CN107187537A - 基于疲劳度的电动自行车助力控制系统及方法 - Google Patents

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王伟
刘晓辉
陆伟
司淼淼
蒋宇皓
冉鹏
姜小明
李章勇
王岫鑫
谢江安
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
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Abstract

本发明公开了一种基于疲劳度的电动自行车助力控制系统及方法，所述控制系统包括生理信号采集模块和信号处理中心模块；所述信号处理中心模块根据生理信号采集模块采集到的骑行者的实时心率、实时呼吸率和单位时间运动量计算出骑行者的疲劳程度；电动机根据疲劳程度输出相应的助力Q，助力的比例是T＝(Q+R)/P<＝1，其中P为骑行者在未疲劳状态下的正常骑行速度，R为疲劳状态下的骑行速度。本发明可实现依据骑行者在骑行过程的疲劳程度提供适当的电动助力，便于用户在减轻当前的疲劳状况。

Description

基于疲劳度的电动自行车助力控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电动自行车助力控制系统，尤其涉及一种基于疲劳度的电动自行车助力控制系统及方法。
背景技术
自行车行业作为传统产业，具有100多年的历史，由于环保以及交通的问题，自行车再度成为世界各国特别是发达国家居民喜爱的交通、健身工具。人们的生活水平不断提高，在追求收入平衡的同时渴望健康，自行车运动也成为人们所喜爱和关注的一项运动。现在，越来越多的人加入了单车旅行的行列，但是仅仅依赖用户自身掌握良好的骑行技术和改进自行车不能满足人们对长途自行车旅行的要求，电动自行车应运而生，电动自行车可认为在自行车的基础加一套电动驱动机系统构成，主要由蓄电池、电动机、控制器构成。基本的原理是：由蓄电池提供电能，控制器驱动控制电动机，电动机驱动自行车。目前电动自行车的助力大小都是依据用户手动选择档位决定的，这样的结果是用户失去了体验单车旅行乐趣的初衷，造成资源的浪费，且频繁的充放电使蓄电池的使用寿命变短。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于疲劳度的电动自行车助力控制系统及方法。
本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的，一种基于疲劳度的电动自行车助力控制系统，包括生理信号采集模块和信号控制与处理中心；所述信号控制与处理中心根据生理信号采集模块采集到的骑行者的实时心率、实时呼吸率和单位时间运动量计算出骑行者的疲劳程度；电动机根据疲劳程度输出相应的助力Q，助力的比例是T＝(Q+R)/P<＝1，其中P为骑行者在未疲劳状态下的正常骑行速度，R为疲劳状态下的骑行速度。
进一步，所述生理信号采集模块包括用于采集骑行者的实时心率的心率采集模块、用于采集骑行者实时呼吸率的运动呼吸率采集模块和用于检测骑行者单位时间运动量的运动量计算模块。
进一步，该控制系统还包括电动机驱动模块，所述电动机驱动模块包括与信号控制与处理中心电连接的PWM驱动电路。
进一步，该控制系统还包括安全防护模块，所述安全防护模块包括报警装置和刹车装置。
本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的，一种基于疲劳度的电动自行车助力控制方法，根据采集到的骑行者的实时心率、实时呼吸率和单位时间运动量计算出骑行者的疲劳程度；电动机根据疲劳程度输出相应的助力Q，助力的比例是T＝(Q+R)/P<＝1，其中P为骑行者在未疲劳状态下的正常骑行速度，R为疲劳状态下的骑行速度。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明可实现依据骑行者在骑行过程的疲劳程度提供适当的电动助力，便于用户在减轻当前的疲劳状况。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明结构框图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
一种基于疲劳度的电动自行车助力控制系统，包括生理信号采集模块、信号控制与处理中心、电动机驱动模块、电源模块及安全防护装置；
其中，所述生理信号采集模块包括心率采集装置、运动呼吸率采集装置和运动量测量装置；所述电动机驱动模块包括与信号控制与处理中心相接的PWM驱动电路以及与PWM驱动电路相接的电动机；所述的安全防护模块包括报警装置和刹车装置。
生理信号采集模块、电动机模块、电源模块、安全防护模块和信号处理与控制中心相连；
生理信号采集模块中的心率采集模块监测出骑行者的实时心率，运动呼吸率采集模块测得实时的呼吸率，运动量计算模块测量出的单位时间的运动量，实时的心率、呼吸率和运动量送至信号处理中心，信号处理中心计算出骑行者的疲劳程度S(S1，S2，S3，S4，S5)，骑行者开始不会感觉疲劳，心率较为正常在75次/min左右，呼吸率较为平稳，每分钟16～20次，对应的卡路里的消耗也较少为2±0.5Kcal/min，随着骑行者的运动，疲劳状态累积，心率、呼吸率加快，进而疲劳等级升高，具体的疲劳等级的生理参数详情可以参见附录表1。通过控制驱动电路使电动机输出相应的助力Q(Q1，Q2，Q3，Q4，Q5)，助力的比例是T＝(Q+R)/P<＝1；其中P：骑行者在未疲劳状态下的正常骑行速度；R：疲劳状态下的骑行速度。
以一个正常成年户外骑行者的运动情况为例，每隔8分钟作为一个阶段，测量在不同的疲劳等级时，骑行者的心率、呼吸率、能耗情况如下表：
表1疲劳等级状况下生理参数
本发明可实现依据骑行者在骑行过程的疲劳程度提供适当的电动助力，便于用户在减轻当前的疲劳状况，同时仍可享受单车旅行的乐趣，提高电动自行车在户外运动过程中的休闲性和实用性。
电源模块包括电池和供电保护装置，对电流、电压监控、电源电量进行管理，以保证自行车的供电系统工作正常。通过对电动自行车实时工作时的电压值和电流值的监控，若是实时的电压值和电流值低于正常工作，则促使信号控制与处理中心关闭电动机；若是实时的电压和电流超过正常工作电压，则促使信号控制与处理中心启动报警器，提醒用户做出相应的预防工作。
安全防护模块包括报警装置和刹车装置，报警装置在电源模块出现欠电或者电流异常时，发出警告；刹车装置是防止在助力加速时车速过快，一旦车速过快，刹车装置会促使信号处理和控制中心关闭电动机。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于疲劳度的电动自行车助力控制系统，其特征在于：包括生理信号采集模块和信号控制与处理中心；所述信号控制与处理中心根据生理信号采集模块采集到的骑行者的实时心率、实时呼吸率和单位时间运动量计算出骑行者的疲劳程度；
电动机根据疲劳程度输出相应的助力Q，助力的比例是T＝(Q+R)/P<＝1，其中P为骑行者在未疲劳状态下的正常骑行速度，R为疲劳状态下的骑行速度。
2.根据权利要求1所述的一种基于疲劳度的电动自行车助力控制系统，其特征在于：所述生理信号采集模块包括用于采集骑行者的实时心率的心率采集模块、用于采集骑行者实时呼吸率的运动呼吸率采集模块和用于检测骑行者单位时间运动量的运动量计算模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于疲劳度的电动自行车助力控制系统，其特征在于：该控制系统还包括电动机驱动模块，所述电动机驱动模块包括与信号控制与处理中心电连接的PWM驱动电路。
4.根据权利要求1所述的一种基于疲劳度的电动自行车助力控制系统，其特征在于：该控制系统还包括安全防护模块，所述安全防护模块包括报警装置和刹车装置。
5.一种基于疲劳度的电动自行车助力控制方法，其特征在于：根据采集到的骑行者的实时心率、实时呼吸率和单位时间运动量计算出骑行者的疲劳程度；电动机根据疲劳程度输出相应的助力Q，助力的比例是T＝(Q+R)/P<＝1，其中P为骑行者在未疲劳状态下的正常骑行速度，R为疲劳状态下的骑行速度。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107802274A (zh) * 2017-11-23 2018-03-16 山东科技大学 基于生理指标的疲劳度检测方法及系统
CN108974230A (zh) * 2018-07-30 2018-12-11 袁小芳 一种动力辅助系统及控制方法
CN109589579A (zh) * 2018-12-05 2019-04-09 英华达（上海）科技有限公司 一种骑行评估方法及系统
CN109966122A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种智能判断疲劳度的行走辅助设备
CN112706868A (zh) * 2020-12-23 2021-04-27 南京溧水电子研究所有限公司 一种基于肌电评估的智能助力自行车监控方法及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1295785A1 (fr) * 2001-09-20 2003-03-26 Berner Fachhochschule Hochschule für Technic und Architektur Biel Vehicule
EP2338782A2 (en) * 2004-09-14 2011-06-29 Systèmes d'énergie et propulsion EPS Inc./ EPS Energy and Propulsion Systems Inc. Energy management system for motor-assisted user-propelled vehicles
US20110254673A1 (en) * 2008-11-07 2011-10-20 Jean Eric Method for managing the strain of a user of a human propulsion vehicle, and vehicle adapted for said method
CN102406507A (zh) * 2010-09-20 2012-04-11 天津职业技术师范大学 基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法
CN103010390A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 李美珍 智能自行车调速装置及其工作方法
CN103359250A (zh) * 2012-03-30 2013-10-23 本田技研工业株式会社 电动辅助自行车
CN205292961U (zh) * 2015-12-29 2016-06-08 天津安普达科技有限公司 一种电动助力自行车心率自动控制仪表
CN106604862A (zh) * 2014-08-05 2017-04-26 福博科知识产权有限责任公司 基于单车的网络连接性的部件、系统和方法以及用于控制具有网络连接性的单车的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1295785A1 (fr) * 2001-09-20 2003-03-26 Berner Fachhochschule Hochschule für Technic und Architektur Biel Vehicule
EP2338782A2 (en) * 2004-09-14 2011-06-29 Systèmes d'énergie et propulsion EPS Inc./ EPS Energy and Propulsion Systems Inc. Energy management system for motor-assisted user-propelled vehicles
US20110254673A1 (en) * 2008-11-07 2011-10-20 Jean Eric Method for managing the strain of a user of a human propulsion vehicle, and vehicle adapted for said method
CN102406507A (zh) * 2010-09-20 2012-04-11 天津职业技术师范大学 基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法
CN103359250A (zh) * 2012-03-30 2013-10-23 本田技研工业株式会社 电动辅助自行车
CN103010390A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 李美珍 智能自行车调速装置及其工作方法
CN106604862A (zh) * 2014-08-05 2017-04-26 福博科知识产权有限责任公司 基于单车的网络连接性的部件、系统和方法以及用于控制具有网络连接性的单车的方法
CN205292961U (zh) * 2015-12-29 2016-06-08 天津安普达科技有限公司 一种电动助力自行车心率自动控制仪表

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107802274A (zh) * 2017-11-23 2018-03-16 山东科技大学 基于生理指标的疲劳度检测方法及系统
CN109966122A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种智能判断疲劳度的行走辅助设备
CN108974230A (zh) * 2018-07-30 2018-12-11 袁小芳 一种动力辅助系统及控制方法
CN108974230B (zh) * 2018-07-30 2020-08-14 南通耐维特电源有限公司 一种动力辅助系统的控制方法
CN109589579A (zh) * 2018-12-05 2019-04-09 英华达（上海）科技有限公司 一种骑行评估方法及系统
CN112706868A (zh) * 2020-12-23 2021-04-27 南京溧水电子研究所有限公司 一种基于肌电评估的智能助力自行车监控方法及系统

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