CN103661763A - 电动自行车及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电动自行车及其控制方法。通过使用在电池中积聚的电能旋转马达而驱动电动自行车的所公开的控制方法包括：当从停止状态起动电动自行车时接收由使用者输入的加速指令值来加速所述电动自行车；将输入的加速指令值与参考值进行比较；以及当输入的加速指令值大于参考值时，延长使马达的旋转速度达到目标速度所需的时间。

Description

电动自行车及其控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种电动自行车及其控制方法，其能够阻止突然起动。
背景技术
通常，电动自行车包括：旋转车轮的马达和为马达提供电力的电池。这种电动自行车根据通过马达的车轮旋转行驶。
在这种电动自行车中，当使用者旋转设置在车把上的加速装置，也就是转把（throttle），从而旋转马达时，根据马达的旋转而旋转车轮，由此促使自行车向前行进。
通过操作转把而起动电动自行车，会发生突然起动。也就是，电动自行车会突然起动并且非常快。
这种突然起动会降低骑车感觉。为此，近来需要一种阻止突然起动的安全措施。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种电动自行车及其控制方法，当电动自行车由停止状态起动时其能够阻止突然起动发生。
本发明的另外方面在下面的说明书中被部分地提出，并且从说明书会部分地显而易见，或者通过实施本发明而获得。
根据本发明的一个方面，通过使用在电池中积聚的电能旋转马达而驱动电动自行车的电动自行车控制方法包括：当从停止状态起动电动自行车时接收由使用者输入的加速指令值来加速电动自行车；将输入的加速指令值与参考值进行比较；以及改变马达的速度梯度，使得当输入的加速指令值大于参考值时，速度梯度比目标速度梯度更加平缓。
基于使用者改变的转把打开度或使用者改变的脚踏转矩而确定输入的加速指令值。
目标速度梯度可以对应于输入加速指令值。也就是，当输入的加速指令值大于参考值时，马达的速度梯度可以改变以使速度梯度比对应于输入的加速指令值的目标速度梯度更平缓。
可以改变马达的速度梯度，以使当输入的加速指令值仍然进一步大于参考值时，速度梯度仍然比目标速度梯度进一步更平缓。
根据本发明的另一方面，通过使用在电池中积聚的电能旋转马达而驱动电动自行车的电动自行车控制方法包括：当从停止状态起动电动自行车时接收由使用者输入的加速指令值来加速电动自行车；将输入的加速指令值与参考值进行比较；以及当输入的加速指令值大于参考值时，延长使马达的旋转速度达到目标速度所需的时间。
基于使用者改变的转把打开度或使用者改变的脚踏转矩而确定输入的加速指令值。
当输入的加速指令值仍然进一步大于参考值时，可以仍然进一步延长使马达的旋转速度达到目标速度所需的时间。
目标速度可以对应于输入的加速指令值，当输入的加速指令值仍然进一步大于参考值时，可以仍然进一步延长使马达的旋转速度达到对应于输入的加速指令值的目标速度所需的时间。
根据本发明的另一方面，电动自行车包括：根据脚踏旋转而产生电能的发电机；积聚由发电机产生的电能的电池；通过电池积聚的电能而被驱动的马达；驱动马达的马达驱动器；接收使用者输入的加速指令值的输入单元；以及电子控制单元，当电动自行车从停止状态起动时该电子控制单元比较通过输入单元输入的加速指令值与参考值，并控制马达驱动器使得当输入的加速指令值大于参考值时，延长使马达旋转速度达到目标速度所需的时间。
输入单元可以包括：转把打开度传感器，用于检测设置在电动自行车车把处的转把的打开度；或者脚踏转矩传感器，用于检测当使用者踩脚踏时产生的脚踏转矩。
电子控制单元可以包括：比较器，用于比较输入的加速指令值与参考值；突然起动确定器，用于当输入的加速指令值大于参考值时基于比较结果，确定将会发生突然起动；以及突然起动阻止器，用于当通过突然起动确定器确定会发生突然起动时，输出马达控制信号从而延长使马达旋转速度达到目标速度所需时间。
当输入的加速指令值仍然进一步大于参考值时，电子控制单元可以控制马达驱动器，以仍然进一步延长使马达旋转速度达到目标速度所需的时间。
根据本发明的另一方面，电动自行车包括：根据脚踏旋转而产生电能的发电机；积聚由发电机产生的电能的电池；通过电池积聚的电能而被驱动的马达；驱动马达的马达驱动器；接收使用者输入的加速指令值的输入单元；以及电子控制单元，当电动自行车从停止状态起动时该电子控制单元比较通过输入单元输入的加速指令值与参考值，并控制马达驱动器使得马达的速度梯度比目标速度梯度更加平缓。
附图说明
结合附图，本发明的这些和/或其他方面从实施例的下述说明会显而易见并更容易理解，其中：
图1是阐释根据本发明示意实施例的电动自行车的透视图；
图2是阐释根据本发明实施例的电动自行车控制构造的框图；
图3是阐释根据本发明实施例的电动自行车中的电子控制单元构造的框图；
图4是曲线图，解释使马达的旋转速度达到目标速度所需时间的变化，用于阻止根据本发明的实施例的电动自行车突然起动；以及
图5是解释根据本发明所阐释实施例的当从停止状态起动电动自行车时阻止突然起动的流程图。
具体实施方式
现在详细参考本发明的实施例，在附图中阐释了这些实施例的示例。提供这些实施例以使本公开内容是彻底和完整的，并能够完全将本发明的精神和范围传输给本领域的那些技术人员。也可以提供其他实施例。为了说明清楚，从附图中省略了除了构成本发明必要特征的元件的组成元件。在附图中，为了清楚和方便阐释，可以夸大组成元件的宽度、长度和厚度。自始至终，相同的元件具有相同的参考标记。
图1是阐释根据本发明示意实施例的电动自行车的透视图。
参考图1，电动自行车包括：前车架10，后车架20和车座架30。
前车架10和后车架20通过铰链轴枢转地连接至铰链板11。铰链板11被安装成围绕铰链轴在向前和向后方向上可枢转。
车把立杆14连接至前车架10的一端。前车轮12和车把13连接至车把立杆14。
车把13包括：连接至车把立杆14下端的车把竖管15，连接至车把立杆14的车把杆16，以及分别安装在车把杆16相对端部处的车把握把17。车把13还包括接收使用者输入的加速指令的转把18。
提供车把竖管15从而调整车把13水平。提供车把杆16从而使电动自行车转向。在车把握把17中的一个处提供界面装置50，不仅向使用者显示电动自行车的状态，而且还将来自使用者的指令传输至电子控制单元40，这稍后会描述。界面装置50电气连接至电子控制单元40。转把18可具有使用者可操作的控制杆形式。当使用者旋转转把18时，转把18输出表示转把18的旋转度的信号。类似于普通转把，转把18可以检测配置在其中的转把阀的打开度，以及输出表示所检测的打开度的信号。
前车轮12在车把立杆14一侧可旋转地连接至车把立杆14的下端。根据本发明的实施例，当从电动自行车后侧观察时，前车轮12可以在车把立杆14的右侧连接至车把立杆14的下端。可选择地，车把立杆14可以具有叉形状，并且前车轮12可以安装至叉形状的车把立杆14，如在传统自行车中一样。
在后车架20一端提供发电机21。脚踏22可旋转地安装至发电机21的相对侧。当脚踏22被旋转时，脚踏22产生旋转力，并通过发电机21转换成电能。来自发电机21的电能可以积聚在电池23中，这稍后会描述。
后车轮24在后车架20的左侧处安装至后车架20的另一端。尽管没有显示，后车架20可以具有叉形状，并且后车轮24可以安装至叉形状的后车架20，如在传统自行车中一样。
马达25被安装至后车轮24，从而旋转后车轮24，且因此向前移动自行车。变速器可以安装至马达25从而根据使用者对界面装置50的操作改变后车轮24的旋转速度。
积聚来自发电机21的电能的电池23与电子控制单元40一起安装在后车架20中。电池23还可以安装在前车架10中。
后车架20在其一侧处连接至座管26的后部。后车架20和座管26可以是一体的。
车座架30连接至后车架20。使用者坐在其上的车座31被安装至车座架30的一端。
图2是阐释根据本发明实施例的电动自行车的控制构造的框图。
参考图2，电动自行车包括：电子控制单元40，界面装置50，输入单元60，以及马达驱动器70。
界面装置50不仅向使用者显示电动自行车的状态，还将使用者通过按钮输入的指令传输至电子控制单元40。
输入单元60适于接收使用者输入的加速指令。输入单元60包括：转把打开度传感器61和脚踏转矩传感器62。
转把打开度传感器61检测转把18的转把打开度。当为了加速使用者旋转转把18时，转把打开度传感器61根据转把18的旋转度检测转把打开度。该转把打开度对应于来自马达的输出。
转把打开度传感器61可以包括设置在转把18内的转把位置传感器。转把位置传感器被安装至转把18的转把主体，从而将转把阀的打开度转换成电信号。表示由转把打开度传感器61检测的转把打开度的信号被传输至电子控制单元40。
脚踏转矩传感器61可以包括设置在后车架20的脚踏轴上的转矩传感器。转矩传感器检测用于旋转脚踏22的力，也就是脚踏转矩。表示由脚踏转矩传感器61检测的脚踏转矩的信号被传输至电子控制单元40。
马达驱动器70通过改变马达25的极数或者改变供给马达25的电功率频率而调整马达25的旋转速度。
电子控制单元40接收由使用者输入的加速指令值，该值对应于由转把打开度传感器61检测的转把打开度；或者接收由使用者输入的加速指令值，该值对应于由脚踏转矩传感器62检测的脚踏转矩。电子控制单元40然后将输入的加速指令值与预定的参考值进行比较。基于比较结果，当估计到将会发生电动自行车的突然起动时，电子控制单元40延长使马达25旋转速度达到目标速度所需的时间。例如，电子控制单元40降低马达25的速度梯度，从而比对应于目标旋转速度的速度梯度更平缓。因为马达25的速度梯度在这种情况中变得更平缓，电动自行车慢慢起动。
图3是示意性阐释根据本发明实施例的电动自行车中的电子控制单元的构造的框图。
参考图3，电子控制单元40包括：比较器41，突然起动确定器，以及突然起动阻止器43。
比较器41将加速指令值与参考值进行比较，并将比较结果传输至突然起动确定器42。
基于比较器41传输的比较结果，突然起动确定器42确定是突然起动或正常起动。
也就是，基于比较结果，当确定加速指令值小于参考值时，确定电动自行车将正常起动。
根据由突然起动确定器42执行的确定结果和由使用者输入的加速指令值，突然起动阻止器43调整使马达25旋转速度达到目标速度所需的时间。
也就是，基于突然起动确定器42的确定结果，当确定会发生突然起动时，突然起动阻止器43输出马达控制信号，从而延长使马达25的旋转速度达到对应于加速指令值的目标速度的时间，以使该时间大于对应于加速指令值的参考时间。根据马达控制信号，马达25的速度梯度变得比目标速度梯度更加平缓。结果是，电动自行车会慢慢地起动而不会突然起动。
另一方面，基于突然起动确定器42的确定结果，当确定会发生正常起动时，突然起动阻止器43输出马达控制信号，从而固定使马达25的旋转速度达到对应于加速指令值的目标速度所需的时间，以使该时间等于对应于加速指令值的参考时间。
图4是曲线图，解释使马达的旋转速度达到目标速度所需时间的变化，用于阻止根据本发明的实施例的电动自行车突然起动。
参考图4，在曲线图中的横轴表示时间，且曲线图中的纵轴表示马达速度。
在曲线图中的马达速度梯度S1表示梯度，沿着该梯度，马达25的旋转速度在参考时间t1内，达到对应于由使用者输入的加速指令值的目标速度Vt。
在曲线图中的马达速度梯度S2表示梯度，沿着该梯度在长于参考时间t1的参考时间t2内，马达25的旋转速度达到对应于由使用者输入的加速指令值的目标速度Vt。
当从其停止状态启动电动自行车时，预计会发生突然起动时，马达速度梯度从S1变化至S2，从而阻止电动自行车的突然起动。
根据本发明所阐释的实施例，结合例如使用者旋转转把从而输入作为加速指令的转把打开度的情况，给出电动自行车的下面说明。
图5是解释根据本发明所阐释实施例的当从停止状态起动电动自行车时阻止突然起动的流程图。
参考图5，电子控制单元40通过转把打开度传感器61检测转把打开度（100）。
在检测转把打开度后，电子控制单元40将被检测的转把打开度A与预定值Aref比较，从而确定转把打开度A是否大于预定值Aref。
基于在操作110中执行的确定结果，当确定被检测的转把打开度A小于预定值Aref时，确定电动自行车会正常起动而没有突然起动。因此，在这种情况中，使马达25的旋转速度达到对应于被检测的转把打开度A的目标速度所需的时间t1被固定（120）。然后，控制马达旋转梯度，以使马达25的旋转速度在时间t1内达到对应于转把打开度A的目标速度（140）。
另一方面，基于在操作110中执行的确定结果，当确定被检测的转把打开度A等于或大于预定值Aref时，确定电动自行车会突然起动。因此，在这种情况中，使马达25的旋转速度达到对应于被检测的转把打开度A的目标速度所需的时间从t1变化至t2（130）。然后，控制马达旋转速度梯度，以使在时间t2内马达25的旋转速度达到对应于转把打开度A的目标速度（140）。结果是，因为马达25的速度梯度从S1变化至S2，变得平缓，所以电动自行车会慢慢起动而没有突然起动。
从上述说明显而易见，根据本发明的一个方面，当使用者从停止状态起动电动自行车时，当使用者过分快地加速电动自行车时，通过改变使马达旋转速度达到目标速度所需的时间能够阻止突然起动。因此，能够获得提高的骑车感觉。此外，可以确保防备突然起动的安全。
尽管已经显示和描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员会理解在不偏离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行修改，本发明的范围由权利要求和其等同物限定。

Claims (8)

1.一种电动自行车的控制方法，用于通过使用在电池中积聚的电能旋转马达而驱动电动自行车该，包括：
当从停止状态起动所述电动自行车时接收由使用者输入的加速指令值来加速所述电动自行车；
将输入的所述加速指令值与参考值进行比较；以及
当所述输入的加速指令值大于所述参考值时，延长使马达的旋转速度达到目标速度所需的时间。
2.如权利要求1所述的控制方法，其中，基于由使用者改变的转把打开度或者由使用者改变的踏板转矩而确定所述输入加速指令值。
3.如权利要求1或2所述的控制方法，其中，当所述输入加速指令值仍然进一步大于所述参考值时，仍然进一步延长使所述马达的旋转速度达到所述目标速度所需的时间。
4.如权利要求1或2所述的控制方法，其中，所述目标速度对应于输入加速指令值，以及当所述输入的加速指令值仍然进一步大于所述参考值时，仍然进一步延长使所述马达的旋转速度达到对应于所述输入的加速指令值的目标速度所需的时间。
5.一种电动自行车，包括：
根据踏板旋转产生电能的发电机；
积聚由所述发电机产生的电能的电池；
通过由所述电池积聚的电能而被驱动的马达；
驱动所述马达的马达驱动器；
接收由使用者输入的加速指令值的输入单元；以及
电子控制单元，当电动自行车从停止状态起动时所述电子控制单元比较通过所述输入单元输入的加速指令值与参考值，并控制所述马达驱动器使得当所述输入的加速指令值大于所述参考值时，延长使所述马达的旋转速度达到目标速度所需的时间。
6.如权利要求5所述的电动自行车，其中，所述输入单元包括转把打开度传感器或者踏板转矩传感器，所述转把打开度传感器检测设置在所述电动自行车车把处的转把的转把打开度，所述踏板转矩传感器检测当使用者踩踏板时的踏板转矩。
7.如权利要求5或6所述的电动自行车，其中，所述电子控制单元包括：比较所述输入的加速指令值与参考值的比较器；突然起动确定器，基于比较结果，当所述输入的加速指令值大于所述参考值时确定将会发生突然起动；以及突然起动阻止器，当所述突然起动确定器确定会发生突然起动时，输出马达控制信号从而延长使马达旋转速度达到目标速度所需时间。
8.如权利要求5至7中任意一项所述的电动自行车，其中，所述电子控制单元控制所述马达驱动器，使得当所述输入的加速指令值仍然进一步大于所述参考值时，仍然进一步延长使所述马达的旋转速度达到所述目标速度所需的时间。
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