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髦丁
5 years ago
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1 應用於電助力自行車之馬達驅控模組金屬工業研究發展中心中華民國 05 年 0 月 06 日

2 全球智慧型手機產值平均售價 34 美元平均售價 267 美元產值 4,083 億美元產值 4,806 億美元資料來源 : 國家實驗研究院科技產業資訊室 2

3 全球穿戴式智慧型裝置產值 3

4 全球馬達市場產值規模 203~208 全球馬達市場產值規模預測 4

5 全球電動自行車市場概況全球電動自行車銷售量預估 Source: 拓墣產業研究所整理 ;206/08 5

6 全球第二大市場 - 歐洲電動自行車市場概況歐洲 Source: 拓墣產業研究所整理 ;206/08 6

7 其他主要市場 - 電動自行車市場概況日本美國 Source: 拓墣產業研究所整理 ;206/08 7

專利佈局與分析由左下圖全球專利申請數, 可看出相關電助自行車專利申請在近五年有大幅成長專利分析除原歐美專利外, 右表可看出德日電助驅動大廠針對中國與台灣市場申請國佈局的廣泛度, 摒除市場性與競爭者方向看來, 台灣自行車設計製造價值優勢讓國際大廠紛紛將專利佈局於台灣專利數 200 80 60 40 20 00 80 60 40 20 6 45 37 4043 27 3 2729 28 29

8 專利佈局與分析由左下圖全球專利申請數, 可看出相關電助自行車專利申請在近五年有大幅成長專利分析除原歐美專利外, 右表可看出德日電助驅動大廠針對中國與台灣市場申請國佈局的廣泛度, 摒除市場性與競爭者方向看來, 台灣自行車設計製造價值優勢讓國際大廠紛紛將專利佈局於台灣專利數申請公開

9 系統( 韌專利佈局與分析目前在全球電助自行車相關專利分析搜尋約為 90 篇專利, 以技術家族過濾後約為 45 篇, 主要技術與功效矩陣分類如下分類技術 / 功效安全 / 可靠度效率 ( 能 ) 模式耐久性輕便性維護性模組( 硬體) 感測器與變速器改良 CN (B);CN29744(S); TWI460097( 久 ); US570444(B); CN028070(S);TW (B); CN (B);TW (B) CN (B); CN ; TWM47320( 久 ); TWM4900( 久 ) CN20549C(S); TWM423665( 久 ); TWM453843( 久 ); TWM458372( 久 ); TWM444336( 久 ) 馬達 / 驅動模組 CN (S); TW (B) CN (S);CN (S); CN (S);CN (S) CN036676(S); TWM384829( 台 ); TWM460045( 台 ); TW005270( 成 ) 體) 電助控制系統 US (B); WO (B); CN (B); CN (B) CN (S);CN (S); CN (S);CN (S); CN (S);CN (S); CN (S);CN (S); CN (B);CN (B); CN (B);EP (B); TWI464089( 久 ); TWI274239( 成 ) TW204240(B) ; TW (B) 註 :[B:Bosch];[S:Shimano];[ 久 : 久鼎 ];[ 台 : 台優 ];[ 成 : 成大 ] 9

10 Human pedaling force 電助自行車助力控制架構 + + Assistive torque Fast response request demanded motor Total torque Bicycle Velocity Efficiency Fast transient response High torque Low vibration Torque sensor Intelligent Power-Assisted System (controller + driver) Velocity sensor Other sensors Human/environment-sensing judgement Comfortable/smooth/safe assisted-power 0

易受制電助套件供應商, 缺乏自主調整電動助力之機制, 難以提供整車廠全球化銷售技術服務解決方案

11 電助自行車台灣產業現況依行政院智慧機械產業推動方案政策依據, 自行車及零組件產業 ( 產量占全球 /4 產值占全球 /2) 為鎖定推動機械產業之一電助自行車在歐美市場成長率已超越傳統自行車, 成為各大車廠未來發展策略重點產品之一我國終端車廠較少發展電助自行車之核心馬達驅控模組, 皆向外購置組裝應用, 產品難具差異化特色, 易受制電助套件供應商, 缺乏自主調整電動助力之機制, 難以提供整車廠全球化銷售技術服務解決方案電助動力系統搭載行動聯網技術, 突破人車互動層次, 使車廠得以精進產品性能, 並橫跨未來各類客製化 / 個人化 / 系統韌體優化等之創值雲端服務, 不斷提升用戶滿意度單純動力供應馬達驅控 ( 無載 ) 驅控調校受制系統應用現況整車應用 ( 有載 )

12 電助自行車騎乘實境第 I 區 : 由靜止起步, 踩踏轉速逐漸上升至高踩踏轉速第 II 區 : 高踩踏轉速 + 爬坡騎乘第 III 區 : 回復至高踩踏轉速第 IV 區 : 下坡騎乘, 輸出轉速增加第 V 區 : 回到平地, 並減速至停止平路段上坡段 ( 柏油路與草地路面 ) ( 各大廠努力突破的技術挑戰 ) 2

使用者騎乘阻力大, 造成扭矩感測判斷不完整 ( 左圖 ), 導致電助輸出力不足 (

13 電助自行車助力控制技術突破方向電助自行車技術發展目標提高騎乘舒適度降低助力瞬間不適感降低誤判踩踏扭力值傳統電助馬達驅控設計上僅以偵測踩踏扭矩力給予 : 輔助力道, 但在騎乘上坡段或不同路面, 扭矩偵測將會是一不穩定輸出訊號, 造成電助模組輸出錯誤輔助力給予使用者下圖是需爬 9 度上坡段, 剛開始 0~0 秒, 使用者騎乘阻力大, 造成扭矩感測判斷不完整 ( 左圖 ), 導致電助輸出力不足 ( 右圖 ) 因使用者受上坡段阻力影響, 導致扭矩感測訊號 (F=ma) 判斷不完全因沒有良好演算策略給予合適電助力 3

14 電助自行車助力控制技術突破方向 (To-Be) 針對騎乘上坡段或不同路面時的騎乘情境之判斷, 當上坡段時發生因阻力過大, 導致扭矩輸出不連續訊號時, 能適時提供騎乘者需要之輔助力 (A) (B) 來源 :KleverE-Bike 4

15 本計畫之合作策略晶片設計廠自行車車廠 5

16 發展技術方向說明. 馬達選用 2.Torque sensor 選用 5 月文獻收集與分析通訊模組分析制定 ~7 月電路設計 & PCB LayOut 軟體撰寫測試電路檢測線路修改即將進行 PCB 送洗 & 電路製作驅動器整合測試. 車架選用 2. 決定驅動器硬體架構 3. 電源電路設計 4. 電子元件選擇來源 :GIANT/YAMAHA/BOSCH 6

17 電源電路電源電路電源電路電源電路位置迴授訊號電路位置迴授訊號電路位置迴授訊號電路位置迴授訊號電路 CANBUS 電路電路電路電路 MCU 電路電路電路電路 GATEDriver 電路電路電路電路功率級電路功率級電路功率級電路功率級電路 C6 470P C3 470P C4 470P Hall Hall2 Hall3 R R2 R3 R5 470R R6 470R R7 470R tyres_speed R9 470R C5 470P R4 TB TB2 TB3 TB4 VCC VB 28 HIN 2 HO 27 HIN2 3 VS 26 HIN LIN 5 VB2 24 LIN2 6 HO2 23 LIN3 7 VS2 22 FAULT ITRIP 9 VB3 20 EN 0 HO3 9 RCIN VS3 8 VSS COM 3 LO 6 LO3 4 LO2 5 U2 IRS2336DS D2 FS4 D3 FS4 D4 FS4 C9 2.2uF/25V G D S Q IRFB3307 G D S Q2 IRFB3307 G D S Q3 IRFB3307 G D S Q6 IRFB3307 G D S Q5 IRFB3307 G D S Q4 IRFB3307 D7 FS4 D8 FS4 D9 FS4 D0 FS4 D6 FS4 D FS4 GH_A GH_B GH_C SH_A SH_B SH_C GL_A GL_B GL_C GH_A GL_A GH_B GL_B GL_C GH_C C6 03P C8 04P R42 25m C4 04P FAULT C7 04P C7 0uF/25V C8 0uF/25V C0 2.2uF/25V C5 2.2uF/25V U V W PWMH PWM2H PWM3H PWML PWM2L PWM3L COM LO LO2 LO3 R0 R R8 0R R9 R20 R27 R3 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R28 M R2 R23 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 SH_A SH_B SH_C LED D-LED IP+ IP+ 2 IP- 3 FILTER 6 VIOUT 7 VCC 8 5 IP- 4 CT ACS72 C22 02P C23 04P current_sensor R24 0K R39 0K R25 0K R40 0K R26 0K R4 0K +36V VIN FB 4 ON/OFF 5 OUT 2 COMMON 3 U LM2576S V D N4007 D5 N5822 L DR CORE 00uH C 330U/50V C2 03P 820 R R22 0.uF C3 0.uF C2 25uF C Vin Vout Adjust U3 LM37 VREF 5 CANL 6 CANH 7 2 VCC 3 R 4 D Rs 8 U4 SN65HVD25 CANTX CANRX C20 04 C9 04 CANRL CANRH R29 0R R32 20R SW 0R/X TB2 TB22 TB23 PWM3H PWM4L 2 PWM4H 3 SCK2/RG6 4 SDI2/RG7 5 SDO2/RG8 6 MCLR 7 SS2/RG9 8 Vss 9 VDD 0 AN5/QEB/RB5 AN4/QEA/RB4 2 AN3/INDX/RB3 3 AN2/RB2 4 AN/Vref-/RB 5 AN0/Vref+/RB0 6 PGC/AN6/RB6 7 PGD/AN7/RB7 8 AVdd 9 AVss 20 AN8/RB8 2 AN9/RB9 22 AN0/RB0 23 AN/RB 24 Vss 25 Vdd 26 AN2/RB2 27 AN3/RB3 28 AN4/RB4 29 AN5/RB5 30 U2RX/RF4 3 U2TX/RF5 32 UTX/SDO/RF3 33 URX/SDI/RF2 34 SCK/INT0/RF6 35 SDA/RG3 36 SCL/RG2 37 Vdd 38 OSC/CLKI 39 OSC2/CLKO/RC5 40 Vss 4 IC/INT/RD8 42 IC2/INT2/RD9 43 IC3/INT3/RD0 44 IC4/INT4/RD 45 OC/RD0 46 T4CK/RC3 47 TCK/RC4 48 EMUD2/OC2/RD 49 OC3/RD2 50 OC4/RD3 5 OC5/IC5/CN3/RD4 52 OC6/IC6/CN4/RD5 53 OC7/CN5/RD6 54 OC8/UPDN/CN6/RD7 55 Vss 56 Vdd 57 CRX/RF0 58 CTX/RF 59 PWML/RE0 60 PWMH/RE 6 PWM2L/RE2 62 PWM2H/RE3 63 PWM3L/RE4 64 U6 DSPIC30F505 MCLR PGC PGD PWML PWMH PWM2L PWM2H PWM3L PWM3H URX UTX X 0MHz C25 22P C24 22P MCLR PGC PGD C30 33P C3 04 C32 4u7/50V CANRX CANTX R45 4.7k tyres_speed torque_cmd current_sensor throttle_cmd Pon/off Hall Hall2 Hall3 pedals_speed brake_cmd brake_cmd2 R464.7k R474.7k TB2 TB3 TB4 TB8 TB9 TB0 TB TB7 TB5 TB6 TB7 TB8 TB9 680R R43 22k R44 LED2 LED TB20 發展技術方向說明發展技術方向說明發展技術方向說明發展技術方向說明電助自行車驅動電路電助自行車驅動電路電助自行車驅動電路電助自行車驅動電路 PCB LAYOUT 7

18 發展技術方向說明可調整電助力機制之人機介面 8

19 發展技術方向說明電助自行車測試平台自動化踏頻平台路面模擬與阻力坡度模組開發功能說明自動化踩踏模擬模組 (KW 伺服馬達 ) 自動踩踏模擬模組為避免人力踩踏力無法穩定輸出, 故改為 KW 伺服馬達帶動扭矩感測訊號不同於整車上原加裝之扭矩感測器, 在自動踏頻平台上, 在馬達連結踏板之間, 裝設一組屬於此測試平台使用之扭矩感測或功率計速度感知訊號自動化踏頻平台人機介面 ( 測試平台溝通之人機介面 ) 在於此訊號需直接連接至此自動化踏頻平台有利於速度與扭矩力的訊號同步擷取不同於直接擷取驅控器之人機介面, 此為做性能比較, 可由電助力調整時, 對速度與踩踏扭矩的關係 9

20 研究發展中心 Metal Industries Research & Development Center

新婚夫妇必读（二）.doc

新婚夫妇必读（二）.doc ... 1...1...2...5...5...6...9...10...12...14...15...17...21...25...27...33...35...36...42 I II...45...47...49...52...54...56...63...70...73...74...77...81...82...86...88...95...97...99... 103... 108...111