电动自行车的制作方法_3

文档序号:9558368阅读:来源:国知局
通过锁109的电力电缆、振动传感器等。例如,在完全充电之前充电的意外切断可以表明电力电缆被切断。
[0127]参考图17A-18B,电动自行车10可以包括充电系统116,用于用电源——例如公众可用的充电桩118——给电池26充电。充电系统的第一实施例在图17A-17C中示出且充电系统的第二实施例在图18A-18B中示出。
[0128]参考图17B和17C,两个面98中的一个——如,在后段32上的面98——可以包括由两个面98中的至少一个支撑的充电单元117。例如,充电单元117可以包括配置用于接收来自充电桩118的插头122的电源插口 120。电源插口 120和插头122可以是任何合适的配置。充电单元117与电池26连通,用于给电池26充电。
[0129]电动自行车10可以包括插头锁止系统124,用于将插头122锁止到电源插口 120。插头锁止系统124可以用作防盗。例如,插头122可以用电缆126连接到充电桩118,电缆126是防篡改的,如,包括柔性编织盖。在这样的配置中,防篡改电缆126不仅供应电力至电源插口 120,而且当插头锁止系统124将插头122锁止到车架14时还用作防盗。插头122可以是标准化的通用插头,使得插头122可以公用,并且可以被任何标准的电动自行车10使用。电缆126可以可缩回到充电桩118中,以减少当插头122连接到电源插口 120时电缆126松弛。
[0130]插头锁止系统124可以包括锁止元件102和锁止插口 106。锁止插口 106设置在电源插口 120的相对侧上,用于接收锁止元件102。换言之,电源插口 120设置在锁止插口106之间。
[0131]例如,锁止元件102可以配置用于接合充电插头122。插头122可以限定匹配锁止元件102的形状和尺寸的槽128,使得锁止元件102安装在槽128内并邻接槽128以将插头122锁止到车架14。锁止元件102可以具有圆形横截面并且槽128可以具有半圆形横截面。
[0132]插头锁止系统124可以包括可释放地将锁止元件102锁止在插口 106中的锁(如图14A中的锁109)。锁可以是任何合适的类型,并且可以设置在一个或两个插口 106中。例如,锁止元件102可以包括在插口 106中接合锁的切口。例如,锁可以包括棘轮系统,使得锁止元件102可以在容纳各种尺寸和形状的插头的不同的深度锁止在插口 106中。如上所述,装配监控系统可以视觉和/听觉识别何时锁被激活,如,何时锁止元件102被正确地定位在插口 106中。
[0133]当电源插口 120不使用时,锁止元件102可以存放在锁止插口 106中。在这种配置中,车架14可以移动到打开位置,锁止元件102处于锁止插口 106中。参考图14B,当车架14处于折叠位置时,锁止元件102可以从锁止插口 106拆除,使得插头122可以与电源插口 120接合。一旦插头122与电源插口 120接合,锁止元件102可以插入到锁止插口 106中并进入槽128中以将插头122锁止到车架14。
[0134]参考图18A,电动自行车10可以包括接合充电桩118上的插口 134的插头130和连接插头130到车架14的电线132。电线132可以从车架14的面98之一延伸。电线132可以通过面98可缩回到车架14中。电线132可以是防篡改的,如,可以包括柔性编织盖。
[0135]锁止元件102可以连接到插头130,用于锁止到面98和用于锁止到充电桩118。锁止元件102可以锁止到面98中的锁止插口 106,类似于图17A-C所示的那样。在这样的配置中,锁止元件102将插头130保持到面98并且车架14可以移动到折叠位置,锁止元件102与面98接合。
[0136]插头130可以包括接收锁止元件102使得插头130和锁止元件102可以作为一单元在车架14和充电桩118之间移动的环136。锁止元件102可以相对于插头130通过环136滑动以相对于插头130调节锁止元件102,用于与车架14和/或充电桩118正确的接入口 ο
[0137]充电桩118可以配置用于接收并锁止锁止元件102。例如,锁止元件102可以具有圆形横截面且充电桩118可以限定具有半圆形横截面、用于接收锁止元件102的槽138。锁止元件102可以在槽138中邻接充电桩118。如图18Α所示,锁止圆筒140可以锁止到锁止元件102以将充电桩118锁止在锁止圆筒140和锁止元件102之间。当不使用时,锁止圆筒140可以存放在电动自行车10上任何合适的位置中,如,面98之间。
[0138]传动系24包括都连接到后轮22用于推动后轮22的曲柄56和马达142。曲柄56和马达142可以以任何合适的方式连接到后轮22。例如,如图19-21所示,皮带传动装置144将曲柄56和马达142连接到后轮22。曲柄56可以由驾驶员手动旋转,如,使用驾驶员的脚。马达142可以围绕曲柄56支撑在车架14的中央部分附近。这种配置平衡了电动自行车10的重量。皮带传动装置144和马达142可以在盖下面被包住。
[0139]皮带传动装置144可以是在工业上称为“盖茨皮带传动装置(Gates beltdrive) ”的类型。皮带传动装置144包括连接到曲柄56和连接到马达142的齿轮148——艮P,链环,并且包括连接到后轮22的齿轮150。齿轮148是驱动齿轮并且齿轮150是从动齿轮。曲柄56通过轴承152可旋转地连接到车架14。齿轮148通过轴承152可旋转地连接到车架14。
[0140]皮带154与齿轮148、150接合并跨在齿轮148、150上并且从齿轮148传递旋转至齿轮150。皮带传动装置144可以是单速,S卩,固定的齿轮传动。可选择地,连接到后轮22的齿轮可以是固定的行星齿轮总成。固定的行星齿轮总成可以包括齿轮传动装置、轮毂和齿轮传动装置和轮毂之间的飞轮(freewheel)。这样的配置可以是3-5挡齿轮组件。
[0141]曲柄56通过飞轮连接156 (即,飞轮156)连接到齿轮。飞轮连接156配置用于当曲柄56的正向旋转比齿轮148的正向旋转更快时从曲柄56传递运动至齿轮148并且配置用于当齿轮148比曲柄56更快地正向旋转时相对于曲柄56自由旋转。这允许曲柄56和齿轮148的独立的正向运动,如,用于从曲柄56和/或马达142的选择性的输入。飞轮连接156可以被称为超越离合器(overrunning clutch)。如本领域技术人员公知的,例如,飞轮连接156可以包括外轮毂和芯轴。外轮毂可以具有内部锯齿图案,并且芯轴可以包括棘轮或弹簧加载元件,芯轴允许外轮毂在相对于芯轴的一个方向旋转并且当在相反的方向旋转时相对于芯轴锁止。
[0142]飞轮连接156由曲柄56和/或齿轮148支撑在曲柄56和齿轮之间。轴承153设置在齿轮148和支撑曲柄56的壳体155之间。壳体155可以相对于车架14固定。
[0143]参考图19和21,马达142可以是电动马达。例如,马达142可以是轴向磁通马达。马达142可以包括围绕齿轮148周向地支撑的磁铁158和支撑在车架14上的圆周图案中的相控线圈(phased coil) 160。具体地,磁铁158可以固定到齿轮148且相控线圈160可以固定到车架14。线圈160产生磁场以驱动磁铁158旋转齿轮148。齿轮148的旋转速度可以通过输入设备来控制,例如支撑在车把66上的机械输入设备,如控制杆、按钮、旋钮等。可选择地,输入设备可以是移动设备48,如,通过利用移动设备48的用户界面一如,触摸屏——可访问的移动设备48上的程序或应用程序。输入设备可以连接到计算设备28,计算设备28可以连接到马达142以控制马达142。
[0144]飞轮连接156设置在曲柄56和齿轮148之间。如图19和21所示,马达的至少一部分关于飞轮连接156是同心的。例如,磁铁158可以关于飞轮连接156彼此同心地间隔开。
[0145]如图19所示,齿轮148可以关于壳体155的至少一部分是同心的。轴承153可以设置在齿轮148和壳体155之间。
[0146]曲柄56和马达142可以单独或同时使用。例如,曲柄56可以独立地使用以在没有来自马达142的输入的情况下通过在正向旋转方向蹬踏曲柄56来推动电动自行车10。在这样的使用中,曲柄56接合飞轮连接156以驱动齿轮148。马达142可以单独地使用以在没有来自曲柄56的输入的情况下通过使用磁铁158和线圈160在正向旋转方向旋转齿轮148来推动电动自行车10。
[0147]在使用曲柄56和齿轮148之间的飞轮连接156的情况下,曲柄56和马达142也可以同时使用。例如,马达142可以以选定的速度旋转齿轮148。在通过马达142的该旋转期间,如果曲柄56正向旋转飞轮连接156比马达142正向旋转齿轮148慢,则马达142驱动齿轮148且飞轮连接156允许齿轮148相对于曲柄56正向旋转。可选择地,如果曲柄56正向旋转飞轮连接156比马达142正向转动齿轮148快,则飞轮连接156接合齿轮148且来自曲柄56的正向旋转传递到齿轮148。同样地,马达142可以将齿轮148的旋转保持在最低速度,即,不允许齿轮148低于最低速度旋转,且曲柄56可以选择性地比马达142更快地正向旋转以旋转齿轮148超过最低速度。
[0148]当齿轮148由曲柄56旋转和/或在电动自行车10制动期间,马达142可以用于产生电。换言之,当曲柄56正向旋转齿轮148时,磁铁158相对于相控线圈160和马达142移动,用作交流发电机。马达142可以提供电至电池26以给电池26充电和/或可以连接到其他储能设备。
[0149]由于齿轮150固定到后轮22,皮带154连接到齿轮148,并且齿轮148跨在飞轮连接156上,齿轮148经由皮带154与后轮22 —起旋转。换言之,齿轮148在后轮22旋转的任何时候都旋转。因此,马达142可以在后轮22旋转的任何时候用作交流发电机,如上所述。皮带154和马达142可以被开发以为后轮22提供再生制动。
[0150]马达142作为交流发电机的操作减小了齿轮148的旋转速度。同样地,马达142可以用作交流发电机以至少部分地制动电动自行车10。例如,在锻炼模式中,马达142可以用作交流发电机,该模式中,马达142可以通过磁铁/线圈160的操作为曲柄56提供阻力。当驾驶员蹬踏曲柄56以克服阻力时,驾驶员正在相对于线圈160旋转磁铁158以将马达142用作交流发电机。
[0151]为了动能回收,马达142和后轮22之间的直接链路确保能量流动可以完全逆转。在曲柄56处的飞轮连接156确保当马达142被骑车者和电动自行车10的动能转向时,骑车人可以滑行。
[0152]一旦至马达142的电力被中断和/或乘员停止蹬踏,马达142就可以切换到再生模式。这意味着电动自行车10比如果滑行时减速快得多。这是有效地电子制动且后制动灯143(在图3中示出)自动接通。当乘员施加制动(停止蹬踏,切断给马达142的电力,再生模式开始生效)时,由于相同的再生效果发生,不需要单独的制动接触开关。
[0153]自行车10可以包括与马达142和制动灯143通信的控制器。控制器可以配置用于当齿轮150驱动皮带154时——即,当自行车10滑行时,照亮制动灯143。例如,参考图28,后制动灯143可以与自行车10的计算设备28通信。计算设备28可以编程为当齿轮150驱动皮带154时,照亮制动灯143。换言之,例如,在驾驶员停止蹬踏和自行车10滑行的情况下,齿轮150驱动皮带154且马达142产生用于给电池26充电的能量,在这样的情况下,计算设备28可以检测到齿轮150正在驱动皮带154,并且作为响应,提供指令以照亮制动灯143。
[0154]参考图23,计算设备28可以利用电力再生控制逻辑进行编程。如在框164所示,电力再生控制逻辑可以有三种模式。具体地,电力再生控制逻辑可以关闭,可以在节流模式中操作,或者可以在踏板辅助模式中操作。踏板辅助模式可以被称为踏板辅助或动力辅助模式。例如,踏板辅助模式的目的可以是遵循电动自行车的道路合法使用规则,例如欧盟指令 2002/24/EC 和 / 或 EN15194。
[0155]当电力再生控制逻辑关闭时,电动自行车10可以通过曲柄56由人工输入来推动,并且不用马达142提供电力,如框166中所示。在节流模式中,电动自行车10可以由马达142推动并独立于来自曲柄56的人工输入来控制。如在框168中所示,当请求电力时,即,利用由驾驶者操作的输入,电力再生控制逻辑给马达142提供电力。例如,可以可变地操作输入以改变给马达142的电力。如在框168中所示,如果不请求电力,则电力再生控制逻辑在再生模式中操作。在再生模式中,电动自行车10的后轮22减速且制动灯被激活。
[0156]当电力再生控制逻辑转到踏板辅助模式时,电动自行车10可以由马达142和来自曲柄56的人工输入来推动。如在框170中所示,仅当驾驶员蹬踏曲柄56时,电动自行车10可以在马达142的辅助下推动以补充由驾驶员人工输送的动力。动力辅助的确切量是由计算设备28来计算的。当处于踏板辅助模式时,当不蹬踏曲柄56时,电力再生控制逻辑在再生模式中操作。在再生模式中,电动自行车10的后轮22减速且制动灯被激活。
[0157]可以操作马达142以平稳地传递动力到后轮22。换言之,电动自行车10的某些驾驶员可以基于例如驾驶员的物理动力学来在一定的旋转角度更费力/更省力地蹬踏曲柄56。例如,当骑车者的腿越过曲柄56的上死点时,一些驾驶员可以提供电力“死点(deadspot) ”至曲柄56并在下行程提供更高的动力。
[0158]如图19、21和22所示,编码器172可以固定到曲柄56,以识别曲柄56的旋转中的“死点”。“死点”的该识别可以用来在“死点”中操作马达142以使电动自行车10平稳地行驶。
[0159]参考图24和25,控制器——如,计算设备28——可以利用电力控制逻辑进行编程。计算设备28的存储器29可以存储包含编程以执行电力控制逻辑的指令,如以下进一步所述。在图24中孤立地示出了电力控制逻辑且在图25中示出了电力控制逻辑包含到电力和再生控制逻辑中。换言之,如图25所示,如果电力和再生控制逻辑处于踏板辅助模式,如框164中所示,且蹬踏曲柄56时,则操作电力控制逻辑。
[0160]电力控制逻辑可以管理电池26寿命,并且可以在车辆的用户界面218和/或移动设备48——例如移动电话、导航单元等——上传送电池26的荷电状态。由于电池电压在负载(加速)下可以下降并且当负载被除去时可以恢复,因此实际的荷电状态可以用算法估计。
[0161]电力控制逻辑可以基于驾驶员的瞬时和/或连续的心率数据。自行车10的计算设备28可以配置用于接收心率数据。例如,计算设备28的存储器29可以存储包括编程以接收驾驶员的心率的指令。参考图28,例如,心率监控器145可以与计算设备28通信且可以配置用于传送表示驾驶员的心率的心率信号到控制器,如,计算设备28。例如,心率监控器145可以包括测量驾驶员的脉搏的接触贴剂(contact patch)。例如,接触贴剂可以设置在车把66上以当驾驶员握住车把66时测量驾驶员的脉搏。可选择地或此外,心率监控器可以是任何合适的形式,如,手表、胸带等。
[0162]心率监控器145可以用于当使用位置数据一例如GPS数据——时允许“最后一英里降温”。具体地,电动自行车10可以编程为在行程的最后阶段期间提供增加的辅助。这可以有助于确保驾驶员不以不理想的卫生状态一如,满身是汗一到达目的地。
[0163]电力控制逻辑可以基于计划和/或连续的行程数据。行程范围可以从移动设备48——例如蜂窝电话、导航单元等——传送,或当电动自行车10插接到移动设备48或车辆12时传送。电力控制逻辑可以使用行程数据,例如海拔、地形、道路条件、灯、交通等,以提高能量使用预测。电力控制逻辑可以在行程期间接收实时更新。电动自行车10可以以任何合适的方式连接到移动设备48,例如USB (通用串行总线)、无线(蓝牙,NFC (近场通信)
坐、坐寸)寸。
[0164]电力控制逻辑可以使用全球定位系统(GPS)模块来在路线的最终阶段期间——如,最后的计划的英里——提供最大可用的辅助。存储器29可以存储包括编程以接收自行车相对于预定位置的目的地距离——即,自行车10和预定的目的地之间的距离——的指令。控制器——如,计算设备28——可以编程为接收自行车10相对于预定目的地的目的地距离。例如,定位设备可以配置用于传送电动自行车10相对于预定目的地的目的地距离至控制器。例如,定位设备可以是移动设备48。例如,移动设备48可以包括GPS接收器并且可以发送GPS信息至计算设备28。
[0165]计算设备28可以基于目的地距离修改电池26的电力输出以提供到达目的地的足够的荷电状态。存储器29可以存储包括编程以至少基于心率信号和目的地距离提供指令以调节给马达142的电力的指令。计算设备28可以编程为提供指令——如,直接对马达142的指令——以至少基于心率信号和目的地距离调节给马达142的电力。例如,计算设备28可以编程为当自行车10接近预定目的地时,如,当目的地距离在预定范围内且心率信号高于预定水平时,提供指令以增加给马达142的电力。预定距离和心率信号的预定水平的值可以存储在计算设备28的存储器29中。
[0166]计算设备28可以编程为除了心率信号和目的地距离之外,基于电池26的荷电水平提供指令以调节给马达142的电力。存储器29可以存储包括编程以至少基于心率信号和目的地距离增加给马达142的电力的指令。换言之,计算设备28可以编程为当目的地距离在预定范围内、心率信号高于预定水平、并且电池26的荷电水平高于预定水平时,提供指令
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