TWM680784U - 用於電動輔助自行車的輔助系統 - Google Patents

Abstract

本創作之用於電動輔助自行車的輔助系統包含有一扭力感測裝置、一踏頻感測裝置及一控制裝置。該扭力感測裝置與該踏頻感測裝置分別用於感測一騎乘扭力值與一騎乘踏頻值並傳遞至該控制裝置，使該控制裝置對過去3至5秒接收的該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值進行分析，以得到一平均扭力區間以及一平均踏頻區間分別與該當前的騎乘扭力值以及該當前的騎乘踏頻值進行比較，而該控制裝置依據該等比較結果控制該電動輔助自行車的一輔助動力裝置與該電動輔助自行車的一變速裝置。

Description

用於電動輔助自行車的輔助系統

本創作係關於一種自行車的輔助技術，特別係一用於電動輔助自行車的輔助系統。

電動輔助自行車是結合了傳統腳踏車和電動馬達的交通工具，讓騎乘者可以選擇自行踩踏或依賴電力輔助前進。儘管目前市面上已經有電動輔助自行車推出多種輔助模式供騎乘者選擇，但這些電動輔助自行車的輔助系統僅能針對電動輔助自行車的單一裝置進行控制，並無法整合當前的騎乘狀況對多個電動輔助自行車的裝置進行控制。例如，美國US 11008063 B2專利公開一種用於手動驅動交通工具(manually-powered vehicle)的輔助動力系統，其可以依據騎乘時的扭力、踏頻與速度控制該輔助動力系統的馬力輸出，而歐洲EP 3068683 B1專利公開一種用於自行車的自動換檔系統，其基於騎乘的速度、踏頻與腳踏動力控制自行車的檔位。

因此，習知的電動輔助自行車的輔助系統因只能針對單一裝置進行控制，導致變速時影響騎乘時的扭力或調整輔助動力的輸出馬力時亦會影響踏頻，常導致騎乘體驗不穩定，甚至引發肌肉疲勞或出力不協調。

有鑑於上述缺失，本創作之主要目的在於提供一種用於電動輔助自行車的輔助系統，其藉由比較騎乘者習慣的騎乘踏頻與騎乘扭力，以及當前的騎乘踏頻與騎乘扭力，來同步調節該電動輔助自行車的輔助動力裝置之輸出馬力與變速裝置之檔位。

為了達成上述主要目的，本創作提供一種用於電動輔助自行車的輔助系統，該輔助系統供設置於一包含有一輔助動力裝置與一變速裝置的電動輔助自行車上，而該輔助系統包含有：一扭力感測裝置，包含有一扭力感測器，以及一耦接該扭力感測器的扭力傳輸單元，該扭力感測器感測一騎乘扭力值，並由該扭力傳輸單元傳輸該騎乘扭力值；一踏頻感測裝置，包含有一踏頻感測器，以及一耦接該踏頻感測器的踏頻傳輸單元，該踏頻感測器感測一騎乘踏頻值，並由該踏頻傳輸單元傳輸該騎乘踏頻值；以及一控制裝置，包含有一接收單元、一耦接該接收單元的處理單元，以及一耦接該處理單元的控制單元，該接收單元接收該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值，而該處理單元分別對過去一特定秒數區間接收的該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值進行分析，得到一平均扭力區間與一平均踏頻區間，以對該當前的騎乘扭力值與該平均扭力區間進行比較取得一扭力值比較結果，以及對該當前的騎乘踏頻值與該平均踏頻區間進行比較取得一踏頻值比較結果，該處理單元依據該扭力值比較結果以及該踏頻值比較結果判斷如何調整該輔助動力裝置的輔助段數與該變速裝置的變速檔位，使該控制單元依據該處理單元的判斷調整該輔助動力裝置的輔助段數與該變速裝置的變速檔位。

由上述可知，本創作藉由使用該處理單元對過去一特定秒數區間接收的該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值進行分析，得到該平均扭力區間與該平均踏頻區間作為騎乘者習慣的騎乘踏頻與騎乘扭力，並且將該平均扭力區間與該平均踏頻區間與該當前的該騎乘踏頻值與該當前的騎乘踏頻值進行比較，以獲得判斷結果作為依據來同步調整該輔助動力裝置的輔助段數與該變速裝置的變速檔位。與上述兩件專利案相較之下，本創作的輔助系統可以同時控制該輔助動力裝置與該變速裝置，以實現穩定的騎乘體驗。

較佳地，該特定秒數區間為3至5秒。

藉由將該特定秒數區間限定為3至5秒，可以較佳地反映騎乘者習慣的騎乘踏頻與騎乘扭力。

較佳地，當該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值從零增加為正數值時，使該處理單元判斷該輔助動力裝置的輔助段數須提高。

當該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值從零增加為正數值時，代表該電動輔助自行車處於起步的狀態，因此提供輔助段數以協助起步。

較佳地，當該扭力值比較結果顯示該當前的騎乘扭力值比該平均扭力區間高時，使該處理單元判斷該輔助動力裝置的輔助段數須提高，之後如該扭力值比較結果仍顯示該當前的騎乘扭力值比該平均扭力區間高，再使該處理單元判斷該變速裝置的變速檔位須從重齒比調整至輕齒比。

該處理單元藉由提高該輔助動力裝置的輔助段數以降低該當前的騎乘扭力值，而如提高該輔助動力裝置的輔助段數仍無法將該當前的騎乘扭力值降低至平均扭力區間內，則將該變速裝置的變速檔位從重齒比調整至輕齒比以進一步降低該當前的騎乘扭力值。

較佳地，當該踏頻值比較結果顯示該當前的騎乘踏頻值比該平均踏頻區間高時，使該處理單元判斷先將該變速裝置的變速檔位從輕齒比調整至重齒比，之後如該踏頻值比較結果顯示該當前的騎乘踏頻值比該平均踏頻區間低，再使該處理單元判斷提高該輔助動力裝置的輔助段數。

該處理單元藉由將該變速裝置的變速檔位從輕齒比調整至重齒比以降低該當前的騎乘踏頻值，而如將該變速裝置的變速檔位從輕齒比調整至重齒比反而使該當前的騎乘踏頻值低於平均踏頻區間時，則提高該輔助動力裝置的輔助段數使該當前的騎乘踏頻值回復到平均踏頻區間。

較佳地，當該控制單元將該變速裝置的變速檔位從輕齒比調整至重齒比時，該控制單元同時提高該輔助動力裝置的輔助段數。

藉由提高該輔助動力裝置的輔助段數，彌補因重齒比的變速檔位導致的瞬間動力不足。

較佳地，當該控制單元將該變速裝置的變速檔位從重齒比調整至輕齒比時，該控制單元同時減少該輔助動力裝置的輔助段數。

藉由降低該輔助動力裝置的輔助段數，縮減因輕齒比的變速檔位所導致的瞬間踩踏落差感。

較佳地，該控制單元以階段性的方式調整該輔助動力裝置的輔助段數與該變速裝置的變速檔位。

藉由階段性的方式調整該輔助動力裝置的輔助段數與該變速裝置的變速檔位，避免騎乘者感受到明顯的騎乘落差感，從而提升騎乘體驗。

有關本創作所提供用於電動輔助自行車的輔助系統的詳細構造、特點或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本創作領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本創作所列舉的特定實施例，僅係用於說明本創作，並非用以限制本創作之專利申請範圍。

申請人首先在此說明，於整篇說明書中，包括以下介紹的實施例以及申請專利範圍的請求項中，有關方向性的名詞皆以圖式中的方向為基準。其次，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之元件標號，代表相同或近似之元件或其結構特徵。

請參照圖1與2本創作一較佳實施例的一用於電動輔助自行車B的輔助系統10，該輔助系統10供設置於一電動輔助自行車B上，而該輔助系統10包含有一扭力感測裝置11、一踏頻感測裝置12與一控制裝置13。

以圖1的左邊作為該電動輔助自行車B的前方，該電動輔助自行車B包含有一車架B1、一前車輪B2設於該車架B1的前側下方、一後車輪B3設於該車架B1的後側下方、二踏板B4設於該車架B1的左右兩側、一車把B5設於該車架B1的前側上方、一輔助動力裝置B6設於這兩個踏板B4之間，以及一變速裝置B7設於該後車輪B3的右方。

該扭力感測裝置11設於該車架B1，包含有一扭力感測器111，以及一耦接該扭力感測器111的扭力傳輸單元112，該扭力感測器111感測一騎乘扭力值(牛頓米，N m)，並由該扭力傳輸單元112傳輸該騎乘扭力值。

該踏頻感測裝置12設於該車架B1，包含有一踏頻感測器121，以及一耦接該踏頻感測器121的踏頻傳輸單元122，該踏頻感測器121感測一騎乘踏頻值(rpm)，並由該踏頻傳輸單元122傳輸該騎乘踏頻值。

該控制裝置13設於該車把B5上，包含有一接收單元131、一耦接該接收單元131的處理單元132，以及一耦接該處理單元132的控制單元133，該接收單元131接收該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值，該處理單元132依據該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值判斷如何調整該輔助動力裝置B6的輔助段數與該變速裝置B7的變速檔位，而該控制單元133依據該處理單元132的判斷調整該輔助動力裝置B6的輔助段數與該變速裝置B7的變速檔位。

前述說明是相關於驅動系統1之結構與元件設計，以下將進一步說明該輔助系統10的運作流程。

於是，由該扭力感測器111偵測因踩踏該等踏板B4所產生的該騎乘扭力值，而該扭力傳輸單元112接著將該騎乘扭力值傳輸至該控制裝置13的該接收單元131，另一方面，該踏頻感測器121同時偵測因該踏板B4轉動所產生的該騎乘踏頻值，而該踏頻傳輸單元122亦將該騎乘踏頻值傳輸至該控制裝置13的該接收單元131。

首先，當該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值皆為零時，代表該電動輔助自行車B為靜止狀態，使該處理單元132判斷停止調整該輔助動力裝置B6的輔助段數與該變速裝置B7的變速檔位，並且該控制單元133停止運作。

再者，當該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值從零增加為正數時，代表該電動輔助自行車B為起步狀態，使該處理單元132判斷增加該輔助動力裝置B6的輔助段數，並由該控制單元133啟動該輔助動力裝置B6以協助起步。

之後，該處理單元132對過去一特定秒數區間接收的該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值進行分析，得到一平均扭力區間與一平均踏頻區間，在一較佳的具體例中，該平均扭力區間落在30至45牛頓米(N m)之間，而該平均踏頻區間落在80至90 rpm之間。然後，該處理單元132對該當前的騎乘扭力值與該平均扭力區間進行比較以取得一扭力值比較結果，以及對該當前的騎乘踏頻值與該平均踏頻區間進行比較以取得一踏頻值比較結果。

進一步地，本創作的該特定秒數區間可以依據實際騎乘的情況選擇不同的秒數區間而不以本實施例為限，較佳地，該特定秒數區間可（但不限於）為3至5秒。在本實施中，該特定秒數區間為3至5秒。

而當該扭力值比較結果顯示該當前的騎乘扭力值比該平均扭力區間高時，使該處理單元132判斷該輔助動力裝置B6的輔助段數須提高，並由該控制單元133階段性地控制該輔助動力裝置B6的輔助段數提高以降低該騎乘扭力值。之後，如該扭力值比較結果仍顯示該當前的騎乘扭力值比該平均扭力區間高，再使該處理單元132判斷該變速裝置B7的變速檔位須從重齒比調整至輕齒比，並由該控制單元133階段性地控制該變速裝置B7的變速檔位從重齒比調整至輕齒比同時微幅減少該輔助動力裝置B6的輔助段數，以進一步降低該騎乘扭力值並縮減因輕齒比的變速檔位所導致的瞬間踩踏落差感。

另一方面，當該踏頻值比較結果顯示該當前的騎乘踏頻值比該平均踏頻區間高時，使該處理單元132判斷先將該變速裝置B7的變速檔位從輕齒比調整至重齒比，並由該控制單元133階段性地控制該變速裝置B7的變速檔位從輕齒比調整至重齒比同時微幅增加該輔助動力裝置B6的輔助段數，以降低該騎乘踏頻值並彌補因重齒比的變速檔位導致的瞬間動力不足。之後如因變速檔位從輕齒比調整至重齒比，導致該踏頻值比較結果顯示該當前的騎乘踏頻值比該平均踏頻區間低，再使該處理單元132判斷進一步提高該輔助動力裝置B6的輔助段數，並由該控制單元133階段性地控制該輔助動力裝置B6的輔助段數提高以提高該騎乘踏頻值。

綜上所陳，本創作所提供之用於電動輔助自行車B的輔助系統10能藉由比較騎乘者習慣的騎乘踏頻與騎乘扭力，以及當前的騎乘踏頻與騎乘扭力，來同步調節該電動輔助自行車B的輔助動力裝置B6之輸出馬力與變速裝置B7之檔位。

10:輔助系統 11:扭力感測裝置 111:扭力感測器 112:扭力傳輸單元 12:踏頻感測裝置 121:踏頻感測器 122:踏頻傳輸單元 13:控制裝置 131:接收單元 132:處理單元 133:控制單元 B:電動輔助自行車 B1:車架 B2:前車輪 B3:後車輪 B4:踏板 B5:車把 B6:輔助動力裝置 B7:變速裝置

圖1係本創作一較佳實施例之用於電動輔助自行車的輔助系統的示意圖。 圖2係本創作一較佳實施例之用於電動輔助自行車的輔助系統的元件方塊圖。

10:輔助系統

11:扭力感測裝置

111:扭力感測器

112:扭力傳輸單元

12:踏頻感測裝置

121:踏頻感測器

122:踏頻傳輸單元

13:控制裝置

131:接收單元

132:處理單元

133:控制單元

Claims (8)

1. 一種用於電動輔助自行車的輔助系統，該輔助系統供設置於一包含有一輔助動力裝置與一變速裝置的電動輔助自行車上，而該輔助系統包含有： 一扭力感測裝置，包含有一扭力感測器，以及一耦接該扭力感測器的扭力傳輸單元，該扭力感測器感測一騎乘扭力值，並由該扭力傳輸單元傳輸該騎乘扭力值； 一踏頻感測裝置，包含有一踏頻感測器，以及一耦接該踏頻感測器的踏頻傳輸單元，該踏頻感測器感測一騎乘踏頻值，並由該踏頻傳輸單元傳輸該騎乘踏頻值；以及 一控制裝置，包含有一接收單元、一耦接該接收單元的處理單元，以及一耦接該處理單元的控制單元，該接收單元接收該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值，而該處理單元分別對過去一特定秒數區間接收的該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值進行分析，得到一平均扭力區間與一平均踏頻區間，以對該當前的騎乘扭力值與該平均扭力區間進行比較取得一扭力值比較結果，以及對該當前的騎乘踏頻值與該平均踏頻區間進行比較取得一踏頻值比較結果，該處理單元依據該扭力值比較結果以及該踏頻值比較結果判斷如何調整該輔助動力裝置的輔助段數與該變速裝置的變速檔位，使該控制單元依據該處理單元的判斷調整該輔助動力裝置的輔助段數與該變速裝置的變速檔位。
2. 如請求項1所述用於電動輔助自行車的輔助系統，其中該特定秒數區間為3至5秒。
3. 如請求項1所述用於電動輔助自行車的輔助系統，其中當該騎乘扭力值與該騎乘踏頻值從零增加為正數值時，使該處理單元判斷該輔助動力裝置的輔助段數須提高。
4. 如請求項1所述用於電動輔助自行車的輔助系統，其中當該扭力值比較結果顯示該當前的騎乘扭力值比該平均扭力區間高時，使該處理單元判斷該輔助動力裝置的輔助段數須提高，之後如該扭力值比較結果仍顯示該當前的騎乘扭力值比該平均扭力區間高，再使該處理單元判斷該變速裝置的變速檔位須從重齒比調整至輕齒比。
5. 如請求項1所述用於電動輔助自行車的輔助系統，其中當該踏頻值比較結果顯示該當前的騎乘踏頻值比該平均踏頻區間高時，使該處理單元判斷先將該變速裝置的變速檔位從輕齒比調整至重齒比，之後如該踏頻值比較結果顯示該當前的騎乘踏頻值比該平均踏頻區間低，再使該處理單元判斷提高該輔助動力裝置的輔助段數。
6. 如請求項1所述用於電動輔助自行車的輔助系統，其中當該控制單元將該變速裝置的變速檔位從輕齒比調整至重齒比時，該控制單元同時提高該輔助動力裝置的輔助段數。
7. 如請求項1所述用於電動輔助自行車的輔助系統，其中當該控制單元將該變速裝置的變速檔位從重齒比調整至輕齒比時，該控制單元同時減少該輔助動力裝置的輔助段數。
8. 如請求項1所述用於電動輔助自行車的輔助系統，其中該控制單元以階段性的方式調整該輔助動力裝置的輔助段數與該變速裝置的變速檔位。