CN116118927A - 可姿态检测和智能增程的电助力自行车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车，涉及电助力自行车技术领域。本发明可姿态检测和智能增程的电助力自行车除了包括自行车框架、前轮、后轮、五通、驱动电机、控制器，以及蓄电池等常规电助力自行车的基本结构之外，还包括姿态传感器和励磁电机。本发明可姿态检测和智能增程的电助力自行车不仅能根据识别出的车身处于爬坡、下坡，以及过路障等状态进而改变驱动电机的输出功率，还能让骑行者踩踏励磁电机代替原有的踩踏动作，避免出现踏空感；并且可以将骑行者踩踏励磁电机发的电量存储在蓄电池中以增加续航，大大提高了骑行者的骑行体验感。

Description

可姿态检测和智能增程的电助力自行车

技术领域

本发明涉及电助力自行车技术领域，具体涉及一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车。

背景技术

电助力自行车是一种新型二轮车辆，属于自行车的一种，其以电池作为辅助动力来源。电助力自行车在骑行时，相较于传统自行车可以更省力，骑行更轻松，且能够节能，减少碳排放，对环境保护有一定作用。

目前，市面上的电助力自行车一般采用传统自行车框架，在自行车框架中加装电池，并在自行车前轮或者后轮或者五通部位增加电机与电控，从而实现人力骑行和电机助动一体化的功能。

然而，现有的电助力自行车一般是通过机械变速装置进行变速，所以在变速过程中会有顿挫感；同时，在骑行过程中遇到特殊路况(上坡或者下坡)时，如果驱动电机控制驱动的速度和人踩踏脚踏的速度不一致会有踏空感，或者驱动电机反应时间稍微慢一点，输出的驱动力没有跟上，均会有踩空的感觉，导致骑行者体验感较差。此外，现有的电助力自行车无法根据车身实时状态或者路况及时调整助力输出，骑行体验感也会有所影响。综上可知，现有的电助力自行车存在骑行体验感差的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车，解决了现有的电助力自行车存在骑行体验感差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提出了一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车，包括电助力自行车主体，所述电助力自行车主体包括：自行车框架、前轮、后轮、五通、驱动电机、控制器，以及蓄电池，所述可姿态检测和智能增程的电助力自行车还包括：

姿态传感器和励磁电机；

其中，所述姿态传感器分别固定在所述前轮、所述后轮的中心位置处，所述励磁电机安装在所述五通处，且所述励磁电机的转轴与脚踏的转动轴相连接；

所述姿态传感器、励磁电机均电性连接所述控制器，所述励磁电机电性连接所述蓄电池。

优选的，还包括电控变速装置，所述电控变速装置电性连接所述驱动电机。

优选的，所述电控变速装置安装在自行车把手上。

优选的，所述电控变速装置为旋钮。

优选的，所述蓄电池内集成BMS电池系统。

优选的，还包括电压测量装置，所述电压测量装置电连接所述励磁电机。

优选的，所述驱动电机为轮毂电机。

优选的，所述励磁电机的转轴与脚踏的转动轴一体化设置。

(三)有益效果

本发明提供了一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车。与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明可姿态检测和智能增程的电助力自行车除了包括自行车框架、前轮、后轮、五通、驱动电机、控制器，以及蓄电池等常规电助力自行车的基本结构以外，还包括姿态传感器和励磁电机。该可姿态检测和智能增程的电助力自行车不仅能根据识别出的车身处于爬坡、下坡，以及过路障等状态进而改变驱动电机的输出功率，还能让骑行者踩踏励磁电机代替原有踩踏脚踏的动作，避免出现踏空感；并且可以将骑行者踩踏励磁电机发的电量存储在蓄电池中以增加续航，大大提高了骑行者的骑行体验感。

2、本发明中骑行者实质上踩踏的是新增的励磁电机，该操作代替骑行者传统踩踏脚踏的动作，把骑行者的输出和驱动电机的输出区分出来，驱动电机负责驱动、前进，骑行者只用踩发电机发电就行。本发明踩发电机的踩踏动作理论上可以实现任意脚踏感，且不会存在踏空感；另外，通过踩踏励磁电机进行发电可以增加蓄电池的续航。

3、本发明增加自行车姿态传感器对车身状态进行监测，实现对上坡、下坡、过路障等骑行状态的识别，可使电助力自行车针对不同路况有不同的助力效果。

4、本发明利用电控变速装置代替传统机械式变速器，可以做到无踏空感，且没有机械变速过程中的顿挫感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车的连接示意图；

图2为本发明一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车相关部件的安装位置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车，解决了现有的电助力自行车存在骑行体验感差的问题，实现了满足骑行者不同骑行需求的目的。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

现有的电助力自行车骑行体验感差主要原因包括：当骑行过程中遇到特殊路况时会有踏空感，在利用机械变速装置进行变速时会有顿挫感；且现有的电助力自行车无法根据车身实时状态或者路况及时调整助力输出而造成骑行体验感也会有所影响。为了解决上述问题，本申请的技术方案在现有电助力自行车的基础上增加自行车姿态传感器对车身状态进行监测，在电助力自行车上坡、下坡、过路障时对自行车的骑行状态进行识别，并控制不同助力输出；新增的励磁电机，把骑行者的输出和电机的输出区分出来，电机负责驱动、前进，骑行者踩发电机发电增加蓄电池续航；利用电控变速装置代替传统机械式变速器，以减少骑行时的顿挫感。本申请的可姿态检测和智能增程的电助力自行车大大提高了骑行者的骑行体验感。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

本发明首先提出了一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车，参见图1-2，该可姿态检测和智能增程的电助力自行车包括：

电助力自行车主体，所述电助力自行车主体包括：自行车框架、前轮、后轮、五通、驱动电机、控制器，以及蓄电池，所述可姿态检测和智能增程的电助力自行车还包括：

姿态传感器和励磁电机；

其中，所述姿态传感器分别固定在所述前轮、所述后轮的中心位置处，所述励磁电机安装在所述五通处，且所述励磁电机的转轴与脚踏的转动轴相连接；

所述姿态传感器、励磁电机均电性连接所述控制器，所述励磁电机电性连接所述蓄电池。

可见，本实施例提出的可姿态检测和智能增程的电助力自行车除了包括自行车框架、前轮、后轮、五通、驱动电机、控制器，以及蓄电池等常规电助力自行车的基本结构以外，还包括姿态传感器和励磁电机。该可姿态检测和智能增程的电助力自行车不仅能根据识别出的车身处于不同状态进而改变驱动电机的输出功率，还能让骑行者踩踏励磁电机代替原有踩踏脚踏的动作，避免出现踏空感；并且可以将骑行者踩踏励磁电机发的电量存储在蓄电池中以增加续航，大大提高了骑行者的骑行体验感。

下面结合附图1-2，以及对具体结构及其功能的解释，来详细说明本发明一个实施例的实现过程。

本实施例提出的一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车，包括电助力自行车主体，该电助力自行车主体包括：自行车框架、前轮、后轮、五通、驱动电机、控制器，以及蓄电池，其中，自行车框架、前轮、后轮以及五通(五通部位匹配上脚踏)组成一架正常骑行的自行车(无电力驱动的自行车)，再加上驱动电机和控制器即组成一辆可人力驱动，也可电力驱动的电助力自行车。本实施例的可姿态检测和智能增程的电助力自行车除上述普通电助力自行车的常规部件之外，还包括：姿态传感器和励磁电机。

其中，上述姿态传感器分别固定在上述前轮、后轮的中心位置处，上述励磁电机安装在上述五通处且与自行车的脚踏相匹配，即励磁电机的轴与自行车脚踏相连接，在连接时，励磁电机轴的直径与安装孔径需要一致，脚踏是标准件，励磁电机的外轴需要和脚踏的孔径一致。在本实施例中，一种优选的方式为，在实际生产时，可将励磁电机的转轴与脚踏的转动轴一体化设置。另外，上述姿态传感器、励磁电机均电性连接上述控制器上，上述励磁电机电性连接上述蓄电池。

姿态传感器，用于监测前后轮的相对姿态。在本实施例中，姿态传感器至少有两个，分别设置在前轮和后轮中心，用于识别前后轮的相对姿态。如果姿态传感器采集的数据显示前轮长时间位置高于后轮，则可以识别出电助力自行车目前处于爬坡状态，此时控制器控制驱动电机增加输出力矩；如果监测前轮位置长时间低于后轮，可以识别车身处于下坡状态，此时，驱动电机可以不用工作，关闭驱动电机的驱动力输出。而当自行车未处于骑行状态时，可以通过前后轮的位置状态识别自行车是否倒地。例如，当自行车未骑行时，突然在重力方向上有加速度，且加速度基本是个定值，持续时间也是个定值，即可判定自行车处于倒地状态。当姿态传感器采集的数据显示自行车处于过路障状态时，自行车控制器也会控制驱动电机的输出功率大小。

励磁电机，用于通过改变电流的大小实现骑行者不同的踩踏感。传统的电助力自行车是人踩脚踏驱动自行车前行，当驱动电机控制驱动的速度和人踩踏脚踏的速度不一致会有踏空感，或者驱动电机反应时间稍微慢一点，以至于输出的驱动力没有跟上时，也会有踩空的感觉，导致骑行者体验感较差。

本实施例将励磁电机安装在已有的电助力自行车的五通处，且与自行车的脚踏相匹配，使得在本技术方案中，骑行者踩踏脚踏时实际上连接发电机中的线圈，踩踏脚踏的动作使线圈转动。根据发电机的工作原理(法拉利电磁感应定律)，导线(即线圈)在磁场中切割磁感线会受到电磁力，并产生电流，而电流的大小与切割速度、磁场强度有关。励磁电机通过改变电机的磁场强度，从而使线圈在里面转动时受到不同大小的电磁力，从而使骑行者获得不同的踩踏感。

此外，在本实施例中，由于骑行者踩踏的实质是发电机(即励磁电机)，所以骑行者在踩踏时能够发电，从而可以在骑自行车的过程中同时给上述蓄电池进行充电，以此增加电助力自行车的续航里程。并且，上述蓄电池内集成有BMS电池系统，实现智能化管理及维护各个电池单元，防止蓄电池出现过充电和过放电，起到延长电池的使用寿命、监控电池的作用。

而且，励磁电机的转速和输出电压是正相关的，通过测量励磁电机的输出电压就可以准确的测出切割磁感线的速度，根据发电电压来匹配轮毂电机的转速，也就是踩踏脚踏越快，电助力自行车跑的越快。所以在本实施例中，可以安装电压测量装置，该装置与励磁电机电连接，则通过检测励磁电机发电电压来确定轮毂电机的转速，即踩踏频率越快，切割磁感线的速度越大，励磁电机的输出电压越大，则轮毂电机跑的越快。

另外，作为本实施例的一种优选方式，本实施例的可姿态检测和智能增程的电助力自行车还包括电控变速装置，该电控变速装置安装在自行车把手上，且该电控变速装置电性连接驱动电机。当骑行者想换不同的档位时，可以通过把手上电控变速装置控制驱动电机的不同输出功率，从而进行调速。档位限定最大可以骑行的速度，档位越高，最大骑行速度越大，最大不超过25KM/H。另外，为了便于在调节不同的档位，把手上的电控变速装置一般设置为旋钮。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明可姿态检测和智能增程的电助力自行车除了包括自行车框架、前轮、后轮、五通、驱动电机、控制器，以及蓄电池等常规可姿态检测和智能增程的电助力自行车的基本结构，还包括姿态传感器和励磁电机。该可姿态检测和智能增程的电助力自行车不仅能根据识别出的车身处于爬坡、下坡，以及过路障等状态进而改变驱动电机的输出功率，还能让骑行者踩踏励磁电机代替原有踩踏脚踏的动作，避免出现踏空感；并且可以将骑行者踩踏励磁电机发的电量存储在蓄电池中以增加续航，大大提高了骑行者的骑行体验感。

2、本发明中骑行者实质上踩踏的是新增的励磁电机，该操作代替骑行者传统踩踏脚踏的动作，把骑行者的输出和驱动电机的输出区分出来，驱动电机负责驱动、前进，骑行者只用踩发电机发电就行。本发明踩发电机的踩踏动作理论上可以实现任意脚踏感，且不会存在踏空感；另外，通过踩踏励磁电机进行发电可以增加蓄电池的续航。

3、本发明增加自行车姿态传感器对车身状态进行监测，实现对上坡、下坡、过路障等骑行状态的识别，可使电助力自行车针对不同路况有不同的助力效果。

4、本发明利用电控变速装置代替传统机械式变速器，可以做到无踏空感，且没有机械变速过程中的顿挫感。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种可姿态检测和智能增程的电助力自行车，包括电助力自行车主体，所述电助力自行车主体包括：自行车框架、前轮、后轮、五通、驱动电机、控制器，以及蓄电池，其特征在于，所述可姿态检测和智能增程的电助力自行车还包括：

姿态传感器和励磁电机；

其中，所述姿态传感器分别固定在所述前轮、所述后轮的中心位置处，所述励磁电机安装在所述五通处，且所述励磁电机的转轴与脚踏的转动轴相连接；

所述姿态传感器、励磁电机均电性连接所述控制器，所述励磁电机电性连接所述蓄电池。

2.如权利要求1所述的可姿态检测和智能增程的电助力自行车，其特征在于，还包括电控变速装置，所述电控变速装置电性连接所述驱动电机。

3.如权利要求2所述的可姿态检测和智能增程的电助力自行车，其特征在于，所述电控变速装置安装在自行车把手上。

4.如权利要求3所述的可姿态检测和智能增程的电助力自行车，其特征在于，所述电控变速装置为旋钮。

5.如权利要求1所述的可姿态检测和智能增程的电助力自行车，其特征在于，所述蓄电池内集成BMS电池系统。

6.如权利要求1所述的可姿态检测和智能增程的电助力自行车，其特征在于，还包括电压测量装置，所述电压测量装置电连接所述励磁电机。

7.如权利要求2所述的可姿态检测和智能增程的电助力自行车，其特征在于，所述驱动电机为轮毂电机。

8.如权利要求1所述的可姿态检测和智能增程的电助力自行车，其特征在于，所述励磁电机的转轴与脚踏的转动轴一体化设置。

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