CN101941499A - 电动自行车智能助力装置 - Google Patents

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本发明公开了一种电动自行车智能助力装置，包括力矩中轴、控制器和由该控制器控制的无刷直流电机，所述力矩中轴包括力矩轴、力矩箱体、第一光电开关、第二光电开关、固定遮光片、活动遮光片、链条支架、压簧支架和压簧，所述力矩轴安装在力矩箱体内，力矩轴上固定安装有压簧支架和固定遮光片，所述链条支架与活动遮光片连接，带动链条支架的压簧安装在压簧支架上，所述第一光电开关和第二光电开关固定在力矩箱体上，固定遮光片嵌入在第二光电开关的凹槽内，活动遮光片嵌入在第一光电开关的凹槽内，第一光电开关和第二光电开关的输出端与所述控制器的单片机输入端连接。

Description

电动自行车智能助力装置
技术领域
本发明一种电动自行车部件，具体涉及一种电动自行车智能助力装置。
背景技术
直流无刷电机作为电动车的动力装置，其普通的脚踏助力装置为磁环霍尔助力装置，脚踏时中轴带动磁环转动，霍尔传感器感应磁场的变化，输出方波信号。单片机检测到信号的变化输出PMW，控制器功率管输出电压V，电流I提供给无刷电机，使电机全速运转。
这种助力装置的缺点是只要霍尔感应到磁场变化，控制器就会使电机全速转动。不会根据外力的大小与路况的变化改变单片机PMW输出，使骑行时平路感觉很冲，上坡时感觉费劲。
发明内容
本发明的目的是为了克服以往使用磁环作为电动自行车助力装置的缺陷，提供一种电动自行车智能助力装置，该装置力矩中轴感受外力大小而改变，控制器电压V电流I的输出大小，从而改变电机的运行状态扭矩大小。
本发明采用的技术方案是：一种电动自行车智能助力装置，包括力矩中轴、控制器和由该控制器控制的无刷直流电机，所述力矩中轴包括力矩轴、力矩箱体、第一光电开关、第二光电开关、固定遮光片、活动遮光片、链条支架、压簧支架和压簧，所述力矩轴安装在力矩箱体内，力矩轴上固定安装有压簧支架和固定遮光片，所述链条支架与活动遮光片连接，带动链条支架的压簧安装在压簧支架上，所述第一光电开关和第二光电开关固定在力矩箱体上，固定遮光片嵌入在第二光电开关的凹槽内，活动遮光片嵌入在第一光电开关的凹槽内，第一光电开关和第二光电开关的输出端与所述控制器的单片机输入端连接。
作为优选，所述控制器的单片机是型号为R8C2K的单片机。
本发明脚踏力矩中轴带动固定遮关板，同时力矩中轴带动压簧，压簧传力给链条支架，由于活动遮光片固定在链条支架上，使活动遮光片转动.由于两个遮光片与两个光电开关的位置关系，可以在遮光圆周上切开相同等分的槽，用来控制光电开关的导通与断开状态。当外力不足以使压簧发生形变时说明路况较好，骑行省力。此时控制器没有电压，电流输出，电机在链条的带动下滑行。如果外力使压簧发生形变说明骑行需要加速或遇上坡，此时控制器有电压、电流输出，驱动电机运转。压簧的形变越大，输出的电压，电流越高，电机运转越快扭矩越大。
本发明的有益效果：1、路况好的情况下，压簧没有产生形变，电机不工作，达到节能，健身的效果，二磁环只要受外力转动电机就工作；2、如遇上坡时压簧产生形变，此时单片机检测错开位置的大小，智能调节PMW值，调节电机做功的大小。电机启动后外力消失压簧恢复到初始状态只要脚踏使力矩中轴转动不需加力，电机仍处于做功状态。此时上坡不需要用力，控制器将根据电机负载的大小，自动调节PMW值。
附图说明
图1为本发明的力矩中轴结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明当压簧没有形变时，光电开关输出波形图；
图4为本发明当压簧发生形变时，光电开关输出波形图；
图5为本发明电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
如图1、2所示：一种电动自行车智能助力装置，包括力矩中轴、控制器和由该控制器控制的无刷直流电机，所述力矩中轴包括力矩轴1、力矩箱体2、第一光电开关3、第二光电开关4、固定遮光片8、活动遮光片9、链条支架5、压簧支架6和压簧7，所述力矩轴1安装在力矩箱体2内，力矩轴1上固定安装有压簧支架6和固定遮光片8，所述链条支架5与活动遮光片9连接，带动链条支架5的压簧7安装在压簧支架上，所述第一光电开关3和第二光电开关4固定在力矩箱体2上，固定遮光片8嵌入在第二光电开关4的凹槽内，活动遮光片9嵌入在第一光电开关3的凹槽内，第一光电开关3和第二光电开关4的输出端与所述控制器的单片机输入端连接。所述控制器的单片机是型号为R8C2K的单片机。
本发明脚踏外力作用在压簧上负载电动车后盘连接，用压簧检测负载的大小，负载大，压簧上长度变短，就控制了遮光片相对错开的位置，光电开关输出的波形就不样。正常状态负载小，压簧没有变化，输出波形如图3所示。
此时控制器见图5所示，单片机R8C2K18脚，19脚下降沿a边的时间，检测二路方波信号，低电平检测端口R9CR98接5V，C41，C43与R105，R108给二路信号进行整形，滤波后送给二路端口，程序默认此状态无PMW输出。控制器无电压，电流输出，此时电机不做功。U3为第一光电开关，U4为第二光电开关，XH1，XH2分别接单片机R8C2K(18)(19)两脚。
当有负载的状态下压簧发生形变，输出的波形如图4所示，负载越大第二光电开关的波形越向A相移动，最后重合一起。
此时单片机R8C2K检测到二路信号与单片机默认的时间不符合，此时R8C2K(9)(10)(11)(12)(13)(14)输出6路PMW值，控制6路MOS管的开通状态。错开的位置越小，MOS管的开通越大，重合后MOS完全开通，带动后盘转运达到助力效果。

Claims (2)

1.一种电动自行车智能助力装置，其特征在于：包括力矩中轴、控制器和由该控制器控制的无刷直流电机，所述力矩中轴包括力矩轴(1)、力矩箱体(2)、第一光电开关(3)、第二光电开关(4)、固定遮光片(8)、活动遮光片(9)、链条支架(5)、压簧支架(6)和压簧(7)，所述力矩轴(1)安装在力矩箱体(2)内，力矩轴(1)上固定安装压簧支架(6)和固定遮光片(8)，所述链条支架(5)与活动遮光片(9)连接，带动链条支架(5)的压簧(7)安装在压簧支架上，所述第一光电开关(3)和第二光电开关(4)固定在力矩箱体(2)上，固定遮光片(8)嵌入在第二光电开关(4)的凹槽内，活动遮光片(9)嵌入在第一光电开关(3)的凹槽内，第一光电开关(3)和第二光电开关(4)的输出端与所述控制器的单片机输入端连接。
2.根据权利要求1所述的电动自行车智能助力装置，其特征在于：所述控制器的单片机是型号为R8C2K的单片机。
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