ITMI20120260A1 - Bicicletta a pedalata assistita e metodo per il controllo di una bicicletta a pedalata assistita - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“Bicicletta a pedalata assistita e metodo per il controllo di una bicicletta a pedalata assistitaâ€

Campo tecnico dell’invenzione

Forma oggetto della presente invenzione una bicicletta a pedalata assistita priva di catena tra i pedali e la ruota motrice. Forma inoltre oggetto della presente invenzione un metodo per il controllo della stessa.

Tecnica nota

Sono note diverse tipologie di biciclette a pedalata assistita.

Secondo una prima tipologia, una normale biciletta provvista di catena à ̈ equipaggiata con un motore elettrico di ausilio alla pedalata. Secondo questa tipologia di bicicletta, la potenza necessaria alla movimentazione della bicicletta viene fornita alla ruota motrice contemporaneamente dall’utilizzatore tramite la catena e dal motore. Sia i pedali, sia il motore sono collegati meccanicamente alla ruota motrice.

Una seconda tipologia di bicicletta nota prevede il totale disaccoppiamento meccanico tra pedali e ruota motrice, che pertanto non sono tra loro collegati da una catena. La pedalata attiva un generatore elettrico che a sua volta fornisce ad un motore elettrico la potenza elettrica necessaria alla movimentazione della bicicletta. Una batteria fornisce inoltre al motore un surplus di potenza in circostanze predeterminate. Tale batteria può ad esempio essere attivata mediante azionamento di un pulsante da parte dell’utilizzatore.

La prima tipologia di bicicletta risulta strutturalmente complicata poiché la sua movimentazione à ̈ ottenuta combinando fonti di energia di differen te natura che agiscono in parallelo, ossia l’utilizzatore stesso ed il motore.

La seconda tipologia di bicicletta risulta strutturalmente più semplice poiché la ruote motrice à ̈ mossa esclusivamente dal motore elettrico, ma complessa dal punto di vista del controllo. Infatti, gli algoritmi di controllo sinora proposti per regolare il surplus di potenza fornita dalla batteria nonché la potenza richiesta al generatore risultano ancora piuttosto rudimentali. In particolare, tali algoritmi non sono in grado di gestire i flussi di potenza in maniera tale da alleviare in modo controllato lo sforzo dell’utilizzatore, ad esempio dopo un lungo tragitto.

Sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione à ̈ pertanto quello di rendere disponibile una bicicletta a pedalata assistita strutturalmente semplice e in grado di mantenere sotto controllo lo sforzo dell’utilizzatore.

Questo ed altri scopi vengono ottenuti mediante una bicicletta a pedalata assistita secondo la rivendicazione 1 ed un metodo per il controllo di una bicicletta a pedalata assistita secondo la rivendicazione 13.

Breve descrizione delle figure

Per meglio comprendere l’invenzione ed apprezzarne i vantaggi verranno di seguito descritte alcune sue forme di realizzazione esemplificative non limitative, facendo riferimento alle figure annesse, in cui:

la figura 1 à ̈ una vista laterale schematica di una bicicletta secondo l’invenzione;

la figura 2 à ̈ un’illustrazione schematica dei flussi delle potenze coinvolte nel funzionamento della bicicletta secondo l’invenzione;

la figura 3 à ̈ uno schema a blocchi rappresentativo di una modalità di controllo della bicicletta secondo una possibile forma di realizzazione;

la figura 4 à ̈ un diagramma illustrativo di una modalità di controllo della bicicletta secondo una ulteriore possibile forma di realizzazione;

la figura 5 à ̈ un diagramma illustrativo di una modalità di controllo della bicicletta secondo una ulteriore possibile forma di realizzazione;

la figura 6 à ̈ un diagramma illustrativo di una modalità di controllo della bicicletta secondo una ulteriore possibile forma di realizzazione;

la figura 7 à ̈ uno schema a blocchi raffigurante una modalità di controllo della bicicletta secondo una ulteriore possibile forma di realizzazione.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Con riferimento ai disegni allegati, in figura 1 à ̈ rappresentata schematicamente una bicicletta a pedalata assistita, indicata con il riferimento 1. La bicicletta 1 comprende alcuni componenti normalmente presenti nelle biciclette standard, ossia a trasmissione meccanica. In particolare, la bicicletta 1 comprende ad esempio un telaio 2, un sellino 3, un manubrio 4. La bicicletta 1 comprende inoltre una prima 5’ ed una seconda 5’’ ruota associate al telaio 2. Ad esempio, la prima ruota 5’ à ̈ la ruota posteriore e la seconda ruota 5’’ à ̈ la ruota anteriore, con riferimento al normale verso di avanzamento della bicicletta stessa.

La bicicletta 1 comprende un gruppo di pedalata 6, provvisto di pedali 7 mediante i quali l’utilizzatore può movimentare il gruppo di pedalata 6 stesso fornendo una potenza di pedalata Wped.

Contrariamente a quanto accade nelle biciclette standard, il gruppo di pedalata 7 à ̈ meccanicamente disaccoppiato dalle ruote 5’ e 5’’. In altre parole, tra il gruppo di pedalata 6 e le ruote 5’ e 5’’ non à ̈ prevista alcuna trasmissione meccanica, quale ad esempio una catena od un movimento cardanico.

La bicicletta 1 comprende un motore elettrico 8 meccanicamente accoppiato ad una delle due ruote 5’ e 5’’. Preferibilmente, il motore elettrico 8 à ̈ associato alla ruota posteriore 5’. Il collegamento tra l’albero del motore (non mostrato nelle figure) e la ruota motrice della bicicletta à ̈ preferibilmente diretto, in modo tale che ad una rotazione del motore elettrico 8 corrisponda una rotazione solidale della ruota 5’. Il motore elettrico 8 deve essere alimentato elettricamente per il suo funzionamento, con modalità che verranno spiegate in seguito. Quando il motore 8 à ̈ alimentato, esso assorbe una potenza di motore Wmot.

La bicicletta 1 comprende inoltre un dispositivo 9 generatore di potenza elettrica posto in una relazione di scambio energetico con il gruppo di pedalata 6 e con il motore elettrico 8. In particolare, vantaggiosamente, il dispositivo generatore 9 à ̈ collegato meccanicamente al gruppo di pedalata 6 in modo tale da convertire la potenza di pedalata Wped, meccanica, in potenza elettrica. Tale potenza elettrica viene fornita almeno in parte al motore elettrico 8. Preferibilmente, il dispositivo generatore 9 comprende un generatore elettrico, come ad esempio un generatore ad induzione. Secondo questa forma di realizzazione esemplificativa, alla rotazione del gruppo di pedalata 6 corrisponde una rotazione del rotore del generatore. Il dispositivo generatore 9 à ̈ in grado di fornire una potenza elettrica di dispositivo generatore Wgen, che, come si vedrà, à ̈ oggetto di controllo nella bicicletta secondo l’invenzione.

Poiché il dispositivo generatore 9 à ̈ posto in collegamento con il gruppo di pedalata 6 e converte l’energia meccanica introdotta dall’utilizzatore in energia elettrica, da esso dipende la coppia resistente incontrata dall’utilizzatore durante la pedalata. Modificando parametri di funzionamento del dispositivo generatore, ad esempio la corrente, si può quindi modificare la potenza del dispositivo generatore e dunque la coppia resistente incontrata dall’utilizzatore.

La bicicletta 1 comprende inoltre un dispositivo di accumulo di energia 10, ad esempio una o più batterie. Il dispositivo di accumulo di energia 10 à ̈ posto in una relazione di scambio energetico sia con il motore elettrico 8, sia con il dispositivo generatore 9, in modo tale da poter scambiare potenza con essi.

Con riferimento alla figura 2, verranno ora descritti i flussi di potenza previsti nella bicicletta 1.

Quando l’utilizzatore pedala, introduce tramite il gruppo di pedalata 6 una potenza di pedalata Wped, meccanica.

Questa viene convertita in potenza elettrica dal dispositivo generatore 9.

Al fine di determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore, dalla quale, come detto, dipende la coppia resistente che si oppone alla pedalata da parte dell’utilizzatore, la bicicletta comprende un sistema di controllo (indicato schematicamente nelle figure con il numero di riferimento 11), che comprende un modulo per il controllo della potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore Wgen. Quest’ultima à ̈ imposta da un algoritmo di controllo che verrà descritto in seguito.

Il sistema di controllo comprende inoltre, vantaggiosamente, un modulo per il controllo del motore elettrico tale che la bicicletta 1 si muova secondo una legge predeterminata, preferibilmente impostabile dall’utilizzatore. Ad esempio, à ̈ possibile imporre una legge predeterminata di velocità. In tal caso, à ̈ possibile controllare in anello chiuso il motore con modalità note. Alternativamente, à ̈ possibile impostare la potenza o la corrente di alimentazione del motore.

La potenza proveniente dal dispositivo generatore Wgen va in parte al motore 8 e, in certe circostanze, può andare almeno in parte al dispositivo di accumulo 10. Tale situazione si verifica ad esempio nel caso in cui la potenza richiesta al motore Wmot sia inferiore alla potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen. In questo caso il surplus di potenza fornita dal dispositivo generatore 9 viene inviata al dispositivo di accumulo 10, che pertanto si ricarica.

Nel caso in cui la potenza richiesta al motore Wmot sia pari alla potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen, il dispositivo di accumulo 10 preferibilmente non scambia potenza né col dispositivo generatore 9, né col motore 8.

Nel caso in cui invece la potenza richiesta al motore Wmot sia superiore alla potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen, il surplus di potenza mancante viene reso disponibile al motore 8 dal dispositivo di accumulo 10.

E’ altresì possibile il caso in cui à ̈ il motore 8 a ricaricare il dispositivo di accumulo 10 (freccia tratteggiata in figura 10), ossia il caso in cui la potenza del motore à ̈ negativa, cioà ̈ entrante e dunque non motrice. Tale situazione si verifica ad esempio nel caso in cui la bicicletta percorra un tratto in discesa.

Vantaggiosamente, la bicicletta 1 comprende un sensore di battito cardiaco 26 in grado di rilevare il battito cardiaco dell’utilizzatore durante l’uso della bicicletta 1. Tale sensore di battito cardiaco 26 può essere di svariate tipologie. Ad esempio, esso può essere nella forma di note sonde di tipo medico da applicare sul corpo dell’utilizzatore. Alternativamente, esso può essere incorporato in un bracciale da polso, in un orologio, in un anello o in un telefono cellulare. Secondo un ulteriore opzione, il sensore di battito cardiaco à ̈ incluso in una fascia cardiaca. Il sensore di battito cardiaco à ̈ in grado di generare un segnale, rappresentativo del battito cardiaco rilevato.

Il modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen à ̈ operativamente collegato al sensore di battito cardiaco 26. Preferibilmente tale collegamento à ̈ di tipo senza fili.

Il modulo di controllo della potenza Wgen richiesta al dispositivo generatore à ̈ configurato in modo tale da determinare la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore in funzione del segnale rappresentativo del battito cardiaco.

Il sistema di controllo così configurato monitora lo sforzo dell’utilizzatore e, agendo sulla potenza richiesta al dispositivo generatore, agisce altresì sulla coppia resistente che si oppone alla pedalata di quest’ultimo. Pertanto, à ̈ possibile incidere sullo sforzo dell’utilizzatore durante l’utilizzo della bicicletta. Nel caso esemplificativo in cui il sistema di controllo determini uno sforzo eccessivo dell’utilizzatore, la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen viene ridotta e l’eventuale deficit di potenza può essere fornito dal dispositivo di accumulo, se necessario. Viceversa, se l’utilizzatore si sta sforzando troppo poco, il sistema di controllo fa sì che la potenza richiesta al dispositivo generatore vanga incrementata e dunque che la coppia resistente aumenti. Se la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen à ̈ eccessiva rispetto alla potenza richiesta dal motore Wmot, l’eccesso di potenza servirà a caricare il dispositivo di accumulo 10.

Le modalità con le quali viene determinata la potenza richiesta al dispositivo generatore 9 in funzione del battito cardiaco possono essere varie. Preferibilmente, l’utilizzatore può impostare la modalità preferita per un particolare utilizzo della bicicletta 1.

Secondo una possibile forma di realizzazione, nel sistema di controllo viene impostato un profilo di battito cardiaco predeterminato di riferimento e, in base al battito cardiaco effettivo misurato tramite il sensore di battito cardiaco 26, viene effettuato un controllo in anello chiuso dell’errore tra il battito cardiaco di riferimento ed il battito cardiaco effettivo. Modificando la potenza richiesta al generatore (e dunque la coppia resistente) si controllo l’errore di battito cardiaco. Tale modalità di controllo à ̈ raffigurata in modo schematico in figura 3.

Ad esempio, per il controllo dell’errore di battito cardiaco à ̈ possibile utilizzare controllori tradizionali quali P,PD,PI, o PID, o controllori di differente natura, ad esempio a logica fuzzy.

Secondo un possibile esempio, il profilo di battito cardiaco di riferimento à ̈ un profilo costante, ossia a numero di battiti cardiaci costante nell’unità di tempo. Tale numero costante di battiti nell’unità di tempo può essere scelto dall’utilizzatore, a seconda che voglia fare uno sforzo minimo (ad esempio per non sudare) o uno sforzo elevato (ad esempio per effettuare un’attività fisica impegnativa). Se viene rilevato un battito cardiaco effettivo superiore al battito cardiaco predefinito, il sistema di controllo interviene sulla potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen, riducendola, così da ridurre anche lo sforzo dell’utilizzatore e quindi rallentare il suo battito cardiaco.

Se, viceversa, viene rilevato un battito cardiaco troppo lento rispetto al profilo di riferimento, il sistema di controllo provvede ad aumentare la richiesta di potenza al dispositivo generatore.

Naturalmente, à ̈ possibile utilizzare profili di battito cardiaco differenti da quello sopra indicato, costante. Ad esempio, si può prevedere un profilo di battito cardiaco decrescente, così da concentrare lo sforzo nella parte iniziale del percorso, oppure crescente, così da concentrare lo sforzo nella parte finale del percorso. E’ eventualmente anche possibile modificare il profilo di battito cardiaco di riferimento durante il moto, ad esempio nel caso in cui l’utilizzatore sia eccessivamente affaticato e non riesca più a proseguire la pedalata con le modalità originariamente impostate.

In accordo con una possibile forma di realizzazione, il modulo per il controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen comprende un filtro idoneo a limitare quest’ultima, mantenendola al di sotto di un valore massimo predeterminato. L’effetto dovuto alla presenza di tale filtro à ̈ raffigurato in figura 4, nella quale à ̈ mostrato come i picchi di potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen, superiori al valore massimo impostato Wgen max, vengono tagliati. In questo modo vengono eliminati altresì i picchi di sforzo cui à ̈ sottoposto l’utilizzatore, che può mantenere pertanto un profilo di sforzo, ossia di battito cardiaco, sufficientemente uniforme.

Secondo una possibile forma di realizzazione, il modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore à ̈ configurato in modo tale da correggere la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen in funzione dell’effettiva quantità di energia disponibile nel dispositivo di accumulo 10. In particolare, la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen viene determinata in funzione della carica delle batterie, nonché di una autonomia di percorrenza preimpostata della bicicletta, ad esempio fissata dall’utilizzatore.

La situazione à ̈ illustrata schematicamente nel diagramma in figura 5.

In ascissa à ̈ riportata la distanza percorsa dal veicolo (d) e in ordinata il valore di carica del dispositivo di accumulo (SOC), che può raggiungere un massimo del 100%. Con 12 à ̈ indicato un profilo teorico di carica desiderato, supponendo che il dispositivo di accumulo risulti completamente scarico una volta che la bicicletta ha percorso una distanza massima desiderata d*. In figura 5, tale profilo di carica ha un andamento lineare, ma sono altresì possibili profili di carica con differente andamento.

Affinché la bicicletta 1 riesca a percorrere la distanza impostata d*, il sistema di controllo fa in modo che la carica effettiva del dispositivo di accumulo (indicata in figura 5 con la curva 13) vari intorno al valore di carica teorico mantenendosi tra due valori limite superiore e inferiore (indicati rispettivamente con le linee tratteggiate 12’ e 12’’). Per fare ciò, il sistema di controllo agisce sulla potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen, eventualmente modificando il valore determinato in base al precedentemente descritto controllo del battito cardiaco.

Il tratto indicato con 14 del profilo reale di carica 13 à ̈ un tratto ad alte prestazioni, ad esempio un tratto in cui à ̈ richiesta un’elevata potenza al motore. In tale tratto, se la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen non à ̈ sufficiente per garantire il livello di potenza richiesto al motore, interviene il dispositivo di accumulo, che fornisce la parte di potenza mancante. Il dispositivo di accumulo pertanto si scarica e la sua carica SOC decresce.

Il tratto indicato con 16 del profilo reale di carica 13 à ̈ invece un tratto a basso consumo, ad esempio un tratto in cui à ̈ richiesta una bassa potenza al motore, o comunque una potenza del motore inferiore alla potenza richiesta al dispositivo generatore. In queste circostanze, la potenza richiesta al dispositivo generatore in eccesso serve a ricaricare il dispositivo di accumulo, il cui stato di carica pertanto cresce.

Ai fini dell’esecuzione della modalità di controllo sopra descritta, la bicicletta à ̈ vantaggiosamente provvista di un sensore 25 idoneo a misurare la distanza percorsa dalla bicicletta (ad esempio, à ̈ possibile prevedere un sensore in grado di misurare il numero di rotazioni di una delle ruote della bicicletta a partire dall’avvio della stessa, da cui à ̈ immediato ricavare la distanza percorsa dalla bicicletta). Il segnale del sensore di distanza 25 viene inviato al modulo di controllo della potenza richiesta al generatore. Inoltre, il sistema di controllo comprende vantaggiosamente un modulo per il monitoraggio della quantità di energia del dispositivo di accumulo, in particolare di carica, del dispositivo di accumulo. Il sensore di distanza 25 ed il modulo di monitoraggio della quantità di energia del dispositivo di accumulo sono operativamente collegati al modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore.

Vantaggiosamente, la bicicletta 1 comprende un sensore 17 per la rilevazione della velocità della bicicletta stessa, idoneo a generare un segnale rappresentativo di tale velocità. Tale sensore 17 può assumere svariate forme. Ad esempio, la velocità può essere ricavata a partire da un sensore di spostamento, quale per esempio il sensore di spostamento 25 del tipo precedentemente identificato.

Il sensore di velocità 17 può trovare svariate applicazioni nella bicicletta secondo l’invenzione, in particolare in relazione alla determinazione della potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen.

In accordo con una possibile forma di realizzazione, il sensore di velocità 17 può essere sfruttato per simulare la resistenza aerodinamica della bicicletta, che, come noto, cresce con il quadrato della velocità. A tal fine, la potenza richiesta al dispositivo generatore, determinata con le modalità sinora dette, può essere corretta con l’aggiunta di un termine proporzionale alla velocità del veicolo al quadrato. A tal proposito si veda la figura 6 che mostra una possibile correzione della potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen in funzione della velocità del veicolo Vveicolo. Il contributo di questo termine correttivo della potenza richiesta al dispositivo generatore può essere accentuato o limitato agendo su un parametro di regolazione ß, selezionabile dall’utilizzatore.

Al fine di realizzare questo tipo di correzione della potenza richiesta al dispositivo generatore, il modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore à ̈ vantaggiosamente collegato operativamente al sensore di velocità 17 della bicicletta e configurato in modo tale da determinare la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore anche in funzione del segnale rappresentativo della velocità della bicicletta, proveniente da tale sensore di velocità 17.

Secondo un’ulteriore possibile forma di realizzazione, il sensore per la rilevazione della velocità viene sfruttato per la determinazione di un termine correttivo della potenza richiesta al dispositivo generatore che simuli l’inerzia del veicolo, che, come noto, si manifesta come forza resistente in caso di accelerazione del veicolo, o, viceversa, come forza motrice in caso di decelerazione. La potenza richiesta al dispositivo generatore può quindi essere corretta con un termine funzione della variazione di velocità nell’unità di tempo quale ad esempio il seguente: (v2-v1)(t2-t1),

in cui v e t indicano rispettivamente la velocità del veicolo e l’istante temporale considerato, misurati in due istanti differenti.

Preferibilmente, il sopra citato termine di correzione legato all’inerzia del veicolo può essere ulteriormente corretto con un termine che à ̈ una frazione della potenza assorbita dal motore Wmot, del tipo αWmot, dove α à ̈ un coefficiente minore di 1 che può essere variato dall’utilizzatore, ed eventualmente essere posto pari a 0.

In accordo con una ulteriore possibile forma di realizzazione, la bicicletta 1 comprende un sensore 18 per la rilevazione della pendenza lungo il quale si muove la bicicletta. Tale sensore di rilevazione di pendenza 18 à ̈ idoneo a generare un segnale rappresentativo della pendenza del percorso ed à ̈ collegato in maniera operativa al modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen. In questo modo, quest’ultimo à ̈ in grado di correggere la potenza richiesta al dispositivo generatore, determinata con le modalità dette sinora, con un ulteriore termine che tenga conto dell’eventuale sforzo aggiuntivo richiesto all’utilizzatore dovuto alla pendenza del percorso. Inoltre, il sensore 18 per la rilevazione della pendenza del percorso può essere impiegato per la rilevazione della condizione di pendenza negativa, ossia di un percorso in discesa, da parte della bicicletta, condizione nella quale à ̈ possibile recuperare energia cinetica. Infatti, in questa circostanza, il motore non eroga potenza, ma agisce da freno. In altre parole, l’energia à ̈ entrante nel sistema. Tale energia può essere ad esempio accumulata nel dispositivo di accumulo 10. Tale situazione à ̈ raffigurata in figura 2, dove la freccia tratteggiata illustra proprio il flusso di potenza dal motore 8 al dispositivo di accumulo in tale circostanza.

Ad esempio, nel caso in cui la bicicletta si trovi in un tratto in salita, à ̈ possibile incrementare la potenza richiesta al generatore, mentre in un tratto in discesa tale potenza può essere ridotta, fino ad essere eventualmente annullata.

La modalità di recupero di energia durante la percorrenza di un tratto in discesa sopra descritta à ̈ preferibilmente attuata in presenza di un’azione frenante da parte dell’utilizzatore.

A questo proposito, la bicicletta 1 comprende preferibilmente almeno un freno meccanico 19, di tipologia di per sé nota, applicato su una o entrambe le ruote posteriore 5’ o anteriore 5’’. Ad esempio, il freno meccanico 19 può essere del tipo a leva, del tipo a disco, o del tipo a tamburo. Il freno 19 à ̈ azionabile da parte dell’utilizzatore per mezzo di un comando di frenata, quale ad esempio una manopola 20.

Vantaggiosamente, la bicicletta 1 comprende un sensore 21 per la rilevazione della volontà di frenata da parte dell’utilizzatore. Ad esempio, tale sensore 21 può essere associato alla manopola 20, così da rilevare l’intenzione dell’utilizzatore di frenare. Tale sensore, in questa circostanza, genera un segnale rappresentativo della volontà dell’utilizzatore di frenare, che viene inviato al sistema di controllo, al quale il sensore 20 à ̈ operativamente collegato. In questo modo il sistema di controllo, in funzione dell’assenza o della presenza di frenata da parte dell’utilizzatore, può agire opportunamente sulla potenza del motore Wmot (tramite il modulo di controllo della potenza del motore) e sulla potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen, come verrà descritto tra breve.

Con ulteriore vantaggio, la bicicletta 1 comprende un sensore 22 per la rilevazione della velocità del gruppo di pedalata 6 idoneo a generare un segnale rappresentativo del velocità di pedalata, da inviare al sistema di controllo, in particolare al modulo di controllo del motore elettrico ed al modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore. Ad esempio, il sensore 22 può comprendere un sensore di posizione/velocità angolare, quale ad esempio un sensore di velocità di tipo induttivo, o un sensore digitale quale un encoder tachimetrico.

Una possibile logica del controllo basata sulla volontà dell’utilizzatore di frenare e sulla velocità di pedalata à ̈ illustrata schematicamente in figura 7.

Entrando nel dettaglio di quanto illustrato in figura 7, in assenza di un comando di frenata da parte dell’utilizzatore si possono verificare due distinte situazioni:

1) l’utilizzatore pedala con una velocità positiva, ossia una pedalata con un verso che in una tradizionale bicicletta a trasmissione meccanica ne provocherebbe l’avanzamento;

2) l’utilizzatore non pedala (velocità di pedalata pari a 0), oppure pedala all’indietro (velocità di pedalata negativa).

La situazione 1) corrisponde alla condizione di moto di avanzamento della bicicletta. Pertanto, il sistema di controllo determina la potenza del motore Wmot e la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen con le modalità già descritte.

Nel caso 2), invece, poiché l’utilizzatore non pedala, o pedala all’indietro, la spinta motrice della bicicletta si arresta, e pertanto sia la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen, sia la potenza del motore Wmot vengono mantenuti nulli. Alternativamente, la potenza del motore Wmot può essere mantenuta negativa, ossia si può fare in modo the il motore agisca da freno.

Nel caso in cui il comando di frenata sia attivato, il motore elettrico viene utilizzato come freno. In altre parole, il flusso di potenza à ̈ entrante e può essere utilizzato ad esempio per ricaricare il dispositivo di accumulo. A seconda della tipologia di motore elettrico utilizzato, il motore stesso può funzionare da generatore per fornire potenza al dispositivo di accumulo, o, in alternativa, può essere utilizzato un ulteriore generatore elettrico. La potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen à ̈ in questo caso preferibilmente mantenuta ad un livello minimo predeterminato Wgen*, in modo tale che l’utilizzatore avverta comunque una seppur minima resistenza alla pedalata.

Il sopra citato recupero di energia può essere eventualmente realizzato anche in assenza di frenata quando il sensore 18 per la rilevazione della pendenza rileva che la bicicletta si sta muovendo in discesa.

Vantaggiosamente, la bicicletta 1 comprende un sensore 24 per la rilevazione della volontà dell’utente di movimentare la bicicletta. Tale sensore 24 à ̈ operativamente collegato al sistema di controllo, in particolare al modulo per il controllo del motore elettrico ed al modulo per il controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore, ed à ̈ idoneo ad inviare loro un segnale rappresentativo della volontà dell’utilizzatore di movimentare la bicicletta. Tale segnale viene interpretato dal sistema di controllo come volontà da parte dell’utilizzatore di avvio della bicicletta e dunque come segnale di avvio del controllo del motore e della potenza del dispositivo generatore. In assenza di questo segnale di avvio, la bicicletta non inizia a muoversi.

Il sensore 24 per la rilevazione della volontà dell’utilizzatore di movimentare la bicicletta può essere variamente conformato e posizionato. Ad esempio, esso può coincidere con il sensore 22 per la rilevazione della velocità della pedalata. Alternativamente, esso può comprendere un sensore 22 per la rilevazione della forza di pedalata applicata al gruppo di pedalata 6 da parte dell’utilizzatore, quale un sensore di coppia, o un sensore di forza, o sensori di pressione posti sui pedali 7, o estensimetri per la misurazione della flessione dei pedali 7. Alternativamente, la forza di pedalata può essere ricavata da misurazioni elettriche effettuate sul motore elettrico 8, note le sue caratteristiche. Alternativamente, il sensore 24 per la rilevazione della volontà dell’utilizzatore di movimentare la bicicletta può essere un sensore indipendente dagli altri, quale ad esempio un sensore di movimento (come un accelerometro), oppure un sensore di forza o di pressione, posti per esempio sul manubrio 4. Alternativamente, il sensore 23 può ad esempio essere un pulsante di avvio.

Con riferimento alle annesse figure, verrà ora descritto un possibile metodo per il controllo della bicicletta a pedalata assistita secondo l’invenzione.

Nella descrizione che segue si suppone che il dispositivo di accumulo 10 sia completamente carico o che comunque abbia una carica sufficiente affinché la bicicletta possa percorrere una certa distanza. Se la carica non à ̈ sufficiente, à ̈ possibile ricaricare il dispositivo di accumulo, che à ̈ preferibilmente collegabile a fonti di energia esterne quali prese di corrente, batterie esterne o simili. Preferibilmente, il metodo prevede che, prima dell’avvio della bicicletta, l’utilizzatore imposti le modalità secondo le quali l’utilizzatore vuole che la bicicletta si muova. A tal fine, il metodo può comprendere le fasi preliminari di:

- impostare la distanza da percorrere d*; e/o

- impostare la legge di moto desiderata: ad esempio, l’utilizzatore può scegliere che la bicicletta mantenga una velocità costante; alternativamente à ̈ possibile impostare una potenza desiderata del motore o, eventualmente, la corrente da inviare allo stesso.

Al fine di rendere possibile le sopra citate operazioni preliminari all’avvio, la bicicletta 1 può comprendere un pannello di controllo (non mostrato nelle figure), preferibilmente provvisto di uno schermo. Ad esempio, à ̈ possibile prevedere uno schermo del tipo touchscreen, mediante il quale à ̈ altresì possibile fornire comandi al sistema di controllo.

Preferibilmente, la bicicletta 1 non si avvia fintantoché il sistema di controllo non rileva il segnale rappresentativo della volontà dell’utilizzatore di avviare la bicicletta, precedentemente definito, proveniente dal sensore 24. A tal fine, il metodo comprende una fase di rilevare la presenza o l’assenza di tale segnale rappresentativo della volontà dell’utilizzatore di movimentare la bicicletta all’avvio della stessa. A seconda che questo segnale sia rilevato o meno si ha che:

- se il segnale à ̈ rilevato, il metodo di controllo à ̈ avviato, in particolare sono avviati il controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) e la potenza richiesta al motore (Wmot);

- viceversa, se il segnale non viene rilevato, la potenza richiesta al dispositivo generatore e la potenza richiesta al motore sono mantenute nulle e pertanto la bicicletta non si avvia. Alternativamente, la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen può essere mantenuta pari ad un valore minimo predeterminato Wgen*, in modo tale da assicurare una resistenza minima alla pedalata.

Una volta che il segnale rappresentativo della volontà di movimentare la bicicletta viene ricevuto dal sistema di controllo, il metodo di controllo viene avviato.

Considerando inizialmente la situazione in cui l’utilizzatore pedala in avanti, ossia imprime una velocità di pedalata positiva, e non aziona i freni, il metodo prevede le seguenti fasi:

- rilevare il segnale rappresentativo del battito cardiaco proveniente dal sensore di battito cardiaco;

- determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen in funzione del segnale rappresentativo del battito cardiaco;

- inviare al dispositivo generatore un segnale di comando rappresentativo della potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen).

Le modalità con le quali può essere determinata la potenza richiesta al dispositivo generatore sono state esposte in precedenza e si basano sulla rilevazione del battito cardiaco dell’utilizzatore.

In particolare, secondo una possibile forma di realizzazione, la determinazione della potenza richiesta al dispositivo generatore comprende le seguenti fasi:

- effettuare un confronto tra il profilo di battito cardiaco predeterminato ed il profilo di battito cardiaco rilevato dal sensore di battito cardiaco;

- effettuare un controllo in anello chiuso dell’errore tra il profilo di battito cardiaco predefinito ed il profilo di battito cardiaco rilevato dal sensore di battito cardiaco;

- inviare al dispositivo generatore 9 un segnale di comando rappresentativo della potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen.

Il controllo in anello chiuso sopra citato, come già detto in precedenza, può essere effettuato per mezzo di controllori P, PD, PI, PID o altri controllori, quali ad esempio controllori a logica fuzzy.

Preferibilmente, la determinazione della potenza richiesta al dispositivo generatore comprende una fase di mantenere la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) al di sotto di un valore massimo di potenza predeterminato. Tale fase può essere realizzata dal precedentemente citato filtro del modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore. In questo modo si evitano picchi di potenza richiesta al dispositivo generatore e dunque anche picchi di sforzo da parte dell’utilizzatore.

La potenza richiesta al dispositivo generatore determinata con le modalità sopra citate, basate sul monitoraggio del battito cardiaco, può essere corretta secondo svariate modalità.

Secondo una possibile forma di realizzazione, la fase di determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore comprende le seguenti fasi:

- rilevare un segnale rappresentativo della quantità di energia disponibile nel dispositivo di accumulo, ad esempio della carica delle batterie;

- determinare la distanza percorsa dalla bicicletta rispetto ad una distanza massima preimpostata che deve essere percorsa dalla bicicletta. Tale determinazione può essere ad esempio effettuata tramite il precedentemente citato sensore 25 per la rilevazione dello spostamento della bicicletta;

- confrontare la quantità di energia disponibile nel dispositivo di accumulo con un profilo predeterminato di quantità di energia disponibile in funzione della distanza percorsa dalla bicicletta e della distanza massima preimpostata. Tali fasi sono state descritte con riferimento alla figura 5;

- correggere la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen in modo tale che la quantità di energia accumulata nel dispositivo di accumulo segua sostanzialmente il profilo predeterminato di quantità di energia disponibile mantenendosi entro un limite superiore ed un limite inferiore rispettivamente al di sopra e al di sotto del profilo predeterminato di quantità di energia disponibile.

In accordo con un’ulteriore possibile forma di realizzazione, la determinazione della potenza richiesta al dispositivo generatore comprende inoltre le seguenti fasi:

- rilevare un segnale rappresentativo della velocità della bicicletta;

- correggere la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore Wgen in base a tale segnale rappresentativo della velocità della bicicletta.

Tale situazione à ̈ stata precedentemente descritta con riferimento alla figura 6. Queste fasi del metodo hanno la funzione di simulare la resistenza aerodinamica della bicicletta, per cui à ̈ possibile, come già detto, correggere la potenza richiesta al dispositivo generatore con un termine proporzionale alla velocità rilevata della bicicletta al quadrato.

La velocità della bicicletta può essere inoltre sfruttata per correggere ulteriormente la potenza richiesta al dispositivo generatore in funzione dell’inerzia della bicicletta. In particolare, à ̈ possibile, come già detto, correggere la potenza richiesta al dispositivo generatore con un termine proporzionale alla variazione della velocità tra due istanti successivi.

Secondo una possibile forma di realizzazione, la potenza richiesta al dispositivo generatore può essere inoltre ulteriormente corretta con un termine che à ̈ una frazione della potenza del motore. A tal fine, la fase di determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore può comprendere le seguenti fasi:

- rilevare la potenza richiesta al motore Wmot;

- correggere la potenza richiesta al dispositivo generatore con un termine αWmot che à ̈ una frazione della potenza richiesta al motore rilevata.

Secondo un’ulteriore possibile forma di realizzazione, la determinazione della potenza richiesta al dispositivo generatore comprende inoltre una fase di rilevare un segnale rappresentativo della pendenza del percorso lungo il quale si muove la bicicletta (in particolare, tramite il sensore per la rilevazione della pendenza del percorso 18), e una fase di correggere la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in base a tale segnale rappresentativo della pendenza del percorso. Ad esempio, in presenza di una salita, la potenza richiesta al dispositivo generatore può essere innalzata, mentre, in presenza di una discesa, la potenza richiesta al dispositivo generatore può essere ridotta fino ad essere eventualmente annullata.

Quanto detto sinora si riferisce al controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore. La potenza richiesta al motore à ̈ controllata invece in funzione della legge di moto impostata dall’utilizzatore.

Il metodo secondo l’invenzione prevede la possibilità di gestire i flussi di potenza tra il dispositivo generatore, il motore elettrico ed il dispositivo di accumulo in funzione delle circostanze.

In particolare, vantaggiosamente, il metodo di controllo comprende le seguenti fasi:

- determinare una potenza richiesta al motore elettrico Wmot in modo tale che la bicicletta si muova secondo la legge di moto predeterminata, ad esempio impostata dall’utilizzatore in termini di velocità, o potenza, o corrente del motore;

- confrontare la potenza richiesta al motore elettrico Wmot determinata in questo modo e la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen calcolata con le modalità dette in precedenza.

In base all’esito del confronto tra queste due potenze, il metodo prevede una fase di comandare il dispositivo generatore ed il dispositivo di accumulo nella maniera seguente:

- se la potenza richiesta al motore Wmot à ̈ pari alla potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen, la potenza richiesta al dispositivo generatore à ̈ interamente fornita al motore elettrico;

- se la potenza richiesta al motore Wmot à ̈ superiore alla potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen, la potenza richiesta al dispositivo generatore à ̈ interamente fornita al motore elettrico e la quota-parte di potenza mancante à ̈ fornita al motore elettrico dal dispositivo di accumulo;

- se la potenza richiesta al motore Wmot à ̈ inferiore alla potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen), la quota-parte della potenza richiesta al dispositivo generatore pari alla potenza richiesta al motore à ̈ fornita al motore elettrico, e la quota-parte di potenza richiesta al dispositivo generatore in eccedenza à ̈ fornita al dispositivo di accumulo.

In questo modo si assicura che se la potenza introdotta à ̈ superiore al necessario per la movimentazione della bicicletta, il surplus di potenza venga accumulato nel dispositivo di accumulo. Si assicura inoltre che, se la potenza introdotta dall’utilizzatore à ̈ invece insufficiente, la carenza di potenza venga fornita al motore dal dispositivo di accumulo. Naturalmente questo à ̈ possibile solo fintantoché il dispositivo di accumulo presenta una carica residua.

Quanto detto sinora à ̈ valido quando l’utilizzatore pedala con una velocità di pedalata positiva e in assenza di frenata.

Al fine di distinguere le modalità di pedalata da parte dell’utilizzatore, il metodo comprende una fase di rilevare il segnale rappresentativo della velocità del gruppo di pedalata, in particolare tramite il sensore 22 di velocità di pedalata. Se la velocità rilevata à ̈ positiva, la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen e la potenza richiesta al motore Wmot sono determinate secondo quanto detto sinora. Se invece la velocità del gruppo di pedalata rilevata à ̈ negativa o nulla, la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen e la potenza richiesta al motore Wmot sono mantenute nulle. In altre parole, se l’utilizzatore smette di pedalare, la spinta del motore di esaurisce e pertanto la bicicletta si ferma (se non à ̈ in discesa). Alternativamente, la potenza richiesta al motore Wmot à ̈ mantenuta negativa.

Infine, allo scopo di distinguere le condizioni di frenata e di assenza di frenata, il metodo secondo l’invenzione comprende una fase di rilevare la presenza o l’assenza del segnale rappresentativo della volontà di frenata della bicicletta, in particolare tramite il segnale fornito dal sensore 21 della volontà dell’utilizzatore di fermarsi.

In assenza di tale segnale, la potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen e la potenza richiesta al motore Wmot sono determinate secondo le modalità dette sinora.

Se invece il segnale rappresentativo della volontà dell’utilizzatore di frenare à ̈ rilevato, il motore elettrico agisce da generatore e la relativa potenza elettrica, che in questo caso à ̈ una potenza resistente, viene fornita al dispositivo di accumulo, che pertanto si ricarica. La potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen viene in questo caso preferibilmente mantenuta pari ad un valore predeterminato di potenza richiesta al dispositivo generatore Wgen*, così da assicurare in ogni caso una resistenza alla pedalata, seppur minima.

Il metodo di controllo come descritto prosegue fintantoché non viene percorsa la distanza desiderata d* o il dispositivo di accumulo non risulta completamente scarico. In alternativa, il metodo di controllo, come visto, si arresta quando l’utilizzatore smette di pedalare, condizione rilevata dal sensore della velocità di pedalata 22.

Si noti che, nella presente descrizione e nelle annesse rivendicazioni, il sistema di controllo nonché gli elementi indicati con l’espressione “modulo†possono essere implementati mediante dispositivi hardware (ad esempio centraline), mediante software o mediante una combinazione di hardware e software.

Dalla descrizione sopra fornita la persona esperta potrà apprezzare come la bicicletta a pedalata assistita, nonché il metodo per il suo controllo, secondo l’invenzione rendano possibile il mantenimento sotto controllo dello sforzo dell’utilizzatore durante la pedalata. Infatti, in base alla rilevazione del battito cardiaco dell’utilizzatore, viene ridotto o aumentato lo sforzo cui l’utilizzatore va incontro agendo sulla potenza richiesta al dispositivo generatore. Il metodo di controllo consente inoltre di simulare le condizioni di resistenza cui si va incontro con una normale bicicletta meccanica, pur mantenendo controllato il battito cardiaco dell’utilizzatore.

La bicicletta così configurata risulta strutturalmente semplice poiché à ̈ priva di elementi meccanici normalmente presenti nelle biciclette standard.

Inoltre, il sistema ed il metodo di controllo descritti consentono di realizzare flussi energetici ottimizzati ai fini del risparmio energetico, grazie ai quali le dimensioni del dispositivo di accumulo, in particolare delle batterie, possono essere contenute. Pertanto, malgrado la presenza del dispositivo di accumulo, la bicicletta à ̈ sufficientemente leggera.

Inoltre, i flussi energetici ottimizzati consentono di ridurre la frequenza con la quale il dispositivo di accumulo deve essere ricaricato rispetto a quanto accade nelle biciclette a pedalata assistita secondo la tecnica nota.

Alla descrizione sopra fornita della bicicletta a pedalata assistita e del metodo per il suo controllo la persona esperta, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti specifiche, potrà apportare numerose aggiunte, modifiche, o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dall’ambito delle annesse rivendicazioni.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Bicicletta (1) a pedalata assistita comprendente: - una prima (5’) ed una seconda (5’’) ruota; - un gruppo di pedalata (6) meccanicamente disaccoppiato da dette prima (5’) e seconda (5’’) ruota mediante il quale un utilizzatore può fornire una potenza di pedalata (Wped); - un motore elettrico (8) meccanicamente accoppiato con almeno una di dette prima (5’) e seconda (5’’) ruota in grado di assorbire una potenza di motore (Wmot); - un dispositivo generatore (9) idoneo a generare una potenza di dispositivo generatore (Wgen) elettrica a partire da detta potenza di pedalata (Wped), posto in una relazione di scambio energetico con il gruppo di pedalata (6) e con il motore elettrico (8); - un dispositivo di accumulo di energia (10) posto in una relazione di scambio energetico con detto motore elettrico (8) e con detto dispositivo generatore (9); - un sistema di controllo (11) comprendente un modulo per il controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) da fornire al motore elettrico (8) e/o al dispositivo di accumulo (10), caratterizzata dal fatto di comprendere un sensore di battito cardiaco (26) idoneo a generare un segnale rappresentativo del battito cardiaco e dal fatto che detto modulo per il controllo della potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) à ̈ operativamente collegato al sensore di battito cardiaco (26) ed à ̈ configurato in modo tale da determinare la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in funzione di detto segnale rappresentativo del battito cardiaco.
2. 2. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo la rivendicazione precedente, in cui detto sistema di controllo comprende un modulo per il controllo del motore elettrico (8) tale che la bicicletta (1) si muova secondo leggi di moto predeterminate, detto sistema di controllo essendo inoltre configurato in modo tale da confrontare la potenza richiesta al motore elettrico (Wmot) e la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) e a comandare il dispositivo generatore (9) ed il dispositivo di accumulo (10) in modo tale che: - se la potenza richiesta al motore (Wmot) à ̈ pari alla potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen), la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) à ̈ interamente fornita al motore elettrico (8); - se la potenza richiesta al motore (Wmot) à ̈ superiore alla potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen), la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) à ̈ interamente fornita al motore elettrico (8) e la quota-parte di potenza mancante à ̈ fornita al motore elettrico (8) dal dispositivo di accumulo (10); - se la potenza richiesta al motore (Wmot) à ̈ inferiore alla potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen), la quota-parte della potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) pari alla potenza richiesta al motore (Wmot) à ̈ fornita al motore elettrico (8), e la quota-parte di potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in eccedenza à ̈ fornita al dispositivo di accumulo (10).
3. 3. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore à ̈ configurato in modo tale da determinare la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) effettuando un confronto tra un profilo di battito cardiaco predeterminato ed il profilo di battito cardiaco rilevato da detto sensore di battito cardiaco (26), ed effettuando un controllo in anello chiuso dell’errore tra detto profilo di battito cardiaco predeterminato e detto profilo di battito cardiaco rilevato dal sensore di battito cardiaco.
4. 4. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sensore di battito cardiaco à ̈ collegato al sistema di controllo con modalità senza fili.
5. 5. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) comprende uno o più filtri idonei a mantenere la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) al di sotto di un valore massimo di potenza predeterminato (Wgen max).
6. 6. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sistema di controllo comprende un modulo per la determinazione della quantità di energia disponibile (SOC) nel dispositivo di accumulo (10) e un sensore (25) per la rilevazione della distanza percorsa dalla bicicletta operativamente collegato al modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore, in cui detto modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore à ̈ configurato in modo tale da determinare la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in funzione inoltre della quantità di energia disponibile (SOC) in detto dispositivo di accumulo (10) e della distanza percorsa dalla bicicletta rispetto ad una distanza massima (d*) preimpostata.
7. 7. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un sensore (17) per la rilevazione della velocità della bicicletta idoneo a generare un segnale rappresentativo della velocità della bicicletta, detto modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore essendo operativamente collegato a detto sensore (17) di rilevazione della velocità della bicicletta ed essendo configurato in modo tale da determinare la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in funzione inoltre di detto segnale rappresentativo della velocità della bicicletta.
8. 8. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un sensore (18) per la rilevazione della pendenza del percorso lungo il quale si muove la bicicletta idoneo a generare un segnale rappresentativo della pendenza del percorso, detto modulo di controllo della potenza richiesta al dispositivo generatore essendo operativamente collegato al sensore (18) per la rilevazione della pendenza del percorso ed essendo configurato in modo tale da determinare la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in funzione inoltre di detto segnale rappresentativo della pendenza del percorso.
9. 9. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un comando di frenata (20) ed un sensore (21) per la rilevazione della volontà di frenata associato al comando di frenata (20) idoneo a generare un segnale rappresentativo della volontà di frenata quando il comando di frenata (20) à ̈ azionato, detto sistema di controllo essendo operativamente collegato al sensore (21) per la rilevazione della volontà di frenata e configurato in modo tale da determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) e/o la potenza richiesta al motore elettrico (Wmot) in funzione inoltre di detto segnale rappresentativo della volontà di frenata.
10. 10. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un sensore (22) per la rilevazione della velocità del gruppo di pedalata (6) idoneo a generare un segnale rappresentativo della velocità di pedalata, detto sistema di controllo essendo operativamente collegato al sensore (22) per la rilevazione della velocità del gruppo di pedalata ed essendo configurato in modo tale da determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) e/o la potenza richiesta al motore elettrico (Wmot) in funzione inoltre di detto segnale rappresentativo della velocità di pedalata.
11. 11. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un sensore (24) per la rilevazione della volontà dell’utilizzatore di movimentare la bicicletta idoneo a generare un segnale rappresentativo della volontà di movimentazione della bicicletta, detto sistema di controllo essendo operativamente collegato al sensore (24) per la rilevazione della volontà dell’utilizzatore di movimentare la bicicletta ed essendo configurato in modo tale da determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) e/o la potenza richiesta al motore elettrico (Wmot) in funzione di detto segnale rappresentativo della volontà di movimentazione della bicicletta.
12. 12. Bicicletta (1) a pedalata assistita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto motore elettrico (8) Ã ̈ idoneo a funzionare da generatore elettrico in modo tale da recuperare energia cinetica durante la frenata della bicicletta e/o quando la bicicletta percorre un tratto in discesa e fornirla al dispositivo di accumulo (10).
13. 13. Metodo per il controllo di una bicicletta a pedalata assistita (1) che comprende una prima (5’) ed una seconda (5’’) ruota; un gruppo di pedalata (6) meccanicamente disaccoppiato da dette prima (5’) e seconda (5’’) ruota mediante il quale un utilizzatore può fornire una potenza di pedalata (Wped); un motore elettrico (8) meccanicamente accoppiato con almeno una di dette prima (5’) e seconda (5’’) ruota in grado di assorbire una potenza di motore (Wmot); un dispositivo generatore (9) idoneo a generare una potenza di dispositivo generatore (Wgen) elettrica a partire da detta potenza di pedalata (Wped), posto in una relazione di scambio energetico con il gruppo di pedalata (6) e con il motore elettrico (8); un dispositivo di accumulo di energia (10) posto in una relazione di scambio energetico con detto motore elettrico (8) e con detto dispositivo generatore (9); un sensore di battito cardiaco (26) idoneo a generare un segnale rappresentativo del battito cardiaco, detto metodo comprendendo le fasi di: - rilevare il segnale rappresentativo del battito cardiaco; - determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in funzione di detto segnale rappresentativo del battito cardiaco; - inviare al dispositivo generatore (9) un segnale di comando rappresentativo della potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen).
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, comprendente inoltre le fasi di: - determinare una potenza richiesta al motore elettrico (Wmot) tale che la bicicletta (1) si muova secondo una legge di moto predeterminata; - confrontare detta potenza richiesta al motore elettrico (Wmot) e detta potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen); - comandare il dispositivo generatore (9) ed il dispositivo di accumulo (10) in modo tale che: - se la potenza richiesta al motore (Wmot) à ̈ pari alla potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen), la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) à ̈ interamente fornita al motore elettrico (8); - se la potenza richiesta al motore (Wmot) à ̈ superiore alla potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen), la potenza richiesta al dispositivo generatore à ̈ interamente fornita al motore elettrico (8) e la quota-parte di potenza mancante à ̈ fornita al motore elettrico (8) dal dispositivo di accumulo (10); - se la potenza richiesta al motore (Wmot) à ̈ inferiore alla potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen), la quota-parte della potenza richiesta al dispositivo generatore (9) pari alla potenza richiesta al motore à ̈ fornita al motore elettrico (8), e la quota-parte di potenza richiesta al dispositivo generatore in eccedenza à ̈ fornita al dispositivo di accumulo (10).
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui detta fase di determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) comprende inoltre le fasi di: - effettuare un confronto tra un profilo di battito cardiaco predeterminato ed il profilo di battito cardiaco rilevato da detto sensore di battito cardiaco a partire da detto segnale rappresentativo del battito cardiaco; - effettuare un controllo in anello chiuso dell’errore tra detto profilo di battito cardiaco predefinito e detto profilo di battito cardiaco rilevato dal sensore di battito cardiaco; - determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore in base a detto errore tra il profilo di battito cardiaco predefinito ed il profilo di battito cardiaco rilevato dal sensore di battito cardiaco.
16. 16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 15, in cui detta fase di determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) comprende inoltre una fase di mantenere la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) al di sotto di un valore massimo di potenza predeterminato (Wgen max).
17. 17. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 16, in cui detta fase di determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore comprende inoltre le fasi di: - rilevare un segnale rappresentativo della quantità di energia disponibile (SOC) nel dispositivo di accumulo (10); - determinare la distanza percorsa dalla bicicletta rispetto ad una distanza massima (d*) preimpostata; - rilevare la quantità di energia disponibile (SOC) nel dispositivo di accumulo (10); - confrontare la quantità di energia disponibile (SOC) nel dispositivo di accumulo (10) con un profilo predeterminato di quantità di energia disponibile in funzione della distanza percorsa dalla bicicletta (1) e di detta distanza massima preimpostata (d); - correggere la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in modo tale che la quantità di energia accumulata nel dispositivo di accumulo segua sostanzialmente detto profilo predeterminato di quantità di energia disponibile mantenendosi entro un limite superiore ed un limite inferiore rispettivamente al di sopra e al di sotto di detto profilo predeterminato di quantità di energia disponibile.
18. 18. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 17, in cui detta fase di determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) comprende inoltre una fase di rilevare un segnale rappresentativo della velocità della bicicletta e una fase di correggere la potenza elettrica richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in base a detto segnale rappresentativo della velocità della bicicletta.
19. 19. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 18, in cui detta fase di determinare la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) comprende inoltre le fasi di: - rilevare un segnale rappresentativo della pendenza del percorso lungo il quale si muove la bicicletta; - correggere la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) in base a detto segnale rappresentativo della pendenza del percorso.
20. 20. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 19, comprendente una fase di rilevare una segnale rappresentativo della velocità del gruppo di pedalata, in modo tale che: - se la velocità del gruppo di pedalata rilevata à ̈ positiva, la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) e la potenza richiesta al motore (Wmot) sono determinate in accordo con il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 19; - se la velocità del gruppo di pedalata rilevata à ̈ negativa o nulla, la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) à ̈ nulla e la potenza richiesta al motore (Wmot) à ̈ nulla o negativa.
21. 21. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 20, comprendente una fase di rilevare la presenza o l’assenza di una segnale rappresentativo della volontà di frenata della bicicletta, in modo tale che: - in presenza di detto segnale rappresentativo della volontà di frenata della bicicletta, il motore elettrico (8) agisce da generatore e la relativa potenza elettrica (Wmot) viene fornita al dispositivo di accumulo (10), e la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) viene mantenuta pari ad un valore predeterminato di potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen*); - in assenza di tale segnale rappresentativo della volontà di frenata della bicicletta, la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) e la potenza richiesta al motore (Wmot) sono determinate in accordo con il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 20.
22. 22. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 21, comprendente una fase di rilevare la presenza o l’assenza di una segnale rappresentativo della volontà dell’utilizzatore di movimentare la bicicletta all’avvio della stessa, tale che: - in presenza di detto segnale rappresentativo della volontà dell’utilizzatore di movimentare la bicicletta, la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) e la potenza richiesta al motore (Wmot) sono determinate in accordo con il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 21; - in assenza di detto segnale rappresentativo della volontà dell’utilizzatore di movimentare la bicicletta, la potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen) à ̈ nulla o pari ad un valore predeterminato di potenza richiesta al dispositivo generatore (Wgen*), e la potenza richiesta al motore (Wmot) à ̈ nulla cosicché la bicicletta non si avvia.