CN105774595A - 电动车辆的节能加速方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动车辆的节能加速方法及装置，该方法包括如下步骤：在接收到加速指令后，获取电动车辆的车轮转速以及加速度；根据所述电动车辆当前的车轮转速确定相对应的预期加速度；根据所述电动车辆当前的加速度与所述预期加速度调节驱动信号，并将调节后的驱动信号输出至所述电动车辆的电机驱动器。本发明根据电动车辆实时的车轮转速以及加速度调节驱动信号，自动控制电机的工作状态，使电动车辆在最小的工作电流下实现平稳的加速性能，避免了因人为加速控制不当导致电机输出功率过大而浪费电池电量，延长了电池使用寿命，提高了电动车辆的续航能力。

Description

电动车辆的节能加速方法和装置

技术领域

本发明涉及电动车辆技术领域，特别是涉及一种电动车辆的节能加速方法和装置。

背景技术

电动自行车、电动汽车等电动车辆凭借其价廉、环保、节能等特点开始逐渐普及。在电动车辆中，相同的驱动电机和电池会因驾驶者与车辆设计的不同，导致续航能力会出现不同的状况。其中，驾驶者的不良驾驶习惯严重影响电动车辆的续航能力和电池寿命。在车辆加速时，全由驾驶员判断车辆加速状况。这种操控方式的缺点是，加速度全凭驾驶员的主观感觉，车辆加速时如果驾驶员给电机的驱动信号过小，会因电机驱动力不足导致车辆加速过慢或者无法加速；若驱动信号过大则又会导致电机驱动电池电流过大，这将严重降低电池使用寿命和续航能力。

发明内容

基于此，为解决现有技术中的问题，本发明提供一种电动车辆的节能加速方法和装置，提高电动车辆的续航能力，延长电池使用寿命。

为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种电动车辆的节能加速方法，包括如下步骤：

在接收到加速指令后，获取电动车辆当前的车轮转速以及加速度；

根据所述电动车辆当前的车轮转速确定相对应的预期加速度；

根据所述电动车辆当前的加速度与所述预期加速度调节驱动信号，并将调节后的驱动信号输出至所述电动车辆的电机驱动器。

以及一种电动车辆的节能加速装置，包括触发装置、用于检测电动车辆的车轮转速的轮速传感器、用于检测所述电动车辆的加速度的加速度传感器以及控制装置；

所述触发装置、所述轮速传感器、所述加速度传感器分别与所述控制装置连接；所述控制装置与所述电动车辆的电机驱动器连接；

在所述触发装置接收到加速指令后，所述控制装置根据当前的车轮转速确定相对应的预期加速度，并根据所述电动车辆当前的加速度与所述预期加速度调节驱动信号，且将调节后的驱动信号输出至所述电动车辆的电机驱动器。

本发明根据电动车辆实时的车轮转速以及加速度调节驱动信号，自动控制电机的工作状态，使电动车辆在最小的工作电流下实现平稳的加速性能，避免了因人为加速控制不当导致电机输出功率过大而浪费电池电量，延长了电池使用寿命，提高了电动车辆的续航能力。

附图说明

图1是本发明的电动车辆的节能加速方法在实施例一中的流程示意图；

图2为本发明实施例一中根据电动车辆的加速度与预期加速度调节PWM信号的流程示意图；

图3是本发明的电动车辆的节能加速方法在实施例一中的另一流程示意图；

图4是本发明的电动车辆的节能加速方法在实施例二中的流程示意图；

图5是本发明实施例二中根据电动车辆当前的加速度、当前的车身倾斜角度以及预期加速度自动调节PWM信号的流程示意图；

图6是本发明的电动车辆的节能加速装置在一个实施例中的结构示意图；

图7是本发明的电动车辆的节能加速装置在另一个实施例中的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明的电动车辆的节能加速方法在实施例一中的流程示意图，本实施例的电动车辆的节能加速方法可以由控制装置来执行，例如单片机。如图1所示，本实施例中的电动车辆的节能加速方法包括以下步骤：

步骤S110，在接收到加速指令后，获取电动车辆当前的车轮转速以及加速度；

在驾驶员驾驶电动车辆的过程中，在碰到需要加速的情形时，可以向控制装置发出加速指令，例如在一种可选的方式中，当驾驶员踩下电动车辆的加速踏板时，加速踏板工作，控制装置判定接收到加速指令。当然还可以在电动车辆设置一些其他的触发装置，驾驶员操作此触发装置后，控制装置即可判定接收到加速指令。控制装置在接收到加速指令后，即可获取电动车辆的车轮转速以及加速度，以进行加速自动控制。

步骤S120，根据当前的车轮转速确定相对应的预期加速度；

根据车轮转速及车轮自身的参数可以确定电动车辆的行驶速度，而对于每一速度区间，都有一个较佳地电动车辆加速度值，当电动车辆当前的行驶速度在此速度区间时按照此加速度值进行加速，既能满足车辆加速要求，又能避免因瞬间输出功率过大而导致的电池电量浪费。具体的，通过逐差法可以计算出每一速度区间对应的较佳加速度值，然后通过测功机和路试进行验证，确定各个速度区间对应的预期加速度，该预期加速度即为最佳加速度。由于车轮转速与电动车辆的行驶速度相对应，因此，各个速度区间与车轮转速区间对应，而每一个车轮转速区间对应一个预期加速度，在控制装置获取电动车辆当前的车轮转速后，即可根据这种对应关系查找到相应的预期加速度。

步骤S130，根据所述电动车辆当前的加速度与所述预期加速度调节驱动信号，并将调节后的驱动信号输出至所述电动车辆的电机驱动器。

控制装置在确定预期加速度后，就可以根据电动车辆当前的加速度(即实时加速度)与预期加速度进行对比，并根据对比结果对驱动信号进行调节，然后将调节后的驱动信号输出至电动车辆的电机驱动器，实现加速自动控制。

较佳地，在控制装置对驱动信号进行调节时，要要检测驱动信号是否正常输出，若出现异常，则停止驱动，并生成提示信息，以提醒驾驶员。

在一种可选的实施方式中，驱动信号为PWM信号，PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。在本实施例中，控制装置输出PWM信号至电动车辆的电机驱动器，电机驱动器就可以实现对电机转速的调整。在控制电机的时候，电源并非连续地向电机供电，而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式为电机提供电能，不同占空比的PWM信号能对电机起到调速作用，这是因为电机实际上是一个大电感，它有阻碍输入电流和电压突变的能力，因此PWM信号被平均分配到作用时间上，这样改变输入PWM信号的占空比就能改变加在电机两端的电压大小，从而改变了电机转速。

根据电动车辆使用电机和电机驱动器的效率状况，通过测功机和路试得出电动车辆在每个预期加速度下对应的较佳驱动电流，即可得到较佳占空比的PWM信号。参照图2所示，在实施例一中，根据电动车辆当前的加速度与预期加速度调节PWM信号的过程包括以下步骤：

步骤S131，判断电动车辆当前的加速度是否小于预期加速度，若是，则进入步骤S132；若否，则进入步骤S133；

步骤S132，增加PWM信号的占空比；

步骤S133，保持PWM信号的占空比不变。

具体的，可将PWM信号的占空比设置不同的等级，若电动车辆当前的加速度小于预期加速度，则控制装置将PWM信号的占空比增加一个等级并输出给电机驱动器，这样电动车辆的实时加速度将增加，接着再判断电动车辆实时加速度与预期加速度的大小，若实时加速度仍小于预期加速度，则控制装置再将PWM信号的占空比增加一个等级，直至电动车辆的加速度大于或等于预期加速度。通过这种方式控制电机的工作，使电动车辆在最小的工作电流下实现平稳的加速性能，避免了因人为加速控制不当导致电机输出功率过大而浪费电池电量，延长了电池使用寿命，提高了电动车辆的续航能力。

进一步的，参照图3所示，为了使本实施例的电动车辆的节能加速方法与传统技术中的加速方法能有效区分，本实施例还提供模式选择功能，即在电动车辆中设置节能模式，当电动车辆处于节能模式时，驾驶员踩下加速踏板(或采用其他触发方式)，控制装置判定接收到加速指令，然后就可以获取电动车辆的车轮转速以及加速度，并据此进行加速自动控制。若电动车辆不处于节能模式，当驾驶员踩下加速踏板时，仍按照传统的加速控制方法进行速度调节。

较佳地，本实施例中还可设置过流保护机制，参照图3所示，在电动车辆处于节能模式时，设置控制装置中各端口的控制方法及状态，然后判断是否存在过流保护信号，若存在过流保护信号，则无论驾驶员是否踩下加速踏板(或采用其他触发方式)，都不会进行加速自动控制。

进一步的，为了使电动车辆的加速控制更符合实际驾驶情况，本发明的电动车辆的节能加速方法在进行加速自动控制时，还引入了车身倾斜角度这一控制因子。图4为本发明的电动车辆的节能加速方法在实施例二中的流程示意图，本实施例的电动车辆的节能加速方法仍可由控制装置来执行，例如单片机。参照图3、图4所示，本实施例中的电动车辆的节能加速方法包括以下步骤：

步骤S210，在接收到加速指令后，获取电动车辆的车轮转速、加速度以及车身倾斜角度；

步骤S220，根据当前的车轮转速确定相对应的预期加速度；

步骤S230，根据所述电动车辆当前的加速度、当前的车身倾斜角度以及预期加速度调节驱动信号，并将驱动信号输出至所述电动车辆的电机驱动器。

具体的，在本实施例二中，在实现电动车辆的加速自动控制时，不仅考虑到当前的车轮转速，还考虑车身倾斜角度，通过车身倾斜角度可以判断电动车辆行驶中的车身状态，包括翻车、上坡行驶、下坡行驶以及平路行驶等状态。例如图3中所示，当通过车身倾斜角度判定电动车辆处于翻车状态时，无论驾驶员是否踩踏加速踏板，都不会输出驱动信号至电机驱动器，这样可以避免翻车时因驾驶员的慌乱操作而导致事故严重程度扩大。当通过车身倾斜角度判定电动车辆处于正常行驶状态时(上坡、平路或下坡)，则可以依据上一个实施例中提供的调节方法，自动调节驱动信号，并输出至电动车辆的电机驱动器，从而实现电动车辆的加速自动控制，避免因人为加速控制不当导致电机输出功率过大而浪费电池电量。

可选的，参照实施例一，驱动信号可采用PWM信号。在一种可选的实施方式中，本实施例二还提供一种根据电动车辆当前的加速度、当前的车身倾斜角度以及预期加速度自动调节PWM信号的方法，参照图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤S231，判断电动车辆当前的加速度是否小于预期加速度，若是，则进入步骤S232，若否，则进入步骤S236；

步骤S232，根据当前的车身倾斜角度，判断电动车辆的行驶状态，若判定电动车辆处于下坡行驶状态，则进入步骤S233；若判定电动车辆处于平路行驶状态，则进入步骤S234；若判定电动车辆处于上坡行驶状态，则进入步骤S235；

步骤S233，将PWM信号的占空比增加第一调节值；

步骤S234，将PWM信号的占空比增加第二调节值；

步骤S235，将PWM信号的占空比增加第三调节值；

步骤S236，保持当前的PWM信号不变。

具体的，在该实施方式中，设置PWM信号占空比的调节幅度值，每次调节PWM信号的占空比时，可将占空比增加或减小若干个调节幅度值。若电动车辆当前的加速度未达到预期加速度，则可通过增加PWM信号的占空比来进行调节，直至电动车辆的实时加速度大于或等于预期加速度。在此前提下，若电动车辆处于下坡行驶状态，由于受重力影响，每次增加PWM信号的占空比时，可小幅度调节，即第一调节值为一个较小值，例如每次调节时仅将PWM信号的占空比增加一个调节幅度值。若电动车辆处于上坡行驶状态，由于受重力影响，若小幅度增加PWM信号的占空比，则加速调节效果不明显，故可适当增大PWM信号占空比的调节幅度，即将第三调节值设置为一个较大值，例如每次调节时将占空比增加三个调节幅度值。若电动车辆处于平路行驶状态，则PWM信号占空比的调节幅度可作居中设置，即第二调节值处于第一调节值和第三调节值之间，例如每次调节时将PWM信号的占空比增加两个调节值。通过以上区别化的设置，使电动车辆的加速自动调节更能与车身状态相吻合。

根据上述本发明的电动车辆的节能加速方法，本发明还提供一种电动车辆的节能加速装置，图6为本发明的电动车辆的节能加速装置在一个实施例中的结构示意图。如图6所示，该实施例中的电动车辆的节能加速装置包括触发装置1、用于检测电动车辆的车轮转速的轮速传感器2、用于检测所述电动车辆的加速度的加速度传感器3以及控制装置4。触发装置1、轮速传感器2、加速度传感器3分别与控制装置4连接。控制装置4与电动车辆的电机驱动器5连接。在触发装置1接收到加速指令后，控制装置4根据当前的车轮转速确定相对应的预期加速度，并根据电动车辆当前的加速度与预期加速度调节驱动信号，且将调节后的驱动信号输出至电动车辆的电机驱动器5。

在一种可选的实施方式中，触发装置1可采用电动车辆的加速踏板。控制装置4安装在加速踏板与电机驱动器5之间，这样每次加速踏板被踩下时，控制装置4都可以进入工作状态。加速度传感器3可安装在车身中间位置。可选的，控制装置4可采用单片机，例如ATMEGA2560单片机。

轮速传感器2可安装在电动车辆的车轮位置附近，可选的，轮速传感器2可采用霍尔传感器，例如44E霍尔传感器。

在触发装置1获得驾驶员的加速指令后，轮速传感器2检测车轮转速并输出信号至控制装置4，加速度传感器3检测电动车辆的加速度并输出信号至控制装置4，控制装置4获得电动车辆当前的车轮转速以及加速度，并据此自动调节输出至电机驱动器5的驱动信号，控制电机的工作，从而使电动车辆在最小的工作电流下实现平稳的加速性能。至于具体的调节方法在上文的方法实施例中已有描述，此处不再进行赘述。

较佳的，加速度传感器3可采用六轴加速度传感器，例如MPU6050六轴加速度传感器。六轴加速度传感器由三轴陀螺仪和三轴加速度传感器组成，不仅可以测得电动车辆的实时加速度，还可以测得车身倾斜状态。

图7为本发明的电动车辆的节能加速装置在另一个实施例中的原理示意图，参照图7所示，加速踏板工作后，44E霍尔传感器检测电动车辆的车轮转速，并输出信号至ATMEGA2560单片机，同时MPU6050六轴加速度传感器检测电动车辆的加速度及车身倾斜加速，并输出信号(包括六轴坐标状态与实时加速度)至ATMEGA2560单片机。ATMEGA2560单片机接收到来自上述两个传感器的信号经过程序运算得出需要的预期加速度，然后通过ATMEGA2560单片机上的晶振单元输出相对的PWM信号给电机驱动器5。

另外，在本实施的电动车辆的节能加速装置中还可以设置一个节能模式选择装置，为驾驶员提供多样化的加速方案选择。驾驶员通过此节能模式选择装置可开启或关闭节能模式，当驾驶员开启节能模式后，通过触发装置1即可自动进入节能加速状态，当驾驶员关闭节能模式后，无论驾驶员是否操作触发装置1，都无法进入节能加速状态，此时仅通过传统的方法进行加速控制。

上述电动车辆的节能加速装置可执行本发明实施例所提供的电动车辆的节能加速方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动车辆的节能加速方法，其特征在于，包括如下步骤：

在接收到加速指令后，获取电动车辆当前的车轮转速以及加速度；

根据所述电动车辆当前的车轮转速确定相对应的预期加速度；

根据所述电动车辆当前的加速度与所述预期加速度调节驱动信号，并将调节后的驱动信号输出至所述电动车辆的电机驱动器。

2.根据权利要求1所述的电动车辆的节能加速方法，其特征在于，若检测到所述电动车辆的加速踏板工作，则判定接收到所述加速指令。

3.根据权利要求2所述的电动车辆的节能加速方法，其特征在于，在获取所述电动车辆的当前的车轮转速以及加速度之前，还包括判断是否处于节能模式的步骤。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动车辆的节能加速方法，其特征在于，所述驱动信号为PWM信号，根据所述电动车辆当前的加速度与所述预期加速度调节PWM信号的过程包括以下步骤：

若所述电动车辆当前的加速度小于所述预期加速度，则增加所述PWM信号的占空比；

若所述电动车辆当前的加速度大于或等于所述预期加速度，则保持所述PWM信号的占空比不变。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电动车辆的节能加速方法，其特征在于，在接收到加速指令后，还获取所述电动车辆当前的车身倾斜角度，并根据所述电动车辆当前的加速度、当前的车身倾斜角度以及所述预期加速度调节所述驱动信号。

6.根据权利要求5所述的电动车辆的节能加速方法，其特征在于，所述驱动信号为PWM信号；根据所述电动车辆当前的加速度、当前的车身倾斜角度以及所述预期加速度调节所述驱动信号的过程包括以下步骤：

若所述电动车辆当前的加速度小于所述预期加速度，并且根据当前的车身倾斜角度判定所述电动车辆处于下坡行驶状态，则将PWM信号的占空比增加第一调节值；

若所述电动车辆当前的加速度小于所述预期加速度，并且根据当前的车身倾斜角度判定所述电动车辆处于平路行驶状态，则将PWM信号的占空比增加第二调节值；

若所述电动车辆当前的加速度小于所述预期加速度，并且根据当前的车身倾斜角度判定所述电动车辆处于上坡行驶状态，则将PWM信号的占空比增加第三调节值。

7.一种电动车辆的节能加速装置，其特征在于，包括触发装置、用于检测电动车辆的车轮转速的轮速传感器、用于检测所述电动车辆的加速度的加速度传感器以及控制装置；

所述触发装置、所述轮速传感器、所述加速度传感器分别与所述控制装置连接；所述控制装置与所述电动车辆的电机驱动器连接；

在所述触发装置接收到加速指令后，所述控制装置根据当前的车轮转速确定相对应的预期加速度，并根据所述电动车辆当前的加速度与所述预期加速度调节驱动信号，且将调节后的驱动信号输出至所述电动车辆的电机驱动器。

8.根据权利要求7所述的电动车辆的节能加速装置，其特征在于，所述触发装置为所述电动车辆的加速踏板。

9.根据权利要求7或8所述的电动车辆的节能加速装置，其特征在于，所述轮速传感器为霍尔传感器。

10.根据权利要求7或8所述的电动车辆的节能加速装置，其特征在于，所述加速度传感器为用于检测所述电动车辆的加速度以及车身倾斜角度的六轴加速度传感器。