专利名称：电动助力车的省力助力装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动车辆的动力装置，特别是涉及一种电动助力车的省力助力装置。
电动自行车为目前颇为风行的交通代步工具之一，特别是在环保观念普遍深入人心的今天，电动自行车已颇有逐渐取代自行车成为未来轻型代步工具的主流。然而，在电动自行车结构中，最主要的动力源诸如电动马达的辅助传动动力源，因此，必需善加控制此一辅助传动动力源的运转，方可使电动自行车在运转及行驶操作的过程中，达到人车一体的效果，否则只有徒增电力能源耗损及增添人员骑乘操作的安全问题。
然而，在一般传统的动力自行车结构中，简单的辅助动力源操控方式则是将该电动辅助传动动力源装设于自行车前轮或后轮，借由装设在操作把手上的电气开关作为启动电动辅助动力源的控制装置，借以由骑乘者的手操作来启动辅助动力源，且该辅助动力源的输出功率并未经适当的控制及调整，极易造成无谓的电力浪费。
另外，此种传统的电动自行车的辅助动力，所输入的是单一控制信号，且所输入的辅助动力大小，并无法自动视该电动助力车的实际转速来作调整，除了极易造成无谓电力及人力的浪费外，在电动助力车行驶的过程中，亦极易产生辅助动力瞬间输入或切断时，使该电动助力车产生晃动或震动不稳的状态，而无法使该电动助力车产生人车一体的效果。
除此之外，传统的电动助力车的辅助动力所输入的转速及扭力，并无法随实际的车速来作调整，而是无时无刻皆以相同大小的转速及扭力来输入给电动助力车。因此，使该电动助力车行驶在不同的地形，如踩动起步上坡、下坡及平坦路面，而使该电动助力车无法依不同的地形而输入适当的辅助动力。即使有变速器，不同地形使用不同变速器，但该电动助力车在行驶上，亦无法依骑乘者的变速操作状态，来调整输入该辅助动力的大小，例如在踩动起步上坡、平坦路面，则因辅助动力的输入功率均无法有效配合骑乘者体能状态，而使该电动助力车的辅助动力输入后，显得毫无效率可言。
有鉴于此，本实用新型的主要目的，在于提供一种电动助力车的省力助力装置，旨在使该电动自行车可借由脚踏板的踩踏速度及后轮转速的不同，来决定对该电动助力车输入辅助动力的大小，可依骑乘者的变速器操作及踩踏力状态，来调整该辅助动力输入转速及扭力大小，可达到骑乘省力的效果。
本实用新型的再一目的，在于提供一种电动助力车的省力助力装置，可利用分别踩踏脚踏板或可变电阻式旋转把手的单独操作，或两者同时操作而输入多组控制信号及借由一反馈该电动助力车的后车轮转速信号外，亦能随行驶地形变化依骑乘者意愿以手控或脚控交互单独操作或同时操作，以提升行驶效率并可避免长时间单独以脚踏或手握持所产生的疲劳，而输入适当大小的辅助动力，进而扩大其应用范围。
本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。
一种电动助力车的省力助力装置，其特征在于其包括一测速盘，是与电动助力车的一脚踏板心轴相连结，而受脚踏板踩踏带动旋转；多个感应元件，是结合于测速盘的一面及电动助力车的后车轮的轮圈钢丝上；多个感测器，结合于测速盘后端的电动助力车的一后车架的前端及后端，而分别对应该测速盘及后车轮上的感应元件，以分别检测该测速盘转速及后车轮转速。
借以检测脚踏板踩踏速度信号及后车轮的转速信号。
一控制器，该控制器的输入端与上述感测器输出端相连，以分别接受来自感测器所检出的脚踏板踩踏转速信号及后车轮转速信号，并依该脚踏板的踩踏速度及后车轮所反馈的实际车速，其输出端输出驱动信号到电动助力车的辅助动力马达，借以控制辅助动力马达的输出转速及扭力。
本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
所述的测速盘的中央设有一套孔，套孔周缘设有一缺口；脚踏板心轴上设有一键块，该心轴穿过车架的五通管后，以键块与该测速盘的缺口相卡扣结合，以与该脚踏板心轴相结合，该测速盘的一侧面设有多个凹孔，供该感应元件结合。所述的感应元件为光电、磁感应元件，例如可采用一个以上的磁铁、多磁极的磁铁圈、红外线发射器。所述的感测器为磁簧开关、霍尔元件IC、光电开关或等效的测速元件。所述的控制器包括一微处理器、稳压电路及驱动电路，其中微处理器的输入端分别与感测器的输出端和旋转把手的可变电阻连接，该控制器的输出端与上述驱动电路输入端相连，该驱动电路的输出端与辅助动力马达输入端连接，此外微处理器通过稳压电路与直流电池BA相连。所述的驱动电路接受该微处理器的输出端的输出驱动信号，借以驱动该辅助动力马达输出适当的功率。所述的后车轮的轮圈钢丝上的多个感应元件，亦可以多磁极的磁铁圈，装设于前车轮或后车轮的轮毂侧，借以侦测车轮速度。
本实用新型的具体结构由以下实施例及其附图详细给出。
图1是本实用新型的分解结构立体示意图。
图2是本实用新型的俯视图。
图3是本实用新型的局部视图，显示本实用新型的控制器、辅助动力马达及可变电阻式加油把手间的结构。
图4是本实用新型控制器的实施电路图。
图5是本实用新型较佳应用实例图。
首先请参阅
图1、图2所示，本实用新型电动助力车的省力助力装置，包括一测速盘10，该测速盘10是在中心设有一套孔11，该套孔11周缘设有一缺口111，一脚踏板心轴A是设在适当位置处，设有一链块1A，以穿过车架X的五通道X1，与该测速盘10的套孔11相连结扣合，以使该脚踏板心轴A与该测速盘10相互连结，以借该脚踏板2A的踩踏带动该测速盘10转动。且该测速盘10的一面周缘设有若干凹孔12，而一前传动齿轮盘3A则连结于该脚踏板心轴A上，踩动该脚踏板2A而产生转动。该前传动齿轮盘3A是连结一链条4A而传动设于一后车轮B的变速齿轮盘1B，(如图2所示)，以带动后车轮B转动。
若干个感应元件20及20’，可采用光电、磁感应元件，例如磁铁及红外线发射器，感应元件20分别嵌入结合于该测速盘10的凹孔12内，感应元件20’结合于一后车轮B的轮圈钢丝2B上。而以上所述是本实用新型为便于说明所列举的较佳实施例，本实用新型并不受此实施例限制，例如轮圈2B上的感应元件20’的数量，可采用一个以上，更可为多磁极的磁铁圈贴合一中空圆盘置于前、后轮的轮毂上达到测速的目的。
若干感测器30及30’，为光电开关、磁簧开关及霍尔(HALL)元件IC等接收计数信号的元件，是分别通过一连结座31及31’以螺钉5A锁固，而结合固定于一位于五通管X1及测速盘10后端一侧的后车架C的前端及后端，使该感测器30及30’分别与感应元件20及20’相互对应(如图2所示)，借以分别感测测速盘10的转速及该后车轮B的转速，并分别检出该脚踏板2A及后车轮B的转速信号。
请再配合图3所示，一控制器40，可装设于电动助力车车体的任何部位，而图3中所示，是为便于说明而装设于电动助力车的车首D的较佳实施例，实际上，其控制器40的安装位置是不受此限制。控制器40可接收来自上述的感测器30的脚踏板2A转速输入信号及感测器30’反馈后车轮B的转速信号，并可接受如可变电阻式旋转把手D1的旋转加油方式输入信号，亦可借由该可变电阻式旋转把手D1所连结的操作钢线D3，使一可变电阻器VR改变电阻值，输出不同电流或电压，以控制设于车首D的前轮D2上的辅助动力马达E的输出转速及扭力，进而控制该辅助动力马达E的输出功率。而该旋转把手亦可用滑动开关取代，可变电阻器VR亦可由具有线性特性的霍尔(HALL)元件IC取代，可装设于电动车车体任何适当部位或隐藏于控制器盒内。
请再参阅图4所示，是本实用新型控制器40的实施电路原理图，其包括一稳压电路U1，以将一电池BA的电压转换成工作电压供给微处理器U2，两该微处理器U2是具有三个输入端I1、I2、I3及至少一输出端O1，其中，输入端I1是接受可变电阻式旋转把手D1的旋转操作，而使该可变电阻器VR的电阻值改变而产生的一辅助动力马达E的输入控制信号。
另一输入端I2，是接受上述
图1及图2所示的感测器30所输出的脚踏板2A的踩踏转速的另一辅助动力马达E的输入控制信号；输入端I3则接受上述的感测器30’所检出的后车轮B实际转速的回馈信号，借以使微处理器U2接收由输入端I1及输入端I2所输入的两控制信号，与该输入端I3输入的反馈信号，经微处理器U2处理后，由输出端O1向辅助动力马达E输出一功率控制信号。
一驱动电路U3，是接收来自微处理器U2输出端O1输出的功率控制信号，并以电池BA作为直流电源，以根据输入的功率控制信号，输出适当的电流、电压驱动信号到辅助动力马达E，使该辅助动力马达E输出适当的转速及扭力。
本实用新型实施例中稳压电路U1型号为NS7805；微处理器U2型号为INTEL8049；驱动电路U3型号为MOSFET MS5F3367。
以上图4所揭示的控制器40的电路，是本实用新型为便于说明而列举的实施例之一，该控制器40仍可采用其他实施电路。
请再配合图5所示，本实用新型亦可应用于如图5所示的电动自行车100的结构，其中，借由骑乘者踩踏脚踏板2A的速度，以及后车轮B的变速齿轮盘1B因操作者变换所需档位不同，使后车轮B的转速产生和脚踏板2A踩踏转度不同的速比，再借由控制器40来控制辅助动力马达E使其输出适当的转速及扭力给该电动自行车100，使电动自行车100在起步或上坡时，假设后车轮B的变速齿轮盘1B拨入齿轮比较小的档位，使踩踏施力较省力，此刻辅助动力马达E再输入最大的辅助动力，则骑乘时会很轻快地起步或上坡。而在平坦地面时，该后车轮B的变速齿轮盘1B档位变换至齿轮比较大的档位，此时辅助动力马达E也会根据脚踏板2A的踩踏转速和后车轮B转速的不同速率比，侦测得知而输入较小的辅助动力。换言之，即可借由该脚踏板2A的踩踏状态，输入适当的辅助动力，诸如在该电动自行车100起步或上坡时，辅助电动马达E则输入低转速高扭力的辅助动力，以辅助该电动自行车100顺畅行驶。当在高速行驶或下坡状态时，脚踏板2A的踩踏转速在低速状态或静止时，则辅助动力马达E输入低扭力或根本不输入任何辅助力给电动自行车100，可使该电动自行车100的运转速度为最恰当最省力、省电的状态，进而可提升该电动自行车100的运转效率。
上述图5所示的电力自行车的辅助动力马达E的置放位置，是本实用新型为便于说明所列举的实施例之一，但不会因此而受到限制，例如该辅助动力马达E可置于五通管X1旁，亦可置于轮圈上，以产生直接带动轮圈运转的辅助动力，亦可采用链条间接带动后花轮毂轴或直接将辅助动力马达E置于后花轮毂轴旁，直接带动花毂运转等方式，故该辅助动力马达E的辅助动力输入方式并不受拘限，皆能依照上述实施例的方式来完成。
当在平坦地面行驶，骑乘者脚踏时间过久身心疲惫情况下，此时，骑乘者若欲获得良好的辅助动力，亦可借由可变电阻式旋转把手D1的旋转操作，依骑乘者旋转角度的大小，令可变电阻器VR产生不同输出信号输入到控制器40，而命令辅助动力马达E输出适当的转速及扭力，以使该电动自行车100的骑乘操作更为灵活及快速，而达到人体工学设计中人车一体的操作效果。
本实用新型的另一特点，是该控制器40可借由上述的感测器30来得到后车轮B的实际转速，并借以配合该脚踏板2A的输入控制信号或可变电阻式旋转把手D1所输入控制信号，以决定该辅助动力马达E的输出功率。换言之，该控制器40输出控制该辅助动力马达E的控制函数(FUNCTION)并非唯一，可随实际的行驶及驾驶需求而设定，此可借控制软件的任意设定来实施，该控制软件非本实用新型所探讨的范畴，故不予详述。
本实用新型的控制器40在实际应用上，可配合后车轮B中的变速齿轮盘1B的变速结构来作输出控制函数的调整，诸如以常见的七段变速齿轮组合的变速齿轮盘1B结构，该控制器40在于输入给辅助动力马达E的功率大小，则可依变速段数的变换及扭力需求输入适当的转速及扭力。
权利要求1.一种电动助力车的省力助力装置，其特征在于其包括一测速盘，是与电动助力车的一脚踏板心轴相连结，而受脚踏板踩踏带动旋转；多个感应元件，是结合于测速盘的一面及电动助力车的后车轮的轮圈钢丝上多个感测器，结合于测速盘后端的电动助力车的一后车架的前端及后端，而分别对应该测速盘及后车轮上的感应元件，以分别检测该测速盘转速及后车轮转速；一控制器，该控制器的输入端与上述感测器输出端相连，以分别接受来自感测器所检出的脚踏板踩踏转速信号及后车轮转速信号，并依该脚踏板的踩踏速度及后车轮所反馈的实际车速，其输出端输出驱动信号到电动助力车的辅助动力马达，以控制辅助动力马达的输出转速及扭力。
2.根据权利要求1所述的电动助力车的省力助力装置，其特征在于，所述的测速盘的中央设有一套孔，套孔周缘设有一缺口；脚踏板心轴上设有一键块，该心轴穿过车架的五通管后，以键块与该测速盘的缺口相卡扣结合，以与该脚踏板心轴相结合。
3.根据权利要求1所述的电动助力车的省力助力装置，其特征在于，所述的测速盘的一侧面设有多个凹孔，供该感应元件结合。
4.根据权利要求1所述的电动助力车的省力助力装置，其特征在于，所述的感应元件为光电、磁感应元件。
5.根据权利要求4所述的电动助力车的省力助力装置，其特征在于，所述的感应元件为一个以上的磁铁、多磁极的磁铁圈及红外线发射器。
6.根据权利要求1所述的电动助力车的省力助力装置，其特征在于，所述的感测器为磁簧开关、霍尔元件IC、光电开关或等效的测速元件。
7.根据权利要求1所述的电动助力车的省力助力装置，其特征在于，所述的控制器包括一微处理器、稳压电路及驱动电路，其中微处理器的输入端分别与感测器的输出端和旋转把手的可变电阻连接，该控制器的输出端与上述驱动电路输入端相连，该驱动电路的输出端与辅助动力马达输入端连接，此外微处理器通过稳压电路与直流电池BA相连。
8.根据权利要求1所述的电动助力车的省力助力装置，其特征在于，所述的驱动电路接受该微处理器的输出端的输出驱动信号，以驱动该辅助动力马达输出适当的功率。
9.根据权利要求1所述的电动助力车的省力助力装置，其特征在于，所述的后车轮的轮圈钢丝上的若干个感应元件，亦可以多磁极的磁铁圈，装设于前车轮或后车轮的轮毂侧。
专利摘要一种电动助力车的省力助力装置,包括一测速盘、多个感应元件、多个感测器,以分别检测该测速盘转速及后车轮转速、一控制器,控制器的输入端与感测器输出端相连,以分别接受来自感测器所检出的脚踏板踩踏转速信号及后车轮转速信号,并依脚踏板的踩踏速度及后车轮反馈的实际车速,其输出端输出驱动信号到电动助力车的辅助动力马达,以控制辅助动力马达的输出转速及扭力。其具有骑乘省力、操作简便的优点,可避免长时间操作的疲劳。
文档编号B62M23/02GK2347880SQ9820798
公开日1999年11月10日 申请日期1998年9月4日 优先权日1998年9月4日
发明者李书贤, 李宜和 申请人:李书贤, 李宜和