自行车电子系统和相关方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自行车电子系统，更具体地说，涉及包括电子变速装置的系统，以及用于致动自行车电子变速装置的方法。
【背景技术】
[0002]自行车中的运动传动系统包括在与踏板曲柄的轴和与后轮的轮毂有关的齿轮之间延伸的链条。当在踏板曲柄的轴和后轮的轮毂的至少一个处存在一个以上的齿轮，因此，运动传动系统具有变速装置(gearshift)时，提供前变速器和/或后变速器，在电伺服助力的情况下在此简称为电子变速装置，每一变速器包括链条引导元件，也称为支架(cage)，可移动来在齿轮中移动链条，以便改变齿轮比，以及机电致动器来移动链条引导元件。致动器通常依次包括通过连杆机构，诸如四联杆、齿条或蜗杆螺旋系统，与链条引导元件耦接的电机，通常是电动机，以及转子或转子的下游的任何移动部的位置、速度和/或加速器的传感器，直到链条引导元件本身。值得注意的是也可以使用与用在本上下文中稍微不同的术语。
[0003]与后轮的轮毂有关的齿轮也称为飞轮，而与自行车的踏板曲柄的轴有关的齿轮也称为冕状齿轮或齿轮。
[0004]控制电子设备例如基于一个或多个检测变量，诸如行进速度、踏板曲柄的旋转踏频、施加到踏板曲柄的转矩、行进地带的斜率、骑车人的心率等等，自动地改变变速比，和/或基于通过适当的控制构件，例如控制杆和/或按钮，由骑车人手动输入的命令，改变变速比。
[0005]在第一类型的变速装置中，安装前变速器的控制设备和后变速器的控制设备-或在更简单的变速装置的情况下，两个中的仅一个使得易于由骑车人操纵，通常在车把上，接近用于分别控制前后轮的刹车的刹车杆所处的手柄。允许在两个方向中驱动两个变速器的控制设备和刹车通称为集成控制器。按照惯例，前变速器的控制设备和前轮的刹车杆位于左手柄附近，并且后变速器的控制设备和后轮的刹车杆位于右手柄附近。
[0006]在第二类型的变速装置中，将控制设备再次安装成易于由骑车人操纵以允许输入换档请求手动命令-这可以是减小比率或增加比率-以及电子系统控制前变速器和/或后变速器的驱动来致动所请求的换档。
[0007]上述部件和可能的其他部件位于自行车上，并且存在用于它们之间的通信的装置。
[0008]U.S.6，047，230公开了一种自行车变速系统，包括显示器、输入手动命令的界面、轮速的传感器、踏频传感器、换档器位置传感器、转矩传动构件(链条)的张力的传感器、测斜仪、骑车人的作用力的传感器、心率监测器、驱动速率传感器、控制器和换档器致动器。控制器基于检测量，生成控制信号。换档器致动器耦接到换档器并且响应于相对于多个齿轮，定位转矩传动元件的控制信号移动它。
[0009]系统提供自行车的特性和骑车人的特性的设置模式，以及各种操作模式，其中，有关换档的决定有选择地基于恒定踏频、恒定蹬踏力、恒定加速度、恒定心率、完全手动模式，其中手动控制主导的半自动模式，以及基于人工智能，特别是基于作为上述检测量的决定参数的模糊逻辑的模式。如果轮速太低，或如果链条的张力太高，则系统还阻止换档。
[0010]关于心率，系统提供当心率低于第一阈值时，控制器增加变速比，以及当心率大于第二阈值时，控制器降低变速比，其中，优选地第一阈值比能存储在系统中的目标心率小预定量，以及第二阈值比目标心率大预定量。在不提供任何详情的情况下，该文献还提到，系统随时间调整目标心率来解释热身和冷却间隔。
【发明内容】
[0011]本发明的基础的问题是提供在训练方面特别有效的至少一个操作模式的一种自行车电子系统和致动自行车电子变速装置的方法。
[0012]特别地，本发明的目的在于为了优化骑车人的表现(performance)，提供用于允许基于由多个传感器获得的反馈，执行变速比的改变的一种自行车电子系统和致动自行车电子变速装置的方法。
[0013]优选地，本发明的目的还在于通过链接到所需体育运动的类型的各种换档配置，允许自行车的尤其高效和有效使用。
[0014]在一个方面中，本发明涉及一种致动自行车电子变速装置的方法，包括步骤:
[0015](a)接收指示使用所述自行车的骑车人的心率的信号，
[0016](b)接收指示由骑车人传递的功率的信号，
[0017](c)根据指示功率的信号的值和指示心率的信号的值，计算表现指标，
[0018](d)获得用于表现指标的参考值，
[0019](e)将所计算的表现指标与表现指标的参考值进行比较，
[0020](f)根据比较步骤的结果，发出变速装置的控制信号。
[0021 ] 在自行车变速装置的电子控制器中，执行所述步骤。
[0022]优选地，步骤(c)包括将表现指标计算为指示功率的信号的值与指示心率的信号的值之间的比率。
[0023]为了简化说明，在下文中，将仅参考计算为指示上述变量之间的比率的表现指标，但必定不是在限定意义上加以解释，并且能使用更复杂或在任一情况下，不同的计算表达式。
[0024]优选地，步骤(e)包括检查所计算的表现指标是否低于有关表现指标的参考值的参考区域的下限，并且:
[0025]-在肯定情形下，步骤⑴包括发出增加变速装置的变速比的信号；
[0026]-在否定情形下，步骤⑴包括发出减小变速装置的变速比的信号。
[0027]优选地，该方法包括步骤:
[0028](g)检查指示心率的信号的值是否高于指示骑车人的无氧阈值的阈值，以及其中
[0029]仅当步骤(g)的检查具有否定结果时，才执行发出变速装置的控制信号的步骤
(f)，而如果步骤(g)的检查具有肯定结果，该方法包括步骤:
[0030](h)激活警报模式。
[0031]优选地，检查指示心率的信号的值是否高于指示骑车人的无氧阈值的阈值的步骤
(g)进一步包括检查在预定最小时间段内，是否其仍然高于该阈值。
[0032]优选地，激活警报模式的步骤(h)包括发出减小变速装置的变速比的信号。
[0033]优选地，激活警报模式的步骤(h)包括在预定时间段内，保持变速装置的新变速比。
[0034]优选地，以可从至少两个不同值选择的采样频率，执行步骤(a)至(f)。
[0035]优选地，该方法包括步骤:
[0036](i)基于指示使用自行车的骑车人的心率的信号和/或基于指示由骑车人传递的功率的信号，选择采样频率。
[0037]优选地，自行车变速装置包括后变速器和前变速器，其中，该方法进一步包括步骤:
[0038](j)有选择地启用或禁用前变速器的运动，以及
[0039](k)在步骤(j)中启用前变速器的运动的情况下，通过后变速器的运动和/或前变速器的运动，以及在步骤(j)禁用前变速器的运动的情况下，仅通过后变速器的运动，致动控制信号。
[0040]优选地，在缺省模式中，禁用前变速器的运动。
[0041]优选地，该方法进一步包括向骑车人指示何时启用前变速器和/或指示前变速器的换档正在进行中的步骤。
[0042]优选地，该方法包括步骤:
[0043](1)从用户界面接收换档请求信号，
[0044](m)在半自动模式中，步骤(f)包括根据比较步骤(e)的结果和/或基于在步骤(1)接收的换档请求信号，发出变速装置的控制信号。
[0045]优选地，在缺省模式中，优先考虑比较步骤(e)的结果，发出变速装置的控制信号。
[0046]优选地，该方法包括检查在步骤(a)中是否正确地接收指示心率的信号和指示所传递的功率的信号的步骤，以及
[0047]-在肯定情形下，阻止从用户界面发送换档请求信号，
[0048]-在否定情形下，切换到基于或优先考虑从用户界面接收的换档请求信号，发出变速装置的控制信号的模式。
[0049]优选地，检查在步骤(a)中是否正确地接收指示心率的信号和指示所传递的功率的信号的步骤包括检查是否利用预定最小周期性接收到它们和/或是否利用预定最小周期性更新它们。
[0050]优选地，步骤(d)包括:
[0051](dl)利用阶段式增长(stepped progress1n)，生成用于表现指标的参考值。
[0052]更优选地，步骤(dl)包括:
[0053](d2)利用循环重复的阶段式增长，生成用于表现指标的参考值。
[0054]优选地，该方法包括步骤:
[0055](η)从在轻换档模式、中换档模式、强换档模式中选择的至少两种换档模式选择，以及其中，
[0056]-如果预定换档模式是轻换档模式，则发出变速装置的控制信号的步骤(f)包括发出用于将变速比改变成那些可用的变速比中的最接近的变速比-分别紧接较大的变速比或紧接较小的变速比-的请求信号；
[0057]-如果预定换档模式是中换档模式，则发出变速装置的控制信号的步骤(f)包括发出用于将变速比改变成那些可用的变速比中的第二最接近的变速比-分别第二较大的变速比或第二较小的变速比-的请求信号；
[0058]-如果预定换档模式是强换档模式，则发出变速装置的控制信号的步骤(f)包括发出用于将变速比改变成那些可用的变速比中的第三最接近的变速比-分别第三较大的变速比或第三较小的变速比-的请求信号。
[0059]在一个方面中，本发明涉及一种致动自行车电子变速装置的方法，包括步骤:
[0060](a)接收包括自行车变速装置和使用自行车的骑车人的系统的至少一个的检测变量，
[0061](b)获得用于所述至少一个检测变量的至少一个参考值，
[0062](c)将所述至少一个检测变量与所述至少一个参考值比较，以及
[0063](d)基于比较步骤(c)的结果，发出变速装置的控制信号，
[0064]其中，该方法进一步包括步骤:
[0065](e)作为步骤(a)的至少一部分和/或作为步骤(a)的附加步骤，接收指示使用自行车的骑车人的心率的信号，
[0066](f)检查指示心率的信号的值是否高于指示骑车人的无氧阈值的阈值，以及其中，
[0067]仅当步骤(f)的检查具有否定结果时，执行发出变速装置的控制信号的步骤⑷，而如果步骤(f)的检查具有肯定结果，该方法包括步骤:
[0068](g)激活警报模式。
[0069]优选地，步骤(a)包括步骤(e)。
[0070]替代或附加地，步骤(a)包括接收指示由骑车人传递的功率的信号的步骤。
[0071]替代或附加地，步骤(a)包括:
[0072]-步骤(e)，和/或
[0073]-接收指示由骑车人传递的功率的信号的步骤，和/或
[0074]-接收有关上述所应用的表现指标的步骤。
[0075]在一个方面中，本发明涉及一种致动自行车变速装置的方法，包括步骤:
[0076](a)接收包括自行车变速装置和使用自行车的骑车人的系统的至少一个检测变量，
[0077](b)基于所述至少一个检测变量，发出变速装置的控制信号。
[0078]以采样频率执行所述步骤(a)和(b)，其中，该方法进一步包括步骤:
[0079](c)从至少两个不同值选择采样频率。
[0080]在一个方面中，本发明涉及一种致动具有后变速器和前变速器的自行车变速装置的方法，包括步骤:
[0081](a)接收包括自行车变速装置和使用自行车的骑车人的系统的至少一个检测变量，
[0082](b)基于所述至少一个检测变量，发出变速装置的控制信号，
[0083](c)通过后变速器的运动和/或前变速器的运动，致动控制信号，
[0084]其中，所述方法进一步包括:
[0085](d)有选择地启用或禁用前变速器的运动。
[0086]在一个方面中，本发明涉及一种致动自行车变速装置的方法，包括步骤:
[0087](a)接收包括自行车变速装置和使用自行车的骑车人的系统的至少一个检测变量，
[0088](b)评估所述至少一个检测变量，
[0089](c)接收用户界面的换档请求信号，
[0090](d)在半自动模式中，基于换档请求信号和/或基于评估至少一个检测变量的步骤(b)的结果，发出变速装置的控制信号。
[0091]其中，在缺省模式中，优先考虑评估至少一个检测变量的步骤(b)的结果，发出变速装置的控制信号。
[0092]优选地，该方法包括检查在步骤(a)中是否正确地接收所述至少一个检测变量的步骤，以及
[0093]-在肯定情形下，阻止从所述用户界面发送所述换档请求信号，
[0094]-在否定情形下，切换到基于或优先考虑从用户界面接收的换档请求信号，发出变速装置的控制信号的模式。
[0095]优选地，检查是否正确地接收所述至少一个检测变量的步骤包括检查是否利用预定最小周期性接收到检测变量和/或是否利用预定最小周期性更新它。
[0096]在一个方面中，本发明涉及一种致动自行车变速装置的方法，包括步骤:
[0097](a)接收指示由骑车人传递的功率的信号，
[0098](b)接收用于功率信号的参考值，
[0099](c)将指示功率的信号与参考值比较，
[0100](d)根据比较步骤(c)的结果，发出变速装置的控制信号，
[0101 ] 其中，该方法进一步包括步骤:
[0102](e)利用阶段式增长，生成所述参考值的值。
[0103]优选地，步骤(e)包括利用周期性重复的阶段式增长，生成所述参考值的值。
[0104]更优选地，步骤(e)包括利用阶段式增长，生成所述参考值的值，每一阶段具有恒定参考值，以及每一阶段具有预定持续时间。
[0105]在一个方面中，本发明涉及一种致动自行车变速装置的方法，包括步骤:
[0106](a)接收包括自行车变速装置和使用自行车的骑车人的系统的至少一个检测变量，
[0107](b)基于所述至少一个检测变量，发出变速装置的控制信号，
[0108]其中，该方法进一步包括步骤:
[0109](c)从在轻换档模式、中换档模式、强换档模式中选择的至少两种换档模式选择，以及其中，
[0110]-如果预定换档模式是轻换档模式，则发出变速装置的控制信号的步骤(b)包括发出用于将变速比改变成那些可用的变速比中的最接近的变速比-分别紧接较大的变速比或紧接较小的变速比-的请求信号；
[0111]-如果预定换档模式是中换档模式，则发出变速装置的控制信号的步骤(b)包括发出用于将变速比改变成那些可用的变速比中的第二最接近的变速比-分别第二较大的变速比或第二较小的变速比-的请求信号；
[0112]-如果预定换档模式是强换档模式，则发出变速装置的控制信号的步骤(b)包括发出用于将变速比改变成那些可用的变速比