[发明专利]电动脚踏车、电动脚踏车的控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种电动脚踏车、电动脚踏车的控制系统及其控制方法，其中控制系统包括一踏板力矩传感器、一微控制电路、一马达驱动器以及一马达。踏板力矩传感器感测一行驶时间内的踏板力矩。微控制电路电性连接于踏板力矩传感器且存储有一参考踩踏力，且根据踏板力矩以及行驶时间计算出一平均踩踏力以及根据参考踩踏力与平均踩踏力的比较结果产生控制信号。马达驱动器电性连接于微控制电路且根据控制信号产生驱动信号。马达电性连接于马达驱动器且根据驱动信号产生马达输出力矩。

技术领域

本发明涉及一种电动脚踏车、电动脚踏车的控制系统及其控制方法，特别是涉及一种提高骑乘脚踏车的舒适度的电动脚踏车、电动脚踏车的控制系统及其控制方法。

背景技术

近年来，越来越多人注重自己的健康状况，所以电动脚踏车变为许多上班族的代步工具。目前市面上的电动脚踏车主要是通过一种内变速机构带动后轮转动，用以驱动电动脚踏车行进。

当内变速机构调整为低速档时，脚踏车的车速减慢，但是骑士在骑乘时较为省力。反之，当内变速机构调整为高速档时，脚踏车的车速变快，但是骑士在骑乘时较为费力。

然而，目前的内变速机构的体积很大且重量很重，操作员在将内变速机构组接于电动脚踏车时不十分容易。此外，由于内变速机构的体积及重量过大的原因，难以使电动脚踏车达到轻量化的目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种电动脚踏车的控制系统，其特征在于，包括：一踏板力矩感测器、一微控制电路、马达驱动器以及一马达。踏板力矩感测器感测一行驶时间内的一踏板力矩。微控制电路电性连接于踏板力矩感测器且存储有一参考踩踏力。微控制电路根据踏板力矩以及行驶时间计算出平均踩踏力以及根据参考踩踏力与平均踩踏力的比较结果产生一控制信号。马达驱动器电性连接于微控制电路且根据控制信号产生一马达驱动信号。马达电性连接于马达驱动器且根据马达驱动信号产生一马达输出力矩。

优选地，当该平均踩踏力与该参考踩踏力之间的一差值提高时，该微控制电路使该控制信号的一电平提高，当该控制信号的该电平提高时，该马达输出力矩提高；当该平均踩踏力与该参考踩踏力之间的该差值降低时，该微控制电路使该控制信号的该电平降低当该控制信号的该电平降低时，该马达输出力矩降低。

优选地，该微控制电路包含一平均力矩处理电路、一减法电路及一补偿控制器，该平均力矩处理电路电性连接于该踏板力矩感测器以及该减法电路，该平均力矩处理电路记录该行驶时间且根据该行驶时间以及该踏板力矩产生该平均踩踏力，该减法电路将该平均踩踏力与该参考踩踏力相减以产生一误差反馈信号，该补偿控制器为一比例积分微分控制器，该比例积分微分控制器电性连接于该减法电路，该比例积分微分控制器根据该误差反馈信号产生一比例增益补偿部分、一积分补偿部分以及一微分补偿部分。

优选地，该微控制电路还包括一滤波器、一前馈增益控制器以及一加法电路，该滤波器电性连接于该踏板力矩感测器以及该平均力矩处理电路，该前馈增益控制器电性连接于该滤波器，该加法电路电性连接于该前馈增益控制器、该补偿控制器以及该马达驱动器，该前馈增益控制器产生一前馈补偿部分，该加法电路用于将该比例增益补偿部分、该积分补偿部分、该微分补偿部分以及该前馈补偿部分加总以产生该控制信号。

本发明还公开了一种电动脚踏车的控制系统的控制方法，其特征在于，包括：感测一行驶时间内的一踏板力矩；根据一行驶时间以及该踏板力矩产生一平均踩踏力；比较该平均踩踏力以及一参考踩踏力以产生一控制信号；根据该控制信号产生一马达驱动信号；以及根据该马达驱动信号产生一马达输出力矩。

优选地，比较该平均踩踏力以及该参考踩踏力以产生该控制信号包含：将该平均踩踏力与该参考踩踏力相减以产生一误差反馈信号；对该误差反馈信号进行一比例增益处理以产生一比例增益补偿部分；对该误差反馈信号进行一积分处理以产生一积分补偿部分；进行一积分饱和缓解处理；以及对该误差反馈信号进行一微分处理以产生一微分补偿部分。