山地车助力改造安全性研究.docx

山地车助力改造安全性研究 摘 要：山地车经过电动助力改造后趋势十分流行，给山地车爱好者带来骑行方便但是助力改造山地车骑行性能增加同时增加了极大的安全隐患对改造后的助力山地车各种隐患进行的分析，全面研究消除隐患的各种方式对限速器几种方式分析进而选出最合适的限速方式，对电磁刹车方式分析进而选择出最佳电磁刹车方式，超速报警和距离报警进一步分析更能提高山地车改造的防护等级为山地车骑行者带来全方位的骑行安全关键词：山地车改造；安全防护；电磁刹车；限速器；安全报警：U484 ：A ：1671-2064（2018）17-0000-00山地车是一种越野自行车，十分户外运动的人喜爱随着山地车改造趋势的流行，好多人在网上购买电动车配件，对山地车进行改造，改造成电动自行车这种改造后的电动车既有电动车的性能又有山地越野车的性能把骑行作为前提条件，以山地车为载体，在不改变原来山地车外观和功能的情况下，助力骑行以人力加电力驱动辅助方式骑行，不登不走，骑行十分舒适，轻松，跟随性好，顶风爬坡性能优良，体能循序渐进重大优势在于节能环保，由于人力的参与，减少了锂电池车载有限能源的电能消耗，与纯电动驱动方式相比，在保证相同续航行程情况下，电池容量可减小一半。

1 山地车助力改造山地车增加电动辅助改造方式一般有三种，前轮装上电机，后轮装上电机，中轴装电机三种方式改造价格和性能各部相同，前轮增加驱动一般费用低，后轮增加驱动结构相对复杂，中轴增加驱动扭矩大，价格高具体何种方式的改造，需要根据个人财力和喜好而定现有网上山地车助力改造器件一般由液晶助力表，锂电池，指拨调速转把，电子断电刹把，分体助力器，速度传感器，力矩无刷控制器等组成液晶助力表主要功能是电池电压显示，骑行里程数，骑行速度，档位设定等多项功能锂电池主要是给其他器件提供24V直流电力指拨调速转把功能是骑行时速度的进行调节电子断电刹把功能是刹车时能及时切断电机电源，给骑行者带来安全防护分体助力器主要由电机组成，一般固定在前轮或后轮轴上电机通电时能提供前进动力力矩无刷控制器是整个助力系统的控制核心，是助力系统的大脑电机电流给出的大小，速度信号的处理都是通过力矩无刷控制器进行，控制器的好坏直接影响到山地车助力的效果2山地车安全防护骑行电动山地车，需从人安全防护和山地车防护两个方面考虑人的安装防护头盔，野外骑行中难免会意外，带上头盔不但醒目，在路上其他人很容易看到你，最主要的是在碰撞时起着很好的保护作用。

这是最重要的防护装置束裤带，骑行者在穿长裤时，裤腿脚很容易被绞入山地车轮盘束裤带能有效地避免裤腿绞入轮盘发生危险骑行手套，骑行手套的作用是吸汗，防滑，透气，保护手掌及腕关节设备安全，尾灯，对于夜行是必要装备，可以提示后方的车辆，保证骑行的安全车灯，在夜晚或光线不好的地方可以保证能看清道路情况，确保安全山地车防护主要是刹车，山地车一般不用V 刹而碟刹，碟刹优点强度大能更好的适应恶劣的环境在碟刹中，也分为两类，一种为线拉式碟刹，一种为油压式碟刹线拉式碟刹为机械式刹车，应用更为广泛3限速器的使用由于改造后的电动山地车人力和电动同时作用，性能大大增加，骑行时速能达到30km/h以上，最高时骑行速度60km/h，速度远远大于正常骑行的速度根据2108年新颁布的《电动自行车通用技术条件》，电动自行车是非机动车要求最高车速25km/h超过25km/h则为机动车所有提供的简单的增加动力必须增加限速器限速器可以有几种方式：第一种是控制器自身带限速功能，电动车控制器一般都带有限速功能，限速受到控制器中单片机控制，控制器有限速短接端口，直接短接脉冲寬度最大值会受到限制，限速为25km/h左右，达到限速的目的断开则为额定最高速度。

但是往往厂家为了追求改造后的速度效果，市面上好多助力改造器件都不具备限速功能，这就要求我们采用其他方式进行限速第二种是对指拨调速转把电压信号进行限制指拨调速转把一般为霍耳转把，它输出调速信号是一种转动电压会从1.0V-4.2V变化转动转把时改变了霍耳元件磁场强度，从而改变了霍耳转把的输出电压然后把这个电压输入控制器，控制器再根据这个信号的大小进行PWM脉宽调制只要限制赫尔转把的最高输出电压就能很好地对最大速度进行控制在调速把和全车线束插头之间串联一个可调电位器，输出电压进行分压，就可以限制最高速度，调节原理如图1图1 限制最高速度原理图从图1中可以看出，只要调节滑线电阻器的电阻大小就能对输出电压进行分压，达到限速的目的4电磁刹车改造由于山地车增加了电力助力装置，动力性能更强劲在一些下坡、雨天等特殊的环境下，即使性能良好的碟刹有时不能满足自行车制动要求自行车安全要求新国标GB 3565-2005要求自行车制动要求速度25km/h时，在干态的情况下使用两个车闸制动距离为7m在湿态的情况下使用两个车闸制动距离为9m这样单纯依靠人力机械刹车很难达到制动距离为了增加安全助力山地车的安全性 采用电制动有以下几种模式：第一种最基本方式是采用能耗制动方式。

山地助力车断电后电动机仍然会高速运转，电动机在高速运转时就会产生很高的反电动势；经过控制器转换电压后给电池瞬间高电压充电，同时起到能耗制动作用这种制动的方式效果没有能源消耗和机械磨损，反而能给电池进行充电，属于最环保、经济的制动方式这种制动方式的缺点是充电时间短，充电量十分有限，然而电池瞬间承受高压会给电池使用寿命带来一定的伤害第二种是采用通电摩擦制动原理一般采用单片电磁制动器来进行制动电磁制动器通断电分离状态下，衔铁和线圈一般保持0.5mm的间隙，断电时，衔铁跟线圈是分离状态，衔铁跟随着旋转端一起旋转通电时，线圈产生磁场，产生磁力将衔铁吸附，旋转端和衔铁立刻结合在一起，起着到刹车的效果单片电磁制动器也有通电分离断电刹车模式通电分离和断电分离最主要的区别时，在电池没有电时衔铁受弹簧的弹力作用旋转端和衔铁结合在一起起着刹车的作用，山地车将无法骑行所以一般选用电磁制动器通断电分离方式刹车第三种采用电磁刹车辅助制动装置方式，电磁刹车又称电涡流缓速器增加电磁刹车后，当制动触发后，给直流通入电缓速器定子线圈，在定子线圈内就会产生磁场，该磁场会在相邻磁轭板、铁芯、气隙、转子之间形成磁场回路转子与定子之间相对运动时，相对运动使得导体在切割磁力线，根据物理学电磁感应原理，在导体内部就会产生感应电流现象， 感应电流同时也会产生另一个感应磁场，此磁场和已经存在磁场之间会有项作用力，作用力方向是会阻碍导体运动的方向。

这样起到非接触时刹车作用这样刹车的好处是非接触时的不会消耗刹车片骑行时山地车故障率相对较低5超速报警在山地车助力改造中一般都有骑行速度显示，骑行时能及时发现速度有时受光线等因素影响，骑行时超出限速范围时并不能及时发现，这样就会存在着骑行安全隐患为了能及时发现可以增加速度报警装置速度报警一般是以单片机为设计核心，通过光电传感器来检测助力山地车的运转速度，里程计算，最后用数显能直观的将速度显示给骑行者，并且在速度高于一定的值时可自动向骑行者报警，从而达到安全警示作用超速报警硬件主要需要单片机、霍尔传感器、测速检测电路、速度显示电路和喇叭报警驱动电路报警电路就是在车速超过25km/h或指定速度时，单片机就在接受到速度传感器传来的信号，单片机输出报警信号驱动报警电路的喇叭，达到报警目的超速报警软件需要用单片机专用编写语言来进行程序编写，软件设计的核心内容是速度检测程序6距离报警在助力山地车骑行过程中有时会遇到固定障碍物或移动障碍物，如果不能及时反应会给安全行驶带来极大隐患，可以借助距离测量设备进行预警或自动刹车，以保障骑行的安全在距离测量中有毫米雷达波，激光雷达波，超声波雷达等几种模式，每种模式都有自己的优缺点。

1）毫米雷達波测距是高精度、高分辨力、小天线口径，光电制导和微波制导毫米雷达器体积小、质量轻和分辨率高穿透烟、雾、灰尘等的能力强，适合全天候使用2）激光雷达隐蔽性好、分辨率高、抗有源干扰能力强低空探测性能好同样具有体积小、质量轻特性工作时受天气变化影响大激光一般在晴天气里衰减较小，传播距离远而在浓烟、大雨、浓雾等恶劣天气里，衰减会增大，雷达传播距离就会受到影响3）超声波雷达测距是超声波的能量消耗较缓慢，在介质中传播的距离比较远，穿透性强，测距的方法简单，成本低超声波的传输速度容易受天气情况的影响，在不同的天气情况下，超声波的传输速度不同，而且传播速度较慢，当汽车高速行驶时，使用超声波测距无法跟上汽车的车距实时变化，误差较大在测量较远距离的目标时，其回波信号会比较的弱，影响测量精度从以上三种测距方式优缺点和成本来看，在助力山地车选用激光雷达测距可靠性和性价比相对最高雷达测距装置和电磁刹车必须配合使用，这种模式类似于汽车的自动驾驶功能雷达测距后必须有专门的处理器处理电子信号，处理器根据山地车和固定障碍物或移动障碍物距离远近进行判断可以根据距离远近进行降速或启动电磁刹车处理，确保骑行者的骑行安全，进而很好解决骑行过程中的意外安全隐患问题。

7结语山地车增加助力系统后，性能增加同时会带来极大的安全隐患对山地车改造方式进行选择，对人员自身防护和设备安全防护进行全方位分析对改造后的助力山地车隐患进行的分析研究在设备上通过在限速器、电磁刹车、超速报警、距离报警等方面进行分析，找出最适合安全防护措施山地车助力改造后可以选择其中的一种或几种安全防护措施，进而给骑行者带来方便的同时更能增加的骑行者安全防护参考文献[1]李连生.电动车超速报警器设计[J].科技广场，2013，（12）：50-53.[2]周思屯，李华，等.一种电磁刹车执行系统[P].中国专利：CN104875839A，2015—09—02[3]杨超云.车载雷达提高行车安全性[J].轻型汽车技术，2011，（22）：22-25. -全文完-。