CN220616014U - 一种电动自行车车载控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动自行车车载控制系统，包括控制单元、触控按钮、提醒模块，其中所述触摸按钮包括左触摸按钮、右触摸按钮，其分别设置在电动自行车手把上，用于采集用户双手与手把接触状态，所述触摸按钮的输出端连接至控制单元，所述控制单元的输出端连接至提醒模块，用于在用户手脱离手把时驱动提醒模块发出提醒信号。本实用新型的优点在于：增加把手与手之间的接触检测，并发出提醒，避免单手或双手骑车造成的安全隐患，及时检测并发出提醒信号，可以提高车载控制系统对于骑车状态的检测，提高了安全性。

Description

一种电动自行车车载控制系统

技术领域

本实用新型涉及电动自行车领域，特别涉及一种电动自行车车载控制系统。

背景技术

电动自行车或电摩作为出行的便捷方式之一，应用广泛；电动自行车一般集成有灯光系统、喇叭、解锁系统、防盗系统等。对于电动自行车的控制系统一般要求安全可靠、对用户和车辆均具有保护作用。如专利申请号为201922488480.1的一种电动自行车安全控制系统以及电动自行车，其公开了包括：控制模块，压力传感器、报警指示灯、电机以及调速转把；所述压力传感器基于路面情况产生相应的人体压力值并将人体压力值传送至所述控制模块；所述控制模块连接所述压力传感器，获取颠簸状态时的压力值与正常行驶时的压力值的差值，并根据所述差值产生预警信号且根据所述差值控制电机的转速，进而调整所述电动自行车的行驶速度；所述报警指示灯与所述控制模块相连，根据所述预警信号进行警示。

上述专利公开了通过增加压力传感器，能够实现行驶速度的自动调节、加速力矩的自动调节以及误操作的自动检测，从而提高行驶过程中的安全性。通过在控制系统中增加压力传感器获取人车之间的压力来保证用于的行车安全，限制车速等操作，这种在一定程度上可以保护行车安全，但是随着新国标电动车的实施，电动自行车的车速得到了限制，这种安全控制系统实际上发挥的作用就不是特别明显。而车辆的行车安全中很大的一个安全隐患就是单手骑车，无论何时单手骑车均存在安全隐患，现有技术无法解决这一技术问题。同时现有技术的电动自行车的控制系统仍然存在安全性不足、控制系统混乱等缺陷，诸如直接用开关来控制负载等，因此针对控制系统也需要进一步优化改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供电动自行车车载控制系统，用于解决现有技术中单手骑车这一技术问题，在电动自行车控制系统中增加对单手骑车的检测及控制，提高电动自行车的行车安全控制。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电动自行车车载控制系统，包括控制单元、触控按钮、提醒模块，其中所述触摸按钮包括左触摸按钮、右触摸按钮，其分别设置在电动自行车手把上，用于采集用户双手与手把接触状态，所述触摸按钮的输出端连接至控制单元，所述控制单元的输出端连接至提醒模块，用于在用户手脱离手把时驱动提醒模块发出提醒信号。

所述控制单元的输出端连接电机控制器，用于基于电机控制器来控制电动自行车的电机运行状态。

所述控制单元包括前模块、后模块，所述前模块包括前MCU、开关信号采集单元，所述开关信号采集单元用于采集电动自行车人机交互的开关信号，其输出端连接至前MCU，所述前MCU通过通信电路连接至后模块，所述后模块用于控制基于人机交互的开关信号对车辆进行控制。

所述前模块还包括前灯及喇叭驱动模块，所述前MCU的输出端连接至前灯及喇叭驱动模块，用于基于采集的人机交互的开关信号来控制自行车的前灯及喇叭工作状态。

所述后模块包括后MCU、后灯驱动模块，所述后MCU的输出端连接至后灯驱动模块，所述后灯驱动模块用于驱动车后尾灯的状态。

所述后MCU的输出端连接至电机控制器；所述后MCU的输入端连接至防盗信号采集模块。

所述后MCU的输出端连接超速报警器，所述后MCU的输入端连接至车速传感器。

所述后MCU的输入端连接至充电器插入检测模块，用于检测充电器插入状态并基于充电器插入状态来控制电机的锁死状态。

所述后MCU与遥控信号接收电路连接，用于接收遥控钥匙的控制信号，所述后MCU的输出端连接座桶锁电机。

所述前模块和或后模块中集成有过流过压检测模块，用于对前模块和或后模块的过流过压进行检测。

本实用新型的优点在于：增加把手与手之间的接触检测，并发出提醒，避免单手或双手骑车造成的安全隐患，及时检测并发出提醒信号，可以提高车载控制系统对于骑车状态的检测，提高了安全性；将电动自行车的控制系统划分为两个控制器进行分别控制，从而实现了合理的控制划分，实现强弱电之间的划分控制，控制系统更加安全；采用前后模块划分控制后，可以做到减少线束多、接线复杂的缺陷。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型控制系统的手把检测原理图；

图2为本实用新型控制系统前模块示意图；

图3为本实用新型控制系统后模块示意图；

图4为本实用新型控制系统前后模块电气图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本申请针对现有技术的电动自行车车载控制系统存在的安全监控不到位的缺陷，提出一种可以监控用户手和自行车手把之间的接触状态的控制系统，从而提高行车安全，进一步的将控制系统进行划分为两个控制模块，分别对车辆的功能进行控制，可以做到系统架构可靠、安全、合理的目的。

如图1所示，一种电动自行车车载控制系统，包括控制单元、触控按钮、提醒模块，其中触摸按钮包括左触摸按钮、右触摸按钮，其分别设置在电动自行车左右手把上，用于采集用户双手与手把接触状态，触摸按钮的输出端连接至控制单元，控制单元的输出端连接至提醒模块，用于在用户手脱离手把时驱动提醒模块发出提醒信号。

触摸按钮可以采用感应式触摸开关来检测人手的接触信号，或者采用压力传感器监测握住把手的力，这样就可以检测到用户在骑车时是否握住手把，避免单手骑车等风险的发生，检测到的信号传递至控制单元，当检测到左右任一一边手把没有被握住时，则控制单元可以驱动提醒模块发出提醒信号，提醒用户注意，这里提醒信号可以为蜂鸣器、报警器等声光报警器来实现。进一步的，控制单元连接有延时单元，在报警延时达到时间后，控制单元可以限制电机的输出功率从而限制电动自行车的速率，减少因为单手骑车带来的安全隐患，甚至可以限制车辆运行。其连接关系为控制单元的输出端连接电机控制器，用于基于电机控制器来控制电动自行车的电机运行状态。车载电机控制器可以根据控制单元的控制信号来进行电机的驱动控制。

在一个优选的实施例中，本申请对控制单元进行功能划分，按功能将控制单元划分为两个MCU，将低压检测信号和高压控制尽可能的分开控制，保证了控制单元的安全可靠，以及节约线束。具体方案包括：

控制单元包括前模块、后模块，将控制单元划分为前模块和后模块，前模块主要用于采集开关信号等人机交互信号以及控制车前方的前灯和喇叭，其余的高压及解锁、车辆驱动控制等均由后模块来实现，这种方式可以保证控制系统更加简洁可靠，控制功能做了前后高低压的划分，更加安全可靠，且维修也会更加方便。

如图2、4所示，前模块包括前MCU、开关信号采集单元，开关信号采集单元用于采集电动自行车人机交互的开关信号，其输出端连接至前MCU，前MCU通过通信电路连接至后模块，后模块用于控制基于人机交互的开关信号对车辆进行控制。通讯电路可以采用总线通讯方式，信号的传递无需专用线束，减少线束数量，从而降低材料成本和装配用工成本。

前模块中的开关信号采集单元主要用于采集人机交互的开关信号，包括但不限于：左转，刹把，右转，双闪，喇叭，示宽，大灯，变光，P档/倒车，一键启动，电门锁，转把开关等开关信号的采集，采集的信号可以由前MCU直接执行或者经过通讯电路将对应的控制信号送入到后模块中由后模块执行。

在划分上，前模块的前MCU主要是与开关信号采集模块、转把信号采集模块连接，用于采集开关信号以及转把的转动信号，转把信号由前MCU传递至后模块中进行执行，开关信号采集模块采集的开关信号中，前灯和喇叭由前MCU进行控制，其余的都由通讯电路传递至后模块中进行执行。其中前灯和喇叭的控制由前MCU的输出端经前灯及喇叭驱动模块来驱动前灯点亮和或喇叭发出声音。

在本申请中，前模块中设置有过流过压检测电路，其采用电压电流互感器来实现用于采集前灯及喇叭驱动模块与负载之间的电流，并且在电流电压大于设定阈值时，可以驱动喇叭或提醒模块发出提醒或者控制驱动模块停止对负载的输出。

如图3、4所示，为后模块的原理图，后模块基于通讯电路接受前MCU发来的信号，然后执行对应的控制。后模块包括后MCU、后灯驱动模块，后MCU的输出端连接至后灯驱动模块，后灯驱动模块用于驱动车后尾灯的状态。将后尾灯驱动控制划分到后MCU进行控制，从而实现了前后控制的分离。

后MCU的输出端连接至电机控制器；后MCU的输入端连接至防盗信号采集模块。可以通过防盗报警信号采集模块采集的盗窃状态来通过电机控制器来对车辆的防盗进行控制，诸如电机控制器限制电机启动或锁死电机等操作。其中防盗报警信号采集模块包括但不限于震动传感器。

在后MCU的输出端连接超速报警器，后MCU的输入端连接至车速传感器。通过对车速的采集来判断是否超速，并在在超速后可以通过超速报警器进行报警，超速报警器可以为蜂鸣片，后MCU通过H桥电路来驱动蜂鸣片工作。在车辆行驶超过15km/h时，控制器通过总线发送超速信息，后模块收到后每隔3S给出相应的提示音。

通过车速传感器检测到车辆处于静止后，在车辆骑行完毕后静置2分钟，车辆自动下电，处于解防模式，15S后自动进入设防模式，在设防模式下，触动车辆，后模块感受到震动就会发出警示音，并锁死电机；车辆处于设防模式下，当后模块收到轮转信号后(车轮转动信号)，就会发出警示音，并锁死电机。

充电器的插拔监控也由后MCU来实现，后MCU的输入端连接至充电器插入检测模块，用于检测充电器插入状态并基于充电器插入状态来控制电机的锁死状态，充电器插入检测模块可以采用接近开关、电子拨片、压力传感器等检测充电插头是否插入的状态信号，在检测到插入后为了避免充电时启动的安全隐患，此时后MCU向电机控制器发送锁死电机指令，电机控制器锁死电机，达到安全保护的目的。当充电器插入充电口，充电保护引脚会被拉低，后模块检测到充电口拉低后向总线发送禁用数据，禁止控制器驱动电机，防止飞车事故发生。

进一步的后MCU与遥控信号接收电路连接，用于接收遥控钥匙的控制信号，后MCU的输出端连接座桶锁电机。在解防模式下，通过长按一键启动或者长按遥控解防按钮来发出解锁座桶锁信号，后模块收到后驱动座桶锁电机执行开启座桶操作，遥控信号接收电路包括RF模块或蓝牙模块等无线信号接收电路。后MCU通过驱动输出模块来输出驱动信号至座桶锁以及后灯，驱动输出模块针对不同的负载具有不同的电路，可以采用电机及其驱动电路来实现座桶锁的驱动控制，通过继电器等驱动电路来驱动后灯的点亮。

前模块和或后模块中集成有过流过压检测模块，用于对前模块和或后模块的过流过压进行检测，当检测到过流信号后由前MCU或后MCU输出报警或对应的停止前、后MCU的驱动输出，从而起到保护的作用。

在本申请的一个优选的实施例中，后模块中集成设置有SIF通讯模块，后MCU经过SIF通讯模块连接至4G模块并基于4G通信的方式连接至手机等外设，从而可以实现手机等对后MCU等控制。

在本申请中触摸按钮可以连接至前MCU或后MCU上，可以根据需要来调节设置。

本申请的控制系统具备如下功能：

1、通过前模块持续采集机械锁开关输入状态，当用户使用机械钥匙开启车辆，前模块通过总线发送数据至后模块，后模块收到后执行打开电门锁，控制器带电处于准备状态，用户按一下P档开关，前模块将采集到的P档开关操作信号通过总线发送至控制器，控制器即可解除P档，当用户旋转转把，前模块采集转把数据总过总线发送至控制器，控制器驱动车辆行驶；

2、按下遥控解防键，按下一键启动按钮，前模块检测到一键启动按钮被按下后，通过总线发送数据至后模块，后模块收到后执行打开电门锁，控制器带电处于准备状态，用户按一下P档开关，前模块将采集到的P档开关操作信号通过总线发送至控制器，控制器即可解除P档，当用户旋转转把，前模块采集转把数据总过总线发送至控制器，控制器驱动车辆行驶；

3、在车辆电门锁被打开后，打开左转开关，前模块接收到开关闭合的操作后，产生0.8S为一周期的方波输出脉冲，实现前左转向灯功能，同时通过总线将数据传输到后模块，由后模块驱动后转向灯闪烁功能；

4、在车辆电门锁被打开后，打开右转开关，前模块接收到开关闭合的操作后，产生0.8S为一周期的方波输出脉冲，实现前右转向灯功能，同时通过总线将数据传输到后模块，由后模块驱动后转向灯闪烁功能；

5、在车辆电门锁被打开后，打开双闪开关，前模块接收到开关闭合的操作后，产生0.8S为一周期的方波输出脉冲，实现双闪功能，同时通过总线将数据传输到后模块，由后模块驱动后转向双闪功能；

6、在车辆电门锁被打开后，喇叭开关，前模块接收到开关闭合的操作后，驱动喇叭发声；

7、在车辆电门锁被打开后，打开示宽开关，前模块接收到开关闭合的操作后，驱动示宽灯，同时通过总线将数据传输到后模块，后模块驱动示宽灯

8、在车辆电门锁被打开后，打开大灯开关，前模块接收到开关闭合的操作后，驱动大灯，同时通过总线将数据传输到后模块，后模块驱动大灯；

9、在车辆电门锁被打开后，打开大灯开关，前模块接收到开关闭合的操作后，驱动大灯，同时通过总线将数据传输到后模块，后模块驱动尾灯；

10、在车辆电门锁被打开后，开关变光开关，前模块检测到变光开关切换后执行开启和关闭远光；

11、在车辆电门锁被打开后，按下P档/倒车开关，前模块检测到P档/倒车开关将状态发送至控制器；在车辆电门锁被打开后，捏下刹把开关，前模块检测到刹把开关将状态发送至控制器。

转把采集数据数字化传输：在以往使用传统的方式，转把信号直接从车前端通过一根导线连接到车后端的控制器上，因为转把信号是模拟信号，模拟信号在长距离传输过程中非常容易被干扰失真导致飞车以及车辆顿挫问题的产生，而且由于转把线和主线束通常固定在一起，而主线束中有高电压电路以及大电流电路，电磁环境恶劣，转把信号线因为主线束干扰导致转把霍尔损坏的事情也是时有发生；而现在前模块采集转把模拟信号后转化成数字信号，通过总线传给控制器，这样避免传统方式直接传输转把信号带来的失真风险和转把损坏风险

过流过压检测：前后模块均有过流和过压检测模块，当检测到过流或者过压等故障后立即停止所有负载输出，然后模块逐一打开负载开始自检外设，打开到某一负载故障再现就找到故障点，当检测到故障点就查找故障点的故障码，将生成的故障码保存在芯片的RAM中，当有需要的时候通过总线发送命令获取故障码，实现诊断功能。

脱把提示：车辆两手把都安装触摸按钮然后连接前模块，一当车辆骑行中出现双手均脱把的情况下，模块发出提示音提示用户，防止不良驾驶习惯影响行驶安全

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动自行车车载控制系统，其特征在于：包括控制单元、触摸按钮、提醒模块，其中所述触摸按钮包括左触摸按钮、右触摸按钮，其分别设置在电动自行车手把上，用于采集用户双手与手把接触状态，所述触摸按钮的输出端连接至控制单元，所述控制单元的输出端连接至提醒模块，用于在用户手脱离手把时驱动提醒模块发出提醒信号。

2.如权利要求1所述的电动自行车车载控制系统，其特征在于：所述控制单元的输出端连接电机控制器，用于基于电机控制器来控制电动自行车的电机运行状态。

3.如权利要求1或2所述的一种电动自行车车载控制系统，其特征在于：所述控制单元包括前模块、后模块，所述前模块包括前MCU、开关信号采集单元，所述开关信号采集单元用于采集电动自行车人机交互的开关信号，其输出端连接至前MCU，所述前MCU通过通信电路连接至后模块，所述后模块用于控制基于人机交互的开关信号对车辆进行控制。

4.如权利要求3所述的一种电动自行车车载控制系统，其特征在于：所述前模块还包括前灯及喇叭驱动模块，所述前MCU的输出端连接至前灯及喇叭驱动模块，用于基于采集的人机交互的开关信号来控制自行车的前灯及喇叭工作状态。

5.如权利要求4所述的一种电动自行车车载控制系统，其特征在于：所述后模块包括后MCU、后灯驱动模块，所述后MCU的输出端连接至后灯驱动模块，所述后灯驱动模块用于驱动车后尾灯的状态。

6.如权利要求5所述的一种电动自行车车载控制系统，其特征在于：所述后MCU的输出端连接至电机控制器；所述后MCU的输入端连接至防盗信号采集模块。

7.如权利要求5所述的一种电动自行车车载控制系统，其特征在于：所述后MCU的输出端连接超速报警器，所述后MCU的输入端连接至车速传感器。

8.如权利要求5所述的一种电动自行车车载控制系统，其特征在于：所述后MCU的输入端连接至充电器插入检测模块，用于检测充电器插入状态并基于充电器插入状态来控制电机的锁死状态。

9.如权利要求5所述的一种电动自行车车载控制系统，其特征在于：所述后MCU与遥控信号接收电路连接，用于接收遥控钥匙的控制信号，所述后MCU的输出端连接座桶锁电机。

10.如权利要求3所述的一种电动自行车车载控制系统，其特征在于：所述前模块和或后模块中集成有过流过压检测模块，用于对前模块和或后模块的过流过压进行检测。