共享助力车防盗系统的设计与研究

共享助力车防盗系统的设计与研究

仄伟杰

永安行科技股份有限公司  江苏常州  213022

摘要：共享助力车是在物联网的技术上，共享经济环境下发展起来的。电动自行车作为自行车的升级产品，国家标准GB17761-2018《电动自行车安全技术规范》将其定义为“以车载蓄电池作为辅助能源，具有脚踏骑行能力，能实现电助动或/和电驱动功能的两轮自行车”。无论是居民自购的电动自行车还是目前颇为火热的共享助力车，无一例外都会遭遇车辆被盗，最常见的是电池被偷窃导致车辆无法使用，影响用户的日常出行并造成极大困扰，也是共享出行领域运营企业必须要解决的问题。

关键词：助力  蓄电池  防盗  定位  锁定  中控

引言

共享助力车，又称共享电动自行车，兼具电动或/和助力两种模式，用脚蹬时是电助动自行车，而使用手柄控制加速时则是电驱动自行车。共享助力车以电机、电池等作为辅助动力系统，配置传感器和控制系统，可有效弥补上坡、逆风、载物时的负担感，显著提升骑行舒适度。共享助力车受到广大用户的推崇和喜爱，其依托互联网技术构建运营服务平台，采用分时租赁形式经营，解决了用户3-10公里的出行问题。无论是居民自购的电动自行车还是目前颇为火热的共享助力车，无一例外都会遭遇车辆被盗，最常见的是电池被偷窃导致车辆无法使用，影响用户的日常出行并造成极大困扰，共享助力车的成本远高于普通的共享自行车，车辆尤其是电池防盗也是共享出行领域运营企业必须要解决的问题。

目前的市面上的电动自行车防盗系统和结构相对简单，大多数采用的是电子防盗锁和报警器，功能单一，而电池锁很多采用机械开锁方式进行开锁，防盗效果较差，无法满足共享出行行业的应用需求。此外，共享助力车一般采用换电模式，运维人员根据系统显示和提醒，对电量不足的助力车电池进行更换，这对其防盗系统的设计加大了难度，电池又是共享助力车的核心部件，一般是放置在电池仓内的，电池仓是直接设置于车体上的，由于电池仓不易打开等原因，会出现不法分子将电池与电池仓一并盗走的情况，仅靠电池仓的结构防护对电池起不到多少防盗作用。因此，设计出一种电池不易被盗窃的结构，并结合安全可靠的防盗报警装置来实现共享助力车防盗具有十分重要的意义。

基于对共享助力车防盗问题的分析和研究，提出一种电池不易被盗窃，且电池与车架配合紧密，骑行过程中振动和噪音小，并具有安全可靠的防盗报警装置，经济实用的共享助力车防盗系统。共享助力车防盗系统由电池防盗、车架保护结构、锁定机构、防盗报警装置等构成。

1 电池防盗设计

电池防盗设计包括中控单元、电子锁和电池底座，与共享助力车的鞍座立管、车架相互作用对电池进行固定，如图1所示。中控单元设置在车架上，电池底座设置在容置空间底部，与车架固定连接。中控单元、车架与鞍座立管在容置空间上方形成开口，开口形状与电池的形状相匹配，电池经由开口置于容置空间内。中控单元内有电子锁，电子锁的锁舌设置在朝向电池的一侧，电池上对应锁舌的位置设置有锁孔，锁舌伸出时与锁孔形成配合，电池被锁止，无法从容置空间取出，只有通过手机客户端扫码打开电子锁，使电子锁的锁舌缩回，才能将电池取出，可以有效防止电池被盗。电池上朝向鞍座立管的一侧设置有弧形凹槽，弧形凹槽的弧度与鞍座立管的弧度一致；容置空间内设置有导向部，导向部固定连接于车架上导向部上朝向电池的一侧设置有导轨，电池上对应设置有与之配合的导槽，可以使电池很顺畅地滑入容置空间，从而使得电池的安装十分方便，便于运维人员高效地更换电池。

电池底座上设置有凸起部，电池的底部设有凹陷部，并与凸起部的位置相对应，且形状相吻合。电池以从上向下插入的方式安装于容置空间内，电池置于底座之上，电池底部的凹陷部与底座上的凸起部配合，限制了电池沿底座平面的移动，使之配合更紧密，减小骑行过程中电池的振动及产生的噪音，并且电池及车辆上的其它部件也不易在振动中损坏。

图1  电池防盗设计

图中，1鞍座立管，2车架，3电池，31弧形凹槽，32把手，33导槽，34容纳部，4中控单元，41电子锁，5导向部，51导轨，6底座，61凸起部，62电气连接部，7连接板，8防锯条，9防锯片。

2 车架保护结构

车架保护结构具有防拆卸功能。为了防止不法分子通过该间隙锯断电子锁的锁舌，盗取电池，在车架上专门设计有拱形的防锯条，防锯条采用高硬度的金属材料制成，其对称设置在中控单元与电池的两侧，并高于锁舌所在位置，可通过焊接的方式与车架连接。从而使得不法分子难以通过锯断锁舌的方式盗取电池。同时，防锯条也增强了车架的稳定性，使之更结实耐用。

3 锁定机构

共享助力车锁定机构包括电池仓锁和后闸锁。电池仓锁设于中控单元内部，其锁舌与电池上的锁孔形成配合关系。

后闸锁安装于助力车后轮轮轴的位置，在非使用情况下，可实现远程关锁功能。当接收到手机客户端发送的开锁请求、关锁请求或临时停车请求时，中控单元通过检测装置获取后闸锁的状态，通过速度传感器检测车辆运动状态，根据对后闸锁的状态、助力车的运动状态以及电池电量的判断，中控单元通知轮毂电机执行或取消电机反转机制，且控制后闸锁处于锁定状态或打开状态，电机反转机制和后闸锁应用的结合，进一步保证了共享助力车防盗系统的有效性。

4 防盗报警装置

防盗报警装置多数是基于传感器、车辆中控、报警器等来实现，目前智能电动车还可远程查看车辆各种信息，异常情况下主动手机报警，甚至设置电子围栏，一旦车辆驶出界定范围就会锁死并且报警。

共享助力车防盗报警装置包括中控单元、主芯片、通信模块、定位模块、感应模块、报警模块、声光模块、电源模块等，可以实现车辆定位，控制车辆工作状态，及时检测车辆异常情况发出警报，并能够与手机客户端以及后台进行数据交换。

中控单元与手机客户端以及后台通信，内设主芯片、通信模块、定位模块、电源模块和电子锁等电子元器件。

通信模块可以接收来自外部的指令，包括来自手机客户端或基站的指令。通信模块接收到指令后，将指令传送到中控单元，中控单元根据指令控制电子锁的开闭，即控制电子锁锁舌的伸缩。

定位模块向后台发送车辆定位数据，当车辆位置超出后台预设的范围时，后台发出预警信息通知中控单元及时关闭助力。

报警模块接收来自感应模块的信号，当感应模块检测到车身倾斜或发生异常情况时就会触发警报，电源模块切断，中控单元向后台发送信息并通知手机客户端。

电源模块实时采集车载电池的工作参数，包括温度、电压、电流等，可实现对共享助力车电池故障诊断和实时预警。

5 结论

共享助力车防盗系统以电池防盗为核心，采用电池安装结构与车架保护结构、锁定机构相结合，有效解决了电池防盗固定并可高效更换的问题，需要通过手机客户端扫码才能打开电子锁取出电池，在锁止的情况下无法正常取出电池，一定程度上减少了电池防盗的几率。其次，电池与鞍座立管、车身支架配合紧密，助力车在骑行过程中振动小，产生的噪音小，电池及其他配合部件不易损坏。电池与中控单元两侧的车架上设有防锯条，电池不易通过锯断锁舌来盗窃，同时增加了车架的稳定性。整车具备防盗报警装置，异常情况下可发出声光警报、切断电源，同时向后台和手机客户端发送通知主动报警，全方位的防盗系统设计有效实现共享助力车防盗，提升运维人员换电效率并降低运营成本。

参考文献：

[1]侯坤，王浩，张西良.电动车及蓄电池防盗器的研制. 计算机测量与控制，2014.22（5）:1562-1564.

[2]孔维宾,李龙辉,徐东超,杨晓芳,王如刚,周锋.智能电动车防盗报警系统研究.电子世界；2018（20）:179-180.

[3]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.汽车实用技术.2019（8）：42-44.