[發明專利]基于無線力矩檢測的中置系統

有效

• 申請號: 201310729428.5
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103661773A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 黃福明;李云飛;黃俊寧;蔡華林;張強
• 申請（專利權）人: 蘇州德佳物聯科技有限公司
• 主分類號: B62M6/50
• 分類號: B62M6/50;B62M6/80
• 代理公司: 蘇州慧通知識產權代理事務所 32239
• 代理人: 安紀平

技術領域

本發明涉及助力自行車驅動技術領域，尤其是涉及一種可以實現零啟動的基于無線力矩檢測的中置系統。

背景技術

助力自行車，又稱助力式電動自行車，是一種介于自行車與電動車之間的騎行工具，通過電力輔助人力提供給自行車行進中所需要的動能，它是人們追求高效、便捷、健康、環保的生活方式的產物。中置系統是助力自行車的核心部件，集力矩檢測、控制器、電機驅動于一體，控制整車的正常行駛。

目前，助力自行車在國外市場，如德國、日本等較發達國家比較流行。在我國，電動自行車仍占有主要市場，且絕大多數電動自行車采用輪轂式驅動，與采用力矩檢測的中置系統相比，具有明顯的劣勢。輪轂式驅動將電機置于車體前輪或后輪，造成整車重心靠前或靠后，不符合人們的騎行方式。而且行車速度完全依賴轉把控制，在逆風、爬坡等重負載情況下驅動能力收到很大限制和影響。同時這種輪轂式的機械結構還使得安裝和檢修的難度增大，無形中也增大了使用過程中的安全隱患。加之與傳統的自行車騎行方式不同且行車速度過快，因此在交通安全方面也存在一定的危險性，很有可能會造成新的交通問題的增多。

力矩中置系統的使用，將會克服傳統電動自行車的缺陷，具有出色的騎行效果，必將成為電動車發展的一種趨勢。

目前，市場上已有的用于助力自行車的中置系統，并非基于力矩檢測的方案，而是通過測速傳感器檢測人腳踩踏腳踏板的速度大小，從而由控制器控制電機按比例的輸出一定的驅動力。簡言之，人力踩踏速度越低，電機輸出的驅動力越小；人力踩踏速度越高，電機輸出的驅動力就越大，進而實現助力的目的。

另外一些公司的中置系統方案其力矩檢測是基于將人力轉換為角位移，兩個磁環相錯位，并通過霍爾將相對移動的角度檢測出來，從而檢測出人踩腳踏的力矩。

上述基于速度檢測的中置系統，在普通路況下有一定的助力效果。但遇到逆風或上坡等高阻力、重負荷的路況時，由于人騎行的車速本身較低，所以電機輸出的驅動力也較小，根本無法達到助力的目的，騎行效果較差，不能被主流市場所接受。而基于磁環、霍爾方案的力矩檢測，其機械結構復雜，需要彈簧、一對磁環相互配合，且對安裝精度要求很高，后期容易出現由于車輛跌摔而引起的測量誤差等缺點。

另外，現有的基于無線力矩檢測的中置系統中也存在以下幾個問題：1、將力矩傳感器直接設置在中軸上，例如在申請號為201010548510.4的專利公開文獻中記載了一種自行車中軸的力矩感測系統及其二次式信號傳輸方法，該申請中的力矩感測系統包括一設于自行車中軸的力矩傳感器、一與力矩傳感器電性連接的無線信號發射器和設于自行車車體的臨近中軸位置的無線信號接收器，該系統在人用力踩踏左邊腳踏板時，力矩的傳遞過程是：左側腳踏板-中軸-力矩傳感器-牙盤，即力矩傳感器在牙盤轉動之前能檢測到力矩，可以及時驅動電機，輔助人力騎行；但當人力是從右邊腳踏板發出時，力矩的傳遞過程是右側腳踏板-中軸-牙盤，這樣牙盤已經轉動時，力矩傳感器檢測不到力矩，從而無法驅動電機，現有的解決的方法只是在啟動后通過軟件模擬出左、右力矩大小，所以現有的該力矩傳遞方式無法實現零啟動，騎行效果較差，且絕大多數人習慣于右腳啟動自行車，這樣，基于上述分析，此種方法更是毫無優勢；2、將電機直接通過減速齒輪機構引出后與牙盤進行連接，這樣當人踩踏踏板的速度大于電機的速度時，人力會帶動電機進行旋轉，加重了人體的負擔。特別地，當關閉中置系統電源時，人在騎行過程中會承受電機旋轉的負載，從而相比普通自行車騎行起來更吃力；3、現有的中置系統在信號處理方式上，一般只將檢測到的力矩信號等進行簡單的信號處理后，則全部發送給控制器，由控制器對信號進行統一處理和控制，所以一定程度上提高了中置系統對控制器的依賴性，同時對控制器的功能也提出一定的要求，縮小了控制器的選型范圍，從而使得中置系統的通用性減弱；4、現有的中置系統采用霍爾傳感器單一地檢測牙盤的轉速信號，即該傳感器的設計只有一路信號輸出，不能實現對牙盤轉速和旋轉方向的雙重控制，從而不能很好地輔助電機的控制，甚至有可能出現誤操作、飛車等危險現象的發生。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種基于無線力矩檢測的中置系統，可以實現零啟動，騎行效果較佳，同時適用于所有路況，在低速、高速騎行時都能獲得較佳的助力效果，具有安裝、維護方便、工作穩定等優點，能夠讓使用者達到真正的、輕松騎行的目的。

為實現上述目的，本發明提出如下技術方案：一種基于無線力矩檢測的中置系統，包括中軸、扭力筒、力矩傳感器、速度和方向檢測裝置、無線發射裝置、無線接收裝置、第一離合器、控制器，其中，