一種基于能量回收技術的無源電助力自行車裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于能量回收技術的無源電助力自行車裝置，它對現有自行車在爬坡時無助力而影響其使用舒適性與能源效率等缺陷提供解決方案，本實用新型利用電機/發電機、適當容量的儲能元件、相關傳感器、控制器和一定的控制策略構成的系統，高效率地回收自行車騎行時制動與超速時的能量；在上坡時，該系統將回收的能量通過電機驅動系統釋放出來，輔助驅動自行車。本方案能夠在沒有外界充電系統的前提下，保留自行車的設計初衷：鍛煉身體和短途出行功能，同時可以提高騎行者的騎行能源效率以及減少騎行者的體力過度消耗，相對于傳統的自行車，其操縱系統無需增設復雜的操縱裝置以及操縱方式，實施成本低廉。
【專利說明】一種基于能量回收技術的無源電助力自行車裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種基于能量回收技術的無源電助力自行車裝置。

【背景技術】
[0002] 在公知的【技術領域】，自行車不但是人們鍛煉身體和短途出行的有效工具，而且是 減少城市交通擁堵與車輛排氣污染的有效途徑，但它存在著許多問題，制約著它的使用，其 中最主要的原因是它沒有全自動控制的助力系統，更沒有無源全自動的助力系統，使得人 們爬坡時需要較大的體力消耗，浪費寶貴的體能，降低了騎行的舒適性以及可騎行的距離。
[0003] 目前，市場上有一些電動助力自行車，它能夠提供騎車時的助力，但它需要外接能 量輸入系統(充電系統)，以便補充系統的能源消耗，并且該系統幾乎按照電動自行車的系 統設計，保有很大的能量儲存，以便騎行者能夠利用它驅動很長的路程，這導致系統成本比 較高，并且騎行者依賴它驅動，而不是自己騎行，使自行車喪失了它的鍛煉身體功能，并且， 它還需要一些特別的操縱裝置來實現相關操作來實現相關助力，結構復雜，已經違背了自 行車設計的初衷。 實用新型內容
[0004] 本實用新型要解決的技術問題是：克服上述問題，提供一種能夠提高騎行舒適度、 適當降低人體騎行時爬坡所消耗的體力、增加騎行距離的基于能量回收技術的無源電助力 自行車裝置。
[0005] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于能量回收技術的無源 電助力自行車裝置，包括電機/發電機裝置、適當容量的儲能元件、踏板扭矩傳感器和控制 系統，所述控制系統包括總控制器以及所采集信號均傳輸至總控制器的坡道傳感器、剎車 強度傳感器、自行車速傳感器、踏板轉速傳感器、踏板扭矩傳感器、儲能元件參數傳感器，所 述控制系統還具有電機/發電機裝置、儲能元件、系統工作狀態指示電路和自行車驅動輪， 所述儲能元件給整個控制系統供電并通過電機/發電機裝置回收自行車超速、制動時的能 量，對儲能元件進行充電，所述電機/發電機裝置由總控制器和一定的控制策略控制驅動 自行車驅動輪，其能源來自儲能元件。
[0006] 進一步的，作為一種具體的實施方式，本實用新型中所述控制系統采用的儲能元 件可以為鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池和超級電容中任何可以儲存電能的裝置。
[0007] 本實用新型的有益效果是：本實用新型針對現有自行車的在爬坡時的缺陷提供一 種助力方法，本方案能夠在沒有外界充電系統的前提下，保留自行車的設計初衷：鍛煉身體 和短途出行功能，同時可以提高騎行者的騎行能源效率以及減少騎行者的體力過度消耗， 同時，它的操縱系統和傳統的自行車基本保持一致，無需增設復雜的操縱裝置以及操縱方 式，能夠按照預先設定的參數指標進行自動工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0009] 圖1是本實用新型的系統原理示意圖。
[0010] 圖中：1.總控制器，2.坡道傳感器，3.剎車強度傳感器，4.自行車速傳感器，5.踏 板轉速傳感器，6.踏板扭矩傳感器，7.儲能元件參數傳感器，8.電機/發電機裝置，9.儲能 元件，10.系統狀態電路，11.自行車驅動輪。

【具體實施方式】
[0011] 現在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖， 僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
[0012] 如圖1所示本實用新型一種基于能量回收技術的無源電助力自行車裝置的優選 實施例，包括電機/發電機裝置8、適當容量的儲能元件9、踏板扭矩傳感器和控制系統，所 述控制系統包括總控制器1以及所采集信號均傳輸至總控制器1的坡道傳感器2、剎車強 度傳感器3、自行車速傳感器4、踏板轉速傳感器5、踏板扭矩傳感器6、儲能元件參數傳感器 7,所述控制系統還具有電機/發電機裝置8、儲能元件9、系統工作狀態指示電路10和自行 車驅動輪11，所述儲能元件9給整個控制系統供電并通過電機/發電機裝置8回收自行車 超速、制動時的能量，對儲能元件進行充電，所述電機/發電機裝置8由總控制器1和一定 的控制策略控制驅動自行車驅動輪11，其能源來自儲能元件，所述控制系統采用的儲能元 件可以為鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池和超級電容中任何可以儲存電能的裝置。
[0013] 其控制策略為：
[0014] 當騎車者在平路上起步時，控制系統通過踏板扭矩傳感器測量其起步和騎行時的 踏板扭矩，為助力獲取助力基本參數；
[0015] 當騎車者在坡道上騎行時，控制系統通過踏板扭矩傳感器測量其踏板扭矩，并將 之與騎車者在平路騎行時獲取的起步和騎行踏板扭矩進行對比，根據它們之間的扭矩差隨 時提供恰當的驅動助力，以使該扭矩差為零，實現坡道助力；
[0016] 當自行車在平路上騎行，出現超過預設速度或者騎車者剎車制動時，電機/發電 機裝置8為發電狀態，其發電量依據超速或者剎車強度而自動調整，并且將此部分的能量 轉換為電能，儲存于儲能元件9中。
[0017] 當自行車在坡道上騎行，出現超過預設速度或者騎車者剎車制動時，電機/發電 機裝置8停止提供驅動助力，轉為發電狀態，其發電量依據超速或者剎車強度而自動調整， 并且將此部分的能量轉換為電能，儲存于儲能元件9中。
[0018] 驅動力根據騎行者的腳踏扭矩配給相應大小的助動力矩。在平路騎行時，系統不 輔助助力，自行車全靠騎行者的體力驅動自行車；在上坡時，總控制器1依據坡道傳感器2 和騎行者施加在踏板上的扭矩等信號進行參考計算，并使電機/發電機裝置8輸出適當的 驅動扭矩，使騎車者在一定坡道距離內（可設定為30%的坡道、50米的坡道距離，甚至更遠 的距離，其具體助力距離取決于儲能元件的容量和回收的能量）如同在平路上騎行。
[0019] 其助力驅動能源來自自行車行駛時的超速和剎車能量回收，使系統不需要外接充 電系統以對儲能元件9進行充電，實現了系統能源自給自足。
[0020] 本實用新型針對現有自行車的在爬坡時的缺陷提供一種助力方法，本方案能夠在 沒有外界充電系統的前提下，保留自行車的設計初衷：鍛煉身體和短途出行功能，同時可以 提高騎行者的騎行能源效率以及減少騎行者的體力過度消耗，同時，它的操縱系統和傳統 的自行車基本保持一致，無需增設復雜的操縱裝置以及操縱方式，能夠按照預先設定的參 數指標進行自動工作。
[0021] 以上述依據本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人 員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實 用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術 性范圍。
【權利要求】
1. 一種基于能量回收技術的無源電助力自行車裝置，其特征在于：包括電機/發電機 裝置（8)、適當容量的儲能元件（9)、踏板扭矩傳感器和控制系統，所述控制系統包括總控 制器（1)以及所采集信號均傳輸至總控制器（1)的坡道傳感器（2)、剎車強度傳感器（3)、自 行車速傳感器（4)、踏板轉速傳感器（5)、踏板扭矩傳感器（6)、儲能元件參數傳感器（7)，所 述控制系統還具有電機/發電機裝置（8)、儲能元件（9)、系統工作狀態指示電路（10)和自 行車驅動輪（11)，所述儲能元件（9)給整個控制系統供電并通過電機/發電機裝置（8)回 收自行車超速、制動時的能量，對儲能元件進行充電，所述電機/發電機裝置（8)由總控制 器（1)和一定的控制策略控制驅動自行車驅動輪（11 )，其能源來自儲能元件。
2. 如權利要求1所述的一種基于能量回收技術的無源電助力自行車裝置，其特征在 于：所述控制系統采用的儲能元件可以為鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池和超級電容中任一一 種可以儲存電能的裝置。
【文檔編號】B62M6/80GK203844933SQ201320806066
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】袁翔, 楊靖 申請人:袁翔, 楊靖