专利名称：恒功率控制电动车柔性助力模式及基于该模式的助力控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电动车的助力模式，及基于该模式的助力控制方法。
背景技术：
目前，市场上的电动车“助力”方案大体上有两种第一种是具有力学传感器的“测力型”PAS系统，这种电动自行车对人力脚踏的力量大小进行测试，电力输出功率依据人力的大小来决定，停止脚踏，电机就停止工作，没有全电转把工作方式。该类产品以日本雅马哈公司智能电动助力车为代表，在骑行过程中需要全程人力助力，在中国市场不受欢迎。第二种是简化的“测速型”助力系统，“转动传感器”安装于脚踏中轴，脚踏转动后启动电机，同时保留转把电动工作方式。对比以上两种助力方式，前者的优点是可以起到节电和延长行驶里程的作用，缺点是太过于“刚性”，消费者对“必须人力脚踏”的限制性规定感到不满，取消转把电动功能使得产品不被多数消费者所接受，同时，过分复杂的测力系统也大大提高了技术复杂性和制造成本；第二种模式相对简单，实质上就是一个“脚踏转动开关”，人力助力往往处于“空踩”或“超负荷”状态，因此也就无法真正实现“节电”和“延长续行里程”的作用，用户被迫选择转把电动骑行，所谓的助力功能成为没有实际意义的技术功能。
国内使用电动自行车目前多为全电动模式，原因主要是国内用户大多将其作为主要的个人交通工具使用，追求速度和运载能力。现有的助力模式以日本雅马哈公司PAS比例助力模式为主，需要人力全程助力，并不适合将电动车作为主要交通工具、行驶距离较长(单程10～30km)的国内用户，更不适合体力较弱、耐力较差的健身型用户。同时，PAS助力模式电动自行车的制造成本和售价较高也是限制其大规模推广的主要障碍。
采用中轴测速的简易助力电动自行车由于助力效率低下、不能实现有效助力，无法成为市场的主流。
全电动模式工作的电动自行车，耗电较多，为保证必要的行驶里程，只有增大电池的容量。由于国家相关标准对整车重量有严格限制，电池容量不可能无限制增大，因而部分消费者对较长行驶里程的要求将会受到限制。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种恒功率控制电动车柔性助力模式及基于该模式的助力控制方法，使用户通过强度自主控制的脚踩助力既运动健身又延长电池里程成为可能；同时，通过合适的助力模式的应用，使电池充放电次数大幅减少，有效延长电池的服役寿命，降低消费者电动车消费者使用成本。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明恒功率控制电动车柔性助力模式的特征是在整个助力行驶过程中，通过电动车控制器提供给电机的为恒定功率，所述恒定功率为电机额定速度下正常行驶所需功率的30-60％。
本发明基于上述柔性助力模式的助力控制方法的特点是启动之后，当电机运转速度大于助力模式启动门限值，手把加电时间超过助力模式启动设定时间并回位，由控制器为电机提供恒定功率，进入柔性助力模式；在柔性助力模式下，控制转把加速即退出此模式，随后，根据转把位置控制器提供相应的功率；在柔性助力模式下，当车速小于助力模式启动门限值，或者刹车时，控制器通过速度检测和刹车信号的检测退出助力模式。
本发明助力控制方法的特点也在于所述助力模式启动门限值为每小时2-4公里，助力模式启动设定时间为3-5秒。
从驱动力矩角度分析，电机提供的驱动力矩为M1，人力助力为M2，实际电动自行车行驶所需力矩为M＝M1+M2。根据这一等式，本发明体现出柔性助力。
1、在电机输入恒功率条件下，根据电机速度的不同，其输出力矩高速时在1N·m，而低速时可达10N·m，在很宽的范围内提供电动助力，其变化是平稳而连续的，因而电机助力是柔性的。
2、由于电机提供的助力M1始终存在，不依赖人力助力，因此骑行者可根据自己的体力状况，提供合适的助力M2，而且无需全程提供M2。也就是可以在任意时间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不超过电动自行车行驶极限的条件下，电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，没有突变。
通过电动车控制器来实现柔性助力模式。在骑行过程中，骑行者通过电动车转把转动控制电机输出电功率，当电机运转速度大于每小时3公里后，手把加电时间超过3秒后回位，控制器提供恒定功率给电机，进入柔性助力模式。
在助力模式下，骑行者通过转把转动进行加速，退出助力模式进入全电动运行，此时根据转把位置控制器提供相应的功率；在助力模式下，当车速小于助力模式启动门限值时；或者骑行者刹车，控制器检测到刹车信号后，退出助力模式。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在1、柔性助力模式无需使用复杂的测力传感系统和脚踏转动开关，在现有的全电动自行车上很容易实现这一助力功能。
2、柔性助力模式下，无论从交通效能还是运动适应性均优于PAS助力方式。骑行者在柔性助力模式下可以根据自己的体力状况，可以在任意时间段提供任意大小的人力助力，能够适应更加广泛的人群，吸引更多的人加入到健康、环保的电动自行车用户群体中来。
3、具有柔性助力模式的电动自行车使用户获益菲浅。因为所有的人都是需要适当运动的，用户柔性助力模式下骑行，得到了运动的同时增加了电动车的续行里程，节约了电池的使用成本。
4、采用柔性助力模式的电动自行车以及具有柔性助力功能的全电动自行车可以有效避免电池超大电流放电，有利于延长电池寿命。从节能的角度而言，助力模式下则可以节省电能；全电动启动会使电池的冲击电流很大，最为耗电，而这种状况在城市电动车用户的骑行过程中经常发生。
以下通过具体实施方式
对本发明作进一步说明具体实施方式
本实施例中恒功率控制电动车柔性助力模式是在整个助力行驶过程中，通过电动车控制器提供给电机的为恒定功率，所述恒定功率为电机额定速度下正常行驶所需功率的30-60％。
本实施例中基于恒功率控制电动车柔性助力模式的助力控制方法是启动之后，当电机运转速度大于助力模式启动门限值，手把加电时间超过助力模式启动设定时间并回位，由控制器为电机提供恒定功率，进入柔性助力模式；在柔性助力模式下，控制转把加速即退出此模式，随后，根据转把位置控制器提供相应的功率；在柔性助力模式下，当车速小于助力模式启动门限值，或者刹车时，控制器通过速度检测和刹车信号的检测退出助力模式。
具体实施中，助力模式启动门限值可以设定为每小时2-4公里，助力模式启动设定时间可以设置为3-5秒。
过大的放电电流会加速蓄电池寿命衰退。采用柔性助力模式，电动车蓄电池的放电电流大幅度减少，显然有利于延长蓄电池寿命，也为进一步采用轻量化的新型电池创造了良好的技术环境。采用柔性助力模式的电动车，在相同的续行里程条件下，可以选择容量小的电池和较小功率的电机作整车配置，如24V/12Ah及36V/7Ah的电池作为电源配置，这给竞争激烈的电动自行车外型设计提供了更大空间，既丰富了车种，又降低了成本及销售价格，对商家和用户都是有益的。
在相同的配置下，本实施例中的助力模式显得更加优越。一般而言，额定电压为36V、电池总重量大约为12～14公斤的电动自行车，新电池充满电时的行驶里程(全电动模式)大约为40～60公里；在柔性助力模式下(人无需助力)的行驶里程可以达到70～90公里，平均时速大约为每小时15～20公里；如果辅以脚踏助力提高电动车的时速至每小时22～25公里，则最大行驶里程可以达到100公里以上。
附表通用的比例助力模式与柔性(恒功率)助力模式进行比较。
权利要求
1.恒功率控制电动车柔性助力模式，其特征是在整个助力行驶过程中，通过电动车控制器提供给电机的为恒定功率，所述恒定功率为电机额定速度下正常行驶所需功率的30-60％。
2.基于权利要求1所述柔性助力模式的助力控制方法，其特征是启动之后，当电机运转速度大于助力模式启动门限值，手把加电时间超过助力模式启动设定时间并回位，由控制器为电机提供恒定功率，进入柔性助力模式；在柔性助力模式下，控制转把加速即退出此模式，随后，根据转把位置控制器提供相应的功率；在柔性助力模式下，当车速小于助力模式启动门限值，或者刹车时，控制器通过速度检测和刹车信号的检测退出助力模式。
3.根据权利要求2所述的柔性助力模式的助力控制方法，其特征是所述助力模式启动门限值为每小时2-4公里，助力模式启动设定时间为3-5秒。
全文摘要
恒功率控制电动车柔性助力模式及基于该模式的助力控制方法，其特征是在整个助力行驶过程中，通过电动车控制器提供给电机的为恒定功率，恒定功率为电机额定速度下正常行驶所需功率的30－60％。本发明所提供的助力模式使用户通过强度自主控制的脚踩助力既运动健身又延长电池里程成为可能；同时，通过合适的助力模式的应用，使电池充放电次数大幅减少，有效延长电池的服役寿命，降低消费者电动车消费者使用成本。
文档编号B62M23/02GK1994783SQ200610156089
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月27日 优先权日2006年12月27日
发明者何茂彬, 倪捷, 王建国, 胡继红, 肖军 申请人:金华市绿源电动车有限公司, 合肥力成电动科技有限公司