DE102019206550A1

DE102019206550A1 - Detektionsvorrichtung, steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen fahrzeugs, und komponente eines menschlich angetriebenen fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019206550A1
Application number: DE102019206550.3A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro TSUCHIZAWA; Hiroshi Matsuda; Akihiro Izawa; Yoshitaka Nose
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2019-12-05
Also published as: JP2022051896A; JP7131966B2; JP2019206314A

Abstract

Detektionsvorrichtung 50 für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug 10, welches eine Kurbel 12 mit einer Drehachse C, einen Elektromotor 14, der konfiguriert ist, um mit der Kurbel 12 zusammenzuwirken, um den Antrieb des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 zu unterstützen, eine Treiberschaltung 40, die konfiguriert ist, um den Elektromotor 14 anzutreiben, und einen Sensor 42, der konfiguriert ist, um eine Bezugsposition der Kurbel 12 um die Drehachse C herum zu detektieren, beinhaltet. Die Detektionsvorrichtung 50 umfasst einen Detektor 52, der konfiguriert ist, um eine Drehwinkelposition der Kurbel 12 gemäß einem Detektionsergebnis des Sensors 42 und mindestens einem von einem Drehzustand des Elektromotors 14 und einem Treiberzustand der Treiberschaltung 40 zu erfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Detektionsvorrichtung für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug, eine Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs, welche die Detektionsvorrichtung beinhaltet, und eine Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs, welche die Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs beinhaltet.
Ein Fahrrad, das ein Beispiel für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug ist, das eine Kurbel, einen Motor und einen Drehwinkelsensor beinhaltet, ist in JP 2018 - 070 001 A offenbart. Die menschliche Antriebskraft wird in die Kurbel eingegeben. Der Motor unterstützt den Antrieb des Fahrrads. Der Drehwinkelsensor erfasst eine Drehwinkelposition und eine Drehzahl der Kurbel.
Es ist bevorzugt, die Drehwinkelposition der Kurbel oder die Drehzahl der Kurbel ohne Verwendung eines speziellen Sensors zum Erfassen der Drehwinkelposition oder der Drehzahl der Kurbel zu erfassen.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Detektionsvorrichtung, die eine Drehwinkelposition einer Kurbel oder eine Drehzahl der Kurbel erfasst, einer Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs und einer Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs.
Eine Detektionsvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug verwendet, das eine Kurbel mit einer Drehachse, einen Elektromotor, der konfiguriert ist, um mit der Kurbel zusammenzuwirken, um den Antrieb des menschlich angetriebenen Fahrzeugs zu unterstützen, eine Treiberschaltung, die konfiguriert ist, um den Elektromotor anzutreiben, und einen Sensor, der konfiguriert ist, um eine Bezugsposition der Kurbel um die Drehachse herum zu erfassen. Ferner umfasst die Detektionsvorrichtung einen Detektor, der konfiguriert ist, um eine Drehwinkelposition der Kurbel in Übereinstimmung mit einem Erfassungsergebnis des Sensors und mindestens einem von einem Drehzustand des Elektromotors und einem Treiberzustand der Treiberschaltung zu erfassen. Die Detektionsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt erfasst die Drehwinkelposition der Kurbel, ohne einen speziellen Sensor zum Erfassen der Drehwinkelposition der Kurbel zu verwenden, indem sie die Drehwinkelposition der Kurbel gemäß der Bezugsposition der Kurbel um die Drehachse herum und mindestens eines der Drehbedingungen des Elektromotors und des Treiberzustands der Treiberschaltung erfasst.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Detektionsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt so konfiguriert, dass der Drehzustand des Elektromotors mindestens eine von einer Drehwinkelposition eines Rotors des Elektromotors, eines Drehbetrags des Rotors und einer Drehzahl des Rotors beinhaltet. Die Detektionsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt erfasst die Drehwinkelposition der Kurbel gemäß mindestens einer der Bezugspositionen der Kurbel um die Drehachse herum, die Drehwinkelposition des Rotors des Elektromotors, des Drehbetrags des Rotors und die Drehzahl des Rotors.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Detektionsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt so konfiguriert, dass die Treiberschaltung eine Wechselrichterschaltung beinhaltet. Ferner beinhaltet der Treiberzustand der Treiberschaltung eine Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung. Die Detektionsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt erfasst die Drehwinkelposition der Kurbel gemäß der Bezugsposition der Kurbel um die Drehachse und die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Detektionsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt so konfiguriert, dass der Detektor so konfiguriert ist, dass er eine Drehzahl der Kurbel gemäß der Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung erfasst. Die Detektionsvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt erfasst die Drehzahl der Kurbel, ohne einen speziellen Sensor zum Erfassen der Drehzahl der Kurbel durch Erfassen der Drehzahl der Kurbel gemäß der Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung zu verwenden.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Detektionsvorrichtung gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte so konfiguriert, dass das menschlich angetriebene Fahrzeug eine Verzögerungsvorrichtung beinhaltet, die in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Elektromotor und einer Ausgabe vorgesehen ist. Ferner ist der Detektor konfiguriert, um die Drehwinkelposition der Kurbel in Übereinstimmung mit dem Erfassungsergebnis des Sensors, mindestens einem von dem Drehzustand des Elektromotors und dem Treiberzustand der Treiberschaltung und einem Untersetzungsverhältnis der Verzögerungsvorrichtung zu erfassen. Die Detektionsvorrichtung gemäß dem fünften Aspekt erfasst die Drehwinkelposition der Kurbel, ohne einen speziellen Sensor zum Erfassen der Drehzahl der Kurbel zu verwenden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Detektionsvorrichtung gemäß einem der ersten bis fünften Aspekte so konfiguriert, dass der Sensor so konfiguriert ist, dass er die Eingabe der menschlichen Antriebskraft in die Kurbel erfasst. Ferner ist die Bezugsposition die Drehwinkelposition der Kurbel, bei der die menschliche Antriebskraft die größte ist, oder die Drehwinkelposition der Kurbel, bei der die menschliche Antriebskraft die kleinste ist. Mit der Detektionsvorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt erfasst der Sensor die Bezugsposition bevorzugt gemäß der menschlichen Antriebskrafteingabe an die Kurbel.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Detektionsvorrichtung gemäß einem der ersten bis fünften Aspekte so konfiguriert, dass der Sensor so konfiguriert ist, dass er mindestens eine Drehwinkelposition der Kurbel als Bezugsposition erfasst. Mit der Detektionsvorrichtung gemäß dem siebten Aspekt erfasst der Sensor die Bezugsposition bevorzugt gemäß mindestens einer vorgegebenen Drehwinkelposition der Kurbel.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Detektionsvorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt so konfiguriert, dass der Detektor konfiguriert ist, um einen Glättungsprozess an einem Signal durchzuführen, das der vom Sensor erfassten menschlichen Antriebskraft entspricht. Die Detektionsvorrichtung gemäß dem achten Aspekt reduziert das Rauschen durch den Glättungsprozess auch dann, wenn das Rauschen in einem Signal erzeugt wird, das der vom Sensor erfassten menschlichen Antriebskraft entspricht.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Detektionsvorrichtung gemäß dem achten Aspekt so konfiguriert, dass der Detektor so konfiguriert ist, dass er das verzögerte Signal korrigiert, um die Verzögerung des Signals in einem Fall zu verringern, in dem der Glättungsprozess das Signal verzögert. Mit der Detektionsvorrichtung gemäß dem neunten Aspekt wird das Signal auch in einem Fall, in dem ein Signal durch den Glättungsprozess verzögert wird, korrigiert, um die Verzögerung zu verringern und die Wirkung des verzögerten Signals zu reduzieren.
Eine Detektionsvorrichtung gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug verwendet, das eine Kurbel, einen Elektromotor, der konfiguriert ist, um mit der Kurbel zusammenzuwirken, um den Antrieb des menschlich angetriebenen Fahrzeugs zu unterstützen, und die Treiberschaltung, die konfiguriert ist, um den Elektromotor anzutreiben, umfasst. Ferner umfasst die Detektionsvorrichtung einen Detektor, der konfiguriert ist, um eine Drehzahl der Kurbel gemäß einem Treiberzustand der Treiberschaltung zu erfassen. Die Detektionsvorrichtung gemäß dem zehnten Aspekt erfasst die Drehzahl der Kurbel, ohne einen speziellen Sensor zum Erfassen der Drehzahl der Kurbel zu verwenden, indem sie die Drehzahl der Kurbel gemäß dem Treiberzustand der Treiberschaltung erfasst.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Detektionsvorrichtung gemäß dem zehnten Aspekt so konfiguriert, dass die Treiberschaltung eine Wechselrichterschaltung beinhaltet. Weiterhin ist der Detektor konfiguriert, um die Drehzahl der Kurbel gemäß einer Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung zu erfassen. Die Detektionsvorrichtung gemäß dem elften Aspekt erfasst die Drehzahl der Kurbel bevorzugt entsprechend der Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung.
Ein menschlich angetriebenes Fahrzeug gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Detektionsvorrichtung gemäß einem der ersten bis elften Aspekte und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um den Elektromotor gemäß einem Erfassungsergebnis der Detektionsvorrichtung zu steuern. Die Detektionsvorrichtung gemäß dem zwölften Aspekt steuert den Elektromotor, um den Antrieb des menschlich angetriebenen Fahrzeugs in einer bevorzugten Weise gemäß der Drehwinkelposition der Kurbel oder der Drehzahl der Kurbel zu unterstützen.
Eine Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Ausgabe, die konfiguriert ist, um sich integral mit der Kurbel zu drehen, wobei der Elektromotor konfiguriert ist, um die Antriebskraft an die Ausgabe zu übertragen, und die Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs gemäß dem zwölften Aspekt. Die Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs gemäß dem dreizehnten Aspekt steuert den Elektromotor, um den Antrieb des menschlich angetriebenen Fahrzeugs in einer bevorzugten Weise gemäß der Drehwinkelposition der Kurbel oder der Drehzahl der Kurbel zu unterstützen.
Die Detektionsvorrichtung, die Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs und die Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung erfassen die Drehwinkelposition der Kurbel oder die Drehzahl der Kurbel.
Eine umfassendere Beurteilung der Erfindung und vieler der damit verbundenen Vorteile wird leicht erreicht, da diese durch die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:

1 eine Seitenansicht eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs mit einer Detektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform ist;
2 ein Blockdiagramm ist, das einen Kraftübertragungsweg des mit menschlichem Antrieb betriebenen Fahrzeugs darstellt;
3 ein Blockdiagramm ist, das die elektrische Ausgestaltung des menschlich angetriebenen Fahrzeugs zeigt;
4 eine Grafik ist, die den Übergang der von einem Sensor erfassten menschlichen Antriebskraft veranschaulicht;
5 ein Blockdiagramm ist, das die elektrische Ausgestaltung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs mit einer Detektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt; und
6 eine Seitenansicht ist, die ein Beispiel einer Kurbel und einen ersten Rotationskörper eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs mit einer Detektionsvorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel zeigt.

Ausgewählte Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Referenzziffern entsprechende oder identische Elemente bezeichnen.
Nun wird mit Bezug auf die 1 bis 4 ein menschlich angetriebenes Fahrzeug 10 mit einer Detektionsvorrichtung 50 beschrieben.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 ist ein Fahrzeug, das zumindest mit menschlicher Antriebskraft gefahren werden kann. Es gibt keine Begrenzung der Anzahl der Räder des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10. So kann beispielsweise das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 ein Einrad oder ein Fahrzeug mit drei oder mehr Rädern sein. Beispiele für das menschlich angeriebene Fahrzeug 10 sind verschiedene Arten von Fahrrädern wie ein Mountainbike, ein Rennrad, ein Citybike, ein Cargo-Bike und ein Liegerad sowie ein elektrisch unterstütztes Fahrrad (E-Bike). In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen wird das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 als Fahrrad bezeichnet.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, beinhaltet das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 eine Kurbel 12 mit einer Drehachse C und einen Elektromotor 14, der mit der Kurbel 12 zusammenwirkt, um den Antrieb des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 zu unterstützen. Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 beinhaltet ferner eine Ausgabe 16 und einen Rahmen 18.
Die menschliche Antriebskraft wird in die Kurbel 12 eingegeben. Die Kurbel 12 beinhaltet eine Kurbelwelle 12A und zwei Kurbelarme 12B. Die Kurbelwelle 12A ist drehbar durch den Rahmen 18 gelagert. Die beiden Kurbelarme 12B sind an zwei axialen Enden der Kurbelwelle 12A vorgesehen. Ein Pedal 20 ist mit jedem Kurbelarm 12B gekoppelt.
So ist beispielsweise die Ausgabe 16 so angeordnet, dass eine Drehachse de Ausgabe 16 mit der Drehachse C der Kurbelwelle 12A übereinstimmt und die Ausgabe 16 um die Drehachse C der Kurbelwelle 12A zumindest teilweise umschließt. Die Kurbelwelle 12A und der Abtrieb 16 sind gekoppelt, um sich integral in zwei Richtungen um die Drehachse C der Kurbelwelle 12A herum zu drehen.
Der Elektromotor 14 beinhaltet einen Rotor 14A mit einer Drehachse, einen Stator 14B und einen Positionsdetektor 14C. Ein Beispiel für den Elektromotor 14 ist ein bürstenloser Motor vom Innenläufertyp. Der Positionsdetektor 14C ist konfiguriert, um eine Drehposition des Rotors 14A um die Drehachse des Rotors 14A herum zu erfassen. Der Positionsdetektor 14C beinhaltet beispielsweise ein Hallelement, das Magnetpole von Magneten des Rotors 14A erkennt. Als Elektromotor 14 können verschiedene Elektromotoren wie ein bürstenloser Motor eines Außenrotors und ein Asynchronmotor verwendet werden.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 beinhaltet eine Verzögerungsvorrichtung 24, die in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Elektromotor 14 und der Ausgabe 16 vorgesehen ist. Die Drehkraft des Elektromotors 14 wird über die Verzögerungsvorrichtung 24 auf die Ausgabe 16 übertragen. In einem Beispiel sind der Elektromotor 14 und die Verzögerungsvorrichtung 24 auf demselben Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse ist beispielsweise am Rahmen 18 des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 vorgesehen. Der Elektromotor 14, die Verzögerungsvorrichtung 24, die Kurbelwelle 12A und die Ausgabe 16 sind vorzugsweise am gleichen Gehäuse angeordnet.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 beinhaltet ferner ein Antriebsrad 26. Das Antriebsrad 26 wird durch Drehen der Kurbel 12 angetrieben. Das Antriebsrad 26 wird vom Rahmen 18 getragen. Die Kurbel 12 ist über einen Antriebsmechanismus 28 mit dem Antriebsrad 26 verbunden. Der Antriebsmechanismus 28 beinhaltet einen ersten Rotationskörper 30, der mit der Kurbelwelle 12A gekoppelt ist. Die Kurbelwelle 12A ist über die Ausgabe 16 mit dem ersten Rotationskörper 30 gekoppelt. Der erste Rotationskörper 30 beinhaltet ein Kettenrad, eine Riemenscheibe oder ein Kegelrad. Der Antriebsmechanismus 28 beinhaltet ferner ein Verbindungselement 32 und einen zweiten Rotationskörper 34. Das Verbindungselement 32 überträgt die Drehkraft des ersten Rotationskörpers 30 auf den zweiten Rotationskörper 34. Das Verbindungselement 32 beinhaltet beispielsweise eine Kette, einen Riemen oder eine Welle.
Der zweite Rotationskörper 34 ist mit dem Antriebsrad 26 gekoppelt. Der zweite Rotationskörper 34 beinhaltet ein Kettenrad, eine Riemenscheibe oder ein Kegelrad. Eine zweite Einwegkupplung 36 ist vorzugsweise zwischen dem zweiten Rotationskörper 34 und dem Antriebsrad 26 vorgesehen. Die zweite Einwegkupplung 36 ist konfiguriert, um das Antriebsrad 26 in einem Fall nach vorne zu drehen, in dem der zweite Rotationskörper 34 nach vorne gedreht wird, und um das Antriebsrad 26 in einem Fall, in dem der zweite Rotationskörper 34 nach hinten gedreht wird, nicht nach hinten zu drehen.
Die Verzögerungsvorrichtung 24 ist vorzugsweise über eine erste Einwegkupplung 22 mit de Ausgabe 16 verbunden. Die erste Einwegkupplung 22 kann in der Verzögerungsvorrichtung 24 eingebaut oder zwischen dem Elektromotor 14 und der Verzögerungsvorrichtung 24 vorgesehen sein. 2 zeigt ein Beispiel, in dem die erste Einwegkupplung 22 in die Verzögerungsvorrichtung 24 integriert ist. Die erste Einwegkupplung 22 ist konfiguriert, um die Ausgabe 16 und den ersten Rotationskörper 30 in einem Fall nach vorne zu drehen, in dem die Kurbel 12 nach vorne gedreht wird und der Elektromotor 14 in einer ersten Drehrichtung dreht, und um die Ausgabe 16 und den ersten Rotationskörper 30 in einem Fall, in dem der Elektromotor 14 in einer zweiten Drehrichtung dreht, nicht nach hinten zu drehen. Die erste Einwegkupplung 22 kann eine beliebige Nockenschaltkupplung, eine Niedrigkupplung und eine Freilaufkupplung sein.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 beinhaltet ein Vorderrad und ein Hinterrad. Das Rad ist mit einer Vorderradgabel 18A am Rahmen 18 befestigt. Ein Lenker 10H ist über einen Vorbau 18B mit der Vorderradgabel 18A verbunden. In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen wird das Hinterrad als Antriebsrad 26 bezeichnet. Das Vorderrad kann jedoch das Antriebsrad 26 sein.
Wie der Kraftübertragungsweg des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 in 2 zeigt, wird die Drehkraft der Kurbel 12 im Normalbetrieb über den Antriebsmechanismus 28 auf das Antriebsrad 26 übertragen. Die normale Drehung der Kurbel 12 ist die gleiche wie die Vorwärtsdrehung der Kurbel 12. In einem Fall, in dem die Drehkraft der Kurbel 12 während der normalen Drehung auf das Antriebsrad 26 übertragen wird, während der Elektromotor 14 den Antrieb des Kraftfahrzeugs 10 unterstützt, wird eine Ausgabe des Elektromotors 14 über die Verzögerungsvorrichtung 24 auf de Ausgabe 16 übertragen und mit der menschlichen Antriebskraft an der Ausgabe 16 zusammengeführt. Die Drehkraft beim Rückwärtsdrehen der Kurbel 12 wird aufgrund der ersten Einwegkupplung 22, die im Kraftübertragungsweg zwischen der Ausgabe 16 und dem Elektromotor 14 vorgesehen ist, nicht auf den Elektromotor 14 übertragen.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, beinhaltet das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 eine Batterie 38, die Detektionsvorrichtung 50, eine Steuervorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs 60 und einer Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs 70. Im Folgenden wird die Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs 60 einfach als Steuerungsvorrichtung 60 bezeichnet.
Die Batterie 38 beinhaltet eine oder mehrere Batteriezellen. Die Batteriezelle beinhaltet eine wiederaufladbare Batterie. Die Batterie 38 beinhaltet beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Batterie 38 ist am menschlich angetriebenen Fahrzeug 10 vorgesehen und versorgt andere elektrische Komponenten, die mit der Batterie 38 elektrisch kabelgebunden sind, mit elektrischer Energie, wie beispielsweise den Elektromotor 14 und die Steuervorrichtung 60. Die Batterie 38 ist über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung mit der Steuervorrichtung 60 verbunden, so dass eine Kommunikation möglich ist. Die Batterie 38 ist konfiguriert, um mit der Steuervorrichtung 60 zu kommunizieren, z.B. über die Powerline-Kommunikation (SPS). Die Batterie 38 kann an der Außenseite des Rahmens 18 befestigt oder zumindest teilweise im Rahmen 18 untergebracht sein.
Die Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs 70 beinhaltet die Ausgabe 16, den Elektromotor 14 und die Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs 60. Die Ausgabe 16 ist so ausgestaltet, dass er sich integral mit der Kurbel 12 dreht. Der Elektromotor 14 überträgt die Antriebskraft auf die Ausgabe 16. Ein Beispiel für die Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs 70 ist eine Antriebseinheit. Die Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs 70 ist beispielsweise am Rahmen 18 des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 montiert. Die Kurbelwelle 12A der Kurbel 12, der Elektromotor 14, die Ausgabe 16 und die Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs 60 sind vorzugsweise auf demselben Gehäuse angeordnet.
Die Steuervorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs 60 beinhaltet die Detektionsvorrichtung 50 und eine Steuerung 62, die den Elektromotor 14 gemäß dem Erfassungsergebnis der Detektionsvorrichtung 50 steuert.
Die Steuerung 62 beinhaltet einen Prozessor, der ein vorgegebenes Steuerprogramm ausführt. Der Prozessor beinhaltet beispielsweise eine Zentralprozessoreinheit (CPU) oder eine Mikroprozessoreinheit (MPU). Die Steuerung 62 kann einen oder mehrere Mikrocomputer beinhalten. Die Steuerung 62 kann einen oder mehrere Prozessoren beinhalten, die sich an separaten Positionen befinden. Die Steuervorrichtung 60 beinhaltet ferner den Speicher 64. Der Speicher 64 speichert verschiedene Steuerprogramme und Informationen, die für verschiedene Steuerungsprozesse verwendet werden. Der Speicher 64 beinhaltet beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher und einen flüchtigen Speicher. Die Steuerung 62 und der Speicher 64 sind beispielsweise am Gehäuse vorgesehen, an dem der Elektromotor 14 vorgesehen ist.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 beinhaltet eine Treiberschaltung 40 und einen Sensor 42. Die Treiberschaltung 40 treibt den Elektromotor 14 an. Der Sensor 42 erfasst eine Bezugsposition der Kurbel 12 um die Drehachse C herum.
Die Treiberschaltung 40 steuert die elektrische Energie, die von der Batterie 38 an den Elektromotor 14 geliefert wird. Die Treiberschaltung 40 beinhaltet eine Wechselrichterschaltung 40A. Die Wechselrichterschaltung 40A beinhaltet mehrere Transistoren. In einem Beispiel beinhaltet die Wechselrichterschaltung 40A parallel geschaltete Wechselrichter. Jeder Wechselrichter enthält ein Paar in Reihe geschalteter Transistoren. Die Wechselrichterschaltung 40A kann einen Stromsensor beinhalten, der den durch die Wechselrichterschaltung 40A fließenden Strom erfasst. Der Stromsensor ist über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung mit mindestens einer der Steuerungen 62 und der Detektionsvorrichtung 50 kommunikationsfähig verbunden.
Die Steuerung 62 ist konfiguriert, um den Elektromotor 14 gemeinsam mit der menschlichen Antriebskraft anzutreiben. Die Steuerung 62 treibt den Elektromotor 14 so an, dass eine Hilfskraft des Elektromotors 14 zur menschlichen Antriebskraft gleich einem vorgegebenen Verhältnis ist. Eine Vielzahl von vorgegebenen Übersetzungen kann eingestellt und ausgewählt werden, z.B. durch eine am Lenker montierte Bedieneinheit. In einem Fall, in dem die menschliche Antriebskraft größer oder gleich einem vorbestimmten Wert wird, treibt die Steuerung 62 den Elektromotor 14 an. Der vorgegebene Wert ist beispielsweise ein Wert größer oder gleich 5 Nm. In einem Fall, in dem die menschliche Antriebskraft größer oder gleich dem vorgegebenen Wert ist und der Elektromotor 14 angetrieben wird, wird die Hilfskraft des Elektromotors 14 mit der ersten Einwegkupplung 22 in einem verbundenen Zustand auf die Ausgabe 16 übertragen.
Die Steuerung 62 steuert den Elektromotor 14 durch Pulsweitenmodulation (PWM). Insbesondere erzeugt die Steuerung 62 ein Steuersignal, das an die Steueranschlüsse der Transistoren in der Wechselrichterschaltung 40A der Treiberschaltung 40 angelegt wird. Die Steuerung 62 steuert den dem Stator 14B des Elektromotors 14 zugeführten Strom, indem sie das Tastverhältnis, d.h. das Verhältnis der Zeitspanne, in der das Steuersignal eingeschaltet ist, zur Summe der Zeitspanne, in der das Steuersignal eingeschaltet ist, und der Zeitspanne, in der das Steuersignal ausgeschaltet ist, ändert. Die Steuerung 62 kann den Elektromotor 14 steuern, indem sie eine Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A ändert. Die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A ist beispielsweise eine Frequenz des Stroms, der durch eine dreiphasige Kabelverbindung fließt, welche die Wechselrichterschaltung 40A und den Stator 14B des Elektromotors 14 verbindet. In einem Fall, in dem beispielsweise die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A in einem Zustand abnimmt, in dem der Elektromotor 14 durch ein konstantes Drehmoment angetrieben wird, nimmt die Drehwinkelfrequenz des Elektromotors 14 ab und die dem Elektromotor 14 zugeführte elektrische Energie ab.
Der Sensor 42 ist konfiguriert, um die menschliche Antriebskraft an der Kurbel 12 zu erfassen. Die Bezugsposition ist vorzugsweise eine Drehwinkelposition der Kurbel 12, bei der die menschliche Antriebskraft die größte oder die Drehwinkelposition der Kurbel ist, bei der die menschliche Antriebskraft die kleinste ist. In einem Beispiel erhält die Detektionsvorrichtung 50 die menschliche Antriebskraft, die das Erfassungsergebnis des Sensors 42 ist, für einen Zeitraum, in dem sich die Kurbel 12 einmal in der normalen Drehrichtung dreht. Weiterhin erhält die Detektionsvorrichtung 50 die Drehwinkelposition der Kurbel 12 entsprechend dem größten Wert der erhaltenen menschlichen Antriebskraft oder die Drehwinkelposition der Kurbel 12 entsprechend dem kleinsten Wert der erhaltenen menschlichen Antriebskraft. Der Sensor 42 ist beispielsweise in dem Kraftübertragungsweg von der Kurbelwelle 12A zur Ausgabe 16 vorgesehen. Der Sensor 42 ist vorzugsweise im Übertragungsweg der menschlichen Antriebskraft näher an der Kurbelwelle 12A vorgesehen als ein Teil der Ausgabe 16, auf die die Antriebskraft des Elektromotors 14 eingeleitet wird. Der Sensor 42 kann am Kurbelarm 12B, an der Kurbelwelle 12A, an der Ausgabe 16 oder am ersten Rotationskörper 30 angebracht sein.
4 zeigt ein Beispiel für den Übergang der vom Sensor 42 erfassten menschlichen Antriebskraft. Wie in 4 dargestellt, ist die menschliche Antriebskraft in Fällen, in denen sich die Kurbel 12 in den Drehwinkelpositionen 90° und 270° befindet, die größte und in den Positionen 0° und 180° die kleinste. In 4 entspricht die Bezugsposition den Drehwinkelpositionen der Kurbel 12 bei 0°, 90°, 180° und 270°. Ein Benutzer kann einen ersten Modus auswählen, der die Bezugsposition auf die Drehwinkelposition der Kurbel 12 einstellt, wobei die menschliche Antriebskraft die größte ist, und einen zweiten Modus, der die Bezugsposition auf die Drehwinkelposition der Kurbel 12 einstellt, bei der die menschliche Antriebskraft die kleinste ist. Der erste Modus und der zweite Modus können als Reaktion auf die Bedienung einer Bedieneinheit durch den Benutzer geändert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Sensor 42 einen Drehmomentsensor. Der Drehmomentsensor beinhaltet einen Dehnungssensor, einen magnetostriktiven Sensor oder dergleichen. Ein Dehnungssensor beinhaltet einen Dehnungsmessstreifen. In einem Fall, in dem der Drehmomentsensor einen Dehnungssensor beinhaltet, ist der Dehnungssensor beispielsweise an dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotationskörpers vorgesehen, der in dem Energieübertragungsweg enthalten ist. In einem Beispiel ist der Dehnungssensor auf der Kurbelwelle 12A vorgesehen. Der Sensor 42 kann einen kabellosen oder einen kabelgebundenen Kommunikator beinhalten. Der Kommunikator des Sensors 42 ist konfiguriert, um mit der Steuerung 62 und der Detektionsvorrichtung 50 zu kommunizieren. Der Sensor 42 gibt ein Signal aus, das dem an der Kurbel 12 anliegenden Drehmoment entspricht, an die Steuerung 62 und die Detektionsvorrichtung 50.
Die Detektionsvorrichtung 50 wird für das menschlich angetrieben Fahrzeug 10 verwendet. Die Detektionsvorrichtung 50 beinhaltet einen Detektor 52, der die Drehwinkelposition der Kurbel 12 gemäß dem Erfassungsergebnis des Sensors 42 und mindestens einen von einem Drehzustand des Elektromotors 14 und einem Treiberzustand der Wechselrichterschaltung 40A erfasst. Der Detektor 52 kann die Drehwinkelposition der Kurbel 12 in Abhängigkeit vom Erfassungsergebnis des Sensors 42 und dem Drehzustand des Elektromotors 14 erfassen. In diesem Fall muss der Detektor 52 nicht den Treiberzustand der Wechselrichterschaltung 40A erfassen, um die Drehwinkelposition der Kurbel 12 zu erfassen. Der Detektor 52 kann die Drehwinkelposition der Kurbel 12 in Übereinstimmung mit mindestens einem des Erfassungsergebnisses des Sensors 42 und des Treiberzustands der Wechselrichterschaltung 40A erfassen. In diesem Fall muss der Detektor 52 nicht den Drehzustand des Elektromotors 14 erfassen, um die Drehwinkelposition der Kurbel 12 zu erfassen. In einem Beispiel erfasst der Detektor 52 die Drehwinkelposition der Kurbel 12 gemäß dem Erfassungsergebnis des Sensors 42, mindestens einen von dem Drehzustand des Elektromotors 14 und des Treiberzustands der Treiberschaltung 40 und ein Untersetzungsverhältnis der Verzögerungsvorrichtung 24. Der Drehzustand des Elektromotors 14 beinhaltet mindestens eine von einer Drehwinkelposition des Rotors 14A des Elektromotors 14, einem Drehbetrag des Rotors 14A und einer Drehzahl des Rotors 14A. Der Treiberzustand der Treiberschaltung 40 beinhaltet die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A. Die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A ist proportional zur Drehzahl des Rotors 14A des Elektromotors 14.
Der Detektor 52, der Sensor 42, die Steuerung 62 und der Positionsdetektor 14C sind über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung so verbunden, dass eine Kommunikation möglich ist. Das Erfassungsergebnis des Sensors 42, die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A und das Erfassungsergebnis des Positionsdetektors 14C des Elektromotors 14 werden in den Detektor 52 eingegeben. Der Detektor 52 erhält die Bezugsposition der Kurbel 12 aus dem Erfassungsergebnis des Sensors 42. Der Detektor 52 ist konfiguriert, um den Drehzustand des Elektromotors 14 aus dem Erfassungsergebnis des Positionsdetektors 14C des Elektromotors 14 zu erhalten. So erhält der Detektor 52 beispielsweise aus dem Erfassungsergebnis des Positionsdetektors 14C mindestens eine der Drehwinkelpositionen des Elektromotors 14 des Rotors 14A, des Drehbetrags des Rotors 14A und der Drehzahl des Rotors 14A.
Der Detektor 52 ist konfiguriert, um einen Drehbetrag der Kurbel 12 gemäß dem Untersetzungsverhältnis der Verzögerungsvorrichtung 24 und mindestens einem des Drehzustands des Elektromotors 14 und des Antriebszustands der Treiberschaltung 40 zu berechnen. Der Detektor 52 ist konfiguriert, um die Drehwinkelposition der Kurbel 12 mit dem Betrag zu erfassen, um den die Kurbel 12 aus der Bezugsposition der Kurbel 12 gedreht ist. Der Detektor 52 ist konfiguriert, um die Drehwinkelposition der Kurbel 12 in einem Fall zu erfassen, in dem die menschliche Antriebskraft größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist und der Elektromotor 14 angetrieben wird. Somit kann auch in einem Fall, in dem die erste Einwegkupplung 22 vorgesehen ist, die Drehwinkelposition der Kurbel 12 in Übereinstimmung mit mindestens einer der Drehwinkelpositionen des Rotors 14A des Elektromotors 14, des Drehzahlbetrag des Rotors 14A und der Drehzahl des Rotors 14A erfasst werden.
Der Detektor 52 kann eine Drehzahl der Kurbel 12 entsprechend der Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A erfassen. In einem Beispiel erfasst der Detektor 52 eine Drehzahl des Elektromotors 14 entsprechend der Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A. Der Detektor 52 erfasst die Drehzahl der Kurbel 12 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors 14 und dem Übersetzungsverhältnis der Verzögerungsvorrichtung 24. In einer Ausgestaltung, in welcher der Detektor 52 die Drehzahl der Kurbel 12 nicht erfasst, kann eine Ausgestaltung entfallen, welche die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A in den Detektor 52 eingibt. Die Ausgestaltung, welche die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A in den Detektor 52 eingibt, beinhaltet beispielsweise eine Ausgestaltung, bei welcher der Stromsensor der Wechselrichterschaltung 40A kommunikationsfähig mit dem Detektor 52 verbunden ist.
Der Detektor 52 beinhaltet einen Prozessor, der vorgegebene Steuerprogramme ausführt. Der Prozessor beinhaltet z.B. eine CPU oder eine MPU. Der Detektor 52 kann einen oder mehrere Mikrocomputer beinhalten. In einem Beispiel beinhaltet der Detektor 52 eine Glättungseinheit 52A und eine Korrektureinheit 52B. Die Glättungseinheit 52A und die Korrektureinheit 52B beinhalten jeweils einen Prozessor.
Der Detektor 52 ist vorzugsweise konfiguriert, um einen Glättungsprozess an einem Signal durchzuführen, das der vom Sensor 42 erfassten menschlichen Antriebskraft entspricht. In einem Fall, in dem der Glättungsprozess zu einer Verzögerung des Signals führt, ist der Detektor 52 vorzugsweise konfiguriert, um das verzögerte Signal zu korrigieren, um die Verzögerung zu reduzieren. Die Glättungseinheit 52A und die Korrektureinheit 52B können entfallen.
In einem Beispiel führt die Glättungseinheit 52A als Glättungsprozess beispielsweise mindestens einen von einem allmählichen Änderungsprozess, ein Berechnungsverfahren zum Erhalten eines Durchschnittswerts des Signals entsprechend der vom Sensor 42 in einem vorbestimmten Zeitraum erfassten menschlichen Antriebskraft und ein Verfahren zum Entfernen unnötiger Werte mit einem Filter oder dergleichen durch. Nach Durchführung des Glättungsprozesses gibt die Glättungseinheit 52A das geglättete Signal an die Korrektureinheit 52B aus.
Die Korrektureinheit 52B beinhaltet einen Phasenkompensator, der die Phase des durch den Glättungsprozess verzögerten Signals kompensiert. Der Detektor 52 erhält die Bezugsposition der Kurbel 12 mit der menschlichen Antriebskraft entsprechend des von der Korrektureinheit 52B verarbeiteten Signals.
Mit Bezug auf die 1 und 5 wird nun die Detektionsvorrichtung 50 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Die Detektionsvorrichtung 50 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich hauptsächlich von der Detektionsvorrichtung 50 der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Sensor 42 weggelassen wird und der Drehzustand des Elektromotors 14 nicht an die Detektionsvorrichtung 50 ausgegeben wird. In der folgenden Beschreibung werden in der zweiten Ausführungsform Komponenten, die mit den entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform identisch sind, nicht im Detail beschrieben. In der zweiten Ausführungsform werden den Komponenten, die mit den entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform identisch sind, dieselben Referenzziffern gegeben.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kurbel 12, den Elektromotor 14, der mit der Kurbel 12 zusammenwirkt, um den Antrieb des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 zu unterstützen, und die Treiberschaltung 40, die den Elektromotor 14 antreibt. Die Treiberschaltung 40 beinhaltet die Wechselrichterschaltung 40A. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Detektionsvorrichtung 50 den Detektor 52, der die Drehzahl der Kurbel 12 gemäß dem Treiberzustand der Treiberschaltung 40 erfasst. Der Treiberzustand der Treiberschaltung 40 beinhaltet die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A.
In einem Beispiel erfasst der Detektor 52 die Drehzahl der Kurbel 12 entsprechend der Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A. Das Verfahren zum Erfassen der Drehzahl der Kurbel 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das gleiche wie das Verfahren zum Erfassen der Drehzahl der Kurbel 12 gemäß der ersten Ausführungsform unter Verwendung der Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A. Der Detektor 52 der vorliegenden Ausführungsform muss nicht die Glättungseinheit 52A und die Korrektureinheit 52B beinhalten. Der Detektor 52 ist konfiguriert, um In einem Fall, in dem die menschliche Antriebskraft größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist und der Elektromotor 14 angetrieben wird, die Drehzahl der Kurbel 12 zu erfassen. Somit kann der Detektor 52 auch in einem Fall, in dem die erste Einwegkupplung 22 vorgesehen ist, die Drehzahl der Kurbel 12 gemäß mindestens einer der Drehwinkelpositionen des Rotors 14A des Elektromotors 14, des Drehbetrags des Rotors 14A und der Drehzahl des Rotors 14A erfassen.
Die Beschreibung, die sich auf die obigen Ausführungsformen bezieht, veranschaulicht, ohne die Absicht zu begrenzen, eine anwendbare Form einer Detektionsvorrichtung, einer Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs und einer Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gelten die Detektionsvorrichtung, die Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs und die Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise für modifizierte Beispiele der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Kombinationen von mindestens zwei der modifizierten Beispiele, die sich nicht widersprechen. In den nachfolgend beschriebenen modifizierten Beispielen werden den Komponenten, die mit den entsprechenden Komponenten der obigen Ausführungsformen identisch sind, dieselben Referenzziffern gegeben. Auf eine detaillierte Beschreibung dieser Komponenten wird verzichtet.
In der ersten Ausführungsform kann der Sensor 42 mindestens eine Drehwinkelposition der Kurbel 12 als Bezugsposition erfassen. In einem Beispiel, wie in 6 dargestellt, beinhaltet der erste Rotationskörper 30 mehrere Magnete 72, die um die Drehachse C der Kurbel 12 herum vorgesehen sind. 6 zeigt acht der Magnete 72. Der Sensor 42 ist so angeordnet, dass er dem ersten Rotationskörper 30 in einer axialen Richtung der Kurbel 12 gegenüberliegt. Der Sensor 42 gibt ein Signal aus, z.B. in einem Fall, in dem der Magnet 72 beim Drehen des ersten Rotationskörpers 30 den Sensor 42 passiert. Der Sensor 42 befindet sich zwischen dem Kurbelarm 12B und dem ersten Rotationskörper 30 in axialer Richtung der Kurbel 12. Der Sensor 42 beinhaltet einen Magnetsensor, z.B. einen Reedschalter oder ein Hallelement. In 6 sind die mehreren Magnete 72 am ersten Rotationskörper 30 vorgesehen, aber nur ein einzelner Magnet 72 am ersten Rotationskörper 30 oder ein oder mehrere Magnete 72 an der Kurbelwelle 12A, der Ausgabe 16 oder dem Kurbelarm 12B. Der Sensor 42 kann so angeordnet sein, dass er den Magneten 72 in einer Richtung gegenüberliegt, welche die axiale Richtung der Kurbel 12 schneidet.
In der ersten Ausführungsform und den modifizierten Beispielen kann der Positionsdetektor 14C des Elektromotors 14 weggelassen werden. Der Elektromotor 14 wird von einem sensorlosen Antriebssystem angetrieben. In einem Beispiel berechnet die Steuerung 62 die Magnetpole der Magnete des Rotors 14A aus dem Nulldurchgangspunkt einer am Stator 14B erzeugten Induktionsspannung, wenn sich der Rotor 14A des Elektromotors 14 dreht. Die Steuerung 62 gibt ein Steuersignal an die Wechselrichterschaltung 40A der Treiberschaltung 40 gemäß den berechneten Magnetpolen der Magnete des Rotors 14A aus.
In den Ausführungsformen und modifizierten Beispielen kann der Detektor 52 einen Wert erfassen, der durch Multiplikation der Drehzahl des Elektromotors 14 mit dem Übersetzungsverhältnis der Verzögerungsvorrichtung 24 als Drehzahl der Kurbel 12 erhalten wird.
In den Ausführungsformen und modifizierten Beispielen kann die Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung 40A von einer Anstiegszeit, bei welcher der Steuersignaleingang zu einem vorbestimmten Schaltelement der Wechselrichterschaltung 40A eingeschaltet wird, auf einen einzelnen Zyklus eingestellt werden, auf eine Anstiegszeit eingestellt wird, bei welcher das folgende Steuersignal, welches in dasselbe Schaltelement eingeleitet wird, eingeschaltet wird.
In den Ausführungsformen und modifizierten Beispielen muss der Elektromotor 14 nicht ausgebildet sein, um die Antriebskraft auf den Energieübertragungsweg einzuleiten, und kann modifiziert werden. So kann beispielsweise der Elektromotor 14 ausgestaltet sein, um die Antriebskraft des Elektromotors 14 auf das Verbindungselement 32 einzuleiten. So kann beispielsweise der Elektromotor 14 die Antriebskraft des Elektromotors 14 über ein Übertragungselement, wie beispielsweise eine Riemenscheibe, auf das Verbindungselement 32 übertragen. Ein Verhältnis der Drehzahl des Getriebeelements zur Drehzahl der Kurbel 12 kann beispielsweise durch die Anzahl der Zähne des Getriebeelements zur Anzahl der Zähne des ersten Rotationskörpers 30 eingestellt werden. Somit kann, wie bei den Ausführungsformen und modifizierten Beispielen, der Drehwinkel der Kurbel 12 in Übereinstimmung mit mindestens einem des Drehzustands des Elektromotors 14 und des Treiberzustandes der Treiberschaltung 40 erfasst werden. So kann beispielsweise der Elektromotor 14 ausgestaltet sein, um die Antriebskraft des Elektromotors 14 auf das Antriebsrad 26 einzuleiten. Das Verhältnis der Drehzahl des Antriebsrades 26 zur Drehzahl der Kurbel 12 kann beispielsweise durch die Zahl der Zähne des zweiten Rotationskörpers 34 zur Zahl der Zähne des ersten Rotationskörpers 30 eingestellt werden. Somit kann der Drehwinkel der Kurbel 12 gemäß dem Verhältnis des Antriebsrades 26 zur Drehzahl des Elektromotors 14 und mindestens eines des Drehzustands des Elektromotors 14 und des Treiberzustands der Treiberschaltung 40 erfasst werden. In einem Fall, in dem die Antriebskraft des Elektromotors 14 auf das Antriebsrad 26 eingeleitet wird, kann der Elektromotor 14 auf einer Hinterradnabe vorgesehen werden und einen Nabenmotor bilden.
In den Ausführungsformen und modifizierten Beispielen kann die Verzögerungsvorrichtung 24 weggelassen werden. In einem Fall, in dem die Verzögerungsvorrichtung 24 weggelassen wird, kann der von der Detektionsvorrichtung 50 durchgeführte Berechnungsprozess in Bezug auf das Verzögerungsverhältnis entfallen.
In den Ausführungsformen und modifizierten Beispielen kann der Detektor 52 integral mit der Steuerung 62 ausgebildet sein, und beispielsweise können sich die Steuerung 62 und der Detektor 52 den gleichen Prozessor teilen.
In den Ausführungsformen und modifizierten Beispielen kann auf die erste Einwegkupplung 22 verzichtet werden.
In den Ausführungsformen und modifizierten Beispielen kann der Detektor 52 eine Drehwinkelposition des ersten Rotationskörpers 30 anstelle der Drehwinkelposition der Kurbel 12 erfassen. Die Kurbel 12 ist konfiguriert, um sich integral mit dem ersten Rotationskörper 30 zu drehen, so dass die Drehwinkelposition der Kurbel 12 im Wesentlichen gleich der Drehwinkelposition des ersten Rotationskörpers 30 ist.
Der in dieser Offenbarung verwendete Ausdruck „mindestens eines von“ bedeutet „eines oder mehrere“ einer gewünschten Wahl. Zum Beispiel bedeutet der Ausdruck „mindestens eines von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, „nur eine einzige Wahl“ oder „beide von zwei Wahlen“, wenn die Anzahl der Wahlen zwei beträgt. Zum Beispiel bedeutet der Ausdruck „mindestens eines von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, „nur eine einzige Wahl“ oder „jede Kombination aus gleich oder mehr als zwei Wahlen“, wenn die Anzahl seiner Wahlen gleich oder mehr als drei ist.
Bezugszeichenliste

10: menschlich angetriebenes Fahrzeug
10H: Lenker
12: Kurbel
12A: Kurbelwelle
12B: Kurbelarm
14: Elektromotor
14A: Rotor
14B: Stator
14C: Positionsdetektor
16: Ausgabe
18: Rahmen
18A: Vorderradgabel
18B: Vorbau
20: Pedal
22: erste Einwegkupplung
24: Verzögerungsvorrichtung
26: Antriebsrad
28: Antriebsmechanismus
30: erster Rotationskörper
32: Verbindungselement
34: zweiter Rotationskörper
36: zweite Einwegkupplung
38: Batterie
40: Treiberschaltung
40A: Wechselrichterschaltung
42: Sensor
50: Detektionsvorrichtung
52: Detektor
52A: Glättungseinheit
52B: Korrektureinheit
60: Steuervorrichtung (Steuervorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs)
62: Steuerung
64: Speicher
70: Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs
72: Magnet
C: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018070001 A [0002]

Claims

Eine Detektionsvorrichtung (50) für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug (10), wobei das menschlich angetriebene Fahrzeug (10) eine Kurbel (12) mit einer Drehachse (C), einen Elektromotor (14), der konfiguriert ist, um mit der Kurbel (12) zusammenzuwirken, um den Antrieb des menschlich angetriebenen Fahrzeugs (10) zu unterstützen, eine Treiberschaltung (40), die konfiguriert ist, um den Elektromotor (14) anzutreiben, und einen Sensor (42), der konfiguriert ist, um eine Bezugsposition der Kurbel (12) um die Drehachse (C) herum zu erfassen, beinhaltet, wobei die Detektionsvorrichtung (50) umfasst: einen Detektor (52), der konfiguriert ist, um eine Drehwinkelposition der Kurbel (12) gemäß einem Erfassungsergebnis des Sensors (42) und mindestens einen von einem Drehzustand des Elektromotors (14) und einem Treiberzustand der Treiberschaltung (40) zu erfassen.
Die Detektionsvorrichtung (50) nach Anspruch 1, wobei der Drehzustand des Elektromotors (14) mindestens eine von einer Drehwinkelposition eines Rotors (14A) des Elektromotors (14), eines Drehbetrags des Rotors (14A) und einer Drehzahl des Rotors (14A) beinhaltet.
Die Detektionsvorrichtung (50) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Treiberschaltung (40) eine Wechselrichterschaltung (40A) beinhaltet, und der Treiberzustand der Treiberschaltung (40) eine Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung (40A) beinhaltet.
Die Detektionsvorrichtung (50) nach Anspruch 3, wobei der Detektor (52) konfiguriert ist, um eine Drehzahl der Kurbel (12) gemäß der Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung (40A) zu erfassen.
Die Detektionsvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das menschlich angetriebene Fahrzeug (10) eine Verzögerungsvorrichtung (24) beinhaltet, die in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Elektromotor (14) und einer Ausgabe (16) vorgesehen ist, und der Detektor (52) konfiguriert ist, um die Drehwinkelposition der Kurbel (12) gemäß dem Erfassungsergebnis des Sensors (42), mindestens einem von dem Drehzustand des Elektromotors (14) und dem Treiberzustand der Treiberschaltung (40) und ein Untersetzungsverhältnis der Verzögerungsvorrichtung (24) zu erfassen.
Die Detektionsvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sensor (42) konfiguriert ist, um die menschliche Antriebskrafteingabe an die Kurbel (12) zu erfassen, und die Bezugsposition die Drehwinkelposition der Kurbel (12), bei der die menschliche Antriebskraft die größte ist, oder die Drehwinkelposition der Kurbel (12) ist, bei der die menschliche Antriebskraft die kleinste ist.
Die Detektionsvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sensor (42) konfiguriert ist, um mindestens eine Drehwinkelposition der Kurbel (12) als Bezugsposition zu erfassen.
Die Detektionsvorrichtung (50) nach Anspruch 6, wobei der Detektor (52) konfiguriert ist, um einen Glättungsprozess an einem Signal durchzuführen, das der vom Sensor (42) erfassten menschlichen Antriebskraft entspricht.
Die Detektionsvorrichtung (50) nach Anspruch 8, wobei der Detektor (52) konfiguriert ist, um das verzögerte Signal zu korrigieren, um die Verzögerung des Signals in einem Fall zu verringern, in dem der Glättungsprozess das Signal verzögert.
Eine Detektionsvorrichtung (50) für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug (10), wobei das menschlich angetriebene Fahrzeug (10) eine Kurbel (12), einen Elektromotor (14), der konfiguriert ist, um mit der Kurbel (12) zusammenzuwirken, um den Antrieb des menschlich angetriebenen Fahrzeugs (10) zu unterstützen, und eine Treiberschaltung (40), die konfiguriert ist, um den Elektromotor (14) anzutreiben, beinhaltet, wobei die Detektionsvorrichtung (50) umfasst: einen Detektor (52), der konfiguriert ist, um eine Drehzahl der Kurbel (12) gemäß einem Treiberzustand der Treiberschaltung (40) zu erfassen.
Die Detektionsvorrichtung (50) nach Anspruch 10, wobei die Treiberschaltung (40) eine Wechselrichterschaltung (40A) beinhaltet, und der Detektor (52) konfiguriert ist, um die Drehzahl der Kurbel (12) gemäß einer Ausgabefrequenz der Wechselrichterschaltung (40A) zu erfassen.
Eine Steuervorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs (60), umfassend: die Detektionsvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 11; und eine Steuerung (62), die konfiguriert ist, um den Elektromotor (14) gemäß einem Erfassungsergebnis der Detektionsvorrichtung (50) zu steuern.
Eine Komponente eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs (70), umfassend: eine Ausgabe (16), die konfiguriert ist, um sich integral mit der Kurbel (12) zu drehen; den Elektromotor (14) der konfiguriert ist, um die Antriebskraft auf die Ausgabe (16) zu übertragen; und die Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs (60) nach Anspruch 12.