裝在輪輞上的再生線圈-磁體系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了一種裝在輪輞上的再生線圈?磁體系統(tǒng)。一種自行車(chē)包括：車(chē)架；充電電路，由車(chē)架攜帶并且被配置為捕獲與自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的能量；電力模塊，由車(chē)架攜帶；開(kāi)關(guān)，電力地設(shè)置在充電電路和電力模塊之間。響應(yīng)于自行車(chē)正在下坡行駛的指示，電力模塊閉合所述開(kāi)關(guān)，以使能量能夠在充電電路和電力模塊之間傳輸。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
裝在輪輞上的再生線圈-磁體系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開(kāi)涉及用于諸如自行車(chē)的車(chē)輛的電力的控制和產(chǎn)生。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自行車(chē)及其它人力車(chē)輛上電子設(shè)備和組件的電力需求持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)用戶產(chǎn)生的電力供應(yīng)的渴望也持續(xù)增長(zhǎng)。現(xiàn)有系統(tǒng)可以使用裝在輪轂上的馬達(dá)和發(fā)電機(jī)-馬達(dá)(dynamo motor)。然而，希望在不使用裝在輪轂上的馬達(dá)并且不存在由現(xiàn)有實(shí)施方式產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力的情況下獲得效率更高的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種自行車(chē)電力系統(tǒng)包括具有充電電路的自行車(chē)和附連到自行車(chē)的電力模塊。電力模塊被配置為基于自行車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)接收來(lái)自充電電路的電力，并響應(yīng)于制動(dòng)狀態(tài)的指示，在充電電路和電力模塊之間建立電連接，以使電力能夠在充電電路和電力模塊之間傳輸。
[0004]根據(jù)本公開(kāi)，提供一種自行車(chē)，包括:車(chē)架;充電電路，由車(chē)架攜帶并且被配置為捕獲與自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的能量；電力模塊，由車(chē)架攜帶;和開(kāi)關(guān)，電力地設(shè)置在充電電路和電力模塊之間，所述電力模塊被配置為響應(yīng)于自行車(chē)正在下坡行駛的指示，閉合所述開(kāi)關(guān)以使能量能夠在充電電路和電力模塊之間傳輸。
[0005]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述指示包括指示自行車(chē)的加速度超過(guò)閾值加速度的數(shù)據(jù)。
[0006]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述指示包括指示踏板旋轉(zhuǎn)加速度未能超過(guò)閾值踏板旋轉(zhuǎn)加速度的數(shù)據(jù)。
[0007]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述指示包括指示制動(dòng)機(jī)構(gòu)處的致動(dòng)的數(shù)據(jù)。
[0008]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述指示包括指示踏板旋轉(zhuǎn)速率未能超過(guò)閾值速率且自行車(chē)的加速度超過(guò)閾值加速度的數(shù)據(jù)。
[0009]根據(jù)本公開(kāi)，提供一種自行車(chē)系統(tǒng)，包括:自行車(chē)，具有被配置為捕獲與自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的能量的充電電路;電力模塊，附連到自行車(chē)，并被配置為響應(yīng)于來(lái)自設(shè)備的電力需求的指示，閉合電力地設(shè)置在充電電路和電力模塊之間的電連接件，以使電力能夠在充電電路和電力模塊之間傳輸。
[0010]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述指示包括指示設(shè)備的電力水平降到預(yù)先定義的閾值以下的數(shù)據(jù)。
[0011 ]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述電力模塊被進(jìn)一步配置為在從充電電路傳輸電力期間向設(shè)備供電。
[0012]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述電力模塊被進(jìn)一步配置為響應(yīng)于接收到來(lái)自用戶界面的用戶指令而閉合電連接件。
[0013]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述電力模塊被進(jìn)一步配置為響應(yīng)于自行車(chē)的制動(dòng)狀態(tài)的指示而閉合電連接件。
【附圖說(shuō)明】
[0014]本公開(kāi)的實(shí)施例在權(quán)利要求書(shū)中被特別指明。然而，通過(guò)結(jié)合附圖參考下文的詳細(xì)描述，各種實(shí)施例的其它特征將變得更為明顯并且將被最好地理解，在附圖中:
[00?5]圖1示出了自行車(chē)系統(tǒng)；
[0016]圖2示出了自行車(chē)系統(tǒng)充電電路的局部透視圖；
[0017]圖3示出了自行車(chē)系統(tǒng)的框圖；
[0018]圖4示出了用于控制電力產(chǎn)生和使用的過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[0019]根據(jù)需要，在此公開(kāi)本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例；然而，應(yīng)理解的是，所公開(kāi)的實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例，本發(fā)明可采用各種可替代形式實(shí)現(xiàn)。附圖不必按比例繪制;可夸大或縮小一些特征以示出特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0020]在此描述了一種用于諸如自行車(chē)或其它人力車(chē)輛的車(chē)輛的電力產(chǎn)生系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于車(chē)輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)控制將充電電路連接到電力模塊的開(kāi)關(guān)。例如，該開(kāi)關(guān)可在識(shí)別出制動(dòng)狀態(tài)或下坡?tīng)顟B(tài)時(shí)自動(dòng)閉合。電力模塊也可基于諸如加速度和每分鐘蹬踏板次數(shù)(PPM，pedals-per-minute)的數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)。在另一個(gè)示例中，用戶的輸入可控制所述開(kāi)關(guān)。在所述開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，充電電路被激活并將在其中產(chǎn)生的電力傳輸?shù)诫娏δK。電力模塊可進(jìn)而給與電力模塊通信的某些設(shè)備(諸如車(chē)燈、馬達(dá)等)供電。
[0021]圖1示出了具有被至少部分地布置在車(chē)架110上的充電電路105和兩個(gè)車(chē)輪115(后輪115a和前輪115b)的自行車(chē)系統(tǒng)100(也稱為自行車(chē)100)。系統(tǒng)100可包括電力模塊120，電力模塊120可包括具有處理器和存儲(chǔ)器的控制器130(如圖3所示)以及諸如電池的可再充電的電源125(如圖3所示)。電力模塊120可通過(guò)電線140連接到充電電路105。模塊120可與車(chē)輛馬達(dá)150通信。車(chē)輛馬達(dá)150可被配置為通過(guò)推動(dòng)踏板145從而驅(qū)動(dòng)自行車(chē)的鏈條155來(lái)輔助用戶駕駛自行車(chē)100。盡管充電電路105被示出為布置在后輪115a處，但是充電系統(tǒng)也可以布置在前輪115b處。
[0022]模塊120可與用戶界面135通信。用戶界面135可包括諸如開(kāi)關(guān)的機(jī)械機(jī)構(gòu)(如圖1中以示例的方式所示出的)。開(kāi)關(guān)可以是具有兩個(gè)位置(例如，開(kāi)/關(guān))的簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)還可以是一個(gè)或多個(gè)按鈕，其中，開(kāi)關(guān)的致動(dòng)可將用戶的希望和指令傳達(dá)給模塊120。用戶界面135還可以包括被配置為接收來(lái)自于用戶的用戶指令或輸入的顯示器(諸如觸摸屏)。系統(tǒng)100可包括用于諸如智能電話、平板電腦等的用戶設(shè)備165的對(duì)接機(jī)構(gòu)(未示出)。附加的外部設(shè)備170也可以布置在自行車(chē)系統(tǒng)100上。這些外部設(shè)備170可包括一個(gè)或更多個(gè)售后設(shè)備，比如GPS單元、數(shù)字音頻播放器(例如，IPOD等)、里程表等。外部設(shè)備170可由電力模塊120或比如設(shè)備的內(nèi)部電池的其它電源供電。外部設(shè)備170可在諸如通用串行總線(USB)端口的端口(未示出)處通過(guò)電線連接到電力模塊120。自行車(chē)100還可以包括諸如車(chē)燈的其它安全設(shè)備。與外部設(shè)備170類(lèi)似，車(chē)燈175可由電力模塊120至少部分地供電。
[0023]自行車(chē)100還可以包括制動(dòng)機(jī)構(gòu)180，用戶可使用制動(dòng)機(jī)構(gòu)180將制動(dòng)施加到車(chē)輪115。制動(dòng)機(jī)構(gòu)180可與電力模塊120，特別是控制器130通信。在制動(dòng)時(shí)，充電電路105可被激活以啟用再生制動(dòng)。這在下文中更詳細(xì)地討論。
[0024]充電電路105和電力模塊120可通過(guò)電線140互相通信。電線140可包括將充電電路105與模塊120連接和斷開(kāi)連接的開(kāi)關(guān)205(諸如晶體管)。開(kāi)關(guān)205可由控制器130控制。額外地或作為替代地，開(kāi)關(guān)205可由用戶界面135和/或制動(dòng)機(jī)構(gòu)180控制。在這種情況下，制動(dòng)機(jī)構(gòu)處的致動(dòng)可引起自行車(chē)100減速而激活充電電路105。
[0025]圖2是系統(tǒng)100的充電電路105的局部視圖，特別是圖1的A部分的視圖。充電電路105可包括在線圈外殼190內(nèi)的至少一個(gè)線圈185(示出為多個(gè)線圈185)。線圈185可以被布置在車(chē)架110上與車(chē)輪115之一對(duì)齊的位置。至少一個(gè)磁體195被布置在車(chē)輪架200上。當(dāng)用戶通過(guò)蹬踏板驅(qū)動(dòng)自行車(chē)100時(shí)，車(chē)輪115旋轉(zhuǎn)。當(dāng)車(chē)輪115旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁體195與車(chē)架110上的線圈185對(duì)齊。當(dāng)磁體195與線圈185對(duì)齊并通過(guò)線圈185時(shí)，在線圈185和磁體195之間產(chǎn)生磁場(chǎng)，誘導(dǎo)電流通過(guò)線圈185。電線經(jīng)由外殼190被連接到線圈并可將電流傳輸?shù)诫娏δK120。
[0026]圖3是系統(tǒng)的包括連接到充電電路105的電力模塊120的至少一部分的框圖。電力模塊120還可與外部設(shè)備170、用戶設(shè)備165、車(chē)燈175、馬達(dá)150和用戶界面135連接。如所說(shuō)明的，電力模塊120可包括電源125和被配置為管理所述模塊120的電力資源的控制器130。在一種配置中，控制器130可斷開(kāi)和閉合電力模塊120和充電電路105之間的連接件或開(kāi)關(guān)205。這也可通過(guò)其它機(jī)構(gòu)來(lái)完成。對(duì)于兩級(jí)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的情況，用戶可在騎行之前手動(dòng)關(guān)掉開(kāi)關(guān)并因此完全禁止發(fā)電。電力模塊120和充電電路105之間的開(kāi)關(guān)205可根據(jù)系統(tǒng)100的特定狀況自動(dòng)地?cái)嚅_(kāi)和閉合。還可以基于用戶偏好控制開(kāi)關(guān)205。電力模塊控制的示例在下文中描述。
[0027]圖4示出了用于控制電力模塊120，更具體地講，示出了用于控制電力模塊120和充電電路105之間的連接件(例如，開(kāi)關(guān)205)的過(guò)程400。在一些示例中，開(kāi)關(guān)205可基于用戶的希望以及基于自行車(chē)100內(nèi)或自行車(chē)100上的設(shè)備的電力需求(例如，框405和435)而閉合。在另一個(gè)示例中，開(kāi)關(guān)205可基于自行車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)(例如，剎車(chē)、加速等)而閉合。所述運(yùn)行狀態(tài)可通過(guò)提供給控制器130的數(shù)據(jù)(例如，框455和475)來(lái)確定。
[0028]過(guò)程400可始于框405，在框405中，控制器可確定是否已經(jīng)接收到指示需要電力的用戶輸入。例如，用戶可以通過(guò)用戶界面135命令電力模塊120接收來(lái)自充電電路105的電力。當(dāng)用戶希望馬達(dá)150從電力模塊120接收電力時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況。在另一個(gè)示例中，用戶可能希望給他或她的移動(dòng)設(shè)備(例如，用戶設(shè)備165)充電。
[0029]過(guò)程400可進(jìn)行到框410，在框410中，控制器130可以命令開(kāi)關(guān)205閉合。通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)205，來(lái)自線圈185的電流可從充電電路105通過(guò)電線140被傳輸?shù)诫娫?25。電力模塊120可將能量?jī)?chǔ)存在電源125中。然后，任何數(shù)量的設(shè)備可以從電源125中汲取能量。例如，不僅馬達(dá)150可以從電源125中汲取能量，車(chē)燈175也可以。
[0030]在框415處，開(kāi)關(guān)205保持閉合，直到接收到指示不需要來(lái)自電力模塊120的電力的用戶輸入為止。
[0031]在框420處，控制器130命令開(kāi)關(guān)205斷開(kāi)，從而終止電流流向電力模塊120。
[0032]在框435處，控制器130可確定設(shè)備(包括外部設(shè)備170、車(chē)燈175、馬達(dá)150或用戶設(shè)備165)是否需要電力?？刂破?30可以從與電力模塊120通信的這些設(shè)備之一接收特定設(shè)備需要電力的指示。在一個(gè)示例中，設(shè)備儲(chǔ)存的電力可能低(例如，設(shè)備的電池電力低)。在另一個(gè)示例中，設(shè)備可能由電力模塊120單獨(dú)供電，并且可能最近已連接到電力模塊120。因此，通過(guò)直接從設(shè)備發(fā)送的設(shè)備指令(例如，指示電池電量不足的數(shù)據(jù))以及/或者通過(guò)識(shí)別出新加入的設(shè)備(例如，將外部設(shè)備170插入到電力模塊120中)，控制器130可以識(shí)別出設(shè)備需要電力。如果控制器130識(shí)別出對(duì)電力的這種需要，則過(guò)程400進(jìn)行到框440，在框440中，開(kāi)關(guān)205閉合，直到在框445處不再識(shí)別出該需要為止(例如，數(shù)據(jù)指示設(shè)備的電池電力不再低和/或意識(shí)到需要電力的外部設(shè)備已從電力模塊120中拔掉)。
[0033]在框455處，控制器130可確定自行車(chē)是否正在制動(dòng)。該確定可在接收到制動(dòng)機(jī)構(gòu)185已被致動(dòng)的信號(hào)時(shí)做出。如果識(shí)別出制動(dòng)機(jī)構(gòu)180的致動(dòng)，則過(guò)程進(jìn)行到框460，在框460中，開(kāi)關(guān)205閉合，直到在框465處制動(dòng)終止為止。
[0034]在框475處，控制器130可以確定踏板旋轉(zhuǎn)速率(例如，每分鐘蹬踏板次數(shù)(PPM))是否已經(jīng)降到預(yù)先定義的速率以下。所述PPM可指示車(chē)輛的狀態(tài)(例如，上坡行駛、下坡行駛、滑行、加速等)。低PPM可指示自行車(chē)100正在下坡行駛或滑行。低PPM還可以是制動(dòng)的指示器。在這些示例中，電力模塊120可在框480處閉合充電電路以便利用再生制動(dòng)。作為一個(gè)示例，閾值速率可以是大約40PPM。充電電路105可保持閉合，直到在框485中PPM超過(guò)閾值速率為止。所述PPM可以從諸如里程表的外部設(shè)備170被傳送到電力模塊120。
[0035]額外地或作為替代地，電力模塊120可以從里程表或加速計(jì)接收加速度值。加速度也可以指示自行車(chē)100的運(yùn)行狀態(tài)。例如，高的加速度可以指示下坡行駛，而低的加速度可以指示上坡行駛。額外的因素和數(shù)據(jù)也可以影響關(guān)于自行車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的確定。例如，加速度和踏板旋轉(zhuǎn)速率(例如，PPM)二者都可以被使用。在這個(gè)示例中，低PPM和高加速度可指示自行車(chē)正在下坡行駛或滑行。這將導(dǎo)致開(kāi)關(guān)205閉合，因?yàn)橐恍╇娮柚苿?dòng)(resistancebraking)可能是必要的。另一方面，高PPM和低加速度或速度可指示自行車(chē)正在上坡行駛。高PPM和高加速度可指示穩(wěn)態(tài)蹬踏板。
[0036]快速減速也可指示制動(dòng)。制動(dòng)機(jī)構(gòu)處的致動(dòng)可引起自行車(chē)100減速而激活充電電路105。盡管在圖4中未示出，但是與PPM類(lèi)似，加速度也可以用作斷開(kāi)或閉合開(kāi)關(guān)205的指示器。例如，在識(shí)別出減速時(shí)，開(kāi)關(guān)205可以閉合，從而啟用充電電路105。
[0037]因此，所描述的系統(tǒng)可以提高能量效率并降低由諸如輪轂馬達(dá)和發(fā)電機(jī)-馬達(dá)的系統(tǒng)產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力。此外，運(yùn)動(dòng)組件(例如，車(chē)輪)與非運(yùn)動(dòng)組件(自行車(chē)架)沒(méi)有機(jī)械連接，幾乎不產(chǎn)生阻力，而且消除了對(duì)車(chē)輛的不必要的磨損。通過(guò)基于車(chē)輛狀態(tài)或用戶輸入來(lái)控制開(kāi)關(guān)205，電力模塊可促進(jìn)高效能量再生。
[0038]雖然以上描述了示例性實(shí)施例，但這些實(shí)施例并不意在描述了本發(fā)明的所有可能的形式。而是，說(shuō)明書(shū)中所使用的詞語(yǔ)是描述性詞語(yǔ)而非限制，并且應(yīng)理解的是，可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種改變。此外，可將各種實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的特征進(jìn)行組合以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自行車(chē)電力系統(tǒng)，包括: 自行車(chē)，具有充電電路； 電力模塊，附連到自行車(chē)，并被配置為基于自行車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)接收來(lái)自充電電路的電力，并響應(yīng)于制動(dòng)狀態(tài)的指示，在充電電路和電力模塊之間建立電連接，以使電力能夠在充電電路和電力模塊之間傳輸。2.如權(quán)利要求1所述的自行車(chē)電力系統(tǒng)，其中，所述指示包括指示制動(dòng)機(jī)構(gòu)的致動(dòng)的數(shù)據(jù)。3.如權(quán)利要求1所述的自行車(chē)電力系統(tǒng)，其中，所述指示包括指示自行車(chē)減速的數(shù)據(jù)。4.如權(quán)利要求1所述的自行車(chē)電力系統(tǒng)，其中，所述指示包括指示踏板旋轉(zhuǎn)速率未能超過(guò)閾值速率的數(shù)據(jù)。5.如權(quán)利要求1所述的自行車(chē)電力系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接充電電路和電力模塊的開(kāi)關(guān)，其中，在充電電路和電力模塊之間建立電連接包括閉合所述開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02J7/14GK105914857SQ201610103773
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日
【發(fā)明人】詹姆爾·塞格拉維斯, 湯智為, 蘇迪普托·艾希, 賈絲廷·卡魯斯, 大衛(wèi)·戈麥斯
【申請(qǐng)人】福特全球技術(shù)公司