CN110626455B - 用于智能电动自行车的自适应踏板辅助系统及具有输入扭矩过滤的控制逻辑 - Google Patents

Abstract

本文呈现了用于手动动力车辆的自适应动力辅助系统、用于操作/构造这种系统的方法、以及具有用于自适应动力辅助操作的输入扭矩过滤的马达辅助的操作员动力车辆。用于调节动力辅助系统的方法包括：车辆控制器，其接收指示使用者生成的扭矩输入的扭矩传感器数据。然后，车辆控制器确定：扭矩输入是否小于由牵引马达生成的命令马达扭矩；以及，牵引马达的校准的马达衰减时间是否小于使用者节奏速度的缩放节奏时间。响应于两个的确定都是正的，车辆控制器基于当前节奏速度计算扭矩衰减因子，并基于这个计算的扭矩衰减因子修改命令马达扭矩。然后，车辆控制器将命令信号传输到牵引马达，以根据修改的命令马达扭矩输出调制的马达扭矩。

Description

用于智能电动自行车的自适应踏板辅助系统及具有输入扭矩 过滤的控制逻辑

技术领域

本公开总体上涉及马达辅助的、手动动力的车辆。更具体地，本公开的方面涉及用于机动自行车的自适应踏板辅助系统和伴随控制逻辑。

背景技术

传统上由车辆操作员提供动力的许多车辆——无论是手动力或脚踏动力设计——现在可以最初配备有或改装至包括用于协助推进车辆的牵引马达。牵引马达可以采用内燃发动机(ICE)或电动机的形式，通常以辅助或无辅助容量推进车辆，即，具有或没有手动生成的动力。例如，踏板电动自行车(通俗地称为“电动自行车”)配备有车载电动机，用于提供补充的牵引扭矩，辅助或“增强”骑车人踏板生成的扭矩。牵引马达单独操作或与动力传动装置结合操作，以旋转电动自行车的从动构件，诸如轮子、轮毂或踏板曲柄轮毂。例如，当骑车人沿着行进路线越过具有明显坡度的道路表面时，来自马达的输出扭矩可以选择性地传递到从动构件。以这种方式，相对于在缺乏电辅助(电子-辅助)功能的标准自行车上感知的蹬踏力，骑车人在骑电动自行车时感知的蹬踏力可以减小。

发明内容

本文公开了用于手动动力车辆的自适应动力辅助系统和伴随控制逻辑、用于操作的方法和用于构建这种自适应动力辅助系统的方法，以及具有用于自适应动力辅助操作的输入扭矩过滤的马达辅助的操作员动力车辆。作为示例，提出了一种用于电动自行车踏板辅助系统的马达控制算法，其利用多种过滤策略中的任何一种来实时计算用于命令马达扭矩的闭环调制的调整骑车人输入扭矩。可以基于骑车人生成的扭矩增加/减少条件、踏板节奏速度、使用者选择的电子辅助水平和/或当前马达衰减来选择实施的过滤策略。与初级输入扭矩相对稳定的其他马达辅助系统不同，电动自行车的骑车人生成的扭矩幅值本质上是周期性到，当骑车人将从动踏板推至下死点(BDC)时会发生波动，并且然后允许这个相同的踏板在返回回升至上死点(TDC)时恢复。马达控制算法过滤器骑车人扭矩输入，以最小化振幅波动，这有助于在电子辅助模式期间稳定马达扭矩输出。

至少一些公开的概念的伴随的益处可以包括聚集和分析使用者生成的扭矩输入数据的能力，并且基于这个实时数据，对特定使用者定制动力辅助水平。一个或多个公开的系统、方法和设备的其他潜在益处可以包括智能地适应踏板辅助的能力，以使用所过滤的骑车人输入扭矩数据来主动补偿沿给定路线的地形变化和周围环境条件。虽然一些可用的电动自行车设计可以基于所感测的坡度改变或整体车辆速度提供可变的电子辅助，但是这些设计对单个使用者来说不是自适应的，也不能提供路线特定的适应性。本公开的概念的各方面有助于确保自适应踏板辅助系统在最佳水平下操作，并且因此最小化电池使用，同时伴随地扩展车辆操作范围。

本公开的各方面涉及用于操作马达辅助的、使用者动力车辆的自适应动力辅助技术和计算机可执行算法。例如，提出了一种用于调节手动动力车辆的动力辅助系统的辅助扭矩输出的方法。手动动力车辆包括刚性车辆框架，该刚性车辆框架具有可旋转地安装至框架的一个或多个行走轮。动力辅助系统包括电动或基于燃烧的牵引马达，该牵引马达牢固地安装至车辆框架并且可操作，以驱动行走轮子中的至少一个。驻留车辆控制器安装至车辆框架并管理牵引马达的输出。这个代表性方法包括以任何顺序以及与任何本公开的特征和选项的任意组合：从扭矩传感器接收指示由使用者产生的扭矩的扭矩输入的传感器数据，以驱动行走轮中的至少一个，该行走轮可以与由牵引马达驱动的行走轮相同或不同；确定转矩输入是否小于：(1)由牵引马达生成的扭矩的命令马达扭矩，或者(2)由使用者生成的扭矩的先前所过滤的扭矩输入；确定牵引马达的校准的马达衰减时间是否小于使用者的节奏速度的缩放节奏时间；响应于扭矩输入小于命令马达扭矩/先前过滤的扭矩输入，并且校准的马达衰减时间小于缩放的节奏时间，至少部分地基于节奏速度确定扭矩衰减因子；确定：(1)通过将扭矩衰减因子应用于命令马达扭矩来修正命令马达扭矩，或者(2)通过将衰减因子应用于先前过滤的扭矩输入来更新过滤的扭矩输入；以及将一个或多个指令信号传输到牵引马达，以根据修改的命令马达扭矩/更新的过滤的扭矩输入来输出调制的马达扭矩。

本公开的其他方面涉及用于操作员动力车辆的智能动力辅助系统。如本文使用的，术语“车辆”及其的排列可以包括主要由人提供动力的任何相关机动车辆平台，诸如马达辅助自行车、踏板车、滑板、旱冰鞋/刀片等。在一个示例中，提出了一种用于手动动力车辆的动力辅助系统，其包括牵引马达(ICE、电动、混合动力等)，其安装在车辆框架上并驱动地连接到车辆的行走轮中的至少一个。牵引马达是电子控制的以选择性地向一个或多个车辆轮子施加可变辅助扭矩。扭矩传感器安装至车辆框架，并监测由使用者施加到手动操作的输入设备的扭矩，以驱动车辆车轮中的至少一个。动力辅助系统还包括驻留车辆控制器、驻留存储器设备、以及驻留无线通信设备，所有这些都被设计成安装到车辆框架上。

继续上述示例，有线或无线连接至牵引马达和扭矩传感器的驻留车辆控制器被编程为执行各种存储器所储存指令。例如，车辆控制器从扭矩传感器接收传感器数据，该传感器数据指示由使用者生成的以驱动车辆车轮中的至少一个的扭矩输入幅值。然后，车辆控制器确定：(1)扭矩输入幅值是否小于由牵引马达生成的扭矩的命令马达扭矩幅值；并且(2)牵引马达的校准的马达衰减时间是否小于使用者的节奏速度的缩放节奏时间。响应于两个确定都是肯定的，控制器至少部分地基于节奏速度计算扭矩衰减因子，并且至少部分地基于扭矩衰减因子修改命令马达扭矩。然后，车辆控制器将一个或多个命令信号传输到牵引马达，以根据修改的命令马达扭矩输出调制的马达扭矩。

本公开的附加的方面涉及具有自适应动力辅助能力的手动动力车辆。在一个示例中，公开了一种踏板电动自行车，其包括具有踏板或手柄曲柄组的刚性车辆框架和可旋转地安装到车辆框架上的多个行走轮子。曲柄组接收手动生成的扭矩并将扭矩传输给车辆的行走轮子中的一个或多个。扭矩传感器监测经由曲柄组从使用者接收的手动生成的扭矩并输出指示其的信号。踏板电动自行车还配备有牵引电池组，其具有足够的充电容量来推动牵引马达。在这方面，控制器操作的电动马达/发马达单元(MGU)电连接到电池组，并且可操作以响应马达控制信号选择性地将电辅助(电子辅助)扭矩赋予行走轮子中的至少一个。

踏板电动自行车还配备有驻留车辆控制器，其牢固的安装在车辆框架上并可操作地连接到电动MGU和曲柄组扭矩传感器。驻留车辆控制器被编程为：从扭矩传感器接收传感器数据，该传感器数据指示由使用者生成的以驱动轮子中的至少一个的扭矩的扭矩输入；确定用于这个扭矩输入的节奏方向是否是在向前的方向上；确定扭矩输入是否小于由牵引马达生成的扭矩的命令马达扭矩；确定牵引马达的校准的马达衰减时间是否小于使用者节奏速度的缩放节奏时间；响应于节奏方向是在向前的方向上、并且扭矩输入小于命令马达扭矩、并且校准的马达衰减时间小于缩放的节奏时间，至少基于节奏速度确定扭矩衰减因子；通过将扭矩衰减因子施加到命令马达扭矩来确定修改的命令马达扭矩；并且，将命令信号传输到牵引马达，以根据修改的命令马达扭矩输出调制的马达扭矩。

以上概述并不旨在代表本公开的每个实施例或每个方面。相反，前述概述仅提供了本文阐述的一些新颖概念和特征的范例。当结合附图和附带的权利要求时，本公开的上述特征和优点，以及其他特征和伴随的优点，将从以下对用于执行本公开所示的示例和代表性模式的详细描述中变得显而易见。而且，本公开明确包括上述和下述呈现的元件和特征的任何和所有组合和子组合。

附图说明

图1是根据本公开各方面的具有自适应动力辅助能力的代表性马达辅助手动动力车辆的部分示意图。

图2是用于操作手动动力车辆的自动动力辅助协议的流程图，该自动动力辅助协议可以对应于由车载或遥控逻辑电路、可编程电子控制单元或根据所公开概念的方面的其他基于计算机的设备或设备的网络执行的指令。

图3是根据本公开的各方面的电动自行车的扭矩相对踏板位置的曲线图，以示出根据过滤的骑车人输入扭矩和踏板节奏的代表性马达生成的辅助扭矩。

本公开服从各种修改和替代形式，并且一些代表性实施例已经在附图中以示例的方式示出，并将在本文详细描述。然而，应当理解的是，本公开的新颖方面不限于上述枚举的附图中示出的特别的形式。相反，本公开将涵盖落入所附权利要求书所包含的本公开范围内的所有修改、等同物、组合、子组合、排列、分组和替换。

具体实施方式

本公开可以允许许多不同形式的实施例。在附图中示出并将在本文详细描述本公开的代表性实施例，同时应当理解这些示出的示例是作为本公开的原理的示例而提供的，而不是对本公开的广泛方面的限制。在这种程度上，例如在摘要、引言、概述和详细描述部分中描述的但没有在权利要求中明确阐述的元件和限制，不应由暗示、推断或其他方式单独或共同地结合到权利要求中。

出于本详细描述的目的，除非特别弃权：单数包括复数，反之亦然；单词“和”和“或”应该是两者连接和分离的；单词“任何”和“所有”应该两者的意思是“任何和所有”；并且单词“包括”和“包含”和“具有”应该每个的意思是“包括但不限于。”而且，例如，近似词，诸如“大约”、“几乎”、“基本上”、“近似”等等，在本文可以就“在、接近或几乎在”或“在0-5％内”或“在可接受的制造公差内”或其任何逻辑组合的意义而言使用。最后，方向形容词和副词，诸如前、后、内侧、外侧、右舷、左舷、垂直、水平、向上、向下、前、后、左、右等。例如，当车辆可操作地定向在水平面上时，可以相对于马达辅助手动动力车辆的向前驱动方向。

现在参考附图，其中贯穿几个视图相似的附图标记指代相似的特征，在图1中示出了代表性的使用者动力的马达辅助车辆，其总体上用10指定的，并且为了讨论的目的，本文被描绘为踏板电动自行车(“电动自行车”)。自适应踏板辅助系统14分布在整个车辆10中(例如封装在车辆框架12上的不同位置)，其为推进车辆10提供补充扭矩。图1的马达辅助的、使用者动力的车辆10–为简洁起见本文也称为“手动动力车辆”或“车辆”–仅仅是示例性应用，利用其可以实践本公开的方面和特征。同理，用于电动马达的踏板辅助系统14的本概念的实现也应该被理解为本文公开的概念和特征的代表性应用。正因如此，将会理解的是，本公开的方面和特征可以应用于其他自适应动力辅助架构，并且可以用于任何逻辑相关类型的手动动力车辆来实施。最后，本文呈现的附图不一定是按比例绘制的，并且纯粹是为了教学的目的而提供的。因此，附图中所示的具体的和相对的尺寸不应被解释为限制。

图1的自适应踏板辅助系统14通常由与驻留车辆控制器20通信并由其控制的牵引马达18构成，两者都牢固地安装在刚性车辆框架12上。根据所示示例，牵引马达18是后置的电动机/电动机发电机单元(MGU)，其由牵引电池组22供电，用于选择性地驱动后轮单元16(例如，轮胎、轮辋、辐条、轮毂和轮轴)。牵引马达18可以由合适的安装支架或中央轮毂19安装到车辆框架12的后叉13上。虽然示出为直接驱动推进单元，但是牵引马达18可以通过合适的动力传动装置，诸如皮带传动装置或链条传动装置联接到后轮单元16，用于向车辆10赋予动力。替代性的动力辅助架构可以驱动地将牵引马达18连接到可转向的前轮单元24或位于中央的曲柄组26，或者车轮单元16、24和曲柄组26的任意组合，以提供用于车辆10推进的驱动动力。进一步设想的是，车辆10运用其他原动机用于补充推进，包括内燃发动机(ICE)组件或运用电机和燃烧发动机两者的混合动力系。

同时继续参考图1，牵引马达18电连接到牵引电池组22并由其供电，以在无辅助(自推进)模式或辅助(补充推进)模式下推进车辆10。驻留车辆控制器20被编程为接收和处理各种使用者输入信号、传感器信号和无线数据交换，并且通过经由一个或多个马达控制信号调制牵引马达18的扭矩输出来响应这些输入。在辅助操作模式期间，牵引马达18以足以增大或“增强”使用者生成的扭矩的水平输出“电子辅助”扭矩，同时仍然尽可能程度地满足使用者11的一个或多个期望的电子辅助目标。当在自推进或无辅助操作模式下运作时，牵引马达18输出足以临时推进车辆10而不用骑车人蹬踏的动力扭矩。以这种方式，驻留车辆控制器20可以实时地自动将电能从牵引电池组22分配给牵引马达18，并且因此当车辆10穿越行驶路线时实时地保留和优化电子辅助功能。

图1的踏板电动自行车10可以采用任何合适的自行车配置，包括独轮车、自行车、三轮车、四轮车等。并且可以包含男性、女性或男女通用的框架结构。代表性的车辆框架12被示出配备有可调节的、衬垫的座椅组件15，用于在其上支撑骑车人(或“使用者”)11。车把组17或类似合适的转向机构允许骑车人11手动控制车辆10的航向和方向变化。安装在车把组17上的自行车刹车杆(未示出)允许使用者选择性地减慢和停止车辆10。车轮单元16和24(为简单起见，本文也称为“行走轮”或仅仅“车轮”)经由各自的后叉13和前叉21可旋转地安装到车辆框架12上。这些车轮单元16和24与表面滚动摩擦接触，该表面在图1中由四个相邻的、明显成角度的路段RS1-RS4表示。

使用他/她的脚和/或手的循环旋转运动(例如，对于手动力应用)，骑车人11将蹬踏旋转施加到踏板28，以生成推进车辆10的动力。这些力被赋予到互连曲柄组26的部件，即刚性地固定到一个或多个链轮上的相对曲柄臂。当骑车人11转动曲柄组26时，由此产生的转动将手动蹬踏扭矩赋予后行走轮16。扭矩传递经由驱动机构30发生，诸如自行车链条的闭环。在后轮驱动自行车配置中，驱动机构30(例如，经由互补的从动链轮(未示出))机械地联接到中心轮毂19。因此，由骑车人11赋予到踏板28上的手动蹬踏力最终旋转后行走轮16，并且从而沿箭头A的方向在道路表面上推进车辆10。虽然示出为驱动地连接到相同的车轮单元16，但是可以设想牵引马达18和曲柄组26可以各自驱动地连接到车轮单元16、24中的相应一个，用于推进车辆10。

对于至少一些应用，车辆10可以可选地配备有再生充电能力，该再生充电能力使得牵引电池组22能够在车辆10操作期间被再充电。例如，当车辆10在自行车道下坡时，车轮16和24通常可以自由滑行，而重力暂时地提供推进车辆10的动力。替代性地，驻留车辆控制器20可以将牵引马达18从电动模式切换到发马达模式，从而允许马达18产生电能，例如，通过马达的转子和定子感应电磁感应。在车辆10的这种再生充电实施例中，牵引马达18可以配备有任何必备的动力调节装备，例如，动力逆变器、DC-DC转换器、链路电容器和/或其他动力过滤部件等。

响应于来自驻留车辆控制器20的马达控制信号，牵引马达18可以选择性地提供电子辅助能力。骑车人11与驻留车辆控制器20的实时接口可以经由安装在车辆10的车把组17上的人机接口(HMI)32来促进。在图1中被描述成可佩戴的电子设备34的健身跟踪器设备可操作用于监测骑车人11的心率、热量消耗、出汗、踏板速度或任何其他这种健康相关和活动相关参数。作为另一选项，骑车人11可以使用支持蜂窝的智能手机设备36以提供附加的输入至驻留车辆控制器20，诸如实时车辆定位跟踪、使用者偏好和里程碑、历史辅助水平数据等。驻留车辆控制器20、可穿戴电子设备34和/或智能手机设备36中的每一个可以彼此无线通信，并且与一个或多个远程计算节点无线通信，示意性地描绘为基于云的服务38和后端数据库服务器计算机40。可以经由蜂窝芯片组/部件、无线调制解调器、导航和定位芯片组/部件(例如，全球定位系统收发器)、短程无线通信设备(例如，蓝牙单元或近场通信(NFC)收发器)、双天线或任何合适的无线通信装置来提供与远程、非车载联网设备的通信能力。

如上文所指示，驻留车辆控制器20被构造并编程成用于管理(除了其他之外)牵引马达18的操作。控制模块、模块、控制器、控制单元、电子控制单元、处理器以及其的任何排列可以被定义为意思是逻辑电路、专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器)以及相关联的存储器和存贮器(例如，只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器、有形等，))中的一个或多个的任意一种或多种组合，无论是驻留的、远程的还是两者的组合。控制器20可以执行一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备，并且包括适当的信号调节和缓冲电路系统以及提供所描述功能的其他部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语可以意思是任何控制器可执行指令集，包括校准和查找表。控制器可以被设计成具有一组被执行以提供期望功能的控制例程。控制例程诸如由中央处理单元执行，并且可操作来监测来自感测设备和其他网络控制模块的输入，以执行用于控制设备和致动器的操作的控制和诊断例程。例程可以实时、连续、系统、偶尔和/或以规则的间隔执行，例如，每100微秒、3.125毫秒、6.25毫秒、12.5毫秒、25毫秒和100毫秒等，在正在进行的车辆使用或操作期间。替代性地，可以响应于在车辆10的操作期间发生的事件来执行例程。

同时现在参考图2的流程图，根据本公开的各方面，在100处总体上描述了用于向手动动力车辆(诸如图1的踏板电动自行车10)提供自适应动力辅助能力的改进方法或控制策略。图2中示出并在下面进一步详细描述的一些或所有操作可以代表对应于处理器可执行指令的算法，例如，该处理器可执行指令可以存储在主存储器或辅助存储器或远程存储器中，例如，并且由车载或远程控制器、处理单元、控制逻辑电路或其他模块或设备执行，以执行与所公开的概念相关联的任何或所有上述或下述描述的功能。应当认识到的是，所示操作块的执行顺序可以改变，可以添加附加的框，并且可以修改、组合或消除所描述的一些框。

方法100从输入/输出框101开始，其具有用于可编程控制器或控制模块的处理器可执行指令，以在手动动力车辆操作期间接收实时的、使用者特定的动力输入数据。例如，在图1的代表性架构中，踏板电动自行车10的驻留车辆控制器20与在曲柄组26处监测扭矩输入的扭矩传感器42通信，例如，以大约每秒20个循环(20赫兹(Hz))。扭矩传感器42产生并传输传感器数据(扭矩样本)，其指示由使用者11输入以驱动后车轮单元16的踏板生成的扭矩。在许多变型中，扭矩传感器42可以采用磁静态应变仪的形式，该磁静态应变仪机械地联接到曲柄组26的链条环或内轴，并且被设计成测量来自曲柄组26的反作用扭矩，该反作用扭矩近似与骑车人的输入扭矩成比例。在任何给定的车轮速度下，骑车人11可以保持或改变车轮速度，同时通过手动换档拨链器杠杆(未示出)来改变正在使用的自行车链条链轮来改变他/她的蹬踏速度或动力输入。

使用在输入/输出框101检索、访问或收集(统称为“接收”)的数据，方法100将在判定框103确定骑车者蹬踏的节奏方向是否在向前方向(节奏方向＝＝向前)。通过示例而非限制的方式，由扭矩传感器42输出的实时传感器数据可以被驻留车辆控制器20使用来确定使用者踏板生成的扭矩的当前节奏方向。例如，指示任何幅值(例如，对于单向扭矩计)或任何正幅值(例如，对于双向扭矩计)的扭矩输入的传感器信号可以指示向前蹬踏方向。相反，指示零扭矩输入或负幅值的传感器信号可以指示向后面蹬踏方向或在曲柄组26处没有蹬踏输入。响应于确定节奏方向不在向前方向上(框103＝否)，方法100继续流程方块105，其中控制器20的指令将马达扭矩命令设置为零(扭矩命令＝0)，并且然后前进到流程方块119，以将一个或多个命令信号传输到牵引马达18，以根据归零的马达扭矩命令停止输出马达扭矩。对于至少一些应用，流程方块105可以进一步包括(或者可以被替换为)将过滤的使用者生成的扭矩输入值设置为零(过滤输入扭矩＝0)，这将附随地将马达扭矩命令改变为零。此后，方法100可以终止或者可以循环回到输入/输出框101，并且以连续循环运行。

如果确定骑车人的节奏方向在向前的方向上(框103＝是)，方法100进行到判定框107以确定：(1)骑车人的扭矩输入是否小于牵引马达的命令马达扭矩(扭矩样本<前扭矩命令)；以及(2)如果牵引马达的校准马达衰减时间小于使用者节奏速度的缩放节奏时间(衰减时间<节奏比率)。在前述两个确定中，前者可以用确定驾驶者的扭矩输入是否小于使用者生成的扭矩的先前过滤的扭矩输入值(扭矩样本<先前过滤的输入扭矩)来补充或替换。在动力辅助系统14的操作期间，命令马达扭矩(先前扭矩命令)可以对应于来自先前函数调用的储存的存储器、先前地命令马达扭矩值。相反，校准的马达衰减时间(衰减时间)可以对应存储器所储存的由牵引马达18生成的输出扭矩所控制的衰减的预置最大允许时间。一般来说，衰减时间可以被典型地表示为时间保持变量，用作为对照检查缩放的节奏时间。缩放的节奏时间(节奏比率)可以被设置为等于用于使用者11完成曲柄组26的一半旋转的当前时间，即，如图3所示，将从动踏板从上死点(上死点)推到下死点(下死点)。一般而言，缩放的节奏时间是作为节奏每分钟旋转数(RPM)和常数标量乘数的函数计算的时间值。

如果在判定框107进行的任何一个确定被返回为假(框107＝否)，也就是如果扭矩样本≥先前扭矩命令或衰减时间≥节奏比率或(可选地)扭矩样本≥先前过滤输入扭矩，则方法100进行到流程方块109，以将校准马达衰减时间(重置衰减时间)重置为默认马达衰减时间(例如，零(0))。在重置衰减时间的同时，方法100进行到流程方块111，其中指令用于驻留车辆控制器20将马达扭矩命令设置为等于骑车人的扭矩输入(扭矩命令＝扭矩样本)，并且然后前进到流程方块119，以根据新定义的马达扭矩命令向牵引马达18传输一个或多个命令信号以输出马达扭矩。对于至少一些应用，流程方块111可以进一步包括(或者可以被替换为)将过滤的使用者生成的扭矩输入值设置为扭矩样本值(过滤的输入扭矩＝扭矩样本)。在任一种情况下，马达扭矩命令被设置为大约等于最初接收的扭矩样本，以将牵引马达扭矩输出与未过滤的信号值重新对准。

在确定骑车人的扭矩输入小于牵引马达的命令马达扭矩并且校准马达衰减时间小于缩放的节奏时间并且(可选地)骑车人扭矩输入小于先前过滤的扭矩输入值(框107＝是)时，方法100继续到流程方块113，并且将校准马达衰减时间提高预定增量值(增量衰减时间)。对于至少一些实施方式，用于控制马达输出扭矩的衰减的预置最大允许时间递增因子1。在递增衰减时间之后，方法100移动到流程方块115，以计算、调用、估计或检索(共同地“确定”)扭矩衰减因子(扭矩衰减因子查找)。作为示例，扭矩衰减因子可以是从储存在本地存储器设备中的查找表检索的乘数。这个衰减因子在较高节奏速度下可能较大(例如，扭矩衰减因子_HI＝0.99)，在较低节奏速度下可能较小(例如，扭矩衰减因子_LO＝0.70)。替代性的实施例可以以实时方式计算每个扭矩衰减因子。扭矩衰减因子可以是分数乘数，其作为当前节奏速度的函数来减少先前的扭矩样本。在所过滤的输入扭矩信号是方法100的期望输出的实施方式中，扭矩衰减因子可以进一步基于由使用者11选择的期望辅助水平，例如，使用电子使用者输入设备，诸如图1的HMI 32、可佩戴电子设备34和/或智能手机36。

同时继续参考图2，方法100移动到具有用于本地或远程计算设备(诸如驻留车辆控制器20)的处理器可执行指令的流程方块117，以通过将在流程方块115处识别的扭矩衰减因子应用于先前的命令马达扭矩(扭矩命令＝先前的扭矩命令*扭矩因子)来计算修改的命令马达扭矩。这样，牵引马达18的衰减速率可以通过将先前的扭矩命令乘以衰减因子来控制。流程方块117可以用指令来补充或替换，以通过将扭矩衰减因子应用于先前的过滤的扭矩输入值来计算修改的过滤的输入扭矩(过滤的输入扭矩＝先前的过滤的输入扭矩*扭矩衰减因子)。一旦计算出修改的马达扭矩命令和/或修改的过滤的输入转矩，在流程方块119，车辆控制器20将一个或多个命令信号传输到牵引马达18，以根据修改的马达扭矩命令/过滤的输入扭矩输出调制的马达扭矩。在框119传输马达扭矩命令之前，使用者的过滤的输入扭矩可能要求进一步处理，诸如将过滤的输入扭矩乘以校准因子，限制过滤的输入扭矩用于电池动力限制，由于马达限制从而约束过滤的输入扭矩，和/或形成期望的斜坡进或出以满足驱动质量要求。

图3以图形方式示出了原始的、未过滤的骑车人输入扭矩T_RI(以牛顿-米(N·m)测量的曲柄组输入扭矩幅值)作为蹬踏节奏(以度(°)测量的曲柄组踏板位置)的函数的代表性曲线图。电动机的代表性马达生成的辅助扭矩T_MG与未过滤的骑车人输入扭矩T_RI并置。如上文描述的，这种马达生成的辅助扭矩T_MG可以作为过滤的骑车人输入扭矩和踏板节奏的函数实时修改。图3的图表有助于显示如何过滤原始输入扭矩值以生成更稳定、更少循环的马达扭矩命令。通常，骑车人踏板输入的节奏速度可以乘以校准标量值，以定义用于马达的输出扭矩的最大衰减时间。图3的右手侧示出了节奏比率C_R的示例，其可以是节奏速度和常数标量乘数的乘积。然后使用最大衰减时间来限制或减缓马达输出扭矩衰减(例如，至一半节奏旋转)，以有助于改善在电子辅助期间马达输出扭矩的可感知的航行效果。作为节奏和辅助水平的函数改变马达衰减——第一扭矩衰减因子D_M1和第二扭矩衰减因子D_M2——的示例在图3中呈现，当节奏速度增加而踏板输入扭矩的幅值在大约相同的值之间循环时，用于牵引马达在分配衰减时间上减缓减少。

在一些实施例中，本公开的各方面可以通过指令的计算机可执行程序来实施，诸如程序模块，通常被称为由机载计算设备或常驻和远程计算设备的分布式网络执行的软件应用或应用程序。在非限制性示例中，该软件可以包括执行特定任务或实施特定数据类型的例程、程序、对象、部件和数据结构。该软件可以形成接口，以允许控制器或处理器根据输入源作出反应。该软件还可以与其他代码段协作，以响应于所接收的数据的源与接收数据结合来启动各种任务。作为非限制性示例，该软件可以储存在各种存储器介质中的任何一种上，诸如光盘、磁盘、气泡存储器和半导体存储器(例如，各种类型的随机存取存储器或只读存储器)。

而且，本公开的各方面可以用各种计算机系统和计算机网络配置来实践，包括多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等。此外，本公开的各方面可以在分布式计算环境中实践，其中任务由通过通信网络链接的远程处理设备来执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质两者中。因此，本公开的各方面可以在计算机系统或其他处理系统中连接各种硬件、软件或其的组合来实施。

本文描述的任何方法可以包括由(a)处理器、(b)控制器和/或(c)任何其他合适的处理设备来执行的机器可读指令。本文公开的任何算法、软件或方法可以在储存在有形介质上的软件中实现，例如，所述有形介质诸如是快闪存储器、光盘只读存储器、软盘、硬盘、数字多功能盘(DVD)或其他存储器设备。普通技术人员将容易理解，整个算法和/或其的部分可以替代性地由除控制器之外的设备执行和/或以可用的方式实现在固件或专用硬件中(例如，它可以由专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程逻辑设备(FPLD)、离散逻辑等实施。)。进一步，尽管参考本文描绘的流程图描述了特定的算法，但是普通技术人员将容易理解，可以替代性地使用实施示例性机器可读指令的许多其他方法。

已经参考所示实施例详细描述了本公开的各方面；然而，本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行许多修改。本公开不限于本文公开的精确结构和组合物；从前述描述中显而易见的任何和所有修改、改变和变化都在由所附权利要求限定的本公开的范围内。而且，本概念明确包括前述的元件和特征的任何和所有组合和子组合。

Claims (10)

1.一种用于调节手动动力车辆的动力辅助系统的方法，所述手动动力车辆包括框架，所述框架具有附接至所述框架的一个或多个车轮，所述动力辅助系统包括车辆控制器和附接至所述框架并可操作以驱动所述一个或多个车轮中的至少一个的牵引马达，所述方法包括：

经由所述车辆控制器从扭矩传感器接收传感器数据，所述传感器数据指示由使用者生成的以驱动所述一个或多个车轮中的至少一个的扭矩的扭矩输入；

经由所述车辆控制器确定所述扭矩输入是否小于由所述牵引马达生成的扭矩的命令马达扭矩；

经由所述车辆控制器确定所述牵引马达的校准的马达衰减时间是否小于所述使用者的节奏速度的缩放的节奏时间；

响应于所述扭矩输入小于所述命令马达扭矩并且响应于所述校准的马达衰减时间小于所述缩放的节奏时间，基于所述节奏速度确定扭矩衰减因子；

通过将所述扭矩衰减因子施加到所述命令马达扭矩来确定修改的命令马达扭矩；并且

经由所述车辆控制器向所述牵引马达传输命令信号，以根据所述修改的命令马达扭矩输出调制的马达扭矩。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

确定由所述使用者生成的所述扭矩输入的节奏方向；并且

经由所述车辆控制器确定所述节奏方向是否在向前方向上，

其中，确定所述扭矩衰减因子进一步响应于所述节奏方向在所述向前方向上。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括，响应于所述节奏方向不在所述向前方向上，经由所述车辆控制器将命令信号传输到所述牵引马达，以停止输出马达扭矩。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于所述扭矩输入不小于所述命令马达扭矩，经由所述车辆控制器将命令信号传输到所述牵引马达，以输出等于所述扭矩输入的马达扭矩。

5.如权利要求4所述的方法，进一步包括，响应于所述扭矩输入不小于所述命令马达扭矩，将所述校准的马达衰减时间重置为默认的马达衰减时间。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括响应于所述校准的马达衰减时间不小于所述缩放的节奏时间，经由所述车辆控制器将命令信号传输到所述牵引马达，以输出等于所述扭矩输入的马达扭矩。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括，响应于所述校准的马达衰减时间不小于所述缩放的节奏时间，将所述校准的马达衰减时间重置为默认的马达衰减时间。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于所述扭矩输入小于所述命令马达扭矩并且所述校准的马达衰减时间小于所述缩放的节奏时间，将所述校准的马达衰减时间增加预定增量值。

9.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

经由所述车辆控制器从电子使用者输入设备接收由所述使用者选择的期望的辅助水平，

其中，进一步基于所述期望的辅助水平确定所述扭矩衰减因子。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述牵引马达的校准的马达衰减时间是允许由所述牵引马达生成的所述扭矩的控制衰减的预定最大时间。

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