电动助力自行车及其控制器和控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电动助力自行车及其控制器和控制方法，本发明专利技术的电动助力自行车的后轴上安装有应变片，当人骑电动助力自行车时，电动助力自行车的链条拉动后轴，使后轴发生机械形变，从而使应变片产生机械形变并输出对应的后轴助力信号，这样一旦人对电动助力自行车施加作用力，应变片就会产生对应的后轴助力信号，然后根据后轴助力信号初始值、后轴助力信号和电动助力自行车后轮的线速度生成对应的第一ＰＷＭ控制信号并根据第一ＰＷＭ控制信号控制安装在电动助力自行车的后轴上的直流无刷电机的输出，与现有的中轴测速控制相比实现了１∶１精确比例助力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动助力自行车，尤其涉及。
技术介绍
常见的电动助力自行车采用手柄控制+中轴测速控制方式。其中，手柄控制方式 是通过转动手柄控制向动助力自行车的控制器发送手柄信号，由控制器根据手柄信号控制 电动助力自行车的电机输出。中轴测速控制的原理是在电动助力自行车的中轴部分装一霍 尔元件和磁钢圆盘，打开电动助力自行车的电源后，当骑车人脚蹬电动助力自行车的脚踏 板时，中轴转动，中轴转动一周霍尔元件发出固定数目的脉冲信号，控制器通过对一定时间 内的脉冲的计数来测中轴转速，达到一定速度(即中轴转动一周，霍尔元件有脉冲信号输 出)则就启动电机，此后如果不使用手柄控制，则电机的输出就实时跟随中轴转速，即中轴 转速为多少，电机的转速就为(按比例的)多少，如果在电机启动后骑车人不再脚蹬脚踏板 骑车而使用手柄控制，则此后电机的转速则由手柄来控制，而在电机启动后骑车人继续脚 蹬脚踏板骑车同时又启动手柄控制，则控制器就会实时判断手柄控制和中轴测速控制谁的 当前输出较大，电机的转速则由当前输出较大者控制。当然，在打开电动助力自行车的电源 后，如果骑车人不用脚蹬脚踏板而直接通过手柄控制电机也可以，但这种完全由手柄控制 的方式比较耗费电能，降低了电动助力自行车的续航能力。然而，当骑车人脚蹬脚踏板启动 电动助力自行车时，在未检测到一定速度(即中轴转动一周)之前，电机就不能启动助力，在这段时间人骑车人比较费劲，因此上述现有技术不能实现i : l精确比例助力，无法实现 对电动助力自行车的精确助力控制。 CN2009100768041. 8公开了 一种电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系 统，该后轴精确助力信号采集控制系统，包括应变片、霍尔传感器、安装在电动助力自行车 车把处的助力比调节按钮、安装在电动助力自行车上的直流无刷电机上的PCB电路板，应变片粘贴在电动助力自行车后轴即直流无刷电机的轴上，霍尔传感器粘贴在直流无刷电机 的电机外壳的周向上，PCB电路板粘贴在直流无刷电机的电机外壳的径向上，PCB电路板上 包括信号控制器和直流无刷电机控制器以及第一插座和第二插座，信号控制器包括集成在 PCB电路板上的信号放大电路、脉冲整形电路、电压源、积分电路和单片机，信号放大电路、 脉冲整形电路、电压源、积分电路通过相应的管脚与单片机相连；电压源为信号放大电路、 脉冲整形电路、积分电路和单片机进行供电；应变片通过导线连接第一插座，第一插座与所 述信号控制器中的信号放大电路相连，将应变片提供的形变信号进行放大并送入单片机中 进行处理；霍尔传感器通过导线连接第二插座，第二插座与信号控制器中的脉冲整形电路 相连，将霍尔传感器提供的霍尔信号进行整形并送入单片机中进行处理；第二插座还通过 导线与助力比调节按钮相连，用于通过对助力比调节按钮的使用来改变系统提供的助力大 小；单片机通过将霍尔传感器提供的霍尔信号经过计算得到当前速度V，通过将当前速度V 与预先设定的速度值进行比较，大于预先设定的速度值时，不予提供助力；将应变片提供的形变信号转换为当前电压值U，通过将实时的电压值与预先设定的最大电压值进行比较，大 于预先设定的最大电压值时，不予提供助力，将不大于预先设定的最大电压值和速度值进 行相应的计算，得到相应的脉冲调宽P丽作为控制信号，并通过积分电路进行积分，得到平 稳的控制信号以对直流无刷电机控制器进行控制。然而，该技术只是公开了一种电动助力 自行车后轴精确助力信号采集控制系统，目前还没有用于电动助力自行车的控制装置以实 现对电动助力自行车的精确助力控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以实现对电 动助力自行车的精确助力控制。 为达到上述目的，本专利技术一方面提供了一种电动助力自行车的控制方法，包括以 下步骤 获取后轴助力信号初始值； 接收后轴助力信号和电动助力自行车后轮的线速度； 根据所述后轴助力信号初始值、所述线速度和所述后轴助力信号生成对应的第一 P丽控制信号； 根据所述第一P丽控制信号控制安装在电动助力自行车的后轴上的直流无刷电 机的输出。 本专利技术的电动助力自行车的控制方法，所述根据后轴助力信号、当前车速和后轴 助力信号初始值生成对应的第一P丽控制信号，具体为 首先，根据公式 P丽占空比分度=aX (实时后轴助力信号_后轴助力信号初始值)+bX (实时车 速)获取第一 P丽控制信号的占空比分度，其中，a、 b为常量； 然后，根据公式PWM占空比二100。/。xPWM占空比分度获取所述第一P丽控制256信号的占空比； 最后，根据所述第一 P丽控制信号的占空比生成所述第一 P丽控制信号。 本专利技术的电动助力自行车的控制方法，在所述获取后轴助力信号初始值之后，还包括 如果同时接收到后轴助力信号、手柄信号和电动助力自行车后轮的线速度，则判 断所述后轴助力信号是否大于所述手柄信号， 如果所述后轴助力信号大于所述手柄信号，则根据所述后轴助力信号、所述后轴 助力信号初始值和所述线速度生成对应的第一 P丽控制信号，并根据所述第一 P丽控制信 号控制安装在电动助力自行车的后轴上的直流无刷电机的输出，否则， 根据所述手柄信号生成对应的第二 P丽控制信号，并根据所述第二 P丽控制信号控制安装在电动助力自行车的后轴上的直流无刷电机的输出。 另一方面，本专利技术还提供了一种电动助力自行车控制器，包括 手柄信号输入单元，用于接收所述手柄信号； 速度信号输入单元，用于接收所述直流无刷电机内的霍尔传感器输出的速度信号； 后轴助力信号输入单元，用于接收所述后轴助力信号并将其进行放大处理； PIC单片机，用于执行权利要求1至3任意一项所述电动助力自行车的控制方法， 生成P丽控制信号； 预处理单元，用于将所述P丽控制信号进行同步续流处理； 电机驱动单元，用于根据经过同步续流处理后的P丽控制信号生成电机驱动控制信号，根据所述电机驱动控制信号控制所述直流无刷电机的输出。 本专利技术的电动助力自行车控制器，还包括 欠压保护单元，用于检测所述蓄电池输出的电压信号是否低于电压设定值，如果 低于，则向所述PIC单片机输出欠压信号，由所述PIC单片机控制所述电机驱动单元停止工 作，防止所述蓄电池欠压受损； 过流保护单元，用于对所述蓄电池输出的电流信号进行限流，防止所述PIC单片 机过流受损。 再一方面，本专利技术还提供了一种电动助力自行车，包括安装在电动助力自行车的 后轴上的用于驱动所述电动助力自行车的直流无刷电机，用于供电的蓄电池，用于输出手 柄信号的手柄控制装置，其特征在于，还包括 上述的电动助力自行车控制器，以及固定在所述后轴上的应变片，当人骑所述电 动助力自行车时，所述电动助力自行车的链条拉动所述后轴，使所述后轴发生机械形变，从 而使所述应变片产生机械形变并输出对应的后轴助力信号。 本专利技术的电动助力自行车的后轴上安装有应变片，当人骑电动助力自行车时，电 动助力自行车的链条拉动后轴，使后轴发生机械形变，从而使应变片产生机械形变并输出 对应的后轴助力信号，这样一旦人对电动助力自行车施加作用力，应变片就会产生对应的 后轴助力信号，然后根据后轴助力信号初始值、后轴助力信号和电动助力自行车后轮的线 速度生成对应的第一P丽控制信号并根据第一P丽控制信号控制安装在电动助力自行车的 后轴上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动助力自行车的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取后轴助力信号初始值；接收后轴助力信号和电动助力自行车后轮的线速度；根据所述后轴助力信号初始值、所述线速度和所述后轴助力信号生成对应的第一ＰＷＭ控制信号；根据所述第一ＰＷＭ控制信号控制安装在电动助力自行车的后轴上的直流无刷电机的输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宏，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]