随着绿色出行理念的盛行,助力自行车依靠其骑行省力、结构轻便和零排放的特点越来越受到大众欢迎。助力自行车经历了几十年的技术发展已经日趋完善,各种类型的产品层出不穷。其中既有价格在万元以上的高端产品,也有千元左右的低端产品。高端产品价格昂贵,助力效果好,骑行过程舒适;低端产品助力效果较差。本文针对目前助力自行车价格高、续航短和功能单一的缺点,从新型力矩传感器研制和能量回收两方面对电动自行车系统进行改进,完成了新型力矩传感器及助力自行车控制系统的研究工作。首先研究了现有助力自行车采用的检测系统性能,并提出了助力自行车的总体方案。为了使助力自行车能够在蓄能、助力、骑行三种功能间自动切换,对驱动系统进行了结构改进,同时将新型结构申请了两项发明专利。同时还设计了将力矩传感器与转速传感器两者结合的多传感器检测系统,使检测系统可以更加准确地判断骑行状态。然后分析了目前助力自行车使用的几种传感器的原理及优缺点,并通过对自行车受力分析提出了一种测量中轴对轴承压力的新型力矩传感器设计方案,根据设计方案完成了传感器结构设计并申请了发明专利。根据设计方案完成了控制系统的硬件设计和软件程序编写。控制系统硬件电路采用STM32单片机作为处理器,电机驱动电路选用IR2110半桥驱动电路。软件程序主要包括三大部分:主程序、助力子程序和力矩子程序。其中助力子程序为控制系统程序的关键部分,主要负责通过传感器检测的力矩信息控制电动机提供实时的助力。最后本文进行了助力自行车整体调试和传感器性能测试。实验结果表明助力系统的控制精度和实时性均达到了设计要求,传感器各项特性也满足设计和实际应用要求。