CN108725682A - 助力车的动力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种助力车的动力控制系统，包括一助力车具有踩踏驱动的曲柄踏板、驱动助力车的助力马达，及提供助力马达运作所需的电池；一加速度传感器设于助力车并侦测产生行驶加速度值以及踏板运转加速度值；一扭力传感器于助力车行驶时持续侦测曲柄踏板的踩踏驱动，且产生数个瞬间踏板扭力值；及一主控制器电性连结至助力马达、电池、加速度传感器与扭力传感器，用以接收行驶加速度值、踏板运转加速度值及数个瞬间踏板扭力值，并据以控制助力马达与电池的输出；而及时反应扭力的变化以提高助力马达、电池输出，具灵活满足骑乘者加速需求。

Description

助力车的动力控制系统

技术领域

本发明涉及助力车的技术领域，尤其涉及一种助力车的动力控制系统。

背景技术

目前骑乘自行车已经是一般人不可或缺的交通工具，不但兼具代步、运动还有健身的功能，但是单纯自行车的机械装置，骑乘者必须以人力克服现实路况中的所有阻力(例如爬坡阻力及空气阻力)，对于体能不佳者相对会比较辛苦；近来，业者纷纷推出具有辅助动力的电动助力车，但是对于电动助力车提供辅助动力的机制各有不同。

例如，有的电动助力车提供多个骑乘模式，以供用户根据不同的路况选择并设定对应的骑乘模式，而在用户选择并设定对应的骑乘模式时，电动助力车需使用者以手动的方式选择并设定对应的骑乘模式。如此一来，容易导致使用者在骑乘电动助力车时因手动选择操作，也需要一段时间的适应，而造成使用上一种学习的负担。

另外，有的电动助力车(E-bike/Pedelec)可让骑乘者根据不同的路况调整助力等级，使骑乘者在骑乘时达到轻松且舒适的骑乘感。然而，一般电动助力车的助力等级设计上较为复杂，通常是搭配齿轮变速系统来进行助力等级的调整，且骑乘者须对于齿轮变速系统有所了解，却增加操作上的复杂度与学习上的负担。

而且，当透过骑乘者手动调整助力等级时，往往会因使用不熟悉而忽略当下的助力等级、车速与踩踏力等因素，致使调整后出现助力等级不足，不但无法及时满足骑乘者临时性的加速需求(如赶时间及竞速的需求)，还造成骑乘上的辛苦与疲劳。

所以，如何针对既有习知助力车在使用操作上的复杂而骑乘者产生学习上的负担，以及因使用不熟练而致使调整后出现助力等级不足，不但无法及时满足骑乘者临时性的加速需求还造成骑乘上的辛苦与疲劳等缺点而进行改良创作者，是为本案所欲行解决的困难点所在。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种助力车的动力控制系统，不仅在操作上更简便，不会让骑乘者产生学习上的负担；还可透过主控制器酌以判断瞬间踏板扭力值的改变，而及时反应扭力的变化并提高助力马达、电池输出，兼具灵活满足骑乘者临时性加速需求的使用进步性达成。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明助力车的动力控制系统，包括一助力车具有踩踏驱动的一曲柄踏板、驱动助力车行驶的一助力马达，以及提供助力马达运作所需的一电池；一加速度传感器设置于助力车并于助力车行驶中侦测产生一行驶加速度值，且同时侦测曲柄踏板的踩踏驱动并产生一踏板运转加速度值；一扭力传感器设置于该助力车，该扭力传感器于助力车行驶时持续侦测该曲柄踏板的踩踏驱动，并产生数个瞬间踏板扭力值；以及一主控制器设置于该助力车并电性连结至该助力马达、电池、加速度传感器与扭力传感器，该主控制器接收行驶加速度值、踏板运转加速度值，及数个瞬间踏板扭力值，并输出调整讯号于该助力马达、电池，借以控制该助力马达与电池的输出；该主控制器接收的踏板运转加速度值大于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力增加，并提高助力马达、电池输出；该主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力减少，并降低助力马达、电池输出；另，该主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，且主控制器接收的数个瞬间踏板扭力值随时间而递增时，则主控制器提高助力马达、电池输出。

本发明进一步的技术特征在于，该数个瞬间踏板扭力值随时间而递增，是以主控制器所接收的其中一瞬间踏板扭力值与前一瞬间踏板扭力值比较为判断。

本发明进一步的技术特征在于，该扭力传感器设置于助力车的曲柄踏板。

本发明进一步的技术特征在于，该主控制器内建有一扭力默认值，该主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，且主控制器接收的数个瞬间踏板扭力值大于扭力默认值时，则主控制器提高助力马达、电池输出，以及时满足加速的需求。

本发明第二种实施例的助力车的动力控制系统，包括：一助力车具有踩踏驱动的一曲柄踏板、驱动助力车行驶的一助力马达，以及提供助力马达运作所需的一电池；一手机内建有加速度传感器且设置于该助力车，该手机的加速度传感器并于该助力车行驶中侦测该助力车的行驶加速度值，且同时侦测该曲柄踏板踩踏驱动的踏板运转加速度值；一扭力传感器设置于该助力车，该扭力传感器于助力车行驶时持续侦测该曲柄踏板的踩踏驱动，并产生数个瞬间踏板扭力值；以及一主控制器设置于该助力车并电性连结至该助力马达、电池与扭力传感器，且该主控制器接收数个瞬间踏板扭力值，另，该主控制器具有一蓝牙传输单元用以无线联结至该手机，使该手机的加速度传感器所侦测行驶加速度值与踏板运转加速度值透过该蓝牙传输单元传送至该主控制器，且该主控制器据以输出调整讯号于助力马达、电池，借以控制助力马达与电池的输出；于主控制器接收的踏板运转加速度值大于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力增加，并提高助力马达、电池输出；于主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力减少，并降低助力马达、电池输出；另，于主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，且主控制器接收的数个瞬间踏板扭力值随时间而递增时，则主控制器提高助力马达、电池输出。

本发明进一步的技术特征在于，该扭力传感器设置于助力车的曲柄踏板，该数个瞬间踏板扭力值随时间而递增，是以主控制器所接收的其中一瞬间踏板扭力值与前一瞬间踏板扭力值比较为判断。

本发明进一步的技术特征在于，该主控制器内建有一扭力默认值，该主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，且主控制器接收的数个瞬间踏板扭力值大于扭力默认值时，则主控制器提高助力马达、电池输出，以及时满足加速的需求。

本发明第三种实施例的助力车的动力控制系统，包括：一助力车具有踩踏驱动的一曲柄踏板、驱动助力车行驶的一助力马达，以及提供助力马达运作所需的一电池；一手机内建有加速度传感器且设置于该助力车，该手机的加速度传感器并于该助力车行驶中侦测该助力车的行驶加速度值，且同时侦测该曲柄踏板踩踏驱动的踏板运转加速度值；以及一主控制器设置于该助力车并电性连结至该助力马达、电池，另，该主控制器具有一蓝牙传输单元用以无线联结至该手机，使该手机的加速度传感器所侦测行驶加速度值与踏板运转加速度值透过该蓝牙传输单元传送至该主控制器，且该主控制器据以输出调整讯号于助力马达、电池，借以控制助力马达与电池的输出；于主控制器接收的踏板运转加速度值大于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力增加，并提高助力马达、电池输出；于主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力减少，并降低助力马达、电池输出。

本发明的有益效果是，本发明不仅在操作上更简便，不会让骑乘者产生学习上的负担；还可透过主控制器酌以判断瞬间踏板扭力值的改变，而及时反应扭力的变化并提高助力马达、电池输出，兼具灵活满足骑乘者临时性加速需求的使用进步性达成。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明助力车结构的平面示意图。

图2为本发明系统方块图。

图3为本发明曲柄踏板沿实心箭头踩踏驱动助力车沿空心箭头方向行驶示意图。

图3A为图3曲柄踏板沿实心箭头踩踏而在助力车行驶方向(Y轴)的分量与垂直助力车行驶方向(X轴)的分量示意图。

图4为本发明进一步以扭力默认值进行比较控制的实施例的系统方块图。

图5、图6分别为本发明第二种实施例的助力车结构的平面示意图及系统方块图。

图7为本发明第二种实施例进一步以扭力默认值进行比较控制的助力车结构的系统方块图。

图8、图9分别为本发明第三种实施例的助力车结构的平面示意图及系统方块图。

图中标号说明：

助力车 1 曲柄踏板 11

助力马达 12 电池 13

加速度传感器 14 行驶加速度值 141

踏板运转加速度值 142 手机 140

扭力传感器 15 瞬间踏板扭力值 151

主控制器 2 扭力默认值 21

具体实施方式

请参阅图1至图3所示本发明一种助力车的动力控制系统，包括：一助力车1包括有踩踏驱动的一曲柄踏板11、驱动助力车1行驶的一助力马达12，以及提供助力马达12运作所需的一电池13。

一加速度传感器14设置于该助力车1并于助力车1行驶中侦测产生行驶加速度值141，且同时侦测该曲柄踏板11的踩踏驱动并产生踏板运转加速度值142。

一扭力传感器15设置于该助力车1，该扭力传感器15于助力车1行驶时持续侦测该曲柄踏板11的踩踏驱动，并产生数个瞬间踏板扭力值151。

以及一主控制器2设置于该助力车1并电性连结至该助力马达12、电池13、加速度传感器14与扭力传感器15，该主控制器2接收行驶加速度值141、踏板运转加速度值142，及数个瞬间踏板扭力值151，并输出调整讯号于该助力马达12、电池13，借以控制该助力马达12与电池13的输出；该主控制器2接收的踏板运转加速度值142大于行驶加速度值141，则主控制器2判断助力车1接受路况或风力的行进阻力增加，并提高助力马达12、电池13输出；该主控制器2接收的各踏板运转加速度值142小于行驶加速度值141，则主控制器2判断助力车1接受路况或风力的行进阻力减少，并降低助力马达12、电池13输出；另，该主控制器2接收的踏板运转加速度值142小于行驶加速度值141，且主控制器2接收的数个瞬间踏板扭力值151随时间而递增时，则主控制器2提高助力马达12、电池13输出。

前述为本发明主实施例的主要技术特征。

于下进一步细述本发明的各组件的特征，在上述图1至图3中，该数个瞬间踏板扭力值151随时间而递增，是以主控制器2所接收的其中一瞬间踏板扭力值151与前一瞬间踏板扭力值151比较为判断。而且，该扭力传感器15设置于该助力车1的曲柄踏板11。

如上图1至图3所示本发明，借由设置于该助力车1的主控制器2，可接收助力车1的行驶加速度值141、踏板运转加速度值142，及数个瞬间踏板扭力值151，而输出调整讯号于助力马达12、电池13，借以控制助力马达12与电池13的输出。由于根据动能定律，作用于助力车1的施力，使其动能产生变化以克服传动阻力以及爬坡重力，则此力所作的功率P为：P＝F(施力)·v(速度)，而其中的施力F是包含踩踏施力，惯性力以及马达助力的总和；因此，当由踩踏施力，惯性力以及马达助力的加总作用于助力车1以产生一行驶速度时，其中的踩踏施力与马达助力会形成反比的变化关系。而且，如图2、图3所示，当骑乘者沿图中实心箭头方向踩动该曲柄踏板11而使助力车1沿空心箭头方向(Y轴)产生一行驶加速度值141时；而本发明加速度传感器14所侦测该曲柄踏板11的踩踏驱动而产生该踏板运转加速度值142，能进一步分别侦测出包含该踏板运转加速度值142在助力车1行驶方向(图3A的Y轴)的分量(ZY箭头)与垂直助力车1行驶方向(图3A的X轴)的分量(ZX箭头)，以提供主控制器2以该踏板运转加速度值142在助力车1行驶方向的分量(ZY箭头)与垂直助力车1行驶方向的分量(ZX箭头)的比值再与行驶加速度值141比较，进而提供主控制器2控制助力马达12与电池13输出为提高及降低的判别依据。

如上所述，本发明加速度传感器14所侦测该踏板运转加速度值142能进一步侦测到不同向轴向的分量，而能含盖该曲柄踏板11的踩踏在助力车1上的不同轴向动量变化，进而能对助力车1承载不同体重的骑乘者以后所面对不同路况阻力的整体性动量变化加以完整反应；故当于主控制器2接收的该踏板运转加速度值142大于行驶加速度值141，而提高助力马达12、电池13输出时，即能有效缓解骑乘者的踩踏负荷，及辅助骑乘者不须要费力地踩踏就可轻松克服艰难路况所造成的行驶阻力，有以降低骑乘辛苦与疲劳。

而且，当于主控制器2接收的该踏板运转加速度值142小于行驶加速度值141，而主控制器2判断助力车1接受路况或风力的行进阻力减少，并降低助力马达12、电池13输出时；能借以平衡整体电力的总输出，使电池13得以延长对助力车1的电力供应时效。因此，当助力车1的骑乘者在下坡路段中因惯性速度提升而自然降低踩踏力时，借该加速度传感器15及时侦测惯性速度提升的变化，而及时降低马达助力，避免车体形成无谓的加速与剎车，有效降低电力与剎车结构的虚耗，兼具增加整体续航力的多重使用进步达成。

特别值得一提的是，当主控制器2接收的该踏板运转加速度值142小于助力车1的行驶加速度值，且数个瞬间踏板扭力值151随时间而递增时，则主控制器2能及时反应扭力的变化，而提高助力马达12、电池13输出；并借此控制机制而灵活满足骑乘者临时性的加速需求，如赶时间或竞速等。而且不仅在使用操作上更加简便，完全不会让骑乘者产生学习上的负担。

如图4所示，本发明进一步以扭力默认值进行比较控制的实施例，主要系进一步在该主控制器2内建有一扭力默认值21，而使得该主控制器2接收行驶加速度值141、踏板运转加速度值142，及数个瞬间踏板扭力值151，并据以输出调整讯号于助力马达12、电池13，借以控制助力马达12与电池13的输出时；是于主控制器2接收的该踏板运转加速度值142小于行驶加速度值141，且主控制器2接收的各瞬间踏板扭力值151大于扭力默认值21，则主控制器2提高助力马达12、电池13输出，以及时满足加速的需求。

如图5、图6所示，为本发明第二种实施例的助力车结构的平面示意图及系统方块图，即本发明系使用内建有加速度传感器14一手机140且设置于助力车，并于助力车行驶中开启该手机140且使加速度传感器14侦测助力车1的行驶加速度值141及侦测曲柄踏板踩踏驱动的踏板运转加速度值142；配合该主控制器2除电性连结至助力马达12、电池13与扭力传感器15，且该主控制器2接收数个瞬间踏板扭力值151外，另该主控制器2设置有一蓝牙传输单元22用以无线联结至该手机140，并使该手机140的加速度传感器14所侦测行驶加速度值141与踏板运转加速度值142透过蓝牙传输单元22传送至该主控制器2，且该主控制器2据以输出调整讯号于助力马达12、电池13，借以控制助力马达12与电池13的输出。即该主控制器2接收的踏板运转加速度值142小于行驶加速度值141，且主控制器2接收的数个瞬间踏板扭力值151随时间而递增时，则主控制器2提高助力马达12、电池13输出。

如图7所示，为本发明第二种实施例进一步以扭力默认值进行比较控制的助力车结构的系统方块图，主要是在该主控制器2内建有一扭力默认值21，而使得该主控制器2接收数个瞬间踏板扭力值151，及透过蓝牙传输单元22无线联结至该手机140，并使该手机140的加速度传感器14所侦测行驶加速度值141与踏板运转加速度值142透过蓝牙传输单元22传送至该主控制器2，并据以输出调整讯号于助力马达12、电池13，借以控制助力马达12与电池13的输出时；即该主控制器2接收的该踏板运转加速度值142小于行驶加速度值141，且主控制器2接收的各瞬间踏板扭力值151大于扭力默认值21时，则主控制器2提高助力马达12、电池13输出。

如图8、图9所示，为本发明第三种实施例的助力车结构的平面示意图及系统方块图，即本发明不考虑判断瞬间踏板扭力值的控制，是使用内建有加速度传感器14一手机140且设置于助力车，并于助力车行驶中开启该手机140且使加速度传感器14侦测助力车1的行驶加速度值141及侦测曲柄踏板踩踏驱动的踏板运转加速度值142；另配合该主控制器2设置有一蓝牙传输单元22用以无线联结至该手机140，并使该手机140的加速度传感器14所侦测行驶加速度值141与踏板运转加速度值142透过蓝牙传输单元22传送至该主控制器2，且该主控制器2据以输出调整讯号于助力马达12、电池13，借以控制助力马达12与电池13的输出。即该主控制器2接收的踏板运转加速度值142大于行驶加速度值141，则主控制器2判断助力车1接受路况或风力的行进阻力增加，并提高助力马达12、电池13输出；而该主控制器2接收的各踏板运转加速度值142小于行驶加速度值141，则主控制器2判断助力车1接受路况或风力的行进阻力减少，并降低助力马达12、电池13输出，据此达到操作上更简便，不会让骑乘者产生学习上的负担。

如上所述本发明，能确实突破目前在助力车的辅助动力控制技术发展上面临的困境及缺点，而达到以下优点：

1、不仅在操作上更简便，不会让骑乘者产生学习上的负担。

2、进一步透过主控制器2酌以判断瞬间踏板扭力值151的改变，而及时反应扭力的变化并提高助力马达12、电池13输出，兼具灵活满足骑乘者临时性加速需求的使用进步性达成。

3、透过加速度传感器14所侦测该踏板运转加速度值142，能进一步侦测到不向轴向的分量，而能具体反应出不同体重的骑乘者坐上车以后所面对不同路况阻力的整体性动量变化，使主控制器2控制助力马达12、电池13输出能有效缓解骑乘者克服行驶阻力的踩踏负荷，避免骑乘的辛苦与疲劳。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。

Claims (8)

1.一种助力车的动力控制系统，其特征在于，包括：

一助力车具有踩踏驱动的一曲柄踏板、驱动助力车行驶的一助力马达，以及向助力马达提供运作所需的一电池；

一加速度传感器设置于助力车并于助力车行驶中侦测产生一行驶加速度值，且同时侦测曲柄踏板的踩踏驱动并产生一踏板运转加速度值；

一扭力传感器设置于该助力车，该扭力传感器于助力车行驶时持续侦测该曲柄踏板的踩踏驱动，并产生数个瞬间踏板扭力值；

以及一主控制器设置于该助力车并电性连结至该助力马达、电池、加速度传感器与扭力传感器，该主控制器接收行驶加速度值、踏板运转加速度值，及数个瞬间踏板扭力值，并输出调整讯号于该助力马达、电池，借以控制该助力马达与电池的输出；该主控制器接收的踏板运转加速度值大于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力增加，并提高助力马达、电池输出；该主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力减少，并降低助力马达、电池输出；另，该主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，且主控制器接收的数个瞬间踏板扭力值随时间而递增时，则主控制器提高助力马达、电池输出。

2.根据权利要求1所述的助力车的动力控制系统，其特征在于，所述数个瞬间踏板扭力值随时间而递增，是以主控制器所接收的其中一瞬间踏板扭力值与前一瞬间踏板扭力值比较为判断。

3.根据权利要求1所述的助力车的动力控制系统，其特征在于，所述扭力传感器设置于助力车的曲柄踏板。

4.根据权利要求1所述的助力车的动力控制系统，其特征在于，所述主控制器内建有一扭力默认值，该主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，且主控制器接收的数个瞬间踏板扭力值大于扭力默认值时，则主控制器提高助力马达、电池输出，以及时满足加速的需求。

5.一种助力车的动力控制系统，其特征在于，包括：

一助力车具有踩踏驱动的一曲柄踏板、驱动助力车行驶的一助力马达，以及提供助力马达运作所需的一电池；

一手机内建有加速度传感器且设置于该助力车，该手机的加速度传感器并于该助力车行驶中侦测该助力车的行驶加速度值，且同时侦测该曲柄踏板踩踏驱动的踏板运转加速度值；

一扭力传感器设置于该助力车，该扭力传感器于助力车行驶时持续侦测该曲柄踏板的踩踏驱动，并产生数个瞬间踏板扭力值；

以及一主控制器设置于该助力车并电性连结至该助力马达、电池与扭力传感器，且该主控制器接收数个瞬间踏板扭力值，另，该主控制器具有一蓝牙传输单元用以无线联结至该手机，使该手机的加速度传感器所侦测行驶加速度值与踏板运转加速度值透过该蓝牙传输单元传送至该主控制器，且该主控制器据以输出调整讯号于该助力马达、电池，借以控制助力马达与电池的输出；于主控制器接收的踏板运转加速度值大于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力增加，并提高助力马达、电池输出；于主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力减少，并降低助力马达、电池输出；另，于主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，且主控制器接收的数个瞬间踏板扭力值随时间而递增时，则主控制器提高助力马达、电池输出。

6.根据权利要求5所述的助力车的动力控制系统，其特征在于，所述扭力传感器设置于助力车的曲柄踏板，该数个瞬间踏板扭力值随时间而递增，是以主控制器所接收的其中一瞬间踏板扭力值与前一瞬间踏板扭力值比较为判断。

7.根据权利要求5所述的助力车的动力控制系统，其特征在于，所述主控制器内建有一扭力默认值，该主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，且主控制器接收的数个瞬间踏板扭力值大于扭力默认值时，则主控制器提高助力马达、电池输出，以及时满足加速的需求。。

8.一种助力车的动力控制系统，其特征在于，包括：

一助力车具有踩踏驱动的一曲柄踏板、驱动助力车行驶的一助力马达，以及提供助力马达运作所需的一电池；

一手机内建有加速度传感器且设置于该助力车，该手机的加速度传感器并于该助力车行驶中侦测该助力车的行驶加速度值，且同时侦测该曲柄踏板踩踏驱动的踏板运转加速度值；

以及一主控制器设置于该助力车并电性连结至该助力马达、电池，另，该主控制器具有一蓝牙传输单元用以无线联结至该手机，使该手机的加速度传感器所侦测行驶加速度值与踏板运转加速度值透过该蓝牙传输单元传送至该主控制器，且该主控制器据以输出调整讯号于助力马达、电池，借以控制助力马达与电池的输出；于主控制器接收的踏板运转加速度值大于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力增加，并提高助力马达、电池输出；于主控制器接收的踏板运转加速度值小于行驶加速度值，则主控制器判断助力车接受路况或风力的行进阻力减少，并降低助力马达、电池输出。