CN105644703A - 变速控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种变速控制装置，应用于脚踏车中，以根据脚踏车的行车状态进行变速控制，该变速控制装置包括控制单元、齿轮变速单元、动力辅助单元、以及重力感测单元与电动势感测单元中的至少一个，该控制单元与该重力感测单元、电动势感测单元、齿轮变速单元及动力辅助单元均电性连接，该电动势感测单元用于感测该脚踏车行驶过程中人力输入状态的变化，该重力感测单元用于感测该脚踏车行驶路段的坡度，该控制单元根据该坡度或/和该人力输入状态的变化控制该齿轮变速单元变速以及控制该动力辅助单元开启或关闭。另，本发明还提供一种变速控制方法。所述变速控制装置及方法能实现脚踏车可靠的变速控制。

Description

变速控制装置及方法
技术领域
本发明涉及一种变速控制装置及方法，尤其涉及一种脚踏车的变速控制装置及方法。
背景技术
随着可调速且具备动力辅助功能的控制***应用于各种交通工具（如脚踏车）中，给人们的生活带来了极大的便利。现有的脚踏车变速控制***中，大多是通过在脚踏板上安装压力感测或在中轴安装扭力感测器来感测人力输入的强度，然后根据人力输入强度的大小来判断是否需要控制齿轮变速或启动动力辅助功能。然而，当脚踏车在已经开启动力辅助功能的情况下，即使处于上坡道行车状态，人力输入强度也会较小，因此无法通过感测人力输入强度来判断当前的行车状态。
发明内容
鉴于以上情况，本发明提供一种能够感测坡度变化或/和人力输入状态的变速控制方法及装置。
一种变速控制装置，应用于脚踏车中，以根据脚踏车的行车状态进行变速控制，该变速控制装置包括控制单元、齿轮变速单元、动力辅助单元、以及重力感测单元与电动势感测单元中的至少一个，该控制单元与该重力感测单元、电动势感测单元、齿轮变速单元及动力辅助单元均电性连接，该电动势感测单元用于感测该脚踏车行驶过程中人力输入状态的变化，该重力感测单元用于感测该脚踏车行驶路段的坡度，该控制单元根据该坡度或/和该人力输入状态的变化控制该齿轮变速单元变速以及控制该动力辅助单元开启或关闭。
一种变速控制方法，应用于脚踏车中，以根据脚踏车的行车状态进行变速控制，该方法包括：
感测该脚踏车当前行驶路段的坡度；
感测该脚踏车行驶过程中的人力输入状态；
根据当前行驶路段的坡度或/和人力输入状态进行变速控制。
所述变速控制装置通过感测坡度变化及人力输入状态的变化来控制所述齿轮变速单元和动力辅助单元，能实现可靠的变速控制。
附图说明
图1为本发明变速控制装置的原理框图。
图2为本发明变速控制方法的流程图。
主要元件符号说明
变速控制装置 100
控制单元 10
显示及接口单元 20
重力感测单元 30
电动势感测单元 40
齿轮变速单元 50
动力辅助单元 60
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明提供一种变速控制装置100，应用于自行车，电动车等脚踏车中，以根据脚踏车的行车状态进行变速控制。该变速控制装置100包括控制单元10、显示及接口单元20、重力感测单元30、电动势感测单元40、齿轮变速单元50及动力辅助单元60。该控制单元10与该显示及接口单元20、重力感测单元30、电动势感测单元40、齿轮变速单元50及动力辅助单元60均电性连接。该显示及接口单元20用于输入变速控制参数及显示脚踏车当前运行状态。该重力感测单元30用于感测该脚踏车行驶路段的坡度，并返回一坡度数据。该电动势感测单元40用于感测人力输入状态，如脚踩在踏板上的力度，并返回一力度数据。该控制单元10根据该重力感测单元30返回的坡度数据或/和该电动势感测单元40返回的力度数据控制该齿轮变速单元50变速，以及控制该动力辅助单元60开启或关闭。在本实施例中，该齿轮变速单元50通过调整至平移档位、爬坡档位和下坡档位三种不同的档位来实现变速，所述平移档位、爬坡档位和下坡档位分别对应于平地、上坡和下坡三种不同的路况。
该显示及接口单元20包括一触控面板，骑行者根据需求通过该触控面板设置该变速控制装置100的控制参数，以及查看该脚踏车的运行状态参数，如当前行驶速度，当前行驶路段坡度，单次行驶里程以及累计里程等。该显示及接口单元20还包括一接口，该接口可为无线或有线通信接口，如蓝牙或USB接口，该变速控制装置100通过该接口与一手持无线终端之间通信，骑行者可以通过该手持无线终端来设置该变速控制装置100的控制参数，同时查看该脚踏车的运行状态参数。
该重力感测单元30可以安装于该脚踏车上的任意位置，在该脚踏车行驶过程中，该重力感测单元30感测该脚踏车的倾斜角度从而确定该脚踏车当前行驶路段的坡度，并对应输出一组坡度数据至该控制单元10。在本实施例中，该重力感测单元30为一重力加速度传感器。该控制单元10根据该重力感测单元30感测到的该脚踏车的倾斜角度的不同，判断该脚踏车当前行驶路段为上坡、下坡或是平地，以及确定对应的坡度，并根据坡度的变化，控制该齿轮变速单元50变速，以及控制该动力辅助单元60开启或关闭。
在本实施例中，该电动势感测单元40设置于该脚踏车的中轴附近。该电动势感测单元40包括一磁铁及一闭合导体回路，将该磁铁固定，并使该闭合导体回路在该中轴的直接或间接带动下相对于该磁铁运动，从而切割磁力线以产生一感应电动势。该闭合导体回路可通过电刷或滑环的方式与该控制单元10电性连接，该控制单元10根据该感应电动势的变化量判断该中轴的转动角速度，并根据该转动角速度的变化控制该齿轮变速单元50变速，以及控制该动力辅助单元60开启或关闭。例如，当该电动势变化量变小时，说明该中轴的转动角速度下降，此时可能因骑行者脚踩在踏板上的力度不够而需要控制该齿轮变速单元50变速或控制该动力辅助单元60开启。可以理解，可以将该磁铁和该闭合导体回路中的任意一者固定，而让另一者在该中轴的直接或间接带动下相对于固定的一者运动，只需保证二者在相对运动时具有磁力线切割动作即可。其中，可以将该磁铁或该闭合导体回路设置于该脚踏车的曲柄、链条或飞盘上，以使其在该中轴的直接或间接带动下运动。
在本实施例中，当该脚踏车当前行驶路段为平地时，该电动势感测单元40产生的感应电动势基本上保持在一稳定范围之内，该控制单元10控制该齿轮变速单元50调整至平移档位，同时关闭该动力辅助单元60。当该脚踏车当前行驶路段为上坡时，若该电动势感测单元40产生的感应电动势较平地状态时下降超过一预设变化量，则可认为骑行者无法稳定脚踩在踏板上的力度以驱动该脚踏车继续爬坡，此时由该控制单元10控制该齿轮变速单元50调整至爬坡档位，同时控制该动力辅助单元60开启，以辅助人力实现稳定爬坡。当该脚踏车当前行驶路段为下坡时，由于脚踏板停止不动，故该感应电动势为零，该控制单元10控制该齿轮变速单元50调整至下坡档位，同时控制该动力辅助单元60关闭。
可以理解，该控制单元10也可只依据该重力感测单元30感测到的该脚踏车当前行驶路段的坡度或该电动势感测单元40感测到的该脚踏车行驶过程中的人力输入状态来控制该齿轮变速单元50调整至对应当前行驶路段坡度的档位，同时控制该动力辅助单元60开启或关闭。
请参阅图2，本发明还提供一种变速控制方法，该方法包括：
步骤S1：该重力感测单元30感测该脚踏车当前行驶路段的坡度；
步骤S2：该电动势感测单元40感测该脚踏车行驶过程中的人力输入状态；
步骤S3：该控制单元10依据该重力感测单元30或/和该电动势感测单元40的感测结果，控制该齿轮变速单元50变速，以及控制该动力辅助单元60开启或关闭。此步骤至少包括如下子步骤：
当该重力感测单元30感测该脚踏车当前行驶路段为平地，且该电动势感测单元40产生的感应电动势基本上保持在一稳定范围之内，则该控制单元10控制该齿轮变速单元50调整至平移档位，同时关闭该动力辅助单元60。
当该重力感测单元30感测该脚踏车当前行驶路段为上坡，且该电动势感测单元40产生的感应电动势较平地时下降超过一预设变化量时，则由该控制单元10控制该齿轮变速单元50调整至爬坡档位，同时控制该动力辅助单元60开启。
当该重力感测单元30感测该脚踏车当前行驶路段为下坡时，由于脚踏板停止不动，故该感应电动势为零，该控制单元10控制该齿轮变速单元50调整至下坡档位，同时控制该动力辅助单元60关闭。
所述变速控制装置100通过该重力感测单元30感测该脚踏车当前行驶路段的坡度，同时由该电动势感测单元40产生的感应电动势变化量来确定骑行者人力输入的状态，该控制单元10在根据该脚踏车当的前行驶路线坡度或/和骑行者人力输入的状态来控制该齿轮变速单元50调整至对应当前行驶路段坡度的档位，同时控制该动力辅助单元60开启或关闭，有效避免在开启动力辅助功能时直接采用扭力感测器无法准确感测人力输入强度的问题。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何形式上的限定。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种变速控制装置，应用于脚踏车中，以根据脚踏车的行车状态进行变速控制，其特征在于：该变速控制装置包括控制单元、齿轮变速单元、动力辅助单元、以及重力感测单元与电动势感测单元中的至少一个，该控制单元与该重力感测单元、电动势感测单元、齿轮变速单元及动力辅助单元均电性连接，该电动势感测单元用于感测该脚踏车行驶过程中人力输入状态的变化，该重力感测单元用于感测该脚踏车行驶路段的坡度，该控制单元根据该坡度或/和该人力输入状态的变化控制该齿轮变速单元变速以及控制该动力辅助单元开启或关闭。
2.如权利要求1所述的变速控制装置，其特征在于：该电动势感测单元包括一磁铁及一闭合导体回路，该磁铁与闭合导体回路之一固定于该脚踏车的一中轴附近，该闭合导体回路与磁铁另一在该中轴的直接或间接带动下相对于该磁铁/闭合导体回路运动，该闭合导体回路切割该磁铁的磁力线并产生一感应电动势，该控制单元根据该感应电动势的变化判断骑行者人力输入状态的变化。
3.如权利要求2所述的变速控制装置，其特征在于：该重力感测单元通过感测该脚踏车行驶过程中的倾斜角度确定当前行驶路段的坡度，并对应输出一组坡度数据至该控制单元，该控制单元根据该坡度的不同判断该脚踏车当前行驶路段为平地、上坡或下坡。
4.如权利要求3所述的变速控制装置，其特征在于：当该重力感测单元感测该脚踏车当前行驶路段为平地，且该电动势感测单元产生的感应电动势保持在一稳定范围之内，该控制单元控制该齿轮变速单元调整至一平移档位，同时关闭该动力辅助单元。
5.如权利要求3所述的变速控制装置，其特征在于：当该重力感测单元感测该脚踏车当前行驶路段为上坡，且该电动势感测单元产生的感应电动势较平地时下降超过一预设变化量时，该控制单元控制该齿轮变速单元调整至一爬坡档位，同时控制该动力辅助单元开启。
6.如权利要求3所述的变速控制装置，其特征在于：当该重力感测单元感测该脚踏车当前行驶路段为下坡，且该电动势感测单元产生的感应电动势为零时，该控制单元控制该齿轮变速单元调整至下坡档位，同时控制该动力辅助单元关闭。
7.如权利要求1所述的变速控制装置，其特征在于：该变速控制装置还包括显示及接口单元，该显示及接口单元包括一触控面板和一接口，该触控面板用于输入变速控制参数及显示脚踏车当前行车状态，该接口用于与一手持无线终端通信。
8.一种变速控制方法，应用于脚踏车中，以根据脚踏车的行车状态进行变速控制，该方法包括：
感测该脚踏车当前行驶路段的坡度；
感测该脚踏车行驶过程中的人力输入状态；
根据当前行驶路段的坡度或/和人力输入状态进行变速控制。
9.如权利要求8所述的变速控制方法，其特征在于：当该脚踏车当前行驶路段的坡度为平地，且人力输入状态保持在一稳定范围内，则控制该脚踏车至一平移档位，并关闭该脚踏车的一动力辅助单元。
10.如权利要求9所述的变速控制方法，其特征在于：当该脚踏车当前行驶路段的坡度为上坡，且人力输入状态下降超过一预设变化量，则控制该脚踏车至一爬坡档位，并开启该动力辅助单元。
11.如权利要求9所述的变速控制方法，其特征在于：当该脚踏车当前行驶路段的坡度为下坡，且人力输入状态为零，则控制该脚踏车至一下坡档位，并关闭该动力辅助单元。
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