一種基于能量回收技術(shù)的無源電助力自行車裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于能量回收技術(shù)的無源電助力自行車裝置，它對(duì)現(xiàn)有自行車在爬坡時(shí)無助力而影響其使用舒適性與能源效率等缺陷提供解決方案，本實(shí)用新型利用電機(jī)/發(fā)電機(jī)、適當(dāng)容量的儲(chǔ)能元件、相關(guān)傳感器、控制器和一定的控制策略構(gòu)成的系統(tǒng)，高效率地回收自行車騎行時(shí)制動(dòng)與超速時(shí)的能量；在上坡時(shí)，該系統(tǒng)將回收的能量通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)釋放出來，輔助驅(qū)動(dòng)自行車。本方案能夠在沒有外界充電系統(tǒng)的前提下，保留自行車的設(shè)計(jì)初衷：鍛煉身體和短途出行功能，同時(shí)可以提高騎行者的騎行能源效率以及減少騎行者的體力過度消耗，相對(duì)于傳統(tǒng)的自行車，其操縱系統(tǒng)無需增設(shè)復(fù)雜的操縱裝置以及操縱方式，實(shí)施成本低廉。
【專利說明】一種基于能量回收技術(shù)的無源電助力自行車裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種基于能量回收技術(shù)的無源電助力自行車裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在公知的【技術(shù)領(lǐng)域】，自行車不但是人們鍛煉身體和短途出行的有效工具，而且是 減少城市交通擁堵與車輛排氣污染的有效途徑，但它存在著許多問題，制約著它的使用，其 中最主要的原因是它沒有全自動(dòng)控制的助力系統(tǒng)，更沒有無源全自動(dòng)的助力系統(tǒng)，使得人 們爬坡時(shí)需要較大的體力消耗，浪費(fèi)寶貴的體能，降低了騎行的舒適性以及可騎行的距離。
[0003] 目前，市場(chǎng)上有一些電動(dòng)助力自行車，它能夠提供騎車時(shí)的助力，但它需要外接能 量輸入系統(tǒng)(充電系統(tǒng))，以便補(bǔ)充系統(tǒng)的能源消耗，并且該系統(tǒng)幾乎按照電動(dòng)自行車的系 統(tǒng)設(shè)計(jì)，保有很大的能量儲(chǔ)存，以便騎行者能夠利用它驅(qū)動(dòng)很長的路程，這導(dǎo)致系統(tǒng)成本比 較高，并且騎行者依賴它驅(qū)動(dòng)，而不是自己騎行，使自行車喪失了它的鍛煉身體功能，并且， 它還需要一些特別的操縱裝置來實(shí)現(xiàn)相關(guān)操作來實(shí)現(xiàn)相關(guān)助力，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，已經(jīng)違背了自 行車設(shè)計(jì)的初衷。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：克服上述問題，提供一種能夠提高騎行舒適度、 適當(dāng)降低人體騎行時(shí)爬坡所消耗的體力、增加騎行距離的基于能量回收技術(shù)的無源電助力 自行車裝置。
[0005] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于能量回收技術(shù)的無源 電助力自行車裝置，包括電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置、適當(dāng)容量的儲(chǔ)能元件、踏板扭矩傳感器和控制 系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括總控制器以及所采集信號(hào)均傳輸至總控制器的坡道傳感器、剎車 強(qiáng)度傳感器、自行車速傳感器、踏板轉(zhuǎn)速傳感器、踏板扭矩傳感器、儲(chǔ)能元件參數(shù)傳感器，所 述控制系統(tǒng)還具有電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置、儲(chǔ)能元件、系統(tǒng)工作狀態(tài)指示電路和自行車驅(qū)動(dòng)輪， 所述儲(chǔ)能元件給整個(gè)控制系統(tǒng)供電并通過電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置回收自行車超速、制動(dòng)時(shí)的能 量，對(duì)儲(chǔ)能元件進(jìn)行充電，所述電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置由總控制器和一定的控制策略控制驅(qū)動(dòng) 自行車驅(qū)動(dòng)輪，其能源來自儲(chǔ)能元件。
[0006] 進(jìn)一步的，作為一種具體的實(shí)施方式，本實(shí)用新型中所述控制系統(tǒng)采用的儲(chǔ)能元 件可以為鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池和超級(jí)電容中任何可以儲(chǔ)存電能的裝置。
[0007] 本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有自行車的在爬坡時(shí)的缺陷提供一 種助力方法，本方案能夠在沒有外界充電系統(tǒng)的前提下，保留自行車的設(shè)計(jì)初衷：鍛煉身體 和短途出行功能，同時(shí)可以提高騎行者的騎行能源效率以及減少騎行者的體力過度消耗， 同時(shí)，它的操縱系統(tǒng)和傳統(tǒng)的自行車基本保持一致，無需增設(shè)復(fù)雜的操縱裝置以及操縱方 式，能夠按照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0009] 圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理示意圖。
[0010] 圖中：1.總控制器，2.坡道傳感器，3.剎車強(qiáng)度傳感器，4.自行車速傳感器，5.踏 板轉(zhuǎn)速傳感器，6.踏板扭矩傳感器，7.儲(chǔ)能元件參數(shù)傳感器，8.電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置，9.儲(chǔ)能 元件，10.系統(tǒng)狀態(tài)電路，11.自行車驅(qū)動(dòng)輪。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖， 僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0012] 如圖1所示本實(shí)用新型一種基于能量回收技術(shù)的無源電助力自行車裝置的優(yōu)選 實(shí)施例，包括電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置8、適當(dāng)容量的儲(chǔ)能元件9、踏板扭矩傳感器和控制系統(tǒng)，所 述控制系統(tǒng)包括總控制器1以及所采集信號(hào)均傳輸至總控制器1的坡道傳感器2、剎車強(qiáng) 度傳感器3、自行車速傳感器4、踏板轉(zhuǎn)速傳感器5、踏板扭矩傳感器6、儲(chǔ)能元件參數(shù)傳感器 7,所述控制系統(tǒng)還具有電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置8、儲(chǔ)能元件9、系統(tǒng)工作狀態(tài)指示電路10和自行 車驅(qū)動(dòng)輪11，所述儲(chǔ)能元件9給整個(gè)控制系統(tǒng)供電并通過電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置8回收自行車 超速、制動(dòng)時(shí)的能量，對(duì)儲(chǔ)能元件進(jìn)行充電，所述電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置8由總控制器1和一定 的控制策略控制驅(qū)動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)輪11，其能源來自儲(chǔ)能元件，所述控制系統(tǒng)采用的儲(chǔ)能元 件可以為鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池和超級(jí)電容中任何可以儲(chǔ)存電能的裝置。
[0013] 其控制策略為：
[0014] 當(dāng)騎車者在平路上起步時(shí)，控制系統(tǒng)通過踏板扭矩傳感器測(cè)量其起步和騎行時(shí)的 踏板扭矩，為助力獲取助力基本參數(shù)；
[0015] 當(dāng)騎車者在坡道上騎行時(shí)，控制系統(tǒng)通過踏板扭矩傳感器測(cè)量其踏板扭矩，并將 之與騎車者在平路騎行時(shí)獲取的起步和騎行踏板扭矩進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)它們之間的扭矩差隨 時(shí)提供恰當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)助力，以使該扭矩差為零，實(shí)現(xiàn)坡道助力；
[0016] 當(dāng)自行車在平路上騎行，出現(xiàn)超過預(yù)設(shè)速度或者騎車者剎車制動(dòng)時(shí)，電機(jī)/發(fā)電 機(jī)裝置8為發(fā)電狀態(tài)，其發(fā)電量依據(jù)超速或者剎車強(qiáng)度而自動(dòng)調(diào)整，并且將此部分的能量 轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存于儲(chǔ)能元件9中。
[0017] 當(dāng)自行車在坡道上騎行，出現(xiàn)超過預(yù)設(shè)速度或者騎車者剎車制動(dòng)時(shí)，電機(jī)/發(fā)電 機(jī)裝置8停止提供驅(qū)動(dòng)助力，轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)，其發(fā)電量依據(jù)超速或者剎車強(qiáng)度而自動(dòng)調(diào)整， 并且將此部分的能量轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存于儲(chǔ)能元件9中。
[0018] 驅(qū)動(dòng)力根據(jù)騎行者的腳踏扭矩配給相應(yīng)大小的助動(dòng)力矩。在平路騎行時(shí)，系統(tǒng)不 輔助助力，自行車全靠騎行者的體力驅(qū)動(dòng)自行車；在上坡時(shí)，總控制器1依據(jù)坡道傳感器2 和騎行者施加在踏板上的扭矩等信號(hào)進(jìn)行參考計(jì)算，并使電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置8輸出適當(dāng)?shù)?驅(qū)動(dòng)扭矩，使騎車者在一定坡道距離內(nèi)（可設(shè)定為30%的坡道、50米的坡道距離，甚至更遠(yuǎn) 的距離，其具體助力距離取決于儲(chǔ)能元件的容量和回收的能量）如同在平路上騎行。
[0019] 其助力驅(qū)動(dòng)能源來自自行車行駛時(shí)的超速和剎車能量回收，使系統(tǒng)不需要外接充 電系統(tǒng)以對(duì)儲(chǔ)能元件9進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)能源自給自足。
[0020] 本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有自行車的在爬坡時(shí)的缺陷提供一種助力方法，本方案能夠在 沒有外界充電系統(tǒng)的前提下，保留自行車的設(shè)計(jì)初衷：鍛煉身體和短途出行功能，同時(shí)可以 提高騎行者的騎行能源效率以及減少騎行者的體力過度消耗，同時(shí)，它的操縱系統(tǒng)和傳統(tǒng) 的自行車基本保持一致，無需增設(shè)復(fù)雜的操縱裝置以及操縱方式，能夠按照預(yù)先設(shè)定的參 數(shù)指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)工作。
[0021] 以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人 員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí) 用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù) 性范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于能量回收技術(shù)的無源電助力自行車裝置，其特征在于：包括電機(jī)/發(fā)電機(jī) 裝置（8)、適當(dāng)容量的儲(chǔ)能元件（9)、踏板扭矩傳感器和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括總控 制器（1)以及所采集信號(hào)均傳輸至總控制器（1)的坡道傳感器（2)、剎車強(qiáng)度傳感器（3)、自 行車速傳感器（4)、踏板轉(zhuǎn)速傳感器（5)、踏板扭矩傳感器（6)、儲(chǔ)能元件參數(shù)傳感器（7)，所 述控制系統(tǒng)還具有電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置（8)、儲(chǔ)能元件（9)、系統(tǒng)工作狀態(tài)指示電路（10)和自 行車驅(qū)動(dòng)輪（11)，所述儲(chǔ)能元件（9)給整個(gè)控制系統(tǒng)供電并通過電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置（8)回 收自行車超速、制動(dòng)時(shí)的能量，對(duì)儲(chǔ)能元件進(jìn)行充電，所述電機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置（8)由總控制 器（1)和一定的控制策略控制驅(qū)動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)輪（11 )，其能源來自儲(chǔ)能元件。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于能量回收技術(shù)的無源電助力自行車裝置，其特征在 于：所述控制系統(tǒng)采用的儲(chǔ)能元件可以為鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池和超級(jí)電容中任一一 種可以儲(chǔ)存電能的裝置。
【文檔編號(hào)】B62M6/80GK203844933SQ201320806066
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】袁翔, 楊靖 申請(qǐng)人:袁翔, 楊靖