一种助力系统、助力方法及助力型代步车与流程

本发明涉及助力代步车技术领域，特别是涉及一种助力系统、助力方法及助力型代步车。

背景技术：

市场上现有的电动自行车、电动助力车均通过消耗电能转化为机械能驱动车辆行驶，为增加续航里程基本是提高电动机效率或提高电池容量，故整体使用成本较高。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可对骑行过程中的机械能进行回收以提升车辆续航里程的助力系统、助力方法及助力型代步车。

技术方案：为实现上述目的，本发明的助力系统，其包括人力机构、发电机、蓄电池、控制器以及至少一个电动机；

所述人力机构与所述发电机具有传动关系；

所述发电机及蓄电池均可为所述电动机供电；

所述控制器用于控制对所述电动机的供电模式，使得所述发电机单独为所述电动机供电或所述发电机及所述蓄电池联合为所述电动机供电。

进一步地，还包括用于测量所述发电机中轴转速的速度传感器以及测量所述发电机中轴力矩的力矩传感器；

所述速度传感器与所述力矩传感器均电连接所述控制器。

进一步地，所述电动机有两个，两个所述电动机并联连接，且所述控制器与每个所述电动机控制连接。

进一步地，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接。

助力系统的助力方法，其应用于上述的助力系统的控制器，所述方法包括：

计算当前所述发电机的发电功率与所述电动机的目标输出功率；

比较所述发电功率与所述目标输出功率的大小；

当所述发电功率大于所述目标输出功率，控制所述发电机单独为所述电动机供电；

当所述发电功率小于所述目标输出功率，控制所述发电机与所述蓄电池联合为所述电动机供电。

进一步地，所述助力系统还包括速度传感器以及力矩传感器；所述速度传感器与所述力矩传感器均电连接所述控制器；所述计算当前所述发电机的发电功率与所述电动机的目标输出功率包括：

获取所述速度传感器的探测数据并据此计算所述发电机的发电功率；

获取所述力矩传感器的探测数据并据此计算所述电动机的目标输出功率。

进一步地，所述电动机有两个，两个所述电动机并联连接，且所述控制器与每个所述电动机控制连接；所述方法还包括：

根据所述目标输出功率判断单个所述电动机的功率是否满足驱动需求；

是则控制一个所述电动机运转；

否则控制两个所述电动机共同运转。

一种助力型代步车，其包括车体以及上述的助力系统；所述人力机构与所述电动机均与所述车体驱动连接。

进一步地，所述车体为具有两个车轮的两轮式自行车；

所述助力系统包括一个或两个所述电动机；当所述助力系统仅包括一个所述电动机，所述电动机安装在前轮或后轮处；当所述助力系统仅包括两个所述电动机，两个所述电动机分别安装在两个所述车轮处；

所述发电机为中置式发电机，其中轴与所述人力机构的中轴重合。

进一步地，所述助力系统还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接；所述太阳能电池板置于所述车体的前侧。

有益效果：本发明的助力系统、助力方法及助力型代步车，通过设置发电机回收机械能并转化为电能，并使发电机优先为电动机供电，在电动机功率和电池容量相同情况下可提高车辆续航里程；且该方案结构简单、工艺性能好、生产成本低。

附图说明

附图1为助力系统的构成示意图；

附图2为助力方法的流程示意图；

附图3为助力车的结构示意图。

图中：1-人力机构；2-发电机；3-蓄电池；4-电动机；5-控制器；6-太阳能电池板；7-速度传感器；8-力矩传感器；9-车体；91-车轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示的助力系统，其包括人力机构1、发电机2、蓄电池3、控制器5以及至少一个电动机4。

本实施例中，上述人力机构1为自行车的脚踏机构，脚踏机构可驱动发电机2转动，如此发电机2可回收一部分机械能并转化为电能。

电动机4用于输出动力给其所在的助力车，电动机4可设置一个或多个，以满足助力车的驱动需求。

所述发电机2及蓄电池3均可为所述电动机4供电；所述控制器5用于控制对所述电动机4的供电模式，使得所述发电机2单独为所述电动机4供电或所述发电机2及所述蓄电池3联合为所述电动机4供电，也即：在任何情形下，优先采用发电机2所产生的电能为电动机4供电，如此，可有效达到节省蓄电池3内的电量的目的。

本实施例中，发电机2、蓄电池3以及电动机4三者并联，且发电机2与蓄电池3两者所在的并联支路上均设置有控制器5可控制开、闭的开关，如此控制器5可根据助力系统所在助力车的实际运行状况以切换供电模式。实际使用中，发电机2需要与整流变压模块配合使用，以使得发电机2输出的电流转变为稳定且符合要求的电能输出给电动机4。

为了方便控制器5监控助力系统所在助力车的运行状况，助力系统还包括用于测量所述发电机2中轴转速的速度传感器7以及测量所述发电机2中轴力矩的力矩传感器8；所述速度传感器7与所述力矩传感器8均电连接所述控制器5。本实施例中，速度传感器7与力矩传感器8均设置在发电机2的中轴位置。

在实际使用中，一般助力车只搭载一个电动机4，在附图1所示的特殊助力系统中，所述电动机4有两个，两个所述电动机4并联连接，且所述控制器5与每个所述电动机4控制连接以控制每个电动机4是否运转。如此，通过设置两个小的电动机4，在设计功率相等的情形下，两个小的电动机4的成本比一个大功率电动机少很多，且在所需扭矩较小时，控制器5只需驱动一个电动机4运转，相同转速下一个电动机4运转所需电能相对于大功率电动机运转所需电能小，如此，可有效提升助力系统的运转时长。此外，在其他实施例中，助力系统还可根据需求搭载更多数目的电动机4，这些都应当视作落入本发明的保护范围。

优选地，为了尽可能在骑行过程中给蓄电池3补充电量，助力系统还包括太阳能电池板6，所述太阳能电池板6与所述蓄电池3电连接，如此，在有阳光的天气骑行助力车，太阳能电池板6可采集太阳能并转化为电能为蓄电池3充电，以提升助力系统的运转时长。

本发明还提供了一种助力系统的助力方法，其应用于上述的助力系统的控制器5，如附图2所示，所述方法包括如下步骤a1-a4：

步骤a1，计算当前所述发电机2的发电功率与所述电动机4的目标输出功率；

本步骤中，控制系统通过获取所述速度传感器7的探测数据并据此计算所述发电机2的发电功率，且通过获取所述力矩传感器8的探测数据并据此计算所述电动机4的目标输出功率。当速度传感器7获得的数据的数值越高，代表发电机2中轴的转速越快，发电机2的发电功率即越高，根据转速与发电功率的关系可计算出发电功率的具体值。通过力矩传感器8获取的数据，控制器5可获知用户作用于人力机构1的力矩值，根据预设的人力力矩与电机力矩的分配模型可计算出电机的目标力矩，据此结合速度计算出电机的目标输出功率。上述人力力矩与电机力矩的分配模型可采用现有技术，或者可简单设置两者为恒定的比值也可以。

步骤a2，比较所述发电功率与所述目标输出功率的大小；当所述发电功率大于所述目标输出功率，进入步骤a3，当所述发电功率小于所述目标输出功率，进入步骤a4；

步骤a3，控制所述发电机2单独为所述电动机4供电；

步骤a3，控制所述发电机2与所述蓄电池3联合为所述电动机4供电。

通过上述助力方法，使控制器5可智能地切换控制模式，使得电能功率实时满足电动机4的需求，不会出现供电不足或电能浪费的情形，控制简单而有效。

优选地，由于电动机4有两根，步骤a1之后还包括如下步骤b1-b2：

步骤b1，根据所述目标输出功率判断单个所述电动机4的功率是否满足驱动需求，是则进入步骤b2，否则进入步骤b3；

步骤b2，控制一个所述电动机4运转；

步骤b3，控制两个所述电动机4共同运转。

通过上述方法，可使得双电机有效配合以进行助力。实际使用中，由于大部分时间都是单电机运转，控制器5可根据运行时长等参数切换两个电动机4运转，使得两个电动机4均衡老化，以提升助力系统的整体寿命。

本发明还提供了一种助力型代步车，如附图3所示，其包括车体9以及上述的助力系统；所述人力机构1与所述电动机4均与所述车体9驱动连接。

本实施例中，所述车体9为具有两个车轮91(包括前轮与后轮)的两轮式自行车；

在一种实施例中，助力系统包含一个电动机4，该电动机4安装在车体9的前轮位置或后轮位置，电动机4优选采用轮毂电机形式。

在另一种实施例中，如附图3所示，所述助力系统包括两个所述电动机4，两个所述电动机4分别安装在两个所述车轮91处；所述发电机2为中置式发电机，其中轴与所述人力机构1的中轴重合。通过将发电机2安装在人力机构1的位置，发电机2的阻力与人为骑行阻力相似，调节踏频相当于无极变速，用户调速助力系统也可实时调节助力，使得助力系统运行后所提供的动力具有较好的跟随性，动力随叫随到，有效提升骑行体验。

所述太阳能电池板6置于所述车体9的前侧。

本发明的助力系统、助力方法及助力型代步车，通过设置发电机回收机械能并转化为电能，并使发电机优先为电动机供电，在电动机功率和电池容量相同情况下可提高车辆续航里程；且该方案结构简单、工艺性能好、生产成本低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。