助力自行车.pdf

《助力自行车.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《助力自行车.pdf（10页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911149659.2 (22)申请日 2019.11.21 (71)申请人 天津三一友泰科技有限公司 地址 301700 天津市武清区高新路7号 (72)发明人 王林峰文昊金洪哲 (74)专利代理机构 北京铭硕知识产权代理有限 公司 11286 代理人 钱海洋刘奕晴 (51)Int.Cl. B62M 6/40(2010.01) B62M 6/45(2010.01) (54)发明名称 助力自行车 (57)摘要 本发明提供一种助力自行车， 该助力自行车 包括： 第一电机， 安。

2、装在助力自行车的前轮和后 轮中的一者上， 以驱动助力自行车； 第二电机， 安 装在前轮和后轮中的另一者上， 以驱动助力自行 车或发电； 电池组， 分别与第一电机和第二电机 电连接； 感测单元， 被配置为检测助力自行车的 行驶路面的坡度信息； 控制器， 被配置为基于坡 度信息控制第二电机的操作状态。 根据本发明的 助力自行车可以更容易地实现爬坡， 让骑行者爬 坡更加舒适、 惬意。 根据本发明的助力自行车可 以最大程度地利用能源。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 111017103 A 2020.04.17 CN 111017103 A 1.一种助力自行车， 其特征在于， 所述助力自行。

3、车包括： 第一电机， 安装在所述助力自行车的前轮和后轮中的一者上， 以驱动所述助力自行车； 第二电机， 安装在所述前轮和所述后轮中的另一者上， 以驱动所述助力自行车或发电； 电池组， 分别与所述第一电机和所述第二电机电连接； 感测单元， 被配置为检测所述助力自行车的行驶路面的坡度信息； 控制器， 被配置为基于所述坡度信息控制所述第二电机的操作状态。 2.根据权利要求1所述的助力自行车， 其特征在于， 所述坡度信息包括反映所述助力自 行车正在上坡、 平坡、 下坡的方向信息以及反映路面的倾斜角度的角度信息。 3.根据权利要求2所述的助力自行车， 其特征在于， 所述控制器被进一步配置为： 响应于确定。

4、所述助力自行车正在上坡并且路面的倾斜角度大于或等于第一预定值， 控 制所述第二电机操作为电动机， 并控制所述电池组向所述第二电机供电； 响应于确定所述助力自行车正在上坡并且路面的倾斜角度小于所述第一预定值， 控制 所述第二电机停止操作。 4.根据权利要求3所述的助力自行车， 其特征在于， 所述控制器被进一步配置为： 响应于确定所述助力自行车正在下坡并且路面的倾斜角度大于或等于第二预定值， 控 制所述第二电机操作为发电机， 以使所述第二电机为所述电池组充电； 响应于确定所述助力自行车正在下坡并且路面的倾斜角度小于所述第二预定值， 控制 所述第二电机停止操作。 5.根据权利要求4所述的助力自行车，。

5、 其特征在于， 所述助力自行车还包括电源管理系 统， 所述电源管理系统响应于所述控制器的控制信号使所述第二电机为所述电池组充电， 或者使所述电池组为所述第二电机供电。 6.根据权利要求5所述的助力自行车， 其特征在于， 所述控制器被进一步配置为： 响应 于确定所述助力自行车正在上坡并且路面的倾斜角度大于或等于第一预定值， 控制所述电 源管理系统以提高所述电池组向所述第一电机供电的输出功率。 7.根据权利要求1所述的助力自行车， 其特征在于， 所述感测单元包括水平传感器。 8.根据权利要求7所述的助力自行车， 其特征在于， 所述第一电机和所述第二电机中的 一个安装在所述后轮的轮毂上， 另一个安装。

6、在所述前轮的轮毂上。 9.根据权利要求1所述的助力自行车， 其特征在于， 所述感测单元被进一步配置为检测 所述电池组的放电电路上的电流变化。 10.根据权利要求9所述的助力自行车， 其特征在于， 所述控制器被进一步配置为基于 所述电流变化确定所述助力自行车的行驶路面为上坡、 平坡或下坡。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111017103 A 2 助力自行车 技术领域 0001 本发明涉及助力自行车领域， 更具体地， 涉及一种双电机助力自行车。 背景技术 0002 助力自行车一般包括车架、 车轮、 用于人工蹬踏的踏板总成、 电池组、 机械变速、 控 制面板、 驱动电机等部件。 0003 除了。

7、通过蹬踏人工推进之外， 助力自行车可以通过电池组向驱动电机供电来驱动 助力自行车行进。 例如， 当驾驶员追求运动或当电池损坏时， 可以使用踏板。 助力自行车在 爬坡过程中较非助力自行车拥有非常明显的优势。 0004 然而， 现有的一些助力自行车需要骑行者通过调整机械变速齿轮达到最佳扭力， 增加了骑行者的操作难度。 0005 此外， 现有的助力自行车只安装一个驱动电机， 由于电池组驱动能力的限制， 在上 坡时， 无法获得较快的行驶速度， 在下坡时， 无法充分地利用势能。 发明内容 0006 本发明的目的之一在于能够改善爬坡体验的双电机助力自行车。 0007 本发明的目的之一在于能够充分利用能量的。

8、双电机助力自行车。 0008 根据本发明的一方面， 提供一种助力自行车， 所述助力自行车包括： 第一电机， 安 装在所述助力自行车的前轮和后轮中的一者上， 以驱动所述助力自行车； 第二电机， 安装在 所述前轮和所述后轮中的另一者上， 以驱动所述助力自行车或发电； 电池组， 分别与所述第 一电机和所述第二电机电连接； 感测单元， 被配置为检测所述助力自行车的行驶路面的坡 度信息； 控制器， 被配置为基于所述坡度信息控制所述第二电机的操作状态。 0009 可选地， 所述坡度信息包括反映所述助力自行车正在上坡、 平坡、 下坡的方向信息 以及反映路面的倾斜角度的角度信息。 0010 可选地， 所述控制。

9、器被进一步配置为： 响应于确定所述助力自行车正在上坡并且 路面的倾斜角度大于或等于第一预定值， 控制所述第二电机操作为电动机， 并控制所述电 池组向所述第二电机供电； 响应于确定所述助力自行车正在上坡并且路面的倾斜角度小于 所述第一预定值， 控制所述第二电机停止操作。 0011 可选地， 所述控制器被进一步配置为： 响应于确定所述助力自行车正在下坡并且 路面的倾斜角度大于或等于第二预定值， 控制所述第二电机操作为发电机， 以使所述第二 电机为所述电池组充电； 响应于确定所述助力自行车正在下坡并且路面的倾斜角度小于所 述第二预定值， 控制所述第二电机停止操作。 0012 可选地， 所述助力自行车。

10、还包括电源管理系统， 所述电源管理系统响应于所述控 制器的控制信号使所述第二电机为所述电池组充电， 或者使所述电池组为所述第二电机供 电。 0013 可选地， 所述控制器被进一步配置为： 响应于确定所述助力自行车正在上坡并且 说明书 1/6 页 3 CN 111017103 A 3 路面的倾斜角度大于或等于第一预定值， 控制所述电源管理系统以提高所述电池组向所述 第一电机供电的输出功率。 0014 可选地， 所述感测单元包括水平传感器。 0015 可选地， 所述第一电机和所述第二电机中的一个安装在所述后轮的轮毂上， 另一 个安装在所述前轮的轮毂上。 0016 可选地， 所述感测单元被进一步配置。

11、为检测所述电池组的放电电路上的电流变 化。 0017 可选地， 所述控制器被进一步配置为基于所述电流变化确定所述助力自行车的行 驶路面为上坡、 平坡或下坡。 0018 根据本发明的助力自行车可以实现如下有益技术效果中的至少一个： 改善骑行者 的爬坡体验； 最大程度地利用能源； 结合机械变速可以挑战更大角度的坡路。 附图说明 0019 现将详细参照本发明的实施例， 实施例的示例在附图中示出， 其中， 相同的标号始 终指的是相同的部件。 以下将通过参照附图来说明实施例， 以便解释本发明。 0020 图1是示出本发明的第一实施例的助力自行车的示意图。 0021 图2是示出本发明的第二实施例的助力自行。

12、车的示意图。 0022 图3是示出本发明的助力自行车的第一控制框图。 0023 图4是示出本发明的助力自行车的第二控制框图。 0024 附图标号： 0025 1： 车架； 2： 方向控制轴； 3： 控制面板； 4： 前轮； 5： 后轮； 10： 第一电机； 20： 第二电机； 30： 电池组； 40： 踏板总成； 50： 感测单元； 60： 控制器； 70： 电源管理系统。 具体实施方式 0026 本发明在助力自行车的前后轮上安装有两个电机， 通过调整这两个电机中的至少 一个的操作状态， 改进爬坡体验和/或提高电池组的单次充电周期内的放电时间。 下面将结 合附图描述本发明的优选实施例。 002。

13、7 图1是示出本发明的第一实施例的助力自行车的示意图， 图2是示出本发明的第二 实施例的助力自行车的示意图。 0028 本发明的助力自行车可以包括第一电机10、 第二电机20、 电池组30、 感测单元(见 图4)和控制器(见图4)。 0029 如图1所示， 第一电机10可以安装在助力自行车的前轮4上， 例如， 固定安装在前轮 4的轮毂上， 如图2所示， 第一电机10也可以安装在后轮5上， 例如， 固定安装在后轮5的轮毂 上， 第一电机10可以与电池组30电连接， 第一电机10可以利用电池组30的电能驱动助力自 行车行进。 即， 第一电机10可以用作驱动电机(电动机)。 0030 第一电机10可。

14、以是直流电动机， 例如， 无刷直流电机， 并且可以是有齿或无齿的， 虽然没有示出， 但是前轮4与第一电机10之间还可电连接有减速器等其他辅助性部件。 例 如， 该减速器可以具有行星减速结构， 该行星减速结构可具有离合结构(例如， 离合滚珠)、 行星架传动结构等， 当第一电机转向为逆时针转动时， 离合滚珠锁死， 带动行星架传动结构 说明书 2/6 页 4 CN 111017103 A 4 旋转， 达到行星传动减速要求， 当因外力行星架结构旋转时， 行星架逆时针旋转， 离合滚珠 分离与电机传动轴关系， 阻断外力对电机的转速影响， 例如， 下坡时助力自行车的车速高于 第一电机所能施加的转速、 助力自。

15、行车后退、 滑行等。 该离合结构可以省略。 0031 如图2所示， 第二电机20可以安装在助力自行车的后轮5上， 例如， 固定安装在后轮 5的轮毂上， 可选地， 第二电机20也可以安装在前轮4上， 例如， 固定安装在前轮4的轮毂上， 第二电机20也可以与电池组30电连接， 并且第二电机20可以利用电池组30的电能驱动助力 自行车行进， 也可以利用自行车的动能为电池组30充电。 即， 第二电机20即可以用作电动 机， 也可以用作发电机， 第二电机20可以是发电机和电动机的一体机。 类似地， 也可以在后 轮5与第二电机20之间设置减速器等其他辅助性部件。 与第一电机10相比， 第二电机20可以 不。

16、包括离合结构。 为了获得更高的可靠性， 可以对不包括离合结构的第一电机10的外围电 路进行进一步改进以实现第二电机20。 0032 电池组30可以分别与第一电机10和第二电机20电连接， 电池组30可以安装在助力 自行车的支架1上， 并且可以安装在踏板总成40的斜上方， 电池组30可以是锂电池组， 并且 可以包括多个电池单元， 部分电池单元可以与第一电机10电连接， 部分电池单元可以与第 二电机20电连接。 这些电池单元之间也可以彼此独立， 即， 电池组30可以包括彼此分开的多 个电池单元， 这些电池单元可以安装在助力自行车上的不同位置。 可选地， 每个电池单元可 以同时与第一电机10和第二电。

17、机20电连接。 电池组30可以包括对每个电池单元的充放电进 行控制的控制电路以及检测每个电池单元的运行状态的检测电路， 这些控制电路、 检测电 路均可与控制器电连接， 以向控制器输出检测信号或控制信号， 或者从控制器接收控制信 号。 0033 在电池组30与第一电机10以及电池组30与第二电机20的电连接路径上可以设置 有控制开关(例如， MOSFET等)， 该控制开关可以由控制器和/或电源管理系统(PMS)控制， 从 而控制电池组30向第一电机10和第二电机20的供电的通断， 以及控制第二电机20为电池组 30充电的启停。 0034 感测单元50可以检测助力自行车的行驶路面的坡度信息， 例如。

18、， 感测单元可以是 水平感应器(例如， 水平传感器)、 倾角传感器或者加速度传感器等可以测量路面坡度(坡度 的正负可以表示上坡还是下坡)的感测部件。 感测单元50可以安装在车架1上， 并且可以与 检测电路电连接， 这里的检测电路可以通过集成IC实现， 并且可以具有数据采集、 滤波放大 等功能， 感测单元50感测的斜坡信息可被发送到控制器60。 0035 控制器60可以基于坡度信息控制第一电机10和/或第二电机20的操作状态。 例如， 控制器可以基于坡度信息将第二电机20设置为电动机或发电机， 即， 控制器60可以改变第 二电机20的功能。 虽然没有示出， 但是控制器60也可以通过诸如集成IC的。

19、硬件以及配套的 软件实现， 控制器60可以与上述检测电路等电连接， 并且可以安装在车架1上， 这些电气组 件可经由穿过支架1的内部空间的线缆等电连接， 或者无线连接。 0036 虽然没有示出， 但是本发明的助力自行车还可以包括车把、 车座、 链条、 机械变速 器等部件。 在必要时， 骑行者可以踩踏踏板总成40的踏板， 人力驱动助力自行车， 并且可以 通过机械变速器调整脚踏作用力的力矩， 以达到省力之目的。 下面将结合图3和图4对本发 明的助力自行车的控制方式进行详细描述。 0037 图3是示出本发明的助力自行车的第一控制框图， 图4是示出本发明的助力自行车 说明书 3/6 页 5 CN 111。

20、017103 A 5 的第二控制框图。 0038 本发明的助力自行车所包括的感测单元50可以感测坡度信息， 如上所示， 这里的 坡度信息可以反映助力自行车的行驶路面的倾斜角度信息， 并且还可以反映助力自行车的 上坡、 平坡、 下坡(例如， 正在上破、 下坡或平坡行驶)的方向信息。 0039 如上所示， 作为感测单元的水平传感器等可以感测倾斜角度信息， 可以感测助力 自行车路况信息(例如， 正在上坡、 正在平坡行驶、 正在下坡)， 这里的平坡行驶是指助力自 行车大体水平行驶在路面上。 此时， 可以不需要控制第二电机20操作为电动机， 而仅需要通 过电池组30驱动第一电机10带动助力自行车行驶即可。

21、。 当只有第一电机10操作为电动机 时， 第一电机10所安装的轮可以视为主动轮， 第二电机20所安装的轮可以视为从动轮， 当第 一电机10和第二电机20均操作为电动机时， 第一电机10和第二电机20所安装的轮均为主动 轮， 从而可以实现双驱动。 0040 可选地， 感测单元50还可以包括电流感测器， 在这种情况下， 感测单元50可以设置 在第一电机10与电池组30的连接电路上， 并且可以感测电池组30向第一电机10的放电电路 上流动的电流的变化， 并将相应的感测信号发送到控制器60， 控制器60可以基于电流的变 化确定助力自行车的上坡、 平坡和下坡。 0041 例如， 当电流的大小在预定时间内。

22、基本保持不变时， 可以确定助力自行车正在平 坡行驶， 当电流的大小在短时间内发生突变时， 可以确定助力自行车正在上坡或下坡， 作为 非限制性的示例， 当电流的大小突然增大并保持基本不变时， 可以确定助力自行车正在上 坡， 当电流的大小突然减小并保持基本不变时， 可以确定助力自行车正在下坡。 0042 如图3所示， 本发明的助力自行车可以包括： 第一电机10， 与电池组30电连接； 第二 电机20， 与电池组30电连接； 电池组30， 向第一电机10和/或第二电机20供电， 或从第二电机 20接收电力； 感测单元50， 检测助力自行车的行驶路面的坡度信息并示出感测信号Sp； 控制 器60， 基于。

23、坡度信息控制第二电机20的操作状态。 虽然没有示出， 但第二电机20输出的电力 可经由整流和稳压等电路进行处理， 这里， 整流和稳压电路等可以视为第二电机20的一部 分或电池组30的一部分。 0043 例如， 控制器60可响应于确定助力自行车在上坡并且倾斜角度大于或等于第一预 定值， 控制第二电机20操作为电动机， 并控制电池组30向第二电机供电。 0044 具体地， 当确定助力自行车正在上坡， 并且倾斜角度大于6 时， 控制器60可以控制 第二电机20操作为电动机， 例如， 控制器60可以控制电池组30向第二电机20供电。 由此， 第 二电机20可以利用电池组30的电能操作为电动机， 驱动助。

24、力自行车行进， 从而实现助力自 行车的双驱动， 由此， 提高助力自行车的爬坡能力， 提高助力自行车的爬坡速度， 改善骑行 体验。 0045 再者， 控制器60可响应于确定助力自行车在上坡并且倾斜角度小于第一预定值， 控制第二电机停止操作。 0046 例如， 当确定助力自行车正在上坡并且路面坡度(倾斜角度)小于6 时， 控制器60 可以控制第二电机20停止运行。 例如， 控制器60可以切断第二电机20内的线圈的闭合回路， 可选地， 可以在该闭合回路上设置可控的开关元件， 控制器60可以将诸如PWM信号的控制信 号输出到开关元件的受控端子， 从而控制开关元件断开， 以断开闭合回路， 从而可以防止第。

25、 二电机20操作为发电机， 降低助力自行车的行驶速度。 说明书 4/6 页 6 CN 111017103 A 6 0047 再次， 控制器60可响应于确定助力自行车在下坡并且倾斜角度大于或等于第二预 定值， 控制第二电机20操作为发电机， 以使第二电机20为电池组30充电。 0048 例如， 当确定助力自行车正在下坡并且路面的坡度大于6 时， 控制器60可以控制 第二电机20操作为发电机， 以充分利用助力自行车的重力势能， 提高能源利用率。 此外， 如 此配置， 还可以降低助力自行车的车速， 不需要过度使用助力自行车的刹车系统， 提高行驶 安全性。 0049 可选地， 控制器60还可以响应于确。

26、定助力自行车在下坡并且倾斜角度小于第二预 定值， 控制第二电机停止操作。 0050 例如， 当确定助力自行车正在下坡并且路面的坡度(倾斜角度)小于6 时， 控制器 60可以控制第二电机20停止操作或停止运行， 防止第二电机20操作为发电机而过度影响助 力自行车的车速。 0051 控制器60也可以响应于确定助力自行车正在平坡行驶而控制第二电机20停止操 作， 防止第二电机20操作为发电机而影响助力自行车的车速。 0052 如图4所示， 本发明的助力自行车还可包括电源管理系统70， 电源管理系统70可以 从控制器60接收控制信号Sc， 并且可以响应于控制器60的控制信号Sc使第二电机20为电池 组。

27、30充电， 或者使电池组30为第二电机20供电。 0053 电源管理系统70可以向电池组30输出控制信号Sf， 控制信号Sf可以控制电池组30 的控制电路和检测电路等， 以控制电池组30的充放电。 电源管理系统70可以通过集成IC和/ 或软件实现， 上文提及的连接在电池组30与第二电机20之间的开关元件可以是电源管理系 统70的一部分， 或者与电源管理系统70彼此独立。 0054 作为示例， 当控制器60基于感测单元50输出的感测信号Sp确定助力自行车正在上 坡并且倾斜角度大于或等于第一预定值(例如， 6 )时， 控制器60可以向电源管理系统70输 出控制信号Sc。 响应于控制信号Sc， 电源。

28、管理系统70可以向电池组30输出控制信号Sf， 以控 制电池组30向第二电机20供电， 使其操作为电动机。 例如， 控制信号Sf可以控制连接在电池 组30与第二电机20之间的开关元件导通， 由此激活电池组30向第二电机20的放电电路， 使 第二电机20利用电池组30的电能提高助力自行车的爬坡能力， 提高助力自行车的爬坡速 度， 改善骑行体验。 0055 类似地， 当控制器60基于感测单元50的感测信号Sp确定助力自行车正在上坡并且 倾斜角度小于第一预定值(例如， 6 )， 控制器60可以控制第二电机20停止操作。 例如， 控制 器60输出到第二电机20的控制信号Sd可以使连接在第二电机20的感。

29、应线圈的闭合回路上 的开关元件断开， 从而使第二电机20的感应线圈无法形成闭合回路而停止操作。 同时， 电池 组30也可以在电源管理系统70输出的控制信号Sf的作用下停止向第二电机供电。 0056 可选地， 控制器60可响应于确定助力自行车在下坡并且倾斜角度大于或等于第二 预定值(例如， 6 )向电源管理系统70输出控制信号Sc， 并且经由电源管理系统70控制第二 电机20的操作状态， 例如， 控制第二电机20操作为发电机， 以使第二电机20为电池组30充 电。 0057 控制器60可响应于确定助力自行车在下坡并且倾斜角度小于第二预定值(例如， 6 )向电源管理系统70输出控制信号Sc， 并且。

30、经由电源管理系统70控制第二电机20的操作 状态， 例如， 控制第二电机20停止操作， 防止第二电机20操作为发电机影响助力自行车的下 说明书 5/6 页 7 CN 111017103 A 7 坡速度。 0058 控制器60可响应于确定助力自行车在平坡行驶而向电源管理系统70输出控制信 号， 以控制第二电机20停止操作。 0059 如上所示， 除了对第二电机20进行控制之外(例如， 控制第二电机20的操作状态或 控制电池组30向第二电机20的放电功率)， 还可以对第一电机10的操作状态或输出功率等 进行控制。 0060 根据本发明的实施例， 控制器60可进一步配置为： 响应于确定助力自行车在上。

31、坡 并且倾斜角度大于或等于第一预定值， 控制电源管理系统70以提高电池组30向第一电机10 和/或第二电机20供电的输出功率。 0061 电池组30向第一电机10和/或第二电机20供电的输出功率可以通过指示器(例如， 显示器)显示， 指示器可以设置在方向控制轴2与方向控制把手的连接位置， 控制面板3也可 以设置在该连接位置， 电池组30向第一电机10和/或第二电机20供电的输出功率可以由骑 行者通过控制面板3进行控制。 控制面板3也可以由设置在把手上的旋转钮替代。 0062 除此之外， 电池组30的充放电状态(例如， 剩余电量、 电池温度等)信息均可通过显 示器显示， 便于骑行者实时查看电池组。

32、30的运行状态， 由此判断是否需要人力驱动助力自 行车行进。 例如， 当控制器60控制第二电机20操作为电动机时， 此时指示双驱动的信息可以 显示在显示器上， 骑行者可以调整机械变速器实现最大扭矩， 从而在双驱动模式下， 通过踩 踏踏板进一步人力驱动助力自行车， 以适应更大的坡度的路面(例如， 可以实现山路爬坡)。 0063 虽然没有示出， 但本发明的控制器、 检测电路、 显示器等均可设置在方向控制轴2 与方向控制把手的连接位置处设置的控制箱内。 0064 根据本发明的实施例的助力自行车可以实现双驱动。 0065 根据本发明的实施例可以改善骑行者的爬坡体验、 充分利用助行车的能量， 并且 可以结合机械变速挑战更大角度的坡路。 0066 为了示意和描述的目的， 给出了对本发明的描述， 该描述的意图不在于以所公开 的形式来穷尽或限制本发明。 对于本领域普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的情况 下， 可对实施例进行各种修改和改变， 这些修改和改变均包括在本发明的范围内。 说明书 6/6 页 8 CN 111017103 A 8 图1 图2 说明书附图 1/2 页 9 CN 111017103 A 9 图3 图4 说明书附图 2/2 页 10 CN 111017103 A 10 。