JP2019194061A - 人力駆動車用制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的の1つは、搭乗者が快適にペダリングできるように人力駆動車を制御する人力駆動車用制御装置を提供することである。
第1側面の人力駆動車用制御装置によれば、人力駆動車の搭乗者に対応する荷重情報に応じて予め定められる上限値を設定できるので、搭乗者にとって快適と感じるペダリング状態となるようにモータを制御できる。
第2側面の人力駆動車用制御装置によれば、人力駆動車の搭乗者に対応する荷重情報に応じて予め定められる上限値を設定できるので、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるように変速機を制御できる。
第3側面の人力駆動車用制御装置によれば、搭乗者の体重情報に応じて予め定められる上限値が設定されることによって、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第4側面の人力駆動車用制御装置によれば、入力部によって搭乗者の体重情報を好適に入力できる。
第5側面の人力駆動車用制御装置によれば、搭乗者の脚の重量に応じて予め定める上限値が設定されるため、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第6側面の人力駆動車用制御装置によれば、搭乗者がペダルに実際に与える荷重情報に応じて予め定める上限値が設定されるため、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第7側面の人力駆動車用制御装置によれば、搭乗者が人力駆動車に搭乗した状態で、荷重情報に応じて予め定める上限値が設定されるため、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第8側面の人力駆動車用制御装置によれば、クランクが予め定める角度範囲に位置する状態で、荷重情報に応じて予め定める上限値が設定されるため、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第9側面の人力駆動車用制御装置によれば、搭乗者の体重情報を検出し、検出された体重情報に応じて予め定める上限値が設定されるため、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第10側面の人力駆動車用制御装置によれば、サドルおよびシートポストの少なくとも一方において、搭乗者の体重情報を検出できる。
第11側面の人力駆動車用制御装置によれば、搭乗者の脚の重量を推定し、推定された体重情報に応じて予め定める上限値が設定されるため、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第12側面の人力駆動車用制御装置によれば、ペダル荷重情報から演算される搭乗者の入力トルクによって予め定める上限値が設定されるため、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第13側面の人力駆動車用制御装置によれば、搭乗者の入力トルクに応じて予め定める上限値が設定されるため、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第14側面の人力駆動車用制御装置によれば、人力駆動車のクランクに与えられるトルクを好適に検出できる。
第15側面の人力駆動車用制御装置によれば、搭乗者の疲労度に応じて予め定める上限値および荷重情報の少なくとも一方を補正することによって、搭乗者にとって常に快適と感じるペダリングとなるようにモータまたは変速機を制御できる。
第16側面の人力駆動車用制御装置によれば、クランクが予め定める角度範囲に位置する状態で、荷重情報に応じて予め定められる上限値が設定されることによって、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるようにモータを制御できる。
第17側面の人力駆動車用制御装置によれば、クランクが予め定める角度範囲に位置する状態で、クランクに与えられる人力駆動力に応じて予め定められる上限値が設定されることによって、搭乗者にとって快適と感じるペダリングとなるように変速機を制御できる。
第18側面の人力駆動車用制御装置によれば、人力駆動力が低下すると、アシスト力も低下させることによって、搭乗者にとってより快適と感じるペダリングとなるようにモータを制御できる。
図1〜図10を参照して、第1実施形態の人力駆動車用制御装置40について説明する。以下、人力駆動車用制御装置40を、単に制御装置40と記載する。制御装置40は、人力駆動車10に設けられる。人力駆動車10は、少なくとも人力駆動力によって駆動することができる車両である。人力駆動車10は、車輪の数が限定されず、例えば1輪車および3輪以上の車輪を有する車両も含む。人力駆動車10は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、および、リカンベントなどの種々の種類の自転車、ならびに、電動アシスト自転車(E−bike)を含む。以下、実施形態において、人力駆動車10を、自転車として説明する。
モータ16および駆動回路30は、同一のハウジングに設けられることが好ましい。駆動回路30は、バッテリ32からモータ16に供給される電力を制御する。駆動回路30は、制御装置40の制御部42と有線または無線によって通信可能に接続される。駆動回路30は、例えばシリアル通信によって制御部42と通信可能である。駆動回路30は、制御部42からの制御信号に応じてモータ16を駆動させる。駆動回路30は、制御装置40に含まれていてもよく、制御部42に含まれていてもよい。モータ16は、人力駆動車10の推進をアシストするように構成される。モータ16は、電気モータを含む。モータ16は、ペダル20から後輪までの人力駆動力の伝達経路、または、前輪に回転を伝達するように設けられる。モータ16は、人力駆動車10のフレーム18、後輪、または、前輪に設けられる。本実施形態では、モータ16は、クランク軸12Aから第1回転体24までの動力伝達経路に結合される。モータ16とクランク軸12Aとの間の動力伝達経路には、クランク軸12Aを人力駆動車10が前進する方向に回転させた場合にクランク12の回転力によってモータ16が回転しないようにワンウェイクラッチが設けられるのが好ましい。モータ16および駆動回路30が設けられるハウジングには、モータ16および駆動回路30以外の構成が設けられてもよく、例えばモータ16の回転を減速して出力する減速機が設けられてもよい。駆動回路30は、インバータ回路を含む。
制御部42は、ステップS13において人力駆動力が予め定める上限値以上か否かを判定する。制御部42は、ステップS13においてステップS11で取得した人力駆動力と予め定める上限値とを比較する。
制御部42は、人力駆動車10の搭乗者の疲労度に応じて、予め定める上限値および荷重情報の少なくとも一方を補正する。これによって、予め定める上限値と荷重情報との関係が疲労度に応じて変更されるため、モータ16のアシスト力が変更される。制御部58は、人力駆動車10の搭乗者の疲労度に応じて荷重情報を補正し、予め定める上限値を補正しなくてもよい。制御部58は、人力駆動車10の搭乗者の疲労度に応じて予め定める上限値および荷重情報をそれぞれ補正してもよい。
制御部42は、ステップS31において人力駆動車10の搭乗者の疲労度が閾値以上である判定すると、ステップS32において荷重情報を補正する。制御部42は、ステップS31において人力駆動車10の搭乗者の疲労度が閾値未満であると判定すると、一旦処理を終了する。この場合、荷重情報は補正されない。
図11および図12を参照して、第2実施形態の制御装置40について説明する。第2実施形態の制御装置40は、第1実施形態の制御装置40と比較して、荷重情報の取得方法が主に異なる。以下の説明では、第1実施形態と共通する構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図13および図14を参照して、第3実施形態の制御装置40について説明する。第3実施形態の制御装置40は、第2実施形態の制御装置40と比較して、荷重情報の取得方法が主に異なる。以下の説明では、第2実施形態と共通する構成については、第2実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1および図15を参照して、第4実施形態の制御装置40について説明する。第4実施形態の制御装置40は、第1実施形態の制御装置40と比較して、荷重情報の取得方法が主に異なる。以下の説明では、第1実施形態と共通する構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図16および図17を参照して、第5実施形態の制御装置40について説明する。第5実施形態の制御装置40は、第1実施形態の制御装置40と比較して、荷重情報の取得方法が主に異なる。以下の説明では、第1実施形態と共通する構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
制御部42は、ステップS74において積算したカウント数が閾値未満であると判定すると、ステップS72に移行する。これによって、カウント数が閾値に達するまでトルクセンサ34によって検出されるトルクを取得し続ける。取得したトルクは、記憶部44に記憶される。制御部42は、ステップS74において積算したカウント数が閾値以上であると判定すると、ステップS75において取得した荷重情報のうちの最大値を予め定める上限値に設定する。制御部42は、記憶部44からカウント数が閾値に達するまでに取得した複数の荷重情報を参照し、複数の荷重情報のうちの最大値を予め定める上限値に設定する。制御部42は、予め定める上限値が設定された後、ステップS76においてカウント数をリセットする。
図18を参照して、第6実施形態の制御装置40について説明する。第6実施形態の制御装置40は、第3実施形態の制御装置40と比較して、上限値の設定方法が主に異なる。以下の説明では、第3実施形態と共通する構成については、第3実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
図19および図20を参照して、第7実施形態の制御装置40について説明する。第7実施形態の制御装置40は、第1実施形態の制御装置40と比較して、モータ16に代えて、変速機56によって人力駆動力を予め定められた上限値未満にする点が主に異なる。以下の説明では、第1実施形態と共通する構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
制御部58は、ステップS91において人力駆動力が予め定める上限値以上であると判定すると、ステップS92において変速比を小さくするように変速機56を制御し、ステップS93に移行する。制御部58は、ステップS92において変速比が最小変速比の場合には、現在の変速比を変速機56に維持させて、ステップS93に移行する。変速機56による変速比を小さくする方法としては、次の第1の例および第2の例が挙げられる。第1の例では、制御部58は、変速機56によるアシスト力に予め決められた所定の変速比を減算することによって変速機56による変速比を小さくする。第2の例では、制御部58は、人力駆動力と予め定める上限値との差分を演算し、演算された差分に応じた変速比を減算することによって変速機56による変速比を小さくする。
本実施形態では、第1実施形態と同様に、制御部58は、人力駆動車10の搭乗者の疲労度に応じて予め定める上限値を補正し、荷重情報を補正しなくてもよい。制御部58は、人力駆動車10の搭乗者の疲労度に応じて荷重情報を補正し、予め定める上限値を補正しなくてもよい。制御部58は、人力駆動車10の搭乗者の疲労度に応じて予め定める上限値および荷重情報をそれぞれ補正してもよい。
図21を参照して、第8実施形態の制御装置40について説明する。第8実施形態の制御装置40は、第7実施形態の制御装置40と比較して、予め定められた上限値の設定方法が主に異なる。以下の説明では、第7実施形態と共通する構成については、第7実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
各実施形態に関する説明は、本発明に従う人力駆動車用制御装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う人力駆動車用制御装置は、例えば以下に示される各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合せられた形態を取り得る。以下の変形例において、各実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
・第1〜第6実施形態およびその変形例におけるアシスト処理において、制御部42は、人力駆動力が予め定める下限値以下の場合にモータ16によるアシスト力を減少する制御を省略してもよい。この場合、図4のステップS15およびステップS16を省略し、ステップS13において人力駆動力が予め定める上限値以上ではないと判定すると、ステップS17に移行する。
・第7および第8実施形態の変速比変更処理において、制御部58は、人力駆動力がめ定める下限値以下の場合にアクチュエータ62による変速比を減少する制御を省略してもよい。この場合、図20のステップS93およびステップS94を省略する。
Claims (18)
- 人力駆動車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含む人力駆動車用制御装置であって、
前記制御部は、前記人力駆動車に入力される人力駆動力が予め定める上限値以上になると、前記人力駆動力が前記予め定める上限値未満になるまで前記モータによるアシスト力を増加させるように前記モータを制御し、
前記予め定める上限値は、前記人力駆動車に入力される荷重情報に応じて設定される、人力駆動車用制御装置。 - 人力駆動車の変速機を制御する制御部を含む人力駆動車用制御装置であって、
前記制御部は、前記人力駆動車に入力される人力駆動力が予め定める上限値以上になると、前記人力駆動力が前記予め定める上限値未満になるまで変速比を小さくするように前記変速機を制御し、
前記予め定める上限値は、前記人力駆動車に入力される荷重情報に応じて設定される、人力駆動車用制御装置。 - 前記荷重情報は、前記人力駆動車の搭乗者の体重情報を含む、請求項1または2に記載の人力駆動車用制御装置。
- 前記体重情報を入力する入力部をさらに含む、請求項3に記載の人力駆動車用制御装置。
- 前記荷重情報は、前記搭乗者の前記体重情報から推定される前記搭乗者の脚の重量に応じたペダル荷重情報を含む、請求項3または4に記載の人力駆動車用制御装置。
- 前記人力駆動車のペダルに設けられ、前記ペダルに与えられる荷重を検出する第1荷重センサをさらに含み、
前記第1荷重センサによって前記荷重情報が検出される、請求項1または2に記載の人力駆動車用制御装置。 - 搭乗者が前記人力駆動車に搭乗中において検出される前記荷重情報に応じて、前記予め定める上限値が設定される、請求項6に記載の人力駆動車用制御装置。
- 前記人力駆動車のクランクが予め定める角度範囲に位置する状態において、前記第1荷重センサによって検出される前記荷重情報に応じて、前記予め定める上限値が設定される、請求項6または7に記載の人力駆動車用制御装置。
- 前記人力駆動車の搭乗部に設けられ、前記搭乗部に与えられる荷重を検出する第2荷重センサをさらに含み、
前記第2荷重センサによって前記荷重情報が検出される、請求項1または2に記載の人力駆動車用制御装置。 - 前記搭乗部は、サドルおよびシートポストの少なくとも一方を含む、請求項9に記載の人力駆動車用制御装置。
- 前記荷重情報は、前記第2荷重センサによって検出される前記荷重情報から推定される搭乗者の脚の重量に応じたペダル荷重情報を含む、請求項9または10に記載の人力駆動車用制御装置。
- 前記荷重情報は、前記人力駆動車のペダルに与えられる荷重を示すペダル荷重情報を含み、
前記人力駆動車のクランクの長さと、重力加速度と、前記ペダル荷重情報と、を乗算することによって、前記予め定める上限値が設定される、請求項1または2に記載の人力駆動車用制御装置。 - 前記人力駆動車に入力される人力駆動力を検出するトルクセンサをさらに含み、
前記トルクセンサの検出結果に応じて前記荷重情報が設定される、請求項1または2に記載の人力駆動車用制御装置。 - 前記トルクセンサは、前記人力駆動車のクランクに与えられるトルクを検出する、請求項13に記載の人力駆動車用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車の搭乗者の疲労度に応じて、前記予め定める上限値および前記荷重情報の少なくとも一方を補正する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の人力駆動車用制御装置。
- 人力駆動車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含む人力駆動車用制御装置であって、
前記制御部は、前記人力駆動車に入力される人力駆動力が予め定める上限値以上になると、前記人力駆動力が前記予め定める上限値未満になるまで前記モータによるアシスト力を増加させるように前記モータを制御し、
前記予め定める上限値は、前記人力駆動車のクランクが予め定める角度に位置する状態において、前記クランクに与えられる前記人力駆動力に応じて設定される、人力駆動車用制御装置。 - 人力駆動車の変速機を制御する制御部を含む人力駆動車用制御装置であって、
前記制御部は、前記人力駆動車に入力される人力駆動力が予め定める上限値以上になると、前記人力駆動力が前記予め定める上限値未満になるまで変速比を小さくするように前記変速機を制御し、
前記予め定める上限値は、前記人力駆動車のクランクが予め定める角度に位置する状態において、前記クランクに与えられる前記人力駆動力に応じて設定される、人力駆動車用制御装置。 - 前記制御部は、前記人力駆動力が前記予め定める上限値未満になった後、前記人力駆動力が予め定める下限値以下になると、前記モータによる前記アシスト力を減少させるように前記モータを制御する、請求項1または16に記載の人力駆動車用制御装置。
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