JP2018027753A - 自転車用制御装置および自転車の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、クランクの回転速度が高くなっても、ペダリングの停止に応じてモータが停止するまでに自転車が走行する距離が長くなってしまうことを抑制することができる自転車用制御装置および自転車の制御方法を提供することである。
角度情報がクランクアームの角度位置に関する情報を含むため、制御部がクランクアームの角度位置と予め定める角度との比較に基づいてモータを制御することができる。
本自転車用制御装置では、クランクアームの上下死点と自転車のフレームに対するクランクアームの角度位置との対応関係を自転車の傾斜角度に基づいて補正するため、クランクアームの角度位置と予め定める角度との比較に基づいて好適にモータを停止することができる。
自転車用制御装置が自転車の傾斜角度を検出する傾斜検出部を含むため、傾斜角度を精度よく取得できる。
クランクの回転速度に応じて予め定める角度を変更するため、自転車の走行状態に応じて、モータを停止するタイミングを変更することができる。
クランクの回転速度が高くなると予め定める角度が小さくなるため、クランクの回転速度が高い状態から、ペダリングを停止したときにより速やかにアシストを停止することができる。
クランクの減速度が高くなると人力駆動力の変化に対するモータの応答速度を高くするため、人力駆動力が減少して人力駆動力が予め定める閾値以下となってからクランクが予め定める角度以上回転するまでに、アシスト力を小さくすることができる。これにより、アシスト力が付与されている状態からアシスト力が付与されていない状態に切り替わるときのアシスト力の変化を小さくすることができる。
クランクの回転速度が予め定める速度以下のとき、モータを停止するため、人力駆動力が予め定めた閾値以下になったときにクランクが予め定めた角度以下の回転で停止するような場合でも、モータを速やかに停止することができる。
自転車用制御装置がクランクの回転速度を検出する速度検出部を含むため、クランクの回転速度を精度よく取得できる。
自転車用制御装置がクランクセンサを含むため、クランクの角度に関する角度情報を精度よく取得できる。
図1〜図6を参照して、第1実施形態の自転車用制御装置10について説明する。
図1に示されるように、自転車用制御装置10は、制御部12を含む。自転車用制御装置10は、自転車(図示略)に設けられている。自転車には、ドライブユニット20、トルクセンサ30、クランクセンサ32、速度検出部34、傾斜検出部38、バッテリ40、および、クランク50が設けられている。クランク50は、クランクアーム54を含む。好ましくは、クランク50は、クランク軸52およびペダル56をさらに含む。
トルクセンサ30は、人力駆動力に応じた信号を出力する。トルクセンサ30は、クランク50またはペダル56に与えられる人力駆動力を検出する。トルクセンサ30は、例えば、歪センサ、磁歪センサ、光学センサ、および、圧力センサの少なくとも1つを含む。制御部12は、トルクセンサ30の出力に基づいて単位時間当たりの人力駆動力(以下、「人力駆動力TH」)を演算する。
制御部12は、ステップS11において車速VSが予め定める所定の車速VL以上か否かを判定する。所定の車速VLは、例えば時速25kmである。制御部12は、車速VSが所定の車速VL以上と判定したとき、ステップS12においてモータ24を停止する。一方、制御部12は、車速VSが所定の車速VL未満と判定したとき、処理を一旦終了する。
制御部12は、クランク50の回転速度VCが予め定める速度XV以下のとき、モータ24を停止する。詳細には、制御部12は、ステップS21においてクランク50の回転速度VCが予め定める速度XV以下か否かを判定する。予め定める速度XVは、例えば10rpmまたは5rpmである。制御部12は、クランク50の回転速度VCが予め定める速度XV以下と判定したとき、ステップS22においてモータ24を停止する。一方、制御部12は、クランク50の回転速度VCが予め定める速度XVよりも高いと判定したとき、処理を一旦終了する。
第3のアシスト停止処理は、モータ24が駆動しているとき、人力駆動力THが予め定める閾値XT以下の状態で、クランク50が予め定める角度XA以上回転すると、モータ24を停止する自転車の制御方法である。
制御部12は、ステップS31において人力駆動力THが予め定める閾値XT以下か否かを判定する。制御部12は、人力駆動力THが予め定める閾値XTよりも大きいと判定とき、処理を一旦終了する。制御部12は、人力駆動力THが予め定める閾値XT以下と判定したとき、ステップS32においてクランクアーム54の角度位置を取得し、ステップS33において予め定める角度XAを設定する。例えば、制御部12は、人力駆動力THが予め定める閾値XT以下と判定した時点でのクランクアーム54の角度位置を取得する。そして制御部12は、図4のマップを用いて、ステップS32において取得したクランクアーム54の角度位置に対応する予め定める角度XAを設定する。
自転車を推進するためにクランクアーム54を上下死点から第1の回転方向に回転させると、クランクアーム54が0°の角度位置から回転するにつれて人力駆動力THが増加する。そして、クランクアーム54の角度位置が90°を超えると、人力駆動力THが増加から減少に転じ、クランクアーム54の角度位置A1において人力駆動力THが予め定める閾値XT以下となる。このとき、制御部12は、図4のマップからクランクアーム54の角度位置A1に対応した予め定める角度XAを設定する。
図7および図8を参照して、第2実施形態の自転車用制御装置10について説明する。
傾斜角度Dが0°の平道を自転車が走行しているとき、人力駆動力THは、上下死点において最小となり、上下死点から90°離れた位置において最大となる。
図9〜図12を参照して、第3実施形態の自転車用制御装置10について説明する。
制御部12は、人力駆動力THが減少するとき、この人力駆動力THの減少に対して走行補助力PXの低下が遅れるように、走行補助力PXを制御する。言い換えると、制御部12は、人力駆動力THの減少の変化に対して走行補助力PXの応答速度を低下させる。制御部12は、基本的には、人力駆動力THに応じて設定される基本走行補助力PAを走行補助力PXとしてモータ24に出力させる。そして制御部12は、人力駆動力THが減少するとき、基本走行補助力PAを補正して、補正後の基本走行補助力PAを走行補助力PXとしてモータ24に出力させる。この補正後の基本走行補助力PAは、補正前の基本走行補助力PA以上となる。制御部12は、この補正処理を、例えばローパスフィルタ、または、移動平均フィルタを用いて行う。ここで、人力駆動力THに応じて設定される基本走行補助力PAおよび走行補助力PXと、基本走行補助力PAおよび走行補助力PXの時間変化について説明する。
図13を参照して、第4実施形態の自転車用制御装置10について説明する。
制御部12は、クランク50の回転速度VCに応じて、予め定める角度XAを変更する。この予め定める角度XAの変更において、クランク50の回転速度VCが高くなると、予め定める角度XAが小さくなる。例えば、制御部12は、クランク50の回転速度VCが高くなるにつれて、予め定める角度XAが小さくなるように補正する。制御部12は、予め定める角度XAの補正値のマップを有しており、この補正マップに基づいて予め定める角度XAを補正する。
上記各実施形態に関する説明は、本発明の自転車用制御装置および自転車の制御方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明の自転車用制御装置および自転車の制御方法は、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
・第1実施形態において、予め定める角度XAは、人力駆動力THが予め定める閾値XT以下になったときのクランクアーム54の角度位置が、上下死点から離れるにつれて段階的に小さくなり、上下死点に近づくにつれて段階的に大きくなってもよい。例えば、制御部12は、クランクアーム54の角度位置と予め定めた角度XAとを対応付けしたマップを図4のマップに代えて、図14のマップを用いてもよい。
クランクの回転速度が予め定める速度以下のとき、モータを停止するため、人力駆動力が予め定めた閾値以下になったときにクランクが予め定めた角度未満の回転で停止するような場合でも、モータを速やかに停止することができる。
Claims (16)
- 自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止する、自転車用制御装置。 - 前記クランクは、クランクアームを含み、
前記角度情報は、前記クランクアームの角度位置に関する情報を含む、請求項1に記載の自転車用制御装置。 - 前記制御部は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクアームの角度位置に応じて、前記予め定める角度を変更する、請求項2に記載の自転車用制御装置。
- 前記予め定める角度は、前記クランクアームが上死点を含む第1の範囲および下死点を含む第2の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合よりも、前記クランクアームが前記上死点から90°離れた回転位置を含む第3の範囲および前記下死点から90°離れた回転位置を含む第4の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合のほうが小さい、請求項3に記載の自転車用制御装置。
- 前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクアームの角度位置が、上下死点から離れるにつれて小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて大きくなる、請求項3または4に記載の自転車用制御装置。
- 前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクアームの角度位置が、前記上下死点から離れるにつれて段階的に小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて段階的に大きくなる、請求項5に記載の自転車用制御装置。
- 前記制御部は、前記クランクアームの上下死点と、前記自転車のフレームに対する前記クランクアームの前記角度位置との対応関係を、前記自転車の傾斜角度に基づいて補正する、請求項2〜6のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
- 前記自転車の傾斜角度を検出する傾斜検出部をさらに含む、請求項7に記載の自転車用制御装置。
- 前記制御部は、前記クランクの回転速度に応じて、前記予め定める角度を変更する、請求項1に記載の自転車用制御装置。
- 前記クランクの回転速度が高くなると、前記予め定める角度が小さくなる、請求項9に記載の自転車用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動力が減少しているとき、前記クランクの減速度に応じて、前記人力駆動力の変化に対する前記モータの応答速度を変更する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
- 前記制御部は、前記クランクの減速度が高くなると、前記人力駆動力の変化に対する前記モータの応答速度を高くする、請求項11に記載の自転車用制御装置。
- 前記制御部は、前記クランクの回転速度が予め定める速度以下のとき、前記モータを停止する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
- 前記クランクの回転速度を検出する速度検出部をさらに含む、請求項9〜13のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
- 前記角度情報を出力するクランクセンサをさらに含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
- 自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する自転車の制御方法であって、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記モータを停止する、自転車の制御方法。
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