CN104986282B - 电动自行车的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动自行车的控制方法和装置，该控制方法包括：接收电机的换相信号并对换相信号进行计算，得到电机的实时速度；基于预设的人力电力配比规则对实时速度进行分析，确定目标PWM宽度；根据目标PWM宽度对电机的供电参数进行调整。本发明通过对电机的换相信号进行计算，而非对外设所检测的信号进行处理，从而使得获取的检测数据更加准确可靠，在实现了对电动自行车的电力速度调整控制的同时，又保证了对电力速度控制的准确性和可靠性，且无需对输入或输出的数据进行校正。

Description

电动自行车的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及电动自行车领域，体来说，涉及一种电动自行车的控制方法和装置。

背景技术

随着环境保护及能源节约观念增强，电动自行车逐渐成为人们使用的无污染绿色环保的交通工具，由于其具有方便、快捷、成本低廉的特点，因此，倍受人们亲睐。

而就目前的电动自行车的驱动控制技术来说，主要分为两类，一类为借助于助力开关来实现电动自行车的电力驱动。具体的，助力开关可安装在电动自行车的中轴和曲柄上。当用户在使用电动自行车的过程中会转动脚蹬，那么助力开关就可利用霍尔传感器来检测到磁珠旋转次数，俗称频率，那么微控制单元MCU就可以对接收对应该频率的信号并对其进行处理，从而控制脉冲宽度调制PWM的输出，来实现电动自行车的速度控制；另一类则是依靠压力(扭力)传感器。具体的，该压力传感器可安装在脚蹬、曲柄或者链条上，那么在电动自行车的使用过程中，压力(扭力)传感器可通过检测压力或链条的张力来实现信号的传送，那么MCU在检测到来自压力(扭力)传感器的电压信号存在变化时，就可控制PWM的输出，从而实现电动自行车的速度控制。

那么通过以上描述可以看出，现有的电动自行车的驱动控制技术主要利用的是外设(助力开关、压力或扭力传感器)所检测的助力或压力(扭力)的变化来控制PWM输出，但是这些外设所检测的信号或数据是存在误差的，所以在实际运用中不能准确的实现对电动自行车的电力驱动，对增加里程意义不大；而且第二类的依靠压力(扭力)传感器的驱动控制技术显然是存在着安装复杂、成本较高且容易损坏的问题，而且长期使用后由于设备老化还需要对其输出数据进行校正的过程。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种电动自行车的控制方法和装置，能够保证获取的检测数据更具准确性和可靠性，从而在实现了对电动自行车的输出电力速度调整控制的同时，又使电力速度的控制更具准确性和可靠性，提供用户体验感。

本发明的技术方案是这样实现的：

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。

该控制方法包括：

接收电机的换相信号并对换相信号进行计算，得到电机的实时速度；

基于预设的人力电力配比规则对实时速度进行分析，确定目标PWM宽度；

根据目标PWM宽度对电机的供电参数进行调整。

其中，在基于预设的人力电力配比规则对实时速度进行分析，来确定目标PWM宽度时，可根据预设的人力电力配比规则对实时速度进行计算，从而得到电动自行车的目标电力速度；

并通过对目标电力速度进行计算，来确定目标PWM宽度。

此外，该控制方法进一步包括：

接收驱动电机的电流信号；

通过将电流信号与电动自行车的多个运行状态所分别对应的多个电流范围进行匹配，并将匹配成功的电流范围所对应的运行状态确定为确定电动自行车的当前运行状态。

其中，电动自行车的多个运行状态可以是上坡状态、或是下坡状态、还可以是平路状态。

此外，在通过对目标电力速度进行计算，来确定目标PWM宽度时，可基于电动自行车的当前运行状态，来对目标电力速度进行计算，从而确定目标PWM宽度。

另外，在根据目标PWM宽度对电机的供电参数进行调整时，可根据目标PWM宽度对电机的供电电压和/或供电电流进行调整。

此外，该控制方法进一步包括：

在对换相信号进行计算之前，对接收的换相信号进行滤波处理，对经过滤波处理后的换相信号进行计算，从而得到电机的实时速度。

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。

该控制装置包括：

第一计算模块，用于接收电机的换相信号并对换相信号进行计算，得到电机的实时速度；

分析模块，用于基于预设的人力电力配比规则对实时速度进行分析，确定目标PWM宽度；

调整模块，用于根据目标PWM宽度对电机的供电参数进行调整。

其中，分析模块包括：第二计算模块，用于根据预设的人力电力配比规则对实时速度进行计算，得到电动自行车的目标电力速度；第三计算模块，用于通过对目标电力速度进行计算，确定目标PWM宽度。

此外，该控制装置进一步包括：

接收模块，用于接收驱动电机的电流信号；

匹配模块，用于将电流信号与电动自行车的多个运行状态所分别对应的多个电流范围进行匹配，并将匹配成功的电流范围所对应的运行状态确定为确定电动自行车的当前运行状态。

可选的，该第三计算模块进一步用于基于电动自行车的当前运行状态，对目标电力速度进行计算，确定目标PWM宽度。

可选的，调整模块进一步用于根据目标PWM宽度对电机的供电电压和/或供电电流进行调整。

可选的，该控制装置进一步包括：

滤波模块，用于在对换相信号进行计算之前，对接收的换相信号进行滤波处理。

本发明通过对电机的换相信号进行计算，而非对外设所检测的信号进行处理，从而使得获取的检测数据更加准确可靠，在实现了对电动自行车的电力速度调整控制的同时，又保证了对电力速度控制的准确性和可靠性，且无需对输入或输出的数据进行校正。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的电动自行车的控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的电动自行车的控制器的各模块的控制流程图；

图3是根据本发明实施例的电动自行车的控制装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种电动自行车的控制方法。

如图1所示，根据本发明实施例的控制方法包括：

步骤S101，接收电机的换相信号并对换相信号进行计算，得到电机的实时速度；

步骤S103，基于预设的人力电力配比规则对实时速度进行分析，确定目标PWM宽度；

步骤S105，根据目标PWM宽度对电机的供电参数进行调整。

为了更好的理解本发明的电动自行车的控制方法，下面结合图2所示的本发明的电动自行车的控制器的各组成部分来对上述方法的具体实施方案进行详细阐述。

从图2可以看出，本发明的电动自行车的控制器包括MCU、电机霍尔换相信号模块、电流检测模块、驱动模块、降压模块1、降压模块2、电机、其他接口、电源模块。

其中，从图2可以看出，电源模块用于降压模块1提供工作电源，并对驱动模块提供工作电压，其中，降压模块1同样可以对驱动模块提供工作电压，另一方面，降压模块1还对降压模块2提供工作电源，而降压模块2则用于对MCU提供工作电压；而驱动模块则用于对电机进行驱动；电流检测模块用于对驱动模块的电流(即电机的工作电流)进行检测和处理；而电机霍尔换相信号模块则用于对驱动电机位置检测、处理和速度信号检测和反馈。

下面将结合控制器中各功能模块的功能来对本发明的上述控制方法进行详细阐述。

在将本发明的控制器安装在电动自行车后，首先需要通过用户踩踏脚蹬来转动电机，那么在电机旋转后，电机霍尔换相信号模块就接收到来自电机的换相信号，而由于电机发送至电机霍尔换相信号模块的换相信号可能是受干扰的信号。因此，电机霍尔换相信号模块会对接收的换相信号进行滤波处理，去除换相信号中的杂波信号，得到对应电机转速的准确的换相信号；

然后电机霍尔换相信号模块就会将经过滤波处理后的换相信号发送至MCU进行处理。其中，由于电机结构原理，所以电机旋转一圈所对应的换相信号变化值是固定，所以MCU就可基于该原理对接收的换相信号进行计算，就能够得到该电机的当前速度(即实时速度)，其中，当前速度为电动自行车的总速度(人力速度+电力速度)；而由于在本发明的控制器中预设有人力电力配比规则，即电动自行车的人力速度和电力速度的比例关系，例如人力速度与电力速度的比值为1比3，那么如果此时MCU计算出的电机的当前速度为4km/h，就可以根据该预设的人力电力配比规则对电机的当前速度进行分析来确定目标PWM宽度。

具体的，在一个实施例中，在基于预设的人力电力配比规则对电机的当前速度进行分析来确定目标PWM宽度时，可根据预设的人力电力配比规则(例如人力速度：电力速度＝1:3)对电机的当前速度(例如4km/h)进行计算，就可以得到电动自行车的需要保持的电力速度(即目标电力速度3km/h)以及当前人力速度(1km/h)；然后MCU就可通过对该目标电力速度进行计算，就能够确定使电动自行车输出该目标电力速度所需要的PWM值(即目标PWM宽度)。

然后MCU就会将输出目标电力速度所需要的目标PWM宽度传输至驱动模块，而电源输入至驱动模块的电压就会由驱动模块的目标PWM宽度被调制，从而改变了驱动模块输出至电机的供电电压；或者，也可以是电源输入至驱动模块的电流被驱动模块中的目标PWM宽度所调制，从而改变驱动模块输出至电机的供电电流；再或者是，对驱动模块输出至电机的供电电压和供电电流均进行调整，来达到调整电机的供电参数的目的。这样就可使电机保持目标电力速度的输出。

而由于电动自行车的行驶环境并非是完全保持同一速度的，例如电动自行车处于上坡、下坡或者平路状态，所以需要根据电动自行车的运行状态对电动自行车的电力速度进行实时调整。在一个可选的实施例中，根据本发明实施例的控制方法进一步包括：

电流检测模块会对驱动模块的电流信号(即驱动电机的电流信号)进行实时检测，并将检测到的电流信号发送至MCU，那么MCU在接收到该电流信号后，就会将该电流信号与电动自行车的多个运行状态所分别对应的多个电流范围进行匹配，将匹配成功的电流范围所对应的运行状态确定为电动自行车的当前运行状态，例如，电流范围为40A～60A，表示上坡状态，电流范围为10A～30A，表示下坡状态，电流范围为30A～40A，表示平路状态，那么如果MCU接收到的电流信号的电流值为50A，那么表面电流信号与上坡状态的电流范围匹配成功，就可确定当前电动自行车为上坡状态，那么显然需要增加电动自行车的电力速度输出。

所以，在本实施例中，在对根据换相信号所得到的目标电力速度进行计算，从而确定目标PWM宽度时，就需要基于电动自行车的当前运行状态，来对目标电力速度进行计算，从而确定目标PWM宽度。显然，此处结合电动自行车的当前运行状态所计算的目标PWM宽度与前面实施例中不结合电动自行车的当前运行状态所计算的目标PWM宽度明显是不同的。

这样就可结合电动自行车的运行状态来对目标电力速度进行不同的计算，从而得到不同的目标PWM宽度，实现对电机的不同电力驱动，实现调整电动自行车的电力速度的目的。

此外，在一个实施例中，从图2可以看出，该MCU还可接收其他接口的信号，从而实现对电动自行车其他功能的调整(而非限定于电力速度输出的调整)。

从以上实施例的描述可以看出，本发明通过由MCU接收电机发送的换相信号以及电流检测模块发送的电流信号，实现了PWM值的修正、补偿并将修正或补偿后的PWM值传输至驱动模块，从而实现了对电机的不同电力速度输出调整。

根据本发明的实施例，还提供了一种电动自行车的控制装置。

如图3所示，根据本发明实施例的控制装置包括：

第一计算模块31，用于接收电机的换相信号并对换相信号进行计算，得到电机的实时速度；

分析模块32，用于基于预设的人力电力配比规则对实时速度进行分析，确定目标PWM宽度；

调整模块33，用于根据目标PWM宽度对电机的供电参数进行调整。

其中，在一个实施例中，分析模块32包括：第二计算模块(未示出)，用于根据预设的人力电力配比规则对实时速度进行计算，得到电动自行车的目标电力速度；第三计算模块(未示出)，用于通过对目标电力速度进行计算，确定目标PWM宽度。

此外，在一个实施例中，根据本发明实施例的电动自行车的控制装置进一步包括：

接收模块(未示出)，用于接收驱动电机的电流信号；

匹配模块(未示出)，用于将电流信号与电动自行车的多个运行状态所分别对应的多个电流范围进行匹配，将匹配成功的电流范围所对应的运行状态确定为确定电动自行车的当前运行状态。

可选的，在一个实施例中，根据本发明实施例的第三计算模块(未示出)进一步用于基于电动自行车的当前运行状态，对目标电力速度进行计算，确定目标PWM宽度。

可选的，在一个实施例中，根据本发明实施例的调整模块33进一步用于根据目标PWM宽度对电机的供电电压和/或供电电流进行调整。

可选的，在一个实施例中，根据本发明实施例的电动自行车的控制装置进一步包括：

滤波模块(未示出)，用于在对换相信号进行计算之前，对接收的换相信号进行滤波处理。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过根据电机的换相信号计算出电机的当前速度，并根据人力和电力配比比例值控制PWM宽度，从而对电机的供电参数进行调整，实现对电动自行车的电力速度的输出控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (11)

1.一种电动自行车的控制方法，其特征在于，包括：

接收电机的换相信号并对所述换相信号进行计算，得到所述电机的实时速度；

基于预设的人力电力配比规则对所述实时速度进行分析，确定目标脉冲宽度调制PWM宽度；

根据所述目标PWM宽度对所述电机的供电参数进行调整；

其中，基于预设的人力电力配比规则对所述实时速度进行分析，确定目标PWM宽度包括：

根据所述预设的人力电力配比规则对所述实时速度进行计算，得到所述电动自行车的目标电力速度；

通过对所述目标电力速度进行计算，确定所述目标PWM宽度。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，进一步包括：

接收驱动所述电机的电流信号；

将所述电流信号与所述电动自行车的多个运行状态所分别对应的多个电流范围进行匹配，将匹配成功的电流范围所对应的运行状态确定为所述电动自行车的当前运行状态。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述多个运行状态包括：上坡状态、下坡状态、平路状态。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，通过对所述目标电力速度进行计算，确定所述目标PWM宽度包括：

基于所述电动自行车的当前运行状态，对所述目标电力速度进行计算，确定所述目标PWM宽度。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述目标PWM宽度对所述电机的供电参数进行调整包括：根据所述目标PWM宽度对所述电机的供电电压和/或供电电流进行调整。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，进一步包括：

在对所述换相信号进行计算之前，对接收的所述换相信号进行滤波处理，对经过所述滤波处理后的换相信号进行计算，得到所述电机的实时速度。

7.一种电动自行车的控制装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于接收电机的换相信号并对所述换相信号进行计算，得到所述电机的实时速度；

分析模块，用于基于预设的人力电力配比规则对所述实时速度进行分析，确定目标PWM宽度；

调整模块，用于根据所述目标PWM宽度对所述电机的供电参数进行调整；

其中，所述分析模块包括：第二计算模块，用于根据所述预设的人力电力配比规则对所述实时速度进行计算，得到所述电动自行车的目标电力速度；第三计算模块，用于通过对所述目标电力速度进行计算，确定所述目标PWM宽度。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，进一步包括：

接收模块，用于接收驱动所述电机的电流信号；

匹配模块，用于将所述电流信号与所述电动自行车的多个运行状态所分别对应的多个电流范围进行匹配，将匹配成功的电流范围所对应的运行状态确定为所述电动自行车的当前运行状态。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述第三计算模块进一步用于基于电动自行车的当前运行状态，对所述目标电力速度进行计算，确定所述目标PWM宽度。

10.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述调整模块进一步用于根据所述目标PWM宽度对所述电机的供电电压和/或供电电流进行调整。

11.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，进一步包括：

滤波模块，用于在对所述换相信号进行计算之前，对接收的所述换相信号进行滤波处理。