CN104417707A - 自行车用控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自行车用控制装置，恰当地执行行驶辅助。自行车用控制装置包括人力驱动力检测部、速度检测部以及控制部。控制部基于由速度检测部检测到的行驶速度来设定人力驱动力基准值，当判断出由人力驱动力检测部检测到的人力驱动力大于等于人力驱动力基准值时，使行驶辅助用电动机执行行驶辅助。另外，控制部当判断出行驶速度小于预先设定的速度基准值时，将人力驱动力基准值设定为第一人力驱动力基准值，当判断出行驶速度大于等于速度基准值时，将人力驱动力基准值设定为小于第一人力驱动力基准值的第二人力驱动力基准值。

Description

自行车用控制装置
技术领域
本发明涉及自行车用控制装置。
背景技术
除了人力驱动力以外还通过行驶辅助用电动机进行行驶辅助的电动辅助自行车近年来已经普及（例如专利文献1）。该电动辅助自行车具有自行车用控制装置，该自行车用控制装置根据作用于曲柄轴的转矩等人力驱动力来决定用于行驶辅助的辅助力。
专利文献1：日本特开2001-10581号公报
在上述电动辅助自行车中，当人力驱动力变为了大于等于预先设定的人力驱动力基准值时，自行车用控制装置使行驶辅助用电动机执行行驶辅助。但是，当将该人力驱动力基准值设定得低时，会产生自行车在开始骑乘时突然开动的问题。若为了防止上述问题产生而将人力驱动力基准值设定得高时，则会产生自行车在行驶过程中难以开始执行行驶辅助而导致骑乘感受不好的问题。
发明内容
本发明的课题是提供一种恰当地执行行驶辅助的自行车用控制装置。
本发明的一个方案的自行车用控制装置是对具有行驶辅助用电动机的自行车进行控制的自行车用控制装置，并包括人力驱动力检测部、速度检测部以及控制部。人力驱动力检测部检测人力驱动力。速度检测部检测自行车的行驶速度。控制部基于由速度检测部检测到的行驶速度来设定人力驱动力基准值，当判断出由人力驱动力检测部检测到的人力驱动力大于等于人力驱动力基准值时，使行驶辅助用电动机执行行驶辅助。另外，控制部，当判断出行驶速度小于预先设定的速度基准值时，将人力驱动力基准值设定为第一人力驱动力基准值，当判断出行驶速度大于等于速度基准值时，将人力驱动力基准值设定为小于第一人力驱动力基准值的第二人力驱动力基准值。
根据该结构，当行驶速度小于速度基准值时，如果人力驱动力未变为大于等于第一人力驱动力基准值，则不执行行驶辅助。另外，当行驶速度大于等于速度基准值时，如果变为大于等于比第一驱动力基准值小的第二人力驱动力基准值，则执行行驶辅助。这样，由于当自行车的行驶速度小于速度基准值时，如果未变为大于等于较大的人力驱动力基准值的话就不执行行驶辅助，因此，能够防止自行车在开始骑乘时突然开动。另外，由于当自行车的行驶速度大于等于速度基准值时，如果大于等于较小的人力驱动力基准值的话就执行行驶辅助，因此，能够消除难以执行行驶辅助的问题。因此，本发明的自行车用控制装置能够恰当地执行行驶辅助。
优选的是，自行车用控制装置还包括检测自行车的曲柄的旋转状态的第一旋转检测部。控制部，当判断出人力驱动力大于等于人力驱动力基准值、且根据由第一旋转检测部检测到的旋转状态判断出曲柄朝前进方向旋转时，执行行驶辅助。根据该结构，当满足了更适当的条件时，执行行驶辅助。
优选的是，第一旋转检测部还检测曲柄的旋转角度。并且，控制部，当判断出人力驱动力大于等于人力驱动力基准值、曲柄朝前进方向旋转、且根据由第一旋转检测部检测到的旋转角度判断出曲柄旋转了大于等于预先设定的旋转角度基准值的角度时，使行驶辅助用电动机执行行驶辅助。根据该结构，当满足了更适当的条件时，执行行驶辅助。
优选的是，在执行行驶辅助的情况下，控制部，当根据由第一旋转检测部检测到的旋转状态判断出曲柄朝与前进方向相反的方向旋转时，停止执行行驶辅助。根据该结构，当不需要行使辅助时，能够迅速停止行驶辅助。
优选的是，自行车用控制装置还包括检测自行车的曲柄的旋转速度的第二旋转检测部。在执行行驶辅助的情况下，控制部，当根据由第二旋转速度检测部检测到的旋转速度判断出旋转速度小于等于预先设定的旋转速度基准值时，停止行驶辅助。
人力驱动力检测部既可以将作用于自行车的曲柄轴的转矩作为人力驱动力来进行检测，也可以将作用于自行车的曲柄臂的转矩作为人力驱动力来进行检测。
根据本发明，能够提供一种恰当地执行行驶辅助的自行车用控制装置。
附图说明
图1是应用了自行车用控制装置的自行车的侧视图。
图2是第一实施方式的自行车用控制装置的框图。
图3是用于说明执行行驶辅助时的第一实施方式的自行车用控制装置的动作的流程图。
图4是第二实施方式的自行车用控制装置的框图。
图5是用于说明执行行驶辅助时的第二实施方式的自行车用控制装置的动作的流程图。
图6是用于说明执行行驶辅助时的第二实施方式的自行车用控制装置的其他动作的流程图。
图7是变型例1的自行车用控制装置的框图。
图8是变型例2的自行车用控制装置的框图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的自行车用控制装置的各个实施方式。
[第一实施方式]
图1是应用了自行车用控制装置1的自行车101的侧视图。如图1所示，应用了第一实施方式的自行车用控制装置1的自行车101包括车架102、车把104、驱动部105、前轮106以及后轮107。
驱动部105包括链条110、安装有踏板111的曲柄112、辅助机构115、以及作为辅助机构115的电源的可拆装的充电电池117，上述部件分别由车架102支撑。曲柄112包括曲柄轴112a和一对曲柄臂112b。各曲柄臂112b设置在曲柄轴112a的两个端部。充电电池117例如是使用了镍氢电池和锂离子电池等的蓄电池，可拆装地搭载在车架102上。
图2是表示第一实施方式的自行车用控制装置1的框图。如图2所示，自行车用控制装置1包括人力驱动力检测部2、速度检测部3以及控制部6。在该自行车用控制装置1上连接有辅助机构115。
辅助机构115包括行驶辅助用电动机116和电动机驱动器117。行驶辅助用电动机116由电动机驱动器117控制。另外，电动机驱动器117基于来自控制部6的指令来控制行驶辅助用电动机116。
人力驱动力检测部2检测人力驱动力。具体地说，人力驱动力检测部2输出与人力驱动力相应的信号。例如，人力驱动力检测部2为转矩传感器，并输出与作用于曲柄112的曲柄轴112a的转矩相应的信号（例如电压）。转矩传感器例如既可以是磁致伸缩式传感器，也可以是应变仪。与由该人力驱动力检测部2检测到的转矩相关的信息被传送给控制部6。控制部6基于从人力驱动力检测部2获取的信号来控制辅助机构115。例如，控制部6使行驶辅助用电动机116辅助地产生作用于曲柄轴112a的转矩的规定倍数的转矩。
速度检测部3检测自行车101的行驶速度。具体地说，速度检测部3为速度传感器。例如，速度检测部3优选的是设置在自行车101的前叉103上并对安装在前轮106的一根辐条上的磁铁30进行检测的、能够进行磁性操作的传感器（参照图1）。与该速度检测部3检测到的自行车101的行驶速度相关的信息被传送给控制部6。
控制部6，当判断出由人力驱动力检测部2检测到的人力驱动力大于等于人力驱动力基准值时，使行驶辅助用电动机116执行行驶辅助。具体地说，控制部6通过控制电动机驱动器117来使行驶辅助用电动机116执行行驶辅助。
另外，控制部6基于由速度检测部3检测到的行驶速度来改变上述的人力驱动力基准值。具体地说，控制部6，当判断出行驶速度低于预先设定的速度基准值时，将人力驱动力基准值设定为第一人力驱动力基准值。另一方面，控制部6，当判断出行驶速度高于等于速度基准值时，将人力驱动力基准值设定为第二人力驱动力基准值。这里，第一人力驱动力基准值大于第二人力驱动力基准值。另外，控制部6例如由微型计算机构成，并且包括CPU（Central processing unit，中央处理器）、RAM（random access memory，随机读取存储器）、ROM（read only memory，只读存储器）以及I/O接口等。
即，当自行车101的行驶速度小于速度基准值时，如果人力驱动力变为了大于等于第一人力驱动力基准值，则控制部6使行驶辅助用电动机116执行行驶辅助。另一方面，当自行车101的行驶速度大于等于速度基准值时，如果人力驱动力变为了大于等于第二人力驱动力基准值，则控制部6使行驶辅助用电动机116执行行驶辅助。另外，虽然没有特殊的限定，但是作为预先设定的速度基准值，例如可以设定为5km/h，另外，作为第一人力驱动力基准值例如可以设定为10Nm，作为第二人力驱动力基准值例如可以设定为7Nm。
接下来，参照图3来说明执行行驶辅助时的自行车用控制装置1的动作。图3是用于说明执行行驶辅助时的第一实施方式的自行车用控制装置1的动作的流程图。
如图3所示，首先，控制部6通过速度检测部3获取与自行车101的行驶速度相关的信息（步骤S1）。
然后，控制部6根据在步骤S1中获取的信息来判断行驶速度是否小于预先设定的速度基准值（步骤S2）。控制部6，当判断出行驶速度小于速度基准值时（步骤S2的是），转到后述的步骤S3的处理。另一方面，控制部6，当判断出行驶速度大于等于速度基准值时（步骤S2的否），转到后述的步骤S7的处理。
如果行驶速度小于速度基准值（步骤S2的是），则控制部6设定第一人力驱动力基准值（步骤S3）。然后，控制部6通过人力驱动力检测部2来获取与人力驱动力相关的信息（步骤S4）。然后，控制部6基于获取的信息来判断人力驱动力是否大于等于第一人力驱动力基准值（步骤S5）。
控制部6，当判断出人力驱动力大于等于第一人力驱动力基准值时（步骤S5的是），控制电动机驱动器117，使行驶辅助用电动机116执行行驶辅助（步骤S6）。另一方面，控制部6，当判断出人力驱动力小于第一人力驱动力基准值时（步骤S5的否），返回到上述的步骤S1的处理。
另一方面，如果行驶速度大于等于速度基准值（步骤S2的否），则控制部6设定第二人力驱动力基准值（步骤S7）。然后，控制部6通过人力驱动力检测部2获取与人力驱动力相关的信息（步骤S8）。然后，控制部6基于获取的信息来判断人力驱动力是否大于等于第二人力驱动力基准值（步骤S9）。
控制部6，当判断出人力驱动力大于等于第二人力驱动力基准值时（步骤S9的是），控制电动机驱动器117，使行驶辅助用电动机116执行行驶辅助（步骤S6）。另一方面，控制部6，当判断出人力驱动力小于第二人力驱动力基准值时（步骤S9的否），返回到上述的步骤S1的处理。
另外，如果行驶速度变为了大于等于预先设定的速度上限值，则控制部6可以停止执行行驶辅助。虽然没有特殊的限定，但是例如可以将速度上限值设定为25km/h。
[第二实施方式]
接下来，说明第二实施方式的自行车用控制装置11。另外，应用第二实施方式的自行车用控制装置11的自行车101与在上述第一实施方式中说明了的自行车101相同，因此省略其说明。
图4是第二实施方式的自行车用控制装置11的框图。如图4所示，自行车用控制装置11与第一实施方式的自行车用控制装置11不同，还具有第一旋转检测部4。另外，第二实施方式的自行车用控制装置11的其他结构与第一实施方式的自行车用控制装置1的结构相同，因此省略详细的说明。
第一旋转检测部4检测自行车101的曲柄112的旋转状态。具体地说，第一旋转检测部4为旋转角检测器，例如可以是旋转编码器等。具体地说，第一旋转检测部4作为曲柄112的旋转状态检测曲柄112是朝前进方向旋转了还是朝与前进方向相反的方向旋转。与由该第一旋转检测部4检测到的曲柄112的旋转状态相关的信息被传送给控制部6。另外，第一旋转检测部4既可以检测曲柄轴112a的旋转状态，也可以检测曲柄臂112b的旋转状态。
另外，第一旋转检测部4还检测自行车101的曲柄112的旋转角度。与由该第一旋转检测部4检测到的曲柄112的旋转角度相关的信息被传送给控制部6。另外，第一旋转检测部4既可以检测曲柄轴112a的旋转角度，也可以检测曲柄臂112b的旋转角度。
接下来，参照图5来说明执行行驶辅助时的第二实施方式的自行车用控制装置11的动作。图5是用于说明执行行驶辅助时的第二实施方式的自行车用控制装置11的动作的流程图。另外，由于图5中的步骤S1到步骤S9的处理与上述实施方式相同，因此省略其详细的说明。
如图5所示，控制部6，当判断出人力驱动力大于等于第一人力驱动力基准值时（步骤S5的是）、或者判断出人力驱动力大于等于第二人力驱动力基准值时（步骤S9的是），获取与由第一旋转检测部4检测到的曲柄112的旋转状态相关的信息（步骤S11）。
然后，控制部6基于与获取的旋转状态相关的信息来判断曲柄112是否朝前进方向旋转（步骤S12）。
控制部6，当判断出曲柄112朝前进方向旋转时（步骤S12的是），使行驶辅助用电动机116执行行驶辅助（步骤S6）。另一方面，控制部6，当判断出曲柄112朝与前进方向相反的方向旋转时（步骤S12的否），返回到步骤S1的处理。
例如，当行驶速度变为了大于等于预先设定的速度上限值时、或者曲柄112向与前进方向相反的方向旋转了时，控制部6可以停止行驶辅助。
另外，第二实施方式的自行车用控制装置11也可以如下地来执行行驶辅助。图6是用于说明执行行驶辅助时的第二实施方式的自行车用控制装置11的其他动作的流程图。另外，由于图6中的步骤S1到步骤S9的处理与上述实施方式相同，因此省略其详细的说明。
如图6所示，控制部6，当判断出人力驱动力大于等于第一人力驱动力基准值时（步骤S5的是）、或者判断出人力驱动力大于等于第二人力驱动力基准值时（步骤S9的是），获取与由第一旋转检测部4检测到的曲柄112的旋转状态和旋转角度相关的信息（步骤S13）。
然后，控制部6基于与获取的旋转状态和旋转角度相关的信息来判断曲柄112是否向前进方向旋转了大于等于预先设定的旋转角度基准值的角度（步骤S14）。另外，曲柄112的旋转角度是以自行车101处于停止状态时的曲柄112的角度为基准的。另外，虽然没有特殊的限定，但是预先设定的旋转角度基准值例如可以为6度。
控制部6，当判断出曲柄112向前进方向旋转了大于等于旋转角度基准值的角度时（步骤S14的是），使行驶辅助用电动机116执行行驶辅助（步骤S6）。另一方面，控制部6，当判断出即使曲柄112旋转后经过了规定时间曲柄112的旋转角度也小于旋转角度基准值时（或者判断出自行车101的行驶速度变为了0km/h时曲柄112的旋转角度小于旋转角度基准值时）（步骤S14的否），返回到步骤S1的处理。
[变型例]
以上说明了本发明的各个实施方式，但是本发明不限于此，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。
变型例1
上述第一实施方式的自行车用控制装置1也可以如图7所示那样还具有第二旋转检测部5。另外，由于变型例1的自行车101与在上述第一实施方式中说明了的自行车101相同，因此省略其说明。
第二旋转检测部5检测自行车101的曲柄112的旋转速度。具体地说，第二旋转检测部5为速率传感器，并检测曲柄112的速率。与由该第二旋转检测部5检测到的速率相关的信息被传送给控制部6。
根据该结构，例如如果行驶速度变为了大于等于预先设定的速度上限值、或者曲柄112的旋转速度变为了小于等于预先设定的旋转速度基准值，则控制部6可以停止行驶辅助。另外，对于预先设定的旋转速度基准值没有特殊的限定，例如为10rpm。
变型例2
如图8所示，上述第二实施方式的自行车用控制装置11还可以具有第二旋转检测部5。另外，由于变型例2的自行车101与在上述第一实施方式中说明了的自行车101相同，因此省略其说明。另外，第二旋转检测部5与在上述变型例1中说明了的第二旋转检测部相同，因此省略其说明。
根据该结构，例如如果行驶速度变为了大于等于预先设定的速度上限值、或者曲柄112向与前进方向相反的方向旋转了、或者曲柄112的旋转速度变为了小于等于预先设定的旋转速度基准值，则控制部6可以停止行驶辅助。另外，对于预先设定的旋转速度基准值没有特殊的限定，例如为10rpm。
变型例3
速度检测部3不限于上述那样的速度传感器。例如，速度检测部3也可以根据变速比、轮胎周长、以及速率计算出自行车101的行驶速度。
变型例4
在上述各个实施方式中，人力驱动力检测部2将作用于曲柄轴112a的转矩作为人力驱动力来进行检测，但是不限于此。例如，人力驱动力检测部2也可以作为人力驱动力检测作用于曲柄臂112b的转矩，或者作为人力驱动力检测作用于链条110的张力。
附图标记说明
1 自行车用控制装置
2 人力驱动力检测部
3 速度检测部
4 第一旋转检测部
5 第二旋转检测部
6 控制部
101 自行车
112 曲柄
112a 曲柄轴
112b 曲柄臂

Claims (7)

1.一种自行车用控制装置，控制具有行驶辅助用电动机的自行车，其特征在于，包括：
人力驱动力检测部，检测人力驱动力；
速度检测部，检测所述自行车的行驶速度；以及
控制部，基于由所述速度检测部检测到的所述行驶速度来设定人力驱动力基准值，当判断出由所述人力驱动力检测部检测到的所述人力驱动力大于等于所述人力驱动力基准值时，使所述行驶辅助用电动机执行行驶辅助；
所述控制部，当判断出所述行驶速度小于预先设定的速度基准值时，将所述人力驱动力基准值设定为第一人力驱动力基准值，当判断出所述行驶速度大于等于所述速度基准值时，将所述人力驱动力基准值设定为小于所述第一人力驱动力基准值的第二人力驱动力基准值。
2.根据权利要求1所述的自行车用控制装置，其特征在于，还包括检测所述自行车的曲柄的旋转状态的第一旋转检测部，
所述控制部，当判断出所述人力驱动力大于等于所述人力驱动力基准值、且根据由所述第一旋转检测部检测到的所述旋转状态判断出所述曲柄朝前进方向旋转时，执行所述行驶辅助。
3.根据权利要求2所述的自行车用控制装置，其特征在于，所述第一旋转检测部还检测所述曲柄的旋转角度，
所述控制部，当判断出所述人力驱动力大于等于所述人力驱动力基准值、所述曲柄朝前进方向旋转、且根据由所述第一旋转检测部检测到的所述旋转角度判断出所述曲柄旋转了大于等于预先设定的旋转角度基准值的角度时，执行所述行驶辅助。
4.根据权利要求2或3所述的自行车用控制装置，其特征在于，在执行所述行驶辅助的情况下，所述控制部，当根据所述旋转状态判断出所述曲柄朝与前进方向相反的方向旋转时，停止所述行驶辅助。
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，其特征在于，还包括检测所述自行车的曲柄的旋转速度的第二旋转检测部，
在执行所述行驶辅助的情况下，所述控制部，当根据由所述第二旋转速度检测部检测到的所述旋转速度判断出所述旋转速度小于等于预先设定的旋转速度基准值时，停止所述行驶辅助。
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，其特征在于，所述人力驱动力检测部将作用于所述自行车的曲柄轴的转矩作为人力驱动力来进行检测。
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，其特征在于，所述人力驱动力检测部将作用于所述自行车的曲柄臂的转矩作为人力驱动力来进行检测。
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