专利名称：具有滑差修正的电动动力轮的驱动方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动动力轮的驱动方法及其装置，特别是涉及一种自主性地依据 动力轮的滑差情况对动力轮进行驱动修正的方法及装置。
背景技术：
轮车在行进过程中，有时会有轮子打滑(skid，或称滑差)现象产生。打滑现象发 生的原因可能为路面条件的变化、弯曲半径与车速未能适当搭配、或加减速过急或等等。机 械式的轮车的驱动系统与电动轮车驱动系统对滑差现象均提出了不同的解决方案。以下兹 提出相关的电动轮车驱动系统的滑差解决方案。美国第7434647号专利提出了一种四轮驱动的推进力控制装置，所述装置是依据 左右轮的轮速比率(difference between rotational speeds of main driving wheels and sub-driving wheels)进行推进力的控制。美国第7455143号专利提出了一种车辆驾驶单元。此驾驶单元藉由改变施加于车 轮的扭矩，使滑差率(slip ratio)接近最大摩擦率所对应的滑差率，进而减少车辆行进时 的打滑现象。美国公开第2007187158号专利申请案提出了一种电动车辆的控制装置。所述控 制装置具有路面状况检测部件(road surface condition detection portion)、滑动判定 部件(slip determination portion)、转矩减小装置(torque reduction device)及电压 控制装置(voltage control device)。路面状况检测部件检测车辆行经的路面的状况。滑 动判定部件判定电动车辆是否滑动。转矩减小装置在车辆在滑动时，减小电动机的转矩。当 路面状况检测部件判定路面的摩擦系数小于预定值时，电压控制装置降低输入至驱动装置 的电压。除此之外，相关专利技术亦可见于美国第751M73号专利、专利合作条约(PC Τ, Patent Cooperation Treaty)的 W02007116123 号及 W02008095067 号专利申请案、以及日 本申请第JP2003160044号专利申请案。上述现有技术中，部分技术采用左右轮的轮速比做为滑差判断的基础，部分技术 检测地面摩擦力来判断是否有滑差发生。前者需由中央控制器收集各轮的转速，经过运算 并判断产生滑差后，即对各轮发出驱动力控制命令。此种做法适用于具有左右轮的轮车，并 不适于具有独立动力轮的轮车或二轮的机车。此外，现有技术为了检测滑差情形，均另外加 装感测装置，并不经济。
发明内容
基于上述现有技术的问题，本发明提出一种具有滑差修正的电动动力轮的驱动方 法及其装置，适于双轮轮车、四轮轮车、或独立动力轮的轮车，同时无需为了检测滑差而额 外安装感测装置。依据一实施例，具有滑差修正的电动动力轮的驱动装置适于接收使用者指令驱动电动动力轮的马达运转。驱动装置包括驱动装置包括驱动命令单元、马达驱动器、滑差检测 单元、及滑差控制单元。驱动命令单元接收使用者指令并产生驱动命令。马达驱动器用以 驱动马达并输出驱动电流、驱动电压及转速。滑差检测单元连续撷取对应二相异时间点的 驱动电流、驱动电压及转速并据以获得滑差程度指标。当滑差程度指标大于第一预定值时， 滑差检测单元产生滑差讯号。滑差控制单元接收滑差讯号并据以产生修正讯号。修正讯号 与驱动命令结合为修正命令，马达驱动器依据修正命令驱动马达。依据另一实施例，具有滑差修正的电动动力轮的驱动装置适于接收使用者指令驱 动电动动力轮的马达运转。驱动装置包括驱动装置包括驱动命令单元、马达驱动器、滑差检 测单元、及滑差控制单元。驱动命令单元接收使用者指示并产生驱动命令。马达驱动器用 以驱动马达并输出驱动电流、驱动电压及转速。滑差检测单元连续撷取对应二相异时间点 的驱动电流、驱动电压及转速并据以获得扭矩变化率。当扭矩变化率大于第二预定值时，滑 差检测单元产生滑差讯号。滑差控制单元接收滑差讯号并据以产生修正讯号。修正讯号与 驱动命令结合为一修正命令。马达驱动器依据修正命令驱动马达。依据一实施例，具有滑差修正的电动动力轮的驱动方法适于一电动动力轮，电动 动力轮的马达是被驱动命令所驱动，驱动方法包括连续撷取对应二相异时间点的驱动电 流、驱动电压及转速；依据驱动电流、驱动电压及转速获得滑差程度指标；判断滑差程度指 标是否大于第一预定值；以及若是，产生滑差讯号，并执行修正程序。修正程序包含依据 所述滑差讯号修正驱动命令为一修正命令，并以修正命令驱动所述马达。依据另一实施例，具有滑差修正的电动动力轮的驱动方法适于一电动动力轮，电 动动力轮的马达是被驱动命令所驱动，驱动方法包括连续撷取对应二相异时间点的驱动 电流、驱动电压及转速；依据驱动电流、驱动电压及转速获得扭矩变化率；判断扭矩变化率 是否大于第二预定值；以及若是，产生滑差讯号，并执行修正程序。修正程序包含依据所 述滑差讯号修正驱动命令为一修正命令，并以修正命令驱动所述马达。藉由上述扭矩变化率或滑差程度指标进行判断是否产生滑差后，再进行驱动命令 的修正，得以适当地快速对滑差做出反应并去除滑差现象。由于扭矩变化率及滑差程度指 标仅采用单一轮的马达驱动器所传回来的信息进行计算而得，因此，本方法及装置能各别 对单一动力轮进行滑差修正，适于双轮轮车、四轮轮车、独立动力轮的轮车、后轮驱动车、或 前轮驱动车。同时，本方法及装置无需车速等信息，故无需额外加装传感器。有关本发明的特征与实作，现结合附图对最佳实施例详细说明如下。
图1为依据本发明驱动装置一实施例的电路方块示意图。图2为依据本发明驱动装置一实施例的马达特性曲面示意图。图3为依据本发明驱动方法第一实施例的流程示意图。图4为依据本发明驱动方法的修正程序一实施例的流程示意图。图5为依据本发明驱动方法第二实施例的流程示意图。图6为依据本发明驱动方法第三实施例的流程示意图。图7为依据本发明驱动方法第四实施例的流程示意图。图8为依据本发明驱动方法第五实施例的流程示意图。
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附图符号说明10驱动装置12驱动命令单元120驱动命令122 修正命令14马达驱动器16滑差检测单元160 滑差讯号18滑差控制单元180 修正讯号90使用者指令92马达
具体实施例方式首先，请参阅「图1」。「图1」为依据本发明的具有滑差修正的电动动力轮的驱动 装置的一实施例的电路方块示意图。驱动装置10适于接收使用者指令90而驱动电动动 力轮的马达92。此使用者指令90可以是但不限于加速命令及减速命令。电动动力轮可以 是任何轮车的电动动力轮。此轮车可以是但不限于电动机车、二轮驱动电动车(electric vehicle)、及四轮驱动电动车等。马达92是驱动电动动力轮转动。马达92可以是但不限 于轮内马达(In-wheel hub motor)。从图中可见，驱动装置10包括驱动命令单元12、马达驱动器14、滑差检测单元16、 及滑差控制单元18。驱动命令单元12接收使用者指令90并产生驱动命令120。马达驱动 器14用以驱动马达92并输出驱动电流I、驱动电压V及转速ω。滑差检测单元16连续撷 取对应二相异时间点的驱动电流I、驱动电压V及转速ω并据以获得滑差程度指标。当滑 差程度指标大于第一预定值时，滑差检测单元16产生滑差讯号160。滑差控制单元18接收 滑差讯号160并据以产生修正讯号180。修正讯号180结合驱动命令120产生一修正命令 122。马达驱动器14依据修正命令122驱动马达92。驱动命令单元12接收使用者指令后，所产生的驱动命令120可以是但不限于转速 命令或扭矩命令。马达驱动器14则依据驱动命令120而产生对应的驱动电流I及驱动电 压V以驱动马达92运转。马达92被驱动运转后，马达驱动器14上会得到反电动势(Back Electro-magnetic Field(EMF))。此反电动势可以被检测并以脉冲模式输出。此脉冲所对 应的物理量可以是马达92的转速(angular speed或称rotational speed)。因此，马达驱 动器14在驱动马达92运转的同时，可以实时输出驱动电流I、驱动电压V及转速ω。上述转速ω是经由反电动势而量测而得的，除此之外，部分马达92亦内建霍尔效 应传感器(Hall efiect sensor)。此时，马达驱动器14可经由霍尔效应传感器而测得马 达92的转速ω。转速ω在本文中虽是以每分钟的回转速(rpm，rotation per minute)为 之，但并不以此为限。滑差检测单元16连续撷取对应二相异时间点的驱动电流I、驱动电压V及转速ω 并据以获得滑差程度指标λ。滑差检测单元16的连续撷取指的是滑差检测单元16在一特定时间间隔即向马达驱动器14撷取数据。此特定时间间隔可以是固定时间间隔，或是非 固定时间间隔。前述二相异时间点假设为m及η时间点。m及η的单位可以是但不限于毫 秒(ms)或秒(s)。其中m的时间点早于η的时间点。m与η的时间差(即At = n-m)可 以是5ms、IOms或其它数值。此m，η时间差的决定可视滑差检测单元16及滑差控制单元 18的运算效能而决定，此外，亦可考虑为有效消除滑差，滑差控制单元18需在多短的时间 内发出修正讯号。换句话说，若设计时希望能在0.5秒内即消除滑差现象，那么设计者即需 从0. 5秒推估滑差检测单元16及滑差控制单元18的运算效能需达什么程度？且m，n的时 间差需小于多少？方能实现所述设计目标。 滑差检测单元16向马达驱动器14撷取对应m，η时间点的驱动电流I、驱动电压V 及转速ω，以下各别表示成Im，In, Vm, Vn, ωω，ωη。其中，Im，In分别为在m，η时间点所撷取 到的驱动电流，Vm，Vn分别为在m，η时间点所撷取到的驱动电压，ωω，别为在m，n时 间点所撷取到的转速。 滑差检测单元16依据所撷取到的撷取对应m，η时间点的驱动电流I、驱动电压V 及转速ω而获得滑差程度指标λ。滑差程度指针λ与驱动电流Im，In、驱动电压Vm，Vn& 转速ωω，《 符合下述关系式(式(1)、式O)、式(3))
权利要求
1.一种具有滑差修正的电动动力轮的驱动装置，适于接收一使用者指令驱动一电动动 力轮的一马达运转，所述驱动装置包括一驱动命令单元，接收所述使用者指示并产生一驱动命令；一马达驱动器，用以驱动所述马达并输出一驱动电流、一驱动电压及一转速；一滑差检测单元，撷取对应二相异时间点的所述驱动电流、所述驱动电压及所述转速 并据以获得一滑差程度指标，当所述滑差程度指标大于一第一预定值时，所述滑差检测单 元产生一滑差讯号；以及一滑差控制单元，接收所述滑差讯号并依据所述滑差讯号产生一修正讯号，所述修正 讯号及所述驱动命令结合成一修正命令，所述马达驱动器依据所述修正命令驱动所述马 达。
2.如权利要求1所述的驱动装置，其中所述滑差程度指针与所述驱动电流、所述驱动 电压及所述转速符合下述关系式
3.如权利要求1所述的驱动装置，其中所述滑差检测单元还依据被撷取的所述转速获 得一转速差，所述滑差检测单元是于所述转速差大于一第三预定值以及所述滑差程度指标 大于所述第一预定值时，产生所述滑差讯号。
4.如权利要求1所述的驱动装置，其中所述转速差符合下述关系式Δω = ωn-ωm ；其中，Δω为所述转速差，m，η各别为所述二相异时间点，ωω，别为在m，n时间 点的所述转速。
5.如权利要求3所述的驱动装置，其中所述滑差检测单元还依据被撷取的所述驱动 电流、所述驱动电压及所述转速获得一扭矩差，所述滑差检测单元是于所述转速差大于所 述第三预定值、所述扭矩差大于一第四预定值以及所述滑差程度指标大于所述第一预定值 时，产生所述滑差讯号。
6.如权利要求5所述的驱动装置，所述扭矩差符合下述关系式
7.如权利要求1所述的驱动装置，其中所述修正讯号正比于所述滑差程度指标。
8.如权利要求1所述的驱动装置，其中所述修正命令为所述驱动命令乘以所述修正讯 号，所述修正讯号为介于0到1之间的实数。
9.如权利要求1所述的驱动装置，其中所述滑差检测单元还依据被撷取的所述驱动电 流、所述驱动电压及所述转速获得一扭矩变化率，所述滑差检测单元是于所述扭矩变化率 大于一第二预定值时，产生所述滑差讯号。
10.如权利要求9所述的驱动装置，其中所述滑差检测单元是于所述扭矩变化率大于 所述第二预定值以及所述滑差程度指标大于所述第一预定值时，产生所述滑差讯号。
11.如权利要求9所述的驱动装置，其中所述扭矩变化率与所述驱动电流、所述驱动电 压及所述转速符合下述关系式
12.—种具有滑差修正的电动动力轮的驱动装置，适于接收一使用者指令驱动一电动 动力轮的一马达运转，所述驱动装置包括一驱动命令单元，接收所述使用者指示并产生一驱动命令；一马达驱动器，用以驱动所述马达并输出一驱动电流、一驱动电压及一转速；一滑差检测单元，撷取对应二相异时间点的所述驱动电流、所述驱动电压及所述转速 并据以获得一扭矩变化率，当所述扭矩变化率大于一第二预定值时，所述滑差检测单元产 生一滑差讯号；以及一滑差控制单元，接收所述滑差讯号并依据所述滑差讯号产生一修正讯号，所述修正 讯号及所述驱动命令结合成一修正命令，所述马达驱动器依据所述修正命令驱动所述马 达。
13.如权利要求12所述的驱动装置，其中所述扭矩变化率与所述驱动电流、所述驱动 电压及所述转速符合下述关系式
14.如权利要求12所述的驱动装置，其中所述滑差检测单元还依据被撷取的所述转速获得一转速差，所述滑差检测单元是于所述转速差大于一第三预定值以及所述扭矩变化率 大于所述第二预定值时，产生所述滑差讯号。
15.如权利要求12所述的驱动装置，其中所述修正讯号正比于所述扭矩变化率。
16.一种具有滑差修正的电动动力轮的驱动方法，适于一电动动力轮，所述电动动力轮 的一马达是被一驱动命令所驱动，所述驱动方法包括撷取对应二相异时间点的一驱动电流、一驱动电压及一转速； 依据所述驱动电流、所述驱动电压及所述转速获得一滑差程度指标； 判断所述滑差程度指标是否大于一第一预定值；以及 若是，产生一滑差讯号，并执行一修正程序，所述修正程序包含 依据所述滑差讯号修正所述驱动命令为一修正命令；以及 以所述修正命令驱动所述马达。
17.如权利要求16所述的驱动方法，其中所述滑差程度指针与所述驱动电流、所述驱 动电压及所述转速符合下述关系式
18.如权利要求16所述的驱动方法，其中在所述判断所述滑差程度指标是否大于所述 第一预定值的步骤之前还包含依据被撷取的所述转速获得一转速差的步骤，而所述判断所 述滑差程度指标是否大于所述第一预定值的步骤包含判断所述滑差程度指标是否大于所 述第一预定值且所述转速差是否大于一第三预定值的步骤。
19.如权利要求18所述的驱动方法，其中所述转速差符合下述关系式
20.如权利要求16所述的驱动方法，其中在所述判断所述滑差程度指标是否大于所述 第一预定值的步骤之前还包含依据被撷取的所述驱动电流、所述驱动电压及所述转速获 得一扭矩差及一转速差的步骤，而所述判断所述滑差程度指标是否大于所述第一预定值的 步骤包含判断所述滑差程度指标是否大于所述第一预定值、所述转速差是否大于一第三预 定值、且所述扭矩差是否大于一第四预定值的步骤。
21.如权利要求20所述的驱动方法，其中所述转速差及所述扭矩差符合下述关系式 Δ ω = ω -ω ；
22.如权利要求16所述的驱动方法，其中在所述判断所述滑差程度指标是否大于所述 第一预定值的步骤之前还包含依据被撷取的所述驱动电流、所述驱动电压及所述转速获 得一扭矩变化率的步骤，而所述判断所述滑差程度指标是否大于所述第一预定值的步骤包 含判断所述滑差程度指标是否大于所述第一预定值、且所述扭矩变化率是否大于一第二预 定值的步骤。
23.如权利要求22所述的驱动方法，其中所述扭矩变化率与所述驱动电流、所述驱动 电压及所述转速符合下述关系式
24.如权利要求16所述的驱动方法，其中所述修正讯号正比于所述滑差程度指标。
25.如权利要求16所述的驱动方法，其中所述修正命令为所述驱动命令乘以所述修正 讯号，所述修正讯号介于0. 5到1之间。
26.一种具有滑差修正的电动动力轮的驱动方法，适于一电动动力轮，所述电动动力轮 的一马达是被一驱动命令所驱动，所述驱动方法包括撷取对应二相异时间点的一驱动电流、一驱动电压及一转速；依据所述驱动电流、所述驱动电压及所述转速获得一扭矩变化率；判断所述扭矩变化率是否大于一第二预定值；以及若是，产生一滑差讯号，并执行一修正程序，所述修正程序包含依据所述滑差讯号修正所述驱动命令为一修正命令；以及以所述修正命令驱动所述马达。
27.如权利要求沈所述的驱动方法，其中所述扭矩变化率与所述驱动电流、所述驱动 电压及所述转速符合下述关系式
全文摘要
一种具有滑差修正的电动动力轮的驱动方法及其装置适于具有马达的电动动力轮。驱动装置包括驱动命令单元、马达驱动器、滑差检测单元、及滑差控制单元。驱动命令单元接收使用者指令并产生驱动命令。马达驱动器用以驱动马达并输出驱动电流、驱动电压及转速。滑差检测单元撷取对应二相异时间点的驱动电流、驱动电压及转速并据以获得滑差程度指标。当滑差程度指标大于第一预定值时，滑差检测单元产生滑差讯号。滑差控制单元接收滑差讯号并据以产生修正讯号。驱动命令单元依据修正讯号修正驱动命令并据以命令马达驱动器驱动马达。
文档编号B60K17/348GK102085807SQ20091022578
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者彭毓莹, 李承和, 阳介仙 申请人:财团法人工业技术研究院