CN107757813B - 自行车用控制装置及自行车的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自行车用控制装置和自行车的控制方法，即使曲柄的旋转速度变快，也能够抑制到马达响应踩踏的停止而停止为止自行车所行驶的距离变长。自行车用控制装置10包括控制部12，该控制部12将辅助自行车的推进的马达24响应关于自行车的曲柄50的角度的角度信息和人力驱动力而进行控制。在马达24驱动时，在人力驱动力处于预定阈值以下的状态下，若曲柄50旋转预定角度以上，则控制部12停止马达24。

Description

自行车用控制装置及自行车的控制方法
技术领域
本发明涉及一种自行车用控制装置及自行车的控制方法。
背景技术
在专利文献1中公开了一种响应于人力驱动力来控制辅助自行车的推进的马达的自行车用控制装置。该自行车用控制装置在人力驱动力处于第一阈值以下的状态持续了规定时间后停止向马达的电流的供给。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第4129084号公报
在专利文献1的自行车用控制装置中，由于在人力驱动力处于第一阈值以下的状态持续了规定时间后停止马达，因此不论是在慢慢地踩踏时，还是在快速地踩踏时，到马达停止为止的时间不变。曲柄的旋转速度越快，到马达响应踩踏的停止而停止为止，自行车所行驶的距离变长。
发明内容
本发明的目的是提供一种自行车用控制装置及自行车的控制方法，即使曲柄的旋转速度变快，也能够抑制到马达响应踩踏的停止而停止为止，自行车所行驶的距离变长。
(1)根据本发明的自行车用控制装置的一个方式，其包括控制部，该控制部响应关于所述自行车的曲柄的角度的角度信息和人力驱动力来控制辅助自行车的推进的马达，在所述马达驱动时，在所述人力驱动力为预定阈值以下的状态下，若所述曲柄旋转预定角度以上，则所述控制部停止所述马达。
控制部在驱动马达时，在人力驱动力为预定阈值以下的状态下，若曲柄旋转预定角度以上，则停止马达，因此，曲柄的旋转速度越快，从人力驱动力变为预定阈值以下到马达停止为止的时间越短。因此，即使曲柄的旋转速度变快，也能够抑制到马达响应踩踏的停止而停止为止，自行车所行驶的距离变长。
(2)根据所述自行车用控制装置的一例，所述曲柄包括曲柄臂，所述角度信息包括关于所述曲柄臂的角度位置的信息。
由于角度信息包括关于曲柄臂的角度位置的信息，因此控制部基于曲柄臂的角度位置和预定角度的比较来控制马达。
(3)根据所述自行车用控制装置的一例，所述控制部响应所述人力驱动力变为所述预定阈值以下时的所述曲柄臂的角度位置来变更所述预定角度。
由于控制部响应人力驱动力变为预定阈值以下时的曲柄臂的角度位置来变更预定角度，因此，能够基于曲柄的旋转状态来适当地停止马达。
(4)根据所述自行车用控制装置的一例，与在所述曲柄臂处于包括上止点的第一范围以及包括下止点的第二范围时所述人力驱动力变为所述预定阈值以下的情况相比，在所述曲柄臂处于包括距离所述上止点90°的旋转位置的第三范围以及包括距离所述下止点90°的旋转位置的第四范围时所述人力驱动力变为所述预定阈值以下的情况下，所述预定角度更小。
在驾驶者利用自行车进行一般行驶时，在曲柄臂的角度位置为距上下止点90°的位置处，通常，人力驱动力变得最大。因此，在曲柄臂的角度位置为距上下止点90°的位置且人力驱动力变为预定阈值以下的情况下，由于考虑到驾驶者是有意地使人力驱动力降低，因此优选地使马达迅速地停止。在本自行车用控制中，在包括曲柄臂距离上止点90°的旋转位置的第三范围以及包括距离下止点90°的旋转位置的第四范围中，能够使马达更迅速地停止。
(5)根据所述自行车用控制装置的一例，所述预定角度随着所述人力驱动力变为所述预定阈值以下时的所述曲柄臂的角度位置远离上下止点而变小，随着靠近所述上下止点而变大。
随着人力驱动力变为预定阈值以下时的曲柄臂的角度位置远离上下止点，预定角度变小，随着曲柄臂的角度位置靠近上下止点，预定角度变大，因此，能够抑制在曲柄臂的上下止点，无论需不需要马达的辅助，马达都停止。
(6)根据所述自行车用控制装置的一例，所述预定角度随着所述人力驱动力变为所述预定阈值以下时的所述曲柄臂的角度位置远离所述上下止点而阶段性地变小，随着靠近所述上下止点而阶段性地变大。
随着人力驱动力变为预定阈值以下时的曲柄臂的角度位置远离上下止点，预定角度阶段性地变小，随着曲柄臂的角度位置靠近上下止点，预定角度阶段性地变大，因此，能够减少控制所需要的信息量。
(7)根据所述的自行车用控制装置的一例，所述控制部基于所述自行车的倾斜角度来修正所述曲柄臂的上下止点与所述曲柄臂相对于所述自行车的车架的所述角度位置的对应关系。
自行车行驶在平路的情况下的曲柄的上下止点与自行车行驶在上坡或下坡的情况下的曲柄的上下止点相对于自行车的车架的角度位置不同。
在本自行车用控制装置中，由于基于自行车的倾斜角度来修正曲柄臂的上下止点与相对于自行车的车架的曲柄臂的角度位置的对应关系，因此能够基于曲柄臂的角度位置与预定角度的比较来适当地停止马达。
(8)根据所述的自行车用控制装置的一例，还包括检测所述自行车的倾斜角度的倾斜检测部。
由于自行车用控制装置包括检测自行车的倾斜角度的倾斜检测部，因此能够更精确地取得倾斜角度。
(9)根据所述的自行车用控制装置的一例，所述控制部响应所述曲柄的旋转速度来变更所述预定角度。
由于响应曲柄的旋转速度来变更预定角度，因此能够响应自行车的行驶状态来变更停止马达的时机。
(10)根据所述的自行车用控制装置的一例，若所述曲柄的旋转速度变快，则所述预定角度变小。
由于若曲柄的旋转速度变快，则预定角度变小，因此能够从曲柄的旋转速度快的状态下在停止踩踏时更迅速地停止辅助。
(11)根据所述的自行车用控制装置的一例，所述控制部在所述人力驱动力正在减少时，响应所述曲柄的减速度来变更所述马达相对于所述人力驱动力的变化的应答速度。
由于在人力驱动力正在减少时，响应曲柄的减速度来变更马达相对于人力驱动力的变化的应答速度，因此能够响应曲柄的减速度来变更辅助力。
(12)根据所述的自行车用控制装置的一例，所述控制部在所述曲柄的减速度变高时提高所述马达的相对于所述人力驱动力的变化的应答速度。
由于若曲柄的减速度变高，则提高马达相对于人力驱动力的变化的应答速度，因此，从人力驱动力减少且人力驱动力变为预定阈值以下到曲柄旋转预定角度以上为止时，能够减小辅助力。由此，能够减小从给予辅助力的状态向不给予辅助力的状态切换时的辅助力的变化。
(13)根据所述的自行车用控制装置的一例，所述控制部在所述曲柄的旋转速度为预定速度以下时，停止所述马达。
由于在曲柄的旋转速度为预定速度以下时停止马达，因此，即使在人力驱动力变为预定阈值以下时曲柄以小于预定角度的旋转而停止的情况下，也能够迅速地停止马达。
(14)根据所述的自行车用控制装置的一例，还包括检测所述曲柄的旋转速度的速度检测部。
由于自行车用控制装置包括检测曲柄的旋转速度的速度检测部，因此能够更精确地取得曲柄的旋转速度。
(15)根据所述的自行车用控制装置的一例，还包括输出所述角度信息的曲柄传感器。
由于自行车用控制包括曲柄传感器，因此能够更精确地取得关于曲柄的角度的角度信息。
(16)根据本发明的自行车的控制方法的一个方式，其响应关于所述自行车的曲柄的角度的角度信息和人力驱动力来控制辅助自行车的推进的马达，在所述马达驱动时，在所述人力驱动力为预定阈值以下的状态下，若所述曲柄旋转预定角度以上，则停止所述马达。
由于马达驱动时，在人力驱动力为预定阈值以下的状态下，若曲柄旋转预定角度以上，则停止马达，因此，随着曲柄的旋转速度变得越快，从人力驱动力变为预定阈值以下到马达停止为止的时间变得越短。因此，即使曲柄的旋转速度变快，也能够抑制到马达响应踩踏的停止而停止为止，自行车所行驶的距离变长。
发明的效果
根据上述自行车用控制装置及自行车的控制方法，即使曲柄的旋转速度变快，也能够抑制到马达响应踩踏的停止而停止为止，自行车所行驶的距离变长。
附图说明
图1是表示包括第一实施方式的自行车用控制装置的自行车的电学结构的框图；
图2是通过图1的控制部执行的第一辅助停止处理的流程图；
图3是通过控制部执行的第二辅助停止处理的流程图；
图4是表示曲柄臂的角度位置与预定角度的对应关系的图；
图5是通过控制部执行的第三辅助停止处理的流程图；
图6是表示人力驱动力相对于曲柄臂的角度位置的变化的曲线图；
图7是关于第二实施方式的自行车用控制装置，表示响应倾斜角度的人力驱动力与曲柄臂的角度位置的关系的曲线图；
图8是表示倾斜角度和提前角量以及延迟角量的对应关系的图；
图9是关于第三实施方式的自行车用控制装置，表示基本行车辅助力的时间变化的曲线图；
图10是表示行车辅助力的时间变化的曲线图；
图11是表示曲柄的减速度与时间常数的对应关系的图；
图12是表示马达的应答速度与行车辅助力的时间变化的关系的曲线图；
图13是关于第四实施方式的自行车用控制装置，表示曲柄的旋转速度与预定角度的修正值的对应关系的图；
图14是关于变形例的自行车用控制装置，表示曲柄臂的角度位置与预定角度的对应关系的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
参照图1～图6，对第一实施方式的自行车用控制装置10进行说明。
如图1所示，自行车用控制装置10包括控制部12。自行车用控制装置10设置于自行车(省略图示)。自行车设置有驱动单元20、转矩传感器30、曲柄传感器32、速度检测部34、倾斜检测部38、电池40、和曲柄50。曲柄50包括曲柄臂54。优选地，曲柄50还包括曲柄轴52和踏板56。
在控制部12上通过有线或无线可通信地连接有驱动单元20的驱动电路22、转矩传感器30、曲柄传感器32、速度检测部34、车速传感器36、和倾斜检测部38。在控制部12和驱动电路22上电连接有电池40。电池40例如搭载于自行车的车架。自行车的车架也可以包括后载重架和前载重架的至少一者。转矩传感器30、曲柄传感器32、速度检测部34、车速传感器36、和倾斜检测部38通过有线连接在控制部12的情况下，可以从控制部12向其供给电力，也可以从电池40直接供给电力。转矩传感器30、曲柄传感器32、速度检测部34、车速传感器36、和倾斜检测部38通过无线连接在控制部12的情况下，转矩传感器30、曲柄传感器32、速度检测部34、车速传感器36、和倾斜检测部38分别具备电源。电源例如是充电池、发电机等。
控制部12响应关于自行车的曲柄的角度的角度信息和输入给自行车的人力驱动力，来控制辅助自行车的推进的驱动单元20的马达24。控制部12包括演算处理部和存储部。演算处理部执行预定的控制程序，例如包括CPU(Central Processing Unit)或MPU(MicroProcessing Unit)。在存储部存储有用于各种的控制程序和各种的控制处理的信息。存储部包括例如RAM(Random access memory)和ROM(Read only memory)。另外，存储部也可以与控制部12分开形成。控制部12可以设置于驱动单元20，也可以与其分开设置。控制部12也可以包括1个或多个演算处理部和存储部。例如，在控制部12包括多个演算处理部和存储部的情况下，也可以在驱动单元20和与驱动单元20不同的部件上分别设置构成控制部12的演算处理部和存储部。控制部12也可以包括输入接口电路和输出接口电路这样的一般电路。
驱动单元20包括驱动电路22和马达24。驱动电路22控制从电池40供给给马达24的电力。马达24辅助自行车的推进。马达24辅助输入给自行车的人力驱动力。马达24包括电动马达。马达24与从自行车的曲柄轴52到后链轮之间的动力传递路径结合。马达24优选地与曲柄轴52到前链轮的动力传递路径连结。驱动单元20也可以包括将马达24的旋转减速的减速机。驱动单元20也可以包含于前轮毂或后轮毂，在这种情况下，马达24与前轮毂或后轮毂的轮毂壳结合。
自行车用控制装置10包括转矩传感器30、曲柄传感器32、速度检测部34、和倾斜检测部38。
转矩传感器30将响应人力驱动力的信号输出。转矩传感器30检测给予曲柄50或踏板56的人力驱动力。转矩传感器30包括例如应变式传感器、磁致式传感器、光学传感器、和压力传感器的至少一个。控制部12基于转矩传感器30的输出来演算每单位时间的人力驱动力(以下为“人力驱动力TH”)。
曲柄传感器32将关于自行车的曲柄50的角度的角度信息输出。该角度信息包括关于曲柄臂54的角度位置的信息。曲柄传感器32安装于驱动单元20。曲柄传感器32包括检测第一磁石58的磁场的第一元件32A和输出响应与第二磁石60的位置关系的信号的第二元件32B。第一磁石58设置于曲柄轴52或曲柄臂54，与曲柄轴52同轴配置。第一磁石58是环状磁石，配置为在周向上多个磁极交互地排列。第一元件32A将响应曲柄臂54相对于车架的旋转角度的信号输出。第一元件32A在曲柄臂54旋转一周时，输出将360°除以同极的磁极的个数而得的角度作为一个周期的信号。曲柄传感器32可检测出的曲柄臂54的角度位置的最小值为180°以下，优选为15°，更优选为6°。第二磁石60设置于曲柄轴52或曲柄臂54。第二元件32B检测曲柄臂54相对于车架的基准位置(例如，曲柄臂54的上止点或下止点)。第二元件32B将曲柄臂54的一周旋转作为一个周期的信号输出。控制部12基于来自第一元件32A和第二元件32B的信号，来定义曲柄臂54相对于车架的角度位置。第一元件32A包括构成簧式开关的磁性体簧或者霍尔元件。第二元件32B包括磁性体簧或霍尔元件。
曲柄传感器32也可以包括检测磁场的强度的第三元件，而取代第一元件32A和第二元件32B。在曲柄轴52或曲柄臂54设置有在周向上磁场的强度变化的环状磁石，第三元件将与该磁石的磁场的强度对应的信号输出。控制部12能够基于第三元件的输出来定义曲柄臂54相对于自行车的车架的角度位置。在这种情况下，控制部12的存储部在曲柄臂54相对于车架的基准位置上存储从第三元件输出的信号。第三元件包括霍尔元件或磁阻效应(MR)元件。
速度检测部34也可以设置于驱动单元20，也可以设置于与其不同的部件上。速度检测部34基于曲柄传感器32的输出来检测曲柄50的旋转速度(以下为“曲柄50的旋转速度VC”)。速度检测部34也可以包含于控制部12.。速度检测部34基于曲柄传感器32的输出来检测曲柄50的旋转速度VC。速度检测部34基于第一元件32A和第二元件32B输出的信号的至少一者、或第三元件输出的信号来检测曲柄50的旋转速度VC。
车速传感器36安装于自行车的后下叉。车速传感器36将响应与安装在后轮的辐条上的磁石的相对位置的变化的值向控制部12输出。车速传感器36优选为包括构成簧式开关的磁性体簧、或霍尔元件。控制部12基于车速传感器36的输出和预先存储在存储部的后轮的周长来演算每单位时间的行车距离(以下为“车速VS”)。车速传感器36也可以安装于前叉。在这种情况下，前轮的辐条安装有磁石。车速传感器36也可以包括GPS(GlobalPositioning System)接收器。车速传感器36在包括GPS接收器的情况下，基于GPS接收器所接收的位置数据和存储在存储部的地图数据来演算车速VS。
倾斜检测部38安装于自行车的车架。倾斜检测部38检测自行车的倾斜角度。倾斜检测部38包括3轴陀螺仪传感器38A和3轴加速度传感器38B。倾斜检测部38的输出包括3轴的各个姿态角度和3轴的各个加速度的信息。另外，3轴的姿态角度是俯仰角度DA、滚转角度DB、和偏航角度DC。陀螺仪传感器38A的3轴与加速度传感器38B的3轴优选为一致。倾斜检测部38优选为以自行车的左右方向与俯仰角度DA的轴的延伸方向大致一致的方式安装于自行车。另外，倾斜检测部38也可以安装于前叉、车把、或驱动单元20。倾斜检测部38也可以包括1轴加速度传感器。
控制部12从检测自行车的前后方向的倾斜角度的倾斜检测部38来取得关于自行车的倾斜角度的信息。例如，控制部12基于倾斜检测部38的输出来演算自行车的倾斜角度D。倾斜角度D是绕着在自行车的左右方向延伸的轴的自行车的前后方向的倾斜角度。即倾斜角度D是俯仰角度DA。倾斜角度D在自行车设置在水平的地方时设定为0°。因此，倾斜角度D与行车路面的坡度相关。
控制部12响应人力驱动力TH和车速VS来控制马达24。控制部12将人力驱动力TH的X(X为实数)倍的行车辅助力PX作为基本行车辅助力PA来演算。控制部12控制马达24，以使通过人力驱动力TH而作用在动力传递路径的转矩的X倍的转矩从驱动单元20给予动力传递路径。
控制部12执行第一辅助停止处理、第二辅助停止处理、和第三辅助停止处理。控制部12在驱动马达24时，每规定时间去执行各辅助停止处理。执行各辅助停止处理的时机可以彼此相同，也可以彼此不同。
控制部12在第一辅助停止处理中基于车速VS来停止正在进行辅助的马达24。控制部12在第二辅助停止处理中基于曲柄50的旋转速度VC来停止正在进行辅助的马达24。控制部12在第三辅助停止处理中基于人力驱动力TH和曲柄50的角度位置来停止正在进行辅助的马达24。
用图2对第一辅助停止处理的处理步骤进行说明。另外，在以下说明中，附加符号的自行车的各构成要素表示图1的自行车的各构成要素。
控制部12在步骤S11中判定车速VS是否为预定的规定车速VL以上。规定车速VL例如为时速25km。控制部12在判定车速VS为规定车速VL以上时，在步骤S12中停止马达24。另一方面，控制部12在判定车速VS为小于规定车速VL时，暂时结束处理。
用图3对第二辅助停止处理的内容和该处理步骤进行说明。
控制部12在曲柄50的旋转速度VC为预定速度XV以下时，停止马达24。具体地，控制部12在步骤21中判定曲柄50的旋转速度VC是否为预定速度XV以下。预定速度XV例如为10rpm或5rpm。控制部12在判定曲柄50的旋转速度VC为预定速度XV以下时，在步骤22中停止马达24。另一方面，控制部12在判定曲柄50的旋转速度VC比预定速度XV快时，暂时结束处理。
用图4～图6对第三辅助停止处理进行说明。
第三辅助停止处理是在马达24驱动时且在人力驱动力TH为预定阈值XT以下的状态下，若曲柄50旋转预定角度XA以上，则停止马达24的自行车的控制方法。
换而言之，在马达24驱动时且在人力驱动力TH为预定阈值XT以下的状态下，若曲柄50旋转预定角度XA以上，则控制部12停止马达24。更具体地，控制部12在驱动马达24时且人力驱动力TH为预定阈值XT以下的状态下，若基于关于曲柄50的角度的角度信息而判定曲柄50旋转预定角度XA以上，则停止马达24。控制部12响应人力驱动力TH变为预定阈值XT以下时的曲柄臂54的角度位置，来变更预定角度XA。阈值XT优选为0Nm，但是考虑到转矩传感器30的输出的变动性，例如在3～5Nm的范围进行设定。
控制部12具有表示人力驱动力TH变为预定阈值XT以下时的曲柄臂54的角度位置与预定角度XA的关系的信息。由于左右的曲柄臂54的180°位相不同，因此控制部12只要具有表示左右的一者的曲柄臂54的角度位置与预定角度XA的关系的信息即可。该信息也可以作为如图4所示的图而被存储在存储部，也可以作为函数而被存储在存储部。与在曲柄臂54处于包括上止点的第一范围R1和包括下止点的第二范围R2时，人力驱动力TH变为预定阈值XT以下的情况相比，在曲柄臂54变为处于包括距离上止点90°的旋转位置的第三范围R3和包括距离下止点90°的旋转位置的第四范围R4时，人力驱动力TH变为预定阈值XT以下的情况下，预定角度XA小。预定角度XA随着人力驱动力TH变为预定阈值XT以下时的曲柄臂54的角度位置远离上下止点而变小，随着靠近上下止点而变大。
在此，上止点是在曲柄臂54的角度位置中曲柄臂54的前端部变为铅直方向的最上侧的位置。下止点是在曲柄臂54的角度位置中曲柄臂54的前端部变为铅直方向的最下侧的位置。此外，第一范围R1例如是以上止点为中心向曲柄臂54的第一旋转方向10°以及向与曲柄臂54的第一旋转方向相反的第二旋转方向10°所形成的范围。第二范围R2例如是以下止点为中心向曲柄臂54的第一旋转方向10°以及向曲柄臂54的第二旋转方向10°所形成的范围。第三范围R3例如是以距离上止点90°的旋转位置为中心向曲柄臂54的第一旋转方向10°以及向曲柄臂54的第二旋转方向10°所形成的范围。第四范围R4例如是以距离下止点90°的旋转位置为中心向曲柄臂54的第一旋转方向10°以及向曲柄臂54的第二旋转方向10°所形成的范围。
如图5所示，第三辅助停止处理的处理步骤如下。
控制部12在步骤S31中判定人力驱动力TH是否为预定阈值XT以下。控制部12在判定人力驱动力TH比预定阈值XT大时，暂时结束处理。控制部12在判定人力驱动力TH为预定阈值XT以下时，在步骤S32中取得曲柄臂54的角度位置，在步骤S33中设定预定角度XA。例如，控制部12取得在判定出人力驱动力TH为预定阈值XT以下的时刻的曲柄臂54的角度位置。然后控制部12用图4的图来设定与在步骤S32中取得曲柄臂54的角度位置对应的预定角度XA。
接下来，控制部12在步骤S34中演算曲柄臂54的从角度位置的旋转角度量，在步骤S35中判定曲柄臂54的旋转角度量是否为预定角度XA以上。控制部12在判定出曲柄臂54的旋转角度量为预定角度XA以上时，在步骤S36中停止马达24。
控制部12在判定出曲柄臂54的旋转角度量小于预定角度XA时，在步骤S37中判定人力驱动力TH是否为预定阈值XT以下。控制部12在人力驱动力TH为预定阈值XT以下时，再进入步骤S34的曲柄臂54的旋转角度量的演算。控制部12在人力驱动力TH比预定阈值XT大时，暂时结束处理。控制部12在通过第一或第二辅助停止处理而停止了马达24时，暂时结束第三辅助停止处理。
图6是表示执行第三辅助停止处理时的人力驱动力TH相对于曲柄臂54的角度位置的变化的一例的曲线图。
为了推进自行车，若使曲柄臂54从上下止点向第一旋转方向旋转，则随着曲柄臂54从0°的角度位置旋转而人力驱动力TH增加。然后，若曲柄臂54的角度位置超过90°，则人力驱动力TH从增加转为减少，在曲柄臂54的角度位置A1上人力驱动力TH变为预定阈值XT以下。此时，控制部12根据图4的图来设定与曲柄臂54的角度位置A1相对应的预定角度XA。
然后，若曲柄臂54的角度位置超过180°，则人力驱动力TH转为增加，在曲柄臂54的角度位置A2上人力驱动力TH超过预定阈值XT。此时，控制部12演算曲柄臂54的角度位置A1和角度位置A2的旋转角度量，判定该旋转角度量是否为预定角度XA以上。在此，由于旋转角度量变为小于预定角度XA，因此维持马达24的驱动。
然后，若曲柄臂54的角度位置超过270°，则人力驱动力TH从增加转为减少，在曲柄臂54的角度位置A3上人力驱动力TH变为预定阈值XT以下。此时，控制部12根据图4的图来设定与曲柄臂54的角度位置A3对应的预定角度XA。另外，由于曲柄臂54相对于上下止点的角度位置A3与曲柄臂54相对于上下止点的角度位置A1相同，因此与曲柄臂54的角度位置A1时的预定角度XA相同的角度XA被设定。
然后，若曲柄臂54的角度位置超过360°(0°)，则虽然人力驱动力TH从减少转为增加，但是该增加幅度小。而且，即使在曲柄臂54的从角度位置A3加上预先设定的角度XA的角度位置A4上，人力驱动力TH变为预先设定的阈值XT以下。即，人力驱动力TH变为预定阈值XT以下的曲柄臂54的旋转角度量变为预定角度XA以上。此时，控制部12停止马达24。
此外在图6中虽未图示，但是有时会存在在驾驶者蹬自行车而自行车准备出发时，自行车比驾驶者先行，人力驱动力TH变为预定阈值XT以下的情况。在这种情况下，控制部12若判定人力驱动力TH变为预定阈值XT以下的状态下的曲柄臂54旋转了预定角度XA以上，则停止马达24。其结果能够抑制自行车的急剧出发。
此外，在驾驶者将脚离开踏板56时，在脚离开踏板56的状态下曲柄臂54有时会被马达24带着转。但是，由于脚离开踏板56，因此在人力驱动力TH为预定阈值XT以下的状态下，曲柄臂54旋转。因此，控制部12若判定曲柄臂54旋转了预定角度XA以上，则停止马达24。因此，在驾驶者将脚离开踏板56时，能够抑制辅助控制继续进行。
(第二实施方式)
参照图7和图8，对第二实施方式的自行车用控制装置10进行说明。
在自行车行驶在倾斜角度D为0°的平路时，人力驱动力TH在上下止点为最小，在距离上下止点90°的位置为最大。
在自行车行驶在倾斜角度比0°大的上坡时，人力驱动力TH在比处于平地的上下止点晚的时机(曲柄臂54的角度位置为0°+|RX|°以及180°+|RX|°)为最小。另外，RX是处于平地的上止点或下止点与人力驱动力TH变为最小时的曲柄臂54的角度位置的角度差。
在自行车行驶在倾斜角度比0°小的下坡时，人力驱动力TH在比处于平地的上下止点早的时机(曲柄臂54的角度位置为0°—|RX|°以及180°—|RX|°)为最小。
角度差RX与倾斜角度D实质上相等。倾斜角度D比0°大时的角度差RX是正值，倾斜角度D比0°小时的角度差RX是负值。具体地，在上坡和下坡上，在曲柄臂54处于相对于路面垂直的方向上延伸的状态时，人力驱动力TH为最小。
按照这样，由于通过倾斜角度D，从而人力驱动力TH为最小时的曲柄臂54的角度位置不同，因此，控制部12基于自行车的倾斜角度D来修正曲柄臂54的上下止点与曲柄臂54相对于自行车的车架的角度位置的对应关系。控制部12具有表示自行车的倾斜角度D和角度差RX的关系的信息。该信息也可以作为图8所示的图而被存储在存储部，也可以作为函数而被存储在存储部。控制部12如根据图所获知的那样，在倾斜角度D比0°大且为上升坡度时，与倾斜角度D为0°时相比，对曲柄臂54的基准的角度位置进行提前角操作。在倾斜角度D比0°小且为下降坡度时，与倾斜角度D为0°时相比，对曲柄臂54的基准的角度位置进行延迟角操作。在倾斜角度D比0°大的范围内，随着倾斜角度D变大而提前角量变多，在倾斜角度D比0°小的范围内，随着倾斜角度D变小而延迟角量变多。
控制部12在第三辅助停止处理中，基于自行车的倾斜角度D来修正人力驱动力TH变为预先设定的阈值XT以下时的曲柄臂54的角度位置。控制部12在倾斜角度D比0°大的情况下，将人力驱动力TH变为预先设定的阈值XT以下时的曲柄臂54的角度位置设为进行了提前角操作的值，该提前角操作是从通过曲柄传感器32取得的曲柄臂54的角度位置仅提前基于倾斜角度D的角度差RX。控制部12在倾斜角度D比0°小的情况下，将人力驱动力TH变为预先设定的阈值XT以下时的曲柄臂54的角度位置设为进行了延迟角操作的值，该延迟角操作是从通过曲柄传感器32取得的曲柄臂54的角度位置仅延迟基于倾斜角度D的角度差RX。控制部12基于根据倾斜角度D而修正的曲柄臂54的角度位置，从图4来演算预先设定的角度XA。
(第三实施方式)
参照图9～图12，对第三实施方式的自行车用控制装置10进行说明。
控制部12控制行车辅助力PX，以使在人力驱动力TH减少时，相对于该人力驱动力TH的减少，行车辅助力PX的降低推迟。换而言之，控制部12使行车辅助力PX的应答速度相对于人力驱动力TH的减少的变化而降低。控制部12基本上使马达24将响应人力驱动力TH而设定的基本行车辅助力PA作为行车辅助力PX输出。然后，控制部12在人力驱动力TH减少时，修正基本行车辅助力PA，使马达24将修正后的基本行车辅助力PA作为行车辅助力PX输出。该修正后的基本行车辅助力PA为修正前的基本行车辅助力PA以上。控制部12用例如低通滤波器或用移动平均滤波器进行该修正处理。在此，对响应人力驱动力TH而设定的基本行车辅助力PA与行车辅助力PX、以及基本行车辅助力PA与行车辅助力PX的时间变化进行说明。
如图9所示，为人力驱动力TH的X倍的基本行车辅助力PA在曲柄臂54位于上下止点时最小，在曲柄臂54位于从上下止点旋转了90°的位置时最大。
控制部12一方面使马达24将基本行车辅助力PA作为行车辅助力PX输出，并且在人力驱动力TH减少时，修正基本行车辅助力PA，使马达24将该修正后的基本行车辅助力PA作为行车辅助力PX输出。
如图10所示，控制部12在基本行车辅助力PA显示为最大值的时刻t1的下一个时刻t2时，在判定出人力驱动力TH已经减少时，相对于人力驱动力TH的减少，使行车辅助力PX(图10的实线)的减少推迟。具体地，控制部12用一次滤波器修正基本行车辅助力PA并设为行车辅助力PX。按照这样，控制部12通过用一次滤波器修正基本行车辅助力PA，行车辅助力PX的下降相对于人力驱动力TH的下降推迟。另外，图10中的假想线表示基本行车辅助力PA。
此外，控制部12在开始基本行车辅助力PA的修正处理后，在修正后的行车辅助力PX比修正前的基本行车辅助力PA大的期间，继续基本行车辅助力PA的修正处理。即，在从图10的时刻t2到时刻t3期间，控制部12继续基本行车辅助力PA的修正处理。然后，控制部12在时刻t3时修正前的基本行车辅助力PA变为修正后的基本行车辅助力PA以上，则停止辅助处理。
此外，控制部12在人力驱动力TH正在减少时，响应曲柄50的减速度而变更马达24的相对于人力驱动力TH的变化的应答速度。即，控制部12在人力驱动力TH减少时，响应曲柄50的减速度，控制相对于人力驱动力TH的下降的行车辅助力PX的下降的推迟。
具体地，控制部12从曲柄传感器32的输出来演算曲柄50的减速度。另外，也可以速度检测部34演算曲柄50的减速度，并输出给控制部12。然后，控制部12关于一次低通滤波器的时间常数来设定与曲柄50的减速度对应的时间常数。时间常数越小，人力驱动力TH减少时的马达24的应答速度越快，时间常数越大，人力驱动力TH减少时的马达24的应答速度越慢。控制部12在曲柄50的减速度变高的情况下，加快马达24相对于人力驱动力TH的变化的应答速度。随着曲柄50的减速度变高，控制部12减小时间常数，随着曲柄50的减速度变低，控制部12增大时间常数。
例如，控制部12具有图11所示的时间常数图，基于该时间常数图来设定时间常数。该时间常数图包括关联时间常数与曲柄50的减速度的信息，随着曲柄50的减速度变高，时间常数变小。此外，曲柄50的减速度为规定值DX以上时，时间常数以变为最小的一定值的方式被关联。控制部12也可以不用这样的时间常数图，而通过预先设定的计算式来演算响应曲柄50的减速度的时间常数。
在时间常数图中，时间常数与曲柄50的减速度的关系可以是如图11的线L11所示的一次函数这样的关系，也可以是如图11的线L12、L13所示的n次函数这样的关系。此外，也可以是如图11的线L14所示那样，在曲柄50的减速度为规定值DX以上时，时间常数变为比最小值大。时间常数图可以是如图11的线L11～L14所示的那样，响应曲柄50的减速度的变化而时间常数连续地变化，也可以是如图11的线L15所示的那样，响应曲柄50的减速度的变化而阶段性地不连续地变化。该时间常数图通过实验等决定。控制部12可以具备多个时间常数图，通过自行车的操作部或外部装置来选择多个时间常数图并设定。
如图12所示，由于控制部12用图11的图，随着曲柄50的减速度变高而减小时间常数，因此随着曲柄50的减速度变高，行车辅助力PX(图12的实线)靠近基本行车辅助力PA(图12的虚线)。由此，在人力驱动力TH正在减少时，随着曲柄50的减速度变高，行车辅助力PX迅速变小。因此，在从给予辅助力的状态向不给予辅助力的状态切换时的马达24的输出转矩TA的差变小，因此，在驾驶者减速并停止自行车时，很难感觉到输出转矩TA突然降低。
(第四实施方式)
参照图13，对第四实施方式的自行车用控制装置10进行说明。
控制部12响应曲柄50的旋转速度VC来变更预定角度XA。在该预定角度XA的变更中，若曲柄50的旋转速度VC变高，则预定角度XA变小。例如，控制部12随着曲柄50的旋转速度VC变高，以预定角度XA变小的方式进行修正。控制部12具有预定角度XA的修正值的图，基于该修正图来修正预定角度XA。
图13所示的修正图包括将曲柄50的旋转速度VC与预定角度XA的修正值关联的信息，随着曲柄50的旋转速度VC变高，修正值变大。控制部12也可以不用该修正值的图，而通过预先设定的计算式来演算响应曲柄50的旋转速度VC的修正值。在修正图中，也可以如图13的实线所示，响应曲柄50的旋转速度VC的变化而修正值连续地变化，也可以如图13的虚线所示，响应曲柄50的旋转速度VC的变化而修正值阶段性地不连续地变化。
控制部12在第三辅助停止处理中在设定预定角度XA时(图5的步骤S33)，用图13的修正图来修正预定角度XA。具体地，控制部12取得曲柄50的旋转速度VC，用图13的修正图来演算与曲柄50的旋转速度VC对应的修正值。然后，控制部12通过从预定角度XA中减去修正值，来演算修正后的预定角度XAC。控制部12基于预定角度XAC，而取代基于预定角度XA，来进行图5的步骤S35的判定。
(其他实施方式)
关于上述实施方式的说明是本发明的自行车用控制装置和自行车的控制方法可采取的方式的示例，并不意图限制该方式。本发明的自行车用控制装置和自行车的控制方法可以采取例如以下所示的上述各实施方式的变形例、和彼此不矛盾的至少两个变形例的组合。
第一实施方式～第四实施方式可以将两个以上的实施方式组合。
在第一实施方式中，预定角度XA也可以随着人力驱动力TH变为预定阈值XT以下时的曲柄臂54的角度位置远离上下止点而阶段性地变小，随着靠近上下止点而阶段性地变大。例如，控制部12也可以将曲柄臂54的角度位置与预定角度XA关联的图用图14的图，来取代图4的图。
如图14所示，预定角度XA随着曲柄臂54的角度位置从0°向90°而呈3阶段的阶段状地变小，随着从90°向0°而呈3阶段的阶段状地变大。另外，阶段数是任意的设定事项，可以2阶段，也可以4阶段以上。
在第二实施方式中，也可以变更图4的表示曲柄臂54的角度位置与预定角度XA的对应关系的图。例如，控制部12基于倾斜角度D，将曲柄臂54的相对于预定角度XA的角度位置从图4的图中的曲柄臂54的角度位置进行提前角操作或延迟角操作。控制部12在倾斜角度D比0°大时，响应倾斜角度D的大小而将曲柄臂54的相对于预定角度XA的角度位置从图4的图中的曲柄臂54的角度位置进行延迟角操作。控制部12在倾斜角度D比0°小时，响应倾斜角度D的大小而将曲柄臂54的相对于预定角度XA的角度位置从图4的图中的曲柄臂54的角度位置进行提前角操作。
在第二实施方式中，在倾斜角度D比0°大的情况下，随着倾斜角度D变大，曲柄臂54的角度位置的延迟角量也可以阶段性地变大。此外，在倾斜角度D比0°小的情况下，随着倾斜角度D变小，曲柄臂54的角度位置的提前角量也可以阶段性地变大。
在各实施方式中，控制部12也可以通过用户的操作来变更关于人力驱动力TH的预定阈值XT。在这种情况下，例如通过自行车的操作部，或者在自行车用控制装置10设置可连接外部的计算机的端口，通过外部装置来变更预定阈值XT。此外，控制部12也可以存储驾驶者使曲柄50连续地旋转规定次数时的人力驱动力TH的轮廓(profile)，基于该轮廓(profile)来变更阈值XT。
在各实施方式中，控制部12能够通过GPS来取得倾斜角度D。通过GPS所得的倾斜角度D的信息经由例如自行车计算机或智能手机等被输入给控制部12。此外，控制部12也能够经由操作者的输入来取得倾斜角度D。
也可以从第一实施方式、第三实施方式和第四实施方式的自行车用控制装置10中将倾斜检测部38省略。
符号说明：
10 自行车用控制装置
12 控制部
24 马达
32 曲柄传感器
34 速度检测部
38 倾斜检测部
50 曲柄
54 曲柄臂

Claims (16)

1.一种自行车用控制装置，其包括控制部，该控制部响应关于所述自行车的曲柄的角度的角度信息和人力驱动力来控制辅助自行车的推进的马达，
在所述马达驱动时，在所述人力驱动力为预定阈值以下的状态下，若所述曲柄旋转预定角度以上，则所述控制部停止所述马达。
2.根据权利要求1所述的自行车用控制装置，其中，所述曲柄包括曲柄臂，
所述角度信息包括关于所述曲柄臂的角度位置的信息。
3.根据权利要求2所述的自行车用控制装置，其中，所述控制部响应所述人力驱动力变为所述预定阈值以下时的所述曲柄臂的角度位置来变更所述预定角度。
4.根据权利要求3所述的自行车用控制装置，其中，与在所述曲柄臂处于包括上止点的第一范围以及包括下止点的第二范围时所述人力驱动力变为所述预定阈值以下的情况相比，在所述曲柄臂处于包括距离所述上止点90°的旋转位置的第三范围以及包括距离所述下止点90°的旋转位置的第四范围时所述人力驱动力变为所述预定阈值以下的情况下，所述预定角度更小。
5.根据权利要求3或4所述的自行车用控制装置，其中，所述预定角度随着所述人力驱动力变为所述预定阈值以下时的所述曲柄臂的角度位置远离上下止点而变小，随着靠近所述上下止点而变大。
6.根据权利要求5所述的自行车用控制装置，其中，所述预定角度随着所述人力驱动力变为所述预定阈值以下时的所述曲柄臂的角度位置远离所述上下止点而阶段性地变小，随着靠近所述上下止点而阶段性地变大。
7.根据权利要求2～4任一项所述的自行车用控制装置，其中，所述控制部基于所述自行车的倾斜角度来修正所述曲柄臂的上下止点与所述曲柄臂相对于所述自行车的车架的所述角度位置的对应关系。
8.根据权利要求7所述的自行车用控制装置，其中，还包括检测所述自行车的倾斜角度的倾斜检测部。
9.根据权利要求1所述的自行车用控制装置，其中，所述控制部响应所述曲柄的旋转速度来变更所述预定角度。
10.根据权利要求9所述的自行车用控制装置，其中，若所述曲柄的旋转速度变快，则所述预定角度变小。
11.根据权利要求1～4，9和10中任一项所述的自行车用控制装置，其中，所述控制部在所述人力驱动力正在减少时，响应所述曲柄的减速度来变更所述马达相对于所述人力驱动力的变化的应答速度。
12.根据权利要求11所述的自行车用控制装置，其中，所述控制部在所述曲柄的减速度变高时提高所述马达的相对于所述人力驱动力的变化的应答速度。
13.根据权利要求1～4，9和10中任一项所述的自行车用控制装置，其中，所述控制部在所述曲柄的旋转速度为预定速度以下时，停止所述马达。
14.根据权利要求9或10所述的自行车用控制装置，其中，还包括检测所述曲柄的旋转速度的速度检测部。
15.根据权利要求1～4，9和10中任一项所述的自行车用控制装置，其中，还包括输出所述角度信息的曲柄传感器。
16.一种自行车的控制方法，其响应关于所述自行车的曲柄的角度的角度信息和人力驱动力来控制辅助自行车的推进的马达，
在所述马达驱动时，在所述人力驱动力为预定阈值以下的状态下，若所述曲柄旋转预定角度以上，则停止所述马达。
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