装在轮辋上的再生线圈-磁体系统的制作方法
【专利摘要】公开了一种装在轮辋上的再生线圈?磁体系统。一种自行车包括：车架；充电电路，由车架携带并且被配置为捕获与自行车的运动相关联的能量；电力模块，由车架携带；开关，电力地设置在充电电路和电力模块之间。响应于自行车正在下坡行驶的指示，电力模块闭合所述开关，以使能量能够在充电电路和电力模块之间传输。
【专利说明】
装在轮辋上的再生线圈-磁体系统
技术领域
[0001]本公开涉及用于诸如自行车的车辆的电力的控制和产生。
【背景技术】
[0002]随着自行车及其它人力车辆上电子设备和组件的电力需求持续增长，对用户产生的电力供应的渴望也持续增长。现有系统可以使用装在轮毂上的马达和发电机-马达(dynamo motor)。然而，希望在不使用装在轮毂上的马达并且不存在由现有实施方式产生的滚动阻力的情况下获得效率更高的系统。
【发明内容】
[0003]一种自行车电力系统包括具有充电电路的自行车和附连到自行车的电力模块。电力模块被配置为基于自行车的运行状态接收来自充电电路的电力，并响应于制动状态的指示，在充电电路和电力模块之间建立电连接，以使电力能够在充电电路和电力模块之间传输。
[0004]根据本公开，提供一种自行车，包括:车架;充电电路，由车架携带并且被配置为捕获与自行车的运动相关联的能量；电力模块，由车架携带;和开关，电力地设置在充电电路和电力模块之间，所述电力模块被配置为响应于自行车正在下坡行驶的指示，闭合所述开关以使能量能够在充电电路和电力模块之间传输。
[0005]根据本公开的一个实施例，所述指示包括指示自行车的加速度超过阈值加速度的数据。
[0006]根据本公开的一个实施例，所述指示包括指示踏板旋转加速度未能超过阈值踏板旋转加速度的数据。
[0007]根据本公开的一个实施例，所述指示包括指示制动机构处的致动的数据。
[0008]根据本公开的一个实施例，所述指示包括指示踏板旋转速率未能超过阈值速率且自行车的加速度超过阈值加速度的数据。
[0009]根据本公开，提供一种自行车系统，包括:自行车，具有被配置为捕获与自行车的运动相关联的能量的充电电路;电力模块，附连到自行车，并被配置为响应于来自设备的电力需求的指示，闭合电力地设置在充电电路和电力模块之间的电连接件，以使电力能够在充电电路和电力模块之间传输。
[0010]根据本公开的一个实施例，所述指示包括指示设备的电力水平降到预先定义的阈值以下的数据。
[0011 ]根据本公开的一个实施例，所述电力模块被进一步配置为在从充电电路传输电力期间向设备供电。
[0012]根据本公开的一个实施例，所述电力模块被进一步配置为响应于接收到来自用户界面的用户指令而闭合电连接件。
[0013]根据本公开的一个实施例，所述电力模块被进一步配置为响应于自行车的制动状态的指示而闭合电连接件。
【附图说明】
[0014]本公开的实施例在权利要求书中被特别指明。然而，通过结合附图参考下文的详细描述，各种实施例的其它特征将变得更为明显并且将被最好地理解，在附图中:
[00?5]图1示出了自行车系统；
[0016]图2示出了自行车系统充电电路的局部透视图；
[0017]图3示出了自行车系统的框图；
[0018]图4示出了用于控制电力产生和使用的过程。
【具体实施方式】
[0019]根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可采用各种可替代形式实现。附图不必按比例绘制;可夸大或缩小一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员以多种形式采用本发明的代表性基础。
[0020]在此描述了一种用于诸如自行车或其它人力车辆的车辆的电力产生系统。该系统基于车辆的当前运行状态控制将充电电路连接到电力模块的开关。例如，该开关可在识别出制动状态或下坡状态时自动闭合。电力模块也可基于诸如加速度和每分钟蹬踏板次数(PPM，pedals-per-minute)的数据来识别车辆的运行状态。在另一个示例中，用户的输入可控制所述开关。在所述开关闭合时，充电电路被激活并将在其中产生的电力传输到电力模块。电力模块可进而给与电力模块通信的某些设备(诸如车灯、马达等)供电。
[0021]图1示出了具有被至少部分地布置在车架110上的充电电路105和两个车轮115(后轮115a和前轮115b)的自行车系统100(也称为自行车100)。系统100可包括电力模块120，电力模块120可包括具有处理器和存储器的控制器130(如图3所示)以及诸如电池的可再充电的电源125(如图3所示)。电力模块120可通过电线140连接到充电电路105。模块120可与车辆马达150通信。车辆马达150可被配置为通过推动踏板145从而驱动自行车的链条155来辅助用户驾驶自行车100。尽管充电电路105被示出为布置在后轮115a处，但是充电系统也可以布置在前轮115b处。
[0022]模块120可与用户界面135通信。用户界面135可包括诸如开关的机械机构(如图1中以示例的方式所示出的)。开关可以是具有两个位置(例如，开/关)的简单开关。开关还可以是一个或多个按钮，其中，开关的致动可将用户的希望和指令传达给模块120。用户界面135还可以包括被配置为接收来自于用户的用户指令或输入的显示器(诸如触摸屏)。系统100可包括用于诸如智能电话、平板电脑等的用户设备165的对接机构(未示出)。附加的外部设备170也可以布置在自行车系统100上。这些外部设备170可包括一个或更多个售后设备，比如GPS单元、数字音频播放器(例如，IPOD等)、里程表等。外部设备170可由电力模块120或比如设备的内部电池的其它电源供电。外部设备170可在诸如通用串行总线(USB)端口的端口(未示出)处通过电线连接到电力模块120。自行车100还可以包括诸如车灯的其它安全设备。与外部设备170类似，车灯175可由电力模块120至少部分地供电。
[0023]自行车100还可以包括制动机构180，用户可使用制动机构180将制动施加到车轮115。制动机构180可与电力模块120，特别是控制器130通信。在制动时，充电电路105可被激活以启用再生制动。这在下文中更详细地讨论。
[0024]充电电路105和电力模块120可通过电线140互相通信。电线140可包括将充电电路105与模块120连接和断开连接的开关205(诸如晶体管)。开关205可由控制器130控制。额外地或作为替代地，开关205可由用户界面135和/或制动机构180控制。在这种情况下，制动机构处的致动可引起自行车100减速而激活充电电路105。
[0025]图2是系统100的充电电路105的局部视图，特别是图1的A部分的视图。充电电路105可包括在线圈外壳190内的至少一个线圈185(示出为多个线圈185)。线圈185可以被布置在车架110上与车轮115之一对齐的位置。至少一个磁体195被布置在车轮架200上。当用户通过蹬踏板驱动自行车100时，车轮115旋转。当车轮115旋转时，磁体195与车架110上的线圈185对齐。当磁体195与线圈185对齐并通过线圈185时，在线圈185和磁体195之间产生磁场，诱导电流通过线圈185。电线经由外壳190被连接到线圈并可将电流传输到电力模块120。
[0026]图3是系统的包括连接到充电电路105的电力模块120的至少一部分的框图。电力模块120还可与外部设备170、用户设备165、车灯175、马达150和用户界面135连接。如所说明的，电力模块120可包括电源125和被配置为管理所述模块120的电力资源的控制器130。在一种配置中，控制器130可断开和闭合电力模块120和充电电路105之间的连接件或开关205。这也可通过其它机构来完成。对于两级拨动开关的情况，用户可在骑行之前手动关掉开关并因此完全禁止发电。电力模块120和充电电路105之间的开关205可根据系统100的特定状况自动地断开和闭合。还可以基于用户偏好控制开关205。电力模块控制的示例在下文中描述。
[0027]图4示出了用于控制电力模块120，更具体地讲，示出了用于控制电力模块120和充电电路105之间的连接件(例如，开关205)的过程400。在一些示例中，开关205可基于用户的希望以及基于自行车100内或自行车100上的设备的电力需求(例如，框405和435)而闭合。在另一个示例中，开关205可基于自行车的运行状态(例如，刹车、加速等)而闭合。所述运行状态可通过提供给控制器130的数据(例如，框455和475)来确定。
[0028]过程400可始于框405，在框405中，控制器可确定是否已经接收到指示需要电力的用户输入。例如，用户可以通过用户界面135命令电力模块120接收来自充电电路105的电力。当用户希望马达150从电力模块120接收电力时会出现这种情况。在另一个示例中，用户可能希望给他或她的移动设备(例如，用户设备165)充电。
[0029]过程400可进行到框410，在框410中，控制器130可以命令开关205闭合。通过闭合开关205，来自线圈185的电流可从充电电路105通过电线140被传输到电源125。电力模块120可将能量储存在电源125中。然后，任何数量的设备可以从电源125中汲取能量。例如，不仅马达150可以从电源125中汲取能量，车灯175也可以。
[0030]在框415处，开关205保持闭合，直到接收到指示不需要来自电力模块120的电力的用户输入为止。
[0031]在框420处，控制器130命令开关205断开，从而终止电流流向电力模块120。
[0032]在框435处，控制器130可确定设备(包括外部设备170、车灯175、马达150或用户设备165)是否需要电力。控制器130可以从与电力模块120通信的这些设备之一接收特定设备需要电力的指示。在一个示例中，设备储存的电力可能低(例如，设备的电池电力低)。在另一个示例中，设备可能由电力模块120单独供电，并且可能最近已连接到电力模块120。因此，通过直接从设备发送的设备指令(例如，指示电池电量不足的数据)以及/或者通过识别出新加入的设备(例如，将外部设备170插入到电力模块120中)，控制器130可以识别出设备需要电力。如果控制器130识别出对电力的这种需要，则过程400进行到框440，在框440中，开关205闭合，直到在框445处不再识别出该需要为止(例如，数据指示设备的电池电力不再低和/或意识到需要电力的外部设备已从电力模块120中拔掉)。
[0033]在框455处，控制器130可确定自行车是否正在制动。该确定可在接收到制动机构185已被致动的信号时做出。如果识别出制动机构180的致动，则过程进行到框460，在框460中，开关205闭合，直到在框465处制动终止为止。
[0034]在框475处，控制器130可以确定踏板旋转速率(例如，每分钟蹬踏板次数(PPM))是否已经降到预先定义的速率以下。所述PPM可指示车辆的状态(例如，上坡行驶、下坡行驶、滑行、加速等)。低PPM可指示自行车100正在下坡行驶或滑行。低PPM还可以是制动的指示器。在这些示例中，电力模块120可在框480处闭合充电电路以便利用再生制动。作为一个示例，阈值速率可以是大约40PPM。充电电路105可保持闭合，直到在框485中PPM超过阈值速率为止。所述PPM可以从诸如里程表的外部设备170被传送到电力模块120。
[0035]额外地或作为替代地，电力模块120可以从里程表或加速计接收加速度值。加速度也可以指示自行车100的运行状态。例如，高的加速度可以指示下坡行驶，而低的加速度可以指示上坡行驶。额外的因素和数据也可以影响关于自行车运行状态的确定。例如，加速度和踏板旋转速率(例如，PPM)二者都可以被使用。在这个示例中，低PPM和高加速度可指示自行车正在下坡行驶或滑行。这将导致开关205闭合，因为一些电阻制动(resistancebraking)可能是必要的。另一方面，高PPM和低加速度或速度可指示自行车正在上坡行驶。高PPM和高加速度可指示稳态蹬踏板。
[0036]快速减速也可指示制动。制动机构处的致动可引起自行车100减速而激活充电电路105。尽管在图4中未示出，但是与PPM类似，加速度也可以用作断开或闭合开关205的指示器。例如，在识别出减速时，开关205可以闭合，从而启用充电电路105。
[0037]因此，所描述的系统可以提高能量效率并降低由诸如轮毂马达和发电机-马达的系统产生的滚动阻力。此外，运动组件(例如，车轮)与非运动组件(自行车架)没有机械连接，几乎不产生阻力，而且消除了对车辆的不必要的磨损。通过基于车辆状态或用户输入来控制开关205，电力模块可促进高效能量再生。
[0038]虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述了本发明的所有可能的形式。而是，说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制，并且应理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。此外，可将各种实现的实施例的特征进行组合以形成本发明的进一步的实施例。
【主权项】
1.一种自行车电力系统，包括: 自行车，具有充电电路； 电力模块，附连到自行车，并被配置为基于自行车的运行状态接收来自充电电路的电力，并响应于制动状态的指示，在充电电路和电力模块之间建立电连接，以使电力能够在充电电路和电力模块之间传输。2.如权利要求1所述的自行车电力系统，其中，所述指示包括指示制动机构的致动的数据。3.如权利要求1所述的自行车电力系统，其中，所述指示包括指示自行车减速的数据。4.如权利要求1所述的自行车电力系统，其中，所述指示包括指示踏板旋转速率未能超过阈值速率的数据。5.如权利要求1所述的自行车电力系统，进一步包括连接充电电路和电力模块的开关，其中，在充电电路和电力模块之间建立电连接包括闭合所述开关。
【文档编号】H02J7/14GK105914857SQ201610103773
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】詹姆尔·塞格拉维斯, 汤智为, 苏迪普托·艾希, 贾丝廷·卡鲁斯, 大卫·戈麦斯
【申请人】福特全球技术公司