恆功率控制電動車柔性助力模式及基於該模式的助力控制方法
2023-05-29 08:55:26 1
專利名稱：恆功率控制電動車柔性助力模式及基於該模式的助力控制方法
技術領域：
本發明涉及一種電動車的助力模式，及基於該模式的助力控制方法。
背景技術：
目前，市場上的電動車「助力」方案大體上有兩種第一種是具有力學傳感器的「測力型」PAS系統，這種電動自行車對人力腳踏的力量大小進行測試，電力輸出功率依據人力的大小來決定，停止腳踏，電機就停止工作，沒有全電轉把工作方式。該類產品以日本山葉公司智能電動助力車為代表，在騎行過程中需要全程人力助力，在中國市場不受歡迎。第二種是簡化的「測速型」助力系統，「轉動傳感器」安裝於腳踏中軸，腳踏轉動後啟動電機，同時保留轉把電動工作方式。對比以上兩種助力方式，前者的優點是可以起到節電和延長行駛裡程的作用，缺點是太過於「剛性」，消費者對「必須人力腳踏」的限制性規定感到不滿，取消轉把電動功能使得產品不被多數消費者所接受，同時，過分複雜的測力系統也大大提高了技術複雜性和製造成本；第二種模式相對簡單，實質上就是一個「腳踏轉動開關」，人力助力往往處於「空踩」或「超負荷」狀態，因此也就無法真正實現「節電」和「延長續行裡程」的作用，用戶被迫選擇轉把電動騎行，所謂的助力功能成為沒有實際意義的技術功能。
國內使用電動自行車目前多為全電動模式，原因主要是國內用戶大多將其作為主要的個人交通工具使用，追求速度和運載能力。現有的助力模式以日本山葉公司PAS比例助力模式為主，需要人力全程助力，並不適合將電動車作為主要交通工具、行駛距離較長(單程10～30km)的國內用戶，更不適合體力較弱、耐力較差的健身型用戶。同時，PAS助力模式電動自行車的製造成本和售價較高也是限制其大規模推廣的主要障礙。
採用中軸測速的簡易助力電動自行車由於助力效率低下、不能實現有效助力，無法成為市場的主流。
全電動模式工作的電動自行車，耗電較多，為保證必要的行駛裡程，只有增大電池的容量。由於國家相關標準對整車重量有嚴格限制，電池容量不可能無限制增大，因而部分消費者對較長行駛裡程的要求將會受到限制。
發明內容
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種恆功率控制電動車柔性助力模式及基於該模式的助力控制方法，使用戶通過強度自主控制的腳踩助力既運動健身又延長電池裡程成為可能；同時，通過合適的助力模式的應用，使電池充放電次數大幅減少，有效延長電池的服役壽命，降低消費者電動車消費者使用成本。
本發明解決技術問題所採用的技術方案是本發明恆功率控制電動車柔性助力模式的特徵是在整個助力行駛過程中，通過電動車控制器提供給電機的為恆定功率，所述恆定功率為電機額定速度下正常行駛所需功率的30-60％。
本發明基於上述柔性助力模式的助力控制方法的特點是啟動之後，當電機運轉速度大於助力模式啟動門限值，手把加電時間超過助力模式啟動設定時間並回位，由控制器為電機提供恆定功率，進入柔性助力模式；在柔性助力模式下，控制轉把加速即退出此模式，隨後，根據轉把位置控制器提供相應的功率；在柔性助力模式下，當車速小於助力模式啟動門限值，或者剎車時，控制器通過速度檢測和剎車信號的檢測退出助力模式。
本發明助力控制方法的特點也在於所述助力模式啟動門限值為每小時2-4公裡，助力模式啟動設定時間為3-5秒。
從驅動力矩角度分析，電機提供的驅動力矩為M1，人力助力為M2，實際電動自行車行駛所需力矩為M＝M1+M2。根據這一等式，本發明體現出柔性助力。
1、在電機輸入恆功率條件下，根據電機速度的不同，其輸出力矩高速時在1N·m，而低速時可達10N·m，在很寬的範圍內提供電動助力，其變化是平穩而連續的，因而電機助力是柔性的。
2、由於電機提供的助力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。
通過電動車控制器來實現柔性助力模式。在騎行過程中，騎行者通過電動車轉把轉動控制電機輸出電功率，當電機運轉速度大於每小時3公裡後，手把加電時間超過3秒後回位，控制器提供恆定功率給電機，進入柔性助力模式。
在助力模式下，騎行者通過轉把轉動進行加速，退出助力模式進入全電動運行，此時根據轉把位置控制器提供相應的功率；在助力模式下，當車速小於助力模式啟動門限值時；或者騎行者剎車，控制器檢測到剎車信號後，退出助力模式。
與已有技術相比，本發明的有益效果體現在1、柔性助力模式無需使用複雜的測力傳感系統和腳踏轉動開關，在現有的全電動自行車上很容易實現這一助力功能。
2、柔性助力模式下，無論從交通效能還是運動適應性均優於PAS助力方式。騎行者在柔性助力模式下可以根據自己的體力狀況，可以在任意時間段提供任意大小的人力助力，能夠適應更加廣泛的人群，吸引更多的人加入到健康、環保的電動自行車用戶群體中來。
3、具有柔性助力模式的電動自行車使用戶獲益菲淺。因為所有的人都是需要適當運動的，用戶柔性助力模式下騎行，得到了運動的同時增加了電動車的續行裡程，節約了電池的使用成本。
4、採用柔性助力模式的電動自行車以及具有柔性助力功能的全電動自行車可以有效避免電池超大電流放電，有利於延長電池壽命。從節能的角度而言，助力模式下則可以節省電能；全電動啟動會使電池的衝擊電流很大，最為耗電，而這種狀況在城市電動車用戶的騎行過程中經常發生。
以下通過具體實施方式
對本發明作進一步說明具體實施方式
本實施例中恆功率控制電動車柔性助力模式是在整個助力行駛過程中，通過電動車控制器提供給電機的為恆定功率，所述恆定功率為電機額定速度下正常行駛所需功率的30-60％。
本實施例中基於恆功率控制電動車柔性助力模式的助力控制方法是啟動之後，當電機運轉速度大於助力模式啟動門限值，手把加電時間超過助力模式啟動設定時間並回位，由控制器為電機提供恆定功率，進入柔性助力模式；在柔性助力模式下，控制轉把加速即退出此模式，隨後，根據轉把位置控制器提供相應的功率；在柔性助力模式下，當車速小於助力模式啟動門限值，或者剎車時，控制器通過速度檢測和剎車信號的檢測退出助力模式。
具體實施中，助力模式啟動門限值可以設定為每小時2-4公裡，助力模式啟動設定時間可以設置為3-5秒。
過大的放電電流會加速蓄電池壽命衰退。採用柔性助力模式，電動車蓄電池的放電電流大幅度減少，顯然有利於延長蓄電池壽命，也為進一步採用輕量化的新型電池創造了良好的技術環境。採用柔性助力模式的電動車，在相同的續行裡程條件下，可以選擇容量小的電池和較小功率的電機作整車配置，如24V/12Ah及36V/7Ah的電池作為電源配置，這給競爭激烈的電動自行車外型設計提供了更大空間，既豐富了車種，又降低了成本及銷售價格，對商家和用戶都是有益的。
在相同的配置下，本實施例中的助力模式顯得更加優越。一般而言，額定電壓為36V、電池總重量大約為12～14公斤的電動自行車，新電池充滿電時的行駛裡程(全電動模式)大約為40～60公裡；在柔性助力模式下(人無需助力)的行駛裡程可以達到70～90公裡，平均時速大約為每小時15～20公裡；如果輔以腳踏助力提高電動車的時速至每小時22～25公裡，則最大行駛裡程可以達到100公裡以上。
附表通用的比例助力模式與柔性(恆功率)助力模式進行比較。
權利要求
1.恆功率控制電動車柔性助力模式，其特徵是在整個助力行駛過程中，通過電動車控制器提供給電機的為恆定功率，所述恆定功率為電機額定速度下正常行駛所需功率的30-60％。
2.基於權利要求1所述柔性助力模式的助力控制方法，其特徵是啟動之後，當電機運轉速度大於助力模式啟動門限值，手把加電時間超過助力模式啟動設定時間並回位，由控制器為電機提供恆定功率，進入柔性助力模式；在柔性助力模式下，控制轉把加速即退出此模式，隨後，根據轉把位置控制器提供相應的功率；在柔性助力模式下，當車速小於助力模式啟動門限值，或者剎車時，控制器通過速度檢測和剎車信號的檢測退出助力模式。
3.根據權利要求2所述的柔性助力模式的助力控制方法，其特徵是所述助力模式啟動門限值為每小時2-4公裡，助力模式啟動設定時間為3-5秒。
全文摘要
恆功率控制電動車柔性助力模式及基於該模式的助力控制方法，其特徵是在整個助力行駛過程中，通過電動車控制器提供給電機的為恆定功率，恆定功率為電機額定速度下正常行駛所需功率的30－60％。本發明所提供的助力模式使用戶通過強度自主控制的腳踩助力既運動健身又延長電池裡程成為可能；同時，通過合適的助力模式的應用，使電池充放電次數大幅減少，有效延長電池的服役壽命，降低消費者電動車消費者使用成本。
文檔編號B62M23/02GK1994783SQ200610156089
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月27日 優先權日2006年12月27日
發明者何茂彬, 倪捷, 王建國, 胡繼紅, 肖軍 申請人:金華市綠源電動車有限公司, 合肥力成電動科技有限公司