本發(fā)明涉及一種電動自行車助力控制系統(tǒng)，尤其涉及一種基于疲勞度的電動自行車助力控制系統(tǒng)及方法。
背景技術：
自行車行業(yè)作為傳統(tǒng)產業(yè)，具有100多年的歷史，由于環(huán)保以及交通的問題，自行車再度成為世界各國特別是發(fā)達國家居民喜愛的交通、健身工具。人們的生活水平不斷提高，在追求收入平衡的同時渴望健康，自行車運動也成為人們所喜愛和關注的一項運動。現在，越來越多的人加入了單車旅行的行列，但是僅僅依賴用戶自身掌握良好的騎行技術和改進自行車不能滿足人們對長途自行車旅行的要求，電動自行車應運而生，電動自行車可認為在自行車的基礎加一套電動驅動機系統(tǒng)構成，主要由蓄電池、電動機、控制器構成。基本的原理是：由蓄電池提供電能，控制器驅動控制電動機，電動機驅動自行車。目前電動自行車的助力大小都是依據用戶手動選擇檔位決定的，這樣的結果是用戶失去了體驗單車旅行樂趣的初衷，造成資源的浪費，且頻繁的充放電使蓄電池的使用壽命變短。
技術實現要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于疲勞度的電動自行車助力控制系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的目的之一是通過以下技術方案來實現的，一種基于疲勞度的電動自行車助力控制系統(tǒng)，包括生理信號采集模塊和信號控制與處理中心；所述信號控制與處理中心根據生理信號采集模塊采集到的騎行者的實時心率、實時呼吸率和單位時間運動量計算出騎行者的疲勞程度；電動機根據疲勞程度輸出相應的助力q，助力的比例是t＝(q+r)/p<＝1，其中p為騎行者在未疲勞狀態(tài)下的正常騎行速度，r為疲勞狀態(tài)下的騎行速度。
進一步，所述生理信號采集模塊包括用于采集騎行者的實時心率的心率采集模塊、用于采集騎行者實時呼吸率的運動呼吸率采集模塊和用于檢測騎行者單位時間運動量的運動量計算模塊。
進一步，該控制系統(tǒng)還包括電動機驅動模塊，所述電動機驅動模塊包括與信號控制與處理中心電連接的pwm驅動電路。
進一步，該控制系統(tǒng)還包括安全防護模塊，所述安全防護模塊包括報警裝置和剎車裝置。
本發(fā)明的目的之二是通過以下技術方案來實現的，一種基于疲勞度的電動自行車助力控制方法，根據采集到的騎行者的實時心率、實時呼吸率和單位時間運動量計算出騎行者的疲勞程度；電動機根據疲勞程度輸出相應的助力q，助力的比例是t＝(q+r)/p<＝1，其中p為騎行者在未疲勞狀態(tài)下的正常騎行速度，r為疲勞狀態(tài)下的騎行速度。
由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：
本發(fā)明可實現依據騎行者在騎行過程的疲勞程度提供適當的電動助力，便于用戶在減輕當前的疲勞狀況。
附圖說明
為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中：
圖1為本發(fā)明結構框圖。
具體實施方式
以下將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
一種基于疲勞度的電動自行車助力控制系統(tǒng)，包括生理信號采集模塊、信號控制與處理中心、電動機驅動模塊、電源模塊及安全防護裝置；
其中，所述生理信號采集模塊包括心率采集裝置、運動呼吸率采集裝置和運動量測量裝置；所述電動機驅動模塊包括與信號控制與處理中心相接的pwm驅動電路以及與pwm驅動電路相接的電動機；所述的安全防護模塊包括報警裝置和剎車裝置。
生理信號采集模塊、電動機模塊、電源模塊、安全防護模塊和信號處理與控制中心相連；
生理信號采集模塊中的心率采集模塊監(jiān)測出騎行者的實時心率，運動呼吸率采集模塊測得實時的呼吸率，運動量計算模塊測量出的單位時間的運動量，實時的心率、呼吸率和運動量送至信號處理中心，信號處理中心計算出騎行者的疲勞程度s(s1，s2，s3，s4，s5)，騎行者開始不會感覺疲勞，心率較為正常在75次/min左右，呼吸率較為平穩(wěn)，每分鐘16～20次，對應的卡路里的消耗也較少為2±0.5kcal/min，隨著騎行者的運動，疲勞狀態(tài)累積，心率、呼吸率加快，進而疲勞等級升高，具體的疲勞等級的生理參數詳情可以參見附錄表1。通過控制驅動電路使電動機輸出相應的助力q(q1，q2，q3，q4，q5)，助力的比例是t＝(q+r)/p<＝1；其中p：騎行者在未疲勞狀態(tài)下的正常騎行速度；r：疲勞狀態(tài)下的騎行速度。
以一個正常成年戶外騎行者的運動情況為例，每隔8分鐘作為一個階段，測量在不同的疲勞等級時，騎行者的心率、呼吸率、能耗情況如下表：
表1疲勞等級狀況下生理參數
本發(fā)明可實現依據騎行者在騎行過程的疲勞程度提供適當的電動助力，便于用戶在減輕當前的疲勞狀況，同時仍可享受單車旅行的樂趣，提高電動自行車在戶外運動過程中的休閑性和實用性。
電源模塊包括電池和供電保護裝置，對電流、電壓監(jiān)控、電源電量進行管理，以保證自行車的供電系統(tǒng)工作正常。通過對電動自行車實時工作時的電壓值和電流值的監(jiān)控，若是實時的電壓值和電流值低于正常工作，則促使信號控制與處理中心關閉電動機；若是實時的電壓和電流超過正常工作電壓，則促使信號控制與處理中心啟動報警器，提醒用戶做出相應的預防工作。
安全防護模塊包括報警裝置和剎車裝置，報警裝置在電源模塊出現欠電或者電流異常時，發(fā)出警告；剎車裝置是防止在助力加速時車速過快，一旦車速過快，剎車裝置會促使信號處理和控制中心關閉電動機。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。