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

背景技術(shù)：

電動(dòng)助力車(chē)以車(chē)載蓄電池為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)行駛，具有節(jié)能、環(huán)保、輕便的特點(diǎn)。近年來(lái)電動(dòng)助力車(chē)制造與使用數(shù)量在我國(guó)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，一定程度上改善了城市的空氣與噪聲污染問(wèn)題。

隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)電動(dòng)助力車(chē)的安全性要求越來(lái)越高，現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)助力車(chē)行駛在光滑路面時(shí)，易導(dǎo)致車(chē)輪滑動(dòng)，而在剎車(chē)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪抱死，造成車(chē)輛的滑移現(xiàn)象，尤其是在遇到緊急情況時(shí)，這種現(xiàn)象更加危險(xiǎn)。

防抱死、防滑裝置這一在汽車(chē)領(lǐng)域都已經(jīng)普及的技術(shù)，很少應(yīng)用在電動(dòng)助力車(chē)上。現(xiàn)有技術(shù)中制動(dòng)防滑、防抱死的技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)上時(shí)，大部分涉及到輪速傳感器的使用，成本很高。另外由于電動(dòng)助力車(chē)減震性能低于汽車(chē)，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(dòng)防滑、防抱死技術(shù)在電動(dòng)助力車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用極少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

電動(dòng)助力車(chē)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，外圍硬件電路較少，且不宜進(jìn)行大的改動(dòng)；電動(dòng)助力車(chē)的制動(dòng)相對(duì)汽車(chē)來(lái)說(shuō)要求不高。針對(duì)這一特點(diǎn)，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(cè)的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)防滑方法，包括下列步驟：

(1)第一加速度傳感器獲取驅(qū)動(dòng)輪車(chē)輪中心的加速度a1，通過(guò)無(wú)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(chē)輪半徑r計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪參考角加速度ω1；公式為：

(2)第二加速度傳感器獲取從動(dòng)輪車(chē)輪中心的加速度a2，通過(guò)無(wú)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(chē)輪半徑r計(jì)算從動(dòng)輪參考角加速度ω2；公式為：

(3)第三加速度傳感器獲取電動(dòng)助力車(chē)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(dòng)助力車(chē)蓄電池槽側(cè)壁。

(4)名義角速度的計(jì)算：

利用驅(qū)動(dòng)器輸出的動(dòng)力扭矩，通過(guò)計(jì)算得到電動(dòng)助力車(chē)整車(chē)的名義角加速度值ω^*：

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

t^*包括第一動(dòng)力扭矩tr和/或第二動(dòng)力扭矩tp。

所述第一動(dòng)力扭矩tr為電動(dòng)力助力車(chē)的電機(jī)扭矩，由一個(gè)或多個(gè)電機(jī)提供，由上層控制器輸出，所述上層控制器為加速踏板、制動(dòng)踏板、主動(dòng)安全控制系統(tǒng)中的一種或多種；所述第一動(dòng)力扭矩tr由力矩傳感器檢測(cè)得到，或由電機(jī)控制器測(cè)得的電機(jī)電流和其它參數(shù)計(jì)算求得。

所述第二動(dòng)力扭矩tp由力矩傳感器檢測(cè)的人力對(duì)電動(dòng)助力車(chē)施加扭矩的信號(hào)而得。所述第二動(dòng)力扭矩tp的實(shí)現(xiàn)方式是操作者對(duì)電動(dòng)助力車(chē)施加的扭矩。

(5)驅(qū)動(dòng)輪比較與補(bǔ)償扭矩計(jì)算與調(diào)整：

對(duì)比名義角加速度值ω^*和驅(qū)動(dòng)輪參考角加速度ω1，若ω^*≈ω1，且二者相差不大于ω^*的5％，則無(wú)需計(jì)算補(bǔ)償扭矩；若ω^*＞ω1，且相差超過(guò)ω^*的5％，則判定驅(qū)動(dòng)輪打滑或抱死，計(jì)算出補(bǔ)償扭矩tmc。所述計(jì)算補(bǔ)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(duì)第一動(dòng)力扭矩tr進(jìn)行調(diào)節(jié)。進(jìn)一步地，所述第一動(dòng)力扭矩經(jīng)補(bǔ)償調(diào)整后為tr-tmc。

進(jìn)一步地，所述補(bǔ)償扭矩tmc計(jì)算公式為：tmc＝k(ω^*-ω1)，其中，k表示增益系數(shù)。

(6)從動(dòng)輪比較與調(diào)整：

對(duì)比名義角加速度值ω^*和從動(dòng)輪參考角加速度ω2，若ω^*≈ω2，且二者相差不大于ω^*的5％，則無(wú)需進(jìn)行控制操作；若ω^*＞ω2，且相差超過(guò)ω^*的5％，則判定從動(dòng)輪打滑或抱死，電動(dòng)力助力車(chē)mcu向從動(dòng)輪的蝶剎泵的控制單元發(fā)送脈沖控制信號(hào)，自動(dòng)控制制動(dòng)器的制動(dòng)力大小，達(dá)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(cè)的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)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(cè)器、第二力矩檢測(cè)器、電動(dòng)助力車(chē)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(dòng)輪的蝶剎泵、從動(dòng)輪的蝶剎泵、剎車(chē)總成。

所述第一加速度傳感器用于獲取驅(qū)動(dòng)輪車(chē)輪中心的加速度；所述第二加速度傳感器用于獲取從動(dòng)輪車(chē)輪中心的加速度；所述第三加速度傳感器用于獲取電動(dòng)助力車(chē)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(jìn)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(cè)器、第二力矩檢測(cè)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(cè)器同時(shí)與上層控制器相連接，所述上層控制器為電動(dòng)助車(chē)的加速踏板、制動(dòng)踏板、主動(dòng)安全控制系統(tǒng)中的一種或多種；所述第二力矩檢測(cè)器與電動(dòng)助力車(chē)的力矩傳感器、電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)連接，用于通過(guò)力矩傳感器檢測(cè)人力對(duì)車(chē)輛施加扭矩的信號(hào)。

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(chē)輪半徑分別計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪參考角加速度、從動(dòng)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(cè)器、第二力矩檢測(cè)器、第三加速度傳感器接收的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算得到電動(dòng)助力車(chē)整車(chē)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(cè)器、第二力矩檢測(cè)器、第三加速度傳感器通訊連接，同時(shí)與比較器通訊連接。

所述電動(dòng)助力車(chē)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(dòng)助力車(chē)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送行駛參數(shù)、接收反饋信息；所述電動(dòng)助力車(chē)mcu通過(guò)電動(dòng)助力車(chē)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)分別與驅(qū)動(dòng)輪的蝶剎泵、從動(dòng)輪的蝶剎泵、剎車(chē)總成通訊連接。

進(jìn)一步地，所述電動(dòng)助力車(chē)mcu與蝶剎泵和剎車(chē)總成電連接，可向蝶剎泵和剎車(chē)總成發(fā)送脈沖信號(hào)。

所述剎車(chē)總成包括剎車(chē)器及剎車(chē)盤(pán)，所述剎車(chē)總成與電動(dòng)助力車(chē)的手剎把手連接。進(jìn)一步地，所述剎車(chē)總成為液壓盤(pán)式剎車(chē)總成。

本發(fā)明涉及的基于加速度檢測(cè)的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)防滑方法，不使用輪速傳感器，車(chē)輛在光滑路面行駛時(shí)，使車(chē)輪達(dá)到良好制動(dòng)防滑、防抱死的控制效果，降低了電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)防滑的成本。本發(fā)明結(jié)合電動(dòng)助力車(chē)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、外圍硬件電路的較少、不宜進(jìn)行大的改動(dòng)等特點(diǎn)，未對(duì)硬件電路進(jìn)行大的改動(dòng)，只增加少量的硬件，通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明涉及的基于加速度檢測(cè)的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)防滑方法，使電動(dòng)助力車(chē)達(dá)到制動(dòng)防滑的目的，在電動(dòng)助力車(chē)行駛安全領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1基于加速度檢測(cè)的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)防滑方法的流程圖。

圖2為未施加本發(fā)明實(shí)施例1的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)防滑方法的速度變化圖。

圖3為施加本發(fā)明實(shí)施例1的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)防滑方法的速度變化圖。

圖4為施加本發(fā)明實(shí)施例1的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)防滑方法的力矩變化圖。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例1

如圖1所示，一種基于加速度檢測(cè)的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)防滑方法，包括下列步驟：

(1)第一加速度傳感器獲取驅(qū)動(dòng)輪車(chē)輪中心的加速度a1，通過(guò)無(wú)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(chē)輪半徑r計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪參考角加速度ω1；公式為：

(2)第二加速度傳感器獲取從動(dòng)輪車(chē)輪中心的加速度a2，通過(guò)無(wú)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(chē)輪半徑r計(jì)算從動(dòng)輪參考角加速度ω2；公式為：

(3)第三加速度傳感器獲取電動(dòng)助力車(chē)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(dòng)助力車(chē)蓄電池槽側(cè)壁。

(4)名義角速度的計(jì)算：

利用驅(qū)動(dòng)器輸出的動(dòng)力扭矩，通過(guò)計(jì)算得到電動(dòng)助力車(chē)整車(chē)的名義角加速度值ω^*：

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

t^*包括第一動(dòng)力扭矩tr和/或第二動(dòng)力扭矩tp。

所述第一動(dòng)力扭矩tr為電動(dòng)力助力車(chē)的電機(jī)扭矩，由一個(gè)或多個(gè)電機(jī)提供，由上層控制器輸出，所述上層控制器為加速踏板、制動(dòng)踏板、主動(dòng)安全控制系統(tǒng)中的一種或多種；所述第一動(dòng)力扭矩tr由力矩傳感器檢測(cè)得到，或由電機(jī)控制器測(cè)得的電機(jī)電流和其它參數(shù)計(jì)算求得。

所述第二動(dòng)力扭矩tp由力矩傳感器檢測(cè)的人力對(duì)電動(dòng)助力車(chē)施加扭矩的信號(hào)而得。所述第二動(dòng)力扭矩tp的實(shí)現(xiàn)方式是操作者對(duì)電動(dòng)助力車(chē)施加的扭矩。

(5)驅(qū)動(dòng)輪比較與補(bǔ)償扭矩計(jì)算與調(diào)整：

對(duì)比名義角加速度值ω^*和驅(qū)動(dòng)輪參考角加速度ω1，若ω^*≈ω1，且二者相差不大于ω^*的5％，則無(wú)需計(jì)算補(bǔ)償扭矩；若ω^*＞ω1，且相差超過(guò)ω^*的5％，則判定驅(qū)動(dòng)輪打滑或抱死，計(jì)算出補(bǔ)償扭矩tmc。所述計(jì)算補(bǔ)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(duì)第一動(dòng)力扭矩tr進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(6)從動(dòng)輪比較與調(diào)整：

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

實(shí)施例2

一種基于加速度檢測(cè)的電動(dòng)助力車(chē)制動(dòng)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(cè)器、第二力矩檢測(cè)器、電動(dòng)助力車(chē)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(dòng)輪的蝶剎泵、從動(dòng)輪的蝶剎泵、剎車(chē)總成。

所述第一加速度傳感器用于獲取驅(qū)動(dòng)輪車(chē)輪中心的加速度，安裝在驅(qū)動(dòng)輪車(chē)輪的中軸處；所述第二加速度傳感器用于獲取從動(dòng)輪車(chē)輪中心的加速度，安裝在從動(dòng)輪車(chē)輪的中軸處；所述第三加速度傳感器用于獲取電動(dòng)助力車(chē)靠近質(zhì)心處的加速度，安裝在電動(dòng)助力車(chē)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(cè)器、第二力矩檢測(cè)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(cè)器同時(shí)與上層控制器相連接，所述上層控制器為電動(dòng)助車(chē)的加速踏板、制動(dòng)踏板、主動(dòng)安全控制系統(tǒng)中的一種或多種；所述第二力矩檢測(cè)器與電動(dòng)助力車(chē)的力矩傳感器、電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)連接，用于通過(guò)力矩傳感器檢測(cè)人力對(duì)車(chē)輛施加扭矩的信號(hào)。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(chē)輪半徑分別計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪參考角加速度、從動(dòng)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(shí)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(cè)器、第二力矩檢測(cè)器、第三加速度傳感器接收的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算得到電動(dòng)助力車(chē)整車(chē)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(cè)器、第二力矩檢測(cè)器、第三加速度傳感器通訊連接，同時(shí)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(guò)所述比較器與所述電動(dòng)助力車(chē)mcu數(shù)據(jù)連接。

所述電動(dòng)助力車(chē)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(dòng)助力車(chē)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送行駛參數(shù)、接收反饋信息；所述電動(dòng)助力車(chē)mcu通過(guò)電動(dòng)助力車(chē)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)分別與驅(qū)動(dòng)輪的蝶剎泵、從動(dòng)輪的蝶剎泵、剎車(chē)總成通訊連接。

實(shí)施例3

仿真試驗(yàn)

仿真場(chǎng)景：車(chē)輛從2.5秒左右進(jìn)入一個(gè)30米長(zhǎng)的低摩擦路面。

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