一．自行车电动助力原理自行车电动助力是基于力矩传感器的，是一种“人力+电力”的混合动力模式。当骑行者踩踏板时，助力电机会自动启动，提供动力辅助。具体来讲，传感器负责感应踩踏的力度和速度，将监测到的速度、踏频、力矩等信息传递给控制器，控制器通过计算发出指令来控制电机运转。 二．力矩传感技术1. 扭簧传感器两个金属合金盘片咬合在一起，一片固定在牙盘上，一片与曲柄相连，之间以弹簧作为转接件，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，霍尔传感器探测到磁场的变化，进而判断出所受作用力的大小。
图1 扭簧传感器组件 2. 转速传感器转速传感器有多种类型，最简单的做法是利用两块磁铁，一块安装于自行车的五通位置，一块安装于曲柄，原理与自行车码表的踏频传感器类似，在骑行过程中每蹬一圈，磁铁就会扫描一次，则认为电源打开一次，然后提供助力。
图2 转速传感器安装示意图 3. 后轴勾爪传感器后轴勾爪传感器安装在自行车的后轴与车架的交接处，充当转接件，看着就是“勾着后轴的爪子”。其本质上是压力传感器，一整块切削成型的局部镂空的铝合金板，然后在镂空区域嵌入“压力传感器”，当自行车在骑行时后轴就会受到来自链条的拉力，后轴在将力量传输给车架过程中就会挤压铝合金板，造成形变，挤压嵌入的“压力传感器”，进而也就测量到人踩脚踏的力量大小。
图3 后轴勾爪传感器示意图 4. 应变片传感器应变片传感器，有一种形式是利用电阻的应变效应，即在电阻表面粘贴一层特殊的金属薄膜，该金属薄膜具有应变灵敏特性。当该金属薄膜受到外力作用，会产生微小的变形，从而导致电阻值的变化。利用应变片上两个敏感方向的电阻值变化，就可以得到施加力矩的大小、方向。 骑行者踩脚踏时，通过结构转移到应力板，应力板发生微小的弯曲变形，从而导致应变片的电阻值变化。
图4 双轴应变片传感器 三．不同技术优势对比前面三种都只能算是“伪力矩传感器”，常在低端电助力自行车上使用。高端电助力自行车上采用的基本上是应变片传感器方案。 以下是四种主流自行车电动助力传感方案的对比：
图5 不同力矩方案对比 四．参考资料 |
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