專利名稱：電動(dòng)自行車用“人力－電力合力”電子控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電動(dòng)自行車用人力-電力合力控制器系統(tǒng)，包括速度蹬力傳感器、鑰匙控制開(kāi)關(guān)2、安全裝置、顯示器3等。
九十年代，隨著世界性提倡綠色交通，人們?cè)絹?lái)越感到開(kāi)發(fā)新能源作為汽車、摩托車、助動(dòng)車的動(dòng)力的迫切性，各國(guó)相繼開(kāi)發(fā)各種類型的電力交通工具，取代汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的交通工具。
電動(dòng)自行車是可用于城市綠色交通的發(fā)展方向之一，電動(dòng)自行車具有無(wú)污染、低噪聲、能耗少、故障率低、充電方便，易維修等系列優(yōu)點(diǎn)。
但是，現(xiàn)有的電動(dòng)自行車的行駛距離受動(dòng)力電池的容量和自行車重量的限制，而且，由于缺乏合理的控制系統(tǒng)，使得電動(dòng)自行車沒(méi)有很好地利用低速下人力騎行的舒適感，使電池的電容量和人力的協(xié)調(diào)不合理。
本發(fā)明的目的是提供一種電動(dòng)自行車用人力-電力合力電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將人力-電力的能量合理地融為一體，并可通過(guò)一只三擋鑰匙控制開(kāi)關(guān)2，把電動(dòng)自行車調(diào)整為人力-電力合力行駛、全電動(dòng)行駛或全人力騎行的狀態(tài)。
在本發(fā)明中，人力-電力合力控制系統(tǒng)是由電子控制器、顯示器3、電動(dòng)機(jī)(或驅(qū)動(dòng)器)1、調(diào)速器4、電池5和鑰匙控制開(kāi)關(guān)2組成的；具體地講，電子控制器是控制本發(fā)明所述所有動(dòng)作的電子線路，顯示器3是用來(lái)反映來(lái)自各個(gè)傳感器的各種參數(shù)以及騎行人的設(shè)定值的；調(diào)速器是用來(lái)設(shè)定設(shè)定的控制裝置；電池或動(dòng)力電池是用來(lái)向電動(dòng)機(jī)提供電力的，當(dāng)然，還有很少量的電力提供給燈光照明、喇叭等。
下面是


，通過(guò)附圖可以更清楚的理解本發(fā)明。
附圖1是本發(fā)明所述的“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)安裝位置圖；附圖2是本發(fā)明所述的“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)的人力-電力合力運(yùn)行的系統(tǒng)框圖；附圖3是本發(fā)明所述的“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)入全電動(dòng)騎行系統(tǒng)框圖；現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)得出這樣的研究數(shù)據(jù)，即，自行車一般在平地、無(wú)坡、低風(fēng)速下騎行時(shí)，最佳行駛速度(即人力行駛時(shí)騎行者較為舒適的速度)約12公里/小時(shí)，平均蹬力約35Kg-f；在上坡、逆風(fēng)或行駛速度超過(guò)12公里/小時(shí)，平均蹬力約65Kg-f；隨著坡度增加或逆風(fēng)風(fēng)力增加，增加蹬力較為困難，這時(shí)，可通過(guò)鑰匙控制開(kāi)關(guān)2使“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)投入工作并以電力為主，人力為輔。
本發(fā)明所述的電動(dòng)自行車用“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)(EAS)的實(shí)施方案之一是通過(guò)在電動(dòng)自行車的踏腳上的最大蹬力位置上，裝有一個(gè)蹬力傳感器，將蹬力信號(hào)輸入至EAS系統(tǒng)。
當(dāng)?shù)帕Τ鲈O(shè)定值，如35Kg-f或更小的設(shè)定值時(shí)，EAS系統(tǒng)就開(kāi)始工作，電動(dòng)機(jī)1投入運(yùn)轉(zhuǎn)后就能使騎行者的蹬力保持在設(shè)定值上。
如需要提高騎行速度，只須通過(guò)電子系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)器4，使電動(dòng)機(jī)(驅(qū)動(dòng)器)1增加輸入功率，就可提高騎行速度，直到最大騎行速度約24公里/小時(shí)。
本發(fā)明所述的電動(dòng)自行車“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是騎行者的蹬力可隨各人的體力任意給定，使騎行者在最省的力的狀態(tài)下騎行，而電動(dòng)機(jī)1-電池5則可提供的動(dòng)力，在行駛速度24公里/小時(shí)以內(nèi)，不論上坡，逆風(fēng)都保持約24公里/小時(shí)的運(yùn)行速度。
本發(fā)明所述的電動(dòng)自行車用“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例，也可在通過(guò)電動(dòng)自行車上安裝一個(gè)速度傳感器，將速度信號(hào)輸入主控制系統(tǒng)。人力騎行到了約3公里/小時(shí)(可由騎行者任意給定)，EAS系統(tǒng)就開(kāi)始工作，電動(dòng)機(jī)1投入運(yùn)行，并加速EAS系統(tǒng)給定的速度。
如在3-24公里/小時(shí)范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，騎行者只須把電動(dòng)自行車人力騎行到給定的最小騎行速度值，就可由EAS系統(tǒng)控制24公里/小時(shí)以內(nèi)的行駛速度。
采用EAS系統(tǒng)，可使電動(dòng)自行車一次充電的行駛距離，提高50％以上，例如電動(dòng)車的動(dòng)力電池容量10AH，行駛速度20公里/時(shí)，充電一次行駛距離30公里，配備EAS系統(tǒng)后，行駛距離可提高到60公里，并可自顯示器3上看到行車電流量顯著下降。
本發(fā)明所述的“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)的人力-電力合力運(yùn)行的系統(tǒng)框圖實(shí)例如附圖2。
當(dāng)騎車人騎行時(shí)踩動(dòng)鏈輪，速度傳感器可將速度信號(hào)轉(zhuǎn)換或一定大小的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)1得到一定的電力供應(yīng)通過(guò)電子控制器2線路中設(shè)定了至少二個(gè)檔次，優(yōu)選三個(gè)擋次，隨著騎行速度的增加，相應(yīng)增大供給的電量。如果騎車人的腳不踩動(dòng)鏈輪6，則速度傳感器無(wú)信號(hào)輸出，電動(dòng)機(jī)1便得不到電力供應(yīng)。
也就是說(shuō)，要電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，則騎車人一定要踩動(dòng)鏈輪6。
由于本發(fā)明所采用的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車的動(dòng)力有二個(gè)來(lái)源(人力+動(dòng)力電池5)，故動(dòng)力電池充電一次行駛的距離和時(shí)間要比全電動(dòng)行駛為長(zhǎng)。
無(wú)論是設(shè)置蹬力傳感器還是速度傳感器，本發(fā)明的技術(shù)特征不同于現(xiàn)有技術(shù)中的人力和電力的簡(jiǎn)單合并，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中的簡(jiǎn)單合并要么用全電力，這樣一來(lái)，就無(wú)法利用人力在低耗能情形下的舒適的作功，如果簡(jiǎn)單的對(duì)電力驅(qū)動(dòng)設(shè)定幾個(gè)檔次，也無(wú)法將電力和人力對(duì)自行車的動(dòng)力的貢獻(xiàn)調(diào)整到最匹配的程度，而且，在需要減速時(shí)，電力或人力所作的功就被浪費(fèi)，本發(fā)明所述的系統(tǒng)就是考慮到上述各種情形而提出的。
本發(fā)明所述的“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)入全電動(dòng)騎行系統(tǒng)框圖實(shí)例如附圖3。
在本系統(tǒng)中，可用調(diào)速器4進(jìn)行脈寬調(diào)制，控制電子控制器VMOS功率管的工作波形，使占定比在0到1之間按需調(diào)節(jié)，以控制行車速度。
為保護(hù)動(dòng)車電池5和電動(dòng)機(jī)1的安全運(yùn)行，在線路中設(shè)置了過(guò)流保護(hù)和欠壓保護(hù)裝置，使電動(dòng)機(jī)1不致大量過(guò)載并控制動(dòng)力電池5不過(guò)量放電，以保障本系統(tǒng)的長(zhǎng)期、穩(wěn)定工作。
本發(fā)明所述的“人力-電力合力”電子控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成全人力騎行時(shí)，由于傳動(dòng)部分有棘輪，故不會(huì)增加阻力，可作為自行車騎行。
作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，本發(fā)明采用CN95227242.3所述的驅(qū)動(dòng)器1，采用該驅(qū)動(dòng)器1可以更好的發(fā)揮本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，本發(fā)明將人力-電力合力電子控制系統(tǒng)的控制器和鑰匙控制開(kāi)關(guān)設(shè)置在自行車的前斜檔上，例如圖1中的位置7；本發(fā)明所述的電子控制器、速度傳感器、蹬力傳感器、顯示器、欠壓過(guò)壓保護(hù)裝置都可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的相應(yīng)的器件或電路，即使沒(méi)有現(xiàn)成的，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以根據(jù)本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)或制造，只要是采用本發(fā)明的構(gòu)思，所作的變化應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
上述動(dòng)力電池優(yōu)選采用本申請(qǐng)人已經(jīng)提出的在先專利申請(qǐng)所述的鎳氫電池，它可以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可以很好的協(xié)調(diào)電力、人力之間的關(guān)系，充分發(fā)揮人力和電力的各自優(yōu)勢(shì)，具有省電、省力的作用。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)自行車用人車-電力合力電子控制器系統(tǒng)(即EAS系統(tǒng))，其特征在于所述的系統(tǒng)有一電力-人力合力電子控制器，在所述的自行車上有一傳感器，根據(jù)行者的體力任意設(shè)定的蹬力或行駛速度，自動(dòng)調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的輸入功率，在3-24公里/時(shí)行駛速度范圍內(nèi)的任意速度上，使人力消耗降至最小值，并能使自行車的動(dòng)力電池。延長(zhǎng)一次充電行駛或全人力騎行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車EAS系統(tǒng)的特征，在于通過(guò)在電動(dòng)自行車的踏腳上的蹬力位置上，安裝一個(gè)蹬力傳感器，將蹬力信號(hào)輸入至EAS系統(tǒng)，當(dāng)?shù)帕Τ鼋o定值時(shí)，EAS系統(tǒng)開(kāi)始工作，電動(dòng)機(jī)投入運(yùn)轉(zhuǎn)后，就使蹬力保持在給定值上；如需提高行駛速度，可以通過(guò)EAS系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)器，使電動(dòng)機(jī)增加輸入功率，就可提高行駛速度，直到最大先行駛速度24小時(shí)/時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車EAS系統(tǒng)的特征，在于通過(guò)電動(dòng)自行車安裝的速度傳感器，將速度信號(hào)輸入EAS系統(tǒng)，人力騎行到暄值(3公里/時(shí)或5公里/時(shí))，EAS系統(tǒng)就開(kāi)始工作，電動(dòng)機(jī)投入運(yùn)行，并加速到EAS系統(tǒng)的約定的速度，就可由EAS系統(tǒng)控制23公里/時(shí)以內(nèi)的行駛速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是電動(dòng)自行車用“人力—電力合力”控制器系統(tǒng)(EAS系統(tǒng)),它是由速度傳感器、鑰匙控制開(kāi)關(guān)、欠壓過(guò)流保護(hù)裝置、顯示器等組成;本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)可以根據(jù)騎行者設(shè)定的蹬力或行駛速度,自行調(diào)節(jié)電力助動(dòng)系統(tǒng)的輸入功率,在3—24公里/時(shí)行駛速度范圍內(nèi),使人力消耗降至最小值,并能使電動(dòng)自行車的動(dòng)力電池延長(zhǎng)一次充電行駛距離50%以上;在電動(dòng)自行車上安裝一只三檔鑰匙控制開(kāi)關(guān)可很方便地把電動(dòng)自行車的人力－電力合力電子控制系統(tǒng),轉(zhuǎn)換為全電動(dòng)行駛或全人力騎行。
文檔編號(hào)B62M23/02GK1202439SQ97112399
公開(kāi)日1998年12月23日 申請(qǐng)日期1997年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月18日
發(fā)明者陳迂, 蔡韻, 葉聚茂 申請(qǐng)人:上海申建冶金機(jī)電技術(shù)工程公司