智能型電動自行車.doc

智能型電動自行車智能型和智能雙控型電動自行車從原理上看基本相同。它們都是由車體部件、電池、傳動部件、微電腦控制器和測力測速傳感部件（俗稱力矩 傳感器）組成。智能騎行時，人的腳踏力由傳感部件測量出來，經(jīng)過微電腦處理，電機輸出相應(yīng)的功率，使人的騎行十分省力。人的腳踏力越大，電機輸出的功率即電助力也越大，相反亦然。智能騎行的最大優(yōu)點是安全、省電和使用方便。騎智能型電動自行車和騎普通自行車完全一樣，但由于有電助力，騎行更輕松、省力。歐、美的大部分國家和日本都需要智能型電動自行車。其中，日本只許智能型電動自行車上路，并對智能型電動自行車的要求制定了很嚴格規(guī)定。具體有：1） 在任何路況情況下，速度小于15km/h時，人力電助力1，即電助力不允許大于人力，但電助力可接近于人力。2） 在任何路況情況下，速度大于15km/h 時，速度每增加1km/h，電助力下降1/9。3） 速度24km/h時，整車電助動系統(tǒng)關(guān)閉。4） 人力蹬踏開始后1秒鐘之內(nèi)，電助動系統(tǒng)按上述開始要求工作；人力蹬踏停止后1秒鐘之內(nèi)，整車電助動系統(tǒng)關(guān)閉。5） 為了節(jié)約電能，智能型電助動自行車停止運行一定時間（一般為3-5分鐘）后，整車處于休眠狀態(tài)。 6） 必須保證騎行的連續(xù)性，電助力不能有斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象。要實現(xiàn)上列要求的智能騎行，智能型電助動自行車必須具有力矩傳感器和微電腦控制器。智能雙控型電動自行車是既可智能騎行、也可手控行駛的一種新的車種。它和智能型電助動自行車一樣，也需要有力矩傳感器和微電腦控制器。智能騎行時和純智能型電助動自行車一樣，手控行駛時和純電動型電動自行車一樣。它和智能車不同之處僅在于微電腦控制器的軟硬件略有不同。智能雙控型電動自行車是十分適合中國國情和目前電池不完全過關(guān)條件下使用的產(chǎn)品。純電動和純智能行駛，人都會有疲勞感，交替使用則很輕松；啟動、上坡、頂風(fēng)和加速時智能行駛，減少了大電流使用狀況，十分省電，這樣既可延長電池壽命，又可增加續(xù)駛里程；路況較好、人流稀少時，手控行駛；路況較差、人流稠密時智能騎行，十分安全。智能雙控這種控制和使用模式如果設(shè)計得當，實現(xiàn)智能和手控之間的無間隙切換，使用十分方便。在中國的大中城市里如果使用這種電動自行車車種，是既安全、又省電的好產(chǎn)品。智能型電動自行車和智能雙控型電動自行車的核心部件是力矩傳感部件和微電腦控制器。微電腦控制器的軟硬件設(shè)計不在本文范圍之內(nèi)，下面介紹力矩傳感器的有關(guān)原理和一些結(jié)構(gòu)。力矩傳感器是智能型和智能雙控型電動自行車中的測力裝置，它的作用是測量人的腳踏力。因此它的安裝位置一定要和人的腳踏力相聯(lián)系。在自行車中，那些地方和人的腳踏力相聯(lián)系呢？力矩傳感器的安裝位置和有關(guān)方案。A、腳蹬：腳蹬式力矩傳感器。在腳蹬上安裝壓力傳感器，人力施加在腳蹬上，壓力傳感器即可輸出隨人力大小而變化的電壓信號，通過一套碳刷機構(gòu)傳到微電腦控制器，實現(xiàn)人力、電助力的比例輸出。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，便宜；缺點：傳輸路線長，不可靠因素多，不宜采用。B、曲柄：曲柄式力矩傳感器。在曲柄上安裝應(yīng)變片，人力蹬踏時，曲柄產(chǎn)生微變形，應(yīng)變片輸出相應(yīng)的電壓信號。輸出信號的大小隨人力大小而變化。將輸出信號傳到微電腦控制器，實現(xiàn)人力、電助力的比例輸出。優(yōu)缺點同上，不可取。C、鏈輪盤：鏈輪式力矩傳感器。把鏈輪盤設(shè)計成主、從動雙鏈輪。主動輪與曲柄固定在一起，從動輪帶動鏈條。主、從動輪之間用彈簧連接。人力蹬踏時，主動輪通過彈簧帶動從動輪運動。這時主、從輪之間將產(chǎn)生角位移。測量出這個角位移，通過微電腦控制器處理角位移信號，進而實現(xiàn)人力、電助力之間的的比例輸出。這個方案是一個完全實用、可行的方案。D、中軸：中軸式力矩傳感器。中軸傳感是很多廠家安放力矩傳感器的地方。以日本YAMAHA、臺灣的捷安特、美利達為代表的方案在此不另敘述。下面具體、詳細介紹一種中軸力矩傳感方案。下圖是清華1995年通過日本國家安全委員會檢測并頒發(fā)認定證書的智能型電動自行車中使偏心軸套用的偏心式中軸力矩傳感器原中軸套理示意圖。騎行時，中軸在腳中軸蹬、曲柄的作用下，在中軸套內(nèi)轉(zhuǎn)動。同時中軸和中軸套受圖三：中軸力矩傳感器示意圖到一個向下的力f，這個力將作用在偏心軸套上。偏心軸套安裝在五通管內(nèi)。由于中軸和中軸套與偏心軸套不同心，在這個力f的作用下，偏心軸套將會在五通管內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，形成角位移。人力停止蹬踏時，在另外一個彈性元件的作用下，偏心軸套復(fù)位。偏心軸套的角位移的大小隨人的蹬踏力大小而變化。測量出這個不停變化的角位移，并以電壓信號傳輸給微電腦控制器，即可實現(xiàn)智能騎行。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，只有一個大五通中軸即可實現(xiàn)智能傳感。缺點：偏心軸套加工比較復(fù)雜，有一定的精度要求；此外有六個大小不同的軸承使其成本偏高，但這僅是小缺點，這個方案的最大缺點是由于偏心軸套的旋轉(zhuǎn)，帶動鏈輪盤產(chǎn)生前后微量位移，這個位移會引起鏈條產(chǎn)生松緊變化。E、鏈條：壓鏈式力矩傳感器。鏈輪盤杠桿機構(gòu)壓鏈式力矩傳感器是平叉導(dǎo)向輪一種結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜、性能可靠、重量輕、使用價值很高的傳感方案。搞好了實屬價廉物美之產(chǎn)品。位移測量裝置鏈條飛輪具體方案大家一目了然，圖四：壓鏈式力矩傳感器示意圖在此不再多說。這里僅將設(shè)計時需要注意的一點提醒大家：現(xiàn)在有些廠家也設(shè)計了壓鏈式力矩傳感器，但使用中由于鏈條在行駛過程中的抖動產(chǎn)生位移，從而引起力矩傳感器的誤識別。圖示方案采用杠桿原理，使導(dǎo)向輪在力的作用下，上下移動的范圍控制在23mm之內(nèi)，通過杠桿原理放大，位移傳感裝置接受到的位移量將在1015mm左右。這樣就可有效地克服鏈條抖動產(chǎn)生誤動作。壓鏈式力矩傳感器技術(shù)成熟，有應(yīng)用前景。F、飛輪、后軸、輪轂：后置式力矩傳感器。將力矩傳感器置于飛輪、后軸、輪轂處的方案可統(tǒng)稱為后置式力矩傳感器。后置式力矩傳感器的大體都采用主、從動輪方案。主動輪與飛輪相聯(lián)，從動輪與后輪相聯(lián)，中間用彈性元件連接，原理與鏈輪式力矩傳感器基本相同。后置式力矩傳感器安放在輪轂內(nèi)部時，主動輪與飛輪連接，從動輪與輪轂外轉(zhuǎn)子連接，中間是彈性元件。日本三洋和北京清華都已研制、生產(chǎn)了含內(nèi)置式力矩傳感器的電機輪轂，已申報了相關(guān)專利。上面簡單介紹了力矩傳感器的基本原理。具體應(yīng)用須看整車的具體布局和質(zhì)量、價位和對測力的要求來選擇何種方案最合適，不能生搬硬套。總之，了解一些力矩傳感的知識是非常必須的?，F(xiàn)在有些廠家自稱掌握了智能型電動自行車的技術(shù)，但是不懂力矩傳感方面的知識