[发明专利]一种助力电动自行车姿态、速度和力矩的控制方法

说明书

本发明公开了一种助力电动自行车自适应力矩的控制方法，其步骤包括：1)由陀螺仪解析出助力电动自行车的当前车辆姿态，从而得出所述助力电动自行车的车辆姿态角度；2)由速度传感器得出助力电动自行车的踏频速度、以及踏频速度的瞬时改变量；3)由自适应电机力矩计算模块计算出需要让同步变频电机输出的力矩值F，F＝sin(车辆姿态角度)×车重×9.8N/kg+踏频速度×速度摩擦系数+踏频速度的瞬时改变量×踏频变量系数；4)由同步变频电机的电流Id和Iq进行对同步变频电机扭矩也就是同步变频电机的输出力乘上同步变频电机的半径的控制。本发明所述的助力电动自行车自适应力矩的控制方法可广泛地应用于各种助力电动自行车。

技术领域

本发明涉及到一种助力电动自行车姿态、速度和力矩的控制方法。

背景技术

目前，力矩型助力电动自行车通过机械结构的压力传感应变系统得到脚踩力矩的大小来决定助力电机输出电流的大小，这种控制方法存在如下缺点：1、由于力矩传感器是机械结构，需要承受人脚踩的力量，有一定的应变力量范围，超出则会损坏；2、机械结构不可避免在长时间使用过程中会有机械形变，从而使得采集的力矩产生变化，使电机输出助力电流随之漂移；3、机械结构成本高企，不利于产品推广，目前一般也只有出口产品在使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以自动适应的助力电动自行车自适应力矩的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种助力电动自行车自适应力矩的控制方法，其特征在于：所述的自助力电动自行车自适应力矩的控制方法采用了基于自适应电机力矩计算模块的控制器，该控制器的具体结构包括：车辆姿态传感模块、脚踏速度频率模块、自适应电机力矩计算模块、控制模块、Foc电机控制模块和同步变频电机，车辆姿态传感模块、脚踏速度频率模块的输出端与自适应电机力矩计算模块的相应输入端相连，自适应电机力矩计算模块的相应输出端分别与所述的控制模块和Foc电机控制模块的输入端相连，Foc电机控制模块的输出端与同步变频电机的控制端相连；所述助力电动自行车自适应力矩的控制方法的具体步骤包括：

1)由陀螺仪解析出助力电动自行车的当前车辆姿态，车辆姿态包括：车辆的上坡、下坡、左侧倾斜、右侧倾斜，从而得出所述助力电动自行车的车辆姿态角度；

2)由速度传感器得出助力电动自行车的踏频速度、以及踏频速度的瞬时改变量；

3)由自适应电机力矩计算模块计算出需要让同步变频电机输出的力矩值F，F＝sin(车辆姿态角度)×车重×9.8N/kg+踏频速度×速度摩擦系数+踏频速度的瞬时改变量×踏频变量系数；其中，踏频变量由骑行者在踩动脚踏时的突然变快或变慢决定，当运算单元采集到脚踏频率突然变快，则骑行者需求加速，增加踏频变量输出，反之突然变慢，则骑行者需求减速，减小踏频变量输出；速度摩擦系数为非线性变量，混凝土路面在0.008至0.012之间，运算单元依据当前速度和输出电流的大小减小或增大摩擦系数；

4)由同步变频电机的电流Id和Iq进行对同步变频电机扭矩也就是同步变频电机的输出力乘上同步变频电机的半径的控制；

其中，电流Id和Iq分别是指同步变频电机的定子d轴电流分量和定子q轴电流分量。

步骤1)中陀螺仪通过陀螺仪四元数的解析模块解析出助力电动自行车的当前车辆姿态。

所述的同步变频电机为永磁同步变频电机，与之相对应，采用永磁同步电机矢量控制方法对所述的永磁同步变频电机进行矢量控制。

所述的控制器还包括有显示模块，显示模块的输入端与所述自适应电机力矩计算模块的相应输出端相连。

本发明的有益效果是：本发明的这种卡尔曼滤波融合姿态、踏频信息，自适应观测电机需求输出力矩，比传统的力矩传感的机械设备更加精准的获取车辆的信息，从而增加了骑行的舒适度，延长了车辆的使用寿命。

附图说明