基于线性霍尔的刹车方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及基于线性霍尔的刹车方法、装置及电子设备。

背景技术：

现有的电动自行车刹车方式主要采用以机械刹车为主，电子刹车为辅的制动方式。但是，由于滑板车、扫地车等特殊电动车的日益增多，迫切需要用电子刹车取代传统机械刹车的方式。原因在于，使用电子刹车能够减轻车身重量，美化外观，还能调高刹车的安全系数，实现能量的回收。但是，现在使用的电子刹车主要还是以辅助功能为主，强度不够，并且，刹车效果上没有像机械刹车那样有线性变化的感觉，整个过程都是同一种强度。综上，现有的电子刹车的强度无法进行有效调节和控制。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供了基于线性霍尔的刹车方法、装置及电子设备，通过采集外部的霍尔信号并由控制器根据制动目标值将pwm值逐步进行改变的过程，实现了对电子刹车过程的有效控制。

第一方面，本发明实施例提供了基于线性霍尔的刹车方法，应用于电动车控制器，包括：基于采集的线性霍尔电压信号计算刹车强度，其中，所述线性霍尔电压信号是车辆的转把在外部触发的作用下生成的；

根据电机的反电动势和所述刹车强度计算制动目标值；

判断输出的pwm值是否大于所述制动目标值；

判断为是，且，当比较反充电压小于最大电源电压，反充电流小于最大母线电流的一半时，将所述pwm值以第一阈值的速度降低到所述制动目标值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

在所述pwm值大于所述制动目标值的前提下，所述反充电压小于最大电源电压，或者，所述反充电流小于最大母线电流的一半的条件中有任意一个不满足时，将所述pwm值以第二阈值的速度降低到所述制动目标值，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

判断电机的运动方向是否出现变化；

为是，将所述pwm值逐渐增加，直到与所述反电动势相等的数值为止；

为否，继续将所述pwm值以第一阈值的速度降低到所述制动目标值。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，当所述pwm值与所述反电动势的数值相等时，电动车控制打开三相下桥的场效应管，以使电机停止运动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述基于采集的线性霍尔电压信号计算刹车强度的步骤，包括：

当外部触发作用在车辆的转把时生成所述线性霍尔电压信号；

将先验线性系数和所述线性霍尔电压信号进行相乘，得到所述刹车强度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据电机的反电动势和所述刹车强度计算制动目标值的步骤，包括：

采集电机的所述反电动势；

计算所述反电动势和所述刹车强度之间的差值，得到所述制动目标值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述电机为无刷电机。

第二方面，本发明实施例提供了基于线性霍尔的刹车装置，包括：

刹车强度计算模块，用于基于采集的线性霍尔电压信号计算刹车强度，其中，所述线性霍尔电压信号是车辆的转把在外部触发的作用下生成的；

制动目标值计算模块，用于根据电机的反电动势和所述刹车强度计算制动目标值；

判断模块，用于判断电机的pwm值是否大于所述制动目标值；

pwm值降低模块，用于判断为是，且，当比较反充电压小于最大电源电压，反充电流小于最大母线电流的一半时，将所述pwm值以第一阈值的速度降低到所述制动目标值。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述任一项所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述任一项所述方法的步骤。

本发明实施例提供的基于线性霍尔的刹车方法、装置及电子设备，其中，该基于线性霍尔的刹车方法，应用于电动车控制器，包括：首先，电动车控制器基于采集的线性霍尔电压信号计算刹车强度，需要进行说明的是，上述线性霍尔电压信号是车辆的转把在外部触发(例如，使用者在刹车过程中的旋转等)的作用下生成的，当外部触发在转把上旋转的量程大时生成的线性霍尔电压信号较大；当外部触发在转把上旋转的量程大时生成的线性霍尔电压信号较小，其次，电动车控制器根据电机的反电动势和刹车强度计算制动目标值，通常，制动目标值为反电动势与刹车强度之间的差值，之后，电动车控制器判断输出的pwm值是否大于制动目标值，然后，判断为是，即当前的pwm值大于制动目标值，并且，为了保证在制动时电机发电并供给电源的过程中电源的安全性，需要比较电源电压和电流的大小，即当比较反充电压小于最大电源电压，反充电流小于最大母线电流的一半的情况下，电动车控制器将pwm值以第一阈值的速度降低到制动目标值，从而实现了pwm值的缓步下降，保证了电子刹车强度随着外围霍尔信号的变化而变化。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例一所提供的基于线性霍尔的刹车方法的流程图；

图2示出了本发明实施例二所提供的基于线性霍尔的刹车装置的结构连接图；

图3示出了本申请实施例三所提供的一种电子设备的结构示意图。

图标：10-刹车强度计算模块；20-制动目标值计算模块；30-判断模块；40-pwm值降低模块；50-电子设备；51-处理器；52-存储器；53-总线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，电子刹车方式在运用过程中主要还是起辅助功能，强度不够，并且，刹车效果上没有像机械刹车那样有线性变化的感觉，整个过程都是同一种强度，难以对刹车过程进行有效调节和控制。

基于此，本发明实施例提供了基于线性霍尔的刹车方法、装置及电子设备，下面通过实施例进行描述。

实施例一

参见图1，本实施例提出的基于线性霍尔的刹车方法，应用于电动车控制器，具体包括以下步骤：

步骤s101：基于采集的线性霍尔电压信号计算刹车强度，其中，线性霍尔电压信号是车辆的转把在外部触发的作用下生成的。

在电动自行车、滑板车、扫地车等的行驶过程中，人们通常是通过旋转转把的方式来实现车辆制动的。转把被转动的量程越大制动速度越大，相应的连接在转把上的霍尔器件产生的线性霍尔电压信号越大；转把被转动的量程越小制动速度越小，相应的连接在转把上的霍尔器件产生的线性霍尔电压信号越小。

实施过程中，上述基于采集的线性霍尔电压信号计算刹车强度的步骤，具体包括：

(1)当外部触发作用在车辆的转把时生成线性霍尔电压信号。

在车辆行驶过程中，当人们想进行车辆制动时，通过人手(或者其他可代替人手进行操作的工具)在车辆的转把上进行触发(例如，转动、按压等)。在这种情况下，与转把内部的霍尔器件会产生线性霍尔电压信号。电动车控制器(即具有计算处理能力的中央控制器)会采集上述线性霍尔电压信号。

另外需要进行说明的是，为了不影响车辆的其他功能(例如，行驶、亮灯等)，电动车控制器将该基于线性霍尔的刹车方法放入到pwm中断中执行，即当监测到有外部触发时，控制程序才会跳转到pwm中断里去执行该刹车方法所对应的功能。与使用查询的方式相比，能够方便快捷的处理刹车过程。

(2)将先验线性系数和线性霍尔电压信号进行相乘，得到刹车强度。

在得到上述线性霍尔电压信号后，电动车控制器会根据线性霍尔电压信号来计算刹车强度，即用量化的方法来表征外部触发所对应的刹车力度。通常，上述线性霍尔电压信号的电压范围为0到3.7v，而刹车强度与该线性霍尔电压信号之间为一次函数关系，在实施该方法之前，预先(例如，在车辆出厂测试阶段)采集多组刹车强度与线性霍尔电压信号，并通过多组刹车强度与线性霍尔电压信号来计算出先验线性系数。这样，在后续的实施过程中，直接由先验线性系数和线性霍尔电压信号进行相乘，来得到刹车强度。

步骤s102：根据电机的反电动势和刹车强度计算制动目标值。

先来说明下，上述电机为无刷电机，无刷电机由电动机主体和驱动器组成。由于无刷电机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。并且，无刷电机的运转效率、低速转矩、转速精度高。

由于，在车辆的行驶过程中，输出的pwm值大于反电动势时，车辆处于前进的状态；输出的pwm值小于反电动势时，车辆处于制动的状态。为了全面有效的控制车辆的行驶处于制动状态，需要将制动目标值设置在合理的范围。

具体实施时，上述根据电机的反电动势和刹车强度计算制动目标值的步骤，包括：

(1)采集电机的反电动势。反电动势是指有反抗电流发生改变的趋势而产生电动势，其本质上属于感应电动势，反电动势一般出现在电磁线圈中。在实施过程中，采集电机的反电动势能够为有效判定车辆的行驶状态做准备。

(2)在实施过程中，通过计算反电动势和刹车强度之间的差值，得到制动目标值。即制动目标值为反电动势减去刹车强度所得到的差值。这样，电动车控制器所能控制的最大刹车行程为pwm值减去上述差值所得到的数值。显然，该数值最终为反电动势减去刹车强度所得到的数值，该数值小于反电动势，从而能够保证车辆的行驶状态为制动状态。

步骤s103：判断输出的pwm值是否大于制动目标值。实施过程中，在设定制动目标值后，先要判断当前输出的pwm值的具体数值，即电动车控制器判断pwm值是否大于制动目标值来决定是否要对pwm值进行改变。

步骤s104：判断为是，即上述pwm值大于制动目标值，需要将pwm值进一步减小，一旦小于当前的反电动势，电机处于发电状态，为了有效聚集电能，电机会将发电状态下产生的电能发送给电池。需要进行说明的是，电池与电机之间通常是通过母线连接的，因此，电源电压也称为母线电压，电源电流也称为母线电流。

并且，为了有效保证上述充电过程中的电压和电流(在本实施例中称为最大反充电压和最大反充电流)不会对电机、控制器、电池造成不良影响，电动车控制器比较电源电压是否小于最大反充电压，同时比较电源电流是否小于最大反充电流的一半，当比较反充电压小于最大电源电压，根据经验获得的数据通常是比较反充电压是否小于最大电源电压的1.2倍，这里的1,2倍需要根据电动车控制器所在的电路进行具体计算，反充电流小于最大母线电流的一半时，电动车控制器将pwm值以第一阈值的速度降低到制动目标值。优选的，上述第一阈值的速度为数字量5(pwm值最大数字量为1536)，即pwm值以该数字量5逐渐减小，直到pwm值与制动目标值相等为止，从而能够快速的将pwm值降低。

此外，基于线性霍尔的刹车方法还包括：在pwm值大于制动目标值的前提下，上述反充电压小于最大电源电压，或者，反充电流小于最大母线电流的一半的条件中有任意一个不满足时，即电源电压大于等于最大反充电压或者电源电流大于等于最大反充电流的一半时，说明电机的充电电压和充电电流临近电源的最大反充电压或者最大反充电流，电机当前的状态易对车辆的电源造成不良影响，电动车控制器将pwm值以第二阈值的速度降低到制动目标值，需要说明的是，第二阈值小于第一阈值。优选的，上述第二阈值的速度为数字量1(pwm值最大数字量为1536)，即pwm值以该数字量1逐渐减小，直到pwm值与制动目标值相等为止，从而能够慢速的将pwm值降低，同时，能够保证电源的正常使用。

此外，在实施过程中，为了防止pwm值在降低的过程中出现异常，即pwm值小于反电动势导致车辆在制动过程中出现与当前行驶方向相反的行驶状态，上述基于线性霍尔的刹车方法还包括：

(1)电动车控制器判断电机的运动方向是否出现变化，即假设电机原本的运动方向为正转(例如，前进)，现在判断电机的运动方向是否改为了反转；或者，假设电机原本的运动方向为反转，现在判断电机的运动方向是否改为了正转。通过对电机的运动方向的监测能够判断是否要撤销制动力。

(2)为是，即电机的运动方向出现了变化，电动车控制器将pwm值逐渐增加，直到pwm值与反电动势相等的数值为止，这样能够保证车辆不会出现“倒行”。

(3)为否，即电机的运动方向没有出现了变化，说明pwm值还有减小的空间，电动车控制器继续将pwm值以第一阈值的速度降低到制动目标值，这里的降低过程与上述将pwm值以第一阈值的速度降低的过程相同，不再赘述。

此外，如果在刹车过程中预先监测到了pwm值的数值，并判断上述pwm值与反电动势的数值相等时，电动车控制器打开三相下桥的场效应管，电机的三相定子绕组全部被短接。处于发电状态的电机，相当于电源被短路。因为绕组的电阻比较小，所以能产生很大的短路电流，电机的动能被快速释放，从而使电机瞬时产生制动力矩，以使电机停止运动。

综上所述，本实施例提供的基于线性霍尔的刹车方法，应用于电动车控制器，包括：首先，电动车控制器基于采集的线性霍尔电压信号计算刹车强度，上述线性霍尔电压信号是车辆的转把在外部触发的作用下生成的，当外部触发在转把上旋转的量程大时生成的线性霍尔电压信号较大；当外部触发在转把上旋转的量程大时生成的线性霍尔电压信号较小，其次，电动车控制器根据电机的反电动势和刹车强度计算制动目标值，通常，制动目标值为反电动势与刹车强度之间的差值，之后，电动车控制器判断输出的pwm值是否大于制动目标值，然后，判断为是，即当前的pwm值大于制动目标值，并且，当比较反充电压小于最大电源电压，反充电流小于最大母线电流的一半的情况下，电动车控制器将pwm值以第一阈值的速度降低到制动目标值，这样在保证制动时电机发电并供给电源的过程中电源的安全性，进而保证了在车辆的安全行驶过程中实现pwm值的逐步下降，实现了电子刹车强度随着外围霍尔信号的变化而变化的目的，提升了人们的体验度。

实施例二

参见图2，本实施例提供了基于线性霍尔的刹车装置包括：依次相连的刹车强度计算模块10、制动目标值计算模块20、判断模块30和pwm值降低模块40：

刹车强度计算模块，用于基于采集的线性霍尔电压信号计算刹车强度，其中，线性霍尔电压信号是车辆的转把在外部触发的作用下生成的；

制动目标值计算模块，用于根据电机的反电动势和刹车强度计算制动目标值；

判断模块，用于判断输出的pwm值是否大于制动目标值；

pwm值降低模块，用于判断为是，且，当比较反充电压小于最大电源电压，反充电流小于最大母线电流的一半时，将pwm值以第一阈值的速度降低到制动目标值。

本发明实施例提供的基于线性霍尔的刹车装置，与上述实施例提供的基于线性霍尔的刹车方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例三

参见图3，为本申请实施例三所提供的一种电子设备50的结构示意图，包括：处理器51、存储器52和总线53；

所述存储器存储有所述处理器51可执行的机器可读指令(比如，图1中的基于线性霍尔的刹车方法中的执行指令，或者图2中的基于线性霍尔的刹车装置中各个模块所对应的执行指令)，当设备运行时，所述处理器51与所述存储器52之间通过总线53通信，所述机器可读指令被所述处理器51执行时执行如下处理：

首先，基于采集的线性霍尔电压信号计算刹车强度，需要进行说明的是，线性霍尔电压信号是车辆的转把在外部触发的作用下生成的，其次，根据电机的反电动势和刹车强度计算制动目标值，之后，判断电机的pwm值是否大于制动目标值，然后，判断为是，并且，当比较反充电压小于最大电源电压，反充电流小于最大母线电流的一半时，将pwm值以第一阈值的速度降低到制动目标值。

处理器51可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器51中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器51可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器52，处理器51读取存储器52中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

实施例四

本申请实施例四还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述任一方法实施例所述的方法的步骤。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述基于线性霍尔的刹车方法。

本申请实施例所提供的基于线性霍尔的刹车方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，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。本发明实施例所提供的一种基于线性霍尔的刹车方法、装置及电子设备，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，也不能理解为指示或暗示相对重要性。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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。