TWI818956B - 人力驅動車用控制裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供一種可較佳地控制人力驅動車用組件之人力驅動車用控制裝置。
本發明之人力驅動車用控制裝置包含控制輔助人力驅動車之推進之馬達之控制部,上述控制部於包含上述人力驅動車之曲柄之旋轉速度、輸入至上述人力驅動車之人力驅動力之功率、上述人力驅動車之加速度、上述人力驅動車之急動度、及上述人力驅動車之傾斜角度之至少一者的第1參數增加之情形時,以第1控制狀態控制上述馬達,於上述第1參數減少之情形時,以與上述第1控制狀態不同之第2控制狀態控制上述馬達。
Description
本發明係關於一種人力驅動車用控制裝置。
例如,專利文獻1揭示之人力驅動車用控制裝置控制輔助人力驅動車之推進之馬達及變更人力驅動車之變速比之變速機等人力驅動車用組件。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-110402號公報
本發明之目的在於提供一種可較佳地控制人力驅動車用組件之人力驅動車用控制裝置。
根據本發明第1態樣之人力驅動車用控制裝置包含:控制部,其控制輔助人力驅動車之推進之馬達;上述控制部於包含上述人力驅動車之曲柄
之旋轉速度、輸入至上述人力驅動車之人力驅動力之功率、上述人力驅動車之加速度、上述人力驅動車之急動度、及上述人力驅動車之傾斜角度之至少一者的第1參數增加之情形時,以第1控制狀態控制上述馬達,於上述第1參數減少之情形時,以與上述第1控制狀態不同之第2控制狀態控制上述馬達。
根據按照第1態樣之人力驅動車用控制裝置,可進行適於包含人力驅動車之曲柄之旋轉速度、輸入至人力驅動車之人力驅動力之功率、人力驅動車之加速度、人力驅動車之急動度、及人力驅動車之傾斜角度之至少一者的第1參數增加之情形及減少之情形之各者之馬達之控制。
於根據上述第1態樣之第2態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述控制部根據輸入至上述人力驅動車之人力驅動力控制上述馬達,以在上述第1控制狀態與上述第2控制狀態中,相對於上述人力驅動力之變化的上述馬達之輸出之應答速度不同之方式控制上述馬達。
根據按照第2態樣之人力驅動車用控制裝置,可以適於第1參數增加之情形及減少之情形之各者之應答速度控制馬達。
於根據上述第2態樣之第3態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述控制部以上述第1控制狀態且上述人力驅動力減少的情形之上述應答速度慢於上述第2控制狀態且上述人力驅動力減少的情形之上述應答速度之方式控制上述馬達。
根據按照第3態樣之人力驅動車用控制裝置,於第1參數增加且人力驅動力減少之情形時,與第1參數減少且人力驅動力減少之情形相比,馬
達之輸出不易降低。因此,使用者不易感到馬達輔助力之不足。
於根據上述第2或第3態樣之第4態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述控制部以上述第1控制狀態且上述人力驅動力增加的情形之上述應答速度快於上述第2控制狀態且上述人力驅動力增加的情形之上述應答速度之方式控制上述馬達。
根據按照第4態樣之人力驅動車用控制裝置,於第1參數增加且人力驅動力增加之情形時,與第1參數減少且人力驅動力增加之情形相比,馬達之輸出容易上升。因此,使用者不易感到馬達輔助力之不足。
於根據上述第2~第4態樣中任一態樣之第5態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述控制部以於上述第1控制狀態及上述第2控制狀態之任一狀態之情形下皆為上述人力驅動力減少的情形之上述應答速度皆慢於上述人力驅動力增加的情形之上述應答速度之方式控制上述馬達。
根據按照第5態樣之人力驅動車用控制裝置,於第1參數增加及第1參數減少之任一情形時,皆可抑制人力驅動力減少時馬達輸出之降低,且易於使人力驅動力增加時之馬達輸出上升。
於根據上述第1~第5態樣中任一態樣之第6態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述控制部根據輸入至上述人力驅動車之人力驅動力控制上述馬達,以在上述第1控制狀態與上述第2控制狀態中,上述馬達之輔助力相對於上述人力驅動力之比例、及上述馬達之輸出之最大值之至少一者為不同之方式控制上述馬達。
根據按照第6態樣之人力驅動車用控制裝置,可以適於第1參數增加之情形及減少之情形之各者的輔助力之比例及馬達之輸出之最大值之至少一者控制馬達。
於根據上述第6態樣之第7態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述控制部以上述第1控制狀態下之上述比例大於上述第2控制狀態下之上述比例之方式控制上述馬達。
根據按照第7態樣之人力驅動車用控制裝置,於第1參數增加之情形時,可使比例大於第1參數減少之情形者。因此,使用者不易感到馬達輔助力之不足。
於根據上述第6或第7態樣之第8態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述控制部以上述第1控制狀態下之上述最大值大於上述第2控制狀態下之上述最大值之方式控制上述馬達。
根據按照第8態樣之人力驅動車用控制裝置,於第1參數增加之情形時,可使最大值大於第1參數減少之情形者。因此,使用者不易感到馬達輔助力之不足。
於根據上述第1~第8態樣中任一態樣之第9態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述控制部構成為以可切換上述第1控制狀態與上述第2控制狀態之第1模式、及禁止向上述第1控制狀態與上述第2控制狀態之至少一者切換的第2模式控制上述馬達。
根據按照第9態樣之人力驅動車用控制裝置,可藉由以第2模式控制
馬達而禁止向第1控制狀態與第2控制狀態之至少一者切換。
於根據上述第9態樣之第10態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述控制部構成為根據操作部之操作而切換上述第1模式與上述第2模式。
根據按照第10態樣之人力驅動車用控制裝置,可藉由使用者操作操作部而切換第1模式與第2模式。
根據本發明第11態樣之人力驅動車用控制裝置包含:控制部,其於具備曲柄及驅動輪之人力驅動車中,控制用以變更上述驅動輪之旋轉速度相對於上述曲柄之旋轉速度之比例的變速機;上述控制部於包含輸入至上述人力驅動車之人力驅動力之轉矩、輸入至上述人力驅動車之人力驅動力之功率、上述人力驅動車之加速度、上述人力驅動車之急動度、及上述人力驅動車之傾斜角度之至少一者的第1參數增加之情形時,以根據與上述人力驅動車之行走狀態相關之第2參數、及針對上述第2參數設定之第1變速閾值,將上述比例於預先確定之第1比例與預先確定之第2比例之間切換的方式控制上述變速機,於上述第1參數減少之情形時,以根據上述第2參數、及針對上述第2參數設定且與上述第1變速閾值不同之第2變速閾值,將上述比例於上述預先確定之第1比例與上述預先確定之第2比例之間切換的方式控制上述變速機。
根據按照第11態樣之人力驅動車用控制裝置,可以成為適於第1參數增加之情形與第2參數減少之情形之各者的變速比之方式控制變速機。
於根據上述第11態樣之第12態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述
第1變速閾值小於上述第2變速閾值。
根據按照第12態樣之人力驅動車用控制裝置,於第1參數增加之情形時,與第1參數減少之情形相比,更易於變更比例。
於根據上述第11或第12態樣之第13態樣之人力驅動車用控制裝置中,上述第2參數包含上述曲柄之旋轉速度、上述人力驅動車之轉矩、輸入至上述人力驅動車之人力驅動力之功率、上述人力驅動車之速度、上述人力驅動車之加速度、上述人力驅動車之急動度、及上述人力驅動車之傾斜角度之至少一者。
根據按照第13態樣之人力驅動車用控制裝置,可根據曲柄之旋轉速度、人力驅動車之轉矩、輸入至人力驅動車之人力驅動力之功率、人力驅動車之速度、人力驅動車之加速度、人力驅動車之急動度、及人力驅動車之傾斜角度之至少一者變更比例。
於根據上述第1~第13態樣中任一態樣之第14態樣之人力驅動車用控制裝置中,進而包含檢測上述第1參數之檢測部。
根據按照第14態樣之人力驅動車用控制裝置,可由檢測部較佳地檢測第1參數。
本發明之人力驅動車用控制裝置可較佳地控制人力驅動車用組件。
10:人力驅動車
12:曲柄
12A:曲柄軸
12B:曲柄臂
14:驅動輪
16:車架
16A:前叉
16B:立管
16C:車把手
18:踏板
20:驅動機構
22:第1旋轉體
24:第2旋轉體
26:連結構件
28:電池
30:馬達
32:驅動電路
34:變速機
36:致動器
38:操作部
40:人力驅動車用控制裝置
42:控制部
44:記憶部
46:曲柄旋轉感測器
48:車速感測器
50:轉矩感測器
52:檢測部
52A:感測器
52B:感測器
52C:感測器
52D:感測器
A:比例
K:時間常數
K1:第1值
L11:實線
L12:二點鏈線
L21:實線
L22:二點鏈線
L31:實線
L32:二點鏈線
N:曲柄之旋轉速度
N1:第1速度
N2:第2速度
N3:第3速度
N4:第4速度
S11~S14:步驟
S21~S25:步驟
S31~S36:步驟
S41~S45:步驟
TX:最大值
圖1係包含第1實施形態之人力驅動車用控制裝置之人力驅動車的側視圖。
圖2係顯示第1實施形態之人力驅動車用控制裝置之電氣構成的方塊圖。
圖3係顯示第1實施形態之曲柄之旋轉速度與時間常數之關係之一例的圖表。
圖4係顯示第1實施形態之曲柄之旋轉速度與比例之關係之一例的圖表。
圖5係顯示第1實施形態之曲柄之旋轉速度與馬達輸出之最大值之關係之一例的圖表。
圖6係由圖2之控制部執行之切換模式之處理的流程圖。
圖7係由圖2之控制部執行之控制馬達之處理的流程圖。
圖8係由第2實施形態之控制部執行之控制變速機之處理的流程圖。
圖9係由第1實施形態之變化例之控制部執行之控制馬達之處理的流程圖。
(第1實施形態)
參照圖1~圖7,對第1實施形態之人力驅動車用控制裝置40進行說明。以下,將人力驅動車用控制裝置40簡單記載為控制裝置40。控制裝置40設置於人力驅動車10。人力驅動車10為至少可由人力驅動力驅動之車輛。人力驅動車10包含例如自行車。人力驅動車10不限定車輪之數量,亦包含例如1輪車及具有3輪以上之車輪之車輛。人力驅動車10包含
例如山地自行車、公路自行車、城市自行車、載貨自行車、及臥式自行車等各種種類之自行車,以及電動輔助自行車(E-bike)。以下,於實施形態中,將人力驅動車10作為自行車進行說明。
如圖1所示,人力驅動車10具備曲柄12及驅動輪14。人力驅動車10進而具備車架16。對曲柄12輸入人力驅動力H。曲柄12包含:曲柄軸12A,其可相對於車架16旋轉;及曲柄臂12B,其等分別設置於曲柄軸12A之軸向兩端部。於各曲柄臂12B連結有踏板18。驅動輪14藉由曲柄12旋轉而受到驅動。驅動輪14支持於車架16。曲柄12與驅動輪14由驅動機構20連結。驅動機構20包含與曲柄軸12A連結之第1旋轉體22。曲柄軸12A與第1旋轉體22可經由第1單向離合器連結。第1單向離合器構成為於曲柄12向前轉時,使第1旋轉體22向前轉,於曲柄12向後轉時,不使第1旋轉體22向後轉。第1旋轉體22包含鏈輪、滑輪、或錐齒輪。驅動機構20進而包含:連結構件26、與第2旋轉體24。連結構件26將第1旋轉體22之旋轉力傳遞至第2旋轉體24。連結構件26包含例如鏈條、皮帶、或軸。
第2旋轉體24連結於驅動輪14。第2旋轉體24包含鏈輪、滑輪、或錐齒輪。較佳於第2旋轉體24與驅動輪14之間設置第2單向離合器。第2單向離合器構成為於第2旋轉體24向前轉時,使驅動輪14向前轉,於第2旋轉體24向後轉時,不使驅動輪14向後轉。
人力驅動車10包含前輪及後輪。於車架16經由前叉16A安裝有前輪。於前叉16A經由立管16B連結有車把手16C。於以下之實施形態中,
以後輪為驅動輪14進行說明,但亦可以前輪為驅動輪14。
如圖1及圖2所示,人力驅動車10進而包含:電池28、馬達30、驅動電路32、變速機34、及致動器36。
電池28包含1個或複數個電池單元。電池單元包含充電池。電池28設置於人力驅動車10,並將電力供給至以有線與電池28電性連接之其他電零件,例如馬達30及控制裝置40。電池28與控制裝置40之控制部42藉由有線或無線可通信地連接。電池28可藉由例如電力線通信(PLC;power line communication)與控制部42通信。電池28可安裝於車架16之外部,亦可將其至少一部分收納於車架16之內部。
馬達30及驅動電路32較佳設置於同一殼體。驅動電路32控制自電池28供給至馬達30之電力。驅動電路32與控制部42可藉由有線或無線通信地連接。驅動電路32可藉由例如串列通信與控制部42通信。驅動電路32可根據來自控制部42之控制信號使馬達30驅動。馬達30輔助人力驅動車10之推進。馬達30包含電馬達。馬達30設置成向自踏板18至後輪之人力驅動力H之動力傳遞路徑、或前輪傳遞旋轉。馬達30設置於人力驅動車10之車架16、後輪或前輪。於一例中,馬達30與曲柄軸12A至第1旋轉體22之動力傳遞路徑連結。較佳於馬達30與曲柄軸12A間之動力傳遞路徑,以使曲柄軸12沿人力驅動車10前進之方向旋轉時馬達30不因曲柄12之旋轉力而旋轉之方式設置單向離合器。可於設置有馬達30及驅動電路32之殼體中設置馬達30及驅動電路32以外之構成,亦可設置例如將馬達30之旋
轉減速而輸出之減速機。驅動電路32包含反相器電路。
變速機34與致動器36一起構成變速裝置。變速機34變更驅動輪14之旋轉速度相對於曲柄12之旋轉速度N之比例R。變速機34構成為可分段地變更比例R。變速機34亦可構成為無段地變更比例R。致動器36使變速機34執行變速動作。變速機34由控制部42控制。致動器36與控制部42可藉由有線或無線通信地連接。致動器36可藉由例如電力線通信(PLC)而與控制部42通信。致動器36根據來自控制部42之控制信號使變速機34執行變速動作。變速機34包含內裝變速機及外裝變速機(變速器)之至少一者。
人力驅動車10進而包含操作部38。操作部38設置於例如車把手。操作部38包含:操作構件,其構成為供使用者操作;及檢測部,其檢測操作構件之動作。當操作構件***作時,檢測部檢測操作構件之動作,而輸出操作信號。操作構件包含連桿及按鈕等。檢測部包含電開關及磁感測器等。
控制裝置40包含控制輔助人力驅動車10之推進之馬達30之控制部42。控制裝置40進而包含記憶部44。控制裝置40進而包含曲柄旋轉感測器46、車速感測器48、及轉矩感測器50。
曲柄旋轉感測器46用於檢測曲柄12之旋轉速度N。曲柄旋轉感測器46安裝於人力驅動車10之車架16或設置馬達30之殼體。曲柄旋轉感測器46構成為包含輸出對應於磁場強度之信號之磁感測器。磁場強度於周方向
變化之環狀磁鐵設置於曲柄軸12A或曲柄軸12A至第1旋轉體22間之動力傳遞路徑。曲柄旋轉感測器46與控制部42可藉由有線或無線通信地連接。曲柄旋轉感測器46將對應於曲柄12之旋轉速度N之信號輸出至控制裝置40之控制部42。
曲柄旋轉感測器46可設置於在曲柄軸12A至第1旋轉體22之人力驅動力H之動力傳遞路徑中,與曲柄軸12A一體旋轉的構件。例如,於曲柄軸12A與第1旋轉體22之間未設置單向離合器之情形時,曲柄旋轉感測器46可設置於第1旋轉體22。
車速感測器48用於檢測車輪之旋轉速度。車速感測器48藉由有線或無線與控制部42電性連接。車速感測器48與控制部42藉由有線或無線可通信地連接。車速感測器48將對應於車輪之旋轉速度之信號輸出至控制部42。控制部42基於車輪之旋轉速度運算人力驅動車10之速度V。控制部42於速度V為特定值以上時,停止馬達30。特定值為例如時速25Km、或時速45Km。車速感測器48較佳包含構成磁簧開關之磁性體引線、或霍爾元件。車速感測器48可構成為安裝於車架16之後下叉,並檢測安裝於後輪之磁鐵,亦可構成為設置於前叉16A,並檢測安裝於前輪之磁鐵。
轉矩感測器50設置於設置有馬達30之殼體。轉矩感測器50用於檢測輸入至曲柄12之人力驅動力H之轉矩TH。轉矩感測器50於例如將第1單向離合器設置於動力傳遞路徑時,設置於較第1單向離合器更上游側。轉矩感測器50包含應變感測器或磁致伸縮感測器等。應變感測器包含應變計。
於轉矩感測器50包含應變感測器之情形時,應變感測器設置於動力傳遞路徑所含之旋轉體之外周部。轉矩感測器50可包含無線或有線之通信部。轉矩感測器50之通信部構成為可與控制部42通信。
控制部42包含執行預先確定之控制程式之運算處理裝置。運算處理裝置包含例如CPU(Central Processing Unit:中央處理單元)或MPU(Micro Processing Unit:微處理單元)。控制部42可包含1個或複數個微電腦。控制部42可包含分開配置於複數個場所之複數個運算處理裝置。於記憶部44記憶有各種控制程式及各種控制處理所用之資訊。記憶部44包含例如非揮發性記憶體及揮發性記憶體。控制部42及記憶部44設置於例如設置有馬達30之殼體。
控制部42控制輔助人力驅動車10之推進之馬達30。控制部42以馬達30之輔助力M相對於輸入至曲柄12之人力驅動力H之比例A成為預先確定之比例之方式控制馬達30。預先確定之比例可為固定值,亦可為根據人力驅動力H變化之值,又可為根據速度V變化之值,還可為根據曲柄12之旋轉速度N變化之值。人力驅動力H包含人力驅動力H之轉矩TH或人力驅動力H之功率(瓦特)。有將馬達30之輔助力M之轉矩TM相對於輸入至人力驅動車10之人力驅動力H之轉矩TH的比例AT記載為比例A之情形。有將馬達30之輔助力M之功率(瓦特)相對於輸入至人力驅動車10之人力驅動力H之功率(瓦特)的比例AW記載為比例A之情形。人力驅動力H之功率藉由將輸入至曲柄12之人力驅動力H之轉矩TH與曲柄12之旋轉速度N相乘而算出。於經由減速機將馬達30之輸出輸入至人力驅動力H之動力傳遞路徑之
情形時,減速機之輸出成為馬達30之輔助力M。控制部42於人力驅動車10之速度V為預先確定之速度以上時,停止馬達30之輔助。預先確定之速度為例如25km/h,或45km/h。
控制部42根據第1參數P控制馬達30。控制部42於第1參數P增加之情形時,以第1控制狀態控制馬達30,於第1參數P減少之情形時,以與第1控制狀態不同之第2控制狀態控制馬達30。控制部42於例如第1參數P之增加量在第1特定時間內超出第1特定值之情形時,判定為第1參數P增加,於第1參數P之減少量在第1特定時間內超出第2特定值之情形時,判定為第1參數P減少。又,例如,控制部42於第1參數P跨及第2特定時間持續增加之情形時,判定為第1參數P增加,於第1參數P跨及第2特定時間持續減少之情形時,判定為第1參數P減少。又,例如,控制部42於第1參數P之增加判定連續特定次數以上之情形時,判定為第1參數P增加,於第1參數P之減少判定連續特定次數以上之情形時,判定為第1參數P減少。第1參數P包含人力驅動車10之曲柄12之旋轉速度N、輸入至人力驅動車10之人力驅動力H之功率WH、人力驅動車10之加速度G、人力驅動車10之急動度J、及人力驅動車10之傾斜角度D之至少一者。
控制裝置40進而包含檢測第1參數P之檢測部52。檢測部52包含感測器52A、感測器52B、感測器52C及感測器52D之至少一者。
感測器52A用於檢測曲柄12之旋轉速度N。感測器52A具有與曲柄旋轉感測器46同樣之構成。可將曲柄旋轉感測器46用作感測器52A,但感測
器52A亦可與曲柄旋轉感測器46分開設置。
感測器52B用於檢測人力驅動車10之加速度G。感測器52B具有與車速感測器48同樣之構成。可將車速感測器48用作感測器52B,但感測器52B可與車速感測器48分開設置。於第1參數P包含人力驅動車10之加速度G之情形時,控制部42藉由將由感測器52B檢測到之速度V進行微分而運算人力驅動車10之加速度G。於第1參數P包含人力驅動車10之急動度J之情形時,控制部42藉由將速度V進行二次微分而運算人力驅動車10之急動度J。人力驅動車10之感測器52B可包含加速度感測器。於第1參數P包含人力驅動車10之急動度J之情形時,控制部42藉由將由加速度感測器檢測到之人力驅動車10之加速度G進行微分而運算人力驅動車10之急動度J。
感測器52C用於檢測人力驅動力H之轉矩TH。感測器52C具有與轉矩感測器50同樣之構成。可將轉矩感測器50用作感測器52C,但感測器52C可與轉矩感測器50分開設置。於第1參數P包含人力驅動力H之功率WH之情形時,控制部42藉由將由感測器52A檢測到之曲柄12之旋轉速度N與由感測器52C檢測到之轉矩TH相乘而運算人力驅動力H之功率WH。
感測器52D用於檢測人力驅動車10行走之路面之傾斜角度D。人力驅動車10行走之路面之傾斜角度D為人力驅動車10行進方向之傾斜角度。人力驅動車10行走之路面之傾斜角度D與人力驅動車10之間距角度對應。於一例中,感測器52D包含傾斜感測器。傾斜感測器之一例為陀螺儀感測器或加速度感測器。於另一例中,感測器52D包含GPS(Global positioning
system:全球定位系統)接收部。控制部42根據由GPS接收部取得之GPS資訊、與預先記錄於控制裝置40之記憶部44之地圖資訊所含之路面梯度,運算人力驅動車10行走之路面之傾斜角度D。
控制部42根據輸入至人力驅動車10之人力驅動力H控制馬達30。於第1例中,控制部42控制馬達30以使第1控制狀態與第2控制狀態中相對於人力驅動力H之變化的馬達30之輸出之應答速度X不同。控制部42可包含濾波處理部,並由濾波處理部變更應答速度X。具體而言,控制部42藉由使濾波處理部使用之時間常數K變化而使應答速度X變化。濾波處理部包含例如低通濾波器。應答速度X包含第1控制狀態時之應答速度X1與第2控制狀態時之應答速度X2。應答速度X1包含第1控制狀態且人力驅動力H減少時之應答速度X11、及第1控制狀態且人力驅動力H增加時之應答速度X12。應答速度X2包含第2控制狀態且人力驅動力H減少時之應答速度X21、及第2控制狀態且人力驅動力H增加時之應答速度X22。
控制部42較佳控制馬達30使得於第1控制狀態及第2控制狀態之任一狀態之情形時,人力驅動力H減少時之應答速度X11、X21皆慢於人力驅動力H增加時之應答速度X12、X22。控制部42亦可控制馬達30使得於第1控制狀態及第2控制狀態之任一狀態之情形時,人力驅動力H減少時之應答速度X11、X21與人力驅動力H增加時之應答速度X12、X22皆相同。
控制部42較佳控制馬達30使第1控制狀態且人力驅動力H減少時之應答速度X11慢於第2控制狀態且人力驅動力H減少時之應答速度X21。控制
部42亦可控制馬達30使第1控制狀態且人力驅動力H減少時之應答速度X11、與第2控制狀態且人力驅動力H減少時之應答速度X21相同。
控制部42較佳控制馬達30使第1控制狀態且人力驅動力H增加時之應答速度X12快於第2控制狀態且人力驅動力H增加時之應答速度X22。控制部42更佳控制馬達30使第1控制狀態且人力驅動力H增加時之應答速度X12、與第2控制狀態且人力驅動力H增加時之應答速度X22相同。
圖3係顯示第1控制狀態及第2控制狀態中曲柄12之旋轉速度N與時間常數K之關係的一例。圖3之實線L11表示第1控制狀態中曲柄12之旋轉速度N與時間常數K之關係的一例。於第1控制狀態中,時間常數K隨著曲柄12之旋轉速度N增大而增加。於圖3之例中,第1控制狀態中之時間常數K於曲柄12之旋轉速度N到達第1速度N1時變為第1值K1,於第1速度N1以上時維持第1值K1。圖3之二點鏈線L12表示第2控制狀態中曲柄12之旋轉速度N與時間常數K之關係的一例。於第2控制狀態中,時間常數K隨著曲柄12之旋轉速度N增大而增加。於圖3之例中,第2控制狀態中之時間常數K於曲柄12之旋轉速度N為大於第1速度N1之第2速度N2時變為第1值K1,於第2速度N2以上時維持第1值K1。於圖3之例中,於曲柄12之旋轉速度N為第2速度N2以上之範圍時,第1控制狀態中之時間常數K與第2控制狀態中之時間常數K相等。因此,於曲柄12之旋轉速度N為第2速度N2以上之範圍時,應答速度X11與應答速度X21相等。控制部42可於第1控制狀態及第2控制狀態中,代替曲柄12之旋轉速度N而根據轉矩TH決定時間常數K。於該情形時,可將圖3之曲柄12之旋轉速度N置換為轉矩TH之關係設
為第1控制狀態及第2控制狀態中轉矩TH與時間常數K的關係。
於第2例中,控制部42控制馬達30使第1控制狀態與第2控制狀態中馬達30之輔助力M相對於人力驅動力H之比例A、及馬達30之輸出之最大值TX之至少一者不同。於該情形時,控制部42根據曲柄12之旋轉速度N變更比例A。
於控制馬達30使比例A在第1控制狀態與第2控制狀態中不同之情形時,控制部42較佳以第1控制狀態之比例A1大於第2控制狀態之比例A2之方式控制馬達30。
圖4係顯示第1控制狀態及第2控制狀態中曲柄12之旋轉速度N與比例A之關係之一例。圖4之實線L21表示第1控制狀態中曲柄12之旋轉速度N與比例A1之關係之一例。圖4之二點鏈線L22表示第2控制狀態中曲柄12之旋轉速度N與比例A2之關係的一例。
於控制馬達30使馬達30之輸出之最大值TX之至少一者在第1控制狀態與第2控制狀態中不同之情形時,控制部42較佳以第1控制狀態之最大值TX1大於第2控制狀態之最大值TX2之方式控制馬達30。
圖5係顯示第1控制狀態及第2控制狀態中之曲柄12之旋轉速度N與最大值TX之關係的一例。圖5之實線L31表示第1控制狀態中之曲柄12之旋轉速度N與最大值TX1之關係的一例。於圖5之例中,第1控制狀態中之最
大值TX1於曲柄12之旋轉速度N未達第3速度N3之範圍時為固定值,達到第3速度N3後,隨著曲柄12之旋轉速度N增大而減小。圖5之二點鏈線L32表示第2控制狀態中之曲柄12之旋轉速度N與最大值TX2之關係的一例。於圖5之例中,第2控制狀態中之最大值TX2於曲柄12之旋轉速度N為未達大於第3速度N3之第4速度N4之範圍時為固定值,達到第4速度N4後,隨著曲柄12之旋轉速度N增大而減小。於圖5之例中,於曲柄12之旋轉速度N為第4速度N4以上之範圍時,最大值TX1與最大值TX2相等。
控制部42較佳構成為以可切換第1控制狀態與第2控制狀態之第1模式、與禁止向第1控制狀態與第2控制狀態之至少一者切換之第2模式控制馬達30。於一例中,控制部42於第2模式中禁止向第1控制狀態切換。於該情形時,控制部42於選擇第2模式之情形時,以第2控制狀態控制馬達30。控制部42亦可以與第1控制狀態及第2控制狀態不同之第3控制狀態控制馬達30。於該情形時,控制部42於選擇第2模式之情形時,可以第3控制狀態控制馬達30。於第3控制狀態中,控制部42控制馬達30以使應答速度X、比例A、及馬達30之轉矩TM之最大值TX之至少一者與第1控制狀態及第2控制狀態之至少一狀態中之應答速度X、比例A、及馬達30之轉矩TM之最大值TX之至少一者不同。第3控制狀態可與第1控制狀態及第2控制狀態之一者相同。控制部42較佳構成為根據操作部38之操作切換第1模式與第2模式。控制部42可於操作部38***作時,切換第1模式與第2模式。
參照圖6,對切換第1模式與第2模式之處理進行說明。控制部42於自
電池28將電力供給至控制部42時,開始處理並移至圖6所示之流程圖之步驟S11。控制部42只要被供給電力則於每個特定週期執行自步驟S11開始之處理。
控制部42於步驟S11中判定操作部38是否***作。控制部42於操作部38未***作之情形時結束處理。控制部42於步驟S11中,若操作部38***作之情形時,移至步驟S12。
控制部42於步驟S12中判定是否為第1模式。具體而言,控制部42判定是否以第1模式控制馬達30。控制部42於第1模式之情形時移至步驟S13。控制部42於步驟S13中切換至第2模式,並結束處理。
控制部42於步驟S12中判定為非第1模式之情形時,移至步驟S14。具體而言,控制部42於以第2模式控制馬達30之情形時,移至步驟S14。控制部42於步驟S14中切換為第1模式,並結束處理。
參照圖7,對控制馬達30之處理進行說明。控制部42於自電池28將電力供給至控制部42時開始處理,並移至圖7所示之流程圖之步驟S21。控制部42只要被供給電力,則於每個特定週期執行自步驟S21開始之處理。
控制部42於步驟S21中判定第1參數P是否增加。控制部42於第1參數P增加之情形時,移至步驟S22。控制部42於步驟S22中判定是否為第1模式。控制部42於第1模式之情形時移至步驟S23。控制部42於步驟S23中,
以第1控制狀態控制馬達30並結束處理。具體而言,控制部42進行將應答速度X設為應答速度X1之設定、將比例A設為比例A1之設定、及將最大值TX設為最大值TX1之設定之至少一者。
控制部42於步驟S21中判定為第1參數P未增加之情形時,移至步驟S24。控制部42於步驟S24中判定第1參數P是否減少。控制部42於第1參數P減少之情形時,移至步驟S25。控制部42於步驟S25中,以第2控制狀態控制馬達30,並結束處理。具體而言,控制部42進行將應答速度X設為應答速度X2之設定、將比例A設為比例A2之設定、及將最大值TX設為最大值TX2之設定之至少一者。
控制部42於步驟S22中判定為非第1模式之情形時,移至步驟S24。控制部42於非第1模式之情形時,以禁止向第1控制狀態切換之第2模式控制馬達30。控制部42於步驟S22中為否定判定之情形時,藉由不執行步驟S23之處理而不進行向第1控制狀態之切換。因此,於第2模式之情形時,控制部42不以第1控制狀態控制馬達30。
控制部42於步驟S24中判定為第1參數P未減少之情形時,結束處理。於該情形時,控制部42可繼續以前一次處理中選擇之第1控制狀態或第2控制狀態對馬達30進行控制,亦可藉由第3控制狀態控制馬達30。
例如,於搭乘者欲增加人力驅動車10之速度V或增加轉矩TH,而以如該搭乘者欲使第1參數P增加而踩踏人力驅動車10之方式,進行人力驅
動車10之踩踏之情形時,控制部42以馬達30之輸出較第1參數P減少時增大之方式控制馬達30。因此,控制部42可進行反映搭乘者之意願之馬達30之控制。
(第2實施形態)
參照圖2及圖8,對第2實施形態之控制裝置40進行說明。第2實施形態之控制裝置40除控制部42根據第1參數P控制變速機34而代替馬達30之點外皆與第1實施形態之控制裝置40同樣,因而對於與第1實施形態共用之構成標註與第1實施形態同一之符號,而省略重複之說明。
控制裝置40於具備曲柄12及驅動輪14之人力驅動車10中,包含控制部42,其控制用以變更驅動輪14之旋轉速度相對於曲柄12之旋轉速度N之比例R的變速機34。
控制部42根據第1參數P控制變速機34。控制部42於第1參數P增加之情形時,控制變速機34以根據與人力驅動車10之行走狀態相關之第2參數Q、及針對第2參數Q設定之第1變速閾值Q1,將比例R於預先確定之第1比例R1、與預先確定之第2比例R2之間切換。第1參數P包含輸入至人力驅動車10之人力驅動力H之轉矩TH、輸入至人力驅動車10之人力驅動力H之功率WH、人力驅動車10之加速度G、人力驅動車10之急動度J、及人力驅動車10之傾斜角度D之至少一者。控制部42於第1參數P減少之情形時,控制變速機34以根據第2參數Q、及針對第2參數Q設置且與第1變速閾值Q1不同之第2變速閾值Q2,將比例R於預先確定之第1比例R1、與預先確定之第2比例R2之間切換。
第2參數Q包含曲柄12之旋轉速度N、人力驅動車10之轉矩TH、輸入至人力驅動車10之人力驅動力H之功率WH、人力驅動車10之速度V、人力驅動車10之加速度G、人力驅動車10之急動度J、及人力驅動車10之傾斜角度D之至少一者。
第1變速閾值Q1較佳小於第2變速閾值Q2。於一例中,第1變速閾值Q1包含第1上限閾值Q11至第1下限閾值Q12之範圍。於一例中,第2變速閾值Q2包含第2上限閾值Q21至第2下限閾值Q22之範圍。第1上限閾值Q11較佳小於第2上限閾值Q21。第1下限閾值Q12較佳小於第2下限閾值Q22。第1變速閾值Q1可僅包含第1上限閾值Q11,且第2變速閾值Q2可僅包含第2上限閾值Q21。第1變速閾值Q1亦可僅包含第1下限閾值Q12,且第2變速閾值Q2亦可僅包含第2下限閾值Q22。
參照圖8,對控制變速機34之處理進行說明。控制部42於自電池28將電力供給至控制部42時,開始處理並移至圖8所示之流程圖之步驟S31。控制部42只要被供給電力,則於每個特定週期執行自步驟S31開始之處理。
控制部42於步驟S31中判定第1參數P是否增加。控制部42於第1參數P增加之情形時,移至步驟S32。控制部42於步驟S32中判定第2參數Q是否為第1變速閾值Q1之範圍內。控制部42於第2參數Q為第1變速閾值Q1之範圍內之情形時,結束處理。控制部42於第2參數Q不在第1變速閾值Q1
之範圍內之情形時,移至步驟S33。
控制部42於步驟S33中控制變速機34並結束處理。例如,控制部42於第2參數Q大於第1上限閾值Q11之情形時,控制變速機34以將比例R自預先確定之第1比例R11切換為預先確定之第2比例R12。於該情形時,較佳為預先確定之第2比例R12小於預先確定之第1比例R11。控制部42可於第2參數Q大於第1上限閾值Q11且比例R非最小比例R之情形時,控制變速機34以將比例R減小1級。又,例如控制部42可於第2參數Q小於第1下限閾值Q12之情形時,控制變速機34以將比例R自預先確定之第1比例R11切換為預先確定之第2比例R12。於該情形時,較佳為預先確定之第2比例R12大於預先確定之第1比例R11。控制部42可於第2參數Q小於第1下限閾值Q12且比例R非最大比例R之情形時,控制變速機34將比例R增大1級。
控制部42於步驟S31中第1參數P未增加之情形時,移至步驟S34。控制部42於步驟S34中判定第1參數P是否減少。控制部42於第1參數P減少之情形時,移至步驟S35。控制部42於步驟S35判定第2參數Q是否為第2變速閾值Q2之範圍內。控制部42於第2參數Q為第2變速閾值Q2之範圍內之情形時,結束處理。控制部42於第2參數Q不在第2變速閾值Q2之範圍內之情形時,移至步驟S36。
控制部42於步驟S36中控制變速機34並結束處理。例如,控制部42於第2參數Q大於第2上限閾值Q21之情形時,控制變速機34以將比例R自預先確定之第1比例R21切換為預先確定之第2比例R22。於該情形時,較佳
為預先確定之第2比例R22小於預先確定之第1比例R21。控制部42可於第2參數Q大於第2上限閾值Q21且比例R非最小比例R之情形時,控制變速機34以將比例R減小1級。又,例如控制部42可於第2參數Q小於第2下限閾值Q22之情形時,控制變速機34以將比例R自預先確定之第1比例R21切換為預先確定之第2比例R22。於該情形時,較佳為預先確定之第2比例R22大於預先確定之第1比例R21。控制部42可於第2參數Q小於第2下限閾值Q22且比例R非最大比例R之情形時,控制變速機34以將比例R增大1級。
控制部42於步驟S34中,於第1參數P未減少之情形時,結束處理。於該情形時,控制部42可繼續前一次處理中選擇之第1控制狀態或第2控制狀態之馬達30之控制,亦可藉由與第1控制狀態及第2控制狀態不同之控制狀態控制變速機34。
例如,於搭乘者欲增加人力驅動車10之速度V或增加轉矩TH,而以如該搭乘者欲使第1參數P增加而踩踏人力驅動車10之方式,進行人力驅動車10之踩踏之情形時,根據小於第2變速閾值Q2之第1變速閾值Q1變更比例R。因此,相對於第2參數Q之增加,比例R容易減小。因此,控制部42可進行反映搭乘者之意願之變速機34之控制。
(變化例)
各實施形態相關之說明為根據本發明之人力驅動車用控制裝置可取得之形態之例示,並非意圖限制其形態。根據本發明之人力驅動車用控制裝置可採用例如以下所示之各實施形態之變化例、及將相互不矛盾之至少2個變化例組合之形態。於以下之變化例中,關於與實施形態之形態共用
之部分,標註與實施形態同一符號而省略其說明。
‧第1實施形態之控制部42可於第2模式中,禁止向第2控制狀態切換。於該情形時,可將圖7之處理順序變更為圖9所示之處理順序。另,於圖9之各步驟中,除各步驟之處理順序不同以外,皆執行與圖7對應之各步驟同樣之處理。控制部42於步驟S41中,判定第1參數P是否增加。控制部42於第1參數P增加之情形時,移至步驟S42。控制部42於步驟S42中以第1控制狀態控制馬達30,並結束處理。控制部42於步驟S41中判定為第1參數P未增加之情形時,移至步驟S43。控制部42於步驟S43中判定是否為第1模式。控制部42於非第1模式之情形時,移至步驟S42。控制部42於第1模式之情形時,移至步驟S44。控制部42於步驟S44中判定第1參數P是否減少。控制部42於第1參數P減少之情形時,移至步驟S45。控制部42於步驟S45中,以第2控制狀態控制馬達30並結束處理。控制部42於步驟S44中判定為第1參數P未減少之情形時,結束處理。控制部42於步驟S43中判定為非第1模式之情形時,不執行步驟S45之處理。因此,於第2模式之情形時,控制部42不以第2控制狀態控制馬達30。
‧可自第1實施形態省略圖6所示之處理。於該情形時,控制部42與第1模式之情形同樣地控制馬達30。於該情形時,控制部42可自圖7省略步驟S22之處理。又,於該情形時,可自人力驅動車10省略操作部38。
‧於第1實施形態中,控制部42可代替操作部38之操作或除此之外根據人力驅動車10之行走狀態切換第1模式與第2模式。
‧於第2實施形態中,控制部42可構成為以能切換第1控制狀態與第2控制狀態之第1模式、及禁止向第1控制狀態與第2控制狀態之至少一者切換的第2模式來控制變速機34。於該情形時,控制部42可執行與第1實施形態之圖6同樣之處理。又,於該情形時,於圖8之處理中,於第2模式之情形時可追加禁止向第1控制狀態與第2控制狀態之至少一者切換的處理。
10‧‧‧人力驅動車
28‧‧‧電池
30‧‧‧馬達
32‧‧‧驅動電路
34‧‧‧變速機
36‧‧‧致動器
38‧‧‧操作部
40‧‧‧人力驅動車用控制裝置
42‧‧‧控制部
44‧‧‧記憶部
46‧‧‧曲柄旋轉感測器
48‧‧‧車速感測器
50‧‧‧轉矩感測器
52‧‧‧檢測部
52A‧‧‧感測器
52B‧‧‧感測器
52C‧‧‧感測器
52D‧‧‧感測器
Claims (14)
- 一種人力驅動車用控制裝置,其包含:控制部,其控制輔助人力驅動車之推進之馬達;且上述控制部於包含上述人力驅動車之曲柄之旋轉速度、輸入至上述人力驅動車之人力驅動力之功率、上述人力驅動車之加速度、上述人力驅動車之急動度、及上述人力驅動車之傾斜角度之至少一者的第1參數增加之情形時,以第1控制狀態控制上述馬達,於上述第1參數減少之情形時,以與上述第1控制狀態不同之第2控制狀態控制上述馬達。
- 如請求項1之人力驅動車用控制裝置,其中上述控制部係根據輸入至上述人力驅動車之人力驅動力控制上述馬達;且以在上述第1控制狀態與上述第2控制狀態中,相對於上述人力驅動力之變化的上述馬達之輸出之應答速度不同之方式控制上述馬達。
- 如請求項2之人力驅動車用控制裝置,其中上述控制部以上述第1控制狀態且上述人力驅動力減少的情形之上述應答速度慢於上述第2控制狀態且上述人力驅動力減少的情形之上述應答速度之方式控制上述馬達。
- 如請求項2或3之人力驅動車用控制裝置,其中上述控制部以上述第1控制狀態且上述人力驅動力增加的情形之上述應答速度快於上述第2控制狀態且上述人力驅動力增加的情形之上述應答速度之方式控制上述馬達。
- 如請求項2或3之人力驅動車用控制裝置,其中上述控制部以於上述第1控制狀態及上述第2控制狀態之任一狀態之情形下皆為上述人力驅動力減少的情形之上述應答速度慢於上述人力驅動力增加的情形之上述應答速度之方式控制上述馬達。
- 如請求項1至3中任一項之人力驅動車用控制裝置,其中上述控制部係根據輸入至上述人力驅動車之人力驅動力控制上述馬達;且以在上述第1控制狀態與上述第2控制狀態中,上述馬達之輔助力相對於上述人力驅動力之比例、及上述馬達之輸出之最大值之至少一者為不同之方式控制上述馬達。
- 如請求項6之人力驅動車用控制裝置,其中上述控制部以上述第1控制狀態下之上述比例大於上述第2控制狀態下之上述比例之方式控制上述馬達。
- 如請求項6之人力驅動車用控制裝置,其中上述控制部以上述第1控制狀態下之上述最大值大於上述第2控制狀態下之上述最大值之方式控制上述馬達。
- 如請求項1至3中任一項之人力驅動車用控制裝置,其中上述控制部構成為以可切換上述第1控制狀態與上述第2控制狀態之第1模式、及禁止 向上述第1控制狀態與上述第2控制狀態之至少一者切換的第2模式控制上述馬達。
- 如請求項9之人力驅動車用控制裝置,其中上述控制部構成為根據操作部之操作而切換上述第1模式與上述第2模式。
- 一種人力驅動車用控制裝置,其包含:控制部,其於具備曲柄及驅動輪之人力驅動車中,控制用以變更上述驅動輪之旋轉速度相對於上述曲柄之旋轉速度之比例的變速機;且上述控制部係於包含輸入至上述人力驅動車之人力驅動力之轉矩、輸入至上述人力驅動車之人力驅動力之功率、上述人力驅動車之加速度、上述人力驅動車之急動度、及上述人力驅動車之傾斜角度之至少一者的第1參數增加之情形時,以根據與上述人力驅動車之行走狀態相關之第2參數、及針對上述第2參數設定之第1變速閾值,將上述比例於預先確定之第1比例與預先確定之第2比例之間切換的方式控制上述變速機;於上述第1參數減少之情形時,以根據上述第2參數、及針對上述第2參數設定且與上述第1變速閾值不同之第2變速閾值,將上述比例於上述預先確定之第1比例與上述預先確定之第2比例之間切換的方式控制上述變速機。
- 如請求項11之人力驅動車用控制裝置,其中上述第1變速閾值小於上述第2變速閾值。
- 如請求項11或12之人力驅動車用控制裝置,其中上述第2參數包含上述曲柄之旋轉速度、上述人力驅動車之轉矩、輸入至上述人力驅動車之人力驅動力之功率、上述人力驅動車之速度、上述人力驅動車之加速度、上述人力驅動車之急動度、及上述人力驅動車之傾斜角度之至少一者。
- 如請求項1至3及11至12中任一項之人力驅動車用控制裝置,其進而包含檢測上述第1參數之檢測部。
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