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用于电动自行车的对于海拔升高和降低的自动电动辅助调节
申请号	CN201611008447.9	申请日	2016-11-16	公开(公告)号	CN106741540A	公开(公告)日	2017-05-31
申请人	通用汽车环球科技运作有限责任公司;			发明人	P·穆鲁吉桑; M·A·马尼卡拉贾; M·J·查普尔; A·M·泽特尔;
摘要	用于在路线中提供电动辅助的系统和方法。可做出确定是否可获得用于路线的地形数据。可确定骑行者用力水平。当地形数据可获得时，可读取地形数据。确定对应于需要对骑行者用力水平的附加输入的坡度变化是否已经发生，或预期将要发生。可调节电动辅助水平以提供抵消需要附加输入的水平，或者可告知骑行者以提供增加的用力水平。
权利要求	1.一种在路线中提供电动辅助的方法，其包括：确定用于所述路线的地形数据是否可获得，确定骑行者用力水平，当所述地形数据可获得时读取所述地形数据，确定对应于需要对所述骑行者用力水平的附加输入的坡度变化是否已经发生，或预期将要发生，以及调节所述电动辅助以提供抵消需要所述附加输入的电动辅助水平，或告知所述骑行者提供增加的用力水平。 2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：当地形数据不可获得时读取指示所述坡度变化的扭矩水平，以及通过基于所述扭矩水平和对应于所述坡度变化来确定电动辅助调节，当地形数据不可获得时提供所述电动辅助。 3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：提供传感器以及通过所述传感器测量所述骑行者用力水平，其中所述确定所述骑行者用力水平的步骤包括：当所述路线包含平坦地形时读取所述传感器，以及平均多个所述读数以得到所述骑行者用力水平。 4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：提供输入设备，骑行者可通过所述输入设备手动输入骑行者用力水平，其中所述确定所述骑行者用力水平的步骤包括从所述输入设备读取所述骑行者用力水平。 5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：提供能量存储设备，以及借助于通过接口设备告知所述骑行者提供附加输入用力，优化骑行者用力来节省所述能量存储设备的充电状态。 6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：在重复所述确定坡度变化是否已经发生的步骤之前等待一段时间。 7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：调节所述电动辅助水平，不管所述坡度变化的程度如何，都保持所述骑行者用力水平在一致的水平。 8.一种向自行车的电动辅助水平提供调节的系统，其包括：推进单元、在所述电动辅助水平驱动所述推进单元的马达、控制所述马达的控制器、向所述控制器提供骑行者用力水平的骑行者用力水平传感器、向所述控制器提供所述自行车遇到的坡度变化信息的地形信息源，以及所述控制器基于所述地形信息源调节所述电动辅助水平。 9.根据权利要求8所述的系统，其中所述骑行者用力水平传感器是扭矩传感器。 10.根据权利要求9所述的系统，其进一步包括与所述推进单元接合的第二扭矩传感器，从所述第二扭矩传感器处测量扭矩输出。
说明书全文	用于电动自行车的对于海拔升高和降低的自动电动辅助调节技术领域 [0001] 本发明通常涉及的领域包括电动自行车，并且更具体地，包括电动自行车中的自动电动辅助调节。背景技术 [0002] 电动自行车可具有各种车轮装置，并且包括通过一个或多个档位推进自行车的车载电动马达。发明内容 [0003] 多种变型可涉及在路线上提供电动辅助的方法。可做出确定是否可获得用于路线的地形数据。可以确定骑行者的用力水平。当地形数据可获得时，可读取地形数据。可确定对应于需要对骑行者用力水平的附加输入的坡度变化是否已经发生，或预期将要发生。可调节电动辅助水平以提供抵消需要附加输入的水平，或者可告知骑行者以提供增加的用力水平。 [0004] 多种其他变型可涉及向在路线上行进的自行车提供电动辅助的方法。可确定用于路线的地形数据是否可获得。当路线具有平坦地形时，可确定骑行者用力水平。可读取地形数据。可对对应于需要骑行者用力水平的附加输入坡度变化是否已经发生做出确定，以兼在路线具有平坦地形时和在坡度变化已经发生之后保持一致的骑行者用力水平。可调节电动辅助水平以提供抵消需要附加输入的水平。 [0005] 多种附加变型可涉及用于向具有推进单元的自行车的电动辅助水平提供调节的系统。马达可在电动辅助水平驱动推进单元。控制器可控制马达。骑行者用力水平传感器可向控制器提供骑行者用力水平。地形信息源可向控制器提供由自行车遇到的坡度变化信息。控制器可基于地形信息源调节电动辅助水平。 [0006] 通过本文提供的详细描述，本发明范围内的其他示例性变型将变得显而易见。应该理解，虽然披露了本发明范围内的变型，详细的说明和具体的实例仅旨在用于说明的目的而并非旨在限定本发明的范围。附图说明 [0007] 通过详细说明和附图可进一步透彻地理解在本发明范围内的变型的选定示例，其中： [0008] 图1示出了根据多种变型的自动电动辅助调节例程的示意图。 [0009] 图2示出了根据多种变型的用于自动电动辅助调节的系统。 [0010] 图3示出了根据多种变型的自动电动辅助调节的方法。具体实施方式 [0011] 以下变型的描述本质上仅是说明性的，并且决不旨在限制本发明的范围、其应用或用途。 [0012] 在如图1所示的多种变型中，电动自行车10可从骑行者12和/或推进单元14接收推进输入。推进单元14可从电动马达接收它的动力，并且可以是如本领域公知的中驱动单元或其他装置，以将车轮15、17中的一个或多个与电动马达联接。由骑行者12施加的用力水平可由指示器18的第一列16来表示。指示器18可以安装在电动自行车10上，或可以提供于远程设备中。骑行者12采取的路线可导致电动自行车10骑行遇到平坦地形20，以及需要经过海拔升高22或海拔降低24的坡度地形。平坦地形20可被描述为其中前轮15与后轮17基本水平的地形。骑行者12可使用接口设备28以选择由推进单元14提供的电动辅助水平。接口设备28可为电动自行车10车载，例如在手柄或其他结构构件上，或者可为远程设备，并通过有线或无线连链接到推进单元。在多种变型中，骑行者用力水平26可由读取传感器来确定，例如在推进单元14中，例如本领域公知的测量骑行者10的扭矩输入的应变计。当在平坦地形20上操作时，读数可以在选定的时间段上进行平均以确定骑行者用力水平26。在多种其他变型中，骑行者12可选择骑行者用力水平26的水平，并且可以修正水平为所期望的。作为非限制性的实例，当经过平坦地形20时，骑行者12可例如通过接口设备28，输入由五个条(如第一列16中的骑行者用力水平26所指示的)表示的中等用力水平。在多种其他变型中，骑行者用力水平26可自动地被确定。已经确定了骑行者用力水平26，该水平可保持在平坦地形 20，并且也可保持在海拔升高22期间，也可保持在海拔降低24期间。 [0013] 在多种变型中，当穿过平坦地形20上时，显示在指示器18的列30中的电动辅助输入水平，作为例子，也为电动辅助水平32的五个条。可在接口设备28中向骑行者12提供选择器调节，以将平坦地形20上的电动辅助水平调节到所期望的不同水平。当电动自行车10可能遇到海拔升高22时，由推进单元14提供的电动辅助输入水平可增加到例如如电动辅助水平34所示的七个条，以使得骑行者用力水平26与平坦地形20上的水平保持恒定，但电动自行车10的前进保持恒定。海拔升高22可与前轮15高于后轮17相关联。当电动自行车10可能遇到海拔降低24时，由推进单元14提供的电动辅助输入水平可降低到例如如电动辅助水平36所示的三个条，以使得骑行者用力水平26与在平坦地形20上的水平保持恒定。随着地形变化在各种坡度遇到海拔升高和降低，电动辅助水平可以在其带宽内自动调节，以维持恒定的骑行者用力水平26。 [0014] 图2示出了可包括自动电动辅助系统40的多种变型。自动电动辅助系统40可与由骑行者12通过踩踏板推动的电动自行车10相关联。电动自行车10可由推进单元14的马达42推动，其可从能量存储设备41提取动力并且可以作为补充或备用电源输入辅助骑行者。能量存储设备41可以是电池或多个电池，或另一种可获得设备以存储电能。在多种变型中，电动自行车10可在没有骑行者12踩踏板的用力下，由马达14单独推动。自动电动辅助系统40可以用于限制骑行者施加的水平，并且可以用于保持一致的骑行者用力水平，这在电动自行车10的使用中是所希望的，例如用于通勤车。在多种变型中，自动电动辅助系统40可为将来需要优化能量存储设备41中的能量存储。控制器44可监测能量存储设备41的充电状态，并且可通过接口设备28与骑行者12通信。例如，可对骑行者12进行提醒以提供附加的踩踏板用力以减小马达42上的负载，或提供超过推动车辆所需的扭矩用于增加能量存储设备41的充电状态。 [0015] 在多种变型中，马达42可从自行车10上车载的控制器44接收输入。方法、算法或其部分可在控制器44的计算机程序产品中执行，包括在计算机可读介质中携载的指令或计算，用于由一个或多个处理器使用以执行一个或多个方法步骤或指令。计算机程序产品可包括由以源代码、目标代码、可执行代码或其他格式的由程序指令组成的一种或多种软件程序；一种或多种固件程序；或硬件描述语言(HDL)文件；以及任何程序相关的数据。数据可包括数据结构、查找表或以任何其他合适格式的数据。程序指令可包括程序模块、例程、程序、目标、部件和/或类似物。计算机程序可在一个处理器或彼此通信的多个处理器上执行。 [0016] 在多种变型中，程序可实现在计算机可读介质中，其包括一个或多个存储设备、制品或类似物。示例性计算机可读介质可包括计算机系统存储器，例如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)；半导体存储器，例如EPROM(可擦除、可编程ROM)、EEPROM(电可擦除、可编程ROM)、闪速存储器；磁盘或光盘或磁带；和/或类似物。计算机可读介质还可以包括计算机之间的连接，例如当数据通过网络或另一种通信连接(有线、无线或其结合)传输或者提供。任何上述例子的组合也包括在计算机可读介质的范围内。因此应该理解，方法可以至少部分地通过能够执行对应于公开方法中的一个或多个步骤的指令的任意电子制品和/或电子设备来实施。 [0017] 在多种变型中，控制器44可链接至一个或多个输入设备，其可包括接口设备28。接口设备28例如可包括诸如智能手机设备的计算设备，或者诸如可穿戴输入设备的选择器设备。其它输入设备可以是任何可将信息传递到控制器44和骑行者12的设备，包括但不限于电动自行车10车载的具有显示器的手动选择器、平板、个人计算机或其他连接互联网的设备，或者另一种无线连接到或有线连接到电动自行车10的设备。接口设备或多个设备可通过接口46在骑行者12和控制器44之间传递信息。接口46可以是有线或无线的。在无线接口的情况下，控制器44可以包括接收器，或者发射器和接收器，用于与输入设备或多个设备的通信目的。在多种变型中，接口设备28可向骑行者12提供输入选项以转换最优目标。例如，骑行者12可在效率、驱动扭矩缓冲、速度、储备电池或其他选项中进行选择。多个传感器48可与控制器44通信。传感器48可以包括多个提供信息(例如可表示骑行者12施加的用力水平的扭矩)的设备中的任一个。扭矩水平可由扭矩测量设备提供，其被构造和设置以感测或测量扭矩，且可包括但不限于，以现有技术的方式操作的应变计。例如，扭矩传感器可与电动自行车的曲柄相关联，骑行者12通过其输入踩踏板用力。 [0018] 在多种变型中，地形信息源50可由多个可获得源提供，例如具有地形数据的地图应用、GPS单元、电动自行车10上的水平传感器，或多个其他选择中的任一种，从这些可获得源坡度数据可由控制器44提取使用。控制器44可根据控制器44中设定的算法，预编程以操作马达42来提供推进辅助(电动辅助)，例如通过读取查找表来为遇到的坡度识别电动辅助调节水平。骑行者12可通过从选择器28选择不同的设置来实时调节电动辅助水平。控制器44可评估路线上的地形数据，并且可预测高负载事件，例如即将到来的陡峭上坡段，并且可通过接口设备28提示骑行者12来提供附加的输入扭矩。控制器44可读取能量存储设备41的充电状态，并且可确定目标充电状态能提供足够的电能给马达42来通过即将到来的路段或路线。控制器44可计算时间间隔，在这期间需要来自骑行者的附加扭矩并且可分配骑行者警告，例如在下坡行进期间，其间骑行者12被请求提供附加用力以满足目标充电状态。在多种变型中，控制器44可使用地形数据源50来预测并且通过接口设备28来提示骑行者12减小踩踏板用力贡献以及使用能量存储设备41中的储备能量。例如，控制器44可计算预期从即将到来的下坡段获取的充电状态恢复，并且可使用该数据来向骑行者12告知减小用力的机会。 [0019] 在多种变型中，如果地形数据源50不可获得或暂时丢失，控制器44可以使用由电动自行车10遇到的阻力矩来确定遇到的扭矩变化是否必定会导致能量输入的变化。例如，电动自行车10可包括扭矩传感器52，例如在后轮17的轮毂的传感器，用来测量电动自行车10遇到的扭矩。如果扭矩变化发生，控制器44可以例如参考查找表来读取需要抵消该变化的电动辅助水平调节。控制器44可发送信号以增加或减小推进单元14的扭矩输出，以保持由骑行者提供的输入水平。 [0020] 在多种变型中，部分由控制器44执行的方法作为方法60在图3中示出。方法60可控制马达14的操作，来向骑行者对推动电动自行车12的输入提供电动辅助。可提供电动辅助以保持骑行者用力水平26或以其他方式限制骑行者的施力。骑行者可控制电动辅助的水平，这可与由马达14提供的扭矩一起来抵消骑行者踏板用力的需要。方法60可当自动电动辅助调节在步骤62启用时开始。启用可根据由骑行者为干预作出的选择或根据预先编程的因子，由骑行者选择或由控制器44触发。从步骤62，方法60可以进行到步骤64，其中可以做出确定地形数据是否可获得且是否正被有效传递到控制器44。例如，地图数据或传感器数据可以向控制器44报告地形坡度或地形坡度的变化。如果在步骤64确定地形数据可获得，方法60可以进行到步骤65，其中可确定用于平坦地形20的骑行者用力水平。在多种变型中，骑行者用力水平26可通过读取传感器来确定，例如在扭矩传感器48中。当在平坦地形20上操作时，扭矩传感器48的读数可以在选定的时间段上进行平均，以确定骑行者用力水平26时，在多种其他变型中，骑行者12可选择骑行者用力水平26的期望水平。一旦确定或选择骑行者输入水平26，方法60可以进行到步骤68，其中参考在步骤64识别的地形数据源以识别坡度的变化。控制器44可被预编程为用于各种电动辅助调节的需要与坡度变化增量相当。控制器44可以，例如参考查找表来确定对应于识别的坡度变化的电动辅助调节(如果有的话)。如果在步骤68确定没有发生必须进行电动辅助调节的坡度变化，那么方法在预设在定时器步骤70的一段时间后可以返回到步骤68。如果在步骤68确定已经发生必须进行电动辅助调节的坡度变化，那么方法60可以进行到步骤72。在步骤72，电动辅助的水平在识别量进行调节，例如可通过改变提供给马达42的电流水平调节。从步骤72，步骤60可返回到步骤 70，并且可重复步骤70和72来对于地形变化持续调节电动辅助水平。 [0021] 返回到步骤64，在多种变型中，如果在步骤64确定地形数据不可获得，那么方法60可以进行到步骤75，其中可确定用于平坦地形20的骑行者用力水平。在多种变型中，骑行者用力水平26可通过读取传感器来确定，例如在扭矩传感器48中。当在平坦地形20上操作时，扭矩传感器48的读数可以在选定的时间段上进行平均，以确定骑行者用力水平26。在多种其他变型中，骑行者12可选择骑行者用力水平26。一旦确定或选择骑行者输入水平26，方法60可以进行到步骤79，其中参考扭矩数据源(例如扭矩传感器52)以识别扭矩的变化。控制器44可被预编程为用于各种电动辅助调节的需要与扭矩变化增量相当。控制器44可以，例如参考查找表来确定对应于识别的扭矩变化的电动辅助调节(如果有的话)。如果在步骤79确定没有发生必须进行电动辅助调节的扭矩变化，那么方法在预设在定时器步骤80的一段时间后可以返回到步骤79。如果在步骤79确定已经发生必须进行电动辅助调节的扭矩变化，那么方法60可以进行到步骤72。在步骤72，电动辅助的水平在识别量进行调节，例如可通过改变提供给马达42的电流水平调节。从步骤72，步骤60可在预设时间步骤80后返回到步骤79，并且可重复步骤70和72以对于指示坡度变化的扭矩变化持续调节电动辅助水平。 [0022] 通过如上所述，系统40和/或方法60可为自行车骑行者12提供电动辅助以保持一致的骑行者用力水平。骑行者输入可提供可调节的电动辅助干预级别。下面对变型的描述仅是对被认为在本发明范围内的部件、元件、动作、产品和方法的示意性说明，而决不旨在通过具体公开或未完全披露的来限制该范围。除了按照本文详细描述的，本文所描述的部件、元件、动作、产品和方法可以是组合和重新设置的，并且仍被视为在本发明范围内。 [0023] 变型1可涉及用于在路线中提供电动辅助的方法。可做出确定是否可获得用于路线的地形数据。可以确定骑行者的用力水平。当地形数据可获得时，可读取地形数据。可确定对应于需要对骑行者用力水平的附加输入的坡度变化是否已经发生，或预期将要发生。可调节电动辅助水平以提供抵消需要附加输入的水平，或者可告知骑行者以提供增加的用力水平。 [0024] 变型2可包括根据变型1的方法并且可包括在地形数据不可获得时，读取指示坡度变化的扭矩水平。通过基于扭矩水平和对应于坡度变化来确定电动辅助调节，当地形数据不可获得时可提供电动辅助。 [0025] 变型3可包括根据变型1的方法并且可包括提供传感器。可通过传感器测量骑行者的用力水平。确定骑行者用力水平的步骤可包括当路线包含平坦地形时读取传感器，以及平均多个扭矩传感器读数来得到骑行者用力水平。 [0026] 变型4可包括根据变型1的方法，并且可包括提供输入设备，骑行者通过该输入设备手动输入骑行者用力水平。确定骑行者用力水平的步骤可包括从输入设备读取骑行者用力水平。 [0027] 变型5可包括根据变型1的方法并且可包括提供能量存储设备。借助于通过接口设备向骑行者告知提供附加输入用力，可优化骑行者用力以节省能量存储设备的充电状态。 [0028] 变型6可包括根据变型5的方法，并且可包括在重复确定坡度变化是否已经发生的步骤之前等待一段时间。 [0029] 变型7可包括根据变型1的方法，并且可包括调节电动辅助水平，其不管坡度变化的程度，保持骑行者用力水平在一致的水平。 [0030] 变型8可涉及向在路线上行进的自行车提供电动辅助的方法。可确定用于路线的地形数据是否可获得。当路线具有平坦地形时，可确定骑行者用力水平。可读取地形数据。可对对应于需要骑行者用力水平的附加输入坡度变化是否已经发生做出确定，以兼在路线具有平坦地形时和在坡度变化已经发生之后保持一致的骑行者用力水平。可调节电动辅助水平以提供抵消需要附加输入的水平。 [0031] 变型9可包括根据变型8的方法并且可包括在地形数据不可获得时，读取指示坡度变化的扭矩水平。通过基于扭矩水平和对应于坡度变化来确定电动辅助调节，当地形数据不可获得时可提供电动辅助。 [0032] 变型10可包括根据变型8的方法并且可包括提供传感器。可通过传感器测量骑行者的用力水平。确定骑行者用力水平的步骤可包括在路线包含平坦地形时读取传感器，以及平均多个扭矩传感器读数以得到骑行者用力水平。 [0033] 变型11可包括根据变型8的方法，并且可包括提供输入设备，骑行者通过该输入设备手动输入骑行者用力水平。确定骑行者用力水平的步骤可包括从输入设备读取骑行者用力水平。 [0034] 变型12可包括根据变型8的方法并且可包括提供能量存储设备。借助于通过接口设备向骑行者告知提供附加输入用力，可以优化骑行者用力以节省能量存储设备的充电状态。 [0035] 变型13可涉及用于向具有推进单元的自行车的电动辅助水平提供调节的系统。马达可在电动辅助水平驱动推进单元。控制器可控制马达。骑行者用力水平传感器可向控制器提供骑行者用力水平。地形信息源可向控制器提供由自行车遇到的坡度变化信息。控制器可基于地形信息源调节电动辅助水平。 [0036] 变型14可包括变型13的系统，其中骑行者用力水平传感器可为扭矩传感器。 [0037] 变型15可包括变型14的系统，并且可包括与推进单元相接合的第二扭矩传感器，从那里测量扭矩输出。 [0038] 变型16可包括变型13的系统，并且可包括与控制器通信的骑行者输入设备。 [0039] 变型17可包括变型13的系统，并且可包括与自行车通信以及显示骑行者用力水平和电动辅助水平的指示器。 [0040] 变型18可包括变型17的系统，其中骑行者输入可向推进单元提供骑行者用力水平。 [0041] 变型19可包括变型13的系统，其中地形信息源可包括地图应用。 [0042] 变型20可包括变型13的系统，并且可包括与推进单元相连的扭矩传感器，其中坡度变化可从扭矩传感器确定。 [0043] 对本发明范围内的变型的以上描述本质上仅是说明性的，并且因此不将其变型或变体视为背离本发明的精神和保护范围。

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