CN107867367A - 一种智能自行车 - Google Patents

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    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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Abstract

本发明公开了一种智能自行车，针对目前纯助力自行车对远距离骑行时仍然会消耗大量体能和启动助力瞬间产生的动能过大容易发生失控事故。纯电动车存在速度过快、加速转把容易发生误操作和车身过重不易操控等安全隐患。本发明是基于传统自行车的骑行思维和骑行方式实现助力骑行和自适应巡航功能的智能自行车，在自适应巡航模式下反复踩踏脚踏板则加速，停止脚踏则保持当前速度巡航，在助力模式下，踩踏脚踏板时，CPU将控制电机输出助力使得踩踏更轻松、更省劲。两种模式下，当压下刹车把即可实现减速或停车，操作完全跟普通自行车一致，适合各类人群安全骑行。本发明中把行车指示灯设计在车篮上，骑行者可以很方便观察到车况，简化了车身设计和重量。

Description

一种智能自行车
所属技术领域
本发明大体涉及电动自行车领域。具体而言，本发明讲述的是一种基于用传统自行车的骑行思维和骑行方式(脚踏前进或加速和刹车减速或停车)实现助力骑行和自适应巡航功能的智能自行车。
背景技术
骑自行车绿色出行逐渐成为当今世界环保的一个重要标志之一，目前这种绿色出行主要由传统自行车、助力自行车和纯电动自行车这三种构成。传统自行车主要靠脚踏把人力转换成动能驱使车辆前行，这种方式已经跟不上当今社会紧张的生活节奏，而且骑行速度和距离都受到体力限制。助力自行车是一种半人力半电力的自行车，这种自行车不能完全脱离人力前行而限制了骑行的距离，并且启动瞬间获得的动力较大，在人多地窄的地方容易造成车辆失控而发生事故。纯电动自行车是一种有着摩托车操作模式的高速自行车(俗称电摩托)，加减速主要通过转把调节来完成，当发生紧急情况时，由于紧张等原因不懂释放加速把而酿成事故，另外多数这种纯电动车由于重量一般都超过40公斤，时速设计也可达30KM/H以上，超过了国家设立的标准，不适合学生和老人骑行。
发明内容
1.解决的技术问题 针对现行的助力车和纯电动车使用上带来的安全隐患和局限性，本发明是鉴于上述事实而做出的，其目的在于提供一种比较轻便、安全、高效的不改变传统自行车骑行思维和骑行方式的智能自行车。本发明自行车适合各类人群骑行，并且能够提供随动性高的脚踏助力和自适应巡航的双模系统，能够让骑行者在不改变传统的自行车踩踏动作即可实现节省体力和随意的速度巡航，实现通过用传统自行车的骑行方式给用户带来全新体验以及较高的舒适性和安全保障。双模系统更是大大提高了电池的续航能力，同时给绿色出行提供更加持久和安全可靠的动力。
2.技术方案 本发明智能自行车主要由自行车架、无刷电机、车速霍尔传感器、脚踏霍尔传感器、电脑控制主板、锂电池、车篮、车篮密封舱、行车指示灯、电子刹车把、骑行模式切换开关十二部分构成(图1)。关键技术方案：①无刷电机安装在自行车车后轮上。车速霍尔传感器与电脑控制板相连并安装在车轮侧边的车架上，与之对应的磁铁固定在车轮钢条上。脚踏霍尔传感器与电脑控制主板相连并安装在牙盘上侧边的车架上，与之对应的磁铁固定在牙盘上。电脑控制主板和锂电池安装在车篮底部的密封仓内，主板的控制线通过防水孔伸至外面和传感器以及电机相连，电池可以自由取出充电。行车指示灯安装在车篮顶端外侧的边框支架上，电脑控制板、锂电池和行车指示灯与车篮成为一体化结构。电子刹车把由刹车开关与刹车把组成。骑行模式切换开关安装在刹车把旁边。②本发明智能自行车设计有两种骑行模式，1.自适应巡航模式。2.助力模式。③在自适应巡航模式下，当踩下脚踏板驱动自行车前进时，主控板上的CPU会通过传感器实时监测来自牙盘和后轮的转速信号，并实时计算出当前车速，当判断到车速大于5KM/H时，CPU将输出信号控制电机跟随运转，若此时CPU检测到停止脚踏，将立即记录当前车速然后启动进入巡航状态，同时通过计算并实时调整输出电机的控制信号，使得继续保持当前速度前行。此时如果需要改变当前巡航速度，则只要继续踩脚踏板来改变当前车速，当CPU再次检测到停止脚踏，便会重新记录当前车速，同时调整电机控制信号适应新的速度继续巡航。当需要减速或者停车时，只需压下刹车把，CPU判断到刹车信号便会停止输出电机的控制信号使电机停止运转，从而实现减速或者停车。④通过按下骑行模式切换开关可选择助力模式，在该模式下，CPU将会通过传感器实时检测来自牙盘和后轮的转速信号，当车速达到2KM/H时，将启动助力模式，CPU将实时计算当前车速，并根据车速算出控制电机信号同时输出控制电机跟随运转，从而实现脚踏助力前进。当CPU检测到停止脚踏时，将会立即停止输出电机控制信号，电机将停止提供动力。⑤行车指示灯装在车篮顶部前端支架中部，主要指示信息有当前电量可继续行驶距离，当前的运行模式，巡航状态，故障显示。电量指示灯由4个LED组成，并以公里数形式提醒。在自适应巡航模式下，当4个LED都亮起来表示当前电量可以继续行驶40公里，当3个LED亮表示当前电量可以继续行驶30KM，当2个LED亮表示当前电量可以继续行驶20公里，当只有1个LED亮表示当前电量可以继续行驶10KM。在助力模式下，当4个LED都亮起来表示当前电量可以继续行驶60公里，当3个LED亮表示当前电量可以继续行驶40KM，当2个LED亮表示当前电量可以继续行驶30公里，当只有1个LED亮表示当前电量可以继续行驶10KM。巡航状态指示灯，当该灯闪烁表示当前行驶在自适应巡航状态下。当该灯熄灭表示退出自适应巡航状态。模式选择指示灯，当助力模式灯亮表示当前工作在助力模式。当自适应巡航模式灯亮表示当前工作在自适应模式。状态指示是利用所有这些LED的不同组合表示出现的不同类型故障。
3.有益效果 本发明提供了一种基于用传统自行车的骑行思维和骑行方式(脚踏前进或加速和刹车减速或停车)实现助力骑行和自适应巡航功能的智能自行车，该车操作简单、安全可靠，适合所有人群骑行。本发明中当自行车工作在自适应巡航模式下，骑行者可以通过反复踩下脚踏板来获得自己想要的巡航速度，也可以随时通过刹车来进行减速或者停车，其操作方式和骑普通自行车骑行一致，但却获得比普通自行车更好的定速巡航体验，在省力的同时实现了更安全、更远距离的航行。当自行车工作在助力模式下，行车电脑会根据骑行者踩下踏板的同时驱动电机运转提供助力支持，使得骑行者踩踏起来更加轻松省力，助力模式的加入一方面给骑行者带来骑行模式的选择，另一方面也提供了一种省电模式，使得在电力不足的时候，可以通过切换到助力模式获得更远距离的骑行。本发明中，车篮部分的设计比较独特新颖，不仅简化了整车的结构，还大大减轻了车身的重量，安装在车篮上的行车指示灯更是一种创新理念，在方便骑行者判断车况的同时，给整车带来一定的科技感。两种骑行模式的设计，能够最大限度的节省用电量，大大提升了电池的续航能力和骑行距离，同时也可以缩小电池体积，减轻了整车的重量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图1是本发明智能自行车的主要结构示意图。
附图2是本发明智能自行车的车篮结构示意图。
附图3是本发明智能自行车的电脑控制主板电路设计框图。
附图中1.自行车架，2.无刷电机，3.车速感应器，4.车速传感器磁铁，5.脚踏传感器，6.脚踏传感器磁铁，7.行车指示灯，8.锂电池，9.电脑控制主板，10.车篮密封舱，11.电子刹车把，12.模式切换开关。
具体实施方案
1.产品名称及组成 本发明智能自行车(图1)实施例取名“意动”，由自行车架、无刷电机、车速霍尔传感器、脚踏霍尔传感器、电脑控制主板、锂电池、车篮、车篮密封舱、行车指示灯、电子刹车把、骑行模式切换开关十二部分构成。
2.主要结构 本发明智能自行车(图2)由自行车支架(1)、无刷电机(2)电压及功率选用36V/250W，安装固定在自行车后轮中轴上，车速传感器(3)采用专用的自行车霍尔传感器，固定在后轮中轴和牙盘中轴连接的横梁并离车轮外侧15cm处，车速传感器磁铁(4)安装在自行车条幅靠近钢圈处，脚踏传感器(5)采用专用自行车霍尔传感器，固定在车架中轴底部以上10cm处，并与牙盘距离3cm，脚踏传感器磁铁(6)固定在牙盘上，模式切换开关(12)安装在左边车把处，车篮密封舱(10)与车篮成为一体在车篮底部并固定在自行车前端车架上，电脑控制主板(9)固定在车篮密封舱内，锂电池(8)装在车篮密封舱内并且可以自由取出方便充电，行车指示灯(7)为10cm长的一组LED灯带，固定在车篮顶部边框前侧中间部位如图2所示，电子刹车把(11)；
3.相互关系及使用方法 本具体实施例为踩下自行车脚踏板驱动自行车前进，CPU通过车速传感器信号实时计算车速，当速度达到5km/h将自动进入自适应巡航模式，此时如果CPU通过脚踏传感器判断到骑行者停止脚踏，电脑控制主板(9)将自动记录停止脚踏时的车速启动并控制电机(2)保持该车速继续前行，如果骑行者需要加速前进，只要继续踩踏脚踏板，当速度上升后停止脚踏，电脑控制板(9)将记录新的停止脚踏后的车速并调整控制电机(2)保持以新的速度继续前行，如果骑行者需要减速或者停车，可压下刹车把(11)，系统将自动退出自适应巡航模式，同时将控制电机(2)停止运转，从而使得减速或者停车。骑行者可根据爱好或需要按下模式切换开关(12)来选择骑行模式，当切换到助力模式下，脚踏自行车前行，当电脑控制主板(9)判断到速度达到2km/h，随即进入助力模式，并驱动电机(2)产生助力，从而使得骑行者用少量的力便可驱使车辆前行，当骑行者停止脚踏时，电脑控制主板(9)也将控制电机(2)停止运转。骑行者在骑行过程中，可以通过车篮上的LED指示灯得知系统当前运行状态以及剩余电量可以行使的公里数。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述发明人的创意思想和结构设计的前提下，为解决同样的技术问题或达到同样的使用效果，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的设计思想或者技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种智能自行车，所述的是一种基于用传统自行车的骑行思维和骑行方式(脚踏前进或加速和刹车减速或停车)实现助力骑行和自适应巡航功能的智能自行车。其特征包括：
电脑控制主板，包括CPU单元、传感器输入接口、电机控制电路、电源稳压电路。
电机装置，用于提供助力以及实现自适应速度巡航。
传感器装置，用于检测脚踏行为和车速。
一体化车篮，用于集成锂电池、电脑控制板和行车指示灯于一体，简化整车结构和减轻整车重量。
模式切换开关，用于切换助力模式和自适应巡航模式。
2.如权利要求1所述的智能自行车，其特征在于，可通过模式切换开关选择助力模式或自适应巡航模式。在自适应巡航模式下，踩下自行车脚踏板驱动自行车前进，CPU通过车速传感器信号实时计算车速，当速度达到5km/h将自动进入自适应巡航模式，此时如果CPU通过脚踏传感器判断到骑行者停止脚踏，CPU将自动记录停止脚踏时的车速启动并控制电机保持该车速继续前行，如果骑行者需要加速前进，只要继续踩踏脚踏板，当速度上升后停止脚踏，CPU将记录新的停止脚踏后的车速并调整控制电机保持以新的速度继续前行，如果骑行者需要减速或者停车，可压下刹车把，系统将自动退出自适应巡航模式，同时将控制电机停止运转，从而使得减速或者停车。
3.如权利要求2所述的智能自行车，其特征在于，当选择助力模式，车篮上助力模式指示灯亮起，踩下自行车脚踏板驱动自行车前进，当CPU通过车速传感器信号实时计算车速，当判断速度达到2km/h，随即进入助力模式，并驱动电机产生助力，从而使得骑行者用少量的力便可驱使车辆前行，CPU通过脚踏传感器判断到骑行者停止脚踏，CPU也将控制电机停止运转，助力撤销。
4.如权利要求3所述的智能自行车，其特征在于，本自行车的电脑控制主板、锂电池以及行车指示灯集成在一个车篮上面，并且电池可以随时插拔，方便充电设计。
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