NL1038163C2

NL1038163C2 - METHOD AND DEVICE FOR AN ELECTRIC BICYCLE WITH CONSTANT RESISTANCE.

Info

Publication number: NL1038163C2
Application number: NL1038163A
Authority: NL
Inventors: Mateo Jozef Jacques Mayer
Original assignee: Easymeasure Developments B V
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2012-02-14

Description

Werkwijze en inrichting voor een elektrische fiets met constant verzetMethod and device for an electric bicycle with constant resistance

Onderhavige vinding betreft een werkwijze en inrichting voor een fiets met constant verzet gekenmerkt door tenminste een met de fiets werkzaam verbonden dynamo, een met de dynamo werkzaam verbonden gelijkrichter, een met de gelijkrichter werkzaam verbonden 5 accu, middelen om het vermogen dat via de dynamo naar de accu wordt getransporteerd te doseren, een elektrische motor, middelen om in de accu opgeslagen elektrische energie naar de motor te transporteren, middelen om het elektrisch vermogen dat naar de motor wordt getransporteerd te doseren, tenminste een microprocessor en / of microcontroller en / of microcomputer en / of computer die werkzaam is verbonden met de dynamo en / of 10 accu en / of elektrische motor van de fiets en die door middel van software het gedrag van de fiets in het algemeen en het verzet van de fiets in het bijzonder kan regelen. Een fiets volgens de technologie van onderhavige vinding is onder meer geschikt als trainingshulpmiddel in de wielersport.The present invention relates to a method and device for a bicycle with constant resistance, characterized by at least one dynamo operatively connected to the bicycle, a rectifier operatively connected to the dynamo, a battery operatively connected to the rectifier, means for transferring the power that is supplied via the dynamo the battery is transported to dose, an electric motor, means for transporting electrical energy stored in the battery to the motor, means for dosing the electrical power that is transported to the motor, at least one microprocessor and / or microcontroller and / or microcomputer and / or computer which is operatively connected to the dynamo and / or battery and / or electric motor of the bicycle and which can control the behavior of the bicycle in general and the resistance of the bicycle in particular by means of software. A bicycle according to the technology of the present invention is suitable, inter alia, as a training aid in cycling.

15 Inleiding15 Introduction

Volgens stand der techniek zijn elektrische fietsen in de markt verkrijgbaar die zijn voorzien van een hulpmotor die kan worden gebruikt ter ondersteuning van de aandrijving met spierkracht. Dergelijke fietsen met hulpmotor dienen te worden opgeladen en indien behoefte bestaat om de spierkracht te ondersteunen met de hulpmotor, bijvoorbeeld tijdens 20 het opfietsen van een helling, wordt een een accu opgeslagen elektrische energie middels de hulpmotor omgezet in bewegingsenergie.According to the state of the art, electric bicycles are available in the market which are provided with an auxiliary motor which can be used to support the muscular drive. Such bicycles with auxiliary motor must be charged and if there is a need to support the muscle force with the auxiliary motor, for instance during the climbing of a slope, an electric energy stored in a battery is converted into kinetic energy by means of the auxiliary motor.

Beschrijving van de technologie volgens onderhavige vindingDescription of the technology according to the present invention

Door spierkracht die tijdens het fietsen wordt gebruikt om te zetten in elektrische energie en 25 deze elektrische energie op te slaan in een accu en door de fiets van een elektrische hulpmotor te voorzien is het technisch mogelijk om op een gewenst tijdstip spierkracht om te zetten in elektrische energie en deze elektrische energie op een later gewenst tijdstip aan te wenden ter ondersteuning van spierkracht tijdens het fietsen. Op deze manier wordt een fiets verkregen met een compleet nieuwe en instelbare functionaliteit. Zo wordt het 30 mogelijk om een fiets een constant verzet te geven. Kort gezegd houdt dit in dat de spierkracht die de gebruiker van de fiets moet aanwenden om de fiets met een constante snelheid voort te bewegen onafhankelijk van externe omstandigheden constant wordt gehouden. Hiertoe stelt de gebruiker van de fiets bijvoorbeeld een gewenst verzet in dat een afspiegeling is van het verzet dat nodig is om bij een perfect rechte weg zonder 35 hellingshoek de fiets met een constante snelheid voort te bewegen. Indien de fietser vervolgens niet op een rechte weg rijdt maar een helling af rijdt dan zal de spierkracht die de fietser moet opbrengen om de fiets de gewenste snelheid te geven lager zijn dan het 1038163 2 ingestelde verzet. Dit houdt in dat de dynamo die werkzaam is verbonden met tenminste een wiel van de fiets in werking kan worden gesteld om te functioneren op een zodanig vermogen dat de gebruiker van de fiets de spierkracht behorende bij het ingestelde verzet moet opbrengen. De elektrische energie die wordt geproduceerd bij het afrijden van de 5 helling wordt opgeslagen in een accu. Als de gebruiker van de fiets even later een helling oprijdt, dan zal de gebruiker van de fiets een grotere spierkracht moeten opbrengen dan behorende bij het ingestelde verzet om de fiets met de gewenste snelheid voort te bewegen. In dit geval wordt elekrische energie die in de accu van de fiets is opgeslagen aangewend om de spierkracht te ondersteunen met als netto resultaat dat de spierkracht 10 die de gebruiker van de fiets moet opbrengen bij het oprijden van een helling gelijk is aan de spierkracht bij het rijden op een recht stuk weg zonder hellingshoek en bij het van een helling afrijden. Zoals later wordt uiteengezet is dit een van de vele gewenste resultaten die met de technologie volgens onderhavige vinding kan worden bereikt.By converting muscle power that is used during cycling into electrical energy and storing this electrical energy in a battery and by providing the bicycle with an electric auxiliary motor, it is technically possible to convert muscle power into electrical energy at a desired time. energy and this electrical energy at a later desired time to support muscle strength while cycling. In this way a bicycle is obtained with a completely new and adjustable functionality. Thus it becomes possible to give a bicycle a constant resistance. In short, this means that the muscle power that the user of the bicycle must use to move the bicycle at a constant speed is kept constant regardless of external circumstances. To this end, the user of the bicycle, for example, sets a desired gear that reflects the gear that is required to move the bike at a perfectly straight road without an angle of inclination at a constant speed. If the cyclist then does not drive on a straight road but runs down a slope, the muscle strength that the cyclist must apply to give the bicycle the desired speed will be lower than the set resistance. This means that the dynamo which is operatively connected to at least one wheel of the bicycle can be actuated to function at such a power that the user of the bicycle must apply the muscle power associated with the set resistance. The electrical energy that is produced when driving down the slope is stored in a battery. If the user of the bicycle goes up a slope a little later, the user of the bicycle will have to apply a greater muscle force than that of the set resistance to move the bicycle at the desired speed. In this case, electrical energy stored in the bicycle's battery is used to support muscle strength with the net result that the muscle force 10 that the user of the bicycle has to apply when climbing a slope is equal to the muscle strength at the bike. drive on a straight road without a slope and when descending a slope. As explained later, this is one of the many desired results that can be achieved with the technology of the present invention.

Nu enkele basisaspecten van de technologie volgens onderhavige vinding zijn beschreven 15 volgt een verdere precisering van onderhavige vinding.Now that some basic aspects of the technology according to the present invention have been described, a further specification of the present invention follows.

Volgens een eerste aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een fiets. De fiets kan volgens de definitie in deze aanvrage een met de benen en / of met de armen aangedreven tweewieler, driewieler, vierwieler, skelter, rolstoel en tandem zijn. Volgens een tweede aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een 20 dynamo die tenminste met een wiel van de fiets werkzaam verbonden is.According to a first aspect, the technology according to the present invention consists of a bicycle. According to the definition in this application, the bicycle can be a two-wheeler, tricycle, quadricycle, go-kart, wheelchair and tandem driven with the legs and / or with the arms. According to a second aspect, the technology according to the present invention consists of a dynamo which is operatively connected to at least one wheel of the bicycle.

Volgens een derde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een gelijkrichter die de door de dynamo opgewekte wisselspanning gelijkricht. Bij voorkeur bestaat een dergelijke gelijkrichter uit een diodebrug.According to a third aspect, the technology according to the present invention consists of a rectifier which rectifies the alternating voltage generated by the dynamo. Such a rectifier preferably consists of a diode bridge.

Volgens een vierde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een 25 accu die werkzaam is verbonden met de dynamo en de diodebrug. Het gevolg hiervan is dat in de accu elektrische energie wordt opgeslagen zodra die middels de dynamo wordt opgewekt. Bij voorkeur is de accu geïntegreerd in het frame van de fiets. Nog meer bij voorkeur kan de accu losgekoppeld worden van het frame van de fiets zodat deze separaat van de fiets kan worden opgeladen. Het meest bij voorkeur kan de accu middels een 30 stekker worden opgeladen terwijl deze gekoppeld is aan de fiets maar kan deze ook worden opgeladen na loskoppeling van de fiets.According to a fourth aspect, the technology according to the present invention consists of a battery which is operatively connected to the dynamo and the diode bridge. The consequence of this is that electrical energy is stored in the battery as soon as it is generated by the dynamo. The battery is preferably integrated in the frame of the bicycle. Even more preferably, the battery can be disconnected from the frame of the bicycle so that it can be charged separately from the bicycle. Most preferably, the battery can be charged by means of a plug while it is coupled to the bicycle, but it can also be charged after the bicycle has been disconnected.

Volgens een vijfde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een elektrische motor. Deze elektrische motor is tenminste werkzaam verbonden met de accu. Volgens een zesde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een 35 elektrische motor die tevens kan fungeren als dynamo. Dit betekent dat in een apparaat de functie van dynamo en motor verenigd zijn. Met name in combinatie met de technologie volgens onderhavige vinding is een dergelijke combinatie van functies in een apparaat zeer 3 voordelig. Op het moment dat zich een situatie voordoet dat elektrische energie opgeslagen dient te worden is de elektromotorfunctie van het apparaat niet gevraagd aangezien op dat moment meer spierkracht van de gebruiker van de fiets beschikbaar is dan noodzakelijk om de fiets op de gewenste snelheid te laten voortbewegen. Dit overschot 5 aan spierkracht wordt vervolgens middels de dynamofunctie omgezet in elektrische energie die vervolgens wordt opgeslagen in een accu. Gedurende deze situatie is de motorfunctie van de dynamo / elektromotor overbodig. Het is de vakman duidelijk dat een elektromotor zodanig kan worden ontworpen dat deze ook geschikt is als dynamo en dat de benodigde dimensies van de spoelen in de elektromotor en dynamo nagenoeg aan elkaar gelijk zijn 10 aangezien de gewenste elektrische vermogens van de elektromotor en de dynamo dicht bijelkaar in de buurt liggen.According to a fifth aspect, the technology according to the present invention consists of an electric motor. This electric motor is at least operatively connected to the battery. According to a sixth aspect, the technology according to the present invention consists of an electric motor that can also act as a dynamo. This means that the function of dynamo and motor are united in a device. Particularly in combination with the technology according to the present invention, such a combination of functions in a device is very advantageous. At the moment that a situation arises that electrical energy needs to be stored, the electric motor function of the device is not requested since at that moment more muscle power is available from the user of the bicycle than is necessary for the bicycle to move at the desired speed. This surplus of muscle power is then converted by means of the dynamo function into electrical energy which is subsequently stored in a battery. During this situation the motor function of the dynamo / electric motor is superfluous. It is clear to the person skilled in the art that an electric motor can be designed such that it is also suitable as a dynamo and that the required dimensions of the coils in the electric motor and dynamo are substantially equal to each other since the desired electric powers of the electric motor and the dynamo are tight. are close together.

Volgens een zevende aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een sensor die de spierkracht meet die noodzakelijk is om de fiets voort te bewegen. In deze aanvrage is de spierkracht die noodzakelijk is om de fiets voort te bewegen gedefinieerd 15 als het verzet van de fiets.According to a seventh aspect, the technology according to the present invention consists of a sensor that measures the muscle strength necessary to move the bicycle. In this application, the muscle strength necessary to move the bicycle is defined as the resistance of the bicycle.

Volgens een achtste aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een sensor die de snelheid van de fiets meet bijvoorbeeld door meting van de rotatiesnelheid van een van de wielen van de fiets of de omwentelingssnelheid van de trappers van de fiets of een meting gebruik makende van een GPS systeem.According to an eighth aspect, the technology according to the present invention consists of a sensor which measures the speed of the bicycle, for example by measuring the speed of rotation of one of the wheels of the bicycle or the speed of revolution of the pedals of the bicycle or a measurement using a GPS system.

20 Volgens een negende aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding tenminste uit een microcontroller en / of microprocessor. De microcontroller en / of microprocessor zijn werkzaam verbonden met de accu, de dynamo en de elektromotor en hebben als functie om, op basis van hetgeen in software die zich in de microcontroller en / of microprocessor bevindt, de dynamo en oplaadfunctie van de accu dan wel de 25 inschakeling van de elektromotor en levering van elektrische energie aan de elektromotor te regelen. Indien de elektromotor- en dynamofuncties in hetzelfde apparaat zijn verenigd schakelen de microcontroller en / of microprocessor, bijvoorbeeld door middel van klassieke of solid state relais en / of vermogens FETs, tussen de motorfunctie en de dynamofunctie.According to a ninth aspect, the technology according to the present invention consists at least of a microcontroller and / or microprocessor. The microcontroller and / or microprocessor are operatively connected to the battery, the dynamo and the electric motor and have the function of, on the basis of what in software that is in the microcontroller and / or microprocessor, the dynamo and charging function of the battery or control the activation of the electric motor and supply of electrical energy to the electric motor. If the electric motor and dynamo functions are combined in the same device, the microcontroller and / or microprocessor, for example by means of traditional or solid state relays and / or power FETs, switch between the motor function and the dynamo function.

30 Volgens een tiende aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een display en / of touchscreen dat werkzaam verbonden is met de microcontroller en / of microprocessor. Het display geeft een keuzemenu en is een input device waarmee de gebruiker van de fiets een gewenst verzet van de fiets kan instellen. In een bijzondere uitvoeringsvorm heeft de software tenminste de optie om een in de tijd variërend verzet in 35 te stellen. Hierdoor wordt het technisch mogelijk om een trainingsprogramma in te stellen dat onafhankelijk is van het al dan niet aanwezig zijn van hellingen en / of bergen in de omgeving waar de gebruiker van de fiets zich bevindt.According to a tenth aspect, the technology according to the present invention consists of a display and / or touchscreen which is operatively connected to the microcontroller and / or microprocessor. The display shows a selection menu and is an input device with which the user of the bicycle can set a desired resistance of the bicycle. In a special embodiment, the software at least has the option of setting a time-varying resistance. This makes it technically possible to set up a training program that is independent of the presence or absence of slopes and / or mountains in the area where the user of the bicycle is located.

44

Volgens een elfde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een elektrische rem. De elektrische rem kan tenminste op 2 manieren worden gerealiseerd. De eerste manier behelst het andersom gebruiken van de elektromotor volgens de technologie van onderhavige vinding. Kort gezegd wordt bij het remmen de polariteit van de 5 elektromotor omgedraaid zodat de elektrische energie uit de accu wordt ingezet om kinetische energie van de fiets te vernietigen. Het elektrisch vermogen waarmee de kinetische energie van de fiets wordt omgezet in warmte wordt bij voorkeur gerelateerd aan de kracht waarmee de gebruiker van de fiets de rem indrukt. De tweede manier behelst het inschakelen van de dynamo van de fiets waarbij middels een belastingsweerstand en / of 10 een vermogens FET de door de dynamo opgewekte elektrische energie wordt omgezet in warmte. Ook hier wordt de belastingsweerstand van de dynamo bij voorkeur gerelateerd aan de kracht waarmee de gebruiker van de fiets de rem indrukt bijvoorbeeld door aan de hand van het signaal van de sensor een vermogenstransistor open te sturen. Bij volledige aansturing sluit de transistor de dynamo dan bijvoorbeeld nagenoeg kort. Opgemerkt wordt 15 dat de dynamo en de elektromotor en de elektrische rem een en hetzelfde apparaat kan zijn waarbij softwarematig wordt bepaald welke functionaliteit dat apparaat op enig moment heeft. Dit is mogelijk omdat het onzinnig is dat het apparaat op enig moment tegelijkertijd meer dan een functie uit de verzameling van functies bestaande uit een remfunctie, elektromotorfunctie en dynamofunctie heeft.According to an eleventh aspect, the technology according to the present invention consists of an electric brake. The electric brake can be realized in at least 2 ways. The first way involves the reverse use of the electric motor according to the technology of the present invention. In short, when braking the polarity of the electric motor is reversed so that the electrical energy from the battery is used to destroy the kinetic energy of the bicycle. The electrical power with which the kinetic energy of the bicycle is converted into heat is preferably related to the force with which the user of the bicycle presses the brake. The second way involves switching on the dynamo of the bicycle, whereby the electrical energy generated by the dynamo is converted into heat by means of a load resistor and / or a power FET. Here too, the load resistance of the dynamo is preferably related to the force with which the user of the bicycle presses the brake, for example by opening a power transistor on the basis of the signal from the sensor. For example, with full control, the transistor closes the dynamo almost briefly. It is noted that the dynamo and the electric motor and the electric brake can be one and the same device, whereby it is determined by software what functionality that device has at any time. This is possible because it makes no sense at any given moment that the device has more than one function from the set of functions consisting of a braking function, electric motor function and dynamo function.

20 Volgens een twaalfde aspect wordt de technologie volgens onderhavige vinding vermeerderd met middelen om de hartslag te meten. Bij voorkeur wordt het verzet van de fiets gekoppeld aan de hartslag van de gebruiker van de fiets. Hierdoor is het mogelijk om een trainingsprogramma in te stellen waarbij de hartslag van de gebruiker van de fiets de parameter is die het gedrag van de fiets bepaalt.According to a twelfth aspect, the technology according to the present invention is increased by means for measuring the heartbeat. The resistance of the bicycle is preferably coupled to the heartbeat of the user of the bicycle. This makes it possible to set a training program in which the heartbeat of the user of the bicycle is the parameter that determines the behavior of the bicycle.

25 Volgens een dertiende aspect wordt de technologie volgens onderhavige vinding uitgebreid met een motor op fossiele brandstof als hulpmotor.According to a thirteenth aspect, the technology according to the present invention is expanded with a fossil fuel engine as an auxiliary engine.

Het is de vakman duidelijk dat met de technologie volgens onderhavige vinding een krachtig trainingsmiddel wordt verkregen alsmede een middel om recreatief te fietsen waarbij het nauwelijks merkbaar is of de gebruiker van de fiets bergop dan wel bergaf fietst.It is clear to the skilled person that with the technology according to the present invention a powerful training means is obtained as well as a means for recreational cycling in which it is hardly noticeable whether the user of the bicycle is cycling uphill or downhill.

30 35 103816330 35 1038163

Claims

A bicycle according to the definition in this application characterized by • a dynamo at least connected to the bicycle, • a rectifier at least connected to the dynamo, 5. a battery connected at least to the rectifier, • at least one electric motor operatively connected is with any drive of the bicycle, • at least one sensor that measures the muscle strength necessary to move the bicycle, • at least one sensor that directly or indirectly measures the rotation speed of at least one of the wheels of the bicycle, • means to dose the electrical power being transported to the motor, said means comprising at least a microcontroller and / or microprocessor and / or microcomputer, 15. means for transferring the power of the user of the bicycle to the bicycle in the form of muscle power , and that is subsequently converted into electrical energy that is stored in the battery, dosing at which this m means at least consist of a microcontroller and / or microprocessor and / or microcomputer, software of which any part is located in the microcontroller and / or microprocessor and / or microcomputer with which the behavior of the bicycle can be adjusted, at least comprising support of cycling by means of the electric motor and charging the battery through the dynamo.

2. Bicycle according to claim 1 plus an electric brake consisting of at least one electric motor driven by the battery, which converts the kinetic energy of the bicycle into heat and which is controlled by a sensor in the bicycle's brake.

3. Bicycle according to claim 1 plus an electric brake consisting of at least one dynamo whose output is connected to any electrical load and which is controlled by a sensor in the bicycle's brake.

A bicycle according to any one of the preceding claims 1 to 3 plus an input device which comprises at least one display with selection menu and which is operatively connected to the software in the microcontroller and / or microcomputer and / or computer and with which the user desired behavior of the bicycle.

Bicycle according to one of the preceding claims 1 to 4 plus a heart rate sensor with which the heart rate of the user of the bicycle can be measured during cycling, said heart rate monitor being operatively connected to the software in the microcontroller and / or microcomputer and / or computer and whereby the behavior of the bicycle is related by software to the heartbeat of the user of the bicycle.

A bicycle according to any one of the preceding claims 1 to 5, wherein the software 5 automatically controls that the gear of the bicycle according to the definition in this application is kept constant within a fixed or adjustable margin characterized by switching on the electric motor when the resistance of the bicycle becomes too high and engagement of the dynamo and / or electric brake when the resistance of the bicycle becomes too low.

A bicycle according to any one of the preceding claims 1 to 6 plus software for interval training.

A bicycle according to any one of the preceding claims 1 to 7 plus an auxiliary fossil fuel engine.

9. Wheelchair as claimed in any of the foregoing claims 1-8, which can be driven at least with the arms of the user of the wheelchair.

Device as claimed in any of the foregoing claims 1-9, wherein the dynamo function, the brake function and the electric motor function are combined in one and the same device.

11. Method for a bicycle according to the definition in this application, characterized by a device according to any one of the preceding claims 1 to 10. 30 30 "* 35 1038163