一种助力车的控制方法及系统与流程

本发明涉及电动助力车领域，特别是涉及一种助力车的控制方法及一种助力车的控制系统。

背景技术：

电动助力车是一种既拥有自行车的轻巧和便捷性，又能够有效弥补自行车上坡、逆风、载物时的负担感的个人交通工具。而电动助力车的控制技术与骑行者的骑行体验密切相关，因此电动助力车的控制技术具有研究和使用价值。

现有的电动助力车控制技术大多是通过后钩爪传感器采集人踩脚踏产生的力矩值，实现对驱动装置的助力输出控制。然而后钩爪传感器设置在自行车后端，人踩脚踏的力量需要经过曲柄、链轮和链条才能传递给此传感器，中间经过的环节过多，造成感应力矩值不精准而且测试会有延迟，导致助力车驱动装置的助力输出控制精度差，响应速度慢，骑行者的骑行体验降低。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：提供一种助力车的控制方法及系统，以提高助力车的控制精度和响应速度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种助力车的控制方法，以提高助力车的控制精度和响应速度。

本发明实施例还提供了一种助力车的控制系统，用以保证上述方法的实现及应用。

为了解决上述问题，本发明公开了一种助力车的控制方法，所述助力车包括形变传感器、旋转件、固定件、控制器和驱动装置，所述形变传感器包括应变片；所述控制方法包括：

所述形变传感器获取所述应变片的阻值变化量并发送给所述旋转件；其中，所述应变片在所述助力车的脚踏受力的过程中产生阻值变化；

所述旋转件根据所述阻值变化量，获得踩踏力矩值并发送给所述固定件；

所述固定件接收所述踩踏力矩值并发送给所述控制器；

所述控制器根据所述踩踏力矩值控制所述驱动装置输出助力。

优选地，所述旋转件包括a/d转换器、第一微控制单元mcu以及第一无线通信模块；所述旋转件根据所述阻值变化量，获得踩踏力矩值并发送给所述固定件的步骤包括：

所述a/d转换器根据所述阻值变化量，得到所述阻值变化量数字信号，并发送给所述第一mcu；

所述第一mcu根据所述阻值变化量数字信号，得到踩踏力矩值，并通过所述第一无线通信模块将所述踩踏力矩值发送给所述固定件。

优选地，所述固定件包括第二无线通信模块以及第二mcu；所述固定件接收所述踩踏力矩值并发送给所述控制器的步骤包括：

所述第二无线通信模块接收所述踩踏力矩值，并发送给所述第二mcu；

所述第二mcu接收所述踩踏力矩值并发送给所述控制器。

优选地，所述第一无线通信模块和所述第二无线通信模块的通信方案包括：2.4g无线通信或868m无线通信。

优选地，所述固定件还包括霍尔传感器，所述旋转件靠近所述固定件的一侧还包括至少一个磁钢；在所述第二mcu接收所述踩踏力矩值并发送给所述控制器之前，还包括：

当所述旋转件的磁钢与所述霍尔传感器对正时，所述霍尔传感器获得所述助力车脚踏的踏频，并发送给所述第二mcu；

所述第二mcu接收所述踩踏力矩值并发送给所述控制器，包括：

所述第二mcu根据所述踩踏力矩值和所述踏频，确定骑行状态并发送给所述控制器；

所述控制器根据所述踩踏力矩值控制所述驱动装置输出助力，包括：

所述控制器根据所述骑行状态控制所述驱动装置输出助力。

优选地，所述骑行状态包括：上坡状态、加速状态、下坡状态以及正常行驶状态；

所述控制器根据所述骑行状态控制所述驱动装置输出助力，包括：

当所述骑行状态为上坡或加速状态时，所述控制器控制所述驱动装置增加输出助力；

当所述骑行状态为下坡状态时，所述控制器控制所述驱动装置减少输出助力；

当所述骑行状态为正常行驶状态时，所述控制器控制所述驱动装置保持当前输出助力不变。

相应的，本发明实施例还提供了一种助力车的控制系统，所述助力车包括形变传感器、旋转件、固定件、控制器和驱动装置，所述形变传感器包括应变片；所述控制系统包括：

所述形变传感器，用于获取所述应变片的阻值变化量并发送给所述旋转件；其中，所述应变片在所述助力车的脚踏受力的过程中产生阻值变化；

所述旋转件，用于根据所述阻值变化量，获得踩踏力矩值并发送给所述固定件；

所述固定件，用于接收所述踩踏力矩值并发送给所述控制器；

所述控制器，用于根据所述踩踏力矩值控制所述驱动装置输出助力。

优选地，所述旋转件包括a/d转换器、第一微控制单元mcu以及第一无线通信模块；

所述a/d转换器，用于根据所述阻值变化量，得到所述阻值变化量数字信号，并发送给所述第一mcu；

所述第一mcu，用于根据所述阻值变化量数字信号，计算得到踩踏力矩值，并通过所述第一无线通信模块将所述踩踏力矩值发送给所述固定件。

优选地，所述固定件包括第二无线通信模块以及第二mcu；

所述第二无线通信模块，用于接收所述踩踏力矩值，并发送给所述第二mcu；

所述第二mcu，用于接收所述踩踏力矩值并发送给所述控制器。

优选地，所述旋转件还包括第一无线供电模块，所述第一无线供电模块包括控制接收无线供电的芯片以及接收线圈；

所述固定件还包括第二无线供电模块，所述第二无线供电模块包括控制发射无线供电的芯片以及发射线圈；

其中所述第一无线供电模块为所述旋转件提供工作电压，所述第二无线供电模块为所述第一无线供电模块提供工作电压。

优选地，所述旋转件还包括电池供电单元，所述电池供电单元为所述旋转件提供工作电压。

优选地，所述形变传感器包括中轴、扭杆以及爪盘；所述扭杆上设置有所述应变片；所述中轴通过所述扭杆与所述爪盘固定连接，所述应变片与所述旋转件电连接。

优选地，所述形变传感器包括爪盘，所述爪盘包括内圈、外圈和连接梁，所述内圈与所述外圈之间通过至少两个所述连接梁连接；所述应变片贴设在至少一根连接梁上，所述应变片与所述旋转件电连接。

优选地，所述形变传感器包括曲柄，所述曲柄上设置有应变片，所述应变片与所述旋转件电连接。

优选地，所述固定件还包括外设接口，所述外设接口用于兼容转把和码表。

优选地，所述固定件还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与移动终端通讯。

与背景技术相比，本发明实施例具有以下优点：

本申请提供了一种助力车的控制方法，当助力车的脚踏受力时产生踩踏力矩，踩踏力矩在传输的过程中使形变传感器中的应变片感应到形变进而产生阻值变化，形变传感器获取阻值变化量并发送给旋转件；旋转件根据阻值变化量，计算得到踩踏力矩值并通过固定件发送给控制器；最终由控制器根据踩踏力矩值控制驱动装置输出助力；此方法根据踩踏力矩值控制助力输出具有精度高、响应速度快等优点，可以提高骑行者的骑行体验。

附图说明

图1是本发明实施例一种助力车控制方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例一种助力车控制方法中旋转件的控制步骤流程图；

图3是本发明实施例一种助力车控制方法中固定件的控制步骤流程图；

图4是本发明实施例另一种助力车控制方法中固定件的控制步骤流程图；

图5是本发明实施例一种助力车控制系统的结构框图；

图6是本发明实施例一种助力车控制系统中旋转件的结构框图；

图7是本发明实施例一种助力车控制系统中固定件的结构框图；

图8是本发明实施例一种助力车控制系统中旋转件和固定件中无线供电模块的结构框图；

图9是本发明实施例一种助力车控制系统中第一种形变传感器从第一角度观察的结构示意图；

图10是本发明实施例一种助力车控制系统中第一种形变传感器从第二角度观察的结构示意图；

图11是本发明实施例一种助力车控制系统中第二种形变传感器的结构示图；

图12是本发明实施例一种助力车控制系统中第三种形变传感器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1示出了本发明实施例一种助力车控制方法的步骤流程图，助力车包括形变传感器、旋转件、固定件、控制器和驱动装置，形变传感器包括应变片；具体可以包括如下步骤：

步骤101：形变传感器获取应变片的阻值变化量并发送给旋转件；其中，应变片在助力车的脚踏受力的过程中产生阻值变化。

在实际应用中，形变传感器的应变片可以位于连接助力车的中轴和爪盘的扭杆上，还可以位于助力车爪盘的连接梁上，还可以位于助力车的曲柄上。当助力车的脚踏受力时产生踩踏力矩，踩踏力矩通过脚踏、曲柄、中轴以及爪盘传输，传输过程中曲柄、中轴上的扭杆以及爪盘连接梁发生形变，相应位置的应变片感应到形变会发生阻值变化。形变传感器获取应变片的阻值变化量并发送给旋转件。

步骤102：旋转件根据阻值变化量，获得踩踏力矩值并发送给固定件。

在实际应用中，助力车的旋转件可以通过模数转换器接收形变传感器发送的阻值变化量，并转换为相应的数字信号；再将该阻值变化量数字信号发送给旋转件的微控制单元mcu或者其它微型计算机，由mcu或者其它微型计算机计算得到踩踏力矩值；再通过无线通信将踩踏力矩值发送给固定件。

步骤103：固定件接收踩踏力矩值并发送给控制器。

在实际应用中，助力车的固定件可以通过无线通信接收旋转件发送的踩踏力矩值；固定件可以将该踩踏力矩值直接发送给控制器，还可以通过固定件的mcu或者其它微型计算机发送给助力车的控制器。

步骤104：控制器根据踩踏力矩值控制驱动装置输出助力。

在实际应用中，控制器可以设置在固定件上，还可以与固定件分开设置。由控制器接收固定件发送的踩踏力矩值，并控制驱动装置的电机输出随踩踏力矩值线性增加的助力，其中踩踏力矩值与输出助力之间的线性关系可以通过反复试验预先设定。

本实施例提供了一种助力车的控制方法，当助力车的脚踏受力时产生踩踏力矩，踩踏力矩在传输的过程中使形变传感器中的应变片感应到形变进而产生阻值变化，形变传感器获取阻值变化量并发送给旋转件；旋转件根据阻值变化量，计算得到踩踏力矩值并通过固定件发送给控制器；最终由控制器根据踩踏力矩值控制驱动装置输出助力；此方法根据踩踏力矩值控制助力输出具有精度高、响应速度快等优点，可以提高骑行者的骑行体验。

在本申请的另一个实施例中，旋转件可以包括a/d转换器、第一微控制单元mcu以及第一无线通信模块，参照图2，上述步骤102还可以进一步包括：

步骤201：a/d转换器根据阻值变化量，得到阻值变化量数字信号，并发送给第一mcu。

在实际应用中，a/d转换器接收上述步骤101中形变传感器发送的阻值变化量，并将该模拟信号转换为数字信号，再通过spi串行外设接口发送给第一mcu。

步骤202：第一mcu根据阻值变化量数字信号，得到踩踏力矩值，并通过第一无线通信模块将踩踏力矩值发送给固定件。

在实际应用中，第一mcu根据接收到的阻值变化量数字信号，通过查表获得踩踏力矩值，并通过spi串行外设接口发送给第一无线通信模块，第一无线通信模块再将踩踏力矩值发送给固定件。其中第一mcu中预存储有根据反复试验得到的阻值变化量数字信号与踩踏力矩值之间对应关系的表格。

可选地，第一无线通信模块将踩踏力矩值发送给固定件的通信方案可以是2.4g无线通信或868m无线通信。

在本申请的另一个实施例中，固定件可以包括第二无线通信模块以及第二mcu，参照图3，上述步骤103可以进一步包括：

步骤301：第二无线通信模块接收踩踏力矩值，并发送给第二mcu。

在实际应用中，第二无线通信模块接收上述步骤102中旋转件发送的踩踏力矩值，或者上述步骤202中第一无线通信模块发送的踩踏力矩值，并通过spi串行外设接口发送给第二mcu。

可选地，第二无线通信模块与旋转件的第一无线通信模块之间的通信方案可以是2.4g无线通信或868m无线通信。

步骤302：第二mcu接收踩踏力矩值并发送给控制器。

在实际应用中，第二mcu可以将接收到的踩踏力矩值通过uart或者485通信发送给控制器。

在本申请的另一个实施例中，固定件还可以包括霍尔传感器，旋转件靠近所述固定件的一侧还可以包括至少一个磁钢；参照图4，上述步骤103可以进一步包括：

步骤401：当旋转件的磁钢与霍尔传感器对正时，霍尔传感器获得助力车脚踏的踏频，并发送给第二mcu。

在实际应用中，当旋转件转动时，磁钢在经过霍尔传感器时与霍尔传感器对正；当磁钢与霍尔传感器对正时，霍尔传感器通过检测磁钢的旋转速度，计算得到助力车脚踏的踏频并发送给第二mcu。

步骤402：第二无线通信模块接收踩踏力矩值，并发送给第二mcu。

在实际应用中，第二无线通信模块接收上述步骤102中旋转件发送的踩踏力矩值，或者上述步骤202中第一无线通信模块发送的踩踏力矩值，并通过spi串行外设接口发送给第二mcu。

可选地，第二无线通信模块与旋转件的第一无线通信模块之间的通信方案可以是2.4g无线通信或868m无线通信。

步骤403：第二mcu根据踩踏力矩值和踏频，确定骑行状态并发送给控制器。

在实际应用中，第二mcu可以根据该踩踏力矩值以及霍尔传感器发送的踏频，按照以下规则确定助力车的骑行状态，例如：降低踏频并提高踩踏力矩即上坡状态；提高踏频并提高踩踏力矩即加速状态；降低踏频并降低踩踏力矩或零踏频零踩踏力矩即下坡状态；踏频和踩踏力矩相对稳定即正常行驶状态。第二mcu通过uart或者485通信将确定的骑行状态发送给控制器。

在上述实施例执行过程中，当确定了骑行状态并发送给控制器之后，步骤104具体可以是：控制器根据骑行状态控制驱动装置输出助力。

具体地，控制器可以根据上述第二mcu确定的骑行状态控制驱动装置的电机输出助力，例如：当所述骑行状态为上坡或加速状态时，所述控制器控制所述驱动装置增加输出助力；当所述骑行状态为下坡状态时，所述控制器控制所述驱动装置减少输出助力；当所述骑行状态为正常行驶状态时，所述控制器控制所述驱动装置保持当前输出助力不变。

在本申请的一种优选实施例中，在执行步骤104的过程中，控制器持续获取助力车的实时车速，并将实时车速与预设的安全车速作对比判断；当实时车速小于预设的安全车速时，正常执行步骤104；当实时车速大于或等于预设的安全车速时，控制器控制驱动装置停止输出助力。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图5，示出了本发明实施例一种助力车的控制系统的结构框图，助力车包括形变传感器501、旋转件502、固定件503、控制器504和驱动装置505，所述形变传感器501包括应变片；该控制系统具体可以包括：

形变传感器501，用于获取应变片的阻值变化量并发送给旋转件502；其中，应变片在助力车的脚踏受力的过程中产生阻值变化。

旋转件502，用于根据阻值变化量，获得踩踏力矩值并发送给固定件503；

固定件503，用于接收踩踏力矩值并发送给控制器504；

控制器504，用于根据踩踏力矩值控制驱动装置505输出助力。

在本申请的另一个实施例中，参照图6，旋转件502还可以包括a/d转换器601、第一微控制单元mcu602以及第一无线通信模块603；

a/d转换器601，用于根据阻值变化量，得到阻值变化量数字信号，并发送给第一mcu602。

第一mcu602，用于根据阻值变化量数字信号，计算得到踩踏力矩值，并通过第一无线通信模块603将所述踩踏力矩值发送给所述固定件503。

在本申请的另一个实施例中，参照图7，固定件503可以包括第二无线通信模块701以及第二mcu702；

第二无线通信模块701，用于接收踩踏力矩值，并发送给第二mcu702。

第二mcu702，用于接收踩踏力矩值并发送给控制器504。

在本申请的优选实施例中，第一无线通信模块603与第二无线通信模块701之间的通信方案可以是2.4g无线通信或868m无线通信。

在本申请的另一个实施例中，参照图8，旋转件502还可以进一步包括第一无线供电模块801，第一无线供电模块801包括控制接收无线供电的芯片以及接收线圈；固定件503还可以进一步包括第二无线供电模块802，第二无线供电模块802包括控制发射无线供电的芯片以及发射线圈；其中第一无线供电模块801为旋转件提供工作电压，第二无线供电模块802为第一无线供电模块提供工作电压。

本实施例中，对旋转件采用无线供电技术，避免了有线供电方式存在的旋转过程中因线路缠绕而引起的系统可靠性下降等缺点。

在本申请的另一个实施例中，旋转件502还可以进一步包括电池供电单元，所述电池供电单元为所述旋转件提供工作电压。

本实施例中对旋转件采用电池供电单元供电，也可以避免了有线供电方式存在的旋转过程中因线路缠绕而引起的系统可靠性下降等缺点。

在本申请的另一个实施例中，参照图9、图10，形变传感器501还可以进一步包括中轴a1、扭杆a2以及爪盘a3；扭杆a2上设置有应变片；中轴a1通过扭杆a2与爪盘a3固定连接，应变片与旋转件502电连接。

在本申请的另一个实施例中，参照图11，形变传感器501还可以进一步包括爪盘，爪盘包括内圈b1、外圈b2和连接梁b3，内圈b1与外圈b2之间通过至少两个连接梁b3连接；应变片b4贴设在至少一根连接梁b3上，应变片b4与旋转件502电连接。

在本申请的另一个实施例中，参照图12，形变传感器501还可以进一步包括曲柄c1，曲柄c1上设置有应变片c2，应变片c2与旋转件502电连接。

在本申请的另一个实施例中，固定件503还可以进一步包括外设接口，外设接口用于兼容转把和码表。

在本申请的另一个实施例中，固定件503还可以进一步包括蓝牙模块，蓝牙模块用于与移动终端通讯。

在实际应用中，通过蓝牙模块可以与手机app进行连接，例如与本公司自助研发的手机app进行连接，可实现调档、开关灯等功能。

对于装置实施例而言，由于其部分实施例与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种助力车的控制方法和一种助力车的控制系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。