CN103129689A - 一种山地电动助力自行车及其电动助力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种山地电动助力自行车，其特征在于包括：车体(1)；安装在车体(1)上的电动助力装置(2)，用于为车体(1)提供辅助驱动力；安装在车体(1)上的脚蹬力检测装置(3)，用于检测脚蹬力矩，以产生相应的力矩信号；以及安装在车体(1)上的控制装置(4)，用于接收所述力矩信号，生成与所述力矩信号相应的控制信号，以控制所述电动助力装置(2)提供与脚蹬力矩相适应的辅助驱动力。该电动助力自行车根据骑行者脚蹬力的大小来确定电机的输出功率，使得电机提供与脚蹬力相适应的辅助驱动力，电能利用率高，耗电少，安全适用。

Description

一种山地电动助力自行车及其电动助力的方法
技术领域
本发明涉及一种山地自行车，尤其涉及一种山地电动助力自行车及其电动助力的方法。
背景技术
随着全球对环境问题的日益关注和相关保护环境的法律法规的出台，传统的铅酸电池及下游的铅酸电动车越来越受到更多的限制，而纯电动车的高耗电、高故障率、高事故率也受到人们的诟病。而后，市场陆续推出了镍氢电池助力自行车和锂离子电池助力自行车，但由于配套零部件的技术限制，尤其是助力系统均采用速度型信号为主，所以其能效依然较低；所推出车型也集中在城市车为主，这些都大大制约了电动助力自行车的发展。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种山地电动助力自行车及其电动助力的方法，该电动助力自行车根据骑行者脚蹬力的大小来确定电机的输出功率，使得电机提供与脚蹬力相适应的辅助驱动力，电能利用率高，耗电少，安全适用。
为实现本发明的上述目的，一方面提供一种山地电动助力自行车，包括：车体；安装在车体上的电动助力装置，用于为车体提供辅助驱动力；安装在车体上的脚蹬力检测装置，用于检测脚蹬力矩，以产生相应的力矩信号；以及安装在车体上的控制装置，用于接收所述力矩信号，生成与所述力矩信号相应的控制信号，以控制所述电动助力装置提供与脚蹬力矩相适应的辅助驱动力。
其中，脚蹬力检测装置为安装在所述车体中轴上的力矩传感器。
其中，电动助力装置包括：安装在车体上的电池单元；安装在车体后轴上与电池单元电连接的电机。
特别是，电池单元包括充电电池和电流调节装置，所述电流调节装置连接所述控制装置，并根据控制装置输出的控制信号，调节充电电池供应给所述电机的电流。
特别是，控制装置生成的控制信号的值与所述力矩信号的值成正比。
特别是，电流调节装置对电机电流的调节量与所述控制信号的值成正比，使得所述脚蹬力检测装置检测到的脚蹬力大，所述电机输出功率就越大。
此外，所述车体上装有用来产生电流输出信号的电流检测器，以及所述控制装置设有上限值；其中，所述控制装置连接所述电流检测器，接收所述电流输出信号，当收到的电流输出信号大于所述上限值时，中断控制信号输出，以便中断电机的电流供给。
或者，车体上装有用来产生车速检测信号的速度检测器，以及所述控制装置设有上限值；其中，所述控制装置连接所述速度检测器，接收所述车速检测信号，当收到的车速检测信号大于所述上限值时，中断控制信号输出，以便电流调节装置中断电机的电流供给。
本发明另一方面提供一种山地自行车电动助力的方法，所述山地自行车包括：车体；安装在车体上的电动助力装置，用于为车体提供辅助驱动力；安装在车体上的脚蹬力检测装置；以及安装在车体上的控制装置；所述方法包括以下步骤：所述脚蹬力检测装置检测脚蹬力矩，产生相应的力矩信号；控制装置接收所述力矩信号，生成与所述力矩信号相应的控制信号，以控制所述电动助力装置提供与脚蹬力矩相适应的辅助驱动力。
其中，电动助力装置包括：安装在车体上的电池单元；安装在车体后轴上与电池单元电连接的电机；其中，所述电池单元包括充电电池和电流调节装置，所述电流调节装置连接所述控制装置，并根据控制装置输出的控制信号，调节充电电池供应给所述电机的电流。
本发明的有益效果体现在以下方面：
本发明采用安装在车体中轴上的力矩传感器对骑行者脚蹬力矩进行检测，将检测信号传输到控制装置，控制装置根据检测信号控制电机的输出功率，当力矩传感器检测到脚蹬力较大时，控制装置控制电机输出功率越大，当矩传感器检测到脚蹬力较小大时，控制装置控制电机输出功率越小，从而为自行车提供辅助驱动力，效率高，耗电少，并能达到节能的目的。
附图说明
图1是本发明山地电动自行车的整体结构示意图；
图2是本发明自行车的电动助力原理图；
图3是是本发明自行车的另一实施例的电动助力原理图。
附图标记说明：1-车体；2-电动助力装置；3-脚蹬力检测装置；4-控制装置；10-中轴；11-后轴；20-电池单元；21-电机。
具体实施方式
如图1本发明的山地电动自行车的整体结构示意图以及图2所示，本发明的山地电动自行车包括车体1；安装在车体1上的电动助力装置2，用于为车体1提供辅助驱动力；安装在车体1上的脚蹬力检测装置3，用于检测脚蹬力矩，以产生相应的力矩信号；以及安装在车体1上的控制装置4，用于接收力矩信号，生成与力矩信号相应的控制信号，以控制电动助力装置2提供与脚蹬力矩相适应的辅助驱动力。
其中，本发明的脚蹬力检测装置3为安装在车体1中轴10上的力矩传感器；本发明的电动助力装置2包括：安装在车体1上的电池单元20；安装在车体后轴11上与电池单元20电连接的电机21。
其中，电池单元20包括充电电池和电流调节装置，电流调节装置连接控制装置4，并根据控制装置4输出的控制信号调节充电电池供应给电机21的电流；控制装置4生成的控制信号的值与力矩信号的值成正比，电流调节装置对电机电流的调节量与控制信号的值成正比，即当脚蹬力检测装置3检测到脚蹬力较大时，此时骑行者处于爬坡或蹬车比较困难的状态，脚蹬力检测装置3将该信号传递给控制装置4，控制装置4根据该信号控制电流调节装置将电机电流增大，使得电机输出功率就越大，从而为自行车提供较大的辅助驱动力，帮助骑行者爬坡；当脚蹬力检测装置3检测到脚蹬力较小时，此时骑行者处于蹬车比较轻松的状态，脚蹬力检测装置3将该信号传递给控制装置4，控制装置4根据该信号控制电流调节装置将电机电流减小，使得电机输出功率就越小，从而为自行车提供较小的辅助驱动力。
当车速达到一定值后，由于惯性的作用，骑行者在骑行时施的力会越来越小，这样，电机输出功率就会相对减小。因此也就完美的实现了人机合一的最终效果，并达到节能的目的。
为了确保安全，如图3所示，在车体上安装用来检测电机输出电流的电流检测器，电流检测器与控制装置4连接，用来接收电流检测器产生的电流输出信号，本发明的控制装置4设有上限值，当控制装置4收到的电流输出信号的值大于该上限值时，控制装置4控制电流调节装置中断电机的电流供给，使得电机的输出功率减为零。
或者在车体上安装用来产生车速检测信号的速度检测器，如图2所示，控制装置4中设有上限值；控制装置4连接速度检测器，接收车速检测信号，当控制装置4收到的车速检测信号大于该上限值时，中断控制信号输出，控制装置4控制电流调节装置中断电机的电流供给，使得电机的输出功率减为零，以确保骑行者的安全。
尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种山地电动助力自行车，其特征在于包括：
车体(1)；
安装在车体(1)上的电动助力装置(2)，用于为车体(1)提供辅助驱动力；
安装在车体(1)上的脚蹬力检测装置(3)，用于检测脚蹬力矩，以产生相应的力矩信号；以及
安装在车体(1)上的控制装置(4)，用于接收所述力矩信号，生成与所述力矩信号相应的控制信号，以控制所述电动助力装置(2)提供与脚蹬力矩相适应的辅助驱动力。
2.如权利要求1所述的自行车，其特征在于，所述脚蹬力检测装置(3)为安装在所述车体(1)中轴上的力矩传感器。
3.如权利要求1或2所述的自行车，其特征在于，所述电动助力装置(2)包括：
安装在车体(1)上的电池单元(20)；
安装在车体后轴上与电池单元(20)电连接的电机(21)。
4.如权利要求3所述的自行车，其特征在于，所述电池单元(20)包括充电电池和电流调节装置，所述电流调节装置连接所述控制装置(4)，并根据控制装置(4)输出的控制信号，调节充电电池供应给所述电机(21)的电流。
5.如权利要求4所述的自行车，其特征在于，所述控制装置(4)生成的控制信号的值与所述力矩信号的值成正比。
6.如权利要求5所述的自行车，其特征在于，所述电流调节装置对电机(21)电流的调节量与所述控制信号的值成正比，使得所述脚蹬力检测装置(3)检测到的脚蹬力大，所述电机(21)输出功率就越大。
7.如权利要求5所述的自行车，其特征在于，所述车体(1)上装有用来产生电流输出信号的电流检测器，以及所述控制装置(4)设有上限值；
其中，所述控制装置(4)连接所述电流检测器，接收所述电流输出信号，当收到的电流输出信号大于所述上限值时，中断控制信号输出，以便中断电机(21)的电流供给。
8.如权利要求5所述的自行车，其特征在于，所述车体(1)上装有用来产生车速检测信号的速度检测器，以及所述控制装置(4)设有上限值；
其中，所述控制装置(4)连接所述速度检测器，接收所述车速检测信号，当收到的车速检测信号大于所述上限值时，中断控制信号输出，以便电流调节装置中断电机(21)的电流供给。
9.一种山地自行车电动助力的方法，所述山地自行车包括：车体(1)；安装在车体(1)上的电动助力装置(2)，用于为车体(1)提供辅助驱动力；安装在车体(1)上的脚蹬力检测装置(3)；以及安装在车体(1)上的控制装置(4)；所述方法包括以下步骤：
所述脚蹬力检测装置(3)检测脚蹬力矩，产生相应的力矩信号；
控制装置(4)接收所述力矩信号，生成与所述力矩信号相应的控制信号，以控制所述电动助力装置(2)提供与脚蹬力矩相适应的辅助驱动力。
10.如权利要求1所述的自行车，其特征在于，所述电动助力装置(2)包括：
安装在车体(1)上的电池单元(20)；
安装在车体后轴上与电池单元(20)电连接的电机(21)；
其中，所述电池单元(20)包括充电电池和电流调节装置，所述电流调节装置连接所述控制装置(4)，并根据控制装置(4)输出的控制信号，调节充电电池供应给所述电机(21)的电流。
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