CN115009411A - 一种传感装置及助力自行车的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种传感装置及助力自行车的控制方法。传感装置包括：中轴机构，包括转轴和轴承，轴承套设于转轴外；安装环，安装环套设于轴承外；传感组件，传感组件设于安装环；磁性件；调节机构，调节机构分别与转轴和磁性件连接，调节机构用于在转轴的带动下，调节磁性件的位置，以调节磁性件与传感组件之间的距离。本申请中，骑行者踩踏力可以影响磁性件的位置，进而影响传感组件生成的电信号，可以基于电信号确定踩踏力的具体范围或数值；传感装置的整体结构简单、结构紧凑，集成化高，稳定性和检测准确性较高，可以优化助力自行车的性能，降低生产成本和维修成本，提高加工效率。

Description

一种传感装置及助力自行车的控制方法

技术领域

本发明涉及助力自行车领域，具体涉及一种传感装置及助力自行车的控制方法。

背景技术

助力自行车是使用电力助动的自行车。当骑行者使用脚蹬方式将自行车提速至一定速度后，助力自行车方可启动电助力，助力自行车还可以感知骑行者踩脚踏的力度，根据踩踏力度不断调整并提供相应的动力支持。

现有技术中，检测骑行者踩踏力矩的传感结构非常复杂，集成化较低，导致稳定性和检测准确性较差。

发明内容

本申请提出了一种传感装置及助力自行车的控制方法，至少可以解决现有助力自行车的传感装置结构复杂、集成化较低、稳定性和检测准确性较差的技术问题。

本申请提供一种传感装置，包括：

中轴机构，包括转轴和轴承，所述轴承套设于所述转轴外；

安装环，所述安装环套设于所述轴承外；

传感组件，所述传感组件设于所述安装环；

磁性件；

调节机构，所述调节机构分别与所述转轴和所述磁性件连接，所述调节机构用于在所述转轴的带动下，调节所述磁性件的位置，以调节所述磁性件与所述传感组件之间的距离。

在一种可能的实现方式中，所述调节机构包括：

安装架；

缓冲组件，所述缓冲组件具有弹性，所述缓冲组件分别与所述转轴和所述安装架连接，缓冲组件用于在所述转轴施加给所述缓冲组件的力不满足预设条件时不带动所述安装架转动，在所述转轴施加给所述缓冲组件的力满足预设条件时带动所述安装架转动；

调节组件，所述调节组件分别与所述转轴、所述安装架和所述磁性件连接，所述调节组件用于在所述转轴和所述安装架相对移动的情况下，调节所述磁性件的位置。

在一种可能的实现方式中，所述调节组件包括支撑片、拨片、第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱和所述第二连接柱均贯穿所述支撑片，所述第一连接柱与所述转轴连接，所述第二连接柱与所述安装架连接，所述拨片与所述支撑片中远离所述第一连接柱的一端连接，所述拨片还与所述磁性件连接；所述支撑片用于在所述第一连接柱和所述第二连接柱相对移动的情况下，调节所述拨片的位置，以调节所述磁性件的位置。

在一种可能的实现方式中，还包括连接件，所述连接件套设于所述转轴外；

所述支撑片通过所述第一连接柱连接于所述连接件；

所述缓冲组件与所述连接件连接。

在一种可能的实现方式中，所述调节组件还包括第一垫片和第二垫片，所述第二垫片抵靠于所述第一垫片中位于远离所述转轴的一侧，所述第二垫片与所述第一垫片相适配，所述第一垫片与所述连接件连接，所述第二垫片与所述安装架连接；

所述第一连接柱穿设于所述第一垫片，所述第二连接柱穿设于所述第二垫片。

在一种可能的实现方式中，所述缓冲组件包括：

弹性件，所述弹性件的第一端与所述转轴连接；

挡块，所述挡块的第一端与所述弹性件的第二端连接，所述挡块的第二端与所述安装架连接。

在一种可能的实现方式中，所述传感组件包括线性型霍尔传感器，多个所述线性型霍尔传感器沿所述安装环的圆周间隔设置。

在一种可能的实现方式中，所述传感组件还包括开关型霍尔传感器，所述开关型霍尔传感器设于所述安装环。

在一种可能的实现方式中，还包括控制机构，所述控制机构与所述传感组件连接。

此外，本申请还提供一种助力自行车的控制方法，所述助力自行车设有助力电机和上述的传感装置，所述方法包括：

获取所述传感装置的传感组件的输出信号；

根据所述输出信号，确定所述助力自行车的行驶速度和踩踏力矩；

根据所述行驶速度和所述踩踏力矩，控制所述助力电机的助力状态。

本申请中，转轴可以间接地在骑行者踩踏力的带动下转动，转轴的转动可以带动调节机构，调节机构可以在转轴的带动下调整自身位置，从而调整安装于调节机构的磁性件的位置。磁性件位置发生变化后，传感组件所处的磁场强度可以发生变化，由此传感组件所生成的电信号可以发生变化，也就是说，骑行者踩踏力带动转轴转动，最终影响传感组件的电信号，即，传感组件的电信号可以体现骑行者踩踏力。踩踏力越大，则磁性件与传感组件之间的距离越小。

本申请中，骑行者踩踏力可以影响磁性件的位置，进而影响传感组件生成的电信号，可以基于电信号确定踩踏力的具体范围或数值；传感装置的整体结构简单、结构紧凑，集成化高，稳定性和检测准确性较高，可以优化助力自行车的性能，降低生产成本和维修成本，提高加工效率。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一示例性实施例示出的一种传感装置的爆炸示意图；

图2为根据一示例性实施例示出的一种传感装置中安装环与传感组件的结构示意图；

图3为根据一示例性实施例示出的一种传感装置中安装环、连接件、调节机构和传感组件的结构示意图；

图4为根据一示例性实施例示出的一种传感装置中调节机构的结构示意图；

图5为根据一示例性实施例示出的一种传感装置中调节机构与安装架的结构的示意图；

图6为根据一示例性实施例示出的一种助力自行车的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

本申请提出了一种传感装置及助力自行车的控制方法，至少可以解决现有助力自行车的传感装置结构复杂、集成化较低、稳定性和检测准确性较差的技术问题，本发明具体是以如下技术方案实现的。

结合图1至图5所示，本说明书实施例提供的一种传感装置可以包括：

中轴机构1，包括转轴11和轴承12，轴承12套设于转轴11外；

安装环2，安装环2套设于轴承12外；

传感组件4，传感组件4设于安装环2；

磁性件7；

调节机构，调节机构分别与转轴11和磁性件7连接，调节机构用于在转轴11的带动下，调节磁性件7的位置，以调节磁性件7与传感组件4之间的距离。

本说明书实施例中，传感装置可以安装于助力自行车的后轮，中轴机构1的转轴11可以是后轮的中心转轴，转轴11可以与后轮齿轮9连接，后轮齿轮9可以在传动链条的驱动下转动。当骑行者踩踏脚踏板结构时，脚踏板结构的转动可以带动传动链条运转，传动链条可以带动后轮齿轮9转动，后轮齿轮9可以带动后轮的转轴11转动，轴承12可以套设于转轴11外，轴承12的内圈可以在转轴11的带动下转动，轴承12的外圈可以不发生转动。安装环2套设于轴承12的外圈之外，安装环2可以不转动；传感组件4设于安装环2，因此传感组件4可以不转动。

本说明书实施例中，转轴11可以间接地在骑行者踩踏力的带动下转动，转轴11的转动可以带动调节机构，调节机构可以在转轴11的带动下调整自身位置，从而调整安装于调节机构的磁性件7的位置。也就是说，磁性件7位置的变化可以表征骑行者踩踏力的变化；骑行者踩踏力可以是骑行者施加给脚踏板结构的力；磁性件7是可以产生磁场的物体，例如磁铁等。磁性件7位置发生变化后，传感组件4所处的磁场强度可以发生变化，由此传感组件4所生成的电信号可以发生变化，也就是说，骑行者踩踏力带动转轴11转动，最终影响传感组件4的电信号，即，传感组件4的电信号可以体现骑行者踩踏力。在一个示例中，调节机构可以调节磁性件7在安装环2径向上的投影位置。踩踏力越大，则磁性件7与传感组件4之间的距离越小，磁性件7在安装环2径向上的投影位置越靠近传感组件4。

本说明书实施例中，骑行者踩踏力可以影响磁性件7的位置，进而影响传感组件4生成的电信号，可以基于电信号确定踩踏力的具体范围或数值；传感装置的整体结构简单、结构紧凑，集成化高，稳定性和检测准确性较高，可以优化助力自行车的性能，降低生产成本和维修成本，提高加工效率。

在一种可能的实现方式中，还包括连接件5，连接件5套设于转轴11外。

本说明书实施例中，连接件5可以为环状，连接件5设有通孔，转轴11设于通孔内，转轴11可以带动连接件5转动。连接件5可以与调节机构连接，即，调节机构可以通过连接件5连接于转轴11，调节机构可以在连接件5的带动下调节磁性件7的位置，结构简单、紧凑，便于转轴11带动调节机构，精确地调整磁性件7位置。

在一种可能的实现方式中，调节机构包括：

安装架31；

缓冲组件，缓冲组件具有弹性，缓冲组件分别与转轴11和安装架31连接，缓冲组件用于在转轴11施加给缓冲组件的力不满足预设条件时不带动安装架31转动，在转轴11施加给缓冲组件的力满足预设条件时带动安装架31转动；

调节组件，调节组件分别与转轴11、安装架31和磁性件7连接，调节组件用于在转轴11和安装架31相对移动的情况下，调节磁性件7的位置。

本说明书实施例中，安装架31可以包括壳体，壳体罩设于安装环2外，中轴机构1、霍尔传感器、磁性件7和调节机构均位于壳体内。调节组件可以位于安装环2和连接件5之间。

缓冲组件可以通过连接件5连接于转轴11，连接件5中远离转轴11的一侧可以设有凸块51和环体52，环体52可以套设于转轴11外，凸块51可以与环体52连接，缓冲组件可以连接于凸块51；转轴11转动时，连接件5转动，连接件5的凸块51可以向缓冲组件施加推力，即，转轴11可以通过连接件5的凸块51向缓冲组件施加推力。缓冲组件还可以与安装架31连接，安装架31可以向缓冲组件施加阻力。

本说明书实施例中，在转轴11转动时，缓冲组件可以同时受到来自转轴11的推力和来自安装架31的阻力。缓冲组件带动安装架31转动所需要满足的预设条件可以是推力大于阻力。

如果转轴11施加的推力不大于安装架31施加的阻力，则缓冲组件可以产生形变，但缓冲组件无法转动，因而无法带动安装架31转动，此种情况为“转轴11发生了转动，而安装架31不动”的情况，在这种情况下，调节组件可以基于转轴11的转动幅度和安装架31的转动幅度(当前情况下安装架31的转动幅度为零)调节磁性件7的位置。

如果转轴11施加的推力大于安装架31施加的阻力，则缓冲组件可以在形变状态下转动，从而可以带动安装架31转动，此种情况为“转轴11与安装架31一同转动”，在这种情况下，调节组件可以基于转轴11的转动幅度和安装架31的转动幅度调节磁性件7的位置。由于缓冲组件具有弹性，在推力不大于阻力的情况下转轴11已经可以转动，转轴11先于安装架31转动，因此，在推力增大至使安装架31可以转动时，安装架31可以与转轴11同向转动，转轴11的转动幅度和安装架31的转动幅度可以不同。在一个示例中，转轴11转了20°后，安装架31才开始转动；转轴11和安装架31同时转动的过程中，转轴11可以始终比安装架31多出20°的转动幅度。

本说明书实施例中，调节组件可以分别与转轴11和安装架31连接，基于转轴11的转动幅度和安装架31的转动幅度，调节组件可以在转轴11和安装架31相对移动的情况下调节自身的位置，从而调节安装于调节组件的磁性件7的位置；结构简单，一体化程度高，可以精确地根据踩踏力调节磁性件7位置，进而根据传感组件的输出信号确定踩踏力的具体范围或数值。本说明书实施例中，磁性件7、缓冲组件和调节组件的数量分别可以为两个，两个磁性件7与两个调节组件可以一一对应地连接。

在一个示例中，调节组件可以根据转轴11的转动幅度和安装架31的转动幅度之间的偏差和预设对应关系，确定偏差对应的目标位置，将自身调节至目标位置。预设对应关系可以是根据产品设计阶段的实验结果确定的偏差和调节机构位置之间的对应关系。

在一种可能的实现方式中，缓冲组件包括：

弹性件321，弹性件321的第一端与转轴11连接；

挡块322，挡块322的第一端与弹性件321的第二端连接，挡块322的第二端与安装架31连接。

本说明书实施例中，弹性件321可以是弹簧，也可以是橡胶块。弹性件321可以通过连接件5连接于转轴11，弹性件321的第一端可以粘接于连接件5的凸块51。挡块322的形状可以是片状，挡块322的形状可以适配于弹性件321的形状，弹性件321的第二端可以卡设于挡块322中；挡块322可以通过螺栓连接于安装架31。

本说明书实施例中，转轴11可以通过连接件5向弹性件321施加推力，安装架31可以通过挡块322向弹性件321施加阻力；弹性件321受到的推力不大于阻力的情况下，弹性件321可以形变，但弹性件321无法带动挡块322转动，进而挡块322无法带动安装架31转动；弹性件321受到的推力大于阻力的情况下，弹性件321可以形变，弹性件321可以带动挡块322转动，挡块322可以带动安装架31转动。

在一种可能的实现方式中，调节组件包括支撑片331、拨片332、第一连接柱351和第二连接柱352，第一连接柱351和第二连接柱352均贯穿支撑片331，第一连接柱351与转轴11连接，第二连接柱352与安装架31连接，拨片332与支撑片331中远离第一连接柱351的一端连接，拨片332还与磁性件7连接；支撑片331用于在第一连接柱351和第二连接柱352相对移动的情况下，调节拨片332的位置，以调节磁性件7的位置。

本说明书实施例中，第一连接柱351与转轴11连接；在一个示例中，第一连接柱351可以连接于连接件5的环体52，从而实现第一连接柱351与转轴11之间的连接。转轴11可以带动第一连接柱351转动。第二连接柱352与安装架31连接，安装架31和第二连接柱352可以一同转动。

以转轴11进行顺时针转动为例，在转轴11发生了转动而安装架31不动的情况下，第一连接柱351可以跟随转轴11产生位移，此时弹性件321可以发生微小形变而未达到最大形变量；第二连接柱352的位置不动，由此，在第一连接柱351和第二连接柱352的相对移动下，支撑片331可以绕第二连接柱352进行逆时针偏转，支撑片331中远离第一连接柱351的一端可以向远离转轴11的方向偏转，从而带动拨片332向远离转轴11的方向偏转，使拨片332上的磁性件7的位置向远离转轴11的方向偏转。在转轴11与安装架31一同转动的情况下，由于转轴11的转动幅度和安装架31的转动幅度不同，因此拨片332仍可以保持向远离转轴11的方向偏转的状态，同时支撑片331、拨片332、磁性件7可以绕转轴11的轴线转动。

本说明书实施例中，支撑片331设有两个通孔，支撑片331的两个通孔分别用于供第一连接柱351和第二连接柱352穿设。连接件5的环体52可以设有第一安装孔，环体52的第一安装孔用于供第一连接柱351穿设，实现第一连接柱351与转轴11之间的连接。第一连接柱351可以在第一安装孔的孔壁的抵推下移动。安装架31可以设有第二安装孔，安装架31的第二安装孔可以用于供第二连接柱352穿设，实现第二连接柱352与安装架31之间的连接。第二连接柱352可以在第二安装孔的孔壁的抵推下移动。

在一个示例中，拨片332的形状可以是弧状，弧形的拨片332的圆心可以位于转轴11的轴线上。

在一种可能的实现方式中，调节组件还包括第一垫片341和第二垫片342，第二垫片342抵靠于第一垫片341中位于转轴11的一侧，第二垫片342与第一垫片341相适配，第一垫片341与连接件5连接，第二垫片342与安装架31连接；第一连接柱351穿设于第一垫片341，第二连接柱352穿设于第二垫片342。

本说明书实施例中，第一垫片341可以位于支撑片331和安装环2之间；第一垫片341可以通过螺栓连接于连接件5的环体52，从而通过连接件5连接于转轴11，转轴11可以带动第一垫片341转动。第一垫片341可以设有第一盲孔，第一连接柱351的第一端可以设于第一盲孔中，第一连接柱351可以贯穿支撑片331，第一连接柱351的第二端可以设于环体52的第一安装孔中。环体52可以设有安装槽，支撑片331的一部分和第一垫片341可以插设于安装槽中。

第二垫片342可以位于支撑片331和安装环2之间；第二垫片342可以通过螺栓连接于安装架31，安装架31可以带动第二垫片342转动。第二垫片342可以设有第二盲孔，第二连接柱352的第一端可以设于第二盲孔中，第二连接柱352可以贯穿支撑片331，第二连接柱352的第二端可以设于安装架31的第二安装孔中。

本说明书实施例中，第一垫片341可以与第一连接柱351形成受力整体，两者可以一同承载连接件5施加的推力，第一垫片341可以起到对支撑片331和第一连接柱351进行结构加强的作用。第二垫片342可以与第二连接柱352形成受力整体，两者可以一同承载安装架31施加的力，第二垫片342可以起到对支撑片331和第二连接柱352进行结构加强的作用。第一垫片341和第二垫片342可以提升助力电机承受的扭力，增强整体结构强度，使拨片332更稳定、精确地偏移。

在一种可能的实现方式中，传感组件4包括线性型霍尔传感器41，多个线性型霍尔传感器41沿安装环2的圆周间隔设置。

线性型霍尔传感器41的特点是：当施加给线性型霍尔传感器41的磁场逐渐增强时，其输出的电压会逐渐增大。本说明书实施例中，当骑行者的踩踏力越大时，磁性件7与线性型霍尔传感器41之间的距离越小，线性型霍尔传感器41所处的磁场越强，输出的电压越大。踩踏力与线性型霍尔传感器41的输出电压之间的关系为正相关关系。本说明书实施例中，线性型霍尔传感器41的输出电压可以用于确定骑行者的踩踏力，可以确定骑行者施加给助力自行车脚踏板结构的踩踏力矩。

本说明书实施例中，可以在安装环2上设置多个线性霍尔传感器，从而提高检测的精确性。多个线性霍尔传感器可以均匀地分布在安装环2上，即，相邻的线性霍尔传感器之间的距离相同。在一个示例中，线性霍尔传感器的数量可以为十二个。

在一种可能的实现方式中，传感组件4还包括开关型霍尔传感器42，开关型霍尔传感器42设于安装环2。

开关型霍尔传感器42的特点是：当施加给开关型霍尔传感器42的磁场增大至高阈值时，开关型霍尔传感器42开始输出稳定的低电压；当施加给开关型霍尔传感器42的磁场减小至低阈值时，开关型霍尔传感器42开始输出稳定的高电压。

本说明书实施例中，在拨片332上的磁性件7与开关型霍尔传感器42之间的距离小于预设距离阈值时，开关型霍尔传感器42可以输出目标电压，目标电压可以是低电压。本说明书实施例可以利用开关型霍尔传感器42的特性，检测转轴11的转速。具体地，在转轴11和安装架31一同转动的情况下，安装架31可以带动磁性件7转动，当磁性件7转动至目标位置时，开关型霍尔传感器42可以输出目标电压，目标位置可以是与开关型霍尔传感器42之间的距离为预设距离阈值时的位置；磁性件7绕转轴11的轴线转动的过程中，每次转360°则开关型霍尔传感器42输出一次目标电压；在一个示例中，可以根据360°和开关型霍尔传感器42输出的相邻目标电压之间的时间间隔，确定磁性件7转动的角速度，进而确定转轴11转动的转速。

在助力自行车未开启电动助力的情况下，转轴11的转速可以由骑行者的踩踏力决定。在助力自行车开启电动助力的情况下，转轴11的转速可以由助力电机决定，转轴11的转速可以表征助力电机的转速，可以根据助力电机的转速确定助力自行车的行驶速度。

在一个示例中，开关型霍尔传感器42可以位于线性型霍尔传感器41的靠近转轴11的一侧，开关型霍尔传感器42与转轴11轴线之间的垂直距离可以小于线性型霍尔传感器41与转轴11轴线之间的垂直距离，可以提高开关型霍尔传感器42的检测精确性。

在一种可能的实现方式中，还包括控制机构，控制机构与传感组件4连接。

本说明书实施例中，控制机构可以分别与线性型霍尔传感器41和开关型霍尔传感器42连接，用于根据线性型霍尔传感器41的输出信号确定踩踏力对应的踩踏力矩，用于根据开关型霍尔传感器42的输出信号确定转轴11的转速。

本说明书实施例中的传感装置为一体结构，霍尔传感器均匀安装排布安装环2的外圈，当中轴机构1受到脚踏踩下的切向力后，转轴11可以带动连接件5绕轴线旋转，连接件5的转动可以带动弹性橡胶圈挤压形变，当踩下的力持续到一定强度后，弹性橡胶圈挤压变形量达到最大时可以带动弹性拨片332的末端向外拨开，拨片332的末端带有磁性件7；当均匀排布在一体轮外圈的霍尔传感器，感受到弹簧拨片上的磁场变化，会产生对应的电平信号变化，从而计算出踩踏产生的踩踏力矩和当前时刻助力电机的转速。

结合图6所示，本说明书实施例提供一种助力自行车的控制方法，助力自行车设有助力电机和上述实施例中的传感装置，助力电机可以与传感装置的传感组件4连接，方法可以包括：

步骤S101：获取传感装置的传感组件4的输出信号。

本说明书实施例中，传感组件4可以包括线性型霍尔传感器41和开关型霍尔传感器42，传感组件4的输出信号可以包括线性型霍尔传感器41的输出信号和开关型霍尔传感器42的输出信号。

步骤S102：根据输出信号，确定助力自行车的行驶速度和踩踏力矩。

本说明书实施例中，可以根据线性型霍尔传感器41的输出信号确定踩踏力对应的踩踏力矩，踩踏力可以是骑行车施加给脚踏板结构的力；可以根据开关型霍尔传感器42的输出信号确定转轴11的转速，进而可以根据转轴11的转速确定助力自行车的行驶速度。

步骤S103：根据行驶速度和踩踏力矩，控制助力电机的助力状态。

本说明书实施例中，助力自行车还可以包括控制机构，传感组件4可以与控制机构连接，控制机构可以与助力电机连接，控制机构可以接收传感组件4的输出信号，并对传感组件4的输出信号进行处理，基于传感组件4的输出信号确定行驶速度和踩踏力矩，进而生成对助力电机的控制信号，将控制信号输出至助力电机。

本说明书实施例中，在行驶速度为零的情况下，可以控制助力电机的助力状态为关闭状态，控制助力电机停止运转，避免提供电动助力，从而可以避免在行驶速度为零的情况助力，避免零速助力，可以提高行驶的安全性。在行驶速度大于零并且踩踏力矩等于零的情况下，可以控制助力状态为第一助力状态，使行驶速度保持在预设速度值。在一个示例中，在行驶速度大于零并且踩踏力矩大于零的情况下，可以根据行驶坡度确定助力状态。

在一种可能的实现方式中，在步骤S103之前，方法还可以包括：

获取车体状态传感器的输出信号；

根据车体状态传感器的输出信号，确定助力自行车的行驶坡度状态。

本说明书实施例中，助力自行车还设有车体状态传感器，车体状态传感器可以与控制机构连接，控制机构可以接收车体状态传感器的输出信号，并对车体状态传感器的输出信号进行处理，基于车体状态传感器的输出信号确定行驶坡度状态。车体状态传感器可以包括运动传感器，车体状态传感器的输出信号可以包括运动传感器的输出信号。在助力自行车行驶过程中，传感组件4和车体状态传感器之间的相对位置可以保持不变。

本说明书实施例中，行驶坡度状态的类型可以包括上坡状态、下坡状态和平缓状态，上坡状态可以表示助力自行车行驶在上坡道路中，下坡状态可以表示助力自行车行驶在下坡道路中，平缓状态可以表示助力自行车行驶在平缓的道路中。

车体状态传感器的输出信号可以包括助力自行车在XYZ轴的速度分量和加速度分量，其中，XYZ轴可以是以助力自行车的中心为原点的地面坐标系的坐标轴。在一个示例中，可以根据助力自行车在XYZ轴的速度分量和加速度分量，确定助力自行车与地面之间的俯仰角；当俯仰角大于预设上坡角度时，则可以确定助力自行车的行驶坡度状态为上坡状态；当俯仰角小于预设下坡角度时，则可以确定助力自行车的行驶坡度状态为下坡状态；当俯仰角不小于预设下坡角度并且不大于预设上坡角度时，则可以确定行驶坡度状态为平缓状态。

在一种可能的实现方式中，步骤S103中，控制机构可以根据行驶速度、踩踏力矩和行驶坡度状态确定助力电机的助力状态，具体的，可以包括五种情况。

第一种情况，在行驶速度不满足预设速度条件的情况下，控制助力自行车的助力电机的助力状态为关闭状态。

本说明书实施例中，预设速度条件可以是行驶速度大于零。如果行驶速度等于零，可以说明助力自行车静止，在这种情况下，可以控制助力自行车进入不助力模式，将助力电机的助力状态控制为关闭状态，控制助力电机停止运转，避免提供电动助力，从而可以避免在行驶速度为零的情况助力，避免零速助力，可以提高行驶的安全性。

第二种情况，在行驶速度满足预设速度条件并且踩踏力矩不满足预设力矩条件的情况下，控制助力电机的助力状态为第一助力状态。

本说明书实施例中，在行驶速度大于零的情况下，可以进一步地对踩踏力矩进行判断，预设力矩条件可以是踩踏力矩大于零。如果行驶速度大于零并且踩踏力矩等于零，可以说明骑行者并没有进行踩踏而助力自行车在依靠惯性运动，在这种情况下，可以控制助力自行车进入低速助力模式，将助力电机的助力状态控制为第一助力状态，控制助力电机进行低速运转，提供较少的电动助力。

第三种情况，在行驶速度满足预设速度条件、踩踏力矩满足预设力矩条件并且行驶坡度状态为下坡状态的情况下，控制助力电机的助力状态为第一助力状态。

本说明书实施例中，在行驶速度大于零并且踩踏力矩大于零的情况下，可以进一步地对行驶坡度状态进行判断。如果行驶速度大于零、踩踏力矩大于零并且行驶坡度状态为下坡状态，可以说明助力自行车行驶在下坡道路上并且骑行者希望进一步加速，在这种情况下，可以控制助力自行车进入低速助力模式，将助力电机的助力状态控制为第一助力状态，控制助力电机提供较少的电动助力。

第四种情况，在行驶速度满足预设速度条件、踩踏力矩满足预设力矩条件并且行驶坡度状态为平缓状态的情况下，控制助力电机的助力状态为第二助力状态。

本说明书实施例中，如果行驶速度大于零、踩踏力矩大于零并且行驶坡度状态为平缓状态，可以说明助力自行车行驶在平缓道路上并且骑行者希望进一步加速，在这种情况下，可以控制助力自行车进入常规助力模式，将助力电机的助力状态控制为第二助力状态，控制助力电机提供中等的电动助力。

第五种情况，在行驶速度满足预设速度条件、踩踏力矩满足预设力矩条件并且行驶坡度状态为上坡状态的情况下，控制助力电机的助力状态为第三助力状态。

本说明书实施例中，如果行驶速度大于零、踩踏力矩大于零并且行驶坡度状态为上坡状态，可以说明助力自行车行驶在上坡道路上并且骑行者希望进一步加速，在这种情况下，可以控制助力自行车进入强劲助力模式，将助力电机的助力状态控制为第三助力状态，控制助力电机提供较多的电动助力。

本说明书实施例中，第一助力状态、第二助力状态和第三助力状态之间的区别可以在于助力电机提供的牵引力(或助力电机的输出扭矩)，三种状态对应的牵引力按大小排序分别为：第三助力状态的助力电机牵引力、第二助力状态的助力电机牵引力和第一助力状态的助力电机牵引力。三种状态对应的助力电机牵引力的具体数值可以根据实际需求进行设置。

本说明书实施例中，先通过霍尔传感器检测行驶速度，判断其是否启动，如果助力自行车未启动，助力电机将不提供助力，不助力模式下助力自行车将保持为普通自行车的状态。如果启动则利用霍尔传感器检测踩踏力矩，此时判断是否有踩踏力矩，如果没有踩踏力矩，则助力自行车置为低速助力模式，低速助力模式下助力自行车将保持设定的速度匀低速行驶；如果有力矩产生，则通过运动传感器确定行驶坡度状态，这里的行驶坡度状态可以分为三种模式：上坡、平缓和下坡。当检测到车体处于上坡状态时，一体轮助力电机将置为强劲助力模式，强劲助力模式下助力自行车将在额定电流范围内按照设定的电流进行助力爬坡；检测到车体处于平缓状态时，一体轮助力电机将置为常规助力模式，常规助力模式下助力自行车将按照电动车的国标速度匀速行驶；检测到车体处于下坡状态时，一体轮助力电机将置为相对安全的低速助力模式，同样低速助力模式下助力自行车可以保持设定的速度匀低速行驶。

本说明书实施例中的传感装置的结构简单紧凑、集成化程度高，而且可以准确的检测出踩踏力矩和骑行时的行驶速度；本说明书实施例提供的助力自行车的控制方法可以提供了实时的路况信息，通过运动传感器感测出的上坡、平缓和下坡的不同状态，自动调整助力模式；本说明书实施例按照助力效果从低往高排布分别为不助力模式、低速助力模式、常规助力模式和强劲助力模式，每种助力模式可以设定固定的速度或助力电流，系统将根据骑行速度、踩踏力矩和行驶坡度状态提供不同的助力效果；不仅可以根据路况自动调节助力自行车的速度，减少骑行者的操作，同时大大增强了骑行安全性，给用户带来稳定舒适的骑行体验。

本说明书实施例中，先通过霍尔传感器检测车体的初始速度，在确定助力自行车正常行驶的情况下再检测踩踏力矩，从而避免了助力自行车从零速突然加速的情况；并且本说明书实施例设计的力矩的检测方法是一个线性的过程，人脚的踩踏力度和助力自行车的电机助力大小成正相关，使得助力过程中不会出现突然加速和减速的情况；同时本说明书实施例可以定时检测车体的运行状态和路况信息，因此可以根据反馈的信息实时调节助力模式，调整车体速度，使得上下坡时助力自行车会根据预设的安全速度稳定运行，减少安全事故的发生，同时自动调节的过程减少了骑行者的操作，避免了上下坡时因人为操作造成的安全隐患。

本说明书实施例中，可以实时、精确地通过传感装置确定行驶速度、踩踏力矩和行驶坡度等，避免因数据采集延迟而导致助力模式判断错误；可以实时检测真实的路况(可以包括上坡、下坡和平缓)，对于不同的实际路况做到智能化的自适应助力；无需骑行者以手动的方式切换助力模式，避免因手动操作而发生危险。

此外，本说明书实施例还提供一种助力自行车的控制装置，助力自行车设有助力电机和如上的传感装置，装置包括：

获取模块，用于获取传感装置的传感组件4的输出信号；

确定模块，用于根据输出信号，确定助力自行车的行驶速度和踩踏力矩；

控制模块，用于根据行驶速度和踩踏力矩，控制助力电机的助力状态。

需要说明的是，上述实施例提供的装置，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本说明书实施例还提供一种助力自行车的控制设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为执行上述方法。

此外，本说明书实施例还提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现上述助力自行车的控制方法。

计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本申请的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本申请操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本申请的各个方面。

这里参照根据本申请实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种传感装置，其特征在于，包括：

中轴机构(1)，包括转轴(11)和轴承(12)，所述轴承(12)套设于所述转轴(11)外；

安装环(2)，所述安装环(2)套设于所述轴承(12)外；

传感组件(4)，所述传感组件(4)设于所述安装环(2)；

磁性件(7)；

调节机构，所述调节机构分别与所述转轴(11)和所述磁性件(7)连接，所述调节机构用于在所述转轴(11)的带动下，调节所述磁性件(7)的位置，以调节所述磁性件(7)与所述传感组件(4)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于，所述调节机构包括：

安装架(31)；

缓冲组件，所述缓冲组件具有弹性，所述缓冲组件分别与所述转轴(11)和所述安装架(31)连接，缓冲组件用于在所述转轴(11)施加给所述缓冲组件的力不满足预设条件时不带动所述安装架(31)转动，在所述转轴(11)施加给所述缓冲组件的力满足预设条件时带动所述安装架(31)转动；

调节组件，所述调节组件分别与所述转轴(11)、所述安装架(31)和所述磁性件(7)连接，所述调节组件用于在所述转轴(11)和所述安装架(31)相对移动的情况下，调节所述磁性件(7)的位置。

3.根据权利要求2所述的传感装置，其特征在于，所述调节组件包括支撑片(331)、拨片(332)、第一连接柱(351)和第二连接柱(352)，所述第一连接柱(351)和所述第二连接柱(352)均贯穿所述支撑片(331)，所述第一连接柱(351)与所述转轴(11)连接，所述第二连接柱(352)与所述安装架(31)连接，所述拨片(332)与所述支撑片(331)中远离所述第一连接柱(351)的一端连接，所述拨片(332)还与所述磁性件(7)连接；所述支撑片(331)用于在所述第一连接柱(351)和所述第二连接柱(352)相对移动的情况下，调节所述拨片(332)的位置，以调节所述磁性件(7)的位置。

4.根据权利要求3所述的传感装置，其特征在于，还包括连接件(5)，所述连接件(5)套设于所述转轴(11)外；

所述支撑片(331)通过所述第一连接柱(351)连接于所述连接件(5)；

所述缓冲组件与所述连接件(5)连接。

5.根据权利要求4所述的传感装置，其特征在于，所述调节组件还包括第一垫片(341)和第二垫片(342)，所述第二垫片(342)抵靠于所述第一垫片(341)中位于远离所述转轴(11)的一侧，所述第二垫片(342)与所述第一垫片(341)相适配，所述第一垫片(341)与所述连接件(5)连接，所述第二垫片(342)与所述安装架(31)连接；

所述第一连接柱(351)穿设于所述第一垫片(341)，所述第二连接柱(352)穿设于所述第二垫片(342)。

6.根据权利要求2所述的传感装置，其特征在于，所述缓冲组件包括：

弹性件(321)，所述弹性件(321)的第一端与所述转轴(11)连接；

挡块(322)，所述挡块(322)的第一端与所述弹性件(321)的第二端连接，所述挡块(322)的第二端与所述安装架(31)连接。

7.根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于，所述传感组件(4)包括线性型霍尔传感器(41)，多个所述线性型霍尔传感器(41)沿所述安装环(2)的圆周间隔设置。

8.根据权利要求7所述的传感装置，其特征在于，所述传感组件(4)还包括开关型霍尔传感器(42)，所述开关型霍尔传感器(42)设于所述安装环(2)。

9.根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于，还包括控制机构，所述控制机构与所述传感组件(4)连接。

10.一种助力自行车的控制方法，所述助力自行车设有助力电机和权利要求1至9中任一项的传感装置，其特征在于，所述方法包括：

获取所述传感装置的传感组件(4)的输出信号；

根据所述输出信号，确定所述助力自行车的行驶速度和踩踏力矩；

根据所述行驶速度和所述踩踏力矩，控制所述助力电机的助力状态。

Images