TWI466799B - Bicycle motor control system - Google Patents

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Description

自行車用馬達控制系統
本發明，是有關於馬達控制系統，特別是，可搭載於具有形成有複數傳達齒的驅動力傳達體的自行車上的驅動補助用的馬達控制的自行車用馬達控制系統。
在藉由馬達補助自行車的踏力的輔助自行車中，已知設有變速裝置且可對應變速段控制馬達的補助比率的馬達控制系統(例如專利文獻1參照)。在習知的馬達控制系統中，藉由檢出變速段用的變速位置感測器的檢出結果來變更補助比率，無論在任何變速段，皆可使對於藉由人力發生的驅動輪輸出扭矩的馬達的驅動輪輸出扭矩的比率(輔助比)為一定。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平11-245876號公報
在前述習知的構成中，補助比率因為是依據變速段被決定，所以被交換成前鏈輪及/或後鏈輪齒數的不同者的話齒輪比會變化。因此在習知的構成中，騎士即使是由相同踏力使踏板動作，但是因為推力會變化，所以輔助比會變化。因此，補助比率即使對應變速段變更，在各變速段中也無法使輔助比成為一定。又，前鏈輪及後鏈輪，是驅動力傳達體的一例。
本發明的課題，是對於自行車的馬達控制系統，驅動力傳達部體的齒數即使被變更，也可以由所期的輔助比驅動馬達。
本發明的別的課題，是對於具有變速裝置的自行車的馬達控制系統，驅動力傳達部體的齒數即使被變更，也可以在各變速段使輔助比成為一定。
發明1的自行車用馬達控制系統，是可搭載於具有形成有複數傳達齒的驅動力傳達體的自行車的驅動補助用的馬達控制的系統。自行車用馬達控制系統，具備：記憶手段、及踏力檢出手段、及推力算出手段、及馬達控制手段。記憶手段，是可記憶傳達齒的齒數。踏力檢出手段，是可檢出例如騎士踩著踏板時的踏力。推力算出手段，是依據：藉由踏力檢出手段被檢出的踏力、及被記憶於記憶手段的傳達齒的齒數，算出推力。馬達控制手段，是依據推力控制馬達。
在此馬達控制系統中，形成於驅動力傳達體的傳達齒的齒數是被記憶於記憶手段。藉由此被記憶的齒數及踏力使推力被算出，依據此推力使馬達被控制。例如，在馬達控制手段中，對於推力由相同比率使馬達被控制。在此，傳達齒的齒數是被記憶於記憶手段。因此，驅動力傳達體即使被變更成齒數不同者，也可以藉由將記憶手段的齒數改寫成變更後的齒數，並依據改寫後的傳達齒的齒數將推力正確地算出。因此，驅動力傳達體的傳達齒的齒數即使被變更，也可以對於推力發生所期的補助力即由所期的輔助比驅動馬達。
發明2的自行車用馬達控制系統，是如發明1的自行車用馬達控制系統，驅動力傳達體是鏈輪，進一步具備可檢出被搭載於自行車的外部裝備品變速裝置的變速段的變速段檢出手段。記憶手段，是記憶：外部裝備品變速裝置的變速段、及對應變速段的鏈輪的齒數。推力算出手段，是依據：藉由踏力檢出手段被檢出的踏力、及對應藉由變速段檢出手段被檢出的變速段被記憶於記憶手段的鏈輪的齒數，算出推力。
在此，鏈輪的齒數是對應各變速段被記憶於記憶手段。因此，外部裝備品變速裝置的鏈輪即使被交換成齒數不同者，也可以藉由將被記憶在記憶手段的齒數改寫成變更後的齒數，並依據改寫後的鏈輪的齒數將推力正確地算出。因此，鏈輪的齒數即使被變更，對於推力的補助力的比率可以在各變速段中皆相等，可以由一定的輔助比驅動馬達。
發明3的自行車用馬達控制系統，是如發明2的自行車用馬達控制系統，外部裝備品變速裝置，具備設有複數前鏈輪及前撥鏈器的前變速裝置。記憶手段，是被記憶：前變速裝置的變速段、及對應變速段的複數前鏈輪的齒數。在此情況下，前鏈輪的齒數即使被變更，在各變速段中皆可以對於推力發生相同比率的補助力。
發明4的自行車用馬達控制系統，是如發明2的自行車用馬達控制系統，外部裝備品變速裝置，是具備設有複數後鏈輪及後撥鏈器的後變速裝置。記憶手段，是被記憶：後變速裝置的變速段、及對應變速段的複數後鏈輪的齒數。在此情況下，後鏈輪的齒數即使被變更，在各變速段中皆可以對於推力發生相同比率的補助力。
發明5的自行車用馬達控制系統，是如發明2的自行車用馬達控制系統，外部裝備品變速裝置，具備：設成複數前鏈輪及前撥鏈器的前變速裝置、及設成複數後鏈輪及後撥鏈器的後變速裝置。記憶手段，是被記憶：前變速裝置的變速段及對應變速段的複數前述前鏈輪的齒數，及後變速裝置的變速段及對應變速段的複數後鏈輪的齒數。在此情況下，前鏈輪及/或後鏈輪的齒數即使被變更，在各變速段中皆可以對於推力發生相同比率的補助力。
發明6的自行車用馬達控制系統，是如發明2～5的其中任一的自行車用馬達控制系統，段數檢出手段，是設在外部裝備品變速裝置。在此情況下，因為是在變速動作進行的場所檢出變速段的段數，所以段數檢出成為容易。
發明7的自行車用馬達控制系統，是如發明2～6的其中任一的自行車用馬達控制系統，自行車，是具有前鏈輪及後鏈輪。推力算出手段，是對於將後鏈輪的齒數由前鏈輪的齒數除算的值，將踏力乘算而求得推力。由此，可以依據實際被裝設的前鏈輪的齒數及後鏈輪的齒數將推力高精度地算出。
發明8的自行車用馬達控制系統，是如發明1的自行車用馬達控制系統，進一步具備可檢出被搭載於自行車的內裝變速裝置的變速段的變速段檢出手段。記憶手段，是進一步記憶：內裝變速裝置的變速段、及對應變速段的齒輪比。推力算出手段，是對應藉由踏力及變速段檢出手段被檢出的變速段，依據：被記憶於記憶手段的齒輪比、及驅動力傳達體的傳達齒的齒數來算出推力。
在此，內裝變速裝置的齒輪比是對應變速段被記憶，並且驅動力傳達體的傳達齒的齒數是被記憶於記憶手段。因此，驅動力傳達體(例如前鏈輪及/或後鏈輪)即使被交換成齒數不同者，也可以藉由將被記憶在記憶手段的齒數改寫成變更後的齒數，並依據改寫後的驅動力傳達體的齒數算出推力。因此，驅動力傳達體的齒數即使被變更，對於推力的補助力的比率也可以在各變速段中皆相等，可以由一定的輔助比驅動馬達。
發明9的自行車用馬達控制系統，是如發明1或8的自行車用馬達控制系統，驅動力傳達體，是包含鏈輪、附齒帶輪及傘齒輪的其中任一個。驅動力傳達體即使是鏈輪、附齒帶輪及傘齒輪的其中任一，也可以適用本發明。
發明10的自行車用馬達控制系統，是如發明1～9的其中任一的自行車用馬達控制系統，進一步具備介面部。記憶手段的記憶內容，是可透過介面部被改寫。由此，藉由透過介面部被連接的例如個人電腦等的外部裝置，就可以改寫包含驅動力傳達體的傳達齒的齒數的記憶手段的記憶內容。
發明11的自行車用馬達控制系統，是如發明10的自行車用馬達控制系統，進一步具備與介面部被連接的輸入裝置。在此情況下，可以使用輸入裝置，改寫包含齒數的記憶手段的記憶內容。
發明12的自行車用馬達控制系統，是如發明11的自行車用馬達控制系統，介面部，是可使用電力線通訊進行通訊。在此情況下，因為可以使用電力線通訊改寫記憶手段的記憶內容，所以可以減少通訊線。
依據本發明，傳達齒的齒數是被記憶於記憶手段。因此，驅動力傳達體即使被變更成齒數不同者，也可以藉由將記憶手段的齒數改寫成變更後的齒數，並依據改寫後的傳達齒的齒數將推力算出。因此，驅動力傳達體的傳達齒的齒數即使被變更，也可以對於推力發生所期的補助力即由所期的輔助比驅動馬達。
依據本發明的別的態樣，鏈輪的齒數是對應各變速段被記憶於記憶手段。因此，外部裝備品變速裝置的鏈輪即使被交換成齒數不同者，也可以藉由將被記憶在記憶手段的齒數改寫成變更後的齒數，並依據改寫後的鏈輪的齒數將推力算出。因此，鏈輪的齒數即使被變更，對於推力的補助力的比率可以在各變速段中皆相等，可以由一定的輔助比驅動馬達。
本發明的進一步依據別的態樣，內裝變速裝置的齒輪比是對應變速段被記憶，並且驅動力傳達體的傳達齒的齒數是被記憶於記憶手段。因此，驅動力傳達體(例如前鏈輪及/或後鏈輪)即使被交換成齒數不同者，也可以藉由將被記憶在記憶手段的齒數改寫成變更後的齒數，並依據改寫後的驅動力傳達體的齒數算出推力。因此，驅動力傳達體的齒數即使被變更，對於推力的補助力的比率也可以在各變速段中皆相等，可以由一定的輔助比驅動馬達。
 <第1實施例>
在第1圖中，採用本發明的第1實施例的自行車是藉由馬達組件10補助人力驅動的輔助自行車。又，在以下的說明中，自行車的左右，通常是規定將自行車從後方所見時的右為右，左為左。
自行車，具備：設有車架體102及前叉103的車架101、及手把部104、及驅動部105、及前輪106f、及後輪106r、及前制動裝置107f及後制動裝置107r、及前照燈23、及尾燈24。前叉103，是可繞傾斜的軸擺動自如地裝設於車架體102的前部。前制動裝置107f及後制動裝置107r，是將前輪106f及後輪106r制動。
在車架101中，安裝有包含手把部104的各部。驅動部105，具有：可旋轉自如地被支撐於車架體102的吊架部的曲軸116、及被固定於曲軸116兩端的齒輪曲軸118a及左曲軸(無圖示)、及被掛架在齒輪曲軸118a的鏈條119、及外部裝備品變速裝置111。外部裝備品變速裝置111，具有：前外部裝備品變速裝置111f、及後外部裝備品變速裝置111r。
前外部裝備品變速裝置111f，是如第2圖所示，具有：前撥鏈器108f、及設有被裝設於齒輪曲軸118a的不同齒數的鏈輪齒FS1a～FS3a的複數的在本實施例中為3枚的前鏈輪FS1～FS3。鏈輪齒FS1a～FS3a，是傳達齒的一例。前撥鏈器108f，是如第1圖所示，可裝設於車架體102的中央部，例如可裝設於坐墊支柱。前撥鏈器108f，是將鏈條119架設在3枚的前鏈輪FS1～FS3的其中任一枚。前鏈輪FS1的鏈輪齒FS1a的齒數FT是例如「44」。前鏈輪FS2的鏈輪齒FS2a的齒數FT是例如「32」。前鏈輪FS3的鏈輪齒FS3a的齒數FT是例如「22」。
後外部裝備品變速裝置111r，是如第2圖所示，具有：後撥鏈器108r、及被裝設於後輪106r的後輪轂110的卡式鏈輪(Cassette Sprockets)109的複數的在本實施例中為9枚的後鏈輪RS1～RS9。後撥鏈器108r，是可裝設於車架體102的後部。後撥鏈器108r，是將鏈條119架設在9枚的鏈輪RS1～RS9的其中任一枚。齒數RT是隨著從後鏈輪RS1朝向後鏈輪RS9變多。後鏈輪RS1～RS9的鏈輪齒RS1a～RS9a的齒數RT，是例如「11、13、15、17、20、23、26、30、34」。鏈輪齒RS1a～RS9a，是傳達齒的一例。在本實施例中，前撥鏈器108f及後撥鏈器108r，皆被電動驅動。後撥鏈器108r，是如第1圖所示，可裝設於車架體102的後部。
如第1圖所示，在車架體102的後上部中，安裝有後載物架112。在後載物架112中，裝設有包含整體控制部12的後載物架組件13。後載物架組件13，是可裝卸地搭載有成為後述的馬達組件10、整體控制部12及前照燈23等的電源的蓄電部14。蓄電部14，是包含例如鎳氫電池或鋰離子電池等的蓄電池。尾燈24是被一體安裝在蓄電部14。
在前輪106f的中心，裝設有前輪106f的驅動補助用的馬達組件10。在馬達組件10的內部，如第5圖所示，設有：馬達60、及變頻器61、及速度感測器62。馬達60，是例如3相無電刷DC馬達或交流馬達。變頻器61，是將從蓄電部14被直流出力的電流變換成可發生對應馬達60的輔助模式的輔助力的交流電流。且，變頻器61，是使馬達60的動能回收制動力變化。速度感測器62，是檢出馬達60的旋轉速度即自行車的速度。
在吊架部122中，設有可檢出作用於曲軸116的踏力的扭矩感測器17(第5圖參照)及可檢出曲軸116的旋轉角度的角度感測器(無圖示)。
後載物架組件13，是在內部具有整體控制部12。整體控制部12，具有微電腦，可控制被連接的電氣元件。整體控制部12，是輔助模式時，可控制馬達組件10，使發生騎士將驅動部105驅動時所發生的推力的最大N1倍的輔助力。整體控制部12，是由複數動能回收制動模式及複數輔助模式控制馬達60。具體而言，整體控制部12，其輔助模式，具有：由推力的N1倍的輔助力補助的強輔助模式、由N2倍的輔助力補助的中輔助模式、由N3倍的輔助力補助的弱輔助模式的3個輔助模式。N1、N2及N3，是表示預先決定的補助比率AR的數字，在此設定成N1>N2>N3。N1是例如設成2，N2是例如設成1.5，N3是例如設成1。
且動能回收制動模式，是包含：時常動能回收模式、及對應後述的右剎車桿16f及/或左剎車桿16r的操作桿構件31的移動位置使制動力變化的制動器動能回收模式的2個制動模式。
且在馬達組件10的動作模式中，也包含不進行輔助及動能回收制動雙方的斷開(OFF)模式。
手把部104，是如第1圖所示，具有：被固定於前叉103的上部的車把立管114、及被固定於車把立管114的桿手把型的車手把115。在車手把115的兩端中，裝設有：右剎車桿16f及左剎車桿16r、及握部15。在車手把115的中央部中，固定有顯示裝置18。在右手把操作桿16f及左手把操作桿16r中，設有包含供進行前撥鏈器108f及後撥鏈器108r的變速操作用的變速操作開關的各種的操作開關。前變速用及後變速用的變速操作開關，是各別具有昇檔開關及降檔開關。
前撥鏈器108f，具有前變速馬達(無圖示)及前段數感測器21f(第5圖所示)，後撥鏈器108r，具有後變速馬達(無圖示)及後段數感測器21r(第5圖所示)。前段數感測器21f及後段數感測器21r，是變速段檢出手段的一例。前段數感測器21f，是檢出前撥鏈器108f的變速段，後段數感測器21r，是檢出後撥鏈器108r的變速段。且，前撥鏈器108f具有供控制前變速馬達用的無圖示的前控制部，後撥鏈器108r，具有供控制變速馬達用的無圖示的後控制部。依據此前段數感測器21f及後段數感測器21r的輸出各別在顯示裝置18顯示前撥鏈器108f及後撥鏈器108r的現在的變速段。
在顯示裝置18中，右剎車桿16f及左剎車桿16r是各別透過的電力線70被連接。
各電氣元件，是藉由電力線通訊被連接且由串列匯流排構造被連接。由此，除了整體控制部12被搭載的電氣元件以外，即使將其中任一的電氣元件連接或脫離，電氣設備系統仍可動作。且，後述的具有電力線通訊部90的外部機器，也可以與後載物架組件13中的其中任一的電氣元件連接。
在包含搭載了整體控制部12的電氣元件的各電氣元件中，如第3圖所示，設有：電力線通訊部90、及將電氣元件控制的電氣元件控制部92。電力線通訊部90，是藉由PLC(電力線通訊、Power Line Communications)進行通訊。即透過電力線進行雙方向的通訊。電力線通訊部90，是具有1或複數電力線連接部90a。電力線連接部90a，具有可裝卸被設在電力線70的兩端的插頭部65的形狀，並可將插頭部65卡止。
電力線通訊部90，具有將重疊於電力的控制訊號復號及變調的訊號處理部90b。訊號處理部90b，是例如，藉由OFDM方式(垂直交叉頻率分割多重方式)將控制訊號復號及變調。
電氣元件控制部92，是具有微電腦，供將各電氣元件控制用。在電氣元件控制部92中，連接有供容納電氣元件特有的識別資訊用的識別資訊記憶部93。整體控制部12，若連接有電氣元件的話，從電氣元件收取此識別資訊，並認識被連接的電氣元件。由此，整體控制部12，是朝向被連接的電氣元件發訊控制訊號。且，從被連接的電氣元件收訊控制訊號。又，整體控制部12，具有後載物架組件13的電氣元件控制部92的功能。
如前述，各電氣元件，是與串列匯流排構造連接。即，由電力線通訊部90及電力線70構成串列匯流排。
在本實施例中，為了藉由電力線通訊將電氣元件連接，如第4圖所示，而設置具有電力線通訊功能及外部機器連接功能的變換部98的話，與外部機器之間可以進行資料往來。例如，藉由將變換部98連接在其中任一的電氣元件的電力線通訊部90，就可藉由外部機器改寫後述記憶部95的記憶內容。設在電氣元件的電力線通訊部90，是介面部的一例。具體而言，在第4圖中，外部機器的輸入裝置，是使用例如個人電腦125(以下稱為PC125)。變換部98是具有上述的電力線通訊部90，並且與外部機器連接功能具有與PC125可由例如USB(通用串列匯流排、Universal Serial Bus)規格通訊的USB通訊部99，可透過PC125及USB電纜78連接。
<馬達控制系統的功能構成>
如第5圖所示，本發明的第1實施例的馬達控制系統117，具有整體控制部12。整體控制部12，其由軟體實現的功能構成，具有：變速控制部72、及輔助控制部73、及動能回收制動控制部74。且，在整體控制部12中，連接有：蓄電部14、及變頻器61、及扭矩感測器17、及後段數感測器21r、及前段數感測器21f、及記憶部95。扭矩感測器17，是踏力檢出手段的一例，記憶部95，是記憶手段的一例。記憶部95，是例如由EEPROM(電子抹除式可複寫唯讀記憶體、electrically erasable programmable read only memory)或快閃記憶體等的可改寫的不揮發記憶體元件所構成，具有前齒數記憶部96、及後齒數記憶部97。記憶部95，是與整體控制部12一起設在後載物架組件13。
在前齒數記憶部96中，前外部裝備品變速裝置111f的變速段、及對應此變速段的前鏈輪RS1～RS3的齒數RT被記憶。例如高速的變速段1的前鏈輪FS1、中速的變速段2的前鏈輪FS2及低速的變速段3的前鏈輪FS3的齒數FT，是各別以「44」、「32」、「22」被記憶於前齒數記憶部96。
在後齒數記憶部97中，後外部裝備品變速裝置111r的變速段、及對應此變速段的後鏈輪RS1～RS9的齒數RT被記憶。後外部裝備品變速裝置111r的後鏈輪RS1～RS9的齒數RT是依變速段1～9的順序，以例如「11、13、15、17、20、23、26、30、34」被記憶於後齒數記憶部97。此記憶內容，是如前述，藉由將變換部98連接在設有記憶部95的電氣元件，進一步將PC125連接在變換部98，就可藉由被裝載在PC內的軟體進行改寫。因此，將前鏈輪FS1～FS3及後鏈輪RS1～RS9的其中任一交換成齒數不同者的情況時，藉由透過變換部98將PC125連接在電氣元件就可以改寫齒數FT及齒數RT的至少一方。
變速控制部72，是對應前變速用及後變速用的變速操作開關的昇檔開關及降檔開關的操作來控制前撥鏈器108f及後撥鏈器108r的段數。輔助控制部73，是以由開關被操作選擇的輔助模式透過變頻器61控制馬達60。動能回收制動控制部74，是以由開關被操作選擇的動能回收制動模式透過變頻器61控制馬達60。
輔助控制部73，其功能構成，具有：齒輪比算出部75、及推力算出部76、及輸出控制部77。推力算出部76，是推力算出手段的一例，輸出控制部77是馬達控制手段的一例。齒輪比算出部75，是輔助模式處理時，從記憶部95的前齒數記憶部96及後齒數記憶部97將對應現在的前外部裝備品變速裝置111f及後外部裝備品變速裝置111r的變速段的前齒數FT及後齒數RT讀入，算出齒輪比R(R=FT/RT)。推力算出部76，是從扭矩感測器17讀入顯示騎士的現在的踏力的扭矩T的資訊，依據讀入的資訊所顯示的扭矩T及被算出的齒輪比R算出現在的推力DF(df=(1/R)×T)。推力DF，是表示藉由人力被驅動的驅動輪的輸出扭矩，即後輪的輸出扭矩。輸出控制部77，是對於被算出的推力DF將對應輔助模式的補助比率AR乘算而求得補助力AF(AF=AR×DF)。且對應被算出的補助力AF控制馬達60的輸出。
<輔助控制部的控制動作>
接著，將整體控制部12及輔助控制部73的控制動作，依據第6圖所示的控制流程圖說明。又，第6圖所示的處理只是本發明的控制動作的一例，本發明不限定於此。
來自蓄電部14的電力被供給至整體控制部12的話，整體控制部12就開始進行控制動作。
在輔助模式處理中，由第6圖的步驟S21從後段數感測器21r及前段數感測器21f將有關於現在的變速段的資訊取入。在步驟S22中，由步驟S21f依據取入的有關於現在的變速段的資訊，從記憶部95的前齒數記憶部96及後齒數記憶部97將對應現在的變速段的前齒數FT及後齒數RT讀入。在步驟S23中，從讀入的前齒數FT及後齒數RT算出前外部裝備品變速裝置111f及後外部裝備品變速裝置111r的齒輪比R。具體而言，由後齒數RT將前齒數FT除算來算出齒輪比R(R=FT/RT)。在步驟S24中，從扭矩感測器17取入表示騎士的踏力的扭矩T。在步驟S25中，從取入的扭矩T及所算出的變速比R算出自行車的推力DF。推力DF，是藉由對於變速比R的倒數(1/R)將扭矩T乘算(DF=(1/R)×T)而獲得。在步驟S26中，算出補助力AF。補助力AF，是藉由對於被算出的推力DF將對應輔助模式的補助比率AR乘算(AF=AR×DF)而求得。在步驟S27中，使所獲得的補助力AR輸出的方式透過馬達組件10的變頻器61控制馬達60的輸出。具體而言，藉由變頻器61對應補助比率使用脈寬調變(PWM)來驅動馬達60。第6圖的輔助模式處理，是每次進行變速時開始實行也可以，由預先決定的間隔反覆實行也可以。
如此在第1實施例中，將前外部裝備品變速裝置111f的前鏈輪機FS1～FS3的前齒數FT及後外部裝備品變速裝置111r的後鏈輪RS1～RS9的後齒數RT對應各變速段可改寫地記憶在記憶部95的前齒數記憶部96及後齒數記憶部97。因此，即使交換前鏈輪FS1～FS3及後鏈輪RS1～RS9的其中任一，在各變速段中，在各變速段中可以使對於推力的補助力的比率相等，就可以由一定的輔助比驅動馬達。
<第2實施例>
在第1實施例中，對於具有外部裝備品變速裝置111的自行車雖適用本發明，但是本發明，無關變速裝置的有無，只只具有驅動力傳達體的全部的自行車皆可以適用。
在第7圖中，採用第2實施例的自行車，是藉由馬達組件210補助人力驅動的輔助自行車。又，對於第2實施例的各構成要素的符號，若與第1實施例的各構成要素相同或類似者，則是對於第1實施例的符號加算200後揭示於圖面，除了一部分的構成以外皆由說明書說明。
自行車，是與第1實施例同樣，具備：設有車架體302及前叉303的車架301、及手把部304、及驅動部305、及前輪306f、及後輪306r、及前制動裝置307f及後制動裝置307r、及前照燈223、及尾燈224。在後輪306r中，裝設有被電動驅動的內裝變速輪轂311。內裝變速輪轂311，是內裝變速裝置的一例。內裝變速輪轂311，是例如8段變速者。內裝變速輪轂311的各變速段的齒輪比，是從高速段朝向低速段漸漸地變小。內裝變速輪轂311的輪轂齒輪比RI，從高速段朝向低速段是例如「1.61、1.42、1.22、1.00、0.85、0.75、0.64、0.53」。在內裝變速輪轂311中，設有變速馬達(無圖示)及段數感測器221(第8圖所示)。齒輪曲軸318a，具有1枚的前鏈輪FS，在內裝變速輪轂311中，裝設有1枚的後鏈輪RS。前鏈輪FS的齒數，是例如「32」，後鏈輪RS的齒數，是例如「14」。
在車架體302的後上部中，與第1實施例同樣安裝有後載物架312。在後載物架312中，裝設有包含整體控制部212的後載物架組件213。後載物架組件313，是可裝卸地搭載有：成為後述的馬達組件210、整體控制部212及前照燈223等的電源的蓄電部214。蓄電部214，是包含例如鎳氫電池或鋰離子電池等的蓄電池。尾燈224是由一體被安裝在蓄電部214。可取代後載物架組件將整體控制部及蓄電部配置在車架體302的中央部分也可以。
顯示裝置218，是與大致第1實施例相同，是在循環電腦畫面中，只顯示8段的變速段的其中任一的點是與第1實施例不同。變速操作部(無圖示)，具有被配置於車手把315的昇檔及降檔開關。
右剎車桿216f及左剎車桿216r的構成，是與第1實施例同樣。
對於電氣元件，是沒有前撥鏈器用者，且，後撥鏈器用的電氣元件是成為內裝變速輪轂311用的電氣元件的點為相異，其他的點是與第1實施例相同。電氣元件，是與第1實施例同樣藉由電力線通訊被連接。
<整體控制部的功能構成>
如第8圖所示，馬達控制系統317，具有整體控制部212。整體控制部212，是由軟體實現的功能構成，具有：變速控制部272、及輔助控制部273、及動能回收制動控制部274。輔助控制部273，是馬達控制系統的一例。且，在整體控制部212中，連接有：蓄電部214、及變頻器261、及設在吊架部322的扭矩感測器217、及段數感測器221、及記憶部295。
記憶部295，是例如，由EEPROM(電子抹除式可複寫唯讀記憶體、electrically erasable programmable read only memory)或是快閃記憶體等的可改寫的不揮發記憶體元件所構成，具有：前齒數記憶部296、及後齒數記憶部297、及輪轂齒輪比記憶部294。在前齒數記憶部296中，前鏈輪FS的前齒數FT被記憶。在後齒數記憶部297中，後鏈輪RS的後齒數RT被記憶。在此，與第1實施例相異，是前及後各一個的齒數被記憶。且，在輪轂齒輪比記憶部294中，對應內裝變速輪轂311的各變速段齒輪比被記憶。此齒輪比的數值是前述者。具有此輪轂齒輪比記憶部294點是與第2實施例不同。又，輪轂齒輪比記憶部294，通常因為不需要改寫，所以被記憶在與記憶部295不同的讀出專用的記憶部也可以。此情況，在內裝變速輪轂內設置讀出專用的記憶部也可以。
變速控制部272，是對應昇檔開關及降檔開關的操作控制內裝變速輪轂311的段數。輔助控制部273，是以由開關操作被選擇的輔助模式透過變頻器261控制馬達260。動能回收制動控制部274，是以由開關操作被選擇的動能回收制動模式透過變頻器261控制馬達260。
輔助控制部273，其功能構成具有：齒輪比算出部275、及推力算出部276、及輸出控制部277。齒輪比算出部275，是輔助模式處理時，從記憶部295的前齒數記憶部296及後齒數記憶部297讀入現在的前齒數FT及後齒數RT，並且從輪轂齒輪比記憶部294將現在的內裝變速輪轂311的輪轂齒輪比RI讀入，算出齒輪比R(R=RI×(FT/RT))。推力算出部276，是從扭矩感測器217將表示騎士的現在的踏力的扭矩T的資訊讀入，依據表示讀入的資訊的扭矩T及被算出的齒輪比R算出現在的推力DF(df=(1/R)×T)。輸出控制部77，是對於被算出的推力DF將對應輔助模式的補助比率AR乘算而求得補助力AF(AF=AR×DF)。且對應被算出的補助力AF控制馬達260的輸出。
<輔助控制部的控制動作>
接著，將輔助控制部273的控制動作，依據第9圖所示的控制流程圖說明。又，第9圖所示的處理是本發明的控制動作的一例，本發明不限定於此。
在實行輔助模式的步驟S31中，從記憶部295的前齒數記憶部296及後齒數記憶部297讀入現在的前齒數FT及後齒數RT，並且從輪轂齒輪比記憶部294將現在的內裝變速輪轂311的輪轂齒輪比RI讀入。在步驟S33中，從讀入的前齒數FT及後齒數RT及輪轂齒輪比RI算出從齒輪曲軸318a直到內裝變速輪轂311為止的齒輪比R。具體而言，對於將前齒數FT由後齒數RT除算的值將輪轂齒輪比乘算而算出齒輪比R(R=RI×(FT/RT))。在步驟S34中，從扭矩感測器217將表示騎士的踏力的扭矩T取入。在步驟S35中，從取入的扭矩T及所算出的變速比R算出自行車的推力DF。推力DF，是藉由對於變速比R的倒數(1/R)將扭矩T乘算(DF=(1/R)×T)而獲得。推力DF，是表示藉由人力被驅動的驅動輪的輸出扭矩，即後輪的輸出扭矩。在步驟S36中，算出補助力AF。補助力AF，是藉由對於被算出的推力DF將對應輔助模式的補助比率AR乘算(AF=AR×DF)而求得。在步驟S37中，將所獲得的補助力AR輸出的方式透過馬達組件210的變頻器261將馬達260的輸出控制。具體而言，藉由變頻器261對應補助比率使用脈寬調變(PWM)驅動馬達260。
如此，具有內裝變速輪轂311的自行車可適用本發明並可以獲得與第1實施例同樣的作用效果。
<其他的實施例>
以上，雖說明了本發明的一實施例，但是本發明不限定於上述實施例，在不脫離發明的實質範圍內可進行各種變更。
(a)在前述實施例中，前撥鏈器108f、後撥鏈器108r及內裝變速輪轂311，雖皆被電動驅動，但是這些是藉由變速操作部及變速拉索被連接驅動的構成也可以。
(b)在前述實施例中，雖將作為變速段檢出手段的前段數感測器21f、後段數感測器21r、及段數感測器221設在變速裝置，但是設在變速操作部也可以。特別是，變速裝置不是電動驅動，而是由變速拉索與變速操作部連結的手動驅動的情況，藉由變速操作部的操作位置檢出變速段也可以。
(c)在前述實施例中，具有傳達齒的驅動力傳達體雖揭示鏈輪，但是本發明不限定於此。如第10圖所示，具有傳達齒的驅動力傳達體是由齒附皮帶419連結前齒附帶輪FP及後齒附帶輪RP的皮帶驅動的自行車也可以適用本發明。且，如第11圖所示，由連結軸519連結前傘齒輪FB及後傘齒輪RB的軸驅動的自行車也可以適用本發明。此情況，可改寫地記憶將齒附帶輪或傘齒輪的齒數在記憶部即可。
(d)在前述實施例中，電氣元件雖是藉由電力線通訊被連接，但是將通常的控制線及電力線各別地配線的系統也可以適用本發明。
(e)在前述實施例中，輸入裝置雖使用PC125，並透過變換部98與電氣元件連接，但是本發明不限定於此。例如，在顯示裝置配置作為輸入裝置的數值輸入用的數字按鍵等的輸入按鍵，在顯示裝置上將記憶部的記憶內容改寫也可以。此情況，使顯示裝置的畫面切換至輔助畫面及循環電腦畫面及輸入畫面也可以。
(f)在前述實施例中，雖透過變換部98將作為輸入裝置的PC125連接在後載物架組件13，但是將輸入裝置連接在具有電力線通訊部90的全部的電氣元件的其中任一也可以。
(g)在前述實施例中，雖只有將被記憶於記憶部25的齒數改寫，但是不只有齒數，改寫變速段的段數也可以。例如，將後鏈輪的枚數增加至9枚～10枚，或減少至9枚～8枚時，對於被記憶於記憶部的變速段的段數也增加至9段～10段，或減少至9段～8段，將對應這些的齒數記憶也可以。
10．．．馬達組件
12．．．整體控制部
13．．．後載物架組件
14．．．蓄電部
15．．．握部
16f．．．右剎車桿
16r．．．左剎車桿
17．．．扭矩感測器
18．．．顯示裝置
21f．．．前段數感測器
21r．．．後段數感測器
23．．．前照燈
24．．．尾燈
25．．．記憶部
31．．．操作桿構件
60．．．馬達
61．．．變頻器
62．．．速度感測器
65．．．插頭部
70．．．電力線
72．．．變速控制部
73．．．輔助控制部
74．．．動能回收制動控制部
75．．．齒輪比算出部
76．．．推力算出部
77．．．輸出控制部
78．．．USB電纜
90．．．電力線通訊部
90a．．．電力線連接部
90b．．．訊號處理部
92．．．電氣元件控制部
93．．．識別資訊記憶部
95．．．記憶部
96．．．前齒數記憶部
97．．．後齒數記憶部
98．．．變換部
99．．．USB通訊部
101．．．車架
102．．．車架體
103．．．前叉
104．．．手把部
105．．．驅動部
106f．．．前輪
106r．．．後輪
107f．．．前制動裝置
107r．．．後制動裝置
108f．．．前撥鏈器
108r．．．後撥鏈器
109．．．卡式鏈輪
110．．．後輪轂
111．．．外部裝備品變速裝置
111f．．．前外部裝備品變速裝置
111r．．．後外部裝備品變速裝置
112．．．後載物架
114．．．車把立管
115．．．車手把
116．．．曲軸
117．．．馬達控制系統
118a．．．齒輪曲軸
119．．．鏈條
122．．．吊架部
125．．．個人電腦(PC)
210．．．馬達組件
212．．．整體控制部
213．．．後載物架組件
214．．．蓄電部
216f．．．剎車桿
216r．．．左剎車桿
217．．．扭矩感測器
218．．．顯示裝置
221．．．段數感測器
223．．．前照燈
224．．．尾燈
260．．．馬達
261．．．變頻器
272．．．變速控制部
273．．．輔助控制部
274．．．動能回收制動控制部
275．．．齒輪比算出部
276．．．推力算出部
277．．．輸出控制部
294．．．輪轂齒輪比記憶部
295．．．記憶部
296．．．前齒數記憶部
297．．．後齒數記憶部
301．．．車架
302．．．車架體
303．．．前叉
304．．．手把部
305．．．驅動部
306f．．．前輪
306r．．．後輪
307f．．．前制動裝置
307r．．．後制動裝置
311．．．內裝變速輪轂
312．．．後載物架
313．．．後載物架組件
315．．．車手把
317．．．馬達控制系統
318a．．．齒輪曲軸
322．．．吊架部
419．．．齒附皮帶
519．．．連結軸
[第1圖]本發明的第1實施例所採用的自行車的側面圖。
[第2圖]顯示第1實施例的外部裝備品變速裝置的側面圖。
[第3圖]顯示電力線通訊部的構成的方塊圖。
[第4圖]顯示輸入裝置的連接形態的方塊圖。
[第5圖]顯示整體控制部的功能構成的方塊圖。
[第6圖]顯示整體控制部的輔助動作的流程圖。
[第7圖]第2實施例所採用的自行車的側面圖。
[第8圖]第2實施例的相當於第5圖的方塊圖。
[第9圖]第2實施例的相當於第7圖的流程圖。
[第10圖]顯示其他的實施例的驅動力傳達體的意示圖。
[第11圖]進一步由其他的實施例顯示所產生的驅動力傳達體的意示圖。
10．．．馬達組件
12．．．整體控制部
14．．．蓄電部
17．．．扭矩感測器
21f．．．前段數感測器
21r．．．後段數感測器
60．．．馬達
61．．．變頻器
62．．．速度感測器
72．．．變速控制部
73．．．輔助控制部
74．．．動能回收制動控制部
75．．．齒輪比算出部
76．．．推力算出部
77．．．輸出控制部
95．．．記憶部
96．．．前齒數記憶部
97．．．後齒數記憶部
117．．．馬達控制系統

Claims (12)

  1. 一種自行車用馬達控制系統，用於控制可搭載於具有形成有複數傳達齒的驅動力傳達體的自行車上的驅動補助用的馬達，具備：記憶手段，是可記憶前述傳達齒的齒數；及踏力檢出手段，是可檢出踏力；及推力算出手段，是依據藉由前述踏力檢出手段被檢出的踏力、及被記憶於前述記憶手段的傳達齒的齒數，算出推力；及馬達控制手段，是依據前述推力控制前述馬達。
  2. 如申請專利範圍第1項的自行車用馬達控制系統，其中，前述驅動力傳達體是鏈輪，進一步具備可檢出被搭載於前述自行車的外部裝備品變速裝置的變速段的變速段檢出手段，前述記憶手段，是記憶：前述外部裝備品變速裝置的變速段、及對應前述變速段的前述鏈輪的齒數，前述推力算出手段，是依據：藉由前述踏力檢出手段被檢出的踏力、及對應藉由前述變速段檢出手段被檢出的變速段而被記憶於前述記憶手段的前述鏈輪的齒數，算出推力。
  3. 如申請專利範圍第2項的自行車用馬達控制系統，其中，前述外部裝備品變速裝置，是具備設有複數前鏈輪及前撥鏈器的前變速裝置，前述記憶手段，是記憶：前述前變速裝置的變速段、及對應前述變速段的複數前述前鏈輪的齒數。
  4. 如申請專利範圍第2項的自行車用馬達控制系統，其中，前述外部裝備品變速裝置，是具備設有複數後鏈輪及後撥鏈器的後變速裝置，前述記憶手段，是記憶：前述後變速裝置的變速段、及對應前述變速段的複數前述後鏈輪的齒數。
  5. 如申請專利範圍第2項的自行車用馬達控制系統，其中，前述外部裝備品變速裝置，具備：設有複數前鏈輪及前撥鏈器的前變速裝置、及設有複數後鏈輪及後撥鏈器的後變速裝置，前述記憶手段，是記憶：前述前變速裝置的變速段及對應前述變速段的複數前述前鏈輪的齒數、及前述後變速裝置的變速段及對應前述變速段的複數前述後鏈輪的齒數。
  6. 如申請專利範圍第2～5項中的任一項的自行車用馬達控制系統，其中，前述變速段檢出手段，是設在前述外部裝備品變速裝置。
  7. 如申請專利範圍第2～5項中的任一項的自行車用馬達控制系統，其中，前述自行車，具有前鏈輪及後鏈輪，前述推力算出手段，是對於將前鏈輪的齒數由後鏈輪的齒數除算的值的倒數，將前述踏力乘算而求得前述推力。
  8. 如申請專利範圍第1項的自行車用馬達控制系統，其中，進一步具備可檢出被搭載於前述自行車的內裝變速裝置的變速段的變速段檢出手段，前述記憶手段，是進一步記憶：前述內裝變速裝置的變速段、及對應前述變速段的齒輪比，前述推力算出手段，是依據：對應前述踏力及藉由前述變速段檢出手段被檢出的變速段而被記憶於前述記憶手段的齒輪比、及被記憶於前述記憶手段的前述驅動力傳達體的前述傳達齒的齒數，算出前述推力。
  9. 如申請專利範圍第1或8項的自行車用馬達控制系統，其中，前述驅動力傳達體，是包含鏈輪、附齒帶輪及傘齒輪的其中任一個。
  10. 如申請專利範圍第1～5、8項的任一項的自行車用馬達控制系統，其中，進一步具備介面部，前述記憶手段的記憶內容，是可透過介面部被改寫。
  11. 如申請專利範圍第10項的自行車用馬達控制系統，其中，進一步具備被連接在前述介面部的輸入裝置。
  12. 如申請專利範圍第10項的自行車用馬達控制系統，其中，前述介面部，是可使用電力線通訊進行通訊。
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