CN107662676B - 自行车的发电机 - Google Patents

自行车的发电机 Download PDF

Info

Publication number
CN107662676B
CN107662676B CN201710627493.5A CN201710627493A CN107662676B CN 107662676 B CN107662676 B CN 107662676B CN 201710627493 A CN201710627493 A CN 201710627493A CN 107662676 B CN107662676 B CN 107662676B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric machine
control unit
power
mode
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710627493.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107662676A (zh
Inventor
P·利桑蒂
M·塞加图
G·阿利
D·百瑞塔
P·吉蒂西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zehus SpA
Original Assignee
Zehus SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zehus SpA filed Critical Zehus SpA
Publication of CN107662676A publication Critical patent/CN107662676A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107662676B publication Critical patent/CN107662676B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J6/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices on cycles; Mounting or supporting thereof; Circuits therefor
    • B62J6/06—Arrangement of lighting dynamos or drives therefor
    • B62J6/12—Dynamos arranged in the wheel hub
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/18—Controlling the braking effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J43/00—Arrangements of batteries
    • B62J43/10—Arrangements of batteries for propulsion
    • B62J43/13—Arrangements of batteries for propulsion on rider-propelled cycles with additional electric propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/60—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
    • B62M6/90—Batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1407—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle on vehicles not being driven by a motor, e.g. bicycles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1446—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle in response to parameters of a vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1846—Rotary generators structurally associated with wheels or associated parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

一种发电机(1)，能连接至自行车轮(3)包括：能充当发电装置或电机的电机器(2)；连接至电机器(2)的一个或多个电池(4)以与电机器(2)交换能量；被配置为控制电机器的控制单元(6)；根据第一模式，电机器(2)充当发电装置并能将车轮的转动机械能转换为要存储在电池中的电能，第一模式还能由控制单元根据第一和第二重新获得能量水平配置，在相同自行车运动条件下根据第一水平重新获得的电力小于根据第二水平重新获得的电力；根据第二模式，电机器充当电机并能通过从电池取回能量向自行车轮递送额外动力；控制部件(7)，连接至控制单元并能由用户控制以在第一和第二运行模式间和/或在第一运行模式的第一和第二水平间选择。

Description

自行车的发电机
技术领域
本发明以示例性的和非限制性的方式，涉及所谓的“轮毂发电机”(hub dynamo)型的用于自行车的发电机。
背景技术
已知设置有作为发电机已知的设备的自行车，以便将通常由前轮的转动生成的机械能转换为电能，例如用于向自行车灯供电。
标准的发电机包括其内部容纳交流发电机的圆柱形壳体，交流发电机的转轴从壳体中伸出并且被接触部件转动，该接触部件转而沿着自行车轮的圆周与自行车轮接触，并且因此在自行车轮上滚动。由交流发电机产生的电流，例如通过换向器被转化为持续的电流，并然后为例如自行车灯供电。
此外，所谓的“轮毂发电机”型发电机已经被提出，它被直接附接到自行车轮的轮毂上，并且与自行车轮一体地绕着轮毂转动。这种轮毂发电机内部包括由于轮子转动而产生交流电流的发电装置(generator)，然后该电流被用于给自行车灯或者还可能是外部设备(诸如例如智能电话机之类)供电。与标准的发电机相比，轮毂发电机通常产生较小的滚动阻力，并且因此对于骑车者而言需要的努力(effort)较少。但是，轮毂发电机也产生不可忽略的滚动阻力，该阻力与车轮速度成比例而且根据其所供电的负载的数量而增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自行车发电机，所述自行车发电机比根据现有技术的发电机具有更好的能量效率，并且自行车发电机进一步能够使骑车者的平均努力达到小于根据现有技术的发电机的骑车者的平均努力的水平。
该目的和其他目的通过根据权利要求1所述的自行车发电机来达到。
附图说明
为了更好地理解本发明并且认识到本发明的优点，下面将参考附图对本发明一些示例性的和非限制性的实施例进行描述，其中：
图1为示出根据本发明的发电机的运行的框图；
图2为示出根据本发明的实施例的发电机的控制单元的运行的框图；
图3为示出通过根据本发明的发电机重新获得(recover)的电力P的可能趋势的示图，所述电力P的可能趋势取决于与该发电机相关联的自行车的速度；
图4为示出根据其他可能的运行模式、根据电池的充电状态SOC来调节通过根据本发明的发电机重新获得的电力的校正系数R的趋势的示例的示图；
图5为示出根据其他可能的运行模式、根据电池的充电状态SOC来调节通过根据本发明的发电机重新获得的电力的校正系数R的趋势的示例的示图；
图6为示出根据其他可能的运行模式、根据电池的充电状态SOC来调节通过根据本发明的发电机重新获得的动力(power)的校正系数R的趋势的示例的示图。
具体实施方式
参照图1中的框图，自行车的发电机由参考标记1表示。发电机可以是示例性和非限制性方式的轮毂型，并且适于连接到自行车轮3，例如连接到前轮。为此，例如，发电机1可以包括适于在内部容纳使发电机本身运行所需的部件的封闭体主体(图中未示出)。该封闭体主体可以整体转动地连接到自行车轮3。例如，为此，该封闭体主体可以包括与自行车轮3的辐条耦合的合适的孔。该封闭体主体可以被转动地安装在轮子的轮毂上，所述轮毂与发电机相连接，使得发电机可以随着轮毂转动。
可以看出，该封闭体主体(在提供封闭体主体的情况下)，并且更一般地，发电机1本身与自行车踏板以及链条(或者更一般的，与将踏板连接到驱动轮的传送部件)机械去耦合，因为发电机1本身与踏板和链条不直接相互作用，并且因此没有将发电机1本身连接至踏板和链条的机械装置，诸如飞轮或者类似部件之类。
优选地，发电机1在封闭体主体内包括电机器2，电机器2能够充当发电装置，并且如下文中更具体描述的，还可充当电机。特别地，电机器2可以包括能够随车轮3整体转动的转子(例如，因为它转而与封闭体主体是一体的)以及与轮毂为一体的定子，使得自行车轮3的转动会被转化为转子相对定子的转动，因此产生交流电流。将机械能(因车轮转动产生的动能)转化为电能导致被正在蹬踏板的骑车者觉察的自行车的滚动阻力。例如，电机器2可以包括无刷电机，它既能够作为发电装置也能够作为电机。
发电机1包括连接至电机器2的一个或多个电池4，使得当电机器2充当发电装置时，由于车轮3的转动，电池4就可以被电机器2再充电。优选地，电池4也容纳在封闭体主体内部。
此外，如下文中将更为具体描述的，电池4转而可以为电机器2提供电能，使得电机器2能够作为电机运行。
有利地，可以看出发电机1不具有用于将电池连接到外部能量源的连接器，并且因此，电池4仅由借助自行车轮的转动而充当发电装置的电机器2被再充电。
外部设备5，诸如自行车的前灯和/或尾灯之类、或者诸如智能电话之类的设备、或者骑车者的生物参数(诸如心率之类)的检测器可以被连接至发电机1，并且为此，发电机1包括用于将它们电连接的合适的电源插座。优选地，发电机1特别地包括用于向所谓的关键负载5’供电的一个或多个电源插座，以及用于向非关键负载5”供电的一个或多个电源插座。关键负载是即使电池4完全地被放电也必须由发电机1供电，并且因此不仅能由电池4直接供电，而且当电机器2充当发电装置时也由电机器2供电的那些外部设备(例如自行车灯)。非关键负载是不妨碍自行车安全运行的那些电设备(例如智能电话机)。这些设备仅由电池4供电，并且因此在电池4被完全地放电的情况下不能接收能量。
图1示意性地示出在车轮3、电机器2、电池4、关键负载5’和非关键负载5”之间可能的能量流的方向。
为了控制上述的能量流，并且还为了使骑车者能够在它们上进行操作(act)，发电机1包括图2中示意性示出的控制单元6。
参照图2，控制单元6被配置为根据两种不同的模式控制电机器2。
根据第一模式，电机器2被控制为充当发电装置，换句话说就是重新获得由自行车轮的转动而产生的部分机械能。这种能量被充当发电装置的电机器2转化为电能并存储在电池4中。相应地，可以根据至少两个不同的重新获得水平来设置这种第一模式。根据第一重新获得水平，由作为发电装置运行的电机器2重新获得的电力被维持在较低水平，以这种方式，由于电机器而产生的滚动阻力也较低。例如，在具有或不具有正在蹬踏板的骑车者的情况下，在自行车的标准前进条件下可以维持这种设置。相反，基于第二重新获得水平，(在相同的自行车运动条件下，特别是在相同的速度条件下)由作为发电装置运行的电机器2所重新获得的电力的量被维持高于第一水平。例如可以将该设置(这种设置显然增加了由于电机器而产生的前进阻力)利用于当自行车正沿着下坡行驶和/或正在制动时，换言之，当骑车者不正在蹬踏板从而他/她觉察不到任何额外的努力时来重新获得能量。
相反，根据第二模式，电机器2被控制作为电机运行。因此，发电机1不仅用于存储能量，而且在骑车者需要的情况下还为他/她提供额外的动力。在这种情况下，为作为电机运行的电机器2提供的能量是从电池4取回的。
为了使骑车者能够在第一运行模式(MOD1)和第二运行模式(MOD2)之间，以及在第一模式的情况下的第一能量重新获得水平(LEV1)和第二能量重新获得水平(LEV2)之间进行选择，控制单元6可以被连接至一个或多个控制部件7，或者更一般地，连接到至人机接口单元。例如，可以提供用于在第一运行模式和第二运行模式之间进行选择的第一控制杆，以及当选择第一模式时，用于在第一能量重新获得水平和第二能量重新获得水平之间进行选择的第二控制杆(或能够移动到进一步的位置的相同的第一控制杆)。作为进一步的替代，第一运行模式的第一水平和第二水平可以与骑车者的制动动作相关。例如，当检测到制动动作时向控制单元递送脉冲的传感器可与制动杆相关联，所述传感器指示从第一水平切换至第二水平。或者此外，可以使踏板与适于检测骑车者向后蹬踏板的传感器相关联，该向后蹬踏板的动作被理解为能量重新获得请求，因此传感器能够转而向控制单元6递送脉冲，使得控制单元6选择要重新获得的能量的第二水平。根据进一步的替代，上述一个或者多个选择可以由骑车者借助外部设备控制，诸如连接至控制单元6的智能电话机之类，其上装载了能够与控制单元6接口连接的应用。根据进一步的变型，在第一运行模式(MOD1)和第二运行模式(MOD2)之间的选择，和/或在第一能量重新获得水平(LEV1)和第二能量重新获得水平(LEV2)之间的选择可以基于来自适当的传感器的信号(例如，斜率传感器可以指示下坡条件或上坡条件，所述下坡条件可以对应于激活第一运行模式的第二水平的条件，所述上坡条件可以对应于激活第二运行模式的条件)，由控制单元6至少部分地自动执行。
优选地，可以看出被设置在第一能量重新获得水平的第一运行模式是电机器的标准运行模式。换句话说，在没有来自骑车者的指令或者没有来自传感器的特定信号的情况下，控制单元6根据第一运行模式的第一重新获得水平来控制电机器运行。
进一步地，可以看出可以提供第一运行模式的两种能量重新获得水平。根据可能的实施例，控制单元6被配置为可能地通过设置在中间水平来控制电机器2逐步地且连续地从第一能量重新获得水平切换至第二能量重新获得水平，反之亦然。为此，例如，控制部件可以包括电控制杆，所述电控制杆能够通过与中间能量重新获得水平对应的中间位置来在与第一重新获得水平对应的第一位置和与第二重新获得水平对应的第二位置之间连续地切换。
下面将说明由控制单元6执行的电机器2的不同运行模式。
第一模式，第一水平：能量重新获得，低阻力
根据该模式，由作为发电装置运行的电机器2所重新获得的能量取决于车辆的有效速度，特别是在车速高时重新获得的能量更高。图3中示出根据车速ωv的重新获得的电力P的可能的曲线。车速ωv可以通过与车轮相关联的速度传感器获得。优选地，这种传感器包括在发电机1本身中(例如封闭体主体中)并且能够测量例如转子相对于定子的角速度，以便向控制单元6提供代表这种速度的信号。
根据可能的实施例，重新获得的电力P和车速ωv之间的关系可以进一步根据蹬踏板节奏，即根据骑车者施加的蹬踏板的速度/频率ωp而被调节(modulate)。为此，发电机控制单元6可以被连接至适合于产生表示蹬踏板节奏的信号的蹬踏板节奏传感器。实际上，通常可以看出随着蹬踏板速度增加，骑车者的能量效率增加：因此，在高蹬踏板速度的情况下，特别是因为能量的重新获得会导致他/她花费更大的努力。根据这种考虑，例如，如图3中所示，可以只在检测到蹬踏板速度大于阈值的情况下，才激活提供能量的重新获得。作为替代，例如，可以例如通过在高蹬踏板速度时增加重新获得的电力或者通过在低蹬踏板速度时减少重新获得的电力来根据检测到的蹬踏板速度修改这种曲线。
例如，可以将节奏传感器无线连接至控制单元6，以便减少安装有发电机1的自行车中物理线缆的数量。
根据可能的实施例，控制单元6进一步被配置为基于电池的充电水平SOC，调节由作为发电装置运行的电机器2重新获得的能量，为此，电池的充电水平SOC还被与控制单元自身连接的并且适于产生表示电池充电状态的信号的适当的充电传感器监视。优选地，特别地，控制单元6起作用，以便在低充电水平的情况下增加重新获得的电力(并且导致骑车者的额外努力)，以及以便在电池具有高充电水平的情况下减少重新获得的电力。
例如，基于图3中所示类型的曲线，重新获得的电力可以基于在1(对应于0％的充电水平SOC条件)和0(对应于100％的充电水平SOC)之间变化的系数R11被调节，图4定性地示出系数R11的可能的趋势。
第一模式，第二水平：能量重新获得，高阻力
还根据该模式，由作为发电装置运行的电机器所重新获得的能量取决于车辆的有效速度，特别是在高车速时重新获得的能量较高。取决于ωv的重新获得的电力P的定性趋势可以与图3中示例性示出的趋势相类似，然而在相同自行车运动条件下，尤其是在相同速度下重新获得的电力的绝对值更大。
因为这种运行模式给蹬踏板带来高阻力，所以它主要可以用于骑车者不必蹬踏板的情况下，典型地，沿着下坡行驶和制动时。
因此，在这种情况下，需要基于蹬踏板速度来修改重新获得的电力。然而，如上文所讨论的，蹬踏板节奏传感器(或与它不同的传感器)还可以用于根据骑车者的向后蹬踏板来确定激活该运行模式的制动条件。
根据该模式，进一步地，优选不以电池的充电水平SOC为基础来调节重新获得的电力，因为特别是当制动时，因为这会改变自行车的行为以及因此骑车者所察觉到的随着充电水平变化的情况。
因此，在这种情况下，根据系数R12(图5中的实线)来调节重新获得的电力，系数R12被恒定地保持等于1，与电池的充电水平SOC无关。
显然，不论在上文中进行的说明，在任何情况下，如图5中的虚线定性所示，控制单元可以基于在1(对应于0％的充电水平SOC条件)和0(对应于100％的充电水平SOC)之间变化的系数R12，以与参考图4所示的相同方式根据充电水平再次对重新获得的电力进行调节。
第二模式：蹬踏板辅助
根据该模式，电机器2作为电机运行，并且因此除了通过骑车者递送的电力之外，发电机1通过从电池4中取回所需的能量来提供动力。
提供驱动动力(还以及驱动转矩)的规则可以根据数个准则来选择。例如，根据可能的逻辑，控制单元6可以控制电机器2递送额外的恒定驱动动力。根据可能的替换实施例，可以根据蹬踏板节奏，即根据骑车者施加的蹬踏板速度/频率ωp来调节由电机器提供的动力P，所述蹬踏板节奏是由连接到控制单元6的前述节奏传感器测量的。根据另外的变型，可以根据来自应用于自行车本身的一个或多个传感器，例如斜率传感器的信号来调节所提供的动力。
根据可能的实施例，在这种情况下还可以基于电池4的充电水平SOC来调节由电机器提供的驱动动力。为此，可以由连接至控制单元6的前述充电传感器监视充电水平SOC。
例如，如图6中定性所示，可以基于在0(对应于0％的充电水平SOC)和1(对应于100％的充电水平SOC)之间变化的系数R2来调节根据前述准则所提供的动力。在这种情况下，如果充电水平低，则限制电机的动作，而如果充电水平高，则增加电机的动作。
可以看出，当根据第二运行模式设置电机器2时，由电机器2所提供的能量完全是当电机器被设置为第一运行模式时由骑车者他/她使之可用的。因此，不需要将根据本发明的发电机连接到外部能量源用于为电池再充电。根据可能的实施例，当电机器2被设置为第二运行模式时，控制单元被配置为使得当将电机器2设置在第二运行模式时，从电池中取回能量的量不大于当在从第一运行模式切换至第二运行模式之前的预定时间内将电机器设置在第一运行模式时、存储在电池自身中的能量的量。
此外，可以看出，根据可能的替换实施例，控制单元6被配置为执行对电池的充电水平SOC的闭环控制。例如，当根据第一水平(图4)或根据第二水平(图5中的虚线)将电机器设置为第一模式时，一旦设置期望的平均充电值SOC*，控制单元就将会进一步通过改变系数R11和R12来调节吸收的电力以使得充电水平将趋向保持所期望的水平。因此，例如，如果电机器作为发电装置运行且充电水平远小于期望值SOC*，则控制单元将起作用使得电机器重新获得很多电力，该电力将逐渐降低直到充电水平变得稳定在期望水平SOC*。类似地，如果电机器充当电机且充电水平远高于期望值SOC*，则控制单元将作用于电机器以使得它提供较高的动力，该动力会逐渐降低直到充电水平变得稳定在期望水平SOC*。
根据上面所给出的描述，本领域技术人员可以认识到相对于已知的发电机，根据本发明的发电机能够使能量最佳化。实际上，如果电机器作为发电装置运行，则骑车者可以在对应于低阻力(第一水平)和对应于高阻力(第二水平)的两个重新获得水平之间进行选择。由控制单元动态地选择与第一水平和第二水平相关联的阻力，以使得这两个阻力分别小于和大于由根据现有技术的发电机所提供的单一阻力。以这种方式，骑车者可以选择在正常情况下重新获得少量的能量(因此可以选择由于发电机而产生的有限的阻力)以及在特定情况下重新获得大量的能量，例如在下坡或者制动时，其中由电机器提供的高阻力不阻碍蹬踏板。根据本发明的发电机还能够存储能量，该能量在根据现有技术的发电机中被消散为热量，但是必要时该能量可以由作为电机而非发电装置运行的电机器使用。
对于所描述的根据本发明的发电机的实施例，为了满足具体的视情况而定的需求，本领域技术人员可以借助其他可操作的等同内容对一些元素进行增加、修改或者替换，而不背离所附权利要求书的范围。

Claims (11)

1.一种轮毂发电机(1)，所述轮毂发电机(1)能连接至自行车的车轮(3)，包括：
-能够交替地作为发电装置和作为电机运行的电机器(2)；
-连接至所述电机器(2)的一个或多个电池(4)，以便能够与所述电机器(2)交换能量；
-封闭体主体，整体转动地连接到所述自行车的车轮(3)并且容纳电机器(2)和所述一个或多个电池(4)，所述封闭体主体不具有用于将电池(4)连接到外部能量源的连接器，从而所述电池(4)仅由借助自行车的车轮(3)的转动而充当发电装置的电机器(2)被再充电；
-被配置为控制所述电机器(2)的控制单元(6)；
-传感器，用于检测所述一个或多个电池(4)的充电状态(SOC)，所述传感器连接至控制单元(6)并且适合于产生表示所述一个或多个电池(4)的所述充电状态的信号；
其中所述控制单元(6)被配置为控制电机器(2)：
-根据第一模式，其中所述电机器(2)充当发电装置，并且能够将车轮的转动机械能转换为要存储在一个或多个电池(4)中的电能，所述第一模式进一步能够由控制单元(6)根据第一重新获得能量水平和第二重新获得能量水平来配置，其中在相同的自行车运动条件下，根据第一水平的重新获得的电力小于根据第二水平的重新获得的电力；
-根据第二模式，其中电机器(2)充当电机，并且能够通过从所述一个或多个电池(4)取回能量来向自行车的车轮递送额外的电力；
其中在第一模式和第二模式之间的选择，和/或在第一重新获得能量水平和第二重新获得能量水平之间的选择可以基于来自适当的传感器和/或一个或多个控制部件(7)的信号由控制单元(6)至少部分地自动地执行，所述一个或多个控制部件(7)连接至控制单元(6)，并且能由用户控制用于在第一运行模式和第二运行模式之间和/或在所述第一运行模式的所述第一水平和第二水平之间进行选择，
并且其中所述控制单元(6)被配置为根据第一模式来命令所述电机器(2)，使得在相同的自行车运动条件下，重新获得的电力随着一个或多个电池(4)的充电水平降低而增加。
2.根据权利要求1所述的轮毂发电机(1)，包括用于检测自行车轮速度(ωv)的传感器，所述传感器连接至控制单元(6)并且适合于产生表示所述自行车轮速度的信号。
3.根据权利要求2所述的轮毂发电机(1)，其中控制单元(6)被配置为根据第一运行模式控制电机器(2)，使得重新获得的电力随着自行车轮速度的增加而增加。
4.根据权利要求1所述的轮毂发电机(1)，包括用于检测自行车的蹬踏板节奏(ωp)的传感器，所述传感器连接至控制单元(6)并且适合于产生表示所述蹬踏板节奏的信号，其中，控制单元(6)被配置为根据第一运行模式来控制电机器(2)，使得根据所述蹬踏板节奏来修改重新获得的电力，和/或根据第二运行模式来控制电机器(2)，使得根据所述蹬踏板节奏来修改提供的电力。
5.根据权利要求1所述的轮毂发电机(1)，其中所述控制单元(6)被配置为根据第一模式的第二水平来控制所述电机器(2)，使得重新获得电力与一个或多个电池(4)的充电水平(SOC)无关。
6.根据权利要求1所述的轮毂发电机(1)，其中所述控制单元(6)被配置为根据第二模式来控制所述电机器(2)，使得在相同的自行车运动条件下，由电机器(2)提供的额外的电力随着一个或多个电池(4)的充电水平(SOC)降低而降低。
7.根据权利要求1所述的轮毂发电机(1)，其中控制单元(6)被配置为执行对电池(4)的充电水平(SOC)的闭环控制。
8.根据权利要求1所述的轮毂发电机(1)，其中控制单元(6)被配置为使得当将电机器(2)设置在第二运行模式(MOD2)时，从电池(4)中取回能量的量不大于当在从第一运行模式(MOD1)切换至第二运行模式(MOD2)之前的预定时间内将电机器(2)设置在第一运行模式时，存储在电池(4)中的能量的量。
9.根据权利要求1所述的轮毂发电机(1)，进一步包括用于连接外部设备(5)的一个或多个电源插座，其中所述一个或多个电源插座包括用于由充当发电装置的电机器(2)和/或由一个或多个电池(4)向关键负载(5’)供电的一个或多个第一电源插座，以及用于仅由一个或多个电池(4)向非关键负载(5”)供电的一个或多个第二电源插座。
10.根据权利要求1所述的轮毂发电机(1)，其中所述控制单元(6)被配置为使得设置在第一重新获得能量水平的第一运行模式是所述电机器(2)的常规运行模式。
11.根据权利要求1所述的轮毂发电机(1)，其中所述电机器(2 )能够在第一运行模式的所述第一水平和第二水平之间逐渐地且连续地进行切换。
CN201710627493.5A 2016-07-29 2017-07-28 自行车的发电机 Active CN107662676B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102016000080022A IT201600080022A1 (it) 2016-07-29 2016-07-29 Dinamo per bicicletta
IT102016000080022 2016-07-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107662676A CN107662676A (zh) 2018-02-06
CN107662676B true CN107662676B (zh) 2020-10-23

Family

ID=57610241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710627493.5A Active CN107662676B (zh) 2016-07-29 2017-07-28 自行车的发电机

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10308130B2 (zh)
EP (1) EP3276786B1 (zh)
JP (1) JP6999316B2 (zh)
CN (1) CN107662676B (zh)
DK (1) DK3276786T3 (zh)
ES (1) ES2871065T3 (zh)
IT (1) IT201600080022A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111846094B (zh) * 2019-05-15 2022-05-27 北京骑胜科技有限公司 一种车辆控制方法及装置
IT202000014560A1 (it) 2020-06-18 2021-12-18 Zehus S P A Metodo e dispositivo di controllo della velocità di crociera di un veicolo a propulsione ibrida o elettrica
CN112758239A (zh) * 2021-01-25 2021-05-07 深圳市达伦仕科技有限公司 智能电动助力轮

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1603200A (zh) * 2003-09-30 2005-04-06 株式会社岛野 自行车用电气部件保持器
JP2008278614A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Shimano Inc 自転車用電源装置及び自転車用電気システム

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3921745A (en) * 1973-07-23 1975-11-25 Mcculloch Corp Electric bicycle
US7828101B2 (en) * 2002-12-03 2010-11-09 Radtke Jeffrey L Self-propelled wheel for bicycles and similar vehicles
JP2004359034A (ja) * 2003-06-03 2004-12-24 Sony Corp 電動アシスト自転車
JP2006015887A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 電動補助自転車
ATE407869T1 (de) * 2006-02-15 2008-09-15 Fiat Ricerche Fahrzeugrad
JP2008044588A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Junichi Yoshimori 二輪車のハイブリット機能を可能にした発電機兼用駆動モーター
ITMI20070669A1 (it) * 2007-04-02 2008-10-03 Campagnolo Srl Componente di bicicletta strumentato ed unita' di rilevamento per strumentare tale componente
JP5268479B2 (ja) * 2008-07-31 2013-08-21 パナソニック株式会社 電動補助自転車
US20110001442A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Chong Uk Lee Electric bicycle drive system with regenerative charging
US9027681B2 (en) * 2009-12-04 2015-05-12 Massachusetts Institute Of Technology Hybrid sensor-enabled electric wheel and associated systems, multi-hub wheel spoking systems, and methods of manufacturing and installing wheel spokes
JP5564391B2 (ja) * 2010-09-30 2014-07-30 本田技研工業株式会社 電動補助自転車の制御装置
GB2485216A (en) * 2010-11-08 2012-05-09 Ultra Motor Ltd Electric pedal cycle with exercise program
US10076954B2 (en) * 2014-09-03 2018-09-18 Geo Orbital Inc. Self-powered planetary orbital wheel assemblies
JP5940637B2 (ja) * 2014-12-16 2016-06-29 太陽誘電株式会社 モータ駆動制御装置及び電動アシスト車

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1603200A (zh) * 2003-09-30 2005-04-06 株式会社岛野 自行车用电气部件保持器
JP2008278614A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Shimano Inc 自転車用電源装置及び自転車用電気システム

Also Published As

Publication number Publication date
DK3276786T3 (da) 2021-05-25
US10308130B2 (en) 2019-06-04
US20180029492A1 (en) 2018-02-01
JP2018020768A (ja) 2018-02-08
ES2871065T3 (es) 2021-10-28
EP3276786A1 (en) 2018-01-31
IT201600080022A1 (it) 2018-01-29
JP6999316B2 (ja) 2022-01-18
EP3276786B1 (en) 2021-04-07
CN107662676A (zh) 2018-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11459060B2 (en) Method of controlling an electromechanical drive mechanism
EP1886913B1 (en) Electrically assisted bicycle
JP5631899B2 (ja) 自転車変速システム
US6320336B1 (en) Bicycle with power assisting function
JP6118398B2 (ja) 動力ユニット
JP4906982B1 (ja) 電動自転車
EP1612084B1 (en) Electrically assisted bicycle
CN107662676B (zh) 自行车的发电机
US20050252706A1 (en) An All-Terrain Electronically Powered Vehicle And Temperature Sensing Motor Controller For Use Therein
JP2010187479A (ja) 電動車
CN111017103A (zh) 助力自行车
CN112758238A (zh) 用于控制电动自行车的系统和方法
JP5931025B2 (ja) 電動機付自転車
CN108349401B (zh) 用于轻型车辆的能量采集动力辅助系统和方法
KR101473183B1 (ko) 전기 자전거
EP3725658B1 (en) Electric bicycle with electric energy storage
JP7037994B2 (ja) 制御装置、人力駆動車、および制御方法
JP2015040014A (ja) 電動機付自転車
JP2005075194A (ja) 電動自転車
GB2465648A (en) Bicycle power generation unit
RU2556051C1 (ru) Транспортное средство с комбинированным мускульным и электрическим приводом
WO2024121436A1 (fr) Vélo à assistance électrique

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant