以擋位和速度信號先后輸入的數(shù)字差分控制助力車系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型以擋位和速度信號先后輸入的數(shù)字差分控制助力車系統(tǒng)屬于差別化供助力電的前輪和后輪差數(shù)分配助力自行車供電控制器系統(tǒng)。包括電助力自行車的兩個車輪和兩個電機，擋位信號手動控制器，還包括差分控制器，差分控制器包括依次相連的三個模塊；第一對擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和IB進行數(shù)值比較處理；第二對第一模塊的數(shù)據(jù)進行模型函數(shù)處理；第三將車均速信號IS輸入數(shù)據(jù)分配器（10），對控制數(shù)據(jù)分別進行加入速度信號要素的處理，使控制器A和B獲得擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和IB、車均速信號IS等四個要素。優(yōu)點：對助力自行車的前后輪兩個電機進行差別化控制供電，差別化控制的內容就是事先設定的模型函數(shù)處理。
【專利說明】以擋位和速度信號先后輸入的數(shù)字差分控制助力車系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電動助力自行車的助力控制器系統(tǒng)，特別是自行車前輪和后輪都給與差別化供助力電的前輪和后輪差數(shù)分配助力自行車供電控制器系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]湖南晟通科技集團有限公司申請的中國專利201210011641.8提出了一種雙輪轂電機驅動系統(tǒng)自適應平衡轉向控制方法，但沒有提供電子差速專用處理器的技術設計。
[0003]湖南晟通科技集團有限公司申請的中國專利201110358020.2 一種雙輪轂電機電子差速與調速集中控制器，但沒有電子差速模塊的具體設計。
[0004]株式會社日立制作所01122460.6本文公開了一種變速器，其包括用于將一驅動源的能量分配給許多差速機構的機構；分別與所述許多差速機構相連的許多馬達；和用于結合從所述許多差速機構輸出的能量的機構。但沒有電子差速模塊的具體設計。
[0005]成都聯(lián)騰動力控制技術有限公司申請的中國專利201210399458.X公開了一種有電子差速功能的雙電機控制器，但沒有電子差速模塊的具體設計。
[0006]株式會社島野申請的中國專利03123625.1自行車自動換擋控制裝置等多項中國專利，都是機械控制變速的方法，不是電子控制變速。


【發(fā)明內容】

[0007]本實用新型的目的是提供前輪和后輪動態(tài)受力兩個要素，車速要素，以及手動設定的助力擋位要素這四個要素確定前輪和后輪差數(shù)分配供電的助力自行車供電控制器系統(tǒng)。并且是四個要素不在一個修正供電的控制模型函數(shù)中運算，而是把四個要素撤分在多個簡化的控制模型函數(shù)中運算，使其模型函數(shù)被簡化，運算速度更快，能做到適時修正前后輪匹配供電的助力自行車差分供電控制器系統(tǒng)。
[0008]本實用新型的結構是:
[0009]以擋位和速度信號先后輸入的數(shù)字差分控制助力車系統(tǒng)，包括電助力自行車的兩個車輪:車輪A和車輪B，以及驅動車輪A的電機A和驅動車輪B的電機B，包括電助力自行車的擋位信號手動控制器3，其特征在于:還包括差分控制器1，車速信號傳感器12和均速器20 ;車速信號傳感器12與均速器20連接，均速器20是把一定時間內車速信號傳感器12的速度信號變?yōu)樵撘欢〞r間內平均速度的信號處理器。
[0010]差分控制器I與電機A之間用控制器A連接，控制器A用差分控制器I給與的控制信號控制動力電源對車輪A供電；
[0011]差分控制器I與電機B之間用控制器B連接，控制器B用差分控制器I給與的控制信號控制動力電源對車輪B供電。
[0012]在電機A與控制器A之間取反饋控制信號電流IA輸入差分控制器I的電流數(shù)值比較器9 ；
[0013]在電機B與控制器B之間取反饋控制信號電流IB輸入差分控制器I的電流數(shù)值比較器9。
[0014]擋位信號手動控制器3的擋位信號ID輸入差分控制器I的電流數(shù)值比較器9 ;
[0015]均速器20的車均速信號IS輸入差分控制器I的電流數(shù)值比較器9。
[0016]在助力自行車上，擋位信號手動控制器3就是固定在自行車龍頭橫桿上的擋位旋動開關，人用手旋動擋位信號手動控制器3，就象汽車選擇各種自車擋位一樣。助力自行車的擋位拔動桿本身是腳踏鏈盤與后輪多個齒輪傳動比的機械結構關系的傳動比選擇部件機械，在本發(fā)明中，擋位信號手動控制器3是一個電子器件，它把擋位拔動桿的傳動比選擇狀態(tài)用電子信號輸出給需要控制的電子部件。
[0017]在助力自行車上，車速信號傳感器12是固定在助力自行車上感受該助力自行車行駛速度的、輸出代表車速電信號的傳感器。
[0018]均速器20輸出的平均速度是浮動的信號，浮動意思是:如果設定均速器20取當時的前5秒鐘以內的平均速度，則后一秒的平均速度要加入這后一秒的速度而去除前第6秒的速度，計算5秒鐘以內的平均速度。浮動意思就是平均速度隨時隨車速浮動變化。
[0019]差分控制器I包括依次相連的三個模塊；
[0020]第一模塊對用于控制的原始輸入信號是擋位信號手動控制器3的擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB進行數(shù)值比較處理；
[0021]第二模塊用已設定的模型函數(shù)對第一模塊的數(shù)據(jù)進行模型函數(shù)處理；
[0022]第三模塊將均速器20的車均速信號IS輸入差分控制器I的數(shù)據(jù)分配器10，對模型函數(shù)處理將要分配給被控制的電器是控制器A和控制器B之前的控制數(shù)據(jù)分別進行加入速度信號要素的處理，使控制器A和控制器B獲得的控制數(shù)據(jù)不僅有擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB的要素，還具有車均速信號IS等四個要素。
[0023]第一模塊:電流數(shù)值比較器9的三個輸入端分別連接擋位信號手動控制器3的擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB ;ID、IA和IB分別都是輸入電流數(shù)值比較器9的原始控制電流信號；電流數(shù)值比較器9的兩個輸出端分別連接IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7和IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8。
[0024]其作用是；電流數(shù)值比較器9把輸入的雙路連續(xù)變化的反饋控制信號電流IA、反饋控制信號電流IB變?yōu)橐唤M差數(shù)值的數(shù)字信號，和取得IA > IB或IA < IB的兩種向量信號的某一種，該差數(shù)值的數(shù)字信號加上擋位信號ID值獲得含擋位的數(shù)字信號；電流數(shù)值比較器9將該含擋位的數(shù)字信號、IA、IB和IA > IB向量信號傳輸給差分模型數(shù)據(jù)處理器7，或電流數(shù)值比較器9將該含擋位的數(shù)字信號、IA、IB和IA < IB向量信號傳輸給差分模型數(shù)據(jù)處理器8 ;含擋位的數(shù)字信號已下簡稱為數(shù)字信號。
[0025]電流數(shù)值比較器9用IA減IB，其差值的正或負作為向量，差值的絕對值加上擋位信號手動控制器3的擋位信號ID的絕對值作為含擋位的數(shù)字信號，也簡稱為數(shù)字信號，所以數(shù)字信號只是一個值，是標量。這便于在數(shù)字信號值相同，向量不同，也可以獲得不同的控制模型輸出，使控制模型更能適應被控制物的需要。
[0026]IA和IB是用于控制兩個目標電器，如電動機，或用于控制兩個強電控制器的兩個電流控制信號；數(shù)字信號是電流數(shù)值比較器9對ID、IA、IB進行算術處理的標量數(shù)值，所以數(shù)字信號作為標量可進入后續(xù)的函數(shù)數(shù)值計算處理。電流控制信號ID、IA和IB不僅可以有大小變化，還可以方向變化，但數(shù)字信號只有大小變化。
[0027]反饋控制信號電流IA和IB代表助力自行車的某一時刻前后輪分別受力狀態(tài)，IA和IB用于反饋控制目的在于給此刻受力狀態(tài)的前后輪分別給予不同的動力匹配。擋位信號ID代表騎乘該助力自行車的人要求該助力自行車以某種基本要求行駛，如擋位信號ID代表要求時速為10-20公里/小時，或30-40公里/小時行駛，或要求以在4-10度的坡度條件下行駛。擋位信號ID是人為設定的，人為可改變的。電流控制信號ID、IA和IB都送入差分控制器I進行數(shù)據(jù)處理，其差分控制器I輸出給強電控制器A、B的控制數(shù)字信號就能體現(xiàn)在人為要求的擋位條件下，當?shù)缆肥骨昂筝喪芰ψ兓骨昂筝喌膭恿Σ黄ヅ鋾r，差分控制器I能輸出使前后輪的動力可以匹配的控制信號，分別使兩個電機分別對前后輪輸出匹配的動力，達到助力自行車的前后輪平穩(wěn)行駛的目的。
[0028]第二模塊:IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7分別連接電流數(shù)值比較器9和模型函數(shù)儲存器11 ;并且IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8也分別連接電流數(shù)值比較器9和模型函數(shù)儲存器11。
[0029]其作用是；
[0030]當IA > IB時，啟動IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7，用電流數(shù)值比較器9的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號對應的IA數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器9的IA > IB向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器11中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；并且用電流數(shù)值比較器9的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號數(shù)據(jù)對應的IB數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器9的IA > IB向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器11中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；獲得與IA和IB分別對應的兩個控制用的IA > IB型雙組控制數(shù)據(jù)，即獲得IA > IB的IA控制數(shù)據(jù)y IAnjP IA > IB的IB控制數(shù)據(jù)y IBn，y IAn和y IBn這兩個后續(xù)模塊將要使用的數(shù)據(jù)；y IAn和y IBn其函數(shù)行式為:
[0031]y IAn = f (IA > IB 向量，數(shù)字信號 n，IAn)；
[0032]y IBn = f (IA > IB 向量，數(shù)字信號 n，IBn)。
[0033]數(shù)字信號η和IAn是關于某一個數(shù)字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值IAn ;數(shù)字信號η和IBn是關于某一個數(shù)字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值 IBn。
[0034]或者，當IA < IB時，啟動IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8，用電流數(shù)值比較器9的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號對應的IA數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器9的IA< IB向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器11中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；并且用電流數(shù)值比較器9的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號數(shù)據(jù)對應的IB數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器9的IA < IB向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器11中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；獲得與IA和IB分別對應的兩個控制用的IA
<IB型雙組控制數(shù)據(jù)，即獲得IA < IB的IA控制數(shù)據(jù)y IAnjP IA < IB的IB控制數(shù)據(jù)yIBn, y IAn和y IBn這兩個后續(xù)模塊將要使用的數(shù)據(jù)；y IAn和y IBn其函數(shù)行式為:
[0035]y IAn = f (IA < IB 向量，數(shù)字信號 n，IAn)；
[0036]y IBn = f (IA < IB 向量，數(shù)字信號 n，IBn)。
[0037]數(shù)字信號η和IAn是關于某一個數(shù)字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值IAn ;數(shù)字信號η和IBn是關于某一個數(shù)字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值IBn ；ΙΑη和IBn是計算值，是數(shù)字信號。
[0038]上述模型函數(shù)可以在相同向量和數(shù)字信號值，不同IA和IB時，獲得不同的一組控制信號y IAn和y IBn。在函數(shù)y IAn中，數(shù)字信號隱含有IBn和ID內容，而IBn和ID又不參加模型函數(shù)計算，使其更容易建立模型函數(shù)，或模型函數(shù)比較簡單；而如果不用數(shù)字信號，直接用IA、IB、ID很不易建立模型函數(shù)，建立的模型函數(shù)很復雜。同理，在函數(shù)y IBn中，數(shù)字信號隱含有IAn和ID內容，是為簡化建立模型函數(shù)而引出的方法。
[0039]第三模塊:數(shù)據(jù)分配器10的輸入端分別與模型函數(shù)儲存器11、均速器20、IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7和IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8連接，數(shù)據(jù)分配器10的輸出端與數(shù)據(jù)標準化轉換器16連接，數(shù)據(jù)標準化轉換器16的輸出端分別與強電控制器A和強電控制器B連接；實現(xiàn)差分控制器對強電控制器A和強電控制器B控制的目的。
[0040]其作用是；均速器20的車均速信號IS輸入差分控制器I的數(shù)據(jù)分配器10，對已進行IA、IB和ID模型函數(shù)處理將要分配給被控制的電器是控制器A和控制器B之前的控制數(shù)據(jù)分別進行加入車均速信號IS要素的再一次模型函數(shù)處理，使控制器A和控制器B獲得的控制數(shù)據(jù)不僅有擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB的要素，還具有車均速信號IS的要素。
[0041]數(shù)據(jù)分配器10把IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7輸入的成組控制數(shù)據(jù)y IAn和I IBn分別進行加入車均速信號IS要素的模型函數(shù)處理后成為y IAnIS和y IBnIS，再分別分配給強電控制器A和強電控制器B ;或者IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8輸入的成組控制數(shù)據(jù)y IAr^Py IBn分別進行加入車均速信號IS要素的模型函數(shù)處理后成為y IAnIS和y IBnIS，再分別分配給強電控制器A和強電控制器BJPy IAnIS分配給強電控制器A，則y IBnIS分配給強電控制器B ;數(shù)據(jù)標準化轉換器16把已經分配好控制對象的數(shù)字信號I IAnIS和y IBnIS分別進行數(shù)據(jù)標準化，把計算的數(shù)字信號轉換成強電控制器A和強電控制器B能使用的控制數(shù)字信號，最后把這兩個控制數(shù)字信號傳送給對應的兩個強電控制器。
[0042]實現(xiàn)擋位信號手動控制器3的擋位信號ID、均速器20的車均速信號IS、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB通過差分控制器對強電控制器A和強電控制器B進行規(guī)定模型函數(shù)的差分控制，達到前后輪受力不平衡時，也能使前后輪的動力可以匹配地保持ID規(guī)定的擋位范圍內，以IS所指向的平均勻速度，既分別使兩個電機分別對前后輪輸出匹配的動力，達到助力自行車的前后輪平穩(wěn)地平均勻速度行駛的目的。
[0043]成組控制數(shù)據(jù)y IAr^Py IBn是用擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB經過模型函數(shù)計算出的，只能代表助力自行車前后輪某一瞬間不同受力對供電的需求，沒有該助力自行車行駛速度狀態(tài)對供電的整體需求，就是說盡管前后輪某一瞬間不同受力變化了，但車還應盡量保持原有速度，這樣車速才能平穩(wěn)，所以需要加入車均速信號IS要素在最終輸出的控制信號中。所以要用均速器20的車均速信號IS把成組控制數(shù)據(jù)y IAn和y IBn修飾成帶有速度要素信息的成組控制數(shù)據(jù)y IAnIS和y IBnIS。
[0044]一般后輪受力多，供電多，前輪受力少，供電少。對于不同車均速，供電多少的差額大小又不一樣，所以要ID、IS、IA和IB四個控制原要素。人在助力自行車上的重量是不變的，前輪或后輪某個車輪受力大時，耗電電流會立刻增加，反饋控制信號電流也立刻增加，IA和IB的原差值關系被改變，新的ID、IS、IA和IB四個控制原要素輸入差分控制助力車系統(tǒng)，差分控制助力車系統(tǒng)經過與該四個控制原要素相匹配的模型函數(shù)計算，輸出與該四個控制要素相匹配的兩個控制數(shù)字信號分別給前輪和后輪的電機，使車輪A和車輪B即便受力不相等，也能獲得兩個電機匹配工作，兩個車輪平衡運動，助力自行車保持平穩(wěn)速度行駛的效果。
[0045]由于不同的電控制器A和強電控制器B，要求不同數(shù)字范圍的控制數(shù)字信號，數(shù)據(jù)標準化轉換器16就是根據(jù)不同的電控制器A和強電控制器B，把計算的數(shù)字信號轉換成強電控制器A和強電控制器B能使用的控制數(shù)字信號。所以數(shù)據(jù)標準化轉換器16不可少。
[0046]還可以，IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7和IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8通過轉角參數(shù)處理器30與數(shù)據(jù)分配器10連接，轉角參數(shù)處理器30還與龍頭轉角傳感器31連接。
[0047]自行車的龍頭轉動角度基本可代表人在自行車處于是否穩(wěn)定的狀態(tài)，如果龍頭轉動角度比正向前時轉動了 80度到90度的角度，則自行車處于不穩(wěn)定行駛狀態(tài)，這時反饋控制信號電流IA和IB不管是什么信號，也不能再對電機供電，必須立即停止對電機供電。如果龍頭轉動角度比正向前時轉動了 30度到80度的角度，反饋控制信號電流IA和IB要求對對電機供電的應當隨龍頭轉動角度增大而減小對電機的供電量。一般龍頭轉動角度在O度到30度的角度時，自行車是處于完全正常行駛狀態(tài)，反饋控制信號電流IA和IB要求對對電機的供電量可完全按照執(zhí)行，不需要作修正。
[0048]為了使差分控制器I所控制的車速與騎車人的體重相匹配，也就是在同一組變化的反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB的條件下，差分控制器I所輸出的兩個控制數(shù)字信號能隨騎車人的體重不同而變化。如以差分控制器I原應輸出的兩個控制數(shù)字信號是與50公斤人體體重相匹配，當騎車人的體重為40公斤時，差分控制器I實際輸出的兩個控制數(shù)字信號都減少20%，或當騎車人的體重為70公斤時，差分控制器I實際輸出的兩個控制數(shù)字信號都減少40%。達到差分控制器I所控制的車速與騎車人的體重相匹配。為實現(xiàn)這個目的技術方案是:在助力自行車的人體坐墊上，或在與坐墊連接的彈性部件上設置壓力傳感器，該壓力傳感器與差分控制器I中的數(shù)據(jù)分配器10連接，壓力傳感器的壓力信號分別對數(shù)據(jù)分配器10中兩個控制數(shù)字信號進行相同比例增加或相同比例減少的處理。
[0049]本實用新型的優(yōu)點:本實用新型的差分控制器能對擋位信號手動控制器的擋位信號ID、均速器的車均速信號IS、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB進行數(shù)字化模型函數(shù)處理，對要控制的兩個被控物，助力自行車的前后輪兩個電機進行差別化控制供電，差別化控制的內容就是事先設定的模型函數(shù)處理。也就是本實用新型的差分控制器能對四路模擬電流信號進行模型函數(shù)處理成有差別化的雙路分別獨立的數(shù)字控制信號輸出，即能對四路模擬信號加入數(shù)字化模型函數(shù)內容，對前后輪兩個電機進行分別獨立的控制供電，也稱差分控制供電。前后輪兩個電機匹配工作，既前后輪變化的受力狀態(tài)，前后輪兩個電機匹配給與不同的供電，達到前后輪轉動速度相同，并且是使助力自行車基本保持由ID所限定擋位范圍內，形成IS的平均速度的狀態(tài)。騎在該助力自行車上的人感到舒適，前后輪轉動速度相同又不浪費電力。
[0050]函數(shù)y IAn中，隱含有IBn、ID內容，而IBn、ID又不參加模型函數(shù)計算，使其更容易建立模型函數(shù)，或模型函數(shù)比較簡單；而如果不用數(shù)字信號，直接用IA、IB、ID很不易建立模型函數(shù)，建立的模型函數(shù)很復雜。IS和函數(shù)y IAn的值再，用另一個模型函數(shù)計算出yIAnIS，再次在輸出的控制信號中加入車均速信號IS，把多個變量分解在兩次模型函數(shù)計算的方法，使兩次模型函數(shù)計算都大大解化，在最后輸出的控制信號中IA、IB、ID、IS，但建立每次的模型函數(shù)和計算又變量沒有四個，是簡化建立模型函數(shù)，計算速度更快，適應對運動速度進行調節(jié)的數(shù)據(jù)處理好方法。
[0051]本實用新型差分控制助力車系統(tǒng)經過ID、IS、IA和IB與該四個控制原要素相匹配的模型函數(shù)計算，輸出與該四個控制原要素相匹配的兩個控制數(shù)字信號分別給前輪和后輪的電機，使車輪A和車輪B即便受力不相等，也能獲得兩個電機匹配工作，兩個車輪平衡運動的效果。
[0052]在相同的ID、IS、IA和IB四個控制原要素相同的情況下，只要改變設定的數(shù)字化模型函數(shù)，就可獲得多種人為設定的不同控制信號輸出，解決了用IA和IB兩個模擬信號直接控制兩個模擬電器，只有一種控制方式，不能按人的需要調整控制方式的缺點。
[0053]可以用龍頭轉動角度推定自行車處于是否穩(wěn)定的狀態(tài)，并用龍頭轉動角度的大小，對自行車運動狀態(tài)產生的反饋控制信號電流IA和IB所要求的差分供電量進行修正，以保證在自行車處于不穩(wěn)定狀態(tài)時，不再對自行車增加不穩(wěn)定因素，使用本發(fā)明的助力自行車更人性化，更安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1、本實用新型的差分控制器各部件的連接關系和信號流向示意圖；
[0055]圖2、本實用新型各部件的連接關系和信號流向示意圖；
[0056]圖3、有轉角參數(shù)處理器的本實用新型的差分控制器各部件的連接關系和信號流向示意圖；
[0057]圖4、有龍頭轉角傳感器的本實用新型各部件的連接關系和信號流向示意圖。
[0058]圖中，I是差分控制器、3是擋位信號手動控制器、7是IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器、8是IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器、9是電流數(shù)值比較器、10是數(shù)據(jù)分配器、11是模型函數(shù)儲存器、12是車速信號傳感器、16是數(shù)據(jù)標準化轉換器、20是均速器、30是轉角參數(shù)處理器、31是龍頭轉角傳感器。

【具體實施方式】
[0059]實施例1、以擋位和速度信號先后輸入的數(shù)字差分控制助力車系統(tǒng)
[0060]如圖1、2，包括電助力自行車的兩個車輪:車輪A和車輪B，以及驅動車輪A的電機A和驅動車輪B的電機B，包括電助力自行車的擋位信號手動控制器3，還包括差分控制器I，車速信號傳感器12和均速器20 ;車速信號傳感器12與均速器20連接，均速器20是把一定時間內車速信號傳感器12的速度信號變?yōu)樵撘欢〞r間內平均速度的信號處理器。
[0061]差分控制器I與電機A之間用控制器A連接，控制器A用差分控制器I給與的控制信號控制動力電源對車輪A供電；
[0062]差分控制器I與電機B之間用控制器B連接，控制器B用差分控制器I給與的控制信號控制動力電源對車輪B供電。
[0063]在電機A與控制器A之間取反饋控制信號電流IA輸入差分控制器I的電流數(shù)值比較器9 ；
[0064]在電機B與控制器B之間取反饋控制信號電流IB輸入差分控制器I的電流數(shù)值比較器9。
[0065]擋位信號手動控制器3的擋位信號ID輸入差分控制器I的電流數(shù)值比較器9 ;
[0066]均速器20的車均速信號IS輸入差分控制器I的電流數(shù)值比較器9。
[0067]差分控制器I包括依次相連的三個模塊；
[0068]第一模塊對用于控制的原始輸入信號是擋位信號手動控制器3的擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB進行數(shù)值比較處理；
[0069]第二模塊用已設定的模型函數(shù)對第一模塊的數(shù)據(jù)進行模型函數(shù)處理；
[0070]第三模塊將均速器20的車均速信號IS輸入差分控制器I的數(shù)據(jù)分配器10，對模型函數(shù)處理將要分配給被控制的電器是控制器A和控制器B之前的控制數(shù)據(jù)分別進行加入速度信號要素的處理，使控制器A和控制器B獲得的控制數(shù)據(jù)不僅有擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB的要素，還具有車均速信號IS等四個要素。
[0071]第一模塊:電流數(shù)值比較器9的三個輸入端分別連接擋位信號手動控制器3的擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB ;ID、IA和IB分別都是輸入電流數(shù)值比較器9的原始控制電流信號；電流數(shù)值比較器9的兩個輸出端分別連接IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7和IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8。
[0072]其作用是；電流數(shù)值比較器9把輸入的雙路連續(xù)變化的反饋控制信號電流IA、反饋控制信號電流IB變?yōu)橐唤M差數(shù)值的數(shù)字信號，和取得IA > IB或IA < IB的兩種向量信號的某一種，該差數(shù)值的數(shù)字信號加上擋位信號ID值獲得含擋位的數(shù)字信號；電流數(shù)值比較器9將該含擋位的數(shù)字信號、IA、IB和IA > IB向量信號傳輸給差分模型數(shù)據(jù)處理器7，或電流數(shù)值比較器9將該含擋位的數(shù)字信號、IA、IB和IA < IB向量信號傳輸給差分模型數(shù)據(jù)處理器8 ;含擋位的數(shù)字信號已下簡稱為數(shù)字信號。
[0073]第二模塊:IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7分別連接電流數(shù)值比較器9和模型函數(shù)儲存器11 ;并且IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8也分別連接電流數(shù)值比較器9和模型函數(shù)儲存器11。
[0074]其作用是；
[0075]當IA > IB時，啟動IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7，用電流數(shù)值比較器9的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號對應的IA數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器9的IA > IB向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器11中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；并且用電流數(shù)值比較器9的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號數(shù)據(jù)對應的IB數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器9的IA > IB向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器11中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；獲得與IA和IB分別對應的兩個控制用的IA > IB型雙組控制數(shù)據(jù)，即獲得IA > IB的IA控制數(shù)據(jù)y IAnjP IA > IB的IB控制數(shù)據(jù)y IBn，y IAn和y IBn這兩個后續(xù)模塊將要使用的數(shù)據(jù)；y IAn和y IBn其函數(shù)行式為:
[0076]y IAn = f (IA > IB 向量，數(shù)字信號 n，IAn)；
[0077]y IBn = f (IA > IB 向量，數(shù)字信號 n，IBn)。
[0078]數(shù)字信號η和IAn是關于某一個數(shù)字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值IAn ;數(shù)字信號η和IBn是關于某一個數(shù)字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值 IBn。
[0079]或者，當IA < IB時，啟動IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8，用電流數(shù)值比較器9的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號對應的IA數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器9的IA< IB向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器11中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；并且用電流數(shù)值比較器9的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號數(shù)據(jù)對應的IB數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器9的IA < IB向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器11中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；獲得與IA和IB分別對應的兩個控制用的IA
<IB型雙組控制數(shù)據(jù)，即獲得IA < IB的IA控制數(shù)據(jù)y IAnjP IA < IB的IB控制數(shù)據(jù)yIBn, y IAn和y IBn這兩個后續(xù)模塊將要使用的數(shù)據(jù)；y IAn和y IBn其函數(shù)行式為:
[0080]y IAn = f (IA < IB 向量，數(shù)字信號 n，IAn)；
[0081]y IBn = f (IA < IB 向量，數(shù)字信號 n，IBn)。
[0082]數(shù)字信號η和IAn是關于某一個數(shù)字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值IAn ;數(shù)字信號η和IBn是關于某一個數(shù)字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值IBn ；ΙΑη和IBn是計算值，是數(shù)字信號。
[0083]第三模塊:數(shù)據(jù)分配器10的輸入端分別與模型函數(shù)儲存器11、均速器20、IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7和IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8連接，數(shù)據(jù)分配器10的輸出端與數(shù)據(jù)標準化轉換器16連接，數(shù)據(jù)標準化轉換器16的輸出端分別與強電控制器A和強電控制器B連接；實現(xiàn)差分控制器對強電控制器A和強電控制器B控制的目的。
[0084]其作用是；均速器20的車均速信號IS輸入差分控制器I的數(shù)據(jù)分配器10，對已進行IA、IB和ID模型函數(shù)處理將要分配給被控制的電器是控制器A和控制器B之前的控制數(shù)據(jù)分別進行加入車均速信號IS要素的再一次模型函數(shù)處理，使控制器A和控制器B獲得的控制數(shù)據(jù)不僅有擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB的要素，還具有車均速信號IS的要素。
[0085]數(shù)據(jù)分配器10把IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7輸入的成組控制數(shù)據(jù)y IAn和I IBn分別進行加入車均速信號IS要素的模型函數(shù)處理后成為y IAnIS和y IBnIS，再分別分配給強電控制器A和強電控制器B ;或者IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8輸入的成組控制數(shù)據(jù)y IAr^Py IBn分別進行加入車均速信號IS要素的模型函數(shù)處理后成為y IAnIS和y IBnIS，再分別分配給強電控制器A和強電控制器BJPy IAnIS分配給強電控制器A，則y IBnIS分配給強電控制器B ;數(shù)據(jù)標準化轉換器16把已經分配好控制對象的數(shù)字信號I IAnIS和y IBnIS分別進行數(shù)據(jù)標準化，把計算的數(shù)字信號轉換成強電控制器A和強電控制器B能使用的控制數(shù)字信號，最后把這兩個控制數(shù)字信號傳送給對應的兩個強電控制器。
[0086]實現(xiàn)擋位信號手動控制器3的擋位信號ID、均速器20的車均速信號IS、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB通過差分控制器對強電控制器A和強電控制器B進行規(guī)定模型函數(shù)的差分控制，達到前后輪受力不平衡時，也能使前后輪的動力可以匹配地保持ID規(guī)定的擋位范圍內，以IS所指向的平均勻速度，既分別使兩個電機分別對前后輪輸出匹配的動力，達到助力自行車的前后輪平穩(wěn)地平均勻速度行駛的目的。
[0087]實施例2、帶轉角參數(shù)處理器的以擋位和速度信號先后輸入的數(shù)字差分控制助力車系統(tǒng)
[0088]如圖3、4，如實施例1的全部結構，并且IA > IB差分模型數(shù)據(jù)處理器7和IA < IB差分模型數(shù)據(jù)處理器8通過轉角參數(shù)處理器30與數(shù)據(jù)分配器10連接，轉角參數(shù)處理器30還與龍頭轉角傳感器31連接。
[0089]在助力自行車的人體坐墊上，或在與坐墊連接的彈性部件上設置壓力傳感器，該壓力傳感器與差分控制器I中的數(shù)據(jù)分配器10連接，壓力傳感器的壓力信號分別對數(shù)據(jù)分配器10中兩個控制數(shù)字信號進行相同比例增加或相同比例減少的處理。
【權利要求】
1.以擋位和速度信號先后輸入的數(shù)字差分控制助力車系統(tǒng)，包括電助力自行車的兩個車輪:車輪4和車輪8，以及驅動車輪4的電機4和驅動車輪8的電機8，包括電助力自行車的擋位信號手動控制器(3),其特征在于:還包括差分控制器(1),車速信號傳感器(12)和均速器(20)；車速信號傳感器(12)與均速器(20)連接，均速器(20)是把一定時間內車速信號傳感器(12)的速度信號變?yōu)樵撘欢〞r間內平均速度的信號處理器； 差分控制器(1)與電機六之間用控制器六連接，控制器六用差分控制器(1)給與的控制信號控制動力電源對車輪八供電； 差分控制器(1)與電機8之間用控制器8連接，控制器8用差分控制器(1)給與的控制信號控制動力電源對車輪8供電； 在電機八與控制器八之間取反饋控制信號電流I八輸入差分控制器(1)的電流數(shù)值比較器(9)； 在電機8與控制器8之間取反饋控制信號電流18輸入差分控制器(1)的電流數(shù)值比較器(9)； 擋位信號手動控制器(3)的擋位信號10輸入差分控制器(1)的電流數(shù)值比較器(9)； 均速器(20)的車均速信號13輸入差分控制器(1)的電流數(shù)值比較器(9)； 差分控制器(1)包括依次相連的三個模塊； 第一模塊對用于控制的原始輸入信號是擋位信號手動控制器(3)的擋位信號10、反饋控制信號電流I八和反饋控制信號電流18進行數(shù)值比較處理； 第二模塊用已設定的模型函數(shù)對第一模塊的數(shù)據(jù)進行模型函數(shù)處理； 第三模塊將均速器(20)的車均速信號13輸入差分控制器(1)的數(shù)據(jù)分配器(10),對模型函數(shù)處理將要分配給被控制的電器是控制器八和控制器8之前的控制數(shù)據(jù)分別進行加入速度信號要素的處理，使控制器八和控制器8獲得的控制數(shù)據(jù)不僅有擋位信號10、反饋控制信號電流I八和反饋控制信號電流18的要素，還具有車均速信號13這四個要素； 第一模塊:電流數(shù)值比較器(9)的三個輸入端分別連接擋位信號手動控制器(3)的擋位信號10、反饋控制信號電流I八和反饋控制信號電流18 ；10、I八和18分別都是輸入電流數(shù)值比較器(9)的原始控制電流信號；電流數(shù)值比較器(9)的兩個輸出端分別連接I八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(7)和I八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(8)； 其作用是；電流數(shù)值比較器(9)把輸入的雙路連續(xù)變化的反饋控制信號電流1八、反饋控制信號電流18變?yōu)橐唤M差數(shù)值的數(shù)字信號，和取得1八? 18或1八? 18的兩種向量信號的某一種，該差數(shù)值的數(shù)字信號加上擋位信號10值獲得含擋位的數(shù)字信號；電流數(shù)值比較器(9)將該含擋位的數(shù)字信號、1八、18和I八? 18向量信號傳輸給差分模型數(shù)據(jù)處理器(7),或電流數(shù)值比較器(9)將該含擋位的數(shù)字信號、1八、18和I八? 18向量信號傳輸給差分模型數(shù)據(jù)處理器(8)；含擋位的數(shù)字信號已下簡稱為數(shù)字信號； 第二模塊:1八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(7)分別連接電流數(shù)值比較器(9)和模型函數(shù)儲存器(11)；并且1八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(8)也分別連接電流數(shù)值比較器(9)和模型函數(shù)儲存器(11)； 其作用是； 當1八? 18時，啟動1八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(7),用電流數(shù)值比較器(9)的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號對應的I八數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器(9) I八? 18向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器(11)中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；并且用電流數(shù)值比較器(9)的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號數(shù)據(jù)對應的18數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器(9) I八? 18向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器(11)中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；獲得與I八和18分別對應的兩個控制用的I八? 18型雙組控制數(shù)據(jù)，即獲得I八? 18的I八控制數(shù)據(jù)1 I如，和I八? 18的18控制數(shù)據(jù)71811，7 1^11和1 1811這兩個后續(xù)模塊將要使用的數(shù)據(jù)；7 1^和1 1811其函數(shù)行式為: 7 1如=？(從? 18向量，數(shù)字信號II，1^)； 7 1811 = ？ (1八? 18向量，數(shù)字信號II，18=)； 數(shù)字信號II和I如是關于某一個數(shù)字信號II對應的該相同時間點的控制電流信號值I八II ；數(shù)字信號II和18?。∈顷P于某一個數(shù)字信號對應的該相同時間點的控制電流信號值1811 ； 或者，當1八? 18時，啟動1八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(8),用電流數(shù)值比較器(9)的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號對應的I八數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器(9) I八? 18向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器(11)中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；并且用電流數(shù)值比較器(9)的數(shù)字信號數(shù)據(jù)、與該數(shù)字信號數(shù)據(jù)對應的18數(shù)據(jù)、電流數(shù)值比較器(9) I八? 18向量信號數(shù)據(jù)，代入模型函數(shù)儲存器(11)中儲存的與該數(shù)字信號和該向量信號匹配的模型函數(shù)中進行運算處理；獲得與I八和18分別對應的兩個控制用的I八? 18型雙組控制數(shù)據(jù)，即獲得I八? 18的I八控制數(shù)據(jù)1 1如，和I八? 18的18控制數(shù)據(jù)7 1811，1 I八II和7 1811這兩個后續(xù)模塊將要使用的數(shù)據(jù)；7 I八II和7 1811其函數(shù)行式為: 7 1如=？(從? 18向量，數(shù)字信號II，1^)； 7 1811 = ？ (1八? 18向量，數(shù)字信號II，18=)； 數(shù)字信號II和I如是關于某一個數(shù)字信號II對應的該相同時間點的控制電流信號值I八II ；數(shù)字信號II和18?。∈顷P于某一個數(shù)字信號對應的該相同時間點的控制電流信號值1811 ；1如和1811是計算值，是數(shù)字信號； 第三模塊:數(shù)據(jù)分配器(10)的輸入端分別與模型函數(shù)儲存器〔10、均速器〔2(0、I八?18差分模型數(shù)據(jù)處理器(7)和I八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(8)連接，數(shù)據(jù)分配器(10)的輸出端與數(shù)據(jù)標準化轉換器(16)連接，數(shù)據(jù)標準化轉換器(16)的輸出端分別與強電控制器八和強電控制器8連接；實現(xiàn)差分控制器對強電控制器八和強電控制器8控制的目的；其作用是；均速器(20)的車均速信號13輸入差分控制器(1)的數(shù)據(jù)分配器(10),對已進行I八、18和10模型函數(shù)處理將要分配給被控制的電器是控制器八和控制器8之前的控制數(shù)據(jù)分別進行加入車均速信號13要素的再一次模型函數(shù)處理，使控制器八和控制器8獲得的控制數(shù)據(jù)不僅有擋位信號10、反饋控制信號電流I八和反饋控制信號電流18的要素，還具有車均速信號13的要素； 數(shù)據(jù)分配器(10)把1八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(7)輸入的成組控制數(shù)據(jù)7 I如和718?。》謩e進行加入車均速信號13要素的模型函數(shù)處理后成為7 I如13和7 18=13,再分別分配給強電控制器八和強電控制器8 ；或者I八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(8)輸入的成組控制數(shù)據(jù)7 I如和7 18=分別進行加入車均速信號13要素的模型函數(shù)處理后成為7 1^18和7再分別分配給強電控制器八和強電控制器8，即7 I如13分配給強電控制器八，則7 18=13分配給強電控制器8 ；數(shù)據(jù)標準化轉換器(16)把已經分配好控制對象的數(shù)字信號7 1^13和7 18=13分別進行數(shù)據(jù)標準化，把計算的數(shù)字信號轉換成強電控制器八和強電控制器8能使用的控制數(shù)字信號，最后把這兩個控制數(shù)字信號傳送給對應的兩個強電控制器； 實現(xiàn)擋位信號手動控制器(3)的擋位信號10、均速器(20)的車均速信號13、反饋控制信號電流I八和反饋控制信號電流18通過差分控制器對強電控制器八和強電控制器8進行規(guī)定模型函數(shù)的差分控制，達到前后輪受力不平衡時，也能使前后輪的動力可以匹配地保持10規(guī)定的擋位范圍內，以13所指向的平均勻速度，既分別使兩個電機分別對前后輪輸出匹配的動力，達到助力自行車的前后輪平穩(wěn)地平均勻速度行駛的目的。
2.根據(jù)權利要求1所述的以擋位和速度信號先后輸入的數(shù)字差分控制助力車系統(tǒng)，其特征在于:I八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(7)和I八? 18差分模型數(shù)據(jù)處理器(8)通過轉角參數(shù)處理器(30)與數(shù)據(jù)分配器(10)連接，轉角參數(shù)處理器(30)還與龍頭轉角傳感器(31)連接。
【文檔編號】B60L15/28GK204161146SQ201420468276
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權日:2014年8月20日
【發(fā)明者】黃強 申請人:成都寬和科技有限責任公司, 黃強, 高松, 歐陽焱雄