WO2014033388A1 - Procédé de régulation de l'assistance électrique d'un vélo - Google Patents

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WO2014033388A1
WO2014033388A1 PCT/FR2013/051917 FR2013051917W WO2014033388A1 WO 2014033388 A1 WO2014033388 A1 WO 2014033388A1 FR 2013051917 W FR2013051917 W FR 2013051917W WO 2014033388 A1 WO2014033388 A1 WO 2014033388A1
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WO
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speed
bicycle
zero
pedal
time
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/051917
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English (en)
Inventor
Claude Gregoire
Mathieu Boucher
René Leroy
Jean-Paul Chemla
Original Assignee
Starway
Sensix
Universite Francois-Rabelais
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Filing date
Publication date
Application filed by Starway, Sensix, Universite Francois-Rabelais filed Critical Starway
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Publication of WO2014033388A1 publication Critical patent/WO2014033388A1/fr

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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

Definitions

  • the present invention relates to a method for regulating the electric assistance of an electric bicycle and more particularly to a computer program comprising an algorithm for regulating the electric assistance of such a bicycle.
  • Electric bicycle means a bicycle incorporating a set of means constituting an electric pedal assistance by the user.
  • Electric bicycles in which an electric motor is used to assist the user pedaling, rotating the wheel from energy provided by a battery.
  • Such electric bicycles usually comprise a frame, two wheels, a pedals adapted to rotate the rear wheel when it is subjected to the pedaling of a user, a power source, such as a rechargeable battery, for example, and an electric motor adapted to participate in driving in rotation of at least one wheel by applying to said wheel a driving torque.
  • Such an electric bicycle is described in US Pat. No. 5,491,390.
  • the bicycle comprises a frame, two wheels, a pedals adapted to rotate the rear wheel when subjected to the pedaling of a user, a battery, and a pair of electric motors adapted to rotate the front wheel of the bike.
  • the user connects none, either or both motors to the battery, by means of a control lever to obtain different levels of assistance.
  • this type of electric bike has the disadvantage of not providing a great user comfort for the user. Indeed, the latter must change itself the level of assistance depending on the topography of the road and / or climatic conditions, including the strength and direction of the wind in particular.
  • the changes of electrical assistance are all-or-nothing type so that they generate suddenly.
  • the EN15194-EPAC standard cycles assisted by electric power.
  • This standard requires engine assistance only during the cyclist's pedaling phase with a limitation of the assistance at 25 km / h, which means that the engine only works with the pedaling of the cyclist. The assistance stops during braking.
  • the first type of bicycle includes an electric assistance comprising a detection of the movement of the pedal.
  • the second type of bike includes force and / or speed sensors to provide electrical assistance that better meets the requirements of pedaling in conditions of high resistance to travel and for example hill start.
  • the bike includes a battery and sensors, a speed sensor mounted on the rear wheel of the bike, a torque sensor mounted on the pedal of the bike and a speed sensor mounted on the pedal of the bike, an electric motor arranged on the front wheel axle, a gear selector disposed on the bicycle handlebars, a controller for managing the data recorded by the sensors and an integrated automatic gear selector.
  • the sensors define the power required to follow a course and the pace selector defines the power of the cyclist to develop.
  • the data recorded by the various sensors are transmitted to the control management controller to establish a comparison between the power required to follow a route and the power of the cyclist to develop and trigger or not the start of complementary power assistance device by generating a differential power of the two previous powers, and controlling the complementary power to develop the engine / battery.
  • this type of electrical assistance regulation device does not make it possible to optimize electricity consumption, particularly as a function of climatic conditions and / or topography of the route taken.
  • One of the aims of the invention is therefore to remedy these drawbacks by proposing a method of regulating the electrical assistance of a simple and inexpensive electric bicycle, providing assistance without the need to "shots" when triggered while limiting power consumption regardless of the climatic conditions and / or the topography of the route taken.
  • a method of regulating the electric assistance of a bicycle of the type comprising at least one battery and at least two position sensors, a first position sensor mounted on the rear wheel or the front wheel of the bicycle and a second position sensor mounted on the pedal of the bicycle, a motor and a controller comprising an algorithm able to determine the command setpoint of the electric motor; said method is remarkable in that it comprises at least the following steps of determining the speed of the rear wheel or the front wheel and the speed of the pedal at a time t from the data of the position sensors of the rear wheel or the front wheel and the crankset, and determination of a command setpoint of the electric motor depending on the speed of the rear wheel or the front wheel and the pedal at time t and at time t-1.
  • the method according to the invention thus provides the cyclist with effortless driving thanks to a gradual and smooth automatic regulation of the engine speed of the electric motor. It is no longer necessary for the cyclist to make changes in speeds, that is to say to make changes of trays, depending on the slope of the road and / or wind conditions in particular.
  • the use of the battery is optimized so that it is possible to reduce its size thereby significantly reduce the weight of the bike and increase its maneuverability.
  • the process according to the invention comprises the steps of:
  • the value assigned to t-1 is equal to Y and when the cyclist does not increase his effort to accelerate
  • the value assigned to t-1 is equal to Y and the cyclist increases his effort to accelerate or when the bike speed and pedal speed are non-zero at time t and the value assigned to t-1 is equal to X
  • control command of the electric motor is zero when the speed of the bicycle determined from the speed of the rear wheel is less than or equal to a determined threshold.
  • said threshold is equal to 1 km / h.
  • the acceleration of the command setpoint of the electric motor is constant and predefined.
  • the acceleration of the command setpoint of the electric motor is constant and parameterizable.
  • the acceleration of the control setpoint of the electric motor is determined as a function of the variation of the speed of the rear wheel between the instants t-1 and t.
  • Another subject of the invention relates to a computer program for regulating the electric assistance of a bicycle of the type comprising at least one battery and at least two position sensors, a first position sensor mounted on the rear wheel or before the bicycle and a second position sensor mounted on the pedal of the bicycle, a motor and a controller comprising an algorithm capable of determining the command setpoint of the electric motor;
  • said computer program is remarkable in that the algorithm is adapted to perform at least the following steps of determining the speed of the rear wheel or the front wheel and the speed of the pedal at a time t from the data position sensors of the rear wheel and the crankset, and determination of a control setpoint of the electric motor according to the speeds of the rear wheel or the front wheel and the pedal at time t and moment t-1.
  • the algorithm is adapted to perform at least the following steps of:
  • the value assigned to t-1 is equal to Y and the cyclist increases his effort to accelerate or when the bike speed and pedal speed are non-zero at time t and the value assigned to t-1 is equal to X
  • control command of the electric motor is zero when the speed of the bicycle determined from the speed of the rear wheel is less than or equal to a determined threshold.
  • Said threshold is equal to 1 km / h.
  • the acceleration of the command setpoint of the electric motor is constant and predefined.
  • the acceleration of the command setpoint of the electric motor is constant and parameterizable.
  • the computer program comprises an algorithm able to determine the acceleration of the command setpoint of the electric motor as a function of the variation of the speed of the rear wheel between the instants t-1 and t .
  • a final subject of the invention concerns an electric assistance bicycle comprising at least one battery and at least two position sensors, a first position sensor mounted on the rear wheel of the bicycle and a second position sensor mounted on the pedal of the bicycle. , a motor and a controller comprising at least one algorithm according to the invention capable of determining the command setpoint of the electric motor.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a power-assisted bicycle equipped with means for implementing the regulation method according to the invention
  • FIG. 2 is a side view of the pedals of the electric-assisted bicycle comprising means for implementing the regulation method according to the invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the pedals of the electric-assisted bicycle comprising means for implementing the regulation method according to the invention
  • FIG. 4 is a diagrammatic representation in the form of a diagram of the regulation system of the electric-assisted bicycle according to the invention
  • FIG. 5 is a flow diagram of the various steps of the method of regulating the electrical assistance according to the invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of the various start-up steps of the electrical assistance regulation method according to the invention.
  • FIG. 7 is a flow diagram of the various steps of determining the contribution of the forces resistant to the acceleration of the bicycle
  • FIG. 8 is a flowchart of the various stages of determining the cyclist's contribution to the acceleration of the bicycle
  • FIG. 9 is a flow diagram of the various steps of determining the contribution of the motor to the acceleration of the bicycle.
  • the electric assistance bicycle may consist of any type of bike such as a city bike, a race bike, an all-terrain bike (MTB) for men, women or children without departing from the scope of the invention.
  • MTB all-terrain bike
  • the electric assistance bicycle consists of a frame (1) of substantially triangular shape, a rear wheel (2), a front wheel (3) carried by a front fork (4) mounted on a stem (5) carrying a handlebar (6), a pedal (7) and a transmission belt (8) cooperating with a rear pinion (9) integral with the rear wheel (2).
  • the pedal (7) consists of a pedal as described in the patent application F 12 01 695 for example.
  • the crank (7) comprises firstly an elliptical plate (10) which has a notched outer circumferential ring (1 1) for cooperation with the transmission chain (8), not shown in FIGS. 2 and 3, also notched which is associated with the rear gear (3).
  • the elliptical tray (10) has an interior arrangement and in the thickness and width of said tray (10) with the configuration consisting of several modules (12) of triangular configuration, 4 for example. Each module (12) thus has two arms (12a, 12b) connected at the inner end by a joining portion (12c).
  • a first arm (12a) has in its thickness a recessed configuration (12d) forming a seat of a part (13) later reported made of an elastomeric material.
  • the other arm (12b) of the module (12) opposite has itself a configuration with a rib (12e) which is projecting and which is intended to come opposite the recessed portion (12d) of the adjacent module.
  • This component (15) has a cylindrical hub shape (15b) which is arranged in the center of the elliptical plate (10), and each of the arms (15a) similarly has on one side a recess (15c) forming a seat and on the opposite a protruding rib-forming shape (15d) also intended to participate in the blocking of elastomeric blocks (13).
  • elastomeric blocks (13) are established in the form of pins which are arranged internally between, on the one hand, one of the faces of the branches (15a) of the star component (15), and on the other hand, against one of the faces of the module (12) configured on the elliptical plateau (10).
  • the four elastomeric blocks (13) in the example shown are completely positioned and inserted into the volumetric space formed on the elliptical plateau (10).
  • outer (16) and inner (17) flanges are attached on either side of the elliptical plate (10) to ensure the closure of the assembly and that by connecting means (18) of the type parts of fixation.
  • the star-shaped component (15), as well as the ring gear (11), the inner flange (17) and the outer flange (16) are arranged with openings (15e), (1f) (17a). and respectively (15a) internally to allow positioning and insertion of the crank (19) by its head (19a) and the connecting crank axle (20).
  • the compression of the four elastomeric blocks (13) softens the point of resistance to effort. After a quarter of a turn, the transmission ratio and the force of use are at their maximum, maintaining a round and harmonious rotational movement.
  • the volume created by the four elastomeric blocks (13) is much greater than the central block with an impact on four points of support on the elliptical plateau (10) of the pulley driven by the intermediate component (15) in the form of a central star integral with the crank (19).
  • the passage from the ellipse to the small development is accompanied by an additional thrust by the decompression of the four elastomeric blocks (13) so as to significantly reduce and delay the resistance to starting and during the pedaling by the compression and the decompression of synthetic blocks whose hardness is adapted to different users.
  • This arrangement allows to drive a variable convolution plateau (elliptical plateau) by absorbing jolts related to the offset of the ellipse during the passage from small to large radius by allowing this rotational movement round and harmonious.
  • This solution provides more comfort during the pedaling since it allows both to pass the threshold of the neutral point more quickly for a torque effect and the ellipse being on the small radius, to absorb the point of resistance during the passage of the large radius of the ellipse at each rotation.
  • This solution provides flexibility throughout the pedaling period, flexibility that is noticeable and appreciated during the recovery or start-up phases.
  • pedal (7) may consist of any other pedal well known to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
  • the electric assistance bicycle also comprises a battery (21) mounted on the rear luggage rack of the bicycle, an electric motor (22) disposed on the front wheel axle (3) and powered by the battery (21), a step selector (23) disposed on the handlebar (6), a first position sensor (24) mounted on the rear wheel (2) of the bicycle and a second position sensor (25) mounted on the pedal (7) of the bicycle, a controller (26) for managing the information transmitted by the sensors of position (24,25) and two automatic speed selectors (27,28) respectively positioned on the crankset and the pinion gear (9) of the rear wheel (2). It also comprises a potentiometer (29) controlled by the controller (26) and adapted to vary the power developed by the electric motor (22).
  • the battery (21) can be positioned on the seat tube, the oblique tube or a horizontal tube of the frame (1) of the bicycle.
  • the bike may include several electric motors positioned in the hub of the rear wheel (2) and / or in the bottom bracket and that the bike may have only one automatic speed selector ( 27) or (28) without departing from the scope of the invention.
  • the speed selector (23), the position sensors (24,25) and the controller (26) are connected by any appropriate means well known to those skilled in the art such as wired connection means and / or means wireless connection as a Bluetooth® network or the like.
  • the cyclist-controlled pace selector (23) will act directly on the integrated automatic gear selector (27,28) to define the required power of the rider to be developed.
  • the automatic speed selector (27,28) allows for example the choice of three speeds with a particular arrangement in relation to the crankset.
  • the shifting system known per se, performs several functions according to the acceleration or speed-keeping phases of the bicycle-bike assembly.
  • the gearshift system makes it possible to minimize the force supplied to the pedal while maintaining during this phase a pedaling speed close to the comfort pedaling speed.
  • said automatic gearshift system makes it possible to adapt the effort provided by the cyclist and the pedaling speed in order to obtain a set of gearing forces. more comfortable possible.
  • the position sensors (27) and (28) will measure the position 9 (t) of the pedal (7) and respectively of the rear wheel (2) and transmit this information to the controller (26) which will determine from positions 9 (t) the angular velocity of the pedal (7) ⁇ ⁇ ( ⁇ ) and respectively the rear wheel (2) co r (t). From the angular velocities of the pedals (7) a) p (t) and the rear wheel (2) - r (t) thus calculated, the controller (26) can define the necessary power (G. l) to follow a course according to external environmental constraints due to road, wind, or other external elements. The cyclist will program by the selector pace the power (G.2) he has to develop.
  • This management controller will analyze in real time and in a continuous manner the various data recorded for the existence or not of a power differential between the actual power (G. l) necessary for the displacement of the bicycle relative to the power (G.2) of the preprogrammed cyclist, whether or not to start complementary electric assist device by generating a power (G.3) differential generated by the motor-battery group.
  • the potentiometer (12) controlled by the controller (26) from a control setpoint determined by said controller (26) will thus act on the motor unit to complete the drive power through the front wheel (3) of the bike.
  • G. Determination of the powers, G.2 and G.3 is obtained by the controller (26) as described in Figures 7 to 9 in which F is the force of resistance to penetration, F ay are the strength of rolling resistance, P y is the force induced by a slope, M m is the torque on the rear wheel, M c is the pair to the pedal, ⁇ ⁇ is the speed of the pedal, oo r is the speed of the wheel, r is the acceleration of the wheel, it is the acceleration of the pedal, m is the mass of the bicycle plus bike set, and R is the reduction ratio between the pedal and the rear wheel.
  • the controller (26) thus comprises a setpoint generator (30) consisting of a computer program comprising an algorithm able to determine in real time the speed of the rear wheel (2) - r (t) and the speed of the pedal ( 7) ( ⁇ > p (t) at a time t from the data of the position sensors of the rear wheel and the crankset, then to determine in real time a command setpoint of the electric motor according to the speeds of the rear wheel (2) and the pedal (7) at time t and at time t-1
  • the algorithm according to the invention fixes a variable K and comprises the following steps of:
  • the value assigned to t-1 is equal to Y for the variable K and when the cyclist increases his speed. effort to accelerate,
  • the value assigned to t-1 is equal to Y for the variable K and the cyclist increases its effort to accelerate or when the speed of bike and pedal speed are non-zero at time t and the value assigned to t-1 is equal to X for variable K.
  • the variable K is equal by default to the value X.
  • the value X is equal to 0 and the value Y is equal to 1; however, it is obvious that any other value can be assigned to X and Y without departing from the scope of the invention.
  • the controller (26) is started only when the speed of the rear wheel is greater than or equal to a determined threshold, preferably greater than or equal to 1 km / h.
  • the sensor (28) of the rear wheel (2) measures in real time the positions 9 (t), transmits them to the controller (26) which calculates the speed of the rear wheel (2) co r (t) and in the speed of the bike and when the speed of the bike is greater than or equal to 1 km / h, the regulation process described above is started.
  • the electric motor control setpoint is zero when the speed of the rear wheel ⁇ r (t) is less than or equal to a predetermined threshold.
  • the acceleration of the command setpoint of the electric motor is constant and parameterizable by the cyclist by means of an electronic box, not shown in the figures, positioned on the handlebars of the bicycle.
  • the computer program of the controller (26) comprises an algorithm able to determine the acceleration of the command setpoint of the electric motor as a function of the variation of the speed of the rear wheel between the instants t-1 and t.
  • the computer program of the controller (26) comprises, with reference to FIG. 10, an algorithm able to:
  • the algorithm makes it possible to adapt to the cyclist's will to accelerate during a speed-keeping phase defined by a constant speed command setpoint, by making it possible to switch to a command setpoint with acceleration if the rider produces a torque greater than a predetermined threshold.
  • the pair of the pedal is determined by calculation or measurement with a torque sensor integrated in the pedal or by any other method combining calculation and measurement well known to those skilled in the art.
  • the method and the computer program according to the invention can be applied to any type of electric assistance vehicle such as a unicycle or a tricycle for example and that the examples that have just been give are only particular illustrations, in no way limiting as to the fields of application of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Ce procédé de régulation de l'assistance électrique d'un vélo ou similaire du type comprenant au moins une batterie (21) et au moins deux capteurs de position (24, 25), un premier capteur de position (24) monté sur la roue arrière (2) du vélo ou sur la roue avant (3) et un second capteur de position (25) monté sur le pédalier (7) du vélo, un moteur (22) et un contrôleur (26) comprenant un algorithme apte à déterminer la consigne de commande du moteur électrique (22), est remarquable en ce qu'il comporte au moins étapes suivantes de: détermination de la vitesse de la roue arrière (2) ou de la roue avant (3) et de la vitesse du pédalier (7) à un instant t à partir des données des capteurs de position (24, 25) de la roue arrière (2) ou de la roue avant (3) et du pédalier (7), détermination d'une consigne de commande du moteur électrique (22) en fonction des vitesses de la roue arrière (2) ou de la roue avant (3) et du pédalier (7) à l'instant t et à l'instant t-1.

Description

PROCEDE DE REGULATION DE L'ASSISTANCE ELECTRIQUE
D'UN VELO DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de régulation de l'assistance électrique d'un vélo électrique et plus particulièrement d'un programme d'ordinateur comportant un algorithme pour la régulation de l'assistance électrique d'un tel vélo. On entend par vélo électrique un vélo incorporant un ensemble de moyens constituant une assistance électrique au pédalage par l'utilisateur.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Il est bien connu des vélos dits électriques dans lesquels un moteur électrique est utilisé pour assister l'utilisateur qui pédale, en entraînant en rotation la roue à partir d'énergie fournie par une batterie. De tels vélos électriques comprennent usuellement un cadre, deux roues, un pédalier adapté pour entraîner en rotation la roue arrière lorsqu'il est soumis au pédalage d'un utilisateur, une source d'énergie, telle qu'une batterie rechargeable par exemple, et un moteur électrique adapté pour participer à l'entraînement en rotation d'au moins une roue en appliquant à ladite roue un couple moteur.
Un tel vélo électrique est notamment décrit dans le brevet américain US 5,491,390. Le vélo comporte un cadre, deux roues, un pédalier adapté pour entraîner en rotation la roue arrière lorsqu'il est soumis au pédalage d'un utilisateur, une batterie, et une paire de moteurs électriques adaptés pour entraîner en rotation la roue avant directrice du vélo. L'utilisateur connecte aucun, l'un, l'autre ou les deux moteurs à la batterie, au moyen d'un levier de commande pour obtenir différents niveaux d'assistance. Toutefois, ce type de vélo électrique présente l'inconvénient de ne pas procurer un grand confort d'utilisation pour l'utilisateur. En effet, ce dernier doit changer lui-même le niveau d'assistance en fonction de la topographie de la route et/ou des conditions climatiques dont la force et la direction du vent notamment. Par ailleurs, les changements d'assistance électrique sont du type tout ou rien de sorte qu'ils génèrent des à coup.
Une directive européenne menée par le CEN (Comité Européen de Normalisation) a mis en application la norme EN15194-EPAC (cycles assistés par une puissance électrique). Cette norme impose une assistance moteur uniquement pendant la phase de pédalage du cycliste avec une limitation de l'assistance à 25 kms par heure ce qui signifie que le moteur ne fonctionne qu'en accompagnement du pédalage du cycliste. L'assistance s'arrête lors du freinage. Ainsi, afin de répondre à cette norme, plusieurs types de vélo électrique ont été mis sur le marché. Le premier type de vélo comporte une assistance électrique comportant une détection du mouvement du pédalier. Le second type de vélo comporte des capteurs de force et/ou de vitesse permettant de procurer une assistance électrique qui répond mieux aux exigences d'un pédalage dans des conditions de forte résistance à l'avancement et par exemple en démarrage en côte.
Néanmoins, il a été constaté que l'assistance électrique de ces deux types de vélo électrique provoque des à-coups lorsque le moteur se met en marche et cela est accentué lorsque le cycliste se trouve dans une situation de montée en côte notamment. En effet, pour ces deux types de vélo, l'activité moteur fonctionne en tout ou rien, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de phase intermédiaire ou de transition dans l'hypothèse d'un besoin.
Par ailleurs, une autre problématique sur les vélos à assistance électrique actuellement sur les marchés réside dans leur poids élevé de 20 à 35 kg, poids généré notamment par la batterie. Le surpoids lié au dispositif électrique consomme une grande partie de l'énergie moteur qui peut être chiffré à environ 50 % de celle-ci avec en conséquence des batteries volumineuses, lourdes et bien sûr coûteuses.
Afin de remédier à ces inconvénients, on a déjà imaginé des vélos électriques comportant un dispositif de régulation de l'assistance électrique afin que cette assistance procure à l'utilisateur un meilleur confort d'utilisation tout en limitant la consommation électrique. C'est le cas de la demande de brevet international WO201 1/154657 déposée par la demanderesse qui décrit un dispositif de régulation de l'assistance électrique d'un vélo. Le vélo comprend une batterie et des capteurs, un capteur de vitesse monté sur la roue arrière du vélo, un capteur de couple monté sur le pédalier du vélo et un capteur de vitesse monté sur le pédalier du vélo, un moteur électrique disposé sur l'axe de roue avant, un sélecteur d'allure disposé sur le guidon du vélo, un contrôleur de gestion des données enregistrées par les capteurs et un sélecteur des vitesses automatiques intégrées. Les capteurs définissent la puissance nécessaire pour suivre un parcours et le sélecteur d'allure définit la puissance du cycliste à développer. Les données enregistrées par les différents capteurs sont transmises au contrôleur de gestion de commande pour établir une comparaison entre la puissance nécessaire pour suivre un parcours et la puissance du cycliste à développer et déclencher ou non la mise en route à titre complémentaire du dispositif d'assistance électrique en générant une puissance en différentiel des deux précédentes puissances, et en commandant la puissance complémentaire à développer au groupe moteur/batterie.
Bien que permettant de supprimer les « à coups » lors du déclenchement de l'assistance électrique, ce type de dispositif de régulation de l'assistance électrique ne permet pas d'optimiser la consommation électrique notamment en fonction des conditions climatiques et/ou de la topographie du parcours emprunté.
EXPOSE DE L'INVENTION L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de régulation de l'assistance électrique d'un vélo électrique de conception simple et peu onéreuse, procurant une assistance sans « à coups » lors de son déclenchement tout en limitant la consommation électrique quelques soient les conditions climatiques et/ou la topographie du parcours emprunté.
A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de régulation de l'assistance électrique d'un vélo du type comprenant au moins une batterie et au moins deux capteurs de position, un premier capteur de position monté sur la roue arrière ou la roue avant du vélo et un second capteur de position monté sur le pédalier du vélo, un moteur et un contrôleur comprenant un algorithme apte à déterminer la consigne de commande du moteur électrique ; ledit procédé est remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de détermination de la vitesse de la roue arrière ou de la roue avant et de la vitesse du pédalier à un instant t à partir des données des capteurs de position de la roue arrière ou de la roue avant et du pédalier, et de détermination d'une consigne de commande du moteur électrique en fonction des vitesses de la roue arrière ou de la roue avant et du pédalier à l'instant t et à l'instant t- 1.
Le procédé suivant l'invention procure ainsi au cycliste une conduite sans efforts grâce à une régulation automatique progressive et sans à-coups du régime moteur du moteur électrique. Il n'est plus nécessaire au cycliste d'opérer des changements de vitesses, c'est-à-dire d'opérer des changements de plateaux, en fonction de la pente de la route et/ou des conditions de vent notamment. Par ailleurs, l'utilisation de la batterie est optimisée de sorte qu'il est possible de diminuer ses dimensions permettant ainsi de réduire sensiblement le poids du vélo et d'accroître sa maniabilité.
De préférence, le procédé suivant l'invention comporte les étapes de :
- assignation d'une valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'une valeur Y lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- assignation de la valeur Y à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et lorsque le cycliste n'augmente pas son effort pour accélérer,
- assignation de la valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et lorsque le cycliste augmente son effort pour accélérer,
- assignation de la valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, et la valeur assignée à t-1 est égale à X ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la vitesse du vélo déterminée à partir de la vitesse de la roue arrière est inférieure ou égale à un seuil déterminé, ledit seuil étant de préférence égal à 12 km/h.
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique nulle d'une part lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'autre part lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique à vitesse constante lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à Y,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique avec accélération lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et le cycliste augmente son effort pour accélérer ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à X
Par ailleurs, la consigne de commande du moteur électrique est nulle lorsque la vitesse du vélo déterminée à partir de la vitesse de la roue arrière est inférieure ou égale à un seuil déterminé.
De préférence, ledit seuil est égal à 1 km/h.
Selon une première variante d'exécution, l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et prédéfinie.
Selon une seconde variante d'exécution, l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et paramétrable. Selon une troisième variante d'exécution, l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est déterminée en fonction de la variation de la vitesse de la roue arrière entre les instants t-1 et t. Un autre objet de l'invention concerne un programme d'ordinateur pour la régulation de l'assistance électrique d'un vélo du type comprenant au moins une batterie et au moins deux capteurs de position, un premier capteur de position monté sur la roue arrière ou avant du vélo et un second capteur de position monté sur le pédalier du vélo, un moteur et un contrôleur comprenant un algorithme apte à déterminer la consigne de commande du moteur électrique ; ledit programme d'ordinateur est remarquable en ce que l'algorithme est adapté pour réaliser au moins les étapes suivantes de détermination de la vitesse de la roue arrière ou de la roue avant et de la vitesse du pédalier à un instant t à partir des données des capteurs de position de la roue arrière et du pédalier, et de détermination d'une consigne de commande du moteur électrique en fonction des vitesses de la roue arrière ou de la roue avant et du pédalier à l'instant t et à l'instant t-1. De préférence, l'algorithme est adapté pour réaliser au moins les étapes suivantes de :
- assignation d'une valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'une valeur Y lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- assignation de la valeur Y à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et lorsque le cycliste n'augmente pas son effort pour accélérer, - assignation de la valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et lorsque le cycliste augmente son effort pour accélérer,
- assignation de la valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, et la valeur assignée à t-1 est égale à
X ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la vitesse du vélo déterminée à partir de la vitesse de la roue arrière est inférieure ou égale à un seuil déterminé, ledit seuil étant de préférence égal à 12 km/h,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique nulle d'une part lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'autre part lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique à vitesse constante lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à Y,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique avec accélération lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et le cycliste augmente son effort pour accélérer ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à X
Par ailleurs, la consigne de commande du moteur électrique est nulle lorsque la vitesse du vélo déterminée à partir de la vitesse de la roue arrière est inférieure ou égale à un seuil déterminé.
Ledit seuil est égal à 1 km/h. Selon une première variante d'exécution, l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et prédéfinie.
Selon une seconde variante d'exécution, l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et paramétrable.
Selon une troisième variante d'exécution, le programme d'ordinateur comporte un algorithme apte à déterminer l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique en fonction de la variation de la vitesse de la roue arrière entre les instants t-1 et t.
Un dernier objet de l'invention concerne un vélo à assistance électrique comprenant au moins une batterie et au moins deux capteurs de position, un premier capteur de position monté sur la roue arrière du vélo et un second capteur de position monté sur le pédalier du vélo, un moteur et un contrôleur comprenant au moins un algorithme suivant l'invention apte à déterminer la consigne de commande du moteur électrique.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, d'une unique variante d'exécution, donnée à titre d'exemple non limitatif, du procédé de régulation de l'assistance électrique d'un vélo électrique conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 est une vue de côté schématique d'un vélo à assistance électrique équipé comportant des moyens de mise en œuvre du procédé de régulation suivant l'invention, La figure 2 est une vue de côté du pédalier du vélo à assistance électrique comportant des moyens de mise en œuvre du procédé de régulation suivant l'invention,
La figure 3 est une vue en perspective éclatée du pédalier du vélo à assistance électrique comportant des moyens de mise en œuvre du procédé de régulation suivant l'invention,
La figure 4 est une représentation schématique sous forme d'un diagramme du système de régulation du vélo à assistance électrique suivant l'invention,
- La figure 5 est un ordinogramme des différentes étapes du procédé de régulation de l'assistance électrique suivant l'invention,
La figure 6 est un ordinogramme des différentes étapes de démarrage du procédé de régulation de l'assistance électrique suivant l'invention,
- La figure 7 est un ordinogramme des différentes étapes de détermination de la contribution des efforts résistants à l'accélération du vélo,
La figure 8 est un ordinogramme des différentes étapes de détermination de la contribution du cycliste à l'accélération du vélo,
- La figure 9 est un ordinogramme des différentes étapes de détermination de la contribution du moteur à l'accélération du vélo,
- La figure 10 est un ordinogramme de la détermination de la consigne de commande du moteur électrique. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Par souci de clarté, dans la suite de la description, les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures. De plus, les diverses vues ne sont pas nécessairement tracées à l'échelle. On observera que le vélo à assistance électrique suivant l'invention pourra consister dans tout type de vélo tel qu'un vélo de ville, un vélo de course, un vélo tout terrain (VTT) pour homme, femme ou enfant sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
En référence à la figure 1 , le vélo à assistance électrique est constitué d'un cadre (1) de forme sensiblement triangulaire, une roue arrière (2), une roue avant (3) portée par une fourche avant (4) montée sur une potence (5) portant un guidon (6), un pédalier (7) et une courroie de transmission (8) coopérant avec un pignon arrière (9) solidaire de la roue arrière (2).
En référence aux figures 2 et 3, le pédalier (7) consiste dans un pédalier tel que décrit dans la demande de brevet F 12 01 695 par exemple. Le pédalier (7) comprend tout d'abord un plateau elliptique (10) qui présente une couronne périphérique extérieure crantée (1 1) pour la coopération avec la chaîne de transmission (8), non représentée sur les figures 2 et 3, également crantée qui est associée avec le pignon arrière (3). Le plateau elliptique (10) comporte un agencement intérieur et dans l'épaisseur et la largeur dudit plateau (10) avec la configuration constitué de plusieurs modules (12) de configuration triangulaire, 4 par exemple. Chaque module (12) présente ainsi deux bras (12a, 12b) reliés en extrémité intérieure par une partie de jonction (12c). Un premier bras (12a) présente dans son épaisseur une configuration évidée (12d) formant siège d'une pièce (13) ultérieurement rapportée réalisée en un matériau élastomère. L'autre bras (12b) du module (12) opposé présente, lui, une configuration avec une nervure (12e) qui est en saillie et qui est destiné à venir en regard de la partie évidée (12d) du module adjacent. Entre deux modules (12) adjacents est défini un espace (14) pour le positionnement d'un composant (15) ayant une configuration en étoile avec un nombre de bras (15a) égal aux espacements formés entre les modules (12) précités. Ce composant (15) présente une forme en moyeu (15b) cylindrique qui est disposé au centre du plateau elliptique (10), et chacun des bras (15a) présente de manière similaire, d'une part sur un côté un évidement (15c) formant siège et à l'opposé une forme en saillie formant nervure (15d) destinée également à participer au blocage de blocs élastomères (13).
Ces blocs élastomères (13) sont établis sous forme de pions qui sont disposés intérieurement entre, d'une part, une des faces des branches (15a) du composant (15) en étoile, et d'autre part, contre l'une des faces du module (12) configuré sur le plateau elliptique (10). En d'autres termes, les blocs élastomères (13) au nombre de quatre dans l'exemple représenté sont complètement positionnés et insérés dans l'espace volumétrique formé sur le plateau elliptique (10). En outre, des flasques extérieur (16) et intérieur (17) sont rapportés de part et d'autre du plateau elliptique (10) pour assurer la fermeture de l'ensemble et ce par des moyens de liaison (18) du type pièces de fixation. Le composant (15) en forme d'étoile, ainsi que la couronne dentée (1 1), le flasque intérieur (17) et le flasque extérieur (16) sont agencés avec des ouvertures (15e), (l lf) (17a) et respectivement (15a) intérieurement pour permettre le positionnement et l'insertion de la manivelle (19) par sa tête (19a) et de l'axe de pédalier (20) de liaison.
On observera que la compression des quatre blocs élastomères (13) assouplit le point de résistance à l'effort. Après un quart de tour, le rapport de transmission et la force d'utilisation sont à leur maximum, maintenant un mouvement de rotation rond et harmonieux. Le volume créé par les quatre blocs élastomères (13) est largement supérieur au bloc central avec un impact sur quatre points d'appui sur la plateau elliptique (10) de la poulie entraîné par le composant intermédiaire (15) en forme d'étoile centrale solidaire de la manivelle (19). Le passage de l'ellipse vers le petit développement s'accompagne d'une poussée supplémentaire par la décompression des quatre blocs élastomères (13) de façon à réduire de manière significative et retarder la résistance au démarrage et pendant le pédalage par la compression et la décompression des blocs synthétiques dont la dureté est adaptée aux différents utilisateurs. Cette disposition permet d'entraîner un plateau à circonvolution variable (plateau elliptique) en absorbant les à-coups liés au déport de l'ellipse lors du passage du petit au grand rayon en permettant ce mouvement de rotation rond et harmonieux. Cette solution apporte plus de confort pendant le pédalage puisqu'elle permet à la fois de passer le seuil du point mort plus rapidement pour un effet de couple et l'ellipse étant sur le petit rayon, d'absorber le point de résistance lors du passage du grand rayon de l'ellipse et ce à chaque rotation. Cette solution donne de la souplesse durant toute la période de pédalage, souplesse qui est perceptible et appréciée durant les phases de relance ou de démarrage.
Il va de soi que le pédalier (7) pourra consister dans tout autre pédalier bien connu de l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre l'invention.
En référence à la figure 1, le vélo à assistance électrique comporte également une batterie (21) montée sur le porte -bagage arrière du vélo, un moteur électrique (22) disposé sur l'axe de roue avant (3) et alimenté par la batterie (21), un sélecteur d'allure (23) disposé sur le guidon (6), un premier capteur de position (24) monté sur la roue arrière (2) du vélo et un second capteur de position (25) monté sur le pédalier (7) du vélo, un contrôleur (26) permettant de gérer les informations transmises par les capteurs de position (24,25) et deux sélecteurs de vitesse automatiques (27,28) respectivement positionnés sur le pédalier et sur le pignon denté (9) de la roue arrière (2). Il comporte également un potentiomètre (29) piloté par le contrôleur (26) et apte à faire varier la puissance développée par le moteur électrique (22).
Il est bien évident que la batterie (21) pourra être positionnée sur le tube de selle, le tube oblique ou un tube horizontal du cadre (1) du vélo. Par ailleurs, il va de soi que le vélo pourra comporter plusieurs moteurs électriques positionnés dans le moyeu de la roue arrière (2) et/ou dans le boîtier de pédalier et que le vélo pourra ne comporter qu'un seul sélecteur de vitesse automatique (27) ou (28) sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Le sélecteur d'allure (23), les capteurs de position (24,25) et le contrôleur (26) sont connectés par tous moyens appropriés bien connus de l'homme du métier tels que des moyens de connexion filaires et/ou des moyens de connexion sans fils comme un réseau Bluetooth® ou similaire. Le sélecteur d'allure (23) commandé par le cycliste va agir directement sur le sélecteur de vitesses automatique (27,28) intégré pour définir la puissance nécessaire du cycliste à développer. Le sélecteur de vitesse automatique (27,28) permet par exemple le choix de trois vitesses avec un agencement particulier en relation avec le groupe pédalier. On observera que le système de changement de vitesses, connu en soi, assure plusieurs fonctions suivant les phases d'accélération ou de maintien de la vitesse de l'ensemble vélo-cycliste. Pendant la phase d'acquisition de la vitesse, le système de changement de vitesses permet de minimiser l'effort fourni au pédalier tout en permettant de maintenir pendant cette phase une vitesse de pédalage proche de la vitesse de pédalage de confort. Pendant la phase de maintien de vitesse durant laquelle la puissance à fournir au pédalier est constante, ledit système de changement de vitesse automatique permet d'adapter l'effort fourni par le cycliste et la vitesse de pédalage afin d'obtenir un ensemble effort vitesse le plus confortable possible.
En référence à la figure 4, Les capteurs de position (27) et (28) vont mesurer la position 9(t) du pédalier (7) et respectivement de la roue arrière (2) et transmettre ces informations au contrôleur (26) qui va déterminer à partir des positions 9(t) la vitesse angulaire du pédalier (7) ωρ (ί) et respectivement de la roue arrière (2) cor (t) . A partir des vitesses angulaires du pédalier (7) a)p (t) et de la roue arrière (2) œr (t) ainsi calculées, le contrôleur (26) peut définir la puissance nécessaire (G. l) pour suivre un parcours en fonction des contraintes environnementales extérieures dues à la route, au vent, ou autres éléments extérieurs. Le cycliste va programmer par le sélecteur d'allure la puissance (G.2) qu'il aura à développer. On observera que, dans la suite de la description, les termes ox (t) et ώχ (t) désignent une vitesse angulaire et respectivement une accélération angulaire à un instant t, l'accélération éx (t) étant une dérivée par rapport au
. . . . . dco (t)
temps de la vitesse angulaire — ^— .
Ce contrôleur de gestion va analyser en temps réel et de manière continue les différentes données enregistrées pour en fonction de l'existence ou non d'un différentiel de puissance entre la puissance (G. l) réelle nécessaire au déplacement du vélo par rapport à la puissance (G.2) du cycliste préprogrammée, déclencher ou non la mise en route à titre complémentaire du dispositif d'assistance électrique en générant une puissance (G.3) en différentiel générée par le groupe moteur-batterie. Le potentiomètre (12) piloté par le contrôleur (26) à partir d'une consigne de commande déterminé par ledit contrôleur (26) va ainsi agir sur le groupe moteur pour compléter la puissance d'entraînement à travers la roue avant (3) du vélo.
La détermination des puissances G. l , G.2 et G.3 est obtenue par le contrôleur (26) tel que décrit aux figures 7 à 9 dans lesquelles F y est la force de résistance à la pénétration, Fay es la force de résistance au roulement, Py est l'effort induit par une pente, Mm est le couple sur la roue arrière, Mc est le couple au pédalier, ωρ est la vitesse du pédalier, oor est la vitesse de la roue, &>r est l'accélération de la roue, ci^ est l'accélération du pédalier, m est la masse de l'ensemble vélo plus cycliste, et R est le rapport de réduction entre le pédalier et la roue arrière.
Le contrôleur (26) comporte ainsi un générateur de consigne (30) consistant dans un programme d'ordinateur comprenant un algorithme apte à déterminer en temps réel la vitesse de la roue arrière (2) œr (t) et la vitesse du pédalier (7) (±>p (t) à un instant t à partir des données des capteurs de position de la roue arrière et du pédalier, puis à déterminer en temps réel une consigne de commande du moteur électrique en fonction des vitesses de la roue arrière (2) et du pédalier (7) à l'instant t et à l'instant t-1. En référence à la figure 5, l'algorithme suivant l'invention fixe une variable K et comporte les étapes suivantes de :
- assignation d'une valeur X pour la variable K à l'instant t lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'une valeur Y pour la variable K lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- assignation de la valeur Y pour la variable K à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y pour la variable K et lorsque le cycliste n'augmente pas son effort pour accélérer,
- assignation de la valeur X pour la variable K à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y pour la variable K et lorsque le cycliste augmente son effort pour accélérer,
- assignation de la valeur X pour la variable K à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, et la valeur assignée à t-1 est égale à X pour la variable K ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la vitesse du vélo déterminée à partir de la vitesse de la roue arrière est inférieure ou égale à un seuil déterminé, ledit seuil étant de préférence égal à 12 km/h.
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique nulle d'une part lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'autre part lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique à vitesse constante lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à Y pour la variable K,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique avec accélération lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t, la valeur assignée à t-1 est égale à Y pour la variable K et le cycliste augmente son effort pour accélérer ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à X pour la variable K.
Au démarrage du contrôleur (26), la variable K est égale par défaut à la valeur X. Dans cet exemple particulier de réalisation la valeur X est égale à 0 et la valeur Y est égale à 1 ; toutefois, il est bien évident que toute autre valeur quelconque peut être assignée à X et Y sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En référence à la figure 6, le contrôleur (26) est démarré que lorsque la vitesse de la roue arrière est supérieure ou égale à un seuil déterminé, de préférence supérieure ou égale à 1 km/h. Ainsi, le capteur (28) de la roue arrière (2) mesure en temps réel les positions 9(t), les transmet au contrôleur (26) qui calcul la vitesse de la roue arrière (2) cor (t) et in fine la vitesse du vélo et lorsque la vitesse du vélo est supérieure ou égale à 1 km/h, le processus de régulation décrit précédemment est démarré. Ainsi, la consigne de commande du moteur électrique est nulle lorsque la vitesse de la roue arrière œr (t) est inférieure ou égale à un seuil déterminé. Par ailleurs, en référence à la figure 5, lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier ωρ (t) sont non nulles à l'instant t, la valeur assignée à t- 1 est égale à Y pour la variable K et le cycliste augmente son effort pour accélérer ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier ωρ (t) sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à X pour la variable K, l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et prédéfinie.
Selon une variante d'exécution, l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et paramétrable par le cycliste au moyen d'un boîtier électronique, non représenté sur les figures, positionné sur le guidon du vélo.
Selon une autre variante d'exécution, le programme d'ordinateur du contrôleur (26) comporte un algorithme apte à déterminer l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique en fonction de la variation de la vitesse de la roue arrière entre les instants t-1 et t.
Par ailleurs, de manière avantageuse, le programme d'ordinateur du contrôleur (26) comporte, en référence à la figure 10, un algorithme apte à :
- déterminer une vitesse théorique du pédalier ωρΛ (t) à partir de la vitesse du vélo à l'instant t œ(t) , la vitesse du vélo ω(ΐ) étant mesurée en temps réel,
- comparer la vitesse du pédalier ωρ (t) avec ladite vitesse théorique du pédalier ωρΛ (t)
à déterminer une consigne d'accélération du vélo suivant trois conditions :
i) si la vitesse du pédalier a)p (t) est différente de la vitesse théorique du pédalier ωρΛ (ί) , la régulation est arrêtée. En effet, cela correspond notamment à la situation où le cycliste ne pédale plus soit parce qu'il souhaite ralentir soit parce que le vélo est en descente notamment,
ii) si la vitesse du pédalier ωρ (t) est égale à la vitesse théorique du pédalier ωρΛ (ί) , et si le vélo accélère, c'est-à-dire que ώ(ΐ) > 0 , alors la consigne d'accélération sera telle que ώ(ΐ) = K , dans laquelle K est sensiblement compris entre 0,5 et 2 par exemple, iii) si la vitesse du pédalier ωρ (t) est égale à la vitesse théorique du pédalier ωρΛ (ί) , et si le vélo n'accélère pas, c'est-à-dire que ώ(ΐ) = 0 , alors la consigne d'accélération sera telle que ώ(ΐ) = K si le couple du pédalier est supérieur à un seuil prédéterminé (MC > X ), procurant ainsi une aide au démarrage notamment en côte, et la consigne d'accélération sera nulle ώ(ΐ) = 0 si le couple du pédalier est inférieur ou égal audit seuil prédéterminé (Mc < X ). Ainsi, on remarquera que l'algorithme permet de s'adapter à la volonté du cycliste d'accélérer lors d'une phase de maintien de vitesse définie par une consigne de commande à vitesse constante, en permettant de passer à une consigne de commande avec accélération si le cycliste produit un couple supérieur à un seuil prédéterminé.
Le couple du pédalier est déterminé par calcul ou par mesure avec un capteur de couple intégré au pédalier ou par toute autre méthode combinant calcul et mesure bien connu de l'homme du métier. Enfin, il est bien évident que le procédé et le programme d'ordinateur suivant l'invention pourront être appliqué à tout type de véhicule à assistance électrique tel qu'un monocycle ou un tricycle par exemple et que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières, en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Procédé de régulation de l'assistance électrique d'un vélo ou similaire du type comprenant au moins une batterie et au moins deux capteurs de position, un premier capteur de position monté sur la roue arrière du vélo ou sur la roue avant et un second capteur de position monté sur le pédalier du vélo, un moteur et un contrôleur comprenant un algorithme apte à déterminer la consigne de commande du moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins étapes suivantes de :
- détermination de la vitesse de la roue arrière ou de la roue avant et de la vitesse du pédalier à un instant t à partir des données des capteurs de position de la roue arrière ou de la roue avant ou de la roue avant et du pédalier,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique en fonction des vitesses de la roue arrière ou de la roue avant et du pédalier à l'instant t et à l'instant t-1.
2. Procédé suivant la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :
- assignation d'une valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'une valeur Y lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- assignation de la valeur Y à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et lorsque le cycliste n'augmente pas son effort pour accélérer,
- assignation de la valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et lorsque le cycliste augmente son effort pour accélérer, - assignation de la valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, et la valeur assignée à t-1 est égale à X ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la vitesse du vélo déterminée à partir de la vitesse de la roue arrière est inférieure ou égale à un seuil déterminé,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique nulle d'une part lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'autre part lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique à vitesse constante lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à Y,
- détermination d'une consigne de commande du moteur électrique avec accélération lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et le cycliste augmente son effort pour accélérer ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à X.
3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la consigne de commande du moteur électrique est nulle lorsque la vitesse du vélo déterminée à partir de la vitesse de la roue arrière est inférieure ou égale à un seuil déterminé.
4. Procédé suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le seuil est égal à 1 km/h.
5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et prédéfinie.
6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et paramétrable.
7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est déterminée en fonction de la variation de la vitesse de la roue arrière entre les instants t-1 et t.
8. Produit programme d'ordinateur pour la régulation de l'assistance électrique d'un vélo ou similaire du type comprenant au moins une batterie et au moins deux capteurs de position, un premier capteur de position monté sur la roue arrière du vélo ou sur la roue avant et un second capteur de position monté sur le pédalier du vélo, un moteur et un contrôleur comprenant un algorithme apte à déterminer la consigne de commande du moteur électrique, ledit algorithme étant enregistré sur un support utilisable dans un ordinateur, caractérisé en ce que l'algorithme comprend au moins :
- un algorithme de détermination de la vitesse de la roue arrière ou de la roue avant et de la vitesse du pédalier à un instant t à partir des données des capteurs de position de la roue arrière ou de la roue avant et du pédalier,
- un algorithme de détermination d'une consigne de commande du moteur électrique en fonction des vitesses de la roue arrière ou de la roue avant et du pédalier à l'instant t et à l'instant t-1.
9. Produit programme d'ordinateur suivant la revendication 8 caractérisé en ce que l'algorithme comprend au moins :
- un algorithme d'assignation d'une valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'une valeur Y lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- un algorithme d'assignation de la valeur Y à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et lorsque le cycliste n'augmente pas son effort pour accélérer,
- un algorithme d'assignation de la valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et lorsque le cycliste augmente son effort pour accélérer,
- un algorithme d'assignation de la valeur X à l'instant t lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles, et la valeur assignée à t-1 est égale à X ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la vitesse du vélo déterminée à partir de la vitesse de la roue arrière est inférieure ou égale à un seuil déterminé,
- un algorithme de détermination d'une consigne de commande du moteur électrique nulle d'une part lorsque la vitesse du vélo est nulle à l'instant t et d'autre part lorsque la vitesse du vélo est non nulle et que la vitesse du pédalier est nulle à l'instant t,
- un algorithme de détermination d'une consigne de commande du moteur électrique à vitesse constante lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à Y,
- un algorithme de détermination d'une consigne de commande du moteur électrique avec accélération lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t, la valeur assignée à t-1 est égale à Y et le cycliste augmente son effort pour accélérer ou lorsque la vitesse du vélo et la vitesse du pédalier sont non nulles à l'instant t et la valeur assignée à t-1 est égale à X.
10. Produit programme d'ordinateur suivant l'une quelconque des revendications 8 ou 9 caractérisé en ce que la consigne de commande du moteur électrique est nulle lorsque la vitesse du vélo déterminée à partir de la vitesse de la roue arrière est inférieure ou égale à un seuil déterminé.
1 1. Produit programme d'ordinateur suivant la revendication 10 caractérisé en ce que le seuil est égal à 1 km/h.
12. Produit programme d'ordinateur suivant l'une quelconque des revendications 8 à 1 1 caractérisé en ce que l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et prédéfinie.
13. Produit programme d'ordinateur suivant l'une quelconque des revendications 8 à 1 1 caractérisé en ce que l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique est constante et paramétrable.
14. Produit programme d'ordinateur suivant l'une quelconque des revendications 8 à 1 1 caractérisé en ce qu'il comporte un algorithme apte à déterminer l'accélération de la consigne de commande du moteur électrique en fonction de la variation de la vitesse de la roue arrière entre les instants t- 1 et t.
15. Vélo à assistance électrique comprenant au moins une batterie (21) et au moins deux capteurs de position (27,28), un premier capteur de position (28) monté sur la roue arrière du vélo et un second capteur de position (27) monté sur le pédalier du vélo, un moteur (22) et un contrôleur (26) comprenant au moins un algorithme suivant l'une quelconque des revendications 8 à 14 apte à déterminer la consigne de commande du moteur électrique (22).
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