CN102815365B - 电动自行车的控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动自行车的控制方法和装置，其中，该方法包括：计算电动自行车的电池的SOC；根据电动自行车的电池的参数信息和计算出的电动自行车的电池的SOC确定电池可输出的最大输出功率；根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率；根据目标输出功率确定该目标输出功率下电机的输入功率；将电机的输入功率和电池可输出的最大输出功率进行比较，根据比较结果确定电机最终的输入功率。本发明解决了相关技术中电动自行车控制器控制方式单一，不能对电动自行车进行综合的问题，提高了电动自行车的稳定性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电动自行车领域，具体而言，涉及一种电动自行车的控制方法和装置。
背景技术
在国内自从上世纪80年初期，就有人研制出了电动自行车，并不断完善结构，已取得明显的进步，但一直以来在电动自行车的控制器的发展上却相对的滞后。目前市面上普通的电动自行车是通过多个比较器电路将电池电量直接显示给用户，其中电池电量只是简单以电池总电压来判断，而电池是以串联方式构成电池组作为电动自行车的能源，电池组中的单体性能对电池组的整体性能起着重大的影响作用，因而目前电池电量的估算方法并不是很准确，容易造成电池组中单体的过充过放，而过充过放会对电池产生严重的危害，情况严重时甚至会发生起火事故，因而对电池的状况进行有效监控就变得尤为重要。
现有的电动自行车控制器从外部看来整个控制器是一个整体，但是整个控制器的各部分功能却是围绕着蓄电池的接口展开的。例如，显示报警和电动机的控制是相互独立的。当从电池的数据采集到数据后直接反应在用户的显示面板上。而电动机的控制电路类似，也是取决于外部刹车、油门输入量。由于没有整合在一起的综合控制系统，驾驶者在骑行的过程中更多的需要经验来判断骑行的状态，这样既增大电动自行车的控制难度。
具体来说，现有的电动自行车控制器内部都是一些功能单一独立的组合，各个控制模块之间并没有一个统一的协调控制，另外因为现有电动自行车没有本地数据的行驶状态的存储，不能对一些电池故障或交通事故进行有效的处理分析。例如，现有的电动自行车的控制器没有收集电动自行车电池电压、温度、行驶速度等行车信息，因而就没有将这些信息综合处理后的信息反馈作用给电动自行车的能力，更多的操作是取决于骑行者的经验和驾驶水平，这样不仅提高了驾驶电动自行车的难度，而且由于控制器没有采用与电池通讯和采集行驶状态相关信息的功能，因此不能很好的解决自行车实时控制，更加不能对电池进行有效控制，从而易造成电池滥用现象。
针对相关技术中电动自行车控制器控制方式单一，不能对电动自行车进行综合的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种电动自行车的控制方法和装置，以解决相关技术中电动自行车控制器控制方式单一，不能对电动自行车进行综合的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种电动自行车的控制方法，该方法包括：计算电动自行车的电池的SOC；根据电动自行车的电池的参数信息和计算出的电动自行车的电池的SOC确定电池可输出的最大输出功率；根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率；根据目标输出功率确定该目标输出功率下电机的输入功率；将电机的输入功率和电池可输出的最大输出功率进行比较，根据比较结果确定电机最终的输入功率。
进一步地，根据比较结果确定电机最终的输入功率包括：若电机的输入功率小于电池可输出的最大输出功率，则将电机的输入功率作为电机最终的输入功率；若电机的输入功率大于或等于电池可输出的最大输出功率，则将电动自行车运行中电池可最大输出功率作为电机最终的输入功率。
进一步地，计算电动自行车的电池的SOC包括：根据电动自行车的电池的静态电压和静置时间确定电池的第一SOC，记作SOC1；确定电池的第二SOC，记作SOC2，其中，以电动自行车的电机最后一次停止运行时电池的SOC作为电池的第二SOC；根据电池的第一SOC或电池的第二SOC计算出第三SOC，记作SOC3，将第三SOC作为电动自行车的电池的SOC。
进一步地，根据电池的第一SOC或电池的第二SOC计算出第三SOC包括：确定所需使用的SOC，记作SOC0；通过以下公式计算出第三SOC：SOC3=SOC0-Q/(f*Q额)，Q=∫Idt，其中，Q为电动自行车运行中电池所消耗或补充的电量，I为电池充放电过程中的电流，t为电池充放电过程的时间，Q额为电池额定容量，f为容量校正因子，根据电池温度和电池充放电的电流确定。
进一步地，确定所需使用的SOC包括：若静止时间小于预设的时间值，则确定第二SOC为所需使用的SOC；若静止时间大于或等于预设的时间值，则确定第一SOC为所需使用的SOC。
进一步地，在计算电动自行车的电池的SOC之前，方法还包括：检测电动自行车的电池系统和/或电机系统是否正常工作，若检测出动自行车的电池系统和/或电机系统不正常工作，进行相应的提示。
根据本发明的另一方面，提供了一种电动自行车的控制装置，该装置包括：计算单元，用于计算电动自行车的电池的SOC；第一确定单元，用于根据电动自行车的电池的参数信息和计算出的电动自行车的电池的SOC确定电池可输出的最大输出功率；第二确定单元，用于根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率；第三确定单元，用于根据目标输出功率确定该目标输出功率下电机的输入功率；第四确定单元，用于将电机的输入功率和电池可输出的最大输出功率进行比较，根据比较结果确定电机最终的输入功率。
进一步地，第四确定单元包括：第一确定模块，用于在电机的输入功率小于电池可输出的最大输出功率时，将电机的输入功率作为电机最终的输入功率；第二确定模块，用于在电机的输入功率大于或等于电池可输出的最大输出功率时，将电池可输出的最大输出功率作为电机最终的输出功率。
进一步地，计算单元包括：第三确定模块，用于根据电动自行车的电池的静态电压和静置时间确定电池的第一SOC，记作SOC1；第四确定模块，用于确定电池的第二SOC，记作SOC2，其中，以电动自行车的电机最后一次停止运行时电池的SOC作为电池的第二SOC；计算模块，用于根据电池的第一SOC或电池的第二SOC计算出第三SOC，记作SOC3，将第三SOC作为电动自行车的电池的SOC。
进一步地，计算模块包括：确定子模块，用于确定所需使用的SOC，记作SOC0；计算子模块，用于通过以下公式计算出第三SOC：SOC3=SOC0-Q/(f*Q额)，Q=∫Idt，其中，Q为电动自行车运行中电池所消耗或补充的电量，I为电池充放电过程中的电流，t为电池充放电过程的时间，Q额为电池额定容量，f为容量校正因子，根据电池温度和电池充放电的电流确定。
通过本发明，根据电动自行车的电池的参数信息和电动自行车的电池的SOC确定电池可输出的最大输出功率，根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率，根据确定的最大输出功率和目标输出功率确定电机最终的输入功率，这种控制方式有效地解决了相关技术中电动自行车控制器控制方式单一，不能对电动自行车进行综合的问题，提高了电动自行车的稳定性和安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的电动自行车的控制方法的一种优选的流程图；
图2是根据本发明实施例的电动自行车的控制装置的一种优选的结构图；
图3是根据本发明实施例的电动自行车的控制装置的另一种优选的结构图；
图4是根据本发明实施例的电动自行车的控制装置的又一种优选的结构图；以及
图5是根据本发明实施例的电动自行车的控制装置的又一种优选的结构图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
在本优选的实施例中提供了一种电动自行车的控制方法，图1示出该方法的一种优选的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
S102，计算电动自行车的电池的SOC；
SOC（State of Charge）是指电池的荷电状态，用于衡量电池的电量，优选的计算电动自行车的电池的SOC包括如下步骤：根据电动自行车的电池的静态电压和静置时间确定电池的第一SOC，记作SOC1；确定电池的第二SOC，记作SOC2，其中，以电动自行车的电机最后一次停止运行时电池的SOC作为电池的第二SOC；根据电池的第一SOC或电池的第二SOC计算出第三SOC，记作SOC3，将第三SOC作为电动自行车的电池的SOC。
S104，根据电动自行车的电池的参数信息和计算出的电动自行车的电池的SOC确定电池可输出的最大输出功率；优选的，电动自行车的电池参数信息包括但不限于以下参数：单体电池最低电压、电池温度。
S106，根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率；优选的，可以根据检测到的转把信号、刹车信号来确定电动自行车的运行状态。优选的，通过传感器等检测装置检测转把信号和/或刹车信号。
S108，根据目标输出功率确定该目标输出功率下电机的输入功率；
优选的，首先计算电机的输出功率，根据电机霍尔信号得出电机转速，根据如下公式计算出电机的输出功率Pout：Pout=转矩×转速/9.55；然后依照电机效率图可查出电机的效率η；通过如下公式计算从而得到电机输入功率Pin：Pin=Pout/η。
S110，将电机的输入功率和电池可输出的最大输出功率进行比较，根据比较结果确定电机最终的输入功率。优选的，若电机的输入功率小于电池可输出的最大输出功率，则将电机的输入功率作为电机最终的输入功率；若电机的输入功率大于或等于电池可输出的最大输出功率，则将电池可输出的最大输出功率作为电机最终的输入功率。
在上述优选的实施方式中，根据电动自行车的电池的参数信息和电动自行车的电池的SOC确定电池可输出的最大输出功率，根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率，根据确定的最大输出功率和目标输出功率确定电机最终的输入功率，这种控制方式有效地解决了相关技术中电动自行车控制器控制方式单一，不能对电动自行车进行综合的问题，提高了电动自行车的稳定性和安全性。
在本发明的一个优选的实施方式中，还提供了一种根据电池的第一SOC或电池的第二SOC计算出第三SOC的方法，具体地，该方法包括：确定所需使用的SOC，记作SOC0；通过以下公式计算出第三SOC：SOC3=SOC0-Q/(f*Q额)，Q=∫Idt，其中，Q为电动自行车运行中电池所消耗或补充的电量，I为电池充放电过程中的电流，t为电池充放电过程的时间，Q额为电池额定容量，f为容量校正因子，根据电池温度和电池充放电的电流确定。
优选的，通过如下方案确定所需使用的SOC：若静止时间小于预设的时间值，则确定第二SOC为所需使用的SOC；若静止时间大于或等于预设的时间值，则确定第一SOC为所需使用的SOC。
在本发明的一个优选的实施方式中，还对上述方法进行了进一步地优化，具体地，在计算电动自行车的电池的SOC之前，方法还包括：检测电动自行车的电池系统和/或电机系统是否正常工作，若检测出动自行车的电池系统和/或电机系统不正常工作，进行相应的提示。通过在计算电动自行车的电池的SOC之前对电动自行车各个系统进行检测，保证电动自行车的安全性。
本发明还对上述方法进行了进一步地优化，具体来说，实时监测电池、自行车工作状态，并将电池主要信息（如电压、电流、温度、SOC）发至电动自行车的仪表。当异常时限制电机输出或切断电压输出，同时将故障信息发至仪表并进行声光报警提示。
优选的，本发明还增加存储装置，实时存储采集到的相关参数，以便对电动自行车历史工作状态进行分析。
实施例2
基于上述电动自行车的控制方法，本优选的实施例提供了一种电动自行车的控制装置，图2示出该装置的一种优选的结构图，包括：计算单元202，用于计算电动自行车的电池的SOC；第一确定单元204，用于根据电动自行车的电池的参数信息和计算出的电动自行车的电池的SOC确定电池可输出的最大输出功率；第二确定单元206，用于根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率；第三确定单元208，用于根据目标输出功率确定该目标输出功率下电机的输入功率；第四确定单元210，用于将电机的输入功率和电池可输出的最大输出功率进行比较，根据比较结果确定电机最终的输入功率。
在上述优选的实施方式中，根据电动自行车的电池的参数信息和电动自行车的电池的SOC确定电池可输出的最大输出功率，根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率，根据确定的最大输出功率和目标输出功率确定电机最终的输入功率，这种控制方式有效地解决了相关技术中电动自行车控制器控制方式单一，不能对电动自行车进行综合的问题，提高了电动自行车的稳定性和安全性。
本发明还提供了一种第四确定单元210优选的实施方案，具体来说，如图3所示，第四确定单元210包括：第一确定模块302，用于在电机的输入功率小于电池可输出的最大输出功率时，将电机的输入功率作为电机最终的输入功率；第二确定模块304，用于在电机的输入功率大于或等于电池可输出的最大输出功率时，将电池可输出的最大输出功率作为电机最终的输入功率。
本发明还对上述装置进行了优化，具体来说，如图4所示，计算单元202包括：第三确定模块402，用于根据电动自行车的电池的静态电压和静置时间确定电池的第一SOC，记作SOC1；第四确定模块404，用于确定电池的第二SOC，记作SOC2，其中，以电动自行车的电机最后一次停止运行时电池的SOC作为电池的第二SOC；计算模块406，用于根据电池的第一SOC或电池的第二SOC计算出第三SOC，记作SOC3，将第三SOC作为电动自行车的电池的SOC。
优选的，如图5所示，上述计算模块406包括：确定子模块502，用于确定所需使用的SOC，记作SOC0；计算子模块504，用于通过以下公式计算出第三SOC：SOC3=SOC0-Q/(f*Q额)，Q=∫Idt，其中，Q为电动自行车运行中电池所消耗或补充的电量，I为电池充放电过程中的电流，t为电池充放电过程的时间，Q额为电池额定容量，f为容量校正因子，根据电池温度和电池充放电的电流确定。
优选的，确定子模块502通过以下方法确定所需使用的SOC：若静止时间小于预设的时间值，则确定第二SOC为所需使用的SOC；若静止时间大于或等于预设的时间值，则确定第一SOC为所需使用的SOC。
优选的，该装置还包括检测单元，用于在计算电动自行车的电池的SOC之前，检测电动自行车的电池系统和/或电机系统是否正常工作，若检测出动自行车的电池系统和/或电机系统不正常工作，进行相应的提示。
从以上的描述中，可以看出，在本发明优选的实施例中，根据电动自行车的电池的参数信息和电动自行车的电池的SOC确定电池可输出的最大输出功率，根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率，根据确定的最大输出功率和目标输出功率确定电机最终的输入功率，这种控制方式有效地解决了相关技术中电动自行车控制器控制方式单一，不能对电动自行车进行综合的问题，提高了电动自行车的稳定性和安全性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电动自行车的控制方法，其特征在于，包括：
计算电动自行车的电池的SOC；
根据电动自行车的电池的参数信息和计算出的所述电动自行车的电池的SOC确定所述电池可输出的最大输出功率；
根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率；
根据所述目标输出功率确定该目标输出功率下所述电机的输入功率；以及
将所述电机的输入功率和所述电池可输出的最大输出功率进行比较，根据比较结果确定所述电机最终的输入功率；
其中，所述计算电动自行车的电池的SOC包括：根据电动自行车的电池的静态电压和静置时间确定电池的第一SOC，记作SOC1；确定电池的第二SOC，记作SOC2，其中，以所述电动自行车的电机最后一次停止运行时电池的SOC作为电池的第二SOC；以及根据所述电池的第一SOC或所述电池的第二SOC计算出第三SOC，记作SOC3，将所述第三SOC作为电动自行车的电池的SOC。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果确定所述电机最终的输入功率包括：
若所述电机的输入功率小于所述电池可输出的最大输出功率，则将所述电机的输入功率作为所述电机最终的输入功率；以及
若所述电机的输入功率大于或等于所述电池可输出的最大输出功率，则将所述电池可输出的最大输出功率作为所述电机最终的输入功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池的第一SOC或所述电池的第二SOC计算出第三SOC包括：
确定所需使用的SOC，记作SOC0；以及
通过以下公式计算出所述第三SOC：SOC3=SOC0-Q/(f*Q额)，Q=∫Idt，其中，Q为电动自行车运行中电池所消耗或补充的电量，I为电池充放电过程中的电流，t为电池充放电过程的时间，Q额为电池额定容量，f为容量校正因子，根据电池温度和电池充放电的电流确定。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所需使用的SOC包括：
若所述静置时间小于预设的时间值，则确定所述第二SOC为所需使用的SOC；以及
若所述静置时间大于或等于所述预设的时间值，则确定所述第一SOC为所需使用的SOC。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算电动自行车的电池的SOC之前，所述方法还包括：
检测电动自行车的电池系统和/或电机系统是否正常工作，若检测出动自行车的电池系统和/或电机系统不正常工作，进行相应的提示。
6.一种电动自行车的控制装置，其特征在于，包括：
计算单元，用于计算电动自行车的电池的SOC；
第一确定单元，用于根据电动自行车的电池的参数信息和计算出的所述电动自行车的电池的SOC确定所述电池可输出的最大输出功率；
第二确定单元，用于根据电动自行车的运行状态确定电动自行车的电机的目标输出功率；
第三确定单元，用于根据所述目标输出功率确定该目标输出功率下所述电机的输入功率；以及
第四确定单元，用于将所述电机的输入功率和所述电池可输出的最大输出功率进行比较，根据比较结果确定所述电机最终的输入功率；
其中，所述计算单元包括：第三确定模块，用于根据电动自行车的电池的静态电压和静置时间确定电池的第一SOC，记作SOC1；第四确定模块，用于确定电池的第二SOC，记作SOC2，其中，以所述电动自行车的电机最后一次停止运行时电池的SOC作为电池的第二SOC；以及计算模块，用于根据所述电池的第一SOC或所述电池的第二SOC计算出第三SOC，记作SOC3，将所述第三SOC作为电动自行车的电池的SOC。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第四确定单元包括：
第一确定模块，用于在所述电机的输入功率小于所述电池可输出的最大输出功率时，将所述电机的输入功率作为所述电机最终的输入功率；以及
第二确定模块，用于在所述电机的输入功率大于或等于所述电池可输出的最大输出功率时，将所述电池可输出的最大输出功率作为所述电机最终的输入功率。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
确定子模块，用于确定所需使用的SOC，记作SOC0；以及
计算子模块，用于通过以下公式计算出所述第三SOC：SOC3=SOC0-Q/(f*Q额)，Q=∫Idt，其中，Q为电动自行车运行中电池所消耗或补充的电量，I为电池充放电过程中的电流，t为电池充放电过程的时间，Q额为电池额定容量，f为容量校正因子，根据电池温度和电池充放电的电流确定。
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