專利名稱：具有輔助推進(jìn)裝置的自行車的制作方法
在許多實(shí)施例中具有輔助馬達(dá)的自行車是已知的。其中輔助馬達(dá)為電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例也是已知的。從WO01/30643 A1中已知的是電力輔助自行車，所述電力輔助自行車?yán)门c騎車者的踏蹬力相關(guān)的信息控制自行車的輔助推進(jìn)。然而，這樣的自行車存在如下缺點(diǎn)，所述缺點(diǎn)包括這樣的事實(shí)，即，電池組會(huì)有損于自行車的外觀。
為了消除這個(gè)以及其他缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種自行車，包括-車架，-以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式通過(guò)輪軸安裝于車架上的一個(gè)或多個(gè)輪子，-用于完全或部分地借助于人力通過(guò)傳輸裝置驅(qū)動(dòng)輪子的驅(qū)動(dòng)裝置，-其特征在于，電源和/或驅(qū)動(dòng)裝置的輔助推進(jìn)形成部分以盡可能從外部不可視的方式被安裝在自行車中或自行車上。
這具有如下優(yōu)點(diǎn)，尤其是，對(duì)于希望防止第三者即刻知曉這是具有輔助馬達(dá)的自行車的挑剔消費(fèi)者來(lái)說(shuō)該自行車變得更為有吸引力。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述自行車包括用于測(cè)量騎車者肌肉驅(qū)動(dòng)力的測(cè)量裝置。為了遵守確定的法律條例，在至少還未由騎車者的肌力驅(qū)動(dòng)的情況下自行車不具有輔助推進(jìn)應(yīng)該是重要的。為此所述測(cè)量裝置可產(chǎn)生與肌力所施加的驅(qū)動(dòng)力相關(guān)的信號(hào)，并且可在其基礎(chǔ)上增加確定量的輔助推進(jìn)。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述自行車包括用于儲(chǔ)存電能的至少一個(gè)電池組，所述電池組最好被安裝在自行車的車架中。車架中的這樣一種布置具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，可很好地保護(hù)電池組不受外部影響，從而它不會(huì)受損。在電池組故障/爆炸或短路的情況中，不會(huì)對(duì)騎車者造成危險(xiǎn)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，不能對(duì)電池組執(zhí)行任何操作或?qū)е码姵亟M損壞。另外，車架的外觀與沒有電池組的自行車車架相似。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于電池組不能輕易地被盜。
在一個(gè)實(shí)施例中，電池組包括由例如用塑料制成的薄套筒狀主體密封的多個(gè)獨(dú)立元件。盡管可以簡(jiǎn)單穩(wěn)定的方式將多個(gè)合成一體的電池布置在車架管中，例如由于它們是以易于布置的方式結(jié)合在一起的，但是將大量獨(dú)立元件布置于車架管中是困難的。薄塑料主體的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它只占據(jù)很小空間并且可適用于有限尺寸的車架管中。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在車架中安裝有用于為電池組充電和放電的控制裝置。這具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，可保持非常良好的電池維護(hù)。過(guò)度充電、過(guò)快充電和放電、或者其中可出現(xiàn)的高溫導(dǎo)致電池組易損壞。通過(guò)留意這些參數(shù)并且儲(chǔ)存該數(shù)據(jù)的重要要素，所述控制裝置可大大地增加電池組的使用壽命。通過(guò)為電池組安裝這些控制裝置，可保證在適當(dāng)?shù)碾姵亟M中總是可得到正確數(shù)據(jù)，因此在控制裝置沒有有關(guān)于電池組的記錄速度情況下不執(zhí)行放電周期。這使得消費(fèi)者可從供應(yīng)商那里獲得更好和更清楚的固定保證。
在另一個(gè)實(shí)施例中，控制裝置和電池組以及用于封閉主管的封閉元件一起被安裝在車架中。如果自行車裝有諸如可與交流電源相連接的變壓器等電源裝置的話，其尺寸和重量可對(duì)自行車造成不利影響。因此要求提供這樣的變壓器裝置，所述變壓器裝置提供為電池組充電的能量并可與用于控制電池組充電和放電的控制裝置相分離。這具有如下輔助優(yōu)點(diǎn)，即，取決于可能要求的情況，可選擇較輕但相對(duì)緩慢充電的變壓器或較重但相對(duì)快速充電的變壓器。然后用于控制電池組充電和放電的控制裝置依據(jù)所使用的變壓器類型控制充電。例如當(dāng)必須在戶外充電時(shí)輕充電器可更容易攜帶。
所述輔助推進(jìn)最好包括安裝在后輪軸的轂中的電轂馬達(dá)，用于產(chǎn)生后輪的至少部分驅(qū)動(dòng)。后輪的轂中的布置具有有助于輔助推進(jìn)的較難以覺察的優(yōu)點(diǎn)。在轂中布置馬達(dá)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于馬達(dá)在后輪上的直接傳輸，幾乎沒有傳輸損失。
電轂馬達(dá)最好裝有具有兩個(gè)或多個(gè)齒輪的變速裝置，所述變速裝置最好包括一個(gè)或多個(gè)行星齒輪系統(tǒng)。這具有以下優(yōu)點(diǎn)，例如在低速或陡坡的情況下，需要較低的踏蹬力和/或輔助推進(jìn)力或扭矩。所述變速裝置最好具體表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)行星齒輪系統(tǒng)。文中的變速裝置可改變馬達(dá)和經(jīng)由鏈條傳輸?shù)捷灥募×?。這里，還可在轂和鏈條之間布置變速齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而可使用多個(gè)鏈輪調(diào)節(jié)期望的傳動(dòng)比。
自行車最好還包括用于從馬達(dá)切換到發(fā)電機(jī)的切換裝置。如果電池組有故障或完全耗盡的話，通過(guò)馬達(dá)的所述發(fā)電機(jī)作用，自行車的照明(lighting)可繼續(xù)發(fā)揮作用。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于為此不需要獨(dú)立發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)功能主要用作照明功能。為了使得所述馬達(dá)起到用于照明的發(fā)電機(jī)的作用，以簡(jiǎn)單的電路形式就可實(shí)現(xiàn)。所述照明發(fā)電機(jī)作用的優(yōu)點(diǎn)在于，在使用該功能但是沒有馬達(dá)操作時(shí)，它對(duì)于騎在所述自行車上的騎車者產(chǎn)生了微不足道的額外載荷。在所述載荷的規(guī)模方面可與傳統(tǒng)自行車發(fā)電機(jī)的載荷相匹敵。在該實(shí)施例中進(jìn)一步消除了由于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)所導(dǎo)致的阻力和自行車輪胎磨損的缺點(diǎn)。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，輪軸包括用于馬達(dá)的導(dǎo)線直通的槽。在裝配狀態(tài)下最好使得該槽位于輪軸的下側(cè)上。所述槽具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，用于電力的導(dǎo)線實(shí)際上是不可視的。另外，當(dāng)自行車跌倒或遭遇可能的破壞行為時(shí)所述布線被良好保護(hù)。所述結(jié)構(gòu)是非常堅(jiān)固的。
依照一個(gè)實(shí)施例，所述自行車還包括用于電力部分(諸如照明)的電力供應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制裝置。如果電池組產(chǎn)生所述電力子系統(tǒng)所需的不同電壓的話，這是非常有利的。例如，在使用自行車照明時(shí)，可非常有利于為6伏照明燈泡供電。在期望的照明輸出例如為3瓦時(shí)，6伏照明燈泡具有期望粗度的燈絲。在該粗度下燈絲較強(qiáng)。如果例如在24伏下使用相同瓦數(shù)的照明燈泡的話，燈絲將較細(xì)以致于用在自行車上時(shí)易損壞。由于自行車使用期間的碰撞將導(dǎo)致燈絲的使用壽命較短。本申請(qǐng)中的脈沖寬度調(diào)制具有以下優(yōu)點(diǎn)，即，在微不足道的能量損失的情況下，從例如12-24伏的電源電壓中可產(chǎn)生出例如6伏的電壓。其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可使用標(biāo)準(zhǔn)照明燈泡，因此尤其具有后勤和商業(yè)優(yōu)勢(shì)。
所述自行車最好包括用于測(cè)量裝置、儲(chǔ)存裝置、控制裝置、數(shù)據(jù)輸入裝置和/或數(shù)據(jù)輸出裝置中的兩個(gè)或多個(gè)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)總線具有顯著優(yōu)勢(shì)。所有的部件都可直接與所有其他部件相聯(lián)。所述部件例如包括，測(cè)量裝置、第一和第二控制裝置和數(shù)據(jù)輸入裝置或數(shù)據(jù)輸出裝置以及儲(chǔ)存裝置。這能夠?qū)⒍鄠€(gè)控制數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)經(jīng)由一條信號(hào)線傳輸?shù)讲煌牟考Ｔ谙挛闹袑⒚枋龅睦缈杀话惭b在把手上的該操作端子也可與數(shù)據(jù)總線相連接以便于系統(tǒng)的操作。對(duì)于該實(shí)施例來(lái)說(shuō)在電力系統(tǒng)擴(kuò)展新的部件也變得非常簡(jiǎn)單。電力系統(tǒng)的所有部件都可通過(guò)一個(gè)插頭接入以便于維護(hù)。任選地，甚至可以無(wú)線的方式形成數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)或其一部分。
所述自行車還包括用于讀出和輸入數(shù)據(jù)的至少一個(gè)操作終端。該操作終端最好由把手上的小盒構(gòu)成，所述小盒包括連接裝置并且如果自行車未使用時(shí)可容易地將其拆下。該單元與數(shù)據(jù)總線相連接，因此來(lái)自于自行車的所有數(shù)據(jù)系統(tǒng)的信息大體上都可被讀出。所述操作終端諸如可容易地將其拆下以使得電力系統(tǒng)不再發(fā)揮作用或例如將其設(shè)置在制動(dòng)位置等優(yōu)點(diǎn)。操作終端還可裝有專用代碼，因此在自行車被盜的情況下自行車是不能用的。在自行車的使用壽命期限內(nèi)還可用更先進(jìn)或改良的單元更換操作終端。如果需要，與數(shù)據(jù)總線之間的連接可使用無(wú)線方式。其優(yōu)點(diǎn)在于，操作終端可形成為腕式的，所述腕式操作終端可由自行車的騎手隨身攜帶，并且如果由于自行車與所述單元之間距離過(guò)大而導(dǎo)致斷開無(wú)線連接時(shí)，所述腕式操作終端可使得自行車不能使用。操作終端可與心率計(jì)相連接，或者具有集成心率計(jì)的功能性，從而可使得自行車的輔助推進(jìn)與騎手的心率相聯(lián)系。例如可為騎手調(diào)節(jié)最大容許心率為150，如果心率有超過(guò)該數(shù)值的危險(xiǎn)的話，將提供更大的輔助動(dòng)力。
另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，通過(guò)數(shù)據(jù)總線，整個(gè)自行車可受例如安裝在把手上的操作終端的控制。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供了一種自行車，其中，電池組包括兩個(gè)或多個(gè)部分，所述部分例如還適用于6或12伏的電壓，所述部分以并聯(lián)并且串聯(lián)兩種方式相互連接，因此可并聯(lián)地進(jìn)行充電同時(shí)可以串聯(lián)連接的方式進(jìn)行輔助推進(jìn)的電源供應(yīng)。這具有如下優(yōu)點(diǎn)，例如，使用適用于標(biāo)準(zhǔn)電壓的充電器可為不同的電池組配置充電。不同的電池組配例如還可由不同類型的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明所涉及的自行車最好還包括用于將車架管折疊成兩部分的管樞轉(zhuǎn)裝置，所述管樞轉(zhuǎn)裝置包括-第一管部分中的兩個(gè)第一掛鉤裝置，用于鉤在第二管部分中的與第一掛鉤裝置協(xié)作的兩個(gè)第二掛鉤裝置中，-可解除的固定裝置，用于強(qiáng)行把彈簧裝置與第一和第二掛鉤裝置合成一體，并且-其中在閉合的狀態(tài)中，掛鉤裝置與可解除的固定裝置以從外部看不到的方式被布置在管中。
所述管樞轉(zhuǎn)裝置最好包括至少一個(gè)鉸鏈，所述鉸鏈包括用于使得管樞轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈銷。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述管樞轉(zhuǎn)裝置包括用于推動(dòng)分開第一和第二掛鉤裝置的彈簧裝置。所述管樞轉(zhuǎn)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，可非常簡(jiǎn)單地將自行車折疊起來(lái)。使用該管樞轉(zhuǎn)裝置，由于剛好可將一個(gè)輪子折疊在另一個(gè)輪子上，因此可將具有非常大輪子的自行車非常緊密地進(jìn)一步折疊。
本發(fā)明所涉及的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括這樣的電池組，所述電池組具有兩個(gè)或多個(gè)具有相同電壓的部分。電池組的所述實(shí)施例能夠使用適用于為具有所述電壓的電池組充電的一個(gè)變壓器單元在例如為12伏的相同電壓下為多個(gè)部分充電。因此所述充電器可適用于例如具有12、24、36或48伏電池組的自行車。其優(yōu)點(diǎn)在于，使用具有不同電壓電池組的不同類型的自行車只需極少種類有差異的充電器。
本發(fā)明所涉及的另一個(gè)實(shí)施例提供了與自行車的數(shù)據(jù)總線相連接的電腦，用于從本發(fā)明所涉及的自行車的數(shù)據(jù)總線中傳輸數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)奖景l(fā)明所涉及的自行車的數(shù)據(jù)總線中。所述電腦使得可進(jìn)入所述自行車的電力系統(tǒng)的所有獨(dú)立部件并從中獲取數(shù)據(jù)。還可改編所述部分的程序。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了用于使用輔助馬達(dá)推進(jìn)自行車的一種方法，所述方法包括以下步驟-測(cè)量騎手的踏蹬力，-為了從馬達(dá)中供應(yīng)一定量的推進(jìn)力而控制馬達(dá)，所述推進(jìn)力是騎手的踏蹬力的百分比。
該方法最好還包括根據(jù)諸如騎手的身體狀態(tài)和/或天氣條件等外界因素控制從馬達(dá)中供應(yīng)的電力的步驟。如上所述的，其一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，騎手的心率不能升高到預(yù)定值以上，或者在于，如果自行車到達(dá)上坡處或例如在逆風(fēng)的情況下馬達(dá)供應(yīng)更多的輔助推進(jìn)。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中自行車還裝有輪軸安裝裝置，包括-固定地安裝在車架上的第一部分；以及-可被安裝在第一部分上以便于相對(duì)于自行車從前面到后面位移的第二部分。
這里的第一部分最好具有至少一個(gè)用于接收第二部分的直邊，并且第二部分最好具有至少一個(gè)用于接收第一部分的直邊。所述輪軸安裝裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，不需要獨(dú)立的緊鏈器來(lái)拉緊鏈條。在第二部分的下側(cè)上提供一條狹縫用作放置后輪軸的狹縫實(shí)現(xiàn)了后輪的非常簡(jiǎn)單的裝配和拆卸。如果后輪較重(例如通過(guò)使用后轂中的馬達(dá))的話這是尤為有利的。
本發(fā)明所涉及的自行車最好還包括用于在騎行過(guò)程中調(diào)節(jié)鞍座高度的裝置。所述裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，在停止?fàn)顟B(tài)下可將鞍座處于較低位置，而在騎行期間可將其調(diào)至理想的安放位置。這可在機(jī)械化或人工的方式下執(zhí)行。
下面將參照附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)，在附圖中-

圖1是本發(fā)明所涉及的一個(gè)實(shí)施例的局部剖開透視圖；-圖2是圖1所涉及的實(shí)施例的一個(gè)方面的局部剖開透視圖；-圖3是圖1所涉及的實(shí)施例的另一個(gè)方面的剖開透視圖；-圖4是圖1的實(shí)施例的另一個(gè)方面的透視圖；-圖5是圖1所涉及的實(shí)施例的另一個(gè)方面的透視-圖6是圖1所涉及的實(shí)施例的另一個(gè)方面的透視圖；-圖7是圖1的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；-圖8示出了圖1實(shí)施例的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；-圖9示出了圖8電力系統(tǒng)的一部分的框圖；-圖10示出了圖8電力系統(tǒng)的另一部分的框圖。
本發(fā)明所涉及的一個(gè)實(shí)施例(圖1)是包含車架2的自行車1。車架2包括主管或車架下舌3、車座管8、鏈拉條18、叉式柱13和曲輪軸管16。
由例如20個(gè)1.2伏電池構(gòu)成的電池組4被放置于主管3中。主管3用作電池組的外殼，從而電池組可與外部環(huán)境隔絕。兩排電池的包裝由薄套筒狀封套(未示出)密封。所述封套使得電池組與所述管隔離并使得將所述電池放置于管中的操作非常簡(jiǎn)單。將所述電池組放置于所述車架管中的具體優(yōu)點(diǎn)在于，不再需要放置所述電池組的空間。電池組完全不受外部環(huán)境的影響。
在主管3的上側(cè)或側(cè)部上安裝有充電器連接部分11。用于為電池組充電的電源可與該充電器連接部分11相連接。在主管3的下側(cè)上安裝有關(guān)閉蓋15，在其中布置有電池組控制裝置。參照?qǐng)D2將進(jìn)一步描述這些部分。
為了為電池組充電或向自行車的其他電力部件供應(yīng)電力而提供了變壓器26，所述變壓器26可通過(guò)插頭12為連接器單元供應(yīng)電力。
車座管8還裝有用于鞍座9的高度調(diào)節(jié)的鞍座調(diào)節(jié)裝置50。將參照?qǐng)D5進(jìn)一步描述該部分。
自行車還裝有其中安裝有電動(dòng)機(jī)的后轂5，將結(jié)合圖3進(jìn)一步描述該轂。
自行車還裝有踏板28和曲輪軸29。由騎手施加于其上的力通過(guò)傳輸裝置6被傳輸?shù)胶筝?。
用于將數(shù)據(jù)傳輸電纜24連接于外部電腦27的連接器14被安裝在鏈拉條上，所述數(shù)據(jù)同步傳輸電纜24可用于從自行車的不同部件中讀出數(shù)據(jù)，為此目的裝有數(shù)據(jù)總線。例如當(dāng)電池組服務(wù)時(shí)可確定其狀態(tài)。該狀態(tài)可包括例如與已執(zhí)行的充電和放電周期的數(shù)量有關(guān)的數(shù)據(jù)、電池組溫度超過(guò)或低于預(yù)定溫度的次數(shù)等等。
把手7還裝有以可拆卸的方式布置于把手上的操作終端17。將參照?qǐng)D4進(jìn)一步描述該操作終端。
電力電線系統(tǒng)(未示出)相互連接該自行車的電力部件。來(lái)自于電池組的電力通過(guò)所述電線被供應(yīng)到所有的電力部件，所述電池組由下文中將進(jìn)一步描述的動(dòng)力管理單元(PMU)控制。還提供了用于部件之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線電纜。通過(guò)所有電力部件與之相連接的所謂的數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)發(fā)生該數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)總線電纜具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)。
通過(guò)封閉體15在下側(cè)封閉車架的主管3。所述封閉體的一部分可與電池組的塑料外殼整體形成。該封閉體具有多種功能。第一項(xiàng)功能是封閉主管3的下側(cè)，另一項(xiàng)功能是容納能量管理管理單元或動(dòng)力管理單元(PMU)23。該P(yáng)MU23提供電池組的充電和放電。
電池組的容納具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。所述優(yōu)點(diǎn)包括電池組被良好地保護(hù)在主管中并且不會(huì)被破壞。因此電池組的故障、爆炸或短路不會(huì)對(duì)騎車者造成危險(xiǎn)。由于電池組被穩(wěn)固地放置在管中并且騎手接觸不到，對(duì)于騎手來(lái)說(shuō)接觸電池組或關(guān)于電池組執(zhí)行危險(xiǎn)的作業(yè)導(dǎo)致高危險(xiǎn)性。因此將電池組放置于管中是非常安全的。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電池組是看不到的。將電池組放置在下部主管中可給予電池組較低重心，從而有助于使得自行車的重心較低。在該實(shí)施例中電池組與PMU相連接。這意味著與電池組有關(guān)以及與電池組的測(cè)量有關(guān)的數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在PMU中。如果更換電池組的話，必須也更換充電電路?？蔀镻MU重新設(shè)置或改編程序以便于與新電池組結(jié)合使用。將電池組放置于主管中的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它不能輕易地被盜。在由于充電或放電而導(dǎo)致電池組變熱的情況下，車架還用作冷卻主體。依照本發(fā)明，電池組也可像被布置在主管中一樣被布置在車座管中。電池組最好還由薄塑料套筒密封以使得獨(dú)立元件合成一體。
在該實(shí)施例中電池組具體表現(xiàn)為兩串10個(gè)電池，具有6000-9500mAH(最好為8000mAH)的容量。這里使用的是D-尺寸、NiMH電池。所述電池可用恒定充電電流充電，其品牌、型號(hào)和溫度是規(guī)定最大充電電流的先決條件。電池組管理系統(tǒng)(BMS)是PMU的一部分。為了能夠達(dá)到電池組的最大使用壽命，BMS管理電池組的放電過(guò)程、管理其充電過(guò)程、確定把手上的操作終端上的電池組指示器的顯示，以及從稍后的評(píng)價(jià)中收集數(shù)據(jù)，諸如充(放)電循環(huán)的數(shù)量和總電力供應(yīng)。如果電池組的電壓和溫度升高得太高的話，BMS終止充電程序。為每串10個(gè)電池測(cè)量所述數(shù)據(jù)。因此，其中每串10個(gè)電池連接成電池組。在充電程序期間測(cè)量電池組電池各個(gè)串的電壓、電流和溫度。PMU處理器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)-dV/dt、dT/dT、最小/最大電池溫度、BMS數(shù)據(jù)和/或來(lái)自于定時(shí)器的數(shù)據(jù)確定是否應(yīng)切斷充電電流。因此可由PMU處理器在任何瞬間停止充電程序。充電器是外部恒定電源，這對(duì)于為NiMH電池組充電是重要的。
除了為電池組充電之外，PMU具有以下功能-監(jiān)控每串10個(gè)電池的電池組的電壓。
-監(jiān)控電池組的溫度，其中測(cè)量每串的溫度。
-通過(guò)庫(kù)倫測(cè)量法確定電池組的充電狀態(tài)。
-開動(dòng)自行車的照明，其中通過(guò)可變脈沖寬度調(diào)制(PWM)為標(biāo)準(zhǔn)自行車燈提供6伏電壓。
-準(zhǔn)備把手上的操作終端上的數(shù)據(jù)顯示，諸如以百分比顯示電池組容量。
PMU電路與特定電池組相連接。為此這些電子包括用于充電程序的特定部件。如果電池組改變的話，充電程序也改變。因此為了避免出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，同步地更換電路和電池組是有效的。任選地，這里也可為新電池組修正電路。在PMU中布置有用于儲(chǔ)存與電池組有關(guān)的數(shù)據(jù)的EEPROM。需要儲(chǔ)存在該EEPROM中的數(shù)據(jù)例如為-充電周期的數(shù)量，-供應(yīng)的安時(shí)(Ah)總數(shù)，-例如自第一次實(shí)際使用開始的使用天數(shù)，
-例如km/天的使用平均值，-所行駛的總公里數(shù)，-平均速度，-平均踏蹬扭矩，-km/充電周期的平均數(shù)，-最大充(放)電電流，-再次發(fā)生充電之前的平均放電。
在幫助確定哪一種變量影響電池組的壽命或在確定自行車的騎手在關(guān)于電池組的許可權(quán)利方面是否給予適當(dāng)?shù)闹匾暦矫?，所述?shù)據(jù)例如是重要的。
通過(guò)使用電池組指示器，自行車的騎手可以可視的方式獲知電池組的電流充電狀態(tài)。用于所述指示的數(shù)據(jù)被收集、處理并儲(chǔ)存在PMU的處理器中。所述數(shù)據(jù)將經(jīng)由下面描述的數(shù)據(jù)總線被傳輸?shù)桨咽稚系牟僮鹘K端中。正確的指示要求-電池組的輸入和輸出電流的連續(xù)測(cè)量(所謂的庫(kù)侖測(cè)量)-對(duì)于電池組的內(nèi)部自放電的校正，-電池組“滿”電壓(dV/dt)與其內(nèi)部計(jì)算和校正的比較，-電池組“空”電壓測(cè)量與內(nèi)部測(cè)量和重新計(jì)算容量的比較。所述測(cè)量尤其提供了與電池組的老化、充電周期數(shù)量的記錄以及測(cè)量電池溫度相關(guān)的信息。
電池組不是總被完全放電。必須由BMS防止完全放電。PMU例如將在10％剩余電荷時(shí)拒絕向馬達(dá)供應(yīng)電流。在每次充電周期中電池組都不會(huì)被充電至100％。因此可顯著增強(qiáng)電池組的使用壽命。
應(yīng)用精確的BMS以便于可使用上述方法。應(yīng)用監(jiān)控機(jī)構(gòu)以保護(hù)電池組免受BMS的不正確指示。如果必須在例如15％剩余容量時(shí)停止電池組的放電，并且BMS指示出多于15％的剩余電荷可利用而實(shí)際上電池已幾乎耗盡的話，那么電池電壓的指示(例如低于0.9伏/電池)將指示出BMS執(zhí)行了不正確的測(cè)量并且PMU可校正。
轂5主要包括三項(xiàng)功能(圖3)。這三項(xiàng)功能是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)功能和行星齒輪系統(tǒng)以及馬達(dá)管理單元(MMU)形式的控制單元55的傳輸功能。還提供了用于測(cè)量自行車的騎手所產(chǎn)生的踏蹬扭矩的扭矩測(cè)量裝置52。這些扭矩測(cè)量裝置52具體表現(xiàn)為布置在輪軸51水平表面的下側(cè)或側(cè)面上的小應(yīng)變線規(guī)。踏蹬扭矩使得輪軸輕微變形，從而應(yīng)變線規(guī)52同樣也輕微變形。從該變形中產(chǎn)生出的信號(hào)被供應(yīng)到信號(hào)放大器53，所述信號(hào)放大器53被布置在馬達(dá)管理單元55的印刷電路板54上，所述印刷電路板54被布置于馬達(dá)管理單元的外殼56內(nèi)部。
在轂中還布置有適用于24伏的無(wú)電刷三相馬達(dá)。該馬達(dá)由磁體65和線圈66構(gòu)成。線圈線圈66被安裝在固定地鄰近于輪軸51的數(shù)據(jù)總線57上。磁體65被布置在轉(zhuǎn)子64中，所述轉(zhuǎn)子64在其一側(cè)上與鏈輪58相連接，而在其另一側(cè)上與行星齒輪系統(tǒng)的衛(wèi)星輪63相連接。
與轉(zhuǎn)子64相連接的衛(wèi)星輪63構(gòu)成了行星齒輪系統(tǒng)的外環(huán)。行星齒輪系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)由太陽(yáng)齒輪61構(gòu)成。在外環(huán)與內(nèi)環(huán)之間布置有通過(guò)軸承59安裝于轂壁60中的六個(gè)行星齒輪62。
可接通和切斷行星齒輪系統(tǒng)，從而可利用兩種驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。使用阻滯球71進(jìn)行行星齒輪系統(tǒng)的接通和切斷?？赏ㄟ^(guò)滑動(dòng)總線72放松所述阻滯球或?qū)⑵渫迫氲教?yáng)齒輪的槽中，滑動(dòng)總線72可被設(shè)置在兩個(gè)位置中。通過(guò)彈簧和球73借助于兩個(gè)槽布置所述滑動(dòng)總線72。螺線管74供應(yīng)使得滑動(dòng)總線72位移所需的能量。
為了使得輪子能夠滑行，所述轂裝有具有游絲79的飛輪棘輪，所述游絲79是已知部件。數(shù)據(jù)總線75將太陽(yáng)齒輪與轂的壁60相連接。
馬達(dá)必須裝有能量和例如來(lái)自于PMU的數(shù)據(jù)。為此必須供給兩條用于電力供應(yīng)的電線以及構(gòu)成數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)一部分的用于數(shù)據(jù)供應(yīng)的電線。這三條電線組合成其直徑例如約為8.2mm的圓形電纜，以便于將這三條電線壓入到轂的內(nèi)部。為了實(shí)現(xiàn)電線的可靠的、經(jīng)久的穿能饋電，在輪軸的下側(cè)時(shí)布置有槽81(在安裝狀態(tài)下)，用作這三條電線的通路。這里這三條電線不是以約8.2mm的圓形電纜的形式布置于槽中的，而是作為可相互鄰近地布置于槽中的三條電力電線布置的。這三條電線被引導(dǎo)出轂和車架之間的輪軸(后叉)。與現(xiàn)有實(shí)施例相比較，其中電線在輪軸的端部處離開輪軸，這具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，更不易出現(xiàn)電線斷裂或電線損壞。事實(shí)上從輪軸的端部突出的電線被人為地或由于例如自行車在輪軸頂部處跌倒而致?lián)p壞是較為常見的。
為了使得電線在在輪軸中具有充足的空間，后者具有較大直徑，例如為15mm。因此相對(duì)于轂安裝輪軸并且其中饋通由電纜的軸承具有約為15mm的內(nèi)徑。也可采用略大或略小的尺寸。電線插入到馬達(dá)中的該實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)，例如，電線實(shí)際上是看不到的，在自行車跌倒或遭受破壞行為時(shí)受到良好保護(hù)，和/或結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，從而電線經(jīng)久耐用，具有較長(zhǎng)使用壽命。
下面將參照?qǐng)D10進(jìn)一步解釋馬達(dá)的操作。
圖4示出了具有顯示屏90和兩個(gè)控制按鈕85和86的操作終端17。在顯示屏上可顯示三個(gè)數(shù)字，例如，顯示速度或行駛距離。這可由字母數(shù)字部分97產(chǎn)生。還可選擇三種電力模式91、92、93，以及斷開(OFF)位置98。電池組剩余電荷條96指示出電池組的剩余電荷。使用照明指示部分95可切換照明并且給出關(guān)于照明是否接通的指示。部分94也可由于指示電池組是被充電還是被放電。
令人驚訝地，測(cè)試已顯示出上述實(shí)施例所涉及的自行車具有比利用電力(輔助)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)自行車更好的性能。還已發(fā)現(xiàn)，與沒有以這種方式存在電力管理系統(tǒng)并且使用傳統(tǒng)裝置執(zhí)行踏蹬力和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的測(cè)量的自行車相比，具有可比性電池組電荷的自行車可獲得更大的作用半徑。
本發(fā)明所涉及的自行車的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)在沒有輔助推進(jìn)下使用時(shí)，不需要顯著大于沒有輔助馬達(dá)的傳統(tǒng)自行車的踏蹬力。這在電池組未充分充電的不可靠情況下尤為有利。
在另一個(gè)實(shí)施例(圖5)中，自行車最好裝有由座撐18支撐的車座管8。鞍座柱101被布置在車座管8中。該鞍座柱101被可移動(dòng)地布置以便于由齒輪102驅(qū)動(dòng)并且還由馬達(dá)103驅(qū)動(dòng)。使用按鈕104、105，可人工地使得鞍座上下移動(dòng)。該實(shí)施例的一個(gè)目的在于，可電力地上下調(diào)節(jié)鞍座。該電力調(diào)節(jié)單元最好裝有數(shù)據(jù)總線連接以使得總控制也可根據(jù)自行車的其他變量自動(dòng)地調(diào)節(jié)鞍座。例如當(dāng)安裝和拆卸時(shí)騎手希望使用較低的鞍座位置，而當(dāng)處于高速時(shí)騎手希望使用較高的鞍座位置。
該裝置可依據(jù)速度上下調(diào)節(jié)鞍座。還可根據(jù)騎手所產(chǎn)生的踏蹬力控制鞍座的高度。在該圖中示出了通過(guò)齒輪的電力鞍座調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)。還可通過(guò)水平調(diào)節(jié)螺絲進(jìn)行自行車的高度調(diào)節(jié)，其中例如水平環(huán)106被驅(qū)動(dòng)。此外還提供了通過(guò)永久向上推動(dòng)鞍座的彈簧和人工操作的阻滯/解除阻滯機(jī)構(gòu)的人工鞍座高度調(diào)節(jié)。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例(圖6)提供了用于使得車架管可折疊的鉸鏈。車架管110被橫向地或在一個(gè)角度下分成為兩部分。連接板118、120與這兩個(gè)部分中的每個(gè)相連接。這些板裝有掛鉤113、115，如果以互成直線的方式使用這兩個(gè)管部分的話，所述掛鉤113、115被布置在以鉤鉤住邊緣114、116上。鉸鏈117在鉸鏈銷周圍裝有壓縮彈簧119，所述壓縮彈簧119使得兩個(gè)車架管相對(duì)彼此平移。這里所述管移動(dòng)了這樣的距離，即，使得掛鉤裝置可在以鉤鉤住的邊緣上移動(dòng)以便于折疊所述管，并且鉸鏈部分還裝有可使用銷112轉(zhuǎn)動(dòng)的固定螺栓111。還可將螺栓111用作例如卡口接頭機(jī)構(gòu)。
該實(shí)施例所涉及的鉸鏈還裝有包括支持輪108的輪子支撐109。該支持輪的優(yōu)點(diǎn)在于，在折疊之后具有該鉸鏈的自行車可被擱置在支持輪上。這具有以下優(yōu)點(diǎn)，即，折疊的自行車易于運(yùn)輸并且例如可以穩(wěn)定的方式放置。
如果閉合鉸鏈的話，通過(guò)拉緊螺栓111將使得彈簧壓縮，并且掛鉤裝置將被牢固地壓在與之相對(duì)應(yīng)的邊緣上。如果角度較小的話，例如為38°，那么車架管的截面就變得較大，因此掛鉤裝置彼此遠(yuǎn)離，這具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，由于掛鉤的更大距離，可接受的連接保持得較低，并且減少密封體的載荷。
如果管具有更大直徑的話該優(yōu)勢(shì)就更為突出。因此圖6中的管是非常適用的。所述管具有以下優(yōu)點(diǎn)，即，存在由于布置鉸鏈中心的部件的更大內(nèi)部空間，這可通過(guò)任選的小角度而進(jìn)一步改進(jìn)。該鉸鏈方向的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是漂亮的外觀，這是由于只有拉緊銷112是可視的因此幾乎看不到鉸鏈中心的存在。整體內(nèi)部鉸鏈中心的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，不具有例如可能鉤住衣物或可能弄傷騎手的任何尖銳外部。由于在閉合位置中鉸鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)不受力，并且用于以折疊狀態(tài)將車架合成一體，因此閉合的車架不能活動(dòng)。由于較低的掛鉤裝置被整體安置在分開管的拉伸區(qū)域中，因此有效斷面系數(shù)至少低于管自身的有效斷面系數(shù)。通過(guò)不布置鉸鏈銷，該實(shí)施例也可用于可分自行車或可分車架。
圖7示出了包括折疊車架171的折疊自行車170。該折疊車架可關(guān)于鉸鏈181折疊，所述鉸鏈181與圖6的鉸鏈相似。車架171包括車座管186、車架下舌或主管172、座撐173、鏈拉條174以及叉式柱175。主管或車架下舌172可在鉸鏈181處樞轉(zhuǎn)，因此車架是可折疊的。轉(zhuǎn)向銷187通過(guò)鉸鏈183可樞轉(zhuǎn)。自行車還裝有前輪179和后輪180以及鞍座178。在車座管186的上側(cè)上，靠近曲軸176處，自行車裝有支持輪108固定于其上的固定支架109。在折疊狀態(tài)中，該支持輪108用作支撐自行車的第三點(diǎn)，其中前輪179和后輪180用作支撐的第一和第二點(diǎn)。自行車還裝有由于從曲軸向后輪180傳輸踏蹬力的鏈條185。為了能夠控制鉸鏈裝置181，固定銷112可裝有某種手柄。
通過(guò)擰出鉸鏈的固定螺栓而開始自行車的折疊。連接板118可相對(duì)于連接板118位移，從而放松掛鉤裝置113和115。在圖6B中可看到其中間位置。圖6C示出了完全閉合位置中的連接板118、120的布置A。在通過(guò)折疊銷112使得鉸鏈完全打開之后，可將管折疊成兩部分。因此可將前輪折疊在后輪上。如圖中所示的，前輪和后輪的各自的輪軸187、188直接相互鄰近。然后可將自行車放置于圖7中所示的位置中，從而除擱置在前輪和后輪上以外自行車還將擱置在支持輪108上。
圖8的實(shí)施例非常適合于構(gòu)成具有大輪子的自行車或電力推進(jìn)自行車，盡管所述自行車的大輪子仍被裝配于較小的矩形車架中。可設(shè)想輪子尺寸為22英寸、24英寸或26英寸，其中24英寸是優(yōu)選的。當(dāng)折疊所述自行車時(shí)，所述大輪子被裝配在735mm×610mm矩形車架中。所述可折疊自行車的優(yōu)點(diǎn)在于，較大的輪子具有較低滾動(dòng)阻力，并且與例如16英寸輪子的可比性折疊自行車相比騎行起來(lái)更為舒適。而且輪子越大，就越有彈性，這有利于舒適性。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，與小輪子相比，大輪子需要更小的傳動(dòng)比。具有大輪子的折疊自行車的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它具有標(biāo)準(zhǔn)自行車的外觀，因此增加了所述自行車在市場(chǎng)上的認(rèn)可度。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例(圖8)提供了用于后輪的簡(jiǎn)單安裝并且使得不需要緊鏈器的可移動(dòng)后襯墊122。在座撐和鏈拉條之間安置有其中鉆有兩個(gè)孔的水平連接部分121。使用兩個(gè)螺栓124將獨(dú)立的襯墊122緊固于固定連接部分121。由于獨(dú)立襯墊的固定孔126是細(xì)長(zhǎng)的，因此可以可位移的方式固定這些獨(dú)立襯墊。使用調(diào)整螺栓125，可沿從前面到后面的方向布置后襯墊122，如沿自行車的行駛方向可看到的。在襯墊的下側(cè)上布置有具有兩個(gè)平行直邊的開口123。這些開口123由于自行車的后輪軸51的布置。由于這些開口朝向下側(cè)開口，因此例如通過(guò)抬起自行車可簡(jiǎn)單地移除所述輪子。如果這是具有很重后輪的自行車的話是尤為有利的(在自行車的后轂中裝有馬達(dá)的情況下，從而后輪較重)。
框圖(圖9)示出了用于例如圖1的自行車的電力系統(tǒng)。位于該系統(tǒng)中心處的是動(dòng)力管理單元(PMU)121。該動(dòng)力管理單元包括如上所述的電池組管理系統(tǒng)。PMU121與電池組122相連接以便于為其充電和從其中獲取電流?？煽吹降氖?，兩串電池組可被獨(dú)立地充電或放電。在每個(gè)電池組串中還布置有溫度傳感器133。馬達(dá)管理單元123也與PMU相連接。前燈127和后燈128還通過(guò)電源線與PMU相連接?？杀徊贾糜诎咽稚系牟僮鞫俗?26同樣與PMU相連接。被布置在自行車上車架主管頂部處的連接器單元11中的電源連接器124與PMU相連接并用于將變壓器單元125連接于PMU。例如來(lái)自于普通交流電源131的能量用于為電池組充電。外部電腦130也可與自行車的電力系統(tǒng)相連接。為此例如使用電腦的RS232連接。轉(zhuǎn)換單元129提供將自行車的單線數(shù)據(jù)總線連接轉(zhuǎn)換為RS232電腦輸入?？墒褂脕?lái)自于自行車的電池組的電力供應(yīng)為轉(zhuǎn)換器129供電。
電腦130可從存在于自行車的例如MMU、PMU或BMS中的所有存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)。電腦還可用于改編這些模塊的程序代碼。因此可在一個(gè)程序中改變例如電動(dòng)機(jī)的輔助推進(jìn)與騎手的踏蹬力量之間的百分比。使用電腦可進(jìn)一步執(zhí)行電力系統(tǒng)上的任意校準(zhǔn)。還可由電腦監(jiān)控自行車的數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)流通量。
圖10更詳細(xì)地示出了PMU121的操作。位于其中心處的是控制單元140?？刂茊卧?40接收來(lái)自于電池組144的有關(guān)于溫度T和電壓V的測(cè)量?？刂茊卧?40從電流測(cè)量單元145中接收與充電電流有關(guān)的數(shù)據(jù)。為了安全的目的提供了保險(xiǎn)絲31，所述保險(xiǎn)絲31被布置在電池組的主電流線中。所述保險(xiǎn)絲位于電線中。電池組與保險(xiǎn)絲之間的部分被謹(jǐn)慎絕緣?？蛇x擇地，保險(xiǎn)絲后面的絕緣可較弱。另外，布置有用于檢測(cè)電池組充電的模塊154。由控制單元140驅(qū)動(dòng)的繼電器153用于啟動(dòng)和完成充電?？刂茊卧?40將數(shù)據(jù)140傳遞到操作終端。通過(guò)信號(hào)147由控制單元驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)繼電器146在馬達(dá)管理單元上接通。實(shí)測(cè)電壓148被指示和饋送到控制單元140。控制單元140還通過(guò)脈沖寬度調(diào)制供應(yīng)6伏的電源149以用于自行車的照明。該電源裝有用于保護(hù)其的安全裝置155。為了上述目的，PMU121裝有連接器142、150、151、152。
BMS控制電池組的充電和放電。下面將描述具體情況下由BMS執(zhí)行的步驟。
在電池組的第一次充電期間，BMS檢測(cè)充電器是否連接。對(duì)于dV/dt或dT/dt的確定值(所述數(shù)值是根據(jù)電池組的具體規(guī)格預(yù)定的)來(lái)說(shuō)，BMS打開開關(guān)以便于終止電池組的充電。如果達(dá)到了設(shè)定的dV/dt、dT/dt和/或電池組的最大溫度時(shí)將終止正常的充電程序。在充電之后，BMS的電荷儀表將被設(shè)定為100％。
當(dāng)自行車未被使用時(shí)，電池組可通過(guò)自放電或通過(guò)連接于電池組的耗電單元(諸如BMS本身或把手上所連接的操作終端)而放電。BMS從預(yù)定自放電信息、電池組的測(cè)得溫度以及有關(guān)于耗電單元的信息中計(jì)算電池組的電荷。如果電池組的充電狀態(tài)落到70％以下時(shí)，BMS再次將繼電器切換為充電器以便于再充電。BMS將使用Ah-計(jì)數(shù)器保持充電程序的軌跡。當(dāng)電荷量達(dá)到最大電池組電荷的95％時(shí)將停止電池組的充電。這意味著盡管自行車的騎手將在操作終端上看到100％的電荷，但是從不會(huì)將電池組充電至完全100％。為了增加其使用壽命電池組不會(huì)完全被充電至100％。
在自行車被使用的情況下，BMS將測(cè)量電池組的溫度。根據(jù)該測(cè)量BMS計(jì)算那個(gè)時(shí)刻電池組的最大放電電流并且將結(jié)果傳遞到MMU。在騎行過(guò)程中電池組將被放電。使用Ah-計(jì)數(shù)器，BMS測(cè)量任何時(shí)刻電池組中電荷的電流量。如果電池組電荷掉落到最大值的10％以下時(shí)，BMS將向MMU傳遞有關(guān)于最大電流必須受限的信息。在低于5％的電荷下，BMS將向MMU傳遞有關(guān)于馬達(dá)必須被切斷的信息，并且從電池組向馬達(dá)中供應(yīng)的電力將通過(guò)打開繼電器開關(guān)而實(shí)際上被停止。在電池組被充電的情況中，BMS將檢測(cè)充電器已連接。如果電池組電荷低于最大值的70％的話，將為電池充電，在充電期間通過(guò)Ah-計(jì)數(shù)器確定電池組的電荷。當(dāng)電池組的電荷大于95％時(shí)BMS將停止充電。
在其中自行車在已達(dá)到上述指定限定值時(shí)被使用的情況下，BMS將為MNU產(chǎn)生必須切斷馬達(dá)的信號(hào)。如果BMS已測(cè)量出電池組電荷在5％以上(而事實(shí)上已低于5％)的話，可出現(xiàn)這樣的情況兩排電池之間的電壓差太大(不平衡)；電池組的溫度太高或太低；或電池組故障。在BMS確定電荷計(jì)不再正確的時(shí)候，或者在兩串電池組不平衡的時(shí)候，BMS將使電池組均衡。如果環(huán)境溫度導(dǎo)致電池組的溫度太高或太低的話，只要這種狀態(tài)持續(xù)著，BMS將不允許使用電池組。如果BMS確定電池組故障的話，將通過(guò)操作終端上顯示的錯(cuò)誤信息將這種情況傳遞給騎手。在這情況下輔助推進(jìn)不再操作。
為了實(shí)現(xiàn)電池串之間的適當(dāng)平衡或再校準(zhǔn)電荷計(jì)，也可出現(xiàn)必須使得電池組均衡的情況。開始均等化的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是(1)在沒有均等化的情況下電池組已被充電20次、(2)在系統(tǒng)的正常操作期間BMS已測(cè)量出兩串電池組之間的太大的電壓差、(3)在正常操作期間已達(dá)到了最小電壓值。用于使得電池組均等化的方法是在電壓或溫度已達(dá)到(預(yù)定值)dV/dt、dT/dt之前不執(zhí)行足夠長(zhǎng)時(shí)間的正常充電周期。如果電池組(過(guò)冷或)過(guò)熱的話，在實(shí)現(xiàn)充足電之前將停止充電，并且在溫度達(dá)到可接收值時(shí)將再次開始充電。如果電池組過(guò)冷的話，將不開始充電。在均等循環(huán)之后BMS的電荷計(jì)將設(shè)為100％。電池組的額定容量用于確定充電狀態(tài)。然而在使用一段時(shí)期之后在電池組的“老化”的影響下，實(shí)際容量將低于額定容量。必須再校準(zhǔn)BMS的容量以防止由于該較小實(shí)際容量而導(dǎo)致電池組過(guò)多地放電。如下所述執(zhí)行所述再校準(zhǔn)。在已達(dá)到最小電壓后，BMS保留所執(zhí)行的均等化循環(huán)的數(shù)量。BMS從中推斷當(dāng)(接連著)發(fā)生了三次均等化循環(huán)時(shí)實(shí)際電池組容量已降低了。然后BMS將減小5％的預(yù)定容量。當(dāng)BMS已將電池組的實(shí)際容量減小至低于原始額定容量的70％時(shí)可更換電池組。這將通過(guò)操作終端的顯示屏中的錯(cuò)誤信息指示出來(lái)。
連接器170(圖11)與連接器150(圖10)相連接。該連接器由三條電線構(gòu)成，一條+24伏、一條0伏接地線以及一條用于數(shù)據(jù)總線的電線。所述數(shù)據(jù)總線電線與直接連接于控制單元160的通信模塊161相連接。用于測(cè)量自行車的騎手的肌驅(qū)動(dòng)力的測(cè)量裝置162也連接于控制單元160。根據(jù)來(lái)自于通信裝置161和測(cè)量裝置162的數(shù)據(jù)，控制裝置確定必須由馬達(dá)供應(yīng)多少電力。為此控制裝置160還從無(wú)電刷三相馬達(dá)166的三個(gè)霍爾傳感器中接收數(shù)據(jù)。還提供了連接于控制裝置160的電流測(cè)量裝置167和橋驅(qū)動(dòng)裝置163。橋驅(qū)動(dòng)裝置163驅(qū)動(dòng)包含六個(gè)MOS-FET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)晶體管的所謂的H-橋。每個(gè)FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)都是N-FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)并且可被獨(dú)立驅(qū)動(dòng)以使得可實(shí)現(xiàn)最佳騎行舒適性。H-橋164與無(wú)電刷三相馬達(dá)166相連接。
如果自行車與位于自行車修理廠商或經(jīng)銷商處的電腦相連接的話，后者將使用一種方法在自行車上執(zhí)行維護(hù)。為此他使用具有多種可能性的軟件程序(圖12)。在步驟198中在電腦程序的主顯示屏198中顯示了經(jīng)銷商可選擇的三種選項(xiàng)。選項(xiàng)1-“已準(zhǔn)備騎行和運(yùn)輸”指點(diǎn)經(jīng)銷商步驟171，其中在顯示屏上顯示出自行車必須被連接于電腦，并且它將執(zhí)行該步驟。在將自行車連接于電腦之后，172中的程序?qū)⒁筝斎肜缱孕熊囓囍鞯泥]政編碼和住宅號(hào)碼。然后在步驟173顯示屏顯示出諸如“郵政編碼和住宅號(hào)碼”、“銷售日期”以及“電池組的總消耗容量”等數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可由軟件校對(duì)或從安裝于自行車中的電子儀器中讀出。在數(shù)據(jù)“累積電池組使用”的情況中，計(jì)算機(jī)將通過(guò)數(shù)據(jù)總線尋求與PMU的接觸，所述PMU將該數(shù)據(jù)供應(yīng)到電腦。在以下步驟174中輸入“車主的姓名”，之后可打印保證書并在步驟175中選擇性地傳真。之后在步驟176發(fā)出已成功執(zhí)行所述程序的信息，并且經(jīng)銷商返回到主菜單。
從主菜單198中，第二個(gè)選項(xiàng)為“中途停車、故障和修理”選項(xiàng)。這里在步驟177中在顯示屏上顯示出必須將自行車連接于電腦。然后在步驟178中電腦執(zhí)行測(cè)試，包括與PMU、MMU以及操作終端相關(guān)的自測(cè)試。然后在步驟197中顯示出是否已發(fā)現(xiàn)故障，并且顯示來(lái)自于自行車中的諸如“車主的郵政編碼和住宅號(hào)碼”、“公里數(shù)”以及“累積電池組使用”等數(shù)據(jù)。然后在步驟180中顯示出合理的行為，諸如“更換操作終端”、“增加操作終端”或“更換電池組”。由于操作終端可裝有專用密碼，在沒有專用密碼的情況下自行車的電子儀器將不操作，因此在自行車中儲(chǔ)存正確操作電子的正確數(shù)據(jù)是重要的。如果自行車必須使用多個(gè)操作終端的話，可將輔助數(shù)據(jù)編制到自行車中。在步驟181中現(xiàn)有操作終端現(xiàn)在被布置在自行車上并且指示出將在該自行車上停止使用該操作終端。除步驟181之外，經(jīng)銷商返回到步驟180，之后可選擇“增加操作終端”選項(xiàng)。在步驟186中第二控制顯示裝置與自行車的數(shù)據(jù)總線相連接并且指示出可增加該操作終端。在步驟186之后經(jīng)銷商返回到步驟180，在步驟180他可選擇“更換電池組”選項(xiàng)。如果經(jīng)銷商選擇“更換電池組”選項(xiàng)的話，在步驟188中將現(xiàn)有電池組的數(shù)據(jù)存入到PC中。例如在這里顯示出進(jìn)展指示或信息“請(qǐng)等候”。然后在步驟189中電腦屏幕顯示可更換電池組，之后可單擊“繼續(xù)”。為新電池組的數(shù)據(jù)改編電池組管理系統(tǒng)或與電池組一起更換電池組管理系統(tǒng)。
從主菜單198中打開另一個(gè)選項(xiàng)，所述選項(xiàng)為“自行車推進(jìn)軟件和設(shè)定”。在步驟182中電腦屏幕顯示出必須將自行車連接于電腦。在將自行車連接于電腦之后，經(jīng)銷商可從步驟183中的三個(gè)菜單選項(xiàng)中進(jìn)行選擇。在選擇第一菜單選項(xiàng)“修改自行車車主數(shù)據(jù)”之后，可在步驟184中輸入與自行車車主有關(guān)的新數(shù)據(jù)。在步驟185中，該數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在自行車中并且選擇性地被儲(chǔ)存在電腦上的文檔中。然后將在電腦屏幕上顯示步驟183的選項(xiàng)菜單。菜單中的第二選項(xiàng)為“讀出軟件版本自行車推進(jìn)”。在選擇了該菜單選項(xiàng)之后在步驟187中在電腦屏幕中顯示出自行車推進(jìn)的軟件版本。然后在步驟183中經(jīng)銷商返回到菜單，其中第三選項(xiàng)是“在自行車中存入新軟件自行車推進(jìn)”。在選擇了該菜單選項(xiàng)之后，在步驟190中選擇新軟件版本并將其下載到自行車中。新軟件版本例如可顧及到體力與馬達(dá)推力之間的不同比率，或顧及到諸如以上已描述的心率或風(fēng)速等不同參數(shù)。
如果自行車的數(shù)據(jù)總線與電腦相連接并且電腦軟件被設(shè)置于主菜單中的話，可使用另一個(gè)選項(xiàng)。這是用于顯示自行車數(shù)據(jù)的選項(xiàng)。在步驟192中可指定自行車的一個(gè)部分。如果例如指定部分“消費(fèi)者卡”的話，在隨后的步驟194中示出了與自行車和車主有關(guān)的數(shù)據(jù)。這里還可設(shè)想“郵政編碼”、“住宅號(hào)碼”、和“公里數(shù)”或“累積電池組使用”。在步驟194中也可返回到192。如果在192中指定操作終端的話，在步驟195中示出了開始使用操作終端的數(shù)據(jù)。步驟195還允許單擊鼠標(biāo)返回到步驟192。如果在步驟192單擊電池組的話，在步驟196中示出了諸如直到那個(gè)時(shí)刻的“累積電池組使用”等電池組的數(shù)據(jù)。在選擇返回到步驟192之后，在192中例如仍可選擇馬達(dá)，之后在步驟197中在電腦屏幕上顯示有關(guān)于馬達(dá)管理系統(tǒng)中的馬達(dá)類型或軟件版本的數(shù)據(jù)。然后可單擊返回到步驟192。最后，在該實(shí)施例中，具有從主菜單191中退出程序的選項(xiàng)，之后在步驟193(“真的想退出程序嗎”)中，可選擇“YES(是)”或“NO，RETURN TO MAIN MENU(否，返回到主菜單)”。
權(quán)利要求
1.自行車，包括-車架，-以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式通過(guò)輪軸安裝于車架上的一個(gè)或多個(gè)輪子，-用于完全或部分地借助于人力通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)輪子的驅(qū)動(dòng)裝置，-其特征在于，電源和/或驅(qū)動(dòng)裝置的輔助推進(jìn)形成部分以盡可能從外部看不到的方式被安裝在自行車中或自行車上。
2.如權(quán)利要求1中所述的自行車，其特征在于，電池組被安裝在車架的主管中。
3.如權(quán)利要求2中所述的自行車，其特征在于，用于為電池組充電的所述第一控制裝置被安裝在車架中。
4.如權(quán)利要求3中所述的自行車，其特征在于，第一控制裝置與電池組和用于封閉主管的封閉元件一起被安裝在車架中。
5.如權(quán)利要求2、3或4中所述的自行車，其特征在于，所述第一控制裝置還適合于控制電池組的放電。
6.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的自行車，裝有用于為電池組充電的外部第一充電裝置，所述外部第一充電裝置可與電池組和/或控制裝置相連接。
7.如權(quán)利要求6中所述的自行車，裝有第二充電裝置，所述第二充電裝置具有易于被騎手?jǐn)y帶的尺寸和重量。
8.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，其特征在于，輔助推進(jìn)包括電轂馬達(dá)。
9.如權(quán)利要求8中所述的自行車，其特征在于，電轂馬達(dá)裝有具有兩個(gè)或多個(gè)齒輪的變速裝置，所述變速裝置最好包括一個(gè)或多個(gè)行星齒輪系統(tǒng)。
10.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，設(shè)有在其中安裝有電轂馬達(dá)的位于輪軸中的槽，所述槽至少?gòu)碾娸烋R達(dá)延伸到車架以便于從轂馬達(dá)向車架的內(nèi)部直通電線。
11.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，裝有用于在低于電池組的電壓(例如用于照明電壓的6伏電壓)下向電力部分供應(yīng)電力的脈沖寬度調(diào)制裝置。
12.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，裝有用于測(cè)量騎手肌肉驅(qū)動(dòng)力的測(cè)量裝置，以及用于依據(jù)所測(cè)得的騎手體力控制輔助推進(jìn)力的第二控制裝置。
13.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，裝有與測(cè)量裝置、第一控制裝置、第二控制裝置、數(shù)據(jù)輸入裝置和/或數(shù)據(jù)輸出裝置相連接的數(shù)據(jù)總線。
14.如權(quán)利要求13中所述的自行車，裝有用于連接外部電腦和/或服務(wù)終端的連接器，以便于維修。
15.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，包括用于阻滯/解除阻滯驅(qū)動(dòng)裝置和自行車的其他功能的可釋放和/或無(wú)線操作終端。
16.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，其特征在于，所述電池組包括兩個(gè)或多個(gè)部分，所述部分例如都適用于6或12伏的電壓，所述部分以并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式相互連接，因此可并聯(lián)地進(jìn)行充電同時(shí)可以串聯(lián)連接的方式進(jìn)行輔助推進(jìn)的電源供應(yīng)。
17.如權(quán)利要求8-16中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，還包括用于從馬達(dá)切換為發(fā)電機(jī)的切換裝置。
18.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，還包括通過(guò)輪軸中的槽的導(dǎo)線貫穿進(jìn)給。
19.如權(quán)利要求18中所述的自行車，其特征在于，在輪軸的裝配狀態(tài)中所述槽位于輪軸的下側(cè)上并且可穿過(guò)電線供給的電線被引導(dǎo)出轂和車架之間的輪軸。
20.如權(quán)利要求11中所述的自行車，其特征在于，脈沖寬度調(diào)制裝置將約24伏的電壓轉(zhuǎn)換為約6伏的電壓。
21.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，其特征在于，所述電池組包括相同電壓的兩個(gè)或多個(gè)部分。
22.具有用于與數(shù)據(jù)總線相連接的軟件的電腦，所述電腦用于從權(quán)利要求1-21中所述的自行車的數(shù)據(jù)總線中傳輸數(shù)據(jù)和/或向所述數(shù)據(jù)總線中傳輸數(shù)據(jù)。
23.如權(quán)利要求22中所述的電腦，還裝有用于更新和修正權(quán)利要求1-21中所述的自行車的控制裝置和/或測(cè)量裝置軟件的軟件。
24.用于使用輔助馬達(dá)推進(jìn)自行車的一種方法，所述方法包括以下步驟-測(cè)量騎手的踏蹬力，-為了從馬達(dá)供應(yīng)一定量的推進(jìn)力而控制馬達(dá)，所述推進(jìn)力的量是騎手的踏蹬力的百分比。
25.如權(quán)利要求24中所述的方法，還包括根據(jù)諸如騎手的身體狀態(tài)和/或天氣條件等外界因素控制從馬達(dá)供應(yīng)的動(dòng)力的步驟。
26.如權(quán)利要求24或25中所述的方法，適用于權(quán)利要求1-21中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的裝置。
27.用于將管折疊成兩部分的管樞轉(zhuǎn)裝置，所述管樞轉(zhuǎn)裝置包括-第一管部分中的兩個(gè)第一掛鉤裝置，用于鉤在第二管部分中的與第一掛鉤裝置協(xié)作的兩個(gè)第二掛鉤裝置中，-可解除的固定裝置，用于強(qiáng)行把彈簧裝置與第一和第二掛鉤裝置合成一體，并且-其中，在閉合的狀態(tài)中，掛鉤裝置與可解除的固定裝置以從外部看不到的方式被布置在管中。
28.如權(quán)利要求27中所述的管樞轉(zhuǎn)裝置，包括用于操縱所述固定裝置的操作裝置。
29.如權(quán)利要求27或28中所述的管樞轉(zhuǎn)裝置，還包括至少一個(gè)鉸鏈，所述鉸鏈包括用于使得管樞轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈銷。
30.如權(quán)利要求27、28或29中所述的管樞轉(zhuǎn)裝置，還包括用于推動(dòng)分開第一和第二掛鉤裝置的彈簧裝置。
31.如權(quán)利要求27-30中所述的管樞轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述彈簧裝置為螺旋彈簧，以便于當(dāng)所述固定裝置被放松時(shí)推動(dòng)分開鉸鏈銷、彈簧裝置和掛鉤裝置，并且當(dāng)所述固定裝置被固定時(shí)固定裝置強(qiáng)行將掛鉤裝置和彈簧合為一體。
32.如權(quán)利要求27-31中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的管樞轉(zhuǎn)裝置，還包括用于支撐自行車車架的支持輪。
33.如權(quán)利要求1-21中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，包括如權(quán)利要求27-32中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的管樞轉(zhuǎn)裝置。
34.包括至少兩個(gè)輪子的折疊自行車和包括如權(quán)利要求27-32中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的管樞轉(zhuǎn)裝置的車架。
35.如權(quán)利要求34中所述的折疊自行車，還包括用于支撐折疊狀態(tài)下的自行車的支持輪，所述支持輪被安裝在車架上。
36.用于使用權(quán)利要求22或23所述的電腦在如權(quán)利要求1-21中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車上執(zhí)行維修的方法，包括以下步驟從自行車中向電腦中傳輸數(shù)據(jù)，分析所述數(shù)據(jù)并根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行維修。
37.如權(quán)利要求36中所述的方法，其特征在于，所述維修包括更換電池組。
38.如權(quán)利要求36中所述的方法，其特征在于，所述維修包括修改自行車的儲(chǔ)存裝置中的數(shù)據(jù)。
39.輪軸安裝裝置，包括-固定地安裝在車架上的第一部分；以及-可被安裝在第一部分上以便于相對(duì)于自行車從前面到后面位移的第二部分。
40.如權(quán)利要求39中所述的輪軸安裝裝置，其特征在于，所述第一部分具有至少一個(gè)用于接收第二部分的平側(cè)，并且第二部分具有至少一個(gè)用于接收第一部分的平側(cè)。
41.如權(quán)利要求1-21中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，包括如權(quán)利要求39或40中所述的輪軸安裝裝置。
42.用于機(jī)械地或電力地驅(qū)動(dòng)連接于鞍座的構(gòu)成部分的驅(qū)動(dòng)裝置。
43.如權(quán)利要求42中所述的驅(qū)動(dòng)裝置，包括-用于阻滯鞍座的阻滯裝置，-用于放松鞍座的操作裝置，以及用于向上推動(dòng)鞍座的彈簧。
44.如權(quán)利要求42中所述的驅(qū)動(dòng)裝置，包括-用于驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，-用于切換電動(dòng)機(jī)的操作裝置。
45.如權(quán)利要求1-21中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，包括如權(quán)利要求42、43或44中所述的驅(qū)動(dòng)裝置。
46.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的自行車，其特征在于，所述電池組包括由薄塑料主體密封的多個(gè)元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自行車，包括車架、以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式通過(guò)輪軸安裝于車架上的一個(gè)或多個(gè)輪子、用于完全或部分地借助于人力通過(guò)傳輸裝置驅(qū)動(dòng)輪子的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，電源和/或驅(qū)動(dòng)裝置的輔助推進(jìn)形成部分以盡可能從外部不可視的方式被安裝在自行車中或自行車上。
文檔編號(hào)B62H5/20GK1575240SQ02820886
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月13日
發(fā)明者鮑德韋恩·里普, 文森特·F·J·范伊爾德 申請(qǐng)人:斯巴達(dá)公司