CN108545142B - 一种用于防止电动自行车失控的双霍尔检测控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于防止电动自行车失控的双霍尔检测控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)在车上安装与车轮上的磁钢相感应的两个霍尔元件，这两个霍尔元件在磁钢的运动轨迹上间隔一定距离；2)通过车载控制器捕捉两个霍尔元件与磁钢感应的触发信号，并计算前后紧邻的两个触发信号的时间差δt；3)检验δt是否在δt1～δt2的标准范围内，如果是，则判定霍尔元件均正常工作，控制器能够以任一霍尔元件检测得到的电动自行车的行进速度作为超速判别基准；如果否，则判定霍尔元件非正常工作，控制器发出指令减小电动自行车的电机转速，并输出告警信号给使用者。本发明方法能进一步提高电动自行车的超速判别准确性，给予更安全的骑行保障。

Description

一种用于防止电动自行车失控的双霍尔检测控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于防止电动自行车失控的双霍尔检测控制方法。
背景技术
现有技术中电动自行车主要通过安装霍尔元件来检测车轮转速以此获取车辆的行进速度，再将该速度值实时传输给控制器，由控制器来判别车辆是否超速，进而采取相应的减速或制动措施。
然而已知的电动自行车上通常只安装一个霍尔元件来检测车速，如果该霍尔元件损坏，或者由于安装不到位导致检测速度信号有误差，或者只能间歇正常接收信号的“似坏非坏”的状况，那么控制器将无法准确及时的获取电动自行车的行进速度，一旦车辆超速，也就无法可靠的采取减速或制动措施，使得骑行安全得不到任何保障。
在国家新修改的《电动自行车安全技术规范》中对于电动自行车的最高时速提至25公里，车速的提高显然对于电动自行车的设计安全性有更高的要求。但目前行业内的做法通常都局限于通过不断增强单个霍尔元件的检测灵敏性，或者调整其与车轮磁钢的安装距离位置来保证检测精度和可靠性，如果一旦霍尔元件出现如我们前面述及的情况，依旧无法可靠确保骑行安全，因此行业内亟待新的解决方案。
发明内容
本发明目的是：提供一种用于防止电动自行车失控的双霍尔检测控制方法，该方法能够提高电动自行车的超速判别准确性，给予更安全的骑行保障。
本发明的技术方案是：一种用于防止电动自行车失控的双霍尔检测控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在电动自行车上安装与车轮上的磁钢相感应的两个霍尔元件，这两个霍尔元件在磁钢的运动轨迹上间隔一定距离；
2)通过电动自行车的控制器捕捉两个霍尔元件与磁钢感应的触发信号，并计算前后紧邻的两个触发信号的时间差δt；
3)检验δt是否在标准范围δt1～δt2内，
其中δt1是电动自行车在预设允许的最高车速W1下的δt，单位为ms，其计算公式如下：
δt1＝Dh/(V1*Dz*2*π)*60，其中Dh为两个霍尔元件的间距，Dz为两个霍尔元件距离车轮中心的距离，V1为W1车速下的车轮转速，单位为RPM，V1＝W1/60/π/25.4/Di*1000000，Di为车辆直径；
其中δt2是电动自行车在预设允许的最低车速W2下的δt，单位为ms，其计算公式如下：
δt2＝Dh/(V2*Dz*2*π)*60，其中Dh为两个霍尔元件的间距，Dz为两个霍尔元件距离车轮中心的距离，V2为W2速度下的车轮转速，单位为RPM，V2＝W2/60/π/25.4/Di*1000000，Di为车辆直径；
如果是，则判定霍尔元件均正常工作，控制器能够以任一霍尔元件检测得到的电动自行车的行进速度作为超速判别基准；
如果否，则判定霍尔元件非正常工作，控制器发出指令减小电动自行车的电机转速，并输出告警信号给使用者。
进一步的，本发明中所述Dh＝3-6mm，Dz＝100-300mm，Di选自26寸、27.5寸和29寸中的一种，W1＝25km/h，W2＝0.1km/h。
更进一步的，本发明中所述Dh＝5mm，Dz＝200mm，Di＝27.5寸，W1＝25km/h，W2＝0.1km/h。
优选的，本发明中所述δt1＝1.25712ms，δt2＝314.32ms。
进一步的，本发明中所述告警信号可以是声音或灯光或震动或任意两种的结合信号，至于告警信号的装置设置及其实现方式和原理并非本案保护的重点，但均为本行业人员能够轻易实现。
本发明的优点是：
1.本发明方法相比原先依据单霍尔来判别电动自行车超速的方法，其判别准确性更高，具有更强的灵敏性，尤其能够消除原先因霍尔元件安装不到位，“似坏非坏”而导致控制器无法准确及时判别电动自行车状况的失控情况。给予骑行者更安全的骑行保障。
2.本发明采用双霍尔触发信号的时间差δt作为判别超速的前置依据，一旦控制器检测到δt不在预设的范围值内，立即采取车辆减速和发出告警等措施确保骑行者的安全，反应迅速，而实施过程对于行业人来来说较为简单易行，适宜在电动自行车上推广应用。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明中双霍尔元件在电动自行车上的安装位置示意图；
图2为控制器检测到的两个霍尔元件的脉冲信号波形图。
其中：1、车轮；2、车架；3、磁钢，H1、霍尔元件；H2、霍尔元件。
具体实施方式
实施例：本实施例方法运用在实际的电动自行车上，这种电动自行车的车轮直径Di＝27.5寸，按目前骑行标准设计的最高限速为25km/h。
一种用于防止电动自行车失控的双霍尔检测控制方法，其步骤如下：
1)在电动自行车上安装与车轮上的磁钢相感应的两个霍尔元件，这两个霍尔元件在磁钢的运动轨迹上间隔一定距离。
具体的安装位置结构见图1所示，两个霍尔元件H1、H2通过连接板设置于电动自行车的车架2上，而磁钢3如常规技术一样设于车轮1的钢圈上，并随车轮1一同旋转。实际安装时两个霍尔元件H1、H2是分布在圆形轨迹线上，因此到车轮1中心的距离Dz均相等，为200mm；并且两个霍尔元件H1、H2之间的间距Dh在圆形轨迹线上的间距较小，我们将之等于两者的直线间距5mm。两个霍尔元件H1和H2均通过线路与电动自行车的控制器(图中未画出)相连，以传递信号；
2)通过电动自行车的控制器捕捉两个霍尔元件与磁钢感应的触发信号，并计算前后紧邻的两个触发信号的时间差δt；控制器检测到的两个霍尔元件H1、H2的脉冲信号波形图如图2所示，上面的是H1的波形图，下面的是H2的波形图，波形上波谷为各霍尔元件H1和H2经过磁钢3时的触发信号脉冲，由图中我们可以明确H1的触发信号领先H2的δt。
3)检验δt是否在标准范围δt1～δt2内；
其中δt1是电动自行车在预设允许的最高车速W1＝25km/h下的δt，其计算公式如下：
δt1＝Dh/(V1*Dz*2*π)*60，其中Dh＝5mm，Dz＝200mm，V1为W1车速下的车轮转速(RPM)，V1＝W1/60/π/25.4/Di*1000000，Di为车辆直径，27.5寸，因此上述V1＝25/60/3.14/25.4/27.5*1000000＝190RPM；
将计算得到的V1代入前面的公式Dh/(V1*Dz*2*π)*60，δt1＝5mm/(190RPM*200mm*2*3.14)*60＝5/238640*60＝0.00125712s＝1.25712ms。
其中δt2是电动自行车在预设允许的最低车速W2下的δt，本实施例中我们将W2定为0.1km/h，同样套用计算公式如下：
δt2＝Dh/(V2*Dz*2*π)*60，其中Dh＝5mm，Dz＝200mm，V2为W2速度下的车轮转速(RPM)，V2＝W2/60/π/25.4/Di*1000000，Di为车辆直径27.5寸；最终δt2＝314.32ms。
因此本实施例中δt的两个判别端值为1.25712ms和314.32ms，控制器需要判断实时检测获得的δt是否在1.25712ms～314.32ms范围内。
如果是，则判定霍尔元件均正常工作，控制器能够以任一霍尔元件检测得到的电动自行车的行进速度作为超速判别基准；
如果否，则判定霍尔元件非正常工作，控制器发出指令减小电动自行车的电机转速，并输出告警信号给使用者。告警信号可以是声音或灯光或震动或任意两种的结合信号。
本发明的上述方法取得的技术优势在于：
1.本发明方法相比原先依据单霍尔来判别电动自行车超速的方法，其判别准确性更高，具有更强的灵敏性，尤其能够消除原先因霍尔元件安装不到位，“似坏非坏”而导致控制器无法准确及时判别电动自行车状况的失控情况。给予骑行者更安全的骑行保障。
2.本发明采用双霍尔触发信号的时间差δt作为判别超速的前置依据，一旦控制器检测到δt不在预设的范围值内，立即采取车辆减速和发出告警等措施确保骑行者的安全，反应迅速，而实施过程对于行业人来来说较为简单易行，适宜在电动自行车上推广应用。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于防止电动自行车失控的双霍尔检测控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在电动自行车上安装与车轮上的磁钢相感应的两个霍尔元件，这两个霍尔元件在磁钢的运动轨迹上间隔一定距离；
2)通过电动自行车的控制器捕捉两个霍尔元件与磁钢感应的触发信号，并计算前后紧邻的两个触发信号的时间差δt；
3)检验δt是否在标准范围δt1～δt2内，
其中δt1是电动自行车在预设允许的最高车速W1下的δt，单位为ms，其计算公式如下：
δt1＝Dh/(V1*Dz*2*π)*60，其中Dh为两个霍尔元件的间距，Dz为两个霍尔元件距离车轮中心的距离，V1为W1车速下的车轮转速，单位为RPM，V1＝W1/60/π/25.4/Di*1000000，Di为车辆直径；
其中δt2是电动自行车在预设允许的最低车速W2下的δt，单位为ms，其计算公式如下：
δt2＝Dh/(V2*Dz*2*π)*60，其中Dh为两个霍尔元件的间距，Dz为两个霍尔元件距离车轮中心的距离，V2为W2速度下的车轮转速，单位为RPM，V2＝W2/60/π/25.4/Di*1000000，Di为车辆直径；
所述δt1＝1.25712ms，δt2＝314.32ms；
如果是，则判定霍尔元件均正常工作，控制器能够以任一霍尔元件检测得到的电动自行车的行进速度作为超速判别基准；
如果否，则判定霍尔元件非正常工作，控制器发出指令减小电动自行车的电机转速，并输出告警信号给使用者。
2.根据权利要求1所述的一种用于防止电动自行车失控的双霍尔检测控制方法，其特征在于告警信号可以是声音或灯光或震动或任意两种的结合信号。
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