人力链传动车辆电动加力器
专利汇可以提供人力链传动车辆电动加力器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种人 力 链传动车辆电动加力器，属车辆小型加力式动力装置。其输出动力的加力 链轮 可串入现有人力链传动车辆的链条 传动系统 ，从而形成一种人力和电动力共同驱动车辆的工作状态。本实用新型给出了一个包括 蓄 电池 、 电动机 、组合 传感器 和自动 控制器 的 实施例 。以不足一度电的充 电能 耗，可在75W输出功率下，连续工作三小时，总效率在50％以上。车辆安装该加力器时，附加重量不超过18公斤，无需改变原有结构，不增加新的驾驶操作。，下面是人力链传动车辆电动加力器专利的具体信息内容。
本发明是一种小型加力式车辆动力装置，称为人力链传动电动加力器。
现有的代步工具在正常行驶时的动力都是单一的，据此划分为人力车辆和机动车辆两大类。人力车辆的车速和承载为人的体力所限；在我国发展机动车辆又必须考虑燃料、能源成本和道路负荷情况。
本发明的目的，在于提供一种集人力和机动车辆的优点于一身的新型代步工具。各种现有的人力链传动车辆加装本装置后，可实现以人力和电动力共同驱动，将具有如下优点：与人力车辆相比，可由电动力弥补人力之不足，节省体力，提高车速，具有更好的乘骑性能；与机动车辆相比，可不浪费人力资源，减少能源消耗，且有利于健身。
图2是实施例中组合传感器的结构示意图。
现参照图1，图2和图3对本发明加以详细阐述。
本发明的基本构造，可从图1所示的实施例中得到说明。图中〔21〕是现有人力链传动车辆的车架，〔2〕是原有驱动链轮，〔3〕是原有的后轴棘轮。为将本加力器的输出动力的加力链轮〔1〕串入链传动系统中，原链条〔22〕改成了加长链条〔4〕。加力链轮由电动机〔8〕驱动，电动机由车载电源〔5〕供电，并由组合传感器〔6〕 和自动控制器〔7〕对其动力特性进行同步调节和输出功率进行自动控制，使加力链轮的驱动力永远小于链条上的外阻力，从而实现一种人力和电动力共同驱动车辆的工作状态。
由于人力与机械动力的混合工作方式减少了能源消耗，使蓄电池成为可优先考虑的车载电源，其控制特点也使单相交流异步电动机成为合适的电动机。但并不排除以其他动力装置和其他能源实施本发明的可能性。
下面以用蓄电池和单相交流异步电动机的实施例，说明本发明的控制原理。
实施例中为实现对其动力特性进行同步调节及保证加力链轮驱动力永远小于链条上的外阻力，需要对交流异步电动机的电源频率及输出功率两个参数实行独立控制。为此在加力链轮〔1〕至驱动链轮〔2〕之间的链条段上设置了组合传感器〔6〕。
图2所示的组合传感器设有传感轮〔10〕和可微小弯曲的弹性支座〔11〕。弹性支座上贴有应变电桥〔12〕，在外力作用下可输出与弯曲应变对应的电压信号；在传感轮支座上还装有距离传感轮齿端不远的微型电磁感应开关〔13〕，每掠过一个齿输出一个脉冲，脉冲信号的频率与链速相对应，这两个信号是相互独立的。
二个独立信号送入自动控制器分别控制电动机的电源频率与输出功率。
图3是实施例中自动控制器的电原理方框图。图中的自动控制器可由刹车开关电路〔14〕，低频脉冲截断电路〔15〕，他激逆变器〔16〕，可变特性放大器〔17〕和交流功率调节器〔18〕等电路组成。〔19〕为车辆的刹车手把，〔20〕代表为改变表征人力与电 力驱动力比值的加力系数K所作的改变可变特性放大器特性的操作，对此将在后面介绍。
实施例中按链条速度对加力器动力特性的自动同步调节是这样实现的：以微型电磁感应开关〔13〕输出的脉冲激励他激逆变器〔16〕，可使电动机定子旋转磁场的转速与驱动链轮转速之比恒定不变；由于电动机转子经减速器和加力链轮〔1〕串入链条传动系统，转子转速与驱动链轮转速之比也恒定不变。由此得到定子磁场转速对转子转速之比恒定不变，这一转速比即为电动机运行的实际差转率。可以控制传感轮〔10〕与加力链轮〔1〕的齿数比或减速器的减速比这两个参数，使电动机的运行差转率等于电动机的额定差转率。这样无论链条速度如何变化，电动机总是得以保持最有利的额定差转率。低频脉冲截断电路〔15〕的作用是：当链条速度很低时，截断微型电磁感应开关〔13〕发出的低频触发脉冲，从而停止他激逆变器的工作。设置低频脉冲截断电路〔15〕的根据是车辆在很低速下实际上无需加力，其目的是避免交流异步电动机在很低速运行的种种不利因素。当车辆刹车时，刹车手把〔19〕通过刹车开关电路〔14〕切断加力器电路。可见组合传感器和自动控制器的配合，可以实现对装置的动力特性自动作同步调节。
实施例中对输出功率的自动控制是这样实现的：由于组合传感器〔6〕如图1所示设置在加力链轮与驱动链轮之间的链条段上，由力学分析可知：其弹性支座的弯曲力与两侧的链条张力三者平衡，驱动链轮侧链条张力等于驱动力Fm，加力链轮侧链条张力等于链条上外阻力Ff与加力链轮驱动力Fd之差，如忽略传感轮摩擦力， 则恒有Fm≡Ff－Fd。如果以应变电桥〔12〕的输出电压，经可变特性放大器〔17〕及交流功率调节器〔18〕控制交流异步电动机的输入功率，则将建立从驱动链轮驱动力Fm到加力链轮驱动力Fd之间的对应关系，即加力链轮驱动力受驱动链轮驱动力控制，这一关系可表示为Fd＝KFm，式中K与传感电桥、可变特性放大器、交流功率调节器及电动机等部件的特性有关，它表征了驱动链轮驱动力与加力链轮驱动力之比，称为加力系数。综合以上两式可得匀速运动时加力链轮与驱动链轮间链条段的动力平衡关系式 Ff＝Fm（1＋K），尽管式中的加力系数K是一个与运动状态有关的变化参数，但由该关系式可知，无论K如何变化，加力链轮驱动力将永远小于链条外阻力。否则，装置将会脱离加力状态演变成单一的电动力驱动。这一条是装置可靠工作在加力状态的必要保证。
在传感电桥、功率调节器及电动机各参数固定不变时，可单独通过调整可变特性放大器的参数改变加力系数K，从而改变人力与机械动力之间的分配比例，获得不同的动力性能，以适应不同场合的需要。在本发明装置达到设计最大输出之后，电动机的输出功率将保持不变，这时本实施例并不妨碍人力的发挥，只不过所增加的外阻力必须由人力单独承担而已。
综上所述，本实施例已实现对动力特性的自动同步调节及对输出功率自动控制，满足了稳定运行在加力状态的两个必要条件。当本实施例加装在现有自行车、三轮车等车辆上之后，将与之一起构成一个统一的机电闭环反馈系统，无需增加新的驾驶操作，无需改变原来的骑承习惯，系统即可自动工作，由于在反馈环路上设置了两个独立的传感器，它属于一种双参数自控系统，其动态性能依赖 于各有关部件的机电传输特性，可以仔细选择各部件参数以获得平稳的过渡过程。
使用现有技术条件，按以上实施例组成的一个示范系统，各工作参数均取保守值，可望达到每次以不足1度电的充电能耗，在75W（0.1马力）最大机械输出功率下连续行驶3小时。总里程与外界因素有关，一般可达70公里以上。车上总效率不低于50％，总附加重量在18公斤以下，装置最大宽度不大于180mm。此指标仍有较大的改进余地。
至此，已阐明了一种既不同于人力自行车等，又不同于机械动力车的人机混合动力车的电动加力器。它不放弃以人力作为驱动力，又利用人力作为操纵附加电动力的控制手段。本发明可加装在现有的自行车、三轮车、残废人力车等人力链传动车辆上改善其骑承性能，由此扩大人们的活动范围，适合我国短期内不可能迅速普及机械动力车辆的现实情况。在保持人力自行车等的健身效能的同时减少体力消耗，可避免骑车者因疲劳而致的精力分散，减少交通事故。可加快道路流速，缓解城市交通紧张的矛盾，还能增加人们工作地与居住地之间的距离，为改善城市居住拥挤提供方便，也有利于避免如摩托车等机械动力车辆带来的某些社会问题。
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