隨著綠色出行理念的盛行,助力自行車依靠其騎行省力、結構輕便和零排放的特點越來越受到大眾歡迎。助力自行車經歷了幾十年的技術發(fā)展已經日趨完善,各種類型的產品層出不窮。其中既有價格在萬元以上的高端產品,也有千元左右的低端產品。高端產品價格昂貴,助力效果好,騎行過程舒適;低端產品助力效果較差。本文針對目前助力自行車價格高、續(xù)航短和功能單一的缺點,從新型力矩傳感器研制和能量回收兩方面對電動自行車系統(tǒng)進行改進,完成了新型力矩傳感器及助力自行車控制系統(tǒng)的研究工作。首先研究了現有助力自行車采用的檢測系統(tǒng)性能,并提出了助力自行車的總體方案。為了使助力自行車能夠在蓄能、助力、騎行三種功能間自動切換,對驅動系統(tǒng)進行了結構改進,同時將新型結構申請了兩項發(fā)明專利。同時還設計了將力矩傳感器與轉速傳感器兩者結合的多傳感器檢測系統(tǒng),使檢測系統(tǒng)可以更加準確地判斷騎行狀態(tài)。然后分析了目前助力自行車使用的幾種傳感器的原理及優(yōu)缺點,并通過對自行車受力分析提出了一種測量中軸對軸承壓力的新型力矩傳感器設計方案,根據設計方案完成了傳感器結構設計并申請了發(fā)明專利。根據設計方案完成了控制系統(tǒng)的硬件設計和軟件程序編寫�？刂葡到y(tǒng)硬件電路采... 

【文章來源】：河北工業(yè)大學天津市 211工程院校

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1日本助力自行車隨著環(huán)保理念在歐洲的盛行，大部分歐洲國家的居民都注重綠色出行，因此歐洲

河北工業(yè)大學碩士學位論文-3-大。在尺寸外形上，歐洲車多為26寸及以上的車架尺寸，且外形多為山地車和旅行車，如圖1.2所示。在動力的設計標準上兩者也存在較大差異。歐洲相比于日本，助力自行車的電池容量、電機功率和最大速度的限制都要寬松。因此喜歡戶外運動或旅行的使用者可以較多的關注歐洲市場的產品。圖1.2歐洲助力自行車美國的助力自行車產品與歐洲的助力自行車產品有著很多相似的地方，例如車型均多為山地車且尺寸較大。這是因為兩者的消費人群體型相同，且文化差異不大。而且美國與歐洲許多國家一樣擁有發(fā)達的工業(yè)體系和先進的科技水平，所以在技術方面兩者的差距也很校不過由于美國公路交通發(fā)達，汽車文化盛行，加之有些地方居住密度較低，助力自行車難以滿足出行需求，所以相比于歐洲國家其助力自行車銷量與人口比例較校力矩傳感器作為助力自行車的關鍵部件，也成為各生產廠商主要的研發(fā)產品。目前國外市場上的助力自行車大部分采用中軸力矩傳感器，這類傳感器精度高、遲滯小，但為了解決信號傳輸問題，一般采用無線傳輸方式，導致成本過高[13]。1.2.2國內研究現狀目前，國內助力自行車正處于發(fā)展階段。雖然由于前期技術儲備不足造成現在國內助力自行車發(fā)展缺少技術支撐，尤其是在力矩傳感器等核心技術上缺少發(fā)言權。但隨著環(huán)保理念深入人心以及我國科技水平的提高，助力自行車在我國也得到了迅速發(fā)展。目前市場上受歡迎的國產助力自行車大都是近幾年發(fā)展起來的科技公司的產品，但此類企業(yè)因沒有核心的力矩傳感器技術而大多采用非力矩方案，如采用后輪勾爪傳感器、扭簧傳感器等，更有一些低端車采用轉速傳感器[14]。但因其在算法設計方面占據優(yōu)勢并且產品外形設計新穎輕便，使其產品相比于傳統(tǒng)自行車公司的產品仍具有一定

自行車傳感器及控制系統(tǒng)研究-4-圖1.3小米助力自行車與國內一些只針對整車設計和助力算法研究的公司不同，國內也有一些公司將研究方向瞄準動力輔助系統(tǒng)的設計，其中一些還掌握了傳感器和助力算法的核心技術，例如八方公司的中置驅動系統(tǒng)，相比于其他產品結構更加緊湊、性能也更可靠，如圖1.4所示。還有輕客公司的VeloUP威履智慧動力系統(tǒng)，如圖1.5所示，其采用模塊化設計，使安裝和維修更加方便。圖1.4八方中置電機系統(tǒng)圖1.5威履智慧動力系統(tǒng)1.3課題研究內容隨著科技的進步及人們對生活要求的提高，助力自行車已經發(fā)展為一種融合傳感器檢測、嵌入式控制、閉環(huán)控制算法等多種技術的高科技產品。市場現有的助力自行車產品已經不能滿足人們的需求。市場需要的不是價格昂貴或功能單一的助力自行車，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一款自行車智能助力包的設計[J]. 王興,張芹,汪子建,陶言祥,余偉.  科技展望. 2017(16)
[2]基于霍爾元件的電動車力矩傳感系統(tǒng)設計[J]. 夏靜滿,肖國強,韓鵬,王東強,李正浩.  自動化與儀器儀表. 2015(04)
[3]分析電動車電機及其控制技術的發(fā)展[J]. 米燕.  電源技術應用. 2013 (12)
[4]電動自行車驅動系統(tǒng)位置定位前置式、中置式、后置式[J]. 江南.  中國自行車. 2013(07)
[5]基于IR2110的H橋可逆PWM驅動電路應用[J]. 張小鳴,盧方民.  常州大學學報(自然科學版). 2012(04)
[6]基于STM32的無刷直流電機控制驅動器硬件設計[J]. 許暉,李執(zhí)山,王莉,任緒文.  測控技術. 2012(12)
[7]扭矩傳感器的發(fā)展研究綜述[J]. 宋春華,徐光衛(wèi).  微特電機. 2012(11)
[8]Cortex-M3的直流無刷電機控制系統(tǒng)的設計[J]. 趙影,王欣宇.  單片機與嵌入式系統(tǒng)應用. 2012(07)
[9]電阻應變傳感器故障淺析[J]. 田力波,張巧玲,佟大鵬.  科技風. 2012(07)
[10]曲線擬合在壓力傳感器中的研究與實現[J]. 瞿毅.  中國醫(yī)療器械信息. 2011(04)

碩士論文
[1]基于扭矩傳感器的助力自行車中置系統(tǒng)的設計與開發(fā)[D]. 蔡華林.蘇州大學 2014



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