EP3817972A1 - Système de commande d'une bicyclette hybride, et bicyclette hybride équipée d'un tel système de commande - Google Patents

Système de commande d'une bicyclette hybride, et bicyclette hybride équipée d'un tel système de commande

Info

Publication number
EP3817972A1
EP3817972A1 EP19735570.4A EP19735570A EP3817972A1 EP 3817972 A1 EP3817972 A1 EP 3817972A1 EP 19735570 A EP19735570 A EP 19735570A EP 3817972 A1 EP3817972 A1 EP 3817972A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pedaling
bicycle
processing unit
coaster
control signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19735570.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mathieu RAUZIER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rayvolt Inc
Original Assignee
Rayvolt Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR1870807A external-priority patent/FR3083515B1/fr
Priority claimed from FR1870808A external-priority patent/FR3083516A1/fr
Application filed by Rayvolt Inc filed Critical Rayvolt Inc
Publication of EP3817972A1 publication Critical patent/EP3817972A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof

Definitions

  • the present invention relates to the field of hybrid bicycles, and in particular a system for controlling the engine of such a hybrid bicycle.
  • a hybrid bicycle is a pedal bicycle further provided with an auxiliary motor, typically an electric motor, which can be operated by the user or automatically to assist and assist the user. user when pedaling.
  • an auxiliary motor typically an electric motor
  • the provision of such pedaling assistance results in greater comfort in use, including for people with more limited physical capacities, but also in the possibility of traveling more easily and more comfortably on a physical level, much longer distances, on routes with an accentuated topography if necessary, such as in the mountains.
  • a hybrid bicycle in addition to the electric motor, typically comprises an electronic control unit connected to the electric motor, also known under the name data processing unit.
  • a control unit serves as an interface for the user of the bicycle to configure the desired level of pedaling assistance. It is most often in the form of a control interface mounted on the handlebars of the bicycle.
  • the user can manually define the level of assistance desired by the motor, in the form of a percentage of pedaling assistance from which he wishes to benefit, according to a predefined graduation.
  • Hybrid bicycles as known today have the disadvantage of only being controlled according to predefined settings, necessarily stopped, by the manufacturer or the user. However, depending on the route taken by the latter, the level of pedaling assistance may need to be modified, as well as certain other parameters likely to contribute to the comfort of use during the pedaling and / or movement phases.
  • the present invention aims to design and provide a system for controlling a hybrid bicycle capable of at least partially overcoming the drawbacks indicated above with reference to the known prior art.
  • the invention relates to a control system for a hybrid bicycle comprising at least one rechargeable battery and an electric motor, said system comprising at least one data processing unit.
  • the system further comprises a volatile memory and at least one sensor connected to said volatile memory connected via said data processing unit 106 for measuring and storing in real time instantaneous topographic variations of the displacement surface of said hybrid bicycle during pedaling, said processing unit being configured to automatically control said motor on the basis of an analysis at time interval less than or equal to one millisecond of each variation a of topography to deliver an instantaneous control signal of said motor, said instantaneous control signal being:
  • an adaptive and progressive braking control signal creating a magnetic resistance intended to slow down or stop said hybrid bicycle, when said topographical variation is representative of a descent relative to the direction of movement.
  • said processing unit also takes account of at least one item of information representative of the weight of the cyclist using said bicycle to adapt said instantaneous control signal.
  • assistance takes into account two essential characteristics for comfort and safety, namely the slope and the weight of the user. If the bicycle is on a climb, the assistance is increased. If the bicycle is on a descent, assistance is reduced, and the engine can act by ensuring "engine” braking (also allowing the battery to be recharged). For this assistance to be effective and comfortable, the adaptation of the assistance is immediate or almost immediate, and updated if necessary 1000 times per second or more.
  • assistance takes into account an essential aspect, namely the weight of the cyclist, or user. Indeed, the weight of the cyclist can vary over a range of the order of 20 to 120 kg, while the weight of the bicycle is of the order of 20 to 25 kg. The weight of the cyclist is therefore an essential element in determining the behavior of the bicycle and the assistance required, both uphill and downhill.
  • said instantaneous control signal can be in the form of an electric current intensity value.
  • Braking is thus optimized: assistance can make action on the levers more efficient and adapt the braking power to obtain the desired braking.
  • the electric current value of said instantaneous braking control signal can be included in a range of amperage values from 5 to 50 amperes.
  • the instantaneous brake control signal can take account of at least one previous value of electric current corresponding to at least one other brake control signal already applied to said hybrid bicycle at least one previous time interval, so as to generate a signal
  • said instantaneous braking control signal is translated into an electric intensity value of 10A;
  • Said power increase control signal can also take account of at least one previous electric current value corresponding to at least one other braking or acceleration control signal already applied to said hybrid bicycle to at least one previous time interval, so as to produce a control signal for increasing the power of said adaptive and progressive motor.
  • the processing unit can also take into account at least one physical data item representative of said user calculated and / or previously fixed, to produce said instantaneous control signal, said form data item belonging to the group comprising:
  • the nature of the displacement surface can include at least two of the categories belonging to the group comprising the states corresponding to:
  • the processing unit can also determine a situation
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) common bicycle, among at least two of the situations belonging to the group comprising: a normal traffic situation,
  • control signal being adapted according to the detected situation.
  • the processing unit can, according to at least one embodiment, analyze the measurement signal (s) delivered by the said sensor (s), to determine an estimate of the speed and the slope, as well as an estimate of at least one of the pieces of information belonging to the group including:
  • the measurement signals delivered by accelerometers and / or gyroscope can allow, by specific processing such as mathematical transformations (FFT for example), filtering, analysis in different situations (at stop or at start-up for example, for determining the weight), comparisons, correlations ... to determine information representative of these characteristics, which allow the assistance to be adapted.
  • FFT mathematical transformations
  • filtering analysis in different situations (at stop or at start-up for example, for determining the weight), comparisons, correlations ... to determine information representative of these characteristics, which allow the assistance to be adapted.
  • the system according to this aspect of the invention may further comprise a crank pedal and at least one rotary sensor fixed on a crank wheel of said pedal and connected to said processing unit, said sensor being able to generate at least one cadence value pedaling / coaster pedal transmitted to the data processing unit to automatically control said hybrid bicycle by automatically adapting the power of said electric motor from said at least one pedaling / coaster pedaling value.
  • the system further comprises at least one rotary sensor fixed on a crank wheel of said crankset and connected to said processing unit, said sensor being able to generate at
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) at least one pedaling / coaster pedaling value transmitted to said data processing unit for automatically controlling said hybrid bicycle by automatically adapting the power of said electric motor from said at least one pedaling / coaster pedaling value.
  • the processing unit can take account of information representative of the weight of the cyclist using said bicycle to adapt the power delivered by said engine.
  • the system may be able to generate from said pedaling / coaster pedaling value a power control signal transmitted to said said electric motor, said control signal being in the form of a value of intensity of electric current.
  • the control signal can also be proportional to an instantaneous power value generated by said electric motor measured continuously during pedaling / coaster pedaling by said processing unit from said pedaling / coaster pedaling rate information received from said rotary sensor.
  • the rotary sensor may include at least two readers fixed to a fixed part of the frame of said hybrid bicycle and at least twelve magnets fixed equidistant from each other on said crank wheel of said crankset, said magnets being capable of generating at least twenty four pulse signals per revolution of said crank wheel, said pulse signals being transmitted continuously during pedaling / coaster pedaling to said processing unit by said at least two readers, said processing unit measuring variations in pedaling cadence / back pedaling from said received pulse signals and continuously producing a plurality of control signals of said hybrid bicycle adapted to said measured pedaling / back pedaling cadence variations.
  • said processing unit when said processing unit measures an increase / decrease in pedaling / coaster pedaling frequency, it automatically transmits to said electric motor a signal for controlling the increase / decrease in power proportional to said increase / decrease in pedaling / coaster pedaling rate measured.
  • the rotary sensor may be able to detect variations in the coaster rate of said crank wheel, to transmit them continuously to said processing unit to continuously produce a plurality of brake control signals of said adapted hybrid bicycle. to said variations in coaster rate.
  • said coaster variations increase / decrease, the more the intensity of the engine braking increases / decreases.
  • said brake control signal is translated into an electric intensity value of 10A transmitted to said electric motor
  • said brake control signal is translated into an electric intensity value transmitted to said electric motor, according to a Gauss curve.
  • the processing unit and at least some of said sensors can be grouped in a removable device of the smart phone or tablet type, implementing a dedicated application.
  • the invention also relates to a method for controlling a hybrid bicycle comprising at least one rechargeable battery and an electric motor, said system comprising at least one data processing unit, comprising the following steps:
  • said instantaneous control signal can be:
  • an adaptive and progressive braking control signal creating a magnetic resistance intended to slow down or stop said hybrid bicycle 101, when said topographic variation is representative of a descent relative to the direction of movement.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) touch interface and a microprocessor, characterized in that it implements the method for controlling a hybrid bicycle mentioned above.
  • such a control system further comprises at least one rotary sensor fixed to the crank wheel of said crankset and connected to said processing unit, said sensor being able to generate at least one pedaling / coaster pedaling value transmitted to said data processing unit for automatically controlling said hybrid bicycle by automatically adapting the power of said electric motor from said to minus a pedaling / back pedaling cadence value.
  • a control system for a hybrid bicycle makes it possible to provide greater comfort of use and to offer a higher level of security to its user.
  • the rotary sensor transmits continuously to the processing unit, the cadence of pedaling or coaster pedaling measured at the crank wheel of the crankset also known as the large crankset - mobile part of the crankset connected to the frame and on which the crank arms receiving the pedals are fixed.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) for the user, pedaling assistance by transmitting a signal to increase the servo power to the electric motor.
  • control system according to the invention, the user of such a hybrid bicycle will experience a completely new experience of use, for the benefit of more comfort, safety and pleasure of use.
  • said processing unit is able to generate from said pedaling / coaster pedaling value a power control signal transmitted to said said electric motor, said control signal being in the form of an electric current intensity value.
  • Such regenerative braking offers a double technical advantage on the one hand that the electric motor of the bicycle can also serve as a braking system, which can be supplemented by a second braking. It also makes it possible to electrically recharge the battery during the braking phases, by recovering the kinetic energy of braking.
  • control system it is also possible in a variant of the control system according to the invention to equip the hybrid bicycle with a set of hydraulic brakes with an electronic switch on the brake levers, such an assembly being capable of generating an additional braking signal once interpreted by the processing unit.
  • the processing unit measures six negative pulses (1/4 of a turn behind the cranks during the coaster pedal of the user) transmitted by the two readers of said rotary sensor, then the unit treatment will detect a light brake request and transmit a
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) value of electric intensity of regeneration to said electric motor of intensity ten amps 10A.
  • the parameters can be adjusted to read the pedaling or coaster pedaling cycles every 0.3 seconds.
  • said processing unit when said processing unit measures an increase / decrease in pedaling / coaster pedaling frequency, it automatically transmits to said electric motor a control signal for increase / decrease in power proportional to said increase / decrease in pedaling frequency. / measured coaster.
  • said rotary sensor is capable of detecting variations in the coaster rate of said crank wheel, in order to transmit them continuously to said processing unit to continuously produce a plurality of brake control signals of said bicycle hybrid adapted to said variations in coaster cadence.
  • said processing unit receives from said two readers six negative pulse signals representative of an average coaster pedaling rate, said brake control signal is translated in an electric intensity value of 10A transmitted to said electric motor;
  • said processing unit receives from said two readers twelve negative pulse signals representative of a strong rate of coaster pedaling, said brake control signal is translated into an electric intensity value of 20A transmitted to said electric motor;
  • said brake control signal is translated into an electric intensity value transmitted to said electric motor, according to a Gauss curve.
  • the hybrid bicycle is indeed equipped with at least one rotary sensor on the crank wheel of the crankset (pedal assistance sensor).
  • the sensor is equipped with two readers and at least twelve magnets which generate twenty-four pulse signals at each turn of the crank wheel (pedal rotation 360 degrees).
  • the braking force is therefore linked to the cadence of the coaster.
  • the invention also relates to an electrically assisted bicycle equipped with a control system as described above.
  • the invention also relates to a method for controlling a hybrid bicycle comprising at least one crankset crankset, at least one rechargeable battery and an electric motor which can be actuated to assist a user in pedaling, and at least one data processing unit .
  • Such a method according to the invention notably comprises the following steps of:
  • controlling said hybrid bicycle by automatically adapting the power of said electric motor from said at least one pedaling / back pedaling cadence value measured by said processing unit.
  • the invention also relates, in a particularly advantageous manner, to a computer program product intended to be executed on a mobile terminal capable of controlling a hybrid bicycle, said mobile terminal having at least one interface and a microprocessor, said program product computer implementing a method for controlling a hybrid bicycle as described above.
  • control system further comprises a volatile memory, the sensor being connected to said volatile memory via said data processing unit for measuring and storing in real time instantaneous topographic variations of the surface. for moving said hybrid bicycle during pedaling, said processing unit being configured to automatically control said hybrid bicycle on the basis of a comparison of said topographic variations measured and stored in said volatile memory, with at least one reference topographic value.
  • the term “automatically controlling the hybrid bicycle” means automatically influencing the level of servo / assistance provided by the electric motor to the user during the pedaling phases, or else the automatic braking assistance of said bicycle. .
  • Such an invention thus allows the user of the hybrid bicycle to benefit from increased comfort and more safety while riding.
  • the system according to the invention makes it possible to automatically and gradually control - therefore with maximum safety for the user - the behavior of the hybrid bicycle, while riding and according to the topography of the route taken.
  • the system when the system detects while riding that the hybrid bicycle is on a climb (a> 0) relative to its direction of travel, it will automatically increase the pedaling assistance, in a perfectly adaptive manner, without necessary user action.
  • the system according to the invention detects while riding that the hybrid bicycle is on a descent (a ⁇ 0) relative to its direction of movement, it will automatically control progressive and adaptive braking according to the value a of the descent, in a perfectly adaptive way, and always without necessary action of the user.
  • said at least one sensor is of the type belonging to the list comprising: a gyroscope;
  • gyroscope and / or the accelerometer controlled by an Android operating system (registered trademark) executed on a mobile terminal of smartphone type, said gyroscope and / or accelerometer being on board. inside said smartphone.
  • Android operating system registered trademark
  • the integrated accelerometer and gyroscope will continuously read the different inclination changes a to automatically detect the rise or fall of the travel surface, to progressively and adaptively control the servo of the motor or automatic and progressive braking of the hybrid bicycle according to the different topographical variations encountered during the journey.
  • Said data processing unit can be adapted to translate at a lower regular time interval, for example every one millisecond, each variation in topography stored in said volatile memory into an instantaneous control signal from said hybrid bicycle, said instantaneous control signal in the form of an electric current intensity value transmitted to said electric motor.
  • the volatile memory makes it possible to store the topographic variations while driving, then the processing unit to generate different control signals by emulating a change of setting in real time, either of the power of the electric motor to produce an acceleration in climb by increase of power of the electric motor, or to act on the motor brake by signal of rupture and recovery of energy, to control a braking progressive and adaptive in case of detection of a descent while driving.
  • the control system updates and calculates the electric charges from each topographic variation data stored in the volatile memory, every milliseconds (1000 times per second).
  • the on-board computer for example of the “smartphone” type, is connected to the control controller, that is to say to the data processing unit. It is capable of producing the regeneration parameters in real time necessary for progressive and automatic braking of the hybrid bicycle while riding.
  • said hybrid bicycle is equipped with a set of hydraulic brakes with an electronic brake switch connected to at least two brake levers.
  • the instantaneous control signal generated is an adaptive and progressive braking control signal transmitted by said processing unit to said electronic switch to create a magnetic resistance intended to slow down or stop said hybrid bicycle, when said topographical variation is representative of a descent from the direction of travel.
  • This embodiment is advantageous in that it makes it possible to transform the kinetic energy produced while driving into an electrical signal for controlling a hydraulic braking system much more efficient and more comfortable for the user, while recovering in part. this kinetic energy to reinject it in the form of electrical energy into the battery.
  • a hydraulic braking system with electric switch offers the advantage of being able to be directly controlled, in a perfectly adaptive, progressive and automatic manner, by the processing unit of the system.
  • the brake control signal can be generated according to a predefined braking value scale as a function of predefined values of variations in topography (positive angle value (a> 0) representative of climbs or negative (a ⁇ 0) representative of descents
  • This control signal can also be generated according to a portion of the Gauss curve, or according to any other braking curve associating such braking values with values of topographical variations, for even more progressiveness in the braking commands of the hybrid bicycle. , to the benefit of even more comfort of use for the user.
  • the value of electric current of said instantaneous braking command signal is included in a range of amperage values from 5 to 50 amperes.
  • the control system is therefore highly configurable.
  • the user can configure any motor parameters as desired, for example and without limitation, the maximum speed, the power output, the ratio of pedal assistance and even the amount of regenerative braking.
  • Breakage by regeneration of the braking system is similar to the KERS formula (kinetic energy recovery system).
  • the processing unit calculates the exact inverse of the use of the accelerator by creating a magnetic resistance generating energy using the kinetic energy of the bicycle at high speed.
  • the processing unit can automatically and gradually and adaptively configure the choice of the amount of resistance as a function of a predetermined amount of energy to be recovered to transform it into electrical energy which will be stored in the battery, for the benefit of greater autonomy.
  • the lowest setting can be 5 Amps which recover little energy (5A) and provide light braking.
  • the Max setting can be set to 50A, which allows you to recover an energy of 50 Amps (10 times more than the AC / DC charger supplied with the bike).
  • the friction required to recover 50A is so great that it will provide a very strong break by stopping the bicycle very quickly, while recovering a maximum of kinetic energy transformed into a maximum of electrical energy returning to the battery.
  • said instantaneous braking control signal takes account of at least one previous electrical intensity value corresponding to at least one other braking control signal already applied to said hybrid bicycle at at least one interval of previous time, so as to produce an adaptive and progressive brake control signal.
  • said instantaneous braking control signal is translated into an electrical intensity value of 10A. If said topographic variation is between 0 and -6 degrees, said instantaneous braking control signal is translated into an electrical intensity value of 20A. If said topographic variation a is between -6 and -12 degrees, said instantaneous braking control signal is translated into an electrical intensity value of 30A.
  • the interface for example of the Android type, can allow the user to choose either a set of factory parameters or to personalize his angle values and his adaptive braking values according to his preferences for use of the hybrid bicycle equipped with such a control system, for example its weight and the conditions of environment and use.
  • said instantaneous control signal is a control signal for increasing the adaptive and progressive power of said motor of said bicycle, said signal being transmitted by said processing unit to said motor to increase the assistance to the user during pedaling.
  • the processing unit when it detects a rise during movement, it generates an electric motor control signal, so as to automatically and gradually increase the pedaling assistance, so that the user will not have to pedal harder uphill.
  • Said motor power increase control signal can take account of at least one previous electric current value corresponding to at least one other braking or acceleration control signal already applied to said hybrid bicycle at at least one interval. time, so as to produce an adaptive and progressive acceleration control signal.
  • the processing unit can automatically detect an accentuation of the value a of an initially small slope to gradually increase the control signal sent to the electric motor and thus automatically and gradually increase the pedaling assistance, to greater comfort for the user who has absolutely no action to perform.
  • said processing unit takes into account at least one datum of physical form proper to said user calculated and / or previously fixed, to produce said instantaneous control signal, said datum of form belonging to the group comprising in a nonlimiting manner:
  • said processing unit takes into account at least one physical datum representative of said rolling surface of said hybrid bicycle, said physical datum belonging to the group comprising:
  • the pedaling assistance can be increased if the hybrid bicycle is riding on sand or gravel, or else suitable braking in the event of a wet road to avoid, for example, too sudden braking likely to cause the bicycle to slip while rolling and drop the user.
  • This embodiment is therefore particularly advantageous since it further increases the level of security of the user of the hybrid bicycle according to the invention, while further improving the experience of use.
  • the invention also relates to a hybrid bicycle comprising at least one rechargeable battery and an electric motor which can be actuated to assist a user in pedaling, such a bicycle comprising a control system (100) according to the invention, as described above. .
  • the invention also relates to a method for controlling a hybrid bicycle comprising at least one rechargeable battery and an electric motor which can be actuated to help a user to pedal and at least one data processing unit.
  • Such a method notably comprises the following steps of:
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) temporary storage in a volatile memory of said topographical variations a in a volatile memory connected to said data processing unit;
  • the invention also relates to a computer program product intended to be executed on a terminal capable of controlling a hybrid bicycle, said mobile terminal having at least one interface and a microprocessor.
  • a computer program product implements a method for controlling a hybrid bicycle as described above.
  • FIG. 1 represents a complete control system for a hybrid bicycle according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows, by means of a block diagram, the operation of a hybrid bicycle according to an embodiment of the invention, during the pedaling phases;
  • FIG. 3 represents, shows, by means of a block diagram, the operation of a hybrid bicycle according to an embodiment of the invention, during the coaster phases;
  • FIG. 4 shows, by means of a block diagram, the operation of a hybrid bicycle according to one embodiment, during a movement on a climb;
  • FIG. 5 represents, shows, by means of a block diagram, the operation of a hybrid bicycle according to one embodiment, during a movement on a descent;
  • FIG. 6 represents a synthetic view of the break switch brake system making it possible to recharge the battery of a hybrid bicycle according to the invention.
  • FIG. 7 shows in a simplified manner the treatments implemented according to the invention.
  • the objective of the invention is to propose an adaptive and progressive control system for the behavior of a hybrid bicycle, which is automatic, without obligation for the user to interact while riding with a control interface, so as to propose a new user experience focusing on efficiency; the quality, comfort and / or safety of use for the user.
  • the control system can take into account a plurality of factors, and in particular the slope of the surface on which the bicycle circulates, the cyclist's pedaling rate, the weight of the latter and / or the situation in which he is placed the hybrid bicycle.
  • a system 100 for controlling a hybrid bicycle 101 makes it possible to provide greater comfort of use and to offer a higher level of security to its user.
  • control system 100 Conversely, the more the control system 100 detects an increase in the user's pedaling rate 108, the more the control system 100 will automatically and gradually increase for the user the pedaling assistance by transmitting a signal. 110 to increase the servo power to the electric motor 105.
  • the higher the coaster rate 109 measured by the processing unit 106 will be high from the data received from the sensor 1071; 1072 rotary, plus the command signal 111 transmitted to the electric motor 105 will be translated into an electrical signal 111 for regenerative braking control.
  • Such regenerative braking offers a double technical advantage on the one hand that the electric motor 105 of the bicycle 101 can also serve as a braking system, which can be supplemented by a second braking. It also makes it possible to electrically recharge the battery 104 during the braking phases, by recovering the kinetic braking energy.
  • control signal 110 or 111 is proportional to an instantaneous power value generated by said electric motor 105 measured continuously during pedaling 108 / coaster 99 by said processing unit 106.
  • the processing unit 106 measures twelve negative pulses (1/2 of a turn behind the crank arms 103 of the bottom bracket 102, 103 during the coaster 109 of the user) transmitted by the two readers 1072 of said sensor 1071; 1072 rotary, then the processing unit 106 will detect a more pronounced braking request and will transmit a value of electrical regeneration intensity to said electric motor 105 of intensity 20 amps 20A.
  • said processing unit 106 when said processing unit 106 measures an increase / decrease in pedaling frequency 108 / coaster pedal 109, it automatically transmits to said electric motor 105 a signal 110, 111 for controlling the increase / decrease in power proportional to said increase / decrease in pedaling frequency 108 / coaster 109 measured.
  • said rotary sensor 1071, 1072 is capable of detecting variations in the rate of coaster 109 of said wheel 102 with cranks 103, to transmit them continuously to said processing unit 106 to continuously produce a plurality of signals 111 for braking control of said hybrid bicycle 101 adapted to said variations in coaster rate 109.
  • the user can change all the engine parameters at maximum speed , power output, pedal assistance ratio and even the amount of regenerative braking.
  • said brake control signal 111 is translated into an electric intensity value of 20A transmitted to said motor 105 electric;
  • said processing unit 106 receives from said two readers 1072 twelve negative pulse signals representative of an intermediate coaster pedaling rate 109, said brake control signal 111 is translated into an electric intensity value transmitted to said electric motor 111, according to a Gaussian curve.
  • the hybrid bicycle 101 is in fact equipped with at least one sensor 107; 1071; 1072 rotatable on the crank wheel 102 of the crankset 102, 103 (pedal assistance sensor).
  • the sensor 1071; 1072 is equipped with two readers 1072 and at least twelve magnets 1071 making it possible to generate, at each revolution of the wheel 102 with cranks 103, twenty-four pulse signals (pedal rotation 360 degrees).
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) These pulse signals are used to calculate the pedaling cadence 108 in order to give the proportional power output to the motor 105: slow pedaling 108 / coaster pedaling 109 will result in a low power for pedaling / braking assistance. A rapid pedaling 108 / coaster pedaling 109 will result in greater power for pedaling or braking assistance by the electric motor 105.
  • the motor 105 will provide braking by recharging the battery 104.
  • the coaster phases 109 of the user the braking force is therefore linked to the cadence of coaster.
  • the invention also relates to an electrically assisted bicycle 101 equipped with a control system 100 as described above.
  • the invention also relates to a method for controlling a hybrid bicycle 101 comprising at least one crankset 102, 103 with cranks 103, at least one rechargeable battery 104 and an electric motor 105 which can be actuated to assist a user in pedaling, and at at least one data processing unit 106.
  • the invention also relates, in a particularly advantageous manner, to a computer program product intended to be executed on a mobile terminal 113 capable of controlling a hybrid bicycle 101, said mobile terminal 113 having at least a touch interface and a microprocessor , said computer program product implementing a method for controlling a hybrid bicycle 101 as described above.
  • Android operating system registered trademark
  • the integrated accelerometer and the gyroscope will continuously read the different changes in inclination a to automatically detect the ascent 201 or descent 202 of the displacement surface, to control 203; 204 progressively and adaptively the servo 203 of the motor 105 or the automatic and progressive braking 204 of the hybrid bicycle 101 as a function of the different topographical variations encountered during movement 205; 206.
  • said data processing unit 106 is adapted to translate at a lower regular time interval, for example every one millisecond, each variation with topography stored in said volatile memory into a control signal 203; 204 snapshot of said hybrid bicycle 101, said signal 203; 204 of instantaneous control in the form of an electric current intensity value transmitted to said electric motor.
  • the on-board Android computer of Smartphone type is connected to the command controller, that is to say to the data processing unit 106. It is capable of producing the regeneration parameters in real time necessary for progressive and automatic braking 204; 403 of the hybrid bicycle 101 while riding.
  • the braking control signal 203 can be generated according to a predefined braking value scale as a function of predefined values of variations in topography (positive angle value (a> 0) representative of ascents 201 or negative (a ⁇ 0) representative of descents 202 relative to the direction of movement 205; 206).
  • the value of electric current of said signal 203; 403 for instantaneous braking control is included in a range of amperage values from 5 to 50 amperes.
  • control system 100 is thus fully configurable.
  • Breakage by regeneration 403 of the braking system is similar to the KERS formula (kinetic energy recovery system).
  • the processing unit 106 calculates the exact inverse of the use of the accelerator by creating a magnetic resistor 204; 403 generating energy using the kinetic energy of bicycle 101 at high speed.
  • the processing unit 106 can automatically and gradually and adaptively configure the choice of the amount of resistance 204; 403 as a function of a predetermined amount of energy to be recovered 404 to transform it into electrical energy which will be stored in the battery 104, for the benefit of greater autonomy.
  • the lowest setting is 5 amps which recover little energy (5A) and provide light braking.
  • the Max setting is set to 50A, which allows energy recovery of 50 amps (10 times more than the AC / DC charger supplied with the bike).
  • the friction required to recover 50A is so great that it will provide a very strong break by stopping the bicycle 101 very quickly, while recovering a maximum of kinetic energy transformed into a maximum of electrical energy returning to the battery.
  • the signal 204; 403 for instantaneous braking control takes account of at least one previous electrical intensity value corresponding to at least one other braking control signal already applied to said hybrid bicycle 101 at at least one previous time interval, so as to produce an adaptive brake control signal
  • said control signal 204; 403 instantaneous braking is translated into an electrical intensity value of 10A. If said topographic variation is between 0 and -6 degrees, said control signal 204; 403 instant braking is translated into an electric current value of 20A. If said topographic variation a is between -6 and -12 degrees, said instantaneous braking command signal 204; 403 is translated into an electrical intensity value of 30A.
  • said signal 203; 403 for instantaneous control is a control signal for increasing the adaptive and progressive power of said motor 105 of said bicycle 101, said signal being transmitted by said processing unit 106 to said electronic motor 105 to increase the assistance provided to the user while pedaling.
  • the processing unit 106 detects a rise 201 during movement 205, it generates a signal 203; 403 electric motor control 105, so as to automatically and gradually increase the pedaling assistance, so that the user will not have to pedal harder uphill.
  • the signal 203; 403 for controlling the increase in engine power 105 takes account of at least one previous electric current value corresponding to at least one other brake or acceleration control signal already applied to said hybrid bicycle 101 at at least one interval previous time, so as to produce a signal 203 of adaptive and progressive acceleration control.
  • the processing unit 106 can automatically detect an accentuation of the value a of an initially low slope 201 in order to gradually increase the signal 203; 403 command sent to the electric motor 105 and thus automatically and gradually increase the pedaling assistance, for greater comfort for the user who has absolutely no action to perform.
  • said processing unit 106 takes into account at least one datum of physical form proper to said user calculated and / or previously fixed, to produce said instantaneous control signal, said datum of form belonging to the group comprising in a nonlimiting manner:
  • said processing unit 106 takes into account at least one physical datum representative of said surface 201; 202
  • the invention also relates in a particularly advantageous manner to a method for controlling a hybrid bicycle 101 comprising at least one rechargeable battery 104 and an electric motor 105 which can be actuated to assist a user in pedaling and at least one unit 106 for processing data.
  • the invention could also be applied to a control system of a hybrid vehicle type automobile comprising at least one rechargeable battery and an electric motor, said system comprising at least one data processing unit.
  • said at least one sensor is of the type belonging to the list comprising:
  • it can be adapted to detect and measure in real time any topographic variations a of the displacement surface of said vehicle during the displacement of said hybrid vehicle.
  • the processing unit can determine a current situation among at least two distinct types of situation, namely in particular a normal traffic situation and an emergency situation, corresponding to a variation greater than a predetermined threshold within a predetermined period of time of said current speed information and / or of said direction change information.
  • an emergency situation corresponding to a variation in speed, acceleration, direction, slope and / or inclination greater than predetermined thresholds.
  • the control signal is adapted according to the detected situation so that the assistance provided is also adapted to the situation, for example braking or acceleration.
  • the processing unit 106 determines the current situation of the hybrid bicycle 101, the processing unit 106 'takes into account, in this embodiment, at least one physical datum representative of the surface 201; 202 of the 101 hybrid bicycle.
  • This physical datum can be, in this embodiment, one of:
  • the nature of the displacement surface is a physical datum of the displacement surface which comprises at least two of the categories belonging to the group comprising the states corresponding to:
  • the dry or wet nature comprises, in this embodiment, at least two of the categories belonging to the group comprising the states corresponding to:
  • the processing unit 106 ′ also takes into account at least one physical datum representative of the current situation of said bicycle, said physical datum belonging to the group comprising:
  • this may for example include the possibility of having information if the cyclist is seated in his saddle, as a dancer, or even in a profiled position for gaining speed. Indeed, depending on the position, the weight distribution on the wheels varies, the risk of falling are different, the expectations of the cyclist are different (he needs higher assistance if he is a dancer).
  • the processing unit 106 ′ analyzes the measurement signal (s) delivered by the said sensor (s), to determine an estimate of the speed and of the slope, as well as an estimate of at least one of the information belonging to the group including:
  • the processing unit 106 ′ can also receive, in addition to the data coming from the sensors already mentioned in the other embodiments, data coming from the user.
  • the system comprises means for entering information, in the form of buttons and / or a touch screen, conventionally available on a smart phone.
  • this allows the user to be able to provide at least information relating to the cyclist and / or the conditions of use of the bicycle.
  • pedaling and braking assistance is determined by said processing unit at least 1000 times per second, so as to provide immediate or almost immediate decisions.
  • the pedaling and braking assistance are determined at least every millisecond by the processing unit 106 '.
  • control of the hybrid bicycle 101 according to this aspect can take place according to the control method comprising the following steps:
  • command 203; 204 of the motor 105 on the basis of an analysis at a time interval less than or equal to a millisecond of each variation a of topography to deliver a signal 203; 204 for instantaneous control of said motor, taking account of said information representative of the weight of the cyclist.
  • the instantaneous control signal can for example be:
  • an adaptive and progressive braking control signal 403 creating a magnetic resistance 204, 403 intended to slow down or stop the hybrid bicycle 101, when the variation in topography is representative of a descent 202 relative to the direction of movement 206.
  • processing unit 106 ′ can be, according to one embodiment, grouped in a removable device of the smart phone or tablet type, implementing a dedicated application.
  • the invention in its various aspects makes it possible to improve the comfort and safety of the cyclist, and the efficiency of assistance, braking and / or recharging of the battery.
  • sensors of the accelerometer and gyroscope type present in a smart phone or similar device can be used, to determine the speed and the acceleration, as well as the slope, and more generally, according to the signal processing, the direction, the orientation of the handlebars, the inclination, the weight, the position of the cyclist, the surface condition ...
  • Other sensors can be provided, communicating for example in Bluetooth, for the cadence of pedaling, the load of the battery, the weight of the cyclist ...
  • FIG. 7 schematically illustrates an example of implementation of the invention, in the form of a block diagram illustrating the different operations implemented.
  • a data processing unit 71 is used to perform various calculations. It is for example the micro-processor of a smart phone, operating for example under Android. A dedicated application is embedded in the smartphone, to perform these operations, as well as others described below.
  • Sensors 72 in particular one or more accelerometers 721, for example piezoelectric, capable of detecting accelerations in one or more directions, and a gyroscope 722.
  • accelerometers 721 for example piezoelectric
  • gyroscope 722 capable of detecting accelerations in one or more directions
  • a processing 73 is carried out, to determine useful information. Some of these treatments may be available directly in the device (speed, slope, incline, etc.). Others may require specific treatment, provided for in the application. For example :
  • the cyclist's weight can be estimated at the time of starting, by moving the handlebars down, which varies depending on the force applied to the handlebars (it is not necessary to have precise information, but for example weight category);
  • the condition of the surface can be determined by taking note of the movements of the moving handlebars (to detect for example the presence of holes and bumps), the amplitude of these movements (which can indicate whether they are large holes or small movements, which may correspond to gravel), the frequency of these displacements, for example by applying an FFT on the signal detected: a high frequency may be representative of a gravel road;
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) can be supported by the signal processing module 73.
  • Other information can be provided by the user, via the HMI interface of the smartphone, in particular its touch screen 76, such as data relating to the cyclist (weight, physical condition, etc.) or to the context (meteorology , condition of the roadway ).
  • the data processing module 71 performs the calculations enabling it to deliver the useful assistance and braking commands to the electric motor 77 This is powered by a battery 78, which it recharges if necessary in the event of braking.
  • the calculations carried out by the data processing module include in particular comparisons with predetermined thresholds and with previously recorded states (the commands depend of course on the current state and preferably on a series of previous states, to smooth and optimize assistance comfort), correlations, statistical analyzes, modulations according to secondary criteria ...
  • the processing comprises two successive stages:
  • a step 711 of determining a situation normal situation, emergency situation, pre-emergency situation, change of direction situation, slip situation ...
  • Informative data can also be transmitted to the screen 79 of the smartphone.

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Abstract

L'invention concerne un système de commande (100) d'une bicyclette (101) hybride comprenant au moins une unité (106, 106') de traitement de données, ladite unité (106) de traitement étant configurée pour commander (203; 204) ledit moteur (105) sur la base d'une analyse à intervalle de temps inférieur ou égal à une milliseconde de chaque variation (a) de topographie pour délivrer un signal (203; 204) de commande instantané dudit moteur (105), pouvant être un signal d'augmentation de la puissance (203) délivrée par ledit moteur (105) de façon adaptative et progressive de ladite bicyclette (101) hybride, pour accroître l'aide apportée à l'utilisateur pendant le pédalage lorsque ladite variation (a) topographique est représentative d'une montée, ou un signal de commande de freinage (403), lorsque ladite variation (a) topographique est représentative d'une descente (202). Ladite unité de traitement (106, 106') tient compte également d'au moins une information représentative du poids du cycliste utilisant ladite bicyclette pour adapter ledit signal de commande instantané.

Description

SYSTÈME DE COMMAN DE D'UNE BICYCLETTE HYBRIDE, ET BICYCLETTE HYBRIDE ÉQUIPÉE D'UN TEL SYSTÈME DE COMMANDE
1. Domaine de l'invention
La présente invention concerne le domaine des bicyclettes hybrides, et en particulier un système de commande du moteur d'une telle bicyclette hybride.
2. Art antérieur et ses inconvénients
Comme maintenant bien connu de l'homme de l'art, une bicyclette hybride est une bicyclette à pédales munie en outre d'un moteur auxiliaire, typiquement un moteur électrique, qui peut être actionné par l'utilisateur ou automatiquement pour assister et aider l'utilisateur lors du pédalage. L'apport d'une telle assistance au pédalage se traduit par un plus grand confort d'usage, y compris pour des personnes disposant de capacités physiques plus limitée, mais aussi par la possibilité de parcourir plus facilement et plus confortablement sur le plan physique, des distances beaucoup plus longues, sur des parcours présentant le cas échéant une topographie accentuée, comme par exemple en montagne.
Selon l'art antérieur connu dans le domaine de l'invention, en plus du moteur électrique, une bicyclette hybride comprend typiquement une unité de commande électronique reliée au moteur électrique, encore connue sous la dénomination unité de traitement de données. Une telle unité de commande sert d'interface à l'utilisateur de la bicyclette pour paramétrer le niveau d'assistance au pédalage souhaité. Elle se présente le plus souvent sous la forme d'une interface de commande montée sur le guidon de la bicyclette. Ainsi, l'utilisateur peut définir manuellement le niveau d'aide souhaité par le moteur, sous la forme d'un pourcentage d'assistance au pédalage dont il souhaite bénéficier, selon une graduation prédéfinie.
Les bicyclettes hybrides telles que connues aujourd'hui présentent cependant l'inconvénient d'être uniquement commandées selon des paramétrages prédéfinis, nécessairement à l'arrêt, par le fabricant ou l'utilisateur. Or, selon le trajet emprunté par ce dernier, le niveau d'assistance au pédalage peut nécessiter d'être modifié, de même que certains autres paramètres susceptibles de contribuer au confort d'utilisation lors des phases de pédalage et/ou de déplacement.
Parmi certains modèles avancés de bicyclettes hybrides connus de l'art antérieur, l'interface de commande se présente sous la forme d'une application exécutée sur un terminal proposant à l'utilisateur une interface de commande ergonomique pouvant être manipulée en roulant.
Malheureusement, cela présente pour inconvénient que l'utilisateur est obligé de se concentrer sur la manipulation de cette application de commande en roulant, au détriment de sa sécurité, voir en infraction avec le code de la route. Pendant qu'il manipule son application de commande, il n'est plus concentré sur la route et risque l'accident. Pour pallier un tel risque, l'utilisateur est donc obligé de s'arrêter pour modifier les paramètres d'assistance au pédalage, ce qui diminue le confort d'utilisation. De plus, les systèmes de commande de bicyclettes hybrides selon l'art antérieur ont pour inconvénient supplémentaire de permettre uniquement d'influer sur le niveau de puissance de moteur et donc sur le niveau d'assistance au pédalage, mais pas sur d'autres paramètres de commande de la bicyclette hybride.
3. Objectifs de l'invention
La présente invention a pour objectif de concevoir et de fournir un système pour commander une bicyclette hybride capable de pallier au moins en partie les inconvénients indiqués ci-dessus en référence à l'art antérieur connu.
C'est notamment un objectif de l'invention que de proposer un système de commande proposant une nouvelle expérience utilisateur, privilégiant l'efficacité, la qualité, le confort et/ou la sécurité d'utilisation pour l'utilisateur.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) 4. Exposé de l'invention
4.1 caractéristiques principales de l'invention
Selon un premier aspect, l'invention concerne un système de commande d'une bicyclette hybride comprenant au moins une batterie rechargeable et un moteur électrique, ledit système comprenant au moins une unité de traitement de données. Selon cet aspect, le système comprend en outre une mémoire volatile et au moins un capteur relié à ladite mémoire volatile reliée via ladite unité 106 de traitement de données pour mesurer et stocker en temps réel des variations a topographiques instantanées de la surface de déplacement de ladite bicyclette hybride pendant le pédalage, ladite unité de traitement étant configurée pour commander automatiquement ledit moteur sur la base d'une analyse à intervalle de temps inférieur ou égal à une milliseconde de chaque variation a de topographie pour délivrer un signal de commande instantané dudit moteur, ledit signal de commande instantané pouvant être :
un signal d'augmentation de la puissance délivrée par ledit moteur de façon adaptative et progressive de ladite bicyclette hybride, pour accroître l'aide apportée à l'utilisateur pendant le pédalage lorsque ladite variation a topographique est représentative d'une montée par rapport au sens de déplacement, et
un signal de commande de freinage adaptatif et progressif créant une résistance magnétique destinée à ralentir ou stopper ladite bicyclette hybride, lorsque ladite variation a topographique est représentative d'une descente par rapport au sens de déplacement.
Selon cet aspect de l'invention, ladite unité de traitement tient compte également d'au moins une information représentative du poids du cycliste utilisant ladite bicyclette pour adapter ledit signal de commande instantané.
Ainsi, l'assistance tient compte de deux caractéristiques essentielles pour le confort et la sécurité, à savoir la pente et le poids de l'utilisateur. Si la bicyclette se trouve dans une montée, l'assistance est augmentée. Si la bicyclette se trouve dans une descente, l'assistance et réduite, et le moteur peut agir en assurant un freinage « moteur » (permettant en outre un rechargement de la batterie). Pour que cette assistance soit efficace et confortable, l'adaptation de l'assistance est immédiate ou quasi- immédiate, et mise à jour si nécessaire 1000 fois par seconde ou plus. Par ailleurs, l'assistance prend en compte un aspect essentiel, à savoir le poids du cycliste, ou utilisateur. En effet, le poids du cycliste peut varier sur une plage de l'ordre de 20 à 120 kg, alors que le poids de la bicyclette est de l'ordre de 20 à 25 kg. Le poids du cycliste est donc un élément essentiel pour déterminer le comportement de la bicyclette et l'assistance nécessaire, tant en montée qu'en descente.
Selon une caractéristique particulière, ledit signal de commande instantané peut se présenter sous la forme d'une valeur d'intensité de courant électrique.
La bicyclette hybride peut également être équipée d'un ensemble de freins hydrauliques avec un interrupteur électronique de freinage relié à au moins deux leviers de frein, et ledit signal de commande de freinage est adaptatif et progressif et tient compte de l'actionnement d'au moins un desdits leviers de frein pour optimiser le freinage requis.
Le freinage est ainsi optimisé : l'assistance peut rendre l'action sur les leviers plus efficace et adaptée la puissance de freinage pour obtenir le freinage souhaitée.
Dans ce cas, la valeur d'intensité électrique dudit signal de commande de freinage instantané peut être comprise dans une plage de valeurs d'ampérage de 5 à 50 Ampères.
Le signal de commande de freinage instantané peut tenir compte d'au moins une précédente valeur d'intensité électrique correspondant à au moins un autre signal de commande de freinage déjà appliqué à ladite bicyclette hybride à au moins un intervalle de temps précédent, de manière à produire un signal
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) de commande de freinage adaptatif et progressif.
Par exemple :
Si ladite variation topographique est de 0 degré, ledit signal de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 10A ;
Si ladite variation topographique a est comprise entre 0 et -6 degrés, ledit signal de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 20A ;
Si ladite variation topographique a est comprise entre -6 et -12 degrés, ledit signal de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 30A.
Ledit signal de commande d'augmentation de la puissance peut également tenir compte d'au moins une précédente valeur d'intensité électrique correspondant à au moins un autre signal de commande de freinage ou d'accélération déjà appliqué à ladite bicyclette hybride à au moins un intervalle de temps précédent, de manière à produire un signal de commande d'augmentation de la puissance dudit moteur adaptatif et progressif.
L'unité de traitement peut aussi prendre en compte au moins une donnée de forme physique représentative dudit utilisateur calculée et/ou préalablement fixée, pour produire ledit signal de commande instantané, ladite donnée de forme appartenant au groupe comprenant :
la puissance musculaire de pédalage ;
un paramètre représentatif de la forme physique ;
la V02 max ;
la puissance d'appui sur la pédale.
L'unité de traitement peut prendre en compte au moins une donnée physique représentative de ladite surface de roulage de ladite bicyclette hybride, ladite donnée physique appartenant au groupe comprenant notamment :
la nature de la surface de déplacement;
la résistance de la surface de déplacement;
la nature sèche ou mouillée de la surface de déplacement.
La nature de la surface de déplacement peut comprendre au moins deux des catégories appartenant au groupe comprenant les états correspondant à :
route bosselée ;
route plate ;
graviers ;
herbe ;
boue.
La nature sèche ou mouillée peut comprendre au moins deux des catégories appartenant au groupe comprenant les états correspondant à :
sol sec ;
sol mouillé ;
sol enneigé ;
sol verglacé.
L'unité de traitement peut prendre en compte au moins une donnée physique représentative de la situation courante de ladite bicyclette, ladite donnée physique appartenant au groupe comprenant : la position du guidon de la bicyclette par rapport au cadre ;
l'inclinaison de la bicyclette par rapport à sa surface de déplacement,
la position du cycliste sur la bicyclette.
Selon un aspect particulier de l'invention, l'unité de traitement peut en outre déterminer une situation
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) courante de la bicyclette, parmi au moins deux des situations appartenant au groupe comprenant : une situation normale de circulation,
une situation d'urgence, correspondant à une variation de vitesse, d'accélération, de direction, de pente et/ou d'inclinaison supérieure à des seuils prédéterminés,
une situation de courbe ou de virage, correspondant à un changement de direction, d'inclinaison et/ou de position du guidon de ladite bicyclette,
une situation de variation brusque de pente, correspondant à une variation de la pente supérieure à un deuxième seuil prédéterminé,
une situation de pré-urgence, correspondant à une variation d'une information représentative de la cadence de pédalage / rétropédalage supérieure à un seuil prédéterminé,
ledit signal de commande étant adapté selon la situation détectée.
En effet, il peut être important de ne pas apporter la même assistance, lorsque la situation courante n'est pas la situation habituelle, ou normale. Par exemple, dans un virage, il peut être souhaitable de ne pas fournir le même freinage ou la même accélération qu'en régime normal.
L'unité de traitement peut, selon au moins un mode de réalisation, analyser le ou les signaux de mesure délivrés par le ou lesdits capteurs, pour déterminer une estimation de la vitesse et de la pente, ainsi qu'une estimation d'au moins une des informations appartenant au groupe comprenant :
le poids du cycliste,
la position du cycliste sur la bicyclette,
la nature de la surface de déplacement,
la résistance de la surface de déplacement,
la nature sèche ou mouillée de la surface de déplacement,
la position du guidon de la bicyclette par rapport au cadre,
l'inclinaison de la bicyclette.
Par exemple, les signaux de mesure délivrés par des accéléromètres et/ou gyroscope peuvent permettre, par des traitements spécifiques tels que des transformations mathématiques (FFT par exemple), filtrages, analyse dans différentes situations (à l'arrêt ou au démarrage par exemple, pour la détermination du poids), comparaisons, corrélations... de déterminer des informations représentatives de ces caractéristiques, qui permettent d'adapter l'assistance.
Le système peut également comprendre des moyens d'entrée d'informations, sous la forme de boutons et/ou d'un écran tactile permettant de fournir à ladite unité de traitement au moins une information relative au cycliste et/ou aux conditions d'usage de la bicyclette.
Ces informations sont également prises en compte pour optimiser l'assistance.
Le système selon cet aspect de l'invention peut en outre comprendre un pédalier manivelles et au moins un capteur rotatif fixé sur une roue à manivelle dudit pédalier et relié à ladite unité de traitement, ledit capteur étant apte à générer au moins une valeur de cadence de pédalage / rétropédalage transmis à l'unité de traitement de données pour commander automatiquement ladite bicyclette hybride en adaptant automatiquement la puissance dudit moteur électrique à partir de ladite au moins une valeur de cadence de pédalage / rétropédalage.
L'invention concerne encore, selon un autre aspect, un système de commande d'une bicyclette hybride comprenant au moins un pédalier à manivelles, une batterie rechargeable et un moteur électrique pouvant être actionné pour aider un utilisateur à pédaler, ledit système comprenant au moins une unité de traitement de données.
Selon cet aspect, le système comprend en outre au moins un capteur rotatif fixé sur une roue à manivelle dudit pédalier et relié à ladite unité de traitement, ledit capteur étant apte à générer au
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) moins une valeur de cadence de pédalage / rétropédalage transmis à ladite unité de traitement de données pour commander automatiquement ladite bicyclette hybride en adaptant automatiquement la puissance dudit moteur électrique à partir de ladite au moins une valeur de cadence de pédalage / rétropédalage.
Dans ce cas, l'unité de traitement peut tenir compte d'une information représentative du poids du cycliste utilisant ladite bicyclette pour adapter la puissance délivrée par ledit moteur.
Il est à noter que le système peut être apte à générer à partir de ladite valeur de cadence de pédalage / rétropédalage un signal de commande de puissance transmis audit dudit moteur électrique, ledit signal de commande se présentant sous la forme d'une valeur d'intensité de courant électrique.
Le signal de commande peut également être proportionnel à une valeur de puissance instantanée générée par ledit moteur électrique mesuré en continu pendant le pédalage / rétropédalage par ladite unité de traitement à partir desdites informations de cadence de pédalage / rétropédalage reçue dudit capteur rotatif.
Le capteur rotatif peut comporter au moins deux lecteurs fixés sur une partie fixe du cadre de ladite bicyclette hybride et au moins douze aimants fixés à équidistance les uns des autres sur ladite roue à manivelles dudit pédalier, lesdits aimants étant aptes à générer au moins vingt-quatre signaux d'impulsion par tour de ladite roue à manivelles, lesdits signaux d'impulsion étant transmis en continu pendant le pédalage / rétropédalage à ladite unité de traitement par lesdits au moins deux lecteurs, ladite unité de traitement mesurant des variations de cadence de pédalage / rétropédalage à partir desdits signaux d'impulsion reçus et produisant en continu une pluralité signaux de commande de ladite bicyclette hybride adapté auxdites variations de cadence de pédalage / rétropédalage mesurées.
On dispose ainsi d'une mesure précise, permettant une assistance confortable et sans à-coup.
Selon un aspect particulier d'un mode de réalisation du système, lorsque ladite unité de traitement mesure une augmentation/ diminution de fréquence de pédalage / rétropédalage, elle transmet automatiquement audit moteur électrique un signal de commande d'augmentation / de diminution de puissance proportionnelle à ladite augmentation / diminution de cadence de pédalage / rétropédalage mesurée.
De son côté, le capteur rotatif peut être apte à détecter des variations de cadence de rétropédalage de ladite roue à manivelle, pour les transmettre en continu à ladite unité de traitement pour produire en continu une pluralité signaux de commande de freinage de ladite bicyclette hybride adapté auxdites variations de cadence de rétropédalage.
Selon une caractéristique d'au moins un mode de réalisation du système, lesdites variations de rétropédalage augmentent / diminuent, plus l'intensité du freinage moteur augmente / diminue.
Selon une mise en œuvre particulière :
si ladite unité de traitement reçoit desdits deux lecteurs six signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence moyenne de rétropédalage, ledit signal de commande de freinage est traduit en une valeur d'intensité électrique de 10A transmise audit moteur électrique ;
si ladite unité de traitement reçoit desdits deux lecteurs douze signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence forte de rétropédalage, ledit signal de commande de freinage est traduit en une valeur d'intensité électrique de 20A transmise audit moteur électrique ;
si ladite unité de traitement reçoit desdits deux lecteurs douze signaux d'impulsion négatifs représentatifs d'une cadence rétropédalage intermédiaire, ledit signal de commande de freinage est traduit en une valeur d'intensité électrique transmise audit moteur électrique, selon une courbe de Gauss.
L'invention concerne encore, selon un autre aspect, un système de commande d'une bicyclette hybride,
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) comprenant au moins un pédalier à manivelles, un moteur électrique, une batterie rechargeable alimentant ledit moteur et une unité de traitement de données contrôlant ledit moteur de façon à apporter une assistance au pédalage lorsque ledit pédalier est actionné dans un sens de pédalage et un freinage et un rechargement de la batterie lorsque ledit pédalier est actionné dans un sens de rétropédalage, ladite unité de traitement détermine une situation courante parmi au moins deux types de situation distincts, une situation normale de circulation et une situation d'urgence, correspondant à une variation supérieure à un seuil prédéterminé dans un laps de temps prédéterminé de ladite information de vitesse courante et/ou de ladite information de changement de direction. Les décisions d'assistance transmises audit moteur par ladite unité de traitement assurant un comportement réactif et correspondant aux attentes de l'utilisateur dans ladite situation normale, et permettant un ralentissement ou un arrêt sécurisé, dans ladite situation d'urgence.
Selon au moins un mode de réalisation particulier de cet aspect, l'assistance au pédalage et au freinage sont déterminés par ladite unité de traitement au moins 1000 fois par seconde, de façon à fournir des décisions immédiates ou quasi-immédiates, et en tenant compte d'au moins deux des informations suivantes :
une information représentative de la vitesse courante de ladite bicyclette ;
une information représentative du poids du cycliste ;
une information représentative de la pente ;
une information représentative de la cadence de pédalage / rétropédalage ;
une information représentative d'un état de surface sur laquelle circule ladite bicyclette ;
une information de direction / changement de direction.
Selon une caractéristique d'au moins un mode de réalisation, l'unité de traitement et au moins certains desdits capteurs peuvent être regroupés dans un appareil amovible de type téléphone intelligent ou tablette, mettant en œuvre une application dédiée.
L'invention concerne également une bicyclette à assistance électrique équipée d'un système de commande selon l'un des modes de réalisation précités.
L'invention concerne encore un procédé de commande d'une bicyclette hybride comprenant au moins une batterie rechargeable et un moteur électrique, ledit système comprenant au moins une unité de traitement de données, comprenant les étapes suivantes :
mesure en temps réel de variations a topographiques instantanées de la surface de déplacement de ladite bicyclette hybride pendant le pédalage,
obtention d'au moins une information représentative du poids du cycliste,
commande dudit moteur sur la base d'une analyse à intervalle de temps inférieur ou égal à une milliseconde de chaque variation a de topographie pour délivrer un signal de commande instantané dudit moteur, tenant compte de ladite information représentative du poids du cycliste
ledit signal de commande instantané peut être :
un signal d'augmentation de la puissance délivrée par ledit moteur de façon adaptative et progressive de ladite bicyclette hybride, pour accroître l'aide apportée à l'utilisateur pendant le pédalage lorsque ladite variation a topographique est représentative d'une montée par rapport au sens de déplacement, et
un signal de commande de freinage adaptatif et progressif créant une résistance magnétique destinée à ralentir ou stopper ladite bicyclette 101 hybride, lorsque ladite variation a topographique est représentative d'une descente par rapport au sens de déplacement.
L'invention concerne enfin un produit programme d'ordinateur destiné à être exécuté sur un terminal mobile apte à commander une bicyclette hybride, ledit terminal mobile disposant au moins d'une
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) interface tactile et d'un microprocesseur, caractérisé en ce qu'il met en œuvre le procédé de commande d'une bicyclette hybride mentionné ci-dessus.
4.2 caractéristiques relatives à la prise en compte de la cadence de pédalage / rétropédalage Selon cet aspect, de l'invention, un tel système de commande selon l'invention comprend en outre au moins un capteur rotatif fixé sur la roue à manivelles dudit pédalier et relié à ladite unité de traitement, ledit capteur étant apte à générer au moins une valeur de cadence de pédalage / rétropédalage transmis à ladite unité de traitement de données pour commander automatiquement ladite bicyclette hybride en adaptant automatiquement la puissance dudit moteur électrique à partir de ladite au moins une valeur de cadence de pédalage / rétropédalage.
Par définition, on entend par commander automatiquement la bicyclette hybride, influer automatiquement sur le niveau d'asservissement / d'aide apportée par le moteur électrique à l'utilisateur dans les phases de pédalage ou bien l'assistance automatique au freinage de ladite bicyclette dans les phases de rétropédalage.
Ainsi, un système de commande d'une bicyclette hybride selon cet aspect permet d'apporter un plus grand confort d'utilisation et d'offrir un plus haut niveau de sécurité à son utilisateur.
En effet, pendant les phases de pédalage ou de rétropédalage de l'utilisateur sur sa bicyclette hybride, le capteur rotatif transmet en continue à l'unité de traitement, les cadences de pédalage ou de rétropédalage mesurées au niveau de la roue à manivelles du pédalier encore connue sous le nom de grand plateau du pédalier - partie mobile du pédalier reliée au cadre et sur laquelle les bras de manivelles recevant les pédales sont fixés.
Grâce à ce système de commande, une mesure de variation positive de cadence de pédalage par l'unité de traitement, c'est-à-dire une augmentation de la cadence de pédalage de l'utilisateur de la bicyclette hybride, se traduira automatiquement et de manière transparente pour l'utilisateur par un besoin d'assistance au pédalage plus important. Ainsi, plus l'utilisateur augmentera sa cadence de pédalage, plus l'unité de traitement transmettra un signal d'augmentation de puissance au moteur électrique qui augmentera ainsi l'aide au pédalage apporté à l'utilisateur de manière progressive, au bénéfice d'un plus grand confort d'utilisation et de plus de sécurité.
En outre et de manière nouvelle et particulièrement avantageuse sur le plan technique, le capteur rotatif est également apte à détecter tout mouvement de rétropédalage de l'utilisateur, de même que toutes variations de cadence de rétropédalage.
Un tel système de commande d'une bicyclette hybride est particulièrement nouveau et avantageux, procurant plus de sécurité et un plus grand confort d'utilisation.
En effet, le système de commande selon l'invention traduira à l'usage et pendant le déplacement de la bicyclette tout mouvement de rétropédalage comme représentatif d'une commande de l'utilisateur visant à freiner ladite bicyclette.
Il traduira aussi toute augmentation de cadence de rétropédalage de l'utilisateur comme une commande de freinage accentuée. Ainsi, plus l'utilisateur augmentera sa cadence de rétropédalage plus le système de commande freinera progressivement la vitesse de déplacement de la bicyclette hybride sur laquelle il est installé, au bénéfice de plus de sécurité.
Un tel nouveau système de freinage basé sur la cadence de rétropédalage de l'utilisateur pendant son déplacement sur sa bicyclette hybride génère un freinage inverse, en ce sens qu'au lieu de fournir une poussée moteur, le moteur assurera le freinage en rechargeant la batterie. La force du freinage est donc liée à la cadence du rétropédalage.
A l'inverse, plus le système de commande détectera une augmentation de la cadence de pédalage de l'utilisateur, plus le système de commande augmentera automatiquement et de manière progressive
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) pour l'utilisateur l'aide au pédalage en transmettant un signal d'augmentation de puissance d'asservissement au moteur électrique.
Grâce au système de commande selon l'invention, l'utilisateur d'une telle bicyclette hybride connaîtra une expérience d'utilisation complètement nouvelle, au bénéfice de plus de confort, de sécurité et de plaisir d'utilisation.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, ladite unité de traitement est apte à générer à partir de ladite valeur de cadence de pédalage / rétropédalage un signal de commande de puissance transmis audit dudit moteur électrique, ledit signal de commande se présentant sous la forme d'une valeur d'intensité de courant électrique.
Ainsi, plus la cadence de pédalage mesurée par ladite unité de traitement est élevée, plus le signal de commande moteur se traduira en une valeur d'intensité électrique destinée à augmenter le niveau de la puissance délivré par le moteur électrique et donc le niveau d'aide au pédalage.
A l'inverse, plus la cadence de rétropédalage mesurée par l'unité de traitement sera élevée à partir des données reçues du capteur rotatif, plus le signal de commande transmis au moteur électrique sera traduit en un signal électrique de commande de freinage régénératif. Un tel freinage régénératif offre pour double avantage technique d'une part que le moteur électrique de la bicyclette puisse aussi servir de système de freinage, lequel peut être complété par un deuxième de freinage. Il permet d'autre part de recharger électriquement la batterie pendant les phases de freinage, par récupération de l'énergie cinétique de freinage.
Il est aussi possible dans une variante du système de commande selon l'invention d'équiper la bicyclette hybride d'un ensemble de freins hydrauliques avec un interrupteur électronique sur les leviers de frein, un tel ensemble étant apte à générer un signal de freinage complémentaire une fois interprété par l'unité de traitement.
Lorsque le signal de freinage est détecté, l'unité de commande calcule l'inverse exact de l'utilisation de l'accélérateur en créant une résistance magnétique générant de l'énergie en utilisant l'énergie cinétique de la bicyclette à vitesse élevée.
Ledit signal de commande peut être proportionnel à une valeur de puissance instantanée générée par ledit moteur électrique mesuré en continue pendant le pédalage / rétropédalage par ladite unité de traitement.
Ainsi, le signal de commande fourni au moteur électrique pour augmenter l'aide au pédalage ou pour générer le freinage de la bicyclette hybride sera parfaitement progressif et continu, sans à-coups, au bénéfice de beaucoup de confort et de sécurité d'utilisation.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux du système de commande selon l'invention, ledit capteur rotatif comporte au moins deux lecteurs fixés sur une partie fixe du cadre de ladite bicyclette hybride et au moins douze aimants fixés à équidistance les uns des autres sur ladite roue à manivelles, lesdits aimants étant aptes à générer au moins vingt-quatre signaux d'impulsion par tour de ladite roue à manivelles, lesdits signaux d'impulsion étant transmis en continu pendant le pédalage / rétropédalage à ladite unité de traitement par lesdits au moins deux lecteurs, ladite unité de traitement mesurant des variations de cadence de pédalage / rétropédalage à partir desdits signaux d'impulsion reçus et produisant en continu une pluralité signaux de commande de ladite bicyclette hybride adapté auxdites variations de cadence de pédalage / rétropédalage mesurées par ledit capteur rotatif et traitées par ladite unité de traitement.
Ainsi, si en une seconde, l'unité de traitement mesure six impulsions négatives (1/4 de tour en arrière des manivelles de pédalier lors du rétropédalage de l'utilisateur) transmises par les deux lecteurs dudit capteur rotatif, alors l'unité de traitement détectera une demande de freinage léger et transmettra une
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) valeur d'intensité électrique de régénération audit moteur électrique d'intensité dix ampères 10A.
Si en outre en une seconde, l'unité de traitement mesure douze impulsions négatives (1/2 de tour en arrière des manivelles de pédalier lors du rétropédalage de l'utilisateur) transmises par les deux lecteurs dudit capteur rotatif, alors l'unité de traitement détectera une demande de freinage plus prononcée et transmettra une valeur d'intensité électrique de régénération audit moteur électrique d'intensité vingt ampères 20A.
Les paramètres peuvent être réglés pour lire toutes les 0, 3 seconde les cadences de pédalage ou de rétropédalage.
De manière particulièrement avantageuse, lorsque ladite unité de traitement mesure une augmentation/ diminution de fréquence de pédalage / rétropédalage, elle transmet automatiquement audit moteur électrique un signal de commande d'augmentation/ de diminution de puissance proportionnelle à ladite augmentation/ diminution de fréquence de pédalage / rétropédalage mesurée. Dans un mode de réalisation préférentiel, ledit capteur rotatif est apte à détecter des variations de cadence de rétropédalage de ladite roue à manivelles, pour les transmettre en continu à ladite unité de traitement pour produire en continu une pluralité signaux de commande de freinage de ladite bicyclette hybride adapté auxdites variations de cadence de rétropédalage.
Préférentiellement, plus lesdites variations de rétropédalage augmentent / diminuent, plus l'intensité du freinage moteur augmente / diminue.
En utilisant un ordinateur ou un terminal (« smartphone », tablette...) embarqué, mettant en œuvre par exemple l'OS Android (marque déposée) formant et/ou connecté à l'unité de traitement du système de commande selon l'invention, par connexion Bluetooth (marque déposée) par exemple, l'utilisateur peut changer tous les paramètres du moteur de la vitesse maximale, la puissance de sortie, le ratio d'assistance de la pédale et même la quantité de freinage régénératif.
Dans un mode de réalisation avantageux du système de commande selon cet aspect de l'invention : si ladite unité de traitement reçoit desdits deux lecteurs six signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence moyenne de rétropédalage, ledit signal de commande de freinage est traduit en une valeur d'intensité électrique de 10A transmise audit moteur électrique ;
si ladite unité de traitement reçoit desdits deux lecteurs douze signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence forte de rétropédalage, ledit signal de commande de freinage est traduit en une valeur d'intensité électrique de 20A transmise audit moteur électrique ;
si ladite unité de traitement reçoit desdits deux lecteurs douze signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence rétropédalage, ledit signal de commande de freinage est traduit en une valeur d'intensité électrique transmise audit moteur électrique, selon une courbe de Gauss.
La bicyclette hybride est en effet équipée d'au moins un capteur rotatif sur la roue à manivelle du pédalier (capteur d'assistance à la pédale). Le capteur est équipé de deux lecteurs et au moins douze aimants permettant de générer à chaque tour de roue à manivelles vingt-quatre signaux d'impulsion (rotation des pédales à 360 degrés).
Ces signaux d'impulsion sont utilisés pour calculer la cadence de pédalage afin de donner la puissance de sortie proportionnelle au moteur : un pédalage / rétropédalage lent se traduira par une faible puissance d'aide au pédalage/ au freinage. Un pédalage / rétropédalage rapide se traduira par une plus forte puissance d'aide au pédalage ou au freinage, par le moteur électrique.
Si les utilisateurs pédalent vers l'arrière, au lieu de fournir une poussée moteur, le moteur assurera le freinage en rechargeant la batterie.
Dans les phases de rétropédalage de l'utilisateur, la force du freinage est donc liée à la cadence du rétropédalage.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) L'invention concerne aussi une bicyclette à assistance électrique équipée d'un système de commande tel que décrit ci-dessus.
L'invention concerne encore un procédé de commande d'une bicyclette hybride comprenant au moins un pédalier à manivelles, au moins une batterie rechargeable et un moteur électrique pouvant être actionné pour aider un utilisateur à pédaler, et au moins une unité de traitement de données.
Un tel procédé selon l'invention comprend notamment les étapes suivantes de :
mesurer en continue au moyen d'au moins un capteur rotatif fixé sur la roue à manivelles dudit pédalier et relié à ladite unité de traitement, au moins une valeur de cadence de pédalage / rétropédalage transmis à ladite unité de traitement de données par ledit capteur rotatif;
commander ladite bicyclette hybride en adaptant automatiquement la puissance dudit moteur électrique à partir de ladite au moins une valeur de cadence de pédalage / rétropédalage mesurée par ladite unité de traitement.
L'invention concerne aussi et de manière particulièrement avantageuse un produit programme d'ordinateur destiné à être exécuté sur un terminal mobile apte à commander une bicyclette hybride, ledit terminal mobile disposant au moins d'une interface et d'un microprocesseur, ledit produit programme d'ordinateur mettant en œuvre un procédé de commande d'une bicyclette hybride tel que décrit ci-dessus.
4.3 caractéristiques relatives à la prise en compte de la pente
Un autre aspect de l'invention concerne un tel système de commande comprend en outre une mémoire volatile, le capteur étant relié à ladite mémoire volatile via ladite unité de traitement de données pour mesurer et stocker en temps réel des variations a topographiques instantanées de la surface de déplacement de ladite bicyclette hybride pendant le pédalage, ladite unité de traitement étant configurée pour commander automatiquement ladite bicyclette hybride sur la base d'une comparaison desdites variations a topographiques mesurées et stockées dans ladite mémoire volatile, avec au moins une valeur topographique de référence.
Par définition, on entend par commander automatiquement la bicyclette hybride, influer automatiquement sur le niveau d'asservissement/ d'aide apportée par le moteur électrique à l'utilisateur dans les phases de pédalage, ou bien l'assistance automatique au freinage de ladite bicyclette.
Une telle invention permet ainsi à l'utilisateur de la bicyclette hybride de bénéficier d'un confort accru et de plus de sécurité en roulant. En effet, le système selon l'invention permet de commander automatiquement et de manière progressive - donc avec un maximum de sécurité pour l'utilisateur - le comportement de la bicyclette hybride, en roulant et selon la topographie du parcours emprunté.
A titre d'exemple, lorsque le système détecte en roulant que la bicyclette hybride se trouve sur une montée (a > 0) par rapport à son sens de déplacement, il va automatiquement augmenter l'aide au pédalage, de manière parfaitement adaptative, sans action nécessaire de l'utilisateur.
De la même manière, lorsque le système selon l'invention détecte en roulant que la bicyclette hybride se trouve sur une descente (a < 0) par rapport à son sens de déplacement, il va automatiquement commander le freinage progressif et adaptatif selon la valeur a de la descente, de manière parfaitement adaptative, et toujours sans action nécessaire de l'utilisateur.
De manière avantageuse, ledit au moins un capteur est du type appartenant à la liste comprenant : un gyroscope ;
un accéléromètre,
et adapté pour détecter et mesurer en temps réel toutes variations a topographiques de la surface de déplacement de ladite bicyclette hybride pendant le pédalage, par rapport au sens de déplacement de
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) ladite bicyclette hybride.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on utilise le gyroscope et/ou l'accéléromètre contrôlé par un système d'exploitation Android (marque déposé) exécuté sur un terminal mobile de type smartphone, ledit gyroscope et/ou accéléromètre étant embarqué à l'intérieur dudit smartphone.
L'accéléromètre intégré et le gyroscope liront en continue les différents changements d'inclinaison a pour détecter de manière automatique les montée ou descentes de la surface de déplacement, pour commander progressivement et de manière adaptative l'asservissement du moteur ou le freinage automatique et progressif de la bicyclette hybride en fonction des différentes variations a topographiques rencontrées en cours de déplacement.
Ladite unité de traitement de données peut être adaptée pour traduire à intervalle de temps régulier inférieur, par exemple toutes les une milliseconde, chaque variation a topographie stockée dans ladite mémoire volatile en un signal de commande instantané de ladite bicyclette hybride, ledit signal de commande instantané se présentant sous la forme d'une valeur d'intensité de courant électrique transmise audit moteur électrique.
Afin de pouvoir modifier commander en temps réel le comportement en accélération ou en freinage de ladite bicyclette, la mémoire volatile (RAM) permet de stocker les variations a topographiques en roulant, puis à l'unité de traitement de générer différents signaux de commande en émulant un changement de réglage en temps réel, soit de la puissance du moteur électrique pour produire une accélération en montée par augmentation de puissance du moteur électrique, soit pour agir sur le frein moteur par signal de rupture et récupération d'énergie, pour commander un freinage progressif et adaptatif en cas de détection d'une descente en roulant.
Le système de commande actualise et calcule les charges électriques à partir de chaque donnée de variation a topographique stockée dans la mémoire volatile, toutes les millisecondes (1000 fois par seconde).
L'ordinateur embarqué, par exemple de type « smartphone » est connecté au contrôleur de commande, c'est-à-dire à l'unité de traitement de données. Il est capable de produire les paramètres de régénération en temps réel nécessaire à un freinage progressif et automatique de la bicyclette hybride en roulant.
Cela permet d'avoir un algorithme basé sur application qui peut être mis à jour en permanence offrant de nouvelles fonctionnalités tout le temps.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite bicyclette hybride est équipée d'un ensemble de freins hydrauliques avec un interrupteur électronique de freinage relié à au moins deux leviers de frein. Ainsi, le signal de commande instantané généré est un signal de commande de freinage adaptatif et progressif transmis par ladite unité de traitement audit interrupteur électronique pour créer une résistance magnétique destinée à ralentir ou stopper ladite bicyclette hybride, lorsque ladite variation a topographique est représentative d'une descente par rapport au sens de déplacement.
Ce mode de réalisation est avantageux en ce qu'il permet de transformer l'énergie cinétique produite en roulant en un signal électrique de commande d'un système de freinage hydraulique beaucoup plus performant et plus confortable pour l'utilisateur, tout en récupérant en partie cette énergie cinétique pour la réinjecter sous forme d'énergie électrique dans la batterie. Un tel système de freinage hydraulique avec interrupteur électrique offre l'avantage de pouvoir être directement commandé, de manière parfaitement adaptative, progressive et automatique, par l'unité de traitement du système. Pour encore plus de douceur, le signal de commande de freinage peut être généré selon une échelle de valeur de freinage prédéfinie en fonction de valeurs prédéfinies de variations a topographie (valeur d'angles positive (a > 0) représentatives de montées ou négatives (a < 0) représentatives de descentes
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) par rapport au sens de déplacement.
Ce signal de commande peut aussi être généré selon une portion de courbe de Gauss, ou selon toute autre courbe freinage associant de telles valeurs de freinage à des valeurs de variations a topographiques, pour encore plus de progressivité dans les commandes de freinage de la bicyclette hybride, au bénéfice d'encore plus de confort d'usage pour l'utilisateur.
Dans un mode de réalisation particulier, la valeur d'intensité électrique dudit signal e commande de freinage instantané est comprise dans une plage de valeurs d'ampérage de 5 à 50 ampères.
Le système de commande est ainsi fortement paramétrable.
En utilisant un ordinateur embarqué connecté à l'unité de traitement via Bluetooth, l'utilisateur peut configurer à souhait tous les paramètres du moteur, comme par exemple et de façon non limitative, la vitesse maximale, la puissance de sortie, le ratio d'assistance de la pédale et même la quantité de freinage régénératif.
La rupture par régénération du système de freinage est similaire à la formule KERS (système de récupération d'énergie cinétique). Ainsi, lorsqu'un signal de commande de freinage est détecté, l'unité de traitement calcule l'inverse exact de l'utilisation de l'accélérateur en créant une résistance magnétique générant de l'énergie en utilisant l'énergie cinétique de la bicyclette à vitesse élevée.
L'unité de traitement peut paramétrer automatiquement et de manière progressive et adaptative le choix de la quantité de résistance en fonction d'une quantité d'énergie prédéterminée à récupérer pour la transformer en énergie électrique qui sera stockée dans la batterie, au bénéfice d'une plus grande autonomie.
Le réglage le plus bas peut être 5 Ampères qui récupèrent peu d'énergie (5A) et fournissent un freinage léger.
Le réglage Max peut être réglé à 50A, ce qui permet de récupérer une énergie de 50 Ampères (10 fois plus que le chargeur AC / DC fourni avec le vélo). Le frottement nécessaire pour récupérer 50A est si important qu'il fournira une très forte rupture en stoppant la bicyclette très rapidement, tout en récupérant un maximum d'énergie cinétique transformée en un maximum d'énergie électrique retournant dans la batterie.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit signal de commande de freinage instantané tient compte d'au moins une précédente valeur d'intensité électrique correspondant à au moins un autre signal de commande de freinage déjà appliqué à ladite bicyclette hybride à au moins un intervalle de temps précédent, de manière à produire un signal de commande de freinage adaptatif et progressif.
Cela permet ainsi à l'unité de traitement de détecter qu'une descente initialement faible devient de plus en plus pentue, de sorte que le signal de commande de freinage sera progressivement et automatiquement augmenté en roulant, sans aucune action nécessaire de l'utilisateur, au bénéfice de plus de sécurité.
Par exemple, , si ladite variation topographique a est de 0 degré, ledit signal de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 10A. Si ladite variation a topographique est comprise entre 0 et -6 degrés, ledit signal de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 20A. Si ladite variation topographique a est comprise entre -6 et -12 degrés, ledit signal de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 30A.
L'interface, par exemple de type Android, peut permettre à l'utilisateur de choisir indifféremment un ensemble de paramètres d'usine ou de personnaliser ses valeurs d'angles et ses valeurs de freinage adaptatif en fonction de ses préférences d'utilisation de la bicyclette hybride équipée d'un tel système de commande, par exemple son poids et les conditions d'environnement et d'utilisation.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) Dans un mode de réalisation avantageux du système de commande selon l'invention, ledit signal de commande instantané est un signal de commande d'augmentation de la puissance adaptative et progressive dudit moteur de ladite bicyclette, ledit signal étant transmis par ladite unité de traitement audit moteur pour accroître l'aide apporter à l'utilisateur pendant le pédalage.
Ainsi, lorsque l'unité de traitement détecte en cours de déplacement une montée, elle génère un signal électrique de commande du moteur, de manière à augmenter automatiquement et progressivement l'aide au pédalage, de sorte que l'utilisateur n'aura pas à pédaler plus fort en montée.
Ledit signal de commande d'augmentation de puissance moteur peut tenir compte d'au moins une précédente valeur d'intensité électrique correspondant à au moins un autre signal de commande de freinage ou d'accélération déjà appliqué à ladite bicyclette hybride à au moins un intervalle de temps précédent, de manière à produire un signal de commande d'accélération adaptatif et progressif.
Ainsi, l'unité de traitement peut détecter automatiquement une accentuation de la valeur a d'une pente initialement faible pour augmenter de manière progressive le signal de commande envoyé au moteur électrique et ainsi accroître automatiquement et de façon progressive l'aide au pédalage, pour un plus grand confort de l'utilisateur qui n'a strictement aucune action à effectuer.
Avantageusement, ladite unité de traitement prend en compte au moins une donnée de forme physique propre dudit utilisateur calculée et/ou préalablement fixée, pour produire ledit signal de commande instantané, ladite donnée de forme appartenant au groupe comprenant de façon non limitative :
le poids ;
la puissance musculaire de pédalage ;
un paramètre représentatif de la forme physique ;
la V02 max ;
la puissance d'appui sur la pédale.
Dans un mode de réalisation particulier, ladite unité de traitement prend en compte au moins une donnée physique représentative de ladite surface de roulage de ladite bicyclette hybride, ladite donnée physique appartenant au groupe comprenant :
la nature de la surface de déplacement;
la résistance de la surface de déplacement;
la nature sèche ou mouillée de la surface de déplacement.
Ainsi, l'aide au pédalage pourra être augmenté si la bicyclette hybride roule sur du sable ou des gravillons, ou bien le freinage adapté en cas de route mouillée pour éviter par exemple tout freinage trop brusque susceptible de faire déraper la bicyclette en roulant et de faire tomber l'utilisateur. Ce mode de réalisation est donc particulièrement avantageux car il vient encore augmenter le niveau de sécurité de l'utilisateur de la bicyclette hybride selon l'invention, tout en améliorant encore l'expérience d'utilisation.
L'invention concerne encore une bicyclette hybride comprenant au moins une batterie rechargeable et un moteur électrique pouvant être actionné pour aider un utilisateur à pédaler, une telle bicyclette comportant un système de commande (100) selon l'invention, tel que décrit ci-avant.
L'invention concerne encore un procédé de commande d'une bicyclette hybride comprenant au moins une batterie rechargeable et un moteur électrique pouvant être actionné pour aider un utilisateur à pédaler et au moins une unité de traitement de données.
Un tel procédé comprend notamment les étapes suivantes de :
mesure en temps réel des variations a topographiques instantanées de la surface de déplacement de ladite bicyclette hybride pendant le pédalage par au moins un capteur relié à ladite bicyclette hybride ;
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) stockage temporaire dans une mémoire volatile desdites variations topographiques a dans une mémoire volatile reliée à ladite unité de traitement de données ;
commande automatique de ladite bicyclette hybride par ladite unité de traitement sur la base d'une comparaison à intervalle de temps régulier desdites variations topographiques a stockées dans ladite mémoire volatile, avec au moins une valeur topographique de référence.
L'invention concerne encore un produit programme d'ordinateur destiné à être exécuté sur un terminal apte à commander une bicyclette hybride, ledit terminal mobile disposant au moins d'une interface et d'un microprocesseur. Un tel produit programme d'ordinateur met en œuvre un procédé de commande d'une bicyclette hybride tel que décrit ci-dessus.
5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages du système de commande de la bicyclette hybride selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de ses modes de réalisation préférés, donnée uniquement à titre d'exemple indicatif non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 représente un système complet de commande d'une bicyclette hybride selon un mode de réalisation de la présente invention;
la figure 2 montre, au moyen d'un schéma synoptique, le fonctionnement d'une bicyclette hybride selon un mode de réalisation de l'invention, lors des phases de pédalage ;
la figure 3 représente, montre, au moyen d'un schéma synoptique, le fonctionnement d'une bicyclette hybride selon un mode de réalisation de l'invention, lors des phases de rétropédalage ; la figure 4 montre, au moyen d'un schéma synoptique, le fonctionnement d'une bicyclette hybride selon un mode de réalisation, lors d'un déplacement sur une montée ;
la figure 5 représente, montre, au moyen d'un schéma synoptique, le fonctionnement d'une bicyclette hybride selon un mode de réalisation, lors d'un déplacement sur une descente;
la figure 6 représente une vue synthétique du système de frein à interrupteur de rupture permettant de recharger la batterie d'une bicyclette hybride selon l'invention, et
la figure 7 représente de façon simplifiée les traitements mis en œuvre selon l'invention.
6. Description détaillé de l'invention
6.1. Introduction
L'objectif de l'invention est de proposer un système de commande adaptatif et progressif du comportement d'une bicyclette hybride, qui soit automatique, sans obligation pour l'utilisateur d'interagir en roulant avec une interface de commande, de manière à proposer une nouvelle expérience utilisateur privilégiant l'efficacité ; la qualité, le confort et/ou la sécurité d'utilisation pour l'utilisateur. Pour ce faire, le système de commande peut prendre en compte une pluralité de facteurs, et notamment la pente de la surface sur laquelle circule la bicyclette, la cadence de pédalage du cycliste, le poids de ce dernier et/ou la situation dans laquelle est placée la bicyclette hybride. Chacun de ces aspects sera plus particulièrement illustré par la suite.
Il est à noter que ces différents aspects de l'invention, peuvent être mis en œuvre conjointement ou de manière séparée.
En référence au figures 1 à 7, 100 indique un système 100 pour commander une bicyclette 101 hybride 1, qui peut notamment se présenter sous la forme d'un appareil amovible monté sur le guidon de la bicyclette ou à proximité, et être en particulier un appareil de type ordinateur, tablette, téléphone intelligent, mettant en œuvre un système d'exploitation par exemple de type Android, et apte à communiquer par exemple selon le protocole Bluetooth avec le moteur et le cas échéant d'autres éléments, notamment des capteurs.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) 6.2. Prise en compte de la cadence de pédalage / rétropédalage
En relation avec les figures 1 à 3, un premier aspect de la présente invention concerne un système de commande 100 d'une bicyclette 101 hybride comprenant au moins un pédalier 102, 103 à manivelles 103, une batterie 104 rechargeable et un moteur 105 électrique pouvant être actionné pour aider un utilisateur à pédaler, ledit système 100 comprenant au moins une unité 106 de traitement de données. De manière particulièrement avantageuse, un tel système 100 de commande selon l'invention comprend en outre au moins un capteur 1071 ; 1072 rotatif fixé sur la roue 102 à manivelles 103 dudit pédalier 102, 103 et relié à ladite unité 106 de traitement, ledit capteur 1071;1072 étant apte à générer au moins une valeur de cadence de pédalage 108/ rétropédalage 109 transmis à ladite unité 106 de traitement de données pour commander automatiquement ladite bicyclette 101 hybride en adaptant automatiquement la puissance dudit moteur 105 électrique à partir de ladite au moins une valeur de cadence de pédalage 108/ rétropédalage 109.
Par définition, on entend par commander automatiquement la bicyclette 101 hybride, influer automatiquement sur le niveau d'asservissement/ d'aide apportée par le moteur 105 électrique à l'utilisateur dans les phases de pédalage 108, ou bien l'assistance automatique au freinage 204 de ladite bicyclette 101 dans les phases de rétropédalage 109.
Ainsi, un système 100 de commande d'une bicyclette 101 hybride selon l'invention permet d'apporter un plus grand confort d'utilisation et d'offrir un plus haut niveau de sécurité à son utilisateur.
En effet, pendant les phases de pédalage 108 ou de rétropédalage 109 de l'utilisateur sur sa bicyclette 101 hybride, le capteur 1071;1072 rotatif transmet en continue à l'unité 106 de traitement, les cadences de pédalage 108 ou de rétropédalage 109 mesurées au niveau de la roue 102 à manivelles 103 du pédalier 102, 103, encore connue sous le nom de grand plateau du pédalier - partie mobile du pédalier reliée au cadre 112 et sur laquelle les bras de manivelles 103 recevant les pédales sont fixés.
Grâce au système 100 de commande selon l'invention, une mesure de variation positive de cadence de pédalage 108 par l'unité 106 de traitement, c'est-à-dire une augmentation de la cadence de pédalage 108 de l'utilisateur de la bicyclette 101 hybride, se traduira automatiquement et de manière transparente pour l'utilisateur par un besoin d'assistance au pédalage plus important. Ainsi, plus l'utilisateur augmentera sa cadence de pédalage 108, plus l'unité 106 de traitement transmettra un signal 110 d'augmentation de puissance au moteur 105 électrique qui augmentera ainsi l'aide au pédalage apporté à l'utilisateur de manière progressive, au bénéfice d'un plus grand confort d'utilisation et de plus de sécurité.
En outre et de manière particulièrement nouvelle et avantageuse sur le plan technique, le capteur 1071 ; 1072 rotatif est également apte à détecter tout mouvement de rétropédalage 109 de l'utilisateur, de même que toutes variations de cadence de rétropédalage 109.
Un tel système 100 de commande d'une bicyclette 101 hybride est particulièrement nouveau et avantageux, procurant plus de sécurité et un plus grand confort d'utilisation.
En effet, le système 100 de commande selon l'invention traduira à l'usage et pendant le déplacement de la bicyclette 101 tout mouvement de rétropédalage 109 comme représentatif d'une commande 111 de l'utilisateur visant à freiner ladite bicyclette 101.
Il traduira aussi toute augmentation de cadence de rétropédalage 109 de l'utilisateur comme une commande 111 de freinage accentuée. Ainsi, plus l'utilisateur augmentera sa cadence de rétropédalage 109, plus le système (100) de commande freinera progressivement la vitesse de déplacement de la bicyclette 101 hybride sur laquelle il est installé, au bénéfice de plus de sécurité.
Un tel nouveau système de freinage basé sur la cadence de rétropédalage 109 de l'utilisateur pendant son déplacement sur sa bicyclette 101 hybride génère un freinage inverse, en ce sens qu'au lieu de
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) fournir une poussée moteur, le moteur 105 assurera le freinage en rechargeant la batterie 104. La force du freinage est donc liée à la cadence du rétropédalage 109.
A l'inverse, plus le système 100 de commande détectera une augmentation de la cadence de pédalage 108 de l'utilisateur, plus le système 100 de commande augmentera automatiquement et de manière progressive pour l'utilisateur l'aide au pédalage en transmettant un signal 110 d'augmentation de puissance d'asservissement au moteur 105 électrique.
Grâce au système 100 de commande selon l'invention, l'utilisateur d'une telle bicyclette 101 hybride connaîtra une expérience d'utilisation complètement nouvelle, au bénéfice de plus de confort, de sécurité et de plaisir d'utilisation.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, ladite unité 106 de traitement est apte à générer à partir de ladite valeur de cadence de pédalage 108/ rétropédalage 109 un signal 110 ou 111 de commande de puissance transmis audit dudit moteur 105 électrique, ledit signal 110 ou 111 de commande se présentant sous la forme d'une valeur d'intensité de courant électrique.
Ainsi, plus la cadence de pédalage 108 mesurée par ladite unité 106 de traitement est élevée, plus le signal 110 de commande moteur se traduira en une valeur d'intensité électrique destinée à augmenter le niveau de la puissance délivré par le moteur 105 électrique et donc le niveau d'aide au pédalage.
A l'inverse, plus la cadence de rétropédalage 109 mesurée par l'unité 106 de traitement sera élevée à partir des données reçues du capteur 1071 ; 1072 rotatif, plus le signal 111 de commande transmis au moteur 105 électrique sera traduit en un signal 111 électrique de commande de freinage régénératif. Un tel freinage régénératif offre pour double avantage technique d'une part que le moteur 105 électrique de la bicyclette 101 puisse aussi servir de système de freinage, lequel peut être complété par un deuxième de freinage. Il permet d'autre part de recharger électriquement la batterie 104 pendant les phases de freinage, par récupération de l'énergie cinétique de freinage.
Il est aussi possible dans une variante du système 100 de commande selon l'invention d'équiper la bicyclette 101 hybride d'un ensemble de freins hydrauliques avec un interrupteur électronique sur les leviers de frein, un tel ensemble étant apte à générer un signal de freinage complémentaire une fois interprété par l'unité 106 de traitement.
Lorsque le signal de freinage est détecté, l'unité 106 de commande calcule l'inverse exact de l'utilisation de l'accélérateur en créant une résistance magnétique générant de l'énergie en utilisant l'énergie cinétique de la bicyclette 101 à vitesse élevée.
Avantageusement, ledit signal 110 ou 111 de commande est proportionnel à une valeur de puissance instantanée générée par ledit moteur 105 électrique mesuré en continue pendant le pédalage 108/ rétropédalage 109 par ladite unité 106 de traitement.
Ainsi, le signal 110 ou 111 de commande fourni au moteur 105 électrique pour augmenter l'aide au pédalage ou pour générer le freinage de la bicyclette 101 hybride sera parfaitement progressif et continu, sans à-coups, au bénéfice de beaucoup de confort et de sécurité d'utilisation.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux du système de commande 100 selon l'invention, ledit capteur 1071 ; 1072 rotatif comporte au moins deux lecteurs 1072 fixés sur une partie fixe du cadre 112 de ladite bicyclette 101 hybride et au moins douze aimants 1071 fixés à équidistance les uns des autres sur ladite roue 102 à manivelles 103, lesdits aimants 1071 étant aptes à générer au moins vingt-quatre signaux d'impulsion par tour de ladite roue 102 à manivelles 103, lesdits signaux d'impulsion étant transmis en continu pendant le pédalage 108/ rétropédalage 109 à ladite unité 106 de traitement par lesdits au moins deux lecteurs 1072, ladite unité 106 de traitement mesurant des variations de cadence de pédalage 108/ rétropédalage 109 à partir desdits signaux d'impulsion reçus et produisant en continu une pluralité signaux de commande 110 ou 111 de ladite bicyclette 101 hybride
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) adapté auxdites variations de cadence de pédalage 108/ rétropédalage 109 mesurées par ledit capteur 1071 ; 1072 rotatif et traitées par ladite unité 106 de traitement.
Ainsi, si en une seconde, l'unité 106 de traitement mesure six impulsions négatives (1/4 de tour en arrière des manivelles 103 de pédalier 102, 103 lors du rétropédalage 109 de l'utilisateur) transmises par les deux lecteurs 1072 dudit capteur 1071 ; 1072 rotatif, alors l'unité 106 de traitement détectera une demande de freinage léger et transmettra une valeur d'intensité électrique de régénération audit moteur 105 électrique d'intensité dix ampères 10A.
Si en outre en une seconde, l'unité 106 de traitement mesure douze impulsions négatives (1/2 de tour en arrière des manivelles 103 de pédalier 102, 103 lors du rétropédalage 109 de l'utilisateur) transmises par les deux lecteurs 1072 dudit capteur 1071;1072 rotatif, alors l'unité 106 de traitement détectera une demande de freinage plus prononcée et transmettra une valeur d'intensité électrique de régénération audit moteur 105 électrique d'intensité vingt ampères 20A.
Les paramètres peuvent être réglés pour lire toutes les 0, 3 secondes les cadences de pédalage 108 ou de rétropédalage 109.
De manière particulièrement avantageuse, lorsque ladite unité 106 de traitement mesure une augmentation/ diminution de fréquence de pédalage 108/ rétropédalage 109, elle transmet automatiquement audit moteur 105 électrique un signal 110, 111 de commande d'augmentation/ de diminution de puissance proportionnelle à ladite augmentation/ diminution de fréquence de pédalage 108/ rétropédalage 109 mesurée.
Dans un mode de réalisation préférentiel, ledit capteur 1071, 1072 rotatif est apte à détecter des variations de cadence de rétropédalage 109 de ladite roue 102 à manivelles 103, pour les transmettre en continu à ladite unité 106 de traitement pour produire en continu une pluralité signaux 111 de commande de freinage de ladite bicyclette 101 hybride adapté auxdites variations de cadence de rétropédalage 109.
Préférentiellement, plus lesdites variations de rétropédalage 109 augmentent/ diminuent, plus l'intensité du freinage moteur 105 augmente/ diminue.
En utilisant l'ordinateur 113 embarqué Android (marque déposée) connecté à l'unité 106 de traitement du système 100 de commande selon l'invention, par connexion Bluetooth par exemple, l'utilisateur peut changer tous les paramètres du moteur de la vitesse maximale, la puissance de sortie, le ratio d'assistance de la pédale et même la quantité de freinage régénératif.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux du système de commande selon l'invention : si ladite unité 106 de traitement reçoit desdits deux lecteurs 1072 six signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence moyenne de rétropédalage 109, ledit signal 111 de commande de freinage est traduit en une valeur d'intensité électrique de 10A transmise audit moteur 105 électrique ;
- si ladite unité 106 de traitement reçoit desdits deux lecteurs 1072 douze signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence forte de rétropédalage 1072, ledit signal 111 de commande de freinage est traduit en une valeur d'intensité électrique de 20A transmise audit moteur 105 électrique ;
- si ladite unité 106 de traitement reçoit desdits deux lecteurs 1072 douze signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence rétropédalage 109 intermédiaire, ledit signal 111 de commande de freinage est traduit en une valeur d'intensité électrique transmise audit moteur 111 électrique, selon une courbe de Gauss.
La bicyclette 101 hybride est en effet équipée d'au moins un capteur 107 ; 1071 ; 1072 rotatif sur la roue 102 à manivelle du pédalier 102, 103 (capteur d'assistance à la pédale). Le capteur 1071 ; 1072 est équipé de deux lecteurs 1072 et de au moins douze aimants 1071 permettant de générer à chaque tour de roue 102 à manivelles 103 vingt-quatre signaux d'impulsion (rotation des pédales à 360 degrés).
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) Ces signaux d'impulsion sont utilisés pour calculer la cadence de pédalage 108 afin de donner la puissance de sortie proportionnelle au moteur 105 : un pédalage 108/ rétropédalage 109 lent se traduira par une faible puissance d'aide au pédalage/ au freinage. Un pédalage 108/ rétropédalage 109 rapide se traduira par une plus forte puissance d'aide au pédalage ou au freinage, par le moteur 105 électrique.
Si l'utilisateur pédale vers l'arrière, au lieu de fournir une poussée moteur, le moteur 105 assurera le freinage en rechargeant la batterie 104. Dans les phases de rétropédalage 109 de l'utilisateur, la force du freinage est donc liée à la cadence du rétropédalage.
L'invention concerne aussi une bicyclette 101 à assistance électrique équipée d'un système 100 de commande tel que décrit ci-dessus.
L'invention concerne encore un procédé de commande d'une bicyclette 101 hybride comprenant au moins un pédalier 102, 103 à manivelles 103, au moins une batterie 104 rechargeable et un moteur 105 électrique pouvant être actionné pour aider un utilisateur à pédaler, et au moins une unité 106 de traitement de données.
Un tel procédé selon l'invention comprend les étapes avantageuses suivantes de :
- mesurer en continue au moyen d'au moins un capteur 1071 ; 1072 rotatif fixé sur la roue 102 à manivelles 103 dudit pédalier 102, 103 et relié à ladite unité 106 de traitement, au moins une valeur de cadence de pédalage 108/ rétropédalage 109 transmis à ladite unité 106 de traitement de données par ledit capteur 1071 ; 1072 rotatif;
- commander ladite bicyclette 101 hybride en adaptant automatiquement la puissance dudit moteur 105 électrique à partir de ladite au moins une valeur de cadence de pédalage 108/ rétropédalage 109 mesurée par ladite unité 106 de traitement.
L'invention concerne aussi et de manière particulièrement avantageuse un produit programme d'ordinateur destiné à être exécuté sur un terminal 113 mobile apte à commander une bicyclette 101 hybride, ledit terminal 113 mobile disposant au moins d'une interface tactile et d'un microprocesseur, ledit produit programme d'ordinateur mettant en œuvre un procédé de commande d'une bicyclette 101 hybride tel que décrit ci-dessus.
6.3. Prise en compte de la pente de la surface
En relation avec les figures 4 à 6, on présente un autre aspect de l'invention. Selon cet aspect, un tel système de commande 100 comprend en outre une mémoire volatile, le capteur 107, 1071, 1072 étant relié à ladite mémoire volatile via ladite unité 106 de traitement de données pour mesurer et stocker en temps réel des variations a topographiques instantanées de la surface 201;202 de déplacement de ladite bicyclette 101 hybride pendant le pédalage, ladite unité 106 de traitement étant configurée pour commander 203;204 automatiquement ladite bicyclette 101 hybride sur la base d'une comparaison desdites variations a topographiques mesurées et stockées dans ladite mémoire volatile, avec au moins une valeur topographique de référence.
Une telle solution permet ainsi à l'utilisateur de la bicyclette 101 hybride de bénéficier d'un confort accru et de plus de sécurité en roulant. En effet, le système 100 selon cet aspect permet de commander automatiquement et de manière progressive - donc avec un maximum de sécurité pour l'utilisateur - le comportement de la bicyclette 101 hybride, en roulant et selon la topographie 201 ; 202 du parcours emprunté.
A titre d'exemple illustratif et non limitatif, lorsque le système 100 selon ce mode de réalisation détecte en roulant que la bicyclette 101 hybride se trouve sur une montée 201 (a > 0) par rapport à son sens de déplacement 205, il va automatiquement augmenter l'aide 203 au pédalage, de manière parfaitement adaptative, sans action nécessaire de l'utilisateur.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) De la même manière, lorsque le système 100 selon l'invention détecte en roulant que la bicyclette 101 hybride se trouve sur une descente 202 (a < 0) par rapport à son sens de déplacement 206, il va automatiquement commander le freinage 204 progressif et adaptatif selon la valeur a de la descente 202, de manière parfaitement adaptative, et toujours sans action nécessaire de l'utilisateur.
De manière avantageuse, ledit au moins un capteur 107 est du type appartenant à la liste comprenant :
un gyroscope ;
un accéléromètre ;
et parfaitement adapté pour détecter et mesurer en temps réel toutes variations a topographiques de la surface 201;202 de déplacement de ladite bicyclette 101 hybride pendant le pédalage, par rapport au sens de déplacement 205 ; 206 de ladite bicyclette 101 hybride.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, on utilise le gyroscope 107 et/ou l'accéléromètre associé à un système d'exploitation Android (marque déposé) exécuté sur un terminal 113 mobile de type smartphone, ledit gyroscope et/ou accéléromètre étant embarqué à l'intérieur dudit smartphone.
L'accéléromètre intégré et le gyroscope liront en continue les différents changements d'inclinaison a pour détecter de manière automatique les montée 201 ou descentes 202 de la surface de déplacement, pour commander 203 ; 204 progressivement et de manière adaptative l'asservissement 203 du moteur 105 ou le freinage 204 automatique et progressif de la bicyclette 101 hybride en fonction des différentes variations a topographiques rencontrées en cours de déplacement 205 ; 206.
Avantageusement, ladite unité 106 de traitement de données est adaptée pour traduire à intervalle de temps régulier inférieur, par exemple toutes les une milliseconde, chaque variation a topographie stockée dans ladite mémoire volatile en un signal de commande 203 ; 204 instantané de ladite bicyclette 101 hybride, ledit signal 203 ; 204 de commande instantané se présentant sous la forme d'une valeur d'intensité de courant électrique transmise audit moteur électrique.
Afin de pouvoir modifier, ou simplement commander en temps réel le comportement en accélération 203 ou en freinage 204 de ladite bicyclette 101, la mémoire volatile RAM permet de stocker les variations a topographiques en roulant, puis à l'unité 106 de traitement de générer différents signaux 203 ; 204 de commande en émulant un changement de réglage en temps réel, soit de la puissance 203 du moteur 105 électrique pour produire une accélération en montée par augmentation de puissance du moteur 105 électrique, soit pour agir sur le frein 204 moteur par signal 403 de rupture et récupération 404 d'énergie, pour commander un freinage 204 progressif et adaptatif en cas de détection d'une descente 202 en roulant.
Le système de commande 100 actualise et calcule les charges 403 électriques à partir de chaque donnée de variation a topographique stockée dans la mémoire volatile, toutes les millisecondes 1000 fois par seconde.
L'ordinateur Android embarqué de type Smartphone est connecté au contrôleur de commande, c'est-à- dire à l'unité 106 de traitement de données. Il est capable de produire les paramètres de régénération en temps réel nécessaire à un freinage 204 ;403 progressif et automatique de la bicyclette 101 hybride en roulant.
Cela permet d'avoir un algorithme basé sur application qui peut être mis à jour en permanence offrant de nouvelles fonctionnalités tout le temps.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, ladite bicyclette 101 hybride est équipée d'un ensemble 400, 401, 402, 404 de freins hydrauliques avec un interrupteur 400 électronique de freinage relié à au moins deux leviers 401, 402 de frein. Ainsi, le signal 403 de commande instantané généré est un signal de commande de freinage adaptatif et progressif transmis par ladite unité 106 de traitement
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) audit interrupteur 400 électronique pour créer une résistance 403 magnétique destinée à ralentir ou stopper ladite bicyclette 101 hybride, lorsque ladite variation a topographique est représentative d'une descente 202 par rapport au sens de déplacement 206.
Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux en ce qu'il permet de transformer l'énergie cinétique produite en roulant en un signal électrique de commande d'un système de freinage 203;403 hydraulique beaucoup plus performant et plus confortable pour l'utilisateur, tout en récupérant en partie cette énergie cinétique pour la réinjecter sous forme d'énergie électrique 404 dans la batterie 104. Un tel système de freinage hydraulique avec interrupteur 400 électrique offre l'avantage de pouvoir être directement commandé, de manière parfaitement adaptative, progressive et automatique, par l'unité 106 de traitement du système 100 selon l'invention.
De manière encore plus avantageuse et pour encore plus de douceur, le signal de commande de freinage 203 peut être généré selon une échelle de valeur de freinage prédéfinie en fonction de valeurs prédéfinies de variations a topographie (valeur d'angles positive (a > 0) représentatives de montées 201 ou négatives (a < 0) représentatives de descentes 202 par rapport au sens de déplacement 205 ; 206).
Ce signal de commande peut aussi être généré selon une courbe de Gauss, ou selon toute autre courbe freinage associant de telles valeurs de freinage à des valeurs de variations a topographiques, pour encore plus de progressivité dans les commandes de freinage de la bicyclette 101 hybride, au bénéfice d'encore plus de confort d'usage pour l'utilisateur.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux du système de commande 100 selon l'invention, la valeur d'intensité électrique dudit signal 203;403 de commande de freinage instantané est comprise dans une plage de valeurs d'ampérage de 5 à 50 ampères.
Le système de commande 100 selon l'invention est ainsi entièrement paramétrable.
En utilisant un ordinateur embarqué Android connecté à l'unité de traitement via Bluetooth, l'utilisateur peut configurer à souhait tous les paramètres du moteur 105, comme par exemple et de façon non limitative, la vitesse maximale, la puissance de sortie, le ratio d'assistance de la pédale et même la quantité de freinage 403, 404 régénératif.
La rupture par régénération 403 du système de freinage est similaire à la formule KERS (système de récupération d'énergie cinétique). Ainsi, lorsqu'un signal 204 de commande de freinage est détecté, l'unité 106 de traitement calcule l'inverse exact de l'utilisation de l'accélérateur en créant une résistance 204;403 magnétique générant de l'énergie en utilisant l'énergie cinétique de la bicyclette 101 à vitesse élevée.
L'unité de traitement 106 peut paramétrer automatiquement et de manière progressive et adaptative le choix de la quantité de résistance 204; 403 en fonction d'une quantité d'énergie prédéterminée à récupérer 404 pour la transformer en énergie électrique qui sera stockée dans la batterie 104, au bénéfice d'une plus grande autonomie.
Le réglage le plus bas est 5 ampères qui récupèrent peu d'énergie (5A) et fournissent un freinage léger.
Le réglage Max est réglé à 50A, ce qui permet de récupérer une énergie de 50 ampères (10 fois plus que le chargeur AC / DC fourni avec le vélo). Le frottement nécessaire pour récupérer 50A est si important qu'il fournira une très forte rupture en stoppant la bicyclette 101 très rapidement, tout en récupérant un maximum d'énergie cinétique transformée en un maximum d'énergie électrique retournant dans la batterie.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le signal 204 ; 403 de commande de freinage instantané tient compte d'au moins une précédente valeur d'intensité électrique correspondant à au moins un autre signal de commande de freinage déjà appliqué à ladite bicyclette 101 hybride à au moins un intervalle de temps précédent, de manière à produire un signal de commande de freinage adaptatif
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) et progressif.
Cela permet ainsi à l'unité 106 de traitement de détecter qu'une descente 202 initialement faible devient de plus en plus pentue, de sorte que le signal de commande de freinage sera progressivement et automatiquement augmenté en roulant, sans aucune action nécessaire de l'utilisateur, au bénéfice de plus de sécurité.
Avantageusement, si ladite variation topographique a est de 0 degré, ledit signal de commande 204 ; 403 de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 10A. Si ladite variation a topographique est comprise entre 0 et -6 degrés, ledit signal de commande 204 ; 403 de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 20A. Si ladite variation topographique a est comprise entre -6 et -12 degrés, ledit signal 204;403 de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 30A.
L'interface Android permet à l'utilisateur de choisir indifféremment un ensemble de paramètres d'usine ou de personnaliser ses valeurs d'angles et ses valeurs de freinage adaptatif en fonction de ses préférences d'utilisation de la bicyclette 101 hybride équipée d'un tel système de commande 100 selon l'invention, par exemple et de manière non limitative son poids et ses conditions d'environnement d'utilisation.
Dans un mode de réalisation avantageux du système de commande 100 selon l'invention, ledit signal 203; 403 de commande instantané est un signal de commande d'augmentation de la puissance adaptative et progressive dudit moteur 105 de ladite bicyclette 101, ledit signal étant transmis par ladite unité 106 de traitement audit moteur 105 électronique pour accroître l'aide apporter à l'utilisateur pendant le pédalage.
Ainsi, lorsque l'unité 106 de traitement détecte en cours de déplacement 205 une montée 201, elle génère un signal 203; 403 électrique de commande du moteur 105, de manière à augmenter automatiquement et progressivement l'aide au pédalage, de sorte que l'utilisateur n'aura pas à pédaler plus fort en montée.
Avantageusement, le signal 203 ; 403 de commande d'augmentation de puissance moteur 105 tient compte d'au moins une précédente valeur d'intensité électrique correspondant à au moins un autre signal de commande de freinage ou d'accélération déjà appliqué à ladite bicyclette 101 hybride à au moins un intervalle de temps précédent, de manière à produire un signal 203 de commande d'accélération adaptatif et progressif.
Ainsi, l'unité 106 de traitement peut détecter automatiquement une accentuation de la valeur a d'une pente 201 initialement faible pour augmenter de manière progressive le signal 203 ; 403 de commande envoyé au moteur 105 électrique et ainsi accroître automatiquement et de façon progressive l'aide au pédalage, pour un plus grand confort de l'utilisateur qui n'a strictement aucune action à effectuer. Avantageusement, ladite unité 106 de traitement prend en compte au moins une donnée de forme physique propre dudit utilisateur calculée et/ou préalablement fixée, pour produire ledit signal de commande instantané, ladite donnée de forme appartenant au groupe comprenant de façon non limitative :
le poids ;
la puissance musculaire de pédalage ;
un paramètre représentatif de la forme physique ;
la V02 max ;
la puissance d'appui sur la pédale.
Dans un mode de réalisation avantageux du système 100 selon l'invention, ladite unité 106 de traitement prend en compte au moins une donnée physique représentative de ladite surface 201 ; 202
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) de roulage de ladite bicyclette 101 hybride, ladite donnée physique appartenant au groupe comprenant :
la nature de la surface de déplacement;
la résistance de la surface de déplacement;
la nature sèche ou mouillée de la surface de déplacement.
Ainsi, l'aide 203 au pédalage pourra être augmenté si la bicyclette 101 hybride roule sur du sable ou des gravillons, ou bien le freinage 204 adapté en cas de route mouillée pour éviter par exemple tout freinage trop brusque susceptible de faire déraper la bicyclette 101 en roulant et de faire tomber l'utilisateur. Ce mode de réalisation est donc particulièrement avantageux car il vient encore augmenter le niveau de sécurité de l'utilisateu r de la bicyclette 101 hybride selon l'invention, tout en améliorant encore l'expérience d'utilisation.
L'invention concerne encore et de manière particulièrement avantageuse un procédé de commande d'une bicyclette 101 hybride comprenant au moins une batterie 104 rechargeable et un moteur 105 électrique pouvant être actionné pour aider un utilisateur à pédaler et au moins une unité 106 de traitement de données.
Un tel procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes de :
mesure en temps réel des variations a topographiques instantanées de la surface 201 ; 202 de déplacement de ladite bicyclette 101 hybride pendant le pédalage par au moins un capteur 107 relié à ladite bicyclette 101 hybride ;
stockage temporaire dans une mémoire volatile desdites variations topographiques a dans une mémoire volatile reliée à ladite unité 106 de traitement de données ;
commande 203 ; 204 ; 403 automatique de ladite bicyclette 101 hybride par ladite unité 106 de traitement sur la base d'une comparaison à intervalle de temps régulier desdites variations topographiques a stockées dans ladite mémoire volatile, avec au moins une valeur topographique de référence.
L'invention concerne encore un produit programme d'ordinateur destiné à être exécuté sur un terminal 113 mobile apte à commander une bicyclette 101 hybride, ledit terminal 113 mobile disposant au moins d'une interface tactile et d'un microprocesseur. Un tel produit programme d'ordinateur met avantageusement en œuvre un procédé de commande d'une bicyclette 101 hybride tel que celui décrit ci-dessus.
L'invention pourrait également être appliquée à un système de commande d'un véhicule hybride de type automobile comprenant au moins une batterie rechargeable et un moteur électrique, ledit système comprenant au moins une unité de traitement de données.
Un tel système peut comprendre en outre et de manière avantageuse une mémoire volatile et au moins un capteur relié à ladite mémoire volatile reliée via ladite unité de traitement de données pour mesurer et stocker en temps réel des variations topographiques instantanées de la surface de déplacement dudit véhicule hybride son déplacement et ladite unité de traitement est configurée pour commander automatiquement ledit véhicule hybride sur la base d'une comparaison desdites variations topographiques mesurées et stockées dans ladite mémoire volatile, avec au moins une valeur topographique de référence.
Ainsi, lorsque le capteur embarqué à l'intérieur du véhicule automobile hybride ou 100% électrique détecte en cours de déplacement une descente, il transmettra à l'unité de traitement les informations représentatives de cette variation topographique négative (alpha<0) et l'unité de traitement transmettra au moteur électrique un signal de commande électrique représentatif d'une commande de freinage progressif et adaptatif, de manière complètement transparente pour l'utilisateur, au bénéfice
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) de sa sécurité et de son confort d'utilisation.
Avantageusement, ledit au moins un capteur est du type appartenant à la liste comprenant :
un gyroscope ;
un accéléromètre.
En outre, il peut être adapté pour détecter et mesurer en temps réel toutes variations topographiques a de la surface de déplacement dudit véhicule en cours de déplacement dudit véhicule hybride.
6.4. Prise en compte de situations
Selon un autre aspect particulier de l'invention, l'unité de traitement peut déterminer une situation courante parmi au moins deux types de situation distincts, à savoir notamment une situation normale de circulation et une situation d'urgence, correspondant à une variation supérieure à un seuil prédéterminé dans un laps de temps prédéterminé de ladite information de vitesse courante et/ou de ladite information de changement de direction.
En d'autres termes, l'unité 106' de traitement de ce mode de réalisation détermine une situation courante de la bicyclette hybride 101, parmi au moins deux situations :
une situation normale de circulation,
une situation d'urgence, correspondant à une variation de vitesse, d'accélération, de direction, de pente et/ou d'inclinaison supérieure à des seuils prédéterminés.
Dans la situation dite normale, les décisions d'assistance transmises au moteur 105 par l'unité de traitement 106' assurent un comportement réactif et correspondant aux attentes de l'utilisateur. Cette situation normale peut, par exemple, correspondre à une utilisation de la bicyclette sur une ligne droite goudronnée, par beau temps.
En revanche, dans la situation d'urgence, l'unité de traitement 106' permet un ralentissement ou un arrêt sécurisé. Une telle situation d'urgence peut, par exemple, correspondre à un écart du cycliste dans un virage descendant en montage, un arrêt d'urgence étant nécessaire pour l'empêcher de tomber dans un ravin.
Le fait de déterminer une situation permet que, par la suite, le signal de commande soit adapté selon la situation détectée de sorte que l'assistance fournie soit également adaptée à la situation par exemple un freinage ou une accélération.
Il est à noter que l'unité de traitement de données 106' peut, dans ce mode de réalisation, déterminer d'autres types de situations. Par exemple, l'unité de traitement 106' peut déterminer notamment des situations appartenant au groupe comprenant :
une situation de courbe ou de virage, correspondant à un changement de direction, d'inclinaison et/ou de position du guidon de ladite bicyclette,
une situation de variation brusque de pente, correspondant à une variation de la pente supérieure à un deuxième seuil prédéterminé ;
une situation de pré-urgence, correspondant à une variation d'une information représentative de la cadence de pédalage / rétropédalage supérieure à un seuil prédéterminé.
De sorte à déterminer la situation courante de la bicyclette hybride 101, l'unité de traitement 106' prend en compte, dans ce mode de réalisation, au moins une donnée physique représentative de la surface 201 ; 202 de roulage de la bicyclette 101 hybride. Cette donnée physique peut être, dans ce mode de réalisation, une donnée parmi :
la nature de la surface de déplacement;
la résistance de la surface de déplacement;
la nature sèche ou mouillée de la surface de déplacement.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) En effet, en fonction de la nature de la route et du fait qu'elle soit sèche ou mouillée, l'adhérence de la bicyclette ne sera pas la même et, par conséquence, la situation ne sera pas la même, une adhérence plus faible pouvant être considérée comme une situation de pré-urgence pour des questions de sécurité du cycliste.
La nature de la surface de déplacement est une donnée physique de la surface de déplacement qui comprend au moins deux des catégories appartenant au groupe comprenant les états correspondant à :
route bosselée ;
route plate ;
graviers ;
herbe ;
boue.
De même, l'adhérence n'étant pas la même sur une route plate en graviers par rapport à une route bosselée et boueuse, la situation les assistances nécessaires ne seront pas identiques pour ces deux natures de surface.
Quant à la nature sèche ou mouillée, elle comprend, dans ce mode de réalisation, au moins deux des catégories appartenant au groupe comprenant les états correspondant à :
sol sec ;
sol mouillé ;
sol enneigé ;
sol verglacé.
On peut également prévoir une donnée physique de visibilité ou plus généralement météorologique, préréglée par le cycliste ou reçue d'une application météo. Par exemple, on pourrait prévoir des réglages différents en cas de brouillard, beau temps, voire pluie. En effet, et même si le réglage de l'assistance s'avère automatique, il peut être nécessaire d'adapter cette assistance pour des questions de confort de l'utilisateur, une vitesse importante en cas de brouillard pouvant être peu rassurante. Selon cet aspect, l'unité de traitement 106' prend également en compte au moins une donnée physique représentative de la situation courante de ladite bicyclette, ladite donnée physique appartenant au groupe comprenant :
la position du guidon de la bicyclette par rapport au cadre ;
l'inclinaison de la bicyclette par rapport à sa surface de déplacement,
la position du cycliste sur la bicyclette.
En ce qui concerne la position du cycliste, celle-ci peut par exemple comprendre la possibilité d'avoir une information si le cycliste est assis sur sa selle, en danseuse, voire même en position profilée de gain de vitesse. En effet, selon la position, la répartition du poids sur les roues varie, les risques de chute sont différents, les attentes du cycliste sont différentes (il a besoin d'une assistance plus élevé s'il est en danseuse).
Pour affiner plus encore l'assistance à fournir ainsi que la situation, l'unité 106' de traitement analyse le ou les signaux de mesure délivrés par le ou lesdits capteurs, pour déterminer une estimation de la vitesse et de la pente, ainsi qu'une estimation d'au moins une des informations appartenant au groupe comprenant :
le poids du cycliste,
la position du cycliste sur la bicyclette,
la résistance de la surface de déplacement,
la position du guidon de la bicyclette par rapport au cadre,
l'inclinaison de la bicyclette.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) L'unité de traitement 106' peut également recevoir, outre les données provenant des capteurs déjà évoqués dans les autres modes de réalisation, des données provenant de l'utilisateur.
Pour ce faire, le système selon cet aspect comprend des moyens d'entrée d'informations, sous la forme de boutons et/ou d'un écran tactile, classiquement disponible sur un téléphone intelligent.
De ce fait, cela permet à l'utilisateur de pouvoir fournir au moins une information relative au cycliste et/ou aux conditions d'usage de la bicyclette.
Dans ce mode de réalisation, l'assistance au pédalage et au freinage est déterminé par ladite unité de traitement au moins 1000 fois par seconde, de façon à fournir des décisions immédiates ou quasi- immédiates.
En d'autres termes, et de sorte que la réponse de l'unité de traitement 106' à une situation et à des données courantes soit la plus adéquate et la plus rapide possible, l'assistance au pédalage et au freinage sont déterminées au moins toutes les millisecondes par l'unité de traitement 106'.
De même que précédemment, cette détermination tient ici compte d'au moins deux des informations suivantes :
une information représentative de la vitesse courante de ladite bicyclette ;
une information représentative du poids du cycliste ;
une information représentative de la pente ;
une information représentative de la cadence de pédalage / rétropédalage ;
une information représentative d'un état de surface sur laquelle circule ladite bicyclette ;
une information de direction / changement de direction.
Ainsi, la commande de la bicyclette hybride 101 selon cet aspect peut se dérouler selon le procédé de commande comprenant les étapes suivantes :
mesure en temps réel de variations a topographiques instantanées de la surface 201 ; 202 de déplacement de la bicyclette 101 hybride pendant le pédalage 108,
obtention d'au moins une information représentative du poids du cycliste,
commande 203 ; 204 du moteur 105 sur la base d'une analyse à intervalle de temps inférieur ou égal à une milliseconde de chaque variation a de topographie pour délivrer un signal 203 ; 204 de commande instantané dudit moteur, tenant compte de ladite information représentative du poids du cycliste.
Dans le mode de réalisation décrit, le signal de commande instantané peut par exemple être :
un signal d'augmentation de la puissance 203 délivrée par le moteur 105 de façon adaptative et progressive de la bicyclette 101 hybride, pour accroître l'aide apportée à l'utilisateur pendant le pédalage lorsque ladite variation a topographique est représentative d'une montée par rapport au sens de déplacement 206, et
un signal de commande de freinage 403 adaptatif et progressif créant une résistance 204, 403 magnétique destinée à ralentir ou stopper la bicyclette 101 hybride, lorsque la variation a topographique est représentative d'une descente 202 par rapport au sens de déplacement 206.
Il est à noter que l'unité de traitement 106', ainsi qu'au moins certains des capteurs peuvent être, selon un mode de réalisation, regroupés dans un appareil amovible de type téléphone intelligent ou tablette, mettant en œuvre une application dédiée.
6.4. exemple d'implantation
Comme déjà mentionné, l'invention dans ses différents aspects permet d'améliorer le confort et la sécurité du cycliste, et l'efficacité de l'assistance, du freinage et/ou du rechargement de la batterie.
Trois aspects ont notamment été décrits, concernant respectivement la prise en compte d'une cadence de pédalage ou de rétropédalage, de la pente et des situations rencontrées. Selon les modes de
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) réalisation, ces aspects peuvent être mis indépendamment les uns des autres ou de façon combinée, pour une efficacité accrue. Les spécificités de certains modes de réalisation, décrit en relation avec l'un ou l'autre de ces aspects peuvent bien sûr être mises en œuvre pour d'autres aspects (sans que toutes les caractéristiques associées à l'aspect en liaison avec lequel elles sont décrites soient nécessairement reproduites).
De nombreux aspects pris en compte pour optimiser l'assistance peuvent être fournis par des capteurs. En particulier, les capteurs de type accéléromètres et gyroscope présents dans un téléphone intelligent ou un appareil similaire peuvent utilisés, pour déterminer la vitesse et l'accélération, ainsi que la pente, et plus généralement, en fonction des traitements des signaux, la direction, l'orientation du guidon, l'inclinaison, le poids, la position du cycliste, l'état de surface... D'autres capteurs peuvent être prévus, communiquant par exemple en Bluetooth, pour la cadence de pédalage, la charge de la batterie, le poids du cycliste...
La figure 7 illustre schématiquement un exemple d'implantation de l'invention, sous la forme d'un schéma-bloc illustrant les différentes opérations mises en œuvre.
Une unité de traitement de données 71 est utilisée, pour effectuer différents calculs. Il s'agit par exemple du micro-processeur d'un téléphone intelligent, fonctionnant par exemple sous Android. Une application dédiée est embarquée dans le téléphone intelligent, pour effectuer ces opérations, ainsi que d'autres décrites par la suite.
Des capteurs 72, notamment un ou plusieurs accéléromètres 721, par exemple piézo-électriques, pouvant relever des accélérations dans une ou plusieurs directions, et un gyroscope 722. A nouveau, dans le mode de fonctionnement mettant en œuvre un téléphone intelligent, on peut utiliser les capteurs présents dans cet appareil (il est bien sûr possible d'utiliser également des capteurs dédiés).
A partir des mesures brutes relevés par ces capteurs 72, un traitement 73 est effectué, pour déterminer des informations utiles. Certains de ces traitements peuvent être disponibles directement dans l'appareil (vitesse, pente, inclinaison...). D'autres peuvent nécessiter un traitement spécifique, prévu dans l'application. Par exemple :
le poids du cycliste peut être estimé au moment du démarrage, par le déplacement du guidon vers le bas, qui varie en fonction de la force appliquée sur le guidon (il n'est pas nécessaire de disposer d'une information précise, mais par exemple d'une catégorie de poids) ;
l'état de la surface peut être déterminé en relevant les déplacements du guidon en mouvement (pour détecter par exemple la présence de trous et de bosses), l'amplitude de ces déplacements (qui peuvent indiquer s'il s'agit de trous importants ou de petits mouvements, pouvant correspondre à du gravillon), la fréquence de ces déplacements, par exemple en appliquant une FFT sur le signal relevé : une forte fréquence peut être représentative d'une route gravillonnée ;
la présence de glissement de l'une des roues, en relevant de brusques mouvements latéraux ; les mouvements du guidon, pouvant indiquer un changement de direction, l'angle d'un virage, une situation de danger- la position du cycliste, et par exemple le passage dans la position en danseuse, induisant une force accrue sur le guidon.
D'autres informations peuvent être délivrées par des capteurs dédiés, telles que :
la cadence de pédalage et de rétropédalage, délivrée par un capteur 74 par exemple du type décrit précédemment ;
l'actionnement des leviers de freinage 75 ;
le poids du cycliste, via un capteur sous la selle par exemple.
Si les données délivrées par ces capteurs dédiés doivent subir un traitement complémentaire, celui-ci
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) peut être pris en charge par le module de traitement des signaux 73.
D'autres informations peuvent être fournies par l'utilisateur, via l'interface IHM du téléphone intelligent, notamment son écran tactile 76, tel que des données relatives au cycliste (poids, état de forme, ...) ou au contexte (météorologie, état de la chaussée...).
En fonction de l'ensemble de ces informations, ou de certaines d'entre elles selon les modes de réalisation, le module de traitement de données 71 effectue les calculs lui permettant de délivrés les commandes utiles d'assistance et de freinage au moteur électrique 77. Celui-ci est alimenté par une batterie 78, qu'il recharge le cas échéant en cas de freinage.
Les calculs effectués par le module de traitement de données comprennent notamment des comparaisons à des seuils prédéterminés et à des états précédemment enregistrés (les commandes dépendent bien sûr de l'état courant et de préférence d'une série d'états précédents, pour lisser et optimiser le confort d'assistance), des corrélations, des analyses statistiques, des modulations en fonction de critères secondaires...
Dans une mise en œuvre, le traitement comprend deux étapes successives :
- une étape 711 de détermination d'une situation (situation normale, situation d'urgence, situation de pré-urgence, situation de changement de direction, situation de glissade...) ; puis
- une étape 712 de détermination de l'assistance nécessaire, générant les commandes à transmettre au moteur, par exemple selon l'approche décrite précédemment. Ces commandes sont cependant modulées, ou calculées différemment, selon la situation précédemment identifiée.
Des données informatives peuvent par ailleurs être émises vers l'écran 79 du téléphone intelligent.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)

Claims

Revendications
1. Système de commande (100) d'une bicyclette (101) hybride comprenant au moins une batterie (104) rechargeable et un moteur (105) électrique, ledit système comprenant au moins une unité (106, 106') de traitement de données,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre une mémoire volatile et au moins un capteur (107) relié à ladite mémoire volatile reliée via ladite unité (106) de traitement de données pour mesurer et stocker en temps réel des variations a topographiques instantanées de la surface (201 ; 202) de déplacement de ladite bicyclette (101) hybride pendant le pédalage (108),
ladite unité (106) de traitement étant configurée pour commander (203 ; 204) automatiquement ledit moteur (105) sur la base d'une analyse à intervalle de temps inférieur ou égal à une milliseconde de chaque variation (a) de topographie pour délivrer un signal (203 ; 204) de commande instantané dudit moteur (105), ledit signal de commande instantané pouvant être :
un signal d'augmentation de la puissance (203) délivrée par ledit moteur (105) de façon adaptative et progressive de ladite bicyclette (101) hybride, pour accroître l'aide apportée à l'utilisateur pendant le pédalage lorsque ladite variation (a) topographique est représentative d'une montée par rapport au sens de déplacement (206), et
un signal de commande de freinage (403) adaptatif et progressif créant une résistance (204, 403) magnétique destinée à ralentir ou stopper ladite bicyclette (101) hybride, lorsque ladite variation (a) topographique est représentative d'une descente (202) par rapport au sens de déplacement (206), et en ce que ladite unité de traitement (106, 106') tient compte également d'au moins une information représentative du poids du cycliste utilisant ladite bicyclette pour adapter ledit signal de commande instantané.
2. Système de commande (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal de commande instantané se présente sous la forme d'une valeur d'intensité de courant électrique.
3. Système de commande (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bicyclette (101) hybride est équipée d'un ensemble de freins (400, 401, 402, 403, 404) hydrauliques avec un interrupteur (400) électronique de freinage relié à au moins deux leviers (401, 402) de frein, et en ce que ledit signal de commande de freinage (403) est adaptatif et progressif et tient compte de l'actionnement d'au moins un desdits leviers (401, 402) de frein pour optimiser le freinage requis.
4. Système de commande (100) selon la revendication 3 caractérisé en ce que la valeur d'intensité électrique dudit signal (204) de commande de freinage instantané est comprise dans une plage de valeurs d'ampérage de 5 à 50 Ampères.
5. Système de commande (100) selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit signal (204) de commande de freinage instantané tient compte d'au moins une précédente valeur d'intensité électrique correspondant à au moins un autre signal de commande de freinage déjà appliqué à ladite bicyclette (101) hybride à au moins un intervalle de temps précédent, de manière à produire un signal de commande de freinage adaptatif et progressif.
6. Système de commande (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que :
Si ladite variation topographique est de 0 degré, ledit signal de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 10A ;
Si ladite variation topographique a est comprise entre 0 et -6 degrés, ledit signal (204) de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 20A ;
Si ladite variation topographique a est comprise entre -6 et -12 degrés, ledit signal (204) de commande de freinage instantané est traduit en une valeur d'intensité électrique de 30A.
7. Système de commande (100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit signal (203) de
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) commande d'augmentation de la puissance tient compte d'au moins une précédente valeur d'intensité électrique correspondant à au moins un autre signal de commande de freinage ou d'accélération déjà appliqué à ladite bicyclette (101) hybride à au moins un intervalle de temps précédent, de manière à produire un signal de commande d'augmentation de la puissance dudit moteur (105) adaptatif et progressif.
8. Système de commande (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce ladite unité (106) de traitement prend en compte au moins une donnée de forme physique représentative dudit utilisateur calculée et/ou préalablement fixée, pour produire ledit signal de commande (203 ; 204) instantané, ladite donnée de forme appartenant au groupe comprenant :
la puissance musculaire de pédalage ;
un paramètre représentatif de la forme physique ;
la V02 max ;
la puissance d'appui sur la pédale.
9. Système de commande (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce ladite unité (106) de traitement prend en compte au moins une donnée physique représentative de ladite surface (201 ; 202) de roulage de ladite bicyclette (101) hybride, ladite donnée physique appartenant au groupe comprenant :
la nature de la surface de déplacement;
la résistance de la surface de déplacement;
la nature sèche ou mouillée de la surface de déplacement.
10. Système de commande (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite nature de la surface de déplacement comprend au moins deux des catégories appartenant au groupe comprenant les états correspondant à :
route bosselée ;
route plate ;
graviers ;
herbe ;
boue.
11. Système de commande (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite nature sèche ou mouillée comprend au moins deux des catégories appartenant au groupe comprenant les états correspondant à :
sol sec ;
sol mouillé ;
sol enneigé ;
sol verglacé.
12. Système de commande (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité (106, 106') de traitement prend en compte au moins une donnée physique représentative de la situation courante de ladite bicyclette, ladite donnée physique appartenant au groupe comprenant :
la position du guidon de la bicyclette par rapport au cadre ;
l'inclinaison de la bicyclette par rapport à sa surface de déplacement,
la position du cycliste sur la bicyclette.
13. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité (106, 106') de traitement détermine une situation courante de ladite bicyclette, parmi au moins deux des situations appartenant au groupe comprenant :
une situation normale de circulation,
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) une situation d'urgence, correspondant à une variation de vitesse, d'accélération, de direction, de pente et/ou d'inclinaison supérieure à des seuils prédéterminés,
une situation de courbe ou de virage, correspondant à un changement de direction, d'inclinaison et/ou de position du guidon de ladite bicyclette,
une situation de variation brusque de pente, correspondant à une variation de la pente supérieure à un deuxième seuil prédéterminé ;
une situation de pré-urgence, correspondant à une variation d'une information représentative de la cadence de pédalage / rétropédalage supérieure à un seuil prédéterminé,
ledit signal de commande étant adapté selon la situation détectée.
14. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité (106) de traitement analyse le ou les signaux de mesure délivrés par le ou lesdits capteurs, pour déterminer une estimation de la vitesse et de la pente, ainsi qu'une estimation d'au moins une des informations appartenant au groupe comprenant :
le poids du cycliste,
la position du cycliste sur la bicyclette,
la nature de la surface de déplacement,
la résistance de la surface de déplacement,
la nature sèche ou mouillée de la surface de déplacement,
la position du guidon de la bicyclette par rapport au cadre,
l'inclinaison de la bicyclette.
15. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'entrée d'informations, sous la forme de boutons et/ou d'un écran tactile permettant de fournir à ladite unité (106) de traitement au moins une information relative au cycliste et/ou aux conditions d'usage de la bicyclette.
16. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un pédalier (102, 103) à manivelles (103) et au moins un capteur (107) rotatif fixé sur une roue à manivelle dudit pédalier (102) et relié à ladite unité (107) de traitement, ledit capteur (107) étant apte à générer au moins une valeur de cadence de pédalage (108) / rétropédalage (109) transmis à ladite unité (107) de traitement de données pour commander automatiquement ladite bicyclette (101) hybride en adaptant automatiquement la puissance (114 ; 115) dudit moteur (105) électrique à partir de ladite au moins une valeur de cadence de pédalage (108)/ rétropédalage (109).
17. Système de commande (100) d'une bicyclette hybride (101) comprenant au moins un pédalier (102, 103) à manivelles (103), une batterie (104) rechargeable et un moteur électrique (105) pouvant être actionné pour aider un utilisateur à pédaler, ledit système (100) comprenant au moins une unité (106) de traitement de données,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un capteur (107) rotatif fixé sur une roue à manivelle dudit pédalier (102) et relié à ladite unité (106) de traitement, ledit capteur (107) étant apte à générer au moins une valeur de cadence de pédalage (108) / rétropédalage (109) transmis à ladite unité (106) de traitement de données pour commander automatiquement ladite bicyclette (101) hybride en adaptant automatiquement la puissance (114 ; 115) dudit moteur (105) électrique à partir de ladite au moins une valeur de cadence de pédalage (108)/ rétropédalage (109).
18. Système de commande (100) selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite unité (106) de traitement tient compte d'une information représentative du poids du cycliste utilisant ladite bicyclette pour adapter la puissance délivrée par ledit moteur.
19. Système de commande (100) selon la revendication 16 ou 17, est apte à générer à partir de
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) ladite valeur de cadence de pédalage (108)/ rétropédalage (109) un signal (110 ; 111) de commande de puissance transmis audit dudit moteur (105) électrique, ledit signal de commande se présentant sous la forme d'une valeur d'intensité de courant électrique.
20. Système de commande (100) selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que ledit signal (110 ; 111) de commande est proportionnel à une valeur de puissance instantanée générée par ledit moteur (105) électrique mesuré en continu pendant le pédalage (108)/ rétropédalage (109) par ladite unité (106) de traitement à partir desdites informations de cadence de pédalage (108)/ rétropédalage (109) reçue dudit capteur (107) rotatif.
21. Système de commande (100) selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que ledit capteur (107) rotatif comporte au moins deux lecteurs (1071) fixés sur une partie fixe du cadre (112) de ladite bicyclette (101) hybride et au moins douze aimants (1072) fixés à équidistance les uns des autres sur ladite roue à manivelles dudit pédalier (102), lesdits aimants (1072) étant aptes à générer au moins vingt-quatre signaux d'impulsion par tour de ladite roue (102) à manivelles (103), lesdits signaux d'impulsion étant transmis en continu pendant le pédalage (108)/ rétropédalage (109) à ladite unité (106) de traitement par lesdits au moins deux lecteurs (1071), ladite unité (106) de traitement mesurant des variations de cadence de pédalage (108)/ rétropédalage (109) à partir desdits signaux d'impulsion reçus et produisant en continu une pluralité signaux (110 ; 111) de commande de ladite bicyclette (101) hybride adapté auxdites variations de cadence de pédalage (108)/ rétropédalage (109) mesurées.
22. Système de commande (100) selon la revendication 21, caractérisé en ce que lorsque ladite unité (106) de traitement mesure une augmentation/ diminution de fréquence de pédalage (108)/ rétropédalage (109), elle transmet automatiquement audit moteur (105) électrique un signal (110 ; 111) de commande d'augmentation (110) / de diminution (111) de puissance proportionnelle à ladite augmentation / diminution de cadence de pédalage (108) / rétropédalage (109) mesurée.
23. Système de commande (100) selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que ledit capteur (1071, 1072) rotatif est apte à détecter des variations de cadence de rétropédalage (109) de ladite roue (102) à manivelle, pour les transmettre en continu à ladite unité (102) de traitement pour produire en continu une pluralité signaux (111) de commande de freinage (115) de ladite bicyclette (101) hybride adapté auxdites variations de cadence de rétropédalage (109).
24. Système de commande (100) selon la revendication 23, caractérisé en ce que plus lesdites variations de rétropédalage (109) augmentent / diminuent, plus l'intensité du freinage (115) moteur (105) augmente / diminue.
25. Système de commande (100) selon la revendication 22, caractérisé en ce que :
si ladite unité (106) de traitement reçoit desdits deux lecteurs six signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence moyenne de rétropédalage (109), ledit signal (111) de commande de freinage (115) est traduit en une valeur d'intensité électrique de 10A transmise audit moteur (105) électrique ;
si ladite unité (106) de traitement reçoit desdits deux lecteurs (1072) douze signaux d'impulsion négatif représentatifs d'une cadence forte de rétropédalage (109), ledit signal (111) de commande de freinage (115) est traduit en une valeur d'intensité électrique de 20A transmise audit moteur (105) électrique ;
si ladite unité (106) de traitement reçoit desdits deux lecteurs (1072) douze signaux d'impulsion négatifs représentatifs d'une cadence rétropédalage (109) intermédiaire, ledit signal (111) de commande de freinage (115) est traduit en une valeur d'intensité électrique transmise audit moteur (105) électrique, selon une courbe de Gauss.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)
26. Système de commande d'une bicyclette hybride, comprenant au moins un pédalier à manivelles, un moteur électrique, une batterie rechargeable alimentant ledit moteur et une unité de traitement de données contrôlant ledit moteur de façon à apporter une assistance au pédalage lorsque ledit pédalier est actionné dans un sens de pédalage et un freinage et un rechargement de la batterie lorsque ledit pédalier est actionné dans un sens de rétropédalage,
caractérisé en ce que ladite unité de traitement détermine une situation courante parmi au moins deux types de situation distincts, une situation normale de circulation et une situation d'urgence, correspondant à une variation supérieure à un seuil prédéterminé dans un laps de temps prédéterminé de ladite information de vitesse courante et/ou de ladite information de changement de direction, les décisions d'assistance transmises audit moteur par ladite unité de traitement assurant un comportement réactif et correspondant aux attentes de l'utilisateur dans ladite situation normale, et permettant un ralentissement ou un arrêt sécurisé, dans ladite situation d'urgence.
27. Système selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'assistance au pédalage et au freinage sont déterminés par ladite unité de traitement au moins 1000 fois par seconde, de façon à fournir des décisions immédiates ou quasi-immédiates,
et en tenant compte d'au moins deux des informations suivantes :
une information représentative de la vitesse courante de ladite bicyclette ;
une information représentative du poids du cycliste ;
une information représentative de la pente ;
une information représentative de la cadence de pédalage / rétropédalage ;
une information représentative d'un état de surface sur laquelle circule ladite bicyclette ; une information de direction / changement de direction.
28. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite unité de traitement et au moins certains desdits capteurs sont regroupés dans un appareil amovible de type téléphone intelligent ou tablette, mettant en œuvre une application dédiée.
29. Bicyclette (101) à assistance électrique équipée d'un système de commande (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 28.
30. Procédé de commande d'une bicyclette (101) hybride comprenant au moins une batterie (104) rechargeable et un moteur (105) électrique, ledit système comprenant au moins une unité (106) de traitement de données, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- mesure en temps réel de variations (a) topographiques instantanées de la surface (201 ; 202) de déplacement de ladite bicyclette (101) hybride pendant le pédalage (108),
- obtention d'au moins une information représentative du poids du cycliste,
- commande (203 ; 204) dudit moteur (105) sur la base d'une analyse à intervalle de temps inférieur ou égal à une milliseconde de chaque variation (a) de topographie pour délivrer un signal (203 ; 204) de commande instantané dudit moteur, tenant compte de ladite information représentative du poids du cycliste,
ledit signal de commande instantané pouvant être :
- un signal d'augmentation de la puissance (203) délivrée par ledit moteur de façon adaptative et progressive de ladite bicyclette (101) hybride, pour accroître l'aide apportée à l'utilisateur pendant le pédalage lorsque ladite variation (a) topographique est représentative d'une montée par rapport au sens de déplacement (206), et
- un signal de commande de freinage (403) adaptatif et progressif créant une résistance (204, 403) magnétique destinée à ralentir ou stopper ladite bicyclette (101) hybride, lorsque ladite variation (a) topographique est représentative d'une descente (202) par rapport au sens de déplacement (206).
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)
31. Produit programme d'ordinateur destiné à être exécuté sur un terminal (112) mobile apte à commander une bicyclette (101) hybride, ledit terminal (112) mobile disposant au moins d'une interface tactile et d'un microprocesseur, caractérisé en ce qu'il met en œuvre un procédé de commande d'une bicyclette (101) hybride, selon la revendication 30.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)
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