JP7045205B2 - Control device for human-powered vehicle and braking system for human-powered vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、人力駆動車両用制御装置および人力駆動車両用制動システムに関する。 The present invention relates to a control device for a human-powered vehicle and a braking system for a human-powered vehicle.
特許文献1に開示される人力駆動車両用制御装置は、ブレーキレバーの操作量に応じて制動装置による制動力を変更し、人力駆動車両用の挙動を制御している。 The control device for a human-powered vehicle disclosed in Patent Document 1 changes the braking force by the braking device according to the operation amount of the brake lever, and controls the behavior for the human-powered vehicle.
ブレーキレバーの操作量以外のパラメータを用いて人力駆動車両の挙動を制御した方が好ましい場合がある。上記人力駆動車両用制御装置では、この点について考慮されていない。 It may be preferable to control the behavior of the human-powered vehicle using parameters other than the operation amount of the brake lever. The above-mentioned control device for a human-powered vehicle does not take this point into consideration.
本発明の目的は、人力駆動車両の挙動を好適に制御できる人力駆動車両用制御装置およびこの装置を含む人力駆動車両用制動システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a control device for a human-powered vehicle capable of suitably controlling the behavior of a human-powered vehicle, and a braking system for a human-powered vehicle including this device.
本発明の第1側面に従う人力駆動車両用制御装置は、電動アクチュエータによって人力駆動車両の制動力を変更する制動装置を制御する制御部を含み、前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記電動アクチュエータを制御する。
上記第1側面に従えば、人力駆動力の仕事率に応じた人力駆動車両の制動を行うことができ、人力駆動車両の挙動を好適に制御できる。
The control device for a human-powered vehicle according to the first aspect of the present invention includes a control unit that controls a braking device that changes the braking force of the human-powered vehicle by an electric actuator, and the control unit is input to the human-powered vehicle. The electric actuator is controlled according to the power of the human-powered driving force.
According to the first aspect, braking of the human-powered vehicle can be performed according to the power work rate of the human-powered driving force, and the behavior of the human-powered vehicle can be suitably controlled.
前記第1側面に従う第2側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が低下する場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第2側面に従えば、搭乗者が人力駆動力の仕事率を低下させることによって、人力駆動車両を制動することができる。
In the control device for a human-powered vehicle on the second side according to the first side surface, the control unit controls the electric actuator so as to generate the braking force when the power of the human-powered driving force decreases.
According to the second aspect, the passenger can brake the human-powered vehicle by reducing the power of the human-powered driving force.
前記第2側面に従う第3側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率の低下量が大きいほど、前記制動力を大きくする。
上記第3側面に従えば、人力駆動力の仕事率の低下量が大きいほど、人力駆動車両の走行速度を早期に低下させることができる。
In the control device for a human-powered vehicle on the third side according to the second side surface, the control unit increases the braking force as the amount of decrease in the power of the human-powered driving force increases.
According to the third aspect, the larger the amount of decrease in the power of the human-powered driving force is, the earlier the traveling speed of the human-powered driving vehicle can be reduced.
前記第2または第3側面に従う第4側面の人力駆動車両用制御装置において、前記人力駆動車両は、前記人力駆動力が入力されるクランクを含み、前記クランクを第1方向に回転させることによって前進し、前記制御部は、前記クランクが第1方向に回転する場合、かつ、前記人力駆動力の仕事率が低下する場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第4側面に従えば、クランクが、人力駆動車両が前進する第1方向に回転している場合に、人力駆動力の仕事率が低下すれば人力駆動車両を制動することができる。
In the control device for a human-powered vehicle on the fourth side according to the second or third side surface, the human-powered vehicle includes a crank to which the human-powered driving force is input, and advances by rotating the crank in the first direction. Then, the control unit controls the electric actuator so as to generate the braking force when the crank rotates in the first direction and when the power of the human power driving force decreases.
According to the fourth aspect, when the crank is rotated in the first direction in which the human-powered vehicle moves forward, the human-powered vehicle can be braked if the power work rate of the human-powered vehicle decreases.
前記第1~第4側面のいずれか1つに従う第5側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動車両の前記人力駆動力が入力される入力回転体の回転速度に対する前記人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率が変化した場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第5側面に従えば、入力回転体の回転速度に対する人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率の変化する場合に、制動装置によって制動が行われることが抑制される。
In the control device for a human-powered vehicle on the fifth side according to any one of the first to fourth sides, the control unit refers to the rotation speed of the input rotating body to which the human-powered driving force of the human-powered vehicle is input. When the ratio of the rotation speeds of the drive wheels of the human-powered vehicle changes, the electric actuator is controlled so as not to perform braking by the braking device according to the power of the human-powered driving force.
According to the fifth aspect, braking is suppressed by the braking device when the ratio of the rotation speed of the drive wheels of the human-powered vehicle to the rotation speed of the input rotating body changes.
前記第1~第4側面のいずれか1つに従う第6側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動車両の前記人力駆動力が入力される入力回転体の回転速度に対する前記人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率が変化した場合、前記比率が変化する前と比較して前記制動力を低下させるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第6側面に従えば、入力回転体の回転速度に対する人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率の変化によって人力駆動力の仕事率が低下した場合には、制動装置による制動が抑制される。
In the control device for a human-powered vehicle on the sixth side according to any one of the first to fourth sides, the control unit refers to the rotation speed of the input rotating body to which the human-powered driving force of the human-powered vehicle is input. When the ratio of the rotational speeds of the drive wheels of the human-powered vehicle changes, the electric actuator is controlled so as to reduce the braking force as compared with before the ratio changes.
According to the sixth aspect, when the power of the human-powered driving force decreases due to the change in the ratio of the rotation speed of the driving wheels of the human-powered vehicle to the rotation speed of the input rotating body, the braking by the braking device is suppressed. ..
前記第1~第6側面のいずれか1つに従う第7側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が変化しない場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第7側面に従えば、人力駆動力の仕事率が変化しない場合には、制動装置の制動によって人力駆動車両が減速されない。
In the control device for a human-powered vehicle on the seventh side according to any one of the first to sixth sides, the control unit determines the power of the human-powered driving force when the power of the human-powered driving force does not change. The electric actuator is controlled so as not to perform braking by the corresponding braking device.
According to the seventh aspect, if the power of the human-powered driving force does not change, the braking of the braking device does not decelerate the human-powered vehicle.
前記第1~7側面のいずれか1つに従う第8側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が上昇する場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第8側面に従えば、人力駆動力の仕事率が上昇する場合には、制動装置の制動によって人力駆動車両が減速されない。
In the control device for a human-powered vehicle on the eighth side according to any one of the first to seventh sides, the control unit responds to the power of the human-powered driving force when the power of the human-powered driving force increases. The electric actuator is controlled so as not to perform braking by the braking device.
According to the eighth aspect, when the power of the human-powered driving force increases, the braking of the braking device does not decelerate the human-powered vehicle.
前記第1~第7側面のいずれか1つに従う第9側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が上昇する場合、前記人力駆動力の仕事率が上昇する前の前記制動力と比較して、前記制動力が低下するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第9側面に従えば、人力駆動力の仕事率が上昇する場合には、制動装置の制動によって人力駆動車両が減速されにくくなる。
In the control device for a human-powered vehicle on the ninth side surface according to any one of the first to seventh sides, the control unit has the power of the human-powered driving force when the power of the human-powered driving force increases. The electric actuator is controlled so that the braking force decreases as compared with the braking force before the increase.
According to the ninth aspect, when the power of the human-powered driving force increases, the braking of the braking device makes it difficult for the human-powered vehicle to decelerate.
前記第1~第9側面のいずれか1つに従う第10側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が所定値以下の場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第10側面に従えば、人力駆動力の仕事率が所定値以下の場合、制動装置の制動によって人力駆動車両を減速または停止させることができる。
In the control device for a human-powered vehicle on the tenth side according to any one of the first to ninth sides, the control unit generates the braking force when the power of the human-powered driving force is equal to or less than a predetermined value. The electric actuator is controlled in such a manner.
According to the tenth aspect, when the power of the human-powered driving force is equal to or less than a predetermined value, the human-powered vehicle can be decelerated or stopped by braking the braking device.
前記第1~第10側面のいずれか1つに従う第11側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する第1制御状態と、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記制動力を発生させないように前記電動アクチュエータを制御する第2制御状態と、を切替可能に構成される。
上記第11側面に従えば、ユーザの要求等によって第1制御状態と第2制御状態とを切り替えることができる。
In the control device for a human-powered vehicle on the eleventh side according to any one of the first to tenth surfaces, the control unit has the braking force according to the power of the human-powered driving force input to the human-powered vehicle. The first control state for controlling the electric actuator so as to generate the above, and the second control state for controlling the electric actuator so as not to generate the braking force according to the power of the human power driving force input to the human power driving vehicle. It is configured to be switchable between the control state and the control state.
According to the eleventh aspect, the first control state and the second control state can be switched according to the user's request or the like.
本発明の第12側面に従う人力駆動車両用制動システムは、前記第1~第11側面のいずれか1つの人力駆動車両用制御装置と、前記制動装置と含む。
上記第12側面に従えば、人力駆動車両用制動システムにおいて、人力駆動車両の挙動を好適に制御できる。
The braking system for a human-powered vehicle according to the twelfth aspect of the present invention includes the control device for a human-powered vehicle according to any one of the first to eleventh aspects and the braking device.
According to the twelfth aspect, the behavior of the human-powered vehicle can be suitably controlled in the braking system for the human-powered vehicle.
前記第12側面に従う第13側面の人力駆動車両用制動システムにおいて、前記電動アクチュエータは、前記人力駆動車両の推進をアシストするモータを含み、前記制御部は、前記モータに制動動作または回生動作をさせることによって、前記制動力を発生させる。
上記第13側面に従えば、モータを用いて制動力を好適に発生させることができる。
In the braking system for a human-powered vehicle on the thirteenth side according to the twelfth side surface, the electric actuator includes a motor that assists the propulsion of the human-powered vehicle, and the control unit causes the motor to perform a braking operation or a regenerative operation. As a result, the braking force is generated.
According to the thirteenth aspect, the braking force can be suitably generated by using the motor.
前記第13側面に従う第14側面の人力駆動車両用制動システムにおいて、前記回生動作によって発生する電気エネルギによって充電可能なバッテリをさらに含む。
上記第14側面に従えば、制動によって電気エネルギを得ることができる。
In the braking system for a human-powered vehicle according to the fourteenth aspect according to the thirteenth aspect, a battery that can be charged by the electric energy generated by the regenerative operation is further included.
According to the 14th aspect, electric energy can be obtained by braking.
前記第12側面に従う第15側面の人力駆動車両用制動システムにおいて、前記制動装置は、前記人力駆動車両の一部に接触して前記制動力を発生させる摩擦部を含み、前記摩擦部は、前記電動アクチュエータに連結される。
上記第15側面に従えば、摩擦部を含む制動装置によって制動力を好適に発生させることができる。
In the braking system for a human-powered vehicle on the fifteenth side according to the twelfth side surface, the braking device includes a friction portion that comes into contact with a part of the human-powered vehicle to generate the braking force, and the friction portion is the friction portion. It is connected to the electric actuator.
According to the fifteenth aspect, the braking force can be suitably generated by the braking device including the friction portion.
本発明の人力駆動車両用制御装置およびこの装置を含む人力駆動車両用制動システムは、人力駆動車両の挙動を好適に制御できる。 The control device for a human-powered vehicle and the braking system for a human-powered vehicle including this device of the present invention can suitably control the behavior of the human-powered vehicle.
図1~図3を参照して、実施形態の人力駆動車両用制御装置60を含む人力駆動車両用制動システム40について説明する。以下、人力駆動車両用制御装置60を、単に制御装置60と記載する。人力駆動車両用制動システム40および制御装置60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。人力駆動車両は、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。
The
図1に示されるとおり人力駆動車両10は、クランク12を含む。人力駆動車両10は、駆動輪14、および、フレーム16をさらに含む。クランク12には、人力駆動力Hが入力される。クランク12は、フレーム16に対して回転可能なクランク軸12Aと、クランク軸12Aの軸方向の両端部にそれぞれ設けられるクランクアーム12Bとを含む。人力駆動車両10は、クランク12を第1方向A1に回転させることによって前進する。各クランクアーム12Bには、ペダル18が連結される。駆動輪14は、クランク12が回転することによって駆動される。駆動輪14は、フレーム16に支持される。クランク12と駆動輪14とは、駆動機構20によって連結される。駆動機構20は、クランク軸12Aに結合される第1回転体22を含む。クランク軸12Aと第1回転体22とは、第1ワンウェイクラッチを介して結合されていてもよい。第1ワンウェイクラッチは、クランク12が前転した場合に、第1回転体22を前転させ、クランク12が後転した場合に、第1回転体22を後転させないように構成される。第1回転体22は、スプロケット、プーリ、または、ベベルギアを含む。駆動機構20は、連結部材26と、第2回転体24とをさらに含む。連結部材26は、第1回転体22の回転力を第2回転体24に伝達する。連結部材26は、例えば、チェーン、ベルト、または、シャフトを含む。
As shown in FIG. 1, the human-powered
第2回転体24は、駆動輪14に連結される。第2回転体24は、スプロケット、プーリ、または、ベベルギアを含む。第2回転体24と駆動輪14との間には、第2ワンウェイクラッチが設けられていることが好ましい。第2ワンウェイクラッチは、第2回転体24が前転した場合に、駆動輪14を前転させ、第2回転体24が後転した場合に、駆動輪14を後転させないように構成される。
The second
人力駆動車両10は、車輪を含む。車輪は、前輪および後輪を含む。フレーム16には、フロントフォーク16Aを介して前輪が取り付けられている。フロントフォーク16Aには、ハンドルバー16Cがステム16Bを介して連結されている。以下の実施形態では、後輪を駆動輪14として説明するが、前輪が駆動輪14であってもよい。
The human-powered
変速機28は、アクチュエータ30とともに変速装置32を構成する。人力駆動車両10の人力駆動力Hが入力される入力回転体の回転速度に対する人力駆動車両10の駆動輪14の回転速度の比率Rを変更する。入力回転体は、クランク12を含む。変速機28は、比率Rを段階的に変更可能に構成される。変速機28は、比率Rを無段階に変更可能に構成されていてもよい。アクチュエータ30は、変速機28に変速動作を実行させる。変速機28は、制御部62によって制御される。アクチュエータ30は、制御部62と有線または無線によって通信可能に接続されている。アクチュエータ30は、例えば電力線通信(PLC;power line communication)によって制御部62と通信可能である。アクチュエータ30は、制御部62からの制御信号に応じて変速機28に変速動作を実行させる。変速機28は、内装変速機および外装変速機(ディレイラ)の少なくとも一方を含む。変速機28は、ケーブルによって動作する機械式の変速機28であってもよい。
The
人力駆動車両10は、変速機28を操作するように構成される変速操作装置34をさらに含む。変速操作装置34は、例えばハンドルバーに設けられる。変速操作装置34は、ユーザが操作するように構成される操作部材と、操作部材の動きを検出する検出部とを含む。操作部材が操作されると、検出部が操作部材の動きを検出して、変速信号を出力する。変速信号は、シフトアップのための第1変速信号、および、シフトダウンのための第2変速信号を含む。操作部材は、例えば第1操作部材および第2操作部材を含む。第1操作部材が操作されると、変速操作装置34から第1変速信号が出力される。第2操作部材が操作されると、変速操作装置34から第2変速信号が出力される。第1操作部材および第2操作部材は、レバーおよびボタンなどを含む。検出部は、電気スイッチおよび磁気センサなどを含む。
The human-powered
人力駆動車両用制動システム40は、制御装置60と、制動装置42と含む。人力駆動車両用制動システム40は、バッテリ44をさらに含む。
The
バッテリ44は、1または複数のバッテリセルを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリ44は、人力駆動車両10に設けられ、バッテリ44と有線で電気的に接続されている他の電機部品、例えば、モータ48および制御装置60に電力を供給する。バッテリ44は、制御部62と有線または無線によって通信可能に接続されている。バッテリ44は、例えば電力線通信(PLC)によって制御部62と通信可能である。バッテリ44は、フレーム16の外部に取り付けられてもよく、少なくとも一部がフレーム16の内部に収容されてもよい。
The
制動装置42は、電動アクチュエータ46によって人力駆動車両10の制動力Bを変更する。電動アクチュエータ46は、モータ48を含む。モータ48は、駆動回路50とともにドライブユニットを構成する。モータ48および駆動回路50は、同一のハウジングに設けられることが好ましい。駆動回路50は、バッテリ44からモータ48に供給される電力を制御する。駆動回路50は、制御装置60の制御部62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50は、例えばシリアル通信によって制御部62と通信可能である。駆動回路50は、制御部62からの制御信号に応じてモータ48を駆動させる。モータ48は、人力駆動車両10の推進をアシストするように構成される。モータ48は、電気モータを含む。モータ48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48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。モータ48が、人力駆動車両10の後輪、または、前輪に設けられる場合、モータ48はハブに設けられ、いわゆるハブモータを構成することが好ましい。ハブモータでは、モータ48とハブとの間の動力伝達経路にはワンウェイクラッチが設けられない。一例では、モータ48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。この場合、モータ48から駆動輪14までの動力伝達経路には、ワンウェイクラッチが設けられない。これによって、駆動輪14の回転力をモータ48に伝達することができる。モータ48および駆動回路50が設けられるハウジングには、モータ48および駆動回路50以外の構成が設けられてもよく、例えばモータ48の回転を減速して出力する減速機が設けられてもよい。
The
制御装置60は、制御部62を含む。制御装置60は、記憶部64、クランク回転センサ66、車速センサ68、および、トルクセンサ70をさらに含む。前記駆動回路50は、制御装置60に含まれていてもよい。
The
制御部62は、予め定められ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62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。記憶部64には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部64は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。制御部62および記憶部64は、例えばモータ48が設けられるハウジングに設けられることが好ましい。
The
制御部62は、変速操作装置34からの変速信号に応じて、アクチュエータ30を駆動して、変速機28に変速を実行させる。制御部62は、変速操作装置34と無線または有線で接続される。制御部62が、変速操作装置34と無線で接続される場合、制御装置60および変速操作装置34は、それぞれ無線通信装置を含む。制御部62が、変速操作装置34と有線で接続される場合、制御装置60および変速操作装置34は、電力線通信を行うための通信装置を含んでいてもよい。制御部62が変速操作装置34から変速信号を受信できる構成であれば、制御部62と変速操作装置34との間の通信方式は限定されない。制御部62は、第1変速信号を受け取ると、シフトアップが可能であれば、シフトアップするように変速装置32を制御する。制御部62は、第2変速信号を受け取ると、シフトダウンが可能であれば、シフトダウンするように変速装置32を制御する。変速装置32は、アクチュエータ30および変速機28の状態を検出するための変速センサをさらに含む。制御部62は、変速センサからの信号を受信して、変速機28の変速状態を検出する。変速機28によって比率Rを段階的に変更する場合、制御部62は、変速機28の変速状態を検出することによって、現在の変速ステージを判定する。
The
クランク回転センサ66は、クランク12の回転速度を検出する。クランク回転センサ66は、人力駆動車両10のフレーム16、モータ48が設けられるハウジングに取り付けられる。クランク回転センサ66は、磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを含んで構成される。周方向に磁界の強度が変化する環状の磁石が、クランク軸12Aまたはクランク軸12Aから第1回転体22までの間の動力伝達経路に設けられる。クランク回転センサ66は、制御部62と有線または無線によって通信可能に接続されている。クランク回転センサ66は、クランク12の回転速度Nに応じた信号を制御部62に出力する。クランク回転センサ66は、クランク12の回転方向の検出を行うように構成される。
The
クランク回転センサ66は、クランク軸12Aから第1回転体22までの人力駆動力Hの伝達経路において、クランク軸12Aと一体に回転する部材に設けられてもよい。例えば、クランク回転センサ66は、クランク軸12Aと第1回転体22との間にワンウェイクラッチが設けられない場合、第1回転体22に設けられてもよい。
The
車速センサ68は、車輪の回転速度を検出する。車速センサ68は、有線または無線によって制御部62と電気的に接続されている。車速センサ68は、制御部62と有線または無線によって通信可能に接続されている。車速センサ68は、車輪の回転速度に応じた信号を制御部62に出力する。制御部62は、車輪の回転速度に基づいて人力駆動車両10の車速Vを演算する。制御部62は、車速Vが所定値以上になると、モータ48による人力駆動車両10の推進のアシストを停止する。所定値は、例えば時速25Km、または、時速45Kmである。車速センサ68は、リードスイッチを構成する磁性体リード、または、ホール素子を含むことが好ましい。車速センサ68は、フレーム16のチェーンステイに取り付けられ、後輪に取り付けられる磁石を検出する構成としてもよく、フロントフォークに設けられ、前輪に取り付けられる磁石を検出する構成としてもよい。
The
トルクセンサ70は、クランク軸12Aから第1回転体22の間の動力伝達経路に設けられることが好ましい。モータ48の出力が、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場合には、トルクセンサ70は、例えば、モータ48が設けられるハウジングに設けられる。トルクセンサ70は、クランク12に入力される人力駆動力HのトルクHTを検出する。トルクセンサ70は、例えば、動力伝達経路のうちの第1ワンウェイクラッチよりも上流側に設けられる。トルクセンサ70は、歪センサまたは磁歪センサなどを含む。歪センサは、歪ゲージを含む。トルクセンサ70が歪センサを含む場合、歪センサは、動力伝達経路に含まれる回転体の外周部に設けられる。トルクセンサ70は、無線または有線の通信部を含んでいてもよい。トルクセンサ70の通信部は、制御部62と通信可能に構成される。
The
制御部62は、人力駆動力Hに応じて、人力駆動車両10の推進をアシストするようにモータ48を制御する。制御部62は、クランク12が第1方向A1に回転する場合に、モータ48の出力トルクが予め定める上限値になるか、または、車速Vが予め定める第1の速度になるまでは、人力駆動力Hが大きくなると、モータ48によるアシスト力が大きくなるようにモータ48を制御する。制御部62は、クランク12が第1方向A1に回転する場合に、車速Vが予め定める第1の速度になると、人力駆動力Hに対するモータ48のアシスト力の比率が徐々に小さくなるようにモータ48を制御することが好ましい。制御部62は、車速Vが予め定める第1の速度よりも高い予め定める第2の速度になると、モータ48による人力駆動車両10の推進のアシストを停止させることが好ましい。制御部62は、制動装置42によって人力駆動車両10の制動を行う場合、モータ48による人力駆動車両10の推進のアシストを停止させる。人力駆動力Hに対するモータ48のアシスト力の比率は、予め定められている。制御部62は、人力駆動力Hに対するモータ48のアシスト力の比率が異なる複数のモード、および、モータ48にアシスト力を発生させないアシスト停止モードの少なくとも1つのモードでモータ48を制御するように構成されていてもよい。
The
制御部62は、制動装置42を制御する。制御部62は、人力駆動車両10に入力される人力駆動力Hの仕事率WHに応じて電動アクチュエータ46を制御する。人力駆動力Hの仕事率WHは、人力駆動力HのトルクHTとクランク12の回転速度Nとの乗算によって算出される。より詳細には、人力駆動力Hの仕事率WHは、以下の(1)式で求めることができる。
The
WH=(2π/60)×HT×N×η …(1)
WH:人力駆動力Hの仕事率
HT:人力駆動力Hのトルク
N:クランク12の回転速度=1分間にクランク12が回転する回数
η:効率(予め定める定数)
WH = (2π / 60) × HT × N × η… (1)
WH: Power of human-powered driving force H HT: Torque of human-powered driving force H N: Rotation speed of crank 12 = Number of times the
制御部62は、モータ48に制動動作または回生動作をさせることによって、制動力Bを発生させる。制御部62がモータ48に回生動作をさせることによって、制動力Bを発生させる場合、バッテリ44は、モータ48の回生動作によって発生する電気エネルギによって充電可能に構成される。制御部62は、駆動回路50を制御して、モータ48に回生動作をさせる。制御部62がモータ48に回生動作をさせないで、制動力Bを発生させる場合、例えば制御部62はモータ48に直流制動させる。制御部62は、モータ48に抵抗器を電気的に接続させることによって、電気エネルギを熱エネルギに変換させてもよい。
The
制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが低下する場合、制動力Bを発生させるように電動アクチュエータ46を制御する。制御部62は、クランク12が第1方向A1に回転する場合、かつ、人力駆動力Hの仕事率WHが低下する場合、制動力Bを発生させるように電動アクチュエータ46を制御する。制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHの低下量が大きいほど、制動力Bを大きくすることが好ましい。
The
制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが変化しない場合、人力駆動力Hの仕事率WHに応じた制動装置42による制動を行わないように電動アクチュエータ46を制御する。制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが上昇する場合、人力駆動力Hの仕事率WHに応じた制動装置42による制動を行わないように電動アクチュエータ46を制御する。
When the power WH of the human-powered driving force H does not change, the
制御部62は、比率Rが変化した場合、人力駆動力Hの仕事率WHに応じた制動装置42による制動を行わないように電動アクチュエータ46を制御する。
When the ratio R changes, the
一例では、制御部62は、第1制御状態と第2制御状態とを切替可能に構成される。制御部62は、第1制御状態では、人力駆動車両10に入力される人力駆動力Hの仕事率WHに応じて制動力Bを発生させるように電動アクチュエータ46を制御する。制御部62は、第2制御状態では、人力駆動車両10に入力される人力駆動力Hの仕事率WHに応じて制動力Bを発生させないように電動アクチュエータ46を制御する。第1制御状態と第2制御状態とは、例えば、ユーザが操作可能な操作部の操作によって切り替えられる。操作部は、人力駆動車両10に含まれてもよく、制御部62に接続可能な外部装置に含まれていてもよい。
In one example, the
図3を参照して、電動アクチュエータ46によって制動する処理について説明する。制御部62は、制御部62にバッテリ44から電力が供給されると、処理を開始して図4に示すフローチャートのステップS11に移行する。制御部62は、電力が供給されている限り、所定周期ごとにステップS11からの処理を実行する。
The process of braking by the
制御部62は、ステップS11において、クランク12が第1方向A1に回転しているか否かを判定する。制御部62は、クランク12が第1方向A1に回転していない場合、処理を終了する。制御部62は、クランク12が第1方向A1に回転していると判定した場合、ステップS12に移行する。
In step S11, the
制御部62は、ステップS12において、人力駆動力Hの仕事率WHが低下しているか否かを判定する。制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが低下していないと判定した場合、処理を終了する。このため、制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが上昇している場合、および、人力駆動力Hの仕事率WHが変化していない場合、電動アクチュエータ46による制動を行わない。制御部62は、ステップS12において、人力駆動力Hの仕事率WHの低下量が所定値DW以上の場合に人力駆動力Hの仕事率WHが低下していると判定してもよい。この場合、人力駆動力Hの仕事率WHの微小な変動によって電動アクチュエータ46による制動が行われることが抑制される。制御部62は、ステップS12において、人力駆動力Hの仕事率WHが低下していると判定すると、ステップS13に移行する。
In step S12, the
制御部62は、ステップS13において、比率Rが変化したか否かを判定する。具体的には、制御部62は、ステップS13による判定よりも所定時間前までに比率Rが変化したと判定した場合、比率Rが変化したと判定する。制御部62は、クランク回転センサ66および車速センサ68によって検出されたクランク12の回転速度Nと、車速Vとの比率が変化した場合、比率Rが変化したと判定する。制御部62は、比率Rを変更するように変速機28を制御した場合、比率Rが変化したと判定してもよい。制御部62は、変速機28の動作状態が変化した場合の変速センサからの信号に応じて、比率Rが変化したと判定してもよい。制御部62は、変速操作装置34が操作された場合、例えば変速信号を受信すると比率Rが変化したと判定してもよい。制御部62は、比率Rが変化したと判定すると、処理を終了する。制御部62は、比率Rが変化していないと判定すると、ステップS14に移行する。
The
制御部62は、ステップS14において、電動アクチュエータ46を制御し、モータ48に制動動作または回生動作をさせて処理を終了する。ステップS14において、制御部62がモータ48に回生動作させる場合、バッテリ44の充電レベルが第1レベル以下の場合、電気エネルギをバッテリ44に充電し、バッテリ44の充電レベルが第1レベルを超える場合、電気エネルギを抵抗器に消費させることが好ましい。制御部62は、ステップS14において、人力駆動力Hの仕事率WHの低下量が大きくなるほど制動力Bが大きくなるように電動アクチュエータ46を制御することが好ましい。制御部62は、ステップS14において、予め定められる一定の制動力Bが発生するように電動アクチュエータ46を制御してもよい。
In step S14, the
(変形例)
上記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および人力駆動車両用制動システム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および人力駆動車両用制動システムは、例えば以下に示される上記実施形態の変形例、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、実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
(Modification example)
The description of the above embodiment is an example of possible embodiments of the human-powered vehicle control device and the human-powered vehicle braking system according to the present invention, and is not intended to limit the embodiments. The control device for a human-powered vehicle and the braking system for a human-powered vehicle according to the present invention may take, for example, a modification of the above embodiment shown below and a combination of at least two modifications that do not contradict each other. In the following modification, the parts common to the embodiment are designated by the same reference numerals as those in the embodiment, and the description thereof will be omitted.
・制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが所定値以下W1の場合、制動力Bを発生させるように電動アクチュエータ46を制御するようにしてもよい。例えば、図3に示すステップS12の処理を、図4のステップS21の処理に変更する。制御部62は、ステップS11において、クランク12が第1方向A1に回転していると判定すると、ステップS21の処理に移行する。制御部62は、ステップS21において、人力駆動力Hの仕事率WHが所定値W1以下か否かを判定する。制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが所定値W1よりも大きい場合、処理を終了する。制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが所定値W1よりも以下の場合、ステップS13に移行する。
The
・制御部62は、比率Rが変化した場合、比率Rが変化する前と比較して制動力Bを低下させるように電動アクチュエータ46を制御するようにしてもよい。例えば、図3の処理に図5に示すステップS31およびステップS32を追加する。制御部62は、ステップS13において、比率Rが変化したと判定した場合、ステップS31に移行する。制御部62は、ステップS31において、制動力Bを発生させているか否かを判定する。制御部62は、制動力Bを発生させていないと判定した場合、処理を終了する。制御部62は、制動力Bを発生させていると判定した場合、ステップS32に移行する。制御部62は、ステップS32において、制動力Bが低下するように電動アクチュエータ46を制御して処理を終了する。図5の処理では、比率Rが変化した場合、制動力Bが制御周期ごとに小さくなるように、制御部62が電動アクチュエータ46を制御してもよく、最初にステップS32の処理を実行するときに、制動力が0になるように電動アクチュエータ46を制御してもよい。
When the ratio R changes, the
・制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが上昇する場合、人力駆動力Hの仕事率WHが上昇する前の制動力Bと比較して、制動力Bが低下するように電動アクチュエータ46を制御するようにしてもよい。例えば、図3の処理に図6に示すステップS40、ステップS41、および、ステップS42を追加する。制御部62は、ステップS12において、人力駆動力Hの仕事率WHが低下していないと判定した場合、ステップS40に移行する。制御部62は、ステップS40において、人力駆動力Hの仕事率WHが上昇しているか否かを判定する。制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが上昇していないと判定した場合、処理を終了する。制御部62は、人力駆動力Hの仕事率WHが上昇していると判定した場合、ステップS41に移行する。制御部62は、ステップS41において、制動力Bを発生させているか否かを判定する。制御部62は、制動力Bを発生させていないと判定した場合、処理を終了する。制御部62は、制動力Bを発生させていると判定した場合、ステップS42に移行する。制御部62は、ステップS42において、制動力Bが低下するように電動アクチュエータ46を制御して処理を終了する。図6の処理では、人力駆動力Hの仕事率WHが上昇した場合、制動力Bが制御周期ごとに小さくなるように、制御部62が電動アクチュエータ46を制御してもよく、最初にステップS42の処理を実行するときに、制動力が0になるように電動アクチュエータ46を制御してもよい。
When the power WH of the human power driving force H increases, the
・図6の処理に図5に示すステップS31およびステップS32を追加してもよい。
・図3~図6の処理およびその変形例の処理において、ステップS11の処理を省略することもできる。
・図3、図4、および、図6の処理において、ステップS13の処理を省略することもできる。
-Step S31 and step S32 shown in FIG. 5 may be added to the process of FIG.
In the processing of FIGS. 3 to 6 and the processing of the modification thereof, the processing of step S11 may be omitted.
In the processes of FIGS. 3, 4, and 6, the process of step S13 may be omitted.
・図7に示すように、制動装置42を、人力駆動車両10の一部に接触して制動力Bを発生させる摩擦部80Aを含む制動装置80に変更してもよい。摩擦部80Aは、電動アクチュエータ82に連結される。図7の制動装置80は、ディスクブレーキであるが、制動装置80は、リムブレーキ、ドラムブレーキ、および、ローラブレーキ等であってもよい。制動装置80は、車輪と一体回転可能に車輪に設けられるディスクブレーキロータ80Bに摩擦部80Aを接触させることによって車輪を制動する。制動装置80がリムブレーキである場合には、制動装置80は、車輪のリムに摩擦部80Aを接触させることによって車輪を制動する。摩擦部80Aは、ブレーキパットまたはブレーキシューを含んで構成される。電動アクチュエータ82は、制動装置80を動作させるケーブルを牽引可能に設けられてもよく、制動装置80を動作させる油圧ケーブルの油圧を制御するように構成されていてもよく、摩擦部80Aを直接動作させるように制動装置80に設けられてもよい。
As shown in FIG. 7, the
・第1実施形態およびその変形例において、制動装置42に加えて、制動装置80を含む構成としてもよい。
In the first embodiment and its modifications, the
・制御部62は、人力駆動車両10の推進をアシストしないようにモータ48を制御してもよい。この場合、モータ48は、人力駆動車両10の制動のみを行うようにしてもよい。
The
・制御部62は、予め定めるパラメータに応じて変速機28を自動で変速するように制御してもよい。予め定めるパラメータは、クランク12の回転速度N、車速V、および、人力駆動力Hの少なくとも1つを含む。
The
・人力駆動力Hの仕事率WHは、人力駆動車両10の走行抵抗RRから算出されてもよい。人力駆動車両10の走行抵抗RRは、空気抵抗RRa、人力駆動車両10の車輪の転がり抵抗RRr、人力駆動車両10の走行路の勾配抵抗RRe、および、人力駆動車両10の加速抵抗RRcの少なくとも1つを含む。この場合、制御装置60は、空気抵抗RRa、人力駆動車両10の車輪の転がり抵抗RRr、人力駆動車両10の走行路の勾配抵抗RRe、および、人力駆動車両10の加速抵抗RRcを検出するための走行抵抗検出部を含むことが好ましい。走行抵抗検出部は、例えば、風速センサ、加速度センサ、および、傾斜センサなどを含む。制御部62は、人力駆動車両10の走行抵抗RRに、人力駆動車両10の車速Vを乗算し、かつ、人力駆動力Hの伝達効率で除算することによって仕事率WHを算出する。より詳細には、人力駆動力Hの仕事率WHは、以下の(2)式で求めることができる。走行抵抗RRを、空気抵抗RRa、人力駆動車両10の車輪の転がり抵抗RRr、人力駆動車両10の走行路の勾配抵抗RRe、および、人力駆動車両10の加速抵抗RRcによって求める場合、走行抵抗RRは、以下の(3)式で求めることができる。空気抵抗RRaは、例えば、以下の(4)式で求めることができる。人力駆動車両10の車輪の転がり抵抗RRrは、例えば、以下の(5)式で求めることができる。人力駆動車両10の走行路の勾配抵抗RReは、例えば、以下の(6)式で求めることができる。人力駆動車両10の加速抵抗RRcは、例えば、以下の(7)式で求めることができる。
The power WH of the human-powered driving force H may be calculated from the running resistance RR of the human-powered
仕事率WH=RR×V/η …(2)
RR:走行抵抗
V:速度
η:伝達効率(予め定める定数)
Power WH = RR × V / η… (2)
RR: Running resistance V: Speed η: Transmission efficiency (predetermined constant)
RR=RRa+RRr+RRe+RRc …(3)
RRa:空気抵抗
RRr:人力駆動車両10の車輪の転がり抵抗
RRe:人力駆動車両10の走行路の勾配抵抗
RRc:人力駆動車両10の加速抵抗
RR = RRa + RRr + RRe + RRc ... (3)
RRa: Air resistance RRr: Rolling resistance of the wheels of the human-powered
RRa=CA(V-Va)2 …(4)
C:空気抵抗係数(予め定める定数)
A:前面投影面積(予め定める定数)
Va:風速
RRa = CA (V-Va) 2 ... (4)
C: Air resistance coefficient (predetermined constant)
A: Front projection area (predetermined constant)
Va: Wind speed
RRr=μmg …(5)
μ:転がり抵抗係数(予め定める定数)
m:総重量(予め定める定数)
g:重力加速度
RRr = μmg… (5)
μ: Rolling resistance coefficient (predetermined constant)
m: Gross weight (predetermined constant)
g: Gravitational acceleration
RRe=mg・sinθ …(6)
θ:傾斜角度
RRe = mg ・ sinθ… (6)
θ: Tilt angle
RRc=ma …(7)
a:加速度
RRc = ma ... (7)
a: Acceleration
10…人力駆動車両、12…クランク、14…駆動輪、40…人力駆動車両用制動システム、42,80…制動装置、44…バッテリ、46,82…電動アクチュエータ、48…モータ、60…人力駆動車両用制御装置、62…制御部、80A…摩擦部。 10 ... human-powered vehicle, 12 ... crank, 14 ... drive wheel, 40 ... human-powered vehicle braking system, 42, 80 ... braking device, 44 ... battery, 46, 82 ... electric actuator, 48 ... motor, 60 ... human-powered Vehicle control device, 62 ... control unit, 80A ... friction unit.
Claims (17)
前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記電動アクチュエータを制御し、前記人力駆動力の仕事率の低下量が第1所定値以上の場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する、人力駆動車両用制御装置。 Includes a control unit that controls a braking device that changes the braking force of a human-powered vehicle with an electric actuator.
The control unit controls the electric actuator according to the power work rate of the human power drive force input to the human power drive vehicle, and when the amount of decrease in the power work rate of the human power drive force is equal to or more than the first predetermined value, the control unit is used. A control device for a human-powered vehicle that controls the electric actuator so as to generate power.
前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記電動アクチュエータを制御し、前記人力駆動車両の前記人力駆動力が入力される入力回転体の回転速度に対する前記人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率が変化した場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する、人力駆動車両用制御装置。 Includes a control unit that controls a braking device that changes the braking force of a human-powered vehicle with an electric actuator.
The control unit controls the electric actuator according to the power of the human-powered driving force input to the human-powered vehicle, and the control unit with respect to the rotation speed of the input rotating body to which the human-powered driving force of the human-powered vehicle is input. A control device for a human-powered vehicle that controls the electric actuator so that braking is not performed by the braking device according to the power of the human-powered driving force when the ratio of the rotational speeds of the drive wheels of the human-powered vehicle changes .
前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記電動アクチュエータを制御し、前記人力駆動車両の前記人力駆動力が入力される入力回転体の回転速度に対する前記人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率が変化した場合、前記比率が変化する前と比較して前記制動力を低下させるように前記電動アクチュエータを制御する、人力駆動車両用制御装置。 Includes a control unit that controls a braking device that changes the braking force of a human-powered vehicle with an electric actuator.
The control unit controls the electric actuator according to the power of the human-powered driving force input to the human-powered vehicle, and the control unit with respect to the rotation speed of the input rotating body to which the human-powered driving force of the human-powered vehicle is input. A control device for a human-powered vehicle that controls the electric actuator so that when the ratio of the rotational speeds of the drive wheels of the human-powered vehicle changes, the braking force is reduced as compared with before the ratio changes .
前記制御部は、前記クランクが第1方向に回転する場合、かつ、前記人力駆動力の仕事率の低下量が前記第1所定値以上の場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する、請求項1または5に記載の人力駆動車両用制御装置。 The human-powered vehicle includes a crank to which the human-powered driving force is input, and moves forward by rotating the crank in the first direction.
The control unit sets the electric actuator so as to generate the braking force when the crank rotates in the first direction and when the amount of decrease in the power of the human power driving force is equal to or more than the first predetermined value . The control device for a human-powered vehicle according to claim 1 or 5, which is controlled.
前記制御部は、前記入力回転体が第1方向に回転する場合、かつ、前記人力駆動力の仕事率が低下する場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する、請求項4または6に記載の人力駆動車両用制御装置。 4. The control unit controls the electric actuator so as to generate the braking force when the input rotating body rotates in the first direction and the power of the human power driving force decreases. Or the control device for a human-powered vehicle according to 6.
前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する第1制御状態と、
前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記制動力を発生させないように前記電動アクチュエータを制御する第2制御状態と、を切替可能に構成される、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。 The control unit
A first control state in which the electric actuator is controlled so as to generate the braking force according to the power of the human-powered driving force input to the human-powered vehicle.
Claims 1 to 12 are configured to be switchable between a second control state in which the electric actuator is controlled so as not to generate the braking force according to the power of the human power drive force input to the human power drive vehicle. The control device for a human-powered vehicle according to any one of the above.
前記制動装置と、を含む、人力駆動車両用制動システム。 The control device for a human-powered vehicle according to any one of claims 1 to 13 , and the control device for a human-powered vehicle.
A braking system for a human-powered vehicle , including the braking device.
前記制御部は、前記モータに制動動作または回生動作をさせることによって、前記制動力を発生させる、請求項14に記載の人力駆動車両用制動システム。 The electric actuator includes a motor that assists the propulsion of the human-powered vehicle.
The braking system for a human-powered vehicle according to claim 14 , wherein the control unit generates the braking force by causing the motor to perform a braking operation or a regenerative operation.
前記摩擦部は、前記電動アクチュエータに連結される、請求項14に記載の人力駆動車両用制動システム。 The braking device includes a friction portion that comes into contact with a part of the human-powered vehicle to generate the braking force.
The braking system for a human-powered vehicle according to claim 14 , wherein the friction portion is connected to the electric actuator.
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