深度剖析电动助力自行直接作用式调压器原理车之技术原理

【IT168 资讯】电动助力车(Pedelec)与电动自行车(Electric bicycle)的最大区别就在于：前者是通过测量人踩脚踏的力量来判断提供助力的大小，直接作用式调压器原理而后者则是通过手拧动转把来控制动力的输出，说到骑行体验，能够跟人的脚和腿进行配合的电动助力自行车自然就有着明显的优势。那么，如果可以把电动自行车的转把安装到牙盘上，岂不是就成功将电动自行车升级为电动助力车了嘛?

“扭簧传感器”正是由此而生，与“后轴勾爪传感器”其实是内置“压力传感器”类似，“扭簧传感器”是内置“霍尔传感器”，它的核心原理就是将电动自行车的“转把”安装到牙盘上，让助力的控制由手变成了脚，非常取巧的将电动自行车变成了电动助力自行车。

▲“扭簧传感器”曲柄实物图(可以看到刻度)

▲“扭簧传感器”牙盘实物图

▲“力矩传感器”牙盘

“扭簧传感器”的外观与“力矩传感器”很像，都是安装在牙盘上，自动调压阀原理所以市面上很多电动助力自行车如果自己不标明，消费者很难分辨，因此很多企业虽然是使用“扭簧传感器”但却以“力矩传感器”的名义进行宣传，所以在业内，“扭簧传感器”也就有了“伪力矩传感器”的称号。

不过，“扭簧传感器”确实是一种可以用来实现测量力矩的方式，但它测量的精度与真的“力矩传感器”有很大的差距。

▲“扭簧传感器”内部结构图

上面这张图写着“TORQUE SENSOR”号称“力矩传感器”的其实就是“扭簧传感器”，“扭簧传感器”的结构并不复杂，就是两个铝合金盘片咬合在一起，一片固定在牙盘上，一片与曲柄相连，之间以弹簧做为转接件，当人在踩脚踏施加作用力时，曲柄带动连接的盘片使弹簧产生压缩，然后带动牙盘转动，弹簧的形变长度与受到作用力的大小成线性关系(胡克定律)，在弹簧压缩过程中，两个盘片就会产生相对位移，安装在其上的磁铁随之移动，“霍尔传感器”也就探测到磁场的变化，进而判断出受作用力的大小，这与电动自行车旋拧转把使磁铁产生位移是一样的，而“扭簧传感器”名字的由来就是里面使用了弹簧结构。

上面这张图是“扭簧传感器”的内部结构原理图，“pedal force”是人踩脚踏的作用力，“Hall sensors”就是霍尔传感器，“torque measurement”力矩测量其实就是“霍尔传感器”的位移变化，因此“扭簧传感器”的工作流程是——脚踏受力->弹簧受力压缩->曲柄与牙盘产生相对位移->霍尔传感器检测到的磁场变化->得出需要助力的数值。

“扭簧传感器”有它的优点：那就是技术门槛低，电路成本低，实现起来也比较简单。