JP2014504575A - 電気的ペダル補助自転車 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
−前輪に機械的に結合する電気装置
−電動機の角速度ωmot(たとえば毎分の回転数)を測定するための電動機センサー
−自転車1のペダルアームの角速度ωmotおよび自転車1のペダルアーム上の乗員が発生するトルクΤpedの測定機能を有する測定モジュール8
−電動機の角速度ωmotを測定する電動機センサー(簡明のため図2には示していないが、電動機センサーは電動機ハウジング5に収納されている)
−制御モジュール7
www.thun.de/thun_eng/Datenblatt%20X−CELL_GB.pdf
−プロセッサ20
−電流管理モジュール22
−電池6の充電状態を検出する充電状態検出回路23
Pum=Τped×ωped (1)
Pattr=Rrt×Fattr(v)×ωrt (2)
ΔImot=β(Ssdc)×[ΔP/(kT×ωrt)] (3)
上式において、
−kTは電動機の電気定数
−ΔP=Pum−Pattr (4)
ただし、
●Pum=τped×ωped (5)
●Pattr=Rrt×Fattr(v)×ωrt (6)
−β(Ssdc)は、充電状態信号Ssdcの関数であり、電池6の充電状態に依存する。
Imot=[1−β(Ssdc)]×Ichg(v) (7)
ここで、β(Ssdc)は先に定義した関数であり、vは自転車1の速度(たとえば式v=ωrt×Rrtによって計算される)であり、Ichg(v)は自転車1の速度vに依存する充電電流関数である。
Ppend=m×g×sen(θstr)×Rrt×ωrt (8)
ここで、mは自転車の質量と乗員の平均質量(たとえば乗員の平均質量は70kgに等しいと推定される)の和であり、gは重力加速度(9.81m/s2)、θstrは自転車が走行中の道路の勾配(すなわち道路と地平線のなす角度)である。
ΔImot’=β(Ssdc)×[ΔP’/(kT×ωrt)+α×(dPpend/dt)] (9)
ここで、
−勾配動力Ppendは式(8)で計算された値である。
−kTは電動機の電気定数である。
−αは所定の定数であり、上りの開始段階で乗員に与えられる補助の値に依存する。
−ΔP’=Pum−Pattr−Ppend
ただし、
●Pumは式(1)で定義された値である。
●Pattrは式(2)で定義された値である。
●Ppendは式(8)で定義された値である。
−β(Ssdc)は、本発明の第一の実施形態による方法100の説明において先に定義した充電状態信号Ssdcの関数である。
ΔP0=P0um−P0attr=τ0ped×ω0ped−Rrt×F0attr×ω0mot
ΔI0mot=β0×[ΔP0/(kT×ωrt)]=β0×[ΔP0/(kT×ω0mot)] (3’)
I1mot=[1−β1]×I1chg1
I4mot=[1−β4]×I4chg1=[1−1]×I4chg1=0
P0pend=m×g×sen(θ0str)×Rrt×ωrt (8’)
ΔP0’=P0um−P0attr−P0pend=τ0ped×ω0ped−Rrt×F0attr×ω0mot−m×g×sen(θ0str)×Rrt×ωrt
ΔI0mot’=β0×[ΔP0’/(kT×ωrt)+α×(dP0pend/dt)]=β0×[ΔP0’/(kT×ω0mot)+α×(dP0pend/dt)] (9’)
Claims (10)
- 再充電可能電池(6)によって電気的に補助される自転車(1)の電気装置を駆動するための電子システム(50)であって、前記電気装置は、前記電池から電力供給される電動機として、または前記電池を充電する発電機として動作するように構成されており、
前記システムは、
−前記自転車ペダルアームの角速度(Sω_ped)および前記自転車ペダルアームのトルク(Sτ_ped)を測定するように構成された測定モジュール(8)と、
−前記電動機の角速度(Sω_mot)を測定するように構成されたセンサーと、
−前記電池の充電状態を検出するように構成された回路(23)と、
−プロセッサ(20)とを備え、
前記プロセッサ(20)は、
●前記電動機の角速度の関数として自転車速度を計算すること、
●前記自転車ペダルアームの測定されたトルクおよび前記自転車ペダルアームの測定された角速度の関数として人力(Pum)を計算すること(101)、
●前記電動機の角速度の関数として、かつ前記自転車速度の関数として前記自転車の摩擦力(Pattr)を推定すること(101)、
●前記計算された人力と前記推定された自転車摩擦力を比較すること(101)および前記電池の充電状態をチェックすること、
●前記計算された人力が前記推定された自転車摩擦力より大きいか、または等しいことを検出した場合、かつ前記電池の充電状態が第一の閾値(Ssdc_min)より大きいか、または等しいことを検出した場合に、電動機として動作する前記電気装置を駆動するための、前記電池から供給される駆動電流値(AImot)を生成すること(103)、ならびに
●前記計算された人力が前記推定された自転車摩擦力より小さいことを検出した場合に、前記人力の少なくとも一部を発電機として動作する前記電気装置によって電力に変換し、その出力から、発電機として動作する前記電気装置から前記電池を充電するための別の駆動電流値(Ichg)を生成すること(105)を目的として構成される、電子システム。 - 前記自転車が走行中の道路の傾斜角を測定するように構成されたセンサー(9)をさらに備え、前記計算された人力が前記推定された自転車摩擦力より大きいか、または等しいことを検出した場合について、前記プロセッサ(20)はさらに、
●前記推定傾斜角がゼロより大きいか、または等しい場合、電動機として動作する前記電気装置を駆動するための前記駆動電流値を生成すること(153)、および
●前記推定傾斜角がゼロより小さい場合、発電機として動作する前記電気装置から前記電池を充電するための別の駆動電流値を生成すること(154)を目的として構成される、請求項1に記載の電子システム。 - 前記駆動電流値の生成は、前記第一の閾値(Ssdc_min)から前記第一の閾値より大きい第二の閾値(Ssdc_max)までの範囲で前記電池の充電状態の値と直接的に比例する(β)、請求項1または2に記載の電子システム。
- 前記プロセッサは、前記電池充電状態が前記第二の閾値(Ssdc_max)より小さいことを検出した場合、前記電池を充電するための前記別の駆動電流値を生成するようにさらに構成される、請求項3に記載の電子システム。
- 前記別の駆動電流値の生成は、前記自転車速度と直接的に比例する(Ichg2)か、または速度閾値(vth)より大きい前記自転車速度の値に対して実質的に一定である(Ichg1)、請求項4に記載の電子システム。
- 電気的に補助される自転車であって、
−再充電可能電池(6)と、
−前記電池から電力供給される電動機として、または前記電池を充電する発電機として動作するように構成された電気装置と、
−請求項1から5の少なくとも1項に記載の電子システム(50)とを備える、自転車。 - 再充電可能電池(6)によって電気的に補助される自転車(1)の電気装置を駆動する方法(100)であって、
a)前記自転車ペダルアームのトルク(Sτ_ped)および前記自転車ペダルアームの角速度(Sω_ped)の関数として人力(Pum)を計算するステップ(101)と、
b)前記電動機の角速度(Sω_mot)の関数として、かつ自転車速度の関数として前記自転車の摩擦力(Pattr)を推定するステップ(101)と、
c)前記計算された人力と前記推定された自転車摩擦力を比較して(101)、前記電池の充電状態をチェックするステップと、
d)前記計算された人力が前記推定された自転車摩擦力より大きいか、または等しいことを検出した場合、かつ前記電池充電状態が第一の閾値(Ssdc_min)より大きいか、または等しいことを検出した場合に、前記電池から電力供給される電動機として動作する前記電気装置を駆動するための駆動電流値(ΔImot)を生成するステップ(103)と、
e)前記計算された人力が前記推定された自転車摩擦力より小さいことを検出した場合、前記人力の少なくとも一部を、発電機として動作する前記電気装置によって電力に変換し、その出力から、発電機として動作する前記電気装置から前記電池を充電するための別の駆動電流値(Ichg)を生成するステップ(105)とを含む、方法 - ステップd)は、前記計算された人力が前記推定された自転車摩擦力より大きいか、または等しいという前記検出の後に、
d1)前記自転車が走行中の道路の傾斜角を測定するステップ(102)と、
d2.1)前記推定傾斜角がゼロより大きいか、または等しい場合、前記電池の充電状態をチェックして、前記ステップd)を実行するステップと、
d2.2)前記推定傾斜角がゼロより小さい場合、発電機として動作する前記電気装置から前記電池を充電するための別の駆動電流値を生成するステップ(154)とをさらに含む、請求項7に記載の方法(150)。 - ステップe)またはd2.2)は、前記電池充電状態が第二の閾値(Ssdc_max)より小さく第一の閾値より大きい(Ssdc_min)ことを検出した場合について、前記電池を充電するための前記別の駆動電流値の生成を含み、
ステップd)において、前記駆動電流値の生成は、前記第一の閾値(Ssdc_min)から前記第二の閾値(Ssdc_max)までの範囲で前記電池の充電状態の値と直接的に比例する(β)、請求項7または8に記載の方法。 - コンピュータ上で実行される時に、請求項7から9の少なくとも1項に記載の前記方法のすべてのステップを実行するように適合されたソフトウェアコードを含む、コンピュータプログラム。
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