辅助动力车辆的辅助控制制造技术

一种辅助动力、人力操作车辆，其中辅助装置所需的能量的大小减少了，并且由于在人力依然在作用而由于传动系统的几何构造问题而使没有人力传送到其中时，仍可以提供持续的动力，从而使辅助力的周期变化和振幅均减小了，所以驾驶者的感觉更好。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种辅助动力、人力操作的车辆，尤其是一种在车辆操作中给操作者更好感觉的对辅助动力的控制。很多普通的人力人力操作车辆被提供了原动机助力器。助力器的力的大小最好与人力输入的力的大小有关，以使使用者仍可以从车辆的操作受到训练。这样助力的车辆类型可以有很多种形式包括，但并不限于，陆地车辆如自行车和轮椅一样有轮子的车辆。但是这种实施不必限于陆地车辆，而且也可以用于轻型飞机或水上运输工具。助力器也可以由各种原动机如电动机或内燃机来提供。人力输入可以是由操作者的腿部或是手臂进行的，并且通常通过一种支撑用于绕一轴运动的一装置如踏板或手轮来实现的。这样，即使使用者施加的力是或者想要为一个常量，但是实际输入的力也将循环变化。这些变化是在上部死点和底部死点的零推力之间进行的，而且在其间基本上是正弦变化的，以放大助力器的改变。同时，由于现有技术类型的装置的辅助力的大小通常与所测量的输入力是成比例的，所以在一个单独的力应用周期中的动力辅助力的改变是较大的。这就会使辅助装置的动力消耗效率下降并且会使操作者或使用者会感到有些不适。当在详细描述部分的图5所述的情况下，其会变得更明显。公开号为11-17108公开日为1999年6月21日的日本专利公开了一种典型的该类型的现有装置。除上述讨论的操作和已经注意到的缺点外，这种结构允许根据如使用者的年龄、力气，行驶的距离和训练所需的强度这些因素来决定辅助比例。但是，象所述现有技术一样，在踏板操作的每个循环中辅助力都是改变的，因此前面提到的问题仍然存在。因此，本专利技术的一个主要目的就是要提供一种改进的辅助动车车辆，其助力器与所感觉到的人力输入有关，但是在输入变化的整个循环内其是不变的。
技术实现思路
本专利技术的第一个特征是，其适用于一种辅助动力、人力操作的车辆。该车辆包括一用于使所述车辆沿一地形移动的一推进装置，一人力操作器，其可以从操作者那里接收到人力输入力，从所述人力操作器的力来操作所述推进装置的一传动机构，与所述推进装置成驱动关系的一原动机，一个力传感器，其可以感受到由上述人力操作者传到所述传动系统的力，一算法运算器，其用来测量由力传感器测得的力的变化并且决定在操作所述原动机时的一辅助力的大小。本专利技术的另一个特征是，其适用于一种—决定如前述部分的辅助动力、人力操作的车辆的动力辅助力的大小的方法。根据本专利技术的这个特征，在力传感器所测得力的所测力的变化和操作原动机的辅助力可以由该运算器根据该变化决定。附图说明图1是根据本专利技术和传统技术在爬山期间的连续周期中力和辅助力的变化的图示。图2是根据本专利技术的一个实施例的实际力和处理过的输出的视图。图3是根据另一个实施例的与图2部分相似的力的图示。图4是本专利技术的一个实施例的方框图。图5是根据本专利技术的一种变化情况(图5A-5E)和根据传统技术的变化情况(图5F和5G)的一系列图示。图6是根据本专利技术的控制程序的方框图。详细说明在描述本专利技术的一个结构实施例之前，首先用一些图表来描述一下所用的理论和策略。这些视图中的一部分包括了与现有技术的比较，其可以使叙述更加清晰。首先参见图1以及如上所述，这是描述根据本专利技术的一辅助动力自行车的扭矩和辅助力的波形图。这些是当自行车爬山情况下的波形。应当注意，所述构造和操作方法可以由任一种辅助动力人力车实现，不管车和辅助装置的类型。但是，在这里用一个电力辅助自行车做为一个例子来解释。在该图中，曲线a用点线来表示由踏板力产生并由任一所需类型的扭矩传感器的检得扭矩值。曲线b用实线来表示通过驱动一电动机所产生的辅助力，该电动机是基于执行根据本专利技术的扭矩控制方法的算法处理而得出的经处理的扭矩值工作的。曲线c用虚线来表示由传统的扭矩控制方法所施加的辅助力。如该图所示，当检测到的由踏板力产生的扭矩(曲线a)在底部死点为零或很小时，传统的辅助力(曲线c)也差不多是零然而根据本专利技术的辅助力(曲线b)不是零，因为辅助力是继续施加的。这就意味着由于电动机的驱动电流的变化减少，所以驱动能量效率可以得到提高，能耗减少。随着能量效率的改善，电池的消耗也将减少。这就提高了电池的服务寿命，并能使自行车在少量动力的情况下行驶一个长的距离。另外，由于辅助力即使在踏板力为零或是很小的情况下也保持施加，所以骑行者的感觉是平稳的并且有一个好的行驶感觉。这种所用的方法在图2中已经示出，该图是根据本专利技术的处理过的扭矩值的图示。曲线d用点线表示在算法处理前的检得扭矩值，基本上与图1的曲线a相同。曲线e表示由算法处理过得到的扭矩值。该检得扭矩值(曲线d)与踏板力同步地周期性改变。当检得扭矩值开始从相应的顶峰下降到检测到的扭矩曲线的上部死点时，开始对检测到的扭矩进行算法处理。在应用该方法的一个实施例中，降低扭矩比率，降低一单位时间内的扭矩取决于检得扭矩值预先确定的检得扭矩值。该下降率表示了曲线的递减梯度。该扭矩值以一个减少率不断减少，该减少率是由在预定时间间隔(ms)内从扭矩传感器得到的检得输出(V)的大小决定的。例如，当检得扭矩值高了，该减速少率(递减梯度)就保持小的值。当检得扭矩值变化时，该减少率就会上升。对应于检得扭矩值的一张图是预先制好的，算法处理就根据该图执行。因此，处理过的或最终的输出扭矩曲线(曲线e)从检得扭矩值以平缓的梯度逐渐下降。当踏板经过底部死点时，检得扭矩值(曲线d)上升，当检得扭矩值超过处理过的扭矩值时，算法处理暂停(处理数据为零)并且将检得扭矩值做为处理过的扭矩值。因此，就可以得到由实线所表示的处理过的辅助力扭矩曲线(曲线e)。因而，可以获得更平稳的操作性能并且实际上可以获得比图1所示小一点的最大扭矩输出。这样实际上减少了电能的消耗。以该处理过的扭矩值为基础，向该处理过的扭矩提供的特定辅助比率的该驱动电流是可以计算出来的，并且该电流驱动电动机以获得辅助力，由于当踏板力在底部死点时处理过的扭矩值是高的，所以即使在踏板力处于底部死点时也可以获得辅助力。图3是根据本专利技术的另一个实施例的得出的处理过的扭矩的图示。在这个实施例中，执行算法处理还考虑了车辆的速度。在该图中，曲线f表示车速。曲线g表示检得扭矩值。曲线h表示处理的扭矩值。从图中可以清楚地看出，当车速高时，减少率将下降以减小处理过的扭矩值。当低速时，减少率将上升以增大处理过的扭矩值。这样，当自行车低速行驶如当爬山或刚开始起步时其能产生高的辅助力而高速时辅助力将减少以避免辅助能量的额外消耗。这样，在已描述过的两个实施例中，从力传感器得到处理过的扭矩输出以修改辅助扭矩的大小，本专利技术一个实际的实施例将在图4中进行描述。此外，本领域的熟练人员将能从这些描述中明白本专利技术能用于很多种辅助动力人力车。在这一观点的基础上，图4是根据本专利技术的用于一辅助动力自行车的一扭矩控制装置的方框图。该辅助扭矩控制装置包括一个扭矩传感器11，可以是任一想要的形式，其用来检测人力输入的踏板力，一控制器12，其用来计算驱动辅助电动机13的驱动电流，也可以是任一想要的形式如一个基于由扭矩传感器11测得的扭矩的脉宽调制电动机。一电动机驱动电路14，其可以根据来自控制器12的驱动信号来激励电动机13。电路14包括一电流检测电路(安培表)15，以检测电动机13的电流，一译码器16来检测电动机13的旋转速度。控制器12包括一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助动力、人力操作的车辆，包括用于使所述车辆沿一地形移动的一推进装置，一人力操作器，其可以从操作者那里接收到人力输入力，从所述人力操作器的力来操作所述推进装置的一传动机构，与所述推进装置成驱动关系的一原动机，一个力传感器，其可以感受到由上述人力操作者传到所述传动系统的力，一算法运算器，其用来测量由力传感器测得的力的变化并且决定在操作所述原动机时的一辅助力的大小。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：村田和弘，
申请(专利权)人：株式会社萌力克，
类型：发明
国别省市：JP[日本]