TWI887665B - 用於自行車之電子組件、系統及控制器 - Google Patents
用於自行車之電子組件、系統及控制器 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI887665B TWI887665B TW112120363A TW112120363A TWI887665B TW I887665 B TWI887665 B TW I887665B TW 112120363 A TW112120363 A TW 112120363A TW 112120363 A TW112120363 A TW 112120363A TW I887665 B TWI887665 B TW I887665B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- data
- rate
- sensor
- bicycle
- time point
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
- B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
- B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
- B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
- B62J45/412—Speed sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
- B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
- B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
- B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
- B62J45/414—Acceleration sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
- B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
- B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
- B62J45/42—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by mounting
- B62J45/423—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by mounting on or besides the wheel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/45—Control or actuating devices therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/45—Control or actuating devices therefor
- B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
- G01P21/02—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
- B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
- B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
- B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
- B62J45/413—Rotation sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
用於一自行車的一電子組件包括一處理器,其組配來接收來自一第一感測器的第一資料,該第一感測器組配來在安置在一自行車車輪周圍的至少一受感測元件旋轉通過該第一感測器之一近端區時,感測該受感測元件。該處理器進一步組配來接收來自一第二感測器的第二資料。該第二資料係不同於該第一資料。該處理器組配來在該受感測元件係在該第一感測器之該近端區內時,基於所接收之第一資料的一子集來判定一第一速率,且在該受感測元件沒有在該第一感測器之該近端區內時,基於所接收之第二資料的一子集及該第一速率來判定一第二速率。
Description
本揭露內容大體上有關於一電氣自行車,且更特定地有關於電氣自行車之控制。
法律可能規定具有踏板輔助電氣馬達之自行車(例如,電氣自行車或電動自行車),在該電氣自行車正行進高於一速率(speed)臨界值(例如,25kph)時,不對騎乘者提供馬達輔助。為了防止馬達輔助高於速率臨界值,一自行車控制系統係要具備關於該電氣自行車之速率的資訊。自行車速率資訊一般由安裝在後輪附近的一感測器(例如,簧片開關、霍爾效應)提供,該感測器偵測安裝至車輪(例如,後輪)的一磁鐵。速率感測器一般在每一次磁鐵經過感測器時產生車輪之每一轉圈的一個脈衝。在感測器脈衝之間的時間係可被用來計算車輪的角速度(例如,每分鐘車輪轉數(RPM))。自行車之一速率可藉由將車輪RPM乘以車輪之圓周來計算,且所計算之自行車速率可用來控制踏板輔助馬達。
在一範例中,用於一自行車的一電子組件包括一處理器,其組配來接收來自一第一感測器的第一資料,該第一感測器組配來在安置在一自行車車輪周圍的至少一受感測元件旋轉通過該第一感測器之一近端區時,感測該至
少一受感測元件。該處理器進一步組配來接收來自一第二感測器的第二資料。該第二資料係不同於該第一資料。該處理器組配來在該至少一受感測元件之一受感測元件係在該第一感測器之該近端區內時,基於所接收之該第一資料的一子集來判定一第一速率,且在該受感測元件沒有在該第一感測器之該近端區內時,基於所接收之該第二資料的一子集及該第一速率來判定一第二速率。
在一範例中,該第一感測器為一自行車車輪速率感測器,且該第二感測器為一加速度計。
在一範例中,該處理器進一步組配來比較所判定之第二自行車速率與一預定臨界速率,且基於比較來控制該自行車之一輔助馬達。
在一範例中,該處理器組配來基於該比較來控制自行車之輔助馬達,包括該處理器組配來在所判定之第二自行車速率大於預定臨界速率時,防止或停止自行車之輔助馬達對自行車之一傳動系統提供電力。
在一範例中,該第一資料包括一第一資料點、一第二資料點以及一第三資料點,其等分別識別由該第一感測器在一第一時間點、一第二時間點以及一第三時間點之磁場脈衝的接收。該第二時間點係在該第一時間點之後,而該第三時間點係在該第二時間點之後。該第二資料包括複數個資料點,其等分別在該第二時間點與該第三時間點之間的複數個時間點被接收,該等複數個資料點分別表示該自行車之數個加速度。
在一範例中,所接收之第一資料的子集包括第一資料點及第二資料點。第一速率之判定包括基於在第一時間點所接收之第一資料的第一資料點及在第二時間點所接收之第一資料的第二資料點,來判定在第二時間點的第一速率。所接收之第二資料之子集包括在一第四時間點由第二感測器接收之第二資料的複數個資料點中的一資料點。該第四時間點係在第二時間點與第三時間點之間。第二速率之判定包括基於所判定之第一速率及在該第四時間點由該第
二感測器接收之該第二資料的該資料點,來判定在該第四時間點的第二速率。
在一範例中,第一速率之判定進一步包括判定在第二時間點與第一時間點之間的一時段,以及基於所判定之時段及自行車之一車輪的一圓周來判定該第一速率。
在一範例中,針對在第二時間點與第三時間點之間由第二感測器接收之第二資料的複數個資料點中之每一資料點,處理器進一步組配來更新所判定之第二速率。該所判定之第二速率之各個個別的更新包括基於該第二資料之該個別資料點來判定一速度(velocity)改變並計算一更新的第二速率。該更新的第二速率之計算包括所判定之第二速率與所判定之速度改變的一總和。針對在第二時間點與第三時間點之間由第二感測器接收之第二資料的複數個資料點中之每一資料點,處理器進一步組配來比較該更新的第二速率與一預定臨界速率、基於該更新的第二速率與該預定臨界速率之比較來控制自行車之一輔助馬達、以及將該第二速率設定為該更新的第二速率。
在一範例中,速度改變的判定包括對在該第二感測器之一取樣週期內之該第二資料的個別資料點進行積分。
在一範例中,所接收之第一資料之子集為所接收之第一資料之一第一子集。該處理器進一步組配來基於所接收之第一資料之一第二子集來更新第一速率。所接收之第一資料之第二子集包括分別在第二時間點及第三時間點接收的第二資料點及第三時間點。該處理器進一步組配來在受感測元件在第一感測器之近端區內時,判定在第三時間點的一第三速率。第三速率之判定包括計算更新的第一速率及更新的第二速率的一加權總和。
在一範例中,對應於更新之第一速率的一第一權重以及對應於更新之第二速率的一第二權重係可基於自行車速率而變化。
在一範例中,預定臨界速率為一第一預定臨界值。在第三時間點
時,處理器進一步組配來判定更新之第一速率與更新之第二速率之間的一差值、比較所判定之差值與一第二預定臨界值、以及基於該所判定之差值與該第二預定臨界值的比較來識別車輪滑動或車輪鎖定。
在一範例中,處理器組配來在更新之第一速率大於更新之第二速率且所判定之差值大於第二預定臨界值時,識別車輪滑動。
在一範例中,處理器進一步組配來校準所接收之第二資料。所接收之第二資料之該校準包括第三資料之識別。第三資料係關於自行車之定向、自行車之加速度、自行車之位置或其任何組合。第三資料之來源係不同於第一感測器及第二感測器。所接收之第二資料之該校準包括基於所識別之第三資料來校準所接收之第二資料。
在一範例中,所識別之第三資料表示自行車之磁向、重力加速度或全球定位系統(GPS)資料。
在一範例中,用以控制一自行車之一系統包括一第一感測器,其組配來產生在一第一取樣率下的第一資料。第一資料包括在一第一時間點所接收的一第一資料點以及在一第二時間點所接收的一第二資料點。第二時間點係在第一時間點之後。第一資料之第一資料點及第二資料點係分別識別在第一時間點及第二時間點之磁場脈衝的接收。系統亦包括一第二感測器,其組配來產生在一第二取樣率下的第二資料。該第二取樣率大於該第一取樣率。第二資料包括識別自行車之一加速度的一資料點。該系統亦包括:一記憶體,其組配來儲存自行車之一車輪之一圓周距離的資料;及一處理器,其與該記憶體、該第一感測器及該第二感測器通訊。該處理器組配來接收第一資料及第二資料,且判定一第一速率。第一速率之判定包括對在第二時間點之第二資料點的接收與第一時間點之第一資料點的接收之間的一時段的判定,以及基於所判定之時段及所儲存之車輪之圓周距離的資料進行第一速率的判定。該處理器進一步組配
來判定一第二速率。第二速率之判定包括一速度改變之判定。速度改變之判定包括對在一取樣週期內之資料點的加速度進行積分。該取樣週期係基於第二取樣率。第二速率之判定進一步包括基於所判定之速度改變及所判定之第一速率進行第二速率的判定。
在一範例中,處理器進一步組配來將所判定之第二速率與一預定臨界速率進行比較,且基於該比較來控制自行車之一輔助馬達。
在一範例中,第一感測器為一第一類型之感測器,且第二感測器為一第二類型之感測器。該第二類型之感測器係不同於該第一類型之感測器。
在一範例中,該第一感測器為一簧片開關或一霍爾效應感測器,且該第二感測器包括一加速度計。
在一範例中,用於一自行車之一控制器包括一處理器,其組配來接收來自一第一感測器在一第一取樣率下的第一資料。該第一資料包括兩個資料點,其等分別識別該第一感測器接收磁場脈衝的兩個時間點。該處理器進一步組配來接收來自一第一感測器之一第一取樣率的第一資料。該第一資料包括兩個資料點,其等分別識別該第一感測器接收磁場脈衝的兩個時間點。該處理器進一步組配來接收來自一第二感測器在一第二取樣率下的第二資料。該第二取樣率大於該第一取樣率。該第二資料包括識別自行車之一加速度的一資料點。該處理器進一步組配來基於第一資料之所識別的兩個時間點來判定自行車之一第一速率表示型態、基於該第二資料之所識別的加速度來判定自行車之一第二速率表示型態、以及基於所判定之第一速率表示型態及所判定之第二速率表示型態來判定自行車之一速率。
100:自行車
102:電氣後變速器,機電後變速器,後變速器,變速器
104:中間電源連接器
106:自行車車架,車架
108:把手
110:座椅
112:前輪,車輪
114:後輪,車輪
116:前煞車器
118:後煞車器
120:煞車器致動器
122:傳動系統
124:曲柄總成
126:後飛輪
128:鏈條
130:曲柄臂
132:踏板
134:鏈環
136:推動力
140:電力輔助裝置,輔助馬達
141:電力輔助馬達
142:遠端電池組,遠端電源
144:纜線
148:電氣致動器
150:基座構件
152:外連桿
154:內連桿
156:可移動總成
158:整合式電源,電池組
160:車輪速率感測器
162:感測元件
164:IMU
300:控制系統
302:電動自行車控制器
304:踏板速率感測器
306:車輪速率感測器
308:IMU
310:通訊鏈路
400:操作組件
402:操作單元
404:操作處理器
406:操作記憶體
408:操作使用者介面
410:操作電源
412:操作通訊介面
414:操作裝置介面
416:操作通訊裝置
418:操作裝置
500,600:方法
502,504,506,508,510,512,514,516,518,520,602,604,606,608,610,612,614,616,618:動作
A:箭頭
在結合圖式閱讀以下的說明後,本發明之目的、特徵及優點將變得顯易可見,其中:
圖1為一電子自行車之一範例的一側視圖,其具有可根據此揭露內容之教示來控制的組件運動;圖2為一後變速器之一範例的一側視圖;圖3為一機電控制系統之一實施例的一方塊圖;圖4為一操作組件之一實施例的一方塊圖;圖5為用於自動換檔之一方法之一實施例的一流程圖;圖6為用以判定自行車之速率的一方法之一實施例的一流程圖;圖7為如使用該自行車之感測器所判定之自行車隨著時間推移之速率的圖表對比於該自行車隨著時間推移之真實速度的圖表的一範例;以及圖8為如使用該自行車之感測器所判定之自行車隨著時間推移之加速度的圖表對比於該自行車隨著時間推移之真實加速度的圖表的一範例。
本案提供了一種具有能夠獨立於曲柄來驅動一鏈環之一電氣踏板輔助馬達的自行車。該自行車包括車輪速率感測器及曲柄步調感測器。車輪速率感測器及曲柄步調感測器係分別量測車輪速率及曲柄步調,且將所量測之車輪速率及曲柄步調提供給自行車之一電氣後變速器或一控制器。電氣後變速器係例如組配來基於所量測之車輪速率及/或所量測之曲柄步調,來使自行車之齒輪換檔及/或指示一電動自行車控制器來促動馬達過驅動。
自行車速率資訊(例如,與自行車之地面速率相關的車輪速率感測器資料)一般由安裝在自行車之後輪附近的一感測器(例如,一車輪速率感測器,諸如一簧片開關或一霍爾效應感測器)提供。該感測器偵測安裝至該後輪的一磁鐵。該感測器一般在每一次磁鐵經過該感測器時產生該後輪之每一轉圈的一個脈衝。
對於自行車上之一自動換檔傳動系統(例如,包括後變速器)之實
行方式,其中即使騎乘者正沒有踩踏,該自動換檔傳動系統仍繼續改變齒輪,車輪速率之一準確量測應以大於每車輪轉圈取樣一次的一取樣率來提供。可在該後輪上等距間隔開地包括更多反饋磁鐵(feedback magnet)以增加取樣率。然而,此添加了複雜性及成本。
本案實施例中之一或多者的一控制系統包括例如一加速度計及一陀螺儀。加速度計及陀螺儀一起形成一慣性量測單元(IMU)。該控制系統亦可包括一處理器,其組配來計算自行車之一速率(例如,一地面速率),此係藉由組合低解析度車輪速率感測器資料(例如,每一轉圈一個脈衝;一第一速率)與來自該IMU的較高解析度資料(例如,經計算之位置位移及前進方向)。該處理器週期性地(例如,每取樣間隔,諸如每微秒)對該IMU進行取樣,對在取樣間隔內之每一樣本進行積分,以更新自行車之速率(例如,一第二速率)。每次車輪速率感測器產生一事件(例如,偵測到磁鐵)時,該處理器基於該車輪速率感測器所產生之時間上連續的事件之間的一時間間隔,來更新第一速率。
在一實施例中,處理器可將第一速率及第二速率組合成自行車的一單個速率值,其係藉由將第一速率及第二速率中之每一者乘以一個別的縮放常數,並加總經縮放之第一速率以及經縮放之第二速率。縮放常數之個別值可取決於自行車之速率而改變。舉例而言,在自行車之較高速率下,車輪速率感測器變得更準確且更頻繁地更新,以使得基於由IMU產生之資料所判定的第二速率之效用係減少。
舉例而言,一自動換檔方法之表現在所判定之車輪速率可被準確更新更快時得以改良。另外,法律可能規定電氣自行車在電動自行車正行進高於一速率臨界值(例如,25kph)時,不對騎乘者提供馬達輔助。為了防止馬達輔助高於一速率臨界值,一馬達控制系統係要具備關於自行車速率的資訊。本實施例之低解析度車輪速率感測器資料與IMU之較高解析度資料的組合,係提供
自行車之速率及/或車輪速率的更頻繁判定,且因此改良自動換檔及馬達輔助控制的表現。
所屬技術領域中具有通常知識者在閱讀此揭露內容後,所揭露之自行車組件控制的這些及其他目的、特徵及優點將變得顯易可見。在貫穿使用類似參考數字的圖式中,該等類似參考數字表示在各種所揭露範例中的相同或實質上相似的部件。再者,利用本揭露內容之所揭露態樣、特徵及組件之特定組合的特定範例被揭露且在本文中說明。然而,有可能的是,本揭露內容所揭露之每一態樣、特徵及/或組件在本文沒有揭露或說明的其他範例中,係可能獨立於本揭露內容之態樣、特徵及組件中之他者或者與其等以不同組合使用。
現在參看圖式,圖1例示一範例自行車100(例如,電動自行車),其包括一車架106、把手108以及一座椅110。該自行車100亦包括一第一輪或前輪112及一第二輪或後輪114。一前煞車器116及/或一後煞車器118係被包括來分別煞住前輪112及後輪114。前煞車器116及/或後煞車器118係由至少一煞車器致動器120控制。自行車100包括一傳動系統122。圖1之傳動系統122包括一曲柄總成124,其經由一鏈條128操作式耦接至一後飛輪(cassette)126。曲柄總成包括曲柄臂130及踏板132,以及至少一鏈環134,該鏈環組配來與鏈條128操作式耦接,以將施加至曲柄總成124上的力及/或動力傳遞至鏈條128。此力及/或動力係由鏈條128傳遞至後飛輪126,藉此將一推動力136及/或動力從後飛輪126傳遞至後輪114。儘管傳動系統122包括一齒輪變換器(例如,在所例示之實施例中為一後變速器102),但其他齒輪變換器,諸如一內部齒輪輪轂、一齒輪箱及/或一連續性無段變速系統係可應用至自行車100。
傳動系統122亦可包括一電力輔助裝置140。踩踏扭矩藉由騎乘者使用踏板132及曲柄臂130而施加至曲柄總成124。電力輔助裝置140組配來輔助後輪114之旋轉。在所例示之實施例中,電力輔助裝置140組配來經由與曲柄總
成124之一耦接連接,來輔助後輪114之旋轉。電力輔助裝置140包括由一遠端電源142供電的一電力輔助馬達141。
可使用諸如圖1所示之後變速器102的齒輪變換器來使鏈條128在後飛輪126之個別鏈輪之間移動。後變速器102為例如一電氣齒輪變換器,其由指示自行車操作者或騎乘者已致動一換檔命令的信號控制。電氣後變速器102可替代地由一整合式電源或遠端電源142供電,其使用一導電連接器或纜線144。電力從遠端電源142通過纜線144提供給耦接至後變速器102的一中間電源連接器104。換檔命令係使用可由騎乘者手動操作的一電氣致動器148來實行。可使用有線及/或無線通訊技術,來將指示該換檔命令之信號傳遞給電氣後變速器102。
參看圖2,後變速器102附接至自行車車架106,且定位相鄰於後飛輪126。鏈條128僅以虛線示意性地顯示。電氣後變速器或機電後變速器102包括一基座構件150(例如,一「b關節」)、一外連桿152及一內連桿154。基座構件150能以一習知方式附接至自行車車架106。內連桿154係例如藉由連桿插銷來可樞轉式附接至基座構件150。一可移動構件或可移動總成156(例如,一「p關節」)係在相對於基座構件150的一端處可樞轉式連接至外連桿152及內連桿154,以容許可移動總成156相對於基座構件150位移。
後變速器102亦可組配來與諸如一可移開式電池組的一整合式電源158一起工作。在圖1及2所示之範例中,整合式電源或電池組158係附接至後變速器102。整合式電源158可對例如後變速器102之用以使後變速器102換檔的一馬達供電。
如圖1所示,自行車100亦具有一把手安裝式使用者介面,通過換檔致動器或電氣致動器148來實現。上文所論述之所有電氣組件及/或其他電氣組件可連接至遠端電源或遠端電池組142。另外,在一電動自行車中央控制系
統或控制器與這些電氣組件中之每一者之間的所有通訊係透過有線或無線通訊達成。可存在具有從中央控制器至每一組件之個別導線的分立控制,或者系統可使用一控制器區域網路(“CAN”)匯流排,其經設計以允許微控制器及裝置在應用中彼此通訊。
雖然所例示之自行車100為一登山自行車且可包括一衝擊吸收前叉之懸吊組件,但本文所揭露之實施例可與其他類型的自行車,諸如例如公路自行車一起實行。自行車100之前及/或向前的定向係由圖1中之箭頭“A”的方向指示。如此一來,該自行車的一向前移動方向係由箭頭A的方向指示。
一電動自行車中央控制系統或控制器可由與遠端電源142相同的一殼體支撐。該電動自行車控制器可控制從遠端電源142到自行車100上之組件(諸如例如,電力輔助裝置140)的電力。該電動自行車控制器可控制給予自行車100上之其他及/或不同組件的電力。該電動自行車控制器可對自行車100上之組件(諸如例如,變速器102、一懸吊系統及/或一座桿總成)發送信號(例如,指令)及/或接收資料(例如,指令及/或感測器資料),來致動及/或控制自行車100之組件。
在其他實施例中,電動自行車控制器可位設於自行車100上之其他位置(例如,安裝在把手上),或者替代地,可分布在自行車100的各種組件之間,其中具有一通訊鏈路之路由以容納必要的信號及電力路徑。該電動自行車控制器亦可位設於自行車100上以外的位置,諸如例如位於一騎乘者之手腕上或一運動衫口袋中。通訊鏈路可包括導線、可為無線的、或可為其等之一組合。在一範例中,該電動自行車控制器可與後變速器102整合,以在組件之間傳遞控制命令。該電動自行車控制器可包括一處理器、一通訊裝置(例如,一無線通訊裝置)、一記憶體以及一或多個通訊介面。
在一範例中,變速器之控制器及/或電動自行車控制器係無線地
致動變速器102之一馬達模組及/或一輔助馬達,且操作變速器102以執行齒輪改變及齒輪選擇。額外地或替代地,該變速器及/或該電動自行車控制器之控制器係可組配來控制一前齒輪變換器之齒輪換檔。
自行車100可包括一或多個感測器。舉例而言,一或多個感測器包括一車輪速率感測器160,其組配來基於感測定位於例如自行車100之後輪114上的一感測元件162(例如,一磁鐵)來判定一車輪速率。一或多個感測器亦可包括例如作為電動自行車控制器之部分的一IMU(慣性量測單元)164。
圖3顯示用於例如自行車100之一控制系統300(例如,一機電控制系統)的一範例。控制系統300包括一電動自行車控制器302、電力輔助裝置140、後變速器102及一或多個感測器。電力輔助裝置140係例如一輔助馬達。
一或多個感測器包括例如一踏板速率感測器304、一車輪速率感測器306(例如,車輪速率感測器160)以及一IMU 308(例如,IMU 164)。舉例而言,踏板速率感測器304量測曲柄臂130中之至少一者的旋轉速率,車輪速率感測器306量測車輪114、112中之至少一者的旋轉速率,且IMU 308量測加速度及角速度。在一實施例中,一或多個感測器可包括至少兩個車輪速率感測器306,一個用於前輪112,一個用於後輪114。
踏板速率感測器304、車輪速率感測器306及IMU 308可為各種不同類型之感測器。舉例而言,踏板速率感測器304及車輪速率感測器306可為一組合的速率及步調感測器。該速率及步調感測器可包括附接至前輪112或後輪114之一輻條的一輻條磁鐵及/或附接至曲柄臂130中之一者的一步調磁鐵,及附接至自行車100之車架106的一感測器(例如,霍爾效應感測器)。附接至自行車之車架106的該感測器係組配來基於經過附接至車架106之該感測器的步調磁鐵及/或輻條磁鐵,來分別地識別及計數一曲柄臂130及/或前輪112或後輪114的旋轉。IMU 308可包括例如一或多個加速度計與一陀螺儀的一組合。IMU 308可與
電動自行車控制器302一起收容,或者與電動自行車控制器302分開地收容。
控制系統300可包括更多、更少及/或不同的感測器。舉例而言,一或多個感測器可包括一扭矩感測器,其量測曲柄總成124上的扭矩及/或輔助馬達140之輸出軸上的扭矩。可提供各種不同類型之扭矩感測器。舉例而言,扭矩感測器可包括磁致彈性扭矩感測器、應變規、SAW裝置及/或其他類型之扭矩感測器。在一實施例中,扭矩感測器為一電流感測器,其量測通過輔助馬達140之電流。輔助馬達140所消耗的電流量係與輔助馬達140施加至自行車100之驅動列的扭矩成比例。
如圖3之實施例所示,電力輔助裝置140、後變速器102及一或多個感測器(例如,踏板速率感測器304、車輪速率感測器306及IMU 308)係可與電動自行車控制器302直接通訊。替代地或額外地,控制系統300之至少一些組件可與電動自行車控制器302間接通訊。舉例而言,車輪速率感測器306、踏板速率感測器304及/或IMU 308可與後變速器102直接通訊,且可經由後變速器102來與電動自行車控制器302間接通訊。在一實施例中,至少後變速器102及電動自行車控制器302中之每一者係與例如踏板速率感測器304、車輪速率感測器306及IMU 308中之所有感測器直接通訊。控制系統300之其他及/或不同組件可與一或多個感測器中之所有感測器(例如,電力輔助裝置140)直接通訊。在控制系統300的組件之間的通訊可為有線通訊及/或無線通訊。
在控制系統300的組件之間的每一通訊鏈路310可為雙向的。換言之,在控制系統300的組件之間直接通訊的資料流可為雙向的。舉例而言,車輪速率感測器306可接收來自電動自行車控制器302或後變速器102的信號(例如,關於何時量測旋轉速率),且將所量測之旋轉速率回傳給電動自行車控制器302或後變速器102。
圖4為一操作組件400的一方塊圖。操作組件400可為一或多個前
述電子組件(諸如例如後變速器102、電動自行車控制器302及一前齒輪變換器),或者可為其部分。操作組件400亦可為另一組件,諸如電力輔助裝置140、一內部齒輪箱組件、一懸吊或一可調整懸吊組件或一可調整座椅組件。可提供複數個操作組件400。
操作組件400設置有一操作單元402,其可為一電路板或一替代組態。操作單元402包括一操作處理器404、一操作記憶體406、一操作使用者介面408、一操作電源410、一操作通訊介面412以及一操作裝置介面414。在一實施例中,操作通訊介面412係與一操作通訊裝置416通訊,且操作裝置介面414係與一操作裝置418通訊。可提供額外、不同或更少的組件。舉例而言,可省略操作使用者介面408。
操作處理器404的結構、連接及功能可代表後變速器102、前變速器、電動自行車控制器302或另一組件的結構、連接及功能。操作處理器404可包括一通用處理器、數位信號處理器、ASIC、FPGA、類比電路、數位電路、其組合、或其他現在已知或之後開發的處理器。操作處理器404可為一單個裝置或諸如透過共用或平行處理之裝置的組合。
操作記憶體406可為一依電性記憶體或一非依電性記憶體。操作記憶體406可包括下列中之一或多者:ROM、RAM、快閃記憶體、EEPROM,或其他類型之記憶體。操作記憶體406能是可從操作組件400移開的,諸如一SD記憶卡。在一特別非限制範例性實施例中,一電腦可讀媒體可包括一固態記憶體,諸如一記憶卡或收容一或多個非依電性唯讀記憶體的其他封裝體。另外,該電腦可讀媒體可為一隨機存取記憶體或其他依電性可複寫記憶體。另外,該電腦可讀媒體可包括一磁光或光學媒體,諸如一磁碟或磁帶或其他儲存裝置。據此,本揭露內容被視為包括其中可儲存資料或指令的一電腦可讀媒體及其他等效物及後繼媒體中之任何一或多者。
操作記憶體406為一非暫態電腦可讀媒體,且被說明為一單個媒體。然而,用語「電腦可讀媒體」包括一單個媒體或多個媒體,諸如一集中式或分散式記憶體結構,及/或可操作來儲存一或多個指令集及其他資料之關聯快取記憶體。用語「電腦可讀媒體」亦應包括任何能夠儲存、編碼或攜載供一處理器執行之一指令集的媒體,或者任何致使一電腦系統施行本文所揭露之方法或操作中之任何一或多者的媒體。
操作電源410為一可攜式電源,其可存儲在操作組件400之內部,或者存儲在操作組件400之外部,且透過一導電纜線來連通至該操作組件。操作電源410可涉及電力的產生,例如使用一機械發電機、一燃料電池裝置、光伏電池、壓電的或其他電力產生裝置。操作電源410可包括一電池組,諸如由將所儲存之化學能轉換成電能之二或更多電化電池所組成的裝置。操作電源410可包括多個電池組或其他電力提供裝置的一組合。可使用經特別配適或組配的電池組類型或標準電池組類型。
在操作組件400為後變速器102之範例中,操作電源410可儲存在操作組件400之內部。在操作組件400為電動自行車控制器302之範例中,操作電源410可儲存在操作組件400之內部或外部。舉例而言,電動自行車控制器302可被支撐在圖1之遠端電源142之一殼體內。
操作裝置介面414係用於自行車100之一組件的操作。舉例而言,操作裝置介面414可傳輸來自操作電源410的電力,以產生在操作裝置418中之移動。在各種實施例中,操作裝置介面414發送電力來控制輔助馬達140、後變速器102之一馬達、前變速器之一馬達或其任何組合的移動。在一實施例中,操作組件400為電動自行車控制器302,且操作裝置介面414發送電力來控制電力輔助裝置140之移動。操作裝置介面414包括有線傳導信號及/或資料通訊電路系統,其為可操作的以控制操作裝置418。
操作使用者介面408可為一或多個按鈕、小鍵盤(keypad)、鍵盤、滑鼠、觸控筆、軌跡球、搖桿開關、觸控板、語音辨識電路、或用以在一使用者與操作組件400之間通訊資料的其他裝置或組件。操作使用者介面408可為一觸控螢幕,其可為電容式或電阻式。操作使用者介面408可包括一LCD面板、LED、LED螢幕、TFT螢幕,或另一類型之顯示器。操作使用者介面408亦可包括音訊能力或揚聲器。
操作通訊介面412係組配來用操作通訊裝置416接收資料,該資料諸如量測資料(例如,旋轉曲柄速率、旋轉車輪速率、自行車速率及/或扭矩)、預報信號、操作信號、及/或來自自行車組件(例如,踏板速率感測器304、車輪速率感測器306、IMU 308、扭矩感測器及/或電動自行車控制器302)之其他信號。在一實施例中,操作組件400包括一個以上的操作通訊介面412,其分別與一個以上的操作通訊裝置416通訊。操作通訊介面412亦可組配來發送供例如電動自行車控制器302接收之諸如狀態信號(例如,溫度感測器信號)的資料。操作通訊介面412係使用任何可操作的連接來傳遞資料。一可操作的連接係可為一種可於其中發送及/或接收信號、實體通訊內容、及/或邏輯通訊內容的連接。一可操作的連接係可包括一實體介面、一電氣介面、及/或一資料介面。一或多個操作通訊介面可提供透過操作通訊裝置416、呈任何現在已知或之後開發的格式的無線通訊。雖然本說明書說明可在參照特定標準及協定之特定實施例中被實行的組件及功能,但本發明不限於此等標準及協定。舉例而言,用於網際網路及其他封包交換網路傳輸(例如,TCP/IP、UDP/IP、HTML、HTTP、HTTPS)的標準係表示目前技術水平的範例。此等標準係被具有本質上相同功能之更快或更有效率的等效者週期性地取代。據此,具有如本文所揭露者之相同或相似功能的替換標準及協定係被視為其等效者。
根據本揭露內容之各種實施例,本文所述之方法可用由一電腦系
統可執行的軟體程式來實行,該電腦系統諸如控制系統300(例如,電動自行車控制器302及後變速器102)的組件,及/或在自行車100上及/或由使用者穿戴的其他組件。另外,在一範例性非限制性實施例中,實行方式可包括分散式處理、組件/對象分散式處理、及平行處理。替代地,虛擬電腦系統處理可建構來實行如本文所說明的方法或功能性中之一或多者。
一電腦程式(亦已知為一程式、軟體、軟體應用程式、指令碼或程式碼)能以任何形式的程式語言來撰寫,包括編譯式或直譯式語言,且該電腦程式能以任何形式來部署,包括作為一獨立程式或作為一模組、組件、子常式、或在一運算環境中適用的其他單元。一電腦程式未必對應於一檔案系統中的一檔案。一程式可儲存於存有其他程式或資料(例如,儲存於一標記語言文件中的一或多個指令碼)之一檔案的一部分中、於專用於該所述程式的一單個檔案中、或於多個協調檔案(例如,儲存有一或多個模組、子程式、或部分程式碼的檔案)中。一電腦程式可經部署來在一電腦上執行、或在位設於一個地點或分布跨多個地點且由一通訊網路互連的多個電腦上執行。
此說明書中所說明的處理程序及邏輯流程可由執行一或多個電腦程式的一或多個可規劃處理器來施行,以藉由對輸入資料進行操作且產生輸出來施行功能。該等處理程序及邏輯流程亦可藉由下列來被施行、且設備亦可作為下列來被實行:特殊用途邏輯電路系統(例如,FPGA或ASIC)。
於此申請案使用時,用語「電路系統」或「電路」係指以下所有內容:(a)唯硬體電路實行方式(諸如在唯類比及/或數位電路系統中的實行方式);及(b)電路及軟體(及/或韌體)的組合,諸如(適用時):(i)處理器之一組合、或(ii)處理器/軟體的部分(包括數位信號處理器、軟體及記憶體,其等一起運作以致使諸如一行動電話或伺服器之一設備施行各種功能);及(c)電路,諸如一微處理器或一微處理器的一部分,其需要軟體或韌體用來操作,即使該軟體或
韌體不實體存在。
「電路系統」的此定義適用於此申請案包括在任何請求項中之此用語的所有使用。作為一進一步範例,如此申請案所使用,該用語「電路系統」亦將含括具僅一處理器(或多個處理器)或一處理器的一部分及它(或它們)隨附的軟體及/或韌體、以及其他電子組件的一實行方式。該用語「電路系統」,例如且若可適用於特定請求項元件的話,亦將含括:用於一行動運算裝置的一基頻積體電路或應用處理器積體電路,或在伺服器、一蜂巢式網路裝置、或其他網路裝置中之一相似的積體電路。
合適於一電腦程式之執行的處理器包括,舉例而言,通用及特殊用途微處理器兩者、以及任何種類之數位電腦的任何一或多個處理器。大體而言,一處理器接收來自一唯讀記憶體、或一隨機存取記憶體、或兩者的指令及資料。一電腦的基本元件為用以施行指令的一處理器、及用以儲存指令及資料的一或多個記憶體裝置。大體而言,一電腦亦包括用以儲存資料的一或多個大容量儲存裝置、或經操作性耦接以自其或對其接收或傳送資料、或兩者,該一或多個大容量儲存裝置係例如磁碟片、磁光碟或光碟)。然而,一電腦不需要具有此等裝置。再者,一電腦可嵌置於另一裝置中,該另一裝置為諸如例如一行動電話、一人數位助理(“PDA”)、一行動音訊播放器、一全球定位系統(“GPS”)接收器、一控制單元、一後變速器、或一前齒輪變換器,僅舉幾個範例。合適儲存電腦程式指令及資料的電腦可讀媒體包括所有形式的非依電性記憶體、媒體、及記憶體裝置,舉例而言,包括半導體記憶體裝置(例如,EPROM、EEPROM、及快閃記憶體裝置);磁碟(例如,內部硬碟或可移磁碟);磁光碟;以及CD-ROM及DVD-ROM碟片。該處理器及該記憶體可由特殊用途邏輯電路系統來增補、或併入其中。
操作通訊裝置416提供了從操作組件400至自行車100之另一組件
或至諸如一行動電話或其他運算裝置之一外部裝置的資料及/或信號通訊。該操作通訊裝置係使用任何可操作的連接來通訊資料。一可操作的連接係可為一種可於其中發送及/或接收信號、實體通訊內容、及/或邏輯通訊內容的連接。一可操作的連接係可包括一實體介面、一電氣介面、及/或一資料介面。該控制通訊裝置可經組配來無線地通訊,且因此包括一或多個天線。該控制通訊裝置提供呈任何現在已知或之後開發的格式的無線通訊。
亦可提供一控制天線。該控制天線可為複數個控制天線。操作組件400可包括具有操作組件400之一PCB的電路系統的一天線;然而,額外的天線亦可被包括在該電路系統中。該控制天線可與自行車100之另一組件整合,或者可為一獨立組件。舉例而言,該控制天線可整合作為電動自行車控制器302之部分及/或作為後變速器102之部分。
變速器102可允許多數個騎乘模式之組態,其等可由一控制單元(例如,電動自行車控制器302或在自行車100上或外側的另一控制器)切換。該控制單元可基於使用者輸入(例如,經由電氣致動器148或另一介面)來切換騎乘模式,或者基於所感測之條件來自動地切換騎乘模式。在各模式中,可調整騎乘模式之各種特性。舉例而言,可調整檔位滯後、無需踩踏即可換檔的最小檔位及/或其他特性。
圖5為用於例如自行車100之組件的機電控制的一方法500之實施例的流程圖。該流程圖亦例示用以在自行車100上傳輸及接收無線信號之一方法。如以下章節所呈現,動作可使用在先前圖式中所指示之組件的任何組合來施行。舉例而言,以下動作可由控制系統300之至少一些組件以及額外或其他組件來施行。在一實施例中,該等動作可由例如後變速器102、電動自行車控制器302、電力輔助裝置140、一或多個感測器或其任何組合來施行。可提供額外、不同或更少的動作。該等動作係以所示順序或其他順序施行。可重複這些
動作。
在動作502中,一處理器啟動一自行車之一模式(例如,一全自動模式)。在全自動模式下,一變速器(例如,變速器102)係在沒有使用者輸入之情況下,基於一當前車輪速率來換檔以保持一檔位,其導致接近一界定目標的一騎乘者步調。該處理器可基於使用者輸入來啟動該全自動模式,或者基於所感測之騎乘狀況來自動地啟動該全自動模式。在一實施例中,該處理器為變速器之一處理器,且基於來自另一處理器(例如,電動自行車控制器302)之指令來啟動該全自動模式,該另一處理器接收使用者輸入或識別所感測之騎乘狀況。
在動作504中,該處理器接收來自一感測器(例如,一車輪速率感測器,諸如車輪速率感測器306)表示一車輪速率的資料。該車輪速率感測器連續地或以一間隔(例如,基於車輪之旋轉速率之一可變間隔)量測一車輪之旋轉速率。表示車輪速率之所接收的資料可以是針對自行車之一前輪及/或自行車之一後輪。表示車輪速率之資料可為一旋轉速率值(例如,以每分鐘轉數(RPM)表示)。
在動作506中,該處理器接收來自一感測器(例如,一踏板速率感測器或曲柄步調感測器;踏板速率感測器304)表示一步調速率的資料。踏板速率感測器連續地或以一間隔(例如,基於曲柄臂之旋轉速率之一可變間隔)量測自行車之一踏板附接至其的一曲柄臂的一旋轉速率。表示步調速率之資料可為一旋轉速率值(例如,以RPM表示)。
在動作508中,該處理器將動作506中所接收表示步調速率的資料(例如,當前步調速率)與一目標步調速率進行比較。該目標步調速率可由使用者界定。舉例而言,自行車可包括安裝在該自行車之把手上的一或多個控制裝置(例如,兩個控制按鈕)。該等兩個控制按鈕可與例如一控制器(例如,電動自行車控制器302)及/或自行車上之其他組件進行通訊(例如,無線通訊及/或有線
通訊)。該等兩個控制按鈕中之一者可在被按壓時產生指示增加該目標步調速率之一信號,且該等兩個控制按鈕中之另一者可在被按壓時產生指示減小該目標步調速率之一信號。該等兩個控制按鈕中之任何一者的一單個按壓,係例如以一可組配之RPM數來增量或減量該目標步調速率(例如,一設定點)。在一實施例中,該設定點在功能上可行的預定限界(例如,60RPM-120RPM)內係可調整的。
在一實施例中,控制後變速器之升檔及降檔動作的換檔器按鈕可為雙重目的的,以控制自動換檔目標步調之設定點。若該換檔器按鈕被按壓的時間少於一預定時間量(例如,少於300毫秒),則該等升檔及降檔按鈕可分別觸發後變速器之升檔及降檔動作。若一換檔器按鈕被按壓且維持的時間長於該預定時間量(例如,一長按),則該長按可被視為一設定點調整命令,且可增量或減量目標步調。
每一設定點調整僅可將目標步調進行一小量修改(例如,1RPM),以達成一精確調整。在一實施例中,為了快速地對目標步調進行一大的調整,一長按之後可接續一或多個較短的按壓(例如,少於300毫秒)。只要每一較短的按壓係在上一次按壓之後的某個臨界時間內(例如,800毫秒)發生,則該等較短的按壓即可各造成設定點的一額外增量或減量。
與處理器進行通訊的一記憶體(例如,變速器102之一記憶體或電動自行車控制器302之一記憶體)係儲存一齒輪比表以及升檔/降檔表。當騎乘者調整了設定點時,該處理器係基於所調整之設定點來重新計算齒輪比表以及升檔/降檔表。若最接近的齒輪比在設定點調整時改變,則變速器立即換檔,忽略升檔/降檔表中內建的滯後。
在一實施例中,設定點調整係透過一系統控制介面(例如,一電動自行車系統控制介面)來組配。該系統控制介面可以能夠展示一當前設定點,
且直接調整後變速器上之設定點。在另一實施例中,設定點調整係經由與後變速器直接通訊的一行動裝置應用程式來執行。
在動作510中,該處理器基於動作506之該比較,來判定在動作506中所接收的當前步調速率是否相對於目標步調速率在一範圍內(例如,在3RPM內)。若當前步調速率係在該範圍內,則該方法返回至動作504。若當前步調速率不在該範圍內,則該方法移至動作512。
在動作512中,該處理器將當前車輪速率與一預定最小車輪速率進行比較。舉例而言,該處理器計算該當前車輪速率與該預定最小車輪速率之間的一差值。該預定最小車輪速率表示例如一功能最小旋轉車輪速率。
在動作514中,該處理器基於動作512之比較來判定當前車輪速率大於或小於預定最小車輪速率。若該處理器判定當前車輪速率小於預定最小車輪速率,則不啟動一換檔,且該方法返回至動作504。若該處理器判定當前車輪速率大於預定最小車輪速率,則該方法移至動作516。
在動作516,該處理器判定曲柄臂是否正在旋轉。舉例而言,該處理器基於在動作506中所接收之當前步調速率來判定曲柄臂是否正在旋轉。若當前步調速率大於零,則該方法移動至動作518。若當前步調速率等於零或大約為零(例如,小於或等於1RPM),則該方法移至動作520。
在動作518中,該處理器指示一馬達(例如,變速器之一馬達或輔助馬達140)致動及換檔以保持一檔位,其導致接近(例如,在上文論述之範圍內)動作508中所識別之目標步調速率的一騎乘者步調。在動作518之後,該方法返回至動作504。
當施行自動換檔時,變速器可基於當前車輪速率、當前嵌齒、當前騎乘者步調或某些其他參數來調整換檔之間的一最小計時,以使得每一換檔係在試圖進行下一換檔之前完成。此計時被最適化以允許盡可能快的換檔,而
沒有引發一換檔失敗。
在動作520中,該處理器指示例如輔助馬達運行一段時間,以允許鏈條脫軌至一目標嵌齒(例如,用變速器之馬達)。在動作520之後,該方法返回至動作504。
輔助馬達不會在沒有使用者踩踏以使得馬達正在加速或保持自行車速率之情況下運行。若當前車輪速率為準確的,則此並不困難。然而,車輪速率感測器僅能在車輪之每一轉圈時更新一次當前車輪速率。在快速減速事件期間,在車輪速率感測器已報告速率變化之前,自行車之速率可能下降至輔助馬達之一速率以下。再者,舉例而言,自動換檔方法之表現在當前車輪速率可被準確更新更快時得以改良。當車輪完全停止時,磁鐵不再經過霍爾效應感測器或簧片開關,因此更新速率之時間變得無限長。另外,法律可能規定電動自行車在電動自行車正行進高於一速率臨界值(例如,25kph)時,不對騎乘者提供馬達輔助。為了防止馬達輔助高於一速率臨界值,一馬達控制系統係要具備比車輪速率感測器所提供有關於自行車速率之資訊還要更多的資訊。
如上所述,可使用作為該方法之輸入的一些車輪速率感測器,係使用安裝在車輪上的一單個磁鐵及安裝至車架的一單個簧片開關或霍爾效應感測器。隨著車輪旋轉,磁鐵在每一轉圈時經過霍爾效應感測器或簧片開關一次,產生由處理器讀取之一信號。這些感測器系統使用簧片開關或霍爾效應感測器的促動之間的一時間,來量測車輪角速度。隨著車輪減速,霍爾或簧片事件之間的時段增加。微處理器所計算之旋轉速率僅在一感測器事件發生時才更新。如下文參照圖6所論述,自行車之一IMU(例如,IMU 308)的一加速度計可用以補充車輪速率感測器資料。
圖6為用於一自行車(例如,自行車100)之組件的機電控制的一方法600之實施例的流程圖。該流程圖亦例示用以在自行車上傳輸及接收無線信
號之一方法。如以下章節所呈現,動作可使用在先前圖式中所指示之組件的任何組合來施行。舉例而言,以下動作可由控制系統300之至少一些組件以及額外或其他組件來施行。在一實施例中,該等動作可由例如後變速器102、電動自行車控制器302、電力輔助裝置140、一或多個感測器或其任何組合來施行。可提供額外、不同或更少的動作。該等動作係以所示順序或其他順序施行。可重複這些動作。
在動作602中,一處理器識別一最近判定的自行車速率(例如,最後的自行車速率)。在一實施例中,方法600在自行車從一靜置位置開始運動時開始。據此,當方法600開始時,最後的自行車速率可設定為零。該處理器可基於自行車之一或多個感測器(例如,踏板速率感測器304、車輪速率感測器306及/或IMU 308)所產生的資料,來識別該自行車何時開始運動,且因此何時執行方法600。
在一實施例中,該處理器不執行方法600,直到該處理器基於來自一第一感測器的資料(例如,第一資料)判定一初始速率(例如,首先計算的「最後自行車速率」)為止。該第一感測器可為一車輪速率感測器(例如,車輪速率感測器306),諸如例如安裝至自行車之一車架的一簧片開關或一霍爾效應感測器。該第一感測器可安裝在自行車之各種不同部分上或中,包括例如在車架之一後下叉(chain stay)上、在車架之一叉部端(例如,一勾爪)處,或在自行車之一驅動單元(例如,電力輔助裝置140)中。
該第一感測器可組配來在至少一受感測元件旋轉通過該第一感測器之一近端區時,感測例如安置在自行車之一自行車車輪(例如,諸如前輪112的一前輪及/或諸如後輪114的一後輪)附近的該至少一受感測元件。該第一感測器之該近端區可為一受感測元件可被該第一感測器偵測到的一區。
該至少一受感測元件包括附接至自行車車輪的一或多個磁鐵。在
一實施例中,該至少一受感測元件包括一單個磁鐵,其在自行車車輪通過第一感測器之近端區的一徑向位置處附接至該自行車車輪(例如,以使得在該單個磁鐵用該自行車車輪旋轉經過該第一感測器時,該單個磁鐵係相對於該第一感測器置中)。在另一實施例中,該至少一受感測元件包括附接至自行車的二或更多個磁鐵,以使得該等二或更多個磁鐵係圓周地間隔開。該等二或更多磁鐵可分別在自行車車輪通過第一感測器之近端區的一徑向位置處附接至該自行車車輪。
每當第一感測器偵測在第一感測器周圍(例如,在近端區內)的一磁通量密度高於一預定臨界值時,該第一感測器產生一信號(例如,一脈衝;一輸出電壓,諸如一霍爾電壓)。換言之,該第一感測器所產生之信號係識別由該第一感測器之一磁場脈衝的接收。該預定臨界值經設定,以使得每當自行車車輪上的磁鐵通過該第一感測器之近端區時,該第一感測器所偵測之磁鐵的磁通量密度係致使該第一感測器產生信號。
由該第一感測器之輸出電壓的產生可被視為一車輪速率事件。處理器可不啟動方法600,直到該處理器識別兩個車輪速率事件且能夠判定初始速率(例如,首先計算的「最後自行車速率」)為止。每當該第一感測器產生例如一輸出電壓時,該第一感測器可將個別輸出電壓及/或識別該第一感測器產生該個別輸出電壓之時間的第一資料之一資料點傳輸給該處理器。替代地或額外地,該處理器可對該第一感測器進行監測或取樣,且識別該第一感測器產生該個別輸出電壓的時間。舉例而言,該處理器可產生識別該第一感測器產生該個別輸出電壓之時間(例如,經由電動自行車控制器302之一時鐘)的第一資料之一資料點。
作為一範例,在兩個車輪速率事件之後(例如,在自行車從一靜置位置開始移動之後),第一資料包括一第一資料點及一第二資料點,其等分別
識別由該第一感測器在一第一時間點及一第二時間點之磁場脈衝的接收。該第二時間點係在該第一時間點之後。當該第一感測器用所識別之車輪速率事件(例如,至少一磁鐵旋轉通過第一感測器之近端區)來產生輸出電壓時,與處理器進行通訊的記憶體(例如,電動自行車控制器302之記憶體)可儲存該第一資料(例如,作為車輪速率事件發生之時間)。該處理器可用每一新識別的車輪速率事件來識別該第一資料之個別子集(例如,第一資料點及第二資料點,其等分別表示第一感測器產生一第一輸出電壓及一第二輸出電壓的第一時間點及第二時間點),以供車輪速率計算。
記憶體可儲存自行車車輪在車輪速率事件之間的一圓周距離(例如,每一磁鐵之車輪圓周)。舉例而言,在單個磁鐵附接至自行車車輪的實施例中,記憶體可儲存自行車車輪的一圓周。在二或更多個磁鐵附接至自行車車輪之實施例中,記憶體可儲存自行車車輪之圓周的一部分,其對應於附接至該自行車車輪之磁鐵的數目(例如,針對兩個磁鐵附接至自行車車輪之實施例,則圓周的一半;針對三個磁鐵附接至自行車車輪之實施例,則圓周的三分之一)。儲存於記憶體中的圓周距離表示自行車在車輪速率事件之間行進的一距離。
處理器可判定在兩個車輪速率事件(例如,對應於第一資料的第一資料點與第二資料點)之間的一時段。換言之,該處理器可判定在該第一時間點與該第二時間點之間的一時段。該處理器可基於儲存於記憶體中的圓周距離及兩個車輪速率事件之間的所判定時段,來判定初始速率。舉例而言,該處理器可藉由將儲存於記憶體中之圓周距離除以兩個車輪速率事件之間的所判定時段來計算初始速率。此一所計算的初始速率表示自行車之一第一速率(例如,在至少一磁鐵於第一感測器之近端區內時所判定)。
在動作604中,該處理器識別來自自行車之一第二感測器的第二資料。在一實施例中,該第二感測器包括一加速度計(例如,作為IMU 308之部
分)。可由加速度計產生的第二資料係不同於第一資料。舉例而言,該第二資料包括複數個資料點,其等分別表示在複數個時間點之加速度(例如,沿著三個軸線及/或從沿著該等三個軸線之加速度判定的一所得加速度)。該第二感測器之取樣率(例如,第二取樣率)可大於第一感測器之取樣率(例如,第一取樣率),以使得該第二資料包括比第一資料更多的資料點。換言之,該第二感測器具有比該第一感測器更高的一解析度。該第一取樣率可為可變化的,因為該第一取樣率係取決於自行車正行進的一速率。
該第二感測器能以該第二取樣率將該第二資料傳輸至該處理器。替代地或額外地,該第二感測器可將該第二資料儲存於記憶體中,且該處理器可識別在該記憶體內之該第二資料。在一實施例中,該處理器能以該第二取樣率對該第二感測器進行監測或取樣。
就第二資料之一當前資料點,該處理器在動作602之後,可能必須等待一段時間(例如,基於第二取樣率的一取樣週期)。舉例而言,處理器可接收第二資料之當前資料點,其表示例如在一第三時間點自行車的一當前加速度(例如,根據加速度計;一當前所得加速度計)。該第三時間點可在第二時間點之後(例如,在該第二時間點之後的取樣週期)。
在一實施例中,該處理器可過濾該處理器所識別之第二資料中的一些或全部。該處理器可使用一帶通濾波器、一高通濾波器、一低通濾波器、一或多個其他濾波器或其任何組合,來過濾該第二資料。
在動作606中,該處理器基於所識別之第二資料的一子集以及在動作602中所判定的初始速率(例如,最後自行車速率),來判定自行車之一更新速率(例如,一第二速率)。所識別之第二資料的子集可為或包括例如第二資料之當前資料點(例如,表示自行車在第三時間點的當前加速度)。
藉由組合IMU之加速度計與陀螺儀的量測來追蹤空間中之一物件
(例如,自行車)的技術係例如被稱為航位推算(dead reconning)或慣性導航。為了施行慣性導航,第二感測器之加速度計的一輸出(例如,沿著三個軸線之加速度;第二資料之當前資料點)可例如被雙重積分(double integrated)以追蹤位置的位移,且陀螺儀的一輸出被單積分(single integrated)以判定前進方向。第二感測器之第二取樣率可導致對應於物件(例如,自行車)通過空間的一路徑之一系列向量。處理器可施行慣性導航,或者可僅對第二感測器之加速度計的輸出(例如,第二資料之當前資料點)進行積分一次,來判定一速度改變。
處理器可接收來自第二感測器之一所得加速度,或者基於例如沿著第二資料之當前資料點之三個軸線的加速度來判定該所得加速度。舉例而言,處理器可基於沿著第二資料之當前資料點之三個軸線的加速度之平方和的平方根來判定所得加速度。在一實施例中,處理器判定沿著前進方向之所得加速度的一部分(例如,如藉由對第二感測器之陀螺儀的輸出進行積分來判定),且該所得加速度之所判定部分係用於下文之計算。
處理器可基於取樣週期與所得加速度之乘積與動作602中所判定之初始速率的相加,來判定更新速率(例如,第二速率)。換言之,處理器基於第二資料之子集來判定一速率改變,以使得自行車之一地面速率可比僅使用由第一感測器產生之第一資料所可提供者更頻繁地判定。由第一感測器提供(例如,在至少一磁鐵於第一感測器之近端區內時產生)的低解析度車輪速率感測器資料(例如,每一轉圈一個脈衝),係用IMU在脈衝之間的資料來補充(例如,在至少一磁鐵於第一感測器之近端區外側時)。
在動作608中,該處理器判定一新車輪速率事件是否已發生。舉例而言,該處理器識別是否已接收識別一新車輪速率事件的第一資料、識別是否已將識別一新車輪速率事件的第一資料保存在記憶體中,及/或對第一感測器進行取樣來判定是否已發生一新車輪速率事件。當該處理器判定一新車輪速率
事件尚未發生(例如,沒有識別新的第一資料)時,方法600移動至動作610。當該處理器判定一新車輪速率事件已發生(例如,識別新的第一資料)時,方法600移動至動作612。
在動作610中,該處理器可基於動作606所判定之更新速率來控制自行車之輔助馬達及/或變速器(例如,後變速器102)。該處理器可基於在動作606中根據圖5之方法500或另一控制方法所判定的更新速率,來控制輔助馬達及/或變速器。舉例而言,該處理器可基於動作606所判定之自行車的更新速率來計算一更新車輪速率(例如,將自行車的更新速率除以自行車車輪之圓周),且基於根據圖5之方法500的更新車輪速率來控制輔助馬達及/或變速器。
在一實施例中,該處理器將動作606所判定之自行車的更新速率與一預定臨界速率(例如,一第一預定臨界速率)進行比較。該預定臨界速率可存儲在記憶體中,且可表示自行車要移動之一最大速率。該處理器可基於動作606中所判定之更新速率與預定臨界速率的該比較來控制自行車之輔助馬達。舉例而言,該處理器可組配來在基於該比較,動作606中所判定之更新速率大於預定臨界速率時,防止或停止自行車之輔助馬達對自行車之傳動系統(例如,傳動系統122)提供電力。藉由使用來自第二感測器之第二資料來更新在第一感測器所識別的脈衝之間的自行車之速率,該處理器可防止該自行車超過該最大速率,即使至少一磁鐵係在第一感測器之近端區的外側也是如此。
在動作610之後,方法600返回到動作604,且處理器等待第二資料之下一資料點(例如,由加速度計根據第二取樣率進行的下一量測;第二資料之當前資料點)。當方法600返回到動作604時,在動作606所判定之更新速率變成當至少動作604~608重複時的最後判定速率。
在動作612中,該處理器識別第一資料之一最近產生的資料點(例如,一第三資料點)。舉例而言,該處理器接收來自第一感測器之最近產生的資
料點、識別記憶體中最近產生的資料點,及/或對第一感測器進行取樣並識別最近產生的資料點。在動作608所識別之新車輪速率事件為一第三車輪速率事件的一範例中,第一資料進一步包括一第三資料點(例如,最近產生的資料點),其識別由第一感測器在一第三時間點之一磁場脈衝的接收。該第三時間點係在該第二時間點之後。動作604~608可在第二時間點與第三時間點之間重複多數次,以使得自行車之速率被更新多數次。換言之,第二速率之判定係重複多數次。
在動作614中,該處理器可識別第一資料之一新子集,其包括第一資料之最近產生的資料點(例如,包括分別表示第一感測器產生第二輸出電壓及第三輸出電壓之第二時間點及第三時間點的第二資料點及第三資料點),且基於該第一資料之該新子集來判定一新第一速率(例如,更新的第一速率)。舉例而言,該處理器可判定在兩個最近車輪速率事件(例如,對應於第一資料的第二資料點及第三資料點)之間的一時段。換言之,該處理器可判定在第二時間點與第三時間點之間的一時段,且基於儲存於記憶體中的圓周距離及在第二時間點與第三時間點之間的該所判定時段,來判定更新的第一速率。舉例而言,該處理器可藉由將圓周距離除以在第二時間點與第三時間點之間的該所判定之時段來計算更新的第一速率。
在動作616中,該處理器可基於動作614中所判定之更新的第一速率及動作606中所判定之更新的第二速率(例如,最近在動作606中所判定之第二速率)來判定一第三速率。當例如至少一磁鐵係在第一感測器之近端區內時,該處理器可判定第三速率。該處理器可基於例如動作614所判定之更新的第一速率與動作606所判定之更新的第二速率的一加權總和來判定第三速率。舉例而言,第一速率及第二速率係組合成一單個值,其係藉由將第一速率及第二速率中之每一者乘以一個別縮放常數並對所得值求和來達成。在一實施例中,第一
速率及第二速率係使用卡爾曼濾波器方法來組合,但可使用其他組合方法。
縮放常數的總和為一,且可具各種值。舉例而言,與第一速率(例如,僅基於來自第一感測器之資料來判定)相關聯的一第一縮放常數可為0.75,且與第二速率(例如,基於來自第二感測器之資料來判定)相關聯的一第二縮放常數可為0.25。可使用用於縮放常數之其他值。
在一實施例中,第一常數及第二常數的值係基於自行車之速率而為可變化的。舉例而言,在較高速率下,第一速率(例如,基於車輪速率感測器來計算)變得更準確且更頻繁地更新,因此更新的第二速率(例如,基於IMU之加速度計來計算)之效用減少。
處理器能以各種方式判定第一常數及第二常數的值。舉例而言,處理器可基於一預定函數(例如,線性函數)來判定第一常數及第二常數中之一者的值,其中自行車之速率作為該預定函數之一輸入且該值作為該預定函數之一輸出。第一常數及第二常數中之另一者可判定為在一與所判定的值之間的一差值。作為另一範例,記憶體可儲存一查找表,且透過內插法,處理器可例如判定第一常數及/或第二常數。
在一實施例中,在一特定第一速率(例如,基於車輪感測器來計算)下,僅第一速率係用於自行車之控制。舉例而言,當動作614所判定之更新的第一速率高於一第二預定臨界速率(例如,15kph)時,處理器停止更新在車輪速率事件之間的自行車之速率。
在動作618中,該處理器可基於動作616所判定之第三速率來控制自行車之輔助馬達及/或變速器(例如,後變速器102)。該處理器可基於在動作616中根據圖5之方法500或另一控制方法所判定的第三速率,來控制輔助馬達及/或變速器。在一實施例中,處理器係基於動作614所判定之更新的第一速率而非動作616所判定的第三速率,來控制自行車之輔助馬達及/或變速器。
在一實施例中,該處理器將動作616所判定的第三速率與第一預定臨界速率(例如,表示自行車要移動之最大速率)進行比較。該處理器可基於動作616所判定之第三速率與第一預定臨界速率的該比較來控制自行車之輔助馬達。舉例而言,該處理器可組配來在基於該比較,動作616所判定之第三速率大於第一預定臨界速率時,防止或停止自行車之輔助馬達對自行車之傳動系統提供電力。
在動作618之後,方法600返回到動作604,且處理器等待第二資料之下一資料點(例如,由加速度計根據第二取樣率進行的下一量測;第二資料之當前資料點)。當方法600返回到動作604時,在動作616所判定之第三速率變成當至少動作604~608重複時的最後判定速率。
圖7為一自行車之速度對時間的一圖的一範例,其中速率係使用例如圖6之方法600來計算。該速度以每小時公里為單位,且該時間以秒為單位。點線顯示自行車隨著時間推移的真實速度。如上所述,當自行車之速率增加(例如,朝向圖之右側)時,該自行車之第一速率(例如,圖中之「1PPR磁鐵感測器」)係更好地近似於該自行車之真實速度。當自行車從一靜置位置(例如,圖之左側)開始移動時,該自行車之第一速率在近似於該自行車之真實速度上表現很差,且第二速率(例如,作為「組合的感測器速度」之部分)幫助填補在車輪速率事件之間的間隔。如圖7所例示,一車輪速率事件係在標示為「1PPR磁鐵感測器」之繪線的每一階梯處發生。
圖8為加速度對時間之一圖的一範例,其中速率係使用例如圖6之方法600來計算。該加速度以米每平方秒為單位,且該時間以秒為單位。圖8之加速度對時間的繪線係對應於圖7之速度對時間的繪線。標示為「感測器加速度」之繪線係表示第二感測器所判定之自行車的加速度,其在「真實自行車加速度」周圍振盪並且很好地近似於「真實自行車加速度」。
處理器能以各種方式結束方法600。當自行車之一騎乘者停止該自行車且該自行車不再移動(例如,如由第一速率、第二速率及/或第三速率判定)歷時一段預定時間(例如,兩秒)時,該處理器可結束方法600。替代地或額外地,騎乘者可與該自行車上之一輸入裝置(例如,一按鈕)互動,且該輸入裝置可響應於騎乘者與輸入裝置的互動而產生一信號,並將所產生之信號傳輸給該處理器。該處理器可接收所產生之信號,且響應於所接收之信號而結束方法600。該處理器能以其他方式及/或響應於其他信號或資料來結束方法600。
取樣率之限制以及來自感測器雜訊及感測器漂移之誤差的累積可導致第二感測器之加速度計之輸出的積分(例如,用以判定一速率改變)及第二感測器之陀螺儀之輸出的積分(例如,用以判定一前進方向)將隨著時間的推移,分別從自行車的真實速率、位置及/或定向偏離。此誤差可藉由使用來自第一感測器及第二感測器以外的一來源之資料(例如,第三資料)的週期性校準(例如,每預定數目之車輪速率事件,每預定時段)來訂正或減少。舉例而言,基於第二感測器所產生之資料的積分所判定的自行車之速率、位置及/或定向,係可使用另一感測器所判定之磁向、重力加速度或GPS資料來校準。來自其他感測器的其他資料可用於校準。處理器可藉由調整第二感測器來校準第二資料之至少一部分(例如,所得加速度之一部分),以使得該第二資料之該部分係週期性地等於第三資料(例如,重力加速度)。
在一實施例中,處理器可基於動作614中所判定的第一速率及動作606中所判定的個別第二速率來識別車輪滑動及/或車輪鎖定。在動作606中之第二速率的每一判定之後,該處理器可將所判定的第二速率與最近判定的第一速率進行比較。舉例而言,該處理器可判定該所判定的第二速率與該最近判定的第一速率之間的差值,且將該所判定之差值與一或多個預定臨界差值進行比較。舉例而言,該一或多個預定臨界差值可儲存於記憶體中。
在一實施例中,當所判定之差值為正的(例如,所判定之第二速率大於最近判定之第一速率)且所判定之差值大於一第一預定臨界差值時,處理器可識別一車輪鎖定。換言之,處理器可識別自行車以一特定速率移動,同時自行車之前輪及/或後輪沒有正在旋轉或者正以比預期低的速率旋轉。當所判定之差值為負的(例如,所判定之第二速率小於最近判定之第一速率)且所判定之差值之絕對值大於第一預定臨界差值或一第二預定臨界差值時,處理器可識別車輪滑動。換言之,處理器可識別自行車之前輪及/或後輪正以一特定速率旋轉,同時自行車係靜置或正以低於預期的速率移動。
本文所說明之實施例的例示意欲提供對各種實施例之結構的一大致理解。該等例示並不意欲充當對利用本文所說明之結構或方法的設備及系統之所有元件及特徵的一完整說明。在審閱本揭露內容之後,對熟習此技藝者而言許多其他實施例將是顯易可見的。可利用及自本揭露內容導出其他實施例,以使得可進行結構及邏輯的代換及改變,而沒有脫離本揭露內容之範疇。另外,該等例示僅為代表性,且可能未按比例繪製。在該等例示中的某些比例可被放大,其他比例可被最小化。據此,本揭露內容及圖式係要視為例示性而非限制性。
雖然此說明書含有許多細節,但這些不應被解釋為對本發明之範疇或可主張內容的限制,而是針對本發明之特定實施例之特徵的說明。在此說明書中在分開的實施例之上下文中所說明的某些特徵,亦可組合實行於一單一實施例中。相反地,在一單一實施例之上下文中所說明的各種特徵,亦可單獨地或按任何合適子組合實行於多個實施例中。再者,雖然特徵可能在上文說明為按某些組合作用且甚至一開始如此主張,但來自一所主張之組合的一或多個特徵,在一些情況下可自該組合刪去,且該所主張之組合可針對一子組合或一子組合之變化。
相似地,雖然操作及/或動作以一特定順序在圖式中被繪示及在本文中被說明,但不應將此理解為,要求以所示之特定順序或依次序順序來施行此等操作,或是施行所有例示之操作以達成期望的結果。在某些情形中,多工及平行處理可為有利的。再者,在上文說明之實施例中之各種系統組件的分離,不應被理解為在所有實施例中要求此等分離,且應理解的是,任何所說明之程式組件及系統可大體上一起整合於一單個軟體產品中或封裝進多個軟體產品內。
在本文中能以用語「發明」來個別地及/或統合地稱呼本揭露內容的一或多個實施例,其僅出於方便且不意欲將此申請案之範疇自願地限制於任何特定發明或發明概念。再者,雖然本文已例示及說明特定實施例,但應理解的是,經設計來達成相同或相似目的之任何後續配置可代換所示之特定實施例。此揭露內容意欲含括各種實施例的任何及所有後續調適或變化。在審閱該說明後,以上實施例的組合及本文中未具體說明的其他實施例對熟習此技術者是顯易可見的。
提出本揭露內容之摘要以遵守37 C.F.R.§1.72(b),且伴有以下理解:其將不用以解讀或限制請求項之範疇或意義。此外,在前述實施方式中,出於流暢化本揭露內容之目的,可將各種特徵分組在一起或說明於一單一實施例中。此揭露內容不應被解讀為反映所主張之實施例要求每個請求項中明載的特徵外更多特徵的一意圖。而是,如以下請求項反映,發明之標的可針對少於所揭露之實施例中之任一者之所有特徵。因此,以下請求項係併入實施方式中,其中每個請求項皆獨立地作為單獨界定所主張之標的。
意欲前述詳細說明被視為例示性而非限制性,且應理解的是,以下請求項,包括所有等效內容,係意欲界定本發明之範疇。不應將請求項理解為限於所說明之順序或元件,除非經陳述為此意。因此,落在以下請求項及其
等效內容之範疇及精神內的所有實施例均被主張為本發明。
(無)
Claims (19)
- 一種用於自行車的電子組件,該電子組件包含: 一處理器,其被組配成可進行下列作業: 接收來自一第一感測器的第一資料,該第一感測器被組配成可在被安置在一自行車車輪周圍的至少一受感測元件旋轉通過該第一感測器之一近端區時感測該至少一受感測元件,其中,該第一資料包括一第一資料點、一第二資料點及一第三資料點,該第一資料點、該第二資料點及該第三資料點分別識別由該第一感測器在一第一時間點、一第二時間點及一第三時間點之對磁場脈衝的接收,該第二時間點在該第一時間點之後,該第三時間點在該第二時間點之後; 接收來自一第二感測器的第二資料,該第二資料不同於該第一資料,該第二資料包括複數個資料點,該等複數個資料點分別係在該第二時間點與該第三時間點之間的複數個時間點被接收,該等複數個資料點分別表示該自行車之加速度; 當該至少一受感測元件中之一受感測元件係在該第一感測器之該近端區內時,基於所接收之該第一資料的一子集來判定一第一速率;及 當該受感測元件並非係在該第一感測器之該近端區內時,基於所接收之該第二資料的一子集及該第一速率來判定一第二速率。
- 如請求項1之電子組件,其中,該第一感測器為一自行車車輪速率感測器,且該第二感測器為一加速度計。
- 如請求項1之電子組件,其中,該處理器進一步被組配成可進行下列作業: 將所判定之第二自行車速率與一預定臨界速率進行比較;以及 基於比較來控制該自行車之一輔助馬達。
- 如請求項3之電子組件,其中,該處理器被組配成可基於該比較來控制該自行車之該輔助馬達,包含:該處理器被組配成可在該所判定之第二自行車速率大於該預定臨界速率時,防止或停止該自行車之該輔助馬達對該自行車之一傳動系統提供電力。
- 如請求項1之電子組件,其中,該所接收之該第一資料之該子集包括該第一資料點及該第二資料點, 其中該第一速率之判定包含基於在該第一時間點所接收之該第一資料的該第一資料點及在該第二時間點所接收之該第一資料的該第二資料點,在該第二時間點進行該第一速率的判定, 其中該所接收之該第二資料之該子集包括在一第四時間點由該第二感測器接收之該第二資料的該等複數個資料點的一資料點,該第四時間點在該第二時間點與該第三時間點之間,且 其中該第二速率之判定包含基於所判定之該第一速率及在該第四時間點由該第二感測器接收之該第二資料的該資料點,在該第四時間點進行該第二速率的判定。
- 如請求項5之電子組件,其中,該第一速率之該判定進一步包含: 在該第二時間點與該第一時間點之間進行一時段的判定;以及 基於所判定的該時段及該自行車之一車輪的一圓周進行該第一速率的判定。
- 如請求項5之電子組件,其中,針對在該第二時間點與該第三時間點之間由該第二感測器接收之該第二資料的該等複數個資料點中之每一資料點,該處理器進一步被組配成可進行下列作業: 更新所判定之該第二速率,該所判定之該第二速率之各個個別更新包含: 基於該第二資料之個別資料點進行一速度改變的判定;以及 一更新的第二速率之計算,該更新的第二速率之該計算包含該所判定之第二速率與所判定之該速度改變的一總和; 將該更新的第二速率與一預定臨界速率進行比較; 基於該更新的第二速率與該預定臨界速率之比較來控制該自行車之一輔助馬達;以及 設定該第二速率作為該更新的第二速率。
- 如請求項7之電子組件,其中,該速度改變之判定包含對在該第二感測器之一取樣週期內之該第二資料之該個別資料點所進行的積分。
- 如請求項7之電子組件,其中,該所接收之該第一資料之該子集為該所接收之該第一資料之一第一子集, 其中該處理器進一步被組配成可進行下列作業: 基於該所接收之該第一資料之一第二子集來更新該第一速率,該所接收之該第一資料之該第二子集包括分別在該第二時間點及該第三時間點接收的該第二資料點及該第三資料點; 在該受感測元件係在該第一感測器之該近端區內時,判定在該第三時間點的一第三速率,該第三速率之判定包含對該更新之第一速率及該更新之第二速率所進行的一加權總和的計算。
- 如請求項9之電子組件,其中,對應於該更新之第一速率的一第一權重以及對應於該更新之第二速率的一第二權重係基於自行車速率而為可變化的。
- 如請求項9之電子組件,其中,該預定臨界速率為一第一預定臨界值, 其中在該第三時間點,該處理器進一步被組配成可進行下列作業: 判定在該更新之第一速率與該更新之第二速率之間的一差值; 將所判定之該差值與一第二預定臨界值進行比較;以及 基於該所判定之該差值與該第二預定臨界值之比較來識別車輪滑動或車輪鎖定。
- 如請求項11之電子組件,其中,該處理器被組配成可在該更新之第一速率大於該更新之第二速率且該所判定之該差值大於該第二預定臨界值時,識別該車輪滑動。
- 如請求項1之電子組件,其中,該處理器進一步被組配成可校準該所接收之該第二資料,對該所接收之該第二資料之校準包含: 第三資料之識別,該第三資料係有關該自行車之一定向、該自行車之一加速度、該自行車之一位置或其任何組合,該第三資料之一來源不同於該第一感測器及該第二感測器;以及 基於所識別之該第三資料進行該所接收之該第二資料之校準。
- 如請求項13之電子組件,其中,該所識別之該第三資料表示該自行車之一磁向、重力加速度或全球定位系統(GPS)資料。
- 一種用以控制自行車的系統,該系統包含: 一第一感測器,其被組配成可產生在一第一取樣率下的第一資料,該第一資料包括在一第一時間點接收的一第一資料點以及在一第二時間點接收的一第二資料點,該第二時間點在該第一時間點之後,其中,該第一資料之該第一資料點及該第二資料點分別識別在該第一時間點及該第二時間點之對磁場脈衝的接收; 一第二感測器,其被組配成可產生在一第二取樣率下的第二資料,該第二取樣率大於該第一取樣率,該第二資料包括識別該自行車之一加速度的一資料點; 一記憶體,其被組配來儲存針對該自行車之一車輪之一圓周距離的資料;以及 一處理器,其與該記憶體、該第一感測器及該第二感測器通訊,該處理器被組配成可進行下列作業: 接收該第一資料及該第二資料; 判定一第一速率,該第一速率之判定包含: 判定在於該第二時間點之對該第二資料點的接收與於該第一時間點之對該第一資料點的接收之間的一時段;以及 基於所判定之該時段及所儲存之針對該車輪之該圓周距離的該資料而判定該第一速率; 判定一第二速率,該第二速率之判定包含: 判定一速度改變,該速度改變之判定包含:在一取樣週期上對該資料點之該加速度作積分,該取樣週期係基於該第二取樣率;以及 基於所判定之該速度改變及所判定之該第一速率而判定該第二速率。
- 如請求項15之系統,其中,該處理器進一步被組配成可進行下列作業: 將該所判定之該第二速率與一預定臨界速率進行比較;以及 基於比較來控制該自行車之一輔助馬達。
- 如請求項15之系統,其中,該第一感測器為一第一類型之感測器,且該第二感測器為一第二類型之感測器,該第二類型之感測器不同於該第一類型之感測器。
- 如請求項17之系統,其中,該第一感測器為一簧片開關或一霍爾效應感測器,且該第二感測器包括一加速度計。
- 一種用於自行車的控制器,該控制器包含: 一處理器,其被組配成可進行下列作業: 接收來自一第一感測器之在一第一取樣率下的第一資料,該第一資料包括兩個資料點,該等兩個資料點分別識別該第一感測器接收磁場脈衝的兩個時間點; 接收來自一第二感測器之在一第二取樣率下的第二資料,該第二取樣率大於該第一取樣率,該第二資料包括識別該自行車之一加速度的一資料點; 基於該第一資料之所識別出的該等兩個時間點來判定該自行車之一第一速率表示型態; 基於該第二資料之所識別出的該加速度來判定該自行車之一第二速率表示型態; 基於所判定之該第一速率表示型態及所判定之該第二速率表示型態來判定該自行車之一速率。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17/848,121 US20230415845A1 (en) | 2022-06-23 | 2022-06-23 | Bicycle control system |
| US17/848,121 | 2022-06-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202415576A TW202415576A (zh) | 2024-04-16 |
| TWI887665B true TWI887665B (zh) | 2025-06-21 |
Family
ID=86760398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW112120363A TWI887665B (zh) | 2022-06-23 | 2023-05-31 | 用於自行車之電子組件、系統及控制器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230415845A1 (zh) |
| EP (2) | EP4411388A3 (zh) |
| CN (1) | CN117284407A (zh) |
| DE (1) | DE102023115137A1 (zh) |
| TW (1) | TWI887665B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102023205207A1 (de) * | 2023-06-05 | 2024-12-05 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Bestimmen eines Geschwindigkeitswerts eines einspurigen Fahrzeugs |
| DE102024201619A1 (de) * | 2024-02-22 | 2025-08-28 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren und Computereinrichtung zum Steuern eines Antriebsmotors eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs und muskelkraftbetriebenes Fahrzeug |
| DE102024206216A1 (de) | 2024-07-02 | 2026-01-08 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Überprüfung eines Fahrradalgorithmus |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110191843A (zh) * | 2017-01-13 | 2019-08-30 | 泽哈斯股份公司 | 用于控制踏板助力自行车的自适应系统和用于驱动自行车的电动马达的相应方法 |
| US20210276654A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-09 | Tektro Technology Corporation | Measuring device and measuring method for measuring bicycle pedaling frequency |
| TW202142444A (zh) * | 2016-10-21 | 2021-11-16 | 美商速聯有限責任公司 | 腳踏車電氣控制裝置及系統,以及相關的非暫時性電腦可讀媒介及操作之方法 |
| TW202202401A (zh) * | 2020-06-30 | 2022-01-16 | 美商速聯有限責任公司 | 用於自行車之速度感測裝置及系統 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002087359A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-27 | Hosiden Corp | 車速検出装置 |
| WO2015074140A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-28 | Vladimir Savchenko | Method and apparatus to measure motion characteristics for bicycles and any vehicles on wheels |
| US10625818B2 (en) * | 2015-09-17 | 2020-04-21 | Nidec Corporation | Power assist device, and vehicle equipped with said power assist device |
| DE102017212903A1 (de) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Bewegung eines Rades eines Zweirads |
| JPWO2019053889A1 (ja) * | 2017-09-15 | 2020-09-17 | ヤマハ発動機株式会社 | 電動補助システムおよび電動補助車両 |
| US10589738B1 (en) * | 2017-09-15 | 2020-03-17 | Zoox, Inc. | Electronic braking systems and methods |
| US11518472B2 (en) * | 2019-02-15 | 2022-12-06 | Sram, Llc | Bicycle control system |
| JP7349639B2 (ja) * | 2019-12-10 | 2023-09-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電動自転車及び電動自転車の制御装置 |
| US12077246B2 (en) * | 2021-01-13 | 2024-09-03 | Weel Autonomy Inc. | Friction coefficient determination to adjust braking for electronic bicycles |
| TWI814155B (zh) * | 2021-11-29 | 2023-09-01 | 信邦電子股份有限公司 | 電動輔助自行車的輔助力控制系統與方法 |
-
2022
- 2022-06-23 US US17/848,121 patent/US20230415845A1/en active Pending
-
2023
- 2023-05-31 TW TW112120363A patent/TWI887665B/zh active
- 2023-06-08 CN CN202310678243.XA patent/CN117284407A/zh active Pending
- 2023-06-09 DE DE102023115137.1A patent/DE102023115137A1/de active Pending
- 2023-06-09 EP EP24183032.2A patent/EP4411388A3/en active Pending
- 2023-06-09 EP EP23178464.6A patent/EP4309982A3/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW202142444A (zh) * | 2016-10-21 | 2021-11-16 | 美商速聯有限責任公司 | 腳踏車電氣控制裝置及系統,以及相關的非暫時性電腦可讀媒介及操作之方法 |
| CN110191843A (zh) * | 2017-01-13 | 2019-08-30 | 泽哈斯股份公司 | 用于控制踏板助力自行车的自适应系统和用于驱动自行车的电动马达的相应方法 |
| US20210276654A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-09 | Tektro Technology Corporation | Measuring device and measuring method for measuring bicycle pedaling frequency |
| TW202202401A (zh) * | 2020-06-30 | 2022-01-16 | 美商速聯有限責任公司 | 用於自行車之速度感測裝置及系統 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4309982A3 (en) | 2024-04-03 |
| CN117284407A (zh) | 2023-12-26 |
| EP4411388A3 (en) | 2024-10-30 |
| US20230415845A1 (en) | 2023-12-28 |
| EP4309982A2 (en) | 2024-01-24 |
| DE102023115137A1 (de) | 2023-12-28 |
| EP4411388A2 (en) | 2024-08-07 |
| TW202415576A (zh) | 2024-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI887665B (zh) | 用於自行車之電子組件、系統及控制器 | |
| US20230294791A1 (en) | Bicycle control system | |
| US12263911B2 (en) | Bicycle control system | |
| US12409910B2 (en) | Bicycle control system | |
| US12208858B2 (en) | Bicycle control system | |
| EP4400396A1 (en) | Bicycle control system | |
| US20250108882A1 (en) | Bicycle control system | |
| US20250108885A1 (en) | Methods for controlling shifting of a bicycle |