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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanische Steuerung, insbesondere eine elektromechanische Steuerung eines Muskelkraft-betriebenen – Fahrzeugs.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Mit der Verbreitung des Radfahrens, haben viele Hersteller ähnliches Fahrrad-Zubehör entwickelt. Einiges Fahrradzubehör benötigt eine Stromversorgung. Somit sind elektromechanische Steuerungssysteme, die ein Fahrrad und dessen entsprechendes Zubehör verbinden, zum Ziel der Forschung und Entwicklung geworden.
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Die US-Druckschrift No.
US20060261785 offenbart eine DC-Stromversorgung für ein Muskelkraft betriebenes Fahrzeug, das eine Eingangsleistungsanpassungsschaltung und eine Ausgangsleistungsanpassungsschaltung verwendet, um die Spannung zu stabilisieren, die sich mit der Geschwindigkeit des Fahrrads drastisch verändert.
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Das oben genannte DC-Stromversorgungsgerät arbeitet normalerweise mit einem Stromgenerator eines Fahrrades und kann nur zur Stabilisierung des Stroms, der durch den Stromgenerator erzeugt wird, verwendet werden. Die Muskelkraft des Fahrers wird verwendet, um den Betriebs-Widerstand des Stromgenerators eines Fahrrades zu überwinden. Während er bergauf fährt, muss der Radfahrer nicht nur den Widerstand überwinden, um Bergauf zu fahren, sondern muss auch den Betriebswiderstand des Stromgenerators überwinden. Somit kann der Fahrradfahrer durch eine solche Situation überlastet werden. Daher hat die herkömmliche Technologie noch Raum zur Verbesserung.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Lösung des Problems, dass die herkömmliche Energieversorgungsvorrichtung eines durch Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs wahrscheinlich zusätzliche Belastung für einen Benutzer verursacht, während der Benutzer das Fahrzeug bergauf fährt.
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Um das genannte Ziel zu erreichen, schlägt die vorliegende Erfindung eine elektromechanische Steuerung eines Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs vor, die einen Drehmechanismus beinhaltet, der durch menschliche Kraft angetrieben wird, um mechanische Energie zu erzeugen. Die elektromechanische Steuerung der vorliegenden Erfindung umfasst einen elektromechanischen Wandler, ein Lastelement und ein Steuermodul. Der elektromechanische Wandler ist mit dem Drehmechanismus verbunden, um die mechanische Energie zu empfangen, um den Betriebs-Widerstand zu überwinden und um elektrische Energie zu erzeugen. Das Lastelement empfängt die elektrische Leistung und wird angetrieben, um durch die elektrische Energie betrieben zu werden. Das Steuermodul ist elektrisch mit dem elektromechanischen Wandler und dem Lastelement verbunden. Das Steuermodul enthält einen Controller, der elektrisch mit dem elektromechanischen Wandler verbunden ist, und der die Größe der elektrischen Leistung kontrolliert, und einen Schwerkraft-Sensor, der elektrisch mit der Steuereinheit verbunden ist. Der Schwerkraft-Sensor hat einen Bergauf-Erkennungsmodus. Der Bergauf-Erkennungsmodus erkennt, dass das Fahrzeug bergauf fährt, und sendet ein Bergauf-Signal an die Steuerung. Nach dem Empfang des Bergauf-Signals verringert sich die elektrische Leistung, die von dem Lastelement empfangen wird, so dass sich der Betriebs-Widerstand des elektromechanischen Wandlers im Bergauf-Erkennungsmodus verringert.
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Zusammenfassend verwendet die vorliegende Erfindung den Bergauf-Erkennungsmodus des Schwerkraft-Sensors von dem Steuermodul, um eine Bergauf-Bewegung zu erfassen und verwendet die Steuerung des Steuermoduls, um die zugeführte elektrische Leistung zu verringern. Dadurch wird der Betriebs-Widerstand des elektromechanischen Wandlers gesenkt, die Kraft verringert, die der Benutzer aufwenden muss, um den Drehmechanismus anzutreiben, um die mechanische Energie zu erzeugen, und reduziert die Belastung des Benutzers, wenn das Fahrzeug bergauf fährt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine elektromechanische Steuerung eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs und einen Drehmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine elektromechanische Steuerung eines Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs und einen Drehmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die technischen Inhalte der vorliegenden Erfindung werden im Detail in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch eine elektromechanische Steuerung eines Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs und einen Drehmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die vorliegende Erfindung schlägt eine elektromechanische Steuerung eines Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs vor. In der vorliegenden Erfindung ist das Fahrzeug ein Transportgerät, das durch menschliche Kraft angetrieben wird, insbesondere ein Fahrrad. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht eingeschränkt darauf, dass das Muskelkraft betriebene Fahrzeug ein Fahrrad sein muss. In der vorliegenden Erfindung kann das Muskelkraft betriebene Fahrzeug ein Einrad, ein Dreirad oder ein Tretroller sein. Das Muskelkraft betriebene Fahrzeug hat einen Drehmechanismus 1, der durch menschliche Kraft angetrieben wird, um mechanische Energie zu erzeugen. In den Fällen, in denen das Muskelkraft betriebene Fahrzeug ein Fahrrad ist, kann, muss aber nicht, der Drehmechanismus auf einen Radachsen-Mechanismus beschränkt werden, der Drehmechanismus kann eine andere geeignete Vorrichtung sein, die durch menschliche Kraft angetrieben wird.
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Das elektromechanische Steuersystem 10 der vorliegenden Erfindung umfasst einen elektromechanischen Wandler 20, ein Lastelement 40 und ein Steuermodul 30. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich der elektromechanische Wandler 20 auf eine Vorrichtung, die mechanische Energie in elektrische Energie für die Ausgabe umwandelt, wie ein elektrischer Generator, der magnetischen Widerstand überwindet, um elektrischen Strom in einem Magnetfeld zu erzeugen. In der ersten Ausführungsform ist der elektromechanische Wandler 20 mit dem Drehmechanismus 1 verbunden, um die mechanische Energie von dem Drehmechanismus 1 zu empfangen, um den Betriebswiderstand, der durch ein magnetisches Feld innerhalb des elektromechanischen Wandlers 20 erzeugt wird, zu überwinden, und um elektrische Energie zu erzeugen. Das Lastelement 40 bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung, die durch die elektrische Energie angetrieben wird, wie beispielsweise eine Beleuchtungseinrichtung, eine Kommunikationsvorrichtung oder eine Medien-Wiedergabe-Vorrichtung.
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Das Steuermodul 30 ist mit dem elektromechanischen Wandler 20 und dem Lastelement 40 verbunden. Das Steuermodul 30 umfasst einen Controller 31 und einen Schwerkraft-Sensor 32. Die Steuerung 31 ist elektrisch mit dem elektromechanischen Wandler 20 für die Steuerung der elektrischen Leistungsabgabe durch den elektromechanischen Wandler 20 verbunden. In der vorliegenden Erfindung ist die Größe der elektrischen Energie auf den Strom begrenzt, muss jedoch nicht sein. Der Schwerkraft-Sensor 32 ist elektrisch mit der Steuereinheit 31 verbunden und weist einen Bergauf-Erkennungsmodus auf, der die Veränderung der Beschleunigung des Fahrzeugs erfasst, und der bestimmt, ob das Fahrzeug bergauf fährt.
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In der Anwendung nutzt der Benutzer das Fahrzeug normalerweise auf einer ebenen Straße. In diesem Fall treibt der Benutzer den Drehmechanismus 2 an, um das Fahrzeug vorwärts zu bewegen und um gleichzeitig die elektromechanische Steuerung 10 anzutreiben, die mit dem Drehmechanismus 1 gekoppelt ist. Die mechanische Energie des Drehmechanismus 1 überwindet den Betriebs-Widerstand durch das Magnetfeld innerhalb des elektromechanischen Wandlers 20 zur Erzeugung elektrischer Energie. Die elektrische Leistung wird zu dem Steuerungsmodul 30 abgegeben und treibt die Steuerung 31 und den Schwerkraft-Sensor 32. Das Lastelement 40 empfängt die elektrische Leistung von dem Steuermodul 30 und wird die elektrische Energie betrieben. Während der Bergauf-Erkennungsmodus des Schwerkraft-Sensors 32 erfasst, dass das Fahrzeug auf einer ansteigenden Straße fährt, sendet der Schwerkraft-Sensor 32 ein Bergauf-Signal an die Steuerung 31. Dann verringert der Controller 31 die Ausgabe der elektrischen Leistung an das Last-Element 40. Beispielsweise verringert die Steuereinheit 31 den aktuellen Strom an das Last-Element 40. Somit wird die Stärke des Magnetfeldes innerhalb des elektromechanischen Wandlers 20 verringert. Dadurch wird die mechanische Energie verringert, die verwendet wird, um den Widerstand zu überwinden. Daher kann der Benutzer weniger Kraft auf den Drehmechanismus 1 anwenden, und die Belastung des Benutzers wird reduziert.
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2 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch eine elektromechanische Steuerung eines Muskelkraft-betriebenen Fahrzeugs zeigt, und einen Drehmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Verglichen mit der ersten Ausführungsform ist die zweite Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul 30, ferner einen Gleichrichter 33, eine Batterie 34 und einen Spannungsstabilisator 35 hat. Der Gleichrichter 33 ist elektrisch mit dem elektromechanischen Wandler 20 und der Steuerung 31 verbunden, um die elektrische Leistung durch den elektromechanischen Wandler 20 zu empfangen, und um die elektrische Energie in Gleichstrom gleichzurichten, um diesen auszugeben. Die Batterie 34 ist elektrisch mit dem elektromechanischen Wandler 20 und der Steuerung 31 verbunden, insbesondere zwischen dem Gleichrichter 33 und dem Regler 31, um die elektrische Leistung von dem Gleichrichter 33 zu speichern, und die elektrische Energie wird dann gesteuert, und von der Steuerung 31 ausgegeben. Der Spannungsstabilisator 35 ist elektrisch mit der Steuerung 31 und dem Lastelement 40 verbunden, um die Spannung der elektrischen Leistung zu stabilisieren, die die Steuerung 31 an das Lastelement 40 abgibt, damit die instabile Ausgabe der elektrischen Leistung einen Schaden des Lastelements 40 verhindern kann. In der zweiten Ausführungsform weist der Schwerkraft-Sensor 32 ferner einen Berg abwärts-Erfassungsmodus auf, der erfasst, ob das Fahrzeug auf einer abschüssigen Straße fährt. Während der Berg abwärts-Erfassungsmodus erfasst, dass das Fahrzeug auf einer abschüssigen Straße fährt, sendet der Schwerkraftsensor 32 ein Berg abwärts-Signal an die Steuerung 31. Dann erhöht der Controller 31 die Abgabe der elektrischen Leistung an das Last-Element 40. Zum Beispiel erhöht die Steuerung 31 den aktuellen Strom an das Lastelement 40. Somit ist die Stärke des Magnetfeldes in dem elektromechanischen Wandler 20 erhöht. In einem solchen Fall wird die mechanische Energie verwendet, um den Widerstand zu überwinden, um den Betrieb ohne zusätzliche Belastung des Benutzers zu steigern. Dadurch wird die Ladeleistung der Batterie 34 verstärkt.
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Schließlich verwendet die vorliegende Erfindung den Schwerkraft-Sensor, um zu erfassen, ob das Fahrzeug bergauf oder bergab fährt; der Regler passt automatisch die Größe der elektrischen Leistung des elektromechanischen Wandlers gemäß dem Erfassungsergebnis an, so dass der elektromechanische Wandler den Betriebswiderstand gemäß der Größe der elektrischen Leistung ändern kann. Während der Benutzer das Fahrzeug bergauf fährt, wird der Betriebs-Widerstand des elektromechanischen Wandlers verringert, wodurch die Belastung des Benutzers reduziert wird. Während der Benutzer das Fahrzeug bergab fährt, wird der Betriebswiderstand des elektromechanischen Wandlers erhöht, wodurch die Ladeleistung der Batterie erhöht wird. Die vorliegende Erfindung umfasst ferner einen Gleichrichter und einen Spannungsstabilisator, um die Stabilität der Stromversorgung zu verbessern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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