CN208630790U - 一种电动车动力系统、扭矩测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车零部件领域，具体涉及一种电动车动力系统、扭矩测量装置。其中，扭矩测量装置包括：动态感应部，其适于生成中轴的转速信号和扭矩信号；静态测量部，其适于采集并测量所述转速信号和扭矩信号。此种扭矩测量装置，在生成中轴的转速信号和/或转向信号，以及扭矩信号后；进行测量传递上述转速信号和/或转向信号及扭矩信号。

Description

一种电动车动力系统、扭矩测量装置

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件领域，具体涉及一种电动车动力系统、扭矩测量装置。

背景技术

电助力自行车由于其轻快省力及无污染等特点，正日益在我国推广运用。传统的电助力自行车主要用转把来调速，即用手把来控制电机的输出功率，而目前越来越多的电助力自行车则主要采用力矩传感器将人骑行时脚的蹬力转换成相应的电压信号输出，经电机控制电路板放大处理后控制电机的运转功率，这样可以大大节省能源。

目前市面上用于电助力自行车中的传感器多为霍尔速度传感器，这种传感器使用磁钢粘贴在电助力自行车的中轴或飞轮等旋转部件表面，而在车架主轴等非转动部件上安装霍尔元件，当人踏脚蹬时，中轴或飞轮旋转产生对应于扭力矩的变化电位，并输出相应的电压信号，经放大处理后即可控制电机的输出功率。然而这类电助力自行车传感器存在下述问题：

1、不能检测静态和动态扭矩，测量精度差，在骑行中不能零启动，在平路和下坡骑行中会出现电动助力过大而使电池产生不必要的放电。

2、由于磁钢并未安装在中轴有效的受力部位，其因扭力而产生的位移变化并不明显，往往在低转速时明显，而高转速时则不明显，故使得感应电位信号的输出不准确，传感器的工作稳定性和可靠性均大大下降。

实用新型内容

为了提供一种不仅能够监测静态扭矩又可以监测动态扭矩的动态扭矩测量装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种扭矩测量装置，包括：

动态感应部，其适于生成中轴的转速信号和扭矩信号；

静态测量部，其适于采集并测量所述转速信号和扭矩信号。

作为优选，所述动态感应部包括：设置在中轴上的速度感应单元；

所述速度感应单元包括套定在所述中轴上的多级磁环，其中

当所述中轴带动所述多级磁环旋转时，通过所述静态测量部中的霍尔传感器测量所述中轴转速。

作为优选，所述霍尔传感器采用两个，以适于检测中轴的转向。

作为优选，所述动态感应部包括：设置在中轴上的力矩感应单元；

所述力矩感应单元包括套定在所述中轴上的弹性体，在弹性体的外管壁处设置有导磁磁片，以及一静态测量骨架套设在弹性体的外侧，并留有间隙；

所述静态测量骨架相对于导磁磁片的内侧壁处设有与导磁磁片耦合的检测线圈；

当所述中轴受到周向扭转力时，所述弹性体产生周向形变以改变导磁磁片的磁性，所述检测线圈适于检测所述磁性。

作为优选，所述静态测量部包括：带有所述霍尔传感器且与所述检测线圈相连的线路板；

所述线路板设置有串口通讯转换电路；即

将转速信号和/或转向信号以及扭矩信号转为串口信号输出。

作为优选，在所述静态测量骨架上套设有一屏蔽罩；

所述屏蔽罩适于屏蔽外界对于所述检测线圈及线路板的磁干扰。

作为优选，所述导磁磁片的表面具有两列左右对称分布的“八”字型孔部，以及

每个所述孔部的长度方向与所述中轴的轴线角度呈30°~150°。

本实用新型的有益效果是此种扭矩测量装置，在生成中轴的转速信号和/或转向信号，以及扭矩信号后；进行测量传递上述转速信号和/或转向信号及扭矩信号。

本实用新型还提供了一种电动车动力系统，本实用新型所采用的技术方案是：

一种电动车动力系统，包括：

如上所述的扭矩测量装置，以及与该扭矩测量装置相连的控制器；其中

所述控制器适于根据所述转速信号和扭矩信号控制电机的输出功率。

本实用新型的有益效果是此种电动车动力系统，通过控制器根据所述转速信号和扭矩信号控制电机的输出功率，极大的节省了能源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一种扭矩测量装置的一种实施例的结构立体图。

图2是图1中A-A位置的剖面及局部放大图。

图中中轴1，霍尔传感器2，多级磁环3，静态测量骨架4，线路板5，导磁磁片6，检测线圈7，弹性体8，屏蔽罩9，耐磨套10，弹性体固定座11，轴承12，安装座13、信号输出电缆14。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

图1是本实用新型一种扭矩测量装置的一种实施例的结构立体图。

图2是图1中A-A位置的剖面及局部放大图。

本实施例1提供了一种扭矩测量装置，包括：动态感应部，其适于生成中轴1的转速信号和扭矩信号；静态测量部，其适于采集并测量转速信号和扭矩信号。

此种扭矩测量装置，在生成中轴1的转速信号和/或转向信号，以及扭矩信号后，再进行测量并传输上述转速信号和/或转向信号及扭矩信号。

如图1和图2所示，在本实施例中，动态感应部包括：设置在中轴1上的速度感应单元；速度感应单元包括套定在中轴1上的多级磁环3，其中当中轴1带动多级磁环3旋转时，通过静态测量部中的霍尔传感器2测量中轴1转速。其中，霍尔传感器2是被固定在线路板5上的，当多级磁环3旋转的时候，便会造成磁场的变化，从而促使霍尔传感器2得到其磁场变化的数据，从而转化成转速。

在本实施例中，霍尔传感器2可以采用两个，以适于检测中轴1的转向。两个霍尔传感器2分别电连接在静态测量部的线路板5上，在霍尔传感器2与多级磁环3的作用下，每个霍尔传感器2会得到一个速度信号，2个速度信号准确测量旋转速度且分辨出中轴1的旋转方向，经过处理完成后通过串口通讯的方式发送给控制器。通过霍尔信号检测受力的正、反方向，通过中轴1能够同时检测正向、反向扭矩大小，从事实现电助力自行车的有效合理控制，达到舒适的骑行体验。

在本实施例中，动态感应部包括：设置在中轴1上的力矩感应单元；力矩感应单元包括套定在中轴1上的弹性体8，在弹性体8的外管壁处设置有导磁磁片6，该导磁磁片6是套定在弹性体8上的，以及一静态测量骨架4套设在弹性体8的外侧，并留有间隙；静态测量骨架4相对于导磁磁片6的内侧壁处设有与导磁磁片6耦合的检测线圈7，在检测线圈7和导磁磁片6之间存在间隙；当中轴1受到周向扭转力时，弹性体8产生周向形变以改变导磁磁片6的磁性，检测线圈7适于检测磁性。

在本实施例中，此处的静态测量骨架4的两侧分别与耐磨套10贴合，而两个耐磨套10则分别套定在中轴1上，其中一个耐磨套10的外圈套定有一个弹性体固定座11，该弹性体固定座11用来箍住弹性体8，使其很好的固定在中轴1上，该弹性体固定座11的外圈套定有一个轴承12。而中轴1的另一端上同样套定有一个轴承12，两个轴承12的外圈上分别套定有一个安装座13，两个安装座13又与静态测量骨架4的两端固定连接，即，当中轴1出现旋转的时候，耐磨套10会随之旋转，而耐磨套10与静态测量骨架4之间则会产生滑动摩擦，安装座13不会出现旋转，静态测量骨架4不会出现旋转，检测线圈7不会出现旋转。

在本实施例中，静态测量部包括：带有霍尔传感器2且与检测线圈7相连的线路板5；该线路板5同样固定在静态测量骨架4上，同时，两个霍尔传感器2也固定在该线路板5上，当中轴1出现转动的时候，线路板5不会出现转动，也即固定在线路板5上的两个霍尔传感器2也不会出现转动。为了防水防尘要求，线路板5上涂有三防胶。

在本实施例中，线路板5设置有串口通讯转换电路，以将转速信号和/或转向信号以及扭矩信号转为串口信号输出。

在本实施例中，在静态测量骨架4上套设有一屏蔽罩9；该屏蔽罩9与静态测量骨架4相对固定，并且该屏蔽罩9的一端伸入安装座13的内圈，使静态测量骨架4的一侧借助屏蔽罩9与安装座13实现固定。屏蔽罩9适于屏蔽外界对于检测线圈7及线路板5的磁干扰。在屏蔽罩9上开设有个敞口，该敞口位于线路板5处的霍尔传感器2处，此种设计便于信号输出电缆14的放置，如图1所示；该信号输出电缆适于采用四线制，其中两根线为正负电源线，另两根串口通讯线。

在本实施例中，导磁磁片6的表面具有两列左右对称分布的“八”字型孔部，该孔部的设置，能够加剧导磁磁片6在形变时的形变量，从而加强磁场变化，便于准确检测扭矩，以及每个孔部的长度方向与中轴1的轴线角度呈30°~150°。其中优选为一列30°，另一列150°，或者一列45°，另一列135°，或者一列60°，另一列120°，在这三个角度中，一列30°，另一列150°的形变量最佳。

实施例2：

在实施例1基础上，本实施例2提供了一种电动车动力系统，包括：如实施例1所说的扭矩测量装置，以及与该扭矩测量装置相连的控制器；其中控制器适于根据转速信号和扭矩信号控制电机的输出功率。

此种电动车动力系统，通过控制器根据转速信号和扭矩信号控制电机的输出功率，极大的节省了能源。

综上，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型中采用非接触式检测，只需中轴1受力扭转即可通过线圈获得扭矩信号，因此能够检测静态和动态扭矩，相比现有的霍尔力矩传感装置，工作性能更加稳定可靠。

2、由于能够检测出瞬时扭矩，能够提高系统的整体性，确保实现带有电动车动力系统的电助力自行车在骑行中零启动并保持行驶性能的稳定。

3、本实用新型不仅能够同时检测中轴1的扭矩信号和速度信号，而且可以检测中轴1旋转方向及反方向所受扭矩大小，从而根据力矩信号和速度信号的大小来控制电机的输出功率，使电机的工作模式更加贴近实际需求。

4、由于霍尔传感器2和监测线圈的输出信号都是小信号，受外界干扰大，容易出现丢失、错乱和失真本实用新型输出信号方式采用串口通讯，线路简单、方便快捷、准确度高、便于远程传输，不在局限于信号线尽量短或控制器要尽量靠近传感器安装的缺陷。

5、因为每个产品的感应参数都是不一样的、个性化的，所以在出厂前需要对每个传感装置都进行调试，确保出厂后的产品的一致性和通用性；本实用新型包括动态感应部和静态测量部，将两个部分结合在一起，从而使得本传感装置在出厂前就可以对每个产品进行调试；若将动态感应部和静态测量部与中轴1分离设置在一起，扭力装置和动态感应部以及静态测量部就需要到整车厂进行分开安装，就会造成车辆之间的差别，通用性和一致性就比较差了。将动态感应部以及静态测量部装在中轴1上，使得本速度力矩传感装置可作为一整套产品出售，一致性和通用性比较好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种扭矩测量装置，其特征在于，包括：

动态感应部，其适于生成中轴的转速信号和扭矩信号；所述动态感应部包括：设置在中轴(1)上的力矩感应单元；

所述力矩感应单元包括套定在所述中轴(1)上的弹性体(8)，在弹性体(8)的外管壁处设置有导磁磁片(6)，以及一静态测量骨架(4)套设在弹性体(8)的外侧，并留有间隙；

所述静态测量骨架(4)相对于导磁磁片(6)的内侧壁处设有与导磁磁片(6)耦合的检测线圈(7)；

当所述中轴(1)受到周向扭转力时，所述弹性体(8)产生周向形变以改变导磁磁片(6)的磁性，所述检测线圈(7)适于检测所述磁性；

静态测量部，其适于采集并测量所述转速信号和扭矩信号。

2.如权利要求1所述的扭矩测量装置，其特征在于，

所述动态感应部包括：设置在中轴(1)上的速度感应单元；

所述速度感应单元包括套定在所述中轴(1)上的多级磁环(3)，其中

当所述中轴(1)带动所述多级磁环(3)旋转时，通过所述静态测量部中的霍尔传感器(2)测量所述中轴(1)转速。

3.如权利要求2所述的扭矩测量装置，其特征在于，

所述霍尔传感器(2)采用两个，以适于检测中轴(1)的转向。

4.如权利要求3所述的扭矩测量装置，其特征在于，

所述静态测量部包括：带有所述霍尔传感器且与所述检测线圈(7)相连的线路板；

所述线路板设置有串口通讯转换电路；即

将转速信号和/或转向信号以及扭矩信号转为串口信号输出。

5.如权利要求4所述的扭矩测量装置，其特征在于，

在所述静态测量骨架(4)上套设有一屏蔽罩(9)；

所述屏蔽罩(9)适于屏蔽外界对于所述检测线圈(7)及线路板的磁干扰。

6.如权利要求5所述的扭矩测量装置，其特征在于，

所述导磁磁片(6)的表面具有两列左右对称分布的“八”字型孔部(61)，以及

每个所述孔部(61)的长度方向与所述中轴(1)的轴线角度呈30°～150°。

7.一种电动车动力系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-6任一项所述的扭矩测量装置，以及与该扭矩测量装置相连的控制器；其中

所述控制器适于根据所述转速信号和扭矩信号控制电机的输出功率。