JP2024005178A - 人力駆動車用の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】人力駆動車の快適な走行に貢献できる制御装置を提供する。【解決手段】人力駆動車にアシスト力を付与するモータを、アシスト力の調整に関する複数の制御状態において、人力駆動力による人力駆動車の駆動状態に応じて制御するように構成される制御部を備え、複数の制御状態のうち2つ以上の制御状態のそれぞれは、通常状態と、通常状態の場合よりもアシスト力が増加するアシスト力増加状態と、を含み、2つ以上の制御状態におけるそれぞれの通常状態において、アシスト力が異なり、制御部は、2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合、アシスト力増加状態においてモータを制御するように構成される。【選択図】図2

Description

本発明は、人力駆動車用の制御装置の技術に関する。
例えば、特許文献1には、人力駆動力、および、クランクの回転状態に応じてアシスト力を制御する制御装置が開示される。
特許第5575968号公報
ユーザが軽い力によって人力駆動車の走行を開始できるように、フロントスプロケット、および、リアスプロケットによるギア比が比較的低い比率に設定されると、人力駆動車の巡航速度を、モータによってアシスト可能な速度域のうち比較的高い速度域とする場合に、ケイデンスが適切な範囲に含まれないおそれがある。人力駆動車の巡航速度を、モータによってアシスト可能な速度域のうち比較的高い速度域とする場合に、ケイデンスが適切な範囲に含まれるようにギア比が設定されると、ギア比は比較的高い比率となる。ギア比が高いと、人力駆動車の走行を開始する場合に、ユーザが強い力によって各ペダルを踏み込む必要が生じる。
本開示の目的は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる制御装置を提供することである。
本開示の第1側面に従う制御装置は、人力駆動車用の制御装置であって、人力駆動車にアシスト力を付与するモータを、アシスト力の調整に関する複数の制御状態において、人力駆動力による人力駆動車の駆動状態に応じて制御するように構成される制御部を備え、複数の制御状態のうち2つ以上の制御状態のそれぞれは、通常状態と、通常状態の場合よりもアシスト力が増加するアシスト力増加状態と、を含み、2つ以上の制御状態におけるそれぞれの通常状態において、アシスト力が異なり、制御部は、2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合、アシスト力増加状態においてモータを制御するように構成される。
第1側面の制御装置によれば、例えば、人力駆動車の巡航速度を、モータによってアシスト可能な速度域のうち比較的高い速度域とする場合にケイデンスが適切な範囲に含まれるようにフロントスプロケット、および、リアスプロケットのギア比が設定されたとしても、制御装置は、人力駆動車が走行を開始する場合に、通常状態よりもアシスト力を増加でき、ユーザの負担を低減できるため、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
第1側面に従う第2側面の制御装置において、複数の制御状態は、複数の制御状態のうちアシスト力が最大の最大アシスト状態を含み、最大アシスト状態は、アシスト力が増加するアシスト力増加状態を含まない。
第2側面の制御装置によれば、制御装置は、複数の制御状態のうち、アシスト力が最大の最大アシスト状態においてアシスト力を増加しないように、モータを制御できる。最大アシスト状態においては、ユーザは、軽い力によって人力駆動車の走行を開始できると考えられるため、制御装置は、アシスト力の過度な増加を抑制して、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
第2側面に従う第3側面の制御装置において、2つ以上の制御状態のうちの1つのアシスト力増加状態は、2つ以上の制御状態のうち他の1つの通常状態、または、最大アシスト状態を含む。
第3側面の制御装置によれば、制御装置は、2つ以上の制御状態のうち他の1つの通常状態、または、最大アシスト状態を利用して、人力駆動車が走行を開始する場合のアシスト力を増加できる。
第1から第3側面のいずれか1つに従う第4側面の制御装置において、制御部は、人力駆動力に応じてモータを制御するように構成され、2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、アシスト力増加状態における人力駆動力に対するアシスト力の最大アシスト比率は、通常状態における最大アシスト比率よりも大きい。
第4側面の制御装置によれば、人力駆動車が走行を開始する場合に、制御装置は、最大アシスト比率が通常状態よりも大きいアシスト力増加状態においてモータを制御するので、通常状態の場合よりもユーザの負荷を軽減できる。したがって、制御装置は、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第1から第4側面のいずれか1つに従う第5側面の制御装置において、制御部は、人力駆動力に応じてモータを制御するように構成され、2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、アシスト力増加状態における人力が低下する場合のアシスト力の変化率は、通常状態における人力が低下する場合のアシスト力の変化率よりも小さい。
第5側面の制御装置によれば、人力駆動車が走行を開始する場合に、制御装置は、人力が低下する場合のアシスト力の変化率が通常状態よりも小さいアシスト力増加状態においてモータを制御するので、通常状態よりもユーザの負荷を軽減できる。したがって、制御装置は、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第1から第5側面のいずれか1つに従う第6側面の制御装置において、2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、アシスト力増加状態におけるモータの出力トルクの上限値は、通常状態における上限値よりも大きい。
第6側面の制御装置によれば、人力駆動車が走行を開始する場合に、モータの出力トルクの上限値が通常状態よりも大きいアシスト力増加状態においてモータを制御するので、通常状態の場合よりもユーザの負荷を軽減できる。したがって、制御装置は、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第1から第6側面のいずれか1つに従う第7側面の制御装置において、アシスト力増加状態において予め定める解除条件が満たされる場合、通常状態においてモータを制御するように構成される。
第7側面の制御装置によれば、解除条件が満たされることによって、制御装置は、モータを制御する制御状態をアシスト力増加状態から通常状態に変更できるので、利便性を向上できる。
本開示の第8側面に従う制御装置は、人力駆動車用の制御装置であって、人力駆動車にアシスト力を付与するモータを、アシスト力の調整に関する複数の制御状態において、人力駆動力による人力駆動車の駆動状態に応じて制御するように構成される制御部を備え、複数の制御状態は、第1制御状態と、第1制御状態の場合よりもアシスト力が増加する第2制御状態と、第2制御状態の場合よりもアシスト力が増加する第3制御状態と、を含み、制御部は、第1制御状態が選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合、第2制御状態、または、第3制御状態のいずれかにおいてモータを制御するように構成され、第2制御状態が選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合、第3制御状態においてモータを制御するように構成される。
第8側面の制御装置によれば、例えば、人力駆動車の巡航速度を、モータによってアシスト可能な速度域のうち比較的高い速度域とする場合にケイデンスが適切な範囲に含まれるようにフロントスプロケット、および、リアスプロケットのギア比が設定されたとしても、制御装置は、第1制御状態、または、第2制御状態のいずれが選択されていても、人力駆動車が走行を開始する場合にユーザの負担を低減できるため、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
第8側面に従う第9側面の制御装置において、制御部は、人力駆動力に応じてモータを制御するように構成され、第3制御状態における人力駆動力に対するアシスト力の最大アシスト比率は、第1制御状態における最大アシスト比率、および、第2制御状態における最大アシスト比率よりも大きい。
第9側面の制御装置によれば、第1制御状態、または、第2制御状態のいずれが選択されていても、人力駆動車が走行を開始する場合に、制御装置は、最大アシスト比率が第1制御状態、および、第2制御状態よりも大きい第3制御状態によってモータを制御するので、ユーザの負荷を軽減できるため、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第8、または、第9側面に従う第10側面の制御装置において、制制御部は、人力駆動力に応じてモータを制御するように構成され、第3制御状態において人力が低下する場合のアシスト力の変化率は、第1制御状態において人力が低下する場合のアシスト力の変化率、および、第2制御状態において人力が低下する場合のアシスト力の変化率よりも小さい。
第10側面の制御装置によれば、人力駆動車が走行を開始する場合に、制御装置は、人力が低下する場合のアシスト力の変化率が、第1制御状態、および、第2制御状態よりも小さい第3制御状態においてモータを制御するので、ユーザの負荷を軽減できる。したがって、制御装置は、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第8から第10側面のいずれか1つに従う第11側面の制御装置において、第3制御状態におけるモータの出力トルクの上限値は、第1制御状態における上限値、および、第2制御状態における上限値よりも大きい。
第11側面の制御装置によれば、人力駆動車が走行を開始する場合に、制御装置は、モータの出力トルクの上限値が第1制御状態、および、第2制御状態よりも大きい第3制御状態においてモータを制御するので、人力駆動車が走行を開始する場合に、ユーザの負荷を軽減できる。したがって、制御装置は、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第8から第11側面のいずれか1つに従う第12側面の制御装置において、制御部は、第1制御状態が選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始すると、第2制御状態、または、第3制御状態のいずれかにおいてモータを制御する場合、予め定める解除条件が満たされると、第1制御状態においてモータを制御するように構成され、第2制御状態が選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始すると、第3制御状態においてモータを制御する場合、予め定める解除条件が満たされると、第2制御状態においてモータを制御するように構成される。
第12側面の制御装置によれば、解除条件が満たされることによって、制御装置は、モータを制御する制御状態を第1制御状態、または、第2制御状態に変更できるため、利便性を向上できる。
第7、または、第12側面に従う第13側面の制御装置において、予め定める解除条件は、人力駆動車の加速度の減少に関する条件を含む。
第13側面の制御装置によれば、人力駆動車の加速度の減少に関する条件に応じてモータの制御状態が変更されるので、制御装置は、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第7、第12、および、第13側面のいずれか1つに従う第14側面の制御装置において、予め定める解除条件は、人力の減少に関する条件を含む。
第14側面の制御装置によれば、人力の減少に関する条件に応じてモータの制御状態が変更されるので、制御装置は、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第7、第12、第13、および、第14側面のいずれか1つに従う第15側面の制御装置において、制御部は、人力駆動車の速度が予め定める速度以下の場合、前記人力駆動力による前記人力駆動車の駆動状態に応じてモータによってアシスト力を付与させるように構成され、予め定める解除条件は、予め定める速度に関する条件を含む。
第15側面の制御装置によれば、予め定める速度に関する条件に応じてモータの制御状態が変更されるので、制御装置は、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第15側面に従う第16側面の制御装置において、予め定める解除条件は、人力駆動車の速度が、予め定める速度に到達する場合、または、人力駆動車の速度が、予め定める速度よりも低く、かつ、予め定める速度に近づくに従ってアシスト力が減少するように調整される予め定める範囲内の値に到達する場合、に満たされる。
第16側面の制御装置によれば、アシスト力が減少するタイミングにおいて、モータの制御状態が変更されるので、制御装置は、人力駆動車の快適な走行にさらに貢献できる。
第7、第12、第13、第14、第15、および、第16側面のいずれか1つに従う第17側面の制御装置において、予め定める解除条件は、人力駆動車が走行を開始してから、予め定める時間が経過する場合に満たされる。
第17側面の制御装置によれば、制御装置は、人力駆動車が走行を開始してから経過する時間に応じて、モータを適切に制御できる。
第1から第17側面のいずれか1つに従う第18側面の制御装置において、人力駆動車は、シングルスピードのドライブトレインを含む。
第18側面の制御装置によれば、人力駆動車の構成を簡素化できる。
本開示の制御装置によれば、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
第1実施形態に係る制御装置を備えるドライブトレインを示す側面図。 ドライブユニットの一例を示すブロック図。 複数の制御状態における人力駆動力とアシスト力との関係を示す図。 人力駆動車が走行を開始する場合における人力駆動力とアシスト力との関係を示す図。 第1実施形態における制御フローを示すフローチャート。 第2実施形態における人力駆動力とアシスト力との関係を示す図。 第3実施形態におけるクランク軸の回転速度とアシスト力との関係を示す図。 第4実施形態におけるクランク軸の回転速度とアシスト力との関係を示す図。 第5実施形態における人力駆動力とモータの出力トルクとの関係を示す図。 第6実施形態における制御フローを示すフローチャート。 第7実施形態における制御フローを示すフローチャート。 人力駆動車の車速、および、アシスト力の関係を示す図。 第8実施形態における制御フローを示すフローチャート。 第9実施形態における制御フローを示すフローチャート。
(第1実施形態)
第1実施形態に係る制御装置54、を備えるドライブトレイン1が説明される。ドライブトレイン1の説明には、図1から図5が用いられる。以下の説明において、人力駆動車における予め定める方向が、前後方向として説明される。図1に示されるドライブトレイン1は、人力駆動車に設けられる。
人力駆動車は、少なくとも1つの車輪を有し、少なくとも人力駆動力によって駆動できる乗り物である。人力駆動車は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、ハンドバイク、および、リカンベントなど種々の種類の自転車を含む。人力駆動車が有する車輪の数は限定されない。人力駆動車は、例えば1輪車、および、2輪以上の車輪を有する乗り物を含む。人力駆動車は、人力駆動力のみによって駆動できる乗り物に限定されない。人力駆動車は、人力駆動力だけではなく、モータ53の駆動力を推進に利用するE-bikeを含む。E-bikeは、モータ53によって推進が補助される電動アシスト自転車を含む。
本実施形態において、人力駆動車は、1つの前輪、および、1つの後輪の合計2つの車輪を有する自転車を含む。本明細書においては、人力駆動力が人力トルクとして記載される場合がある。本明細書においては、人力駆動力が人力仕事率として記載される場合がある。
人力駆動車は、シングルスピードのドライブトレイン1を含む。シングルスピードのドライブトレイン1は、変速機構を備えない。人力駆動車は、シングルスピードではなく、マルチスピードのドライブトレインを含んでもよい。マルチスピードのドライブトレインは、変速機構を備える。変速機構は、例えば、フロントディレイラ、リアディレイラ、および、内装変速機の少なくとも1つを含む。
ドライブトレイン1は、1つの後輪、または、1つの前輪に人力駆動力を伝達するように構成される。図1に示されるように、ドライブトレイン1は、フロントスプロケット10、リアスプロケット20、ドライブチェーン30、および、ドライブユニット50を含む。
フロントスプロケット10は、フロントスプロケット回転中心軸心を有する。フロントスプロケット10は、ドライブユニット50の駆動力伝達部52を介して人力駆動車のクランク軸51に連結される。駆動力伝達部52は、人力駆動車のフレームに対してフロントスプロケット回転中心軸心まわりに相対回転するように構成される。クランク軸51が回転すると、駆動力伝達部52、および、フロントスプロケット10は、互いに一体的に回転する。クランク軸51と、駆動力伝達部52とは、クランク軸51が前転する場合に駆動力伝達部52が一体的に回転し、クランク軸51が後転する場合にクランク軸51と駆動力伝達部52との相対回転を許容するように構成されるワンウェイクラッチを介して接続されてもよい。本実施形態では、クランク軸51と、駆動力伝達部52とは、同軸に配置されるが、同軸に配置されていなくてもよい。
リアスプロケット20は、リアスプロケット回転中心軸心を有する。リアスプロケット20は、人力駆動車のフレームに対してリアスプロケット回転中心軸心まわりに相対回転するように構成される。リアスプロケット20は、フロントスプロケット10の回転に伴って一体的に回転するように、ドライブチェーン30を介してフロントスプロケット10と連結される。
フロントスプロケット10、および、リアスプロケット20のギア比は、例えば人力駆動車が平地の舗装路を走行する場合の巡航速度に合わせて設定される。巡航速度としては、アシスト可能な速度域のうち比較的高い速度域が想定される。巡航速度に合わせてギア比が設定されると、巡航速度においてライダは最適なケイデンスでクランク軸51を回転できるため、ライダは人力駆動車を快適に走行させることができる。
1つの後輪は、ハブシェル40を含む。ハブシェル40は、人力駆動車のフレームに対してハブ軸61の回転中心軸心まわりに相対回転するように構成される。ハブシェル40は、リアスプロケット20と連結される。ハブシェル40には、リアスプロケット20から動力が伝達される。ハブシェル40と、リアスプロケット20とは、ワンウェイクラッチを介して接続される。リアスプロケット20からハブシェル40に駆動力が伝達されることによって、人力駆動車に推進力が付与される。
ドライブユニット50は、人力駆動車の推進を補助するように構成される。ドライブユニット50は、人力駆動車のクランク軸51の近傍に設けられる。ドライブユニット50は、人力駆動車のリアハブ、または、フロントハブに設けられてもよい。ドライブユニット50は、人力駆動車のリアハブ、および、フロントハブの両方に設けられてもよい。ドライブユニット50は、ハブモータによって構成される場合、駆動力伝達部52はドライブユニット50に含まれない。図1、および、図2に示されるように、ドライブユニット50は、駆動力伝達部52、モータ53、および、制御装置54を含む。モータ53は、電気モータを含む。
本実施形態では、モータ53は、人力駆動車の各ペダルから1つの後輪までの人力駆動力の動力伝達経路に、駆動力を伝達するように構成される。本実施形態では、モータ53は、人力駆動車のクランク軸からフロントスプロケット10までの動力伝達経路に、駆動力を伝達するように構成される。モータ53は、フロントスプロケット10を介さずにドライブチェーン30に駆動力を伝達するように構成されてもよい。モータ53の出力トルクが動力伝達経路に伝達されることによって、人力駆動車にアシスト力が付与される。ドライブユニット50は、モータ53に加えて、モータ53の回転軸と、動力伝達経路との間に配置される減速機を含んでもよい。モータ53の出力トルク、および、人力駆動力は、駆動力伝達部52を介してフロントスプロケット10に伝達される。
制御装置54は、人力駆動車用の制御装置54であって、人力駆動車にアシスト力を付与するモータ53を、アシスト力の調整に関する複数の制御状態において、人力駆動力による人力駆動車の駆動状態に応じて制御するように構成される制御部54bを備える。制御部54bは、人力駆動力、および、クランク軸51の回転数の少なくとも1つに応じてモータ53を駆動するように構成される。本実施形態では、制御部54bは、人力駆動力に応じてモータ53を制御するように構成される。
複数の制御状態は、第1制御状態1Mと、第1制御状態1Mの場合よりもアシスト力が増加する第2制御状態2Mと、第2制御状態2Mの場合よりもアシスト力が増加する第3制御状態3Mと、を含む。各制御状態には、例えば図3に示されるように、人力駆動力の大きさに対するモータ53のアシスト力の大きさが規定される。本明細書においては、人力駆動力に対するモータ53のアシスト力の比率がアシスト比率として記載される。本明細書においてはアシスト比率の最大値が最大アシスト比率として記載される。
図2には、制御装置54の一例が示される。図2に示される制御装置54は、記憶部53b、および、制御部54bを含む。記憶部53bは、制御プログラム、および、制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部53bは、例えば不揮発性メモリ、揮発性メモリ、および、ハードディスクの少なくとも1つを含む。
制御部54bは、ドライブユニット50に関する制御を実行するように構成される。制御部54bは、予め定める制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばCPU(Central Processing Unit)、または、MPU(Micro Processing Unit)を含む。制御部54bは、1、または、複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。制御部54bは、モータ53に接続されるインバータ回路をさらに含む。
制御部54bは、電気ケーブル、または、無線通信装置によって車速センサ62、駆動力センサ63、クランク回転センサ64、加速度センサ65、および、操作状態センサ66と通信するように構成される。車速センサ62は、人力駆動車の車速に関する情報を検出するように構成される。車速センサ62は、例えば、人力駆動車の少なくとも1つの車輪の回転速度を検出する。車速センサ62は、例えば、人力駆動車のフレーム、または、フロントフォークに取り付けられて、少なくとも1つの車輪に設けられる磁石の磁気を検出する磁気センサによって構成される。車速センサ62は、少なくとも1つの車輪の回転速度に応じた信号を制御部54bに出力する。制御部54bは、車速センサ62から出力される信号に基づいて人力駆動車の車速を検出するように構成される。
駆動力センサ63は、人力駆動車の各ペダルに入力される人力駆動力に関する情報を検出するように構成される。駆動力センサ63は、例えば、各ペダルからフロントスプロケット10までの駆動力の伝達経路に設けられる。駆動力センサ63は、例えば、歪センサを含む。駆動力センサ63は、磁歪センサ、光学センサ、および、圧力センサを含んでもよい。駆動力センサ63は、各ペダルに加えられる人力駆動力に応じた信号を制御部54bに出力する。制御部54bは、駆動力センサ63から出力される信号に基づいて人力駆動力を検出するように構成される。
クランク回転センサ64は、人力駆動車のクランク軸51の回転速度に関する情報を検出するように構成される。クランク軸51の回転速度は、例えば、人力駆動車のフレームに対するクランク軸51の回転速度を含む。クランク回転センサ64は、例えば、磁界の強度に応じて信号を出力する磁気センサを含む。クランク回転センサ64は、例えば、クランク軸51、または、クランク軸51からフロントスプロケット10までの動力伝達経路に設けられる。クランク回転センサ64は、クランク軸51の回転速度に応じた信号を制御部54bに出力する。制御部54bは、クランク回転センサ64から出力される信号に基づいてクランク軸51の回転速度を検出するように構成される。
加速度センサ65は、人力駆動車の加速度に関する情報を検出するように構成される。加速度センサ65は、人力駆動車の前方向への加速度に応じた信号を制御部54bに出力する。制御部54bは、加速度センサ65から出力される信号に基づいて人力駆動車の加速度を検出するように構成される。加速度センサ65は、車速センサ62を含んでよい。加速度センサ65が車速センサ62を含む場合、制御部54bは、人力駆動車の車速を微分することによって人力駆動車の加速度を検出してもよい。
操作状態センサ66は、ドライブユニット50を操作する操作部の操作状態に関する情報を検出するように構成される。操作部は、ボタン、タッチパネル、および、レバーの少なくとも1つを含む。本実施形態では、操作部は、例えばアシスト力の調整に関する複数の制御状態のうち1つの制御状態をユーザが選択する場合に用いられる。操作状態センサ66は、操作部の操作状態に応じた信号を制御部54bに出力する。制御部54bは、操作状態センサ66から出力される信号に基づいて操作部の操作状態を検出するように構成される。
制御部54bは、電気ケーブル、または、無線通信装置によってモータ53と通信するように構成される。制御部54bは、モータ53に信号を出力することによって、モータ53を制御するように構成される。制御部54bの制御によってモータ53が駆動されると、人力駆動車には、アシスト力が付与される。本実施形態では、制御部54bは、人力駆動車の車速が予め定める速度以下の場合、人力駆動力による人力駆動車の駆動状態に応じてモータ53によってアシスト力を付与させるように構成される 。予め定める車速は、例えば特定の法律に基づいて規定される。
記憶部53bは、アシスト力の調整に関する複数の制御状態1M,2M,3Mに関する情報を記憶する。複数の制御状態1M,2M,3Mは、図3に示される一例のように、人力駆動車に入力される人力駆動力の大きさに対するアシスト力の大きさを規定する。制御部54bは、複数の制御状態1M,2M,3Mのうちユーザによって選択される1つの制御状態に基づいてアシスト力を調整する。
制御部54bは、アシスト力の調整において、人力駆動力が増加、または、減少すると、図3に示される複数のグラフのうち、ユーザによって選択される1つの制御状態に対応する1つのグラフに沿うようにアシスト力を増加、または、減少させる。ユーザによる1つの制御状態の選択に関する情報は、記憶部53bに記憶される。制御部54bは、操作状態センサ66からの信号に基づいて、ユーザによる1つの制御状態の選択に関する情報を更新するように構成される。
図3を用いて、複数の制御状態1M,2M,3Mの一例が説明される。図3に示されるアシスト力は、例えば、モータ53の出力トルク、および、モータ53の仕事率の少なくとも1つによって規定される。モータ53の仕事率は、モータ53の出力トルク、および、モータ53の回転速度の積によって規定される。アシスト力は、例えば、減速機の出力トルク、減速機の仕事率の少なくとも1つによって規定されてもよい。
複数の制御状態のうち2つ以上の制御状態のそれぞれは、通常状態と、通常状態の場合よりもアシスト力が増加するアシスト力増加状態と、を含む。本実施形態では、3つの制御状態1M,2M,3Mのうち2つの制御状態1M,2Mのそれぞれは、通常状態と、アシスト力増加状態と、を含む。第1制御状態1Mは、通常状態11Mと、アシスト力増加状態12Mと、を含む。第2制御状態2Mは、通常状態21Mと、アシスト力増加状態22Mと、を含む。
複数の制御状態は、複数の制御状態のうちアシスト力が最大の最大アシスト状態を含む。本実施形態では、3つの制御状態1M,2M,3Mは、3つの制御状態1M,2M,3Mのうちアシスト力が最大の第3制御状態3Mを含む。本明細書において第3制御状態3Mが最大アシスト状態として記載される場合がある。最大アシスト状態は、アシスト力が増加するアシスト力増加状態を含まない。本実施形態では、第3制御状態3Mは、通常状態を含むものの、2つの制御状態1M,2Mとは異なりアシスト力が増加するアシスト力増加状態を含まない。本明細書においては、第3制御状態3Mが通常状態31Mとして記載される場合がある。
制御部54bは、複数の制御状態1M,2M,3Mのそれぞれにおいて、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合以外の場合において、通常状態においてモータ53を制御するように構成される。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始する場合以外の場合において、複数の制御状態1M,2M,3Mのうち、選択される1つの制御状態の通常状態に基づいてアシスト力を調整する。
制御部54bは、2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合、アシスト力増加状態においてモータ53を制御するように構成される。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始する場合において、2つの制御状態1M,2Mのうち何れかの制御状態が選択される場合、選択される1つの制御状態のアシスト力増加状態に基づいてアシスト力を調整する。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始する場合において、制御状態3Mが選択される場合、制御状態3Mの通常状態に基づいてアシスト力を調整する。
図3を用いて、複数の制御状態1M,2M,3Mの通常状態11M,21M,31Mが説明される。2つ以上の制御状態におけるそれぞれの通常状態において、アシスト力が異なる。本実施形態では、3つの制御状態1M,2M,3Mにおけるぞれぞれの通常状態11M,21M,31Mにおいて、アシスト力が互いに異なる。
図3に示されるように、通常状態11M,21M,31Mにおいて、制御部54bは、互いに同一のタイミングにおいてモータ53にアシスト力の付与を開始させる。本実施形態では、制御部54bは、通常状態11M,21M,31Mにおいて、人力駆動力が入力開始後、予め定めるアシスト開始閾値10Tに到達すると、モータ53にアシスト力の付与を開始させる。予め定めるアシスト開始閾値10Tは、例えば、5Nmである。
通常状態11Mにおいて、制御部54bは、人力駆動力がアシスト開始閾値10Tから第1閾値11Tに到達するまでの間、人力駆動力が大きくなるにつれてアシスト比率が大きくなるように、モータ53にアシスト力を増加させる。通常状態11Mにおけるアシスト比率は、人力駆動力が第1閾値11Tの場合に最大となる。通常状態11Mにおいて、制御部54bは、人力駆動力が第1閾値11T以上の場合に、モータ53に第1最大アシスト力11Pのアシスト力を維持させる。
通常状態21Mにおいて、制御部54bは、人力駆動力がアシスト開始閾値10Tから第1閾値11Tよりも小さい第2閾値21Tに到達するまでの間、人力駆動力が大きくなるにつれてアシスト比率が大きくなるように、モータ53にアシスト力を増加させる。通常状態21Mにおけるアシスト比率は、人力駆動力が第2閾値21Tの場合に最大となる。通常状態21Mにおいて、制御部54bは、人力駆動力が第2閾値21T以上の場合に、モータ53に第1最大アシスト力11Pよりも大きい第2最大アシスト力21Pのアシスト力を維持させる。
通常状態21Mにおいては、アシスト力が最大値に到達するまで、アシスト比率の変化の割合が、通常状態11Mよりも大きい。通常状態21Mにおける最大アシスト比率は、通常状態11Mにおける最大アシスト比率よりも大きい。人力駆動力がアシスト開始閾値10T以上の場合、人力駆動力に対するアシスト力は、通常状態11Mよりも通常状態21Mの方が大きい。通常状態21Mは、通常状態11Mと比較されると、通常状態11Mよりもアシスト力が増加するように構成される。
通常状態31Mにおいて、制御部54bは、人力駆動力がアシスト開始閾値10Tから第2閾値21Tよりも小さい第3閾値3Tに到達するまでの間、人力駆動力が大きくなるにつれてアシスト比率が大きくなるように、モータ53にアシスト力を増加させる。通常状態31Mにおけるアシスト比率は、人力駆動力が第3閾値3Tの場合に最大となる。通常状態31Mにおいて、制御部54bは、人力駆動力が第3閾値3T以上の場合に、モータ53に第2最大アシスト力21Pと同じ大きさの第3最大アシスト力3Pのアシスト力を維持させる。
通常状態31Mにおいては、アシスト力が最大値に到達するまでのアシスト比率の変化の割合が、通常状態21Mよりも大きい。第3制御状態3Mにおける人力駆動力に対するアシスト力の最大アシスト比率は、第1制御状態1Mにおける最大アシスト比率、および、第2制御状態2Mにおける最大アシスト比率よりも大きい。本実施形態では、第3制御状態3Mの通常状態31Mにおける最大アシスト比率は、第1制御状態1Mの通常状態11Mにおける最大アシスト比率、および、第2制御状態2Mの通常状態21Mにおける最大アシスト比率よりも大きい。人力駆動力がアシスト開始閾値10T以上、かつ、第2閾値21T未満の場合、人力駆動力に対するアシスト力は、通常状態21Mよりも通常状態31Mの場合の方が大きい。通常状態31Mは、通常状態21Mと比較されると、通常状態21Mよりもアシスト力が増加するように構成される。
図4を用いて、複数の制御状態1M,2Mのアシスト力増加状態12M,22Mが説明される。2つ以上の制御状態のうちの1つのアシスト力増加状態は、2つ以上の制御状態のうち他の1つの通常状態、または、最大アシスト状態を含む。制御部54bは、第1制御状態1Mが選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合、第2制御状態2M、または、第3制御状態3Mのいずれかにおいてモータ53を制御するように構成される。制御部54bは、第2制御状態2Mが選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合、第3制御状態3Mにおいてモータ53を制御するように構成される。
本実施形態では、2つの制御状態1M,2Mのうち1つの制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mは、他の制御状態2Mの通常状態21Mを含む。制御部54bは、第1制御状態1Mが選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合、第2制御状態2Mにおいてモータ53を制御するように構成される。第1制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mは、図3に示される人力駆動力に対するアシスト力の関係を示すグラフが、第2制御状態2Mの通常状態21Mと一致するように構成される。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始する場合において、制御状態1Mが選択される場合、制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mとして、制御状態2Mの通常状態21に基づいてアシスト力を調整する。
図4においては、図3に示される一例とは異なる例が示される。制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mは、他の制御状態3Mの通常状態31Mを含む。制御部54bは、第1制御状態1Mが選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始する場合、第3制御状態3Mにおいてモータ53を制御するように構成される。第1制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mは、図4に示される人力駆動力に対するアシスト力の関係を示すグラフが、第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致するように構成される。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始する場合において、制御状態1Mが選択される場合、制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mとして、制御状態3Mの通常状態31に基づいてアシスト力を調整する。図3、または、図4に示される例のいずれの構成が採用されるかは、例えばユーザが操作部を用いて選択できる。
図3に示されるように、本実施形態では、2つの制御状態1M,2Mのうち1つの制御状態2Mのアシスト力増加状態22Mは、他の制御状態3Mの通常状態31Mを含む。第2制御状態2Mのアシスト力増加状態22Mは、図3に示される人力駆動力に対するアシスト力の関係を示すグラフが、第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致するように構成される。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始する場合において、制御状態2Mが選択される場合、制御状態2Mのアシスト力増加状態22Mとして、複数の制御状態1M,2M,3Mのうちアシスト力が最大の第3制御状態3Mに基づいてアシスト力を調整する。
2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、アシスト力増加状態における人力駆動力に対するアシスト力の最大アシスト比率は、通常状態における最大アシスト比率よりも大きい。本実施形態では、制御状態1Mにおいて、アシスト力増加状態12Mは、図3に示されるグラフが第2制御状態2Mの通常状態21Mと一致するため、アシスト力増加状態12Mにおける最大アシスト比率が、通常状態11Mにおける最大アシスト比率よりも大きい。本実施形態では、制御状態2Mにおいて、アシスト力増加状態22Mは、図3に示されるグラフが第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致するため、アシスト力増加状態22Mにおける最大アシスト比率が、通常状態21Mにおける最大アシスト比率よりも大きい。
制御部54bは、アシスト力増加状態12M,22Mにおいて予め定める解除条件が満たされる場合、通常状態11M,21Mにおいてモータ53を制御するように構成される。例えば、制御部54bは、第1制御状態1Mが選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始すると、第2制御状態2M、または、第3制御状態3Mのいずれかにおいてモータ53を制御する場合、予め定める解除条件が満たされると、第1制御状態1Mにおいてモータ53を制御するように構成される。制御部54bは、第2制御状態2Mが選択され、かつ、人力駆動車が走行を開始すると、第3制御状態3Mにおいてモータ53を制御する場合、予め定める解除条件が満たされると、第2制御状態2Mにおいてモータ53を制御するように構成される。
制御部54bが実行する制御の一例が説明される。制御部54bが実行する制御の一例の説明には、図3から図5が用いられる。制御部54bは、図5に示されるフローチャートに従った第1制御フローを、予め定める条件が満たされた場合に開始する。本実施形態では、制御部54bは、予め定める電源からドライブユニット50に電力の供給が開始された場合に、第1制御フローを開始する。制御部54bは、第1制御フローが終了すると、予め定める条件が満たされるまで、第1制御フローを予め定める時間ごとに繰り返し実行する。本実施形態では、制御部54bは、ドライブユニット50に電力が供給されなくなるまで、第1制御フローを繰り返し実行する。
ステップS1において、制御部54bは、人力駆動車が走行を開始することを検出する。制御部54bは、例えば、人力駆動車の車速、および、人力駆動力に基づいて、人力駆動車が走行を開始することを検出する。
ステップS1の処理の一例が説明される。制御部54bは、車速センサ62からの信号に基づいて人力駆動車の車速を取得する。制御部54bは、駆動力センサ63からの信号に基づいて人力駆動力を取得する。制御部54bは、人力駆動車の車速が予め定める速度未満であり、かつ、人力駆動力が予め定める駆動力より大きい場合に、人力駆動車が走行を開始することを検出する。制御部54bは、人力駆動車の車速、および、人力駆動力とは異なる情報に基づいて、人力駆動車が走行を開始することを検出してもよい。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始する場合、ステップS2に移行する。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始しない場合、第1制御フローを終了する。
ステップS2において、制御部54bは、複数の制御状態1M,2M,3Mのうち、ユーザによって選択される1つの制御状態が第1制御状態1M、または、第2制御状態2Mである場合に、ステップS3に移行する。制御部54bは、ユーザによって選択される1つの制御状態が第3制御状態3Mである場合、第1制御フローを終了する。
ステップS3において、制御部54bは、アシスト力増加状態12M,22Mにおいてモータ53を制御する。例えば、ユーザによって選択される1つの制御状態が第1制御状態1Mである場合、制御部54bは、アシスト力増加状態12Mにおいてモータ53を制御する。例えば、ユーザによって選択される1つの制御状態が第2制御状態2Mである場合、制御部54bは、アシスト力増加状態22Mにおいてモータ53を制御する。
例えば、図4に示されるように、アシスト力増加状態12M,22Mのグラフが第3制御状態3Mのグラフと一致する場合、制御部54bは、第1制御状態1M、および、第2制御状態2Mのいずれが選択される場合においても、第3制御状態3Mにおいてモータ53を制御する。ステップS3における制御部54bの制御によって、第3制御状態3Mを利用して、通常状態11M,21Mよりもアシスト力を増加できる。図5に示されるように、制御部54bは、ステップS4の処理を行った後、ステップS4に移行する。
ステップS4において、制御部54bは、予め定める解除条件が満たされる場合に、ステップS5に移行する。制御部54bは、予め定める解除条件が満たされない場合に、予め定める解除条件が満たされるまでステップS4を繰り返し実行する。予め定める解除条件は、例えば、ユーザが操作部に対して予め定める操作を行う場合に満たされる。
ステップS5において、制御部54bは、通常状態11M,21Mにおいてモータ53を制御する。例えば、ユーザによって選択される1つの制御状態が第1制御状態1Mである場合、制御部54bは、図3に示される通常状態11Mにおいてモータ53を制御する。ユーザによって選択される1つの制御状態が第2制御状態2Mである場合、制御部54bは、通常状態21Mにおいてモータ53を制御する。制御部54bは、ステップS5の処理を行った後、第1制御フローを終了する。
制御部54bが第1制御フローを実行することによって、第1制御状態1Mにおいて人力駆動車の走行が開始される場合に、モータ53を制御する制御状態を通常状態11Mからアシスト力増加状態12Mに切り替えられる。通常状態11Mからアシスト力増加状態12Mに切り替えられることによって、通常状態11Mにおいてモータ53が制御される場合よりもアシスト力を増加できる。第2制御状態2Mにおいて人力駆動車の走行が開始される場合、第1制御状態1Mと同様に、制御状態が通常状態21Mからアシスト力増加状態22Mに切り替えられるため、通常状態21Mにおいてモータ53が制御される場合よりもアシスト力を増加できる。
人力駆動車の走行が開始される場合にアシスト力が増加されることによって、フロントスプロケット10、および、リアスプロケット20のギア比が比較的高い場合でも、ユーザが比較的軽い力によって各ペダルを漕げるため、ユーザの負担を低減できる。ユーザの負担を低減できると共にケイデンスの上昇を抑制できることによって、制御装置54は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。ギア比が比較的高い場合には、モータ53によってアシスト可能な速度域のうち比較的高い速度域で人力駆動車を走行させる場合に、ケイデンスの上昇を抑制できる。
第3制御状態3Mにおいては、ユーザは、軽い力によって人力駆動車の走行を開始できると考えられるため、通常状態31Mを含むものの、他の2つの制御状態1M,2Mとは異なりアシスト力増加状態を含まない。第3制御状態3Mはアシスト力増加状態を含まないため、第1制御フローが実行されても、通常状態31Mよりもアシスト力が増加しない。第3制御状態3Mにおいて通常状態31Mよりもアシスト力が増加しない第1制御フローを制御部54bが実行することによって、アシスト力の過度な増加を抑制でき、制御装置54は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
本実施形態では、ユーザが3つの制御状態1M,2M,3Mのいずれかを選択できるものとしたが、ユーザが選択できる制御状態の数は3つに限定されない。ユーザが選択できる制御状態の数は、2つ、または、4つ以上でもよい。
第1制御フローにおいて、制御部54bは、第3制御状態3Mが選択される場合に、第1制御状態1M、および、第2制御状態2Mと同様に、通常状態31Mよりもアシスト力が増加するようにモータ53を制御してもよい。第3制御状態3Mにおいてアシスト力が通常状態31Mよりも増加するように制御部54bがモータ53を制御することによって、ユーザが人力駆動車の走行を開始する場合に比較的容易に各ペダルを漕げる。
(第2実施形態)
第2実施形態の制御装置54が説明される。第2実施形態の制御装置54の説明には、図6が用いられる。第1実施形態と共通する構成については、第1実施形態と同一の符号が付され、重複する説明が省略される。
図6に示されるように、本実施形態では、第1制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mは、人力駆動力、および、アシスト力の関係が第2制御状態2Mの通常状態21M、および、第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致しない。アシスト力増加状態12Mにおいて、人力駆動力がアシスト開始閾値10Tから第1増加閾値12Tに到達するまでの間、アシスト比率は、人力駆動力が大きくなるにつれて増加する。アシスト力は、人力駆動力が第1増加閾値12T以上の場合に、第1最大アシスト力11Pが維持される。アシスト力増加状態12Mにおけるアシスト比率は、人力駆動力が第1増加閾値12Tの場合に最大となる。
第1増加閾値12Tは、第1制御状態1Mの通常状態11Mにおいて最大アシスト比率を規定する第1閾値11Tよりも小さく、かつ、第2制御状態2Mの通常状態21Mにおいて最大アシスト比率を規定する第2閾値21Tよりも大きい。
アシスト力増加状態12Mにおける最大アシスト比率は、通常状態11Mにおける最大アシスト比率よりも大きい。アシスト力増加状態12Mにおける最大アシスト比率は、通常状態21Mにおける最大アシスト比率よりも小さい。アシスト力増加状態12Mにおける最大アシスト比率が、通常状態11Mにおける最大アシスト比率よりも大きく、かつ、通常状態21Mにおける最大アシスト比率よりも小さいため、アシスト力の過度な増加を抑制でき、制御装置54は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
第2制御状態2Mのアシスト力増加状態22Mは、人力駆動力、および、アシスト力の関係が第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致しない。アシスト力増加状態22Mにおいて、人力駆動力がアシスト開始閾値10Tから第2増加閾値22Tに到達するまでの間、アシスト比率は、人力駆動力が大きくなるにつれて増加する。アシスト力は、人力駆動力が第2増加閾値22T以上の場合に、第2最大アシスト力21Pが維持される。アシスト力増加状態22Mにおけるアシスト比率は、人力駆動力が第2増加閾値22Tの場合に最大となる。第2増加閾値22Tは、第2閾値21Tよりも小さく、かつ、第3制御状態3Mの通常状態31Mにおいて最大アシスト比率を規定する第3閾値3Tよりも大きい。
アシスト力増加状態22Mにおける最大アシスト比率は、通常状態21Mにおける最大アシスト比率よりも大きい。アシスト力増加状態22Mにおける最大アシスト比率は、通常状態31Mにおける最大アシスト比率よりも小さい。アシスト力増加状態22Mにおける最大アシスト比率が、通常状態21Mにおける最大アシスト比率よりも大きく、かつ、通常状態31Mにおける最大アシスト比率よりも小さいため、アシスト力の過度な増加を抑制でき、制御装置54は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
(第3実施形態)
第3実施形態の制御装置54が説明される。第3実施形態の制御装置54の説明には、図3、図5、および、図7が用いられる。第1実施形態、および、第2実施形態と共通する構成については、第1実施形態、および、第2実施形態と同一の符号が付され、重複する説明が省略される。
図3に示されるように、本実施形態では、第1制御状態1Mにおけるアシスト力増加状態12Mは、人力駆動力、および、アシスト力の関係が第2制御状態2Mの通常状態21Mと一致する。第2制御状態2Mにおけるアシスト力増加状態22Mは、人力駆動力、および、アシスト力の関係が第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致する。
図3に示されるように、通常状態11M,21M,31Mは、人力駆動力、および、アシスト力の関係が互いに異なる。通常状態11M,21M,31Mは、アシスト力の変化率が互いに異なる。本実施形態では、アシスト力の変化率は、人力トルクの変化速度に対するモータ53の出力の変化速度の割合を示す。アシスト力の変化率が大きいほど、人力トルクの変化に対してアシスト力の変化速度が増加する。本実施形態とは異なり、アシスト力の変化率大きいほど、人力仕事率の変化に対して、アシスト力の変化速度を減少させてもよい。人力仕事率は、人力トルクとクランクの回転速度との積によって規定される。
図7に示される人力トルク1Hのグラフは、クランク軸の回転角度に応じた人力トルクの変化の一例を示す。図7において、人力トルク1Hは、クランク軸の回転角度が1つのペダルの上死点を示す0°から90°となるまで増加する。図7において、人力トルク1Hは、クランク軸の回転角度が90°から180°となるまで低下する。
図7に示される複数の制御状態1M,2M,3Mのグラフは、複数の制御状態1M,2M,3Mにおいて、図7のように人力トルク1Hが変化する場合のアシスト力の変化の一例を示す。複数の制御状態1M,2M,3Mのそれぞれは、人力トルク1Hが低下する場合のアシスト力の変化率が、人力トルク1Hが増加する場合のアシスト力の変化率よりも小さいため、人力トルク1Hが低下してもアシスト力が低下し難い。人力トルク1Hが低下してもアシスト力が低下し難いことによって、ユーザは各ペダルを漕ぎ易くなる。
人力駆動力が低下する場合のアシスト力の変化率と人力駆動力が増加する場合のアシスト力の変化率との大小関係は、例えば、予め定める変化パラメータの大小関係に応じて規定される。本実施形態では、変化パラメータは、一次ローパスフィルタの時定数を含む。変化パラメータは、一次ローパスフィルタの時定数とは異なるパラメータを含んでよい。
変化パラメータが一次ローパスフィルタの時定数を含む場合、制御部54bは、駆動力センサ63から出力される信号に対して一次ローパスフィルタを用いた処理を行うことによって人力トルクを補正する。制御部54bは、補正した人力トルクに基づいて複数の制御状態1M,2M,3Mにおけるアシスト力を算出する。制御部54bは、複数の制御状態1M,2M,3Mのそれぞれにおいて、人力トルク1Hが低下する場合に、人力トルク1Hが増加する場合よりも大きい時定数を用いてアシスト力を補正することによって、人力トルク1Hが低下してもアシスト力を低下し難くできる。
図7を用いて、複数の制御状態1M,2M,3Mにおけるアシスト力の変化量の大小関係が説明される。図7に示されるように、第3制御状態3Mにおいて人力が低下する場合のアシスト力の変化率は、第1制御状態1Mにおいて人力が低下する場合のアシスト力の変化率、および、第2制御状態2Mにおいて人力が低下する場合のアシスト力の変化率よりも小さい。第3制御状態3Mの通常状態31Mにおけるアシスト力の変化率が第1制御状態1Mの通常状態11M、および、第2制御状態2Mの通常状態21Mよりも小さいため、第3制御状態3Mの通常状態31Mにおいて人力トルク1Hが低下しても、比較的高いアシスト力が人力駆動車に付与される。
2つ以上の制御状態1M,2Mのそれぞれにおいて、アシスト力増加状態12M,22Mにおける人力が低下する場合のアシスト力の変化率は、通常状態11M,21Mにおける人力が低下する場合のアシスト力の変化率よりも小さい。本実施形態では、第1制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mにおけるアシスト力の変化率は、第2制御状態2Mの通常状態21Mと一致する。第1制御状態1Mにおいて、アシスト力増加状態12Mにおける人力が低下する場合のアシスト力の変化率は、通常状態11Mにおける人力が低下する場合のアシスト力の変化率よりも小さい。第2制御状態2Mのアシスト力増加状態22Mにおけるアシスト力の変化率は、第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致する。第2制御状態2Mにおいて、アシスト力増加状態22Mにおける人力が低下する場合のアシスト力の変化率は、通常状態21Mにおける人力が低下する場合のアシスト力の変化率よりも小さい。
例えば図4に示される人力駆動力に対するアシスト力の関係、および、アシスト力の変化率がアシスト力増加状態12M,22Mと第3制御状態3Mの通常状態31Mとにおいて一致する場合、図7におけるアシスト力増加状態12M,22Mのグラフは、第3制御状態3Mの通常状態31Mのグラフと一致する。
第3制御状態3Mの通常状態31Mにおいて人力が低下する場合のアシスト力の変化率が第1制御状態1Mの通常状態11M、および、第2制御状態2Mの通常状態21Mよりも小さいため、第1制御状態1M、または、第2制御状態2Mにおいて人力駆動車が走行を開始する場合に人力が低下したとしても、人力駆動車に比較的高いアシスト力を付与できる。比較的高いアシスト力を付与できることによって、ユーザは通常状態11M,21Mにおいてモータ53が制御される場合よりも軽い力によってペダリングできるため、ユーザの負担を低減できる。
制御部54bは、第3制御状態3Mの通常状態31Mにおいて人力駆動車が走行を開始する場合に、人力が低下する場合におけるアシスト力の変化率を一時的に小さい値に更新してもよい。アシスト力の変化率を更新することによって、第3制御状態3Mにおいて人力駆動車に比較的高いアシスト力を付与できるため、ユーザの負担を低減できる。
(第4実施形態)
第4実施形態の制御装置54が説明される。第4実施形態の制御装置54の説明には、図3、図5、および、図8が用いられる。第1実施形態から第3実施形態と共通する構成については、第1実施形態から第3実施形態と同一の符号が付され、重複する説明が省略される。
本実施形態では、第1制御状態1Mにおける通常状態11M、および、アシスト力増加状態12Mは、図3に示されるような人力駆動力、および、アシスト力の関係が第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致する。第2制御状態2Mにおける通常状態21M、および、アシスト力増加状態22Mは、人力駆動力、および、アシスト力の関係が第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致する。人力駆動力、および、アシスト力の関係が互いに一致するため、通常状態11M,21M,31Mにおける最大アシスト比率、および、アシスト力増加状態12M,22Mにおける最大アシスト比率は、互いに等しい。
本実施形態では、2以上の制御状態1M,2Mのそれぞれは、通常状態11M,21M、および、アシスト力増加状態12M,22Mにおいて、人力が低下する場合のアシスト力の変化率が互いに異なる。複数の制御状態1M,2M,3Mの通常状態11M,21M,31Mは、人力が低下する場合のアシスト力の変化率が互いに異なる。図8には、本実施形態の複数の制御状態1M,2M,3Mにおけるアシスト力の変化率の一例が示される。
図8に示されるように、第2制御状態2Mの通常状態21Mにおいて人力が低下する場合におけるアシスト力の変化率は、第1制御状態1Mの通常状態11Mにおいて人力が低下する場合におけるアシスト力の変化率よりも小さい。第2制御状態2Mの通常状態21Mにおけるアシスト力の変化率が第1制御状態1Mの通常状態11Mよりも小さいため、通常状態21Mにおいて人力が低下しても、通常状態11Mよりも高いアシスト力が人力駆動車に付与される。
第3制御状態3Mの通常状態31Mにおいて人力が低下する場合におけるアシスト力の変化率は、第1制御状態1Mの通常状態11M、および、第2制御状態2Mの通常状態21Mにおいて人力が低下する場合におけるアシスト力の変化率よりも小さい。第3制御状態3Mの通常状態31Mにおけるアシスト力の変化率が第1制御状態1Mの通常状態11M、および、第2制御状態2Mの通常状態21Mよりも小さいため、通常状態31Mにおいて人力が低下しても、通常状態11M、および、通常状態21Mよりも高いアシスト力が人力駆動車に付与される。
第1制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mは、人力が低下する場合におけるアシスト力の変化率が通常状態21Mと等しい。第2制御状態2Mのアシスト力増加状態22Mは、人力が低下する場合におけるアシスト力の変化率が通常状態31Mと等しい。制御部54bの制御によって、第1制御状態1M、または、第2制御状態2Mにおいて人力駆動車が走行を開始する場合に、人力駆動車の走行が開始される際に人力が低下しても、通常状態11Mよりも高いアシスト力を人力駆動車に付与できる。
本実施形態では、複数の制御状態1M,2M,3Mは、図3に示されるような人力駆動力、および、アシスト力の関係が互いに一致する。人力駆動力、および、アシスト力の関係が互いに一致する場合でも、通常状態11M,21M,31Mにおけるアシスト力の変化率が互いに異なる値に設定されることによって、通常状態11M,21M,31Mにおいてアシスト力が互いに異なるように構成できる。
(第5実施形態)
第5実施形態の制御装置54が説明される。第5実施形態の制御装置54の説明には、図3、図5、および、図9が用いられる。第1実施形態から第4実施形態と共通する構成については、第1実施形態から第4実施形態と同一の符号が付され、重複する説明が省略される。
本実施形態では、第1制御状態1Mにおけるアシスト力増加状態12Mは、人力駆動力、および、出力トルクの関係が第2制御状態2Mの通常状態21Mと一致する。第2制御状態2Mにおけるアシスト力増加状態22Mは、人力駆動力、および、出力トルクの関係が第3制御状態3Mの通常状態31Mと一致する。第1制御状態1M、第2制御状態2M、および、第3制御状態3Mは、人力駆動力、および、出力トルクの関係が互いに異なる。
図9を用いて、複数の制御状態1M,2M,3Mにおける人力駆動力、および、出力トルクの関係が説明される。図9において、第1制御状態1Mの通常状態11Mにおけるモータ出力の上限値は、第1上限値11Vとして示される。第2制御状態2Mの通常状態21Mにおけるモータ出力の上限値は、第2上限値21Vとして示される。第3制御状態3Mの通常状態31Mにおけるモータ出力の上限値は、第3上限値3Vとして示される。図9に示されるように、第2上限値21Vが第1上限値11Vよりも大きいため、第2制御状態2Mの通常状態21Mにおいてモータ53が制御される場合、第1制御状態1Mの通常状態11Mよりもアシスト力を増加できる。
2つ以上の制御状態1M,2Mのそれぞれにおいて、アシスト力増加状態12M,22Mにおけるモータ53の出力トルクの上限値は、通常状態11M,21Mにおけるモータ53の出力トルクの上限値よりも大きい。 本実施形態では、第1制御状態1Mのアシスト力増加状態12Mにおけるモータ出力の上限値は、第2上限値21Vと等しい。アシスト力増加状態12Mにおけるモータ出力の上限値は、通常状態11Mにおけるモータ53の第1上限値11Vよりも大きい。第2制御状態2Mのアシスト力増加状態22Mにおけるモータ出力の上限値は、第3上限値3Vと等しい。アシスト力増加状態22Mにおけるモータ出力の上限値は、通常状態21Mにおけるモータ53の第2上限値21Vよりも大きい。
制御部54bの制御によって、第1制御状態1M、または、第2制御状態2Mにおいて人力駆動車が走行を開始する場合に、人力駆動車に付与するアシスト力の最大値を大きくできる。アシスト力の最大値を大きくできることによってユーザは各ペダルを漕ぎ易くなるため、制御装置54は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
第3制御状態3Mにおけるモータ53の出力トルクの上限値は、第1制御状態1Mにおける上限値、および、第2制御状態2Mにおける上限値よりも大きい。本実施形態では、第3制御状態3Mの通常状態31Mにおける第3上限値3Vは、第1制御状態1Mの通常状態11Mにおける第1上限値11V、および、第2制御状態2Mの通常状態21Mにおける第2上限値21Vよりも大きい。第3制御状態3Mの通常状態31Mにおける第3上限値3Vが他の通常状態の出力トルクの上限値よりも大きいため、人力駆動車が走行を開始する場合に、第3制御状態3Mの通常状態31Mにおいてはアシスト力を効果的に増加できる。
制御部54bは、図9とは異なり、第2上限値21V、および、第3上限値3Vが互いに等しい場合、第2制御状態2Mにおいて人力駆動車が走行を開始する場合に、第3上限値3Vを第2上限値21Vよりも大きい値に更新してもよい。
(第6実施形態)
第6実施形態の制御装置54が説明される。第6実施形態の制御装置54の説明には、図5、および、図10が用いられる。第1実施形態から第5実施形態と共通する構成については、第1実施形態から第5実施形態と同一の符号が付され、重複する説明が省略される。
制御部54bは、図10に示される第2制御フローを実行する。図10に示される第2制御フローは、図5に示される第1制御フローと比較して、ステップS14の処理が、図5に示される第1制御フローのステップS4の処理とは異なる。ステップS14の処理は、予め定める解除条件がステップS4の処理とは異なる。ステップS14の処理において、予め定める解除条件は、人力駆動車の加速度の減少に関する条件を含む。
図10に示される第2制御フローのステップS14の処理が説明される。ステップS14において、制御部54bは、加速度センサ65からの信号に基づいて人力駆動車の加速度を検出する。制御部54bは、例えば、人力駆動車の加速度が予め定める閾値未満の場合に、加速度の減少に関する条件が満たされることを検出する。制御部54bは、加速度の減少に関する条件が満たされる場合、ステップS5に移行する。制御部54bは、加速度の減少に関する条件が満たされない場合、加速度の減少に関する条件が満たされるまでステップS14の処理を繰り返し実行する。
図10に示される第2制御フローを制御部54bが実行することによって、例えば、人力駆動車の車速の増加に伴って加速度が減少し、ユーザが各ペダルを漕ぎ易くなった後に、アシスト力増加状態12M、または、アシスト力増加状態22Mよりもアシスト力を減少できる。第2制御フローの実行によって、アシスト力の過度な増加を抑制でき、制御装置54は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
(第7実施形態)
第7実施形態の制御装置54が説明される。第7実施形態の制御装置54の説明には、図5、および、図11が用いられる。第1実施形態から第6実施形態と共通する構成については、第1実施形態から第6実施形態と同一の符号が付され、重複する説明が省略される。
制御部54bは、図11に示される第3制御フローを実行する。図11に示される第3制御フローは、図5に示される第1制御フローと比較して、ステップS24の処理が、図5に示される第1制御フローのステップS4の処理とは異なる。ステップS24の処理は、予め定める解除条件がステップS4の処理とは異なる。ステップS24の処理において、予め定める解除条件は、人力の減少に関する条件を含む。人力の減少に関する条件は、人力トルクの減少に関する条件、および、人力仕事率の減少に関する条件の少なくとも1つを含む。本実施形態では、人力の減少に関する条件は、人力トルクの減少に関する条件を含む。
図11に示される第3制御フローのステップS24の処理が説明される。ステップS24において、制御部54bは、駆動力センサ63からの信号に基づいて人力トルクを検出する。制御部54bは、例えば、人力トルクが予め定める閾値未満の場合に、人力の減少に関する条件が満たされることを検出する。制御部54bは、人力の減少に関する条件が満たされる場合、ステップS5に移行する。制御部54bは、人力の減少に関する条件が満たされない場合、人力の減少に関する条件が満たされるまでステップS14の処理を繰り返し実行する。
図11に示される第3制御フローを制御部54bが実行することによって、例えば、人力駆動車の車速が増加してユーザが各ペダルを漕ぎ易くなった後に、アシスト力増加状態12M、または、アシスト力増加状態22Mよりもアシスト力を減少できる。第3制御フローの実行によって、アシスト力の過度な増加を抑制でき、制御装置54は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
(第8実施形態)
第8実施形態の制御装置54が説明される。第8実施形態の制御装置54の説明には、図5、図12、および、図13が用いられる。第1実施形態から第7実施形態と共通する構成については、第1実施形態から第7実施形態と同一の符号が付され、重複する説明が省略される。
図12に示されるように、本実施形態では、制御部54bは、人力駆動車の車速が例えば特定の法律に基づいて規定される第1速度11S以下の場合、モータ53によってアシスト力を付与させるように構成される。図12に示されるアシスト力は、図3に示されるアシスト力に、車速に応じて決定される係数を乗じることによって算出される。制御部54bは、人力駆動車の車速が第1速度11Sよりも大きい場合、アシスト力が0になるようにモータ53を制御する。制御部54bは、人力駆動車の車速が第1速度11Sよりも小さい第2速度21Sから第1速度11Sに向かうにつれて、アシスト力が小さくなるようにモータ53を制御する。
制御部54bは、図13に示される第4制御フローを実行する。図13に示される第4制御フローは、図5に示される第1制御フローと比較して、ステップS34の処理が、図5に示される第1制御フローのステップS4の処理とは異なる。ステップS34の処理は、予め定める解除条件がステップS4の処理とは異なる。ステップS34の処理において、予め定める解除条件は、予め定める車速に関する条件を含む。
図13に示される第4制御フローのステップS34の処理が説明される。ステップS34において、制御部54bは、車速センサ62からの信号に基づいて人力駆動車の車速を検出する。制御部54bは、人力駆動車の車速に基づいて、予め定める解除条件が満たされることを検出する。
本実施形態では、予め定める解除条件は、人力駆動車の車速が、予め定める速度に到達する場合、または、人力駆動車の車速が、予め定める速度よりも低く、かつ、予め定める速度に近づくに従ってアシスト力が減少するように調整される予め定める範囲内の値に到達する場合、に満たされる。本実施形態において、解除条件は、人力駆動車の車速が第1速度11Sに到達する場合に満たされるが、人力駆動車の車速が第2速度21Sから第1速度11Sまでの範囲内の値に到達する場合に満たされてもよい。図13に示されるステップS34において、制御部54bは、人力駆動車の車速が第1速度11Sよりも大きい場合に、ステップS5に移行する。制御部54bは、人力駆動車の車速が第1速度11S以下の場合、人力駆動車の車速が第1速度11Sよりも大きくなるまでステップS34の処理を繰り返し実行する。
図13に示される第4制御フローを制御部54bが実行することによって、例えば、人力駆動車の車速が増加してユーザが各ペダルを漕ぎ易くなった後に、アシスト力増加状態12M、または、アシスト力増加状態22Mよりもアシスト力を減少できる。第4制御フローの実行によって、アシスト力の過度な増加を抑制でき、制御装置54は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
制御部54bは、ステップS34において、人力駆動車の車速が第2速度21S以上、かつ、第1速度11S以下の場合に、ステップS5に移行してもよい。人力駆動車の車速が第2速度21S以上、かつ、第1速度11S以下の場合に制御部54bがステップS5に移行することによって、車速が第1速度11Sに到達した場合に突然アシスト力を0にするのではなく、0に向けて徐々にアシスト力を減少できる。アシスト力が減少する場合に、徐々にアシスト力が減少されるため、制御装置54は、ユーザに違和感を与えることなく、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
(第9実施形態)
第9実施形態の制御装置54が説明される。第9実施形態の制御装置54の説明には、図5、および、図14が用いられる。第1実施形態から第8実施形態と共通する構成については、第1実施形態から第8実施形態と同一の符号が付され、重複する説明が省略される。
制御部54bは、図14に示される第5制御フローを実行する。図14に示される第5制御フローは、図5に示される第1制御フローと比較して、ステップS44の処理が、図5に示される第1制御フローのステップS4の処理とは異なる。ステップS44の処理は、予め定める解除条件がステップS4の処理とは異なる。ステップS44の処理において、予め定める解除条件は、人力駆動車が走行を開始してから、予め定める時間が経過する場合に満たされる。
図14に示される第5制御フローのステップS44の処理が説明される。ステップS44において、制御部54bは、人力駆動車が走行を開始した日時を検出する。例えば、制御部54bは、車速センサ62から制御部54bに信号が出力された日時、および、人力駆動車の車速に基づいて、人力駆動車が走行を開始した日時を検出する。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始してから予め定める第1経過時間が経過する場合、ステップS5に移行する。制御部54bは、人力駆動車が走行を開始してから第1経過時間が経過しない場合、第1経過時間が経過するまでステップS44の処理を繰り返し実行する。
図14に示される第5制御フローを制御部54bが実行することによって、例えば、時間の経過に伴って人力駆動車の車速が増加し、ユーザが各ペダルを漕ぎ易くなった後に、アシスト力増加状態12M、または、アシスト力増加状態22Mよりもアシスト力を減少できる。第5制御フローの実行によって、アシスト力の過度な増加を抑制でき、制御装置54は、人力駆動車の快適な走行に貢献できる。
(変形例)
各実施形態に関する説明は、本発明が取り得る形態の例示であり、本発明を制限することを意図していない。本発明は、例えば以下に示す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された形態を取り得る。
例えば、各実施形態におけるドライブトレイン1の構成は一例であり、ドライブトレイン1は、各実施形態において示されない各種装置を含んでいてもよく、各実施形態において示す各種装置のうち一部を含まない構成としてもよい。
各実施形態において例示される制御において用いられる各種の閾値は限定されず、任意に設定されてもよい。各種の閾値は、予め定める操作装置の操作等によって任意に変更されてもよい。
各実施形態において例示される構成は、相互に矛盾しない範囲において互いに組み合わせられてもよい。例えば、第6実施形態から第9実施形態の解除条件に関する構成が互いに組み合わせられてもよい。第6実施形態から第9実施形態の解除条件に関する構成が組み合わせられる場合、第6実施形態から第9実施形態の解除条件の少なくとも1つを満たす場合に、通常状態11M,21Mにおいてモータ53を制御してもよい。例えば、第8実施形態、および、第9実施形態が組み合わせられる場合、人力駆動車の車速が第1速度11S未満の場合でも、人力駆動車が走行を開始してから第1経過時間が経過すれば、制御部54bは、通常状態11M,21Mにおいてモータ53を制御してよい。
各実施形態において例示されるフローチャートの処理内容、および、処理順序は一例であり、本発明の範囲内において適宜処理内容、および、処理順序を変更できる。
フロントスプロケット10、および、リアスプロケット20は、プーリに置き換えられ、ドライブチェーン30は、ベルトに置き換えられてもよい。フロントスプロケット10、および、リアスプロケット20は、ベベルギアに置き換えられ、ドライブチェーン30は、ベベルギア、および、シャフトに置き換えられてもよい。
本明細書において使用される「少なくとも1つ」という表現は、所望の選択肢の「1つ以上」を意味する。一例として、本明細書において使用される「少なくとも1つ」という表現は、選択肢の数が2つであれば「1つの選択肢のみ」、または、「2つの選択肢の双方」を意味する。他の例として、本明細書において使用される「少なくとも1つ」という表現は、選択肢の数が3つ以上であれば「1つの選択肢のみ」、または、「2つ以上の任意の選択肢の組み合わせ」を意味する。
1…ドライブトレイン、53…モータ、54…制御装置、54b…制御部、1M,2M,3M…複数の制御状態、1M…第1制御状態、2M…第2制御状態、3M…第3制御状態、11M,21M…通常状態、11V,21V,3V…出力トルクの上限値、12M,22M…アシスト力増加状態

Claims (18)

  1. 人力駆動車用の制御装置であって、
    前記人力駆動車にアシスト力を付与するモータを、前記アシスト力の調整に関する複数の制御状態において、人力駆動力による前記人力駆動車の駆動状態に応じて制御するように構成される制御部を備え、
    前記複数の制御状態のうち2つ以上の制御状態のそれぞれは、通常状態と、前記通常状態の場合よりも前記アシスト力が増加するアシスト力増加状態と、を含み、
    前記2つ以上の制御状態におけるそれぞれの前記通常状態において、前記アシスト力が異なり、
    前記制御部は、前記2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、かつ、前記人力駆動車が走行を開始する場合、前記アシスト力増加状態において前記モータを制御するように構成される、制御装置。
  2. 前記複数の制御状態は、前記複数の制御状態のうち前記アシスト力が最大の最大アシスト状態を含み、
    前記最大アシスト状態は、前記アシスト力が増加する前記アシスト力増加状態を含まない、請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記2つ以上の制御状態のうちの1つの前記アシスト力増加状態は、前記2つ以上の制御状態のうち他の1つの前記通常状態、または、前記最大アシスト状態を含む、請求項2に記載の制御装置。
  4. 前記制御部は、前記人力駆動力に応じて前記モータを制御するように構成され、
    前記2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、前記アシスト力増加状態における前記人力駆動力に対する前記アシスト力の最大アシスト比率は、前記通常状態における前記最大アシスト比率よりも大きい、請求項1から3のいずれか一項に記載の制御装置。
  5. 前記制御部は、前記人力駆動力に応じて前記モータを制御するように構成され、
    前記2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、前記アシスト力増加状態における人力が低下する場合の前記アシスト力の変化率は、前記通常状態における前記人力が低下する場合の前記アシスト力の変化率よりも小さい、請求項1から3のいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 前記2つ以上の制御状態のそれぞれにおいて、前記アシスト力増加状態における前記モータの出力トルクの上限値は、前記通常状態における前記上限値よりも大きい、請求項1から3のいずれか一項に記載の制御装置。
  7. 前記制御部は、
    前記アシスト力増加状態において予め定める解除条件が満たされる場合、前記通常状態において前記モータを制御するように構成される、請求項1に記載の制御装置。
  8. 人力駆動車用の制御装置であって、
    前記人力駆動車にアシスト力を付与するモータを、前記アシスト力の調整に関する複数の制御状態において、人力駆動力による前記人力駆動車の駆動状態に応じて制御するように構成される制御部を備え、
    前記複数の制御状態は、第1制御状態と、前記第1制御状態の場合よりも前記アシスト力が増加する第2制御状態と、前記第2制御状態の場合よりも前記アシスト力が増加する第3制御状態と、を含み、
    前記制御部は、
    前記第1制御状態が選択され、かつ、前記人力駆動車が走行を開始する場合、前記第2制御状態、または、前記第3制御状態のいずれかにおいて前記モータを制御するように構成され、
    前記第2制御状態が選択され、かつ、前記人力駆動車が走行を開始する場合、前記第3制御状態において前記モータを制御するように構成される、制御装置。
  9. 前記制御部は、前記人力駆動力に応じて前記モータを制御するように構成され、
    前記第3制御状態における前記人力駆動力に対する前記アシスト力の最大アシスト比率は、前記第1制御状態における前記最大アシスト比率、および、前記第2制御状態における前記最大アシスト比率よりも大きい、請求項8に記載の制御装置。
  10. 前記制御部は、前記人力駆動力に応じて前記モータを制御するように構成され、
    前記第3制御状態において人力が低下する場合の前記アシスト力の変化率は、前記第1制御状態において前記人力が低下する場合の前記アシスト力の変化率、および、前記第2制御状態において前記人力が低下する場合の前記アシスト力の変化率よりも小さい、請求項8に記載の制御装置。
  11. 前記第3制御状態における前記モータの出力トルクの上限値は、前記第1制御状態における前記上限値、および、前記第2制御状態における前記上限値よりも大きい、請求項8に記載の制御装置。
  12. 前記制御部は、
    前記第1制御状態が選択され、かつ、前記人力駆動車が走行を開始すると、前記第2制御状態、または、前記第3制御状態のいずれかにおいて前記モータを制御する場合、予め定める解除条件が満たされると、前記第1制御状態において前記モータを制御するように構成され、
    前記第2制御状態が選択され、かつ、前記人力駆動車が走行を開始すると、前記第3制御状態において前記モータを制御する場合、予め定める解除条件が満たされると、前記第2制御状態において前記モータを制御するように構成される、請求項8に記載の制御装置。
  13. 前記予め定める解除条件は、前記人力駆動車の加速度の減少に関する条件を含む、請求項7、または、12に記載の制御装置。
  14. 前記予め定める解除条件は、人力の減少に関する条件を含む、請求項7、または、12に記載の制御装置。
  15. 前記制御部は、前記人力駆動車の速度が予め定める速度以下の場合、前記人力駆動力による前記人力駆動車の駆動状態に応じて前記モータによって前記アシスト力を付与させるように構成され、
    前記予め定める解除条件は、前記予め定める速度に関する条件を含む、請求項7、または、12のいずれか一項に記載の制御装置。
  16. 前記予め定める解除条件は、
    前記人力駆動車の速度が、前記予め定める速度に到達する場合、または、
    前記人力駆動車の速度が、前記予め定める速度よりも低く、かつ、前記予め定める速度に近づくに従って前記アシスト力が減少するように調整される予め定める範囲内の値に到達する場合、に満たされる、請求項15に記載の制御装置。
  17. 前記予め定める解除条件は、前記人力駆動車が走行を開始してから、予め定める時間が経過する場合に満たされる、請求項7、または、12に記載の制御装置。
  18. 前記人力駆動車は、シングルスピードのドライブトレインを含む、請求項1、または、8に記載の制御装置。
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