共享电动助力车设计研究

刘勺华，周同根，宋二庆，张雪，孟为民



共享电动助力车设计研究

刘勺华1,2，周同根1，宋二庆1，张雪1，孟为民1

（1.常州机电职业技术学院 车辆工程学院，江苏 常州 213164；2.江苏大学 汽车与交通工程学院，江苏 镇江 212013）

为了解决特殊人群出行难问题，设计制作一种共享电动助力车，包括车体、电源模块、锂电池、通讯模块和中央处理器。前车架与底盘前端相连，底盘的上表面通过座椅平台、下座椅轴、上座椅轴和座椅依次连接；前车架的前叉固定前驱动轮，底盘的尾端固定两个后驱动轮,底盘下方固定中央处理器，其上方固定电源模块和锂电池，电源模块和锂电池相连。用户通过微信、支付宝、APP等方式扫描共享电动助力车的二维码，验证用户信息后，可自动开锁。充分利用互联网和共享经济理念，借助于智能通讯设备，将电动助力车共享循环使用。

共享；电动助力车；互联网；循环使用

1 引言

当今社会随着交通出行方式的普及，越来越多的老年人，肥胖者，残疾人以及部分下肢行动不便者选择飞机，地铁等方式出行。但在进出机场，地铁内部区域通行过程中，需要租借轮椅，并在家人，志愿者或机场工作人员的帮助。虽然此举帮助了以上人员的机场通行，但随着人们消费心理和自强意识的不断增加，更愿意选择一种自主自动的机场通行方式。在这种因素催生下，依托互联网和共享经济的共享电动助力车就应运而生[1-3]。

本设计属于电动车设备技术领域，具体涉及一种共享电动助力车。一种共享电动助力车，包括车体、电源模块、锂电池、通讯模块和中央处理器。前车架与底盘前端相连，底盘的上表面通过座椅平台、下座椅轴、上座椅轴和座椅依次连接；前车架的前叉固定前驱动轮，底盘的尾端固定两个后驱动轮，底盘下方固定中央处理器，其上方固定电源模块和锂电池，电源模块和锂电池相连。充分利用互联网和共享经济理念，借助于智能通讯设备，将电动助力车共享循环使用。

2 具体设计方案

2.1 共享电动助力车模型

一种共享电动助力车，包括车体、电源模块、锂电池、通讯模块和中央处理器。车体包括前车架、底盘、座椅平台、下座椅轴、上座椅轴、座椅、前驱动轮和后驱动轮。前车架与底盘前端相连，底盘的上表面通过座椅平台、下座椅轴、上座椅轴和座椅依次连接；前车架的前叉固定前驱动轮，底盘的尾端固定两个后驱动轮，底盘下方固定中央处理器，其上方固定电源模块和锂电池，电源模块和锂电池相连。

图1 共享电动助力车结构组成图

图中，1加速手柄；2屏幕显示模块；3联结器；4制动手柄；5上空管；6信息采集模块；7下空管；8折叠机构；9前叉；10前驱动轮；11底盘；12电源模块；13后驱动轮；14座椅平台；15自动报警模块；16下座椅轴；17通讯模块；18上座椅轴；19座椅

前车架包括加速手柄、屏幕显示模块、联结器、制动手柄、上空管、信息采集模块、下空管、折叠机构和前叉。联结器、上空管、下空管、折叠机构和前叉依次连接，屏幕显示模块固定在联结器的上表面，加速手柄和制动手柄分别固定在联结器的两侧；信息采集模块固定在上空管上，前叉与前驱动轮连接；所述的下空管内含定位模块，前驱动轮内置有轮毂电机，加速手柄、制动手柄、屏幕显示模块和定位模块通过下空管内部导线与中央处理器电连接，屏幕显示模块将中央处理器实时采集的轮毂电机的转速，电源模块的剩余电量，中央处理器实时共享电动助力车的车速、时间、行驶里程、剩余电量显示在屏幕上；轮毂电机与电源模块、中央处理器连接，轮毂电机受加速手柄和制动手柄控制加减速。

2.2 共享电动助力车功能模块

中央处理器与信息采集模块、通讯模块和自动报警模块相连；通讯模块与云数据库相连，将中央处理器的数据上传至云数据库内或将云数据库内的数据下载到中央处理器；信息采集模块将用户每次扫描二维码登陆信息采集，并将数据信息通过中央处理器存储，发送到云处理器；自动报警模块将由定位模块获得共享电动助力车位置信息通过通讯模块发送至云服务器；云服务器适于将机场公共区域设定为电子围栏，且当共享电动助力车位置信息进入或离开该电子围栏区域后，云服务器判定共享电动助力车进入或离开机场公共安全区域，自动发送报警信息到用云服务器[4-5]。

图2 共享电动助力车功能模块图

云数据库的云服务器根据信息采集模块采集的信息，将该用户骑行时间统计计时，并与其银行卡在线支付功能相联通匹配，进行费用电子结算。定位模块采用GPS定位模块；底盘为三模模型设计，使用碳纤维材料。云数据库的云服务器根据信息采集模块采集的信息，将该用户骑行时间统计计时，并与其银行卡在线支付功能相联通匹配，进行费用电子结算。通讯模块可采用GPRS、Wi-Fi等无线传输方式。电源模块通过220v交流电转化为5v直流电，为中央处理器供电；另外通过220v交流电转化为48v直流电，为共享电动助力车的轮毂电机和锂电池供电[6-8]。

3 共享电动助力车工作原理

屏幕显示模块将中央处理器实时采集的轮毂电机的转速，电源模块的剩余电量，中央处理器实时共享电动助力车的车速，时间，行驶里程，剩余电量等显示在屏幕上。轮毂电机与电源模块、中央处理器连接，轮毂电机受加速手柄和制动手柄控制加减速；前叉内含智能锁车模块，智能锁车模块与中央处理器电连接，断电时，中央处理器控制智能锁车模块锁止轮毂电机，中央处理器根据用户通过微信、支付宝、APP等方式扫描共享电动助力车的二维码，验证用户信息后，可自动开锁[9-10]。

车体上设有三处具有该共享电动助力车编号的二维码，分别印在屏幕显示模块的屏幕上方，信息采集模块的外侧和座椅后背；当骑行人员扫描该车二维码后，云数据库接通中央处理器，中央处理器控制前驱动轮内的轮毂电机通电，解锁。

将充满电的电动助力车放置在机场入口处和飞机廊桥等特定的区域，电动助力车上面明显位置处设置有二维码，电动助力车驱动轮上设置有智能锁车模块。当特殊乘客下车后进入机场或飞机抵达目的地下机后，以上特殊乘客可以通过微信，支付宝，APP等各种方式扫码开锁，自主驾驶骑行电动助力车轻松自在地通行在机场，地铁等内部安全区域，不受身体缺陷和年龄体重的限制。

图3 微信，支付宝，APP扫描使用流程图

特殊乘客当需要使用这种共享电动助力车时，可以手机下载APP，注册用户，关联用户银行卡，成功登陆APP后，智能锁车模块打开智能锁，同时开始进入计费环节，特殊乘客可以方便的骑行这种共性助力车轻松自在地在安全区域内行驶。当到达目的地登机口或者机场出口时，将共享电动助力车停车，手动关锁即可，智能锁车模块同时结束计时，成功扣费。

由于微信和支付宝已经实现实名制，并绑定用户银行卡，同时具有在线支付功能，因此特殊乘客也可以利用自己手机内的微信和支付宝扫描共享助力车的二维码，从而实现开锁功能，特殊乘客开始骑行共享助力车，享受自主驾驶乐趣，自主规划机场，地铁内的行驶路线。

4 结论

本设计充分利用互联网和共享经济理念，借助于智能通讯设备（手机，IPAD等），将电动助力车共享循环使用，使得老年人，肥胖者，残疾人以及部分下肢行动不便者等特殊乘客出行不再依赖于轮椅和家人，志愿者或机场工作人员的帮助。这些特殊乘客也可以向正常人一样自由出行，充分享受自主出行的乐趣。

[1] 苗圣全,基于mfac的electrics scooter控制系统设计,北京理工大学硕士论文,2010.

[2] 褚文博,罗禹贡,赵峰,李克强,分布式驱动电动汽车驱动转矩协调控制,汽车工程,2012 ( 34) 3,185-189,196.

[3] 赵海,电动代步车驱动控制系统的研究与开发,重庆大学硕士论文,2010.

[4] 王盛学,电动代步车的结构设计分析与开发,重庆大学硕士论文,2010.

[5] 洪永学,智能代步车控制系统研究,中北大学硕士论文,2013.

[6] 杨铭,行动不便人士电动助力车设计研究,南京艺术学院硕士论文,2012.

[7] Kim S M, Han W Y. Induction motor servo drive using robust PID-like neuro-fuzzy controller[J].Control Engi- neering Practice, 2006, 14(5): 481-487.

[8] Gyöngy I J, Clarke D W. On the automatic tuning and adaptation of PID controllers[J]. Control Engineering Practice, 2006, 14(2): 149- 163.

[9] Tan Guanzheng, Dou Hongquan.ACS algorithm-based adaptive fuzzy PID controller and its application to CIP-I intelligent leg[J]. Journal of Central South University of Technology, 2007, 14(4): 528 -536.

[10] Gair S, Cruden A, McDonald J et al. Electronic differential with sliding mode controller for a direct wheel drive elec-tric vehicle[C]. In: Proceedings of the IEEE International Conference on Mecha -tronics. Istanbul, Turkey, 2004. 98-103.

Design and Research of Shared Electric Motor-cycle

Liu Shaohua1,2, Zhou Tonggen1, Song Erqing1, Zhang Xue1, Meng Weimin1

( 1.School of Automobile Engineering,Changzhou Institute of Mechatronic Technology, Jiangsu Changzhou 213164; 2.School of Automobile and Traffic Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013 )

In order to solve the problem of travel difficulty for special people, a shared electric bicycle is designed and manufactured, including car body, power module, lithium battery, communication module and central processing unit. The front frame is connected with the front end of the chassis, and the upper surface of the chassis is connected successively through the seat platform, the lower seat axle, the upper seat axle and the seat; the front fork of the front frame fixes the front drive wheel, the rear drive wheel of the chassis is fixed with two rear drive wheels, the central processing unit is fixed under the chassis, and the upper fixed power module is connected with lithium batteries, and the power module is connected with lithium batteries. The user can scan the two dimensional code of the EPS by WeChat, Alipay and APP, and automatically unlock the information after verifying user information. Make full use of the Internet and the concept of shared economy, with the help of intelligent communication equipment, electric bicycles will be shared and recycled.

Sharing;Electric Motorcycle;Internet;Recycling

U469.72

A

1671-7988(2019)08-42-03

U469.72

A

1671-7988(2019)08-42-03

刘勺华（1982-），男，山东临沂人，常州机电职业技术学院讲师，江苏大学博士研究生在读，从事电动汽车设计研究。

江苏省高校自然科学基金项目（16KJB580012）；江苏省高校中青年骨干教师境外研修项目〔苏教办师(2016)13号〕；江苏省大学生实践创新项目（201813114008Y）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.08.013