CN204998523U - 电动自行车的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动自行车的控制装置，该控制装置包括：控制器以及与控制器连接的模式选择开关、调速把单元、脚踏开关单元、电机、显示单元；模式选择开关，用于将第一模式开启信号或第二模式开启信号发送至控制器，以及进一步用于发送模式设置信号至控制器。本实用新型通过模式开关选择不同的模式控制，即能使用户轻松出行，又能在增加续航里程过程中锻炼身体，还能在家中自发电和强身健体，让闲置的电动自行车当健身器，大大提高电动自行车资源利用率。

Description

电动自行车的控制装置

技术领域

本实用新型涉及电动自行车技术领域，具体来说，涉及一种电动自行车的控制装置。

背景技术

目前，电动自行车因其自身具有的省力、便捷、经济环保等优点而倍受人们所青睐，所以其作为代步工具被人们广泛使用，而且也会有越来越多的人喜欢和选择电动自行车这种环保产品做出行工具。

但是传统技术的电动自行车只具备单一的电动驱动模式，或者只具备电动驱动模式加简单的脚踏助力功能。但是考虑到社会进步所带来的工作压力、社会责任、道路环境等综合因素，人们身体因长期缺乏锻炼也容易出现亚健康状态，所以在选择将电动自行车作为代步工具的同时还希望借助于其进行身体锻炼，但是现有的电动自行车普遍存在着续航里程不足的问题，以及在电动自行车不出行时只能充电或者闲置，存在造成资源的浪费的问题。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的上述问题，本实用新型提出一种电动自行车的控制装置，即能使用户轻松出行，又能在增加续航里程过程中锻炼身体，还能在家中自发电和强身健体，让闲置的电动自行车当健身器，大大提高电动自行车资源利用率。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种电动自行车的控制装置。

该电动自行车的控制装置包括控制器以及与控制器连接的模式选择开关、调速把单元、脚踏开关单元、电机、显示单元；

模式选择开关，用于将第一模式开启信号或第二模式开启信号发送至控制器，以及进一步用于发送模式设置信号至控制器；

调速把单元，用于将电动自行车的调速把的调速信号发送至控制器；

脚踏开关单元，用于发送脚踏开关信号至控制器；

电机，用于发送速度反馈信号至控制器；

其中，控制器，用于在接收到来自模式选择开关的第一模式开启信号的情况下，将电动自行车的当前控制模式切换为电动驱动模式；

控制器，进一步用于在接收到来自模式开关的第二模式开启信号的情况下，将电动自行车的当前控制模式切换为健身模式；

控制器，进一步用于在第一模式开启信号和第二模式开关信号均未接收到的情况下，将电动自行车的当前控制模式切换为电动助力驱动模式。

可选的，控制器进一步用于在电动自行车的当前控制模式为电动驱动模式的情况下，接收来自调速把单元的调速信号，并基于调速信号调整脉冲宽度调制(PWM)占空比并输出驱动电压至电机。

可选的，控制器进一步用于在电动自行车的当前控制模式为电动助力驱动模式、且接收到来自模式选择开关的模式设置信号、以及接收到来自调速把单元的调速信号、并未接收到来自电机的速度反馈信号的情况下，基于调速信号设置脚蹬转动电机所输出的驱动力与调整PWM占空比控制电机所输出的驱动力的比值。

其中，控制器进一步用于在电动自行车的当前控制模式为电动助力驱动模式、且接收到来自脚踏开关单元的脚踏开关信号的情况下，接收来自电机的速度反馈信号，并基于预先设置的脚蹬转动电机所输出的驱动力与调整PWM占空比控制电机所输出的驱动力的比值对速度反馈信号进行运算，得到第一目标PWM占空比并输出对应的第一驱动电压至电机。

可选的，控制器进一步用于在电动自行车的当前控制模式为健身模式、且接收到来自模式选择开关的模式设置信号、以及接收到来自调速把单元的调速信号的情况下，基于调速信号设置电机的阻尼力。

其中，控制器进一步用于在电动自行车的当前控制模式为健身模式、且接收到来自脚踏开关单元的脚踏开关信号的情况下，将电机的驱动控制方式由旋转力改变为阻尼力，并基于预先设置的电机的阻尼力确定第二目标PWM占空比并输出对应的第二驱动电压至电机；

电机进一步用于在驱动控制方式由旋转力改变为阻尼力的情况下，接收来自控制器的第二驱动电压，并基于第二驱动电压输出预先设置的电机的阻尼力。

可选的，控制器进一步用于输出显示信号至显示单元；

显示单元用于接收来自控制器的显示信号并显示对应显示信号的信息。

本实用新型通过模式开关选择不同的模式控制，即能使用户轻松出行，又能在增加续航里程过程中锻炼身体，还能在家中自发电和强身健体，让闲置的电动自行车当健身器，大大提高电动自行车资源利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的电动自行车的控制装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，提供了一种电动自行车的控制装置。

如图1所示，根据本实用新型实施例的电动自行车的控制装置包括：

控制器01以及与控制器01连接的模式选择开关04、调速把单元03、脚踏开关单元06、电机02、显示单元05；

模式选择开关04，用于将第一模式开启信号或第二模式开启信号发送至控制器01，以及进一步用于发送模式设置信号至控制器01，在本例中，模式选择开关04为按钮开关，控制装置根据开关信号(即第一模式开启信号或第二模式开启信号)控制执行不同的驱动模式(控制模式)。

调速把单元03，用于将电动自行车的调速把的调速信号发送至控制器01；

脚踏开关单元06，用于发送脚踏开关信号至控制器01；

电机02，用于发送速度反馈信号至控制器01；

其中，在一个实施例中，控制器01，用于在接收到来自模式选择开关04的第一模式开启信号的情况下，将电动自行车的当前控制模式切换为电动驱动模式；

控制器01，进一步用于在接收到来自模式开关的第二模式开启信号的情况下，将电动自行车的当前控制模式切换为健身模式；

控制器01，进一步用于在第一模式开启信号和第二模式开关信号均未接收到的情况下，将电动自行车的当前控制模式切换为电动助力驱动模式。

可选的，在一个实施例中，根据本实用新型的控制器01进一步用于在电动自行车的当前控制模式为模式1电动驱动模式的情况下，接收来自调速把单元03的调速信号，并基于调速信号调整PWM占空比并输出驱动电压至电机02。本实用新型通过电动驱动模式，借助于改变调速把输出电压，控制装置输出相应占空比电压驱动电机，来达到骑行目的。

可选的，在一个实施例中，根据本实用新型的控制器01进一步用于在电动自行车的当前控制模式为电动助力驱动模式(即模式2健康助力驱动模式)、且接收到来自模式选择开关04的模式设置信号、以及接收到来自调速把单元03的调速信号、并未接收到来自电机02的速度反馈信号的情况下，基于调速信号设置脚蹬转动电机02所输出的驱动力与调整PWM占空比控制电机所输出的驱动力的比值。

其中，控制器01进一步用于在电动自行车的当前控制模式为电动助力驱动模式、且接收到来自脚踏开关单元06的脚踏开关信号的情况下，接收来自电机02的速度反馈信号，并基于预先设置的脚蹬转动电机02所输出的驱动力与调整PWM占空比控制电机所输出的驱动力的比值对速度反馈信号进行运算，得到第一目标PWM占空比并输出对应的第一驱动电压至电机02。在本实施例中，通过由人蹬脚蹬转动电机出力，控制装置根据用户自行设定参数(即调速信号所选择的驱动等级)和速度反馈信号控制输出相应占空比电压来驱动电机出力，两种驱动力同步输出达到增加续航里程和边骑边健身的出行目的。

可选的，在一个实施例中，根据本实用新型的控制器01进一步用于在电动自行车的当前控制模式为健身模式(即模式3健身发电模式)、且接收到来自模式选择开关04的模式设置信号、以及接收到来自调速把单元03的调速信号的情况下，基于调速信号设置电机02的阻尼力。

其中，控制器01进一步用于在电动自行车的当前控制模式为健身模式、且接收到来自脚踏开关单元06的脚踏开关信号的情况下，将电机02的驱动控制方式由旋转力改变为阻尼力，并基于预先设置的电机02的阻尼力确定第二目标PWM占空比并输出对应的第二驱动电压至电机02；

电机02进一步用于在驱动控制方式由旋转力改变为阻尼力的情况下，接收来自控制器01的第二驱动电压，并基于第二驱动电压输出预先设置的电机02的阻尼力。借助于上述模式3的方案，本实用新型运用直流电动机也是发电机原理，并且在发电过程中产生阻尼力的现象。可在电动自行车闲置时候(即在电动自行车处于静止的状态下充当健身器材来使用)利用脚蹬转动电机，控制装置根据用户自行设定参数(即调速信号所选择的驱动等级)调整阻尼力大小，达到健身和发电目的。

可选的，在一个实施例中，控制器01进一步用于输出显示信号至显示单元05；

显示单元05用于接收来自控制器01的显示信号并显示对应显示信号的信息。显示装置(即显示单元05)可是LED指示灯或者液晶显示屏，控制装置执行什么模式控制器就输出相应显示信号到显示装置，显示装置显示相对应的模式指示。其中，在不同控制模式中该显示装置还可以显示电压、电流、速度、里程、发电量、卡路里消耗值、时间、健身强度等内容。

为了更好的理解本实用新型的上述技术方案下面结合图1以一个具体的实施例来对上述技术方案进行详细阐述。

其中，图1中的08～14表示连接各部件的导线线束，其中，09线束为速度反馈信号和换相位置信号的传输线。

在上述控制装置上电状态下，点动模式开关单元04(例如单击按钮打开开关)，则模式开关点动信号经线束11传输到电动自行车控制器01，电动自行车控制器01执行模式1电动驱动模式。该模式下：调速把03将调速把信号经线束10到电动自行车控制器01，电动自行车控制器01输出相应占空比电压经线束08到电机02产生驱动力。同时电动自行车控制器01输出显示信号经线束12到显示装置05，显示相应模式、电压、电流、速度、里程、时间等状态。

在上述控制装置上电状态下，电动自行车控制器01默认为模式2健康助力驱动模式。在该模式下分两种状态：设置状态和驱动状态。用户可通过长按模式开关按钮04来进行模式2的设置状态，模式设置信号经线束11至电动自行车控制器01，关闭模式开关04且点动自行车控制器01未经线束09接收到来自电机的速度反馈信号，01电动自行车控制器则执行设置程序。用户通过转动调速把03来将转动信号经线束10传送到电动自行车控制器01，从而根据该转动信号设置脚蹬转动电机所输出的驱动力和调整PWM占空比控制电机所输出的驱动力的比值。单击模式开关按钮，使得模式开关信号经线束11到电动自行车控制器01储存该比例值并退出设置状态并进入驱动状态。显示信号经线束12到显示装置05，显示相应模式和设置比例状态。

在上述控制装置上电状态下，单击模式开关按钮，以关闭模式开关04，则无模式开关点动信号，电动自行车控制器01默认为模式2健康助力驱动模式。在该模式下:当用户用脚踩踏脚蹬时，会触发脚踏开关单元06产生脚踏开关信号经线束13到电动自行车控制器01。电动自行车控制器01执行驱动状态，电机02发送的速度反馈信号经线束09到电动自行车控制器01，电动自行车控制器01结合预先设置的上述比例值(脚蹬转动电机所输出的驱动力和调整PWM占空比控制电机所输出的驱动力的比值)或者是脚蹬转动电机所输出的驱动力和调整PWM占空比控制电机所输出的驱动力的默认比值来对速度反馈信号做控制运算，从而输出相应占空比电压经线束08驱动电机02，达到人蹬脚蹬转动电机出力和驱动电机旋转力相结合的驱动目的。那么在脚踏开关单元06无脚踏开关信号经线束13到电动自行车控制器01时，电动自行车控制器01则停止对电机02驱动。同时，电动自行车控制器01还会将显示信号则经线束12发送到显示装置05，使显示装置05显示相应模式、电压、电流、速度、里程、时间、比例值、卡路里消耗值等状态。

在上述控制装置上电状态下，单击模式开关按钮，以打开模式开关04，电动自行车控制器01切换到模式3健身发电模式。在该模式下也分两种状态：健身设置和健身驱动。用户可通过长按模式开关按钮04来进行模式2的设置状态，模式设置信号经线束11至电动自行车控制器01，关闭模式开关04且点动自行车控制器01未经线束09接收到来自电机的速度反馈信号，01电动自行车控制器则执行健身设置程序。用户通过转动调速把03来调速，调速把将转动信号经线束10传送到电动自行车控制器01，从而根据该转动信号设置电机阻尼力大小值，以此模拟健身强度设置的目的。单击模式开关按钮，以打开模式开关04，使得模式开关信号经线束11到电动自行车控制器01储存该值和退出设置状态并进入驱动状态。显示信号经线束12到显示装置05，显示相应模式和设置健身强度状态。

在上述控制装置上电状态下，单击模式开关按钮，以打开模式开关04，电动自行车控制器01切换到模式3健身发电模式。当用户用脚踩踏脚蹬时，会触发脚踏开关单元06产生脚踏开关信号经线束13到电动自行车控制器01。电动自行车控制器01执行健身驱动状态，将电机02的驱动控制方式由旋转力改变为阻尼力，并基于预先设置的电机02的阻尼力调节相应PWM占空比并输出对应的驱动电压经线束08至电机02，从而使得电机02产生和设置值相等的阻尼力，到达健身和发电的目的。

那么在脚踏开关单元06无脚踏开关信号经线束13到电动自行车控制器01时，电动自行车控制器01则停止对电机02驱动。同时，电动自行车控制器01还会将显示信号则经线束12发送到显示装置05，使显示装置05显示相应模式、时间、卡路里消耗值、发电量、健身强度等状态。

在上述控制装置上电状态下，通过单击模式开关04，可使电动自行车控制器01循环转换3种模式，值得注意的是，虽然在本实施例中是通过单击模式开关按钮04来循环切换3中模式，但是在不同的实施例中，还可以设置三档开关，分别对应3种模式的选择，也就是说，本发明对于三种模式的选择在开关的具体实施上并不作具体限定。另外，本实用新型考虑到安全因素，在线束09有速度反馈信号时，电动自行车控制器01只能在模式1电动驱动模式和模式2健康助力驱动模式两种模式间转换，不进行模式2的设置模式以及模式3的转换。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过模式开关选择不同的模式控制，即能使用户轻松出行，又能在增加续航里程过程中锻炼身体，还能在家中自发电和强身健体，让闲置的电动自行车当健身器，大大提高电动自行车资源利用率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动自行车的控制装置，其特征在于，包括控制器以及与所述控制器连接的模式选择开关、调速把单元、脚踏开关单元、电机、显示单元；

所述模式选择开关，用于将第一模式开启信号或第二模式开启信号发送至控制器，以及进一步用于发送模式设置信号至所述控制器；

所述调速把单元，用于将所述电动自行车的调速把的调速信号发送至所述控制器；

所述脚踏开关单元，用于发送脚踏开关信号至所述控制器；

所述电机，用于发送速度反馈信号至所述控制器。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制器，用于在接收到来自所述模式选择开关的所述第一模式开启信号的情况下，将所述电动自行车的当前控制模式切换为电动驱动模式；

所述控制器，进一步用于在接收到来自所述模式开关的第二模式开启信号的情况下，将所述电动自行车的当前控制模式切换为健身模式；

所述控制器，进一步用于在所述第一模式开启信号和所述第二模式开启信号均未接收到的情况下，将所述电动自行车的当前控制模式切换为电动助力驱动模式。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述控制器进一步用于在所述电动自行车的当前控制模式为所述电动驱动模式的情况下，接收来自所述调速把单元的所述调速信号，并基于所述调速信号调整脉冲宽度调制PWM占空比并输出驱动电压至所述电机。

4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述控制器进一步用于在所述电动自行车的当前控制模式为所述电动助力驱动模式、且接收到来自所述模式选择开关的所述模式设置信号、以及接收到来自所述调速把单元的所述调速信号、并未接收到来自所述电机的所述速度反馈信号的情况下，基于所述调速信号设置脚蹬转动电机所输出的驱动力与调整PWM占空比控制电机所输出的驱动力的比值。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述控制器进一步用于在所述电动自行车的当前控制模式为所述电动助力驱动模式、且接收到来自所述脚踏开关单元的所述脚踏开关信号的情况下，接收来自所述电机的所述速度反馈信号，并基于预先设置的所述脚蹬转动电机所输出的驱动力与调整PWM占空比控制电机所输出的驱动力的比值对所述速度反馈信号进行运算，得到第一目标PWM占空比并输出对应的第一驱动电压至所述电机。

6.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述控制器进一步用于在所述电动自行车的当前控制模式为所述健身模式、且接收到来自所述模式选择开关的所述模式设置信号、以及接收到来自所述调速把单元的所述调速信号的情况下，基于所述调速信号设置所述电机的阻尼力。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制器进一步用于在所述电动自行车的当前控制模式为所述健身模式、且接收到来自所述脚踏开关单元的所述脚踏开关信号的情况下，将所述电机的驱动控制方式由旋转力改变为阻尼力，并基于预先设置的所述电机的阻尼力确定第二目标PWM占空比并输出对应的第二驱动电压至所述电机；

所述电机进一步用于在所述驱动控制方式由旋转力改变为阻尼力的情况下，接收来自所述控制器的所述第二驱动电压，并基于所述第二驱动电压输出所述预先设置的所述电机的阻尼力。

8.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制器进一步用于输出显示信号至所述显示单元；

所述显示单元用于接收来自所述控制器的所述显示信号并显示对应所述显示信号的信息。