电动自行车用“人力－电力合力”电子控制系统技术方案

本发明专利技术涉及的是电动自行车用“人力－电力合力”控制器系统（ＥＡＳ系统），它是由速度传感器、钥匙控制开关、欠压过流保护装置、显示器等组成；本发明专利技术所述的控制系统可以根据骑行者设定的蹬力或行驶速度，自行调节电力助动系统的输入功率，在３－２４公里／时行驶速度范围内，使人力消耗降至最小值，并能使电动自行车的动力电池延长一次充电行驶距离５０％以上；在电动自行车上安装一只三档钥匙控制开关可很方便地把电动自行车的人力－电力合力电子控制系统，转换为全电动行驶或全人力骑行。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种电动自行车用人力-电力合力控制器系统，包括速度蹬力传感器、钥匙控制开关2、安全装置、显示器3等。九十年代，随着世界性提倡绿色交通，人们越来越感到开发新能源作为汽车、摩托车、助动车的动力的迫切性，各国相继开发各种类型的电力交通工具，取代汽油发动机的交通工具。电动自行车是可用于城市绿色交通的发展方向之一，电动自行车具有无污染、低噪声、能耗少、故障率低、充电方便，易维修等系列优点。但是，现有的电动自行车的行驶距离受动力电池的容量和自行车重量的限制，而且，由于缺乏合理的控制系统，使得电动自行车没有很好地利用低速下人力骑行的舒适感，使电池的电容量和人力的协调不合理。本专利技术的目的是提供一种电动自行车用人力-电力合力电子控制系统，该系统将人力-电力的能量合理地融为一体，并可通过一只三挡钥匙控制开关2，把电动自行车调整为人力-电力合力行驶、全电动行驶或全人力骑行的状态。在本专利技术中，人力-电力合力控制系统是由电子控制器、显示器3、电动机(或驱动器)1、调速器4、电池5和钥匙控制开关2组成的；具体地讲，电子控制器是控制本专利技术所述所有动作的电子线路，显示器3是用来反映来自各个传感器的各种参数以及骑行人的设定值的；调速器是用来设定设定的控制装置；电池或动力电池是用来向电动机提供电力的，当然，还有很少量的电力提供给灯光照明、喇叭等。 下面是附图说明，通过附图可以更清楚的理解本专利技术。附图1是本专利技术所述的“人力-电力合力”电子控制系统安装位置图；附图2是本专利技术所述的“人力-电力合力”电子控制系统的人力-电力合力运行的系统框图；附图3是本专利技术所述的“人力-电力合力”电子控制系统转入全电动骑行系统框图；现有技术已经得出这样的研究数据，即，自行车一般在平地、无坡、低风速下骑行时，最佳行驶速度(即人力行驶时骑行者较为舒适的速度)约12公里/小时，平均蹬力约35Kg-f；在上坡、逆风或行驶速度超过12公里/小时，平均蹬力约65Kg-f；随着坡度增加或逆风风力增加，增加蹬力较为困难，这时，可通过钥匙控制开关2使“人力-电力合力”电子控制系统投入工作并以电力为主，人力为辅。本专利技术所述的电动自行车用“人力-电力合力”电子控制系统(EAS)的实施方案之一是通过在电动自行车的踏脚上的最大蹬力位置上，装有一个蹬力传感器，将蹬力信号输入至EAS系统。当蹬力超出设定值，如35Kg-f或更小的设定值时，EAS系统就开始工作，电动机1投入运转后就能使骑行者的蹬力保持在设定值上。如需要提高骑行速度，只须通过电子系统的速度调节器4，使电动机(驱动器)1增加输入功率，就可提高骑行速度，直到最大骑行速度约24公里/小时。本专利技术所述的电动自行车“人力-电力合力”电子控制系统的最大优点是骑行者的蹬力可随各人的体力任意给定，使骑行者在最省的力的状态下骑行，而电动机1-电池5则可提供的动力，在行驶速度24公里/小时以内，不论上坡，逆风都保持约24公里/小时的运行速度。本专利技术所述的电动自行车用“人力-电力合力”电子控制系统的另一个实施例，也可在通过电动自行车上安装一个速度传感器，将速度信号输入主控制系统。人力骑行到了约3公里/小时(可由骑行者任意给定)，EAS系统就开始工作，电动机1投入运行，并加速EAS系统给定的速度。如在3-24公里/小时范围内任意调节，骑行者只须把电动自行车人力骑行到给定的最小骑行速度值，就可由EAS系统控制24公里/小时以内的行驶速度。采用EAS系统，可使电动自行车一次充电的行驶距离，提高50％以上，例如电动车的动力电池容量10AH，行驶速度20公里/时，充电一次行驶距离30公里，配备EAS系统后，行驶距离可提高到60公里，并可自显示器3上看到行车电流量显著下降。本专利技术所述的“人力-电力合力”电子控制系统的人力-电力合力运行的系统框图实例如附图2。当骑车人骑行时踩动链轮，速度传感器可将速度信号转换或一定大小的驱动信号，使电动机1得到一定的电力供应通过电子控制器2线路中设定了至少二个档次，优选三个挡次，随着骑行速度的增加，相应增大供给的电量。如果骑车人的脚不踩动链轮6，则速度传感器无信号输出，电动机1便得不到电力供应。也就是说，要电动机产生驱动力矩，则骑车人一定要踩动链轮6。由于本专利技术所采用的驱动电动自行车的动力有二个来源(人力+动力电池5)，故动力电池充电一次行驶的距离和时间要比全电动行驶为长。无论是设置蹬力传感器还是速度传感器，本专利技术的技术特征不同于现有技术中的人力和电力的简单合并，因为现有技术中的简单合并要么用全电力，这样一来，就无法利用人力在低耗能情形下的舒适的作功，如果简单的对电力驱动设定几个档次，也无法将电力和人力对自行车的动力的贡献调整到最匹配的程度，而且，在需要减速时，电力或人力所作的功就被浪费，本专利技术所述的系统就是考虑到上述各种情形而提出的。本专利技术所述的“人力-电力合力”电子控制系统转入全电动骑行系统框图实例如附图3。在本系统中，可用调速器4进行脉宽调制，控制电子控制器VMOS功率管的工作波形，使占定比在0到1之间按需调节，以控制行车速度。为保护动车电池5和电动机1的安全运行，在线路中设置了过流保护和欠压保护装置，使电动机1不致大量过载并控制动力电池5不过量放电，以保障本系统的长期、稳定工作。本专利技术所述的“人力-电力合力”电子控制系统转换成全人力骑行时，由于传动部分有棘轮，故不会增加阻力，可作为自行车骑行。作为一个优选的实施例，本专利技术采用CN95227242.3所述的驱动器1，采用该驱动器1可以更好的发挥本专利技术的优点。作为一个优选的实施例，本专利技术将人力-电力合力电子控制系统的控制器和钥匙控制开关设置在自行车的前斜档上，例如图1中的位置7；本专利技术所述的电子控制器、速度传感器、蹬力传感器、显示器、欠压过压保护装置都可以采用现有技术中的相应的器件或电路，即使没有现成的，相关领域的技术人员也可以根据本专利技术所公开的内容进行设计或制造，只要是采用本专利技术的构思，所作的变化应该在本专利技术的保护范围之中。上述动力电池优选采用本申请人已经提出的在先专利申请所述的镍氢电池，它可以使本专利技术的优点充分发挥。本专利技术的优点在于可以很好的协调电力、人力之间的关系，充分发挥人力和电力的各自优势，具有省电、省力的作用。权利要求1.一种电动自行车用人车-电力合力电子控制器系统(即EAS系统)，其特征在于所述的系统有一电力-人力合力电子控制器，在所述的自行车上有一传感器，根据行者的体力任意设定的蹬力或行驶速度，自动调节电力系统的输入功率，在3-24公里/时行驶速度范围内的任意速度上，使人力消耗降至最小值，并能使自行车的动力电池。延长一次充电行驶或全人力骑行。2.根据权利要求1所述的电动自行车EAS系统的特征，在于通过在电动自行车的踏脚上的蹬力位置上，安装一个蹬力传感器，将蹬力信号输入至EAS系统，当蹬力超出给定值时，EAS系统开始工作，电动机投入运转后，就使蹬力保持在给定值上；如需提高行驶速度，可以通过EAS系统的速度调节器，使电动机增加输入功率，就可提高行驶速度，直到最大先行驶速度24小时/时。3.根据权利要求1所述的电动自行车EAS系统的特征，在于通过电动自行车安装的速度传感器，将速度信号输入EAS系统，人力骑行到暄值(3公里/时或5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动自行车用人车－电力合力电子控制器系统（即ＥＡＳ系统），其特征在于所述的系统有一电力－人力合力电子控制器，在所述的自行车上有一传感器，根据行者的体力任意设定的蹬力或行驶速度，自动调节电力系统的输入功率，在３－２４公里／时行驶速度范围内的任意速度上，使人力消耗降至最小值，并能使自行车的动力电池。延长一次充电行驶或全人力骑行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈迂，蔡韵，叶聚茂，
申请(专利权)人：上海申建冶金机电技术工程公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]