CN112477631B - 一种电动自行车加速过程的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动自行车加速过程的控制方法，包括：在预设检测周期内对车轮转速N1和电机转速N2进行检测，并进行作差，差值为K，即K＝N1‑N2，若K≤0，则判断水平仪当前状态，根据不同的状态调节输出的占空比控制电机运行；若K<0，则电机控制器关管，不提供扭矩，靠车轮速度提供动力；在电动自行车运行过程中重复循环检测。本发明方法，提高了电动自行车加速过程的平滑性，提高了电动自行车的运行性能。

Description

一种电动自行车加速过程的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及无刷直流电机控制领域。更具体地讲，涉及一种电动自行车加速过程的控制方法及系统。
背景技术
无刷直流电机属于永磁同步电机的一种，具有效率高，响应快，噪音小等优点，在电动自行车、两轮平衡车等的无刷直流电机控制器有广泛的应用。
目前市面上电动自行车大都没有很好的转速控制，这使得在不清楚转速的情况下若进行二次加速，可能会产生较大的转速差，使驾驶人产生较强的加速感，导致驾驶人后仰或对车把控制不好，从而发生事故。
为了解决这一问题，现有的做法是对电动自行车实行整体上的降速或者在到达某一速度后发出报警，但是前者还是不能在限制的速度基础上解决转速差可能较大的问题，后者会遭到驾驶人对报警的忽视。而无刷直流电机中的霍尔传感器带有转速信息，基于此，可以在电动自行车的车轮上加装霍尔传感器，采集车轮的转速信息，并和电机本体内霍尔传感器采集到的转速信息进行对比，设计出一种改进的电动自行车加速过程的控制系统及方法。
发明内容
本发明提供了一种电动自行车加速过程的控制方法及系统，以解决二次加速过程中转速差过大导致的运行不平稳的问题。
本发明提供了一种电动自行车加速过程的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在电动自行车运行期间，以预设检测周期获取车轮转速、电机转速；
步骤2：计算车轮转速和电机转速的差值，并判断差值是否小于等于零，当差值小于等于零时，则进入步骤3；当差值大于零时，则进入步骤4；
步骤3：判断电动自行车中水平仪装置是否处于水平状态，当处于水平状态时，则进入步骤6；当不处于水平状态时，则进入步骤5；
步骤4：当差值的数值大于零时，则电机控制器关管，不提供扭矩，靠车轮速度提供动力；
步骤5：当水平仪处于非水平状态，根据水平仪的倾角和车轮转速调整占空比的输出；
步骤6：当水平仪处于水平状态，即当前电动自行车正在水平地面运行时，电机控制器以正常占空比运行，向车轮提供扭矩输出；
步骤7：在电动自行车运行过程中重复循环检测车轮转速和电机转速，循环执行步骤1-7。
进一步地，所述步骤1中预设检测周期的取值范围为80ms～100ms。
进一步地，所述步骤1中检测车轮转速，是通过在车轮上加装霍尔传感器来获取车轮转速。
进一步地，所述步骤1中检测电机转速，是通过电机内部霍尔传感器来获取电机本体的转速。
进一步地，所述步骤5中根据水平仪的倾角调整占空比的输出的具体方法为：
当运行时状态为上坡运行时，水平仪的倾角为负，调整占空比为：
Figure BDA0002816999440000021
当运行时状态为下坡运行时，水平仪的倾角为正，调整占空比为：
Figure BDA0002816999440000022
Figure BDA0002816999440000023
其中，D为调整占空比，Dnormal为正常占空比，θ为水平仪的倾角，ω为车轮转速，ω0为车辆限制转速。
进一步地，所述步骤6中正常占空比Dnormal为50％。
本发明还提供了一种供电动自行车加速过程的控制方法运行的一种电动自行车加速过程的控制系统，包括：车轮转速获取模块、电机本体转速获取模块、比较器模块、水平仪装置模块、电机控制器模块、驱动运行模块、电机；
所述车轮转速获取模块分别与所述比较器模块、电机连接，用于利用车轮上加装的霍尔传感器获取车轮处转速信息，并输入到所述比较器模块；所述电机本体转速获取模块分别与所述比较器模块、电机控制器模块连接，用于获取电机控制器反馈的电机本体转速信息，并输入到所述比较器模块；所述比较器模块分别与所述车轮转速获取模块、电机本体转速获取模块、水平仪装置模块连接，用于对车轮转速和电机本体转速进行比较；所述水平仪装置模块分别与比较器模块、电机控制器模块连接，用于判断电动自行车运行时状态，并将速度、位置状态信息输入给所述电机控制器模块进行处理；所述电机控制器模块分别与水平仪装置模块、驱动运行模块、电机本体转速获取模块连接，用于获取车轮转速和电机本体转速的比较信息，结合所述水平仪装置模块的信息发出控制命令，并将转速信息反馈给所述电机本体转速获取模块，利用转速信息向所述驱动运行模块发送运行指令；所述驱动运行模块分别与电机控制器模块、电机连接，用于接收所述电机控制器模块的运行指令，并将指令发送给电机，驱动电机运行；所述电机分别与所述驱动运行模块、车轮转速获取模块连接，用于执行所述驱动运行模块发出的运行指令，并将运行过程中转速信息反馈给所述车轮转速获取模块。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明在电动自行车的车轮上加装霍尔传感器来获取车轮转速，与电机本体转速进行比较，并实施控制，提高了电动自行车在二次加速过程中的平稳性，增强了驾驶人的安全性。
2、本发明通过比对车轮转速和电机本体转速，对控制器进行控制，在车轮转速较大时关闭电机驱动器，让车轮转速带动电动自行车运行，大大降低了能耗，提升了电动自行车的续航能力。
3、本发明通过在不同路况环境下的判断，调节电机控制器的占空比，既能够适时提供更多动力帮助运行，又能最大程度的保证稳定运行。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施例中一种电动自行车加速过程的控制方法的流程图；
图2为本发明实施例中一种电动自行车加速过程的控制系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种改进的电动自行车加速过程的控制方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1：在电动自行车运行期间，以预设检测周期获取车轮转速N1、电机转速N2；
步骤S2：计算车轮转速N1和电机转速N2的差值K，并判断差值K是否小于等于零，若是，则进入步骤S3；若否，则进入步骤S4；
步骤S3：判断电动自行车中水平仪装置是否处于水平状态，若是，则进入步骤S6；若否，则进入步骤S5；
步骤S4：当差值K的数值大于零时，则电机控制器关管，不提供扭矩，靠车轮速度提供动力；
步骤S5：当水平仪处于非水平状态，根据水平仪的倾角和车轮转速调整占空比的输出；
步骤S6：当水平仪处于水平状态，即当前电动自行车正在水平地面运行，电机控制器以正常占空比运行，向车轮提供扭矩输出；
步骤S7：在电动自行车运行过程中重复循环检测车轮转速和电机转速，做出相应的控制动作。
如图2所示，本发明提供了一种改进的电动自行车加速过程的控制系统示意图，包括：车轮转速获取模块51、电机本体转速获取模块52、比较器模块53、水平仪装置模块54、电机控制器模块55、驱动运行模块56、电机；
所述车轮转速获取模块51分别与所述比较器模块53、电机连接，用于利用车轮上加装的霍尔传感器获取车轮处转速信息，并输入到所述比较器模块53；所述电机本体转速获取模块52分别与所述比较器模块53、电机控制器模块55连接，用于获取电机控制器反馈的电机本体转速信息，并输入到所述比较器模块53；所述比较器模块53分别与所述车轮转速获取模块51、电机本体转速获取模块52、水平仪装置模块54连接，用于对车轮转速和电机本体转速进行比较；所述水平仪装置模块54分别与所述比较器模块53、电机控制器模块55连接，用于判断电动自行车运行时状态，并将速度、位置状态信息输入给所述电机控制器模块55进行处理；所述电机控制器模块55分别与所述水平仪装置模块54、驱动运行模块56、电机本体转速获取模块52连接，用于获取车轮转速和电机本体转速的比较信息，结合所述水平仪装置模块54的信息发出控制命令，并将转速信息反馈给所述电机本体转速获取模块52，利用转速信息向所述驱动运行模块发送运行指令；所述驱动运行模块56分别与电机控制器模块55、电机连接，用于接收所述电机控制器模块的运行指令，并将指令发送给电机，驱动电机运行；所述电机分别与所述驱动运行模块56、车轮转速获取模块51连接，用于执行所述驱动运行模块发出的运行指令，并将运行过程中转速信息反馈给所述车轮转速获取模块51。

Claims (6)

1.一种电动自行车加速过程的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在电动自行车运行期间，以预设检测周期获取车轮转速、电机转速；
步骤2：计算车轮转速和电机转速的差值，并判断差值是否小于等于零，当差值小于等于零时，则进入步骤3；当差值大于零时，则进入步骤4；
步骤3：判断电动自行车中水平仪装置是否处于水平状态，当处于水平状态时，则进入步骤6；当不处于水平状态时，则进入步骤5；
步骤4：当差值的数值大于零时，则电机控制器关管，不提供扭矩，靠车轮速度提供动力；
步骤5：当水平仪处于非水平状态，根据水平仪的倾角和车轮转速调整占空比的输出，具体如下：
当运行时状态为上坡运行时，水平仪的倾角为负，调整占空比为：
Figure 440960DEST_PATH_IMAGE001
当运行时状态为下坡运行时，水平仪的倾角为正，调整占空比为：
Figure 669685DEST_PATH_IMAGE002
Figure 449422DEST_PATH_IMAGE003
其中， D为调整占空比， Dnormal为正常占空比，θ为水平仪的倾角，ω为车轮转速，ω0为车辆限制转速；
步骤6：当水平仪处于水平状态，即当前电动自行车正在水平地面运行时，电机控制器以正常占空比运行，向车轮提供扭矩输出；
步骤7：在电动自行车运行过程中重复循环检测车轮转速和电机转速，循环执行步骤1-7。
2.如权利要求1所述的一种电动自行车加速过程的控制方法，其特征在于，所述步骤1中预设检测周期的取值范围为80ms～100ms。
3.如权利要求1所述的一种电动自行车加速过程的控制方法，其特征在于，所述步骤1中检测车轮转速，是通过在车轮上加装霍尔传感器来获取车轮转速。
4.如权利要求1所述的一种电动自行车加速过程的控制方法，其特征在于，所述步骤1中检测电机转速，是通过电机内部霍尔传感器来获取电机本体的转速。
5.如权利要求1所述的一种电动自行车加速过程的控制方法，其特征在于，所述步骤6中正常占空比Dnormal为50%。
6.一种电动自行车加速过程的控制系统，用于执行如权利要求1-5中任一所述的电动自行车加速过程的控制方法，所述电动自行车加速过程的控制系统，其特征在于，包括：车轮转速获取模块、电机本体转速获取模块、比较器模块、水平仪装置模块、电机控制器模块、驱动运行模块、电机；
所述车轮转速获取模块分别与所述比较器模块、电机连接，用于利用车轮上加装的霍尔传感器获取车轮处转速信息，并输入到所述比较器模块；所述电机本体转速获取模块分别与所述比较器模块、电机控制器模块连接，用于获取电机控制器反馈的电机本体转速信息，并输入到所述比较器模块；所述比较器模块分别与所述车轮转速获取模块、电机本体转速获取模块、水平仪装置模块连接，用于对车轮转速和电机本体转速进行比较；所述水平仪装置模块分别与比较器模块、电机控制器模块连接，用于判断电动自行车运行时状态，并将速度、位置状态信息输入给所述电机控制器模块进行处理；所述电机控制器模块分别与水平仪装置模块、驱动运行模块、电机本体转速获取模块连接，用于获取车轮转速和电机本体转速的比较信息，结合所述水平仪装置模块的信息发出控制命令，并将转速信息反馈给所述电机本体转速获取模块，利用转速信息向所述驱动运行模块发送运行指令；所述驱动运行模块分别与电机控制器模块、电机连接，用于接收所述电机控制器模块的运行指令，并将指令发送给电机，驱动电机运行；所述电机分别与所述驱动运行模块、车轮转速获取模块连接，用于执行所述驱动运行模块发出的运行指令，并将运行过程中转速信息反馈给所述车轮转速获取模块。
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