臺灣博碩士論文加值系統

近幾年來因為環保意識的普及，導致相關綠能產業與電動輔助自行車製造技術快速發展，因此使得電動輔助自行車在全球市場的銷售量呈現倍速的成長。由於電動輔助自行車市場前景欣欣向榮，各家業者紛紛想要加入此產業，但是電動輔助自行車不單只是一輛自行車加裝電池、控制器、馬達那麼簡單，光是認證標準就讓很多業者停滯於前。另外各國的法規也不盡相同，尤其是歐盟於2009年公佈的EN 15194測試標準，適用歐盟30個國家，檢驗內容相當嚴謹，想跨入電動輔助自行車產業，製造商需要花費相當多的時間與金錢去做相關的檢驗及認證。
本論文研究主要目的是設計與製作電動輔助自行車控制器之測試平台，實現一個低成本且即時化的測試方式。而測試平台設計主要依據EN15194為測試標準，藉由一個PID電動輔助自行車控制器及三相無刷直流馬達等硬體的組配，再透過RS232電腦通訊傳輸及BCB人機介面，監測電動輔助自行車控制器的動力模式及輔助模式的轉速結果，實現電動輔助自行車控制器的標準判定。

According to the report released from the Ministry of Transportation and Communications (MOTC), Taiwan R.O.C, the amount of electric bicycle has reached 11 million in 2008; In other words, there is one electric bicycle for every two people. With so many motor scooters, air and noise pollution problems are certainly serious. Consequently, the electrically power assisted cycles (EPACs) are developed to solve these problems.
Taiwan has mature production technologies for bike and parts industry and for this reason it has the advantage of developing the eco-friendly and user-friendly EPACs. In addition, Taiwan also has well-developed technologies for electronics, electric machinery, control systems and batteries, and this certainly will make the development of EPACs very competitive.
The main aim of this thesis is to design and implement a test bench for the controllers of EPACs. The operation procedures add measuring performances of the test bench are required to meet the standard EN 15194. Furthermore, a human interface is designed to obtain the friendly interactive communication. Finally, prototypes of a test bench for EPAC are well designed and implemented. The experimental results demonstrate the system feasibility and performances.

誌 謝 i
摘 要 iv
目 錄 vi
圖目錄 x
表目錄 xiii
第一章、緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究方法及目的 2
1.3 文獻探討 2
1.4 論文貢獻 4
1.5 論文章節摘要 5
第二章、電動輔助自行車之發展、原理與特性 6
2.1 電動輔助自行車發展 6
2.1.1 電動輔助自行車發展概況 6
2.1.2 電動輔助自行車分類 8
2.2 電動輔助自行車動作原理 10
2.2.1 電動輔助自行車核心零組件 10
2.2.2 電動輔助自行車系統運作說明 14
第三章、永磁無刷直流馬達及控制器系統原理 15
3.1 直流馬達分類 15
3.1.1 有刷直流馬達 15
3.1.2 無刷直流馬達 17
3.2 無刷直流馬達特性 18
3.2.1 無刷直流馬達硬體 18
3.2.2 無刷直流馬達控制架構 19
3.2.3 霍爾元件 23
3.2.4 直流無刷馬達控制原理 26
3.3 永磁式直流無刷馬達電壓方程式 29
3.4 無刷直流馬達驅動控制 31
第四章、電動輔助自行車控制器系統架構 37
4.1 轉速設定 38
4.2 PID控制 39
4.3 程式處理方式 42
4.4 換相中斷 43
4.5 A/D轉換中斷 45
第五章、電動輔助自行車控制器測試平台 46
5.1 電動輔助自行車安規認證標準簡介 46
5.2 電動輔助自行車測試平台 47
5.2.1 認證實驗室測試平台接介紹 49
5.2.2 實驗室自製測試平台 51
5.2.3 控制器硬體 54
5.2.4 人機介面 54
5.3系統運作 55
5.3.1 反電動勢與霍爾元件輸出波形量測 56
5.3.2 直流無刷霍爾訊號測量 57
5.3.3 系統接線 59
5.3.4 系統啟動 60
第六章、測試與實驗結果 62
6.1 速度穩態測試 62
6.1.1 測試項目 62
6.1.2 測試方式 63
6.1.3 測試結果 63
6.2 馬達動力管理 66
6.2.1 測試項目 66
6.2.2 測試方式 67
6.2.3 測試結果 68
6.3 啟動輔助模式 70
6.3.1 測試項目 70
6.3.2 測試方法 70
6.3.3 測試結果 71
6.4 控制器測試結果 73
第七章、結論與建議 74

[1]財團法人自行車暨健康科技工業研究發展中心「綠色科技 異軍突起 － 台灣星光之電動自行車」， 代步與休閒產業雙月刊，第36期。
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