CN112849320B - 用于电动辅助自行车的接口 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电动辅助自行车的接口。电动自行车接口是将无线自行车部件集成到电动自行车的操作中的混合有线/无线电动自行车控制系统。该电动自行车接口提供有线连接到例如辅助马达和电池的车架安装式的控制件和显示器，并且提供无线自行车部件和位于车把上的对应无线控制件之间的无线通信桥。

Description

用于电动辅助自行车的接口
本申请要求2019年11月26日提交的第62/940354号美国临时专利申请的权益，该专利申请通过引用整体结合到本文中。
技术领域
本公开总体上涉及人机接口(HMI)，并且更具体地涉及用于电动自行车的HMI。
背景技术
电驱动系统用于帮助自行车的骑乘者骑得更长和/或更快。辅助马达和电池被添加到自行车以使自行车成为电动自行车(例如，电动自行车)。一种类型的电动自行车需要踩踏板来启动辅助马达。踏板力或踏板旋转被测量，并且电动自行车的控制器基于测量到的踏板力或测量到的踏板旋转来控制辅助马达。例如，辅助马达可以定位在电动自行车的车架上，并且辅助马达可以在电动自行车的曲柄处提供马达辅助。可以基于测量到的踏板力或测量到的踏板旋转来提供马达辅助，使得由辅助马达产生的动力和由骑乘者产生的驱动动力输入的组合动力经过电动自行车的齿轮传动系传送。
发明内容
在一个示例中，接口包括可附接到自行车的第一车架部分的壳体以及由壳体支撑的处理器。该接口还包括与处理器通信的第一通信接口和第二通信接口。第一通信接口是有线通信接口，而第二通信接口是无线通信接口。接口包括与处理器通信并由壳体支撑的输入部。该输入部被配置为基于第一用户输入生成第一控制信号。处理器被配置为经由第二通信接口接收第二控制信号。第二控制信号由附接到自行车的第二车架部分的控制装置基于第二用户输入产生。处理器还被配置为基于第一控制信号和接收到的第二控制信号经由第一通信接口控制自行车的部件。
在一个示例中，第一车架部分是自行车的顶管，而第二车架部分是自行车的车把。
在一个示例中，输入部是物理用户接口。
在一个示例中，处理器还被配置为经由第一通信接口从自行车的部件接收表示与自行车的部件相关的多个特性的数据。
在一个示例中，接口还包括与处理器通信的输出部。输出部被配置为输出与自行车的部件相关的多个特性中的至少一个特性的表示。
在一个示例中，输出部是由壳体支撑的显示器。显示器被配置为显示与自行车的部件相关的至少一个特性的表示。
在一个示例中，接口还包括环境光传感器，该环境光传感器被配置为确定布置有接口的环境中的环境光的量。所述处理器被配置为基于所确定的环境中的环境光的量而改变所述显示器的亮度。
自行车的部件是电动自行车马达系统。电动自行车马达系统包括驱动马达和电池。与电动自行车马达系统相关的多个特性包括电池功率、完成充电的时间、充电速率、充电的百分比状态、功率水平、速度、节奏、系统警告或错误消息或其任何组合。
在一个示例中，自行车的部件是电动自行车马达系统。电动自行车马达系统包括驱动马达和电池。处理器被配置为由电动自行车马达系统的电池经由第一通信接口供电。
在一个示例中，电动自行车马达系统还包括驱动马达。处理器被配置为基于第一控制信号或所接收的第二控制信号经由第一通信接口控制电动自行车马达系统的驱动马达。
在一个示例中，基于第一控制信号或所接收的第二控制信号对电动自行车马达系统的驱动马达进行的控制包括处理器被配置为开启或关闭驱动马达，或改变驱动马达的功率水平。
在一个示例中，附接到自行车的第二车架部分的控制装置是车把安装式无线电动自行车控制接口、车把安装式无线换档器或座杆控制接口、车把安装式无线电动自行车辅助水平控制接口或车把安装式无线自动换档控制接口。
在一个示例中，该部件是第一部件。处理器还被构造成从自行车的第二部件接收数据、将数据传输到自行车的第二部件、或接收数据并将数据传输到自行车的第二部件。
在一个示例中，接口还包括与处理器通信的第三通信接口。第三通信接口是无线通信接口。处理器被配置为使用第一无线通信协议经由第二通信接口接收第二控制信号。处理器被配置为使用第二无线通信协议经由第三通信接口从自行车的第二部件接收数据、将数据传输到自行车的第二部件、或接收数据并将数据传输到自行车的第二部件。第二无线通信协议不同于第一无线通信协议。
在一个示例中，自行车的第二部件是无线控制的拨链器、无线控制的前悬挂叉或后悬挂减震器。
在一个示例中，所述部件是第一部件，并且所述第一部件从速度传感器接收定时数字脉冲，所述速度传感器经由所述第一通信接口与所述处理器通信。
在一个示例中，处理器被配置为经由第二通信接口或第三通信接口与自行车外部的装置通信。第三通信接口不同于第二通信接口并且是无线通信接口。处理器还被配置为确定是否接收到来自自行车外部的装置的信号，并且当接收到来自自行车外部的装置的信号时允许自行车的部件进行操作。
在一个示例中，自行车外部的装置是无源无线电子装置或移动装置。
在一个示例中，用于电动自行车的自行车通信设备包括可附接到自行车车架的顶管的壳体、由壳体支撑的处理器以及与处理器通信的有线通信接口。有线通信接口可有线地连接到电动自行车马达系统。电动自行车马达系统包括驱动马达。自行车通信设备还包括与处理器通信的无线通信接口。无线通信接口可无线地连接到控制装置，该控制装置附接到自行车的车把。自行车通信设备包括由壳体支撑并且与处理器通信的输入部。输入部被配置为基于第一用户输入生成第一控制信号。处理器被配置为经由无线通信接口从附接到自行车的车把的控制装置接收第二控制信号。第二控制信号用于电动自行车马达系统并且由控制设备基于第二用户输入生成。处理器还被配置为基于第一控制信号或所接收的第二控制信号经由有线通信接口控制电动自行车马达系统的驱动马达。
在一个示例中，无线通信接口是第一无线通信接口。自行车通信设备还包括第二无线通信接口。第二无线通信接口与处理器通信并且无线地连接到自行车的可移动部件。自行车的可移动部件可相对于自行车通信设备移动。处理器分别使用不同的无线协议与附接到自行车的车把的控制装置和自行车的可移动部件通信。
在一个示例中，用于自行车的电动自行车系统包括电动自行车马达系统，该电动自行车马达系统包括驱动马达和电池。该电动自行车系统还包括自行车通信设备。该自行车通信设备包括可附接到自行车车架的壳体、由壳体支撑的处理器、以及与处理器通信的有线通信接口。有线通信接口有线地连接到电动自行车马达系统。自行车通信设备还包括与处理器通信的无线通信接口。无线通信接口可无线地连接到控制装置，该控制装置附接到自行车的车把。自行车通信设备包括由壳体支撑并且与处理器通信的输入部。输入部被配置为基于第一用户输入生成第一控制信号。自行车通信设备的处理器被配置为经由无线通信接口从附接到自行车的车把的控制装置接收第二控制信号。第二控制信号由控制装置基于第二用户输入生成。自行车通信设备的处理器还被配置为基于第一控制信号或所接收的第二控制信号经由有线通信接口控制电动自行车马达系统的驱动马达。
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是可以装配有根据本公开的教导的接口的电动自行车的示意性侧视图；
图2是驱动单元的示例的示意性侧视图；
图3是接口的示例性表示；
图4是图1的电动自行车的示意性俯视图；
图5是图4的电动自行车的一部分的特写俯视图；
图6是接口的示例的正视图；
图7是单独的显示装置的示例的正视图；
图8是电动自行车系统的第一示例的表示；
图9是电动自行车系统的第二示例的表示；
图10是电动自行车系统的第三示例的表示；以及
图11是电动自行车系统的第四示例的表示。
具体实施方式
提供了多个外围输入端以用于控制电动自行车的辅助马达。可以提供诸如例如电源开/关、动力辅助水平、电池水平之类的输入端和/或其它输入端。另外，在骑乘者骑电动自行车的同时，显示电动自行车的辅助马达和电池的特性。可以向骑乘者显示诸如电池水平、功率设置、档位指示、速度、步调、功率和/或其它特性之类的特性。
骑乘者能够在骑行电动自行车的同时控制外围输入端并且查看所显示的特性(例如，经由显示器)。对于现有技术的电动自行车，外围输入部和显示器可以位于车把上并且可以有线连接至电动自行车的控制系统。
然而，在车把上的外围输入部和显示器与车架上的电动自行车系统(例如，包括电池和/或辅助马达)之间走线是复杂的，并且由于车把相对于车架的移动以及因此附接至车把的外围输入部和显示器相对于车架的移动而存在发生故障的风险。外围输入部和显示器如果安装在车把上也争夺空间，因为全功能测绘计算机也可以安装在车把上。
其它自行车部件将被集成到电动自行车的操作中(例如，辅助马达)。其它自行车部件包括例如电控拨链器、齿轮轮毂、悬挂装置、高度调节座杆、灯、音响装置、功率计、计算装置、其它传感器(例如步调传感器、轮速传感器、倾斜传感器、风速传感器、方向传感器、高度传感器、座压传感器、杆高度传感器、踏板力传感器)和/或其它部件。这些自行车部件可以无线地控制，因为导线是自行车部件(例如，越野山地自行车)故障的主要来源。无线自行车部件可以由位于车把上的相应无线控制件控制。
本实施方式的电动自行车接口(例如，自行车通信设备(BCA))是将无线自行车部件集成到电动自行车的操作中的混合有线/无线电动自行车控制系统。电动自行车(e-bike)接口提供了车架安装的控制件和显示器，其有线连接到例如辅助马达和电池，并且提供了无线自行车部件和位于车把上的相应无线控制件之间的无线通信桥。
电动自行车接口可以被配置为打开和关闭电动自行车系统的一部分(例如，辅助马达)。电动自行车接口还被配置为显示电动自行车系统的特性，诸如例如电池功率、档位指示、功率水平、速度、步调、系统警告或错误消息和/或其它信息。骑乘者能够经由电动自行车接口改变电动自行车系统的功率水平(例如，辅助马达的功率水平)。电动自行车接口用作有线电动自行车系统的控制器局域网总线(CANBUS)与集成到电动自行车系统的功能中的多个无线组件之间的通信桥。这种无线组件的例子包括车把安装式无线行走助推按钮、无线控制后变速器、车把安装式无线换档器和座杆控制单元、无线控制式前悬挂叉和/或无线控制式后悬挂减震器、车把安装式无线辅助水平按钮和/或车把安装式无线自动换档设置按钮。
现在转到附图，图1总体上示出了可在其上实施所公开的接口的自行车100的一个示例。在该示例中，自行车100可以是山地自行车。在一些情况下，自行车100可以是电动自行车。自行车100具有车架102、位于车架102的前端附近的车把104、以及用于将骑乘者支承在车架102顶部上方的车座或鞍座106。自行车100还具有由车架102的前叉110承载并支撑车架102的前端的第一轮或前轮108。自行车100还具有支撑车架102的后端的第二轮或后轮112。车架102的后端可以连接到后悬挂组件114。自行车100还具有带有曲柄组件118的传动系116，该曲柄组件经由链条120和后拨链器122可操作地联接到后轮112的旋转轴线附近的后飞轮124。曲柄组件118包括两个曲柄123和两个踏板125，这两个踏板125分别在自行车100的车架102的相对侧上连接到这两个曲柄123。
在所示的示例中，后拨链器122包括电源(例如电池)和马达，并且从例如安装到车把104上的控制器126(例如换档器或中央控制器)或本实施方式的接口接收指令(例如无线地)，以便在后飞轮124上的齿轮换档。在一个实施方式中，后拨链器112从电动自行车控制系统128(例如，包括一个或多个处理器、控制电路和/或电源130)接收指令以使后飞轮124上的齿轮换档。后拨链器122基于接收到的指令使用后拨链器122的电源和马达进行换档。
在一个实施方式中，后拨链器122由后拨链器122外部的功率源提供电力。例如，后拨链器122由电动自行车控制系统128的电源130(例如，电池)提供电力。在另一实施方式中，后拨链器122例如经由换档器缆线连接到车把104上的输入部(例如换档器)，并且基于换档器(例如通过骑乘者进行)的移动以及因此基于换档器缆线的移动来使后飞轮122上的齿轮换挡。
接口132(例如，人机接口(HMI))可安装到自行车100的车架102。例如，接口132可以安装到车架102的顶管134。接口132可以经由导线136(例如，总线)与电动自行车控制系统128的电源130(例如，电池)联接。
电动自行车控制系统128的电池130也由自行车100的车架102支撑。例如，电动自行车控制系统128的电池130由自行车100的车架102的底管137支撑。导线136例如延伸穿过车架102的底管137的一部分和车架的顶管134的一部分，以将电动自行车控制系统128(例如电池130)和接口132电连接。其它部件(例如，控制器126)可以分别经由其它导线与电动自行车控制系统128的电源130联接。
在一些情况下，导线136可以在导线136离开自行车100的车架102的位置处被密封。例如，可以在导线136离开车架102的位置处围绕导线136布置环氧树脂或另一种密封材料。该材料可以围绕导线136形成罐封密封。该密封防止水从自行车100的车架102的外部进入车架102中。附加地或替代地，该密封可以减小导线136上的应变。
电源130通过导线136为接口132供电。接口132还可以经由线136从电动自行车控制系统128的其它部件(例如，一个或多个处理器和/或控制电路)接收数据(例如，指令)和/或向其发送数据。
电源130还为可操作地联接到曲柄组件118的驱动单元138(例如，包括电动自行车马达)提供电力。在一个实施方式中，接口132还可以由单独的电池供电，以在电动自行车控制系统128的电池130未附接到自行车100时提供对电动自行车控制件的访问。接口132还可以在附接或不附接电动自行车控制系统128的电池130的情况下与多个外部无线装置通信。
虽然图1中所示的自行车100是山地自行车，但是包括这里公开的具体实施方式和示例以及替代实施方式和示例的接口132可以在其它类型的自行车上实现。例如，所公开的接口132可以用在公路自行车以及具有机械(例如，线缆、液压、气动等)和非机械(例如，有线、无线)驱动系统的自行车上。所公开的接口132也可以在其它类型的两轮、三轮和四轮人力车上实现。
驱动单元138安装到自行车100的车架102。例如，驱动单元138通过一个或多个螺栓和自行车100的车架102内的螺纹开口安装到自行车100的车架102。驱动单元138可以以其它方式附接到车架102。参考图2，曲柄轴穿过驱动单元138的开口140，并连接曲柄组件118的两个曲柄123。在操作期间，骑乘者经由两个踏板125旋转两个曲柄123，从而旋转曲柄轴。曲柄组件118可包括传感器，该传感器构造成测量轴旋转和轴上的力。至少一些传感器可以例如设置在曲柄轴上和/或曲柄轴内。曲柄轴通过使用例如曲柄轴和输出环142之间的单向离合器144在向前驱动方向上而不是在向后蹬踏方向上驱动所述驱动单元138的输出环142。
(例如，通过传感器)测量到的轴旋转和测量到的轴上的力可以用于控制驱动单元138的电驱动马达146(例如，辅助马达)。辅助马达146可以直接或通过使用齿轮也驱动输出环142的旋转。输出环142因此向传动系116提供输出动力，该输出动力是骑乘者输入动力和辅助马达146的输出动力的组合。
驱动单元138可以包括内部电子器件，以控制辅助马达146的操作、测量轴输入、测量自行车100的倾斜度、测量自行车100的加速度、测量自行车100的温度和/或降低电动自行车控制系统128的电池130的电压，以在需要较低电压时适应外部装置并为外部装置供电。另外，更少和/或不同的内部电子器件可设置在驱动单元138内。
驱动单元138的壳体148还用作散热器以去除由辅助马达146产生的热量。驱动单元138的壳体148可由任何数量的不同导热材料制成，包括例如铝。铝是轻的并且是良好的热耗散器。然而，铝不能很好地传递无线信号。驱动单元138的控制器因此可设置在驱动单元138的壳体148上，并且有线连接到驱动单元138的内部电子器件。驱动单元138的控制器可以由无线控制信号可以穿过的材料制成。在其它实施方式中，壳体148由比铝更能传输无线信号的不同导热材料(例如，导热塑料)制成。在一个实施方式中，驱动单元138的控制器有线连接到电动自行车控制系统128。
来自驱动单元138(例如，驱动单元138的传感器)的数据可以被传输到接口132。图3是接口132的一个实施方式的表示。如图1的示例所示，接口132可以有线连接到电动自行车控制系统128(例如，电动自行车控制系统128的电池130)。替代地或附加地，接口132可以有线连接到驱动单元138。接口132可以直接从电动自行车控制系统128的电池130供电。然而，接口132可以以低于电动自行车控制系统128的电池130的电压操作，并且电动自行车控制系统128、接口132或自行车100的另一部件可以包括被配置为降低电池电压和/或维持降低的电压的电压降低器和/或电压调节器。
接口132包括控制器150(例如，电子控制装置)、存储器152、用于与一个或多个有线装置通信的有线接口154、用于与一个或多个无线装置通信的无线接口156、输入部158和输出部160。控制器150、存储器152、有线接口154、无线接口156、输入部158和输出部160由接口132的一个或多个壳体支撑。接口132可以包括更多、更少和/或不同的部件。控制器150、存储器152、有线接口154、无线接口156、输入部158和输出部160可以经由接口132内的一个或多个印刷电路板(PCB)、导线、迹线、焊盘和/或其它部件彼此通信。
控制器150操作接口132(例如，确定在接口132上显示什么，基于骑乘者与输入部158的交互而生成指令)。控制器150可以包括任何数量的不同类型的控制器，包括例如通用处理器、中央处理单元、控制处理器、图形处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、数字电路、模拟电路、其组合或其它现在已知或以后开发的处理装置。控制器150是单个装置或串行、并行或单独操作的多个装置。控制器150由指令、设计、硬件和/或软件配置以执行本文所讨论的动作。
存储器152被配置为存储关于电动自行车设置、使用、或外部配对装置的使用、或标识的数据。存储器152还可以被配置为存储从自行车100的位于接口132外部的部件(例如，后拨链器122、电动自行车控制系统128和车把104上的换档器)接收的数据。存储器152是计算机可读存储介质。存储器152可以包括各种类型的易失性和非易失性存储介质，包括但不限于随机存取存储器、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦除只读存储器、闪存、磁带或磁盘、光学介质等。存储器152可以是单个装置或多个装置的组合。存储器152可以与处理器150相邻、作为处理器150的一部分、与处理器150联网和/或远离处理器150。
有线接口154可以是被配置为接收/传输电力的任何数量的不同有线接口，并且可以用于在自行车100上进行任何数量的不同有线通信。例如，有线接口154可以是同轴电缆接口。可以提供更多和/或不同的有线接口。
除了在电动自行车马达/电池系统内使用的有线通信协议之外，接口132可以通过单个发射器或多个不同发射器而使用多个无线协议。例如，接口132可以利用拨链器协议与后拨链器122通信，利用蓝牙或BTLE与手持式装置通信以及利用例如ANT或ANT+之类的低功率协议与无线健身装置通信。可以使用更多、更少和/或不同的无线协议。
在图3所示的示例中，接口132包括三个无线接口156a、156b、156c。例如，第一无线接口156a可用于与后拨链器122和/或车把104上的换档器通信，第二无线接口156b(例如蓝牙接口)可用于与手持式装置通信，第三无线接口156c(例如ANT+接口)可用于与无线健身装置通信。在一个实施方式中，接口132包括被配置为利用不同的无线协议进行操作的单个无线接口。接口132可以包括更多、更少和/或不同的无线接口。在一个实施方式中，接口132包括输入部(例如，按钮或其它输入部)，以使接口132与自行车100上的接口132外部的无线部件(例如，后拨链器122和/或车把104上的换档器)配对。
接口132的控制器150用作电动自行车控制系统128和用户输入(例如，经由接口132处的输入部158)和/或无线装置(例如，车把安装式无线控制装置)之间的桥梁。接口132经由控制器150和无线接口156可以根据接口132与之通信的装置而以多种无线协议通信。例如，接口132将去往和来自电动自行车控制系统128的信号变换成可以由接收信号的部件(例如，电动自行车控制系统128、后拨链器122或车把安装式控制装置)理解的协议。
接口132包括例如按钮形式的输入部158，但是可以提供其它输入部158，例如触摸屏控制或通过使用传感器或相机的某种其它形式的运动感测。在一个实施方式中，接口132的按钮158例如可以被动态地背光照亮，以便在黑暗条件下更容易找到。图3的示例示出了三个输入按钮158，但是可以提供更多或更少的按钮。
输入按钮158可直接控制自行车100的部件。例如，一个或多个输入按钮158可以直接控制自行车100的驱动单元138。在图3的示例中，输入按钮158包括打开或关闭驱动单元138的第一输入按钮158a以及改变驱动单元138的输出动力模式(例如，低、中、高、增强(Turbo))的第二输入按钮158b。骑乘者可例如多次按压第二输入按钮158b，直到在接口132处显示待选择的驱动单元138的输出动力模式(例如，高)为止。
接口132包括显示器形式的输出部160，但是可以提供其它类型的输出部160，包括例如音频输出部(例如，扬声器和/或振动电路，以向骑乘者指示已经达到自行车100的特定配置、已经满足预定条件和/或其它事件)。接口132可以包括一个或多个单独的显示器160(例如，对应于要显示的不同类型的信息)。
图3的示例示出了六个不同的显示输出部160。可以提供更多、更少和/或不同的显示输出部和/或一个或多个音频输出部。例如，图3的示例示出了指示驱动单元138是开启还是关闭的第一显示输出部160a。第二显示输出部160b指示自行车100的电池水平。例如，第二显示输出部160b指示电动自行车控制系统128的电池130的电池电平。第三显示输出部160c指示驱动单元138的输出动力模式(例如，低、中、高、增强(Turbo))。第四显示输出部160d指示接口132是否与自行车100的一个或多个部件(例如，车把104上的换档器和/或驱动单元138的控制器)配对。第五显示输出部160e指示自行车100的不同模式(例如，自动(Auto)与马达(Moto))。第六显示输出部160f指示自行车100当前正被骑行的档位。在一个实施方式中，当电动自行车100的电池130充电时，显示另一个输出部。例如，接口132可以显示关于电池充电周期的信息，诸如完成充电的剩余时间、充电速率和/或充电的百分比状态。
所显示的输出部160可以在单个显示器(例如，单个LCD屏幕)内提供。或者，所显示的输出部160可被分成在至少两个单独的显示器(例如，两个单独的LCD屏幕)上显示的至少两个组。
可以以任何数量的方式将基于其生成所显示的输出部160的数据传输到接口132。例如，数据可以经由导线136和/或无线地从自行车100的相应部件传输。例如，电动自行车控制系统128可以经由导线136识别和传输电池130的电池水平、驱动单元138是接通还是断开、以及驱动单元138的动力模式；例如，车把104上的换档器或后拨链器122可以识别档位指示并将其无线地传输到接口132。可以以预定时间间隔(例如，每0.1秒)和/或响应于改变(例如，驱动单元138被开启或关闭)来识别和发送数据。
参照图4和图5，例如，输入按钮158和接口132的显示输出部160可以位于自行车100上的其中骑乘者在骑车期间可以分别使用输入按钮158和看到显示输出部160的位置。如图4和图5的示例所示，接口132可以在沿着车架102的顶管134的、在鞍座106和车把104中更靠近车把104的位置处设置在车架102的上管134上和/或内。可以提供接口132沿着顶管134或车架102上的其它位置的其它定位。
接口132可以以任何方式附接到自行车100的车架102。例如，车架102的顶管134可包括尺寸和形状设计成匹配接口132的至少一部分的开口，并且接口132可定位在该开口内。顶管134也可包括孔，接口132可经由该孔用连接器162(例如，螺钉)连接到车架102。接口132可以以其它方式附接到自行车100的车架102。
在图6所示的示例中，接口132包括两个输入部158(例如，第一输入按钮158a和第二输入按钮158b)和单个显示器164(例如，用于显示一个或多个输出部160)。第一输入按钮158a例如是接通和断开辅助马达146的主开关，而第二输入按钮158b通过短按来切换辅助马达146的辅助水平(例如，OFF、ECO、EMTB、CUSTOM)。显示器164显示第二输出部160b、电池电量、第三输出部160c和动力模式。显示器164通过第二输出部160b用电池的部分填充图形示出了超过50％的电池水平，并且通过第三输出部160c用突出显示的模式(例如，MTB)示出了动力模式。显示器164还显示可能对骑乘者有用的其它信息。用于这种显示信息的数据可由接口132无线地或经由有线连接从自行车100的任何数量的部件接收。
然而，接口132的输入部158可以根据致动方法而用于双重目的。例如，同一按钮(例如，第二按钮158b)可以在被短暂地(例如，大约一秒)按压和释放时改变辅助水平，但是可以在被按压达定义的时间段(例如，五秒或更多秒)时执行配对程序。
在一个实施方式中，每个输入部158的功能可以通过使用诸如电话应用、计算机程序或自行车100上的一系列操作之类的设置工具来改变，所述一系列操作将接口132改变为设置模式，在设置模式中定义和改变按钮功能。类似地，可以以相同的方式对显示选项进行编程。例如，用户可以改变显示设置以修改显示器164上显示的信息的内容、图形设计、强度和持续时间。
在一个实施方式中，输出部160也可以无线地传输到并显示在安装到车把104或未附接到自行车100的另一无线装置(例如，诸如蜂窝电话之类的移动装置)的单独显示器上。不是显示在接口132上或者除了显示在接口处之外，输出部160可以显示在单独的显示器上。参考图7，单独的显示器170显示电池水平160b、动力模式160c和档位160f，以及用于单独的显示器170的其它信息，例如速度172、行进距离174和电池水平176。
在一个实施方式中，接口132包括环境光传感器，其被配置为自动调节其中一个显示器(例如，显示所有输出部160的单个OLED显示器)的亮度，使得所显示的输出部160在明亮的环境条件下是可见的，而在低环境光条件下不会分散注意力或使人目眩。例如，接口132上的LED可以用于感测环境光水平。在一个实施方式中，环境光传感器可以用于在低于特定环境光阈值时自动地打开自行车前灯/尾灯。
作为安全措施，接口132可与例如由自行车100的所有者携带的无源无线电子装置(例如，无线密钥卡)无线通信。如果接口132检测到无线密钥卡足够接近自行车100，则可以启用所有的电动自行车功能。如果接口132没有检测到密钥卡，则可以禁用电动自行车功能以防止盗窃。在一个实施方式中，与所有者相关联的手机可以作为解锁装置与钥匙卡可互换地使用。
接口132上的控制和显示可以用作对电动自行车控制系统128的主要和唯一控制。在一个实施方式中，可以通过使用无线输入装置而在车把104上提供冗余控制。这样，可以在接口132处或在车把104处的无线遥控器处控制诸如辅助马达的动力输出之类的控制。然而，如果在这种配置中使用遥控按钮，则接口132充当桥梁；由远程按钮生成的信号被无线地传输到接口132，并且接口132然后将生成的信号传送到电动自行车控制系统128。这样，接口132可以通过多个输入部来控制电动自行车100的相同特性。
图8是示出包括接口132的实施方式的电动自行车系统180的简化表示的示意图。接口132通过导线136连接到第一部件182(例如，包括电池130(未示出)的电动自行车控制系统128以及驱动单元138的辅助马达146)。接口132无线地连接到第二部件184(例如，安装到车把104的行走或助力按钮)。这样，输入部和显示器的所有复杂功能直接连线到接口132并且安装在自行车车架104上，这些功能通过来自电动自行车控制系统128的电池130的大量电力供应而对骑乘者可操作和可见。这样，显示器164保持打开并且可以非常亮，同时最小化了电池130耗尽的风险。位于车把104处的第二部件184在被致动时可以仅短暂地发射无线信号，并且因此可以被配置有非常小的电源并且因此是非常小的装置。这可以允许将第二部件184容易地集成到其它车把安装式装置中，例如换档器、制动杆、座杆控制件或甚至车把104本身。电动自行车系统180可以包括更多、更少和/或不同的部件。
图9是增加了由接口132控制的第三部件192和第四部件194的电动自行车系统190的更复杂的示意图。第三部件192和第四部件194可以是有线或无线供电的。第三部件192和第四部件194可以被有线或无线地控制。第三部件192和第四部件194可包括电子拨链器(例如，后拨链器122)、高度调节座椅柱、诸如悬挂座柱之类的悬挂装置、前减震器、后减震器或悬挂车架元件。附加装置可以是附件，例如灯、扬声器、气压控制系统、照相机或任何其它安全相关装置例如锁。电动自行车系统190可以包括更多、更少和/或不同的部件。
图10是另一电动自行车系统200的示意图，与图8所示的示例相比，增加了第三部件192、电池130(例如，系统电池)和传感器202，在该示例中，第一部件182是驱动单元138。系统电池130可以包括控制器204(例如，微处理器)和有线通信器206(例如，有线接口)。在替代实施方式中，通信器206可以是无线通信器。微处理器204可以跟踪任意数量的参数，包括例如电池电压、电池温度、来自电池的电流、电池充电状态、单个电池单元电压、充电周期、开启时间和/或任意数量的其它参数。微处理器204可以基于这些或其它测量的参数来控制电池130到电动自行车系统200的其余部分的输出(例如，开/关、最大电流、电压等)。
电池130的有线通信器206可以是例如CAN总线型。有线通信器206可以向电动自行车系统的其余部分和/或充电系统发送例如关于电池状态(例如，电压、温度、充电状态、单个电池单元电压、序列号等)的状态信息。在一个实施方式中，微处理器204和有线通信器206用于向电动自行车系统200的其余部分认证电池130，以防止在电动自行车系统200中使用第三方电池。有线通信器206可以用于向微处理器204提供固件更新以改变电池130的行为。电池130的有线通信器206可与有线CAN总线上的所有其它装置(例如HMI 132、驱动单元138、传感器202等)通信。
通常，电动自行车速度传感器可以利用定时数字脉冲与驱动单元138通信。该脉冲可以被称为瑞德(reed)信号。该脉冲可以与车轮(例如，前轮108或后轮112)的单次旋转相对应。脉冲之间的时间可以由驱动单元138使用以计算车轮速度。车轮速度数据由驱动单元138使用，以防止向骑乘者提供高于法定速度阈值的马达辅助。各种系统认证和安全设计可能使得难以偏离这种传统数字定时脉冲。在自动换档的情况下，期望具有高于车轮每圈一个脉冲的车轮速度更新率。
传感器202例如是速度传感器，其能够以比车轮每圈一次更高的速率更新。速度传感器202异步地向速度数据的消费者(例如，HMI 132)报告速度数据，而不必改变到驱动单元138的接口。例如，异步数据可以在CAN总线上发送。因此，电动自行车系统200可以直接采用向CAN总线上的所有设备广播的CAN总线速度数据和/或在速度传感器202和驱动单元138之间的数字定时脉冲接口的任意组合。
可能希望从电池130为电动自行车上的许多或所有电子子系统供电，以使需要再充电或更换的电池的数量最小化。另外，可能需要无线地实现装置之间的通信以减少装置之间的物理互连的复杂性，即使其已包含部件之间的电力连接。在另一个实施方式中，如图11所示，所有子系统无线通信，如虚线所示。例如。无线通信的子系统可以包括但不限于自行车通信设备(HMI)132、速度传感器202、第一部件(驱动单元)182、系统电池130、第二部件184和第三部件192。几个子系统由系统电池130用导线302供电。例如，系统电池130可以向自行车通信设备(HMI)132、速度传感器202、第一部件(驱动单元)182提供电力。其它子系统或装置可以无线地连接到系统，并且可以包括单独的电源或从单独的电源而不是系统电池130接收电力。在图10和图11的实施方式中，速度传感器202是可选的。速度传感器202可以可选地具有到第一部件182中的马达146的有线数字接口，从而提供数字信号306。另外，电池130可在充电过程期间向电池充电器无线地报告充电状态、温度或其它遥测。
在此描述的实施方式的说明旨在提供对各种实施方式的结构的一般理解。这些说明不是要用作利用本文所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。在阅读本公开内容后，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从本公开中导出其它实施方式，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下做出结构和逻辑替换和改变。另外，图示仅是代表性的，并且可以不按比例绘制。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，但是这些不应被解释为对本发明的范围或者所要求保护的范围的限制，而是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在多个实施方式中单独地或以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可能在上面被描述为以某些组合起作用，并且甚至最初被如此要求保护，但是来自所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，并且所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，虽然操作和/或动作在附图中描绘并且在本文以特定顺序描述，但是这不应当理解为要求这样的操作以所示的特定顺序或以顺次顺序执行，或者要求执行所有示出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一般可以一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。
本公开的一个或多个实施方式在此可以单独地和/或共同地由术语“发明”来指代，这仅仅是为了方便，而不是旨在主动地将本申请的范围限制于任何特定发明或发明概念。此外，尽管本文已经示出和描述了具体实施方式，但是应当理解，设计成实现相同或类似目的任何后续布置可替代所示的具体实施方式。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化。在阅读了本说明书之后，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是显而易见的。
本公开的摘要是为了符合37C.F.R.§1.72(b)而提供的，并且是在理解它将不被用于解释或限制权利要求的范围或含义的情况下提交的。另外，在前述详细描述中，为了使本公开流畅，可以将各种特征分组在一起或者在单个实施方式中描述。本公开不应被解释为反映了所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的特征。因此，以下权利要求被并入详细描述中，其中每个权利要求独立地来单独定义要求保护的主题。
前面的详细描述应被认为是说明性的而不是限制性的，并且应理解，包括所有等同物的以下权利要求旨在限定本发明的范围。权利要求不应被理解为限于所描述的顺序或元件，除非另有那样的说明。因此，在所附权利要求及其等价物的范围和精神内的所有实施方式都被要求作为本发明来保护。

Claims (20)

1.一种用于自行车的接口，所述接口包括：
壳体，所述壳体能附接到所述自行车的第一车架部分；
由所述壳体支撑的处理器；
与所述处理器通信的第一通信接口和第二通信接口，其中所述第一通信接口是有线通信接口，并且所述第二通信接口是无线通信接口；以及
输入部，所述输入部与所述处理器通信并且由所述壳体支撑，所述输入部被配置为基于第一用户输入来生成第一控制信号，
其中，所述处理器被配置为：
经由所述第二通信接口接收第二控制信号，所述第二控制信号由附接到所述自行车的第二车架部分的控制装置基于第二用户输入而生成；以及
基于所述第一控制信号和所接收的第二控制信号经由所述第一通信接口控制所述自行车的部件，其中，所述自行车的所述部件是电动自行车马达系统。
2.根据权利要求1所述的接口，其中，所述第一车架部分是所述自行车的顶管，并且所述第二车架部分是所述自行车的车把。
3.根据权利要求1所述的接口，其中，所述输入部是物理用户接口。
4.根据权利要求1所述的接口，其中，所述处理器还被配置为经由所述第一通信接口从所述自行车的所述部件接收表示与所述自行车的所述部件相关的多个特性的数据。
5.根据权利要求4所述的接口，所述接口还包括与所述处理器通信的输出部，
其中，所述输出部被配置为输出与所述自行车的所述部件相关的所述多个特性中的至少一个特性的表示。
6.根据权利要求5所述的接口，其中，所述输出部是由所述壳体支撑的显示器，并且
其中，所述显示器被配置为显示与所述自行车的所述部件相关的所述至少一个特性的所述表示。
7.根据权利要求6所述的接口，所述接口还包括环境光传感器，所述环境光传感器被配置为确定布置有所述接口的环境中的环境光的量，
其中所述处理器被配置为基于所确定的所述环境中的环境光的量而改变所述显示器的亮度。
8.根据权利要求5所述的接口，其中，所述电动自行车马达系统包括驱动马达和电池，并且
其中，与所述电动自行车马达系统相关的多个特性包括电池功率、完成充电的时间、充电速率、充电的百分比状态、功率水平、速度、节奏、系统警告或错误消息、或其任何组合。
9.根据权利要求1所述的接口，其中，所述电动自行车马达系统包括电池，并且
其中，所述处理器被配置为由所述电动自行车马达系统的所述电池经由所述第一通信接口供电。
10.根据权利要求9所述的接口，其中，所述电动自行车马达系统还包括驱动马达，并且
其中，所述处理器被配置为基于所述第一控制信号或所接收的第二控制信号经由所述第一通信接口来控制所述电动自行车马达系统的所述驱动马达。
11.根据权利要求10所述的接口，其中，基于所述第一控制信号或所接收的第二控制信号对所述电动自行车马达系统的所述驱动马达进行的控制包括所述处理器被配置为开启或关闭所述驱动马达，或者改变所述驱动马达的功率水平。
12.根据权利要求1所述的接口，其中，附接到所述自行车的所述第二车架部分的所述控制装置是车把安装式无线电动自行车控制接口、车把安装式无线换档器或座杆控制接口、车把安装式无线电动自行车辅助水平控制接口或车把安装式无线自动换档控制接口。
13.根据权利要求12所述的接口，其中，所述部件是第一部件，并且
其中，所述处理器还被配置为从所述自行车的第二部件接收数据、将数据传输到所述自行车的所述第二部件、或者接收数据并将数据传输到所述自行车的所述第二部件。
14.根据权利要求13所述的接口，所述接口还包括与所述处理器通信的第三通信接口，所述第三通信接口是无线通信接口，
其中，所述处理器被配置为使用第一无线通信协议经由所述第二通信接口接收所述第二控制信号，并且
其中，所述处理器被配置为使用第二无线通信协议经由所述第三通信接口从所述自行车的所述第二部件接收数据、将数据传输至所述自行车的所述第二部件、或者接收数据并将数据传输至所述自行车的所述第二部件，所述第二无线通信协议不同于所述第一无线通信协议。
15.根据权利要求13所述的接口，其中，所述自行车的所述第二部件是无线控制的拨链器、无线控制的前悬挂叉或后悬挂减震器。
16.根据权利要求12所述的接口，其中，所述部件是第一部件，并且所述第一部件从速度传感器接收定时数字脉冲，所述速度传感器经由所述第一通信接口与所述处理器通信。
17.根据权利要求1所述的接口，其中，所述处理器被配置为经由所述第二通信接口或第三通信接口与所述自行车的外部的装置通信，所述第三通信接口不同于所述第二通信接口并且是无线通信接口，
其中，所述处理器还被配置为：
识别是否接收到来自所述自行车的外部的所述装置的信号；以及
当从所述自行车的外部的所述装置接收到信号时，允许所述自行车的所述部件进行操作。
18.根据权利要求17所述的接口，其中，所述自行车的外部的所述装置是无源无线电子装置或移动装置。
19.一种用于电动自行车的自行车通信设备，该自行车通信设备包括：
壳体，所述壳体能附接到自行车的车架的顶管；
由所述壳体支撑的处理器；
与所述处理器通信的有线通信接口，所述有线通信接口能够有线地连接到电动自行车马达系统，所述电动自行车马达系统包括驱动马达；
与所述处理器通信的无线通信接口，所述无线通信接口能够无线地连接到控制装置，所述控制装置附接到所述自行车的车把；
输入部，所述输入部由所述壳体支撑并且与所述处理器通信，所述输入部被配置为基于第一用户输入生成第一控制信号；
其中，所述处理器被配置为：
经由所述无线通信接口从附接到所述自行车的所述车把的所述控制装置接收第二控制信号，所述第二控制信号用于所述电动自行车马达系统并且由所述控制装置基于第二用户输入而生成；以及
基于所述第一控制信号或所接收的第二控制信号经由所述有线通信接口来控制所述电动自行车马达系统的所述驱动马达。
20.根据权利要求19所述的自行车通信设备，其中，所述无线通信接口是第一无线通信接口，
其中，所述自行车通信设备还包括第二无线通信接口，所述第二无线通信接口与所述处理器通信并且无线地连接到所述自行车的可移动部件，所述自行车的所述可移动部件能相对于所述自行车通信设备移动，并且
其中，所述处理器分别使用不同的无线协议与附接到所述自行车的所述车把的所述控制装置和所述自行车的所述可移动部件通信。
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