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

背景技術(shù)：

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

現(xiàn)有電動自行車存在的問題是：第一，電動自行車需要手動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把來調(diào)整該電動自行車的行駛速度；第二，大部分電動自行車無需使用者做功就能順暢行駛，導致使用者無法達到鍛煉身體的目的。

技術(shù)實現(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)動系統(tǒng)和包括該驅(qū)動系統(tǒng)的自行車，該驅(qū)動系統(tǒng)無需手動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把就能夠自動調(diào)整自行車的行駛速度，而且還可以輔助使用者對行駛中的自行車進行驅(qū)動，以保證使用者能夠做功進而達到鍛煉身體的目的。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種自行車的驅(qū)動系統(tǒng)，其包括：車載電源；用于驅(qū)動所述自行車的車輪的電機；檢測組件，所述檢測組件能夠檢測行駛狀態(tài)下的所述自行車的牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；具有至少一個助力模式的控制單元，分別與所述車載電源、電機和檢測組件相連。其中，所述控制單元構(gòu)造成當啟動一個所述助力模式時，能夠基于所述檢測組件檢測的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來調(diào)整所述電機的實時輸出功率，使得所述電機能夠輔助使用者對所述自行車進行驅(qū)動。

進一步地，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，能夠基于所述檢測組件檢測的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來獲知使用者的實時輸出功率，并維持使用者的實時輸出功率與所述電機的實時輸出功率的比值恒定；所述控制單元啟用恒速助力模式時，能夠基于所述檢測組件檢測的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來獲知使用者的實時輸出功率，并通過使用者的實時輸出功率實時調(diào)整所述電機的實時輸出功率，以使所述自行車的行駛速度提升到或維持于預設范圍。

進一步地，所述驅(qū)動系統(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，當所述控制單元通過所述坡度傳感器獲知所述自行車正行駛在平路時，所述控制單元啟用平路助力模式，當所述控制單元通過所述坡度傳感器獲知所述自行車正行駛在坡路上時，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，所述電機在上坡助力模式下的實時輸出功率比其在平路助力模式下的實時輸出功率高。

更進一步地，在平路助力模式下，所述控制單元能夠基于所述檢測組件檢測的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來獲知使用者的實時輸出功率，并維持使用者的實時輸出功率與所述電機的實時輸出功率的比值恒定。

更進一步地，在上坡助力模式下，所述控制單元通過所述坡度傳感器來獲知所述自行車所處的坡度，并調(diào)整所述電機的實時輸出功率，以使所述電機的實時輸出功率隨著所述坡度的增加而增加。

更進一步地，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，將所述電機的實時輸出功率調(diào)整到所述電機的最大輸出功率。

更進一步地，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。

進一步地，所述檢測組件包括用于檢測所述自行車的牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器，以及用于檢測所述自行車的牙盤或鏈條的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器。

進一步地，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)動系統(tǒng)的自行車。

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

另外，本發(fā)明的自行車的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，使用安全可靠，便于實施推廣應用。本發(fā)明的包括該驅(qū)動系統(tǒng)的自行車的結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，使用安全可靠，便于實施推廣應用。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中：

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

圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例二的自行車的驅(qū)動系統(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記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

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)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例一的自行車的驅(qū)動系統(tǒng)10。如圖1所示，該驅(qū)動系統(tǒng)10包括車載電源1和用于驅(qū)動自行車的車輪的電機2。其中，車載電源1是一種可拆卸安裝在自行車上的儲能較多的蓄電池，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2選為常規(guī)的輪轂電機，以縮減自行車的整體體積。

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

在圖2所示的優(yōu)選實施例中，控制單元5主要包括能夠調(diào)整電機1的實時輸出功率的電機控制器51，以及與該電機控制器51和檢測組件3均相連的運算型控制器52。其中，運算型控制器52用于接收轉(zhuǎn)速傳感器31的檢測信號，并基于測信號來實時控制電機控制器51為電機1的供電量，以達到調(diào)整電機1的實時輸出功率的目的。該運算型控制器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器和其他電子元件等，這屬于本領域技術(shù)人員熟知的，在此不再詳述。此外，電機控制器51屬于本領域的常規(guī)產(chǎn)品，在此不再贅述。

該控制單元構(gòu)5具有至少一個助力模式，該控制單元構(gòu)5啟動一個助力模式時，能夠基于檢測組件3檢測的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來調(diào)整電機2的實時輸出功率，使得電機1能夠輔助使用者對行駛中的自行車進行驅(qū)動。其中，所謂的電機1輔助使用者來驅(qū)動自行車是指，電機1能夠在使用者騎行過程中幫助使用者驅(qū)動自行車，既可以電機1和使用者一同驅(qū)動自行車，也可是電機1和使用者交替地驅(qū)動自行車。

根據(jù)本發(fā)明實施例的自行車的驅(qū)動系統(tǒng)10通過檢測組件3和具有助力模式的控制單元5來輔助使用者對行駛中的自行車進行驅(qū)動，使得驅(qū)動系統(tǒng)10不僅無需手動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把就能夠自動控制該自行車的行駛速度，而且還可以輔助使用者對行駛中的自行車進行驅(qū)動，以保證使用者能夠?qū)ψ孕熊囘M行做功，進而達到鍛煉身體的目的。

在第一個實施例中，助力模式具有恒比例助力模式。當控制單元5啟用恒比例助力模式時，控制單元5能夠基于檢測組件3檢測的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來獲知使用者的實時輸出功率，并維持使用者的實時輸出功率與電機1的實時輸出功率的比值恒定。在恒比例助力模式下，只要使用者存在對自行車的實時輸出功率，電動1便輸出對應的實時輸出功率，從而輔助使用者對行駛中的自行車進行驅(qū)動。其中，使用者的實時輸出功率P2可由檢測組件3檢測的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T來計算，屬于本領域技術(shù)人員熟知的；而電機1的實時輸出功率P1等于輸入電壓U1與輸入電流I1的乘積，即P1＝U1×I1。使用者的實時輸出功率與電機1的實時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)。

在第二個實施例中，助力模式具有恒速助力模式。當控制單元5啟用恒速助力模式時，控制單元5能夠基于檢測組件3檢測的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來獲知使用者的實時輸出功率，并通過使用者的實時輸出功率實時調(diào)整電機1的實時輸出功率，以使自行車的行駛速度提升到或維持于預設范圍。也就是說，恒速助力模式能夠?qū)Ξ斍靶旭偹俣鹊陀诨蚵淙腩A設范圍的自行車進行調(diào)整，當前行駛速度低于預設范圍時，控制單元5將增加電機1的實時輸出功率，以使自行車的當前行駛速度提升到預設范圍；而當前行駛速度落入預設范圍時，控制單元5互補式調(diào)整電機1的實時輸出功率，以使自行車的當前行駛速度維持于預設范圍。所謂互補式調(diào)整是指，當前行駛速度即將低于預設范圍時，提升電機1的實時輸出功率以防止當前行駛速度低于預設范圍，而當前行駛速度即將高于預設范圍時，降低電機1的實時輸出功率以防止當前行駛速度高于預設范圍。所謂預設范圍是本領域技術(shù)人員根據(jù)具體需要進行人為設定的，既可是點式范圍，也可是線式范圍，例如可是20km/h或18～22km/h。

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

在第四個實施例中，該第四個實施例是在第一個、第二個或第三個實施例基礎上做得進一步的改進，即該驅(qū)動系統(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。當控制單元5通過坡度傳感器7獲知自行車正行駛在平路時，控制單元5啟用平路助力模式，當控制單元5通過坡度傳感器7獲知自行車正行駛在坡路上時，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1在上坡助力模式下的實時輸出功率比其在平路助力模式下的實時輸出功率高。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坡度的傳感器，如攝像頭等。

進一步地，在平路助力模式下，控制單元5能夠基于檢測組件3檢測的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來獲知使用者的實時輸出功率，并維持使用者的實時輸出功率與電機1實時輸出功率的比值恒定。也就是說，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。

進一步地，在上坡助力模式下，控制單元5通過坡度傳感器7獲知所述自行車所處的坡度，并調(diào)整電機的實時輸出功率，以使電機1的實時輸出功率隨著坡度的增加而增加。對于電機1的實時輸出功率隨著坡度的增加而增加的幅度或關系，本領域技術(shù)人員可根據(jù)具體實驗獲得。比如，在保證車速恒定且使用者無輸出的情形下，電機1的實時輸出功率就是自行車在保持當前行駛速度所需的功率，獲得自行車在保持當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系，然后基于比例關系和自行車所處的坡度獲得自行車在保持當前行駛速度所需的功率，并用其減去使用者的實時輸出功率就可獲得電機1的實時輸出功率。

在第五個實施例中，該第五個實施例是在第四個實施例基礎上做得進一步的改進，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，將電機1的實時輸出功率調(diào)整到電機1的最大輸出功率。在高速行駛模式下，若使用者的實時輸出功率大于零，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。除此之外，該控制單元5可根據(jù)聲控方式進行各個模式間的切換，例如當使用者說出“平路助力模式”，控制單元5將關閉當前進行模式，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實施例中的各個模式之間的切換。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的自行車的驅(qū)動系統(tǒng)10通過檢測組件3和具有助力模式的控制單元5來輔助使用者對行駛中的自行車進行驅(qū)動，使得驅(qū)動系統(tǒng)10不僅無需手動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把就能夠自動控制該自行車的行駛速度，而且還可以輔助使用者對行駛中的自行車進行驅(qū)動，以保證使用者能夠?qū)ψ孕熊囘M行做功，進而達到鍛煉身體的目的。

以上借助具體實時例對本發(fā)明做了進一步描述，但是應該理解的是，這里具體的描述，不應理解為對本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的限定，本領域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書后對上述實時例做出的各種修改，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。