用于电动助力自行车的电子离合器制造技术

一种脚踏电动自行车利用电子离合器来在该脚踏电动自行车的、固定地接合至该脚踏电动自行车的传动系的马达并非正在将动力传递至该传动系时防止该马达对抗该传动系的移动。该电子离合器使该马达以为了克服其内部阻力的最小转矩水平运行。使用电子离合器有利地允许消除机械的马达离合器，因此减小了脚踏电动自行车的复杂性、成本、以及重量。

Electronic Clutch for Electric Power Bicycle

A pedal electric bicycle uses an electronic clutch to prevent the motor of the pedal electric bicycle's transmission system from opposing the movement of the transmission system when the motor fixed to the pedal electric bicycle's transmission system is not transmitting power to the transmission system. The electronic clutch enables the motor to operate horizontally at the minimum torque to overcome its internal resistance. The use of electronic clutches is advantageous in allowing the elimination of mechanical motor clutches, thus reducing the complexity, cost and weight of pedal electric bicycles.

【技术实现步骤摘要】
用于电动助力自行车的电子离合器相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求在2017年12月7日提交的并且名称为“E-ClutchforPedelecBicycle(用于电动助力自行车的电子离合器)”的美国临时申请序列号62/595,924的权益和优先权。上述申请的全部披露内容对于其所有传授内容且出于所有目的通过援引全部并入本文。
本披露总体上涉及自行车推进系统，并且更具体地涉及电动自行车推进系统。
技术介绍
脚踏电动自行车(电动助力车)已成为一种流行的交通工具。电动助力车具有传统的自行车踏板、但还配备有电动马达，该电动马达被配置用于辅助自行车的推进。电动助力车的马达支持水平在从无支持到最大支持的范围内是可控的。机械的“踏板离合器”和机械的“马达离合器”用于使踏板和电动马达与自行车传动系接合和脱接合。例如，如果使用者在没有马达支持的情况下踩踏，则踏板离合器被接合并且马达离合器脱接合。如果使用者在有马达支持的情况下踩踏，则踏板离合器和马达离合器都被接合。如果使用者反踩踏板，则两个离合器都脱接合。如果使用者使得电动助力车滑行，则两个离合器都脱接合。因此，马达离合器允许马达在马达关闭时或当传动系比马达移动得更快时与传动系脱接合，使得马达不对传动系提供额外的且不必要的阻力，并且使得马达不通过驱动踏板来推使用者的脚。轻便摩托车具有踏板和马达二者，但与电动助力车相比，轻便摩托车可以仅由马达驱动，而不需要使用者的任何踩踏板。因此，轻便摩托车可以作为自行车、摩托车或电动助力车(例如，具有马达支持的自行车)操作。
技术实现思路
已知电动助力车的机械的马达离合器增加了电动助力车的复杂性、成本、以及重量。本披露的实施例消除了对于电动助力车上的马达与传动系之间的机械离合器的需要。更具体地，本披露描述了一种替代性的电子离合器，代替机械地使马达与传动系脱接合，该电子离合器在马达没有被用于推进该电动助力车时使马达运行成恰好足以克服马达自身的内部阻力(该阻力例如是由马达的一个或多个转子与一个或多个定子之间的磁引力产生)。因此，只要在电动助力车电池中剩余最小量的电力，电子离合器就确保骑车者不必通过他或她的踩踏力来克服马达的阻力。换句话说，尽管甚至在不被用于支持使用者的踩踏力的情况下马达仍然与电动助力车传动系接合，但是骑车者并没有“感觉到”来自马达的任何阻力，因为马达仍然在足够克服马达内部阻力的设定下运行。附图说明图1示出了根据本披露实施例的电动助力车；图2示出了根据本披露实施例的机电系统；图3是根据本披露实施例的马达控制器的图；图4是根据本披露实施例的数据结构的框图；并且图5是框图，描述了根据本披露实施例的用于控制电动助力车马达的方法。具体实施方式将结合用于脚踏电动自行车的电子离合器来描述本披露的实施例。术语“电动助力车”、“自行车”和“脚踏车”在本文中均可互换使用，指的是脚踏电动自行车(例如，包括用于推进自行车和/或辅助自行车推进的踏板和电动马达二者的自行车)。术语“传统自行车”用于指代不包括电动马达的自行车。图1示出了根据本披露实施例的电动助力车100。电动助力车100可以总体上构造成像传统自行车一样，具有车架108、手把112、前轮120、后轮128、踏板120、以及传动系116。传动系116可以包括例如链条，该链条将力从一个或多个动力输入系统(例如，踏板、电动马达)传递至一个或多个齿轮，所述齿轮与该电动助力车的驱动轮(例如，后轮)处于力传输连通。在一些实施例中，可以使用除了链条之外的动力传输装置。还在一些实施例中，该电动助力车的前轮可以是驱动轮。本披露的实施例还可以用于三轮脚踏车或四轮脚踏车，这些车可以具有多于一个驱动轮。电动助力车100还包括与传动系116处于力传输连通的马达104。马达104可以是适合用在自行车上的任何电动马达。马达104可以是AC马达或DC马达。马达104还可以是有刷或无刷马达。马达104可以是有槽或无槽马达。总体上，马达104具有较低马力的输出，因为较大马力的马达既大又重、并且不一定适合被包含在此电动助力车100上。然而，本披露没有对马达104的马力输出施加任何限制。在一些实施例中，马达104可以是三相直流无刷无槽外转式马达。在一些实施例中，马达104可以是直接驱动马达，而在其他实施例中，马达104可以包括或利用齿轮箱来实现与马达104自身的运行RPM不同的每分钟输出转数(RPM)。还可以使用这样的齿轮箱来使马达104能够向传动系116和/或向后轮128提供更大或更小的转矩。图1中展示了电动助力车马达104的两个替代性的位置。在一些实施例中，马达104a可以被包括在后轮128的轮毂中。当被定位在后轮128的轮毂中时，马达104a可以被配置用于将动力传递至传动系116(例如，用于经由传动系116来驱动后轮128)、或可以被配置用于通过不包含传动系116的路径来将动力传递至后轮128。在任一实施例中，马达104a可以被配置用于经由齿轮箱来将动力传递至传动系116或后轮128。马达104a固定地接合至传动系116或后轮128(无论直接还是间接)，意味着马达104a不能分别选择性地与传动系116或后轮128脱接合。例如，这可能是因为电动助力车100不包括马达离合器来允许马达104a与传动系116或后轮128的这种选择性脱接合。在其他实施例中，小马达104b可以固定地接合至传动系116(比马达104a更加靠近踏板120)。在此，同样地，描述马达104b固定地接合至传动系是指，马达104b不能选择性地与传动系116脱接合。再次，例如，这可能是因为电动助力车100不包括马达离合器来允许马达104b与传动系116的这种选择性脱接合。马达104b向传动系116传递动力，进而经由传动系116将该动力传递至后轮128，因此使得马达104b能够驱动后轮128。普通技术人员基于本披露将认识到，马达104可以被置于电动助力车100上的任何其他地方、并且设有使得马达104能够驱动后轮128的力传输路径。马达104由电池132供电并且由马达控制器136控制，该电池和马达控制器均可以固定至车架108上的方便位置、并且均可以与彼此并且与马达104电连通。控制器136可以控制例如从电池132到马达104的电力流动。因此，控制器136可以在使用者踩踏时使马达104基于使用者的所希望马达支持水平(如使用马达支持水平选择器140所指示的)来驱动该传动系(与使用者的踩踏相组合)，并且在使用者停止踩踏时、或者当剩余电池电量达到预定最小阈值时使马达104停止驱动该传动系。控制器136可以接收来自马达支持水平选择器140的一个或多个用户输入，该马达支持水平选择器可以定位在手把112上或附近、或在电池132上或附近、或在电动助力车100上的其他地方。在一些实施例中，可供马达支持水平选择器140选择的用户设置包括高、中、低、以及关。控制器136还可以接收来自定位在电动助力车100上的不同位置的一个或多个传感器(例如下文描述的那些)的信号，这些信号可以被控制器136用作输入来控制从电池132提供给马达104的电量。下文将描述控制器136的额外功能和特征。马达支持水平选择器140可以使电动助力车100的使用者能够控制马达104将提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脚踏电动自行车，包括：一组踏板；驱动轮；传动系，该传动系被配置用于将动力从该组踏板传递至该驱动轮；踏板离合器，用于使该组踏板与该传动系脱接合；马达，该马达与该传动系处于固定的接合并且被配置用于选择性地将动力传递至该传动系；以及马达控制器，该马达控制器被配置用于当该传动系正在从该组踏板将动力传递至该驱动轮并且该马达并非正在将动力传递至该传动系时选择性地使该马达以最小转矩水平运行。

【技术特征摘要】
2017.12.07 US 62/595,9241.一种脚踏电动自行车，包括：一组踏板；驱动轮；传动系，该传动系被配置用于将动力从该组踏板传递至该驱动轮；踏板离合器，用于使该组踏板与该传动系脱接合；马达，该马达与该传动系处于固定的接合并且被配置用于选择性地将动力传递至该传动系；以及马达控制器，该马达控制器被配置用于当该传动系正在从该组踏板将动力传递至该驱动轮并且该马达并非正在将动力传递至该传动系时选择性地使该马达以最小转矩水平运行。2.如权利要求1所述的脚踏电动自行车，其中，该最小转矩水平是足以克服该马达的内部阻力的转矩水平。3.如权利要求2所述的脚踏电动自行车，其中，该马达控制器包括存储器，该存储器存储了包含关于该最小转矩水平的信息的查找表。4.如权利要求1所述的脚踏电动自行车，进一步包括用于向该马达提供电力的电池。5.如权利要求4所述的脚踏电动自行车，其中，该马达控制器被配置用于在该电池的电量水平达到预定最小电量水平时使该马达以该最小转矩水平运行。6.如权利要求5所述的脚踏电动自行车，其中，该预定最小电量水平高于该电池的最低安全电量水平。7.如权利要求1所述的脚踏电动自行车，进一步包括速度传感器，该速度传感器被配置用于将速度信息传输至该马达控制器。8.如权利要求1所述的脚踏电动自行车，进一步包括节奏传感器，该节奏传感器被配置用于将节奏信息传输至该马达控制器。9.如权利要求1所述的脚踏电动自行车，进一步包括马达支持水平传感器，该马达支持水平传感器被配置用于将马达支持水平信息传输至该马达控制器。10.如权利要求1所述的脚踏电动自行车，进一步包括制动器传感器，该制动器传感器被配置用于将制动信息传输至该马达控制器。11.如权利要求1所述的脚踏电动自行车，进一步包括马达传感器，该马达传感器被配置用于将马达信息传输至该马达控制器。12.如权利要求1所述的脚踏电动自行车，进一步包括电池管理单元，该电池管理单元被配置用于将电池信息传输至该马达控制器。13.一种操作脚踏电动自行车的马达的方法，包括：在马达控制器处接收关于脚踏电动自行车...

【专利技术属性】
技术研发人员：CD维格尔，S德瓦，N赛基，
申请(专利权)人：弗莱克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG