CN104554612A

CN104554612A - 自行车用控制装置

Info

Publication number: CN104554612A
Application number: CN201410594623.6A
Authority: CN
Inventors: 田内充; 丰岛敬; 高俊
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: JP6005110B2; CN104554612B; US9656722B2; TW201529409A; DE102014015630A1; TWI604991B; JP2015110402A; US20150120119A1

Abstract

本发明提供一种控制产生辅助动力的驱动单元和电动变速单元的自行车用控制装置，通过该自行车用控制装置，使得与曲轴的旋转相关的参数和人力驱动力不易发生变动。自行车用控制装置(1)控制产生辅助动力的驱动单元(8)和电动变速单元(107b)。自行车用控制装置(1)包括传感器(50)、转速传感器(8)、以及控制部(4)，传感器(50)检测作为人力驱动力的踩踏力。转速传感器(8)检测作为与曲轴(102)的旋转相关的参数的曲柄转速。控制部(4)控制驱动单元(8)和电动变速单元(107b)中的至少一者，以使曲柄转矩和曲柄转速进入到预定范围。

Description

自行车用控制装置

技术领域

本发明涉及控制装置，特别是涉及控制产生辅助动力的驱动单元和电动变速单元的自行车用控制装置。

背景技术

以往，公知有控制产生辅助动力的驱动单元和电动变速单元的自行车(例如参照专利文献1)。在专利文献1中，当曲柄转速从0开始增大、自行车开动了时，检测人力驱动力，如果检测到的驱动力大于等于预定值，则驱动单元动作，提供辅助力。此时，在增大到单元效率变高的预定范围的曲柄转速之前，根据曲柄转速使辅助比增大到最大值，当超过了预定范围的曲柄转速时，根据曲柄转速使辅助比从最大值逐渐减小。因此，当曲柄转速处于预定范围时，辅助比为最大值，并且恒定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本专利)特开平11-180376号公报。

在现有的自行车用控制装置中，由于当曲柄转速处于预定范围时，辅助比恒定而与人力驱动力无关，因此在以稳定的曲柄转速来行驶的情况下，使用者的人力驱动力的变化容易根据道路的状态而变得剧烈。

发明内容

本发明的目的在于：在控制产生辅助动力的驱动单元和电动变速单元的自行车用控制装置中，使与曲轴的旋转相关的参数和人力驱动力不易产生变动。

本发明的自行车用控制装置包括检测人力驱动力的人力驱动力检测部、旋转参数检测部、以及控制部。旋转参数检测部检测与曲轴的旋转相关的参数(以下将与曲轴的旋转相关的参数表示为旋转参数)。控制部控制产生辅助驱动力的驱动单元和电动变速单元中的至少一者，以使人力驱动力和旋转参数进入到预定范围。

根据该自行车用控制装置，控制驱动单元和电动变速单元中的至少一者，以使由人力驱动力检测部检测到的人力驱动力和由旋转参数检测部检测到的旋转参数进入到预定范围。例如，在旋转参数进入到了预定范围、但是人力驱动力比预定范围大的情况下，只要提高辅助驱动力(辅助比例)即可。相反，在人力驱动力比预定范围小的情况下，只要控制驱动单元，减小辅助驱动力(辅助比例)即可。另一方面，在人力驱动力处于预定范围、但是旋转参数比预定范围大的情况下，执行升档变速控制，并根据需要执行辅助驱动力控制。同样，在旋转参数比预定范围小的情况下，执行降档变速控制，并根据需要执行辅助驱动力控制。这里，由于控制驱动单元和电动变速单元中的至少一者，使旋转参数和人力驱动力进入到预定范围，因此旋转参数和人力驱动力不易发生变动。

控制部也可以具有优先控制电动变速单元的第一模式和优先控制驱动单元的第二模式。在该情况下，通过优先控制电动变速单元，能够同时改变人力驱动力和旋转参数，从而能够抑制电力消耗。通过优先控制驱动单元，能够在不使旋转参数发生变化的情况下抑制人力驱动力大幅地发生变化。

控制部也可以在控制了电动变速单元之后控制驱动单元。在该情况下，通过控制电动变速单元，能够同时改变人力驱动力和旋转参数。因此，根据人力驱动力和旋转参数稍微偏离了预定范围等情况，能够通过仅控制电动变速单元而使人力驱动力和旋转参数进入到预定范围。由此，能够使控制高效化。

在旋转参数比预定范围小的情况下，控制部也可以控制电动变速单元以使变速比减小。在该情况下，通过执行变速比减小的降档变速，人力驱动力减小从而能够增大旋转参数，容易使旋转参数进入到预定范围。

在旋转参数比预定范围大的情况下，控制部也可以控制电动变速单元以使变速比增大。在该情况下，通过执行变速比增大的升档变速，人力驱动力增大从而能够减小旋转参数，容易使旋转参数进入到预定范围。

在人力驱动力比预定范围大的情况下，控制部也可以使辅助驱动力增大。在该情况下，通过使辅助驱动力增大，能够在不使旋转参数改变的情况下减小人力驱动力，人力驱动力容易进入到预定范围。

在人力驱动力比预定范围小的情况下，控制部也可以使辅助驱动力减小。在该情况下，通过使辅助驱动力减小，能够在不使旋转参数改变的情况下增大人力驱动力，人力驱动力容易进入到预定范围。

在即使控制驱动单元和电动变速单元这两者、人力驱动力和旋转参数也不会进入到预定范围的情况下，控制部也可以控制驱动单元和电动变速单元这两者以维持当前的变速比和辅助动力。

当人力驱动力比预定范围大、并且旋转参数处于预定范围内的第一范围时，控制部也可以使辅助驱动力增大。在该情况下，由于即使增大辅助驱动力，旋转参数也不易发生变动而脱离第一范围，因此能够通过仅控制驱动单元而使人力驱动力进入到预定范围。

当人力驱动力比第一范围大、并且旋转参数处于比预定范围的中间的旋转参数小的第二范围时，控制部也可以控制电动变速单元以使变速比减小。在该情况下，通过执行变速比减小的降档变速，处于第二范围的旋转参数增大，人力驱动力减小。但是，由于第二范围是比预定范围的中间的旋转参数小的范围，因此即使处于第二范围的旋转参数增大，也不易脱离预定范围。这里，只要对电动变速单元执行变速控制，就能够使旋转参数和人力驱动力进入到预定范围。

当人力驱动力比第二范围大、并且旋转参数处于比预定范围的中间的旋转参数小的第三范围时，控制部也可以控制电动变速单元以使变速比减小，并且使辅助驱动力增大。在该情况下，由于人力驱动力处于与第二范围相比人力驱动力更大的第三范围、旋转参数处于比预定范围的中间的旋转参数小的范围，因此只要对电动变速单元执行变速控制，旋转参数超过预定范围的可能性就会很大。因此，通过控制驱动单元，在不使旋转参数发生变化的情况下使辅助驱动力增大，能够使旋转参数和人力驱动力进入到预定范围。

当人力驱动力比预定范围小、并且旋转参数处于比预定范围的中间的旋转参数大的第四范围时，控制部也可以控制电动变速单元以使变速比增大，并且使辅助驱动力增大。在该情况下，通过执行变速比增大的升档变速，处于第四范围的旋转参数减小，人力驱动力增大。由于第四范围是比预定范围的中间的旋转参数大的范围，因此即使处于第四范围的旋转参数减小，旋转参数也不易脱离预定范围，但是由于第四范围的人力驱动力是与预定范围的人力驱动力接近的范围，因此人力驱动力可能会超过预定范围。这里，通过对电动变速单元执行升档变速控制并执行使人力驱动力增大的控制，能够使旋转参数和人力驱动力进入到预定范围。

当人力驱动力比第四范围小、并且旋转参数处于比预定范围的中间的旋转参数大的第五范围时，控制部也可以控制电动变速单元以使变速比减小。在该情况下，通过执行变速比增大的升档变速，处于第四范围的旋转参数减小，人力驱动力增大。由于第五范围是比预定范围的中间的旋转参数大的范围，因此即使处于第五范围的旋转参数减小，旋转参数也不易脱离预定范围。另外，由于第五范围是人力驱动力比第四范围小的范围，因此人力驱动力即使由于升档变速而增大了，也不易脱离预定范围。这里，只要对电动变速单元执行升档变速控制，就能够使旋转参数和人力驱动力进入到预定范围。

人力驱动力检测部也可以将施加于曲轴的转矩作为人力驱动力来进行检测。在该情况下，能够容易地检测出人力驱动力。

旋转参数检测部也可以将曲轴的转速作为旋转参数来进行检测。在该情况下，能够容易地检测出旋转参数。

与转矩相关的预定范围为大于等于10Nm且小于等于50Nm，优选的是大于等于20Nm且小于等于30Nm。在该情况下，能够将预定范围设定为一般的使用者所期望的转矩。

与转速相关的预定范围为大于等于30rpm且小于等于90rpm，优选的是大于等于45rpm且小于等于70rpm。在该情况下，能够将预定范围设定为一般的使用者所期望的转速。

预定范围也可以是能够进行设定或者变更的。在该情况下，能够与使用者的期望或体力等相应地来设定或者变更预定范围。

自行车用控制装置也可以还包括操作部。当在行驶时操作了操作部时，控制部也可以基于人力驱动力检测部检测到的人力驱动力和旋转参数检测部检测到的与旋转相关的参数中的至少一者来设定或者变更预定范围。在该情况下，通过操作操作部，能够与使用者的偏好或者体力等相应地来设定或者变更预定范围。

人力驱动力检测部也可以在行驶时以预定的时间间隔检测人力驱动力。控制部也可以根据由人力驱动力检测部检测到的多个人力驱动力或者该多个人力驱动力的平均值来设定或者变更预定范围。在该情况下，由于能够根据最近的使用者的人力驱动力来设定或者变更预定范围，因此能够与使用者的状态(身体状况、疲劳程度等)和行驶道路的状态(例如行驶道路的倾斜程度、行驶道路的路面状态(例如柏油路面或砾石路面))相应地来设定或者变更预定范围。

旋转参数检测部也可以在行驶时以预定的时间间隔检测与旋转相关的参数。控制部也可以根据由旋转参数检测部检测到的多个与旋转相关的参数或者该多个与旋转相关的参数的平均值来设定或者变更预定范围。在该情况下，由于能够根据旋转参数、例如踩踏频率(cadence)来设定或者变更预定范围，因此能够与使用者的状态(身体状况、疲劳程度等)和行驶道路的状态(例如行驶道路的倾斜程度、行驶道路的路面状态(例如柏油路面或砾石路面))等相应地来设定或者变更预定范围。

由人力驱动力检测部检测到的多个人力驱动力也可以至少包括紧接在操作操作部之前由人力驱动力检测部检测到的人力驱动力。在该情况下，由于能够根据紧接在使用者操作之前的人力驱动力来设定或者变更预定范围，因此能够迅速地设定或者变更预定范围。

由旋转参数检测部检测到的多个与旋转相关的参数也可以至少包括紧接在操作操作部之前由旋转参数检测部检测到的与旋转相关的参数。

控制部也可以设定预定范围，使得多个人力驱动力的平均值位于预定范围的中心。在该情况下，预定范围成为适合使用者的范围。

控制部也可以设定预定范围，使得多个与旋转相关的参数的平均值位于预定范围的中心。在该情况下，预定范围成为适合使用者的范围。

当在行驶时操作了操作部时，控制部也可以基于人力驱动力检测部检测到的人力驱动力和旋转参数检测部检测到的与旋转相关的参数中的至少一者来设定预定范围。

由人力驱动力检测部检测到的多个人力驱动力也可以至少包括紧接在操作操作部之后由人力驱动力检测部检测到的人力驱动力。

由旋转参数检测部检测到的多个与旋转相关的参数也可以至少包括紧接在操作操作部之后由旋转参数检测部检测到的与旋转相关的参数。

根据本发明，与曲轴的旋转相关的参数和人力驱动力不易产生变动。

附图说明

图1是表示安装了本发明的第一实施方式的控制装置的电动辅助自行车的一部分的侧视图。

图2是从图1所示的剖面线II-II观察到的驱动单元的截面图。

图3是表示包括驱动单元的控制装置的结构的框图。

图4是表示使人力驱动力和曲柄转速收纳于预定范围的动作的图。

图5是表示第一实施方式的使人力驱动力和曲柄转速收纳于预定范围的控制动作的流程图。

图6是第一实施方式的变形例一的与图5相当的流程图。

图7是表示第一实施方式的变形例二的控制动作的流程图。

图8是表示第一实施方式的变形例三的控制动作的流程图。

图9是表示第一实施方式的变形例四的控制动作的流程图。

图10是表示本发明的第二实施方式中的区分的范围的图。

图11是表示使人力驱动力和曲柄转速收纳于预定范围的第二实施方式的控制动作的流程图。

图12是表示本发明的第三实施方式的包括驱动单元的控制装置的结构的框图。

图13是第三实施方式的相当于图4的图。

图14是表示第三实施方式的预定范围的设定或者变更处理的控制动作的流程图。

图15是表示第三实施方式的变形例一的预定范围的设定或者变更处理的控制动作的流程图。

图16是表示第三实施方式的变形例二的预定范围的设定或者变更处理的控制动作的流程图。

图17是表示本发明的第四实施方式的控制装置的结构的框图。

图18是表示第四实施方式的使人力驱动力和曲柄转速收纳于预定范围的动作的图。

图19是表示第四实施方式的控制动作的流程图。

附图标记说明：

1 控制装置

2 驱动单元

4 控制部

8 转速传感器(旋转参数检测部的一个例子)

20 电机

50 传感器(人力驱动力检测部的一个例子)

102 曲轴

107 电动变速单元

T 人力驱动力

R 曲柄转速(与曲轴的旋转相关的参数的一个例子)

具体实施方式

<第一实施方式>

在图1中，安装了本发明的第一实施方式的控制装置1的电动辅助自行车将作用于踏板100的踩踏力经由曲臂101a(或曲臂101b)→曲轴102→驱动单元2→前链轮103→链条104→后链轮105这样的路径传递至设置在后车轮的车轴106周围的内装变速器107a。踩踏力是人力驱动力的一个例子。电动变速单元107例如具有变速电机107b、以及通过变速电机107b进行变速动作的内装变速器107a。另外，电动变速单元107具有能够检测内装变速器107a的变速位置(变速档位)的档位数传感器107c(参照图3)。

电动辅助自行车将电机20(参照图2)的输出作为辅助动力与人力驱动力合成来辅助行驶。在本实施方式中，通过传感器50来检测用户的踩踏力，当该检测值超过了设定值时，起动电机20，使之产生与踩踏力相应的转矩来作为辅助动力。传感器50是人力驱动力检测部的一个例子。包括辅助用的电机20的驱动单元2一般配置在车架的座管的下端部与车架的下管的后端部的连结部附近，并通过未图示的螺栓固定在车架上。电机驱动用的电池沿后载物架(rear carrier)、下管或座管配置。

如图2所示，驱动单元2包括电机(电动机)20、第一连接部30、第二连接部60、驱动力传递部40、以及传感器50。在驱动单元2中，曲轴102***到罩11的通孔11a内。曲轴102的轴向的两个端部分别从罩11突出。曲轴102的与前链轮103相反侧的端部通过第一轴承12可自由旋转地由罩11支撑。曲轴102的前链轮103侧的端部通过第二轴承13、前链轮103、以及第三轴承14可自由旋转地由罩11支撑。第二轴承13由前链轮103支撑，前链轮103可自由旋转地由第三轴承14支撑。曲臂101a、101b(参照图1)能够拆装且能够一体地进行旋转地安装在曲轴102的轴向的两个端部。两个曲臂101a、101b中的一个曲臂也可以无法拆装地形成在曲轴102上。第一至第三轴承12、13、14例如由向心轴承实现。

<辅助用电机的结构>

电机20配置成其旋转轴20c与曲轴102平行。电机20的旋转轴20c由在旋转轴20c方向上间隔开配置的第四轴承24a和第五轴承24b可自由旋转地支撑。旋转轴20c固定在电机20的转子20a上。电机20的定子20b设置在转子20a的外周并固定在罩11上。第四轴承24a、第五轴承24b分别由设置在罩11上的安装部22a、22b支撑。第四轴承24a、第五轴承24b例如由向心轴承实现。

<第一连接部的结构>

电机20的输出经由第一齿轮31→第二齿轮32→第一单向离合器33→旋转轴34→第三齿轮36传递至驱动力传递部40。第一连接部30包括第一齿轮31、第二齿轮32、第一单向离合器33、旋转轴34、以及第三齿轮36。旋转轴34的旋转轴线与曲轴102和电机20的旋转轴20c的旋转轴线分别平行地配置。旋转轴34的旋转轴线设置在离开了包含曲轴102和电机20的旋转轴20c的旋转轴线的平面的位置。由此，能够尽可能接近地配置曲轴102和电机20的旋转轴20c，从而能够形成小型的驱动单元2。

第一齿轮31与旋转轴20c以能够一体地进行旋转的方式连结。由此，第一齿轮31与旋转轴20c成为一体而进行旋转。

第二齿轮32与第一齿轮31啮合。第二齿轮32通过第一单向离合器33能够围绕旋转轴34向一个方向自由旋转地受到支撑。第一单向离合器33例如由具有爪和棘齿的单向离合器或者滚柱离合器实现。第一单向离合器33设置成第二齿轮32的旋转会传递至旋转轴34、但是旋转轴34的旋转不会传递至第二齿轮32。

旋转轴34由在旋转轴34方向上间隔开配置的第六轴承35a和第七轴承35b可自由旋转地支撑。第六轴承35a和第七轴承35b由罩11支撑。第六轴承35a和第七轴承35b例如由向心轴承实现。

第三齿轮36与旋转轴34固定。由此，第三齿轮36与旋转轴34成为一体而进行旋转。第三齿轮36也可以与旋转轴34形成为一体。第三齿轮36与后述的驱动力传递部40啮合。

这里，第二齿轮32的齿数比第一齿轮31的齿数多，驱动力传递部40的齿数比第三齿轮36的齿数多。并且，第二齿轮32的齿数比第三齿轮36的齿数多。通过第一齿轮31与第二齿轮32啮合，第三齿轮36与驱动力传递部40啮合，实现二级减速。这样，第一连接部30具有减速机构。

<第二连接部的结构>

用户的踩踏力经由踏板100→曲臂101a(或曲臂101b)→曲轴102→第二单向离合器60a传递至驱动力传递部40。第二连接部60包括第二单向离合器60a和单向离合器安装部60b。单向离合器安装部60b与曲轴102能够一体旋转地连结。由此，单向离合器安装部60b与曲轴102成为一体而进行旋转。第二单向离合器60a设置在单向离合器安装部60b的外周部。第二单向离合器60a例如由具有爪和棘齿的单向离合器或者滚柱离合器实现。第二单向离合器60a设置成曲轴102的旋转会传递至连结部42、但是连结部42的旋转不会传递至曲轴102。

<驱动力传递部的结构>

驱动力传递部40将电机20的输出和曲轴102的旋转力合成后得到的旋转力传递至前链轮103。驱动力传递部40包括链轮连接部41、连结部42、以及传感器配置部43。优选的是，驱动力传递部40还具有穿过曲轴102的通孔44。这里，驱动力传递部40形成为筒状。驱动力传递部40包括：具有链轮连接部41和传感器配置部43的第一筒部40a、形成连结部42的第二筒部40b、以及连接第一筒部40a和第二筒部40b的连接部40c。第一筒部40a、第二筒部40b、以及连接部40c形成为一体。

链轮连接部41能够与前链轮103连结。链轮连接部41例如能够通过三角花键(serration)或花键(spline)将前链轮103和驱动力传递部40以能够一体地进行旋转的方式连结。也可以将前链轮103压入到链轮连接部41上。驱动力传递部40的链轮连接部41侧的端部通过前链轮103和第三轴承14由罩11可旋转地支撑。前链轮103包括与链轮连接部41连接的基部103a、以及链轮主体103b。基部103a形成为筒状，其内周部与链轮连接部41连接。另外，基部103a的内周部支撑第二轴承13，外周部由第三轴承14支撑。基部103a穿过通孔11a从罩11向外侧突出。

链轮主体103b从基部103a的、从罩向外部突出的端部向径向延伸，在其外周部形成有齿。在本实施方式中，基部103a和链轮主体103b形成为一体，但是也可以分体构成。在本实施方式中，链轮主体103b的外周部相对于与基部103a结合的基端部向罩11侧偏移(offset)设置。

连结部42连结第一连接部30和第二连接部60。即，连结部42具有与第三齿轮36啮合的齿轮，并且与第二单向离合器60a连接。连结部42优选在曲轴102方向上与链轮连接部41间隔开设置，以使后述的传感器50容易检测到驱动力传递部40产生的变形。

形成连结部42的第二筒部40b形成为外径大于第一筒部40a的筒状。连接部40c从第一筒部40a的、与链轮连接部41相反侧的端部向径向外侧延伸，其径向的外周部与第二筒部40b连接。第二筒部40b从连接部40c向与链轮连接部41相反的一侧延伸。

在连结部42的外周部连接有第三齿轮36，在内周部连接有第二单向离合器60a。第三齿轮36和第二单向离合器60a设置成在与曲轴102垂直的方向上至少有一部分重合。

第一筒部40a的、与链轮连接部41相反侧的端部通过第八轴承15可自由旋转地由曲轴102支撑。第八轴承15配置在连接部40c与曲轴102之间。第八轴承15例如由向心轴承实现。

在传感器配置部43上至少设置有传感器50的一部分。传感器50包括磁致伸缩元件51和检测线圈52。传感器配置部43配置在链轮连接部41与连结部42之间。并且，优选的是，传感器配置部43设置在第一筒部40a的外周部。在传感器配置部43上例如设置有作为磁致伸缩传感器的一部分的磁致伸缩元件51。如图2所示，在传感器配置部43上设置有磁致伸缩元件51的情况下，在第一筒部40a的外周侧设置用于检测磁致伸缩元件51的变形的检测线圈52。在该情况下，通过磁致伸缩元件51和检测线圈52形成了检测第一筒部40a的变形的传感器50(磁致伸缩传感器)。检测线圈52设置在保持该检测线圈52的线圈保持部(未图示)上。线圈保持部件固定在罩11上。第一筒部40a的变形与第一筒部40a产生的转矩相对应。

另外，图2所示的传感器转矩的例子说到底是一个例子，也可以代替传感器50在传感器配置部43上设置应变仪、半导体式应变传感器。在传感器配置部43上设置有应变仪、半导体式应变传感器等的情况下，例如在传感器配置部43上还设置有通过无线传送来自应变仪、半导体式应变传感器等的信号的发射机，通过无线将该信号或基于该信号的信息输出到外部。另外，也可以代替传感器50而设置使用光来检测传感器配置部43的应变的光学式传感器。

<电动电气结构>

图3是表示包括驱动单元2的电动辅助自行车的电动电气结构的框图。电动辅助自行车包括控制装置1、驱动单元2、换流器(inverter)部6、电动变速单元107、以及变速操作部10。控制装置1和换流器部6也可以包括在驱动单元2中。另外，控制装置1和换流器部6中的至少一者也可以设置在驱动单元2的罩11的内部或外周部。

控制装置1包括控制部4、转速传感器8、以及传感器50。转速传感器8是旋转参数检测部的一个例子。控制部4根据踩踏力和转速传感器8的检测结果来控制换流器部6。另外，根据转速传感器8的输出和档位数传感器107c的检测结果来控制电动变速单元107。这里，前述的传感器50检测电机20的输出和曲轴102的旋转力合成后得到的旋转力。控制部4例如包括运算处理装置(CPU)、以及记录了预定程序的存储器。控制部4具有为了驱动电机20而向换流器部6输出的指令和电机20根据该指令输出的转矩之间的相关信息。相关信息既可以通过如表等方式来表示，也可以通过关系式来表示。因此，控制部4能够掌握电机20的输出转矩。因此，控制部4能够基于由传感器50检测到的电机20的输出和曲轴102的旋转力合成后得到的旋转力、以及电机20的输出转矩，仅计算踩踏力。由此，控制部4能够根据踩踏力来控制驱动单元2。控制部4也可以测量流过电机20的电流来推测电机20的驱动力。

电机20例如由三相无刷直流电机实现，通过换流器部6来驱动。换流器部6基于控制部4的指令，通过转换(switching)控制将直流转换为三相交流。转速传感器8检测曲轴102的转速。如图2所示，转速传感器8具有在与前链轮103相反侧的曲轴102的周围配置在罩11上的磁传感器8a、以及与磁传感器8a相对配置的磁铁8b。磁传感器8a例如是能够检测磁铁8b的磁通量的霍尔元件。磁铁8b例如呈多个S极和N极在周向上交替配置的环状。磁铁8b例如设置在曲臂101b上，该曲臂101b配置在与前链轮103相反的一侧。

电动变速单元107包括电动致动器和变速器。在本实施方式中，电动变速单元107具有内装变速器107a和变速电机107b，但是也可以是外装变速器和电机以外的电动致动器(例如螺线管)。变速电机107b根据来自控制部4的指令而使变速器动作。

变速操作部10包括开关，向控制部4提供变速的切换指示。控制部4具有手动变速模式和自动变速模式。在手动变速模式下，控制部4根据来自变速操作部10的变速的切换指令来控制变速电机107b。在自动变速模式下，控制部4根据转速传感器8和传感器50的检测来控制电动变速单元107和驱动单元。尤其是，在第一实施方式下，控制部4根据转速传感器8的检测值(旋转参数)和传感器50的检测值(踩踏力)来协调控制电动变速单元107和驱动单元2。

<控制部的协调控制>

接下来，基于图4和图5来说明第一实施方式的控制部4的协调控制。

图4是纵轴为人力驱动力T(Nm)、横轴为曲柄转速R(rpm)的图。曲柄转速R是与曲轴102的旋转相关的参数的一个例子。在第一实施方式中，协调控制电动变速单元107和驱动单元2，使得人力驱动力T和曲柄转速R进入到图4中通过粗线表示的预定范围内。在本实施方式中，协调控制电动变速单元107和驱动单元2，使得人力驱动力T和曲柄转速R进入到以下的预定范围内，即：人力驱动力T是从下限人力驱动力T1到上限人力驱动力T2的范围，并且曲柄转速R是从下限转速R1到上限转速R2的范围。另外，人力驱动力T的范围为大于等于10Nm且小于等于50Nm，优选的是大于等于20Nm且小于等于30Nm。曲柄转速R的范围是大于等于30rpm且小于等于90rpm，优选的是大于等于45rpm且小于等于70rpm。在图4所示的预定范围中，作为一个例子，人力驱动力T的范围是大于等于20Nm且小于等于30Nm，曲柄转速R的范围是大于等于45rpm且小于等于70rpm。另外，预定范围可以根据使用者的体力等而任意地改变。如果以这样的范围来设定预定的范围，则预定的范围被设定为一般的使用者期望的踩踏力和旋转参数。

接下来，基于图5所示的流程图来说明用于使人力驱动力T和曲柄转速R收纳于图4所示的预定范围的控制动作。另外，图5是控制动作的一个例子，本发明不限于图5所示的控制动作。

在图5中，在步骤S1中，控制部4读入来自转速传感器8和传感器50的曲柄转速R和人力驱动力T。在步骤S2中，控制部4判断读入的曲柄转速R是否小于预定范围的下限转速R1。在步骤S3中，控制部4判断读入的曲柄转速R是否超过了预定范围的上限转速R2。在步骤S4中，控制部4判断读入的人力驱动力T是否小于预定范围的下限人力驱动力T1。在步骤S5中，控制部4判断读入的人力驱动力T是否超过了预定范围的上限人力驱动力T2。

在图5所示的协调控制中，相对于人力驱动力T，控制部4优先控制曲柄转速R，并判断人力驱动力T和曲柄转速R是否进入到预定范围。即，相对于对驱动单元2的控制，控制部4优先执行对电动变速单元107的控制。这是因为：在变速控制中，曲柄转速R和人力驱动力T同时改变，而在辅助控制中，曲柄转速R不易改变，主要是踩踏力改变。因此，如果曲柄转速R进入预定范围(R1≦R≦R2)的话，不执行变速控制而只要执行辅助控制，人力驱动力T就会进入到预定范围(T1≦T≦T2)。

在控制部4判断曲柄转速R小于下限转速R1的情况下，从步骤S2转到步骤S6。在步骤S6中，控制部4判断是否能够降档(shift down)。在该判断中，控制部4读入档位数传感器107c的数据来进行判断。例如，如果变速档位是最低速的档位(变速比最小的变速档位)，则该判断为“否”。如果能够降档，则从步骤S6转到步骤S7，控制部4向电动变速单元107输出从当前的变速档位向低速侧降一档的指令，然后返回到步骤S1。在步骤S1中，控制部4以下一个控制周期读入曲柄转速R和人力驱动力T。另外，在无法降档的情况下，由于即使控制电动变速单元107也无法使曲柄转速R进入到预定范围，因此转到步骤S4，维持当前的变速档位并进行辅助控制。在曲柄转速R大于等于下限转速R1的情况下，从步骤S2转到步骤S3。

在控制部4判断曲柄转速R超过了上限转速R2的情况下，从步骤S3转到步骤S8。在步骤S8中，控制部4判断是否能够升档(shift up)。该判断与降档时同样地通过读入档位数传感器107c的数据来进行判断。例如，如果变速档位是最高速的档位(变速比最大的变速档位)，则该判断为“否”。如果能够升档，则从步骤S8转到步骤S9，控制部4向电动变速单元107输出从当前的变速档位向高速侧升一档的指令，然后返回到步骤S1。在步骤S1中，控制部4以下一个控制周期读入曲柄转速R和人力驱动力T。另外，在无法升档的情况下，由于即使控制电动变速单元107也无法使曲柄转速R进入到预定范围，因此转到步骤S4，维持当前的变速档位并进行辅助控制。在曲柄转速R小于等于上限转速R2的情况下，从步骤S3转到步骤S4。因此，在从步骤S1到步骤S9的处理中，控制部4重复执行变速控制，直至曲柄转速R变成处于预定的范围内，当曲柄转速R进入了预定范围时，转到步骤S4。

在控制部4判断人力驱动力T小于下限人力驱动力T1时，从步骤S4转到步骤S10。在步骤S10中，控制部4判断是否能够执行辅助减少。该判断是参照当前的电机20的输出状态(对电机20的控制指令值)或当前的辅助比(电机20的输出相对于人力驱动力)来进行判断。例如，如果电机20的输出为0或者辅助比为0，则电机20不动作，因此步骤S10中的判断为“否”。辅助减少是指减小电机20的输出相对于人力驱动力的比例。如果能够执行辅助减少，则从步骤S10转到步骤S11，执行辅助减少处理，即控制部4向换流器部6输出比当前的电机20的输出低预定比例的输出(例如低10％的输出)或者比当前的辅助比低预定比例的辅助比(例如低10％的辅助比)的指令，然后返回到步骤S1。另外，在控制部4判断无法执行辅助减少的情况下，由于即使控制驱动单元2也无法使人力驱动力T进入到预定范围，因此返回到步骤S1并维持当前的辅助比。在人力驱动力T大于等于下限人力驱动力T1的情况下，从步骤S4转到步骤S5。

在控制部4判断人力驱动力T超过了上限人力驱动力T2的情况下，从步骤S5转到步骤S12。在步骤S12中，控制部4判断是否能够执行辅助增加。辅助增加是指增大电机20的输出相对于人力驱动力的比例。该判断是控制部4与步骤S0同样地参照当前的辅助比来进行判断。例如，如果辅助比为200％，则该判断为“否”。如果能够执行辅助增加，则从步骤S12转到步骤S13，执行辅助增加处理，即控制部4向换流器部6输出比当前的电机20的输出高预定比例的输出(例如高10％的输出)或者比当前的辅助比高预定比例的辅助比(例如高10％的辅助比)的指令，然后返回到步骤S1。另外，在无法进行辅助增加的情况下，由于即使控制驱动单元2也无法使人力驱动力T进入到预定范围，因此返回到步骤S1并维持当前的辅助比。

接下来，将在图4中通过矩形、三角形、圆形、双重圆形、星形的标记表示的状态A1、A2、A3、A4、A5下检测到当前的曲柄转速R和人力驱动力的情况作为例子，具体地说明上述控制动作。

例如，自行车以图4中通过三角形标记表示的状态A1行驶的情况表示：步骤S2的判断为“是”，仅在步骤S7中执行变速处理(降档)，由此人力驱动力T下降到了预定范围。另外，自行车以通过矩形标记表示的状态A2行驶的情况是：步骤S3的判断为“是”，即使在步骤S7中进行降档，人力驱动力T也未下降到预定范围。在该情况下，进一步地在步骤S5中判断为“是”，执行步骤S12的辅助处理(辅助增加(assist up))，人力驱动力T进入到预定范围。在自行车以圆形标记表示的状态A3行驶的情况下，由于曲柄转速R已经处于预定范围，因此步骤S2和步骤S3的判断均为“否”。然后，只要在步骤S13中执行辅助处理(辅助增加)，人力驱动力T就会进入到预定范围。

双重圆形标记的情况表示从状态A4仅执行变速处理(升档)、由此曲柄转速R和人力驱动力T进入了预定范围的例子。另外，星形的情况表示从状态A5执行变速处理(升档)后执行辅助处理(辅助增加)、由此曲柄转速R和人力驱动力T进入了预定范围的例子。另外，虽然在图4中未进行图示，但是在曲柄转速R处于预定范围、人力驱动力T小于预定范围的情况下，与圆形标记一样只要执行辅助处理(辅助增加)，人力驱动力T就会进入到预定范围。

这样，在第一实施方式中，检测曲柄转速(与曲轴的旋转相关的参数)R和踩踏力(人力驱动力)T，并在执行变速控制以使曲柄转速R进入到预定范围之后，通过辅助控制来控制人力驱动力T进入到预定范围。由此，能够抑制电力消耗。另外，由于控制变速器和电机20中的至少一者而使曲柄转速R和人力驱动力T进入到预定范围，因此能够抑制骑乘者的蹬力(pedallingpower)的变动。并且，根据情况，只要控制电动变速单元107，就能够使人力驱动力T和曲柄转速R进入到预定范围。由此，能够使控制高效化。

<第一实施方式的变形例一>

在第一实施方式中，相对于辅助控制(对驱动单元2的控制)，优先执行变速控制(对电动变速单元107的控制)，但在图6所示的变形例一中，相对于变速控制，优先执行辅助控制。在变形例一中，在图6的步骤S22和步骤S23中，控制部4判断人力驱动力T是否进入到了预定范围。另外，在步骤S27和步骤S29中，控制部4分别执行辅助减少(assist down)和辅助增加的处理。然后，当人力驱动力T进入了预定范围时，在步骤S24和步骤S25中，控制部4判断曲柄转速R是否进入到了预定范围，在步骤S31和步骤S33中，控制部4分别执行升档和降档的处理。这样，如果优先执行辅助控制，尤其是在使用内装变速器的情况下，如果踩踏力大于预定范围的话，由于能够减小施加于内装变速器的转矩，因此之后容易进行变速。由于其他的控制程序与第一实施方式的图4的控制程序相同，因此表示在图6中并省略说明。

<第一实施方式的变形例二>

在第一实施方式和变形例一中，在变速处理中一档一档地改变变速档位、另外在辅助处理中每次改变预定的量(10％)来控制人力驱动力T和曲柄转速R进入到预定范围。在变形例二和三中，根据读入的踩踏力和曲柄转速R与预定范围的差(例如预定范围的中央的值)，通过计算来执行变速处理和辅助处理。另外，将各变速档位的每次升档和每次降档的人力驱动力T和曲柄转速R的变化预先存储在存储器等存储装置中。另外，将电机20的输出或辅助比的变化与人力驱动力T的变化之间的关系预先存储在存储器等存储装置中。另外，在图7所示的变形例二中，与第一实施方式一样，相对于辅助处理，优先执行变速处理。

在图7中，在步骤S41中，控制部4从转速传感器8和传感器50读入曲柄转速R和人力驱动力T。在步骤S42中，控制部4判断读入的曲柄转速R是否小于预定范围的下限转速R1。在步骤S43中，控制部4判断读入的曲柄转速R是否超过了预定范围的上限转速R2。在步骤S44中，控制部4判断读入的人力驱动力T是否小于预定范围的下限人力驱动力T1。在步骤S45中，控制部4判断读入的人力驱动力T是否超过了预定范围的上限人力驱动力T2。

在控制部4判断曲柄转速R小于下限转速R1的情况下，从步骤S42转到步骤S46。在步骤S46中，控制部4判断是否能够降档。该判断与第一实施方式相同。如果能够降档，则从步骤S46转到步骤S47。在步骤S47中，根据读入的曲柄转速R与预定范围的中央的曲柄转速((R1+R2)/2)的差，通过计算求出应执行何种程度的降档。然后，根据计算结果，控制部4向电动变速单元107输出向低速侧的变速档位降档一次或多次的指令，然后转到步骤S44。由此，曲柄转速R进入到预定范围。另外，在无法进行降档的情况下，由于即使控制电动变速单元107也无法使曲柄转速R进入到预定范围，因此转到步骤S44，维持当前的变速档位并执行辅助控制。在曲柄转速R大于等于下限转速R1的情况下，从步骤S42转到步骤S43。

在控制部4判断曲柄转速R超过了上限转速R2的情况下，从步骤S43转到步骤S48。在步骤S48中，控制部4判断是否能够升档。该判断与第一实施方式相同。如果能够升档，则从步骤S48转到步骤S49。在步骤S49中，根据读入的曲柄转速R与预定范围的中央的曲柄转速((R1+R2)/2)的差，通过计算求出应执行何种程度的升档。然后，根据计算结果，控制部4向电动变速单元107输出向高速侧的变速档位升档一次或多次的指令，然后转到步骤S44。由此，曲柄转速R进入到预定范围。另外，在无法进行升档的情况下，由于即使控制电动变速单元107也无法使曲柄转速R进入到预定范围，因此转到步骤S44，维持当前的变速档位并执行辅助控制。

在控制部4判断人力驱动力T小于下限人力驱动力T1的情况下，从步骤S44转到步骤S50。在步骤S50中，控制部4判断是否能够执行辅助减少。该判断与第一实施方式相同。如果能够执行辅助减少，则从步骤S50转到步骤S51，根据读入的当前的人力驱动力T与预定范围的中央的踩踏力((T1+T2)/2)的差，通过计算求出应执行何种程度的辅助减少。然后，根据计算结果，执行辅助减少处理，即控制部4向换流器部6输出比当前的电机20的输出低的输出或者比当前的辅助比低的辅助比的指令，然后返回到步骤S41。另外，在控制部4判断无法执行辅助减少的情况下，由于即使控制驱动单元2也无法使人力驱动力T进入到预定范围，因此返回到步骤S41并维持当前的辅助比。在人力驱动力T大于等于下限人力驱动力T1的情况下，从步骤S44转到步骤S45。

在控制部4判断人力驱动力T超过了上限人力驱动力T2的情况下，从步骤S45转到步骤S52。在步骤S52中，控制部4判断是否能够执行辅助增加。该判断与第一实施方式相同。如果能够执行辅助增加，则从步骤S52转到步骤S53，根据读入的当前的人力驱动力T与预定范围的中央的踩踏力((T1+T2)/2)的差，通过计算求出应执行何种程度的辅助增加。然后，根据计算结果，执行辅助增加处理，即控制部4向换流器部6输出比当前的电机20的输出高的输出或者比当前的辅助比高的辅助比的指令，然后返回到步骤S41。另外，在控制部4判断无法执行辅助增加的情况下，由于即使控制驱动单元2也无法使人力驱动力T进入到预定范围，因此返回到步骤S41并维持当前的辅助比。

<第一实施方式的变形例三>

在变形例二中，相对于辅助控制(对驱动单元2的控制)，优先执行变速控制(对电动变速单元107的控制)，但是在图8所示的变形例三中，相对于变速控制，优先执行辅助控制。在变形例三中，在图8的步骤S62和步骤S63中，控制部4判断人力驱动力T是否进入到了预定范围。另外，在步骤S67和步骤S69中，控制部4分别执行与变形例二一样的辅助减少和辅助增加的处理。然后，当人力驱动力T进入了预定范围时，在步骤S64和步骤S65中，控制部4判断曲柄转速R是否进入到了预定范围，如果未进入到预定范围，则控制部4分别在与变形例二一样的步骤S71和步骤S73中执行与变形例二一样的降档和升档的处理。这样，如果优先执行辅助控制，尤其是在使用内装变速器的情况下，如果踩踏力大于预定范围的话，由于能够减小施加于内装变速器的转矩，因此之后容易进行变速。由于其他的控制程序与变形例二的图7的控制程序相同，因此表示在图8中并省略说明。

<第一实施方式的变形例四>

在变形例四中，能够选择优先执行变速控制的第一模式和优先执行辅助控制的第二模式。在该情况下，也可以如图9所示那样构成为：在步骤S85中，例如通过对变速操作部10的开关的长按操作等，能够选择第一模式和第二模式。在图9的步骤S85中，控制部4等待对变速操作部10的开关的长按。当变速操作部10的开关被长按了时，转到步骤S86，控制部4判断当前的控制模式是否是第一模式。在是第一模式的情况下，从步骤S86转到步骤S87，控制部4将控制模式设定为第二模式。由此，执行图6或图8所示的辅助控制优先的协调控制。另外，当判断为不是第一模式、即是第二模式时，从步骤S86转到步骤S88，控制部4将控制模式设定为第一模式。由此，执行图5或图7所示的变速控制优先的协调控制。

这样，通过构成为能够选择控制模式，能够通过优先控制电动变速单元107来同时改变人力驱动力T和曲柄转速R，从而能够抑制电力消耗。通过优先控制驱动单元2，能够在不改变曲柄转速R的情况下抑制人力驱动力T大幅地改变。

<第二实施方式>

在第二实施方式中，如图10所示，以预定的范围为基准分为多个范围来控制曲柄转速R和人力驱动力T。这里，方便的分为从第一范围B1到第五范围B5的5个范围，但是控制用的范围的数量和范围不限于此。

第一范围B1是人力驱动力T比预定范围大预定量N1(例如10Nm)、并且曲柄转速R处于预定范围的范围。即，第一范围B1是T2＜T≦(T2+N1)、并且R1≦R≦R2的范围。第二范围B2是人力驱动力T比第一范围B1大预定量N2(例如10Nm)、并且曲柄转速R比预定范围的中间的曲柄转速R小的范围。即，第二范围B2是(T2+N1)＜T≦(T2+N1+N2)、并且0≦R≦((R1+R2)/2)的范围。第三范围B3是人力驱动力T比第二范围B2大、并且曲柄转速R比预定范围的中间的曲柄转速R小的范围。即，第三范围B3是T﹥(T2+N1+N2)、并且R﹤((R1+R2)/2)的范围。第四范围B4是人力驱动力T比预定范围小预定量N3(例如10Nm)、并且曲柄转速R比预定范围的中间的曲柄转速大的范围。即，第四范围B4是(T1-N3)≦T＜T1、并且R﹥((R1+R2)/2)的范围。第五范围B5是人力驱动力T比第四范围B4小、并且曲柄转速R比预定范围的中间的曲柄转速大的范围。即，第五范围B5是T＜(T1-N3)、并且R﹥((R1+R2)/2)的范围。

接下来，基于图11所示的流程图来说明第二实施方式的控制部4的控制动作。

在图11的步骤S91中，控制部4从转速传感器8和传感器50读入曲柄转速R和人力驱动力T。在步骤S92中，控制部4判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T是否进入到了第一范围B1。在步骤S93中，控制部4判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T是否进入到了第二范围B2。在步骤S94中，控制部4判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T是否进入到了第三范围B3。在步骤S95中，控制部4判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T是否进入到了第四范围B4。在步骤S96中，控制部4判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T是否进入到了第五范围B5。

如果控制部4判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T进入到了第一范围B1，则从步骤S42转到步骤S97。第一范围B1是曲柄转速R的范围与预定范围相同、人力驱动力T比预定范围大的范围。因此，如果通过辅助增加控制来减小人力驱动力T的话，能够使人力驱动力T收纳于预定范围的可能性很大。在步骤S97中，控制部4判断是否能够执行减小人力驱动力T的辅助增加。该判断与第一实施方式的图5的步骤S12相同。如果判断能够执行辅助增加，则从步骤S97转到步骤S98，控制部4执行将增大辅助比的指令输出给换流器部6的辅助增加处理，然后返回到步骤S91。

如果控制部4判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T进入到了第二范围B2，则从步骤S93转到步骤S99。第二范围B2是比预定范围的中间曲柄转速((R1+R2)/2)低、并且踩踏力比第一范围B1大的范围。因此，由于通过降档控制同时执行人力驱动力T的减小及曲柄转速R的增加，因此能够使人力驱动力T收纳于预定范围的可能性大。因此，在步骤S99中，控制部4判断是否能够降档。该判断与第一实施方式的图5的步骤S6相同。如果控制部4判断能够降档，则从步骤S99转到步骤S100，执行从当前的变速档位向低速侧降一档的降档处理，然后返回到步骤S91。

如果控制部4判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T进入到了第三范围B3，则从步骤S94转到步骤S101。第三范围B3是比预定范围的中间曲柄转速((R1+R2)/2)低、并且踩踏力比第二范围B2大的范围。因此，仅通过降档控制同时执行人力驱动力T的减小及曲柄转速R的增大，难以使人力驱动力T和曲柄转速R收纳于预定范围。因此，执行降档控制和辅助增加控制这两个处理。在步骤S101中，判断是否能够执行降档和辅助增加。该判断与第一实施方式的图5的步骤S7和步骤S12相同。如果控制部4判断能够执行降档和辅助增加，则从步骤S101转到步骤S102，执行从当前的变速档位向低速侧降一档的降档处理，同时执行增大辅助比的辅助增加处理，然后返回到步骤S91。

如果控制部4判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T进入到了第四范围B4，则从步骤S95转到步骤S103。第四范围B4是比预定范围的中间曲柄转速((R1+R2)/2)高、并且踩踏力比预定范围小的范围。这样，由于人力驱动力T接近预定范围，因此如果通过升档控制同时执行人力驱动力T的增大及曲柄转速R的减小，则人力驱动力T可能变成比预定范围大。因此，控制部4执行升档控制和辅助增加控制这两个处理。在步骤S103中，控制部4判断是否能够执行升档和辅助增加。该判断与第一实施方式的图5的步骤S8和步骤S12相同。如果判断能够执行升档和辅助增加，则从步骤S103转到步骤S104，执行从当前的变速档位向高速侧升一档的升档处理，同时执行增大辅助比的辅助增加处理，然后返回到步骤S91。

如果判断读入的曲柄转速R和人力驱动力T进入到了第五范围B5，则从步骤S96转到步骤S105。第五范围B5是比预定范围的中间曲柄转速((R1+R2)/2)高、并且踩踏力比第四范围B4小的范围。这样，由于人力驱动力T稍微偏离了预定范围，因此如果通过升档控制同时执行人力驱动力T的增大及曲柄转速R的减小，人力驱动力T收纳于预定范围的可能性大。因此，仅执行升档控制。在步骤S105中，判断是否能够升档。该判断与第一实施方式的图5的步骤S8相同。如果控制部4判断能够升档，则从步骤S105转到步骤S106，执行从当前的变速档位向高速侧升一档的升档处理，然后返回到步骤S91。

这里，将人力驱动力T和曲柄转速R分为多个范围(例如从第一范围B1到第五范围B5)来控制电动变速单元107和驱动单元2中的至少一者。因此，能够针对每个范围来设定控制内容，从而能够简化控制。

<第三实施方式>

在第三实施方式中，执行关于预定范围的设定和变更的处理。

图12是表示用于实施第三实施方式的、包括驱动单元2的电动辅助自行车的电动电气结构的框图。在图12中，在图3所示的电动辅助自行车的结构中增加了操作开关16和存储器18。操作开关16是在设定或者变更预定范围时使用的操作部。另外，也可以代替操作开关16而通过与变速操作部10的变速操作所使用的通常的操作不同的操作(例如长按或者双击)来执行对预定范围的设定或者变更的操作。存储器18被设置用于存储转速传感器8的检测值(旋转参数)和传感器50的检测值(人力驱动力)。例如，控制部4将以预定时间间隔检测到的检测值从最近的开始依次存储到M个(例如M为5-50的整数)存储器18中。其他的结构与第一实施方式相同，因此省略说明。

在本实施方式中，根据转速传感器8的检测值(旋转参数R)和传感器50的检测值(人力驱动力T)中的至少一者来设定或者变更图4所示的第一实施方式的预定范围。作为一个例子，在图13所示的第三实施方式的情况下，在操作操作开关16之后或者之前，根据读入的人力驱动力T和旋转参数R来决定预定范围的中心值AP并设定或者变更预定范围。

接下来，基于图14所示的流程图来说明图13所示的设定或者变更预定范围的控制动作。另外，图14是控制动作的一个例子，本发明不限于图14所示的控制动作。另外，预定范围的设定或者变更是指最初决定预定范围是设定，改变决定了的预定范围是变更。

在图14中，在步骤S111中，控制部4等待对操作开关16的操作。如果操作了操作开关16，控制部4将处理从步骤S111转到步骤S112。在步骤S112中，控制部4读入传感器50的人力驱动力T和旋转速度传感器8的旋转参数(曲柄转速R)，并将处理转到步骤S113。在步骤S113中，控制部4使规定读入检测值的次数的次数n增加1，并将处理转到步骤S114。在步骤S114中，控制部4判断读入了检测值的次数n是否变为了规定的次数N(例如N为5-20的整数)。如果判断未变为规定的次数N，则控制部4将处理转到步骤S115。在步骤S115中，控制部4对之前读入的人力驱动力T和曲柄转速R进行累计，并将处理转到步骤S116，等待经过预定时间t。预定时间t例如是从1秒到1分钟之间的时间。如果经过了预定时间t，控制部4将处理转到步骤S112，并在下一个定时读入人力驱动力T和曲柄转速R。

如果判断读入的次数n变为了规定的次数N，则控制部4将处理从步骤S114转到步骤S117。在步骤S117中，控制部4将次数n重置为“0”，并将处理转到步骤S118。在步骤S118中，控制部4使读入的N个人力驱动力T和曲柄转速R的累计值(ΣTn、ΣRn)除以次数N，计算出人力驱动力T和曲柄转速R的平均值(AT＝ΣTn/N、AR＝ΣRn/N)。然后，控制部4将处理转到步骤S119，将计算出的平均值(AT、AR)设定为预定范围的中心值AP(图13)，并将处理转到步骤S120。在步骤S120中，设定或者变更预定范围，然后结束预定范围的设定或者变更处理。具体地说，将检测到的人力驱动力T和旋转参数R的平均值(AT、AR)设定为预定范围的中心值AP，使中心值AP加上或减去预定范围的上限值(T2、R2)和下限值(T1、R1)的差的一半的值((T2-T1)/2、(R2-R1)/2)来设定或者变更新的预定范围。由此，能够与使用者的状态(身体状况、疲劳程度等)和行驶道路的状态(例如行驶道路的倾斜程度、行驶道路的路面状态(例如柏油路面或砾石路面))等相应地来设定或者变更预定范围。

<第三实施方式的变形例一>

在第三实施方式的变形例一中，如图15所示，根据操作了操作开关16后的人力驱动力T和曲柄转速R来进行预定范围的设定或者变更。在图15中，控制部4依次执行图14所示的步骤S111、步骤S112、步骤S119、以及步骤S120的处理。另外，在步骤S119中，预定范围的中心值AP不使用平均值，而是直接使用读入的人力驱动力T和曲柄转速R(AP＝(T、R))。

<第三实施方式的变形例二>

在第三实施方式的变形例二中，控制部4将读入的人力驱动力T和曲柄转速R存储在存储器18中，当操作了操作开关16时，根据存储的人力驱动力T和曲柄转速R来设定或者变更预定范围。在图16中，控制部4将最近读入的M个人力驱动力T和曲柄转速R存储在存储器18中，并根据存储的M个人力驱动力T和曲柄转速R的平均值(AT、AR)来设定或者变更预定范围。

在图16的步骤S121中，控制部将最近的M个人力驱动力T和曲柄转速R存储在存储器18中，并将处理转到步骤S122。在步骤S122中，控制部4等待对操作开关16的操作。如果操作了操作开关16，则控制部4将处理从步骤S122转到步骤S123。在步骤S123中，控制部4读入存储器18存储的M个人力驱动力T和曲柄转速R，并将处理从步骤S123转到步骤S124。在步骤S124中，控制部4对从存储器18读入的人力驱动力T和曲柄转速R进行累计，使人力驱动力T和曲柄转速R的累计值(ΣTn、ΣRn)除以个数M，计算出人力驱动力T和曲柄转速R的平均值(AT＝ΣTn/M、AR＝ΣRn/M)。然后，控制部4将处理转到步骤S125，将计算出的平均值(AT、AR)设定为预定范围的中心值AP(图13)，并将处理转到步骤S126。在步骤S126中，控制部设定或者变更预定范围，使得计算出的平均值(AT、AR)成为预定范围的中心值AP(图13)，然后结束预定范围的设定或者变更处理。步骤S126的具体的处理与步骤S120实质上相同。

这里，由于能够通过预先存储在存储器18中的最近的M个人力驱动力T和曲柄转速R的平均值来进行预定范围的设定或者变更，因此如果操作了操作开关16，则能够迅速地设定或者变更预定范围。

另外，在变形例2中，控制部4也可以不使用平均值，而是根据最近存储的人力驱动力T和曲柄转速R来设定或者变更预定范围。

<第四实施方式>

在图17所示的第四实施方式中，不设置驱动单元2和换流器部6。检测人力驱动力的传感器50例如设置在曲轴的周围。其他的结构与第一实施方式相同。因此，控制部4控制电动变速单元107，以使人力驱动力T和曲柄转速R如图18所示那样进入到预定范围。但是，由于未设置驱动单元，因此如果使电动变速单元107降档或者升档，则曲柄转速R和人力驱动力T同时改变。具体地说，如果降档，则曲柄转速R变快，人力驱动力T变小。另外，如果当升档，则相反地曲柄转速R变慢，人力驱动力T变大。

因此，如图18所明确表示的那样，在当前的人力驱动力T和曲柄转速R的组合中，有时如果如A5和A6那样曲柄转速R大幅地脱离了预定范围，即使进行变速控制也不会进入到预定范围。在该情况下，也可以优先控制人力驱动力T，使得人力驱动力进入到预定范围。

在图19中，在步骤S131中，控制部4从转速传感器8和传感器50读入曲柄转速R和人力驱动力T。在步骤S132中，控制部4判断读入的人力驱动力T是否小于预定范围的下限人力驱动力T1。在步骤S133中，控制部4判断读入的人力驱动力T是否超过了预定范围的上限人力驱动力T2。在步骤S134中，控制部判断读入的曲柄转速R是否小于预定范围的下限转速R1。在步骤S135中，控制部4判断读入的曲柄转速R是否超过了预定范围的上限转速R2。

在控制部4判断人力驱动力T小于下限人力驱动力T1的情况下，控制部4将处理从步骤S132转到步骤S136。在步骤S136中，控制部4判断是否能够升档。该判断是控制部4读入档位数传感器107c的数据来进行判断。例如，如果变速档位为最高速的档位(变速比最大的变速档位)，则该判断为“否”。如果能够升档，则控制部4将处理从步骤S136转到步骤S137，并向电动变速单元107输出从当前的变速档位向高速侧的变速档位升一档的指令，然后将处理转到步骤S131。在步骤S131中，控制部4以下一个控制周期读入曲柄转速R和人力驱动力T。另外，在无法升档的情况下，由于即使控制电动变速单元107也无法使曲柄转速R进入到预定范围，因此将处理转到步骤S131，维持当前的变速档位。

在控制部4判断人力驱动力T超过了上限人力驱动力T2的情况下，将处理从步骤S133转到步骤S138。在步骤S138中，控制部4判断是否能够降档。该判断与升档时相同，通过读入档位数传感器107c的数据来进行判断。例如，如果变速档位是最低速的档位(变速比最小的变速档位)，则该判断为“否”。如果能够降档，则控制部4将处理从步骤S138转到步骤S139，并向电动变速单元107输出从当前的变速档位向低速侧的变速档位降一档的指令，然后将处理转到步骤S131。在步骤S131中，控制部4以下一个控制周期读入曲柄转速R和人力驱动力T。另外，在无法降档的情况下，由于即使控制电动变速单元107也无法使曲柄转速R进入到预定范围，因此将处理转到步骤S131，维持当前的变速档位。

在控制部4判断曲柄转速R小于下限曲柄转速R1时，将处理从步骤S134转到步骤S140。在步骤S140中，控制部4判断是否能够降档。该判断与上述相同。如果能够降档，则控制部4将处理从步骤S140转到步骤S141，并向电动变速单元107输出从当前的变速档位向低速侧的变速档位降一档的指令，然后将处理转到步骤S131。另外，在控制部4判断无法降档的情况下，将处理转到步骤S131，维持当前的变速档位。

在控制部4判断曲柄转速R超过了上限转速R2的情况下，将处理从步骤S135转到步骤S142。在步骤S142中，控制部4判断是否能够升档。该判断与上述相同。如果能够升档，则控制部4将处理从步骤S142转到步骤S143，并向电动变速单元107输出从当前的变速档位向高速侧的变速档位升一档的指令，然后将处理转到步骤S131。另外，在无法升档的情况下，由于即使控制电动变速单元107也无法使曲柄转速R进入到预定范围，因此将处理转到步骤S131，维持当前的变速档位。

这样，在第四实施方式中，检测曲柄转速R和人力驱动力T，并通过变速控制使人力驱动力T和曲柄转速R进入到预定范围。由此，能够抑制电力消耗。另外，由于控制变速器来使曲柄转速R和人力驱动力T进入到预定范围，因此能够抑制骑乘者的蹬力的变动。

<其他实施方式>

以上说明了本发明的多个实施方式，但是本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种变更。尤其是可以根据需要来任意地组合记载在本说明书中的多个实施方式和变形例。

(a)在上述实施方式中，作为与曲轴102的旋转相关的旋转参数，以曲轴102的转速、即曲柄转速R为例进行了说明，但是本发明不限于此。例如，在如上述实施方式那样能够检测变速器的变速档位的情况下，也可以基于自行车的车速、变速档位、以及轮胎的周长来设定旋转参数，或者基于车轮的旋转数和变速档位来设定旋转参数。

(b)在上述实施方式中，以人力驱动力T为例说明了人力驱动力，所述人力驱动力T根据由传感器50检测的电机20的输出和曲轴102的旋转力合成后得到的旋转力、以及电机20的输出获得，但是本发明不限于此。例如，也可以通过直接检测曲轴102的变形、链条104的伸长、前链轮103的应变、以及曲臂101a(或曲臂101b)的弯曲等来获得人力驱动力T。

(c)在上述实施方式中，将预定范围设定为一般的使用者期望的范围，但是本发明不限于此。例如，在希望提高运动负荷的情况下，也可以增大预定范围的人力驱动力T和曲柄转速R。另外，在希望降低运动负荷的情况下，也可以减小预定范围的人力驱动力T和曲柄转速R。

(d)在上述第四实施方式中，在升档时和即使升档也不会进入到预定范围时，优先控制人力驱动力T，使人力驱动力进入到预定范围，但是本发明不限于此。例如，也可以优先控制曲柄转速R，使曲柄转速R进入到预定范围。

Claims

1.一种自行车用控制装置，包括：

人力驱动力检测部，其检测人力驱动力；

旋转参数检测部，其检测与曲轴的旋转相关的参数；以及

控制部，其控制产生辅助动力的驱动单元和电动变速单元中的至少一者，以使所述人力驱动力和所述与旋转相关的参数进入到预定范围。

2.根据权利要求1所述的自行车用控制装置，其中，

所述控制部具有优先控制所述电动变速单元的第一模式和优先控制所述驱动单元的第二模式。

3.根据权利要求1所述的自行车用控制装置，其中，

所述控制部在控制了所述电动变速单元之后控制所述驱动单元。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

在所述与旋转相关的参数比所述预定范围小的情况下，所述控制部控制所述电动变速单元以使变速比减小。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

在所述与旋转相关的参数比预定范围大的情况下，所述控制部控制所述电动变速单元以使变速比增大。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

在所述人力驱动力比所述预定范围大的情况下，所述控制部使所述辅助驱动力增大。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

在所述人力驱动力比所述预定范围小的情况下，所述控制部使所述辅助驱动力减小。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

在即使控制所述驱动单元和所述电动变速单元这两者、所述人力驱动力和所述与旋转相关的参数也不会进入到预定范围的情况下，所述控制部控制所述驱动单元和所述电动变速单元这两者以维持当前的变速比和辅助动力。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

当所述人力驱动力比所述预定范围大、并且所述与旋转相关的参数处于所述预定范围内的第一范围时，所述控制部使所述辅助驱动力增大。

10.根据权利要求9所述的自行车用控制装置，其中，

当所述人力驱动力比所述第一范围大、并且所述与旋转相关的参数处于比所述预定范围的中间的与旋转相关的参数小的第二范围时，所述控制部控制所述电动变速单元以使变速比减小。

11.根据权利要求10所述的自行车用控制装置，其中，

当所述人力驱动力比所述第二范围大、并且所述与旋转相关的参数处于比所述预定范围的中间的与旋转相关的参数小的第三范围时，所述控制部控制所述电动变速单元以使变速比减小，并且使所述辅助驱动力增大。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

当所述人力驱动力比所述预定范围小、并且所述与旋转相关的参数处于比所述预定范围的中间的与旋转相关的参数大的第四范围时，所述控制部控制所述电动变速单元以使变速比增大，并且使所述辅助驱动力增大。

13.根据权利要求12所述的自行车用控制装置，其中，

当所述人力驱动力比所述第四范围小、并且所述与旋转相关的参数处于比所述预定范围的中间的与旋转相关的参数大的第五范围时，所述控制部控制所述电动变速单元以使变速比减小。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

所述人力驱动力检测部将围绕曲轴的转矩作为所述人力驱动力来进行检测。

15.根据权利要求1至15中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

所述旋转参数检测部将曲轴的转速作为所述与旋转相关的参数来进行检测。

16.根据权利要求14所述的自行车用控制装置，其中，

与所述转矩相关的所述预定的范围为大于等于10Nm且小于等于50Nm，优选的是大于等于20Nm且小于等于30Nm。

17.根据权利要求15所述的自行车用控制装置，其中，

与所述转速相关的所述预定的范围为大于等于30rpm且小于等于90rpm，优选的是大于等于45rpm且小于等于70rpm。

18.根据权利要求1至15中的任一项所述的自行车用控制装置，其中，

所述预定范围能够进行设定或者变更。

19.根据权利要求1所述的自行车用控制装置，其中，

还包括操作部，

如果在行驶时操作了所述操作部，所述控制部基于所述人力驱动力检测部检测到的人力驱动力和所述旋转参数检测部检测到的所述与旋转相关的参数中的至少一者来设定或者变更所述预定范围。

20.根据权利要求19所述的自行车用控制装置，其中，

所述人力驱动力检测部在行驶时以预定的时间间隔检测所述人力驱动力，

所述控制部根据由所述人力驱动力检测部检测到的多个人力驱动力或者该多个人力驱动力的平均值来设定或者变更所述预定范围。

21.根据权利要求19或20所述的自行车用控制装置，其中，

所述旋转参数检测部在行驶时以预定的时间间隔检测所述与旋转相关的参数，

所述控制部根据由所述旋转参数检测部检测到的多个与旋转相关的参数或者该多个与旋转相关的参数的平均值来设定或者变更所述预定范围。

22.根据权利要求20所述的自行车用控制装置，其中，

由所述人力驱动力检测部检测到的多个人力驱动力至少包括紧接在操作所述操作部之前由所述人力驱动力检测部检测到的人力驱动力。

23.根据权利要求21所述的自行车用控制装置，其中，

由所述旋转参数检测部检测到的多个与旋转相关的参数至少包括紧接在操作所述操作部之前由所述旋转参数检测部检测到的与旋转相关的参数。

24.根据权利要求20所述的自行车用控制装置，其中，

所述控制部设定所述预定范围，使得所述多个人力驱动力的所述平均值位于所述预定范围的中心。

25.根据权利要求21所述的自行车用控制装置，其中，

所述控制部设定所述预定范围，使得所述多个与旋转相关的参数的所述平均值位于所述预定范围的中心。

26.根据权利要求19所述的自行车用控制装置，其中，

当在行驶时操作了所述操作部时，所述控制部基于所述人力驱动力检测部检测到的人力驱动力和所述旋转参数检测部检测到的所述与旋转相关的参数中的至少一者来设定所述预定范围。

27.根据权利要求20所述的自行车用控制装置，其中，

由所述人力驱动力检测部检测到的多个人力驱动力至少包括紧接在操作所述操作部之后由所述人力驱动力检测部检测到的人力驱动力。

28.根据权利要求21所述的自行车用控制装置，其中，

由所述旋转参数检测部检测到的多个与旋转相关的参数至少包括紧接在操作所述操作部之后由所述旋转参数检测部检测到的与旋转相关的参数。