TWI821263B - 人力驅動車用控制裝置 - Google Patents

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寺島圭司
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Abstract

為了提供能夠讓馬達適當地輔助人力驅動車的推進之人力驅動車用控制裝置。 人力驅動車用控制裝置係包含控制馬達之控制部，該馬達是用於輔助具有曲柄之人力驅動車的推進，前述控制部，是將前述馬達所致之輔助力相對於輸入前述曲柄之人力驅動力的比率因應前述人力驅動力和前述曲柄的旋轉速度而變更，當前述曲柄的旋轉速度為一定的狀態且前述人力驅動力在第1範圍內的情況，隨著前述人力驅動力變大將前述比率增大，以前述人力驅動力為在前述第1範圍內之第1既定值且前述曲柄的旋轉速度在第2範圍內的情況之前述比率，比前述人力驅動力為前述第1既定值且前述曲柄的旋轉速度在比前述第2範圍更高之第3範圍內的情況之前述比率更大的方式控制前述馬達。

Description

人力驅動車用控制裝置
本發明是關於人力驅動車用控制裝置。
例如，專利文獻1所揭示之人力驅動車用控制裝置，是以馬達的輸出相對於輸入人力驅動車的人力驅動力之比率成為既定比率的方式控制。
[專利文獻1]日本特開平10-59260號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明的目的是為了提供能夠讓馬達適當地輔助人力驅動車的推進之人力驅動車用控制裝置。 [解決問題之技術手段]
根據本發明的第1態樣之人力驅動車用控制裝置，係包含控制馬達之控制部，該馬達是用於輔助具有曲柄之人力驅動車的推進，前述控制部，是將前述馬達所致之輔助力相對於輸入前述曲柄之人力驅動力的比率因應前述人力驅動力和前述曲柄的旋轉速度而變更，當前述曲柄的旋轉速度為一定的狀態且前述人力驅動力在第1範圍內的情況，隨著前述人力驅動力變大將前述比率增大，以前述人力驅動力為在前述第1範圍內之第1既定值且前述曲柄的旋轉速度在第2範圍內的情況之前述比率，比前述人力驅動力為前述第1既定值且前述曲柄的旋轉速度在比前述第2範圍更高之第3範圍內的情況之前述比率更大的方式控制前述馬達。
依據第1態樣之人力驅動車用控制裝置，當人力驅動力在第1範圍內的情況，縱使輸入曲柄的人力驅動力相同的情況，在曲柄的旋轉速度較低者使馬達所致之輔助力變大。因此，縱使是曲柄的旋轉速度低的情況，仍能讓馬達適當地輔助人力驅動車的推進。
在根據前述第1態樣之第2態樣的人力驅動車用控制裝置，前述第1範圍包含：前述人力驅動力為0Nm以上且40Nm以下之至少一部分的範圍。 依據第2態樣之人力驅動車用控制裝置，在人力驅動力為0Nm以上且40Nm以下之至少一部分的範圍，縱使曲柄的旋轉速度低的情況，仍能讓馬達適當地輔助人力驅動車的推進。
在根據前述第1或第2態樣之第3態樣的人力驅動車用控制裝置，前述第2範圍包含：前述曲柄的旋轉速度為0rps以上且7/6rps以下之至少一部分的範圍。 依據第3態樣之人力驅動車用控制裝置，縱使在曲柄的旋轉速度為0rps以上且7/6rps以下之曲柄的旋轉速度低的情況，仍能讓馬達適當地輔助人力驅動車的推進。
在根據前述第1~第3態樣中任一者之第4態樣的人力驅動車用控制裝置，前述第3範圍包含：前述曲柄的旋轉速度超過7/6rps之至少一部分的範圍。 依據第4態樣之人力驅動車用控制裝置，當曲柄的旋轉速度超過7/6rps的情況，因為人力驅動車的行駛容易穩定，相較於曲柄的旋轉速度位於第2範圍的情況將比率減小，藉此可抑制電力消耗。
在根據前述第1~第4態樣中任一者之第5態樣的人力驅動車用控制裝置，前述控制部是以使前述輔助力不超過預定的第1值的方式控制前述馬達。 依據第5態樣之人力驅動車用控制裝置，藉由以輔助力成為預定的第1值以下的方式進行控制，可抑制電力消耗並抑制馬達的發熱。
在根據前述第1~第5態樣中任一者之第6態樣的人力驅動車用控制裝置，前述控制部，當前述曲柄的旋轉速度為一定的狀態且前述人力驅動力為在第1範圍內之第2既定值的情況，以前述人力驅動力增加的情況之前述比率和前述人力驅動力減少的情況之前述比率不同的方式驅動前述馬達。 依據第6態樣之人力驅動車用控制裝置，當人力驅動力在隨著人力驅動力變大而將比率增大之第1範圍內的情況，在人力驅動力增加的情況及人力驅動力減少的情況各個，都能讓馬達適當地輔助人力驅動車的推進。
在根據前述第1~第6態樣中任一者之第7態樣的人力驅動車用控制裝置，在前述曲柄的旋轉速度增加的情況之前述第2範圍和在前述曲柄的旋轉速度減少的情況之前述第2範圍至少一部分不同，在前述曲柄的旋轉速度增加的情況之前述第3範圍和在前述曲柄的旋轉速度減少的情況之前述第3範圍至少一部分不同。 依據第7態樣之人力驅動車用控制裝置，在曲柄的旋轉速度增加的情況及曲柄的旋轉速度減少的情況，都能使第2範圍及第3範圍各個成為適當的範圍。
依據前述第1~第7態樣中任一者之第8態樣的人力驅動車用控制裝置，前述控制部，若前述曲柄的旋轉速度成為預定的第2值以上，則因應前述人力驅動力和前述曲柄的旋轉速度驅動前述馬達。 依據第8態樣之人力驅動車用控制裝置，可抑制利用者無意中藉由控制部驅動馬達。
在根據前述第8態樣之第9態樣的人力驅動車用控制裝置，前述預定的第2值是1/60rps以上且1/6rps以下的範圍之值。 依據第9態樣之人力驅動車用控制裝置，若曲柄的旋轉速度成為預定的1/60rps以上且1/6rps以下的範圍之值以上，則因應人力驅動力和曲柄的旋轉速度而適當地將馬達驅動。
在根據前述第1~第9態樣中任一者之第10態樣的人力驅動車用控制裝置，前述控制部是以使前述比率成為目標比率的方式控制前述馬達，前述目標比率，是將因應前述人力驅動力之基準比率乘以因應前述曲柄的旋轉速度而決定之常數。 依據第10態樣之人力驅動車用控制裝置，能以成為因應曲柄的旋轉速度之目標比率的方式將馬達適當地控制。
在根據前述第1~第10態樣中任一者之第11態樣的人力驅動車用控制裝置，前述控制部是以前述比率不超過預定的上限值的方式控制前述馬達。 依據第11態樣之人力驅動車用控制裝置，縱使關於比率有法規限制的情況，仍可對應。
在根據前述第11態樣之第12態樣的人力驅動車用控制裝置，前述控制部構成為，能以前述預定的上限值不同之複數個控制狀態控制前述馬達。 依據第12態樣之人力驅動車用控制裝置，藉由變更馬達的控制狀態，可將預定的上限值變更。
在根據前述第12態樣之第13態樣的人力驅動車用控制裝置，前述複數個控制狀態包含：第1控制狀態、和前述預定的上限值比前述第1控制狀態的情況更低之第2控制狀態，前述控制部，是以當前述曲柄的旋轉速度為預定的第3值以下且以前述第2控制狀態控制前述馬達的情況之前述比率，比當前述曲柄的旋轉速度為比前述預定的第3值更大之第4值以上且以前述第1控制狀態控制前述馬達的情況之前述比率更大的方式控制前述馬達。 依據第13態樣之人力驅動車用控制裝置，縱使在預定的上限值比第1控制狀態更小之第2控制狀態，當曲柄的旋轉速度低的情況，相較於第1控制狀態可將比率增大。因此，縱使在曲柄的旋轉速度低的情況，仍能讓馬達適當地輔助人力驅動車的推進。
根據本發明的第14態樣之人力驅動車用控制裝置，係包含控制馬達之控制部，前述馬達是用於輔助人力驅動車的推進，前述控制部，是將前述馬達所致之輔助力相對於輸入前述人力驅動車之人力驅動力的比率因應人力驅動力而變更，當前述人力驅動力在第1範圍內的情況，以在前述人力驅動力增加的情況之前述比率和在前述人力驅動力減少的情況之前述比率不同的方式控制前述馬達。 依據第14態樣之人力驅動車用控制裝置，當人力驅動力在第1範圍內的情況，在人力驅動力增加的情況及人力驅動力減少的情況各個都能讓馬達適當地輔助人力驅動車的推進。
在根據前述第14態樣之第15態樣的人力驅動車用控制裝置，前述控制部，當前述人力驅動力在前述第1範圍內的情況，是以在前述人力驅動力增加的情況之前述比率比在前述人力驅動力減少的情況之前述比率更小的方式控制前述馬達。 依據第15態樣之人力驅動車用控制裝置，當人力驅動力在第1範圍內的情況，縱使人力驅動力減少輔助力也不易減少，因此可抑制人力驅動力的脈動所造成之輔助力的脈動。 [發明之效果]
本發明的人力驅動車用控制裝置能讓馬達適當地輔助人力驅動車的推進。
參照圖1~圖5，說明實施形態的人力驅動車用控制裝置40。以下，將人力驅動車用控制裝置40簡稱為控制裝置40。控制裝置40設置於人力驅動車10。人力驅動車10，是可藉由至少人力驅動力進行驅動的車輛。人力驅動車10包含例如自行車。人力驅動車10之車輪數量沒有限定，也包含例如1輪車及具有3輪以上的車輪之車輛。人力驅動車是例如登山車、公路車、城市通勤車、載貨自行車、斜躺自行車等之任意種類的自行車、以及電動輔助自行車(E-bike)。以下，在實施形態中，將人力驅動車10以自行車的形式做說明。
如圖1所示般，人力驅動車輛10具備曲柄12。人力驅動車輛10進一步包含驅動輪14及車架16。人力驅動力H被輸入曲柄12。曲柄12包含：可相對於車架16旋轉之曲柄軸12A、及分別設置於曲柄軸12A之軸向的兩端部之曲柄臂12B。在各曲柄臂12B連結踏板18。驅動輪14，是藉由曲柄12的旋轉而被驅動。驅動輪14是藉由車架16支承。曲柄12和驅動輪14是藉由驅動機構20連結。驅動機構20包含：結合於曲柄軸12A的第1旋轉體22。曲柄軸12A和第1旋轉體22亦可透過第1單向離合器來結合。第1單向離合器構成為，當曲柄12向前旋轉的情況，是讓第1旋轉體22向前旋轉，當曲柄12向後旋轉的情況，不讓第1旋轉體22向後旋轉。第1旋轉體22包含鏈輪、皮帶輪、或傘齒輪。驅動機構20進一步包含連結構件26及第2旋轉體24。連結構件26是將第1旋轉體22的旋轉力傳遞到第2旋轉體24。連結構件26包含例如鏈條、皮帶、或軸。
第2旋轉體24連結於驅動輪14。第2旋轉體24包含鏈輪、皮帶輪、或傘齒輪。較佳為在第2旋轉體24和驅動輪14之間設置第2單向離合器。第2單向離合器構成為，當第2旋轉體24向前旋轉的情況，是讓驅動輪14向前旋轉，當第2旋轉體24向後旋轉的情況，不讓驅動輪14向後旋轉。
人力驅動車輛10包含前輪及後輪。在車架16是透過前叉16A來安裝前輪。在前叉16A是透過龍頭16B來連結車把16C。在以下的實施形態，雖是將後輪當作驅動輪14來做說明，但前輪是驅動輪14亦可。
如圖1及圖2所示般，人力驅動車10進一步包含：電池28、馬達30及驅動電路32。
電池28包含1或複數個電池槽室(cell)。電池槽室包含充電池。電池28是將電力供給到：設置於人力驅動車輛10且與電池28有線地電氣連接之其他電機零件、例如馬達30及控制裝置40。電池28是與控制部42藉由有線或無線可通訊地連接。電池28可藉由例如電力線通訊(PLC;power line communication)與控制部42進行通訊。電池28可安裝於車架16的外部，亦可構成為至少一部分被收容於車架16的內部。
馬達30及驅動電路32宜設置於同一殼體。驅動電路32控制從電池28供給到馬達30的電力。驅動電路32，是與控制裝置40之控制部42藉由有線或無線可通訊地連接。驅動電路32可藉由例如串列通訊而與控制部42進行通訊。驅動電路32，是因應來自控制部42的控制訊號而讓馬達30驅動。驅動電路32包含變流器(inverter)電路。驅動電路32亦可包含於控制部42。馬達30是用於輔助人力驅動車輛10的推進。馬達30包含電動馬達。馬達30設置成，將旋轉傳遞到從踏板18到後輪之人力驅動力H的傳遞路徑或前輪。馬達30設置於人力驅動車輛10的車架16、後輪或前輪。在本實施形態，馬達30結合於從曲柄軸12A到第1旋轉體22的動力傳遞路徑。在馬達30和曲柄軸12A間的動力傳遞路徑較佳為設置單向離合器，該單向離合器，當讓曲柄軸12A朝向人力驅動車輛10的前進方向旋轉的情況，不藉由曲柄12的旋轉力讓馬達30旋轉。在設有馬達30及驅動電路32之殼體，可設置馬達30及驅動電路32以外的構造，例如可設置：將馬達30的旋轉減速後再輸出之減速機。
如圖2所示般，控制裝置40包含控制部42。作為一例，控制裝置40進一步包含：記憶部44、曲柄旋轉感測器46、車速感測器48、及轉矩感測器50。
控制部42包含：執行事先設定的控制程式之運算處理裝置。運算處理裝置包含例如CPU(Central Processing Unit)或MPU(Micro Processing Unit)。控制部42亦可包含1或複數個微電腦。在記憶部44儲存各種控制程式及各種控制處理用的資訊。記憶部44包含例如非揮發性記憶體及揮發性記憶體。控制部42及記憶部44設置於例如供設置馬達30的殼體。
曲柄旋轉感測器46是用於偵測曲柄12的旋轉速度N。曲柄旋轉感測器46安裝於人力驅動車10的車架16或供設置馬達30的殼體。曲柄旋轉感測器46構成為包含：輸出對應於磁場強度的信號之磁感測器。在周方向使磁場強度改變之環狀的磁鐵，是設置於曲柄軸12A或從曲柄軸12A到第1旋轉體22間之動力傳遞路徑。曲柄旋轉感測器46是與控制部42藉由有線或無線可通訊地連接。曲柄旋轉感測器46，是將對應於曲柄12的旋轉速度N之信號輸出到控制部42。
曲柄旋轉感測器46，可在從曲柄軸12A到第1旋轉體22之人力驅動力H的動力傳遞路徑上，設置於與曲柄軸12A一體旋轉的構件。例如，當在曲柄軸12A和第1旋轉體22之間未設置單向離合器的情況，曲柄旋轉感測器46可設置於第1旋轉體22。
車速感測器48是用於偵測車輪的旋轉速度。車速感測器48是藉由有線或無線與控制部42電氣連接。車速感測器48是與控制部42藉由有線或無線可通訊地連接。車速感測器48是將對應於車輪的旋轉速度之信號輸出到控制部42。控制部42是根據車輪的旋轉速度運算人力驅動車10的車速V。控制部42，若車速V成為既定值以上則將馬達30停止。既定值是例如時速25Km或時速45Km。車速感測器48較佳為包含：構成磁簧開關(reed switch)之磁性體簧片、或霍爾元件。車速感測器48可安裝於車架16的後下叉而偵測安裝於後輪之磁鐵，或設置於前叉16A而偵測安裝於前輪之磁鐵。
轉矩感測器50設置於例如供設置馬達30的殼體。轉矩感測器50是用於偵測被輸入曲柄12之人力驅動力H。轉矩感測器50設置於：例如動力傳遞路徑當中的比第1單向離合器更上游側。轉矩感測器50包含：應變感測器或磁致伸縮感測器等。應變感測器包含應變計。當轉矩感測器50包含應變感測器的情況，應變感測器設置於動力傳遞路徑所包含之旋轉體的外周部。轉矩感測器50亦可包含無線或有線的通訊部。轉矩感測器50的通訊部構成為可與控制部42通訊。
控制部42控制馬達30。控制部42，是將馬達30所致之輔助力M相對於輸入曲柄12的人力驅動力H之比率A，因應人力驅動力H而變更。控制部42是將比率A因應人力驅動力H和曲柄12的旋轉速度N而變更。馬達30所致之輔助力M的轉矩TM相對於輸入人力驅動車10之人力驅動力H的人力轉矩TH之比率AT，有時是記載為比率A。馬達30所致之輔助力M的功率(W)相對於輸入人力驅動車10之人力驅動力H的功率(W)之比率AW，有時是記載為比率A。人力驅動力H的功率，是將輸入曲柄12之人力驅動力H的轉矩和曲柄12的旋轉速度N相乘而算出。當馬達30的輸出透過減速機而輸入人力驅動力H之動力傳遞路徑的情況，以減速機的輸出作為馬達30所致之輔助力M。控制部42，若人力驅動車10的速度成為預定速度以上則將馬達30所致之輔助停止。預定速度是如25km/h或45km/h。
控制部42是因應人力驅動力H而決定基準比率AX，使用基準比率AX來運算目標比率AY。控制部42是以比率A成為目標比率AY的方式控制馬達30。作為一例，目標比率AY是將因應人力驅動力H之基準比率AX乘以因應曲柄12的旋轉速度N所決定之常數K而得的值。
控制部42是以輔助力M不超過預定的第1值M1的方式控制馬達30。控制部42是以比率A不超過預定的上限值AZ的方式控制馬達30。控制部42構成為，能以預定的上限值AZ不同之複數個控制狀態控制馬達30。複數個控制狀態包含：第1控制狀態、及預定的上限值AZ比第1控制狀態的情況更低之第2控制狀態。控制狀態亦可為3個以上。在此情況，在3個以上的控制狀態當中之2個控制狀態，預定的上限值AZ較高者對應於第1控制狀態，預定的上限值AZ較低者對應於第2控制狀態。
控制部42，當曲柄12的旋轉速度N為一定的狀態且人力驅動力H在第1範圍RHX內的情況，隨著人力驅動力H變大而將比率A增大。當控制部42控制比率AT的情況，第1範圍RHX較佳為包含：人力驅動力H為0Nm以上且40Nm以下之至少一部分的範圍。當控制部42控制比率AT的情況，第1範圍RHX更佳為包含：人力驅動力H為0Nm以上且30Nm以下之至少一部分的範圍。
控制部42，當曲柄12的旋轉速度N為一定的狀態且人力驅動力H為在第1範圍RHX內之第2既定值HB的情況，是以人力驅動力H增加的情況之比率A與人力驅動力H減少的情況之比率A不同的方式驅動馬達30。第1範圍RHX可包含：人力驅動力H增加的情況之第1範圍RHX1、及人力驅動力H減少的情況之第1範圍RHX2。控制部42，能以人力驅動力H增加的情況之第1範圍RHX1和人力驅動力H減少的情況之第1範圍RHX2至少一部分不同的方式控制馬達30。在此情況，第2既定值HB對應於在第1範圍RHX1及第1範圍RHX2雙方內的值。控制部42，在曲柄12的旋轉速度N一定的狀態下，讓人力驅動力H的增加的情況之第1範圍RHX1和人力驅動力H減少的情況之第1範圍RHX2至少一部分不同，藉此執行遲滯(Hysteresis)控制。
圖4顯示，控制部42控制比率AT的情況之人力轉矩TH和基準比率AX的關係之第1範圍RHX1,RHX2的一例。
在圖4的實線L11所示的例子，人力驅動力H增加的情況之第1範圍RHX1包含：第1下限值HX1以上且第1上限值HY1以下的範圍。當人力驅動力H增加的情況，在人力驅動力H為第1下限值HX1以下的範圍，比率A設定為0。當人力驅動力H增加的情況，在人力驅動力H比第1上限值HY1更大的範圍，基準比率AX設定為一定值。
在圖4的一點鏈線L12所示的例子，人力驅動力H減少的情況之第1範圍RHX2包含：第2下限值HX2以上且第2上限值HY2以下的範圍。第2下限值HX2是例如0。第1下限值HX1宜比第2下限值HX2更大。第1上限值HY1宜比第2上限值HY2更大。當人力驅動力H減少的情況，在人力驅動力H比第2上限值HY2更大的範圍，基準比率AX設定為一定值。
控制部42，若曲柄12的旋轉速度N成為預定的第2值NA以上，因應人力驅動力H和曲柄12的旋轉速度N來驅動馬達30。具體而言，曲柄12的旋轉速度N未達第2值NA的情況之常數K設定為0，第2值NA以上的情況之常數K設定為比0大的值。預定的第2值NA是1/60rps(revolutions per second)以上且1/6rps以下的範圍之值。第2值NA亦可為0rps以上且1/6rps以下的範圍之值。第2值NA較佳為1/15rps或1/12rps。
控制部42是將馬達30控制成，使人力驅動力H為第1範圍RHX內之第1既定值HA且曲柄12的旋轉速度N在第2範圍RNX內的情況之比率A，與人力驅動力H為第1既定值HA且曲柄12的旋轉速度N在第3範圍RNY內的情況之比率A不同。第3範圍RNY比第2範圍RNX更高。控制部42是將馬達30控制成，使人力驅動力H為第1既定值HA且曲柄12的旋轉速度N在第2範圍RNX內的情況之比率A，比人力驅動力H為第1既定值HA且曲柄12的旋轉速度N在第3範圍RNY內的情況之比率A更大。第2範圍RNX包含：曲柄12的旋轉速度N為0rps以上且7/6rps以下之至少一部分的範圍。第2範圍RNX較佳為0rps以上且1rps以下。第2範圍RNX較佳為第2值NA以上且1rps以下。第3範圍RNY包含：曲柄12的旋轉速度N超過7/6rps之至少一部分的範圍。
第2範圍RNX包含：曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX1、及曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX2。曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX1和曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX2至少一部分不同。作為一例，曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX是比曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX更廣。例如，曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX包含：第2值NA以上且未達第1上限值NY1的範圍，曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX包含：第2值NA以上且未達第2上限值NY2的範圍。第2上限值NY2比第1上限值NY1小。控制部42，在曲柄12的旋轉速度N為預定的第2值NA以上的狀態下，使曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX1和曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX2至少一部分不同，藉此執行遲滯控制。
第3範圍RNY包含：曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第3範圍RNY1、及曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第3範圍RNY2。曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第3範圍RNY1和曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第3範圍RNY2，至少一部分不同。作為一例，曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第3範圍RNY包含第1上限值NY1以上的範圍，曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第3範圍RNY包含第2上限值NY2以上的範圍。
圖5顯示曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係之一例。 在圖5之實線L21所示的例子，曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX1包含：第1部分範圍RNX11、及比第1部分範圍RNX11更大的第2部分範圍RNX12。第1部分範圍RNX11包含第2值NA以上且未達第1中間值NX1的範圍。第2部分範圍RNX12包含第1中間值NX1以上且未達第1上限值NY1的範圍。在第1部分範圍RNX11，常數K設定為大於0之一定值。在第2部分範圍RNX12，常數K設定成隨著曲柄12的旋轉速度N增加而減少。在第2部分範圍RNX12的常數K比在第1部分範圍RNX11小。在第1上限值NY1以上的第3範圍RNY1，常數K設定為大於0且比在第2範圍RNX1小之一定值。
在圖5的一點鏈線L22所示的例子，曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX2包含：第3部分範圍RNX21、及比第3部分範圍RNX21更大的第4部分範圍RNX22。第3部分範圍RNX21包含第2值NA以上且未達第2中間值NX2的範圍。第4部分範圍RNX22包含第2中間值NX2以上且未達第2上限值NY2的範圍。在第3部分範圍RNX21，常數K設定為大於0之一定值。在第4部分範圍RNX22，常數K設定為隨著曲柄12的旋轉速度N增加而減少。在第4部分範圍RNX22之常數K，是比在第3部分範圍RNX21小。在第2上限值NY2以上的第3範圍RNY2，常數K設定為大於0且比在第2範圍RNX2小之一定值。第3部分範圍RNX21是比第1部分範圍RNX11更窄。第2中間值NX2是比第1中間值NX1更小。第4部分範圍RNX22的廣度可與第2部分範圍RNX12的廣度實質相同。
控制部42是將馬達30控制成，使曲柄12的旋轉速度N為預定的第3值NB以下且以第2控制狀態控制馬達30的情況之比率A，比曲柄12的旋轉速度N為比預定的第3值NB更大之第4值NC以上且以第1控制狀態控制馬達30的情況之比率A更大。在圖5所示的例子，第3值NB至少在第1部分範圍RNX11及第3部分範圍RNX21內，且第4值NC至少在第3範圍RNY1,RNY2內。
參照圖3，說明控制馬達30的處理。控制部42，若從電池28對控制部42供給電力，則開始處理而轉移到圖3所示的流程圖之步驟S11。控制部42，只要被供給電力，就每既定周期執行從步驟S11開始的處理。
控制部42，在步驟S11，取得因應人力驅動力H之基準比率AX，轉移到步驟S12。例如，控制部42是因應人力轉矩TH和圖4所示之人力轉矩TH與基準比率AX的關係，而取得基準比率AX。控制部42，當人力轉矩TH增加的情況，是依圖4的實線L11而取得基準比率AX。控制部42，當人力轉矩TH減少的情況，是依圖4的一點鏈線L12而取得基準比率AX。當人力轉矩TH定增加轉變成減少的情況，直到一點鏈線L12上所取得的比率AX變得比實線L11上所取得的比率AX小為止，縱使人力轉矩TH減少也不讓比率AX減少而維持著比率AX。
控制部42，在步驟S12，因應曲柄12的旋轉速度N而決定常數K，轉移到步驟S13。例如、控制部42，是因應曲柄12的旋轉速度N和圖5所示之曲柄12的旋轉速度N與常數K的關係，來決定常數K。控制部42，當曲柄12的旋轉速度N增加的情況，是依圖5的實線L21來決定常數K。控制部42，當曲柄12的旋轉速度N減少的情況，是依圖5的一點鏈線L22來決正常數K。
控制部42，在步驟S13，將在步驟S11取得的基準比率AX乘以在步驟S12決定的K，而運算目標比率AY，轉移到步驟S14。
控制部42，在步驟S14，判定目標比率AY是否為上限值AZ以下。控制部42，當目標比率AY為上限值AZ以下的情況，轉移到步驟S15。控制部42，在步驟S15，以比率A成為目標比率AY的方式控制馬達30，將處理結束。
控制部42，在步驟S14，當判定為目標比率AY不是上限值AZ以下的情況，轉移到步驟S16。控制部42，在步驟S16，將目標比率AY設定為上限值AZ，轉移到步驟S15。控制部42，在步驟S15，以比率A成為在步驟S16所設定之目標比率AY的方式控制馬達30，將處理結束。
(變形例) 關於實施形態的說明，是根據本發明的人力驅動車輛用控制裝置可採取的形態之例示，但並不限制於該形態。根據本發明的人力驅動車輛用控制裝置可採取：例如以下所示之實施形態的變形例、及不相互矛盾之至少2個變形例所組合成的形態。在以下的變形例，對於與實施形態的形態共同的部分，是標記與實施形態相同的符號而將其說明省略。
控制部42亦可構成為，以在不同控制狀態使曲柄12的旋轉速度N和比率A的關係之至少一部分不同的方式控制馬達30。例如，將曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係依不同控制狀態而變更。 在第1例，控制部42是依不同控制狀態將第2範圍RNX1變更。例如，在第1控制狀態，曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為圖6之實線L21所示的關係，在第2控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為實線L31所示的關係。實線L31之第2範圍RNX的上限值是比實線L21之第2範圍RNX的上限值更小。將實線L31之第2範圍RNX的上限值和實線L21之第2範圍RNX的上限值設定為相等亦可。在此情況，在第1控制狀態，曲柄12的旋轉速度N減少的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為一點鏈線L22所示的關係，在第2控制狀態，曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為一點鏈線L32所示的關係。一點鏈線L32之第2範圍RNX的上限值是比一點鏈線L22之第2範圍RNX的上限值更小。將一點鏈線L32之第2範圍RNX的上限值和一點鏈線L22之第2範圍RNX的上限值設定為相等亦可。此外，例如亦可為，在第1控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為實線L31所示的關係，在第2控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為實線L21所示的關係。在此情況亦可為，在第1控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N減少的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為一點鏈線L32所示的關係，在第2控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為一點鏈線L22所示的關係。 在第2例，控制部42除了依不同控制狀態將第2範圍RNX1變更，還依不同控制狀態將第2範圍RNX之常數K的最大值變更。例如，在第1控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為實線L21所示的關係，在第2控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為二點鏈線L41所示的關係。在二點鏈線L41之第2範圍RNX之常數K的上限值，是比在實線L21之第2範圍RNX之常數K的上限值更小。在此情況亦可為，在第1控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N減少的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為一點鏈線L22所示的關係，在第2控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為一點鏈線L42所示的關係。在一點鏈線L42之第2範圍RNX之常數K的上限值，是比在一點鏈線L22之第2範圍RNX之常數K的上限值更小。此外亦可為，在第1控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為二點鏈線L41所示的關係，在第2控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為實線L21所示的關係。在此情況亦可為，在第1控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N減少的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為一點鏈線L42所示的關係，在第2控制狀態，將曲柄12的旋轉速度N增加的情況之曲柄12的旋轉速度N和常數K的關係設定為一點鏈線L22所示的關係。 在第3例，控制部42不依不同控制狀態將第2範圍RNX1變更，但依不同控制狀態將第2範圍RNX之常數K的最大值變更。
控制部42亦可構成為，以在不同控制狀態使人力轉矩TH和基準比率AX的關係之至少一部分不同的方式控制馬達30。例如，將人力轉矩TH和基準比率AX的關係依不同控制狀態而變更。例如，在各控制狀態使基準比率AX的最大值不同。
在圖5中，在曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX1，可將第1部分範圍RNX11及第2部分範圍RNX12之一方省略。當將第2部分範圍RNX12省略的情況，曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX1全體成為第1部分範圍RNX11。當將第1部分範圍RNX11省略的情況，曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX1全體成為第2部分範圍RNX12。
在圖5中，在曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX2，可將第3部分範圍RNX21及第4部分範圍RNX22之一方省略。當將第4部分範圍RNX22省略的情況，曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX2全體成為第3部分範圍RNX21。當將第3部分範圍RNX21省略的情況，曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX2全體成為第4部分範圍RNX22。
控制部42亦可構成為，以使曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第2範圍RNX1和曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第2範圍RNX2相等的方式控制馬達30。
控制部42亦可構成為，以使曲柄12的旋轉速度N增加的情況之第3範圍RNY1和曲柄12的旋轉速度N減少的情況之第3範圍RNY2相等的方式控制馬達30。
控制部42亦可構成為，當曲柄12的旋轉速度N為一定的狀態且人力驅動力H為第1範圍RHX內之第2既定值HB的情況，以使人力驅動力H增加的情況之比率A和人力驅動力H減少的情況之比率A相等的方式控制馬達30。
控制部42亦可構成為，將比率A因應人力驅動力H而變更。在此情況，控制部42亦可構成為，不因應曲柄12的旋轉速度N而變更比率。例如，在圖3的處理中將步驟S12的處理省略，且在步驟S13將基準比率AX設定為目標比率AY。在此情況也是，控制部42較佳為，當人力驅動力H在第1範圍RHX內的情況，以人力驅動力H增加的情況之比率A與人力驅動力H減少的情況之比率A不同的方式控制馬達30。在此變形例，控制部42可構成為，當人力驅動力H在第1範圍RHX內的情況，以人力驅動力H增加的情況之比率A比人力驅動力H減少的情況之比率A更小的方式控制馬達30。
10‧‧‧人力驅動車 12‧‧‧曲柄 28‧‧‧電池 30‧‧‧馬達 32‧‧‧驅動電路 40‧‧‧人力驅動車用控制裝置 42‧‧‧控制部 44‧‧‧記憶部 46‧‧‧曲柄旋轉感測器 48‧‧‧車速感測器 50‧‧‧轉矩感測器
圖1係包含實施形態的人力驅動車用控制裝置之人力驅動車的側視圖。 圖2係顯示包含實施形態的人力驅動車用控制裝置之人力驅動車的電氣構造之方塊圖。 圖3係藉由圖2的控制部執行之控制馬達的處理之流程圖。 圖4係顯示在圖2的記憶部所儲存之人力驅動力和基準比率的關係之一例的曲線圖。 圖5係顯示在圖2的記憶部所儲存之曲柄的旋轉速度和常數的關係之一例的曲線圖。 圖6係顯示在變形例的記憶部所儲存之曲柄的旋轉速度和常數的關係之一例的曲線圖。
10‧‧‧人力驅動車
28‧‧‧電池
30‧‧‧馬達
32‧‧‧驅動電路
40‧‧‧人力驅動車用控制裝置
42‧‧‧控制部
44‧‧‧記憶部
46‧‧‧曲柄旋轉感測器
48‧‧‧車速感測器
50‧‧‧轉矩感測器

Claims (16)

  1. 一種人力驅動車用控制裝置，係包含控制馬達之控制部，該馬達是用於輔助具有曲柄之人力驅動車的推進，前述控制部，是將前述馬達所致之輔助力相對於輸入前述曲柄之人力驅動力的比率因應前述人力驅動力和前述曲柄的旋轉速度而變更，當前述曲柄的旋轉速度為一定的狀態且前述人力驅動力在第1範圍內的情況，隨著前述人力驅動力變大將前述比率增大，控制前述馬達，以使前述人力驅動力為在前述第1範圍內之第1既定值且前述曲柄的旋轉速度在第2範圍內的情況之前述比率，大於前述人力驅動力為前述第1既定值且前述曲柄的旋轉速度在比前述第2範圍更高之第3範圍內的情況之前述比率。
  2. 如請求項1所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述第1範圍包含：前述人力驅動力為0Nm以上且40Nm以下之至少一部分的範圍。
  3. 如請求項1或2所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述第2範圍包含：前述曲柄的旋轉速度為0rps以上且7/6rps以下之至少一部分的範圍。
  4. 如請求項1或2所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述第3範圍包含：前述曲柄的旋轉速度超過7/6rps之至少一部分的範圍。
  5. 如請求項1或2所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述控制部是以前述輔助力不超過預定的第1值的方式控制前述馬達。
  6. 如請求項1或2所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述控制部，當前述曲柄的旋轉速度為一定的狀態且前述人力驅動力為在第1範圍內之第2既定值的情況，以前述人力驅動力增加的情況之前述比率和前述人力驅動力減少的情況之前述比率不同的方式驅動前述馬達。
  7. 如請求項1或2所述之人力驅動車用控制裝置，其中，在前述曲柄的旋轉速度增加的情況之前述第2範圍和在前述曲柄的旋轉速度減少的情況之前述第2範圍至少一部分不同，在前述曲柄的旋轉速度增加的情況之前述第3範圍和在前述曲柄的旋轉速度減少的情況之前述第3範圍至少一部分不同。
  8. 如請求項1或2所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述控制部，若前述曲柄的旋轉速度成為預定的第2 值以上，則因應前述人力驅動力和前述曲柄的旋轉速度驅動前述馬達。
  9. 如請求項8所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述預定的第2值是1/60rps以上且1/6rps以下的範圍之值。
  10. 如請求項1或2所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述控制部是以使前述比率成為目標比率的方式控制前述馬達，前述目標比率，是將因應前述人力驅動力之基準比率乘以因應前述曲柄的旋轉速度而決定之常數。
  11. 如請求項1或2所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述控制部是以前述比率不超過預定的上限值的方式控制前述馬達。
  12. 如請求項11所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述控制部構成為，能以前述預定的上限值不同之複數個控制狀態控制前述馬達。
  13. 如請求項12所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述複數個控制狀態包含：第1控制狀態、和前述預定的上限值比前述第1控制狀態的情況更低之第2控制狀態， 前述控制部控制前述馬達，以使當前述曲柄的旋轉速度為預定的第3值以下且以前述第2控制狀態控制前述馬達的情況之前述比率，大於當前述曲柄的旋轉速度為比前述預定的第3值更大之第4值以上且以前述第1控制狀態控制前述馬達的情況之前述比率。
  14. 一種人力驅動車用控制裝置，係包含控制馬達之控制部，前述馬達是用於輔助具有曲柄之人力驅動車的推進，前述控制部，是將前述馬達所致之輔助力相對於輸入前述人力驅動車之人力驅動力的比率因應人力驅動力而變更，當前述曲柄的旋轉速度為一定的狀態且前述人力驅動力在第1範圍內的情況，以在前述人力驅動力增加的情況之前述比率和在前述人力驅動力減少的情況之前述比率不同的方式控制前述馬達。
  15. 一種人力驅動車用控制裝置，係包含控制馬達之控制部，前述馬達是用於輔助人力驅動車的推進，前述控制部，是將前述馬達所致之輔助力相對於輸入前述人力驅動車之人力驅動力的比率因應人力驅動力而變更，當前述人力驅動力在第1範圍內的情況，以在前述人力驅動力增加的情況之基準比率和在前述人力驅動力減少的情況之前述基準比率不同的方式控制前述馬達。
  16. 如請求項14或15所述之人力驅動車用控制裝置，其中，前述控制部，當前述人力驅動力在前述第1範圍內的情況，是以在前述人力驅動力增加的情況之前述比率比在前述人力驅動力減少的情況之前述比率更小的方式控制前述馬達。
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