CN106184587A - 自行车电机控制系统 - Google Patents

Abstract

一种自行车电机控制系统，构造为控制设置在自行车上的驱动电机，该自行车电机控制系统包括控制器，其构造为控制构造为根据手动驱动力有选择地输出驱动力的驱动电机，并且在检测到的由手动驱动力传感器感测的手动驱动力低于根据曲柄轴的曲柄角设定的预定力阈值时，致使所述驱动电机停止。

Description

自行车电机控制系统

相关申请的交叉引用

本申请为2015年5月28日提交的名称为自行车电机控制系统的第14/724,745号美国专利申请的部分继续并且要求该美国专利申请的优先权，在此通过引用并入其全部公开内容。

技术领域

本发明涉及一种自行车电机控制系统。

背景技术

对具有驱动电机的电驱动辅助自行车而言，自行车电机控制系统是必不可少的，其设置为辅助将手动驱动力施加至踏板的骑乘者。为了解决使驱动电机施加至自行车以辅助骑乘者的驱动力的时机和总量最佳化的问题，已经开发了在骑乘者将后向的手动驱动力施加至踏板时致使驱动电机停止的系统。当骑乘者在驱动电机正在运行并且连续地辅助骑乘者时突然地停止踩踏，骑乘者可能不能使踏板和曲柄轴在预期的曲柄角位置停止。如果倒制动器设置在自行车上并且驱动电机在倒踩踏动作中不立即停止，骑乘者会感觉不舒服并且使骑乘体验质量降低。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种自行车电机控制系统。根据本发明的第一方面，所述自行车电机控制系统构造为控制自行车上的驱动电机。所述自行车电机控制系统包括控制器，其构造为控制构造为根据手动驱动力有选择地输出驱动力的驱动电机，并且在检测到的由手动驱动力传感器感测的手动驱动力低于根据曲柄轴的曲柄角设定的预定力阈值时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，使用者可通过中断在自行车上的手动驱动力的施加而轻易地使驱动电机停止。

在此方面，所述控制器可构造为通过再生制动操作、动态制动操作，以及至所述驱动电机的动力中断中的至少一个致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，驱动电机可避免会引起不愉快的使用者体验的突然的、意外的停止。

在此方面，所述预定力阈值可对应于当所述曲柄角处于预定曲柄角范围内时由扭矩传感器感测的负扭矩。此构造的一个潜在的优点为，设定对应于在上止点角或下止点角处的负扭矩的力阈值将防止在阈值设定为零时驱动电机在曲柄轴的上止点角和下止点角处不一致地停止。

在此方面，所述预定力阈值可为在上止点曲柄角或者下止点曲柄角处的临界手动驱动力。此构造的一个潜在的优点为，在阈值在上止点曲柄角或者下止点曲柄角处设定为零时，驱动电机不会在曲柄轴上止点角和下止点角处不一致地停止。

在此方面，所述控制器可构造为当检测到由曲柄旋转传感器感测的所述曲柄轴的前向旋转时，当检测到由扭矩传感器感测的负扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，即使在曲柄轴未后向旋转时，使用者也可使驱动电机停止，由此，增加了自行车的速度，此时驱动电机也可以被停止，并且避免了当倒踩踏板以停止辅助动力时倒制动器无意地致动。

在此方面，所述控制器可构造为在检测到由曲柄旋转传感器感测的所述曲柄轴的后向旋转时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，当曲柄轴在与驱动电机的旋转相反的方向旋转时，噪音、对曲柄轴系统的应力，以及对电机的可能的损伤可以被避免。

在此方面，所述控制器可构造为在检测到由扭矩传感器感测的正扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，使用者可通过中断在自行车上的手动驱动力的施加而轻易地使驱动电机停止。

在此方面，所述预定扭矩阈值可为上止点曲柄角和下止点曲柄角之间的扭矩。此构造的一个潜在的优点为，可以在曲柄循环中的多个理想的点处测量正扭矩，在上止点角和下止点角之间间隔90度的角处，在该处当使用者正常、前向踩踏地接合时，通常测量到大部分的正扭矩。

在此方面，所述驱动电机可设置在所述自行车的车架上的中部或后置构造中。此构造的一个潜在的优点为，驱动电机的布置将不干涉使用者的踩踏动作。

根据本发明的另一方面，一种自行车电机控制系统，构造为控制设置至自行车的驱动电机，自行车电机控制系统包括控制器，其构造为控制构造为根据手动驱动力有选择地输出驱动力的驱动电机，并且在满足多个条件中的一个时，致使所述驱动电机停止。其中所述多个条件包括：当检测到由扭矩传感器感测的负扭矩，以及由曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的前向旋转时。此构造的一个潜在的优点为，即使在曲柄轴未后向旋转时，使用者也可使驱动电机停止，由此，增加了自行车的速度，此时驱动电机也可以被停止，并且避免了当倒踩踏板以停止辅助动力时倒制动器无意地致动。

在此方面，所述多个条件可包括：当检测到由所述曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的后向旋转时。此构造的一个潜在的优点为，当曲柄轴在与驱动电机的旋转相反的方向旋转时，噪音、对曲柄轴系统的应力，以及对电机的可能的损伤可以被避免。

在此方面，所述多个条件可包括：当检测到由所述扭矩传感器感测的正扭矩低于预定扭矩阈值时。此构造的一个潜在的优点为，使用者可通过中断在自行车上的手动驱动力的施加而轻易地使驱动电机停止。

在此方面，所述控制器可构造为通过再生制动操作、动态制动操作，以及至所述驱动电机的动力中断中的至少一个致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，驱动电机可避免会引起不愉快的使用者体验的突然的、意外的停止。

在此方面，所述控制器可构造为在检测到由所述扭矩传感器感测的所述负扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，即使在曲柄轴未后向旋转时，使用者也可使驱动电机停止，由此，增加了自行车的速度，此时驱动电机也可以被停止，并且避免了当倒踩踏板以停止辅助动力时倒制动器无意地致动。

在此方面，所述控制器可构造为当检测到由曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的前向旋转时，当检测到由所述扭矩传感器感测的所述负扭矩在预定曲柄角处时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，即使在曲柄轴未后向旋转时，使用者也可使驱动电机停止，由此，增加了自行车的速度，此时驱动电机也可以被停止，并且避免了当倒踩踏板以停止辅助动力时倒制动器无意地致动。

在此方面，所述预定曲柄角可为上止点曲柄角或下止点曲柄角。此构造的一个潜在的优点为，在阈值在上止点曲柄角或者下止点曲柄角处设定为零时，驱动电机不会在曲柄轴上止点角和下止点角处不一致地停止。

在此方面，所述驱动电机可设置在车架上的中部或后置构造中。此构造的一个潜在的优点为，驱动电机的布置将不干涉使用者的踩踏动作。

根据本发明的另一方面，自行车电机控制系统构造为控制自行车上的驱动电机。所述自行车电机控制系统包括控制器，控制器构造为控制构造为根据手动驱动力有选择地输出驱动力的驱动电机，并且在检测到的由手动驱动力传感器感测的手动驱动力低于根据曲柄轴的曲柄角以及由倾斜传感器感测的倾斜设定的预定力阈值时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，使用者可通过中断自行车上的手动驱动力的施加而轻易地使驱动电机停止，即使是在曲柄循环中的实际上止点和下止点的位置由于自行车的倾斜而改变时。

在此方面，所述预定力阈值为多个可能的预定力阈值中的一个，并且所述多个可能的预定力阈值中的一个分配用于所述曲柄轴的每个曲柄角。此构造的一个潜在的优点为，与连续的非离散的力阈值相比，可获得有限数量的预定力阈值以分配用于每个曲柄角，因此简化了自行车电机控制系统的设定。

在此方面，如果所述倾斜传感器感测到上坡倾斜，分配给每个预定力阈值的所述曲柄角增加预定前向曲柄角改变量。如果所述倾斜传感器感测到下坡倾斜，分配给每个预定力阈值的所述曲柄角减少预定后向曲柄角改变量。如果所述倾斜传感器感测到水平倾斜，分配给每个预定力阈值的所述曲柄角不变。此构造的一个潜在的优点为，由于上坡或者下坡的自行车的倾斜，所述力阈值可以适当地调节，以引起在曲柄循环中的实际上止点和下止点位置的改变，并且在自行车没有倾斜时，不对力阈值做出调节。

在此方面，所述预定前向曲柄角改变量基于由所述倾斜传感器感测的所述上坡倾斜的程度确定。所述预定后向曲柄角改变量基于由所述倾斜传感器感测的所述下坡倾斜的程度确定。此构造的一个潜在的优点为，力阈值的调节的量级可以被适当地控制，以匹配上坡或者下坡的自行车的倾斜的程度，以使得可以适当地引起在曲柄循环中实际上止点和下止点位置的改变。

在此方面，所述控制器构造为通过再生制动操作、动态制动操作，以及至所述驱动电机的动力中断中的至少一个致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，所述驱动电机可避免会引起不愉快的使用者体验的突然的、意外的停止。

在此方面，所述预定力阈值对应于当所述曲柄角处于预定曲柄角范围内时由扭矩传感器感测的负扭矩。此构造的一个潜在的优点为，设定对应于在上止点角或下止点角处的负扭矩的力阈值将防止在阈值设定为零时驱动电机在曲柄轴的上止点角和下止点角处不一致地停止。

在此方面，所述预定力阈值为在上止点曲柄角或者下止点曲柄角处的临界手动驱动力。此构造的一个潜在的优点为，在阈值在上止点曲柄角或者下止点曲柄角处设定为零时，驱动电机不会在曲柄轴上止点角和下止点角处不一致地停止。

在此方面，所述控制器构造为当检测到由曲柄旋转传感器感测的所述曲柄轴的前向旋转时，当检测到由扭矩传感器感测的负扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，即使在曲柄轴未后向旋转时，使用者也可使驱动电机停止，由此，增加了自行车的速度，此时驱动电机也可以被停止，并且避免了当倒踩踏板以停止辅助动力时倒制动器无意地致动。

在此方面，所述控制器构造为在检测到由曲柄旋转传感器感测的所述曲柄轴的后向旋转时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，当曲柄轴在与驱动电机的旋转相反的方向旋转时，噪音、对曲柄轴系统的应力，以及对电机的可能的损伤可以被避免。

在此方面，所述控制器构造为在检测到由扭矩传感器感测的正扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。此构造的一个潜在的优点为，使用者可通过中断在自行车上的手动驱动力的施加而轻易地使驱动电机停止。

在此方面，所述预定扭矩阈值为在上止点曲柄角和下止点曲柄角之间的扭矩。此构造的一个潜在的优点为，在阈值在上止点曲柄角或者下止点曲柄角处设定为零时，驱动电机不会在曲柄轴上止点角和下止点角处不一致地停止。

在此方面，所述驱动电机设置在所述自行车的车架上的中部或后置构造中。此构造的一个潜在的优点为，驱动电机的布置将不干涉使用者的踩踏动作。

此发明内容提供为以简化形式引入精选概念，下文在具体实施方式中会进一步描述这些精选概念。此发明内容不意图明确所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图用于限制所要求保护的主题的范围。而且，所要求保护的主题也不限制于解决此公开的任何部分中所记载的任何或所有缺点的实施方式。

附图说明

通过示例的方式且不受附图的图所限制的方式图示了本公开，在附图中相似的附图标记指示相似的元件，且其中：

图1图示了根据本发明的一个实施方式的自行车电机控制系统；

图2为与根据本公开的实施方式的控制器、传感装置和驱动电机相关的框图；

图3图示了根据本发明的一个实施方式的用于使驱动电机以给定的曲柄角停止的预定扭矩阈值以及踩踏扭矩值；

图4图示了根据本发明的另一个实施方式的用于使驱动电机以给定的曲柄角停止的预定扭矩阈值以及踩踏扭矩值；

图5图示了根据本发明的另一个实施方式的用于使驱动电机以给定的曲柄角停止的预定扭矩阈值；

图6A-D为图示了根据本发明的另一个实施方式的由控制器的处理器执行的程序逻辑所实现的方法的流程图；

图7为图示了根据本发明的再一个实施方式的由控制器的处理器执行的程序逻辑所实现的方法的流程图；

图8为与根据本公开的另一个实施方式的控制器、传感装置和驱动电机相关的框图；

图9图示了根据本发明的另一个实施方式的用于使驱动电机在给定的曲柄角处停止的预定扭矩阈值以及踩踏扭矩值；以及

图10图示了根据本发明的另一个实施方式的用于使驱动电机在给定的曲柄角处停止的预定扭矩阈值以及踩踏扭矩值。

除非另有指示，图1大致按比例绘制。但是如果期望，可使用其他的相对尺寸。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的选定实施方式。本领域的技术人员从此公开可以了解，所提供的对本发明的实施方式的以下描述仅仅是例示性的，无意于限制本发明，本发明由所附的权利要求及其等同方式所限定。

参照图1，根据本发明的一个公开的实施方式提供了一种自行车电机控制系统10。构造为由使用者的脚踏力驱动的驱动辅助自行车设置有框架12、设置为在框架12上可旋转的轮(前轮14及后轮16)、具有驱动电机22以将驱动力提供至后轮16的驱动辅助机构20、电池24、控制器26，以及致使车轮停止的制动机构28。

控制器26可以邻近自行车的曲柄轴附接。控制器26构造为基于手动驱动力控制驱动电机22。控制器26控制驱动电机22在前向方向转动，以在由力传感器36检测到的正扭矩超过预定正扭矩并且曲柄在前向方向旋转时，基于由力传感器36检测到的正扭矩的量辅助踩踏。例如，预定正扭矩为+7Nm～+10Nm。应该理解的是，力传感器36可构造为检测扭矩或手动驱动力，以使得在此后，力传感器36将取决于实施方式在以下的说明书中分别地被称为扭矩传感器36或手动驱动力传感器36。控制器26构造为控制驱动电机22，驱动电机22构造为根据来自使用者的手动驱动力有选择地输出驱动力并在检测到的由手动驱动力传感器感测的手动驱动力低于根据曲柄轴18的曲柄角设定的预定力阈值时，致使驱动电机22停止。驱动电机22可以设置在自行车的车架12上的中部或后置构造中。在此实施方式中，驱动电机22设置在自行车的中间并且与减速机构和传感装置42一起构造在驱动单元中。手动驱动力源自使用者操作自行车的踩踏动力。电池24可以附接至后载架(未示出)、车架12，或者后载架和车架12两者。电池24提供电力至驱动辅助机构20。

驱动辅助机构20装配有曲柄轴18、传递来自曲柄轴18的动力的链条30，以及由链条30驱动并且设置在在后轮16的轴线上的后链轮34。前链轮32将来自曲柄轴18的旋转动力传递至链条30，并且驱动电机22将驱动力辅助提供至后轮16。

曲柄轴18的旋转动力通过单向离合器传递至前链轮32。当曲柄轴18在后向(或逆时针)方向旋转时，单向离合器不允许曲柄轴18的旋转动力传递至前链轮32，而当曲柄轴18在前向(或顺时针)方向旋转时，允许曲柄轴18的旋转动力传递至前链轮32。在前向方向的旋转被定义在驱动辅助自行车在前向方向移动时曲柄轴18的旋转方向。在其他实施方案中，可不在曲柄轴18和前链轮32之间的传动路径中设置单向离合器，在这种情况下，在曲柄轴18在后向(或者非顺时针)方向旋转时，使用者可以操作设置在后轮16的花鼓上的倒制动器(coaster brake)。

驱动电机22的旋转动力通过减速机构和传动机构传递至前链轮32。包括多个齿轮的组合的减速机构将输出提供至传动机构，以减慢驱动电机22的轴的旋转速度。传动机构构造为安装前链轮32。传动机构联接至曲柄轴18。单向离合器可设置在驱动电机22和前链轮32之间的传动路径中。传感装置42联接至传动机构，该装置内设置有力传感器36和曲柄旋转传感器40。

制动机构28安装在自行车上，以使自行车减慢或停止。当驱动电机22旋转时控制器26使电机停止，控制器26通过再生制动操作、动态制动操作以及至驱动电机的动力中断中的至少一个分别地致使驱动电机22停止。再生制动操作在大多数实施方式中执行再生充电，吸收驱动电机22的惯性。例如，动态制动操作是吸收驱动电机22的惯性的电磁制动操作。至驱动电机的动力中断可包括切断从电池44至驱动电机22的电力的供应。

参照图2，自行车电机控制系统10包括控制器26、传感装置42和驱动电机22。控制器26构造为接收来自设置在传感装置42中的力传感器36和曲柄轴旋转传感器40的传感输入。力传感器36构造为扭矩传感器或手动驱动力传感器。控制器26包括处理器、存储器，以及用于启动驱动电机22的逆变器(inverter)。存储器优选地为非易失性的。控制器26与驱动电机22通信地耦合。在某些实施方案中，控制器26可经由有线连接，例如PCL(电通信线路)系统与驱动电机22通信，而在其他实施方案中，控制器26可经由无线连接与驱动电机22通信。在这种情况下，逆变器经由有线连接与驱动电机22通信。

自行车的控制器26构造为接收来自力传感器36和曲柄轴旋转传感器40的输入，力传感器36和曲柄轴旋转传感器40与控制器26通信地联接并且设置在邻近曲柄轴定位的传感装置42中。然而，在其他实施方式中，两个传感器可设置在分开的装置中。力传感器36检测施加至曲柄轴上的手动驱动力。例如，力传感器36可包括传感器，其检测附接至动力传动部的磁体，动力传动部设置为将曲柄轴18的旋转动力传递至前链轮32。手动驱动力为对应于施加在驱动辅助自行车的踏板上的踩踏动力的扭矩。曲柄旋转传感器40检测曲柄轴18的曲柄角。例如，曲柄旋转传感器可检测附接至曲柄轴18的磁体。

图3示出了根据本发明的一个实施方式的用于使驱动电机在给定的曲柄角处停止的预定扭矩阈值，给定的曲柄角由图3的顶部部分上的图标表示。还示出了通常在使用者在正常且前向踩踏时测量用于每个曲柄角的踩踏扭矩。应该理解的是，在正常、前向踩踏的状态中，多个预定扭矩阈值提供用于每个曲柄角。多个预定扭矩阈值可包括至少三个阈值。在此实施方式中，控制器26构造为当检测到由曲柄旋转传感器40感测的曲柄轴18的前向旋转时，当检测到由扭矩传感器36感测的负扭矩低于预定扭矩阈值时，致使驱动电机22停止。在其他实施方式中，代替地，可感测对应于负扭矩的力阈值，以使得控制器26构造为在检测到的由手动驱动力传感器36感测的手动驱动力低于预定力阈值时，致使驱动电机22停止，该预定力阈值对应于当曲柄角在预定曲柄角范围内时由扭矩传感器36感测的负扭矩。理论上，用于使驱动电机22停止的理想的扭矩阈值在上止点或者下止点处会为零，但在实践中，当踩踏扭矩接近为零时，该设定可致使驱动电机在曲柄轴的上止点和下止点角处不希望地停止。由此，该预定扭矩阈值在上止点(TDC)或者下止点(BDC)角处被设定为最低负值(例如，-12Nm)，在该处在使用者正常、前向踩踏地接合时，零的踩踏扭矩值通常会被测量到。如果扭矩传感器36的精度在低扭矩值处变低(compromised)，可以调整在上止点和下止点角处的扭矩阈值，以允许误差的较宽余量。根据此构造，可以避免在骑车者滑行且一个踏板在上止点处并且一个在下止点处时辅助动力的无意停止。

如图3所示，对于在上止点角和下止点角之间间隔大约90度的曲柄角，扭矩阈值被设定在零处，在该处当使用者正常、前向踩踏接合时通常测量到大部分的正扭矩。此构造对具有倒制动器的自行车尤其地有利，因为倒制动通常在上止点和下止点之间的曲柄角处施加。扭矩阈值设定为零处的曲柄角可被限定为曲柄角范围-例如，从上止点曲柄角起85°至105°的曲柄角范围。同样地，在扭矩阈值设定为最低负值处的曲柄角也可被限定为曲柄角范围-例如，从上止点或下止点角起±20°的曲柄角范围。

图4示出了根据本发明的一个实施方式(其中使用者正开始正常、前向踩踏地接合)的用于使驱动电机在由图4的顶部部分上的图标表示的给定的曲柄角处停止的预定扭矩阈值。在此实施方式中，当使用者开始踩踏时，对于在踩踏开始之后曲柄循环的预定曲柄角范围，扭矩阈值设定至最低负值，之后继续在正常、前向踩踏状态中为每个曲柄角提供多个预定扭矩阈值。控制器可通过检测达到在给定的曲柄角处的正扭矩阈值(例如，+12Nm)的踩踏扭矩感测使用者正开始踩踏。用于将扭矩阈值保持在最低负值处的曲柄角范围没有特别的限制，并且可以是从在使用者开始踩踏处的曲柄角起的曲柄循环的大约第一个90度。根据本发明的此实施方式，使用者可避免在骑乘者刚开始踩踏并且骑乘者的脚正在从地面过渡至踏板时通过无意地倒踩踏板而无心地使驱动电机停止。

图5示出了根据本发明的另一个实施方式的用于使驱动电机在由图5的顶部部分上的图标表示的给定的曲柄角处停止的预定扭矩阈值。在此实施方式中，控制器26构造为在检测到由扭矩传感器36感测的正扭矩低于预定扭矩阈值，并且预定扭矩阈值设定在上止点曲柄角和下止点曲柄角之间时，致使驱动电机22停止。在此实施方式中，对于在上止点角和下止点角之间间隔大约90度的曲柄角，扭矩阈值被设定为正值，在该处当使用者正常、前向踩踏地接合时通常测量到大部分的正扭矩。此构造也对具有倒制动器的自行车是有利的，因为倒制动通常在上止点和下止点角之间的曲柄角处施加，并且使用者即使在使用制动器之前，也可轻松地使驱动电机22停止，仅通过在上止点和下止点之间的曲柄角处中断曲柄轴上的正扭矩的施加即可，以此提高使用者的体验。扭矩阈值被设定为正值的曲柄角可被限定为曲柄角范围-例如，从上止点曲柄角起85°至105°的曲柄角范围。如图3的实施方式，预定扭矩阈值也在上止点(TDC)或者下止点(BDC)角处设定为最低负值，在该处当使用者正常、前向踩踏地接合时，零的踩踏扭矩值通常被测量到。用于曲柄角的以正值设定的扭矩阈值小于启动驱动电机22的预定正扭矩。

应当理解的是，上述的扭矩阈值可以基于由曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的踏频来调得更低或更高。例如，取决于由曲柄旋转传感器检测的曲柄轴的当前踏频，可以从扭矩阈值中减去设定调整阈值。以这种方式，可提供多个扭矩调整踏频范围，包括至少一个较低的踏频范围和比该较低的踏频范围高的至少一个较高的踏频范围，并且预定扭矩阈值可在检测到当前踏频落入较低的踏频范围时调得更高，并且预定扭矩阈值可在检测到当前踏频落入较高的踏频范围时调得更低。如一个具体示例，如果第一扭矩阈值为诸如-4Nm的预定值，当感测的踏频在0至30rpm的第一扭矩调整踏频范围之间时，控制器可将扭矩阈值保持为-4Nm，在感测的踏频处于31至60rpm的第二扭矩调整范围内时将扭矩阈值降至诸如-6Nm的值，在感测的踏频处于61至90rpm的第三扭矩调整范围内时降至-8Nm，在感测的踏频处于91rpm或之上的第四扭矩调整范围内时降至-10Nm。取决于曲柄轴的当前踏频，该设定调整阈值可通过控制器连续改变。

参照图6A，示出的是描绘了根据本发明的一个实施方式的由控制器26的处理器执行的程序逻辑所实现的方法100的流程图。流程图由控制器26在驱动电机22不停止时进行。在步骤S1处，控制器26启动用于确定致使驱动电机22停止的时间的算法。在步骤S2处，手动驱动力传感器36感测手动驱动力。在步骤S3处，控制器26确定检测到的由手动驱动力传感器36感测的手动驱动力是否低于根据曲柄轴18的曲柄角设定的预定力阈值。检测到的手动驱动力意图为近似扭矩，以使得当曲柄角在预定曲柄角范围内时，预定力阈值对应于由扭矩传感器36感测的负扭矩值，其理想地在上或下止点曲柄角处。如在图3中所解释的，对应于负扭矩阈值的预定力阈值，在上或下止点角处最好设定为负值，以使得驱动电机在阈值设定为零时不会在曲柄轴上止点和下止点角处不一致地停止。如果检测到的手动驱动力超过阈值，不采取任何动作并且手动驱动力传感器36继续检测手动驱动力。如果检测到的手动驱动力小于阈值，控制器26通过再生制动操作、动态制动操作以及至驱动电机22的动力中断中的至少一个致使驱动电机22停止(步骤S4)。

参照图6B，示出的是描绘了根据本发明的一个实施方式的由控制器26的处理器执行的程序逻辑所实现的方法200的流程图。该流程图由控制器26在驱动电机22不停止时实现。在步骤S5处，控制器26启动用于确定致使驱动电机22停止的时间的算法。在步骤S6处，曲柄旋转传感器40感测曲柄轴18的旋转并且扭矩传感器36检测来自动力传动部的扭矩。扭矩对应于施加在驱动辅助自行车的踏板上的踩踏力。在步骤S7处，在检测到由曲柄旋转传感器40感测的曲柄轴18的前向旋转时，控制器26确定由扭矩传感器36感测的负扭矩是否被检测到低于预定扭矩阈值。如果两个条件均不满足，不采取动作，并且曲柄旋转传感器40和扭矩传感器36分别继续检测曲柄轴18的旋转和来自动力传动部的扭矩。如果两个条件均满足，控制器26通过再生制动操作、动态制动操作以及至驱动电机22的动力中断中的至少一个致使驱动电机22停止(步骤S8)。

参照图6C，示出的是描绘了根据本发明的一个实施方式的由控制器26的处理器执行的程序逻辑所实现的方法300的流程图。流程图由控制器26在驱动电机22不停止时进行。在步骤S9处，控制器26启动用于确定致使驱动电机22停止的时间的算法。在步骤S10处，扭矩传感器36检测来自动力传动部的扭矩。扭矩对应于施加在驱动辅助自行车的踏板上的踩踏力。在步骤S11处，控制器26确定由扭矩传感器感测的正扭矩是否被检测到低于预定扭矩阈值。如图3中解释的，正扭矩阈值理想地设定在上止点角和下止点角之间间隔大约90度的曲柄角处，在该处当使用者正常、前向踩踏地接合时大部分的正扭矩通常被测量。由此，步骤S11可进一步限定，以使得控制器26确定由扭矩传感器36感测的正扭矩是否被检测到低于上止点曲柄角和下止点曲柄角之间的预定扭矩阈值。如果正扭矩满足或者超过预定值，不采取任何动作并且扭矩传感器36继续检测来自动力传动部的扭矩。如果检测到正扭矩低于该阈值，控制器26通过再生制动操作、动态制动操作以及至驱动电机22的动力中断中的至少一个致使驱动电机22停止(步骤S12)。

参照图6D，示出的是描绘由根据本发明的一个实施方式由控制器26的处理器执行的程序逻辑所实现的方法400的流程图。该流程图是由控制器26当驱动电机22不停止时进行。在步骤S13处，控制器26启动用于确定致使驱动电机22停止的时间的算法。在步骤S14处，曲柄旋转传感器40检测曲柄轴18的旋转。在步骤S15处，控制器确定由曲柄旋转传感器40感测的曲柄轴18的后向旋转是否被检测到。如果未检测到曲柄轴18的后向旋转，不采取任何动作并且曲柄轴旋转传感器40继续检测曲柄轴的旋转。如果检测到曲柄轴的后向旋转，控制器26通过再生制动操作、动态制动操作以及至驱动电机22的动力中断中的至少一个致使驱动电机22停止(步骤S16)。

参照图7，示出的是描绘根据本发明的一个实施方式由控制器26的处理器执行的程序逻辑所实现的方法500的流程图。该流程图是由控制器26当驱动电机22不停止时进行。在此实施方式中，控制器26构造为控制驱动电机22，驱动电机22构造为根据手动驱动力有选择地输出驱动力，并在满足多个条件中的一个时致使驱动电机22停止。多个条件在步骤S19至S21中概括，并且类似于在图6B至6D中描述的实施方式。在步骤S17处，控制器启动用于确定致使驱动电机22停止的时间的算法。在步骤S18处，曲柄旋转传感器感测曲柄轴18的旋转并且扭矩传感器36检测来自动力传动部的扭矩。扭矩对应于施加在驱动辅助自行车的踏板上的踩踏力。然后在步骤S19至S21处，控制器确定是否满足了多个条件中的一个，如果满足了多个条件中的任一个，那么控制器26通过再生制动操作、动态制动操作以及至驱动电机22的动力中断中的至少一个致使驱动电机22停止(步骤S22)。否则，不采取任何动作并且曲柄旋转传感器40和扭矩传感器36分别继续检测曲柄轴18的旋转和来自动力传动部的扭矩。

再次参考图7，多个包括：当检测到由扭矩传感器感测的正扭矩低于扭矩阈值(步骤S19)时。此条件对应于如图6C中图示的方法300的步骤S11中概括的条件。条件中的另一个为当检测到由曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的后向旋转时(步骤S20)。此条件对应于如图6D中图示的方法400的步骤S15中概括的条件。条件中的还一个为当检测到由扭矩传感器感测的负扭矩低于预定扭矩阈值，并且当检测到由曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的前向旋转时(步骤S21)。此条件对应于如图6B中图示的方法200的步骤S7中概括的条件。步骤S21的条件可进一步限定，以使得由扭矩传感器感测的负扭矩和由曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的前向旋转必须在预定曲柄角处(其理想地在上止点曲柄角或下止点曲柄角处)被检测到。在步骤S21的其它实施方式中，在检测到曲柄轴的前向旋转时，被检测到的负扭矩可不需要低于预定阈值以致使驱动电机停止。在这样的例子中，条件为当检测到由扭矩传感器感测的任何值的负扭矩以及当检测到由曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的正向旋转时。如在图3中所解释的，预定扭矩阈值在上止点角或下止点角处最好设定为负值，以使得在阈值设定为零时，驱动电机不会在曲柄轴上止点角和下止点角处不一致地停止。最优选的实施方式为满足了上述三个条件中的任一个，以用于使控制器致使驱动电机停止。然而，在其他的实施方式中，可满足上述三个条件中的仅一个或者两个中的一个，以用于使控制器致使驱动电机停止。

附加实施方式

参照图8，示出了根据本发明的另一个实施方式的自行车电机控制系统610。由于除了构造在传感装置642中的倾斜传感器638，此实施方式的自行车电机控制系统610总地与图2中示出的相似，因此为了简洁其详细描述在这里将被简化。应注意的是，在整个详细的说明和附图中相似的零件由类似的参考标记来标示。在此实施方式中，所述控制器626构造为接收来自设置在传感装置642中的力传感器636、倾斜传感器638，以及曲柄旋转传感器640的传感输入。所述倾斜传感器638感测倾斜，其使上止点和下止点的位置从当自行车处于水平时垂直于地平线的位置改变，以使得上止点和下止点的位置相对于垂直于地平线的垂直线是斜的。为了感测倾斜，例如，倾斜传感器638可包括例如钟摆角度的钟摆或者具有取决于自行车的偏斜或者倾斜而改变的偏斜角的陀螺仪，或者加速计。倾斜传感器638可替换地包括自由移动的永久磁体、光电传感器，或者旋转式电位器，其取决于自行车的偏斜或者倾斜而相对于重力移动。

参照图9，示出了根据本发明的一个实施方式(其中使用者正开始正常、前向踩踏地接合并且倾斜传感器感测到上坡倾斜)的用于使驱动电机在由图9的顶部部分上的图标表示的给定的曲柄角处停止的预定扭矩阈值的示图。如上所述，应当理解的是力传感器636可构造为检测扭矩或者手动驱动力，以使得取决于力传感器636的期望的构造，扭矩阈值可与力阈值相互交换。预定力阈值为多个可能的预定力阈值，并且多个可能的预定力阈值中的一个分配给曲柄轴的每个曲柄角。在此实施方式中，根据由曲柄旋转传感器640感测的曲柄轴的曲柄角以及由倾斜传感器638感测的倾斜设定预定力阈值。实线表明在倾斜传感器感测水平倾斜时，用于使驱动电机停止的预定扭矩阈值，在这种情况下分配给每个预定力阈值的曲柄角是不变的。另一方面，在倾斜传感器感测到上坡倾斜时，分配给每个预定力阈值的曲柄角增加了预定前向曲柄角改变量(由双头箭头F表明)，以使得控制器设定新的预定力阈值(由虚线表明)，其根据上坡倾斜以及由曲柄旋转传感器640感测的曲柄角设定。预定前向曲柄角改变量F可基于由倾斜传感器感测的上坡倾斜的程度确定，以使得F随由倾斜传感器638感测的增加的上坡倾斜角度而增加。根据此实施方式，控制器构造为在检测的手动驱动力低于预定力阈值时，致使驱动电机停止，该预定力阈值已经调整为引起由倾斜传感器638感测的上坡倾斜。由于在曲柄循环中的上止点角和下止点角的实际位置可随自行车抵抗重力的倾斜而改变，即使在自行车抵抗重力上坡行进时，此构造也可通过停止自行车上的手动驱动力的施加而帮助使用者轻松地使驱动电机停止。

参照图10，示出了根据本发明的一个实施方式(其中使用者正开始正常、前向踩踏地接合并且倾斜传感器感测到下坡倾斜)的用于使驱动电机在由图10的顶部部分上的图标表示的给定的曲柄角处停止的预定扭矩阈值的示图。在倾斜传感器感测到下坡倾斜时，分配给每个预定力阈值的曲柄角减少了预定后向曲柄角改变量(由双头箭头B表明)，以使得控制器设定新的预定力阈值(由虚线表明)，其根据下坡倾斜以及由曲柄旋转传感器640感测的曲柄角设定。预定后向曲柄角改变量B可基于由倾斜传感器感测的下坡倾斜的程度确定，以使得B随由倾斜传感器638感测的增加的下坡倾斜角度而增加。根据此实施方式，控制器构造为在检测的手动驱动力低于预定力阈值时致使驱动电机停止，预定力阈值已经调整为引起由倾斜传感器638感测的下坡倾斜角度。由于在曲柄循环中的上止点角和下止点角的实际位置可随自行车从水平倾斜向下斜改变，即使在自行车下坡行进时，此构造也可通过停止自行车上的手动驱动力的施加而帮助使用者轻松地使驱动电机停止。

应当理解的是，根据感测的下坡倾斜和预定后向曲柄角改变量的新的预定力阈值的此设定也可应用在图3的实施方式中，其中，用于在上止点和下止点之间间隔大约90度的曲柄角的扭矩阈值设置为零，并且可应用在图5的实施方式中，其中控制器构造为当检测到正扭矩低于设定在上止点和下止点之间的预定扭矩阈值时，致使驱动电机停止。因此，用于负扭矩的预定扭矩阈值可基于由曲柄旋转传感器640感测的曲柄角以及由倾斜传感器638感测的感测的倾斜而改变。

应当理解的是，上述自行车电机控制系统可以用于以潜在地避免与现有系统相关的问题的方式控制来自电机的辅助动力的施加，即，当倒踩踏板以停止辅助动力时倒制动器的无意致动，以及当骑乘者由于其刚开始踩踏并且骑乘者的脚正在从地面过渡至踏板而无意地倒踩踏板时辅助动力的无意停止，或者在骑乘者滑行且一个踏板在上止点处并且一个在下止点处时辅助动力的无意停止。

本文所使用的术语“被接附”或“接附”涵盖：在元件从另一元件非破坏式地可拆卸时，通过将元件直接地附接至另一个元件而将元件直接接附到另一个元件的构造；在元件从另一元件和中间构件非破坏式地可拆卸时，经由中间构件将元件间接地接附到另一个元件的构造；以及一个元件与另一个元件为一个整体的构造，比如，一个元件为另一个元件的基础部分。这种定义还适用于具有类似含义的词汇，例如，“连结”、“连接”、“联接”、“安装”、“结合”、“固定”及其派生词。

本文所使用的术语“包括”及其派生词意图为开放性术语，其指明所记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在，但不排除其他未记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在。这种定义也适应具有类似含义的词汇，例如，术语“具有”、“包含”及其派生词。

术语“构件”、“区段”、“部”、“部分”、“元件”、“本体”和“结构”当用作单数时可以具有单个部分或者多个部分的双重含义。

本申请中记载的诸如“第一”和“第二”的序数仅仅为标示，不具有其他含义，例如，特定顺序等。而且，例如术语“第一元件”本身不暗示“第二元件”的存在，而且术语“第二元件”本身不暗示“第一元件”的存在。

此文所使用的术语“自行车”及其派生词意图为开放性术语，其指明具有轮子、通过骑车者的脚在踏板上动作来驱动的任何车辆或机器，涵盖户外自行车、固定自行车、健身自行车、室内自行车等。

最后，本文所使用的诸如“大致”、“大约”和“接近”的程度术语意味着所修饰术语的合理量的偏差，使得最终结果不会显著改变(例如制造公差)。

明显地，根据上述教导，可能对本发明做出许多变型和改变。因此，可以理解：在所附权利要求的范围内除了在本文明确描述的以外，也可以实施本发明。

Claims (31)

1.一种自行车电机控制系统，构造为控制设置在自行车上的驱动电机，所述自行车电机控制系统包括：

控制器，其构造为控制驱动电机，所述驱动电机构造为根据手动驱动力有选择地输出驱动力，并且所述控制器构造为在检测到的由手动驱动力传感器感测的手动驱动力低于根据曲柄轴的曲柄角设定的预定力阈值时致使所述驱动电机停止。

2.根据权利要求1所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为通过再生制动操作、动态制动操作，以及至所述驱动电机的动力中断中的至少一个致使所述驱动电机停止。

3.根据权利要求1所述的自行车电机控制系统，其中

所述预定力阈值对应于当所述曲柄角处于预定曲柄角范围内时由扭矩传感器感测的负扭矩。

4.根据权利要求1所述的自行车电机控制系统，其中

所述预定力阈值为在上止点曲柄角或者下止点曲柄角处的临界手动驱动力。

5.根据权利要求1所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为当检测到由曲柄旋转传感器感测的所述曲柄轴的前向旋转时，当检测到由扭矩传感器感测的负扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。

6.根据权利要求1所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为在检测到由曲柄旋转传感器感测的所述曲柄轴的后向旋转时，致使所述驱动电机停止。

7.根据权利要求1所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为在检测到由扭矩传感器感测的正扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。

8.根据权利要求7所述的自行车电机控制系统，其中

所述预定扭矩阈值为上止点曲柄角和下止点曲柄角之间的扭矩。

9.根据权利要求1所述的自行车电机控制系统，其中

所述驱动电机设置在所述自行车的车架上的中部或后置构造中。

10.一种自行车电机控制系统，构造为控制设置至自行车的驱动电机，包括：

控制器，其构造为控制驱动电机，所述驱动电机构造为根据手动驱动力有选择地输出驱动力，并且在满足多个条件中的一个时，致使所述驱动电机停止，其中所述多个条件包括：

当检测到由扭矩传感器感测的负扭矩，以及由曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的前向旋转时。

11.根据权利要求10所述的自行车电机控制系统，其中所述多个条件包括：

当检测到由所述曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的后向旋转时。

12.根据权利要求10所述的自行车电机控制系统，其中所述多个条件包括：

当检测到由所述扭矩传感器感测的正扭矩低于预定扭矩阈值时。

13.根据权利要求10所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为通过再生制动操作、动态制动操作，以及至所述驱动电机的动力中断中的至少一个致使所述驱动电机停止。

14.根据权利要求10所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为在检测到由所述扭矩传感器感测的所述负扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。

15.根据权利要求10所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为当检测到由曲柄旋转传感器感测的曲柄轴的前向旋转时，当检测到由所述扭矩传感器感测的所述负扭矩在预定曲柄角处时，致使所述驱动电机停止。

16.根据权利要求15所述的自行车电机控制系统，其中

所述预定曲柄角为上止点曲柄角或下止点曲柄角。

17.根据权利要求10所述的自行车电机控制系统，其中

所述驱动电机设置在车架上的中部或后置构造中。

18.根据权利要求12所述的自行车电机控制系统，其中

所述预定扭矩阈值基于由所述曲柄旋转传感器感测的所述曲柄轴的踏频调整。

19.根据权利要求18所述的自行车电机控制系统，其中

设置多个扭矩调整踏频范围，包括较低的踏频范围和比所述较低的踏频范围高的较高的踏频范围；并且

其中在检测到当前踏频落入所述较低的踏频范围中时，将所述预定扭矩阈值调整得较高，并且在检测到当前踏频落入所述较高的踏频范围中时，将所述预定扭矩阈值调整得较低。

20.根据权利要求1所述的自行车电机控制系统，

其中所述预定力阈值根据所述曲柄轴的所述曲柄角以及由倾斜传感器感测的倾斜设定。

21.根据权利要求20所述的自行车电机控制系统，

其中所述预定力阈值为多个可能的预定力阈值中的一个；并且

其中所述多个可能的预定力阈值中的一个分配用于所述曲柄轴的每个曲柄角。

22.根据权利要求20所述的自行车电机控制系统，其中

如果所述倾斜传感器感测到上坡倾斜，分配给每个预定力阈值的所述曲柄角增加预定前向曲柄角改变量，

如果所述倾斜传感器感测到下坡倾斜，分配给每个预定力阈值的所述曲柄角减少预定后向曲柄角改变量，并且

如果所述倾斜传感器感测到水平倾斜，分配给每个预定力阈值的所述曲柄角不变。

23.根据权利要求22所述的自行车电机控制系统，其中

所述预定前向曲柄角改变量基于由所述倾斜传感器感测的所述上坡倾斜的程度确定，并且

所述预定后向曲柄角改变量基于由所述倾斜传感器感测的所述下坡倾斜的程度确定。

24.根据权利要求20所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为通过再生制动操作、动态制动操作，以及至所述驱动电机的动力中断中的至少一个致使所述驱动电机停止。

25.根据权利要求20所述的自行车电机控制系统，其中

所述预定力阈值对应于当所述曲柄角处于预定曲柄角范围内时由扭矩传感器感测的负扭矩。

26.根据权利要求20所述的自行车电机控制系统，其中

所述预定力阈值为在上止点曲柄角或者下止点曲柄角处的临界手动驱动力。

27.根据权利要求20所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为当检测到由曲柄旋转传感器感测的所述曲柄轴的前向旋转时，当检测到由扭矩传感器感测的负扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。

28.根据权利要求20所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为在检测到由曲柄旋转传感器感测的所述曲柄轴的后向旋转时，致使所述驱动电机停止。

29.根据权利要求20所述的自行车电机控制系统，其中

所述控制器构造为在检测到由扭矩传感器感测的正扭矩低于预定扭矩阈值时，致使所述驱动电机停止。

30.根据权利要求29所述的自行车电机控制系统，其中

所述预定扭矩阈值为在上止点曲柄角和下止点曲柄角之间的扭矩。

31.根据权利要求20所述的自行车电机控制系统，其中

所述驱动电机设置在所述自行车的车架上的中部或后置构造中。