TWI816351B - 具有內建訓練功能之電動腳踏車 - Google Patents

Abstract

一種具有內建訓練功能之電動腳踏車，至少包括：一輔助驅動馬達、一控制裝置及一電源供應單元。該控制裝置用以控制及讀取該輔助驅動馬達轉動狀態。該電源供應單元係與該控制裝置及該輔助驅動馬達電性連結，以提供該控制裝置及該輔助驅動馬達所需之電力。其中，以該控制裝置輸出一控制訊號，以該控制訊號驅動該輔助驅動馬達產生阻力變化。

Description

具有內建訓練功能之電動腳踏車

本發明係有關一種電動腳踏車，尤指一種具有內建訓練及健身功能，可在室內模擬自行車訓練或飛輪健身運動的電動腳踏車。

電動腳踏車是一種以蓄電池為主要能源的輕便交通工具，外觀與自行車或摩托車相似，屬摩托化自行車的一種，部分車種還帶有自行板、鏈條和剎車系統，可以用人力作為輔助動力(稱為電動輔助單車)。

在電動腳踏車在使用時，只要在車把上的轉把轉動來改變電力輸出，即可使電動腳踏車的輔助驅動馬達在磁控下產生動力輸出，讓使用者可以輕易騎乘電動腳踏車。但是，當電動腳踏車行駛在上坡路段，若是坡度過大常常會導致電動腳踏車的車速變慢，造成電動腳踏車爬坡車速變的緩慢，甚至會爬不上去。或者，在下坡路段車速變快，騎乘者就必需按住煞車，按壓煞車時間一久，易導致煞車過熱，造成煞車失靈。

另外，使用者有需要騎乘公路自行車訓練或健身時，就必需額外再自行購買公路自行車在實際的道路上自我訓練，或者是購買飛輪健身器材在家裡使用。如此一來，不只是一筆金錢的花費，還要考慮到是否有足夠的空間可以擺放或收納飛輪健身器材。

所以，本發明主要的課題是在於解決電動腳踏車在騎乘不同道路使用時，具有輔助騎乘動力及讓電動腳踏車也能在室內外當作自行車訓練或飛輪健身器材使用，以達到一物多用途之目的。

因此，本發明之主要目的，在於解決傳統問題，本發明於電動腳踏車上安裝有多個感應器或傳感器，以感測電動腳踏車的動力輸出，當動力輸出不足或過大時，可以即時調整動力輸出，以輔助電動腳踏車驅動。

本發明之另一目的，在於現有的電動腳踏車的控制裝置中載入有自行車訓練模式或健身模式的應用程式，使用者在不騎乘電動腳踏車時，可以將電動腳踏車擺放室內外當作自行車訓練器材或健身器材使用，讓使用者不必再花錢購買自行車或飛輪健身器材，也解決擺放及收納空間等問題。

為達上述之目的，本發明提供一種具有內建訓練功能之電動腳踏車，至少包括：一輔助驅動馬達、一控制裝置及一電源供應單元。該控制裝置用以控制及讀取該輔助驅動馬達轉動狀態。該電源供應單元係與該控制裝置及該輔助驅動馬達電性連結，以提供該控制裝置及該輔助驅動馬達所需之電力。其中，以該控制裝置輸出一控制訊號，以該控制訊號驅動該輔助驅動馬達產生阻力變化。

在本發明之一實施例中，該控制裝置更包含有一控制單元，該控制單元內建有控制該電動腳踏車的自行車訓練模式及健身模式的應用程式；該控制單元還載有控制該電動腳踏車的喇叭、左右方向燈、車大燈、剎車功能及控制該輔助驅動馬達轉動的應用程式。

在本發明之一實施例中，該控制裝置更包含有一啟動單元，該啟動單元係與該控制單元電性連結，以作為啟動或關閉該電動腳踏車的鑰匙。

在本發明之一實施例中，該控制裝置更包含有一顯示單元，該顯示單元係與該控制單元電性連結，用以顯示該控制單元運算後的資料結果。

在本發明之一實施例中，該控制裝置更包含有一操作單元，該操作單元係與該控制單元電性連結，該操作單元至少包含有一功能按鍵、一喇叭按鍵、一左右方向燈按鍵及一車大燈按鍵。

在本發明之一實施例中，該控制裝置更包含有一充電電路，該充電電路與該控制單元及該電源供應單元電性連結，以接收外部電源對該電源供應單元進行充電。

在本發明之一實施例中，該控制裝置更包含有一連接器，該連接器與該控制裝置及該充電電路電性連結，以提供該外部電源輸入，使該充電電路對該電源供應單元進行充電，同時也可以對該控制單元進行資料更新或傳遞，及與外部的訓練裝置電性連結。

在本發明之一實施例中，該電源供應單元為充電電池。

在本發明之一實施例中，更包含有一動能傳感器與該控制裝置電性連結，以該動能傳感器檢測該輔助驅動馬達的轉動變化，並將該轉動變化的訊號傳給該控制裝置，該控制裝置驅動該輔助驅動馬達轉動，以調整輸出動力。

在本發明之一實施例中，該輔助驅動馬達為後輪傳動花鼓馬達或中置傳動馬達。

在本發明之一實施例中，更包含有一受力傳感器與該控制裝置電性連結，以該受力傳感器檢測電動腳踏車腳踏板組件的受力狀態，將該受力狀態訊號傳給該控制裝置，該控制裝置驅動該輔助驅動馬達轉動，以調整輸出動力。

在本發明之一實施例中，該輔助驅動馬達為後輪傳動花鼓馬達或中置傳動馬達。

在本發明之一實施例中，該連接器為Micro USB、USB TYPE-C連接器。

在本發明之一實施例中，該USB TYPE-C連接器為USB TYPE-C連接器公頭或USB TYPE-C連接器母頭。

在本發明之一實施例中，更包含有一轉把，該轉把與該控制裝置電性連結，以轉動該轉把產生訊號輸出給該控制裝置，該控制裝置改變輸出電壓或電流來驅動該輔助驅動馬達轉動。

在本發明之一實施例中，更包含有一剎車桿，該剎車桿與該控制裝置電性連結，該控制裝置接收到該剎車桿的剎車訊號後，以控制一剎車單元對該電動腳踏車的前輪及後輪進行剎車，以降低該輔助驅動馬達的轉速，同時也驅動一剎車燈顯示。

10:電動腳踏車

101:車架

102:車把

103:前輪

104:後輪

105:輔助驅動馬達

106:腳踏板組件

20:支撐平台

30:控制裝置

301:控制單元

302:啟動單元

303:電源供應單元

304:顯示單元

305:操作單元

3051:喇叭按鍵

3052:左右方向燈按鍵

3053:車大燈按鍵

3054:功能按鍵

306:充電電路

307:連接器

308:轉把

309:剎車桿

3091:剎車單元

3092:剎車燈

40:動能傳感器

50:受力傳感器

步驟S100-步驟S116

圖1，係本發明之電動腳踏車架設於支撐平台上示意圖；圖2，係本發明之電動腳踏車的控制裝置電路方塊示意圖；圖3，係本發明之電動腳踏車的訓練模式及健身模式切換流程動作示意圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，現在配合圖式說明如下：請參閱圖1，係本發明之電動腳踏車架設於訓練平台上示意圖。如圖所示：本發明之具有內建訓練功能的電動腳踏車，在電動腳踏車上安裝有可自動感應山路的上坡路段、下坡路段或顛簸路面的各種感應器40、50後，可以將感應的訊號傳給安裝在該電動腳踏車10上的控制裝置30，由該控制裝置30自動控制輔助驅動馬達105的輸出動力的改變，以因應各種不同路況使用。同時該控制裝置30內建有訓練模式或者健身模式，在電動腳踏車不騎乘或在戶外使用時，可以將電動腳踏車10架設於支撐平台20上，使用者可以操作控制裝置(圖中未示)內具有的自行車訓練模式或者健身模式來選擇其一使用。若是選擇自行車訓練模式，使用者可以進行不 同路況模擬的訓練，或者選擇健身模式使用者可以將電動腳踏車10當作飛輪器材使用。

請參閱圖2，係本發明之電動腳踏車的控制電路方塊示意圖，同時一併參閱圖1。如圖所示：本發明之控制裝置30，係以安裝於電動腳踏車10的車把102或者車架101上，並與安裝在該電動腳踏車10上的動能傳感器40及受力傳感器50電性連結。該控制裝置30包括：一控制單元301、一啟動單元302、一電源供應單元303、一顯示單元304、一操作單元305、一充電電路306、一連接器307、一轉把308及一剎車桿309。

該控制單元301，內部除了載有原先控制電動腳踏車10的喇叭、左右方向燈、車大燈、剎車等基本功能及驅動輔助驅動馬達105轉動行駛的應用程式外，該控制單元301更內建有控制該電動腳踏車10具有自行車訓練模式及健身模式的應用程式，以提供使用者除了可以操控電動腳踏車10基本功能外，還可以透過內建的自行車訓練模式及健身模式應用程式，讓使用者選擇其一進行使用。在本圖式中，該輔助驅動馬達105為磁控馬達，除了產生動力驅動該電動腳踏車10行走外，還可以產生阻力輸出。

該啟動單元302，係與該控制單元301電性連結，以作為啟動或關閉該電動腳踏車10的鑰匙。

該電源供應單元303，係與該控制單元301及該啟動單元302電性連結，並以安裝於該電動腳踏車10的車架101上，以提供該電動腳踏車10所需要電力。在本圖式中，該電源供應單元303為充電電池。

該顯示單元304，係與該控制單元301電性連結，用以顯示該控制單元301處理後的資料結果顯示，例如碼錶車速、轉速、左右方向燈、車燈、自行訓練模式及健身模式的燈號、數據及影像。在本圖式中，該顯示單元304為液晶顯示器或指針燈泡式。

該操作單元305，係與該控制單元301電性連結。該操作單元305更包含有：一喇叭按鍵3051、一左右方向燈按鍵3052、一車大燈按鍵3053及一功能按鍵3054組成。該喇叭按鍵3051按下後，以啟動喇叭30511產生聲響。該左右方向燈按鍵3052按下後，以啟動左右方向燈組30521其一亮起。該車大燈按鍵3053按下後，以控制車大燈30531切換近光燈或遠光燈。該功能按鍵3054按下後，以進行自行車訓練模式或健身模式切換。

該充電電路306，係與該控制單元301及該電源供應單元303電性連結，以接收外部電源而對該電源供應單元303進行充電。

該連接器307，係與該控制單元301及該充電電路306電性連結，以提供外部電源使該充電電路306對該電源供應單元303進行充電，同時也可以對控制單元301資料更新或傳遞，以及該連接器307還能與外部的訓練裝置電性連結，以提供在另一台訓練裝置(圖中未示)上使用。在本圖式中，該連接器307為Micro USB或USB TYPE-C連接器。值得一提的事，該USB TYPE-C連接器為USB TYPE-C連接器公頭或USB TYPE-C連接器母頭，該USB TYPE-C連接器公頭或母頭是具有至少24根端子，其中至少包括四根電源端子(上層第4、9根與下層第4、9根)、四根接地端子(上層第1、12根與下層 第1、12根)、十二根差分端子(上層第2、3、6、7、10、11根與下層第2、3、6、7、10、11根)、兩根選擇端子(上層第5根與下層第5根)及兩根保留端子(上層第8根與下層第8根)。

該轉把308，係與該控制單元301電性連結。以轉動該轉把308產生訊號輸出給該控制單元301後，該控制單元301改變輸出電壓或電流來驅動該輔助驅動馬達105轉動加速或減速，來達到驅動電動腳踏車10行走。

該剎車桿309，係與該控制單元301電性連結。在該控制單元301接收到該剎車桿309的剎車訊號後，以控制該剎車單元3091對該電動腳踏車10的前輪103或/及後輪104進行剎車，以降低輔助驅動馬達105的轉速，同時也驅動剎車燈點亮。

在上述的該電動腳踏車10在騎乘時，所有使用的功能皆為傳統的舊有技術，在此不多言述。在該電動腳踏車10在室內使用，透過支撐平台20支撐後輪104，可以透過該操作單元305的功能按鍵3054按下後，可以進行自行車訓練模式或健身模式切換，若是使用者選擇了自行車訓練模式後，可以在選擇騎乘道路例如，山路、一般道路(平面道路)或混合道路(山路跟平面道路)。同時該顯示單元304也會顯示路況實境影像、騎乘時間、騎乘公里數及阻力變化數據，該控制單元301也會依路況來驅動改變輔助驅動馬達105的阻力變化，如上坡、下坡或路顛簸時，阻力變大或變小等。

若是使用者選擇了健身模式，可以將電動腳踏車10當作一般飛輪健身器材使用，同樣可以透過該功能按鍵3054進行該電動腳踏車 10的輔助驅動馬達105改變阻力，以進行健身模式的鍛練，在自行時該顯示單元304同樣會顯示騎乘時間、騎乘公里數、阻力變化數據、心跳數及消耗熱量數據等。

值得一提的事，該動能傳感器40係以安裝於該輔助驅動馬達105上，並與該控制單元301電性連結。在該電動腳踏車10騎乘時，該動能傳感器40將感應該輔助驅動馬達105的轉動的阻力數據(負荷重速度變慢)，並將阻力數據傳給該控制單元301，在該控制單元301的判斷下，該阻力數據大於特定的設定值(如上坡路段或顛簸路面)，該控制單元301輸出訊號控制該輔助驅動馬達105提高轉動扭力。當該阻力數據小於特定的設定值(如下坡路段，負荷重速度變快)，該控制單元301輸出訊號控制該輔助驅動馬達105產生阻力，以降低該輔助驅動馬達105的轉速(如同產生煞車效果)。在本圖式中，該輔助驅動馬達105為後輪傳動花鼓馬達或中置傳動馬達。

更值得一提的事，該受力傳感器50係安裝於電動腳踏車10的腳踏板組件106上，該受力傳感器50與該控制單元301電性連結，以該受力傳感器50感應騎乘者腳踩該腳踏板組件106力量，並將此訊號傳至該控制單元301做判斷。若是踩踏腳踏板組件106的力量大於特定的設定值，該控制單元301輸出訊號驅動該輔助驅動馬達105提高扭力，讓騎乘者可以輕易踩踏該腳踏板組件106。

請參閱圖3，係本發明之電動腳踏車的訓練模式及健身模式切換流程動作示意圖；同時一併參閱圖1、2。如圖所示：在本發明的電 動腳踏車10的自行車訓練模式或健身模式的選擇操作時，首先，如步驟S100功能按鍵：係以按下操作單元305的該功能按鍵3054，將進入模式選擇。

步驟S102，在進入模式選擇時，將判斷使用者選擇自行車訓練模式或健身模式。若是判斷選擇健身模式時，則進入步驟S104的健身模式。

步驟S104，在進入健身模式，再進入到阻力調整，使用者可以透過操作單元305的功能按鍵3054進行阻力的切換或調整後，將再進入到步驟S106中。

步驟S106，在阻力切換或調整後，將進入到步驟S108中，在進入到步驟S108時該控制單元301輸出訊號控制該輔助驅動馬達105的阻力改變，同時該控制單元301控制該顯示單元304顯示騎乘時間、騎乘公里數、阻力變化數據、心跳數及消耗熱量數據等。

當在步驟S102選擇了自行車訓練模式，則進入到步驟S110的自行車訓練模式的選項中。在進入到步驟S110的自行車訓練模式後，使者可以選擇步驟S112山路模式、步驟S114平面道路模式或步驟S116混合道路模式。

在選擇了步驟S112山路模式、步驟S114平面道路模式或步驟S116混合道路模式其一後，將進入到步驟S108中，該控制單元301會依據路況的動態影像、騎乘時間、騎乘公里數、阻力變化數據輸出至該顯示單元304上顯示，該訊號控制則驅動該輔助驅動馬達105的阻力改變，以模擬實際騎乘路況的各種狀態。

惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明的專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書或圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本發明的權利保護範圍內，合予陳明。

10:電動腳踏車

101:車架

102:車把

103:前輪

104:後輪

105:輔助驅動馬達

106:腳踏板組件

20:支撐平台

30:控制裝置

303:電源供應單元

40:動能傳感器

50:受力傳感器

Claims (13)

1. 一種具有內建訓練功能之電動腳踏車，至少包括：一輔助驅動馬達；一控制裝置，用以控制及讀取該輔助驅動馬達轉動狀態；一電源供應單元，係與該控制裝置及該輔助驅動馬達電性連結，以提供該控制裝置及該輔助驅動馬達所需之電力；一動能傳感器，係以安裝於該輔助驅動馬達上，並與該控制裝置電性連結；一受力傳感器，係安裝於該電動腳踏車的腳踏板組件上，該受力傳感器與該控制裝置電性連結；其中，以該控制裝置輸出一控制訊號，以該控制訊號驅動該輔助驅動馬達產生阻力變化，及以該動能傳感器檢測該輔助驅動馬達的轉動變化，並將該轉動變化的訊號傳給該控制裝置，該控制裝置驅動該輔助驅動馬達轉動，以調整輸出動力；以及，以該受力傳感器感應腳踩該腳踏板組件力量，並將此訊號傳至該控制裝置做判斷，再以該控制裝置輸出訊號驅動該輔助驅動馬達改變扭力。
2. 如請求項1所述之電動腳踏車，其中，該控制裝置更包含有一控制單元，該控制單元內建有控制該電動腳踏車的自行車訓練模式及健身模式的應用程式；該控制單元還載有控制該電動腳踏車的喇叭、左右方向燈、車大燈、剎車功能及控制該輔助驅動馬達轉動的應用程式。
3. 如請求項2所述之電動腳踏車，其中，該控制裝置更包含有一啟動單元，該啟動單元係與該控制單元電性連結，以作為啟動或關閉該電動腳踏車的鑰匙。
4. 如請求項3所述之電動腳踏車，其中，該控制裝置更包含有一顯示單元，該顯示單元係與該控制單元電性連結，用以顯示該控制單元運算後的資料結果。
5. 如請求項4所述之電動腳踏車，其中，該控制裝置更包含有一操作單元，該操作單元係與該控制單元電性連結，該操作單元至少包含有一功能按鍵、一喇叭按鍵、一左右方向燈按鍵及一車大燈按鍵。
6. 如請求項5所述之電動腳踏車，其中，該控制裝置更包含有一充電電路，該充電電路與該控制單元及該電源供應單元電性連結，以接收外部電源對該電源供應單元進行充電。
7. 如請求項6所述之電動腳踏車，其中，該控制裝置更包含有一連接器，該連接器與該控制裝置及該充電電路電性連結，以提供該外部電源輸入，使該充電電路對該電源供應單元進行充電，同時也可以對該控制單元進行資料更新或傳遞，及與外部的訓練裝置電性連結。
8. 如請求項1所述之電動腳踏車，其中，該電源供應單元為充電電池。
9. 如請求項1所述之電動腳踏車，其中，該輔助驅動馬達為後輪傳動花鼓馬達或中置傳動馬達。
10. 如請求項7所述之電動腳踏車，其中，該連接器為Micro USB、USB TYPE-C連接器。
11. 如請求項10所述之電動腳踏車，其中，該USB TYPE-C連接器為USB TYPE-C連接器公頭或USB TYPE-C連接器母頭。
12. 如請求項1所述之電動腳踏車，其中，更包含有一轉把，該轉把與該控制裝置電性連結，以轉動該轉把產生訊號輸出給該控制裝置，該控制裝置改變輸出電壓或電流來驅動該輔助驅動馬達轉動。
13. 如請求項1所述之電動腳踏車，其中，更包含有一剎車桿，該剎車桿與該控制裝置電性連結，該控制裝置接收到該剎車桿的剎車訊號後，以控制一剎車單元對該電動腳踏車的前輪及後輪進行剎車，以降低該輔助驅動馬達的轉速，同時也驅動一剎車燈顯示。

Images