CN208470052U - 一种电动助力自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动助力自行车，包括电机、电机控制器、内置信号处理器的仪表盘、调速转把、脚踏力矩传感机构；调速转把与信号处理器连接，脚踏力矩传感机构与电机控制器连接，信号处理器与电机控制器连接；仪表盘上还设置有电机驱动模式选择键；当电机驱动模式选择键选择助力驱动模式时，电机控制器根据脚踏力矩传感机构输出的包含人力脚踏输出力矩信息的信号调节电机输出扭矩或转速；当电机驱动模式选择键选择纯电动驱动模式，电机控制器根据调速转把的位置或角度信息调节电机输出扭矩或转速。本实用新型具备脚踏力辅助驱动骑行和纯电动骑行，骑行者可根据需要自行切换骑行模式，能够使骑行者享受较长时间的骑行乐趣。

Description

一种电动助力自行车

技术领域

本实用新型涉及交通工具技术领域，尤其涉及一种电动助力自行车。

背景技术

已公知有如下的电动助力车，即，具有蓄电池等蓄电装置以及由该蓄电装置供电的电机，用于检测驾驶者通过踏板向链轮提供的脚踏力的脚踏力矩传感机构，电机根据脚踏力矩传感机构的输出提供辅助电动驱动力，使得即使在上坡等情况下也能够轻松行驶。然而这种脚踏力辅助驱动的方式不能实现无需脚踏力即可让电机单独驱动车辆行驶的纯电动骑行方式，容易导致骑行劳累，不能较长时间地享受骑行的乐趣；另外现有电动助力车，仪表与电机控制器之间线束较多，比如：开关信号线、档位信号线、调速转把的电压信号线等，不仅成本高，而且给电动助力车后期维修带来不便，严重影响其可靠性和安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电动助力自行车，解决现有技术中电动助力自行车驱动方式单一、无法实现纯电动驱动的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种电动助力自行车，包括驱动车轮转动的电机、电机控制器、内置信号处理器的仪表盘、调速转把、脚踏力矩传感机构；所述调速转把与信号处理器连接，所述脚踏力矩传感机构与所述电机控制器连接，所述信号处理器与电机控制器连接；所述仪表盘上还设置有电机驱动模式选择键；

当电机驱动模式选择键选择助力驱动模式时，电机控制器根据脚踏力矩传感机构输出的包含人力脚踏输出力矩信息的信号调节电机输出扭矩或转速；

当电机驱动模式选择键选择纯电动驱动模式，电机控制器根据调速转把的位置或角度信息调节电机输出扭矩或转速。

进一步的，本实用新型所提供的电动助力自行车还包括电池及电池管理系统，所述电池通过电源线与电机控制器电连接，所述电池管理系统通过数字通讯线与电机控制器通讯接口连接。

进一步的，所述仪表盘上还设置有发音装置，所述发音装置与信号处理器连接，用于指示车速、电机状态、电池状态、行驶环境以及驾驶者操作指令。

进一步的，所述仪表盘上还设置有助力档位选择键或旋钮，信号处理器根据助力档位选择键或旋钮将助力档位信息传输给电机控制器，作为助力驱动模式下调节电机输出扭矩或转速的信息之一。

进一步的，所述信号处理器的电源接口通过电源线与电机控制器的电源输出端口连接，所述信号处理器的通讯接口通过数字通讯线与电机控制器的通讯接口连接。

进一步的，所述电动助力自行车上还设置有车轮转速传感器，车轮转速传感器侦测车轮转速，电机控制器将车轮转速或由其计算出的车速作为调节电机输出扭矩或转速的信息之一。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：

1、具备脚踏力辅助驱动骑行和纯电动骑行，骑行者可根据需要自行切换骑行模式，能够使骑行者享受较长时间的骑行乐趣；

2、在仪表盘、电机控制器和电池之间采用电源线和数字通讯线取代现有技术中各类连接线，大幅减少了线束的数量，有利于主要零部件的模块化设计与生产，便于后期故障检测和维修，能够提高电动助力自行车的安全性和可靠性；

3、通过对各类信号的时间和内容的检查，避免了传感器故障、线束损坏等带来的隐患；另外也能实现无操作情况下自动断开电路，以达到节能的目的；

4、根据电池设备号码对电池进行身份检测，能够明显降低电池被盗风险，以及避免使用不合格的电池导致的火灾等事故。

附图说明

图1是本实用新型提供的电动助力自行车实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型提供的电动助力自行车实施例二的结构示意图；

图中：1、调速转把；2、仪表盘；3、电机；4、发音装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例一：

本实用新型提供的电动助力自行车包括车架、支撑车架的(前、后)车轮、转动前车轮的车把、驱动后车轮的脚踏传动机构、电机3及电机控制器。电机3可通过减速装置、链条、皮带等间接地驱动车轮转动。

如图1所示，本实用新型提供的电动助力自行车还包括：内置信号处理器的仪表盘2、调速转把1。

所述调速转把1与信号处理器连接，适用于本实用新型的调速转把1可以采用如下结构：包括可旋转手柄和固定座套，可旋转手柄套装在固定座套上；固定座套内部设置有霍尔元件，与信号处理器电连接；可旋转手柄内部设置有磁铁，用于与霍尔元件相配合，产生磁力信号；可旋转手柄内还设有复位弹簧，用于使可旋转手柄恢复到初始位置。

脚踏力矩传感机构，用于检测脚踏传动机构的力矩大小进而控制电机3输出功率大小。脚踏力矩传感机构通过电磁、光电的方式直接或者间接的检测人力脚踏输出力矩信息。

本实用新型提供的电动助力自行车还可以根据需要设置用于检测车轮转速的轮速传感器，所述轮速传感器包括：电磁轮速传感器和光电轮速传感器。轮速传感器与信号处理器连接，所述信号处理器的电源接口通过电源线与电机控制器的电源输出端口连接，所述信号处理器的通讯接口通过数字通讯线与电机控制器的通讯接口连接。数字通讯线可采用符合诸如RS485、RS232、CAN、LIN等标准的通讯方式，数字通讯的内容可以包括对通讯内容的有效性进行检验的验证码，以防止通讯过程中数据因外界干扰而发生变化。

当电机控制器超过预设时间或超过预设应答次数未检测到有效控制信号时，电机控制器停止驱动电机3或者降低驱动电机3的扭矩和或功率；所述有效控制信号包括：脚踏力矩传感机构输出的包含人力脚踏输出力矩信息的信号、助力档位信号、调速转把1的位置或角度信息。比如，电机控制器超过一定时间都没有收到信号处理器发出的助力档位信号，此时可确定信号处理器发生损坏或者电机控制器和信号处理器之间的通讯线路受到损坏，在此条件下电机控制器为确保车辆行驶安全，需要停止驱动电机3或者降低驱动电机3的扭矩和或功率。再比如，当电机控制器接收到的脚踏力矩传感机构输出的包含人力脚踏输出力矩信息的信号在较长时间内都没有发生正常情况下应该有的变动，此时可确定车辆处于静止状态而使用者忘记关机，为了降低电池消耗，电机控制器可以停止电机3，并向信号处理器发出关机信息。另外，信号处理器本身或者侦测到仪表盘2上的按键、调速选把、轮速传感器等信号长时间没有发生改变，也可确定车辆处于静止状态而使用者忘记关机，信号处理器可指示电机控制器分阶段地降低电机3输出、停止驱动电机3、关闭部分电路、关闭全部电路，从而达到降低电池静态消耗的目的。

仪表盘2上设置有电机驱动模式选择键（或旋钮），当电机驱动模式选择键（或旋钮）选择助力驱动模式时，电机控制器可以根据脚踏力矩传感机构输出的包含人力脚踏输出力矩信息的信号、调速转把1的位置或角度信息、轮速信号（如有设置轮速传感器）调节电机3输出扭矩或转速；当电机驱动模式选择键（或旋钮）选择纯电动驱动模式，电机控制器根据调速转把1的位置或角度信息和轮速信息（如有设置轮速传感器）调节电机3输出扭矩或转速。

仪表盘2上还设置有发音装置4，所述发音装置4与信号处理器连接，通过声音提示或语音播放的方式指示车速、电机3状态、电池状态、行驶环境以及驾驶者操作指令。

仪表盘2上还设置有助力档位选择键（或旋钮），信号处理器根据助力档位选择键（或旋钮）将助力档位信息传输给电机控制器，作为调节电机3输出扭矩或转速的信息之一。

仪表盘2上还设置有开关按钮（或旋钮）和开关钥匙和调节大灯按钮（或旋钮），骑行者通过开关按钮（或旋钮）开启或关闭电机控制器的全部或部分电路，以达到降低非骑行状态时的耗电量；通过开关钥匙开启或关闭仪表、电机控制器的电源或部分电源；通过调节大灯按钮（或旋钮）实现灯光亮度调节，以适应不同的路况及适时调低大灯亮度以减少耗电量。

仪表盘2可以选用具有防水及感光功能的仪表盘2，防水功能能够增强仪表对雨雪天气的适应能力，感光功能则能够感知环境光照情况，当环境光照较低或较高时，自动调节仪表盘2亮度，以便骑行者识别和操作以及查看仪表盘2显示内容。

仪表盘2可以选用触摸屏。

上述电机驱动模式选择键或旋钮、助力档位选择键或旋钮、开关按钮或旋钮、调节大灯的按钮或旋钮等可以全部或部分地使用一个按钮或旋钮组合地来实现，以简化操作界面。

为了更方便用户获取电动助力自行车的相关信息，信号处理器上还连接有无线信号收发装置，能够将仪表内的信息通过无线信号的方式发送至外部设备和接收外部设备的信息或指令。

所述电动助力自行车还包括电池及电池管理系统，所述电池及其管理系统通过电源线及数字通讯线与电机控制器连接，所述电池通过电源线与电机控制器电连接，所述电池管理系统通过数字通讯线与电机控制器通讯连接。同样的，数字通讯线可采用符合诸如RS485、RS232、CAN、LIN等标准的通讯方式，数字通讯的内容可以包括对通讯内容的有效性进行检验的验证码，以防止通讯过程中数据因外界干扰而发生变化。电机控制器根据电机3输出功率、电池管理系统输出的电池相关信息估算电池健康状态、电池剩余电量和或剩余续航里程，并将估算结果通过仪表盘2输出显示，仪表盘2同时可通过数字、图形或者LED灯等形式显示电池剩余电量和或剩余续航里程信息和或一次或多次骑行累计行驶里程。电池管理系统输出的电池相关信息包括电池设备号码，电机控制器根据电池设备号码检测电池是否被更换，若发生电池无效更换则电机控制器停止驱动电机3。

实施例二：

如图2所示，是本实用新型提供的第二种电动助力自行车的实施例，其与实施例一的不同之处在于：所述电池及电池管理系统分别通过电源线、数字通讯线与信号处理器连接；信号处理器根据电机3输出功率、电池管理系统输出的电池相关信息估算电池健康状态、电池剩余电量和或剩余续航里程，并将估算结果通过仪表盘2输出显示。如有设置轮速传感器，则轮速传感器与电机控制器连接。

电池管理系统输出的电池相关信息包括电池设备号码，信号处理器根据电池设备号码检测电池是否被更换，若发生电池无效更换，则发送停止驱动指令至电机控制器，使电机控制器停止驱动电机3。

本实用新型提供的电动助力自行车的驱动方法，主要包括如下步骤：

步骤一：开启电动助力自行车，电机控制器或信号处理器对电池设备号码进行检测，若检测出的电池设备号码与预存的电池设备号码不一致，或者

检测出的电池设备号码按预设的运算程序得出的运算结果与预存的运算结果不一致，则电机控制器停止驱动电机3；

步骤二：选择电机驱动模式，包括：互为备用的助力驱动模式和纯电动驱动模式；

步骤三：若选择助力驱动模式，则进一步选择助力档位，可以包括强度助力、中等助力和低度助力，电机控制器根据脚踏力矩传感机构输出的包含人力脚踏输出力矩信息的信号、助力档位信息、调速转把1的位置或角度信息和轮速信号（如有设置轮速传感器）调节电机3输出扭矩或转速；

若选择纯电动驱动模式，则电机控制器根据调速转把1的位置或角度信息、轮速信息调节电机3输出扭矩或转速。

当电机控制器超过预设时间或超过预设应答次数未检测到有效控制信号时，电机控制器停止驱动电机3或者降低驱动电机3的扭矩和或功率；所述有效控制信号包括：脚踏力矩传感机构输出的包含人力脚踏输出力矩信息的信号、调速转把1的位置或角度信息、助力档位信息。

助力驱动模式下，助力档位选择的方法包括：

通过设置于仪表盘2上的按键/旋钮进行助力档位选择；或者通过调节调速转把1的位置或角度信息进行助力档位选择。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动助力自行车，其特征在于：包括驱动车轮转动的电机、电机控制器、内置信号处理器的仪表盘、调速转把、脚踏力矩传感机构；所述调速转把与信号处理器连接，所述脚踏力矩传感机构与所述电机控制器连接，所述信号处理器与电机控制器连接；所述仪表盘上还设置有电机驱动模式选择键；

当电机驱动模式选择键选择助力驱动模式时，电机控制器根据脚踏力矩传感机构输出的包含人力脚踏输出力矩信息的信号调节电机输出扭矩或转速；

当电机驱动模式选择键选择纯电动驱动模式，电机控制器根据调速转把的位置或角度信息调节电机输出扭矩或转速。

2.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于：还包括电池及电池管理系统，所述电池通过电源线与电机控制器连接，所述电池管理系统通过数字通讯线与电机控制器通讯接口连接。

3.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于：所述仪表盘上还设置有发音装置，所述发音装置与信号处理器连接，用于指示车速、电机状态、电池状态、行驶环境以及驾驶者操作指令。

4.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于：所述仪表盘上还设置有助力档位选择键或旋钮，信号处理器根据助力档位选择键或旋钮将助力档位信息传输给电机控制器，作为助力驱动模式下调节电机输出扭矩或转速的信息之一。

5.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于：所述信号处理器的电源接口通过电源线与电机控制器的电源输出端口连接，所述信号处理器的通讯接口通过数字通讯线与电机控制器的通讯接口连接。

6.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于：所述电动助力自行车上还设置有车轮转速传感器，车轮转速传感器侦测车轮转速，电机控制器将车轮转速或由其计算出的车速作为调节电机输出扭矩或转速的信息之一。