本發(fā)明涉及一種自行車，具體是一種具有自動(dòng)蓄能功能的助力自行車。

背景技術(shù)：

目前自行車助力系統(tǒng)主要分為機(jī)械蓄能助力和電動(dòng)助力，機(jī)械蓄能助力是通過彈性裝置將剎車、下坡時(shí)多余的能量收集，當(dāng)需要助力時(shí)再釋放，此種助力方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能量損失小，但助力時(shí)間短，而且在機(jī)械結(jié)構(gòu)沒有蓄能時(shí)無法助力。

電動(dòng)助力是由電池供電給電機(jī)再通過芯片控制電流大小使電機(jī)處于要求的轉(zhuǎn)速狀態(tài)，此種助力裝置助力效果好，任意時(shí)間都可使用。但助力所需的電能完全依靠給電池充電獲得，無蓄能功能，能量利用率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種自動(dòng)蓄能助力自行車。該自行車通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠自動(dòng)判斷進(jìn)入騎行模式、助力模式和蓄能模式中的一種，不僅能提供助力，而且可以將剎車和下坡時(shí)多余能量進(jìn)行存儲(chǔ)，然后在助力模式下使用，達(dá)到了能量利用的最大化。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種自動(dòng)蓄能助力自行車，包括飛輪、鏈條、架體和輪盤，所述飛輪與鏈條連接；其特征在于該自行車還包括蓄電池、控制器、力矩傳感器、霍爾傳感器、電機(jī)線圈、電機(jī)外殼、電機(jī)永磁體、電機(jī)鐵芯、軸、支撐體、電刷、換向器、擴(kuò)張片、凸輪、摩擦片、電磁鐵和杠桿；

所述蓄電池、控制器、力矩傳感器、霍爾傳感器、軸固定在架體上；所述蓄電池、力矩傳感器、霍爾傳感器、電機(jī)線圈和電磁鐵分別與控制器連接；所述飛輪通過螺紋連接于電機(jī)外殼的一端；所述力矩傳感器的測(cè)量端與輪盤連接；所述電機(jī)線圈安裝于電機(jī)外殼內(nèi)；所述電機(jī)永磁體固定于電機(jī)鐵芯表面；所述電機(jī)鐵芯通過軸承與軸連接；所述電機(jī)外殼通過軸承與軸連接；所述支撐體固定在軸上；所述電刷置于支撐體孔內(nèi)，與蓄電池電連接；所述換向器固定于電機(jī)外殼內(nèi)，與電機(jī)線圈電連接；所述擴(kuò)張片安裝于支撐體上；所述凸輪安裝于支撐體上；所述摩擦片固定于電機(jī)鐵芯內(nèi)側(cè)表面及擴(kuò)張片外部表面；所述杠桿的一端與凸輪固定，另一端安裝有導(dǎo)體；所述電磁鐵的一端固定于支撐上，另一端與杠桿的導(dǎo)體配合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：

(1)該自行車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠自動(dòng)判斷進(jìn)入騎行模式、助力模式和蓄能模式中的一種，不僅能提供助力，而且可以將剎車和下坡時(shí)多余能量進(jìn)行存儲(chǔ)，然后在助力模式下使用，達(dá)到了能量利用的最大化；同時(shí)通過特殊的電機(jī)與輪轂設(shè)計(jì)將助力、蓄能集合到一個(gè)結(jié)構(gòu)中，使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)化。

(2)該自行車在騎行模式下騎行阻力比一般助力自行車及電動(dòng)自行車小。

(3)該自行車節(jié)能環(huán)保，續(xù)航里程長(zhǎng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明蓄能助力自行車一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)主視示意圖；

圖2是本發(fā)明蓄能助力自行車一種實(shí)施例的沿圖1中的a-a處的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明蓄能助力自行車一種實(shí)施例的沿圖2中的b-b處的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明蓄能助力自行車一種實(shí)施例的支撐體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明蓄能助力自行車一種實(shí)施例的控制器的結(jié)構(gòu)框圖；(圖中1、蓄電池；2、控制器；3、架體；4、輪盤；5、力矩傳感器；6、霍爾傳感器；7、鏈條；8、飛輪；9、軸；10、電機(jī)外殼；11、電機(jī)線圈；12、電機(jī)永磁體；13、電機(jī)鐵芯；14、摩擦片；15、電刷；16、換向器；17、擴(kuò)張片；18、支撐體；19、凸輪；20、電磁鐵；21、杠桿；201、單片機(jī)；202、驅(qū)動(dòng)芯片；203、降壓模塊；204、繼電器；205、第一二極管；206、第二二極管)

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種自動(dòng)蓄能助力自行車，包括蓄電池1、控制器2、架體3、輪盤4、力矩傳感器5、霍爾傳感器6、鏈條7、飛輪8、軸9、電機(jī)外殼10、電機(jī)線圈11、電機(jī)永磁體12、電機(jī)鐵芯13、摩擦片14、電刷15、換向器16、擴(kuò)張片17、支撐體18、凸輪19、電磁鐵20、杠桿21。

所述蓄電池1、控制器2、力矩傳感器5、霍爾傳感器6、軸9固定在架體3上；所述蓄電池1、力矩傳感器5、霍爾傳感器6、電刷17和電磁鐵19分別與控制器1連接；所述蓄電池1用于儲(chǔ)存并提供電能；所述力矩傳感器5的測(cè)量端與輪盤4連接，用于測(cè)量自行車輪盤4的力矩值；所述霍爾傳感器6的測(cè)量端與輪盤4連接，用于測(cè)量自行車輪盤4的轉(zhuǎn)速；所述電機(jī)線圈11安裝于電機(jī)外殼10內(nèi)；所述電機(jī)永磁體12固定于電機(jī)鐵芯13上；所述電機(jī)鐵芯13通過軸承與軸9連接，能夠繞軸9自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述電機(jī)外殼10通過軸承與軸9連接，能夠繞軸9自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述飛輪8通過螺紋連接于電機(jī)外殼10的一端；所述飛輪8與鏈條7連接；所述支撐體18固定在軸9上；所述電刷15置于支撐體18安裝孔內(nèi)，與蓄電池1電連接；所述換向器16固定于電機(jī)外殼10內(nèi)，與電機(jī)線圈11電連接；所述擴(kuò)張片17安裝于支撐體18上；所述凸輪19安裝于支撐體18上，可隨杠桿21轉(zhuǎn)動(dòng)，使擴(kuò)張片17擴(kuò)張或恢復(fù)；所述摩擦片14固定于電機(jī)鐵芯13內(nèi)側(cè)表面及擴(kuò)張片17外部表面；所述杠桿21的一端與凸輪19固定，另一端安裝有導(dǎo)體；所述電磁鐵20的一端固定于支撐體18上，另一端與杠桿21的導(dǎo)體配合，進(jìn)行切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生電磁力。

所述力矩傳感器3的型號(hào)是bt-1-xxc；所述霍爾傳感器4的型號(hào)是sh3144。

所述控制器2包括單片機(jī)201、驅(qū)動(dòng)芯片202、降壓模塊203、繼電器204、第一二極管205和第二二極管206；所述蓄電池1分別與降壓模塊203和繼電器204連接；所述單片機(jī)201分別與力矩傳感器5、霍爾傳感器6、降壓模塊203和驅(qū)動(dòng)芯片202連接；所述驅(qū)動(dòng)芯片202分別與電磁鐵20和繼電器204連接；所述第一二極管205分別與繼電器204和電刷15連接；所述第二二極管206分別與繼電器204和電刷15連接；

所述單片機(jī)201的型號(hào)是stm32f103c；所述驅(qū)動(dòng)芯片202的型號(hào)是ir2110；所述繼電器204具有開關(guān)；

降壓模塊203將蓄電池1的36v電壓降為3.3v和5v，3.3v作為單片機(jī)201的工作電壓，5v作為驅(qū)動(dòng)芯片202、電磁鐵20和繼電器204的工作電壓，單片機(jī)201根據(jù)霍爾傳感器6和力矩傳感器5檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行三種工作模式(即騎行模式、助力模式和蓄能模式)的轉(zhuǎn)換。

電磁鐵20中不存在電流時(shí)，擴(kuò)張片17與電機(jī)鐵芯13之間不接觸，相互之間沒有作用力，電機(jī)貼芯13可繞軸9轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)電磁鐵20中通入電流時(shí)，電磁鐵20與位于其中的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生電磁力，通過杠桿21的杠桿作用轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪19，凸輪19使擴(kuò)張片17擴(kuò)張，電機(jī)鐵芯13和擴(kuò)張片17通過摩擦片14接觸，相互產(chǎn)生作用力，可視為電機(jī)鐵芯13和支撐體18固定連接，此時(shí)電機(jī)鐵芯13不可繞軸9轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明自動(dòng)蓄能助力自行車的工作原理和工作流程是：初始化程序，力矩傳感器5檢測(cè)自行車力矩值，當(dāng)自行車處于下坡或剎車時(shí)，力矩傳感器5檢測(cè)的自行車力矩值小于設(shè)定的最小值時(shí)，控制器2通過程序選擇進(jìn)入蓄能模式，單片機(jī)201控制驅(qū)動(dòng)芯片202給繼電器204通電，繼電器204開關(guān)閉合；單片機(jī)201控制驅(qū)動(dòng)芯片202給電磁鐵20通電，杠桿21轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪19，此時(shí)擴(kuò)張片17與電機(jī)鐵芯13之間的摩擦片14接觸，電機(jī)鐵芯13固定不動(dòng)，電機(jī)永磁體12與電機(jī)線圈11產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，電流由電機(jī)線圈11通過換向器16、電刷15、第二二極管206和繼電器204流向蓄電池1，將電能儲(chǔ)存在蓄電池1中。

當(dāng)自行車處于上坡或起步時(shí)，力矩傳感器5檢測(cè)的自行車力矩值大于設(shè)定最大值時(shí)，控制器2通過程序選擇進(jìn)入助力模式，單片機(jī)201控制驅(qū)動(dòng)芯片202給繼電器204通電，繼電器204開關(guān)閉合；單片機(jī)201控制驅(qū)動(dòng)芯片202給電磁鐵20通電，杠桿21轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪19，此時(shí)擴(kuò)張片17與電機(jī)鐵芯13之間的摩擦片14接觸，電機(jī)鐵芯13固定不動(dòng)，電流由蓄電池1通過繼電器204、第一二極管205、電刷15和換向器16流向電機(jī)線圈11，產(chǎn)生電磁力帶動(dòng)電機(jī)外殼10轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)力，并且單片機(jī)201通過霍爾傳感器6測(cè)量的轉(zhuǎn)速以及力矩傳感器5測(cè)得的力矩值輸出pwm波控制驅(qū)動(dòng)芯片202進(jìn)而控制電機(jī)線圈11的功率大小，然后單片機(jī)201再通過力矩傳感器5測(cè)量力矩值，如果力矩值大于設(shè)定值則單片機(jī)201控制pwm增加電機(jī)線圈11的功率，然后單片機(jī)201再通過力矩傳感器5測(cè)量力矩值，如果力矩值小于設(shè)定值則單片機(jī)201控制pwm減小電機(jī)線圈11的功率。

當(dāng)力矩值介于最大值與最小值之間時(shí)，控制器2通過程序選擇進(jìn)入騎行模式，單片機(jī)201控制驅(qū)動(dòng)芯片202給繼電器204斷電，繼電器204開關(guān)斷開；單片機(jī)201控制驅(qū)動(dòng)芯片202給電磁鐵20斷電，杠桿21帶動(dòng)凸輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)擴(kuò)張片17與電機(jī)鐵芯13之間的摩擦片14不接觸，電機(jī)鐵芯13可繞軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)線圈11斷電，電機(jī)不工作。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。