一种轻量化自行车动力改装套件及其改装控制方法技术

本发明专利技术公开了一种轻量化自行车动力改装套件及其改装控制方法。轻量化自行车动力改装套件包括横梁部件、车把部件、车轮部件，所述横梁部件包括搭载在自行车横梁上的安装包、电池、控制器，所述控制器包括单片机和无刷电机驱动板。车把部件包括刹车断电开关、通过硅胶绑带安装在车把上的控制按钮。车轮部件包括无刷电机、测速磁铁、测速霍尔传感器。所述控制器分别连接电池、控制按钮、无刷电机、刹车断电开关、测速磁铁、测速霍尔传感器组成控制系统。本发明专利技术在原有自行车基础上进行改进，使其具有代替人力的电力驱动功能，且具有定速模式、功率模式、助力模式不同模式控制，便于骑行操控。

Lightweight bicycle power conversion kit and refitting control method thereof

The invention discloses a lightweight bicycle power refit kit and its refitting control method. The lightweight bicycle power conversion kit including beam parts, handlebar components, wheel assembly, the beam parts including the beam of the bicycle equipped with the installation package, battery, controller, the controller comprises a microcontroller and brushless motor driver board. The handle component comprises a brake power-off switch through the control button, silicone strap mounted on the handlebar. The wheel parts include brushless motor, speed measuring magnet and speed measuring Holzer sensor. The controller is connected with a battery, a control button, a brushless motor, a brake power off switch, a speed measuring magnet and a speed measuring Holzer sensor to form a control system. The invention is improved on the basis of the original bicycle so as to have the electric driving function instead of the manpower, and has the different mode control of the constant speed mode, the power mode and the power assisted mode, so as to facilitate the riding control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自行车改装领域，尤其是一种轻量化自行车动力改装套件及其改装控制方法。
技术介绍
油价高涨、环保意识增强的今日，自行车由于其轻便、灵活的特点依然是现今社会重要的交通工具。由于城市规模逐步扩大，人们的活动范围逐渐增加，造成传统自行车难以满足这种变化，因此电动自行车具备极大的市场。然而，传统铅酸电瓶车十分笨重，充电困难，不适用于大型城市高楼林立的场景。而锂电池电动车价格高，外观种类较为单一，难以满足人们对于性价比和外观的需求。市面上开始出现一些电动车改装套件，这类套件可以把自行车改装成为电动车。但是目前的自行车改装工序复杂，需要对手把、中轴、后轮、变速系统进行拆解，要求用户具备极高的动手能力，因此难以普及。此外电池能量密度小，长距离续航必然要求较大的体积，大型电池严重影响了车辆外观，不易携带和更换。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提出了一种轻量化自行车动力改装套件及其改装控制方法，使骑行更方便易控。本专利技术采用如下技术方案：一种轻量化自行车动力改装套件，包括横梁部件、车把部件、车轮部件，所述横梁部件包括搭载在自行车横梁上的双电池、控制器，所述控制器包括单片机和无刷电机驱动板；所述车把部件包括刹车断电开关、通过硅胶绑带安装在车把上的控制按钮，刹车断电开关包括分别安装在左手刹和右手刹上的左刹车断电开关、右刹车断电开关；所述车轮部件包括无刷电机、测速磁铁、测速霍尔传感器，无刷电机连接在自行车前轮轴上，测速磁铁、测速霍尔传感器均安装在无刷电机一侧；所述控制器分别连接双电池、控制按钮、无刷电机、刹车断电开关、测速磁铁、测速霍尔传感器组成控制系统；所述控制按钮与控制器配合实现自行车的定速模式、功率模式、助力模式运行控制。所述控制按钮安装在右手车把的内侧，控制按钮具备长按、短按功能，配合控制器进行车辆控制。所述左刹车断电开关、右刹车断电开关均包括附加式的刹车磁铁、刹车霍尔传感器，刹车磁铁、刹车霍尔传感器分别加装于左手刹和右手刹的刹车杆和刹车固定座两侧。所述控制器的外壳上设有电源开关、模式切换开关；控制器内还集成有蓝牙模块、GPS定位模块。所述双电池上设有放电口、充电口、USB口，放电口用来连接控制器进行供电输出，充电口用来对双电池进行充电。一种轻量化自行车的改装控制方法，依据上述轻量化自行车动力改装套件，所述改装控制方法包括如下步骤：(1)通过控制器的模式切换按钮切换自行车的运行模式，运行模式包括定速模式、功率模式、助力模式，控制器判定设定的运行模式，依据设定的控制流程控制，三种运行模式配合，使骑行过程中对车速控制仅需几秒，其余时间无需一直按住控制按钮；(2)在执行步骤(1)的运行模式过程中，控制器实时检测是否有刹车信号输入，如有有刹车信号输入，控制器控制电池停止为无刷电机供电。所述步骤(1)中的定速模式包括如下控制流程：(1-1)测速磁铁、测速霍尔传感器配合实时检测车速，通过长按控制按钮将期望速度增加至指定值，控制器控制功率输出，实现车速稳定巡航于期望速度；(1-2)如果用户刹车，功率置零，刹车结束后，将期望速度设置为当前速度，用户希望加速时直接从当前速度继续增加，不用再在从零开始；(1-3)如果用户刹车造成车速小于一个极限值时，功率置零，定速模式设定重复步骤(1-1)。所述步骤(1)中的功率模式包括如下控制流程：(2-1)设定期望功率，长按控制按钮将期望功率增加至指定值，控制器控制功率输出，直至功率稳定于期望功率；(2-2)如果用户刹车，功率置零，刹车结束后，根据助力模式中的速度-功率公式，得到维持当前车速的应有功率P0，将该功率设置为期望功率，保持车速稳定；(2-3)如果用户刹车造成车速小于一个极限值时，功率置零，功率模式设定重复步骤(2-1)。所述步骤(1)中的助力模式包括如下控制流程：(3-1)系统实时根据车辆速度计算当前速度对应的应有功率P0，并将之乘以助力系数r，如果当前功率与之不符则进行调整；(3-2)用户短按控制按钮，会调整助力系数r，范围自0.6至1.1循环，用户长按控制按钮，系统将下限速度设置为当前车速；(3-3)如果用户未刹车，但当前车速低于下限速度，系统控制功率增加，使车速不低于下限速度；如果用户刹车，功率置零，刹车结束后，下限速度清零，系统根据刹车结束时的速度输出功率。所述步骤(3-1)包括根据当前车轮速度v，测得维持当前速度基本不变的功率P0，利用线性回归拟合速度v和P0之间的关系：P0＝w1*v+w2*v2+w3*v3其中w1、w2、w3为权重参数。采用如上技术方案取得的有一技术效果为：适应性强。普通人仅需替换车轮即可将自行车快速改装为电动车，无需任何专业技巧，操作简单，适用于任何造型和大小的山地车、公路车、普通自行车。改装简便。仅通过替换前轮、放置动力包即可完成改装，不需要进行复杂的中轴、变速器、把手更换。不影响车辆外观，隐藏式电机，控制器和电池放在前梁包内，对车辆外观影响轻微，保持车辆原有形态。双电池设计，控制器可连接两块电池，可以使电池体积减半，重量减半，充电时间减半，单电池模式时限制电机功率以延长电池寿命及减少发热；双电池模式时电机以全功率输出以达到更高的行驶速度。无转把设计，按钮符合人体工学设计，配合控制逻辑可以极大的减少按钮操作频次，避免传统转把长期操作时带来的手腕疲劳，放置飞车，提升骑行安全。附图说明图1为轻量化自行车动力改装套件整体安装示意图。图2为车轮部分结构示意图。图3为车把结构示意图。图4为车把控制按钮示意图。图5为轻量化自行车动力改装套件结构示意图。图6为轻量化自行车动力改装套件结构框图。图7为电池控制模块框图。图8为定速模式控制逻辑流程图。图9为功率模式控制逻辑流程图。图10为助力模式控制逻辑流程图。图中，1-控制器，2-电池，3-刹车断电开关，5-安装包，6-车轮部件，7-无刷电机，8-测速磁铁，9-测速霍尔传感器，10-刹车霍尔传感器，11-刹车磁铁，12-控制按钮，13-硅胶绑带，101-模式切换开关，102-电源开关，201-USB口，202-放电口，203-充电口。具体实施方式结合附图1至10对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：一种轻量化自行车动力改装套件，包括横梁部件、车把部件、车轮部件6。横梁部件包括搭载在自行车横梁上的安装包5、电池2、控制器1，所述控制器包括单片机和无刷电机驱动板。所述控制器的外壳上设有电源开关102、模式切换开关101；控制器内还集成有蓝牙模块、GPS定位模块。所述电池上设有放电口202、充电口203、USB口201，放电口用来连接控制器进行供电输出，充电口用来对电池进行充电。整机有日常防水特性。智能识别解锁。控制器具有密码保护功能，开机以后需要输入正确密码才可以正常骑行。控制器可通过感应手机蓝牙实现接近自动解锁。安装专用APP或手机软件，用户可通过手机解锁控制器，设置解锁密码，切换骑行模式，查看当前的速度、输出功率、本次行驶的里程、总里程、电池电量等信息。模式切换开关功能可通过手机替代控制。控制器内集成GPS模块，可记录车辆位置，实现轨迹追踪和防盗功能。电池具有USB接口可以当作移动电源使用。安装包设有两个安装袋5，所述电池有两块并分别设置于安装袋内，所述控制器设置在两个安装包之间。电池为锂电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻量化自行车动力改装套件，其特征在于，包括横梁部件、车把部件、车轮部件(6)，所述横梁部件包括搭载在自行车横梁上的双电池(2)、控制器(1)，所述控制器(1)包括单片机和无刷电机驱动板；所述车把部件包括刹车断电开关(3)、通过硅胶绑带(13)安装在车把上的控制按钮(12)，刹车断电开关(3)包括分别安装在左手刹和右手刹上的左刹车断电开关、右刹车断电开关；所述车轮部件(6)包括无刷电机(7)、测速磁铁(8)、测速霍尔传感器(9)，无刷电机(7)连接在自行车前轮轴上，测速磁铁(8)、测速霍尔传感器(9)均安装在无刷电机(7)一侧；所述控制器(1)分别连接双电池(2)、控制按钮(12)、无刷电机(7)、刹车断电开关(3)、测速磁铁(8)、测速霍尔传感器(9)组成控制系统；所述控制按钮(12)与控制器(1)配合实现自行车的定速模式、功率模式、助力模式运行控制。

【技术特征摘要】
1.一种轻量化自行车动力改装套件，其特征在于，包括横梁部件、车把部件、车轮部件(6)，所述横梁部件包括搭载在自行车横梁上的双电池(2)、控制器(1)，所述控制器(1)包括单片机和无刷电机驱动板；所述车把部件包括刹车断电开关(3)、通过硅胶绑带(13)安装在车把上的控制按钮(12)，刹车断电开关(3)包括分别安装在左手刹和右手刹上的左刹车断电开关、右刹车断电开关；所述车轮部件(6)包括无刷电机(7)、测速磁铁(8)、测速霍尔传感器(9)，无刷电机(7)连接在自行车前轮轴上，测速磁铁(8)、测速霍尔传感器(9)均安装在无刷电机(7)一侧；所述控制器(1)分别连接双电池(2)、控制按钮(12)、无刷电机(7)、刹车断电开关(3)、测速磁铁(8)、测速霍尔传感器(9)组成控制系统；所述控制按钮(12)与控制器(1)配合实现自行车的定速模式、功率模式、助力模式运行控制。2.根据权利要求1所述的一种轻量化自行车动力改装套件，其特征在于，所述控制按钮(12)安装在右手车把的内侧，控制按钮(12)具备长按、短按功能，配合控制器进行车辆控制。3.根据权利要求1所述的一种轻量化自行车动力改装套件，其特征在于，所述左刹车断电开关、右刹车断电开关均包括附加式的刹车磁铁(11)、刹车霍尔传感器(10)，刹车磁铁(11)、刹车霍尔传感器(10)分别加装于左手刹和右手刹的刹车杆和刹车固定座两侧。4.根据权利要求1所述的一种轻量化自行车动力改装套件，其特征在于，所述控制器(1)的外壳上设有电源开关(102)、模式切换开关(101)；控制器(1)内还集成有蓝牙模块、GPS定位模块。5.根据权利要求1所述的一种轻量化自行车动力改装套件，其特征在于，所述双电池(2)上设有放电口(202)、充电口(203)、USB口(201)，放电口(202)用来连接控制器(1)进行供电输出，充电口(203)用来对双电池(2)进行充电。6.一种轻量化自行车的改装控制方法，根据权利要求1至6任一项所述的一种轻量化自行车动力改装套件，其特征在于，所述改装控制方法包括如下步骤：(1)通过控制器的模式切换按钮切换自行车的运行模式，运行模式包括定速模式、功率模式、助力模式，控制器判定设定的运行模式，依据设定的控制流程控制，三种运行模...

【专利技术属性】
技术研发人员：季节，陈晨，刘帆，李浩，陈慧临，孙骏驰，徐祥涛，李环，蒿琳，
申请(专利权)人：济宁学院，
类型：发明
国别省市：山东;37