CN110053486A - 电动车转弯速度控制方法、系统和电动车 - Google Patents

电动车转弯速度控制方法、系统和电动车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动车转弯速度控制方法、系统和电动车，该电动车转弯速度控制方法包括：获得电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度、地面摩擦系数及电动车的实际行驶速度；基于电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度及地面摩擦系数计算电动车的最大行驶速度；判断所述实际行驶速度是否大于所述最大行驶速度，在判断结果为是的情况下，降低所述电动车的实际行驶速度直至所述实际行驶速度小于所述最大行驶速度。该电动车转弯速度控制方法、系统和电动车克服了现有技术中的电动车在雨天极易打滑的问题，实现了电动车的自动控制。

Description

电动车转弯速度控制方法、系统和电动车
技术领域
本发明涉及电动车控制领域，具体地，涉及一种电动车转弯速度控制方法、系统和电动车。
背景技术
电动车在转弯的过程中，需要地面的摩擦力为车辆提供足够的向心力保证车辆坐圆周运动。当遇到雨雪等特殊路况时，地面的摩擦系数较小，地面提供的摩擦力不足以支撑电动车做圆周运动时，电动车易发生滑移，导致交通事故，严重威胁到骑行者和过往行人的安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动车转弯速度控制方法、系统和电动车，该电动车转弯速度控制方法、系统和电动车克服了现有技术中的电动车在雨天极易打滑的问题，实现了电动车的自动控制。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电动车转弯速度控制方法，该电动车转弯速度控制方法包括：获得电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度、地面摩擦系数及电动车的实际行驶速度；基于电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度及地面摩擦系数计算电动车的最大行驶速度；判断所述实际行驶速度是否大于所述最大行驶速度，在判断结果为是的情况下，降低所述电动车的实际行驶速度直至所述实际行驶速度小于所述最大行驶速度。
优选地，基于两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮的转动角度及地面摩擦系数计算所述电动车的最大行驶速度，包括
通过如下公式计算电动车的在k点时的最大行驶速度：其中，vmax为最大行驶速度，β为电动车的倾角；θ为前轮的转动角度；L为两个车轮间轴距；β为电动车的转动角度。
优选地，该电动车转弯速度控制方法还包括：检测前轮转动角度，建立水平面上的坐标系，电动车的前轮的中心点为原点，以电动车的直线前进的方向为x轴方向，以电动车的x轴方向顺时针旋转90°为y轴方向；检测前轮的转动方向与x轴方向的夹角，该夹角为前轮转动角度。
优选地，该电动车转弯速度控制方法还包括：检测电动车的倾角，建立垂直平面上的坐标系，电动车的质点为原点，以水平面所在平面的垂直方向为z轴方向；检测电动车的倾斜角度与所述z轴方向的夹角，该夹角为检测电动车的倾角。
优选地，该电动车转弯速度控制方法还包括：确定电动车的实际行驶速度，在预设时间段内，获取多个所述电动车的采样行驶速度和最终行驶速度，判断多个所述电动车的采样行驶速度的最大差值是否小于第一预设值，在判断结果为是的情况下，在预设时间段内的最终行驶速度为实际行驶速度；在判断结果为否的情况下，控制所述电动车在预设时间段内以最终行驶速度行驶，且该最终行驶速度为实际行驶速度。
本发明还提供一种电动车转弯速度控制系统，该电动车转弯速度控制系统包括：控制器，用于获得电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度、地面摩擦系数及电动车的实际行驶速度；基于电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度及地面摩擦系数计算电动车的最大行驶速度；判断所述实际行驶速度是否大于所述最大行驶速度；驱动机构，在判断结果为是的情况下，用于降低所述电动车的实际行驶速度直至所述实际行驶速度小于所述最大行驶速度。
优选地，所述控制器，用于通过如下公式计算电动车的在k点时的最大行驶速度：其中，vmax为最大行驶速度，β为电动车的倾角；θ为前轮的转动角度；L为两个车轮间轴距；β为电动车的转动角度。
优选地，该电动车转弯速度控制系统还包括：角度传感器，用于建立垂直平面上的坐标系，电动车的质点为原点，以水平面所在平面的垂直方向为z轴方向；用于检测电动车的倾斜角度与所述z轴方向的夹角，该夹角为检测电动车的倾角。
优选地，所述控制器，还用于在预设时间段内，获取多个所述电动车的采样行驶速度和最终行驶速度，判断多个所述电动车的采样行驶速度的最大差值是否小于第一预设值，在判断结果为是的情况下，在预设时间段内的最终行驶速度为实际行驶速度；所述驱动机构，在判断结果为否的情况下，还用于控制所述电动车在预设时间段内以最终行驶速度行驶，且该最终行驶速度为实际行驶速度。
本发明还提供一种电动车，该电动车包括上述的电动车转弯速度控制方法。
根据上述技术方案，本发明设计了一种电动车弯道辅助驾驶方法，当电动车在路面转弯速度过快时，将电动车的速度降到最大行驶速度以下，保证车辆的安全行驶，降低交通事故的发生概率。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是说明本发明的一种电动车转弯速度控制方法的流程图；
图2是说明本发明的一种电动车在Z-Y平面受力分析图；
图3是说明本发明的一种电动车在X-Y平面受力分析图；以及
图4是说明本发明的一种优选实施方式的电动车转弯速度控制系统的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电动车转弯速度控制方法，该电动车转弯速度控制方法包括：S1，获得电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度、地面摩擦系数及电动车的实际行驶速度；S2，基于电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度及地面摩擦系数计算电动车的最大行驶速度；S3，判断所述实际行驶速度是否大于所述最大行驶速度，在判断结果为是的情况下，降低所述电动车的实际行驶速度直至所述实际行驶速度小于所述最大行驶速度。
根据上述技术方案，本发明设计了一种电动车弯道辅助驾驶方法，当电动车在路面转弯速度过快时，将电动车的速度降到最大行驶速度以下，保证车辆的安全行驶，降低交通事故的发生概率。在上述的方法中，降低电动车的速度的方式可以采用降低轮毂电机的速度的方法，对其驱动部件进行降速，最终实现了电动车的速度的降低。在本发明中，采用到了下述的计算公式计算电动车的在k点时的最大行驶速度：
其中，vmax为最大行驶速度，β为电动车的倾角；θ为前轮的转动角度；L为两个车轮间轴距；β为电动车的转动角度。通过上述的计算公式，可以得到最大行驶速度值。具体的，公式得到方式为：
如图2所示，控制器每T时间采样一次，电动车转弯时做圆周运动，路面在y轴方向有倾角，由MPU6050测得第k个采样周期电动车与y轴方向的夹角为β(k)。而地面提供的支撑力垂直地面为N。支撑力N与电动车所受重力mtg所产生的合力为Fr1＝mtgtanβ(k)，y轴方向的地面对电动车的摩擦力fycosβ(k)，通过测试可知电动车轮胎在地面上的静止摩擦系数为μ，则电动车在做圆周运动的过程中，电动车能获得的最大向心力为Fr＝mtgtanβ(k)+fycosβ(k)＝mtgtanβ(k)+μmtgcos2β(k)；当β(k)＝0时，电动车在y轴方向没有倾角，Fr＝μmtg，由地面摩擦力提供圆周运动的向心力。
另外，如图3所示，图3为在X-Y平面受力分析图，电动车的转弯半径为R为电动车的转弯半径，在做向心运动时，电动自行车的最大允许速度为v，
则电动车在转弯过程中，最大允许速度为：由于质量在最终计算过程中最终被抵消，因此无需测量整车的质量。
当检测的速度大于最大允许速度是，判断可以发生侧滑，控制降低所述电动车的实际行驶速度，避免发生侧滑。
在该种实施方式中，该电动车转弯速度控制方法还可以包括：检测前轮转动角度，建立水平面上的坐标系，电动车的前轮的中心点为原点，以电动车的直线前进的方向为x轴方向，以电动车的x轴方向顺时针旋转90°为y轴方向；检测前轮的转动方向与x轴方向的夹角，该夹角为前轮转动角度。通过上述的方式，可以实现前轮转动角度的检测。
在该种实施方式中，该电动车转弯速度控制方法还可以包括：检测电动车的倾角，建立垂直平面上的坐标系，电动车的质点为原点，以水平面所在平面的垂直方向为z轴方向；检测电动车的倾斜角度与所述z轴方向的夹角，该夹角为检测电动车的倾角。通过上述的方式，可以实现电动车的倾角的检测。
在该种实施方式中，该电动车转弯速度控制方法还可以包括：确定电动车的实际行驶速度，在预设时间段内，获取多个所述电动车的采样行驶速度和最终行驶速度，判断多个所述电动车的采样行驶速度的最大差值是否小于第一预设值，在判断结果为是的情况下，在预设时间段内的最终行驶速度为实际行驶速度；在判断结果为否的情况下，控制所述电动车在预设时间段内以最终行驶速度行驶，且该最终行驶速度为实际行驶速度。通过上述的方式，可以确定电动车的实际行驶速度，避免发生漏判错判，提高了判断的准确率。
本发明还提供一种电动车转弯速度控制系统，该电动车转弯速度控制系统包括：控制器，用于获得电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度、地面摩擦系数及电动车的实际行驶速度；基于电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度及地面摩擦系数计算电动车的最大行驶速度；判断所述实际行驶速度是否大于所述最大行驶速度；驱动机构，在判断结果为是的情况下，用于降低所述电动车的实际行驶速度直至所述实际行驶速度小于所述最大行驶速度。该系统有益效果如上所述，在此不再赘述。所述控制器为型号为STM32F103RCT6的控制器。轮毂电机可以选用三相无刷直流电机。MPU6050芯片可以用来检测电动车是否发生滑移。
在该种实施方式中，所述控制器，用于通过如下公式计算电动车的在k点时的最大行驶速度：
其中，vmax为最大行驶速度，β为电动车的倾角；θ为前轮的转动角度；L为两个车轮间轴距；β为电动车的转动角度。
优选地，该电动车转弯速度控制系统还可以包括：角度传感器，用于建立垂直平面上的坐标系，电动车的质点为原点，以水平面所在平面的垂直方向为z轴方向；用于检测电动车的倾斜角度与所述z轴方向的夹角，该夹角为检测电动车的倾角。其中，角度传感器还用于检测电动车的倾角，建立垂直平面上的坐标系，电动车的质点为原点，以水平面所在平面的垂直方向为z轴方向；检测电动车的倾斜角度与所述z轴方向的夹角，该夹角为检测电动车的倾角。
在该种实施方式中，所述控制器，还用于在预设时间段内，获取多个所述电动车的采样行驶速度和最终行驶速度，判断多个所述电动车的采样行驶速度的最大差值是否小于第一预设值，在判断结果为是的情况下，在预设时间段内的最终行驶速度为实际行驶速度；所述驱动机构，在判断结果为否的情况下，还用于控制所述电动车在预设时间段内以最终行驶速度行驶，且该最终行驶速度为实际行驶速度。
本发明还提供一种电动车，该电动车包括上述的电动车转弯速度控制方法。本发明中的电动车实现的效果与上述电动车转弯速度控制方法相同，在此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电动车转弯速度控制方法，其特征在于，该电动车转弯速度控制方法包括：
获得电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度、地面摩擦系数及电动车的实际行驶速度；
基于电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度及地面摩擦系数计算电动车的最大行驶速度；
判断所述实际行驶速度是否大于所述最大行驶速度，
在判断结果为是的情况下，降低所述电动车的实际行驶速度直至所述实际行驶速度小于所述最大行驶速度。
2.根据权利要求1所述的电动车转弯速度控制方法，其特征在于，基于两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮的转动角度及地面摩擦系数计算所述电动车的最大行驶速度，包括
通过如下公式计算电动车的在k点时的最大行驶速度：
其中，vmax为最大行驶速度，β为电动车的倾角；θ为前轮的转动角度；L为两个车轮间轴距；β为电动车的转动角度。
3.根据权利要求1所述的电动车转弯速度控制方法，其特征在于，该电动车转弯速度控制方法还包括：
检测前轮转动角度，
建立水平面上的坐标系，电动车的前轮的中心点为原点，以电动车的直线前进的方向为x轴方向，以电动车的x轴方向顺时针旋转90°为y轴方向；
检测前轮的转动方向与x轴方向的夹角，该夹角为前轮转动角度。
4.根据权利要求3所述的电动车转弯速度控制方法，其特征在于，该电动车转弯速度控制方法还包括：
检测电动车的倾角，
建立垂直平面上的坐标系，电动车的质点为原点，以水平面所在平面的垂直方向为z轴方向；
检测电动车的倾斜角度与所述z轴方向的夹角，该夹角为检测电动车的倾角。
5.根据权利要求1所述的电动车转弯速度控制方法，其特征在于，该电动车转弯速度控制方法还包括：
确定电动车的实际行驶速度，
在预设时间段内，获取多个所述电动车的采样行驶速度和最终行驶速度，判断多个所述电动车的采样行驶速度的最大差值是否小于第一预设值，
在判断结果为是的情况下，在预设时间段内的最终行驶速度为实际行驶速度；
在判断结果为否的情况下，控制所述电动车在预设时间段内以最终行驶速度行驶，且该最终行驶速度为实际行驶速度。
6.一种电动车转弯速度控制系统，其特征在于，该电动车转弯速度控制系统包括：
控制器，用于获得电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度、地面摩擦系数及电动车的实际行驶速度；基于电动车的两个车轮间轴距、电动车的倾角、前轮转动角度及地面摩擦系数计算电动车的最大行驶速度；判断所述实际行驶速度是否大于所述最大行驶速度；
驱动机构，在判断结果为是的情况下，用于降低所述电动车的实际行驶速度直至所述实际行驶速度小于所述最大行驶速度。
7.根据权利要求6所述的电动车转弯速度控制系统，其特征在于，
所述控制器，用于通过如下公式计算电动车的在k点时的最大行驶速度：
其中，vmax为最大行驶速度，β为电动车的倾角；θ为前轮的转动角度；L为两个车轮间轴距；β为电动车的转动角度。
8.根据权利要求6所述的电动车转弯速度控制系统，其特征在于，该电动车转弯速度控制系统还包括：角度传感器，用于建立垂直平面上的坐标系，电动车的质点为原点，以水平面所在平面的垂直方向为z轴方向；用于检测电动车的倾斜角度与所述z轴方向的夹角，该夹角为检测电动车的倾角。
9.根据权利要求6所述的电动车转弯速度控制系统，其特征在于，所述控制器，还用于在预设时间段内，获取多个所述电动车的采样行驶速度和最终行驶速度，判断多个所述电动车的采样行驶速度的最大差值是否小于第一预设值，在判断结果为是的情况下，在预设时间段内的最终行驶速度为实际行驶速度；
所述驱动机构，在判断结果为否的情况下，还用于控制所述电动车在预设时间段内以最终行驶速度行驶，且该最终行驶速度为实际行驶速度。
10.一种电动车，其特征在于，该电动车包括根据权利要求1-5中任意一项所述的电动车转弯速度控制方法。
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