本发明专利技术提供了一种助力自行车的助力控制装置，所述助力控制装置包括驱动单元、控制单元、设置在自行车转动盘上的环形光栅以及设置在固定盘上的光电开关，其中：所述光电开关径向设置在所述自行车固定盘上，所述光电开关在固定盘的位置与所述环形光栅在转动盘的位置相对应，使所述环形光栅对所述光电开关产生脉冲序列；所述控制单元根据所述光电开关产生的脉冲序列，计算所述脉冲序列对应的助力值，并根据所述助力值发送相应的转速信号至驱动单元。本发明专利技术所述助力控制装置，光电检测基本不会受到环境因素影响，从而使得本发明专利技术检测的助力准确率高、检测成本较低，并且安装在转动盘和固定盘的位置，外形美观，而且体积较小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于助力自行车领域，尤其涉及。
技术介绍
传统电动车一般是指纯电动车，即骑行者不需要对车辆施加向前的推力，电动车的电机运转完全由电源控制。这种电动自行车的控制方式通过调速手柄连接电动车的控制器，当转动手柄时，输出不同电压值，控制器根据电压值的大小调节控制电机的转速。纯电动车在我国较为流行，但其不足之处在于，通过纯电源驱动时，电动车的行驶速度完全由手转动的幅度控制，容易使得电动车行驶速度快，会存在安全隐患；另外，纯电动车骑行时只能使用电池，一次续航的使用时间较短，需要频繁充电。电动助力自行车是一种既可以通过电源驱动，又可以通过人力驱动，还可以根据检测人力的大小相应的控制电机输出助力的大小。当通过检测人力大小相应的控制电机输出助力时，输出的力矩助力与人力成正比，人力越大，助力也越大，不加力则电机不转动，从而能够达到一种四两拨千斤的控制效果，提高对电动车速度控制的可靠性。为了能够及时感知和判断是否需要助力，目前开发了各种各样的传感器来感知判断是否需要助力及输出助力的大小，比如判断骑行时脚踏力的大小、速度频率的高低等条件，主要包括:1、简易应变片传感器:该传感器使用的应变片和弹簧等来感知骑行者骑行时脚蹬用力的大小，但受自然环境因素(温度、泥水、灰尘等)影响较大，特别是道路颠簸引起的误动作难于克服，同时机械结构部件加工复杂，加工成本高，容易产生金属疲劳与磨损，寿命短。2、力矩传感器:这种方式得到的脚踏力矩数据较为精确，目前德国的FAG公司(世界著名的轴承制造商)、THUN公司、国内苏州捷诚科技都推出了中轴式的力矩传感器，但是力矩传感器非常复杂及昂贵，且可能增加维修难度，难以大规模使用。3、霍尔速度传感器:该方案使用永久性磁铁与霍尔传感器，霍尔传感器输出给控制器脉冲信号的频率与骑行者脚蹬的速度成正比，由于踩踏速度的变化与踩踏力矩的变化是具有相关性的，能一定程度反映脚踏力矩的变化，但该方式使用磁极较多，成本高，功耗大，且由于使用的磁铁数量多，吸力大，很容易将含铁杂质吸入。传统使用时一般设置5?6个磁极，间隔幅度较大，只有当位于磁钢盘上的永久性磁铁通过霍尔感应器时，转动信号才能被霍尔感应器捕获，这样就致使霍尔感应器不能在脚踏的瞬间感应到磁铁，因此现有的感应方式在时间上具有一定的延迟，不能及时感应变化；同时脚踏一有转动就会转动电机，非常难以控制且不安全。4、内置力矩传感器电机:通过在电机中设计结构感知力矩变化，使电机直接反馈脚踏力矩的大小，此方式电机结构复杂，价格昂贵，电机维修难度大。因此，现有的传感器存在助力检测的准确率不高、体积较大，或者成本较高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，以解决现有技术的传感器存在助力检测的准确率不高、体积较大，或者成本较高的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种助力自行车的助力控制装置，所述助力控制装置包括驱动单元、控制单元、设置在自行车转动盘上的环形光栅以及设置在固定盘上的光电开关，其中:所述光电开关包括光电发射管和光电接收管，且所述光电发射管和光电接收管径向设置在所述自行车固定盘上，所述光电开关在固定盘的位置与所述环形光栅在转动盘的位置相对应；所述环形光栅设置在所述转动盘上，所述环形光栅可绕所述转动盘的轴心转动，使所述环形光栅对所述光电开关产生脉冲序列；所述控制单元根据所述光电开关产生的脉冲序列，计算所述脉冲序列对应的助力值，并根据所述助力值发送相应的转速信号至驱动单元。结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述环形光栅包括同心的外环光栅和内环光栅，所述光电开关数量为两个，且分别设置在所述内环光栅内侧以及外环光栅内侧与所述固定盘对应的位置，且所述外环光栅和所述内环光栅的光栅孔的为均匀分布的一个或者多个。结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述控制器还用于根据所述脉冲序列判断所述助力自行车为前行状态或者倒退状态，当判断所述助力自行车为倒退状态时，则不对所述驱动电机发送助力驱动的控制指令。结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述控制器还用于根据所述脉冲序列判断转动盘旋转周期内的受力位置信息，根据所述受力位置信息以及预设的手摇脚踏板的受力位置点、骑行时脚踏的受力位置点，判断当前是否为骑行状态，如果不是骑行状态，则不对所述驱动电机发送助力驱动的控制指令。结合第一方面，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述转动盘为自行车的牙盘结构，所述固定盘包括固定盘端盖，所述控制单元固定在所述固定盘端盖中的环形区域。结合第一方面，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述控制单元包括控制器、电源模块、电路状态监测与保护模块、电机检测模块和外部通信模块，其中:所述电源模块用于为控制单元提供电能；所述电路状态监测与保护模块用于在电路异常时提供保护；所述电机检测模块用于检测电机当前的运行状态，并将所述运行状态反馈给控制器;所述外部通信模块用于将控制指令传送至控制器，或者由控制器将状态信息输出；所述控制器用于根据光电开关检测的脉冲序列、电机检测模块的检测信号相应的发出控制指令至电机驱动单元。结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第一种可能实现方式中，结合第一方面，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述外部通信模块包括显示屏、按键面板、码表、蓝牙通信模块、红外通信模块、无线射频模块中的一种或者多种。第二方面，本专利技术提供了一种助力自行车的助力控制方法，所述方法基于上述任一项所述助力自行车的助力控制装置，所述方法包括:转动盘带动环形光栅转动时，环形光栅控制所述光电发射管的光线到光电接收管的通断，在所述光电接收管产生脉冲序列并发送至控制器；所述控制器根据所述脉冲序列，计算所述脉冲序列对应的脚蹬力大小；根据计算的所述脚蹬力大小，控制器发送相应的转速信号至驱动电机。结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述控制器还包括根据接收的所述脉冲序列与预设的前行的脉冲序列、倒退的脉冲序列进行比较，判断当前运行的状态信息，当判断为倒退状态时，则不对所述驱动电机发送助力驱动的控制指令。结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述控制器还包括根据接收的所述脉冲序列判断转动盘旋转周期内的受力位置信息，根据所述受力位置信息以及预设的手摇脚踏板的受力位置点、骑行时脚踏的受力位置点，判断当前是否为骑行状态，如果不是骑行状态，则不对所述驱动电机发送助力驱动的控制指令。本专利技术实施例中所述助力自行车的助力控制装置，包括设置在固定盘上的成本较低、体积较小的光电开关，以及设置在转动盘上的环形光栅，当所述转动盘转动时，带动光栅旋转，使得环形光栅的光栅孔对准所述光电开关时，光电接收管不导通，所述光栅孔没有对准所述光电开关时，光电接收管导通，从而根据所述导通的时间生成助力自行车当前转速对应的脉冲序列，控制器根据所述脉冲序列计算得到当前转速对应的转速信号，由于光电检测基本不会受到环境因素影响，从而使得本专利技术检测的助力准确率高、检测成本较低，并且安装在转动盘和固定盘的位置，外形美观，而且体积较当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种助力自行车的助力控制装置，其特征在于，所述助力控制装置包括驱动单元、控制单元、设置在自行车转动盘上的环形光栅以及设置在固定盘上的光电开关，其中：所述光电开关包括光电发射管和光电接收管，且所述光电发射管和光电接收管径向设置在所述自行车固定盘上，所述光电开关在固定盘的位置与所述环形光栅在转动盘的位置相对应；所述环形光栅设置在所述转动盘上，所述环形光栅可绕所述转动盘的轴心转动，使所述环形光栅对所述光电开关产生脉冲序列；所述控制单元根据所述光电开关产生的脉冲序列，计算所述脉冲序列对应的助力值，并根据所述助力值发送相应的转速控制信号至驱动单元。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尹响玲，李斌，
申请(专利权)人：深圳市家信信息科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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