CN111152878A - 一种助力自行车动力系统及助力自行车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种助力自行车动力系统及助力自行车，包括控制装置、传感器模块、仪表装置、蓄电装置以及驱动装置，所述控制装置包括控制单元和载波模块；所述控制单元通过所述载波模块与所述传感器模块、所述仪表装置以及所述蓄电装置通信连接；所述蓄电装置向所述传感器模块以及所述仪表装置提供电能；还公开了一种助力自行车，包括自行车车身和助力自行车动力系统；本发明通过集成载波通信控制装置，通过电源线实现全系统的载波通信，简化了系统的线束，降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及助力自行车技术领域，尤其涉及一种助力自行车动力系统及助力自行车。
背景技术
自行车是一种普遍的交通工具，具有轻便、廉价、绿色环保等特点，因而受到大众的青睐。但是自行车的一个主要缺点是在山地行驶或者载重物时十分费力，其原因是因为自行车在爬坡时需要的扭矩很大，因此给使用者带来了不便；为了适应多路况行驶的需要，现有技术中设计了带有变速器的助力自行车。
助力自行车，是一种新型二轮车辆，属于自行车的一种，以电池作为辅助动力来源，安装有电机,并具备动力辅助系统，能实现人力骑行和电机助动一体化的新型交通工具；随着助力自行车动力系统相关技术的发展，具体包括电机、电机控制器、传感器模块、仪表、电池等技术迅猛发展。
在助力自行车领域，电机安装位置主要分为两种，一种是中置，即电机安装在车身的中间位置即五通位置的电机，称为中置电机。中置电机与车架连接，并通过链条或其他传动机构与后轮进行连接而传递动力，同时电机的两侧安装有脚踏，在电机没有电源的情况下，骑行者可以通过脚踏实现人力骑行，阻力和正常的自行车没有明显差别。
另外一种则是安装在自行车的轮毂中，称为轮毂电机；相比较轮毂电机，中置电机在技术和性能等方面均具有较大的优势。
目前市面上的助力自行车动力系统均采用UART或者CAN通信模式；从数据传输量来讲，这些通信系统均可满足需求；但是这类通信模式带来的问题就是线束复杂，因为每个模块之间都需要添加至少两根通讯线；这样的通信模式使得助力自行车走线复杂，不利于生产组长和维护，也不美观。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开的一种助力自行车动力系统及助力自行车，通过集成载波通信控制装置，通过电源线实现全系统的载波通信，简化了系统的线束，降低了制造成本。
为了达到上述发明目的，本发明提供了一种助力自行车动力系统，包括控制装置、传感器模块、仪表装置、蓄电装置以及驱动装置，其特征在于：所述控制装置包括控制单元和载波模块；
所述控制单元通过所述载波模块与所述传感器模块、所述仪表装置以及所述蓄电装置通信连接；
所述蓄电装置向所述传感器模块以及所述仪表装置提供电能。
进一步地，还包括物联网设备，所述物联网设备与移动设备或物联网平台通信连接；
所述物联网设备用于接收或向所述移动设备或所述载波模块发送所述自行车的实时运行数据；
所述物联网设备通过所述载波模块与所述控制单元通信连接。
进一步地，所述传感器模块，用于获取自行车踏板的受力数据；
所述传感器模块，还用于将所述自行车踏板的受力数据发送至所述载波模块；
所述载波模块，用于根据接收的所述自行车踏板的受力数据，获取自行车踏板所在的轴上的作用力矩或作用频率；
所述控制单元，用于根据所述作用力矩或作用频率向所述驱动装置发送控制指令。
进一步地，还包括轮速传感模块，所述轮速传感模块用于获取自行车的实时轮速；
所述轮速传感模块还用于将所述自行车的实时轮速发送至所述载波模块；
所述轮速传感模块通过所述载波模块与所述控制单元通信连接；
所述蓄电装置通过所述载波模块向所述轮速传感模块提供电能。
进一步地，所述蓄电装置用于存储电能；
所述蓄电装置还用于通过所述载波模块向所述控制单元提供电能；
所述驱动装置用于接收所述控制单元的控制指令，并根据所述控制指令调节扭矩的输出。
优选地，所述驱动装置为电机，所述蓄电装置为蓄电池。
进一步地，所述仪表装置用于根据用户发送的指令做出响应动作；
所述仪表装置还用于显示蓄电装置的电量、续航能力以及自行车的实时车速。
进一步地，还包括电池管理系统，所述蓄电装置通过所述电池管理系统与所述载波模块通信连接。
本发明还提供了一种助力自行车，包括自行车车身和助力自行车动力系统，所述助力自行车动力系统设置在所述自行车车身上，所述的助力自行车动力系统为上述所述的助力自行车动力系统。
进一步地，所述自行车车身包括车架、车轮、传动装置和脚踏，所述助力自行车动力系统中的驱动装置安装在所述车架上或安装在所述车轮的轮毂中。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明公开的助力自行车动力系统，通过集成载波通信控制装置，通过电源线实现全系统的载波通信，简化了系统的线束，降低了制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明所述的助力自行车动力系统，下面将对实施例所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明助力自行车动力系统的结构示意图；
图2为本发明助力自行车动力系统的优选结构示意图；
图3为本发明助力自行车动力系统优选实施例的结构示意图；
其中，图中附图标记对应为：1-控制装置，101-控制单元，102-载波模块，2-物联网设备，3-传感器模块，4-轮速传感模块，5-仪表装置，6-蓄电装置，7-驱动装置。8-电池管理系统。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
如图1所示：一种助力自行车动力系统，包括控制装置1、传感器模块3、仪表装置5、蓄电装置6以及驱动装置7，所述控制装置1包括控制单元101和载波模块102；
在本说明书实施例中，传感器模块可以是力矩传感器，也可以是速度传感器；也可以是力矩与速度结合的传感器；
所述控制单元101通过所述载波模块102与所述传感器模块3、所述仪表装置5以及所述蓄电装置6通信连接；
所述蓄电装置6向所述传感器模块3以及所述仪表装置3提供电能；本发明通过集成载波通信控制装置1，通过电源线实现全系统的载波通信，简化了系统的线束，降低了制造成本。
实施例2：为实施例1的优选实施例
如图2和图3所示：一种助力自行车动力系统，包括控制装置1、传感器模块3、仪表装置5、蓄电装置6以及驱动装置7，所述控制装置1包括控制单元101和载波模块102；
在本说明书实施例中，传感器模块可以是力矩传感器，也可以是速度传感器，也可以是力矩与速度结合的传感器；
所述控制单元101通过所述载波模块102与所述传感器模块3、所述仪表装置5以及所述蓄电装置6通信连接；
所述蓄电装置6可以通过所述载波模块102向所述传感器模块3以及所述仪表装置5提供电能；本发明通过集成载波通信控制装置1，通过电源线实现全系统的载波通信，简化了系统的线束，降低了制造成本。
具体的，所述载波模块102与控制单元通信连接；所述载波模块102可以与所述传感器模块3、所述仪表装置5以及所述蓄电装置6通过电线连接，并通过电线实现通信连接；
在本说明书一个优选地实施例中，所述助力自行车动力系统还可以包括物联网设备；所述传感器模块，还用于将所述自行车踏板的受力数据发送至所述载波模块；
所述载波模块，用于根据接收的所述自行车踏板的受力数据，获取自行车踏板所在的轴上的作用力矩或作用频率；
所述控制单元，用于根据所述作用力矩或作用频率向所述驱动装置发送控制指令。
在本说明书一个优选地实施例中，所述助力自行车动力系统还可以包括轮速传感模块，所述轮速传感模块用于获取自行车的实时轮速；
所述轮速传感模块还用于将所述自行车的实时轮速发送至所述载波模块；
所述轮速传感模块通过所述载波模块与所述控制单元通信连接；
所述蓄电装置通过所述载波模块向所述轮速传感模块提供电能。
具体的，所述载波模块102将所述蓄电装置6存储的电能通过所述载波模块102与所述物联网设备2、所述传感器模块3、所述轮速传感模块4和所述仪表装置5相连接的电线分别提供给所述物联网设备2、所述传感器模块3、所述轮速传感模块4和所述仪表装置5。
优选的，所述驱动装置7为电机，所述蓄电装置6为蓄电池；所述蓄电装置6通过电线与所述控制单元101通信连接。
在本说明书实施例中，所述物联网设备2与移动设备或物联网平台通信连接；
所述物联网设备2用于接收或向所述移动设备或所述载波模块102发送自行车的实时运行数据。
具体的，物联网设备2通过所述载波模块102接收自行车的实时运行数据；物联网设备2可以通过移动通信与物联网平台通信，即通过移动通信向物联网平台发送自行车的实时运行数据；物联网设备2还可以通过蓝牙向手机、平板电脑等移动设备发送自行车的实时运行数据；可以使得用户远程并实时了解自行车的运行状态。
在本说明书实施例中，所述传感器模块3，用于获取自行车踏板的受力数据；
所述传感器模块3，还用于将所述自行车踏板的受力数据发送至所述载波模块102；
所述载波模块102，用于根据接收的所述自行车踏板的受力数据，获取自行车踏板所在的轴上的作用力矩或作用频率；
所述控制单元101，用于根据所述作用力矩或作用频率向所述驱动装置7发送控制指令。
具体的，所述传感器模块3可以灵敏、实时的感应骑行者踩在踏板上的踩踏力量或频率，并相应的将踏板的受力数据转换成电信号通过发送至载波模块102；控制单元101根据载波模块102接收的电信号，计算得到自行车踏板所在的轴上的作用力矩或作用频率；控制单元101根据作用力矩或作用频率驱动电路，进而控制驱动装置7产生助力。
具体的，所述蓄电装置6用于存储电能；主要用于为整个系统提供动力源；
所述蓄电装置6还用于通过所述载波模块102向所述控制单元101提供电能；
所述驱动装置7用于接收所述控制单元101的控制指令，并根据所述控制指令调节扭矩的输出；以根据需求产生不同的助力为该助力自行车动力系统提供助力。
在本说明书实施例中，所述轮速传感模块4用于获取自行车的实时轮速；
所述轮速传感模块4还用于将所述自行车的实时轮速发送至所述载波模块102。
在本说明书实施例中，所述仪表装置5用于根据用户发送的指令作出响应动作；所述仪表装置5还用于显示蓄电装置6的电量、续航能力以及自行车的实时车速。
具体的，仪表装置5可以用于启动系统、发送加档或减档指令、显示电池电量及续航能力、自行车的实时车速等信息。
在本说明书实施例中，还包括电池管理系统8，所述蓄电装置6通过所述电池管理系统8与所述载波模块102通信连接，以实现电能的传递
具体的，电池管理系统8通过电线分别与蓄电装置6以及载波模块102连接。
实施例3：为实施例1的优选实施例
如图2和图3所示：一种助力自行车动力系统，包括控制装置1、传感器模块3、仪表装置5、蓄电装置6以及驱动装置7，所述控制装置1包括控制单元101和载波模块102；
在本说明书实施例中，传感器模块可以是力矩传感器，也可以是速度传感器，也可以是力矩与速度结合的传感器；
所述控制单元101通过所述载波模块102与所述传感器模块3、所述仪表装置5以及所述蓄电装置6通信连接；
所述蓄电装置6可以直接向所述传感器模块3以及所述仪表装置5提供电能；本发明通过集成载波通信控制装置1，通过电源线实现全系统的载波通信，简化了系统的线束，降低了制造成本。
具体的，所述载波模块102与控制单元通信连接；所述载波模块102可以与所述传感器模块3、所述仪表装置5以及所述蓄电装置6通过电线连接，并通过电线实现通信连接；
在本说明书一个优选地实施例中，所述助力自行车动力系统还可以包括物联网设备；所述传感器模块，还用于将所述自行车踏板的受力数据发送至所述载波模块；
所述载波模块，用于根据接收的所述自行车踏板的受力数据，获取自行车踏板所在的轴上的作用力矩或作用频率；
所述控制单元，用于根据所述作用力矩或作用频率向所述驱动装置发送控制指令。
在本说明书一个优选地实施例中，所述助力自行车动力系统还可以包括轮速传感模块，所述轮速传感模块用于获取自行车的实时轮速；
所述轮速传感模块还用于将所述自行车的实时轮速发送至所述载波模块；
所述轮速传感模块通过所述载波模块与所述控制单元通信连接；
所述蓄电装置通过所述载波模块向所述轮速传感模块提供电能。
具体的，所述蓄电装置6存储的电能可以直接通过与所述物联网设备2、所述传感器模块3、所述轮速传感模块4和所述仪表装置5相连接的电线将电能提供给所述物联网设备2、所述传感器模块3、所述轮速传感模块4和所述仪表装置5。
优选的，所述驱动装置7为电机，所述蓄电装置6为蓄电池；所述蓄电装置6通过电线与所述控制单元101通信连接。
优选的，所述控制装置1上设置有传感器模块3端子、电机端子、仪表端子、轮速端子、电池端子；所述传感器模块3通过电线与传感器模块3端子连接，所述轮速传感模块4通过电线与轮速端子连接，所述仪表装置5通过电线与仪表端子连接，所述蓄电装置6通过电线与电池端子连接，所述驱动装置7通过电线与电机端子连接。
在本说明书实施例中，所述物联网设备2与移动设备或物联网平台通信连接；
所述物联网设备2用于接收或向所述移动设备或所述载波模块102发送自行车的实时运行数据。
具体的，物联网设备2通过所述载波模块102接收自行车的实时运行数据；物联网设备2可以通过移动通信与物联网平台通信，即通过移动通信向物联网平台发送自行车的实时运行数据；物联网设备2还可以通过蓝牙向手机、平板电脑等移动设备发送自行车的实时运行数据；可以使得用户远程并实时了解自行车的运行状态。
在本说明书实施例中，所述传感器模块3，用于获取自行车踏板的受力数据；
所述传感器模块3，还用于将所述自行车踏板的受力数据发送至所述载波模块102；
所述载波模块102，用于根据接收的所述自行车踏板的受力数据，获取自行车踏板所在的轴上的作用力矩或作用频率；
所述控制单元101，用于根据所述作用力矩或作用频率向所述驱动装置7发送控制指令。
具体的，所述传感器模块3可以灵敏、实时的感应骑行者踩在踏板上的力，并相应的将踏板的受力数据转换成电信号通过发送至载波模块102；控制单元101根据载波模块102接收的电信号，计算得到自行车踏板所在的轴上的作用力矩或作用频率；控制单元101根据作用力矩或作用频率驱动电路，进而控制驱动装置7产生助力。
具体的，所述蓄电装置6用于存储电能；主要用于为整个系统提供动力源；
所述蓄电装置6还用于通过所述载波模块102向所述控制单元101提供电能；
所述驱动装置7用于接收所述控制单元101的控制指令，并根据所述控制指令调节扭矩的输出；以根据需求产生不同的助力为该助力自行车动力系统提供助力。
在本说明书实施例中，所述轮速传感模块4用于获取自行车的实时轮速；
所述轮速传感模块4还用于将所述自行车的实时轮速发送至所述载波模块102。
在本说明书实施例中，所述仪表装置5用于根据用户发送的指令作出响应动作；所述仪表装置5还用于显示蓄电装置6的电量、续航能力以及自行车的实时车速。
具体的，仪表装置5可以用于启动系统、发送加档或减档指令、显示电池电量及续航能力、自行车的实时车速等信息。
在本说明书实施例中，还包括电池管理系统8，所述蓄电装置6通过所述电池管理系统8与所述载波模块102通信连接，以实现电能的传递
具体的，电池管理系统8通过电线分别与蓄电装置6以及载波模块102连接。
实施例3:
本发明提供了一种助力自行车，包括自行车车身和助力自行车动力系统，所述助力自行车动力系统设置在所述自行车车身上，所述的助力自行车动力系统为上述实施例1或2所述的助力自行车动力系统。
在本说明书实施例中，所述自行车车身包括车架、车轮、传动装置和脚踏，所述助力自行车动力系统中的驱动装置7安装在所述车架上或安装在所述车轮的轮毂中。
优选的，驱动装置7可以安装在车架的中间位置；本发明公开的助力自行车不仅性能优良，而且自行车上的助力系统走线较为简单，使得自行车整体更加美观，生产成本更低。
该助力自行车动力系统的工作原理：本发明通过设置的载波模块102，使得蓄电装置6可以通过载波模块102直接向控制装置1、物联网设备2、传感器模块3、轮速传感模块4以及仪表装置5提供电能，即蓄电装置6无需再设置额外的电源线单独向物联网设备2、传感器模块3、轮速传感模块4以及仪表装置5提供电能；这种设计方式简化了系统的走线，使得系统更加美观、可靠；也降低了线束的制造成本。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种助力自行车动力系统，包括控制装置、传感器模块、仪表装置、蓄电装置以及驱动装置，其特征在于：所述控制装置包括控制单元和载波模块；
所述控制单元通过所述载波模块与所述传感器模块、所述仪表装置以及所述蓄电装置通信连接；
所述蓄电装置向所述传感器模块以及所述仪表装置提供电能。
2.根据权利要求1所述的助力自行车动力系统，其特征在于：还包括物联网设备，所述物联网设备与移动设备或物联网平台通信连接；
所述物联网设备用于接收或向所述移动设备或所述载波模块发送所述自行车的实时运行数据；
所述物联网设备通过所述载波模块与所述控制单元通信连接。
3.根据权利要求1所述的助力自行车动力系统，其特征在于：所述传感器模块，用于获取自行车踏板的受力数据；
所述传感器模块，还用于将所述自行车踏板的受力数据发送至所述载波模块；
所述载波模块，用于根据接收的所述自行车踏板的受力数据，获取自行车踏板所在的轴上的作用力矩或作用频率；
所述控制单元，用于根据所述作用力矩或作用频率向所述驱动装置发送控制指令。
4.根据权利要求1所述的助力自行车动力系统，其特征在于：还包括轮速传感模块，所述轮速传感模块用于获取自行车的实时轮速；
所述轮速传感模块还用于将所述自行车的实时轮速发送至所述载波模块；
所述轮速传感模块通过所述载波模块与所述控制单元通信连接；
所述蓄电装置通过所述载波模块向所述轮速传感模块提供电能。
5.根据权利要求1所述的助力自行车动力系统，其特征在于：所述蓄电装置用于存储电能；
所述蓄电装置还用于通过所述载波模块向所述控制单元提供电能；
所述驱动装置用于接收所述控制单元的控制指令，并根据所述控制指令调节扭矩的输出。
6.根据权利要求1所述的助力自行车动力系统，其特征在于：所述驱动装置为电机，所述蓄电装置为蓄电池。
7.根据权利要求1所述的助力自行车动力系统，其特征在于：所述仪表装置用于根据用户发送的指令做出响应动作；
所述仪表装置还用于显示蓄电装置的电量、续航能力以及自行车的实时车速。
8.根据权利要求1所述的助力自行车动力系统，其特征在于：还包括电池管理系统，所述蓄电装置通过所述电池管理系统与所述载波模块通信连接。
9.一种助力自行车，其特征在于：包括自行车车身和助力自行车动力系统，所述助力自行车动力系统设置在所述自行车车身上，所述的助力自行车动力系统为权利要求1-8任意一项所述的助力自行车动力系统。
10.根据权利要求9所述的助力自行车，其特征在于：所述自行车车身包括车架、车轮、传动装置和脚踏，所述助力自行车动力系统中的驱动装置安装在所述车架上或安装在所述车轮的轮毂中。
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