[发明专利]自行车传动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种操作具有机电传动装置的脚踏车的方法。

背景技术

存在着各种形式的脚踏车。一种传统形式的脚踏车只由骑车人向其踏板施加力来驱动，这种脚踏车有时被称为“滑步车(push bike)”。另一种较新形式的脚踏车是使用电力辅助骑车人骑脚踏车的电动辅助脚踏车(Electrically-Assisted Pedal Cycle，EAPC)。传统的脚踏车和EAPC都具有两个，三个或者四个车轮，有时甚至更多。在本文件中，术语“脚踏车”包括传统的脚踏车和EAPC。

如上所述，在EAPC中，使用电力辅助骑车人骑脚踏车。相应地，EAPC包括用于储存电能的装置，例如电池，以及设置用于驱动或至少辅助驱动脚踏车的电机。电池通常可以通过将它们插入电源例如市电电源的插座进行充电，或者以再生制动的方式通过回收脚踏车运动产生的能量进行充电。该技术领域的技术人员熟悉再生制动的原则。因此，骑车人踩踏EAPC所需的全部作用力比传统脚踏车低。

EAPC通常可以被列入两组中的一组。第一组是不管骑车人是否踩踏，脚踏车都能随时按要求提供电力辅助。该组中的脚踏车有时被称为“电动自行车”，可被视为基本相当于电动助力车，虽然电动助力车踩踏起来更容易。第二组中的脚踏车只在骑车人踩踏时才提供电力辅助。有时被称为“助力自行车”。

在多数欧洲国家，助力自行车被有效地至少归类为传统自行车，因此在无需驾驶执照或保险即可骑乘。至少在英国，电动自行车也按照这种方式划分。因此拥有EAPC基本就可以操作EAPC。

近年来，在机电传动装置以及EAPC中使用的相关能量储存和回收装置方面取得了科技进步。这些进步已使人们创造出更有效，更容易地被骑车人操作的EAPC。

基于上文给出的所有原因，EAPC越来越受欢迎，尤其是在某些欧洲国家。

WO-A1-2006/035215描述了一种适用的用于驱动EAPC的机电传动装置，其内容整体并入本文中。例如，先前的文件参照图2描述了一种能够安装来替换自行车后轮的传统轮毂的装置。替换轮毂包含第一和第二电动发电机以及第一和第二行星齿轮组。该装置使得电动发电机以及行星齿轮组运行以便提供一种将(a)骑车人的输入和驱动轮的输出之间的可变传动比与(b)电力辅助相结合的紧凑型传动装置。

尽管存在各种用于EAPC的传动装置，包括WO-A1-2006/035215中所述的传动装置，但是骑车人如何骑车的不可预测性使这种装置的控制和操作存在问题。在这方面，骑车人与发动机有很大不同。

本发明的至少某些实施例的目的在于提供一种操作与WO-A1-2006/035215中所述的装置相似的用于脚踏车的机电传动装置的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种操作脚踏车的方法，脚踏车具有包括输入电机、输出电机以及输入行星齿轮组的机电传动装置；其中，所述输入行星齿轮组的第一组件经耦合由脚踏车的曲柄臂驱动，所述输入行星齿轮组的第二组件与输入电机的转子和定子中的一个耦合，所述转子和定子中的另一个相对于脚踏车固定，所述输入行星齿轮组的第三组件经耦合来驱动脚踏车的车轮；当用作电动机时，所述输出电机设置为至少辅助驱动脚踏车的该车轮或另一车轮；该方法包括以下步骤：

a)操作用作发电机的所述输入电机，以至少部分地为用作电动机的所述输出电机提供电力；

b)确定所述曲柄臂角位置；

c)控制输入电机的电流，使输入电机的电流不超过与所确定的曲柄臂的角位置对应的最大电流也不低于与之对应的最小电流。

通过这样控制输入电机的电流，也可控制与电流成正比的电机上的扭矩。由于输入电机通过第二行星齿轮组与曲柄臂耦合，控制输入电机的扭矩同样可控制曲柄臂的扭矩(两者成正比)，曲柄臂的扭矩即是骑车人施加的扭矩。因此，控制输入电机的电流来确定骑车人施加的扭矩。

用这种方式控制电流导致装置自动“换挡”。例如，如果骑车人用较大的力踩压踏板，则他或她施加的扭矩就会超过对应于确定的曲柄位置的输入电机的最大电流的扭矩，电机“退挡(give way)”且同样加速。这改变了输入行星齿轮组的传动比，在效果上变成了低速挡。因此，当骑车人施加的扭矩超过一定限度时，该装置会自动降低挡位变成低速挡。因此，该装置会在需要的情况下，例如爬坡或快速加速时自动降低挡位。