CN106740261B - 一种电动车的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动车的控制方法，包括：获取加速度参考值，加速度参考值小于电动车最大设计加速度值；获取电动车的当前加速度；对当前加速度和加速度参考值的偏差进行比例调节和积分调节，得到转矩电流，基于转矩电流，控制电动车的速度。本发明还提供了一种电动车的控制装置。本发明可以使电动车实际加速度的不会过大，从而克服了电动自行车在在滑行调速过程中前期速度变化过快的问题。

Description

一种电动车的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种电动车的控制方法及装置。
背景技术
目前，电动自行车通常是使用调速手把的输入值作为转矩电流的参考量，并检测转矩电流的反馈量，通过对转矩电流的参考量和反馈量进行PI(proportional integralcontroller，比例调节和积分调节)调节，得到转矩电压，并通过转矩电压控制电动自行车的速度。
上述速度控制方法存在不足：电动车在滑行调速过程中，前期速度往往变化过快造成骑行舒适度较低、用户体验不佳。
发明内容
为克服现有技术中电动自行车滑行调速时前期速度变化太快问题，本发明实施例一方面提供了一种电动车的控制方法，包括：
获取加速度参考值，所述加速度参考值小于第一预设值，所述第一预设值为所述电动车最大设计加速度值；
获取所述电动车的当前加速度；
对所述加速度参考值和所述当前加速度进行比例调节和积分调节，得到转矩电流；
基于所述转矩电流，控制所述电动车的速度。
其中，所述加速度参考值还大于第二预设值，所述第二预设值大于0。
其中，所述电动车上设有速度控制装置，所述获取加速度参考值包括：
获取所述电速度控制装置的输出信号的变化，得到速度控制变化值；
基于预设的对应关系，获取与所述速度控制变化值对应的所述加速度参考值。
其中，所述获取所述速度控制装置的输出信号的变化，得到速度控制变化值包括：
获取所述速度控制装置输出的当前速度控制值；
获取所述速度控制装置的上次速度控制值，所述上次速度控制值是所述速度控制装置之前输出的速度控制值；
计算所述当前速度控制值和所述上次速度控制值的差值，得到所述速度控制变化值。
其中，所述上次速度控制值是对所述速度控制装置的输出信号进行低通滤波后，得到的当前值。
其中，所述对应关系具体为正比关系。
其中，所述正比关系具体为线性正比关系。
其中，所述电动车为电动自行车，所述速度控制装置为调速手把。
相应地，本发明实施例还提供了一种电动车的控制装置，包括：
加速度参考值获取模块，用于获取加速度参考值，所述加速度参考值小于第一预设值，所述第一预设值为所述电动车最大设计加速度值；
当前加速度获取模块，用于获取所述电动车的当前加速度；
转矩电流获取模块，用于对所述加速度参考值和所述当前加速度进行比例调节和积分调节，得到转矩电流；
速度控制模块，用于基于所述转矩电流，控制所述电动车的速度。
其中，所述加速度参考值还大于第二预设值，所述第二预设值大于0。
其中，所述电动车上设有速度控制装置，所述加速度参考值获取模块包括：
速度控制变化值获取单元，用于获取所述速度控制装置的输出信号的变化，得到速度控制变化值；
加速度参考值获取单元，用于基于预设的对应关系，获取与所述速度控制变化值对应的所述加速度参考值。
其中，所述速度控制变化值获取单元包括：
当前速度控制值获取子单元，用于获取所述速度控制装置输出的当前速度控制值；
上次速度控制值获取子单元，用于获取所述速度控制装置的上次速度控制值，所述上次速度控制值是所述速度控制装置之前输出的速度控制值；
速度控制变化值获取子单元，用于计算所述当前速度控制值和所述上次速度控制值的差值，得到所述速度控制变化值。
其中，所述上次速度控制值是对所述速度控制装置的输出信号进行低通滤波后，得到的当前值。
其中，所述对应关系具体为正比关系。
其中，所述正比关系具体为线性正比关系。
其中，所述电动车为电动自行车，所述速度控制装置为调速手把。
本发明实施例通过将获取的加速度参考值作为给定量，并将获取的电动车的当前加速度值作为反馈量，对加速度参考值和当前加速度值的偏差进行PI调节得到转矩电流，并基于转矩电流控制电动车的速度，由于加速度参考值小于电动车的最大设计加速度，这样，可以使电动车矢量控制系统输出的实际加速度小于电动车滑行的最大加速度，从而使得电动车在滑行调速的过程中，加速度不会太大，最终速度也不会变化太快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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是本发明的电动车的控制方法的第一实施例的流程示意图；
图2是本发明的电动车的控制方法的第二实施例的流程示意图；
图3是本发明的电动车的控制方法的第三实施例的流程示意图；
图4是本发明的电动车的控制装置的实施例的结构示意图；
图5是本发明的加速度参考值获取模块的实施例的结构示意图；
图6是本发明的速度控制变化值获取单元的实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在电动车矢量控制系统中，由于电机极对数不同，通过霍尔传感器得到的转速无法正确计算出电机的真实机械速度。在不需要精确控制电机转速的情况下，通过施加不同的转矩电流，PI调节输出转矩电压，由SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)算法控制PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)占空比可以调节电机转速。在实际应用中控制转矩电流参考量，达到控制电机转速的目的。本发明实施例通过获取电机的当前加速度，以及控制加速度参考值小于电动车在调速过程中达到的最大值，通过对加速度的当前值和参考值进行PI调节，输出值作为转矩电流参考值，控制电机的加速度及转速。
请参照图1，是本发明电动车的控制方法的第一实施例的流程示意图。如图所示，该方法具体包括以下步骤：
步骤101，获取加速度参考值。其中，加速度参考值小于第一预设值，第一预设值为电动车的最大设计加速度值。电动车的最大设计加速度值主要取决于电动车本身的性能。具体地，加速度参考值可以是一个小于第一预设值的定值，也可以是一个小于第一预设值的变化值。
此外，发明人发现在电动车滑行调速的过程中，不仅前期速度变化过快，同时后期的速度变化也较慢，因此，为了提高骑行舒适度，使得电动车在滑行调速过程中，电动车的加速度变化更为平滑，速度变化更为稳定，加速度参考值还应小于第二预设值，第二预设值应大于0，第二预设值的具体值可以根据用户的实际体验和需求、以及整车的性能来设定。
步骤102，获取电动车的当前加速度。电动车的当前加速度可以通过以下方式获取：通过电动车内设的位置传感器实时获取电机转子的当前角度；基于实时获取的转子的当前角度，获取转子的角度变化值，得到转子的当前角速度；基于实时获取的转子的角速度，获取转子的角速度的变化值，得到电动车的当前加速度。此外，电动车的当前加速度也可以通过以下方式获取：通过GPS模块实时获取电动车的速度，然后获取电动车速度的变化值，得到当前加速度。
步骤103，对加速度参考值和当前加速度进行PI调节，得到转矩电流。PI调节是根据给定量与反馈量的偏差来进行比例和积分运算，将比例和微分运算结果进行线性组合后来控制输出，使得系统的输出朝着偏差不断减小的方向变化，达到实际输出与理想输出不断接近的目的。在本步骤中，PI调节则是使电动车的实际加速度趋近于加速度参考值。作为另一实施方式，步骤103还可以对加速度参考值和当前加速度进行PID(proportionintegral derivative，比例积分微分调节)调节，得到转矩电池。
步骤104，基于转矩电流，控制电动车的速度。具体地，可以将步骤103获取的转矩电流作为PI调节的给定量，并通过采样模块采集电机的电流，得到转矩电流的反馈量。通过对转矩电流的给定量与反馈量的偏差进行PI调节，输出转矩电压，由SVPWM算法控制PWM占空比，以调节电机转速，从而达到控制电动车的速度的目的。
本发明实施例通过将获取的加速度参考值作为给定量，并将获取的电动车的当前加速度值作为反馈量，对加速度参考值和当前加速度值的偏差进行PI调节得到转矩电流，并基于转矩电流控制电动车的速度，由于加速度参考值小于电动车滑行时的最大加速度，这样，可以使电动车矢量控制系统输出的实际加速度小于电动车滑行的最大加速度，从而使得电动车在滑行调速的过程中，加速度不会太大，最终速度也不会变化太快。
请参照图2，是本发明电动车的控制方法的第二实施例的流程示意图。如图所示，该方法具体包括以下步骤：
步骤201，获取电动车的速度控制装置的输出信号的变化，得到速度控制变化值。电动车具体可以为电动自行车，相应的速度控制装置为调速手把；电动车也可以为电动汽车，相应的速度控制装置为油门。速度控制装置的输出信号的变化，可以是速度控制装置的输出对时间求导，得到输出信号的变化率，并将该变化率作为速度控制变化值，也可以将前后两次输出的差值作为速度控制变化值。
步骤202，基于预设的对应关系，获取与速度控制变化值对应的加速度参考值。速度控制变化值与加速度参考值为正比例关系，优选地，可以为线性正比关系。具体地，对应关系可以为速度控制变化值与加速度参考值的对应关系库，其中，该对应关系库中，速度控制变化值与加速度参考值一一对应，且所有的加速度参考值均小于第一预设值，同时还应大于第二预设值。第二预设值的大小可以根据用户的实际体验和需求、以及整车的性能来设定。对应关系可以为速度控制变化值与加速度参考值的对应曲线图，值得注意的是，在该曲线中，加速度参考值始终小于第一预设值，且大于第二预设值。此外，对应关系也可以为由速度控制变化值得到加速度参考值的计算公式。例如，加速度参考值Y(x)的表达式可以是：
其中，x为速度控制变化值，A＝(max-min)/B-C，max为加速度参考值的最大值，max小于第一预设值，min为加速度参考值的最小值，min大于第二预设值，min和max都可以根据用户需求来设置。B、C的值可以根据电动车的实际情况来设定，本实施例中，B可以为200，C可以为2000。
步骤203，获取电动车的当前加速度。电动车的当前加速度可以通过以下方式获取：周期性获取电动车的电机转子的当前角度；计算当前角度和上一周期获取的角度的差值，得到当前瞬时角速度；对第二预设次数重复获取的当前瞬时角速度求平均，得到当前角速度，具体来讲，可以对距离当前时刻之前、最近第二预设次数重复获取的当前瞬时角速度求平均；基于当前角速度和上次角速度的差值，得到当前瞬时加速度，其中，上次角速度是在当前角速度之前、最近一次获取的电机转子的角速度；对第一预设次数重复获取的当前瞬时加速度求平均，得到当前加速度。在本实施例中，第一预设次数和第二预设次数均为256。
步骤204，对加速度参考值和当前加速度进行PI调节，得到转矩电流。PI调节已在上文中作了详细介绍，故在此不作赘述。
步骤205，基于转矩电流，控制电动车的速度。基于转矩电流得到电动车的速度的步骤已在上文中作了详细介绍，故在此不作赘述。
本实施例中，基于速度控制装置输出信号的变化，得到加速度参考值，由以上方式得到的加速度参考值的变化相对于实际加速度的变化更为平缓，这样可以使得输出的转矩电流的变化更为平缓，最终使得速度变化更为平稳，进一步提高骑行舒适度和用户体验。此外，现有技术中，当电动车空载或轻载时，用户将调速装置快速调整到较大值时，转矩电流快速上升至较大值，使得电池输出电流较大，影响电流续航能力，而本发明实施例基于速度控制装置输出信号的变化得到加速度参考值，并通过加速度参考值和实际加速度进行PI调节，得到转矩电流的参考值，这样，可以使得速度控制装置输出信号的变化较快时，转矩电流变化较为平缓，并不会快速上升至较大值，最终影响电池续航能力。
请参照图3，是本发明电动车的控制方法的第三实施例的流程示意图。如图所示，该方法具体包括以下步骤：
步骤301，获取电动车的速度控制装置输出的当前速度控制值。
步骤302，获取电动车的速度控制装置的上次速度控制值。其中上次速度控制值是速度控制装置之前输出的速度控制值，优选地，上次速度控制值是对速度控制装置的输出信号进行低通滤波后，得到的当前值。具体地，可以在定时器中将速度控制装置的输出信号进行低通滤波，得到延时信号，获取当前时刻延时信号所对应的值，将获取的该值作为上次速度控制值。
步骤303，计算当前速度控制值和上次速度控制值的差值，得到速度控制变化值。
步骤304，基于预设的对应关系，获取与速度控制变化值对应的加速度参考值。本步骤已在上文中作了详细介绍，故在此不作赘述。
步骤305，获取电动车的当前加速度。当前加速度的获取方法也在上文中作了详细介绍，在此不作赘述。
步骤306，对加速度参考值和当前加速度进行PI调节，得到转矩电流。PI调节已在上文中作了详细介绍，故在此不作赘述。
步骤307，基于转矩电流，控制电动车的速度。基于转矩电流得到电动车的速度的步骤已在上文中作了详细介绍，故在此不作赘述。
本发明实施例通过对速度控制装置的输出信号进行低通滤波，得到输出信号的当前滤波值，并通过输出信号的实际值与滤波值的差值，得到加速度参考值，这样，以低通滤波的形式得到滤波值更为精确，特别是针对高频的输出信号而言。此外，现有技术中，当电动车空载或轻载时，用户将调速装置快速调整到较大值时，转矩电流快速上升至较大值，使得电池输出电流较大，影响电流续航能力，而本发明实施例基于速度控制装置的实际值与滤波值的差值，得到加速度参考值，并通过加速度参考值和实际加速度进行PI调节，得到转矩电流的参考值，这样，可以使得速度控制装置输出信号的变化较快时，转矩电流变化较为平缓，并不会快速上升至较大值，最终影响电池续航能力。
上文对本发明的电动车的控制方法做了详细介绍，下面将相应于上述方法的装置作进一步介绍。
请参照图4，是本发明的电动车的控制装置的实施例的结构示意图。如图所示，电动车的控制装置包括：加速度参考值获取模块410、当前加速度获取模块420、转矩电流获取模块430和速度控制模块440。
加速度参考值获取模块410，用于获取加速度参考值，加速度参考值小于第一预设值，第一预设值为电动车最大设计加速度值。电动车的最大设计加速度值主要取决于电动车本身的性能。具体地，加速度参考值可以是一个小于第一预设值的定值，也可以是一个小于第一预设值的变化值。
此外，发明人发现在电动车滑行调速的过程中，不仅前期速度变化过快，同时后期的速度变化也较慢，因此，为了提高骑行舒适度，使得电动车在滑行调速过程中，电动车r加速度变化更为平滑，速度变化更为稳定，加速度参考值还应小于第二预设值，第二预设值应大于0，第二预设值的具体值可以根据用户的实际体验和需求、以及整车的性能来设定。
当前加速度获取模块420，用于获取电动车的当前加速度。电动车的当前加速度可以通过以下方式获取：通过电动车内设的位置传感器实时获取电机转子的当前角度；基于实时获取的转子的当前角度，获取转子的角度变化值，得到转子的当前角速度；基于实时获取的转子的角速度，获取转子的角速度的变化值，得到电动车的当前加速度。此外，电动车的当前加速度也可以通过以下方式获取：通过GPS模块实时获取电动车的速度，然后获取电动车速度的变化值，得到当前加速度。
转矩电流获取模块430，用于对加速度参考值和当前加速度进行比例调节和积分调节，得到转矩电流。，PI调节则是使电动车的实际加速度趋近于加速度参考值。作为另一实施方式，转矩电流获取模块430还可以用于对加速度参考值和当前加速度进行PID(proportion integral derivative，比例积分微分调节)调节，得到转矩电池。
速度控制模块440，用于基于转矩电流，控制电动车的速度。具体地，可以将转矩电流获取模块430获取的转矩电流作为PI调节的给定量，并通过采样模块采集电机的电流，得到转矩电流的反馈量。通过对转矩电流的给定量与反馈量的偏差进行PI调节，输出转矩电压，由SVPWM算法控制PWM占空比，以调节电机转速，从而达到控制电动车的速度的目的。
本发明实施例通过将获取的加速度参考值作为给定量，并将获取的电动车的当前加速度值作为反馈量，对加速度参考值和当前加速度值的偏差进行PI调节得到转矩电流，并基于转矩电流控制电动车的速度，由于加速度参考值小于电动车滑行时的最大加速度，这样，可以使电动车矢量控制系统输出的实际加速度小于电动车滑行的最大加速度，从而使得电动车在滑行调速的过程中，加速度不会太大，最终速度也不会变化太快。
请参照图5，是本发明的加速度参考值获取模块的实施例的结构示意图。如图所示，加速度参考值获取模块410包括：速度控制变化值获取单元411和加速度参考值获取单元412。
速度控制变化值获取单元411，用于获取电动车的速度控制装置的输出信号的变化，得到速度控制变化值。电动车具体可以为电动自行车，相应的速度控制装置为调速手把；电动车也可以为电动汽车，相应的速度控制装置为油门。速度控制装置的输出信号的变化，可以是速度控制装置的输出对时间求导，得到输出信号的变化率，并将该变化率作为速度控制变化值，也可以将前后两次输出的差值作为速度控制变化值。
加速度参考值获取单元412，用于基于预设的对应关系，获取与所述速度控制变化值对应的所述加速度参考值。速度控制变化值与加速度参考值为正比例关系，优选地，可以为线性正比关系。具体地，对应关系可以为速度控制变化值与加速度参考值的对应关系库，其中，该对应关系库中，速度控制变化值与加速度参考值一一对应，且所有的加速度参考值均小于第一预设值，同时还应大于第二预设值。第二预设值的大小可以根据用户的实际体验和需求、以及整车的性能来设定。对应关系可以为速度控制变化值与加速度参考值的对应曲线图，值得注意的是，在该曲线中，加速度参考值始终小于第一预设值，且大于第二预设值。此外，对应关系也可以为由速度控制变化值得到加速度参考值的计算公式。例如，加速度参考值Y(x)的表达式可以是：
其中，A＝(max-min)/(C-B)，max为加速度参考值的最大值，max小于第一预设值，min为加速度参考值的最小值，min大于第二预设值，min和max都可以根据用户需求来设置。B、C的值可以根据电动车的实际情况来设定，本实施例中，B可以为200，C可以为2000。
请参照图6，是本发明的速度控制变化值获取单元的实施例的结构示意图。如图所示，速度控制变化值获取单元411包括：当前速度控制值获取子单元411a、上次速度控制值获取子单元411b和速度控制变化值获取子单元411c。
当前速度控制值获取子单元411a，用于获取电动车的速度控制装置输出的当前速度控制值。
上次速度控制值获取子单元411b，用于获取电动车的速度控制装置的上次速度控制值。其中，上次速度控制值是速度控制装置之前输出的速度控制值。优选地，上次速度控制值是对速度控制装置的输出信号进行低通滤波后，得到的当前值。具体地，可以在定时器中将速度控制装置的输出信号进行低通滤波，得到延时信号，获取当前时刻延时信号所对应的值，将获取的该值作为上次速度控制值。
速度控制变化值获取子单元411c，用于计算当前速度控制值和上次速度控制值的差值，得到速度控制变化值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种电动车的控制方法，其特征在于，包括：
获取加速度参考值，所述加速度参考值小于第一预设值，所述第一预设值为所述电动车最大设计加速度值；
获取所述电动车的当前加速度；
对所述加速度参考值和所述当前加速度进行比例调节和积分调节，得到转矩电流；
基于所述转矩电流，控制所述电动车的速度；
所述基于所述转矩电流，控制所述电动车的速度，包括：将获取的转矩电流作为PI调节的给定量，并通过采样模块采集电机的电流，得到转矩电流的反馈量，通过对转矩电流的给定量与反馈量的偏差进行PI调节，输出转矩电压，由SVPWM算法控制PWM占空比，调节电机转速；
所述电动车上设有速度控制装置，所述获取加速度参考值包括：
获取所述速度控制装置的输出信号的变化，得到速度控制变化值；
基于预设的对应关系，获取与所述速度控制变化值对应的所述加速度参考值；
所述获取所述速度控制装置的输出信号的变化，得到速度控制变化值包括：
获取所述速度控制装置输出的当前速度控制值；
获取所述速度控制装置的上次速度控制值，所述上次速度控制值是所述速度控制装置之前输出的速度控制值；
计算所述当前速度控制值和所述上次速度控制值的差值，得到所述速度控制变化值。
2.如权利要求1所述的电动车的控制方法，其特征在于，所述加速度参考值还大于第二预设值，所述第二预设值大于0。
3.如权利要求1或2所述的电动车的控制方法，其特征在于，所述上次速度控制值是对所述速度控制装置的输出信号进行低通滤波后，得到的当前值。
4.如权利要求1或2所述的电动车的控制方法，其特征在于，所述对应关系具体为正比关系。
5.如权利要求4所述的电动车的控制方法，其特征在于，所述正比关系具体为线性正比关系。
6.如权利要求1或2所述的电动车的控制方法，其特征在于，所述电动车为电动自行车，所述速度控制装置为调速手把。
7.一种电动车的控制装置，其特征在于，包括：
加速度参考值获取模块，用于获取加速度参考值，所述加速度参考值小于第一预设值，所述第一预设值为所述电动车最大设计加速度值；
当前加速度获取模块，用于获取所述电动车的当前加速度；
转矩电流获取模块，用于对所述加速度参考值和所述当前加速度进行比例调节和积分调节，得到转矩电流；
速度控制模块，用于基于所述转矩电流，控制所述电动车的速度；
所述速度控制模块具体用于：将获取的转矩电流作为PI调节的给定量，并通过采样模块采集电机的电流，得到转矩电流的反馈量，通过对转矩电流的给定量与反馈量的偏差进行PI调节，输出转矩电压，由SVPWM算法控制PWM占空比，调节电机转速；
所述电动车上设有速度控制装置，所述加速度参考值获取模块包括：
速度控制变化值获取单元，用于获取所述速度控制装置的输出信号的变化，得到速度控制变化值；
加速度参考值获取单元，用于基于预设的对应关系，获取与所述速度控制变化值对应的所述加速度参考值；
所述速度控制变化值获取单元包括：
当前速度控制值获取子单元，用于获取所述速度控制装置输出的当前速度控制值；
上次速度控制值获取子单元，用于获取所述速度控制装置的上次速度控制值，所述上次速度控制值是所述速度控制装置之前输出的速度控制值；
速度控制变化值获取子单元，用于计算所述当前速度控制值和所述上次速度控制值的差值，得到所述速度控制变化值。
8.如权利要求7所述的电动车的控制装置，其特征在于，所述加速度参考值还大于第二预设值，所述第二预设值大于0。
9.如权利要求7或8所述的电动车的控制装置，其特征在于，所述上次速度控制值是对所述速度控制装置的输出信号进行低通滤波后，得到的当前值。
10.如权利要求7或8所述的电动车的控制装置，其特征在于，所述对应关系具体为正比关系。
11.如权利要求10所述的电动车的控制装置，其特征在于，所述正比关系具体为线性正比关系。
12.如权利要求7或8所述的电动车的控制装置，其特征在于，所述电动车为电动自行车，所述速度控制装置为调速手把。
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