專利名稱：一種兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置及其控制方法，特別涉及一種自動(dòng) 控制兒童電動(dòng)車從初始狀態(tài)逐漸加速，繼而按照預(yù)設(shè)速度定速行駛，遇到非正常路面漸進(jìn) 減速行駛或緊急制動(dòng)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的兒童電動(dòng)車?yán)秒娖亢婉R達(dá)驅(qū)動(dòng)，兒童通過(guò)方向盤控制電動(dòng)車行駛。當(dāng)電 動(dòng)車啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)驟駛、驟停的現(xiàn)象，容易引發(fā)碰撞。此外，現(xiàn)有的兒童電動(dòng)車，沒(méi) 有根據(jù)兒童的年齡和駕駛熟練程度預(yù)先設(shè)定行駛模式，不能適應(yīng)不同年齡和駕駛熟練程度 的使用者需求；現(xiàn)有兒童電動(dòng)車處于斜坡路面時(shí)，在無(wú)人操作的情況下，會(huì)發(fā)生溜滑事故； 在行進(jìn)過(guò)程中遇到障礙物或凹坑時(shí)采用調(diào)整方向的方式避讓，而不能自動(dòng)減速或緊急制 動(dòng)。由于兒童身體發(fā)育不成熟，對(duì)外部碰撞的抵抗能力不足，其脊椎和神經(jīng)系統(tǒng)很容易因此 受到損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種可以控制兒童電動(dòng)車安全駕駛的自動(dòng)控制裝置，此裝置設(shè)有 多種行車模式，這些行車模式以兒童年齡和駕駛熟練程度為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。不同年齡，不同駕駛 熟練程度的兒童可以選擇適合自己的行車模式。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種解決兒童電動(dòng)車驟然啟動(dòng)、驟然靜止的裝置， 以減少驟駛、驟停時(shí)的慣性對(duì)兒童身體上的傷害。本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供一種用于兒童電動(dòng)車的，可感知地形和障礙物，在 無(wú)人控制的情況下，當(dāng)電動(dòng)車遇到斜坡、凹坑、障礙物等非正常路況時(shí)，可以自動(dòng)根據(jù)情況 選擇減速行駛或緊急制動(dòng)的裝置。本發(fā)明最后一個(gè)目的在于提供一種用于兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制的方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置，包括電瓶、速度踏板、控制單元、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、制 動(dòng)裝置、輸入單元、距離傳感器、，其特征在于所述控制單元內(nèi)存儲(chǔ)有預(yù)先設(shè)定好的行駛模 式；所述裝置利用輸入單元進(jìn)行行駛模式選擇；所述控制單元可以接收、發(fā)送信號(hào)，通過(guò)發(fā) 送脈寬調(diào)制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)逐漸加速行駛、逐漸減速行駛以及以行駛模式的預(yù)設(shè)速度定 速行駛，通過(guò)對(duì)比距離傳感器測(cè)定的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)安全數(shù)據(jù)的大小繼而發(fā)送信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)或制動(dòng)裝置，通過(guò)監(jiān)測(cè)車速、車輪回轉(zhuǎn)方向、行駛動(dòng)力，繼而發(fā)送信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或制 動(dòng)裝置。所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置，其特征在于設(shè)有位于車體前方和/ 或后方的行進(jìn)方向距離傳感器；設(shè)有位于車體底部前端和/或后端的路面高度距離傳感。所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置，其特征在于根據(jù)兒童年齡和駕駛熟駛模式設(shè)有一個(gè)速度上限；每種行駛模式由一個(gè)加速階段、 一個(gè)定速階段和一個(gè)減速階段組成；各行駛模式的加速度特征曲線斜率相同。所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于使用者通過(guò) 輸入單元選擇相應(yīng)的行駛模式，并將已選定的行駛模式傳達(dá)到控制單元；然后，施加作用力 于加速踏板，發(fā)生行駛信號(hào)；控制單元接收到行駛信號(hào)，發(fā)送脈沖寬度逐漸增加的PWM信號(hào) 到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；繼而，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)車體按照已選定的行駛模式逐漸加速行駛；當(dāng)控制 單元發(fā)送的PWM信號(hào)的脈沖寬度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度，控制單元持續(xù)發(fā)送預(yù)先設(shè)定的 脈沖寬度到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，車體以預(yù)設(shè)速度勻速行駛；當(dāng)施加于加速踏板的力被移除，或施加作 用力于減速踏板，繼而行駛信號(hào)中斷，控制單元發(fā)送脈沖寬度逐漸減少的PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng) 馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)逐漸減少，帶動(dòng)車體減速行駛。所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于所述控制單 元內(nèi)存儲(chǔ)有預(yù)先設(shè)定的第一安全距離和最小安全距離；當(dāng)所述行進(jìn)方向距離感應(yīng)傳感器感 應(yīng)到障礙物，將測(cè)定的車體與障礙物間距離反饋到控制單元，控制單元將此距離與預(yù)先設(shè) 定的第一安全距離進(jìn)行比較，如果車體與障礙物間的距離大于第一安全距離，則車體維持 當(dāng)前速度運(yùn)行；如果車體與障礙物間距離在預(yù)先設(shè)定的第一安全距離和最小安全距離之 間，控制單元發(fā)出脈沖寬度逐漸減小的PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)接收信號(hào)后，回轉(zhuǎn)數(shù)減少，帶動(dòng) 兒童電動(dòng)車減速行駛；當(dāng)速度減小到一定程度，控制單元發(fā)送信號(hào)到電瓶，電瓶斷開(kāi)與驅(qū)動(dòng) 馬達(dá)連接的電源，車體減速行駛，最終完全停止；如果車體與障礙物間距離小于最小安全距 離時(shí)，控制單元?jiǎng)t立即中斷發(fā)送到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的信號(hào)，并發(fā)出信號(hào)到制動(dòng)裝置，制動(dòng)裝置強(qiáng)制 車體緊急制動(dòng)。車體減速行駛或緊急制動(dòng)停止之后，控制單元持續(xù)一定時(shí)間未收到距離傳 感器的反饋信號(hào)，則發(fā)出指令到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)車體按照既定的行駛模式繼續(xù)行駛。所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于所述控制單 元內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有路面高度安全距離，其數(shù)值為車體底面與基準(zhǔn)路面的高度差或車體與基準(zhǔn) 路面的高度差加上一定的數(shù)值。；所述路面高度距離感應(yīng)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)定車體底面和地面 之間的距離，并反饋給控制單元。如果該距離大于安全高度，控制單元繼而發(fā)送信號(hào)到制動(dòng) 裝置，制動(dòng)裝置強(qiáng)制車體緊急制動(dòng)。所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于控制單元感 應(yīng)車輪的回轉(zhuǎn)方向，并判定車輪回轉(zhuǎn)方向與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)回轉(zhuǎn)方向是否一致，若不一致，控制單 元?jiǎng)t發(fā)送信號(hào)到制動(dòng)裝置，制動(dòng)裝置強(qiáng)制車體緊急制動(dòng)。所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于控制單元感 知車體行駛，而此時(shí)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)并未提供車體行駛動(dòng)力，控制單元也并未發(fā)送行駛信號(hào)，控制 單元發(fā)則送信號(hào)到制動(dòng)裝置，制動(dòng)裝置強(qiáng)制車體緊急制動(dòng)。所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于當(dāng)實(shí)際行駛 速度與選定的行駛模式預(yù)設(shè)最大速度相比，超過(guò)最大速度，控制單元發(fā)出信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)， 控制車體減速行駛。所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于當(dāng)實(shí)際行駛 速度與選定的行駛模式預(yù)設(shè)最大速度相比，超過(guò)最大速度，控制單元發(fā)出信號(hào)到制動(dòng)裝置， 制動(dòng)裝置強(qiáng)制車體緊急制動(dòng)。本發(fā)明的有益效果為(1) 本發(fā)明根據(jù)兒童年齡和操作熟練程度預(yù)先設(shè)定行駛模式，方便使用者選擇適 合自身的行車速度，為使用者提供了更加安全的行車環(huán)境。(2) 本發(fā)明使得電動(dòng)車可以在啟動(dòng)時(shí)逐漸加速、制動(dòng)時(shí)逐漸減速，解決了現(xiàn)有 兒童電動(dòng)車驟然啟動(dòng)、驟然制動(dòng)過(guò)程中的慣性對(duì)兒童身體上的傷害。(3) 本發(fā)明使得電動(dòng)車在行駛時(shí)，可感知地形和障礙物。當(dāng)電動(dòng)車遇到斜坡、 凹坑、障礙物等非正常路況時(shí)，可以自動(dòng)根據(jù)不同情況選擇減速行駛或緊急制動(dòng)，在行駛過(guò) 程中也能最大限度地保障兒童安全。


圖1是電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置構(gòu)成圖 圖2是距離傳感器構(gòu)成圖
圖3是預(yù)先設(shè)定的混合模式行駛脈寬調(diào)制信號(hào)圖 圖4是混合模式行駛速度變化圖表 圖5是電動(dòng)車加速、減速行駛時(shí)脈寬調(diào)制信號(hào)圖 圖6是電動(dòng)車在特定行駛模式下的控制流程圖 圖7是電動(dòng)車遇到非正常路況、障礙物時(shí)的控制流程圖。
實(shí)施例下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述
以兒童電動(dòng)車控制單元內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)了三種行駛模式為例。控制單元3內(nèi)預(yù)先設(shè)定了行駛模式1、行駛模式2、行駛模式3的行駛速度上限Vs， 具體描述為Vsl’ Vs2, Vs3 ；控制單元3內(nèi)還預(yù)先設(shè)定了與各行駛模式的速度上限Vs相對(duì) 應(yīng)的脈沖寬度Ws，具體描述為WSl，Ws2，Ws3。例如，使用者通過(guò)輸入單元7選擇行駛模式1 時(shí)，控制單元3發(fā)出脈沖寬度為Wsl的PWM信號(hào)，如圖3所示。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4收到此信號(hào)，以 已設(shè)定的回轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)車體按照VSl速度行駛。同理，當(dāng)使用者通過(guò)輸入單元7選 擇行駛模式2或行駛模式3時(shí)，控制單元3發(fā)出脈沖寬度為Ws2或Ws3的PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)4收到相應(yīng)脈沖寬度的信號(hào)后，則以已經(jīng)設(shè)定的相應(yīng)回轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)車體以VS2或 VS3速度行駛。所述各行駛模式，是以兒童的年齡和駕駛熟練程度作為設(shè)計(jì)依據(jù)的。進(jìn)一步，所述行駛模式中，預(yù)先設(shè)定的行駛速度Vs，是一個(gè)速度區(qū)間的最大速度。 所述速度區(qū)間，包括加速階段、定速階段和減速階段。所述加速階段，以到車體靜止不動(dòng)或 速度未達(dá)到預(yù)設(shè)速度Vs為初始狀態(tài)。當(dāng)使用者踩踏加速踏板2時(shí)，通過(guò)內(nèi)設(shè)與控制單元3 連接的電路，發(fā)出行駛信號(hào)?？刂茊卧?接收到此信號(hào)后，根據(jù)使用者已選定的行駛模式， 發(fā)送脈沖寬度逐漸增加的PWM信號(hào)給驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4回轉(zhuǎn)數(shù)逐漸增加，帶動(dòng)兒童電 動(dòng)車逐漸加速；當(dāng)脈沖寬度到達(dá)預(yù)設(shè)值Ws，或行駛速度增加至最大速度Vs，控制單元3則按 既定行駛模式的預(yù)設(shè)脈沖寬度Ws，持續(xù)發(fā)出脈沖寬度相同的PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，使得 車體以該模式的預(yù)設(shè)最大速度Vs行駛。當(dāng)使用者希望停車，將腳從加速踏板2上移開(kāi)，此 時(shí)，通過(guò)內(nèi)設(shè)電路發(fā)出行駛中斷信號(hào)，繼而，控制單元3發(fā)送脈沖寬度逐漸減小的PWM信號(hào) 給驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4回轉(zhuǎn)數(shù)逐漸減少，使得車體逐漸減速，直到車體停止；除上述減速 方法之外，使用者也可以做如下操作即當(dāng)速度降低到一定程度時(shí)，控制單元3將切斷電瓶(10)輸出至驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4的電源，車體速度進(jìn)一步減小，直到停止。上述控制電動(dòng)車加速、定速、減速的流程圖如圖6所示。首先，使用者通過(guò)輸入單 元7選擇一個(gè)行駛模式，并將已選定的行駛模式傳達(dá)到控制單元3。然后，使用者踩踏加速 踏板2，發(fā)送行駛信號(hào)到控制單元3，控制單元3接受到相應(yīng)行駛模式的行駛信號(hào)后，發(fā)送 PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)車體行駛。加速階段是這樣實(shí)現(xiàn)的控制單 元3接收到行駛信號(hào)，則發(fā)出如圖5所示的，脈沖寬度逐漸增的PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，驅(qū) 動(dòng)馬達(dá)4回轉(zhuǎn)數(shù)逐漸增加，實(shí)現(xiàn)車體逐漸加速行駛。當(dāng)控制單元3發(fā)出的PWM信號(hào)的脈沖 寬度，已達(dá)到該行駛模式的脈沖寬度WS，例如在行駛模式1時(shí)達(dá)到Wsl，行駛模式2時(shí)達(dá)到 的Ws2，行駛模式3時(shí)Ws3，脈沖寬度將不再增加，此時(shí)，車體完成從初始狀態(tài)逐漸加速至設(shè) 定速度，完成加速階段，繼而進(jìn)入定速行駛階段。另外，具體實(shí)施中，也可以采用監(jiān)測(cè)車體實(shí) 際運(yùn)行速度的方式來(lái)控制加速階段向定速階段的轉(zhuǎn)換，即當(dāng)車體行駛速度已達(dá)到該行駛模 式的最大速度時(shí)，繼而在控制單元3的控制下，使得車體進(jìn)入定速行駛階段。在定速行駛階 段，控制單元3持續(xù)發(fā)出脈沖寬度為(WS)的PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4定速運(yùn)轉(zhuǎn)， 帶動(dòng)車體以速度VS做勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)車體在加速階段或者定速階段，控制單元3 —直監(jiān)視行 駛信號(hào)的持續(xù)狀況。在加速階段中，如果使用者將腳從加速踏板2上移開(kāi)，此時(shí)，加速踏板 2就會(huì)中斷發(fā)送給控制單元3的信號(hào)；同理，在定速行駛階段，如果使用者將腳從加速踏板2 上移開(kāi)，此時(shí)，加速踏板2也會(huì)中斷發(fā)送到控制單元3的信號(hào)。行駛信號(hào)中斷后，控制單元 3將發(fā)送脈沖寬度逐漸減少的PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4的回轉(zhuǎn)數(shù)逐漸減少，帶動(dòng) 車體減速行駛。具體實(shí)施中，也可以通過(guò)設(shè)置減速踏板來(lái)發(fā)送中止行駛的信號(hào)，繼而在控制 單元3控制下，使得車體逐漸減速或緊急停止。如此，車體完成加速行駛階段、定速行駛階 段、減速行駛階段，在整個(gè)行駛過(guò)程中，三個(gè)階段循環(huán)往復(fù)進(jìn)行。車體行進(jìn)方向前后端的設(shè)有行進(jìn)方向傳感器，在行駛中，上述傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路 面狀況，并將測(cè)定的距離反饋到控制單元3。當(dāng)控制單元判定，車體與障礙物間距離小于預(yù) 先設(shè)定的安全距離，控制單元將中斷發(fā)送PWM信號(hào)，從而使得車體速度逐漸減小或或車體 被強(qiáng)制制動(dòng)，控制流程見(jiàn)圖7。具體而言，控制單元3內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有第一安全距離DSl和最 小安全距離DS2。使用者通過(guò)輸入單元7選定行駛模式后，踩踏加速踏板2發(fā)出行駛信號(hào)， 此時(shí)，控制單元3控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4帶動(dòng)車體行駛，行進(jìn)方向距離傳感器81持續(xù)監(jiān)測(cè)車體行 進(jìn)方向路面是否有障礙物。如果傳感器81感知有障礙物，則將車體與該障礙物間的距離D 傳送給控制單元3?？刂茊卧?將此距離D與預(yù)先設(shè)定的第一安全距離DSl做比較，如果 距離D大于DS1，則保持當(dāng)前速度行駛；如果距離D小于預(yù)先設(shè)定的第一安全距離DS1，但大 于最小安全距離DS2，控制單元3將發(fā)出脈沖寬度逐漸減小的PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，驅(qū)動(dòng) 馬達(dá)4逐漸減少回轉(zhuǎn)數(shù)，帶動(dòng)車體逐漸減速行駛；如果距離D小于最小安全距離DS2，控制 單元3則發(fā)送信號(hào)到制動(dòng)裝置6，制動(dòng)裝置6將采取強(qiáng)制制動(dòng)措施，在最短時(shí)間內(nèi)使車體停 止行駛。上述第一安全距離的計(jì)算依據(jù)為在某一行駛模式下，車體由預(yù)先設(shè)定的加速度減 速行駛的狀態(tài)下，速度由最大速度VS降低為零，所需要經(jīng)過(guò)的路程。最小安全距離DS2以 DSl為依據(jù)，比DSl更小。當(dāng)車體減速行駛或緊急停止之后，若行進(jìn)方向距離傳感器感知前 方障礙物消失，即控制單元3持續(xù)一定時(shí)間未收到距離傳感器的反饋信號(hào)，則發(fā)出指令到 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，使得車體重新加速，直至達(dá)到該模式的預(yù)設(shè)速度，繼續(xù)行駛。車體行進(jìn)方向前后端的設(shè)有行進(jìn)方向傳感器，車體底部前端和/或后端，設(shè)有高度方向路面?zhèn)鞲衅?。在行進(jìn)中，上述傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路面狀況，并將測(cè)定的距離反饋到控制 單元(30)。如果感應(yīng)器測(cè)定的車體與障礙物間距離小于預(yù)先設(shè)定的安全距離、測(cè)定的車體 底部與路面之間的距離大于預(yù)先設(shè)定的安全距離時(shí)，控制器將中斷行駛性號(hào)，減速行駛或 強(qiáng)制制動(dòng)，控制流程見(jiàn)圖6。具體而言，控制單元3內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有路面高度安全距離DH，其 數(shù)值為車體底面與基準(zhǔn)路面的高度差。路面高度距離感應(yīng)傳感器82實(shí)時(shí)測(cè)定車體底面和 地面之間的距離D，并反饋給控制單元3。如果D大于DH，控制單元3則判定，車體行進(jìn)方向 前方地形可能是凹下去的坑，此時(shí)，控制單元3發(fā)出信號(hào)到制動(dòng)裝置6，制動(dòng)裝置6使得車體 緊急停止。進(jìn)一步，考慮到地形的多種情況，上述安全距離的設(shè)定可能為車體與基準(zhǔn)路面 的高度差，再加上一定的數(shù)值。 在具體實(shí)施中，車體可能處于斜坡之上，且處于無(wú)人控制的狀態(tài)，由于自身重力作 用沿斜坡下滑，為防止車體自行下滑發(fā)生危險(xiǎn)，本發(fā)明的解決方案為在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)并未提供 車體行駛動(dòng)力，控制單元3也并未發(fā)送行駛信號(hào)，但車體卻在行駛的情況下，控制單元3則 認(rèn)定車體處于非正常的行駛狀態(tài)，控制單元3發(fā)送信號(hào)到制動(dòng)裝置6，制動(dòng)裝置采取強(qiáng)制制 動(dòng)措施，使車體緊急停止行駛。另外一種實(shí)施方式為，控制單元3感知車輪回轉(zhuǎn)方向與驅(qū)動(dòng) 馬達(dá)4回轉(zhuǎn)方向不一致，則發(fā)送信號(hào)到制動(dòng)裝置6，制動(dòng)裝置采取強(qiáng)制制動(dòng)措施，使車體緊 急停止行駛。具體而言，當(dāng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4的回轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針，而車輪的回轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針 時(shí)，控制單元3則發(fā)送信號(hào)到制動(dòng)裝置6，繼而制動(dòng)裝置6使得車體緊急停止；再有一種實(shí) 施方式為當(dāng)實(shí)際行駛速度與選定的行駛模式預(yù)先設(shè)定速度相比，明顯過(guò)高時(shí)，控制單元3 可以發(fā)出指令到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4或制動(dòng)裝置6，控制車體減速行駛或者緊急停止。具體而言，當(dāng) 車體處于斜坡上并沿斜坡向下行駛時(shí)，在其自身重力和驅(qū)動(dòng)發(fā)達(dá)4動(dòng)力的合力作用下，車 體行駛速度會(huì)超過(guò)選定模式的最大速度，這時(shí)，控制單元3可以發(fā)送脈沖寬度逐漸減小得 PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，使得其帶動(dòng)車體減速行駛；也可以發(fā)送信號(hào)到制動(dòng)裝置6，使得車體 緊急停止。這樣可以克服在無(wú)人控制的情況下，車體行駛在類似斜坡等非正常路面時(shí)給兒 童帶來(lái)危險(xiǎn)，最大程度地保障使用者的安全。
權(quán)利要求
1.一種兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置，包括電瓶(1)、速度踏板(2)、控制單元 (3)、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)、制動(dòng)裝置(6)、輸入單元(7)、距離傳感器(8)、，其特征在于所述控制單 元(3)內(nèi)存儲(chǔ)有預(yù)先設(shè)定好的行駛模式；所述裝置利用輸入單元(7)進(jìn)行行駛模式選擇；所 述控制單元(3)可以接收、發(fā)送信號(hào)，通過(guò)發(fā)送脈寬調(diào)制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)逐漸加速行 駛、逐漸減速行駛以及以行駛模式的預(yù)設(shè)速度定速行駛，通過(guò)對(duì)比距離傳感器(8)測(cè)定的數(shù) 據(jù)與預(yù)設(shè)安全數(shù)據(jù)的大小繼而發(fā)送信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)或制動(dòng)裝置(6)，通過(guò)監(jiān)測(cè)車速、 車輪回轉(zhuǎn)方向、行駛動(dòng)力，繼而發(fā)送信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)或制動(dòng)裝置(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置，其特征在于設(shè)有位于 車體前方和/或后方的行進(jìn)方向距離傳感器(81)；設(shè)有位于車體底部前端和/或后端的路 面高度距離傳感器(82)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置，其特征在于根據(jù)兒童 年齡和駕駛熟練程度設(shè)定行駛模式；每種行駛模式設(shè)有一個(gè)速度上限；每種行駛模式由一 個(gè)加速階段、一個(gè)定速階段和一個(gè)減速階段組成；各行駛模式的加速度特征曲線斜率相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在 于使用者通過(guò)輸入單元(7)選擇相應(yīng)的行駛模式，并將已選定的行駛模式傳達(dá)到控制單 元(3);然后，施加作用力于加速踏板(21)，發(fā)生行駛信號(hào)；控制單元(3)接收到行駛信號(hào)， 發(fā)送脈沖寬度逐漸增加的PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4);繼而，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)車體按照 已選定的行駛模式逐漸加速行駛；當(dāng)控制單元發(fā)送的PWM信號(hào)的脈沖寬度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的 脈沖寬度，控制單元(3)持續(xù)發(fā)送預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度(WS)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)，車體以預(yù)設(shè)速 度(VS)勻速行駛；當(dāng)施加于加速踏板(21)的力被移除，或施加作用力于減速踏板(22)，繼 而行駛信號(hào)中斷，控制單元(3)發(fā)送脈沖寬度逐漸減少的PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)，驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)(4)的回轉(zhuǎn)數(shù)逐漸減少，帶動(dòng)車體減速行駛。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征 在于所述控制單元(3)內(nèi)存儲(chǔ)有預(yù)先設(shè)定的第一安全距離DSl和最小安全距離DS2 ；當(dāng)所 述行進(jìn)方向距離感應(yīng)傳感器(81)感應(yīng)到障礙物，將測(cè)定的車體與障礙物間距離D反饋到控 制單元(3)，控制單元(3)將車體與障礙物間距離D與預(yù)先設(shè)定的安全距離DSl進(jìn)行比較， 如果車體與障礙物間的距離D大于安全距離DS1，則車體維持當(dāng)前速度運(yùn)行；如果車體與障 礙物間距離D在預(yù)先設(shè)定的第一安全距離DSl和最小安全距離DS2之間，控制單元(3)發(fā) 出脈沖寬度Ws逐漸減小的PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)接收信號(hào)后，回轉(zhuǎn)數(shù)減少，帶動(dòng)兒童電動(dòng) 車減速行駛；當(dāng)速度減小到一定程度，控制單元(3)發(fā)送信號(hào)到電瓶(1 )，電瓶(1)斷開(kāi)與驅(qū) 動(dòng)馬達(dá)(4)連接的電源，車體減速行駛，最終完全停止；如果車體與障礙物間距離D小于第 二安全距離DS2，控制單元(3)則立即中斷發(fā)送到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)的信號(hào)，并發(fā)出信號(hào)到制動(dòng) 裝置(6)，強(qiáng)制車體緊急制動(dòng)；車體減速行駛或緊急制動(dòng)停止之后，控制單元(3)持續(xù)一定 時(shí)間未收到距離傳感器(8)的反饋信號(hào)，則發(fā)出指令到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)，驅(qū)動(dòng)車體按照既定的 行駛模式繼續(xù)行駛。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征 在于所述控制單元(3)內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有路面高度安全距離DH，其數(shù)值為車體底面與基準(zhǔn)路 面的高度差，或車體與基準(zhǔn)路面的高度差加上一定的數(shù)值；所述路面高度距離傳感器(82) 實(shí)時(shí)測(cè)定車體底面和地面之間的距離D，并反饋給控制單元(3)；如果D大于安全高度DH，控制單元C3)繼而發(fā)送信號(hào)到制動(dòng)裝置(6)，制動(dòng)裝置(6)強(qiáng)制車體緊急制動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在 于控制單元(3)感應(yīng)車輪的回轉(zhuǎn)方向，并判定車輪回轉(zhuǎn)方向與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)回轉(zhuǎn)方向是否 一致，若不一致，控制單元C3)則發(fā)送信號(hào)到制動(dòng)裝置(6)，制動(dòng)裝置(6)強(qiáng)制車體緊急制動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在 于控制單元(3)感知車體行駛，而此時(shí)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)并未提供車體行駛動(dòng)力，控制單元 (3)也并未發(fā)送行駛信號(hào)，控制單元(3)則發(fā)送信號(hào)到制動(dòng)裝置(6)，制動(dòng)裝置(6)強(qiáng)制車 體緊急制動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求4所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控制方 法，其特征在于當(dāng)實(shí)際行駛速度與選定的行駛模式預(yù)設(shè)最大速度(VQ相比，超過(guò)最大速 度(VS)，控制單元C3)發(fā)出信號(hào)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)G)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(4)控制車體減速行駛。
10.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求4所述所述的兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置的控 制方法，其特征在于當(dāng)實(shí)際行駛速度與選定的行駛模式預(yù)設(shè)最大速度(W)相比，超過(guò)最 大速度(VS)，控制單元C3)發(fā)出信號(hào)到制動(dòng)裝置(6)，制動(dòng)裝置(6)強(qiáng)制車體緊急制動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置及其控制方法。本發(fā)明的特點(diǎn)在于一種兒童電動(dòng)車安全行駛自動(dòng)控制裝置，包括電瓶、速度踏板、控制單元、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、制動(dòng)裝置、輸入單元、距離傳感器，其特征在于所述控制單元內(nèi)存儲(chǔ)有預(yù)先設(shè)定好的行駛模式；所述裝置利用輸入單元進(jìn)行行駛模式選擇；本發(fā)明根據(jù)兒童年齡和操作熟練程度預(yù)先設(shè)定行駛模式，方便使用者選擇適合自身的行車速度，為使用者提供了更加安全的行車環(huán)境。使得電動(dòng)車可以在啟動(dòng)時(shí)逐漸加速、制動(dòng)時(shí)逐漸減速，解決了現(xiàn)有兒童電動(dòng)車驟然啟動(dòng)、驟然制動(dòng)過(guò)程中的慣性對(duì)兒童身體上的傷害。本發(fā)明使得電動(dòng)車在行駛時(shí)，可感知地形和障礙物，在行駛過(guò)程中也能最大限度地保障兒童安全。
文檔編號(hào)B62K11/00GK102060020SQ20101060360
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者李昌昱 申請(qǐng)人:上海信禎貿(mào)易有限公司