应用于自行车的充电控制系统和控制方法

本发明涉及自行车控制系统，具体地，涉及应用于自行车的充电控制系统和控制 方法。

随着共享自行车的普及，如何更好地提高共享自行车的服务体验是后续需要考虑的技 术要点。以现有的带有电子锁等耗电模块的共享自行车为例，该共享自行车的耗电模块通 过电池模块进行供电，当电池模块的电量低于预设值时，共享自行车的处理模块即控制能 量转化模块将用户骑行时的机械能部分转化为电能以对电池模块进行充电。该种工作方式 的不足在于，其并不会灵活调节具体充电的时机。举例而言，当共享自行车处于爬坡状态 时，此时用户并不希望骑行的机械能部分转化为电能。或者当用户赶时间而需加快骑行速 度时，此时用户亦不希望骑行的机械能部分转化为电能。有鉴于此，特提出本发明。

本发明所要解决的技术问题是提供一种自行车的充电控制系统以解决现有的自 行车不能灵活调整充电时机的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种自行车的充电控制系统，具有位于自行车 上的电池模块、可将用户骑行的机械能转化为电能以对电池模块进行充电的能量转化模 块、用以检测电池模块的电量信息的电量检测模块和与电量检测模块连接的处理模块；充 电控制系统还包括第一辅助充电判断模块，第一辅助充电判断模块包含以下可产生第一辅 助充电判断信息的模块中的至少一个：倾斜检测模块，用以检测自行车骑行时路面的坡度 信息；速度检测模块，用以检测自行车的车速变化信息；路线设定模块，用以提供骑行规划 路线的坡度信息；体征检测模块 ，用以检测骑行时用户的体征信息；刹停检测模块，用以检 测用户骑行时的刹车信息；所述处理模块连接第一辅助充电判断模块，以使处理模块可结 合电量信息和第一辅助充电判断信息调整能量转化模块的工作状态。

优选地，所述充电控制系统还包含网络通信模块。优选地，所述第一辅助充电判断 模块至少包含路线设定模块，所述路线设定模块连接所述网络通信模块，以使所述路线设 定模块可通过所述网络通信模块自远程服务器下载骑行规划路线的坡度信息。

优选地，所述第一辅助充电判断模块还包含有定位模块。

优选地，所述第一辅助充电判断模块至少包含路线设定模块，所述路线设定模块 具有采集用户骑行路线坡度信息的采集单元和存储用户骑行路线的坡度信息的存储单元。

优选地，所述第一辅助充电判断模块配置于自行车上或移动通信终端上。

优选地，所述充电控制系统还包含与处理模块连接的可产生第二辅助充电判断信 息的第二辅助充电判断模块，所述第二辅助充电判断模块包含倾斜检测模块、速度检测模 块、路线设定模块、体征检测模块中的至少一个模块；所述第一辅助充电判断模块配置于自 行车上，所述第二辅助充电判断模块配置于移动通信终端上。

本发明还提供一种自行车充电控制系统的控制方法，包含以下步骤：S11：接收电 量检测模块检测的电量信息和第一辅助充电判断模块产生的第一辅助充电判断信息的步 骤；S12：判断电量信息和第一辅助充电判断信息是否符合调整能量转化模块工作状态的预 设条件的步骤；S13：根据步骤S12的判断结果调整能量转化模块工作状态的步骤。

优选地，在自行车行进预设的间隔距离或间隔时间之后，再次进行步骤S11至S13。

优选地，在电池模块的电量发生预设的间隔变化之后，再次进行步骤S11至S13。

优选地，当根据电量信息判断电池模块的电量大于或等于第一预设数值时，处理 模块控制能量转化模块停止工作。

优选地，当根据电量信息判断电池模块的电量低于或等于第二预设数值时，处理 模块控制能量转化模块进行工作。

优选地，所述第一辅助充电判断模块至少包含倾斜检测模块，步骤S11的辅助充电 判断信息包含骑行时路面的坡度信息；当根据电量信息和骑行时路面的坡度信息判断电池 模块的电量介于第一预设数值与第二预设数值之间，且骑行时路面为坡度超过预设坡度值 的下坡路面时，处理模块控制能量转化模块进行工作。

优选地，所述第一辅助充电判断模块至少包含路线设定模块和定位模块；步骤S11 的辅助充电判断信息包含骑行规划路线的坡度信息和定位模块检测的当前位置信息；当根 据电量信息和骑行规划路线的坡度信息判断骑行规划路线后续路段存在下坡坡度超过预 设数值的第一路段，且自当前位置骑行至该第一路段的过程中电池电量可始终维持大于第 二预设数值时，处理模块控制能量转化模块在自当前位置骑行至该第一路段的过程中停止 工作。

优选地，当前位置与第一路段的起始位置之间具有第一位置，当判断自当前位置 骑行至该第一路段的起始位置的过程中电池电量不可始终维持大于第二预设数值时，处理 模块控制能量转化模块自当前位置骑行至第一位置的过程中进行工作，以使电池模块的电 量自第一位置骑行至该第一路段的起始位置的过程中电池电量可始终维持大于第二预设 数值，且当自行车骑行至该第一位置时，处理模块控制能量转化模块停止工作。

优选地，当前位置与第一路段的起始位置之间具有第一位置，当判断自当前位置 骑行至该第一路段的起始位置的过程中电池电量不可始终维持大于第二预设数值时，处理 模块控制能量转化模块自当前位置骑行至第一位置的过程中部分时间或部分路段进行工 作，以使电池模块的电量自第一位置骑行至该第一路段的起始位置的过程中电池电量可始 终维持大于第二预设数值，且当自行车骑行至该第一位置时，处理模块控制能量转化模块 停止工作。

为了便于用户根据实际情况选择第一辅助充电判断模块或第二辅助充电判断模 块进行工作，本发明还提供一种自行车充电控制系统的控制方法，包含以下步骤：S21：选择 第一辅助充电判断模块和第二辅助充电判断模块其中之一进行工作的步骤；S22：接收电量 检测模块检测的电量信息，以及第一辅助充电判断模块产生的第一辅助充电判断信息或第 二辅助充电判断模块产生的第二辅助充电判断信息的步骤；S23：判断电量信息和第一辅助 充电判断信息或电量信息和第二辅助充电判断信息是否符合调整能量转化模块工作状态 的预设条件的步骤；S24：根据步骤S23的判断结果调整能量转化模块工作状态的步骤。

优选地，所述步骤S1中，当电池模块的电量小于或等于第三预设数值时，选择第二 辅助充电判断模块进行工作；当电池模块的电量大于第三预设数值时，选择第一辅助充电 判断模块进行工作。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

1、通过配置倾斜检测模块和速度检测模块，自行车可根据骑行时路面的坡度情况、用 户骑行时的速度变化情况灵活调整具体的充电时机；

2、通过配置路线设定模块，处理模块可结合骑行规划路线的坡度信息灵活配置具体的 充电时机；

3、通过配置体征信息检测模块，使得自行车可根据用户骑行时的身体状态灵活调整具 体的充电时机；

4、用户可根据实际情况，灵活选择自行车上配置的第一辅助充电判断模块，或移动通 信终端上配置的第二辅助充电判断模块进行工作。

图1绘示了本发明自行车的充电控制系统第一实施例各模块的关系图。

图2绘示了本发明自行车的充电控制系统第一实施例各模块的关系图。

图3绘示了本发明自行车的充电控制系统第一实施例各模块的关系图。

图4绘示了本发明自行车的充电控制系统控制方法第一实施例的工作流程图。

图5绘示了本发明自行车的充电控制系统控制方法第二实施例的工作流程图。

结合图1，在第一实施例中，本发明应用于自行车的充电控制系统具有位于自行车 上的电池模块、能量转化模块、电量检测模块、处理模块、电子锁、第一网络通信模块，以及 倾斜检测模块、速度检测模块、路线设定模块、体征检测模块、刹停检测模块、定位模块这六 个辅助充电判断模块，六个辅助充电判断模块可分别产生不同辅助充电判断信息。定位模 块可为GPS模块。

电池模块可为配置于自行车上的电子锁、定位模块、照射灯、处理模块等机构提供 电能，且当所选用的辅助判断模块需要提供电能才可进行工作时，亦可通过电池模块提供 电能。

电量检测模块连接电池模块，用以检测电池模块的电量信息。能量转化模块与电 池模块和处理模块连接。电池模块、各辅助充电判断模块、第一网络通信模块还分别与处理 模块连接。处理模块可结合电量信息和辅助充电判断信息灵活控制能量转化模块的工作状 态。

能量转化模块可将用户骑行时用户通过自行车脚蹬输出的机械能、自行车下坡时 自行车后轮或前轮转动的机械能或刹车时自行车后轮或前轮衰减的机械能转化为电能以 存储于电池模块内。能量转化模块例如可包含专利申请CN201610218309.7、CN95216537.6 、CN201410791130.1或CN201410287014.6等既有的技术方案。

倾斜检测模块可检测用户骑行时路面的坡度信息，倾斜检测模块例如可为陀螺仪 传感器、水平仪或倾斜仪或其它可检测自行车倾斜状态的传感器。倾斜检测模块可将不同 的坡度信息对应于不同的参数，例如上坡信息对应为正值的参数、而下坡信息对应为负值 的参数，平地信息则对应为参数为0，不同的参数值大小代表不同的坡度大小。处理模块可 根据倾斜检测模块检测的骑行路面的坡度信息灵活调整能量转化模块的工作时机，例如当 下坡坡度超过于预设数值时，则控制能量转化模块进行工作。当骑行路面的大致为平行路 面时，则可根据其它检测模块产生的辅助充电判断信息调整自行车的工作状态。

速度检测模块可检测用户骑行时的加速度变化情况，进而提供用户骑行时的加速 度变化信息，速度检测模块例如为专利申请CN201180063075.9等既有的技术方案。处理模 块可根据速度检测模块检测的自行车的速度变化信息，控制能量转化模块的工作状态。例 如，当处理模块根据加速度信息判断用户骑行的加速度超过一预设数值时，即认定用户属 于超路状态，进而可控制能量转化模块停止工作。

体征检测模块例如为专利申请CN201520801076.4 所公开的技术方案。体征信息 检测模块可配置于自行车的把手上或为穿戴于用户肢体上的模块，处理模块可接收体征模 块所检测的信息。体征检测模块可检测用户的出汗量、呼吸量、脉博或心率等信息，进而处 理模块可结合该些信息判断用户的身体状态，并据此作为控制能量转化模块工作状态的依 据。具体而言，处理模块可将体征检测模块检测的信息量化为相应的疲劳指数，进而对应不 同的疲劳指数控制能量转化模块的工作状态，例如判断用户的疲劳指数大于一定值时，控 制能量转化模块停止工作。

刹停传感器可为配置于自行车刹车把位置的传感器，当用户刹车时，刹停传感器 即可产生电信号并输送至处理模块。

路线设定模块用以提供骑行规划路线的坡度信息，其可与处理模块通过有线连接 的方式连接。路线设定模块可包含有采集用户骑行路线的坡度信息的采集单元和存储用户 骑行路线信息的存储单元。路线设定模块与第一网络通信模块电连接，进而其可通过第一 网络通信模块

自远程服务器下载推荐的骑行规划路线的坡度信息，此时远程服务器可为高德公司等 地图公司的云服务平台。另外，路线设定模块亦可通过第一网络通信模块将存储单元存储 的历史骑行路线的坡度信息上传至远程服务器，此时远程服务器可为共享自行车运营商自 身构建的云

服务平台。上传至远程服务器的历史路线信息可共享以供其它共享自行车用户下载使 用。在一实施方式中，当用户通过手机搜索从A地到B地的骑行路线时，手机模块可自远程服 务器下载多个推荐规划路线的坡度信息并推荐给用户，当用户选择相应路线后，处理模块 可接收该规划路线的坡度信息，并进一步结合该坡度信息判断适宜充电的路段。另一实施 方式中，用户骑行的历史路线的坡度信息可存储于存储单元内，进而方便用户后续使用自 行车时直接进行选择相应路线。自远程服务器下载骑行路线的坡度信息的工作模式较适于 用户在不常住地骑行，而选择存储单元存储的历史骑行路线的坡度信息的工作模式适用于 用户在经常骑行地使用。在又一实施例中，骑行路线的坡度信息可为手机上导航工具存储 的离线信息，所述导航工具如高德地图或百度地图等。

在第一实施例中，辅助充电判断模块均配置于自行车上，但在另一实施例中，辅助 充电判断模块亦可部分设置于移动通信终端上。具体而言，请结合图2，与前一实施例不同， 第二实施例的路线设定模块为移动通信终端上，移动通信终端上具有第二网络通信模块， 路线设定模块提供的信息可通过第二网络通信模块和第一网络通信模块转递至处理模块， 亦即本实施例的路线设定模块与处理模块可通过无线连接的方式进行连接，如蓝牙连接。 同时，在本实施例中，路线设定模块可通过第一远程服务器下载推荐的规划骑行路线的坡 度信息，或通过第一远程服务器上传历史骑行路线的坡度信息。但亦可通过第一网络通信 模块上传历史骑行路线的坡度信息。第一远程服务器和第二远程服务器可分别为地图公司 的云服务平台和共享自行车公司的云服务平台。第二实施例未提及的其它特性可与前一实 施例相同，不再赘述。

在又一实施例中，如图3所示，可在自行车上配置第一辅助充电判断模块，在移动 通信终端上配置第二辅助充电判断模块，第二辅助充电判断模块包含倾斜检测模块、速度 检测模块、路线设定模块、体征检测模块中。第二辅助充电判断模块检测的第二辅助充电判 断信息可通过有线或无线的方式传送至处理模块。当电池模块电量较低，而移动通信终端 的电量较高时，为避免第一辅助充电判断模块持续消耗电池模块的电量，可使第一辅助充 电判断模块停止工作，并通过第二辅助充电判断模块接收第二辅助充电判断信息进行判 断。第二辅助充电判断模块可通过有线连接或无线连接的方式连接于处理模块。第三实施 例未提及的其它特性可与前述实施例相同，不再赘述。

在一实施例中，自行车上只设置电池模块、能量转换模块，电量检测模块和第一辅 助充电判断模块、定位模块等模块可均由移动通信终端(如手机)提供，这种情况下，需要自 行车与手机配合才能实现功能；进一步地，自行车还可给手机进行充电，实现移动电源的概 念。

在一实施例中，自行车控制系统还包含当电池电量低于预设数值时可发出警报的 警报系统，当电池模块的电量较低时，警报系统发出警报信号，以便自行车的维护商可急时 对自行车进行充电。警报信号可发送至共享自行车运营商的云服务平台。

在一实施例，可通过移动通信终端对电池模块进行充电。

移动通信终端可为智能手机，其上可带有地图查询的工具。

以下将进一步说明应用上述充电控制系统进行充电的具体控制方法。

结合图4，在第一实施例中，本发明自行车充电控制系统控制方法可包含以下步 骤：S11：接收电量检测模块检测的电量信息和第一辅助充电判断模块产生的第一辅助充电 判断信息的步骤；S12：判断电量信息和第一辅助充电判断信息是否符合调整能量转化模块 工作状态的预设条件的步骤；S13：根据步骤S12的判断结果调整能量转化模块工作状态的 步骤。

本发明的控制方法可包含步骤S14，具体而言，在一实施例中，在可自行车行进预 设的间隔距离或间隔时间之后，再次进行步骤S11至S13。例如每经过100米或每经过3分钟 再次进行相应步骤。在另一实施例中，在电池模块的电量发生预设的间隔变化之后，再次进 行步骤S11至S13。

第一实施例控制方法的具体应用场景可参考如下说明。

在一种情况下，当根据电量信息判断电池模块的电量大于或等于第一预设数值 时，处理模块控制能量转化模块停止工作，例如电池模块的电量已经达到最大充电量的90% 时，以提高用户骑行的舒适性。

在一种情况下，当根据电量信息判断电池模块的电量低于或等于第二预设数值 时，处理模块控制能量转化模块进行工作，例如电池模块的电量已经低于最大充电量的5%。 容易理解，第二预设数值可进行预设置，第二预设数值可为充电控制系统的最低安全电量 或者略大于最低安全电量。

在一种情况下，步骤S11的辅助充电判断信息包含骑行时路面的坡度信息；当根据 电量信息和骑行时路面的坡度信息判断电池模块的电量介于第一预设数值与第二预设数 值之间，且骑行时路面为坡度超过预设坡度值的下坡路面时，处理模块控制能量转化模块 进行工作。例如电池模块当前电量介于5%与90%之间时，如果判断当前为下坡路面且坡度超 过30度时，则控制能量转化模块进行工作。

在一种情况下，步骤S11的辅助充电判断信息包含骑行规划路线的坡度信息和当 前位置信息；当根据电量信息和骑行规划路线的坡度信息判断骑行规划路线后续路段存在 下坡坡度超过预设数值的第一路段，且自当前位置骑行至该第一路段的起始位置的过程中 电池电量可始终维持大于第二预设数值时，处理模块控制能量转化模块在自当前位置骑行 至该第一路段的起始位置的过程中停止工作。例如当用户规划从当前位置A点骑行至位置B 点时，在路线AB之间存在下坡坡度超过30度的路段CB，处理模块根据规划路线的坡度信息 判断电池模块的电量可维持骑行至C位置仍大于最大电量的5%时，则处理模块控制能量转 化模块在骑行至C位置的过程中停止工作。电池模块的电量是否可维挂自A点骑行至C点，其 判断依据可预先存储于处理模块，该判断依据可基于多个数据样本在AB路段骑行时的电量 消耗情况进行加权分析得到，或者该判断依据可另外结合自行车在A位置的骑行速度和AB 路段的距离判断得到。在当前位置A与第一路段CB之间具有第一位置D，当判断自当前位置A 骑行至C的过程中电池电量不可始终维持大于5%时，处理模块控制能量转化模块自当前位 置A骑行至第一位置D的过程中进行工作，以使电池模块的电量自第一位置D骑行至C的过程 中电池电量可始终维持大于5%，且当自行车骑行至该第一位置D时，处理模块控制能量转化 模块停止工作。在自C位置或D位置骑行至B位置的过程中，亦可在间隔距离或间隔时间内重 新进行检测，以避免电池电量可能下降至5%以下的问题。在另一实施例中，当判断自当前位 置A骑行至C的过程中电池电量不可始终维持大于或等于5%时，处理模块控制能量转化模块 自当前位置A骑行至第一位置D的过程中部分时间或部分路段进行工作，其有利于处理模块 结合AD路段之间的具体坡度情况灵活选择充电路段，例如AD之间包含有上坡路段，则可在 上坡路段不进行充电，而在平板路段或下坡路段进行充电，通过选择部分时间或部分路段 进行工作的方式，可确保AD路段可使电池模块充电至5%以上电量的同时，减少用户的体能 消耗。

第一实施例灵活控制自行车充电时机的具体应用并不限于上述方法，处理模块控 制能量转化模块进行工作的预设条件可根据用户的需要自行设定，亦可预先设定于处理模 块内。以下将进一步说明本第一实施例发明自行车工作方式的更多方式。

在一实施例中，当处理模块通过电量信息确认电池模块的电量介于第一预设数值 和第二预设数值之间，且通过倾斜检测模块检测的坡度信息确认自行车已经处于爬坡状态 超过一预设的时间，则处理模块控制能量转换模块停止工作，进而可减轻用户骑行时的负 担。

在一实施例中，处理模块可根据体征检测模块所检测的用户的信息调整能量转化 模块转化能量的充电速率，例如当检测用户呼吸较为急促(即用户疲劳等级较高)，则转化 能量的充电速率处于最低值或不转化，当用户疲劳等级为中度时，则转化能量的充电速率 可适当大于最低值。

在一实施例中，处理模块可根据不同的坡度调整能量转化模块不同的充电转化 率，如坡度较大时，可适当提高充电转化率的大小，以进行快速充电。

在一实施例中，处理模块可预设一安全速度值，当通过速度模块检测用户下坡骑 行速度超过该安全速度值时，控制能量转化转化模块进行工作。

在一实施例中，在骑行路线为平地或者接近平地状态(即上坡坡度和下坡坡度都 较小)时，处理模块可结合刹停检测机构检测的刹车信息调整能量转化模块的工作状态，例 如判断用户正在刹车，则控制能量转化模块进行工作。

通过以上说明，容易理解，本发明的处理模块可接收多个不同的辅助充电判断信 息，多个不同的辅助充电判断信息存在不同的优先级。

结合图4，在第二实施例中，本发明自行车充电控制系统控制方法可包含以下步 骤：S21：选择第一辅助充电判断模块和第二辅助充电判断模块其中之一进行工作的步骤； S22：接收电量检测模块检测的电量信息，以及第一辅助充电判断模块产生的第一辅助充电 判断信息或第二辅助充电判断模块产生的第二辅助充电判断信息的步骤；S23：判断电量信 息和第一辅助充电判断信息或电量信息和第二辅助充电判断信息是否符合调整能量转化 模块工作状态的预设条件的步骤；S24：根据步骤S23的判断结果调整能量转化模块工作状 态的步骤。步骤S1中，当电池模块的电量小于或等于第三预设数值时，选择第二辅助充电判 断模块进行工作；当电池模块的电量大于第三预设数值时，选择第一辅助充电判断模块进 行工作。

具体而言，第二实施例的控制方法的应用场景可如下：当电池模块的电量小于15% 时，而移动通信终端的电量大于70%，则处理模块控制第一辅助充电判断模块停止工作，同 时处理模块自第二辅助充电判断模块处接于第二辅助充电判断信息，并进一步结合当前电 量信息和第二辅助充电判断信息判断是否符合调整能量转化模块工作状态的预设条件，然 后根据判断结果调整能量转化模块的工作状态。当电池模块的电量大于15%后，处理模块可 切换使第一辅助充电判断模块进行工作，自第一辅助充电判断模块接收第一辅助充电判断 信息，同时切断与第二辅助充电判断模块的连接。以上方式可根据自行车当前的电量情况 灵活配置辅助充电判断信息的来源。

本发明的自行车充电控制系统和充电控制方法还有其它变形设于，例如在其它实 施例中，第一辅助充电判断模块可不包含倾斜检测模块、速度检测模块、路线设定模块、体 征检测模块中全部模块，而仅包含其中一个模块或部分模块，以满足不同系统的配置需要。 在一实施例中，所述充电控制系统至少包括倾斜检测模块和路线设定模块。在一实施例中， 所述充电控制系统至少包括体征检测模块。在一实施例中，第二辅助充电判断模块仅包含 倾斜检测模块、速度检测模块、路线设定模块、体征检测模块中的部分模块

本发明的自行车控制系统可灵活调整自行车的充电时机。以上即为本发明的具体实施 方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变 形和改进。这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求 为准。