CN107074320A - 用于踏板车辆的动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于踏板车辆的动力系统，其包含第一电机及第二电机以及具有行星齿轮托架、环形齿轮及太阳齿轮的行星齿轮装置，该第一电机连接至该行星齿轮装置，该动力系统还包含该环形齿轮连接至以建立至该行星齿轮装置的第一输入端的曲柄轴，该第二电机齿轮啮合至该曲柄轴，控制单元经设计以根据角位设定点调节该第一电机，并根据电流或扭矩设定点调节该第二电机。

Description

用于踏板车辆的动力系统

技术领域

本发明系涉及用于踏板车辆(尤其是，脚踏车)的动力系统，该动力系统包含第一及第二电机及具有行星齿轮托架、环形齿轮及太阳齿轮的行星齿轮系统，且提供两功能，即，电力辅助及用于改变速度比的电动系统，其中在踏板与来自由传动元件连接车轮的外壳的输出端之间定义速度比。

背景技术

此动力系统能够与两个电机促成的蹬车扭矩(蹬车动力)成比例地提供电力辅助。使用第一电机以便在踏板与输出链环之间提供某一速度比。使用第二电机以便确保维持由骑脚踏车者所选择的辅助等级。

自专利申请WO 2013/160477已知此动力系统。如该申请案中所描述，第一及第二电机分别装备有第一及第二传感器，每一传感器设计为测量其与之相关联的电机的角速度。第一及第二传感器连接至控制单元，设计为测量正由骑脚踏车者推进的脚踏车的速度的第三传感器也连接至该控制单元，且动力系统包含测量元件，该测量元件设计为产生指示由第一电机所供应的扭矩的测量信号，控制单元设计为基于由传感器所测量的速度及预设的设定点以及指示扭矩的测量信号产生第一及第二控制信号，该第一控制信号为发送至第一电机的旋转速度调节信号，且该第二控制信号为发送至第二电机的扭矩调节信号。

已知动力系统的一个缺点为第一电机归因于速度测量系统及指派给其的调节器的设定点的值的受限的动态回应能力。该第一电机的回应的此延迟限制可自踏板传送至系统的输出链环的扭矩量，且引起使用者似乎觉得陌生的打滑感觉。实际上，如已知动力系统的专利申请中所描述，提供至第一电机的控制信号为取决于由第二电机的测量系统所测量的速度的速度设定点。大体上凭借(任何种类的)位置传感器执行对诸如电动电机的转子的旋转组件的速度的测量，后处理来自传感器的信号以获得旋转速度值。进行此操作的最简单方式为测量两个位置之间的时间并通过该时间划分此等两个位置之间的角度。此程序具有使位置在时间上偏移的效果，此情况将时间滞后引入测量中且预示添加测量噪声。因此，滤波此信号以使其较连续有时是优选的，此情况进一步带来时间滞后。此测量时间滞后限制由第一电机速度调节器所提供的益处，由于滞后减损其动态范围。使用高解析度位置传感器(用于第一电机及第二电机)是必要的，以便增加第一电机的控制动态范围。

发明内容

为此目的，根据本发明的动力系统的特征在于第二电机与曲柄轴啮合且第一电机连接至太阳齿轮，行星齿轮托架连接至动力系统的输出链环且环形齿轮连接至踏板。

由于第一及第二电机分别装备有第一及第二传感器，每一传感器设计为测量其指派给的电机的角位，该第一及第二传感器连接至也与第三传感器连接的控制单元，该第三传感器设计为测量脚踏车由骑脚踏车者推进的速度，因此该动力系统包含分别经设计以产生分别横跨第一及第二电机的绕组传递的电流测量信号(DC电机中的扭矩影像)的第一及第二测量元件，且该控制单元设计为基于由传感器所测量的角位、穿过电机绕组的电流及其他系数调节两个电机。根据为第二电机的角位及具体针对所要速度比的系数的函数的角位设定点以封闭回路调节第一电机。根据为该第一电机的电流及所要辅助等级(所供应电功率与车轮处的总功率之比)的函数的电流设定点(扭矩影像)以封闭回路调节第二电机。

第二电机辅助骑脚踏车者的蹬车移动，由于其与曲柄轴啮合。经由环形齿轮将由蹬车骑脚踏车者所产生的动力及第二电机的动力的总和传输至行星齿轮装置的第一输入端。第一电机以固定方式附接至行星齿轮装置的第二输入端(亦即，太阳齿轮)。通常经由链条驱动车轮的输出链环经由行星齿轮托架以固定方式附接至行星齿轮装置输出端。因此，输出链环的速度为两个输入端(亦即，环形齿轮及太阳齿轮)的速度的线性函数，且其扭矩通过行星齿轮装置的扭矩的双等式直接关联至两个输入端的扭矩。以此方式，两个电机在骑脚踏车者蹬车时皆有助于辅助骑脚踏车者。连接来自行星齿轮装置的三个部分的三个扭矩的此等式及电动电机相对于此三个部分的构造的优势中之一为其使得能够通过扣除两个电机中的每一个中的电流测量而识别由骑脚踏车者传输至踏板的扭矩。此情况使得能够在无需踏板上的额外扭矩传感器的情况下建立具有比例辅助的动力系统。

两个电机中的每一个具有作为此动力系统的部分的独特功能。第一电机的功能为确保始终维持速度比设定点，无论其由使用者设定或是由控制单元根据脚踏车的行进速度及由骑脚踏车者传输至踏板的扭矩变化即时地计算。第二电机的功能为提供维持用于由使用者所选择的辅助等级的设定点所必要的额外扭矩。

推进系统也可根据特殊零辅助状况(其意味骑脚踏车者在其工作中并不接收辅助)操作。举例而言，在系统电池没电的情况下或当车辆超出某一行进速度的某些合法系统中，此操作模式是有用的。为确保骑脚踏车者可始终受益于全范围速度比，该第一电机需要电能。在给定特殊状况下，该第二电机可充当产生器以将必需电流提供至第一电机。在所有情况下，控制两个电机的规律保持相同。

参考自专利申请案WO 2013/160477已知的动力系统，已实施新控制方法以帮助增强骑行舒适性及/或效能及/或能量消耗及/或提高安装原动力的值。

本说明书中随后也将描述根据相同原理起作用的其他可能变化形式。

附图说明

现将借助于附图描述本发明，附图示出根据本发明的动力系统的优选实施例。在视图中：

图1为根据本发明的动力系统的优选实施例的示意性横截面说明；

图2示出了包括于动力系统中的两个电动电机的调节示意图；

图3为控制提供至骑脚踏车者的辅助的方法的图形表示；

图4为用于防止传动打滑的方法的图形表示；

图5为对控制陡坡上的操作模式的方法有用的整合锁定自由轮的两个可能构造的示意性横截面说明；

图6为根据本发明的动力系统的第一变型的示意性横截面说明；

图7为根据本发明的动力系统的第二变型的示意性横截面说明。

在图式中，相同附图标记已指定给相同或类似元件。将针对将动力系统应用于脚踏车来描述本发明。然而，本发明并不限于脚踏车且可应用于具有踏板的任何车辆。

具体实施方式

图1表示根据本发明的动力系统的实施例。系统的所有组件安装于外壳内部，外壳又固定至脚踏车框架。曲柄轴11穿过外壳并安装于外壳内部的轴承上。如在任何踏板上，两个曲柄10附接至曲柄轴11的任一侧。曲柄轴11附接至为行星齿轮装置3的一部分的环形齿轮12。

行星齿轮装置3由三个独立部分组成，即，太阳齿轮13、行星齿轮托架14及环形齿轮12。行星齿轮托架14支撑数个行星齿轮16。太阳齿轮、行星齿轮及环形齿轮优选为齿轮，但也可是由接触传输相切力的滚柱齿轮形式。太阳齿轮优选以固定方式安装于第一电机20的转子19上。环形齿轮12固定至曲柄轴11。行星齿轮托架14固定于轮轴15上，对于此优选实施例，轮轴是中空的且其自身连接至输出链环23。输出链环23经由(例如)链条或皮带驱动脚踏车的后车轮。行星齿轮托架系列14也包含一组行星齿轮16，其用以连接环形齿轮12的内部齿12'与太阳齿轮13的齿。在此优选实施例中，每一行星齿轮16具有包含与环形齿轮12的内部齿12'啮合的小齿轮16'及与太阳齿轮13的齿啮合的大齿轮16”的双齿轮。行星齿轮16的小齿轮16'及大齿轮16”相对于彼此固定不动地附接。此双行星齿轮可增大第一电动电机与输出端之间的减速比，且增大第一电机的平均旋转速度，因此增加其可传输的扭矩。

第一电机20包含定子5及转子19。定子安装于动力系统外壳上。第一电机连接至为行星齿轮装置3的部分的太阳齿轮13。该第一电机的功能为通过增大其自身速度而倍增输出链环23的速度。实际上，行星齿轮托架14的速度为太阳齿轮与环形齿轮的速度的经加权总和。第一电机通过相对于踏板的速度改变其速度来改变动力系统的传动速度比(可见于曲柄轴11朝向系统的输出链环23的传动比)。

第二电机4经由环形齿轮12的外部齿12”辅助曲柄轴11的旋转，使得正确应用所要的辅助等级(所供应电功率与车轮的总功率之比)。动力优选地借助于双齿轮2在第二电机4与环形齿轮12之间传输，双齿轮由啮合于环形齿轮12的外部齿12”中的小齿轮2'，及啮合于以固定方式安装于第二电机4的转子轴上的链轮7中的大齿轮12”组成。小齿轮2'及大齿轮2”以固定方式附接至彼此。在大多数状况下，第二电机4具有辅助功能，但在一些状况下，根据本发明，其也可制动踏板并恢复电能以将其传回至电池及/或第一电机20。此为(例如)当骑脚踏车者决定选择无辅助模式时或当电池没电且骑脚踏车者仍希望利用系统变速箱时的状况。实际上，若使用者希望确保正确速度比，则将动力供应至第一电机20是必需的。

在优选实施例中，控制单元6以预期用于此目的的空间容纳于同一外壳1中。以电子板形式的控制单元6供应两个电动电机且连接至各种系统传感器。

在正常操作下，骑脚踏车者及第二电机4驱动行星齿轮装置的环形齿轮12。第一电机20驱动行星齿轮装置的太阳齿轮13。环形齿轮12及太阳齿轮13依次驱动行星齿轮16，从而使行星齿轮托架14旋转，其中行星齿轮托架连接至动力系统的输出链环23。输出链环的旋转速度取决于太阳齿轮13的旋转速度及环形齿轮12的旋转速度。

提供动力系统的传动比以机械方式固定至最小比率的操作模式。通过在系统的两个旋转元件之间安装自由轮来获得此最低机械传动比。在本发明的优选实施例中，自由轮18安装于曲柄轴11与行星齿轮托架14之间，效果为行星齿轮托架14不能比曲柄轴11慢得多地旋转。此操作模式用于三种状况。第一种状况为电气及/或电子系统的故障，且使骑脚踏车者能够在无需辅助的情况下以最小速度比返回家中。第二种状况为骑脚踏车者决定选择无辅助操作模式且希望以最小速度比蹬车的状况。在此种状况下，切断来自两个电机的供应以减少能量消耗。另一种方法为陡坡上的操作模式，在本说明书中将稍后解释该模式。

图2示出包括于根据本发明的动力系统中的两个电动电机的调节示意图。

在正常操作模式下(排除图5中所描述的陡坡操作模式)，根据角位设定点θrefM1以封闭回路调节第一电机M1，θrefM1取决于第二电机M2上所测量的角位θmesM2及为所要的传动比的函数的变量A。实际上，若因数A变化，则动力系统的速度比也发生改变。应注意，第二电机的角位θmesM2直接相关于曲柄轴的角位，因为此等两个元件通过机械非打滑传动连接。将第一电机的角位设定点θrefM1相比于同一电机的角位测量θmesM1，并将该两者之间的差(称为第一电机的角位误差θerrM1)键入调节器CθM1中。此为动力系统速度改变系统的操作基础。应注意，第一及第二电机的位置传感器可属于任何种类，但优选为增量传感器。关于调节方案的最重要要点实际上为第一电机的角位与第二电机的角位之间的相对分离。调节器CθM1可属于任何种类，但必须至少含有等效于乘以比例增益的第一电机的角位误差θerrM1的比例项。因此，来自调节器CθM1的输出将随着该第一电机相对于该第二电机的位置延迟而增加。重要地，应注意，相对位置(增量类型)而非绝对位置是重要的，因此无需位置参考。来自调节器CθM1的输出可直接为第一电机控制或优选地为电流设定点IrefM1，且其可被输入于如图2中所示出的电流调节器CIM1中。在来自角位调节器CθM1的输出与第一电机控制之间插入电流调节器CIM1允许较大自由度地控制电流。尤其地，有可能在将第一电机的参考电流IrefM1引入至电流调节器CIM1中之前，限制第一电机的参考电流IrefM1。因此，此为优选解决方案。电流调节器CIM1在其输入端处接收电流误差IerrM1，其等于第一电机的电流设定点IrefM1与电流测量ImesM1之间的差。来自此第二调节器的输出直接操作于第一电机的控制上，该输出优选为应用于电机的供应电压的工作循环DCM1(供应电压切断)。

第二电机M2必须经扭矩控制。在具有或不具有电刷的DC电机中，扭矩与电流直接成正比。因此，根据电流设定点直接以封闭回路调节第二电机M2。此电流设定点至少取决于第一电机上测量的电流及由动力系统的使用者所选择的辅助等级。电流调节器CIM2在其输入端处接收电流误差IerrM2，其等于第二电机的电流设定点IrefM2与电流测量ImesM2之间的差。来自此调节器的输出直接操作于第二电机的控制上，该输出优选为应用于电机的供应电压的工作循环DCM2(供应电压切断)。优选地将安全限制应用于第二电机的电流设定点以确保若骑脚踏车者已停止将扭矩应用于踏板，则其无法强制骑脚踏车者进行蹬车活动。控制单元始终限制该第二电机的电流设定点，以确保就其自身而言其无法克服由第一电机施加于行星齿轮装置的太阳齿轮上的扭矩。因此，第二电机将永不能够单独通过其力来转动踏板。出于蹬车时安全及舒适的原因，此限制是有用的。

图3为根据本发明的用于使辅助平稳的第一方法的图形表示。此第一方法由通过将时间偏移应用于来自第二电机的推力而使由两个电动电机所供应的经组合扭矩平稳组成。图3中的图式说明根据踏板角度的由使用者提供的扭矩、来自第一电机的扭矩及来自第二电机的扭矩。使用者经由曲柄传输其施加至曲柄轴的力，此在曲柄轴中诱发交变扭矩。当两个曲柄中的一个几乎水平时，由使用者提供的扭矩处于其最大值。调节第一电机来以某一速度操作，该速度与踏板的速度成比例。当使用者在两个曲柄中的一个上施加推力时，踏板加速且在第一电机的角位中诱发延迟。第一电机通过增加其扭矩校正此延迟。因此，由骑脚踏车者所供应的扭矩及由第一电机所供应的扭矩相对于彼此同相。由踏板所应用的扭矩传输至行星齿轮装置的环形齿轮。行星齿轮装置的扭矩等式指示环形齿轮的扭矩与连接至太阳齿轮的第一电机的扭矩成正比。此意味施加于环形齿轮上的扭矩愈大，第一电机将必须供应以维持其角位设定点的扭矩愈大。若控制器决定增大环形齿轮上的扭矩，同时通过引入第二电机在踏板上进行推动，则此将进一步增大第一电机必须施加的扭矩。此将因此增大振荡扭矩的振幅，对于机械传动及来自第一电机的输出而言，此是不利的。此外，其需要对第一电机定尺寸，使得其供应大量扭矩。

建议以对抗此问题的方法为移相供应至第二电机的设定点扭矩，以便填充来自第一电机的扭矩低点，由此使供应至车轮的总扭矩平稳。先前已提到，供应至调节器的电流设定点(与扭矩成比例)取决于第一电机的所测量电流。为了实施此所建议的平稳方法，根据踏板的角位延迟或滤波至第一电机的所测量电流信号是有帮助的。此使调节稳定，改良效率，减少传动的约束并使所要求的电机大小较小。

图4说明适用于特定针对此类型的动力系统的特定现象的用于防止传动打滑的方法。人们能够历时较短周期且当蹬车速度较低时提供高扭矩值。倘若施加至踏板的扭矩直接在相对方向上传输至第一电机(符合行星齿轮装置扭矩的规律)，因此电机必须极快速地产生大量扭矩，且因此消耗大量电流以便维持其位置设定点。为限制能量消耗并保护电机绕组以及齿轮，限制由该第一电机所输送的最大扭矩是可取的。此限制的缺点为当其在其最大扭矩(电流限制)下饱和时，该第一电机将不再能够按需要维持其所控制位置设定点，此将产生骑脚踏车者将感觉其速度比在附加踏板推力的短暂周期期间下降的不自然蹬车感觉。骑脚踏车者将具有可传输至脚踏车的后轮的扭矩将在踏板的水平面处受限于高于推力临限值的感觉。此感觉并非理想的。由本发明所建议的方法在于以“再生”模式使用该第二电机，以在骑脚踏车者于踏板上施加过度推力时制动骑脚踏车者的移动。实际电动辅助等级将在此过度推力期间降低，但该第一电机将能够维持其角位设定点且因此还维持速度比设定点。图4说明由使用者所提供的扭矩突然且快速增大，并到达高等级的情形。所应用方法减小用于第二电机的设定点电流(以及扭矩)，且甚至历时极短时间强加负电流(负扭矩)，以允许第一电机在不提供过度扭矩的情况下最有效地返回至其角位设定点。在第二电机正制动踏板的时间期间，电流返回至电子板的供应汇流排，在此处，其将对电池充电或供应第一电机的一些或所有动力需求。图4中用阴影表示此再生区。

图5为陡坡上的该操作模式的图解表示。此操作模式由有意地使系统以最小可能速度比操作并以不同于正常操作的方式控制两个系统电机以便自系统获得最大辅助及/或使系统起作用以便在陡坡上传递最佳效率组成。动力系统的最小比率仅仅为藉由经由插入自由轮来锁定旋转部分而使该第一电机的速度限于底端处的机械比率。此模式的问题在于合并行星齿轮装置的所有三个部分的扭矩的等式(双等式)不再保持为真，因为自由轮引入至链条中。因此，不再可能准确地测量由使用者所供应的扭矩，且必须实施其他方法以为骑脚踏车者提供适当且安全的辅助。优选实施例包括定位于曲柄轴与系统输出端之间的自由轮，因此防止输出链环比曲柄轴慢得多地转动。还有可能将自由轮配置于外壳与该第一电机的转子之间，此略微地变更此模式中的功能。最小速度比仍仅仅为机械的，且在用于陡坡的此操作模式中并不存在根据角位设定点的第一电机调节。在两个状况下，锁定由自由轮的动作引起，但该自由轮根据两种构造不同地置放。

构造A为如描述于图1中的优选构造。自由轮24置放于曲柄轴与行星齿轮托架之间，因此防止输出链环比曲柄轴慢得多地转动。当自由轮24移动至锁定位置时，曲柄轴与输出链环之间存在1:1比率。行星齿轮装置速度等式还指示连接至第一电机的太阳齿轮也以相同速度旋转。在某些条件下，启动陡坡模式。在此操作模式中，根据设定点电流控制两个电动电机。第二电机的设定点电流将接近于其最大电流。第一电机的设定点电流将使得自由轮24将保持于锁定位置中，直至由骑脚踏车者所供应的扭矩下降为低于接近于零扭矩的某一正临限值为止。两个电机因此将动力供应至动力系统的输出链环。在此模式中及在此构造A中，不可能推断由骑脚踏车者所供应的扭矩，但另一方面，有可能知道由使用者所供应的扭矩是否大于接近于零扭矩的某一低正临限值。此组态具有由使用者及第二电机所贡献的强劲扭矩直接穿过自由轮24而不推动行星齿轮装置的齿轮的进一步优势。图5中已有意地突出显示经由其传输来自踏板及第二电机的扭矩的组件。若在陡坡操作模式作用中时，道路的坡度变得较不陡峭，则系统将探测此情况且将立即返回至系统允许整个齿轮范围的正常操作模式。若骑脚踏车者决定停止蹬车，则其供应的扭矩将下降为低于临限值，在该临限值下，现在直接由电流控制的第一电机将加速以比曲柄轴快地旋转。此时，为自然地回应于通过使两个电机的控制降速直至其停止为止而由使用者所供应的扭矩降低，控制将自陡坡操作模式切换至正常操作模式。

构造B略微不同地起作用，且与其他优势及缺点相关联。自由轮25锁定在最小速度比上的传动，且在此状况下，其位于外壳与该第一电机的转子之间，从而防止此电机在与其正常操作的方向相对的方向中旋转。此意味在此陡坡操作模式及此构造中，第一电机将停止且将不被供电、借助于自由轮25锁定，此使电机的整体效率较好、但使得总辅助较少。在此状况下，踏板与输出链环之间的传动比将低于1:1(输出链环将因此比踏板慢得多地旋转)，由此增大速度改变的范围，但此时间防止关于由使用者所供应的扭矩的任何信息。此解决方案的一个缺点为经由行星齿轮装置的齿轮传输由第二电机及骑脚踏车者所供应的扭矩。行星齿轮装置的齿轮必须因此尺寸设计为，使得其能够维持诸如在陡坡情形中遇到的较高负载。图5中已用粗线有意地标记由第二电机及使用者所供应的扭矩的路径。在某些条件下，启动陡坡模式。在此构造中，仅第二电机辅助骑脚踏车者的蹬车。根据接近于其最大电流的电流设定点控制第二电机。若在陡坡操作模式作用中时道路的坡度变得较不陡峭，则系统将探测此情况且将立即返回至正常操作模式，或系统将使整个齿轮范围可用。为了满足用于在此陡坡操作模式中停止的条件，第二自由轮26安置于曲柄轴与行星齿轮装置的环形齿轮之间。当踏板在行进方向上旋转时自由轮26处于锁定位置中，且曲柄轴直接驱动环形齿轮。即使第二电机仍旋转行星齿轮装置的环形齿轮，骑脚踏车者可在任何时间头脑完全清醒地停止蹬车。若骑脚踏车者决定停止蹬车，则经由额外传感器(来自额外传感器的测量用于估计踏板的旋转速度)将信息发送至控制单元，并且控制单元将停止将电力供应至第二电机。

对于上文所描述之两种构造，动力系统将优选地装备有发射道路坡度信号的倾角仪。此坡度信号与诸如脚踏车的速度的其他实体测量组合可用于当启动陡坡操作模式时建立估计由骑脚踏车者所供应的扭矩的模型。当道路坡度下降为低于某一临限值时，此坡度信息将使自陡坡操作模式切换至正常操作模式有可能。

图6说明根据本发明的动力系统的受关注第一替代性实施例，其中曲柄轴在动力系统与行星齿轮装置的环形齿轮之间实现减速。曲柄轴11以固定方式附接至与小齿轮30啮合的大齿轮31。小齿轮30以固定方式附接至行星齿轮装置3的环形齿轮112。行星齿轮托架114以固定方式安装于输出轴115上。自由轮118插入于输出轴115(连接至行星齿轮托架)与环形齿轮112之间。自由轮118定位为以便防止输出轴115比环形齿轮112慢得多地旋转。图6中示出简单的行星齿轮116，但也有可能使用如图1中所示出的双行星齿轮。此等简单行星齿轮与环形齿轮112的内部齿112'及太阳齿轮13啮合。环形齿轮112的外部齿112”与双齿轮2啮合。此实施例是受关注的，因为行星齿轮装置的所有组件以较高速度旋转，且因此处于较小负载下。此也实现减小行星齿轮装置的内部减速并使用简单行星齿轮而非具有双齿的行星齿轮。由于行星齿轮托架比图1的优选实施例快得多地旋转，因此也可减小输出链环的大小。

图7说明根据本发明的动力系统的第二替代性实施例，其中曲柄轴11连接至行星齿轮装置的行星齿轮托架214，且行星齿轮装置3的环形齿轮212经由中空主轴215连接至动力系统的输出链环23。环形齿轮212仅具有内部齿212'。由第二电机4所供应的扭矩经由双齿轮2传输至行星齿轮托架214的外部齿214”。自由轮218以此方式安置于曲柄轴与输出中空主轴215之间以便防止输出链环23比曲柄轴11慢得多地旋转。根据此实施例的操作相当类似于图1的实施例，除了太阳齿轮必须在与曲柄轴相对的方向上旋转以便正确操作并传递扭矩之外。

关于图7，发明人因此建议一种用于踏板车辆(尤其是，脚踏车)的动力系统，该动力系统包含第一电机20及第二电机4及由行星齿轮托架214、环形齿轮212及太阳齿轮13组成的行星齿轮装置3，该第一电机20连接至行星齿轮装置3，该动力系统还包含曲柄轴11，行星齿轮托架214连接至该曲柄轴11以建立至行星齿轮装置3的第一输入，该动力系统的特性在于第二电机4以机械方式耦接(优选地，齿轮啮合)至曲柄轴11，且第一电机20连接至太阳齿轮13，环形齿轮212连接至动力系统的输出链环23，该第一电机20及第二电机4各自装备有一或多个第一或一或多个第二传感器，该传感器设计为测量其经指派给的电机上的转子的角位，该等第一及第二传感器连接至控制单元6，该动力系统包含设计为产生指示由第一电机20所供应的扭矩及由第二电机4所供应的扭矩的电流测量信号的测量元件，该控制单元6设计为根据角位设定点调节第一电机20并根据电流或扭矩设定点调节第二电机4。

可组合使用请求项4至15中所揭示之所有较佳实施例。

Claims (16)

1.一种用于踏板车辆，尤其是脚踏车的动力系统，该动力系统包含第一电机(20)及第二电机(4)以及具有行星齿轮托架(14、114)、环形齿轮(12、112)及太阳齿轮(13)的行星齿轮装置(3)，所述第一电机(20)连接至所述行星齿轮装置(3)，所述动力系统还包括曲柄轴(11)，所述环形齿轮(12、112)连接至所述曲柄轴以建立至所述行星齿轮装置(3)的第一输入，其特性在于，所述第二电机(4)以机械方式耦接至所述曲柄轴(11)且所述第一电机(20)连接至所述太阳齿轮(13)，所述行星齿轮托架(14、114)连接至所述动力系统的输出链环(23)，所述该第一电机(20)及第二电机(4)各自装备有一或多个第一传感器或一或多个第二传感器，所述一或多个第一传感器或一或多个第二传感器设计为测量其被指派给的所述电机上的转子的角位，所述第一传感器及第二传感器连接至控制单元(6)，所述动力系统包含设计为产生指示由所述第一电机(20)所供应的扭矩及由所述第二电机(4)所供应的扭矩的电流测量信号的测量元件，所述控制单元(6)设计为根据角位设定点调节所述第一电机(20)并根据电流或扭矩设定点调节第二电机(4)。

2.根据权利要求1所述的动力系统，其特性在于，所述第二电机(4)与所述曲柄轴(11)啮合。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的动力系统，其特性在于，针对所述第一电机(20)的调节器所定义的角位设定点为(至少)所述第二电机(4)的角位测量及为速度比设定点的函数的系数的函数。

4.根据前述权利要求中任一项所述的动力系统，其特性在于，定义所述第二电机(4)的调节器的电流设定点至少为所述第一电机(20)中所测量的电流及辅助等级设定点的函数。

5.根据前述权利要求中任一项所述的动力系统，其特性在于，所述第二电机(4)的电流设定点限定为使得对于骑脚踏车者并不将扭矩施加至踏板的事件，不能单独通过其力旋转所述踏板。

6.根据前述权利要求中任一项所述的动力系统，其特性在于，所述动力系统装备有供应骑脚踏车者正骑行于其上的道路的坡度的测量的倾角仪。

7.根据前述权利要求中任一项所述的动力系统，其特性在于，按时间延迟应用所述第二电机(4)的电流设定点，使得所述第二电机(4)的辅助峰值与用于所述第一电机(20)的扭矩低点同相。

8.根据前述权利要求中任一项所述的动力系统，其特性在于，当所述第一电机(20)不再能够维持其角位设定点时，应用于所述第二电机(4)的电流设定点降低直至负电流值。

9.根据前述权利要求中任一项所述的动力系统，其特性在于，所述动力系统并有置放于以固定方式附接至所述行星齿轮装置(3)的环形齿轮(12、112)的元件与所述行星齿轮装置(3)的行星齿轮托架(14、114)之间的自由轮(18、118、24)，从而防止所述行星齿轮托架(14、114)不太比所述环形齿轮(12、112)慢地旋转。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的动力系统，其特性在于，所述动力系统并有安置于所述第一电机(20)的转子(19)与所述动力系统的外壳(1)之间的自由轮(25)，从而防止所述行星齿轮装置(3)的太阳齿轮(13)在与其正常旋转方向相对的方向上旋转。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的动力系统，其特性在于，在所述曲柄轴(11)与所述行星齿轮装置(3)的环形齿轮(112)之间实现齿轮减速。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的动力系统，其特性在于，所述行星齿轮装置(3)的元件经由齿轮以机械方式耦接。

13.根据权利要求1-11中任一项所述的动力系统，其特性在于，所述行星齿轮装置(3)的元件经由滚筒以机械方式耦接，通过摩擦传输滚筒的相切力。

14.根据前述权利要求中任一项所述的动力系统，其特性在于，所述第一电机(20)及所述第二电机(4)为无电刷类型的电动电机。

15.根据前述权利要求中的一项所述的动力系统，其特性在于，所述控制单元(6)、所述第一电机(20)及所述行星齿轮装置(3)容纳于同一外壳中。

16.一种装备有根据前述权利要求中任一项所述的动力系统的脚踏车。