[发明专利]一种电动助力自行车用的自适应路况智能力矩传感系统

说明书

本发明公开了一种电动助力自行车用的自适应路况智能力矩传感系统，涉及助力自行车技术领域，其特征在于：包括磁弹性中轴、信号采集模块、以及信号处理模块；其中：磁弹性中轴包括弹性中轴、以及安装于弹性中轴外侧的磁条；信号采集模块包括霍尔元件、正反转和角频率检测电路；正反转和角频率检测电路由一个触发器芯片、一个门电路芯片、用于检测中轴转动频率的两个霍尔元件组成；所述中央处理单元通过数据线分别与信号反馈单元、信号输出单元连接。通过采用上述技术方案，本发明根据人骑行时的踩踏力、外界环境与实际路况自动调节产生相适应的连续力矩信号。

技术领域

本发明涉及助力自行车技术领域，特别是涉及一种能够根据外界路况智能调节电动自行车助力大小的电动助力自行车用的自适应路况智能力矩传感系统。

背景技术

目前市场上的电动助力自行车一般安装有力矩传感器，用于将骑行者施加到脚踏上的力转换成电动自行车控制器能够识别的电信号，以控制电机的输出功率，实现助力效果。

市场上常见的力矩传感器以磁电式为主，其最关键的部分为磁条和能够与磁条感应的霍尔元件，电动助力自行车骑行过程中，磁条与霍尔元件产生相对位移，使得附加在霍尔元件上的磁场发生变化，从而使霍尔元件产生的电信号发生变化，控制器再根据该电信号的变化控制电机输出功率的大小，但这种力矩传感器也受到自身性能的局限，无法根据实际环境与路况对其输出的力矩信号进行相应的调整，而人体肌肉产生的力是一个离散的物理量，因此这种力矩传感器检测到的力矩信号也是不连续的，最终导致骑行效果不理想，骑行感觉不舒适。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：根据现有力矩传感器所检测输出的力矩信号为不连续的不足，解决其对实际环境与路况不能自适应的问题，最终目的是改善骑行效果，提高骑行舒适感。从而提供一种能根据人骑行时的踩踏力、外界环境与实际路况自动调节产生相适应的连续力矩信号的智能力矩传感系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种电动助力自行车用的自适应路况智能力矩传感系统，包括磁弹性中轴、信号采集模块、以及信号处理模块；其中：

所述磁弹性中轴包括弹性中轴、以及安装于弹性中轴外侧的磁条；

所述信号采集模块包括集成霍尔元件、正反转和角频率检测电路；所述正反转和角频率检测电路由一个触发器芯片、一个门电路芯片、用于检测中轴转动频率的第一霍尔元件和第二霍尔元件组成；其中：上述第一霍尔元件和第二霍尔元件的信号输出端分别连接触发器芯片的两个信号输入端，上述第二霍尔元件的信号输出端与触发器芯片的信号输出端连接到门电路芯片的两个输入端；

所述信号处理模块包括中央处理单元、串口通信单元、信号反馈单元、信号输出单元；

所述门电路芯片的信号输出端子通过串口通信单元与中央处理单元的I/O端子连接；所述中央处理单元通过数据线分别与信号反馈单元、信号输出单元连接。

进一步：所述弹性中轴(1)上安装有左端盖(2)、左轴承(3)、右轴承(11)、以及右端盖(10)；在所述弹性中轴(1)上套接有挡(4)；在左轴承(3)和右轴承(11)之间的弹性中轴(1)外壁套接有内合金套(9)；在所述内合金套(9)的外壁沿径向均匀嵌有多块磁条(8)；在所述内合金套(9)的外侧设置有外合金套(5)，所述外合金套(5)的两端分别与左轴承(3)和右轴承(11)固定连接；所述集成霍尔元件(7)固定于所述磁条(8)外侧的外合金套(5)上。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、实时性强。力矩信号参与数学模型建立与数学计算，通过智能算法对电机输出扭矩进行实时调节，使其扭矩输出变得连续。

2、跟随性强。电机响应与脚踏同步，踏力大，电机输出扭矩大；踏力小，电机输出扭矩小。骑行者的骑行感舒适，不会出现踏空感，跟随性强，既省力又感觉舒适。