電瓶車(chē)晴雨天智能雨棚的設(shè)計(jì)*

郁志康，張學(xué)萍

（安徽三聯(lián)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

電瓶車(chē)智能雨棚是通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)電瓶車(chē)雨棚的智能化設(shè)計(jì)，從而使其擁有更多的功能。它可以自動(dòng)感應(yīng)天氣、自動(dòng)變形擋風(fēng)，非常耐用清潔等等。智能雨棚可以自動(dòng)識(shí)別以及開(kāi)關(guān)，為騎行者省去了許多不必要的步驟與麻煩。智能雨棚的研發(fā)目前仍處于萌芽階段，但隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，人們的生活也愈發(fā)智能，傳統(tǒng)電瓶車(chē)雨棚必將與智能掛鉤。新科技新時(shí)代背景下，一切智能化產(chǎn)品皆有可能走向大眾，若是電瓶車(chē)智能雨棚能夠面向大眾，那人們出行將會(huì)更加便利，可能會(huì)更多地選擇電瓶車(chē)出行。

1 產(chǎn)品組成

1）電瓶車(chē)智能雨棚的頂棚由復(fù)合材料(玻璃鋼)制作而成。玻璃鋼（FRP）亦稱(chēng)作GFRP，即纖維強(qiáng)化塑料，一般指用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂與酚醛樹(shù)脂基體，以玻璃纖維或其制品作增強(qiáng)材料的增強(qiáng)塑料，稱(chēng)為玻璃纖維增強(qiáng)塑料，不同于鋼化玻璃。由于所使用的樹(shù)脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之別。質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，性能穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，回收利用少，耐腐蝕。可以代替鋼材制造機(jī)器零件和汽車(chē)、船舶外殼等。在玻璃鋼的支撐下，電瓶車(chē)智能雨棚會(huì)更加輕盈且耐用，這完美彌補(bǔ)了傳統(tǒng)雨棚不夠耐用的缺陷。

2）采用進(jìn)口不銹鋼管材生產(chǎn)制作蓬架。不銹鋼（Stainless Steel）是不銹耐酸鋼的簡(jiǎn)稱(chēng)，耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)或具有不銹性的鋼種稱(chēng)為不銹鋼。具有焊接性、耐腐蝕性、拋光性能、耐熱性能和耐腐蝕性，這使蓬架更加耐用，維護(hù)簡(jiǎn)單，不易生銹，也更加的環(huán)保。

3）采用PC耐力板生產(chǎn)制作面板與邊板。耐力板是以高性能的工程塑料聚碳酸酯或聚碳——酸脂加工而成。具有耐撞擊、打不破，強(qiáng)度超過(guò)強(qiáng)化玻璃、壓克力板數(shù)百倍，堅(jiān)韌安全、防盜、防彈效果最佳等特點(diǎn)。可圓拱、可彎曲，加工性佳、可塑性強(qiáng)、能依工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要彎曲成拱形、半圓形等式樣。耐力板最寬可做3米寬，長(zhǎng)度任意。適用于熱成型、吸塑等深加工。適用于雨棚、車(chē)棚、候車(chē)棚等采光遮雨頂棚。這大大加強(qiáng)了智能雨棚的防護(hù)性，保障了騎行者出行安全[1-2]。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

電瓶車(chē)智能雨棚的支架結(jié)構(gòu)為X型剪式伸縮機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖1），它是由三X型剪式機(jī)構(gòu)兩兩連接成為一個(gè)獨(dú)臂，左右雙臂，正好可以撐起棚面。一端固定在電瓶車(chē)前端，另一端可以伸縮，通過(guò)移動(dòng)該結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到整個(gè)遮雨棚的打開(kāi)和收回。加上傳感器的作用還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收縮，相對(duì)于傳統(tǒng)雨棚的支架結(jié)構(gòu)，X型剪式伸縮結(jié)構(gòu)可以更便利進(jìn)行雨棚收縮，不會(huì)向傳統(tǒng)雨棚那樣在不用時(shí)還需要進(jìn)行拆卸，大大增加了使用的便利性。

圖1 X型剪式伸縮機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

電瓶車(chē)智能雨棚頂端裝有溫濕度感應(yīng)器(見(jiàn)圖2)，用于感應(yīng)天氣并自動(dòng)收縮雨棚。當(dāng)外界濕度發(fā)生改變時(shí)，感應(yīng)器上的數(shù)值也會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，會(huì)向STM32單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，從而控制雨棚的展開(kāi)和收縮，STM32單片機(jī)（見(jiàn)圖3）基于ARM核32位架構(gòu)具有高性能、低成本、低功耗等特點(diǎn)。當(dāng)天氣下雨時(shí)，空氣濕度會(huì)逐漸增大，它會(huì)控制雨棚展開(kāi)；當(dāng)外界濕度減小時(shí)，它會(huì)控制雨棚收縮；當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)齒條運(yùn)轉(zhuǎn)到一定的位置時(shí)，齒條觸碰到達(dá)極限位置，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣人們就再也不用總是手動(dòng)去拆卸和安裝雨棚。

圖2 溫濕度感應(yīng)器實(shí)物圖

圖3 STM32單片機(jī)實(shí)物圖

3 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

1）電瓶車(chē)智能雨棚存在著所有雨棚都沒(méi)有的功能，可以自動(dòng)感應(yīng)天氣、自動(dòng)變形擋風(fēng)，材料非常耐用輕便等等。智能雨棚可以自己識(shí)別以及開(kāi)關(guān)，為騎行者省去許多不必要的步驟及麻煩。

2）電瓶車(chē)智能雨棚安裝感應(yīng)器，可以感應(yīng)外界的光照強(qiáng)度、風(fēng)速以及濕度，這些數(shù)據(jù)綜合起來(lái)，智能雨棚進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在合適的時(shí)候自動(dòng)打開(kāi)雨棚為騎行者遮太陽(yáng)或雨水。

3）在風(fēng)大時(shí)騎行過(guò)程中，智能雨棚會(huì)自動(dòng)感應(yīng)風(fēng)速和風(fēng)向，調(diào)整為合適的形狀，減小風(fēng)對(duì)雨棚的阻力，并且智能雨棚采用的都是輕薄材料，騎行時(shí)轉(zhuǎn)彎掉頭都非常方便，不會(huì)過(guò)多消耗電瓶車(chē)電能。大型車(chē)輛從旁邊經(jīng)過(guò)時(shí)的氣流對(duì)輕便的雨棚沒(méi)有影響。采用高科技復(fù)合材料（玻璃鋼）生產(chǎn)制作頂蓬。玻璃鋼的特點(diǎn)是輕質(zhì)、高強(qiáng)、防腐、保溫。它的強(qiáng)度是普通塑料板材的幾倍，強(qiáng)度大于鋼材和鋁材。FRP板材具有耐高溫、耐老化、耐摩擦等特點(diǎn)。

4）采用進(jìn)口不銹鋼管材生產(chǎn)制作蓬架，采用PC耐力板生產(chǎn)制作面板與邊板。不銹鋼的特點(diǎn)是延展性好、耐腐蝕、耐熱性好，清潔、光潔度高。因?yàn)椴槐乇砻嫣幚恚院?jiǎn)便、維護(hù)簡(jiǎn)單、焊接性能好。采用專(zhuān)用電動(dòng)雨刮器配套自動(dòng)化刮除雨水。PC耐力板的特點(diǎn)是透光性好、難燃、耐候、耐溫、加工性好、重量輕。

4 設(shè)計(jì)思路

本款電瓶車(chē)智能雨棚的雨棚支架采用輕且硬的材料，擋風(fēng)采用輕薄防曬防水的材料，可以安裝在電瓶車(chē)擋風(fēng)板處。在風(fēng)大時(shí)騎行過(guò)程中，智能雨棚會(huì)自動(dòng)感應(yīng)風(fēng)速和風(fēng)向，調(diào)整為合適的形狀，減小風(fēng)對(duì)雨棚的阻力，智能雨棚安裝感應(yīng)器，可以感應(yīng)外界的光照強(qiáng)度、風(fēng)速以及濕度，這些數(shù)據(jù)綜合起來(lái)，智能雨棚進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在合適的時(shí)候自動(dòng)打開(kāi)雨棚為騎行者遮太陽(yáng)或雨水。并且智能雨棚采用的都是輕薄材料，騎行時(shí)轉(zhuǎn)彎掉頭都非常方便，不會(huì)過(guò)多消耗電瓶車(chē)電能。大型車(chē)輛從旁邊經(jīng)過(guò)時(shí)的氣流對(duì)輕便的雨棚沒(méi)有影響[3-4]。

5 使用性能

1）采用電子顯示屏和語(yǔ)音播報(bào)相結(jié)合，使人們更加精準(zhǔn)清晰地了解外部環(huán)境的數(shù)據(jù)，也更適合老年人使用。

2）采用輕巧、質(zhì)量好、防腐蝕、耐高溫的不銹鋼和玻璃鋼，使產(chǎn)品便拿以及易折疊。

3）采用精確的測(cè)量?jī)x器，按照模板精確的將智能雨棚的外形制作出來(lái)，并且設(shè)計(jì)和選擇適合的感應(yīng)器，對(duì)外界環(huán)境的檢測(cè)更加準(zhǔn)確，雨棚感應(yīng)數(shù)據(jù)分析后自動(dòng)做出對(duì)應(yīng)的形狀。

4）采用可充電裝置，節(jié)省資源。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科技在人們生活中越來(lái)越多見(jiàn)，傳統(tǒng)雨棚沒(méi)有科技的支撐將來(lái)可能會(huì)淘汰，而智能雨棚在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上創(chuàng)新，會(huì)更加符合大眾群體的喜好。電瓶車(chē)出行綠色環(huán)保，不排放有害物質(zhì)，人們對(duì)電瓶車(chē)的需求越來(lái)越多，所以越來(lái)越多的人會(huì)需要雨棚，對(duì)雨棚的功能及效果格外關(guān)注。電瓶車(chē)智能雨棚通過(guò)感應(yīng)外界的濕度解決了人們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)電瓶車(chē)雨棚拆卸安裝不便利的問(wèn)題，使人們的生活更加智能化，也方便了人們出行，提高了電瓶車(chē)出行的安全性，相信電瓶車(chē)智能雨棚會(huì)在未來(lái)得到普及。