專利名稱：電動騎行車輛及其電子剎車系統的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種用于電動騎行車輛的電子剎車系統以及包含這種電子剎車系統的電動騎行車輛。
背景技術：
電動騎行車輛是新興的機電一體化個人交通工具，其在普通騎行車輛的基礎上，添加了作為輔助能源的蓄電池，并且相應地安裝了電子控制單元、電機、蓄電池、操縱部件和顯示儀表系統等。電動騎行車輛在使用過程中環保且便捷，因此被人們越來越多地選擇。電動騎行車輛的剎車系統通常包括機械剎車系統和電子剎車系統。機械剎車系統主要包括剎把、由剎把牽動的剎車線、被剎車線驅動的摩擦剎車元件等。電子剎車系統包括檢測剎把動作的檢測元件以及基于檢測元件檢測到的剎把動作而控制電機進行剎車操作 的控制元件。在現有的電動騎行車輛的電子剎車系統中，通常為左右兩側剎把都配備有檢測元件。在左右剎把中的任何一個或二者的剎車動作被相應檢測元件檢測到后，控制元件將控制電機進行剎車操作。在這種電子剎車系統中，不論是左側剎把、右側剎把還是二者被操作，都導致相同的電機剎車操作。因此，這種電子剎車系統只能為電動騎行車輛提供單一的電子剎車控制。在電動騎行車輛的騎行過程中，存在不同的剎車意圖。顯然，上述電子剎車系統不能為了不同的剎車意圖提供不同級別的剎車控制。
實用新型內容本實用新型旨在解決現有技術中電動騎行車輛的電子剎車系統不能提供不同級別的剎車控制的問題。為此，根據本實用新型的一個方面，提供了一種用于電動騎行車輛的電子剎車系統，其包括由電動騎行車輛的左右車把手分別承載的檢測元件，其檢測相應剎把的操作；電子控制單元，其以能夠區分來自各檢測元件的輸出信號的方式與各檢測元件相連；并且，所述電子控制單元還與電動騎行車輛的電機相連，并且基于來自各檢測元件的代表剎把操作的輸出信號而控制電機的分級剎車操作。根據本實用新型的一個優選實施方式，所述電子控制單元包括彼此分開的多個信號接收端口，所述多個信號接收端口中的每個分別與一或多個相應的檢測元件的信號輸出端相連；或者單一的信號接收端口，其與所有檢測元件的信號輸出端相連并且具有使得所述電子控制單元能夠區分來自各檢測元件的輸出信號的結構。根據本實用新型的一個優選實施方式，所述電子剎車系統還包括剎車信號源，其連接著各檢測元件的信號引入端。該剎車信號源優選為與至少兩個所述檢測元件的信號引入端都相連的公共剎車信號源。根據本實用新型的一個優選實施方式，所述剎車信號源由電動騎行車輛中的高電平或低電平帶電元件構成。根據本實用新型的一個優選實施方式，所述檢測元件為安裝在相應車把手上的微型開關，例如機械式或電子式微型開關。根據本實用新型的一個優選實施方式，所述電子控制單元包括基于所述檢測元件檢測到的不同剎把的操作而對電機進行分級剎車控制的功能模塊。根據本實用新型的一個優選實施方式，所述分級剎車控制至少包括減小供應給電機的電壓，斷開電機的供電，改變電機的供電電路的接線狀態以將電機切換成以發電機的方式操作而提供電磁制動力。通過這種減速、常規停車、緊急停車，可以針對電動騎行車輛的減速、常規停車、緊急停車等不同剎車情況對電機進行控制。 根據本實用新型的一個優選實施方式，所述電磁制動力具有不同的級別。根據本實用新型的一個優選實施方式，每個車把手上裝有不同類型的檢測元件。根據本實用新型的一個優選實施方式，電子剎車系統還包括與電子控制單元相連以便提供剎車助力的輔助剎車裝置，例如液壓型剎車助力裝置。根據本實用新型的另一個方面，提供了一種電動騎行車輛，其包括前面描述的電子剎車系統。該電動騎行車輛優選為電動自行車。根據本實用新型的方案，電子控制單元根據不同的剎把操作動作來對電機進行分級控制，以使得電動騎行車輛的剎車過程盡可能符合騎行者的不同剎車意圖。這樣，電動騎行車輛的駕駛舒適性和安全性可以提高。
圖I是一種電動騎行車輛的車把手結構的示意圖。圖2是一種根據現有技術的用于電動騎行車輛的電子剎車系統的示意圖。圖3是根據本實用新型的一個實施方式的用于電動騎行車輛的電子剎車系統的示意圖。
具體實施方式
下面參看附圖描述本實用新型的一些實施方式。本實用新型涉及用于電動騎行車輛的電子剎車系統的改進。本實用新型所說的電動騎行車輛包括電動自行車、電動摩托車、電動三輪車等。電動騎行車輛是由電力驅動的騎行工具(并不排除同時包含腳踏驅動)。電動騎行車輛主要由車架、前后車輪、電機、電子控制單元、蓄電池、儀表系統、剎車系統等組成。蓄電池通過電子控制單元給電機供電。電機驅動前后車輪之一或二者，通常驅動后車輪。電機的旋轉帶動電動騎行車輛的行進。電動騎行車輛的車架包括左右兩個車把手，用于控制前車輪的轉向。左右側車把手中的至少一個為調速車把手，電子控制單元連接著該調速車把手。當騎行者轉動調速車把手時，電子控制單元檢測到關于調速車把手位置的信息，并且電子控制單元根據該信息調節供應到電機的電壓的高低，從而控制電機的轉速。電動騎行車輛的剎車系統主要包括機械剎車系統和電子剎車系統，這兩個剎車系統都是通過安裝在左右側車把手上的剎把操縱的。圖I中顯示了一個車把手I (左右側車把手之一)，根據本實用新型的電子剎車系統的一部分組合于該車把手。剎把2通過樞軸4可樞轉地連接在車把手I上。未示出的偏壓裝置(例如彈簧)將剎把2沿著從車把手I向外張開的方向推壓，從而在剎把的釋放位置(常態位置)下將剎把2保持在相對于車把手I的最大張開位置。在此狀態下，剎把2上的止擋部位8推抵于車把手I的對應止擋部位10，從而維持剎把2的最大張開位置。剎把2上連接著剎車線6的一端，該剎車線的另一端延伸到相應車輪上的機械剎車元件，例如各種摩擦剎車元件。這樣，由兩個車把手上的剎把、各自的剎車線以及前后車輪上的機械剎車元件組成了電動騎行車輛的機械剎車系統。如圖I所示，當騎行者希望剎車時，其可以抵抗著偏壓裝置的作用力而將剎把2繞樞軸4朝向車把手I樞轉到剎車位置，剎把2牽動剎車線6，而剎車線6帶動相應車輪上的機械剎車元件，即可對該車輪進行剎車操作。之后，如果騎行者希望結束剎車，則可以松開剎把2，以使剎把在偏壓裝置的作用下返回其釋放位置，以解除該車輪的剎車操作。通常，左側車把手上的剎把用于對后車輪進行機械剎車，右側車把手上的剎把用于對前車輪進行機械剎車。當然，也存在左側車把手上的剎把用于對前車輪進行機械剎車、右側車把手上的剎把用于對后車輪進行機械剎車的情況。在圖I中示意性地顯示了車把手和剎把。可以理解車把手和剎把的形狀和構造并不局限于圖中所示的。只要是能夠通過騎行者手部的動作使得剎把相對于車把手運動(例如，相對于車把手樞轉，繞車把手同軸轉動，相對于車把手平移等等)從而實現剎車線的移動進而通過機械剎車元件對車輪進行剎車的結構都可以采用。另一方面，關于本實用新型的電子剎車系統，其主要包括安裝在車把手I上的剎把動作的檢測元件，該檢測元件檢測剎把2相對于車把手I的位置，與該檢測元件相連的控制元件通過檢測元件的信號判斷出檢測剎把2的動作。檢測元件可以是任何能夠檢測位置變化的元件，例如位置傳感器、角度傳感器等。在最簡單的實施方式中，檢測元件為電路開關12。可以理解，可以采用任何適宜類型的開關。在圖I所示的例子中，開關12為機械或電子式的微型開關，其可以是常開型的，也可以是常閉型的。開關12的兩個端子連接著第一引線14和第二引線16，這兩根引線又連接到控制元件(圖I中未示出)。開關12可以嵌入車把手中。開關12可以包括開關鈕18，其隨動于剎把2。例如，開關12的開關本體中設有將開關鈕18向外推壓的彈性元件，以使得開關鈕18抵靠于剎把2上的抵靠部位20。在剎把2的常態位置，抵靠部位20抵抗著該彈性元件的作用力而將開關鈕18向開關本體中推壓，此時開關12處在其開關狀態(機械常開、機械常閉；或是電子常高、電子常低)之一。當騎行者搬動剎把2時，抵靠部位20沿著離開開關本體的方向移動，從而開關鈕18在彈性元件的作用下朝向開關本體外側移動，從使開關12切換到另一開關狀態。通過開關12的開關狀態的切換，使得由第一引線14和第二引線16組成的剎車信號傳送線路的通斷狀態發生變化，控制元件通過該剎車信號傳送線路的通斷狀態變化判斷出剎把2的剎車動作。開關12的具體結構并不局限于上面描述的。例如，開關鈕18可以連接到剎把2上，這樣不必采用彈性元件就能實現開關鈕隨動于剎把2。或者，開關12可以采用電子式的微動開關，例如接近開關。剎把2上的某個部位接近和離開該接近開關，可導致該接近開關的開關狀態發生變化。其它任何適宜形式的開關可以應用于此。[0036]圖2中不出了一種根據現有技術的電動騎行車輛電子剎車系統的基本原理。該電動騎行車輛電子剎車系統包括控制元件26。與左右車把手中的開關12-1和12-2的信號引入端相連的第一引線14-1和14-2連接到公共的第一端子22，該第一端子22連接到剎車信號源。與開關12-1和12-2的信號輸出端相連的第二引線16-1和16-2連接到公共的第二端子24，該第二端子24連接到控制元件26的信號接收端口。這樣，由開關12-1、12-2、公共的第一端子22和第二端子24以及相應的連線形成了一個用于檢測剎把動作的剎車信號傳送線路。控制元件26通過控制線路28連接著電機30，具體而言，是連接到電機30的供電電路板，從而通過該供電電路板控制蓄電池向電機30的供電。根據圖2所示的電子剎車系統，左右剎把中的任何一個的剎車動作導致相應開關的開關狀態發生變化，而任何一個開關的開關狀態變化都導致剎車信號傳送線路的通斷狀態變化。控制元件26根據剎車信號傳送線路的通斷狀態變化控制電機30的剎車動作，例如電機斷電。 在圖2所示的電子剎車系統中，不論是左右剎把中的哪個剎把被操作，或是兩個剎把都被操作，第二端子24的輸出信號都是相同的，因此控制元件26只能判斷出單一的騎行者剎車意圖，并且控制元件26向電機30發出的指令也相同。在電動騎行車輛的騎行過程中，存在不同的剎車意圖，例如減速、常規停車、緊急停車等等。顯然，上述電子剎車系統不能提供不同級別的剎車控制以實現不同的剎車意圖。為了克服這一缺陷，根據本實用新型的一個實施方式，提供了一種用于電動騎行車輛的電子剎車系統，如圖3所示。該電子剎車系統包括控制元件。該控制元件可以由電動騎行車輛的電子控制單元32提供，例如，作為電子控制單元32中的一個功能模塊。該電子剎車系統還包括左右車把手中的開關12-1和12-2，與這兩個開關的信號引入端相連的第一引線14-1和14-2連接到公共的第一端子22，該第一端子22連接到剎車信號源。該剎車信號源可以是高電平或低電平信號源，可以由電動騎行車輛中的帶電元件構成，例如，蓄電池的電極，DC/DC轉換器上的某個端子，地線，等等。與開關12-1和12-2的信號輸出端相連的第二引線16-1和16_2分別直接連接到電子控制單元32的兩個彼此分開的信號接收端口。這樣，由開關12-1、第一引線14-1、第二引線16-1和公共的第一端子22形成了用于檢測剎把動作的第一剎車信號傳送線路，由開關12-2、第一引線14-2、第二引線16-2和公共的第一端子22形成了用于檢測剎把動作的第二剎車信號傳送線路。這樣，電子控制單元32通過第一和第二剎車信號傳送線路分別檢測到左右側剎把的操作。可以理解，為了形成上述兩個剎車信號傳送線路，并不是必須將開關12-1和12-2的第一引線14-1和14-2通過公共的第一端子22連接到同一剎車信號源。實際上，即使取消公共的第一端子22，而將開關12-1和12-2的第一引線14-1和14-2分別連接到不同的剎車信號源，也是同樣可行的。電子控制單元32通過控制線路28連接著電機30，具體而言，是連接到電機30的供電電路板，從而通過該供電電路板控制蓄電池向電機30的供電。電子控制單元32通過控制對電機30的供電而控制電機30的動作。例如，向電機通電和斷電來啟動和斷開電機，通過來自調速車把手的信號控制電機的轉速等等。如前所述，電子控制單元32與兩個剎把動作剎車信號傳送線路相連，從而分別檢測兩個剎把的操作，并且基于不同的剎把操作狀態來向電機30的提供不同級別的控制。例如，本實用新型 的電動騎行車輛可以基于騎行者的剎車意圖而至少為騎行者提供下述不同的電子剎車操作騎行者在騎行過程中需要減速，可以操作左右剎把之一(例如左側剎把)；騎行者需要常規停車，可以操作左右剎把中的另一個(例如右側剎把)；騎行者在騎行過程中需要緊急剎車，可以同時操作左右剎把。電子控制單元32可以通過兩個剎把動作剎車信號傳送線路接收剎車信號，從而分別檢測兩個剎把的操作，由此判斷出騎行者的剎車意圖，并且對電機進行不同級別的剎車控制。例如，當電子控制單元32通過相應的開關確定出騎行者希望減速時，電子控制單元32可降低蓄電池供應到電機30的電壓，甚至完全斷開蓄電池向電機30的供電。通過這種方式，再加上相應剎把導致的機械剎車作用，可平穩地降低電動騎行車輛的行駛速度。這種減速方式不至于使得電動騎行車輛的行駛速度發生突變而導致騎行者不舒服。當電子控制單元32通過相應的開關確定出騎行者希望常規停車時，電子控制單元32可完全斷開蓄電池向電機30的供電。通過這種方式，再加上相應剎把導致的機械剎車作用，可快速降低電動騎行車輛的行駛速度，直到電動騎行車輛完全停止。當電子控制單元32通過兩個開關確定出騎行者必須緊急剎車時，電子控制單元32可完全斷開蓄電池向電機30的供電。通過這種方式，再加上兩個剎把導致的機械剎車作用，可快速使電動騎行車輛完全停止。作為優選的實施方式，在剎車時(尤其是緊急剎車、電動騎行車輛下坡剎車等)，電子控制單元32可以切換電機30的供電電路板上的接線狀態，將電機轉變為發電機，以產生電磁制動力。這樣，電機30相當于以發電機狀態工作，從而向蓄電池充電。在這一點上，可以理解，開始剎車時的車輪轉速越高，用作發電機的電機30的感生電壓越高，回饋充電能力越強，剎車力矩越大。在車輪轉速很低時，用作發電機的電機30的充電能力很弱，甚至沒有。這種在剎車時將電機切換成發電機的方案會對蓄電池產生短時回饋充電，雖然作用時間短，但對于蓄電池的電極卻可以起到一定的維護效果，有利于延長蓄電池的使用壽命關于電機30的供電電路板上的接線及其狀態切換方式，在電機控制領域屬于常規技術手段，這里不做詳細描述。根據本實用新型的上述方案，電子控制單元根據不同的剎把操作動作來對電機進行多級控制，以使得電動騎行車輛的剎車過程盡可能符合騎行者的不同剎車意圖。這樣，電動騎行車輛的駕駛舒適性和安全性可以提高。可以理解，電子控制單元對電機進行的多級控制并不局限于前面描述的，本領域技術人員可以在本實用新型的基本原理下，針對實際電動騎行車輛的具體設計，為電動機提供各種不同級別電子剎車控制，例如，減小供應給電機的電壓，斷開電機的供電，將電機切換成以發電機的方式操作而提供電磁制動力，等等。[0062]在前面描述的例子中，對于開關型檢測元件，需要提供位于電子控制單元之外的剎車信號源。然而，對于其它類型的檢測元件，例如各種傳感器，可以由電子控制單元直接提供剎車信號。在這種情況下，左右車把手中的開關的信號引入端可以通過相應的第一引線連接到電子控制單元的公共的或彼此分開的信號供應端口。在前面例子中描述的用于檢測剎把相對于車把手的位置的檢測元件為開關的情況下，由于每個開關只能輸出單一的開關信號變化，因此通過兩個開關各自的開關狀態可以產生三種不同的組合開關狀態，電子控制單元可以根據這三種不同的組合開關狀態判斷出三種騎行者剎車意圖。如果希望電子控制單元能夠判斷出更多的騎行者剎車意圖，可以采用能夠輸出多個信號(例如連續變化信號、階變信號等)的檢測元件，例如行程傳感器、角度傳感器等。利用每個檢測元件輸出的不同信號的組合，電子控制單元能夠判斷出很多種騎行者剎車意圖。例如，騎行者搬動左側剎把的程度對應于其希望減速的程度，騎行者搬動右側剎把的程度對應于其希望提供電磁制動力的級別，等等。 此外，在前面描述的實施方式中，每個車把手上裝有一個檢測元件。然而，可以理解，一或兩個車把手上可以裝有多個檢測元件(例如，不同類型的檢測元件)，以便提供更多的檢測信號。在設有多個檢測元件情況下(即左右車把手上的檢測元件的總數大于2)，電子控制單元可以設有相應的剎車信號源和信號接收端口，從而形成多個檢測剎把動作的剎車信號傳送線路。根據本實用新型，信號接收端口可以包括彼此分開的多個信號接收端口，所述多個信號接收端口中的每個分別與一或多個相應的檢測元件的信號輸出端相連。或者，信號接收端口可以包括單一的信號接收端口，其與所有檢測元件的信號輸出端相連并且具有使得所述電子控制單元能夠區分來自各檢測元件的輸出信號的結構(例如，利用單一的信號接收端口中的不同的端子、通過來自各檢測元件的輸出信號的不同形式或不同電平等級等等方式進行區分)。根據本實用新型的一個可行實施方式，可以為前面描述的電子剎車系統配備輔助剎車裝置，例如，作用于前述機械剎車元件的液壓助力裝置等。電子控制單元32連接著輔助剎車裝置，并且基于檢測到的剎把操作信息而控制輔助剎車裝置提供不同級別的輔助制動力(制動助力)。在這種方案中，通過電機的剎車動作、機械剎車系統產生的制動力以及輔助剎車裝置產生的輔助制動力，可以進一步提高本實用新型的電動騎行車輛的剎車控制靈活性和可靠性。雖然這里參考具體的實施方式描述和描述了本實用新型，但是本實用新型的范圍并不局限于所示的細節。在不偏離本實用新型的基本原理的情況下，可針對這些細節做出各種修改。
權利要求1.一種用于電動騎行車輛的電子剎車系統，包括 由電動騎行車輛的左右車把手分別承載的檢測元件，其檢測相應剎把的操作； 電子控制單元，其特征在于，所述電子控制單元以能夠區分來自各檢測元件的輸出信號的方式與各檢測元件相連；并且 所述電子控制單元還與電動騎行車輛的電機相連，并且基于來自各檢測元件的代表剎把操作的輸出信號而控制電機的分級剎車操作。
2.如權利要求I所述的電子剎車系統，其特征在于，所述電子控制單元包括 彼此分開的多個信號接收端口，所述多個信號接收端口中的每個分別與一或多個相應的檢測元件的信號輸出端相連；或者 單一的信號接收端口，其與所有檢測元件的信號輸出端相連并且具有使得所述電子控制單元能夠區分來自各檢測元件的輸出信號的結構。
3.如權利要求I所述的電子剎車系統，其特征在于，還包括剎車信號源，其連接著各檢測元件的信號引入端。
4.如權利要求3所述的電子剎車系統，其特征在于，所述剎車信號源由電動騎行車輛中的高電平或低電平帶電元件構成。
5.如權利要求I所述的電子剎車系統，其特征在于，所述檢測元件為安裝在相應車把手上的微型開關。
6.如權利要求I至5中任一項所述的電子剎車系統，其特征在于，所述電子控制單元包括基于所述檢測元件檢測到的不同剎把的操作而對電機進行分級剎車控制的功能模塊。
7.如權利要求6所述的電子剎車系統，其特征在于，所述分級剎車控制至少包括減小供應給電機的電壓，斷開電機的供電，改變電機的供電電路的接線狀態以將電機切換成以發電機的方式操作而提供電磁制動力。
8.如權利要求7所述的電子剎車系統，其特征在于，所述電磁制動力具有不同的級別。
9.如權利要求I至5中任一項所述的電子剎車系統，其特征在于，每個車把手上裝有不同類型的檢測元件。
10.如權利要求I至5中任一項所述的電子剎車系統，其特征在于，還包括與電子控制單元相連以便提供剎車助力的輔助剎車裝置。
11.如權利要求10所述的電子剎車系統，其特征在于，所述輔助剎車裝置為液壓型剎車助力裝置。
12.—種電動騎行車輛，其特征在于，包括如權利要求I至11中任一項所述的電子剎車系統。
13.如權利要求12所述的電動騎行車輛，其特征在于，所述電動騎行車輛為電動自行車。
專利摘要本申請公開了一種用于電動騎行車輛的電子剎車系統，其包括由電動騎行車輛的左右車把手分別承載的檢測元件，其檢測相應剎把的操作；電子控制單元，其以能夠區分來自各檢測元件的輸出信號的方式與各檢測元件相連；并且，所述電子控制單元還與電動騎行車輛的電機相連，并且基于來自各檢測元件的代表剎把操作的輸出信號而控制電機的分級剎車操作。還公開了一種包含這種電子剎車系統的電動騎行車輛。本申請的電子剎車系統能夠提高電動騎行車輛的駕駛舒適性和安全性。
文檔編號B62L3/02GK202499251SQ201120540619
公開日2012年10月24日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者湛康 申請人:博世汽車部件(蘇州)有限公司