助力自行车传感器及控制系统研究
发布时间：2021-08-01 21:11
随着绿色出行理念的盛行,助力自行车依靠其骑行省力、结构轻便和零排放的特点越来越受到大众欢迎。助力自行车经历了几十年的技术发展已经日趋完善,各种类型的产品层出不穷。其中既有价格在万元以上的高端产品,也有千元左右的低端产品。高端产品价格昂贵,助力效果好,骑行过程舒适;低端产品助力效果较差。本文针对目前助力自行车价格高、续航短和功能单一的缺点,从新型力矩传感器研制和能量回收两方面对电动自行车系统进行改进,完成了新型力矩传感器及助力自行车控制系统的研究工作。首先研究了现有助力自行车采用的检测系统性能,并提出了助力自行车的总体方案。为了使助力自行车能够在蓄能、助力、骑行三种功能间自动切换,对驱动系统进行了结构改进,同时将新型结构申请了两项发明专利。同时还设计了将力矩传感器与转速传感器两者结合的多传感器检测系统,使检测系统可以更加准确地判断骑行状态。然后分析了目前助力自行车使用的几种传感器的原理及优缺点,并通过对自行车受力分析提出了一种测量中轴对轴承压力的新型力矩传感器设计方案,根据设计方案完成了传感器结构设计并申请了发明专利。根据设计方案完成了控制系统的硬件设计和软件程序编写。控制系统硬件电路采...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1日本助力自行车随着环保理念在欧洲的盛行，大部分欧洲国家的居民都注重绿色出行，因此欧洲
河北工业大学硕士学位论文-3-大。在尺寸外形上，欧洲车多为26寸及以上的车架尺寸，且外形多为山地车和旅行车，如图1.2所示。在动力的设计标准上两者也存在较大差异。欧洲相比于日本，助力自行车的电池容量、电机功率和最大速度的限制都要宽松。因此喜欢户外运动或旅行的使用者可以较多的关注欧洲市场的产品。图1.2欧洲助力自行车美国的助力自行车产品与欧洲的助力自行车产品有着很多相似的地方，例如车型均多为山地车且尺寸较大。这是因为两者的消费人群体型相同，且文化差异不大。而且美国与欧洲许多国家一样拥有发达的工业体系和先进的科技水平，所以在技术方面两者的差距也很校不过由于美国公路交通发达，汽车文化盛行，加之有些地方居住密度较低，助力自行车难以满足出行需求，所以相比于欧洲国家其助力自行车销量与人口比例较校力矩传感器作为助力自行车的关键部件，也成为各生产厂商主要的研发产品。目前国外市场上的助力自行车大部分采用中轴力矩传感器，这类传感器精度高、迟滞小，但为了解决信号传输问题，一般采用无线传输方式，导致成本过高[13]。1.2.2国内研究现状目前，国内助力自行车正处于发展阶段。虽然由于前期技术储备不足造成现在国内助力自行车发展缺少技术支撑，尤其是在力矩传感器等核心技术上缺少发言权。但随着环保理念深入人心以及我国科技水平的提高，助力自行车在我国也得到了迅速发展。目前市场上受欢迎的国产助力自行车大都是近几年发展起来的科技公司的产品，但此类企业因没有核心的力矩传感器技术而大多采用非力矩方案，如采用后轮勾爪传感器、扭簧传感器等，更有一些低端车采用转速传感器[14]。但因其在算法设计方面占据优势并且产品外形设计新颖轻便，使其产品相比于传统自行车公司的产品仍具有一定
自行车传感器及控制系统研究-4-图1.3小米助力自行车与国内一些只针对整车设计和助力算法研究的公司不同，国内也有一些公司将研究方向瞄准动力辅助系统的设计，其中一些还掌握了传感器和助力算法的核心技术，例如八方公司的中置驱动系统，相比于其他产品结构更加紧凑、性能也更可靠，如图1.4所示。还有轻客公司的VeloUP威履智慧动力系统，如图1.5所示，其采用模块化设计，使安装和维修更加方便。图1.4八方中置电机系统图1.5威履智慧动力系统1.3课题研究内容随着科技的进步及人们对生活要求的提高，助力自行车已经发展为一种融合传感器检测、嵌入式控制、闭环控制算法等多种技术的高科技产品。市场现有的助力自行车产品已经不能满足人们的需求。市场需要的不是价格昂贵或功能单一的助力自行车，
【参考文献】：
期刊论文
[1]一款自行车智能助力包的设计[J]. 王兴,张芹,汪子建,陶言祥,余伟. 科技展望. 2017(16)
[2]基于霍尔元件的电动车力矩传感系统设计[J]. 夏静满,肖国强,韩鹏,王东强,李正浩. 自动化与仪器仪表. 2015(04)
[3]分析电动车电机及其控制技术的发展[J]. 米燕. 电源技术应用. 2013 (12)
[4]电动自行车驱动系统位置定位前置式、中置式、后置式[J]. 江南. 中国自行车. 2013(07)
[5]基于IR2110的H桥可逆PWM驱动电路应用[J]. 张小鸣,卢方民. 常州大学学报(自然科学版). 2012(04)
[6]基于STM32的无刷直流电机控制驱动器硬件设计[J]. 许晖,李执山,王莉,任绪文. 测控技术. 2012(12)
[7]扭矩传感器的发展研究综述[J]. 宋春华,徐光卫. 微特电机. 2012(11)
[8]Cortex-M3的直流无刷电机控制系统的设计[J]. 赵影,王欣宇. 单片机与嵌入式系统应用. 2012(07)
[9]电阻应变传感器故障浅析[J]. 田力波,张巧玲,佟大鹏. 科技风. 2012(07)
[10]曲线拟合在压力传感器中的研究与实现[J]. 瞿毅. 中国医疗器械信息. 2011(04)
硕士论文
[1]基于扭矩传感器的助力自行车中置系统的设计与开发[D]. 蔡华林.苏州大学 2014
本文编号：3316252
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1日本助力自行车随着环保理念在欧洲的盛行，大部分欧洲国家的居民都注重绿色出行，因此欧洲
河北工业大学硕士学位论文-3-大。在尺寸外形上，欧洲车多为26寸及以上的车架尺寸，且外形多为山地车和旅行车，如图1.2所示。在动力的设计标准上两者也存在较大差异。欧洲相比于日本，助力自行车的电池容量、电机功率和最大速度的限制都要宽松。因此喜欢户外运动或旅行的使用者可以较多的关注欧洲市场的产品。图1.2欧洲助力自行车美国的助力自行车产品与欧洲的助力自行车产品有着很多相似的地方，例如车型均多为山地车且尺寸较大。这是因为两者的消费人群体型相同，且文化差异不大。而且美国与欧洲许多国家一样拥有发达的工业体系和先进的科技水平，所以在技术方面两者的差距也很校不过由于美国公路交通发达，汽车文化盛行，加之有些地方居住密度较低，助力自行车难以满足出行需求，所以相比于欧洲国家其助力自行车销量与人口比例较校力矩传感器作为助力自行车的关键部件，也成为各生产厂商主要的研发产品。目前国外市场上的助力自行车大部分采用中轴力矩传感器，这类传感器精度高、迟滞小，但为了解决信号传输问题，一般采用无线传输方式，导致成本过高[13]。1.2.2国内研究现状目前，国内助力自行车正处于发展阶段。虽然由于前期技术储备不足造成现在国内助力自行车发展缺少技术支撑，尤其是在力矩传感器等核心技术上缺少发言权。但随着环保理念深入人心以及我国科技水平的提高，助力自行车在我国也得到了迅速发展。目前市场上受欢迎的国产助力自行车大都是近几年发展起来的科技公司的产品，但此类企业因没有核心的力矩传感器技术而大多采用非力矩方案，如采用后轮勾爪传感器、扭簧传感器等，更有一些低端车采用转速传感器[14]。但因其在算法设计方面占据优势并且产品外形设计新颖轻便，使其产品相比于传统自行车公司的产品仍具有一定
自行车传感器及控制系统研究-4-图1.3小米助力自行车与国内一些只针对整车设计和助力算法研究的公司不同，国内也有一些公司将研究方向瞄准动力辅助系统的设计，其中一些还掌握了传感器和助力算法的核心技术，例如八方公司的中置驱动系统，相比于其他产品结构更加紧凑、性能也更可靠，如图1.4所示。还有轻客公司的VeloUP威履智慧动力系统，如图1.5所示，其采用模块化设计，使安装和维修更加方便。图1.4八方中置电机系统图1.5威履智慧动力系统1.3课题研究内容随着科技的进步及人们对生活要求的提高，助力自行车已经发展为一种融合传感器检测、嵌入式控制、闭环控制算法等多种技术的高科技产品。市场现有的助力自行车产品已经不能满足人们的需求。市场需要的不是价格昂贵或功能单一的助力自行车，
【参考文献】：
期刊论文
[1]一款自行车智能助力包的设计[J]. 王兴,张芹,汪子建,陶言祥,余伟. 科技展望. 2017(16)
[2]基于霍尔元件的电动车力矩传感系统设计[J]. 夏静满,肖国强,韩鹏,王东强,李正浩. 自动化与仪器仪表. 2015(04)
[3]分析电动车电机及其控制技术的发展[J]. 米燕. 电源技术应用. 2013 (12)
[4]电动自行车驱动系统位置定位前置式、中置式、后置式[J]. 江南. 中国自行车. 2013(07)
[5]基于IR2110的H桥可逆PWM驱动电路应用[J]. 张小鸣,卢方民. 常州大学学报(自然科学版). 2012(04)
[6]基于STM32的无刷直流电机控制驱动器硬件设计[J]. 许晖,李执山,王莉,任绪文. 测控技术. 2012(12)
[7]扭矩传感器的发展研究综述[J]. 宋春华,徐光卫. 微特电机. 2012(11)
[8]Cortex-M3的直流无刷电机控制系统的设计[J]. 赵影,王欣宇. 单片机与嵌入式系统应用. 2012(07)
[9]电阻应变传感器故障浅析[J]. 田力波,张巧玲,佟大鹏. 科技风. 2012(07)
[10]曲线拟合在压力传感器中的研究与实现[J]. 瞿毅. 中国医疗器械信息. 2011(04)
硕士论文
[1]基于扭矩传感器的助力自行车中置系统的设计与开发[D]. 蔡华林.苏州大学 2014
本文编号：3316252
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