混合动力自行车自动变速方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于自动变速技术领域，尤其设及一种混合动力自行车自动变速方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 传统电动车是纯电动车，即骑行者不需要用力，完全由电源控制电机运转。电动 车控制器连接一个调速手把，转动手把，控制器相应调节电机的转速，运种车在我国较为流 行，存在的问题一个是行驶速度快不安全，另一个是骑行时一直使用电池，续航短，需要频 繁充电，电池寿命短，增加污染及回收成本。
[0003] 混合动力自行车，一般又叫做助力自行车；电动助力自行车既是一种绿色环保型 交通工具，又是一种十分方便的健身器材，运种车是通过骑行者的脚踏动作来调节电机输 出的助力，运种车在国外较为流行。其原理是人脚踏力的大小通过力矩传感器传给控制器， 控制器控制电机输出相应大小的力矩，达到一种"四两拨千斤"的省力骑行效果。一般在车 把位置配有可W调节助力档位的按键、转拨或指拨，用户可W手动调档，根据不同的路况改 变电力输出与人力的比例范围，用W实现平路小助力，坡路大助力的效果，但是存在的问题 是需要骑行者在骑行过程中不断的去手动按按键或拨指拨，体验效果不好，降低部件使用 寿命，同时也存在安全隐患，因此需要一种混合动力车自动变速装置。
[0004] 传统山地车自动变速装置可W是机械结构或电子结构，主要都是调节变速机械齿 轮组结构来实现的，在机械结构的变速器中，用离屯、力来在变速器齿轮之间变速；在电子结 构的变速器中，可W检测某些物理变量并用其来标志齿轮之间期望的转换，例如一些电子 变速器通过检测自行车的速度来表示期望的机械齿轮转换。机械式和电子式变速器都存 在的问题是部件之间的尺寸配合精度要求较高，加工难度大，加工成本高，良品率低，实用 性差；同时由于使用钢丝作为推动变速杆或者变速器的动力传递源，暴露在空气中，很容易 产生诱蚀等现象，导致钢丝强度大大降低，断裂后则变速器无法正常使用，更换钢丝的工序 繁琐，无形中给用户增加了使用难度和使用成本；另外，由于相邻机械齿轮间的齿数相差不 大，当相邻档位进行变速时速差较小，而较大速差的档位变速时，必须经过中间链轮，因此 变速时链轮跨度大，变速时间长，操作繁琐，且变速时的链条脱离需要缓撥一脚，给骑行者 带来不适，因此，不能满足人们对轻便、快速、方便、舒适的变速要求。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种混合动力自行车自动变速方法及装置， 旨在达到自动变速和自动调档的效果。
[0006] 本发明提供了一种混合动力自行车自动变速方法，所述方法包括下述步骤：
[0007] 步骤a,传感器组实时采集当前骑行状态信号并传送给MCU ;
[0008] 步骤b，所述MCU根据当前骑行状态信号输出控制信号给电机控制器；
[0009] 步骤C，所述电机控制器根据所述控制信号控制电机输出相应助力速度和助力档 位。
[0010] 进一步地，所述传感器组包括力矩传感器和速度传感器，所述当前骑行状态信号 为当前骑行脚踏力F和中轴转速V ;所述力矩传感器采集当前骑行脚踏力F，所述速度传感 器采集中轴转速V。
[0011] 进一步地，所述MCU根据当前骑行脚踏力F判断当前需输出的助力速度，根据中轴 转速V判断当前需输出的助力档位。4、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述速度传 感器为霍尔传感器。
[0012] 进一步地，所述控制信号为PWM信号。
[0013] 本发明还提供了一种混合动力自行车自动变速装置，所述装置包括：传感器模块、 MCU、电机控制模块、电源模块，所述MCU分别与传感器模块、电机控制模块和电源模块连 接；
[0014] 所述传感器模块用于实时采集当前骑行状态信号并传送给MCU ;
[0015] 所述MCU用于对所述当前骑行状态信号进行综合判断，并输出控制信号给电机控 制模块；
[0016] 所述电机控制模块用于根据所述控制信号控制混合动力自行车的电机输出相应 助力速度；
[0017] 所述电源模块用于为各模块提供电源。
[0018] 进一步地，所述传感器模块包括力矩传感器模块和速度传感器模块，所述当前骑 行状态信号为当前骑行脚踏力F和中轴转速V ;所述力矩传感器模块采集当前骑行脚踏力 F，所述速度传感器模块采集中轴转速V。
[0019] 进一步地，所述控制信号为PWM信号。
[0020] 进一步地，所述力矩传感器模块采用下述方式中的一种实现：
[0021] 方式一：为内置于牙盘中的弹黃或应变片，用于检测曲柄上的扭矩；
[0022] 方式二：为内置于中轴处的弹黃或应变片，用于检测轴处的扭矩；
[0023] 方式=:为与助力自行车的链条接触的黃片，用于通过检测链条上压力的方式来 检测扭矩。
[0024] 进一步地，所述速度传感器模块采用下述方式中的一种实现：
[00对方式一：复用内置于助力自行车电机中的霍尔传感器；
[00%] 方式二：复用内置于助力自行车中轴处的环形霍尔传感器；
[0027] 方式=:复用内置于助力自行车福条上处的霍尔传感器。
[0028] 本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的一种混合动力自行车自动 变速方法及装置，一方面，MCU根据传感器组传送的当前骑行状态信号来判断分析并直接 控制电机输出相应助力速度，实现了混合动力自行车的自动变速与自动调档，减小了骑行 者不必要的判断及操作；混合动力自行车在较大速差和较小速差都能实现直接变速，避免 了传统机械式变速器较大速差的档位变速时，必须经过中间链轮而给骑行者带来不适等缺 点；同时，本发明抛弃传统齿轮组式变速装置，采用简单的传感器组即可实现检测及调节， 传感器组隐藏集成于牙盘或中轴处，同时密封，从外表看跟普通的牙盘或中轴无异，具有很 好的防水防尘效果，在自然环境中工作稳定可靠；另外，本发明提供的自动变速装置适用于 混合动力自行车、电动脚踏独轮车、电动助力=轮车等轻型电动车辆。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明实施例提供的混合动力自行车自动变速方法流程图；
[0030] 图2是本发明实施例提供的混合动力自行车自动变速装置示意图。
【具体实施方式】
[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0032] 针对现有的混合动力自行车在骑行过程中，电动助力与人脚踏力的比例不同运种 情况，本发明使用力矩传感器和速度传感器采集车在骑行过程中人脚踏力和中轴转速，并 传递给MCU进行综合分析，进而控制调节电机输出相应助力速度，实现自动变速的效果；当 在平路骑行、坡路骑行、复杂路况骑行都能调节到合适的速度。
[0033] 下面具体介绍运种混合动力自行车自动变速方法，所述方法包括下述步骤：
[0034] 步骤a,传感器组实时采集当前骑行状态信号并传送给MCU ;
[0035] 步骤b，所述MCU根据当前骑行状态信号输出控制信号给电机控制器；
[0036] 步骤C，所述电机控制器根据所述控制信号控制电机输出相应助力速度和助力档 位。
[0037] 进一步地，所述传感器组包括力矩传感器和速度传感器，所述当前骑行状态信号 为当前骑行脚踏力F和中轴转速V ;所述力矩传感器采集当前骑行脚踏力F，所述速度传感 器采集中轴转速V ;所述MCU根据当前骑行脚踏力F判断当前需输出的助力速度，根据中轴 转速V判断当前需输出的助力档位。
[00測其中，MCU对脚踏力F与中轴转速V进行双重条件分析判断，并调节电机助力