CN108569364A - 电动辅助车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动辅助车辆。该电动辅助车辆包括：电动马达；装置，其发送用于对电动马达的旋转进行控制的马达控制相关数据；和控制电路，其基于数据对电动马达进行控制。控制电路和装置均保持相同的数据生成规则。当控制电路向装置发送第一数据时，装置生成至少包括已被接收的第一接收数据的一部分的第二数据，通过使用规则从第二数据生成第三数据，并且将第三数据发送给控制电路。控制电路通过使用规则至少根据第一数据生成第四数据，并且将从装置接收的第二接收数据的一部分与第四数据进行比较。如果比较结果表明一致，则允许对电动马达进行控制。

Description

电动辅助车辆

技术领域

本发明涉及电动辅助车辆。

背景技术

已知这样一种电动辅助自行车，在该自行车中，电动马达为骑乘者移动踏板的力提供辅助。在电动辅助自行车中，电动马达产生与骑乘者施加于踏板的人力相对应的辅助力，使得作为人力和辅助力的总和的驱动力被传递给驱动轮。由于电动马达为人力提供辅助，因此骑乘者移动踏板所需的力可以减小(例如，参见日本特开专利公报No.09-226664)。

在通常使用的电动辅助车辆中，控制面板设置在把手柄附近。骑乘者操纵控制面板，以选择多个辅助模式中的一者。在确定由电动马达产生的辅助力的大小时，对电动马达的旋转进行控制的控制电路利用来自控制面板的表示所选择的辅助模式的信号、来自转矩传感器的表示施加于踏板的人力的大小的转矩信号等。结果，电动马达产生与所选择的辅助模式和移动踏板的力的大小相对应的辅助力。

许多国家提供了与允许产生辅助力的条件及其大小相关的规定。为了遵守这些规定，优选控制电路具有确认向控制电路输出信号的任何装置(例如，控制面板和转矩传感器)是符合的并且这些装置正在正常操作的能力。

发明内容

本发明的优选实施例提供了允许产生适当的辅助力的电动辅助车辆。

根据本发明的优选实施例的电动辅助车辆包括：电动马达；装置，其发送用于对电动马达的旋转进行控制的马达控制相关数据；和控制电路，其基于马达控制相关数据对电动马达进行控制；其中，控制电路和装置相互通信并且均保持相同的数据生成规则；当控制电路向装置发送第一数据时，装置接收来自控制电路的第一接收数据，生成至少包括第一接收数据的一部分的第二数据，通过使用数据生成规则从第二数据生成第三数据，并且将第三数据发送给控制电路；并且控制电路接收来自装置的第二接收数据，通过使用数据生成规则至少从第一数据生成第四数据，将第二接收数据的一部分与第四数据进行比较，并且如果比较结果表明一致，则允许基于马达控制相关数据对电动马达进行控制。

在本发明的一个优选实施例中，如果比较结果表明不一致，则控制电路禁止基于来自装置的马达控制相关数据对电动马达进行任何控制。

在本发明的一个优选实施例中，装置接收的第一接收数据包括第一数据；装置通过使用数据生成规则从第二数据生成第三数据，第二数据包括第一数据；控制电路接收的第二接收数据包括第三数据；并且控制电路通过使用数据生成规则从第一数据生成第四数据，并且将第三数据与第四数据进行比较。

在本发明的一个优选实施例中，第三数据包括马达控制相关数据。

在本发明的一个优选实施例中，每当向装置发送第一数据时，控制电路改变第一数据的内容。

在本发明的一个优选实施例中，响应于接收到来自控制电路的第一接收数据，装置将第三数据发送给控制电路。

在本发明的一个优选实施例中，第三数据包括除马达控制相关数据以外的数据。

在本发明的一个优选实施例中，控制电路包括存储器，存储器存储已被发送给装置的最新一代第一数据并且存储最新一代前一代第一数据；并且控制电路从存储器读取最新一代第一数据和最新一代前一代第一数据，通过使用数据生成规则分别从最新一代第一数据和最新一代前一代第一数据生成第四数据的片段，并且如果第二接收数据的一部分与第四数据中的任一片段一致，则允许基于马达控制相关数据对电动马达进行控制。

在本发明的一个优选实施例中，控制电路包括存储器，存储器存储最新一代第四数据并且存储最新一代前一代第四数据；并且控制电路：从存储器读取最新一代第四数据和最新一代前一代第四数据，并且如果第二接收数据的一部分与任一第四数据一致，则允许基于马达控制相关数据对电动马达进行控制。

在本发明的一个优选实施例中，装置接收的第一接收数据包括第一数据；第二数据包括第一数据和马达控制相关数据；装置通过使用数据生成规则从包含在第二数据中的第一数据生成第三数据，并且将第三数据和马达控制相关数据发送给控制电路；由控制电路接收的第二接收数据包括第三数据和马达控制相关数据；并且控制电路通过使用数据生成规则从第一数据和马达控制相关数据生成第四数据，并且将包含在第二接收数据中的第三数据与第四数据进行比较。

在本发明的一个优选实施例中，当控制电路基于来自装置的马达控制相关数据对电动马达进行控制时，控制电路间断地向装置发送第一数据，并且如果在预定时间段或更长时间内比较结果表明不一致，则禁止基于马达控制相关数据对电动马达进行任何控制。

在本发明的一个优选实施例中，马达控制相关数据是表示步行辅助模式的数据，步行辅助模式是不管骑乘者是否骑乘在电动辅助车辆上电动马达均进行操作的操作模式。

根据本发明的优选实施例，电动辅助车辆中的控制电路能够确认与控制电路通信的装置是符合的并且该装置正在正常操作。这允许控制电路对电动马达进行控制以产生适当的辅助力。

根据以下参照附图对优选实施例的详细描述，本发明的上述和其他元件、特征、步骤、特性和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是示出了电动辅助自行车1的侧视图。

图2是示出了电动辅助自行车1的示例性机械构造的框图。

图3是示例性控制面板60的外部视图。

图4A是示出了经由总线80连接到转矩传感器41并经由总线81连接到控制面板60的控制电路71的视图。

图4B是示出了经由总线82连接到装置100的控制电路71的视图。

图5是示出了由控制电路71和装置100的微控制器100a分别执行的处理的流程图。

图6是示出了从控制电路71发送给装置100的数据帧110的视图。

图7是示出了从装置100发送给控制电路71的数据帧120的视图。

图8是示出了在装置100中接收来自控制电路71的数据帧110与将数据帧120传递给控制电路71不同步的情况的视图。

图9是示出了装置100响应于接收到来自控制电路71的数据帧110而发送数据帧121的情况的视图。

图10是示出了控制电路71和装置100频繁交换数据帧同时改变校验基值时的问题的视图。

图11是示出了控制电路71同时利用校验基准值A1和期待值C1以及校验基准值A2和期待值C2的处理的视图。

图12是示出了由控制电路71和装置100的微控制器100a分别执行的处理的流程图。

具体实施方式

下文中，将参考附图描述根据本发明的电动辅助车辆的优选实施例。在优选实施例的描述中，相同的元件将用相同的附图标记来表示，并且任何重复的描述将不再赘述。在本发明的优选实施例中，对“前/后”、“右/左”和“上方(上)/下方(下)”的任何提及都基于如下状态：骑乘者坐在电动辅助车辆的鞍座(车座)上以面向把手。注意，以下优选实施例是说明性的，并且本发明不限于以下优选实施例。

第一优选实施例

图1是示出了根据本优选实施例的电动辅助自行车1的侧视图。电动辅助自行车1包括驱动单元51，其将在下面具体描述。电动辅助自行车1是根据本发明的优选实施例的电动辅助车辆的示例。驱动单元51是根据本发明的优选实施例的电动辅助系统的示例。

电动辅助自行车1包括沿前后方向延伸的车身框架11。车身框架11包括头管12、下管5、支架6、链撑7、座管16和座撑19。头管12设置在车身框架11的前端。把手杆(handlestem)13以能够旋转的方式插入头管12中。把手(handle bar)14固定在把手杆13的上端部。在把手杆13的下端部，固定有前叉15。限定转向轮的前轮25以能够旋转的方式被支撑在前叉15的下端部处。前叉15上设置有作用于前轮25的制动器8。头管12的前方设置有前筐21。前叉15上设置有头灯22。

下管5从头管12倾斜地向下并向后延伸。座管16从下管5的后端部向上延伸。链撑7从座管16的下端部向后延伸。支架6将下管5的后端部、座管16的下端部和链撑7的前端部连接在一起。

座柱17插入座管16中，并且供骑乘者乘坐的鞍座27设置在座柱17的上端部。链撑7的后部以能够旋转的方式支撑后轮26，该后轮限定并用作驱动轮。作用于后轮26的制动器9设置在链撑7的后部。此外，链撑7的后部设置有用于在停车期间使车辆保持在直立位置的撑脚架29。座撑19从座管16的上部倾斜地向下并向后延伸。座撑19的下端部连接到链撑7的后部。座撑19支撑设置在鞍座27后方的行李架24，并且还支撑从上方覆盖后轮26的挡泥板18。挡泥板18的后部设置有尾灯23。

驱动单元51设置在支架6中，支架6本身靠近车身框架11的车辆中央部放置。驱动单元51包括电动马达53、曲柄轴57和控制设备70。向电动马达53等供给电力的电池56安装在支架6上。电池56可由座管16支撑。

曲柄轴57由驱动单元51支撑并沿左右方向穿过其中。曲柄轴57的两端设有曲柄臂54。踏板55以能够旋转的方式设置在每个曲柄臂54的终端。

控制设备70控制电动辅助自行车1的操作。通常，控制设备70包括能够进行数字信号处理的控制电路，例如微控制器、信号处理器等。控制电路例如是半导体集成电路。

当骑乘者用他或她的脚在踏板55上踩踏时所产生的曲柄轴57的旋转输出经由链条28传递到后轮26。控制设备70中的控制电路控制电动马达53，以产生与骑乘者的踩踏力所引起的、曲柄轴57的轴向转矩相一致的驱动辅助输出。由电动马达53产生的辅助力经由链条28传递到后轮26。也可以使用皮带、轴等，来代替链条28。

接着，将详细描述控制设备70和传感器的具体构造，传感器产生控制设备70的操作中要利用的信号。

图2是示出了电动辅助自行车1的示例性机械构造的框图。

图2描述了控制设备70及其周围环境。周围环境的示例包括各种传感器和电动马达53，传感器向控制设备70输出信号，并且电动马达基于控制设备70的操作结果而被驱动。

首先，将描述控制设备70的周围环境。

如上所述，控制设备70限定驱动单元51的一部分。图2示出了也是驱动单元51的元件的转矩传感器41、曲柄旋转传感器42和电动马达53。此外，可以包括加速度传感器(未示出)。控制设备70包括控制电路71和马达驱动电路79。

当曲柄轴57中产生转矩时，转矩传感器41检测由骑乘者向踏板55施加的人力(踩踏力)。例如，转矩传感器41可以是磁致伸缩转矩传感器。转矩传感器41产生大小与所检测到的转矩的大小相一致的电压信号。转矩传感器41包括将电压信号转化成转矩数据的运算电路或微控制器41a。例如，微控制器41a可以包括A/D转换器和计算核心，A/D转换器将生成的模拟电压信号转换为数字电压信号，计算核心根据数字电压信号的大小计算转矩。注意，A/D转换器可以在微控制器41a的外部。微控制器41a经由未示出的通信接口(例如，通信终端)将转矩数据发送给控制电路71。

曲柄旋转传感器42检测曲柄轴57的旋转角度。例如，曲柄旋转传感器42可以每隔预定角度来检测曲柄轴57的旋转，并且输出矩形波信号或正弦波信号。通过使用输出信号，计算曲柄轴57的旋转角度和转速。例如，曲柄轴57的周围设置有包括磁极(N极和S极)的多件磁性材料。当霍尔传感器位于固定位置的情况下，与曲柄轴57的旋转相关联的磁场中的极性变化被转换成电压信号。通过使用来自霍尔传感器的输出信号，控制电路71对磁场的极性变化进行计数，并且计算曲柄轴57的旋转角度和转速。曲柄旋转传感器42可以包括运算电路或微控制器，运算电路或微控制器根据输出信号计算曲柄轴57的旋转角度和转速。

例如，马达驱动电路79可以是逆变器。马达驱动电路79允许电流从电池56供给至电动马达53，电流的振幅、频率、流向等与来自控制电路71的马达电流指令值相一致。当接收到该电流时，电动马达53旋转以产生具有确定大小的辅助力。电流传感器(未示出)检测在电动马达53中流动的电流的值，并且将该值输出到控制设备70。控制设备70通过使用来自电流传感器的输出信号执行反馈控制。

图2所示的电动马达53例如为具有三相(U相、V相、W相)线圈的三相马达。例如，电动马达53可以是无刷DC马达。尽管在此假设电流传感器检测所有的三相电流，但是可以仅检测两相电流。在三相电源控制下，各相电流值的总和理论上应为零。通过使用这种关系，两个电流值将允许通过计算确定其余的电流值。由此，能够获得所有的三相的电流值。

马达旋转传感器46检测电动马达53的旋转。例如，马达旋转传感器46可以是霍尔传感器，霍尔传感器检测由电动马达53的旋转转子(未示出)产生的磁场，以输出与磁场的强度或极性相一致的电压信号。在电动马达53是无刷DC马达的情况下，在转子上设置多个永磁体。马达旋转传感器46将磁场中的与转子的旋转相关联的极性变化转换为电压信号。通过使用来自马达旋转传感器46的输出信号，控制电路71对磁场的极性变化进行计数，并且计算转子的旋转角度和转速。

由电动马达53产生的辅助力经由动力传递机构传递到后轮26。动力传递机构包括链条28、从动链轮32、驱动轴33、传动机构36、单向离合器37等，其将参照图2在下文进行描述。上述构造使得能够为电动辅助自行车1上的骑乘者的人力提供辅助。

在接收到从各种传感器输出的检测值和从控制面板60输出的操纵数据时，控制电路71基于检测值和/或操纵数据来控制电动马达53。“控制”包括：使电动马达53开始旋转；保持旋转；停止旋转；减小或增大旋转并且保持该旋转状态；以及逐渐减小旋转直至最终停止旋转。要从各种传感器输出的检测值例如可以是分别从转矩传感器41和曲柄旋转传感器42输出的转矩值和旋转角度值。控制电路71向马达驱动电路79发送马达电流指令值，以产生所需大小的辅助力。由此，电动马达53旋转，使得电动马达53的驱动力被传递到后轮26。结果，电动马达53的驱动力增加到骑乘者的人力上。

或者，控制电路71可以禁止基于检测值和/或操纵数据对电动马达53的旋转进行任何控制。在这种情况下，控制电路71执行预定的操作，例如，停止电动马达53的旋转的操作。

注意，从各种传感器输出的检测信号是模拟信号。一般而言，在检测信号输入到控制设备70之前，可以设置将模拟信号转换为数字信号的A/D转换电路(未示出)。该A/D转换电路可以设置在每个传感器内或驱动单元51内，以便位于每个传感器和控制设备70之间的信号路径上。或者，该A/D转换电路可以设置在控制设备70内。注意，各种传感器中的全部或一部分可以包括将检测信号转化成数据的运算电路或微控制器，如同本优选实施例的转矩传感器41。

由电动马达53产生的辅助力的大小可以根据当前选择的辅助模式而变化。骑乘者可以使用控制面板60来选择辅助模式。

控制面板60安装在电动辅助自行车1的把手14(图1)上，以便例如经由有线电缆连接到控制设备70。控制面板60包括微控制器60a。微控制器60a经由例如通信终端的通信接口(未示出)将表示骑乘者已经做出的操纵的操纵数据发送给控制设备70，并从控制设备70接收各种数据并向骑乘者呈现各种数据。

在本优选实施例中，控制电路71将马达电流指令值输出到马达驱动电路79，使得电动马达53旋转或停止。换句话说，控制电路71控制电动马达53的旋转。

控制电路71从控制面板60接收表示所选择的辅助模式或步行辅助模式(如下所述)的操纵数据，并且控制电路71从转矩传感器41接收表示向踏板55施加的人力的大小的转矩数据。通过利用这些所接收到的数据，控制电路71确定电动马达要产生的辅助力的大小。控制电路71还可以从除控制面板60和转矩传感器41之外的各种电子部件(设备)接收信号，并且利用它们来确定电动马达53要产生的转矩、转速等。控制面板60和转矩传感器41是输出信号的设备的示例，该信号由控制电路71用来控制电动马达53的旋转。

注意，控制电路71可以仅通过接收来自控制面板60和转矩传感器41中的一者的数据来进行操作。例如，即使当未接收到来自控制面板60的任何操纵数据时，控制电路71也可以基于来自转矩传感器41的转矩数据，来计算驱动电动马达53的电流指令值。相反，当接收到来自控制面板60的操纵数据而未接收到任何转矩数据时，控制电路71可以基于操纵数据，来计算电流指令值。后一种情况的示例可以是：在上坡的情况下，骑乘者已经按下步行辅助模式按钮，推着电动辅助自行车1而未骑乘在电动辅助自行车1上等。步行辅助模式按钮将参照图3在下文中进行描述。

接着，将描述电动辅助自行车1中的动力传递路径。

一旦骑乘者踩踏在踏板55上以使曲柄轴57旋转，曲柄轴57的该旋转就经由单向离合器43传递到合成机构58。电动马达53的旋转经由减速器45和单向离合器44传递到合成机构58。

合成机构58例如可以包括圆柱形构件，使得曲柄轴57设置在圆柱形构件内。合成机构58包括安装在其上的驱动链轮59。合成机构58围绕与曲柄轴57和驱动链轮59相同的旋转轴线旋转。

单向离合器43将曲柄轴57的任何向前旋转传递至合成机构58，而不将曲柄轴57的任何向后旋转传递至合成机构58。单向离合器44将由电动马达53产生的、在使得合成机构58向前旋转的方向上的任何旋转传递至合成机构58，而未将在使得合成机构58向后旋转的方向上的任何旋转传递至合成机构。此外，当电动马达53停止时，如果骑乘者移动踏板55而使合成机构58旋转，则单向离合器44不会将该旋转传递给电动马达53。骑乘者向踏板55施加的踩踏力和由电动马达53产生的辅助力传递到合成机构58，并在那里合并。由合成机构58合成的合力经由驱动链轮59传递到链条28。

链条28的旋转经由从动链轮32传递到驱动轴33。驱动轴33的旋转经由传动机构36和单向离合器37传递到后轮26。

传动机构36响应于骑乘者对变速杆67的操纵而改变传动比。变速杆67例如可以安装在把手14上(图1)。如果驱动轴33的转速比后轮26的转速快，则单向离合器37将驱动轴33的旋转传递到后轮26。如果驱动轴33的转速比后轮26的转速慢，则单向离合器37不会将驱动轴33的旋转传递到后轮26。

骑乘者向踏板55施加的踩踏力和电动马达53产生的辅助力经由前述的动力传递路径传递到后轮26。

图3是示例性控制面板60的外部视图。控制面板60例如安装在把手14上的左手柄附近。

控制面板60包括显示面板61、辅助模式控制开关62、电源开关63和步行辅助模式按钮64。

例如，显示面板61是液晶面板。显示面板61显示各种信息，包括与电动辅助自行车1的速度、电池56的剩余电量、要改变的助力比的范围、辅助模式有关的信息和其他类型的行驶信息，这些信息是由控制设备70提供的。

显示面板61包括速度显示区域61a、剩余电池电量显示区域61b、助力比变化显示区域61c和辅助模式显示区域61d。在该示例中，显示面板61用作向骑乘者提供这种信息的指示器，以显示信息。

在速度显示区域61a中，电动辅助自行车1的车速用数字显示。在本实施例中，通过使用设置在前轮25上的速度传感器35，来检测电动辅助自行车1的车速。

在剩余电池电量显示区域61b中，基于从电池56输出到控制设备70的剩余电池电量信息，将电池56的剩余电量分段显示。这允许骑乘者直观地把握电池56的剩余电量。

在助力比变化显示区域61c中，分段显示控制设备70设定的助力比可以变化的范围。此外，在该变化范围内，还可以显示当前正在使用的助力比。

在辅助模式显示区域61d中，显示骑乘者通过操纵辅助模式控制开关62而选择的辅助模式。辅助模式例如可以是“强”、“标准”和“自动/经济”。当骑乘者通过操纵辅助模式控制开关62而选择辅助模式＝OFF时，辅助模式显示区域61d将显示“无辅助”。

辅助模式控制开关62允许骑乘者选择前述多个辅助模式(包括辅助模式＝OFF)中的一者。当选择多个辅助模式中的一者时，控制面板60内部的微控制器60a(图2)向控制设备70发送对所选的辅助模式进行识别的操纵数据。

电源开关63使电动辅助自行车1通电或断电。通过按压电源开关63，骑乘者可以使电动辅助自行车1通电或断电。

步行辅助模式按钮64使得即使当骑乘者未骑乘在电动辅助自行车1上时电动辅助自行车1的电动马达53也进行操作。在步行辅助模式下，当按下步行辅助模式按钮64时，即使当转矩传感器41未检测到任何转矩时，电动辅助自行车1也进行操作。步行辅助模式是这样一种操作模式：不管骑乘者是否实际骑乘在电动辅助自行车1上，电动辅助自行车1也以预定速度(例如，每小时约1km以下)行驶。关于是否允许步行辅助模式按钮64的问题以及每小时所允许的速度可以取决于各个国家。

电动马达53相对于曲柄旋转输出的辅助力从“强”到“标准”到“自动/经济”连续变小。

例如，当辅助模式是“标准”时，电动马达53在电动辅助自行车1开始移动时或者在其在平坦地形或上坡上移动时，产生辅助力。例如，当辅助模式为“强”时，类似于“标准”模式，电动马达53在电动辅助自行车1开始移动时或者在其在平坦地形或上坡上移动时，产生辅助力。对于相同的曲柄旋转输出，电动马达53在辅助模式为“强”时比在辅助模式为“标准”时产生更大的辅助力。当辅助模式是“自动/经济”时，如果当在平坦地形或下坡等上移动时踩踏力较小，则与“标准”模式相比，电动马达53可以减小辅助力，或者完全停止产生辅助力，从而减少电力消耗。当辅助模式是“无辅助”时，电动马达53不产生任何辅助力。

因此，相对于曲柄旋转输出的辅助力根据前述的辅助模式发生改变。在该示例中，辅助模式分四步进行切换。然而，辅助模式可以分三步以下或五步以上进行切换。

图4A示出了经由总线80连接到转矩传感器41并且经由总线81连接到控制面板60的控制电路71的视图。在本优选实施例中，总线80是专用于一对一地连接控制电路71和转矩传感器41的线缆，并且总线81是专用于一对一地连接控制电路71和控制面板60的线缆。然而，总线80和81可以是安装在电动辅助自行车1内的网络线。

转矩传感器41的微控制器41a将表示检测到的转矩的大小的转矩数据发送给控制电路71。控制面板60的微控制器60a还将对所选的辅助模式进行识别的操纵数据发送给控制电路71。除了对所选的辅助模式进行识别的操纵数据之外，控制面板60的微控制器60a可以在例如电动辅助自行车1正在行走时，发送表明步行辅助模式按钮64被按下的操纵数据。

在本优选实施例中，控制电路71、转矩传感器41的微控制器41a以及控制面板60的微控制器60a执行各自的计算，如下所述。控制电路71从转矩传感器41和控制面板60接收它们的计算结果，并将这些结果与控制电路71自身进行的计算结果进行比较。如果转矩传感器41的计算结果与其自身的计算结果一致，并且控制面板60的计算结果与其自身的计算的结果一致，即如果两个比较结果表明一致，则控制电路71允许基于来自转矩传感器41的转矩数据和来自控制面板60的操纵数据来控制电动马达53。另一方面，如果比较结果表明不一致，即如果一个或者两个比较结果表明不一致，则控制电路71禁止基于来自转矩传感器41的转矩数据和来自控制面板60的操作数据来控制电动马达53。这样，控制电路71能够确认向控制电路71输出信号的转矩传感器41和控制面板60是否正常操作。

在本说明书中，控制电路71为了控制电动马达53而可能利用的任何数据(诸如，来自转矩传感器41的转矩数据和来自控制面板60的操纵数据)可以被称为“马达控制相关数据”。“马达控制相关数据”例如可以是由转矩传感器41的微控制器41a产生并且当骑乘者正在移动踏板55时被发送给控制电路71的电动马达转矩数据。另一示例可以是当骑乘者未移动踏板55而是按下控制面板60上的步行辅助模式按钮64时，由控制面板60的微控制器60a产生并被发送给控制电路71的步行辅助模式下的驱动请求或者表明步行辅助模式的数据。只要控制电路71能够利用数据来控制电动马达53，也可以将从转矩传感器41之外的各种传感器输出的任何检测数据认定为“马达控制相关数据”。

此外，可能存在这样的情况，控制面板60具有复杂的功能，例如指示驱动单元51响应于例如骑乘者的操纵而使电动辅助自行车1行驶和/或停止。在这种情况下，从控制面板60发出的驱动或停止电动马达53的请求是可由控制电路71用来控制电动马达53的数据。因此，这些请求也被包括在“马达控制相关数据”内。

图4B是示出了经由总线82连接到装置100的控制电路71的视图。装置100表示例如包括转矩传感器41和控制面板60的电气部件。装置100还包括微控制器100a。

在下文中，将基于图4B的构造，描述控制电路71和装置100的操作以及控制电路71和装置100之间进行的通信。

图5是示出了根据本优选实施例的处理的流程图，该处理分别由控制电路71和装置100的微控制器100a执行。控制电路71根据左侧流程图所示的过程来执行其处理，而装置100的微控制器100a根据右侧流程图所示的过程来执行其处理。控制电路71根据上述流程图执行包括程序代码的计算机程序，这些程序代码被复制到未示出的存储器(例如，随机存取存储器(RAM))中。装置100的微控制器100a也根据上述流程图执行包括程序代码的计算机程序，这些程序代码被复制到未示出的存储器(例如，RAM)中。此外，控制电路71和装置100各自将预定义的数据生成规则存储在未示出的存储器中，使得在控制电路71和装置100之间共享相同的数据生成规则。数据生成规则的细节将在下面描述。

在下文中，还将参照图6和图7，来描述图5的处理。

首先，在步骤S11，控制电路71向装置100发送校验基值。“校验基值”是从控制电路71发送给装置100以验证装置100是否正常工作的一段数据。例如，校验基值可以是任何数值的任意序列。

图6示出了从控制电路71发送给装置100的数据帧110。数据帧110包括发送方ID字段110a、数据字段110b和校验基值字段110c。发送方ID字段110a描述了唯一标识控制电路71的标识符。数据字段110b存储要从控制电路71发送给装置100的数据，例如生成校验值的请求。在装置100是控制面板60的情况下，作为要从控制电路71发送给控制面板60的数据，要显示在速度显示区域61a中的速度信息被存储在数据字段110b中。校验基值字段110c存储校验基值。根据上述格式，控制电路71构建数据帧110。

在将校验基值发送给装置100之后，控制电路71执行图5中的步骤S12的处理。在步骤S12，通过使用数据生成规则，控制电路71从校验基值生成期待值。在本优选实施例中，“数据生成规则”例如是接收校验基值作为输入数据X并返回计算结果Y的数学函数。例如，下面的式1示出了数据生成规则的示例。

(式1)

Y＝(3·X)/2

如果先前已知一个(或多个)可能的校验基值，则数据生成规则可以是将输入数据X(作为校验基值)的值映射到数据Y的对应值的表格。

微控制器100a将已经计算的期待值存储到未示出的RAM中。

接着，将描述装置100的微控制器100a的处理。装置100接收从控制电路71发送的数据帧110。

在步骤S21，装置100解析接收到的数据帧110并提取校验基值字段110c中所述的校验基值。在本说明书中，从给定的数据A中提取部分数据B可以表示为“从数据A生成数据B”。

在步骤S22，微控制器100a通过使用上述数据生成规则(式1)从校验基值生成校验值。

在步骤S23，微控制器100a将确定的校验值的数据连同待发送的数据一起发送给控制电路71。已经发送的数据由控制电路71接收。

图7是示出了从装置100发送给控制电路71的数据帧120的视图。数据帧120包括发送方ID字段120a、数据字段120b和校验值字段120c。发送方ID字段120a描述了唯一标识装置100的标识符。数据字段120b存储要从装置100发送给控制电路71的数据，例如马达控制相关数据。校验值字段120c存储校验值。根据上述格式，装置100的微控制器100a构建数据帧120。

控制电路71从装置100接收包括马达控制相关数据和校验值的数据帧120。

在步骤S13，控制电路71从装置100接收的数据中提取校验值。

在步骤S14，控制电路71将提取的校验值与其自身生成的期待值进行比较，并且在步骤S15中，确定期待值和校验值是否彼此一致。如果它们一致，则处理进行到步骤S16；如果它们不一致，则处理进行到步骤S17。

在步骤S16，控制电路71允许基于从装置100接收到的马达控制相关数据对电动马达进行控制。换句话说，控制电路71产生电流指令值，并且将其发送给马达驱动电路79以驱动电动马达53。

另一方面，在步骤S17，控制电路71禁止基于从装置100接收到的马达控制相关数据对电动马达53进行任何控制。例如，只要控制电路71不产生电流指令值，则电动马达53不会旋转。注意，控制电路71仍然可以允许电动马达53旋转，前提是其并非基于来自装置100的马达控制相关数据。例如，在不利用马达控制相关数据的情况下，控制电路71可以执行“保持当前状态”的操作、“减小电动马达53的输出并保持该输出”的操作或者“逐渐减小电动马达53的输出直到最终停止驱动”的操作。“保持当前状态”的操作的示例可以是，如果电动辅助自行车1当前正在行驶，则保持行驶，或者如果电动辅助自行车1当前停止，则保持其停止。

在未执行步骤S16的情况下，根据本优选实施例的控制电路71将不允许基于马达控制相关数据对电动马达53进行任何驱动。这意味着在以下情况下，将不会执行直至步骤S15的处理，并且因此将不会对电动马达53进行驱动：如果数据帧120由于装置100的故障而未到达控制电路71；如果由于总线82的故障而不能在控制电路71和装置100之间发生通信；或者如果数据帧110和/或120被破坏。或者，可以替代地执行例如“保持当前状态”的前述替代操作。此外，即使数据帧110和120事实上被破坏但是在未检测到该破坏的情况下执行了直至步骤S15的处理，在步骤S15中期待值也不会一致。在该情况下，控制电路71可以以类似的方式对操作进行控制。

只要数据生成规则保密，即使具有可信功能的装置100被未授权用户替换为篡改装置，篡改装置也将不能发送正确的校验值。在另一种情况下，即使另一装置伪造发送方ID字段120a并假装是发送马达控制相关数据的装置100，由于这种数据不包含正确的校验值，因此这些数据也不会导致电动马达53被驱动。

根据本优选实施例，控制电路71能够通过利用基于数据生成规则计算的期待值和从另一个装置接收到的校验值来确认通信的有效性。仅在确认通信有效时才允许驱动电动马达53；如果不能确认有效性，则禁止基于马达控制相关数据对电动马达53进行任何驱动。结果，在不使用任何特殊硬件的情况下提高了通信的可靠性，并且仅允许基于来自有效装置的马达控制相关数据对电动马达53进行驱动。

控制电路71可以在每个预定的时间段执行图5的处理。在该情况下，控制电路71每次可以总是向装置100发送相同的校验基值或者不同的校验基值。在后一种情况下，控制电路71例如可以使用由下面的式2表示的方法来生成每个新的校验基值。

(式2)

X(n+1)＝X(n)+r(n)

这里，X(n+1)是第n+1次发送的校验基值；X(n)是第n次发送的校验基值；并且r(n)是n的数学函数(例如，线性函数)，其可以是任意选择的。或者，r(n)可以是常数，例如，7。

在图5中，一旦装置100接收到从控制电路71发送的数据帧110，装置100就向控制电路71发送包含马达控制相关数据的数据帧120；尽管这已经被示出为在时间上连续发生的事件的序列，但是在步骤S23中可以等待数据帧120的发送，直到需要发送马达控制相关数据。例如，图8示出了在装置100中从控制电路71接收数据帧110并向控制电路71传递数据帧120不同步的情况。控制电路71继续并预先向装置100发送校验基值。装置100可以随时产生校验值并将其保持，如图8所示；或者，控制电路71可以生成校验值，并且在发送马达控制相关数据时，由该校验值与马达控制相关数据一起构建数据帧120。

然而，优选能够在控制电路71需要时确认通信的有效性。例如，图9示出了装置100响应于接收到来自控制电路71的数据帧110而发送数据帧121的情况。一旦从控制电路71接收到数据帧110，则装置100的微控制器100a可以执行图5中的步骤S21和S22，并且在步骤S23中，向控制电路71发送包含校验值但不包含马达控制相关数据的数据帧121。当需要发送马达控制相关数据时，装置100的微控制器100a可以在该时间点进一步构建包含相同校验值的数据帧120，并将数据帧120发送给控制电路71。

第二优选实施例

本优选实施例将描述在控制电路71和装置100频繁交换数据帧同时改变校验基值的情况下提高通信有效性的处理。在本优选实施例中，还将依赖于参照第一优选实施例阐述的、对图1至图7中的构造和基本操作所做的描述；将省略其任何冗余的描述。

图10示出了控制电路71和装置100频繁交换数据帧同时改变校验基值时的问题。

例如，考虑控制电路71通过使用式2规则地改变校验基值的情况。

首先，控制电路71向装置100发送包含校验基值A1的数据帧110。装置100的微控制器100a允许从校验基值A1生成的校验值B1包含在数据帧120中，并且将数据帧120发送给控制电路71。在从控制电路71接收下一个校验基值之前，微控制器100a将使用最新的校验基值A1来生成校验值B1。控制电路71将校验值B1与从校验基值A1生成的期待值C1进行比较。

假设在将包含下一个校验基值A2的数据帧111发送给装置100之后，控制电路71立即从装置100接收数据帧120。由于装置100还未接收到数据帧111，数据帧120存储从校验基值A1生成的校验值B1。控制电路71将校验值B1与从校验基值A2产生的期待值C2进行比较。因此，两者将不一致，并且将禁止基于包含在数据帧120内的马达控制相关数据对电动马达53进行控制(图5中的步骤S17)。

因此，在本优选实施例中，即使在开始使用校验基值A2之后，校验基值A1和/或期待值C1也将被视为有效。

图11示出了根据本优选实施例的控制电路71同时使用校验基值A1和期待值C1以及校验基值A2和期待值C2的处理。即使在开始使用校验基值A2之后，控制电路71仍保持期待值C1。如果期待值C2和校验值B1之间的比较表明不一致，则进一步比较期待值C1和校验值B1。由于期待值C1和校验值B1一致，因此即使在图10的处理中导致不一致的情况下，也将基于马达控制相关数据对电动马达53进行适当地控制。

在上述处理中，控制电路71可以将已经发送给装置100的最新一代校验基值A2和最新一代前一代校验基值A1存储在存储器(例如，RAM)中。或者，控制电路71可以将已经发送给装置100的最新一代期待值C2和最新一代前一代期待值C1存储在存储器(例如，RAM)中。

图12是示出了根据本优选实施例的处理的流程图，其分别由控制电路71和装置100的微控制器100a执行。与图5的差异在于，步骤S12a、S14a和S15a代替图5中的步骤S12、S14和S15，并且包括附加步骤S14b和S15b。在下文中，将仅描述差异。

在步骤S12a，当新生成期待值时，控制电路71将最新一代前一代期待值作为旧期待值保持在存储器(例如，RAM)中。新产生的期待值是“最新一代”期待值，而现在保持在RAM中的期待值是“最新一代前一代”期待值。

在步骤S14a，控制电路71将包含在数据帧120中的校验值与最新一代的期待值进行比较。步骤S15a确定比较结果表明是否一致。如果比较结果表明不一致，则处理进行到步骤S14b。在步骤S14b，控制电路71从RAM中读取保持在其中的最新一代前一代期待值，将该校验值与该期待值进行比较，并且在步骤S15b，判断期待值与校验值是否一致。如果它们一致，则处理进行到步骤S16；如果它们不一致，则处理进行到步骤S17。

第三优选实施例

本优选实施例将描述在控制电路71和装置100之间提供更高的通信有效性的处理。在本优选实施例中，还将依赖于在第一优选实施例中阐述的、对图1至图7的构造和基本操作所做的描述；将省略其任何冗余的描述。

在本优选实施例中，由装置100的微控制器100a用来生成校验值的数据在范围上扩大，并且由控制电路71用来生成期待值的数据也在范围上扩大。例如，控制电路71和微控制器100a可以通过使用图6和图7中所示的数据字段110b和/或数据字段120b来生成期待值和校验值。

将讨论图6的示例。在接收到数据帧110时，装置100的微控制器100a提取数据字段110b中描述的数据的全部或一部分(例如，生成校验值的请求)和校验基值字段110c中描述的校验基值，并且计算它们之间的逻辑与。换句话说，根据下式3执行计算。

(式3)

Y＝(从数据字段110b提取的数据)与(从校验基值字段110c提取的校验基值)

控制电路71也通过使用式3执行类似的计算，以产生期待值。即使校验基值是公知的，但是当从数据字段110b提取的数据改变时，将产生不同的校验值和不同的期待值。这提供了更高的通信有效性。

接着，将讨论图7的示例。在上述实例中，装置100的微控制器100a单独从数据帧110中的数据生成校验值。然而，除了数据帧110中的数据之外，微控制器100a还可以使用包含在数据帧120的数据字段120b中的马达控制相关数据来生成校验值。

在接收到数据帧110时，微控制器100a计算校验基值与马达控制相关数据之间的逻辑与，该校验基值在校验基值字段110c中描述，该马达控制相关数据在要发送给控制电路71的数据帧120的数据字段120b中描述。换句话说，根据下式4执行计算。

(式4)

Y＝(校验基值字段110c中描述的校验基值)与(数据字段120b中描述的马达控制相关数据)

控制电路71不能预先得知将在数据字段120b中描述的马达控制相关数据。因此，与第一和第二优选实施例的示例不同，根据本优选实施例，控制电路71不能预先产生期待值。

在接收到数据帧120时，控制电路71提取数据帧120的数据字段120b中描述的马达控制相关数据和校验值字段120c中描述的校验值。控制电路71计算已经发送给装置100的校验基值与已经从数据字段120b提取的马达控制相关数据之间的逻辑与，并且生成期待值。然后，控制电路71将校验值字段120c中描述的校验值与该期待值进行比较。因此，根据本优选实施例，仅在接收到通信另一端的装置(例如，120)唯一保持的数据之后，才生成校验值和期待值。与第一和第二优选实施例的示例相比，这进一步增强了通信的有效性。

在下文中，将描述适用于第二和第三优选实施例3的变形例。

假设控制电路71允许基于来自装置100的马达控制相关数据来控制电动马达，并且电动马达53已经开始旋转。即使在控制电动马达53进行旋转的同时，控制电路71也一直向装置100发送数据帧110并从装置100接收数据帧120。根据数据帧120中描述的马达控制相关数据，控制电路71可以改变转速等。例如，控制电路71可以频繁地每100毫秒向装置100发送一次数据帧110。另一方面，例如，装置100的微控制器100a可以频繁地每50毫秒发送一次数据帧120。

只要以每隔50毫秒的间隔从装置100接收到数据帧120并且校验值与期待值一致，则控制电路71允许基于马达控制相关数据对电动马达53进行控制，并且保持电动马达53旋转。

然而，如果在预定时间间隔或更长时间内没有接收到来自装置100的数据帧120，则假定装置100处于异常状态。当在例如500毫秒或更长的时间内没有接收到数据帧120时，控制电路71可以禁止基于马达控制相关数据对电动马达53进行任何控制。结果，可以停止电动辅助自行车1的电动马达53，从而防止使用包括异常装置的电气辅助系统。

或者，如果数据帧120中的校验值和期待值之间的不一致已经连续出现了预定次数或更多次，则控制电路71可以强制停止对电动马达53的驱动。

本发明的优选实施例适用于控制电路与装置之间的通信，该控制电路对电动马达进行控制，该装置向控制电路发送用于对电动马达的旋转进行控制的一些马达控制相关数据。

尽管上面已经描述了本发明的优选实施例，但是应该理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，变更和修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种电动辅助车辆，其包括：

电动马达；

装置，其发送用于对所述电动马达的旋转进行控制的马达控制相关数据；和

控制电路，其基于所述马达控制相关数据对所述电动马达进行控制；

其中，

所述控制电路和所述装置相互通信并且均保持相同的数据生成规则；

当所述控制电路向所述装置发送第一数据时，所述装置：接收来自所述控制电路的第一接收数据，生成至少包括所述第一接收数据的一部分的第二数据，通过使用所述数据生成规则从所述第二数据生成第三数据，并且将所述第三数据发送给所述控制电路；并且

所述控制电路：接收来自所述装置的第二接收数据，通过使用所述数据生成规则至少从所述第一数据生成第四数据，将所述第二接收数据的一部分与所述第四数据进行比较，并且如果比较结果表明一致，则允许基于所述马达控制相关数据对所述电动马达进行控制。

2.根据权利要求1所述的电动辅助车辆，其中，如果所述比较结果表明不一致，则所述控制电路禁止基于来自所述装置的所述马达控制相关数据对所述电动马达进行任何控制。

3.根据权利要求1或2所述的电动辅助车辆，其中，

所述装置接收的所述第一接收数据包括所述第一数据；

所述装置通过使用所述数据生成规则从所述第二数据生成所述第三数据，并且所述第二数据包括所述第一数据；

所述控制电路接收的所述第二接收数据包括所述第三数据；并且

所述控制电路通过使用所述数据生成规则从所述第一数据生成所述第四数据，并且将所述第三数据与所述第四数据进行比较。

4.根据权利要求3所述的电动辅助车辆，其中，所述第三数据包括所述马达控制相关数据。

5.根据权利要求3所述的电动辅助车辆，其中，每当所述控制电路向所述装置发送所述第一数据时，所述控制电路改变所述第一数据的内容。

6.根据权利要求1或2所述的电动辅助车辆，其中，响应于接收到来自所述控制电路的所述第一接收数据，所述装置将所述第三数据发送给所述控制电路。

7.根据权利要求6所述的电动辅助车辆，其中，所述第三数据包括除所述马达控制相关数据以外的数据。

8.根据权利要求5所述的电动辅助车辆，其中，

所述控制电路包括存储器，所述存储器存储已被发送给所述装置的最新一代第一数据并且存储最新一代前一代第一数据；并且

所述控制电路：从所述存储器读取所述最新一代第一数据和所述最新一代前一代第一数据，通过使用所述数据生成规则分别从所述最新一代第一数据和所述最新一代前一代第一数据生成所述第四数据的片段，并且如果所述第二接收数据的一部分与所述第四数据中的任一片段一致，则允许基于所述马达控制相关数据对所述电动马达进行控制。

9.根据权利要求5所述的电动辅助车辆，其中，

所述控制电路包括存储器，所述存储器存储最新一代第四数据并且存储最新一代前一代第四数据；并且

所述控制电路：从所述存储器读取所述最新一代第四数据和所述最新一代前一代第四数据，并且如果所述第二接收数据的一部分与任一第四数据一致，则允许基于所述马达控制相关数据对所述电动马达进行控制。

10.根据权利要求1或2所述的电动辅助车辆，其中，

所述装置接收的所述第一接收数据包括所述第一数据；

所述第二数据包括所述第一数据和所述马达控制相关数据；

所述装置：通过使用所述数据生成规则从包含在所述第二数据中的所述第一数据生成所述第三数据，并且将所述第三数据和所述马达控制相关数据发送给所述控制电路；

所述控制电路接收的所述第二接收数据包括所述第三数据和所述马达控制相关数据；并且

所述控制电路：通过使用所述数据生成规则从所述第一数据和所述马达控制相关数据生成所述第四数据，并且将包含在所述第二接收数据中的所述第三数据与所述第四数据进行比较。

11.根据权利要求10所述的电动辅助车辆，其中，当所述控制电路基于来自所述装置的所述马达控制相关数据对所述电动马达进行控制时，所述控制电路间断地向所述装置发送所述第一数据，并且如果在预定时间段或更长时间内所述比较结果表明不一致，则禁止基于所述马达控制相关数据对所述电动马达进行任何控制。

12.根据权利要求1或2所述的电动辅助车辆，其中，所述马达控制相关数据是表示步行辅助模式的数据，所述步行辅助模式是不管所述骑乘者是否骑乘在所述电动辅助车辆上所述电动马达均进行操作的操作模式。

13.根据权利要求4所述的电动辅助车辆，其中，每当所述控制电路将所述第一数据发送给所述装置时，所述控制电路改变所述第一数据的内容。

14.根据权利要求13所述的电动辅助车辆，其中，

所述控制电路包括存储器，所述存储器存储已被发送给所述装置的最新一代第一数据并且存储最新一代前一代第一数据；并且

所述控制电路：从所述存储器读取所述最新一代第一数据和所述最新一代前一代第一数据，通过使用所述数据生成规则分别从所述最新一代第一数据和所述最新一代前一代第一数据生成所述第四数据的片段，并且如果所述第二接收数据的一部分与所述第四数据中的任一片段一致，则允许基于所述马达控制相关数据对电动马达进行控制。

15.根据权利要求13所述的电动辅助车辆，其中，

所述控制电路包括存储器，所述存储器存储所述最新一代第四数据并且存储最新一代前一代第四数据；并且

所述控制电路：从所述存储器读取所述最新一代第四数据和所述最新一代前一代第四数据，并且如果所述第二接收数据的一部分与任一第四数据一致，则允许基于所述马达控制相关数据对所述电动马达进行控制。