用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑方法与流程
本发明涉及一种用于电动助力车的制动防滑方法，具体涉及一种用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑方法，属于新能源机电领域。
背景技术：
电动助力车以车载蓄电池为动力驱动行驶，具有节能、环保、轻便的特点。近年来电动助力车制造与使用数量在我国呈现快速增长趋势，一定程度上改善了城市的空气与噪声污染问题。
随着技术的发展，人们对电动助力车的安全性要求越来越高，现有技术的电动助力车大都应用单轮驱动。而少部分应用双轮驱动的电动助力车，由于无法准确控制与估计每个驱动轮分担的重量，使得防滑控制效果不理想。现有技术中制动防滑、防抱死的技术应用在汽车上时，大部分涉及到轮速传感器的使用，成本很高。由于现有技术的防滑防抱死控制系统基本都应用于汽车，涉及到较大的运算量，对硬件处理器要求也比较高。
技术实现要素：
为克服现有技术的缺陷，本发明第一方面的目的是提供一种用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑方法，包括下列步骤：
(1)前驱动轮驱动力的计算：
用第一角速度传感器，获取前驱动轮的角速度
其中，t1*为前驱动轮的扭矩，
所述前驱动轮的扭矩t1*即为驱动器输出的第一动力扭矩，所述第一动力扭矩t1*为电动助力车的电机扭矩，由一个或多个电机提供，由上层控制器输出，所述上层控制器为加速踏板、制动踏板、主动安全控制系统中的一种或多种；所述第一动力扭矩t1*由第一力矩传感器检测得到，或由电机控制器测得的电机电流和其它参数计算求得。
(2)后驱动轮驱动力的计算：
用第二角速度传感器，获取前驱动轮的角速度
其中，t2*为后驱动轮的动力扭矩，
进一步地，所述后驱动轮的动力扭矩t2*包括第二动力扭矩tr和/或第三动力扭矩tp。
所述第二动力扭矩tr为电动力助力车的电机扭矩，由一个或多个电机提供，由上层控制器输出，所述上层控制器为加速踏板、制动踏板、主动安全控制系统中的一种或多种；所述第三动力扭矩tp由第三力矩传感器检测的人力对电动助力车施加扭矩的信号而得。所述第三动力扭矩tp的实现方式是骑车者对电动助力车施加的扭矩。
更进一步地，所述第二动力扭矩tr由第二力矩传感器检测得到，或由电机控制器测得的电机电流和其它参数计算求得。
(3)质心处的加速度a的测量：
加速度传感器获取电动助力车靠近质心处的加速度a，并将数据发送至第三数据处理芯片；
所述加速度传感器安装在电动助力车蓄电池槽侧壁，且与两车轮中心在同一水平线上。
(4)名义扭矩的计算：
电动助力车的整车质量为m，加速度传感器安装位置(接近质心处)与前驱动车轮中心的距离为l1，与后驱动车轮中心的距离为l2；计算前、后驱动轮处分担的整车质量(m1、m2)，计算公式为：
以上质量数据存储在数据存储器，所述第三数据处理芯片调取该数据，并结合前述加速度a，计算前、后驱动轮的名义扭矩t1、t2，公式为：
其中，a为质心处的加速度，f1为前驱动轮驱动力，f2为后驱动轮驱动力，m1为前驱动轮分担的整车质量，m2为后驱动轮分担的整车质量，m为电动助力车的整车质量，r为车轮半径，jw为车轮的转动惯量。
(5)扭矩值比较与调整：
前驱动轮的名义扭矩值t1的绝对值应小于或者等于驱动器输出的第一动力扭矩t1*的绝对值。若t1＞t1*，且差值超过t1*的5％，则可以判定车轮发生打滑或者抱死现象，系统自动调整t1*的输出值，使t1和t1*绝对值相接近，以达到防滑的目的。
同样地，驱动轮的名义扭矩值t2的绝对值应小于或者等于后驱动轮的动力扭矩
本发明第二方面的目的是提供一种用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑装置，至少包括第一角速度传感器、第一力矩检测器、第一数据处理芯片、第二角速度传感器、第二力矩检测器、第三力矩检测器、第二数据处理芯片、加速度传感器、数据存储器、第三数据处理芯片、电动助力车mcu、比较器、增益调整控制器、电动机控制器。
所述第一角速度传感器用于获取前驱动轮车轮中心的角速度。
所述第一力矩检测器用于检测前驱动轮的力矩输出，与前驱动车轮的驱动器的上层控制器相连接。
所述第一角速度传感器、第一力矩检测器与所述第一数据处理芯片相连接。
所述第一数据处理芯片用于接收所述第一角速度传感器、第一力矩检测器的数据，结合车轮半径计算出计算前驱动轮驱动力，并将所得数据发送至比较器。
所述第二角速度传感器用于获取后驱动轮车轮中心的角速度。
所述第二力矩检测器、第三力矩检测器用于检测后驱动轮的力矩输出，所述第二力矩检测器与后驱动车轮的驱动器的上层控制器相连接，所述上层控制器为电动助车的加速踏板、制动踏板、电动机控制器；所述第三力矩检测器用于通过力矩传感器检测人力对车辆施加助力的扭矩的信号。
所述第二数据处理芯片用于处理从所述第二力矩检测器、第三力矩检测器以及第二角速度传感器接收的数据，通过计算得到电动助力车后驱动轮驱动力，并将所得数据发送至比较器。
所述加速度传感器用于获取电动助力车靠近质心处的加速度，与所述第三数据处理芯片相连接。
所述第三数据处理芯片用于处理加速度传感器发送的数据，并调用数据存储器中电动助力车的参数数据，计算出前后驱动轮的名义扭矩，并发送至比较器。
所述数据存储器与电动助力车mcu通讯连接，便于用户对电动助车参数进行设置。所述数据存储器同时与所述第三数据处理芯片和电动助力车mcu连接。
进一步地，所述第一角速度传感器、第二角速度传感器的型号为：stmicroelectronicsl3gd20h。
进一步地，所述加速度传感器为boschsma130加速度传感器。
所述第一数据处理芯片、第二数据处理芯片、第三数据处理芯片通过所述比较器与所述电动助力车mcu数据连接。
所述电动助力车mcu用于接收比较器、增益调整控制器的数据信息，并向电动助力车的电动机控制器发送行驶参数、接收反馈信息。
所述比较器用于将比较的数据信息存储至存储器，同时直接将数据发送至电动助力车mcu，使电动助力车mcu实时计算出扭矩比较数据。
所述增益调整控制器，用于通过电动助力车mcu接收当比较器输出的扭矩需调整时的数据，从而向电动助力车mcu发送信号确认力矩调整数值。
进一步地，所述车辆增益调整控制器与电动助力车mcu的通讯连接方式为无线通讯连接。更进一步地，所述无线通讯连接选自wifi、蓝牙、2g/3g/4g/5g中的一种或多种。
本发明涉及的用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑方法，采用双轮驱动，通过扭矩比较、调整增益，在不使用轮速传感器的前提下，达到良好的制动防滑效果，降低了电动助力车制动防滑的成本。
本发明结合电动助力车结构较简单、外围硬件电路的较少、不宜进行大的改动等特点，对硬件电路进行大的改动，只增加少量的硬件，使双轮驱动的电动助力车达到制动防滑的目的，在电动助力车行驶安全领域有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑方法的流程图。
图2为未施加本发明实施例1的电动助力车制动防滑方法的速度变化图。
图3为施加本发明实施例1的电动助力车制动防滑方法的速度变化图。
图4为施加本发明实施例1的电动助力车制动防滑方法的力矩变化图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步对本发明的技术方案进行具体说明。应该理解，下面的实施例只是作为具体说明，而不限制本发明的范围，同时本领域的技术人员根据本发明所做的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。
实施例1
如图1所示，一种用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑方法，包括下列步骤：
(1)前驱动轮驱动力的计算：
用第一角速度传感器，获取前驱动轮的角速度
所述前驱动轮的扭矩t1*即为驱动器输出的第一动力扭矩，所述第一动力扭矩t1*为电动力助力车的电机扭矩，由一个或多个电机提供，由上层控制器输出，所述上层控制器为加速踏板、制动踏板、主动安全控制系统中的一种或多种；所述第一动力扭矩t1*由第一力矩传感器检测得到，或由电机控制器测得的电机电流和其它参数计算求得。
(2)后驱动轮驱动力的计算：
用第二角速度传感器，获取前驱动轮的角速度
所述后驱动轮的动力扭矩t2*包括第二动力扭矩tr和/或第三动力扭矩tp。
所述第二动力扭矩tr为电动力助力车的电机扭矩，由一个或多个电机提供，由上层控制器输出，所述上层控制器为加速踏板、制动踏板、主动安全控制系统中的一种或多种；所述第三动力扭矩tp由第三力矩传感器检测的人力对电动助力车施加扭矩的信号而得。所述第三动力扭矩tp的实现方式是骑车者对电动助力车施加的扭矩。
(3)质心处的加速度a的测量：
加速度传感器获取电动助力车靠近质心处的加速度a，并将数据发送至第三数据处理芯片；
所述加速度传感器安装在电动助力车蓄电池槽侧壁，且与两车轮中心在同一水平线上。
(4)名义扭矩的计算：
电动助力车的整车质量为m，加速度传感器安装位置与前驱动车轮中心的距离为l1，与后驱动车轮中心的距离为l2；计算前、后驱动轮处分担的整车质量(m1、m2)，计算公式为：
以上质量数据存储在数据存储器，所述第三数据处理芯片调取该数据，并结合前述加速度a，计算前、后驱动轮的名义扭矩t1、t2，公式为：
其中，a为质心处的加速度，f1为前驱动轮驱动力，f2为后驱动轮驱动力，m1为前驱动轮分担的整车质量，m2为后驱动轮分担的整车质量，m为电动助力车的整车质量，r为车轮半径，jw为车轮的转动惯量。
(5)扭矩值比较与调整：
前驱动轮的名义扭矩值t1的绝对值应小于或者等于驱动器输出的第一动力扭矩t1*的绝对值。若t1＞t1*，且差值超过t1*的5％，则可以判定车轮发生打滑或者抱死现象，系统自动调整t1*的输出值，使t1和t1*绝对值相接近，以达到防滑的目的。同样地，驱动轮的名义扭矩值t2的绝对值应小于或者等于后驱动轮的动力扭矩
实施例2
本发明第二方面的目的是提供一种用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑装置，至少包括第一角速度传感器、第一力矩检测器、第一数据处理芯片、第二角速度传感器、第二力矩检测器、第三力矩检测器、第二数据处理芯片、加速度传感器、数据存储器、第三数据处理芯片、电动助力车mcu、比较器、增益调整控制器、电动机控制器。
所述第一角速度传感器用于获取前驱动轮车轮中心的角速度，安装在前驱动轮车轮的中轴处。所述第一力矩检测器用于检测前驱动轮的力矩输出，与前驱动车轮的驱动器的上层控制器相连接，所述上层控制器为电动助车的加速踏板、制动踏板、电动机控制器。所述第一角速度传感器、第一力矩检测器与所述第一数据处理芯片相连接。所述第一数据处理芯片用于接收所述第一角速度传感器、第一力矩检测器的数据，结合车轮半径计算出计算前驱动轮驱动力，并将所得数据发送至比较器。所述第一数据处理芯片所述第一角速度传感器、第一力矩检测器通讯连接，同时与所述比较器通讯连接。
所述第二角速度传感器用于获取后驱动轮车轮中心的加速度，安装在后驱动轮车轮的中轴处。所述第二力矩检测器、第三力矩检测器用于检测后驱动轮的力矩输出，所述第二力矩检测器与后驱动车轮的驱动器的上层控制器相连接，所述上层控制器为电动助车的加速踏板、制动踏板、电动机控制器；所述第三力矩检测器与电动助力车的力矩传感器、电动机控制器连接，用于通过力矩传感器检测人力对车辆施加助力的扭矩的信号。所述第二数据处理芯片用于处理从所述第二力矩检测器、第三力矩检测器以及第二角速度传感器接收的数据，通过计算得到电动助力车后驱动轮驱动力，并将所得数据发送至比较器。所述第二数据处理芯片与所述第二力矩检测器、第三力矩检测器以及第二角速度传感器通讯连接，同时与比较器通讯连接。
所述加速度传感器用于获取电动助力车靠近质心处的加速度，安装在电动助力车蓄电池槽侧壁。所述加速度传感器与所述第三数据处理芯片相连接。所述第三数据处理芯片用于处理加速度传感器发送的数据，并调用数据存储器中电动助力车的参数数据，计算出前后驱动轮的名义扭矩，并发送至比较器。所述第三数据处理芯片与所述加速度传感器、数据存储器连接，同时与所述比较器通讯连接。所述数据存储器容量为8g，设置有usb接口，与电动助力车mcu通讯连接，便于用户对电动助车参数进行设置。所述数据存储器同时与所述第三数据处理芯片和电动助力车mcu连接。
所述第一角速度传感器、第二角速度传感器的型号为：stmicroelectronicsl3gd20h。所述加速度传感器为boschsma130加速度传感器。所述第一数据处理芯片、第二数据处理芯片、第三数据处理芯片通过所述比较器与所述电动助力车mcu数据连接。
所述电动助力车mcu用于接收比较器、增益调整控制器的数据信息，并向电动助力车的电动机控制器发送行驶参数、接收反馈信息。所述比较器与存储器、电动助力车mcu数据连接，用于将比较的数据信息存储至存储器，同时直接将数据发送至电动助力车mcu，使电动助力车mcu实时计算出扭矩比较数据。所述增益调整控制器，与电动助力车mcu连接，用于通过电动助力车mcu接收当比较器输出的扭矩需调整时的数据，从而向电动助力车mcu发送信号确认力矩调整数值。
所述车辆增益调整控制器与电动助力车mcu的通讯连接方式为无线通讯连接。所述电动助力车mcu为mc68hc908qt2型单片机。
实施例3
仿真试验
仿真场景：车辆从3秒左右进入一个30米长的低摩擦路面。
从图4可以看出在实施本发明方法的情况下，电动助力车的输出扭矩发生变化。图2、图3表示利用本发明实施例1和实施例2的用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑方法前后的效果对比图，其中图2表示未施加本发明实施例1和实施例2的用于轮毂电机驱动型电动助力车的制动防滑方法的结果，图3表示施加本发明实施例1和实施例2的电动助力车制动防滑方法的结果。从图2可以看出无控制的情况下，电动助力车的车轮明显打滑，而图3中，电动助力车的车轮仅仅有轻微的打滑。
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