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  淺談電動自行車控制技術的現狀  

 

世界電動自行車市場已經歷了十幾年的高品質化考驗,產品逐漸得到用戶的認可。而我國電動自行車市場實現產業化比日本晚幾年,1997年國內雖有幾家較大生產規模的電動自行車企業,但當時電動自行車的品種還比較單一,質量也不太穩定。
  電動自行車市場的真正推動還是1999年以后的事。在2002年中國北方(第二屆)國際自行車展覽會(天津)和第十二屆中國國際自行車展覽會(上海)上,電動自行車整車廠、電機廠、磁瓦廠等零部件生產廠的老總們難以掩飾內心的喜悅稱他們的內存告急產品供不應求!是的,我們的市場推動除了政策因素外,產品的質量和價格因素就成了關鍵。近年來,我國的電動自行車,在品質和質量上有了很大的提高,推出了一批新型的,技術含量高的產品,并淘汰了一批不適應我國市場的或技術落后的產品,這就是市場。
  由于專業的原因,筆者僅就有關電動自行車的控制技術問題與同行和熱心于自行車行業的朋友進行探討。
  國內電動自行車控制技術現狀
  近年來,我國在電動自行車的控制技術方面進步很快,例如:目前,除全電動功能外又增加了定速續航功能,減少騎行者的操作疲勞,但在智能控制方面,可以說電動自行車的智能控制絕大部分是屬于“弱智”水平。有的廠商雖然用了微控制器芯片MCU,但是由于技術的因素,微控制品芯片的功能很差,并沒有多少智能成分可言,或者說是有智能控制之名而無智能控制之實。甚至有的產品根本就是模擬產品,卻偏偏說成是智能產品,好象“智能”產品就一定比模擬產品性能好。市場上所謂“全智能控制器”僅僅是一種速度控制而已,廠商在“傳感器”上,比較敏感地回避了自己的產品采用的是速度傳感器而稱之為“助車傳感”,這在科技詞典中是無法找到的。
  速度控制與力矩控制原理比較
  速度控制是以中軸轉速信號為“給定”,控制電機的端電壓來控制電機的速度,因此速度控制與騎行者的出力狀態無關,即你在加速上坡、頂風時,只要騎行速度不變,電機就不會多輸出一些功率。當你在穩速運行時,一般才可以減少電機的輸出力矩,騎行者就不會感到很費力,倒可以省電。此時速度控制不能按照力矩的狀態調整(減少)輸出。這樣的控制是不是有些“弱智”呢?更有些廠家介紹自己的速度控制電動自行車的倒蹬時,電動車仍然轉動這一明顯的技術缺陷卻說成為“優點”,并把倒蹬時電動機運行稱為“助力”,真是令人哭笑不得。
  力矩控制的“給定”是力矩。是由安裝在中軸或其它相關部位的力矩傳感器檢測到的人力驅動(腳蹬)力矩,然后以力矩信號去控制電機的輸出力矩,此時電機的輸出力矩與騎行者的速度相關,加速、上坡、頂風時實際是力矩的過載;力矩控制就是要在這個時候幫你的大忙。穩速運行時騎行力矩很小,電機的輸出也會很小,所以節能。
  電機的轉矩控制比鏈條——電壓控制要復雜得多
  人力驅動(腳蹬)在完成一轉時轉矩出現2次,最大值和2次過零,和全波整流波形一樣。轉矩一時間曲線的半個周期是正弦波。腳蹬在最高點和最低點轉矩為零,而腳蹬在水平時轉矩為最大值。理論上,電動機的轉矩同線也應當為正弦波,并且與人力驅動轉矩曲線幅值成比例(一般為1∶1)相位相同,考慮到電動自行車是一個較大的慣性系統和希望獲得好的騎行效果,電動機的實際轉矩曲線要有些修正。利用檢測鏈條的張力也可以檢測驅動轉矩,鏈條的張力轉矩沒有線性關系。因此控制性能很差,也不穩定,而且目前市面上絕大多數鏈條張力控制最終控制目標不是電機的轉矩而是電壓(速度),所以,電機的轉矩控制比鏈條——電壓控制復雜得多。而電動自行車的鏈條——電壓控制與手柄——電壓(全電動)調整一樣簡單。
  如今我國的電動自行車行業到了一個如何發展的十字路口,希望那些明智的有遠見的企業家、投資者和研發人員加入到開發高性的真正的力矩控制電動自行車的隊伍中來,共同提高我國電動自行車的總體水平。這比用華而不實的“科技詞匯”來取悅和模糊市場要實際得多,意義要深遠得多。 

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