TWI392526B - 一種具充電功能之健身車電源管控系統及其低功率損失運作方法 - Google Patents

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一種具充電功能之健身車電源管控系統及其低功率損失運作 方法

一種健身車電源管控系統及其低功率損失運作方法，尤指具充電功能之健身車電源管控系統及其低功率損失運作方法。

近年騎乘自行車的熱潮與話題的報導下，促使都市人意識到平日運動量的不足。而運動肩負促進身體血液循環及新陳代謝的功能，尤其是對人體健康的重要性是無庸置疑。然而，都市的空間在有限情況下，人口密度卻急速增加，若想要每天在戶外運動，幾乎是不可能的任務。其次，忙碌的現代人最缺乏的是時間，如何在最短的時間內達到最佳的運動效果是值得深思的課題。因此本發明的主要方向將致力於改善最常見的運動健身腳踏車之功能，讓現代人在有限空間及時間內達到運動健身的效果，同時兼顧環保省能及使用時方便操作亦是研發的重點。

而在健身器材中，以健身腳踏車最具體積小、價格合理與運動效率高等優點，因此漸漸普及在一般都會家庭及健身房中。而健身腳踏車原本是用於腿部關節物理復健，而復健者對腳踩踏板的阻力大小要求不高。但是隨著需求對象的改變，健身腳踏車已發展出各種不同使用功能，例如：運動家肌肉強健訓練、一般民眾健身使用及人體關節神經研究等。因此，健身腳踏車研發的主要趨勢為能滿足不同使用者的阻力需求，尤其是以自己產生動能並藉由機 械設備去消耗，所形成的運動健身的方式，何需額外電源補助。故具有自發電能力之健身腳踏車已逐步取代傳統需藉助額外電源之健身腳踏車，同時亦能兼顧節能環保趨勢。

然而，具有自發電能力之先前技術健身腳踏車的缺點有三。其一，上控面板之電源必須由使用者持續腳踩踏板發電供給才能操作設定，不如傳統市電供應電源之健身腳踏車產品使用上之便利。其二，在阻力的控制上受限於使用者所產生動能不如市電來得穩定，而使自發電能力之健身腳踏車產品在舒適與性能上大打折扣。其三，若使用者腳踩踏板發電量供給不足，容易造成控制系統所送出之訊號不穩定，並且發生控制錯誤情形。

鑑於先前技術之三缺點，本發明主要目的為提升習知具有自發電功能之健身腳踏車之電源管理，本發明一種具充電功能之健身車電源管控系統，其自發電功能可供應電源以充電與該健身車電源管控系統連接之電池，而該電池可提供基本電源，藉此電源不必由使用者持續腳踩踏板發電供給才能操作設定，進而解決先前技術健身腳踏車的第一缺點。

一種具充電功能之健身車電源管控系統包括：一發電機，其為永磁式三相感應發電機，用以發電；一整流濾波器，與該發電機連接，用以接收該發電以輸出直流電壓；一定電流充電器，與該整流濾波器連接，用以接收該直流電壓並輸出定電流以充電一電池；一第一電壓轉換器，與該電池耦接，用以接收並升壓該電池電源以提供第一特定電壓；一 電池過放保護器，連接於該第一電壓轉換器及該電池之間用來限制充電電池於最低電壓時繼續輸出能量，以避免導致電池永久性損壞；一第二電壓轉換器，與該整流濾波器連接，用以接收並降壓該直流電壓以提供第一特定電壓；一磁阻系統，與該第二電壓轉換器連接，用以產生健身車阻力；一上控面版，與該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器連接以接收該第一特定電壓，用以輸出一阻控訊號，且該上控面版能偵測健身車每分鐘轉數，而輸出一轉速訊號；一下控控制器，與該上控面版、該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器連接以接收該阻控訊號及該轉速訊號，進而根據該阻控訊號控制該磁阻系統所產生的阻力，並自動輸出該轉速訊號；一中央處理機，與該下控控制器連接以接收該轉速訊號，進而根據該轉速訊號輸出一第一控制訊號、一第二控制訊號及一第三控制訊號來分別控制該下控控制器、該定電流充電器及磁阻系統的開關。

此外，具充電功能之健身車電源管控系統在不同狀態下會有不同的供電量，該些狀態包括待機狀態、啟動瞬間狀態、轉速較低狀態、轉速為零、轉速夠大狀態及電池沒電狀態或定電流充電器故障狀態，而不同供電量會直接影響健身車運作。

例如待機狀態時是由電池供電而藉此該上控面版得以維持待機模式。啟動瞬間狀態，具充電功能之健身車電源管控系統之發電機進入開啟運作模式，但無足夠功率用以充電或維持該磁阻系統，而該上控面版及中央處理機仍由電池供電。轉速較低狀態時，具充電功能之健身車電源管控 系統之發電機無足夠功率用以充電或維持該磁阻系統，但有足夠功率維持該上控面版及中央處理機進而節省電池電源。轉速夠大狀態時，具充電功能之健身車電源管控系統之發電機有足夠功率用以充電、維持該磁阻系統、該上控面版及中央處理機。轉速為零狀態時是由電池供電而藉此該上控面版得以維持開啟運作模式，上控面版將維持開啟運作模式，並進入待機模式，直至電池過放保護器進入開啟運作模式。此外，當該具充電功能之健身車電源管控系統為電池未安裝、損毀或低電壓狀態時，該定電流充電器與該第一電壓轉換器無作用而被關閉，但當該具充電功能之健身車電源管控系統由發電機發電仍可正常動作，唯該上控面版及中央處理機需到轉速較低狀態時開啟。藉以上狀態區別以切換電池電源及發電機電源，本發明進而解決先前技術健身腳踏車的第二及第三缺點。

本發明提供該具充電功能之健身車電源管控系統之低功率損失運作方法包括：當該具充電功能之健身車電源管控系統為待機狀態時，該第一電壓轉換器進入開啟運作模式，而該上控面版為待機模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為啟動瞬間狀態時，該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉換器及該上控面版為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速較低狀態時，該發電機、該整流濾波器、該上控面版及該第二電壓轉換器為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速夠大狀態時，該中央處理機輸出一第一控制訊號、一第二控制訊號及一第三控制訊號來分別控制開啟該下控控制器、該定電流充電器及磁阻系統，而該發電機、該整流濾波器、該定電 流充電器、該上控面版、該下控控制器、該第二電壓轉換器、該磁阻系統為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速為零狀態時，該第一電壓轉換器進入開啟運作模式，而該上控面版也為開啟運作模式，直至電池過放保護器進入開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為電池未安裝、損毀或低電壓狀態時，該發電機、該整流濾波器、該上控面版、該下控控制器、該第二電壓轉換器、該磁阻系統為開啟運作模式。

其中當上控面版為待機模式時該中央處理機也為待機模式；當上控面版為開啟運作模式時該中央處理機也為開啟運作模式。

為提供更進一步的便利，本發明再提供一具充電功能之健身車電源管控系統，其亦可利用市電來充電，該具充電功能之健身車電源管控系統包括：一發電機，其為永磁式三相感應發電機，用以發電；一整流濾波器，與該發電機及一市電連接，用以接收該發電或該市電以輸出直流電壓；一第一電壓轉換器，與該整流濾波器連接，用以接收該直流電壓並輸出一第一特定電壓；一磁阻系統，與該第一電壓轉換器連接以接收該第一特定電壓，用以產生健身車阻力；一定電流充電器，與該整流濾波器連接，用以接收該第一特定電壓並輸出定電流以充電一電池；一第二電壓轉換器，與該整流濾波器及該定電流充電器連接，用以接收該直流電壓並輸出一第二特定電壓；一上控面版，與該第二電壓轉換器連接以接收該第二特定電壓，用以輸出一阻控訊號，且能偵測健身車每分鐘轉數，而輸出一轉速訊號；一下控控制器，與 該上控面版及該第二電壓轉換器連接以接收該阻控訊號、該轉速訊號及該第二特定電壓，進而根據該阻控訊號控制該磁阻系統所產生之阻力，並自動輸出該轉速訊號；一中央處理機，與該下控控制器連接以接收該轉速訊號，進而根據該轉速訊號輸出一第一控制訊號、一第二控制訊號及一第三控制訊號來分別控制該第一電壓轉換器、該第二電壓轉換器及該定電流充電器的開關。

本發明更進一步提供該可利用市電來充電之具充電功能之健身車電源管控系統之低功率損失運作方法，該運作方法包括：當該具充電功能之健身車電源管控系統為待機狀態時，該第二電壓轉換器進入開啟運作模式，而該上控面版為待機模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為啟動瞬間狀態時，該中央處理機輸出一第一控制訊號及一第二控制訊號分別控制開啟該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器，而該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉換器、該第二電壓轉換器及該上控面版為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速較低狀態時，該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉換器、該磁阻系統、該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速夠大狀態時，該中央處理機輸出一第三控制訊號來控制開啟該定電流充電器，而該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉換器、該磁阻系統、該定電流充電器、該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速為零狀態時，該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式，直至一定時間該第二控 制訊號將控制關閉該第二電壓轉換器而使該具充電功能之健身車電源管控系統進入待機狀態；當該具充電功能之健身車電源管控系統為電池未安裝、損毀或低電壓狀態時，該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉換器、該磁阻系統、該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為市電輸入狀態時，該市電、該整流濾波器、該第一電壓轉換器、該磁阻系統、該定電流充電器、該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式。

總上，一種具充電功能之健身車電源管控系統之組件會依狀態進入開啟運作模式或關閉以合作達成低功率損失運作。且與該具充電功能之健身車電源管控系統連接之電池可提供暫時電源，藉此使用者無須持續腳踩踏板發電供給才能操作設定。此外藉以上狀態區別以切換電池電源及發電機電源，本發明進而解決先前技術健身腳踏車的腳踩踏板發電量不穩或不足之問題。

本發明提供一種具充電功能之健身車電源管控系統，電源無須由使用者持續腳踩踏板發電供給才能操作設定，且該具充電功能之健身車電源管控系統之組件會藉該具充電功能之健身車電源管控系統之發電狀態進入開啟運作模式或關閉來切換電池電源及發電機電源，進而合作達成低功率損失運作，藉此本發明解決先前技術自發電健身腳踏車的腳踩踏板發電量不穩或不足之問題。

請參考第一圖，其為本發明第一實施例之具充電功能之健身車電源管控系統方塊示意圖。該具充電功能之健身車電源管控系統組件包括一發電機10、一整流濾波器11、一定電流充電器12、一電池(3.6伏特)、一第一電壓轉換器13、一磁阻系統17、一第二電壓轉換器16、一上控面版14、一下控控制器15、一中央處理機18及一電池過放保護器19。

由於健身車之踏板、基架、車架、轉輪為平常知識而不在本發明範圍內，本發明之重點在於該具充電功能之健身車電源管控系統之自發電及充電電路(第一實施例可由自發電充電一電池，而第二實施例可由自發電或市電充電一電池，其中市電可為110V or 220V)、及低功率損失方法。

該第一實施例之具充電功能之健身車電源管控系統包括：該發電機10，其為永磁式三相感應發電機，用以發電。而該發電機10為發電量較小之小型發電機。

故發電機10之小型定義來至於其最大發電量約10W左右之發電；具體而言，小型發電機之發電可為10W-15W，在本實施例中小型發電機之發電是10W，但請理解本發明並不以此為限。

該整流濾波器11，與該發電機10連接，用以接收該發電以輸出直流電壓。該定電流充電器12，與該整流濾波器11連接，用以接收該直流電壓並輸出定電流以充電一電池；其中該電池為3.6V。具充電功能之健身車電源管控系統之中央處理機18會根據健身車之轉速訊號以輸出一第二控制 訊號2來控制該定電流充電器12進入開啟運作模式或關閉。該第一電壓轉換器13，與該電池耦接，用以接收並升壓該電池電源以提供第一特定電壓；其中，第一實施例之該第一電壓轉換器13為升壓電路(Boost Converter)；此外該第一電壓轉換器13是經由該電池過放保護器19與該電池耦接。該電池過放保護器19是用來限制充電電池於最低電壓時還繼續輸出能量，以避免導致電池永久性損壞。該磁阻系統17，與該第二電壓轉換器16連接，用以產生健身車阻力；其中，第一實施例之該磁阻系統17為拉線式磁阻驅動電路；此外該磁阻系統17是經由一電池過放保護器19與該定電流充電器12耦接。具充電功能之健身車電源管控系統之中央處理機18會根據健身車之轉速訊號以輸出一第三控制訊號3來控制該磁阻系統17進入開啟運作模式或關閉。該第二電壓轉換器16，與該整流濾波器11連接，用以接收並降壓該直流電壓以提供第一特定電壓；其中，第一實施例之該第二電壓轉換器16為降壓電路(Buck Converter)。

且該第一實施例之具充電功能之健身車電源管控系統更包括：該上控面版14，與該第一電壓轉換器13及該第二電壓轉換器16連接以接收該第一特定電壓，用以輸出一阻控訊號，且該上控面版14能偵測健身車每分鐘轉數，而輸出一轉速訊號。該下控控制器15，與該上控面版14、該第一電壓轉換器13及該第二電壓轉換器16連接以接收該適當電源、該阻控訊號及該轉速訊號，進而根據該阻控訊號控制該磁阻系統17所產生之阻力，並自動輸出該轉速訊號及該適當電源。具充電功能之健身車電源管控系統之中 央處理機18會根據健身車之轉速訊號以輸出一第一控制訊號1來控制該下控控制器15進入開啟運作模式或關閉。而該中央處理機18，與該下控控制器15連接以接收該轉速訊號及該適當電源，進而根據該轉速訊號輸出一第一控制訊號1、一第二控制訊號2及一第三控制訊號3來分別控制該下控控制器15、該定電流充電器12及磁阻系統17的開關。

該上控面板14、該下控控制器15及該中央處理機18是人機介面的橋樑，該上控面板14除了可輸出一阻控訊號以設定騎乗踩踏所需阻力等級然後由該下控控制器15來控制該磁阻系統17所產生的阻力外，還可同時顯示時間、速度、脈搏、阻力、級數及熱量等多項資訊。但是其研製並非本發明目標，本發明僅供應其電源與由下控控制器15接收其上控面板14下達的阻力訊號，並由下控控制器15來控制磁阻系統17，進而改變健身車阻力。且該上控面版14能偵測健身車每分鐘轉數，而輸出一轉速訊號。該轉速訊號經由該下控控制器15傳至該中央處理機18，且由於在此該下控控制器15僅為傳送該轉速訊號之媒體，因此該轉速訊號會傳達至該中央處理機18無關該下控控制器15有無開啟。

請參考第二圖，其為本發明第二實施例之具充電功能之健身車電源管控系統方塊示意圖。該第二實施例具充電功能之健身車電源管控系統組件包括一發電機20、一整流濾波器22(可與市電21連接，其中市電之電壓視各國標準而異，其可為100V,110V,120V,220V,230V及240V，但 請理解本發明並不以此為限。)、一第一電壓轉換器23、一磁阻系統24、一定電流充電器25、一電池(12伏特)、一第二電壓轉換器26、一上控面版27、一下控控制器28及一中央處理機29。

第二實施例與第一實施例不同之處是第二實施例亦可利用市電21來充電，而為配合其較大供電量該第二實施例之第一電壓轉換器23及第二電壓轉換器26為返馳式轉換器(Flyback Converter)。此外，因為第一電壓轉換器23及第二電壓轉換器26使用返馳式轉換器，則第二實施例之發電機可為大型發電機，而其磁阻系統24係可為用電比拉線式磁阻驅動電路較多之電磁式制動裝置驅動電路。還有，因供電量充足，被充電之第二實施例之電池為12V。

該第二實施例之具充電功能之健身車電源管控系統，其亦可利用市電21來充電，該具充電功能之健身車電源管控系統包括：該發電機20，其為永磁式三相感應發電機，用以發電。而該發電機20為發電量較大之大型發電機。

故發電機20之大型定義來至於其最大發電量約100W左右；具體而言，大型發電機之發電可為100W以上，在本實施例中大型發電機之發電是100W，但請理解本發明並不以此為限。

該整流濾波器22，與該發電機20及該市電21連接，用以接收該發電或該市電21以輸出直流電壓。該第一電壓轉換器23，與該整流濾波器22連接，用以接收該直流電壓並輸出一第一特定電壓；其中第二實施例之該第一電壓轉換器 23為返馳式轉換器。該磁阻系統24，與該第一電壓轉換器23連接以接收該第一特定電壓，用以產生健身車阻力；其中，第二實施例之該磁阻系統24為電磁式制動裝置驅動電路。該定電流充電器25，與該整流濾波器22連接，用以接收該第一特定電壓並輸出定電流以充電一電池；其中該電池為12V。該第二電壓轉換器26，與該整流濾波器22及該定電流充電器25連接，用以接收該直流電壓並輸出一第二特定電壓；其中第二實施例之該第二電壓轉換器26為返馳式轉換器。該上控面版27，用以輸出一阻控訊號，且能偵測健身車每分鐘轉數，而輸出一轉速訊號。該下控控制器28，與該上控面版27連接，用以接收該阻控訊號及該轉速訊號，進而根據該阻控訊號控制該磁阻系統24所產生之阻力，並自動輸出該轉速訊號。該中央處理機29，與該下控控制器28連接以接收該轉速訊號，進而根據該轉速訊號輸出一第一控制訊號1、一第二控制訊號2及一第三控制訊號3來分別控制該第一電壓轉換器23、該第二電壓轉換器26及該定電流充電器25的開關。

總上，本發明電量是由使用者腳踩踏板之動能而定，故發電機10、20輸出並非穩定的電源，須經由電源轉換器裝置13、16、23、26作電能處理與轉換。而電源轉換器置13、16、23、26所轉換出的電源僅於使用者腳踩踏板時產生，一但停止踩踏動作即停止電源供應，此時使用者若想繼續操作面板設定勢必要繼續執行踩踏動作。因此本發明以二次電池充放電機制為基礎，進而管理電源分配以期補足先前技術操作不便之第一缺點。

一般磁阻健身腳踏車系統僅有開機、運作控制及關機三種狀態。但本發明具二次電池作為輔助電源，而有待機狀態、啟動瞬間狀態、轉速較低狀態及轉速夠大狀態，因此電源管理之間能量配置就越顯重要。此外本發明更進一步包括電池沒電狀態或定電流充電器12故障狀態。

請參考第三圖，其為本發明第一實施例之具充電功能之健身車電源管控系統的低功率損失運作模式示意圖。本發明更進一步提供第一實施例具充電功能之健身車電源管控系統之低功率損失運作方法，該具充電功能之健身車電源管控系統包括一發電機10、一整流濾波器11、一定電流充電器12、一第一電壓轉換器13、一上控面版14、一下控控制器15、一第二電壓轉換器16、一磁阻系統17、一中央處理機18及一電池過放保護器19，該運作方法包括：待機狀態、轉速較低狀態、轉速夠大狀態、轉速為零狀態及電池未安裝、損毀或低電壓狀態。

當該具充電功能之健身車電源管控系統為待機狀態時，該第一電壓轉換器13進入開啟運作模式，而該上控面版14為待機模式；藉此3.6V電池被升壓至5V以提供該上控面版14及該中央處理機18電源。當該具充電功能之健身車電源管控系統為啟動瞬間狀態時，該發電機10、該整流濾波器11、該第一電壓轉換器13及該上控面版14為開啟運作模式。

當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速較低狀態時，該發電機10、該整流濾波器11、該上控面版14及該第二電壓轉換器16為開啟運作模式；此時發電機發電高於5V， 因此該第二電壓轉換器16將過高之直流電壓壓低至5V以提供該上控面版14及該中央處理機18電源，但是因為此時轉速較低而仍無足夠電源充電，也無足夠電源運作磁阻系統17，因此該磁阻系統17及該下控控制器15為關閉，最後為節省電池電源此時該第一電壓轉換器13也為關閉。

當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速夠大狀態時，該中央處理機18輸出一第一控制訊號1、一第二控制訊號3及一第三控制訊號3來分別控制該下控控制器15、該定電流充電器12及磁阻系統17，而該發電機10、該整流濾波器11、該定電流充電器12、該上控面版14、該下控控制器15、該第二電壓轉換器16、該磁阻系統17、為開啟運作模式。轉速夠大時除了為節省電池電源而關閉第一電壓轉換器13，其他所有組件都進入開啟運作模式。

當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速為零狀態時，該第一電壓轉換器13進入開啟運作模式，而該上控面版14也為開啟運作模式，直至電池過放保護器19進入開啟運作模式；而該電池過放保護器19是用來限制充電電池於最低電壓時還繼續輸出能量，以避免導致電池永久性損壞，所以當電池於最低電壓時該電池過放保護器19會進入開啟運作模式。

請再參考第三圖，當該具充電功能之健身車電源管控系統為電池未安裝、損毀或低電壓狀態時，該發電機10、該整流濾波器11、該上控面版14、該下控控制器15、該第二電壓轉換器16、該磁阻系統17為開啟運作模式；其中因為該定電流充電器12及該第一電壓轉換器13無作用因此為達成 低功率損失而不進入開啟運作模式。

此外請瞭解，當上控面版14為待機模式時該中央處理機18也為待機模式；當上控面版14為開啟運作模式時該中央處理機18也為開啟運作模式。

請參考第四圖，其為本發明第二實施例之具充電功能之健身車電源管控系統的低功率損失運作模式示意圖。第二實施例之低功率損失運作方法與第一實施例不同處是第二實施例亦可利用市電21來運作或充電。

由鑑於此，本發明更進一步提供第二實施例具充電功能之健身車電源管控系統之低功率損失運作方法，該具充電功能之健身車電源管控系統包括一發電機20、一整流濾波器22、一第一電壓轉換器23、一磁阻系統24、一定電流充電器25、一第二電壓轉換器26、一上控面版27、一下控控制器28、及一中央處理機29，其亦可利用市電21來充電，該運作方法包括：待機狀態、轉速較低狀態、轉速夠大狀態、轉速為零狀態、電池未安裝、損毀或低電壓狀態及市電21輸入狀態。

當該具充電功能之健身車電源管控系統為待機狀態時，該第二電壓轉換器26進入開啟運作模式，而該上控面版27為待機模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為啟動瞬間狀態時，該中央處理機29輸出一第一控制訊號1及一第二控制訊號2分別控制開啟該第一電壓轉換器23及該第二電壓轉換器26，而該發電機20、該整流濾波器22、該第一電壓轉換器23、該第二電壓轉換器26及該上控面版 27為開啟運作模式。

當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速較低狀態時，該發電機20、該整流濾波器22、該第一電壓轉換器23、該磁阻系統24、該第二電壓轉換器26、該上控面版27及該下控控制器28為開啟運作模式。

當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速夠大狀態時，該中央處理機29輸出一第三控制訊號3來控制開啟該定電流充電器25，而該發電機20、該整流濾波器22、該第一電壓轉換器23、該磁阻系統24、該定電流充電器25、該第二電壓轉換器26、該上控面版27及該下控控制器28為開啟運作模式。

當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速為零狀態時，該第二電壓轉換器26、該上控面版27及該下控控制器28為開啟運作模式，直至一定時間該第二控制訊號2將控制關閉該第二電壓轉換器26而使該具充電功能之健身車電源管控系統進入待機狀態。

請再參考第四圖，當該具充電功能之健身車電源管控系統為電池未安裝、損毀或低電壓狀態時，該發電機20、該整流濾波器22、該第一電壓轉換器23、該磁阻系統24、該第二電壓轉換器26、該上控面版27及該下控控制器28為開啟運作模式；其中因為該定電流充電器25無作用因此為達成低功率損失而不進入開啟運作模式。

請再參考第四圖，當該具充電功能之健身車電源管控系統為市電21輸入狀態時，該市電21、該整流濾波器22、該第一電壓轉換器23、該磁阻系統24、該定電流充電器25、 該第二電壓轉換器26、該上控面版27及該下控控制器28為開啟運作模式；其中明顯可見發電機20由市電21取代，而該市電21可進行待機充電。

此外請瞭解，當該上控面版27為待機模式時該中央處理機29也為待機模式；當該上控面版27為開啟運作模式時該中央處理機29也為開啟運作模式。

總上，具充電功能之健身車電源管控系統之組件會依狀態進入開啟運作模式或關閉以合作達成低功率損失運作。且與該具充電功能之健身車電源管控系統連接之電池可提供暫時電源，藉此使用者無須持續腳踩踏板發電供給才能操作設定。此外藉以上狀態區別以切換電池電源及發電機電源，本發明進而解決先前技術健身腳踏車的腳踩踏板發電量不穩或不足之問題。

惟，須注意的是，前述所列舉之項目僅為適用本發明之部分裝置，並非用以限縮本發明所適用之範疇，如有其他符合本發明之精神與未實質改變本發明之技術手段者，皆屬本發明所涵蓋保護之範圍。

10、20‧‧‧發電機(Generator 10、20)

21‧‧‧市電(Utility 21)

11、22‧‧‧整流濾波器(Rectifier Filter 11、22)

13、23‧‧‧第一電壓轉換器(First Voltage Converter 13、23)

16、26‧‧‧第二電壓轉換器(Second Voltage Converter 16、26)

17、24‧‧‧磁阻系統(Magnetic Reluctance System 17、24)

12、25‧‧‧定電流充電器(Constant Current Charger 12、25)

14‧‧‧上控面版(Upper Control Panel 14)

15‧‧‧下控控制器(Lower Controller 15)

18‧‧‧中央處理機(CPU 18)

19‧‧‧電池過放保護器(Battery Over Discharge Protector 19)

27‧‧‧上控及下控模組(Upper and Lower Control Module with CPU 27)

第一圖為本發明第一實施例之具充電功能之健身車電源管控系統方塊示意圖。

第二圖為本發明第二實施例之具充電功能之健身車電源管控系統方塊示意圖。

第三圖為本發明第一實施例之具充電功能之健身車電源 管控系統的低功率損失運作模式示意圖。

第四圖為本發明第二實施例之具充電功能之健身車電源管控系統的低功率損失運作模式示意圖。

10‧‧‧發電機

11‧‧‧整流濾波器

12‧‧‧定電流充電器

13‧‧‧第一電壓轉換器

14‧‧‧上控面版

15‧‧‧下控控制器

16‧‧‧第二電壓轉換器

17‧‧‧磁阻系統

Claims (13)

1. 一種具充電功能之健身車電源管控系統，其包括：一發電機，其為永磁式三相感應發電機，用以發電；一整流濾波器，與該發電機連接，用以接收該發電以輸出直流電壓；一定電流充電器，與該整流濾波器連接，用以接收該直流電壓並輸出定電流以充電一電池；一第一電壓轉換器，與該電池耦接，用以接收並升壓該電池電源以提供第一特定電壓；一電池過放保護器，連接於該第一電壓轉換器及該電池之間用來限制充電電池於最低電壓時繼續輸出能量，以避免導致電池永久性損壞；一第二電壓轉換器，與該整流濾波器連接，用以接收並降壓該直流電壓以提供該第一特定電壓；一磁阻系統，與該第二電壓轉換器連接，用以產生健身車阻力；一上控面版，與該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器連接以接收該第一特定電壓，用以輸出一阻控訊號，且該上控面版能偵測健身車每分鐘轉數，而輸出一轉速訊號；一下控控制器，與該上控面版、該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器連接以接收該阻控訊號及該轉速訊號，進而根據該阻控訊號控制該磁阻系統所產生之阻力，並自動輸出該轉速訊號；以及一中央處理機，與該下控控制器連接以接收該轉速訊 號，進而根據該轉速訊號輸出一第一控制訊號、一第二控制訊號及一第三控制訊號來分別控制該下控控制器、該定電流充電器及磁阻系統的開關。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具充電功能之健身車電源管控系統，其中該發電機為小型發電機，最大發電量為10W。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具充電功能之健身車電源管控系統，其中該第一電壓轉換器為升壓電路；該第二電壓轉換器為降壓電路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具充電功能之健身車電源管控系統，其中該磁阻系統為拉線式磁阻驅動電路。
5. 一種具充電功能之健身車電源管控系統之低功率損失運作方法，該具充電功能之健身車電源管控系統包括一發電機、一整流濾波器、一定電流充電器、一第一電壓轉換器、一上控面版、一下控控制器、一第二電壓轉換器、一磁阻系統、一電池過放保護器及一中央處理機，該運作方法包括：當該具充電功能之健身車電源管控系統為待機狀態時，該第一電壓轉換器進入開啟運作模式，而該上控面版為待機模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為啟動瞬間狀態時，該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉換器及該上控面版為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速較低狀態時，該發電機、該整流濾波器、該上控面版及 該第二電壓轉換器為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速夠大狀態時，該中央處理機輸出一第一控制訊號、一第二控制訊號及一第三控制訊號來分別控制開啟該下控控制器、該定電流充電器及磁阻系統，而該發電機、該整流濾波器、該定電流充電器、該上控面版、該下控控制器、該第二電壓轉換器、該磁阻系統為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速為零狀態時，該第一電壓轉換器進入開啟運作模式，而該上控面版也為開啟運作模式，直至電池過放保護器進入開啟運作模式；以及當該具充電功能之健身車電源管控系統為電池未安裝、損毀或低電壓狀態時，該發電機、該整流濾波器、該上控面版、該下控控制器、該第二電壓轉換器、該磁阻系統為開啟運作模式。
6. 如申請專利範圍第5項所述之低功率損失運作方法，其中當該上控面版為待機模式時該中央處理機也為待機模式；當該上控面版為開啟運作模式時該中央處理機也為開啟運作模式。
7. 一種具充電功能之健身車電源管控系統，包括：一發電機，其為永磁式三相感應發電機，用以發電；一整流濾波器，與該發電機及一市電連接，用以接收該發電或該市電以輸出直流電壓；一第一電壓轉換器，與該整流濾波器連接，用以接收 該直流電壓並輸出一第一特定電壓；一磁阻系統，與該第一電壓轉換器連接以接收該第一特定電壓，用以產生健身車阻力；一定電流充電器，與該整流濾波器連接，用以接收該第一特定電壓並輸出定電流以充電一電池；一第二電壓轉換器，與該整流濾波器及該定電流充電器連接，用以接收該直流電壓並輸出一第二特定電壓；一上控面版，與該第二電壓轉換器連接以接收該第二特定電壓，用以輸出一阻控訊號，且能偵測健身車每分鐘轉數，而輸出一轉速訊號；一下控控制器，與該上控面版及該第二電壓轉換器連接以接收該阻控訊號、該轉速訊號及該第二特定電壓，進而根據該阻控訊號控制該磁阻系統所產生之阻力，並自動輸出該轉速訊號；以及一中央處理機，與該下控控制器連接以接收該轉速訊號，進而根據該轉速訊號輸出一第一控制訊號、一第二控制訊號及一第三控制訊號來分別控制該第一電壓轉換器、該第二電壓轉換器及該定電流充電器的開關。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具充電功能之健身車電源管控系統，其中該發電機為大型發電機，最大發電量為100W。
9. 如申請專利範圍第7項所述之具充電功能之健身車電源管控系統，其中該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換 器為返馳式轉換器。
10. 如申請專利範圍第7項所述之具充電功能之健身車電源管控系統，其中該磁阻系統為電磁式制動裝置驅動電路。
11. 如申請專利範圍第7項所述之具充電功能之健身車電源管控系統，其中該市電可為100V、110V、120V、220V、230V及240V。
12. 一種具充電功能之健身車電源管控系統之低功率損失運作方法，該具充電功能之健身車電源管控系統包括一發電機、一整流濾波器、一第一電壓轉換器、一磁阻系統、一定電流充電器、一第二電壓轉換器、一上控面版、一下控控制器、及一中央處理機，其中該具充電功能之健身車電源管控系統連接一市電，該運作方法包括：當該具充電功能之健身車電源管控系統為待機狀態時，該第二電壓轉換器進入開啟運作模式，而該上控面版為待機模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為啟動瞬間狀態時，該中央處理機輸出一第一控制訊號及一第二控制訊號分別控制開啟該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器，而該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉換器、該第二電壓轉換器及該上控面版為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速較低狀態時，該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉 換器、該磁阻系統、該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速夠大狀態時，該中央處理機輸出一第三控制訊號來控制開啟該定電流充電器，而該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉換器、該磁阻系統、該定電流充電器、該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式；當該具充電功能之健身車電源管控系統為轉速為零狀態時，該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式，直至一定時間該第二控制訊號將控制關閉該第二電壓轉換器而使該健身車進入待機狀態；當該具充電功能之健身車電源管控系統為電池未安裝、損毀或低電壓狀態時，該發電機、該整流濾波器、該第一電壓轉換器、該磁阻系統、該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式；以及當該具充電功能之健身車電源管控系統為市電輸入狀態時，該市電、該整流濾波器、該第一電壓轉換器、該磁阻系統、該定電流充電器、該第二電壓轉換器、該上控面版及該下控控制器為開啟運作模式。
13. 如申請專利範圍第12項所述之低功率損失運作方法，其中當該上控面版為待機模式時該中央處理機也為待 機模式；當該上控面版為開啟運作模式時該中央處理機也為開啟運作模式。