[发明专利]一种电动助力自行车的助力控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动自行车技术领域，尤其是一种电动助力自行车的助力控制方法。

背景技术

周知，电动助力自行车不同于传统意义上的电动自行车，其并非以代替骑乘者来提供动力为目的，而是通过辅助骑乘者在阻力较大的骑乘环境内适时地补偿助力，如：在爬坡或逆风行使期间进行助力补偿，以增加骑乘者在骑乘时的舒适感，同时也保留了骑乘者以自身力量骑乘的乐趣。因此，电动助力自行车既不会像普通自行车那样骑行起来非常费力，又不会像电动自行车那样因脱离脚踏板以直接由转把和油门来控制动力的大小而容易引发安全问题及丧失骑行本身的乐趣。

目前，市场上的电动助力自行车所采用的助力控制方法主要有以下两种，即：

1、基于检测脚踏板的转速作为输入量来控制助力电机的输出功率的大小，即当骑行者踩踏脚踏板的速度越快则电机助力越多，脚踏停止则助力关闭；这种方法的优点在于：对踏板转速检测很容易并且相关传感器的安装及使用成本偏低，在平路骑行时会有不错的骑行体验；但是当上坡时因为更费力会导致脚踏板的转速下降而随同相应的助力也会更小，而助力越小则上坡就越费力，由此形成了恶性循环；从骑行需求上来说，上坡时是需要得到更多的助力的，这样就导致上坡时达不到很好的助力效果，下坡时因为骑行很轻松，脚踏板的转速也很高，从骑行需求及节能角度来说，下坡是不需要或仅需要很小的助力的；但是这种控制方法因为是直接检测脚踏板的转速而无法检测到骑行的坡度，所以在上坡时提供更多助力、在下坡时减小或不提供助力的，骑行体验很差。

2、基于检测脚踏板上的力矩作为输入量来控制助力电机的输出功率的大小，即当检测到脚踏板上受的力越大则助力越大，反之则助力越小；这种方法优点在于骑行体验非常好，但缺点是目前并没有很好的力矩检测方法，而所用的力矩传感器的成本也极高、安装困难并且容易损坏、传感器的寿命得不到保障，因而只能适用于一些高端车型上，无法得到广泛的普及。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电动助力自行车的助力控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电动助力自行车的助力控制方法，所述电动助力自行车包括车体以及安装于车体上的脚蹬踏板、助力电机和助力控制器；所述方法包括以下步骤：

S1、利用转速测量传感器获取脚蹬踏板的转速值，利用三轴加速度陀螺仪传感器获取车体相对于水平骑行路面的倾角值；

S2、利用助力控制器依据转速值和倾角值建立相应的助力系数值，并使助力控制器根据助力系数值控制助力电机输出助力。

优选地，所述步骤S1中，利用三轴加速度陀螺仪传感器获取车体的单位水平距离值和单位水平距离值所产生的高度落差，并依公式P_Angle＝H/L×100％得出车体相对于水平骑行路面的倾角值；式中，P_Angle为车体相对于水平骑行路面的倾斜角度；H为单位水平距离所产生的高度差，其是通过对三轴加速度陀螺仪传感器在垂直方向的加速度值作二次积分后得出的，单位为m；L为单位水平距离，其是通过对三轴加速度陀螺仪传感器在水平方向的加速度值作二次积分后得出的，单位为m。

优选地，所述步骤S1中，利用三轴加速度陀螺仪传感器的三个轴的加速度值并依公式P_Angle＝ar tan2(ax/Sqrt(ax²+ay²+az²))来获取车体相对于水平骑行路面的倾角值；式中，P_Angle为车体相对于水平骑行路面的倾斜角度；ax,ay,az分别为三轴加速度陀螺仪传感器的三个轴的加速度值，单位均为m/s²。

优选地，所述步骤S1中，利用转速测量传感器持续性地获取脚蹬踏板的转速值，利用三轴加速度陀螺仪传感器持续性地获取车体相对于水平骑行路面的倾角值；

所述步骤S2中，所述助力系数值依据转速值的变化和倾角值的变化而改变。

优选地，当所述转速值为正值且倾角值为正值则视为上坡骑行，所述助力系数值随倾角值的增加而增大，所述助力控制器根据助力系数值控制助力电机输出助力；

当所述转速值为负值或零且倾角值为负值时则视为下坡骑行，所述助力系数值为零或负值，所述助力控制器根据助力系数值控制助力电机停止；

当所述倾角值为零时则视为平路骑行，所述助力系数值为零，所述助力控制器根据助力系数值控制助力电机停止。