CN114348162B - 自动变速电助力自行车、其控制方法以及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动变速电助力自行车、其控制方法以及移动终端，控制方法包括当获取上锁控制信号并使自动变速电助力自行车进入上锁状态；获取电机转速数据，根据电机转速数据判断电机是否处于转动状态；若是，向电机发送与电机当前转向相反的电机控制信号，自动变速电助力自行车包括电子变速器、电助力驱动器、电机和无线通信模块，电助力驱动器与电机电连接，电子变速器和/或电助力驱动器可通过无线通信模块与移动终端无线连接并进行信息交互，自动变速电助力自行车和移动终端均能实现上述自动变速电助力自行车的控制方法。本发明更好地结合自动变速电助力自行车和移动终端以实现更有效实现上锁、解锁、数据传输、提醒和自动控制等。

Description

自动变速电助力自行车、其控制方法以及移动终端

技术领域

本发明涉及电助力自行车控制技术领域，具体涉及一种自动变速电助力自行车、其控制方法以及移动终端。

背景技术

现有一些自行车能利用智能手机进行上锁与解锁。例如公告号为CN106600781A的中国发明专利中公开一种的应用在共享单车的控制方法，其通过无线通信模块接收到手机app的上锁指令后，控制机械传动模块驱动锁舌从锁舌出口伸出至闭锁位，从而对轮毂进行锁死。

又例如申请号为201710174546.2的中国发明申请中公开一种的应用在共享单车的控制方法，其设置了电控飞轮锁，飞轮锁本体包括棘爪和施力装置，棘爪布设在飞轮内圈处，施力装置，其由控制装置处得到旋转的驱动力并将此驱动力变成使棘爪旋转的力，使棘爪相对飞轮内圈实现闭合张开功能，从而使飞轮锁本体处于开锁状态或者闭锁状态。飞轮锁同样通过蓝牙获取手机发送的解锁指令后实现运作，且通过在花鼓内设置磁环和线圈以实现对飞轮锁的电池充电。

上述控制方法均通过增加设置锁具以实现上锁，该些控制方法更多应用在不具有变速系统以及电助力系统的共享自行车又或者是用于与共享自行车配对的手机的app程序中。但对于自动变速电助力自行车，其上设有变速系统以及电助力系统，在车上增设锁具会影响变速系统与电助力系统的布置，且外露设置的机械锁容易被强制拆解，不利于对作为私人财产且价值更高的自动变速电助力自行车进行有效的防盗保护。

另外的是，现有的共享自行车或共享电动自行车的控制方法中，手机app仅用于控制解锁和上锁，但当连接对象为自动变速电助力自行车时，移动终端的便利性未被体现。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种适用于自动变速电助力自行车与移动终端配合实现的控制方法。

本发明的第二目的在于提供一种能实现上述控制方法的自动变速电助力自行车。

本发明的第三目的在于提供一种能实现上述控制方法的移动终端。

本发明第一目的提供的自动变速电助力自行车的控制方法包括：

当获取上锁控制信号，控制自动变速电助力自行车进入上锁状态；当自动变速电助力自行车处于上锁状态：获取电机转速数据，根据电机转速数据判断电机是否处于转动状态；若是，控制电助力驱动器向电机发送与电机当前转向相反的电机控制信号；获取上锁控制信号的步骤中包括上锁控制信号包括来自移动终端的上锁控制指令，或，当与移动终端断开连接并达到第一预设时长，且当电机处于停止状态并达到第二预设时长，获取上锁控制信号。

由上述方案可见，本发明利用了自动变速电助力自行车原有的用于助力的电机以及该电机的电助力驱动器和电池去实现电机的自动锁死，当用户通过手机app输入上点击上锁虚拟按键，或用户退出手机app超过一定时间且检测到电车轮一定时间没有转动，自行车则进入上锁状态，该状态下只有有人推动自行车使自行车移动，车轮的转动状态则会被电助力驱动器通过电机上的霍尔传感器的检测数据而检测出来，随后电助力驱动器则控制电机往反向转动，因而车辆无法被骑行或被推走，且电机为内部结构无法被轻易强拆，因而有利于对自动变速电助力自行车进行保护。

更进一步的方案是，当自动变速电助力自行车处于上锁状态，且当获取到解锁控制信号，控制自动变速电助力自行车进入解锁状态；获取到解锁控制信号的步骤中，包括与移动终端连接并达到第三预设时长，获取解锁控制信号，或与移动终端连接，解锁控制信号包括来自移动终端的解锁控制指令。

由上可见，此设置下，用户可通过手机app对自动变速电助力自行车控制解锁，又或者用户携带手机并走进自动变速电助力自行车时，自动变速电助力自行车自行解锁。

另一进一步的方案是，当自动变速电助力自行车处于解锁状态获取来自力矩传感器的力矩数据并执行以下步骤中的至少一个：控制电助力驱动器根据力矩数据调整电机的输出力矩；根据力矩数据生成骑行功率数据，向移动终端输出骑行功率数据；控制电子变速器根据力矩数据生成自动换档控制数据。

由上可见，脚踏处设有力矩传感器，且由于改善了系统连接方式，力矩传感器能将获得的脚踏力矩传输至电助力系统、电子变速系统以及手机，获得脚踏力矩后能用于以下三个方面：第一，可以根据脚踏力矩数据去调整电机的输出力矩而使用户骑行更舒适；第二，根据力矩数据生成骑行功率数据并显示在手机的显示屏中，手机可替代码表固定在自行车把手上，用户可实时得知当前的骑行功率数据；第三，电子变速器还可以根据脚踏力矩去作为计算参数，判断当前是否需要进行换挡控制。

另一进一步的方案是，当自动变速电助力自行车处于解锁状态：通过霍尔传感器获取电机转速数据；控制电助力驱动器根据电机转速数据生成车速数据；向移动终端输出车速数据。

由上可见，电机设置在轮毂的转轴处，当电机旋转时，霍尔传感器会捕获电机转子磁场的变化并将该变化规律转换为脉冲信号，电助力驱动器获取该脉冲信号后可据此计算电机转速，继而计算出车轮转速以及车速；手机可替代码表固定在自行车把手上，车速在手机显示屏上实时显示并更新，从而进一步利于用户得知当前骑行情况。

另一进一步的方案是，当自动变速电助力自行车处于解锁状态：实时获取来自力矩传感器的力矩数据、来自电子变速器的当前档位数据和来自电助力驱动器的电机转速数据；根据力矩数据、当前档位数据和电机转速数据生成自动换档控制数据；控制电子变速器根据自动换档控制数据向拨链器输出换档控制信号。

由上可见，自行车中的控制系统或手机系统均可以根据获得的踩踏力矩、当前档位、电机转速等数据根据预设的算法判断出是否需要进档或退档，从而控制电子变速器实现自动变速。

另一进一步的方案是，当自动变速电助力自行车处于解锁状态：实时获取来自智能电池的电池状态数据组，并在移动终端的显示屏中显示并实时更新电池状态数据组，电池状态数据包括电量数据；当电量数据是否低于预设值，通过显示屏和/或移动终端的扬声器输出提醒信号。

另一进一步的方案是，当自动变速电助力自行车处于解锁状态：实时获取定位数据、骑行功率数据、温度数据和电机转速数据，并在移动终端的显示屏中显示并实时更新定位数据、骑行功率数据、温度数据和电机转速数据中的至少一种。

由上可见，手机可替代码表固定在自行车把手上，不仅上述的车速和骑行功率数据，电池的当前电量、预计使用时长、电池循环次数以及电池充放电曲线等与电池相关的数据均可选择地设置在手机app的界面上，且手机自带显示屏、扬声器、闪光灯以及振动模块，当电池状态数据组出现异常，可在显示屏弹出提醒弹窗并在预设时长后自行隐藏、可控制闪光灯以预设的规律点亮、可控制扬声器发出提示音、又或者控制振动模块以预设振动规律振动，又或者是以上方式的两种的结合。另外，由于目前的智能手机具有较大的触控屏幕，不仅定位、天气和温度等数据能通过网络直接获得并显示，自行车上的各项实时数据也同样能实时获取并在显示屏显示和更新，且用户还可根据自身需求在app中选择哪些数据需要显示，哪些数据不需要显示，哪些数据需要醒目或放大显示，哪些数据可以被缩小或仅以弹窗提示的方式被显示。因此，当自动变速电助力自行车与手机无线连接且手机替代原有码表时，充分体现移动终端带来的便利性，进一步提升用户的骑行体验。

进一步的方案是，当自动变速电助力自行车处于解锁状态：实施获取电机转速数据，并根据电机转速数据控制移动终端的闪光灯。

由上可见，当移动终端固定设置在车头并替代码表使用时，移动终端的闪光灯可作为信号灯使用，例如，当通过电机转速数据判断当前车速过快，闪光灯可以频闪方式点亮；当通过电机转速数据判断当前急刹车，闪光灯可以常亮方式点亮。因而该方式能进一步利用移动终端带来的便利性，进一步提升用户的骑行体验。

本发明第二目的提供的自动变速电助力自行车包括电子变速器、电助力驱动器和电机，电助力驱动器与电机电连接；还包括无线通信模块，电子变速器和/或电助力驱动器可通过无线通信模块与移动终端无线连接并进行信息交互；还包括处理器，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述的自动变速电助力自行车的控制方法。

由上述方案可见，本发明的自动变速电助力自行车可通过无线通信模块与手机进行无线连接，无线通信模块可以是电子变速器内自带的蓝牙模块，也可以是电助力驱动器中增设的蓝牙模块。除了可实现自行车的近场上锁、解锁外，直接获取到的与电助力系统、自动变速系统以及智能电池相关的多项数据以及控制系统内计算后得出的结果数据均可通过蓝牙模块发送至手机并显示，实时骑行数据一目了然；且还能利用手机自带的显示屏、扬声器、闪光灯以及振动模块等作为信号输出端而更利于用户察觉异常发生，从而尽早解决而避免引起安全问题。

本发明第三目的提供的移动终端包括处理器，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述的自动变速电助力自行车的控制方法。

由上述方案可见，上述控制方法也可以通过执行存储在手机的app程序而实现，自动变速电助力自行车的控制系统将各项直接获得的检测数据发送至手机，手机系统通过对数据进行计算而生成控制数据或反馈数据并向自动变速电助力自行车的控制系统返送，自动变速电助力自行车的控制系统再据此控制电机、电子变速器和电池等。

附图说明

图1为本发明自动变速电助力自行车控制系统第一实施例的连接框图。

图2为本发明自动变速电助力自行车控制系统第一实施例的连接框图。

具体实施方式

自动变速电助力自行车控制系统第一实施例

参见图1，本实施例的自动变速电助力自行车控制系统包括手机1、设置在本发明的自动变速电助力自行车上的电助力驱动器2、电机3、力矩传感器4、电子变速器5、智能电池6以及其他用电设备7，另外，自动变速电助力自行车控制系统还包括服务器8。

手机1为本实施例中的移动终端。电助力驱动器2用于控制电机3的输出电流以及转矩等参数，电助力驱动器2与电子变速器5中的蓝牙模块91电连接；电机3与车轮同轴设置并用于为自行车提供助力转矩，且电机3内置霍尔传感器，电机3与电助力驱动器2电连接；力矩传感器4与电助力驱动器2电连接，力矩传感器4用于检测自行车踏板的脚踏力矩；电子变速器5内置有蓝牙模块91，蓝牙模块91为本实施例的无线通信模块，电子变速器5可通过蓝牙模块91控制自行车的拨链器移动从而实现换档，且蓝牙模块91还用于与手机1无线连接以及数据交互；智能电池6包括电池本身以及电池的控制电路，智能电池6生成的电池状态数据组可依次通过电助力控制器2和蓝牙模块91向手机1发送；其他用电设备7包括智能车灯。本实施例中，除电子变速器5内置独立电池外，电助理驱动器2和其他用电设备7均与智能电池6电连接。另外，手机1与服务器8无线通讯，手机1中app的数据组可上传到服务器8，服务器8也可以根据收到的数据组将一些产品内容、用户设置和用户社群等向手机1进行推送。

另外，本发明中，由于自动变速电助力自行车通过蓝牙模块91与手机1无线连接，自动变速电助力自行车的各项实时数据可通过蓝牙模块91向手机1传输，因此，本发明的自动变速电助力自行车不设置码表或等同的其他数据显示设备，而是以手机1替代码表作为数据显示设备，只需要在自动变速电助力自行车的把手上设置手机支架，使手机1被固定时显示屏朝向骑行者即可。进一步地，作为智能终端的手机1还配备扬声器、摄像头、闪光灯、定位模块和振动模块等，手机1除了作为数据显示设备外，还能根据自行车的各项实时数据去作振动提示、光线提示、骑行摄像记录和导航等。

自动变速电助力自行车的控制方法实施例

本实施例中，自动变速电助力自行车中设置有处理器和存储器，处理器执行存储器中的计算器程序时能实现本发明的自动变速电助力自行车控制系统控制方法。进一步地，处理器和存储器设置在电助力驱动器2中。当然，在其他实施例中，手机1中设置有处理器和存储器，处理器执行存储器中的计算器程序时能实现本发明的自动变速电助力自行车控制系统控制方法。

首先，自动变速电助力自行车的控制方法包括上锁控制方法和解锁控制方法，上锁控制方法需要利用手机1与蓝牙模块91的无线连接和数据交互执行，上锁控制方法包括：

首先需要执行判断步骤，判断是否获得上锁控制信号。手机1上安装有控制方法对应的app，app操作界面中有上锁操作虚拟按键；当自动变速电助力自行车处于解锁状态，且当用户点击上锁操作虚拟按键，控制系统则判断获得了来自手机的上锁控制指令，并判断获得了上锁控制信号。另外，当用户退出app或用户与自动变速电助力自行车走远以使手机1与蓝牙模块91断开连接超过30秒，且判断电机3处于停止状态超过1分钟，系统也会据此判定获得上锁控制信号。其中，电助力驱动器2可根据电机3内置的霍尔传感器获得电机转速数据，进而判断电机3是否处于停止状态。当然，在其他实施例中，第一预设时长还可以是20秒，第二预设时长可以是40秒甚至是0秒，第一预设时长和第二预设时长均可在手机1上的app由用户进行设置。

当系统判定当前已获得上锁控制信号，则控制自动变速电助力自行车进入上锁状态。自动变速电助力自行车进入上锁状态后，系统则实时地通过电助力驱动器2获取电机3的电机转动数据，并据此判断电机3当前是否处于转动状态。若有人推动自行车而车轮转动时，系统自然能检测到当前电机3处于转动状态，即判断步骤的结果为是，此时则控制电助力驱动器2向电机3发送与电机3当前转向相反的电机控制信号，从而使电机3产生与当前转动方向相反的转矩，因而使自行车无法被推动。

另外，解锁控制方法包括：当自动变速电助力自行车处于上锁状态后，若获得解锁控制信号，自动变速电助力自行车则进入解锁状态，解锁状态即正常使用状态。其中，解锁控制信号同样需要通过与手机1配合获得。当用户走近自动变速电助力自行车，手机1与蓝牙模块91自动连接并超过5秒后，系统则判定获得解锁控制信号；另外，当用户走近自动变速电助力自行并从手机1上的app中点击解锁控制虚拟按键后，系统判定获得了来自手机的解锁控制指令，进而判定获得解锁控制信号。上述的5秒为本实施例的第三预设时长，同样地，用户可在app中进行对第三预设时长进行设置。

另外，自动变速电助力自行车的控制方法还包括：

当自动变速电助力自行车处于解锁状态，系统会实时地获取各项数据、分析计算并作自动控制。具体地，系统会通过电助力驱动器2获取电机3的电机转速数据并据此计算出车速数据；系统还通过电助力驱动器2获取力矩传感器4的力矩数据，随后控制电助力驱动器2根据力矩数据调整电机3的输出力矩并根据力矩数据生成骑行功率数据；系统还获取来自电子变速器5的当前档位数据，并根据上述获得的力矩数据、电机转速数据和当前档位数据生成自动换档控制数据，再控制电子变速器根据自动换档控制数据向拨链器输出换档控制信号，从而使拨链器移动并实现换档，进而使当前档位更适合于当前骑行者的骑行情况；另外，系统还通过电助力驱动器2实时地获取来自智能电池6的电池状态数据组以及其他用电设备7如智能车灯的亮度和照射角度等相关数据。

上述获取到的各项数据以及分析计算后得出的数据均可通过蓝牙模块91传输至手机1并在手机1的显示屏中作显示。具体地，哪些数据被显示、该些数据的显示大小或注目度均可由用户在app中进行自定义。例如，本实施例中，用户认为，在骑行中，智能电池6的实时状况比较重要，因此，电池状态数据组被传输到手机1后在显示屏中作显示，其中，电池状态数据组包括电量数据、预计使用时长、电池循环次数以及电池充放电曲线，而用户认为电量数据和预计使用时长较为重要，因此该两项数据设置更大的显示面积，而电池循环次数以及电池充放电曲线则设置更小的显示面积或隐藏。又例如，本实施例中，用户当前在户外骑行，比较关注当前位置、导航、温度、安全性和自身运动量的方面，因此，用户设置了定位数据、骑行功率数据、温度数据和电机转速数据均向手机1发送并显示在手机1的显示屏上。

另外，当自动变速电助力自行车处于解锁状态，且当一些数据达到预设条件，手机1还能作为提示器发出提醒。例如，当电量数据低于预设值，可以通过显示屏弹出提示框、可以通过扬声器发出提示声、可以通过闪光灯发出预设规律的闪烁、又或者通过振动模块发出振动以作为提醒信号输出以提醒用户。又例如，当骑行功率数据超过用户在app中预设的目标骑行功率数据时、又或者当前车速数据超过用户在app中预设的最高车速数据时，同样可通过手机1输出提醒信号。

另外，手机1的app收集到的用户的各项骑行数据后，还能记录在所属账号的历史数据中作统计并进行计算、生成反馈数据并向蓝牙模块91发送，自动变速电助力自行车将将该反馈数据作为计算自动换档控制数据以及调整输出力矩的依据。

另外，当自动变速电助力自行车处于解锁状态，且手机1被固定在把手上，手机1的摄像头朝向前方，在app获取到了摄像头的使用权限的前提下，当系统检测到有获得电机转速数据或力矩数据时，系统控制手机1自动启动摄像功能以实现骑行摄像自动记录。

另外，当自动变速电助力自行车处于解锁状态，且手机1被固定在把手上，手机1的闪光灯朝向前方，在app获取到了闪光灯的使用权限的前提下，系统可实时获取电机转速数据，并根据电机转速数据控制闪光灯，例如，当系统检测到自行车的两个时间节点的电机转速数据的差值超过预设值，则代表当前急刹车，此时系统则控制手机1打开闪光灯并以常亮方式点亮以警示；又例如，当系统检测到自行车的某一个时间节点的电机转速数据超过预设值，又或者连续数个时间节点的电机转速数据的平均值超过预设平均值，这代表当前处于高速行驶状态，此时系统则控制手机1打开闪光灯并以频闪方式点亮以警示。

由此可见，本发明的自动变速电助力自行车可通过蓝牙模块91与手机1进行无线连接，除了可实现自行车的近场上锁、解锁外，直接获取到的与电助力系统、自动变速系统以及智能电池6相关的多项数据以及控制系统内计算后得出的结果数据均可通过蓝牙模块91发送至手机1并显示，实时骑行数据一目了然，且还能利用手机1自带的显示屏、扬声器、闪光灯以及振动模块等作为信号输出端而更利于用户察觉异常发生，从而尽早解决而避免引起安全问题。

自动变速电助力自行车控制系统第二实施例

参见图2，与上一实施例不同的是，自动变速电助力自行车还设有独立于电子变速器5的另一个蓝牙模块92，电助力驱动器2与该蓝牙模块92电连接，而电子变速器5的蓝牙模块91与蓝牙模块92无线连接，自动变速电助力自行车通过蓝牙模块92进行无线通信。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.自动变速电助力自行车的控制方法，其特征在于，包括：

当获取上锁控制信号，控制所述自动变速电助力自行车进入上锁状态；

当所述自动变速电助力自行车处于所述上锁状态：

获取电机转速数据，根据所述电机转速数据判断所述电机是否处于转动状态；

若是，控制电助力驱动器向所述电机发送与所述电机当前转向相反的电机控制信号；

所述获取上锁控制信号的步骤中，包括：

所述上锁控制信号包括来自移动终端的上锁控制指令，

或，

当与移动终端断开连接并达到第一预设时长，且当所述电机处于停止状态并达到第二预设时长，获取所述上锁控制信号；

当所述自动变速电助力自行车处于所述上锁状态，且当获取到解锁控制信号，控制所述自动变速电助力自行车进入解锁状态；

当所述自动变速电助力自行车处于所述解锁状态：

实时获取电机转速数据以及来自力矩传感器的力矩数据，并根据所述电机转速数据控制所述移动终端的闪光灯；

当系统检测到有获得所述电机转速数据或所述力矩数据时，控制所述移动终端自动启动摄像功能。

2.根据权利要求1所述的自动变速电助力自行车的控制方法，其特征在于：

所述获取到解锁控制信号的步骤中，包括：

与所述移动终端连接并达到第三预设时长，获取所述解锁控制信号，

或，

与所述移动终端连接，所述解锁控制信号包括来自所述移动终端的解锁控制指令。

3.根据权利要求2所述的自动变速电助力自行车的控制方法，其特征在于：

当所述自动变速电助力自行车处于所述解锁状态：

获取来自力矩传感器的力矩数据并执行以下步骤中的至少一个：

控制所述电助力驱动器根据所述力矩数据调整所述电机的输出力矩；

根据所述力矩数据生成骑行功率数据，向所述移动终端输出所述骑行功率数据；

控制电子变速器根据所述力矩数据生成自动换档控制数据。

4.根据权利要求2所述的自动变速电助力自行车的控制方法，其特征在于：

当所述自动变速电助力自行车处于所述解锁状态：

通过霍尔传感器获取所述电机转速数据；

控制所述电助力驱动器根据所述电机转速数据生成车速数据；

向所述移动终端输出所述车速数据。

5.根据权利要求2所述的自动变速电助力自行车的控制方法，其特征在于：

当所述自动变速电助力自行车处于所述解锁状态：

实时获取来自力矩传感器的力矩数据、来自电子变速器的当前档位数据和来自所述电助力驱动器的所述电机转速数据；

根据所述力矩数据、所述当前档位数据和所述电机转速数据生成自动换档控制数据；

控制所述电子变速器根据所述自动换档控制数据向拨链器输出换档控制信号。

6.根据权利要求2至5任一项所述的自动变速电助力自行车的控制方法，其特征在于：

当所述自动变速电助力自行车处于所述解锁状态：

实时获取来自智能电池的电池状态数据组，并在所述移动终端的显示屏中显示并实时更新所述电池状态数据组，所述电池状态数据包括电量数据；

当所述电量数据是否低于预设值，通过所述显示屏、所述移动终端的扬声器、闪光灯和振动模块中的至少一个输出提醒信号。

7.根据权利要求2至5任一项所述的自动变速电助力自行车的控制方法，其特征在于：

当所述自动变速电助力自行车处于所述解锁状态：

实时获取定位数据、骑行功率数据、温度数据和电机转速数据中的至少一种并在所述移动终端的显示屏中显示并实时更新。

8.一种自动变速电助力自行车，包括电子变速器、电助力驱动器和电机，所述电助力驱动器与所述电机电连接；

其特征在于：

还包括无线通信模块，所述电子变速器和/或所述电助力驱动器可通过所述无线通信模块与移动终端无线连接并进行信息交互；

还包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的自动变速电助力自行车的控制方法。

9.移动终端，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的自动变速电助力自行车的控制方法。