以挡位和速度信号都输入的电压差分控制助力车系统的制作方法
【专利说明】以挡位和速度信号都输入的电压差分控制助力车系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于电动助力自行车的助力控制器系统，特别是自行车前轮和后轮都给与差别化供助力电的前轮和后轮差数分配助力自行车供电控制器系统。
[0003]
【背景技术】
[0004]湖南晟通科技集团有限公司申请的中国专利201210011641.8提出了一种双轮毂电机驱动系统自适应平衡转向控制方法，但没有提供电子差速专用处理器的技术设计。
[0005]湖南晟通科技集团有限公司申请的中国专利201110358020.2 一种双轮毂电机电子差速与调速集中控制器，但没有电子差速模块的具体设计。
[0006]株式会社日立制作所01122460.6本文公开了一种变速器，其包括用于将一驱动源的能量分配给许多差速机构的机构；分别与所述许多差速机构相连的许多马达；和用于结合从所述许多差速机构输出的能量的机构。但没有电子差速模块的具体设计。
[0007]成都联腾动力控制技术有限公司申请的中国专利201210399458.X公开了一种有电子差速功能的双电机控制器，但没有电子差速模块的具体设计。
[0008]株式会社岛野申请的中国专利03123625.1自行车自动换挡控制装置等多项中国专利，都是机械控制变速的方法，不是电子控制变速。
[0009]
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供前轮和后轮动态受力两个要素，车速要素，以及手动设定的助力挡位要素这四个要素确定前轮和后轮差数分配供电的助力自行车供电控制器系统。并且是四个要素不在一个模型函数中运算，而是把四个要素撤分，车速要素用选择模型函数的方式避免参加运算，使其计算变量减少、模型函数简化，运算速度更快，能做到有四个变量参与控制，又能适时修正前后轮匹配供电的助力自行车差分供电控制器系统。
[0011]本发明的结构是:
以挡位和速度信号都加入比较器的电压差分助力车系统，包括电助力自行车的两个车轮:车轮A和车轮B，以及驱动车轮A的电机A和驱动车轮B的电机B，包括电助力自行车的挡位信号手动控制器3，其特征在于:还包括差速分配器1，车速信号传感器12和均速器20 ;车速信号传感器12与均速器20连接，均速器20是把一定时间内车速信号传感器12的速度信号变为该一定时间内平均速度的信号处理器。
[0012]差速分配器I与电机A之间用控制器A连接，控制器A用差速分配器I给与的控制信号控制动力电源对车轮A供电；
差速分配器I与电机B之间用控制器B连接，控制器B用差速分配器I给与的控制信号控制动力电源对车轮B供电。
[0013]在电机A与控制器A之间取反馈控制信号电流IA输入差速分配器I的电流数值比较器9 ；
在电机B与控制器B之间取反馈控制信号电流IB输入差速分配器I的电流数值比较器9。
[0014]挡位信号手动控制器3的挡位信号ID输入差速分配器I的电流数值比较器9 ; 均速器20的车均速信号IS输入差速分配器I的电流数值比较器9。
[0015]在助力自行车上，挡位信号手动控制器3就是固定在自行车龙头横杆上的挡位旋动开关，人用手旋动挡位信号手动控制器3，就象汽车选择各种自车挡位一样。助力自行车的挡位拔动杆本身是脚踏链盘与后轮多个齿轮传动比的机械结构关系的传动比选择部件机械，在本发明中，挡位信号手动控制器3是一个电子器件，它把挡位拔动杆的传动比选择状态用电子信号输出给需要控制的电子部件。
[0016]在助力自行车上，车速信号传感器12是固定在助力自行车上感受该助力自行车行驶速度的、输出代表车速电信号的传感器。
[0017]均速器20输出的平均速度是浮动的信号，浮动意思是:如果设定均速器20取当时的前5秒钟以内的平均速度，则后一秒的平均速度要加入这后一秒的速度而去除前第6秒的速度，计算5秒钟以内的平均速度。浮动意思就是平均速度随时随车速浮动变化。
[0018]差速分配器I包括依次相连的三个模块；
第一模块对用于控制的原始输入信号是挡位信号手动控制器3的挡位信号ID、反馈控制信号电流IA和反馈控制信号电流IB进行数值比较处理；
第二模块用均速器20的车均速信号选择在模型函数储存器11中已设定的模型函数对第一模块的数据进行模型函数处理；
第三模块对模型函数处理分配给被控制的电器是使控制器A和控制器B获得的控制数据不仅有挡位信号ID、反馈控制信号电流IA和反馈控制信号电流IB的要素，还具有车均速信号IS等四个要素。
[0019]第一模块:电流数值比较器9的三个输入端分别连接挡位信号手动控制器3的挡位信号ID、反馈控制信号电流IA和反馈控制信号电流IB ;ID、IA和IB分别都是输入电流数值比较器9的原始控制电流信号；电流数值比较器9的两个输出端分别连接IA > IB差分模型数据处理器7和IA < IB差分模型数据处理器8。
[0020]其作用是；电流数值比较器9把输入的双路连续变化的反馈控制信号电流IA、反馈控制信号电流IB变为一组差数值的数字信号，和取得IA > IB或IA < IB的两种向量信号的某一种，该差数值的数字信号加上挡位信号ID值获得含挡位的数字信号；电流数值比较器9将该含挡位的数字信号、IA、IB和IA > IB向量信号传输给差分模型数据处理器7，或电流数值比较器9将该含挡位的数字信号、IA、IB和IA < IB向量信号传输给差分模型数据处理器8 ;含挡位的数字信号已下简称为数字信号。
[0021]电流数值比较器9用IA减IB，其差值的正或负作为向量，差值的绝对值加上挡位信号手动控制器3的挡位信号ID的绝对值作为含挡位的数字信号，也简称为数字信号，所以数字信号只是一个值，是标量。这便于在数字信号值相同，向量不同，也可以获得不同的控制模型输出，使控制模型更能适应被控制物的需要。
[0022]IA和IB是用于控制两个目标电器，如电动机，或用于控制两个强电控制器的两个电流控制信号；数字信号是电流数值比较器9对ID、IA、IB进行算术处理的标量数值，所以数字信号作为标量可进入后续的函数数值计算处理。电流控制信号ID、IA和IB不仅可以有大小变化，还可以方向变化，但数字信号只有大小变化。
[0023]反馈控制信号电流IA和IB代表助力自行车的某一时刻前后轮分别受力状态，IA和IB用于反馈控制目的在于给此刻受力状态的前后轮分别给予不同的动力匹配。挡位信号ID代表骑乘该助力自行车的人要求该助力自行车以某种基本要求行驶，如挡位信号ID代表要求时速为10-20公里/小时，或30-40公里/小时行驶，或要求以在4-10度的坡度条件下行驶。挡位信号ID是人为设定的，人为可改变的。电流控制信号ID、IA和IB都送入差速分配器I进行数据处理，其差速分配器I输出给强电控制器A、B的控制电压信号就能体现在人为要求的挡位条件下，当道路使前后轮受力变化而使前后轮的动力不匹配时，差速分配器I能输出使前后轮的动力可以匹配的控制信号，分别使两个电机分别对前后轮输出匹配的动力，达到助力自行车的前后轮平稳行驶的目的。
[0024]第二模块:IA > IB差分模型数据处理器7分别连接电流数值比较器9和模型函数储存器11 ;并且IA < IB差分模型数据处理器8也分别连接电流数值比较器9和模型函数储存器11。
[0025]模型函数储存器11还连接均速器20，均速器20的车均速信号IS输入模型函数储存器11，在模型函数储存器11中选用属于某一个车均速信号IS的模型函数输入IA > IB差分模型数据处理器7和输入IA < IB差分模型数据处理器8中。
[0026]其作用是；
当IA > IB时，启动IA > IB差分模型数据处理器7，用电流数值比较器9的数字信号数据、与该数字信号对应的IA数据、电流数值比较器9输出的IA > IB向量信号数据，代入车均速信号IS选用的模型函数储存器11中储存的与该数字信号和该向量信号匹配的模型函数中进行运算处理；并且用电流数值比较器9的数字信号数据、与该数字信号数据对应的IB数据、电流数值比较器9输出的IA > IB向量信号数据，代入车均速信号IS选用的模型函数储存器11中储存的与该数字信号和该向量信号匹配的模型函数中进行运算处理；获得与IA和IB分别对应的两个控制用的IA > IB型双组控制数据，即获得IA > IB的IA控制数据I IAnjP IA > IB的IB控制数据y IBn, y IAn和y IBn这两个后续模块将要使用的数据；y IAn和y IBn其函数行式为:
y IAn = f (IA > IB 向量，数字信号 n，IAn)； y IBn = f (IA > IB 向量，数字信号 n，IBn)。
[0027]数字信号η和IAn是关于某一个数字信号η对应的该相同时间点的控制电流信号值IAn ;数字信号η和IBn是关于某一个数字信号η对应的该相