CN113247168A - 一种差速转换模式助力装置及控制系统 - Google Patents

一种差速转换模式助力装置及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种差速转换模式助力控制系统，包括安装在电单车上的助力执行终端、控制单元、信息采集单元以及控制信号采集单元；所述信息采集单元以及控制信号采集单元输出端均与所述控制单元输入端连接，信息采集单元以及控制信号采集单元用于采集当前车辆状态信息以及骑乘人员控制信息并传输至控制单元。本发明通过骑行助力电机以及刹车助力单元，实现助力骑行以及刹车助力，防止老人和小孩没有足够的握力，导致刹车控制不足，引发安全事故，提高骑行的安全性，同时根据车辆状态分析获取前轮、后轮协调刹车数据信息生成控制信号合理控制前后轮实现协调刹车，实现依据车辆状态智能化助力刹车，显著提高刹车的安全性。

Description

一种差速转换模式助力装置及控制系统
技术领域
本发明涉及电单车助力控制技术领域，具体为一种差速转换模式助力装置及控制系统。
背景技术
公知的，电单车是人力与电力混合驱动的的混合运行模式单车，从外观上几乎等同于自行车，依然保留有自行车的脚踏设计，其中，通过电力驱动实现助力骑行。
如申请公布号为CN110126955A，申请公布日为2019年08月16日，名称为《一种新型电助力单车》的发明专利，其助力机构具体包括包括驱动电机，还包括力矩传感器、变速装置、控制器和供电装置；所述力矩传感器、控制器和变速装置依次电连接；所述供电装置与所述电助力单车相互独立；所述力矩传感器设置在所述电助力单车的压盘上；所述力矩传感器用于获取所述电助力单车脚踏板上的力矩信号，将所述力矩信号转换为电信号；所述力矩传感器还用于判断当前力矩信号相比较前一个力矩信号是否发生改变；若是，则将当前力矩信号对应的电信号发送给所述控制器；所述控制器根据当前力矩信号对供电装置向所述控制器的放电电流进行控制；并根据所述放电电流对所述驱动电机的转速和输出扭矩进行调控；当力矩信号变化到设定的阈值，则将当前力矩信号对应的电信号传输给所述变速装置，所述变速装置根据当前力矩信号对应的电信号对所述电助力单车的档位进行调节。
现有的助力电单车均可以实现助力骑行，但是公知的，电单车重量为传统的自行车重量的五倍至七倍，且其助力骑行速度快于传统自行车人力骑行，但是现有的电单车刹车方式与传统自行车相同，均通过刹车手柄配合刹车线牵引刹车，电单车在骑行刹车时需要更大的减速力，而一些老人和小孩没有足够的握力，引发安全事故，同时无法根据车辆状态（上坡、下坡和平路）实现合理进行控制前后轮协调刹车，影响刹车的安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种差速转换模式助力装置及控制系统，以解决现有技术中的上述不足之处
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种差速转换模式助力控制系统，包括安装在电单车上的助力执行终端、控制单元、信息采集单元以及控制信号采集单元；所述信息采集单元以及控制信号采集单元输出端均与所述控制单元输入端连接，信息采集单元以及控制信号采集单元用于采集当前车辆状态信息以及骑乘人员控制信息并传输至控制单元；所述控制单元输出端与所述助力执行终端输入端电性连接，控制单元用于对接收的车辆状态信息以及控制信息进行分析生成控制信号传输至所述助力执行终端；所述助力执行终端接收控制信号实现对电单车进行骑行助力控制以及前轮刹车和后轮刹车协调助力控制。
作为上述技术方案的进一步描述：所述信息采集单元包括速度传感器、陀螺仪以及振动传感器；所述速度传感器用于监测当前车速信息；所述陀螺仪用于检测当前侧车辆状态信息；所述振动传感器用于检测当其车辆行驶路况信息。
作为上述技术方案的进一步描述：所述车辆状态信息包括上坡行驶状态、下坡行驶状态以及平路行驶状态。
作为上述技术方案的进一步描述：所述控制信号采集单元包括助力控制手柄以及刹车触发单元；所述助力控制手柄用于采集骑乘人员助力控制信息；所述刹车触发单元包括前轮刹车触发模块以及后轮刹车触发模块，所述前轮刹车触发模块以及后轮刹车触发模块分别设置在前轮刹车手柄以及后轮刹车手柄上。
作为上述技术方案的进一步描述：所述控制单元包括骑行助力控制单元以及刹车助力控制单元，所述骑行助力控制单元刹车助力控制单元用于根据车辆状态信息和控制信息生成控制信号传输至助力执行终端实现助力控制以及前轮刹车和后轮刹车协调刹车助力控制。
作为上述技术方案的进一步描述：所述助力控制单元包括数据采集模块、数据分析模块以及助力输出控制模块，所述数据采集模块用于采集车速信息、车辆状态信息以及车辆行驶路况信息，所述数据分析模块用于分析确定当前安全车速，并根据助力控制信息生成控制信号，所述助力输出控制模块用于将控制信号传输至助力执行终端，实现助力控制。
作为上述技术方案的进一步描述：所述刹车助力控制单元包括数据调用模块、综合处理单元以及刹车控制输出模块，所述数据调用模块用于获取车速信息、车辆状态信息以及车辆行驶路况信息，所述综合处理单元用于分析确定当前车速以及车辆状态信息分析确定前轮后轮协调刹车数据信息，并根据前轮后轮协调刹车数据信息生成控制信号，所述刹车控制输出模块用于将控制信号传输至助力执行终端，实现前轮刹车和后轮刹车协调助力控制。
一种差速转换模式助力装置，包括上述的助力执行终端以及蓄电池；所述蓄电池与所述助力执行终端电性连接，为所述助力执行终端提供工作电源。
作为上述技术方案的进一步描述：所述助力执行单元包括骑行助力电机以及刹车助力单元，所述骑行助力电机输出动力用于驱动电单车前行，所述刹车助力单元用于对电单车前轮刹车和后轮刹车进行协调控制。
作为上述技术方案的进一步描述：所述刹车助力单元包括前轮刹车舵机和后轮刹车舵机，所述前轮刹车舵机设置在前轮刹车线上，所述后轮刹车舵机设置在后轮刹车线上，所述前轮刹车舵机和后轮刹车舵机均用于辅助拉动刹车线。
在上述技术方案中，本发明提供的一种差速转换模式助力装置及控制系统，该助力装置包括骑行助力电机以及刹车助力单元，实现助力骑行以及刹车助力，防止老人和小孩没有足够的握力，导致刹车控制不足，引发安全事故，提高骑行的安全性，同时根据车辆状态（上坡、下坡和平路以及车速信息）分析获取前轮、后轮协调刹车数据信息生成控制信号合理控制前后轮实现协调刹车，实现依据车辆状态智能化助力刹车，显著提高刹车的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种差速转换模式助力控制系统整体示意图；
图2为本发明实施例提供的信息采集单元的示意图；
图3为本发明实施例提供的控制信号采集单元的示意图；
图4为本发明实施例提供的控制单元的示意图；
图5为本发明实施例提供的骑行助力控制单元的示意图；
图6为本发明实施例提供的刹车助力控制单元的示意图；
图7为本发明实施例提供的助力执行终端的示意图；
图8为本发明实施例提供的刹车助力单元的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
请参阅图1-8，本发明实施例提供一种技术方案：一种差速转换模式助力控制系统，包括安装在电单车上的助力执行终端、控制单元、信息采集单元以及控制信号采集单元；信息采集单元以及控制信号采集单元输出端均与控制单元输入端连接，信息采集单元以及控制信号采集单元用于采集当前车辆状态信息以及骑乘人员控制信息并传输至控制单元，控制单元输出端与助力执行终端输入端电性连接，控制单元用于对接收的车辆状态信息以及控制信息进行分析生成控制信号传输至助力执行终端；助力执行终端接收控制信号实现对电单车进行骑行助力控制以及前轮刹车和后轮刹车协调助力控制。
具体的，车辆状态信息包括上坡行驶状态、下坡行驶状态以及平路行驶状态，车速信息和路况信息，控制信息包括刹车控制信息和助力驱动控制信息，该差速转换模式助力控制系统通过助力执行终端实现助力骑行以及刹车助力，防止老人和小孩没有足够的握力，导致刹车控制不足，引发安全事故，提高骑行的安全性，同时根据车辆状态（上坡、下坡和平路以及车速信息）分析获取前轮、后轮协调刹车数据信息，生成控制信号合理控制前后轮实现前后轮协调刹车，实现依据车辆状态智能化助力刹车，显著提高刹车的安全性。前后轮协调刹车即当骑乘人员在对前轮进行刹车时，根据采集的车辆处于上坡、下坡和平路状态信息、和车速信息分析确定是否需要后轮同步刹车，当需要同步刹车时生成控制信号传输至助力执行终端，实现后轮协调同步刹车，提高刹车安全性防止车辆倾倒，同时，当骑乘人员在对后轮进行刹车时，根据采集的车辆处于上坡、下坡和平路状态信息、和车速信息分析确定是否需要前轮同步刹车，当需要同步刹车时生成控制信号传输至助力执行终端，实现前轮协调同步刹车，提高刹车安全性防止车辆侧滑。
信息采集单元包括速度传感器、陀螺仪以及振动传感器；速度传感器用于监测当前车速信息；陀螺仪用于检测当前侧车辆状态信息；振动传感器用于检测当其车辆行驶路况信息。控制信号采集单元包括助力控制手柄以及刹车触发单元；助力控制手柄用于采集骑乘人员助力控制信息；刹车触发单元包括前轮刹车触发模块以及后轮刹车触发模块，前轮刹车触发模块以及后轮刹车触发模块分别设置在前轮刹车手柄以及后轮刹车手柄上。控制单元包括骑行助力控制单元以及刹车助力控制单元，骑行助力控制单元刹车助力控制单元用于根据车辆状态信息和控制信息生成控制信号传输至助力执行终端实现助力控制以及前轮刹车和后轮刹车协调刹车助力控制。具体的，控制单元根据车辆状态信息，以及路况信息确定安全车速信息，然后根据集骑乘人员助力控制信息生成控制信号传输至助力执行终端实现助力控制，实现根据车辆状态信息和路况信息智能化控制车速，进一步提高助力骑行的安全性。前轮刹车触发模块以及后轮刹车触发模块，前轮刹车触发模块以及后轮刹车触发模块分别设置在前轮刹车手柄以及后轮刹车手柄上，当骑乘人员握住刹车手柄操控刹车时，前轮刹车触发模块以及后轮刹车触发模块自动感应并获取刹车控制信号。
助力控制单元包括数据采集模块、数据分析模块以及助力输出控制模块，数据采集模块用于采集车速信息、车辆状态信息以及车辆行驶路况信息，数据分析模块用于分析确定当前安全车速，并根据助力控制信息生成控制信号，助力输出控制模块用于将控制信号传输至助力执行终端，实现助力控制。刹车助力控制单元包括数据调用模块、综合处理单元以及刹车控制输出模块，数据调用模块用于获取车速信息、车辆状态信息以及车辆行驶路况信息，综合处理单元用于分析确定当前车速以及车辆状态信息分析确定前轮后轮协调刹车数据信息，并根据前轮后轮协调刹车数据信息生成控制信号，刹车控制输出模块用于将控制信号传输至助力执行终端，实现前轮刹车和后轮刹车协调助力控制。
一种差速转换模式助力装置，包括上述的助力执行终端以及蓄电池；
蓄电池与助力执行终端电性连接，为助力执行终端提供工作电源。助力执行单元包括骑行助力电机以及刹车助力单元，骑行助力电机输出动力用于驱动电单车前行，实现助力骑行，刹车助力单元用于对电单车前轮刹车和后轮刹车进行协调控制。刹车助力单元包括前轮刹车舵机和后轮刹车舵机，前轮刹车舵机设置在前轮刹车线上，后轮刹车舵机设置在后轮刹车线上，前轮刹车舵机和后轮刹车舵机均用于辅助拉动刹车线。通过前轮刹车舵机和后轮刹车舵机辅助牵引拉动刹车线实现刹车助力。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种差速转换模式助力控制系统，包括安装在电单车上的助力执行终端、控制单元、信息采集单元以及控制信号采集单元；
所述信息采集单元以及控制信号采集单元输出端均与所述控制单元输入端连接，信息采集单元以及控制信号采集单元用于采集当前车辆状态信息以及骑乘人员控制信息并传输至控制单元；
所述控制单元输出端与所述助力执行终端输入端电性连接，控制单元用于对接收的车辆状态信息以及控制信息进行分析生成控制信号传输至所述助力执行终端；
所述助力执行终端接收控制信号实现对电单车进行骑行助力控制以及前轮刹车和后轮刹车协调助力控制。
2.根据权利要求1所述的一种差速转换模式助力控制系统，其特征在于，所述信息采集单元包括速度传感器、陀螺仪以及振动传感器；
所述速度传感器用于监测当前车速信息；
所述陀螺仪用于检测当前侧车辆状态信息；
所述振动传感器用于检测当其车辆行驶路况信息。
3.根据权利要求2所述的一种差速转换模式助力控制系统，其特征在于，所述车辆状态信息包括上坡行驶状态、下坡行驶状态以及平路行驶状态。
4.根据权利要求1所述的一种差速转换模式助力控制系统，其特征在于，所述控制信号采集单元包括助力控制手柄以及刹车触发单元；
所述助力控制手柄用于采集骑乘人员助力控制信息；
所述刹车触发单元包括前轮刹车触发模块以及后轮刹车触发模块，所述前轮刹车触发模块以及后轮刹车触发模块分别设置在前轮刹车手柄以及后轮刹车手柄上。
5.根据权利要求1所述的一种差速转换模式助力控制系统，其特征在于，所述控制单元包括骑行助力控制单元以及刹车助力控制单元，所述骑行助力控制单元刹车助力控制单元用于根据车辆状态信息和控制信息生成控制信号传输至助力执行终端实现助力控制以及前轮刹车和后轮刹车协调刹车助力控制。
6.根据权利要求5所述的一种差速转换模式助力控制系统，其特征在于，所述助力控制单元包括数据采集模块、数据分析模块以及助力输出控制模块，所述数据采集模块用于采集车速信息、车辆状态信息以及车辆行驶路况信息，所述数据分析模块用于分析确定当前安全车速，并根据助力控制信息生成控制信号，所述助力输出控制模块用于将控制信号传输至助力执行终端，实现助力控制。
7.根据权利要求5所述的一种差速转换模式助力装置及控制系统，其特征在于，所述刹车助力控制单元包括数据调用模块、综合处理单元以及刹车控制输出模块，所述数据调用模块用于获取车速信息、车辆状态信息以及车辆行驶路况信息，所述综合处理单元用于分析确定当前车速以及车辆状态信息分析确定前轮后轮协调刹车数据信息，并根据前轮后轮协调刹车数据信息生成控制信号，所述刹车控制输出模块用于将控制信号传输至助力执行终端，实现前轮刹车和后轮刹车协调助力控制。
8.一种差速转换模式助力装置，其特征在于，包括上述权利要求1-7任意一项所述助力执行终端以及蓄电池；
所述蓄电池与所述助力执行终端电性连接，为所述助力执行终端提供工作电源。
9.根据权利要求8所述的一种差速转换模式助力装置，其特征在于，所述助力执行单元包括骑行助力电机以及刹车助力单元，所述骑行助力电机输出动力用于驱动电单车前行，所述刹车助力单元用于对电单车前轮刹车和后轮刹车进行协调控制。
10.根据权利要求9所述的一种差速转换模式助力装置，其特征在于，所述刹车助力单元包括前轮刹车舵机和后轮刹车舵机，所述前轮刹车舵机设置在前轮刹车线上，所述后轮刹车舵机设置在后轮刹车线上，所述前轮刹车舵机和后轮刹车舵机均用于辅助拉动刹车线。
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