本實用新型涉及一種自行車，特別是指一種電動自行車及用于電動自行車的驅動控制系統(tǒng)。

背景技術：

自行車是國人常使用的代步工具，騎乘自行車不僅能節(jié)能、減碳更能運動健身。市面上所販賣的自行車有多種類型，而隨著科技進步，通過馬達輔助自行車行進的電動自行車逐漸突破技術問題(例如，續(xù)航力差、驅動力不足等)而在市場上嶄露頭角。

電動自行車的類型區(qū)分為完全電能驅動以及電能輔助驅動，完全電能驅動的電動自行車無設置踏板且無需人力而直接由馬達提供動力，而電能輔助驅動的電動自行車會設置踏板并以人力驅動為主而馬達作為輔助。此外，現(xiàn)有電能輔助驅動的電動自行車會通過設于特定位置的磁感應元件(例如，磁簧開關、霍爾傳感器等)感應設于電動自行車的大盤內(nèi)側的磁鐵以感測大盤的旋轉情形，且無論使用者是否打算加快行駛速度而對電動自行車的踏板加大作用力，只要磁感應元件感測到大盤旋轉，電動自行車的馬達便會輔助電動自行車行進。也就是說，即便使用者僅空踩踏板，大盤仍會繼續(xù)旋轉，馬達也不會停止運作。而部份電能輔助驅動的電動自行車是依據(jù)大盤的旋轉速度來通過馬達提供對應輔助動力，例如，旋轉速度越快則輔助動力越大，旋轉速度越慢則輔助動力越小。也就是說，當電動自行車行駛于上坡路段時，用戶可能會踩踏速度變慢而造成大盤的旋轉速度降低，并使馬達減少輔助動力。然而，使用者以空踩方式通常是不打算加快行駛速度，且馬達應在上坡路段提高輔助動力來減輕使用者負擔，故前述驅動方式并不符合實際需求。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型的主要目的在于提供一種電動自行車及用于電動自行車的驅動控制系統(tǒng)，其可改善用戶空踩踏板時馬達仍運作的情形，以達到合適的輔助驅動。

為達到上述目的，本實用新型提供了一種用于電動自行車的驅動控制系統(tǒng)，所述電動自行車包含有一踏板及一馬達，其特征在于所述驅動控制系統(tǒng)包含有：一感測裝置，包含有一用于設于所述電動自行車踏板的壓電元件、一耦接所述壓電元件的第一處理單元、以及一耦接所述第一處理單元的傳輸單元，所述壓電元件由壓電材料所制成并反應于一作用力而產(chǎn)生一感測值，所述第一處理單元依據(jù)所述感測值得出一受力值，且所述傳輸單元傳送所述受力值；一控制裝置，包含有一接收單元、以及一耦接所述接收單元的第二處理單元，所述接收單元接收所述受力值，且所述第二處理單元依據(jù)所述受力值控制所述電動自行車的馬達。

上述本實用新型的技術方案中，所述第二處理單元將所述受力值與一設定值比較而產(chǎn)生一比較結果，所述第二處理單元并依據(jù)所述比較結果發(fā)送一控制訊號至所述電動自行車的馬達。

當所述比較結果為所述受力值未小于所述設定值時，所述第二處理單元依據(jù)所述受力值及所述設定值的比值產(chǎn)生驅動所述馬達的控制訊號，當所述比較結果為所述受力值小于所述設定值時，所述第二處理單元產(chǎn)生不驅動所述馬達的控制訊號。

所述踏板每旋轉一周，所述第一處理單元計算所述壓電元件反應于所述作用力的多個感測值的平均值，所述第一處理單元并依據(jù)所述平均值得出所述受力值。

所述傳輸單元通過一無線方式傳送所述受力值至所述接收單元。

本實用新型還提供了一種電動自行車，其包含有：一車體，包含有一車架、一位于所述車架一側的踏板、以及一設于所述車架的馬達，所述馬達并用于驅動所述電動自行車；其特征在于：一感測裝置，包含有一設于所述踏板的壓電元件、一耦接所述壓電元件的第一處理單元、以及一耦接所述第一處理單元的傳輸單元，所述壓電元件由壓電材料所制成并反應于一作用力而產(chǎn)生一感測值，所述第一處理單元依據(jù)所述感測值得出一受力值，且所述傳輸單元傳送所述受力值；一控制裝置，包含有一接收單元、以及一耦接所述接收單元的第二處理單元，所述接收單元接收所述受力值，且所述第二處理單元依據(jù)所述受力值控制所述馬達。

其中，所述第二處理單元將所述受力值與一設定值比較而產(chǎn)生一比較結果，所述第二處理單元并依據(jù)所述比較結果傳送一控制訊號至所述馬達。

當所述比較結果為所述受力值未小于所述設定值時，所述第二處理單元依據(jù)所述受力值及所述設定值的比值產(chǎn)生驅動所述馬達的控制訊號，當所述比較結果為所述受力值小于所述設定值時，所述第二處理單元產(chǎn)生不驅動所述馬達的控制訊號。

所述踏板每旋轉一周，所述第一處理單元計算所述壓電元件反應于所述作用力的多個感測值的平均值，所述第一處理單元并依據(jù)所述平均值得出所述受力值。

所述傳輸單元通過一無線方式傳送所述受力值至所述接收單元。

采用上述技術方案，本實用新型的感測裝置可感應用戶的實際出力情形，并使馬達可反應于實際出力情形而對電動自行車提供輔助動力，從而達到合適的騎乘輔助。

附圖說明

圖1是本實用新型一較佳實施例的電動自行車的示意圖；

圖2是本實用新型一較佳實施例的驅動控制系統(tǒng)的元件方塊圖。

具體實施方式

為了詳細說明本實用新型的結構、特點及功效，現(xiàn)舉以下較佳實施例并配合附圖說明如下。

請參照圖1、圖2所示，本實用新型一較佳實施例的電動自行車1包含有一車體10及一驅動控制系統(tǒng)30。

以圖1的左邊作為電動自行車1的前方，車體10包含有一車架11、二設于車架11前后兩側下方的車輪13、二設于車架11左右兩側的踏板15、一設于車架11上方的座椅17、一設于車架11前側上方的車把19、一設于車架11并用于驅動電動自行車1的馬達21、以及一設于車架11并為馬達21提供電力的電池23。

驅動控制系統(tǒng)30包含有一感測裝置40及一控制裝置60。

感測裝置40包含有一壓電元件41，壓電元件41設于二踏板15其中之一，一第一處理單元43耦接壓電元件41，以及一耦接第一處理單元43的傳輸單元45。壓電元件41由壓電材料(例如，鐵、石英、酒石酸鉀鈉、磷酸二氫胺等晶體管或陶瓷等)所制成，且壓電元件41反應于一作用力(例如，使用者通過手、腳等部位推壓、踩踏壓電元件41)而形變并產(chǎn)生一感測值(例如，電壓值、電流值等電性量值)。第一處理單元43可以是中央處理單元、芯片或微控制器等具有訊號處理、數(shù)據(jù)擷取等功能的處理單元。而傳輸單元45可以具備WiFi、近場通訊或藍牙等無線通信技術的無線發(fā)射器。

需說明的是，在本實施例中，第一處理單元43可讀取未經(jīng)訊號處理(例如，模擬轉數(shù)字、放大等)的感測值；然壓電元件41及第一處理單元43的實施范例有很多種，在其他實施例中，壓電元件41可作為一壓力傳感器(圖中未示)的元件之一，而第一處理單元43可接收該壓力傳感器所提供經(jīng)訊號處理的感測值；或者，壓電元件41可與第一處理單元43整合成一獨立單元。

控制裝置60包含有一接收單元61、一第二處理單元63耦接接收單元61、以及一顯示單元65，顯示單元65耦接第二處理單元63。接收單元61可具備對應于傳輸單元45所使用的通訊技術的無線接收器，并使傳輸單元45可通過一無線方式傳送訊號至接收單元61。第二處理單元43可以是中央處理單元、芯片或微控制器等具有訊號處理、馬達控制等功能的處理單元，第二處理單元43并可向馬達21發(fā)送一控制訊號(例如，控制輸出功率、轉速、輸出扭力等)。而顯示單元65可以是LCD、LED等類型顯示單元并可整合觸控功能。

需說明的是，在本實施例中，控制裝置60設于車把19以方便通過顯示單元65呈現(xiàn)信息或接收用戶的觸碰輸入操作，然而，由于傳輸單元45及接收單元61均屬于無線通信單元，因此控制裝置60可視其他需求而設于車架11的任何其他位置。此外，傳輸單元45與接收單元61仍可為以一有線方式通訊的通訊單元，然其相互連接的傳輸線應妥當設置以避免影響電動自行車1中的任何部件運作。另一方面，本實施例中的驅動控制系統(tǒng)30與車體10結合為一體，然而在其他實施例中，驅動控制系統(tǒng)30可為分離式的且為一獨立裝置。

前述說明是相關于電動自行車1的結構與元件設計，以下將進一步說明驅動電動自行車1的運作流程。

對二踏板15施加一作用力而使二踏板15旋轉一周時，第一處理單元43可取得在二踏板15旋轉的過程中壓電元件41所產(chǎn)生的一或多個感測值(例如，搭配一磁感應元件(圖中未示)及一磁鐵(圖中未示)偵測二踏板15的旋轉情形)，第一處理單元43并計算各感測值的平均值。第一處理單元43可依據(jù)平均值查詢一對照表，對照表中紀錄不同感測值所對應的受力值，第一處理單元43便能得出二踏板15旋轉一周對應的受力值并通過傳輸單元45傳送受力值。

而接收單元61接收到來自傳輸單元45的受力值之后，第二處理單元63便可將受力值與一設定值比較而產(chǎn)生一比較結果，第二處理單元63并依據(jù)比較結果發(fā)送控制訊號至馬達21，從而控制馬達21的輸出功率、轉速或輸出扭力等控制參數(shù)。在本實施例中，當?shù)诙幚韱卧?3判斷比較結果為受力值未小于設定值時，第二處理單元63可依據(jù)受力值及設定值的比值產(chǎn)生驅動馬達21的控制訊號。例如，馬達21的最大輸出功率為400瓦，受力值為9公斤，設定值為5公斤，則該控制訊號指示馬達21的輸出功率為((9/5)-1)*400＝320瓦。而當比較結果為受力值小于設定值時，第二處理單元63產(chǎn)生不驅動馬達21的控制訊號。例如，受力值為3公斤，設定值為6公斤，則馬達21的輸出功率為0瓦。

事實上，用于感測施加于二踏板15的作用力的感應元件可能有很多種，而由于壓電元件41可因形變而自行產(chǎn)生電壓，因此相較于受電力驅動的其他感應元件(例如，電阻應變片等)，壓電元件41更能節(jié)省電力消耗。此外，二踏板15每旋轉一周，第二處理單元65可依據(jù)用戶實際作用于二踏板15的力而適時調整馬達21的控制參數(shù)，并在使用者空踩二踏板15(受力值小于設定值)時使馬達21停止動力輸出，從而符合實際操作需求，以達到合適的騎乘輔助。

需說明的是，第一處理單元43決定感測值的方式可能有很多種，例如，取得二踏板15旋轉一周的過程中最大的感測值、或其中一個踏板15位于最上方位置對應的感測值。此外，第一處理單元43得出該受力值的方式也可能很多種，例如，將該感測值或該平均值輸入至一轉換方程式來計算該受力值，或者直接將該感測值作為該受力值。除此之外，該設定值可依據(jù)需求而變更，以符合不同使用者的需求。而第二處理單元63控制馬達21的方式有很多種，例如，依據(jù)紀錄不同受力值對應輸出功率的一控制對照表決定該控制訊號，或者依據(jù)該受力值與輸出扭力的一控制方程式?jīng)Q定該控制訊號，然而該控制對照表及該控制方程式仍需使該受力值小于該設定值時產(chǎn)生不驅動馬達21的結果。

上述僅為本實用新型實施例的說明，不可用來限制本實用新型的專利保護范圍，凡未超脫本創(chuàng)作精神所作的簡易結構潤飾或變化，仍應屬于本實用新型的專利保護范圍涵蓋的范疇。