助力自行车助力控制系统及其构成的双控电动助力自行车

摘要

本发明公开了一种助力自行车助力控制系统，包括传感器、档位调节装置、中央处理器和断电刹车控制装置，中央处理器包括档位控制装置、功率输出控制装置、超速信号控制装置和断电及档位复位控制装置；档位控制装置与档位调节装置配合，通过档位调节装置触发实现循环档位调节；功率输出控制装置与超速信号控制装置配合，实现根据档位设定输出对应功率助力及超速断电保护，超速控制信号通过电机内部速度传感器直接采集电机转速，可准确判定行驶车速是否超速，提高行车安全。本发明的助力自行车助力控制系统具有提高骑行舒适度、省电等效果。本发明还公开了由该助力控制系统构成的双控电动助力自行车。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动助力自行车控制系统，尤其涉及一种电动助力自行车助力控制系统，同时还涉及该助力控制系统构成的双控电动助力自行车。

背景技术

目前，电动助力自行车以环保、节能等特点逐步成为人们喜爱的短距离代步工具。在电动助力自行车上，通常安装有助力控制系统，该助力控制系统包括速度传感器和助力控制装置，速度传感器安装于中轴或前轮上，通过判断中轴或前轮的速率启动助力控制装置，并按设定的助力比例输出助力功率，从而实现人助车动，车助人行的骑行效果。现在常用的助力控制系统为力矩助力控制系统，该助力控制系统造价高、结构复杂、安装麻烦。

为此，授权公告号为CN100333965C的中国发明专利公开了一种速度控制式比例助力电动自行车控制系统，该控制系统通过采集中轴和前轮速度信号，判断是否脚踏用力，然后按设计的助力比例控制电机的输出功率。该专利提供了电动助力自行车助力控制解决方案，该控制系统是通过比例助力控制器所测得人力脚踩速度(每分钟脚踩圈数)提供一种比例助力的控制系统(如1:1至1:2.5)，此原理助力动力取决于人力脚踏速度)。该系统当需要进行快速骑行时，骑行者必须快速踩脚踏板，传感器才能采集到需要高速骑行的信号；该系统是一种比例助力的控制系统(如1:1至1:2.5)，需要采用专用速度传感器配套使用(因为不同厂家不同型号的传感器输出不同的信号波形会影响助力比例的变化)，造成该控制系统无法兼容不同型号的速度传感器；该系统的超速控制原理为判定当前轮的速度与中轴速度的比值大于链轮齿数与飞轮齿数之比时切断电机电源，此控制原理烦琐，且不易满足法规要求的超速25km/h切断电机电源的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种电动助力自行车助力控制系统及其构成的双控电动动力自行车。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种助力自行车助力控制系统，包括：

传感器，设置于自行车中轴，用于感应中轴是否有转动信号，中轴上的速度传感器测得脚踏转动信号传送给中央处理器，中央处理器按设定档位输出恒定信号控制电机输出辅助动力；

档位调节装置，设置于自行车车把上，用于触发调节档位，与中央处理器配合控制助力功率输出；

中央处理器，包括档位控制装置、功率输出控制装置、超速信号控制装置和断电及档位复位控制装置；档位控制装置与档位调节装置配合，通过档位调节装置触发实现循环档位调节；功率输出控制装置与超速信号控制装置配合，实现根据档位设定输出对应功率助力及超速断电保护；超速控制信号通过电机内部速度传感器直接采集电机转速，可准确判定行驶车速是否超速，提高行车安全；

断电刹车控制装置，设在前、后刹车把上，与中央处理器的断电及档位复位控制装置配合连接，实现刹车断电和再启动档位复位功能。

所述的传感器为速度传感器，安装于自行车中轴上，用于感应自行车中轴的转动速度，启动和控制助力控制系统。

所述的档位调节装置为按键式档位调节装置，通过按键触发控制档位循环调节。

所述的中央处理器中的档位控制装置设置五个档位，五个档位由档位调节装置触发调节，实现1-2-3-4-5-4-3-2-1循环变换。

所述的五个档位功率输出分别为1档输出最大功率的20％，2档输出最大功率的35％，3档输出最大功率的50％，4档输出最大功率的65％，5档输出最大功率的80％。

所述的助力控制系统还包括LED档位显示屏，用于显示自行车当前档位。

所述中央处理器还包括休眠省电和安全保护控制装置。

一种双控电动助力自行车，包括自行车体、电动控制系统、助力控制系统和电动与助力选择控制装置，其特征是所述的助力控制系统包括

传感器，设置于自行车中轴，用于感应中轴是否有转动信号，中轴上的速度传感器测得脚踏转动信号传送给中央处理器，中央处理器按设定档位输出恒定信号控制电机输出辅助动力；

档位调节装置，设置于自行车车把上，用于触发调节档位，与中央处理器配合控制助力功率输出；

中央处理器，包括档位控制装置、功率输出控制装置、超速信号控制装置和断电及档位复位控制装置；档位控制装置与档位调节装置配合，通过档位调节装置触发实现循环档位调节；功率输出控制装置与超速信号控制装置配合，实现根据档位设定输出对应功率助力及超速断电保护；超速控制信号通过电机内部速度传感器直接采集电机转速，可准确判定行驶车速是否超速，提高行车安全；

断电刹车控制装置，设在前、后刹车把上，与中央处理器的断电及档位复位控制装置配合连接，实现刹车断电和再启动档位复位功能。

所述的传感器为速度传感器，速度传感器安装于自行车中轴上，用于感应自行车中轴的转动速率，启动或控制助力控制系统；档位调节装置为按键式档位调节装置，安装于右把手上，通过按键触发控制档位循环调节，同时配备LED档位显示屏。

所述的中央处理器中的档位控制装置设置五个档位，五个档位由档位调节装置触发调节，实现1-2-3-4-5-4-3-2-1循环变换；五个档位功率输出分别为1档输出最大功率的20％，2档输出最大功率的35％，3档输出最大功率的50％，4档输出最大功率的65％，5档输出最大功率的80％。

由于采用以上述结构，本发明的助力控制系统在骑行者通过脚踏板施力启动助力控制系统，助力控制系统以1档起步，电机办出功率仅为20％，并保持恒定的，电动助力自行车恒定低速行驶；此时，骑行者根据骑行需要随意变换档位，助力控制系统控制电机以设定的功率恒定输出，而骑行者仍然可以以比较随意的蹬踩速度行驶而不需要通过脚力控制车速，提高骑行舒适性；当骑使者停止施力或刹车或倒踩时，速度传感器将信号发送至中央处理器进行断电及档位复位，达到省电的效果。当然，骑行者还可以选择电动驱动模式，只要骑行者旋转把手上的电动与助力选择控制装置，自行车即进入电动驱动模式，助力控制系统停止工作，骑行者不再需要脚踏施力来维持自行车前行而只需旋转旋钮控制车速即可。

附图说明

图1为本发明的助力自行车助力控制系统原理框图；

图2为本发明的双控电动助力自行车原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种助力自行车助力控制系统，包括传感器、档位调节装置、断电刹车控制装置、中央处理器和LED档位显示屏。传感器为中轴信号速度传感器，设置于自行车中轴，用于感应中轴是否有转动信号，中轴上的速度传感器测得脚踏转动信号传送给中央处理器，中央处理器按设定档位输出恒定信号控制电机输出辅助动力；档位调节装置为按键式调节装置，配备LED档位显示屏，设置于自行车车把上，用于触发调节档位，每按一次即可发送一次触发信号至中央处理器，中央处理器的档位控制装置收到触发信号后，按当前档位+1，并按1-2-3-4-5-4-3-2-1智能循环，控制助力功率恒定输出。中央处理器主要包括档位控制装置、功率输出控制装置、超速信号控制装置、断电及档位复位控制装置以及休眠省电和安全保护控制装置，档位控制装置设有五档，按1-2-3-4-5-4-3-2-1智能循环变换，功率输出控制装置对档位控制装置的五档控制输出对应的输出功率为1档输出最大功率的20％，2档输出最大功率的35％，3档输出最大功率的50％，4档输出最大功率的65％，5档输出最大功率的80％。断电及档位复位控制装置在收到传感器或断电刹车控制装置的对应信号后，对信号进行转换同时进行断电和复位处理，将断电和复位信号发送至档位控制装置和功率输出控制装置。超速控制信号通过电机内部速度传感器直接采集电机转速，可准确判定行驶车速是否超速，提高行车安全。休眠省电和安全保护控制装置主要是在自行车静止或处于充放电状态时保护蓄电池。当然，该助力控制装置还可包括其它控制部件。

如图2所示，一种双控电动助力自行车，包括自行车体、使用同一中央处理器的电动驱动控制系统、助力控制系统和电动与助力选择控制装置，电动与助力选择控制装置为电动驱动调节旋钮，电动驱动控制系统和助力控制系统择由电动驱动调节旋钮选择骑行模式，即当电动驱动调节旋钮旋转调节时，自行车进入电动驱动控制模式，通过调节旋钮来调节骑行车速；而当电动驱动控制系统调节旋钮处于初始位置，骑行者脚踏施力时，启动助力控制系统，自行车进入助力控制模式，此时骑行者只需持续对脚踏板施力，保持中轴处于向前转动状态，自行车即可在设定的档位下输出恒定功率助力前行，如需加速，通过档位调节装置变换档位即可，助力功率保持恒定输出，骑行者和电动自行车自行分配前行的功率，提高骑行者骑行合适度。同时，每次断电后，助力控制系统档位自动复位为1位，电机输出功率为最大功率的20％，此时骑行者必须分担更多功率负荷来起步，可节约电能，达到省电、延长单次充电后的骑行距离的目的，从而延长电池的使用寿命。正常骑行后，再根据需要随意变换档位，既提高了骑行的舒适度，又省电安全。