JP3247881U - A structure that intelligently detects and controls the riding state of an electric bicycle - Google Patents
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Abstract
【課題】電動自転車に、安全で、気楽に乗ることができる、電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造を提供する。【解決手段】電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造は、電動自転車と、コントローラーと、を含み、電動自転車が自転車ボディ、２つのタイヤ、インホイールモーター、バッテリー及び２つのペダルを備え、コントローラーをインホイールモーターに接続させ、当該コントローラーに少なくともジャイロスコープ及び標高計が設けられ、ジャイロスコープを用いて、電動自転車が上り坂にあるか、下り坂にあるか、又は転倒した状態にあるかを検知し、検知した後、さらに制御信号をコントローラーへ出力し、これにより、電動自転車に乗っているときのさまざまな勾配の変化に応じて、コントローラーがインホイールモーターの状態の切り替えを制御し、標高計が電動自転車の現在位置の海抜を感知する。【選択図】図１[Problem] To provide a structure for intelligently detecting and controlling the riding state of an electric bicycle, which allows for a safe and comfortable ride. [Solution] The structure for intelligently detecting and controlling the riding state of an electric bicycle includes an electric bicycle and a controller, the electric bicycle having a bicycle body, two tires, an in-wheel motor, a battery and two pedals, the controller is connected to the in-wheel motor, and the controller is provided with at least a gyroscope and an altimeter, and the gyroscope is used to detect whether the electric bicycle is going uphill, downhill or has fallen over, and after detection, further outputs a control signal to the controller, so that the controller controls the switching of the in-wheel motor state according to various changes in gradient when riding the electric bicycle, and the altimeter detects the current position of the electric bicycle above sea level. [Selected Figure] Figure 1
Description
本考案は電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造に関し、特に、海抜感知機能を備え、且つ上り坂時のパワーアップ、下り坂時の充電、転倒時の自動的に電源オフなどの機能を備える電動自転車を示す。 This invention relates to a structure that intelligently detects and controls the riding state of an electric bicycle, and in particular, shows an electric bicycle that has an altitude sensing function, and also has functions such as powering up when going uphill, charging when going downhill, and automatically powering off if the bicycle falls over.
電動自転車は、低公害、低炭素排出、低騒音などの環境に優しい特徴を備え、限られた石油消費を最も簡単に入手できる電気に置き換え、地球への二酸化炭素の影響を軽減し、温室効果による気候変動を緩和することができ、さらに、電動自転車産業は、関連するスペアパーツの供給と関連する人材の投資を促進し、雇用市場全体を拡大することができるため、各国政府は産業の急成長を歓迎し、期待を寄せていて、電動自転車を活用して車やバイクの利用を抑えるのに期待される。 Electric bicycles have environmentally friendly characteristics such as low pollution, low carbon emissions, and low noise, and can replace limited petroleum consumption with the most readily available electricity, reduce the impact of carbon dioxide on the earth, and mitigate greenhouse climate change. In addition, the electric bicycle industry can promote the supply of related spare parts and related human resource investment, expanding the overall employment market, so governments around the world welcome and look forward to the rapid growth of the industry, and it is expected that electric bicycles will help reduce the use of cars and motorcycles.
しかしながら、電動自転車は走行時の動力源としてバッテリーに蓄えられた電力に完全に依存してしまい、通常の電力条件下では電動自転車のバッテリーが提供できる電力は実際には限られているため、電動自転車の効率とフィードバックを高めるにはどうすればよいか、電力が枯渇してしまった時まで、電動自転車の走行耐久性をどう高めるか、特に重要であり、また走行中に誤って転倒した場合、現在の市販されている従来の電動自転車の設計では、インホイールモーターの電力を瞬時に遮断することができず、従来の電動自転車は回路構造が損傷しやすく、インホイールモーターがショートして発火する危険性があり、乗用の安全性が疑問視されている。 However, electric bicycles are completely dependent on the power stored in the battery as a power source when riding, and the power that an electric bicycle battery can provide under normal power conditions is actually limited, so how to improve the efficiency and feedback of electric bicycles and how to improve the riding durability of electric bicycles until the power runs out are particularly important. In addition, if an electric bicycle accidentally falls over while riding, the design of the current conventional electric bicycles on the market does not allow the power of the in-wheel motor to be cut off instantly, so the circuit structure of conventional electric bicycles is easily damaged, and there is a risk of the in-wheel motor shorting out and catching fire, which calls into question the safety of riding.
従って、本考案者は、これを鑑みて、考案の構想を考え出し、長年の経験をもって設計し、多くの議論とサンプルの試作試験、及びいくつかの修正と改善を経て、本考案を完成した。 Therefore, taking this into consideration, the inventor came up with the concept for the invention, designed it using his many years of experience, and after much discussion, prototype testing of samples, and several modifications and improvements, he completed the invention.
従来の電動自転車が走行中に誤って転倒した場合、インホイールモーターの電力を瞬時に遮断することができないのは、本考案が解決しようとする技術課題である。 When a conventional electric bicycle accidentally falls over while riding, it is not possible to instantly cut off the power to the in-wheel motor, which is the technical problem that this invention aims to solve.
本考案の電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造において、電動自転車と、コントローラーと、を含み、前記の電動自転車が自転車ボディ、２つのタイヤ、インホイールモーター、バッテリー及び２つのペダルを備え、当該自転車ボディの前、後に共にフォーク形状部分が形成され、前記のタイヤの中央にタイヤ軸が設けられ、前記のフォーク形状部分を用いて前記のタイヤ軸とのピボット接続に供し、前記のタイヤが回せるように前記の自転車ボディに固定され、また前記のインホイールモーターが前記のタイヤの前記のタイヤ軸に設けられ、且つ前記の自転車ボディに取り付けられる前記のバッテリーと電気連結させ、前記のバッテリーによって前記のインホイールモーターが動く時に必要な電力が提供され、前記のペダルを漕いて前記の電動自転車に乗る時に、前記のインホイールモーターで補助出力を行い、前記のコントローラーを前記のインホイールモーターに接続させ、当該コントローラーに少なくともジャイロスコープ及び標高計が設けられ、前記のジャイロスコープを用いて、前記の電動自転車が上り坂にあるか、下り坂にあるか、又は転倒した状態にあるかを検知し、検知した後、さらに制御信号を前記のコントローラーへ出力し、これにより、前記の電動自転車に乗っているときのさまざまな勾配の変化に応じて、前記のコントローラーが前記のインホイールモーターに上り坂時のパワーアップ、下り坂時の充電、及び転倒時の電源オフなどの状態の切り替えを制御することができ、また前記の標高計が前記の電動自転車の現在位置の海抜を感知するのに用いられ、したがって海抜が高くなると、前記のコントローラーによって自発的に前記のインホイールモーターをさらに動かせてパワーアップさせ、乗用者が、海抜が高く、酸素濃度が低くなっても、依然として気楽に乗ることができ、これによって、当該電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造を成し遂げることができる。 The structure for intelligently detecting and controlling the riding state of an electric bicycle of the present invention includes an electric bicycle and a controller, the electric bicycle has a bicycle body, two tires, an in-wheel motor, a battery, and two pedals, the front and rear of the bicycle body are formed with fork-shaped parts, a tire axle is provided in the center of the tire, the fork-shaped part is used to provide a pivot connection with the tire axle, the tire is fixed to the bicycle body so that it can turn, the in-wheel motor is provided on the tire axle of the tire and is electrically connected to the battery attached to the bicycle body, the battery provides the power required to operate the in-wheel motor, when the user pedals to ride the electric bicycle, the in-wheel motor provides auxiliary output, the controller is connected to the in-wheel motor, and the controller At least a gyroscope and an altimeter are provided in the in-wheel motor, and the gyroscope is used to detect whether the electric bicycle is going uphill, downhill, or has fallen over. After detection, a control signal is further output to the controller, so that the controller can control the in-wheel motor to switch between states such as powering up when going uphill, charging when going downhill, and turning off when the bicycle falls over according to various gradient changes while riding the electric bicycle. The altimeter is also used to detect the altitude of the current position of the electric bicycle, so that when the altitude increases, the controller automatically drives the in-wheel motor to power it up, allowing the rider to still ride comfortably even at high altitudes and low oxygen concentrations. This achieves a structure that intelligently detects and controls the riding state of the electric bicycle.
（１）本考案の電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造において、前記のジャイロスコープ、前記のコントローラー、前記のインホイールモーター、及び前記のバッテリーの協働を用いて、電動自転車が実際の道路状況に応じて、自発的に上り坂時のパワーアップ、下り坂時の充電、転倒時の電源オフなどのモードに切り替えることができ、電動自転車の乗用をより全面的、かつ安全的に乗ることができる。 (1) In the structure of the present invention for intelligently detecting and controlling the riding state of an electric bicycle, the gyroscope, the controller, the in-wheel motor, and the battery work together to allow the electric bicycle to automatically switch between modes such as powering up when going uphill, charging when going downhill, and powering off when falling over, depending on the actual road conditions, making riding the electric bicycle more comprehensive and safer.
（２）本考案の電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造において、前記の標高計が前記の電動自転車の現在位置の海抜を感知するのに用いられ、したがって海抜が高くなって、乗用者は酸素濃度が低いため無力状態になる時、依然として前記の標高計を介して前記のコントローラーによって自発的に前記のインホイールモーターをさらに動かせてパワーアップさせ、乗用者が気楽に乗ることができる。 (2) In the structure of the present invention for intelligently detecting and controlling the riding state of the electric bicycle, the altimeter is used to detect the altitude of the current position of the electric bicycle. Therefore, when the altitude becomes high and the rider is in a powerless state due to low oxygen concentration, the controller can still automatically drive the in-wheel motor further and increase power via the altimeter, allowing the rider to ride comfortably.
本考案の目的、特徴、及び効果をよく理解及び認識できるように、以下は図面の簡単な説明を参照しながら、詳しく説明する。
まず、図１ないし図４に示すように、本考案においては，主に電動自転車（１０）と、コントローラー（２０）と、を含み、前記の電動自転車（１０）が自転車ボディ（１１）、２つのタイヤ（１２）、インホイールモーター（１３）、バッテリー（１４）及び２つのペダル（１５）を備え、当該自転車ボディ（１１）の前、後に共にフォーク形状部分（１１１）が形成され、前記のタイヤ（１２）の中央にタイヤ軸（１２１）が設けられ、前記のフォーク形状部分（１１１）を用いて前記のタイヤ軸（１２１）とのピボット接続に供し、前記のタイヤ（１２）が回せるように前記の自転車ボディ（１１）に固定され、また前記のインホイールモーター（１３）が前記のタイヤ（１２）の前記のタイヤ軸（１２１）に設けられ、且つ前記の自転車ボディ（１１）に取り付けられる前記のバッテリー（１４）と電気連結させ、前記のバッテリー（１４）によって前記のインホイールモーター（１３）が動く時に必要な電力が提供され、前記のペダル（１５）を漕いて前記の電動自転車（１０）を乗る時に、前記のインホイールモーター（１３）で補助出力を行い、前記のコントローラー（２０）を前記のインホイールモーター（１３）に接続させ、当該コントローラー（２０）に少なくともジャイロスコープ（２１）及び標高計（２２）が設けられ、前記のジャイロスコープ（２１）を用いて、前記の電動自転車（１０）が上り坂にあるか、下り坂にあるか、又は転倒した状態にあるかを検知し、検知した後、さらに制御信号を前記のコントローラー（２０）へ出力し、これにより、前記の電動自転車（１０）に乗っているときのさまざまな勾配の変化に応じて、前記のコントローラー（２０）が前記のインホイールモーター（１３）に上り坂時のパワーアップ、下り坂時の充電、及び転倒時の電源オフなどの状態の切り替えを制御することができ、また前記の標高計（２２）が前記の電動自転車（１０）の現在位置の海抜を感知するのに用いられ、したがって海抜が高くなると、前記のコントローラー（２０）によって自発的に前記のインホイールモーター（１３）をさらに動かせてパワーアップさせ、乗用者が、海抜が高くって、酸素濃度が低くなっても、依然として気楽に乗ることができる。
In order to make the objects, features and advantages of the present invention more easily understood and appreciated, the following detailed description will be given with reference to the brief description of the drawings.
First, as shown in FIG. 1 to FIG. 4, the present invention mainly includes an electric bicycle (10) and a controller (20). The electric bicycle (10) has a bicycle body (11), two tires (12), an in-wheel motor (13), a battery (14) and two pedals (15). Fork-shaped parts (111) are formed at both the front and rear of the bicycle body (11). A tire axle (121) is provided at the center of the tire (12). The fork-shaped part (111) is used to pivot with the tire axle (121). The in-wheel motor (13) is provided on the tire shaft (121) of the tire (12) and is electrically connected to the battery (14) attached to the bicycle body (11), and the battery (14) provides the necessary power to operate the in-wheel motor (13). When the electric bicycle (10) is ridden by pedaling the pedals (15), the in-wheel motor (13) assists the electric bicycle (10). The controller (20) is connected to the in-wheel motor (13), and the controller (20) is provided with at least a gyroscope (21) and an altimeter (22). The gyroscope (21) is used to detect whether the electric bicycle (10) is going uphill, downhill, or has fallen over. After the detection, a control signal is output to the controller (20), and the controller (20) is controlled in response to various changes in gradient when riding the electric bicycle (10). The controller (20) can control the in-wheel motor (13) to switch between states such as power-up when going uphill, charging when going downhill, and power-off when the bicycle falls over, and the altimeter (22) is used to sense the altitude of the current location of the electric bicycle (10), so that when the altitude increases, the controller (20) automatically drives the in-wheel motor (13) to further increase its power, allowing the rider to still ride comfortably even at high altitudes and low oxygen concentrations.
本考案は、電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造を提供し、ここで、前記のインホイールモーター（１３）がケーシング（１３１）を備え、前記のインホイールモーター（１３）及び前記のコントローラー（２０）がともに当該ケーシング（１３１）の中に設けられることができる。 The present invention provides a structure for intelligently detecting and controlling the riding state of an electric bicycle, in which the in-wheel motor (13) has a casing (131), and both the in-wheel motor (13) and the controller (20) can be provided within the casing (131).
本考案は、電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造を提供し、ここで、前記のコントローラー（２０）がネットワークオンチップ（２３）を備え、前記のコントローラー（２０）にネット接続機能を有させることができる。 The present invention provides a structure for intelligently detecting and controlling the riding state of an electric bicycle, in which the controller (20) is equipped with a network-on-chip (23) and can provide the controller (20) with an internet connection function.
前記の構造によれば、前記の電動自転車（１０）が、電力補助できる前記のインホイールモーター（１３）及び前記のバッテリー（１４）を備えているため、前記のペダル（１５）を漕ぐ際の体力消費を低減することができ、また、前記のジャイロスコープ（２１）を用いて、当該電動自転車（１０）が上り坂区間を走行しているか下り坂区間を走行しているかを自発的に判断することもでき、前記のジャイロスコープ（２１）が当該電動自転車（１０）を上り坂区間にあるのを検知する場合、前記のコントローラー（２０）によって、前記のインホイールモーター（１３）を動かせて出力トルクを増加させ、前記の電動自転車（１０）を順調に坂道に登らせ、上り坂の勾配が異なる際、異なる出力が出すことができ（図２及び図３に示すように）、一方、下り坂区間にあるのを検知する場合（図４に示すように）、前記のコントローラー（２０）で前記のインホイールモーター（１３）を発電機モードに転換し、前記のインホイールモーター（１３）の発電によって、前記のバッテリー（１４）に充電するのを行う、これは有効的に電気エネルギーの使用効率及びフィードバックを増加することができ、さらに電力の消耗を遅らせ、前記の電動自転車（１０）の走行距離を向上させることができ、また、乗用または駐輪する際、誤って転倒し、前記の電動自転車（１０）の横方向の角度が変化した場合、前記のジャイロスコープ（２１）が当該角度の変化を感知し、且つ制御信号を前記のコントローラー（２０）へ出力し、前記のコントローラー（２０）が瞬時に前記のインホイールモーター（１３）の電力をシャットダウンすることができ、前記のインホイールモーター（１３）がショートして火事を引き起こすことを回避することができ、さらに前記のコントローラー（２０）のネット接続機能を通して、前記の電動自転車（１０）が転倒してしまうのを、ネットワークを介して縛っているモバイルデバイス（３０）（例えばスマートフォン、図５に示すように）に瞬時に送信することができ、乗用者またはその知人が直ちに処置または救援をすることができる。 According to the above structure, the electric bicycle (10) is equipped with the in-wheel motor (13) and the battery (14) that can provide power assistance, so that the physical energy consumed when pedaling the pedals (15) can be reduced. In addition, the gyroscope (21) can be used to autonomously determine whether the electric bicycle (10) is traveling on an uphill section or a downhill section. When the gyroscope (21) detects that the electric bicycle (10) is in an uphill section, the controller (20) operates the in-wheel motor (13) to increase the output torque, allowing the electric bicycle (10) to smoothly climb the slope, and different outputs can be produced when the gradient of the uphill section is different (as shown in Figures 2 and 3). On the other hand, when it detects that the electric bicycle is in a downhill section (as shown in Figure 4), the controller (20) switches the in-wheel motor (13) to a generator mode, and the in-wheel motor (13) generates power to increase the battery. The in-wheel motor (13) is charged by the in-wheel motor (14), which can effectively increase the efficiency and feedback of electric energy, and further delay the consumption of power and improve the mileage of the electric bicycle (10). In addition, if the electric bicycle (10) accidentally falls over while riding or parking, and the lateral angle of the electric bicycle (10) changes, the gyroscope (21) detects the change in angle and outputs a control signal to the controller (20), which can instantly shut down the power of the in-wheel motor (13), preventing the in-wheel motor (13) from shorting out and causing a fire. Furthermore, through the network connection function of the controller (20), the information that the electric bicycle (10) has fallen over can be instantly transmitted to a mobile device (30) (e.g., a smartphone, as shown in FIG. 5) connected via a network, so that the rider or his acquaintance can immediately take action or provide assistance.
前記の電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造によれば、以下の利点があり、（１）本考案の電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造が、前記のジャイロスコープ（２１）、前記のコントローラー（２０）、前記のインホイールモーター（１３）、及び前記のバッテリー（１４）の協働を用いて、当該電動自転車（１０）が実際の道路状況に応じて、自発的に上り坂時のパワーアップ、下り坂時の充電、転倒時の電源オフなどのモードに切り替えることができ、前記の電動自転車（１０）の乗用をより全面的、かつ安全的に乗ることができ、（２）前記の標高計（２２）が前記の電動自転車（１０）の現在位置の海抜を感知するのに用いられ、したがって海抜が高くなって、乗用者は酸素濃度が低いため無力状態になる時、依然として前記の標高計（２２）を介して前記のコントローラー（２０）によって自発的に前記のインホイールモーター（１３）をさらに動かせてパワーアップさせ、乗用者が気楽に乗ることができる。 The structure for intelligently detecting and controlling the riding state of the electric bicycle has the following advantages: (1) The structure for intelligently detecting and controlling the riding state of the electric bicycle of the present invention uses the cooperation of the gyroscope (21), the controller (20), the in-wheel motor (13), and the battery (14) to allow the electric bicycle (10) to automatically switch between modes such as power-up when going uphill, charging when going downhill, and power-off when falling over, according to the actual road conditions, making riding the electric bicycle (10) more comprehensive and safer; (2) The altimeter (22) is used to detect the altitude of the current position of the electric bicycle (10). Therefore, when the altitude becomes high and the rider is in a helpless state due to low oxygen concentration, the in-wheel motor (13) can still be further driven and powered up by the controller (20) via the altimeter (22), allowing the rider to ride comfortably.
以上は、本考案に係る１つの実施例に過ぎないため、本考案の実施範囲を制限するものではない。即ち、本実用新案登録請求の範囲内で行われる変化、修飾なども本考案の範囲に属すべきである。 The above is merely one embodiment of the present invention and is not intended to limit the scope of the present invention. In other words, any changes or modifications made within the scope of the utility model registration claim should also fall within the scope of the present invention.
１０ 電動自転車
１１ 自転車ボディ
１１１ フォーク形状部分
１２ タイヤ
１２１ タイヤ軸
１３ インホイールモーター
１３１ ケーシング
１４ バッテリー
１５ ペダル
２０ コントローラー
２１ ジャイロスコープ
２２ 標高計
２３ ネットワークオンチップ
３０ モバイルデバイス
10 Electric bicycle 11 Bicycle body 111 Fork-shaped portion 12 Tire 121 Tire shaft 13 In-wheel motor 131 Casing 14 Battery 15 Pedal 20 Controller 21 Gyroscope 22 Altimeter 23 Network on chip 30 Mobile device
Claims (3)
前記の電動自転車が自転車ボディ、２つのタイヤ、インホイールモーター、バッテリー及び２つのペダルを備え、当該自転車ボディの前、後に共にフォーク形状部分が形成され、前記のタイヤの中央にタイヤ軸が設けられ、前記のフォーク形状部分を用いて前記のタイヤ軸とのピボット接続に供し、前記のタイヤが回せるように前記の自転車ボディに固定され、また前記のインホイールモーターが前記のタイヤの前記のタイヤ軸に設けられ、且つ前記の自転車ボディに取り付けられる前記のバッテリーと電気連結させ、前記のバッテリーによって前記のインホイールモーターが動く時に必要な電力が提供され、前記のペダルを漕いて前記の電動自転車に乗る時に、前記のインホイールモーターで補助出力を行い、
前記のコントローラーを前記のインホイールモーターに接続させ、当該コントローラーに少なくともジャイロスコープ及び標高計が設けられ、前記のジャイロスコープを用いて、前記の電動自転車が上り坂にあるか、下り坂にあるか、又は転倒した状態にあるかを検知し、検知した後、さらに制御信号を前記のコントローラーへ出力し、これにより、前記の電動自転車に乗っているときのさまざまな勾配の変化に応じて、前記のコントローラーが前記のインホイールモーターに上り坂時のパワーアップ、下り坂時の充電、及び転倒時の電源オフなどの状態の切り替えを制御し、また前記の標高計が前記の電動自転車の現在位置の海抜を感知するのに用いられ、したがって海抜が高くなると、前記のコントローラーによって自発的に前記のインホイールモーターをさらに動かせてパワーアップさせ、乗用者が、海抜が高く、酸素濃度が低くなっても、依然として気楽に乗ることができることを特徴とする電動自転車の走行状態をインテリジェント検知して制御する構造。 A structure for intelligently detecting and controlling the running state of an electric bicycle, comprising: an electric bicycle; and a controller;
The electric bicycle comprises a bicycle body, two tires, an in-wheel motor, a battery and two pedals, the bicycle body has a fork-shaped portion at both the front and rear, the tire has a tire axle at the center, the fork-shaped portion is used for pivot connection with the tire axle, and the tire is fixed to the bicycle body so as to be able to rotate, the in-wheel motor is mounted on the tire axle of the tire and is electrically connected to the battery attached to the bicycle body, the battery provides the power required for the in-wheel motor to operate, and the in-wheel motor provides auxiliary output when the user pedals to ride the electric bicycle,
The controller is connected to the in-wheel motor, and the controller is provided with at least a gyroscope and an altimeter. The gyroscope is used to detect whether the electric bicycle is going uphill, downhill, or has fallen over, and after detection, a control signal is output to the controller, so that the controller controls the in-wheel motor to switch between states such as power-up when going uphill, charging when going downhill, and power-off when the electric bicycle falls over according to various changes in gradient when riding the electric bicycle. The altimeter is also used to detect the altitude of the current position of the electric bicycle, so that when the altitude becomes high, the controller automatically drives the in-wheel motor to power it up, allowing the rider to still ride comfortably even at high altitudes and low oxygen concentrations.
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