本發(fā)明屬于自行車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和包括該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自行車。

背景技術(shù)：

電動(dòng)自行車是指以蓄電池作為輔助能源在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝有電機(jī)、電機(jī)控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把和閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具。

現(xiàn)有電動(dòng)自行車存在的問題是：第一，電動(dòng)自行車需要手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把來(lái)調(diào)整該電動(dòng)自行車的行駛速度；第二，大部分電動(dòng)自行車無(wú)需使用者做功就能順暢行駛，導(dǎo)致使用者無(wú)法達(dá)到鍛煉身體的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述全部或部分的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和包括該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自行車，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)需手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把就能夠自動(dòng)調(diào)整自行車的行駛速度，而且還可以輔助使用者對(duì)行駛中的自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以保證使用者能夠做功進(jìn)而達(dá)到鍛煉身體的目的。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括：車載電源；用于驅(qū)動(dòng)所述自行車的車輪的電機(jī)；檢測(cè)組件，所述檢測(cè)組件能夠檢測(cè)行駛狀態(tài)下的所述自行車的牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；具有至少一個(gè)助力模式的控制單元，分別與所述車載電源、電機(jī)和檢測(cè)組件相連。其中，所述控制單元構(gòu)造成當(dāng)啟動(dòng)一個(gè)所述助力模式時(shí)，能夠基于所述檢測(cè)組件檢測(cè)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)整所述電機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率，使得所述電機(jī)能夠輔助使用者對(duì)所述自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述助力模式具有恒比例助力模式和/或恒速助力模式。所述控制單元啟用恒比例助力模式時(shí)，能夠基于所述檢測(cè)組件檢測(cè)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)獲知使用者的實(shí)時(shí)輸出功率，并維持使用者的實(shí)時(shí)輸出功率與所述電機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率的比值恒定；所述控制單元啟用恒速助力模式時(shí)，能夠基于所述檢測(cè)組件檢測(cè)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)獲知使用者的實(shí)時(shí)輸出功率，并通過(guò)使用者的實(shí)時(shí)輸出功率實(shí)時(shí)調(diào)整所述電機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率，以使所述自行車的行駛速度提升到或維持于預(yù)設(shè)范圍。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括與所述控制單元相連的坡度傳感器，其中，所述助力模式還具有上坡助力模式和平路助力模式，當(dāng)所述控制單元通過(guò)所述坡度傳感器獲知所述自行車正行駛在平路時(shí)，所述控制單元啟用平路助力模式，當(dāng)所述控制單元通過(guò)所述坡度傳感器獲知所述自行車正行駛在坡路上時(shí)，所述控制單元啟用上坡助力模式，在所述自行車的行駛速度相同的條件下，所述電機(jī)在上坡助力模式下的實(shí)時(shí)輸出功率比其在平路助力模式下的實(shí)時(shí)輸出功率高。

更進(jìn)一步地，在平路助力模式下，所述控制單元能夠基于所述檢測(cè)組件檢測(cè)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)獲知使用者的實(shí)時(shí)輸出功率，并維持使用者的實(shí)時(shí)輸出功率與所述電機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率的比值恒定。

更進(jìn)一步地，在上坡助力模式下，所述控制單元通過(guò)所述坡度傳感器來(lái)獲知所述自行車所處的坡度，并調(diào)整所述電機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率，以使所述電機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率隨著所述坡度的增加而增加。

更進(jìn)一步地，所述助理模式還具有高速行駛模式，所述控制單元啟用高速行駛模式時(shí)，將所述電機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率調(diào)整到所述電機(jī)的最大輸出功率。

更進(jìn)一步地，所述控制單元包括能夠選擇并開啟恒比例助力模式、恒速助力模式、上坡助力模式、平路助力模式和高速行駛模式五者之一的切換開關(guān)。

進(jìn)一步地，所述檢測(cè)組件包括用于檢測(cè)所述自行車的牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器，以及用于檢測(cè)所述自行車的牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器。

進(jìn)一步地，所述坡度傳感器為陀螺儀。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自行車。

本發(fā)明的自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及本發(fā)明的包括該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自行車均通過(guò)檢測(cè)組件和具有助力模式的控制單元來(lái)輔助使用者對(duì)行駛中的自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅無(wú)需手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把就能夠自動(dòng)控制該自行車的行駛速度，而且還可以輔助使用者對(duì)行駛中的自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以保證使用者能夠?qū)ψ孕熊囘M(jìn)行做功，進(jìn)而達(dá)到鍛煉身體的目的。

另外，本發(fā)明的自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，使用安全可靠，便于實(shí)施推廣應(yīng)用。本發(fā)明的包括該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自行車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，使用安全可靠，便于實(shí)施推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。

具體實(shí)施方式

為了更好的了解本發(fā)明的目的、結(jié)構(gòu)及功能，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10。如圖1所示，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10包括車載電源1和用于驅(qū)動(dòng)自行車的車輪的電機(jī)2。其中，車載電源1是一種可拆卸安裝在自行車上的儲(chǔ)能較多的蓄電池，一般可選為鉛酸蓄電池、膠體蓄電池、鎳氫蓄電池或鋰離子電池等。優(yōu)選地，電機(jī)2選為常規(guī)的輪轂電機(jī)，以縮減自行車的整體體積。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10還包括能夠檢測(cè)自行車的牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)組件3，以及與車載電源1、電機(jī)2和檢測(cè)組件3均相連控制單元5。在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，該檢測(cè)組件3包括用于檢測(cè)自行車的牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器31以及用于檢測(cè)自行車的牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器32。此外，該檢測(cè)組件3也可是其他類型的且能夠檢測(cè)牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的傳感器，例如基于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)核算功率的功率計(jì)。

在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，控制單元5主要包括能夠調(diào)整電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率的電機(jī)控制器51，以及與該電機(jī)控制器51和檢測(cè)組件3均相連的運(yùn)算型控制器52。其中，運(yùn)算型控制器52用于接收轉(zhuǎn)速傳感器31的檢測(cè)信號(hào)，并基于測(cè)信號(hào)來(lái)實(shí)時(shí)控制電機(jī)控制器51為電機(jī)1的供電量，以達(dá)到調(diào)整電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率的目的。該運(yùn)算型控制器52主要包括可編程邏輯控制元件(如PLC或PLC等)、與可編程控制元件相連的存儲(chǔ)器和其他電子元件等，這屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，在此不再詳述。此外，電機(jī)控制器51屬于本領(lǐng)域的常規(guī)產(chǎn)品，在此不再贅述。

該控制單元構(gòu)5具有至少一個(gè)助力模式，該控制單元構(gòu)5啟動(dòng)一個(gè)助力模式時(shí)，能夠基于檢測(cè)組件3檢測(cè)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)整電機(jī)2的實(shí)時(shí)輸出功率，使得電機(jī)1能夠輔助使用者對(duì)行駛中的自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。其中，所謂的電機(jī)1輔助使用者來(lái)驅(qū)動(dòng)自行車是指，電機(jī)1能夠在使用者騎行過(guò)程中幫助使用者驅(qū)動(dòng)自行車，既可以電機(jī)1和使用者一同驅(qū)動(dòng)自行車，也可是電機(jī)1和使用者交替地驅(qū)動(dòng)自行車。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10通過(guò)檢測(cè)組件3和具有助力模式的控制單元5來(lái)輔助使用者對(duì)行駛中的自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10不僅無(wú)需手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把就能夠自動(dòng)控制該自行車的行駛速度，而且還可以輔助使用者對(duì)行駛中的自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以保證使用者能夠?qū)ψ孕熊囘M(jìn)行做功，進(jìn)而達(dá)到鍛煉身體的目的。

在第一個(gè)實(shí)施例中，助力模式具有恒比例助力模式。當(dāng)控制單元5啟用恒比例助力模式時(shí)，控制單元5能夠基于檢測(cè)組件3檢測(cè)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)獲知使用者的實(shí)時(shí)輸出功率，并維持使用者的實(shí)時(shí)輸出功率與電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率的比值恒定。在恒比例助力模式下，只要使用者存在對(duì)自行車的實(shí)時(shí)輸出功率，電動(dòng)1便輸出對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)輸出功率，從而輔助使用者對(duì)行駛中的自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。其中，使用者的實(shí)時(shí)輸出功率P2可由檢測(cè)組件3檢測(cè)的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T來(lái)計(jì)算，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的；而電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率P1等于輸入電壓U1與輸入電流I1的乘積，即P1＝U1×I1。使用者的實(shí)時(shí)輸出功率與電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率之間的比值可根據(jù)具體需要而定，例如選為1:(0.5～2)。

在第二個(gè)實(shí)施例中，助力模式具有恒速助力模式。當(dāng)控制單元5啟用恒速助力模式時(shí)，控制單元5能夠基于檢測(cè)組件3檢測(cè)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)獲知使用者的實(shí)時(shí)輸出功率，并通過(guò)使用者的實(shí)時(shí)輸出功率實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率，以使自行車的行駛速度提升到或維持于預(yù)設(shè)范圍。也就是說(shuō)，恒速助力模式能夠?qū)Ξ?dāng)前行駛速度低于或落入預(yù)設(shè)范圍的自行車進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)前行駛速度低于預(yù)設(shè)范圍時(shí)，控制單元5將增加電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率，以使自行車的當(dāng)前行駛速度提升到預(yù)設(shè)范圍；而當(dāng)前行駛速度落入預(yù)設(shè)范圍時(shí)，控制單元5互補(bǔ)式調(diào)整電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率，以使自行車的當(dāng)前行駛速度維持于預(yù)設(shè)范圍。所謂互補(bǔ)式調(diào)整是指，當(dāng)前行駛速度即將低于預(yù)設(shè)范圍時(shí)，提升電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率以防止當(dāng)前行駛速度低于預(yù)設(shè)范圍，而當(dāng)前行駛速度即將高于預(yù)設(shè)范圍時(shí)，降低電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率以防止當(dāng)前行駛速度高于預(yù)設(shè)范圍。所謂預(yù)設(shè)范圍是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)具體需要進(jìn)行人為設(shè)定的，既可是點(diǎn)式范圍，也可是線式范圍，例如可是20km/h或18～22km/h。

在第三個(gè)實(shí)施例中，第三個(gè)實(shí)施例是第一個(gè)實(shí)施例和第二個(gè)實(shí)施例二者的組合，即助力模式可同時(shí)具有上述恒比例助力模式和上述恒速助力模式。因此，第三個(gè)實(shí)施例具有第一個(gè)實(shí)施例和第二個(gè)實(shí)施例所記載的技術(shù)方案。

在第四個(gè)實(shí)施例中，該第四個(gè)實(shí)施例是在第一個(gè)、第二個(gè)或第三個(gè)實(shí)施例基礎(chǔ)上做得進(jìn)一步的改進(jìn)，即該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10還包括與控制單元5相連的坡度傳感器7，而上述助力模式還具有上坡助力模式和平路助力模式。當(dāng)控制單元5通過(guò)坡度傳感器7獲知自行車正行駛在平路時(shí)，控制單元5啟用平路助力模式，當(dāng)控制單元5通過(guò)坡度傳感器7獲知自行車正行駛在坡路上時(shí)，控制單元5啟用上坡助力模式。在自行車的行駛速度相同的條件下，電機(jī)1在上坡助力模式下的實(shí)時(shí)輸出功率比其在平路助力模式下的實(shí)時(shí)輸出功率高。其中所述的坡度傳感器優(yōu)選為陀螺儀，容易理解是其也可以選為其他能夠檢測(cè)坡度的傳感器，如攝像頭等。

進(jìn)一步地，在平路助力模式下，控制單元5能夠基于檢測(cè)組件3檢測(cè)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)獲知使用者的實(shí)時(shí)輸出功率，并維持使用者的實(shí)時(shí)輸出功率與電機(jī)1實(shí)時(shí)輸出功率的比值恒定。也就是說(shuō)，平路助力模式與恒比例助力模式大致相同，為節(jié)約篇幅起見不再詳述。

進(jìn)一步地，在上坡助力模式下，控制單元5通過(guò)坡度傳感器7獲知所述自行車所處的坡度，并調(diào)整電機(jī)的實(shí)時(shí)輸出功率，以使電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率隨著坡度的增加而增加。對(duì)于電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率隨著坡度的增加而增加的幅度或關(guān)系，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)獲得。比如，在保證車速恒定且使用者無(wú)輸出的情形下，電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率就是自行車在保持當(dāng)前行駛速度所需的功率，獲得自行車在保持當(dāng)前行駛速度所需的功率與自行車所處的坡度之間的比例關(guān)系，然后基于比例關(guān)系和自行車所處的坡度獲得自行車在保持當(dāng)前行駛速度所需的功率，并用其減去使用者的實(shí)時(shí)輸出功率就可獲得電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率。

在第五個(gè)實(shí)施例中，該第五個(gè)實(shí)施例是在第四個(gè)實(shí)施例基礎(chǔ)上做得進(jìn)一步的改進(jìn)，即助力模式還具有高速行駛模式，控制單元5啟用高速行駛模式時(shí)，將電機(jī)1的實(shí)時(shí)輸出功率調(diào)整到電機(jī)1的最大輸出功率。在高速行駛模式下，若使用者的實(shí)時(shí)輸出功率大于零，自行車將有更高的速度。優(yōu)選地，控制單元5包括能夠選擇并開啟恒比例助力模式、恒速助力模式、上坡助力模式、平路助力模式和高速行駛模式五者之一的切換開關(guān)。除此之外，該控制單元5可根據(jù)聲控方式進(jìn)行各個(gè)模式間的切換，例如當(dāng)使用者說(shuō)出“平路助力模式”，控制單元5將關(guān)閉當(dāng)前進(jìn)行模式，并開啟平路助力模式。容易理解的是，以上兩種切換方式均適用于上述任一個(gè)實(shí)施例中的各個(gè)模式之間的切換。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10通過(guò)檢測(cè)組件3和具有助力模式的控制單元5來(lái)輔助使用者對(duì)行駛中的自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10不僅無(wú)需手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把就能夠自動(dòng)控制該自行車的行駛速度，而且還可以輔助使用者對(duì)行駛中的自行車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以保證使用者能夠?qū)ψ孕熊囘M(jìn)行做功，進(jìn)而達(dá)到鍛煉身體的目的。

以上借助具體實(shí)時(shí)例對(duì)本發(fā)明做了進(jìn)一步描述，但是應(yīng)該理解的是，這里具體的描述，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的限定，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說(shuō)明書后對(duì)上述實(shí)時(shí)例做出的各種修改，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。