本實用新型涉及一種電助力自行車及其助力控制系統(tǒng)，屬于運行器械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，電助力自行車的定義是：帶有輔助動力電機的自行車，該電機由電池限能并供電。在任何運行情況下，輔助電機均需要持續(xù)的輸送它的推動力。這是最常見的電助力騎行方案，但這種模式下，電機成了主驅(qū)動力來源，人力成為輔助驅(qū)動力，騎行者可以經(jīng)常甚至可以始終不付出體力，不利于身體健康。另外，這種騎行運行方式還存在如下缺陷：

1，現(xiàn)有的助力功率分檔控制的傳統(tǒng)電動自行車，每個檔位下電機輸出功率是恒定的；

2，在上坡、頂風、長途騎行時有可能使人的體力付出過大，也會使人的體力付出需要一會兒大一會兒小；

3，助力功率無級控制的傳統(tǒng)電動自行車，需要騎行者扭動把手調(diào)節(jié)電機輸出功率，只有在操作得當?shù)那闆r下才有可能使人的體力付出趨于平順，這又沒了分檔控制的省心和便利；

4，傳統(tǒng)電動自行車缺乏與傳統(tǒng)自行車看齊的意識，車體輕量化不到位，車體設(shè)計與人體工程學基本原理相悖的地方較多(如低矮、笨重、腳踏桿短、電機磁阻力大等等)，致使人力騎行時很難受、很費力，幾乎沒有人愿意單靠人力騎行，目前電動自行車只占極小的市場份額、普及程度很低，“電動車”成了市場主流車型，原因正在于此；

5，電驅(qū)動騎行中，人的雙腿和雙腳長時間處于靜態(tài)，長時間或在低溫天氣下騎行，雙腿雙腳會發(fā)冷發(fā)麻，不僅不利于騎行者的健康，還存在巨大的安全隱患，現(xiàn)在很多騎電動車的人已經(jīng)出現(xiàn)‘老寒腿’癥狀了，對體重、心腦血管等的不利影響也將是長期而廣泛的。在電動自行車和電動車極為普及的中國，這種狀況有可能整體拉低國民健康水平。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種自行車助力控制系統(tǒng)，降低現(xiàn)有技術(shù)中輔助電機對騎行運行的不利影響。另外，本實用新型還提供了一種使用該助力控制系統(tǒng)的電助力自行車。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型中自行車助力控制系統(tǒng)的技術(shù)方案如下：

自行車助力控制系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動自行車的車輪的輔助電機，輔助電機上控制電連接有用于控制啟停的控制器，控制器上控制電連接有用于控制控制器開關(guān)的騎行動作傳感器，騎行動作傳感器為用于在腳踏帶動主動鏈輪轉(zhuǎn)動時觸發(fā)的觸發(fā)開關(guān)；控制器上還控制電連接有用于通過控制器控制輔助電機的輸出頻率的助力檔位選擇器、用于向控制器發(fā)送車速信號的車速傳感器、用于向控制器發(fā)送剎車信號的剎車傳感器。

檔位助力檔位選擇器具有兩個以上的檔位及在各檔位之間切換的檔位開關(guān)。

本實用新型中電助力自行車的技術(shù)方案如下：

電助力自行車，包括車體及其上設(shè)置的腳踏、主動鏈輪、車把，車體上還設(shè)置有助力控制系統(tǒng)，助力控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動自行車的車輪的輔助電機，輔助電機上控制電連接有用于控制啟停的控制器，控制器上控制電連接有用于控制控制器開關(guān)的騎行動作傳感器，騎行動作傳感器為用于在腳踏帶動主動鏈輪轉(zhuǎn)動時觸發(fā)的觸發(fā)開關(guān)，騎行動力傳感器控制連接在主動鏈輪上；控制器上還控制電連接有用于通過控制器控制輔助電機的輸出頻率的助力檔位選擇器、用于向控制器發(fā)送車速信號的車速傳感器、用于向控制器發(fā)送剎車信號的剎車傳感器。

檔位助力檔位選擇器具有兩個以上的檔位及在各檔位之間切換的檔位開關(guān)。

助力檔位選擇器處于右側(cè)的車把上。

本實用新型中輔助電機在控制器的控制下啟停，并增設(shè)了騎行動作控制器，該騎行動作控制器可控制控制器的開關(guān)，即在出現(xiàn)騎行動作時，在騎行動作控制器觸發(fā)后，控制器打開，控制器控制輔助電機啟動，實現(xiàn)騎行輔助；在騎行動作停止時，騎行動作控制器控制控制器關(guān)閉，對應的控制器控制輔助電機停機，以實現(xiàn)在無騎行動作的情況下，輔助電機不會驅(qū)動自行車行走，以避免自行車自行行走而對騎行鍛煉帶來的不利影響，因而該自行車助力控制系統(tǒng)具有便于騎行運行的優(yōu)點。另外，腳踏帶動主動鏈輪轉(zhuǎn)動時觸發(fā)騎行動作傳感器，控制器接收到騎行動作信號后啟動輔助電機提供助力；騎行動作信號中斷或者接收到剎車動作信號時，控制器控制輔助電機停機。在助力檔位選擇器選擇的助力功率區(qū)間內(nèi)，控制器根據(jù)接收到的車速數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)節(jié)輔助電機輸出功率大小。實現(xiàn)的效果是：電機助力與人力騎行隨動，有騎行動作時輔助電機才啟動，車速快助力大，車速慢助力小。一方面避免純電力驅(qū)動對騎行者健康的不利影響，另一方面有效增加騎行的樂趣和便利，進而可以打造一種“健康、便利、環(huán)?！鼻夷鼙皇袌稣J可的通勤車。

附圖說明

圖1是本實用新型中電助力自行車的助力控制系統(tǒng)的連接框圖；

圖2是本實用新型中電助力自行車的工作原理流程示意圖。

具體實施方式

下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

本實用新型中電助力自行車的實施例：如圖1和圖2所示，該電助力自行車包括車體及其上設(shè)置的腳踏、主動鏈輪、主動車輪、車把、助力控制系統(tǒng)，助力控制系統(tǒng)包括與主動車輪傳動連接而用于驅(qū)動自行車的車輪的輔助電機，輔助電機上控制電連接有用于控制啟停的控制器，控制器上控制電連接有用于控制控制器開關(guān)的騎行動作傳感器，騎行動作傳感器為用于在腳踏帶動主動鏈輪轉(zhuǎn)動時觸發(fā)的觸發(fā)開關(guān)，騎行動力傳感器控制連接在主動鏈輪上。

控制器上還控制電連接有助力檔位選擇器、車速傳感器、剎車傳感器。助力檔位選擇器用于通過控制器控制輔助電機的輸出頻率，助力檔位選擇器處于右側(cè)的車把上，檔位助力檔位選擇器具有兩個以上的檔位及在各檔位之間切換的檔位開關(guān)。車速傳感器用于向控制器發(fā)送車速信號。剎車傳感器用于向控制器發(fā)送剎車信號的剎車傳感器。

本實施例中騎行動作傳感器安裝于腳踏主動齒輪上，用于感應人力騎行的動作，主動鏈輪每轉(zhuǎn)動一圈，通過導線向控制器發(fā)送一個特定信號，該騎行動作傳感器可在已廣泛應用的車速傳感器的基礎(chǔ)上稍加改造即成。助力檔位選擇器可按照既有的習慣安裝在的右車把上，設(shè)“微助力”、“中助力”、“高助力”三個檔位，分別向控制器發(fā)送三種指令信號，對應著控制器中的“助力功率參數(shù)系列1”、“助力功率參數(shù)系列2”、“助力功率參數(shù)系列3”。車速傳感器采用已廣泛應用的車速傳感器，向控制器發(fā)送車速信號。剎車傳感器前后輪剎車裝置上均設(shè)置感應器，向控制器提供剎車動作信號。輔助電機采用傳統(tǒng)的直流有磁阻電機。若采用三項異步電機(變頻電機)或者無磁阻電機，做相應的簡化調(diào)整即可。

本實施例中助力控制系統(tǒng)的工作原理是：

設(shè)置一：沒有接收到騎行動作信號，不啟動輔助電機。在接收到騎行動作信號后，無論有無車速信號，即向輔助電機供電，供電量(電流、電壓)以消除輔助電機磁阻為限。

設(shè)置二：測定、設(shè)置助力功率參數(shù)系列

測定輔助電機“基準功率”。車身用材、構(gòu)造全部確定后，在完全由輔助電機驅(qū)動、標準體重人操作、水平路面上、無風的條件下，測量不同行駛速度對應的輔助電機輸出功率。在1km/h至最高限速區(qū)間內(nèi)測定，步幅(step)以不高于1km/h為宜。示例：最高限速25km/h、步幅1km/h，測定的數(shù)據(jù)如表一：

表一：與車速對應的基準輸出功率

依據(jù)測定的數(shù)據(jù)，設(shè)置三種供執(zhí)行的與車速對應的助力功率參數(shù)系列，存儲(固化)到控制器中。其中，助力功率參數(shù)系列1對應“微助力”檔位，提供基準功率20％的助力功率；助力功率參數(shù)系列2對應“中助力”檔位，提供基準功率50％的助力功率；助力功率參數(shù)系列3對應“高助力”檔位，提供基準功率80％的助力功率。助力功率參數(shù)系列示例見表二、表三、表四：

表二：與車速對應的助力功率參數(shù)系列1

表三：與車速對應的助力功率參數(shù)系列2

表四：與車速對應的助力功率參數(shù)系列3

設(shè)置三：通過理論計算和實際測定，設(shè)置不同的助力功率所需要的輸入電流和電壓參數(shù)，存入控制器。

設(shè)置四：在3秒內(nèi)連續(xù)接收到兩次騎行動作信號時，依次接收檔位信號選擇助力功率參數(shù)系列，接收車速信號選擇助力功率，調(diào)控輸入功率，使輔助電機輸出特定功率的助力。

設(shè)置五：騎行動作信號中斷3秒，或者接收到剎車動作信號，停止向輔助電機輸入功率，使輔助電機停止助力，但保持向輔助電機供電以消除磁阻。此項設(shè)置的意圖有三：延時3秒是要避免騎行者不流暢的騎行動作導致輔助電機頻繁啟停；輔助電機通電消磁阻是為了適應騎行者滑行前進或者滑行減速；整體可使“電助自行車”更接近于普通自行車的騎行特點。如避免輔助電機頻繁啟停可防止騎行的頓挫感；騎行動作信號中斷或者有剎車動作信號而輔助電機不斷電，可防止輔助電機突然產(chǎn)生磁阻力導致非騎行者主導的猛然減速，避免騎行者不適感。

設(shè)置六：車速信號中斷3秒，切斷輔助電機電源。

該助力控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

1.可采用該助力系統(tǒng)改造普通自行車

需要對“電助自行車”進行輕量化改造，原有的生產(chǎn)山地自行車、旅行自行車、生活用自行車的廠家已經(jīng)具有了這方面的優(yōu)勢。在助力控制系統(tǒng)的整體設(shè)想下，將原有的自行車進行加固處理后打造“電助自行車”，車體技術(shù)的基礎(chǔ)可能更強，并且可以很快形成“電助自行車”的不同車體的系列。但其機電技術(shù)可能會產(chǎn)生制約。

2.用助力控制系統(tǒng)技術(shù)改造電動自行車

原有生產(chǎn)電動自行車的廠家在機電技術(shù)和車體技術(shù)兩個方面可能都有較雄厚的基礎(chǔ)，應用助力控制系統(tǒng)技術(shù)和對車體進行進一步改造會更高效。特別是對原有電動自行車產(chǎn)品已經(jīng)形成系列的廠家，助力控制系統(tǒng)技術(shù)在開發(fā)新的“電助自行車”產(chǎn)品和開拓新的市場方面最為適用。

3.用助力控制系統(tǒng)技術(shù)改造電動車

電動車不可能退出市場，但“電助自行車”會對電動車市場產(chǎn)生巨大的沖擊。原有單純生產(chǎn)電動車的廠家最迫切需要開發(fā)“電助自行車”產(chǎn)品。這類廠家最大優(yōu)勢在于機電技術(shù)，其具體應用助力控制系統(tǒng)技術(shù)有較強優(yōu)勢，但其車體研發(fā)和制造技術(shù)則是開發(fā)“電助自行車”系列產(chǎn)品最大的制約因素。這類廠家能不能有效應用助力控制系統(tǒng)技術(shù)，要看其經(jīng)營戰(zhàn)略和低起點研發(fā)車體的決心了。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明助力控制系統(tǒng)的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對助力控制系統(tǒng)進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離助力控制系統(tǒng)各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。