本發(fā)明涉及一種助力車控制輔助動力輸出的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種助力車之控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前騎乘自行車或是機(jī)車，已經(jīng)是一般人不可或缺的交通工具，尤其是自行車，更是除了代步，還多了運(yùn)動、健身之功能，但是單純自行車的機(jī)械裝置，騎乘者必須以人力克服現(xiàn)實路況中的所有阻力(例如爬坡重力及空氣阻力)，對于體能不佳者相對會比較辛苦。

近來，業(yè)者紛紛推出具有輔助動力的自行車結(jié)構(gòu)，如中國臺灣公告第M520049號之“自行車之傳動系統(tǒng)”專利案，該專利如其權(quán)利要求1所述：“1.一種自行車之傳動系統(tǒng)，其包含：一支撐本體，其可拆卸地懸設(shè)于該自行車之一后輪組件；一傳動感測模塊，其設(shè)置于該自行車之一傳動組件，該傳動感測模塊感測該傳動組件之轉(zhuǎn)動，以產(chǎn)生復(fù)數(shù)個傳動轉(zhuǎn)動訊號；一驅(qū)動模塊，其包含：一致動單元，其可拆卸地設(shè)置于該支撐本體，該致動單元具有復(fù)數(shù)個驅(qū)動軸件；復(fù)數(shù)個驅(qū)動單元，其分別設(shè)置于各該驅(qū)動軸件，該復(fù)數(shù)個驅(qū)動單元可轉(zhuǎn)動地接觸于該后輪組件；以及一電源模塊，其可拆卸地設(shè)置于該支撐本體，并電性連接于該驅(qū)動模塊及該傳動感測模塊；以及一控制模塊，其可拆卸地設(shè)置于該支撐本體，并電性連接該傳動感測模塊、該致動單元及該電源模塊，在該控制模塊接收該復(fù)數(shù)個傳動轉(zhuǎn)動訊號時，該控制模塊則以一模糊邏輯計算出一驅(qū)動訊號，并傳送該驅(qū)動訊號至該致動單元，以使該致動單元據(jù)以驅(qū)使該復(fù)數(shù)個驅(qū)動軸件帶動該復(fù)數(shù)個驅(qū)動單元轉(zhuǎn)動，而使該復(fù)數(shù)個驅(qū)動單元施予該后輪組件之一驅(qū)動力?！?。

然而，因為上揭習(xí)知專利的傳動感測模塊感測該傳動組件之轉(zhuǎn)動，僅為單純車體內(nèi)部的傳動阻力變化而已，如其說明書所述僅包含扭力訊號與復(fù)數(shù)個齒盤轉(zhuǎn)速訊號這兩個車體內(nèi)部參數(shù)而已。并無法反應(yīng)出整個車體完整動量變化，包含不同體重的騎乘者坐上車以后所面對不同路況阻力的整體性動量變化。

再者，上揭習(xí)知專利透過“在該控制模塊接收該復(fù)數(shù)個傳動轉(zhuǎn)動訊號時，該控制模塊則以一模糊邏輯計算出一驅(qū)動訊號，并傳送該驅(qū)動訊號至該致動單元，以使該致動單元據(jù)以驅(qū)使該復(fù)數(shù)個驅(qū)動軸件帶動該復(fù)數(shù)個驅(qū)動單元轉(zhuǎn)動，而使該復(fù)數(shù)個驅(qū)動單元施予該后輪組件之一驅(qū)動力?！敝?，所述以一模糊邏輯計算出一”驅(qū)動訊號」的計算參數(shù)，如其說明書所述僅針對扭力訊號與復(fù)數(shù)個齒盤轉(zhuǎn)速訊號這兩個車體內(nèi)部參數(shù)而已，并無法具體地反應(yīng)出更無法進(jìn)一步去反應(yīng)整個車體完整動量變化中所含蓋不同分量變化，包含踩踏施力、馬達(dá)助力(即上揭習(xí)知專利所述的驅(qū)動力)，以及不同路況(上坡、下坡、彎道)所形成的不同慣性力等的消長變化，亦即該專利的控制模塊在施予該后輪組件之驅(qū)動力無法及時反應(yīng)車體在不同路況中的慣性力變化，也無法依據(jù)不同路況對車體所形成的阻力而靈活輸出能滿足騎乘者所需要的助力，則會造成以下兩個缺點(diǎn)：

1、該后輪組件之驅(qū)動力無法有效緩解騎乘者的踩踏負(fù)荷，面對艱難路況仍必須要費(fèi)力踩踏(使踏板運(yùn)轉(zhuǎn)加速度大于助力車加速度)才能克服，造成騎乘者生理上的辛苦與疲勞，是為習(xí)知專利結(jié)構(gòu)使用上的缺點(diǎn)一。

2、當(dāng)車體因路況變化(下坡)而提升的慣性加速力時，若無法及時反應(yīng)而降低馬達(dá)助力(即上揭習(xí)知專利所述的驅(qū)動力)，致使車體形成無謂的加速與剎車，又造成電力的虛耗，是為習(xí)知專利結(jié)構(gòu)使用上的缺點(diǎn)二。

所以，如何針對上述習(xí)知專利結(jié)構(gòu)無法及時反應(yīng)車體在不同路況中的慣性力變化，也無法依據(jù)不同路況對車體所形成的阻力而靈活輸出能滿足騎乘者所需要的助力，造成車體形成無謂的加速與剎車，又造成電力的虛耗，及造成使騎乘者必須要費(fèi)力踩踏的辛苦與疲勞等缺點(diǎn)而進(jìn)行改良創(chuàng)作者，是為本案所欲行解決的困難點(diǎn)所在。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明之主要目的，在提供一種助力車之控制系統(tǒng)，藉由設(shè)置于該助力車的一主控制器，藉以控制助力馬達(dá)與電池輸出的輔助動力，于踏板運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值大于助力車電動力加速度值則判斷助力車的推、阻力的增減，主控制器提高助力馬達(dá)、電池輸出的輔助動力，能有效輔助騎乘者不須要過度費(fèi)力地踩踏，或是馬達(dá)過度補(bǔ)助動力而消耗過多電量，就可克服艱難路況所造成的行駛阻力，而達(dá)到輕松騎乘及降低辛苦與疲勞之使用進(jìn)步性。

本發(fā)明之次一目的，在提供一種助力車之控制系統(tǒng)，能有效及時反應(yīng)車體因路況變化(下坡)而提升的慣性加速力，而及時降低馬達(dá)助力，避免車體形成無謂的加速與剎車，有效降低電力與剎車結(jié)構(gòu)的虛耗，兼具增加整體續(xù)航力之多重。

為了達(dá)成上述之目的與功效，本發(fā)明一種助力車之控制系統(tǒng)，包括：一助力車，包括有踩踏驅(qū)動的踏板、驅(qū)動助力車行駛之助力馬達(dá)、提供助力馬達(dá)運(yùn)作所需之電池。

一加速度傳感器設(shè)置于助力車并偵測助力車行駛加速度值，且同時偵測踏板的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值。

一主控制器設(shè)置于該助力車，且該主控制器接收加速度傳感器所偵測助力車的行駛加速度值，及分辨感應(yīng)偵測踏板的踩踏運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值，而輸出調(diào)整訊號于助力馬達(dá)、電池，藉以控制助力馬達(dá)與電池的輸出，當(dāng)踏板的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值大于助力車的行駛加速度值則主控制器判斷助力車接受路況或風(fēng)力的行進(jìn)阻力增加，并提高助力馬達(dá)、電池輸出，而當(dāng)踏板的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值小于助力車的行駛加速度值則判斷助力車接受路況或風(fēng)力的行進(jìn)阻力減少，主控制器降低助力馬達(dá)、電池輸出。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)特征在于，該加速度傳感器所偵測踏板的踩踏運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值，能進(jìn)一步偵測出包含踏板的踩踏加速度在助力車行駛方向的分量與垂直助力車行駛方向的分量，進(jìn)而以踏板的踩踏加速度在助力車行駛方向的分量與垂直助力車行駛方向的分量之比值再與助力車的行駛加速度值比較，而提供主控制器控制助力馬達(dá)與電池輸出為提高及降低的判別依據(jù)。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)特征在于，該助力車包括一速度及里程偵測器且與主控制器聯(lián)結(jié)，該速度及里程偵測器偵測助力車的行駛速度值及行駛里程(距離)數(shù)值，且該主控制器接收行駛速度值及行駛里程(距離)數(shù)值，并于行駛速度值大于時速32公里時停止助力馬達(dá)、電池輸出，以避免車速過快。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)特征在于，該助力車包括一顯示器且與主控制器聯(lián)結(jié)，該主控制器監(jiān)控該電池的電量并顯示于顯示器，該顯示器進(jìn)一步顯示速度及里程偵測器所偵測行駛速度值及行駛里程(距離)數(shù)值。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)特征在于，該顯示器與主控制器為無線傳輸聯(lián)結(jié)。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)特征在于，該主控制器包含一馬達(dá)控制接口且電性鏈接至該助力馬達(dá)。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)特征在于，該助力車包括電性聯(lián)結(jié)主控制器的一頭燈及一尾燈，該頭燈包含一光傳感器，該光傳感器偵測環(huán)境光的亮度，且主控制器根據(jù)環(huán)境光的亮度改變對頭燈的電力輸出以形成亮度調(diào)整。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)特征在于，該主控制器包括一藍(lán)牙傳輸單元，該藍(lán)牙傳輸單元無線聯(lián)結(jié)一手機(jī)用以記錄及管理該助力車的騎乘時間、及騎乘速度。

以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種助力車之控制系統(tǒng)不局限于實施例。

附圖說明

圖1是本發(fā)明助力車無線聯(lián)結(jié)一手機(jī)之平面示意圖。

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)方塊圖。

圖3是本發(fā)明踏板的踩踏加速度在助力車行駛方向的分量與垂直助力車行駛方向的分量示意圖。

圖4是本發(fā)明控制助力馬達(dá)的助力輸出曲線圖。

圖5是本發(fā)明的光傳感器感應(yīng)環(huán)境光，而透過主控制器控制頭燈亮度調(diào)整示意圖一。

圖6是本發(fā)明的光傳感器感應(yīng)環(huán)境光，而透過主控制器控制頭燈亮度調(diào)整示意圖二。

具體實施方式

實施例，參見圖1至圖6所示，本發(fā)明的一種助力車之控制系統(tǒng)，包括：一助力車1，包括有踩踏驅(qū)動的踏板11、驅(qū)動助力車行駛之助力馬達(dá)12、提供助力馬達(dá)運(yùn)作所需之電池13：

一加速度傳感器15設(shè)置于助力車1的車體上并偵測助力車1行駛加速度值，且同時偵測踩踏驅(qū)動的踏板11運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值。

一主控制器2設(shè)置于該助力車1，且該主控制器2接收加速度傳感器15所偵測助力車1的行駛加速度值，及感應(yīng)偵測踏板11的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值，而輸出調(diào)整訊號于助力馬達(dá)12、電池13，藉以控制助力馬達(dá)12與電池13的輸出，于踏板11的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值大于助力車1的行駛加速度值，則主控制器2判斷助力車1接受路況或風(fēng)力的行進(jìn)阻力增加，并提高助力馬達(dá)12、電池13輸出，于踏板11的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值小于助力車1的行駛加速度值，則主控制器2判斷助力車1接受路況或風(fēng)力的行進(jìn)阻力減少，并降低助力馬達(dá)12、電池13輸出。

于下進(jìn)一步細(xì)述本發(fā)明的各組件之特征，在上述圖1-3中，該加速度傳感器15所偵測踏板11的踩踏運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值，能進(jìn)一步偵測出包含踏板11的踩踏加速度在助力車1行駛方向的分量與垂直助力車1行駛方向的分量，進(jìn)而以踏板11的踩踏加速度在助力車1行駛方向的分量與垂直助力車1行駛方向的分量之比值再與助力車1的行駛加速度值比較，而提供主控制器2控制助力馬達(dá)12與電池13輸出為提高及降低的判別依據(jù)。其次，該助力車1包括一速度及里程偵測器14且與主控制器2聯(lián)結(jié)，該速度及里程偵測器14偵測助力車1的行駛速度值及行駛里程(距離)數(shù)值，且該主控制器2接收行駛速度值及行駛里程(距離)數(shù)值，并于行駛速度值大于時速32公里時停止助力馬達(dá)12、電池13輸出，以避免車速過快。再者，該助力車1包括一顯示器18且與主控制器2聯(lián)結(jié)，該主控制器2監(jiān)控該電池12的電量并顯示于顯示器18，該顯示器18進(jìn)一步顯示速度及里程偵測器14所偵測行駛速度值及行駛里程(距離)數(shù)值。而且，該顯示器18與主控制器1為無線傳輸聯(lián)結(jié)。又，該主控制器2包含一馬達(dá)控制接口21且電性連結(jié)至該助力馬達(dá)12。另外，該助力車1包括電性聯(lián)結(jié)主控制器2的一頭燈16及一尾燈17，該頭燈16包含一光傳感器161，該光傳感器161偵測環(huán)境光的亮度，且該主控制器2根據(jù)環(huán)境光的亮度改變對頭燈16的電力輸出以形成亮度調(diào)整。最后，該主控制器1包括一藍(lán)牙傳輸單元22，該藍(lán)牙傳輸單元22無線聯(lián)結(jié)一手機(jī)3用以記錄及管理該助力車1的騎乘時間、及騎乘速度。

如上圖1-3所示本發(fā)明，藉由設(shè)置于該助力車1的主控制器2，可接收加速度傳感器15所偵測助力車1的行駛加速度值，及感應(yīng)偵測踏板11的踩踏運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值，而輸出調(diào)整訊號于助力馬達(dá)12、電池13，藉以控制助力馬達(dá)12與電池13的輸出。由于根據(jù)動能定律，作用于助力車1的施力，使其動能產(chǎn)生變化以克服空氣阻力、傳動阻力以及爬坡重力，則此力所作的功率P為：P＝F·v，而其中的施力F系包含踩踏施力，慣性力以及馬達(dá)助力的總和；因此，當(dāng)由踩踏施力，慣性力以及馬達(dá)助力的加總作用于助力車1以產(chǎn)生一行駛速度時，其中的踩踏施力與馬達(dá)助力會形成反比的變化關(guān)系。所以，而本發(fā)明主控制器2控制助力馬達(dá)12與電池13輸出的判別式為：當(dāng)于踏板11的踩踏運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值大于助力車1的行駛加速度值，則判斷助力車1接受路況的行進(jìn)阻力例如粗糙路面，上坡，或是逆風(fēng)等增加，并提高助力馬達(dá)12、電池13輸出；反之，于踏板11的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值小于助力車1的行駛加速度值，則主控制器2判斷助力車1接受路況的行進(jìn)阻力粗糙路面，上坡，或是逆風(fēng)等減少，并降低助力馬達(dá)12、電池13輸出。而如圖3所示，當(dāng)騎乘者沿圖中箭頭方向踩動踏板11而使助力車1沿空心箭頭方向(Y軸)產(chǎn)生一行駛加速度值時；而本發(fā)明加速度傳感器15所偵測踏板11的踩踏運(yùn)轉(zhuǎn)加速度值，能進(jìn)一步偵測出包含踏板11的踩踏加速度在助力車1行駛方向的分量(ZY箭頭)與垂直助力車1行駛方向的分量(ZX箭頭)，進(jìn)而能以踏板11的踩踏加速度在助力車1行駛方向的分量(ZY箭頭)與垂直助力車1行駛方向的分量(ZX箭頭)的比值再與助力車1的行駛加速度值比較，而提供主控制器2控制助力馬達(dá)12與電池13輸出為提高及降低的判別依據(jù)。

而且，本發(fā)明加速度傳感器15所偵測助力車1的行駛加速度，能含蓋整個車體完整動量變化，包含不同體重的騎乘者坐上車以后所面對不同路況阻力的整體性動量變化；故于主控制器2提高助力馬達(dá)12、電池13輸出時能有效緩解騎乘者的踩踏負(fù)荷，及輔助騎乘者不須要費(fèi)力地踩踏就可輕松克服艱難路況所造成的行駛阻力，有以降低騎乘辛苦與疲勞。

而當(dāng)于踏板11的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度小于助力車1的行駛加速度，則主控制器2判斷助力車1接受路況的阻力減少，并降低助力馬達(dá)12、電池13輸出，藉以平衡整體電力的總輸出，使電池13得以延長對助力車1的電力供應(yīng)時效。因此，當(dāng)助力車1的騎乘者在下坡路段中因慣性速度提升而自然降低踩踏力時，藉該加速度傳感器15及時偵測慣性速度提升的變化，而及時降低馬達(dá)助力，避免車體形成無謂的加速與剎車，有效降低電力與剎車結(jié)構(gòu)的虛耗，兼具增加整體續(xù)航力之多重使用進(jìn)步達(dá)成。

前段所述為本發(fā)明控制助力馬達(dá)12、電池13輸出的機(jī)制，而本發(fā)明藉由主控制器2聯(lián)結(jié)的速度及里程偵測器14，且該速度及里程偵測器14具有連接的感應(yīng)線141連結(jié)至助力車1的前輪19，用以偵測助力車1的行駛速度值及行駛里程(距離)數(shù)值，且該主控制器2接收行駛速度值及行駛里程(距離)數(shù)值，并于行駛速度值大于時速32公里時停止助力馬達(dá)12、電池13輸出，以避免車速過快。

另外，本發(fā)明控制助力馬達(dá)12、電池13輸出的另一控制機(jī)制，即本發(fā)明該主控制器2包含一運(yùn)算單元23內(nèi)建有助力車1基本運(yùn)算數(shù)據(jù)包含有車重數(shù)值，該運(yùn)算單元23計算踏板11的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度、助力車1的行駛加速度、速度及里程偵測器14偵測的行駛里程(距離)數(shù)值及內(nèi)建的車重數(shù)值，以產(chǎn)生踩踏施力值231。根據(jù)動能定律，若騎乘者踩踏施力作用于助力車1，使其動能由E_KO增至E_K則此力所作的功為：W＝ΔE_K＝E_K-E_KO＝Fd，而其中對于助力車1均變速直線運(yùn)動的情形，系可推導(dǎo)如下式：

其中

m為助力車1質(zhì)量(車重)，v₁與v₂分別為助力車1的初速度與末速度，a為助力車1加速度，d為助力車1行駛距離，而其中的F即為本發(fā)明所要求得的踩踏施力值231。透過上式，即可由計算踏板11的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度、助力車1的行駛加速度、速度及里程偵測器14偵測的行駛里程距離數(shù)值及內(nèi)建的車重數(shù)值，以計算產(chǎn)生一踩踏施力值231，并于該踩踏施力值231大于25牛米Nm時判斷助力車1接受路況的阻力增加，則主控制器2提高助力馬達(dá)12、電池13輸出。而使本發(fā)明控制該助力馬達(dá)12的助力輸出呈現(xiàn)如圖4所示，在平路直線的路況下當(dāng)踩踏施力值231大于25牛米Nm時，即如圖4上側(cè)的助力輸出曲線所示，以漸進(jìn)的幅度提高助力馬達(dá)12輸出，且使車速維持在時速25至32公里之間；而在上坡路況下當(dāng)踩踏施力值231大于25牛米Nm時，則如圖4中間的助力輸出曲線所示，以分段式提高助力馬達(dá)12輸出，且使車速維持在時速25至32公里之間；而在下坡路況時，因為助力車1本身重力作用的關(guān)系而在不需踩踏情形下就可使速度行車速度加快，此時該主控制器2于接收行駛速度值及行駛里程(距離)數(shù)值大于時速32公里時，將停止助力馬達(dá)12、電池13輸出以避免速度過快，而使輸出曲線呈現(xiàn)接近直線的牛皮振蕩狀態(tài)，如圖4下側(cè)的助力輸出曲線所示。

如圖5、圖6為本發(fā)明的光傳感器感應(yīng)環(huán)境光，而透過主控制器控制頭燈亮度調(diào)整示意圖，即本發(fā)明該助力車1電性聯(lián)結(jié)主控制器2的一頭燈16及一尾燈17，配合圖2所示，藉由該頭燈16所設(shè)一光傳感器161，該光傳感器161偵測環(huán)境光的亮度，且該主控制器2根據(jù)環(huán)境光的亮度改變對頭燈16的電力輸出以形成亮度調(diào)整，即當(dāng)本發(fā)明光傳感器161感測到環(huán)境光如圖中所示的路燈的亮度變小時，則主控制器2會放大頭燈16的亮度(如圖5所示)，而當(dāng)本發(fā)明光傳感器161感測到環(huán)境光有較大亮度的光源路燈時，則主控制器2會縮小頭燈16的亮度(如圖6所示)；據(jù)以靈活因應(yīng)各種不同使用環(huán)境而控制電力使用輸出，降低電池13的運(yùn)作功率與負(fù)載，并進(jìn)一步延長電池13對助力車1電力供應(yīng)的時效與續(xù)航力。

另外，本發(fā)明藉由該主控制器2包括一藍(lán)牙傳輸單元22，該藍(lán)牙傳輸單元22無線聯(lián)結(jié)一手機(jī)3用以記錄及管理該助力車1的騎乘時間、及騎乘速度；而且，可進(jìn)一步透過手機(jī)下載各種的運(yùn)動管理軟件，進(jìn)一步輸入騎乘者的體重、年紀(jì)等生理條件，而達(dá)到生理體能上的管理。

如上所述本發(fā)明，能確實突破目前在助力車的輔助動力控制技術(shù)發(fā)展上面臨的困境及缺點(diǎn)，而達(dá)到以下優(yōu)點(diǎn)：

1、藉由設(shè)置于該助力車1的一主控制器2，可接收加速度傳感器15所偵測助力車1的行駛加速度，及感應(yīng)偵測踏板11的踩踏運(yùn)轉(zhuǎn)加速度，于踏板11的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度大于助力車1的行駛加速度時，主控制器2提高助力馬達(dá)12、電池13輸出的輔助動力，能有效輔助騎乘者不須要費(fèi)力地踩踏克服各種艱難路況所造成的行駛阻力，而達(dá)到輕松騎乘及降低辛苦與疲勞之使用進(jìn)步性。

2、主控制器2能有效及時反應(yīng)助力車1因路況變化下坡而提升的慣性加速力，而及時降低馬達(dá)助力，避免車體形成助力車1無謂的加速與剎車，有效降低電力與剎車結(jié)構(gòu)的虛耗，兼具增加整體續(xù)航力之多重進(jìn)步性。

3、主控制器2進(jìn)一步于踏板11的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度小于助力車1的行駛加速度時，降低助力馬達(dá)12、電池13輸出，及降低電池13的運(yùn)作功率與負(fù)載，使電池13得以延長對助力車1的電力供應(yīng)時效。

上述實施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種助力車之控制系統(tǒng)，但本發(fā)明并不局限于實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。