CN206466112U - 电动辅助自行车及用于电动辅助自行车的驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动辅助自行车及用于电动辅助自行车的驱动系统，电动辅助自行车包括一马达，所述驱动系统包括一生理感测装置和一控制装置，生理感测装置包括一心率传感器和一与所述心率传感器耦接的传输单元，所述心率传感器检测一心率值，所述传输单元用于传送所述心率值；控制装置包括一接收单元、一与所述接收单元耦接的处理单元和一与所述处理单元耦接的重力传感器，所述接收单元接收所述心率值，所述重力传感器感测所述电动辅助自行车的前后倾斜状态，所述处理单元依据所述心率值和前后倾斜状态决定是否驱动所述电动辅助自行车的马达。因此，本实用新型可辅助使用者达到预定的运动目的，还能提升下坡行驶的安全性。

Description

电动辅助自行车及用于电动辅助自行车的驱动系统

技术领域

本实用新型涉及一种自行车，特别是关于一种电动辅助自行车及用于电动辅助自行车的驱动系统。

背景技术

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

电动辅助自行车通常会设置踏板，并以人力驱动为主而马达作为辅助。此外，现有电动辅助自行车的驱动方式是依据检测到的扭力而通过马达辅助行进。例如，当电动辅助自行车行驶在上坡路段时，电动辅助自行车检测到扭力不足而使马达提供辅助动力。而当电动辅助自行车行驶在下坡路段时，马达便停止提供辅助动力。

另一方面，自行车运动也是一种有氧运动，越来越多人会选择乘骑自行车来达到比赛训练、体重控制或日常运动等目的。而部份民众或运动员甚至会观察运动时的生理状态来评估当前运动是否符合预定的运动目的。然而，对于前述电动辅助自行车的现有驱动方式，用户仅能自行调整出力情况以试图让生理状态符合预定的运动目的。也就是说，当前没有简单且方便的驱动方式来辅助用户达成运动目的。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种电动辅助自行车及用于电动辅助自行车的驱动系统，其可辅助用户达到预定的运动目的，且提升下坡行驶的安全性。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种用于电动辅助自行车的驱动系统，其特征在于，所述电动辅助自行车包括一马达，所述驱动系统包括一生理感测装置和一控制装置，生理感测装置包括一心率传感器和一与所述心率传感器耦接的传输单元，所述心率传感器检测一心率值，所述传输单元用于传送所述心率值；控制装置包括一接收单元、一与所述接收单元耦接的处理单元和一与所述处理单元耦接的重力传感器，所述接收单元接收所述心率值，所述重力传感器感测所述电动辅助自行车的前后倾斜状态，所述处理单元依据所述心率值和前后倾斜状态决定是否驱动所述电动辅助自行车的马达。

优选地，处理单元将所述心率值与一运动需求值比较以取得一比较结果，所述处理单元依据所述比较结果决定是否驱动所述电动辅助自行车的马达。

优选地，所述控制装置还包括一与所述处理单元耦接的输入单元，所述输入单元接收一运动模式信息，所述处理单元依据所述运动模式信息决定所述运动需求值，其中所述运动模式信息用于指示多个运动模式中的一种。

优选地，所述输入单元接收一用于指示所述运动需求值是否符合使用者需求的评估信息，而所述处理单元依据所述评估信息调整所述运动需求值。

优选地，所述处理单元判断所述前后倾斜状态是否符合一下坡行驶状态，若所述前后倾斜状态符合所述下坡行驶状态，则所述处理单元不驱动所述电动辅助自行车的马达。

优选地，所述控制装置还包括一与所述处理单元耦接的显示单元，所述处理单元依据所述心率值通过所述显示单元显示一警示信息。

优选地，还包括一行动装置，所述行动装置包括一通讯单元和一与所述通讯单元耦接的第二处理单元，所述第二处理单元通过所述通讯单元将所述心率值转送至所述控制装置。

本发明还提供一种电动辅助自行车，其特征在于：适用于与一生理感测装置联机，所述生理感测装置具有一用于检测一心率值的心率传感器，而所述电动辅助自行车包括一车体和一控制装置，车体包括一车架和一设置在所述车架上的马达，所述马达用于驱动所述电动辅助自行车；控制装置设置在所述车架上并包括一接收单元、一处理单元耦接所述接收单元、以及一重力传感器耦接所述处理单元，所述接收单元接收所述心率值，所述重力传感器感测所述电动辅助自行车之前后倾斜状态，所述处理单元并依据所述心率值及所述前后倾斜状态决定是否驱动所述马达。

优选地，所述处理单元将所述心率值与一运动需求值比较以取得一比较结果，所述处理单元依据所述比较结果决定是否驱动所述马达。

优选地，所述控制装置还包括一与所述处理单元耦接的输入单元，所述输入单元接收一运动模式信息，所述处理单元依据所述运动模式信息决定所述运动需求值，其中所述运动模式信息用于指示多个运动模式中的一种。

优选地，所述输入单元接收一用于指示所述运动需求值是否符合一使用者需求的评估信息，所述处理单元依据所述评估信息调整所述运动需求值。

优选地，所述处理单元判断所述前后倾斜状态是否符合一下坡行驶状态，若所述前后倾斜状态符合所述下坡行驶状态，则所述处理单元不驱动所述马达。

优选地，所述控制装置还包括一与所述处理单元耦接的显示单元，所述处理单元依据所述心率值通过所述显示单元显示一警示信息。

综上所述，心率值是评估运动中生理状态的指标之一，而本实用新型即是评估使用者的心率值，同时还搭配检测电动辅助自行车的前后倾斜状态来得知电动辅助自行车是否正行驶于下坡路段，以决定是否让马达提供辅助动力，从而达到合适的骑乘辅助。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施例中电动辅助自行车的结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例中驱动系统的部份组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1、图2所示，本实用新型一较佳实施例中的驱动系统1包括一生理感测装置10、一电动辅助自行车30和一行动装置60。

该生理感测装置10可以系智能型手表、手环等类型的穿戴式装置，该生理感测装置10还包括一心率传感器11和一与心率传感器11耦接的传输单元13。心率传感器11可通过检测血液脉动、心电脉冲信号等方式感测用户的心率值。而传输单元13可以是具备WiFi、近场通讯或蓝牙等无线通信技术的无线发射器，传输单元13用于传送该心率值。

电动辅助自行车30包括一车体31和一控制装置50。

以图1的右边作为该电动辅助自行车30的前方，车体31包括一车架33、两设置在车架33前后侧下方的车轮35、两设置在车架33左右两侧的踏板37、一设置在车架33上方的座椅39、一设置在车架33前侧上方的车把41、一设置在车架33上并用于驱动电动辅助自行车30的马达43、以及一设置在车架33上并为马达43提供电力的电池45。

控制装置50包括一接收单元51、一与接收单元51耦接的处理单元53、一与处理单元53耦接的重力传感器55、一与处理单元53耦接的输入单元57、以及一与处理单元53耦接的显示单元59。接收单元51可以是具备对应于传输单元13所使用的无线通讯技术的无线接收器，并使接收单元51可通过一无线方式接收该心率值。处理单元53可以是中央处理单元、芯片或微控制器等具有信号处理、马达控制等功能的处理单元，处理单元53可发送一控制信号(例如，控制输出功率、转速、输出扭力等)至马达43。重力传感器55可通过检测电容变化、压电效应等方式感测电动辅助自行车30的前后倾斜状态(例如，特定轴的加速度值)。输入单元57可以是电容式、电阻式等触控面板、按钮或键盘等，输入单元57用于接收由用户输入操作所取得的输入信息。而显示单元59可以是LCD、LED等类型的视频信号显示单元。

行动装置60可以为智能型手机、平板计算机等便携设备，行动装置60包括一通讯单元61和一与通讯单元61耦接的第二处理单元63。通讯单元61可以为具备对应于传输单元13及接收单元51所使用的通讯技术的无线收发器。而第二处理单元63可以为中央处理单元、芯片或微控制器等具有信号处理、数据统计等功能的处理单元，第二处理单元63可通过通讯单元61将来自生理状态感测装置10的心率值转送至控制装置50。

需说明的是，在本实施例中，控制装置50设置在车把41上以方便通过显示单元59显示信息或通过输入单元57接收用户的输入操作，然而由于传输单元13和接收单元51都属于无线通信单元，因此控制装置50可根据其他需求而设置在车架33的任何其他位置。此外，行动装置60在本实施例中作为生理状态装置10与控制装置50之间转送心率值的中继器，然而在其他实施例中，控制装置50可以与生理状态装置10直接连接，以接收心率值；或者，生理状态装置10可设置在车架33上，且传输单元13和接收单元51可以为有线方式通讯的通讯单元。另一方面，本实施例中的控制装置50与车体31结合为一体，而在其他实施例中，控制装置50可以采用与车体31分离式的结构且为一独立装置。

上述说明是相关于驱动系统1的结构与元件设计，以下将进一步说明驱动系统1的运作流程。

生理状态传感器10的传输单元13将心率传感器11所检测到使用者的心率值传送至行动装置60，而行动装置60即可将心率值转送至控制装置50。同时，处理单元53可通过重力传感器55感测电动辅助自行车30的前后倾斜状态。

需说明的是，该心率值和该前后倾斜状态可能会有瞬间变化过大的情况，处理单元53可适度忽略变化过大的数值或计算特定时间(例如，3、5、10秒等)内数值平均值。

而当控制装置50的处理单元53接收到心率值时，处理单元53可依据心率值和前后倾斜状态决定是否驱动电动辅助自行车30的马达43。在本实施例中，处理单元53将心率值与一运动需求值比较以取得一比较结果，处理单元53并依据该比较结果决定是否驱动马达43。若比较结果是心率值小于运动需求值，则处理单元53便产生不驱动马达43的控制信号。而若比较结果是心率值不小于运动需求值，则处理单元53判断前后倾斜状态是否符合一下坡行驶状态。例如，定义电动辅助自行车30的直行前进方向为重力传感器55的Y轴，当处理单元53判断重力传感器55在Y轴上的加速度值为负值或小于特定值时，则该前后倾斜状态符合下坡行驶状态；或者，定义电动辅助自行车30的上下垂直方向为重力传感器55的Z轴，当处理单元53判断重力传感器55在Z轴上的加速度值小于每秒平方9.8公尺时，则该前后倾斜状态符合下坡行驶状态。而若前后倾斜状态符合下坡行驶状态，则处理单元53便不驱动电动辅助自行车30的马达43，以避免下坡加速行驶而提高危险。反之，若处理单元53判断前后倾斜状态不符合下坡行驶状态，则处理单元53产生驱动马达43的控制信号，使马达43辅助电动辅助自行车30行进。

需说明的是，处理单元53判断前后倾斜状态及心率值的顺序可能有多种变化，例如，处理单元53可在前后倾斜状态不符合下坡行驶状态的前提下再比较心率值与运动需求值；或者，处理单元53可同时判断前后倾斜状态和心率值，并在前后倾斜状态不符合下坡行驶状态且心率值大于运动需求值的情况下，才会驱动马达43。而为了符合法规及行车安全，处理单元53也会使电动自行车30限制在特定速度(例如，每小时15、20或25公里等)以下行驶。

此外，在本实施例中，运动需求值为使用者的最大心率值(例如，220-年龄、208-(0.7*年龄)或205-(0.5*年龄))的特定百分比，而在其他实施例中，运动需求值也可通过输入单元57接收设定信息来调整该运动需求值。处理单元53还可以通过输入单元57接收一运动模式信息，且处理单元53依据运动模式信息决定运动需求值，而运动模式信息用于指示多个运动模式中的一种。例如，这些运动模式包括一体重控制模式、一比赛训练模式和一有氧运动模式，且这些运动模式分别对应于最大心率值的60％、90％及80％。也就是说，用户可自行选择一运动模式，而控制装置50便会依据该运动模式对应的运动需求值，来判断使用者当前的心率值是否需要通过马达43提供辅助动力。若心率值超过运动需求值，则马达43适时提供辅助动力，以减轻使用者负担并可促使心率值降低。而若心率值下降至运动需求值以下，则马达43便不提供辅助动力，使用者需自行加快踩踏速度以提升其心率值。通过电动辅助自行车30依据心率值而适时提供骑乘辅助，使用者便可轻松地控制心率值维持在运动需求值的特定范围(例如，±5％、±10％等)内，从而达到预定的运动目的。

此外，在使用者运动结束之后或过程中，处理单元53也可通过输入单元57接收一评估信息，且处理单元53依据评估信息调整运动需求值，而评估信息用于指示运动需求值是否符合一使用者需求。例如，处理单元53通过显示单元59显示运动需求值是否符合用户需求的提问信息(例如，过高？过低？满意？)，而评估信息即是通过输入单元57所接收该提问信息的响应。若评估信息过高，则处理单元53调低运动需求值。而若评估信息过低，则处理单元53调高运动需求值。

另一方面，处理单元53还可依据心率值通过显示单元59显示一警示信息。例如，心率值超过运动需求值的10％，则显示单元59显示“心率过高！”的警示信息。显示单元59也可以实时显示用户当前的心率值及运动需求值，以方便使用者改变施加在两踏板37上的力量大小而调整其心率值。此外，行动装置60还可纪录与心率值相关的历史信息，甚至加以分析统计，以方便使用者事后评估运动情况。

通过上述架构的驱动方式，用户只要事先设定运动需求值，处理单元53便可自适应且适时地依据该使用者的心率值及电动辅助自行车30的前后倾斜状态来控制马达43，不仅能辅助使用者达到预定的运动目的，更能提升下坡行驶的安全性。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (13)

1.一种用于电动辅助自行车的驱动系统，其特征在于，所述电动辅助自行车包括一马达，所述驱动系统包括：

一生理感测装置，包括一心率传感器和一与所述心率传感器耦接的传输单元，所述心率传感器检测一心率值，所述传输单元用于传送所述心率值；

一控制装置，包括一接收单元、一与所述接收单元耦接的处理单元和一与所述处理单元耦接的重力传感器，所述接收单元接收所述心率值，所述重力传感器感测所述电动辅助自行车的前后倾斜状态，所述处理单元依据所述心率值和前后倾斜状态决定是否驱动所述电动辅助自行车的马达。

2.如权利要求1所述的用于电动辅助自行车的驱动系统，其特征在于：所述处理单元将所述心率值与一运动需求值比较以取得一比较结果，所述处理单元依据所述比较结果决定是否驱动所述电动辅助自行车的马达。

3.如权利要求2所述的用于电动辅助自行车的驱动系统，其特征在于：所述控制装置还包括一与所述处理单元耦接的输入单元，所述输入单元接收一运动模式信息，所述处理单元依据所述运动模式信息决定所述运动需求值，其中所述运动模式信息用于指示多个运动模式中的一种。

4.如权利要求3所述的用于电动辅助自行车的驱动系统，其特征在于：所述输入单元接收一用于指示所述运动需求值是否符合使用者需求的评估信息，而所述处理单元依据所述评估信息调整所述运动需求值。

5.如权利要求1所述的用于电动辅助自行车的驱动系统，其特征在于：所述处理单元判断所述前后倾斜状态是否符合一下坡行驶状态，若所述前后倾斜状态符合所述下坡行驶状态，则所述处理单元不驱动所述电动辅助自行车的马达。

6.如权利要求1所述的用于电动辅助自行车的驱动系统，其特征在于：所述控制装置还包括一与所述处理单元耦接的显示单元，所述处理单元依据所述心率值通过所述显示单元显示一警示信息。

7.如权利要求1所述的用于电动辅助自行车的驱动系统，其特征在于：还包括一行动装置，所述行动装置包括一通讯单元和一与所述通讯单元耦接的第二处理单元，所述第二处理单元通过所述通讯单元将所述心率值转送至所述控制装置。

8.一种电动辅助自行车，其特征在于：适用于与一生理感测装置联机，所述生理感测装置具有一用于检测一心率值的心率传感器，而所述电动辅助自行车包括：

一车体，包括一车架和一设置在所述车架上的马达，所述马达用于驱动所述 电动辅助自行车；

一控制装置，设置在所述车架上并包括一接收单元、一处理单元耦接所述接收单元、以及一重力传感器耦接所述处理单元，所述接收单元接收所述心率值，所述重力传感器感测所述电动辅助自行车之前后倾斜状态，所述处理单元并依据所述心率值及所述前后倾斜状态决定是否驱动所述马达。

9.如权利要求8所述的电动辅助自行车，其特征在于：所述处理单元将所述心率值与一运动需求值比较以取得一比较结果，所述处理单元依据所述比较结果决定是否驱动所述马达。

10.如权利要求9所述的电动辅助自行车，其特征在于：所述控制装置还包括一与所述处理单元耦接的输入单元，所述输入单元接收一运动模式信息，所述处理单元依据所述运动模式信息决定所述运动需求值，其中所述运动模式信息用于指示多个运动模式中的一种。

11.如权利要求10所述的电动辅助自行车，其特征在于：所述输入单元接收一用于指示所述运动需求值是否符合一使用者需求的评估信息，所述处理单元依据所述评估信息调整所述运动需求值。

12.如权利要求8所述的电动辅助自行车，其特征在于：所述处理单元判断所述前后倾斜状态是否符合一下坡行驶状态，若所述前后倾斜状态符合所述下坡行驶状态，则所述处理单元不驱动所述马达。

13.如权利要求8所述的电动辅助自行车，其特征在于：所述控制装置还包括一与所述处理单元耦接的显示单元，所述处理单元依据所述心率值通过所述显示单元显示一警示信息。