DE69617770T2

DE69617770T2 - Motorisiertes Fahrrad

Info

Publication number: DE69617770T2
Application number: DE69617770T
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Matsumoto; Toshihiro Suhara; Tatsuaki Tanaka
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: CN1056579C; KR0172165B1; CN1135993A; ATE210577T1; EP0729881B1; TW404383U; US5857537A; DE69617770D1; KR960031282A; EP0729881A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein motorisiertes Fahrrad mit einem manuellen Antriebsmittel, mit einem Sensor zum Erfassen einer Antriebskraft des manuellen Antriebsmittels, mit elektrisch angetriebenen Antriebsmitteln zum Zuführen der Antriebskraft des manuellen Antriebsmittels, und mit Steuermitteln zum Steuern der Antriebskraft der elektrisch betriebenen Antriebsmittel abhängig von den Signalen, die von dem ersten Sensor ausgegeben werden. Ein solches motorisiertes Fahrrad ist bekannt aus der EP-A-0569954.
Ein anderes motorisiertes Fahrrad ist bekannt aus der EP 0650887, welche relevant ist für die vorliegende Anmeldung gemäß Artikel 54(3) EPÜ bezüglich der Staaten, die sowohl in der EP 0650887 und in der vorliegenden Anmeldung benannt sind, nämlich DE, FR und IT.
Mit Bezug auf die EP 0650887 hat die Anmelderin den Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung begrenzt und separate Ansprüche für DE, FR und IT gemäß Regel 87 EPÜ eingereicht.
Ein herkömmliches motorisiertes Fahrrad ist offenbart in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 5-246378 (1993), welches ein Antriebssystem beinhaltet, welches durch menschliche Kraft angetrieben wird, sowie ein Antriebssystem, welches durch einen elektrischen Motor angetrieben wird und die Ausgabe des elektrischen Motors durch Erfassen einer Antriebskraft des vom Menschen angetriebenen Antriebssystems, d.h. einer Pedalkraft (einer auf Pedale aufgebrachten Kraft) steuert.
Wie in Fig. 31 gezeigt, werden insbesondere die Pedalkraft, der Strom des Motors sowie die Geschwindigkeit des Fahrrads durch einen Pedalkraft-Erfassungsabschnitt 201, einen Motorstrom-Erfassungsabschnitt 202 bzw. einen Fahrrad- Geschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 203 erfasst, und diese Daten werden in eine Steuerung 204 eingegeben, welche eine Spannung steuert, welche auf einen Motor 205 aufgebracht wird. Genauer gesagt wird die Spannung (Durchschnittsspannung), welche auf den Motor 205 aufgebracht wird, durch ein Umschaltelement oder ähnliches gesteuert, so dass der Motor 205 eine Drehkraft erzeugt, welche von der erfassten Pedalkraft abhängig ist, um ein Rad 207 über einen Verzögerer 206 anzutreiben.
Wenn jedoch ein Signal von dem Pedalkraft-Erfassungsabschnitt 201 aufgrund eines Störgeräusches in dem motorisierten Fahrrad ausgegeben wird, ohne dass eine Kraft auf die Pedale aufgebracht wird, wird der Motor 205 irrtümlicherweise betrieben, das heißt, wenn das motorisierte Fahrrad nicht über die Pedale angetrieben wird, schwankt die Ausgabe von dem Pedalkraft-Erfassungsabschnitt 201 zwischen Null und einem Level leicht über Null. Dies führt dazu, dass der Motor 205 in instabiler Art und Weise angetrieben und wieder abgeschaltet wird.
Um dieses Problem zu lösen, wird der Motor so ausgestaltet, dass er nur angetrieben wird, wenn die Pedalkraft eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Wenn jedoch das motorisierte Fahrrad so ausgestaltet ist, dass der Antrieb des Motors angehalten wird, wenn die Pedalkraft unterhalb dieser Schwelle liegt, ist eine Unterstützung durch den Motor nicht möglich, wenn das motorisierte Fahrrad mit einer Pedalkraft angetrieben wird, die unterhalb der Schwelle liegt.
Wenn das motorisierte Fahrrad so ausgestaltet ist, dass verhindert wird, dass der Antrieb des Motors angehalten wird, wenn die Pedalkraft unterhalb der Schwelle liegt, nachdem der Antrieb des Motors einmal mit einer Pedalkraft gestartet worden ist, die die Schwelle überschreitet, kann das vorgenannte Problem auftreten. das heißt, der Motor wird angetrieben und angehalten in instabiler Art und Weise, wenn keine Pedalkraft aufgebracht wird.
Ein herkömmliches motorisiertes Fahrrad einer anderen Art ist beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 4-100790 (1992) offenbart, welches einen Pedalkraftsensor zum Erfassen einer Hauptantriebskraft und einen Motorstromsensor zum Erfassen einer Hilfsantriebskraft aufweist, wobei die Ausgabe eines Motors auf der Basis von von diesen Sensoren erfassten Werten gesteuert wird.
Die Ausgaben dieser Sensoren beinhalten jedoch jeweils einen Offset (der ausgegeben wird, wenn keine Eingabe vorliegt). Der Offset schwankt aufgrund von Temperaturschwankungen und verändert sich abhängig von den Sensoren (sogar wenn Sensoren der gleichen Art verwendet werden). Es ist daher schwierig, die Ausgaben dieser Sensoren zu korrigieren, um korrekte Erfassungswerte zu erhalten.
Im Hinblick auf die vorgenannten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein motorisiertes Fahrrad mit einer Motorstoppfunktion zu schaffen zum Anhalten des elektrischen Motors, wenn bestimmt wird, dass die Amplitude, welche einen Unterschied zwischen einer im Wesentlichen maximalen und minimalen Antriebskraft repräsentiert, unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt.
Die vorliegende Erfindung schafft für AT, BE, CH, Es, GB, LI, NL und SE ein motorisiertes Fahrrad mit Amplituden- Erfassungsmitteln zum Erfassen einer Amplitude, welche einen Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Antriebskraft des manuellen Antriebsmittels darstellt, durch den ersten Sensor, wobei die Steuermittel Abbruchmittel beinhalten zum Abbrechen des Betriebs der elektrisch betriebenen Antriebsmittel, wenn die erfasste Amplitude unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt.
Für DE, FR und IT schafft die vorliegende Erfindung ein motorisiertes Fahrrad mit den im letzten Absatz beschriebenen Merkmalen, wobei die Steuermittel zusätzlich Anstoßmittel zum Anstoßen des Betriebs der elektrisch betriebenen Antriebsmittel beinhalten, wenn die Antriebskraft, welche durch den Sensor erfasst wird, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, sowie Schwellenwert- Erneuerungsmittel zum Erneuern des vorbestimmten Schwellenwerts zu einer Summe eines vorbestimmten Werts und der durch den Sensor erfassten Antriebskraft, wenn die erfasste Amplitude für länger als einen vorbestimmten Zeitraum unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt.
Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und begleitende Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, welche nur beispielhaft sind, und in welchen:
Fig. 1 eine vollständige perspektivische Ansicht ist, welche ein motorisiertes Fahrrad gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Vorderansicht ist, welche den inneren Aufbau eines Nabengehäuses gemäß Ausführungsform 1 zeigt,
Fig. 3 eine vertikale Schnittansicht ist, welche den Aufbau einer Endstadiums-Riemenscheibe des motorisierten Fahrrads gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
Fig. 4 eine Draufsicht ist, welche den Aufbau der Endzustands-Riemenscheibe des motorisierten Fahrrads gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
Fig. 5 eine vertikale Schnittansicht ist, welche den Aufbau der Endzustands-Riemenscheibe des motorisierten Fahrrads gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
Fig. 6 ein Schaltdiagramm eines Drehkraft- Erfassungsabschnitts des motorisierten Fahrrads gemäß Ausführungsform 1 ist;
Fig. 7A, 7B und 7C Diagramme zum Erklären von Wellenformen von Signalen sind, welche von entsprechenden Bereichen des Schaltkreises in dem Drehkraft- Erfassungsabschnitt des motorisierten Fahrrads gemäß Ausführungsform 1 ausgegeben werden;
Fig. 8 ein Blockdiagramm ist, welches einen Steuerkreis eines elektrischen Motors gemäß Ausführungsform zeigt;
Fig. 9 ein Flussdiagramm für die Darstellung des Betriebs einer CPU gemäß Ausführungsform 1 ist;
Fig. 10 ein Blockdiagramm ist, welches einen Schaltkreis zum Starten oder Stoppen des Antriebs des elektrischen Motors gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
Fig. 11 ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Starten des Antriebs des elektrischen Motors gemäß Ausführungsform 1 ist;
Fig. 12 ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Stoppen des Antriebs des elektrischen Motors gemäß Ausführungsform 1 ist;
Fig. 13 ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Erneuern eines Schwellenwerts gemäß Ausführungsform 1 ist;
Fig. 14 ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Öffnen und Schließen eines Gatters gemäß Ausführungsform 1 ist;
Fig. 15 eine grafische Darstellung zum Darstellen des Taktens des Motorantriebs und des Erneuerns des Schwellenwerts gemäß Ausführungsform 1 ist;
Fig. 16 eine Seitenansicht ist, welche ein motorisiertes Fahrrad gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 17 ein Diagramm ist, welches den Aufbau eines Antriebssystems des motorisierten Fahrrads gemäß Ausführungsform 2 darstellt;
Fig. 18 ein Schaltdiagramm ist, welches einen Steuerkreis gemäß Ausführungsform 2 darstellt;
Fig. 19 eine grafische Darstellung ist, welche eine Kennlinie der Fahrrad-Geschwindigkeit über dem Unterstützungsverhältnis gemäß Ausführungsform 2 darstellt;
Fig. 20 und 21 grafische Darstellungen sind, welche Veränderungen in der Sensorausgabe über der Zeit darstellen;
Fig. 22 ein Flussdiagramm zum Darstellen des Betriebs des motorisierten Fahrrads gemäß Ausführungsform 2 ist;
Fig. 23 eine grafische Darstellung ist, welche eine Veränderung in der Sensorausgabe über der Zeit darstellt;
Fig. 24 und 25 Flussdiagramme zum Darstellen des Betriebs des motorisierten Fahrrads gemäß Ausführungsform 2 sind;
Fig. 26 und 27 grafische Darstellungen sind, welche Veränderungen in der Sensorausgabe über der Zeit darstellen;
Fig. 28 ein Flussdiagramm zum Darstellen des Betriebs des motorisierten Fahrrads gemäß Ausführungsform 2 ist;
Fig. 29 und 30 grafische Darstellungen sind, welche Veränderungen in der Sensorausgabe über der Zeit darstellen; und
Fig. 31 ein Blockdiagramm ist, welches einen Steuerkreis eines herkömmlichen motorisierten Fahrrads darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein motorisiertes Fahrrad gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet Folgendes: Menschenkraft-Antriebsmittel zum Antreiben eines Rads durch Menschenkraft; einen Menschenkraft-Sensor zum Erfassen einer Antriebskraft der Menschenkraft-Antriebsmittel; elektromotorische Antriebsmittel zum Antreiben des Rads mittels eines elektrischen Motors; einen elektromotorischen Kraftsensor zum Erfassen einer Antriebskraft der elektromotorischen Antriebsmittel; Steuermittel zum Steuern der Antriebskraft der elektromotorischen Antriebsmittel auf der Basis von Signalen von dem Menschenkraftsensor und dem elektromotorischen Kraftsensor; sowie Schwankungsbereichs- Erfassungsmittel zum Erfassen des Bereichs der Schwankung der von dem menschlichen Kraftsensor erfassten Antriebskraft, wobei die Steuermittel Betriebsabbruchsmittel zum Vergleichen des von den Schwankungsbereichs-Erfassungsmitteln erfassten Schwankungsbereichs mit einem vorbestimmten Bereichswert beinhalten sowie zum Abbrechen des Betriebs der elektromotorischen Antriebsmittel.
Das elektromotorische Antriebsmittel beinhaltet einen elektrischen Motor und ein Übertragungssystem, wie beispielsweise Zahnräder oder eine Riemenscheibe zum Übermitteln des Drehmoments des elektrischen Motors auf ein Rad. Die Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels ist eine von dem elektrischen Motor erzeugte Drehkraft. Der elektromotorische Kraftsensor zum Erfassen der Drehkraft ist typischerweise so ausgestaltet, dass er einen Strom erfasst, welcher durch den elektrischen Motor fließt, und zwar mittels eines Stromsensors, und dann die Drehkraft des elektrischen Motors auf der Grundlage des Werts des erfassten Stroms berechnet.
Der elektrische Motor kann beispielsweise ein bürstenloser Motor oder ein Bürstenmotor sein, wobei ein Gleichstrom- Bürstenmotor vorzugsweise verwendet wird aufgrund der leichten Steuerbarkeit. Die Batterie, welche eine elektrische Energie an den elektrischen Motor liefert, kann beispielsweise eine Trockenbatterie, wie eine Mangan-Batterie sein, eine Quecksilber-Batterie oder eine Alkalimangan- Batterie oder eine aufladbare Batterie, wie ein Blei- Akkumulator, ein Alkali-Akkumulator, ein Silberoxidzink- Akkumulator, ein Silberoxidcadmium-Akkumulator oder eine Nickelcadmium-Batterie.
Die Batterie kann lösbar in einem Gehäuse aufgenommen sein, welches oberhalb des Antriebsrads vorgesehen ist, oder lösbar innerhalb eines röhrenförmigen Rohrs untergebracht sein, welches den Rahmen des Fahrrads bildet.
Das menschliche Antriebsmittel ist eine Vorrichtung zum Antreiben des Rads durch Menschenkraft. Jedes Antriebsmittel, wie beispielsweise eine Kombination aus Pedalen und einer Kette, oder eine Kombination aus Pedalen, Zahnrädern und einer Antriebswelle, können als menschliches Antriebsmittel verwendet werden. Die Antriebskraft des menschlichen Antriebsmittels ist eine Rotationskraft für das Drehen des Rads, welche durch eine Pedalkraft erzeugt wird, welche auf die Pedale aufgebracht wird. Daher kann die Antriebskraft des menschlichen Antriebsmittels als "Pedalkraft" für ein herkömmliches Fahrrad bezeichnet werden.
Als menschlicher Antriebskraftsensor kann jede Drehkraft- Erfassungseinheit, wie beispielsweise ein Potentiometer und eine Feder, verwendet werden, beispielsweise zum Erfassen einer Pedalkraft, wenn das Fahrrad Pedale hat.
Als Steuermittel und Schwankungsbereichs-Erfassungsmittel wird vorzugsweise ein Mikroprozessor mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle verwendet.
Als Betriebsabbruchsmittel wird eine Kombination aus einem Umschaltelement zum Öffnen und Schließen eines Zuführkreises verwendet, um die Energiezuführung zu dem elektromotorischen Antriebsmittel abzubrechen, einer Umschaltelementsteuerung zum Steuern des Umschaltelements, und eines Mikroprozessors mit dem gleichen Aufbau wie oben beschrieben, zum Liefern eines Befehls für die Umschaltelementsteuerung.
In dem motorisierten Fahrzeug mit dem oben beschriebenen Aufbau arbeitet das Betriebsabruchmittel vorzugsweise, wenn der durch das Schwankungsbereichs-Erfassungsmittel erfasste Schwankungsbereich kleiner ist als der vorbestimmte Bereichswert, und zwar für länger als einen vorbestimmten Zeitraum.
Das motorisierte Fahrrad mit dem oben genannten Aufbau beinhaltet weiter vorzugsweise einen Fahrrad- Geschwindigkeitssensor zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrrads. In diesem Fall arbeitet das Betriebsabruchmittel vorzugsweise, wenn der durch das Schwankungsbereichs- Erfassungsmittel erfasste Schwankungsbereich kleiner gehalten wird als der vorbestimmte Bereichswert, und zwar für länger als den vorbestimmten Zeitraum, und wenn keine Ausgabe von dem Fahrrad-Geschwindigkeitssensor vorliegt.
Als Fahrrad-Geschwindigkeitssensor in der vorliegenden Erfindung wird ein bekannter Sensor verwendet, welcher mechanisch, elektromagnetisch oder optisch die Drehung des Rads erfassen kann.
Ein anderes motorisiertes Fahrrad gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet Folgendes: Menschliche Antriebsmittel zum Antreiben eines Rads durch menschliche Kraft; einen menschlichen Antriebskraftsensor zum Erfassen einer Antriebskraft des Menschenkraft-Antriebsmittels; elektromotorische Antriebsmittel zum Antreiben des Rads mittels eines elektrischen Motors; einen elektromotorischen Kraftsensor zum Erfassen einer Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels; Steuermittel zum Steuern der Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels auf der Basis von Signalen von dem Menschenkraftsensor und dem elektromotorischen Kraftsensor; und Schwankungsbereichs- Erfassungsmittel zum Erfassen des Schwankungsbereichs in der mittels des Menschenkraftsensors erfassten Antriebskraft, wobei das Steuermittel Betriebsstartmittel beinhaltet zum Vergleichen der durch den Menschenkraftsensor erfassten Antriebskraft mit einem vorbestimmten Schwellenwert und zum Starten des Betriebs des elektromotorischen Antriebsmittels, wenn die durch den Menschenkraftsensor erfasste Antriebskraft den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, sowie ein Schwellenwert-Erneuerungsmittels zum Vergleichen des durch das Schwankungsbereichs-Erfassungsmittel erfassten Schwankungsbereichs mit einem vorbestimmten Bereichswert und zum Erneuern des vorbestimmten Schwellenwerts auf eine Summe eines vorbestimmten Werts und der durch den Menschenkraftsensor erfassten Antriebskraft, wenn der erfasste Schwankungsbereich für mehr als einen vorbestimmten Zeitraum kleiner bleibt als der vorbestimmte Bereichswert.
Als Schwellenwert-Erneuerungsmittel wird bevorzugt ein Mikroprozessor mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle verwendet.
Als Betriebs-Startmittel und Betriebs-Abbruchmittel wird eine Kombination aus einem Umschaltelement zum Öffnen und Schließen eines Zuführkreises verwendet, um die Energiezuführung zu dem elektromotorischen Antriebsmittel abzubrechen, einer Umschaltelementsteuerung zum Steuern des Umschaltelements und eines Mikroprozessors mit dem gleichen Aufbau wie oben beschrieben zum Liefern eines Befehls an die Umschaltelementsteuerung.
In dem motorisierten Fahrrad mit dem oben genannten Aufbau beinhaltet das Steuermittel vorzugsweise außerdem das Betriebsabbruchmittel, das Betriebsstartmittel und das Schwellenwert-Erneuerungsmittel, wie sie oben beschrieben sind. In dem motorisierten Fahrrad mit dem oben genannten Aufbau beinhaltet das Steuermittel vorzugsweise außerdem Schwellenwert-Senkungsmittel zum Vergleichen des vorbestimmten Schwellenwerts mit der Summe des vorbestimmten Werts und der durch den Menschenkraftsensor erfassten Antriebskraft und zum Senken des vorbestimmten Schwellenwerts zum Erneuern dieses Werts durch Einsitzen der Summe als neuer vorbestimmter Schwellenwert, wenn diese Summe kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert.
Als Schwellenwert-Senkungsmittel wird vorzugsweise ein Mikroprozessor mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle verwendet.
Das motorisierte Fahrrad gemäß der vorliegenden Erfindung wird niemals nur durch die Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels angetrieben. Nur wenn die Antriebskraft des Menschenkraft-Antriebsmittels auf das motorisierte Fahrrad aufgebracht wird, wird das elektromotorische Antriebsmittel betrieben und die Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels wird auf das motorisierte Fahrrad aufgebracht, um die Antriebskraft des Menschenkraft-Antriebsmittels zu unterstützen.
Wenn die Geschwindigkeit des Fahrrads unterhalb von 15 km/h liegt, wird die Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels vorzugsweise so gesteuert, dass die Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels gleich der der Menschenkraft-Antriebsmittel wird (Unterstützungsverhältnis 1). Wenn die Geschwindigkeit des Fahrrads zwischen 15 und 24 km/h liegt, wird die Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels vorzugsweise so gesteuert, dass sie entgegengesetzt proportional der Fahrrad-Geschwindigkeit ist. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrrads gleich oder größer 24 km/h ist, wird die Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels vorzugsweise so gesteuert, dass sie Null ist (Unterstützungsverhältnis 0).
Unter diesem Gesichtspunkt kann die Antriebskraft des Menschenkraft-Antriebsmittels als Hauptantriebskraft ausgedrückt werden, welche durch Menschenkraft erzeugt wird, und die Antriebskraft des elektromotorischen Antriebsmittels kann als Hilfsantriebskraft ausgedrückt werden, welche durch den elektrischen Motor erzeugt wird.
Die Hauptantriebskraft durch Menschenkraft wird durch den Fahrradfahrer erzeugt, welcher die Pedale herunterdrückt, und an ein Antriebsrad übermittelt. Als Übertragungsmittel zum Übertragen der Hauptantriebskraft wird ein in der Technik für Fahrräder bekanntes Übertragungsmittel verwendet.
Die Hilfsantriebskraft durch den elektrischen Motor wird von dem elektrischen Motor her aufgebracht, um die Hauptantriebskraft zu unterstützen, wenn die durch Menschenkraft erzeugte Antriebskraft auf das Fahrrad aufgebracht wird.
Beispielhafte Mittel zum Übertragen der Hilfsantriebskraft, welche durch den elektrischen Motor erzeugt wird, auf das Antriebsrad des Fahrrads beinhalten Übertragungsmittel zum Übertragen der Ausgabe des elektrischen Motors an die Drehwelle der Antriebswelle über ein mehrstufiges Getriebe und einen Riemen oder eine Kette, und Übertragungsmittel zum Verlangsamen der Drehung einer Ausgangswelle des elektrischen Motors durch Zahnräder und zum anschließenden Übertragen der Rotationskraft an einen Reifen oder eine Felge des Antriebsrads.
Der elektrische Motor ist mit dem Antriebsrad vorzugsweise über eine Einwegkupplung verbunden, um zu verhindern, dass der elektrische Motor das Antriebsrad bremst, wenn die Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads höher ist als die Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors.
Ein beispielhafter elektrischer Motor ist ein Permanentmagnet erregter Gleichstrom-Bürstenmotor, zu welchem Energie von einer Batterie her zugeführt wird, wie beispielsweise einer Nickelcadmium-Batterie, und zwar über ein Umschaltelement, wie einen Umschalttransistor oder Thyristor.
Die durch Menschenkraft erzeugte Hauptantriebskraft wird durch den Menschenkraftsensor (Pedalkraftsensor) erfasst. Der Pedalkraftsensor beinhaltet ein Element, welches in einem Übertragungssystem vorgesehen ist und die Pedale mit dem Antriebsrad verbindet und durch eine mechanische Kraft verdreht oder deformiert werden kann, sowie einen Sensor zum Umwandeln des Verdrehungs- oder Deformationsgrads in ein elektrisches Signal (d.h. ein Dehnungsmessgerät, ein Potentiometer oder ein Differential-Aufnehmer).
Die durch den elektrischen Motor erzeugte Hilfsantriebskraft wird durch den elektromotorischen Kraftsensor (Unterstützungskraftsensor) erfasst. Ein Stromsensor zum Erfassen des Stroms des elektrischen Motors wird vorzugsweise als Unterstützungskraftsensor verwendet, da die Drehkraft des elektrischen Motors direkt proportional zu dem Strom des elektrischen Motors ist. Alternativ kann ein Sensor, welcher in einem Übertragungssystem vorgesehen ist, welches den elektrischen Motor mit dem Antriebsrad verbindet, und welcher die Verdrehung oder Deformation eines darin vorgesehenen Elements erfassen kann, verwendet werden. Der Stromsensor verwendet einen Shunt-Widerstand, ein Hall-Element und ähnliches. Die Ausgabe des Sensors wird vorzugsweise durch einen Verstärker, wie einen Betriebsverstärker, verstärkt, wenn der Ausgabelevel sehr niedrig ist.
Das Steuerungsmittel kann den elektrischen Motor durch eine Pulsbreitenmodulation (PBM) steuern. Genauer gesagt gibt das Steuermittel Impulssignale in einem vorbestimmten Zyklus aus, um das Umschaltelement an- und abzuschalten, bearbeitet dann Signale, die von den entsprechenden Sensoren ausgegeben werden, und verändert das Pulsverhältnis der ausgegebenen Signale, um den elektrischen Motor so zu steuern, dass das Verhältnis der Hilfsantriebskraft zu der Hauptantriebskraft (d.h. das Unterstützungsverhältnis) einem vorläufig programmierten Wert angepasst wird. Als das Steuermittel wird ein Mikroprozessor mit dem oben genannten Aufbau verwendet, d.h. ein Mikroprozessor mit einer CPU, einem ROM und einem RAM.
Das motorisierte Fahrrad beinhaltet außerdem einen Fahrrad- Geschwindigkeitssensor zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrrads, und das Bezugswert-Erneuerungsmittel kann so ausgestaltet sein, dass es den oben beschriebenen Bezugswert- Erneuerungsprozess durchführt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrrads gleich Null ist. Der Fahrrad-Geschwindigkeitssensor ist so ausgestaltet, dass er die Reisegeschwindigkeit des motorisierten Fahrrads erfasst, und er beinhaltet eine Rotations-Kodiereinrichtung oder einen Tachogenerator zum Messen der Drehgeschwindigkeit des Rads.
Das Bezugswert-Erneuerungsmittel kann so ausgestaltet sein, dass es, wenn ein Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der Sensorausgabe, die während eines vorbestimmten Zeitraums erfasst wird, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, wenn die Sensorausgaben größer sind als ein gegenwärtiger Bezugswert, den Bezugswert durch Verwenden der maximalen oder minimalen Sensorausgabe als neuem Bezugswert erneuert.
Das Bezugswert-Erneuerungsmittel kann so ausgestaltet sein, dass es, wenn ein Unterschied zwischen einem gegenwärtigen Bezugswert und dem Maximum der während eines vorbestimmten Zeitraums erfassten Sensorausgaben nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Sensorausgaben größer sind als der gegenwärtige Bezugswert, den Bezugswert durch Verwenden der maximalen oder minimalen Sensorausgabe als neuer Bezugswert erneuert.
Das Bezugswert-Erneuerungsmittel kann so ausgestaltet sein, das es, wenn ein Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der Sensorausgaben, welche während eines vorbestimmten Zeitraums erfasst werden, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und ein Unterschied zwischen einem gegenwärtigen Bezugswert und der maximalen Sensorausgaben nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Sensorausgaben größer sind als der gegenwärtige Bezugswert, den Bezugswert durch Verwenden der maximalen oder minimalen Sensorausgabe als neuer Bezugswert erneuert.
Die vorliegende Erfindung wird nun genau beschrieben mittels der Ausführungsformen 1 und 2, die in den anliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung in keiner Art und Weise auf diese Ausführungsformen begrenzt ist.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine vollständige perspektivische Ansicht, welche ein motorisiertes Fahrrad gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Bezug auf Fig. 1 ist das motorisierte Fahrrad 1, welches einen elektrischen Motor 8 (welcher später beschrieben wird) aufweist, so ausgestaltet, dass es durch die Antriebskraft der Menschenkraft angetrieben wird mit Unterstützung der Antriebskraft des elektrischen Motors 8 durch Verändern der Antriebskraft des elektrischen Motors 8 abhängig von der Drehkraft der Menschenkraft.
Ein Vorderrad 2 und ein Hinterrad 3 sind an einem Hauptrahmen 4 angebracht. Das Vorderrad 2 ist drehbar mittels einer Welle gelagert. Ein Nabengehäuse 5 ist um eine Drehwelle des Hinterrads 3 herum angeordnet. Das Nabengehäuse 5 beinhaltet einen drehbaren Gehäusebereich 6 und einen stationären Gehäusebereich 7. Der drehbare Gehäusebereich 6 dreht sich gemeinsam mit dem Hinterrad 3. Der elektrische Motor 8 ist in dem Nabengehäuse 5 angeordnet. Wenn elektromotorischer Antrieb erforderlich ist, wird der elektrische Motor 8 angetrieben und arbeitet mit einem Menschenkraft- Antriebsabschnitt 10 (welcher später beschrieben wird) zusammen, um den drehbaren Gehäusebereich 6 zu drehen. Die Antriebseinheit in dem Nabengehäuse 5 bildet einen elektromotorischen Antriebsabschnitt 9.
Der Menschenkraft-Antriebsabschnitt 10 dreht das Hinterrad 3 über eine Kette 12, wenn ein Fahrradfahrer Pedale 11 hinunterdrückt. In dieser Ausführungsform wird die Kette 12 als Übertragungselement verwendet. Alternativ kann auch eine Riemenscheibe, eine Drehwelle oder ähnliches verwendet werden.
Das Vorderrad 2 wird durch Handgriffe 3 gesteuert. Wenn ein rechter und ein linker Bremshebel 15 und 14 gezogen werden, werden Drähte 16 und 17 durch die Bremshebel 14 und 15 gezogen, um eine vordere und eine hintere Bremseneinheit 18 und 19 zu betätigen. Ein Bremsenumschalter 20, welcher zwischen den Drähten 16 und 17 vorgesehen ist, dient dazu, die Energiezuführung zu dem elektrischen Motor 8 zu unterbrechen, wenn die Bremshebel 14 und 15 betätigt werden.
Bezugsziffer 21 bezeichnet einen Sattel. Ein Batteriebereich 22 zum Zuführen von Energie zu dem elektrischen Motor 8 beinhaltet ein Batteriegehäuse 23, welches gleitend von dem Rahmen 4 lösbar ist, sowie eine einzelne aufladbare Batterie, welche in dem Batteriegehäuse 23 angeordnet ist. Die Zuführspannung der Batterie beträgt ungefähr 24 Volt.
Das Nabengehäuse 5 wird beschrieben mit Bezug auf Fig. 2, welche eine Vorderansicht ist, welche den inneren Aufbau des Nabengehäuses 5 darstellt. Der stationäre Gehäusebereich 7 ist an dem motorisierten Fahrrad 1 angebracht. In dem stationären Gehäusebereich 7 sind ein Steuerabschnitt 26 mit einem Steuerungssubstrat 24, einer Radiatorplatte 25 und ähnlichem vorgesehen, der elektrische Motor 8, ein Verzögerungsmechanismus 30 mit drei Riemenscheiben (einer ersten Riemenscheibe 27, einer zweiten 28 und einer Endzustandsriemenscheibe 29), sowie Übertragungsriemen 31, welche die Riemenscheiben in dem Verzögerungsmechanismus 30 verbinden.
Die Endzustandsriemenscheibe 29 des Verzögerungsmechanismus 30 ist an dem drehbaren Gehäusebereich 6 angebracht. Die erste, die zweite und die Endzustands-Rimenscheibe werden durch die Übertragungsriemen 31 gedreht, wenn der elektrische Motor 8 gedreht wird, und sie dienen dazu, die Drehung des elektrischen Motors 8 zu verzögern. Der drehbare Gehäusebereich 6 dreht sich zusammen mit der Endzustands- Riemenscheibe 29. Ein Bereich der zweiten Riemenscheibe 28, der einen kleineren Durchmesser hat und welcher mit der Endzustands-Riemenscheibe 29 verbunden ist, ist mit einer Einwegkupplung versehen, um zu verhindern, dass der elektrische Motor 8 durch eine von den Pedalen her aufgebrachte Antriebskraft gedreht wird. Dies ermöglicht es, die Pedale 11 mit einer geringeren Kraft hinunterzudrücken.
Ein Druckelement 32 und eine Einstellschraube 33 werden verwendet, um die Spannung der Übertragungsriemen 31 einzustellen. Eine längliche Öffnung ist in einem Drehwellen- Anbringbereich der ersten Riemenscheibe 27 ausgeformt. Für die Einstellung der Spannung der Übertragungsriemen 31 wird die erste Riemenscheibe 27 mittels der Einstellschraube 33 angebracht, nachdem die erste Riemenscheibe 27 so in eine Richtung bewegt worden ist, dass die Übertragungsriemen 31 gestreckt worden sind.
Ein Kettenrad 37 übermittelt die Antriebskraft von der Kette 12 an den drehbaren Gehäusebereich 6. Zwischen dem Kettenrad 37 und dem drehbaren Gehäusebereich 6 ist ein freies Rad 38 vorgesehen. Das Kettenrad 37 verhindert es, dass die Antriebskraft von der Kette 12 auf den drehbaren Gehäusebereich 6 übertragen wird, wenn die Kette 12 in Rückwärtsrichtung gedreht wird. Die Bezugsziffer 39 bezeichnet eine Achse des Hinterrads 3.
Mit Bezug auf die Fig. 3, 4 und 5 wird nun der Aufbau der Endzustands-Riemenscheibe 29 erklärt.
Wie in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt, sind zwei nachgiebige Elemente oder Federn 40 symmetrisch bezüglich der Achse 39 innerhalb der Endzustands-Riemenscheibe 29 angeordnet. Ein Ende jeder Feder 40 ist an der Endzustands-Riemenscheibe 29 angebracht, und das andere Ende ist offen zum freien Strecken. Die Streckrichtung der Federn 40 entspricht einer Tangenslinie eines Kreises, welcher konzentrisch mit der Achse 39 oder der Endzustands-Riemenscheibe 29 ist, so dass die Federn leicht eine Kraft von den Druckelementen 43 (welche später beschrieben werden) aufnehmen können, wenn eine Pedalkraft auf die Pedale 11 aufgebracht wird.
Ein Druckaufnahmeelement 41, welches gegen das offene Ende jeder Feder 40 anstößt, hat einen Bereich, dessen Durchmesser kleiner ist als die Feder 40, und einen Bereich, dessen Durchmesser größer ist als die Feder 40. Der Bereich mit kleinem Durchmesser ist in die Feder 40 eingepasst, und der Bereich mit großem Durchmesser umschließt die Feder 40. Die Druckaufnahmebereiche 41 bestehen aus einem weichen Material, wie Eisen oder Keramik.
Eine Drehplatte 42, welche um die Achse 39 herum gepasst ist, dreht sich aufgrund der Drehung des Kettenrads 37. Die Druckelemente 43 sind an der Drehplatte 42 symmetrisch bezüglich der Achse 39 angeordnet und so ausgestaltet, dass sie die Druckaufnahmeelemente 41 drücken, wenn das Kettenrad 37 gedreht wird. Die Druckelemente 43 bestehen aus einem weichen Material, wie Eisen oder Keramik.
Die Drehplatte 42 ist in die Endzustands-Riemenscheibe 29 und konzentrisch dazu eingepasst und so ausgestaltet, dass sie sich zusammen mit der Endzustands-Riemenscheibe 29 aufgrund der Druckelemente 43, die die Federn 40 zusammendrücken, dreht. Die Druckelemente 43 haben jeweils eine sphärische Fläche an einem Endbereich, da die Druckelemente 43 leicht aus ihrer ursprünglichen Position versetzt werden, wenn sie die Druckaufnahmebereiche 41 drücken. Die Drehplatte 42 beinhaltet geneigte Bereiche 44, welche symmetrisch bezüglich der Achse 39 vorgesehen sind und jeweils in Richtung der Drehrichtung der Drehplatte 42 geneigt sind. Die geneigten Bereiche 44 drehen sich zusammen mit der Drehplatte 42.
Ein Gleitelement 45 ist aufgrund der Wirkung der geneigten Bereiche 44 in Richtung der Achse 39 bewegbar, wenn die Drehplatte 42 gedreht wird. Das Gleitelement 45 hat Vorsprünge 46 an Bereichen, welche gegen die geneigten Bereiche 44 anstoßen. Ein nachgiebiges Element oder eine Feder 47 ist an einer Seite angeordnet, welche den Vorsprüngen 46 des Gleitelements 45 gegenüberliegt, um das Gleitelement 45 in Richtung der Drehplatte 42 vorzuspannen. Genauer gesagt gleitet das Gleitelement 45 nur dann, wenn die Drehplatte 42 gedreht wird, um das Gleitelement 45 zu drücken. Das Gleitelement 45 kehrt in seine ursprüngliche Position zurück, wenn die Drehplatte 42 in ihre ursprüngliche Position zurückkehrt. Das Gleitelement 45 ist mit einem magnetischen Element 48 versehen, welches in dieser Ausführungsform ein Ferrit 48 ist. Das magnetische Element 48 ist zusammen mit dem Gleitelement 45 bewegbar.
Eine Spule 49 ist innerhalb eines Bewegungsbereichs des Ferrits 48 in dem stationären Gehäusebereich 7 vorgesehen. Der Ferrit 48 ist innerhalb eines Spulengehäuses 50 beweglich, um das herum der Draht der Spule 49 gewickelt ist.
Die Drehplatte 42 in dem drehbaren Gehäusebereich 6 hat eine Bosse 42a, welche mit einem Magneten 42b versehen ist, um die Drehgeschwindigkeit des drehbaren Gehäusebereichs 6 zu erfassen. Ein Substrat 7a ist an einer Position des stationären Gehäusebereichs 7 angeordnet, welche dem Magneten 42b gegenüberliegt, und es ist versehen mit einem Read- Schalter 7b.
Der Read-Schalter 7b wird angeschaltet (oder abgeschaltet) durch die Magnetkraft des Magneten 42b, und zwar jedes Mal, wenn sich der Magnet 42a dem Read-Schalter 7b nähert. Die Geschwindigkeit des motorisierten Fahrrads wird erfasst durch Zählen der Zeit von dem Anschalten (oder Abschalten) bis zum Abschalten (oder Anschalten) des Read-Schalters 7b mittels eines Zählers.
Die vorgenannte Drehplatte 42 und das Gleitelement 45 bilden ein Wandlerelement 51. Der Ferrit 48 des Gleitelements 45 und die Spule 49, welche in dem stationären Gehäusebereich 7 angeordnet ist, bilden einen Drehkraft-Erfassungsabschnitt 52. Der Magnet 42b und der Read-Schalter 7b bilden einen Fahrrad-Geschwindigkeitssensor.
Nun wird der Antrieb durch Menschenkraft und die Drehkraft- Erfassung durch den Drehkraft-Erfassungsabschnitt 52 erklärt.
Der Fahrradfahrer bringt eine Pedalkraft auf die Pedale 11 auf, um den Antrieb des motorisierten Fahrrads 1 zu starten. Zu dieser Zeit ist eine Kraft, welche das Hinterrad 3 hält, noch groß genug, um die Drehung des Kettenrads 37 und der Drehplatte 42 zu erlauben, und daher drückt die Drehplatte 42 die Federn 40 zusammen. Die Federn 40 drücken gegen die Endzustands-Riemenscheibe 29, so dass der drehbare Gehäusebereich 6, an welchem die Endzustands-Riemenscheibe 29 angebracht ist, sich zusammen mit dem Hinterrad 3 dreht. Da eine große Drehkraft während der Fahrt des motorisierten Fahrrads erzeugt wird, werden die Federn 40 stark zusammengedrückt. Das heißt, die Drehplatte 42 und die geneigten Bereiche 44 drehen sich, wobei die Federn 40 zusammengedrückt sind.
Wenn die geneigten Bereiche 44 sich drehen, werden die Vorsprünge 46, die dagegen anstoßen, gegen die Achse 39 gedrückt, und das Gleitelement 45 bewegt sich in Richtung der Achse 39. Wenn das Gleitelement 45 sich in Richtung der Achse 39 bewegt, wird der Ferrit 48 innerhalb der Spule 49 bewegt, so dass sich die Induktanz der Spule 49 ändert.
Genauer gesagt wird, wenn die Pedalkraft größer wird, das Volumen eines sich innerhalb der Spule 49 befindenden Bereichs des Ferrits 48 größer, so dass die Induktanz der Spule 49 ansteigt. Die auf die Spule 49 aufgebrachte Spannung wird aufgrund der Veränderung der Induktanz ebenfalls verändert. Je größer die Induktanz, desto kleiner die Spannung. Je kleiner die Induktanz, desto größer die Spannung. Daher kann die Größe der Pedalkraft durch Erfassen der Spannungsveränderung bestimmt werden. Der elektrische Motor 8 wird so angesteuert, dass er abhängig von der Größe der Pedalkraft angetrieben wird.
Wenn der Fahrer keine Pedalkraft auf die Pedale 11 ausübt, wenn das motorisierte Fahrrad sich auf horizontaler Strecke bewegt, dreht sich die Drehplatte 42 zusammen mit der Endzustands-Riemenscheibe 29. Da keine Pedalkraft in diesem Zustand aufgebracht wird, werden die Federn 40 nicht zusammengedrückt, und das Gleitelement 45 bewegt sich nicht. Daher verändert sich weder die Induktanz der Spule 49 noch die auf die Spule 49 aufgebrachte Spannung, und daher wird keine Antriebskraft von dem elektrischen Motor 8 aufgebracht.
Wenn der Fahrer das motorisierte Fahrzeug beschleunigt, wenn das Fahrzeug sich auf gerader Strecke oder nach oben bewegt, arbeitet das Fahrrad in gleicher Art und Weise wie in dem Fall, in dem der Antrieb des Fahrrads gestartet wird. Wenn die Pedalkraft aufgebracht wird, werden die Federn 40 zusammengedrückt, und die Drehplatte 42 dreht sich abhängig von der Größe der Drehkraft der Menschenkraft. Dann wird der Vorsprung 46, welcher gegen die geneigten Bereiche 44 anstößt, durch die sich drehenden geneigten Bereiche 44 zusammengedrückt, um das Gleitelement 45 zu bewegen, wodurch der Ferrit 48 in die Spule 49 eingeführt wird.
Bezugsziffer 47a bezeichnet Gummiplatten zum Schützen der Druckelemente 43, welche durch die Federn 40 gezwungen werden, vor einem Stoß. Bezugsziffer 48a bezeichnet Abdeckungen, die die Federn 40 abschließen.
Ein Schaltkreis des Drehkraft-Erfassungsabschnitts 52 wird nun mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 beschrieben.
Eine Wechselstromspannung, welche von einer CPU (nicht dargestellt) ausgegeben wird, wird auf die Spule 49 aufgebracht. Die aufzubringende Wechselstromspannung hat eine Wellenform, wie sie in Fig. 7A gezeigt ist. Die Induktanz der Spule 49 steigt oder sinkt durch Bewegen des Ferrits 48 in Richtung oder weg von der Spule 49, und die von der Spule 49 ausgegebene Spannung hat eine Wellenform, wie sie in Fig. 7B gezeigt ist. Das ausgegebene Impulssignal wird durch einen Gleichstrom-Umwandlungsabschnitt 70 in ein Gleichstromsignal umgewandelt, indem ein Mittelwert der Impulse gebildet wird. Das heißt, das Impulssignal wird in das Gleichstromsignal mit Wellenform umgewandelt, wie es in Fig. 7C gezeigt ist, dann durch einen Verstärker 61 verstärkt und dann analog/digital umgewandelt durch einen Analog/Digital-Umwandler (nicht dargestellt), um in die CPU eingegeben zu werden.
Die Wellenform eines Signals, wie sie durch eine gepunktete Linie in Fig. 7B gezeigt ist, entspricht einem Fall, in dem der Ferrit 48 sich der Spule 49 nähert. In diesem Fall wird das Signal in ein Gleichstromsignal umgewandelt, welches niedriger ist als in dem vorgenannten Fall, wie in Fig. 7C gezeigt, mittels des Gleichstromumwandlungsabschnitts 60, und es wird dann in die CPU eingegeben.
Die Pedalkraft wird daher in die Bewegung des Ferrits 48 entlang der Achse 49 umgewandelt, welche die Induktanz der Spule 49 beeinflusst. Die Veränderung in der Induktanz der Spule 49 wird in eine Veränderung in der Spannung umgewandelt, welche als elektrisches Signal herausgenommen wird. Daher kann eine exakte und genaue Erfassung der Drehkraft realisiert werden, was eine akkurate Steuerung für die Unterstützung der Menschenkraft ermöglicht.
Der Ferrit 48 ist in dieser Ausführungsform so ausgestaltet, dass er innerhalb der Spule 49 beweglich ist. Alternativ kann der Ferrit so ausgestaltet sein, dass er sich der Spule nähert durch Bewegen des Gleitelements 45, d.h., der Ferrit kann angrenzend an die Spule vorgesehen sein, da die Induktanz der Spule sich nur durch Bewegen des Ferrits in Richtung der Spule ändert.
Die Erfassung der Drehkraft kann auch durch Anwenden nur des nachgiebigen Elements 47 ohne Verwendung der Federn 40 erzielt werden. In diesem Fall drückt das Gleitelement 45 das nachgiebige Element 47, wenn die Pedalkraft aufgebracht wird, und das Gleitelement 45 kehrt in seine ursprüngliche Position zurück aufgrund der Spannkraft des nachgiebigen Elements 47, wenn die Pedalkraft nicht länger aufgebracht wird.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, welches einen Steuerkreis des motorisierten Fahrrads zeigt.
Mit Bezug auf Fig. 8 beinhaltet der Steuerkreis einen Pedalkraft-Erfassungsabschnitt 71, welcher aus dem Drehkraft- Erfassungsabschnitt 52 besteht, einen Fahrrad- Geschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 79, welcher aus dem Fahrrad-Geschwindigkeitssensor besteht, eine CPU 72, ein Umschaltelement 73 zum Umschalten des Schaltkreises, eine Umschaltelement-Steuerung 74 zum Steuern des Umschaltelements 73 für eine Arbeitssteuerung (PBM-Steuerung) der Energiezuführung, und eine Gleichstromzuführung 75. Als Gleichstromzuführung 75 wird eine Nickelcadmium (Ni-Cd)- Batterie mit 24 Volt und 2,5 Ah verwendet.
Der Steuerkreis beinhaltet außerdem eine Schwungraddiode 76, einen Zuführspannungserfasser 77 und einen Motorstromsensor 78 zum Erfassen eines Stroms, welcher durch den elektrischen Motor 8 fließt.
Der Motorstromsensor 78 hat zwei Widerstände (Shunt- Widerstände), welche parallel geschaltet sind und jeweils einen Widerstand von 4, 5 mn haben und einen zulässigen Strom von 14 Ampere. Ein Spannungsabfall wird durch einen Differentialverstärker erfasst, und der Wert des erfassten Spannungsabfalls wird analog/digital umgewandelt, um in die CPU 72 eingegeben zu werden. Die CPU 72 berechnet die Drehkraft des elektrischen Motors 8 auf der Basis des Werts eines Stroms, welcher von dem Motorstromsensor 78 ausgegeben wird.
Der Betrieb der CPU 72 wird nun mit Bezug auf ein Flussdiagramm in Fig. 9 beschrieben.
In der CPU 72 wird die Pedalkraft erfasst durch den Pedalkraft-Erfassungsabschnitt 71, und analog/digital umgewandelt (Schritt S1). Dann wird die Pedalkraft in eine menschliche Drehkraft umgewandelt (Schritt S2). Der Strom des elektrischen Motors 8 (d.h. der Motorstrom) wird erfasst und analog/digital umgewandelt (Schritt S3), und dann in eine Motordrehkraft umgewandelt (Schritt S4).
Dann wird erfasst, ob die Geschwindigkeit des Fahrrads, welche von dem Fahrrad-Geschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 79 geliefert wird, niedriger als 15 km/h ist (Schritt S5) oder nicht niedriger als 24 km/h (Schritt S6). Wenn die Geschwindigkeit unterhalb von 15 km/h liegt, wird eine vorherige Drehkrafteingabe als neue Drehkrafteingabe verwendet (Schritt S7). Wenn andererseits die Geschwindigkeit zwischen 15 und 12 km/h liegt, wird ein Wert, der durch Multiplizieren der vorigen Drehkrafteingabe mit 24 - Geschwindigkeit/9 (km/h) als neue Drehkrafteingabe verwendet (Schritt S8). Wenn die Geschwindigkeit nicht unterhalb 24 km/h liegt, wird 0 als neue Drehkrafteingabe verwendet.
Ein Wert {vorherige Nutzarbeit + (neue Drehkrafteingabe - Motordrehkraft)/Konstante} wird berechnet, d.h. durch Integralrechnung, um als neue Nutzlast verwendet zu werden (Schritt S10). Dann wird die neue Nutzlast ausgegeben (Schritt S11).
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, welches einen Schaltkreis zum Starten oder Stoppen des Antriebs des Elektromotors darstellt.
Mit Bezug auf Fig. 10 beinhaltet der Kreis einen Motorstrom- Erfassungsabschnitt 81, welcher aus dem Motorstromsensor 78 besteht, sowie eine Steuerung 82, welche aus der CPU 72 besteht. Der Schaltkreis beinhaltet weiter einen Antriebsstart-Erfassungsabschnitt 83, einen Schwellenwert- Erneuerungsabschnitt 84 und einen Antriebsstopp- Erfassungsabschnitt 85, welche in der CPU 72 beinhaltet sind, sowie ein Gatter 86, welches aus dem Schaltelement besteht. In dieser Ausführungsform wird das Schaltelement 73 für die Nutzlaststeuerung der Energiezuführung im Allgemeinen als das Gatter 86 verwendet. Alternativ kann ein anderes Umschaltelement zum Anschalten und Abschalten der Energiezuführung in Serie mit dem Umschaltelement 73 verwendet werden.
Bezugsziffern 87, 88 und 89 bezeichnen einen Motor, der dem elektrischen Motor 8 entspricht, einen Verzögerer, welcher dem Verzögerungsmechanismus 30 entspricht, welcher in dem Nabengehäuse 5 angeordnet ist, sowie ein Rad, welches dem Hinterrad 3 entspricht.
Der Betrieb gemäß dieser Ausführungsform wird nun mit Bezug auf in Fig. 11 bis 14 beschriebene Flussdiagramme beschrieben.
Fig. 11 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Starten des Antriebs des Motors. Dieses Verfahren wird in dem Antriebsstart-Erfassungsabschnitt 83 durchgeführt.
In diesem Verfahren wird zunächst bestimmt, ob der Wert (Sensorwert) der Pedalkraft, welcher von dem Pedalkraft- Erfassungsabschnitt 71 geliefert wird, größer ist als ein Schwellenwert, der zuvor in einem Speicher gespeichert worden war. Dies wird erzielt durch Vergleichen des Minimums der Sensorwerte, welche während eines vorbestimmten Zeitraums (30 mSek.) erhalten worden sind, mit dem Schwellenwert (Schritt S21). Ein irrtümlicher Betrieb aufgrund eines Störgeräusches kann verhindert werden durch Verwenden des Minimums der Sensorwerte, die während des Zeitraums von 30 mSek. erhalten worden sind. Wenn der minimale Sensorwert nicht unterhalb des Schwellenwerts liegt, wird ein Motorantriebsstartsignal ausgegeben (Schritt S22).
Fig. 12 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Stoppen des Antriebs des Motors 87. Dieses Verfahren wird in dem Antriebsstopp-Erfassungsabschnitt 85 durchgeführt.
In diesem Verfahren wird der Schwankungsbereich der Werte (Sensorwerte) der Pedalkraft, welche von dem Pedalkraft- Erfassungsabschnitt 71 ausgegeben werden, erfasst, und der erfasste Schwankungsbereich wird verglichen mit einem vorbestimmten Schwankungsbereich, der zuvor in einem Speicher gespeichert worden war. Ein Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der Sensorwerte, welche während eines vorbestimmten Zeitraums (4 Sekunden) erhalten werden, wird bestimmt, und der Unterschied wird verglichen mit dem vorbestimmten Bereichswert (Schritt S31).
Der Beobachtungszeitraum ist auf 4 Sekunden festgesetzt, da der Pedalzyklus typischerweise ungefähr 4 Sekunden beträgt. Als vorbestimmter Bereichswert kann ein Unterschied zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert einer Pedalkraft gespeichert werden, welcher beobachtet wird, wenn das motorisierte Fahrrad mit der geringsten Pedalkraft über die Pedale betrieben wird.
Wenn der Vergleich im Schritt S31 anzeigt, dass der Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der Sensorwerte, welche während des 4 Sekunden-Zeitraums erhalten worden sind, geringer ist als der vorbestimmte Wert, wird ein Motorantriebs-Stoppsignal ausgegeben (Schritt S32). Wenn andererseits der Unterschied nicht geringer ist als der vorbestimmte Wert, wird in Betracht gezogen, dass das Fahrrad mit den Pedalen betrieben wird, und das Maximum der während des vorbestimmten Zeitraums von 4 Sekunden erhaltenen Sensorwerte wird ausgegeben (Schritt S33). Der maximale Sensorwert wird eingegeben an den Schwellenwert- Erneuerungsabschnitt 84.
Fig. 13 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Erneuern des Schwellenwerts. Dieses Verfahren wird in dem Schwellenwert-Erneuerungsabschnitt 84 durchgeführt.
In diesem Verfahren werden die Werte (Sensorwerte) der Pedalkraft, welche während eines vorbestimmten Zeitraums (30 mSek.) von dem Pedalkraft-Erfassungsabschnitt 71 erhalten werden, gemittelt, und eine Summe eines vorbestimmten Werts (5 kg) und dem Mittelwert wird als Schwellenwert in einem Speicher gespeichert (Schritt S41). Der vorbestimmte Wert ist auf 5 kg gesetzt, um eine Steigerung von 5 kg in der Pedalkraft zu erfassen. Dies erlaubt eine einfache Unterscheidung eines wirklichen Anstiegs in der Pedalkraft von einem Anstieg aufgrund eines Störgeräusches.
Dann wird bestimmt, ob eine Summe des vorbestimmten Werts (5 kg) und des Maximums der Sensorwerte, welche während eines vorbestimmten Zeitraums (30 mSek.) erhalten worden sind, unterhalb des Schwellenwerts liegt (Schritt S42). Ein irrtümlicher Betrieb aufgrund eines Störgeräusches kann verhindert werden durch Setzen der vorgenannten zwei vorbestimmten Zeiträume auf 30 mSek.
Wenn die Summe aus 5 kg und dem Maximum der Sensorwerte, welche während des 30 mSek. langen Zeitraums erhalten worden sind, unterhalb des Schwellenwerts liegt, wird die Summe als neuer Schwellenwert in dem Speicher gespeichert (Schritt S43), wodurch der Schwellenwert gesenkt und erneuert wird.
Wenn das Antriebsstoppsignal von dem Antriebsstopp- Erfassungsabschnitt 85 ausgegeben wird (Schritt S44), wird eine Summe aus einem vorbestimmten Wert (5 kg) und dem Maximum der während eines vorbestimmten Zeitraums (4 Sekunden) erhaltenen Sensorwerte als neuer Schwellenwert in dem Speicher zum Erneuern des Schwellenwerts gespeichert (Schritt S45). Zu diesem Zeitpunkt wird der maximale Sensorwert in dem vorbestimmten Zeitraum (4 Sekunden) von dem Antriebsstopp-Erfassungsabschnitt 85 erhalten.
Wenn das Antriebsstoppsignal im Schritt S44 nicht ausgegeben wird, wird der Schwellenwert ausgegeben (Schritt S46). Der Schwellenwert wird in den Antriebsstart-Erfassungsabschnitt 83 eingegeben.
Fig. 14 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Öffnen und Schließen des Gatters 86.
In diesem Verfahren ist das Gatter zunächst geschlossen (Schritt S51). Wenn das Antriebsstartsignal von dem Antriebsstart-Erfassungsabschnitt 83 ausgegeben wird, wird das Gatter geöffnet (Schritt S53). Wenn das Antriebsstoppsignal von dem Antriebsstopp-Erfassungsabschnitt 85 ausgegeben wird, wird das Gatter geschlossen (Schritt S55).
Fig. 15 ist eine grafische Darstellung zum Darstellen des Taktens des Motorantriebs und des Erneuerns des Schwellenwerts.
Eine Erläuterung der linken Seite aus Fig. 15 wird gegeben. Die Pedalkraft beginnt zu einem Zeitpunkt a anzusteigen. Da die erfasste Pedalkraft den Schwellenwert zu diesem Zeitpunkt nicht überschreitet, wird der Antrieb des Motors 87 noch nicht gestartet. Die Pedalkraft überschreitet den Schwellenwert zu einem Zeitpunkt b, so dass der Antrieb des Motors 87 dann gestartet wird. Die Pedalkraft ändert sich wie durch die umgekehrt U-förmigen Kurven in Fig. 15 dargestellt.
Zu einem Zeitpunkt c wird die Pedalkraft gleich Null. Nachdem die Pedalkraft innerhalb eines kleinen Bereichs für einen bestimmten Zeitraum schwankt (oder im Wesentlichen konstant um Null herum gehalten wird), wird der Antrieb des Motors 87 zu einem Zeitpunkt d unterbrochen. Während eines Zeitraums von dem Zeitpunkt c bis zum Zeitpunkt d wird der Motor 87 auf der Basis eines erfassten Pedalkraftwerts von Null gesteuert.
Der Antrieb des Motors 87 wird einmal zu einem Zeitpunkt e gestartet. Der Antrieb wird jedoch zu einem Zeitpunkt g unterbrochen, da die Pedalkraft von einem Zeitpunkt f bis zu dem Zeitpunkt g im Wesentlichen konstant gehalten wird, beispielsweise in einem Zustand, in dem der Fahrer seinen Fuß auf ein Pedal setzt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schwellenwert erneuert.
Obwohl eine Pedalkraft nach dem Zeitpunkt d aufgebracht wird, ist der erneuerte Schwellenwert größer als die aufgebrachte Pedalkraft. Daher wird der Antrieb des Motors 87 nicht gestartet. Zu einem Zeitpunkt h, wenn eine Pedalkraft größer als der erneuerte Schwellenwert aufgebracht wird, wird der Antrieb des Motors 87 gestartet.
Von einem Zeitpunkt i bis zu einem Zeitpunkt j ist ein Wert (gegenwärtige Pedalkraft + vorbestimmter Wert) kleiner als der gegenwärtige Schwellenwert. Daher wird der Schwellenwert sukzessive erneuert und gesenkt. Zum Zeitpunkt j kehrt der Schwellenwert zu dem ursprünglichen Level zurück.
So kann das motorisierte Fahrrad unter stabileren Bedingungen betrieben werden, und eine Energieverschwendung kann verhindert werden durch Durchführen des Verfahrens zum Starten und Stoppen des Antriebs des Motors 87 und zum Erneuern des Schwellenwerts.
Gemäß dieser Ausführungsform erfasst das Schwankungsbereichs- Erfassungsmittel den Schwankungsbereich in einer Pedalkraft, welche durch den Menschenkraft-Sensor erfasst wird, und das Betriebsunterbrechungsmittel vergleicht den erfassten Schwankungsbereich mit einem vorbestimmten Bereichswert. Wenn der Schwankungsbereich kleiner gehalten ist als der vorbestimmte Bereichswert für mehr als einen vorbestimmten Zeitraum, wird der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels unterbrochen.
Wo beispielsweise ein Schwellenwert für die Pedalkraft gesetzt wird, wird der Antrieb des Motors nicht gestoppt, sogar wenn die Pedalkraft unter den Schwellenwert sinkt, nachdem die Pedalkraft einmal den Schwellenwert überschritten hat und der Antrieb des Motors gestartet worden ist. Wenn der Schwankungsbereich der Pedalkraft kleiner bleibt als der vorbestimmte Bereichswert für einen vorbestimmten Zeitraum, wird der Antrieb des Motors unterbrochen. Sogar wenn das motorisierte Fahrrad mit einer Pedalkraft unterhalb des Schwellenwerts angetrieben wird, kann daher der Antrieb mit Unterstützung durch den Motor weitergeführt werden. Sogar wenn die Pedalkraft nicht länger aufgebracht wird, kann außerdem ein instabiler Motorantriebs- und Anhaltebetrieb verhindert werden. Sogar wenn eine Pedalkraft oberhalb des Schwellenwerts auf die Pedale aufgebracht wird, wenn das Fahrrad angehalten ist, kann außerdem der Antrieb des Motors unterbrochen werden.
So das motorisierte Fahrrad den Fahrrad- Geschwindigkeitssensor aufweist und so ausgestaltet ist, dass der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels nur dann unterbrochen wird, wenn die Pedalkraft nicht schwankt und kein Output von dem Fahrrad-Geschwindigkeitssensor ausgegeben wird, kann das elektromotorische Antriebsmittel verlässlicher gesteuert werden. Dies beruht darauf, dass der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels nur dann unterbrochen wird, wenn das Fahrrad nicht über die Pedale angetrieben und vollständig angehalten ist.
Gemäß dieser Ausführungsform vergleicht das Schwellenwert- Vergleichsmittel die durch den Menschenkraft-Sensor erfasste Antriebskraft mit dem Schwellenwert, und, wenn die durch den Menschenkraft-Sensor erfasste Antriebskraft größer ist als der Schwellenwert, startet das Betriebs-Startmittel den Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels.
Nachdem die Antriebskraft den Schwellenwert überschreitet und der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels gestartet wird, wird der Schwankungsbereich in der durch den Menschenkraft-Sensor erfassten Antriebskraft ständig durch das Schwankungsbereichs-Erfassungsmittel erfasst. Wenn der erfasste Schwankungsbereich für mehr als den vorbestimmten Zeitraum kleiner bleibt als der vorbestimmte Bereichswert, erneuert das Schwellenwert-Erneuerungsmittel den in dem Schwellenwert-Vergleichsmittel gespeicherten Schwellenwert durch Anwenden einer Summe aus einem vorbestimmten Wert und der durch den Menschenkraft-Sensor erfassten Antriebskraft als neuem Schwellenwert.
Im Stand der Technik wird, wo ein Fahrer das motorisierte Fahrrad mit seinem Fuß auf einem Pedal anhält und beispielsweise die Bremse betätigt wird, eine Pedalkraft erfasst, und wenn die Pedalkraft größer ist als der Schwellenwert, wird das motorisierte Fahrrad durch das elektromotorisch Antriebsmittel angetrieben, obwohl das Fahrrad angehalten wird.
In diesem Fall wird das Fahrrad jedoch nicht über die Pedale angetrieben, sondern der Fahrer setzt nur seinen Fuß auf das Pedal. Da die Pedalkraft sich nicht verändert und der Schwankungsbereich der Pedalkraft für mehr als den vorbestimmten Zeitraum kleiner bleibt als der vorbestimmte Bereich, wird der Antrieb des elektromotorischen Antriebsmittels einmal unterbrochen. Der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels wird jedoch wieder gestartet, da die Pedalkraft den Schwellenwert in diesem angehaltenen Zustand überschreitet. Das heißt, der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels wird wiederholt angehalten und gestartet. Demzufolge wird das elektromotorische Antriebsmittel mit Unterbrechungen angetrieben, solange der Fahrer seinen Fuß auf das Pedal setzt, was zu einer Energieverschwendung führt.
In dieser Ausführungsform wird jedoch, wenn der Schwankungsbereich der Pedalkraft für mehr als den vorbestimmten Zeitraum kleiner bleibt als der vorbestimmte Bereichswert und wenn der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels unterbrochen worden ist, der Schwellenwert, welcher in dem Schwellenwert-Vergleichsmittel gespeichert ist, erneuert durch Anwenden einer Summe aus dem vorbestimmten Wert und der durch den Menschenkraft-Sensor erfassten Antriebskraft (beispielsweise einer Summe aus dem vorbestimmten Wert und einer Pedalkraft, die erfasst wird, wenn der Motorantrieb unterbrochen worden ist) als neuer Schwellenwert erneuert, wenn das elektromotorische Antriebsmittel angehalten worden ist. Daher wird verhindert, dass das elektromotorische Antriebsmittel mit Unterbrechungen betrieben wird.
Wo das motorisierte Fahrrad außerdem das Schwellenwert- Senkungsmittel beinhaltet, wird der in dem Schwellenwert- Vergleichsmittel gespeicherte Schwellenwert mit der Summe aus dem vorbestimmten Wert und der durch den Menschenkraft-Sensor erfassten Antriebskraft verglichen, und wenn diese Summe kleiner ist als der Schwellenwert, wird der Schwellenwert erneuert und gesenkt durch Anwenden der Summe als neuem Schwellenwert.
Daher kann der Schwellenwert, welcher einmal auf einen höheren Level erneuert worden ist, wieder auf einen niedrigeren Level erneuert werden.
Wenn im Stand der Technik der Schwellenwert auf einen höheren Level erneuert worden ist, wenn der Fahrer das motorisierte Fahrrad anhält mit seinem Fuß auf dem Pedal und die Bremse betätigt, kann das elektromotorische Antriebsmittel nicht gestartet werden, sogar wenn der Fahrer das Fahrrad in üblicher Art und Weise mit den Pedalen antreibt. Dies beruht darauf, dass der Schwellenwert höher gehalten wird.
In dieser Ausführungsform wird jedoch, wenn die Summe aus der gegenwärtigen Pedalkraft und dem vorbestimmten Wert kleiner ist als der gegenwärtige Schwellenwert, der Schwellenwert erneuert und gesenkt durch Anwenden der Summe als neuem Schwellenwert, um das vorgenannte Problem des Standes der Technik zu verhindern.

Ausführungsform 2

Fig. 16 ist eine Seitenansicht, welche ein motorisiertes Fahrrad gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 17 ist ein Diagramm, welches den Aufbau eines Antriebssystems des motorisierten Fahrrads darstellt.
Mit Bezug auf Fig. 16 beinhaltet das motorisierte Fahrrad 101 ein Antriebsrad 102, welches durch Menschenkraft- Antriebsmittel 109 angetrieben wird und durch elektromotorische Antriebsmittel 112, sowie ein Vorderrad 103 zum Bestimmen der Fahrtrichtung des Fahrrads. Das motorisierte Fahrrad 101 beinhaltet außerdem einen Rahmen mit einer Sitzstange 104, einer oberen Stange 105 und einer unteren Stange 106, und ein Sattel 107 ist an einem oberen Ende der Sitzstange 104 angebracht. Handgriffe 108 zum Steuern der Orientierung des Vorderrads 103 sind oberhalb einer Verbindung der oberen Stange 105 und der unteren Stange 106 vorgesehen.
Das Menschenkraft-Antriebsmittel 109 zum Antreiben des Antriebsrads 102 hat Pedale 110 wie ein herkömmliches Fahrrad. Eine Antriebskraft (auch bezeichnet als Pedalkraft), welche durch einen Fahrer durch Herunterdrücken der Pedale 110 erzeugt wird, wird auf eine Kette 111 übertragen und dann über ein Ritzel 11a, eine Einwegkupplung 111b und einen Pedalkraft-Sensor 11c an das Antriebsrad 102 übertragen, um das Antriebsrad 102 anzutreiben.
Der Pedalkraft-Sensor 111c hat ein nachgiebiges Element, welches eine Drehwelle des Ritzels 111a mit dem Antriebsrad 102 verbindet, und er ist so ausgestaltet, dass er die Bewegung eines Magneten erfasst, welcher durch die Verdrehung des nachgiebigen Elements ausgelenkt wird, und zwar mittels einer Erfassungsspule.
Die Einwegkupplung 111b verhindert, dass die Antriebskraft von dem Antriebsrad 102 auf die Kette 111 übertragen wird, wenn eine Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads 102, welche durch die Pedalkraft erzeugt werden soll, höher ist als die gegenwärtige Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads 102.
Das elektromotorische Antriebsmittel 112 zum Antreiben des Antriebsrads 102 in Zusammenarbeit mit dem Menschenkraft- Antriebsmittel 109 verwendet eine aufladbare Batterie 113, welche oberhalb des Antriebsrads 102 vorgesehen ist, als Energieversorgung. Die Energie wird von der Batterie 113 an einen elektrischen Motor 114 geliefert, welcher an einer Nabe des Antriebsrads 102 vorgesehen ist.
In dem elektromotorischen Antriebsmittel 112 wird die Ausgabe des elektrischen Motors 114 durch einen Verzögerungsmechanismus 114a mit Zahnrädern und einem Riemen verzögert und an das Antriebsrad 102 über eine Einwegkupplung 114b und einen Fahrrad-Geschwindigkeitssensor 114c übertragen. Die Einwegkupplung 114b verhindert, dass die Antriebskraft rückwärts von dem Antriebsrad 102 an den elektrischen Motor 114 übertragen wird, wenn eine Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads 102, welche von dem elektrischen Motor 114 erzeugt werden soll, höher ist als die gegenwärtige Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads 102.
Der Fahrrad-Geschwindigkeitssensor 114c ist eine drehbare Kodiereinrichtung, welche an der Drehwelle des Antriebsrads 102 vorgesehen ist, zum Ausgeben eines Impulssignals mit einer Frequenz, die direkt proportional zur Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads 102 ist.
Nun wird ein Steuerkreis des motorisierten Fahrrads mit Bezug auf Fig. 18 beschrieben.
Wie in Fig. 18 gezeigt, wird eine Spannung der Batterie 113 auf einen seriellen Schaltkreis des elektrischen Motors 114 und eines Motorstromsensors (im Folgenden einfach als "Stromsensor" bezeichnet) 122 über ein Umschaltelement 121 und einen Energieschalter 119 aufgebracht. Eine Schwungraddiode 120 ist mit dem seriellen Schaltkreis verbunden.
Ein Mikroprozessor 117 beinhaltet eine CPU, einen ROM und einen RAM. Der Mikroprozessor 117 erhält und verarbeitet Signale, welche von dem Fahrrad-Geschwindigkeitssensor 114c, dem Stromsensor 122 und dem Pedalkraftsensor 111 ausgegeben werden, und er gibt ein Impulssignal an das Stromschaltelement 121 aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausgangsspannung des Stromsensors 122 mittels eines Verstärkers 122a verstärkt wird, um in den Mikroprozessor 117 eingegeben zu werden.
In dieser Ausführungsform wird ein Permanentmagnet erregter Gleichstrom-Bürstenmotor (maximale Ausgangsleistung 300 Watt) als elektrischer Motor 114 verwendet. Eine Nickelcadmium- Batterie mit 24 Volt und 5 Ah wird als Batterie 113 verwendet, und ein 2,25 mn-Shunt-Widerstand wird als Stromsensor 122 verwendet. Der Mikroprozessor 117 schaltet das Umschaltelement 121 bei einer Frequenz von 244 Hz ein und aus, um den elektrischen Motor 114 durch Pulsbreitenmodulation (PBM) zu steuern.
Mit diesem Aufbau wird, wenn der Energieschalter 119 eingeschaltet wird und der Fahrer das motorisierte Fahrrad über die Pedale betätigt, die Pedalkraft über die Kette 111 an das Antriebsrad 102 übertragen.
Der Mikroprozessor 117 entfernt Offsets von einem Ausgangssignal U des Pedalkraft-Sensors 111c und einem Ausgangssignal V des Verstärkers 122a, um korrigierte Signale Ur und Vr zu erhalten, welche mit Verstärkungsfaktoren A bzw. B verstärkt werden. Der Mikroprozessor 117 verändert das Arbeitsverhältnis des Umschaltelements 121 auf der Basis eines Unterschieds (A-Ur-B-Vr) zwischen den verstärkten Signalen, um die Ausgangsleistung des elektrischen Motors 114 so zu steuern dass die Gleichung A-Ur=B-Vr erfüllt ist. Dann verändert der Mikroprozessor 117 die Verstärkungsfaktoren A und B auf der Basis eines Ausgangssignals W des Fahrrad- Geschwindigkeitssensors 114c.
So wird eine Kennlinie der Fahrradgeschwindigkeit über dem Unterstützungsverhältnis erhalten, wie in Fig. 19 gezeigt, wobei (Hauptantriebskraft) = (Hilfsantriebskraft) (d.h. Unterstützungsverhältnis = 1), wenn die Fahrradgeschwindigkeit unterhalb von 15 km/h liegt. Die Hilfsantriebskraft wird linear gesenkt, wenn die Fahrradgeschwindigkeit nicht unterhalb von 15 km/h liegt, und die Hilfsantriebskraft ist gleich Null, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht unterhalb von 14 km/h liegt.
Verfahren zum Kalibrieren der Ausgaben der entsprechenden Sensoren werden nun beschrieben, welche durch dem Mikroprozessor 117 durchgeführt werden.

(1) Kalibrierung der Ausgabe des Stromsensors

Wie in Fig. 18 gezeigt, wird die Ausgabe des Stromsensors (Shunt-Widerstand) 122 durch den Verstärker 122 verstärkt und in den Mikroprozessor 117 eingegeben. Daher beinhaltet die Ausgangsspannung V des Verstärkers 122a eine Netzerfassungs- Spannung entsprechend dem Strom des elektrischen Motors und eine Offset-Spannung Vos, wie in Fig. 20 gezeigt.
Unmittelbar nach dem Einschalten des Energieschalters 119 (unter der Annahme, dass das Fahrrad angehalten wird), wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 122a ausgelesen als Bezugswert Vth, von dem angenommen wird, dass er der Offset- Spannung entspricht, und eine eigentliche Erfassungsspannung Vr wird aus der folgenden Gleichung berechnet:
Vr = V - Vth ... (1)
Wenn der Fahrer den Energieschalter 119 einschaltet, wenn er das motorisierte Fahrrad 101 zurückbewegt, wird der elektrische Motor 114 jedoch rückwärts gedreht, um eine elektromotorische Kraft zu erzeugen. Sogar wenn das Umschaltelement 121 ausgeschaltet ist, fließt daher Strom durch den Stromsensor 122 über die Schwungraddiode 120. Als Ergebnis wird eine Spannung oberhalb der eigentlichen Offset- Spannung Vos als neue Bezugsspannung Vth verwendet, wie in Fig. 21 gezeigt, und daher kann die eigentliche Erfassungsspannung Vr nicht aus der Gleichung (1) bestimmt werden.
Um dieses Problem zu lösen, führt der Mikroprozessor 117 ein Verfahren durch, wie es in Fig. 22 dargestellt ist.
Mit Bezug auf Fig. 22 werden die Ausgangswerte V des Verstärkers 122a, welche während eines vorbestimmten Zeitraums (beispielsweise während eines Zeitraums von einigen Sekunden) erfasst worden sind, gemittelt, und der Durchschnitt Vave wird als Bezugswert Vth verwendet (Schritt S101). Wenn die Ausgabe V kleiner ist als der Bezugswert Vth (Schritt S102), wird der Bezugswert Vth erneuert durch Verwenden der Ausgabe V als neuer Bezugswert Vth (Schritt S103), und die Erfassungsspannung Vr wird aus der Gleichung (1) berechnet. Die Ausgabe V, welche in den Schritten S102 und S103 verwendet wird, ist vorzugsweise das Maximum der Ausgaben des Verstärkers 102, welche während eines relativ kurzen Zeitraums, beispielsweise während eines Zeitraums von 30 mSek., erfasst worden sind.
Die Ausgaben des Verstärkers 122a können ein Störgeräusch beinhalten. Die Genauigkeit des Bezugswerts wird daher gesteigert durch Erneuern des Bezugswerts, wenn das Maximum der während des Zeitraums von 30 mSek. erfassten Ausgaben kleiner ist als der Bezugswert Vth, d.h. wenn die während des Zeitraums von mSek. erfassten Ausgaben alle kleiner sind als der Bezugswert Vth.
Da der Bezugswert Vth ständig auf einen niedrigeren Level erneuert wird, erreicht der Bezugswert Vth einen korrekten Bezugswert, bis der Strom des elektrischen Motors Null wird, wie in Fig. 23 gezeigt. Daher kann der Mikroprozessor 117 den Strom des elektrischen Motors (die Hilfsantriebskraft) akkurat aus der Gleichung (1) bestimmen.
Fig. 24 ist ein Flussdiagramm, in welchem der Schritt S104 zwischen die Schritte S102 und S103 im Flussdiagramm aus Fig. 22 eingesetzt worden ist. Im Schritt S104 wird bestätigt auf der Basis der Ausgabe W des Fahrrad-Geschwindigkeitssensors 114c, dass die Fahrradgeschwindigkeit gleich Null ist. Daher kann der Bezugswert Vth im Schritt S103 auf einen akkurateren Wert erneuert werden.

(2) Korrektur der Ausgabe des Pedalkraft-Sensors

Die Ausgabe des Pedalkraft-Sensors 111c beinhaltet eine Offset-Spannung. Die Ausgabe des Pedalkraft-Sensors 111c kann korrigiert werden durch Erneuern des Bezugswert auf einen niedrigeren Level in gleicher Weise wie in Schritten S111 bis S113 aus Fig. 25, um die Ausgabe des Stromsensors zu korrigieren. Diese Korrekturmethode kann jedoch nicht angewandt werden, wo die Offset-Spannung durch einen Temperaturveränderung erhöht wird.
Um dieses Problem zu lösen, führt der Mikroprozessor 117 ein Verfahren mit den Schritten S114 und S115 durch, wie es in Fig. 25 dargestellt ist.
Genauer gesagt wird, wenn im Schritt S112 bestimmt wird, dass die Ausgabe U des Sensors 111c größer ist als der im Schritt S111 bestimmte Bezugswert Uth, ein Unterschied zwischen dem Maximum Umax und dem Minimum Umin der während eines vorbestimmten Zeitraums T (maximaler Schwankungszyklus der Pedalkraft während der Fahrt des Fahrrads: ungefähr 4 Sek.) erfassten Ausgaben berechnet. Dann wird, wenn der Unterschied ΔV kleiner ist als ein vorbestimmter Wert C (Schritt S114), der maximale Wert Umax oder der minimale Wert Umin als neuer Bezugswert Uth verwendet (Schritt S115). Ein Erfassungswert wird aus der folgenden Gleichung (2) berechnet:
Ur = U - Uth ... (2)
Genauer gesagt wird der Bezugswert Uth gemäß dem Flussdiagramm aus Fig. 25 wie folgt erhalten.
(1) Wenn die Ausgabe U sinkt, wird der Bezugswert Uth auf das Minimum der Ausgaben U während eines Zeitraums T1 erneuert, wie in den Schritten S111 bis S113 in Fig. 25 gezeigt, sogar wenn der Bezugswert Uth ursprünglich höher als ein gegenwärtiger Level gesetzt worden war. So erreicht der Bezugswert Uth schließlich einen korrekten Wert, wie in Fig. 26 gezeigt.
(2) Wenn die Ausgabe U steigt, ist es unmöglich zu bestimmen, ob der Anstieg in der Ausgabe U durch den Temperaturanstieg oder durch den Anstieg in der Pedalkraft verursacht worden ist. Wenn der Bereich der Ausgabeschwankung oder ein Unterschied zwischen dem Maximum Umax und dem Minimum Umin der während eines vorbestimmten Zeitraums T (ungefähr 4 Sek.) erfassten Ausgaben kleiner ist als der Schwankungsbereich in der Pedalkraft, welcher während der normalen Fahrt des Fahrrads beobachtet worden ist (oder wenn der Schwankungsbereich kleiner ist als der vorbestimmte Bereichswert C), wird daher angenommen, dass keine Pedalkraft aufgebracht wird, und der Bezugswert Vth wird erneuert durch Verwenden des maximalen Werts Umax, welcher während des Zeitraums T erfasst worden war, als neuem Bezugswert, wie in Fig. 27 gezeigt.
Fig. 28 zeigt ein Flussdiagramm, in welchem der Schritt 116 zwischen die Schritte S114 und S115 im Flussdiagramm in Fig. 25 eingesetzt worden ist. Im Schritt S116 wird bestimmt, ob ein Unterschied zwischen dem Maximum Umax der im Schritt S114 erhaltenen Ausgaben und dem gegenwärtigen Bezugswert Uth kleiner ist als ein Bezugswert-Erneuerungsbereich a. Wenn dieser Unterschied kleiner ist als der Bereich a, wird der maximale Ausgabewert Umax (oder der minimale Ausgabewert Umin) als neuer Bezugswert Uth verwendet.
Wenn die Sensorausgabe im Wesentlichen konstant ist oder der Schwankungsbereich der Ausgabe klein ist, besteht die Möglichkeit, dass der Fahrer seinen Fuß auf ein Pedal setzt, wenn das Fahrrad angehalten wird. Sogar wenn der Schwankungsbereich ΔU der Sensorausgabe U klein ist, wie in Fig. 29 gezeigt, wird daher der Bezugswert nicht erneuert, wenn die Sensorausgabe U übermäßig größer (um einen a überschreitenden Betrag) ist als der gegenwärtige Bezugswert Uth. So kann ein akkuraterer Bezugswert Uth erzielt werden.
Sogar wenn der Bezugswert Uth irrtümlicherweise erneuert wird durch Verwenden einer Sensorausgabe, die erfasst worden ist, wenn der Fahrer das Fahrrad anhält und seinen Fuß leicht auf das Pedal setzt (oder eine kleine Pedalkraft aufgewandt wird), stellen die Schritte S111 bis S113 sicher, dass der Bezugswert Uth während eines Zeitraums T2 (siehe Fig. 30) auf einen akkuraten Bezugswert erneuert wird, unmittelbar nachdem die Fahrt des Fahrrads begonnen worden ist.
Die Sensorausgabe U, welche in den Schritten S112 und S113 in den Fig. 25 und 28 verwendet werden soll, ist vorzugsweise das Maximum der während des Zeitraums von 30 mSek. erfassten Sensorausgaben, gleich wie in den Schritten S102 und S103 in den Fig. 22 und 24.
Der Mikroprozessor 117 berechnet daher einen akkuraten Erfassungswert Ur aus der Gleichung (2) auf der Basis des erhaltenen Bezugswerts Uth.
In dieser Ausführungsform korrigiert das Sensor- Korrekturmittel eine Ausgabe von zumindest entweder dem Pedalkraft-Sensor oder dem Unterstützungskraft-Sensor durch Subtrahieren eines vorbestimmten Bezugswerts von der Sensorausgabe, um einen eigentlichen Erfassungswert zu erhalten, und wenn die Sensorausgabe kleiner ist als der Bezugswert, erneuert das Bezugswert-Erneuerungsmittel den Bezugswert durch Anwenden der Sensorausgabe als neuem Bezugswert. Das Steuerungsmittel steuert die Ausgabe des elektrischen Motors auf der Basis des erhaltenen Erfassungswerts.
Das Bezugswert-Erneuerungsmittel führt das vorgenannte Erneuerungsverfahren durch, wenn die Fahrradgeschwindigkeit gleich Null ist.
Wenn ein Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der während eines vorbestimmten Zeitraums bestimmten Sensorausgaben innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, wenn die Sensorausgaben größer sind als der gegenwärtige Bezugswert, erneuert das Bezugswert-Erneuerungsmittel vorzugsweise den Bezugswert durch Anwenden der maximalen oder minimalen Sensorausgabe als neuem Bezugswert.
Wenn ein Unterschied zwischen einem gegenwärtigen Bezugswert und dem Maximum der während eines vorbestimmten Zeitraums erfassten Sensorausgaben nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Sensorausgaben größer sind als der vorbestimmte Bezugswert, erneuert das Bezugswert- Erneuerungsmittel vorzugsweise den Bezugswert durch Verwenden des Maximums oder Minimums der während des vorbestimmten Zeitraums erfassten Sensorausgaben als neuem Bezugswert.
Wenn ein Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der während eines vorbestimmten Zeitraums erfassten Sensorausgaben innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt und ein Unterschied zwischen einem gegenwärtigen Bezugswert und der maximalen Sensorausgabe nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Sensorausgaben größer sind als der gegenwärtige Bezugswert, erneuert das Bezugswert- Erneuerungsmittel bevorzugt den Bezugswert durch Verwenden des maximalen oder minimalen Werts als neuem Bezugswert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels unterbrochen, wenn der Schwankungsbereich der durch den Menschenkraft-Sensor erfassten Antriebskraft für mehr als einen vorbestimmten Zeitraum kleiner bleibt als ein vorbestimmter Bereichswert. Daher kann eine Energieverschwendung verhindert werden durch Unterbrechen des Betriebs der elektromotorischen Antriebsmittel, wenn das motorisierte Fahrrad nicht über die Pedale angetrieben wird.
Wo das motorisierte Fahrrad außerdem den Fahrrad- Geschwindigkeitssensor beinhaltet und so ausgestaltet ist, dass der Betrieb der elektromotorischen Antriebsmittel nur dann angehalten wird, wenn die Pedalkraft nicht schwankt und keine Ausgabe von dem Fahrrad-Geschwindigkeitssensor aufgebracht wird, kann der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels nur dann unterbrochen werden, wenn das motorisierte Fahrrad angehalten wird und nicht über die Pedale betrieben wird. Dies führt zu einer verlässlicheren Steuerung des elektromotorischen Antriebsmittels.
Wo das motorisierte Fahrrad so ausgestaltet ist, dass der in dem Schwellenwert-Vergleichsmittel gespeicherte Schwellenwert erneuert wird durch Anwenden einer Summe aus einem vorbestimmten Wert und einer durch den Menschenkraft-Sensor erfassten Antriebskraft als neuem Schwellenwert, wenn der Schwankungsbereich der Pedalkraft für mehr als einen vorbestimmten Zeitraum kleiner bleibt als ein vorbestimmter Bereichswert und der Betrieb des elektromotorischen Antriebsmittels unterbrochen wird, wird verhindert, dass das elektromotorische Antriebsmittel unmittelbar danach wieder betrieben wird.
Wo das motorisierte Fahrrad außerdem das Schwellenwert- Senkungsmittel beinhaltet, kann der Schwellenwert erneuert werden, um gesenkt zu werden. Daher kann der Schwellenwert, welcher einmal auf einen höheren Level erneuert worden war, auf einen niedrigeren Level erneuert werden.
Der Schwellenwert wird erneuert durch Verwenden der minimalen Sensorausgabe als neuem Bezugswert. Daher kann der Bezugswert in geeigneter Art und Weise erneuert werden, sogar während eines Zeitraums, in dem die Pedalkraft oder Unterstützungskraft im Wesentlichen gleich Null ist. Daher kann die Pedalkraft oder Unterstützungskraft akkurat erfasst werden.
In einem solchen Fall wird der Bezugswert erneuert, wenn die Fahrradgeschwindigkeit gleich Null ist (d.h., wenn die Pedalkraft oder Unterstützungskraft zu Mull angenommen wird). Daher kann der Bezugswert genauer erneuert werden.
Wenn das motorisierte Fahrrad so ausgestaltet ist, dass es, wenn ein Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der Sensorausgaben, welche während eines vorbestimmten Zeitraums erfasst worden sind, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, wenn die Sensorausgaben größer sind als ein gegenwärtiger Bezugswert, den Bezugswert durch Anwenden des maximalen oder minimalen Sensorwerts als neuem Bezugswert erneuert, kann der Bezugswert akkurat erneuert werden, sogar wenn der Offset der Sensorausgabe aufgrund einer Temperaturschwankung steigt.
Wenn das motorisierte Fahrrad so ausgestaltet ist, dass es, wenn ein Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der während eines vorbestimmten Zeitraums erfassten Sensorausgaben kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Sensorausgaben größer sind als ein gegenwärtiger Bezugswert, den Bezugswert erneuert durch Verwenden des maximalen oder minimalen Sensorwerts als neuem Bezugswert, kann der Bezugswert akkurat erneuert werden, sogar wenn der Offset der Sensorausgabe aufgrund einer Temperaturschwankung steigt.
Wenn das motorisierte Fahrrad so ausgestaltet ist, dass es, wenn ein Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der während eines vorbestimmten Zeitraums erfassten Sensorausgaben innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt und ein Unterschied zwischen der maximalen Sensorausgabe und einem vorbestimmten Bezugswert nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Sensorausgaben größer sind als der gegenwärtige Bezugswert, den Bezugswert durch Anwenden des maximalen oder minimalen Sensorwerts als neuem Bezugswert erneuert, kann der Bezugswert akkurat erneuert werden, sogar wenn der Offset der Sensorausgabe aufgrund einer Temperaturschwankung steigt.
Aus der erfolgten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird deutlich, dass die Erfindung ein motorisiertes Fahrrad mit einem elektrischen Motor, einem Motorstromsensor, einem Pedalkrafterfasser und einer Steuerung schafft, wobei die Steuerung den Schwankungsbereich in einer Pedalkraft, welche durch den Pedalkrafterfasser erfasst worden ist, mit einem vorbestimmten Bereichswert vergleichen und den Antrieb des elektrischen Motors unterbrechen kann, wenn der Schwankungsbereich der Pedalkraft für mehr als einen vorbestimmten Zeitraum kleiner bleibt als der vorbestimmte Bereichswert.

Claims

1. Motorisiertes Fahrrad mit einem manuellen Antriebsmittel, einem Sensor (71) zum Erfassen einer Antriebskraft des manuellen Antriebsmittels (10), einem elektrisch betriebenen Antriebsmittel (8, 87) zum Unterstützen der Antriebskraft des manuellen Antriebsmittels (10) sowie Steuerungsmitteln (72) zum Steuern der Antriebskraft des elektrisch betriebenen Antriebsmittels (8, 87) abhängig von dem von dem Sensor (71) erhaltenen Signal, gekennzeichnet durch Amplituden- Erfassungsmittel zum Erfassen einer Amplitude, welche einen Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Antriebskraft des manuellen Antriebsmittels (10) darstellt, welche erfasst werden durch den Sensor (71), wobei die Steuerungsmittel (72) Unterbrechungsmittel (85) zum Unterbrechen des Betriebs des elektrisch betriebenen Antriebsmittels (8, 87) beinhalten, wenn die erfasste Amplitude einen vorbestimmten Wert unterschreitet, Anstoßmittel (83) zum Anstoßen des Betriebs des elektrisch betriebenen Antriebsmittels (8, 87), wenn die durch den Sensor (71) erfasste Antriebskraft einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, sowie Schwellenwert-Erneuerungsmittel (84) zum Erneuern des vorbestimmten Schwellenwerts auf eine Summe aus einem vorbestimmten Wert und der durch den Sensor (71) erfassten Antriebskraft, wenn die erfasste Amplitude für länger als einen vorbestimmten Zeitraum kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.

2. Motorisiertes Fahrrad nach Anspruch 1, wobei das Unterbrechungsmittel (85) so betrieben werden kann, dass es den Betrieb des elektrisch betriebenen Antriebsmittels (8, 87) unterbricht, wenn die durch das Amplituden-Erfassungsmittel erfasste Amplitude für länger als einen vorbestimmten Zeitraum unterhalb des vorbestimmten Werts liegt.

3. Motorisiertes Fahrrad nach Anspruch 2, außerdem mit einem Fahrrad-Geschwindigkeitssensor (79), wobei das Unterbrechungsmittel (85) so betrieben werden kann, dass es den Betrieb des elektrisch betriebenen Antriebsmittels (8, 87) unterbricht, wenn die durch das Amplituden-Erfassungsmittel erfasste Amplitude unterhalb des vorbestimmten Werts liegt und das Steuerungsmittel (72) keine Ausgabe von dem Fahrrad- Geschwindigkeitssensor (79) erhält.

4. Motorisiertes Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerungsmittel (72) Schwellenwert-Senkungsmittel zum Senken des vorbestimmten Schwellenwerts auf die Summe aus dem vorbestimmten Wert und der durch den Sensor (71) erfassten Antriebskraft beinhaltet, wenn die Summe geringer ist als der vorbestimmte Schwellenwert.

5. Motorisiertes Fahrrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Steuerungsmittel (72) Sensor- Korrekturmittel zum Korrigieren einer Ausgabe von zumindest einem der Sensoren beinhaltet zum Subtrahieren eines vorbestimmten Bezugswerts von der Sensorausgabe, um einen Sensor-Erfassungswert zu erhalten, mit Bezugswert-Erneuerungsmitteln zum Erneuern des vorbestimmten Bezugswerts durch Verwenden der Sensorausgabe als neuem Bezugswert, wenn die Sensorausgabe unterhalb des vorbestimmten Bezugswerts liegt.

6. Motorisiertes Fahrrad nach Anspruch 5, wobei das Bezugswert-Erneuerungsmittel den Bezugswert erneuert, wenn die Geschwindigkeit des Fahrrads gleich Null ist.

7. Motorisiertes Fahrrad nach Anspruch 5, wobei das Bezugswert-Erneuerungsmittel den Bezugswert erneuert durch Verwenden der maximalen oder minimalen Sensorausgabe als neuem Bezugswert, wenn ein Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Sensorausgabe, welche während eines vorbestimmten Zeitraums erfasst worden sind, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, wenn die Sensorausgabe größer ist als ein gegenwärtiger Bezugswert.

8. Motorisiertes Fahrrad nach Anspruch 5, wobei das Bezugswert-Erneuerungsmittel den Bezugswert erneuert durch Verwenden der maximalen oder minimalen Sensorausgabe als neuem Bezugswert, wenn ein Unterschied zwischen einem gegenwärtigen Bezugswert und der maximalen Sensorausgabe, welche während eines vorbestimmten Zeitraums erfasst worden sind, nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Sensorausgabe größer ist als der gegenwärtige Bezugswert.

9. Motorisiertes Fahrrad nach Anspruch 5, wobei das Bezugswert-Erneuerungsmittel den Bezugswert erneuert durch Verwenden der maximalen oder minimalen Sensorausgabe als neuem Bezugswert, wenn ein Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Sensorausgabe, welche während eines vorbestimmten Zeitraums erfasst worden sind, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt und ein Unterschied zwischen einem gegenwärtigen Bezugswert und der maximalen Sensorausgabe nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Sensorausgabe größer ist als der gegenwärtige Bezugswert.