CN106627173B - 四轮电动车的智能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动车技术领域，提供了一种四轮电动车的智能控制方法，借助加速度传感器及电磁刹，实现单踏板、无手刹的电动车在坡道驻车和起步，用电磁刹替代传统手刹，刹车功能更隐蔽，且可根据车速自动刹车；车辆可根据停车位置坡度大小，有效驻坡，有效避免溜车带来的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种四轮电动车的智能控制方法。
背景技术
汽车保有量的不断攀升引发了一系列问题。大多数汽车燃烧汽油、柴油、天然气等化石燃料，地球上化石燃料的储量是有限的，数量巨大且不断增加的汽车数量使能源危机日益严重。传统汽车的重量一般1500kg左右，有效载荷只有100kg左右，大部分能源浪费在无效载荷上，造成了严重的能源浪费。另外，传统汽车体积庞大，一般汽车占地面积约10平方米，汽车数量的增长使得交通拥塞和停车位紧张的问题越来越严重。
电动车受到越来越多消费者的欢迎。电动车价格比传统汽车低，用于电动车充电的费用也比汽车加油的费用低；电动车灵活小巧，在非机动车道行驶，一般不会遇到交通堵塞，也更容易找到停车位；电动车没有尾气排放，不会污染环境。
近年来，随着四轮电动自行车行业的发展，其功能也越来越多样化，对于单踏板、无手刹的四轮电动车在驻坡容易出现溜车现象，具有较高的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的单踏板、无手刹的四轮电动车在驻坡容易出现溜车现象的问题，本发明提供了一种四轮电动车的智能控制方法来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种四轮电动车的智能控制方法，包括以下步骤：
S1、车辆控制器采集踏板的位置并计算踏板的位置变速，将踏板的全部行程从低到高依次分为机械刹车区、变速区和电子刹车区；
S2、车辆控制器检测车速，当踏板的位置在最高位并且到达最高位时的位置变速大于等于停车阈值时，车辆控制器判断驾驶员的驾驶意图为停车，然后当车速小于等于停车速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住；
S3、当车速为零，并且踏板的位置从最高处到达最低处再以小于或等于启动阈值的位置变速抬起时，车辆控制器判断驾驶员的驾驶意图为启动车辆，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机。
作为优选，还包括步骤S4、车辆控制器通过加速度传感器获取坡道倾角，并判断出车辆的行驶状态；
在所述步骤S2中，所述停车速度阈值包括平地速度阈值、上坡速度阈值和下坡速度阈值，所述下坡速度阈值≥上坡速度阈值>平地速度阈值≥0；
如果车辆控制器判断车辆的行驶状态为平地行驶并且驾驶员意图停车，那么当车速小于等于平地速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住；
如果车辆控制器判断车辆的行驶状态为上坡行驶并且驾驶员意图停车，那么当车速小于等于上坡速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住；
如果车辆控制器判断车辆的行驶状态为下坡行驶并且驾驶员意图停车，那么当车速小于等于下坡速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住。
作为优选，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器的x轴的正方向为电动车的正前方，当电动车停在水平地面上时，所述所述三轴加速度传感器的z轴竖直朝上，y轴在水平面内垂直于x轴；
在所述步骤S4中，所述车辆控制器读取所述三轴加速度传感器的x轴数据、y轴数据和z轴数据，然后对它们进行处理得到坡道倾角；
如果坡道倾角为0，则判断车辆的行驶状态为平地行驶；如果坡道倾角为正，则判断车辆的行驶状态为上坡行驶；如果坡道倾角为负，则判断车辆的行驶状态为下坡行驶。
作为优选，还包括步骤S5、所述车辆控制器根据坡道倾角判断车辆的驻车状态；
在所述步骤S3中，当车辆的驻车状态为平地驻车，踏板抬起到机械刹车区的1/2高度处，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机；
当车辆的驻车状态为上坡驻车，踏板抬起到变速区时，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机；
当车辆的驻车状态为下坡驻车，踏板抬起到机械刹车区的1/4高度处，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机。
作为优选，还包括步骤S6，车辆控制器打开电磁刹或关闭电磁刹时发出语音提示信号。
本发明的有益效果是，这种四轮电动车的智能控制方法借助加速度传感器及电磁刹，实现单踏板、无手刹的电动车在坡道驻车和起步，用电磁刹替代传统手刹，刹车功能更隐蔽，且可根据车速自动刹车；车辆可根据停车位置坡度大小，有效驻坡，有效避免溜车带来的安全隐患。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的四轮电动车的智能控制方法的最优实施例的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
公开号为CN104554199A，公开日为2015.4.29的中国专利公开了一种电动车辆的单踏板速度控制系统，包括速度控制踏板、踏板位置传感器、速度控制器、制动阀和复位弹簧；只用一个踏板实现电动车辆的启动、加速、匀速行驶、减速和制动过程；踏板行程分为两个区域，位于上部的区域为速度调节区，位于下部的区域为制动区，踏板位于制动区时，踏板通过连杆直接将踩踏力作用在制动阀上，踏板位于速度调节区时，踏板与制动阀分离。踏板初始位置位于速度调节区的顶端，当用脚踩压踏板时，踏板逐渐向制动区移动，当完全松开踏板时，踏板恢复到初始位置。这种电动车辆的单踏板速度控制系统用一个速度控制踏板代替传统车辆控制的油门和刹车踏板，速度控制器根据施加在踏板上的操作自动完成启动、电机转速调节和制动，降低了驾驶电动车辆的复杂度，杜绝了误操作的可能性，便于快速掌握驾驶技术。
而本发明中采用的也是单踏板，而且将踏板的形成从低到高依次分为机械刹车区、变速区和电子刹车区，具体的可以是0～10％的行程为机械刹车区，10～90％的行程为变速区，90～100％的行程为电子刹车区，踏板与液压制动器连接，液压制动器作为机械刹，当踏板位于机械刹车区时，液压制动器制动刹车盘；变速区为提供动力和保持速度的区域，电子刹车区是启动电子刹的区域，电子刹是车辆控制器控制电机控制器输出反向电流，让电机产生与轮胎滚动方向相反的磁力转矩，制动轮胎。由于这种电动车没有手刹，所以坡道驻车时容易溜车，本发明中采用电磁刹取代手刹，电磁刹安装在电机轴上，采用48v供电，电磁刹的供电源受车辆控制器控制；通电状态下，电磁刹松开，车辆可行驶，断电状态下，电磁刹锁住电机轴，车辆无法行驶。
如图1所示，本发明提供了一种四轮电动车的智能控制方法，包括以下步骤：
S1、车辆控制器采集踏板的位置并计算踏板的位置变速；踏板上固定有一个磁铁，在磁铁的磁力线范围内设置有一个霍尔传感器，当踏板的位置发生变化时，磁铁产生的磁场也会发生变化，车辆控制器与霍尔传感器连接并且它的数据就可以计算出踏板的位置，在获取位置的同时记录踏板在此位置上的时刻，踏板两点位置之间的差值除以两点之间的时刻差就可以得到踏板的位置变速；踏板的全部行程从低到高依次分为机械刹车区、变速区和电子刹车区；
S2、车辆控制器检测车速，此电动车的电机为无刷直流电机，自带霍尔传感器，它与车辆控制器连接，将检测到的电机转子的转速传输至车辆控制器，车辆控制器就可以计算出车速；当踏板的位置在最高位并且到达最高位时的位置变速大于等于停车阈值时，车辆控制器判断驾驶员的驾驶意图为停车，然后当车速小于等于停车速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住；与此对应的实际场景是驾驶员想要停车时，将脚迅速抬起，由于弹簧的回力，踏板较快达到最高位，(技术员可以对踏板进行测试，得到停车阈值，)由于最后的区域是电子刹车区，车速会下降至停车速度阈值，此时电磁刹断电，将电机锁住；
以上是驻车过程，下面是电动车的启动过程：S3、当车速为零，并且踏板的位置从最高处到达最低处再以小于或等于启动阈值的位置变速抬起时，车辆控制器判断驾驶员的驾驶意图为启动车辆，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机。与此对应的实际场景是驾驶员想要启动车辆时，将踏板踩到底，然后缓慢抬起，抬起速度小于或等于启动阈值时，电磁刹通电，释放电机。
车辆的行驶状态分为上坡、平地行驶和下坡，这次的上坡和下坡只考虑坡道在车辆前后方向上的倾斜，车头水平朝上为上坡，水平朝下为下坡，为了在这种三种行驶状态下驻车，还包括步骤S4、车辆控制器通过加速度传感器获取坡道倾角，并判断出车辆的行驶状态；
在步骤S2中，停车速度阈值包括平地速度阈值、上坡速度阈值和下坡速度阈值，由于下坡时，车辆受到重力在前进方向上的分力，具备向前的加速度，所以应该在车速降为0前启动电磁刹，否则车辆在停止后会向前移动一端距离；而上坡时，车辆受到重力在后退方向上的分力，具备向后的加速度，所以应该在车速降为0前启动电磁刹，否则车辆在停止后会向后移动一端距离，但向后的加速度与车的动力方向相反，所以优选下坡速度阈值≥上坡速度阈值>平地速度阈值≥0；
如果车辆控制器判断车辆的行驶状态为平地行驶并且驾驶员意图停车，那么当车速小于等于平地速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住；
如果车辆控制器判断车辆的行驶状态为上坡行驶并且驾驶员意图停车，那么当车速小于等于上坡速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住；
如果车辆控制器判断车辆的行驶状态为下坡行驶并且驾驶员意图停车，那么当车速小于等于下坡速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住。
加速度传感器为三轴加速度传感器，三轴加速度传感器的x轴的正方向为电动车的正前方，当电动车停在水平地面上时，三轴加速度传感器的z轴竖直朝上，y轴在水平面内垂直于x轴；
在步骤S4中，车辆控制器读取三轴加速度传感器的x轴数据、y轴数据和z轴数据，然后对它们进行处理得到坡道倾角；
如果坡道倾角为0，则判断车辆的行驶状态为平地行驶；如果坡道倾角为正，则判断车辆的行驶状态为上坡行驶；如果坡道倾角为负，则判断车辆的行驶状态为下坡行驶。
车辆的驻车状态分为平地驻车、上坡驻车和下坡驻车；还包括步骤S5、车辆控制器根据坡道倾角判断车辆的驻车状态；
在步骤S3中，当车辆的驻车状态为平地驻车，踏板抬起到机械刹车区的1/2高度处，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机；
当车辆的驻车状态为上坡驻车，踏板抬起到变速区时，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机；如果在机械刹车区就松开电机，车辆很容易出现溜车的现象
当车辆的驻车状态为下坡驻车，踏板抬起到机械刹车区的1/4高度处，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机；下坡时，尽早松开电磁刹，让驾驶员通过机械刹去控制车辆，较为安全。
另外还包括步骤S6，车辆控制器打开电磁刹或关闭电磁刹时发出语音提示信号；车辆控制器与声音处理芯片连接，声音处理芯片连接有扬声器，通过扬声器播放语音。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种四轮电动车的智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、车辆控制器采集踏板的位置并计算踏板的位置变速，将踏板的全部行程从低到高依次分为机械刹车区、变速区和电子刹车区；
S2、车辆控制器检测车速，当踏板的位置在最高位并且到达最高位时的位置变速大于等于停车阈值时，车辆控制器判断驾驶员的驾驶意图为停车，然后当车速小于等于停车速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住；
S3、当车速为零，并且踏板的位置从最高处到达最低处再以小于或等于启动阈值的位置变速抬起时，车辆控制器判断驾驶员的驾驶意图为启动车辆，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机。
2.如权利要求1所述的四轮电动车的智能控制方法，其特征在于：还包括步骤S4、车辆控制器通过加速度传感器获取坡道倾角，并判断出车辆的行驶状态；
在所述步骤S2中，所述停车速度阈值包括平地速度阈值、上坡速度阈值和下坡速度阈值，所述下坡速度阈值≥上坡速度阈值>平地速度阈值≥0；
如果车辆控制器判断车辆的行驶状态为平地行驶并且驾驶员意图停车，那么当车速小于等于平地速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住；
如果车辆控制器判断车辆的行驶状态为上坡行驶并且驾驶员意图停车，那么当车速小于等于上坡速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住；
如果车辆控制器判断车辆的行驶状态为下坡行驶并且驾驶员意图停车，那么当车速小于等于下坡速度阈值时，车辆控制器关闭电磁刹的电源，使电磁刹将电机锁住。
3.如权利要求2所述的四轮电动车的智能控制方法，其特征在于：所述加速度传感器为三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器的x轴的正方向为电动车的正前方，当电动车停在水平地面上时，所述所述三轴加速度传感器的z轴竖直朝上，y轴在水平面内垂直于x轴；
在所述步骤S4中，所述车辆控制器读取所述三轴加速度传感器的x轴数据、y轴数据和z轴数据，然后对它们进行处理得到坡道倾角；
如果坡道倾角为0，则判断车辆的行驶状态为平地行驶；如果坡道倾角为正，则判断车辆的行驶状态为上坡行驶；如果坡道倾角为负，则判断车辆的行驶状态为下坡行驶。
4.如权利要求3所述的四轮电动车的智能控制方法，其特征在于：还包括步骤S5、所述车辆控制器根据坡道倾角判断车辆的驻车状态；
在所述步骤S3中，当车辆的驻车状态为平地驻车，踏板抬起到机械刹车区的1/2高度处，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机；
当车辆的驻车状态为上坡驻车，踏板抬起到变速区时，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机；
当车辆的驻车状态为下坡驻车，踏板抬起到机械刹车区的1/4高度处，车辆控制器打开电磁刹的电源，使电磁刹松开电机。
5.如权利要求4所述的四轮电动车的智能控制方法，其特征在于：还包括步骤S6，车辆控制器打开电磁刹或关闭电磁刹时发出语音提示信号。
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