目前,电动助力自行车日益受到市场的欢迎,人们在追求出行方便的同时,也特别关注健康、环保等方面的问题。智能电动自行车相比于传统的电动自行车最明显的区别就是其具有智能助力功能。传统的电动自行车由于其设计的缺陷,不能实时动态地调整电机输出功率。当面临某些特殊使用环境时,例如,骑行者面对风的阻力、上坡或者其他情况时,需要用很大的人力才能实现平稳行驶。此时,传统的电动自行车这种方式不仅控制效果差,而且影响电机和电池的使用寿命。相反,智能电动助力自行车由于能够实时、动态地检测骑行者的施力状态,并调节电机的输出功率,从而使得骑行者在逆风或者上坡过程中达到用力不费力的驾驶感受。智能电动助力自行车的核心设备是力矩传感器。力矩传感器能够检测到骑行者用力变化所产生的信号,进而通过算法处理后来控制电机实现助力。然而,现有电动自行车使用的力矩传感器存在所采集模拟信号数量少、速度慢和灵敏度低等问题,使得骑行者在骑行过程中,电机输出功率不稳定,助力效果不明显。针对上述问题,论文提出一种基于两对霍尔元件的力矩传感器设计方法。主要开展的研究工作如下：(1)论文首先介绍了所设计的力矩传感器的结构。力矩传感器的核心是与内磁环与外磁环对应的两对霍尔元件。为了配合这两对霍尔元件的工作,采用表面充磁的多极磁环,并增加磁导部,设计霍尔元件与磁导部之间的相对位置关系,从而增强检测的精度。(2)论文详细分析了电动助力自行车的受力情况。在此基础上分析了力矩信号转换模型,并理论推导了所设计的力矩传感器的工作原理。实验结果表明在弹簧形变一定的条件下,骑行者不同蹬踏频率,所设计的力矩传感器反馈的信号经过算法处理后,所得到的归一化时间差基本稳定。并且,随着形变量的不断增加,归一化时间差也越来越大。(3)为了能够实现对电机输出功率的智能控制,论文设计了基于PID控制算法的电机输出功率控制模型以及相关的控制电路。控制电路包括信号采集、信号处理和电机控制器电路。通过大量实验,得到了PID控制最优参数,实现了陡坡起步和平路平稳助力效果,保证骑行者用力不费力。