TWI641526B - 自行車系統及其自動控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種自動控制方法適用於自行車系統。自行車系統具有齒輪比以及由輔助扭力與踩踏扭力形成的扭力比。自動控制方法包括以下步驟：感測自行車系統於騎乘狀態下的踩踏迴轉速以及踩踏扭力；依據預設的踩踏迴轉速來設定第一迴轉速門檻值以及第二迴轉速門檻值，其中第一迴轉速門檻值高於第二迴轉速門檻值；以及判斷踩踏迴轉速是否高於第一迴轉速門檻值或低於第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降齒輪比。另外，適用於自動控制方法的一種自行車系統亦被提出。

Description

自行車系統及其自動控制方法

本發明是有關於一種自動控制技術，且特別是有關於一種自行車系統及其自動控制方法。

近年來，自行車的市場蓬勃發展，無論是競賽型的高階自行車，或是作為休閒娛樂的大眾型自行車，都受到消費者的喜愛。近年來，在自行車系統的技術領域中，具有輔助動力的自行車系統是目前越來越重要的發展方向。然而，由於具有輔助動力的自行車系統大多仍是以人力踩踏為主，因此當自行車系統面對不同騎乘環境時，騎乘環境的差異可透過車輛影響騎乘者的騎乘狀態。也就是說，當自行車系統在行進時，騎乘者通常需要經由反覆調校與操作，以使達到騎乘者、自行車以及騎乘環境三者之間的最佳配合。

然而，目前市面上具有輔助動力的自行車系統，通常僅以輔助動力是否配合踩踏力量達到最佳輸出為單一考量，而並未考慮自行車系統的其他裝置條件或是騎乘情境。換句話說，即便輔助動力與踩踏力量已達到最佳的輸出，但自行車系統於行進時，面對不同騎乘情境，騎乘者仍會感受到不適或反應不及的情況。據此，如何使自行車系統於多種騎乘情境下，可維持適當的踩踏迴轉速以及踩踏扭力，進而提供騎乘者穩定的騎乘效果與良好的騎乘體驗，是目前重要的課題。

本發明提供一種自行車系統及其自動控制方法可適當的維持踩踏迴轉速以及踩踏扭力，並且提供穩定的騎乘效果。

本發明的自動控制方法適用於自行車系統。自行車系統具有齒輪比以及由輔助扭力與踩踏扭力形成的扭力比。自動控制方法包括以下步驟：感測自行車系統於騎乘狀態下的踩踏迴轉速以及踩踏扭力。依據預設的踩踏迴轉速來設定第一迴轉速門檻值以及第二迴轉速門檻值，其中第一迴轉速門檻值高於第二迴轉速門檻值；以及判斷踩踏迴轉速是否高於第一迴轉速門檻值或低於第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降齒輪比。

本發明的自行車系統包括感測模組、控制裝置、齒輪裝置以及馬達裝置。感測模組用以感測自行車系統於騎乘狀態下的踩踏迴轉速以及踩踏扭力，以輸出踩踏迴轉速信號以及踩踏扭力信號。控制裝置耦接該感測模組。控制裝置用以接收踩踏迴轉速信號以及踩踏扭力信號。控制裝置依據預設的踩踏迴轉速來設定第一迴轉速門檻值以及第二迴轉速門檻值。第一迴轉速門檻值高於第二迴轉速門檻值。齒輪裝置耦接控制裝置。齒輪裝置具有齒輪比。馬達裝置耦接控制裝置。馬達裝置用以提供輔助扭力。輔助扭力與踩踏扭力形成扭力比。控制裝置判斷踩踏迴轉速是否高於第一迴轉速門檻值或低於第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降齒輪比。

基於上述，本實施例的自行車系統及其自動控制方法可依據預設的踩踏迴轉速來設定兩個迴轉速門檻值，並且依據這兩個迴轉速門檻值來判斷感測裝置測得的踩踏迴轉速是否為較高的迴轉速或較低的迴轉速，進而決定是否對應調整齒輪比。因此，本實施例的自行車系統及其自動控制方法可有效維持適當的踩踏迴轉速，並且提供穩定的騎乘效果。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。

圖1是依照本發明的一實施例的自行車系統的方塊圖。參照圖1，自行車系統100包括控制裝置110、感測裝置120、齒輪裝置130、馬達裝置140、避震裝置150以及騎姿感測裝置160。在本實施例中，感測裝置120耦接控制裝置110。感測裝置120用以感測自行車系統100於騎乘狀態下的踩踏迴轉速（pedaling cadence）以及踩踏扭力（pedaling torque）。控制裝置110可用以接收感測裝置120提供的踩踏迴轉速信號以及踩踏扭力信號，以及接收騎姿感測裝置160提供的騎姿判斷信號。並且，控制裝置110可分別輸出多個控制信號至齒輪裝置130、馬達裝置140以及避震裝置150。

在本實施例中，控制裝置110可依據騎乘參數來分別控制齒輪裝置130、馬達裝置140以及避震裝置150，其中騎乘參數可例如包括踩踏迴轉速、踩踏扭力信號以及騎姿判斷信號的至少其中之一。在本實施例中，控制裝置110可例如是包括微控制器（micro-controller）、嵌入式控制器（embedded controller）、中央處理器（central processing unit, CPU）、場效可程式邏輯閘陣列(Field programmable gate array, FPGA)、特殊應用積體電路(Application-specific integrated circuit, ASIC)或類似的元件，但本發明並不限於此。控制裝置110可用以執行本發明各實施例所述之參數運算，並且反應於參數運算結果來輸出多個控制信號之功能。

在本實施例中，控制裝置110可進一步包括記憶體，以儲存多個運算模組。這些運算模組可例如是輔助動力控制模組以及智能變速模組。控制裝置110可用以依據感測裝置120感測的踩踏迴轉速以及踩踏扭力來透過輔助動力控制模組以及智能變速模組進行判斷，以決定是否對齒輪裝置130、馬達裝置140以及避震裝置150執行調整操作以及控制操作。

在本實施例中，感測裝置120可例如包括踏頻感測器(cadence sensor)以及力量感測器(pedaling force sensor)。力量感測器可用以感測騎乘者踩動自行車踏板的力量，以使控制裝置110或感測裝置120可將騎乘者踩動自行車踏板的力量乘上踏板長度，以獲得踩踏扭力。也就是說，在騎乘者使用自行車系統100時，感測裝置120可用於感測騎乘者踩踏自行車系統100的踩踏迴轉速以及踩踏扭力，並且對應輸出踩踏迴轉速信號以及踩踏扭力信號至控制裝置110。在本實施例中，踩踏迴轉速為騎乘者在單位時間內踩動自行車踏板的迴轉數，其單位可為每分鐘轉速（Revolution Per Minute, R.P.M.）。踩踏扭力為騎乘者踩動自行車踏板的力量乘上踏板長度，其單位為lb-ft（磅-呎）。但本發明並不限於上述感測裝置的態樣，在一實施例中，感測裝置120也可整合為一個複合式的感測裝置。

在本實施例中，齒輪裝置130可例如包括變速元件、多個前齒盤以及後齒盤。當自行車系統100於騎乘狀態下，控制裝置110可透過變速元件改變與鏈條作動的前齒盤以及後齒盤，以使改變自行車系統100的齒輪比。在本實施例中，若齒輪裝置130的齒輪比越大，則在同樣迴轉速的前提下，騎乘者所需輸出的踩踏力量則相對增加，但自行車系統100的行進速度較快。相對來說，若齒輪裝置130的齒輪比越小，則在同樣迴轉速的前提下，騎乘者所需輸出的踩踏力量則相對減少，但自行車系統100的行進速度較慢。

在本實施例中，馬達裝置140可提供輔助扭力（auxiliary torque）至自行車系統100。自行車系統100可同時接收馬達裝置140提供的輔助扭力以及騎乘者提供的踩踏扭力來轉動齒輪裝置130，以使驅動自行車系統100。在本實施例中，控制裝置110可輸出控制信號至馬達裝置140，以使控制馬達裝置140輸出的輔助扭力，進而減輕騎乘者所需輸出的踩踏力量。在本實施例中，輔助扭力與踩踏扭力形成扭力比（torque ratio）。控制裝置110可依據感測裝置120的感測結果來決定扭力比，進而控制馬達裝置140輸出的輔助扭力大小。

在本實施例中，避震裝置150可例如包括前叉（front fork）避震器以及後避震器的至少其中之一，其中前叉避震器以及後避震器可分別配置有一個阻尼調整器。避震裝置150可用以針對騎乘環境提供衝擊減緩的功能。在本實施例中，控制裝置110可輸出控制信號至避震裝置150，以使調整前叉避震器或後避震器的阻尼力量。

在本實施例中，騎姿感測裝置160可例如是壓力感測器（force sensor）。騎姿感測裝置160可配置在自行車系統100的坐墊中，以使感測騎乘者在自行車系統100的騎姿（riding posture）屬於站立騎姿或坐立騎姿，以輸出騎姿感測信號至控制裝置110，但本發明並不限於此。在一實施例中，騎姿感測裝置160也可配置在自行車系統100的其他構件位置，例如避震裝置150。或者，在又一實施例中，騎姿感測裝置160也可為光學式感測器。光學式感測器可透過是否接收到光源，來判斷騎乘者是否坐立於坐墊上。

值得注意的是，本發明的控制裝置110、感測裝置120、齒輪裝置130、馬達裝置140、避震裝置150以及騎姿感測裝置160不限於上述實施例所舉之實施態樣。並且，本發明的控制裝置110、感測裝置120、齒輪裝置130、馬達裝置140、避震裝置150以及騎姿感測裝置160可依據所屬領域的通常知識獲致足夠的教示、建議以及實施方式，因此不再贅述。

圖2是依照本發明的一實施例的自行車系統的示意圖。參照圖2，自行車系統200可包括控制裝置210、感測裝置220、齒輪裝置230、馬達裝置240、避震裝置250以及騎姿感測裝置260。如圖2所示，上述各裝置設備可分別配置在自行車車體的各對應位置。並且，控制裝置210、感測裝置220、齒輪裝置230、馬達裝置240、避震裝置250以及騎姿感測裝置260可依據上述圖1實施例的說明獲致足夠的教示、建議以及實施方式，因此不再贅述。

在本實施例中，自行車系統200可進一步包括電池裝置270、顯示裝置280以及按鈕裝置290。電池裝置270可用以提供自行車系統200各裝置設備所需的電源電力。顯示裝置280可配置於自行車體的把手中央位置，以顯示多種騎乘資訊。舉例來說，顯示裝置280可顯示感測裝置220測得的踩踏迴轉速以及踩踏扭力，或者是進一步顯示目前齒輪比、扭力比或避震模式等。按鈕裝置290可配置於把手兩端位置，以提供騎乘者可自行控制自行車系統200的齒輪裝置230、馬達裝置240以及避震裝置250的功能。然而，在本實施例中，圖2的自行車系統200的一範例實施例，僅用於舉例說明本發明的自行車系統的各裝置設備的配置方式，本發明並不限於此。

圖3是依照本發明的一實施例的自動控制方法的流程圖。參照圖1以及圖3。本實施例的自動控制方法可至少適用於圖1實施例的自行車系統100。在步驟S310，感測裝置120可感測自行車系統100於騎乘狀態下的踩踏迴轉速以及踩踏扭力。在步驟S320，當控制裝置110接收到感測裝置120提供的踩踏迴轉速信號以及踩踏扭力信號後，控制裝置110可執行輔助動力控制模組以及智能變速模組，以控制齒輪裝置130以及馬達裝置140。在步驟S330，控制裝置110可依據踩踏迴轉速以及踩踏扭力調整齒輪比以及扭力比。為了使本領域技術人員可更加了解本發明的自動控制手段，以下提出多個實施例說明之。

圖4是依照本發明的自動控制方法的第一實施範例的流程圖。參照圖1以及圖4，本實施例的自動控制方法可至少適用於圖1實施例的自行車系統100。並且，請同時參考以下表1的各騎乘參數。 表1

在本實施例中，控制裝置110可依據預設的踩踏迴轉速來設定第一迴轉速門檻值以及第二迴轉速門檻值，並且依據預設的踩踏扭力來設定第一扭力門檻值以及第二扭力門檻值，其中第一扭力門檻值高於第二扭力門檻值。控制裝置110可設定第一迴轉速門檻值為110%的預設的踩踏迴轉速，並且設定第二迴轉速門檻值為90%的預設的踩踏迴轉速。控制裝置110可設定第一扭力門檻值為110%的預設的踩踏扭力，並且設定第二扭力門檻值為90%的預設的踩踏扭力。值得注意的是，預設的踩踏迴轉速以及預設的踩踏扭力可依據使用者需求或是設備條件來對應設定適當的扭力值以及迴轉速，本發明並不加以限制。也就是說，控制裝置110可預先設定一個預設的踩踏迴轉速以及一個預設的踩踏扭力，並且分別依據預設的踩踏迴轉速以及預設的踩踏扭力進一步設定兩個迴轉速門檻值以及兩個扭力門檻值。因此，控制裝置110可分別藉由這兩個迴轉速門檻值以及這兩個扭力門檻值來判斷感測裝置120測得的踩踏迴轉速以及踩踏扭力的輸出情況，以使控制裝置110可對應調整齒輪比以及扭力比。

在上述表1中，踩踏迴轉速的符號“High”代表測得的踩踏迴轉速高於第一迴轉速門檻值。踩踏迴轉速的符號“Middle”代表測得的踩踏迴轉速介於第一迴轉速門檻值以及第二迴轉速門檻值之間。踩踏迴轉速的符號“Low”代表測得的踩踏迴轉速低於第一迴轉速門檻值。在上述表1中，踩踏扭力的符號“High”代表測得的踩踏扭力高於第一扭力門檻值。踩踏扭力的符號“Middle”代表測得的踩踏扭力介於第一扭力門檻值以及第二扭力門檻值之間。踩踏扭力的符號“Low”代表測得的踩踏扭力低於第二扭力門檻值。

在上述表1中，齒輪比的符號“Up”代表調升齒輪比。齒輪比的符號“Down”代表調降齒輪比。齒輪比的符號“=”代表無變更齒輪比。在上述表1中，扭力比的符號“High”代表高輔助扭力比，例如輔助扭力與踩踏扭力的比率為2:1。扭力比的符號“Middle”代表中輔助扭力比，例如輔助扭力與踩踏扭力的比率為1:1。扭力比的符號“Low”代表低輔助扭力比，例如輔助扭力與踩踏扭力的比率為1:2，但本發明並不限於此。另外，低輔助扭力比亦即馬達裝置140進入節能模式（ECO mode），以提供較低的輔助扭力。

在步驟S410，感測裝置120感測自行車系統100於騎乘狀態下的踩踏迴轉速以及踩踏扭力。在步驟S420，控制裝置110判斷踩踏迴轉速大小。當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“Low”時（可對應於圖4中的符號“L”），控制裝置110執行步驟S421，以調降齒輪比。當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“Middle”時（可對應於圖4中的符號“M”），控制裝置110執行步驟S422，以判斷踩踏扭力大小。當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“High”時（可對應於圖4中的符號“H”），控制裝置110執行步驟S423，以調升齒輪比。在步驟S422，控制裝置110判斷踩踏扭力大小。當控制裝置110判斷踩踏扭力為“High”時，控制裝置110執行步驟S421，以調降齒輪比。當控制裝置110判斷踩踏扭力為“Middle”時，控制裝置110不調整齒輪比。當控制裝置110判斷踩踏扭力為“Low”時，控制裝置110執行步驟S423，以調升齒輪比。

也就是說，若騎乘者踩踏速度越快，則控制裝置110調升齒輪比。若騎乘者踩踏速度越慢，則控制裝置110調降齒輪比。並且，若騎乘者踩踏速度為適中，則控制裝置110進一步判斷踩踏扭力大小。若騎乘者踩踏力量越大，則控制裝置110判斷調降齒輪比。若騎乘者踩踏力量越小時，則控制裝置110判斷調升齒輪比。

在步驟S430，控制裝置110判斷踩踏扭力大小。當踩踏扭力為“High”時，控制裝置110執行步驟S431，以調升扭力比。當踩踏扭力為“Middle”時，控制裝置110不調整扭力比。當踩踏扭力為“Low”時，控制裝置110執行步驟S432，以調降扭力比。也就是說，當騎乘者踩踏力量越大時，則調升扭力比。當騎乘者踩踏力量速度越小時，則調降扭力比。

因此，本實施例的自行車系統100可依據步驟S420以及步驟S430來各別判斷踩踏迴轉速以及踩踏扭力大小，以動態調整齒輪比以及扭力比，以使自行車系統100可維持在穩定的速度下，進而提供穩定的騎乘效果與良好的騎乘者體驗。

圖5A是依照本發明的自動控制方法的第二實施範例的流程圖。圖5B是依照圖5A實施例的騎乘參數變化的時序圖。參照圖1、圖5A以及圖5B，本實施例的自動控制方法可至少適用於圖1實施例的自行車系統100。並且，請同時參考以下表2的各騎乘參數。 表2

在上述表2中，各欄符號“=”分別代表無判斷齒輪比、無調整齒輪比以及無調整扭力比。其餘各符號可參照上述表1，因此不再贅述。

在步驟S510，控制裝置110判斷踩踏迴轉速大小。當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“High”時，控制裝置110則執行步驟S520，以判斷是否可調升齒輪比。當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“Middle”時，控制裝置110不調整齒輪比以及扭力比。當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“Low”時，控制裝置110則執行步驟S530，以判斷是否可調降齒輪比。在步驟S520，當控制裝置110判斷不可調升齒輪比時，控制裝置110執行步驟S521，以調降扭力比。反之，當控制裝置110判斷可調升齒輪比時，控制裝置110執行步驟S522，以調升齒輪比。在步驟S530，當控制裝置110判斷可調降齒輪比時，控制裝置110執行步驟S531，以調降齒輪比。反之，當控制裝置110判斷不可調降齒輪比時，控制裝置110執行步驟S532，以調升扭力比。

也就是說，本實施例的自行車系統100可依據步驟S520以及步驟S530來判斷是否可調升或調降齒輪比，來決定對應調整齒輪比或扭力比。舉例來說，參照圖5B所示之時序圖，當自行車系統100行進在上坡的情境時，由於踩踏迴轉速下降，因此控制裝置110調降齒輪比。並且，當齒輪比不可調降時（已調至最低齒輪比），控制裝置110調升扭力比。反之，當自行車系統100行進在下坡的情境時，由於踩踏迴轉速上升，因此控制裝置110調升齒輪比。並且，當齒輪比不可調升時（已調至最高齒輪比），控制裝置110調降扭力比。

因此，本實施例的自行車系統100可適用於上坡以及下坡的騎乘情境來對應調整齒輪比以及扭力比，以使自行車系統100可維持在穩定的速度下，進而提供穩定的騎乘效果與良好的騎乘者體驗。

圖6A是依照本發明的自動控制方法的第三實施範例的流程圖。圖6B是依照圖6A實施例的騎乘參數變化的時序圖。參照圖1、圖6A以及圖6B，本實施例的自動控制方法可至少適用於圖1實施例的自行車系統100。並且，請同時參考以下表3的各騎乘參數。 表3

在上述表3中，各符號定義可參照上述表1以及表2，因此不再贅述。

在步驟S610，控制裝置110判斷踩踏迴轉速大小。當踩控制裝置110判斷踏迴轉速為“High”時，控制裝置110則執行步驟S620，以判斷踩踏扭力大小。當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“Middle”時，控制裝置110不調整齒輪比以及扭力比。當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“Low”時，控制裝置110則執行步驟S630，以判斷踩踏扭力大小。

在步驟S620，控制裝置110判斷踩踏扭力大小，並且控制裝置110依據踩踏扭力進一步執行步驟S621、S624、S626，以判斷是否可調升齒輪比。若控制裝置110判斷可調升齒輪比，則控制裝置110分別執行步驟S623、S625、S627。反之，若控制裝置110判斷不可調升齒輪比，則控制裝置110依據踩踏扭力的大小來決定是否調整扭力比。因此，當控制裝置110判斷扭力比為“Low”時，控制裝置110執行步驟S622，以調降扭力比。當控制裝置110判斷扭力比為“Middle”時，控制裝置110不調整扭力比。當控制裝置110判斷扭力比為“High”時，控制裝置110執行步驟S628，以調升扭力比。

在步驟S630，控制裝置110判斷踩踏扭力大小，並且控制裝置110依據踩踏扭力進一步執行步驟S631、S632、S634。當踩踏扭力為“Low”時，控制裝置110執行步驟S631，以調降扭力比。當控制裝置110判斷踩踏扭力為“Middle”或“High”時，控制裝置110執行步驟S632或S634，以判斷是否可調降齒輪比。若控制裝置110判斷可調降齒輪比，則控制裝置110分別執行步驟S633以及S635。反之，若控制裝置110判斷不可調升齒輪比，則控制裝置110依據踩踏扭力的大小來決定是否調整扭力比。因此，當控制裝置110判斷踩踏扭力為“Middle”時，控制裝置110不調整扭力比。當控制裝置110判斷踩踏扭力為“High”時，控制裝置110執行步驟S636，以調升扭力比。

也就是說，本實施例的自行車系統100可依據步驟S610來判斷踩踏迴轉速大小，以及進一步判斷踩踏扭力大小，以決定是否調整齒輪比或扭力比。舉例來說，參照圖6B所示之時序圖，當自行車系統100行進在衝刺的情境時，由於踩踏迴轉速上升並且踩踏扭力上升，控制裝置110調升齒輪比。當自行車系統100行進在輕鬆騎的情境時，由於踩踏迴轉速下降並且踩踏扭力下降，控制裝置110調降扭力比。當自行車系統100行進在下坡的情境時，由於踩踏迴轉速上升但是踩踏扭力下降，因此控制裝置110調升齒輪比。當自行車系統100行進在上坡的情境時，由於踩踏迴轉速下降但是踩踏扭力上升，控制裝置110調降齒輪比，並且若齒輪比不可調降時，則控制裝置110調升扭力比。

因此，本實施例的自行車系統100可適用於衝刺、輕鬆騎、上坡以及下坡的騎乘情境來對應調整齒輪比以及扭力比，以使自行車系統100可維持在穩定的速度下，進而提供穩定的騎乘效果與良好的騎乘者體驗。

圖7A是依照本發明的自動控制方法的第四實施範例的流程圖。圖7B是依照圖7A實施例的騎乘參數變化的時序圖。第四實施例是先判斷騎姿以調整對應的預設踩踏迴轉速值，並且在步驟S610之後的控制方法可與第三實施例相同，參照圖1、圖7A以及圖7B，本實施例的自動控制方法可至少適用於圖1實施例的自行車系統100。在步驟S701，當騎乘者騎乘自行車系統100時，自行車系統100可藉由騎姿感測裝置160來感測騎乘者在騎乘狀態中的騎姿，並且判斷騎乘者的騎姿是屬於站立騎姿或坐立騎姿。在步驟S702以及步驟S703，控制裝置110可依據騎姿來設定預設的踩踏迴轉速為預設的站立踩踏迴轉速或預設的坐立踩踏迴轉速，其中預設的坐立踩踏迴轉速大於預設的站立踩踏迴轉速。也就是說，當騎乘者以站立騎姿的方式騎乘自行車系統100時，由於騎乘者的踩踏動作的重心變化較大，所以騎乘者的踩踏迴轉速會比較低，因此控制裝置110調整預設的踩踏迴轉速為較低的迴轉速。當騎乘者以坐立騎姿的方式騎乘自行車系統100時，由於騎乘者的踩踏動作的重心變動較小，所以騎乘者的踩踏迴轉速會比較高，因此控制裝置110調整預設的踩踏迴轉速為較高的迴轉速。並且，本實施例的控制裝置110可接續執行步驟S610。值得注意的是，本實施例的自動控制方法可延續執行圖6的流程，但本發明並不限於此。

也就是說，本實施例的自行車系統100可透過騎姿感測裝置160來輔助判斷騎乘者的騎乘姿勢，以使增加自行車系統100的判斷準確率，並且可增加自行車系統100的適用情境。舉例來說，參照圖7B所示之時序圖，當騎乘者的騎乘姿勢為坐立的情境時，由於控制裝置110設定預設的踩踏迴轉速為較高的迴轉速，因此控制裝置110可以更靈敏且準確的調整齒輪比。並且，當騎乘者的騎乘姿勢為站立的情境時，由於控制裝置110設定預設的踩踏迴轉速為較低的迴轉速，因此控制裝置110同樣可以更靈敏且準確的調整齒輪比。

因此，本實施例的自行車系統100可進一步判斷騎乘者的騎乘姿勢，以使更準確地調整齒輪比，以使自行車系統100可維持在穩定的速度下，進而提供穩定的騎乘效果與良好的騎乘體驗。

圖8A是依照本發明的自動控制方法的第五實施範例的流程圖。圖8B是依照圖8A實施例的騎乘參數變化的時序圖。參照圖1、圖8A以及圖8B，本實施例的自動控制方法可至少適用於圖1實施例的自行車系統100。並且，請同時參考以下表4的各騎乘參數。值得注意的是，本實施例的自動控制方法的步驟流程為圖6A實施例的延伸範例。因此，本實施例的步驟S810、S820、S821~S828、S830、S831~S836可參考圖6A實施例的說明，因此不再贅述。 表4

在上述表4中，避震模式的符號“Soft”代表軟避震模式，並且避震模式的符號“Firm”代表硬避震模式。其餘各符號定義可參照上述表1，因此不再贅述。值得注意的是，軟避震模式可為避震裝置150處於開啟狀態（Open），以提供較軟的避震功能。並且，硬避震模式可為避震裝置150處於閉鎖狀態（Lock），以提供較硬的避震功能。

在本實施例中，控制裝置110可控制避震裝置150操作在軟避震模式或硬避震模式。在步驟S810，當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“High”或“Middle”時，控制裝置110控制避震裝置150操作在軟避震模式。當控制裝置110判斷踩踏迴轉速為“Low”時，控制裝置110進一步判斷踩踏扭力大小。當踩踏扭力為“Low”時，控制裝置110控制避震裝置150操作在軟避震模式。若踩踏扭力為“High”或“Middle”時，控制裝置110控制避震裝置150操作在硬避震模式。

也就是說，本實施例的自行車系統100可透過避震裝置150來提供騎乘者可依據不同騎乘情境來調整避震程度，以使自行車系統100可提供騎乘者更舒適的騎乘體驗。舉例來說，參照圖8B所示之時序圖，當踩踏迴轉速為“High”並且踩踏扭力為“High”時，控制裝置110控制避震裝置150操作在軟避震模式。當踩踏迴轉速為“Low”並且踩踏扭力為“High”時，控制裝置110控制避震裝置150操作在硬避震模式。當踩踏迴轉速為“Low”並且踩踏扭力為“Low”時，控制裝置110控制避震裝置150操作在軟避震模式。換句話說，當環境狀態為容易的情境（例如平地或下坡），或是騎乘者為較輕鬆的騎乘狀態時，避震裝置150可操作在軟避震模式。當環境狀態為困難的情境（例如上坡），或是騎乘者為較辛苦的騎乘狀態時，避震裝置150可操作在硬避震模式。

圖9是依照本發明的另一實施例的自動控制方法的流程圖。參照圖1、圖9，本實施例的自動控制方法可至少適用於圖1實施例的自行車系統100。在步驟S910，感測裝置120感測自行車系統100於騎乘狀態下的踩踏迴轉速以及踩踏扭力。在步驟S920，控制裝置110依據預設的踩踏迴轉速來設定第一迴轉速門檻值以及第二迴轉速門檻值，其中第一迴轉速門檻值高於第二迴轉速門檻值。在步驟S930，控制裝置110判斷踩踏迴轉速是否高於第一迴轉速門檻值或低於第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降齒輪比。因此，自行車系統100可自動判斷踩踏迴轉速的大小，以使自行車系統100可維持在穩定的速度下，並且提供穩定的騎乘效果與良好的騎乘體驗。

此外，本實施例的自動控制方法以及自行車系統的裝置細節以及實施細節可依據上述圖1至圖8B實施例獲致足夠的教示、建議以及實施方式，因此不再贅述。

綜上所述，本發明的自動控制方法以及自行車系統可提供騎乘者於騎乘自行車系統時，可同時對應不同騎乘者的騎姿、環境的變化以及自行車系統的裝置狀態，而對應自動調整最佳的齒輪比、扭力比以及避震裝置，以提供騎乘者有較佳的操控性以及採踏效率。並且，本發明的自動控制方法以及自行車系統還可藉由顯示裝置以視覺化的方式知悉其所需要的騎乘資訊或騎乘參數，以使騎乘者可專心的享受騎乘樂趣，而無需在行進中反覆調校與操作自行車系統。據此，本發明的自動控制方法以及自行車系統可提供穩定的騎乘效果與良好的騎乘體驗。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200‧‧‧自行車系統

110、210‧‧‧控制裝置

120、220‧‧‧感測裝置

130、230‧‧‧齒輪裝置

140、240‧‧‧馬達裝置

150、250‧‧‧避震裝置

160、260‧‧‧騎姿感測裝置

270‧‧‧電池裝置

280‧‧‧顯示裝置

290‧‧‧按鈕裝置

S310、S320、S330、S410、S420、S421、S422、S423、S430、S431、S432、S510、S520、S530、S521、S522、S531、S532、S610、S620、S621、S622、S623、S624、S625、S626、S627、S628、S630、S631、S632、S633、S634、S635、S636、S701、S702、S703、S810、S820、S821、S822、S823、S824、S825、S826、S827、S828、S830、S831、S832、S833、S834、S835、S836、S840、S850、S860‧‧‧步驟

圖1是依照本發明的一實施例的自行車系統的方塊圖。 圖2是依照本發明的一實施例的自行車系統的示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例的自動控制方法的流程圖。 圖4是依照本發明的自動控制方法的第一實施範例的流程圖。 圖5A是依照本發明的自動控制方法的第二實施範例的流程圖。 圖5B是依照圖5A實施例的騎乘參數變化的時序圖。 圖6A是依照本發明的自動控制方法的第三實施範例的流程圖。 圖6B是依照圖6A實施例的騎乘參數變化的時序圖。 圖7A是依照本發明的自動控制方法的第四實施範例的流程圖。 圖7B是依照圖7A實施例的騎乘參數變化的時序圖。 圖8A是依照本發明的自動控制方法的第五實施範例的流程圖。 圖8B是依照圖8A實施例的騎乘參數變化的時序圖。 圖9是依照本發明的另一實施例的自動控制方法的流程圖。

Claims (26)

1. 一種自動控制方法，適用於一自行車系統，該自行車系統具有一齒輪比以及由一輔助扭力與一踩踏扭力形成的一扭力比，其中該方法包括：感測該自行車系統於一騎乘狀態下的一踩踏迴轉速以及該踩踏扭力；依據一預設的踩踏迴轉速來設定一第一迴轉速門檻值以及一第二迴轉速門檻值，其中該第一迴轉速門檻值高於該第二迴轉速門檻值；以及判斷該踩踏迴轉速是否高於該第一迴轉速門檻值或低於該第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降該齒輪比，其中該扭力比依據該踩踏迴轉速以及該踩踏扭力的至少其中之一來決定是否調升或調降。
2. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，更包括：依據一預設的踩踏扭力來設定一第一扭力門檻值以及一第二扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值；以及判斷該踩踏扭力是否高於該第一扭力門檻值或低於該第二扭力門檻值，以設定調升或調降該扭力比。
3. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，更包括：判斷該踩踏迴轉速是否介於該第一迴轉速門檻值以及該第二迴轉速門檻值之間，以依據一預設的踩踏扭力來設定一第一扭力 門檻值以及一第二扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值；以及判斷該踩踏扭力是否高於該第一扭力門檻值或低於該第二扭力門檻值，以設定調降或調升該齒輪比。
4. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，其中判斷該踩踏迴轉速是否高於該第一迴轉速門檻值或低於該第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降該齒輪比的步驟包括：當該踩踏迴轉速高於該第一迴轉速門檻值時，判斷該齒輪比是否為可調升，其中：當該齒輪比為可調升時，調升該齒輪比；以及當該齒輪比為不可調升時，調降該扭力比。
5. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，其中判斷該踩踏迴轉速是否高於該第一迴轉速門檻值或低於該第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降該齒輪比的步驟包括：當該踩踏迴轉速低於該第一迴轉速門檻值時，判斷該齒輪比是否為可調降，其中：當該齒輪比為可調降時，調降該齒輪比；以及當該齒輪比為不可調降時，調升該扭力比。
6. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，其中判斷該踩踏迴轉速是否高於該第一迴轉速門檻值或低於該第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降該齒輪比的步驟包括：依據一預設的踩踏扭力來設定一第一扭力門檻值以及一第二 扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值；以及當該踩踏迴轉速高於該第一迴轉速門檻值時，判斷該踩踏扭力是否高於該第一扭力門檻值、介於該第一扭力門檻值以及該第二扭力門檻值之間或低於該第二扭力門檻值，並且進一步判斷該齒輪比是否可調升，以調整該齒輪比或該扭力比。
7. 如申請專利範圍第6項所述的自動控制方法，其中進一步判斷該齒輪比是否可調升，以調整該齒輪比或該扭力比的步驟包括：當該齒輪比為可調升時，調升該齒輪比；以及當該齒輪比為不可調升時，依據該踩踏扭力的判斷結果來決定是否調整該扭力比。
8. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，其中判斷該踩踏迴轉速是否高於該第一迴轉速門檻值或低於該第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降該齒輪比的步驟包括：依據一預設的踩踏扭力來設定一第一扭力門檻值以及一第二扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值；以及當該踩踏迴轉速低於該第一迴轉速門檻值時，判斷該踩踏扭力是否高於該第一扭力門檻值、介於該第一扭力門檻值以及該第二扭力門檻值之間或低於該第二扭力門檻值，並且進一步判斷該齒輪比是否可調降，以調整該齒輪比或該扭力比。
9. 如申請專利範圍第8項所述的自動控制方法，其中進一步判斷該齒輪比是否可調降，以調整該齒輪比或該扭力比的步驟包括：當該踩踏扭力高於該第一扭力門檻值時，依據該齒輪比是否為可調降來設定調降該齒輪比或調升該扭力比；當該踩踏扭力介於該第一扭力門檻值以及該第二扭力門檻值之間時，依據該齒輪比是否為可調降來設定調降該齒輪比；以及當該踩踏扭力低於該第二扭力門檻值時，調降該扭力比。
10. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，其中該自行車系統更包括一騎姿感測裝置，並且該方法更包括：感測該騎乘狀態中的一騎姿，並且判斷該騎姿屬於一站立騎姿或一坐立騎姿；以及依據該騎姿來設定該預設的踩踏迴轉速為一預設的站立踩踏迴轉速或一預設的坐立踩踏迴轉速，其中該預設的坐立踩踏迴轉速大於該預設的站立踩踏迴轉速。
11. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，其中該自行車系統更包括一避震裝置，並且該方法更包括：判斷該踩踏迴轉速是否高於該第二迴轉速門檻值，以設定該避震裝置操作在一軟避震模式。
12. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，其中該自行車系統更包括一避震裝置，並且該方法更包括：判斷該踩踏迴轉速是否低於該第二迴轉速門檻值，以依據一 預設的踩踏扭力來設定一第一扭力門檻值以及一第二扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值；當該踩踏迴轉速低於該第二迴轉速門檻值，並且該踩踏扭力低於該第二扭力門檻值時，設定該避震裝置操作在一軟避震模式；以及當該踩踏迴轉速低於該第二迴轉速門檻值，並且該踩踏扭力高於該第二扭力門檻值時，設定該避震裝置操作在一硬避震模式。
13. 如申請專利範圍第1項所述的自動控制方法，更包括：藉由一顯示裝置顯示該輔助扭力、該踩踏扭力、該踩踏迴轉速、該踩踏扭力、該扭力比、該齒輪比以及該預設的踩踏迴轉速的至少其中之一。
14. 一種自行車系統，包括：一感測模組，用以感測該自行車系統於一騎乘狀態下的一踩踏迴轉速以及一踩踏扭力，以輸出一踩踏迴轉速信號以及一踩踏扭力信號；一控制裝置，耦接該感測模組，用以接收該踩踏迴轉速信號以及該踩踏扭力信號，並且該控制裝置依據一預設的踩踏迴轉速來設定一第一迴轉速門檻值以及一第二迴轉速門檻值，其中該第一迴轉速門檻值高於該第二迴轉速門檻值；一齒輪裝置，耦接該控制裝置，具有一齒輪比；以及一馬達裝置，耦接該控制裝置，用以提供一輔助扭力，其中 該輔助扭力與該踩踏扭力形成一扭力比，其中該控制裝置判斷該踩踏迴轉速是否高於該第一迴轉速門檻值或低於該第二迴轉速門檻值，以設定調升或調降該齒輪比，並且該扭力比依據該踩踏迴轉速以及該踩踏扭力的至少其中之一來決定是否調升或調降。
15. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，其中該控制裝置依據一預設的踩踏扭力來設定一第一扭力門檻值以及一第二扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值，並且該控制裝置判斷該踩踏扭力是否高於該第一扭力門檻值或低於該第二扭力門檻值，以設定調升或調降該扭力比。
16. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，其中該控制裝置判斷該踩踏迴轉速是否介於該第一迴轉速門檻值以及該第二迴轉速門檻值之間，以依據一預設的踩踏扭力來設定一第一扭力門檻值以及一第二扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值，並且該控制裝置判斷該踩踏扭力是否高於該第一扭力門檻值或低於該第二扭力門檻值，以設定調降或調升該齒輪比。
17. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，其中當該踩踏迴轉速高於該第一迴轉速門檻值時，該控制裝置判斷該齒輪比是否為可調升，其中：當該齒輪比為可調升時，該控制裝置調升該齒輪比；以及當該齒輪比為不可調升時，該控制裝置調降該扭力比。
18. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，其中當該踩踏迴轉速低於該第一迴轉速門檻值時，該控制裝置判斷該齒輪比是否為可調降，其中：當該齒輪比為可調降時，該控制裝置調降該齒輪比；以及當該齒輪比為不可調降時，該控制裝置調升該扭力比。
19. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，其中該控制裝置依據一預設的踩踏扭力來設定一第一扭力門檻值以及一第二扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值，並且當該踩踏迴轉速高於該第一迴轉速門檻值時，該控制裝置判斷該踩踏扭力是否高於該第一扭力門檻值、介於該第一扭力門檻值以及該第二扭力門檻值之間或低於該第二扭力門檻值，並且該控制裝置進一步判斷該齒輪比是否可調升，以調整該齒輪比或該扭力比。
20. 如申請專利範圍第19項所述的自行車系統，其中：當該齒輪比為可調升時，該控制裝置調升該齒輪比；以及當該齒輪比為不可調升時，該控制裝置依據該踩踏扭力的判斷結果來決定是否調整該扭力比。
21. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，其中該控制裝置依據一預設的踩踏扭力來設定一第一扭力門檻值以及一第二扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值，並且當該踩踏迴轉速低於該第一迴轉速門檻值時，該控制裝置判斷該踩踏扭力是否高於該第一扭力門檻值、介於該第一扭力門檻 值以及該第二扭力門檻值之間或低於該第二扭力門檻值，並且該控制裝置進一步判斷該齒輪比是否可調降，以調整該齒輪比或該扭力比。
22. 如申請專利範圍第21所述的自行車系統，其中當該踩踏扭力高於該第一扭力門檻值時，該控制裝置依據該齒輪比是否為可調降來設定調降該齒輪比或調升該扭力比；當該踩踏扭力介於該第一扭力門檻值以及該第二扭力門檻值之間時，該控制裝置依據該齒輪比是否為可調降來設定調降該齒輪比；以及當該踩踏扭力低於該第二扭力門檻值時，該控制裝置調降該扭力比。
23. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，更包括：一騎姿感測裝置，耦接該控制裝置，用以感測該騎乘狀態中的一騎姿屬於一站立騎姿或一坐立騎姿，以輸出一騎姿感測信號，其中該控制裝置接收該騎姿感測信號，並且依據該騎姿感測信號來設定該預設的踩踏迴轉速為一預設的站立踩踏迴轉速或一預設的坐立踩踏迴轉速，其中該預設的坐立踩踏迴轉速大於該預設的站立踩踏迴轉速。
24. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，更包括：一避震裝置，耦接該控制裝置，具有一軟避震模式以及一硬避震模式，其中該控制裝置判斷該踩踏迴轉速是否高於該第二迴轉速門 檻值，以設定該避震裝置操作在一軟避震模式。
25. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，更包括：一避震裝置，耦接該控制裝置，具有一軟避震模式以及一硬避震模式，其中該控制裝置判斷該踩踏迴轉速是否低於該第二迴轉速門檻值，以依據一預設的踩踏扭力來設定一第一扭力門檻值以及一第二扭力門檻值，其中該第一扭力門檻值高於該第二扭力門檻值，其中：當該踩踏迴轉速低於該第二迴轉速門檻值，並且該踩踏扭力低於該第二扭力門檻值時，該控制裝置設定該避震裝置操作在一軟避震模式；以及當該踩踏迴轉速低於該第二迴轉速門檻值，並且該踩踏扭力高於該第二扭力門檻值時，該控制裝置設定該避震裝置操作在一硬避震模式。
26. 如申請專利範圍第14項所述的自行車系統，更包括：一顯示裝置，耦接該控制裝置，用以顯示該輔助扭力、該踩踏扭力、該踩踏迴轉速、該踩踏扭力、該扭力比、該齒輪比以及該預設的踩踏迴轉速的至少其中之一。