En la actualidad las bicicletas eléctricas que presentan capacidad de recuperar energía lo hacen de manera limitada.

Además, su peso y estética son similares al de un ciclomotor.

La invención aquí presentada combina el uso de condensadores y baterías con el fin de poder almacenar la mayor cantidad de energía posible. Ésta se almacena habitualmente en baterías, pero cuando la intensidad de carga sobrepasa un cierto límite se almacena en condensadores. De esta forma se logra recuperar un porcentaje aceptable de la energía potencial inicial manteniendo un peso aceptable.

La bicicleta propuesta además presenta una apariencia ligera sin variar su aspecto, y permite transformarse en una bicicleta convencional con unas sencillas operaciones en apenas cinco minutos.

Bicicleta eléctrica con capacidad para recuperar energía en bajadas y frenadas.

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a una bicicleta eléctrica con capacidad para recuperar energía en frenadas y bajadas. Se presenta también un rediseño del cuadro para poder alojar todos los componentes añadidos manteniendo una estética agradable y permitiendo la extracción de todos estos.

Estado de la técnica

Se han registrado numerosas patentes referidas tanto a bicicletas eléctricas como subsistemas o componentes de éstas. A continuación se comentan las más significativas y relacionadas con la invención aquí presentada.

La patente ES 2145528 describe un sistema de control de recuperación aplicado a una bicicleta, que consta de motor, reductor y baterías instaladas dentro del cuadro de la bicicleta. Este dispositiva activa la regeneración sólo cuando la bicicleta acelera, en función del par ejercido por el ciclista. Esta solución presenta el inconveniente de que el ciclista debe estar pedaleando para que el motor pueda funcionar como generador, por lo que la energía de las frenadas se pierde.

La patente ES 2162137 presenta una bicicleta eléctrica con motor, transmisión variable, baterías y un controlador electrónico que gestiona la potencia del motor según la velocidad del cigüeñal y el par creado por el ciclista. Todos estos componentes están integrados en el interior del cuadro. En arrancada el par asistido es proporcional al par muscular. Pero no incluye recuperación y emplea baterías de NiCd, que son contaminantes y con poca densidad energética.

La patente ES 1041195 ofrece un modelo de bicicleta eléctrica en el que el par de ayuda se da en la rueda delantera. El motor, que no está situado en el eje de la rueda, sino a la altura de la cubierta, tiene tres posiciones: motor, desconectado y generador. El motor se acopla y desacopla gracias a un embrague que controla el ciclista por medio de una palanca en el manillar. Sin embargo, no es apto para circular por vías públicas, ya que la potencia asistida no se reduce a medida que se aproxima a los 25 km/h. Además, tiene un diseño demasiado aparatoso.

La patente ES 2222539 muestra el diseño de una bicicleta eléctrica plegable con un compartimento extraíble para las baterías. El cuadro aloja todos los dispositivos, pero la forma no triangular del cuadro la hace demasiado pesada.

La patente ES 2139779 presenta un mecanismo que da una señal proporcional al par aplicado por el ciclista que puede ser utilizada para decidir si se ha de asistir al par, mediante un motor ubicado en el eje de los pedales.

En resumen, ninguna de las patentes revisadas presenta recuperación de energía, a excepción de la ES 2145528 que hace mención a un sistema de control de la regeneración que sólo recupera energía en las bajadas.

Por otra parte, en el mercado hay disponibles diversas soluciones, como por ejemplo, la de "kits" para convertir una bicicleta convencional en eléctrica. Tras un montaje de una media hora, añaden un peso extra de unos 7 kg, permiten circular hasta 25 km/h y tienen una autonomía de unos 30 km. Están equipados con un sensor de pedalada asistida que se instala en el eje de los pedales y que controla la potencia generada por el motor en función del par del ciclista. La batería, de unos 3 kg, se puede extraer para cargarla en casa.

Hay también comercializadas bicicletas eléctricas sin recuperación de energía. E incluso algunas también que permiten recuperar energía en bajadas o frenadas, pero tienen más el aspecto y peso de una moto que de una bicicleta. Asimismo, existen numerosas bicicletas solares, en las que se transforma la energía solar en eléctrica mediante placas fotovoltaicas situadas en las ruedas o sobre una carcasa externa a la bicicleta. Una vez más, el aspecto y el peso son más propios de una moto que de una bicicleta. Por último, cabe citar la existencia de bicicletas de aire comprimido, en las que se puede almacenar y recuperar la energía mediante la compresión de aire. Al bajar, el mecanismo comprime aire en un recipiente. En subida o llano, se aprovecha la energía del aire comprimido para invertir el proceso y generar movimiento. También puede almacenarse aire a presión usando un compresor o un depósito externo. Sin embargo, esta solución presenta numerosas desventajas: es pesada, voluminosa, peligrosa y poco eficiente.

Breve descripción de la invención

La presente invención consiste en un nuevo diseño de bicicleta con capacidad de almacenar energía en bajadas o frenadas para reutilizarla más tarde en pendientes o aceleraciones. El sistema de recuperación de energía está compuesto por un motor-generador ubicado en el centro de la rueda delantera, unas baterías, unos condensadores, una centralita electrónica, cables y conexiones. El cuadro de la bicicleta presenta un diseño tal que permite soportar los esfuerzos requeridos y al mismo tiempo sirve para alojar las baterías, que pueden ser extraídas fácilmente cuando haga falta. Asimismo, la barra vertical del cuadro está diseñada para que sobre ella pueda apoyarse un recipiente vertical en el cual se alojan los condensadores.

Cuando el ciclista acciona la palanca de freno, se envía una señal a la centralita electrónica para que el motor-generador frene la bicicleta y genere energía eléctrica. Esta energía se almacena en baterías y condensadores. Esto será posible cuando la potencia a la que se reciba esta energía esté por debajo un valor límite. El uso de condensadores permite situar este límite suficientemente alto como para poder almacenar energía mientras la bicicleta baja a velocidad constante por cualquier pendiente. Los condensadores también absorben gran parte de la energía en el caso de de frenadas bruscas a altas velocidades. Pero, debido a que los condensadores tienen una densidad de energía menor que las baterías, se ha dispuesto de un conjunto de baterías para conseguir una mayor autonomía.

En el caso de que la capacidad de las baterías y de los condensadores esté saturada, la energía excedente se disipa por efecto Joule en una resistencia eléctrica situada en el freno de disco.

La energía almacenada se recupera cuando se pedalee por debajo de 25 km/h. Al pisar el pedal, un detector de pedalada envía una señal electrónica proporcional al par detectado a la centralita, y ésta hace que se active el motor con una fuerza proporcional a la realizada por el ciclista.

El cuadro de la bicicleta presenta un diseño tal que permite soportar los esfuerzos requeridos y al mismo tiempo sirve para alojar las baterías, que pueden ser extraídas fácilmente cuando haga falta. Asimismo, la barra vertical del cuadro está diseñada para que sobre ella pueda apoyarse un recipiente vertical en el cual se alojan los condensadores.

El aspecto final es el de una bicicleta similar a una convencional, que puede transformarse y usarse como una bicicleta BTT estándar si se cambia la rueda-motor por una rueda estándar, se extrae el recipiente que contiene los condensadores, y se retiran las baterías del interior del cuadro y la centralita electrónica. Todos estos componentes pueden ser montados y retirados fácilmente.

Descripción de las figuras

Fig. 1: Vista general de la bicicleta y despiece.

Fig. 2: Vista de detalle de la barra que encierra las baterías. Posición cerrada.

Fig. 3: Vista de detalle de la barra que encierra las baterías. Posición abierta con las baterías en el interior.

Fig. 4: Vista de detalle de la barra que encierra las baterías. Posición abierta con las baterías extraídas.

Fig. 5: Sistema de disipación de energía por efecto Joule.

Fig. 6: Detalle del sistema de disipación de energía por efecto Joule.

Descripción detallada de la invención

Se presenta un nuevo diseño de bicicleta eléctrica que tiene, por un lado, la particularidad de recuperar la energía en los descensos o bajadas en los que el ciclista deja de pedalear, y también en las frenadas, y, por otro lado, de que los componentes del sistema que permite el funcionamiento como bicicleta eléctrica, pueden ser desmontados fácilmente para transformar la bicicleta en una convencional que puede usarse como bicicleta BTT.

El sistema objeto de la presente invención consta de una serie de elementos que, entre otros, pueden verse montados en la Fig. 1.

Alineado con...

1. Bicicleta eléctrica con capacidad para recuperar energía en bajadas y frenadas, caracterizada porque está compuesta por un cuadro (6), un motor-generador (2), una palanca de freno electrónica (12), unas baterías (8), unos condensadores (3), un detector de pedalada (9), una centralita electrónica (10), un mecanismo disipador de energía (14), cables y conexiones, formando un conjunto que puede montarse y desmontarse, transformando la bicicleta eléctrica en una bicicleta convencional, o viceversa.

2. Bicicleta eléctrica con capacidad para recuperar energía en bajadas y frenadas, según la reivindicación 1, caracterizada porque almacena la energía generada por un motor-generador (2) en condensadores (3) y en baterías (8), según la gestión de una centralita electrónica (10), que determina si se almacena la energía en los condensadores (3) o en las baterías (8).

3. Bicicleta eléctrica con capacidad para recuperar energía en bajadas y frenadas según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque la barra vertical (5) del cuadro (6) se ha desplazado hacia delante, generando un espacio en el que se alojan condensadores (3) en un recipiente (4) situado entre la rueda trasera (20) y la barra vertical del cuadro (5). Dicho recipiente (4) se sujeta mediante sujeciones (7) a la barra vertical del cuadro (5), y es extraíble.

4. Bicicleta eléctrica con capacidad para recuperar energía en bajadas y frenadas, según las reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizada porque dispone de un cuadro (6) que tiene 2 únicas barras traseras en forma de Y (16), las cuales alojan en su interior las baterías (8), y disponen de una pieza (18) en su extremo, desmontable, que pivota, por un lado, sobre una bisagra (19), y, por el otro lado, encaja con el eje de la rueda trasera (20), a través de un enganche (21), con el fin de poder extraer las baterías. En el lado opuesto al de la bisagra (19), se halla un cierre (22) para asegurar a la vez la rigidez del conjunto barra (16) - pieza (18) y evitar que las baterías (8) puedan ser sustraídas.

5. Bicicleta eléctrica con capacidad para recuperar energía en bajadas y frenadas según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque puede disipar energía cuando no es posible cederla a condensadores (3) y/o baterías (8), a través de una resistencia eléctrica (15), situada en el freno de disco (14) del sistema de frenado y aislada eléctricamente mediante un recubrimiento (28) conductor térmico, resistencia que transforma la energía eléctrica excedente en energía térmica por efecto Joule, la cual se disipa por convención debido al aire en movimiento en contacto con el disco (14).