ITMI20131902A1 - Sistema elettronico di bicicletta - Google Patents

Description

Sistema elettronico di bicicletta

La presente invenzione si riferisce ad un sistema elettronico di bicicletta, in particolare un cambio elettronico di bicicletta. In particolare l’invenzione si riferisce ad un sistema elettronico di bicicletta avente un dispositivo di spegnimento/(ri)accensione remoto. L’invenzione si riferisce anche ad una unità batteria configurata per l’inserimento nel sistema elettronico di bicicletta. L’invenzione si riferisce anche ad un metodo di spegnimento/(ri)accensione remoto di un sistema elettronico di bicicletta.

Un sistema di trasmissione del moto in una bicicletta comprende una catena estesa tra ruote dentate associate all’assale delle pedivelle e al mozzo della ruota posteriore. Quando in corrispondenza di almeno uno tra l’assale delle pedivelle e il mozzo della ruota posteriore è presente più di una ruota dentata, e il sistema di trasmissione del moto è dunque dotato di cambio, è previsto un deragliatore anteriore e/o un deragliatore posteriore. Nel caso di un cambio servo-assistito elettronicamente, ogni deragliatore comprende un elemento di guida catena, detto anche gabbietta, mobile per spostare la catena tra le ruote dentate al fine di variare il rapporto di trasmissione e un attuatore elettromeccanico per muovere l’elemento di guida catena. L’attuatore a sua volta comprende tipicamente un motore, tipicamente un motore elettrico, accoppiato all’elemento di guida catena tramite un cinematismo quale un parallelogramma articolato, un sistema a cremagliera o un sistema a vite senza fine, nonché un sensore di posizione, velocità e/o accelerazione del rotore o di una qualsiasi parte mobile a valle del rotore, fino all’elemento di guida catena stesso. Vale la pena di sottolineare che sono in uso anche nomenclature leggermente diverse da quella utilizzata in questo contesto.

Una elettronica di controllo varia il rapporto di trasmissione in maniera automatica, per esempio sulla base di una o più variabili rilevate quali la velocità di marcia, la cadenza di rotazione delle pedivelle, la coppia applicata alle pedivelle, la pendenza del terreno di marcia, la frequenza cardiaca del ciclista e simili, e/o il rapporto di trasmissione viene variato sulla base di comandi immessi manualmente dal ciclista tramite appositi organi di comando, per esempio leve e/o pulsanti.

Un dispositivo di comando del deragliatore anteriore e un dispositivo di comando del deragliatore posteriore –o uno solo dei due nel caso di cambi più semplici – sono montati in modo da essere facilmente manovrabili dal ciclista, normalmente sul manubrio, in prossimità delle impugnature dello stesso laddove è anche presente la leva del freno per il comando del freno della ruota anteriore e rispettivamente posteriore. Dispositivi di comando che consentono il pilotaggio sia di un deragliatore nelle due direzioni sia di un freno sono comunemente detti comandi integrati.

Per una consuetudine, nei pressi dell'impugnatura sinistra del manubrio si trovano il dispositivo di comando del deragliatore anteriore e la leva del freno della ruota anteriore, e viceversa nei pressi dell'impugnatura destra si trovano il dispositivo di comando del deragliatore posteriore e la leva del freno della ruota posteriore.

I suddetti componenti sono dislocati a bordo della bicicletta e devono comunicare tra di essi. Inoltre, i suddetti componenti devono essere alimentati.

La domanda di brevetto italiano n. MI2013A000895 ancora segreta alla data di deposito della presente domanda descrive un sistema elettronico di bicicletta, comprendente tipicamente un’unità batteria, un’unità di gestione di comandi manuali, un’unità di gestione di deragliatore, e un canale comune di alimentazione e comunicazione, ciascuna di dette unità essendo connessa a detto canale comune. Il sistema elettronico di bicicletta può includere altre unità di gestione o unità di tipo differente, scelte nel gruppo costituito da un ciclo computer, un’unità sensori, un’unità di logging, un’unità periferica, tutte connesse al canale comune di alimentazione e comunicazione.

In un tale sistema elettronico di bicicletta noto, ciascuna unità diversa dall’unità batteria comprende un processore ed è atta a trasmettere e ricevere messaggi sul canale di comune di alimentazione e comunicazione secondo un protocollo di comunicazione. Tale protocollo di comunicazione prevede, ad esempio, che vi sia un’unica unità trasmittente alla volta e l’ascolto in ricezione costante da parte di tutte le unità.

Una tale architettura distribuita consente di evitare un’unità centrale di elaborazione, nonché di espandere facilmente il sistema. Inoltre, l’alimentazione è comune a tutte le unità.

Tuttavia, la Richiedente ha ora riconosciuto che, quando la bicicletta rimane ferma per un lungo periodo di tempo, tipicamente nella stagione invernale, il sistema elettronico sopra citato rimane in uno stato cosiddetto “dormiente” o di “standby”. In tale stato, le varie unità collegate al canale comune di alimentazione e comunicazione, ad esempio il rispettivo processore, continuano ad assorbire corrente dall’unità batteria, la quale tende quindi a scaricarsi. Tale problema è tanto più marcato quanto maggiore è il numero delle unità del sistema elettronico di bicicletta. Lo stesso inconveniente si riscontra anche nel caso di assenza di un processore in ciascuna unità, a causa dell’assorbimento di corrente da parte di altri componenti delle varie unità.

Il problema alla base dell’invenzione è dunque quello di ovviare all’inconveniente sopra menzionato, in particolare mettendo a disposizione un sistema elettronico di bicicletta avente un dispositivo di spegnimento/(ri)accensione, ed un metodo di spegnimento/(ri)accensione, facilmente utilizzabili dall’utente e che garantiscano al contempo un’elevata affidabilità di funzionamento.

Pertanto, la presente invenzione riguarda un sistema elettronico di bicicletta e un metodo di spegnimento/(ri)accensione dello stesso secondo le rivendicazioni indipendenti 1 e 13, nonché un’unità batteria secondo la rivendicazione indipendente 12; caratteristiche preferite del sistema elettronico di bicicletta e del metodo di spegnimento/(ri)accensione remoto sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti.

Più in particolare, in un suo aspetto l’invenzione riguarda un sistema elettronico di bicicletta, il sistema comprendendo un’unità batteria, almeno un’unità operativa ed un canale comune di alimentazione e comunicazione, ciascuna di dette unità essendo connessa a detto canale comune.

Vantaggiosamente il sistema comprende primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione attivabili/disattivabili da un utente e secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione atti a disconnettere/connettere detta unità batteria, e in particolare una sua sorgente di alimentazione, da/a detto canale comune di alimentazione e comunicazione in risposta all’attivazione/disattivazione di detti primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, “connettere” e “disconnettere”, così come “collegare” e “scollegare”, e forme derivate sono utilizzati in senso elettrico.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, con “unità operativa” si intende indicare ciascuna unità del sistema diversa dall’unità batteria.

Un sistema con un tale dispositivo di spegnimento/(ri)accensione remoto consente vantaggiosamente ad un utente di spegnere/riaccendere, in modo semplice ed efficace, il sistema elettronico di bicicletta nei lunghi periodi di fermo bicicletta, impedendo al sistema elettronico di bicicletta di rimanere in uno stato di standby durante tali lunghi periodi di fermo e quindi impedendo all’unità batteria di scaricarsi, il tutto senza accedere fisicamente all’unità batteria. Poiché l’unità batteria, e più precisamente una sua sorgente di alimentazione, viene disconnessa dal canale comune di alimentazione e comunicazione, viene di fatto tolta l’alimentazione a tutte le unità operative del sistema che, pertanto, viene efficacemente spento.

Vantaggiosamente, detto canale comune di alimentazione e comunicazione comprende un cavo di massa, un cavo di alimentazione ed un cavo di comunicazione, preferibilmente un unico cavo di comunicazione, ancor più preferibilmente un unico cavo di comunicazione seriale.

In forme di realizzazione, i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione sono amovibili dal resto del sistema elettronico di bicicletta. Ciò ne evita vantaggiosamente l’attivazione accidentale.

In una forma di realizzazione, i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione amovibili comprendono un connettore elettrico a due terminali configurato per essere connesso/disconnesso al/dal sistema elettronico di bicicletta in corrispondenza di un qualsiasi punto del canale comune di alimentazione e comunicazione. Ciò aumenta la versatilità del sistema.

Il connettore elettrico a due terminali può consistere semplicemente in un filo conduttore, ma in forme di realizzazione preferite è un connettore rigido, una sorta di cavallotto.

In una forma di realizzazione, il connettore elettrico a due terminali è configurato per essere connesso/disconnesso al/dal sistema elettronico di bicicletta al posto di una qualsiasi dette unità operative, la quale viene preventivamente disconnessa dal canale comune di alimentazione e comunicazione.

Tale forma di realizzazione minimizza vantaggiosamente i punti di accesso al canale comune di alimentazione e comunicazione.

In forme di realizzazione, nel sistema è prevista almeno una porta configurata per il collegamento amovibile di detto connettore elettrico a due terminali.

Preferibilmente la porta è prevista in corrispondenza di almeno una di dette unità operative.

Tale forma di realizzazione evita, vantaggiosamente, all’utente di scollegare l’unità operativa dal canale comune di alimentazione e comunicazione, per collegare il connettore in fase di spegnimento del sistema, e di riconnettere l’unità operativa al canale comune di alimentazione e comunicazione quando scollega il connettore in fase di (ri)accensione del sistema.

In altre forme di realizzazione, i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione sono integrati nel sistema elettronico di bicicletta e preferibilmente comprendono un interruttore bistabile, più preferibilmente in corrispondenza di una di dette unità operative.

Preferibilmente i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione, nella condizione di attivazione, connettono tra loro un cavo di massa e un cavo di comunicazione del canale comune di alimentazione e comunicazione.

Mediante tale provvedimento si ottiene vantaggiosamente un mezzo di spegnimento/(ri)accensione attivato dall’utente estremamente semplice e che può essere previsto ovunque nel sistema. Scegliendo di connettere tra loro il cavo di massa e il cavo di comunicazione, inoltre, si evitano danneggiamenti ai componenti elettrici ed elettronici del sistema, che potrebbero insorgere qualora si coinvolgesse invece il cavo di alimentazione del canale comune di alimentazione e comunicazione.

Preferibilmente i secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione sono previsti in corrispondenza dell’unità batteria.

In una forma di realizzazione, i secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione comprendono un interruttore comandato e un primo dispositivo di comando e un secondo dispositivo di comando per comandare una condizione di chiusura e una condizione di apertura dell’interruttore comandato, rispettivamente.

Preferibilmente i secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione sono connessi tra l’unità batteria e il cavo di alimentazione del canale comune di alimentazione e comunicazione.

Più preferibilmente l’interruttore comandato è configurato per disconnettere/connettere un polo positivo di una sorgente di alimentazione dell’unità batteria da/con un cavo di alimentazione del canale comune di alimentazione e comunicazione.

Preferibilmente l’interruttore comandato è realizzato in tecnologia MOSFET, più preferibilmente l’interruttore comandato comprende un MOSFET a canale n e un MOSFET a canale p.

Preferibilmente il primo dispositivo di comando e il secondo dispositivo di comando comprendono resistori.

In una forma di realizzazione, l’interruttore comandato comprende un MOSFET a canale n e un MOSFET a canale p, il drain del MOSFET a canale n essendo connesso al gate del MOSFET a canale p, il primo dispositivo di comando impostando la tensione gate-source del MOSFET a canale p e il secondo dispositivo di comando impostando la tensione gate-source del MOSFET a canale n.

Preferibilmente il sistema comprende un dispositivo di isolamento tra il secondo dispositivo di comando e un cavo di comunicazione del canale comune di alimentazione e comunicazione.

Preferibilmente detta almeno un’unità operativa comprende un’unità di gestione di comandi manuali ed un’unità di gestione di deragliatore, ciascuna comprendendo più preferibilmente un processore ed un regolatore di tensione interposto tra il processore e detto canale comune di alimentazione e comunicazione.

Vantaggiosamente, il sistema comprende inoltre una seconda unità di gestione comandi manuali ed una seconda unità di gestione di deragliatore, ciascuna comprendendo preferibilmente un processore ed un regolatore di tensione interposto tra il processore e detto canale comune di alimentazione e comunicazione.

Vantaggiosamente, il sistema comprende inoltre almeno un’altra unità operativa scelta nel gruppo costituito da un ciclo computer, un’unità sensori, un’unità di logging, un’unità periferica, ciascuna comprendendo preferibilmente un processore ed un regolatore di tensione interposto tra il processore e detto canale comune di alimentazione e comunicazione.

In un aspetto, l’invenzione riguarda un’unità batteria per un sistema elettronico di bicicletta comprendente mezzi di spegnimento/(ri)accensione atti a disconnettere/connettere detta unità batteria da/a un canale comune di alimentazione e comunicazione in risposta all’attivazione/disattivazione di primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione del sistema elettronico di bicicletta.

Una tale unità batteria può essere commercializzata separatamente dal sistema elettronico di bicicletta.

Tale unità batteria può comprendere una o più delle caratteristiche sopra descritte con riferimento al sistema elettronico di bicicletta.

In un aspetto l’invenzione riguarda un metodo di spegnimento/(ri)accensione di un sistema elettronico di bicicletta, comprendente:

in fase di spegnimento del sistema:

- attivare da parte di un utente primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione; e

- disconnettere tramite secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione un’unità batteria da un canale comune di alimentazione e comunicazione in risposta a detta attivazione;

in fase di (ri)accensione del sistema:

- disattivare da parte di un utente i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione; e

- connettere tramite i secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione l’unità batteria al canale comune di alimentazione e comunicazione in risposta a detta disattivazione.

Preferibilmente attivare detti primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione comprende connettere tra loro un cavo di massa ed un cavo di comunicazione del canale comune di alimentazione e comunicazione di detto sistema elettronico di bicicletta.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcune sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati. Le differenti caratteristiche nelle singole configurazioni possono venire combinate tra loro a piacere. In tali disegni

- la Figura 1 è uno schema a blocchi di un sistema elettronico di bicicletta secondo l’invenzione;

- la Figura 2 è uno schema a blocchi di un’unità operativa esemplificativa del sistema elettronico di bicicletta di Figura 1;

- la Figura 3 è uno schema a blocchi di un’unità batteria e di un dispositivo di spegnimento/(ri)accensione remoto secondo l’invenzione, nello stato di spegnimento del sistema elettronico di bicicletta di Figura 1;

- la Figura 4 è uno schema a blocchi, simile a quello di Figura 3, nello stato di (ri)accensione del sistema elettronico di bicicletta di Figura 1; e

- la Figura 5 è uno schema elettrico di principio di una forma di realizzazione di un’unità batteria e di un dispositivo di spegnimento/(ri)accensione remoto del sistema elettronico di bicicletta.

Nella seguente descrizione, per l'illustrazione delle figure si ricorre a numeri di riferimento identici o simili per indicare elementi costruttivi con la stessa funzione o funzione analoga.

Con riferimento alla Figura 1, un sistema elettronico di bicicletta 1 comprende un’unità batteria 20 ed una o più unità operative 21-28 connesse ad un canale comune 29 o bus di alimentazione e comunicazione.

Preferibilmente le unità operative comprendono un’unità di gestione di comandi manuali 21, ad esempio quella azionata con la mano destra, ed un’unità di gestione di deragliatore 23, ad esempio quella associata alla ruota posteriore.

Preferibilmente ma non necessariamente, il sistema elettronico di bicicletta 1 comprende inoltre altre unità operative connesse al canale comune 29.

Sono così mostrati una seconda unità di gestione di comandi manuali 22 e una seconda unità di gestione di deragliatore 24, nell’esempio di cui sopra rispettivamente quella azionata con la mano sinistra e quella associata all’assale delle pedivelle.

In una forma di realizzazione alternativa, possono essere comprese solo l’unità di gestione del deragliatore anteriore e il rispettivo comando, tipicamente azionabile con la mano sinistra.

Tra le altre unità operative che possono essere connesse al canale comune 29 nel sistema elettronico di bicicletta 1 vi sono un ciclo computer 25, un’unità sensori 26, un’unità di logging 27 e una generica unità periferica 28, ad esempio un’unità di rilevamento/elaborazione degli sforzi della pedalata, unità comandi remotati, vale a dire una o più unità comandi duplicata/e in posizioni diverse sul manubrio o altrove, ecc.

Il canale comune 29 comprende preferibilmente tre cavi, come visibile nelle Figure da 2 a 5: un cavo di massa 30, un cavo di alimentazione 32 ed un cavo di comunicazione seriale 34 preferibilmente unico. Il cavo di massa 30 è il riferimento per tutte le differenze di potenziale elettrico del sistema 1, il cavo di alimentazione 32 alimenta tutte le unità operative 21-28 connesse nel sistema elettronico di bicicletta 1 e il cavo di comunicazione seriale 34 viene utilizzato da tutte le unità operative 21-28 connesse nel sistema elettronico di bicicletta 1 per comunicare comandi o messaggi di servizio o di errore.

Come mostrato in FIG. 2, ciascuna unità operativa 21-28 comprende preferibilmente un processore 40 e un regolatore di tensione 42 interposto tra il processore 40 e il canale comune 29, più specificamente tra i suoi cavi di massa 30 e di alimentazione 32.

Il processore 40 controlla e/o è controllato da dispositivi specifici per l’unità operativa 21-28 stessa, raffigurati da un generico blocco funzionale 44. Ad esempio, nel caso della unità di gestione comandi manuali 21, 22 il blocco funzionale 44 comprende tipicamente almeno uno o due interruttori per trasmettere, all’atto del loro cambiamento di stato, un comando di richiesta di cambiata in alto e/o un comando di richiesta di cambiata in basso, rispettivamente, nonché eventualmente leve o pulsanti di azionamento degli interruttori; nel caso dell’unità di gestione del deragliatore 23, 24, il blocco funzionale 44 comprende ad esempio un circuito di pilotaggio di un motore elettrico e/o un motore elettrico di spostamento dell’elemento di guida catena del deragliatore; nel caso del ciclo computer 25, il blocco funzionale 44 comprende ad esempio un display, interruttori di comando, una memoria di dati e programmi; nel caso dell’unità sensori 26, il blocco funzionale 44 comprende uno o più sensori di variabili quali la velocità di marcia, la cadenza di rotazione delle pedivelle, la coppia applicata alle pedivelle, la pendenza del terreno di marcia, la frequenza cardiaca del ciclista e simili; nel caso dell’unità di logging 27, il blocco funzionale 44 comprende ad esempio un orologio e una memoria per memorizzare eventi e i rispettivi istanti di accadimento; nel caso infine di un’unità periferica 28 generica, il blocco funzionale 44 comprende uno o più dispositivi elettronici controllati dal o di controllo del processore 40; potrebbero essere presenti unità periferiche 28 aventi solamente una funzione di elaborazione, prive del blocco funzionale 44.

La previsione di un regolatore di tensione 42 consente di progettare ciascuna unità operativa 21-28 con il processore 40 più idoneo alla funzione specifica dell’unità stessa, che come si evince da quanto sopra può essere altamente variabile. Il regolatore di tensione 42, infatti, preleva dal canale comune 29 l’alimentazione fornita dalla batteria 20 e fornisce i valori di tensione più adeguati per il processore 40.

Benché non sia mostrato, uno o più dei dispositivi elettronici ed elettromeccanici schematizzati dal blocco funzionale 44 possono essere direttamente connessi ai cavi di massa 30 e di alimentazione 32 per essere alimentati dall’unità batteria 20 tramite il canale comune 29.

Un dispositivo capacitivo 46, quale un condensatore di piccola capacità, è preferibilmente interposto tra il regolatore di tensione 42 e il canale comune 29, più specificamente tra i suoi cavi di massa 30 e di alimentazione 32. Un tale dispositivo ha la funzione di consentire l’alimentazione del processore 40 per un breve periodo di tempo, per esempio di qualche millisecondo, sufficiente a consentire uno spegnimento ritardato del processore 40 in caso di mancanza di alimentazione sul canale comune 29, in maniera tale che il processore 40 possa provvedere al salvataggio in una memoria non volatile di tutti i dati e del valore corrente di tutte le variabili nel caso di mancanza di alimentazione.

Ciascuna unità operativa 21-28 comprende inoltre preferibilmente e vantaggiosamente un modulatore della tensione sul cavo di comunicazione o trasmettitore 48 e un demodulatore della tensione sul cavo di comunicazione o ricevitore 50. Il ricevitore 50 è mostrato come blocco a sé stante, ma può essere incorporato nel processore 40.

La previsione di un trasmettitore o modulatore 48 e di un ricevitore o demodulatore 50 in ciascuna unità connessa nel sistema elettronico di bicicletta 1 consente una comunicazione diretta tra le varie unità. In particolare, le unità di gestione dei comandi manuali 21, 22 e/o l’unità sensori 26 possono comunicare direttamente con le unità di gestione dei deragliatori 23, 24 per impartire direttamente comandi di cambiata in alto e in basso e ricevere messaggi di stato dei deragliatori.

In alcune unità operative 21-28 il trasmettitore 48 e/o il ricevitore 50 potrebbero essere assenti, naturalmente rinunciando alla capacità di comunicare (o alla piena capacità) per tali unità.

Ciascuna unità operativa 21-28 comprende inoltre facoltativamente un polarizzatore 52, ad esempio un resistore, connesso tra il cavo di alimentazione 32 e il cavo di comunicazione 34 per generare una tensione nota sul cavo di comunicazione 34.

Con riferimento alle Figure 3-5, l’unità batteria 20 comprende una sorgente di alimentazione 36 quale una pila o batteria o accumulatore, che può anche essere formata da più celle, preferibilmente ricaricabili, connesse tipicamente in serie. La batteria 36 è connessa tra i cavi di massa 30 e di alimentazione 32 (con l’interposizione di un interruttore comandato 13, meglio descritto nel seguito) per fornire una differenza di potenziale tra i due cavi disponibile per il resto del sistema elettronico di bicicletta 1 tramite il canale comune 29.

L’unità batteria 20 comprende inoltre preferibilmente un polarizzatore 38, 39 connesso tra la sorgente di alimentazione 36 e il cavo di comunicazione 34 per generare una tensione nota sul cavo di comunicazione 34.

Con riferimento alle Figure 1 e 3-5, il sistema 1 elettronico di bicicletta secondo l’invenzione comprende un dispositivo 10 di spegnimento/(ri)accensione remoto.

Il dispositivo 10 di spegnimento/(ri)accensione remoto comprende primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 e secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 12 rispondenti ai primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11.

I primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 sono attivabili/disattivabili da un utente.

Vantaggiosamente i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 possono essere dislocati ovunque nel canale comune 29 di alimentazione e comunicazione. La posizione mostrata in Figura 1, tra le unità 24 e 25, è meramente indicativa.

In forme di realizzazione non mostrate, i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 sono configurati per essere connessi/disconnessi al/dal sistema elettronico di bicicletta 1 al posto di una qualsiasi delle unità operative 21-28, la quale viene preventivamente disconnessa dal canale comune 29 di alimentazione e comunicazione.

In una forma di realizzazione vantaggiosa, come mostrato nelle Figure 3-4 i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 comprendono un connettore 11 a due terminazioni 11a, 11b atto ad essere connesso dall’utente in corrispondenza di una porta 60 apposita prevista nel canale comune 29 di alimentazione e comunicazione. Il connettore 11 a due terminazioni 11a, 11b è preferibilmente rigido, una sorta di “cavallotto”.

La porta 60 è prevista in una posizione opportuna della bicicletta e preferibilmente è prevista in almeno una delle unità operative 21-28.

Alternativamente, la porta 60 può essere omessa; in tal caso, il connettore 11 viene connesso direttamente ai cavi del canale comune 29 di alimentazione e comunicazione. In tal caso, i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 possono comprendere semplicemente un filo conduttore i cui capi vengono connessi ai cavi del canale comune 29 di alimentazione e comunicazione.

Ancora in alternativa, la porta 60 può essere una porta prevista per la connessione amovibile di un’unità operativa 21-28 nel sistema 1 elettronico di bicicletta.

Preferibilmente e come mostrato, i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 sono configurati per essere connessi dall’utente tra i cavi di massa 30 e di comunicazione 34 del canale comune 29.

Più specificatamente, nella forma di realizzazione illustrata, la porta 60 è preferibilmente connessa tra i cavi di massa 30 e di comunicazione 34 del canale comune 29. Resta inteso che, se la porta 60 è una porta prevista per la connessione amovibile di un’unità operativa 21-28 nel sistema 1 elettronico di bicicletta, essa presenterà tre connessioni con tutti e tre i cavi del canale comune 29 e tre ingressi rispettivi, di cui due soli verranno utilizzati per i mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11.

In particolare, in posizione connessa o attivata dei primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11, che come si comprenderà più oltre è la condizione di spegnimento del sistema elettronico di bicicletta 1, mostrata in Figura 3, il cavo di comunicazione 34 risulta collegato elettricamente al cavo di massa 30 dai primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11; mentre nella posizione non connessa dei primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11, che come si comprenderà più oltre è la condizione di (ri)accensione del sistema elettronico di bicicletta 1, mostrata in Figura 4, il cavo di comunicazione 34 è scollegato dal cavo di massa 30.

Nella forma di realizzazione mostrata i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 sono amovibili dal resto del sistema elettronico di bicicletta 1. Ciò ne evita vantaggiosamente l’attivazione accidentale e pertanto lo spegnimento indesiderato del sistema.

In alternativa, i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 possono essere integrati nel sistema 1, ad esempio sotto forma di un interruttore bistabile, connesso vantaggiosamente tra il cavo di comunicazione 34 e il cavo di massa 30 del canale comune 29 di alimentazione e comunicazione.

Un tale interruttore bistabile è preferibilmente previsto in almeno una delle unità operative 21-28 del sistema 1.

Con riferimento nuovamente alle Figure 1, 3-5, i secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 12 sono ubicati in corrispondenza dell’unità batteria 20, preferibilmente all’interno della stessa, e sono configurati per disconnettere/connettere la batteria 36, in particolare la sua sorgente di alimentazione 36, dal/al canale comune 29 di alimentazione e comunicazione, in particolare dal/al cavo di alimentazione 32, in risposta alla connessione/disconnessione dei primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 al/dal sistema 1 da parte dell’utente, vale a dire in risposta alla attivazione/disattivazione dei primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11 da parte dell’utente.

Preferibilmente, i secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 12 comprendono un interruttore comandato 13 e un primo ed un secondo dispositivo di comando, rispettivamente 14 e 15. Il primo dispositivo di comando 14 e il secondo dispositivo di comando 15 servono per comandare una condizione di chiusura e una condizione di apertura dell’interruttore comandato 13, rispettivamente.

L’interruttore comandato 13 è configurato per connettere/disconnettere la sorgente di alimentazione 36 dell’unità batteria 20, preferibilmente un suo polo positivo, con/da il cavo di alimentazione 32 del canale comune 29 di alimentazione e comunicazione.

Il primo dispositivo di comando 14 è connesso tra la batteria 36 e l’interruttore comandato 13 e, quando il connettore 11 non è connesso al sistema 1 e quindi il sistema elettronico di bicicletta 1 è acceso (Figura 4), mantiene chiuso l’interruttore comandato 13, collegando la sorgente di alimentazione 36 al cavo di alimentazione 32 del canale comune 29.

Il secondo dispositivo di comando 15 è connesso tra l’interruttore comandato 13 ed il cavo di comunicazione 34 –indirettamente, come si dirà tra breve– e, quando il connettore 11 è connesso (Figura 3), apre l’interruttore comandato 13 scollegando la sorgente di alimentazione 36 dal cavo di alimentazione 32. Il sistema 1 elettronico di bicicletta pertanto si spegne.

Si fa rilevare che i secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 12 sono complessivamente interposti tra il cavo di comunicazione 34 e il cavo di massa 30, per cui rispondono alla differenza di potenziale esistente tra i due cavi 30, 34 come impostata tramite i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11.

In particolare, il secondo dispositivo di comando 15 è complessivamente interposto tra il cavo di comunicazione 34 – indirettamente, come si dirà tra breve– e il cavo di massa 30, per cui risponde alla differenza di potenziale esistente tra i due cavi 30, 34 come impostata tramite i primi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 11.

Un dispositivo di isolamento 16 è preferibilmente interposto tra il secondo dispositivo di comando 15 ed il canale comune 29, precisamente il suo cavo di comunicazione 34. Un tale dispositivo di isolamento 16 ha la funzione di isolare il secondo dispositivo di comando 15 dalle comunicazioni in transito sul cavo di comunicazione 34, nello stato di accensione del sistema 1, per evitare commutazioni indesiderate dei secondi mezzi di spegnimento/(ri)accensione 12.

La Figura 5 è uno schema elettrico di principio di una forma di realizzazione dell’unità batteria 20 e del dispositivo 10 di spegnimento/(ri)accensione.

La sorgente di alimentazione 36 (batteria o accumulatore, eventualmente formata da più celle connesse in serie), è connessa tra un cavo 31 afferente al cavo di massa 30 del canale comune 29 e un cavo 33 afferente al cavo di alimentazione 32 del canale comune 29, con l’interposizione di un MOSFET a canale p 18 parte dell’interruttore comandato 13 (si veda oltre). Il nodo di connessione tra il polo positivo della sorgente di alimentazione 36 e il source S del MOSFET a canale p 18 è indicato come nodo E.

Il polarizzatore 38, 39 dell’unità batteria 20 è realizzato preferibilmente tramite una coppia di resistori R138 ed R239, connessi in serie tra i poli della sorgente di alimentazione 36, nonché tra cavi 31, 35 afferenti al cavo di massa 30 e al cavo di comunicazione 34 del canale comune 29. Il nodo di connessione tra i resistori R138 ed R239 è indicato come nodo C.

I resistori R1 38 ed R2 39 del polarizzatore realizzano un partitore di tensione e stabiliscono una tensione prefissata –nel seguito chiamata anche tensione di quiescenza– in corrispondenza del nodo C in una condizione di accensione del sistema 1 (tramite il dispositivo 10 di spegnimento/(ri)accensione), come meglio descritto nel seguito.

Il secondo dispositivo di comando 15 è realizzato preferibilmente tramite una coppia di resistori R337a, R4 37b connessi in serie tra i poli della sorgente di alimentazione 36. Il nodo di connessione tra i resistori R3 37a, R437b è indicato come nodo A.

I resistori R3 37a, R4 37b del secondo dispositivo di comando 15 realizzano un partitore di tensione e stabiliscono una tensione prefissata in corrispondenza del nodo A in una condizione di accensione del sistema 1 (tramite il dispositivo 10 di spegnimento/(ri)accensione), come meglio descritto nel seguito.

L’interruttore comandato 13 è realizzato preferibilmente tramite un MOSFET a canale n 17 ed il suddetto MOSFET a canale p 18, connessi tra la sorgente di alimentazione 36, il nodo A e cavi 31, 33 afferenti al cavo di massa 30 ed al cavo di alimentazione 32 del canale comune 29.

In particolare, il MOSFET a canale n 17 presenta il source S connesso al polo negativo della sorgente di alimentazione 36 e al cavo 31 afferente al cavo di massa 30; il drain D connesso al gate G del MOSFET a canale p 18 in corrispondenza di un nodo indicato con B; ed il gate G connesso al nodo A del secondo dispositivo di comando 15. Il MOSFET a canale n 17 è dunque pilotato dal secondo dispositivo di comando 15, come meglio descritto nel seguito.

Il MOSFET a canale p 18 presenta il source S connesso al polo positivo della batteria 36 in corrispondenza di un nodo indicato con E; il gate G connesso al drain D del MOSFET a canale n 17 in corrispondenza del nodo B come suddetto; ed il drain D connesso al cavo 33 afferente al cavo di alimentazione 32 del canale comune 29.

Il primo dispositivo di comando 14 è realizzato preferibilmente tramite un resistore R5 14 connesso tra il gate G e il source S del MOSFET a canale p 18, vale a dire tra i nodi B ed E suddetti. Il MOSFET a canale p 18 è dunque pilotato dal primo dispositivo di comando 14, come meglio descritto nel seguito.

Preferibilmente, il dispositivo di isolamento 16 è realizzato tramite un diodo Schottky 16 interposto tra i nodi A e C suddetti, vale a dire tra il cavo 35 afferente al cavo di comunicazione 34 del canale comune 29 e il secondo dispositivo di comando 15.

Il funzionamento del sistema elettronico di bicicletta viene ora meglio illustrato con riferimento allo schema elettrico di principio di Figura 5.

Si assuma che un utente, causa ricovero della bicicletta per il periodo invernale, desideri spegnere il sistema elettronico di bicicletta 1 utilizzando un dispositivo 10 di spegnimento/(ri)accensione secondo l’invenzione. Ciò al fine di evitare di lasciare il sistema 1 in stato di standby, condizione questa che potrebbe portare la batteria a scaricarsi, con ovvi inconvenienti per l’utente.

A tal fine, l’utente connette semplicemente il connettore 11 alla porta 60 del sistema 1 elettronico di bicicletta –scollegando/rimuovendo se necessario una unità operativa 21-28 eventualmente connessa a tale porta 60 o un eventuale coperchio di protezione degli ingressi della porta 60. In tal modo, si connettono (freccia F1) i cavi di massa 30 e di comunicazione 34 del canale comune 29 tra di loro.

Come sopra descritto, l’utente può provvedere alla connessione tra loro dei cavi di massa 30 e di comunicazione 34 del canale comune 29 mediante applicazione di un filo conduttore tra di essi, senza che sia prevista una porta 60 apposita per un connettore 11 apposito, oppure cambiare stato dell’interruttore bistabile integrato nel sistema 1 elettronico di bicicletta.

A seguito della connessione tra di loro dei cavi di massa 30 e di comunicazione 34 del canale comune 29, la tensione sul cavo 35 afferente al cavo di comunicazione 34 va a zero e in particolare la tensione V<C>al nodo C va a zero (V<C>=0). La tensione V al no<A>do A assume un valore corrispondente alla tensione diretta del diodo Schottky 16, pari ad esempio a circa 0,2 Volt (V<A>=0,2 Volt). La tensione al gate G del MOSFET a canale n 17 è quindi V<G>=V<A>, sufficientemente piccola, ad esempio 0,2 Volt, per cui la tensione tra gate G e source S del MOSFET a canale n 17 è V<GS><V<t1>, V<t1>essendo una tensione di soglia di conduzione del MOSFET a canale n 17. Il MOSFET a canale n 17 è quindi aperto, o in interdizione. Ne consegue che nella resistenza R5 del secondo dispositivo di comando 14 non scorre corrente e la tensione al nodo E è uguale alla tensione al nodo B (V<E>=V<B>). Ne consegue che la tensione tra gate G e source S del MOSFET a canale p 18 è pari a zero (V<GS>=0), vale a dire maggiore della sua tensione di soglia di conduzione. Il MOSFET a canale p 18 è pertanto aperto, o in interdizione. La sorgente di alimentazione 36 dell’unità batteria 20 risulta quindi di fatto scollegata dal cavo di alimentazione 32 del canale comune 29. Le altre unità operative 21-28 sono pertanto prive di alimentazione e di fatto il sistema 1 si spegne.

Si assuma ora che un utente desideri (ri)accendere il sistema elettronico di bicicletta 1 utilizzando un dispositivo 10 di spegnimento/(ri)accensione secondo l’invenzione.

A tal fine, l’utente disconnette semplicemente il connettore 11 dalla porta 60 del sistema elettronico di bicicletta –(ri)connettendo se necessario una unità operativa 21-28 a tale porta 60-, disconnettendo così (freccia F2) i cavi di massa 30 e di comunicazione 34 del canale comune 29 l’uno dall’altro. La disconnessione può in alternativa avvenire, da parte dell’utente, mediante la rimozione del filo conduttore sopra descritto o tramite la commutazione dell’interruttore bistabile integrato nel sistema 1 elettronico di bicicletta.

A seguito della disconnessione del cavo di comunicazione 34 dal cavo di massa 30, la tensione sul cavo 35 afferente al cavo di comunicazione 34 e in particolare la tensione al nodo C passa quindi dal valore V<C>=0 ad un valore costante, pari alla tensione di quiescenza V l<q>su cavo di comunicazione 34 del canale comune 29. La tensione di quiescenza V<q>è impostata dai resistori R1 38, R2 39 del polarizzatore dell’unità batteria 20. Il termine tensione di quiescenza V<q>sta inoltre ad indicare la tensione misurata sul cavo di comunicazione 34 quando in nessuna unità operativa 21-28 del sistema 1 viene attivato il modulatore o trasmettitore 48. La tensione di quiescenza V<q>è impostata in maniera tale da essere superiore alla tensione V a<A>l nodo A, impostata dai resistori R3 37a ed R437b del secondo dispositivo di comando 15.

Si noti che il fatto che tensione di quiescenza V<q>assunta dal nodo C in questa condizione sia impostata in maniera tale da essere superiore alla tensione V<A>al nodo A comporta che il diodo Schottky del dispositivo di isolamento 16 è aperto o in interdizione, per cui il nodo A del secondo dispositivo di comando 15 risulta efficacemente isolato dal cavo di comunicazione 34 del canale comune 29. Si evita pertanto che indesiderate interferenze sul cavo di comunicazione 34 causino indesiderate commutazioni del MOSFET a canale n 17.

La tensione V<A>al nodo A, impostata dunque dai resistori R337a ed R4 37b del secondo dispositivo di comando 15, è inoltre impostata ad un valore tale che la tensione tra gate G e source S del MOSFET a canale n 17 sia V<GS>>V<t2>, V<t2>essendo una tensione di soglia di conduzione del MOSFET a canale n 17. Il MOSFET a canale n 17 è quindi chiuso o in conduzione. La tensione V<B>al nodo B va dunque a zero (V<B>=0). Poiché la tensione V<E>al nodo E è uguale alla tensione della sorgente di alimentazione 36, la tensione tra gate G e source S del MOSFET a canale p 18 è negativa, il MOSFET a canale p 18 è chiuso o in conduzione e la tensione sul cavo 33 afferente al cavo di alimentazione 32 del canale comune 29 di alimentazione e comunicazione coincide con la tensione del nodo E, vale a dire con la tensione fornita dall’unità batteria 20. La sorgente di alimentazione 36 dell’unità batteria 20 risulta quindi di fatto collegata al cavo di alimentazione 32 del canale comune 29. Le altre unità operative 21-28 sono pertanto alimentate e di fatto il sistema 1 si accende.

Il sistema 1 sopra descritto rappresenta una implementazione vantaggiosa di un metodo di spegnimento/(ri)accensione remoto di un sistema elettronico di bicicletta 1 secondo l’invenzione.

Un tale metodo comprende:

in fase di spegnimento del sistema 1:

- attivare da parte di un utente primi mezzi 11 di spegnimento/(ri)accensione; e

- disconnettere tramite secondi mezzi 12 di spegnimento/(ri)accensione un’unità batteria 20 da un canale comune 29 di alimentazione e comunicazione in risposta a detta attivazione;

in fase di (ri)accensione del sistema:

- disattivare da parte di un utente i primi mezzi 11 di spegnimento/(ri)accensione; e

- connettere tramite i secondi mezzi 12 di spegnimento/(ri)accensione l’unità batteria (20) al canale comune di alimentazione e comunicazione in risposta a detta disattivazione.

Preferibilmente attivare i primi mezzi 11 di spegnimento/(ri)accensione comprende connettere tra loro un cavo di massa 30 ed un cavo di comunicazione 34 del canale comune 29 di alimentazione e comunicazione del sistema 1 elettronico di bicicletta.

Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche del dispositivo e del metodo di spegnimento/(ri)accensione del sistema elettronico di bicicletta oggetto della presente invenzione, così come sono chiari i relativi vantaggi.

Delle forme di realizzazione sopra descritte sono possibili ulteriori varianti, senza allontanarsi dall'insegnamento dell'invenzione.

Ad esempio, il canale comune di alimentazione e comunicazione potrebbe comprendere più cavi di comunicazione.

In alternativa o in aggiunta, una o più delle unità operative potrebbero essere prive del regolatore e/o del processore, oltre che – come già accennato – di uno e/o dell’altro tra il trasmettitore e il ricevitore.

In forme di realizzazione alternative, al posto dell’interruttore comandato in chiusura e apertura dal primo dispositivo di comando e dal secondo dispositivo di comando, potrebbe essere previsto un interruttore comandato monostabile, del tipo normalmente aperto o rispettivamente normalmente chiuso, e un solo dispositivo di comando per comandare una condizione di chiusura o rispettivamente una condizione di apertura dell’interruttore comandato.

È chiaro, infine, che il dispositivo e il metodo di spegnimento/(ri)accensione così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema (1) elettronico di bicicletta, il sistema (1) comprendendo un’unità batteria (20), almeno un’unità operativa (21-28) ed un canale comune (29) di alimentazione e comunicazione, ciascuna di dette unità (20, 21-28) essendo connessa a detto canale comune (29), caratterizzato dal fatto di comprendere primi mezzi (11) di spegnimento/(ri)accensione attivabili/disattivabili da un utente e secondi mezzi (12) di spegnimento/(ri)accensione atti a disconnettere/connettere detta unità batteria (20) da/a detto canale comune (29) di alimentazione e comunicazione in risposta all’attivazione/disattivazione di detti primi mezzi (11) di spegnimento/(ri)accensione.
2. 2. Sistema (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti primi mezzi (11) di spegnimento/(ri)accensione sono amovibili dal resto del sistema elettronico di bicicletta (1).
3. 3. Sistema (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detti primi mezzi (11) di spegnimento/(ri)accensione amovibili comprendono un connettore elettrico (11) a due terminali (11a, 11b) configurato per essere connesso/disconnesso al/dal sistema elettronico di bicicletta (1) in corrispondenza di un qualsiasi punto del canale comune (29) di alimentazione e comunicazione.
4. 4. Sistema (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detto connettore elettrico (11) a due terminali (11a, 11b) è configurato per essere connesso/disconnesso al/dal sistema elettronico di bicicletta (1) al posto di una qualsiasi dette unità operative (21-28).
5. 5. Sistema (1) secondo la rivendicazione 3, comprendente almeno una porta (60) configurata per il collegamento amovibile di detto connettore elettrico (11) a due terminali (11a, 11b), preferibilmente prevista in corrispondenza di almeno una di dette unità operative (21-28).
6. 6. Sistema (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti primi mezzi (11) di spegnimento/(ri)accensione sono integrati nel sistema elettronico di bicicletta (1) e preferibilmente comprendono un interruttore bistabile, più preferibilmente in corrispondenza di una di dette unità operative (21-28).
7. 7. Sistema (1) secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti primi mezzi (11) di spegnimento/(ri)accensione, nella condizione di attivazione, connettono tra loro un cavo di massa (30) e un cavo di comunicazione (34) del canale comune (29) di alimentazione e comunicazione.
8. 8. Sistema (1) secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti secondi mezzi (12) di spegnimento/(ri)accensione sono previsti in corrispondenza dell’unità batteria (20).
9. 9. Sistema (1) secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti secondi mezzi (12) di spegnimento/(ri)accensione comprendono un interruttore comandato (13) e un primo dispositivo di comando (14) e un secondo dispositivo di comando (15) per comandare una condizione di chiusura e una condizione di apertura dell’interruttore comandato (13), rispettivamente.
10. 10. Sistema (1) secondo la rivendicazione 9, in cui l’interruttore comandato (13) è configurato per disconnettere/connettere un polo positivo di una sorgente di alimentazione (36) dell’unità batteria (20) da/con un cavo di alimentazione (32) del canale comune (29) di alimentazione e comunicazione.
11. 11. Sistema (1) secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui l’interruttore comandato (13) comprende un MOSFET a canale n (17) e un MOSFET a canale p (18), il drain del MOSFET a canale n (17) essendo connesso al gate del MOSFET a canale p (18), il primo dispositivo di comando (14) impostando la tensione gate-source del MOSFET a canale p (18) e il secondo dispositivo di comando (15) impostando la tensione gate-source del MOSFET a canale n (17).
12. 12. Unità batteria (20) per un sistema (1) elettronico di bicicletta comprendente mezzi (12) di spegnimento/(ri)accensione atti a disconnettere/connettere detta unità batteria (20) da/a un canale comune (29) di alimentazione e comunicazione in risposta all’attivazione/disattivazione di primi mezzi (11) di spegnimento/(ri)accensione del sistema (1) elettronico di bicicletta.
13. 13. Metodo di spegnimento/(ri)accensione di un sistema elettronico di bicicletta (1), comprendente: in fase di spegnimento del sistema (1): - attivare da parte di un utente primi mezzi (11) di spegnimento/(ri)accensione; e - disconnettere tramite secondi mezzi (12) di spegnimento/(ri)accensione un’unità batteria (20) da un canale comune (29) di alimentazione e comunicazione in risposta a detta attivazione; in fase di (ri)accensione del sistema: - disattivare da parte di un utente i primi mezzi (11) di spegnimento/(ri)accensione; e - connettere tramite i secondi mezzi (12) di spegnimento/(ri)accensione l’unità batteria (20) al canale comune di alimentazione e comunicazione in risposta a detta disattivazione.
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui attivare detti primi (11) mezzi di spegnimento/(ri)accensione comprende connettere tra loro un cavo di massa (30) ed un cavo di comunicazione (34) del canale comune di alimentazione e comunicazione (29) di detto sistema elettronico di bicicletta (1).