本發(fā)明涉及一種用于電動助力車的制動防滑、防抱死的方法，具體涉及一種基于加速度檢測的電動助力車制動防滑方法。

背景技術(shù)：

電動助力車以車載蓄電池為動力驅(qū)動行駛，具有節(jié)能、環(huán)保、輕便的特點。近年來電動助力車制造與使用數(shù)量在我國呈現(xiàn)快速增長趨勢，一定程度上改善了城市的空氣與噪聲污染問題。

隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對電動助力車的安全性要求越來越高，現(xiàn)有技術(shù)的電動助力車行駛在光滑路面時，易導(dǎo)致車輪滑動，而在剎車時，會導(dǎo)致車輪抱死，造成車輛的滑移現(xiàn)象，尤其是在遇到緊急情況時，這種現(xiàn)象更加危險。

防抱死、防滑裝置這一在汽車領(lǐng)域都已經(jīng)普及的技術(shù)，很少應(yīng)用在電動助力車上。現(xiàn)有技術(shù)中制動防滑、防抱死的技術(shù)應(yīng)用在汽車上時，大部分涉及到輪速傳感器的使用，成本很高。另外由于電動助力車減震性能低于汽車，且經(jīng)常行駛在顛簸路面，導(dǎo)致其工作環(huán)境惡劣，易使輪速傳感器發(fā)生故障，因此，制動防滑、防抱死技術(shù)在電動助力車領(lǐng)域應(yīng)用極少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

電動助力車結(jié)構(gòu)較簡單，外圍硬件電路較少，且不宜進行大的改動；電動助力車的制動相對汽車來說要求不高。針對這一特點，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明第一方面的目的是提供一種基于加速度檢測的電動助力車制動防滑方法，包括下列步驟：

(1)第一加速度傳感器獲取驅(qū)動輪車輪中心的加速度a1，通過無線通訊方式發(fā)送至第一數(shù)據(jù)處理芯片，所述第一數(shù)據(jù)處理芯片利用車輪半徑r計算驅(qū)動輪參考角加速度ω1；公式為：

(2)第二加速度傳感器獲取從動輪車輪中心的加速度a2，通過無線通訊方式發(fā)送至第一數(shù)據(jù)處理芯片，所述第一數(shù)據(jù)處理芯片利用車輪半徑r計算從動輪參考角加速度ω2；公式為：

(3)第三加速度傳感器獲取電動助力車靠近質(zhì)心處的加速度a3；

所述第三加速度傳感器安裝在電動助力車蓄電池槽側(cè)壁。

(4)名義角速度的計算：

利用驅(qū)動器輸出的動力扭矩，通過計算得到電動助力車整車的名義角加速度值ω^*：

其中t^*為動力扭矩，m為整車質(zhì)量，r為車輪半徑，jw為車輪的轉(zhuǎn)動慣量，a3為步驟(3)獲取的電動助力車靠近質(zhì)心處的加速度。

t^*包括第一動力扭矩tr和/或第二動力扭矩tp。

所述第一動力扭矩tr為電動力助力車的電機扭矩，由一個或多個電機提供，由上層控制器輸出，所述上層控制器為加速踏板、制動踏板、主動安全控制系統(tǒng)中的一種或多種；所述第一動力扭矩tr由力矩傳感器檢測得到，或由電機控制器測得的電機電流和其它參數(shù)計算求得。

所述第二動力扭矩tp由力矩傳感器檢測的人力對電動助力車施加扭矩的信號而得。所述第二動力扭矩tp的實現(xiàn)方式是操作者對電動助力車施加的扭矩。

(5)驅(qū)動輪比較與補償扭矩計算與調(diào)整：

對比名義角加速度值ω^*和驅(qū)動輪參考角加速度ω1，若ω^*≈ω1，且二者相差不大于ω^*的5％，則無需計算補償扭矩；若ω^*＞ω1，且相差超過ω^*的5％，則判定驅(qū)動輪打滑或抱死，計算出補償扭矩tmc。所述計算補償扭矩tmc的算法選自pid控制算法、模糊控制算法、最優(yōu)控制算法、滑模控制算法中的一種或多種結(jié)合。用所得tmc數(shù)值，對第一動力扭矩tr進行調(diào)節(jié)。進一步地，所述第一動力扭矩經(jīng)補償調(diào)整后為tr-tmc。

進一步地，所述補償扭矩tmc計算公式為：tmc＝k(ω^*-ω1)，其中，k表示增益系數(shù)。

(6)從動輪比較與調(diào)整：

對比名義角加速度值ω^*和從動輪參考角加速度ω2，若ω^*≈ω2，且二者相差不大于ω^*的5％，則無需進行控制操作；若ω^*＞ω2，且相差超過ω^*的5％，則判定從動輪打滑或抱死，電動力助力車mcu向從動輪的蝶剎泵的控制單元發(fā)送脈沖控制信號，自動控制制動器的制動力大小，達到防滑防抱死的目的。

本發(fā)明第二方面的目的是提供一種基于加速度檢測的電動助力車制動防滑裝置，至少包括第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、第三加速度傳感器、第一力矩檢測器、第二力矩檢測器、電動助力車mcu、第一數(shù)據(jù)處理芯片、第二數(shù)據(jù)處理芯片、比較器、增益調(diào)整控制器、驅(qū)動輪的蝶剎泵、從動輪的蝶剎泵、剎車總成。

所述第一加速度傳感器用于獲取驅(qū)動輪車輪中心的加速度；所述第二加速度傳感器用于獲取從動輪車輪中心的加速度；所述第三加速度傳感器用于獲取電動助力車靠近質(zhì)心處的加速度。

所述第一加速度傳感器、第二加速度傳感器與所述第一數(shù)據(jù)處理芯片相連接。所述第三加速度傳感器與所述第二數(shù)據(jù)處理芯片相連接。

進一步地，所述第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、第三加速度傳感器為boschsma130加速度傳感器。

所述第一力矩檢測器、第二力矩檢測器與所述第二數(shù)據(jù)處理芯片相連接。所述第一力矩檢測器同時與上層控制器相連接，所述上層控制器為電動助車的加速踏板、制動踏板、主動安全控制系統(tǒng)中的一種或多種；所述第二力矩檢測器與電動助力車的力矩傳感器、電動機控制系統(tǒng)連接，用于通過力矩傳感器檢測人力對車輛施加扭矩的信號。

所述第一數(shù)據(jù)處理芯片用于接收所述第一加速度傳感器、第二加速度傳感器的數(shù)據(jù)，結(jié)合車輪半徑分別計算出驅(qū)動輪參考角加速度、從動輪參考角加速度，并將所得數(shù)據(jù)發(fā)送至比較器。

所述第二數(shù)據(jù)處理芯片用于處理從所述第一力矩檢測器、第二力矩檢測器、第三加速度傳感器接收的數(shù)據(jù)，通過計算得到電動助力車整車的名義角加速度值，并將所得數(shù)據(jù)發(fā)送至比較器。所述第二數(shù)據(jù)處理芯片分別與所述第一力矩檢測器、第二力矩檢測器、第三加速度傳感器通訊連接，同時與比較器通訊連接。

所述電動助力車mcu用于接收比較器、增益調(diào)整控制器的數(shù)據(jù)信息，并向電動助力車的電動機控制系統(tǒng)發(fā)送行駛參數(shù)、接收反饋信息；所述電動助力車mcu通過電動助力車的電動機控制系統(tǒng)分別與驅(qū)動輪的蝶剎泵、從動輪的蝶剎泵、剎車總成通訊連接。

進一步地，所述電動助力車mcu與蝶剎泵和剎車總成電連接，可向蝶剎泵和剎車總成發(fā)送脈沖信號。

所述剎車總成包括剎車器及剎車盤，所述剎車總成與電動助力車的手剎把手連接。進一步地，所述剎車總成為液壓盤式剎車總成。

本發(fā)明涉及的基于加速度檢測的電動助力車制動防滑方法，不使用輪速傳感器，車輛在光滑路面行駛時，使車輪達到良好制動防滑、防抱死的控制效果，降低了電動助力車制動防滑的成本。本發(fā)明結(jié)合電動助力車結(jié)構(gòu)較簡單、外圍硬件電路的較少、不宜進行大的改動等特點，未對硬件電路進行大的改動，只增加少量的硬件，通過應(yīng)用本發(fā)明涉及的基于加速度檢測的電動助力車制動防滑方法，使電動助力車達到制動防滑的目的，在電動助力車行駛安全領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實施例1基于加速度檢測的電動助力車制動防滑方法的流程圖。

圖2為未施加本發(fā)明實施例1的電動助力車制動防滑方法的速度變化圖。

圖3為施加本發(fā)明實施例1的電動助力車制動防滑方法的速度變化圖。

圖4為施加本發(fā)明實施例1的電動助力車制動防滑方法的力矩變化圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例，進一步對本發(fā)明的技術(shù)方案進行具體說明。應(yīng)該理解，下面的實施例只是作為具體說明，而不限制本發(fā)明的范圍，同時本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所做的顯而易見的改變和修飾也包含在本發(fā)明范圍之內(nèi)。

實施例1

如圖1所示，一種基于加速度檢測的電動助力車制動防滑方法，包括下列步驟：

(1)第一加速度傳感器獲取驅(qū)動輪車輪中心的加速度a1，通過無線通訊方式發(fā)送至第一數(shù)據(jù)處理芯片，所述第一數(shù)據(jù)處理芯片利用車輪半徑r計算驅(qū)動輪參考角加速度ω1；公式為：

(2)第二加速度傳感器獲取從動輪車輪中心的加速度a2，通過無線通訊方式發(fā)送至第一數(shù)據(jù)處理芯片，所述第一數(shù)據(jù)處理芯片利用車輪半徑r計算從動輪參考角加速度ω2；公式為：

(3)第三加速度傳感器獲取電動助力車靠近質(zhì)心處的加速度a3；

所述第三加速度傳感器安裝在電動助力車蓄電池槽側(cè)壁。

(4)名義角速度的計算：

利用驅(qū)動器輸出的動力扭矩，通過計算得到電動助力車整車的名義角加速度值ω^*：

其中t^*為動力扭矩，m為整車質(zhì)量，r為車輪半徑，jw為車輪的轉(zhuǎn)動慣量，a3為步驟(3)獲取的電動助力車靠近質(zhì)心處的加速度。

t^*包括第一動力扭矩tr和/或第二動力扭矩tp。

所述第一動力扭矩tr為電動力助力車的電機扭矩，由一個或多個電機提供，由上層控制器輸出，所述上層控制器為加速踏板、制動踏板、主動安全控制系統(tǒng)中的一種或多種；所述第一動力扭矩tr由力矩傳感器檢測得到，或由電機控制器測得的電機電流和其它參數(shù)計算求得。

所述第二動力扭矩tp由力矩傳感器檢測的人力對電動助力車施加扭矩的信號而得。所述第二動力扭矩tp的實現(xiàn)方式是操作者對電動助力車施加的扭矩。

(5)驅(qū)動輪比較與補償扭矩計算與調(diào)整：

對比名義角加速度值ω^*和驅(qū)動輪參考角加速度ω1，若ω^*≈ω1，且二者相差不大于ω^*的5％，則無需計算補償扭矩；若ω^*＞ω1，且相差超過ω^*的5％，則判定驅(qū)動輪打滑或抱死，計算出補償扭矩tmc。所述計算補償扭矩tmc的算法選自pid控制算法、模糊控制算法、最優(yōu)控制算法、滑?？刂扑惴ㄖ械囊环N或多種結(jié)合。用所得tmc數(shù)值，對第一動力扭矩tr進行調(diào)節(jié)。

(6)從動輪比較與調(diào)整：

對比名義角加速度值ω^*和從動輪參考角加速度ω2，若ω^*≈ω2，且二者相差不大于ω^*的5％，則無需進行控制操作；若ω^*＞ω2，且相差超過ω^*的5％，則判定從動輪打滑或抱死，電動力助力車mcu向從動輪的蝶剎泵的控制單元發(fā)送脈沖控制信號，自動控制制動器的制動力大小，達到防滑防抱死的目的。

實施例2

一種基于加速度檢測的電動助力車制動防滑裝置，包括第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、第三加速度傳感器、第一力矩檢測器、第二力矩檢測器、電動助力車mcu、第一數(shù)據(jù)處理芯片、第二數(shù)據(jù)處理芯片、比較器、增益調(diào)整控制器、驅(qū)動輪的蝶剎泵、從動輪的蝶剎泵、剎車總成。

所述第一加速度傳感器用于獲取驅(qū)動輪車輪中心的加速度，安裝在驅(qū)動輪車輪的中軸處；所述第二加速度傳感器用于獲取從動輪車輪中心的加速度，安裝在從動輪車輪的中軸處；所述第三加速度傳感器用于獲取電動助力車靠近質(zhì)心處的加速度，安裝在電動助力車蓄電池槽側(cè)壁。所述第一加速度傳感器、第二加速度傳感器與所述第一數(shù)據(jù)處理芯片相連接。所述第三加速度傳感器與所述第二數(shù)據(jù)處理芯片相連接。所述第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、第三加速度傳感器為boschsma130加速度傳感器。

所述第一力矩檢測器、第二力矩檢測器與所述第二數(shù)據(jù)處理芯片相連接。所述第一力矩檢測器同時與上層控制器相連接，所述上層控制器為電動助車的加速踏板、制動踏板、主動安全控制系統(tǒng)中的一種或多種；所述第二力矩檢測器與電動助力車的力矩傳感器、電動機控制系統(tǒng)連接，用于通過力矩傳感器檢測人力對車輛施加扭矩的信號。所述第一數(shù)據(jù)處理芯片用于接收所述第一加速度傳感器、第二加速度傳感器的數(shù)據(jù)，結(jié)合車輪半徑分別計算出驅(qū)動輪參考角加速度、從動輪參考角加速度，并將所得數(shù)據(jù)發(fā)送至比較器。所述第一數(shù)據(jù)處理芯片與所述第一加速度傳感器、第二加速度傳感器通訊連接，同時與比較器通訊連接。所述第二數(shù)據(jù)處理芯片用于處理從所述第一力矩檢測器、第二力矩檢測器、第三加速度傳感器接收的數(shù)據(jù)，通過計算得到電動助力車整車的名義角加速度值，并將所得數(shù)據(jù)發(fā)送至比較器。所述第二數(shù)據(jù)處理芯片分別與所述第一力矩檢測器、第二力矩檢測器、第三加速度傳感器通訊連接，同時與比較器通訊連接。所述第一數(shù)據(jù)處理芯片、第二數(shù)據(jù)處理芯片通過所述比較器與所述電動助力車mcu數(shù)據(jù)連接。

所述電動助力車mcu用于接收比較器、增益調(diào)整控制器的數(shù)據(jù)信息，并向電動助力車的電動機控制系統(tǒng)發(fā)送行駛參數(shù)、接收反饋信息；所述電動助力車mcu通過電動助力車的電動機控制系統(tǒng)分別與驅(qū)動輪的蝶剎泵、從動輪的蝶剎泵、剎車總成通訊連接。

實施例3

仿真試驗

仿真場景：車輛從2.5秒左右進入一個30米長的低摩擦路面。

圖2、圖3表示了利用本發(fā)明實施例1的電動助力車制動防滑方法前后的效果對比圖，其中圖2表示未施加本發(fā)明實施例1的電動助力車制動防滑方法的結(jié)果，圖3表示施加本發(fā)明實施例1的電動助力車制動防滑方法的結(jié)果。從圖2可以看出無控制的情況下，電動助力車的車輪明顯打滑，而圖3中，電動助力車的車輪僅僅有輕微的打滑。由圖4可以看出，在實施本發(fā)明方法的情況下，電動助力車的輸出扭矩也發(fā)生變化。