具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开了一种基于状态递归的助力控制装置，所述装置包括：

设备状态采集模块、设备对应输出模块、设备输出补偿模块和设备总输出模块；

所述设备状态采集模块在车辆行驶过程中，实时采集设备状态值，同时计算设备当前时刻状态值的导函数；本实施例中，设备状态值指的是用户期望控制设备达到的目标指数。例如对于助力车而言，设备状态值可以是车速；

所述设备对应输出模块通过读取设备状态采集模块提供的数值，得到当前设备状态下对应的设备输出值；本实施例中，设备输出值指的是容易对设备进行控制的参数，且变更此参数会影响下时刻的设备状态值；例如对于助力车而言，设备输出值可以是电机控制电流值；

所述设备输出补偿模块，读取设备对应输出模块提供的数值，进行多种补偿后，得到当前状态下的实际设备输出值；

所述设备总输出模块使用各种补偿后的设备输出值，控制设备进行输出，设备状态同步改变。例如对于助力车而言，控制车辆电机输出电流，车速也随着电机出力的强弱进行变更。

所述装置还包括：设备输出补偿子模块、设备状态导数补偿模块、设备状态导数子模块。

设备输出补偿子模块包含用户交互界面/方法，及外部参数传感器，获取可用于补偿输出的用户输入信息及外部测量信息；以助力车为例，此模块可获取当前坡度，用户健身需求量，用户期望起步速度，用户体重，轮胎胎压，当前风速等。并通过这些参数对设备输出进行补偿。

设备状态导数补偿模块在设备输出补偿模块正常输出情况下，若设备状态值没有按预期进行增减，则使用此模块对设备输出进行再次补偿。直到设备状态的增减状态符合预设函数；例如对于本实施例中举例的助力车而言，电机输出电流为5A，车速为26km/h时，平地无风无人力介入，车速不降反升，则可能是骑行者体重较轻。可通过此模块降低各个速度状态时对应的输出电流。

设备状态导数子模块配置为侦测设备运行过程中人力或外部动力是否介入及人力或外部动力介入的程度，在对设备状态值的导数进行观察时需考虑人力及外部动力介入程度；例如在骑行助力车时，用户脚踏一直在用力蹬踏，此时车速不降反增是正常情况，无需进行补偿。或者用户刹车时，车速快速下降，也是正常现象，无需进行补偿。

实施例2

参考图1，本实施例公开了一种于状态递归的助力控制方法，所述方法为：

步骤1、通过计算及实验，标定均衡状态下，设备输出与设备状态的关系；

步骤2、配置设备输出曲线值，使设备输出在所有设备状态下均低于步骤1中的均衡状态设备输出值；

步骤3、设置常驻设备输出加算补偿；

步骤4、设置临时设备输出加算补偿；

步骤5、设置整体乘算补偿；

步骤6、根据补偿后的函数，按照前一时刻的速度值，计算当前时刻所需的设备输出；

步骤7、参考设备状态的变化率，自动修正设备输出加算补偿。

本实施例中，设备状态值为车速，设备输出值为电机扭矩。更改电机的扭矩大小和扭矩方向可更改当前车辆的推进力/阻力大小。因FOC矢量控制方式下的电机转矩T及控制电流值Iq关系较为简单。因此设备输出值可以等效为电机的控制电流。若使用其他控制方法控制电机，则需对电机转矩T及控制电流，电压，转速之间的关系以实验方法进行多因子标定，并形成查询表

步骤1中，电机的扭矩T为电机输出量，一般通过外部测功机进行测量。但也可通过电机运行状态中的电流，电压，转速等参数进行估算；在矢量控制中，如图2所示，Iq(即q轴分量电流)大小，方向与T(电机扭矩)成正比。因此可以粗略的按照下式来对电机转矩T进行估算。

T＝K_T*I_q+C

其中K_T为常数，是Iq对T进行估算时的系数，此值可通过电机测功台的测试结果进行标定，C为偏移常数。

在FOC控制方法中，控制扭矩可等效为控制Iq大小。Iq大小可以是正数或负数。当Iq为负数时，电机具有反向扭矩。

当车辆在无风，平整路面，由电机独立提供动力，匀速前进时。车辆所受到的总阻力f等于总推力。总推进力与电机转矩T成正比，进而

f＝K_f*I_q+C

当符合实验条件时，f主要由轮胎阻力及风阻组成。

f＝Kw*V+Ka*V³

参考图3所示，当用户在骑行某品牌电动自行车，用户体重75kg，胎压3Bar时，f及维持匀速所需的驱动电流，与车速之间的对应情况。

在步骤2中，不同车速下控制器需要提供的设置电流如图4所示，在时刻N时，使用时刻N-1时的速度来决定当前的设置电流，并以此电流控制电机。在N+1时时刻，使用时刻N的速度决定设置电流。以此类推。因在每一个速度下，实际设置电流均低于维持匀速所需的电流，因此在没有人力输出时车辆会逐渐减速。当用户需要维持某一车速时，则需辅以人力输出。输出的力量大小与图中两条曲线间的距离正相关。如图4所示情况，则车速为26km/h时，两曲线距离最近。若想维持车速，控制26km/h车速，脚踏最为轻松

步骤3中，参考图5，当用户有特殊需求时，可对设置电流曲线按照不同速度分别进行加算补偿。例如，某用户希望在高速骑行时车辆具有较好的健身效果。低速骑行时起步较容易，则可在原设置电流基础上，按照不同速度，分别加算逐渐降低的电流补偿值。补偿后形成前高后低的设置电流曲线。

步骤4中，当车辆处于特殊状态时，可对设置电流进行临时状态的加算补偿。临时状态下的补偿后电流值可能大于匀速电流；例如：当用户需要较快速进行起步时，可增加起步助力补偿。当控制器同时满足车辆低速且用户持续踩踏出力两个条件均满足的状态下，如图6所示。其中在4-16km/h速度时，对电流进行补偿，当用户停止踩踏出力时，此部分补偿随即消失。为了避免低速状态用户推车前进时出现的飞车情况，也可以通过此方法构造低速状态下的电流补偿。或者参考图7，通过计算方法或通过车内坡度感应器感应到车辆正在爬坡时，可增加电流补偿。当感知到车辆不在处于爬坡状态时，此补偿值随即消失。

步骤5中，当用户需要以简单方式设置助力大小时，可以仅通过一个整体乘算补偿进行调节。一般情况下，乘算补偿值为0-1。当补偿值超过1时，可能导致设置电流大于匀速电流，此时应当使用匀速电流作为补偿后设置电流的上限值。避免某速度下出现函数鞍点稳定(不使用人力的情况下速度不下降)。当设置乘算补偿值为0时，等同于彻底关闭电助力。例如当用户设定乘算补偿为0.6时，如图8所示。

步骤6中，根据补偿后的函数，按照前一时刻的速度值，计算当前时刻所需的设备输出，即输出电流。按照前一(N-1)时刻的车辆速度值，使用前序步骤所得到的对应函数，计算当前(N)时刻所需要的驱动电流值。同步骤2所示，补偿后函数依然需满足实际驱动电流值低于匀速驱动电流值(临时电流加算补偿的情况除外)。因此若用户未进行人力输出，车辆会逐渐降低速度，与用户预期相符。若用户进行人力输出，则可维持当前速度或提高车速。通过调整乘算及加算补偿值，用户可控制人力输出的运动量。并且可控制车辆在任意速度稳定前进，因此，此方法相比传统的混合动力控制策略，均具有较大优势。

步骤7中，参考图9和图10，参考设备状态的变化率，自动修正设备输出加算补偿。当特殊情况发生时，例如用户体重增长，或车辆胎压不足，则会导致车辆驱动所需的扭矩及驱动电流上升。此时在使用原函数进行调速时，若用户平地无风骑行且并未进行人力输出，则车辆速度下降更为迅速。以原函数的调速方式调速时，计算N-2至N-1时刻的速度变化值ΔV，即是速度→时间函数的导函数，若此导函数值与预设导函数有较大偏差，则对原函数进行修正。使速度→时间函数的导函数趋近于预设导函数。

本实施例公开的一种基于状态递归的助力控制方法，对比传统的电动自行车，电动滑板车的控制方法，此方法具有连续的稳定路径，在设备力与人力相互介入时不会产生不符合用户预期的大数值波动。用户实际体感中不会感觉助力的突兀感。相比较传统的助力控制算法可以准确的将设备控制在用户的期望速度，同时可让用户自由选择控制过程中的运动量。

不需要使用按压油门，脚踏扭矩传感器等，需要由用户输入用户意图的额外设备。降低产品生产成本。除此之外，此方法可以控制几乎全部人力与设备混合提供动力的设备装置。例如助力划船桨(设备状态值为船速，设备输出值为划桨功率)，汽油助力自行车(设备状态值为车速，设备输出值为喷油嘴出油量)。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。