随着电动自行车在城市非机动车交通运输的普及，由其速度控制不当和未装备先进的AEB系统(Autonomous Emergency Braking，自动刹车系统)而引起的交通安全事故已经成为其规模推广的阻碍之一。本发明专利技术提供了一种基于闭环控制的电磁辅助刹车系统，该系统在原有硬件结构的基础上引入一种新型电涡流缓速器，搭载以嵌入式系统为控制中枢的全新速度控制模块；在硬件选型和算法设计后，构建出适用于辅助硬件的数学模型，实现速度智能调控的闭环控制；在simulink/matlab环境下对本模型进行仿真，引入多个影响因子，通过误差分析测试系统功能与稳定性。基于闭环控制的电磁辅助刹车装备与系统有助于降低用户的骑行风险，助力低碳出行，促进电动自行车行业健康发展。促进电动自行车行业健康发展。促进电动自行车行业健康发展。
【技术实现步骤摘要】
一种基于闭环控制的电磁辅助刹车系统及其控制方法
[0001]本专利技术涉及电动车辆刹车制动
，尤其涉及一种基于闭环控制的电磁辅助刹车系统及其控制方法，以及含有该电磁辅助刹车系统的车辆。
技术介绍
[0002]随着电动自行车的推广和使用，其安全问题日益凸显。新国标中规定最高时速不超过25km/h，缺乏成型先进的速度控制系统难以保障将速度限制在合理范围，与此同时，自动制动装备的存在对于提高电动车的应有着重要意义。因此，如何进行智能化速度控制和紧急制动便成为解决电动自行车“行驶安全问题”的关键。
[0003]在“速度控制”方面，关于电动自行车的速度控制系统经过了三个主要阶段。最初的电动车速度控制由电位计进行速度调控，因电阻耗能过大后改用晶闸管进行速度调控，但又造成效率低、成本高的问题，直到采用直流电机才解决了上述问题，而直流电机也成为沿用至今的电动车动力设备。
[0004]目前，永磁无刷直流电机是市面上主流的电动车动力设备。但现有的电动自行车速度控制设备难以实现“智能化速度控制”，而针对于两轮车的“智能化速度控制”，国内外学者先后展开研究。
[0005]王雷(王雷.基于STM8S903K3的电动自行车控制器设计与实现[D].南京理工大学,2014)提出当电机转速超过参考转速时，通过无刷直流电机逆变器产生制动转矩同时向电池充电，但此方法对电池损害较大，显著降低使用寿命。
[0006]张海亮(张海亮.无刷直流电机控制器及控制算法研究[D].杭州电子科技大学,2012)提出通过车上配备的其他器件完成对当前驾驶状况判断，然后通过PID实时控制速度，但这个方法对车辆基础配件要求较高，适用情况较少。
[0007]常飞(常飞.面向电动两轮车的汽车AEB系统控制策略研究[D].上海工程技术大学,2021.DOI:10.27715/d.cnki.gshgj.2021.000106)提出将汽车控制系统分析，针对两轮车建立安全距离模型，通过PID模糊控制，但是该方法是对原有减速程序进行控制，对设备要求较高。
[0008]田祖林(田祖林.基于AEB的汽车自动制动系统硬件设计及控制算法研究[D].燕山大学,2021.DOI:10.27440/d.cnki.gysdu.2021.001076)选择毫米波雷达传感器，设计目标障碍物选择算法，同时对减速过程的速度实时监测，施加制动预填充，分析改变实时加速度，从而实现速度控制，但该方法设备精度要求，总体成本较高。
[0009]方涛(方涛.基于MPC理论的自动驾驶电动汽车速度控制研究[D].西华大学,2022.DOI:10.27411/d.cnki.gscgc.2022.000386)采取分层式速度控制方案，结合MPC模型预测算法，制定定速和跟随两种模式，完成速度控制，但无法主动将速度控制在一个安全区间。
[0010]Deva Hema,D.采用基于智能的自动速度控制来控制两轮车的速度，将两轮车现有的加速系统用电子加速系统代替，实现智能速度控制，但该方法没有考虑引入的控制系统
是否与原有硬件匹配的问题。
[0011]P.R.Sonawane团队提出了无线速度控制模块，根据外界环境实时调整自身速度减小安全事故发生的风险，但该方法需要投入更高的成本并且仍旧依赖驾驶者进行主观速度控制。
[0012]目前，国内普及的电动自行车的主要制动方式分为两大类：碟刹和鼓刹。
[0013]针对现有两种刹车方式，下表对比说明两种刹车方式的特点和缺陷。
[0014][0015]两类刹车方式所存在的缺陷十分明显：碟刹通过接触式摩擦减速，在寿命方面存在显著缺陷，而鼓刹中的金属刹车鼓是处在一个密闭环境中，不容易散热，但无论碟刹还是鼓刹，制动力有限难以为电动自行车在紧急行驶情况下提供安全保障。而针对于“紧急制动”的研究，自动紧急制动(AEB)的研究已经有较长的历史，AEB是一种自动紧急刹车系统，当骑手由于分心、感知失败或恐慌而延迟或没有制动时，它会自动执行制动操作。虽然AEB是一项成熟的技术，已在乘用车中应用十多年，在欧洲已成为卡车和公共汽车的强制要求；但迄今为止，它尚未在电动车上广泛应用。
[0016]因此，目前大多数研究限于效益的理论估计、AEB下电动车稳定性的实验检查以及骑手试验中的原型系统评估。在国内两轮车“自动紧急制动”研究方面，周卫华(周卫华.少齿差式减速机构在电动自行车轮毂中的应用[J].冶金信息导刊,2004(06):22
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23)使用少齿差式行星减速轮，配合偏心套使用，实现减速，但该方法改变电机结构，方案较为复杂。秦业海(秦业海,吕闯,任健祥等.基于单片机的电动自行车刹车系统设计[J].数字技术与应用,2015(02):9.DOI:10.19695/j.cnki.cn12
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1369.2015.02.009)通过无刷直流电动机绕组联系单片机和电机，单片机和电源相关联，进而通过电机控制车轮转速，但总体实时监测效果较差，无法及时完成刹车。
[0017]综上所述，国内外针对电动自行车行驶速度隐患与应急处理问题尚未提出完整成型的智能化速度控制系统。基于此，本专利技术旨在提出一种基于闭环控制的电磁辅助刹车系统，通过引入全新的速度控制系统以及与其相适应的速度控制装备，构建出适用于本系统的数学模型，搭载选择具有长寿命、无污染、非接触式且具有强制动力的电磁刹车方式作为控制终端，解决上述问题。
[0018]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝
非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0019]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种基于闭环控制的电磁辅助刹车系统及其控制方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
[0020]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于闭环控制的电磁辅助刹车系统，包括：
[0021]检测模块，用于获取车辆的速度信息和/或相对距离信息。
[0022]控制模块，能够基于速度信息和/或相对距离信息生成用于驱动电涡流缓速器的调制指令。
[0023]电涡流缓速器，可操作地耦合于车辆，并能够响应于控制模块的调制指令产生用于控制车辆的速度和/或相对距离的调制力。
[0024]优选地，基于速度信息和/或相对距离信息生成用于驱动电涡流缓速器的调制指令包括：
[0025]在车辆的行驶速度大于第一速度阈值时，基于行驶速度与第一速度阈值的差值向电涡流缓速器输入对应的调制电流以使其产生可调节的调制力。
[0026]优选地，基于速度信息和/或相对距离信息生成用于驱动电涡流缓速器的调制指令包括：
[0027]在车辆的行驶速度处于第一速度阈值和第二速度阈值之间时，获取车辆的相对距离；
[0028]在相对距离小于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于闭环控制的电磁辅助刹车系统，其特征在于，包括：检测模块，用于获取车辆的速度信息和/或相对距离信息；控制模块(4)，能够基于所述速度信息和/或相对距离信息生成用于驱动电涡流缓速器(6)的调制指令；电涡流缓速器(6)，可操作地耦合至车辆，并能够响应于所述控制模块(4)的调制指令产生用于控制车辆的速度和/或相对距离的调制力。2.根据权利要求1所述的基于闭环控制的电磁辅助刹车系统，其特征在于，所述基于所述速度信息和/或相对距离信息生成用于驱动电涡流缓速器(6)的调制指令包括：在车辆的行驶速度大于第一速度阈值时，基于所述行驶速度与第一速度阈值的差值向所述电涡流缓速器(6)输入对应的调制电流以使其产生可调节的调制力。3.根据权利要求1或2所述的基于闭环控制的电磁辅助刹车系统，其特征在于，所述基于所述速度信息和/或相对距离信息生成用于驱动电涡流缓速器(6)的调制指令包括：在车辆的行驶速度处于第一速度阈值和第二速度阈值之间时，获取车辆的相对距离；在所述相对距离小于或等于第一距离阈值时，基于所述行驶速度与第二速度阈值的差值向所述电涡流缓速器(6)输入对应的调制电流以使其产生可调节的调制力。4.根据权利要求1～3任一项所述的基于闭环控制的电磁辅助刹车系统，其特征在于，所述基于所述速度信息和/或相对距离信息生成用于驱动电涡流缓速器(6)的调制指令包括：在车辆的行驶速度小于第二速度阈值时，获取车辆的相对距离；在所述相对距离小于或等于第二距离阈值时，基于所述行驶速度与第二速度阈值的差值向所述电涡流缓速...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱立红，苟艺辉，王北辰，丁绪发，王德强，陈昌林，胡轶航，张良，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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