[发明专利]一种基于MBD的电动自行车行驶动力优化策略

权利要求书

1.一种基于MBD的电动自行车行驶动力优化策略，其特征在于，包括电驱动力优化单元、空气阻力优化单元、坡度阻力优化单元、路面阻力优化单元和MBD模型；电驱动力优化单元利用电流传感器、电压传感器、转速传感器建立电驱动力感知和控制组件；空气阻力优化单元利用风力传感器建立空气阻力感知和控制组件；坡度阻力优化单元利用倾角传感器建立坡度阻力感知和控制组件；路面阻力优化单元利用力传感器建立路面激振感知和控制组件；MBD模型根据动力和阻力信息，优化输出电动自行车的合动力。

2.根据权利要求1所述的一种基于MBD的电动自行车行驶动力优化策略，其特征在于，电驱动力优化单元利用电流传感器、电压传感器、转速传感器建立电驱动力感知和控制组件。电流传感器用于实时检测供电回路的电流变化，电压传感器用于实时检测电池系统的电量和输出电压，转速传感器用于实时检测轮毂电机的转速，根据电流传感器、电压传感器、转速传感器得到的数值，可以计算出轮毂电机的输出扭矩，从而根据反馈电路系统对应该达到的输出扭矩进行调节，最终使电动自行车的输出动力适配。

3.根据权利要求1所述的一种基于MBD的电动自行车行驶动力优化策略，其特征在于，空气阻力优化单元是一种基于风力传感器和转速传感器的空气阻力感知和控制组件。由于电动自行车在行驶的过程中存在因外形导致的空气阻力作用，风力传感器安装在电动自行车的主要迎风表面且采用多点安装的方式，得到尽可能多的风力数据。根据每个传感器周围的车体形状特征，计算出各个点的周围的空气阻力，并得出合空气阻力，从而将数据传输给MBD模型并指导电驱动力优化。

4.根据权利要求1所述的一种基于MBD的电动自行车行驶动力优化策略，其特征在于，坡度阻力优化单元是一种基于倾角传感器的空气阻力感知和控制组件。由于电动自行车在行驶的过程中存在坡度变化的实际场景，将倾角传感器安装在电动自行车上，并实现水平位置的标定对准。在电动自行车在上下坡时，根据倾角传感器测量的数值，计算出坡度阻力或助力，从而将数据传输给MBD模型并指导电驱动力优化。

5.根据权利要求1所述的一种基于MBD的电动自行车行驶动力优化策略，其特征在于，路面阻力优化单元是一种基于力传感器的路面激振感知和控制组件。由于电动自行车的实际行驶路况是非理想的平坦路面，在行驶过程中会出现因路面变化而引起的路面阻力，这种现象是一种概率事件。通过不同路面的不同激振，构建出一系列的模糊路面阻力，根据力传感器的数值，计算出模糊隶属度从而匹配相对性的路面阻力，并将数据传输给MBD模型指导电动驱动力优化。

6.根据权利要求1所述的一种基于MBD的电动自行车行驶动力优化策略，其特征在于，MBD模型是在对电动自行车行驶过程进行动力学分析的基础上建立的一种包含电驱动力、空气阻力、坡度阻力、路面阻力的力学模型。该模型主要包括动力和阻力两大部分，电驱动力属于动力，空气阻力、坡度阻力、路面阻力属于阻力，遵循阻力需求决定动力提供的原则，计算目标速度下的各项主要阻力并根据电池电量，调节动力，使得电动自行车的动力输出处于适配的状态。

7.根据权利要求1所述的一种基于MBD的电动自行车行驶动力优化策略，其特征在于，电动自行车的动力变化包括以下内容：

S1、电动自行车起步，并初始化空气阻力、路面阻力，坡度阻力根据起步环境确定。

S2、随着电动自行车加速，空气阻力、路面阻力开始增加，并满足与速度有关的函数关系；

S3、电动自行车在行驶过程中，收到的坡度阻力为一定值；

S4、随着电动自行车在行驶过程中的阻力实时增加(或减小)，轮毂电机的动力输出会跟随变化，并保持电动自行车的合动力保持基本稳定；

S5、随着电动自行车减速，空气阻力、路面阻力开始减小；

S6、电动自行车减速至静止，空气阻力、路面阻力初始化。