TWI768884B - 電動車的重量估算系統與方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種電動車的重量估算系統與方法。該方法包括:偵測電動車的檔位模式，當偵測到電動車的檔位模式為停車檔時，偵測電動車所在位置的坡度資訊。當偵測到電動車的檔位模式為前進檔時，偵測電動車的油門踏板在第n秒時的位置變化量。當油門踏板在第n秒的位置變化量超過油門踏板的行程的一半時，且當位置變化量維持k秒並且在k秒內的變動幅度小於第n秒的位置變化量的10%時，收集電動車在第n+k秒時的車速資訊。依據收集到的坡度資訊、位置變化量以及車速資訊，與內建於儲存單元的一資料庫內的資料進行比對，以估算出電動車的重量。

Description

電動車的重量估算系統與方法

本發明涉及一種車輛重量估算系統與方法，特別是涉及一種電動車的重量估算系統與方法。

現有技術中，對於車輛的重量估算方式，其中一種方式是通過在車體的避震器上裝設能夠量測行程變化的感測器，藉以依據該避震器的彈簧常數以及行程變化量來估算整車重量。或者，另外一種方式是在車體載放貨物位置之結構底部埋置應力感測器，藉此量測得到載貨的重量，之後再加上車體重量即為整車重量。

然而，上述的車輛重量估算方式鮮少考慮到車輛行進時的狀態，因此在車輛重量估算的精確度上仍有改善的空間。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種電動車的重量估算系統。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種電動車的重量估算系統，其包括一慣性量測單元、一踏板位置感測單元、一車速感測單元以及一控制單元。慣性量測單元設置在電動車的內 部，以用於偵測電動車所在位置的坡度資訊。踏板位置感測單元設置在電動車的內部，以用於偵測電動車的油門踏板的位置變化量。車速感測單元設置在電動車上，以用於偵測電動車的車速資訊。控制單元，具有一儲存單元，控制單元設置在電動車的內部且電性連接慣性量測單元、踏板位置感測單元以及車速感測單元，以獲取坡度資訊、踏板位置變化量以及車速資訊，儲存單元儲存一資料庫，資料庫內的資料包括電動車的坡度資訊、油門踏板的位置變化量、電動車的車速資訊以及電動車的重量。其中，使用者踩踏油門踏板以驅動電動車，當油門踏板在第n秒的位置變化量超過油門踏板的行程的一半，並且油門踏板的位置變化量維持k秒且在k秒內的變動幅度小於位置變化量的10%時，控制單元用以收集電動車在第n+k秒的車速資訊，並且將電動車在第n+k秒的車速資訊、油門踏板在第n秒的位置變化量以及電動車所在位置的坡度資訊與資料庫內的資料進行比對，以估算出電動車的重量。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種電動車的重量估算方法，其包括：使用一慣性量測單元偵測電動車所在位置的坡度資訊；使用一控制單元偵測電動車的油門踏板的位置變化量，當電動車在第n秒時的油門踏板的位置變化量超過油門踏板的行程的一半時，控制單元用以收集油門踏板的位置變化量並且將其儲存至一儲存單元；當位置變化量維持k秒並且在k秒內的變動幅度小於位置變化量的10%時，控制單元用以收集電動車在第n秒時的車速資訊；以及使用控制單元將電動車在在第n+k秒時的車速資訊、油門踏板在第n秒的位置變化量以及電動車所在位置的坡度資訊與一資料庫內的資料進行比對，以估算出電動車的重量。其中，儲存單元儲存資料庫，資料庫內的資料包括電動車的坡度資訊、油門踏板的位置變化量、電動車的車速資訊以及電動車的重量。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電動車的重 量估算系統，其能通過“當油門踏板在第n秒的位置變化量超過油門踏板的行程的一半時，控制單元用以收集第n秒的位置變化量，且當位置變化量持續k秒且在k秒內的變動幅度小於第n秒的位置變化量的10%時，控制單元用以收集電動車在第n+k秒的車速資訊，且控制單元用以將車速資訊、油門踏板在第n秒的位置變化量以及電動車所在位置的坡度資訊與資料庫內的資料進行比對，以估算出電動車的重量”的技術方案，以提升電動車重量估算的精確度。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電動車的重量估算方法，其能通過“當位置變化量維持k秒並且在k秒內的變動幅度小於第n秒的位置變化量的10%時，控制單元用以收集電動車在第n+k秒時的車速資訊”以及“依據控制單元收集到坡度資訊、位置變化量以及車速資訊，用以與內建於儲存單元的一資料庫內的資料進行比對，以估算出電動車的重量”的技術方案，以提升電動車重量估算的精確度。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

M:電動車

M1:油門踏板

IP:初始位置

EP:終點位置

1:慣性量測單元

2:踏板位置感測單元

3:車速感測單元

4:控制單元

40:儲存單元

5:檔位感測單元

A:資料庫

θ:坡度角

S100~S108:步驟

圖1為本發明的電動車的重量估算系統的示意圖。

圖2為本發明的電動車的油門踏板的位置變化的示意圖。

圖3為本發明的電動車的重量估算方法的步驟S100~S108的示意圖。

圖4為本發明的電動車的重量估算系統的運作流程示意圖。

圖5為本發明的電動車的重量估算系統的資料庫示意圖。

圖6為本發明的電動車的重量估算系統的資料庫的車重估算表示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“電動車的重量估算系統與方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種單元，但這些單元不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一單元與另一單元。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[實施例]

參閱圖1所示，圖1為本發明的電動車的重量估算系統的示意圖。本發明提供一種電動車M的重量估算系統，其包括：一慣性量測單元1、一踏板位置感測單元2、一車速感測單元3以及一控制單元4。慣性量測單元(Inertial measurement unit，IMU)1設置在電動車M上，以用於偵測電動車M所在位置的坡度資訊。踏板位置感測單元2設置在電動車 M的內部，以用於偵測電動車M的油門踏板的位置變化量。車速感測單元3設置在電動車M上，以用於偵測電動車M的車速資訊。控制單元4為整車控制器(Vehicle Control Unit，VCU)，是設置在電動車M的內部，控制單元4用以接收車內各種感測元件所輸出的各種感測信號以獲得車輛資訊，舉例來說，控制單元4電性連接慣性量測單元1、踏板位置感測單元2以及車速感測單元3，藉以與慣性量測單元1、踏板位置感測單元2以及車速感測單元3進行訊號的傳輸，以收集坡度資訊、踏板位置變化量以及車速資訊，並且進一步進行讀取與分析再據以輸出對應的控制訊號至相關元件以命令其作出相對應的動作。

舉例來說，慣性量測單元1可由多個加速度感測元件(主要測量電動車M的運動方向的直線加速度)和多個陀螺儀(主要測量電動車M的運動方向的角速度)組成，因此能夠進一步計算出電動車M的姿態。若電動車M位於一山坡面，慣性量測單元1能夠量測到電動車M呈傾斜狀態，即電動車M的車體相對於水平地面呈一傾斜角度。因此，該傾斜角度即等於該山坡面的坡度角θ，也就是電動車M所在位置的坡度資訊。踏板位置感測單元2可裝設在油門踏板M1的內部，藉以感測到油門踏板M1的高度位置的變化(即感測到即油門踏板M1的位置變化量)，而控制單元4接收及讀取踏板位置感測單元2所輸出的感測訊號，並據以輸出對應的控制訊號至相關元件以命令其作出相對應的動作。

參閱圖2所示，圖2為本發明的電動車的油門踏板的位置變化示意圖。油門踏板M1的踏板位置包括一初始位置IP與一終點位置EP，初始位置IP表示油門踏板M1完全鬆開的狀態，終點位置EP表示油門踏板M1完全踩下的狀態，而在初始位置IP與終點位置EP之間的角位移即為油門踏板M1的行程，其表示油門踏板M1的踏板操作範圍。

繼續參閱圖1所示，車速感測單元3可為磁感應式的軸轉速感測元件，耦接於電動車M的變速箱的輸出軸(圖未示出)，用以偵測該輸出軸的轉速，而控制單元4接收車速感測單元3輸出的感測訊號而獲得為電動車M的車速；或者，車速感測單元3也可以為一種輪速感測器，可耦接於車輪處(也可以耦接於在主減速器或變速器，但本發明不以為限)，用以偵測車輪的轉速並且與控制單元4之間進行訊號傳輸，以使控制單元4獲得電動車M的車速。換言之，本發明不以車速感測單元3的類型為限。

此外，本發明的電動車的重量估算系統還包括一檔位感測單元5，設置在電動車M的內部並且耦接於電動車M的變速箱(圖未示出)，以偵測電動車M的檔位模式。舉例來說，檔位感測單元5可以為接觸式檔位感測器或非接觸式檔位感測器，且非接觸式檔位感測器可以為磁感式檔位感測器或光電式檔位感測器，本發明不以檔位感測單元5的類型為限。

接著，進一步描述本發明的電動車的重量估算系統的作動機制。參閱圖3與圖4所示，並且一併參閱圖1所示，圖3為本發明的電動車的重量估算方法的步驟S100~S108的示意圖，圖4為本發明的電動車的重量估算系統的運作流程示意圖。本發明提供一種電動車M的重量估算方法，其應用在上述的電動車M的重量估算系統，該方法包括以下步驟：步驟S100：使用檔位感測單元5偵測電動車M的檔位模式；步驟S102：當檔位感測單元5偵測到電動車M的檔位模式為停車檔時，使用慣性量測單元1偵測電動車M所在位置的坡度資訊(坡度角θ)，並且使用控制單元4收集該坡度資訊並且儲存至儲存單元40；步驟S104：當檔位感測單元5偵測到電動車M的檔位模式為前進檔時，使用一踏板位置感測單元2偵測電動車M的油門踏板M1在第n 秒的位置變化量並且當踏板位置感測單元2偵測到油門踏板M1在第n秒的位置變化量超過油門踏板M1的行程的一半時，使用控制單元4收集油門踏板M1在第n秒的位置變化量並且儲存至儲存單元40；步驟S106：當位置變化量維持k秒並且在k秒內的變動幅度小於第n秒的位置變化量的10%時，控制單元4用以收集電動車M在第n+k秒時的車速資訊；步驟S108：依據控制單元4收集到坡度資訊、位置變化量以及車速資訊，用以與內建於儲存單元40的一資料庫(Database)A內的資料進行比對，以估算出電動車M的重量。

仔細來說，在步驟S100中，檔位感測元件5會先偵測電動車M的檔位模式。舉例來說，當檔位感測元件5偵測到電動車M的檔位模式為停車檔(P檔)時，可確定此時的電動車M處在一靜止狀態，檔位感測元件5據以提供一第一感測訊號至控制單元4，而此時的慣性量測單元1亦偵測電動車M目前所在位置的坡度資訊，因此當控制單元4接收第一感測訊號以確定電動車M處在靜止狀態時，將進一步收集此時的坡度資訊並且儲存至儲存單元40。儲存單元40可例如但不限於快閃記憶體(flash memory)。

接著，當駕駛人開始行駛電動車M時，會進行換檔動作，而由停車檔(P檔)轉換為前進檔(D檔)。當檔位感測元件5偵測到電動車M的檔位模式為前進檔(D檔)時，可確定此時的電動車M處在一驅動狀態，檔位感測元件5據以提供一第二感測訊號至控制單元4，若駕駛人踩下油門踏板M1驅車前進，踏板位置感測單元2隨即偵測電動車M的油門踏板M1在不同時間點的位置變化量。因此，控制單元4接收第二感測訊號以確定電動車M處在驅動狀態時，當踏板位置感測單元2偵測到電動車M的 油門踏板M1在第n秒的位置變化量超過油門踏板M1的行程(初始位置IP與終點位置EP之間的距離，見圖2)的一半(即超過50%的行程)，控制單元4將記錄下油門踏板M1在第n秒的位置變化量，即收集油門踏板M1在第n秒的位置變化量並且儲存至儲存單元40。

接著，駕駛人踩下油門踏板M1而持續驅車前進，踏板位置感測單元2持續偵測電動車M的油門踏板M1的位置變化量，且同時間車速感測單元3將偵測電動車M的車速資訊。當踏板位置感測單元2持續在k秒內(即第n秒至第n+k秒的時間區間內，k大於或等於1)偵測到的位置變化量與第n秒的位置變化量相比，其變動幅度皆小於第n秒的位置變化量的10%，控制單元4進一步收集電動車M在第n+k秒時的車速資訊。

舉例來說，若k=1，即踏板位置感測單元2持續在1秒內(即第n秒至第n+1秒的時間區段內)偵測到的位置變化量與第n秒的位置變化量相比，其變動幅度皆小於第n秒的位置變化量的10%，則控制單元4進一步收集電動車M在第n+1秒時由車速感測單元3偵測到的車速資訊。然而須說明的是，本發明並不以k值的大小為限(k可為任何值，但k大於0)，該條件的設定主要用以確定控制單元4在收集電動車M的車速資訊時，電動車M的油門已保持了一段時間的穩定狀態。

接著，控制單元4收集到電動車M所在位置的坡度資訊，以及油門踏板M1在第n秒的位置變化量，以及電動車M在第n+k秒時的車速資訊之後，將該些資訊與內建於儲存單元40的一資料庫(Database)A內的資料進行比對。資料庫A的基本架構可參見圖5所示，其包含了電動車M所在位置的坡度資訊、油門踏板的位置變化量、電動車的車速資訊以及電動車的重量。具體來說，資料庫A中所儲存的資料主要包括經過多次實地測試所得到的各項參數之間的對應關係表，其表示了在不同的坡度 資訊、不同的油門踏板的位置變化量以及不同的車速資訊的條件下所對應到不同的電動車車重。換言之，資料庫A是由一群相關資料(電動車M所在位置的坡度資訊、油門踏板M1的位置變化量、電動車M的車速資訊以及電動車M的重量)的集合體，讓控制單元4可以透過檢索、排序、計算、查詢等方法來得到所需的結果。舉例來說，參閱圖6所示，圖6為資料庫A中所儲存的對應關係表的其中一種實施型態，其主要表示在油門踏板M1的位置變化量為100%(即油門踏板M1位於終點位置EP的完全踩下狀態)且持續一秒(k=1)的條件下，不同的電動車M的重量(車重為300kg、500kg、700kg)在不同的坡度(坡度角為0度、5度、10度及15度)對應到的車速資訊。舉例來說，若控制單元4在油門踏板M1的位置變化量為100%且持續一秒的條件下所量測到的車速為5.23m/s，即18.8 KPH(km/hr)，由關係表可得知所估算出的車重為300kg。然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明，資料庫A還包括了不同的條件下(例如，油門踏板M1的位置變化量為50%、60%、70%、80%、90%..等等)的對應關係表。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電動車M的重量估算系統，其能通過“當油門踏板M1在第n秒的位置變化量超過油門踏板M1的行程的一半時，控制單元4用以收集第n秒的位置變化量，且當位置變化量持續k秒且在k秒內的變動幅度小於第n秒的位置變化量的10%時，控制單元4用以收集電動車M在第n+k秒的車速資訊，且控制單元4用以將車速資訊、油門踏板M1在第n秒的位置變化量以及電動車M所在位置的坡度資訊與資料庫A內的資料進行比對，以估算出電動車M的重量”的技術方案，以提升電動車M重量估算的精確度。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電動車M的重量估算方法，其能通過“當位置變化量維持k秒並且在k秒內的變動幅度小於第n秒的位置變化量的10%時，控制單元4用以收集電動車在第n+k秒時的車速資訊”以及“依據控制單元4收集到坡度資訊、位置變化量以及車速資訊，用以與內建於儲存單元40的一資料庫A內的資料進行比對，以估算出電動車M的重量”的技術方案，以提升電動車M重量估算的精確度。

更進一步來說，本發明所提供的電動車M的重量估算系統是利用慣性量測單元1偵測電動車M所在位置的坡度資訊(以坡度角θ表示)，利用踏板位置感測單元2偵測電動車M的油門踏板M1的位置變化量來確定油門狀態，利用車速感測單元3偵測電動車M的車速資訊，以及利用檔位感測單元5來偵測電動車M的檔位模式來確定電動車M是處在靜止狀態或是驅動狀態，再根據上述所偵測到的該些資訊與內建於資料庫A中經過實地測試所得到的各項參數(電動車M所在位置的坡度資訊、油門踏板M1的位置變化量、電動車M的車速資訊以及電動車M的重量)之間的對應關係表進行比對，以估算出在不同參數條件下的電動車M的重量。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

M:電動車

M1:油門踏板

1:慣性量測單元

2:踏板位置感測單元

3:車速感測單元

4:控制單元

40:儲存單元

5:檔位感測單元

θ:坡度角

Claims (10)

1. 一種電動車的重量估算系統，其包括：一慣性量測單元，設置在所述電動車上，以用於偵測所述電動車所在位置的坡度資訊；一踏板位置感測單元，設置在所述電動車的內部，以用於偵測所述電動車的油門踏板的位置變化量；一車速感測單元，設置在所述電動車上，以用於偵測所述電動車的車速資訊；以及一控制單元，具有一儲存單元，所述控制單元設置在所述電動車的內部且電性連接所述慣性量測單元、所述踏板位置感測單元以及所述車速感測單元，以獲取所述坡度資訊、所述踏板位置變化量以及所述車速資訊，所述儲存單元儲存一資料庫，所述資料庫內的資料包括所述電動車所在位置的坡度資訊、所述油門踏板的位置變化量、所述電動車的車速資訊以及所述電動車的重量；其中，當所述油門踏板在第n秒的位置變化量超過所述油門踏板的行程的一半時，所述控制單元用以收集第n秒的位置變化量，且當所述油門踏板的位置變化量持續k秒且在k秒內的變動幅度小於第n秒的位置變化量的10%時，所述控制單元用以收集所述電動車在第n+k秒的車速資訊，且所述控制單元用以將所述電動車在第n+k秒的車速資訊、所述油門踏板在第n秒的位置變化量以及所述電動車所在位置的坡度資訊與所述資料庫內的資料進行比對，以估算出所述電動車的重量。
2. 如請求項1所述的電動車的重量估算系統，其中，所述電動車重量包括承載重量與車體重量。
3. 如請求項1所述的電動車的重量估算系統，其中，所述油門 踏板的踏板位置包括一初始位置與一終點位置，且所述油門踏板的行程定義為所述初始位置與所述終點位置之間的距離。
4. 如請求項1所述的電動車的重量估算系統，還包括一檔位感測單元，設置在所述電動車的內部並且連接所述電動車的變速箱，以偵測所述電動車的檔位模式。
5. 如請求項4所述的電動車的重量估算系統，其中，當所述檔位感測單元偵測到所述電動車的檔位模式為停車檔時，所述慣性量測單元用以偵測所述電動車所在位置的坡度資訊並且將其儲存至所述儲存單元。
6. 如請求項5所述的電動車的重量估算系統，其中，當所述檔位感測單元偵測到所述電動車的檔位模式為前進檔，且所述踏板位置感測單元偵測到所述油門踏板的位置變化量超過所述油門踏板的行程的一半時，所述控制單元用以收集所述油門踏板的位置變化量並且將其儲存至所述儲存單元。
7. 一種電動車的重量估算方法，其包括以下步驟：使用一檔位感測單元偵測所述電動車的檔位模式；當所述檔位感測單元偵測到所述電動車的檔位模式為停車檔時，使用一慣性量測單元偵測所述電動車所在位置的坡度資訊，並且使用一控制單元收集所述電動車所在位置的坡度資訊並且儲存至所述儲存單元；當所述檔位感測單元偵測到所述電動車的檔位模式為前進檔時，使用一踏板位置感測單元偵測所述電動車的油門踏板在第n秒的位置變化量並且當所述踏板位置感測單元偵測到所述油門踏板在第n秒的位置變化量超過所述油門踏板的行程的一半時，使用所述控制單元收集所述油門踏板在第n秒的位置變化量並且儲存至所述控制單元的一儲存單 元；當所述位置變化量維持k秒並且在k秒內的變動幅度小於第n秒的所述位置變化量的10%時，所述控制單元用以收集所述電動車在第n+k秒時的車速資訊；以及依據所述控制單元收集到的所述電動車所在位置的坡度資訊、所述油門踏板在第n秒的位置變化量以及所述電動車在第n+k秒的車速資訊，用以與內建於所述儲存單元的一資料庫內的資料進行比對，以估算出所述電動車的重量。
8. 如請求項7所述的電動車的重量估算方法，其中所述資料庫內的資料包括所述電動車所在位置的坡度資訊、所述油門踏板的位置變化量、所述電動車的車速資訊以及所述電動車的重量。
9. 如請求項7所述的電動車的重量估算方法，其中，所述電動車重量包括承載重量與車體重量。
10. 如請求項7所述的電動車的重量估算方法，其中，所述油門踏板的踏板位置包括一初始位置與一終點位置，且所述油門踏板的行程定義為所述初始位置與所述終點位置之間的距離。

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