非插电式助力自行车及电能回收利用方法和自动变速方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力辅助自行车技术领域，特别是非插电式助力自行车及电能回收利用方法和自动变速方法。
【背景技术】
[0002]目前绝大部分山地车、公路车等高性能长途骑行自行车均不带外力辅助机构，所以单次骑行里程有限。而现有的带有电动、油动等辅助机构的自行车，在使用时还存在很多问题，例如:
[0003]1、现有的带有电动、油动等助力机构的自行车，由于自重较重，维护不便，容易给使用者带来不便。
[0004]2、现有的自行车配备的变速机构上手困难，新手掌握起来并不容易，不合适的挡位会严重影响骑行者的体力，进而影响骑行者的骑行里程。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术中的不足，本发明提供非插电式助力自行车及电能回收利用方法和自动变速方法，它结构简单，自重较轻，维护方便；电能回收利用方法，不需要外接电源，电机根据需要发电或辅助工作，使用灵活方便;并且自动变速方法可以根据骑行者最佳转速换挡，从而达到节省体能、延长骑行距离的目的，同时便于新手合理换挡。
[0006]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案:一种非插电式助力自行车，包括车架，所述车架前端下方通过前叉设置前车轮，所述前车轮上安装前刹车片，所述车架前端上方设置车把，所述车架中部上方设置车座，所述车架中部下方设置中轴、连接到中轴上的前牙盘和踏板，所述前牙盘上方设置前拨链器，所述车架后端下方设置后车轮、以及通过后轴与后车轮连接的后塔轮，所述后塔轮下方设置后拨链器，所述后车轮上安装后刹车片，所述车架上设置蓄电池、控制器，所述后车轮上安装电机，所述踏板上设置用于测量中轴转速的转速传感器，所述前车轮或后车轮上安装用于测量车辆运行速度的车速传感器，还包括用于感应后塔轮与后车轮有无相对运动的感应传感器，所述车把上设置用于控制电机发电和刹车片刹车的集成开关、变速按钮以及模式选择旋钮。
[0007]所述变速按钮为电子挡旋钮，所述电子挡旋钮与控制器、前拨链器、后拨链器连接。
[0008]还包括与前拨链器和后拨链器连接的机械挡拨片。
[0009]所述感应传感器的接收器和发射器分别安装在后塔轮和后车轮上，当感应传感器有信号时，表示后塔轮与后车轮有转速差，后车轮转动而后塔轮不转，即骑行者未驱动车辆，车辆处于滑行状态；当感应传感器无信号时，表示后塔轮与后车轮同步转动，即骑行者在驱动车辆。
[0010]所述集成开关包括第一按压行程和第二按压行程，当集成开关位于第一按压行程阶段时，控制电机发电，并可根据按压幅度调整发电功率，当集成开关位于第二按压行程阶段时，控制刹车片刹车，同时控制电机以最大额定功率发电。
[0011]所述模式选择旋钮包括学习模式旋钮、普通模式旋钮、高效模式旋钮、运动模式旋钮、手动模式旋钮。
[0012]—种非插电式助力自行车电能回收利用方法，当按压集成开关时或中轴转速η =Or/min且加速度a > Om/s2时或中轴转速η为学习模式旋钮下的最佳中轴转速N且加速度-
1.6m/S2 < a〈0.16m/s2时，控制器控制电机发电，使蓄电池收集电能；
[0013]当加速度-0.16m/s2< a〈Om/S2Sa > 0.16m/s2且中轴转速n = Or/min时，控制器控制蓄电池提供电力驱动电机工作，维持当前车速V不变。
[0014]当车速V达到最大设定车速V时，控制器控制蓄电池停止为电机提供电力，并控制电机发电辅助减速使车速V不超过最大设定速度V。
[0015]当蓄电池电量Q 2 60 %时，控制器控制电机以10W功率辅助驱动，当蓄电池电量0〈60%，控制器控制电机以10W功率发电。
[0016]一种非插电式助力自行车自动变速方法，
[0017](I)不转动模式选择旋钮时
[0018]当感应传感器无信号时，控制器控制前拨链器和后拨链器根据中轴转速η分别调节前牙盘和后塔轮的挡位，当中轴转速n ^最佳中轴转速N时，控制器控制后拨链器使后塔轮升挡；当中轴转速η为最佳中轴转速N时，无操作；当中轴转速η〈最佳中轴转速N时，控制器控制后拨链器使后塔轮降挡；当后塔轮无法满足最佳中轴转速N时，控制器再控制前拨链器使前牙盘降挡或升挡；
[0019](II)转动模式选择旋钮时
[0020]学习模式旋钮，骑行者可以根据自己的骑行习惯手动换档，控制器会记录骑行者的换档中轴转速η，估算出适用于骑行者的最佳中轴转速N，为其他模式提供换档依据；
[0021]普通模式旋钮，控制器会根据学习模式记录的最佳中轴转速N自动换挡，当中轴转速η〈最佳中轴转速N时，控制器控制后拨链器使后塔轮降挡，当中轴转速η >最佳中轴转速N时，控制器控制后拨链器使后塔轮升挡，直至中轴转速η稳定为适用于骑行者的最佳中轴转速N;
[0022]高效模式旋钮，控制器会基于普通模式旋钮时的挡位数控制后拨链器使后塔轮升两个挡位；
[0023]运动模式旋钮，控制器会基于普通模式旋钮时的挡位数控制后拨链器使后塔轮降挡降两个挡位。
[0024]手动模式旋钮，控制器不干预换挡，挡位数由骑行者选择。
[0025]对比现有技术，本发明的有益效果在于:
[0026]1、本非插电式助力自行车结构简单、自重轻，维护方便;并且，采用本电能回收利用方法，不需要外接电源，电机根据需要发电或辅助工作，使用灵活方便，可在骑行者刹车、下坡或高效转速区间定速巡航时收集电能，在加速、长距离巡航等需要外力辅助的时候提供电力；另外，本自动变速方法中具有五个模式选择旋钮，可根据骑行者的最佳中轴转速为其他模式提供换挡依据，使用灵活方便，方便新手使用，同时还可以根据骑行者最佳踏频换挡，使挡位更加合理，从而骑行更加轻松，避免不合适的挡位严重影响骑行者的体力，进而影响骑行者的骑行里程。
[0027]2、变速按钮为电子挡按扭，操作方便；同时，还包括机械挡拨片，当蓄电池没电时，电子挡旋钮不能工作，此时可以使用机械挡拨片手动调节塔轮挡位，使用灵活方便。
【附图说明】
[0028]附图1是本发明非插电式助力自行车结构示意图；
[0029]附图2是本发明非插电式助力自行车的车把结构示意图；
[0030]附图3是本发明非插电式助力自行车电能回收利用方法的第一部分流程图；
[0031]附图4是本发明非插电式助力自行车电能回收利用方法的第二部分流程图。
[0032]附图中所示标号:1、车架;2、前车轮;3、车把;4、踏板;5、中轴;6、前牙盘;7、前拨链器;8、后车轮;9、后塔轮；10、后拨链器；11、蓄电池；12、控制器；13、转速传感器；14、车速传感器;15、感应传感器;16、集成开关;17、变速按钮;18、模式选择旋钮;19、机械挡拨片。
【具体实施方式】
[0033]结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0034]—种非插电式助力自行车，包括车架I，所述车架I前端下方通过前叉设置前车轮2，所述前车轮2上安装前刹车片，所述车架I前端上方设置车把3，所述车架I中部上方设置车座，所述车架I中部下方设置中轴5、连接到中轴5上的前牙盘6和踏板4，所述前牙盘6上方设置前拨链器7，所述车架I后端下方设置后车轮8、以及通过后轴与后车轮8连接的后塔轮9，所述后塔轮9下方设置后拨链器10，所述后车轮8上安装后刹车片。所述车架I上设置蓄电池11、控制器12，所述后车轮8上安装电机，电机与蓄电池和控制器电连接。所述踏板4上设置用于测量中轴转速的转速传感器13，转速传感器13的接收器和发射器分别安装在踏板4和车架I上，转速传感器与控制器电连接。所述前车轮2或后车轮8上安装用于测量车辆运行速度的车速传感器14，车速传感器与控制器电连接。还包括用于感应后塔轮9与后车轮8有无相对运动的感应传感器15，通过设置的感应传感器，可以判断出车辆是处于驱动状态还是滑行状态。所述车把3上设置用于控制电机发电和刹车的集成开关16、变速按钮17以及模式选择旋钮18。
[0035]进一步的，所述变速按钮17为电子挡旋钮，所述电子挡旋钮与控制器12、前拨链器7和后拨链器10电连接，通过电子挡旋钮可以方便调节前牙盘及后塔轮的挡位，操作方便。
[0036]作为优化，还包括与前拨链器7和后拨链器10连接的机械挡拨片19。当蓄电池没电时，电子挡旋钮不能工作，此时可以使用机械挡拨片手动调节前牙盘及后塔轮挡位，使用灵活方便。
[0037]再一步的，所述感应传感器15的接收器和发射器分别安装在后塔轮9和后车轮8上，当感应传感器15有信号时，表示后塔轮9与后车轮8有转速差，后车轮8转动而后塔轮9不转，即骑行者未驱动车辆，车辆处于滑行状态，在车辆滑行时，后车轮转动而后塔轮不同，因此感应传感器有信号输出；当感应传感器15无信号时，表示后塔轮9与后车轮8同步转动，SP骑行者在驱动车辆。
[0038]再一步的，所述集成开关16包括第一按压行程和第二按压行程，当集成开关16位于第一按压行程阶段时，控制电机发电，并可根据按压幅度调整发电功率，当集成开关16位于第二按压行程阶段时，控制刹车片刹车，同时控制电机以最大额定功率发电。将发电开关和刹车开关集中到集成开关上，不增加原来自行车的构造前提下，增加了另一项功能，使用方便。
[0039]作为优化，所述模式选择旋钮18包括学习模式旋钮、普通模式旋钮、高效模式旋钮、运动模式旋钮、手动模式旋钮，可以根据不同需要调整到不同模式下。
[0040]一种非插电式助力自行车电能回收利用方法，
[0041 ]当按压集成开关16时或中轴转速n = Or/min且加速度a > Om/s2时或中轴转速η为学习模式下的最佳中轴转速?^且加速度-1.6m/s2 < a〈0.16m/s2时，控制器12控制电机发电，使蓄电池11收集电能。控制器记录骑行者的换档中轴转速n，估算出适用于骑行者的最佳中轴转速N，最佳中轴转速为N=60-80r/min。
[0042]当加速度-0.16m/s2< a〈0m/S2Sa > 0.16m/s2且中轴转速n = 0r/min时，控制器 12控制蓄电池11提供电力驱动电机工作，维持当前车速V不变；
[0043]当车速V达到最大设定车速V时，控制器12控制蓄电池11停止为电机提供电力，并控制电机发电辅