DE102020206102A1

DE102020206102A1 - Kurbelwinkel-schätzvorrichtung eines menschlich angetriebenen fahrzeugs und steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen fahrzeugs

Info

Publication number: DE102020206102A1
Application number: DE102020206102.5A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Matsuda; Yasuhiro TSUCHIZAWA
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2020-05-14
Publication date: 2020-12-03
Also published as: JP7312610B2; JP2020192940A

Abstract

Eine Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60, die so konfiguriert ist, dass sie den Winkel CA einer Kurbel 14 einer menschlich angetriebenen Vorrichtung schätzt. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 umfasst eine Erfassungseinheit 62, eine Erzeugungseinheit 64 und eine Schätzeinheit 66. Die Erfassungseinheit 62 ist so konfiguriert, dass sie ein erstes Signal S1 erfasst, das der menschlichen Antriebskraft H zugeordnet ist, die in die Kurbel 14 eingegeben wird. Die Erzeugungseinheit 64 ist so konfiguriert, dass sie ein zweites Signal S2 erzeugt, indem sie mit einem Filter 64A das Rauschen aus dem ersten Signal S1 entfernt. Die Schätzeinheit 66 ist so konfiguriert, dass sie einen Winkel CA der Kurbel 14 gemäß dem zweiten Signal S2 und den Eigenschaften des Filters 64A schätzt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs und eine Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs.
Zum Beispiel offenbart die JP 5 496 158 B2 ein menschlich angetriebenes Fahrzeug, das einen Kurbelwinkeldetektor enthält, der den Winkel einer Kurbel erkennt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs und einer Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs, die so konfiguriert ist, dass sie ohne Kurbelwinkeldetektor den Winkel einer Kurbel erkennt.
Eine Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, dass sie den Winkel einer Kurbel eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs schätzt. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung umfasst eine Erfassungseinheit, eine Erzeugungseinheit und eine Schätzeinheit. Die Erfassungseinheit ist so konfiguriert, dass sie ein erstes Signal erfasst, das der menschlichen Antriebskraft zugeordnet ist, die in die Kurbel eingegeben wird. Die Erzeugungseinheit ist so konfiguriert, dass sie ein zweites Signal erzeugt, indem sie mit einem Filter das Rauschen aus dem ersten Signal entfernt. Die Schätzeinheit ist so konfiguriert, dass sie einen Winkel der Kurbel gemäß dem zweiten Signal und den Eigenschaften des Filters schätzt.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt kann den Kurbelwinkel gemäß dem ersten Signal, das der menschlichen Antriebskraft zugeordnet ist, ohne einen Kurbelwinkeldetektor schätzen. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung nach dem ersten Aspekt kann den Kurbelwinkel entsprechend dem zweiten Signal schätzen, das durch Entfernen von Rauschen aus dem ersten Signal mit dem Filter erhalten wird. Dies erhöht den Genauigkeitsgrad bei der Kurbelwinkel-Schätzung. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt kann den Kurbelwinkel mittels des zweiten Signals und den Eigenschaften des Filters schätzen. Dadurch wird der Kurbelwinkel in einer bevorzugten Weise geschätzt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt so konfiguriert, dass die Eigenschaften des Filters eine Zeitkonstante des Filters einschließen. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung nach dem zweiten Aspekt kann den Kurbelwinkel unter Berücksichtigung der durch die Zeitkonstante des Filters erzeugten Verzögerung schätzen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt ferner eine Einstelleinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Zeitkonstante gemäß der Drehzahl der Kurbel einstellt. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt kann das Rauschen im Lichte der Drehzahl der Kurbel entfernen.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung nach einem der ersten bis dritten Aspekte so konfiguriert, dass die Erfassungseinheit so konfiguriert ist, dass sie das erste Signal von einem Sensor erfasst, der Informationen bezüglich der menschlichen Antriebskraft erfasst. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt kann den Kurbelwinkel unter Einsatz des Sensors schätzen, der die Informationen bezüglich der menschlichen Antriebskraft erfasst.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt so konfiguriert, dass der Sensor einen Drehmomentsensor enthält, der so konfiguriert ist, dass er das erste Signal ausgibt, das dem von der menschlichen Antriebskraft auf die Kurbel ausgeübten Drehmoment entspricht. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß dem fünften Aspekt kann den Kurbelwinkel unter Verwendung des ersten vom Drehmomentsensor ausgegebenen Signals schätzen.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung nach einem der ersten bis fünften Aspekte so konfiguriert, dass der Filter einen Tiefpassfilter enthält. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung nach dem sechsten Aspekt kann ein hochfrequentes Rauschen des ersten Signals mit einem Tiefpassfilter wirksam entfernen.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung nach dem sechsten Aspekt so konfiguriert, dass der Tiefpassfilter einen Tiefpassfilter erster Ordnung enthält. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung nach dem siebten Aspekt kann mit dem Tiefpassfilter erster Ordnung ein hochfrequentes Rauschen des ersten Signals wirksam entfernen.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung nach einem der ersten bis siebten Aspekte so konfiguriert, dass die Schätzeinheit so konfiguriert ist, dass sie den Winkel der Kurbel gemäß einer Pulsationsphase des zweiten Signals, einer Drehzahl der Kurbel und den Eigenschaften des Filters schätzt. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß dem achten Aspekt kann den Kurbelwinkel gemäß der Pulsationsphase des zweiten Signals, der Drehzahl der Kurbel und den Eigenschaften des Filters in einer bevorzugteren Weise schätzen.
Eine Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung gemäß einem der ersten bis achten Aspekte und eine Steuerung. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie einen Motor, der so konfiguriert ist, dass er eine Antriebskraft auf das menschlich angetriebene Fahrzeug ausübt, gemäß dem von der Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung geschätzten Kurbelwinkel steuert. Die Steuerungsvorrichtung gemäß dem neunten Aspekt kann den Motor gemäß dem von der Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung geschätzten Kurbelwinkel steuern.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs und die Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs können den Kurbelwinkel ohne einen Kurbelwinkeldetektor schätzen.
Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und vieler der damit verbundenen Vorteile ist leicht zu erreichen, wenn man sich auf die folgende detaillierte Beschreibung bezieht, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei

1 eine Seitenansicht eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs mit einer Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs und einer Steuerungsvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform ist;
2 ein Blockdiagramm ist, das die elektrische Struktur des menschlich angetriebenen Fahrzeugs mit der Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung des menschlich angetriebenen Fahrzeugs und der Steuerungsvorrichtung des menschlich angetriebenen Fahrzeugs entsprechend der Ausführungsform zeigt;
3 eine Grafik ist, der ein tatsächliches Drehmoment, ein erstes Signal und ein zweites Signal zeigt;
4 ein Flussdiagramm ist, das einen Prozess veranschaulicht, der von einer in 2 gezeigten Steuerung ausgeführt wird, um den Winkel einer Kurbel zu schätzen;
5 ein Flussdiagramm ist, das einen Prozess veranschaulicht, der von der in 2 gezeigten Steuerung zur Steuerung eines Motors ausgeführt wird;
6 ein Blockdiagramm ist, das die elektrische Konfiguration des menschlich angetriebenen Fahrzeugs zeigt, das so konfiguriert ist, dass es die Steuerungsvorrichtung des menschengetriebenen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform enthält; und
7 ein Flussdiagramm ist, das einen Prozess zeigt, der von einer Steuerung einer in 6 gezeigten Schnittstelleneinheit ausgeführt wird, um eine Antriebseinheit zu aktivieren.

Ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen Zeichnungen entsprechende oder identische Elemente bezeichnen.
Eine Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug und eine Steuerungsvorrichtung 40 für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform werden nun anhand der 1 bis 7 beschrieben. Ein menschlich angetriebenes Fahrzeug 10 ist ein Fahrzeug, das zumindest von einer menschlichen Antriebskraft angetrieben werden kann. Es gibt keine Beschränkung für die Anzahl der Räder des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10. Zum Beispiel kann das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 ein Einrad oder ein Fahrzeug mit drei oder mehr Rädern sein. Beispiele für das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 sind verschiedene Arten von Fahrrädern wie ein Mountainbike, ein Rennrad, ein Stadtfahrrad, ein Lastenfahrrad und ein Liegefahrrad sowie ein Elektrofahrrad (E-Bike). Das Elektrofahrrad umfasst ein elektrisch unterstütztes Fahrrad, das den Vortrieb des Fahrzeugs mit einem Elektromotor unterstützt. In der im Folgenden beschriebenen Ausführungsform wird das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 als Fahrrad bezeichnet.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 umfasst einen Rahmen 12, eine Kurbel 14, ein Hinterrad 16A und ein Vorderrad 16B. Die menschliche Antriebskraft H wird in die Kurbel 14 eingeleitet. Die Kurbel 14 umfasst eine Kurbelwelle 14A und zwei Kurbelarme 14B. Die Kurbelwelle 14A wird durch den Rahmen 12 drehbar gelagert. Die beiden Kurbelarme 14B sind jeweils an zwei Enden der Kurbelwelle 14A vorgesehen. Zwei Pedale 22 sind jeweils mit den beiden Kurbelarmen 14B verbunden. Das Hinterrad 16A wird durch die Drehung der Kurbel 14 angetrieben. Das Hinterrad 16A wird durch den Rahmen 12 getragen. Die Kurbel 14 ist über einen Antriebsmechanismus 24 mit dem Hinterrad 16A verbunden. Der Antriebsmechanismus 24 umfasst einen ersten Drehkörper 26, der mit der Kurbelwelle 14A verbunden ist. Die Kurbelwelle 14A kann über eine erste Einwegkupplung mit dem ersten Drehkörper 26 verbunden sein. Die erste Einwegkupplung ist so konfiguriert, dass sie den ersten Drehkörper 26 nach vorne dreht, wenn die Kurbel 14 nach vorne gedreht wird, und so konfiguriert, dass sie den ersten Drehkörper 26 nicht nach hinten dreht, wenn die Kurbel 14 nach hinten gedreht wird. Der erste Drehkörper 26 enthält einen Zahnkranz, eine Riemenscheibe oder ein Kegelrad. Der Antriebsmechanismus 24 umfasst ferner einen zweiten Drehkörper 28 und ein Verbindungselement 30. Das Verbindungselement 30 überträgt die Drehkraft des ersten Drehkörpers 26 auf den zweiten Drehkörper 28. Das Verbindungselement 30 umfasst zum Beispiel eine Kette, einen Riemen oder eine Welle.
Der zweite Drehkörper 28 ist mit dem Hinterrad 16A verbunden. Der zweite Drehkörper 28 ist mit einem Kettenrad, einer Riemenscheibe oder einem Kegelradgetriebe verbunden. Vorzugsweise ist eine zweite Einwegkupplung zwischen dem zweiten Drehkörper 28 und dem Hinterrad 16A vorgesehen. Die zweite Einwegkupplung ist so konfiguriert, dass sie das Hinterrad 16A nach vorn dreht, wenn der zweite Drehkörper 28 nach vorn gedreht wird, und so konfiguriert, dass sie das Hinterrad 16A nicht nach hinten dreht, wenn der zweite Drehkörper 28 nach hinten gedreht wird.
Das Vorderrad 16B ist mit einer Vordergabel 32 am Rahmen 12 befestigt. Ein Lenker 34 ist über einen Vorbau 36 mit der Vordergabel 32 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Hinterrad 16A durch den Antriebsmechanismus 24 mit der Kurbel 14 verbunden. Mindestens eines von Hinterrad 16A und Vorderrad 16B kann jedoch durch den Antriebsmechanismus 24 mit der Kurbel 14 verbunden sein.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 enthält eine Batterie 38. Die Batterie 38 enthält eine oder mehrere Batteriezellen. Jede Batteriezelle enthält eine wiederaufladbare Batterie. Die Batterie 38 versorgt eine Steuerungsvorrichtung 40 mit elektrischer Energie. Vorzugsweise wird die Batterie 38 mit der Steuerungsvorrichtung 40 über eine drahtlose oder drahtgebundene Verbindung so verbunden, dass eine Kommunikation möglich ist. Die Batterie 38 ist so konfiguriert, dass sie mit einer Steuerung 42 zum Beispiel über Powerline-Kommunikation (PLC) kommuniziert.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 enthält einen Motor 18, der so konfiguriert ist, dass er Vortriebskraft auf das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 ausübt. Der Motor 18 enthält einen oder mehrere Elektromotoren. Der Motor 18 ist so konfiguriert, dass er die Drehung auf mindestens einen des Vorderrads 16B und einen Kraftübertragungsweg der menschlichen Antriebskraft H, der sich von den Pedalen 22 bis zum Hinterrad 16A erstreckt, überträgt. Der Kraftübertragungsweg der menschlichen Antriebskraft H, der sich von den Pedalen 22 bis zum Hinterrad 16A erstreckt, umfasst das Hinterrad 16A. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 18 am Rahmen 12 des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 vorgesehen und so konfiguriert, dass er die Drehung auf den ersten Drehkörper 26 überträgt. Der Motor 18 und ein Gehäuse, auf dem der Motor 18 vorgesehen ist, definieren eine Antriebseinheit 19. Vorzugsweise ist eine dritte Einwegkupplung im Kraftübertragungsweg zwischen dem Motor 18 und der Kurbelwelle 14A vorgesehen, so dass der Motor 18 in einem Fall, in dem die Kurbelwelle 14A in die Richtung gedreht wird, in die sich das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 vorwärts bewegt, nicht durch die Drehkraft der Kurbel 14 gedreht wird. In einem Fall, in dem mindestens eines von Hinterrad 16A und Vorderrad 16B den Motor 18 enthält, kann der Motor 18 einen Nabenmotor umfassen.
Die Steuerungsvorrichtung 40 umfasst die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 und die Steuerung 42. Die Steuerung 42 enthält einen Prozessor, der ein vorgegebenes Steuerungsprogramm ausführt. Der Prozessor enthält zum Beispiel eine zentrale Recheneinheit (CPU) oder eine Mikroprozessoreinheit (MPU). Mehrere Prozessoren können sich an separaten Positionen befinden. Die Steuerung 42 kann einen oder mehrere Mikrocomputer enthalten. Die Steuerungsvorrichtung 40 kann ferner Speicher 44 enthalten. Der Speicher 44 speichert Informationen, die für verschiedene Arten von Steuerungsprogrammen und Steuerungsprozessen verwendet werden. Der Speicher 44 umfasst zum Beispiel einen nichtflüchtigen und einen flüchtigen Speicher.
Vorzugsweise enthält die Steuerungsvorrichtung 40 ferner eine Treiberschaltung 46 des Motors 18. Vorzugsweise sind die Treiberschaltung 46 und die Steuerung 42 auf dem Gehäuse vorgesehen, auf dem der Motor 18 vorgesehen ist. Die Treiberschaltung 46 und die Steuerung 42 sind zum Beispiel auf dem gleichen Schaltungssubstrat vorgesehen. Die Treiberschaltung 46 enthält eine Inverterschaltung. Die Treiberschaltung 46 steuert die elektrische Energie, die dem Motor 18 von der Batterie 38 zugeführt wird. Die Treiberschaltung 46 ist über eine drahtlose oder drahtgebundene Verbindung so mit der Steuerung 42 verbunden, dass eine Kommunikation möglich ist. Die Treiberschaltung 46 ist so konfiguriert, dass sie zum Beispiel über serielle Kommunikation mit der Steuerung 42 kommuniziert. Die Treiberschaltung 46 treibt den Motor 18 als Reaktion auf ein Steuersignal von der Steuerung 42 an.
Die Steuerung 42 steuert den Motor 18 in Abhängigkeit von mindestens einer der folgenden Größen: der Fahrgeschwindigkeit des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10, der Drehzahl N der Kurbel 14, dem Winkel CA der Kurbelwelle 14A und der menschlichen Antriebskraft H. Vorzugsweise enthält die Steuerungsvorrichtung 40 ferner einen Sensor 48 zur Erfassung der menschlichen Antriebskraft H. Die menschliche Antriebskraft H kann in Drehmoment oder Leistung ausgedrückt werden. Vorzugsweise enthält die Steuerungsvorrichtung 40 ferner einen Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 und einen Kurbel-Drehzahlsensor 52. Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 erfasst die Fahrgeschwindigkeit des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10, und der Kurbel-Drehzahlsensor 52 erfasst die Drehzahl N der Kurbel 14.
Der Sensor 48 enthält einen Drehmomentsensor 48A, der so konfiguriert ist, dass er ein erstes Signal S1 ausgibt, das dem von der menschlichen Antriebskraft H auf die Kurbelwelle 14 ausgeübten Drehmoment entspricht. Der Drehmomentsensor 48A ist so konfiguriert, dass er Informationen ausgibt, die dem von der menschlichen Antriebskraft H auf die Kurbelwelle 14 ausgeübten Drehmoment entsprechen. In einem Fall, in dem beispielsweise die erste Einwegkupplung im Kraftübertragungsweg vorgesehen ist, ist es vorzuziehen, dass der Drehmomentsensor 48A an einer stromaufwärtigen Seite der ersten Einwegkupplung im Kraftübertragungsweg vorgesehen ist. Der Drehmomentsensor 48A umfasst einen Drehmomentsensor, einen magnetostriktiven Sensor, einen Drucksensor oder ähnliches. Der Drehmomentsensor enthält einen Drehmomentmesser. Der Drehmomentsensor 48A ist im Kraftübertragungsweg oder in der Nähe eines im Kraftübertragungsweg enthaltenen Elements vorgesehen. Das in den Kraftübertragungsweg eingebundene Element ist zum Beispiel die Kurbelwelle 14A, ein Element, das die menschliche Antriebskraft H zwischen der Kurbelwelle 14A und dem ersten Drehkörper 26, den Kurbelarmen 14B oder den Pedalen 22 überträgt. Der Drehmomentsensor 48A ist über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung oder ein elektrisches Kabel mit der Steuerung 42 verbunden. Die auf der menschlichen Antriebskraft H basierende Leistung erhält man durch Multiplikation des vom Drehmomentsensor 48A erfassten Drehmoments mit der vom Kurbel-Drehzahlsensor 52 erfassten Drehzahl N der Kurbelwelle 14.
Vorzugsweise ist der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 so konfiguriert, dass er einen an einem Rad des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 angebrachten Magneten erkennt. Vorzugsweise ist der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 so konfiguriert, dass er eine vorbestimmte Anzahl von Malen ein Erfassungssignal ausgibt, während sich das Rad einmal dreht. Vorzugsweise ist die vorbestimmte Anzahl von Malen eins. Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 wird verwendet, um die Drehzahl des Rades des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 zu erfassen. Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 gibt ein Signal aus, das der Drehzahl des Rades entspricht. Die Steuerung 42 kann aus der Raddrehzahl die Fahrgeschwindigkeit des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 berechnen. Vorzugsweise enthält der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 einen magnetischen Reed, der einen Reed-Schalter oder ein Hall-Element bildet. Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 kann an einer Kettenstrebe des Rahmens 12 des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 angebracht und so konfiguriert sein, dass er einen am Hinterrad angebrachten Magneten erkennt, oder er kann an der Vordergabel 32 angebracht und so konfiguriert sein, dass er einen am Vorderrad angebrachten Magneten erkennt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 so konfiguriert, dass ein Reedschalter einen Magneten erkennt, sobald sich ein Rad einmal dreht.
Der Kurbel-Drehzahlsensor 52 ist so konfiguriert, dass er Informationen in Bezug auf die Drehzahl N der Kurbelwelle 14 ausgibt. Der Kurbel-Drehzahlsensor 52 kann den Sensor 48, den Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 und den Kurbel-Drehzahlsensor umfassen. Der Kurbel-Drehzahlsensor 52 kann einen Sensor enthalten, der so konfiguriert ist, dass er einen Drehwinkel des Motors 18 erfasst.
In einem Fall, in dem der Kurbel-Drehzahlsensor 52 den Sensor 48 enthält, berechnet die Steuerung 42 die Drehzahl N der Kurbelwelle 14 gemäß einer Wechselfrequenz des vom Sensor 48 erfassten Drehmoments der menschlichen Antriebskraft H. Die Frequenz „f“ des Drehmoments der menschlichen Antriebskraft H ist zweimal größer als die Drehfrequenz der Kurbel 14. In einem Fall, in dem der Kurbel-Drehzahlsensor 52 den Sensor 48 einschließt, berechnet die Steuerung 42 den Winkel CA der Kurbelwelle 14 pro Zeiteinheit aus Änderungen des Drehmoments der menschlichen Antriebskraft H. Die Steuerung 42 berechnet zum Beispiel einen Kehrwert eines Wertes, der durch Multiplikation der Zeit, während der sich das Drehmoment der menschlichen Antriebskraft H von einem lokalen Maximalwert zu einem lokalen Maximalwert ändert, mit zwei als Drehzahl N der Kurbelwelle 14 erhalten wird.
In einem Fall, in dem der Kurbel-Drehzahlsensor 52 den Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 enthält, berechnet die Steuerung 42 die Drehzahl N der Kurbelwelle 14, indem es die vom Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 50 berechnete Raddrehzahl durch ein Übersetzungsverhältnis des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 dividiert. In diesem Fall enthält die Steuerungsvorrichtung 40 ferner einen Sensor, der das Übersetzungsverhältnis erfasst.
In einem Fall, in dem der Kurbel-Drehzahlsensor 52 einen Kurbel-Drehsensor enthält, ist der Kurbel-Drehsensor am Rahmen 12 oder an der Antriebseinheit des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 vorgesehen. Der Kurbel-Drehzahlsensor ist so konfiguriert, dass er einen Magnetsensor enthält, der ein der Stärke des Magnetfeldes entsprechendes Signal ausgibt. Ein ringförmiger Magnet, dessen Magnetfeldstärke sich in Umfangsrichtung ändert, ist an der Kurbelwelle 14A, einem Element, das in Zusammenwirkung mit der Kurbelwelle 14A gedreht wird, oder im Kraftübertragungsweg, der sich von der Kurbelwelle 14A zum ersten Drehkörper 26 erstreckt, vorgesehen. Das Element, das in Zusammenwirkung mit der Kurbelwelle 14A gedreht wird, umfasst eine Ausgabewelle des Motors 18. Der Kurbel-Drehsensor gibt ein Signal aus, das der Drehzahl N der Kurbel 14 entspricht. Der Magnet kann auf demjenigen Element vorgesehen sein, das sich zusammen mit der Kurbelwelle 14A im Kraftübertragungsweg der menschlichen Antriebskraft H zwischen der Kurbelwelle 14A und dem ersten Drehkörper 26 zusammen mit der Kurbelwelle 14A dreht. Zum Beispiel kann der Magnet auf dem ersten Drehkörper 26 angebracht sein, wenn die erste Einwegkupplung nicht zwischen der Kurbelwelle 14A und dem ersten Drehkörper 26 vorgesehen ist. Der Kurbel-Drehsensor kann anstelle des Magnetsensors einen optischen Sensor, einen Beschleunigungssensor, einen Drehmomentsensor oder ähnliches enthalten. Der Kurbel-Drehsensor ist über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung oder ein elektrisches Kabel mit der Steuerung 42 verbunden.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 wird zur Schätzung des Winkels CA der Kurbel 14 des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 verwendet. Die Steuerungsvorrichtung 40 und die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 können teilweise übereinstimmend oder im Wesentlichen gleich sein. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 umfasst eine Erfassungseinheit 62, eine Erzeugungseinheit 64 und eine Schätzeinheit 66. Die Erfassungseinheit 62 ist so konfiguriert, dass sie das erste Signal S1 erfasst, das der menschlichen Antriebskraft H zugeordnet ist, die in die Kurbel 14 eingegeben wird. Die Erzeugungseinheit 64 ist so konfiguriert, dass sie ein zweites Signal S2 erzeugt, indem sie mit einem Filter 64A das Rauschen aus dem ersten Signal S1 entfernt. Die Schätzeinheit 66 ist so konfiguriert, dass sie den Winkel CA der Kurbel 14 gemäß dem zweiten Signal S2 und den Eigenschaften des Filters 64A schätzt. Das zweite Signal S2 enthält zum Beispiel einen Spannungswert.
Vorzugsweise enthält die Steuerung 42 die Erfassungseinheit 62. Die Erfassungseinheit 62 ist so konfiguriert, dass sie das erste Signal S1 vom Sensor 48, der Informationen in Bezug auf die menschliche Antriebskraft H erfasst, ermittelt. In einem Fall, in dem der Drehmomentsensor 48A über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit der Steuerung 42 verbunden ist, ist es vorzuziehen, dass die Erfassungseinheit 62 eine drahtlose Kommunikationseinheit enthält. In einem Fall, in dem der Drehmomentsensor 48A über ein elektrisches Kabel mit der Steuerung 42 verbunden ist, ist es vorzuziehen, dass die Erfassungseinheit 62 einen Anschluss enthält.
Vorzugsweise enthält die Steuerung 42 die Erzeugungseinheit 64. Die Erzeugungseinheit 64 umfasst den Filter 64A. Vorzugsweise enthält der Filter 64A einen Tiefpassfilter. Vorzugsweise enthält der Tiefpassfilter einen Tiefpassfilter erster Ordnung. Der Filter 64A kann ein Hochpassfilter, ein Bandpassfilter oder ein Bandsperrfilter sein. Bei dem Tiefpassfilter kann es sich um einen Tiefpassfilter zweiter oder höherer Ordnung handeln. Zu den Eigenschaften des Filters 64A gehört die Zeitkonstante τ des Filters 64A. Der Filter 64A kann softwaremäßig durch einen Prozessor oder eine Logikschaltung implementiert sein.
Vorzugsweise enthält die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 ferner eine Einstelleinheit 68. Vorzugsweise enthält die Steuerung 42 die Einstelleinheit 68. Vorzugsweise ist die Einstelleinheit 68 so konfiguriert, dass sie die Zeitkonstante τ gemäß der Drehzahl N der Kurbel 14 einstellt. Die Einstelleinheit 68 stellt die Zeitkonstante τ des Filters 64A gemäß der Drehzahl N der Kurbel 14 ein, die aus der Ausgabe des Kurbel-Drehzahlsensors 52 gewonnen wird. Die Einstelleinheit 68 verringert die Zeitkonstante τ zum Beispiel, wenn die Drehzahl N der Kurbel 14 steigt. Vorzugsweise speichert der Speicher 44 Informationen einschließlich der Beziehung zwischen der Drehzahl N der Kurbel 14 und der Zeitkonstante τ. Die Informationen einschließlich der Beziehung zwischen der Drehzahl N der Kurbel 14 und der Zeitkonstante τ enthalten mindestens eine Tabelle, eine Gleichung oder ein Kennfeld. Die Einstelleinheit 68 stellt die Zeitkonstante τ gemäß den Informationen ein, die das Verhältnis der Drehzahl N der Kurbel 14 und der Zeitkonstante τ, die im Speicher 44 gespeichert sind, sowie die Drehzahl N der Kurbel 14 umfassen. Die Zeitkonstante τ kann im Voraus bestimmt werden.
In einem Fall, in dem die Zeitkonstante τ im Voraus bestimmt wird, speichert der Speicher 44 Informationen, die sich auf die Zeitkonstante τ beziehen.
Eine Verringerung der Zeitkonstante τ ermöglicht in einem Fall, in dem die Drehzahl N der Kurbel 14 hoch ist, eine ausreichende Verringerung einer Grenzfrequenz des Tiefpassfilters relativ zur Wechselfrequenz des Drehmoments der menschlichen Antriebskraft H in einem Fall, in dem die Drehzahl N der Kurbel 14 hoch ist. Dadurch wird das Rauschen des ersten Signals S1 wirksam entfernt. Die Erhöhung der Zeitkonstante τ erlaubt es in einem Fall, in dem die Drehzahl N der Kurbel 14 niedrig ist, die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters in einem Fall zu erhöhen, in dem die Drehzahl N der Kurbel 14 niedrig ist. Dadurch wird das Rauschen aus dem ersten Signal S1 wirksam entfernt. Vorzugsweise wird die Zeitkonstante τ so eingestellt, dass die Grenzfrequenz um eine vorbestimmte Anzahl von Malen größer ist als die Frequenz des ersten Signals S1. Die vorgegebene Anzahl von Malen ist zum Beispiel zwei-, drei- oder zehnmal.
Die Steuerung 42 verarbeitet das erste Signal S1 mit dem Filter 64A, um das zweite Signal S2 zu erzeugen. Dies gleicht eine Pulsationsphase C1 des ersten Signals S1 mit einer Pulsationsphase C2 des zweiten Signals S2 ab. Konkret wird in der Pulsationsphase C2 des zweiten Signals S2 eine Verzögerung dx relativ zur Pulsationsphase C1 des ersten Signals S1 erzeugt. Dies gleicht auch einen Zeitpunkt, zu dem die Pulsation eines tatsächlichen Drehmoments der Kurbelwelle 14 auf einem lokalen Maximalwert liegt, mit einem Zeitpunkt ab, zu dem die Pulsation des zweiten Signals S2 auf einem lokalen Maximalwert liegt.
Die Schätzeinheit 66 ist so konfiguriert, dass sie den Winkel CA der Kurbel 14 gemäß der Pulsationsphase C2 des zweiten Signals S2, der Drehzahl N der Kurbel 14 und den Eigenschaften des Filters 64A schätzt. Die Schätzeinheit 66 ist so konfiguriert, dass sie den Winkel CA der Kurbelwelle 14 gemäß der Pulsationsphase C2 des zweiten Signals S2, der Drehzahl N der Kurbelwelle 14 und der Zeitkonstante τ schätzt. Mit zunehmender Zeitkonstante τ nimmt die Verzögerung dx der Pulsationsphase C2 des zweiten Signals S2 relativ zur Pulsationsphase C1 des ersten Signals S1 zu. Somit nimmt die Verzögerung dCA der Pulsationsphase C2 des zweiten Signals S2 relativ zum tatsächlichen Winkel CA der Kurbel 14 mit zunehmender Zeitkonstante τ zu. In einem Fall, in dem die Einstelleinheit 68 die Zeitkonstante τ gemäß der Drehzahl N der Kurbel 14 einstellt, berechnet die Schätzeinheit 66 die Verzögerung dx aus der von der Einstelleinheit 68 eingestellten Zeitkonstante τ und schätzt den Winkel CA der Kurbel 14 aus der Pulsationsphase C2 des zweiten Signals S2 und der Verzögerung dx. Gleichung (1) zeigt ein Beispiel für eine Berechnungsformel für die Verzögerung dx. $dX = {tan}^{- 1} (- f τ)$
Dabei steht „f“ für die Frequenz des zweiten Signals S2.
Außerdem gibt „τ“ die Zeitkonstante an.
Die Frequenz des zweiten Signals S2 kann zum Beispiel unter der Annahme berechnet werden, dass sich die Kurbel 14 um 180 Grad zwischen zwei benachbarten lokalen Maximalwerten des zweiten Signals S2 oder zwischen zwei benachbarten lokalen Minimalwerten des zweiten Signals S2 bewegt hat, oder dass sich die Kurbel 14 um 90 Grad zwischen einem benachbarten lokalen Minimalwert und einem lokalen Maximalwert des zweiten Signals S2 bewegt hat. Eine einzige Drehung der Kurbel 14 entspricht zwei Zyklen des zweiten Signals S2. In einem Fall, in dem beispielsweise das zweite Signal S2 einen lokalen Maximalwert hat, schätzt die Schätzeinheit 66, dass sich die Kurbel 14 in einem Winkel befindet, der durch Subtraktion der Verzögerung dx von einem Bezugswinkel CX erhalten wird. Die Schätzeinheit 66 berechnet den gegenwärtigen Winkel CA der Kurbel 14, indem sie die Drehzahl N der Kurbel 14 mit einer verstrichenen Zeit T1 ab einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Signal S2 auf dem lokalen Maximalwert liegt, multipliziert und den geschätzten Winkel addiert. Vorzugsweise enthält die Steuerung 42 mindestens eine Uhr und einen Zeitgeber. Die Schätzeinheit 66 bestimmt einen lokalen Maximalwert, zum Beispiel in einem Fall, in dem der Wert des zweiten Signals S2, der ansteigt, zu fallen beginnt. In einem Fall, in dem sich die Drehzahl N der Kurbel 14 ändert, führt die Schätzeinheit 66 die Berechnung erneut durch. Gleichung (2) ist ein Beispiel für eine Berechnungsformel für den Winkel CA der Kurbel 14 unter Verwendung der aus Gleichung (1) berechneten Verzögerung dx. $CA = CX - dX + N \times T1$
Der Bezugswinkel CX, der einem Fall zugeordnet ist, in dem das zweite Signal S2 einen lokalen Maximalwert hat, ist ein Winkel, der einem Fall zugeordnet ist, in dem einer der beiden Kurbelarme 14B in einer mittleren Position des oberen Totpunktes und des unteren Totpunktes liegt. Der Bezugswinkel CX ist beispielsweise auf 0,5π (rad) oder 1,5π (rad) eingestellt. Die Schätzeinheit 66 kann den Bezugswinkel CX abwechselnd auf 0,5π (rad) und 1,5π (rad) einstellen, wann immer ein lokaler Maximalwert des zweiten Signals S2 erkannt wird, um den Winkel CA der Kurbel 14 zu schätzen. Die Schätzeinheit 66 kann einen lokalen Minimalwert anstelle oder zusätzlich zu einem lokalen Maximalwert des zweiten Signals S2 verwenden, um den Winkel CA der Kurbelwelle 14 zu berechnen. Wenn sich beispielsweise das zweite Signal S2 auf einem lokalen Minimalwert befindet, kann die Schätzeinheit 66 schätzen, dass sich die Kurbel 14 in einem Winkel befindet, bei dem die Verzögerung dx vom Bezugswinkel CX subtrahiert wird. Wenn zum Beispiel der Wert des zweiten Signals S2, das abfiel, zu steigen beginnt, bestimmt die Schätzeinheit 66 einen lokalen Minimalwert. In einem Fall, in dem die Schätzeinheit 66 den Winkel CA der Kurbel 14 unter Verwendung eines lokalen Minimalwerts berechnet, wird der Bezugswinkel CX zum Beispiel auf 0π (rad) oder 1π (rad) gesetzt. Die Schätzeinheit 66 kann den Bezugswinkel CX abwechselnd auf 0π (rad) und 1π (rad) setzen, wann immer ein lokaler Minimalwert des zweiten Signals S2 erfasst wird, um den Winkel CA der Kurbel 14 zu schätzen. In einem Fall, in dem die Schätzeinheit 66 den Winkel CA der Kurbel 14 unter Verwendung eines lokalen Maximalwertes und eines lokalen Minimalwertes berechnet, wird der Bezugswinkel CX zum Beispiel auf 0π (rad), 0,5π (rad), 1π (rad) oder 1,5π (rad) gesetzt. Die Schätzeinheit 66 kann den Bezugswinkel CX sequentiell auf 0π (rad), 0,5π (rad), 1π (rad) und 1,5π (rad) einstellen, wann immer ein lokaler Minimalwert oder ein lokaler Maximalwert des zweiten Signals S2 erfasst wird, um den Winkel CA der Kurbel 14 zu schätzen. Die Schätzeinheit 66 kann einen Basiswert anstelle eines lokalen Maximalwertes des zweiten Signals S2 verwenden, um den Winkel CA der Kurbel 14 zu berechnen. Der Basiswert ist ein Mittelwert aus einem lokalen Minimalwert und einem lokalen Maximalwert und entspricht zum Beispiel dem Wert des zweiten Signals S2 in einem Fall, in dem sich die Kurbel 14 im oberen Totpunkt oder im unteren Totpunkt befindet. In einem Fall, in dem der Winkel CA der Kurbel 14 mit dem Basiswert berechnet wird, wird der Bezugswinkel CX zum Beispiel auf 0,25π (rad), 0,75π (rad), 1,25π (rad) oder 1,75π (rad) gesetzt.
Ein Verfahren zur Schätzung des Winkels CA der Kurbel 14 wird nun anhand von 4 beschrieben. In einem Fall, in dem die Steuerung 42 mit elektrischer Energie versorgt wird, startet die Steuerung 42 den Prozess und fährt mit Schritt S11 des in 4 gezeigten Flussdiagramms fort. In einem Fall, in dem der Prozess des Flussdiagramms in 4 endet, wiederholt die Steuerung 42 den Prozess ab Schritt S11 in vorbestimmten Zyklen, bis die Zufuhr der elektrischen Energie gestoppt wird.
Im Schritt S11 erhält die Steuerung 42 das erste Signal S1 und erzeugt das zweite Signal S2. Dann fährt die Steuerung 42 mit Schritt S12 fort. Im Schritt S12 stellt die Steuerung 42 die Zeitkonstante τ in Abhängigkeit von der Drehzahl N der Kurbel 14 ein und fährt dann mit Schritt S13 fort. In einem Fall, in dem der Kurbel-Drehzahlsensor 52 den Sensor 48 enthält, kann die Steuerung 42 die Drehzahl N der Kurbel 14 unter Verwendung des in Schritt S11 erzeugten zweiten Signals S2 berechnen und die Zeitkonstante τ gemäß der berechneten Drehzahl N der Kurbel 14 einstellen.
In Schritt S13 schätzt die Steuerung 42 den Winkel CA der Kurbel 14 gemäß der Pulsationsphase C2 des zweiten Signals S2, der Drehzahl N der Kurbel 14 und den Eigenschaften des Filters 64A.
Die Steuerung 42 kann Schritt S12 vor Schritt S11 ausführen oder Schritt S11 und Schritt S12 gleichzeitig ausführen. In einem Fall, in dem die Steuerung 42 gleichzeitig Schritt S11 und Schritt S12 ausführt, kann sich der Verarbeitungszyklus von Schritt S11 vom Verarbeitungszyklus von Schritt S12 unterscheiden.
Die Steuerung 42 ist so konfiguriert, dass sie den Motor 18, der so konfiguriert ist, dass er die Vortriebskraft auf das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 ausübt, gemäß dem Winkel CA der Kurbel 14, der von der Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 geschätzt wird, steuert. Zum Beispiel senkt in einem Fall, in dem ein Getriebe einen Schaltvorgang durchführt, um das Übersetzungsverhältnis des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 zu ändern, die Steuerung 42 die Leistung des Motors 18 gemäß dem Winkel CA der Kurbel 14 oder stoppt den Motor 18 gemäß dem Winkel CA der Kurbel 14, um den Schaltvorgang des Getriebes zu erleichtern. Zum Beispiel ändert in einem Fall, in dem der Motor 18 gemäß der menschlichen Antriebskraft H gestartet oder gestoppt wird, die Steuerung 42 einen Schwellenwert der menschlichen Antriebskraft H, die zum Starten des Motors 18 verwendet wird, oder einen Schwellenwert der menschlichen Antriebskraft H, die zum Stoppen des Motors 18 verwendet wird, gemäß dem Winkel CA der Kurbel 14, um den Motor 18 in einer bevorzugten Weise zu starten und zu stoppen. Zum Beispiel ändert die Steuerung 42 ein Verhältnis der menschlichen Antriebskraft H zu einer Hilfskraft, die vom Motor 18 erzeugt wird, nachdem der Motor 18 gemäß den Änderungen des Winkels CA der Kurbel 14 gestartet wurde. Dies erleichtert die Unterstützung des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 durch den Motor 18.
Ein Verfahren zur Steuerung des Motors 18 wird nun anhand von 5 beschrieben. In einem Fall, in dem die Steuerung 42 mit elektrischer Energie versorgt wird, startet die Steuerung 42 den Prozess und fährt mit Schritt S21 des in 5 gezeigten Flussdiagramms fort. In einem Fall, in dem der Prozess des Flussdiagramms in 5 endet, wiederholt die Steuerung 42 den Prozess ab Schritt S21 in vorbestimmten Zyklen, bis die Zufuhr der elektrischen Energie gestoppt wird.
Im Schritt S21 erhält die Steuerung 42 den im Flussdiagramm von 4 geschätzten Winkel CA der Kurbel 14 und fährt dann mit Schritt S22 fort. Im Schritt S22 steuert die Steuerung 42 den Motor 18 entsprechend dem geschätzten Winkel CA der Kurbel 14 und beendet dann den Vorgang.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 schätzt den Winkel CA der Kurbel 14 aus der Ausgabe des Drehmomentsensors 48A ohne Frequenzumwandlung wie zum Beispiel einer schnellen FourierTransformation. Dadurch wird die Verarbeitungslast der Steuerung 42 reduziert. Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung 60 schätzt den Winkel CA der Kurbel 14 aus den Gleichungen (1) und (2), die keinen Vektor und keine Matrix verwenden. Dadurch verringert sich die Verarbeitungslast der Steuerung 42.
6 zeigt ein Beispiel für die Struktur des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10, das so konfiguriert ist, dass es die Steuerungsvorrichtung 40 der vorliegenden Ausführung enthält.
Das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 aus 6 umfasst eine Batterie 70, eine Antriebseinheit 72, eine Schnittstelleneinheit 74 und eine Sperrvorrichtung 76. Vorzugsweise enthält das menschlich angetriebene Fahrzeug 10 ferner eine Kommunikationsvorrichtung 78. Die Steuerungsvorrichtung 40 ist in mindestens einer der Batterie 70, der Antriebseinheit 72, der Schnittstelleneinheit 74, der Sperrvorrichtung 76 und der Kommunikationsvorrichtung 78 enthalten.
Die Batterie 70 kann auf die gleiche Weise konfiguriert sein wie die Batterie 38 aus 2. Die Batterie 70 enthält eine oder mehrere Batteriezellen 80. Die Batteriezelle 80 umfasst eine wiederaufladbare Batterie. Die Batterie 70 versorgt die Antriebseinheit 72, die Schnittstelleneinheit 74, die Sperrvorrichtung 76 und die Kommunikationsvorrichtung 78 mit elektrischer Energie. Vorzugsweise enthält die Batterie 70 ferner eine Steuerung 82 und eine Kommunikationseinheit 84. Die Steuerung 82 enthält einen Prozessor, der ein vorgegebenes Steuerungsprogramm ausführt. Der Prozessor enthält zum Beispiel eine CPU oder eine MPU. Eine Vielzahl von Prozessoren kann sich an separaten Positionen befinden. Die Steuerung 82 kann einen oder mehrere Mikrocomputer enthalten. Die Steuerung 82 kann ferner Speicher enthalten. Der Speicher des Steuerung 82 speichert verschiedene Arten von Steuerungsprogrammen und Informationen, die für verschiedene Arten von Steuerungsprozessen verwendet werden. Der Speicher der Steuerung 82 umfasst beispielsweise einen nichtflüchtigen und einen flüchtigen Speicher. Vorzugsweise ist die Batterie 70 über eine Kabelverbindung kommunikationsfähig mit einer Steuerung 86 der Antriebseinheit 72 verbunden. Zwischen der Kommunikationseinheit 84 und der Steuerung 86 der Antriebseinheit 72 wird ein Kommunikationssignal gesendet und empfangen. Die Kommunikationseinheit 84 enthält zum Beispiel den Universal Asynchron Receiver/Transmitter (UART).
Die Antriebseinheit 72 kann auf die gleiche Weise konfiguriert sein wie die Antriebseinheit 19 in 2. Die Antriebseinheit 72 enthält den Motor 18. Vorzugsweise enthält die Antriebseinheit 72 ferner die Treiberschaltung 46, die Steuerung 86 und eine Kommunikationseinheit 88. Die Steuerung 86 kann auf die gleiche Weise konfiguriert sein wie die Steuerung 42 in 2. Die Steuerung 86 enthält einen Prozessor, der ein vorgegebenes Steuerungsprogramm ausführt. Der Prozessor enthält zum Beispiel eine CPU oder eine MPU. Mehrere Prozessoren können sich an separaten Positionen befinden. Die Steuerung 86 kann einen oder mehrere Mikrocomputer enthalten. Die Steuerung 86 kann ferner einen Speicher enthalten. Der Speicher der Steuerung 86 speichert verschiedene Arten von Steuerungsprogrammen und Informationen, die für verschiedene Arten von Steuerungsprozessen verwendet werden. Der Speicher des Steuerung 86 umfasst beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher und einen flüchtigen Speicher. Die Kommunikationseinheit 88 ist mit der Kommunikationseinheit 84 der Batterie 70 über eine Kabelverbindung kommunikationsfähig verbunden. Die Kommunikationseinheit 88 enthält zum Beispiel einen UART. Die Kommunikationseinheit 88 enthält zum Beispiel eine PLC-Kommunikationsvorrichtung.
Die Schnittstelleneinheit 74 umfasst eine Anzeige 90 und eine Eingabeeinheit 92. Die Schnittstelleneinheit 74 befindet sich zum Beispiel am Lenker 34. Vorzugsweise enthält die Schnittstelleneinheit 74 ferner eine Steuerung 94, einen Speicher 96 und eine drahtlose Kommunikationseinheit 98. Die Anzeige 90 ist so konfiguriert, dass sie mindestens eines von Zeichen und Bildern anzeigt. Die Eingabeeinheit 92 ist so konfiguriert, dass ein Benutzer Informationen eingeben kann. Die Steuerung 94 enthält einen Prozessor, der ein vorbestimmtes Steuerungsprogramm ausführt. Der Prozessor enthält z. B. eine CPU oder eine MPU. Mehrere Prozessoren können sich an separaten Positionen befinden. Die Steuerung 94 kann einen oder mehrere Mikrocomputer enthalten. Der Speicher 96 speichert Informationen, die für verschiedene Arten von Steuerungsprogrammen und Steuerungsprozessen verwendet werden. Der Speicher 96 umfasst zum Beispiel einen nichtflüchtigen und einen flüchtigen Speicher. Die drahtlose Kommunikationseinheit 98 ist so konfiguriert, dass eine drahtlose Kommunikation zum Beispiel mit mindestens einer externen Kommunikationsvorrichtung, einer drahtlosen Kommunikationseinheit 104 der Sperrvorrichtung 76 und einer drahtlosen Kommunikationseinheit 106 der Kommunikationsvorrichtung 78 möglich ist. Die drahtlose Kommunikationseinheit 98 ist beispielsweise so konfiguriert, dass sie eine drahtlose Kommunikation gemäß einem vorbestimmten Kommunikationsprotokoll durchführt. Das vorbestimmte Kommunikationsprotokoll umfasst beispielsweise mindestens eines von Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen) und ANT+ (eingetragenes Warenzeichen). Die externe Kommunikationsvorrichtung umfasst zum Beispiel ein Smartphone oder einen Tablet-Computer.
Die Sperrvorrichtung 76 enthält einen Aktuator 100. Vorzugsweise enthält die Sperrvorrichtung 76 ferner eine Steuerung 102 und die drahtlose Kommunikationseinheit 104. Die Sperrvorrichtung 76 enthält zum Beispiel ein Sperrelement, das an einem Rad oder an der Kurbel 14 vorgesehen ist. Der Aktuator 100 betätigt das Sperrelement, um den Zustand der Sperrvorrichtung 76 zwischen einem verriegelten Zustand, der die Fahrt des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 einschränkt, und einem verriegelten Zustand, der die Fahrt des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 erlaubt, umzuschalten. Die Steuerung 102 enthält einen Prozessor, der ein vorbestimmtes Steuerungsprogramm ausführt. Der Prozessor enthält zum Beispiel eine CPU oder eine MPU. Mehrere Prozessoren können sich an separaten Positionen befinden. Die Steuerung 102 kann einen oder mehrere Mikrocomputer enthalten. Die Steuerung 102 kann ferner einen Speicher enthalten. Der Speicher der Steuerung 102 speichert verschiedene Arten von Steuerungsprogrammen und Informationen, die für verschiedene Arten von Steuerungsprozessen verwendet werden. Der Speicher der Steuerung 102 umfasst beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher und einen flüchtigen Speicher. Die drahtlose Kommunikationseinheit 104 ist zum Beispiel so konfiguriert, dass sie eine drahtlose Kommunikation gemäß einem vorgegebenen Kommunikationsprotokoll durchführt.
Die Kommunikationsvorrichtung 78 umfasst die drahtlose Kommunikationseinheit 106 und eine Kommunikationseinheit 108. Vorzugsweise enthält die Kommunikationseinheit 78 ferner eine Steuerung 110. Die drahtlose Kommunikationseinheit 106 ist in einer Weise konfiguriert, die eine drahtlose Kommunikation mit mindestens einer externen Kommunikationsvorrichtung, der drahtlosen Kommunikationseinheit 98 der Schnittstelleneinheit 74 und der drahtlosen Kommunikationseinheit 104 der Sperrvorrichtung 76 ermöglicht. Die drahtlose Kommunikationseinheit 106 ist beispielsweise so konfiguriert, dass sie eine drahtlose Kommunikation gemäß einem vorbestimmten Kommunikationsprotokoll durchführt. Vorzugsweise ist die Kommunikationseinheit 108 mit der Steuerung 86 der Antriebseinheit 72 in einer Weise verbunden, die eine Kommunikation über ein viertes elektrisches Kabel 118 ermöglicht. Die Kommunikationseinheit 108 ist so konfiguriert, dass sie mit der Steuerung 86 der Antriebseinheit 72 über Powerline-Kommunikation kommuniziert. In einem Fall, in dem die Kommunikationseinheit 108 so konfiguriert ist, dass sie mit der Steuerung 86 der Antriebseinheit 72 über die Powerline-Kommunikation kommuniziert, gibt die Kommunikationseinheit 108 ein Signal über die Powerline-Kommunikation mit der Steuerung 86 der Antriebseinheit 72 aus und ein.
Die Batterie 70 ist über ein erstes elektrisches Kabel 112, ein zweites elektrisches Kabel 114 und ein drittes elektrisches Kabel 116 mit der Antriebseinheit 72 verbunden. Das erste elektrische Kabel 112 dient zur Übertragung der elektrischen Energie an den Motor 18. Das zweite elektrische Kabel 114 dient zur drahtgebundenen Kommunikation mit der Kommunikationseinheit 84 der Batterie 70 und der Kommunikationseinheit 88 der Antriebseinheit 72. Das dritte elektrische Kabel 116 ist mit der Masse verbunden. Mindestens zwei des ersten elektrischen Kabels 112, des zweiten elektrischen Kabels 114 und des dritten elektrischen Kabels 116 können durch ein einziges Kabel mit einer Vielzahl von Kerndrähten gebildet sein.
Die Antriebseinheit 72 ist über das vierte elektrische Kabel 118 und ein fünftes elektrisches Kabel 120 mit der Kommunikationsvorrichtung 78 verbunden. Das vierte elektrische Kabel 118 wird zur Durchführung der Powerline-Kommunikation zwischen der Kommunikationseinheit 88 der Antriebseinheit 72 und der Kommunikationseinheit 108 der drahtlosen Kommunikationseinheit 106 verwendet. Die elektrische Energie der Batteriezelle 80 wird über das vierte elektrische Kabel 118 der Kommunikationsvorrichtung 78 zugeführt. Das fünfte elektrische Kabel 120 ist mit der Masse verbunden. Das vierte elektrische Kabel 118 und das fünfte elektrische Kabel 120 können durch ein einziges Kabel mit zwei Kerndrähten gebildet sein.
Die Batterie 70 ist über ein sechstes elektrisches Kabel 122, ein siebtes elektrisches Kabel 124 und ein achtes elektrisches Kabel 126 mit der Schnittstelleneinheit 74 verbunden. Das sechste elektrische Kabel 122 dient zur Versorgung der Schnittstelleneinheit 74 mit der elektrischen Energie der Batteriezelle 80. Das siebte elektrische Kabel 124 wird zur Übertragung eines ersten Betriebssignals an die Batteriezelle 70 in einem Fall verwendet, in dem eine vorbestimmte Information in die Eingabeeinheit 92 der Schnittstelleneinheit 74 eingegeben wird. Das achte elektrische Kabel 126 ist mit der Masse verbunden. Mindestens zwei des sechsten elektrischen Kabels 122, des siebten elektrischen Kabels 124 und des achten elektrischen Kabels 126 können durch ein einziges Kabel mit einer Vielzahl von Kerndrähten gebildet sein.
Die Batterie 70 ist über ein neuntes elektrisches Kabel 128, ein zehntes elektrisches Kabel 130 und ein elftes elektrisches Kabel 132 mit der Sperrvorrichtung 76 verbunden. Das neunte elektrische Kabel 128 dient zur Versorgung der Sperrvorrichtung 76 mit der elektrischen Energie der Batteriezelle 80. Das zehnte elektrische Kabel 130 wird verwendet, um ein zweites Betriebssignal an die Sperrvorrichtung 76 zu übertragen. Die Steuerung 102 gibt das zweite Betriebssignal aus, zum Beispiel in einem Fall, in dem das Sperrelement der Sperrvorrichtung 76 manuell betätigt wird. Das elfte elektrische Kabel 132 ist mit der Masse verbunden. Mindestens zwei des neunten elektrischen Kabels 128, des zehnten elektrischen Kabels 130 und des elften elektrischen Kabels 132 können durch ein einziges Kabel mit mehreren Kerndrähten gebildet sein.
In einem Fall, in dem die elektrische Energie von der Batterie 70 über das erste elektrische Kabel 112 zugeführt wird, befindet sich die Antriebseinheit 72 im Fahrzustand. Ferner befindet sich die Antriebseinheit 72 in einem Fall, in dem die elektrische Energie nicht von der Batterie 70 über das erste elektrische Kabel 112 geliefert wird, in einem gestoppten Zustand. In einem Zustand, in dem sich die Antriebseinheit 72 im gestoppten Zustand befindet, liefert die Batterie 70 weiterhin die elektrische Energie über das sechste elektrische Kabel 122 an die Schnittstelleneinheit 74. In einem Zustand, in dem sich die Antriebseinheit 72 im gestoppten Zustand befindet, liefert die Batterie 70 weiterhin die elektrische Energie über das neunte elektrische Kabel 128 an die Sperrvorrichtung 76.
In einem Fall, in dem ein Vorgang zum Stoppen des Antriebs der Antriebseinheit 72 an der Eingabeeinheit 92 der Schnittstelleneinheit 74 durchgeführt wird, überträgt die Schnittstelleneinheit 74 ein Signal zum Wechseln der Antriebseinheit 72 vom Antriebszustand in den gestoppten Zustand von der drahtlosen Kommunikationseinheit 98 zur drahtlosen Kommunikationseinheit 106 der Kommunikationsvorrichtung 78. In einem Fall, in dem das Signal zum Wechseln der Antriebseinheit 72 in den gestoppten Zustand empfangen wird, sendet die drahtlose Kommunikationseinheit 106 der Kommunikationsvorrichtung 78 ein Signal zum Wechseln der Antriebseinheit 72 in den gestoppten Zustand von der Kommunikationseinheit 108 an die Kommunikationseinheit 88 der Antriebseinheit 72. In einem Fall, in dem die Kommunikationseinheit 88 das Signal empfängt, um die Antriebseinheit 72 in den gestoppten Zustand zu versetzen, sendet die Steuerung 86 über das erste elektrische Kabel 112 ein Signal an die Kommunikationseinheit 84 der Batterie 70, um die Stromversorgung der Antriebseinheit 72 zu stoppen. In einem Fall, in dem die Kommunikationseinheit 84 das Signal zum Stoppen der Zufuhr elektrischer Energie über das erste elektrische Kabel 112 zur Antriebseinheit 72 empfängt, schaltet die Steuerung 82 der Batterie 70 einen zwischen der Batteriezelle 80 und dem ersten elektrischen Kabel 112 vorgesehenen Schalter aus und stoppt die Zufuhr elektrischer Energie über das erste elektrische Kabel 112 zur Antriebseinheit 72.
Vorzugsweise überträgt in einem Fall, in dem ein Vorgang zum Stoppen des Antriebs der Antriebseinheit 72 an der Eingabeeinheit 92 der Schnittstelleneinheit 74 durchgeführt wird, die Schnittstelleneinheit 74 ein Signal von der drahtlosen Kommunikationseinheit 98 an die drahtlose Kommunikationseinheit 104 der Sperrvorrichtung 76, um die Sperrvorrichtung 76 in den verriegelten Zustand zu versetzen. In einem Fall, in dem die drahtlose Kommunikationseinheit 104 das Signal empfängt, um die Sperrvorrichtung 76 in den verriegelten Zustand zu versetzen, treibt die Steuerung 102 der Sperrvorrichtung 76 den Aktuator 100 an, um die Sperrvorrichtung 76 vom entriegelten Zustand in den verriegelten Zustand zu versetzen.
Die Steuerung 94 der Schnittstelleneinheit 74 ist so konfiguriert, dass er einen geschätzten Ladezustand der Batterie 70 in einem Zustand berechnet, in dem sich die Antriebseinheit 72 im gestoppten Zustand befindet. Die Steuerung 94 speichert beispielsweise den Ladezustand der Batterie 70 unmittelbar bevor die Antriebseinheit 72 in den gestoppten Zustand versetzt wurde, im Speicher 96 und berechnet den geschätzten Ladezustand der Batterie 70 gemäß dem gespeicherten Ladezustand der Batterie 70 und der Menge der elektrischen Energie, die von der Schnittstelleneinheit 74 verbraucht wird, nachdem die Antriebseinheit 72 in den gestoppten Zustand versetzt wurde. Die Steuerung 94 kann zum Beispiel den Ladezustand der Batterie 70 unmittelbar bevor die Antriebseinheit 72 in den gestoppten Zustand versetzt wurde, im Speicher 96 speichern und den geschätzten Ladezustand der Batterie 70 gemäß dem gespeicherten Ladezustand der Batterie 70, der Menge der von der Schnittstelleneinheit 74 verbrauchten elektrischen Energie und der Menge der von einer Sperreinheit verbrauchten elektrischen Energie berechnen, nachdem die Antriebseinheit 72 in den gestoppten Zustand versetzt wurde. Vorzugsweise ist die Steuerung 94 so konfiguriert, dass er den geschätzten Ladezustand der Batterie 70 auf der Anzeige 90 anzeigt, wenn sich die Antriebseinheit 72 im gestoppten Zustand befindet. In einem Fall, in dem sich die Antriebseinheit 72 im gestoppten Zustand befindet, kann die Steuerung 94 den geschätzten Ladezustand der Batterie 70 kontinuierlich auf der Anzeige 90 anzeigen oder in einem Fall, in dem ein Vorgang zur Anzeige des geschätzten Ladezustands der Batterie 70 auf der Anzeige 90 an der Eingabeeinheit 92 durchgeführt wird.
Ein von der Steuerung 94 der Schnittstelleneinheit 74 ausgeführtes Verfahren zur Aktivierung der Antriebseinheit 72 wird nun anhand von 7 beschrieben. In einem Fall, in dem die Steuerung 94 mit elektrischer Energie versorgt wird, startet die Steuerung 94 den Prozess und fährt mit Schritt S31 des in 7 gezeigten Flussdiagramms fort. In einem Fall, in dem der Prozess des Flussdiagramms in 7 endet, wiederholt die Steuerung 94 den Prozess ab Schritt S31 in vorbestimmten Zyklen, bis die elektrische Energiezufuhr gestoppt wird.
Im Schritt S31 ermittelt die Steuerung 94, ob sich die Antriebseinheit 72 im gestoppten Zustand befindet. In einem Fall, in dem sich die Antriebseinheit 72 nicht im gestoppten Zustand befindet, beendet die Steuerung 94 den Vorgang. In einem Fall, in dem sich die Antriebseinheit 72 im gestoppten Zustand befindet, fährt die Steuerung 94 mit Schritt S32 fort.
In Schritt S32 berechnet die Steuerung 94 den geschätzten Ladezustand der Batterie 70 und fährt dann mit Schritt S33 fort. In Schritt S33 zeigt die Steuerung 94 den in Schritt S32 berechneten geschätzten Ladezustand der Batterie 70 auf der Anzeige 90 an und fährt dann mit Schritt S34 fort. In Schritt S34 stellt die Steuerung 94 fest, ob an der Eingabeeinheit 92 ein Sperrfreigabevorgang durchgeführt wurde. Die Steuerung 94 stellt fest, dass der Sperrfreigabevorgang durchgeführt wurde, zum Beispiel in einem Fall, in dem ein Passwort in die Eingabeeinheit 92 eingegeben wird und das eingegebene Passwort mit dem zuvor im Speicher 96 gespeicherten Passwort übereinstimmt. In einem Fall, in dem der Sperrfreigabevorgang nicht durchgeführt wurde, beendet die Steuerung 94 den Vorgang.
In einem Fall, in dem der Sperrfreigabevorgang durchgeführt wurde, fährt die Steuerung 94 mit Schritt S35 fort. In Schritt S35 sendet die Steuerung 94 ein Freigabeanforderungssignal an die Sperrvorrichtung 76 und fährt dann mit Schritt S36 fort. Die Steuerung 94 sendet das Freigabeanforderungssignal von der drahtlosen Kommunikationseinheit 98 an die drahtlose Kommunikationseinheit 104 der Sperrvorrichtung 76. In einem Fall, in dem das Freigabeanforderungssignal empfangen wird, steuert die Steuerung 102 der Sperrvorrichtung 76 den Aktuator 100 an, um die Sperrvorrichtung 76 in den entriegelten Zustand zu versetzen. In Schritt S36 sendet die Steuerung 94 ein Aktivierungsanforderungssignal. Vorzugsweise wird das Aktivierungsanforderungssignal über das zehnte elektrische Kabel 130 an die Steuerung 82 der Batterie 70 übertragen. In einem Fall, in dem das Aktivierungsanforderungssignal empfangen wird, schaltet die Steuerung 82 der Batterie 70 einen Schalter ein, der zwischen der Batteriezelle 80 und dem ersten elektrischen Kabel 112 vorgesehen ist, und beginnt die Zufuhr von elektrischer Energie über das erste elektrische Kabel 112 zur Antriebseinheit 72, um die Antriebseinheit 72 in den Fahrzustand zu versetzen.
Die Beschreibung im Zusammenhang mit der Ausführungsform veranschaulicht, ohne die Absicht zu beschränken, eine geeignete Gestaltung einer Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs und einer Steuerungsvorrichtung für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform sind die erfindungsgemäße Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung und die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug beispielsweise auf modifizierte Beispiele der oben beschriebenen Ausführungsform, die unten beschrieben sind, und auf Kombinationen von mindestens zwei der modifizierten Beispiele, die einander nicht widersprechen, anwendbar. In den nachfolgend beschriebenen modifizierten Beispielen werden dieselben Bezugszeichen für diejenigen Komponenten angegeben, die mit den entsprechenden Komponenten der obigen Ausführungsform identisch sind. Diese Komponenten werden nicht im Einzelnen beschrieben.
Die Steuerung 42 und die Schätzeinheit 66 können einen festen Wert als Zeitkonstante τ verwenden. In einem Fall, in dem ein fester Wert als Zeitkonstante τ verwendet wird, können der Kurbel-Drehzahlsensor 52 und die Einstelleinheit 68 weggelassen werden. In einem Fall, in dem die Zeitkonstante τ ein fester Wert ist, lässt die Schätzeinheit 66 den Schritt S12 in 4 aus und schätzt den Winkel CA der Kurbel 14 unter Verwendung des festen Wertes der Zeitkonstante τ in Schritt S13. In einem Fall, in dem die vorgegebene Zeitkonstante τ ein fester Wert ist, ist es vorzuziehen, dass die Zeitkonstante τ ein Wert ist, bei dem die Grenzfrequenz relativ zu einem Maximalwert der Drehzahl N der Kurbel 14, die während der Fahrt des menschlich angetriebenen Fahrzeugs 10 erwartet wird, ausreichend groß ist.
Der Ausdruck „mindestens eines von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, bedeutet „eines oder mehrere“ einer gewünschten Auswahl. Zum Beispiel bedeutet die Wendung „mindestens eines von“, wie sie in dieser Offenbarung verwendet wird, „nur eine einzige Auswahl“ oder „beide von zwei Wahlmöglichkeiten“, wenn die Anzahl ihrer Wahlmöglichkeiten zwei beträgt. In einem anderen Beispiel bedeutet der Ausdruck „mindestens eine von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, „nur eine einzige Auswahl“ oder „jede Kombination von gleich oder mehr als zwei Wahlmöglichkeiten“, wenn die Anzahl ihrer Wahlmöglichkeiten gleich oder mehr als drei ist.
Bezugszeichenliste

10: menschlich angetriebenes Fahrzeug
12: Rahmen
14: Kurbel
14A: Kurbelwelle
14B: Kurbelarm
16A: Hinterrad
16B: Vorderrad
18: Motor
19: Antriebseinheit
22: Pedal
24: Antriebsmechanismus
26: erster Drehkörper
28: zweiter Drehkörper
30: Verbindungselement
32: Vorderradgabel
34: Lenker
36: Vorbau
38: Batterie
40: Steuerungsvorrichtung
42: Steuerung
44: Speicher
46: Treiberschaltung
48: Sensor
48A: Drehmomentsensor
50: Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor
52: Kurbel-Drehzahlsensor
60: Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung
62: Erfassungseinheit
64: Erzeugungseinheit
64A: Filter
66: Schätzeinheit
68: Einstelleinheit
70: Batterie
72: Antriebseinheit
74: Schnittstelleneinheit
76: Sperrvorrichtung
78: Kommunikationsvorrichtung
80: Batteriezelle
82: Steuerung
84: Kommunikationseinheit
86: Steuerung
88: Kommunikationseinheit
90: Anzeige
92: Eingabeeinheit
94: Steuerung
96: Speicher
98: drahtlose Kommunikationseinheit
100: Aktuator
102: Steuerung
104: drahtlose Kommunikationseinheit
106: drahtlose Kommunikationseinheit
108: Kommunikationseinheit
110: Steuerung
112: erstes elektrisches Kabel
114: zweites elektrisches Kabel
116: drittes elektrisches Kabel
118: viertes elektrisches Kabel
120: fünftes elektrisches Kabel
122: sechstes elektrisches Kabel
124: siebtes elektrisches Kabel
126: achtes elektrisches Kabel
128: neuntes elektrisches Kabel
130: zehntes elektrisches Kabel
132: elftes elektrisches Kabel
f: Frequenz
τ: Zeitkonstante
C1: Pulsationsphase des ersten Signals S1
C2: Pulsationsphase des zweiten Signals S2
CA: Winkel
CX: Bezugswinkel
H: menschliche Antriebskraft
N: Drehzahl
S1: erstes Signal
S2: zweites Signal
S11 bis S36: Schritt
T1: verstrichene Zeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5496158 B2 [0002]

Claims

Eine Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60), die konfiguriert ist, um einen Winkel (CA) einer Kurbel (14) eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs (10) zu schätzen, wobei die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) umfasst: eine Erfassungseinheit (62), die so konfiguriert ist, dass sie ein erstes Signal (S1) erfasst, welches der menschlichen Antriebskraft (H) zugeordnet ist, die in die Kurbel (14) eingegeben wird; eine Erzeugungseinheit (64), die so konfiguriert ist, dass sie mit einem Filter (64A) ein zweites Signal (S2) durch Entfernen von Rauschen aus dem ersten Signal (S1) erzeugt; und eine Schätzeinheit (66), die so konfiguriert ist, dass sie einen Winkel (CA) der Kurbel (14) gemäß dem zweiten Signal (S2) und den Eigenschaften des Filters (64A) schätzt.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) nach Anspruch 1, wobei die Eigenschaften des Filters (64A) eine Zeitkonstante (τ) des Filters (64A) einschließen.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Einstelleinheit (68), die so konfiguriert ist, dass sie die Zeitkonstante (τ) gemäß einer Drehzahl (N) der Kurbel (14) einstellt.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Erfassungseinheit (62) so konfiguriert ist, dass sie das erste Signal (S1) von einem Sensor (48) erfasst, der Informationen bezüglich der menschlichen Antriebskraft (H) erfasst.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) nach Anspruch 4, wobei der Sensor (48) einen Drehmomentsensor (48A) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er das erste Signal (S1) ausgibt, das dem von der menschlichen Antriebskraft (H) auf die Kurbel (14) ausgeübten Drehmoment entspricht.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Filter (64A) einen Tiefpassfilter enthält.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) nach Anspruch 6, wobei der Tiefpassfilter einen Tiefpassfilter erster Ordnung umfasst.
Die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schätzeinheit (66) so konfiguriert ist, dass sie den Winkel (CA) der Kurbel (14) gemäß einer Pulsationsphase (C2) des zweiten Signals (S2), einer Drehzahl (N) der Kurbel (14) und den Eigenschaften des Filters (64A) schätzt.
Eine Steuerungsvorrichtung (40) umfassend: die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und eine Steuerung (42), die so konfiguriert ist, dass sie einen Motor (18), der so konfiguriert ist, dass er eine Vortriebskraft auf das menschlich angetriebene Fahrzeug (10) ausübt, gemäß dem Winkel (CA) der Kurbel (14), der durch die Kurbelwinkel-Schätzvorrichtung (60) geschätzt wird, steuert.