CN105799853B - 一种电助力四轮车及其助力控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电助力四轮车，包括控制器、与蓄电池相连的马达和脚踏板，在脚踏板轴上还设有一扭力传感器，在驾驶室内设有一用于面板和控制器，控制马达输出功率。本发明还公开了一种电助力四轮车的助力控制方法，控制器根据扭力传感器输入的扭力数值一定时间的变化，按如下公式控制马达的输出功率的变化大小：P＝P0+（Pmax‑P0）*[(lt‑l)/at]，进一步的，按如下公式控制马达的输出功率的变化Pt＝P0+（Pmax‑P0）*Sin{arctg[(l‑lt)/t]}。本发明所提供的电助力四轮车具有结构简单，运行可靠的优点；配合本发明提供的助力控制方法，使电动车的电能输出平缓，变化波动柔和，能在需要的时候提供适当强度的助力，使该电动车既能满足人们适量运动的需求，同时有效延长电池的使用时间和使用寿命。

Description

一种电助力四轮车及其助力控制方法
技术领域
本发明涉及电动车结构领域，具体涉及一种脚踏为主电助力为辅的电助力四轮车。
背景技术
电动四轮车是以电池为动力源，电池主要有铅酸电池和锂电池；铅酸电池成本便宜，性能稳定，市场上的电动车都采用此种电池；锂离子电池(常称之为锂电池),成本昂贵，性能不稳定，容易出现爆炸，安全系数低。
电动四轮代步车主要是针对中老年人使用，操作简单，安全稳定。其性能大大优越于电动三轮车及四轮机动车，同时电动四轮车由于车体相对较大，可满足拉货或拉客的需要，在我国城郊和广大乡村具有很大的市场。
现有的电动四轮车主要是由控制器、电机、蓄电池和车体部分组成。使用时通过控制器手动控制电机的转速进而控制车速，这种控制方法要求驾车者需要将手一直放在位于把手上的控制器上，十分不方便；同时，车辆的运动主要靠蓄电池驱动，当车辆启动、上坡、负重、迎风行驶或路面坎坷不平时所需的驱动力很大，导致蓄电池输出电流过大，甚至是蓄电池较长时间大电流放电，严重损坏蓄电池，影响了蓄电池的使用寿命。
另一方面，随着人民生活水平的提高，对身体健康的关注程度也相应提高，加强了锻炼身体的意识。尤其是中老年人，更愿意让身体做些适当的活动，因此普遍希望在出行办事或买菜途中能骑车出行，兼顾了活动身体的需要。但同时由于身体的缘故，又不能有较大的体力支出，以防出现意外情况影响身体健康，现有的电动车不能满足他们出行时的需要。
综上所述，需要一种电助力四轮车及其助力控制方法，能在需要的时候提供适当强度的助力，使该电动车既能满足中老年人想活动身体又不能有太大运动量的需求，同时具有使用方便电池寿命长的优点。
发明内容
本发明的目的是：提供一种电助力四轮车及其助力控制方法，能在需要的时候提供适当强度的助力，使该电动车既能满足人们适量运动的需求，同时又能有效延长电池的单次使用时间和使用寿命。
本发明是通过如下技术方案实现的:一种电助力四轮车，包括与蓄电池相连的马达、脚踏板，在脚踏板轴上还设有一扭力传感器，在驾驶室内设有一用于设置车辆运行参数的面板和接收扭力传感器输入参数和面板设定参数进而控制马达输出功率的控制器。
一种电助力四轮车的助力控制方法，其特征是：包含如下步骤：
步骤1) 控制器采集扭力传感器的扭力值数据和面板内的设定数据，并进行比较，当前者大于后者时，控制器接通进行下一步动作；否则无动作。
步骤2)回路接通后，控制器根据扭力传感器输入的扭力数值一定时间的变化，按如下公式控制马达的输出功率的变化大小：
P＝P0+（Pmax-P0）* [(lt-l)/at]，
式中：P蓄电池的输出功率；
P0蓄电池的初始输出功率；
Pmax蓄电池的最大输出功率；
l 初始扭力值；
a修正系数；
t扭力变化的时间间隔。
优选的，回路接通后，控制器根据扭力传感器输入的扭力数值一定时间的变化，按如下公式控制马达的输出功率的变化大小：
P＝P0+（Pmax-P0）*Sin{arctg[(l-lt)/t]}，
式中：Pt时间为t时的输出功率；
P0时间为0时的输出功率；
Pmax蓄电池的最大输出功率；
l 初始扭力值；
lt时间为t时的扭力值；
t扭力变化的时间间隔；
优选的，当计算得出的蓄电池的输出功率大于蓄电池的最大输出功率时，蓄电池以最大功率输出。
本发明的有益效果是：本发明所提供的电助力四轮车具有结构简单，运行可靠的优点；配合本发明提供的助力控制方法，使电动车的电能输出平缓，变化波动柔和，能在需要的时候提供适当强度的助力，使该电动车既能满足人们适量运动的需求，同时有效延长电池的使用时间和使用寿命。
附图说明
图1为本发明的模块结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种电助力四轮车，包括与蓄电池相连的马达和脚踏板，在脚踏板轴上还设有一扭力传感器，在驾驶室内设有一用于设置车辆运行参数的面板和控制器，控制器接收扭力传感器输入的参数和面板设定的参数进行比较和计算，进而控制马达输出功率。所述车辆运行参数包括人力最大值、系统采集扭力值的时间间隔、输出功率的修正系数中的若干项。
不同的驾乘者的体力和希望的运动量是不同的，可以在初始进行设定，使本发明可以适合不同的驾乘者的需要；系统采集扭力值的时间间隔、输出功率的修正系数是对驾驶状态进行控制的参数，扭力值的时间间隔小，电池的输出功率变化频繁一些，车辆运行相对平稳，时间间隔大，电池的输出功率变化相对小，更利于对电池的保护，修正系数是根据经常使用车辆的条件设定的一个调整系数。
本发明还公开了一种电助力四轮车的助力控制方法，其特征是：包含如下步骤：
步骤1) 控制器采集扭力传感器的扭力值数据和面板内的设定数据，并进行比较，当前者大于后者时，控制器接通进行下一步动作；否则无动作。
步骤2)回路接通后，控制器根据扭力传感器输入的扭力数值一定时间的变化，按如下公式控制马达的输出功率的变化大小：
P＝P0+（Pmax-P0）* [(lt-l)/at]，
式中：P蓄电池的输出功率；
P0蓄电池的初始输出功率；
Pmax蓄电池的最大输出功率；
l 初始扭力值；
a修正系数；
t扭力变化的时间间隔。
实施例2
一种电助力四轮车的助力控制方法，与实施例1的区别是，当回路接通后，控制器根据扭力传感器输入的扭力数值一定时间的变化，按如下公式控制马达的输出功率的变化大小：
Pt＝P0+（Pmax-P0）*Sin{arctg[(l-lt)/t]}，
式中：Pt时间为t时的输出功率；
P0时间为0时的输出功率；
Pmax蓄电池的最大输出功率；
l 初始扭力值；
lt时间为t时的扭力值；
t扭力变化的时间间隔。
本发明提供的助力控制方法，基于如下的原理。首先，将扭力与时间的对应关系在一平面座标系中进行记录，以X轴为时间，以Y轴为扭力值。在某一初始时间对应的扭力值为l，当间隔时间t后，扭力值为lt。
在实施例1中，(lt-l)/t就是l、lt连线的斜率，斜率的大小代表扭力变化的程度，外部扭力变化越大，就需要电池补充的功率越高，在电池剩余的功率中按比例输出，从而对所需的扭力进行补充。
在实施例2中，arctg[(lt-l)/t]就是l、lt连线与X轴的夹角，这个夹角在-90°－90°之间，不包括-90°和90°，根据正弦曲线波型在夹角在-90°－90°之间范围，其夹角正弦值在-1－1之间，也就是说输出功率是在0－Pmax之间，同时输出功率的时间变化曲线为正弦曲线的弧度，输出功率变化柔和，不会出现剧烈变化的情况，可以对电池有效起到保护作用。
综上所述，本发明所提供的电助力四轮车具有结构简单，运行可靠的优点；配合本发明提供的助力控制方法，使电动车的电能输出平缓，变化波动柔和，能在需要的时候提供适当强度的助力，使该电动车既能满足人们适量运动的需求，同时有效延长电池的使用时间和使用寿命。

Claims (3)

1.一种电助力四轮车的助力控制方法，其特征是：
所述的电助力四轮车，包括与蓄电池相连的马达和脚踏板，在脚踏板轴上还设有一扭力传感器，在驾驶室内设有一用于设置车辆运行参数的面板，还设有接收扭力传感器输入参数和面板设定参数进而控制马达输出功率的控制器；所述车辆运行参数包括人力最大值、系统采集扭力值的时间间隔、输出功率的修正系数；
所述的控制方法包含如下步骤：
步骤1) 控制器采集扭力传感器的扭力值数据和面板内的设定数据，并进行比较，当前者大于后者时，控制器接通进行下一步动作；否则无动作；
步骤2)回路接通后，控制器根据扭力传感器输入的扭力数值一定时间的变化，按如下公式控制马达的输出功率：
P＝P0+（Pmax-P0）* [(lt-l)/at]，
式中：P蓄电池的输出功率；
P0蓄电池的初始输出功率；
Pmax蓄电池的最大输出功率；
l 初始扭力值；
a修正系数；
t扭力变化的时间间隔。
2.如权利要求1所述的电助力四轮车的助力控制方法，其特征是：回路接通后，控制器根据扭力传感器输入的扭力数值一定时间的变化，按如下公式控制马达的输出功率：
Pt＝P0+（Pmax-P0）*Sin{arctg[(l-lt)/t]}，
式中：Pt时间为t时的输出功率；
P0时间为0时的输出功率；
Pmax蓄电池的最大输出功率；
l 初始扭力值；
lt时间为t时的扭力值；
t扭力变化的时间间隔。
3.如权利要求1所述的电助力四轮车的助力控制方法，其特征是：当计算得出的蓄电池的输出功率大于蓄电池的最大输出功率时，蓄电池以最大功率输出。
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