自行车电子系统

摘要

一种自行车电子系统(1；1001)，包括：手动命令管理单元(14；1014)，所述手动命令管理单元具有壳体，所述壳体被构造成固定在自行车车把的把手处，所述手动命令管理单元包括至少一个第一可手动致动开关和第一处理器；拨链器管理单元(16；1016)，所述拨链器管理单元包括第二处理器，其特征在于，所述系统(1；1001)包括在第一处理器和第二处理器之间的第一直接通信通道(18；1044)，并且其中第一处理器响应所述至少一个第一开关的手动致动，发出地址为拨链器管理单元(16；1016)的拨链器命令信号，并且第二处理器通过第一直接通信通道(18；1044)从第一处理器(40；1030)接收拨链器命令信号。

权利要求

1.一种自行车电子系统(1；1001)，包括：

-手动命令管理单元(14；1014)，所述手动命令管理单元具有壳体(1070、1071)，所述壳体被构造用于固定在自行车车把的把手处，所述手动命令管理单元包括第一处理器(40；

1030)和可手动致动的至少一个第一开关(44；1036、1076)，

-拨链器管理单元(16；1016)，所述拨链器管理单元包括第二处理器(40；1030)，其特征在于，所述系统(1；1001)包括在所述第一处理器(40；1030)和所述第二处理器(40；1030)之间的第一直接通信通道(18；1044、1056)，并且其中所述第一处理器(40；1030)响应所述至少一个第一开关(44；1036、1076)的手动致动，发出地址为所述拨链器管理单元(16；1016)的拨链器命令信号，并且所述第二处理器(40；1030)通过所述第一直接通信通道(18；1044、1056)从所述第一处理器(40；1030)接收所述拨链器命令信号。

2.根据权利要求1所述的自行车电子系统(1；1001)，包括第二手动命令管理单元(15；

1015)，所述第二手动命令管理单元具有被构造用于固定在自行车车把的把手处的壳体(1070、1071)，包括第三处理器(40；1030)和可手动致动的至少一个第二开关(44；1036、

1076)。

3.根据权利要求1或2所述的自行车电子系统(1；1001)，包括具有第四处理器(40；

1030)的第二拨链器管理单元(17；1017)。

4.根据权利要求3当从属于权利要求2时所述的自行车电子系统(1；1001)，包括在所述第三处理器(40；1030)和所述第四处理器(40；1030)之间的第二直接通信通道(18；1047、

1058)，并且所述第三处理器(40；1030)响应所述至少一个第二开关(44；1036、1076)的手动致动，发出地址为所述第二拨链器管理单元(17；1017)的拨链器命令信号，并且所述第四处理器(40；1030)通过所述第二直接通信通道(18；1047、1058)从所述第三处理器(40；1030)接收拨链器命令信号。

5.根据权利要求3所述的自行车电子系统(1；1001)，包括在所述第一处理器(40；1030)和所述第四处理器(40；1030)之间的第三直接通信通道(18；1045)，并且所述第一处理器(40；1030)响应所述至少一个第一开关(44；1036、1076)的手动致动，发出地址为所述第二拨链器管理单元(17；1017)的拨链器命令信号，并且所述第四处理器(40；1030)通过所述第三直接通信通道(18；1045)从所述第一处理器(40；1030)接收拨链器命令信号。

6.根据权利要求2所述的自行车电子系统(1；1001)，包括在所述第三处理器(40；1030)和所述第二处理器(40；1030)之间的第四直接通信通道(18；1046)，并且所述第三处理器(40；1030)响应所述至少一个第二开关(44；1036、1076)的手动致动，发出地址为所述拨链器管理单元(16；1016)的拨链器命令信号，并且所述第二处理器(40；1030)通过所述第四直接通信通道(18；1046)从所述第三处理器(40；1030)接收拨链器命令信号。

7.根据权利要求4所述的自行车电子系统(1001)，其中，所述第一直接通信通道(1044、

1056)和/或所述第二直接通信通道(1047、1058)是无线通信通道。

8.根据权利要求5所述的自行车电子系统(1001)，其中，所述第三直接通信通道(1045)是无线通信通道。

9.根据权利要求6所述的自行车电子系统(1001)，其中，所述第四直接通信通道(1046)是无线通信通道。

10.根据权利要求4所述的自行车电子系统(1)，其中，所述第一直接通信通道(18)和/或所述第二直接通信通道(18)是有线通信通道。

11.根据权利要求5所述的自行车电子系统(1)，其中，所述第三直接通信通道(18)是有线通信通道。

12.根据权利要求6所述的自行车电子系统(1)，其中，所述第四直接通信通道(18)是有线通信通道。

13.根据权利要求10所述的自行车电子系统(1)，其中，在所述第一直接通信通道(18)和/或所述第二直接通信通道(18)中提供的那些通道是同一通信总线(18)上的有线通信通道。

14.根据权利要求11所述的自行车电子系统(1)，其中，在所述第三直接通信通道(18)中提供的那些通道是同一通信总线(18)上的有线通信通道。

15.根据权利要求12所述的自行车电子系统(1)，其中，在所述第四直接通信通道(18)中提供的那些通道是同一通信总线(18)上的有线通信通道。

说明书

自行车电子系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种自行车电子系统，并且具体地涉及一种自行车电子变速器。

背景技术

[0002] 自行车中的运动传动系统包括在齿轮之间延伸的链条，齿轮与踏板曲柄的轴和后轮的轮毂联动。当在踏板曲柄的轴和后轮的轮毂中的至少之一处存在超过一个齿轮，并且因此运动传动系统具有变速器时，就提供前拨链器和/或后拨链器。在电子伺服变速器的情况下，每个拨链器都包括：链条引导元件，也称为拨链片，链条引导元件可移动，从而使链条在齿轮之间移动，以便改变齿数比；和机电致动器，以移动链条引导元件。致动器继而通常包括：马达，通常是电动马达，电动马达通过链接，诸如铰接平行四边形环链、齿条系统或蜗杆系统联接链条引导元件；以及转子或转子下游的向下移动至链条引导元件本身的任何移动部分的位置、速度和/或加速度的传感器。值得注意，也使用与本文中所使用的术语稍微不同的术语。

[0003] 例如，控制电子装置基于一个或更多个下列检测变量自动地改变齿数比，诸如行驶速度、踏板曲柄的旋转节奏、被施加给踏板曲柄的扭矩、行驶地形的坡度、自行车手的心率等等，和/或本发明尤为关注的，基于自行车手经适当的控制构件(例如握把和/或按钮)手动输入的命令，改变齿数比。

[0004] 安装一种用于控制前拨链器的装置和一种控制后拨链器的装置，或者在更简单变速器的情况下仅安装两者中的一种，以便使自行车手易于通常是在车把上操纵，靠近其把手，刹把也被设置在该处，以分别控制前和后轮刹车。允许在两个方向驱动拨链器以及刹车的控制装置通常被称为集成控制器。

[0005] 作为惯例，用于控制前拨链器的装置以及前轮的刹把被布置为靠近左把手，并且控制后拨链器的装置以及后轮的刹把被布置为靠近右把手。

[0006] 上述组件位于自行车车体上，并且必须彼此连通。此外，必须对上述组件供电。

[0007] US6,741,045B2公开了一种自行车控制设备，包括：自行车组件控制单元，该单元具有控制发射器和控制接收器中之一；计算机控制单元，该单元具有控制发射器和控制接收器中另一个；传输路径，该传输路径联接至自行车组件控制单元和计算机控制单元；其中控制发射器将功率和数据在传输路径上传递给控制接收器。该文件大致指示了，显示载体单元和前拨链器单元之间的传输路径也可以为无线的，然而实际上未教导以无线方式传输功率。

[0008] US6,757,567B2公开了一种用于自行车的电子控制系统，以关联于与自行车相关联的一组传感器、一组致动器和一组控制构件，包括：第一处理器单元，该单元可以用作处理和显示信息的单元，在实施例中示出为显示单元；第二处理器单元，该单元可以用作控制与所述一组控制构件通信和接口连接的单元，在实施例中示出为显示载体单元；和第三处理器单元，该单元可以用作用于与所述一组传感器和所述一组致动器接口连接的单元，在实施例中示出为被布置在水壶架处的中央单元；所述第一、第二和第三处理器单元通过异步双向通信通道连接在一起。

[0009] EP 2 072 091B1公开了一种自行车电子设备，包括电子控制单元、显示单元、驱动单元，以及通过适当的通信协议，经通信通道通信的第二电子控制单元或传感器单元；还提供一种用于对自行车电子设备的组件供电的线路。所示实施例中的电子控制单元被容纳在显示单元的壳体中。该文件大致指示了各种单元之间的通信也可以为无线的。

[0010] 申请人已经认识到，上述文件的架构大致包括主处理器，其故障会导致整个系统故障。

[0011] 因此，本发明的基本问题在于避免上述缺点，特别是提供一种具有分布式架构的自行车电子系统。

发明内容

[0012] 在其一方面，本发明涉及一种自行车电子系统，包括：

[0013] -手动命令管理单元，该手动命令管理单元具有壳体，该壳体被构造用于固定在自行车车把的把手处，该手动命令管理单元包括至少一个第一可手动致动开关和第一处理器，

[0014] -拨链器管理单元，该拨链器管理单元包括第二处理器，

[0015] 其特征在于，该系统包括在第一处理器和第二处理器之间的第一直接通信通道，并且其中第一处理器响应至少一个第一开关的手动致动，发出地址为拨链器管理单元的拨链器命令信号，并且第二处理器通过直接通信通道从第一处理器接收拨链器命令信号。

[0016] 在本说明书中和附加权利要求中，术语“通道”的意思是信号的通信或传播路径。从物理观点看，术语“通道”用于指示有线媒体类型，有线媒体连接两个单元，以物理远程传输用于信号的信息，或者是指示其中信号传播的环境(无线电媒体)。

[0017] 因此，通过这种方式，能够避免这样一种集中单元，该集中单元接收手动命令管理单元发出的命令，并且朝着拨链器关系系统发送命令，可能重新处理命令。

[0018] 由于手动命令管理单元的壳体被构造成固定在把手处，所以根据本发明的手动命令管理单元不包括显示载体单元、显示单元或直到现在都在使用的另一类型的集中单元等等，以将其中存在的两个手动命令管理单元发出的命令分组。

[0019] 优选地，该系统包括第二手动命令管理单元，该第二手动命令管理单元具有壳体，壳体被构造成固定在自行车车把的第二把手处，包括至少一个第二可手动致动开关和第三处理器。

[0020] 优选地，该系统包括具有第四处理器的第二拨链器管理单元。

[0021] 优选地，该系统包括在第三处理器和第四处理器之间的第二直接通信通道，并且第三处理器响应至少一个第二开关的手动致动，发出地址为第二拨链器管理单元的拨链器命令信号，并且第四处理器通过第二直接通信通道从第三处理器接收拨链器命令信号。

[0022] 优选地，在缺乏第二手动命令管理单元的情况下，该系统还包括在第一处理器和第四处理器之间的第三直接通信通道，并且第一处理器响应至少一个第二开关的手动致动，发出地址为第二拨链器管理单元的拨链器命令信号，并且第四处理器通过第三直接通信通道从第一处理器接收拨链器命令信号。

[0023] 优选地，在缺乏第二手动命令管理单元的情况下，该系统还包括在第三处理器和第二处理器之间的第四直接通信通道，并且第三处理器响应至少一个第二开关的手动致动，发出地址为拨链器管理单元的拨链器命令信号，并且第二处理器通过第四直接通信通道从第三处理器接收拨链器命令信号。

[0024] 优选地，如果存在，第一手动命令管理单元和第二手动命令管理单元具有至少两个开关。

[0025] 在实施例中，在第一直接通信通道和/或第二直接通信通道和/或第三直接通信通道和/或第四直接通信通道之间提供的那些通道是无线通信通道。

[0026] 在实施例中，在第一直接通信通道和/或第二直接通信通道和/或第三直接通信通道和/或第四直接通信通道之间提供的那些通道是线缆通信通道。

[0027] 在实施例中，在第一直接通信通道和/或第二直接通信通道和/或第三直接通信通道和/或第四直接通信通道之间提供的那些通道是同一通信总线上的线缆通信通道。

[0028] 在其一方面，本发明涉及一种自行车电子系统，其中分布架构具体实施为有线模式，包括：

[0029] -电池单元，

[0030] -手动命令管理单元，

[0031] -拨链器管理单元，和

[0032] -供电和通信总线，所述单元中的每个都连接至所述总线。

[0033] 所述手动命令管理单元和拨链器管理单元中的每个都包括处理器，以及被布置在处理器和所述总线之间的电压调节器。

[0034] 该分布架构使得可避免中央处理单元，并且使得易于扩展系统。此外，有利地，电源被所有单元共享，每个单元都有利地具有电压调节器以使该单元适应其处理器，因此，其处理器能够为该单元本身专用。手动命令管理单元通过总线与拨链器管理单元直接通信，从而对其施加变速命令。反之亦然，拨链器管理单元能够将关于其自身状态的消息直接传达给手动命令管理单元。

[0035] 可以通过下列能够视需要彼此组合的另外特征，进一步改进自行车电子系统的该实施例。

[0036] 有利地，所述供电和通信总线包括接地线缆、电源线缆和单串行通信线缆。

[0037] 通过提供具有在整个系统上分布的三根电线的总线，简化了各个单元的连接。

[0038] 优选地，所述手动命令管理单元和拨链器管理单元中的每个都包括被包含在所述处理器中，或处于其外部的接收器，和/或发射器。

[0039] 通过在每个单元上提供发射器和接收器两者，提高了系统的性能。

[0040] 优选地，所述发射器和所述接收器被连接至所述通信线缆。

[0041] 优选地，所述手动命令管理单元和拨链器管理单元中的每个还包括电容装置，该电容装置被布置在调节器和电源以及所述总线的接地线缆之间。

[0042] 有利地，所述电容装置具有在缺乏电源的情况下，允许短时间向处理器供电的功能，该时间足以保存数据。

[0043] 优选地，所述手动命令管理单元和拨链器管理单元以及任选地所述电池单元中的每个包括被布置在所述总线的电源和通信线缆之间的起偏器，优选是电阻器。

[0044] 有利地，该系统还包括第二手动命令管理单元和第二拨链器管理单元，其每个都包括处理器，以及被布置在处理器以及所述总线的地线和电源线缆之间的电压调节器。

[0045] 有利地，该系统还包括从计算机环路(computer cycle)、传感器单元、记录单元、外围单元组成的组中选择的至少一个其它单元，其每个都包括处理器，以及被布置在处理器以及所述总线的地线和电源线缆之间的电压调节器。

[0046] 优选地，所述发射器包括串联连接在总线的通信和接地电缆之间的MOSFET和电阻器，MOSFET的栅极由处理器驱动。

[0047] 优选地，接收器包括阈值比较器，更优选施密特触发器。

[0048] 优选地，处理器被配置成通过接收器检查，通信线缆上的电压是否等于静止值持续了最小时间，并且仅在肯定情况下通过发射器发射消息。

[0049] 优选地，处理器被配置成通过接收器检查经发射器发出的每一数位(bit)，并且在检查给出否定结果的情况下，重新发出整条消息和/或单个的所发射的数位。

[0050] 优选地，处理器被配置成通过接收器，监控通信线缆上的电压是否等于静止值持续了最小时间，并且在否定情况下接收消息，从而检查其是否为地址单元，并且在肯定情况下，通过发射器发出接收信号的确认，以响应消息执行可能的动作，并且通过发射器发出接收消息的进一步确认。

[0051] 在其一方面，本发明涉及一种自行车电子系统，其中分布架构被具体实施为至少部分无线模式。

[0052] 这种自行车电子系统以最佳方式开发无线连接性。

[0053] 因而在其一方面，本发明涉及一种自行车电子系统，该系统包括第一手动命令管理单元，该第一手动命令管理单元具有壳体，该壳体被构造成固定在自行车车把的把手处，该第一手动命令管理单元包括至少一个第一可手动致动开关、第一处理器和第一无线通信装置。

[0054] 第一手动命令管理单元还包括向第一处理器和第一无线通信装置供电的电路，该电源电路包括电池电源，和/或被配置成从在系统内产生的射频电磁场吸收能量。

[0055] 通过上述特征，手动命令管理单元完全不存在从其壳体引出，并且被导向系统的一个或更多个其它组件的电线，具有下列明显优点，诸如改进外观、改进空气动力学特性和特别易于组装性。应理解，在适合不仅电子变速器，而且也适合命令机械刹车的所谓集成命令的情况下，应存在致动刹车的机械线缆，诸如波顿线缆。

[0056] 优选地，所提供的电池电源是纽扣电池式电池。

[0057] 优选地，电池电源是碱性电池。

[0058] 优选地，该系统还包括至少一个第一拨链器单元。

[0059] 优选地，在手动命令管理单元中，第一处理器响应该至少一个第一开关的手动致动发出拨链器命令；并且拨链器管理单元接收和处理拨链器命令。

[0060] 如下文更明确指出的，从手动命令管理单元至拨链器管理单元的拨链器命令通信，可以为通过系统的另一单元，即其中的接口单元的直接或间接的通信。

[0061] 优选地，该系统还包括从下列单元中预先选择的至少两个单元，即第一拨链器单元、第二拨链器单元和电池单元，以及在所述至少两个预先选择的单元之间的至少一个电缆连接。

[0062] 优选地，所述至少一个电缆连接包括电源连接。

[0063] 优选地，所述至少一个电缆连接还包括数据和/或命令通信连接。

[0064] 因此，该系统优选地和有利地具有新颖混合架构，其中，自行车的“顶部”部分，也就是说被固定至车把的手动控制器和可能的显示单元或接口单元(手动控制器和系统的其余部分之间的接口，和/或与用户的接口)完全是无线的(通信和电源)，而自行车的“底部”部分，包括拨链器，通过电缆连接。该架构最优，这是因为在自行车的底部部分中，必须向至少一个链条引导器的运动提供的所涉及的功率更大。此外，在自行车的该“底部”部分中，电缆的存在通常较不重要，这是因为由于下列事实，所以易于将它们在车架内部穿过，即车架的管材所具有的截面大于车把的管材，并且它们具有不同形状。

[0065] 接口单元可以完全为无线的，或者通过线缆连接自行车的“底部”部分。

[0066] 数据和/或命令通信可以在系统内完全为无线的，也在所述至少两个预先选择的单元之间提供无线通信，或者可以混合，当如上所述地所述至少一个电缆连接包括数据和/或命令通信连接时。在后一种情况下，开发允许电源连接的电缆，以用于提供线缆通信，在一些方面，线缆通信比无线通信更可靠并且更快。

[0067] 优选地，该系统包括第一拨链器单元、第二拨链器单元和电池单元、在电池单元和第一拨链器单元之间的第一电缆连接，以及在电池单元和第二拨链器单元之间的第二电缆连接。

[0068] 在实施例中，第一和第二电缆连接包括电源连接，该系统还包括在所述第一拨链器单元、第二拨链器单元和电池单元之间的至少一个数据和/或命令无线通信通道。

[0069] 在实施例中，第一和第二电缆连接包括电源以及数据和/或命令通信连接。

[0070] 当存在时，电池单元可以被容纳在座柱中或座管中，或者被固定在车架外的适当位置处。

[0071] 在其它实施例中，第一和第二拨链器单元至少其中之一包括电池，并且不存在电池单元。

[0072] 优选地，该系统包括第二手动命令管理单元，该第二手动命令管理单元具有壳体，该壳体被构造成固定在自行车车把的第二把手处，该第二手动命令管理单元包括至少一个第二可手动致动开关、第二处理器和第二无线通信装置，其中第二手动命令管理单元还包括用于向第二处理器和第二无线通信装置供电的第二电路，第二电源电路包括电池电源，和/或被配置成从在系统内产生的射频电磁场吸收能量。

[0073] 在实施例中，该系统还包括在第一手动命令管理单元和系统的其余部分之间，特别是在第一手动命令管理单元和第二手动命令管理单元以及一个或两个拨链器管理单元之间的接口单元。

[0074] 优选地，接口单元包括第三处理器和第三无线通信装置，以及用于向第三处理器和第三无线通信装置供电的第三电路。

[0075] 优选地，第三电源电路包括电池电源，该电池电源被配置成也将能量供应给在系统内产生的所述射频电磁场。

[0076] 作为替换方式，接口单元从在系统内产生的射频电磁场吸收能量。

[0077] 作为替换方式，接口单元通过电源，并且可任选地也通过数据/命令通信连接，与电池单元连接。

[0078] 优选地，当第一手动命令管理单元包括仅被配置成从射频电磁场吸收能量的电源电路时，该单元还包括蓄能装置，通常是电容器。

[0079] 优选地，如果通过在电池单元内产生的射频电磁场供电，这对第二手动命令管理单元(如果存在)，和/或接口单元也适用。

[0080] 通过这种蓄能装置，手动命令管理单元(或其它单元)能够对其处理器自供电一定时间长度，该段时间足以将发射射频电磁场的请求发射给系统的另一组件。

[0081] 优选地，第一无线通信装置包括接收和发射天线。

[0082] 优选地，接收和发射天线被制作成载有第一处理器的印刷电路板(PCB)的板迹线。

[0083] 优选地，这对于如果存在的，并且具有接收和发射天线的第二手动命令管理单元，和/或接口单元和/或其它单元也适用。

[0084] 有利地，提供被包含在PCB板中的这种天线避免了必需提供、储存和装配不同组件的必要性。

[0085] 优选地，同一自行车车载的系统单元被构造成组成私人通信网络，并且更优选地，该网络关于外部保密。

[0086] 这种提供允许第一自行车车载的所述通信网络与第二自行车的类似通信网络共存，两个网络之间的数据和/或命令通道之间不干扰。在竞赛期间并且特别是在短距离比赛期间特别重要，因为在几米范围内可以存在几十辆自行车。

[0087] 同一自行车的车载系统单元可以以下列通信网络连接，即网状式的通信网络(网状网络)，其中每个单元都代表起接收器、发射器和/或转发器作用的节点，或者具有至少一个星型子网的通信网络，其中一个单元代表起星型中心节点的节点，并且其它单元代表外围节点，或者具有至少一个树型子网的通信网络，其中一个单元代表起根作用的节点，并且其它单元代表外围节点。

[0088] 每个根节点或星型中心节点都具有接收器和/或发射器和/或转发器和/或网络协调器的功能。

[0089] 每个外围节点都具有接收器和/或发射器的功能，但是不具有转发器和/或网络协调器的功能。

[0090] 优选地，根据从下列协议组成的组选择的低功率无线通信协议执行无线通信，即ZigBee、蓝牙、蓝牙低功率消耗协议、NFC、WiFi、RFID，更优选地根据称为ZigBee的协议。

[0091] 更具体地，ZigBee是基于用于无线个人区域网络(WPAN)的标准IEEE802.15.4的，使用小型低功率数字天线的高水平通信协议组的规范的名称。

[0092] 优选地，无线通信在868MHz或2.4Ghz下发生。

[0093] 网络的安全性可以通过适合的，本身众所周知的密码系统来具体实现。仅作为实例，应提及可能在消息结尾处添加作为阅读密码的CRC(循环冗余校验码)的可能性，和/或逆变通信数位的可能性。

[0094] 优选地，同一自行车车载的系统单元之间的通信网络被配置成，进一步与不被车载安装在自行车上的上级装置(supervisor device)无线通信。

[0095] 有利地，这种上级装置是所谓的队车(team car)的车载装置，队车在竞赛期间跟随自行车或自行车队。

[0096] 通过无线通信，一个或更多个自行车的车载系统的一个或更多个参数和/或变量的当前值被有利地发射至上级装置，和/或一个或更多个自行车的车载系统的一个或更多个参数和/或变量的值可以被上级装置通过下列通信修改，即上级装置与自行车车载系统的直接通信，和/或上级装置针对车队中全部的自行车车载系统的广播通信。

[0097] 在其一方面，本发明涉及一种对至少一个自行车的控制系统，包括彼此无线通信的上述自行车电子系统以及非在自行车上车载的上级装置。

[0098] 在其一方面，本发明涉及一种用于上述自行车电子系统的控制装置。

[0099] 在其一方面，本发明涉及一种自行车电子系统，其包括通过ZigBee协议无线通信的至少两个无线通信单元。

[0100] 在其一方面，本发明涉及一种自行车电子系统，其包括具有处理器和无线通信天线的单元，其中无线通信天线被制成为载有处理器的印刷电路板(PCB)的迹线。

[0101] 在其一方面，本发明涉及一种自行车电子系统，其包括手动命令管理单元，该单元包括被配置成从射频电磁场吸收能量的电源电路，以及通常为电容器的蓄能装置。

[0102] 通过这种蓄能装置，手动命令管理单元能够对其自身处理器自供电一定时间长度，该段时间足以将发射射频电磁场的请求发射给系统的另一组件。

[0103] 本发明的这种其它方面的系统和装置可以包括上述特征中的一个或更多个。

附图说明

[0104] 通过下文参考附图做出的本发明一些优选实施例的详细说明，本发明的进一步特征和优点将更明显。视需要，各个构造中的不同特征可以被组合在一起。在附图中：

[0105] -图1是根据本发明实施例的自行车电子系统的方框图，

[0106] -图2是自行车电子系统的电池单元的方框图，

[0107] -图3是自行车电子系统的每个其它单元的方框图，

[0108] -图4是自行车电子系统的电池单元的基本布线图，

[0109] -图5是自行车电子系统的每个其它单元的基本布线图，

[0110] -图6是传输相关的通信协议的流程图，

[0111] -图7是接收相关的通信协议的流程图，

[0112] -图8-11是根据本发明的自行车电子系统的一些实施例的方框图，这些实施例在系统内的通信网络架构方面彼此不同，

[0113] -图12是图8-11的自行车电子系统的单元的一个实施例的方框图，

[0114] -图13是图8-11的自行车电子系统的单元的另一个实施例的方框图，

[0115] -图14示意性表示分布在自行车上的自行车电子系统实施例的各种单元，[0116] -图15示意性表示自行车电子系统的实施例的手动命令管理单元，

[0117] -图16示意性表示自行车电子系统的实施例的接口单元，

[0118] -图17是与在本发明实施例的系统中的通信网络中起外围节点作用的单元相关的通信协议的流程图，

[0119] -图18是与在本发明实施例的系统中的通信网络中起根节点或星型中心节点作用的单元相关的通信协议的流程图，和

[0120] -图19是根据本发明的自行车的控制系统的流程图。

具体实施方式

[0121] 在下文说明书中，为了例示附图，使用相同或类似的标识符指示具有相同或相似功能的构造元件。

[0122] 参考图1，自行车电子系统1包括电池单元12、手动命令管理单元14、拨链器管理单元16、和总线18或电源和通信总线。所述单元12、14、16每个都被连接至总线18。

[0123] 例如，手动命令管理单元14是可通过右手致动的单元，以本身已知的方式包括构造成固定在自行车车把的把手处的壳体，并且拨链器管理单元16是与后轮联动的单元。

[0124] 优选但非必要地，自行车电子系统1还包括被连接至总线18的其它单元。

[0125] 因而在上述实例中分别示出第二手动命令管理单元15和第二拨链器管理单元17，第二手动命令管理单元15是可通过左手致动的单元，以本身已知的方式包括壳体，壳体被构造成固定在自行车车把的把手处，并且第二拨链器管理单元17是与踏板曲柄的轴联动的单元。

[0126] 在可替换实施例中，可以仅存在前拨链器和各自控制器的管理单元，该管理单元通常通过左手致动。

[0127] 在可以与自行车电子系统1中的总线18相连的其它单元中，存在计算机环路20、传感器单元22、记录单元24和普通外围单元26，例如用于检测/处理蹬踏板效果的单元，远程定位命令单元，即设置在车把上或其它位置的不同位置中的一个或更多个复制命令单元，等等。

[0128] 总线18是有物理线缆的通道。优选地，如图2、3中所示，总线18包括三根线缆：接地线缆30、电源线缆32和单串行通信线缆34。接地线缆30是系统的所有电势差的基准，并且电源电缆32向被连接至自行车电子系统1的所有单元14-17、20、22、24、26供电，并且串行通信电缆34被连接至自行车电子系统1的所有单元14-17、20、22、24、26使用，以传送服务或错误消息或命令。

[0129] 图2也例示了电池单元12的方框图，而图3也示出每个其它上述单元14-17、20、22、24、26的方框图。

[0130] 电池单元12包括单元电池或电池36或蓄能器，电池36也可以由许多优选可再充电、通常是串联连接的单元电池形成。电池36连接在地线和电源线缆30、32之间，从而通过总线18，在自行车电子系统1的其余部分可用的两个线缆之间供应电压差。电池单元12也可任选地包括被连接在电源线缆32和通信线缆34之间的起偏器38，例如电阻器，从而在通信线缆34上产生已知电压。

[0131] 如图3中所示，每个其它单元14-17、20、22、24、26都包括处理器40，以及被布置在处理器40和总线18之间，更具体地是布置在其地线和电源30、32之间的电压调节器42。

[0132] 处理器40控制由普通功能框44指示的专用于单元14-17、20、22、24、26本身的装置和/或被这些装置控制。例如，在手动命令管理单元14、15的情况下，功能框44通常包括至少一个或两个开关，从而一旦它们的状态改变，就分别发出升档请求信号和/或降档请求信号，并且包括可能的用于致动开关的连杆或按钮；在拨链器管理单元16、17的情况下，例如，功能框44包括电动马达的驱动电路和/或用于移动拨链器的链条引导元件的电动马达；在计算机环路20的情况下，例如，功能框44包括显示器、控制开关、数据和程序内存；在传感器22的情况下，功能框44包括下列变量的一个或更多个传感器，即行驶速度、踏板曲柄的旋转节奏、被施加给踏板曲柄的扭矩、行驶地形的坡度、自行车手的心率等等；在记录单元24的情况下，例如，功能框44包括时钟和内存，从而当事件发生时，存储事件和各自时间；最后，在普通外围单元26的情况下，功能框44包括受处理器40控制或用于控制处理器40的一个或更多个电子装置；也可以存在仅具有处理功能、无功能框44的外围单元26。

[0133] 电压调节器42的提供允许每个单元14-17、20、22、24、26都被设计有最适合用于该单元本身的特定功能的处理器40，如从上述内容能够明白，这可以是高可变的。实际上，电压调节器42从总线18获取电池12提供的功率，并且向处理器40提供最适合的电压值。

[0134] 虽然未示出，但是由功能框44图示的一个或更多个电子装置和机电装置能够被直接连接至地线30和电源32线缆，从而由电池单元12经总线18供电。

[0135] 优选地，在电压调节器42和总线18之间，更具体地是在其地线和电源线缆30、32之间，布置有电容装置46，诸如小容量电容器。这种装置具有允许对处理器40短时间段供电的功能，例如几毫秒，该时间段足以在缺乏总线18上的供电的情况下，延迟关闭处理器40，以便在缺乏供电的情况下，处理器40能够在非易失性内存中完成对所有数据和所有变量的当前值的保存。

[0136] 每个单元14-17、20、22、24、26也优选地和有利地包括通信线缆上的电压调制器或发射器48，以及通信线缆上的电压解调器或接收器50。

[0137] 如下文更好地描述的，接收器50示出为独立块，并且可以被包含到处理器40中。

[0138] 在被连接在自行车电子系统1的每个单元中提供发射器或调制器48，以及接收器或解调器50允许在各种单元之间直接通信。具体地，手动命令管理单元14、15和/或传感器单元22能够直接与拨链器管理单元16、17通信，从而直接施加升档和降档命令，并且接收拨链器的状态消息。在下文中例示了特别适合自行车电子系统1的通信协议。

[0139] 在一些单元14-17、20、22、24、26中，可以不存在发射器48和/或接收器50，这当然放弃了这些单元通信的能力(或所有能力)，并且可能改变关于下文所述的通信协议。

[0140] 与电池单元12类似，每个其它单元14-17、20、22、24、26也任选地包括起偏器52，例如电阻器，起偏器52被连接在电源线缆32和通信线缆34之间，从而在通信线缆34上产生已知电压。

[0141] 图4是电池单元12的基本布线图，该图更好地示出由串联连接的多个单元电池形成的电池36或蓄能器如何连接在通往总线18的接地和电源线缆30、32的线缆31、33之间，并且电阻器38形式的可选起偏器38如何连接在通往总线18的电源线缆32和通信线缆34的线缆33、35之间。

[0142] 图5是自行车电子系统1的每个其它单元14-17、20、22、24、26的基本布线图。保护电容46被连接在通往总线18的接地和电源线缆30、32的线缆31a、33a之间；在其下游处，电压调节器42被连接在通往总线18的电源和接地线缆32、30的线缆31a、33a之间；处理器40被以下列方式连接在电压调节器42和通往接地线缆30的线缆31a之间，即由经调节的电压供电。处理器40也被直接连接至通往通信线缆34的线缆35a，这是因为其包含或实现接收器50，能够检测通信线缆34上存在的电压电平，并且根据下文所述的通信协议解释该电压电平。

[0143] 在可替换实施例中，解调器可以为独立组件，例如阈值比较器，优选为施密特触发器。

[0144] 调制器或发射器48包括串联连接在通往总线18的接地线缆30和通信线缆34的线缆31a和35a之间的MOSFET54和电阻器56，更具体地，MOSFET54的漏极被连接至通往通信线缆34的线缆35a，MOSFET54的源极被连接至电阻器56的一端，并且电阻器56的第二端被连接至通往接地线缆30的线缆31a。MOSFET54的栅极由处理器40通过命令线路58驱动。

[0145] 最后，示出电阻器52形式的，被连接在线缆33a和35a之间的起偏器52，线缆33a和35a通往处于单元14-17、20、22、24、26的所有装置上游的电源和通信线缆32、34。

[0146] 当处理器40不将电压施加给MOSFET54的栅极时，漏极和源极被彼此充分隔离，并且通信线缆34上的电压由起偏器52控制。当处理器40向MOSFET54的栅极施加高于其阈值电压的电压时，电流就流经MOSFET54，并且通过电阻器56，在通信线缆34上存在电压降。

[0147] 然后，总线18的通信线缆34上的电压Vbus从在下文中被称为静止电压Vq的恒定值，变为低于Vq的值Vtx，其中当在任何单元中，不向MOSFET54的栅极施加电压—相应于第一逻辑水平，例如逻辑0的电压时，存在静止电压Vq，并且当在单元中，向MOSFET54的栅极施加电压—相应于第二逻辑水平，例如逻辑1的电压时，存在电压Vtx。总线的通信线缆34上的电压Vbus的值被解调器或接收器50检测，并且以逻辑水平0或1解释。通过在将电压施加至MOSFET54的栅极的时间上的控制，处理器40因此能够通过发射器48在通信线缆34上发射二进制信号。

[0148] 应强调，可以省去图2、3中所示的一些框，以及图4、5中所示的一些组件。

[0149] 图6是与发射相关的根据本发明的通信协议的流程图，并且图7是与接收相关的通信协议的流程图。通信协议规定，一次存在单个发射单元，并且存在对所有单元接收的持续监听。

[0150] 关于发射，参考图6，必须发射消息的一个单元14-17、20、22、24、26的处理器40首先在框100中且通过接收器50检查通信线缆34上的电压Vbus是否等于静止电压Vq持续了最短时间Tq，Tq的大小为平均来说没有装置使用总线的平均时间。Tq是确保不中断消息的最小时间，并且其可以为恒定量、零值或变量，并且适合所使用的模式。

[0151] 在否定情况下，即如果电压Vbus的值已经降低为Vtx

[0152] 在肯定情况下，即如果电压Vbus的值保持等于Vq持续时间段Tq，这意味着没有单元14-17、20、22、24、26在发射，并且通信线缆34可用。

[0153] 在该情况下，在方框102中，处理器40在发射缓冲器中加载将被发射的消息，虽然可以在检查框100之前发生该加载。

[0154] 然后在方框104中，处理器40通过发射器48每次一数位地发射被加载在发射缓冲器中的消息，并且在方框106中，通过接收器50检查所发射的数位是否被正确地加载在通信线缆34上。在方框108中，处理器40检查当前数位的发射是否正确发生，并且要被发射的消息是否已经终止。在否定情况下，返回至方框104以发射另一数位，或者重新发射相同数位，或者在错误情况下再次开始发射消息，而在肯定情况下，发射协议的执行已经终止。

[0155] 关于接收，参考图7，被连接在自行车电子系统1中的每个单元14-17、20、22、24、26的处理器40在方框120中且通过接收器50检查通信线缆34上的电压Vbus是否等于静止值Vq持续了最小时间Tq。只要该条件为真，则没有单元14-17、20、22、24、26进行发射，并且处理器继续检查电压Vbus。然而，可以省略接收中的这种检查。

[0156] 当电压Vbus不再等于Vq，而是等于Vtx时，由于单元14-17、20、22、24、26发射，所以被连接在自行车电子系统1中的每个单元14-17、20、22、24、26的处理器40在方框122中并且通过接收器50一数位一数位地接收完整消息，例如将其存储在接收缓冲器中。

[0157] 因而，被连接在自行车电子系统1中的每个单元14-17、20、22、24、26的处理器40在方框124中检查消息的地址是否为其作为一部分的单元14-17、20、22、24、26，并且在否定情况下返回以在方框120中检查电压Vbus。

[0158] 其中方框124的检测已经获得肯定结果的消息的寻址单元的处理器40在方框126中，通过上述协议或者通过其中在方框100中不等待总线空闲的改进协议，来发射接收消息的确认。

[0159] 在方框128中，消息的寻址单元的处理器40可选地响应所接收的信息，执行动作。例如，在来自手动命令管理单元14的升档请求消息的情况下，相关拨链器管理单元16通过适当地驱动电动马达，以移动拨链器的链条引导单元执行升档。

[0160] 之后，消息的寻址单元的处理器40在方框130中通过上述协议发射已经发生动作的确认。

[0161] 上述自行车电子系统1具有分布架构，其中有利地不存在中央处理单元。所有单元14-17、20、22、24、26都处于相同水平上，没有哪个单元是其它单元的从属的或主单元。能够通过添加、移除或替换单元，易于重新构造上述自行车电子系统1。向整个自行车电子系统1提供具有三条线缆的总线18也促进了关于各系统的装配操作，其中各种装置通过在系统中从一点至另一点可变的多条线缆互连。

[0162] 通信和供电总线18具体化为单元14-17、20、22、24、26中的第一单元的处理器40与单元14-17、20、22、24、26中的第二单元的处理器40之间的直接通信通道。

[0163] 具体地，通信和供电总线18具体实施为：

[0164] -在手动命令管理单元14的处理器40和拨链器管理单元16的处理器40之间的直接通信通道，

[0165] -在手动命令管理单元15的处理器40和拨链器管理单元17的处理器40之间的直接通信通道，

[0166] -在手动命令管理单元14的处理器40和拨链器管理单元17的处理器40之间的直接通信通道，

[0167] -在手动命令管理单元15的处理器40和拨链器管理单元16的处理器40之间的直接通信通道。

[0168] 图8-11中所示的自行车电子系统1001包括手动命令管理单元1014和拨链器管理单元1016。

[0169] 例如，手动命令管理单元1014是通过右手致动的单元，以本身已知的方式包括壳体，该壳体被构造成固定在自行车车把的把手处，并且拨链器管理单元1016是与后轮联动的单元。

[0170] 优选但非必要地，自行车电子系统1还包括其它单元。

[0171] 因而在上述实例中示出第二手动命令管理单元1015和第二拨链器管理单元1017分别通过是左手致动的单元，该单元以本身已知的方式包括壳体，该壳体被构造成固定在自行车车把的把手处，以及与踏板曲柄的轴联动的单元。

[0172] 在可替换实施例中，可以仅存在通常可通过左手致动的前拨链器的管理单元和各自控制器。

[0173] 为了清晰，下文应参考两个手动命令管理单元1014、1015和两个拨链器管理单元1016、1017的情况。

[0174] 关于可存在于系统1001中的其它单元，示出了电池单元1012。

[0175] 在其它实施例(未示出)中，电池单元1012可以不存在，并且被在至少一个拨链器管理单元1016、1017中存在的电池或蓄能器代替。为了简化说明，应参考电池单元1012，但是所述内容也可以比照下列情况，其中电池被包含在拨链器管理单元1016、1017中。

[0176] 关于可存在于自行车电子系统1001中的其它单元，存在接口单元1020，接口单元1020在图8和10的实施例中存在，而在图9和11的实施例中不存在。

[0177] 如果存在，接口单元1020能够从手动命令管理单元1014、1015接收命令，并且将它们转发至拨链器管理单元1016、1017。

[0178] 如果存在，接口单元1020可以包括用户接口，该用户接口包括显示器和/或按键、按钮、连杆、操纵杆或其它命令输入构件，包括触控屏。

[0179] 关于在自行车电子系统1001中可以存在、但是图8至11中未示出的其它单元，进一步提及：电池充电器单元，优选地该单元可移除地连接至电池单元1012；传感器单元；记录单元；和普通外围单元，例如用于检测/处理踏板效果的单元，一个或更多个远程定位的命令单元，即在车把上或其它位置上处于不同位置的一个或更多个个复制的命令单元，等等。另外，还参考了上文关于图1所述的内容。

[0180] 如下文更详细描述的，自行车电子系统1001的各种单元，除了可能的电池单元1012和/或电池充电器单元之外，都连接在通信网络中，以交换服务或错误命令或消息。

[0181] 电池单元1012向拨链器管理单元1016、1017供应必要的功率。

[0182] 在一些实施例中，电池单元1012也能够向手动命令管理单元1014、1015供应必要的功率，但是通过下文更好地例示的射频电磁场，以无线方式供应。

[0183] 在一些实施例中，电池单元1012也能够通过线缆，优选以无线方式，通过下文更好地例示的射频电磁场，向接口单元1020供应必要的功率。

[0184] 电池单元2012以本身已知的方式包括单元电池或电池或蓄能器，电池也可以由通常是串联连接的多个单元电池，优选可再充电单元电池形成。电池被连接在地线和电源线之间，从而分别通过第一电源连接线缆1024和第二电源连接线缆1026，在拨链器管理单元1016、1017可用的两个电线之间供应电压差。因而，电池单元2012提供至少用于向拨链器管理单元1016、1017的电动马达供电必需的能量。

[0185] 如果电池单元2012也连接在系统1001的通信网络中，该电池单元2012也包括下文更好例示的通信装置。

[0186] 如果存在的话，其它单元，特别是手动命令管理单元1014、手动命令管理单元1015、拨链器管理单元1016、拨链器管理单元1017和接口单元1020每个都包括下文更好例示的各自通信装置。

[0187] 更详细地，参考图12和13，其以两个实施例例示了代表上述单元1012、1014-1017、1020中的每个单元的大致方框图。如下文详述的，不是系统1001的所有单元都包括分别在图12、13中指示的所有方框。

[0188] 每个单元1014-1017、1020都包括处理器1030，优选为微控制器。在电池单元1012中，可不存在处理器1030。

[0189] 如果存在，手动命令管理单元1014、1015和接口单元1020每个都包括无线通信装置1032。无线通信装置1032包括所示的天线1034和收发器1035。在手动命令管理单元1014、1015中，收发器1035可以被发射器代替。

[0190] 同样地，拨链器管理单元1016、1017优选地每个都包括无线通信装置1032，优选包括收发器1035和天线1034。在拨链器管理单元1016、1017中，收发器1035可以被接收器代替。

[0191] 同样地，电池单元1012可以包括无线通信装置1032，优选包括收发器1035和天线1034。

[0192] 作为对无线通信装置1032的代替或除此之外，在电池单元1012中、在接口单元1020(如果存在)中，和/或拨链器管理单元1016、1017中，可以通过线缆发生处理器1030所管理的数据/命令的通信。例如，可以根据上文参考图1至7所述的形式，通过线缆发生通信。

[0193] 具体地，优选分别通过连接线缆1024、1026发生电池单元1012和拨链器管理单元1016、1017之间的通信。

[0194] 虽然未示出，但是也可以存在用于电源连接，并且可能用于接口单元1020和电池单元1012之间的数据/命令连接的线缆。

[0195] 换句话说，在拨链器管理单元1016、1017中，在接口单元1020中和/或在电池单元1012中，可以通过线缆和无线两者发生通信。

[0196] 另一方面，手动命令管理单元1014、1015仅具有无线通信装置1032，并且不具有用于与系统1001的其余部分数据/命令连接或电源连接的线缆。当存在时，收发器1035可以为与处理器1030独立的组件，或者如虚线所示的，收发器1035可以被直接嵌入处理器1030中。

[0197] 天线1034可以为分离组件，但是优选地，天线1034被制成承载处理器1030的印刷电路板上的迹线。

[0198] 处理器1030控制普通功能框1036指示的用于单元1012、1014-1017、1020本身的特定装置和/或受这些装置控制。例如，在手动命令管理单元1014、1015的情况下，功能框1036通常包括至少一个或两个开关，从而在它们的状态改变时，分别发射升档请求命令和/或降档请求命令，以及用于致动开关的可能连杆或按钮；在拨链器管理单元1016、1017的情况下，例如，功能框1036包括电动马达的驱动电路和/或用于使拨链器的链条引导元件移动的电动马达；在接口单元1020的情况下，例如，功能框1036包括数据和程序内存，并且可能包括显示器和/或控制开关；在电池单元1012的情况下，功能框1036通常包括电池或蓄能器。

[0199] 特别感兴趣的是，在手动命令管理单元1014、1015中，处理器1030响应其功能块1036的开关的手动致动，发出拨链器命令；并且拨链器管理单元1016和/或1017的处理器
1030通过电动马达的驱动电路，接收和处理拨链器命令，该驱动电路被设置在拨链器管理单元1016和/或1017的功能框1036中。

[0200] 关于未示出的系统1001的其它可能单元；在传感器单元的情况下，功能框1036包括下列变量的一个或更多个传感器，即行驶速度、踏板曲柄的旋转节奏、被施加给踏板曲柄的扭矩、行驶地形的坡度、自行车手的心率等等；在记录单元的情况下，例如，功能框1036包括时钟和内存，从而当事件发生时，存储事件和各自时间；最后，在普通外围单元的情况下，功能框1036包括受处理器1030控制或用于控制处理器1030的一个或更多个电子装置；可以存在仅具有处理功能、无功能框1036的外围单元。

[0201] 手动命令管理单元1014、1015以及优选地接口单元1020也包括用于处理器1030，以及用于无线通信装置1032的电源电路1031。

[0202] 在实施例中，如图12中所示，电源电路1031包括电池电源1033和驱动器1037，其适合用电池电源1033产生的电压对处理器1030和无线通信装置1032供电。优选地，电池电源是纽扣式电池，但是可以包括一个或更多个圆柱形单元电池或棱柱形单元电池。

[0203] 电池电源1033足以不仅供应处理器1030和通信装置1032，而且也供应功能框1036，在手动命令管理单元1014、1015的情况下，功能框1036仅包括一个或更多个手动致动开关。同样地，在接口单元1020(如果存在)的情况下，即使是在小显示器的情况下，电池电源通常也足以对功能框1036供电。

[0204] 在实施例中，如图13中所示，手动命令管理单元1014、1015的电源电路1031被配置成从系统1001内、优选地接口单元1020内产生的射频电磁场吸收能量。

[0205] 射频电源电路1031特别使用RFID(射频识别)技术，该技术本身是已知的，因此不作详细描述。图13示出被连接至天线1034的驱动器1038，从而从电磁场吸收能量，但是作为替换方式，可以存在专用于该功能的第二天线。

[0206] 在优选实施例中，手动命令管理单元1014、1015的射频电源电路1031(图13)还包括蓄能装置，优选为蓄能电容器1039。通过这种蓄能装置1039，手动命令管理单元1014、1015能够对其处理器1030自供电一定时间长度，该段时间足以向产生射频电磁场的系统组件，特别是接口单元1020发出发射射频电磁场的请求。

[0207] 在电池电源电路1031(图12中未示出)的情况下，也可以存在这种蓄能装置，特别是蓄能电容器。

[0208] 因此优选地，在接口单元1020(如果存在)的情况下，电池电源1033也足以通过射频电磁场的产生，对手动命令管理单元1014、1015的组件供电。其天线1034也被配置成发出这种射频电磁场。

[0209] 也可以在电池单元1012中产生射频电磁场。在该情况下，在电池单元1012中产生的射频电磁场也能够被用于对接口单元1020的组件供电，该组件将包括图13中所示类型的射频电源电路1037。

[0210] 在自行车电子系统1001中连接的每个单元(可能与电池单元1012分离)中提供无线通信装置1032或有线通信装置，允许在各种单元之间传送数据和/或命令。具体地，手动命令管理单元1014、1015和/或传感器单元(如果提供)能够与拨链器管理单元1016、1017通信，从而施加升档和降档命令，并且接收拨链器的状态消息。下文例示具体地适合在自行车电子系统1001内无线通信的通信协议。

[0211] 如上所述，在一些单元中，可以不存在发射器功能和/或接收器功能，当然放弃了这种单元通信的能力(或者全部能力)，并且可能关于下文所述的单元改变通信协议。

[0212] 根据图8中的图示，通过下列网络执行在系统1001内的数据/命令的无线通信，该网络被配置成像星型或树型，接口单元1020起根或星型中心节点的作用，并且分别通过无线通信通道1040、1041、1042、1043，与起外围节点作用的手动命令管理单元1014、手动命令管理单元1015、拨链器管理单元1016、拨链器管理单元1017通信。

[0213] 电池单元1012不被连接在通信网络内，或者经用于电源连接的线缆1024、1026，通过与拨链器管理单元1016、1017的有线通信，连接在通信网络中。

[0214] 如上所述，也可以存在用于电源连接以及可能用于接口单元1020和电池单元1012(未示出)的数据/命令连接的线缆。

[0215] 拨链器管理单元1016、1017可能通过接口单元1020和/或通过电池单元1012彼此通信。

[0216] 根据图9的图示，通过网状网络执行在系统1001内的数据/命令的无线通信，手动命令管理单元1014分别通过无线通信通道1044、1045与拨链器管理单元1016和拨链器管理单元1017通信；并且手动命令管理单元1015分别通过通信通道1046、1047与拨链器管理单元1016和拨链器管理单元1017通信。因此，单元1014-1017中的每个都代表起接收器和/或发射器和/或转发器作用的节点，并且不存在接口单元1020。

[0217] 同样地，在该情况下，电池单元1012不被连接在通信网络内，或者经用于电源连接的线缆1024、1026通过与拨链器管理单元1016、1017的有线通信连接在通信网络中。

[0218] 根据图10的图示，通过网状网络执行在系统1001内的数据/命令的无线通信，接口单元1020分别通过无线通信通道1048、1049、1050、1051与手动命令管理单元1014、手动命令管理单元1015、拨链器管理单元1016和拨链器管理单元1017通信；并且电池单元10123分别通过无线通信通道1052、1053、1054、1055与手动命令管理单元1014、手动命令管理单元1015、拨链器管理单元1016和拨链器管理单元1017通信。

[0219] 作为替换方式，可以不存在无线通信通道1054、1055，并且能够分别通过连接线缆1024、1026发生拨链器管理单元1016和拨链器管理单元1017与电池单元1012之间的通信。

[0220] 如上所述，也可存在用于电源连接以及可能的用于接口单元1020和电池单元1012(未示出)之间的数据/命令连接的线缆。

[0221] 同样地，在该情况下，拨链器管理单元1016、1017可能通过接口单元1020和/或通过电池单元1012彼此通信。

[0222] 根据图11的图示，通过网状网络执行在系统1001内的数据/命令的无线通信，手动命令管理单元1014分别通过无线通信通道1056、1057与拨链器管理单元1016和电池单元1012通信；手动命令管理单元1015分别通过通信通道1058、1059与拨链器管理单元1017和电池单元1012通信；并且电池单元1012分别通过通信通道1060、1061与拨链器管理单元
1016和拨链器管理单元1017通信。因此，单元1014-1017、1012中的每个都代表起接收器和/或发射器和/或转发器作用的节点。

[0223] 作为替换方式，可以不存在无线通信通道1060、1061，并且能够分别通过连接线缆1024、1026发生拨链器管理单元1016和拨链器管理单元1017与电池单元1012之间的通信。

[0224] 应注意，图9和11中示出的自行车电子系统1001具有分布架构，其中接口单元1020和中央处理单元有利地不存在。图9和11中的所有单元1014-1017和1012都处于同一水平，没有哪个单元是其它单元的从属或主单元。

[0225] 本领域技术人员应理解，在系统1001的单元之间，可能存在其它通信网络图示或架构。

[0226] 能够易于通过添加、移除或替换单元，例如上述那些单元，以上述各种网络构造或其变体，重新构造上述自行车电子系统1001。本领域技术人员基于上述教导应理解，这种另外单元的供电连接能够通过线缆或通过射频电磁场发生，并且通信网络内的连接能够通过线缆或无线地发生。

[0227] 在自行车电子系统1001中，可能插入更多个单元(并且具体地是Zigbee终端装置，参见下文)，例如有意用于：测量GPS位置、测高度、温度，检测自行车手的身体状况，自行车手产生的功率，电池充电，等等。

[0228] 如图14中示意性示出的，单元1012、1014-1017、1020中的每个都被其自身壳体封闭，优选防水壳体，更优选至少满足标准IP67。

[0229] 下文中，根据一些优选实施例总结了系统1001的各种单元1012、1014-1017、1020的构造。

[0230] 每个手动命令管理单元1014、1015都是独立的或孤立的或“完全无线”的单元，意思是，该单元不具有用于供电的有线连接(开发通过图13的电源电路1031的射频供电的可能性，或者具有图12的其自身的电池电源电路1031)；该单元也缺乏用于通信的有线通信(发射和可选地接收)。

[0231] 如图15中更好示出的，在由两个半壳体1070、1071制成的并且以本身已知的方式构造(图15的图示是完全示意性的)以被固定在自行车车把的把手处的每个手动命令管理单元1014、1015的情况下，存在：

[0232] -一个或更多个按钮1072或连杆或类似元件，以致动用户接口开关，从而手动发送期望命令，该元件被适当地集成在壳体的壁体中，或从其中突出；

[0233] -如果为电池型的电源电路1031的电池1033(图12)，则在射频电源电路1031(图13)的情况下不存在；

[0234] -无线电子板或印刷电路板1074，包括(为了清晰，在图15中未强调所有组件)：

[0235] -电源电路1031的驱动器1037或1038，

[0236] -通信天线1034，也可能是部分射频电源电路1031(图13)，

[0237] -上述的一个或更多个个用户接口开关1076，优选是施加“升”命令的开关、施加“降”命令的开关、施加“模式”命令的开关，其方式本身在本领域中是熟知的(功能框1036)，[0238] -收发器1035，用以通过射频发送和接收数据，

[0239] -微处理器1030，以控制上述组件的功能，

[0240] -优选地，射频电源电路1031(图13)情况下的能量积蓄和管理电容器1039。

[0241] 优选地，接口单元1020(如果存在)为独立的或孤立的或“完全无线”的单元，意思是，该单元不具有用于供电的有线连接；优选地，该单元也缺乏用于通信的有线通信(发射和可选地接收)。

[0242] 如图16中更好地示出的，在由两个半壳体1080、1081(图15的图示是完全示意性的)制成的接口单元1020的情况下，存在：

[0243] -可能的显示器1082，可能为触屏式，在图16中，示出显示器1082处于印刷电路板1083上，并且在显示器1082处，在半壳体1081中存在孔体或半透明窗口1084；

[0244] -可能的按钮或连杆或类似元件，例如操纵杆1085，以致动用户接口开关，从而手动发送期望命令，该元件被适当地集成在壳体的壁体中，或从其中突出(在图16中，示出孔体具有从半壳体1081突出的操纵杆盖1086)；

[0245] -如果为电池型的电源电路1031的电池1033(图12)，则在射频电源电路1031(图13)的情况下和/或如上所述地如果接口单元1020通过线缆连接电池单元1012时不存在；

[0246] -上述无线电子板或印刷电路板1083，包括(为了清晰，在图16中未强调所有组件)：

[0247] -电源电路1031的驱动器1037或1038，

[0248] -通信天线1034，如果接口单元1020由电池单元1012的射频供电，也可能为部分射频电源电路1031(图13)；另一方面，如果接口单元1020由手动命令管理单元1014、1015的射频供电，通信天线1034就适合产生和传播适当的射频电磁场，

[0249] -上述用户接口开关，优选地是受上述操纵杆1085控制的五个开关，用以施加由上述显示器1082具体实施的图形用户接口(GUI)的“升”命令、“降”命令、“右”命令、“左”命令和“输入”/“模式”命令，或者是具有专用于各种功能(功能框1036)的小键盘或键盘的开关，[0250] -收发器，用以通过射频发送和接收数据，

[0251] -微处理器1030，用以控制上述组件的功能，并且与手动命令管理单元1014、1015的微处理器1030接口/管理该微处理器1030。具体地，接口单元1020的微处理器1020起系统1001中具体实施的无线通信网络的根节点或星型中心节点的作用(图8、10)。微处理器1030也可以具有与电池单元1012有线连接的功能，如果这种连接线缆存在。

[0252] 每个拨链器管理单元1016、1017都可以为(图10、11)半独立的或“部分无线”单元，意思是，该单元不具有用于通信的有线连接(发射和可选地接收)，但是为了供电，具有与电池单元1012的上述有线连接1024、1026。在图8和9的实施例中，每个拨链器管理单元1016、1017和电池单元1012之间的数据/命令通信的连接也通过线缆发生，但是该拨链器管理单元1016、1017不具有用于和手动命令管理单元1014、1015数据/命令通信的连接。

[0253] 在每个拨链器管理单元1016、1017的情况下，存在：

[0254] -链条引导元件或拨链片，以及机电致动器，用以移动链条引导元件；

[0255] -无线电子板，包括：

[0256] -通信天线1034，

[0257] -收发器1035，用以通过射频发射和接收数据，

[0258] -电源电路，用以命令致动器(功能框1036)，

[0259] -微处理器1030，用以控制上述组件的功能。微处理器1030也可以具有通过线缆与电池单元1012通信的功能性。

[0260] 电池单元1012可以为(图10、11)半独立的或“部分无线”的单元，意思是，该单元不具有用于通信的有线连接(发射和可选地接收)，但是为了向它们供电，具有与拨链器管理单元1016、1017的上述有线连接1024、1026。在图8和9的实施例中，电池单元1012和每个拨链器管理单元1016、1017之间的数据/命令通信的连接也通过线缆发生，但是该电池单元1012不具有用于和手动命令管理单元1014、1015数据/命令通信的连接。

[0261] 在电池单元1012的情况下，存在：

[0262] -供电电池，优选为锂离子聚合物电池；

[0263] -可选地，无线电子板，包括：

[0264] -在为向接口单元1020和手动命令管理单元1014、1015供电的电池单元1012的情况下，通信天线1034，可能适合产生和传播适当的射频电磁场，

[0265] -收发器1035，用以通过射频发送和接收数据，

[0266] -微处理器1030，用以控制上述组件的功能。

[0267] 优选地，从手动命令管理单元1014、1015至拨链器管理单元1016、1017的命令通信根据下列步骤发生，假设存在接口单元1020(图8、10)，并且后者通过射频电磁场向手动命令管理单元1014、1015供电，根据本说明，在本领域技术人员的能力范围内存在其它情况下的变化：

[0268] a)自行车手按下手动命令管理单元1014、1015中的按钮1072，

[0269] b)将手动命令管理单元1014、1015中的处理器1030从睡眠或待机状态下唤醒，所述唤醒可能是因上述蓄能装置1039中积蓄的能量而发生(如果设有)，

[0270] c)将唤醒命令从手动命令管理单元1014、1015发送至接口单元1020，

[0271] d)唤醒接口单元1020，接口单元1020立即将能量发送至手动命令管理单元1014、1015，

[0272] e)在手动命令管理单元1014、1015和接口单元1020之间传输普通的数据/命令流通，这可能是由于步骤d)，手动命令管理单元1014、1015具有足够能量，

[0273] f)在通信或数据/命令流通结束时，接口单元1020发送能量，并且使手动命令管理单元1014、1015睡眠或待机，直到它们被再次唤醒，

[0274] g)继而，接口单元1020睡眠或待机，直到被再次唤醒。

[0275] 优选地，此外：

[0276] h)如果在自行车手和接口单元1020之间发生相互作用，就转至步骤d)；和/或[0277] i)如果在自行车手和手动命令管理单元1014、1015或接口单元1020之间不发生相互作用：

[0278] -接口单元1020就以预定频率唤醒，

[0279] -接口单元1020检查其运行状态，如果不具有将执行的未完成操作，就将能量发送给手动命令管理单元1014、1015，并且然后睡眠。

[0280] 如引言部分中所述的，优选地，根据从下列协议选择的低功率无线通信协议发生无线通信，即：ZigBee、蓝牙、蓝牙低功率消耗协议、NFC、WiFi、RFID，更优选地根据称为ZigBee的协议。

[0281] 基于标准IEEE802.15.4的ZigBee协议特别能够在868MHz或2.6GHz的频率下工作。该协议允许实施分支架构的硬件，其中外部元件被称为叶或外围节点(ZED—ZigBee终端装置)，而具有对系统管理的功能，以发射网络管理数据包的功能的元件被称为协调器(ZC—ZigBee协调器)，因而，该协调器执行叶和管理器的功能。也可以存在中间节点(ZR—ZigBee路由器)，该中间节点起中间路由器的作用，传送来自其它装置的数据并且朝着其它装置传送数据，从而最优化信号的发送。

[0282] 具体地，在图8-11的架构中，已经被描述为外围节点的单元(图8中的单元1014-1017、图9中的单元1014-1017、图10中的单元1014-1017、图11中的单元1014、1015)可以被实施为ZED，已经被描述为根节点或星型中心节点的一个单元(图8中的单元1020、图10中的单元1012、图11中的单元1016和/或1017)可以被实施为ZC，并且已经被描述为根节点或星型中心节点的其它单元(图10中的单元1020、图11中的单元1012)可以被实施为ZR。具体地，接口单元1020可以被制成具有ZR，以允许手动命令管理单元1014、1015通过接口单元1020将信息发送至拨链器管理单元1016、1017。

[0283] ZigBee装置具有足够低的能量消耗，从而能够采用个别节点中所含的电池，例如AAA电池，运行一或两年。

[0284] 存在日本瑞萨电子公司、美国微芯科技股份有限公司、NXP和其它公司介绍的这种ZigBee协议的许多“方言”，它们都适合降低消耗。

[0285] 在ZigBee协议中，为了降低消耗，每次通信中发送的数据包的长度最多为128比特。

[0286] 在协调器节点ZC中，存在适合减少被其它装置扰动的通信通道的功能性，其中自动地使用通道变化。

[0287] ZigBee协议的大小要求小程序内存和数据内存，通常是16k、3或4k RAM，并且使用免税栈。

[0288] 在市售ZigBee装置中，存在NXP销售类型的专用处理器，以及具有日本瑞萨电子公司和美国微芯科技股份有限公司销售类型的外部ZigBee外围设备的解决方案，其使用外部收发器，通过外部收发器，处理器与调制解调型“AT”命令相互作用。

[0289] ZigBee无线网络可以为“簇”式，其中所有的叶节点都必须通过协调器以彼此通信。

[0290] ZigBee无线网络可以为“网状”式，其中叶节点也可以不通过协调器而彼此直接通信，但是在并且仅在射频可见性水平下，它们能够看到彼此，否则，如果存在问题或干扰，能够通过协调器发生通信。在“网状”网络的情况下，叶节点变为协调器，在内存方面的需求变大。

[0291] 图17是关于起外围节点，特别是叶节点或ZED—系统1001中的通信网络中的ZigBee终端装置作用的，系统1001的单元1012、1014-1017、1020的通信协议的流程图，并且图18是关于在系统中的通信网络中起根节点或星型中心节点作用的，特别是ZC—ZigBee协调器或ZR—ZigBee路由器的单元的通信协议的流程图。

[0292] 在与ZigBee不同的通信协议的情况下，本领域技术人员可以对上述流程图做出可能的改变。

[0293] 参考图17，在方框1100中，发生单元1012、1014-1017、1020的初始化。

[0294] 标识符1101和1102指示任务框。任务1和任务2是这样的任务，该任务可以延伸至与建立通信的外围节点能够同时管理的最大任务数相应的全部数目。

[0295] 例如，在被指示为叶节点1的单元的情况下，叶节点1可以通过任务1与被指示为叶节点3的单元通信，可以通过任务2与被指示为叶节点4的单元通信，可以通过任务3(未示出)与协调器单元等等通信。

[0296] 每个任务都包括根据下列操作顺序执行通信。

[0297] 在方框1103中，套接字(socket)被预先选择的叶节点开启，例示情况下为叶节点3。套接字可以被视为门，该门选择向被ZigBee栈管理的期望装置开启。在应用程序软件的层面上，套接字允许通过要执行的套接字操作来接收()—换句话说，一般接收—或者发送(被访地址，请求)至相连的单元。

[0298] 在方框1104中，处理本地请求，例如，检查手动命令管理单元1014、1015的按钮1072是否已经被自行车手致动。

[0299] 在方框1105中，检查是否存在对通过其执行任务的叶节点的请求，即套接字对其开启的叶节点。

[0300] 在否定情况下，返回至方框1104。在肯定情况下，继续至方框1106。

[0301] 在方框1106中，将请求发送至通过其执行任务的叶节点，即套接字对其开启的叶节点，并且优选地，设定必须从该叶节点接收响应的最大时间，指示为响应超时。该最大时间被设定，并且通过适当的计时功能监督其消逝，该计时功能例如采用处理器1030内的时钟信号。

[0302] 在方框1107中，检查是否可获得响应。在否定情况下，在方框1108中，检查是否已经过去或消逝了被设为超时的时间。在否定情况下，返回执行检查方框1107，而在肯定情况下，即如果已经消耗了超时时间，就返回至执行发送请求的方框1106。因此，以由超时设定的频率多次发送请求，直到返回响应。

[0303] 当可获得响应时，方框1107的结果为正，在方框1109中，接收并且可能解码通过其执行任务的叶节点、即套接字对其开启的叶节点(例示情况下的叶节点3)的响应。

[0304] 在方框1110中，则处理响应，并且返回至执行处理本地请求的方框1104。

[0305] 可以提供的是，从其它单元接收请求和/或发送执行的动作的确认(未示出)。

[0306] 关于下列单元的通信协议有利地非常类似于已经描述的单元，该单元在系统中的通信网络中起根节点或星型中心节点的作用，并且具体地起图18中例示的ZC—ZigBee协调器或ZR—ZigBee路由器的作用。出于该原因，以类似的标识符加100指示各自方框，并且为了简短，将不对它们详细描述。

[0307] 图18的协议与图17的不同在于，在方框1203中，套接字不仅能够对一个单元或叶节点开启，而且还能够同时对多个单元或叶节点开启，在所示实例中为叶节点1、叶节点2、叶节点3、叶节点4。与叶节点不同，根或星型中心单元或协调器能够发送命令/信息广播，即对与之相连的所有叶节点发送。仅作为实例，这种信息/命令中的一些可以被简要描述为“在前和/或拨链器上的行进中换挡”、“电池充电”、“拨链器马达回位”、“进行中报警”—优选地，报警类型规定为—，“电池耗尽”、在上述步骤f)的情况下“输入待机模式”，等等。

[0308] 另一方面，能够被发送至单个叶节点的其它信息/命令可以被简要描述为“确认前/后拨链器成功换挡”、“电池充电水平”、“拨链器运动的位置/速度/方向”、“睡眠条件(sleeping condition)”、“警报管理条件”，等等。

[0309] 因此，在方框1206中，请求通过广播传输被发送至所有这些单元，在方框1207中，检查是否可获得所有响应，在方框1209中，接收所有响应，并且在1210中，处理所有响应。

[0310] 图19示意性例示了根据本发明的用于控制至少一个自行车的系统1300。

[0311] 控制系统1300包括上述被车载安装在自行车上的至少一个自行车电子系统1001，以及未车载安装在自行车上的上级装置1301，两者彼此无线通信。

[0312] 优选地，控制系统1300包括上述多个自行车电子系统1001，其每个都被车载安装在各自自行车上。作为实例，图19示出被车载安装在五辆自行车上的五个自行车电子系统1001。为了简短，在下文中参考自行车有时涉及各自车载系统。

[0313] 优选地，上级装置1301是所谓的队车车载的，其在竞赛期间跟随自行车或自行车队。在队车上车载有车队管理器。

[0314] 通过如在引言部分中描述的无线网络，能够有利地将车载在一个或更多个自行车上的系统1001的一个或更多个参数和/或变量的当前值发射至上级装置1301，和/或能够由上级装置1301改变被车载在自行车上的系统1001的一个或更多个参数和/或变量的值，这通过从上级装置1301至车载在自行车上的系统1001的直接通信和/或通过地址为车队的自行车的所有车载系统1001的上级装置1301的广播通信实现。

[0315] 更详细地，控制系统1300的无线—并且具体地ZigBee—网络由车载在一个或更多个自行车上的一些数目的电子系统1001组成，在每个系统中都实施无线子网络，每个都具有其自身的协调器ZC(ZigBee协调器)，该协调器ZC将内在地由ZED(ZigBee终端装置)及可能地ZR(ZigBee路由器)组成。

[0316] 在每个自行车的系统1001中实施的子网络的协调器ZC也可以具有在各自行车的系统1001与在队车上的上级装置1301中存在的另一协调器ZC之间的网关的功能。

[0317] 在队车上的上级装置1301中存在的协调器ZC通过具体软件，允许限定一些操作：监控自行车的状态，基于当前竞赛路径的要求对一个或更多个自行车的参数化，诊断请求，等等。

[0318] 建立控制系统1300的无线网络的步骤首先是在车载系统1001以及上级装置1301的各协调器ZC之间产生(簇式)网络，以允许互相可见/通信，这由上级装置1301的协调器节点ZC允许。

[0319] 建立控制系统1300的无线网络的物理层的步骤由ZigBee栈上的硬件设置自动地完成，优选地具有适当的保护，如安全密钥等。

[0320] 在建立物理层时，要为每个网络单元定义存在的唯一网络地址。物理层在网络开始时用于同步，并且物理层对终端用户(控制系统1300)是透明的。

[0321] 之后，一旦已经形成了物理层，链接至用户部分的应用程序就开始询问，如下文对一些实例情况所述的。

[0322] 在监控一个或更多个自行车方面，上级装置1301能够对每个自行车或者对具体地一个自行车执行关于下列一个或更多个变量或参数的当前值的请求，包括：速度；从比赛开始时执行的变速动作的计数；前和/或后拨链器中的由链条接合的齿轮的数目；所存在的电子系统1001和/或其每个电子板的固件发布；以及与自行车车载的电子系统1001的构造相关的任何其它参数。

[0323] 关于诊断请求，队车车载的上级装置1301能够从每个自行车车载的系统1001要求诊断数据，用于检查任一单元应替换或不应替换，例如在自行车手已经碰撞后，用于确保自行车的安全性和期望性能。

[0324] 使用无线网络且具体地ZigBee网络是特别有利的，这是因为该网络允许无需自行车对于队车物理可见地检查该自行车上车载的电子系统1001的状态。这是特别重要的，因为在竞赛期间，队车处于车队后，而自行车可以在车队前方数百米处快速行进。

[0325] 车载在自行车上的电子系统1001的参数化也可以有利地由上级装置1300远程执行。有时在竞赛期间，可能存在例如与拨链器故障或破裂有关的问题；在该情况下，可读取自行车的参数并且重置出厂值，以尝试恢复车载电子系统1001的并且具体地故障拨链器的正确操作。在其他情况下，例如，路径非常不定并且必需改变拨链器的马达的致动时间的参数，基于所到达的路径段缩短或延长该时间；这可以在单个自行车的水平上执行或者对所有的跟随自行车广播，以使操作更快。

[0326] 通过已经做出的说明，本发明的自行车电子系统的目标清晰，相对优点也清晰。

[0327] 不偏离本发明的教导，可存在上述实施例的进一步变体。

[0328] 最后，应明白，由此构造的自行车电子系统经过本发明涵盖的各种改变和变化；此外，所有细节都可以被技术等效元件代替。实际上，所使用的材料以及尺寸可以根据技术要求。