TW201742784A - 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，能因應自行車行駛環境更適當地輔助自行車的推進。自行車用控制裝置(10)，包含：根據輸入到自行車的人力驅動力，來將輔助自行車推進的馬達(24)的輸出進行控制的控制部(12)。控制部(12)，藉由複數的動作模式的任一模式來控制馬達(24)。複數的動作模式包含：根據人力驅動力來控制馬達(24)的輸出的第1動作模式及第2動作模式、以及除了第1動作模式及第2動作模式之外的其他動作模式。第1動作模式的馬達(24)的輸出轉矩的上限值，是第1上限值，第2動作模式的馬達(24)的輸出轉矩的上限值，是第1上限值的1.5倍以上的第2上限值，其他動作模式的馬達(24)的輸出轉矩的上限值，是第1上限值以下或第2上限值以上。

Description

自行車用控制裝置
本發明是關於自行車用控制裝置。
在專利文獻1，揭示有因應人力驅動力來控制馬達的輸出的自行車用控制裝置。在該自行車用控制裝置，設置有複數種馬達的驅動力相對於人力驅動力的輔助比，可以切換複數種的輔助比。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平10-67377號公報
雖然較佳是因應自行車的行駛環境來將控制馬達的動作模式切換，可是在先前技術的自行車用控制裝置，只揭示了變更輔助比的方式。
本發明的目的要提供一種自行車用控制裝置，能因應自行車行駛環境更適當地輔助自行車的推進。
[1]本發明的自行車用控制裝置的一種型態，包含：根據輸入到自行車的人力驅動力，來將輔助上述自行車推進的馬達的輸出進行控制的控制部；上述控制部，藉由複數的動作模式的任一模式來控制上述馬達；上述複數的動作模式包含：根據上述人力驅動力來控制上述馬達的輸出的第1動作模式及第2動作模式、以及除了上述第1動作模式及上述第2動作模式之外的其他動作模式；上述第1動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值，是第1上限值，上述第2動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值，是上述第1上限值的1.5倍以上的第2上限值，上述其他動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值，是上述第1上限值以下或上述第2上限值以上。
由於第2動作模式的馬達的輸出轉矩的上限值，是第1動作模式的馬達的輸出轉矩的上限值的1.5倍以上，所以在第2動作模式，相較於第1動作模式，即使在輸入更大人力驅動力的情況，馬達的輸出轉矩也更不易到達上限值。藉此，人力驅動力與馬達的輸出轉矩的比率更不易改變，能更適當地輔助自行車的推進。
[2]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述第2上限值，是上述第1上限值的2倍以上。因此，人力驅動力與馬達的輸出轉矩的比率更不易改變，能更適當地輔助自行車的推進。
[3]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，在上述第1動作模式，當上述馬達的輸出轉矩在上述第1上限值以下時，將上述馬達控制成第1輔助比，在上述第2動作模式，當上述馬達的輸出轉矩在上述第2上限值以下時，將上述馬達控制成第2輔助比。
藉由讓每個動作模式的輔助比的大小不同，則可更適當地輔助自行車的推進。
[4]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述第2輔助比為上述第1輔助比的2倍以下。
即使第2動作模式的輔助比大於第1動作模式的輔助比，藉由讓第2輔助比成為第1輔助比的2倍以下，則人力驅動力與馬達的輸出轉矩的比率不易改變，能更適當地輔助自行車的推進。
[5]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述其他動作模式包含：上述馬達的輸出轉矩的上限值為上述第2上限值以上的第3上限值之第3動作模式；上述控制部，在上述第3動作模式，當上述馬達的輸出轉矩為上述第3上限值以下時，將上述馬達控制成第3輔助比，上述第3輔助比，大於上述第2動作模式的第2輔助比，上述第3上限值與上述第2上限值的差值，小於上述第2上限值與上述第1上限值的差值。
因此，藉由行駛環境選擇第1動作模式、第2動作模式、及第3動作模式，則可更適當地輔助自行車的推進。尤其在第2動作模式，人力驅動力與馬達的輸出轉矩的比 率不易改變。
[6]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述第3輔助比為上述第2輔助比的2倍以上。
因此在第3動作模式，能更強力地輔助自行車的推進。
[7]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述第3上限值與上述第2上限值相等。
因此，在第2動作模式，人力驅動力與馬達的輸出轉矩的比率更不易改變，能更適當地輔助自行車的推進。
[8]本發明的自行車用控制裝置的一種型態，包含：根據輸入到自行車的人力驅動力，來將輔助上述自行車推進的馬達的輸出進行控制的控制部；上述控制部，藉由第1動作模式、第2動作模式、及第3動作模式的任一動作模式來控制上述馬達；從上述第1動作模式切換到上述第2動作模式時的輔助比的上升率，小於從上述第2動作模式切換到上述第3動作模式時的上述輔助比的上升率；從上述第1動作模式切換到上述第2動作模式時的上述馬達的輸出轉矩的上限值的上升率，大於從上述第2動作模式切換到上述第3動作模式時的上述馬達的輸出轉矩的上限值的上升率。
因此，在第2動作模式，人力驅動力與馬達的輸出轉矩的比率更不易改變，能更適當地輔助自行車的推進。藉由讓每個動作模式的馬達的輔助強度不同，則容易達成因應行駛環境的輔助。
[9]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述第2動作模式的上述輔助比，是上述第1動作模式的上述輔助比的2倍以下。
即使第2動作模式的輔助比大於第1動作模式的輔助比，藉由讓第2輔助比成為第1輔助比的2倍以下，則人力驅動力與馬達的輸出轉矩的比率不易改變，能更適當地輔助自行車的推進。
[10]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述第2動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值，是上述第1動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值的2倍以上。
因此在第2動作模式，與第1動作模式相比，即使在輸入更大人力驅動力的情況，馬達的輸出轉矩也不易到達上限值。藉此，人力驅動力與馬達的輸出轉矩的比率更不易改變，能更適當地輔助自行車的推進。
[11]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，根據使用者可操作的操作部的操作，來變更上述動作模式。
因此，使用者可以變更動作模式，使用者容易得到較佳的輔助力。
[12]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，根據上述自行車的傾斜角度及上述自行車的震動的至少任一方來切換上述動作模式。
因此，控制部可因應行駛環境來進行馬達的控制，容 易達成因應行駛環境的輔助。
[13]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，當上述傾斜角度小於第1角度且上述震動的大小小於臨界值時，以上述第1動作模式控制上述馬達。
當傾斜角度小於第1角度且震動的大小小於臨界值時，藉由抑制馬達的輸出則能抑制馬達的消耗電力。
[14]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，當上述傾斜角度小於第1角度且上述震動的大小為臨界值以上時，以上述第2動作模式控制上述馬達。
當傾斜角度小於第1角度且震動大小為臨界值以上時，相較於第1動作模式能更提高馬達的輸出，所以能強力地輔助自行車的推進。
[15]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，當上述傾斜角度為第1角度以上時，以上述第3動作模式控制上述馬達。
當傾斜角度為第1角度以上時，相較於第1動作模式及第2動作模式能更提高馬達的輸出，所以能更強力地輔助自行車的推進。
[16]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，當上述自行車的傾斜角度為第2角度以上時，以上述第3動作模式控制上述馬達，當上述傾斜角度為小於上述第2角度，且為較上述第2角度更小的第3 角度以上時，以上述第2動作模式控制上述馬達；當上述傾斜角度小於上述第3角度時，以上述第1動作模式控制上述馬達。
因此，能因應自行車的傾斜角度適當地輔助自行車的推進。
[17]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，當上述自行車的傾斜角度為第4角度以上時，以上述第3動作模式控制上述馬達，當上述傾斜角度小於上述第4角度時，以上述第2動作模式控制上述馬達。
因此，能因應自行車的傾斜角度適當地輔助自行車的推進。
[18]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，根據使用者可操作的操作部的操作，將上述動作模式切換到上述第1動作模式。
因此，無論自行車的傾斜角度如何，都可藉由使用者的操作變更成第1動作模式，可抑制馬達的消耗電力。
[19]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，當上述自行車的震動的大小為臨界值以上時，以上述第2動作模式控制上述馬達，當上述震動的大小小於上述臨界值時，以上述第1動作模式控制上述馬達。
因此，能因應自行車的震動大小適當地輔助自行車的推進。
[20]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，根據使用者可操作的操作部的操作，將上述動作模式切換到上述第3動作模式。
因此，無論自行車的震動大小如何，都可藉由使用者的操作變更成第3動作模式，可因應使用者的意圖來增大輔助力。
[21]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，根據用來檢測上述自行車的前後方向的傾斜角度的傾斜感應器來取得關於上述傾斜角度的資訊。
藉由該構造，可更高精度地取得傾斜角度。
[22]藉由上述自行車用控制裝置的一個例子，上述控制部，根據用來檢測上述自行車的震動的震動感應器來取得關於上述震動的大小的資訊。
藉由該構造，藉由震動感應器能更高精度地取得自行車的震動的大小。
藉由上述自行車用控制裝置，能因應自行車行駛環境更適當地輔助自行車的推進。
10‧‧‧自行車用控制裝置
12‧‧‧控制部
24‧‧‧馬達
30‧‧‧操作部
44‧‧‧傾斜感應器
44B‧‧‧加速度感應器(震動感應器)
第1圖是顯示包含有實施方式的自行車用控制裝置的自行車的電動構造的方塊圖。
第2圖是藉由第1圖的控制部所執行的切換處理的流程圖。
第3圖是藉由第1圖的變形例的控制部所執行的切換處理的流程圖。
第4圖是藉由第2圖的變形例的控制部所執行的切換處理的流程圖。
第5圖是藉由第3圖的變形例的控制部所執行的切換處理的流程圖。
第6圖是藉由第4圖的變形例的控制部所執行的切換處理的流程圖。
參考第1圖及第2圖針對實施方式的自行車用控制裝置加以說明。
如第1圖所示，自行車用控制裝置10包含控制部12。自行車用控制裝置10設置於自行車。在自行車設置有：驅動單元20、操作部30、轉矩感應器40、車速感應器42、傾斜感應器44、及電池50。控制部12藉由有線或無線方式可通訊地連接驅動單元20的驅動電路22、操作部30、轉矩感應器40、車速感應器42、及傾斜感應器44。在控制部12及驅動電路22電連接著電池50。在以有線方式將操作部30、轉矩感應器40、車速感應器42、及傾斜感應器44連接於控制部12的情況，也可從控制部12供給電力，也可從電池50直接供給電力。在以無線方 式將操作部30、轉矩感應器40、車速感應器42、及傾斜感應器44連接於控制部12的情況，操作部30、轉矩感應器40、車速感應器42、及傾斜感應器44分別具備有電源。電源例如為充電池、發電機等。
控制部12，根據輸入到自行車的人力驅動力，來將用來輔助自行車推進的驅動單元20的馬達24的輸出進行控制。控制部12，藉由複數的動作模式的任一模式來控制馬達24。在複數的動作模式，根據人力驅動力而馬達24的輸出狀態互相不同。控制部12包含運算處理部及記憶部。運算處理部，用來執行預定的控制程式，例如包含CPU(中央處理單元)(Central Processing Unit)或MPU(微處理單元)(Micro Processing Unit)。在記憶部儲存有：各種控制程式、複數的動作模式、及使用於各種控制處理的資訊。記憶部也可與控制部12分別形成。控制部12，也可設置於驅動單元20或操作部30，也可另外設置。控制部12也可包含1個或複數的運算處理部及記憶部。例如在控制部12包含複數的運算處理部及記憶部的情況，在驅動單元20及操作部30也可分別設置有構成控制部12的運算處理部及記憶部。控制部12，也可包含輸入介面電路及輸出介面電路這樣的一般電路。
驅動單元20包含驅動電路22及馬達24。驅動電路22，用來控制從自行車搭載的電池50供給到馬達24的電力。馬達24用來輔助自行車的推進。馬達24用來輔助對自行車輸入的人力驅動力。馬達24包含電動馬 達。馬達24，結合於從自行車的曲柄軸起至後鏈輪之間的動力傳達路線。馬達24，連結於從曲柄軸起至前鏈輪之間的動力傳達路線較佳。驅動單元20也可包含將馬達24的旋轉減速的減速器。驅動單元20，也可包含於前輪轂或後輪轂，在該情況，馬達24結合於前輪轂或後輪轂的輪轂殼罩。
操作部30安裝於車把桿。操作部30，包含有第1操作部32及第2操作部34。第1操作部32及第2操作部34分別包含開關或槓桿。控制部12，根據使用者可操作的操作部30的操作，來變更動作模式。第1操作部32及第2操作部34，是設置用來以手動方式變更複數的動作模式。當使用者操作第1操作部32或第2操作部34時，操作部30，對控制部12輸出將複數的動作模式的其中一個模式切換到其他動作模式的切換訊號。第1操作部32，是設置用來以第1順序切換複數的動作模式。第2操作部34，是設置用來以與第1順序相反的第2順序切換複數的動作模式。操作部30進一步包含第3操作部36。第3操作部36包含開關或槓桿。當使用者操作第3操作部36時，控制部12變更成：以手動方式變更複數的動作模式的手動模式、或自動變更複數的動作模式的自動模式。操作部30，也可先區分：以手動方式變更複數的動作模式的訊號、自動變更複數的動作模式的訊號，然後將其傳到控制部12，也可讓控制部12接收因應第3操作部36的操作的訊號，讓操作部30交互切換手動模式與自 動模式。
轉矩感應器40，輸出與人力驅動力因應的訊號。轉矩感應器40，用來檢測施加到曲柄或踏板的人力驅動力。轉矩感應器40例如包含應變感應器、磁致伸縮感應器、光學感應器、及壓力感應器的至少一種。控制部12，根據轉矩感應器40的輸出來運算每單位時間的人力驅動力(以下稱為「人力驅動力TH」)。
車速感應器42安裝於前叉。車速感應器42，將其與在前輪的輻絲所安裝的磁鐵之間相對位置的變化所因應的數值輸出到控制部12。車速感應器42，較佳包含：構成簧片開關的磁性體簧片或霍爾元件。控制部12，根據車速感應器42的輸出、及預先儲存於控制部12的前輪的周長來運算每單位時間的行駛距離(以下稱為「車速V」)。車速感應器42也可安裝於自行車的鏈條支架。在該情況將磁鐵安裝於後輪的輻絲。車速感應器42也可包含GPS(全球定位系統)(Global Positioning System)。
傾斜感應器44安裝於自行車的框架。傾斜感應器44用來檢測傾斜角度。傾斜感應器44包含：3軸的陀螺儀感應器44A及3軸的加速度感應器44B。傾斜感應器44的輸出包含：3軸的各姿勢角度、及3軸的各加速度的資訊。3軸的姿勢角度為俯仰角度DA、翻滾角度DB、及偏擺角度DC。陀螺儀感應器44A的3軸與加速度感應器44B的3軸為一致較佳。傾斜感應器44，以讓自 行車的左右方向與俯仰角度DA的軸延伸的方向大致一致的方式安裝於自行車較佳。傾斜感應器44也可安裝於前叉、車把桿、或驅動單元20。傾斜感應器44也可包含1軸的加速度感應器。
控制部12，從用來檢測自行車的前後方向的傾斜角度的傾斜感應器44來取得關於自行車的傾斜角度的資訊。例如，控制部12，根據傾斜感應器44的輸出來運算自行車的傾斜角度D。傾斜角度D，是繞著朝自行車的左右方向延伸的軸之自行車的前後方向的傾斜角度。也就是說傾斜角度D是俯仰角度DA。傾斜角度D，當自行車設置在水平場所時是設定為「0」度。因此傾斜角度D是相關於行駛路面的斜率。
控制部12，從用來檢測自行車的震動的震動感應器來取得關於自行車的震動的大小VR的資訊。震動感應器的一個例子是加速度感應器44B。震動的大小VR的一個例子是震動程度(dB)。例如，控制部12，根據加速度感應器44B的輸出來運算自行車的震動的大小VR。控制部12較佳是運算自行車的上下方向的震動的大小VR。
控制部12，根據人力驅動力TH及車速V來執行控制馬達24的輔助控制。控制部12，當車速V為預設的預定車速V以上時，則停止馬達24的驅動。預定車速V例如為時速25km。控制部12，運算馬達24的輸出轉矩的轉矩指令值。轉矩指令值，例如是根據將預設的輔 助比R乘以人力驅動力TH的值所設定。控制部12，以讓輸出轉矩TA成為預設的上限值TL以下的方式來控制馬達24。控制部12，例如以讓馬達24的輸出轉矩TA與轉矩指令值一致的方式，來控制供給到馬達24的電流。控制部12，當轉矩指令值大於上限值TL時，將轉矩指令值設定為上限值TL。控制部12，也可取代轉矩指令值，使用電流指令值或電力指令值。輔助比R，是馬達24的驅動力相對於人力驅動力TH的比率。在減速器連接於馬達24的情況，輔助比R，是馬達24的減速器的輸出的驅動力相對於人力驅動力TH的比率，馬達24的輸出轉矩TA，是馬達24的減速器的輸出轉矩。
複數的動作模式包含：根據人力驅動力來控制馬達24的輸出的第1動作模式及第2動作模式、以及除了第1動作模式及第2動作模式之外的其他動作模式。其他動作模式的一個例子，是根據人力驅動力來控制馬達24的輸出的第3動作模式。控制部12，藉由第1動作模式、第2動作模式、及第3動作模式的任一動作模式來控制馬達24。其他動作模式的其他例子，是無關人力驅動力來控制馬達24的輸出的動作模式。作為一個例子，例如停止馬達24的輔助的關閉模式、及當使用者推行自行車時藉由馬達24輔助的步行模式。而其他動作模式也可不包含步行模式。
第1動作模式，是用來抑制行駛中的電池50的電力消耗的動作模式。第2動作模式，是預定在岩石或 泥土等的行駛路面的凹凸程度較大的越野路線的行駛負荷變化較大的行駛路面的行駛的動作模式。第3動作模式，是預定在陡坡等的上升斜率的行駛負荷較高的狀態持續的行駛路面的行駛的動作模式。行駛負荷，是自行車的推進所需要的自行車的輪胎與行駛路面的切線方向的力。
輔助比R及輸出轉矩TA的上限值TL對應於各動作模式。在以下的說明，第1輔助比R1是第1動作模式的輔助比R，第2輔助比R2是第2動作模式的輔助比R，第3輔助比R3是第3動作模式的輔助比R。
第2輔助比R2大於第1輔助比R1。第3輔助比R3大於第2輔助比R2。從第1動作模式切換到第2動作模式時的輔助比R的上升率(R2/R1)，小於從第2動作模式切換到第3動作模式時的輔助比R的上升率(R3/R2)。第3輔助比R3較佳是第2輔助比R2的2倍以上。第2輔助比R2較佳是第1輔助比R1的2倍以下。從第1動作模式變更到第2動作模式時的輔助比R的上升率(R2/R1)，較佳小於從第2動作模式變更到第3動作模式時的輔助比R的上升率(R3/R2)的1/2。
各輔助比R1~R3，以符合上述關係為條件例如設定在以下的數值範圍內的值。也就是說，輔助比R1為0.5以上且0.65以下，較佳為0.6。輔助比R2為0.65以上且小於1.8，較佳為0.7。輔助比R3為2.5以上且4.0以下，較佳為3.0。
第1動作模式的馬達24的輸出轉矩的上限 值，是第1上限值TL1，第2動作模式的馬達24的輸出轉矩的上限值，是第1上限值TL1的1.5倍以上的第2上限值TL2。第2上限值TL2較佳是第1上限值TL1的2倍以上。其他動作模式的馬達24的輸出轉矩的上限值，為第1上限值TL1以下或第2上限值TL2以上。其他動作模式包含：馬達24的輸出轉矩的上限值為第2上限值TL2以上的第3動作模式。第3上限值TL3與第2上限值TL2的差值，小於第2上限值TL2與第1上限值TL1的差值。第3上限值TL3與第2上限值TL2相等。
從第1動作模式切換到第2動作模式時的馬達24的輸出轉矩TA的上限值TL的上升率(TL1/TL2)，大於從第2動作模式切換到第3動作模式時的馬達24的輸出轉矩TA的上限值TL的上升率(TL3/TL2)。較佳為從第1動作模式切換到第2動作模式時的馬達24的輸出轉矩TA的上限值TL的上升率(TL1/TL2)，大於從第2動作模式切換到第3動作模式時的馬達24的輸出轉矩TA的上限值TL的上升率(TL3/TL2)的1/2。
各上限值TL1~TL3，以符合上述關係為條件例如設定在以下的數值範圍內的值。也就是說，第1上限值TL1為20Nm以上且35Nm以下，較佳為30Nm。第2上限值TL2為大於55Nm以上且70Nm以下，較佳為70Nm。第3上限值TL3為60Nm以上且80Nm以下，較佳為70Nm。
控制部12，在第1動作模式，當馬達24的輸 出轉矩TA為第1上限值TL1以下時，將馬達24控制成第1輔助比R1。控制部12，在第2動作模式，當馬達24的輸出轉矩TA為第2上限值TL2以下時，將馬達24控制成第2輔助比R2。控制部12，在第3動作模式，當馬達24的輸出轉矩TA為第3上限值TL3以下時，將馬達24控制成第3輔助比R3。
控制部12，根據自行車的傾斜角度及自行車的震動的至少任一方來切換動作模式。控制部12，當傾斜角度D小於第1角度Y1且震動大小VR小於臨界值X時，以第1動作模式控制馬達24。控制部12，當傾斜角度D小於第1角度Y1且震動大小VR為臨界值X以上時，以第2動作模式控制馬達24。控制部12，當傾斜角度D為第1角度Y1以上時，以第3動作模式控制馬達24。第1角度Y1，是判斷行駛路面是否為陡坡等的高行駛負荷用的數值，是藉由試驗等所預先設定。臨界值X，是判斷行駛路面為鋪裝路面或越野路面用的數值，是藉由試驗等所預先設定。鋪裝路面，是凹凸較小且行駛負荷較小的行駛路面。
例如控制部12，根據傾斜角度D及震動的大小VR來執行切換處理切換到第1動作模式、第2動作模式、及第3動作模式的任一模式。藉此，因應行駛環境以適合路面的動作模式來控制馬達24的輸出。
參考第1圖及第2圖，針對切換處理來說明。控制部12，每預定周期反覆執行切換處理。控制部 12，當從操作部30接收到以手動方式變更複數的動作模式的訊號時，或當將對控制部12的電力供給關閉時，則停止執行切換處理。
控制部12，在步驟S11判斷震動的大小VR是否在臨界值X以上。控制部12，當在步驟S11判斷震動的大小VR為臨界值X以上時，在步驟S12判斷傾斜角度D是否為第1角度Y1以上。
控制部12，當在步驟S12判斷傾斜角度D為第1角度Y1以上時，在步驟S13以第3動作模式控制馬達24，當在步驟S12判斷傾斜角度D小於第1角度Y1時，在步驟S14以第2動作模式控制馬達24。
控制部12，當在步驟S11判斷震動的大小VR小於臨界值X時，在步驟S15判斷傾斜角度D是否小於第1角度Y1。控制部12，當在步驟S15判斷傾斜角度D小於第1角度Y1時，在步驟S16以第1動作模式控制馬達24，當在步驟S15判斷傾斜角度D為第1角度Y1以上時，移往步驟S13，以第3動作模式控制馬達24。
(變形例)
關於上述實施方式的說明，是本發明的自行車用控制裝置採取的型態的例子，並非意圖限制其形態。本發明的自行車用控制裝置，可採取例如以下所示的上述實施方式的變形例及未相互矛盾的至少兩個變形例組合的型態。
控制部12，在切換處理，也可僅根據傾斜角 度D以複數的動作模式之中的一個動作模式來控制馬達24。
作為其一個例子，控制部12，當自行車的傾斜角度D為第2角度Y2以上時，以第3動作模式控制馬達24。控制部12，當傾斜角度D為較第2角度Y2更小的第3角度Y3以上，且傾斜角度D小於第2角度Y2時，則以第2動作模式控制馬達24。控制部12，當傾斜角度D小於第3角度Y3時，以第1動作模式控制馬達24。第2角度Y2，是判斷自行車行駛的路面是否為陡坡等的高行駛負荷狀態用的數值，是藉由試驗等所預先設定。第2角度Y2，例如與實施方式的第1角度Y1相等。第3角度Y3，是判斷自行車行駛的路面是否為平坦的低行駛負荷狀態用的數值。第3角度Y3藉由試驗等預先設定。
參考第3圖，針對切換處理的其他例子來說明。
控制部12，在步驟S21判斷傾斜角度D是否為第2角度Y2以上。控制部12，當在步驟S21判斷傾斜角度D為第2角度Y2以上時，在步驟S22以第3動作模式控制馬達24。控制部12，當在步驟S21判斷傾斜角度D小於第2角度Y2時，在步驟S23判斷傾斜角度D是否為第3角度Y3以上。
控制部12，當在步驟S23判斷傾斜角度D為第3角度Y3以上時，在步驟S24以第2動作模式控制馬達24，當在步驟S23判斷傾斜角度D小於第3角度Y3 時，在步驟S25以第1動作模式控制馬達24。
作為其他例子，控制部12，當自行車的傾斜角度D為第4角度Y4以上時，以第3動作模式控制馬達24，當傾斜角度D小於第4角度Y4時，以第2動作模式控制馬達24。第4角度Y4，是判斷自行車行駛的路面是否為陡坡等的高行駛負荷狀態用的數值，是藉由試驗等所預先設定。第4角度Y4，例如與實施方式的第1角度Y1相等。
在其他例子，控制部12，根據傾斜角度切換到第2動作模式及第3動作模式的任一動作模式。在以該方式讓控制部12控制馬達24的情況，根據使用者可操作的操作部30的操作，將動作模式切換成第1動作模式。例如當使用者操作第1操作部32時，操作部30將切換到第1動作模式的切換訊號輸出到控制部12。控制部12，根據切換訊號以第1動作模式控制馬達24。
參考第4圖，針對切換處理的其他例子來說明。
控制部12，在步驟S31判斷傾斜角度D是否為第4角度Y4以上。控制部12，當在步驟S31判斷傾斜角度D為第4角度Y4以上時，在步驟S32以第3動作模式控制馬達24，當在步驟S31判斷傾斜角度D小於第4角度Y4時，在步驟S33以第2動作模式控制馬達24。
控制部12，在切換處理，也可僅根據自行車的震動以複數的動作模式之中的一個動作模式來控制馬達 24。作為其一個例子，控制部12，當自行車的震動的大小VR為臨界值X以上時，以第2動作模式控制馬達24，當震動的大小VR小於臨界值X時，以第1動作模式控制馬達24。在該例子，控制部12，根據震動的大小VR切換到第1動作模式及第2動作模式的任一動作模式。在以該方式讓控制部12控制馬達24的情況，根據使用者可操作的操作部30的操作，將動作模式切換成第3動作模式。例如當使用者操作第1操作部32時，操作部30將切換到第3動作模式的切換訊號輸出到控制部12。控制部12，根據切換訊號以第3動作模式控制馬達24。
參考第5圖，針對切換處理的其他例子來說明。
控制部12，在步驟S41判斷震動的大小VR是否在臨界值X以上。控制部12，當在步驟S41判斷震動的大小VR為臨界值X以上時，在步驟S42以第2動作模式控制馬達24，當在步驟S41判斷震動的大小VR小於臨界值X時，在步驟S43以第1動作模式控制馬達24。
控制部12，在切換處理，如第6圖所示，在步驟S51判斷傾斜角度D是否為第1角度Y1以上之後，也可在步驟S52進行判斷震動的大小VR是否為臨界值X以上。例如，控制部12，當在步驟S51判斷傾斜角度D為第1角度Y1以上時，在步驟S53以第3動作模式控制馬達24。也就是控制部12，當判斷傾斜角度D為第1角度Y1以上時，則不進行判斷震動的大小VR是否為臨界 值X以上。控制部12，當在步驟S51判斷傾斜角度D小於第1角度Y1時，在步驟S52判斷震動的大小VR是否為臨界值X以上。控制部12，當在步驟S52判斷震動的大小VR為臨界值X以上時，在步驟S54以第2動作模式控制馬達24，當在步驟S52判斷震動的大小VR小於臨界值X時，在步驟S55以第1動作模式控制馬達24。
控制部12，當自行車的前輪從行駛路面浮起時，則無論切換處理為何，以第1動作模式或第2動作模式控制馬達24。控制部12，例如當傾斜角度D為預定角度YA以上時，則判斷自行車的前輪從行駛路面浮起。預定角度YA，是因應前輪浮起的傾斜角度，例如為45°。預定角度YA，設定為大於第1角度Y1，大於一般的上坡的傾斜角度較佳。控制部12，也可例如當傾斜角度D為預定角度YA以上且傾斜角度D的變化速度DV為預定速度VX以上時，則判斷自行車的前輪從行駛路面浮起。變化速度DV，設定為大於當自行車行駛於一般的上坡時的傾斜角度D的變化速度較佳。而且控制部12，也可例如當傾斜角度D為預定角度YA以上且施加於前輪的荷重W小於預定荷重WX時，則判斷自行車的前輪從行駛路面浮起。預定荷重WX設定為用來檢測前輪浮起的數值。預定荷重WX設另為例如「0」kg或「0」kg附近的數值。
各輔助比R1~R3為任意的設定事項。例如也可讓第1輔助比R1與第2輔助比R2相等。也可讓第2輔助比R2與第3輔助比R3相等。也可讓第1輔助比 R1、第2輔助比R2、及第3輔助比R3互相相等。各輔助比R1~R3及各動作模式的輸出轉矩TA的上限值，也可讓與自行車用控制裝置10連接的電子裝置或使用操作裝置的使用者設定。電子裝置是PC(個人電腦)(Personal Computer)或智慧型手機。
控制部12，也可藉由GPS(全球定位系統)(Global Positioning System)來取得傾斜角度D。GPS的傾斜角度D的資訊，例如經由自行車電腦或智慧手機等輸入到控制部12。控制部12，也可經由使用者的輸入來取得傾斜角度D。
控制部12，也可根據與傾斜感應器44不同的安裝在自行車的震動感應器的輸出來運算震動的大小VR。震動感應器，例如使用加速度感應器、速度感應器、及位移感應器等來達成。
操作部30，取代第1操作部32及第2操作部34，而具備有分別與複數的動作模式對應的複數的按鈕。藉由讓使用者操作按鈕，則操作部30，將切換到按鈕所對應的動作模式的切換訊號輸出到控制部12。控制部12，以根據切換訊號的動作模式來控制馬達24。
10‧‧‧自行車用控制裝置
12‧‧‧控制部
20‧‧‧驅動單元
22‧‧‧驅動電路
24‧‧‧馬達
30‧‧‧操作部
32‧‧‧第1操作部
34‧‧‧第2操作部
36‧‧‧第3操作部
40‧‧‧轉矩感應器
42‧‧‧車速感應器
44‧‧‧傾斜感應器
44A‧‧‧陀螺儀感應器
44B‧‧‧加速度感應器(震動感應器)
50‧‧‧電池

Claims (22)

  1. 一種自行車用控制裝置，包含：根據輸入到自行車的人力驅動力，來將輔助上述自行車推進的馬達的輸出進行控制的控制部；上述控制部，藉由複數的動作模式的任一模式來控制上述馬達；上述複數的動作模式包含：根據上述人力驅動力來控制上述馬達的輸出的第1動作模式及第2動作模式、以及除了上述第1動作模式及上述第2動作模式之外的其他動作模式；上述第1動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值，是第1上限值，上述第2動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值，是上述第1上限值的1.5倍以上的第2上限值，上述其他動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值，是上述第1上限值以下或上述第2上限值以上。
  2. 如申請專利範圍第1項的自行車用控制裝置，其中，上述第2上限值，是上述第1上限值的2倍以上。
  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，在上述第1動作模式，當上述馬達的輸出轉矩在上述第1上限值以下時，將上述馬達控制成第1輔助比，在上述第2動作模式，當上述馬達的輸出轉矩在上述第2上限值以下時，將上述馬達控制成第2輔助比。
  4. 如申請專利範圍第3項的自行車用控制裝置，其中，上述第2輔助比為上述第1輔助比的2倍以下。
  5. 如申請專利範圍第3或4項的自行車用控制裝置，其中，上述其他動作模式包含：上述馬達的輸出轉矩的上限值為上述第2上限值以上的第3上限值之第3動作模式；上述控制部，在上述第3動作模式，當上述馬達的輸出轉矩為上述第3上限值以下時，將上述馬達控制成第3輔助比，上述第3輔助比，大於上述第2動作模式的第2輔助比，上述第3上限值與上述第2上限值的差值，小於上述第2上限值與上述第1上限值的差值。
  6. 如申請專利範圍第5項的自行車用控制裝置，其中，上述第3輔助比為上述第2輔助比的2倍以上。
  7. 如申請專利範圍第5或6項的自行車用控制裝置，其中，上述第3上限值與上述第2上限值相等。
  8. 一種自行車用控制裝置，包含：根據輸入到自行車的人力驅動力，來將輔助上述自行車推進的馬達的輸出進行控制的控制部；上述控制部，藉由第1動作模式、第2動作模式、及第3動作模式的任一動作模式來控制上述馬達；從上述第1動作模式切換到上述第2動作模式時的輔助比的上升率，小於從上述第2動作模式切換到上述第3 動作模式時的上述輔助比的上升率；從上述第1動作模式切換到上述第2動作模式時的上述馬達的輸出轉矩的上限值的上升率，大於從上述第2動作模式切換到上述第3動作模式時的上述馬達的輸出轉矩的上限值的上升率。
  9. 如申請專利範圍第8項的自行車用控制裝置，其中，上述第2動作模式的上述輔助比，是上述第1動作模式的上述輔助比的2倍以下。
  10. 如申請專利範圍第8或9項的自行車用控制裝置，其中，上述第2動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值，是上述第1動作模式的上述馬達的輸出轉矩的上限值的2倍以上。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，根據使用者可操作的操作部的操作，來變更上述動作模式。
  12. 如申請專利範圍第1至10項中任一項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，根據上述自行車的傾斜角度及上述自行車的震動的至少任一方來切換上述動作模式。
  13. 如申請專利範圍第12項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，當上述傾斜角度小於第1角度且上述震動的大小小於臨界值時，以上述第1動作模式控制上述馬達。
  14. 如申請專利範圍第12或13項的自行車用控制裝 置，其中，上述控制部，當上述傾斜角度小於第1角度且上述震動的大小為臨界值以上時，以上述第2動作模式控制上述馬達。
  15. 如申請專利範圍第12至14項中任一項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，當上述傾斜角度為第1角度以上時，以上述第3動作模式控制上述馬達。
  16. 如申請專利範圍第5至10項中任一項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，當上述自行車的傾斜角度為第2角度以上時，以上述第3動作模式控制上述馬達，當上述傾斜角度為小於上述第2角度，且為較上述第2角度更小的第3角度以上時，以上述第2動作模式控制上述馬達；當上述傾斜角度小於上述第3角度時，以上述第1動作模式控制上述馬達。
  17. 如申請專利範圍第5至10項中任一項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，當上述自行車的傾斜角度為第4角度以上時，以上述第3動作模式控制上述馬達，當上述傾斜角度小於上述第4角度時，以上述第2動作模式控制上述馬達。
  18. 如申請專利範圍第17項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，根據使用者可操作的操作部的操作，將上述動作模式切換到上述第1動作模式。
  19. 如申請專利範圍第12項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，當上述自行車的震動的大小為臨界值以上時，以上述第2動作模式控制上述馬達，當上述震動的大小小於上述臨界值時，以上述第1動作模式控制上述馬達。
  20. 如申請專利範圍第19項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，根據使用者可操作的操作部的操作，將上述動作模式切換到上述第3動作模式。
  21. 如申請專利範圍第12至18項中任一項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，根據用來檢測上述自行車的前後方向的傾斜角度的傾斜感應器來取得關於上述傾斜角度的資訊。
  22. 如申請專利範圍第12至15、19、20項中任一項的自行車用控制裝置，其中，上述控制部，根據用來檢測上述自行車的震動的震動感應器來取得關於上述震動的大小的資訊。
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