅(qū)動該電動機，使得該電動裝置得以定速行駛，其中該電動裝置優(yōu)選為一電動車輛如腳踏車、摩托車、汽車、卡車和滑板車等，或為一割草機。
優(yōu)選地，該電動機及該定速控制系統(tǒng)可由一蓄電池提供電力。在一阻力，如來自于風(fēng)力、坡度、氣候、周邊環(huán)境或路面狀況等等存在情況下，該驅(qū)動電路提高該電動機的輸出功率，使得該電動車輛仍能以定速行駛；而在阻力不存在的情況下，該驅(qū)動電路減少或停止該電動機的輸出功率，以節(jié)省蓄電池的耗電量。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該控制器優(yōu)選為一微處理器或微計算機，其還包括一寄存器，用以存儲該目標速度預(yù)設(shè)定值；以及一運算器，與該寄存器相連接，用以比較該數(shù)字化信號與該目標速度預(yù)設(shè)定值并且加以運算，以決定該控制信號的輸出狀態(tài)，其中該控制信號為一脈沖寬度調(diào)制信號(pulse widthsignal，PWM)。當該電動車輛的實際速度小于該目標速度預(yù)設(shè)定值，則該運算器增加脈沖寬度調(diào)制信號的占空度；而當該電動車輛的實際速度大于該目標速度預(yù)設(shè)定值，則該運算器減少脈沖寬度調(diào)制信號的占空度。
根據(jù)本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)，該定速控制系統(tǒng)還包括一控制開關(guān)，與該寄存器相連接，用以啟動該控制器，以存儲該實際速度于該寄存器中并與該目標速度預(yù)設(shè)定值作比較，而該控制開關(guān)較佳為一定速鈕。
本發(fā)明的再另一目的是在于提供一種電動裝置的定速控制方法，該方法的步驟包括(a)響應(yīng)該電動裝置行進中的實際速度而提供一回授信號；(b)將該回授信號轉(zhuǎn)換成一數(shù)字化信號，并與一預(yù)設(shè)定值做比較后輸出一控制信號；以及(c)響應(yīng)該控制信號以調(diào)整該電動機的輸出功率及驅(qū)動該電動機，使得該電動裝置得以定速行駛。
本發(fā)明可由下列附圖及詳細說明，更深入的了解。


圖1為本發(fā)明電動車輛定速控制系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的方塊圖。
圖2為測試本發(fā)明電動車輛的定速控制系統(tǒng)所得的速度與時間的關(guān)系圖。
本發(fā)明提供了一種電動裝置的定速控制系統(tǒng)及方法，為方便說明起見，以電動車輛為例來作詳細的敘述。參照圖1，其為本發(fā)明電動車輛定速控制系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的方塊圖。該定速控制系統(tǒng)包括一檢測電路1，用以檢測該電動車輛行進中的實際速度并提供一回授信號；一控制器2，電連接于該檢測電路1，用以將回授信號轉(zhuǎn)換成一數(shù)字化信號，并與該控制器2內(nèi)的一目標速度預(yù)設(shè)定值做比較后而輸出一脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號；以及一驅(qū)動電路3，電連接于該控制器2，其響應(yīng)該PWM信號來不斷調(diào)整該馬達5的輸出功率及驅(qū)動該馬達5，使得該電動車輛得以定速行駛。
該控制器2優(yōu)選為一微處理器或微計算機，其還包括一寄存器21，用以存儲該目標速度預(yù)設(shè)定值；以及一運算器22，與該寄存器21相連接，用以比較該數(shù)字化信號與該目標速度預(yù)設(shè)定值并且加以運算，以決定該PWM信號的輸出狀態(tài)。當該電動車輛的實際速度小于該目標速度預(yù)設(shè)定值，則該運算器增加PWM信號的占空度。而當該電動車輛的實際速度大于該目標速度預(yù)設(shè)定值，則該運算器減少PWM信號的占空度。
此外，該定速控制系統(tǒng)還包括一定速鈕4，與該寄存器21相連接，用以啟動該控制器，以存儲該實際速度于該寄存器中并與該目標速度預(yù)設(shè)定值作比較。該定速鈕可設(shè)計成一多段定速切換裝置，供使用者選擇所欲的速度，使電動車輛自動定速行駛。
該電動機及該定速控制系統(tǒng)可由一蓄電池提供電力，在一阻力，如風(fēng)力、坡度或路面狀況等等存在情況下，該驅(qū)動電路提高該電動機的輸出功率，使得該電動車輛仍能以定速行駛；而在阻力不存在的情況下，該驅(qū)動電路減少或停止該電動機的輸出功率，以節(jié)省蓄電池的耗電量。
當駕駛?cè)耸褂枚ㄋ俟δ馨匆幌露ㄋ兮o4，控制器2將電動車輛當時實際速度存儲在微計算機的寄存器中并開始進行回授。藉由馬達5的運轉(zhuǎn)帶動鏈條6，再經(jīng)由鏈條6的卷動帶動輪子7轉(zhuǎn)動，最后藉由輪子7的轉(zhuǎn)動來帶動車輛前進，經(jīng)由安裝在輪子上的速度檢測電路1來檢測車輛速度并傳送一回授信號給微計算機以轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，將此信號與存儲在微計算機的寄存器中的目標速度預(yù)設(shè)定值做比較，藉由微計算機內(nèi)的運算器做運算來決定PWM信號的大小，然后根據(jù)新的PWM信號，由驅(qū)動電路3來驅(qū)動馬達4。如此不斷地循環(huán)整個流程將可達到定速的目的。如圖2所示，假設(shè)欲將一電動腳踏車的速度定在100千米/小時，經(jīng)過短暫時間內(nèi)的速度調(diào)整，即可達到目標速度，而此速度調(diào)整所需時間將隨所使用的電動裝置種類及定速控制系統(tǒng)內(nèi)電路設(shè)計而有所差異，調(diào)整時間范圍可從數(shù)秒至數(shù)分鐘。
總之，在電動車輛行駛過程中可能會受到風(fēng)向、坡度等外在變動因素來影響車速，若要達到定速目的，必須不斷地調(diào)整車輛馬達輸出功率，藉由阻力與動力成正比的關(guān)系而達到定速目的。由于鏈條卷動速度必須大于輪子轉(zhuǎn)動速度才能增加車輛速度，若鏈條卷動速度必須小于輪子轉(zhuǎn)動速度，則無須輸出功率來驅(qū)動馬達，只要累積外在變動因素來提高車輛速度，因此節(jié)省車輛輸出功率等于節(jié)省電動車輛的電池耗電量，可提高電動車輛的續(xù)航力，更能讓駕駛?cè)讼硎苁孢m便利的乘車。
當然，本發(fā)明的定速控制系統(tǒng)和方法除了可應(yīng)用在電動車輛如腳踏車、摩托車、汽車、卡車和滑板車等之外，也可應(yīng)用于其他需要定速的電動裝置，如割草機等等。
本發(fā)明得由本領(lǐng)域技術(shù)人員所作的任何改動和修飾，都不應(yīng)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所欲保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電動裝置的定速控制系統(tǒng)，其中該電動裝置由一電動機所驅(qū)動，該定速控制系統(tǒng)包括一檢測電路，用以檢測該電動裝置行進中的實際速度，以產(chǎn)生一回授信號；一控制器，電連接于該檢測電路，用以將該回授信號轉(zhuǎn)換成一數(shù)字化信號，并與該控制器內(nèi)的一目標速度預(yù)設(shè)定值做比較后輸出一控制信號；以及一驅(qū)動電路，電連接于該控制器，其響應(yīng)該控制信號來不斷調(diào)整該電動機的輸出功率及驅(qū)動該電動機，使得該電動裝置得以定速行駛。
2.如權(quán)利要求1所述的定速控制系統(tǒng)，其中該電動裝置為一電動車輛或割草機。
3.如權(quán)利要求2所述的定速控制系統(tǒng)，其中該電動車輛包括腳踏車、摩托車、汽車、卡車和滑板車。
4.如權(quán)利要求1所述的定速控制系統(tǒng)，其中該電動機為一馬達。
5.如權(quán)利要求1所述的定速控制系統(tǒng)，其中該電動機及該定速控制系統(tǒng)由一蓄電池提供電力。
6.如權(quán)利要求5所述的定速控制系統(tǒng)，其中在一阻力存在情況下，該驅(qū)動電路提高該電動機的輸出功率，使得該電動車輛仍能以定速行駛。
7.如權(quán)利要求5所述的定速控制系統(tǒng)，其中在阻力不存在的情況下，該驅(qū)動電路減少或停止該電動機的輸出功率，以節(jié)省該蓄電池的耗電量。
8.如權(quán)利要求6或7所述的定速控制系統(tǒng)，其中該阻力來自于風(fēng)力、坡度、氣候、周邊環(huán)境或路面狀況。
9.如權(quán)利要求1所述的定速控制系統(tǒng)，其中該控制器為一微處理器或微計算機。
10.如權(quán)利要求1所述的定速控制系統(tǒng)，其中該控制器還包括一寄存器，用以存儲該目標速度預(yù)設(shè)定值；以及一運算器，與該寄存器相連接，用以比較該數(shù)字化信號與該目標速度預(yù)設(shè)定值并且加以運算，以決定該控制信號的輸出狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的定速控制系統(tǒng)，其中該控制信號為一脈沖寬度調(diào)制信號(PWM)。
12.如權(quán)利要求11所述的定速控制系統(tǒng)，其中當該電動車輛的實際速度小于該目標速度預(yù)設(shè)定值，則該運算器增加該脈沖寬度調(diào)制信號的占空度。
13.如權(quán)利要求11所述的定速控制系統(tǒng)，其中當該電動車輛的實際速度大于該目標速度預(yù)設(shè)定值，則該運算器減少該脈沖寬度調(diào)制信號的占空度。
14.如權(quán)利要求10所述的定速控制系統(tǒng)，其還包括一控制開關(guān)，與該寄存器相連接，用以啟動該控制器，以存儲該實際速度于該寄存器中并與該目標速度預(yù)設(shè)定值作比較。
15.如權(quán)利要求14所述的定速控制系統(tǒng)，其中該控制開關(guān)為一定速鈕。
16.一種電動裝置的定速控制方法，其中該電動裝置由一電動機所驅(qū)動，該方法的步驟包括(a)響應(yīng)該電動裝置行進中的實際速度而提供一回授信號；(b)將該回授信號轉(zhuǎn)換成一數(shù)字化信號，并與一目標速度預(yù)設(shè)定值做比較后輸出一控制信號；以及(c)響應(yīng)該控制信號以調(diào)整該電動機的輸出功率及驅(qū)動該電動機，使得該電動裝置得以定速行駛。
17.如權(quán)利要求16所述的定速控制方法，其中該電動機為一馬達。
18.如權(quán)利要求16所述的定速控制方法，其中該電動機及該定速控制系統(tǒng)由一蓄電池提供電力。
19.如權(quán)利要求18所述的定速控制方法，其中在一阻力存在情況下，該驅(qū)動電路提高該電動機的輸出功率，使得該電動車輛仍能以定速行駛。
20.如權(quán)利要求18所述的定速控制方法，其中在阻力不存在的情況下，該驅(qū)動電路減少或停止該電動機的輸出功率，以節(jié)省該蓄電池的耗電量。
21.如權(quán)利要求19或20所述的定速控制方法，其中該阻力來自于風(fēng)力、坡度、氣候、周邊環(huán)境或路面狀況。
22.如權(quán)利要求16所述的定速控制方法，其中該步驟(b)是由一微處理器或微計算機來執(zhí)行。
23.如權(quán)利要求22所述的定速控制方法，其中該微處理器或微計算機還包括一寄存器，用以存儲該目標速度預(yù)設(shè)定值；以及一運算器，與該寄存器相連接，用以比較該數(shù)字化信號與該目標速度預(yù)設(shè)定值并且加以運算，以決定該控制信號的輸出狀態(tài)。
24.如權(quán)利要求23所述的定速控制方法，其中該控制信號為一脈沖寬度調(diào)制信號(PWM)。
25.如權(quán)利要求24所述的定速控制方法，其中當該電動車輛的實際速度小于該目標速度預(yù)設(shè)定值，則該運算器增加該脈沖寬度調(diào)制信號的占空度。
26.如權(quán)利要求24所述的定速控制方法，其中當該電動車輛的實際速度大于該目標速度預(yù)設(shè)定值，則該運算器減少該脈沖寬度調(diào)制信號的占空度。
27.如權(quán)利要求23所述的定速控制方法，其中該步驟(b)由一與該寄存器相連接的控制開關(guān)來啟動執(zhí)行。
28.如權(quán)利要求27所述的定速控制方法，其中該控制開關(guān)為一定速鈕。
全文摘要
一種電動裝置的定速控制系統(tǒng)及方法,特別是應(yīng)用于電動車輛的定速控制系統(tǒng)及方法。該定速控制系統(tǒng)包括一檢測電路,用以檢測該電動車輛(由電動機或馬達所驅(qū)動)行進中的實際速度并提供一回授信號;一控制器,連接于該檢測電路,用以將該回授信號轉(zhuǎn)換成一數(shù)字化信號,并與該控制器內(nèi)的一目標速度預(yù)設(shè)定值做比較后而輸出一控制信號;以及一驅(qū)動電路,連接于該控制器,其響應(yīng)該控制信號來不斷調(diào)整該電動機的輸出功率及驅(qū)動該電動機,使得該電動車輛得以定速行駛。
文檔編號B60K31/02GK1366381SQ0110128
公開日2002年8月28日 申請日期2001年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月17日
發(fā)明者沈基成 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司