[发明专利]一种电动自行车辅助刹车系统及实现方法

说明书

本发明公开了一种电动自行车辅助刹车系统及实现方法，包括：微处理器、无刷直流电机矢量控制器、压力传感器、A/D转换电路、输入模块、速度传感器，加速度传感器；在电动自行车所采用的无刷直流电机的基础上，使用矢量控制精确调节电机输出的电磁转矩，电机的电磁转矩、制动器制动转矩和地面的摩擦力共同作用于轮胎，使用PID参数整定装置对系统的PID控制器的参数进行整定，获得最佳控制效果，通过精确控制无刷直流电机的电磁转矩，调节电动自行车的滑移率，获得最短的制动距离，提高车辆制动的安全性。

技术领域

本发明涉及一种电动自行车辅助刹车装置及应用方法，尤其涉及一种基于无刷直流电机矢量控制的电动自行车辅助刹车装置及应用方法，属于自行车刹车制动领域。

背景技术

在雨雪天气路面湿滑，地面的附着系数小，电动自行车在紧急刹车时，容易出现车轮打滑、后轮侧向甩动等危险情形。需要设计一种成本低廉的控制系统，改善电动自行车紧急刹车时的制动力分配情况，控制电动自行车平稳刹车，显得尤为重要。

发明内容

为克服现有技术缺陷，本发明设计了一种基于电动自行车辅助刹车系统，其组成包括：微处理器、无刷直流电机矢量控制器、压力传感器、A/D转换电路、输入模块、速度传感器，加速度传感器；

所述微处理器与所述无刷直流电机矢量控制器相连接，所述无刷直流电机根据微处理器信号驱动无刷直流电机；所述压力传感器与所述A/D转换电路相连接，所述A/D转换电路与微处理器相连接；加速度传感器与微处理器相连接，采集电动自行车前进方向的加速度；所述速度传感器安装在无刷直流电机上，测量电机轴转动的位置，并计算出电机的转速；所述输入模块与微处理器相连接，当骑行者按下制

动手柄触发输入模块，输入模块发送电信号给微处理器。

其中，微处理器用于计算电动自行车行驶过程中的车轮滑移率，并输出控制信号给无刷直流电机矢量控制器，控制无刷直流电机输出的电磁转矩，调节电动自行车制动过程中的车轮滑移率。

所述无刷直流电机矢量控制器用于根据微处理器输入的信号，控制轮毂电动机输出的力矩，调节电动自行车车轮转速。

所述压力传感器、A/D转换电路用于通过将骑行者所受重力转换成模拟电量，并将模拟电量通过A/D转换电路转换成数字量，传输给微处理器，计算出骑行者的质量。

所述加速度传感器用于测量电动自行车骑行方向的加速度。

输入模块与电动自行车的刹车手柄相连，当骑行者刹车时，触发输入模块，输入模块输入边沿信号给微处理器，触发中断，指示微处理器电动自行车的制动过程开始。

电动自行车采用无刷直流电机驱动，所述速度传感器用于测量与无刷直流电机相连的车轮转动的速度。

以上电动自行车辅助刹车系统的实现方法，基于如下计算结果：

设电动自行车车轮半径为r,行驶速度为v，车轮转动的角速度为ω。车辆轮子受到的重力为G,轮子受到的地面支持力为N。车辆前进方向加速度车辆受到与速度方向相反的地面摩擦力F_f，T_b为制动器产生的制动转矩。

在刹车过程中，车辆制动过程中的动力学方程为：

其中J为车轮转动惯量。

地面摩擦力跟路面的附着系数μ相关：

F_f＝μN (3)

所以地面附着系数μ的大小，直接关系到电动自行车的制动效果。根据Paceika魔术方程：