CN102464085A - 自行车用电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自行车用电机控制系统。在自行车的电机控制系统中，即使驱动力传递体的齿数改变，也能以所希望的助力比驱动电机。电机控制系统(117)对能够搭载在具有形成有多个链轮齿的链轮的自行车上的驱动辅助用电机(10)进行控制的系统。电机控制系统(117)具备存储部(95)、转矩传感器(17)、推力计算部(76)以及输出控制部(77)。存储部(95)能够存储链轮齿的齿数。转矩传感器(17)能够检测例如骑车人蹬踏板时的踏力。推力计算部(76)根据通过踏力检测单元检测到的踏力和存储在存储部(95)中的链轮齿齿数来计算推力。输出控制部(77)根据推力控制电机(10)。

Description

自行车用电机控制系统

技术领域

本发明涉及一种电机控制系统，特别涉及一种对能够搭载在具有形成有多个传递齿的驱动力传递体的自行车上的驱动辅助用电机进行控制的自行车用电机控制系统。

背景技术

以往已知在通过电机来辅助自行车的踏力的助力自行车中，设有变速装置，且根据变速级来控制电机的辅助比率的电机控制系统(例如，参照专利文献1)。在以往的电机控制系统中，根据用于检测变速级的变速位置传感器的检测结果来改变辅助比率，并无论在哪个变速级都能将相对通过人力产生的驱动输出力转矩的电机的驱动轮输出力转矩的比率(助力比)设为恒定。

专利文献1：日本特开平11-245876号公报

发明内容

在上述以往的结构中，因为相对变速级来决定辅助比率，所以如果将前链轮和/或后链轮更换为齿数不同的链轮，则齿轮比发生变化。因此，在以往的结构中，即使骑车人以相同的踏力操纵踏板推力也会变化，从而助力比会变化。因此，即使根据变速级来改变辅助比率，也不能在各变速级中将助力比设为恒定。此外，前链轮以及后链轮是驱动力传递体的一个例子。

本发明的课题在于，在自行车电机控制系统中，即使驱动力传递体的齿数改变，也能够以所希望的助力比驱动电机。

本发明的其它课题在于，在具有变速装置的自行车电机控制系统中，即使驱动力传递体的齿数改变，也能够在各变速级中将助力比设为恒定。

发明1中的自行车用电机控制系统，是对能够搭载在具有形成有多个传递齿的驱动力传递体的自行车上的驱动辅助用电机进行控制的系统。自行车用电机控制系统具备存储单元、踏力检测单元、推力计算单元以及电机控制单元。存储单元能够存储传递齿的齿数。踏力检测单元能够检测例如骑车人蹬踏板时的踏力。推力计算单元根据由踏力检测单元检测出的踏力和存储在存储单元中的传递齿的齿数来计算推力。电机控制单元根据推力控制电机。

在该电机控制系统中，形成在驱动力传递体中的传递齿的齿数存储在存储单元中。通过上述所存储的齿数和踏力来计算推力，根据该推力控制电机。例如，在电机控制单元中，相对推力以相同比率控制电机。在此，传递齿的齿数存储在存储单元中。因此，即使驱动力传递体改变为齿数不同的驱动力传递体，通过将存储单元的齿数改写为改变后的齿数，也能够根据所改写了的传递齿的齿数而正确地计算出推力。因此，即使驱动力传递体的传递齿的齿数改变，也能相对推力产生所希望的辅助力，即能够以所希望的助力比驱动电机。

发明2中的自行车用电机控制系统，在发明1所述的自行车用电机控制系统中，驱动力传递体是链轮，还具备能够检测搭载在自行车上的外置变速装置的变速级的变速级检测单元。存储单元存储外置变速装置的变速级和与变速级对应的链轮的齿数。推力计算单元根据由踏力检测单元检测出的踏力和与由变速级检测单元检测出的变速级对应地存储在存储单元中的链轮的齿数来计算推力。

这里，链轮的齿数与各变速级对应地存储在存储单元中。因此，即使将外置变速装置的链轮更换为齿数不同的链轮，也通过将存储在存储单元中的齿数改写为改变后的齿数，能够根据所改写了的链轮的齿数正确地计算推力。因此，即使链轮的齿数改变，也能够在各变速级中将相对推力的辅助力的比率设为相等，并能够以恒定的助力比驱动电机。

发明3中的自行车用电机控制系统，在发明2所述的自行车用电机控制系统中，外置变速装置具备具有多个前链轮和前变速器的前变速装置。存储单元存储前变速装置的变速级和与变速级对应的多个前链轮的齿数。在这种情况下，即使前链轮的齿数改变，在各变速级中也能够相对推力产生相同比率的辅助力。

发明4中的自行车用电机控制系统，在发明2所述的自行车用电机控制系统中，外置变速装置具备具有多个后链轮和后变速器的后变速装置。存储单元存储后变速装置的变速级和与变速级对应的多个后链轮的齿数。在这种情况下，即使后链轮的齿数改变，在各变速级中也能够相对推力产生相同比率的辅助力。

发明5中的自行车用电机控制系统，在发明2所述的自行车用电机控制系统中，外置变速装置具备前变速装置以及后变速装置，前变速装置具有多个前链轮和前变速器，后变速装置具有多个后链轮和后变速器。存储单元存储前变速装置的变速级和与变速级对应的多个上述前链轮的齿数、以及后变速装置的变速级和与变速级对应的多个后链轮的齿数。在这种情况下，即使前链轮和/或后链轮的齿数改变，在各变速级中也能够相对推力产生相同比率的辅助力。

发明6中的自行车用电机控制系统，在发明2至5的任意一个所述的自行车用电机控制系统中，级数检测单元设置在外置变速装置上。在这种情况下，因为在进行变速动作的部位检测变速级的级数，所以级数检测就变得容易了。

发明7中的自行车用电机控制系统，在从发明2至6的任意一个所述的自行车用电机控制系统中，自行车具有前链轮以及后链轮。推力计算单元在后链轮的齿数除以前链轮的齿数得到的值上乘以踏力而求出推力。由此，能够根据实际安装着的前链轮的齿数以及后链轮的齿数高精度地计算推力。

发明8中的自行车用电机控制系统，在发明1所述的自行车用电机控制系统中，还具备能够检测搭载在自行车上的内置变速装置的变速级的变速级检测单元。存储单元还存储内置变速装置的变速级和与变速级对应的齿轮比。推力计算单元对应于踏力、由变速级检测单元检测出来的变速级，根据存储在存储单元中的齿轮比和驱动力传递体的传递齿的齿数来计算推力。

这里，与变速级对应地存储内置变速装置的齿轮比，并且在存储单元中存储驱动力传递体的传递齿的齿数。因此，即使驱动力传递体(例如，前链轮和/或后链轮)被交换为齿数不同的驱动力传递体，通过将存储在存储单元中的齿数改写为改变后的齿数，也能够根据所改写了的驱动力传递体的齿数计算推力。因而，即使驱动力传递体的齿数改变，也能够在各变速级中将相对推力的辅助力的比率设为相等，并能够以恒定的助力比驱动电机。

发明9中的自行车用电机控制系统，在发明1或8所述的自行车用电机控制系统中，驱动力传递体包含链轮、带齿滑轮以及伞齿轮的某一个。即使驱动力传递体是链轮、齿带轮以及伞齿轮的某一个，也能应用本发明。

发明10中的自行车用电机控制系统，在从发明1至9的任意一个所述的自行车用电机控制系统中，还具备接口部。存储单元的存储内容能够经由接口部进行改写。由此，能够通过经由接口部而连接的例如个人计算机等外部设备，改写包含驱动力传递体的传递齿的齿数的存储单元的存储内容。

发明11中的自行车用电机控制系统，在发明10所述的自行车用电机控制系统中，还具备与接口部连接的输入装置。在这种情况下，使用输入装置，能够改写包含齿数的存储单元的存储内容。

发明12中的自行车用电机控制系统，在发明11所述的自行车用电机控制系统中，接口部能够使用电力线通信进行通信。在这种情况下，因为能够使用电力线通信改写存储单元的存储内容，所以能够减少通信线。

根据本发明，在存储单元中存储传递齿的齿数。因此，即使驱动力传递体改变为齿数不同的驱动力传递体，通过将存储单元的齿数改写成改变后的齿数，也能够根据所改写了的传递齿的齿数计算推力。因而，即使驱动力传递体的传递齿的齿数改变，也能够相对推力产生所希望的辅助力，即能够以所希望的助力比驱动电机。

根据本发明的其它方式，在存储单元中与各变速级对应地存储链轮的齿数。因此，即使外置变速装置的链轮被更换为齿数不同的链轮，通过将存储在存储单元中的齿数改写为改变后的齿数，也能够根据所改写了的链轮的齿数计算推力。因而，即使链轮的齿数改变，也能够在各变速级中将相对推力的辅助力的比率设为相等，能够以恒定的助力比驱动电机。

根据本发明另外的其它方式，与变速级对应地存储内置变速装置的齿轮比，并且在存储单元中存储驱动力传递体的传递齿的齿数。因此，即使驱动力传递体(例如，前链轮和/或后链轮)被更换为齿数不同的驱动力传递体，通过将存储在存储单元的齿数改写为改变后的齿数，也能够根据所改写了的驱动力传递体的齿数计算推力。因而，即使驱动力传递体的齿数改变，在各变速级中也能够将相对推力的辅助力的比率设为相等，能够以恒定的助力比驱动电机。

附图说明

图1是采用本发明的第1实施方式的自行车的侧面图。

图2是表示第1实施方式的外置变速装置的侧面图。

图3是表示电力线通信部的结构的框图。

图4是表示输入装置的连接方式的框图。

图5是表示整体控制部的功能结构的框图

图6是表示整体控制部的助力动作的流程图

图7是采用第2实施方式的自行车的侧面图。

图8是第2实施方式的与图5相当的框图。

图9是第2实施方式的与图7相当的流程图。

图10是表示其他实施方式的驱动力传递体的示意图。

图11是表示另外的其他实施方式的驱动力传递体的示意图。

附图标记说明

12、212：整体控制部；17、217：转矩传感器；21f：前级数传感器；21r：后级数传感器；60、260：电机；73、273：助力控制部；75、275：齿轮比计算部；76、276：推力计算部；77、277：输出控制部；90：电力线通信部；92：电气组件控制部；95、295：存储部；96、296：前齿数存储部；97、297：后齿数存储部；108f：前变速器；108r：后变速器；109：盒式链轮；111：外置变速装置；111f：前外置变速装置；111r：后外置变速装置；117、317：电机控制系统；125：个人计算机(PC)；221：级数传感器；294：轮毂齿轮比存储部；311：内置变速轮毂；419：带齿传送带；519：连结传动轴

具体实施方式

<第1实施方式>

在图1中，采用本发明的第1实施方式的自行车是通过电机单元10来辅助基于人力的驱动的助力自行车。此外，在以下说明中，自行车的左右通常规定为：当从后方看自行车时，位于右则设为右，位于左则设为左。

自行车具备：具有车架主体102和前轮叉103的车架101、车把手部104、驱动部105、前轮106f、后轮106r、前制动装置107f以及后制动装置107r、前灯23、以及尾灯24。前轮叉103围绕倾斜的轴摆动自如地安装在车架主体102的前部。前制动装置107f以及后制动装置107r对前轮106f以及后轮106r进行制动。

在车架101中，安装有包含车把手部104的各部分。驱动部105具有：曲柄轴116，旋转自如地支撑在车架主体102的悬吊部上；齿轮曲柄118a以及左曲柄(未图示)，固定在曲柄轴116的两端；链条119，架设于齿轮曲柄118a；以及外置变速装置111。外置变速装置111具有前外置变速装置111f和后外置变速装置111r。

如图2所示，前外置变速装置111f具有：前变速器108f和多个、在本实施方式中为3个前链轮FS1～FS3。其中前链轮安装于齿轮曲柄118a，具有不同数量的链轮齿FS1a～FS3a。链轮齿FS1a～FS3a是传递齿的一个例子。如图1所示，前变速器108f能够安装在车架主体102的中央部，例如能够安装在座撑上。前变速器108f将链条119架设到3个前链轮FS1～FS3的某一个上。前链轮FS1的链轮齿FS1a的齿数FT例如是“44”。前链轮FS2的链轮齿FS2a的齿数FT例如是“32”。前链轮FS3的链轮齿FS3a的齿数FT例如是“22”。

如图2所示，后外置变速装置111r具有：后变速器108r和安装于后轮106r的后轮毂110的盒式链轮109的多个、在本实施方式中为9个后链轮RS1～RS9。后变速器108r能够安装在车架主体102的后部。后变速器108r将链条119架设到9个后链轮RS1～RS9的某一个上。随着从后链轮RS1向后链轮RS9齿数RT增多。后链轮RS1～RS9的链轮齿RS1a～RS9a的齿数RT例如是“11，13，15，17，20，23，26，30，34”。链轮齿RS1a～RS9a是传递齿的一个例子。在本实施方式中，前变速器108f以及后变速器108r都由电动驱动。如图1所示，后变速器108r能够安装在车架主体102的后部。

如图1所示，在车架主体102的后上部安装有后托架112。在后托架112中，安装有包含整体控制部12的后托架单元13。后托架单元13能够装卸地搭载有作为后述的电机单元10、整体控制部12以及前灯23等的电源的蓄电部14。蓄电部14包含例如镍氢电池或锂离子电池等的蓄电池。在蓄电部14上一体地安装有尾灯24。

在前轮106f的中心，安装有前轮106f的驱动辅助用的电机单元10。如图5所示，在电机单元10的内部设有电机60、逆变器61以及速度传感器62。电机60，例如是3相无刷DC电机或者交流电机。逆变器61，将从蓄电部14直流输出的电流转换为交流电流，该交流电流产生与电机60的助力模式的对应的辅助力。另外，逆变器61使电机60的再生制动力变化。速度传感器62检测电机60的转速即自行车的速度。

在悬吊部122中设有能够检测作用于曲柄轴116的踏力的转矩传感器17(参照图5)以及检测曲柄轴116的旋转角度的角度传感器(未图示)。

在后托架单元13的内部具有整体控制部12。整体控制部12具有微型计算机，对所连接的电气组件进行控制。在助力模式时，整体控制部12能够控制电机单元10，使之产生骑车人通过驱动驱动部105而产生推力的最大N1倍的辅助力。整体控制部12通过多个再生制动模式和多个助力模式来控制电机60。具体地说，在助力模式时，整体控制部12具有以推力的N1倍的助力来进行辅助的强助力模式、以N2倍的助力来进行辅助的中助力模式、以及以N3倍的助力来进行辅助的弱助力模式这三个助力模式。N1、N2以及N3表示预定的辅助比率AR的数字，选择为N1＞N2＞N3。N1例如选择为2，N2例如选择为1.5，N3例如选择为1。

另外，再生制动模式包含平常再生模式以及根据后述的右制动杠杆16f和/或左制动杠杆16r的杠杆部件31的移动位置来改变制动力的制动再生模式这两种制动模式。

另外，在电机单元10的动作模式中也包含既不进行辅助也不进行再生制动的停止模式。

如图1所示，车把手部104具有：固定在前轮叉103的上部的车把杆114、以及固定在车把杆114上的横型的车把手杆115。在车把手杆115的两端安装有右制动杠杆16f、左制动杠杆16r和手柄15。在车把手杆115的中央部固定有显示装置18。在右制动杠杆16f以及左制动杠杆16r中设有各种操作开关，这些操作开关包含用于进行前变速器108f以及后变速器108r的变速操作的变速操作开关。前变速用以及后变速用的变速操作开关各自具有升档开关以及降档开关。

前变速器108f具有前变速电机(未图示)以及前级数传感器21f(如图5所示)，后变速器108r具有后变速电机(未图示)以及后级数传感器21r(如图5所示)。前级数传感器21f以及后级数传感器21r是变速级检测单元的一个例子。前级数传感器21f检测前变速器108f的变速级，后级数传感器21r检测后变速器108r的变速级。另外，前变速器108f具有控制前变速电机的未图示的前控制部，后变速器108r具有控制变速电机的未图示的后控制部。在显示装置18中根据上述前级数传感器21f以及后级数传感器21r的输出，分别显示前变速器108f以及后变速器108r的当前的变速级。

在显示装置18中经由各自的电力线70而连接有右制动杠杆16f以及左制动杠杆16r。

各电气组件通过电力线通信连接并且以串行总线的结构连接。由此，除了搭载整体控制部12的电气组件之外，即使连接或者拆下某个电气组件，电气系统也能够进行动作。另外，也能够将具有后述电力线通信部90的外部设备与包含后托架单元13的某个电气组件连接。

如图3所示，在包含搭载整体控制部12的电气组件的各电气组件中，设有电力线通信部90、以及控制电气组件的电气组件控制部92。电力线通信部90通过PLC(Power Line Communications：电力线通信)进行通信。即经由电力线进行双向的通信。电力线通信部90具有一个或者多个电力线连接部90a。电力线连接部90a具有能够装卸设在电力线70的两端的插销部65的形状，卡合插销部65。

电力线通信部90具有对重叠在电力上的控制信号进行解码以及调制的信号处理部90b。信号处理部90b例如通过OFDM方式(正交频分复用方式)对控制信号进行解码以及调制。

电气组件控制部92具有微型计算机，用于控制各个电气组件。在电气组件控制部92中，连接有保存电气组件固有的识别信息的识别信息存储部93。当连接电气组件时，整体控制部12从电气组件接受该识别信息来识别所连接的电气组件。由此，整体控制部12向所连接的电气组件发送控制信号。另外，从所连接的电气组件处接收控制信号。此外，整体控制部12具有后托架单元13的电气组件控制部92的功能。

如上所述，各电气组件连接为串行总线结构。即由电力线通信部90和电力线70构成串行总线。

在本实施方式中，如图4所示，通过电力线通信连接有电气组件，所以如果设置具有电力线通信功能以及外部设备连接功能的转换部98，则能够与外部设备之间进行数据收发。例如，通过将转换部98与某一个电气组件的电力线通信部90连接，能够通过外部设备改写后述的存储部95的存储内容。设在电气组件中的电力线通信部90是接口部的一个例子。具体地说，在图4中，作为外部设备的输入装置，例如使用个人计算机125(以下，称为PC125)。转换部98具有上述的电力线通信部90，并且作为外部设备连接功能具有能够与PC125例如通过USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)标准进行通信的USB通信部99，并能够经由USB电缆78与PC125连接。

<电机控制系统的功能结构>

如图5所示，本发明的第1实施方式的电机控制系统117具有整体控制部12。作为通过软件实现的功能结构，整体控制部12具有变速控制部72、助力控制部73以及再生制动控制部74。另外，蓄电部14、逆变器61、转矩传感器17、后级数传感器21r、前级数传感器21f以及存储部95与整体控制部12连接。转矩传感器17是踏力检测单元的一个例子。存储部95是存储单元的一个例子。存储部95由例如EEPROM(electrically erasable programmable read only memory：电擦除可编程只读存储器)或者闪存存储器等能够改写的非易失性存储器元件构成，具有前齿数存储部96以及后齿数存储部97。存储部95与整体控制部12都设在后托架单元13中。

在前齿数存储部96中存储着前外置变速装置111f的变速级以及与该变速级对应的前链轮FS1～FS3的齿数FT。例如，高速变速级1的前链轮FS1、中速变速级2的前链轮FS2以及低速变速级3的前链轮FS3的齿数FT分别在前齿数存储部96中存储为“44”，“32”，“22”。

在后齿数存储部97中，存储着后外置变速装置111r的变速级以及与该变速级对应的后链轮RS1～RS9的齿数RT。后外置变速装置111r的后链轮RS1～RS9的齿数RT按照变速级l～9的顺序，例如在后齿数存储部97中存储为“11，13，15，17，20，23，26，30，34”。如上所述，通过将转换部98与设有存储部95的电气组件连接，进而将PC125与转换部98连接，能够通过下载到PC内的软件来改写该存储内容。因而，在前链轮FS1～FS3以及后链轮RS1～RS9的某一个被交换为不同齿数的链轮情况下，通过经由转换部98将PC125与电气组件连接，能够改写齿数FT以及齿数RT中的至少一方。

变速控制部72根据前变速用以及后变速用的变速操作开关的升档开关以及降档开关的操作，来控制前变速器108f以及后变速器108r的级数。助力控制部73在通过开关操作所选择的助力模式下经由逆变器61控制电机60。再生制动控制部74在通过开关操作所选择的再生制动模式下经由逆变器61来控制电机60。

作为功能结构，助力控制部73具有齿轮比计算部75、推力计算部76以及输出控制部77。推力控制部76是推力计算单元的一个例子，输出控制部77是电机控制单元的一个例子。在助力模式处理时，齿轮比计算部75从存储部95的前齿数存储部96以及后齿数存储部97读入与当前的前外置变速装置111f以及后外置变速装置111r的变速级对应的前齿数FT以及后齿数RT，并计算齿轮比R(R＝FT/RT)。推力计算部76从转矩传感器17读入表示骑车人当前的踏力的转矩T的信息，并根据读入信息所表示的转矩T和计算出的齿轮比R来计算当前的推力DF(df＝(1/R)×T)。推力DF表示通过人力驱动的驱动轮的输出转矩，即后轮的输出转矩。输出控制部77在计算出来的推力DF上乘以对应于助力模式的辅助比率AR而求出辅助力AF(AF＝AR×DF)。然后，根据计算出来的辅助力AF来控制电机60的输出。

<助力控制部的控制动作>

下面，根据如图6所示的控制流程图对整体控制部12以及助力控制部73的控制动作进行说明。此外，如图6所示的处理是本发明控制动作的一个例子，本发明并不限于此。

向整体控制部12提供来自蓄电部14的电力时，整体控制部12便开始控制动作。

在助力模式处理中，通过图6的步骤S21从后级数传感器21r以及前级数传感器21f取入与当前的变速级有关的信息。在步骤S22中，根据通过步骤S21取入的与当前的变速级有关的信息，从存储部95的前齿数存储部96以及后齿数存储部97读入与当前的变速级对应的前齿数FT以及后齿数RT。在步骤S23中，根据读入的前齿数FT以及后齿数RT计算前外置变速装置111f以及后外置变速装置111r的齿轮比R。具体地说，用前齿数FT除以后齿数RT而计算齿轮比R(R＝FT/RT)。在步骤S24中，从转矩传感器17取入表示骑车人的踏力的转矩T。在步骤S25中，根据取入的转矩T以及计算出来的齿轮比R来计算自行车的推力DF。推力DF是通过在齿轮比R的倒数(1/R)上乘以转矩T而得到的(DF＝(1/R)×T)。在步骤S26中，计算辅助力AF。辅助力AF是通过在计算出的推力DF上乘以对应于助力模式的辅助比率AR而得到的(AF＝AR×DF)。在步骤S27中，经由电机单元10的逆变器61来控制电机60的输出，以输出所得到的辅助力AR。具体地说，通过逆变器61对电机60对应于辅助比率耳使用脉宽调制进行驱动。图6的助力模式处理，既可以在每次进行变速时启动，也可以按预定的间隔反复执行。

像这样地，在第1实施方式中，与各个变速级对应地将前外置变速装置111f的前链轮FS1～FS3的前齿数FT以及后外置变速装置111r的后链轮RS1～RS9的后齿数RT能够改写地存储在存储部95的前齿数存储部96以及后齿数存储部97中。因此，即使前链轮FSl～FS3以及后链轮RSl～RS9的某一个被更换了，在各变速级中也能够将相对推力的辅助力比率设为相等，能够以恒定的助力比驱动电机。

<第2实施方式>

在第1实施方式中，在具有外置变速装置111的自行车上应用了本发明，但是无论有无变速装置，在具有驱动力传递体的所有自行车中都能应用本发明。

在图7中，采用第2实施方式的自行车是通过电机单元210来辅助人力驱动的助力自行车。此外，关于第2实施方式的各结构要素的符号，对于和第1实施方式的各结构要素相同或者类似的要素，如附图所述，在第1实施方式的符号上加上200并记载在图中，除了一部分结构之外通过说明书进行说明。

与第1实施方式相同，自行车具备：具有车架主体302和前轮叉303的车架301、车把手部304、驱动部305、前轮306f、后轮306r、前制动装置307f以及后制动装置307r、前灯223、以及尾灯224。在后轮306r中安装有被电动驱动的内置变速轮毂311。内置变速轮毂311是内置变速装置的一个例子。内置变速轮毂311例如是8级变速的轮毂。内置变速轮毂311的各变速级的齿轮比从高速级向低速级逐渐变小。内置变速轮毂311的轮毂齿轮比RI从高速级向低速级例如为“1.61，1.42，1.22，1.00，0.85，0.75，0.64，0.53”。内置变速轮毂311中设有变速电机(未图示)以及级数传感器211(如图8所示)。齿轮曲柄318a具有一个前链轮FS，内置变速轮毂311中安装有一个后链轮RS。前链轮FS的齿数例如是“32”，后链轮RS的齿数例如是“14”。

与第1实施方式相同，在车架主体302的后上部安装有后托架312。在后托架312中，安装有包含整体控制部212的后托架单元213。后托架单元213能够装卸地搭载有作为后述的电机单元210、整体控制部212以及前灯223等的电源的蓄电部214。蓄电部214包含例如镍氢电池或锂离子电池等的蓄电池。在蓄电部214上一体地安装有尾灯224。也可以代替后托架单元而在车架主体302的中央部分配置整体控制部以及蓄电部。

显示装置218和第1实施方式大致相同，但在自行车(cycling)计算机画面中，显示8级变速级的某一个这一点与第1实施方式不同。变速操作部(未图示)具有配置于车把手杆315的升档以及降档开关。

右制动杠杆216f以及左制动杠杆216r的结构和第1实施方式相同。

关于电气组件，没有前变速器用的电气组件，另外，后变速器用的电气组件为内置变速轮毂311用的电气组件这一点不同，其它方面和第1实施方式相同。电气组件和第1实施方式相同地通过电力线通信进行连接。

<整体控制部的功能结构>

如图8所示，电机控制系统317具有整体控制部212。作为通过软件实现的功能结构，整体控制部212具有变速控制部272、助力控制部273以及再生制动控制部274。助力控制部273是电机控制系统的一个例子。另外，蓄电部214、逆变器261、设在悬吊部322上的转矩传感器217、级数传感器221以及存储部295与整体控制部212连接。

存储部295由例如EEPROM(electrically erasableprogrammable read only memory：电擦除可编程只读存储器)或者闪存存储器等能改写的非易失性存储器元件构成，具有前齿数存储部296、后齿数存储部297以及轮毂齿轮比存储部294。在前齿数存储部296中存储着前链轮FS的前齿数FT。在后齿数存储部297中存储着后链轮RS的后齿数RT。这里，和第1实施方式不同，在前、后各自存储有一个的齿数。另外，在轮毂齿轮比存储部294中与内置变速轮毂311的各变速级对应地存储有齿轮比。该齿轮比的数值如上所述。有该轮毂齿轮比存储部294这一点和第1实施方式不同。此外，因为轮毂齿轮比存储部294通常不需要改写，所以也可以存储在与存储部295不同的读出专用存储部。这种情况下，也可以在内置变速轮毂内设置读出专用存储部。

变速控制部272根据升档开关以及降档开关的操作来控制内置变速轮毂311的级数。助力控制部273在通过开关操作所选择的助力模式下经由逆变器261来控制电机260。再生制动控制部274在通过开关操作所选择的再生制动模式下经由逆变器261来控制电机260。

助力控制部273，作为功能结构而具有齿轮比计算部275、推力计算部276以及输出控制部277。在助力模式处理时，齿轮比计算部275从存储部295的前齿数存储部296以及后齿数存储部297读入当前的前齿数FT以及后齿数RT，并且，从轮毂齿轮比存储部294读入当前的内置变速轮毂311的轮毂齿轮比RI，计算齿轮比R(R＝RI×(FT/RT))。推力计算部276从转矩传感器217读入表示骑车人当前的踏力的转矩T的信息，并根据读入信息所表示的转矩T和计算出的齿轮比R计算当前的推力DF(df＝(1/R)×T)。输出控制部277在所计算出来的推力DF上乘以对应于助力模式的辅助比率AR而求出辅助力AF(AF＝AR×DF)。然后，根据计算出来的辅助力AF来控制电机260的输出。

<助力控制部的控制动作>

下面，根据如图9所示的控制流程图对助力控制部273的控制动作进行说明。此外，图9所示的处理是本发明控制动作的一个例子，本发明并不限于此。

在执行助力模式的步骤S31中，从存储部295的前齿数存储部296以及后齿数存储部297读入当前的前齿数FT以及后齿数RT，并且，从轮毂齿轮比存储部294读入当前的内置变速轮毂311的轮毂齿轮比RI。在步骤S33中，根据所读入的前齿数FT、后齿数RT以及轮毂齿轮比RI，计算从齿轮曲柄318a到内置变速轮毂311的齿轮比R。具体地说，在前齿数FT除以后齿数RT而得出的值上乘以轮毂齿轮比而计算齿轮比R(R＝RI×(FT/RT))。在步骤S34中，从转矩传感器217读入表示骑车人踏力的转矩T。在步骤S35中，根据所读入的转矩T以及计算出来的齿轮比R来计算自行车的推力DF。推力DF是通过在齿轮比R的倒数(1/R)上乘以转矩T而得到的(DF＝(1/R)×T)。推力DF表示通过人力驱动的驱动轮的输出转矩，即后轮的输出转矩。在步骤S36中，计算辅助力AF。辅助力AF是通过在计算出的推力DF上乘以对应于助力模式的辅助比率AR(AF＝AR×DF)而得到的。在步骤S37中，经由电机单元210的逆变器261来控制电机260的输出，使得输出所得到的辅助力AR。具体地说，通过逆变器261对电机260对应于辅助比率而使用脉宽调制进行驱动。

像这样地，在具有内置变速轮毂311的自行车中应用本发明，能够得到与第1实施方式相同的作用效果。

<其它实施方式>

以上，说明了本发明的一个实施方式，但是本发明不限于上述实施方式，在不超出发明的主旨的范围内能够进行各种改变。

(a)在上述实施方式中，前变速器108f、后变速器108r以及内置变速轮毂311都是由电动驱动的，但是这些也可以设为通过变速电缆与变速操作部连接而被驱动的结构。

(b)在上述实施方式中，将作为变速级检测单元的前级数传感器21f、后级数传感器21r以及级数传感器221设在变速装置中，但也可以设在变速操作部中。特别是，当变速装置不是由电动驱动而是通过变速电缆与变速操作部连接的手动驱动的情况下，也可以根据变速操作部的操作位置来检测变速级。

(c)在上述实施方式中，作为具有传递齿的驱动力传递体公开了链轮，但本发明并不限于此。如图10所示，在作为具有传递齿的驱动力传递体而通过带齿传送带419将前带齿滑轮FP和后带齿滑轮RP连结起来的传送带驱动自行车中也能够应用本发明。另外，如图11所示，在通过连结传动轴519将前伞齿轮FB和后伞齿轮RB连结起来的传动轴驱动自行车中也能够应用本发明。在这种情况下，可以将带齿滑轮或伞齿轮的齿数能够改写地存储到存储部中。

(d)在上述实施方式中，电气组件通过电力线通信进行连接，但是在通常的将控制线和电力线分别布线的系统中也能应用本发明。

(e)在上述实施方式中，作为输入装置使用PC125，并经由转换部98和电气组件连接，但是本发明并不限于此。例如，也可以在显示装置中配置作为输入装置的数值输入用的数字键等输入键，并设为能够在显示装置上改写存储部的存储内容。在这种情况下，除了辅助画面和自行车计算机画面之外，也可以将显示装置的画面切换为输入画面。

(f)在上述实施方式中，经由转换部98将作为输入装置的PC125与后托架单元13连接，但是也能够将输入装置与具有电力线通信部90的所有电气组件的某一个连接。

(g)在上述实施方式中，只改写了存储在存储部25中的齿数，但是不只是齿数，也可以改写变速级的级数。例如，在将后链轮数从9个增加到10个，或者从9个减少到8个时，也可以将存储在存储部的变速级的级数从9级增加到10级，或者从9级减少到8级，并存储与之对应的齿数。

Claims (12)

1.一种自行车用电机控制系统，对能够搭载在自行车上的驱动辅助用的电机进行控制，其中上述自行车具有形成有多个传递齿的驱动力传递体，该自行车用电机控制系统具备：

存储单元，能够存储上述传递齿的齿数；

踏力检测单元，能够检测踏力；

推力计算单元，根据由上述踏力检测单元检测到的踏力和存储在上述存储单元中的传递齿的齿数计算推力；以及

电机控制单元，根据上述推力控制上述电机。

2.根据权利要求1所述的自行车用电机控制系统，

所述驱动力传递体是链轮，

还具备变速级检测单元，该变速级检测单元能够检测搭载于所述自行车的外置变速装置的变速级，

所述存储单元存储所述外置变速装置的变速级以及与所述变速级对应的所述链轮的齿数，

所述推力计算单元根据通过所述踏力检测单元检测出的踏力以及与通过所述变速级检测单元检测出的变速级相对应地存储在所述存储单元中的所述链轮齿数来计算推力。

3.根据权利要求2所述的自行车用电机控制系统，

所述外置变速装置具备具有多个前链轮和前变速器的前变速装置，

所述存储单元存储所述前变速装置的变速级以及与所述变速级对应的多个所述前链轮的齿数。

4.根据权利要求2所述的自行车用电机控制系统，

所述外置变速装置具备具有多个后链轮和后变速器的后变速装置，

所述存储单元存储所述后变速装置的变速级以及与所述变速级对应的多个所述后链轮的齿数。

5.根据权利要求2所述的自行车用电机控制系统，

所述外置变速装置具备具有多个前链轮和前变速器的前变速装置、以及具有多个后链轮和后变速器的后变速装置，

所述存储单元存储所述前变速装置的变速级和与所述变速级对应的多个所述前链轮的齿数，以及所述后变速装置的变速级和与所述变速级对应的多个所述后链轮的齿数。

6.根据权利要求2到权利要求5的任意一项所述的自行车用电机控制系统，所述变速级检测单元设置在所述外置变速装置中。

7.根据权利要求2到权利要求6的任意一项所述的自行车用电机控制系统，

所述自行车具有前链轮以及后链轮，

所述推力计算单元在前链轮的齿数除以后链轮的齿数得到的值的倒数上乘以所述踏力而求出所述推力。

8.根据权利要求1所述的自行车用电机控制系统，

还具备能够检测搭载于所述自行车的内置变速装置的变速级的变速级检测单元，

所述存储单元还存储所述内置变速装置的变速级和与所述变速级对应的齿轮比，

所述推力计算单元根据所述踏力、与通过所述变速级检测单元检测出的变速级对应地存储在所述存储单元中的齿轮比以及存储在所述存储单元中的所述驱动力传递体的所述传递齿的齿数来计算所述推力。

9.根据权利要求1或8所述的自行车用电机控制系统，所述驱动力传递体包含链轮、带齿滑轮以及伞齿轮的某一个。

10.根据权利要求1到权利要求9的任意一项所述的自行车用电机控制系统，

还具备接口部，

所述存储单元的存储内容能够经由接口部改写。

11.根据权利要求10所述的自行车用电机控制系统，还具备与所述接口部连接的输入装置。

12.根据权利要求10或者11所述的自行车用电机控制系统，所述接口部能够利用电力线通信进行通信。

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