臺灣博碩士論文加值系統

燃油摩托車是造成都會地區空氣品質惡劣的最大污染源，本文研
究開發一台高效率的全電池電動摩托車，徹底解決汽油摩托車在都會
區的噪音與空氣污染。本電動摩托車為訴求高效率與高續航力的都會
交通工具，所以以輕量化車體結構來設計，整車建構還包含馬達動力、
電池管理、整車能源管理等子系統，動力系統方面為了提升高效率與
低損失，所以使用輪轂馬達來直接驅動車輛負載，而不需使用減速機
構；電池管理系統具有準確的量測電路，能掌握電池的特性及殘餘電
量估測；整車能源管理系統則透過自製的車載資料擷取卡，讀取整車
的數據資料，顯示出車輛的里程數、時速、殘餘電量及燈號，來警示
騎乘者。最後本文完成一部高效率與高續航力的電動摩托車，經過廣
泛的道路測試顯示本電動摩托車最高時速可達約40 公里，爬坡斜度約
達20 度，裝置額定48V/25AH 磷酸鋰鐵電池組的最大續航力為50 公
里。

The fuel oil motorcycles are the first pollution source causing deterioration of air quality in metropolitan area. This study developed a high efficiency full battery electric motorcycle to solve the noise and air pollution of gasoline motorcycles in metropolitan area. This electric motorcycle is a metropolitan vehicle aiming at high efficiency and long endurance, so it is designed in lightweight structure. The overall structure contains motor power, battery management, and motorcycle energy management subsystems. The dynamic system uses hub motor to drive the
vehicle load directly, instead of reducing mechanism in order to increase efficiency and reduce loss. The battery management system has accurate measuring circuit to master the battery characteristics and to estimate the
residual electric quantity. The entire motorcycle energy management system uses the self-made vehicle carried data acquisition card to read the data of the entire motorcycle, displaying the vehicle's mileage, speed per hour, residual electric quantity and light signals to warn the rider. Finally, this study completed a high efficiency and long endurance electric motorcycle, it is observed after extensive road test that the maximum speed of this electric motorcycle is about 40 km per hour, and the climbing slope
is about 20°. The maximum endurance is 50 km after it is installed with rated 48V/25AH lithium iron phosphate battery.

中文摘要 ------------------------------------------------- i
英文摘要 ------------------------------------------------ ii
誌謝 --------------------------------------------------- iii
目錄 --------------------------------------------------- iv
表目錄 ------------------------------------------------- vii
圖目錄 ------------------------------------------------ viii
第一章 緒論--------------------------------------------- 1
1.1 前言----------------------------------------------- 1
1.2 研究動機-------------------------------------------- 2
1.3 相關文獻回顧---------------------------------------- 3
1.4 內容概述-------------------------------------------- 6
第二章 電動摩托車構成系統--------------------------------- 8
2.1 設計概念-------------------------------------------- 8
2.2 車體結構-------------------------------------------- 8
2.3 懸吊系統-------------------------------------------- 9
2.3.1 前輪懸吊機構-------------------------------------- 9
2.3.2 後輪懸吊機構-------------------------------------- 11
2.4 煞車系統-------------------------------------------- 11
2.5 馬達動力系統---------------------------------------- 14
2.5.1 輪轂馬達----------------------------------------- 15
2.6 電池組/電池管理系統---------------------------------- 16
2.7 整車能源管理系統------------------------------------- 17
第三章 電池管理系統開發----------------------------------- 19
3.1 電池組介紹------------------------------------------ 19
3.2 電池管理系統的重要性---------------------------------- 22
3.3 電池管理系統的設計----------------------------------- 23
3.3.1 微控制器------------------------------------------ 24
3.3.2 RS-485 通訊--------------------------------------- 25
3.3.3 溫度量測------------------------------------------ 26
3.3.4 電流量測------------------------------------------ 27
3.3.5 電芯過充、過放保護機制----------------------------- 29
3.4 高精度電壓量測-------------------------------------- 30
3.5 主動式互補平衡-------------------------------------- 33
第四章
4.1 整車能源管理系統開發---------------------------------36
4.1 整車能源管理系統的重要性-----------------------------36
4.2 車載資料擷取卡------------------------------------- 36
4.2.1 資料擷取卡之設計與製作----------------------------- 38
4.2.2 微控制器之內部程式撰寫----------------------------- 40
4.3 人機介面系統開發------------------------------------ 42
4.3.1 LabVIEW 圖控軟體--------------------------------- 42
4.3.2 人機內部程式撰寫---------------------------------- 43
4.3.3 電壓量測分析------------------------------------- 45
4.3.4 電流量測分析------------------------------------- 46
4.3.5 資料報表----------------------------------------- 47
4.3.6 RS-485 通訊介面---------------------------------- 48
4.3.7 CRC error 檢查碼--------------------------------- 49
4.4 行車介面建置---------------------------------------- 51
4.4.1 儀表板------------------------------------------- 52
4.4.2 時速表------------------------------------------- 53
4.4.3 里程數------------------------------------------- 54
4.4.4 殘餘電量----------------------------------------- 55
第五章 電動摩托車整合測試與分析--------------------------- 56
5.1 電動摩托車設計理念----------------------------------- 56
5.2 車架設計與製作-------------------------------------- 56
5.3 車體架構與系統整合----------------------------------- 61
5.4 整車能源管理系統實現--------------------------------- 68
5.4.1 行車儀表------------------------------------------ 69
5.4.2 BMS人機管理系統----------------------------------- 70
5.5 電動摩托車之充電器----------------------------------- 71
5.6 電動摩托車數據趨勢圖--------------------------------- 72
5.7 道路運轉測試結果------------------------------------- 77
第六章 結論與未來展望------------------------------------ 81
附錄 電動摩托車電路系統附圖------------------------------- 83
參考文獻 ---------------------------------------------- 85
作者簡介 ----------------------------------------------- 90

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