TW201620776A - 自行車用控制裝置 - Google Patents

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Abstract

要提供一種自行車用控制裝置，能因應自行車的行駛狀況進行輔助馬達的控制。 自行車用控制裝置，具備有因應人力驅動力控制輔助馬達的輸出的控制部；上述控制部，可選擇性地設定：上述輔助馬達的輸出狀態相對於上述人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀態，上述控制部，在當自行車的曲柄從停止狀態旋轉時、及上述曲柄的旋轉速度為預定的第1速度以下時的至少其中一方，將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述輔助馬達相對於上述人力驅動力的變化之回應速度更快於，上述第2控制狀態的上述輔助馬達相對於上述人力驅動力的變化之回應速度。

Description

自行車用控制裝置
本發明是關於自行車用控制裝置。
已知的自行車用控制裝置具備有：因應人力 驅動力來控制輔助馬達的輸出的控制部(例如專利文獻1)。該自行車用控制裝置，因應於人力驅動力來決定行駛輔助用的行駛輔助力。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-10581號公報
自行車的行駛狀況，例如當自行車行駛於公路路面與行駛於越野路面時，對於輔助馬達的要求不同。因此需要因應於自行車的行駛狀況進行輔助馬達的控制。
本發明的目的要提供一種自行車用控制裝 置，能因應自行車的行駛狀況進行輔助馬達的控制。
[1]本發明的一種型態的自行車用控制裝置，具備有因應人力驅動力控制輔助馬達的輸出的控制部；上述控制部，可選擇性地設定：上述輔助馬達的輸出狀態相對於上述人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀態，在當自行車的曲柄從停止狀態旋轉時、及上述曲柄的旋轉速度為預定的第1速度以下時的至少其中一方，將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述輔助馬達相對於上述人力驅動力的變化之回應速度更快於：上述第2控制狀態的上述輔助馬達相對於上述人力驅動力的變化之回應速度。
[2]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，上述控制部，當自行車的曲柄從停止狀態旋轉時，則將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述人力驅動力增加時的上述輔助馬達的回應速度更快於：上述第2控制狀態的上述人力驅動力增加時的上述輔助馬達的回應速度。
[3]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，上述控制部，當上述曲柄的旋轉速度為預定的第1速度以下時，則將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述人力驅動力減少時的上述輔助馬達的回應速度更快於：上述第2控制狀態的上述人力驅動力減少時的上 述輔助馬達的回應速度。
[4]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，上述控制部，當上述曲柄的旋轉速度超過預定的第2速度且該預定的第2速度為預定的第1速度以上時，則將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述人力驅動力減少時的上述輔助馬達的回應速度更慢於：上述第2控制狀態的上述人力驅動力減少時的上述輔助馬達的回應速度。
[5]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，進一步包含可安裝於自行車的操作部，上述控制部，藉由上述操作部選擇性地設定上述第1控制狀態及上述第2控制狀態。
[6]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，進一步包含可與外部裝置通訊的通訊部，上述控制部，藉由上述外部裝置選擇性地設定上述第1控制狀態及上述第2控制狀態。
[7]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，上述控制部，可藉由上述操作部調節上述回應速度。
[8]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，上述控制部，可藉由上述外部裝置調節上述回應速度。
[9]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，自行車用控制裝置，具備有因應人力驅動力控制輔助馬達的輸出的控制部；上述控制部，可選擇性地設定：上述輔助馬達的輸出的最大值相對於上述人力驅動力相等且上述 輔助馬達的輸出狀態相對於上述人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀態，在當自行車的曲柄從停止狀態旋轉時、及上述曲柄的旋轉速度為預定的第1速度以下時的至少其中一方，將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述輔助馬達的輸出相對於上述人力驅動力，與上述第2控制狀態的上述輔助馬達的輸出相對於上述人力驅動力不同。
[10]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，上述控制部，當在上述第1控制狀態上述曲柄從停止狀態旋轉時，在上述曲柄的旋轉角度到達第1預定值之前使上述輔助馬達的輸出降低，當在上述第2控制狀態上述曲柄從停止狀態旋轉時，在上述曲柄的旋轉角度到達較上述第1預定值更大的第2預定值之前使上述輔助馬達的輸出降低。
[11]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，自行車用控制裝置，用來控制具有輔助馬達的自行車；具備有控制部，該控制部，因應於：以在藉由上述輔助馬達開始行駛輔助的時間點的上述自行車的曲柄的位置作為基準的上述曲柄的旋轉角度、從開始上述行駛輔助的時間點起算的行駛距離、及從開始上述行駛輔助的時間點起算的行駛時間的至少任一，來將輸出到上述輔助馬達的行駛輔助力進行控制；上述控制部，可選擇性地設定：上述輔助馬達的輸出相對於人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀態，當上述曲柄從停止狀態旋轉時，使上述第 1控制狀態的輸出到上述輔助馬達的行駛輔助力、與上述第2控制狀態的輸出到上述輔助馬達的行駛輔助力不同。
[12]藉由上述自行車用控制裝置的一種型態，自行車用控制裝置，用來控制具有輔助馬達的自行車；具備有控制部，該控制部，因應於人力驅動力來控制輸出到上述輔助馬達的行駛輔助力；上述控制部，當上述人力驅動力降低時，將上述行駛輔助力控制成相對於上述人力驅動力的降低讓行駛輔助力的降低變遲緩，且因應於曲柄的旋轉狀態控制上述行駛輔助力的降低的遲緩程度，可選擇性地設定：上述輔助馬達的輸出相對於上述人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀態，使上述第1控制狀態時的上述行駛輔助力的降低的遲緩程度、與第2控制狀態時的上述行駛輔助力的降低的遲緩程度不同。
本發明的自行車用控制裝置，能因應自行車的行駛狀況進行輔助馬達的控制。
1‧‧‧自行車用控制裝置
4‧‧‧控制部
5‧‧‧通訊部
7‧‧‧外部裝置
201‧‧‧自行車
212‧‧‧曲柄
216‧‧‧輔助馬達
218‧‧‧操作部
第1圖是搭載實施方式的自行車用控制裝置的自行車的側視圖。
第2圖是顯示自行車用控制裝置的構造的方塊圖。
第3圖是顯示修正係數與旋轉角度的對應的修正係數 圖。
第4圖是顯示基本行駛輔助力的時間變化的曲線圖。
第5圖是顯示行駛輔助力的時間變化的曲線圖。
第6圖是顯示第1控制狀態的時間常數與踏頻的關係的曲線圖。
第7圖是顯示第2控制狀態的時間常數與踏頻的關係的曲線圖。
第8圖是顯示第1控制狀態及第2控制狀態的修正係數與旋轉角度的對應的修正係數圖。
第9圖是顯示第1控制狀態及第2控制狀態的時間常數與踏頻的關係的曲線圖。
第10圖是用來說明實施方式的自行車用控制裝置的動作的流程圖。
第1圖是適用實施方式的自行車用控制裝置1的自行車201的側視圖。如第1圖所示，適用實施方式的自行車用控制裝置1的自行車201，具備有：框架202、車把桿204、驅動部205、前輪206、後輪207。自行車201，在本實施方式，雖然是在框架202具有前懸吊裝置220及後懸吊裝置222的登山型自行車，而也可以是不具備有懸吊裝置的自行車。
驅動部205具有：鏈條210、安裝有踏板211的曲柄212、輔助機構215、及作為輔助機構215的電源 的可裝卸的充電池B；分別以框架202支承。曲柄212包含有：曲柄軸212A、與一對的曲柄臂212B。各曲柄臂212B設置於曲柄軸212A的兩端部。驅動部205進一步具備有前鏈輪234。前鏈輪234是直接或間接地連接於曲柄212。鏈條210繞掛於前鏈輪234、與安裝於後輪207的後鏈輪236之間來傳達驅動力。充電池B是例如使用鎳氫電池及鋰離子電池等的蓄電池，可裝卸地搭載於框架202。
前鏈輪234及後鏈輪236，分別具有複數的鏈輪。驅動部205包含前變速機構240及後變速機構238。前變速機構240，在複數的前鏈輪234之間切換鏈條210。後變速機構238，在複數的後鏈輪236之間切換鏈條210。前變速機構240及後變速機構238，分別藉由設置於車把桿204的變速操作裝置(省略圖示)所控制。前鏈輪234也可由一片構成，在該情況則省略前變速機構240。
第2圖是說明自行車用控制裝置1的方塊圖。如第2圖所示，自行車用控制裝置1具備有：第1檢測部2、第2檢測部3、控制部4、通訊部5、第3檢測部6。在該自行車用控制裝置1連接有操作部218及輔助機構215。第1檢測部2、第2檢測部3、通訊部5、第3檢測部6電連接於控制部4。
操作部218可安裝於車把桿204(參考第1圖)。操作部218，設置於第1圖所示的自行車201，安 裝於車把桿204。第2圖所示的操作部218，是藉由有線方式電連接於自行車用控制裝置1的控制部4或藉由無線方式連接。藉由操作該操作部218，選擇輔助機構215所達成的輔助條件。操作部218包含例如操作開關。例如藉由操作操作部218，則可選擇第1輔助條件、第2輔助條件、及第3輔助條件之中任一輔助條件。藉由變更複數的輔助條件，則可變更行駛輔助力PX相對於人力驅動力的大小。後面針對各輔助條件的詳細情形敘述。
輔助機構215包含：輔助馬達216、驅動電路217。輔助馬達216是藉由驅動電路217所控制。驅動電路217是根據來自控制部4的指令來控制輔助馬達216。輔助馬達216，連結於動力傳達路線，該動力傳達路線包含第1圖所示的設置於曲柄臂212B與前鏈輪234之間的曲柄軸212A。輔助機構215也可具備有未圖示的減速機，將輔助馬達216的輸出經由減速機傳達到上述動力傳達路線。如第2圖所示，包含自行車用控制裝置1的控制部4與輔助機構215而構成驅動單元219。驅動單元219可裝卸地設置於框架202(參考第1圖)。
第2圖所示的第1檢測部2檢測出人力驅動力。詳細來說，第1檢測部2輸出與人力驅動力因應的訊號。例如第1檢測部2是轉矩感應器，輸出與作用於動力傳達路線的轉矩因應的訊號(例如電壓)，該動力傳達路線包含：第1圖所示的曲柄212的曲柄軸212A、或設置於曲柄臂212B與前鏈輪234之間的曲柄軸212A。轉矩感 應器也可是例如磁致伸縮式感應器，也可是應變計。第2圖所示的第1檢測部2，將所檢測出的關於人力驅動力的資訊傳送到控制部4。
第2檢測部3檢測出曲柄212的旋轉狀態。曲柄212的旋轉狀態包含曲柄212的旋轉角度TA。這裡所謂曲柄212的旋轉角度TA，代表以藉由輔助馬達216(參考第2圖)開始行駛輔助的時間點的曲柄212的位置為基準的旋轉角度TA。旋轉角度TA換句話說是從開始行駛輔助的時間點起算的曲柄212的總旋轉量。第2檢測部3，作為曲柄212的旋轉角度TA，也可檢測曲柄軸212A的旋轉角度，也可檢測曲柄臂212B的旋轉角度。第2圖所示的第2檢測部3，將所檢測出的關於旋轉角度TA的資訊傳送到控制部4。
曲柄212的旋轉狀態包含曲柄212的旋轉速度KA。第2圖所示的第2檢測部3，是作為踏頻感應器的功能，將曲柄212(參考第1圖)的踏頻檢測作為旋轉速度KA。第2檢測部3也可將曲柄212(參考第1圖)的旋轉週期檢測為旋轉狀態。第2檢測部3，將所檢測出的關於踏頻的資訊傳送到控制部4。
例如第2檢測部3，包含旋轉編碼器，藉由霍爾元件檢測出在曲柄軸212A(參考第1圖)安裝的多極磁鐵的磁通密度的變化，來檢測出曲柄軸212A(參考第1圖)的旋轉角度TA。第2檢測部3，也可根據曲柄軸212A(參考第1圖)的旋轉角度TA、時間，來檢測出曲 柄軸212A(參考第2圖)的旋轉速度KA。第2檢測部3包含：在曲柄軸212A(參考第1圖)或曲柄臂212B(參考第1圖)設置的磁鐵、與檢測該磁鐵的簧片開關；也可檢測出曲柄軸212A(參考第1圖)的旋轉速度KA。第2檢測部3也可不用磁性編碼器而用光學式編碼器，也可是旋轉編碼器以外的旋轉角度感應器。
第3檢測部6用來檢測自行車201的行駛速度。第3檢測部6包含：用來檢測在例如後輪207(參考第1圖)設置的磁鐵的簧片開關。控制部4根據第3檢測部6的檢測值、及輪胎直徑來運算自行車201的行駛速度ZA。
控制部4，當符合預定條件時，對於輔助馬達216執行行駛輔助。例如，控制部4，當判斷藉由第1檢測部2所檢測的人力驅動力(轉矩)為預先設定的人力驅動力基準值以上時，則對於輔助馬達216執行行駛輔助。控制部4，當藉由第3檢測部6所檢測出的行駛速度ZA成為預定速度以上時，則減低或停止輔助馬達216的輸出。預定速度對應於例如時速25km。
控制部4，因應於藉由第1檢測部2所檢測出的人力驅動力、藉由第2檢測部3所檢測出的檢測結果也就是旋轉角度TA、及藉由第3檢測部6所檢測出的檢測結果也就是行駛速度ZA，來將輸出到輔助馬達216的行駛輔助力PX進行控制。詳細來說，控制部4，是將因應人力驅動力所設定的基本行駛輔助力以下的行駛輔助力 PX輸出到輔助馬達216。控制部4例如藉由微電腦所構成，包含有CPU(中央處理單元)(Central processing unit)、RAM(隨機存取記憶體)(random access memory)、ROM(唯讀記憶體)(read only memory)、I/O介面等。
針對因應人力驅動力所設定的基本行駛輔助力PA來說明。
例如當藉由操作部218選擇第1輔助條件時，控制部4，將人力驅動力的X倍的行駛輔助力PX設定為基本行駛輔助力PA。在第1輔助條件，以將藉由人力驅動力作用於動力傳達路線的轉矩的X倍的轉矩從輔助機構215施加於動力傳達路線的方式，控制部4控制輔助機構215。
例如當藉由操作部218選擇第2輔助條件時，控制部4，將人力驅動力的Y倍的行駛輔助力PX設定為基本行駛輔助力PA。在第2輔助條件，以將藉由人力驅動力作用於動力傳達路線的轉矩的Y倍的轉矩從輔助機構215施加於動力傳達路線的方式，控制部4控制輔助機構215。
例如當藉由操作部218選擇第3輔助條件時，控制部4，將人力驅動力的Z倍的行駛輔助力PX設定為基本行駛輔助力PA。在第3輔助條件，以將藉由人力驅動力作用於動力傳達路線的轉矩的Z倍的轉矩從輔助機構215施加於動力傳達路線的方式，控制部4控制輔助機構215。X、Y、Z選擇為X>Y>Z的數字。例如選擇 為X=2、Y=1.5、Z=1。也可藉由操作部218選擇不以輔助機構215進行輔助的關閉模式。
接著針對控制部4設定上述基本行駛輔助力PA以下的行駛輔助力PX的方法來說明。控制部4，當自行車的曲柄212從停止狀態旋轉時，因應於藉由第2檢測部3所檢測出的旋轉角度TA，來修正上述的基本行駛輔助力PA。將該基本行駛輔助力PA修正後是輸出到輔助馬達216的行駛輔助力PX。控制部4，控制驅動電路217，將該行駛輔助力PX輸出到輔助馬達216。
控制部4，當曲柄212從停止狀態旋轉時，將基本行駛輔助力PA修正成：隨著旋轉角度TA變大而行駛輔助力PX接近基本行駛輔助力PA。更具體來說，控制部4，當曲柄212從停止狀態旋轉時，根據對應於旋轉角度TA的修正資訊，來修正基本行駛輔助力PA。該修正資訊，藉由旋轉角度TA越大則變大的修正係數所表示。控制部4，藉由將該輔助係數乘以基本行駛輔助力PA，計算出行駛輔助力PX。
例如，控制部4，儲存有如第3圖所示的修正資訊圖，根據該修正資訊圖來設定修正係數。修正資訊圖，包含有使旋轉角度TA與修正係數對應的資訊，隨著旋轉角度TA變大而修正係數也變大。雖然沒有特別限定，修正係數為0以上1以下。
控制部4，當藉由第2檢測部3所檢測的旋轉角度TA為預定的臨界值TAX以上時，則修正係數為1。 控制部4，當根據曲柄212的旋轉角度TA而進行過行駛輔助力PX的修正處理(以下稱為第1修正處理)之後，進行後述當人力驅動力減少時的行駛輔助力PX的修正處理(以下稱為第2修正處理)。臨界值TAX，例如為0度以上1000度以下較佳，更適合為20度以上800度以下。控制部4，也可不使用該修正資訊圖，而藉由預先設定的計算式，計算出與旋轉角度TA因應的修正係數。臨界值TAX的值越小，當從停止曲柄212的狀態起開始踩踏自行車201時，則輔助馬達216的回應速度越快。也就是說，讓輔助馬達216的輸出到達至基本行駛輔助力PA為止的時間變得越快。臨界值TAX的值較小的話，則輔助馬達216的輸出相對於人力驅動力會較早變大，所以能提升循跡控制性，臨界值TAX的值較大的話，則輔助馬達216的輸出相對於人力驅動力變大之前的時間會拉長，能夠抑制開始踩踏時的急促的起動。
修正資訊圖，在第3圖如線L1所示，旋轉角度TA與修正係數為如一次函數的關係也可以，如在第3圖的線L2、L3所示為n次函數的曲線也可以。修正資訊圖，如在第3圖的線L4所示，旋轉角度TA為0度時修正係數也可不是0而是預定數值。修正資訊圖，也可如第3圖的線L1~L4所示藉由旋轉角度TA讓修正係數連續變化，也可藉由第3圖的線L5所示藉由旋轉角度TA讓修正係數階梯狀地不連續變化。該修正圖是藉由實驗所決定。控制部4具備有複數的修正資訊圖，藉由操作部218 而可設定複數的修正資訊圖。控制部4也可不藉由修正控制圖而藉由預先設定的計算式來計算出行駛輔助力PX。
控制部4，作為第2修正處理，當人力驅動力減少時，控制行駛輔助力PX使相對於該人力驅動力的減少讓行駛輔助力PX的降低程度變遲緩。詳細來說，控制部4，在未進行第1修正處理及第2修正處理的期間，基本是將因應人力驅動力所設定的基本行駛輔助力PA作為行駛輔助力PX而輸出到輔助馬達216。控制部4，當減少人力驅動力時，修正基本行駛輔助力PA，將修正後的基本行駛輔助力PA作為行駛輔助力PX而輸出到輔助馬達216。該修正後的基本行駛輔助力PA，成為修正前的基本行駛輔助力PA以上。控制部4，藉由該修正處理，相對於人力驅動力的減少，使行駛輔助力PX的減少變遲緩。這裡針對因應人力驅動力所設定的基本行駛輔助力PA、及基本行駛輔助力PA的時間變化來說明。
第4圖是顯示基本行駛輔助力PA的時間變化的曲線圖。人力驅動力，當踏板211位於上死點或下死點時變得最小，當踏板211位於從上死點或下死點旋轉90度的位置時則成為最大。基本行駛輔助力PA設定為人力驅動力的預定倍，所以基本行駛輔助力PA的時間變化成為如第4圖所示的波形。控制部4當不進行第1修正處理及第2修正處理時，輔助馬達216則輸出基本行駛輔助力PA。
控制部4，將上述的基本行駛輔助力PA作為 行駛輔助力PX輸出到輔助馬達216，另一方面當人力驅動力減少時，修正基本行駛輔助力PA，將該修正後的基本行駛輔助力PA作為行駛輔助力PX而輸出到輔助馬達216。
具體來說，控制部4，將第1檢測部2輸出的訊號轉換成離散訊號。也就是說，控制部4，將藉由第1檢測部2所檢測出的關於人力驅動力的資訊以預定時間間隔取得。控制部4，根據該離散訊號，判斷藉由第1檢測部2所檢測出的人力驅動力小於之前的時刻檢測出的人力驅動力的話，則判斷人力驅動力降低。
第5圖是顯示行駛輔助力PX的時間變化的曲線圖。在第5圖，實線所示的波形是顯示行駛輔助力PX的時間變化，虛線顯示的波形是顯示基本行駛輔助力PA的時間變化。如第5圖所示，控制部4，在時刻t1的下個時刻t2，判斷人力驅動力減少。時刻t1，是基本行駛輔助力PA顯示最大值的時刻。
控制部4，當判斷人力驅動力減少時，相對於人力驅動力的減少使行駛輔助力的減少變遲緩。具體來說，控制部4，使用一階低通濾波器修正基本行駛輔助力PA而成為行駛輔助力PX。控制部4藉由使用一階低通濾波器修正基本行駛輔助力PA，則使行駛輔助力PX的降低相對於人力驅動力的降低變遲緩。
控制部4，在開始基本行駛輔助力PA的修正處理之後，在修正後的行駛輔助力PX大於修正前的基本 行駛輔助力PA期間，持續進行基本行駛輔助力PA的修正處理。也就是說，在從第5圖的時刻t2~時刻t3期間，控制部4，持續進行基本行駛輔助力PA的修正處理。控制部4，在時刻t3當修正前的基本行駛輔助力PA成為修正後的行駛輔助力PX以上時，則停止第2修正處理。
控制部4，因應曲柄212的旋轉狀態，將上述行駛輔助力PX減少程度的變遲緩進行控制。詳細來說，關於上述修正處理所用的一階低通濾波器的時間常數，控制部4設定與曲柄212的旋轉狀態對應的時間常數。時間常數變得越小，則人力驅動力減少時的輔助馬達216的回應速度變得越快，時間常數變得越大，則人力驅動力減少時的輔助馬達216的回應速度變得越遲緩。
具體來說，控制部4，在後述的第1控制狀態，曲柄212的旋轉速度KA越高或曲柄212的旋轉週期越短則設定成越大的時間常數。結果，旋轉速度KA越小或旋轉週期越長，則行駛輔助力PX的降低程度的遲緩變得越少，旋轉速度KA越大或旋轉週期越短，則上述行駛輔助力PX的降低程度的遲緩變得越大。在第1控制狀態，隨著旋轉速度KA變小則輔助力的持續時間變短，則可產生與人力驅動力同步的輔助力。藉此讓低旋轉速度KA行駛時的循跡控制性提升。
控制部4，在後述的第2控制狀態，曲柄212的旋轉速度KA越高或曲柄212的旋轉週期越短則設定成越小的時間常數。結果，旋轉速度KA越高或旋轉週期越 短，則行駛輔助力PX的降低的遲緩變得越小。在第2控制狀態，隨著旋轉速度KA變得越高也就是變得高速行駛時則時間常數變得越小，所以輔助力的持續時間也就是驅動輔助馬達216的時間變得越短，變得不易消耗電力。因此能提高在高速區域的續航距離。在第2控制狀態，隨著旋轉速度KA變低也就是變得低速行駛則時間常數變得越大，所以輔助力的持續時間變長，能抑制車速的減少。
例如，控制部4，儲存有如第6圖及第7圖所示的時間常數圖，根據該時間常數圖來設定時間常數。第6圖所示的時間常數圖是用在第1控制狀態。第6所示的時間常數圖，包含有將時間常數與旋轉速度KA對應的資訊，隨著旋轉速度KA變高則時間常數變大。當旋轉速度KA為預定值KAX以上時，則對應成時間常數成為最大。也就是說，控制部4，當旋轉速度KA為預定值KAX以上時，則不藉由第2修正處理進行行駛輔助力PX的修正。最小的時間常數可以採用控制部4的一控制週期的值。
第7圖所示的時間常數圖是用在第2控制狀態。第7圖所示的時間常數圖，包含有將時間常數與旋轉速度KA對應的資訊，隨著旋轉速度KA變高則時間常數變小。當旋轉速度KA為預定值KAY以上時，則對應成時間常數成為最小的一定值。控制部4，也可不使用該時間常數圖，而藉由預先設定的計算式，計算出與旋轉速度KA因應的時間常數。也可使預定值KAY與預定值KAX一致。也可使預定值KAY與預定值KAX相異。
在時間常數圖，時間常數與旋轉速度KA的關係，也可如第6圖的線L11、及第7圖的線L21所示為一次函數的關係，也可如第6圖的線L12、L13、及第7圖的線L22、L23所示為n次函數的關係。如第6圖的線L14所示，旋轉速度KA為0時其時間常數也可為較最小值更大的數值。如第7圖的線L24所示，旋轉速度KA為預定值KAY時其時間常數也可為較最小值更大的數值。時間常數圖，也可如第6圖的線L11~L14所示、如第7圖的線L21~L24所示因應旋轉速度KA的變化讓時間常數連續變化，也可藉由第6圖的線L15所示、第7圖的線L25所示因應旋轉速度KA的變化讓時間常數階梯狀地不連續變化。該時間常數圖是藉由實驗所決定。控制部4，具備有複數的時間常數圖，也可藉由操作部218或外部裝置7來選擇設定複數的時間常數圖。
第2圖所示的控制部4，除了輔助條件之外，還可選擇性地設定：輔助馬達216的輸出特性相對於人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀態。第1控制狀態例如為越野模式。第2控制狀態例如為公路模式。越野模式，是適合行駛於石頭路面、泥土路面等的行駛負荷的時間變化較大的路面的模式。公路模式，是適合行駛於如鋪裝路面的行駛負荷的時間變化較小的路面的模式。所謂行駛負荷的時間變化，是車輪與路面的切線力的時間變化。在第1控制狀態與第2控制狀態，上述輔助馬達216的輸出的最大值相對於人力驅動力相等。
第1控制狀態與第2控制狀態可藉由操作部218選擇性設定。操作部218具有：與第1控制狀態對應的第1操作開關、及與第2控制狀態對應的第2操作開關。藉由操作第1操作開關，讓控制部4成為第1控制狀態，藉由操作第2操作開關，讓控制部4成為第2控制狀態。操作部218也可具備有：藉由進行操作則交互切換第1控制狀態與第2控制狀態的一個操作開關。
在自行車用控制裝置1也可具備有通訊部5。在該情況，第1控制狀態與第2控制狀態也可經由通訊部5來設定。通訊部5可與外部裝置7通訊。外部裝置7例如為個人電腦、智慧型手機等。通訊部5，具有有線或無線的介面，以有線或無線方式與外部裝置7進行通訊。當將通訊部5以有線方式與外部裝置7連接時，也可將連接口設置於驅動單元219的殼體也可設置於操作部218。
控制部4，當自行車的曲柄212從停止狀態旋轉時、以及曲柄212的旋轉速度KA為預定的第1速度以下時的至少其中一方，則將輔助馬達216的輸出(行駛輔助力PX)控制成：讓第1控制狀態的輔助馬達216相對於人力驅動力的變化的回應速度更快於：第2控制狀態的輔助馬達216相對於人力驅動力的變化的回應速度。控制部4，當自行車的曲柄212從停止狀態旋轉時、以及曲柄212的旋轉速度KA為預定的第1速度以下時的至少其中一方，使第1控制狀態的輸出到輔助馬達216的行駛輔助力PX、與第2控制狀態的輸出到輔助馬達216的行駛輔 助力PX相異。換言之，控制部4，當自行車的曲柄212從停止狀態旋轉時、以及曲柄212的旋轉速度KA為預定的第1速度以下時的至少其中一方，使第1控制狀態的輔助馬達216的輸出狀態、與第2控制狀態的輔助馬達216的輸出狀態相異。所謂輸出狀態相異，表示包含當第1控制狀態與第2控制狀態時，檢測出相同人力驅動力時所輸出的行駛輔助力PX不同大小的情況，也可包含相對於局部人力驅動力輸出相同行駛輔助力PX的情況。
更詳細敘述，控制部4，如以下(a)~(c)因應於第1控制狀態與第2控制狀態來控制輔助馬達216的輸出。
(a)控制部4，當自行車的曲柄212從停止狀態旋轉時，則將輔助馬達216的輸出控制成：讓第1控制狀態的人力驅動力增加時的輔助馬達216的回應速度更快於：第2控制狀態的人力驅動力增加時的輔助馬達216的回應速度。
(b)控制部4，當曲柄212的旋轉速度KA為預定的第1速度以下時，則將輔助馬達216的輸出控制成：讓第1控制狀態的人力驅動力減少時的輔助馬達216的回應速度，為第2控制狀態的人力驅動力減少時的輔助馬達216的回應速度以下。
(c)控制部4，當曲柄212的旋轉速度KA超過預定的第2速度且該預定的第2速度為預定的第1速度以上時，則將輔助馬達216的輸出控制成：讓第1控制 狀態的人力驅動力減少時的輔助馬達216的回應速度更慢於：第2控制狀態的人力驅動力減少時的輔助馬達216的回應速度。
如上述(a)為了控制輔助馬達216的輸出，控制部4，在第1控制狀態、第2控制狀態，切換在第1修正處理所用的修正資訊圖或計算式。控制部4，在第1修正處理，例如使用如第8圖的修正資訊圖。在第8圖虛線L311，是表示當第1控制狀態時在第1修正處理所用的修正資訊圖。在第8圖實線L321，是表示當第2控制狀態時在第1修正處理所用的修正資訊圖。在第1控制狀態，當旋轉角度TA到達臨界值TAX也就是第1旋轉角度TAX1時，設定成修正係數為1。第1旋轉角度TAX1例如為30度。在第2控制狀態，當旋轉角度TA到達臨界值TAX也就是第2旋轉角度TAX2時，設定成修正係數為1。第2旋轉角度TAX2例如為60度或720度。第1旋轉角度TAX1小於第2旋轉角度TAX2。
控制部4，也可因應於自行車201的行駛速度ZA，切換在第1修正處理所用的修正資訊圖或計算式。在該情況，控制部4，當行駛速度ZA為預定速度以上時，將輔助馬達216的輸出控制成：相較於行駛速度ZA為預定速度以下時，使人力驅動力增加時的輔助馬達216的回應速度變快。
例如在第1控制狀態時的第1修正處理，如果行駛速度ZA為預定速度ZX以下的話，則控制部4使 用在第8圖的虛線L311所示的修正資訊圖，如果行駛速度ZA為預定速度ZX以下的話，則控制部4使用在第8圖的虛線L312所示的修正資訊圖。在第8圖的修正資訊圖，設定成如果行駛速度ZA為預定的速度ZX以下的話，則當曲柄212從停止狀態旋轉例如30度時，修正係數成為1。在虛線L311所示的修正資訊圖、與虛線L312所示的修正資訊圖，雖然修正係數為1的第1旋轉角度TAX1相同，而相對於修正係數成為1之前的旋轉角度TA，以虛線L312所示的修正資訊圖，相較於以虛線L311所示的修正資訊圖其修正係數變大。
例如在第2控制狀態時的第1修正處理，如果行駛速度ZA為預定速度ZX以下的話，則控制部4使用在第8圖的實線L321所示的修正資訊圖，如果行駛速度ZA為預定速度ZX以下的話，則控制部4使用在第8圖的實線L322所示的修正資訊圖。在第8圖的修正資訊圖，設定成如果行駛速度ZA為預定的速度ZX以下的話，則當曲柄從停止狀態旋轉例如60度時，修正係數成為1。
預定速度ZX選擇為例如時速3km。當行駛速度ZA為預定速度ZX以下時，且當曲柄212從停止狀態旋轉時，預定為自行車201從停止狀態、大致停止的狀態起動的狀態。當自行車201超過預定的速度ZX時且曲柄212從停止狀態旋轉時，是預定為自行車201為滑行狀態。控制部4藉由變更修正資訊圖，則可進行配合自行車 201的行駛狀態的輔助馬達216的輸出啟動。
當自行車的曲柄212從停止狀態旋轉時，在將同樣的人力驅動力施加到曲柄212而使曲柄212以相同的速度旋轉的情況，第1控制狀態相較於第2控制狀態，其輔助馬達216的輸出更快變大。也就是輔助馬達的回應速度變快。
如上述(b)及(c)為了控制輔助馬達216的輸出，控制部4，在第1控制狀態、第2控制狀態，切換在第2修正處理所用的修正資訊圖或計算式。控制部4，在第2修正處理，例如使用如第9圖的修正資訊圖。在第9圖虛線L41，是表示當第1控制狀態時在第2修正處理所用的修正資訊圖。在第9圖實線L42，是表示當第2控制狀態時在第2修正處理所用的修正資訊圖。在第9圖所示的例子，在第1控制狀態及第2控制狀態的任一者當預定的旋轉速度KA的範圍(KAA~KAB)時，時間常數都相同。預定的旋轉速度KA的範圍例如為50rpm~60rpm。在第9圖所示的例子，旋轉速度KAA為預定的第1速度，旋轉速度KAB為預定的第2速度。
接著針對上述自行車用控制裝置1的動作參考第10圖來說明。第10圖是說明自行車用控制裝置1的動作處理的流程圖。
當對自行車用控制裝置1施加電源時，進行到第10圖的步驟S1，控制部4，取得藉由第1檢測部2所檢測的關於人力驅動力的資訊。具體來說，控制部4，取得藉由 第1檢測部2所檢測出的關於轉矩的資訊。
接著進行到步驟S2，控制部4，判斷人力驅動力是否為人力驅動力基準值以上。具體來說，控制部4，根據所取得的關於轉矩的資訊，判斷轉矩是否為轉矩基準值以上。雖然沒有特別限定，而該轉矩基準值可以為例如7N‧m以上10N‧m以下程度。控制部4，當判斷人力驅動力小於人力驅動力基準值時，則進行到步驟S1的處理。
在步驟S2，控制部4，當判斷人力驅動力為人力驅動力基準值以上時，則進行到步驟S3。在步驟S3，控制部4設定基本行駛輔助力PA。詳細來說，控制部4設定與人力驅動力因應的基本行駛輔助力PA。
接著在步驟S4進行第1修正處理。控制部4，因應於曲柄212從停止狀態起算的角度(旋轉角度TA)，使用與所設定或選擇的控制狀態對應的修正係數，來修正基本行駛輔助力PA。控制部4，當曲柄212從停止狀態起算的角度成為臨界值TAX以上時，則不修正基本行駛輔助力PA。
接著進行到步驟S5，控制部4判斷人力驅動力是否減少。在步驟S5，控制部4，當判斷人力驅動力減少時，則進行到步驟S6。
在步驟S6，控制部4進行第2修正處理。控制部4，將在步驟S4進行過修正的基本行駛輔助力PA(行駛輔助力PX)、或未修正過的基本行駛輔助力PA， 使用設定或與選擇的控制狀態對應的時間常數進行修正，而進行到步驟S7。在步驟S5，控制部4，當判斷人力驅動力未減少時，則進行到步驟S7。
在步驟S7，控制部4，根據在步驟S4及步驟S6進行過修正的基本行駛輔助力PA(行駛輔助力PX)、在步驟S4進行過修正的基本行駛輔助力PA(行駛輔助力PX)、或未修正的基本行駛輔助力PA，來控制輔助馬達216。當步驟S7完成時，則進行到步驟S1，在控制部4的電力供給中斷之前持續執行流程圖的處理。
自行車用控制裝置1達成以下的效果。
(1)在自行車201的行駛狀況例如當自行車201行駛於公路路面與行駛於越野路面時，對於輔助馬達216的要求不同。因此需要因應於自行車201的行駛狀況進行輔助馬達216的控制。
控制部4，能選擇性地設定第1控制狀態與第2控制狀態，來控制輔助馬達216。因此能因應於自行車201的行駛狀況進行輔助馬達216的控制。
(2)控制部4，當旋轉速度KA為預定的第1速度以下時，則將輔助馬達216的輸出控制成：讓第1控制狀態的輔助馬達216相對於人力驅動力的變化的回應速度更快於：為第2控制狀態的輔助馬達216相對於人力驅動力的變化的回應速度。
因此，在第1控制狀態，能相對於人力驅動力追隨性較佳地驅動輔助馬達216。因此，例如當在越野 路面越過障礙物時，人力驅動力變大的話則輔助馬達216的輸出也立刻變大，人力驅動力減少的話則輔助馬達216的輸出也立刻變小。因此提升了循跡控制性。當人力驅動力變小時，則能將輔助馬達216的輸出及輸出時間減少，所以能減少電力的消耗。另一方面在第2控制狀態，能讓輔助馬達216導致的轉矩的變動變小。因此在平坦的公路路面，騎乘者不易感受到因輔助力的變動導致的不適感。
(3)控制部4，當曲柄212從停止狀態旋轉時也就是在旋轉角度TA較小的區域，則將輔助馬達216的輸出控制成：讓第1控制狀態的輔助馬達216的輸出相對於人力驅動力的變化更快於：為第2控制狀態的輔助馬達216相對於人力驅動力的變化的回應速度。也就是說，將基本行駛輔助力PA修正為較基本行駛輔助力PA更小的行駛輔助力PX的期間，第2控制狀態時較第1控制狀態時更短。
因此在第1控制狀態，相對於人力驅動力的行駛輔助力PX會快速上升至基本行駛輔助力PA，所以例如當自行車201行駛於越野路面時，提升了循跡控制性。另一方面在第2控制狀態，相對於人力驅動力的行駛輔助力PX相較於第1控制狀態會較慢上升至基本行駛輔助力PA，所以可以減少例如當自行車201開始行駛時而行駛速度ZA劇烈上升讓騎乘者感覺不適等情形。
(4)例如為了維持某程度的速度行駛於越野路面的情況，需要較大的動力(能量)。為了得到較大的 動力，如果單純將上限轉矩設定值拉高，則可能導致驅動單元219的馬達部或機構部的大型化、重量增加。而在將輔助馬達的輸出相對於人力驅動力的比率也就是輔助比拉高的情況，會消耗更多電力。控制部4，當旋轉速度KA超過預定的第2速度時，則將輔助馬達的輸出控制成：讓第1控制狀態的人力驅動力減少時的輔助馬達的回應速度更慢於：第2控制狀態的人力驅動力減少時的輔助馬達的回應速度。藉此，即使人力驅動力減少也能抑制輔助力的減少，所以不用變更驅動單元219的尺寸與重量，且能有效應用電力而能將動力拉高。
(變形例)
自行車用控制裝置等所採取的具體型態，不限定於實施方式所舉例的型態。自行車用控制裝置可採取與實施方式不同的各種型態。以下所示的實施方式的變形例，是自行車用控制裝置等所採取的各種型態的一個例子。
控制部4在第1修正處理後進行第2修正處理，而控制部4也可在進行第2修正處理後再進行第1修正處理。
在實施方式，控制部4，也可取代修正基本行駛輔助力PA的方式，修正藉由第1檢測部2所檢測的人力驅動力。也就是說，控制部4，也可並不直接修正基本行駛輔助力PA，而藉由修正藉由第2檢測部3所檢測出的人力驅動力，來間接性修正基本行駛輔助力PA。
第1檢測部2，雖然將作用於曲柄軸212A的轉矩檢測為人力驅動力，而並沒有特別限定。例如第1檢測部2，也可將作用於鏈條210的張力檢測為人力驅動力，也可檢測作用於後輪207的車軸的力，或檢測藉由人力作用於框架202的驅動力等。
雖然採用藉由輔助機構215將輔助驅動力作用於動力傳達路線的構造，而並沒有特別限定。例如也可為藉由輔助機構215將輔助驅動力作用於鏈條210的構造。例如具備有前輪轂馬達的電動輔助自行車，也就是在前輪206具備有輔助機構的電動輔助自行車也能適用本自行車用控制裝置。其他具備有後輪轂馬達的電動輔助自行車，也就是在前輪207具備有輔助機構的電動輔助自行車也能適用本自行車用控制裝置。
控制部4，也可取代旋轉速度KA，而使用自行車201的曲柄212開始旋轉起算的行駛距離或行駛時間，來進行第1修正處理。
在第9圖所示的圖面，也能將線L42維持為：當旋轉速度KA高於旋轉速度KAB時，時間常數為一定值，例如旋轉速度KAB時的時間常數。在該情況在第2控制狀態，即使在高速區域也能抑制轉矩的變動。因此即使在高速區域，騎乘者也不易感受到因轉矩的變動導致的不適感。而即使在高速區域也容易將行駛速度ZA保持一定。
控制部4雖然執行(a)、(b)、(c)的全部控制，而也可執行(a)、(b)及(c)的至少任一控 制。藉由操作部218或外部裝置7的至少任一，也可在(a)、(b)、(c)之中選擇控制部4執行的控制。
也可藉由操作部218或外部裝置7，來調節輔助馬達216的回應速度。在該情況，可藉由操作部218或外部裝置7，來選擇或設定修正係數及時間常數。藉此能因應使用者的喜好來進行輔助馬達216的控制。
控制部4雖然設定成能透過操作部218的操作變更輔助條件，而也可無法變更輔助條件。在該情況，能將人力驅動力的預定倍的行駛輔助力PX設定為基本行駛輔助力PA。
控制部4，當曲柄212從停止位置旋轉時，因應曲柄212的旋轉角度TA來設定輔助係數，而控制部4，也可當曲柄212從停止位置旋轉時，與曲柄212的旋轉無關地相對於人力驅動力的增加來使行駛輔助力PX的增加變遲緩。在該情況，控制部4，使用一階低通濾波器修正基本行駛輔助力PA。藉由相對於人力驅動力的增加使行駛輔助力PX的增加變遲緩，則能變更輔助馬達216相對於人力驅動力的變化之回應速度。
控制部4，在第1控制狀態，當曲柄212從停止位置旋轉時，不修正基本行駛輔助力PA。控制部4，在第1控制狀態，當第1行駛速度以下時，也可不修正基本行駛輔助力PA。在該情況，能使輔助馬達216更直接地對於人力驅動力回應。
1‧‧‧自行車用控制裝置
2‧‧‧第1檢測部
3‧‧‧第2檢測部
4‧‧‧控制部
5‧‧‧通訊部
6‧‧‧第3檢測部
7‧‧‧外部裝置
215‧‧‧自行車
216‧‧‧輔助馬達
217‧‧‧驅動電路
218‧‧‧操作部
219‧‧‧驅動單元

Claims (12)

  1. 一種自行車用控制裝置，具備有因應人力驅動力控制輔助馬達的輸出的控制部；上述控制部，可選擇性地設定：上述輔助馬達的輸出狀態相對於上述人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀態，在當自行車的曲柄從停止狀態旋轉時、及上述曲柄的旋轉速度為預定的第1速度以下時的至少其中一方，將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述輔助馬達相對於上述人力驅動力的變化之回應速度，比上述第2控制狀態的上述輔助馬達相對於上述人力驅動力的變化之回應速度更快。
  2. 如申請專利範圍第1項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，當自行車的曲柄從停止狀態旋轉時，則將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述人力驅動力增加時的上述輔助馬達的回應速度，比上述第2控制狀態的上述人力驅動力增加時的上述輔助馬達的回應速度更快。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，當上述曲柄的旋轉速度為預定的第1速度以下時，則將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述人力驅動力減少時的上述輔助馬達的回應速度，比上述第2控制狀態的上述人力驅動力減少時的上述輔助馬達的回應速度更快。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，當上述曲柄的旋轉速度超過預定的第2速度且該預定的第2速度為預定的第1速度以上時，則將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述人力驅動力減少時的上述輔助馬達的回應速度，比上述第2控制狀態的上述人力驅動力減少時的上述輔助馬達的回應速度更慢。
  5. 如申請專利範圍第1至4項其中任一項的自行車用控制裝置，其中，進一步包含可安裝於自行車的操作部，上述控制部，藉由上述操作部選擇性地設定上述第1控制狀態及上述第2控制狀態。
  6. 如申請專利範圍第1至5項其中任一項的自行車用控制裝置，其中，進一步包含可與外部裝置通訊的通訊部，上述控制部，藉由上述外部裝置選擇性地設定上述第1控制狀態及上述第2控制狀態。
  7. 如申請專利範圍第5項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部可藉由上述操作部來調節上述回應速度。
  8. 如申請專利範圍第6項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部可藉由上述外部裝置來調節上述回應速度。
  9. 一種自行車用控制裝置，具備有因應人力驅動力控制輔助馬達的輸出的控制部；上述控制部，可選擇性地設定：上述輔助馬達的輸出的最大值相對於上述人力驅動力相等、且上述輔助馬達的 輸出狀態相對於上述人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀態，在當自行車的曲柄從停止狀態旋轉時、及上述曲柄的旋轉速度為預定的第1速度以下時的至少其中一方，將上述輔助馬達的輸出控制成：讓上述第1控制狀態的上述輔助馬達的輸出相對於上述人力驅動力，與上述第2控制狀態的上述輔助馬達的輸出相對於上述人力驅動力不同。
  10. 如申請專利範圍第9項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，當在上述第1控制狀態上述曲柄從停止狀態旋轉時，在上述曲柄的旋轉角度到達第1預定值之前使上述輔助馬達的輸出降低，當在上述第2控制狀態上述曲柄從停止狀態旋轉時，在上述曲柄的旋轉角度到達較上述第1預定值更大的第2預定值之前使上述輔助馬達的輸出降低。
  11. 一種自行車用控制裝置，用來控制具有輔助馬達的自行車；具備有控制部，該控制部，因應於：以在藉由上述輔助馬達開始行駛輔助的時間點的上述自行車的曲柄的位置作為基準的上述曲柄的旋轉角度、從開始上述行駛輔助的時間點起算的行駛距離、及從開始上述行駛輔助的時間點起算的行駛時間的至少任一，來將輸出到上述輔助馬達的行駛輔助力進行控制；上述控制部，可選擇性地設定：上述輔助馬達的輸出相對於人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀 態，當上述曲柄從停止狀態旋轉時，使上述第1控制狀態的輸出到上述輔助馬達的行駛輔助力、與上述第2控制狀態的輸出到上述輔助馬達的行駛輔助力不同。
  12. 一種自行車用控制裝置，用來控制具有輔助馬達的自行車；具備有控制部，該控制部，因應於人力驅動力來控制輸出到上述輔助馬達的行駛輔助力；上述控制部，當上述人力驅動力降低時，將上述行駛輔助力控制成相對於上述人力驅動力的降低讓行駛輔助力的降低變遲緩，且因應於曲柄的旋轉狀態控制上述行駛輔助力的降低的遲緩程度，可選擇性地設定：上述輔助馬達的輸出相對於上述人力驅動力互相不同的第1控制狀態與第2控制狀態，使上述第1控制狀態時的上述行駛輔助力的降低的遲緩程度、與第2控制狀態時的上述行駛輔助力的降低的遲緩程度不同。
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