專利名稱:恒功率控制電動(dòng)車柔性助力模式及基于該模式的助力控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車的助力模式，及基于該模式的助力控制方法。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上的電動(dòng)車“助力”方案大體上有兩種第一種是具有力學(xué)傳感器的“測(cè)力型”PAS系統(tǒng)，這種電動(dòng)自行車對(duì)人力腳踏的力量大小進(jìn)行測(cè)試，電力輸出功率依據(jù)人力的大小來決定，停止腳踏，電機(jī)就停止工作，沒有全電轉(zhuǎn)把工作方式。該類產(chǎn)品以日本雅馬哈公司智能電動(dòng)助力車為代表，在騎行過程中需要全程人力助力，在中國市場(chǎng)不受歡迎。第二種是簡化的“測(cè)速型”助力系統(tǒng)，“轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器”安裝于腳踏中軸，腳踏轉(zhuǎn)動(dòng)后啟動(dòng)電機(jī)，同時(shí)保留轉(zhuǎn)把電動(dòng)工作方式。對(duì)比以上兩種助力方式，前者的優(yōu)點(diǎn)是可以起到節(jié)電和延長行駛里程的作用，缺點(diǎn)是太過于“剛性”，消費(fèi)者對(duì)“必須人力腳踏”的限制性規(guī)定感到不滿，取消轉(zhuǎn)把電動(dòng)功能使得產(chǎn)品不被多數(shù)消費(fèi)者所接受，同時(shí)，過分復(fù)雜的測(cè)力系統(tǒng)也大大提高了技術(shù)復(fù)雜性和制造成本；第二種模式相對(duì)簡單，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)“腳踏轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)”，人力助力往往處于“空踩”或“超負(fù)荷”狀態(tài)，因此也就無法真正實(shí)現(xiàn)“節(jié)電”和“延長續(xù)行里程”的作用，用戶被迫選擇轉(zhuǎn)把電動(dòng)騎行，所謂的助力功能成為沒有實(shí)際意義的技術(shù)功能。
國內(nèi)使用電動(dòng)自行車目前多為全電動(dòng)模式，原因主要是國內(nèi)用戶大多將其作為主要的個(gè)人交通工具使用，追求速度和運(yùn)載能力?，F(xiàn)有的助力模式以日本雅馬哈公司PAS比例助力模式為主，需要人力全程助力，并不適合將電動(dòng)車作為主要交通工具、行駛距離較長(單程10～30km)的國內(nèi)用戶，更不適合體力較弱、耐力較差的健身型用戶。同時(shí)，PAS助力模式電動(dòng)自行車的制造成本和售價(jià)較高也是限制其大規(guī)模推廣的主要障礙。
采用中軸測(cè)速的簡易助力電動(dòng)自行車由于助力效率低下、不能實(shí)現(xiàn)有效助力，無法成為市場(chǎng)的主流。
全電動(dòng)模式工作的電動(dòng)自行車，耗電較多，為保證必要的行駛里程，只有增大電池的容量。由于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整車重量有嚴(yán)格限制，電池容量不可能無限制增大，因而部分消費(fèi)者對(duì)較長行駛里程的要求將會(huì)受到限制。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種恒功率控制電動(dòng)車柔性助力模式及基于該模式的助力控制方法，使用戶通過強(qiáng)度自主控制的腳踩助力既運(yùn)動(dòng)健身又延長電池里程成為可能；同時(shí)，通過合適的助力模式的應(yīng)用，使電池充放電次數(shù)大幅減少，有效延長電池的服役壽命，降低消費(fèi)者電動(dòng)車消費(fèi)者使用成本。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明恒功率控制電動(dòng)車柔性助力模式的特征是在整個(gè)助力行駛過程中，通過電動(dòng)車控制器提供給電機(jī)的為恒定功率，所述恒定功率為電機(jī)額定速度下正常行駛所需功率的30-60％。
本發(fā)明基于上述柔性助力模式的助力控制方法的特點(diǎn)是啟動(dòng)之后，當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于助力模式啟動(dòng)門限值，手把加電時(shí)間超過助力模式啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間并回位，由控制器為電機(jī)提供恒定功率，進(jìn)入柔性助力模式；在柔性助力模式下，控制轉(zhuǎn)把加速即退出此模式，隨后，根據(jù)轉(zhuǎn)把位置控制器提供相應(yīng)的功率；在柔性助力模式下，當(dāng)車速小于助力模式啟動(dòng)門限值，或者剎車時(shí)，控制器通過速度檢測(cè)和剎車信號(hào)的檢測(cè)退出助力模式。
本發(fā)明助力控制方法的特點(diǎn)也在于所述助力模式啟動(dòng)門限值為每小時(shí)2-4公里，助力模式啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間為3-5秒。
從驅(qū)動(dòng)力矩角度分析，電機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力矩為M1，人力助力為M2，實(shí)際電動(dòng)自行車行駛所需力矩為M＝M1+M2。根據(jù)這一等式，本發(fā)明體現(xiàn)出柔性助力。
1、在電機(jī)輸入恒功率條件下，根據(jù)電機(jī)速度的不同，其輸出力矩高速時(shí)在1N·m，而低速時(shí)可達(dá)10N·m，在很寬的范圍內(nèi)提供電動(dòng)助力，其變化是平穩(wěn)而連續(xù)的，因而電機(jī)助力是柔性的。
2、由于電機(jī)提供的助力M1始終存在，不依賴人力助力，因此騎行者可根據(jù)自己的體力狀況，提供合適的助力M2，而且無需全程提供M2。也就是可以在任意時(shí)間段提供任意大小的人力助力，因而人力助力是柔性的。
3、在M1+M2＝M不超過電動(dòng)自行車行駛極限的條件下，電助力和人力助力都是有效平滑相加的，其合力也是柔性助力，沒有突變。
通過電動(dòng)車控制器來實(shí)現(xiàn)柔性助力模式。在騎行過程中，騎行者通過電動(dòng)車轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動(dòng)控制電機(jī)輸出電功率，當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于每小時(shí)3公里后，手把加電時(shí)間超過3秒后回位，控制器提供恒定功率給電機(jī)，進(jìn)入柔性助力模式。
在助力模式下，騎行者通過轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行加速，退出助力模式進(jìn)入全電動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)把位置控制器提供相應(yīng)的功率；在助力模式下，當(dāng)車速小于助力模式啟動(dòng)門限值時(shí)；或者騎行者剎車，控制器檢測(cè)到剎車信號(hào)后，退出助力模式。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、柔性助力模式無需使用復(fù)雜的測(cè)力傳感系統(tǒng)和腳踏轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)，在現(xiàn)有的全電動(dòng)自行車上很容易實(shí)現(xiàn)這一助力功能。
2、柔性助力模式下，無論從交通效能還是運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性均優(yōu)于PAS助力方式。騎行者在柔性助力模式下可以根據(jù)自己的體力狀況，可以在任意時(shí)間段提供任意大小的人力助力，能夠適應(yīng)更加廣泛的人群，吸引更多的人加入到健康、環(huán)保的電動(dòng)自行車用戶群體中來。
3、具有柔性助力模式的電動(dòng)自行車使用戶獲益菲淺。因?yàn)樗械娜硕际切枰m當(dāng)運(yùn)動(dòng)的，用戶柔性助力模式下騎行，得到了運(yùn)動(dòng)的同時(shí)增加了電動(dòng)車的續(xù)行里程，節(jié)約了電池的使用成本。
4、采用柔性助力模式的電動(dòng)自行車以及具有柔性助力功能的全電動(dòng)自行車可以有效避免電池超大電流放電，有利于延長電池壽命。從節(jié)能的角度而言，助力模式下則可以節(jié)省電能；全電動(dòng)啟動(dòng)會(huì)使電池的沖擊電流很大，最為耗電，而這種狀況在城市電動(dòng)車用戶的騎行過程中經(jīng)常發(fā)生。
以下通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明具體實(shí)施方式
本實(shí)施例中恒功率控制電動(dòng)車柔性助力模式是在整個(gè)助力行駛過程中，通過電動(dòng)車控制器提供給電機(jī)的為恒定功率，所述恒定功率為電機(jī)額定速度下正常行駛所需功率的30-60％。
本實(shí)施例中基于恒功率控制電動(dòng)車柔性助力模式的助力控制方法是啟動(dòng)之后，當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于助力模式啟動(dòng)門限值，手把加電時(shí)間超過助力模式啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間并回位，由控制器為電機(jī)提供恒定功率，進(jìn)入柔性助力模式；在柔性助力模式下，控制轉(zhuǎn)把加速即退出此模式，隨后，根據(jù)轉(zhuǎn)把位置控制器提供相應(yīng)的功率；在柔性助力模式下，當(dāng)車速小于助力模式啟動(dòng)門限值，或者剎車時(shí)，控制器通過速度檢測(cè)和剎車信號(hào)的檢測(cè)退出助力模式。
具體實(shí)施中，助力模式啟動(dòng)門限值可以設(shè)定為每小時(shí)2-4公里，助力模式啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間可以設(shè)置為3-5秒。
過大的放電電流會(huì)加速蓄電池壽命衰退。采用柔性助力模式，電動(dòng)車蓄電池的放電電流大幅度減少，顯然有利于延長蓄電池壽命，也為進(jìn)一步采用輕量化的新型電池創(chuàng)造了良好的技術(shù)環(huán)境。采用柔性助力模式的電動(dòng)車，在相同的續(xù)行里程條件下，可以選擇容量小的電池和較小功率的電機(jī)作整車配置，如24V/12Ah及36V/7Ah的電池作為電源配置，這給競爭激烈的電動(dòng)自行車外型設(shè)計(jì)提供了更大空間，既豐富了車種，又降低了成本及銷售價(jià)格，對(duì)商家和用戶都是有益的。
在相同的配置下，本實(shí)施例中的助力模式顯得更加優(yōu)越。一般而言，額定電壓為36V、電池總重量大約為12～14公斤的電動(dòng)自行車，新電池充滿電時(shí)的行駛里程(全電動(dòng)模式)大約為40～60公里；在柔性助力模式下(人無需助力)的行駛里程可以達(dá)到70～90公里，平均時(shí)速大約為每小時(shí)15～20公里；如果輔以腳踏助力提高電動(dòng)車的時(shí)速至每小時(shí)22～25公里，則最大行駛里程可以達(dá)到100公里以上。
附表通用的比例助力模式與柔性(恒功率)助力模式進(jìn)行比較。
權(quán)利要求
1.恒功率控制電動(dòng)車柔性助力模式，其特征是在整個(gè)助力行駛過程中，通過電動(dòng)車控制器提供給電機(jī)的為恒定功率，所述恒定功率為電機(jī)額定速度下正常行駛所需功率的30-60％。
2.基于權(quán)利要求
1所述柔性助力模式的助力控制方法，其特征是啟動(dòng)之后，當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于助力模式啟動(dòng)門限值，手把加電時(shí)間超過助力模式啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間并回位，由控制器為電機(jī)提供恒定功率，進(jìn)入柔性助力模式；在柔性助力模式下，控制轉(zhuǎn)把加速即退出此模式，隨后，根據(jù)轉(zhuǎn)把位置控制器提供相應(yīng)的功率；在柔性助力模式下，當(dāng)車速小于助力模式啟動(dòng)門限值，或者剎車時(shí)，控制器通過速度檢測(cè)和剎車信號(hào)的檢測(cè)退出助力模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的柔性助力模式的助力控制方法，其特征是所述助力模式啟動(dòng)門限值為每小時(shí)2-4公里，助力模式啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間為3-5秒。
專利摘要
恒功率控制電動(dòng)車柔性助力模式及基于該模式的助力控制方法，其特征是在整個(gè)助力行駛過程中，通過電動(dòng)車控制器提供給電機(jī)的為恒定功率，恒定功率為電機(jī)額定速度下正常行駛所需功率的30－60％。本發(fā)明所提供的助力模式使用戶通過強(qiáng)度自主控制的腳踩助力既運(yùn)動(dòng)健身又延長電池里程成為可能；同時(shí)，通過合適的助力模式的應(yīng)用，使電池充放電次數(shù)大幅減少，有效延長電池的服役壽命，降低消費(fèi)者電動(dòng)車消費(fèi)者使用成本。
文檔編號(hào)B62M23/02GK1994783SQ200610156089
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月27日
發(fā)明者何茂彬, 倪捷, 王建國, 胡繼紅, 肖軍 申請(qǐng)人:金華市綠源電動(dòng)車有限公司, 合肥力成電動(dòng)科技有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan