CN104245491A - 带有辅助动力的移动设备的控制装置以及具备该控制装置的带有辅助动力的移动设备 - Google Patents

带有辅助动力的移动设备的控制装置以及具备该控制装置的带有辅助动力的移动设备 Download PDF

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CN104245491A
CN104245491A CN201380020129.2A CN201380020129A CN104245491A CN 104245491 A CN104245491 A CN 104245491A CN 201380020129 A CN201380020129 A CN 201380020129A CN 104245491 A CN104245491 A CN 104245491A
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田中秀彦
山冈治明
山县有树
松田清吾
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
    • B62M6/90—Batteries

Abstract

本发明提供一种控制较为容易且能够提高再生状态的时间的比例的带有辅助动力的移动设备的控制装置以及具备该控制装置的带有辅助动力的移动设备。控制装置(20)具备：速度传感器(26)，其对带有辅助动力的自行车的速度进行检测；加速度传感器(27)，其对加速度进行检测；再生控制电路，其基于速度传感器(26)检测出的速度以及加速度传感器(27)检测出的加速度，将带有辅助动力的自行车的电动机(42)以及蓄电池(44)切换为辅助状态以及再生状态中的任一个状态。再生控制电路的控制器(22)对应于带有辅助动力的自行车的速度而预先存储了带有辅助动力的自行车的加速度的再生判断值，当在某一速度下的加速度传感器(27)检测出的加速度在再生判断值以上时，将电动机(42)以及蓄电池(44)切换为再生状态。

Description

带有辅助动力的移动设备的控制装置以及具备该控制装置的带有辅助动力的移动设备
技术领域
本发明涉及一种带有辅助动力的自行车等带有辅助动力的移动设备的控制装置以及具备该控制装置的带有辅助动力的移动设备。
背景技术
一直以来，作为带有辅助动力的自行车的控制装置，公知专利文献1所记载的装置。该带有辅助动力的自行车的控制装置主要是用于切换再生状态和辅助状态的控制装置，对车速和踏力转矩进行检测而实施该控制。即，为了产生与施加于带有辅助动力的自行车的曲轴的踏力转矩对应的辅助力，对带有辅助动力的自行车的电动机进行驱动控制而进行辅助，并且在所检测出的踏力转矩小于对应车速而确定的踏力转矩的情况下，将直流电动机以及蓄电池切换为再生状态。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-267790号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，现有的带有辅助动力的自行车的控制装置对车速和踏力转矩进行检测而实施控制，因此在每次切换带有辅助动力的自行车的齿轮时需要对车速和踏力转矩进行检测而实施控制，存在控制较为繁琐的问题。
另外，在踏力转矩大的情况下，即使加速度大，也不会实施向再生状态的切换，因此再生状态的时间比例低，存在蓄电池电量耗尽、充电频率高的问题。
综上，本发明的目的在于提供一种控制较为容易且能够提高再生状态的时间比例的带有辅助动力的移动设备的控制装置以及具备该控制装置的带有辅助动力的移动设备。
用于解决课题的手段
本发明为一种带有辅助动力的移动设备的控制装置，该带有辅助动力的移动设备具备用于产生辅助力的电动机和蓄电池，所述带有辅助动力的移动设备的控制装置的特征在于，具备：加速度检测机构，其对带有辅助动力的移动设备的加速度进行检测；再生控制机构，其基于加速度检测机构检测出的加速度，将电动机以及蓄电池切换为辅助状态、再生状态以及中立状态中的任一个状态，在加速度检测机构检测出的加速度在再生判断值以上时，再生控制机构将电动机以及蓄电池切换为再生状态。
另外，本发明优选为，具备对带有辅助动力的移动设备的速度进行检测的速度检测机构，再生控制机构对应于带有辅助动力的移动设备的速度而预先存储有带有辅助动力的移动设备的加速度的再生判断值，当在某一速度下的加速度检测机构检测出的加速度在再生判断值以上时，再生控制机构将电动机以及蓄电池切换为再生状态。
并且，本发明为一种带有辅助动力的移动设备的控制装置，该带有辅助动力的移动设备具备用于产生辅助力的电动机和蓄电池，所述带有辅助动力的移动设备的控制装置的特征在于，具备：速度检测机构，其对带有辅助动力的移动设备的速度进行检测；加速度检测机构，其对带有辅助动力的移动设备的加速度进行检测；再生控制机构，其基于速度检测机构检测出的速度以及加速度检测机构检测出的加速度，将电动机以及蓄电池切换为辅助状态、再生状态以及中立状态中的任一个状态，再生控制机构对应于带有辅助动力的移动设备的速度而预先存储有带有辅助动力的移动设备的加速度的再生判断值，当在某一速度下的加速度检测机构检测出的加速度在再生判断值以上时，再生控制机构将电动机以及蓄电池切换为再生状态。
在本发明中，对带有辅助动力的移动设备的速度以及加速度进行检测而执行控制，因此不受带有辅助动力的移动设备的齿轮变更等的影响，从而使辅助状态与再生状态之间的切换控制简化。
另外，本发明的带有辅助动力的移动设备的控制装置优选为，带有辅助动力的移动设备的速度至少具有从0km/h到第一阈值速度的第一速度范围、从第一阈值速度到第二阈值速度的第二速度范围、以及比第二阈值速度快的第三速度范围，在所述第二速度范围内，所述第二速度范围被两分成低速区域和高速区域，再生控制机构对于带有辅助动力的移动设备的低速区域预先存储了具有带有辅助动力的移动设备的加速度的正的阈值的第一再生判断值，当在低速区域的速度下的加速度检测机构检测出的加速度在第一再生判断值以上时，再生控制机构将电动机以及蓄电池切换为再生状态，而在小于第一再生判断值时，将电动机以及蓄电池切换为辅助状态，并且，再生控制机构对于带有辅助动力的移动设备的高速区域预先存储了具有带有辅助动力的移动设备的加速度的负的阈值的第二再生判断值，当在高速区域的速度下的加速度检测机构检测出的加速度在第二再生判断值以上时，再生控制机构将电动机以及蓄电池切换为再生状态，而在小于第二再生判断值时，将电动机以及蓄电池切换为中立状态。
另外，本发明的带有辅助动力的移动设备的控制装置优选为，能够以对于整个行驶过程蓄电池变化量的合计为0以上的方式设定再生判断值。整个行驶过程是指包括从某一地点出发到返回初始的地点为止的规定的行驶路线以及规定的行驶路线中的行驶形态(停止次数、再开始次数、加速区间、稳定运转区间、减速区间)的概念。
在该情况下，对于整个行驶过程再生状态的占有比例增大，因此充电频率降低，从而蓄电池的寿命变长。其结果是，拆下蓄电池的频率也降低，因此能够节省拆下蓄电池的劳力和时间，并且还增长了用于连接蓄电池的连接器的寿命。此外，还降低了蓄电池电量耗尽的风险。
另外，本发明的带有辅助动力的移动设备的控制装置优选为，带有辅助动力的移动设备的蓄电池搭载输出电流为15A以上的电池单元。
在该情况下，由于能够搭载高输出的蓄电池，因此电池单元的数量减少，抑制了带有辅助动力的移动设备的制造成本以及重量，并且蓄电池的充电效率也变得良好。
另外，本发明为一种带有辅助动力的移动设备，其特征在于，具备上述的带有辅助动力的移动设备的控制装置。
发明效果
根据本发明，能够获得一种控制较为容易且能够提高再生状态的时间的比例的带有辅助动力的移动设备的控制装置以及具备该控制装置的带有辅助动力的移动设备。
本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点通过参照附图进行的以下的用于实施发明的方式的说明而进一步予以明确。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的带有辅助动力的移动设备的一个例子的侧视图。
图2是表示本发明所涉及的带有辅助动力的移动设备的控制装置的一个实施方式的框图。
具体实施方式
(带有辅助动力的移动设备)
图1是作为带有辅助动力的移动设备的一个例子的带有辅助动力的自行车的侧视图。需要说明的是，在以下的说明中，虽然以带有辅助动力的自行车为例而进行说明，但本发明并不限定于此，例如，还能够应用于带有辅助动力的婴儿车、带有辅助动力的人力车、带有辅助动力的轮椅、带有辅助动力的台车等。
带有辅助动力的自行车1主要具备：自行车车身2、一体地安装于自行车车身2的辅助动力装置4、曲轴6、安装于曲轴6的踏板臂8、旋转自如地安装于踏板臂8的前端的踏板10。
辅助动力装置4主要具备：辅助动力装置罩40、收容于辅助动力装置罩40内的直流电动机42、蓄电池44、控制装置20(在图1中未图示)。收容于辅助动力装置罩40内的直流电动机42搭载于后轮侧。另外，蓄电池44在鞍座的下侧沿着用于对鞍座进行支承的座杆而搭载，然而只要在使带有辅助动力的自行车1行驶时不存在阻碍，可以搭载于带有辅助动力的自行车1的任意位置。本实施方式中的蓄电池44沿着在带有辅助动力的自行车1的曲轴6附近与车把侧之间形成的框架而搭载。
(带有辅助动力的移动设备的控制装置)
图2是表示带有辅助动力的移动设备的控制装置的一个实施方式的框图。
控制装置20主要具备：控制器22、速度传感器26、加速度传感器27、驱动器28、辅助开关30、再生开关32、升压电路34、回流防止用二极管36。
速度传感器26能够对带有辅助动力的自行车1的速度进行检测。加速度传感器27能够对带有辅助动力的自行车1的加速度进行检测。需要说明的是，作为对加速度进行检测的方法，也可以不另外具备加速度传感器27，而是基于由速度传感器26检测出的速度来计算出加速度。
控制器22基于来自速度传感器26以及加速度传感器27的输入信号，将控制信号向驱动器28输出。控制器22能够基于速度传感器26检测出的速度以及加速度传感器27检测出的加速度，将直流电动机42以及蓄电池44切换为辅助状态、再生状态以及中立状态中的任一个状态。
控制器22存储有对应于带有辅助动力的自行车1的速度而预先设定带有辅助动力的自行车1的加速度的再生判断值的控制程序，当在某一速度下的加速度传感器27检测出的加速度在再生判断值以上时，将直流电动机42以及蓄电池44切换为再生状态。在该控制程序中，例如，与预先设定的多个速度的范围对应地，针对每个该范围而设定再生判断值。
驱动器28基于来自控制器22的控制信号，而对直流电动机42进行驱动。
蓄电池44的电力经由驱动器28而向直流电动机42供给。在该电力供给电路中设置有辅助开关30。
在蓄电池44与驱动器28之间设置有将再生开关32、升压电路34以及回流防止用二极管36串联连接而成的再生电路。再生开关32通过控制器22而被控制。
再生开关32通常被设为断开状态。当辅助开关30接通时，形成为蓄电池44的电力能够经由驱动器28向直流电动机42供给的状态(辅助状态)。
而且，控制器22在根据速度传感器26的速度信号和加速度传感器27的加速度信号，判断为小于对应于带有辅助动力的自行车1的速度而预先存储的加速度的再生判断值时，根据速度信号和加速度信号来判断带有辅助动力的自行车1的行驶状态。基于该行驶状态，为了以规定的比率辅助人力，对来自蓄电池44的电力进行控制而向直流电动机42供给，从而对直流电动机42进行驱动而输出辅助力。此时，根据行驶状态，也存在不需要辅助人力，不输出辅助力的情况。
另一方面，在某一行驶状态下，控制器22在根据速度传感器26的速度信号和加速度传感器27的加速度信号，判断为在对应于带有辅助动力的自行车1的速度而预先存储的加速度的再生判断值以上时，使直流电动机42以及蓄电池44成为再生状态。即，控制器22向驱动器28输出控制信号，停止向直流电动机42的电力供给，相反，使直流电动机42作为发电机而工作。而且，使再生开关32接通，使由直流电动机42发出的电力经由再生电路而向蓄电池44再生。
在此，直流电动机42发出的电力的电压通过升压电路34而被升压，变得比蓄电池44的规定输出电压大而返回至蓄电池44。
由以上的结构构成的控制装置20不实施现有的基于速度和踏力转矩的控制，而是通过实施基于速度和加速度的控制而不受齿轮变更的影响，因此能够简化辅助状态与再生状态之间的切换控制程序。而且，即使在带有辅助动力的自行车1的速度慢、踏力转矩大的情况下，由于在加速度大时实施向再生状态的切换，因此向再生状态的切换频率提高，能够抑制电池电量耗尽，并降低充电频率。
另外，为了驱动带有辅助动力的自行车1的直流电动机42，需要30A左右的电流。而且，现有的蓄电池从重视蓄电池的容量的观点出发，一般而言并联连接三个输出电流为10A左右的电池单元(例如，串联连接七个单电池而成的构件)，增大每个电池单元的容量。
然而，在本实施方式中，由于向再生状态的切换频率提高，因此重视蓄电池的容量的必要性降低，能够并联连接两个输出电流为15A以上的电池单元来构成蓄电池44。
通过该结构，电池单元的数量减少，蓄电池44的制造成本成为2/3，并且蓄电池44的重量也成为3/4左右。其结果是，能够抑制带有辅助动力的自行车1的制造成本以及重量，并且蓄电池44的充电效率也变得良好。
另外，通过以再生状态的时间的比例在将辅助状态的时间以及再生状态的时间合计而得到的总时间的15％以上的方式设定控制装置20的控制器22的控制程序，从而频繁地实施向再生状态的切换。其结果是，能够期待进一步抑制电池电量耗尽、降低充电频率。
进而，对于控制装置20的控制器22的控制程序而言，例如能够以对于包括往路以及回路在内整个行驶过程的蓄电池的变化量的合计在0以上的方式设定再生判断值。在此，整个行驶过程是指包括从某一地点出发到返回初始的地点为止的规定的行驶路线以及规定的行驶路线中的行驶形态(停止次数、再开始次数、加速区间、稳定运转区间、减速区间)的概念。
因此，通过这样的控制程序，能够以增大再生状态的时间比例的方式进行控制。在该情况下，例如可以采用如下情况，即，预先记录往路中的行驶状态(例如，往路的距离的信息、在往路中执行对与各速度的范围对应的再生判断值进行设定的控制程序的时间的信息等)，通过在行驶于复路中时对记录了该往路中的行驶状态的信息进行反馈，从而进行实施。其结果是，能够期待进一步抑制电池电量耗尽、降低充电频率。
实施例
1.实施例1～实施例3以及比较例1、2
(实施例的控制装置)
如表1所示，实施例1～实施例3的控制装置20的控制器22存储有对应于带有辅助动力的自行车1的速度而预先设定了带有辅助动力的自行车1的加速度的再生判断值的控制程序。
[表1]
在表1中，实施例1的控制器22存储程序No.1～程序No.5。实施例1的控制装置20在带有辅助动力的自行车1的速度为0～小于10km/h的低速的情况下，应用程序No.1，与加速度无关地将直流电动机42以及蓄电池44设为辅助状态。
实施例1的控制装置20在速度为10km/h以上～小于24km/h的中速的情况下，将加速度的再生判断值设定为0m/S2。即，在加速度小于0m/S2的情况下，应用程序No.2，将直流电动机42以及蓄电池44设为辅助状态。在加速度为0m/S2以上的情况下，应用程序No.3，判断为在体力上存在富余，将直流电动机42以及蓄电池44设为再生状态。
实施例1的控制装置20在速度为24km/h以上的高速的情况下，将加速度的再生判断值设定为-2m/S2。即，在加速度小于-2m/S2的情况下，应用程序No.4，设定为中立(ニユ一トラル)状态，因此用“×”来表示。在加速度为-2m/S2以上的情况下，应用程序No.5，将直流电动机42以及蓄电池44设为再生状态。
实施例2的控制装置20以及实施例3的控制装置20也存储有程序No.1～程序No.5。这些程序No.1～程序No.5为与在实施例1中所说明的程序相同的程序，因此省略其详细说明。
(比较例的控制装置)
另一方面，如表2所示，在比较例1以及比较例2的现有的控制装置中，存储有对应于带有辅助动力的自行车的速度、齿轮比以及踏力转矩而预先设定了再生判断值的控制程序。
[表2]
在表2中，比较例1的控制装置存储有程序No.1～程序No.14。比较例1的控制装置在带有辅助动力的自行车的速度为0～小于10km/h的低速的情况下，应用程序No.1，将直流电动机以及蓄电池设为辅助状态。在带有辅助动力的自行车的速度为10km/h以上～小于24km/h的中速的情况下，应用程序No.2，将直流电动机以及蓄电池设为辅助状态。
比较例1的控制装置在速度为24km/h以上的高速的情况下，针对每个齿轮比而设定踏力转矩的再生判断值。
在齿轮比大的情况下，将踏力转矩的再生判断值设定为“低”。即，在踏力转矩“高”、“较高”以及“较低”的情况下，分别应用程序No.3、程序No.4以及程序No.5，将直流电动机以及蓄电池设为辅助状态。然而，由于为高速，因此设为不需要辅助人力，从而不输出辅助力。因此，在表2中，用“×”表示。在踏力转矩“低”的情况下，应用程序No.6，将直流电动机以及蓄电池设为再生状态。
在齿轮比为中的情况下，将踏力转矩的再生判断值设定为“较低”。即，在踏力转矩“高”以及“较高”的情况下，分别应用程序No.7以及程序No.8，将直流电动机以及蓄电池设为辅助状态，但不输出辅助力。在踏力转矩“较低”以及“低”的情况下，分别应用程序No.9以及程序No.10，将直流电动机以及蓄电池设为再生状态。
在齿轮比小的情况下，将踏力转矩的再生判断值设定为“较高”。即，在踏力转矩“高”的情况下，应用程序No.11，将直流电动机以及蓄电池设为辅助状态，但不输出辅助力。在踏力转矩“较高”、“较低”以及“低”的情况下，分别应用程序No.12、程序No.13以及程序No.14，将直流电动机以及蓄电池设为再生状态。
比较例2的控制装置也存储有程序No.1～程序No.14。比较例2的控制装置在带有辅助动力的自行车的速度为0～小于10km/h的低速的情况下，应用程序No.1，将直流电动机以及蓄电池设为辅助状态。在带有辅助动力的自行车的速度为10km/h以上～小于24km/h的中速的情况下，应用程序No.2，将直流电动机以及蓄电池设为辅助状态。
并且，比较例2的控制装置在速度为24km/h以上的高速的情况下，无论齿轮比如何，都将踏力转矩的再生判断值设定为“低”。
(蓄电池容量变化的评价)
接下来，对具备实施例1～3的控制装置以及比较例1、2的控制装置的带有辅助动力的自行车分别以规定的速度在表3所示的路径中行驶时的蓄电池容量变化进行评价。
[表3]
如表3所示，路径由规定的倾斜角度的下坡、平地、规定的倾斜角度的上坡构成。带有辅助动力的自行车在下坡以24km/h以上的高速行驶3分钟，接着，在平地以10km/h以上～小于24km/h的中速行驶30分钟，然后，在上坡以0～小于10km/h的低速行驶12分钟。
表4表示实施例1～3的蓄电池容量变化的评价结果。
[表4]
※蓄电池容量变化＞0表示再生状态，蓄电池容量变化＜0表示辅助状态。
在表4中，实施例1的控制装置20在带有辅助动力的自行车1在下坡以24km/h以上的高速行驶3分钟时，在1.5分钟内应用程序No.5(再生状态)，在剩余的1.5分钟内应用程序No.4(虽然为辅助状态，但不输出辅助力)。在应用程序No.5时，单位时间蓄电池容量变化为0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为0.06Ah，电力被再生至蓄电池44。在应用程序No.4时，单位时间蓄电池容量变化为0Ah/min，蓄电池容量变化量为0Ah，蓄电池44的电力容量无变化。
接下来，当带有辅助动力的自行车1在平地以10km/h以上～小于24km/h的中速行驶30分钟时，实施例1的控制装置20在5分钟内应用程序No.3(再生状态)，在剩余的25分钟内应用程序No.2(辅助状态)。在应用程序No.3时，单位时间蓄电池容量变化为0.02Ah/min，蓄电池容量变化量为0.1Ah，电力被再生至蓄电池44。在应用程序No.2时，单位时间蓄电池容量变化为-0.02Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.5Ah，蓄电池44的电力被消耗。
并且，当带有辅助动力的自行车1在上坡以0～小于10km/h的低速行驶12分钟时，实施例1的控制装置20应用程序No.1(辅助状态)。在该情况下，单位时间蓄电池容量变化为-0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.48Ah，蓄电池44的电力被消耗。
其结果是，整个行驶路径的蓄电池变化量合计为0.06+0+0.1+(-0.5)+(-0.48)＝-0.82Ah，再生状态的时间比例为将辅助状态的时间(1.5分钟+25分钟+12分钟)以及再生状态的时间(1.5分钟+5分钟)合计而得到的总时间(45分钟)的14％。
另外，实施例2的控制装置20在带有辅助动力的自行车1在下坡以24km/h以上的高速行驶3分钟时，在2分钟内应用程序No.5(再生状态)，在剩余的1分钟内应用程序No.4(虽然为辅助状态，但不输出辅助力)。在应用程序No.5时，单位时间蓄电池容量变化为0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为0.08Ah，电力被再生至蓄电池44。在应用程序No.4时，单位时间蓄电池容量变化为0Ah/min，蓄电池容量变化量为0Ah，蓄电池44的电力容量无变化。
接下来，当带有辅助动力的自行车1在平地以10km/h以上～小于24km/h的中速行驶30分钟时，实施例2的控制装置20在6分钟内应用程序No.3(再生状态)，在剩余的24分钟内应用程序No.2(辅助状态)。在应用程序No.3时，单位时间蓄电池容量变化为0.02Ah/min，蓄电池容量变化量为0.12Ah，电力被再生至蓄电池44。在应用程序No.2时，单位时间蓄电池容量变化为-0.02Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.48Ah，蓄电池44的电力被消耗。
并且，当带有辅助动力的自行车1在上坡以0～小于10km/h的低速行驶12分钟时，实施例2的控制装置20应用程序No.1(辅助状态)。在该情况下，单位时间蓄电池容量变化为-0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.48Ah，蓄电池44的电力被消耗。
其结果是，整个行驶路径的蓄电池变化量合计为0.08+0+0.12+(-0.48)+(-0.48)＝-0.76Ah，再生状态的时间的比例为将辅助状态的时间(1分钟+24分钟+12分钟)以及再生状态的时间(2分钟+6分钟)合计而得到的总时间(45分钟)的18％。
另外，实施例3的控制装置20在带有辅助动力的自行车1在下坡以24km/h以上的高速行驶3分钟时，应用程序No.5(再生状态)，并不应用程序No.4。在该情况下，单位时间蓄电池容量变化为0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为0.12Ah，电力被再生至蓄电池44。
接下来，当带有辅助动力的自行车1在平地以10km/h以上～小于24km/h的中速行驶30分钟时，实施例3的控制装置20在24分钟内应用程序No.3(再生状态)，在剩余的6分钟内应用程序No.2(辅助状态)。在应用程序No.3时，单位时间蓄电池容量变化为0.02Ah/min，蓄电池容量变化量为0.48Ah，电力被再生至蓄电池44。在应用程序No.2时，单位时间蓄电池容量变化为-0.02Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.12Ah，蓄电池44的电被消耗。
并且，当带有辅助动力的自行车1在上坡以0～小于10km/h的低速行驶12分钟时，实施例3的控制装置20应用程序No.1(辅助状态)。在该情况下，单位时间蓄电池容量变化为-0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.48Ah，蓄电池44的电被消耗。
其结果是，整个行驶路径的蓄电池变化量合计为0.12+0.48+(-0.12)+(-0.48)＝0Ah，再生状态的时间的比例为将辅助状态的时间(6分钟+12分钟)以及再生状态的时间(3分钟+24分钟)合计而得到的总时间(45分钟)的60％。
表5表示比较例1、2的蓄电池容量变化的评价结果。
[表5]
※蓄电池容量变化＞0表示再生状态，蓄电池容量变化＜0表示辅助状态。
在表5中，比较例1的控制装置在带有辅助动力的自行车在下坡以24km/h以上的高速行驶3分钟时，在0.5分钟内应用程序No.6、9、12(再生状态)，在剩余的2.5分钟内应用程序No.5、8、11(虽然为辅助状态，但不输出辅助力)。在应用程序No.6、9、12时，单位时间蓄电池容量变化为0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为0.02Ah，电力被再生至蓄电池。在应用程序No.5、8、11时，单位时间蓄电池容量变化为0Ah/min，蓄电池容量变化量为0Ah，蓄电池的电力容量无变化。
接下来，当带有辅助动力的自行车在平地以10km/h以上～小于24km/h的中速行驶30分钟时，比较例1的控制装置应用程序No.2(辅助状态)。在该情况下，单位时间蓄电池容量变化为-0.02Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.6Ah，蓄电池的电力被消耗。
并且，当带有辅助动力的自行车在上坡以0～小于10km/h的低速行驶12分钟时，比较例1的控制装置应用程序No.1(辅助状态)。在该情况下，单位时间蓄电池容量变化为-0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.48Ah，蓄电池的电力被消耗。
其结果是，整个行驶路径的蓄电池变化量合计为0.02+0+(-0.6)+(-0.48)＝-1.06Ah，再生状态的时间的比例为将辅助状态的时间(2.5分钟+30分钟+12分钟)以及再生状态的时间(0.5分钟)合计而得到的总时间(45分钟)的1％。
另外，比较例2的控制装置在带有辅助动力的自行车在下坡以24km/h以上的高速行驶3分钟时，在0.1分钟内应用程序No.6(再生状态)，在剩余的2.9分钟内应用程序No.5、8、11(虽然为辅助状态，但不输出辅助力)。在应用程序No.6时，单位时间蓄电池容量变化为0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为0.004Ah，电力被再生至蓄电池。在应用程序No.5、8、11时，单位时间蓄电池容量变化为0Ah/min，蓄电池容量变化量为0Ah，蓄电池的电力容量无变化。
接下来，当带有辅助动力的自行车在平地以10km/h以上～小于24km/h的中速行驶30分钟时，比较例2的控制装置应用程序No.2(辅助状态)。在该情况下，单位时间蓄电池容量变化为-0.02Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.6Ah，蓄电池的电力被消耗。
并且，当带有辅助动力的自行车在上坡以0～小于10km/h的低速行驶12分钟时，比较例2的控制装置应用程序No.1(辅助状态)。在该情况下，单位时间蓄电池容量变化为-0.04Ah/min，蓄电池容量变化量为-0.48Ah，蓄电池的电力被消耗。
其结果是，整个行驶路径的蓄电池变化量合计为0.004+0+(-0.6)+(-0.48)＝-1.076Ah，再生状态的时间的比例为将辅助状态的时间(2.9分钟+30分钟+12分钟)以及再生状态的时间(0.1分钟)合计而得到的总时间(45分钟)的0.2％。
根据以上的表4以及表5，可以得知：与根据速度、齿轮比以及踏力转矩来实施辅助状态与再生状态之间的切换的比较例1、2相比，根据速度和加速度来实施辅助状态与再生状态之间的切换的实施例1～3降低了蓄电池的消耗量。
并且，实施例1～3为基于速度和加速度这两个变量的简单程序，相对于此，比较例1针对每个齿轮来确定再生判断值，因此程序变得复杂。需要说明的是，如果齿轮的数量增加，则随着齿轮的数量的增加程序将进一步复杂化。比较例2不针对每个齿轮来设定再生判断值，因此程序稍微变得容易，然而向再生状态的切换频率降低，蓄电池的消耗量增大。
另外，根据实施例3可知：通过以整个行驶过程中的再生时间的比例成为60％以上的方式设定加速度的再生判断值，蓄电池容量变化量成为0Ah以上，由此能够在不实施充电的情况下使用带有辅助动力的自行车。
需要说明的是，在实施例1～实施例3中，以在上坡不成为再生状态的情况为例而进行了说明。然而，根据带有辅助动力的自行车1的骑行者的身体条件、加速度的再生判断值的设定方式，有时在上坡也会成为再生状态。在该情况下，能够进一步降低蓄电池的消耗量。
2.实施例4
如表6所示，实施例4的控制装置20的控制器22存储有对应于带有辅助动力的自行车1的速度而预先设定了带有辅助动力的自行车1的加速度的再生判断值的控制程序。
[表6]
实施例4的控制装置20的控制程序与上述实施例1～实施例3的控制装置20的程序不同。即，带有辅助动力的自行车1的速度具有0km/h以上～第一阈值速度的第一速度范围、第一阈值速度～第二阈值速度的第二速度范围、以及比第二阈值速度快的第三速度范围，并且将第二速度范围两分成低速区域和高速区域。
需要说明的是，在实施例4中，第一阈值速度设定为10km/h，第二阈值速度设定为24km/h。另外，在实施例4中，在第二速度范围内，以速度为15km/h将第二速度范围两分成低速区域和高速区域。在此，第一阈值速度优选为9km/h～11km/h的范围，第二阈值速度优选为22km/h～24km的范围。
而且，控制器22对于第二速度范围的低速区域(10km/h以上～小于15km/h)，预先存储有具有带有辅助动力的自行车1的加速度的正的阈值(在表6中概念性地用“+O”表示)的第一再生判断值。并且，控制器22对于第二速度范围的高速区域(15km/h以上～小于24km/h)，预先存储有具有带有辅助动力的自行车1的加速度的负的阈值(在表6中概念性地用“-△”表示)的第二再生判断值。并且，控制器22对于带有辅助动力的自行车1的速度为24km/h以上的第三速度范围，预先存储有具有带有辅助动力的自行车1的加速度的负的阈值(在表6中概念性地用“-口”表示)的第三再生判断值。在此，第二再生判断值的负的阈值(“-△”)比第三再生判断值的负的阈值(“一口”)大，则蓄电池44的充电效率良好。
而且，实施例4的控制器22存储有程序No.1～程序No.7。实施例4的控制装置20在带有辅助动力的自行车1的速度为0～小于10km/h的第一速度范围的情况下，应用程序No.1，与加速度无关地将直流电动机42以及蓄电池44设为辅助状态。
并且，实施例4的控制装置20在速度为10km/h以上～小于15km/h的第二速度范围的低速区域的情况下，将加速度的第一再生判断值设定为+0.5m/S2。即，在加速度小于+0.5m/S2的情况下，实施例4的控制装置20判断为带有辅助动力的自行车1在上坡行驶、体力上不存在富余，从而应用程序No.2，将直流电动机42以及蓄电池44设为辅助状态。在加速度为+0.5m/S2以上的情况下，实施例4的控制装置20判断为带有辅助动力的自行车1处于起步时或在平地行驶、体力上存在富余，从而应用程序No.3，将直流电动机42以及蓄电池44设为再生状态。
实施例4的控制装置20在速度为15km/h以上～小于24km/h的第二速度范围的高速区域的情况下，将加速度的第二再生判断值设定为-1m/S2。即，在加速度小于-1m/S2的情况下，实施例4的控制装置20应用程序No.4，将直流电动机42以及蓄电池44设为中立状态(在表6中用“×”来表示)。在加速度为-1m/S2以上的情况下，判断为体力上存在富余，从而应用程序No.5，将直流电动机42以及蓄电池44设为再生状态。通过该设定，能够提高直流电动机42以及蓄电池44的再生状态的频率。
实施例4的控制装置20在速度为24km/h以上的第三速度范围的情况下，将加速度的第三再生判断值设定为-2m/S2。即，在加速度小于-2m/S2的情况下，实施例4的控制装置20应用程序No.6，将直流电动机42以及蓄电池44设为中立状态。在加速度为-1m/S2以上的情况下，判断为带有辅助动力的自行车1在下坡行驶、体力上存在富余，从而应用程序No.7，将直流电动机42以及蓄电池44设为再生状态。
如上所述，实施例4的控制装置20通过在速度小于15km/h的情况下设定具有带有辅助动力的自行车1的加速度的正的阈值的第一再生判断值，从而对在上坡上行驶的带有辅助动力的自行车1的骑行人进行辅助。而且，通过在速度为15km/h以上的情况下设定具有带有辅助动力的自行车1的加速度的负的阈值的第二以及第三再生判断值，从而提高直流电动机42以及蓄电池44的再生状态的频率。
需要说明的是，实施例4的控制装置20以速度为15km/h将第二速度范围两分成低速区域和高速区域，但优选为该两分的设定值能够根据利用带有辅助动力的自行车1的人而变更。例如，当设定为比速度15km/h小的值时，辅助状态的期间减少，再生状态的期间增多。即，两分的设定值成为是否设为辅助状态的基准。
另外，一般的带有辅助动力的自行车为了增长蓄电池的驱动时间，使用重视能量密度的每个单电池的电流值的上限标准值为6.3A的蓄电池。然而，在上坡需要至少15A左右的电流，若仅有一个上述蓄电池的单电池，则超过其上限标准值，因此构成为将三个单电池并联连接以能够应对最大18.9A的电流。另一方面，在如本申请那样在行驶中切换辅助状态和再生状态的带有辅助动力的自行车中，即使蓄电池的驱动时间稍微短一点也没有问题，因此能够使用重视电力密度的每个单电池的电流值的上限标准值为15A的蓄电池。通过使用这种每个单电池的上限标准值为15A的蓄电池，能够使蓄电池的尺寸、成本成为之前的1/3。另外，在大于等于一般的带有辅助动力的自行车所具有的最大18.9A的上限标准值的情况下，如果使用上限标准值为15A的蓄电池，则只需将两个单电池并联连接即可，因此，能够使蓄电池的尺寸、成本成为之前的2/3。
另外，在本实施方式所涉及的带有辅助动力的移动设备的控制装置中，虽然未图示，但为了实施辅助力的控制，具备对踏力转矩进行检测的传感器。
需要说明的是，本发明并不限定于上述实施方式，可以在其主旨范围内进行各种变形。
附图标记的说明
1  带有辅助动力的自行车
4  辅助动力装置
20  控制装置
22  控制器
26  速度传感器
27  加速度传感器
28  驱动器
30  辅助开关
32  再生开关
34  升压电路
36  回流防止用二极管
42  直流电动机
44  蓄电池

Claims (7)

1.一种带有辅助动力的移动设备的控制装置，该带有辅助动力的移动设备具备用于产生辅助力的电动机和蓄电池，所述带有辅助动力的移动设备的控制装置的特征在于，
具备：
加速度检测机构，其对所述带有辅助动力的移动设备的加速度进行检测；
再生控制机构，其基于所述加速度检测机构检测出的加速度，将所述电动机以及所述蓄电池切换为辅助状态、再生状态以及中立状态中的任一个状态，
在所述加速度检测机构检测出的加速度在所述再生判断值以上时，所述再生控制机构将所述电动机以及所述蓄电池切换为再生状态。
2.根据权利要求1所述的带有辅助动力的移动设备的控制装置，其特征在于，
具备对所述带有辅助动力的移动设备的速度进行检测的速度检测机构，
所述再生控制机构对应于带有辅助动力的移动设备的速度而预先存储有带有辅助动力的移动设备的加速度的再生判断值，当在某一速度下的所述加速度检测机构检测出的加速度在所述再生判断值以上时，所述再生控制机构将所述电动机以及所述蓄电池切换为再生状态。
3.一种带有辅助动力的移动设备的控制装置，该带有辅助动力的移动设备具备用于产生辅助力的电动机和蓄电池，所述带有辅助动力的移动设备的控制装置的特征在于，
具备：
速度检测机构，其对所述带有辅助动力的移动设备的速度进行检测；
加速度检测机构，其对所述带有辅助动力的移动设备的加速度进行检测；
再生控制机构，其基于所述速度检测机构检测出的速度以及所述加速度检测机构检测出的加速度，将所述电动机以及所述蓄电池切换为辅助状态、再生状态以及中立状态中的任一个状态，
所述再生控制机构对应于带有辅助动力的移动设备的速度而预先存储有带有辅助动力的移动设备的加速度的再生判断值，当在某一速度下的所述加速度检测机构检测出的加速度在所述再生判断值以上时，所述再生控制机构将所述电动机以及所述蓄电池切换为再生状态。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的带有辅助动力的移动设备的控制装置，其特征在于，
所述带有辅助动力的移动设备的速度至少具有从0km/h到第一阈值速度的第一速度范围、从第一阈值速度到第二阈值速度的第二速度范围、以及比第二阈值速度快的第三速度范围，在所述第二速度范围内，所述第二速度范围被两分成低速区域和高速区域，
所述再生控制机构对于带有辅助动力的移动设备的所述低速区域预先存储了具有带有辅助动力的移动设备的加速度的正的阈值的第一再生判断值，当在所述低速区域的速度下的所述加速度检测机构检测出的加速度在所述第一再生判断值以上时，所述再生控制机构将所述电动机以及所述蓄电池切换为再生状态，而在小于所述第一再生判断值时，将所述电动机以及所述蓄电池切换为辅助状态，
并且，所述再生控制机构对于带有辅助动力的移动设备的所述高速区域预先存储了具有带有辅助动力的移动设备的加速度的负的阈值的第二再生判断值，当在所述高速区域的速度下的所述加速度检测机构检测出的加速度在所述第二再生判断值以上时，所述再生控制机构将所述电动机以及所述蓄电池切换为再生状态，而在小于所述第二再生判断值时，将所述电动机以及所述蓄电池切换为中立状态。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的带有辅助动力的移动设备的控制装置，其特征在于，
能够以对于整个行驶过程蓄电池变化量的合计为0以上的方式设定所述再生判断值。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的带有辅助动力的移动设备的控制装置，其特征在于，
所述带有辅助动力的移动设备的蓄电池搭载输出电流为15A以上的电池单元。
7.一种带有辅助动力的移动设备，其特征在于，
具备权利要求1至权利要求6中任一项所述的带有辅助动力的移动设备的控制装置。
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