电动车的重量估算系统与方法与流程

1.本发明涉及一种车辆重量估算系统与方法，特别是涉及一种电动车的重量估算系统与方法。


背景技术：

2.现有技术中，对于车辆的重量估算方式，其中一种方式是通过在车体的避震器上装设能够测量行程变化的传感器，借此依据该避震器的弹簧常数以及行程变化量来估算整车重量。或者，另外一种方式是在车体载放货物位置的结构底部埋置应力传感器，借此测量得到载货的重量，的后再加上车体重量即为整车重量。
3.然而，上述的车辆重量估算方式鲜少考虑到车辆行进时的状态，因此在车辆重量估算的精确度上仍有改善的空间。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种电动车的重量估算系统。
5.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种电动车的重量估算系统，其包括一惯性测量单元、一踏板位置感测单元、一车速感测单元以及一控制单元。惯性测量单元设置在电动车的内部，以用于检测电动车所在位置的坡度信息。踏板位置感测单元设置在电动车的内部，以用于检测电动车的油门踏板的位置变化量。车速感测单元设置在电动车上，以用于检测电动车的车速信息。控制单元具有一存储单元，控制单元设置在电动车的内部且电性连接惯性测量单元、踏板位置感测单元以及车速感测单元，以获取坡度信息、踏板位置变化量以及车速信息，存储单元存储一数据库，数据库内的数据包括电动车的坡度信息、油门踏板的位置变化量、电动车的车速信息以及电动车的重量。其中，用户踩踏油门踏板以驱动电动车，当油门踏板在第n秒的位置变化量超过油门踏板的行程的一半，并且油门踏板的位置变化量维持k秒且在k秒内的变动幅度小于位置变化量的10％时，控制单元用以收集电动车在第n k秒的车速信息，并且将电动车在第n k秒的车速信息、油门踏板在第n秒的位置变化量以及电动车所在位置的坡度信息与数据库内的数据进行比对，以估算出电动车的重量。
6.优选地，电动车重量包括承载重量与车体重量。
7.优选地，油门踏板的踏板位置包括一初始位置与一终点位置，且油门踏板的行程定义为初始位置与终点位置之间的距离。
8.优选地，电动车的重量估算系统还包括一档位感测单元，设置在电动车的内部并且连接电动车的变速箱，以检测电动车的档位模式。
9.优选地，当档位感测单元检测到电动车的档位模式为停车档时，惯性测量单元用以检测电动车所在位置的坡度信息并且将其存储至存储单元。
10.优选地，当档位感测单元检测到电动车的档位模式为前进档，且踏板位置感测单
元检测到油门踏板的位置变化量超过油门踏板的行程的一半时，控制单元用以收集油门踏板的位置变化量并且将其存储至存储单元。
11.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是提供一种电动车的重量估算方法，其包括：使用一惯性测量单元检测电动车所在位置的坡度信息；使用一控制单元检测电动车的油门踏板的位置变化量，当电动车在第n秒时的油门踏板的位置变化量超过油门踏板的行程的一半时，控制单元用以收集油门踏板的位置变化量并且将其存储至一存储单元；当位置变化量维持k秒并且在k秒内的变动幅度小于位置变化量的10％时，控制单元用以收集电动车在第n秒时的车速信息；以及使用控制单元将电动车在在第n k秒时的车速信息、油门踏板在第n秒的位置变化量以及电动车所在位置的坡度信息与一数据库内的数据进行比对，以估算出电动车的重量。其中，存储单元存储数据库，数据库内的数据包括电动车的坡度信息、油门踏板的位置变化量、电动车的车速信息以及电动车的重量。
12.优选地，数据库内的数据包括电动车所在位置的坡度信息、油门踏板的位置变化量、电动车的车速信息以及电动车的重量。
13.优选地，电动车重量包括承载重量与车体重量。
14.优选地，油门踏板的踏板位置包括一初始位置与一终点位置，且油门踏板的行程定义为初始位置与终点位置之间的距离。
15.本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的电动车的重量估算系统，其能通过“当油门踏板在第n秒的位置变化量超过油门踏板的行程的一半时，控制单元用以收集第n秒的位置变化量，且当位置变化量持续k秒且在k秒内的变动幅度小于第n秒的位置变化量的10％时，控制单元用以收集电动车在第n k秒的车速信息，且控制单元用以将车速信息、油门踏板在第n秒的位置变化量以及电动车所在位置的坡度信息与数据库内的数据进行比对，以估算出电动车的重量”的技术方案，以提升电动车重量估算的精确度。
16.本发明的另一有益效果在于，本发明所提供的电动车的重量估算方法，其能通过“当位置变化量维持k秒并且在k秒内的变动幅度小于第n秒的位置变化量的10％时，控制单元用以收集电动车在第n k秒时的车速信息”以及“依据控制单元收集到坡度信息、位置变化量以及车速信息，用以与内建于存储单元的一数据库内的数据进行比对，以估算出电动车的重量”的技术方案，以提升电动车重量估算的精确度。
17.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
18.图1为本发明实施例的控制器装置的其中一立体组合示意图。
19.图2为本发明的电动车的油门踏板的位置变化的示意图。
20.图3为本发明的电动车的重量估算方法的步骤s100～s108的示意图。
21.图4为本发明的电动车的重量估算系统的运行流程示意图。
22.图5为本发明的电动车的重量估算系统的数据库示意图。
23.图6为本发明的电动车的重量估算系统的数据库的车重估算表示意图。
具体实施方式
24.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“电动车的重量估算系统与方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
25.应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
26.实施例
27.首先参阅图1所示，图1为本发明的电动车的重量估算系统的示意图。本发明提供一种电动车m的重量估算系统，其包括：一惯性测量单元1、一踏板位置感测单元2、一车速感测单元3以及一控制单元4。惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)1设置在电动车m上，以用于检测电动车m所在位置的坡度信息。踏板位置感测单元2设置在电动车m的内部，以用于检测电动车m的油门踏板的位置变化量。车速感测单元3设置在电动车m上，以用于检测电动车m的车速信息。控制单元4为整车控制器(vehicle control unit，vcu)，是设置在电动车m的内部，控制单元4用以接收车内各种感测组件所输出的各种感测信号以获得车辆信息，举例来说，控制单元4电性连接惯性测量单元1、踏板位置感测单元2以及车速感测单元3，借此与惯性测量单元1、踏板位置感测单元2以及车速感测单元3进行信号的传输，以收集坡度信息、踏板位置变化量以及车速信息，并且进一步进行读取与分析再据以输出对应的控制信号至相关组件以命令其作出相对应的动作。
28.举例来说，惯性测量单元1可由多个加速度感测组件(主要测量电动车m的运动方向的直线加速度)和多个陀螺仪(主要测量电动车m的运动方向的角速度)组成，因此能够进一步计算出电动车m的姿态。若电动车m位于一山坡面，惯性测量单元1能够测量到电动车m呈倾斜状态，即电动车m的车体相对于水平地面呈一倾斜角度。因此，该倾斜角度即等于该山坡面的坡度角θ，也就是电动车m所在位置的坡度信息。踏板位置感测单元2可装设在油门踏板m1的内部，借此感测到油门踏板m1的高度位置的变化(即感测到即油门踏板m1的位置变化量)，而控制单元4接收及读取踏板位置感测单元2所输出的感测信号，并据以输出对应的控制信号至相关组件以命令其作出相对应的动作。
29.参阅图2所示，图2为本发明的电动车的油门踏板的位置变化示意图。油门踏板m1的踏板位置包括一初始位置ip与一终点位置ep，初始位置ip表示油门踏板m1完全松开的状态，终点位置ep表示油门踏板m1完全踩下的状态，而在初始位置ip与终点位置ep之间的角位移即为油门踏板m1的行程，其表示油门踏板m1的踏板操作范围。
30.继续参阅图1所示，车速感测单元3可为磁感应式的轴转速感测组件，耦接于电动车m的变速箱的输出轴(图未示出)，用以检测该输出轴的转速，而控制单元4接收车速感测单元3输出的感测信号而获得为电动车m的车速；或者，车速感测单元3也可以为一种轮速传感器，可耦接于车轮处(也可以耦接于在主减速器或变速器，但本发明不以为限)，用以检测
车轮的转速并且与控制单元4之间进行信号传输，以使控制单元4获得电动车m的车速。换言之，本发明不以车速感测单元3的类型为限。
31.此外，本发明的电动车的重量估算系统还包括一档位感测单元5，设置在电动车m的内部并且耦接于电动车m的变速箱(图未示出)，以检测电动车m的档位模式。举例来说，档位感测单元5可以为接触式档位传感器或非接触式档位传感器，且非接触式档位传感器可以为磁感式档位传感器或光电式档位传感器，本发明不以档位感测单元5的类型为限。
32.接着，进一步描述本发明的电动车的重量估算系统的作动机制。参阅图3与图4所示，并且一并参阅图1所示，图3为本发明的电动车的重量估算方法的步骤s100～s108的示意图，图4为本发明的电动车的重量估算系统的运行流程示意图。本发明提供一种电动车m的重量估算方法，其应用在上述的电动车m的重量估算系统，该方法包括以下步骤：
33.步骤s100：使用档位感测单元5检测电动车m的档位模式；
34.步骤s102：当档位感测单元5检测到电动车m的档位模式为停车档时，使用惯性测量单元1检测电动车m所在位置的坡度信息(坡度角θ)，并且使用控制单元4收集该坡度信息并且存储至存储单元40；
35.步骤s104：当档位感测单元5检测到电动车m的档位模式为前进档时，使用一踏板位置感测单元2检测电动车m的油门踏板m1在第n秒的位置变化量并且当踏板位置感测单元2检测到油门踏板m1在第n秒的位置变化量超过油门踏板m1的行程的一半时，使用控制单元4收集油门踏板m1在第n秒的位置变化量并且存储至存储单元40；
36.步骤s106：当位置变化量维持k秒并且在k秒内的变动幅度小于第n秒的位置变化量的10％时，控制单元4用以收集电动车m在第n k秒时的车速信息；
37.步骤s108：依据控制单元4收集到坡度信息、位置变化量以及车速信息，用以与内建于存储单元40的一数据库(database)a内的数据进行比对，以估算出电动车m的重量。
38.仔细来说，在步骤s100中，档位感测组件5会先检测电动车m的档位模式。举例来说，当档位感测组件5检测到电动车m的档位模式为停车档(p档)时，可确定此时的电动车m处在一静止状态，档位感测组件5据以提供一第一感测信号至控制单元4，而此时的惯性测量单元1亦检测电动车m目前所在位置的坡度信息，因此当控制单元4接收第一感测信号以确定电动车m处在静止状态时，将进一步收集此时的坡度信息并且存储至存储单元40。存储单元40可例如但不限于闪存(flash memory)。
39.接着，当驾驶人开始行驶电动车m时，会进行换档动作，而由停车档(p档)转换为前进档(d档)。当档位感测组件5检测到电动车m的档位模式为前进档(d档)时，可确定此时的电动车m处在一驱动状态，档位感测组件5据以提供一第二感测信号至控制单元4，若驾驶人踩下油门踏板m1驱车前进，踏板位置感测单元2随即检测电动车m的油门踏板m1在不同时间点的位置变化量。因此，控制单元4接收第二感测信号以确定电动车m处在驱动状态时，当踏板位置感测单元2检测到电动车m的油门踏板m1在第n秒的位置变化量超过油门踏板m1的行程(初始位置ip与终点位置ep之间的距离，见图2)的一半(即超过50％的行程)，控制单元4将记录下油门踏板m1在第n秒的位置变化量，即收集油门踏板m1在第n秒的位置变化量并且存储至存储单元40。
40.接着，驾驶人踩下油门踏板m1而持续驱车前进，踏板位置感测单元2持续检测电动车m的油门踏板m1的位置变化量，且同时间车速感测单元3将检测电动车m的车速信息。当踏
板位置感测单元2持续在k秒内(即第n秒至第n k秒的时间区间内，k大于或等于1)检测到的位置变化量与第n秒的位置变化量相比，其变动幅度皆小于第n秒的位置变化量的10％，控制单元4进一步收集电动车m在第n k秒时的车速信息。
41.举例来说，若k＝1，即踏板位置感测单元2持续在1秒内(即第n秒至第n 1秒的时间区段内)检测到的位置变化量与第n秒的位置变化量相比，其变动幅度皆小于第n秒的位置变化量的10％，则车速感测单元3。控制单元4进一步收集电动车m在第n 1秒时的车速信息。然而须说明的是，本发明并不以k值的大小为限(k可为任何值，但k大于0)，该条件的设定主要用以确定控制单元4在收集电动车m的车速信息时，电动车m的油门已保持了一段时间的稳定状态。
42.接着，控制单元4收集到电动车m所在位置的坡度信息，以及油门踏板m1在第n秒的位置变化量，以及电动车m在第n k秒时的车速信息之后，将该些信息与内建于存储单元40的一数据库(database)a内的数据进行比对。数据库a的基本架构可参见图5所示，其包含了电动车m所在位置的坡度信息、油门踏板的位置变化量、电动车的车速信息以及电动车的重量。具体来说，数据库a中所存储的数据主要包括经过多次实地测试所得到的各项参数之间的对应关系表，其表示了在不同的坡度信息、不同的油门踏板的位置变化量以及不同的车速信息的条件下所对应到不同的电动车车重。换言之，数据库a是由一群相关数据(电动车m所在位置的坡度信息、油门踏板m1的位置变化量、电动车m的车速信息以及电动车m的重量)的集合体，让控制单元4可以通过检索、排序、计算、查询等方法来得到所需的结果。举例来说，参阅图6所示，图6为数据库a中所存储的对应关系表的其中一种实施方式，其主要表示在油门踏板m1的位置变化量为100％(即油门踏板m1位于终点位置ep的完全踩下状态)且持续一秒(k＝1)的条件下，不同的电动车m的重量(车重为300kg、500kg、700kg)在不同的坡度(坡度角为0度、5度、10度及15度)对应到的车速信息。举例来说，若控制单元4在油门踏板m1的位置变化量为100％且持续一秒的条件下所测量到的车速为5.23m/s，即18.8kph(km/hr)，由关系表可得知所估算出的车重为300kg。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明，数据库a还包括了不同的条件下(例如，油门踏板m1的位置变化量为50％、60％、70％、80％、90％..等等)的对应关系表。
43.实施例的有益效果
44.本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的电动车m的重量估算系统，其能通过“当油门踏板m1在第n秒的位置变化量超过油门踏板m1的行程的一半时，控制单元4用以收集第n秒的位置变化量，且当位置变化量持续k秒且在k秒内的变动幅度小于第n秒的位置变化量的10％时，控制单元4用以收集电动车m在第n k秒的车速信息，且控制单元4用以将车速信息、油门踏板m1在第n秒的位置变化量以及电动车m所在位置的坡度信息与数据库a内的数据进行比对，以估算出电动车m的重量”的技术方案，以提升电动车m重量估算的精确度。
45.本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的电动车m的重量估算方法，其能通过“当位置变化量维持k秒并且在k秒内的变动幅度小于第n秒的位置变化量的10％时，控制单元4用以收集电动车在第n k秒时的车速信息”以及“依据控制单元4收集到坡度信息、位置变化量以及车速信息，用以与内建于存储单元40的一数据库a内的数据进行比对，以估算出电动车m的重量”的技术方案，以提升电动车m重量估算的精确度。
46.更进一步来说，本发明所提供的电动车m的重量估算系统是利用惯性测量单元1检测电动车m所在位置的坡度信息(以坡度角θ表示)，利用踏板位置感测单元2检测电动车m的油门踏板m1的位置变化量来确定油门状态，利用车速感测单元3检测电动车m的车速信息，以及利用档位感测单元5来检测电动车m的档位模式来确定电动车m是处在静止状态或是驱动状态，再根据上述所检测到的该些信息与内建于数据库a中经过实地测试所得到的各项参数(电动车m所在位置的坡度信息、油门踏板m1的位置变化量、电动车m的车速信息以及电动车m的重量)之间的对应关系表进行比对，以估算出在不同参数条件下的电动车m的重量。
47.以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。