专利名称：半智能型电助动自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型属于轻型电动车结构设计领域，特别涉及电助动自行车控制方式的改良结构。
近期各种电助动自行车在国内外市场上纷纷亮相，小批量商品车已在国内外市场上销售。作为绿色安全的交通工具已逐渐被世人所接受，正在迅速发展。
电助动自行车(包括轻型电动车)目前在市场上车样层出不穷，形式五花八门，但归纳起来基本上可以分为两大类型第一类为普通型手控型电动车，该车可以是摩托车类型，也可以是自行车类型。其能源都是蓄电池。电能与机械能的转换都是通过电动机来实现。手动转把(或其他类型的手动开关)作为电源输出的控制开关，通过调节电动机输入电流的大小来调节输出功率，以达到调节车速的快慢。早期这种车的控制线路中不含电脑，但近期控制线路中均含电脑。该电脑的主要作用是保护电机和蓄电池，使它们处于正常的、可使用的工作范围，而不至于被烧坏。有些车也装有测速装置，其目的只是为了告诉骑行者当时行驶的车速。一般都不用测速装置测到的信号去控制车的行驶或改变车行驶的状态。
这种手控型电动车的主要特点是不需要蹬踏，手把一转车便可行驶，方便、舒适和骑摩托车类似。
该车型中的自行车类在无电时，也可以象自行车一样，蹬踏行驶。
这类车型的主要瓶颈为蓄电池提供的电能非常有限。零起动时耗费电能很大，起动加速时间很长，最高时速约30公里。除不污染环境外，其他性能远远比不上燃油助动车。目前用5Ah、24V镍镉电池(或7Ah、24V铅酸)作为电源。平道无风行驶一般在15～20公里左右。高速行驶或上坡或顶风行驶一般不超过10公里。而高能蓄电池全世界各大公司都注入了巨大资金进行攻关，目前还未能突破进入实用市场。
第二类为智能型电助动自行车，由于手控型电动车行驶距离有限，且电池能量问题近期又无法解决。考虑自行车一百多年来本来就是靠人力蹬踏车行驶。于是人们就设计出一种用有限的蓄电池的电能合理地帮助人力的蹬踏，使人们在骑自行车时省力、轻松，特别在顶风或爬坡时由电脑控制给予较大的助力，这样智能型电助动车便诞生了。如本申请人的一项题为“智能型电助动自行车”的专利(专利号为96216048.2)，它同样是以蓄电池作为电能，以电机作为电能与机械能转换的器件。所不同的是它没有手动控制转把(或开关)，而是在它的中轴上安了一套“测力测速机构”，当人们在骑车蹬踏时，测力测速机构中的力和速度传感器立即自动将力和速度信号传送给电脑。电脑根据所获力和速度信号通过计算，启动电动轮毂自动助力。当骑行者不蹬踏时，蹬踏力和蹬踏速度立即消失，力和速度信号立即终止，电脑立即切断电源，助力停止，从而实现了脚一蹬自动上电，助力；脚不蹬，自动断电，不助力。完全和骑自行车一样，不需要作任何其他操作。
由于这一类电助动车电脑随时监视着力和速度的传感器的信号状态，随时自动控制助力或不助力，不需要人的干预，故称其为智能型电助动自行车。
这种电助动车的主要特点在于，强迫你脚蹬才有电、助力，脚不蹬，断电。由于采用这种方式使用蓄电池中有限的电能(若助力比为1∶1左右)，较完全靠电能行驶的手控型电动车行驶距离增加一倍多。5Ah、24V镍镉电池行驶距离均在35公里以上，而且骑行时较普通自行车轻松、舒适。
但是这种智能型电助动车，在现阶段生产与推广过程中也存在着瓶颈。由于中轴采用了与普通自行车不同的偏心测力测速中轴。该偏心测力测速中轴外径较一般自行车中轴要大，所以普通自行车车架均无法安装这类中轴，必须为智能型电助动车单独设计和制造自行车架。由于两种车架无法通用，其一给生产厂家造成了不便；其二某些人想自己动手改造自己原有的自行车成为电助动车，也是不可能的。
本实用新型的目的在于结合手控电动车和智能型电助车的优点，从方便生产者和自己组装者的角度出发，采用原有自行车中轴不变，加速轻型电动车推广速度，设计出一种在普通自行车或多挡变速车的基础上，只要增加一个电动轮毂，一个多功能调节手把，一个双传感定向测速装置，一块微电脑控制板，一组蓄电池便可成为一辆半智能电助动自行车，从而克服了已有技术的不足之处。
本实用新型设计的一种半智能型电助动自行车，包括普通型自行车的一个车把、车座、车架、中轴及脚蹬，一个车轮，其特征在于另一个车轮装有电动轮毂，另一个手把为可调节电动轮毂输出功率和多功能调节手把以及安装在适当部位的可判定方向的双传感定向测速装置以及微电脑控制板和一组蓄电池。所说的多功能调节手把包括固定手把基座和套合在基座上的旋转活动手把套，在所说的基座与手把套相结合的内部空间内安装有敏感手把套旋转的传感器和复位弹簧。所说的双传感定向测速装置包括安装在所说自行车涨紧轮同一圆周上的两个永久磁片及固定在所说的涨紧轮一侧的(测速电路板)相应位置的二个霍尔开关。
本实用新型的工作原理是，在骑行时，首先由单向测速装置测到人蹬踏向前的速度，这个速度信号是控制器的阀门，有了蹬踏信号以后，多功能调节手把设置的给定信号变为有效。转动调节手把，并把它握在某一固定位置上，此时控制器给出一个固定的控制信号，电动车毂获得一个固定的输入功率，带动自行车前进。电动轮毂的输出功率仅与手把转动的角度有关，转动角度越大，输出功率越大。固定在某一个角度，便有某一个固定的输出功率。车速除了与电动轮毂的输出功率有关以外，还直接与人蹬踏的力和蹬踏的速度有关，蹬踏越使劲，车速越高。当你停止蹬踏或倒链时测速装置测不到向前蹬踏的速度信号，那么调节手把给定的控制信号立即变为无效，此时控制器立即切断电源，车就变为惯性滑行，可捏闸停车，也可继续蹬踏重新启动系统。
本实用新型的特点在于取消了智能型电助动车较为复杂、较为昂贵的偏心测力测速中轴，而仍以向前蹬踏的信号作为控制阀门，可转动手把调节电动轮毂的输出功率。一旦向前蹬踏信号没有，手控调节信号便无效。电动轮毂的输出功率大小与脚蹬踏力无关，仅与手把转动的角度α有关。
智能型电助动车是脚一蹬来电、助力，如果说它是“电助人”的话，那么半智能电助动车在行驶时电动轮毂的出力是一定的，人越使劲蹬，车速越高，则可用“人助电”来描述。
附图简要说明
图1为本实用新型实施例总体示意图。
图2为本实施例多功能调节手把示意图。
图3为图2的“A-A”剖视示图。
图4为本实施例双传感器测速装置安装位置示意图。
图5为图4的侧视图。
本实用新型的一种半智能电助自行车实施例如
图1-图5所示，结合附图详细描述如下本实施例的总体结构如
图1所示，主要包括车把1，车座2，车架3，中轴4，脚蹬5，装有电动轮毂的前车轮62，后车轮61等，这些结构与普通型电助动自行车基本相同，不同之处在于，其一，一个车把为可调节电动轮毂输出功率大小的多功能车把，其二，在涨紧轮上安装有双传感定向测速装置以及微电脑控制板7。
本实施例的多功能调节手把结构如图2、3所示，21为旋转活动手把套，22为固定手把基座，23为传感器盖板紧固螺钉，24为传感器引出线槽盖板，25为左磁片，26为线性霍尔器件，27为右磁片，28为复位弹簧，29为卡箍(用于将此手把固定在电动车手把钢管上)。
其安装方式是将此塑料手把插入电动车手把的钢管，随及将卡箍上的螺钉拧紧，这样把固定手把基座固定住了。由于钢管进入塑料手把孔内，22尾部的倒勾将21活动手把勾住使其只能转动，不会脱落。同时24传感器盖板上也有一个小凸起，装配时插入21活动手把套凹槽内，也起到防止活动手把套从固定把座上脱落的作用，故此部件安装非常简单。
本实施例的双传感定向测速装置结构如图4、5所示，将两个开关霍尔和磁片组成的两个传感器安装在电助动车的涨紧轮上，便可以测出蹬踏时车行速度，且在骑行者倒链时，微电脑可视其信号为无效信号，而关断电动轮毂的电源。
图中，齿涨紧轮46通过含油轴承49套设于紧固螺丝杆41上，齿涨紧轮46两侧通过垫圈42和涨紧轮档片48分别固定一电脑控制印刷线路板43和涨紧轮基板47，二个霍尔开关441、442相间并排安装在线路板43上与涨紧轮轴心距离相等的位置上，二个永久磁片451、452分别安装在涨紧轮上180°角的相应同一圆周上。其他类型的测速传感器同样适用，也可安装在车的其他部位上。
本实施例的工作过程如下骑行过程中，当人蹬踏时，自行车的链条向前运动。由于链条向前运动，带动涨紧轮，顺时针方向转动，此时涨紧轮上的两个磁片首先经过霍尔开关441，产生脉冲信号f2，然后再通过霍尔开关441，产生脉冲信号f1，电脑根据f2与f1的相位关系，判别出是正转，f1触发信号有效，该信号打开多功能控制手把电信号的阀门。此时用手旋转多功能调节手把，将旋转活动手把套21慢慢往逆时针方向旋转，那么左磁片25慢慢离开线性霍尔26，而右磁片27慢慢接近线性霍尔5。通电后的线性霍尔在双磁片的磁场变化下产生信号，随着旋转角度α逐渐增加信号变大(α的最大转角约为50°左右，输出电压的范围为0～4V)。若将手把固定在α′=30°，线性霍尔产生固定的V’=3V的控制信号。此时电动轮毂已经启动，并有一个固定的输出功率。在人蹬力和固定的电动轮毂输出功率的共同作用下带动自行车前进。在保持脚蹬的情况下，不带蹬力大小，当转动手把α′角度继续增加，控制信号也加大，电动轮毂输出功率也加大，车速增加，反之车速减小。当停止蹬踏或倒链时，此时涨紧轮3不转或逆时针转，那么就没有f1或先有f1及有f2,f2与f1相位不对，f1触发信号无效，多功能控制手把电讯号阀门关闭，控制信号等于0，控制器切断电源，电动轮毂无功率输出。此时该车以惯性滑行，可以捏闸停车，也可以继续向前蹬踏重新启动系统。
当用力蹬踏时，由于涨紧轮上装有2个磁片，相隔180°，第一个磁片通过霍尔开关2，霍尔开关1产生一个有效的信号f1，第二个磁片通过霍尔开关2，霍尔开关1产生一个有效的信号f1’，电脑记时可以知道f1与f1’的时间间隔为Δt，那么涨紧轮旋转一周所需要的时间为2Δt，这时电脑立即可以计算出此时的蹬踏速度。v=k×D×π×ZZ÷2Δt=KDπZ2ΔtZ′]]>此公式中的最后单位是公里/小时，K为单位系数。
D为自行车后轮的直径，一般为24英寸或26英寸，Z为涨紧轮的齿数，Z’为自行车后飞轮的齿数。
计算出V以后，可由电脑软件设定V＞20公里/小时，切断电动轮毂电源。这样便可符合我国自行车协会最新制定的有关电动自行车最高时速不大于20公里/小时的有关规定。且本实施例也必须首先蹬踏，再转动控制手把助力才有效，不蹬踏直接转动控制手把无效。解决了手控型电动车，零起动、大量消耗电能和减低电机寿命的不足。
本实施例的微电脑控制技术属成熟技术，在此不再赘述。
权利要求1.一种半智能型电助动自行车，包括普通型自行车的一个车把、车座、车架、中轴及脚蹬，一个车轮，其特征在于另一个车轮装有电动轮毂，另一个手把为可调节电动轮毂多功能调节手把以及安装在适当部位的可判定方向的双传感定向测速装置以及微电脑控制板和一组蓄电池。
2.如权利要求1所述的半智能型电助动自行车，其特征在于，所说的多功能调节手把包括固定手把基座和套合在基座上的旋转活动手把套，在所说的基座与手把套相结合的内部空间内安装有敏感手把套旋转的传感器和复位弹簧。
3.如权利要求1所述的半智能型电助动自行车，其特征在于，所说的双传感定向测速装置包括安装在所说自行车涨紧轮同一圆周上的两个永久磁片及固定在所说的涨紧轮一侧的微电脑控制板上相应位置的二个霍尔开关。
专利摘要本实用新型属于轻型电动车结构设计领域，包括普通型自行车的一个车把、车座、车架、中轴及脚蹬，一个车轮，其特征在于另一个车轮装有电动轮毂，另一个手把为可调节电动轮毂多功能调节手把以及安装在适当部位的可判定方向的双传感定向测速装置以及微电脑控制板和一组蓄电池。本实用新型结合手控电动车和智能型电助车的优点，解决了手控型电动车，零起动、大量消耗电能和减低电机寿命的不足。
文档编号B62M23/02GK2335883SQ9821390
公开日1999年9月1日 申请日期1998年5月15日 优先权日1998年5月15日
发明者马贵龙, 李尤祥, 胡社文, 钱琪, 傅春林, 堵广智 申请人:清华大学