CN113650611A

CN113650611A - 定速巡航控制方法及系统

Info

Publication number: CN113650611A
Application number: CN202110917974.6A
Authority: CN
Inventors: 李玉成; 常昌
Original assignee: Qiji Shenzhen Technology Co ltd
Current assignee: Qiji Shenzhen Technology Co ltd
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2041-08-11
Also published as: CN113650611B

Abstract

本发明提供一种定速巡航控制方法及系统，涉及智能控制技术领域。本发明的技术方案在进入定速巡航模式之后，通过检测是否存在脚踏转动启动信号和脚踏转动持续采样信号，判断是否需要进行加速，如果不需要加速，则保持初始定速度做定速转动，如果需要加速，则以记录脚踏转动启动信号时的初始扭矩和新增扭矩之和作为总扭矩驱动电机转动进行加速。本技术方案的定速巡航控制技术，可以通过骑行者的简单踩踏动作灵活调整速度以及时满足骑行者加速的目的。

Description

定速巡航控制方法及系统

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种定速巡航控制方法及系统。

背景技术

定速巡航系统(CRUISE CONTROL SYSTEM，CCS)，又称为定速巡航行驶装置，速度控制系统，自动驾驶系统等。按照骑行者要求的速度合开关之后，不用踩踏就能自动地保持车速，使车辆可以以固定的速度行驶。采用定速巡航系统后，司机就不用再去调节助力挡位和频繁踩踏踏板，在长时间行车过程中，不仅可以减轻骑行者的疲劳感，同时还减少了不必要的车速变化，节省了能量。

目前，定速巡航技术虽然能在一定程度上实现定速巡航，但是依然存在以下问题：一方面，骑行遇到陡坡时，提供的最大助力不足以维持巡航速度以至于不能爬上坡时，此时需要人力踩踏，但人踩踏越快，提供的助力却越小，达不到省力的目的；另一方面，遇到危险时，人本能反应想通过踩踏增加速度以躲避危险，但是由于定速控制，此时却不能达到快速增加速度的目的。

由此可见，现有的定速巡航技术无法在遇到特殊路况时灵活按照骑行者意图进行骑行加速，从而会给骑行者带来不便甚至于危险。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种定速巡航控制方法及系统，解决了现有的定速巡航技术无法在遇到特殊路况时灵活按照骑行者意图进行加速的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明首先提出了一种定速巡航控制方法，所述方法包括：

S1、进入定速巡航模式并以初始定速度做定速转动；

S2、检测是否存在脚踏转动启动信号，若否，保持所述初始定速度做定速转动；若是，则进入S3；

S3、记录检测到所述脚踏转动启动信号时的初始扭矩，并基于脚踏转动持续采样信号获取新增扭矩；

S4、将所述初始扭矩和新增扭矩之和作为总扭矩驱动电机转动；

S5、继续检测是否存在脚踏转动启动信号，若是，进入S3；若否，渐变式减少所述总扭矩直至达到所述初始定速度时，以所述初始定速度做定速转动。

优选的，所述方法还包括：S0、满足定速巡航启动条件时进入定速巡航模式。

优选的，所述S3中基于脚踏转动持续采样信号获取新增扭矩包括：

获取所述脚踏转动持续采样信号中的脚踏转动频率f，并基于所述脚踏转动频率f计算所述新增扭矩；或

获取所述脚踏转动持续采样信号中的脚踩踏板的力矩m，并基于所述力矩m计算所述新增扭矩。

优选的，所述方法还包括：利用中置电机和自动变速调节装置相配合以提升所述力矩m。

优选的，所述方法还包括：

将所述初始扭矩和新增扭矩之和作为总扭矩驱动电机转动时，若所述总扭矩取最大值时仍然可检测到所述脚踏转动启动信号和/或所述脚踏转动持续采样信号，则以所述总扭矩为最大值时的驱动电流驱动电机转动。

优选的，所述方法还包括：

当渐变式减少所述总扭矩直到零时仍未达到所述初始定速度，则保持所述总扭矩为零。

优选的，所述方法还包括：

S6、当所述S1-S5中任一步骤检测到定速巡航解除信号时软退出所述定速巡航模式。

优选的，所述定速巡航解除信号包括：电动自行车电池电量低于预设电量阈值，或长按电动自行车power键关机，或捏断电刹把。

第二方面，本发明还提出了一种定速巡航控制系统，所述系统包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行上述所述的定速巡航控制方法的步骤。

(三)有益效果

本发明提供了一种定速巡航控制方法及系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明的技术方案在进入定速巡航模式之后，通过检测是否存在脚踏转动启动信号和脚踏转动持续采样信号，判断是否需要进行加速，如果不需要加速，则保持初始定速度做定速转动，如果需要加速，则以记录脚踏转动启动信号时的初始扭矩和新增扭矩之和作为总扭矩驱动电机转动进行加速。本技术方案在定速巡航模式下，可以通过骑行者的简单踩踏动作灵活调整速度以及时满足骑行者加速的目的，不仅能更好的应对各种特殊路况，而且操作便捷、省力，且安全可靠，增强了用户的骑行体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中定速巡航控制方法的流程图。

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，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，本领域普通技术人员在没有做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。

本申请实施例通过提供一种定速巡航控制方法及系统，解决了现有的定速巡航技术无法在遇到特殊路况时灵活按照骑行者意图进行加速的问题，实现了通过骑行者简单便捷操作便可灵活调整速度，从而及时满足骑行者加速意图的目的。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

为了实现按照骑行者意图快速灵活加速的目的，本技术方案在进入定速巡航模式之后，首先检测是否存在脚踏转动启动信号，如果没有则保持初始定速度做定速转动；若存在脚踏转动启动信号，则按照检测到脚踏转动启动信号时刻的初始扭矩和新增扭矩之和作为总扭矩驱动电机转动进行加速，从而使骑行者可有效应对各种特殊路况，而且操作便捷、省力，且安全可靠，用户骑行体验感强。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

S1、进入定速巡航模式并以初始定速度做定速转动；

可见，本发明的技术方案在进入定速巡航模式之后，通过检测是否存在脚踏转动启动信号和脚踏转动持续采样信号，判断是否需要进行加速，如果不需要加速，则保持初始定速度做定速转动，如果需要加速，则以记录脚踏转动启动信号时的初始扭矩和新增扭矩之和作为总扭矩驱动电机转动进行加速。本技术方案在定速巡航模式下，可以通过骑行者的简单踩踏动作灵活调整速度以及时满足骑行者加速的目的，不仅能更好的应对各种特殊路况，而且操作便捷、省力，且安全可靠，增强了用户的骑行体验感。

在本发明实施例的上述方法中，为了满足骑行者的多样化需求，骑行具有多种模式，为了便于切换到定速巡航模式，一种较佳的处理方式是，所述方法还包括：

S0、满足定速巡航启动条件时进入定速巡航模式。

在本发明实施例的上述方法中，为了准确掌握骑行者的加速意图和加速要求，一种较佳的处理方式是，所述S3中基于脚踏转动持续采样信号获取新增扭矩包括：

另外，为了在遇到突发情况时，骑行者可以快速、轻松的增加电动助力自行车的速度，同时为了进一步提高电机的驱动扭矩，一种较佳的处理方式是，所述方法还包括：利用中置电机和自动变速调节装置相配合以提升所述力矩m。

实际上，为了应对上坡和下坡等特殊地形，一种较佳的处理方式是，所述方法还包括：

所述方法还包括：

另外，为了保证骑行者的安全和骑行的合理性，在进入定速巡航模式后，一种较佳的处理方式是，所述方法还包括：

实际上，根据相关规定和骑行规则，一种较佳的处理方式是，所述定速巡航解除信号包括：电动自行车电池电量低于预设电量阈值，或长按电动自行车power键关机，或捏断电刹把。

下面结合对S1-S5具体步骤的解释，来详细说明本发明一个实施例的实现过程。

参见图1，本实施例的定速巡航控制方法包括：

S1、进入定速巡航模式并以初始定速度做定速转动。

电动自行车一般具有多种模式，比如，完全依赖骑行者踩踏骑行的人力模式(空挡、关机状态下)，依靠电机转动输出助力电流，配合助力挡位操作的助力模式(1/2/3挡)，以及定速巡航模式。为了满足骑行者的多样化需求，骑行者可以将电动自行车切换到其所具有的任意模式，为了便于切换到定速巡航模式，可设置在满足定速巡航启动条件时才能进入定速巡航模式。定速巡航启动条件可以根据不同电动自行车的结构设计和实际骑行需要进行灵活设置，一般来说，可以从档位设置、速度设置、电量约束设置、按键触发设置等方面设置定速巡航启动条件。例如，在一种电动自行车中，在设置定速巡航启动条件时，可包括以下几个方面：电动自行车助力档位设置在1挡或2挡或3挡，且电动自行车速度在10-25km/h之间，且电动自行车电池电量高于20％，且短按电动自行车的power键，在同时满足以上几个条件时，电动自行车进入定速巡航模式。

另外，为了保证定速巡航模式的正常执行，在电动自行车进入定速巡航模式后，不响应短按上下键切换助力档位的操作。

S2、检测是否存在脚踏转动启动信号，若否，保持上述初始定速度做定速转动；若是，则进入S3。

当电动自行车进入定速巡航模式以后，利用传感器检测是否存在脚踏转动启动信号，如果没有脚踏转动启动信号，则电动自行车继续保持进入定速巡航模式时的初始定速度做定速转动；而当传感器检测存在脚踏转动启动信号时，则进入下一个步骤S3。

S3、记录检测到上述脚踏转动启动信号时的初始扭矩，并基于脚踏转动持续采样信号获取新增扭矩。

当检测到脚踏转动启动信号时，立即记录检测到上述脚踏转动启动信号时的初始扭矩T₀，同时为了准确掌握骑行者的加速意图和加速要求，利用传感器检测脚踏转动持续采样信号，并基于脚踏转动持续采样信号获取新增扭矩T₁。而在获取初始扭矩T₀和新增扭矩T₁时，比较常见的，可通过获取初始驱动电流I₀和新增驱动电流I₁，然后通过公式转换，间接获取初始扭矩T₀和新增扭矩T₁。脚踏转动持续采样信号指脚踏转动频率f或者脚踩踏板的力矩m。具体的，可使用踏频传感器获取脚踏转动频率f相关数据信息，使用扭矩传感器获取脚踩踏板的力矩m相关数据信息。在计算新增扭矩T₁时，可以利用脚踏转动频率f计算出新增驱动电流I₁，或者利用力矩m计算新增驱动电流I₁，当然也可以结合脚踏转动频率f和力矩m共同计算新增驱动电流I₁，然后基于新增驱动电流I₁得到新增扭矩T₁。

此外，为了在遇到突发情况时，骑行者可以快速、轻松的增加电动助力自行车的速度，可以通过增加骑行者脚踩踏板的力矩m从而增大新增扭矩T₁，此时，可以在电动助力自行车上安装自动变速调节装置和中置电机来辅助骑行者踩踏踏板从而提升力矩m。具体的，在自行车后轮部分加装电机，配合外(内)变速器，利用相关算法控制变成自动变速控制，从而使得自动变速调节装置控制自行车变速系统变速时可以改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变脚踩踏板的力矩，从而节省骑行者踩踏的力度；在自行车中轴位置增加中置电机作辅助骑行者踩踏踏板从而提升力矩m。中置电机，是以内变速齿轮的组合机制，在电机壳体内部以多个离合齿轮组成变速棘轮，使得其输出扭矩提升，负载和爬坡的功率更高。而且其力矩传感也更加灵敏，感应曲柄的踩踏力度变化，会直接作用在中轴上，加速也更迅速。由于没有改变自行车整体的基本变速和传动结构，车辆原有的自动变速调节装置与中置电机协同使用，可达到更高的骑行效率。

在定速巡航模式下，骑行者遇到突发情况时，肯定想通过踩踏脚踏迅速增加车速，当骑行者踩踏踏板时，将自行车变速系统的变速档位调整到高档位，配合中置电机协同使用，骑行者便可通过踩踏踏板快速增加速度。

S4、将上述初始扭矩和新增扭矩之和作为总扭矩驱动电机转动。

当计算出初始扭矩T₀和新增扭矩T₁，将初始扭矩T₀和新增扭矩T₁之和作为总扭矩驱动电机转动进行加速。特别的，如果骑行者持续快速，用力踩踏踏板，以至于初始扭矩T₀和新增扭矩T₁之和达到最大值(如，电动自行车可能提供的最大驱动电流为6A，其对应一个最大总扭矩)之后，无论骑行者再怎么用力快速踩踏踏板，总扭矩(即初始扭矩T₀和新增扭矩T₁之和)都不再变化，则此时以最大总扭矩驱动电机转动，电动自行车保持最大速度骑行。

S5、继续检测是否存在脚踏转动启动信号，若是，进入S3；若否，渐变式减少上述总扭矩直至达到上述初始定速度时，以所述初始定速度做定速转动。

当电动自行车加速之后，继续检测是否存在脚踏转动启动信号，如果有脚踏转动启动信号，则重复执行上述步骤3以适应骑行者新的加速请求，如果检测不到脚踏转动启动信号，则表示该次加速结束，则渐变式减少总扭矩(也即总驱动电流)直至定速度达到上述初始定速度时，以初始定速度做定速转动。特别的，当加速结束之后，骑行者不再踩踏踏板，而总扭矩通过渐变式减少直到为零时仍未达到初始定速度，则电动自行车保持总扭矩为零时的速度运动即可。

另外，为了保证骑行者的安全性和骑行的合理性，在进入定速巡航模式后，如果遇到突发情况，骑行者需要退出定速巡航模式，上述定速巡航控制方法还包括：

S6、当上述S1-S5中任一步骤检测到定速巡航解除信号时软退出上述定速巡航模式。

具体的，根据相关骑行规定规则，以及生产电动自行车的特殊要求，可以设置定速巡航解除信号如下：

1)电动自行车电池电量低于预设电量阈值时软退出定速巡航模式。一般预设电量阈值可设置为电池总电量的20％；

2)长按电动自行车power键关机时软退出定速巡航模式；

3)捏断电刹把时软退出定速巡航模式。

检测到上述1)-3)中任意一个定速巡航解除信号时，以驱动电流渐变式减小的方式软退出定速巡航模式。另外，当电动自行车速度超过预设速度阈值(即超速)时关闭助力，但不退出定速巡航模式。等车速降到定速时，电机给助力维持定速。

下面再结合骑行者在具体骑行场景中应对特殊情况时的操作来阐述本发明的定速巡航控制过程：

1)电动自行车在正常骑行时达到10km/h时，骑行者短按power键进入定速巡航模式，此时电动自行车以10km/h的速度作为定速度骑行；

2)当骑行者需要超车或者需要躲避危险时，骑行者踩踏踏板，相关传感器检测到脚踏转动启动信号和脚踏转动持续采样信号时，总扭矩增加，将速度升到可以超车或可以躲避危险的速度(例如，15km/h)时完成超车或者躲避危险动作；

3)完成超车或者躲避危险之后，如果传感器未检测到脚踏转动启动信号和脚踏转动持续采样信号，则驱动电流慢慢减小，直至达到10km/h的速度时，以10km/h的速度保持定速巡航；如果传感器检测到脚踏转动启动信号和脚踏转动持续采样信号，则继续增加驱动电流加速；

4)在平路转上坡，由于重力作用负载增加时，骑行者持续快速，用力踩踏踏板，且电动自行车可提供的驱动电流已经达到最大值(如，6A)时，骑行者无论再怎么用力、快速踩踏踏板，电动自行车依然无法达到想要的爬坡速度，则此时以最大总扭矩(即最大电流为6A时对应的扭矩)驱动电机转动，电动自行车保持当前最大速度骑行；

5)在上坡转平路，电动自行车由于重力做功，负载减小，骑行车不再踩踏踏板速度依旧会不断增大，此时电动自行车以上坡转平路时刻的总扭矩为基础，通过渐变式减少直到总扭矩为零时仍未达到初始定速度10km/h时，则电动自行车保持总扭矩为零时的速度运动即可；

6)当电动自行车速度超过预设速度阈值(25km/h)时关闭助力，此时不退出定速巡航模式，等车速降到定速时，电机给助力维持定速。

至此，则完成了本发明一种定速巡航控制方法的全部过程。

实施例2：

该定速巡航控制系统执行上述的定速巡航控制方法，使用该定速巡航控制系统的电动自行车在进入定速巡航模式之后，按照上述定速巡航控制方法做定速巡航运动。

可理解的是，本发明实施例提供的一种定速巡航控制系统与上述定速巡航控制方法相对应，其有关内容的解释、举例、有益效果等部分可以参照定速巡航控制方法中的相应内容，此处不再赘述。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明的技术方案在进入定速巡航模式之后，通过检测是否存在脚踏转动启动信号和脚踏转动持续采样信号，判断是否需要进行加速，如果不需要加速，则保持初始定速度做定速转动，如果需要加速，则以记录脚踏转动启动信号时的初始扭矩T₀和新增扭矩T₁之和作为总扭矩驱动电机转动进行加速。本技术方案在定速巡航模式下，可以通过骑行者的简单踩踏动作灵活调整速度以及时满足骑行者加速的目的，不仅能更好的应对各种特殊路况，而且操作便捷、省力，且安全可靠，增强了用户的骑行体验感；

2、本发明的技术方案在自行车上预先设置自动变速调节装置和中置电机，使骑行者可在定速巡航模式下通过自动变速调节装置配合中置电机协同使用，调节变速挡位以控制脚踩踏板的力矩m，从而达到快速增加自行车速度的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种定速巡航控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、进入定速巡航模式并以初始定速度做定速转动；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：S0、满足定速巡航启动条件时进入定速巡航模式。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中基于脚踏转动持续采样信号获取新增扭矩包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：利用中置电机和自动变速调节装置相配合以提升所述力矩m。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述定速巡航解除信号包括：电动自行车电池电量低于预设电量阈值，或长按电动自行车power键关机，或捏断电刹把。

9.一种定速巡航控制系统，所述系统包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时执行上述权利要求1-8任一项所述的定速巡航控制方法的步骤。