本發(fā)明涉及自行車領(lǐng)域，尤其涉及一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、e-bike市場的快速擴(kuò)張和消費(fèi)者對環(huán)保、便捷出行方式的需求增加；e-bike市場的快速增長也吸引了眾多企業(yè)進(jìn)入這一領(lǐng)域。例如，無人機(jī)巨頭大疆公司推出的電助力系統(tǒng)dji?avinox，以其輕巧、強(qiáng)勁的特點(diǎn)在全球中高端e-bike市場中脫穎而出，顯示了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品力的重要性。傳統(tǒng)的ebike不論是前驅(qū)、中置、后驅(qū)亦或是雙驅(qū)電機(jī)系統(tǒng)，動力組成均是由人力通過踩踏踏板，再經(jīng)曲柄、中軸、牙盤、鏈條等機(jī)械部件，連接到后輪飛輪、變速器、后輪轂，以驅(qū)動整車移動。維保成本高，高端品牌的變速系統(tǒng)價格高昂，此系統(tǒng)可以模擬齒輪變速效果，實(shí)現(xiàn)替代變速器功能。同時，鏈條傳動的故障率更高，機(jī)械磨損更快，鏈條油也容易弄臟衣服，破壞心情；續(xù)航里程可能是大多數(shù)ebike用戶在購車時關(guān)注的最重要的參數(shù)，里程少會使得用戶焦慮，有的ebike通過增加電池來增加續(xù)航里程，但是ebike重量的增加會嚴(yán)重影響用戶騎行的舒適感。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，通過設(shè)置恒扭矩恒踏頻變檔模式和模擬鏈條傳動模式，以及電池低電量時用增加磁阻力的方式增加發(fā)電機(jī)的輸出功率，以實(shí)現(xiàn)助力自行車長續(xù)航；兼顧長續(xù)航的同時保證騎行者的騎行的舒適性，讓騎行者有更輕松的起步，以及高速時更舒適的踏頻。

2、技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，包括助力自行車；所述助力自行車包括發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)控制器、腳踏、電動機(jī)和電動機(jī)控制器；所述腳踏通過曲柄傳動連接發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述發(fā)電機(jī)和電池安裝在助力自行車上；；所述電動機(jī)驅(qū)動連接助力自行車的后輪；

3、當(dāng)踩動腳踏時，發(fā)電機(jī)發(fā)電，電動機(jī)控制器控制電動機(jī)驅(qū)動助力自行車的后輪轉(zhuǎn)動，使助力自行車前進(jìn)；當(dāng)不踩動腳踏時，發(fā)電機(jī)不發(fā)電，電動機(jī)控制器控制電動機(jī)停止驅(qū)動助力自行車的后輪轉(zhuǎn)動，使助力自行車逐漸減速至停止；所述電動機(jī)控制器根據(jù)發(fā)電機(jī)控制器采集腳踏的踏頻和踩踏力的變化，調(diào)節(jié)助力自行車的速度。

4、進(jìn)一步的，所述發(fā)電機(jī)對腳踏有磁阻力，所述發(fā)電機(jī)控制器調(diào)控磁阻力的大??；所述助力自行車包括恒扭矩恒踏頻變檔模式和模擬鏈條傳動模式；助力自行車進(jìn)入恒扭矩恒踏頻變檔模式時，發(fā)電機(jī)控制器調(diào)控發(fā)電機(jī)對腳踏的磁阻力不變；助力自行車進(jìn)入模擬鏈條傳動模式時，發(fā)電機(jī)控制器調(diào)控發(fā)電機(jī)對腳踏的磁阻力跟隨助力自行車的速度變化而改變。

5、進(jìn)一步的，助力自行車進(jìn)入恒扭矩恒踏頻變檔模式時，設(shè)定騎行的踏頻區(qū)間rpma～rpmb，采用發(fā)電機(jī)控制器檢測腳踏的實(shí)際踏頻，并傳輸至電動機(jī)控制器(8)；助力自行車在行駛過程中，且檔位為auton；當(dāng)檢測到的實(shí)際踏頻大于rpmb時，且腳踏維持該實(shí)際踏頻持續(xù)兩圈及以上，檔位auton升高為auton+1；當(dāng)檢測到的實(shí)際踏頻小于rpma時，且腳踏維持該實(shí)際踏頻持續(xù)3s及以上，檔位auton降低為auton-1。

6、進(jìn)一步的，助力自行車進(jìn)入模擬鏈條傳動模式時，助力自行車在行駛過程中；當(dāng)助力自行車的速度增加時，發(fā)電機(jī)控制器增加發(fā)電機(jī)對腳踏的磁阻力；當(dāng)助力自行車的速度減小時，發(fā)電機(jī)控制器減小發(fā)電機(jī)對腳踏的磁阻力。

7、進(jìn)一步的，根據(jù)助力自行車不同的速度設(shè)定磁阻力序列f阻：f阻1、f阻2、…、f阻n；所述磁阻力序列f阻對應(yīng)的車速序列v：v1、v2、…、vn，對應(yīng)的設(shè)定踏頻序列rpm設(shè)：rpm1、rpm2、…、rpmn，對應(yīng)的設(shè)定發(fā)電機(jī)的輸出功率序列p發(fā)：p發(fā)1、p發(fā)2、…p發(fā)n；

8、助力自行車行駛過程中速度為v1時，磁阻力為f阻1；當(dāng)踩踏腳踏的功率p實(shí)大于磁阻力f阻1對應(yīng)發(fā)電機(jī)的輸出功率p發(fā)1，并且腳踏實(shí)際踏頻rpm實(shí)大于設(shè)定踏頻rpm1，助力自行車的速度由速度v1提升至速度v2，磁阻力由f阻1提升至f阻2；若兩者無法同時滿足，助力自行車的速度則維持在速度v1；

9、助力自行車行駛過程中速度為v2時，磁阻力為f阻2；當(dāng)踩踏腳踏的功率p實(shí)大于磁阻力f阻2對應(yīng)發(fā)電機(jī)的輸出功率p發(fā)2，并且腳踏實(shí)際踏頻rpm實(shí)大于設(shè)定踏頻rpm2，助力自行車的速度由速度v2提升至速度v3，磁阻力由f阻2提升至f阻3；若兩者無法同時滿足，助力自行車的速度則由速度v2返回速度v1；

10、助力自行車行駛過程中速度為v3時，磁阻力為f阻3；當(dāng)踩踏腳踏的功率p實(shí)大于磁阻力f阻3對應(yīng)發(fā)電機(jī)的輸出功率p發(fā)3，并且腳踏實(shí)際踏頻rpm實(shí)大于設(shè)定踏頻rpm3，助力自行車的速度由速度v3提升至速度v4，磁阻力由f阻3提升至f阻4；若兩者無法同時滿足，助力自行車的速度則由速度v3返回速度v2；

11、依次類推，助力自行車行駛過程中速度為vn-1時，磁阻力為f阻n-1；當(dāng)踩踏腳踏的功率p實(shí)大于磁阻力f阻n-1對應(yīng)發(fā)電機(jī)的輸出功率p發(fā)n-1，并且腳踏實(shí)際踏頻rpm實(shí)大于設(shè)定踏頻rpmn-1，助力自行車的速度由速度vn-1提升至速度vn，磁阻力由f阻n-1提升至f阻n；若兩者無法同時滿足，助力自行車的速度則由速度vn-1返回速度vn-2。

12、進(jìn)一步的，助力自行車包括曲柄維持模式；當(dāng)檢測到助力自行車的速度為零時，助力自行車進(jìn)入曲柄維持模式，發(fā)電機(jī)控制器控制發(fā)電機(jī)對腳踏的磁阻力增加到最大；當(dāng)檢測到助力自行車的速度不為零時，助力自行車退出曲柄維持模式，磁阻力恢復(fù)到助力自行車1進(jìn)入曲柄維持模式前一刻的磁阻力。

13、進(jìn)一步的，當(dāng)檢測電動機(jī)達(dá)到觸發(fā)堵轉(zhuǎn)保護(hù)的條件，則增大磁阻力，使助力自行車進(jìn)入曲柄維持模式；所述電動機(jī)堵轉(zhuǎn)包括緩慢堵轉(zhuǎn)和突然堵轉(zhuǎn)。

14、進(jìn)一步的，所述電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)為緩慢堵轉(zhuǎn)時，包括以下步驟：

15、s1、檢測電動機(jī)是否滿功率輸出，并維持一定時間，否則磁阻力不變，是則執(zhí)行下一步；

16、s2、檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是否低于等于第一轉(zhuǎn)速，否則磁阻力不變，是則線性增加磁阻力，并執(zhí)行下一步；

17、s3、檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是否低于等于第二轉(zhuǎn)速，否則繼續(xù)線性增加磁阻力，是則電動機(jī)進(jìn)入堵轉(zhuǎn)模式，直至助力自行車速度降低至零；

18、所述第一轉(zhuǎn)速大于第二轉(zhuǎn)速。

19、有益效果：本發(fā)明的一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，設(shè)置有恒扭矩恒踏頻變檔模式和模擬鏈條傳動模式；恒扭矩恒踏頻變檔模式時，在同樣的踏頻區(qū)間內(nèi)達(dá)到低速以及高速的的騎行效果，保證騎行者的騎行的舒適效果；模擬鏈條傳動模式時，隨著車速的增加，磁阻力同樣遞增，讓騎行者有更輕松的起步，以及高速時更舒適的踏頻；設(shè)置電池，以及電池低電量時增加磁阻力的方式增加發(fā)電機(jī)的輸出功率，以實(shí)現(xiàn)長續(xù)航，在長續(xù)航的同時兼顧舒適性；無鏈傳動助力系統(tǒng)在自動變速時有著先天性的優(yōu)勢，因?yàn)樗臒o鏈條設(shè)計(jì)方案，可以做到擺脫機(jī)械助力比及速比的束縛，從軟件邏輯上實(shí)現(xiàn)騎行者的需求，讓騎行者在面對任何工況時，每一腳都是舒適的腳感。

技術(shù)特征：

1.一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，其特征在于：包括助力自行車(1)；所述助力自行車(1)包括發(fā)電機(jī)(5)、發(fā)電機(jī)控制器(10)、腳踏(6)、電動機(jī)(8)、電動機(jī)控制器(7)和電池(3)；所述腳踏(6)通過曲柄傳動連接發(fā)電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)子，所述發(fā)電機(jī)(5)和電池(3)安裝在助力自行車(1)上；所述電動機(jī)(8)驅(qū)動連接助力自行車(1)的后輪；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)電機(jī)(5)對腳踏(6)有磁阻力，所述發(fā)電機(jī)控制器(10)調(diào)控磁阻力的大?。凰鲋ψ孕熊?1)包括恒扭矩恒踏頻變檔模式和模擬鏈條傳動模式；助力自行車(1)進(jìn)入恒扭矩恒踏頻變檔模式時，發(fā)電機(jī)控制器(10)調(diào)控發(fā)電機(jī)(5)對腳踏的磁阻力不變；助力自行車(1)進(jìn)入模擬鏈條傳動模式時，發(fā)電機(jī)控制器(10)調(diào)控發(fā)電機(jī)(5)對腳踏的磁阻力跟隨助力自行車(1)的速度變化而改變。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，其特征在于：助力自行車(1)進(jìn)入恒扭矩恒踏頻變檔模式時，設(shè)定騎行的踏頻區(qū)間rpma～rpmb，采用發(fā)電機(jī)控制器(10)檢測腳踏(6)的實(shí)際踏頻，并傳輸至電動機(jī)控制器(8)；助力自行車(1)在行駛過程中，且檔位為auton；當(dāng)檢測到的實(shí)際踏頻大于rpmb時，且腳踏(6)維持該實(shí)際踏頻持續(xù)兩圈及以上，檔位auton升高為auton+1；當(dāng)檢測到的實(shí)際踏頻小于rpma時，且腳踏(6)維持該實(shí)際踏頻持續(xù)3s及以上，檔位auton降低為auton-1。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，其特征在于：助力自行車(1)進(jìn)入模擬鏈條傳動模式時，助力自行車(1)在行駛過程中；當(dāng)助力自行車(1)的速度增加時，發(fā)電機(jī)控制器(10)增加發(fā)電機(jī)(5)對腳踏(6)的磁阻力；當(dāng)助力自行車(1)的速度減小時，發(fā)電機(jī)控制器(10)減小發(fā)電機(jī)(5)對腳踏(6)的磁阻力。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，其特征在于：根據(jù)助力自行車(1)不同的速度設(shè)定磁阻力序列f阻：f阻1、f阻2、…、f阻n；所述磁阻力序列f阻對應(yīng)的車速序列v：v1、v2、…、vn，對應(yīng)的設(shè)定踏頻序列rpm設(shè)：rpm?1、rpm2、…、rpmn，對應(yīng)的設(shè)定發(fā)電機(jī)的輸出功率序列p發(fā)：p發(fā)1、p發(fā)2、…p發(fā)n；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，其特征在于：助力自行車(1)包括曲柄維持模式；當(dāng)檢測到助力自行車(1)的速度為零時，助力自行車(1)進(jìn)入曲柄維持模式，發(fā)電機(jī)控制器(10)控制發(fā)電機(jī)(5)對腳踏(6)的磁阻力增加到最大；當(dāng)檢測到助力自行車(1)的速度不為零時，助力自行車(1)退出曲柄維持模式，磁阻力恢復(fù)到助力自行車1進(jìn)入曲柄維持模式前一刻的磁阻力。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)檢測電動機(jī)(8)達(dá)到觸發(fā)堵轉(zhuǎn)保護(hù)的條件，則增大磁阻力，使助力自行車(1)進(jìn)入曲柄維持模式；所述電動機(jī)(8)堵轉(zhuǎn)包括緩慢堵轉(zhuǎn)和突然堵轉(zhuǎn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種e-bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，其特征在于：所述電動機(jī)(8)的堵轉(zhuǎn)為緩慢堵轉(zhuǎn)時，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種E?Bike的無鏈傳動助力系統(tǒng)，包括助力自行車；所述助力自行車包括發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)控制器、腳踏、電動機(jī)、電動機(jī)控制器和電池；所述腳踏通過曲柄傳動連接發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述發(fā)電機(jī)和電池安裝在助力自行車上；所述電動機(jī)驅(qū)動連接助力自行車的后輪；當(dāng)踩動腳踏時，發(fā)電機(jī)發(fā)電，電動機(jī)驅(qū)動助力自行車前進(jìn)；當(dāng)不踩動腳踏時，電動機(jī)停止驅(qū)動助力自行車前進(jìn)直至停止；所述電動機(jī)控制器根據(jù)發(fā)電機(jī)控制器采集腳踏的踏頻和踩踏力的變化，調(diào)節(jié)助力自行車的速度；讓騎行者有更輕松的起步，以及高速時更舒適的踏頻；在電池低電量時用增加磁阻力的方式增加發(fā)電機(jī)的輸出功率，以實(shí)現(xiàn)助力自行車長續(xù)航；兼顧長續(xù)航的同時保證舒適性。

技術(shù)研發(fā)人員：張校菡,張洲,吳俊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州洪邦新能源技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19