CN206231551U - 电动自行车及用于电动自行车的驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动自行车及用于电动自行车的驱动控制系统，驱动控制系统包含有一感测装置及一控制装置；感测装置包含有一压电元件用于设于该自行车的踏板、一耦接压电元件的第一处理单元、以及一耦接第一处理单元的传输单元，压电元件由压电材料所制成，压电元件反应于一作用力而产生一感测值，第一处理单元依据感测值得出一受力值，且传输单元传送该受力值；控制装置包含有一接收单元及一第二处理单元耦接该接收单元，接收单元接收受力值，且第二处理单元依据受力值控制电动自行车的马达。由此，电动自行车可依据使用者的实际出力情形让使用者得到合适的骑乘辅助。

Description

电动自行车及用于电动自行车的驱动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种自行车，特别是指一种电动自行车及用于电动自行车的驱动控制系统。

背景技术

自行车是国人常使用的代步工具，骑乘自行车不仅能节能、减碳更能运动健身。市面上所贩卖的自行车有多种类型，而随着科技进步，通过马达辅助自行车行进的电动自行车逐渐突破技术问题(例如，续航力差、驱动力不足等)而在市场上崭露头角。

电动自行车的类型区分为完全电能驱动以及电能辅助驱动，完全电能驱动的电动自行车无设置踏板且无需人力而直接由马达提供动力，而电能辅助驱动的电动自行车会设置踏板并以人力驱动为主而马达作为辅助。此外，现有电能辅助驱动的电动自行车会通过设于特定位置的磁感应元件(例如，磁簧开关、霍尔传感器等)感应设于电动自行车的大盘内侧的磁铁以感测大盘的旋转情形，且无论使用者是否打算加快行驶速度而对电动自行车的踏板加大作用力，只要磁感应元件感测到大盘旋转，电动自行车的马达便会辅助电动自行车行进。也就是说，即便使用者仅空踩踏板，大盘仍会继续旋转，马达也不会停止运作。而部份电能辅助驱动的电动自行车是依据大盘的旋转速度来通过马达提供对应辅助动力，例如，旋转速度越快则辅助动力越大，旋转速度越慢则辅助动力越小。也就是说，当电动自行车行驶于上坡路段时，用户可能会踩踏速度变慢而造成大盘的旋转速度降低，并使马达减少辅助动力。然而，使用者以空踩方式通常是不打算加快行驶速度，且马达应在上坡路段提高辅助动力来减轻使用者负担，故前述驱动方式并不符合实际需求。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种电动自行车及用于电动自行车的驱动控制系统，其可改善用户空踩踏板时马达仍运作的情形，以达到合适的辅助驱动。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种用于电动自行车的驱动控制系统，所述电动自行车包含有一踏板及一马达，其特征在于所述驱动控制系统包含有：一感测装置，包含有一用于设于所述电动自行车踏板的压电元件、一耦接所述压电元件的第一处理单元、以及一耦接所述第一处理单元的传输单元，所述压电元件由压电材料所制成并反应于一作用力而产生一感测值，所述第一处理单元依据所述感测值得出一受力值，且所述传输单元传送所述受力值；一控制装置，包含有一接收单元、以及一耦接所述接收单元的第二处理单元，所述接收单元接收所述受力值，且所述第二处理单元依据所述受力值控制所述电动自行车的马达。

上述本实用新型的技术方案中，所述第二处理单元将所述受力值与一设定值比较而产生一比较结果，所述第二处理单元并依据所述比较结果发送一控制讯号至所述电动自行车的马达。

当所述比较结果为所述受力值未小于所述设定值时，所述第二处理单元依据所述受力值及所述设定值的比值产生驱动所述马达的控制讯号，当所述比较结果为所述受力值小于所述设定值时，所述第二处理单元产生不驱动所述马达的控制讯号。

所述踏板每旋转一周，所述第一处理单元计算所述压电元件反应于所述作用力的多个感测值的平均值，所述第一处理单元并依据所述平均值得出所述受力值。

所述传输单元通过一无线方式传送所述受力值至所述接收单元。

本实用新型还提供了一种电动自行车，其包含有：一车体，包含有一车架、一位于所述车架一侧的踏板、以及一设于所述车架的马达，所述马达并用于驱动所述电动自行车；其特征在于：一感测装置，包含有一设于所述踏板的压电元件、一耦接所述压电元件的第一处理单元、以及一耦接所述第一处理单元的传输单元，所述压电元件由压电材料所制成并反应于一作用力而产生一感测值，所述第一处理单元依据所述感测值得出一受力值，且所述传输单元传送所述受力值；一控制装置，包含有一接收单元、以及一耦接所述接收单元的第二处理单元，所述接收单元接收所述受力值，且所述第二处理单元依据所述受力值控制所述马达。

其中，所述第二处理单元将所述受力值与一设定值比较而产生一比较结果，所述第二处理单元并依据所述比较结果传送一控制讯号至所述马达。

当所述比较结果为所述受力值未小于所述设定值时，所述第二处理单元依据所述受力值及所述设定值的比值产生驱动所述马达的控制讯号，当所述比较结果为所述受力值小于所述设定值时，所述第二处理单元产生不驱动所述马达的控制讯号。

所述踏板每旋转一周，所述第一处理单元计算所述压电元件反应于所述作用力的多个感测值的平均值，所述第一处理单元并依据所述平均值得出所述受力值。

所述传输单元通过一无线方式传送所述受力值至所述接收单元。

采用上述技术方案，本实用新型的感测装置可感应用户的实际出力情形，并使马达可反应于实际出力情形而对电动自行车提供辅助动力，从而达到合适的骑乘辅助。

附图说明

图1是本实用新型一较佳实施例的电动自行车的示意图；

图2是本实用新型一较佳实施例的驱动控制系统的元件方块图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的结构、特点及功效，现举以下较佳实施例并配合附图说明如下。

请参照图1、图2所示，本实用新型一较佳实施例的电动自行车1包含有一车体10及一驱动控制系统30。

以图1的左边作为电动自行车1的前方，车体10包含有一车架11、二设于车架11前后两侧下方的车轮13、二设于车架11左右两侧的踏板15、一设于车架11上方的座椅17、一设于车架11前侧上方的车把19、一设于车架11并用于驱动电动自行车1的马达21、以及一设于车架11并为马达21提供电力的电池23。

驱动控制系统30包含有一感测装置40及一控制装置60。

感测装置40包含有一压电元件41，压电元件41设于二踏板15其中之一，一第一处理单元43耦接压电元件41，以及一耦接第一处理单元43的传输单元45。压电元件41由压电材料(例如，铁、石英、酒石酸钾钠、磷酸二氢胺等晶体管或陶瓷等)所制成，且压电元件41反应于一作用力(例如，使用者通过手、脚等部位推压、踩踏压电元件41)而形变并产生一感测值(例如，电压值、电流值等电性量值)。第一处理单元43可以是中央处理单元、芯片或微控制器等具有讯号处理、数据撷取等功能的处理单元。而传输单元45可以具备WiFi、近场通讯或蓝牙等无线通信技术的无线发射器。

需说明的是，在本实施例中，第一处理单元43可读取未经讯号处理(例如，模拟转数字、放大等)的感测值；然压电元件41及第一处理单元43的实施范例有很多种，在其他实施例中，压电元件41可作为一压力传感器(图中未示)的元件之一，而第一处理单元43可接收该压力传感器所提供经讯号处理的感测值；或者，压电元件41可与第一处理单元43整合成一独立单元。

控制装置60包含有一接收单元61、一第二处理单元63耦接接收单元61、以及一显示单元65，显示单元65耦接第二处理单元63。接收单元61可具备对应于传输单元45所使用的通讯技术的无线接收器，并使传输单元45可通过一无线方式传送讯号至接收单元61。第二处理单元43可以是中央处理单元、芯片或微控制器等具有讯号处理、马达控制等功能的处理单元，第二处理单元43并可向马达21发送一控制讯号(例如，控制输出功率、转速、输出扭力等)。而显示单元65可以是LCD、LED等类型显示单元并可整合触控功能。

需说明的是，在本实施例中，控制装置60设于车把19以方便通过显示单元65呈现信息或接收用户的触碰输入操作，然而，由于传输单元45及接收单元61均属于无线通信单元，因此控制装置60可视其他需求而设于车架11的任何其他位置。此外，传输单元45与接收单元61仍可为以一有线方式通讯的通讯单元，然其相互连接的传输线应妥当设置以避免影响电动自行车1中的任何部件运作。另一方面，本实施例中的驱动控制系统30与车体10结合为一体，然而在其他实施例中，驱动控制系统30可为分离式的且为一独立装置。

前述说明是相关于电动自行车1的结构与元件设计，以下将进一步说明驱动电动自行车1的运作流程。

对二踏板15施加一作用力而使二踏板15旋转一周时，第一处理单元43可取得在二踏板15旋转的过程中压电元件41所产生的一或多个感测值(例如，搭配一磁感应元件(图中未示)及一磁铁(图中未示)侦测二踏板15的旋转情形)，第一处理单元43并计算各感测值的平均值。第一处理单元43可依据平均值查询一对照表，对照表中纪录不同感测值所对应的受力值，第一处理单元43便能得出二踏板15旋转一周对应的受力值并通过传输单元45传送受力值。

而接收单元61接收到来自传输单元45的受力值之后，第二处理单元63便可将受力值与一设定值比较而产生一比较结果，第二处理单元63并依据比较结果发送控制讯号至马达21，从而控制马达21的输出功率、转速或输出扭力等控制参数。在本实施例中，当第二处理单元63判断比较结果为受力值未小于设定值时，第二处理单元63可依据受力值及设定值的比值产生驱动马达21的控制讯号。例如，马达21的最大输出功率为400瓦，受力值为9公斤，设定值为5公斤，则该控制讯号指示马达21的输出功率为((9/5)-1)*400＝320瓦。而当比较结果为受力值小于设定值时，第二处理单元63产生不驱动马达21的控制讯号。例如，受力值为3公斤，设定值为6公斤，则马达21的输出功率为0瓦。

事实上，用于感测施加于二踏板15的作用力的感应元件可能有很多种，而由于压电元件41可因形变而自行产生电压，因此相较于受电力驱动的其他感应元件(例如，电阻应变片等)，压电元件41更能节省电力消耗。此外，二踏板15每旋转一周，第二处理单元65可依据用户实际作用于二踏板15的力而适时调整马达21的控制参数，并在使用者空踩二踏板15(受力值小于设定值)时使马达21停止动力输出，从而符合实际操作需求，以达到合适的骑乘辅助。

需说明的是，第一处理单元43决定感测值的方式可能有很多种，例如，取得二踏板15旋转一周的过程中最大的感测值、或其中一个踏板15位于最上方位置对应的感测值。此外，第一处理单元43得出该受力值的方式也可能很多种，例如，将该感测值或该平均值输入至一转换方程式来计算该受力值，或者直接将该感测值作为该受力值。除此之外，该设定值可依据需求而变更，以符合不同使用者的需求。而第二处理单元63控制马达21的方式有很多种，例如，依据纪录不同受力值对应输出功率的一控制对照表决定该控制讯号，或者依据该受力值与输出扭力的一控制方程式决定该控制讯号，然而该控制对照表及该控制方程式仍需使该受力值小于该设定值时产生不驱动马达21的结果。

上述仅为本实用新型实施例的说明，不可用来限制本实用新型的专利保护范围，凡未超脱本创作精神所作的简易结构润饰或变化，仍应属于本实用新型的专利保护范围涵盖的范畴。

Claims (10)

1.一种用于电动自行车的驱动控制系统，所述电动自行车包含有一踏板及一马达，其特征在于所述驱动控制系统包含有：

一感测装置，包含有一用于设于所述电动自行车踏板的压电元件、一耦接所述压电元件的第一处理单元、以及一耦接所述第一处理单元的传输单元，所述压电元件由压电材料所制成并反应于一作用力而产生一感测值，所述第一处理单元依据所述感测值得出一受力值，且所述传输单元传送所述受力值；

一控制装置，包含有一接收单元、以及一耦接所述接收单元的第二处理单元，所述接收单元接收所述受力值，且所述第二处理单元依据所述受力值控制所述电动自行车的马达。

2.如权利要求1所述用于电动自行车的驱动控制系统，其特征在于：所述第二处理单元将所述受力值与一设定值比较而产生一比较结果，所述第二处理单元并依据所述比较结果发送一控制讯号至所述电动自行车的马达。

3.如权利要求2所述用于电动自行车的驱动控制系统，其特征在于：当所述比较结果为所述受力值未小于所述设定值时，所述第二处理单元依据所述受力值及所述设定值的比值产生驱动所述马达的控制讯号，当所述比较结果为所述受力值小于所述设定值时，所述第二处理单元产生不驱动所述马达的控制讯号。

4.如权利要求1所述用于电动自行车的驱动控制系统，其特征在于：所述踏板每旋转一周，所述第一处理单元计算所述压电元件反应于所述作用力的多个感测值的平均值，所述第一处理单元并依据所述平均值得出所述受力值。

5.如权利要求1所述用于电动自行车的驱动控制系统，其特征在于：所述传输单元通过一无线方式传送所述受力值至所述接收单元。

6.一种电动自行车，其包含有：

一车体，包含有一车架、一位于所述车架一侧的踏板、以及一设于所述车架的马达，所述马达并用于驱动所述电动自行车；其特征在于：

一感测装置，包含有一设于所述踏板的压电元件、一耦接所述压电元件的第一处理单元、以及一耦接所述第一处理单元的传输单元，所述压电元件由压电材料所制成并反应于一作用力而产生一感测值，所述第一处理单元依据所述感测值得出一受力值，且所述传输单元传送所述受力值；

一控制装置，包含有一接收单元、以及一耦接所述接收单元的第二处理单元，所述接收单元接收所述受力值，且所述第二处理单元依据所述受力值控制所述马达。

7.如权利要求6所述的电动自行车，其特征在于：所述第二处理单元将所述受力值与一设定值比较而产生一比较结果，所述第二处理单元并依据所述比较结果传送一控制讯号至所述马达。

8.如权利要求7所述的电动自行车，其特征在于：当所述比较结果为所述受力值未小于所述设定值时，所述第二处理单元依据所述受力值及所述设定值的比值产生驱动所述马达的控制讯号，当所述比较结果为所述受力值小于所述设定值时，所述第二处理单元产生不驱动所述马达的控制讯号。

9.如权利要求6所述的电动自行车，其特征在于：所述踏板每旋转一周，所述第一处理单元计算所述压电元件反应于所述作用力的多个感测值的平均值，所述第一处理单元并依据所述平均值得出所述受力值。

10.如权利要求6所述的电动自行车，其特征在于：所述传输单元通过一无线方式传送所述受力值至所述接收单元。