[实用新型]电动自行车智能调速控制系统

说明书

【技术领域】：

本实用新型属于电动自行车技术领域，特别涉及一种电动自行车的电子控制系统。

【背景技术】：

电动自行车作为一种无污染的绿色机动车，市场需求很大。目前市场流行的电动自行车电子控制系统，主要采用由驾驶人凭自己的驾驶感觉设置控制器的加速或减速命令方式，完成对直流电动机的调速，电动机再驱动车轮做加速或减速运动，从而实现对电动自行车车速的控制。这是一种比较简单的开环实时过程控制方式。这种技术的特点是：设计与实现简单、使用方便，可利用价格比较低的器件和电路实现板级控制，因此造价较低，并在大量的电动车上得到应用。随着微处理器在电动车控制器中越来越多的得到推广和应用，传统控制器存在的问题和缺点就越发暴露出来：首先是从控制理论上讲开环控制的控制效率低，控制过程基本上没有充分发挥微处理器的智能化控制作用；其次是仅由驾驶人凭感觉完成车速控制和调节，不能满足人们对电动产品更加智能化、多功能化的需求；还有就是人们对于电动车主要部件如：电机、电池组、控制器等可靠性、耐用性等提出更高的要求。这些要求和国际、国内新的关于电动自行车控制技术如：电子智能助力及电子刹车控制、智能一体化电池组管理等新技术、新设计思路也迫使我们对传统电动自行车控制器产品加以改进，推出新的更加满足市场需求的产品。

目前市场流行的电动自行车电子系统控制方式如图1所示，图中虚线内部是控制器内核，虚线以外是电动自行车控制系统外部电子功能部件。从图1中可以看出系统是通过接口控制单元接收外部操作信息的。如：通过车子的手柄转把霍尔开关或脚踏板上的中轴霍尔开关向控制器发出要求车子加速的信息，或是通过手把上的刹车柄(手柄闸把)向控制器发出刹车或减速等信息。接口控制单元将这些信息整理后传递给系统的控制器(通常是微处理器)。控制器经过判断和处理后给功率驱动电路和控制电路发出相应的控制命令，控制电路根据命令释放更多的电源能量或减少电源能量的供应，功率驱动电路将这些经过调制的电源能量输送到直流电动机，电动机带动车轮转动。电动自行车的控制器就是根据不断解译驾驶人员发出的指令(给出的控制信息)，不断改变输送给电机的电能，实现对电动自行车速度的调整。应当指出，这种方式实际上是传统摩托车控制思想的延续。其控制器仅仅是完成对电机的单向控制，而控制的主体是驾驶员，虽然控制器采用了CPU、MCU等高技术的微处理器作为主控部件，但它们仅起了简单的命令解读和执行的作用。这种简单的单向控制会给系统带来许多安全隐患、能量浪费、电机损害等问题。比如：

1)系统在车子刚刚启动或低速行驶时强行加大电机驱动能量问题。由于驾驶人的加速要求或系统惯性控制，导致动力控制电路依然向电机输出动力，由于此状态下，电机需要非常大的动力才能驱动车轮加速，因此，功率消耗很大。经常使车子处于这种工作状态不但形成了一种能源浪费直接降低电池组使用寿命，而且加大驱动电路和电机的负载，催其老化。

2)脚踏加速时容易出现窜车现象。因为传统电动自行车是采用判断有刹车信号从而切断驱动电路供应给电机的能量方法来实现车子的减速。当速度降低后再加速时可以重新用手柄或脚踏方式实现。由于这个控制程序过于简单，过程的衔接很生硬，车子极易陷入脚踏——蹿车(速度突然提高很多)——刹车——再脚踏——再蹿车——再刹车的危险循环状态，这样就会给行人和驾驶者带来极大的安全隐患。我们在路口遇到红灯灭，绿灯刚亮时，发现有些骑电动车的人突然车子向前猛蹿一下就是这种现象。

3)车子长时间处于突变的加速、减速状态对电能消耗及电机损害问题。我们知道当车子长时间处于加速、减速、再加速、再减速过程中对电能源耗费最大和电机损害最多。一个好的电机驱动控制系统因当尽可能控制或减少这种现象的出现。因此，这也是传统电动自行车电子控制器需要改进的地方。

【发明内容】：

本实用新型的目的是解决现有技术中存在的上述不足，提供一种电动自行车智能调速控制系统。

本实用新型设计和解决的技术问题主要包括以下5个方面：

1)专门为这一系统研究与设计了一款MCU；

2)建立电机速度采集链路和电路；

3)使用控制算法和智能判断处理逻辑实现对电机速度的调整；

4)增加系统最低车速驱动能量控制判别逻辑和车子冷启动禁止功能；

5)建立自动化即时定速巡航逻辑功能。