CN111572695B - 自行车控制系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种自行车控制系统。具有能够独立于曲柄驱动牙盘的电动踏板辅助马达的自行车包括车轮速度传感器和曲柄节奏传感器。车轮速度传感器和曲柄节奏传感器分别测量车轮速度和曲柄节奏，并将所测量的车轮速度和曲柄节奏提供给自行车的控制器。控制器基于所测量的车轮速度和/或所测量的曲柄节奏激活马达超速传动。

Description

自行车控制系统
技术领域
本公开总体上涉及一种电动自行车，并且更具体地涉及对电动自行车的控制。
背景技术
具有踏板辅助电动马达的自行车(例如，电动自行车或电动车)可以包括车轮速度传感器和曲柄速度传感器，这些传感器可以用作自行车的变速器的自动换挡算法的输入。用于自行车的变速器的自动换挡算法的一个限制是，仅可在传动系移动时(例如，当骑手在踩踏时)发生换挡。
踏板辅助马达可独立于自行车的曲柄来转动驱动牙盘。存在这个方面，使得当辅助马达作用时，如果骑手比辅助马达可作出反应更快地减慢踩踏速率，则骑手不会在骑手的腿中感测到马达扭矩。在一些电动自行车系统中，该功能被用作这样的特征，其中骑手可以在电动自行车旁边行走并且可以推动按钮以使马达能够以低速辅助，从而帮助推动电动自行车上陡坡，而曲柄和踏板不会不安全地旋转。
发明内容
在一个实施例中，一种用于控制自行车的一个或多个电动部件的方法包括由与一个或多个电动部件中的电动部件通信的处理器识别传感器数据。该传感器数据识别自行车的状态。该方法还包括由处理器基于所识别的传感器数据确定骑手接合状态，并且由处理器基于所确定的骑手接合状态停止或防止电动部件的移动。
在一个实施例中，识别传感器数据包括由处理器从自行车的一个或多个定向传感器接收定向数据。该方法还包括由处理器基于所接收的定向数据来确定自行车的定向。确定骑手接合状态包括基于所确定的自行车的定向来确定用户是否正在骑自行车。基于骑手接合状态停止或防止电动部件的移动包括当所确定的骑手接合状态指示用户未在骑自行车时停止或防止电动部件的移动。
在一个实施例中，从自行车的一个或多个定向传感器接收定向数据包括以预定间隔从至少一个加速度计接收定向数据。确定自行车的定向包括对所接收的定向数据的一部分求平均并且基于所接收的定向数据的平均部分来确定自行车的定向。
在一个实施例中，基于所识别的传感器数据确定骑手接合状态包括基于所识别的传感器数据确定自行车是否经受预定减速度。
在一个实施例中，电动部件是辅助马达。停止或防止电动部件的移动包括当所确定的骑手接合状态指示用户经受预定减速度时停止或防止辅助马达的移动。
在一个实施例中，电动部件是第一电动部件，并且一个或多个电动部件包括第二电动部件。第一电动部件是辅助马达，并且第二电动部件是拨链器马达。该方法还包括由处理器基于所确定的骑手接合状态停止或防止第二电动部件的移动。
在一个实施例中，识别传感器数据包括从自行车的一个或多个定向传感器接收自行车定向数据、从自行车的一个或多个车轮速度传感器接收车轮速度数据、从一个或多个节奏(cadence)传感器接收曲柄速度数据、从自行车的一个或多个应变计接收应变数据、从一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪或其组合接收加速度数据，或上述情况的任意组合。
在一个实施例中，车轮速度数据包括第一车轮速度数据和第二车轮速度数据。识别传感器数据包括从第一车轮速度传感器接收第一车轮速度数据。所接收的第一车轮速度数据表示第一车轮速度。第一车轮速度是自行车的第一车轮的车轮速度。识别传感器数据还包括从第二车轮速度传感器接收第二车轮速度数据。所接收的第二车轮速度数据表示第二车轮速度。第二车轮速度是自行车的第二车轮的车轮速度。确定骑手接合状态包括将第一车轮速度数据与第二车轮速度数据对比并且基于该对比确定骑手接合状态。
在一个实施例中，将第一车轮速度数据与第二车轮速度数据对比包括计算第一车轮速度与第二车轮速度之间的差。基于对比确定骑手接合状态包括基于所计算的差确定骑手接合状态。
在一个实施例中，基于所计算的差确定骑手接合状态包括将所计算的差与预定的差对比，并且当所计算的差大于预定的差时确定自行车被支撑离开可供支撑自行车的表面。基于所确定的骑手接合状态停止或防止电动部件的移动包括当确定自行车被支撑离开该表面时停止或防止电动部件的移动。
在一个实施例中，一种用于控制电动自行车的方法包括由处理器从电动自行车的第一传感器接收第一传感器数据以及由处理器从电动自行车的第二传感器接收第二传感器数据。该方法还包括由处理器基于第一传感器数据和第二传感器数据来识别电动自行车是否被支撑成使得电动自行车的车轮在电动自行车不平移的情况下可驱动。该方法包括由处理器基于该识别来防止电动自行车的电动部件的移动。
在一个实施例中，从第一传感器接收第一传感器数据包括从第一车轮速度传感器接收第一车轮速度数据。第一车轮速度数据表示电动自行车的第一车轮的车轮速度。从第二传感器接收第二传感器数据包括从第二车轮速度传感器接收第二车轮速度数据。第二车轮速度数据表示电动自行车的第二车轮的车轮速度。该识别包括将第一车轮速度与第二车轮速度对比。防止电动部件的移动包括基于第一车轮速度与第二车轮速度的对比来防止电动部件的移动。
在一个实施例中，将第一车轮速度与第二车轮速度对比包括确定第一车轮速度与第二车轮速度之间的差。该识别还包括将所确定的差与预定的差对比。防止电动部件的移动包括基于所确定的差与预定的差的对比来防止电动部件的移动。
在一个实施例中，该方法还包括在防止电动自行车的电动部件的移动之后，由处理器接收用户输入，并且基于所接收的用户输入允许电动自行车的电动部件的移动。
在一个实施例中，从第一传感器接收第一传感器数据包括从电动自行车的定向传感器接收自行车定向数据、从电动自行车的第一车轮速度传感器接收第一车轮速度数据、从电动自行车的第二车轮速度传感器接收第二车轮速度数据、从电动自行车的节奏传感器接收曲柄速度数据、从电动自行车的应变计接收应变数据以及从加速度计、陀螺仪或其组合接收加速度数据中的一者。从第二传感器接收第二传感器数据包括从电动自行车的定向传感器接收自行车定向数据、从电动自行车的第一车轮速度传感器接收第一车轮速度数据、从电动自行车的第二车轮速度传感器接收第二车轮速度数据、从电动自行车的节奏传感器接收曲柄速度数据、从电动自行车的应变计接收应变数据以及从加速度计、陀螺仪或其组合接收加速度数据中的另一者。
在一个实施例中，从第一传感器接收第一传感器数据包括从电动自行车的曲柄臂、框架、车把或车座的应变计接收应变数据。
在一个实施例中，一种用于控制自行车的电子换挡的方法包括由处理器基于从自行车的第一传感器接收的第一传感器数据来确定自行车是否正在移动。当确定自行车正在移动时，该方法还包括由处理器确定骑手接合状态。骑手接合状态的确定包括：由处理器识别来自自行车的第二传感器数据；由处理器识别来自自行车的第三传感器数据；以及基于第二传感器数据和第三传感器数据确定骑手接合状态。当所确定的骑手接合状态指示正在骑自行车时，该方法包括使辅助马达能够用于自行车的电子换挡。
在一个实施例中，该方法还包括识别第一传感器数据。识别第一传感器数据包括从自行车的车轮速度传感器接收车轮速度数据。识别第二传感器数据包括从自行车的曲柄处的应变计接收曲柄应变数据。识别第三传感器数据包括从自行车的曲柄速度传感器接收曲柄速度数据。确定骑手接合状态包括：由处理器基于所接收的曲柄应变数据和所接收的曲柄速度数据计算输入功率：将所计算的输入功率与预定阈值功率对比；以及基于所计算的输入功率与预定阈值功率的对比确定骑手接合状态。
在一个实施例中，当确定自行车不在移动时，该方法包括禁止使用辅助马达用于自行车的电子换挡。
在一个实施例中，该方法还包括由处理器识别辅助马达的马达电流。该方法还包括由处理器将所识别的辅助马达的马达电流与预定最大马达电流对比，并且基于该对比，当所识别的辅助马达的马达电流大于预定最大马达电流时，禁止使用辅助马达用于自行车的电子换挡。
在一个实施例中，一种用于控制自行车的电子换挡的方法包括由处理器确定自行车是否正在移动。当确定自行车正在移动时，该方法还包括由处理器确定自行车是否正在被踩踏。当确定自行车没有被踩踏时，该方法包括使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力，以便自行车进行电子换挡。
在一个实施例中，确定自行车是否正在移动包括由处理器从自行车的车轮速度传感器接收车轮速度数据，并且基于所接收的车轮速度数据确定自行车是否正在移动。
在一个实施例中，确定自行车是否正在被踩踏包括由处理器从自行车的一个或多个曲柄传感器接收曲柄数据，并且基于所接收的曲柄数据确定自行车是否正在被踩踏。
在一个实施例中，从一个或多个曲柄传感器接收曲柄数据包括从自行车的节奏传感器接收曲柄节奏数据、从自行车的角位置传感器接收曲柄角位置数据、从自行车的角速度传感器接收曲柄角速度数据，或上述情况的任何组合。
在一个实施例中，当确定自行车正在被踩踏时，该方法还包括由处理器基于所接收的曲柄数据连续地或以预定间隔估计曲柄臂的角位置，并且当所估计的曲柄臂的角位置匹配曲柄臂的预定角位置时，使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力以便自行车进行电子换挡。
在一个实施例中，曲柄臂的预定角位置对应于曲柄臂的竖直位置。
在一个实施例中，使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力以便自行车进行电子换挡包括使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力持续一段时间，使得换挡单个挡位。
在一个实施例中，确定自行车是否正在移动、确定自行车是否正在被踩踏、以及使得自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力以便自行车进行电子换挡是自行车的操作模式的一部分。该方法还包括由处理器启动自行车的操作模式。
在一个实施例中，该方法还包括接收用户输入。启动自行车的操作模式包括基于所接收的用户输入启动自行车的操作模式。
在一个实施例中，启动自行车的操作模式包括当确定自行车正在移动并且确定自行车没有踩踏时自动启动自行车的操作模式。
在一个实施例中，该方法还包括由处理器连续地或以预定间隔从自行车的车轮速度传感器接收车轮速度数据。在启动自行车的操作模式之后，该方法包括基于所接收的车轮速度数据控制用于自行车的电子换挡的辅助马达。
在一个实施例中，用于自行车的控制器包括被构造成确定自行车是否正在移动的处理器。该处理器还被构造成当确定自行车正在移动时确定自行车是否正在被踩踏。该处理器被构造成当自行车被确定为没有踩踏时，使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力，以便后拨链器进行电子换挡。
在一个实施例中，确定自行车是否正在移动包括由处理器从自行车的车轮速度传感器接收车轮速度数据以及基于所接收的车轮速度数据确定自行车是否正在移动。
在一个实施例中，确定自行车是否正在被踩踏包括由处理器从自行车的一个或多个曲柄传感器接收曲柄数据以及基于所接收的曲柄数据确定自行车是否正在被踩踏。曲柄数据表示自行车的曲柄臂的曲柄速度、曲柄节奏或曲柄速度和曲柄节奏。
在一个实施例中，处理器还被构造成基于所接收的曲柄数据连续地或以预定间隔估计曲柄臂的角位置。使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力以便后拨链器进行电子换挡包括当所估计的曲柄臂的角位置匹配曲柄臂的预定角位置时使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力以便后拨链器进行电子换挡。
在一个实施例中，曲柄臂的预定角位置对应于曲柄臂的竖直位置。
在一个实施例中，一种用于控制自行车的电子换挡的方法包括由处理器从自行车的车轮速度传感器接收车轮速度数据以及由处理器基于所接收的车轮速度数据来确定自行车是否正在移动。当确定自行车正在移动时，该方法还包括由处理器识别表示自行车的曲柄臂的曲柄速度、曲柄节奏或曲柄速度和曲柄节奏的曲柄数据，并且基于所识别的曲柄数据确定自行车是否正在被踩踏。当确定自行车没有被踩踏时，该方法包括使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力，以便自行车进行电子换挡。
在一个实施例中，识别曲柄数据包括由处理器从自行车的一个或多个曲柄传感器接收曲柄数据。
在一个实施例中，该方法还包括；当自行车被确定为正在被踩踏时，由处理器基于所接收的曲柄数据连续地或以预定间隔估计曲柄臂的角位置；以及当所估计的曲柄臂的角位置匹配曲柄臂的预定角位置时，使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力以便自行车进行电子换挡。
在一个实施例中，从自行车的车轮速度传感器接收车轮速度数据包括连续地或以预定间隔从自行车的车轮速度传感器接收车轮速度数据。该方法还包括：在使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力以便自行车进行电子换挡之后，基于所接收的车轮速度数据控制用于自行车的电子换挡的辅助马达。
在一个实施例中，一种用于控制自行车的电子换挡的方法包括由处理器识别第一传感器数据。第一传感器数据表示自行车的状态或骑自行车时所处的环境。该方法还包括基于所识别的传感器数据或用户输入启动自行车的电子换挡的自动控制。自行车的电子换挡的自动控制包括：由处理器从第二传感器数据识别自行车的曲柄臂的节奏；由处理器将所识别的节奏与预定目标节奏对比；以及由处理器基于该对比启动自行车的电子换挡。启动自行车的电子换挡包括当所识别的节奏小于阈值节奏时致动自行车的马达以便自行车进行电子换挡。
在一个实施例中，识别第一传感器数据包括由处理器从自行车的一个或多个定向传感器接收定向数据。定向数据表示自行车的定向。识别第一传感器数据还包括由处理器从车轮速度传感器接收车轮速度数据。
在一个实施例中，第二传感器数据包括曲柄速度数据。从第二传感器数据识别自行车的曲柄臂的节奏包括由处理器从自行车的一个或多个节奏传感器接收曲柄速度数据。
在一个实施例中，将所识别的节奏与预定目标节奏对比包括确定所识别的节奏与预定目标节奏之间的差。基于对比启动自行车的电子换挡包括当所确定的差大于预定的差时启动自行车的电子换挡。该方法还包括由处理器基于所确定的差和预定的传动比表格来识别目标挡位。启动自行车的电子换挡包括将自行车的拨链器换挡到所识别的目标挡位。
在一个实施例中，该方法还包括：由处理器接收响应于用户输入而产生的信号；以及基于所接收的信号停止自行车的电子换挡的自动控制。
在一个实施例中，该方法还包括由处理器接收响应于用户输入而生成的信号。所接收的信号指示自行车的拨链器将要换挡。该方法还包括基于所接收的信号使拨链器换挡。
在一个实施例中，该方法还包括响应于接收到信号而结束或暂停电子换挡的自动控制。
在一个实施例中，一种用于控制自行车的电子换挡的方法包括由处理器启动自行车的电子换挡的自动控制。该方法还包括：由处理器识别最小挡位，当自行车处于特定状态时，在电子换挡的自动控制期间拨链器不可换挡超过该最小挡位；以及由处理器从自行车的节奏传感器接收节奏数据。在启动电子换挡的自动控制之后，该方法包括由处理器基于所接收的节奏数据识别目标挡位以及由处理器将所识别的目标挡位与所识别的最小挡位对比。该方法还包括由处理器基于该对比防止或允许自行车的拨链器换挡到所识别的目标挡位。
在一个实施例中，该方法还包括由处理器基于所接收的节奏数据确定自行车是否正在被踩踏。基于对自行车是否正在被踩踏的确定，防止或允许自行车的拨链器换挡到所识别的目标挡位。
在一个实施例中，基于对自行车是否正在被踩踏的确定来防止或允许自行车的拨链器换挡到所识别的目标挡位包括当确定自行车被踩踏时允许自行车的拨链器换挡到所识别的目标挡位。
在一个实施例中，当确定自行车被踩踏时允许自行车的拨链器换挡到所识别的目标挡位包括当所识别的节奏小于阈值节奏时致动自行车的马达以便自行车进行电子换挡。
在一个实施例中，该方法还包括由处理器从自行车的应变计接收应变数据以及由处理器基于所接收的应变数据确定自行车上的扭矩。该方法还包括将所确定的扭矩与预定阈值扭矩对比。基于所确定的扭矩与预定阈值扭矩的对比，防止或允许自行车的拨链器换挡至所识别的目标挡位。
在一个实施例中，该方法还包括由处理器接收响应于用户输入而生成的信号。所接收的信号包括换挡指令。该方法还包括响应于所接收的信号停止自行车的电子换挡的自动控制以及基于所接收的换挡指令使自行车的拨链器换挡。
在一个实施例中，该方法还包括由处理器从自行车的定向传感器接收定向数据。定向数据表示自行车的定向。该方法还包括由处理器基于所接收的定向数据来确定自行车是否沿斜坡向上行进。基于对比来防止或允许自行车的拨链器换挡到所识别的目标挡位包括当所识别的目标挡位超过所识别的最小挡位时，允许自行车的拨链器在确定自行车沿斜坡向上行进时换挡到所识别的目标挡位。
在一个实施例中，该方法还包括由处理器调节最小挡位。
在一个实施例中，一种用于控制自行车的电子换挡的方法包括由处理器启动自行车的电子换挡的自动控制。自行车的电子换挡的自动控制包括由处理器从节奏数据识别自行车的曲柄臂的第一节奏以及由处理器将所识别的第一节奏与目标节奏对比。该方法还包括：由处理器基于所识别的第一节奏与目标节奏的对比来启动自行车的电子换挡；由处理器接收响应于用户输入而生成的信号；以及由处理器基于所接收的信号来调节目标节奏。该方法包括：由处理器从节奏数据识别曲柄臂的第二节奏；由处理器将所识别的第二节奏与所调节的目标节奏对比；以及由处理器基于所识别的第二节奏与所调节的目标节奏的对比启动自行车的电子换挡。
在一个实施例中，基于所识别的第一节奏与目标节奏的对比启动自行车的电子换挡包括基于所识别的第一节奏与目标节奏的对比和传动比表格识别目标挡位。
在一个实施例中，目标挡位是第一目标挡位。自行车的电子换挡的自动控制还包括基于所调节的目标节奏调节传动比表格。基于所识别的第二节奏与所调节的目标节奏的对比启动自行车的电子换挡包括基于所识别的第二节奏与所调节的目标节奏的对比以及所调节的传动比表格识别第二目标挡位。
在一个实施例中，所接收的信号是第一接收信号，用户输入是第一用户输入，并且所调节的目标节奏是第一调节目标节奏。该方法还包括由处理器接收响应于第二用户输入而生成的第二信号。第二信号表示将第一调节目标节奏调节到第二调节目标节奏的请求。该方法还包括：由处理器将第二调节目标节奏与预定节奏范围对比；以及基于第二调节目标节奏与预定节奏范围的对比，当第二调节目标节奏超出预定节奏范围时，将第一调节目标节奏维持为目标节奏。
在一个实施例中，该信号是第一信号，并且用户输入是第一用户输入。该方法还包括由处理器接收响应于第二用户输入而生成的第二信号。第二信号识别换挡请求。该方法还包括：基于第二信号的接收而将自行车的电子换挡的自动控制禁止预定时间量；以及基于所接收的第二信号而使拨链器换挡。
附图说明
通过结合附图阅读以下描述，本发明的目的、特征和优点将变得显而易见，其中：
图1示出了具有可根据本公开的教导进行控制的部件运动的自行车的一个实施例的侧视图；
图2是后拨链器的一个实施例的侧视图；
图3是机电控制系统的实施方式的方框图；
图4是操作部件的方框图；
图5是用于自动换挡的方法的实施方式的流程图；
图6是用于控制自行车的一个或多个部件的方法的实施方式的流程图；
图7是用于控制自行车的一个或多个部件的方法的另一实施方式的流程图；
图8是用于控制自行车的一个或多个部件的方法的又一实施方式的流程图；
图9是用于控制自行车的一个或多个部件的方法的另一实施方式的流程图；以及
图10是用于控制自行车的一个或多个部件的方法的实施方式的流程图；
具体实施方式
提供了一种具有电动踏板辅助马达的自行车，该电动踏板辅助马达能够独立于曲柄来驱动牙盘。该自行车包括车轮速度传感器和曲柄节奏传感器。车轮速度传感器和曲柄节奏传感器分别测量车轮速度和曲柄节奏，并将所测量的车轮速度和曲柄节奏提供给自行车的电动后拨链器或控制器。例如，电动后拨链器被构造成基于所测量的车轮速度和/或所测量的曲柄节奏指示电动自行车控制器激活马达超速传动。
例如，后拨链器，并且更具体地说，由后拨链器进行的换挡可以基于选定的骑行模式来构造。该骑行模式可从多个不同的骑行模式中选择，并且自行车的控制器或另一控制器可在不同的骑行模式中的两个或多个之间切换。在每个不同的骑行模式中，可以调节换挡的特性，例如挡位滞后、在不踩踏的情况下换挡到的最小挡位和/或其它特性。
现在转到附图，图1示出了示例自行车100(例如，电动自行车)，该自行车100可用来使用中间电力连接器104来实现到挡位变换器102的连接。在所示的实施方式中，自行车100包括框架106、车把108和车座110。自行车100还包括第一车轮或前车轮112和第二车轮或后车轮114。包括前制动器116和/或后制动器118以分别制动前车轮112和后车轮114。前制动器116和/或后制动器118由至少一个制动器致动器120控制。自行车100包括传动系122。图1的传动系122包括经由链条128操作地连接到后飞轮126的曲柄组件124。该曲柄组件包括曲柄臂130和踏板132以及至少一个牙盘134，该至少一个牙盘134被构造成与链条128操作地联接以将施加到曲柄组件124上的力和/或动力传递到链条128。该力和/或动力通过链条128传递到后飞轮126，由此将激发力136和/或动力从后飞轮126传递到后车轮114。虽然传动系122包括挡位变换器(例如，所示实施方式中的后拨链器102)，但是诸如内部齿轮毂、齿轮箱和/或无级变速器之类的其它变速器也可应用于自行车100。
传动系122还可包括动力辅助装置140。骑手使用踏板132和曲柄臂130向曲柄组件124施加踩踏扭矩。动力辅助装置140被构造成辅助后车轮114的旋转。在所示的实施方式中，动力辅助装置140被构造成经由与曲柄组件124的耦合连接来辅助后车轮114的旋转。动力辅助装置140包括由远程电源142供电的动力辅助马达141。
链条128可使用挡位变换器(例如图1所示的后拨链器102)在后飞轮126的各个链轮之间移动。后拨链器102例如是由指示换挡命令已由自行车操作者或骑手致动的信号控制的电动挡位变换器。电动后拨链器102可以替代地由集成电源供电或远程电源142使用电力传导连接器或缆线144供电。电力从远程电源142通过缆线144提供到联接到后拨链器102的中间电力连接器104。使用可由骑手手动操作的电致动器148来实现换挡命令。指示换挡命令的信号可以使用有线和/或无线通信技术传送到电动后拨链器102。
参照图2，后拨链器102附接到自行车框架106，并定位成靠近后飞轮126。链条128仅以虚线示意性地示出。电动或机电后拨链器102包括基部构件150(例如，“b转向节”)、外连杆152和内连杆154。基部构件150可以常规方式附接到自行车框架106。内连杆154例如通过连杆销枢转地附接到基部构件150。可移动构件或组件156(例如“p转向节”)在与基部构件150相对的端部处枢转地连接到外连杆152和内连杆154，以允许可移动组件156相对于基部构件150移位。
后拨链器102还可构造成与诸如可移除电池之类的集成电源158一起工作。在图1和图2所示的实施例中，集成电源或电池158附接到后拨链器102。集成电源158可以为例如用于使后拨链器102换挡的后拨链器102的马达供电。中间电力连接器104可以包括与后拨链器102接口的接口，该接口包括与可移除电池158类似的接口特征，以便电连接到拨链器102。该接口可以具有可移除地连接或联接到后拨链器102的部分。中间电力连接器104或至少其连接部分也可小于可移除电池158。当中间电力连接器104从远程电池或电源142传输电力时，中间电力连接器104可以包括用于将远程电池142提供的电能转换成拨链器102可使用的形式的电路系统。例如，中间电力连接器104可以包括用于降压、电压整流的电路系统以及其它电力转换电路系统和/或装置或其组合。在一个实施方式中，中间电力连接器104还可以包括通信电路系统和/或其它装置。例如，中间电力连接器104可以包括无线发送器和/或接收器、无线译码器的CAN总线、有线数据连接器、拨链器协议译码器的CAN总线、和/或其它装置或电路系统及其组合。
如图所示，自行车100还具有车把安装的用户接口，例如当作换挡致动器或电致动器148。所有这些部件都可以连接到远程电源或远程电池142。另外，在电动自行车中央控制系统或控制器与每个部件之间的所有通信通过有线或无线通信来实现。可以利用从中央控制器到每个部件的单独的导线进行离散控制，或者系统可以使用控制器局域网(“CAN”)总线，该总线被设计成允许微控制器和装置在应用中彼此通信。
虽然所示自行车100是山地自行车并且可以包括诸如减震前叉之类的悬架部件，但是本文公开的实施方式可以用诸如公路自行车之类的其它类型的自行车来实现。自行车100的前和/或向前定向由图1中的箭头“A”的方向表示。这样，自行车的向前移动方向由箭头A的方向表示。
电动自行车中央控制系统或控制器可以由与远程电源142相同的壳体支撑。电动自行车控制器可以控制从远程电源142到自行车100上的部件(例如动力辅助装置140)的电力。电动自行车控制器可以控制到自行车100上的其它和/或不同部件的电力。电动自行车控制器可以将信号(例如，指令)发送到自行车100上的部件和/或从自行车100上的部件接收数据(例如，指令和/或传感器数据)，以致动和/或控制自行车100的部件，所述部件诸如为例如拨链器102、悬架系统和/或车座杆组件。
在其它实施方式中，电动自行车控制器可以位于自行车100上的其它位置(例如，安装在车把上)，或者替代地，可以分布在自行车100的各种部件之间，其中通信链路的路线适应必要的信号和电力路径。电动自行车控制器还可以位于除了自行车100上之外的位置，例如，位于骑手的手腕上或在运动衫口袋中。通信链路可以包括导线、可以是无线的、或者可以是其组合。在一个实施例中，电动自行车控制器可以与后拨链器102集成以在部件之间传送控制命令。电动自行车控制器可以包括处理器、通信装置(例如，无线通信装置)、存储器和一个或多个通信接口。
在一个实施例中，拨链器的控制器和/或电动自行车控制器无线地致动拨链器102的马达模块和/或辅助马达并且操作拨链器102以执行挡位变换和挡位选择。附加地或替代地，拨链器的控制器和/或电动自行车控制器可以被构造成控制前挡位变换器的挡位换挡。
图3示出了例如用于自行车100的控制系统300(例如，机电控制系统)的实施例。控制系统300包括电动自行车控制器302、动力辅助装置140、后拨链器102和一个或多个传感器。动力辅助装置140例如是辅助马达。
一个或多个传感器包括例如踏板速度传感器304、车轮速度传感器306和扭矩传感器308。例如，踏板速度传感器304测量曲柄臂130中的至少一个的旋转速度，车轮速度传感器306测量车轮114、112中的至少一个的旋转速度，并且扭矩传感器308测量曲柄组件124上的扭矩和/或辅助马达140的输出轴上的扭矩。控制系统300可包括更多、更少和/或不同的传感器。例如，一个或多个传感器可以包括多于一个车轮速度传感器306，一个用于前车轮112，一个用于后车轮114。
踏板速度传感器304、车轮速度传感器306和扭矩传感器308可以是任何数量的不同类型的传感器。例如，踏板速度传感器304和车轮速度传感器306可以是组合式速度节奏传感器。该速度节奏传感器可以包括附接到前车轮112或后车轮114的辐条的辐条磁体和/或附接到曲柄臂130中的一个的节奏磁体以及附接到自行车100的框架106的传感器(例如，霍尔效应传感器)。附接到自行车的框架106的传感器被构造成分别基于经过附接到框架106的传感器的节奏磁体和/或辐条磁体来识别和计数一个曲柄臂130和/或前车轮112或后车轮114的旋转。可以提供其它类型的传感器(例如，用于车轮速度传感器306的陀螺仪和加速度计的组合)。扭矩传感器308可包括例如磁致弹性扭矩传感器、应变计、SAW装置和/或其它类型的扭矩传感器。在一个实施方式中，扭矩传感器308是测量流过辅助马达140的电流的电流传感器。辅助马达140消耗的电流量与辅助马达140施加到自行车100的传动系统的扭矩成比例。
如图3的实施方式中所示，动力辅助装置140、后拨链器102和一个或多个传感器(例如，踏板速度传感器304、车轮速度传感器306和扭矩传感器308)可以与电动自行车控制器302直接通信。替代地或附加地，控制系统300的至少一些部件可以与电动自行车控制器302间接通信。例如，车轮速度传感器306和/或踏板速度传感器304可以与后拨链器102直接通信，并且经由后拨链器102与电动自行车控制器302间接通信。在一个实施方式中，至少后拨链器102和电动自行车控制器302中的每一者与例如踏板速度传感器304、车轮速度传感器306和扭矩传感器308的所有传感器直接通信。控制系统300的其它和/或不同部件可以与一个或多个传感器(例如，动力辅助装置140)的所有传感器直接通信。控制系统300的部件之间的通信可以是有线通信和/或无线通信。
控制系统300的部件之间的每个通信链路310可以在两个方向上。换句话说，直接通信的控制系统300的部件之间的数据流可以在两个方向上。例如，车轮速度传感器306可以从电动自行车控制器302或后拨链器102接收信号(例如，关于何时测量旋转速度)，并且将所测量的旋转速度返回到电动自行车控制器302或后拨链器102。
图4是操作部件400的方框图。操作部件400可以是一个或多个前述部件(例如后拨链器102、电动自行车控制器302和前挡位变换器)或者可以是一个或多个前述部件的一部分。操作部件400还可以是另一部件，例如动力辅助装置140、内部齿轮箱部件、悬架或可调节的悬架部件、或者可调节的车座部件。可以设置多个操作部件400。
操作部件400设置有操作单元402，操作单元402可以是电路板或替代构造。操作单元402包括操作处理器404、操作存储器406、操作用户接口408、操作电源410、操作通信接口412和操作装置接口414。在一个实施方式中，操作通信接口412与操作通信装置416通信，并且操作装置接口414与操作装置418通信。可以设置附加的、不同的或更少的部件。例如，可以省略操作用户接口408。
操作处理器404的结构、连接和功能可以代表后拨链器102、前拨链器、电动自行车控制器302或其它部件的结构、连接和功能。操作处理器404可包括通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、模拟电路、数字电路、其组合或其它现在已知或以后开发的处理器。操作处理器404可以是单个装置或多个装置的组合，诸如通过共享或并行处理实现的组合。
操作存储器406可以是易失性存储器或非易失性存储器。操作存储器406可以包括ROM、RAM、闪存、EEPROM或其它类型的存储器中的一种或多种。操作存储器406可以是可从操作部件400移除的，诸如SD存储卡。在特定非限制性示例性实施方式中，计算机可读介质可包含固态存储器，例如存储卡或容纳一个或多个非易失性只读存储器的其它封装。此外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其它易失性可重写存储器。另外，计算机可读介质可以包括磁光或光学介质，例如光盘或磁带或其它存储装置。因此，本公开被认为包括可以在其中存储数据或指令的计算机可读介质和其它等同物和后继介质中的任何一种或多种。
操作存储器406是非暂时性计算机可读介质，并且被描述为单个介质。然而，术语“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质(诸如集中式或分布式存储器结构)和/或可操作成存储一组或多组指令和其它数据的相关高速缓存。术语“计算机可读介质”还将包括能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令组或者使得计算机系统执行这里公开的方法或操作中的任何一种或多种的任何介质。
操作电源410是便携式电源，该便携式电源可以存储在操作部件400的内部或存储在操作部件400的外部，并且通过电力传导缆线与操作部件连通。操作电源410可以涉及例如使用机械发电机、燃料电池装置、光伏电池、压电或其它发电装置生成电力。操作电源410可以包括电池，例如由两个或多个电化学电池组成的装置，所述电化学电池将存储的化学能转换成电能。操作电源410可以包括多个电池或其它供电装置的组合。可以使用特别装配或构造的电池类型或标准电池类型。
在操作部件400是后拨链器102的实施例中，操作电源410可以存储在操作部件400的内部。在操作部件400是电动自行车控制器302的实施例中，操作电源410可以存储在操作部件400的内部或外部。例如，电动自行车控制器302可以支撑在图1的远程电源142的壳体内。
操作装置接口414提供自行车100的部件的操作。例如，操作装置接口414可以从操作电源410传输电力以在操作装置418中产生移动。在各种实施方式中，操作装置接口414发送电力以控制辅助马达140、后拨链器102的马达、前拨链器的马达或其任何组合的移动。在一个实施方式中，操作部件400是电动自行车控制器302，并且操作装置接口414发送电力以控制动力辅助装置140的移动。操作装置接口414包括可操作以控制操作装置418的有线传导信号和/或数据通信电路系统。
操作用户接口408可以是一个或多个按钮、按键、键盘、鼠标、指示笔、跟踪球、摇臂开关、触摸板、语音识别电路、或用于在用户和操作部件400之间传送数据的其它装置或部件。操作用户接口408可以是触摸屏，该触摸屏可以是电容式触摸屏或电阻式触摸屏。操作用户接口408可以包括LCD面板、LED屏幕、TFT屏幕或另一类型的显示器。操作用户接口408还可以包括音频能力或扬声器。
操作通信接口412被构造成利用操作通信装置416接收数据，诸如来自自行车部件(例如，踏板速度传感器304、车轮速度传感器306和/或扭矩传感器308；电动自行车控制器302)的测量数据(例如，曲柄旋转速度、车轮旋转速度和/或扭矩)、预期信号、操作信号和/或其它信号。在一个实施方式中，操作部件400包括分别与多于一个操作通信装置416通信的多于一个操作通信接口412。操作通信接口412还可以被构造成发送诸如状态信号(例如，温度传感器信号)之类的数据，以便由例如电动自行车控制器302接收。操作通信接口412使用任何可操作连接来传送数据。可操作连接可以是其中可以发送和/或接收信号、物理通信和/或逻辑通信的连接。可操作连接可以包括物理接口、电气接口和/或数据接口。一个或多个操作通信接口可以以任何现在已知或以后开发的格式通过操作通信装置416提供无线通信。尽管本说明书描述了可以在特定实施方式中参考特定标准和协议实现的部件和功能，但是本发明不限于这些标准和协议。例如，用于因特网和其它分组交换网络传输的标准(例如，TCP/IP、UDP/IP、HTML、HTTP、HTTPS)代表了现有技术的实施例。这些标准周期性地被具有基本上相同功能的更快或更有效的等同物所取代。因此，具有与本文所公开的那些相同或类似功能的替代标准和协议被认为是其等同物。
根据本公开的各种实施方式，本文描述的方法可以利用可由计算机系统(诸如控制系统300的部件(例如，电动自行车控制器302和后拨链器102)和/或自行车100上和/或由用户穿戴的其它部件)执行的软件程序来实现。此外，在示例性、非限制性实施方式中，实现可以包括分布式处理、部件/对象分布式处理和并行处理。或者，虚拟计算机系统处理可被构造为实现如本文所述的方法或功能中的一种或多种。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言(包括编译语言或解释语言)编写，并且计算机程序可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子程序或适于在计算环境中使用的其它单元来部署。计算机程序不必对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其它程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中、专用于所讨论的程序的单个文件中、或多个协同文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的多个部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上执行，或者在位于一个地点或横跨多个地点分布并通过通信网络互连的多个计算机上执行。
本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由一个或多个可编程处理器执行，所述可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。处理和逻辑流程也可以由专用逻辑电路系统(例如，FPGA或ASIC)执行，并且设备也可以实施为专用逻辑电路系统。
如在本申请中所使用的，术语“电路系统”或“电路”指的是所有以下各项：(a)仅硬件的电路实现(例如仅在模拟和/或数字电路系统中的实现)以及(b)电路和软件(和/或固件)的组合，例如(如可适用的)：(i)处理器的组合；或(ii)处理器/软件(包括数字信号处理器)、软件和存储器的部分，它们一起工作以使诸如移动电话或服务器之类的设备执行各种功能；以及(c)电路，诸如微处理器或微处理器的一部分，它们需要软件或固件来操作，即使该软件或固件在物理上不存在。
“电路系统”的这个定义适用于本申请中(包括在任何权利要求中)该术语的所有使用。作为进一步的实施例，如在本申请中所使用的，术语“电路系统”还将覆盖仅一个处理器(或多个处理器)或处理器的一部分及其(或它们的)伴随软件和/或固件以及其它电子部件的实现。例如并且如果可应用于特定权利要求要素，则术语“电路系统”还将覆盖用于移动计算装置的基带集成电路或应用处理器集成电路或服务器、蜂窝网络装置或其它网络装置中的类似集成电路。
适于执行计算机程序的处理器包括例如通用和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。通常，计算机还包括用于存储数据的一个或多个大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，或者计算机可操作地联接以从一个或多个大容量存储装置接收数据或向其传送数据，或者两者。然而，计算机不需要具有这样的装置。此外，计算机可以嵌入在另一装置中，例如嵌入在移动电话、个人数字助理(“PDA”)、移动音频播放器、全球定位系统(“GPS”)接收器、控制单元、后拨链器或前挡位变换器中，这里仅仅举几个例子。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置，包括例如半导体存储器装置(例如EPROM、EEPROM和闪存装置)；磁盘(例如，内部硬盘或可移除盘)；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路系统补充或并入专用逻辑电路系统中。
操作通信装置416提供从操作部件400到自行车100的另一部件或外部装置例如移动电话或其它计算装置的数据和/或信号通信。操作通信装置使用任何可操作连接来传送数据。可操作连接可以是可以在其中发送和/或接收信号、物理通信和/或逻辑通信的连接。可操作连接可以包括物理接口、电气接口和/或数据接口。控制通信装置可以被构造成无线地通信，并且因此包括一个或多个天线。控制通信装置以任何现在已知或以后开发的格式提供无线通信。
还可以提供控制天线。控制天线可以是多个控制天线。操作部件400可以包括具有操作部件400的PCB的电路系统的天线；然而，在电路系统中也可以包括附加的天线。控制天线可以与自行车100的另一部件集成，或者可以是独立的部件。例如，控制天线可以集成为电动自行车控制器300的一部分和/或后拨链器102的一部分。
拨链器102可允许构造多个骑行模式，这些骑行模式可由控制单元(例如，电动自行车控制器302或自行车100上或外部的另一控制器)在其间切换。控制单元可基于用户输入(例如，经由电致动器148或另一接口)或基于感测到的状况自动地切换骑行模式。在每种模式中，可以调节骑行模式的各种特征。例如，可以调节挡位滞后、在不踩踏的情况下换挡到的最小挡位和/或其它特征。
图5是例如用于自行车100的部件的机电控制的方法的实施方式的流程图。该流程图还示出了用于在自行车100上传送和接收无线信号的方法。如在以下部分中所呈现的，可以使用先前附图中所指示的部件的任何组合来执行动作。例如，以下动作可以由控制系统300的至少一些部件以及附加的或其它部件来执行。在一个实施方式中，这些动作可以由例如后拨链器102、电动自行车控制器302、动力辅助装置140、一个或多个传感器或其任何组合来执行。可以提供附加的、不同的或更少的动作。这些动作以所示的顺序或其它顺序执行。可以重复这些动作。
在动作500中，处理器启动自行车的模式(例如，全自动模式)。在全自动模式中，拨链器(例如拨链器102)在没有用户输入的情况下换挡以维持挡位，该挡位导致骑手节奏接近基于当前车轮速度的限定目标。处理器可以基于用户输入或基于感测的骑行条件自动地启动全自动模式。在一个实施方式中，处理器是拨链器的处理器，并且基于来自接收用户输入或识别所感测的骑行条件的另一处理器(例如，电动自行车控制器302)的指令来启动全自动模式。
在动作502中，处理器从传感器(例如，车轮速度传感器；车轮速度传感器306)接收表示车轮速度的数据。车轮速度传感器连续地或以预定间隔测量车轮的旋转速度。所接收的表示车轮速度的数据可以用于自行车的前车轮和/或自行车的后车轮。表示车轮速度的数据可以是旋转速度值(例如，以每分钟转数为单位)。
在动作504中，处理器从传感器(例如，踏板速度传感器或曲柄节奏传感器；踏板速度传感器304)接收表示节奏速度的数据。踏板速度传感器连续地或以预定间隔测量曲柄臂的旋转速度，自行车的踏板附接到该曲柄臂。表示节奏速度的数据可以是旋转速度值(例如，以每分钟转数为单位)。
可以用于输入到该方法的一些车轮速度和曲柄节奏传感器使用分别安装在车轮或曲柄上的单个磁体，以及安装到框架的单个簧片开关或霍尔效应传感器。当车轮或曲柄旋转时，磁体每转一圈经过霍尔效应传感器或簧片开关一次，从而产生由处理器读取的信号。这些传感器系统使用簧片开关或霍尔效应传感器的激活之间的时间来测量曲柄或车轮角速度。当车轮或曲柄减速时，霍尔效应传感器或簧片开关发生事件之间的时间段增加。由微处理器计算的旋转速度仅在传感器事件发生时更新。上述方法的自动换挡性能增加得越快，当前车轮或当前曲柄速度可以被精确地更新。当车轮或曲柄完全停止时，磁体不再经过霍尔效应传感器或簧片开关，因此更新速度的时间变得无穷。为了防止这种情况，处理器具有激活之间的最大时间，超过该最大时间，曲柄速度或车轮速度被假定为0(例如，大于2秒，有效地停止)。如果骑手在车轮1转内从60RPM减速到0RPM，则处理器将必须等待两秒钟来做出该确定
如果该方法在车轮速度已经下降到50RPM以下之后做出关键决定，则处理器可以通过追踪自上次传感器事件以来已经流逝了多少时间来估计这何时已经发生。可以假定自行车行进不快于
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使用这种计算允许自行车(例如处理器)比等待下一个信号发生更快地作用于曲柄速度和/或车轮速度信息。
在动作506中，处理器将在动作504中接收的表示节奏速度(例如，当前节奏速度)的数据与目标节奏速度对比。目标节奏速度可以是用户定义的。例如，自行车可以包括安装在自行车的车把上的一个或多个控制装置(例如，两个控制按钮)。这两个控制按钮可以与例如电动自行车控制器302和/或自行车上的其它部件通信(例如，无线通信和/或有线通信)。这两个控制按钮中的一个可以在被按压时产生指示目标节奏速度增加的信号，这两个控制按钮中的另一个可以在被按压时产生指示目标节奏速度减小的信号。例如，单次按压两个控制按钮中的任一个，使目标节奏速度(例如，设定点)递增或递减可配置数量的RPM。在一个实施方式中，设定点在功能上实际的预定界限(例如，60RPM至120RPM)内是可调节的。骑手试图超出预定界限的极限进行的调节对设定点没有影响。换句话说，设定点将保持在下界限或上界限处。预定界限也可以是可调节的。
在一个实施方式中，控制后拨链器升挡和降挡动作的换挡器按钮可以具有双重功能，以控制自动换挡目标节奏的设定点。如果换挡器按钮被按压小于预定量的时间(例如，小于300毫秒)，则升挡和降挡按钮可分别触发后拨链器的升挡和降挡动作。如果换挡器按钮被按下并保持长于预定量的时间(例如长按)，则该长按可被认为是设定点调节命令，并可递增或递减目标节奏。
每个设定点调节可以仅以小的量(例如，1RPM)修改目标节奏，以实现精确调节。在一个实施方式中，为了快速地对目标节奏进行大的调节，长按之后可以跟随有一个或多个较短按压(例如，小于300毫秒)。只要每次较短按压发生在前一按压之后的某个阈值时间(例如，800毫秒)内，则较短按压可以各自引起对设定点的附加增量或减量。
在一系列按压期间，如果某以按钮按压与前一按钮按压之间的时间超过阈值时间段，则该某一按钮按压和所有后续按压可被解释为拨链器升挡或降挡命令，直到另一长按压发生。如果长按压后在该阈值内跟随被认为是重复命令的一个或多个短按压，但是按钮方向改变(例如，长向上(LONG UP)、短向上(SHORT UP)，短向上(SHORT UP)，短向下(SHORTDOWN))，则可以终止该重复的命令序列，并且可以将替换方向的按钮按压解释为换挡。降挡按钮可共享增加设定点功能，而升挡按钮可共享减小设定点功能。在一个实施方式中，这些功能配对可以被调换。
与处理器通信的存储器(例如，拨链器102的存储器或电动自行车控制器302的存储器)存储传动比表格和升挡/降挡表格。当设定点由骑手调节时，处理器基于调节的设定点重新计算传动比表格以及升挡/降挡表格。如果在设定点调节时最接近的传动比改变，则拨链器立即换挡，忽略建立到升挡/降挡表格中的滞后。
在一个实施方式中，设定点调节通过系统控制接口(例如，电动自行车系统控制接口)来配置。系统控制接口能够显示当前设定点并且直接调节后拨链器上的设定点。在另一实施方式中，设定点调节经由与后拨链器直接通信的移动装置应用来执行。
在动作508中，处理器基于动作506的对比来确定在动作504中接收的当前节奏速度是否在相对于目标节奏速度的范围内(例如，在3RPM内)。如果当前节奏速度在该范围内，则该方法返回到动作502。如果当前节奏速度在该范围之外，则该方法移动到动作510。
在动作510中，处理器将当前车轮速度与预定最小车轮速度对比。例如，处理器计算当前车轮速度和预定最小车轮速度之间的差。预定最小车轮速度例如表示功能最小旋转车轮速度。
在动作512中，处理器基于动作510中的对比来确定当前车轮速度是大于还是小于预定最小车轮速度。如果处理器确定当前车轮速度小于预定最小车轮速度，则不启动换挡，并且方法返回到动作502。如果处理器确定当前车轮速度大于预定最小车轮速度，则该方法移动到动作514。
使牙盘超速传动同时不踩踏的特征受自行车的速度的限制。这使得牙盘不会以一定速度被驱动而向车轮施加扭矩。因此，当自行车非常缓慢地移动或停止时，可能无法应用上述方法。为了克服这个问题，可以使用能够使飞轮分离的轮毂。当自行车停止或以低于可以安全使用超速传动功能的速度移动时，控制系统可使飞轮与后车轮毂分离或脱开，以允许飞轮向前运动而不向车轮施加扭矩。在轮毂分离的情况下，拨链器可以变换挡位，并且辅助马达可以以超速传动方式运行以选择用于缓慢或停止状态的期望挡位。该曲柄速度传感器可以用于检测输入到系统中的重新开始的骑手输入。当骑手踩踏或更快的骑手踩踏被检测到时，控制系统将飞轮重新联接到轮毂。
在动作514中，处理器确定曲柄臂是否旋转。例如，处理器基于在动作504处接收的当前节奏速度确定曲柄臂是否旋转。如果当前节奏速度大于零，则该方法移动至动作516。如果当前节奏速度等于零或近似为零(例如，小于或等于1RPM)，则该方法移动至动作518。
在动作516中，处理器指示马达(例如，拨链器的马达或辅助马达140)致动和换挡以维持挡位，该挡位导致骑手节奏接近(例如，在上述范围内)在动作506中识别的目标节奏速度。在动作516之后，该方法返回到动作502。
当执行自动换挡时，拨链器可基于当前车轮速度、当前齿轮、当前骑手节奏或一些其它参数来调节换挡之间的最小定时，以提供在尝试下一次换挡之前完成每次换挡。该定时被优化以允许尽可能快地换挡而不引起换挡失败。
辅助马达在没有用户踩踏的情况下不运行，使得马达加速或维持自行车速度。如果当前车轮速度是精确的，这就不困难了。然而，车轮速度传感器可以在车轮的每一转中仅更新一次当前车轮速度。在快速减速事件期间，在车轮速度传感器已经报告速度改变之前，自行车可能下降到辅助马达的速度以下。自行车的加速度计或惯性测量单元(IMU)可用于通过在显著减速的情况下禁用辅助马达来补充车轮速度传感器数据。如果发生快速减速事件，则辅助马达可以暂时停止(例如，如果当前正在运行的话)，直到车轮速度数据已经更新。
在动作518中，处理器指示例如辅助马达运行一段时间以允许链条脱轨到目标齿轮(例如，利用拨链器的马达)。在动作516之后，该方法返回到动作502。
当在骑手不踩踏的同时使用辅助马达来促进换挡时，辅助马达应当比自行车移动更慢地运行传动系。可以限定由辅助马达消耗的电流量的阈值(例如，与辅助马达施加到传动系的扭矩成比例)，以防止马达向传动系不期望地输入动力。这是一种用于速度计算的关闭辅助马达的有意冗余方法。重要的是，辅助马达不向传动系施加意外的扭矩而引起自行车的意外加速。
例如，当骑手没有踩踏时，辅助马达驱动链条以便于换挡的速率应足够低，使得对于当前传动比和当前车轮速度，没有扭矩传递到轮毂的驱动元件(例如，牙盘_rpm<当前传动比*当前车轮速度+安全边界)。希望尽可能快地完成换挡。因此，可以尽可能快地驱动牙盘而不向例如后车轮施加扭矩。因此，辅助马达速度可以被设定为当前传动比和当前车轮速度的函数。在一个实施方式中，在马达辅助换挡事件期间，将马达输出扭矩限制在阈值以下。例如，马达输出扭矩可被限制为(“2”)牛顿-米(“N·m”)。
希望辅助马达运行的时间与完成命令换挡所需的时间一样短。在牙盘转动的任何时候，牙盘脱轨的机会都增加(例如，在马达辅助换挡的低踏板负载下)。马达运行的持续时间可以是当前选择的齿轮的函数，因为不同的齿轮具有不同的预期时间来完成换挡。在一个实施方式中，后拨链器(例如，后拨链器的处理器和/或一个或多个传感器)可以确定何时换挡已经完成(例如，链条已经脱轨到目标齿轮)。在这种情况下，马达可以运行直到拨链器已经检测到换挡完成。
在一个实施方式中，即使自行车被构造成用于骑手零辅助，上述自动换挡也可以在不踩踏时利用马达驱动功能操作(例如，在不踩踏时使牙盘超速传动)。在这种构造中，辅助马达可以仅在拨链器换挡并且不踩踏时运行，以便于换挡。当骑手正在踩踏时，则履行电动自行车系统的非辅助模式。
图6是用于自行车(例如自行车100)的部件的机电控制的方法的实施方式的流程图。如在以下部分中所呈现的，可以使用先前附图中所指示的部件的任何组合来执行这些动作。例如，以下动作可以由控制系统300的至少一些部件以及附加的或其它部件执行。在一个实施方式中，这些动作可以由例如后拨链器138、电动自行车控制器302、动力辅助装置140、一个或多个传感器或其任何组合来执行。可以提供附加的、不同的或更少的动作。这些动作以所示的顺序或其它顺序来执行。可以重复这些动作。
在动作600中，处理器确定自行车是否正在移动。在一个实施方式中，处理器通过从自行车的车轮速度传感器接收车轮速度数据并基于所接收的车轮速度数据确定自行车是否正在移动来确定自行车是否正在移动。例如，当所接收的车轮速度数据指示车轮速度大于零时，处理器可以确定自行车正在移动。
在动作602中，当确定自行车正在移动时，处理器确定自行车是否正在被踩踏。在一个实施方式中，处理器通过从自行车的一个或多个曲柄传感器接收曲柄数据并基于所接收的曲柄数据确定自行车是否正在被踩踏，来确定自行车是否正在被踩踏。例如，当接收的曲柄数据指示曲柄速度大于零时，处理器可以确定自行车正在被踩踏。
自行车的一个或多个曲柄传感器可包括任何数量的不同类型的曲柄传感器。例如，处理器可以从自行车的一个或多个节奏传感器接收曲柄节奏数据，从自行车的一个或多个角位置传感器接收曲柄角位置数据，从自行车的一个或多个角速度传感器接收曲柄角速度数据，或上述情况的任何组合。
在一个实施方式中，当自行车被确定为被踩踏时，该方法可以包括附加动作。例如，处理器可以基于所接收的曲柄数据连续地或以预定间隔估计曲柄臂的角位置。
在动作604中，当确定自行车没有踩踏时，处理器使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力，以便自行车进行电子换挡。在一个实施方式中，处理器使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力持续一段时间，从而使得换挡单个挡位。如果要换挡多个挡位，则辅助马达可被激活多个不同时间。
拨链器动作可以是定时的和/或以其它方式与曲柄臂的角位置相关联。换句话说，拨链器换挡操作可以定时成与曲柄臂的特定角位置作用。处理器可以基于曲柄的估计角位置执行换挡。例如，当曲柄臂的估计角位置匹配曲柄臂的预定角位置时，处理器使自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力以便自行车进行电子换挡。在一个实施方式中，曲柄臂的预定角位置对应于曲柄臂的竖直位置。
当后换挡系统执行换挡时，骑手可能在其踩踏行程中经历不连续，例如短而快的曲柄前进，这可能干扰骑手或使骑手感觉不舒服。此外，在一些后换挡系统中，希望链条张力在换挡期间较低以防止对飞轮、链条或齿轮箱造成损坏。因为骑手不能预测自动换挡算法何时将执行换挡并且在换挡期间相应地调节它们的踩踏力，所以当骑手的输入扭矩低时进行换挡对于骑手和换挡机构都是有益的。当骑手踩踏时，通常存在低扭矩输入区域，例如当曲柄处于竖直位置时。曲柄节奏、角位置或角速度传感器可以用于延迟和/或以其它方式定时换挡运动的开始，以便在供骑手适当输入扭矩的期望曲柄臂位置处执行换挡。一些传感器，例如传统的节奏传感器，可以参考自行车框架上的固定位置来定时曲柄旋转速度。当节奏传感器经过框架参考时，可以从节奏传感器发送信号。当后拨链器选择由自动换挡算法执行换挡时，它将等待，直到曲柄处于使得换挡将在骑手的踩踏运动中的期望位置处完成的位置。拨链器使用节奏传感器框架参考信号连同曲柄节奏数据来一直维持曲柄的估计位置。在一个实施方式中，节奏传感器的框架安装部分可以相对于用于曲柄臂位置的适当的换挡区域定位。例如，节奏传感器的框架安装部分可以安装到框架的座撑部分，并且节奏传感器的另一部分可以安装到曲柄臂。这样，换挡区域可以在感测到传感器的曲柄臂部分时启动，因为该定向可以提供曲柄臂在被感测时已经到达最佳换挡位置的指示。
确定自行车是否正在移动、确定自行车是否正在被踩踏、以及使得自行车的辅助马达向自行车的传动系提供动力以便自行车进行电子换挡可以是自行车的操作模式的一部分。处理器可以基于例如传感器数据(例如，当确定自行车正在移动并且没有踩踏时)和/或用户输入(例如，与车把处的一个或多个按钮交互)来启动自行车的操作模式。
在一个实施方式中，当在全自动模式中时，骑手仍可以从控制装置(例如，换挡器)命令换挡。当骑手命令的换挡发生时，上述自动换挡功能在一段可配置的时间段内被禁用，以允许骑手顺利通过需要手动超越控制的一部分骑行。如果骑手在不踩踏的同时命令换挡，则辅助马达(例如，辅助马达140)可以激活以促进换挡的完成。
在全自动模式的一个变型中，可以由处理器自动地或响应于用户输入而启动只有滑行下才自动的模式。在只有滑行下才自动的模式中，上述自动换挡仅在骑手未踩踏时才运行。这对于强烈骑行的骑手来说是期望的，以便骑手不会通过自行车的踏板经历由于高负荷下的换挡而导致的震动。在滑行时，拨链器通过挡位换挡以匹配改变的车轮速度，使得当骑手重新踩踏时，骑手处于期望的挡位。
在另一模式中，即在仅机动换挡模式中，拨链器仅响应于例如在控制装置处进行的用户输入(例如，命令)而换挡。如果骑手在不踩踏的同时命令换挡，则辅助马达可以激活以促进换挡的完成。
全自动模式、只有滑行下才自动的模式和仅机动换挡模式也可以与由机动缆线牵引装置控制的缆线致动拨链器一起工作。在不踩踏时，马达辅助的换挡可以由能够将换挡事件传送到电动自行车系统的非电子致动的换挡系统触发。
自行车存在不希望自行车试图自动换挡的许多操作状态。例如，当自行车在支架中正在被维修时、当自行车侧躺时、当用户在自行车旁边行走时以及当自行车静止时，不希望自行车尝试自动换挡。因此可以提供用于换挡的前提条件。
为了用户的安全，当骑手不踩踏时，只有在自行车正在被骑时才能运行马达(例如，辅助马达)来完成换挡。如果自行车在维护支架中或者用手推动/运输，则不应执行自动换挡功能，从而使得身体部分或衣物不会被捕获在传动系或车轮辐条中。在维护期间，技工可能转动曲柄并使拨链器换挡以进行调节或诊断问题。旋转的车轮和曲柄可能触发自动换挡(例如，利用辅助马达)。
在自行车停止移动的任何时候(例如，车轮速度＜＝0)，也可以禁用利用辅助马达进行自动换挡。在自行车开始移动的任何时候，利用辅助马达进行的自动换挡保持禁用，直到检测到骑手。自动换挡不会对骑手造成危险，并且可以总是能够实现，而不管自行车是被骑行、维护还是运输；然而，自动换挡的具体实现可以禁用自动换挡(例如，利用或不利用辅助马达)，直到满足骑手检测算法。
在自行车开始移动之后，处理器开始记录曲柄速度和在曲柄处的骑手输入扭矩。处理器可以连续地缓冲代表传动系的即时历史的滚动时间段的曲柄扭矩和速度数据，并且确定当前输入到自行车中的平均功率。在一个实施方式中，该缓冲数据所表示的时间段是1至5秒。可以使用其它时间段。
处理器连续地计算在该时间段上平均的骑手输入功率(例如，扭矩乘以速度)。如果自行车处于维护支架中，则自行车的后车轮不能对来自曲柄的任何大扭矩输入作出反应，因此数秒内的最大平均动力非常低，仅来自后车轮的惯性和传动系统中的摩擦。当自行车在被骑行时，当自行车以维护支架中被踩踏时的许多倍的速率被踩踏时，后车轮将对来自曲柄的扭矩作出反应。输入到曲柄的当前平均功率可与阈值功率水平对比，该阈值功率水平仅可通过正常骑行的自行车实现。
一旦平均功率已超过阈值水平，就可以利用辅助马达实现自动换挡。当骑手从自行车下来时，自行车可以停止，因此一旦满足输入功率要求，利用辅助马达的自动换挡可以安全地保持启用，直到自行车车轮速度为零。当骑手停止时，利用辅助马达的自动换挡被禁用；如果骑手从停止重新开始骑行，则再次满足平均输入功率要求。通常，当从停止位置对自行车踩踏时，需要大的功率输入来加速自行车，使得可以快速地满足上述要求。记录曲柄扭矩和曲柄速度的时间段可以足够长以防止错误检测，但是也可以足够短以尽可能快地利用辅助马达实现自动换挡。
如上所述，两个车轮都可以包括车轮速度传感器(例如，车轮速度传感器306)的至少一部分。如果车轮速度传感器没有报告相同或相似的速度(例如，在0.1RPM内)，这是自行车在支架中被踩踏的强烈指示，并且上述方法不应该使拨链器换挡或命令马达超速传动。如果在支架中评估上述方法，则可能存在例外情况。为了适应这种情况，控制系统(例如，控制系统300)可以被置于超越模式以允许巡航控制运行，即使控制系统相信自行车处于工作支架中。该超越模式可以通过电动自行车接口、传动系的模式选择单元、移动装置应用或者与拨链器的按钮交互来启用。
图7是用于自行车(例如自行车100)的部件的机电控制的方法的另一实施方式的流程图。如在以下部分中所呈现的，可以使用先前附图中所指示的部件的任何组合来执行这些动作。例如，以下动作可以由控制系统300的至少一些部件以及附加的或其它部件来执行。在一个实施方式中，这些动作可以由例如后拨链器138、电动自行车控制器302、动力辅助装置140、一个或多个传感器或其任何组合来执行。可以提供附加的、不同的或更少的动作。这些动作以所示的顺序或其它顺序执行。可以重复这些动作。
在动作700中，处理器从自行车的第一传感器接收第一传感器数据。例如，从第一传感器接收第一传感器数据包括从第一车轮速度传感器(例如，前车轮速度传感器)接收第一车轮速度数据。第一车轮速度数据表示自行车的第一车轮(例如，前车轮)的车轮速度。
在一个实施方式中，从第一传感器接收第一传感器数据包括从电动自行车的定向传感器接收自行车定向数据、从电动自行车的第一车轮速度传感器接收第一车轮速度数据、从电动自行车的第二车轮速度传感器接收第二车轮速度数据、从电动自行车的节奏传感器接收曲柄速度数据、从电动自行车的应变计接收应变数据以及从加速度计、陀螺仪或其组合接收加速度数据中的一者。在另一实施例中，从第一传感器接收第一传感器数据包括从电动自行车的曲柄臂、框架、车把或车座的应变计接收应变数据。
在动作702中，处理器从自行车的第二传感器接收第二传感器数据。例如，从第二传感器接收第二传感器数据包括从第二车轮速度传感器(例如，后车轮速度传感器)接收第二车轮速度数据。第二车轮速度数据表示自行车的第二车轮(例如，后车轮)的车轮速度。
在一个实施方式中，从第二传感器接收第二传感器数据包括从电动自行车的定向传感器接收自行车定向数据、从电动自行车的第一车轮速度传感器接收第一车轮速度数据、从电动自行车的第二车轮速度传感器接收第二车轮速度数据、从电动自行车的节奏传感器接收曲柄速度数据、从电动自行车的应变计接收应变数据以及从加速度计、陀螺仪或其组合接收加速度数据中的另一者。例如，从第二传感器接收第二传感器数据包括从电动自行车的第一车轮速度传感器接收第一车轮速度数据或者从电动自行车的第二车轮速度传感器接收第二车轮速度数据。
在动作704中，处理器基于第一传感器数据和第二传感器数据识别自行车是否被支撑而使得自行车的车轮在自行车不平移的情况下是可驱动的(例如，自行车被支撑离开地面，诸如通过支架；骑手接合状态)。在一个实施方式中，识别自行车是否以这种方式被支撑包括由处理器将第一车轮速度与第二车轮速度对比。例如，处理器可以通过计算第一车轮速度和第二车轮速度之间的差来对比第一车轮速度和第二车轮速度。处理器将所计算的差与预定的差(例如，3RPM)对比。
在动作706中，处理器基于该识别来防止自行车的电动部件的移动。例如，可以基于第一车轮速度与第二车轮速度的对比来防止电动部件的移动。换句话说，当所计算的差大于预定的差(例如，大于3RPM)时，处理器防止电动部件的移动。
可以利用用户输入来超越在动作706中由处理器进行的防止。例如，处理器可接收用户输入或由用户输入(例如，与车把处的一个或多个按钮进行的用户交互)生成的信号，并且可基于例如所接收的用户输入来允许电动自行车的电动部件的移动(例如，致动马达)。
在一个实施方式中，多个传感器可用于明确地确定自行车是否被主动地骑行、处于工作支架中或正在行走。传感器可以包括：位于鞍座中的一个或多个压力传感器，这些传感器被构造成检测骑手重量；位于曲柄臂中的一个或下托架中的应变计，以检测来自骑手的腿的扭矩；和/或位置握把或车把中的应变计，应变仪被构造成检测骑手与车把的接合。
如果骑手碰撞或者自行车被一侧放置，并且一个或多个车轮仍然在转动，则上述方法可以将此识别为有效输入，并试图换挡或运行马达超速传动功能。为了防止这种情况，后拨链器中的加速度计可用于确定自行车的定向。当拨链器唤醒时，拨链器可以以一定间隔(例如，诸如每100ms的频繁间隔)获取加速计读数。通过在有限历史上对这些读数求平均(例如，作为低通滤波器)，可以确定自行车的定向。通过还使用陀螺仪来补充加速度计数据，可以增加定向感测功能的精度和响应时间。定向传感器和功能也可以存在于电动自行车系统、换挡器、电子座杆或用于检测定向的独立装置中。
车轮速度、曲柄节奏和骑手扭矩的组合可以结合使用，以确定自行车是在工作支架中被轻轻地踩踏还是被主动地骑行。如果车轮速度从零加速到将触发自动换挡的某一显著值，则骑手输入的用以实现该速度的能量的量可以用于通过积分
Figure BDA0002385430250000281
来确定自行车是否正在被主动地骑行。如果用于使骑手和自行车加速的能量低于预定阈值，则可以推断自行车可能在支架中被推动或踩踏。如果自行车开始沿斜坡向下移动，则该假设可能是无效的。加速度计或其它定向感测装置可用于补充此决定。处理器可以计算能量的量，并将所计算的能量与预定阈值对比。可以基于实验数据来设定预定阈值。
如果自行车在自行车支架中被踩踏，则车轮加速度将不与由惯性测量单元(IMU)或加速度计所观察到的加速度相关。如果不满足足够的车轮速度加速度与IMU加速度的相关性，则处理器可以禁用自动换挡功能。
图8是用于自行车(例如自行车100)的部件的机电控制的方法的另一实施方式的流程图。如在以下部分中所呈现的，可以使用先前附图中所指示的部件的任何组合来执行这些动作。例如，以下动作可以由控制系统300的至少一些部件以及附加的或其它部件来执行。在一个实施方式中，这些动作可以由例如后拨链器138、电动自行车控制器302、动力辅助装置140、一个或多个传感器或其任何组合来执行。可以提供附加的、不同的或更少的动作。这些动作以所示的顺序或其它顺序执行。可以重复这些动作。
在动作800中，与自行车的电动部件通信的处理器识别传感器数据。传感器数据识别自行车的状态。电动部件可以是自行车的任何数量的电动部件，包括例如用于电动自行车的辅助马达或用于自动换挡的拨链器马达。在一个实施方式中，该方法并行地应用于多于一个电动部件。例如，该方法可以停止或防止辅助马达和拨链器的马达两者的移动。
在一个实施方式中，识别传感器数据包括由处理器从自行车的一个或多个定向传感器接收定向数据。例如，处理器可以从至少一个加速度计接收定向数据。处理器可以连续地或以预定间隔从至少一个加速度计接收定向数据。
替代地或附加地，识别传感器数据包括从自行车的一个或多个车轮速度传感器接收车轮速度数据、从一个或多个节奏传感器接收曲柄速度数据、从自行车的一个或多个应变计接收应变数据、从一个或多个加速度计和/或一个或多个陀螺仪接收加速度数据，或上述情况的任何组合。
在动作802中，处理器基于所识别的传感器数据确定骑手接合状态。例如，处理器基于所接收的定向数据确定自行车的定向，并且基于所确定的自行车的定向确定用户是否正在骑自行车。
在一个实施方式中，确定自行车的定向包括处理器对所接收的定向数据的一部分求平均(例如，对于诸如0.5s、1.0s、2.0s之类的预定时间段)并且基于所接收的定向数据的平均部分来确定自行车的定向。
在一个实施方式中，处理器基于所识别的传感器数据确定自行车是否经受作为骑手接合状态的预定减速度。例如，传感器数据可以是来自自行车的一个或多个加速度计和/或陀螺仪的加速度数据，并且处理器可以基于传感器数据计算减速度。处理器可将所计算的减速度与预定减速度对比，并基于对比来识别骑手接合状态。
在动作804中，处理器基于所确定的骑手接合状态停止或防止电动部件的移动。在一个实施方式中，当所确定的骑手接合状态指示用户未在骑自行车时，停止或防止电动部件的移动。在另一实施方式中，当处理器确定自行车经受预定减速度时，停止或防止电动部件的移动。可以确定其它骑手接合状态并且用于动作804。
图9是用于自行车(例如自行车100)的部件的机电控制的方法的又一实施方式的流程图。如在以下部分中所呈现的，可以使用先前附图中所指示的部件的任何组合来执行这些动作。例如，以下动作可以由控制系统300的至少一些部件以及附加的或其它部件执行。在一个实施方式中，这些动作可以由例如后拨链器138、电动自行车控制器302、动力辅助装置140、一个或多个传感器或其任何组合执行。可以提供附加的、不同的或更少的动作。这些动作以所示的顺序或其它顺序执行。可以重复这些动作。
在动作900中，处理器基于从自行车的第一传感器接收的第一传感器数据确定自行车是否正在移动。例如，处理器从自行车的车轮速度传感器接收车轮速度数据作为第一传感器数据。
在动作902中，当确定自行车正在移动时，处理器确定骑手接合状态。骑手接合状态的确定包括由处理器识别来自自行车的第二传感器的第二传感器数据和由处理器识别来自自行车的第三传感器的第三传感器数据。例如，处理器从例如自行车的曲柄处的应变计接收曲柄应变数据作为第二传感器数据，并且从曲柄速度传感器接收曲柄速度数据作为第三传感器数据。
处理器基于第二传感器数据和第三传感器数据确定骑手接合状态。例如，处理器基于所接收的曲柄应变数据和所接收的曲柄速度数据计算输入功率，并且将所计算的输入功率与预定阈值功率(例如，指示自行车正由骑手踩踏，而不是用手进行踩踏)对比。处理器可基于所计算的输入功率与预定阈值功率的对比来确定骑手接合状态。例如，当所计算的输入功率大于预定阈值功率时，处理器可以确定骑手接合状态为用户正在骑自行车。
在动作904中，当所确定的骑手接合状态指示正在骑自行车时，处理器使辅助马达能够用于自行车的电子换挡。在一个实施方式中，当所确定的骑手接合状态是自行车没有移动(例如没有运动)时，处理器禁止使用辅助马达用于自行车的电子换挡。
在一个实施方式中，该方法还包括处理器识别辅助马达的马达电流。例如，处理器可以从辅助马达的一个或多个传感器识别(例如，接收)马达电流数据。处理器将所识别的辅助马达的马达电流与预定最大马达电流对比。基于该对比，当所识别的辅助马达的马达电流大于预定最大马达电流时，处理器禁止使用辅助马达用于自行车的电子换挡。
限制马达电流限制了马达的最大扭矩输出，以防止在外来物体(例如，棍或手指)被捕获在传动系中的情况下造成伤害或损坏。自动换挡(例如，利用或不利用辅助马达)可保持禁用，直到再次检测到骑手。
现代的飞轮提供了极宽的传动比范围，使得骑手可以容易地踩踏上陡坡，以及有效地踩踏下坡或具有强的顺风的情况下踩踏。当骑手从静止开始踩踏时，根据安装在自行车上的挡位，期望的是处于低挡位，但通常不是最低挡位。如果骑手在自行车从平坦地面上的停止进行加速时处于非常大的齿轮中，则骑手将迅速处于不舒适的高踩踏节奏。在一个实施方式中，拨链器具有可构造的最小齿轮，当骑手在没有踩踏的情况下减速(例如滑行)到低速度或停止时，自动换挡方法不可以换挡超过该最小齿轮。
仍然需要骑手在需要时(例如爬陡坡)能够接近最大的齿轮。如果骑手减速而使得自动换挡将选择低于最小构造的齿轮并且用户仍然在踩踏(例如，不滑行)，则可以认为对较低挡位存在功能需求并且拨链器可以换挡。踩踏负载(例如，来自骑手的下托架扭矩)可以提供附加输入以确定自行车是否应当换挡至比构造的最小挡位低的挡位。该方法可能需要骑手踩踏并且施加高于最小阈值的扭矩以换挡至比构造的最小挡位低的挡位。
当骑手从停止(例如，在最大齿轮之上的挡位中)重新踩踏时，自动换挡方法试图降挡以实现目标节奏，从而使最小齿轮的目的失效。为了防止这种情况，处理器可以从速度传感器数据的导数计算自行车的加速度。如果自行车加速到预定阈值以上，并且目标挡位是比当前挡位低的挡位并且在距当前挡位的阈值数量的挡位内，则处理器可忽略降挡。替代地或附加地，在从停止开始运动之后的短时间段(例如，两秒)内，可以不重新启动自动换挡方法。
在一个实施方式中，自动换挡方法不能换挡到最低挡位，除非自行车在沿着上坡骑行(例如，除非处理器确定自行车在沿着上坡骑行)。例如，自行车可以包括IMU或加速度计，IMU或加速度计被构造成识别自行车何时在沿着上坡骑行。自动换挡方法可限制自动换挡方法可以选择的最低挡位，并且当IMU或加速度计识别出坡度时，处理器可暂时移除该限制。利用曲柄位置使后拨链器换挡执行定时。
图10是用于自行车(例如自行车100)的部件的机电控制的方法的实施方式的流程图。如在以下部分中所呈现的，可以使用先前附图中所指示的部件的任何组合来执行这些动作。例如，以下动作可以由控制系统300的至少一些部件以及附加的或其它部件来执行。在一个实施方式中，这些动作可以由例如后拨链器138、电动自行车控制器302、动力辅助装置140、一个或多个传感器或其任何组合来执行。可以提供附加的、不同的或更少的动作。这些动作以所示的顺序或其它顺序执行。可以重复这些动作。
本文描述的实施方式的图示旨在提供对各种实施方式的结构的一般理解。这些图示不旨在用作对利用本文描述的结构或方法的设备和系统的所有元件和特征的完整描述。在审阅本公开之后，许多其它实施方式对于本领域技术人员来说是显而易见的。可以利用其它实施方式，并且可以从本公开中导出其它实施方式，使得可以在不偏离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和变化。另外，这些图示仅仅是代表性的，并且可以不是按比例绘制的。图示中的某些比例可能被夸大，而其它比例可能被最小化。因此，本公开和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
虽然本说明书包含许多细节，但是这些细节不应被解释为对本发明的范围或所要求保护的范围的限制，而应被解释为对本发明的特定实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中在单独的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合地实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以分开地或以任何适当的子组合的方式在多个实施方式中实现。此外，尽管特征可以如上所述地在某些组合中起作用，甚至最初就是这样要求保护的，但是来自要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除，并且要求保护的组合可以针对子组合或者子组合的变型。
类似地，尽管在附图中描绘了操作和/或动作，并且在此以特定顺序描述了操作和/或动作，但是这不应被理解为要求以所示的特定顺序或以相继顺序执行这样的操作，或者要求执行所有所示的操作，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方式中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应当理解，任何所描述的程序部件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或者封装到多个软件产品中。
本公开的一个或多个实施方式在本文中可单独地和/或共同地由术语“发明”来指代，这仅仅是为了方便，而不是旨在自愿地将本申请的范围限制于任何特定发明或发明构思。此外，尽管在此已经示出和描述了特定实施方式，但是应当理解，被设计成实现相同或类似目的任何后续布置可以替代所示的特定实施方式。本公开旨在覆盖各种实施方式的任何和所有后续修改或变型。在审阅本说明书之后，上述实施方式的组合以及本文未具体描述的其它实施方式对于本领域技术人员来说是显而易见的。
提供本公开的摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)，并且提交该摘要，可以理解的是它将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在以上具体实施方式中，为了使本公开流畅，各种特征可以被分组在一起或在单个实施方式中描述。本公开不应被解释为反映了要求保护的实施方式需要比每个权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映的，发明主题可以涉及少于任何所公开的实施方式的所有特征。因此，所附权利要求被合并到具体实施方式中，其中每个权利要求在限定单独要求保护的主题时独立地存在。
前述详细描述旨在被认为是说明性的而非限制性的，并且应当理解，包括所有等同物的所附权利要求旨在限定本发明的范围。除非如此声明，否则权利要求不应被理解为限于所描述的顺序或元件。因此，落入所附权利要求及其等同物的范围和精神内的所有实施方式都被要求作为本发明保护。
优先权
本申请要求2019年2月15日提交的美国临时专利申请No.62/806,308的权益，该申请通过引用整体结合于此。

Claims (20)

1.一种用于控制自行车的电子换挡的方法，所述方法包括：
由处理器识别第一传感器数据，所述第一传感器数据表示所述自行车的状态或所述自行车正在被骑行时所处的环境；
基于所识别的第一传感器数据或用户输入来启动所述自行车的电子换挡的自动控制，所述自行车的电子换挡的自动控制包括：
由所述处理器从第二传感器数据识别所述自行车的曲柄臂的节奏；
由所述处理器将所识别的节奏与预定目标节奏对比；以及
由所述处理器基于所述对比来启动所述自行车的电子换挡，所述自行车的电子换挡的所述启动包括当所识别的节奏小于阈值节奏时致动所述自行车的辅助马达以向所述自行车的传动系提供动力而驱动所述自行车的链条，以便所述自行车进行电子换挡，其中，所述辅助马达被构造成辅助所述自行车的后车轮的旋转。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述第一传感器数据包括：
由所述处理器从所述自行车的一个或多个定向传感器接收定向数据，所述定向数据表示所述自行车的定向；或
由所述处理器从车轮速度传感器接收车轮速度数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二传感器数据包括曲柄速度数据，并且
其中，从所述第二传感器数据识别所述自行车的所述曲柄臂的所述节奏包括由所述处理器从所述自行车的一个或多个节奏传感器接收所述曲柄速度数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所识别的节奏与预定目标节奏对比包括确定所识别的节奏与所述预定目标节奏之间的差；
其中，基于所述对比启动所述自行车的电子换挡包括当所确定的差大于预定的差时启动所述自行车的电子换挡；
其中，所述方法还包括由所述处理器基于所确定的差和预定传动比表格识别目标挡位；并且
其中，启动所述自行车的电子换挡包括将所述自行车的拨链器换挡到所识别的目标挡位。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
由所述处理器接收响应于用户输入而生成的信号；以及
基于所接收的信号停止所述自行车的电子换挡的自动控制。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
由所述处理器接收响应于用户输入而生成的信号，所接收的信号指示所述自行车的拨链器将被换挡；以及
基于所接收的信号来使所述拨链器换挡。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括响应于所述信号的接收而结束或暂停所述电子换挡的自动控制。
8.一种用于控制自行车的电子换挡的方法，所述方法包括：
由处理器启动所述自行车的电子换挡的自动控制；
由所述处理器识别最小挡位，当所述自行车处于特定状态时，在所述电子换挡的自动控制期间，拨链器不能换挡超过所述最小挡位；
由所述处理器从所述自行车的节奏传感器接收节奏数据；
在所述电子换挡的自动控制启动之后，由所述处理器基于所接收的节奏数据识别目标挡位；
由所述处理器将所识别的目标挡位与所识别的最小挡位对比；以及
基于所述对比，由所述处理器防止或允许所述自行车的所述拨链器换挡到所识别的目标挡位，
其中，所述自行车的所述拨链器向所识别的目标挡位的换挡包括由所述处理器使所述自行车的辅助马达向所述自行车的传动系提供动力以驱动所述自行车的链条，以便所述自行车的所述拨链器进行电子换挡，并且
其中，所述辅助马达被构造成辅助所述自行车的后车轮的旋转。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括由处理器基于所接收的节奏数据确定所述自行车是否正在被踩踏，
其中，基于对所述自行车是否正在被踩踏的确定来防止或允许所述自行车的所述拨链器换挡到所识别的目标挡位。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于对所述自行车是否正在被踩踏的确定来防止或允许所述自行车的所述拨链器换挡到所识别的目标挡位包括当确定所述自行车被踩踏时允许所述自行车的所述拨链器换挡到所识别的目标挡位。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，当确定所述自行车被踩踏时允许将所述自行车的所述拨链器换挡到所识别的目标挡位包括当所识别的节奏小于阈值节奏时致动所述自行车的所述辅助马达以便所述自行车的拨链器进行电子换挡。
12.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
由所述处理器从所述自行车的应变计接收应变数据；
由所述处理器基于所接收的应变数据来确定所述自行车上的扭矩；以及
将所确定的扭矩与预定阈值扭矩对比，
其中，基于所确定的扭矩与所述预定阈值扭矩的对比来防止或允许将所述自行车的所述拨链器换挡至所识别的目标挡位。
13.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：
由所述处理器接收响应于用户输入而生成的信号，所接收的信号包括换挡指令；
响应于所接收的信号停止所述自行车的电子换挡的自动控制；以及
基于所接收的换挡指令来使所述自行车的所述拨链器换挡。
14.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：
由所述处理器从所述自行车的定向传感器接收定向数据，所述定向数据表示所述自行车的定向；以及
由所述处理器基于所接收的定向数据来确定所述自行车是否正在沿斜坡向上行进，
其中，基于所述对比来防止或允许所述自行车的所述拨链器换挡到所识别的目标挡位包括：
当所识别的目标挡位超过所识别的最小挡位时，允许在确定所述自行车正在沿斜坡向上行进时将所述自行车的所述拨链器换挡到所识别的目标挡位。
15.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括由所述处理器调节所述最小挡位。
16.一种用于控制自行车的电子换挡的方法，所述方法包括：
由处理器启动所述自行车的电子换挡的自动控制，所述自行车的电子换挡的自动控制包括：
由所述处理器从节奏数据识别所述自行车的曲柄臂的第一节奏；
由所述处理器将所识别的第一节奏与目标节奏对比；
由所述处理器基于所识别的第一节奏与所述目标节奏的对比来启动所述自行车的电子换挡；
由所述处理器接收响应于用户输入而生成的信号；
由所述处理器基于所接收的信号来调节所述目标节奏；
由所述处理器从所述节奏数据识别所述曲柄臂的第二节奏；
由所述处理器将所识别的第二节奏与所调节的目标节奏对比；以及
由所述处理器基于所识别的第二节奏与所调节的目标节奏的对比来启动所述自行车的电子换挡，
其中，所述自行车的电子换挡的启动包括由所述处理器使所述自行车的辅助马达向所述自行车的传动系提供动力以驱动所述自行车的链条，以便所述自行车的拨链器进行电子换挡，其中，所述辅助马达被构造成辅助所述自行车的后车轮的旋转。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，基于所识别的第一节奏与所述目标节奏的对比启动所述自行车的电子换挡包括基于所识别的第一节奏与所述目标节奏的对比和传动比表格来识别目标挡位。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述目标挡位是第一目标挡位；
其中，所述自行车的电子换挡的自动控制还包括基于所调节的目标节奏调节所述传动比表格；并且
其中，基于所识别的第二节奏与所调节的目标节奏的对比启动所述自行车的电子换挡包括基于所识别的第二节奏与所调节的目标节奏的对比和所调节的传动比表格来识别第二目标挡位。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所接收的信号是第一接收信号，所述用户输入是第一用户输入，并且所调节的目标节奏是第一调节目标节奏，并且
其中，所述方法还包括：
由所述处理器接收响应于第二用户输入而生成的第二信号，所述第二信号表示将所述第一调节目标节奏调节为第二调节目标节奏的请求；
由所述处理器将所述第二调节目标节奏与预定节奏范围对比；以及
基于所述第二调节目标节奏与所述预定节奏范围的对比，当所述第二调节目标节奏超出所述预定节奏范围时，将所述第一调节目标节奏维持为目标节奏。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述信号是第一信号，并且所述用户输入是第一用户输入，
其中，所述方法还包括：
由所述处理器接收响应于第二用户输入而生成的第二信号，所述第二信号识别换挡请求；
基于所述第二信号的接收，将所述自行车的电子换挡的自动控制禁止预定时间量；以及
基于所接收的第二信号使所述拨链器换挡。
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