用于踏板驱动的车辆的性能表现感测系统技术方案

一种根据本发明专利技术用于踏板驱动的车辆的性能表现感测系统，包括用于感测与所述踏板驱动的车辆的使用者的动力输出相关的参数的至少一个传感器单元，和可操作地连接到所述至少一个传感器单元的处理单元，该处理单元用于处理从所述至少一个传感器单元接收到的数据，并用于存储和/或显示与由使用者产生的动力输出相关的信息。根据本发明专利技术，所述至少一个传感器单元设置在所述使用者的鞋类物品内，所述至少一个传感器单元包括用于检测由使用者施加在所述踏板驱动的车辆的踏板上的压力的至少一个压力传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于踏板驱动的车辆例如公路自行车的性能表现测量系统的
更具体地，本专利技术涉及用于自行车例如公路自行车或山地自行车等中的实时动 力测量系统。
技术介绍
骑行动力计量仪是脚踏车上测量骑手动力输出的装置。大多数骑行动力计量仪使 用应变仪来测量所施加的扭矩，并结合角速度来计算动力。使用应变仪的动力计量仪安装 在底部支架、后自由轮轴或曲柄组中。一些新型装置不使用应变仪而是通过把手安装单元 来测量动力，该把手安装单元通过测量骑自行车的人的相对作用力（重力、风阻、惯性、滚 动阻力）并将这些相对作用力与速度结合利用牛顿第三定律的原理来确定骑手的动力输 出。 动力计量仪通常与安装在把手上的计算机一起使用，该计算机显示关于骑手产生 的动力输出的信息例如瞬时、最大和平均功率。这些计算机中的绝大部分也用作综合自行 车计算机，可以测量和显示心率以及骑行速度、距离和时间。 市场上目前有不同类型的动力计量仪。 曲柄组动力计量仪经由安放在曲柄星形轮中的应变仪测量施加在两个踏板上的 扭矩。对动力的计算源于应变仪的偏转和踩踏节奏。这些系统需要曲柄允许一定量的挠曲， 以使系统能工作。然而，曲柄的挠曲意味着材料的摩擦，这导致动力损失。此外，该系统固 定地安装到自行车并且需要特定的工具和技术来安装。这使得几乎不可能将该系统转移到 另一自行车。最后，接近Ikg的重量使得该系统相当重和昂贵，并且不能区分左腿或右腿。 自由转轮动力计量仪使用与曲柄动力计量仪中相同的应变仪，但该应变仪位于后 轮毂并在驱动链后面测量动力。这些系统基本患有与前述曲柄组动力计量仪相同的缺点。 此外，这些系统由于动力经由链条转换而受到其他错误源/由于链条和链轮而受到损失， 最后，由于曲柄和所用齿轮/链轮之间的比率差，这些系统只允许平均测量。 另一种类型的动力计量仪基于链条摆动的测量。在链条单元的核心主要是安装到 自行车后下叉的吉他拾音器（guitar pick-up)。利用该系统，拾音器检测链条摆动和速度 并通过数学的方式将其转变为动力输出。对于上述类型的动力计量仪，基于链条的计量仪 系统固定地安装到自行车并需要特定的工具和技术来安装。这使得几乎不可能将该系统转 移到另一自行车。此外，这些系统尤其在高输出量下相当不精确和不可靠，并且不能区分左 腿或右腿。 这使得目前可用于自行车性能表现测量的系统要么昂贵要么不精确。这些系统还 沉重（难以承受）并难以安装。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种可减少至少一些上述缺点的用于踏板驱动的车辆 的改进的性能表现感测系统。这个目的通过权利要求1中所述的专利技术来实现。 本专利技术总体上涉及一种自行车性能表现测量系统，包括至少一个膜式压力传感 器，并构造用于设置在自行车鞋中。优选地，该系统包括与自行车计算机或其他硬件通信的 通信界面。本专利技术的一方面涉及自行车鞋，包括基于一个或多个膜式压力传感器的自行车 性能表现测量系统。 一种用于根据本专利技术的踏板驱动的车辆的性能表现感测系统包括至少一个传感 器单元和可操作地连接到所述至少一个传感器单元的处理单元，所述至少一个传感器单元 用于感测与所述踏板驱动的车辆的使用者的动力输出相关联的参数，所述处理单元用于处 理从所述至少一个传感器单元接收到的数据并用于存储和/或显示与使用者产生的动力 输出相关联的信息。根据本专利技术，至少一个传感器单元布置在所述使用者的鞋类物品内部， 所述至少一个传感器单元包括用于检测由使用者施加在所述踏板驱动的车辆的踏板上的 压力的至少一个压力传感器。 与现有技术的动力测量装置相比，根据本专利技术的系统包括安装或设置在踏板驱动 的车辆的使用者的通常是自行车鞋的鞋类物品中的传感器单元。这意味着，该系统不是安 装在自行车本身上，因此可容易地转移到另一自行车。此外，该系统不依赖自行车的曲柄或 踏板的柔性。 在本专利技术的优选实施例中，所述至少一个传感器单元包括可操作地联接到所述压 力传感器的电子控制模块，其中，所述电子控制模块构造用于记录传感器数据并将由所述 传感器模块记录的数据传送到所述处理单元。在该实施例中，处理单元接收传感器单元的 "原始"数据，并对与动力配置相关的让人感兴趣的值进行计算。 在替代性实施例中，所述至少一个传感器单元包括可操作地联接到所述压力传感 器的电子控制模块，其中，所述电子控制模块构造用于记录传感器数据、从所述传感器数据 计算与动力配置相关的让人感兴趣的值、并将与动力配置相关的让人感兴趣的值传送到所 述处理单元。在该实施例中，处理单元不是必须要从所接收数据计算其它让人感兴趣的值。 相反，处理单元可以仅对与动力配置相关的让人感兴趣的值进行存储和显示。 在上述两个实施例中，电子控制模块通过无线连接线路优选使用广泛应用的协议 例如ANT+被可操作地联接到所述处理单元。应注意，处理单元可以是安装在踏板驱动的车 辆或智能手机等上的自行车计算机的一部分。 在本专利技术的优选实施例中，所述至少一个传感器单元可取下地设置在鞋类物品的 鞋底结构中。该传感器优选准确地定位在动力穿过鞋底传输到踏板中的区域。 在优选实施例中，鞋类物品是自行车鞋，在左侧鞋和右侧鞋中各设有至少一个传 感器单元。该实施例使得能够单独评估右腿和左腿配置的动力，由此确定各腿的单独性能 表现。 为了检测踏板是否在运转或与踏板运动相关的其他参数，性能表现感测系统的至 少一个传感器优选包括至少一个重力传感器。重力传感器优选可操作地联接到电子控制模 块，并使得能够采集关于踏板是否在运转、踏板节奏等的信息。 在本专利技术有利的实施例中，所述压力传感器是膜式压力传感器，包括借助于设有 至少一个开口的间隔件以一定距离上下布置的第一承载薄片和第二承载薄片以及具有至 少两个电极的电极结构，所述至少两个电极布置成使得在所述第一和第二承载薄片响应于 作用在所述压力传感器上的压力而被移到一起的情况下在所述电极之间建立电接触。这些 膜式压力传感器非常可靠并且容易结合到鞋底。 压力传感器优选包括一个或多个压力感测元件，其中，所述压力感测元件中的每 一个包括：第一柔性承载膜和第二柔性承载膜，所述第一和第二承载膜通过具有开口的间 隔膜彼此连接；设置在所述第一承载膜上的第一电极和设置在所述第二承载膜上的第二电 极，其中，所述第一和第二电极设置成在所述开口中朝向彼此，使得当压力施加在所述压力 感测元件上时所述第一和第二电极能够被置于彼此接触，并使得所述第一和第二电极之间 的接触面积随着压力的增加而增加。单个的压力元件可以合适地安置在鞋底中动力传输穿 过鞋底进入踏板的部位。 上述鞋传感器提供了直接测量随时间变化的压力（作用力）的可能性。由此可以 计算踩踏板时所施加的动力，因为曲柄臂的长度是已知的。通过可选的重力传感器或甚至 通过元件启动的时机可给出所需的角速度。 抬起阶段的动力性能由软件利用校错系数来计算。根据仍施加在传感器上的作用 力或甚至是如果骑自行车的人在抬起阶段真正进行牵拉而导致的零作用力，由软件选择校 错系数。压力曲线还使得系统能够计算各腿的性能表现。目前的智能手机和训练计算机支 持用于通信的ANT+，所以所述系统可以基于评估网站（例如Garmin Connect)与已有硬件 和社区接通。【附图说明】 现在通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于踏板驱动的车辆的性能表现感测系统，包括用于感测与所述踏板驱动的车辆的使用者的动力输出相关的参数的至少一个传感器单元，和可操作地连接到所述至少一个传感器单元的处理单元，该处理单元用于处理从所述至少一个传感器单元接收到的数据，并用于存储和/或显示与由使用者产生的动力输出相关的信息，其特征在于，所述至少一个传感器单元设置在所述使用者的鞋类物品内，并且所述至少一个传感器单元包括用于检测由使用者施加在所述踏板驱动的车辆的踏板上的压力的至少一个压力传感器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格雷尼斯，JP·施米特，
申请(专利权)人：IEE国际电子工程股份公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU