JP6927902B2 - 人力駆動車両用制御装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、人力駆動車両の状態および走行路の状態の少なくとも一方に適したタイミングで人力駆動車両の推進のアシストを停止することができる人力駆動車両用制御装置を提供することである。
上記第1側面に従えば、人力駆動車両の状態および人力駆動車両が走行する走行路の状態の少なくとも一方に適したタイミングで人力駆動車両の推進のアシストを停止することができる。
上記第2側面に従えば、人力駆動車両の状態に応じて複数の所定速度を設定することができる。したがって、人力駆動車両の状態に適した所定速度を設定することができる。
上記第3側面に従えば、人力駆動車両の推進のアシストを確実に実行または停止することができる。
上記第4側面に従えば、人力駆動車両の推進を誤ってアシストをすることを防止することができる。
上記第5側面に従えば、人力駆動車両の状態に適した所定速度を設定することができる。
上記第6側面に従えば、人力駆動車両の状態として、人力駆動車両が直進状態か旋回状態かと、人力駆動車両の速度状態とに応じて所定速度が変更されるため、人力駆動車両のより細かい状態に適した所定速度を設定することができる。
上記第7側面に従えば、人力駆動車両の角度状態を好適に検出することができる。
上記第8側面に従えば、人力駆動車両の角度状態に適した所定速度を設定することができる。
上記第9側面に従えば、人力駆動車両の角度状態により適した所定速度を設定することができる。
上記第10側面に従えば、人力駆動車両のハンドル舵角状態により適した所定速度を設定することができる。
上記第11側面に従えば、人力駆動車両の旋回状態を好適に検出することができる。
上記第12側面に従えば、人力駆動車両の旋回状態に適した所定速度に設定することができる。
上記第13側面に従えば、人力駆動車両の旋回状態に適した所定速度に設定することができる。
上記第14側面に従えば、人力駆動車両の旋回状態に適した所定速度に設定することができる。
上記第15側面に従えば、人力駆動車両の旋回時に旋回状態に応じて適切な所定速度に変更することができる。
上記第16側面に従えば、人力駆動車両の旋回時において人力駆動車両の旋回状態に応じて所定速度を変更することができる。
上記第17側面に従えば、人力駆動車両の旋回時において人力駆動車両の旋回状態に応じて所定速度を変更することができる。
上記第18側面に従えば、人力駆動車両の旋回時において人力駆動車両の姿勢が安定するように人力駆動車両の推進のアシストを制御することができる。
上記第19側面に従えば、人力駆動車両の旋回時において人力駆動車両が安定走行状態になりやすい。
上記第20側面に従えば、人力駆動車両の旋回時において人力駆動車両が安定走行状態になりやすい。
上記第21側面に従えば、人力駆動車両の線開示において人力駆動車両が安定走行状態を維持することができる。
上記第22側面に従えば、人力駆動車両の安定状態を好適に検出することができる。
上記第23側面に従えば、人力駆動車両が旋回状態ではない状態、例えば直進走行状態に適した所定速度に変更することができる。
上記第24側面に従えば、人力駆動車両が走行する走行路の状態に適した所定速度に変更することができる。
上記第25側面に従えば、人力駆動車両が走行する走行路の状態に適した所定速度に設定することができる。
上記第26側面に従えば、人力駆動車両が旋回する可能性が高い場合に人力駆動車両が旋回する前に所定速度を変更することができる。
上記第27側面に従えば、人力駆動車両が旋回状態になる可能性が高い場合、および、人力駆動車両が旋回状態時に制動操作された場合にモータによる人力駆動車両の推進のアシストが行われにくくすることができる。
上記第28側面に従えば、人力駆動車両が制動操作をされる場合、すなわちユーザが人力駆動車両の速度を低下させたい場合、モータによる人力駆動車両の推進のアシストが行われにくくするため、人力駆動車両の速度の低下を速やかに実現することができる。
上記第29側面に従えば、人力駆動車両が旋回状態時に制動操作された場合にモータによる人力駆動車両の推進のアシストが行われにくくすることができる。
図1を参照して、第1実施形態の人力駆動車両用制御装置50を含む人力駆動車両10について説明する。以後、人力駆動車両用制御装置50を、単に制御装置50と記載する。制御装置50は、人力駆動車両10に設けられる。人力駆動車両10は、少なくとも人力駆動力によって駆動することができる車両である。人力駆動車両10は、例えば、自転車を含む。人力駆動車両10は、車輪の数が限定されず、例えば1輪車および3輪以上の車輪を有する車両も含む。自転車は、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、および、リカンベントを含む。以下、実施の形態において、人力駆動車両10を、自転車として説明する。
電動コンポーネント32は、モータ36および駆動回路38を含む。モータ36および駆動回路38は、同一のハウジング40に設けられることが好ましい。ハウジング40は、フレーム16に設けられる。駆動回路38は、バッテリ34からモータ36に供給される電力を制御する。駆動回路38は、制御装置50の制御部52と有線または無線によって通信可能に接続されている。駆動回路38は、例えば電力線通信(PLC;power line communication)によって制御部52と通信可能である。駆動回路38は、例えばシリアル通信によって制御部52と通信可能である。駆動回路38は、制御部52からの制御信号に応じてモータ36を駆動させる。モータ36は、人力駆動車両10の推進をアシストする。モータ36は、電気モータを含む。モータ36は、ペダル18から後輪までの人力駆動力Hの伝達経路、または、前輪に回転を伝達するように設けられる。モータ36は、人力駆動車両10のフレーム16、後輪、または、前輪に設けられる。一例では、モータ36は、クランク軸12Aから第1回転体22までの動力伝達経路に結合される。モータ36とクランク軸12Aとの間の動力伝達経路には、クランク軸12Aを人力駆動車両10が前進する方向に回転させた場合にクランク12の回転力によってモータ36が回転しないようにワンウェイクラッチが設けられるのが好ましい。モータ36および駆動回路38が設けられるハウジング40には、モータ36および駆動回路38以外の構成が設けられてもよく、例えばモータ36の回転を減速して出力する減速機が設けられてもよい。
制御部52は、人力駆動車両10の状態および人力駆動車両10が走行する走行路の状態の少なくとも一方に応じて所定速度VAを変化させる変更制御を実行する。変更制御として、第1変更制御、第2変更制御、および、第3変更制御を含む。第1変更制御として、制御部52は、人力駆動車両10の状態に応じて所定速度VAを変更する。第2変更制御として、制御部52は、走行路の状態に応じて、所定速度VAを変更する。第3変更制御として、制御部52は、地図データにおける走行路の情報(走行路が直進または走行路がカーブ)に応じて、所定速度VAを変更する。第1変更制御、第2変更制御、および、第3変更制御は、所定時間毎に繰り返し実行される。
人力駆動車両10の状態は、第1状態と、第1状態とは異なる第2状態とを含む。第1状態は、人力駆動車両10の走行速度を高くすることができる状態、または、ユーザが人力駆動車両10の走行速度を高くしたい状態である。第2状態は、人力駆動車両10の走行速度を制限したほうが好ましい状態、または、人力駆動車両10の走行速度を制限してもよい状態である。
第1の設定方法では、制御部52は、人力駆動車両10が第2状態になる場合、人力駆動車両10が第2状態になった時点での人力駆動車両10の走行速度を、第2所定速度VA2に設定する。すなわち制御部52は、人力駆動車両10が第2状態になった時点で車速センサ60が検出した車速Vを第2所定速度VA2に設定する。
第1変更制御の第1例は、人力駆動車両10の状態として人力駆動車両10の角度を用いる。制御部52は、人力駆動車両10の角度に応じて、所定速度VAを変更する。詳細には、制御部52は、人力駆動車両10の角度としてのロール角が第1ロール角未満の場合は、所定速度VAを第1所定速度VA1に設定し、ロール角が第1ロール角以上の場合は、所定速度を第1所定速度VA1よりも低い第2所定速度VA2に設定する。
第1の変更方法では、制御部52は、人力駆動車両10が旋回状態になる場合、人力駆動車両10が旋回状態を開始する時点での人力駆動車両10の走行速度を、所定速度VAに設定する。すなわち制御部52は、人力駆動車両10が旋回状態になる場合、人力駆動車両10が旋回状態を開始する時点での人力駆動車両10の走行速度を、第2所定速度VA2に設定する。制御部52は、人力駆動車両10が旋回状態を開始する時点での人力駆動車両10の走行速度として、例えば通信装置68からの地図データに基づいて人力駆動車両10がカーブに突入する直前の時点での人力駆動車両10の走行速度を取得できる。
第2変更制御では、人力駆動車両10が走行する走行路の路面の状態を用いる。走行路の路面の状態としては、第1操作部56により操作された走行路の路面の状態に関する情報を用いる。走行路の路面の状態に関する情報の一例は、走行路の路面抵抗値である。第2変更制御において、制御部52は、走行路の路面抵抗に応じて、所定速度VAを変更する。制御部52は、走行路に応じて選択可能な路面抵抗値を複数有する。複数の路面抵抗値は、例えば記憶部54に記憶されてもよい。走行路は、例えばオンロードおよびオフロードを含む。オンロードは、舗装路のような走行路面の凹凸が小さく、路面抵抗値の小さい走行路である。オフロードは、岩場やダートなどの走行路面の凹凸が大きく、路面抵抗値の大きい走行路である。制御部52は、オンロードに対応する路面抵抗値と、オフロードに対応する路面抵抗値とを有する。ユーザが第1操作部56を操作することにより、オンロードに対応する路面抵抗値、または、オフロードに対応する路面抵抗値が選択される。第1操作部56によるオンロードに対応する路面抵抗値およびオフロードに対応する路面抵抗値の選択は、人力駆動車両10の走行停止中に行われることが好ましい。なお、人力駆動車両10の走行中にユーザが第1操作部56によってオンロードに対応する路面抵抗値およびオフロードに対応する路面抵抗値の選択を行ってもよい。
第3変更制御は、走行路がカーブを含み、制御部52は、人力駆動車両10がカーブに近づくと、所定速度VAを変更する。
図10を参照して、第2実施形態の制御装置50について説明する。本実施形態の制御装置50は、第1実施形態の制御装置50と比較して、変更制御の内容が異なる。以降の説明において、第1実施形態と共通する人力駆動車両10の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
一般的に、人力駆動車両10の旋回状態として人力駆動車両10のコーナリングでは、走行路のカーブ(コーナ)に進入する前に十分に人力駆動車両10を減速し、コーナリング中では加減速せずに一定速度を維持し、カーブ(コーナ)を抜けるタイミングで人力駆動車両10を加速させることが行われる。このような人力駆動車両10の動作に基づくコーナリング中の理想速度をアシスト上限速度(所定速度VA)として設定する。
第2推定半径RC2は、式2で示される。
制御部52は、第1推定半径RC1と第2推定半径RC2とが互いに異なる場合、人力駆動車両10のステアリング特性であるスタビリティファクタに基づいて、オーバーステア状態およびアンダーステア状態のいずれかを判定する。
制御部52は、人力駆動車両10の安定状態が安定走行状態に近づくように所定速度VAを変更する。詳細には、制御部52は、安定状態がアンダーステア状態となる場合、所定速度VAを低くする。制御部52は、安定状態がオーバーステア状態となる場合、所定速度VAを高くする。制御部52は、安定状態が安定走行状態の場合、所定速度VAを変更しない。
図11を参照して、第3実施形態の制御装置50について説明する。本実施形態の制御装置50は、第1実施形態の制御装置50と比較して、変更制御の内容が異なる。以降の説明において、第1実施形態と共通する人力駆動車両10の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図12を参照して、第4実施形態の制御装置50について説明する。本実施形態の制御装置50は、第1実施形態の制御装置50と比較して、変更制御の内容が異なる。以降の説明において、第1実施形態と共通する人力駆動車両10の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図13を参照して、第5実施形態の制御装置50について説明する。本実施形態の制御装置50は、第1実施形態の制御装置50と比較して、変更制御の内容が異なる。以降の説明において、第1実施形態と共通する人力駆動車両10の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
上記各実施形態に関する説明は、本発明に従う人力駆動車両用制御装置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。本発明に従う人力駆動車両用制御装置は、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。以下の変形例において、各実施形態と共通する部分については、各実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
Claims (34)
- 人力駆動車両の推進をアシストするモータを制御し、前記人力駆動車両の走行速度が0km/hよりも高い所定速度未満の場合に、クランクに入力される人力駆動力に応じて前記モータを駆動する制御部を含み、
前記制御部は、前記人力駆動車両の走行中における前記人力駆動車両の状態および前記人力駆動車両が走行する走行路の状態の少なくとも一方に応じて前記所定速度を変化させ、前記人力駆動車両の走行速度が前記所定速度以上になると前記人力駆動力による前記人力駆動車両の推進をアシストせず、
前記人力駆動車両の前記状態は、前記人力駆動車両の角度状態、前記人力駆動車両のハンドル舵角状態、および、前記人力駆動車両の旋回状態のうち少なくとも1つを含み、
前記人力駆動車両の角度状態は、前記人力駆動車両のヨー角、ピッチ角、および、ロール角のうちの少なくとも1つに関する、人力駆動車両用制御装置。 - 前記人力駆動車両の前記状態は、第1状態と、前記第1状態とは異なる第2状態とを含み、
前記制御部は、前記第1状態の場合は、前記所定速度を第1所定速度とし、前記第2状態の場合は、前記所定速度を前記第1所定速度よりも低い第2所定速度とする、請求項1に記載の人力駆動車両用制御装置。 - 前記第1所定速度は固定値である、請求項2に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両が前記所定速度を超える走行速度で走行している場合、前記モータを駆動しない、請求項1〜3のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両の角度に応じて、前記所定速度を変更する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両の角度としてのロール角が第1ロール角未満の場合は、前記所定速度を第1所定速度に設定し、前記ロール角が前記第1ロール角以上の場合は、前記所定速度を前記第1所定速度よりも低い第2所定速度に設定する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両のハンドル舵角が第1舵角未満の場合は、前記所定速度を第1所定速度に設定し、前記ハンドル舵角が前記第1舵角以上の場合は、前記所定速度を前記第1所定速度よりも低い第2所定速度に設定する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記人力駆動車両の角度、および、前記人力駆動車両のハンドル舵角の少なくとも一方と、前記人力駆動車両の走行速度と、に応じて、前記人力駆動車両の前記旋回状態を検出する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両が前記旋回状態になる場合、前記人力駆動車両が前記旋回状態を開始する時点での前記人力駆動車両の走行速度を、前記所定速度に設定する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両が前記旋回状態になる場合、前記人力駆動車両が前記旋回状態を開始する時点から所定時間前までの期間における前記人力駆動車両の走行速度の平均値を、前記所定速度に設定する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両が前記旋回状態になる場合、前記人力駆動車両が所定の地点から前記旋回状態を開始する地点までの距離を走行したときの前記人力駆動車両の走行速度の平均値を前記所定速度に設定する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両が前記旋回状態を開始してから前記旋回状態が終了するまでの期間の少なくとも一部において、前記所定速度を変更する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両が前記旋回状態の場合、前記人力駆動車両の安定状態に応じて、前記所定速度を変更し、
前記安定状態は、前記旋回状態時の前記人力駆動車両のオーバーステア状態と、前記旋回状態時の前記人力駆動車両のアンダーステア状態と、前記オーバーステア状態または前記アンダーステア状態が緩和された状態である安定走行状態と、を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。 - 前記制御部は、前記人力駆動車両の前記安定状態が前記安定走行状態に近づくように前記所定速度を変更する、請求項13に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記安定状態が前記アンダーステア状態となる場合、前記所定速度を低くする、請求項13または14に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記安定状態が前記オーバーステア状態となる場合、前記所定速度を高くする、請求項13または14に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記安定状態が前記安定走行状態の場合、前記所定速度を変更しない、請求項13または14に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両のハンドル舵角、前記人力駆動車両の角度、および、前記人力駆動車両のホイールベースの少なくとも一方と、前記人力駆動車両の走行速度と、に応じて、前記人力駆動車両の前記安定状態を演算する、請求項13〜17のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両が前記旋回状態を終了した後に、前記旋回状態において変更した所定速度を変更する前の所定速度に変更する、請求項1〜18のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 人力駆動車両の推進をアシストするモータを制御し、前記人力駆動車両の走行速度が0km/hよりも高い所定速度未満の場合に、クランクに入力される人力駆動力に応じて前記モータを駆動する制御部を含み、
前記制御部は、前記人力駆動車両の走行中における前記人力駆動車両の状態および前記人力駆動車両が走行する走行路の状態の少なくとも一方に応じて前記所定速度を変化させ、前記人力駆動車両の走行速度が前記所定速度以上になると前記人力駆動力による前記人力駆動車両の推進をアシストせず、
前記制御部は、前記人力駆動車両のハンドル舵角、および、前記人力駆動車両の角度の少なくとも一方と、前記人力駆動車両の走行速度と、に応じて前記所定速度を変更し、
前記人力駆動車両の角度は、ヨー角、ピッチ角、および、ロール角のうち少なくとも1つを含む、人力駆動車両用制御装置。 - 前記人力駆動車両の前記状態は、第1状態と、前記第1状態とは異なる第2状態とを含み、
前記制御部は、前記第1状態の場合は、前記所定速度を第1所定速度とし、前記第2状態の場合は、前記所定速度を前記第1所定速度よりも低い第2所定速度とする、請求項20に記載の人力駆動車両用制御装置。 - 前記第1所定速度は固定値である、請求項21に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両が前記所定速度を超える走行速度で走行している場合、前記モータを駆動しない、請求項20〜22のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 人力駆動車両の推進をアシストするモータを制御し、前記人力駆動車両の走行速度が0km/hよりも高い所定速度未満の場合に、クランクに入力される人力駆動力に応じて前記モータを駆動する制御部を含み、
前記制御部は、前記人力駆動車両が走行する走行路の状態に応じて前記所定速度を変化させ、前記人力駆動車両の走行速度が前記所定速度以上になると前記人力駆動力による前記人力駆動車両の推進をアシストしない、人力駆動車両用制御装置。 - 前記制御部は、前記走行路の路面抵抗に応じて、前記所定速度を変更する、請求項1〜12、20〜24のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記走行路に応じて選択可能な路面抵抗値を複数有し、選択された路面抵抗値に基づいて前記所定速度を変更する、請求項1〜12、20〜25のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 人力駆動車両の推進をアシストするモータを制御し、前記人力駆動車両の走行速度が0km/hよりも高い所定速度未満の場合に、クランクに入力される人力駆動力に応じて前記モータを駆動する制御部を含み、
前記制御部は、前記人力駆動車両の走行中における前記人力駆動車両の状態および前記人力駆動車両が走行する走行路の状態の少なくとも一方に応じて前記所定速度を変化させ、前記人力駆動車両の走行速度が前記所定速度以上になると前記人力駆動力による前記人力駆動車両の推進をアシストせず、
前記走行路は、カーブを含み、
前記制御部は、前記人力駆動車両が前記カーブに近づくと、前記所定速度を変化させる、人力駆動車両用制御装置。 - 前記人力駆動車両の前記状態は、第1状態と、前記第1状態とは異なる第2状態とを含み、
前記制御部は、前記第1状態の場合は、前記所定速度を第1所定速度とし、前記第2状態の場合は、前記所定速度を前記第1所定速度よりも低い第2所定速度とする、請求項27に記載の人力駆動車両用制御装置。 - 前記第1所定速度は固定値である、請求項28に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記人力駆動車両が前記所定速度を超える走行速度で走行している場合、前記モータを駆動しない、請求項27〜29のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
- 人力駆動車両の推進をアシストするモータを制御し、前記人力駆動車両の走行速度が0km/hよりも高い所定速度未満の場合に、人力駆動力に応じて前記モータを駆動する制御部を含み、
前記制御部は、前記人力駆動車両の状態および前記人力駆動車両が走行する走行路の状態の少なくとも一方に応じて前記所定速度を変化させ、前記人力駆動車両の走行速度が前記所定速度以上になると前記人力駆動車両の推進をアシストせず、
前記走行路は、カーブを含み、
前記制御部は、前記人力駆動車両が前記カーブに近づくと、前記所定速度を変化させる、人力駆動車両用制御装置。 - 前記走行路は、カーブを含み、
前記制御部は、
前記所定速度として、第1所定速度と、前記第1所定速度よりも低い第2所定速度と、前記第2所定速度とは異なる第3所定速度と、を含み、
前記人力駆動車両が前記カーブに近づいたとき、または前記人力駆動車両の旋回状態時に、制動操作をされた場合は、前記所定速度を前記第3所定速度に設定する、請求項1〜19、27〜31のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。 - 前記制御部は、
前記所定速度として、第1所定速度と、前記第1所定速度よりも低い第2所定速度と、前記第2所定速度とは異なる第3所定速度と、を含み、
前記人力駆動車両が制動操作をされる場合、前記所定速度を前記第3所定速度に設定する、請求項5、20〜24のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。 - 人力駆動車両の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記人力駆動車両が旋回状態時に前記人力駆動車両が制動操作をされる場合、前記人力駆動車両の推進をアシストしないように前記モータを制御する、人力駆動車両用制御装置。
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