電動車輛動力系統控制

 

電動車專利地圖

近年來，在節能減碳的環保意識抬頭的局勢下，電動車輛動力系統控制已是非常熱門的議題。然而，電動汽車其動力系統的組成與傳統車輛有所差異，因此，除了擁有較佳的動力系統組件及匹配外，更需有良好的控制技術，使得其擁有良好動態性能，其次還需考慮到其失效狀況下所對應的策略及具有故障診斷、容錯…等功能。

 

鑑於「電動車輛動力系統統控制」是電動車輛核心技術之一，為因應中國紅色供應鏈崛起，台灣各產業鏈除要掌握核心競爭力持續深化外，另外商場如戰場，亦要知己知彼，才能百戰百勝；因此，本所從中國知識產權局的專利資料庫中，所收集到與「電動車輛動力系統控制」相關的專利進行統計分析，據以一窺中國電動車輛動力系統控制技術的發展近況。

 

電動車輛動力系統控制驅動架構圖

(圖片來源：車輛研究測試中心)

 

一、「年度趨勢」分析

藉由中國專利申請量的「年度趨勢」分析，可以探知中國「電動車輛動力系統控制」的專利技術生命週期。依照專利的公開/公告日來進行統計，至2021/02月止，近年來中國「電動車輛動力系統控制」的專利數量在2010開始緩慢成長，至2015年以後迄今呈現爆發性成長；特別一提，今年(2021)因為有一部分的專利數量尚未公開公告，故趨勢線會略為往下掉的情況。

 

2021中國「電動車輛動力系統控制」專利的年度發展趨勢圖

 

2021中國「電動車輛動力系統控制」專利的年度專利數量一覽表

 

二、「競爭申請人」分析

藉由「競爭申請人」分析，可以探知「電動車輛動力系統控制」技術領域中領導者；至2021/02月為止，在中國「電動車輛動力系統控制」的專利申請數量TOP1為「北京新能源汽車股份有限...」有539件，TOP2為「重慶長安汽車股份有限公...」有108件、TOP3為「鄭州宇通客車股份有限公...」有78件。

 

2021中國「電動車輛動力系統控制」專利的競爭申請人排行圖

 

2021中國「電動車輛動力系統控制」專利的競爭申請人排行表

 

三、「競爭發明人」分析

藉由「競爭發明人」分析，可以探知各家公司的研發人才概況；至2021/02月為止，發明人在「電動車輛動力系統控制」專利創作數量TOP1為「代康偉」有93件，TOP2為「梁海強」有89件、TOP3為「易迪華」有80件。

 

2021中國「電動車輛動力系統控制」專利的競爭發明人排行圖

 

四、「IPC競爭專長」分析

藉由「IPC競爭專長」分析，可以探知各家公司的技術優勢；至2021/02月為止，從下圖可以獲知，「北京新能源」技術專長在B60L等，「重慶長安汽車」技術專長在B60L、B60W等，「鄭州宇通客車」技術專長在B60L、B60W等；其中競爭公司請以此類推。

 

2021中國「電動車輛動力系統控制」專利的IPC競爭專長氣泡圖

 

五、重要專利解析

(一)、CN112339574A「一種純電動汽車動力系統動力網域控制站及其控制方法」專利案:

本發明公開了一種純電動汽車動力系統動力網域控制站，所述的純電動汽車動力系統將整車控制模組、電機控制器模組、電池管理模組集成在動力網域控制站中。本發明還公開了該動力網域控制站的控制方法。採用上述技術方案，運用電子模組裝置和控制方法，集成了整車控制器、電池管理系統主控模組、電機控制器主控模組，開發出三合一的新能源動力網域控制站；替代原先的分散式控制設計方案，成本較低，開發費用較低，更易平臺化、佔用CAN網路資源少，控制策略模擬成本低。

 

上圖為CN112339574A專利案的「一種純電動汽車動力系統動力網域控制站及其控制方法」的示意圖

 

(二)、CN112319247A「一種增程式電動汽車能量管理控制方法」專利案:

本發明係公開了一種增程式電動汽車能量管理控制方法，包括以下步驟：根據整車的功率需求，並參考發動機萬有特性曲線圖，在發動機處於輕、中、高負荷時各選取一個工作點，並將選取的三個工作點分別定義為增程器的工作點1、工作點2、工作點3，三個工作點所對應的發動機輸出功率為P1、P2、P3；根據動力電池的性能，設定兩個電池SOC觸發點，即SOC_high以及SOC_low；根據整車動力性能，設定兩個車速觸發點，即V_high以及V_low；根據不同的動力電池SOC值和當前的車速值，並以所述步驟S2選取的電池SOC觸發點和車速觸發點為參照，結合加速踏板狀態和道路坡度資訊，對發動機的工作點進行切換，在不同的負荷下對整車進行能量分配。

 

上圖為CN112319247A專利案的「一種增程式電動汽車能量管理控制方法」的示意圖

 

(三)、CN112313864A「用於直流鏈路電容器放電的控制裝置和方法、電源轉換器及車輛」專利案:

本發明涉及用於借助放電裝置（3）使直流鏈路電容器（2）放電的控制裝置（1），所述放電裝置包括負載電阻（5）和與所述負載電阻（5）串聯的切換元件（6），所述控制裝置還包括發生器單元（12）和控制單元（11），所述發生器單元設置為利用經設定工作週期產生用於控制切換元件的脈寬調變驅動信號，所述控制單元設置以在時間平均值內利用流經所述負載電阻（5）的期望放電電流來穩定工作週期。

 

上圖為CN112313864A專利案「用於直流鏈路電容器放的控制裝置和方法、電源轉換器及車輛」的示意圖

 

(四)、CN112224035A「一種純電動汽車的驅動轉矩優化控制方法」專利案:

本發明公開了純電動汽車的驅動轉矩優化控制方法，包括：獲取整個車輛系統的高壓附件能耗情況，得到高壓附件的電流總和為Iacc；獲取電池系統在當前工況下的最大輸出電流Ibatt_max和當前電池總電壓Vbatt，將高壓附件電流從電池最大輸出電流中去除，並考慮電池效率ηbatt得到當前電池最大輸出功率Pbatt_max；獲取當前的電機轉速nrec和驅動踏板開度θthr，通過當前電池最大輸出功率Pbatt_max計算得到當前需求轉矩Treq；獲取驅動電機的效率MAP資料，將當前的電機轉速nrec和以上計算得到的需求轉矩Treq帶入，得到當前電機效率ηmotor；將電機效率ηmotor考慮在內，計算當前電機需求功率Pmotor_req；針對於電機效率MAP資料，求解不同轉速下取到最高電機效率的轉矩，並將電機效率MAP圖中的最優效率點擬合為最優效率曲線。

 

上圖為CN112224035A專利案「一種純電動汽車的驅動轉矩優化控制方法」的示意圖

 

(五)、CN112198858A「基於UDS協議的電動汽車電機控制器無線診斷方法、裝置、介質和設備」專利案:

本發明公開了了一種基於UDS協議的電動汽車電機控制器無線診斷方法，採用無線通訊傳輸方式，基於CAN匯流排的UDS統一診斷服務規則與電機控制器的ECU建立診斷通信機制，讀取存儲在ECU內部存儲區中的故障資訊和參數，並解析以進行故障排查。本發明還公開了一種無線診斷裝置，包括用戶端和無線通訊模組，所述用戶端通過通信模組，並基於CAN匯流排的UDS統一診斷服務規則與電機控制器的ECU建立診斷通信，讀取存儲在ECU內部存儲區中的故障資訊和參數，並解析以進行故障排查。本發明還相應公開了一種與上述方法相對應的介質以及設備。本發明的方法、裝置、介質及設備均具有通信安全可靠、穩定性好、提高工作效率等優點。

 

上圖為CN112198858A專利案

「基於UDS協定的電動汽車電機控制器無線診斷方法、裝置、介質和設備」的示意圖

 

六、結論

綜上所述，純電動汽車系統是一個相對比較簡單的系統。其動力系統由整車控制器、電機控制器、電動機、傳動裝置、動力電池、電池管理系統及外接充電控制單元構成。

 

換言之，純電動汽車動力系統結構與傳統內燃機汽車動力系統結構上的主要區別有兩個方面：

 

(一)、是用電動機、電機控制器代替內燃機及內燃機控制器。

(二)、是用動力電池及電池管理系統代替傳統內燃機汽車的燃油箱及供油系統。

(三)、傳統內燃機汽車不能將車輛減速或下坡時的能量回收，只能將這些能量通過機械摩擦轉化成熱量散失掉，而純電動汽車可以利用電機及電機控制器的雙向特性將車輛減速或下坡時的能量轉換成電能儲存起來，以提高能量的使用效率。

 

儘管中國電動車方面迅速擴張，但中國汽車在高階市場仍沒有競爭力。因此，只要其他主要廠商效仿特斯拉和中國品牌的電氣化步伐，保持非常高的品質，儘管中國政府對電動車給予大量補貼支持，外國品牌仍有機會與中國人競爭。

 

因此，我方藉由此次「電動車輛動力系統控制」中國專利地圖之建置分析，可以探知中國「電動車輛動力系統控制」的核心技術，以及同性質競爭公司的研發技術及其專利佈局，除了可以避免重複研發而浪費研發資源外，藉此也可避開他人的專利地雷區，以絕專利侵權被告之可能，並可以既有的「電動車輛動力系統控制」技術，進行創新改良或迴避設計，進而促進國內產業升級，亦可為企業自身創造價值及競爭優勢。

 

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