TWI660878B - 自行車變速控制系統以及自行車變速控制方法 - Google Patents

Abstract

一種自行車變速控制系統與自行車變速控制方法。前述系統包括至少一感測器以及控制裝置。前述感測器用以取得騎乘者在騎乘自行車時的踩踏迴轉速與輸出功率以輸出踏頻訊號與功率訊號。控制裝置基於功率訊號、踏頻訊號以及運動強度區間參數決定是否輸出換檔訊號至變速裝置以調整齒數比。運動強度區間參數例如是控制裝置依據騎乘者的個人資訊所計算出來的初始運動強度區間參數，或者是騎乘者由初始運動強度區間參數與多個設定運動強度區間參數之中選出。

Description

自行車變速控制系統以及自行車變速控制方法

本發明是有關於一種控制系統與控制方法，且特別是有關於一種自行車變速控制系統以及自行車變速控制方法，適於自動地調整自行車的齒數比。

基於對健康以及休閒生活的重視以及，投入自行車運動的人數正逐年地上升，促進了自行車市場的發展。一般而言，自行車經常配置變速系統。騎乘者可藉由變速系統來將鏈條移動至不同的前齒盤與後齒盤，進而達到變速的目的。具體而言，變速結果與鏈條所在的前齒盤以及後齒盤的齒數比有關。

變速系統通常包括機械式變速器或電子式變速器。自行車的騎乘者可以基於個人的運動強度以及騎乘目的而調整機械式變速器或電子式變速器以決定適當的齒數比。然而，在手動操作的變速系統之中，騎乘者必須以自身感覺來判斷當下的運動強度並操作變速系統，在不確定自身體能狀況下，會有超過安全區的情況發生，導致如心臟無法負荷的情事發生。另一方面，頻繁的手動作操作以及複雜的操作介面也都增加了正確地使用變速系統的困難度。

相較於騎乘者的自覺而言，利用騎乘者的生理參數或者是騎乘中的記錄數據來判斷騎乘自行車時的運動強度是更為精確的。換言之，若能參考前述生理參數與前述記錄數據而操作變速系統，應當能更精準地反應騎乘者的需求而選擇合適的齒數比。因此，如何基於生理參數以及相關的記錄數據來調整自行車的變速系統，並且提供一個可自動進行變速控制的系統與方法，仍是本領域技術人員努力的目標之一。

本發明提供一種自行車變速控制系統與自行車變速控制方法，可判讀不同類型的生理參數以及記錄數據，並且據以自動地控制變速裝置而切換至合適的齒數比。

本發明的實施例提供一種自行車變速控制系統，適於控制自行車的變速裝置。自行車變速控制系統包括至少一個感測器與控制裝置。前述感測器用以取得騎乘者在騎乘自行車時的踩踏迴轉速與輸出功率，並且輸出踏頻訊號與功率訊號。控制裝置耦接至前述感測器，並且基於功率訊號、踏頻訊號以及運動強度區間參數決定是否輸出換檔訊號至變速裝置以調整齒數比。前述運動強度區間參數包括迴轉速區間與功率區間。

本發明的實施例提供一種自行車變速控制方法，適用於自行車變速控制系統以控制自行車的變速裝置。前述方法包括下列步驟。取得騎乘者在騎乘自行車時的踩踏迴轉速以輸出踏頻訊號。取得騎乘者在騎乘自行車時的輸出功率以輸出功率訊號。基於功率訊號、踏頻訊號以及運動強度區間參數決定是否輸出換檔訊號至變速裝置以調整齒數比。前述運動強度區間參數包括迴轉速區間與功率區間。

於本發明所提供的一實施例中，依據騎乘者的個人資訊，例如是體重、年齡等生理資訊，控制裝置首先計算初始運動強度區間參數，並且將初始運動強度區間參數設定為運動強度區間參數。然而，於另一實施例中，控制裝置更基於初始運動強度區間參數以及所輸入的個人資訊，進一步地推算多個設定運動強度區間參數。此時，控制裝置或騎乘者可基於騎乘目的，由初始運動強度區間參數以及多個設定運動強度區間參數之中選出運動強度區間參數。

於本發明所提供的一實施例中，齒數比例如是遵循一或多個預設的齒數比路徑來受調整。詳細而言，控制裝置輸出換檔訊號至變速裝置時，僅指示齒數比需調升或調降，而變速裝置則依照自行車變速控制系統中預設的齒數比路徑移動並調整齒數比。換言之，控制裝置不需要事先偵測目前的齒數比的數值。然而，在本發明所提供的另一實施例中，若自行車變速控制系統沒有預設的齒數比路徑，則控制裝置需要偵測目前的齒數比的數值，並且對應地輸出換檔訊號以調整自行車的齒數比。

基於上述，本發明實施例所提供的自行車變速控制系統以及自行車變速控制方法，藉由取得騎乘者在騎乘自行車時的踩踏迴轉速與輸出功率，並且以前述踩踏迴轉速與輸出功率相比於運動強度區間參數來決定是否對應地調整自行車的齒數比。藉此，騎乘者在騎乘自行車時，可以免去手動變速的麻煩。另一方面，騎乘者也可以維持穩定的踩踏迴轉速與輸出功率，藉此達到良好的運動效果或訓練成效。

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。

圖1是依據本發明一實施例所繪示之自行車的示意圖。參照圖1，自行車10包括車架100、前叉101、後上叉114、後下叉115、多個前齒盤102、多個後齒盤103、曲柄轉軸104、曲柄105、踏板106、座墊107、座桿108、花轂（即，車輪中心的軸）109、車把手110、剎車握把111、鏈條112。另一方面，自行車10的變速裝置120則例如由變速把手113、前變速器116與後變速器117等構件組成，但本發明不限於此。

變速裝置120主要的功用在於改變自行車10的齒數比。更詳細而言，具有變速裝置120的自行車10，通常也都裝設有不同齒數的多個前齒盤102與多個後齒盤103。在騎乘自行車10時，透過變速裝置120而改變與鏈條122作動的前齒盤102與後齒盤103，可以調整自行車10的齒數比，使得騎乘者能適應不同的地形而維持一定的騎乘速度、踩踏迴轉速以及輸出功率。一般而言，自行車10的齒數比越大，騎乘者輸出功率需要對應增加，但自行車的速度以及移動距離也相對增加。相對來說，自行車10的齒數比越小，騎乘者輸出功率可對應減少，但自行車的速度以及移動距離也相對降低。傳統上，不論是電子式變速裝置或者是機械式變速裝置，騎乘者都是藉由按壓或旋轉變速把手113來切換檔位以調整自行車10的齒數比。

圖2是依據本發明一實施例所繪示之自行車變速控制系統的示意圖。本發明實施例所提供的自行車變速控制系統200a適用於如圖1所示的自行車10架構，但不限於此。參照圖2，自行車變速控制系統200a是基於自行車10的騎乘者的生理參數與記錄數據來自動地控制變速裝置120以調整自行車10的齒數比。於本實施例中，自行車變速控制系統200a包括至少一個感測器、控制裝置230以及變速裝置120。更詳細而言，於本實施例中，前述感測器包括踏頻感測器210以及功率感測器220。

踏頻感測器210適於感測騎乘者在騎乘自行車時的踩踏迴轉速並輸出踏頻訊號。具體而言，踩踏迴轉速為騎乘者在單位時間內踩動踏板106的迴轉數，其單位可為每分鐘轉速(Revolution Per Minute, R.P.M.)，但不限於此。於本實施例中，踏頻感測器210例如是安裝於自行車10的曲柄105、踏板106、曲柄轉軸104等部分，但不限於此。

功率感測器220適於感測騎乘者在騎乘自行車10時的輸出功率，並且輸出功率訊號。輸出功率為騎乘者在騎乘自行車10時的作功程度，其單位可為瓦特(W)。換句話說，輸出功率即為騎乘者踩動踏板106的施力情形。於本實施例中，功率感測器210例如是安裝於自行車10的曲柄105、踏板106、曲柄轉軸104等部分，但不限於此。

值得注意的是，在本發明另一實施例中，自行車變速控制系統200a可以只裝設功率感測器220，並且由功率感測器220取得輸出功率，然後推算騎乘者的踩踏迴轉速，最後輸出踏頻訊號與功率訊號。在本發明又一實施例中，踏頻感測器210與功率感測器220則可以是整合為一個複合式的感測裝置。

踏頻感測器210、功率感測器220以及變速裝置120分別以有線或無線的形式耦接至控制裝置230。於本實施例中，控制裝置230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，但不限於此。

在本發明的實施例中，控制裝置230接收踏頻訊號與功率訊號，並且基於騎乘者的踩踏迴轉速以及輸出功率決定是否輸出換檔訊號至變速裝置120來調整齒數比。於本實施例中，變速裝置120例如為電子式變速裝置，藉以對應控制裝置230的換檔訊號來切換檔位。

圖3是依據本發明另一實施例所繪示之自行車變速控制系統的示意圖。圖3所示的自行車變速控制系統200b同樣適用於如圖1所示的自行車10架構。參照圖2與圖3，相比於自行車變速控制系統200a，於本發明另一實施例所提供的自行車變速控制系統200b更包括顯示裝置240、儲存裝置250以及輸入介面260。於本實施例中，顯示裝置240例如是液晶顯示裝置（Liquid Crystal Display, LCD）、發光二極體（Light-Emitting Diode, LED）顯示裝置或其他具有顯示功能的類似元件。儲存裝置250例如是硬碟(Hard Disk)、隨機存取記憶體(Random Access Memory, RAM)或具有儲存功能的類似元件。輸入介面260則例如是按鈕、鍵盤、滑鼠、觸控面板或具有輸入功能的類似元件。

在本發明的一實施例中，控制裝置230、顯示裝置240、儲存裝置250以及輸入介面260分別為獨立的裝置，但本發明不限於此。於另一實施例中，控制裝置230、顯示裝置240、儲存裝置250以及輸入介面260還可以是整合為單一電子裝置，而前述電子裝置例如是以個人數位助理、智慧型移動裝置等類型的裝置實現。

於本發明的實施例中，自行車變速控制系統200a、200b可由騎乘者手動地開啟，並且於騎乘自行車10的過程中，自動地切換自行車10的齒數比。圖4是依據本發明一實施例所繪示之自行車變速控制方法的流程圖。具體而言，圖4所繪示之自行車變速控制方法適用於圖2以及圖3所示的自行車變速控制系統200a、200b，但不限於此。以下將以圖3所示的自行車變速控制系統200b作為範例詳述圖4所繪示之自行車變速控制方法。參照圖3與圖4，當騎乘者在騎乘自行車時，取得騎乘者的踩踏迴轉速以輸出踏頻訊號(步驟S410)，並且取得騎乘者的輸出功率以輸出功率訊號(步驟S415)。值得注意的是，在本發明的一實施例中，踩踏迴轉速以及輸出功率可以分別由踏頻感測器210以及功率感測器220感測而取得。接著，控制裝置220基於功率訊號、踏頻訊號以及運動強度區間參數決定是否輸出換檔訊號至變速裝置120以調整齒數比(步驟S430)。前述運動強度區間參數包括迴轉速區間與功率區間。

詳細而言，在本發明的一實施例中，自行車變速控制系統200a、200b內預設一個初始運動強度區間參數。於本實施例中，初始運動強度區間參數為控制裝置230基於騎乘者的個人資訊，例如是騎乘者的生理參數，包括體重、年齡、體能參考功率等所計算而得，但不限於此。初始運動強度區間參數包括迴轉速區間與功率區間。騎乘者的個人資訊可以由騎乘者經由輸入介面260自行輸入，但不限於此。於其他實施例中，騎乘者的個人資訊還可以經由自行車變速控制系統200a、200b的其他感測器(未繪示)取得，或者是由控制裝置230連入其他資料庫而取得。於本實施例中，控制裝置230將初始運動強度區間參數設定為前述的運動強度區間參數。

在本發明的另一實施例中，控制裝置230還基於初始運動強度區間參數，輔以騎乘者的個人資訊甚至是騎乘目的，計算多個設定運動強度區間參數，並且前述的設定運動強度區間參數分別包括迴轉速區間與功率區間。於本實施例中，騎乘者可以在騎乘自行車前，透過輸入介面260輸入選擇訊號，而控制裝置230依據輸入介面260所接收的選擇訊號，選擇初始運動強度區間參數與多個設定運動強度區間參數的其中一者為運動強度區間參數，但本發明不限於此。於本發明另一實施例中，騎乘者還可以是透過其他連入控制裝置230的電子設備輸入選擇訊號。

在本發明的又一實施例中，控制裝置230則例如是透過輸入介面260直接取得多個設定運動強度區間參數，並且依據輸入介面260所接收的選擇訊號，選擇設定運動強度區間參數的其中一者為運動強度區間參數。詳細而言，在本實施例中，騎乘者直接由輸入介面260或透過其他連入控制裝置230的電子設備來設置多個設定運動強度區間參數，因此控制裝置230不需要計算初始運動強度區間參數。

一般而言，前述的初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數為基於騎乘者的體適能數值以及不同的騎乘目的與運動強度而設立的多組參數。於本實施例中，每一個初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數都包括一個迴轉速區間與功率區間，並且功率區間對應不同的騎乘目的與運動強度而為不同的功率數值範圍。

圖5A是依據本發明一實施例所繪示之初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數的列表。參照圖5A，初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數例如是分為3組，並且各自具有不同的功率數值範圍。功率數值範圍例如是基於騎乘者的個人資訊、生理資訊等來進行分組。舉例而言，功率數值範圍例如是基於騎乘者的體能參考功率來進行分組，而體能參考功率是騎乘者對應乳酸閥值的運動強度，例如是180瓦特(W)的輸出功率。控制裝置230首先基於前述體能參考功率的百分比而計算出初始運動強度區間參數2的功率區間，並且進而推算設定運動強度區間參數1與設定運動強度區間參數3的功率區間。

在本實施例中，初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數具有不同的功率區間，並且代表不同的運動強度與騎乘目的。概略而言，設定運動強度區間參數1代表以休閒作為目標的騎乘目的。初始運動強度區間參數2代表以運動作為目標的騎乘目的。設定運動強度區間參數3代表以訓練作為目標的騎乘目的。另一方面，迴轉速區間為騎乘者理想或預期的踩踏迴轉速區間，並且可以基於騎乘者的目標迴轉速來取得。舉例而言，當騎乘者的目標迴轉速為70分鐘/轉(R.P.M.)，則迴轉速區間為目標迴轉速的正負10%(百分比)，例如是63-77分鐘/轉(R.P.M.)。

圖5B是依據本發明另一實施例所繪示之初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數的列表。參照圖5B，初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數例如是分為7組，並且各自具有不同的功率數值範圍。功率數值範圍例如是基於騎乘者的體能參考功率來進行分組。詳細而言，體能參考功率是騎乘者對應乳酸閥值的運動強度，例如是180瓦特(W)的輸出功率。控制裝置230首先基於前述體能參考功率的百分比而計算出初始運動強度區間參數4的功率區間，並且進而推算設定運動強度區間參數1~3與5~7的功率區間。

具體而言，每個初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數具有不同的功率區間，並且代表不同的運動強度與騎乘目的。概略而言，設定運動強度區間參數1的功率區間代表騎乘者可以恢復體能的運動強度。設定運動強度區間參數2的功率區間對應至有氧耐力訓練的運動強度。設定運動強度區間參數3的功率區間對應至穩定運動的運動強度。初始運動強度區間參數4的功率區間為對應乳酸閥值的運動強度。設定運動強度區間參數5的功率區間為考驗攝氧能力的運動強度。設定運動強度區間參數6的功率區間為對應無氧訓練的運動強度。設定運動強度區間參數7的功率區間則為訓練爆發力的運動強度。

另一方面，迴轉速區間為騎乘者理想或預期的踩踏迴轉速區間，並且可以基於騎乘者的目標迴轉速來取得。舉例而言，當騎乘者的目標迴轉速為70分鐘/轉(R.P.M.)，則迴轉速區間為目標迴轉速的正負10%(百分比)，例如是63-77分鐘/轉(R.P.M.)。

於本發明一實施例中，騎乘者例如是預先於自行車變速控制系統200b或200a輸入騎乘者的個人資訊或生理資訊，而控制裝置230則基於所輸入的個人資訊或生理資訊，計算體能參考功率、目標踩踏迴轉速以及初始運動強度區間參數的迴轉速區間與功率區間。在本發明的一實施例中，騎乘者則例如是直接地輸入體能參考功率、目標踩踏迴轉速，而控制裝置230則基於所輸入體能參考功率、目標踩踏迴轉速來計算初始運動強度區間參數的迴轉速區間與功率區間。在取得初始運動強度區間參數後，控制裝置230進一步地計算多組設定運動強度區間參數。

然而，於本發明另一實施例中，騎乘者例如是預先於自行車變速控制系統200b或200a直接地輸入多組設定運動強度區間參數的迴轉速區間與功率區間，而不需由控制裝置230進行計算。本實施例中的多組設定運動強度區間參數可以參照圖5A與圖5B的列表，在此不再贅述。

值得注意的是，騎乘者例如是透過輸入介面260或其他連入控制裝置230的電子設備來輸入前述的個人資訊、生理資訊、體能參考功率、目標踩踏迴轉速或設定運動強度區間參數的迴轉速區間與功率區間，而體能參考功率、目標踩踏迴轉速或設定運動強度區間參數的迴轉速區間與功率區間則例如是以查找表的形式記錄於控制裝置230或儲存裝置250中。

重新參照圖4，騎乘者例如是基於希望的運動強度與騎乘目的而從初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數之中選定一者作為運動強度區間參數，而在步驟S430之中，控制裝置230由踏頻訊號與功率訊號判斷騎乘者在騎乘自行車10時的踩踏迴轉速與輸出功率是否分別維持於選定的運動強度區間參數的迴轉速區間與功率區間以決定是否輸出換檔訊號至變速裝置。

圖6是依據本發明一實施例所繪示之調整齒數比的判斷示意圖。參照圖6，當騎乘者的踩踏迴轉速與輸出功率分別維持於運動強度區間參數的迴轉速區間與功率區間時，控制裝置230不輸出換檔訊號。換言之，即是控制裝置230不調整自行車的齒數比。

於本實施例中，當騎乘者的踩踏迴轉速高於迴轉速區間時，控制裝置230輸出換檔訊號至變速裝置120以提升齒數比。另一方面，當騎乘者的踩踏迴轉速低於迴轉速區間時，控制裝置230輸出換檔訊號至變速裝置120以降低齒數比。另一方面，當騎乘者的踩踏迴轉速維持於迴轉速區間，並且騎乘者的輸出功率高於功率區間時，控制裝置230輸出換檔訊號至變速裝置120以降低齒數比。當騎乘者的踩踏迴轉速維持於迴轉速區間，並且騎乘者的輸出功率低於功率區間時，控制裝置230輸出換檔訊號至變速裝置120以提升齒數比。

具體而言，當騎乘者的踩踏迴轉速高於迴轉速區間或者輸出功率低於功率區間時，代表騎乘者沒有達到預設的運動強度或騎乘目的。此時，控制裝置230輸出換檔訊號以提升自行車10的齒數比。相對來說，當騎乘者的踩踏迴轉速低於迴轉速區間或者輸出功率高於功率區間時，代表騎乘者超出預設的運動強度或騎乘目的。此時，控制裝置230輸出換檔訊號以降低自行車10的齒數比。

參照圖6，值得注意的是，於本實施例中，當騎乘者的踩踏迴轉速高於迴轉速區間並且輸出功率同樣高於功率區間時，控制裝置230優先地基於踩踏迴轉速與迴轉速區間之間的比較結果而輸出換檔訊號至變速裝置120以提升自行車10的齒數比。類似地，當騎乘者的踩踏迴轉速低於迴轉速區間並且輸出功率同樣低於功率區間時，控制裝置230優先地基於踩踏迴轉速與迴轉速區間之間的比較結果而輸出換檔訊號至變速裝置120以降低自行車10的齒數比。

重新參照圖4，當控制裝置230決定調整自行車10的齒數比時，控制裝置230輸出換檔訊號(步驟S440)。於本發明所提供的一實施例中，齒數比例如是遵循一或多個預設的齒數比路徑來受調整。詳細而言，控制裝置230輸出換檔訊號至變速裝置120時，僅指示齒數比需調升或調降，而變速裝置120則依照自行車變速控制系統200a、200b中預設的齒數比路徑移動並調整齒數比。換言之，控制裝置230不需要事先偵測目前的齒數比的數值。然而，在本發明所提供的另一實施例中，若自行車變速控制系統200a、200b沒有預設的齒數比路徑，則控制裝置230需要偵測目前的齒數比的數值，並且對應地輸出換檔訊號以調整自行車10的齒數比。

於本實施例中，不論是否輸出換檔訊號，自行車變速控制方法都會重回步驟S410以及步驟S415以持續接收踏頻訊號與功率訊號並決定是否調整自行車10的齒數比。當騎乘者停止騎乘自行車10時，結束自行車變速控制方法。自行車變速控制系統200b或200a例如是基於騎乘者的操作而停止執行自行車變速控制方法，但本發明不限於此。

圖7是依據本發明另一實施例所繪示之自行車變速控制方法的流程圖。於本實施例中，自行車變速控制系統200b或200a的感測器中更包括坡度感測器(未繪示)。坡度感測器例如是設置於自行車的車架100、前叉101、後上叉114、後下叉115或車把手110等部位，並且以有線或無線的方式耦接至控制裝置230。坡度感測器用於感測自行車10所在地的坡度以輸出坡度訊號。

參照圖7，相比於圖4所示的自行車變速控制方法，於本實施例中，騎乘者於騎乘自行車10時，坡度感測器感測自行車10所在地的坡度以輸出坡度訊號(步驟S412)。控制裝置230接收功率訊號、踏頻訊號與坡度訊號。接著，控制裝置230對於運動強度區間參數，基於坡度訊號調整對應的迴轉速區間(步驟S423)。

一般而言，相較於在平地騎乘自行車10，在上坡路段騎乘自行車10時，騎乘者的踩踏迴轉速會隨著坡度的增加而降低，而騎乘者的輸出功率則會隨著坡度的增加而上升。另一方面，相較於在平地騎乘自行車10，在下坡路段騎乘自行車10時，騎乘者的踩踏回轉速會隨著坡度的增加而上升，而騎乘者的輸出功率則會隨著坡度的增加而下降。

因此，控制裝置230由自行車10所在地的坡度判斷自行車10是位在平地路段、上坡路段或下坡路段，並且判斷所在地的坡度。接著，控制裝置230根據判斷結果來調整運動強度區間參數所對應的迴轉速區間。舉例而言，當控制裝置230判斷自行車10位於上坡路段時，控制裝置230例如是將運動強度區間參數所對應的迴轉速區間調低，使得調整後的迴轉速區間在數值上低於未調整的迴轉速區間。相對的，當控制裝置230判斷自行車10位於下坡路段時，控制裝置230例如是將運動強度區間參數所對應的迴轉速區間調高。需要注意的是，坡度越大，迴轉速區間整體的增減幅度也相對應增大。當控制裝置230判斷自行車10位在平地路段時，則以原始的迴轉速區間作為調整後的運動強度區間參數所對應的迴轉速區間。換言之，即是維持於原始的迴轉速區間。

重新參照圖7，控制裝置230基於功率訊號、踏頻訊號以及調整後的運動強度區間參數決定是否輸出換檔訊號至變速裝置120(步驟S430a)。於圖7中的其它步驟，請參照圖4以及相關說明，在此不再贅述。

圖8是依據本發明又一實施例所繪示之自行車變速控制方法的流程圖。於本實施例中，自行車變速控制系統200b或200a的感測器中更包括心跳感測器(未繪示)。心跳感測器例如是設置於騎乘者的胸部或腕部等部位，並且以有線或無線的方式耦接至控制裝置230。心跳感測器用於感測騎乘者在騎乘自行車10時的心跳率以輸出心跳訊號。

具體而言，於本實施例中，初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數更分別包括不同的心跳區間。控制裝置230更接收心跳感測器所輸出的心跳訊號，並且判斷騎乘者的心跳率是否符合運動強度區間參數的心跳區間。若控制裝置230判斷騎乘者的心跳率不符合運動強度區間參數的心跳區間，則重新由多組初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數之中選擇一者做為運動強度區間參數。

於本發明的一實施例中，騎乘者例如是預先於自行車變速控制系統200b或200a輸入個人資訊或參考心跳率，而控制裝置230則基於所輸入的個人資訊或參考心跳率計算初始運動強度區間參數的心跳區間。一般而言，由騎乘者的個人資訊，控制裝置230可以推知參考心跳率並且據以計算初始運動強度區間參數的心跳區間。於另一實施例中，在取得初始運動強度區間參數的心跳區間後，控制裝置230更基於初始運動強度區間參數，輔以個人資訊或參考心跳率，計算多個設定運動強度區間參數的心跳區間。圖9是依據本發明又一實施例所繪示之初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數的列表。參照圖9，參考心跳率例如是騎乘者在進行爆發力訓練時所能達到的最高心跳率，而每一個心跳區間即為參考心跳率的百分比區間，但本發明不限於此。然而，於本發明另一實施例中，騎乘者例如是預先於自行車變速控制系統200b或200a直接地輸入多個設定運動強度區間參數的心跳區間，而不需由控制裝置230進行計算。

值得注意的是，騎乘者例如是透過輸入介面260或其他連入控制裝置230的電子設備來輸入前述的個人資訊、參考心跳率或心跳區間，而心跳區間與功率區間、迴轉速區間等例如是以查找表的形式記錄於控制裝置230或儲存裝置250中。

參照圖8，相比於圖4所示的自行車變速控制方法，於本實施例中，騎乘者於騎乘自行車10時，心跳感測器感測騎乘者在騎乘自行車10時的心跳率以輸出心跳訊號(步驟S413)。控制裝置230接收功率訊號、踏頻訊號與心跳訊號。接著，當騎乘者的心跳率不符合運動強度區間參數的心跳區間時，控制裝置230重新由初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數選擇運動強度區間參數(步驟S426)，並且基於功率訊號、踏頻訊號以及選定的運動強度區間參數決定是否輸出換檔訊號至變速裝置120以調整齒數比(步驟S430)。

圖10是依據本發明一實施例所繪示之依據心跳率重新選擇運動強度區間參數的示意圖。參照圖10，每一個初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數具有不同的功率區間與心跳區間。在選定運動強度區間參數後，若控制裝置230基於心跳訊號而判斷騎乘者的心跳率不在運動強度區間參數的心跳區間的範圍內，則控制裝置230重新由多個初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數之中選擇一者作為運動強度區間參數。如圖10所示，當騎乘者的心跳率遠高於原先選定的心跳區間時，為了使騎乘者能夠適當地舒緩以降低較高的心跳率，控制裝置230選擇具有較低心跳區間的初始運動強度區間參數或設定運動強度區間參數作為運動強度區間參數。此後，基於騎乘者較高的輸出功率，控制裝置230進一步地輸出換檔訊號至變速裝置120以降低齒數比。

於圖8中的其它步驟，請參照圖4以及相關說明，在此不再贅述。

圖11是依據本發明再一實施例所繪示之自行車變速控制方法的流程圖。參照圖11，相比於圖4所示的自行車變速控制方法，於本實施例中，控制裝置230基於功率訊號而判斷騎乘者的輸出功率是否低於功率閥值(步驟S429)。功率閥值用於判斷騎乘者是否仍處於踩動踏板106的狀態。更詳細而言，當騎乘者不踩動踏板106而是利用自行車10進行滑行時，自行車變速控制系統200b或200a較佳地應是維持於目前的齒數比。因此，控制裝置230判斷騎乘者的輸出功率是否有低於一個最低限的功率閥值來確認騎乘者是否利用自行車10進行滑行。當騎乘者的輸出功率低於功率閥值時，控制裝置230不調整自行車的齒數比，而自行車變速控制方法重回步驟S410與步驟S415。換言之，控制裝置230不輸出換檔訊號。相對的，當騎乘者的輸出功率大於或等於功率閥值時，控制裝置230進一步地基於功率訊號、踏頻訊號以及運動強度區間參數決定是否輸出換檔訊號至變速裝置120以調整齒數比(步驟S430)。於圖11中的其它步驟，請參照圖4以及相關說明，在此不再贅述。

在本發明的一實施例中，自行車變速控制系統200b的顯示裝置240更至少顯示變速裝置120的目前檔位，藉以供騎乘者透過目視的方式判斷自行車10目前的齒數比。

在本發明的一實施例中，騎乘者還可以手動地關閉自行車變速控制系統200a或200b，藉以避免自行車變速控制系統200a或200b自動地切換自行車10的齒數比，而改由騎乘者透過變速把手113手動地改變變速裝置120的檔位，藉以調整自行車10的齒數比。

綜上所述，本發明實施例所提供的自行車變速控制系統以及自行車變速控制方法，藉由感測騎乘者在騎乘自行車時的踩踏迴轉速與輸出功率，並且前述踩踏迴轉速與輸出功率相比於運動強度區間參數來決定是否對應地調整自行車的齒數比。藉此，騎乘者在騎乘自行車時，可以免去手動變速的麻煩。另一方面，騎乘者也可以維持穩定的踩踏迴轉速與輸出功率，藉此達到良好的運動效果或訓練成效。

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。

10‧‧‧自行車

100‧‧‧車架

101‧‧‧前叉

114‧‧‧後上叉

115‧‧‧後下叉

102‧‧‧前齒盤

103‧‧‧後齒盤

104‧‧‧曲柄轉軸

105‧‧‧曲柄

106‧‧‧踏板

107‧‧‧座墊

108‧‧‧座桿

109‧‧‧花轂

110‧‧‧車把手

111‧‧‧剎車握把

112‧‧‧鏈條

113‧‧‧變速把手

116‧‧‧前變速器

117‧‧‧後變速器

200a、200b‧‧‧自行車變速控制系統

120‧‧‧變速裝置

210‧‧‧踏頻感測器

220‧‧‧功率感測器

230‧‧‧控制裝置

240‧‧‧顯示裝置

250‧‧‧儲存裝置

260‧‧‧輸入介面

S410、S412、S413、S415、S423、S426、S429、S430、S430a、S440‧‧‧自行車變速控制方法的步驟

圖1是依據本發明一實施例所繪示之自行車的示意圖。 圖2是依據本發明一實施例所繪示之自行車變速控制系統的示意圖。 圖3是依據本發明另一實施例所繪示之自行車變速控制系統的示意圖。 圖4是依據本發明一實施例所繪示之自行車變速控制方法的流程圖。 圖5A是依據本發明一實施例所繪示之初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數的列表。 圖5B是依據本發明另一實施例所繪示之初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數的列表。 圖6是依據本發明一實施例所繪示之調整齒數比的判斷示意圖。 圖7是依據本發明另一實施例所繪示之自行車變速控制方法的流程圖。 圖8是依據本發明又一實施例所繪示之自行車變速控制方法的流程圖。 圖9是依據本發明又一實施例所繪示之初始運動強度區間參數與設定運動強度區間參數的列表。 圖10是依據本發明一實施例所繪示之依據心跳率重新選擇運動強度區間參數的示意圖。 圖11是依據本發明再一實施例所繪示之自行車變速控制方法的流程圖。

Claims (24)

1. 一種自行車變速控制系統，適於控制一自行車的一變速裝置，該自行車變速控制系統包括： 至少一感測器，用以取得一騎乘者在騎乘該自行車時的一踩踏迴轉速與一輸出功率，並且輸出一踏頻訊號與一功率訊號；以及 一控制裝置，耦接至該至少一感測器，該控制裝置基於該功率訊號、該踏頻訊號與一運動強度區間參數決定是否輸出一換檔訊號至該變速裝置以調整一齒數比，該運動強度區間參數包括一迴轉速區間與一功率區間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的自行車變速控制系統，其中該控制裝置由該踏頻訊號與該功率訊號判斷該騎乘者的該踩踏迴轉速與該輸出功率是否分別維持於該運動強度區間參數的該迴轉速區間與該功率區間以決定是否輸出該換檔訊號至該變速裝置。
3. 如申請專利範圍第2項所述的自行車變速控制系統，其中當該騎乘者的該踩踏迴轉速高於該運動強度區間參數的該迴轉速區間時，該控制裝置輸出該換檔訊號至該變速裝置以提升該齒數比；當該騎乘者的該踩踏迴轉速低於該運動強度區間參數的該迴轉速區間時，該控制裝置輸出該換檔訊號至該變速裝置以降低該齒數比。
4. 如申請專利範圍第2項所述的自行車變速控制系統，其中當該騎乘者的該踩踏迴轉速維持於該運動強度區間參數的該迴轉速區間，且該騎乘者的該輸出功率高於該運動強度區間參數的該功率區間時，該控制裝置輸出該換檔訊號至該變速裝置以降低該齒數比；當該騎乘者的該踩踏迴轉速維持於該運動強度區間參數的該迴轉速區間，且該騎乘者的該輸出功率低於該運動強度區間參數的該功率區間時，該控制裝置輸出該換檔訊號至該變速裝置以提升該齒數比。
5. 如申請專利範圍第1項所述的自行車變速控制系統，更包括： 一輸入介面，耦接至該控制裝置， 其中該控制裝置更藉由該輸入介面取得該騎乘者的一個人資訊，並且基於所輸入的該個人資訊計算初始運動強度區間參數與該初始運動強度區間參數的該迴轉速區間與該功率區間。
6. 如申請專利範圍第5項所述的自行車變速控制系統，其中該控制裝置設定該初始運動強度區間參數為該運動強度區間參數。
7. 如申請專利範圍第5項所述的自行車變速控制系統，其中該控制裝置更基於該初始運動強度區間參數與所輸入的該個人資訊計算多個設定運動強度區間參數與該些設定運動強度區間參數的該些迴轉速區間與該些功率區間， 該控制裝置依據該輸入介面所接收的一選擇訊號，由該初始運動強度區間參數與該些設定運動強度區間參數選擇其中一者為該運動強度區間參數。
8. 如申請專利範圍第7項所述的自行車變速控制系統，更包括： 一心跳感測器，耦接至該控制裝置，該心跳感測器感測該騎乘者在騎乘該自行車時的一心跳率，並且輸出一心跳訊號， 其中該控制裝置藉由該輸入介面接收一參考心跳率，並且基於該參考心跳率計算該初始運動強度區間參數與該些設定運動強度區間參數的多個心跳區間， 當該騎乘者的該心跳率不符合該運動強度區間參數的該心跳區間時，該控制裝置重新由該初始運動強度區間參數與該些設定運動強度區間參數選擇其中一者為該運動強度區間參數。
9. 如申請專利範圍第1項所述的自行車變速控制系統，更包括： 一輸入介面，耦接至該控制裝置， 其中該控制裝置更藉由該輸入介面接收多個設定運動強度區間參數，並且依據該輸入介面所接收的一選擇訊號，由該些設定運動強度區間參數選擇其中一者為該運動強度區間參數。
10. 如申請專利範圍第1項所述的自行車變速控制系統，更包括： 一坡度感測器，耦接至該控制裝置，該坡度感測器感測該自行車所在地的一坡度，並且輸出一坡度訊號， 其中對於該運動強度區間參數，該控制裝置更基於該坡度訊號調整對應的該迴轉速區間，並且該控制裝置基於該功率訊號、該踏頻訊號以及調整後的該運動強度區間參數決定是否輸出該換檔訊號至該變速裝置。
11. 如申請專利範圍第1項所述的自行車變速控制系統，更包括： 一顯示裝置，耦接該控制裝置，該顯示裝置至少顯示該變速裝置的一目前檔位。
12. 如申請專利範圍第1項所述的自行車變速控制系統，其中當控制裝置基於該功率訊號而判斷該輸出功率低於一功率閥值時，該控制裝置不輸出該換檔訊號。
13. 一種自行車變速控制方法，適用於一自行車變速控制系統以控制一自行車的一變速裝置，該方法包括： 取得一騎乘者在騎乘該自行車時的一踩踏迴轉速以輸出一踏頻訊號； 取得該騎乘者在騎乘該自行車時的一輸出功率以輸出一功率訊號；以及 基於該功率訊號、該踏頻訊號以及一運動強度區間參數決定是否輸出一換檔訊號至該變速裝置以調整一齒數比，該運動強度區間參數包括一迴轉速區間與一功率區間。
14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中基於該功率訊號、該踏頻訊號以及該運動強度區間參數而決定是否輸出該換檔訊號的步驟，更包括： 由該踏頻訊號與該功率訊號判斷該騎乘者的該踩踏迴轉速與該輸出功率是否分別維持於該運動強度區間參數的該迴轉速區間與該功率區間以決定是否輸出該換檔訊號至該變速裝置。
15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中基於該功率訊號、該踏頻訊號以及該運動強度區間參數而決定是否輸出該換檔訊號的步驟，更包括： 當該騎乘者的該踩踏迴轉速高於該運動強度區間參數的該迴轉速區間時，輸出該換檔訊號至該變速裝置以提升該齒數比；以及 當該騎乘者的該踩踏迴轉速低於該運動強度區間參數的該迴轉速區間時，輸出該換檔訊號至該變速裝置以降低該齒數比。
16. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中基於該功率訊號、該踏頻訊號以及該運動強度區間參數而決定是否輸出該換檔訊號的步驟，更包括： 當該騎乘者的該踩踏迴轉速維持於該運動強度區間參數的該迴轉速區間，且該騎乘者的該輸出功率高於該運動強度區間參數的該功率區間時，輸出該換檔訊號至該變速裝置以降低該齒數比；以及 當該騎乘者的該踩踏迴轉速維持於該運動強度區間參數的該迴轉速區間，且該騎乘者的該輸出功率低於該運動強度區間參數的該功率區間時，輸出該換檔訊號至該變速裝置以提升該齒數比。
17. 如申請專利範圍第13項所述的方法，包括： 取得該騎乘者的一個人資訊；以及 基於所輸入的該個人資訊計算初始運動強度區間參數與該初始運動強度區間參數的該迴轉速區間與該功率區間。
18. 如申請專利範圍第17項所述的方法，更包括： 設定該初始運動強度區間參數為該運動強度區間參數。
19. 如申請專利範圍第17項所述的方法，更包括： 基於該初始運動強度區間參數與所輸入的該個人資訊，計算多個設定運動強度區間參數與該些設定運動強度區間參數的該些迴轉速區間與該些功率區間；以及 依據所接收的一選擇訊號，由該初始運動強度區間參數與該些設定運動強度區間參數選擇其中一者為該運動強度區間參數。
20. 如申請專利範圍第19項所述的方法，包括： 取得一參考心跳率； 基於該參考心跳率計算該初始運動強度區間參數與該些設定運動強度區間參數的多個心跳區間；以及 感測該騎乘者在騎乘該自行車時的一心跳率以輸出一心跳訊號， 並且基於該功率訊號、該踏頻訊號以及該運動強度區間參數而決定是否輸出該換檔訊號的步驟，更包括： 當該騎乘者的該心跳率不符合該運動強度區間參數的該心跳區間時，重新由該初始運動強度區間參數與該些設定運動強度區間參數選擇其中一者為該運動強度區間參數。
21. 如申請專利範圍第13項所述的方法，包括： 接收多個設定運動強度區間參數；以及 依據所接收的一選擇訊號，由該些設定運動強度區間參數選擇其中一者為該運動強度區間參數。
22. 如申請專利範圍第13項所述的方法，包括： 感測該自行車所在地的一坡度以輸出一坡度訊號， 並且基於該功率訊號、該踏頻訊號以及該運動強度區間參數而決定是否輸出該換檔訊號的步驟，更包括： 對於該運動強度區間參數，基於該坡度訊號調整對應的該迴轉速區間；以及 基於該功率訊號、該踏頻訊號以及調整後的該運動強度區間參數決定是否輸出該換檔訊號至該變速裝置。
23. 如申請專利範圍第13項所述的方法，包括： 顯示該變速裝置的一目前檔位。
24. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中基於該功率訊號、該踏頻訊號以及該運動強度區間參數而決定是否輸出該換檔訊號的步驟，更包括： 當基於該功率訊號而判斷該輸出功率低於一功率閥值時，不輸出該換檔訊號。