CN117284407A - 自行车控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及自行车控制系统。用于自行车的电子部件包括处理器，所述处理器被配置为从第一传感器接收第一数据，所述第一传感器被配置为当设置在自行车车轮周围的被感测元件旋转通过所述第一传感器的近侧区域时感测至少一个被感测元件。所述处理器进一步被配置为从第二传感器接收第二数据。第二数据不同于第一数据。所述处理器被配置为：当所述被感测元件在所述第一传感器的所述近侧区域内时，基于接收到的第一数据的子集来确定第一速度，并且当所述被感测元件不在所述第一传感器的所述近侧区域内时，基于接收到的第二数据的子集和所述第一速度来确定第二速度。

Description

自行车控制系统

技术领域

本公开总体上涉及电动自行车，并且更具体地，涉及电动自行车的控制。

背景技术

如果具有踏板辅助电动马达的自行车(例如，电动自行车)行驶高于速度阈值(例如，25kph)，则可能根据法律要求不再向骑乘者提供马达辅助。为了防止马达辅助高于速度阈值，自行车控制系统将具有关于电动自行车的速度的信息。自行车速度信息通常由安装在后轮附近的传感器(例如，簧片开关、霍尔效应)提供，该传感器检测安装到车轮(例如，后轮)的磁体。车轮每转一圈，磁体每次经过传感器时，速度传感器通常产生一个脉冲。传感器脉冲之间的时间可用于计算车轮的角速度(例如，车轮每分钟转数(RPM))。可以通过将车轮RPM乘以车轮的周长来计算自行车的速度，并且可以使用所计算的自行车的速度来控制踏板辅助马达。

发明内容

在一个示例中，一种用于自行车的电子部件包括处理器，所述处理器被配置为从第一传感器接收第一数据，所述第一传感器被配置为在至少一个被感测元件旋转通过所述第一传感器的近侧区域时感测围绕自行车车轮设置的所述至少一个感测元件。所述处理器进一步被配置为从第二传感器接收第二数据。第二数据不同于第一数据。所述处理器被配置为：当所述至少一个被感测元件中的被感测元件在所述第一传感器的所述近侧区域内时，基于接收到的第一数据的子集来确定第一速度，并且当所述被感测元件不在所述第一传感器的所述近侧区域内时，基于接收到的第二数据的子集和所述第一速度来确定第二速度。

在一个示例中，第一传感器是自行车车轮速度传感器，并且第二传感器是加速度计。

在一个示例中，处理器还被配置为将所确定的第二自行车速度与预定阈值速度进行比较，并且基于所述比较来控制自行车的辅助马达。

在一个示例中，处理器被配置为基于所述比较来控制自行车的辅助马达包括：处理器被配置为当所确定的第二自行车速度大于预定阈值速度时防止或阻止自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力。

在一个示例中，第一数据包括第一数据点、第二数据点和第三数据点，其分别标识(identify)第一传感器在第一时间点、第二时间点和第三时间点对磁场脉冲的接收。第二时间点在第一时间点之后，并且第三时间点在第二时间点之后。第二数据包括分别在第二时间点和第三时间点之间的多个时间点接收的多个数据点，多个数据点分别表示自行车的加速度。

在一个示例中，接收到的第一数据的子集包括第一数据点和第二数据点。第一速度的确定包括基于在第一时间点接收的第一数据的第一数据点和在第二时间点接收的第一数据的第二数据点来确定第二时间点的第一速度。接收到的第二数据的子集包括由第二传感器在第四时间点接收的第二数据的多个数据点中的数据点。第四时间点处于第二时间点和第三时间点之间。第二速度的确定包括基于所确定的第一速度和由第二传感器在第四时间点接收到的第二数据的数据点来确定第四时间点处的第二速度。

在一个示例中，第一速度的确定还包括确定第二时间点与第一时间点之间的时间段，并且基于所确定的时间段和自行车的车轮的周长来确定第一速度。

在一个示例中，对于由第二传感器在第二时间点和第三时间点之间接收到的第二数据的多个数据点中的每个数据点，处理器还被配置为更新所确定的第二速度。所确定的第二速度的每个相应更新包括基于第二数据的相应数据点确定速度变化，以及计算更新的第二速度。更新的第二速度的计算包括所确定的第二速度和所确定的速度变化之和。对于由第二传感器在第二时间点和第三时间点之间接收到的第二数据的多个数据点中的每个数据点，处理器还被配置为将更新的第二速度与预定阈值速度进行比较，基于更新的第二速度与预定阈值速度的比较来控制自行车的辅助马达，并且将第二速度设置为更新的第二速度。

在一个示例中，速度变化的确定包括对第二数据的相应数据点在第二传感器的采样周期内积分。

在一个示例中，接收到的第一数据的子集是接收到的第一数据的第一子集。处理器还被配置为基于接收到的第一数据的第二子集来更新第一速度。接收到的第一数据的第二子集包括分别在第二时间点和第三时间点接收的第二数据点和第三时间点。处理器还被配置为当被感测元件在第一传感器的近侧区域内时确定第三时间点的第三速度。第三速度的确定包括计算更新的第一速度和更新的第二速度的加权和。

在一个示例中，权重中的对应于更新的第一速度的第一权重和权重中的对应于更新的第二速度的第二权重基于自行车速度是可变的。

在一个示例中，预定阈值速度是第一预定阈值。在第三时间点，处理器还被配置为确定更新的第一速度和更新的第二速度之间的差，将所确定的差与第二预定阈值进行比较，并且基于所确定的差与第二预定阈值的比较，识别(identify)到车轮滑移或车轮锁定。

在一个示例中，处理器被配置为当更新的第一速度大于更新的第二速度并且所确定的差大于第二预定阈值时识别到车轮滑移。

在一个示例中，处理器还被配置为校准接收到的第二数据。接收到的第二数据的校准包括第三数据的识别。第三数据与自行车的取向、自行车的加速度、自行车的位置或它们的任何组合相关。第三数据的源不同于第一传感器和第二传感器。接收到的第二数据的校准包括基于所识别的第三数据来校准接收到的第二数据。

在一个示例中，所识别的第三数据表示自行车的磁航向、由于重力引起的加速度或全球定位系统(GPS)数据。

在一个示例中，一种用于控制自行车的系统包括被配置为以第一采样率生成第一数据的第一传感器。第一数据包括在第一时间点接收的第一数据点和在第二时间点接收的第二数据点。第二时间点在第一时间点之后。第一数据的第一数据点和第二数据点分别识别在第一时间点和第二时间点的磁场脉冲的接收。该系统还包括被配置为以第二采样率生成第二数据的第二传感器。第二采样率大于第一采样率。第二数据包括识别自行车的加速度的数据点。该系统还包括被配置为存储用于自行车的车轮的周向距离的数据的存储器，以及与存储器、第一传感器和第二传感器通信的处理器。处理器被配置为接收第一数据和第二数据，并且确定第一速度。第一速度的确定包括确定第二时间点处的第二数据点的接收与第一时间点处的第一数据点的接收之间的时间段，以及基于所确定的时间段和所存储的车轮的周向距离的数据来确定第一速度。所述处理器还被配置为确定第二速度。第二速度的确定包括确定速度的变化。速度变化的确定包括对数据点的加速度在采样周期内积分。采样周期基于第二采样率。第二速度的确定还包括基于所确定的速度变化和所确定的第一速度来确定第二速度。

在一个示例中，处理器还被配置为将所确定的第二速度与预定阈值速度进行比较，并且基于该比较来控制自行车的辅助马达。

在一个示例中，第一传感器是第一类型的传感器，并且第二传感器是第二类型的传感器。第二类型的传感器不同于第一类型的传感器。

在一个示例中，第一传感器是簧片开关或霍尔效应传感器，并且第二传感器包括加速度计。

在一个示例中，一种用于自行车的控制器包括处理器，该处理器被配置为以第一采样率从第一传感器接收第一数据。第一数据包括标识两个时间点的两个数据点，在这两个数据点，分别由第一传感器接收磁场脉冲。处理器还被配置为以第一采样率从第一传感器接收第一数据。第一数据包括标识两个时间点的两个数据点，在这两个时间点，分别由第一传感器接收磁场脉冲。处理器还被配置为以第二采样率从第二传感器接收第二数据。第二采样率大于第一采样率。第二数据包括识别自行车的加速度的数据点。所述处理器还被配置为：基于所述第一数据的所识别的两个时间点来确定所述自行车的第一速度表示；基于所述第二数据的所识别的加速度来确定所述自行车的第二速度表示；以及基于所确定的第一速度表示和所确定的第二速度表示来确定所述自行车的速度。

附图说明

通过结合附图阅读以下描述，本发明的目的、特征和优点将变得显而易见，其中：

图1示出了具有可以根据本公开的教导控制的部件运动的电动自行车的一个示例的侧视图；

图2是后拨链器的一个示例的侧视图；

图3是机电控制系统的实施例的框图；

图4是操作部件的实施例的框图；

图5是用于自动换档的方法的实施例的流程图；

图6是用于确定自行车的速度的方法的实施例的流程图；

图7是使用自行车的传感器确定的自行车的速度随时间的曲线图与自行车的真实速度随时间的曲线图比较的示例；以及

图8是由自行车的传感器确定的自行车的加速度随时间的曲线图与自行车的真实加速度随时间的曲线图比较的示例。

具体实施方式

提供了一种具有能够独立于曲柄而驱动链环的电动踏板辅助马达的自行车。自行车包括车轮速度传感器和曲柄踏频传感器。车轮速度传感器和曲柄踏频传感器分别测量车轮速度和曲柄踏频(crank cadence)，并且将测量的车轮速度和曲柄踏频提供给电动后拨链器或自行车的控制器。电动后拨链器例如被配置为基于测量的车轮速度和/或测量的曲柄踏频来使自行车的齿轮换档和/或指示电动自行车控制器激活马达超速器(motoroverdrive)。

自行车速度信息(例如，与自行车的地面速度相关的车轮速度传感器数据)通常由安装在自行车的后轮附近的传感器(例如，车轮速度传感器，诸如簧片开关或霍尔效应传感器)提供。传感器检测安装到后轮的磁体。后轮每转一圈，磁体每次经过传感器时，传感器通常产生一个脉冲。

为了在自行车上实施自动变速传动装置(例如，包括后拨链器)，在自动变速传动装置继续变换齿轮的情况下，即使骑乘者未踩踏，也以大于车轮每转一圈采样一次的采样率提供车轮速度的精确测量。可以在后轮上等距地包括更多的反馈磁体以增加采样率。然而，这增加了复杂性和成本。

一个或多个本实施例的控制系统包括例如加速度计和陀螺仪。加速度计和陀螺仪一起形成惯性测量单元(IMU)。控制系统还可以包括处理器，该处理器被配置为通过将低分辨率车轮速度传感器数据(例如，每圈一个脉冲；第一速度)与来自IMU的更高分辨率数据(例如，计算的位置移位和前进方向)组合来计算自行车的速度(例如，地面速度)。处理器周期性地(例如，每个采样间隔，诸如每个微秒)对IMU进行采样，在采样间隔中对每个采样进行积分以更新自行车的速度(例如，第二速度)。每当车轮速度传感器生成事件(例如，检测到磁体)时，处理器基于由车轮速度传感器生成的时间上相继的事件之间的时间间隔来更新第一速度。

在一个实施例中，处理器可以通过将第一速度和第二速度中的每一个乘以相应的缩放常数(scaling constant)，并且将缩放的第一速度和缩放的第二速度相加，将第一速度和第二速度组合成自行车的单个速度值。缩放常数的相应值可以取决于自行车的速度而偏移。例如，在自行车的较高速度下，车轮速度传感器变得更准确并且更频繁地更新，使得基于由IMU生成的数据而确定的第二速度的实用性降低。

例如，自动换档方法的性能使得能够更快地将所确定的车轮速度准确地更新。此外，如果电动自行车以高于速度阈值(例如，25kph)行驶，则法律可能要求电动自行车不向骑乘者提供马达辅助。为了防止高于速度阈值的马达辅助，马达控制系统将具有关于自行车速度的信息。低分辨率车轮速度传感器数据与来自本实施例的IMU的较高分辨率数据的组合提供了对自行车的速度和/或车轮速度的更频繁的确定，并且因此提供了用于自动换档和马达辅助控制的改进的性能。

在阅读本公开时，所公开的自行车部件控制装置的这些和其它目的、特征和优点对于本领域的普通技术人员而言将变得显而易见。在整个附图中，在使用相同的附图标记的情况下，相同的附图标记表示各种公开的示例中的相同或基本上相似的部件。此外，本文公开和描述了具体示例，其利用本公开所公开的方面、特征和部件的特定组合。然而，在本文中未公开或描述的其它实例中，本发明的每一公开方面、特征及/或组件可独立于或以与本发明的其它方面、特征及组件以不同组合使用。

现在转向附图，图1示出了包括车架106、车把108和座椅110的示例性自行车100(例如，电动自行车)。自行车100还包括第一轮或前轮112和第二轮或后轮114。包括前制动器116和/或后制动器118以分别制动前轮112和后轮114。前制动器116和/或后制动器118由至少一个制动致动器120控制。自行车100包括传动系122。图1的传动系122包括经由链条128以可操作的方式联接到后飞轮126的曲柄组件124。曲柄组件包括曲柄臂130和踏板132，以及至少一个链环134，链环134被配置为以可操作的方式与链条128联接，以将施加到曲柄组件124上的力和/或动力传递到链条128。该力和/或动力通过链条128传递到后飞轮126，由此激发力(motivating force)136和/或动力从后飞轮126传递到后轮114。虽然传动系122包括齿轮变换器(例如，图示实施例中的后拨链器102)，但是诸如内部齿轮毂、齿轮箱和/或无级变速器的其它变速器可以应用于自行车100。

传动系122还可包括动力辅助装置140。骑乘者使用踏板132和曲柄臂130将踏板扭矩施加到曲柄组件124。动力辅助装置140被配置为辅助后轮114的旋转。在所示实施例中，动力辅助装置140被配置为经由与曲柄组件124的连接来辅助后轮114的旋转。动力辅助装置140包括由远程电源142供电的动力辅助马达141。

链条128可以使用诸如后拨链器102的齿轮更换器在后飞轮126的各个链轮之间移动，如图1所示。后拨链器102例如是由指示自行车操作者或骑乘者已经致动的换档命令的信号来控制的电动齿轮变换器。电动后拨链器102可替代地由集成电源或远程电源142使用导电连接器或电缆144供电。电力从远程电源142通过电缆144提供到被联接到后拨链器102的中间电力连接器104。使用可由骑乘者手动操作的电动致动器148来实现换档命令。指示换档命令的信号可以使用有线和/或无线通信技术传送到电动后拨链器102。

参考图2，后拨链器102附接到自行车车架106并且定位在后飞轮126旁边。链条128仅以虚线示意性地示出。电动或机电后拨链器102包括基座构件150(例如，“b-转向节”)、外连杆152和内连杆154。基座构件150以常规方式可附接到自行车车架106。内连杆154例如通过连杆销枢转地附接到基座构件150。可移动构件或组件156(例如，“p关节”)在与基座构件150相对的一端处枢转地连接到外连杆152和内连杆154，以允许可移动组件156相对于基座构件150移位。

后拨链器102还可被配置为与诸如可移除电池的集成电源158一起工作。在图1和图2所示的示例中，集成电源或电池158附接到后拨链器102。集成电源158可以为例如用于使后拨链器102换档的后拨链器102的马达供电。

如图1所示，通过换档致动器或电动致动器148，自行车100还具有车把安装的用户界面。上述所有电动部件和/或其它电动部件可以连接到远程电源或远程电池142。另外，电动自行车中央控制系统或控制器与这些电动部件中的每一个之间的所有通信通过有线或无线通信来实现。可以存在具有从中央控制器到每个部件的单独电线的离散控制，或者系统可以使用被设计为允许微控制器和装置在应用中彼此通信的控制器局域网(“CAN”)总线。

虽然所示的自行车100是山地自行车并且可以包括悬架部件，诸如减震前叉，但是本文公开的实施例可以利用其它类型的自行车来实施，例如公路自行车。自行车100的前向和/或前向取向由图1中的箭头“A”的方向指示。因此，自行车的向前运动方向由箭头A的方向指示。

电动自行车中央控制系统或控制器可以由与远程电源142相同的壳体支撑。电动自行车控制器可以控制从远程电源142到自行车100上的部件(例如动力辅助装置140)的电力(power)。电动自行车控制器可以控制到自行车100上的其它和/或不同部件的电力。电动自行车控制器可以从自行车100上的部件(例如，拨链器102、悬架系统和/或座杆组件)发送信号(例如，指令)和/或从自行车100上的部件接收数据(例如，指令和/或传感器数据)，以致动和/或控制自行车100的部件。

在其它实施例中，电动自行车控制器可以位于自行车100上的其它位置(例如，安装在车把上)，或者替代地，可以分布在自行车100的各种部件之间，其中通信链路的布线适应必要的信号和电力路径。电动自行车控制器还可以位于自行车100之外，诸如例如骑乘者的手腕上或运动衫口袋中。该通信链路可以包括导线，或者是无线的，或者可以是它们的组合。在一个示例中，电动自行车控制器可以与后拨链器102集成以在部件之间传送控制命令。电动自行车控制器可以包括处理器、通信装置(例如，无线通信装置)、存储器和一个或多个通信接口。

在一个示例中，拨链器的控制器和/或电动自行车控制器无线地致动拨链器102的马达模块和/或辅助马达，并且操作拨链器102以执行档位改变和档位选择。另外地或替代地，变速器的控制器和/或电动自行车控制器可以被配置为控制前齿轮变换器的换档。

自行车100可以包括一个或多个传感器。例如，一个或多个传感器包括车轮速度传感器160，其被配置为基于感测被定位在例如自行车100的后轮114上的感测元件162(例如，磁体)来确定车轮速度。一个或多个传感器还可以包括例如惯性测量单元(IMU)164作为例如电动自行车控制器的一部分。

图3示出了例如用于自行车100的控制系统300(例如，机电控制系统)的示例。控制系统300包括电动自行车控制器302、动力辅助装置140、后拨链器102和一个或多个传感器。动力辅助装置140例如是辅助马达。

一个或多个传感器包括例如踏板速度传感器304、车轮速度传感器306(例如，车轮速度传感器160)和IMU 308(例如，IMU 164)。例如，踏板速度传感器304测量至少一个曲柄臂130的旋转速度，车轮速度传感器306测量后轮114、前轮112中的至少一个的旋转速度，并且IMU 308测量加速度和角速度。在一个实施例中，一个或多个传感器可以包括至少两个车轮速度传感器306，一个用于前轮112，一个用于后轮114。

踏板速度传感器304、车轮速度传感器306和IMU 308可以是任何数量的不同类型的传感器。例如，踏板速度传感器304和车轮速度传感器306可以是组合的速度和踏频传感器。速度和踏频传感器可以包括附接到前轮112或后轮114的辐条的辐条磁体和/或附接到曲柄臂130中的一个的踏频磁体，以及附接到自行车100的车架106的传感器(例如，霍尔效应传感器)。附接到自行车的车架106的传感器被配置为分别基于经过附接到车架106的传感器的踏频磁体和/或辐条磁体来识别和计数一个曲柄臂130和/或前轮112或后轮114的旋转。IMU 308可以包括例如一个或多个加速度计和陀螺仪的组合。IMU 308可以与电动自行车控制器302一起被容纳或与电动自行车控制器302分开地被容纳。

控制系统300可以包括更多、更少和/或不同的传感器。例如，一个或多个传感器可以包括测量曲柄组件124上的扭矩和/或辅助马达140的输出轴上的扭矩的扭矩传感器。可以提供任何数量的不同类型的扭矩传感器。例如，扭矩传感器可以包括磁弹性扭矩传感器、应变仪、SAW装置和/或其它类型的扭矩传感器。在一个实施例中，扭矩传感器是测量通过辅助马达140的电流的电流传感器。辅助马达140消耗的电流量与辅助马达140施加到自行车100的传动系的扭矩成比例。

如图3的实施例中所示，动力辅助装置140、后拨链器102和一个或多个传感器(例如，踏板速度传感器304、车轮速度传感器306和IMU 308)可以与电动自行车控制器302直接通信。替代地或附加地，控制系统300的至少一些部件可以与电动自行车控制器302间接通信。例如，车轮速度传感器306、踏板速度传感器304和/或IMU 308可以与后拨链器102直接通信并且经由后拨链器102与电动自行车控制器302间接通信。在一个实施例中，至少后拨链器102和电动自行车控制器302中的每一个与例如踏板速度传感器304、车轮速度传感器306和IMU 308的所有传感器直接通信。控制系统300的其它和/或不同部件可以与一个或多个传感器(例如，动力辅助装置140)的所有传感器直接通信。控制系统300的部件之间的通信可以是有线通信和/或无线通信。

控制系统300的部件之间的每个通信链路310可以在两个方向上。换句话说，控制系统300的部件之间的直接通信中的数据流可以在两个方向上。例如，车轮速度传感器306可以从电动自行车控制器302或后拨链器102接收信号(例如，关于何时测量旋转速度)并且将测量的旋转速度返回到电动自行车控制器302或后拨链器102。

图4是操作部件400的框图。操作部件400可以是先前描述的电子部件中的一个或多个或者是其一部分，例如后拨链器102、电动自行车控制器302和前齿轮变换器。操作部件400还可以是另一部件，诸如动力辅助装置140、内部齿轮箱部件、悬架或可调节悬架部件或可调节座椅部件。可以提供多个操作部件400。

操作部件400设置有操作单元402，操作单元402可以是电路板或替代配置。操作单元402包括操作处理器404、操作存储器406、操作用户界面408、操作电源410、操作通信接口412和操作设备接口414。在一个实施例中，操作通信接口412与操作通信设备416通信，操作设备接口414与操作设备418通信。可以提供附加的、不同的或更少的部件。例如，可以省略操作用户界面408。

操作处理器404的结构、连接和功能可以表示后拨链器102、前拨链器、电动自行车控制器302或另一部件中的那些。操作处理器404可以包括通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、模拟电路、数字电路、其组合或其它现在已知或以后开发的处理器。操作处理器404可以是单个设备或设备的组合，诸如通过共享或并行处理。

操作存储器406可以是易失性存储器或非易失性存储器。操作存储器406可以包括ROM、RAM、闪存、EEPROM或其它类型的存储器中的一个或多个。操作存储器406可以从操作部件400(诸如SD存储卡)移除。在特定的非限制性示例性实施例中，计算机可读介质可以包括固态存储器，诸如存储卡或容纳一个或多个非易失性只读存储器的其它封装。此外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其它易失性可重写存储器。另外，计算机可读介质可以包括磁光或光介质，诸如盘或磁带或其它存储设备。因此，本公开被认为包括计算机可读介质和其它等同物和后继介质中的任何一个或多个，其中可以存储数据或指令。

操作存储器406是非暂时性计算机可读介质，并且被描述为单个介质。然而，术语“计算机可读介质”包括可操作以存储一组或多组指令和其它数据的单个介质或多个介质，诸如集中式或分布式存储器结构和/或相关联的高速缓存。术语“计算机可读介质”还应当包括能够存储、编码或携带用于由处理器执行或使计算机系统执行本文公开的方法或操作中的任何一个或多个的指令集的任何介质。

操作电源410是便携式电源，其可以存储在操作部件400内部或存储在操作部件400外部并且通过导电线缆传送到操作部件。操作电源410可涉及电功率的产生，例如使用机械功率发生器、燃料电池装置、光伏电池、压电或其它发电装置。操作电源410可以包括电池，诸如由将存储的化学能转换成电能的两个或更多个电化学电池组成的设备。操作电源410可以包括多个电池或其它电力提供设备的组合。可以使用专门装配或配置的电池类型或标准电池类型。

在操作部件400是后拨链器102的示例中，操作电源410可以存储在操作部件400的内部。在操作部件400是电动自行车控制器302的示例中，操作电源410可以存储在操作部件400的内部或外部。例如，电动自行车控制器302可以被支撑在图1的远程电源142的壳体内。

操作设备接口414提供自行车100的部件的操作。例如，操作设备接口414可以从操作电源410传输电力以在操作设备418中产生运动。在各种实施例中，操作设备接口414发送电力以控制辅助马达140、后拨链器102的马达、前拨链器的马达或其任何组合的运动。在一个实施例中，操作部件400是电动自行车控制器302，并且操作设备接口414发送电力以控制动力辅助装置140的运动。操作设备接口414包括可操作以控制操作设备418的有线传导信号和/或数据通信电路。

操作用户界面408可以是一个或多个按钮、小键盘、键盘、鼠标、触笔、轨迹球、摇臂开关、触摸板、语音识别电路或用于在用户与操作部件400之间传送数据的其它设备或部件。操作用户界面408可以是触摸屏，其可以是电容性的或电阻性的。操作用户界面408可以包括LCD面板、LED、LED屏幕、TFT屏幕或另一类型的显示器。操作用户界面408还可以包括音频能力或扬声器。

操作通信接口412被配置为利用操作通信设备416接收数据，诸如测量数据(例如，旋转曲柄速度、旋转车轮速度、自行车速度和/或扭矩)、预期信号、操作信号和/或来自自行车部件(例如，踏板速度传感器304、车轮速度传感器306、IMU 308、扭矩传感器和/或电动自行车控制器302)的其它信号。在一个实施例中，操作部件400包括分别与多于一个操作通信设备416通信的多于一个操作通信接口412。操作通信接口412还可以被配置为发送诸如状态信号(例如，温度传感器信号)的数据以供例如电动自行车控制器302接收。操作通信接口412使用任何可操作的连接来传送数据。可操作连接可以是其中可以发送和/或接收信号、物理通信和/或逻辑通信的连接。可操作连接可以包括物理接口、电接口和/或数据接口。一个或多个操作通信接口可以以任何现在已知或以后开发的格式提供通过操作通信设备416的无线通信。尽管本说明书描述了可以参考特定标准和协议在特定实施例中实现的组件和功能，但是本发明不限于这样的标准和协议。例如，用于互联网和其它分组交换网络传输的标准(例如，TCP/IP、UDP/IP、HTML、HTTP、HTTPS)代表技术状态的示例。这些标准由具有基本相同功能的更快或更高效的等同物周期性地取代。因此，具有与本文公开的那些相同或相似功能的替换标准和协议被认为是其等同物。

根据本公开的各种实施例，本文描述的方法可以用可由计算机系统执行的软件程序来实现，诸如控制系统300的部件(例如，电动自行车控制器302和后拨链器102)和/或自行车100上和/或由用户穿戴的其它部件。此外，在示例性、非限制性实施例中，实现方式可以包括分布式处理、组件/对象分布式处理和并行处理。备选地，虚拟计算机系统处理可以被构造为实现如本文所述的方法或功能中的一个或多个。

计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且计算机程序可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程或适用于计算环境中的其它单元。计算机程序不一定对应于文件系统中的文件。程序可以存储在文件的一部分中，该文件保存其它程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)、专用于所讨论的程序的单个文件中或多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上或在位于一个站点处或分布在多个站点上并且通过通信网络互连的多个计算机上执行。

本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能的一个或多个可编程处理器来执行。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路(例如，FPGA或ASIC)执行，并且该装置也可以被实现为专用逻辑电路(例如，FPGA或ASIC)。

如在本申请中所使用的，术语“电路系统”或“电路”指代以下所有：(a)仅硬件电路实现方式(诸如仅以模拟和/或数字电路系统实现)和(b)电路和软件(和/或固件)的组合，诸如(适用于)：(i)(一个或多个)处理器的组合或(ii)(一个或多个)处理器/软件(包括(一个或多个)数字信号处理器)、软件和(一个或多个)存储器的组合，它们一起工作以使得装置(诸如移动电话或服务器)执行各种功能，和(c)电路，诸如微处理器或微处理器的一部分，其要求软件或固件用于操作，即使软件或固件不是物理存在的。

“电路系统”的这种定义适用于本申请中的该项目的所有用途，包括在任何权利要求中。作为另一示例，如在本申请中所使用的，术语“电路系统”还将涵盖仅处理器(或多个处理器)或处理器的一部分及其(或其)随附软件和/或固件以及其它电子组件的实现。术语“电路系统”还将覆盖，例如并且如果适用于特定的权利要求元件、用于移动计算设备的基带集成电路、或应用处理器集成电路或服务器、蜂窝网络设备或其它网络设备中的类似集成电路。

适合于执行计算机程序的处理器例如包括通用和专用微处理器以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还包括或可操作地联接以从一个或多个大容量存储装置接收数据或将数据传送到一个或多个大容量存储装置，该大容量存储装置用于存储数据(例如，磁性、磁光盘或光盘)。然而，计算机不需要具有这样的设备。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，例如移动电话、个人数字助理(“PDA”)、移动音频播放器、全球定位系统(“GPS”)接收机、控制单元、后拨链器或前齿轮变换器，仅举几例。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，例如包括：半导体存储器设备(例如，EPROM、EEPROM和闪存设备)；磁盘(例如，内部硬盘或可移动盘)；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。

操作通信设备416提供从操作部件400到自行车100的另一部件或诸如移动电话或其它计算装置的外部装置的数据和/或信号通信。操作通信设备使用任何可操作的连接来传送数据。可操作连接可以是其中可以发送和/或接收信号、物理通信和/或逻辑通信的连接。可操作连接可以包括物理接口、电接口和/或数据接口。控制通信设备可以被配置为无线地通信，并且因此包括一个或多个天线。控制通信设备以任何现在已知或以后开发的格式提供无线通信。

还可以提供控制天线。控制天线可以是多个控制天线。操作部件400可以包括具有操作部件400的PCB的电路系统的天线；然而，附加天线也可以包括在电路系统中。控制天线可以与自行车100的另一部件集成，或者可以是独立部件。例如，控制天线可以被集成作为电动自行车控制器302的一部分和/或作为后拨链器102的一部分。

拨链器102可以允许配置可以由控制单元(例如，电动自行车控制器302或自行车100上或外部的另一控制器)在它们之间切换的多个骑乘模式(ride mode)。控制单元可以基于用户输入(例如，经由电动致动器148或另一接口)或基于感测到的状况自动地切换骑乘模式。在每种模式中，可以调整骑乘模式的各种特性。例如，可以调整齿轮滞后、在没有踩踏的情况下换档到的最小齿轮、和/或其它特性。

图5是用于例如自行车100的部件的机电控制的方法500的实施例的流程图。该流程图还示出了用于在自行车100上发送和接收无线信号的方法。如以下章节中所呈现的，可以使用先前附图中指示的部件的任何组合来执行动作。例如，以下动作可以由控制系统300的至少一些部件以及附加或其它部件执行。在实施例中，动作可以由例如后拨链器102、电动自行车控制器302、动力辅助装置140、一个或多个传感器或其任何组合来执行。可以提供附加的、不同的或更少的动作。以所示的顺序或以其它顺序执行这些动作。可以重复这些动作。

在动作502中，处理器启动自行车的模式(例如，全自动模式)。在全自动模式中，拨链器(例如，拨链器102)在没有用户输入的情况下移位，以保持档位，该档位导致基于当前车轮速度的骑乘者踏频接近于限定的目标。处理器可以基于用户输入或基于感测的骑行条件自动地启动全自动模式。在一个实施例中，处理器是拨链器的处理器，并且基于来自接收用户输入或识别感测到的骑行条件的另一处理器(例如，电动自行车控制器302)的指令来启动全自动模式。

在动作504中，处理器从传感器(例如，诸如车轮速度传感器306的车轮速度传感器)接收表示车轮速度的数据。车轮速度传感器连续地或以间隔(例如，基于车轮的旋转速度的可变间隔)测量车轮的旋转速度。表示车轮速度的接收到的数据可以用于自行车的前轮和/或自行车的后轮。表示车轮速度的数据可以是旋转速度值(例如，以每分钟转数(RPM)计)。

在动作506中，处理器从传感器(例如，踏板速度传感器或曲柄踏频传感器；踏板速度传感器304)接收表示踏频速度的数据。踏板速度传感器连续地或以间隔(例如，基于曲柄臂的旋转速度的可变间隔)测量曲柄臂(行车的踏板被附接到该曲柄臂)的旋转速度。表示踏频速度的数据可以是旋转速度值(例如，以RPM为单位)。

在动作508中，处理器将表示在动作506中接收到的踏频速度(例如，当前踏频速度)的数据与目标踏频速度进行比较。目标踏频速度可以是用户定义的。例如，自行车可以包括安装在自行车的车把上的一个或多个控制装置(例如，两个控制按钮)。两个控制按钮可以与例如控制器(例如，电动自行车控制器302)和/或自行车上的其它部件通信(例如，无线通信和/或有线通信)。两个控制按钮中的一个可以生成指示当按下时增加目标踏频速度的信号，并且两个控制按钮中的另一个可以生成指示当按压时减小目标踏频速度的信号。例如，两个控制按钮中的任一个的单次按压使目标踏频速度(例如，设定点)递增或递减可配置数量的RPM。在一个实施例中，设定点在功能上实际的预定界限(例如，60RPM-120RPM)内是可调整的。

在一个实施例中，控制后拨链器升档和降档动作的变速器按钮可以是双用途的，以控制自动换档目标踏频的设定点。如果变速器按钮被按下小于预定量的时间(例如，小于300毫秒)，则升档和降档按钮可以分别触发后拨链器的升档和降档动作。如果变速器按钮被按下并保持长于预定量的时间(例如，长按)，则长按可被认为是设定点调整命令并且可递增或递减目标踏频。

每次设定点调整可以仅少量(例如，1RPM)修改目标踏频以实现精确调整。在一个实施例中，为了快速地对目标踏频进行大的调整，可以在长按之后进行一次或多次较短的按压(例如，小于300毫秒)。只要每个较短按压在先前按压之后的某个阈值时间(例如，800毫秒)内发生，则较短按压可每次引起对设定点的额外递增或递减。

与处理器通信的存储器(例如，拨链器102的存储器或电动自行车控制器302的存储器)存储传动比表格和升档/降档表格。当骑乘者调整设定点时，处理器基于调整的设定点重新计算传动比表和升档/降档表。如果在设定点调节时最接近的传动比改变，则拨链器立即换档，忽略在升档/降档表格中嵌入(build in)的滞后。

在一个实施例中，通过系统控制界面(例如，电动自行车系统控制界面)来配置设定点调整。系统控制界面能够显示当前设定点并且直接调整后拨链器上的设定点。在另一实施例中，设定点调整经由与后拨链器直接通信的移动设备应用来执行。

在动作510中，处理器基于动作506的比较来确定在动作506中接收到的当前踏频速度是否相对于目标踏频速度处于一范围内(例如，在3RPM内)。如果当前踏频速度在该范围内，则该方法返回到动作504。如果当前踏频速度在该范围之外，则该方法移动到动作512。

在动作512中，处理器将当前车轮速度与预定最小车轮速度进行比较。例如，处理器计算当前车轮速度和预定最小车轮速度之间的差。预定最小车轮速度表示例如功能性最小旋转车轮速度。

在动作514中，处理器基于动作512中的比较来确定当前车轮速度是否大于或小于预定最小车轮速度。如果处理器确定当前车轮速度小于预定最小车轮速度，则不发起换档，并且该方法返回到动作504。如果处理器确定当前车轮速度大于预定最小车轮速度，则方法移动到动作516。

在动作516中，处理器确定曲柄臂是否正在旋转。例如，处理器基于在动作506处接收到的当前踏频速度来确定曲柄臂是否正在旋转。如果当前踏频速度大于零，则该方法移动到动作518。如果当前踏频速度等于零或大约为零(例如，小于或等于1RPM)，则该方法移动到动作520。

在动作518中，处理器指示马达(例如，拨链器的马达或辅助马达140)致动并换档以保持档位，该档位导致骑乘者踏频接近(例如，在上述范围内)在动作508中所识别的目标踏频速度。在动作518之后，该方法返回到动作504。

当执行自动换档时，拨链器可以基于当前车轮速度、当前轮齿、当前骑乘者踏频或一些其它参数来调整换档之间的最小定时，以便在尝试下一个换档之前完成每个换档。该定时被优化以允许尽可能快地移位/换档而不引起移位/换档故障。

在动作520中，处理器例如指示辅助马达运行一段时间，以允许链条从目标齿轮(例如，利用变速器的马达)脱轨(derail)。在动作520之后，该方法返回到动作504。

在没有使用者蹬踏以使马达加速或保持自行车速度的情况下，辅助马达不运行。如果当前车轮速度准确，则这不是困难的。然而，车轮速度传感器可能仅在车轮每转一圈时更新当前车轮速度。在快速减速事件期间，在车轮速度传感器已经报告速度变化之前，自行车的速度可能下降到低于辅助马达的速度。而且，例如，自动换档方法的性能提高了当前车轮速度可以被准确地更新的速度。当车轮完全停止时，磁体不会再次经过霍尔效应传感器或簧片开关，因此更新速度的时间变为无穷大。此外，如果电动自行车行驶高于速度阈值(例如，25kph)，则法律可能要求电动自行车不向骑乘者提供马达辅助。为了防止高于速度阈值的马达辅助，马达控制系统将具有比由车轮速度传感器提供的更多的关于自行车的速度的信息。

如以上所讨论的，可以用于对方法的输入的一些车轮速度传感器使用安装在车轮上的单个磁体和安装到框架的单个簧片开关或霍尔效应传感器。当车轮旋转时，每转一圈，磁体都通过霍尔效应传感器或簧片开关，产生由处理器读取的信号。这些传感器系统使用簧片开关或霍尔效应传感器的激活之间的时间来测量车轮角速度。随着车轮减速，霍尔或簧片事件之间的时间段增加。当发生传感器事件时，仅更新由微处理器计算的旋转速度。如下文参考图6所讨论的，自行车的IMU(例如，IMU 308)的加速度计可以用于补充车轮速度传感器数据。

图6是用于自行车(例如，自行车100)的部件的机电控制的方法600的实施例的流程图。该流程图还示出了用于在自行车上发送和接收无线信号的方法。如以下章节中所呈现的，可以使用先前附图中指示的部件的任何组合来执行动作。例如，以下动作可以由控制系统300的至少一些部件以及附加或其它部件执行。在实施例中，动作可以由例如后拨链器102、电动自行车控制器302、动力辅助装置140、一个或多个传感器或其任何组合来执行。可以提供附加的、不同的或更少的动作。这些动作以所示的顺序或以其它顺序执行。这些动作可以重复。

在动作602中，处理器识别最近确定的自行车速度(例如，最后自行车速度)。在一个实施例中，当自行车从静止位置开始运动时，方法600开始。因此，当方法600开始时，最后的自行车速度可以被设置为零。处理器可以识别自行车何时开始运动，并且因此，当执行方法600时，基于由自行车的一个或多个传感器(例如，踏板速度传感器304、车轮速度传感器306和/或IMU 308)生成的数据。

在一个实施例中，处理器不执行方法600，直到处理器基于来自第一传感器的数据(例如，第一数据)确定初始速度(例如，第一计算的“最后自行车速度”)。第一传感器可以是车轮速度传感器(例如，车轮速度传感器306)，诸如例如安装到自行车车架的簧片开关或霍尔效应传感器。第一传感器可以安装在自行车的任何数量的不同部分上或安装在自行车的任何数量的不同部分中，包括例如车架的链撑(chain stay)、车架的叉端(例如，勾爪)处或自行车的驱动单元(例如，动力辅助装置140)中。

当至少一个被感测元件旋转通过第一传感器的近侧区域时，第一传感器可以被配置为感测围绕例如自行车的自行车车轮(例如，前轮，诸如前轮112，和/或后轮，诸如后轮114)设置的至少一个被感测元件。第一传感器的近侧区域可以是被感测元件可由第一传感器检测到的区域。

至少一个感测元件包括附接到自行车车轮的一个或多个磁体。在一个实施例中，至少一个感测元件包括在自行车车轮的径向位置处附接到自行车车轮的单个磁体，该单个磁体经过第一传感器的近侧区域(例如，使得当单个磁体随着自行车车轮的旋转经过第一传感器时，单个磁体相对于第一传感器居中)。在另一实施例中，至少一个被感测元件包括附接到自行车的两个或更多个磁体，使得两个或更多个磁体周向等距地间隔开。两个或更多个磁体可以在自行车车轮的多个径向位置处分别附接到自行车车轮，其穿过第一传感器的近侧区域。

每当第一传感器检测到第一传感器周围(例如，在近侧区域内)的磁通量密度高于预定阈值时，第一传感器生成信号(例如，脉冲；诸如霍尔电压的输出电压)。换句话说，由第一传感器生成的信号识别第一传感器对于磁场脉冲的接收。设置预定阈值，使得每当自行车车轮上的磁体穿过第一传感器的近侧区域时，由第一传感器检测到的磁体的磁通量密度使得第一传感器生成信号。

由第一传感器生成输出电压可以被认为是车轮速度事件。处理器可以不启动方法600，直到处理器识别到两个车轮速度事件并且能够确定初始速度(例如，第一计算的“最后自行车速度”)。每当第一传感器生成例如输出电压时，第一传感器可以将相应输出电压和/或第一数据的数据点传输到处理器，该数据点识别何时由第一传感器生成相应输出电压。替代地或附加地，处理器可以对第一传感器进行监测或采样，并且识别何时由第一传感器生成相应的输出电压。例如，处理器可以生成第一数据的数据点，该数据点标识何时(例如，经由电动自行车控制器302的时钟)由第一传感器生成相应输出电压。

作为示例，在两个车轮速度事件之后(例如，在自行车开始从静止位置移动之后)，第一数据包括第一数据点和第二数据点，第一数据点和第二数据点分别识别第一传感器在第一时间点和第二时间点对磁场脉冲的接收。第二时间点在第一时间点之后。当第一传感器随着识别的车轮速度事件生成输出电压(例如，至少一个磁体旋转通过第一传感器的近侧区域)，与处理器通信的存储器(例如，电动自行车控制器302的存储器)可以存储第一数据(例如，在车轮速度事件发生的时间)。处理器可以识别第一数据的相应子集(例如，分别表示由第一传感器生成第一输出电压和第二输出电压时的第一时间点和第二时间点的第一数据点和第二数据点)以用于具有每个新识别的车轮速度事件的车轮速度计算。

存储器可以存储自行车车轮在车轮速度事件(例如，每个磁体的车轮圆周位(wheel circumference))之间的周向距离。例如，在单个磁体附接到自行车车轮的实施例中，存储器可以存储自行车车轮的圆周长。在两个或更多个磁体附接到自行车车轮的实施例中，存储器可以存储与附接到自行车车轮的磁体的数量相对应的自行车车轮的圆周长的部分(例如，对于两个磁体附接到自行车车轮的实施例，为圆周长的一半；对于三个磁体附接到自行车车轮的实施例，为圆周长的三分之一)。存储在存储器中的周向距离表示自行车在车轮速度事件之间行进的距离。

处理器可以确定两个车轮速度事件(例如，对应于第一数据的第一数据点和第二数据点)之间的时间段。换句话说，处理器可以确定第一时间点和第二时间点之间的时间段。处理器可以基于存储在存储器中的周向距离和两个车轮速度事件之间的所确定的时间段来确定初始速度。例如，处理器可以通过将存储在存储器中的周向距离除以两个车轮速度事件之间的所确定的时间段来计算初始速度。这样的计算的初始速度表示自行车的第一速度(例如，当至少一个磁体在第一传感器的近侧区域内时确定)。

在动作604中，处理器从自行车的第二传感器识别第二数据。在一个实施例中，第二传感器包括加速度计(例如，作为IMU 308的一部分)。可以由加速度计生成的第二数据不同于第一数据。例如，第二数据包括分别表示多个时间点处的加速度(例如，沿着三个轴和/或从沿着三个轴的加速度确定的合成加速度)的多个数据点。第二传感器的采样率(例如，第二采样率)可以大于第一传感器的采样率(例如，第一采样率)，使得第二数据包括比第一数据更多的数据点。换句话说，第二传感器具有比第一传感器更大的分辨率。第一采样率可以是可变的，因为第一采样率取决于自行车行驶的速度。

第二传感器可以以第二采样率将第二数据发送到处理器。替代地或另外地，第二传感器可以将第二数据存储在存储器中，并且处理器可以识别存储器内的第二数据。在一个实施例中，处理器可以以第二采样率对第二传感器进行监测或采样。

对于第二数据的当前数据点，处理器可能必须在动作602之后等待一段时间(例如，基于第二采样率的采样周期)。例如，处理器可以接收第二数据的当前数据点，其表示例如在第三时间点时自行车的当前加速度(例如，根据加速度计；当前合成加速计(currentresultant accelerometer))。第三时间点可以在第二时间点之后(例如，第二时间点之后的采样周期)。

在一个实施例中，处理器可以过滤由处理器识别的第二数据中的一些或全部。处理器可使用带通滤波器、高通滤波器、低通滤波器、一或多个其它滤波器或其任何组合来过滤第二数据。

在动作606中，处理器基于所识别的第二数据的子集和在动作602中确定的初始速度(例如，最后自行车速度)来确定自行车的更新速度(例如，第二速度)。所识别的第二数据的子集可以是或包括例如第二数据的当前数据点(例如，表示自行车在第三时间点的当前加速度)。

例如，通过组合IMU的加速度计和陀螺仪的测量来跟踪空间中的对象(例如，自行车)的技术被称为航位推算(dead reconning)或惯性导航。为了执行惯性导航，第二传感器的加速度计的输出(例如，沿着三个轴的加速度；第二数据的当前数据点)例如可以被双重积分以跟踪位置移位，并且陀螺仪的输出被单次积分(single integrate)到航向。第二传感器的第二采样率可导致对应于对象(例如，自行车)通过空间的路径的向量链。处理器可以执行惯性导航或者可以仅将第二传感器的加速度计的输出(例如，第二数据的当前数据点)积分一次以确定速度的变化。

处理器可以从第二传感器接收合成加速度或基于例如沿着第二数据的当前数据点的三个轴的加速度来确定合成加速度。例如，处理器可以基于沿着第二数据的当前数据点的三个轴的加速度的平方和的平方根来确定合成加速度。在一个实施例中，处理器确定沿着航向的合成加速度的一部分(例如，如通过对第二传感器的陀螺仪的输出进行积分所确定的)，并且所确定的合成加速度的部分用于下面的计算。

处理器可以基于采样周期和合成加速度的乘积与在动作602中确定的初始速度的相加来确定更新速度(例如，第二速度)。换句话说，处理器基于第二数据的子集确定速度变化，使得可以比使用仅由第一传感器生成的第一数据提供的更频繁地确定自行车的地面速度。由第一传感器提供(例如，当至少一个磁体在第一传感器的近侧区域内时生成的)的低分辨率车轮速度传感器数据(例如，每转一圈一个脉冲)利用脉冲之间(例如，当至少一个磁体在第一传感器的近侧区域之外时)来自IMU的数据补充。

在动作608中，处理器确定是否已经发生新的车轮速度事件。例如，处理器识别是否已经接收到识别新的车轮速度事件的第一数据，识别是否已经在存储器中保存识别新的车轮速度事件的第一数据，和/或对第一传感器进行采样以确定是否已经发生新的车轮速度事件。当处理器确定尚未发生新的车轮速度事件(例如，未识别到新的第一数据)时，方法600移动到动作610。当处理器确定已经发生新的车轮速度事件(例如，识别到新的第一数据)时，方法600移动到动作612。

在动作610中，处理器可以基于在动作606中确定的更新的速度来控制自行车的辅助马达和/或拨链器(例如，后拨链器102)。处理器可以根据图5的方法500或另一控制方法基于在动作606中确定的更新的速度来控制辅助马达和/或拨链器。例如，处理器可以基于在动作606中确定的自行车的更新的速度来计算更新的车轮速度(例如，将自行车的更新的速度除以自行车车轮的圆周长)并且根据图5的方法500基于更新的车轮速度控制辅助马达和/或拨链器。

在一个实施例中，处理器将在动作606中确定的自行车的更新速度与预定阈值速度(例如，第一预定阈值速度)进行比较。预定阈值速度可以存储在存储器中并且可以表示自行车将要移动的最大速度。处理器可以基于在动作606中确定的更新速度与预定阈值速度的比较来控制自行车的辅助马达。例如，当基于比较，在动作606中确定的更新速度大于预定阈值速度时，处理器可以被配置为阻止或停止自行车的辅助马达向自行车的传动系(例如，传动系122)提供动力。通过使用来自第二传感器的第二数据来更新由第一传感器识别的脉冲之间的自行车的速度，即使当至少一个磁体在第一传感器的近侧区域之外时，处理器也可以防止自行车超过最大速度。

在动作610之后，方法600返回到动作604，并且处理器等待第二数据的下一数据点(例如，由加速度计根据第二采样率进行的下一测量；第二数据的当前数据点)。当方法600返回到动作604时，在动作606中确定的更新速度成为至少动作604至608被重复时的最后确定的速度。

在动作612中，处理器识别第一数据的最近生成的数据点(例如，第三数据点)。例如，处理器从第一传感器接收最近生成的数据点，识别存储器内的最近生成的数据点，和/或对第一传感器进行采样并识别最近生成的数据点。在动作608中识别的新的车轮速度事件是第三车轮速度事件的一个示例中，第一数据还包括第三数据点(例如，最近生成的数据点)，该第三数据点识别到第一传感器在第三时间点对磁场脉冲的接收。第三时间点在第二时间点之后。动作604至608可以在第二时间点和第三时间点之间重复多次，使得自行车的速度被更新多次。换句话说，第二速度的确定被重复多次。

在动作614中，处理器可以识别第一数据的新子集，其包括第一数据的最近生成的数据点(例如，包括表示第二时间点和第三时间点的第二数据点和第三数据点，在该第二时间点和第三时间点分别由第一传感器生成第二输出电压和第三输出电压)，并且基于第一数据的新子集来确定新的第一速度(例如，更新第一速度)。例如，处理器可以确定两个最近的车轮速度事件(例如，对应于第一数据的第二数据点和第三数据点)之间的时间段。换句话说，处理器可以确定第二时间点和第三时间点之间的时间段，并且基于存储在存储器中的周向距离和确定的第二时间点和第三时间点之间的时间段来确定更新的第一速度。例如，处理器可以通过将周向距离除以第二时间点和第三时间点之间的确定的时间段来计算更新的第一速度。

在动作616中，处理器可以基于在动作614中确定的更新的第一速度和在动作606中确定的更新的第二速度(例如，在动作606中最近确定的第二速度)来确定第三速度。当例如至少一个磁体在第一传感器的近侧区域内时，处理器可以确定第三速度。处理器可以基于例如在动作614中确定的更新的第一速度和在动作606中确定的更新的第二速度的加权和来确定第三速度。例如，通过将第一速度和第二速度中的每一个乘以相应的缩放常数，并且对结果值求和，将第一速度和第二速度合并成单个值。在一个实施例中，使用卡尔曼滤波器方法合并第一速度和第二速度，但是可以使用其它合并方法。

缩放常数加起来达到值为1并且可以具有任何数量的值。例如，与第一速度相关联(例如，仅基于来自第一传感器的数据确定)的第一缩放常数可以是0.75，并且与第二速度相关联(例如，基于来自第二传感器的数据确定的)的第二缩放常数可以是0.25。对于缩放常数，可以使用其它的值。

在一个实施例中，第一常数和第二常数的值基于自行车的速度而变化。例如，在较高速度下，第一速度(例如，基于车轮速度传感器而计算)变得更准确并且更频繁地更新，因此更新的第二速度的效用(例如，基于IMU的加速度计而计算)减小。

处理器可以以任何数量的方式确定第一常数和第二常数的值。例如，处理器可以基于预定函数(例如，线性函数)来确定第一常数和第二常数中的一个的值，其中自行车的速度作为预定函数的输入，所述值作为预定函数的输出。第一常数和第二常数中的另一个可以被确定为1与所确定的值之间的差。作为另一示例，存储器可以存储查找表，并且通过内插，处理器可以例如确定第一常数和/或第二常数。

在一个实施例中，在特定第一速度(例如，基于车轮传感器而计算)下，仅第一速度用于自行车的控制。例如，当在动作614中确定的更新的第一速度高于第二预定阈值速度(例如，15kph)时，处理器停止更新车轮速度事件之间的自行车速度。

在动作618中，处理器可以基于在动作616中确定的第三速度来控制自行车的辅助马达和/或拨链器(例如，后拨链器102)。处理器可以基于根据图5的方法500或另一控制方法在动作616中确定的第三速度来控制辅助马达和/或拨链器。在一个实施例中，处理器基于在动作614中确定的更新的第一速度而不是在动作616中确定的第三速度来控制自行车的辅助马达和/或拨链器。

在一个实施例中，处理器将在动作616中确定的第三速度与第一预定阈值速度(例如，表示自行车要移动的最大速度)进行比较。处理器可以基于在动作616中确定的第三速度与第一预定阈值速度的比较来控制自行车的辅助马达。例如，处理器可以被配置为当基于比较而确定在动作616中确定的第三速度大于第一预定阈值速度时防止或阻止自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力。

在动作618之后，方法600返回到动作604，并且处理器等待第二数据的下一数据点(例如，由加速度计根据第二采样率进行的下一测量；第二数据的当前数据点)。当方法600返回到动作604时，在动作616中确定的第三速度成为当至少动作604至608被重复时的最后确定的速度。

图7是使用例如图6的方法600计算速度的自行车的速度对时间的曲线图的示例。速度为千米每小时，时间为秒。虚线示出了随时间的自行车真实速度。如上所述，随着自行车的速度增加(例如，朝向曲线图的右侧)，自行车的第一速度(例如，曲线图中的“1PPR磁体传感器”)更好地接近/逼近自行车的真实速度。当自行车从静止位置(例如，曲线图的左侧)开始移动时，自行车的第一速度在接近/逼近自行车的真实速度方面不够好，并且第二速度(例如，作为“组合传感器速度”的一部分)有助于填充车轮速度事件之间的间隙。如图7所示，车轮速度事件发生在标记为“1PPR磁体传感器”的曲线的每个楼梯台阶处。

图8是使用例如图6的方法600来计算速度的加速度对时间的曲线图的示例。加速度以米/秒平方为单位，并且时间为秒。图8中的加速度对时间的曲线对应于图7的速度对时间的曲线。标记为“传感器加速度”的曲线表示由第二传感器确定的自行车的加速度，其围绕“真实自行车加速度”振荡并且很好地接近/逼近“真实自行车加速度”。

处理器可以以任何数量的方式结束方法600。当自行车的骑乘者停止自行车并且自行车不再移动(例如，如由第一速度、第二速度和/或第三速度确定的)达预定时间段(例如，两秒)时，处理器可以结束方法600。替代地或附加地，骑乘者可以与自行车上的输入装置(例如，按钮)交互，并且输入装置可以响应于骑乘者与输入装置的交互而生成信号并且将所生成的信号发送到处理器。处理器可以接收所生成的信号并且响应于接收到的信号而结束方法600。处理器可以以其它方式和/或响应于其它信号或数据来结束方法600。

采样率的限制以及来自传感器噪声和传感器漂移的误差累积可以提供：随着时间的推移，第二传感器的加速度计的输出的积分(例如，以确定速度的变化)和第二传感器的陀螺仪的输出的积分(例如，确定航向(heading))将分别偏离自行车的真实速度、位置和/或取向。可以通过使用来自除了第一传感器和第二传感器之外的源的数据(例如，第三数据)进行的周期性校准(例如，每预定数量的车轮速度事件，每个预定时间段)来校正或减少该误差。例如，可以使用由另一传感器确定的磁航向、由于重力引起的加速度或GPS数据来校准基于由第二传感器生成的数据的积分确定的自行车的速度、位置和/或取向。来自其它传感器的其它数据可用于校准。处理器可以通过调整第二传感器来校准第二数据的至少一部分(例如，合成加速度的一部分)，使得第二数据的部分周期性地等于第三数据(例如，由于重力引起的加速度)。

在一个实施例中，处理器可以基于在动作614中确定的第一速度和在动作606中确定的相应第二速度来识别车轮滑移和/或车轮锁定。在动作606中每次确定第二速度之后，处理器可以将所确定的第二速度与最近确定的第一速度进行比较。例如，处理器可以确定所确定的第二速度与最近确定的第一速度之间的差，并且将所确定的差与一个或多个预定阈值差进行比较。例如，一个或多个预定阈值差可以存储在存储器中。

在一个实施例中，当所确定的差为正时(例如，所确定的第二速度大于最近确定的第一速度)并且所确定的差大于第一预定阈值差时，处理器可以识别车轮锁定。换句话说，处理器可以识别自行车以特定速度移动，而自行车的前轮和/或后轮不旋转或者以比预期更低的速率旋转。当所确定的差是负的(例如，所确定的第二速度小于最近确定的第一速度)并且所确定的差的绝对值大于第一预定阈值差或第二预定阈值差时，处理器可以识别车轮滑移。换句话说，处理器可以识别自行车的前轮和/或后轮以特定速率旋转，同时自行车静止或以低于预期的速度移动。

本文描述的实施例的图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解。这些图示不旨在用作利用本文描述的结构或方法的设备和系统的所有元件和特征的完整描述。在阅读本公开后，许多其它实施例对于本领域技术人员而言可以是显而易见的。可以利用和导出本公开的其它实施例，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和改变。另外，图示仅仅是代表性的，并且可以不按比例绘制。图示内的某些比例可以被夸大，而其它比例可以被最小化。因此，本公开和附图被认为是说明性的而不是限制性的。

虽然本说明书包含许多细节，但是这些细节不应被解释为对本发明或所要求保护的内容的范围的限制，而是作为对本发明的特定实施例特定的特征的描述。在单独实施例的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施例中实现。此外，尽管特征可以在以上描述为以某些组合起作用并且甚至最初要求保护，但是在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以从组合中被切除，并且所要求保护的组合可以针对子组合的子组合或子组合。

类似地，虽然在附图中示出并以特定顺序描述了操作和/或动作，但是这不应当被理解为要求以所示的特定顺序或以顺序的顺序执行这样的操作，或者执行所有示出的操作以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施例中需要这种分离，并且应当理解，任何所描述的程序组件和系统通常可以在单个软件产品中集成在一起或封装成多个软件产品。

本公开的一个或多个实施例在本文中可以由术语“发明”单独地和/或共同地称为术语“发明”，而不旨在自愿地将本申请的范围限制于任何特定发明或发明构思。此外，尽管本文已经示出和描述了特定实施例，但是应当理解，被设计为实现相同或类似目的的任何后续布置可以替代所示的具体实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有后续适配或变化。在阅读说明书后，上述实施例的组合以及本文未具体描述的其它实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。

提供本公开的摘要以符合37C.F.R.。§1.72(b)并且被提交以理解其将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在前述详细描述中，出于简化本公开的目的，各种特征可以被分组在一起或在单个实施例中被描述。本公开不应被解释为反映所要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确记载的更多的特征的意图。相反，如以下权利要求反映的，本发明的主题可以涉及少于任何公开的实施例的所有特征。因此，以下权利要求被结合到具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为定义单独要求保护的主题。

旨在将前述详细描述视为说明性而非限制性的，并且应当理解，包括所有等同物的以下权利要求旨在限定本发明的范围。除非另有说明，否则权利要求不应被解读为限于所描述的顺序或元件。因此，落入所附权利要求及其等同物的范围和精神内的所有实施例都要求保护为本发明。

Claims (20)

1.一种用于自行车的电子部件，所述电子部件包括：

处理器，所述处理器被配置为：

从第一传感器接收第一数据，所述第一传感器被配置为当围绕自行车车轮设置的至少一个被感测元件旋转通过所述第一传感器的近侧区域时感测所述至少一个被感测元件；

从第二传感器接收第二数据，所述第二数据不同于所述第一数据；

当所述至少一个被感测元件中的被感测元件在所述第一传感器的所述近侧区域内时，基于接收到的第一数据的子集来确定第一速度；以及

当所述被感测元件不在所述第一传感器的所述近侧区域内时，基于接收到的第二数据的子集和所述第一速度来确定第二速度。

2.根据权利要求1所述的电子部件，其中，所述第一传感器是自行车车轮速度传感器，并且所述第二传感器是加速度计。

3.根据权利要求1所述的电子部件，其中，所述处理器还被配置为：

将所确定的第二自行车速度与预定阈值速度进行比较；以及

基于所述比较来控制所述自行车的辅助马达。

4.根据权利要求3所述的电子部件，其中，所述处理器被配置为基于所述比较来控制所述自行车的所述辅助马达包括：所述处理器被配置为当所确定的第二自行车速度大于所述预定阈值速度时防止或阻止所述自行车的所述辅助马达向所述自行车的传动系提供动力。

5.根据权利要求1所述的电子部件，其中，所述第一数据包括第一数据点、第二数据点和第三数据点，所述第一数据点、所述第二数据点和所述第三数据点分别标识所述第一传感器在第一时间点、第二时间点和第三时间点对磁场脉冲的接收，所述第二时间点在所述第一时间点之后并且所述第三时间点在所述第二时间点之后，并且

其中，所述第二数据包括分别在所述第二时间点和所述第三时间点之间的多个时间点接收的多个数据点，所述多个数据点分别表示所述自行车的加速度。

6.根据权利要求5所述的电子部件，其中，接收到的第一数据的所述子集包括所述第一数据点和所述第二数据点，

其中，所述第一速度的确定包括：基于所述第一数据的在所述第一时间点接收到的所述第一数据点和所述第一数据的在所述第二时间点接收到的所述第二数据点来确定在所述第二时间点的所述第一速度，

其中，接收到的第二数据的所述子集包括由所述第二传感器在第四时间点接收的所述第二数据的所述多个数据点中的数据点，所述第四时间点在所述第二时间点和所述第三时间点之间，以及

其中，所述第二速度的确定包括：基于所确定的第一速度和由所述第二传感器在所述第四时间点接收的所述第二数据的所述数据点来确定在所述第四时间点的所述第二速度。

7.根据权利要求6所述的电子部件，其中，所述第一速度的确定还包括：

确定所述第二时间点与所述第一时间点之间的时间段；以及

基于所确定的所述时间段和自行车的车轮的圆周长来确定所述第一速度。

8.根据权利要求6所述的电子部件，其中，对于由所述第二传感器在所述第二时间点和所述第三时间点之间接收的所述第二数据的所述多个数据点中的每个数据点，所述处理器还被配置为：

更新所确定的第二速度，所确定的第二速度的每次相应更新包括：

基于所述第二数据的相应数据点来确定速度变化；以及

计算更新的第二速度，计算更新的第二速度包括：将确定的第二速度和确定的速度变化求和；

将更新的第二速度与预定阈值速度进行比较；

基于更新的第二速度与所述预定阈值速度的比较来控制所述自行车的辅助马达；以及

将所述第二速度设置为更新的第二速度。

9.根据权利要求8所述的电子部件，其中，所述速度变化的确定包括：将所述第二数据的所述相应数据点在所述第二传感器的采样周期内积分。

10.根据权利要求8所述的电子部件，其中，接收到的第一数据的所述子集是接收到的第一数据的第一子集，

其中，所述处理器还被配置为：

基于接收到的第一数据的第二子集来更新所述第一速度，接收到的第一数据的所述第二子集包括分别在所述第二时间点和所述第三时间点接收到的所述第二数据点和所述第三时间点；

当所述被感测元件在所述第一传感器的所述近侧区域内时，确定所述第三时间点的第三速度，所述第三速度的确定包括：计算更新的第一速度和更新的第二速度的加权和。

11.根据权利要求10所述的电子部件，其中，权重中的与更新的第一速度对应的第一权重和权重中的与更新的第二速度对应的第二权重基于所述自行车速度而变化。

12.根据权利要求10所述的电子部件，其中，所述预定阈值速度是第一预定阈值，

其中，在所述第三时间点，所述处理器还被配置为：

确定更新的第一速度和更新的第二速度之间的差；

将确定的差与第二预定阈值进行比较；以及

基于所述确定的差与所述第二预定阈值的比较来识别车轮滑移或车轮锁定。

13.根据权利要求12所述的电子部件，其中，所述处理器被配置为当所述更新的第一速度大于所述更新的第二速度并且所述确定的差大于所述第二预定阈值时识别到所述车轮滑移。

14.根据权利要求1所述的电子部件，其中，所述处理器进一步被配置为校准所述接收到的第二数据，所述接收到的第二数据的所述校准包括：

识别第三数据，所述第三数据与所述自行车的定向、所述自行车的加速度、所述自行车的位置或它们的任何组合相关，所述第三数据的源不同于所述第一传感器和所述第二传感器；以及

基于识别到的第三数据对所述接收到的第二数据进行校准。

15.根据权利要求14所述的电子部件，其中，所述识别到的第三数据表示所述自行车的磁航向、由于重力引起的加速度、或全球定位系统数据即GPS数据。

16.一种用于控制自行车的系统，所述系统包括：

第一传感器，所述第一传感器被配置为以第一采样率生成第一数据，所述第一数据包括在第一时间点接收的第一数据点和在第二时间点接收的第二数据点，所述第二时间点在所述第一时间点之后，其中所述第一数据的所述第一数据点和所述第二数据点分别标识在所述第一时间点和所述第二时间点接收磁场脉冲；

第二传感器，所述第二传感器被配置为以第二采样率生成第二数据，所述第二采样率大于所述第一采样率，所述第二数据包括标识所述自行车的加速度的数据点；

存储器，所述存储器被配置为存储所述自行车的车轮的周向距离的数据；以及

处理器，所述处理器与所述存储器、所述第一传感器和所述第二传感器通信，所述处理器被配置为：

接收所述第一数据和所述第二数据；

确定第一速度，确定所述第一速度包括：

确定在所述第二时间点接收所述第二数据点与在所述第一时间点接收所述第一数据点之间的时间段；以及

基于确定的时间段和所存储的所述车轮的所述周向距离的数据来确定所述第一速度；

确定第二速度，确定所述第二速度包括：

确定速度变化，确定所述速度变化包括将所述数据点的加速度在采样周期内积分，所述采样周期是基于所述第二采样速率的；以及

基于确定的速度变化和确定的第一速度来确定所述第二速度。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：

将确定的第二速度与预定阈值速度进行比较；以及

基于所述比较来控制所述自行车的辅助马达。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第一传感器是第一类型的传感器，并且所述第二传感器是第二类型的传感器，所述第二类型的传感器不同于所述第一类型的传感器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第一传感器是簧片开关或霍尔效应传感器，并且所述第二传感器包括加速度计。

20.一种用于自行车的控制器，所述控制器包括：

处理器，所述处理器被配置为：

以第一采样率从第一传感器接收第一数据，所述第一数据包括两个数据点，所述两个数据点分别标识由所述第一传感器接收磁场脉冲的两个时间点；

以第二采样率从第二传感器接收第二数据，所述第二采样率大于所述第一采样率，所述第二数据包括标识所述自行车的加速度的数据点；

基于所述第一数据的被标识的两个时间点来确定所述自行车的第一速度表示；

基于所述第二数据的被标识的加速度来确定所述自行车的第二速度表示；

基于所确定的第一速度表示和所确定的第二速度表示来确定所述自行车的速度。