專(zhuān)利名稱(chēng)：蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣的方法及取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣的方法及取樣裝置，用于有助力功能的電動(dòng)車(chē)，將助力力矩的大小取樣，變成電信號(hào)送入控制器，調(diào)整控制器輸出相應(yīng)的電流值，作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車(chē)由于采用蓄電池做能源，具有無(wú)污染、輕巧方便、占地面積小、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到世界各國(guó)廣大用戶歡迎。
針對(duì)電動(dòng)車(chē)的應(yīng)用，世界各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)不同。例如最高時(shí)速、是否必須有助力等，各有各的要求、不盡相同。其中，關(guān)于助力，日本就明確規(guī)定必須有助力裝置才允許使用。而中國(guó)就沒(méi)有這種硬性規(guī)定。然而，針對(duì)蓄電池的固有特性，電動(dòng)車(chē)設(shè)置助力裝置是有利的。其一，可以有效地增加續(xù)行里程。其二、可以使得電機(jī)和電池避開(kāi)零啟動(dòng)時(shí)的大電流，提高電機(jī)和電池的使用壽命。其三、可以使騎車(chē)人有一定的合理運(yùn)動(dòng)，增加騎行的樂(lè)趣，同時(shí)鍛煉身體。所以，國(guó)內(nèi)近年來(lái)有助力功能的電動(dòng)車(chē)也越來(lái)越多。
1+1助力的含義是電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力不僅由電池提供，同時(shí)還要求騎車(chē)者也提供一半的動(dòng)力。尤其在啟動(dòng)時(shí)，必須是由人踩動(dòng)起來(lái)，使電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)后，電池才跟著一起供電。
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，電池供電應(yīng)該正比于騎者給予的人工力矩，這樣，就存在助力矩取樣的問(wèn)題。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，精確地作到力矩取樣是可以辦到的，但成本不會(huì)太低。所以，有大量廠家由力矩取樣改為速度取樣。工作模式為當(dāng)速度達(dá)到一定值時(shí)，電池才開(kāi)始供電，并且供電量與速度成正比。這種模式的好處是速度采樣簡(jiǎn)單便宜，不足之處是靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)往往使人感到很沉重，那是因?yàn)樗俣炔粔蚨貌坏街Γ@就給老人、婦女帶來(lái)一些不便。同時(shí)，遇到上坡時(shí)本該進(jìn)一步助力，但可能由于速度低，反而造成減少助力。另外，由于其模式是速度與助力成正比，使得速度起來(lái)后，腳踏板往往有踩空的感覺(jué)。
也有一些廠家設(shè)置了其他的助力模式鏈條稍一用力，就觸動(dòng)一個(gè)開(kāi)關(guān)，電池給予供電，踏板停下來(lái)，電池就不供電。這樣的模式不足之處為踏板剛一動(dòng)，電池就給予供電，騎者有被往前猛一推的感覺(jué)，很不舒服。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種將助動(dòng)力矩或與助動(dòng)力矩相關(guān)的物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，送入控制器，調(diào)整控制器輸出相應(yīng)的電流值，作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明的助動(dòng)力矩取樣方法，是取兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量，將此下垂量轉(zhuǎn)化為蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器電路的控制參量。
所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣方法，是將兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量轉(zhuǎn)化為磁敏霍爾元件在磁場(chǎng)中的位置的變化，從而使磁敏霍爾元件輸出的電壓與兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量相關(guān)。
所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣方法，還可以將兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量轉(zhuǎn)化為可調(diào)電阻的輸出電阻的變化，從而使可調(diào)電阻的輸出電阻值與兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量相關(guān)。
蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，包括取樣部分和機(jī)/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器件，取樣部分包括滑塊腔，置于滑塊腔中的滑塊，滑塊腔內(nèi)裝有滑塊回位彈簧，滑塊有限位卡，滑塊的位置由兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量約束，機(jī)/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器件置于滑塊腔外側(cè)滑塊位移處，機(jī)/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器件置的輸出作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，滑塊腔的一端開(kāi)口，有S極、N極的磁鐵滑塊的一端在滑塊腔中，另一端由開(kāi)口伸出，滑塊腔外側(cè)裝有磁敏霍爾元件，磁敏霍爾元件的電壓輸出作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，滑塊腔是一個(gè)圓盤(pán)形腔體，弧形磁鐵固定在圓盤(pán)形腔體內(nèi)，與圓盤(pán)形腔體匹配的圓盤(pán)形固定座嵌入圓盤(pán)形腔體內(nèi)，兩者之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并裝有回位彈簧，圓盤(pán)形腔體后部是帶齒的旋轉(zhuǎn)座，與旋轉(zhuǎn)座匹配的連接帽套在旋轉(zhuǎn)座上，與旋轉(zhuǎn)座上的齒相咬合，連接帽的遠(yuǎn)端有與鏈條約束的環(huán)套，霍爾元件固定在固定座內(nèi)。
所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，滑塊腔的一端開(kāi)口，滑塊的一端在滑塊腔中，另一端由開(kāi)口伸出，滑塊腔外裝有可調(diào)電阻器，可調(diào)電阻器的滑動(dòng)端與滑塊連接，可調(diào)電阻器的輸出電阻作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，滑塊的外端裝一用于與兩鏈輪間上半部鏈條中部連接的凹形滾輪或約束環(huán)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的方案實(shí)施起來(lái)都比較簡(jiǎn)單，造價(jià)也相對(duì)較低，而且騎起來(lái)感覺(jué)較好，既不覺(jué)得很沉重，也不覺(jué)得踩空，助力給予的比較柔和、可控，沒(méi)有被猛一推的感覺(jué)。另外，在安裝時(shí)，有意留出機(jī)械上的調(diào)整余地，使得L也就是θ可調(diào)，目的是使得用戶可以自己改變助力比，增加騎行的樂(lè)趣。配合控制器軟件，可以建立多種運(yùn)行模式。


圖1是實(shí)施例一的被鏈條壓迫狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例一的靜止?fàn)顟B(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是鏈條在靜止松弛位置和最大力矩位置示意圖；圖4是實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)展開(kāi)示意圖；圖5是實(shí)施例二的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明設(shè)計(jì)了柔性可調(diào)助力功能。采用了簡(jiǎn)潔而又便宜的力矩傳感器，使得啟動(dòng)時(shí)不感到過(guò)于沉重，同時(shí)上坡時(shí)也能得到合適的助力，一般騎行時(shí)也不易感到腳踏板踩空。另外，用戶可以通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)整，改變助力的比例。
本發(fā)明助動(dòng)力矩取樣是取兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量，將此下垂量的轉(zhuǎn)化為電路參量，送入控制器，調(diào)整控制器輸出相應(yīng)的電流值，達(dá)到助力與電動(dòng)力協(xié)調(diào)的目的。
可以將下垂量轉(zhuǎn)化為磁敏霍爾元件在磁場(chǎng)中的位置的變化，從而將磁敏霍爾元件輸出的電壓或轉(zhuǎn)化為可調(diào)電阻的輸出電阻值，它們與兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量相關(guān)，送入控制器調(diào)整控制器輸出電流值。
見(jiàn)圖3兩鏈輪12間上半部鏈條11在靜止時(shí)松弛的位置在B與腳踏用最大力時(shí)鏈條拉平的位置A之間會(huì)產(chǎn)生一段位移L，這段位移值與腳踏的力矩是成反比的，將這段位移量轉(zhuǎn)換成電路參量就可以了。
實(shí)施例一，如圖2、3包括一端開(kāi)口的滑塊腔1，滑塊腔的一端開(kāi)口，有S極、N極的磁鐵滑塊2的一端在滑塊腔中，滑塊另一端由開(kāi)口伸出，滑塊腔1內(nèi)裝有滑塊回位彈簧3，滑塊腔外側(cè)滑塊位移處裝有磁敏霍爾元件4，磁鐵滑塊2的下端裝一凹形滾輪7(或約束環(huán))，8是滾輪支架。凹形滾輪壓在兩鏈輪間上半部鏈條中部，當(dāng)鏈條由松弛位置B向鏈條拉平的位置A變化時(shí)，使磁鐵滑塊上下產(chǎn)生同樣一段位移L，而磁敏霍爾元件4固定不動(dòng)，這樣，霍爾元件周?chē)艌?chǎng)的強(qiáng)度發(fā)生了改變，霍爾元件信號(hào)線輸出產(chǎn)生一可變的電壓值，此電壓輸出作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。圖中5、6是限位卡；9是固定架，用于與車(chē)體連接。位移-電路參量轉(zhuǎn)換元件是霍爾元件。
簡(jiǎn)介霍爾元件的工作情況霍爾元件有三個(gè)端，一個(gè)是電源，一個(gè)是地線，一個(gè)是信號(hào)線?；魻栐且环N磁敏器件，可以隨著外界磁場(chǎng)的強(qiáng)弱輸出相應(yīng)的電信號(hào)。由于其內(nèi)部電路的不同，可以依磁場(chǎng)的強(qiáng)弱輸出脈沖信號(hào)和線性信號(hào)。本發(fā)明選用的是線性信號(hào)。在本例中，選用兩塊磁鐵，鑲嵌在鐵塊中，按照上下一個(gè)S極，一個(gè)按照N極對(duì)霍爾元件擺放，就在霍爾元件周?chē)纬闪舜艌?chǎng)。當(dāng)滑塊位移時(shí)，也就是磁場(chǎng)的強(qiáng)度發(fā)生了改變，霍爾元件就會(huì)在信號(hào)線輸出一可變的電壓值。磁鐵也可以不是兩塊，而是一個(gè)條狀磁鐵。對(duì)霍爾元件來(lái)說(shuō)，整個(gè)磁鐵與霍爾元件的位置改變，就相當(dāng)于磁場(chǎng)強(qiáng)度的改變，這一改變可以使霍爾元件輸出可變的電壓信號(hào)。
實(shí)施例二，如圖4、5本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于將兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量L轉(zhuǎn)換為角位移量θ。
如圖4一個(gè)圓盤(pán)形腔體2-1，弧形磁鐵2-2固定在圓盤(pán)形腔體2-1內(nèi)，與圓盤(pán)形腔體2-1匹配的圓盤(pán)形固定座2-4嵌入圓盤(pán)形腔體2-1內(nèi)，兩者之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾元件2-6固定在固定座2-4內(nèi)，固定座2-4上有安裝孔2-9，用于固定在整車(chē)上。
扭簧2-3是圓盤(pán)形腔體2-1和弧形磁鐵2-2的回位彈簧，a和d為扭簧2-3的固定端，扭簧的固定孔分別是圓盤(pán)形腔體2-1上的b和固定座2-4上的c。扭簧2-3的a端插在固定孔b內(nèi)，d端插在固定孔c內(nèi)。
圓盤(pán)形腔體2-1后部是帶齒的旋轉(zhuǎn)座2-5，與旋轉(zhuǎn)座2-5匹配的連接帽2-7套在旋轉(zhuǎn)座上，與旋轉(zhuǎn)座上的齒相咬合。連接帽2-7的遠(yuǎn)端2-8通過(guò)環(huán)套在鏈條上。當(dāng)鏈條從B點(diǎn)上移時(shí)，可使旋轉(zhuǎn)座2-5旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度為θ。圓盤(pán)形腔體2-1和弧形磁鐵2-2也隨著旋轉(zhuǎn)角度為θ。
由于霍爾元件2-6固定在固定座2-4內(nèi)，當(dāng)弧形磁鐵2-2旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件感應(yīng)到不同的磁場(chǎng)，輸出變化的電信號(hào)。
當(dāng)鏈條靜止時(shí)，利用扭簧的扭力復(fù)位，使鏈條上端保持在最低點(diǎn)B，同時(shí)使得弧形磁鐵2-2的旋轉(zhuǎn)角度θ為零度。當(dāng)鏈條隨踏板力加大繃緊時(shí)，踏力反抗扭簧的扭力，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角度θ，當(dāng)圖3中產(chǎn)生了線性位移L時(shí)，弧形磁鐵2-2的旋轉(zhuǎn)角度θ最大，同時(shí)使得霍爾元件2-6輸出與角度θ成正比例的電信號(hào)。這一電信號(hào)正比于踏力。就可以將力矩信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。磁敏霍爾元件的電壓輸出作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
實(shí)施例三，如圖6
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于置于滑塊腔6-1中的滑塊6-2是一般滑塊，位移-電路參量轉(zhuǎn)換元件是可調(diào)電阻器。
滑塊腔6-1內(nèi)裝有滑塊6-2、回位彈簧6-3，滑塊腔6-1外裝有可調(diào)電阻器6-4，可調(diào)電阻器6-4的滑動(dòng)端的滑動(dòng)桿6-5與滑塊連接，6-6、6-7是限位卡，滑塊6-2的下端裝一凹形滾輪(或約束環(huán))6-9，凹形滾輪壓在兩鏈輪間上半部鏈條中部；6-8是固定架，將可調(diào)電阻器和滑塊腔固定并裝于車(chē)體上，固定架的形狀結(jié)構(gòu)根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)?？烧{(diào)電阻器的電阻輸出值作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
同理，實(shí)施例三還可以采用實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)原理將旋轉(zhuǎn)角度θ用于改變圓盤(pán)可調(diào)電阻器的電阻輸出值作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
本發(fā)明獲得的力矩信號(hào)，轉(zhuǎn)化為正比于踏力的電信號(hào)被送入控制器，使控制器輸出相應(yīng)的電流值，這就達(dá)到了人、機(jī)混合助力的效果。使得電動(dòng)力與騎者的踏力在一定范圍內(nèi)成一定比例混合工作。啟動(dòng)時(shí)，由于從B點(diǎn)到A點(diǎn)逐步加大踏力，電動(dòng)力也逐步加大，效果比較柔和。在騎行過(guò)程中，遇爬坡時(shí)，加大踏力，電動(dòng)力跟隨加大，符合騎行需要，有一種隨心所遇的感覺(jué)。
在設(shè)計(jì)安裝尺寸時(shí)，可以有意留一定的調(diào)整余地，使用戶可以方便地根據(jù)自己的需求改動(dòng)人機(jī)助力的比例，增加騎行的樂(lè)趣和功能。
本發(fā)明的核心是取兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量作為助動(dòng)力矩取樣信號(hào)，因此無(wú)論用什么方式或結(jié)構(gòu)將這一位移量轉(zhuǎn)化為蓄電池電動(dòng)車(chē)控制器輸出電流值的變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣方法，其特征在于是取兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量代表力矩取樣，將下垂量轉(zhuǎn)化為電路參量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣方法，其特征在于將兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量轉(zhuǎn)化為磁敏霍爾元件在磁場(chǎng)中的位置的變化，從而使磁敏霍爾元件輸出的電壓與兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量相關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣方法，其特征在于將兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量轉(zhuǎn)化為可調(diào)電阻的輸出電阻的變化，從而使可調(diào)電阻的輸出電阻值與兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量相關(guān)。
4.用上述方法制作的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，其特征在于包括取樣部分和機(jī)/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器件，其特征在于取樣部分包括滑塊腔，置于滑塊腔中的滑塊，滑塊腔內(nèi)裝有滑塊回位彈簧，滑塊有限位卡，滑塊的位置由兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量約束，機(jī)/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器件置于滑塊腔外側(cè)滑塊位移處，機(jī)/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器件置的輸出作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，其特征在于滑塊腔的一端開(kāi)口，有S極、N極的磁鐵滑塊的一端在滑塊腔中，另一端由開(kāi)口伸出，滑塊腔外側(cè)裝有磁敏霍爾元件，磁敏霍爾元件的電壓輸出作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，其特征在于滑塊腔是一個(gè)圓盤(pán)形腔體，弧形磁鐵固定在圓盤(pán)形腔體內(nèi)，與圓盤(pán)形腔體匹配的圓盤(pán)形固定座嵌入圓盤(pán)形腔體內(nèi)，兩者之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并裝有回位彈簧，圓盤(pán)形腔體后部是帶齒的旋轉(zhuǎn)座，與旋轉(zhuǎn)座匹配的連接帽套在旋轉(zhuǎn)座上，與旋轉(zhuǎn)座上的齒相咬合，連接帽的遠(yuǎn)端有與鏈條約束的環(huán)套，霍爾元件固定在固定座內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，其特征在于滑塊腔的一端開(kāi)口，滑塊的一端在滑塊腔中，另一端由開(kāi)口伸出，滑塊腔外裝有可調(diào)電阻器，可調(diào)電阻器的滑動(dòng)端與滑塊連接，可調(diào)電阻器的輸出電阻作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣裝置，其特征在于滑塊的外端裝一用于與兩鏈輪間上半部鏈條中部連接的凹形滾輪或約束環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種的蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器助動(dòng)力矩取樣的方法及取樣裝置，是取兩鏈輪間上半部鏈條的下垂量，將此下垂量轉(zhuǎn)化為蓄電池電動(dòng)車(chē)調(diào)速器電路的控制參量。將下垂量轉(zhuǎn)化為磁敏霍爾元件在磁場(chǎng)中的位置的變化，或轉(zhuǎn)化為可調(diào)電阻的輸出電阻的變化。取樣裝置，包括滑塊腔，置于滑塊腔中的滑塊，滑塊腔內(nèi)裝有滑塊回位彈簧，滑塊上有限位卡，將下垂量變?yōu)榛瑝K位移量。一種滑塊是磁鐵，下垂量改變磁敏霍爾元件輸出電壓；或滑塊的滑動(dòng)改變可調(diào)電阻器輸出電阻值。將上述電路參量輸出作為電動(dòng)車(chē)調(diào)速器的主控信號(hào)。
文檔編號(hào)B60L15/00GK1773234SQ200410061099
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者崔競(jìng)松, 侯琨, 祁琦, 沈一平 申請(qǐng)人:崔競(jìng)松, 侯琨, 祁琦, 沈一平