本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种电动车的坡道速度的控制方法。
背景技术：
汽车保有量的不断攀升引发了一系列问题。大多数汽车燃烧汽油、柴油、天然气等化石燃料，地球上化石燃料的储量是有限的，数量巨大且不断增加的汽车数量使能源危机日益严重。传统汽车的重量一般1500kg左右，有效载荷只有100kg左右，大部分能源浪费在无效载荷上，造成了严重的能源浪费。另外，传统汽车体积庞大，一般汽车占地面积约10平方米，汽车数量的增长使得交通拥塞和停车位紧张的问题越来越严重。
近年来，电动车受到越来越多消费者的欢迎。电动车价格比传统汽车低，用于电动车充电的费用也比汽车加油的费用低；电动车灵活小巧，在非机动车道行驶，一般不会遇到交通堵塞，也更容易找到停车位；电动车没有尾气排放，不会污染环境。
随着四轮电动自行车的日渐普及，其带来的安全问题也越来越受关注。四轮电动自行车与汽车相比，车身窄、重量轻，爬坡时存在较高的风险。因此设计一种稳定、高效、经济的四轮电动自行车的坡道速度制方法存在重要意义。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：为了解决四轮电动车由于车身窄、重量轻的原因，导致上坡和下坡时存在较高的安全风险的问题，本发明提供了一种电动车的坡道速度的控制方法来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电动车的坡道速度的控制方法，包括以下步骤：
S1、将电动车置于水平地面上，安装在电动车上的加速度传感器的x轴和y轴与水平面平行，x轴的正方向为电动车的正前方，z轴的正方向垂直于水平面向上，微控制器采集此时加速度传感器x轴、y轴和z轴的AD值分别为X0、Y0和Z0；
S2、微控制器计算电动车在水平地面上所述加速度传感器x轴的参考电压：
U1=X0/（2n*U）
其中，n为微控制器的AD采样精度，U为微控制器的参考电压；
微控制器计算电动车在水平地面上所述加速度传感器z轴的参考电压：
U3=Z0/（2n*U）；
S3、当电动车在行驶过程中，所述加速度传感器的x轴和y轴与行驶路面平行，z轴垂直于行驶路面，记录此时加速度传感器x轴、y轴和z轴的AD值分别为X1、Y1和Z1；
S4、微控制器计算电动车在行驶路面上所述加速度传感器x轴的参考电压：
U2=X1/（2n*U）；
微控制器计算电动车在水平地面上所述加速度传感器z轴的参考电压：
U4=Z1 /（2n*U）；
S5、微控制器计算行驶路面与水平面之间的倾角：
α=K*{[U2-(U4-U3)]-U1}；
其中，K为角度计算系数；
S6、检测所述电动车的车速，所述微控制器根据倾角α判断电动车的行驶状态；
S7、所述微控制器根据车速和电动车的行驶状态向电机控制器发出调速指令，所述电机控制器根据所述调速指令对电机进行控制。
作为优选，所述步骤S6中，判断电动车的行驶状态的具体过程为：
当倾角α的绝对值为0~5°，判断电动车行驶在水平路面上；
当倾角α的绝对值大于5°，并且持续时间达到时间阈值T时，判断电动车在斜坡上行驶；如果倾角α为正则认为电动车在上坡，如果倾角α为负则认为电动车在下坡。
作为优选，所述步骤S7中，当电动车在上坡时，如果车速减小量超过减速阈值，则控制电机控制器提高电机的输出功率；当电动车在下坡时，如果车速增加量大于增速阈值，则控制电机控制器减小电机的输出功率；当电动车在下坡时，如果车速大于或等于安全阈值，先断开电机的电源，然后控制电机产生与车轮滚动方向相反的电磁转矩，降低车轮的转速。
本发明的有益效果是，这种电动车的坡道速度的控制方法通过加速度传感器来计算电动车所行驶的路面与水平面之间的倾角，然后配合加速度的方向来判断电动车的行驶状态，最后根据不同的行驶状态和实时车速来对车速进行调整，保证车辆每时每刻都能以安全的状态在不同坡度的路面上行驶。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的电动车的坡道速度的控制方法的最优实施例的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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装置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。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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“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。此外，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。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
如图1所示，本发明提供了一种电动车的坡道速度的控制方法，包括以下步骤：
S1、将电动车置于水平地面上，安装在电动车上的加速度传感器的x轴和y轴与水平面平行，x轴的正方向为电动车的正前方，z轴的正方向垂直于水平面向上，微控制器采集此时加速度传感器x轴、y轴和z轴的AD值分别为X0、Y0和Z0；
S2、微控制器计算电动车在水平地面上加速度传感器x轴的参考电压：
U1=X0/（2n*U）
其中，n为微控制器的AD采样精度，此实施例中n=10，U为微控制器的参考电压；
微控制器计算电动车在水平地面上加速度传感器z轴的参考电压：
U3=Z0/（2n*U）；
S3、当电动车在行驶过程中，加速度传感器的x轴和y轴与行驶路面平行，z轴垂直于行驶路面，记录此时加速度传感器x轴、y轴和z轴的AD值分别为X1、Y1和Z1；X0、Y0、Z0、X1、Y1和Z1都经过高频滤波和分量滤波之后再传输到微控制器中，
S4、微控制器计算电动车在行驶路面上加速度传感器x轴的参考电压：
U2=X1/（2n*U）；
微控制器计算电动车在水平地面上加速度传感器z轴的参考电压：
U4=Z1 /（2n*U）；
S5、微控制器计算行驶路面与水平面之间的倾角：
α=K*{[U2-(U4-U3)]-U1}；
其中，K为角度计算系数；
S6、检测所述电动车的车速，所述微控制器根据倾角α判断电动车的行驶状态，具体过程为：
当倾角α的绝对值为0~5°，判断电动车行驶在水平路面上；
当倾角α的绝对值大于5°，并且持续时间达到时间阈值T时，判断电动车在斜坡上行驶；如果倾角α为正则认为电动车在上坡，如果倾角α为负则认为电动车在下坡。电动车无论是行驶在水平路面还是斜坡上都会有颠簸的状况出现，所以如果只是短时间内出现倾角α的绝对值大于5°的情况时，或者倾角α在大于5°的某一角度值附近浮动，则认为电动车遇到了颠簸路面，此实施例中，T为0.5秒，也就是说当α的绝对值大于5°持续0.5秒以上则认为电动车在坡道上行驶；
S7、微控制器根据车速和电动车的行驶状态向电机控制器发出调速指令，电机控制器根据调速指令对电机进行控制。具体为：微控制器刚检测到电动车上坡时，记录初始速度，之后如果车速与初始速度相比减小量超过减速阈值，则控制电机控制器提高电机的输出功率；当电动车在下坡时，如果车速增加量大于增速阈值，则控制电机控制器减小电机的输出功率；当电动车在下坡时，如果车速大于安全阈值，先断开电机的电源，然后控制电机产生与车轮滚动方向相反的电磁转矩，降低车轮的转速。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。