专利名称：电动自行车驱动力比的检测方法
技术领域：
本发明属于检测技术领域，特别是电动自行车的检测，更具体地，涉及检测电动自行车驱动力比的检测方法。
背景技术：
电动自行车是以蓄电池为能源，提供助动力的非机动车。近年来，很多城市淘汰了摩托车和以燃油发动机提供动力的助动车，电动自行车因其轻便省力、绿色环保成为了市内代步的新宠，其保有量越来越大，生产厂家也越来越多。消费者总是希望电动自行车越省力越好，速度越快越好，而从交通安全的角度考虑，显然并非如此。由于电动自行车本身是一种轻便的非机动车，其车架结构、制动装置都是按低速、低载荷来设计的，一味地追求高速、大驱动力，必将造成安全隐患。所以，有必要对电动自行车的速度和驱动力作出限制。
现有的交通法规和行业标准已经对电动自行车的最高速度作了限定，但这个速度实际上是单独由电机驱动时，电动自行车在平路上所能达到的最高速度，现有的检测手段也只能测出这个速度。这个指标没有考虑到人力和电机驱动力同时作用的情况，也没有考虑不同的道路状况对车速的影响，不尽全面。这样的电动自行车，某些情况下会动力不足(如上陡坡时)，而某些情况下则可以超过限速。
为解决这一问题，有人提出了一种新的标准，即限制电机的驱动力，具体地说，是根据不同的车速，限定电机驱动力与人力的比值。当车速较低时，可以较多地依赖电机的驱动力；当车速较高时，就要降低电机的驱动力；车速达到某一数值后，就要完全依靠人力了。这种方案使得骑行者不可能将电机作为主要动力源，自然而然地限定了最高速度(即骑行者人力所能达到的最高速度)；同时在路况较差时，则让电机提供较多的动力，较好地体现了电机作为“辅助动力”的思路。
采用这一思路后，电动自行车的操控方式也将发生变化，不再通过手动调速把控制电机的输出功率，而是通过传感器感知电动自行车脚蹬上人力的大小，根据预置的程序决定电机的输出功率，合理调整电机驱动力和人力的比值，实现人机合力带动车辆运行。这样，骑行者无须用手控制电机，两只手都可用于方向和刹车的控制，进一步确保了交通安全。并且人和机以一定比例对电动自行车合作做功，使电机不会长时间处于大电流工作状态，有利于保护电机，延长续行里程。因此，这种车辆形式有望取代传统的电动自行车，成为主流产品，有人已经提出具体的比值标准，当车速v在15km/h以下时，电机驱动力与人力的比值a为1；当车速v在15km/h以上24km/h以下时，比值a为1-(v-15)/9；当车速在24km/h以上时，无须用电机来补充人力，即比值a为0。
从以上背景介绍可以看出，要实现这种形式的电动自行车，关键在于准确有效地检测驱动力比，而现有技术中对电动自行车的出厂检测，仅限于启动性能、最高车速、爬坡性能、制动性能等指标，缺少对电机驱动力比值的检测方法。
发明内容
本发明要解决的是对电动自行车电机驱动力比值无法检测的问题，提供一种电动自行车驱动力比的检测方法。
为完成本发明的目的，采用的技术方案是这样的电动自行车驱动力比的检测方法，采用曲柄驱动装置模拟骑行者的蹬踏动作，带动电动自行车的脚蹬作圆周运动；在电机关闭时，完全以曲柄驱动装置驱动电动自行车的主动轮转动，测得曲柄驱动装置的转速N1和扭矩T1，以及电动自行车主动轮的角速度ω1和扭矩T’1，用式I求出电动自行车的损耗功率Pcl；启动电机，以曲柄驱动装置和电机同时驱动电动自行车的主动轮转动，测得曲柄驱动装置的转速N2和扭矩T2，以及电动自行车主动轮的角速度ω2和扭矩T’2，用式II求出电动自行车的驱动力比a。
Pcl＝(N1*T1)-(ω1*T’1) Ia＝(ω2*T’2+Pcl-N2*T2)/(N2*T2) II
(N1*T1)为纯脚蹬驱动时，脚蹬所输出的功率；(ω1*T’1)为纯脚蹬驱动时，车辆的实际功率，两者之差即为电动自行车的损耗功率Pcl。
(ω2*T’2)为联合驱动时，车辆的实际功率，加上损耗功率Pcl即为电机和脚蹬联合驱动所输出的功率之和；(N2*T2)为脚蹬的输出功率，(ω2*T’2+Pcl-N2*T2)即为电机输出功率，所以a即为电动自行车的驱动力比。
进一步地，本方法要在电动自行车的不同速度下，即主动轮角速度不同的情况下，取多点检测所述的各参数，以式I和式II计算驱动力比a。
由于检测得到的各单位参数不一致，需要将其统一为国际标准计量单位，并进行必要的换算。换算过程相当简单，对本领域的技术人员来说是轻而易举的，在此不赘述。
值得指出的是，本方法需进行两次检测，即电机的关机状态和开机状态。计算时首先计算关机状态时测得的参数，以算出Pcl，而在检测时，两次检测无先后次序限制。
检测标准本身就要求在不同的车速下，驱动力比a有不同的数值范围，因此本方法要在不同的速度点时进行多次检测，以将得到的驱动力比a与事先设定的标准相比较。
附图是为实现本方法而设计的一种设备，其中图1是该设备的组装示意图。
图2是该设备中控制柜的示意图。
图3是该设备中控制柜的俯视图。
图4是该设备中曲柄驱动装置的示意图。
具体实施例方式
以下结合附图描述本发明的一个实施例。
参见附图。本实施例的设备包括一个测试台体1，控制柜2和上位机电脑3，测试台体1和控制柜2之间电连接并同时有数据线连接，上位机电脑3和控制柜2相连，测试台体1上放置有检测对象即电动自行车4，本发明即对电动自行车4进行测试。测试台体1上设有夹持装置11，将电动自行车4的前轮固定；测试台体上还有气动加载装置12，可模拟人体载重量；前轮毂13和后轮毂14组成路况模拟装置，前轮毂13上带有磁粉制动器，可给电动自行车提供阻尼，后轮毂14上带有光电编码器，可检测电动自行车4后轮的角速度ω和扭矩T’。测试台体1上还设有曲柄驱动装置15，曲柄驱动装置用电机151提供动力，通过刚性联轴器152、154，万向节155带动转臂156运动，当联轴器转动时，转臂156是做圆周运动的；转臂前端还装有拨动套157，可卡住电动自行车的脚蹬，带动其做圆周运动，从而模拟人的蹬踏动作。曲柄驱动装置15上还有扭矩/速度传感器153，可测得其转速N和扭矩T后传给控制柜。
本发明在实际检测时，首先关闭电动自行车的电源，完全以曲柄驱动装置15驱动电动自行车的后轮转动，测得曲柄驱动装置的转速N1和扭矩T1，以及电动自行车后轮的角速度ω1和扭矩T’1，用前述的式I求出电动自行车的损耗功率Pcl；然后启动电源，以曲柄驱动装置15和电机同时驱动电动自行车的后轮转动，测得曲柄驱动装置的转速N2和扭矩T2，以及电动自行车后轮的角速度ω2和扭矩T’2，用前述的式II求出电动自行车的驱动力比a。
调节电动自行车后轮的角速度ω，令其线速度v＝5km/h，用上述方法测出其驱动力比a；再调节电动自行车后轮的角速度ω，令其线速度分别为10、15、20、25、30、35km/h，用上述方法分别测出其驱动力比a，即可完成整个项目的检测。
权利要求
1.电动自行车驱动力比的检测方法，采用曲柄驱动装置模拟骑行者的蹬踏动作，带动电动自行车的脚蹬作圆周运动；在电机关闭时，完全以曲柄驱动装置驱动电动自行车的主动轮转动，测得曲柄驱动装置的转速N1和扭矩T1，以及电动自行车主动轮的角速度ω1和扭矩T’1，用式I求出电动自行车的损耗功率Pcl；启动电机，以曲柄驱动装置和电机同时驱动电动自行车的主动轮转动，测得曲柄驱动装置的转速N2和扭矩T2，以及电动自行车主动轮的角速度ω2和扭矩T’2，用式II求出电动自行车的驱动力比a。Pcl＝(N1*T1)-(ω1*T’1)Ia＝(ω2*T’2+Pcl-N2*T2)/(N2*T2) II
2.如权利要求1所述的电动自行车驱动力比的检测方法，其特征在于它是在电动自行车的不同速度下，即主动轮角速度不同的情况下，取多点检测所述的各参数，以式I和式II计算驱动力比a。
全文摘要
本发明涉及电动自行车驱动力比的检测方法，采用曲柄驱动装置模拟骑行者的蹬踏动作，带动电动自行车的脚蹬作圆周运动；在电机关闭时，完全以曲柄驱动装置驱动电动自行车的主动轮转动，测得曲柄驱动装置的转速N
文档编号G01M17/007GK1693869SQ20041003892
公开日2005年11月9日 申请日期2004年5月9日 优先权日2004年5月9日
发明者杨克己, 陈如申 申请人:浙江大学, 杭州申昊信息科技有限公司