CN107873010A - 操作具有机电驱动装置的脚踏车的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种操作脚踏车的方法以及包括该方法的脚踏车。脚踏车具有机电驱动装置，该机电驱动装置包括无级变速比传动***，该传动***具有安装成围绕轴线旋转的输入端和连接成与轮毂构件一起旋转的输出端，传动***包括行星齿轮组，该行星齿轮组包括与多个行星齿轮啮合的太阳齿轮，多个行星齿轮安装成围绕由共用承载件承载的相应行星轴旋转，承载件安装成围绕所述轴线与输入端一起旋转，行星齿轮与环形齿轮啮合，环形齿轮连接成与轮毂构件一起旋转。只有太阳齿轮被连接成使电机或可以提供附加的机器的转子旋转。电机的定子的电连接件连接到控制器；该方法可以包括以下步骤：将时分多路复用控制算法应用到电机，其中时分多路复用控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替，在第一控制模式中，监测由电机产生的电流以推断施加到自行车的曲柄臂的扭矩，并且在第二控制模式中，使用推断的扭矩来控制输入电机中的电流。

Description

操作具有机电驱动装置的脚踏车的方法
技术领域
本公开涉及一种操作具有机电驱动装置的脚踏车的方法。
背景技术
有各种形式的脚踏车。一种传统形式的脚踏车是，其仅通过骑车者向其踏板施加力而被驱动，此类自行车有时被称为“推动自行车”。另一种较新形式的脚踏车是电辅助的脚踏车(EAPC)，其中使用电力来辅助或代替骑车人的力。传统脚踏车和EAPC都可以具有两个、三个或四个车轮，并且在某些情况下可能更多。在本文中，术语“脚踏车”用于包括传统脚踏车和EAPC两者。
如上所述，在EAPC中，电力用于辅助或在某些情况下代替骑车人的力。因此，EAPC包括用于储存电能的装置(诸如电池)，以及电动马达，该电动马达布置成结合踏板输入或代替踏板输入进行推进。电池通常可以通过将其***电能供应源(诸如来自干线电源的出口)中；在某些情况下，还可以通过再生制动(regenerative braking)从自行车的运动中恢复能量，而在其他情况下，通过串联混合配置中的电力生产，来进行再充电。再生制动的原理为本领域技术人员所熟悉的。
因此，骑车者踩踏EAPC通常所需的总力比用于传统自行车的力要低。
EAPC通常可以放在两组中的一个中。第一组是其中自行车可以随时根据需要提供电辅助，无论骑车者是否踩踏。在这组中的自行车有时被称为“电动自行车(e-bikes)”，并且可以被认为是通常等同于电动轻便摩托车，虽然通常更易于踩踏。在第二组中的自行车仅在骑车者踩踏时提供电辅助。这些自行车有时被称为“电动助力车(pedelecs)”。
目前，在包括英国在内的大多数欧洲国家，电动助力车至少有效合法地归类为传统自行车，所以可以在没有驾驶执照或保险的情况下骑行，并提供以25kph速度的电辅助停止。因此，拥有和操作EAPC的障碍很少。
近年来，对于机电驱动装置以及在EAPC中使用的相关能量储存和恢复设备已取得了技术进步。这些进步已导致骑车者能够以更高效率并因此更轻松地操作EAPC。
由于上述所有原因，EAPC正在变得日益普及，特别是在一些欧洲国家。
由于电动助力车仅在骑车人踩踏时才提供辅助，所以需要对是否是这种情况进行评估。许多电动助力车通过扭矩传感器或运动传感器(诸如脚踏圈速传感器(cadencesensor))来实现。运动传感器识别电动助力车的踏板何时旋转，并且作为响应打开马达。通过结合最小的力水平，扭矩传感器的安装可以避免由于踏板在自行车静止时无意识的轻微运动而造成的马达的意外启动。在仅具有基本运动传感器的那些安装中，踏板旋转开始和马达启动之间必须存在延迟。也就是说，一旦运动已经发生预定的时间段，则马达才被启动。因此，在骑车人当移开时被提供任何辅助之前有延迟。这不但不能在这个时候辅助骑车人，而且还可能在马达最终起动时提供不舒适或反直觉的骑车人体验。
在某些电动助力车中，马达关闭或完全打开(或者可能受制于手动用户控制以定义所期望的辅助水平)。也就是说，一旦马达开始，则骑车人的踩踏和提供的辅助水平之间没有关系。然而，在其他示例中，尝试引入这样的联系。例如，可以提供控制以当骑车人以较大速度踩踏时使马达提供较大的辅助。然而，这个联系本身可以是反直觉的，因为骑车人转动踏板的速度或节奏与齿轮传动的自行车中的功率输出无直接联系。在低速档中，给定的节奏表示比其在高速档中较低的功率输出。因此，基于踏板节奏的马达功率输出控制未提供由骑车人施加的力和由马达提供的辅助之间的直观的联系。例如，骑车人可以通过切换到低速档以便在不施加任何较大力的情况下增加节奏，来获得较大的辅助。
扭矩传感器可以改善骑车人动作和马达提供的支持之间的联系。此类传感器不评估踏板的节奏，而是评估施加的扭矩，从而更清楚地反映骑车人的意图和活动。这可以在启动过程中和通常骑乘期间都是有益的，在启动过程中，可以通过要求施加阈值扭矩来避免意外启动，并且在通常骑乘期间，可以改善由骑车人施加的力和马达的输入之间的反馈。然而，扭矩传感器可能难以实施并且是非常昂贵的。此外，扭矩传感器经常限制可用于自行车的车架型物品的灵活性，经常不提供对扭矩水平的连续评估，并且可以增加自行车的重量。
在国际专利申请WO2010/092345中描述的另一方法中，提供具有输入电机和输出电机的***，输入电机经由行星齿轮组联接到踏板输入和从动自行车轮，并且输出电机用于辅助自行车的驱动。输入电机作为发电机操作，以向作为马达的输出电机至少部分地供电。控制输入电机中的电流，以确保由踏板施加的扭矩适合于由用户设定的期望的输入功率，考虑到了踏板曲柄臂角度的测量和检测的节奏。以这种方式，由踏板提供的反馈旨在提供一致的体验。具体地，如果骑车者超过或低于期望的扭矩水平，则输入电机中的电流的控制将导致踏板和电机之间的传动比的有效变化。因此，存在有效的换档，以允许骑车者应付条件的变化。
虽然这种方法在用户体验中提供了一些益处，但是在启动过程中(即，当自行车从静止状态起动时)，不存在来自任何电机的初始反馈，因为当静止时没有电流通过。因此，对于提供有效启动过程与采用上述运动或节奏传感器的电动助力车是有困难的。虽然扭矩传感器可能有助于此，但是此类传感器具有上述缺点。此外，在WO2010/092345中描述的***的实施已遇到踏板反馈的困难；具体地，在脚踏车期间提供的反馈的变化对于未使用到此***的骑车人可能是特别的感觉。
因此，仍然期望提供用于控制电动助力车马达的改进的***和方法，特别是涉及踏板反馈和此类设备的启动过程。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供一种操作脚踏车的方法，脚踏车具有机电驱动装置，机电驱动装置包括无级变速比传动***，无级变速比传动***具有安装成围绕轴线旋转的输入端和连接成与轮毂构件一起旋转的输出端，传动***包括行星齿轮组，行星齿轮组包括与多个行星齿轮啮合的太阳齿轮，多个行星齿轮安装成围绕由公共承载件承载的相应行星轴旋转，公共承载件安装成围绕轴线与输入端一起旋转，行星齿轮与环形齿轮啮合，环形齿轮连接成与轮毂构件一起旋转，环形齿轮连接成与输出电机的转子一起旋转，并且太阳齿轮连接成使输入电机的转子旋转，两个电机的定子的电连接件由控制器连接，控制器布置成控制从一个电机到另一电机的功率传输；该方法包括以下步骤：
a)将输入电机作为发电机进行操作，以向作为马达的输出电机至少部分地供电；
b)将时分多路复用的控制算法应用到输入电机，其中时分多路复用的控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替，在第一控制模式中，监测由输入电机产生的电流以推断施加到自行车的曲柄臂的扭矩，并且在第二控制模式中，使用推断的扭矩来控制输入电机中的电流。
在第二方面，提供一种操作脚踏车的方法，脚踏车具有机电驱动装置，机电驱动装置包括无级变速比传动***，无级变速比传动***具有安装成围绕轴线旋转的输入端和连接成与轮毂构件一起旋转的输出端，传动***包括行星齿轮组，行星齿轮组包括与多个行星齿轮啮合的太阳齿轮，多个行星齿轮安装成围绕由公共承载件承载的相应行星轴旋转，公共承载件安装成围绕轴线与输入端一起旋转，行星齿轮与环形齿轮啮合，环形齿轮连接成与轮毂构件一起旋转，只有太阳齿轮被连接成使电机的转子旋转，电机的定子的电连接件连接到控制器；该方法包括以下步骤：
将时分多路复用的控制算法应用到电机，其中时分多路复用的控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替，在第一控制模式中，监测由电机产生的电流以推断施加到自行车的曲柄臂的扭矩，并且在第二控制模式中，使用推断的扭矩来控制输入电机中的电流。
根据这些方面，由脚踏车的骑车人施加到曲柄臂的扭矩可以从骑乘期间由电机产生的电流推断出。因此，不需要提供独立的扭矩传感器。此外，在第二控制模式期间，控制输入电机中的电流。这有效地控制在第二控制模式期间输入电机上的扭矩(因为这与电流成比例)。当输入电机通过第二行星齿轮组联接到曲柄臂时，控制输入电机中的扭矩也可以控制曲柄臂中的扭矩(两者成比例)，这是骑车者施加的扭矩。因此，控制输入电机中的电流确定骑车者必须应用以在第二控制模式期间维持恒定旋转的扭矩。
以这种方式控制电流可以使该装置能够在一般操作期间自动地“换档”。例如，如果骑车者用较大的力按压踏板，使得他或她施加扭矩，该扭矩导致输入电机中的电流超过在第二控制模式期间施加的电流，则电机“屈服”并因此加速。这改变输入行星齿轮组的传动比，以实际上改变为低速档。因此，当骑车者所施加的扭矩增加时，该装置自动地降档到低速档。因此，在需要这种情况时，诸如当爬山或迅速加速时，该装置自动地降档。
类似地，如果骑车者以较小的力按压踏板并因此施加与第二控制模式期间的输入电机电流对应的扭矩相比较少的扭矩，则电机减速并抵抗骑车者的曲柄臂的运动。输入电机的这种减速再次改变第二行星齿轮组的传动比，以实际上改变成较高档。因此，当骑车者施加的扭矩下降时，该装置自动地升档到较高档。因此，当需要这种情况时，诸如当下坡或当从加速时段缓和并接近稳定速度时，该装置自动地换入高速档。
以这种方式，第二电机的扭矩感测能力可以用于传统的脚踏车和EAPC中，以提供在骑车人骑乘脚踏车时自动地换档的装置。
在第二方面，不提供输出电机。也就是说，在这方面没有联接到环形件的电机。因此，相比之下，可以减少自行车的相对成本和重量。第二方面的控制方法确保虽然环形件不受第二马达约束，但是太阳齿轮和行星齿轮保持平衡。
此外，对于这两个方面，通过输入电机感测扭矩的能力可以辅助控制启动过程。也就是说，通过感测扭矩，该装置可以感测到何时骑车人意图从静止位置开始移动。在第一方面的优选实施例中，该方法进一步包括当所推断的扭矩超过阈值时启动作为马达的输出电机的操作。以这种方式，输出电机可以仅在有意义的扭矩由骑车人施加到踏板上时才启动，而不是响应于踏板位置的微小调整。例如，当静止时，骑车人经常将踏板的位置调整到用于开始蹬车过程的最佳布置(通常其中一个踏板高于另一踏板)。通过采用优选的方法，可以避免响应于此类调整而启动输出电机。
在优选实施例中，在第二控制模式期间推响应于断的扭矩而施加到输入电机的电流的控制，取决于脚踏车是处于启动过程还是在运动中的过程。输入电机和输出电机都可以联接到单个电源(诸如电池)。
在启动过程期间，输出电机可以优先于输入电机以从电源接收电流。因此，输出电机可以用于辅助骑车人在不牺牲用于控制输入电机的电力的情况下，将脚踏车提高到期望的速度。当由骑车人提供的扭矩超过在第二控制模式期间由输入电机产生的扭矩时，这也将具有将踏板移动到相对较低速档的效果。因此，在不必对输入电机进行操作的情况下，骑车人能够启动踏板以优选的节奏移动。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括以下步骤：确定自行车和/或曲柄臂基本上是静止的，并且响应于此使输入电机基本上短路。这可以包括使输入电机的两相或全部三相短路。此外，在一些实施例中，该方法包括维持输入电机的实质性短路直到输入电机中的实际电流达到预定阈值电流的步骤。该阈值可以在软件中设定。
在运动中的过程期间，输入电机可以优先于输出电机以从电源接收电流。以这种方式，在第二控制模式期间可以将一电流施加到输入电机，计算该电流以与在第一控制模式期间识别的推断扭矩相匹配。因此，在运动中的过程期间，骑车人被提供有来自踏板的一致的反馈。这被发现提供令人满意和直观的骑乘体验。
本领域技术人员将理解，可以利用现有的电气部件容易地完成电机的电流控制。因此，该方法的实施例可以用于以简单且廉价的方式在传统仅人力脚踏车和/或在EAPC中提供自动传动比控制。还应该注意的是，以这种方式使用行星齿轮组提供了无级变速器，而不是自行车通常的级齿轮传动装置(其经常在重负载下不能令人满意地换档)。
该方法可以包括操作控制装置以将输入电机作为发电机操作和/或将输出电机作为马达操作和/或控制输入电机中的电流。控制装置可以包括一个或多个马达控制器和/或一个或多个发电机控制器。
在第二控制模式期间，特别是在运动中的过程期间，输入电机中的电流可以被控制在最大电流和最小电流之间的范围内，最大和最小电流使用推断的扭矩来计算。最大电流和最小电流可以是不同的值；它们可以是相同的值。在它们是不同值的情况下，这产生了一个带，在该带内在没有装置“换档”(即，改变传动比)的情况下，由骑车者施加的扭矩可以变化。以这种方式，该装置至少在某种程度上模拟传统的齿轮传动自行车的行为，并因此找到更习惯于此类传统自行车的一些骑车者的偏爱。在最大电流和最小电流相同的情况下，每当骑车者施加的扭矩与在第二控制模式期间从输入电机抽取的电流相对应的扭矩不同时，这将导致该装置改变传动比。这种装置可以用于使骑车者以与最佳骑乘效率接近或一致的扭矩进行骑乘。
该方法可以包括将由输入电机产生的所有电能供应到输出电机，以将输出电机作为马达进行操作。
以这种方式，装配有机电装置的传统脚踏车可以设置有用于自动换档的装置。
该方法可以包括将储存的电能从电能的储存器供应到输出电机，用于将输出电机作为电动机进行操作。该方法可以包括以这种方式提供储存的电能，以补充从输入电机产生并供应到输出电机的电能。该方法可以包括接收辅助输入，该辅助输入指示储存的电能应被供应到输出电机以补充由输入电机产生并由其供应的电能；并且可以包括响应于辅助输入的接收而相应地供应储存的电能。该方法可以包括以这种方式操作控制装置来供应储存的电能。以这种方式，可以使用储存的电能来辅助骑车者推进该自行车。
可以从骑车者可操作的辅助输入装置中接收辅助输入。
辅助输入可以指示待提供给骑车者的多个可选择的辅助水平中的一个。辅助输入可以指示由骑车者输入的功率应当通过供应到输出电机的功率(其通过排放电能的储存而供应到输出电机)来增广的因素。该方法可以包括：响应于辅助输入的接收而排放电能的储存并从而至少部分地操作输出电机。
该方法可以包括将输入电机和/或输出电机作为发电机进行操作，以延阻脚踏车。以这种方式产生的电力可以用于对电能储存进行再充电。该方法可以包括例如通过移动电流和/或其电压的相位来有效地操作电机中的一个或两个，以将产生的电能作为热量进行消散从而延阻脚踏车。该方法可以包括以这种方式响应于来自骑车者可操作的制动输入设备的信号，来将输入电机和/或输出电机作为发电机进行操作。制动输入设备可以是制动杆。该方法可以包括以这种方式响应于感测曲柄臂的向后运动，操作输入电机和/或输出电机；并且当脚踏车处于水平地面，曲柄臂与竖直线在60度和120度之间时，曲柄臂的向后运动是可选的。
脚踏车可以是例如传统脚踏车，其中驱动仅由骑车者向其踏板施加力来提供，此类自行车有时被称为“推动自行车”。脚踏车可以是例如EAPC，诸如例如电动助力车或电动自行车。脚踏车可以具有一个、两个、三个、四个或更多个车轮。脚踏车可以是自行车(包括单人自行车和协力自行车)、三轮车、或者可以通过骑车者蹬车至少部分地推进的想得到的任何形式的自行车。
在一些优选实施例中，电驱动装置进一步包括单向离合器，该单向离合器包括由共用承载件构成的驱动构件和连接成与轮毂构件一起旋转的从动构件，单向离合器被布置成一旦承载件比轮毂构件更快地旋转，就连接轮毂构件以与承载件一起旋转。因此，轮毂可以包括单向离合器，该单向离合器被布置成如果承载件试图比轮毂构件更快地旋转(一旦任何实质扭矩施加到输入端，就实际上发生这种情况)，则连接轮毂构件以与承载件一起旋转。这意味着如果将轮毂装配到自行车上，一旦骑车人对踏板施加任何显著的压力，从而向传动***的输入端施加扭矩，单向离合器就接合并因此将承载件连接到轮毂构件。这导致输入端立即被连接以与轮毂构件一起旋转，并且因此由骑车者施加的推进力立即被传输到轮毂构件并因此传输到自行车车轮。这降低了踏板曲柄在完全接合之前最初以显著减小的阻力旋转的可能性，该现象对于骑车人而言是不方便且令人不安的，特别是在启动时。
在优选实施例中，电驱动装置进一步包括主动离合器，该方法进一步包括控制主动离合器以选择性地将电机作为发电机操作。以这种方式，即使当不存在输出电机时，也可以应用再生制动(regenerative braking)来对电池再充电。
根据本公开的另一方面，提供布置成执行如上定义的方法的脚踏车。
还可以理解，可以使用计算机程序代码来实施本公开的方面。实际上，根据本公开的另一方面，因此提供包括用于执行第一方面的方法的计算机可执行指令的计算机程序产品。计算机程序产品可以是物理/有形存储介质。例如，存储介质可以是只读存储器(ROM)或其它存储器芯片。替代地，它可以是诸如数字通用盘(DVD-ROM)或光盘(CD-ROM)或其他数据载体的盘。它也可以是诸如通过线路的电信号、光信号或诸如去往卫星等的无线电信号之类的信号。本公开也延伸到运行软件或代码的处理器，例如配置成用于执行上述方法的计算机。
附图说明
现在将仅通过示例方式并参照附图来描述具体实施例，在附图中：
图1示出脚踏车；
图2A示出根据第一实施例的自行车轮毂的上半部分的轴向剖视图；
图2B示出单向离合器的视图，其从以上单向离合器的轴向剖视图的图2A中的右侧观察；以及
图3是用于控制驱动装置的操作的控制装置的示意图；
图4是操作脚踏车的方法的一个实施例的步骤的流程图，步骤包括“启动”过程和“在运动中”过程的步骤；
图5是示出在启动过程和在运动中过程期间施加到输入电机和输出电机的电流的曲线图的示例；
图6示出根据第二实施例的自行车轮毂的上半部分的轴向剖视图；
图7是用于控制第二实施例的驱动装置的操作的控制装置的示意图；以及
图8是操作脚踏车的方法的第二实施例的步骤的流程图，步骤包括“启动”过程和“在运动中”过程的步骤。
具体实施方式
[结构布置]
图1示出以自行车10形式的电辅助脚踏车。自行车10类似于传统自行车，具有在前部的可转向轮20和在后部的可驱动轮30。自行车10还具有在曲柄臂50上的传统踏板40的布置，曲柄臂50驱动由链条70连接到后链轮80的前齿轮60，后链轮与后轮30同轴地安装。然而，自行车10与传统自行车的不同之处在于，后链轮80未固定地安装到后轮30的轮毂100以直接驱动该车轮。相反，后链轮80驱动容纳在轮毂100内的机电驱动装置的某些部件。
图2A详细示出第一实施例的轮毂100及其内容。轮毂安装在中心轴2上，中心轴2在使用中通过两个螺母4固定地固定到自行车车架上。轮毂包括环形输入构件6，环形输入构件6经由传统飞轮机构9连接到传统自行车链轮80，这未详细示出。输入构件6安装在多个轴承101上以围绕轴2旋转。输入构件6还连接到单个三分支行星齿轮组，其所有三个分支或轴都旋转。传动***包括太阳齿轮12，太阳齿轮12安装成围绕轴2旋转并且承载与由多个(典型地3个)行星齿轮14承载的齿啮合的齿。行星齿轮14通过轴承16由相应的行星轴18可旋转地承载，行星轴18连接到公共承载件201。行星齿轮14上的齿也与环形齿轮22上的齿啮合，环形齿轮22固定地连接到轮毂壳体的右手部分24。轮毂壳体的右手部分24通过中心部分28连接到左手部分26，中心部分28通过螺栓301连接到左手部分24和右手部分26。
两个电动马达/发电机(电机)容纳在轮毂壳体内，它们同轴地布置，其中一个马达/发电机位于另一个内。内部马达/发电机或输入电机120包括转子32和定子34，转子32连接成与太阳齿轮12一起旋转。外部马达/发电机或输出电机110包括转子36和定子38，转子36固定地连接到轮毂壳体的中心部分28。两个定子的电连接件连接到控制器200，控制器200仅示意性地示出并且还连接到可再充电电池208。控制器200被编程为根据需要控制两个马达/发电机之间以及电池208和两个马达/发电机中的每个之间的电流。
公共承载件201与输入构件6是一体的，并且构成单向离合器的输入构件或驱动构件。公共承载件201具有圆形外周边，该圆形外周边由单向离合器的环形从动构件44的圆形内周边紧密包围，单向离合器的外周边支撑齿46，齿46也与环形齿轮22上的内齿啮合，环形齿轮22固定地连接到轮毂壳体部分24。在单向离合器的内部或驱动构件20的外周边形成多个凹部，在这种情况下为沿周边方向延伸的三个凹部47。卡紧球48和偏置弹簧50容纳在这些凹部的每个中。每个凹部47在径向方向上的尺寸或宽度在远离弹簧50的端部处是最大，并且在该端部处其具有比相关联的卡紧球48的直径大的值。然而，其宽度在朝向偏置弹簧50的方向上减小到小于卡紧球48的直径的值。偏置弹簧将球48推动到远离弹簧50的凹部47的端部，在该处凹部的宽度大于球的直径，并且当球处于该位置时，单向离合器的驱动构件20和从动构件44可相对于彼此自由旋转，并且因此离合器脱离。然而，如果离合器的内部或驱动构件沿顺时针方向移动(如图2B所示)，也就是说如果自行车的用户对踏板施加力，该力由自行车链条传输到链轮8然后以扭矩(其倾向于旋转驱动构件201)的形式传输到驱动构件201，则使球48沿逆时针方向移动(在图2b中可见)，并因此朝向凹部的宽度小于球直径的区域。随着球接近该区域，它们被卡紧在凹部47的基部和外部或从动离合器构件44的内周边之间，从而用于旋转地连接两个离合器构件20和44。因此输入构件6的继续旋转和因此离合器构件20的继续旋转被直接传输到从动离合器构件44，并且因此也传输到环形齿轮22和轮毂壳体24、26、28，从而导致自行车车轮的旋转。如果用户随后停止对踏板施加压力，则由偏置弹簧50施加的力将能够将球48返回到凹部47的区域中，其中凹部47的宽度大于球的直径，并且因此释放两个离合器构件的旋转连接。
在使用中，马达/发电机中的一个通常用作发电机并将电力传输到用作马达的另一马达/发电机。可以通过控制器40选择性地改变所传输的电力量，从而改变传动***的传动比。功率通过传动***机械且电力地成比例地传输，该比例随传动比的变化而变化。因此，传动***的输出速度以及因此轮毂构件的速度可以独立于输入速度而变化，这意味着连接到根据本发明的轮毂构件的车轮的速度可以独立于踏板旋转的速度和/或马达/发电机中的一个的速度而变化，其中马达/发电机中的该一个作为马达操作并提供运动扭矩以推进自行车或辅助用户推进自行车。这意味着传输可以以最适合于行驶条件并匹配用户的愿望的速度精确地操作，如由一个或多个用户可操作控制所指示的。
因此，马达/发电机不仅是使传动***的传动比可以连续变化的装置，而且还可以是使来自电池的电力可以转换成机械动力并传输到自行车车轮的装置。优选地，马达/发电机还具有双重功能，其中如果自行车以超过用户期望的速度行驶，例如由于自行车惯性滑行下坡(如例如通过用户施加制动所指示的)，则控制器可以被编程为使得一个或两个马达/发电机作为发电机操作，并且将产生的电力引导到电池以对其进行再充电。
虽然马达/发电机中的一个或两个可以用于马达模式以大部分时间驱动自行车，但是可以设想，根据本发明的轮毂主要用于电辅助自行车而不是摩托车，因此用户将提供在大部分操作时间内推进自行车所需的动力。如上所述，当用户对踏板施加驱动力时，单向离合器将立即接合，然后由用户施加的力将立即引导到从动自行车车轮，而没有踏板进动。
控制器200的进一步的细节可以参照图3来理解。具体地，控制装置被连接和布置成响应于从输入装置接收的输入来控制输入马达-发电机和输出马达-发电机110、120。控制器200是电子控制单元(ECU)205、电池管理单元207和两个马达-发电机控制器的形式：控制器中的一个称为“输入控制器”210，并且用于控制输入马达-发电机120，其另一个称为“输出控制器”220，并且用于控制输出马达-发电机110。ECU 205包括微处理器，微处理器是可编程和可操作的，以执行体现本发明的方法的步骤。下面将参照图3和图5描述该方法。ECU 205连接到输入控制器210、输出控制器220和电池管理单元207，用于控制这三个单元的操作。
向控制器40提供输入的输入装置包括用户输入装置250和可以是霍尔传感器的曲柄速度和位置传感器260。在该实施例中，用户输入装置250包括用户可操作的动力输入设备和用户可操作的制动输入设备(其均未示出)。动力输入设备被布置成由用户操作，以通常指示他或她希望踩踏的功率，即工作速率。制动输入设备被布置成由用户操作以指示自行车10应该被减速的速率。
在该实施例中，可以设想的是，动力输入设备是用户可操作的选择器，其在多个不同位置中的每个之间进行索引。此类选择器开关的示例是通常用于传统自行车的换档机构中的可扭转夹紧切换器和拇指切换器。可以设想，制动输入设备可以类似于传统制动杆。然而，在本实施例中，可以设想使用此类选择器开关和制动杆的电气版本，使得各自能够产生指示其用户选择的位置的电信号。曲柄速度和位置传感器260是传统设备，其被布置成感测曲柄臂50的速度和角位置并输出指示该曲柄臂50的电信号。输入装置中的每个被连接和布置成向ECU 205提供其相应的电信号。
来自控制装置200的进一步的输出连接到仪表板270。
电池管理单元207连接到可再充电电池208的形式的电能储存装置。
再次参照图1，ECU 205、输入控制器210、输出控制器220和电池管理单元容纳在装配到自行车10的车架上的控制壳体90内。电池208容纳在也装配到车架上的电池壳体92内。
[操作]
现在将描述自行车10的操作。该描述将以由ECU 205执行的方法的步骤的描述的形式进行描述，以执行包含在其被编程的计算机程序中的指令。
参照图4，该方法开始于步骤300处的静止开始，其中曲柄速度和位置传感器260用于感测踏板40的运动。如果未识别踏板的运动，则该方法继续监测进一步的事件。
如果识别踏板的运动，则该方法移动到步骤310，其中使用输入电机120感测施加到踏板40的扭矩。根据输入电机的时分多路复用控制算法在整个方法中操作输入电机。时分多路复用的控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替，在第一控制模式中，监测由输入电机120产生的电流以推断施加到该自行车的曲柄臂的扭矩，并且在第二控制模式中，根据推断的扭矩来控制输入电机120中的电流。在步骤310处，在第一控制模式期间感测扭矩。
在步骤320处，控制器200确定在步骤310处感测到的扭矩是否超过起始阈值。如果在步骤310处感测到的扭矩超过起始阈值，则开始启动过程330。
在启动过程330期间，将电力提供给输出电机，以便在步骤331处辅助自行车提升速度。在步骤331处响应于超过起始阈值的扭矩的检测也启动输入电机340，使得在启动过程330期间向输入电机120施加固定的电流。在启动过程330期间优先考虑输出电机的功率需求。
通过使用在第一控制模式期间感测到的扭矩来控制进入启动过程330，可以防止输出电机的意外启动。
在启动过程期间，输入电机中的电流维持在最小的水平。这种有效的短路在输入马达-发电机120中快速建立起反作用扭矩，以抵抗其旋转(这种建立发生在大约5至10度的曲柄角内)。这种反作用通过行星齿轮组140传输到曲柄臂50和踏板40，并且因此给骑车者一些反作用来抵抗在自行车上的启动。此外，单向离合器确保在该阶段骑车者接收到提供的力反馈。
在启动过程330的步骤332处，传感器260再次感测到踏板的运动。曲柄臂50的节奏(即，旋转速率)由其感测的信号而确定，并且如果这保持在低于在运动中的阈值，则启动过程继续。在运动中的阈值可以是例如每秒一转。一旦节奏达到或超过阈值，该方法就移动到在运动中的过程340。在优选实施例中，在运动中的阈值可以是每秒一转。
在运动中的过程340期间，在步骤341处使用输入电机120感测扭矩。如上所述，这在时分多路复用的控制算法的第一控制模式期间发生。然后，在步骤342处，感测到的扭矩用于设定在第二控制模式期间输入电机120中的电流。具体地，设定在第二控制模式期间在电机内的电流，以提供输入电机120的扭矩输出，该扭矩输出对应于在第一控制模式期间感测到的扭矩。
应当理解，通过以这种方式控制输入马达-发电机120中的电流，也控制与电流成比例的该机器上的扭矩。当输入马达-发电机120通过行星齿轮组联接到曲柄臂50时，控制输入马达-发电机120中的扭矩也控制曲柄臂50中的扭矩(该两个扭矩成比例)，控制曲柄臂50中的扭矩是当***处于稳定状态时，骑车者通过踏板40施加到曲柄臂50的扭矩。因此，控制输入马达-发电机120中的电流确定骑车者必须施加到踏板40以维持稳定状态的力。因此，在步骤342中，从输入马达-发电机120汲取电流，以便使踏板40利用动力作用于骑车者，该动力引起骑车者利用骑车者通过动力输入设备的位置指示她或他希望踩踏的动力进行蹬车。
以这种方式控制电流导致自行车10自动地改变曲柄臂50和后轮之间的传动比。例如，如果骑车者以较大的力按压踏板40，使得他或她施加超过与从输入马达-发电机120汲取的电流相对应的扭矩的扭矩，用于确定的曲柄位置，则马达-发电机“屈服”并因此加速。这改变了行星齿轮组140的传动比，从而变成较低的比率。因此，当骑车者施加的扭矩超过一定限度时，该装置自动地变为较低的比率。因此，当需要这种情况时，诸如当爬山或迅速加速时，该装置自动地降档。
类似地，如果骑车者以较小的力按压踏板40并因此施加比与从输入马达-发电机120汲取的确定的电流相对应的扭矩更少的扭矩，则马达-发电机120减速并抵抗通过骑车者的曲柄臂50的动作。输入马达-发电机120的减速再次将行星齿轮组的传动比变为较高的比率。因此，当骑车者施加的扭矩低于某一限度时，该装置自动地变为较高的比率。因此，当需要这种情况时，诸如当下坡或当从加速时段缓和并接近稳定速度时，该装置自动地换入高速档。
通过为骑车者提供动力输入设备的几个用户可选择的设置，骑车者可以通常选择他或她希望骑自行车的动力。此外，他或她可以在骑自行车时改变该动力，以便他或她可以通常更困难或更容易地骑自行车。
当自行车处于运动中时，在运动中的过程继续。这在步骤343处进行评估，其中进行自行车是否正在移动的判断。这通过ECU 205感测输出马达-发电机110的速度来进行，输出马达-发电机110的速度与自行车10的速度成比例。ECU 205通过从马达换向传感器接收到表示输出马达-发电机110速度的信号，来感测输出马达-发电机110的速度(尽管在其它实施例中，可以代替地测量电压或电压峰值的频率)。
如果自行车正在移动，则启动过程继续，并且控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替。也就是说，以时间分割的方式，从输入电机评估扭矩(步骤341；第一控制模式)，然后由此控制输入电机中的电流(步骤342；第二控制模式)。一旦检测到自行车静止，就停用输出电机，并且该方法返回到开始，准备在稍后时间开始启动过程330。
在运动中过程期间，来自电池的电流优先于输入电机120而不是输出电机。这确保由用户施加并在第一控制模式期间测量的扭矩在第二控制模式期间被有效地平衡，使得***的齿轮被适当地管理，并且用户不会体验来自踏板40的反馈中不希望的变化。过程可以参照图5来理解。
在图5中，横轴表示时间。纵轴表示电流，其在施加到输出电机(IE1)和输入电机(IE2)的电流之间划分。在后者方面中，图5示出在第二控制模式期间在输入电机中的电流水平。
在图5的示例中，存在可以由29A的电池供应的最大电流Imax。输出电机具有22A的最大电流IE1max，并且输入电机具有17A的最大电流IE2max。因此，由于IE1max+IE2max>Imax，同时以最大电流驱动输入电机和输出电机两者是不可能的。相反，在任何时候都有IE1+IE2<＝Imax(即，29A)。因此，可能产生在提供给每个电机的电流之间确定优先级的需要。
在运动中的过程期间，输入电机120优先从电池接收电流。在运动中的过程在图5中示出在时间VI1和VI2之间。如图可见，在本实施例中，在运动中的过程期间施加到输入电机120和输出电机110的总电流是恒定的(特别是固定为Imax)。在总计中，输入电机接收基于感测的扭矩确定的电流，而输出电机接收剩余的可用电流。以这种方式，输入电机120的电流被优先考虑。
启动过程示出在VI1之前的时间段中。这里，优先考虑用于输出电机110的电流，并且输入电机120仅接收固定的相对小的电流。
[第二实施例]
现在参照图6描述第二实施例。与参照图1至图5描述的实施例相比，相同的参考标记表示相同的特征。
在第二实施例中，不提供输出电机。替代地，输入电机120向***提供所有的电气控制。图6详细示出替代实施例中的轮毂100。
图1所示的特征由第一实施例和第二实施例共享。对于图2A的第一实施例，在第二实施例中，轮毂100安装在中心轴2上，中心轴2在使用中通过两个螺母4固定地固定到自行车车架上。轮毂包括环形输入构件6，环形输入构件6经由传统的飞轮机构9连接到传统的自行车链轮80，其未详细示出。输入构件6安装成通过多个轴承101围绕轴2旋转。输入构件6还连接到单个三分支行星齿轮组，其所有三个分支或轴都旋转。传动***包括太阳齿轮12，太阳齿轮12安装成围绕轴2旋转并承载与由多个典型地3个行星齿轮14承载的齿啮合的齿。行星齿轮14通过轴承16由相应的行星轴18承载，相应的行星轴18连接到公共承载件201，公共承载件201可以与输入构件6整体形成。行星齿轮14上的齿也与环形齿轮22上的齿啮合，环形齿轮22固定地连接到轮毂壳体的右手部分24。轮毂壳体的右手部分24通过中心部分28连接到左手部分26。中心部分28可以与右手部分24或左手部分26整体形成并且用螺栓或类似物26联接到右手部分24和左手部分中的另一个。替代地，中心部分28可以单独形成并通过螺栓301或类似特征件连接到右手部分24和左手部分26。
单个马达/发电机(电机)容纳在第二实施例的轮毂壳体内。马达/发电机或输入电机120包括转子32和定子34，转子32连接成与太阳齿轮12一起旋转。定子34的电连接件连接到控制器200，控制器200仅示意性地示出并还连接到可再充电电池208。控制器200被编程为根据需要控制电池208和马达/发电机之间的电流。
第二实施例的控制器200在图7中示出，并且可以以类似于图3所示的方式布置。具体地，控制器200可以被连接和布置成响应于从输入装置接收到的输入来控制输入马达-发电机120。控制器200是电子控制单元(ECU)205、用于控制输入马达-发电机120的马达-发电机控制器220的形式。电池管理单元207还可以设置有电池208。ECU 205包括微处理器，微处理器是可编程和可操作的，以执行体现本发明的方法的步骤。ECU 205连接到输入控制器220和电池管理单元207，用于控制这些单元的操作。马达-发电机控制器可以是由ECU 205控制的一组MOS和电容器，以建立运行时间调度桥。
再次参照图1，ECU 205和输入控制器220容纳在装配到自行车10的车架上的控制壳体90内。电池管理单元207和电池208容纳在也装配到车架上的电池壳体92内。
向控制器200提供输入的输入装置可以包括用户输入装置250和曲柄速度和位置传感器260，其可以是多个霍尔传感器。在本实施例中，用户输入装置250包括用户可操作的动力输入设备，并且还可以包括用户可操作的制动输入设备(其均未示出)。动力输入设备被布置成由用户操作以通常指示他或她希望踩踏的动力，即工作速率。制动输入设备被布置成由用户操作以指示自行车10应被减速的速率。
可以提供可以是霍尔传感器的输出速度传感器265来测量自行车移动的速度。例如，输出速度传感器265可以监测前轮或后轮。输出速度传感器265将该信息提供给控制器200。如图6所示，传感器265可以嵌入轮毂本身中。在本实施例中，其用作高精度感测***来测量后轮的速度。
上述参照图3描述的控制器的进一步的特征也可以应用于第二实施例的控制器。
虽然可以提供如上参照图2B所述的单向离合器用于第二实施例的操作，但是在优选示例中，另外或替代地提供主动离合器。主动离合器将在适当的时间(诸如当用户期望制动时)进行操作以将电机放置在发电机模式中。主动离合器可以由控制器200操作，控制器200可以响应于包括由传感器265感测到的车轮速度的信息。
例如，假设传感器265识别出自行车正在移动，当用户不对踏板施加压力时，上述单向离合器或主动离合器的部件可以用于使踏板与公共承载件201脱离。此外，在这些情况下，主动离合器可以用于阻止输入构件6围绕主轴2的运动。因此，扭转从环形齿轮22传递到太阳齿轮12并因此施加到电机110，因此电机110用作发电机。当感测到用户施加制动时，也可以应用该方法。
[第二实施例的操作]
现在将参照图8描述自行车10的操作。该描述将采用由ECU 205执行的方法的步骤的描述的形式，以执行包含在其被编程的计算机程序中的指令。
参照图8，该方法开始于步骤800处的静止开始，其中曲柄速度和位置传感器260用于感测踏板40的运动。如果没有识别到踏板的运动，则该方法继续监测进一步的事件。
如果识别到踏板的运动，则该方法移动到步骤810，其中使用输入电机120感测施加到踏板40的扭矩。根据到输入电机的时分多路复用的控制算法在整个方法中操作输入电机。时分多路复用的控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替，在第一控制模式中，监测由输入电机120产生的电流以推断施加到该自行车的曲柄臂的扭矩，并且在第二控制模式中，根据推断的扭矩来控制输入电机120中的电流。在步骤810处，在第一控制模式期间感测扭矩。
在步骤820处，控制器200确定在步骤810处检测到的扭矩是否超过起始阈值。如果在步骤810处检测到的扭矩超过起始阈值，则开始启动过程830。
在启动过程830期间，响应于超过起始阈值的扭矩的检测而在步骤831处启动输入电机120，使得在启动过程830期间向输入电机120施加固定电流。通过使用在第一控制模式期间感测到的扭矩来控制进入启动过程830，可以防止意外启动。
在启动过程期间，输入电机中的电流维持在最小的水平。这种有效的短路在输入马达-发电机120中快速建立起反作用扭矩，以抵抗其旋转(这种建立发生在大约5至10度的曲柄角内)。这种反作用通过行星齿轮组140传输到曲柄臂50和踏板40，并且因此给骑车者一些反作用来抵抗在自行车上的启动。此外，单向离合器确保骑车者接收到在该阶段提供的力的反馈。
在启动过程830的步骤832处，传感器260再次感测到踏板的运动。曲柄臂50的节奏(即，旋转速率)由其感测的信号确定，并且如果这保持在低于在运动中的阈值，则启动过程继续。在运动中的阈值可以是例如每秒一转。一旦节奏达到或超过阈值，该方法就移动到在运动中的过程840。在优选实施例中，在运动中的阈值可以是每秒一转。
在运动中的过程840期间，在步骤841处使用输入电机120感测扭矩。如上所述，这在时分多路复用的控制算法的第一控制模式期间发生。然后，在步骤842处，感测到的扭矩用于在第二控制模式期间设定在输入电机120中的电流。具体地，设定在第二控制模式期间输入电机120内的电流，以提供输入电机120的扭矩输出，该扭矩输出对应于在第一控制模式期间感测到的扭矩。
应当理解，通过以这种方式控制输入马达-发电机120中的电流，也控制与电流成比例的该机器上的扭矩。当输入马达-发电机120通过行星齿轮组联接到曲柄臂50时，控制输入马达-发电机120中的扭矩也控制曲柄臂50中的扭矩(该两个扭矩成比例)，控制曲柄臂50中的扭矩是骑车者通过踏板40施加到曲柄臂50的扭矩。因此，控制输入马达-发电机120中的电流确定骑车者必须施加到踏板40以维持稳定状态的力。
以这种方式控制电流导致自行车10自动地改变曲柄臂50和后轮之间的传动比。例如，如果骑车者以较大的力按压踏板40，使得他或她施加超过与从输入马达-发电机120汲取的电流相对应的扭矩的扭矩，用于确定的曲柄位置，则马达-发电机“屈服”并因此加速。该效果可以在一些实施例中使用，以改变行星齿轮组140的传动比，从而变为较低的比率。因此，当骑车者施加的扭矩超过一定限度时，该装置自动地变为较低的比率。因此，当需要这种情况时，诸如当爬山或迅速加速时，该装置自动地降档。
类似地，如果骑车者以较小的力按压踏板40并因此施加比与从输入马达-发电机120抽出的确定的电流相对应的扭矩更少的扭矩，则马达-发电机120减速并抵抗通过骑车者的曲柄臂50的动作。输入马达-发电机120的减速可再次用于将行星齿轮组的传动比变为较高的比率。因此，当骑车者施加的扭矩低于某一限度时，该装置自动地变为较高的比率。因此，当需要这种情况时，诸如当下坡或当从加速时段缓和并接近稳定速度时，该装置自动地换入高速档。
通过为骑车者提供动力输入设备的几个用户可选择的设置，骑车者可以通常选择他或她希望骑自行车的动力。此外，他或她可以在骑自行车时改变该动力，以便他或她可以通常更困难或更容易地骑自行车。
当自行车处于运动中时，在运动中的过程继续。这在步骤843处进行评估，其中进行自行车是否正在移动的判断。这通过ECU 205感测如由输出速度传感器265测量的速度来进行。
如果自行车正在移动，则运动中的过程继续，并且控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替。也就是说，以时间分割的方式，从输入电机评估扭矩(步骤841；第一控制模式)，然后由此控制输入电机中的电流(步骤842；第二控制模式)。一旦检测到自行车静止，就停用电机，并且该方法返回到开始，准备在稍后时间开始启动过程830。
本公开在一些方面提供操作脚踏车的方法，脚踏车具有机电驱动装置，机电驱动装置包括无级变速比传动***，无级变速比传动***具有安装成围绕轴线旋转的输入端和连接成与轮毂构件一起旋转的输出端，传动***包括行星齿轮组，行星齿轮组包括与多个行星齿轮啮合的太阳齿轮，多个行星齿轮安装成围绕由公共承载件承载的相应行星轴旋转，公共承载件安装成围绕轴线与输入端一起旋转，行星齿轮与环形齿轮啮合，环形齿轮连接成与轮毂构件一起旋转，环形齿轮连接成与输出电机的转子一起旋转或不连接成与输出电机的转子一起旋转，并且太阳齿轮连接成使输入电机的转子旋转，一个或两个电机的定子的电连接件由控制器连接，控制器可以布置成控制从一个电机到另一电机的功率传输；该方法包括以下步骤：
a)在提供输出电机的情况下，将输入电机作为发电机进行操作，以向作为马达的输出电机至少部分地供电；
b)将时分多路复用的控制算法应用到输入电机，其中时分多路复用的控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替，在第一控制模式中，监测由输入电机产生的电流以推断施加到自行车的曲柄臂的扭矩，并且在第二控制模式中，使用推断的扭矩来控制输入电机中的电流。
变化和修改对于本领域技术人员是显而易见的。此类变化和修改可以包含等同物和已知的其他特征，并且其他特征可以代替或除了本文描述的特征之外使用。在单个实施例的上下文中描述的特征可以在单个实施例中组合提供。相反，在单个实施例的上下文中描述的特征也可以单独提供或以任何合适的子组合提供。
应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，术语“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个，单个特征可以实现权利要求中列出的几个特征的功能，并且权利要求中的参考符号不应被解释为限制权利要求的范围。还应该注意的是，这些附图不一定是按比例的；通常代替地将重点放在说明本发明的原理上。

Claims (23)

1.一种操作脚踏车的方法，所述脚踏车具有机电驱动装置，所述机电驱动装置包括无级变速比的传动***，所述传动***具有安装成围绕轴线旋转的输入端和连接成与轮毂构件一起旋转的输出端，所述传动***包括行星齿轮组，所述行星齿轮组包括与多个行星齿轮啮合的太阳齿轮，该多个行星齿轮安装成围绕由共用的承载件承载的相应行星轴旋转，所述承载件安装成围绕所述轴线与所述输入端一起旋转，所述行星齿轮与环形齿轮啮合，所述环形齿轮连接成与所述轮毂构件一起旋转，只有所述太阳齿轮被连接成使电机的转子旋转，所述电机的定子的电连接件连接到控制器；所述方法包括以下步骤：
将时分多路复用控制算法应用到所述电机，其中所述时分多路复用控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替，在所述第一控制模式中，监测由所述电机产生的电流以推断施加到所述脚踏车的曲柄臂的扭矩，并且在所述第二控制模式中，使用所推断的扭矩来控制输入电机中的电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二控制模式期间响应于所推断的扭矩而施加电流到所述输入电机的控制，取决于所述脚踏车是处于启动过程还处于在运动中的过程。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，计算在所述第二控制模式期间在电机中的电流，以匹配在所述第一控制模式期间识别的所推断的扭矩。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述第二控制模式期间在电机中的电流被控制在最大电流和最小电流之间的范围内，使用所推断的扭矩来计算所述最大电流和所述最小电流。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括以下步骤：确定所述自行车和/或所述曲柄臂基本上是静止的，并且响应于该静止，使所述输入电机基本短路。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：维持所述输入电机的基本短路，直到所述输入电机中的实际电流达到预定阈值电流。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括单向离合器，所述单向离合器包括由共用的所述承载件构成的驱动构件以及被连接成与所述轮毂构件一起旋转的从动构件，所述单向离合器被布置成一旦所述承载件比所述轮毂构件旋转得更快，就连接所述轮毂构件以与所述承载件一起旋转。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电驱动装置进一步包括主动离合器，所述方法进一步包括控制所述主动离合器以选择性地将所述电机作为发电机操作。
9.一种布置成执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的脚踏车。
10.一种计算机程序产品，包括用于执行权利要求1至9中任一项所述的方法的计算机可执行指令。
11.一种操作脚踏车的方法，所述脚踏车具有机电驱动装置，所述机电驱动装置包括无级变速比的传动***，所述传动***具有安装成围绕轴线旋转的输入端和连接成与轮毂构件一起旋转的输出端，所述传动***包括行星齿轮组，所述行星齿轮组包括与多个行星齿轮啮合的太阳齿轮，该多个行星齿轮安装成围绕由共用的承载件承载的相应行星轴旋转，所述承载件安装成围绕所述轴线与所述输入端一起旋转，所述行星齿轮与环形齿轮啮合，所述环形齿轮连接成与所述轮毂构件一起旋转，所述环形齿轮连接成与输出电机的转子一起旋转，并且所述太阳齿轮连接成使输入电机的转子旋转，这两个电机的定子的电连接件由控制器连接，所述控制器布置成控制从一个电机到另一电机的功率传输；所述方法包括以下步骤：
a)将所述输入电机作为发电机进行操作，以向作为马达的所述输出电机至少部分地供电；
b)将时分多路复用控制算法应用到所述输入电机，其中，所述时分多路复用控制算法在第一控制模式和第二控制模式之间交替，在所述第一控制模式中，监测由所述输入电机产生的电流以推断施加到所述脚踏车的曲柄臂的扭矩，并且在所述第二控制模式中，使用所推断的扭矩来控制所述输入电机中的电流。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法进一步包括：当所推断的扭矩超过阈值时启动将所述输出电机作为马达的操作。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述第二控制模式期间响应于所推断的扭矩而施加电流到所述输入电机的控制，取决于所述脚踏车是处于启动过程还是处于在运动中的过程。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述输入电机和所述输出电机耦接到电源，并且其中，在所述启动过程期间，所述输出电机优先于所述输入电机，以在所述第二控制模式期间接收来自所述电源的电流。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述输入电机和所述输出电机耦接到电源，并且其中，在所述在运动中的过程期间，所述输入电机优先于所述输出电机，以在第二控制模式期间接收来自所述电源的电流。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中，计算在所述第二控制模式期间在所述输入电机中的电流，以匹配在所述第一控制模式期间识别的所推断的扭矩。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述第二控制模式期间在所述输入电机中的电流被控制在最大电流和最小电流之间的范围内，使用所推断的扭矩来计算所述最大电流和所述最小电流。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，所述方法进一步包括：将由所述输入电机和所述输出电机中的一个产生的基本上所有电能提供到所述输入电机和所述输出电机中的另一个，以将该另一个电机作为马达进行操作。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括以下所述步骤：确定所述自行车和/或所述曲柄臂基本上是静止的，并且响应于该静止，使所述输入电机基本短路。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：维持所述输入电机的基本短路，直到所述输入电机中的实际电流达到所述最大电流。
21.根据权利要求11至20中任一项所述的方法，进一步包括单向离合器，所述单向离合器包括：由共用的所述承载件构成的驱动构件；以及被连接成与所述轮毂构件一起旋转的从动构件，所述单向离合器被布置成一旦所述承载件比所述轮毂构件旋转得更快，就连接所述轮毂构件以与所述承载件一起旋转。
22.一种布置成执行根据权利要求11至21中任一项所述的方法的脚踏车。
23.一种计算机程序产品，包括用于执行权利要求11至21中任一项所述的方法的计算机可执行指令。
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