四輪電動車的智能控制方法與流程
2023-06-15 02:57:36
本發明涉及電動車技術領域，尤其涉及一種四輪電動車的智能控制方法。
背景技術：
汽車保有量的不斷攀升引發了一系列問題。大多數汽車燃燒汽油、柴油、天然氣等化石燃料，地球上化石燃料的儲量是有限的，數量巨大且不斷增加的汽車數量使能源危機日益嚴重。傳統汽車的重量一般1500kg左右，有效載荷只有100kg左右，大部分能源浪費在無效載荷上，造成了嚴重的能源浪費。另外，傳統汽車體積龐大，一般汽車佔地面積約10平方米，汽車數量的增長使得交通擁塞和停車位緊張的問題越來越嚴重。
電動車受到越來越多消費者的歡迎。電動車價格比傳統汽車低，用於電動車充電的費用也比汽車加油的費用低；電動車靈活小巧，在非機動車道行駛，一般不會遇到交通堵塞，也更容易找到停車位；電動車沒有尾氣排放，不會汙染環境。
近年來，隨著四輪電動自行車行業的發展，其功能也越來越多樣化，對於單踏板、無手剎的四輪電動車在駐坡容易出現溜車現象，具有較高的安全隱患。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：為了解決現有的單踏板、無手剎的四輪電動車在駐坡容易出現溜車現象的問題，本發明提供了一種四輪電動車的智能控制方法來解決上述問題。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種四輪電動車的智能控制方法，包括以下步驟：
S1、車輛控制器採集踏板的位置並計算踏板的位置變速，將踏板的全部行程從低到高依次分為機械剎車區、變速區和電子剎車區；
S2、車輛控制器檢測車速，當踏板的位置在最高位並且到達最高位時的位置變速大於等於停車閾值時，車輛控制器判斷駕駛員的駕駛意圖為停車，然後當車速小於等於停車速度閾值時，車輛控制器關閉電磁剎的電源，使電磁剎將電機鎖住；
S3、當車速為零，並且踏板的位置從最高處到達最低處再以小於或等於啟動閾值的位置變速抬起時，車輛控制器判斷駕駛員的駕駛意圖為啟動車輛，車輛控制器打開電磁剎的電源，使電磁剎鬆開電機。
作為優選，還包括步驟S4、車輛控制器通過加速度傳感器獲取坡道傾角，並判斷出車輛的行駛狀態；
在所述步驟S2中，所述停車速度閾值包括平地速度閾值、上坡速度閾值和下坡速度閾值，所述下坡速度閾值≥上坡速度閾值>平地速度閾值≥0；
如果車輛控制器判斷車輛的行駛狀態為平地行駛並且駕駛員意圖停車，那麼當車速小於等於平地速度閾值時，車輛控制器關閉電磁剎的電源，使電磁剎將電機鎖住；
如果車輛控制器判斷車輛的行駛狀態為上坡行駛並且駕駛員意圖停車，那麼當車速小於等於上坡速度閾值時，車輛控制器關閉電磁剎的電源，使電磁剎將電機鎖住；
如果車輛控制器判斷車輛的行駛狀態為下坡行駛並且駕駛員意圖停車，那麼當車速小於等於下坡速度閾值時，車輛控制器關閉電磁剎的電源，使電磁剎將電機鎖住。
作為優選，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器，所述三軸加速度傳感器的x軸的正方向為電動車的正前方，當電動車停在水平地面上時，所述所述三軸加速度傳感器的z軸豎直朝上，y軸在水平面內垂直於x軸；
在所述步驟S4中，所述車輛控制器讀取所述三軸加速度傳感器的x軸數據、x軸數據和z軸數據，然後對它們進行處理得到坡道傾角；
如果坡道傾角為0，則判斷車輛的行駛狀態為平地行駛；如果坡道傾角為正，則判斷車輛的行駛狀態為上坡行駛；如果坡道傾角為負，則判斷車輛的行駛狀態為下坡行駛。
作為優選，還包括步驟S5、所述車輛控制器根據坡道傾角判斷車輛的駐車狀態；
在所述步驟S3中，當車輛的駐車狀態為平地駐車，踏板抬起到機械剎車區的1/2高度處，車輛控制器打開電磁剎的電源，使電磁剎鬆開電機；
當車輛的駐車狀態為上坡駐車，踏板抬起到變速區時，車輛控制器打開電磁剎的電源，使電磁剎鬆開電機；
當車輛的駐車狀態為下坡駐車，踏板抬起到機械剎車區的1/4高度處，車輛控制器打開電磁剎的電源，使電磁剎鬆開電機。
作為優選，還包括步驟S6，車輛控制器打開電磁剎或關閉電磁剎時發出語音提示信號。
本發明的有益效果是，這種四輪電動車的智能控制方法藉助加速度傳感器及電磁剎，實現單踏板、無手剎的電動車在坡道駐車和起步，用電磁剎替代傳統手剎，剎車功能更隱蔽，且可根據車速自動剎車；車輛可根據停車位置坡度大小，有效駐坡，有效避免溜車帶來的安全隱患。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的四輪電動車的智能控制方法的最優實施例的流程圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。相反，本發明的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵範圍內的所有變化、修改和等同物。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。此外，在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用於實現特定邏輯功能或過程的步驟的可執行指令的代碼的模塊、片段或部分，並且本發明的優選實施方式的範圍包括另外的實現，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執行功能，這應被本發明的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。
公開號為CN104554199A，公開日為2015.4.29的中國專利公開了一種電動車輛的單踏板速度控制系統，包括速度控制踏板、踏板位置傳感器、速度控制器、制動閥和復位彈簧；只用一個踏板實現電動車輛的啟動、加速、勻速行駛、減速和制動過程；踏板行程分為兩個區域，位於上部的區域為速度調節區，位於下部的區域為制動區，踏板位於制動區時，踏板通過連杆直接將踩踏力作用在制動閥上，踏板位於速度調節區時，踏板與制動閥分離。踏板初始位置位於速度調節區的頂端，當用腳踩壓踏板時，踏板逐漸向制動區移動，當完全鬆開踏板時，踏板恢復到初始位置。這種電動車輛的單踏板速度控制系統用一個速度控制踏板代替傳統車輛控制的油門和剎車踏板，速度控制器根據施加在踏板上的操作自動完成啟動、電機轉速調節和制動，降低了駕駛電動車輛的複雜度，杜絕了誤操作的可能性，便於快速掌握駕駛技術。
而本發明中採用的也是單踏板，而且將踏板的形成從低到高依次分為機械剎車區、變速區和電子剎車區，具體的可以是0~10%的行程為機械剎車區，10~90%的行程為變速區，90~100%的行程為電子剎車區，踏板與液壓制動器連接，液壓制動器作為機械剎，當踏板位於機械剎車區時，液壓制動器制動剎車盤；變速區為提供動力和保持速度的區域，電子剎車區是啟動電子剎的區域，電子剎是車輛控制器控制電機控制器輸出反向電流，讓電機產生與輪胎滾動方向相反的磁力轉矩，制動輪胎。由於這種電動車沒有手剎，所以坡道駐車時容易溜車，本發明中採用電磁剎取代手剎，電磁剎安裝在電機軸上，採用48v供電，電磁剎的供電源受車輛控制器控制；通電狀態下，電磁剎鬆開，車輛可行駛，斷電狀態下，電磁剎鎖住電機軸，車輛無法行駛。
如圖1所示，本發明提供了一種四輪電動車的智能控制方法，包括以下步驟：
S1、車輛控制器採集踏板的位置並計算踏板的位置變速；踏板上固定有一個磁鐵，在磁鐵的磁力線範圍內設置有一個霍爾傳感器，當踏板的位置發生變化時，磁鐵產生的磁場也會發生變化，車輛控制器與霍爾傳感器連接並且它的數據就可以計算出踏板的位置，在獲取位置的同時記錄踏板在此位置上的時刻，踏板兩點位置之間的差值除以兩點之間的時刻差就可以得到踏板的位置變速；踏板的全部行程從低到高依次分為機械剎車區、變速區和電子剎車區；
S2、車輛控制器檢測車速，此電動車的電機為無刷直流電機，自帶霍爾傳感器，它與車輛控制器連接，將檢測到的電機轉子的轉速傳輸至車輛控制器，車輛控制器就可以計算出車速；當踏板的位置在最高位並且到達最高位時的位置變速大於等於停車閾值時，車輛控制器判斷駕駛員的駕駛意圖為停車，然後當車速小於等於停車速度閾值時，車輛控制器關閉電磁剎的電源，使電磁剎將電機鎖住；與此對應的實際場景是駕駛員想要停車時，將腳迅速抬起，由於彈簧的回力，踏板較快達到最高位，（技術員可以對踏板進行測試，得到停車閾值，）由於最後的區域是電子剎車區，車速會下降至停車速度閾值，此時電磁剎斷電，將電機鎖住；
以上是駐車過程，下面是電動車的啟動過程：S3、當車速為零，並且踏板的位置從最高處到達最低處再以小於或等於啟動閾值的位置變速抬起時，車輛控制器判斷駕駛員的駕駛意圖為啟動車輛，車輛控制器打開電磁剎的電源，使電磁剎鬆開電機。與此對應的實際場景是駕駛員想要啟動車輛時，將踏板踩到底，然後緩慢抬起，抬起速度小於或等於啟動閾值時，電磁剎通電，釋放電機。
車輛的行駛狀態分為上坡、平地行駛和下坡，這次的上坡和下坡只考慮坡道在車輛前後方向上的傾斜，車頭水平朝上為上坡，水平朝下為下坡，為了在這種三種行駛狀態下駐車，還包括步驟S4、車輛控制器通過加速度傳感器獲取坡道傾角，並判斷出車輛的行駛狀態；
在步驟S2中，停車速度閾值包括平地速度閾值、上坡速度閾值和下坡速度閾值，由於下坡時，車輛受到重力在前進方向上的分力，具備向前的加速度，所以應該在車速降為0前啟動電磁剎，否則車輛在停止後會向前移動一端距離；而上坡時，車輛受到重力在後退方向上的分力，具備向後的加速度，所以應該在車速降為0前啟動電磁剎，否則車輛在停止後會向後移動一端距離，但向後的加速度與車的動力方向相反，所以優選下坡速度閾值≥上坡速度閾值>平地速度閾值≥0；
如果車輛控制器判斷車輛的行駛狀態為平地行駛並且駕駛員意圖停車，那麼當車速小於等於平地速度閾值時，車輛控制器關閉電磁剎的電源，使電磁剎將電機鎖住；
如果車輛控制器判斷車輛的行駛狀態為上坡行駛並且駕駛員意圖停車，那麼當車速小於等於上坡速度閾值時，車輛控制器關閉電磁剎的電源，使電磁剎將電機鎖住；
如果車輛控制器判斷車輛的行駛狀態為下坡行駛並且駕駛員意圖停車，那麼當車速小於等於下坡速度閾值時，車輛控制器關閉電磁剎的電源，使電磁剎將電機鎖住。
加速度傳感器為三軸加速度傳感器，三軸加速度傳感器的x軸的正方向為電動車的正前方，當電動車停在水平地面上時，三軸加速度傳感器的z軸豎直朝上，y軸在水平面內垂直於x軸；
在步驟S4中，車輛控制器讀取三軸加速度傳感器的x軸數據、x軸數據和z軸數據，然後對它們進行處理得到坡道傾角；
如果坡道傾角為0，則判斷車輛的行駛狀態為平地行駛；如果坡道傾角為正，則判斷車輛的行駛狀態為上坡行駛；如果坡道傾角為負，則判斷車輛的行駛狀態為下坡行駛。
車輛的駐車狀態分為平地駐車、上坡駐車和下坡駐車；還包括步驟S5、車輛控制器根據坡道傾角判斷車輛的駐車狀態；
在步驟S3中，當車輛的駐車狀態為平地駐車，踏板抬起到機械剎車區的1/2高度處，車輛控制器打開電磁剎的電源，使電磁剎鬆開電機；
當車輛的駐車狀態為上坡駐車，踏板抬起到變速區時，車輛控制器打開電磁剎的電源，使電磁剎鬆開電機；如果在機械剎車區就鬆開電機，車輛很容易出現溜車的現象
當車輛的駐車狀態為下坡駐車，踏板抬起到機械剎車區的1/4高度處，車輛控制器打開電磁剎的電源，使電磁剎鬆開電機；下坡時，儘早鬆開電磁剎，讓駕駛員通過機械剎去控制車輛，較為安全。
另外還包括步驟S6，車輛控制器打開電磁剎或關閉電磁剎時發出語音提示信號；車輛控制器與聲音處理晶片連接，聲音處理晶片連接有揚聲器，通過揚聲器播放語音。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對所述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。