一种E-Bike的无链传动助力系统的制作方法

本发明涉及自行车领域，尤其涉及一种e-bike的无链传动助力系统。

背景技术：

1、e-bike市场的快速扩张和消费者对环保、便捷出行方式的需求增加；e-bike市场的快速增长也吸引了众多企业进入这一领域。例如，无人机巨头大疆公司推出的电助力系统dji avinox，以其轻巧、强劲的特点在全球中高端e-bike市场中脱颖而出，显示了技术创新和产品力的重要性。传统的ebike不论是前驱、中置、后驱亦或是双驱电机系统，动力组成均是由人力通过踩踏踏板，再经曲柄、中轴、牙盘、链条等机械部件，连接到后轮飞轮、变速器、后轮毂，以驱动整车移动。维保成本高，高端品牌的变速系统价格高昂，此系统可以模拟齿轮变速效果，实现替代变速器功能。同时，链条传动的故障率更高，机械磨损更快，链条油也容易弄脏衣服，破坏心情；续航里程可能是大多数ebike用户在购车时关注的最重要的参数，里程少会使得用户焦虑，有的ebike通过增加电池来增加续航里程，但是ebike重量的增加会严重影响用户骑行的舒适感。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种e-bike的无链传动助力系统，通过设置恒扭矩恒踏频变档模式和模拟链条传动模式，以及电池低电量时用增加磁阻力的方式增加发电机的输出功率，以实现助力自行车长续航；兼顾长续航的同时保证骑行者的骑行的舒适性，让骑行者有更轻松的起步，以及高速时更舒适的踏频。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明的一种e-bike的无链传动助力系统，包括助力自行车；所述助力自行车包括发电机、发电机控制器、脚踏、电动机和电动机控制器；所述脚踏通过曲柄传动连接发电机的转子，所述发电机和电池安装在助力自行车上；；所述电动机驱动连接助力自行车的后轮；

3、当踩动脚踏时，发电机发电，电动机控制器控制电动机驱动助力自行车的后轮转动，使助力自行车前进；当不踩动脚踏时，发电机不发电，电动机控制器控制电动机停止驱动助力自行车的后轮转动，使助力自行车逐渐减速至停止；所述电动机控制器根据发电机控制器采集脚踏的踏频和踩踏力的变化，调节助力自行车的速度。

4、进一步的，所述发电机对脚踏有磁阻力，所述发电机控制器调控磁阻力的大小；所述助力自行车包括恒扭矩恒踏频变档模式和模拟链条传动模式；助力自行车进入恒扭矩恒踏频变档模式时，发电机控制器调控发电机对脚踏的磁阻力不变；助力自行车进入模拟链条传动模式时，发电机控制器调控发电机对脚踏的磁阻力跟随助力自行车的速度变化而改变。

5、进一步的，助力自行车进入恒扭矩恒踏频变档模式时，设定骑行的踏频区间rpma～rpmb，采用发电机控制器检测脚踏的实际踏频，并传输至电动机控制器(8)；助力自行车在行驶过程中，且档位为auton；当检测到的实际踏频大于rpmb时，且脚踏维持该实际踏频持续两圈及以上，档位auton升高为auton+1；当检测到的实际踏频小于rpma时，且脚踏维持该实际踏频持续3s及以上，档位auton降低为auton-1。

6、进一步的，助力自行车进入模拟链条传动模式时，助力自行车在行驶过程中；当助力自行车的速度增加时，发电机控制器增加发电机对脚踏的磁阻力；当助力自行车的速度减小时，发电机控制器减小发电机对脚踏的磁阻力。

7、进一步的，根据助力自行车不同的速度设定磁阻力序列f阻：f阻1、f阻2、…、f阻n；所述磁阻力序列f阻对应的车速序列v：v1、v2、…、vn，对应的设定踏频序列rpm设：rpm1、rpm2、…、rpmn，对应的设定发电机的输出功率序列p发：p发1、p发2、…p发n；

8、助力自行车行驶过程中速度为v1时，磁阻力为f阻1；当踩踏脚踏的功率p实大于磁阻力f阻1对应发电机的输出功率p发1，并且脚踏实际踏频rpm实大于设定踏频rpm1，助力自行车的速度由速度v1提升至速度v2，磁阻力由f阻1提升至f阻2；若两者无法同时满足，助力自行车的速度则维持在速度v1；

9、助力自行车行驶过程中速度为v2时，磁阻力为f阻2；当踩踏脚踏的功率p实大于磁阻力f阻2对应发电机的输出功率p发2，并且脚踏实际踏频rpm实大于设定踏频rpm2，助力自行车的速度由速度v2提升至速度v3，磁阻力由f阻2提升至f阻3；若两者无法同时满足，助力自行车的速度则由速度v2返回速度v1；

10、助力自行车行驶过程中速度为v3时，磁阻力为f阻3；当踩踏脚踏的功率p实大于磁阻力f阻3对应发电机的输出功率p发3，并且脚踏实际踏频rpm实大于设定踏频rpm3，助力自行车的速度由速度v3提升至速度v4，磁阻力由f阻3提升至f阻4；若两者无法同时满足，助力自行车的速度则由速度v3返回速度v2；

11、依次类推，助力自行车行驶过程中速度为vn-1时，磁阻力为f阻n-1；当踩踏脚踏的功率p实大于磁阻力f阻n-1对应发电机的输出功率p发n-1，并且脚踏实际踏频rpm实大于设定踏频rpmn-1，助力自行车的速度由速度vn-1提升至速度vn，磁阻力由f阻n-1提升至f阻n；若两者无法同时满足，助力自行车的速度则由速度vn-1返回速度vn-2。

12、进一步的，助力自行车包括曲柄维持模式；当检测到助力自行车的速度为零时，助力自行车进入曲柄维持模式，发电机控制器控制发电机对脚踏的磁阻力增加到最大；当检测到助力自行车的速度不为零时，助力自行车退出曲柄维持模式，磁阻力恢复到助力自行车1进入曲柄维持模式前一刻的磁阻力。

13、进一步的，当检测电动机达到触发堵转保护的条件，则增大磁阻力，使助力自行车进入曲柄维持模式；所述电动机堵转包括缓慢堵转和突然堵转。

14、进一步的，所述电动机的堵转为缓慢堵转时，包括以下步骤：

15、s1、检测电动机是否满功率输出，并维持一定时间，否则磁阻力不变，是则执行下一步；

16、s2、检测电动机的转速是否低于等于第一转速，否则磁阻力不变，是则线性增加磁阻力，并执行下一步；

17、s3、检测电动机的转速是否低于等于第二转速，否则继续线性增加磁阻力，是则电动机进入堵转模式，直至助力自行车速度降低至零；

18、所述第一转速大于第二转速。

19、有益效果：本发明的一种e-bike的无链传动助力系统，设置有恒扭矩恒踏频变档模式和模拟链条传动模式；恒扭矩恒踏频变档模式时，在同样的踏频区间内达到低速以及高速的的骑行效果，保证骑行者的骑行的舒适效果；模拟链条传动模式时，随着车速的增加，磁阻力同样递增，让骑行者有更轻松的起步，以及高速时更舒适的踏频；设置电池，以及电池低电量时增加磁阻力的方式增加发电机的输出功率，以实现长续航，在长续航的同时兼顾舒适性；无链传动助力系统在自动变速时有着先天性的优势，因为它的无链条设计方案，可以做到摆脱机械助力比及速比的束缚，从软件逻辑上实现骑行者的需求，让骑行者在面对任何工况时，每一脚都是舒适的脚感。

技术特征：

1.一种e-bike的无链传动助力系统，其特征在于：包括助力自行车(1)；所述助力自行车(1)包括发电机(5)、发电机控制器(10)、脚踏(6)、电动机(8)、电动机控制器(7)和电池(3)；所述脚踏(6)通过曲柄传动连接发电机(5)的转子，所述发电机(5)和电池(3)安装在助力自行车(1)上；所述电动机(8)驱动连接助力自行车(1)的后轮；

2.根据权利要求1所述的一种e-bike的无链传动助力系统，其特征在于：所述发电机(5)对脚踏(6)有磁阻力，所述发电机控制器(10)调控磁阻力的大小；所述助力自行车(1)包括恒扭矩恒踏频变档模式和模拟链条传动模式；助力自行车(1)进入恒扭矩恒踏频变档模式时，发电机控制器(10)调控发电机(5)对脚踏的磁阻力不变；助力自行车(1)进入模拟链条传动模式时，发电机控制器(10)调控发电机(5)对脚踏的磁阻力跟随助力自行车(1)的速度变化而改变。

3.根据权利要求2所述的一种e-bike的无链传动助力系统，其特征在于：助力自行车(1)进入恒扭矩恒踏频变档模式时，设定骑行的踏频区间rpma～rpmb，采用发电机控制器(10)检测脚踏(6)的实际踏频，并传输至电动机控制器(8)；助力自行车(1)在行驶过程中，且档位为auton；当检测到的实际踏频大于rpmb时，且脚踏(6)维持该实际踏频持续两圈及以上，档位auton升高为auton+1；当检测到的实际踏频小于rpma时，且脚踏(6)维持该实际踏频持续3s及以上，档位auton降低为auton-1。

4.根据权利要求2所述的一种e-bike的无链传动助力系统，其特征在于：助力自行车(1)进入模拟链条传动模式时，助力自行车(1)在行驶过程中；当助力自行车(1)的速度增加时，发电机控制器(10)增加发电机(5)对脚踏(6)的磁阻力；当助力自行车(1)的速度减小时，发电机控制器(10)减小发电机(5)对脚踏(6)的磁阻力。

5.根据权利要求4所述的一种e-bike的无链传动助力系统，其特征在于：根据助力自行车(1)不同的速度设定磁阻力序列f阻：f阻1、f阻2、…、f阻n；所述磁阻力序列f阻对应的车速序列v：v1、v2、…、vn，对应的设定踏频序列rpm设：rpm 1、rpm2、…、rpmn，对应的设定发电机的输出功率序列p发：p发1、p发2、…p发n；

6.根据权利要求1所述的一种e-bike的无链传动助力系统，其特征在于：助力自行车(1)包括曲柄维持模式；当检测到助力自行车(1)的速度为零时，助力自行车(1)进入曲柄维持模式，发电机控制器(10)控制发电机(5)对脚踏(6)的磁阻力增加到最大；当检测到助力自行车(1)的速度不为零时，助力自行车(1)退出曲柄维持模式，磁阻力恢复到助力自行车1进入曲柄维持模式前一刻的磁阻力。

7.根据权利要求6所述的一种e-bike的无链传动助力系统，其特征在于：当检测电动机(8)达到触发堵转保护的条件，则增大磁阻力，使助力自行车(1)进入曲柄维持模式；所述电动机(8)堵转包括缓慢堵转和突然堵转。

8.根据权利要求7所述的一种e-bike的无链传动助力系统，其特征在于：所述电动机(8)的堵转为缓慢堵转时，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种E‑Bike的无链传动助力系统，包括助力自行车；所述助力自行车包括发电机、发电机控制器、脚踏、电动机、电动机控制器和电池；所述脚踏通过曲柄传动连接发电机的转子，所述发电机和电池安装在助力自行车上；所述电动机驱动连接助力自行车的后轮；当踩动脚踏时，发电机发电，电动机驱动助力自行车前进；当不踩动脚踏时，电动机停止驱动助力自行车前进直至停止；所述电动机控制器根据发电机控制器采集脚踏的踏频和踩踏力的变化，调节助力自行车的速度；让骑行者有更轻松的起步，以及高速时更舒适的踏频；在电池低电量时用增加磁阻力的方式增加发电机的输出功率，以实现助力自行车长续航；兼顾长续航的同时保证舒适性。

技术研发人员：张校菡,张洲,吴俊
受保护的技术使用者：常州洪邦新能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19