CN106184602A - 用于自行车的自动变速器的控制设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于自行车的自动变速器的控制设备。控制设备包括配置为指示自动变速器在多个速度级之间换挡的控制器，每个速度级具有相关联的踏频范围，其中，所述控制器进一步配置为确定所述自行车的行进阻力，并且如果所述行进阻力超过预定阈值，则所述控制器配置为调整所述踏频范围中的至少一个并且在所述至少一个踏频范围调整之后，所述控制器进一步配置为操作所述自动变速器以基于所调整的踏频范围和检测到的踏频进行换挡。

Description

用于自行车的自动变速器的控制设备

背景技术

许多自行车包括具有一个或者多个拨链器和链轮的手动换挡传动系统。拨链器引起链条在传动系统中的链轮之间移动。拨链器经由安装在手把上或者自行车上的其它的骑乘者可接近的位置的换挡机构手动地换挡。由此，骑乘者需发起换挡输入以变更自行车中的齿轮比。对于不熟练的和熟练的骑乘者，此类型的手动换挡输入均会难于掌握。骑乘者可能未以合适的力、时机或者方向致动手动换挡控制，结果是骑乘者所打算的换挡操作会被不及时地或者不合适地执行。结果是，可导致效率低的齿轮比，并且可影响骑乘者的踩踏效率。

已经研发出用于自行车的自动传动系统以消除对骑乘者换挡的需求，提高踩踏效率并且简化自行车操作。然而，当确定在传动系统中选择的速度级(举例来说，齿轮比)时，之前的自动传动系统仅考虑自行车的踏频。包括诸如滚动阻力、传动系统阻力、地心引力等给予自行车的不同的阻力其他的因素也可影响踩踏效率和换挡性能。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于自行车的自动变速器的控制设备。控制设备可包括配置为指示自动变速器在多个速度级之间换挡的控制器，每个速度级具有相关联的踏频范围。控制器可进一步配置为确定自行车的行进阻力。如果行进阻力超过预定的阈值，控制器可配置为调整踏频范围中的至少一个，并且在调整该至少一个踏频范围之后，控制器可进一步配置为操作自动变速器，以基于所调整的踏频范围和检测到的踏频进行换挡。这种配置的一个潜在的优点为例如通过在执行换挡操作时考虑行进阻力，可以选择速度级，这改善了踩踏效率并在骑乘者输入高扭矩期间避免刺耳的换挡操作。

在第一方面中，控制器可配置为接收来自自行车速度传感器、曲柄旋转速度传感器和踏频传感器中的至少一个的传感器输入，并且基于传感器输入计算行进阻力。这种配置的一个潜在的优点为可以基于不同的传感器输入确定行进阻力，以增加行进阻力计算的可靠性以及精确度，以改善换挡操作。

在第一方面中，控制器可配置为根据以下公式计算行进阻力：

$\∫T\×Ndt-\frac{1}{2}m{(v_2-v_1)}^2$

其中

T＝扭矩；

N＝曲柄轴旋转的数量(每单位时间)；

m＝自行车和骑乘者的质量；以及

v＝自行车速度。

使用上述的公式计算行进阻力的一个潜在的优点为可以精确地确定行进阻力。

在第一方面中，控制器可进一步配置为：在第一换挡模式中，基于检测到的踏频，从在各自具有相关联的踏频范围的多个速度级之中确定速度级；并且在第二换挡模式中，基于检测到的行进阻力和检测到的踏频确定速度级。这种配置的一个潜在的优点例如为在选择速度级时将行进阻力纳入考虑仅在期望时进行，这可以改善换挡操作并且提高踩踏效率。

在第一方面中，第一换挡模式可以为普通模式，当行进阻力不超过预定的阈值时适用第一换挡模式，并且第二换挡模式可以为高负载模式，当行进阻力超过预定的阈值时适用第二换挡模式。使用阈值以确定选择的换挡模式的一个潜在的优点为例如使行进阻力能够仅在其对踩踏效率会有显著影响的时候使用，以改善自行车操作。

在第一方面中，速度级中的至少两个的踏频范围相同或者重叠。使用相似或者重叠的速度级的一个潜在的优点可以例如提供平滑的换挡操作，其具有不那么唐突的转换移动。

在第一方面中，在第一换挡模式中，基于目标踏频可以确定速度级中的至少一个的踏频范围。使用目标踏频的一个潜在的优点为使骑乘者能够在期望的踏频范围内踩踏，以提高踩踏效率、减少骑乘者疲劳并且减少踩踏受伤的可能性。

在第一方面中，在第一换挡模式中，目标踏频可通过使用者可程控。这种配置的一个潜在的优点为骑乘者可以根据骑乘者的偏好调整目标踏频，增加控制设备的适应性和客户满意度。

在第一方面中，控制器可进一步配置为开始速度级跳跃模式，在速度级跳跃模式中，临时踏频范围可设定为大于在第一换挡模式中的踏频范围，并且如果踏频超出速度级跳跃模式中的临时踏频范围之外，当控制器不开始第二换挡模式时，控制器可以再次开始第一换挡模式。这种配置的一个潜在的优点为可避免不需要的换挡操作(举例来说，引起噪声和振动的唐突且刺耳的换挡转换)，以例如改善换挡操作。

在第一方面中，控制器可进一步配置为当检测到自行车速度大致为零时开始停止模式，并且其中在停止模式中，踏频范围可设定为与速度级相关联的预定的踏频范围。这种配置的一个潜在的优点为，例如当自行车停止时可以设定期望的速度级，以使骑乘者能够以期望的踏频从静止踩踏，而不用施加过度的扭矩。

在第一方面中，控制器可以进一步配置为当输入能量达到或者超过预定的阈值时开始高负载模式。这种配置的一个潜在的优点为当骑乘者自身用力过度时，可以开始高负载，以减少踩踏疲劳并且改善踩踏效率。

在第一方面中，控制器可以进一步配置为检测向高负载模式转换时的转换踏频，并且配置为当检测到的转换踏频大于当前速度级的踏频范围的下限时，调整踏频范围，以具有低于检测到的转换踏频的下限和高于检测到的转换踏频的上限。这种配置的一个潜在的优点为例如可以避免在模式转换期间的不需要的换挡，以改善换挡操作。

在第一方面中，控制器可以进一步配置为检测向高负载模式转换时的转换踏频，并且可以配置为当检测到的转换踏频小于或者等于当前速度级的踏频范围的下限时，调整踏频范围，以具有低于当前速度级的踏频范围的当前下限的下限和高于踏频范围的当前上限的上限。这种配置的一个潜在的优点为例如可以避免在模式转换期间的不需要的换挡，以改善换挡操作。

在第一方面中，当检测到的踏频降到高负载模式中调整的踏频范围的下限之下时，控制器可以配置为确定是否可能降挡，并且如果可能，命令降挡操作；并且其中控制器可以进一步配置为如果控制器不开始高负载模式以及如果当前速度级等于或者小于预定最小降挡速度级则禁止降挡操作。这种配置的一个潜在的优点为当需求提供期望的换挡特性时，可以通过控制设备有选择地实施降挡。

在第一方面中，预定最小降挡速度级根据使用者设定而确定。这种配置的一个潜在的优点为骑乘者可以根据他们的偏爱调整最小降挡速度级，增加控制设备的适应性以及客户满意度。

此发明内容提供为以简化形式引入选择的概念，下文在具体实施方式中会进一步描述这些选择的概念。此发明内容不意图明确所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图用于限制所要求保护的主题的范围。而且，所要求保护的主题也不限制于解决此公开的任何部分中所记载的任何或所有缺点的实施方式。

附图说明

通过附图的图中的示例且不受附图的图所限制地图示了本公开，在附图中相似的附图标记指示相似的元件，且其中：

图1示出了具有根据本发明的第一实施方式的具有花鼓组件的示例自行车的图解视图；

图2和3示出了用于操作自行车的自动变速器的方法的流程图；

图4示出了用于操作在高负载模式中的自动变速器的方法的流程图；

图5示出了用于操作自行车中的自动变速器以执行换挡模式选择和换挡操作的方法的流程图；

图6示出了用于确定行进阻力的方法的流程图；

图7示出了用于在自行车的自动变速器中执行换挡模式选择的方法的详细的流程图；

图8示出了用于在自行车的自动变速器中执行换挡模式选择的方法的另一个详细流程图；以及

图9示出了用于在自动变速器中执行换挡操作的方法的详细的流程图。

图10示出了图1的示例自行车的一个示例配置的侧视图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的选定实施方式。本领域的技术人员从此公开可以了解，所提供的对本发明的实施方式的以下描述仅仅是例示性的，无意于限制本发明，本发明由所附的权利要求及其等同方式所限定。

首先参考图1，自行车1包括控制设备10。控制设备10可包括自动变速器2、控制器3以及一个或者多个传感器4。自动变速器2可包括多个速度级14以及输入设备15。速度级14可具有相关联的踏频范围。控制器3可配置为指示自动变速器2在多个速度级之间换挡。在一个例子中，速度级14的每个可具有相关联的和预定的齿轮比。例如，速度级的每个可具有对应的前后链轮比。然而，在其他的例子中，自动传动系统可包括连续可调整的齿轮，或者内花毂齿轮(internal hub gears)。

控制器2可包括储存在存储器7中的指令，其由处理器8可执行，以执行本文描述的方法。传感器4可包括自行车速度传感器11、曲柄旋转传感器12和踏频传感器13中的至少一个。以此方式，可以检测例如诸如自行车速度、曲柄速度和自行车踏频的变量，用于随后计算诸如自行车的行进阻力。

自动变速器2可包括多个速度级14。速度级限定为用于自行车的自动变速器的特定的齿轮比。在一个例子中，速度级可为不连续的。也就是说在这样的实施方式中存在多个预定的齿轮比。然而，在其他的实施方式中可存在多个连续的速度级。

在一个示例性实施方式中，速度级可包括在链轮组(举例来说，飞轮)中的选择的前牙盘和选择的后链轮。然而，已经预期到其他的速度级的配置。例如，速度级可为从连续可变的变速器部件或者内变速花鼓中选择，或者例如，自行车可仅包括在前和/或后变速器中可变的链轮。

控制设备10还可包括输入设备15。输入设备15可包括按钮、触敏设备(举例来说，触摸板，触摸屏)、显示器等，其使骑乘者能够在自动变速器中选择诸如本文更详细地描述的预定的最小降挡速度级、目标踏频等的不同的设置。由此，预定的最小降挡速度级和/或目标踏频可通过使用者程控。以此方式，用于在本文更详细描述的自动换挡技术中使用的一些变量可以被使用者选择以提供骑乘者定制的自动换挡操作。所以，可增加骑乘者满意度。当操作时，输入设备15将手动换挡信号提供至控制器。自动变速器基本上由控制器3自动地控制。然而当控制器3接收来自输入设备15的换挡信号时，控制器基于换挡信号临时地控制自动变速器。进一步在其他的实施方式中，输入设备15可整合至诸如控制器3的控制设备、自动变速器2等的部件中。进一步在其他的实施方式中，诸如智能手机、平板电脑或者个人电脑的输入设备15可与控制设备分离并且经由无线通信设备与控制器连接。自动变速器2或者更一般地自行车1可包括配置为接收来自骑乘者的踩踏输入的曲柄轴16。曲柄轴16配置为将旋转能量传递至速度级14。换挡设备17(举例来说，拨链器)还可设置在自动变速器2中，以能够在多个速度级14之间进行换挡操作。因此，在一个例子中，换挡设备17可联接至速度级14。而且，换挡设备17可配置为接收来自控制器3的换挡命令。以此方式，控制器3可以指示自动变速器2以通过换挡设备17的操作在多个速度级14之间降挡和升挡。

将领会的是自行车1可包括诸如前车轮和后车轮、车架、制动系统等通常包括在自行车中的附加零件、部件等。

图2和3示出了用于操作用于自行车的自动变速器的方法M1。图1中示出的包括自动变速器2和控制器3的控制设备10可用于实施方法M1以及本文更详细描述的方法M2、M3、M4、M5、M6和M7。具体地，图1中示出的控制器3，可配置为实施本文描述的方法步骤。然而，在其他的实施方式中，具有自动变速器、控制器等的其他合适的控制设备可用于实施本文描述的方法步骤。

在S1处，该方法包括指示自动变速器在多个速度级之间换挡。速度级的每个具有相关联的踏频范围。在多个速度级之间换挡可包括经由一个或者多个诸如拨链器(举例来说，前拨链器和/或后拨链器)或者内变速花鼓的换挡设备变更自动变速器中的速度级(举例来说，齿轮比)。然而，已经预期到许多的适合的换挡设备。进一步在一个实施方式中，自动变速器可具有多个不连续的速度级(举例来说，不连续的齿轮比)。例如，速度级可包括选择的前链轮和/或后链轮。然而，在其他的实施方式中，自动变速器中的速度级可为连续可调整的。

接下来在S2处，该方法包括确定自行车的行进阻力。确定自行车的行进阻力可包括步骤S3-S4。在S3处，该方法包括接收来自自行车速度传感器、曲柄旋转传感器和踏频传感器中的至少一个的传感器输入。在一个实施方式中，可接收来自上述全部的传感器的传感器输入。以此方式，可以检测到自行车速度、曲柄速度和自行车踏频。在S4处，该方法包括基于传感器输入计算行进阻力。基于传感器输入计算行进阻力可包括步骤S5。

在S5处，该方法包括根据以下公式计算行进阻力：

$\∫T\×Ndt-\frac{1}{2}m{(v_2-v_1)}^2---\left(1\right)$

其中

T＝扭矩；

N＝曲柄轴旋转的数目(每单位时间)；

m＝自行车和骑乘者的质量；以及

v＝自行车速度

然而，在其他的实施方式中，可使用可模拟行进阻力的其他的适合的公式来确定行进阻力。

在S6处，该方法包括确定自行车的行进阻力是否大于阈值。在其他的实施方式中，可使用其他的技术而不是行进阻力阈值来确定换挡模式选择。例如，在其他的实施方式中，可使用踏频和/或速度来确定换挡模式选择。

如果确定了行进阻力大于阈值(在S6处为是)，则方法前进至S7。在S7处，该方法包括实施第一换挡模式。在第一换挡模式中，该方法包括在S8处基于检测到的踏频从各自具有相关联的踏频范围的多个速度级之中确定速度级。由此，在第一换挡模式中，由于阻力对自行车踩踏操作的作用可能不显著，可不考虑行进阻力。在一个实施方式中，速度级中的至少两个的踏频范围相同或者重叠。具有重叠的速度级可增加平滑换挡操作的可能性。然而，在其他的实施方式中，速度级可不重叠。进一步在一个实施方式中，在第一换挡模式中，速度级的至少一个的踏频范围是基于目标踏频确定的。在这样的实施方式中，在一个例子中，目标踏频通过使用者是可程控的。例如，骑乘者可使用输入设备程控地选择目标踏频。以此方式，骑乘者可以选择合意的目标踏频，从而增加变速器的适应性。然而在其他的例子中，目标踏频可由控制器自动地确定而非用户输入。

如果确定了行进阻力小于阈值(在S6处为否)，方法前进至S9。在S9处，该方法包括确定至自动变速器的输入能量是否大于或者等于预定阈值。在其他的实施方式中，步骤S9可从方法M1省略。如果确定了输入能量不大于或者等于预定阈值(在S9处为否)，方法继续至S7。然而，如果确定了输入能量大于或者等于预定阈值(在S9处为是)，方法前进至S10。

在S10处，该方法包括实施第二换挡模式。在第二换挡模式中，该方法包括在S11处调整踏频范围中的至少一个。在一个实施方式中，可通过预定的值调整踏频范围。例如，通过预定的每分钟转动次数(rpm)，可阶梯式地变更踏频范围的上限和/或下限。调整踏频范围可以使踩踏效率提高并且还可允许改善换挡操作(举例来说，更平滑的换挡操作)。

接下来在S12处，该方法包括操作自动变速器以基于调整的踏频范围和检测到的踏频换挡。

接下来在S13处，基于检测到的行进阻力和检测到的踏频执行确定速度级。以此方式，通过考虑多个变量可以改善速度级选择。所以，可以提高踩踏效率并且可以改善换挡操作。在一个实施方式中，第一换挡模式可为普通模式并且第二换挡模式可为高负载模式。然而，已经预期到其他类型的模式。

现在参考图3，在步骤S14处，该方法确定速度级跳跃模式是否应当开始。进入条件可用于确定速度级跳跃模式的实施，诸如控制器3接收来自输入设备15的换挡信号。

如果确定了速度级跳跃模式应当开始(在S14处为是)，方法前进至S15。在S15处，该方法包括开始速度级跳跃模式。开始速度级跳跃模式可包括步骤S16-S18。在S16处，该方法包括将临时踏频范围设定为大于第一换挡模式中的踏频范围。在S17处，该方法包括确定踏频是否超出临时踏频范围。如果踏频未超出临时踏频范围(在S17处为否)，方法返回至S17。然而，如果踏频超出临时踏频范围(在S17处为是)，方法前进至S18。在S18处，该方法包括当控制器不开始第二换挡模式时再次开始第一换挡模式。因此，如所指示的，在S18处如果第二换挡模式不开始，则方法可以返回至S7。然而，如果开始了第二换挡模式，则方法可以返回至S12。

在S19处，方法包括确定停止模式是否应当开始。将领会的是停止模式可以基于自行车的速度开始。例如，当自行车的速度小于阈值，或者在一个特定例子中大致为零时，可开始停止模式。

如果确定了停止模式不应当开始(在S19处为否)，方法结束，并且典型地返回至在其中方法可在S1处再次展开的状态。然而，如果确定了停止模式应当开始(在S19处为是)，方法继续至S20。在S20处，方法包括开始停止模式。开始停止模式可包括在S21处将踏频范围设定至与速度级相关联的预定的踏频范围。以此方式，例如，可以选择使骑乘者能够从停止快速地加速的速度级，以改善自行车操作。

图4示出了详述用于实施高负载模式的特定的技术的方法M2。如上所述的关于方法M1图示在图2和图3中，第二换挡模式可为高负载模式。

在S22处，该方法包括确定高负载模式是否应当开始。在一个实施方式中，高负载模式可如关于方法M1所述，基于自行车的行进阻力和/或输入能量开始。

如果确定了高负载模式应当开始(在S22处为是)，方法继续至S23。在S23处该方法包括实施高负载模式。实施高负载模式S23可包括步骤S24-S36。在S24处方法包括检测向高负载模式的转换时的转换踏频。将领会的是高负载模式转换可包括在基于检测到的行进阻力和检测到的踏频确定速度级的步骤之前的时间段。

在S25处，该方法确定转换踏频是否大于当前速度级的踏频范围的下限。如果确定了转换踏频大于当前速度级的踏频范围的下限(在S25处为是)，那么方法继续至S26。在S26处该方法包括当检测到的转换踏频大于当前速度级的踏频范围的下限时，调整踏频范围以具有低于检测的转换踏频的下限和高于检测的转换踏频的上限。

然而，如果确定了转换踏频不大于当前速度级的踏频范围的下限(在S25处为否)，那么方法继续至S27。在S27处，该方法包括当检测的转换踏频小于或者等于当前速度级的踏频范围的下限时，调整踏频范围以具有低于当前速度级的踏频范围的当前下限的下限以及高于踏频范围的当前上限的上限。在S28处该方法确定检测到的踏频是否降至调整的踏频范围的下限之下。

如果检测到的踏频未降到调整的踏频范围的下限之下(在S28处为否)，方法移动至S32。然而，如果检测到的踏频降到调整的踏频范围的下限之下(在S28处为是)，方法继续至S29。

在S29处，该方法包括确定降挡操作是否是可能的。如果确定了降挡操作是可能的(在S29处为是)，方法继续至S30。如果现在的速度状态不是预定的最小速度级，降挡操作是可能的。在S30处，该方法包括命令降挡操作。然而，如果确定了降挡操作是不可能的(在S29处为否)，方法继续至S31。在S31处，方法包括禁止降挡操作。

在S32处，该方法确定检测到的踏频是否大于调整的踏频范围的更高的极限。如果检测到的踏频不大于调整的踏频范围的更高的极限(在S32处为否)，方法返回至S28。然而，如果检测到的踏频大于调整的踏频范围的更高的极限(在S32处为是)，方法前进至S33。

在S33处，方法包括确定升挡操作是否是可能的。如果确定了升挡操作是可能的(在S33处为是)，方法继续至S34。在S34处方法包括命令升挡操作。然而，如果确定了升挡操作是不可能的(在S33处为否)，方法继续至S35。如果当前的速度状态不是预定的最大速度级，则升挡操作是可能的。在S35处，方法包括禁止升挡操作。

然而，如果确定了高负载模式不应当开始(在S22处为否)，方法前进至S36。在S36处，该方法包括如果控制器不开始高负载模式以及如果当前速度级等于或者小于预定的最小降挡速度级，则禁止降挡操作。在一个实施方式中，根据使用者设定确定预定的最小降挡速度级。

图5示出了用于控制自行车的控制设备中的换挡操作的方法M3。在S37处，该方法包括确定行进阻力。如上所讨论的，行进阻力可以使用公式(1)确定。接下来在S38处，该方法包括确定操作的模式。如上所讨论的，操作的模式可包括第一换挡模式(举例来说，普通模式)、第二换挡模式(举例来说，高负载模式)、停止模式和/或速度级跳跃模式。换挡模式可以基于行进阻力、自行车速度和/或输入能量选择。

接下来在S39处，方法包括调整踏频范围。可以基于在S38中选择的模式调整踏频范围。以此方式，可以基于行进阻力改变踏频范围以改善换挡操作。例如，可以期望增加不同的操作模式中的踏频范围的幅度(举例来说，扩展踏频的上和/或下限)以在骑乘者施加大量的能量时禁止不需要的换挡操作。然而，在其他的例子中，可减小踏频范围的幅度。

在一个实施方式中，当选择了第一换挡模式时，可不调整踏频范围。在S40处，该方法包括确定换挡操作，其可包括在步骤S41处确定降挡许可。然而将领会的是还可确定升挡许可。在S42处该方法包括命令换挡操作。将领会的是自动变速器可以此方式换挡而无需请求换挡操作的使用者输入。

图6示出了详细方法M4，方法M4示出了确定行进阻力的方式。然而，已经预期到用于确定行进阻力的许多方法。

在S43处，该方法包括计算瞬时输入能量。接下来在S44处，该方法包括整合瞬时能量以计算输入能量。在S45处该方法包括确定自行车速度传感器是否有正读数。如果确定了自行车速度传感器没有正读数(在S45处为否)，方法结束。然而，如果确定自行车速度传感器有正读数(在S45处为是)，方法前进至S46。在S46处，方法包括计算运转中的改变。

在S47处，该方法包括计算作为运转和输入能量之间的差的行进阻力。以此方式，可以精确地确定行进阻力，以在使用行进阻力时确定换挡模式选择。接下来在S48处，方法包括重新设定整合的输入能量。

图7示出了详细方法M5，方法M5示出换挡模式选择技术。在S49处，该方法包括确定自行车的速度是否为零。如果自行车速度为零(在S49处为是)方法继续至S50。在S50处，方法包括通过设定零速度标记开始停止模式。

然而，如果自行车速度不为零(在S49处为否)，方法前进至S51。在S51处，方法包括确定行进阻力是否在第一阈值之上。如果行进阻力不在第一阈值(在S51处为否)之上，方法前进至S52。在S52处，方法包括实施普通模式。如上所谈论的，在普通模式中基于检测到的踏频可确定速度级。

然而，如果行进阻力在第一阈值之上(在S51处为是)，方法前进至S53。在S53处，方法包括确定输入能量是否在阈值之下。如果确定了输入能量不在阈值之下(在S53处为否)，方法继续至S54。在S54处，方法包括实施高负载模式。如上所谈论的，在高负载模式中基于检测到的行进阻力和检测到的踏频可确定速度级。然而，如果确定了输入能量在阈值之下(在S53处为是)，方法继续至S55。在S55处，方法包括实施普通模式。方法M5能够使行进阻力和输入能量在换挡模式选择期间均纳入考虑，以改善换挡操作。

图8示出了详细方法M6，方法M6示出换挡模式选择技术。在S56处，该方法包括确定高负载模式是否应当实施。如果确定高负载模式应当实施(在S56处为是)，方法前进至S57。在S57处，该方法确定当前踏频范围的下限是否大于向高负载模式转换时的踏频。

如果确定了当前踏频范围的下限大于向高负载模式转换时的踏频(在S57处为是)，方法前进至S58。在S58处，该方法包括从向高负载模式转换时的踏频减去3rpm，以限定踏频范围的下限，并且增加20rpm到向高负载模式转换时的踏频，以限定踏频范围的上限。

然而，如果确定了当前踏频范围的下限不大于向高负载模式转换时的踏频(在S57处为否)，方法前进至S59。在S59处，该方法包括从当前踏频范围的下限减去3rpm，以限定踏频范围的下限，并且增加20rpm到当前踏频范围的下限，以限定踏频范围的上限。将领会的是S58和S59中描述的踏频范围调整的量级实际上是示例性的，并且在其他的实施方式中，可以使用其他的适合的踏频范围调整值。

如果确定了高负载模式不应当开始(在S56处为否)，方法前进至S60。在S60处，该方法包括确定是否设定零速度标记。当自行车速度小于预定的值或者大致为零时可设定零速度级标记。

如果设定了零速度标记(在S60处为是)，方法继续至S61，其包括根据速度级数量设定踏频。在S62处描绘出示例性的踏频范围和相关联的速度级。然而，已经预期到许多附加或者可替换的速度级以及相关联的踏频范围。

如果确定了未设定零速度标记(在S60处为否)，方法前进至S63。在S63处，该方法包括确定是否设定速度级跳跃标记。如果确定了未设定速度级跳跃标记(在S63处为否)，方法继续至S64。在S64处，该方法包括通过从标准的踏频减去10rpm以限定下限并且增加10rpm到标准的踏频以限定上限来限定踏频范围。在一个实施方式中，标准的踏频可以是使用者可程控的。而且，例如，初始的标准的踏频可为诸如60rpm的预定的值。

然而，如果确定了未设定速度级跳跃标记(在S63处为是)，方法继续至S65。在S65处，该方法包括通过从标准的踏频减去20rpm以限定下限并且增加20rpm到标准的踏频以限定上限来限定踏频范围。将领会的是步骤S64和S65中的踏频范围调整实际上是示例性的，并且已经预期到许多踏频范围调整程度。方法M6使当前速度级的踏频范围能够基于自行车中的不同的操作状态调整，以通过增加踏频范围的边界改善换挡操作，以防止在选择的自行车操作的阶段的不需要的换挡。

图9示出了详细方法M7，方法M7示出换挡操作。在S66处，该方法确定是否选择高负载模式。如果确定了选择了高负载模式(在S66处为是)，方法继续至S67。在S67处，该方法包括允许降挡操作。将领会的是降挡包括在例如通过诸如拨链器的换挡设备选择了较低挡位的情况下自动变速器中的操作。

然而，如果确定未选择高负载模式(在S66处为否)，方法继续至S68。在S68处方法包括确定当前速度级是否大于或者等于用于降挡的预定最小速度级。如果确定当前速度级大于或者等于预定用于降挡的预定最小速度级(在S68处为是)，方法继续至S69。在S69处，方法包括允许降挡操作。然而，如果确定当前速度级不大于或者等于用于降挡的预定最小速度级(在S68处为否)，方法继续至S70。在S70处，方法包括禁止降挡操作。方法M7使降挡能够在实施高负载模式和速度级大于最小速度级时执行，以减小骑乘者需要施加在曲柄轴上的能量的总量。结果是，可以提高踩踏效率并且可以减少骑乘者疲劳。图10示出了示例自行车1的侧视图，其已经在图1中图示地示出。图10中还示出了包括控制器3和输入设备6的控制设备10。附加地，还描绘了具有换挡设备17(举例来说，前拨链器和后拨链器)的自动变速器2。如上所讨论的，控制器3可命令换挡设备17调整自动变速器中的速度级。自行车进一步包括车轮71和车架72。

本文所使用的术语“包括”及其派生词意图为开放性术语，其指明所记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在，但不排除其他未记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在。这种定义也适应具有类似含义的词汇，例如，术语“具有”、“包含”及其派生词。

本文所使用的程度术语，诸如“大致”意味着所修饰术语的合理量的偏差，使得最终结果不会显著改变(例如制造公差)。

尽管已经详细地描述了自行车控制设备的特定实施方式，但所公开的特定设置方式意味着仅是说明性的，而非限制性的。在不背离此公开的范围的情况下，可以采用不同方式结合上文所描述的各种实施方式的特征以及其变型。

Claims (15)

1.一种用于自行车的自动变速器的控制设备，包括：

控制器，其配置为指示所述自动变速器在多个速度级之间换挡，每个速度级具有相关联的踏频范围；

其中，所述控制器进一步配置为确定所述自行车的行进阻力，并且如果所述行进阻力超过预定阈值，所述控制器配置为调整所述踏频范围中的至少一个；并且

在调整所述至少一个踏频范围之后，所述控制器进一步配置为操作所述自动变速器，以基于所调整的踏频范围和检测到的踏频进行换挡。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述控制器配置为接收来自自行车速度传感器、曲柄旋转速度传感器和踏频传感器中的至少一个的传感器输入，并且基于所述传感器输入计算所述行进阻力。

3.根据权利要求2所述的控制设备，其中所述控制器配置为根据以下公式计算所述行进阻力：

$\∫T\×Ndt-\frac{1}{2}m{(v_2-v_1)}^2$

其中

T＝扭矩；

N＝曲柄轴旋转的数量(每单位时间)；

m＝所述自行车和骑乘者的质量；以及

v＝自行车速度。

4.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述控制器进一步配置为：

在第一换挡模式中，基于所述检测到的踏频，从各自具有相关联的踏频范围的多个速度级之中确定速度级；并且

在第二换挡模式中，基于所检测到的行进阻力和所述检测到的踏频确定速度级。

5.根据权利要求4所述的控制设备，其中所述第一换挡模式为普通模式，当所述行进阻力不超过所述预定阈值时适用所述第一换挡模式，并且所述第二换挡模式为高负载模式，当所述行进阻力超过所述预定阈值时适用所述第二换挡模式。

6.根据权利要求4所述的控制设备，其中所述速度级中的至少两个的所述踏频范围相同或者重叠。

7.根据权利要求4所述的控制设备，其中，在所述第一换挡模式中，所述速度级中的至少一个的所述踏频范围基于目标踏频确定。

8.根据权利要求4所述的控制设备，其中，在所述第一换挡模式中，所述目标踏频是通过使用者可程控的。

9.根据权利要求4所述的控制设备，其中所述控制器进一步配置为开始速度级跳跃模式，在所述速度级跳跃模式中，临时踏频范围设定为大于所述第一换挡模式中的所述踏频范围，并且如果所述踏频超出所述速度级跳跃模式中的所述临时踏频范围之外，当所述控制器不开始所述第二换挡模式时，所述控制器再次开始所述第一换挡模式。

10.根据权利要求4所述的控制设备，其中所述控制器进一步配置为当检测到自行车速度大致为零时开始停止模式，并且其中在所述停止模式中，所述踏频范围设定为与所述速度级相关联的预定踏频范围。

11.根据权利要求4所述的控制设备，其中所述控制器进一步配置为当输入能量达到或者超过预定阈值时开始高负载模式。

12.根据权利要求11所述的控制设备，其中，所述控制器进一步配置为检测向所述高负载模式转换时的转换踏频，并且配置为当所检测到的转换踏频大于当前速度级的踏频范围的下限时，调整所述踏频范围，以具有低于所述检测到的转换踏频的下限和高于所述检测到的转换踏频的上限。

13.根据权利要求11所述的控制设备，其中，所述控制器进一步配置为检测向所述高负载模式转换时的转换踏频，并且配置为当所检测到的转换踏频小于或者等于当前速度级的踏频范围的下限时，调整所述踏频范围，以具有低于当前速度级的踏频范围的当前下限的下限和高于踏频范围的当前上限的上限。

14.根据权利要求11所述的控制设备，

其中当所述检测到的踏频降到所述高负载模式中调整的踏频范围的下限之下时，所述控制器配置为确定是否可能降挡，并且如果可能，命令降挡操作；并且

其中所述控制器进一步配置为如果所述控制器不开始所述高负载模式以及如果当前速度级等于或者小于预定最小降挡速度级则禁止降挡操作。

15.根据权利要求14所述的控制设备，其中所述预定最小降挡速度级根据使用者设定而确定。