TWI289125B - Motor-assisted bicycle - Google Patents

Description

1289125 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於利用人力，與辅助動力裝置所提供的輔 助動力，驅動的電動辅助自行車。 【先前技術】 近年來，利用電動馬達等驅動裝置的辅助動力裝置提 供的辅助動力，在乘騎者踩踏時增加踏力，辅助自行車行 Φ 走，以減輕乘騎者踩踏板力氣的電動辅助自行車已為習知。 此種電動辅助自行車在下坡要減速時，進行再生制 動，將利用再生制動所產生的發電電力充電到電瓶。因此， 可以節省能量，在同樣電瓶容量的條件下，跟沒有進行再 生制動比較起來，則有效利用輔助動力可以使行走距離大 幅提昇。 〔專利文獻1〕特開平9-254861號公報 〔專利文獻2〕特開平1 0-147150號公報 參 【發明内容】 〔發明所欲解決的課題〕 專利文獻1與專利文獻2皆為操作煞車桿，進行再生 制動。僅在下坡等煞車的時候，才能利用再生制動來充電， 但是並不能使行走距離充分延伸。 本發明係以解決前述問題為課題，使電動辅助自行車 能有效地利用辅助動力飛躍似地延伸行走距離。 7063-7114-PF 5 1289125 〔用以解決課題的手段〕 申清專利範圍第1項所述發明為一種電動辅助自行 車’包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電瓶；以 及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特 徵在於包括：電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態， 在則述再生狀態’利用電動輔助自行車的運動能量發電， 回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度 檢測部’檢測前述電動辅助自行車的行走速度；以及控制 馨裝置’在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以 上時’將前述電動馬達設定為再生狀態。 申請專利範圍第2項所述發明為一種電動辅助自行 車’包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電甑；以 及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特 徵在於包括：電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態， 在前述再生狀態，利用電動輔助自行車的運動能量發電， 回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度 _檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度；控制裝置， 在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時， 將前述電動馬達設定為再生狀態；以及切換裝置，在前述 速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以上時，將前述 電動馬達設定為再生狀態的『生態式充電』模式，及跟前 述速度檢測部檢測出的行走速度完全無關地，將前述電動 馬達設定為非再生狀態的『標準』模式。 申請專利範圍第3項所述發明為一種電動輔助自行 7063-7114-PF 6 -1289125 車’包括：人力驅動系統，以人力產生驅動力；電瓶；以 及電力驅動系統’以從電瓶輸出電力來產生驅動力，其特 徵j於包括：電動馬達’可以選擇再生狀態或非再生狀態， 在前述再生狀態，利用電動輔助自行車的運動能量發電， 回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度 ㈣部’檢測前述電動輔助自行車的行走速度；以及控制 裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以 上寺將别述電動馬達設定為再生狀態，且前述控制裝置 • 在電瓿的殘留能|h ^ ^ 在既疋值以上時，會切斷發電，不再以 電動馬達的發電電流對電瓶充電。 申明專利乾圍第4項所述發明為一種電動輔助自行 車匕括·人力驅動系統，以人力產生驅動力；.電瓶;以 及電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力，置特 徵^包括：電動馬達’可以選擇再生狀態或非再生狀態， 在月』述再生狀恶，利用電動辅助自行車的運動能量發電， 回充前述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電；速度 ♦檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度；以及控制 裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定的速度以 上=、，、將前述電動馬達設定為再生狀態，且前述控制裝置 在刖述速度檢測部檢測出彳走速度在一定的速度以上時， 曰刀斷毛電，不再以電動馬達的發電電流對電瓶充電。 月J述拴制I置最好在檢測出煞車狀態時，進行再生制 動’對前述電瓶充電。 前述控制裳置最好當速度檢測部檢測出行走速度未達

7063-7114-PF 7 1289125 到既定速度的狀態經過既定時間的時候，要從再生狀態切 換成非再生狀態。 ^ 前述控制裝置最好設有檢測電動辅助自行車踏板踏力 的踏板^矩感知器，而速度檢測部檢測出的行走速度尚未 達到既疋速度，且前述踏板扭矩感知器所檢測出的踏板踏 力在=定值以上時，要從再生狀態切換成非再生狀態。 】述控制#置最好在速度檢測部檢測出行走速度增高 時，把電動馬達的發電電力設定為較大。 。 • 冑述控制裝置最好在選擇『生態式充電』模式時，把 一再生狀態下電動驅動系統的輔助力設定為比選擇『標 準』模式時的辅助力為低。 [發明的效果] 依據本發明申請專利範圍第1項所述構造，可以有效 利用電動辅助自行車的行走運動能量對電瓶充電，使行走 距離能飛躍似地延伸。電瓶充電僅當行走速度在既定速度 二時進打；當行走速度未達既定速度時，則利用電力.驅 響動糸統的驅動六4老. 勡力辅助仃走，保障低速領域的行走安定性。 & 、依據本發明申請專利範圍第2項所述構造，在選擇『生 L式：：』模式時，可以有效利用電動輔助自行車的行走 =動：里對電瓶充電，使行走距離飛躍似地延伸。在選擇 、生L式充電』模式時電瓶的充電，僅當行走速度在既定 速度以上時進+ ^ 仃，s订走速度未達既定速度時，則利用電 力驅動系、、先的驅動力輔助行走，保障低速領域的行走安定 乘騎者可以應需要，選擇『生態式充電』模式與

7063-7114-PF 8 1289125 式使乘騎者更方便使用。 利用發明申請專利範圍第3項所述構造，可以有效 距離飞助自行車的行走運動能量對電瓶充電，使行走 距離飛躍似址π 上時進〜。，。電瓶充電僅當行走速度在既定速度以 系统的當行走速度未達既定速度時，則利用電力驅動 電瓶的：輔助行走，保障低速領域的行走安定性。又， 電瓶的殘留量在既定值 MWM, ^ ^ s切断以電動馬達的發電 電’防止對電瓶的過度充電。 依:據本發明申請專彳 利用電動輔助自所述構造’可以有效 1:=延伸、。電瓶充電僅當行走速度在既定速度2 系统的？!動^丁走速度未達既定速度時’則利用電力驅動 行走速：：力辅助行走’保障低速領域的行走安定性。又， 電上時，會切斷以㈣馬達的發電對 電瓿充電，防止對電瓶的過度充電。 依據本發明申請專利範圍 出煞車動作，進行再生制動，提古安^斤述構造，可以檢測 ,r .. 提阿t全性，同時利用再生 制動發電對電瓶充電，進一 選步延伸行走距離。 依據本發明申請專利範圍第6 度低下的狀態持續既定時間（稱4田仃走速 為非再生狀態，而不損害可以將再生狀態切換 壯能拄痒 ' 走，且當行走速度低下的 =既定時間以上時，會有前述切換，但並非頻繁地 態。 又#切換，以維持安定的行走狀

7063-7114-PF 9 1289125 依據本發明申請專利範圍第7項所述構造，♦行走 度低下，且踏板踏力在既定值以上時，可以將再:狀態切 換為非再生狀態；所以當在爬料需要較大踏力狀能時 =很快地將再生狀態切換㈣再生狀態，而不損;

走性。 N 依據本發明申請專利範圍第8項所述構造，♦行走 度加快時，將發電電力設定提高，可以利用乘騎：、 增加對電瓶的充電量，進一步延伸行走距離。 依據本發明申請專利範圍第9項所述構造，選擇 態式充電』模式時，在非再生狀態的電動驅動系統 力設定為比選擇『標準充電』模式時的為低，心 瓿的電力消耗，進一步延伸行走距離。 【實施方式】 以下，將參照圖面詳細說明本發明的實施例。 第1圖為表示電動輔助自行車的控制裝置的方塊圖。 第2圖為表示電動辅助自行車控制的流程圖。 如第1圖所不，1為電動馬達，與圖面未顯示的自行 車車輪釔合’攸電瓶3經由充放電電路2供給電力轉動 輪’或利用車輪轉動發電，經由充放電電路2對電瓶3充 電乂下《電瓶3供給電力轉動車輪的狀態稱為 生狀態』;利用車輪轉動發電，對電瓶3充電的狀態稱為『再 生狀態』。 丹 4為扭矩檢測部’用為檢測施加在踏板上的踏力。5為

7063-7114-PF 1289125 速度檢測部，從電動馬達1的轉動速度檢測自行車的行走 速度。6為煞車檢測部，用以檢測自行車的煞車狀態。7為 叹疋模式的開關，設在後述的把手附近的操作冑8,由乘 騎者#作。第3圖表示設有模式設定開關7的操作部，可 :利：前述模式設定開關7’設定為『標準』、『滿載』、或 生恶式充電』之任一種運轉模式。 前述操作部8,在前述模式設定開關？之外，還裝設 有電源開關9’與圖面未顯示之控制自行車前照燈燈具的 燈具亮燈開關1〇’與電瓶殘留量表示部11;以及模式表示 部12,用以顯示模式設定開關7所設定的運轉模式。 、在控制裝置13輸人數種部的信號，包括：前述扭矩檢 測部4’速度檢測部5,煞車檢測部6，模式設定開關 電源開關9及燈具亮燈開關1〇。據以控制充放電電路2, =殘留量表示部Π，模式表示開關12，與圖面未 燈具。 以下，以第2圖說明充放電電路2]4是介入在前述 1達1與電瓶3之間控制電動馬達i的mqsfet電路， = ::_T電路14與電瓶3正極之間的fet，_et 電路14與FET 15由前述控制裝置13的 制。Π是電容器，18是電阻。 ’動電路16所控 前，動電路16,當速度檢測部5所檢測出的 又疋速度以上時：本實施例為24Km/h，將FET15 、 防止電動馬達i的發電力變大對電瓶3充電。 ’ 當速度加快，電動馬達1的發電力變大，電瓶3的輪出日電

7063-7114-PF 11 •1289125 屬超出既定電壓以上時：本實施例為24V，若電瓶3被充 電，就有過度充電之虞。於是，當行走速度在一定速度以 上時，FET 15就被OFF掉，以防止過度充電。前述一定速 度比在後述步驟6中的既定速度還要快些，但低於使電動 馬達1的發電力對電瓶3作出非期望充電的速度。又，如 果控制裝置13檢測出電瓶3的殘留量在既定殘留量以上； 本實施例為90%，就將FET 15 OFF掉，防止在煞車時利用 電動馬達1發電，對電瓶3過度充電。選擇『標準』模式、 『滿载』模式、或『生態式充電』模式之任一種，都同樣 具有這種防止過度充電的控制。 又’本實施例係將FET15連接在電瓶3與M0SFET電 路14之間，控制電瓶3與M〇SFET電路14之間的導通； 亦可使用其它同控制功能零件，如繼電器。 以下說明動作。

乘騎者踩踏板時，扭矩檢測部4會檢測出踩在踏板上 的踏力，並因應踏板踏力，驅動電動馬達丨，外加電動馬 達的輔助動力在踏力之上，辅助自行車行走。 … 、如第3圖流程所示，當模式設定開關7設定為『生能 式充電』時，速度檢測部5將檢測自行車是否在既定速= 乂上，本實施例（步驟！）$ i2Km/h。如果行走速产夫： 既定速度’則切換成非再生狀態，因應踏板踏力 動馬達1的輔助動力在踏力之上，辅助自行車 。電 助動力設定為『i f 4 此輔 又疋為&準“果式的50%，以減低電瓶3 在步驟1，若耔丰』々粍。 仃走速度在既定速度以上，則切換成再生狀

7063-7114-PF 12 1289125 悲’以電動馬達1發電，對電瓶3充電（步驟2 )。 又，此時，判斷是否有煞車（步驟3)。若無煞車即為 普通行走狀態；將加大發電電流，行走速度就變緩，乃以 〇. 8A發電電流對電瓶3充電（步驟4 )。若有煞車，利用再 生制動可以得到大發電電流，乃以最大發電電流6A對電瓶 3充電（步驟5 )。這種利用再生制動的發電方式可以在高 速時產生大電流，與感到煞車較強，會提高下坡等的安全 性。 • 於再生狀態行走時，例如就要上坡’符合下列兩種條 件，由於會增加乘騎者的負荷，就很快由再生狀態切換成 非再生狀態（步驟6)，包括：行走速度低於既定速度，在 本實施例為12Km/h;以及踏板踏力超過既定的踏板踏力， 在本實施例為踏力在250 Kgf · cm。 即使符合不切換成非再生狀態的條件（步驟6 )，符人 下列兩種條件，就要由再生狀態切換成非再生狀態（” 7)’包括：行走速度未達既定的行走速度，在本實施例為 Φ Ή·既定時間已經超過3秒（本實施例）。此既定時間 係為了不要頻繁地在再峰此能 社丹生狀悲與非再生狀態之間切換而 言曼° 『私準』模式與『生態式充電』模式比起來，除了電 動馬達1的辅助動力較大外，自行車在既定逮度以上也不 會切換成再生狀態，而合维拄 9、准持在非再生狀態，·僅在有煞車 的時候切換成再生狀態。 其次’『滿載』模式比『標 知半』模式具有較大電動馬達

7063-7114-PF 13 • 1289125 1辅助動力，可減輕乘騎者的負荷。 又，上述實施例係當行走速度在既定的行走速度 (12Km/h)以上，以既定的充電電流值對電瓶3充電之構 造；也可以隨著行走速度加快而提高充電電流值。 且，本實施例係由速度檢測部5檢測電動馬達丨的轉 動，而計算其行走速度的構造；也可以檢測自行車車輪的 轉動而计异其行走速度；用其他的檢測構造亦可。 φ 【圖式簡單說明】 第1圖係表示本發明之實施例控制裝置之流程圖。 第2圖係說明同充放電電路的電路圖。 第3圖係說明『生態式充電』模式之流程圖。 第4圖係表示同電動輔助自行車之把手近旁的操作部 平面圖。 ° 【主要元件符號說明】 Φ 1電動馬達 2 充放電電路 3 電瓶 4 扭矩檢測部 5 速度檢測部 6 煞車檢測部 7 模式設定開關 1 3控制裝置

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Claims (1)

16277號中文申請專利範圍修正本修正曰期：9ό·3.8 十、申請專利範圍： 1. 一種電動輔助自行車，包括： 人力驅動系統，以人力產生驅動力； 電瓶；以及 電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力， 其特徵在於包括： 電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述 再生狀態，利用電動輔助自行車的運動能量發電，回充前 Φ 述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電； 速度檢測部，檢測前述電動輔助自行車的行走速度； 以及 控制裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定 的速度以上時，將前述電動馬達設定為再生狀態，其中前 述控制裝置為在前述速度檢測部檢測出行走速度未達既定 的速度狀態經過既定時間之時，會將再生狀態轉換成非再 生狀態。 2·—種電動辅助自行車，包括： 人力驅動系統，以人力產生驅動力； 電瓶；以及 電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力， 其特徵在於包括： 電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述 再生狀態，利用電動辅助自行車的運動能量發電，回充前 述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電； 7063-7114-PF1 15 1289125 速度檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度； 控制裝置’在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定 的速度以上時’將前述電動馬達設定為再生狀態；以及 切換襄置’在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定 的速度以上時，將前述電動馬達設定為再生狀態的『生態 式充電』模式’及跟前述速度檢測部檢測出的行走速度完 全無關地’將前述電動馬達設定為非再生狀態的『標準』 模式； 其中刚述控制裝置為在前述速度檢測部檢測出行走速 度未達既疋的速度狀態經過既定時間之時，會將再生狀鮮、 轉換成非再生狀態。 3·—種電動輔助自行車，包括： 人力驅動系統，以人力產生驅動力； 電瓶；以及 電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力， 其特徵在於包括： 電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述 再生狀悲，利用電動辅助自行車的運動能量發電，回充前 述電瓶，同時在前述非再生狀態，停止發電； 速度檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度； 以及 控制裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定 的速度以上時，將前述電動馬達設定為再生狀態，且前述 控制裝置在電瓶的殘留能量在既定值以上時，會切斷發 7063-7114-PF1 16 1289125 電，不再以電動馬達的發電電流對電瓶充電，其中前述控 制裝置為在前述速度檢測部檢測出行走速度未達既定的速 度狀態經過既定時間之時，會將再生狀態轉換成非再生狀 態。 4. 一種電動輔助自行車，包括： 人力驅動系統，以人力產生驅動力； 電瓶；以及 電力驅動系統，以從電瓶輸出電力來產生驅動力， 其特徵在於包括： 電動馬達，可以選擇再生狀態或非再生狀態，在前述 再生狀態，利用電動辅助自行車的運動能量發電，回充前 述電瓶’同時在前述非再生狀態，停止發電； 速度檢測部，檢測前述電動辅助自行車的行走速度； 以及

控制裝置，在前述速度檢測部檢測出行走速度在既定 的速度以上時，將前述電㈣達設定為再生狀態，且前述 控制裝置在前述速度檢測部檢測出#走速度在—定的速产 以上時，會切斷發電，不再以電動馬達的發電電流對電： 充電’其中别述控制裝置為在前述速度檢測部檢測出行走 速度未達既定的速度狀態經過既定時H會將再 態轉換成非再生狀態。 5.如專射請範圍第項中任—項所述之電 助自订車’其中前述控制裝置在檢測出煞車動作時， 再生制動，並對前述電瓶充電。 丁 7063-7114-PF1 17 1289125 6·如專利申請範圍第1至4項中任一項所述之電動輔 助自行車’其中前述控制裝置設有檢測前述電動輔助自行 車踏板的踏力之踏板扭矩感知器，當前述速度檢測部檢測 出4丁走速度未達既定的速度狀態時，且前述踏板扭矩感知 器所檢測出的踏板的踏力在既定值以上時，會將再生狀態 轉換成非再生狀態。 7·如專利申請範圍第1至4項中任一項所述之電動輔 助自行車’其中前述控制裝置隨著速度檢測部檢測出行走 ® 速度變快’而把電動馬達的發電電力設定提高。 8·如專利申請範圍第2項所述之電動辅助自行車，其 中前述控制裝置選擇『生態式充電』模式時，將把非再生 狀態時電動驅動系統的輔助力設定為比選擇『標準』模式 時的低。

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