ITUB20154183A1 - Dispositivo per velocipede a pedalata assistita e ruota - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si colloca, in generale, nel settore dei velocipedi a pedalata assistita. In particolare, 1'invenzione si riferisce ad un dispositivo per velocipede a pedalata assistita e ad una ruota associata con tale dispositivo.

Come è noto, i velocipedi a pedalata assistita sono dotati di un motore elettrico che funge da ausilio erogando potenza meccanica durante la pedalata.

Nei convenzionali velocipedi a pedalata assistita, quali le biciclette, il motore elettrico è alloggiato in corrispondenza del mozzo della ruota e 1'alimentazione elettrica per tale motore viene fornita mediante un pacco batterie poste sul telaio della bicicletta. In altre parole, quindi, la batteria e il motore vengono collegati in maniera separata rispettivamente al telaio e alla ruota. Dato che il pacco batterie è generalmente ingombrante e pesante è necessario collocare tale pacco batterie o sul tubo obliquo o sul tubo piantone o sul portapacchi posteriore, compromettendo l'estetica e il peso della bicicletta.

In commercio, inoltre, è possibile trovare kit di installazione comprendenti motore e pacco batterie da installare su biciclette tradizionali in modo da effettuare un vero e proprio retrofit. Tuttavia, tali kit risultano di complicata installazione da parte di un utente medio, che non sempre è dotato delle necessarie competenze tecniche per una tale installazione, che richiede non solo 1' installazione della ruota con il motore, ma anche del pacco batterie sul telaio e di un controllore elettronico sul manubrio.

Ulteriormente, il motore elettrico tradizionalmente installato sulle biciclette a pedalata assistita ha una potenza nominale di erogazione massima predefinita (ad esempio 250 Watt in accordo con le direttive europee vigenti e con il codice della strada in Italia), che deve essere interrotta al raggiungimento dei 25 km/h del veicolo o se il ciclista smette di pedalare.

Alcuni sistemi a pedalata assistita consentono il recupero dell'energia quando la bicicletta percorre una strada in discesa. L'energia viene recuperata grazie all' utilizzo del motore elettrico in modalità dinamo, che genera energia elettrica per ricaricare il pacco batterie. Tuttavia, l'energia elettrica prodotta è generalmente insufficiente a fornire un'adeguata e rapida carica del pacco batterie, che necessitano in ogni caso di una successiva carica manuale ad una fonte di energia elettrica.

Scopo della presente invenzione è superare le suddette limitazioni della tecnica nota mediante una migliorata modalità di carica e di durata del pacco batterie, garantendo, al tempo stesso, una semplice installazione e un facile utilizzo su biciclette tradizionali, senza compromettere l'estetica della bicicletta.

In accordo con l'invenzione, tale scopo viene risolto da un dispositivo per velocipedi a pedalata assistita secondo la rivendicazione 1 e da una ruota per velocipedi secondo la rivendicazione 13.

Forme di attuazione preferite dell'invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche ed i vantaggi del dispositivo per velocipedi a pedalata assistita, secondo la presente invenzione saranno evidenti dalla descrizione di seguito riportata, data a titolo esemplificativo e non limitativo, in accordo con le figure allegate, in cui: - la figura 1 mostra un dispositivo per velocipedi a pedalata assistita secondo una forma di realizzazione della presente invenzione montato sulla ruota anteriore di una bicicletta;

la figura 2 mostra un esploso del dispositivo per velocipedi a pedalata assistita secondo una forma di realizzazione dell'invenzione;

- la figura 3 mostra un esploso del dispositivo per velocipedi a pedalata assistita secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione;

- la figura 4 rappresenta un esploso del pacco batteria secondo una forma di realizzazione dell'invenzione;

la figura 5 rappresenta una vista prospettica dell'elemento holder intermedio e delle batterie in posizione di pre-inserimento nelle sedi ricavate sull'elemento holder intermedio, secondo una forma di realizzazione dell'invenzione;

- la figura 6 mostra uno schema a blocchi funzionali del dispositivo per velocipedi a pedalata assistita secondo una forma di realizzazione dell'invenzione.

In accordo con le figure allegate, con 1 si è complessivamente indicato un dispositivo per velocipede a pedalata assistita 1, ad esempio per una bicicletta o per un risciò, o per una bicicletta a quattro ruote (in uso specialmente nelle località turistiche marine), o per un monopattino, o per un carro leggero a tre ruote e similari. Tale dispositivo 1 è adatto ad essere associato ad una ruota 2 del velocipede 4 e comprende un accumulatore di energia elettrica 5 e un motore elettrico 7, avente una massima potenza nominale Pn. Tale potenza nominale Pn è preferibilmente minore di 5kW e ancor più preferibilmente è pari a 1000W oppure 1500W.

Il motore elettrico, preferibilmente un motore elettrico brushless, comprende uno statore 71 associabile ad una porzione telaio 6 del velocipede 4 e un rotore 72 associabile alla ruota 2 del velocipede.

Preferibilmente, il rotore 72 è associato meccanicamente alla ruota 2 mediante raggi che collegano il cerchione della ruota 2 al rotore 72 stesso.

Di preferenza, il dispositivo 1 è associato alla ruota anteriore del velocipede. In questo modo le operazioni di installazione su una qualsiasi bicicletta tradizionale sono di gran lunga facilitate, dato che il conducente non deve adoperarsi per la messa in opera della catena del velocipede. Tuttavia, in una forma di realizzazione opzionale, il dispositivo è associabile anche alla ruota posteriore e, in questo caso, la pedaliera di propulsione 8 del velocipede è associata al rotore mediante mezzi di trasmissione del moto 10, come ad esempio un sistema catena pignone, preferibilmente provvisto anche di un sistema ruota libera.

Il motore elettrico 7 è operabile in due modalità: come motore per erogare potenza meccanica, Pm, alla ruota e/o come dinamo per l'accumulo di energia elettrica Pe nell'accumulatore 5.

Il dispositivo per velocipede 1 comprende inoltre un dispositivo di limitazione della potenza erogabile dal motore elettrico 7, adatto a limitare la potenza erogabile dal motore ad una potenza limitata L, quando utilizzato come motore. Tale potenza limitata L è minore della massima potenza nominale Pn del motore elettrico e preferibilmente è pari alla massima potenza imposta per legge a tale tipologia di velocipedi, ad esempio 250W in Italia. In altre parole, la potenza limitata L non è altro che la massima potenza meccanica erogabile dal motore (Max(Pm)) una volta abilitato il dispositivo di limitazione. Il dispositivo di limitazione della potenza meccanica erogabile comprende ad esempio un comando di limitazione della potenza erogabile da un'unità di pilotaggio 150 collegata a monte del motore elettrico, oppure un dispositivo fisico attivabile/disattivabile che limita la corrente erogata al motore elettrico, ad esempio uno specifico comando PWM (Pulse Width Modulation) per un motore elettrico brushless o un circuito elettronico dedicato.

Durante almeno una fase di marcia del velocipede, il motore elettrico 7, quando funzionante come dinamo, genera una potenza elettrica, Pe, maggiore rispetto al valore della potenza limitata L e minore o uguale alla massima potenza nominale Pn.

In altre parole, durante una fase di marcia in cui ad esempio il veicolo è in discesa, il motore elettrico non è vincolato a rigenerare al massimo una potenza elettrica Pe pari alla massima potenza meccanica generabile dal motore (come avviene nei dispositivi di arte nota, in cui ad esempio max(Pe) = max(Pm) = Pn = 250W). Infatti, dato che la potenza meccanica erogabile è limitata (potenza limitata L) ad un valore minore della massima potenza nominale Pn, il motore elettrico quando usato come dinamo è in grado di generare anche una potenza elettrica Pe superiore alla massima potenza meccanica generabile Pm, ma inferiore o uguale rispetto alla massima potenza nominale Pn del motore. Ciò equivale a dire che il motore elettrico può generare una potenza elettrica Pe per caricare l'accumulatore compresa tra il valore di una limitata massima potenza meccanica erogabile dal motore (la potenza limitata L) e la sua massima potenza nominale Pn (L-max (Pm)<~Pe<=Pn, ad esempio 250W^L^max (Pm)<=Pe<=Pn=1500W).

In una forma di realizzazione vantaggiosa del dispositivo, ad esempio mostrata in figura 2, il dispositivo include un involucro esterno adatto ad essere solidale al cerchione della ruota 2 e al rotore 72 del motore elettrico 7. Ad esempio, l'involucro esterno è costituito da una pluralità di parti unite tra loro mediante opportuni mezzi di fissaggio e racchiude l'accumulatore di energia elettrica 5, il motore elettrico 7, il dispositivo di limitazione e un dispositivo di gestione di accumulo energia elettrica nell'accumulatore .

Preferibilmente, l'involucro esterno è costituito da due elementi di chiusura Ila e llb, ad esempio a forma di disco bombato verso l'esterno, e dal rotore stesso 72. I due elementi di chiusura Ila, llb e il rotore 72 sono uniti tra loro ad esempio mediante opportune viti di fissaggio 12 e, una volta uniti "a panino", fungono anche da protezione contro gli agenti atmosferici o la sporcizia, prevenendone 1'ingresso nella regione interna dove è alloggiato lo statore 71.

Di preferenza, tra ciascuno dei due elementi di chiusura Ila, llb e il rotore 72 sono interposti degli anelli distanziatori 110, 111, 112. Tali anelli distanziatori consentono di variare lo spazio racchiuso all'interno dell'involucro, permettendo quindi di ricavare più o meno spazio a seconda della dimensione dell'accumulatore di energia da alloggiare. Nella forma di realizzazione mostrata in figura 2 sono presenti due distanziatori 110, 111 dalla parte di uno dei due lati del rotore 72 e un anello distanziatore 112 dall'altro lato del rotore 72 nella direzione assiale di rotazione X.

Preferibilmente, il dispositivo per velocipedi a pedalata assistita 1 è installato al centro della ruota 2 del velocipede in modo tale che l'involucro esterno del dispositivo sia vincolato al cerchione 2a della ruota 2 e che lo statore 5 del motore elettrico 7 sia collegato alla porzione telaio 6 del velocipede mediante l'asse del mozzo 9, solidale allo statore 5. Ad esempio, l'involucro esterno è vincolato al cerchione 2a mediante opportuni raggi che dipartono dal cerchione e si innestano sui fori perimetrali 115 dell'involucro esterno, disposti riadialmente e distanziati circonferenzialmente in prossimità del bordo esterno 116 degli elementi di chiusura Ila, llb.

L'involucro esterno è ruotabile attorno allo statore ed è accoppiato in maniera girevole con l'asse del mozzo 9 mediante cuscinetti alloggiati in opportune sedi cuscinetto 91, 92.

Preferibilmente, il motore elettrico 7 è un motore elettrico senza spazzole, ad esempio un motore rotativo in cui il rotore 72 è provvisto di magneti permanenti e lo statore 71 comprende una pluralità di avvolgimenti disposti lungo un anello, distanziati circonferenzialmente e attivabili in modo tale da consentire la rotazione del rotore attorno allo statore. Di preferenza, l'accumulatore di energia elettrica 5 è ad esempio disposto internamente allo statore nella direzione radiale che va dal rotore 72 verso l'asse del mozzo 9 e comprende batterie 50 disposte attorno all'asse di rotazione X del motore elettrico 7. Ciascuna batteria è disposta in modo da avere il proprio asse principale di sviluppo S disposto sostanzialmente parallelamente all'asse di rotazione del motore elettrico X. Nel caso di batterie di forma cilindrica, l'asse principale di sviluppo coincide con l'asse del cilindro.

In una forma di realizzazione, ad esempio rappresentata in figura 4, l'accumulatore 5 è un pacco batteria a forma di disco con un foro al centro 51 per il libero passaggio dell'asse del mozzo 9. Il pacco batteria è un assieme costituito da due dischi di chiusura 52, 53, ciascuno avente delle sedi batteria 530, ricavate sulla faccia interna 52a, 53a di ciascuno dei due dischi 52, 53 e adatte ad accogliere una delle due porzioni terminali 50a, 50b delle batterie 50.

Preferibilmente, le batterie 50 sono disposte in maniera da formare sottogruppi 50', 50'', distanziati circonferenzialmente tra loro. Ad esempio ciascun sottogruppo comprende 8 batterie ed è distanziato di almeno 1 cm dall'altro sottogruppo. Lo spazio 55 presente tra i sottogruppi 50', 50'' consente il passaggio di bracci di sostegno che collegano lo statore 71 all'asse del mozzo 9.

Inoltre, tale spazio 55 aiuta la circolazione dell'aria e la dissipazione del calore, ad esempio in fase di ricarica.

A ciascun sottogruppo 50', 50'' è quindi associata una sede batteria 530 su ciascuna faccia interna 52a, 53a dei due dischi di chiusura 52, 53.

I contatti elettrici tra le singole batterie e/o tra gruppi di batterie sono garantiti da piastre di contatto 56, 56', opportunamente sagomate per collegare poli congruenti di ciascuna batteria e preferibilmente disposte tra le porzioni terminali delle batterie e il fondo 530' delle sedi batteria 530.

Preferibilmente, per facilitare le operazioni di disposizione delle batterie in fase di assemblaggio del pacco batteria, il pacco batterie comprende un elemento holder intermedio 500 interposto tra i due dischi di chiusura 52, 53 e di forma simile a tali dischi, ma preferibilmente di spessore minore o uguale ai dischi 52, 53. Sull'elemento holder intermedio 500, similarmente ai dischi di chiusura 52, 53 sono ricavate delle sedi passanti 501 da parte a parte dell'elemento holder intermedio 500, adatte a mantenere in posizione e sostenere la regione intermedia 50c di ciascuna batteria. Preferibilmente, inoltre, una pluralità di elementi distanziatori 58a, 58b in forma di cilindri internamente filettati sono disposti tra i due dischi di chiusura per fungere da pilastri di sostegno dei dischi e sono fissati a tali dischi per mezzo di viti di fissaggio 580.

Come mostrato in figura 2 e in figura 3, l'accumulatore 5 è preferibilmente posizionato al centro del dispositivo 1 nella direzione assiale X.

Preferibilmente, lo spessore totale del dispositivo per velocipedi 1 secondo la presente invenzione, misurato lungo la direzione assiale è compreso tra 70 mm e 100 mm, preferibilmente tra 80 mm e 90 mm, ancor più preferibilmente circa 86 mm.

Inoltre, di preferenza, il diametro massimo D dell'involucro esterno del dispositivo 1 è compreso tra 200 mm e 400 mm, preferibilmente tra 250 e 350 mm, ancor più preferibilmente circa 320 mm.

Il dispositivo per velocipede 1, comprende inoltre un unità di elaborazione e controllo 13, operativamente collegata al motore elettrico 7 e adatta a comandarne 1'attivazione .

Preferibilmente l'unità di elaborazione e controllo 13 è contenuta all'interno dell'involucro esterno ed è ad esempio alloggiata in un alloggiamento 13' ricavato sull'accumulatore. Come evidente nella forma di realizzazione di figura 3, il pacco batteria non ha la forma di un disco intero con foro al centro, ma presenta un'interruzione a forma di spicchio (cioè un alloggiamento 13') nella corona circolare, all'interno della quale è alloggiata l'unità di elaborazione e controllo.

Preferibilmente, insieme all'unità di elaborazione e controllo, il dispositivo per velocipede 1 comprende inoltre un dispositivo di rilevazione di inclinazione del velocipede 132, operativamente connesso con l'unità di elaborazione e controllo e adatto a rilevare l'inclinazione del velocipede durante la marcia rispetto ad una determinata inclinazione di riferimento.

Inoltre, il dispositivo per velocipede 1 è anche provvisto di un dispositivo di rilevazione di coppia adatto a rilevare la coppia del motore elettrico 7.

Preferibilmente, tale dispositivo è configurato per rilevare la coppia del motore misurando la corrente assorbita dagli avvolgimenti inclusi nel motore, rapportata alla tensione applicata e considerando la curva di coppia tipica del motore in uso.

Preferibilmente, l'unità di elaborazione e controllo 13 è configurata in modo tale da comandare l'erogazione di potenza del motore elettrico in funzione della coppia rilevata dal dispositivo di rilevazione di coppia e/o in funzione dell'inclinazione rilevata dal dispositivo di rilevazione di inclinazione.

Ad esempio, l'erogazione di potenza del motore elettrico è regolata in modo da mantenere sostanzialmente costante la potenza che viene richiesta al conducente del velocipede, indipendentemente dal tipo di percorso che si sta affrontando, ad esempio una determinata potenza di sforzo W preimpostata dal conducente. In altre parole, la potenza meccanica generata dal motore elettrico sarà regolata a seconda dell'inclinazione del percorso: nel caso di salita, il motore elettrico eroga una potenza meccanica superiore rispetto ad una potenza di erogazione per un percorso pianeggiante in modo da mantenere costante lo sforzo di pedalata del conducente. Inoltre, in maniera similare ma opposta, in caso di discesa, il motore funziona da dinamo con un'azione frenante tale da mantenere costante lo sforzo in pedalata del conducente e contemporaneamente genererà una potenza elettrica adatta alla ricarica dell'accumulatore di energia elettrica.

Preferibilmente, l'unità di elaborazione e controllo 13 comprende mezzi di memorizzazione configurati per memorizzare una percentuale di assistenza predeterminata e/o una percentuale di recupero energia predeterminata. La determinata potenza di sforzo W è preferibilmente funzione di tale percentuale di assistenza predeterminata memorizzata. Allo stesso modo, la quantità di accumulo di energia elettrica nell'accumulatore 5 è di preferenza funzione della percentuale di recupero energia predeterminata. In tal maniera, è possibile sia impostare la quantità di sforzo che la quantità di recupero di energia (e quindi di frenata in discesa).

In una forma di realizzazione, il dispositivo per velocipede 1, comprende inoltre un dispositivo di rilevazione frenata 140, adatto a rilevare un segnale indice della quantità di frenata impostata dal conducente. Tale dispositivo di rilevazione frenata è preferibilmente uno speciale sensore lineare di pressione adatto a misurare la forza applicata dalla mano alla leva dei freni.

In altre forme di realizzazione tale dispositivo di rilevazione frenata è ad esempio un sensore di distanza, adatto a misurare la distanza delle spazzole dei freni rispetto al cerchione della ruota, oppure è un sensore lineare adatto a misurare una distanza relativa tra le ganasce dei freni.

1/ intensità di frenata agisce quindi in modo proporzionale sul recupero di energia da parte del motore elettrico.

Il dispositivo di rilevazione frenata è operativamente connesso con l'unità di elaborazione e controllo 13, ad esempio mediante mezzi di comunicazione wireless (preferibilmente mediante protocollo di comunicazione ANT+) e allorquando viene rilevato un segnale indice di una quantità di frenata impostata dal conducente, l'unità di elaborazione e controllo 13 attiva il motore elettrico 7 ad operare in modalità dinamo in modo da operare un'azione frenante sulla ruota in funzione del segnale indice della quantità di frenata. In altre parole, il motore elettrico è utilizzato come freno rigenerativo. Ciò consente vantaggiosamente sia di recuperare energia che altrimenti sarebbe dispersa in calore, sia di risparmiare sull'usura delle spazzole dei freni.

Sempre a scopo di massimizzare il recupero di energia, il dispositivo per velocipede 1, comprende inoltre un convertitore step-up (DC/DC), adatto ad innalzare la tensione generata dal motore elettrico a basso numero di giri sino ad un livello di tensione di carica prestabilito, adatto alla carica dell'accumulatore. Ad esempio, nel caso di utilizzo di batterie da 36V Volt, sarà necessario innalzare la tensione a tale valore, anche per un basso numero di giri del motore elettrico. Preferibilmente, le batterie utilizzate sono batterie con tensione nominale di 3.6V collegate in serie per raggiungere una tensione nominale di 36 Volt.

Uno schema a blocchi che mostra la connessione operativa tra le principali componenti del dispositivo per velocipedi, secondo una forma di realizzazione dell'invenzione è rappresentata in figura 6. L'unità di elaborazione e controllo 13 comprende un processore 130, preferibilmente a 32 bit, un processore per la comunicazione wireless 131, adatto a gestire la comunicazione mediante protocolli bluetooth, ANT+ e/o WiFi con altri dispositivi remoti, un giroscopio MEMS 132 adatto a fornire 1'informazione di inclinazione del velocipede almeno su tre assi, un modulo di gestione dell'alimentazione stabilizzata 133, un modulo 134 per la gestione della carica/scarica delle batterie 50 (Battery Management System, BMS), un modulo per l'identificazione dello stato di marcia/riposo 135 del velocipede.

L'unità di elaborazione e controllo 13, comprende inoltre mezzi di comunicazione wireless 136, ad esempio un modulo bluetooth, oppure un modulo Wifi e rispettive antenne di comunicazione, adatti a comunicare in maniera remota con un dispositivo portatile 137, ad esempio uno smartphone oppure un tablet o uno smartwateh.

Preferibilmente, i mezzi di comunicazione wireless 136, sono configurati per comunicare in maniera remota anche con i dispositivi di rilevazione frenata 140 e con un dispositivo di rilevazione della velocità di rotazione della ruota e/o del motore elettrico e della cadenza di pedalata 141, ad esempio un encoder ottico o magnetico. Per l'attivazione del motore elettrico, l'unità di elaborazione e controllo è preferibilmente connessa con un'unità di pilotaggio motore 150, adatta a convertire i segnali elaborati e provenienti dall'unità di elaborazione e controllo 13 in correnti elettriche di valore adeguato al funzionamento del motore elettrico. Tale unità di pilotaggio motore può anche essere integrata sulla medesima scheda elettronica dell'unità di elaborazione e controllo. I segnali provenienti dall'unità di elaborazione e controllo sono quindi interpretabili dall'unità pilotaggio motore 150 la quale invia i segnali elettrici adeguati al motore elettrico. In una forma di realizzazione, l'unità di elaborazione e controllo 13 è configurata per ricevere un segnale relativo all'attività cardiaca del conducente, ad esempio mediante comunicazione wireless con un cardiofrequenzimetro indossato dal conducente. In questo caso, l'unità di elaborazione e controllo è configurata per regolare l'erogazione di potenza del motore elettrico in funzione di tale segnale relativo all'attività cardiaca.

Preferibilmente, il protocollo di comunicazione wireless tra il cardiofrequenzimetro e l'unità di elaborazione e controllo è il protocollo ANT+.

In maniera esemplificativa, quando l'unità di elaborazione e controllo 13 riceve un segnale di attività cardiaca compresa in un intervallo di valori predefinito, ad esempio tra 90 e 130 battiti al minuto, genera un segnale adatto a regolare l'erogazione di potenza del motore in modo tale da fornire assistenza alla pedalata in funzione del numero di battiti. Preferibilmente, una volta raggiunto un certo numero minimo o massimo di battiti cardiaci l'assistenza da parte del motore elettrico viene disabilitata. Ad esempio sotto i 90 battiti al minuto o sopra i 130 battiti al minuto l'erogazione di potenza da parte del motore elettrico viene interrotta, mentre per valori intermedi l'erogazione di potenza è funzione dell'attività cardiaca, ad esempio proporzionale al numero di batti. In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, quando il velocipede è fermo per un determinato intervallo di tempo, l'unità di elaborazione e controllo 13 si attiva in modalità "sleep mode" per un intervallo di tempo indefinito, per minimizzare il consumo di carica della batteria. In altre parole, il dispositivo secondo la presente invenzione risulta sostanzialmente spento. Quando l'operatore inizia la pedalata, dopo un determinato numero di pedalate rilevate dai sensori di rotazione del motore (ad esempio il dispositivo di rilevazione della velocità di rotazione della ruota e/o del motore elettrico e della cadenza di pedalata 141), avviene l'accensione automatica del dispositivo. L'accensione avviene ad opera dell'unità di elaborazione e controllo 13, la quale, una volta rilevato un determinato numero di pedalate e/o un determinato numero di giri della ruota (ad esempio 2-3 pedalate), esce dalla modalità "sleep mode" ed entra in modalità attiva per il funzionamento adeguato del dispositivo e di tutte le funzionalità connesse.

Preferibilmente, il processore 130 è configurato per gestire le suddette fasi di accensione e spegnimento automatico del dispositivo 1 oppure un dispositivo di accensione automatica è appositamente configurato per l'accensione automatica e l'ingresso in modalità "sleep mode" del dispositivo per pedalata assistita 1.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il dispositivo per velocipedi 1 sopra descritto è adatto ad essere montato su una ruota tradizionale di bicicletta in modo da essere quindi facilmente installato su un telaio standard di una bicicletta.

Innovativamente, il dispositivo per velocipede a pedalata assistita secondo la presente invenzione garantisce una carica più rapida e più efficiente dell'accumulatore di energia elettrica, grazie alla capacità del motore di generare potenze elettriche molto maggiori in fase di ricarica rispetto ai dispositivi dell'arte nota.

Inoltre, la gestione della ricarica automatica dell'accumulatore in funzione dell'inclinazione della bicicletta (ad esempio durante la discesa) o in funzione di un surplus di potenza in fase di pedalata da parte del conducente, consente ulteriormente di incrementare l'efficacia e la rapidità di ricarica.

Ancora vantaggiosamente, dato che il pacco batterie è racchiuso all'interno del dispositivo posizionato al centro della ruota e data la particolare disposizione delle batterie con il proprio asse parallelo all'asse di rotazione della ruota, la durata delle batterie è migliorata grazie alla ventilazione generata dal movimento rotatorio dell'involucro esterno che aiuta a dissipare il calore generato in fase di ricarica.

Sempre in maniera vantaggiosa, l'utilizzo del motore elettrico come freno rigenerativo quando il conducente effettua una frenata di moderata intensità consente di recuperare ulteriormente energia e quindi di incrementare la rapidità e la quantità di carica del pacco batteria. E' chiaro che un tecnico del ramo, al fine di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare modifiche all'invenzione sopra descritta, tutte peraltro contenute nell'ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni seguenti.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per velocipede a pedalata assistita (1), ad esempio per bicicletta a pedalata assistita, adatto ad essere associato ad una ruota (2) del velocipede (4), comprendente: - un accumulatore di energia elettrica (5); - un motore elettrico (7), avente una massima potenza nominale (Pn), e comprendente uno statore (71) associabile ad una porzione telaio (6) del velocipede e un rotore (72) associabile alla ruota (2), in cui detto motore elettrico (7) è operabile come motore per erogare potenza meccanica e/o come dinamo per l'accumulo di energia elettrica in detto accumulatore (5); - un dispositivo di limitazione della potenza erogabile dal motore ad una potenza limitata (L), detta potenza limitata (L) essendo minore della massima potenza nominale (Pn); in cui detto motore elettrico (7), quando funzionante come dinamo, almeno in una fase di marcia del velocipede, genera una potenza elettrica maggiore rispetto al valore di detta potenza limitata (L) e minore o uguale alla massima potenza nominale (Pn).
2. 2, Dispositivo per velocipede (1), secondo la rivendicazione 1, avente un involucro esterno adatto ad essere solidale al cerchione della ruota (2a) e al rotore (72) del motore elettrico (7), in cui detto involucro esterno contiene l'accumulatore di energia elettrica (5), il motore elettrico (7), il dispositivo di limitazione, un dispositivo di gestione di accumulo energia elettrica (50) nell'accumulatore (5).
3. 3. Dispositivo per velocipede (1), secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre: - un unità di elaborazione e controllo (13), contenuta nell'involucro esterno e operativamente collegata al motore elettrico (7) per comandare l'attivazione di detto motore elettrico (7); un dispositivo di rilevazione di inclinazione del velocipede (132), operativamente connesso con l'unità di elaborazione e controllo (13) e adatto a rilevare l'inclinazione del velocipede durante la marcia rispetto ad una determinata inclinazione di riferimento; - un dispositivo di rilevazione di coppia, adatto a rilevare la coppia trasmessa alla ruota (2) dal motore elettrico (7).
4. 4. Dispositivo per velocipede (1) secondo la rivendicazione 3, in cui l'unità di elaborazione e controllo (13) è configurata per regolare l'erogazione di potenza del motore elettrico in funzione dell'inclinazione del velocipede durante la marcia, in modo da mantenere sostanzialmente costante la potenza che viene richiesta al conducente del velocipede, ad esempio una determinata potenza di sforzo (W) preimpostata dal conducente.
5. 5. Dispositivo per velocipede (1) secondo la rivendicazione 4, in cui l'unità di elaborazione e controllo (13) comprende mezzi di memorizzazione configurati per memorizzare una percentuale di assistenza predeterminata e/o una percentuale di recupero energia predeterminata e in cui la determinata potenza di sforzo (W) è funzione di detta percentuale di assistenza predeterminata o in cui la quantità di accumulo di energia elettrica nell'accumulatore è funzione di detta percentuale di recupero energia predeterminata.
6. 6. Dispositivo per velocipede (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui l'unità di elaborazione e controllo (13) è configurata per ricevere un segnale relativo all'attività cardiaca del conducente e regolare l'erogazione di potenza del motore elettrico in funzione di detto segnale relativo all'attività cardiaca.
7. 7. Dispositivo per velocipede (1), secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un dispositivo di rilevazione frenata (140), adatto a rilevare un segnale indice della quantità di frenata impostata dal conducente, in cui il motore elettrico (7) è operato in modalità dinamo in modo da operare un'azione frenante sulla ruota in funzione del segnale indice della quantità di frenata,
8. 8. Dispositivo per velocipede (1), secondo la rivendicazione 7, in cui il dispositivo di rilevazione frenata (140), comprende mezzi wireless di comunicazione con l'unità di controllo ed elaborazione (13), ad esempio configurati per la comunicazione mediante protocollo ANT+.
9. 9. Dispositivo per velocipede (1), secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un convertitore step-up, adatto ad innalzare la tensione generata dal motore elettrico a basso numero di giri sino ad un livello di tensione di carica prestabilito.
10. 10. Dispositivo per velocipede (1), secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'accumulatore di energia elettrica comprende una pluralità di batterie (50) disposte attorno all'asse di rotazione (X) del motore elettrico (7), ciascuna batteria di detta pluralità di batterie (50) avendo l'asse principale di sviluppo (S) disposto sostanzialmente parallelamente all'asse di rotazione del motore elettrico (X).
11. 11. Dispositivo per velocipede (1), secondo la rivendicazione 10, in cui l'accumulatore di energia elettrica (5) è un pacco batteria a forma di disco con un foro al centro (51), in cui detto pacco batteria è un assieme costituito da due dischi di chiusura (52, 53), ciascuno avente delle sedi batteria (530), ricavate sulla faccia interna (52a, 53a) di ciascuno dei due dischi (52, 53) e adatte ad accogliere una delle due porzioni terminali (50a, 50b) delle batterie (50).
12. 12. Dispositivo per velocipede (1), secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 11, in cui l'unità di elaborazione e controllo 13 è configurata per l'accensione automatica del dispositivo per velocipede 1, quando è rilevato un determinato numero di giri della ruota o un determinato numero di pedalate.
13. 13. Ruota (1) per velocipede comprendente un dispositivo per velocipede (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti adatta ad essere montata su un telaio standard di una bicicletta.