CN110077167B - 车轮、自行车控制系统和方法、数据采集系统和方法 - Google Patents

Abstract

混合式传感器启动和自主电动车轮的实施例可以包括集成在单个紧凑的毂单元中的多个系统和装置，其能够被改装到许多类型的两轮自行车中。在一个实施例中，电气机动化的自行车车轮可以包括轮辋、轮毂和将轮辋连接至轮毂的多个车轮辐条，轮毂具有电动机、电池组和配置成控制电动机的驱动转矩的控制单元。电动机、电池组和控制单元可以定位在电气机动化的自行车车轮的轮毂内。

Description

车轮、自行车控制系统和方法、数据采集系统和方法

本申请是申请日为2010年12月4日、国际申请号为PCT/US2010/058999、国家申请号为201080062737.6、名称为“混合式传感器启动电动车轮和相关系统、多毂车轮辐条系统以及制造和安装车轮辐条的方法”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。

技术领域

本发明构思总体涉及混合式传感器启动电动车轮，更具体地涉及混合式传感器启动和自主电动车轮以及相关系统，例如能量再生系统、制动系统、转矩感测系统、控制单元系统以及锁定和警报系统。本发明构思还涉及多毂车轮辐条系统以及制造和安装该多毂车轮辐条系统的方法。

背景技术

根据一些统计信息，自行车的全球年产量大致为1亿辆。在当今，该行业呈现出正经历着稳步增长，这部分是由于娱乐和城市运输的自行车的越来越多的使用推动的。特别地，世界范围应用的电动自行车或e-自行车也由于城市人口认识到以化石作为燃料的运输行业对环境的影响和管理机动化运输的新规定而呈现出快速增长。

传统电动自行车或e-自行车一般包括电动机和可再充电电池组，并且可以分成两类：折叠电动自行车和全电动自行车。折叠电动自行车一般包括仅当骑车人踩踏板时才被致动的电动机，而另一方面，全电动自行车仅当在机动化动力而不踩踏板时能够被操作。

随着电动自行车使用的逐步增加，骑车人可能希望使他们现有的踏板自行车机动化。但是，用于自行车的传统的电动改装套件通常包括彼此单独地安装的大的、笨重的电池组和电动机。这样，线束必须安装在自行车框架上以从电池组向电动机以及用于控制自行车的另外的导线提供电力。

发明内容

本申请的实施例部分地涉及在城市流动性区域内具有多种应用的混合式传感器启动和自主电动车轮及其相关系统。特别地，本文中说明的混合式传感器启动和自主电动车轮的实施例包括集成在单个紧凑毂单元内的多个系统和装置，其可被改装到许多类型的轮式车辆中。这样，本文中说明的车轮能够以“即插即用”方式安装至各种类型的自行车或轮式车辆上，以便将现有传统踏板自行车或其他轮式车辆转变成电动车辆，而无需另外的配线或部件。

在一些实施例中，车轮可以响应于施加在自行车的踏板上的转矩而被控制。在一些实施例中，车轮可以响应于从比如为蜂窝式电话的无线设备传送的控制命令而被控制。

本申请的实施例还涉及包括预安装的混合式传感器启动和自主电动车轮的两轮自行车，预安装的混合式传感器启动和自主电动车轮具有集成在单个紧凑毂单元内的多个系统和装置。

本文中所述的混合式传感器启动和自主电动车轮的实施例可以包括电动机、一个或多个电池或能量存储装置、控制单元和一个或多个可选择传感器系统，比如为可被集成在混合式传感器启动和自主电动车轮的轮毂内的位置传感器系统和/或环境传感器系统。

在一些实施例中，混合式传感器启动和自主电动车轮可以通过由骑车人施加的感测转矩经由自行车踏板完全地控制。例如，当骑车人经由自行车踏板向车轮施加正转矩时，混合式传感器启动和自主电动车轮以预定量补充由骑车人施加的正转矩。即，例如，除由骑车人施加的转矩之外，车轮的电动机提供预定量的正转矩。在另一个例子中，当骑车人施加负转矩(例如，致动脚踏制动器，向后踩踏板)时，混合式传感器启动和自主电动车轮对由骑车人施加的负转矩进行补充。即，例如，车轮的电动机产生补充负转矩。在一些实施例中，由补充负转矩产生的能量被传输和/或存储在车轮的一个或多个电池或能量存储装置中。

在一些实施例中，智能电话可被配置成经由蓝牙或其他无线协议与混合式传感器启动和自主电动车轮通信，并且可以访问和接收由车轮的传感器收集的各种类型的数据。智能电话还可以用于配置车轮的数据收集过程。例如，智能电话可以将车轮的控制单元和传感器系统配置成收集各种类型的环境和位置数据，环境和位置数据可以由智能电话进行访问和重试。

智能电话还可以用于控制混合式传感器启动和自主电动车轮的操作模式。例如，骑车人可以将车轮配置成以能量再生模式或训练模式操作，使得在骑车人踩踏板的同时，车轮的电动机产生电能并且向车轮的一个或多个电池或能量存储装置传递电能。骑车人还可以配置施加的正转矩的预定量的大小。

本申请的实施例还涉及车轮辐条系统、为车轮设置辐条的方法以及制造车轮辐条系统的方法。车轮辐条系统可以包括连接在轮辋与轮毂之间的多个车轮辐条。在一个实施例中，多个车轮辐条中的每一个的第一端部和第二端部连接至轮辋，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分连接至轮毂。例如，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分可以与轮毂的弯曲辐条凹穴接口。在其他实施例中，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分可以与轮毂的钩形物、紧固件和/或突出部接口。

这样，本文中说明的车轮辐条的系统和方法排除了对于轮毂上的辐条法兰的需要，并且还提供了车轮辐条与轮毂的外表面之间的无缝连接。这些系统和方法相对于传统系统和方法可以提供更快的车轮的辐条安装，并且实现更多种类的形式的轮毂。

在一个方面中，电气机动化的可改装车辆车轮包括：连接至轮辋的机动化毂单元；和构造和布置成将机动化毂单元紧固至非机动化轮式车辆的机械联接机构。

在一些实施例中，机械联接机构还被构造和布置成将机动化毂单元无线地紧固至非机动化轮式车辆。

在一些实施例中，非机动化轮式车辆包括自行车。

在一些实施例中，机动化毂单元包括：电动机；构造成控制电动机的驱动转矩的控制单元；和电连接至控制单元和电动机的电源。

在一些实施例中，电动机、控制单元和电源设置在机动化毂单元的外壳内。

在一些实施例中，车轮还包括构造成确定施加到机动化轮毂的链轮上的转矩的转矩传感器，其中，控制单元响应于施加的转矩来调整电动机的驱动转矩。

在一些实施例中，控制单元响应于从无线控制单元或蜂窝电话无线地接收的指令信号来调整电动机的驱动转矩。

在另一方面中，电气机动化自行车车轮包括：轮辋；轮毂，其包括：电动机、电池组和构造成控制电动机的驱动转矩的控制单元；以及将轮辋连接至轮毂的多个车轮辐条，其中，电动机、电池组和控制单元定位在轮毂内。

在一些实施例中，电动机包括无框架旋转电机。

在一些实施例中，电动机包括转子和定子。

在一些实施例中，电池组包括多个可再充电电池单元。

在一些实施例中，多个可再充电电池单元包括多个锂聚合物电池。

在一些实施例中，电池组包括至少两个串联的可再充电电池的至少两个并联的组。

在一些实施例中，至少两个串联的可再充电电池的至少两个并联的组包括六个串联的可再充电电池的三个并联的组。

在一些实施例中，电池组能够从轮毂拆卸。

在一些实施例中，轮毂还包括轮毂齿轮系统。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括自动换档系统。

在一些实施例中，自动换档系统包括3速自动换档系统。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括手动换档系统。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统部分地定位在轮毂内。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括构造和布置成接合自行车链的至少一个齿轮链轮。

在一些实施例中，自行车链布置成接合踏板链轮，并且其中，踏板链轮连接至自行车踏板。

在一些实施例中，施加到自行车踏板上的骑车人转矩被传递至轮毂齿轮系统的至少一个齿轮链轮。

在一些实施例中，轮毂还包括连接到轮毂齿轮系统的倒轮式刹车。

在一些实施例中，倒轮式刹车构造和布置成紧固至自行车车架。

在一些实施例中，通过倒轮式刹车和内轮毂齿轮系统形成机械制动。

在一些实施例中，机械制动响应于向后踩踏板而被致动。

在一个实施例中，多个车轮辐条中的每一个的第一端部和第二端部连接至轮辋，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的弯曲辐条凹穴接口。

在一些实施例中，弯曲辐条凹穴形成在轮毂的外侧表面中。

在一些实施例中，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分定位在多个车轮辐条中的每一个的中点处。

在一些实施例中，其中，多个车轮辐条的角度在大约20度和大约60度之间的范围内。

在一些实施例中，角度的顶角形成在多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分处。

在一些实施例中，多个车轮辐条的角度为大约40度。

在一些实施例中，多个车轮辐条包括第一组车轮辐条和第二组车轮辐条。

在一些实施例中，第一组车轮辐条和第二组车轮辐条的第一端部和第二端部连接至轮辋，第一组车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的第一外侧表面上的弯曲辐条凹穴接口，第二组车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的第二外侧表面上的弯曲辐条凹穴接口。

在一些实施例中，第一组车轮辐条和第二组车轮辐条围绕轮辋的内圆周交替地连接。

在一些实施例中，轮毂还包括可拆卸的电池盖。

在一些实施例中，轮毂包括碾磨的铝轮毂。

在一些实施例中，轮毂包括旋转单元和静止单元。

在一些实施例中，旋转单元相对于轮辋旋转。

在一些实施例中，多个车轮辐条连接至旋转单元的外侧表面。

在一些实施例中，电动机的定子紧固到静止单元上。

在一些实施例中，电动机的转子紧固到旋转单元上。

在另一方面中，一种电气机动化的自行车车轮，包括：轮辋；轮毂，其包括：具有转子和定子的电动机、连接至转子和定子中的一个的轮毂齿轮系统、转矩感测系统、电池组和构造成控制电动机的驱动转矩的控制单元；以及将轮辋连接至轮毂的多个车轮辐条，其中，电动机、转矩感测系统、电池组和控制单元定位在轮毂内。

在一些实施例中，转矩感测系统构造和布置成测量施加到轮毂齿轮系统上的骑车人转矩。

在一些实施例中，转矩感测系统构造和布置成测量轮毂齿轮系统的旋转速度。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括自动换档系统。

在一些实施例中，自动换档系统包括3速自动换档系统。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括手动换档系统。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统部分地定位在轮毂内。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括布置成接合自行车链的至少一个齿轮链轮。

在一些实施例中，转矩感测系统包括紧固到轮毂齿轮系统上的内套筒。

在一些实施例中，内套筒焊接到轮毂齿轮系统上。

在一些实施例中，内套筒相对于轮毂齿轮系统旋转。

在一些实施例中，转矩感测系统还包括外套筒和接近传感器。

在一些实施例中，当转矩施加到内套筒和外套筒中的一个上时，内套筒沿顺时针方向或逆时针方向旋转。

在一些实施例中，内套筒的旋转使得内套筒的斜面向上或向下骑乘外套筒的斜面。

在一些实施例中，内套筒与外套筒之间的相互作用影响内套筒相对于外套筒的横向位移。

在一些实施例中，由内套筒与外套筒之间的横向位移获得骑车人转矩。

在一些实施例中，接近传感器确定内套筒与外套筒之间的横向位移。

在一些实施例中，转矩感测系统包括内套筒、外套筒和位移传感器。

在一些实施例中，位移传感器包括弹簧/弹性体和压力传感器。

在一些实施例中，弹簧/弹性体和压力传感器设置在外套筒上。

在一些实施例中，转矩感测系统包括内套筒、外套筒和速度传感器，其中，速度传感器包括霍尔效应传感器和以交替构造设置在内套筒的外表面上的多个磁体。

在一些实施例中，外套筒包括弹簧/弹性体机构，弹簧/弹性体机构设置在外套筒的筒形外壳中，并且构造成提供间隙区域，使得内套筒的槽口能够定位在间隙区域中。

在另一方面中，一种电气机动化的自行车车轮包括：轮辋；轮毂，其包括：包括转子和定子的电动机；连接至转子和定子中的一个的轮毂齿轮系统；电池组；和控制单元，所述控制单元构造成响应于施加到轮毂齿轮系统上的骑车人转矩控制电动机的驱动转矩；以及将轮辋连接至轮毂的多个车轮辐条，其中，电动机、电池组和控制单元定位在轮毂内。

在一些实施例中，当骑车人经由自行车踏板向轮毂齿轮系统施加正转矩时，控制单元指令电动机以通过预定量补充由骑车人施加的正转矩。

在一些实施例中，当骑车人经由自行车踏板向轮毂齿轮系统施加负转矩时，控制单元指令电动机在轮毂齿轮系统上产生负转矩。

在一些实施例中，当在轮毂齿轮系统上产生负转矩时，电动机被配置为发电机。

在一些实施例中，当产生负转矩时由电动机产生的能量传送并存储在电池组中。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括自动换档系统。

在一些实施例中，自动换档系统包括3速自动换档系统。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括手动换档系统。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统部分地定位在轮毂内。

在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括布置成接合自行车链的至少一个齿轮链轮。

在一些实施例中，控制单元包括至少一个环境传感器系统。

在一些实施例中，至少一个环境传感器系统包括选自包含气体分析器、微粒传感器、温度传感器、湿度传感器和噪音传感器的组的至少一个传感器系统。

在一些实施例中，控制单元构造成收集和存储环境传感器系统数据。

在一些实施例中，控制单元还包括能够访问移动/蜂窝数据网络的通讯系统单元。

在一些实施例中，控制单元还被构造成经由移动/蜂窝数据网络向一个或多个因特网连接系统传送环境传感器系统数据。

在一些实施例中，控制单元包括能够接收位置和时间数据的全球定位系统单元。

在另一方面中，一种制造车轮辐条的方法包括：在圆柱辊与夹紧装置之间夹紧辐条；以及围绕圆柱辊在中点处弯曲辐条，其中，所形成的弯曲辐条具有在大约20度与大约60度之间的角度，角度的顶角形成在辐条的中点处。

在一些实施例中，圆柱辊包括PVC管。

在一些实施例中，圆柱辊包括金属管。

在一些实施例中，圆柱辊包括实心辊。

在一些实施例中，夹具包括螺旋夹具。

在一些实施例中，夹具包括工业夹。

在一些实施例中，夹具包括一对夹钳。

在一些实施例中，辐条的第一端部和第二端部加工有螺纹。

在另一方面中，一种车轮，包括：轮辋；不包括辐条法兰的轮毂；以及多个弯曲车轮辐条，在弯曲车轮辐条的两个端部处加工有螺纹，并且其将轮辋连接至轮毂。

在一个实施例中，多个车轮辐条中的每一个的第一端部和第二端部连接至轮辋，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的弯曲辐条凹穴接口。

在一些实施例中，弯曲辐条凹穴形成在轮毂的外侧表面中。

在一些实施例中，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分定位在多个车轮辐条中的每一个的中点处。

在一些实施例中，多个车轮辐条的角度在大约20度和大约60度之间的范围内。

在一些实施例中，角度的顶角形成在多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分处。

在一些实施例中，多个车轮辐条的角度为大约40度。

在一些实施例中，多个车轮辐条包括第一组车轮辐条和第二组车轮辐条。

在一些实施例中，第一组车轮辐条和第二组车轮辐条的第一端部和第二端部连接至轮辋，第一组车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的第一外侧表面上的弯曲辐条凹穴接口，第二组车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的第二外侧表面上的弯曲辐条凹穴接口。

在一些实施例中，第一组车轮辐条和第二组车轮辐条围绕轮辋的内圆周交替地连接。

在一些实施例中，多个车轮辐条中的每一个的第一端部和第二端部连接至轮辋，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分与设置在轮毂的外壳内的密闭通道接口。

在一些实施例中，多个车轮辐条中的每一个的第一端部和第二端部连接至轮辋，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分与从轮毂的外壳向外延伸的突出部或钩形物接口。

在一些实施例中，多个车轮辐条中的每一个的第一端部和第二端部连接至轮辋，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的外部夹具接口。

在一些实施例中，机动化毂单元经由多个车轮辐条连接至轮辋。

在一些实施例中，车轮辐条承受张力和压缩中的一种。

在一些实施例中，机动化毂单元经由网眼材料与轮辋连接。

在一些实施例中，机动化毂单元经由圆盘与轮辋连接。

附图说明

从如附图中示出的优选实施例的更加具体的说明将清楚地理解本发明构思的实施例的上述以及其他目的、特征和优势，在附图中，相同的附图标记在整个不同的附图中指代相同的元件。附图不一定按比例，重点在于示出优选实施例的原理。

图1A是根据本发明构思的实施例的混合式传感器启动电动车轮的分解图。

图1B是根据本发明构思的实施例的混合式传感器启动电动车轮的透视图。

图2A-2C是根据本发明构思的实施例的混合式传感器启动电动车轮的平面图和截面图。

图3A是根据本发明构思的实施例的混合式传感器启动电动车轮的平面图。

图3B是根据本发明构思的实施例的沿线A-A’截取的图3A的混合式传感器启动电动车轮的横截面视图。

图4A是根据本发明构思的实施例的用于混合式传感器启动电动车轮的转矩感测系统的透视图。

图4B是根据本发明构思的实施例的用于混合式传感器启动电动车轮的转矩感测系统的透视图。

图4C是根据本发明构思的实施例的用于混合式传感器启动电动车轮的转矩感测系统的透视图。

图4D示出根据本发明构思的实施例的用于混合式传感器启动电动车轮的转矩感测系统的弹簧/弹性体机构的多个视图。

图5是根据本发明构思的实施例的车轮辐条的透视图。

图6A-6C示出根据本发明构思的实施例的制造车轮辐条的方法。

图7A-7E示出根据本发明构思的实施例的车轮辐条构造。

图8是根据本发明构思的实施例的用于混合式传感器启动电动车轮的控制和传感器系统以及电机控制器的框图。

图9A和9B是根据本发明构思的实施例的由混合式传感器启动电动车轮收集的城市数据的3维图形。

图10A-10C是根据本发明构思的实施例的安装在自行车上的混合式传感器启动电动车轮的例示。

具体实施方式

本文中使用的术语是为了描述具体实施例，而不是旨在限制发明构思。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中清楚做出相反的指示。另外，可以理解，当本文中使用用语“包括”、“包含”、“含有”和/或“包含在内”时，它们指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。

可以理解，尽管用语“第一”、“第二”、“第三”等等可以在本文中用于描述各种限制、元件、部件、区域、层和/或部分，但这些限制、元件、部件、区域、层和/或部分不应被这些用语所限制。这些用语仅用于区分一个限制、元件、部件、区域、层或部分与另一个限制、元件、部件、区域、层或部分。因此，以下所述的第一限制、元件、部件、区域、层或部分在不脱离本申请的教导的情况下可被称为第二限制、元件、部件、区域、层或部分。

可以进一步理解的是，当元件被称为“在另一个元件上”或者“连接”或“联接”至另一个元件时，其可以直接在另一个元件上或上方或者直接连接或联接至另一个元件，或者可以存在中间元件。相反地，当元件被称为“直接在另一个元件上”或者“直接连接”或“直接联接”至另一个元件，则不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他词语应以相同的方式理解(例如，“在…之间”与“直接在…之间”相比，“相邻”与“直接相邻”相比等等)。当在本文中元件被称为“在另一个元件上面”时，其可以在另一个元件的上面或下面并且直接联接至另一个元件，或者可能存在中间元件，或者元件可以通过空隙或间隙间隔开。

图1A是混合式传感器启动电动车轮的分解图，以及图1B是混合式传感器启动电动车轮的透视图。混合式传感器启动电动车轮100可以包括轮胎101、轮辋102、多个辐条103和轮毂104。

轮辋102经由多个辐条103连接至轮毂104。在该示例性实施例中，多个辐条103中的每一个的第一端部和第二端部连接至轮辋102，多个辐条103中的每一个的弯曲部分103a与轮毂104的弯曲的辐条凹穴105接口。这样，多个辐条103的弯曲部分103a与轮毂104的外侧表面接口，因此将轮辋102连接至轮毂104。

在一个实施例中，机动化毂单元经由多个车轮辐条与轮辋连接，车轮辐条可以承受张力和压缩中的一种。在另一个实施例中，机动化毂单元经由网眼材料与轮辋连接。在另一个实施例中，机动化毂单元经由圆盘与轮辋连接。

尽管未示出，但根据传统的车轮辐条样式，轮辋102和轮毂104可以交替地连接。例如，多个辐条中的每一个的第一端部可以连接至轮辋102，多个辐条中每一个的第二端部可以连接至轮毂104。这种传统的辐条样式在本领域是已知的，因此将省略其进一步的详细说明。

参照图1A和1B，轮毂104可以包括模块化系统封装件110、转子120、定子130、内轮毂齿轮系统140、转矩感测系统150、电机壳体160、可选择的可拆卸电池盖170和可选择的倒轮式刹车180。除倒轮式刹车180和轮毂齿轮系统140的链轮部分之外，混合式传感器启动电动车轮100的所有机械和电气部件都可以封装在轮毂104内。混合式传感器启动电动车轮100的模块化和机电式封装件提供能够被容易地改装成各种类型的两轮自行车和轮式车辆的系统。

参照图3B，轮毂104可以包括铝毂，并且可以包括旋转单元104r和静止单元104s。轮毂104可以包括各种其他材料，除铝之外或取代铝，比如塑性材料、金属材料和石墨材料。辐条103可以连接至旋转单元104r的外侧表面，旋转单元104r容置转子120和内轮毂齿轮系统140。静止单元104s容置模块化系统封装件110、定子130和转矩感测系统150。

返回参照图1A和1B，模块化系统封装件110可以包括控制单元3000，所述控制单元3000包括可选择的通讯和全球定位系统单元111、电机控制器112和可选择的环境传感器系统单元115。模块化系统封装件110还可以包括一个或多个电池或能量存储装置113、113a-d。轮毂104的可拆卸电池盖170可以提供通向模块化系统封装件110的一个或多个电池或能量存储装置113、113a-d的通道。以下参照图2C进一步详细地说明模块化系统封装件110。

共同地，转子120和定子130形成混合式传感器启动电动车轮100的电机135。电机135可以包括，例如，无框架直接驱动旋转电机，比如为美国的拉德福德VA的科尔摩根(Kollmorgen of Radford,VA,USA)的F和FH系列的无框架DDR伺服电机，拉德福德VA的科尔摩根现在是美国华盛顿D.C.的Danaher公司的一部分。在一个实施例中，电机135包括科尔摩根F4309A-111无框架电机。但是，在不脱离本文中说明的本发明构思的精神和范围的情况下，其他类型的电机可以集成在混合式传感器启动电动车轮100中。

内轮毂齿轮系统140可以包括自动或手动换档齿轮。在自动换挡齿轮时，基于由骑车人施加的转矩、电机135和车轮100的速度的组合控制变速换档。在一个实施例中，内轮毂齿轮系统包括日本大阪的Shimano的具有倒轮式刹车的Shimano Nexus 3速齿轮系统。但是，在不脱离本文中说明的本发明构思的精神和范围的情况下，其他类型的内轮毂齿轮系统可以集成在混合式传感器启动电动车轮100中。

轮毂104还可以包括转矩感测系统150、电机壳体160和倒轮式刹车180。在一些实施例中，机械制动通过倒轮式刹车180和/或内轮毂齿轮140发生，并且通过由骑车人施加到踏板上的负转矩的量控制。例如，骑车人可以通过向后踩踏板致动机械制动。

除机械制动之外，在一些实施例中，再生制动是可利用的。再生制动也可以响应于骑车人的向后踩踏板而被致动。例如，通过向后踩踏板的骑车人施加的转矩和速度可以经由转矩感测系统150进行测量。响应于测量的转矩和/或速度，模块化系统封装件110的控制单元3000可以致动再生制动。

例如，当骑车人向后踩踏板时，经由模块化系统封装件110的控制单元3000控制的再生制动被致动。即，车轮100的用作发电机的电动机135产生附加负转矩，并且响应于附加负转矩产生的能量被传输和存储在车轮100的一个或多个电池或能量存储装置113中。

在一些实施例中，当再生制动不能提供足够量的负转矩时，通过倒轮式刹车180和/或内轮毂齿轮140产生的机械制动被致动。即，当骑车人施加更大的负转矩(即，更用力地向后踩踏板)时，可以致动机械制动。

例如，当骑车人更用力地向后踩踏板时(即，施加更大的负转矩)，除再生制动之外，机械制动被致动。但是，在一些实施例中，响应于机械制动的致动而停用再生制动。

图2A-2C是混合式传感器启动电动车轮的平面图和截面图。混合式传感器启动电动车轮100可以以各种尺寸制造，使得车轮100能够被改装到各种类型的两轮自行车和其他轮式车辆。

混合式传感器启动电动车轮100沿着垂直轴线200具有总长度(即，直径)L1，在一些实施例中，其可以在大约200毫米和大约724毫米之间的范围内。在一个实施例中，长度L1为大约642毫米±2毫米。混合式传感器启动电动车轮100沿着水平轴线201具有总宽度W1，在一些实施例中，其可以在大约90毫米和大约115毫米之间的范围内。在一个实施例中，宽度W1为大约115毫米±2毫米。

混合式传感器启动电动车轮100的轮毂104沿着垂直轴线200具有总长度(即，直径)L2，在一些实施例中，其可以在大约200毫米和大约500毫米之间的范围内。在一个实施例中，长度L2为大约314.325毫米±2毫米。

参照图2C，轮毂104可以包括模块化系统封装件110，模块化系统封装件110可以封装在混合式传感器启动电动车轮100的轮毂104内。这样，模块化系统封装件110可以通过轮毂104的外壳保护而不受外部环境条件的影响。在一些实施例中，保形涂层材料被施加于模块化系统封装件110和/或其部件上以保护不受环境条件如潮湿、灰尘、污物和碎屑的影响。

如上所述，混合式传感器启动电动车轮100的轮毂104内的部件和系统的模块化和机电式封装件使得车轮100能够被容易地改装到各种类型的两轮自行车，而无需各种类型的线束、电缆扎匝以及紧固到自行车的车架上的外部电池组。

模块化系统封装件110可以包括可选择的通讯和全球定位系统单元111、电机控制器112、一个或多个电池或能量存储装置113、113a-e、一个或多个控制单元114和可选择的环境传感器系统115。

一个或多个控制单元114可以包括微处理系统，微处理系统构造成与电机控制器112通信并控制电机控制器112(例如参见图8的单元811)。一个或多个控制单元114的微处理系统还可以构造成与可选择的通讯和全球定位系统单元111通信并且控制可选择的通讯和全球定位系统单元111。

通讯和全球定位系统单元111可以包括全球定位系统(GPS)单元或能够提供位置和时间数据的其他位置定位技术以及能够访问移动/蜂窝式数据网络(例如参见图8的单元815)的通讯系统单元。在一个实施例中，通讯系统单元包括通用分组无线服务(GPRS)单元或能够访问2G和3G蜂窝式通信系统或其他模式的无线通信的其他无线技术。但是，通讯系统单元可以包括各种其他类型的2G、3G和4G通讯系统。在一些实施例中，通讯和全球定位系统单元111集成在一个或多个控制单元114内。

电机控制器112可以包括3相无刷直流电机驱动器，3相无刷直流电机驱动器基于转子120的位置/定向产生3相驱动电流(例如参见图8的单元804、804a、804b)。电机控制器112可以利用霍尔效应传感器、旋转位置传感器或通过测量未驱动线圈中的反电动势确定转子位置/定向/速度。在其他实施例中，电机控制器112可以包括与集成在车轮100内的特定类型的电机135相关的电机驱动器。

一个或多个电池或能量存储装置113、113a-e可以包括一个或多个可再充电电池、一个或多个大容量电容器或其组合。一个或多个电池113、113a-e可被构造成单个可拆卸电池组。

在一个实施例中，电池113包括韩国Gyeonggi-do的Kokam工程有限公司的18个高级锂聚合物电池(SLPB 486495)。在该实施例中，18个高级锂聚合物电池(SLPB 486495)中的每一个均具有3.7伏的标称电压和3安培小时的容量；电池系统构造成具有22.2伏的电压和9安培小时的容量以及大约1.062公斤的重量。这样，电池系统构造成具有6个串联的电池的3个并联组。在一些实施例中，电池在轮毂104内是固定的。

环境传感器系统115可以包括能够测量CO、CO2、NOx、O2和O3含量中的至少一种的气体分析器和/或用于测量大小空气微粒的微粒传感器。环境传感器115可以包括用于测量环境温度和相对湿度的温度和湿度传感器。环境传感器115可以包括用于测量环境噪音污染的噪音传感器。

图3A是混合式传感器启动电动车轮的平面图，图3B是沿着线A-A'截取的图3A的混合式传感器启动电动车轮的横截面视图。

如上所述，轮毂104可以包括旋转单元104r和静止单元104s。辐条103可以连接至旋转单元104r的外侧表面，旋转单元104r容置转子120和内轮毂齿轮系统140。静止单元104s容置模块化系统封装件110、定子130和转矩感测系统150。

在该示例性示例中，电池113相对于水平轴线201同心地定位在轮毂104内。这样，电池113定位在轮毂105内，以便减小轮毂壳体的体积。

图4A是用于混合式传感器启动电动车轮的转矩感测系统的透视图。转矩感测系统150可以包括内套筒1501、外套筒1502和接近传感器1504。内套筒1501和外套筒1502包括相对的斜面1503，1503a-b，相对的斜面可以影响内套筒1501与外套筒1502之间的横向位移LD。

例如，当转矩施加到内套筒1501和外套筒1502中的一个上时，内套筒1501可以相对于外套筒1502沿顺时针方向或逆时针方向旋转R。内套筒1501的旋转R使得内套筒1501的斜面1503a在外套筒1502的斜面1503b上向上或向下骑乘。因此，内套筒1501的旋转R可以影响内套筒1501与外套筒1502之间的横向位移LD。即，当内套筒1501的斜面1503a在外套筒1502的斜面1503b上向上骑乘时，内套筒1501与外套筒1502之间的横向位移LD增大，当内套筒1501的斜面1503a在外套筒1502的斜面1503b上向下骑乘时，内套筒1501与外套筒1502之间的横向位移LD减小。

接近传感器1504可以设置在内套筒1501或外套筒1502上，使得能够测量内套筒1501与外套筒1502之间的横向位移LD。接近传感器1504示出为设置在外套筒1502的表面上。

内套筒1501可以设置有槽口1505，槽口1505可以与弹簧/弹性体机构1510接口(以下与图4D相关地详细示出并说明)。弹簧/弹性体机构1510经由内套筒1501的槽口1505在内套筒1501上施加已知力(即，通过已知的弹簧常数)。

因此，施加到内套筒1501和外套筒1502中的一个上的转矩可以由测量的横向位移LD与施加到内套筒1501的槽口上的已知力的组合计算。

图4B是用于混合式传感器启动电动车轮的转矩感测系统的透视图。与如上所述的元件具有相同功能的元件通过相同的附图标记进行指示，因此将不再重复其详细说明。

图4B中示出的转矩感测系统150以与图4A中所示的转矩感测系统150相似的方式操作；但是，图4A中示出的转矩感测系统150的接近传感器1504用位移传感器1506或用于测量距离的其他技术替代，例如电阻的、电容的或其他类型的距离测度技术，位移传感器1506包括弹簧/弹性体1506a和压力传感器1506b。

图4C是用于混合式传感器启动电动车轮的转矩感测系统的透视图。与如上所述的元件具有相同功能的元件通过相同的附图标记进行指示，因此将不再重复其详细说明。

在整个申请中说明的转矩感测系统150还可以包括速度传感系统，速度传感系统包括一个或多个霍尔效应传感器1507和多个磁体1508。在一个实施例中，磁体1508以交替结构设置在内套筒1501的外表面上，并且通过预定距离d1间隔开。即，设置在内套筒的外表面上的磁体1508交替磁极(例如，N-S-N-S-N-S)。这样，可以基于时间-距离关系计算速度测量值。

图4D示出用于混合式传感器启动电动车轮的转矩感测系统的弹簧/弹性体机构的几个视图。与如上所述的元件具有相同功能的元件通过相同的附图标记进行指示，因此将不再重复其详细说明。

转矩感测系统150的弹簧/弹性体机构1510可以包括第一和第二弹簧/弹性体1511以及可选择的压力传感器1513。第一和第二弹簧/弹性体1511设置在外套筒1502的筒形外壳1514中，并且构造成提供间隙区域1512使得内套筒1501的槽口1505可以设置在间隙区域1512中。如上所述，弹簧/弹性体机构1510可以经由槽口1505在内套筒1501上施加已知力(即，通过已知的弹簧常数)。

参照图1-4D，可以通过感测由骑车人施加的转矩经由自行车踏板完全地控制混合式传感器启动和自主电动车轮100。例如，当骑车人经由自行车踏板向内轮毂齿轮系统140施加正转矩时，混合式传感器启动和自主电动车轮100以预定量补充由骑车人施加的正转矩。即，例如，车轮100的电动机135提供预定量的正转矩。在另一个示例中，当骑车人施加负转矩时(例如，致动脚踏制动器，向后踩踏板)，混合式传感器启动和自主电动车轮100补充由骑车人施加的负转矩。即，例如车轮100的电动机135产生附加负转矩。在一些实施例中，由附加负转矩产生的能量被传递和/或存储在车轮100的一个或多个电池或能量存储装置113中。

在一些实施例中，例如为图10C中示出的智能电话的智能电话可被构造成经由蓝牙或其他无线协议与混合式传感器启动和自主电动车轮100的电机控制器112或一个或多个控制单元114通信。智能电话可被构造成访问、接收和显示由车轮的传感器采集的各种类型的数据，并且可以配置数据收集过程。例如，智能电话可以将车轮100的一个或多个控制单元114和传感器系统构造成采集各种类型的环境和位置数据。

智能电话还可以构造成控制混合式传感器启动和自主电动车轮100的运转模式。例如，骑车人可以经由智能电话将车轮100配置成在能量再生模式或行驶模式中运转，使得在骑车人踩踏板的同时，车轮100的电动机135产生电能并且将电能传送到车轮100的一个或多个电池或能量存储装置113。

尽管智能电话为如上所述，但各种其他类型的无线电子器件，例如平板电脑、上网本和膝上型电脑或其他无线控制单元，可被配置成与混合式传感器启动和自主电动车轮100的电机控制器112或一个或多个控制单元114或115通信。在另一个实施例中，例如为手动操纵柄杆的电缆连接杆可以连接至电机控制器112，以便控制电机的驱动转矩或制动转矩中的一个。

在一个实施例中，转矩感测系统还包括放置在链轮与跨越毂延伸的轴之间的圆形压力传感器或多个点状压力传感器，圆形压力传感器或多个点状压力传感器覆盖链轮与轴之间的接触区域。压力测量对沿运动方向水平地施加的线性力进行采样，线性力转变为转矩的测量。

在一个实施例中，转矩感测系统还包括在跨越毂延伸的轴内部纵向地放置的线性张力传感器，以测量当转矩施加在链轮上时产生的轴的弯曲。张力测量对沿运动方向水平地施加的线性力的一部分进行采样，线性力的一部分转变为转矩的测量。电容的以及电阻的传感器可用于进行相同的测量并放置在轴的内部。

图5是车轮辐条的透视图。

如上参考图1A所述，轮辋102经由多个辐条103连接至轮毂104。多个辐条103中的每一个的第一端部103b和第二端部103c连接至轮辋102，多个辐条103中的每一个的弯曲部分103a与轮毂104的弯曲辐条凹穴105接口。这样，多个辐条103的弯曲部分103a与轮毂104的外表面接口，因此将轮辋102连接至轮毂104。轮辋还可以通过多个线性辐条连接至毂，多个线性辐条通过孔或者通过钩形物而非标准法兰与毂的表面接口。

参照图5，辐条103具有长度L4，其在一些实施例中可以在大约100毫米与大约600毫米之间的范围内。在一个实施例中，长度L4为大约341毫米±2毫米。辐条103具有直径D1，其在一些实施例中可以在大约1毫米与大约5毫米之间的范围内。在一个实施例中，直径D1为大约2毫米±0.25毫米。

在一些实施例中，辐条103的第一端部103b和第二端部103c可被加工螺纹。辐条103的螺纹部分可以具有节距P1，其在一些实施例中可以在大约0.25毫米与大约0.45毫米之间的范围内。在一个实施例中，节距P1为大约0.45毫米±0.2毫米。另外，辐条的螺纹部分可以具有每英寸螺纹(tpi)数T1，其可以在大约22tpi与大约62tpi之间的范围内。在一个实施例中，tpi数可以为大约56tpi±5tpi。在一些实施例中，tpi数可以是与自行车轮辋或其他轮式车辆相关的标准管接头螺纹数。

一般地，辐条数“n”、长度L4、直径D1、节距P1和tpi数T1通过车轮100的尺寸及其应用确定。在一个实施例中，轮辋102经由18个弯曲的线型辐条103连接至轮毂104(例如参见图7)。但是，在其他实施例中，弯曲线型辐条103的数目可以介于大约12与大约20之间。在一些实施例中，轮辋102包括700c轮辋，18个弯曲的线型辐条103旋拧到轮辋102的36个管接头内。但是，在完全和完成本申请的公开内容之后，本文中参照至少图5、6A-6C和7说明的辐条构思可以由本领域技术人员修改和改进用于任意尺寸的轮辋102。图6A-6C示出制造车轮辐条的方法。尽管图6A-6C公开了制造弯曲的线型辐条103的手工方法，但是在完全和完成本申请的公开内容之后，本领域技术人员将容易地理解，本文中所描述的弯曲线型辐条103可以根据自动工艺进行制造。

参照图6A，辐条103夹紧在圆柱辊601与夹紧装置602之间。圆柱辊601可以包括例如为PVC或金属管的管或者实心辊。夹紧装置602可以包括螺旋夹、工业用夹或夹钳。

参照图6B，辐条在中点MP处弯曲以产生对应于圆柱辊601的外曲率的曲率。在一个实施例中，辐条在中点MP处以在大约15毫米至大约20毫米之间的范围内的曲率弯曲。

参照图6C，所形成的弯曲线型辐条可以具有最终角度Θ，其在一些实施例中可以在大约20度与大约60度之间的范围内。该辐条机构排除了对毂上的法兰的需要，实现了辐条与毂的外部之间的无缝连接，并且当将毂附装到车轮上或者从车轮上拆除毂时，提供更快的辐条安装方法。在一个实施例中，最终角度Θ为大约40度±5度。

除制造车轮辐条的上述方法之外，本文中所述的车轮辐条103可以根据各种其他的方法制造，例如成形和锻造法、模塑法和注射法。

图7A-7E示出车轮辐条构造。所示车轮辐条构造包括交替地与轮毂104的第一侧104a和第二侧104b接口的第一组弯曲的线型车轮辐条103(例如，1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a)和第二组弯曲的线型车轮辐条103(例如，1b、2b、3b、4b、5b、6b、7b、8b、9b)。即，第一组(例如，1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a)的弯曲的线型车轮辐条103中的每一个的弯曲部分103a与轮毂104的第一侧104a上的对应的弯曲凹穴2000接口，第二组(例如，1b、2b、3b、4b、5b、6b、7b、8b、9b)的弯曲线型车轮辐条103中的每一个的弯曲部分103a与轮毂104的第二侧104b上的对应的弯曲凹穴2000接口。此外，在该示出的构造中，弯曲的线型车轮辐条103围绕轮辋102的内圆周交替地布置，使得第一和第二组的弯曲的线型车轮辐条103交替(例如，1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b)。

参照图7A和7B，在一些实施例中，弯曲辐条103的弯曲部分103a与设置在轮毂104的侧面上的弯曲的辐条凹穴2000接口。弯曲的辐条凹穴2000可以设置为轮毂104的外壳内的缺口。

参照图7C，在一些实施例中，弯曲辐条的弯曲部分103a可以与设置在毂轮104的外壳内的密闭通道接口。这样，线型或绳形车轮辐条103可以通过密闭通道2001加工螺纹。

参照图7D，在一些实施例中，弯曲辐条的弯曲部分103a可以与设置在轮毂104的侧面上的钩形物或突出部2002接口。

参照图7E，在一些实施例中，弯曲辐条的弯曲部分103a可以与设置在毂轮104的外壳上的外部扣钩2003接口。

尽管图7所示的车轮辐条构造包括18个弯曲线型车轮辐条103，但是，在完全和完成本申请的公开内容之后，本领域技术人员可以将本文中描述的辐条构思修改或改进成用于包括任意数量“n”的弯曲线型车轮辐条。另外，车轮辐条可以由其他材料组成，包括但不限于线型绳或网眼。此外，在完全和完成本申请的公开内容之后，本领域技术人员可以将本文中描述的车轮辐条构造修改和改进成用于任意类型的车辆车轮(例如，汽车、摩托车、小型摩托车等等)。

图8是用于混合式传感器启动电动车轮的控制和传感器系统以及电机控制器的框图。

控制单元114可以包括微处理系统811、可选择的蓝牙通信单元810、加速度计813、通讯和全球定位系统单元815以及多个环境传感器816、817、821、822。

微处理系统811可以配置成与电机控制器112通信并控制电机控制器112，并且可以包括调试串行口814和PGM端口812。在这示例性实施例中，微处理系统811的输入/输出线路分别连接至电机控制器112的微处理系统801的输出/输入线路。在一些实施例中，控制单元114的微处理系统811与电机控制器112的微处理系统801之间的连接可以被隔离。

环境传感器816可以包括能够测量CO、NOx、O2和O3含量中的至少一种的气体分析器。环境传感器817可以包括用于测量大小空气微粒的微粒传感器。环境传感器821可以包括用于测量环境温度和相对湿度的温度和湿度传感器。环境传感器822可以包括用于测量环境噪音污染的噪音传感器。

通讯和全球定位系统单元815可以包括能够提供位置和时间数据的全球定位系统(GPS)单元以及能够访问移动/蜂窝式数据网络的通讯系统单元。在一个实施例中，通讯系统单元包括能够访问2G和3G蜂窝式通信系统的通用分组无线服务(GPRS)单元。但是，通讯系统单元可以包括各种其他类型的2G、3G和4G通讯系统。

电机控制器112可以包括微处理系统801、可选择的蓝牙通信单元810、电源805、3相无刷直流电机驱动器804和压电报警器821。

3相无刷直流电机驱动器804响应于由微处理系统801输出的驱动信号基于转子120位置/定向来产生3相驱动电流804a。电机控制器112可以利用霍尔效应传感器804b、旋转位置传感器或通过测量未驱动线圈中的反电动势来确定转子位置/定向。在其他实施例中，电机控制器112可以包括与集成在车轮100内的特定类型的电机135相关的电机驱动器。

在一些实施例中，混合式传感器启动电动车轮系统112、114可以经由无线控制系统5000进行配置和/或控制。无线控制系统可以包括微处理系统823、低电池量灯824、显示器825、模式选择器按钮826、蓝牙通信单元810和蓝牙连接灯827。

无线控制系统5000可被配置成经由蓝牙通信单元810或其他的无线通信协议装置与系统112、114无线通信。无线控制系统5000设置有蓝牙连接灯827，蓝牙连接灯827可以指示与车轮100的系统112、114的连接状态。

无线控制系统5000可被配置成访问、接收和显示由车轮的传感器采集的各种类型的数据，并且可以配置数据收集过程。例如，无线控制系统5000可以将车轮100的控制单元114和传感器系统配置成采集各种类型的环境和位置数据。

无线控制系统5000还可以配置成控制混合式传感器启动和自主电动车轮100的运转模式。例如，骑车人可以经由无线控制系统5000将车轮100配置成在能量再生模式或行驶模式中运转，使得在骑车人踩踏板时，车轮100的电动机135产生电能并且将电能传送到车轮100的一个或多个电池或能量存储装置113。

图9A和9B是由混合式传感器启动电动车轮采集的城市数据的3维图形。

当骑车人骑乘时，混合式传感器启动和自主电动车轮100的全球定位系统(GPS)单元和一个或多个感测单元115捕获关于骑车人的包括位置和时间数据的个人骑乘习惯和卡路里损失数据以及环境信息的信息，环境信息包括一氧化碳数据、NOx数据、噪音数据、环境温度数据和相对湿度数据。

在一些实施例中，骑车人可以通过智能电话或经由因特网访问该数据，这可以帮助骑车人设计更健康的自行车路线，实现训练目的或遇上路途中朋友。骑车人也可以通过在线社群网与朋友共享采集的数据或者通过在线数据采集货栈与研究人员共享采集的数据。

可以分析从115中的多个传感器采集的数据，结果可以经由因特网应用提供给骑车人。采集的数据还可以经由与车轮100无线连接的智能电话实时地提供给骑车人。

如果希望的话，骑车人可以共享他们利用城市自行车系统采集的数据。城市自行车系统和应用可以为城市提供查询由骑车人采集的集合数据的能力，这可以用于规划和设计的决策产生过程。

由车轮采集的数据可以与卡路里损失数据和转矩信息结合使用，以为骑车人提供关于他们在骑乘时的体能的统计和实时信息。

关于骑车人路线的信息可以被分析以产生关于骑车人的环境影响的信息，包括：以不同的运输模式(汽车、摩托车、自行车、步行等等)行程之间的比较。

绿色里程方案(Green Mileage Scheme)可以提供用于使骑车人更多地使用其自行车的激励。其能够使得骑车人收集他们骑自行车的“绿色英里”数，以与朋友进行比赛或者在该城市中用英里数兑换商品和服务。

可以利用车轮100的丰富的数据收集特征来形成实时配送服务社区。该服务可以发挥骑车人的用于在城市内运输货物的未开发的运输能力。社区成员可以经由文本消息或经由智能电话的警报接触其他成员，并且提供用于将货物运输至其最终目的地的激励。

参照图9A，从自行车上的传感器采集的数据可以产生城市中的暂时环境现象的详细分析。这可以包括CO水平(901)；NOx水平(902)；噪音水平(903)和交通型式和拥堵(904)。该信息可以被叠加在现有街道模式上、土地利用图(905)和开放空间图(906)上以产生城市和个人可以使用的工具，例如以监控环境条件；用于未来的环境和交通决策；实时交通分析；像是城市热岛、噪音和环境污染的现象的研究；以及当规划通过城市的最小污染的路线时。参照图9B，城市中的环境污染物的详细的3D映射可以通过在自行车上采集的数据产生。这些映射可以通过移动装置或标准网页访问，并且能够实时地提供环境条件的概况，以及详述过去状态的历史资料或未来状态的预测。这样，其可被视为用于规划城市中的新路径以及分析未来和过去状态的工具。

图10A-10B是安装在自行车上的混合式传感器启动电动车轮的附图和图像。在车轮100被紧固至自行车的框架1000上之后，安装自行车链1002。自行车链1002连接至车轮100的踏板链轮1001和内轮毂齿轮系统140。这样，骑车人可以经由自行车踏板1003、踏板链轮1001和自行车链1002向内轮毂齿轮系统140施加正或负转矩。

参照图10C，智能电话示出为紧固至两轮自行车的车把上。智能电话1050(可选择的)可以经由车把控制单元1052被紧固至自行车的车把1051。

智能电话1050可被配置成经由蓝牙或其他无线协议与混合式传感器启动和自主电动车轮100无线通信，并且可以配置车轮100的操作模式和/或访问和接收由车轮100的传感器采集的各种类型的数据。

在一些实施例中，骑车人可以将车轮100配置成在以下操作模式中的至少一个中操作：

关闭模式：车轮100的电机135被停用(即，关闭)，自行车可以被正常地踩踏板和骑乘。在该模式中，可以实现再生制动、机械制动和换挡。

踏板辅助1/2/3：车轮100的电机135被致动(即，启动)并且供给预定数值的转矩。在一些实施例中，电机135通过×1、×1.5或×2倍增骑车人转矩。

训练1/2/3：车轮100的电机135被配置成发电机，一个或多个电池或电荷储存装置113由骑车人进行充电。在一个实施例中，存在用于在该设定中进行训练的三种不同的模式：容易、中等和困难。

平稳的零排放：在零排放模式中，自行车利用在制动(再生制动)时收集的能量，来形成对于骑车人更加平稳的骑乘。例如，在下坡时收集的能量在上坡时释放。计算释放的能量的量，使得总平衡为零。因此，可以在无需从电网补充能量以为电池充电的情况下实现更加平稳的骑乘。

混合式传感器启动和自主电动车轮100可以包括电池管理系统，智能电话可被配置成经由蓝牙、或其他无线协议与电池管理系统无线通信。电池管理系统可以向智能电话1050通讯车轮100的一个或多个电池或电荷储存装置113的电池充电水平。

智能电话1050还可以致动或停用车轮100的集成的锁定和警报系统。集成的锁定和警报系统可以经由智能电话1050无线地致动，或者可以在毂上装备键开关。

当锁定时，车轮100的控制单元114可以将电机控制器112的电机驱动装置804配置成进入高阻抗状态，因此防止车轮100的轴转动AR。另外，警报系统可以配置成经由控制单元114的加速度计813检测车轮100的不希望的运动。当检测到不希望的运动时，音响警报可以发出声音。此外，控制单元114可以配置成当触发警报时报告GPS坐标和时间戳。在一些实施例中，控制单元114可以通过经由与通讯系统单元通讯的控制单元114发送例如为电子邮件消息或文本消息的电子信息，报告GPS坐标和时间戳。

虽然以上已参照示例性实施例对本发明构思进行了具体地展示和说明，但是可以理解的是，本领域普通技术人员在不脱离如上所述和以下权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下可以在形式和细节上作出各种改变。

Claims (22)

1.一种用于控制适于由人类用户至少部分地提供动力的自行车的系统，所述系统包括：

传感器系统，其安装至所述自行车、能够操作以检测人类用户对自行车的踩踏板输入；

控制单元，其连接至自行车并且能够操作以控制自行车的驱动电机，从而根据所检测的踩踏板输入来辅助或抵抗人类用户；以及

无线通信协议装置，其连接到自行车并且能够操作以无线接收来自远离自行车的无线装置的无线输入，并且将所述无线输入传输至待使用的所述控制单元以解锁所述驱动电机。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述适于由人类用户至少部分地提供动力的自行车通过安装电气机动化车轮修改，其中：

所述控制单元安装至所述电气机动化车轮；并且

所述无线通信协议装置安装至所述电气机动化车轮。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无线装置是智能手机。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制单元被配置成能够部分根据自行车的状态或人类用户的体能来连续地控制自行车。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无线装置能够安装至自行车。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无线输入基于用户选择的操作模式。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述无线输入包括基于用户选择的操作模式的控制指令。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式中选取的，并且所述多个操作模式包括自行车只使用自行车生成的并且储存在能量储存装置中的能量的模式。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式包括能量再生模式。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式中选取的，并且所述多个操作模式包括锁定模式。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制单元配置电机驱动以抵抗自行车的驱动电机的旋转。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述锁定模式能够操作以响应于自行车的运动而触发警报。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述锁定模式能够操作以响应于自行车的运动而报告GPS坐标和时间戳中的至少一者。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述报告被通信至所述无线装置。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述报告通过电子邮件消息和文本消息中的至少一者通信至所述无线装置。

16.根据权利要求8所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式中选取的，并且所述多个操作模式包括不向人类用户提供辅助或抵抗的关闭模式。

17.根据权利要求10所述的系统，其中，在所述用户选择的操作模式中，所述驱动电机提供一定量的辅助并且所述辅助的量是所述踩踏板输入的倍数。

18.根据权利要求6所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式选取的，并且所述多个操作模式包括训练模式，在所述训练模式中，自行车能够响应于人类用户的踩踏板输入提供抵抗或辅助。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，连接至自行车的能量储存装置响应于踩踏板输入而充电。

20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述训练模式提供多种设置，所述多种设置向人类用户提供能够选择的阻力量或辅助量。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述系统被控制使得生成的能量和释放的能量的总平衡为零。

22.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无线通信协议装置将所述无线输入传输至所述控制单元以修改由控制单元使用的控制功能从而控制自行车的驱动电机。

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