CN103253151B - 儿童用电动车及其制动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种儿童用电动车及其制动控制方法，根据儿童用电动车的行驶状况实现差速制动控制，进而防止由于紧急制动导致的儿童安全事故的发生以及由于缓慢制动导致的儿童安全事故的发生的儿童用电动车及其制动控制方法。为此，本发明提供一种儿童用电动车的制动控制方法，其包括由速度感应器感知车辆行驶速度的速度感知阶段，以及，根据上述感知的行驶速度和制动信号或行驶信号的断开与否，来判断制动控制或者加速控制的执行与否而进行控制的控制阶段。根据本发明的儿童用电动车及其制动控制方法，具有乘坐者即便没有执行其他的制动操作，也能够将相应车辆的行驶速度控制在安全速度范围内，从而提前预防危险状况的发生的效果。

Description

儿童用电动车及其制动控制方法

技术领域

本发明涉及一种儿童用电动车，更具体地涉及一种根据儿童用电动车的行驶状况实现差速制动控制，进而防止由于紧急制动导致的儿童安全事故的发生以及由于缓慢制动导致的儿童安全事故的发生的新形态儿童用电动车及其制动控制方法。

背景技术

通常，儿童用电动车是通过电池和马达进行驱动的由儿童直接操作方向盘进行驾驶的一种玩具。

当然，上述儿童用电动车能够另外具备无线操纵装置，使得监护人利用无线操纵也能控制电动车的运行，进而确保对外部障碍缺乏控制力的儿童的安全。

并且，如上所述，以往的儿童用电动车通过具备制动装置，从而实现必要时的选择性制动，这种制动装置通常采用在由DC马达和减速器构成的驱动装置其电源被切断的情况下，在上述减速器的锯齿逆旋转而生成的负荷作用下制动并停止车辆的方式。

但如上所述的以往儿童电动装置的制动装置具有仅能够始终提供相同的制动力，无法提供不同制动状况下的制动力的缺点。

这是由于将上述减速器的负荷设置为按照相应电动车的最高行驶速度及最低行驶速度的平均值，而形成制动。

因此，前述的以往儿童用电动车存在一些问题，如：车辆紧急停车或制动距离过长而导致安全事故的发生。

即，在车辆低速行驶的情况下，当制动装置发挥制动作用时，仍然使得车辆紧急停车，乘坐者瞬间向前倾斜，进而导致发生脊椎损伤或者挫伤等安全事故的发生；还有，在车辆高速行驶的情况下，当制动装置发挥制动作用时，仍然因制动距离过长，而导致撞到围墙等障碍物。

尤其，上述电动车的使用主体是体能不发达且驾驶操作能力不熟练的儿童，车辆的紧急停车或不完全制动导致撞击障碍物等发生安全事故的风险无疑更大。

发明内容

如上所述，本发明是为了解决根据以往技术的儿童用电动车中存在的各种问题而提出的，本发明的目的在于提供一种根据儿童用电动车的行驶状况实现差速制动控制，进而防止由于紧急制动导致的儿童安全事故的发生以及由于缓慢制动导致的儿童安全事故的发生的新形态儿童用电动车及其制动控制方法。

为了实现上述目的，根据本发明的儿童用电动车，其特征在于，包括：驱动部，所述驱动部由通过接收电池的电源来实现驱动的驱动马达(DC-motor)及减速器构成；速度感应器，所述能够感知车辆的行驶速度；以及控制部，所述控制部基于由上述速度感应器提供的感应值和选择性地提供的行驶信号或者制动信号，控制上述驱动部的动作，上述控制部还具有控制功能，其根据通过由上述速度感应器提供的感应值确认的车辆的行驶速度，使得上述驱动马达两端的短路程度在脉冲宽度调制(PWM：Pulse width Modulation)控制作用下调节电压或电流的量，从而通过调节在驱动马达内部生成的反电动势的量，使得通过上述驱动马达和减速器生成的制动力能够实现阶段性调节的同时，将与上述驱动马达的旋转方向相反的极性的电压或电流，通过脉冲宽度调制控制阶段性地输入至驱动马达，进而实现对制动力的控制。

并且，为了实现上述目的，根据本发明的儿童用电动车的制动控制方法，其特征在于，包括由速度感应器感知车辆行驶速度的速度感知阶段，以及，根据上述感知的行驶速度和制动信号或行驶信号的断开与否，来判断制动控制或者加速控制的执行与否而进行控制的控制阶段；上述控制阶段包括输入上述制动信号或者断开行驶信号的情况下，判断减速器本身的制动力是否能够制动车辆的当前行驶速度的第一阶段，以及，根据上述第一阶段，如果判断出减速器本身的制动力能够制动车辆的当前行驶速度，则逐渐减少输入至上述驱动马达的电压，使得由上述减速器本身的制动力实现车辆的制动，如果判断出减速器本身的制动力无法制动车辆的当前行驶速度，则控制成利用反电动势执行制动的第二阶段。

在这里，其特征在于，上述控制阶段中包括：在第二阶段中，相比上述减速器本身的制动力，上述车辆的行驶速度超过设定范围并无法由上述减速器本身的制动力来制动时，控制成输入与驱动马达的旋转方向相反的极性的电压，来执行一次制动后，利用上述反电动势执行二次制动的第三阶段。

并且，其特征在于，上述控制阶段中第一阶段的设定范围是可通过上述反电动势进行制动的速度范围。

并且，其特征在于，上述控制阶段中第二阶段的各种制动通过脉冲宽度调制控制实现，使得能够实现阶段性输入电压，进而控制成制动力逐渐增大。

并且，其特征在于，上述控制阶段还包括：未输入上述制动信号或行驶信号未断开的状态下，相比输入至驱动马达的电压作用下的理论行驶速度，由速度感应器感知的实际车辆行驶速度更快的情况下，仍然逐渐减少输入至上述驱动马达的电压并使得车辆的速度控制在标准速度范围内的第四阶段。

此时，其特征在于，上述控制阶段还包括：通过上述第四阶段输入至驱动马达的电压完全断开的情况下，车辆的速度仍然继续超过标准速度时，利用反电动势执行减速的第五阶段。

并且，其特征在于，上述控制阶段还包括：相比输入至驱动马达的电压作用下的理论行驶速度，由速度感应器感知的实际车辆行驶速度更慢的情况下，增加输入至驱动马达的电压，使得车辆速度更快的第六阶段。

如上所述的根据本发明的儿童用电动车及其制动控制方法，具有在输入车辆制动信号的情况下，以当前行驶速度为标准，确保实现相互不同方式的制动控制，进而能够根据不同状况进行制动的效果。

尤其，上述制动通过实现非紧急制动的渐进式制动，能够防止由于车辆的紧急制动导致的乘坐者安全事故的发生。

并且，根据本发明的儿童用电动车及其制动控制方法，具有乘坐者即便没有执行其他的制动操作，也能够将相应车辆的行驶速度控制在安全速度范围内，从而提前预防危险状况的发生的效果。

附图说明

图1是表示根据本发明优选实施例的儿童用电动车的结构的概略性框图；

图2是表示根据本发明优选实施例的儿童用电动车中用于调节驱动马达的短路程度的结构一相关示例的电路图；

图3是表示根据本发明优选实施例的儿童用电动车中用于调节驱动马达的短路程度的控制部的结构一相关示例的电路图；

图4是表示根据本发明优选实施例的儿童用电动车中利用反电动势制动控制时的信号状态的状态图；

图5是表示根据本发明优选实施例的儿童用电动车中向驱动马达施加逆旋转力的制动控制时的信号状态的状态图；

图6及图7是表示根据本发明优选实施例的儿童用电动车的制动控制一相关示例的图表；

图8及图9是表示根据本发明优选实施例的儿童用电动车的制动控制顺序图。

具体实施方式

以下将参照附图1至图7对本发明的儿童用电动车的操纵装置及其控制方法的相关优选实施例进行说明。

如附图1所示，根据本发明实施例的儿童用电动车，其特征在于，大致由驱动部100、速度感应器200及控制部300构成。

以下对此进一步按其不同结构分别进行具体说明。

首先，上述驱动部100是通过接收电池10的电源实现驱动的一系列结构，由驱动马达110及减速器120构成。

此时，上述驱动马达110由在电压(或者电流)的加减作用下实现减速及加速的DC马达构成。

并且，上述减速器120是在针对上述驱动马达110的电源供应逐渐减少或者切断的情况下，减速驱动轮(省略图示)，进而实现自动制动的传动装置。这种减速器120的结构与现有一般儿童用电动车的减速器结构相同，因此在此省略其详细说明。

之后，上述速度感应器200是感知车辆行驶速度的一系列结构。

上述速度感应器200虽然是由安装于驱动轮的驱动轴，能够感应上述驱动轮的旋转数的传感器构成的一示例，但根据需要，也能够由安装于其他可测定速度的部位的传感器结构等各种实施实现。

之后，上述控制部300是为使儿童用电动车能够根据驾驶人的操作行驶而进行控制的控制手段，构成为根据预先设定的内容处理上述驾驶人通过操作输入的各种信号，进而生成命令信号。

在本发明的实施例中，其特征在于，上述控制部300根据通过由上述速度感应器200提供的感应值确认的车辆的行驶速度、制动信号或行驶信号的断开与否，来执行电子制动控制或电子加速控制。

在这里，上述电子制动控制包括两种制动，一种是根据上述驱动马达110两端的短路程度在脉冲宽度调制(PWM：Pulse widthModulation)控制作用下调节电压或电流的量，从而通过调节在驱动马达110内部生成的反电动势的量，使得通过上述驱动马达110和减速器120生成的制动力能够实现阶段性调节的控制，另一种是将与上述驱动马达110的旋转方向相反的极性的电压或电流，通过脉冲宽度调制控制阶段性地输入至驱动马达110，进而实现对制动力的控制。

此时，附图2表示用于调节驱动马达的短路程度的结构一相关示例，附图3表示用于调节驱动马达的短路程度的控制部的结构一相关示例。

并且，附图4表示利用反电动势制动控制时的信号，附图5表示向驱动马达施加逆旋转力的制动控制时的信号。

另一方面，根据如上所述的本发明实施例的儿童用电动车，还包含用于车辆加速的加速踏板410和用于车辆减速的减速踏板420。

此时，上述减速踏板420并不是必须具备的部件。即，加速操作中断的情况下也可判断其为减速操作。

与此同时，上述加速踏板410及减速踏板420并不一定只由乘坐者用于进行踩踏操作的踏板构成。即，它还能够由用手进行操作的按钮或操纵杆构成。

以下，将参照附图8及图9的顺序图进一步具体说明根据如上所述的本发明实施例的儿童用电动车的制动控制方法。

首先，控制部300持续确认是否发生用于相应车辆行驶的操作(步骤S110)。

在此过程中，在乘坐者乘坐于车辆的状态下，通过操作加速踏板410进行行驶操作时，控制部300基于上述加速踏板410的操作信号，控制驱动马达110的驱动(步骤S120)，从而实现相应车辆的行驶。

并且，在前述的驱动马达110的驱动控制作用下实现车辆行驶的过程中，上述控制部300从速度感应器200持续获取行驶速度相关信息。

另一方面，在如上所述的行驶进行过程中，在减速踏板420的操作作用下输入制动信号或在加速踏板410的操作解除作用下行驶信号断开的情况下，上述控制部300将判断构成驱动部的减速器120本身的制动力是否能够制动从上述速度感应器200获取的行驶速度(步骤S130)。

并且，通过判断减速器120的制动力是否能够制动行驶速度，，如果判断出减速器本身的制动力能够制动车辆当前的行驶速度时，上述控制部300发挥控制作用使得输入至上述驱动马达110的电压减少(步骤S140)，从而由上述减速器120本身的制动力实现车辆的制动。

尤其，通过脉冲宽度调制(PWM)控制使得依次减少向上述驱动马达110的输入电压，进而使得车辆在适当的制动距离内缓慢制动，从而防止紧急制动导致的儿童安全事故的发生。

相反，通过判断减速器120的制动力是否能够制动行驶速度，如果判断出减速器本身的制动力无法制动车辆当前的行驶速度时，上述控制部300根据相应车辆的行驶速度依次增加适当量的反电动势，从而控制成使得相应车辆在适当的制动距离内缓慢制动(步骤S170)。

即，通过上述减速器120本身的制动力与上述反电动势作用下的驱动马达110的减速力实现制动，从而防止紧急制动的形成，同时防止制动距离过长，来确保稳定的制动。

但存在即使通过上述反电动势作用下的驱动马达110的减速力也无法顺利进行车辆制动的程度的行驶速度过快的情况。

即，存在着车辆行驶下坡路的情况下，根据该下坡路的倾斜度，相应车辆会加速行驶，从而发生上述减速器120作用下的制动力及通过反电动势控制的驱动马达110的减速力无法在设定距离内对车辆进行制动的情况。

因此，根据本发明的实施例，其特征在于，还包括判断减速器120的制动力是否能够制动行驶速度时，上述行驶速度是否进一步超过设定范围的确认过程(步骤S150)。此时，上述设定范围是指车辆行驶速度能够由上述减速器120的制动力及通过反电动势控制的驱动马达110的减速力在设定距离内实现制动的速度范围。

并且，前述的一系列过程中，当判断出上述行驶速度超过上述设定范围的情况下，通过输入与相应驱动马达110的旋转方向相反的极性的电压(步骤S160)，从而实现强制性一次制动后，控制成使利用前述的反电动势及减速器120作用下的二次制动(步骤S140、步骤S170)。

当然，当判断出上述行驶速度超过上述设定范围的情况下，持续输入与相应驱动马达110的旋转方向相反的极性的电压，直至相应车辆实现完全制动，进而还能形成强制性制动。但这种情况下，制动的开始点和结束点相当短，因此存在由于紧急制动导致的乘坐者(儿童)安全事故隐患。

因此，如本发明实施例，行驶速度过快的情况下，优选地应在驱动马达110的逆旋转作用下依次构成进行一次制动和在反电动势与减速器120制动力作用下进行二次制动。

例如，如附图6所示，车辆安全速度设定为7km/h、最高安全速度设定为14km/h、制动距离设定为1m的情况下，上述车辆超过7km/h的瞬间，形成反电动势作用下的制动，并使得相应车辆在设定的制动距离内实现制动。如附图7所示，当车辆在外部因素(例如，行驶下坡路等导致车辆加速的情况)的作用下，超过最高安全速度14km/h时，在驱动马达110的逆旋转作用下，相应车辆减速至7km/h，继续在反电动势与减速器120的制动力作用下，相应车辆在设定的制动距离内实现制动。

另一方面，如上所述的本发明的实施例，设置为仅在车辆行驶过程中输入制动信号或者行驶信号断开的状态下形成制动，因此导致儿童等判断能力欠缺的乘坐者未及时认知危险的情况下很容易发生安全事故。

例如，即便儿童用电动车的最大速度按照儿童操作控制水平进行设定，在下坡路等发生瞬间加速的地点仍然导致失控，很容易不执行制动操作或者断开行驶信号的操作，因此始终存在安全事故隐患。

因此，根据本发明的实施例，其特征在于，还包括在未输入制动信号或者未断开行驶信号的状态下，相比输入至驱动马达的电压作用下形成的理论行驶速度，由速度感应器感知的实际车辆的行驶速度更快的情况下，逐渐减少输入至上述驱动马达110的电压，使得车辆的速度控制在标准速度(预先设定的安全速度)范围内的控制过程。

即，如附图9的顺序图所示，即便未形成根据乘坐者意愿的制动，当相应车辆的行驶速度超过已设定安全速度的情况下，通过执行自动减速，使得相应车辆始终在安全速度范围内行驶。

当然，通过上述一系列过程，输入至驱动马达110的电压完全断开的状态下，车辆速度继续超过标准速度时，仍然控制成使得利用反电动势形成减速，如果超过以上述反电动势作用能够减速的行驶速度的情况下，如上所述，通过输入与相应驱动马达110的旋转方向相反的极性的电压，来形成强制性一次减速之后，执行利用前述的反电动势及减速器120作用下的二次减速控制。

相反，相比输入至驱动马达110的电压作用下的理论行驶速度，由速度感应器200感知的实际车辆行驶速度更慢的情况下，逐渐增加输入至驱动马达110的电压，使得车辆速度更快。例如，行驶上坡路的情况下，逐渐增加驱动马达110的驱动力，从而防止车辆行驶急剧缓慢导致的不满意。

综上所述，根据本发明的儿童用电动车的制动控制方法最大限度地考虑了儿童的安全，同时具有能够在设定距离内形成稳定的制动的优点。

附图标记的说明

100-驱动部    110-驱动马达

120-减速器    200-速度感应器

300-控制部    410-加速踏板

420-减速踏板

Claims (8)

1.一种儿童用电动车，其特征在于，包括：

驱动部，所述驱动部由通过接收电池的电源实现驱动的驱动马达及减速器构成；

速度感应器，所述速度感应器能够感知车辆的行驶速度；以及，

控制部，所述控制部基于由所述速度感应器提供的感应值和选择性地提供的行驶信号或者制动信号，控制所述驱动部的动作，

所述控制部还具有控制功能，其根据通过由所述速度感应器提供的感应值确认的车辆的行驶速度，使得所述驱动马达两端的短路程度在脉冲宽度调制控制作用下调节电压或电流的量，从而通过调节在所述驱动马达内部生成的反电动势的量，使得通过所述驱动马达和减速器生成的制动力能够实现阶段性调节的同时，将与所述驱动马达的旋转方向相反的极性的电压或电流，通过脉冲宽度调制控制阶段性地输入至所述驱动马达，进而实现对制动力的控制。

2.一种儿童用电动车的制动控制方法，其特征在于，包括：

由速度感应器感知车辆行驶速度的速度感知阶段；以及，

根据所述感知的行驶速度和制动信号或行驶信号的断开与否，来判断制动控制或者加速控制的执行与否而进行控制的控制阶段，

所述控制阶段包括：

输入所述制动信号或者断开行驶信号的情况下，判断构成驱动部的减速器本身的制动力是否能够制动车辆的当前行驶速度的第一阶段；以及，

根据所述第一阶段，如果判断出减速器的制动力能够制动车辆的当前行驶速度，则逐渐减少输入至所述驱动马达的电压，使得由所述减速器本身的制动力实现车辆的制动，如果判断出减速器本身的制动力无法制动车辆的当前行驶速度，则控制成利用反电动势执行制动的第二阶段。

3.根据权利要求2所述的儿童用电动车的制动控制方法，其特征在于，所述控制阶段中包括：在第二阶段中，车辆的行驶速度超过能够由上述减速器本身的制动力在设定距离内实现制动的设定范围时，控制成输入与驱动马达的旋转方向相反的极性的电压，来执行一次制动后，利用所述反电动势执行二次制动的第三阶段。

4.根据权利要求3所述的儿童用电动车的制动控制方法，其特征在于，所述控制阶段中第一阶段的设定范围是能够通过所述反电动势进行制动的速度范围。

5.根据权利要求2或3所述的儿童用电动车的制动控制方法，其特征在于，所述控制阶段中第二阶段的各种制动通过脉冲宽度调制控制实现，使得能够实现阶段性输入电压，进而控制成制动力逐渐增大。

6.根据权利要求2所述的儿童用电动车的制动控制方法，其特征在于，所述控制阶段还包括：未输入所述制动信号或行驶信号未断开的状态下，相比输入至所述驱动马达的电压作用下的理论行驶速度，由速度感应器感知的实际车辆行驶速度更快的情况下，也能逐渐减少输入至所述驱动马达的电压并使得车辆的速度控制在标准速度范围内的第四阶段。

7.根据权利要求6所述的儿童用电动车的制动控制方法，其特征在于，所述控制阶段还包括：控制成通过所述第四阶段输入至所述驱动马达的电压完全断开的情况下，车辆的速度仍然继续超过标准速度时，利用反电动势执行减速的第五阶段。

8.根据权利要求2所述的儿童用电动车的制动控制方法，其特征在于，所述控制阶段还包括：相比输入至所述驱动马达的电压作用下的理论行驶速度，由速度感应器感知的实际车辆行驶速度更慢的情况下，增加输入至所述驱动马达的电压，使得车辆速度更快的第六阶段。