DE102019202800A1

DE102019202800A1 - Elektrische Energieversorgungsvorrichtung und System

Info

Publication number: DE102019202800A1
Application number: DE102019202800.4A
Authority: DE
Inventors: Takafumi Suzuki; Norikazu TAKI; Masafumi Tanaka
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2019-09-19
Also published as: JP7223505B2; JP2019156375A; TW201938448A; TWI753236B

Abstract

Eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 dient zum Zuführen von elektrischer Energie zu einer Komponente 30 eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 und umfasst einen Energiespeicher 28A; einen Umrichter 28B, der ausgebildet ist, um elektrisch mit dem Energiespeicher 28A gekoppelt zu werden; und eine Steuerung 28C, die ausgebildet ist, um den Umrichter 28B so zu steuern, dass eine Ausgangsspannung V0 des Umrichters 28B mindestens eine von einer ersten Spannung V1 und einer zweiten Spannung V2 ist, die von der ersten Spannung V1 verschieden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung und ein System.
In den letzten Jahren wurde eine Technik zum Antreiben einer Komponente, wie beispielsweise einer Schaltvorrichtung, entwickelt, die an einem mit elektrischer Energie betriebenen Fahrzeug montiert ist. So offenbart beispielsweise JP 3 946 302 B ein Fahrrad, bei dem eine Batterie einen Motor zum Schalten mit elektrischer Energie versorgt und dadurch den Gang wechselt.
Die Batterie, die an einem muskelkraftbetriebenen Fahrzeug montiert ist, hat jedoch eine begrenzte Größe, was wiederum eine begrenzte Speicherkapazität zur Folge hat. In einem Fall, in dem eine an einem muskelkraftbetriebenen Fahrzeug montierte Komponente mit elektrischer Energie betrieben wird, ist daher eine effektive Nutzung der elektrischen Energie erforderlich, um zu verhindern, dass der Energieverbrauch zu hoch wird.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung des oben beschriebenen Problems entwickelt, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung und ein System bereitzustellen, die in der Lage sind, elektrische Energie effektiv zu nutzen, wenn eine Komponente, die an einem muskelkraftbetriebenen Fahrzeug montiert ist, mit elektrischer Energie betrieben wird.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung zur Versorgung einer Komponente eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs mit elektrischer Energie vorgesehen. Die elektrische Energieversorgungsvorrichtung weist einen Energiespeicher, einen Umrichter, der ausgebildet ist, um elektrisch mit dem Energiespeicher gekoppelt zu werden, und eine Steuerung auf, die ausgebildet ist, um den Umrichter so zu steuern, dass eine Ausgangsspannung des Umrichters mindestens eine von einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung, die sich von der ersten Spannung unterscheidet, ist. Gemäß dem ersten Aspekt kann elektrische Energie effektiv genutzt werden, indem die Spannung nach Bedarf geändert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die elektrische Energieversorgungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt weiter einen Detektor, der ausgebildet ist, um Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug zu erfassen. Die Steuerung ist ausgebildet, um den Umrichter basierend auf einem Erkennungsergebnis des Detektors zu steuern.
Gemäß dem zweiten Aspekt kann die elektrische Energie effektiv genutzt werden, indem die Spannung nach Bedarf geändert wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt ausgebildet, um den Umrichter so zu steuern, dass die Ausgangsspannung die erste Spannung ist, wenn der Detektor eine Betriebsanweisung an die Komponente als Information über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug erfasst. Gemäß dem dritten Aspekt kann entsprechend dem Erkennungsergebnis eine notwendige Spannung zugeführt werden, um die elektrische Energie effektiv zu nutzen.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt ausgebildet, um den Umrichter so zu steuern, dass die Ausgangsspannung von der ersten Spannung auf die zweite Spannung geändert wird, wenn der Detektor ein Betriebsende der Komponente als Information über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug erfasst. Gemäß dem vierten Aspekt kann die elektrische Energie effektiv genutzt werden, indem die Spannung nach Bedarf geändert wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt ausgebildet, um den Umrichter so zu steuern, dass die Ausgangsspannung von der ersten Spannung auf die zweite Spannung geändert wird, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, seit der Detektor zuletzt die Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug erfasst hat. Gemäß dem fünften Aspekt ändert sich die zugeführte Spannung im Laufe der Zeit automatisch, so dass die elektrische Energie effektiv genutzt werden kann.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung nach einem der dritten bis fünften Aspekte die erste Spannung höher als die zweite Spannung. Gemäß dem sechsten Aspekt kann elektrische Energie effektiv genutzt werden, indem die Spannung nach Bedarf geändert wird.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die erste Spannung in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt eine Spannung, mit der ein Treiber der Komponente ein Stellglied der Komponente antreibt, und die zweite Spannung ist eine Spannung zum Halten des Treibers der Komponente in einem betriebsbereiten Zustand. Gemäß dem siebten Aspekt kann der Energieverbrauch reduziert werden, indem eine große Spannung nur dann bereitgestellt wird, wenn das Stellglied angetrieben wird.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung gemäß dem sechsten oder siebten Aspekt die erste Spannung gleich oder mehr als das Zweifache einer Ausgangsspannung des Energiespeichers und gleich oder weniger als das Fünffache der Ausgangsspannung des Energiespeichers und die zweite Spannung gleich oder mehr als das 0,2-fache der Ausgangsspannung des Energiespeichers und weniger als das Zweifache der Ausgangsspannung des Energiespeichers. Gemäß dem achten Aspekt kann elektrische Energie effektiv genutzt werden, indem die Spannung nach Bedarf geändert wird.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, ist gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung zur Versorgung einer Komponente eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs mit elektrischer Energie vorgesehen. Die elektrische Energieversorgungsvorrichtung weist einen Energiespeicher, einen Umrichter, der ausgebildet ist, um elektrisch mit dem Energiespeicher gekoppelt zu werden, und eine Steuerung auf, die ausgebildet ist, um eine Spannung zu steuern, die der Komponente zugeführt werden soll, sodass diese wenigstens eine von einer Ausgangsspannung des Energiespeichers und einer ersten Spannung ist, die durch den Umrichter umgewandelt wird. Gemäß dem neunten Aspekt kann elektrische Energie effektiv genutzt werden, indem die Spannung nach Bedarf geändert wird.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die elektrische Energieversorgungsvorrichtung gemäß dem neunten Aspekt ferner einen Detektor auf, der ausgebildet ist, um Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug zu erfassen. Die Steuerung ist ausgebildet, um basierend auf einem Erkennungsergebnis des Detektors auszuwählen, ob der Energiespeicher und die Komponente über den Umrichter verbunden werden sollen. Gemäß dem zehnten Aspekt kann entsprechend dem Erfassungsergebnis eine notwendige Spannung zugeführt werden, um die elektrische Energie effektiv zu nutzen.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Detektor in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem der zweiten bis achten und zehnten Aspekte ausgebildet, um eine Betriebsanweisung für das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug zu erfassen. Gemäß dem elften Aspekt kann die bereitgestellte Spannung je nach Betrieb der Komponente geändert werden, um die elektrische Energie effektiv zu nutzen.
Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Detektor in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem der zweiten bis achten, zehnten und elften Aspekte ausgebildet, um eine Bewegung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs zu erfassen. Gemäß dem zwölften Aspekt kann die zugeführte Spannung je nach Vorhandensein der Bewegung des mit Muskelkraft betriebene Fahrzeugs geändert werden, so dass die elektrische Energie effektiv genutzt werden kann.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Detektor in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem der zweiten bis achten und zehnten bis zwölften Aspekte ausgebildet, um einen Fahrzustand des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs zu erfassen. Gemäß dem dreizehnten Aspekt benötigt das Fahrzeug mit Hilfsantrieb beim Anhalten keine große Spannung, so dass die elektrische Energie effektiv genutzt werden kann.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Energiespeicher in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem der ersten bis dreizehnten Aspekte eine einzelne Batteriezelle auf. Gemäß dem vierzehnten Aspekt kann auch mit der einzelnen Zelle eine notwendige Spannung zugeführt werden, was zu einer Reduzierung der physikalischen Größe und des Gewichts beiträgt.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, weist ein System die elektrische Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem der ersten bis vierzehnten Aspekte und die Komponente auf. Gemäß dem fünfzehnten Aspekt kann elektrische Energie effektiv genutzt werden, indem die Spannung nach Bedarf geändert wird.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Komponente des Systems gemäß dem fünfzehnten Aspekt einen Treiber auf, der ausgebildet ist, um elektrische Energie von der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung zu empfangen und ein Stellglied anzutreiben. Gemäß dem sechzehnten Aspekt kann der Energieverbrauch reduziert werden, indem eine große Spannung nur dann bereitgestellt wird, wenn das Stellglied angetrieben wird.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Komponente des Systems gemäß dem fünfzehnten oder sechzehnten Aspekt wenigstens eine von einer Schaltvorrichtung, einer Bremsvorrichtung, einer Federung, einer verstellbaren Sattelstütze und einer Fahrhilfsvorrichtung. Gemäß dem siebzehnten Aspekt kann elektrische Energie effektiv genutzt werden, indem die Spannung nach Bedarf geändert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann elektrische Energie effektiv in einem Fall genutzt werden, in dem eine am mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug montierte Komponente mit elektrischer Energie betrieben wird.
Eine umfassendere Beurteilung der Erfindung und vieler der damit verbundenen Vorteile wird leicht erreicht, da diese durch die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:

1 eine schematische Vorderansicht eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform ist;
2 eine schematische Darstellung elektrischer Energieversorgung von Komponenten durch eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung darstellt;
3 eine schematische Darstellung elektrischer Energieversorgung der Komponenten durch die Energieversorgungsvorrichtung darstellt;
4 ein Flussdiagramm ist, das einen Ablauf von Spannungswechseln durch eine elektrischen Energiecontroller darstellt;
5 eine schematische Darstellung elektrischer Energieversorgung von Komponenten durch eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
6 eine schematische Darstellung elektrischer Energieversorgung von Komponenten durch eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt; und
7 eine schematische Darstellung elektrischer Energieversorgung der Komponenten durch die Energieversorgungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende oder identische Elemente in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen. Die vorliegende Erfindung ist nicht durch die Ausführungsformen begrenzt. Wenn mehrere Ausführungsformen verfügbar sind, fällt auch jede Kombination der Ausführungsformen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung.
1 ist eine schematische Vorderansicht eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform. Wie in 1 dargestellt, ist ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug 10 gemäß der ersten Ausführungsform ein Fahrzeug, auf dem ein Fahrer H fährt, und der Fahrer H betreibt das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10. Das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 in der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich auf ein Fahrzeug, das zumindest teilweise menschliche Energie als Antriebskraft für das Fahren verwendet, und beinhaltet ein Fahrzeug, das die menschliche Energie elektrisch unterstützt. Das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug beinhaltet kein Fahrzeug, das nur andere Antriebskräfte als menschliche Energie verwendet. Insbesondere umfasst das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug kein Fahrzeug, das nur einen Verbrennungsmotor als Antriebskraft verwendet. Typischerweise wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeug um ein kleines Leichtfahrzeug handelt, das ohne Führerschein auf öffentlichen Straßen gefahren werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 ein Fahrrad, das von der Antriebskraft des Fahrers H angetrieben wird. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Gabel 13, ein Vorderrad 14, ein Hinterrad 16, einen Sattel 17 und einen Griff 18.
Das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 umfasst einen Rahmen 12. Der Rahmen 12 beinhaltet ein Steuerrohr 12A, ein Sitzrohr 12B, ein Oberrohr 12C, ein Gelenk 12D, einen ersten Schwenkarm 12E und einen zweiten Schwenkarm 12F. Das Steuerrohr 12A lagert den Griff 18 und die Gabel 13 drehbar. Die Gabel 13 lagert das Vorderrad 14. Das Oberrohr 12C verbindet das Steuerrohr 12A und das Sitzrohr 12B. Das Gelenk 12D ist in Bezug auf das Sitzrohr 12B und das Oberrohr 12C drehbar gelagert und verbindet eine später zu beschreibende Federung 30D und dem ersten Schwenkarm 12E. Der erste Schwenkarm 12E ist über das Gelenk 12D mit der Federung 30D verbunden. Der zweite Schwenkarm 12F (Kettenstrebe) ist in Bezug auf den ersten Schwenkarm 12E und das Sitzrohr 12B drehbar gelagert.
Das Vorderrad 14 weist eine Felge 14A und eine Nabe 14B auf. Das Vorderrad 14 wird von der Gabel 13 in einem drehbaren Zustand in Bezug auf den Rahmen 12 gelagert. Das Hinterrad 16 weist eine Felge 16A und eine Nabe 16B auf. Das Hinterrad 16 wird von der ersten Schwinge 12E in einem drehbaren Zustand gelagert.
Der Sattel 17 ist über eine verstellbare Sattelstütze 30E, die später beschrieben wird, mit dem Sattelrohr 12B verbunden und der Fahrer H kann auf dem Sattel 17 sitzen. Der Griff 18 ist mit dem Steuerrohr 12A verbunden und wird vom Fahr H gegriffen und so gesteuert, so dass eine Fahrtrichtung des Vorderrades 14 geändert wird.
Das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 umfasst eine Kurbel 20, ein Kettenrad 24 und eine Kette 26. Die Kurbel 20 umfasst eine Kurbelwelle 20A, eine rechte Kurbel 20B und eine linke Kurbel (nicht dargestellt). Die Kurbelwelle 20A ist mit dem Rahmen 12 drehbar in Bezug auf den Rahmen 12 verbunden. Die rechte Kurbel 20B und die linke Kurbel sind mit der Kurbelwelle 20A gekoppelt. Das Kettenrad 24 beinhaltet ein vorderes Kettenrad 24A und ein hinteres Kettenrad 24B. Das vordere Kettenrad 24A ist mit der rechten Kurbel 20B gekoppelt. Das hintere Kettenrad 24B ist mit einem Freilauf (nicht abgebildet) in der Nabe 16B des Hinterrades 16 gekoppelt. Die Kette 26 ist um das vordere Kettenrad 24A und das hintere Kettenrad 24B gewickelt.
Die Kurbel 20 wird durch eine vom Fahrer H auf das Fahrzeug 10 ausgeübte Antriebskraft gedreht. Das vordere Kettenrad 24A dreht sich mit der Kurbel 20, und die Kette 26 überträgt die Drehung auf das hintere Kettenrad 24B, wodurch sich das Hinterrad 16 dreht. Die menschliche Antriebskraft beinhaltet die Leistung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 und das Drehmoment der Kurbel 20.
Das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 weist eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 auf. Die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 ist am Rahmen 12 befestigt. Die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 versorgt mindestens eine später zu beschreibende Komponente 30 des mit Muskelkraft betriebene Fahrzeugs 10 mit elektrischer Energie. Der Aufbau der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 28 wird später beschrieben. Die Befestigungsposition der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 28 ist nicht auf den Rahmen 12 beschränkt. Die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 kann an jeder beliebigen Position des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 befestigt werden.
Das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 weist die Komponente 30 auf. Die Komponente 30 ist eine Vorrichtung, die an dem mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeug 10, die mit elektrischer Energie aus der Energieversorgungsvorrichtung 28 betrieben wird und die die Betriebsbedingungen des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10. Die Komponente 30 umfasst einen Treiber 32 und ein Stellglied 36 (siehe 2). Der Treiber 32 ist eine Antriebsschaltung zum Antreiben des Stellglieds 36. Der Treiber 32 ist ausgebildet, um die elektrische Energie von der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 28 aufzunehmen und das Stellglied 36 anzutreiben. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die wenigstens eine Komponente 30 eine Schaltvorrichtung 30A, Bremsvorrichtungen 30B, Federungen 30C, 30D, die verstellbare Sattelstütze 30E und eine Fahrhilfsvorrichtung 30F. Jede der Komponenten 30 umfasst den Treiber 32 und das Stellglied 36. Die Komponente 30 kann jedoch auch andere als die vorgenannten Komponenten beinhalten, solange ihr Betrieb durch das Antreiben des Stellglieds 36 mit der elektrischen Energie aus der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 28 geändert wird. Das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 ist nicht notwendigerweise darauf beschränkt, alle der oben genannten Komponenten 30 aufzuweisen, und kann mindestens eine der oben genannten Komponenten 30 aufweisen. So beinhaltet die Komponente beispielsweise vorzugsweise mindestens eine der Schaltvorrichtungen 30A, der Bremsvorrichtungen 30B, der Federungen 30C, 30D, der verstellbare Sattelstütze 30E oder der Fahrhilfsvorrichtung 30F. Die Komponente 30 steuert das Antreiben des Stellglieds 36 über den Treiber 32 auf der Grundlage der Anweisungen des Fahrers H, um die Funktion der Komponente 30 zu ändern. Die Komponente 30 kann jedoch das Antreiben des Stellglieds 36 durch den Treiber 32 automatisch steuern, beispielsweise ohne Anweisung des Fahrers H. Die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 und die Komponente 30 bilden ein System 29 (ein Steuerungssystem für die elektrische Energieversorgung) gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Mit anderen Worten, das System 29 beinhaltet die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 und die Komponente 30. Die Komponente 30 beinhaltet den Treiber 32, der ausgebildet ist, um elektrische Energie von der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 28 zu empfangen und das Stellglied 36 anzutreiben. Die Komponente 30 beinhaltet vorzugsweise wenigstens eine der Schaltvorrichtungen 30A, der Bremsvorrichtungen 30B, der Federungen 30C, 30D, die verstellbare Sattelstütze 30E oder der Fahrhilfsvorrichtung 30F.
Die Schaltvorrichtung 30A ist eine interne Schaltvorrichtung, die an der Nabe 16B des Hinterrades 16 vorgesehen ist, und sie ändert die Eingangsdrehzahl des Kettenrades 24B und überträgt die resultierende Drehung auf die Felge 16A. Die Schaltvorrichtung 30A bewirkt, dass ein Motor, der als Stellglied 36 dient, beispielsweise den Schaltzustand von eingebauten Gängen (nicht dargestellt) ändert und damit das Übersetzungsverhältnis, das heißt den Betriebszustand, des mit Muskelkraft betriebene Fahrzeugs 10 ändert. Die Schaltvorrichtung 30A ist jedoch nicht auf eine interne Nabenschaltung beschränkt und kann ein externer Umwerfer sein. Wenn beispielsweise die Schaltvorrichtung 30A ein Schaltwerk ist, ändert die Schaltvorrichtung 30A die Übersetzung des mit Muskelkraft betriebene Fahrzeugs 10, indem sie die Kette 26 von einem Kettenrad 24B zu einem anderen in einer Vielzahl von Kettenrädern 24B mit unterschiedlichen Durchmessern oder Zähneanzahl, die dem Freilauf in der Nabe 16B zugeführt werden, bewegt.
Die Bremsvorrichtungen 30B sind Scheibenbremssättel, die die Drehung des Vorderrades 14 und des Hinterrades 16 durch Halten der Bremsscheiben RT stoppen, die jeweils an der Nabe 14B des Vorderrades 14 und der Nabe 16B des Hinterrades 16 befestigt sind. In der vorliegenden Ausführungsform bewirken die Bremsvorrichtungen 30B jeweils, dass der als Stellglied 36 dienende Motor einen Bremsbelag betätigt und dadurch eine Bremskraft erzeugt. Die Bremsscheiben RT sind Scheibenbremsrotoren. Die Bremsvorrichtungen 30B ändern die Bremskraft, um die Drehung des Vorderrades 14 und des Hinterrades 16 zu stoppen, das heißt den Betriebszustand des mit Muskelkraft betriebene Fahrzeugs 10. Die Struktur der Bremsvorrichtungen 30B ist jedoch nicht auf das Vorstehende beschränkt, solange sie die Drehung des Vorderrades 14 und des Hinterrades 16 stoppen. Die Bremsvorrichtungen 30B können beispielsweise Felgenbremsen sein.
Die Federung 30C ist an der Gabel 13 vorgesehen. Die Federung 30C ist eine Vorderradfederung, die das Vorderrad 14 so trägt, dass die Position des Vorderrades 14 in Bezug auf die Gabel 13 verändert werden kann. Die Federung 30C beinhaltet einen elastischen Körper (nicht dargestellt) und wandelt einen dem Vorderrad 14 zugeführten Stoß in elastische Energie um, wodurch der Stoß absorbiert wird. Beispiele für den elastischen Körper sind eine Feder und ein Zylinder, in denen beispielsweise Luft, Öl und ein Fluid mit einem magnetischen Fluid abgedichtet sind. Der als Stellglied 36 dienende Motor kann einen Sperrzustand herbeiführen, in dem die Position des Vorderrades 14 in Bezug auf die Gabel 13 fixiert ist, oder den Dämpfungsfaktor ändern, indem er beispielsweise ein Ventil der Federung 30C öffnet und schließt. Der als Stellglied 36 dienende Motor kann auch den Hub, das heißt den Betriebsweg, der Federung 30C verändern.
Die Federung 30D ist zwischen dem Oberrohr 12C und dem Gelenk 12D vorgesehen. Die Aufhängung 30D ist eine Hinterradfederung, die das Hinterrad 16 so trägt, dass die Position des Hinterrades 16 in Bezug auf das Oberrohr 12C verändert werden kann. Die Federung 30D beinhaltet einen elastischen Körper (nicht dargestellt) und wandelt einen dem Hinterrad 16 zugeführten Stoß in elastische Energie um, wodurch der Stoß absorbiert wird. Die Struktur der Federung 30D ist im Wesentlichen die gleiche wie die der Federung 30C, so dass deren Beschreibung entfällt.
Die verstellbare Sattelstütze 30E wird vom Sattelrohr 12B so abgestützt, dass die Position der verstellbaren Sattelstütze 30E gegenüber dem Sattelrohr 12B verändert werden kann. Am Ende der verstellbaren Sattelstütze 30E ist der Sattel 17 befestigt. Wenn sich die Position der verstellbaren Sattelstütze 30E in Bezug auf das Sitzrohr 12B ändert, ändert sich folglich die Position des Sattels 17 in Bezug auf das Sitzrohr 12B. Die verstellbare Sattelstütze 30E bewirkt, dass der als Stellglied 36 dienende Motor die Position des Sattels 17 in Bezug auf das Sitzrohr 12B, das heißt den Betriebszustand des mit Muskelkraft betriebene Fahrzeugs 10, ändert.
Die Fahrhilfsvorrichtung 30F umfasst einen Hilfsmotor (nicht dargestellt), der als Stellglied 36 dient, und unterstützt die Drehung der Kurbel 20 unter Verwendung des Hilfsmotors. Ein Beispiel für den Hilfsmotor ist ein Elektromotor. Die Drehung des Hilfsmotors wird über ein Untersetzungsgetriebe auf das vordere Kettenrad 24A übertragen (nicht dargestellt). Die Fahrhilfsvorrichtung 30F ändert die Leistung des Hilfsmotors und damit die Kraft zur Unterstützung der Drehung der Kurbel 20, das heißt den Betriebszustand des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10.
Eine Betätigungsvorrichtung 40 ist am Griff 18 befestigt und empfängt eine vom Fahrer H ausgeführte Betätigung. Die Betätigungsvorrichtung 40 beinhaltet ein Betätigungselement, wie beispielsweise einen Hebel, eine Taste und ein Touchpanel, eine arithmetische Vorrichtung, die ein Steuersignal S0 zum Steuern der Komponente 30 als Reaktion auf die Betätigung des Betätigungselements erzeugt, einen Speicher, der beispielsweise arithmetische Inhalte der arithmetischen Vorrichtung darin speichert, und eine Kommunikationseinheit, die das Steuersignal S0 über drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen an die Komponente 30 sendet. In der vorliegenden Ausführungsform ändert die Komponente 30 den Betriebszustand als Reaktion auf einen Betriebseingabe der Betätigungsvorrichtung 40.
Der Aufbau der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 28 wird im Folgenden beschrieben. 2 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Energieversorgung von Komponenten durch eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung. Die Energieversorgungsvorrichtung 28 ist eine Vorrichtung, die die Komponenten 30 mit elektrischer Energie versorgt. In der vorliegenden Ausführungsform stellt die Energieversorgungsvorrichtung 28 die Spannung der der der Komponente 30 zuzuführenden elektrischen Energie auf eine erste Spannung V1 ein, wenn jede Komponente 30 in Betrieb genommen wird, das heißt wenn das Stellglied 36 angetrieben wird. Wenn die Komponente 30 außer Betrieb genommen wird, das heißt wenn das Stellglied 36 nicht angetrieben wird, stellt die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 die Spannung der der Komponente 30 zuzuführenden elektrischen Energie auf eine zweite Spannung V2 ein. Der spezifische Aufbau der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 28 wird im Folgenden beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 einen Energiespeicher 28A, einen Umrichter 28B und eine Steuerung 28C. Die Energieversorgungsvorrichtung 28 umfasst ferner einen Schalter 28D. Zusätzlich umfasst die Energieversorgungsvorrichtung 28 einen Detektor 28E. In 2 zeigen durchgezogene Linien eine Verdrahtung an, durch die elektrische Energie (ein elektrischer Strom) fließt; unterbrochene Linien zeigen Signalleitungen an, durch die Signale gesendet und empfangen werden.
Der Energiespeicher 28A ist eine Batterie, die in der Lage ist, elektrische Energie zu speichern, das heißt er ist ein Akku. Der Energiespeicher 28A ist eine Batterie, die elektrische Energie mit einer vorgegebenen Ausgangsspannung V0 liefert und Gleichstrom liefert. Die Ausgangsspannung V0 ist beispielsweise 3 V oder höher und 8 V oder niedriger und beträgt im Beispiel der vorliegenden Ausführungsform 3,7 V. Der Wert der Ausgangsspannung V0 ist jedoch nicht auf das Vorstehende beschränkt und kann ein beliebiger Wert sein. Obwohl der Energiespeicher 28A in der vorliegenden Ausführungsform eine Lithium-Ionen-Batterie ist, kann die Batterie von jeder Art sein, solange sie in der Lage ist, elektrische Energie zu speichern. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Energiespeicher 28A nicht eine Vielzahl von Batteriezellen, sondern eine einzelne Batteriezelle. Der Energiespeicher 28A kann jedoch eine Vielzahl von Batteriezellen beinhalten. Der Energiespeicher 28A kann auch ein Kondensator sein, und insbesondere ein elektrischer Doppelschichtkondensator.
Der Umrichter 28B ist ein Umrichter, der in der Lage ist, eine Eingangsspannung zu wandeln, das heißt er ist eine Umrichterschaltung. Wie in 2 dargestellt, ist der Umrichter 28B ausgebildet, um elektrisch mit dem Energiespeicher 28A gekoppelt zu sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Klemme des Umrichters 28B elektrisch mit dem Energiespeicher 28A über die Verdrahtung L1 gekoppelt, und die elektrische Energie aus dem Energiespeicher 28A wird der Klemme zugeführt. Der Umrichter 28B wandelt die elektrische Energie mit der Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A in Gleichstrom mit der ersten Spannung V1 oder Gleichstrom mit der zweiten Spannung V2 gesteuert durch die Steuerung 28C um. Mit anderen Worten, der Umrichter 28B ist ein DC/DC-Umrichter, der die Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A in die erste Spannung V1 oder die zweite Spannung V2 wandelt. Die andere Klemme des Umrichters 28B ist mit der Verdrahtung L3 verbunden, und der Umrichter 28B gibt nach der Umwandlung in die Verdrahtung L3 elektrische Energie ab. Dabei ist der Wert der ersten Spannung V1 höher als der der Ausgangsspannung V0 und beträgt im Beispiel der vorliegenden Ausführungsform 7,4 V. Der Wert der ersten Spannung V1 ist ebenfalls höher als der Wert der zweiten Spannung V2. Darüber hinaus ist der Wert der zweiten Spannung V2 höher als der der Ausgangsspannung V0 und beträgt im Beispiel der vorliegenden Ausführungsform 5,0 V. Mit anderen Worten, der Umrichter 28B kann als ein Aufwärtsumrichter bezeichnet werden, der die Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A auf die erste Spannung V1 oder die zweite Spannung V2 in der vorliegenden Ausführungsform erhöht.
Die erste Spannung V1 ist jedoch nicht auf einen Wert von 7,4 V begrenzt und kann ein beliebiger Wert sein. Die erste Spannung V1 kann beispielsweise ein kleinerer Wert als die Ausgangsspannung V0 sein. Die erste Spannung V1 ist jedoch vorzugsweise ein Wert, der gleich oder mehr als das Zweifache der Ausgangsspannung V0 und gleich oder weniger als das Fünffache der Ausgangsspannung V0 ist. Die zweite Spannung V2 ist nicht auf einen Wert von 5,0 V begrenzt und kann ein beliebiger Wert sein, solange ihr Wert niedriger ist als der der ersten Spannung V1. Die zweite Spannung V2 kann den gleichen Wert wie die Ausgangsspannung V0 haben oder einen niedrigeren Wert als die Ausgangsspannung V0. Die zweite Spannung V2 ist vorzugsweise ein Wert gleich oder mehr als das 0,2-fache der Ausgangsspannung V0 und weniger als das 2-fache der Ausgangsspannung V0. Der Umrichter 28B umfasst ein elektrisches Element wie eine Spule, eine Diode, einen Transistor und einen Kondensator.
Die Steuerung 28C ist parallel zum Umrichter 28B geschaltet und ist elektrisch mit dem Energiespeicher 28A über die Verdrahtung L2 gekoppelt. Mit anderen Worten, die Verdrahtung L2 ist eine von der Verdrahtung L1 abgezweigte Verdrahtung. Die Steuerung 28C ist ausgebildet, um den Umrichter 28B so zu steuern, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B wenigstens eine der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2 ist, die sich von der ersten Spannung V1 unterscheidet. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerung 28C den Umrichter 28B, wodurch der Umrichter 28B die Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A in die erste Spannung V1 oder die zweite Spannung V2 umwandelt.
Zurück zu 2, ist der Schalter 28D über eine seiner Klemmen mit der Verdrahtung L3 und über die andere Klemme mit der Verdrahtung L4 verbunden. Der Schalter 28D ist elektrisch in Reihe mit dem Umrichter 28B über die Verdrahtung L3 gekoppelt. Der Schalter 28D ist mit der stromabwärts gerichteten Seite des Stromflusses (elektrische Energie) des Umrichters 28B gekoppelt. Der Schalter 28D schaltet zwischen einem Zustand, in dem die Verdrahtung L3 und die Verdrahtung L4 miteinander verbunden sind, und einem Zustand, in dem die Verdrahtung L3 und die Verdrahtung L4 gesteuert durch die Steuerung 28C nicht miteinander verbunden sind. Im Normalzustand hält die Steuerung 28C den Zustand aufrecht, in dem die Verdrahtung L3 und die Verdrahtung L4 miteinander verbunden sind. Die Steuerung 28C schaltet jedoch in den Zustand, in dem die Verdrahtung L3 und die Verdrahtung L4 nicht miteinander verbunden sind, wenn beispielsweise die Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A höher als ein vorgegebener Wert ist. Mit anderen Worten, die Steuerung 28C und der Schalter 28D bilden eine Schutzschaltung, die den Energiespeicher 28A vor Überspannung schützt.
Der Detektor 28E beinhaltet einen Sensor, der am mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeug 10 befestigt ist. Der Detektor 28E ist mit der Verdrahtung L4 verbunden und ist parallel zu den Komponenten 30 geschaltet. Dem Detektor 28E wird elektrische Energie vom Umrichter 28B zugeführt, so dass der Detektor 28E mit der elektrischen Energie betrieben wird. Der Detektor 28E wird entweder mit der ersten Spannung V1 oder der zweiten Spannung V2 betrieben. Der Detektor 28E ist ausgebildet, um Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 zu erfassen. In der vorliegenden Ausführungsform erfasst der Detektor 28E das Steuersignal S0, das von der Betätigungsvorrichtung 40 ausgegeben wird. Mit anderen Worten, die Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 in der vorliegenden Ausführungsform können als eine Betriebseingabe für das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 angesehen werden, und darüber hinaus als eine Betriebsanweisung zum Betreiben der Komponenten 30. Mit anderen Worten, der Detektor 28E erkennt eine Betriebseingabe für das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 als Information über das mit Muskelkraft betrieben Fahrzeug 10.
Wie in 2 dargestellt, sind die Komponenten 30 mit der Verdrahtung L4 verbunden, wobei die Komponenten 30 parallel zueinander geschaltet sind. Mit anderen Worten, die Komponenten 30 sind über die Verdrahtung L4 mit dem Umrichter 28B elektrisch gekoppelt und stromabwärts des elektrischen Stromflusses in Bezug auf den Umrichter 28B vorgesehen. Obwohl in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Schaltvorrichtung 30A und die Bremsvorrichtung 30B als Komponenten 30 dargestellt sind, sind alle Komponenten 30 tatsächlich parallel miteinander verbunden.
Die Komponenten 30 haben jeweils den Treiber 32 und das Stellglied 36, wie vorstehend beschrieben. Der Treiber 32 ist mit der Verdrahtung L4 verbunden. Das Stellglied 36 ist in Reihe mit dem Treiber 32 geschaltet und mit der stromabwärtigen Seite des elektrischen Stromflusses in Bezug auf den Treiber 32 verbunden.
Der Treiber 32 ist ausgebildet, um elektrische Energie von der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 28 zu empfangen und das Stellglied 36 anzutreiben. Der Treiber 32 erhält über die Verdrahtung L4 elektrische Energie vom Umrichter 28B. Das Stellglied 36 ist elektrisch mit dem Treiber 32 gekoppelt und wird vom Treiber 32 angetrieben. Der Treiber 32, der das Stellglied 36 antreibt, benötigt zum Betrieb eine relativ hohe Spannung. Während der Treiber 32 in der Lage ist, das Stellglied 36 anzutreiben, wenn die erste Spannung V1 angelegt wird, ist der Treiber 32 aufgrund der niedrigen Spannung nicht in der Lage, das Stellglied 36 anzutreiben, wenn die zweite Spannung V2 angelegt wird. Folglich treibt der Treiber 32 das Stellglied 36 an, wenn er elektrische Energie mit der ersten Spannung V1 vom Umrichter 28B empfängt, während der Treiber 32 das Stellglied 36 nicht antreibt, wenn er elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2 vom Umrichter 28B empfängt. Beim Empfang von elektrischer Energie mit der zweiten Spannung V2 stoppt der Treiber 32 jedoch nicht vollständig den Betrieb. Stattdessen erhält der Treiber 32 elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2 und bleibt dadurch in einem betriebsbereiten Zustand, das heißt im Standby-Modus. Mit anderen Worten, die erste Spannung V1 ist die Spannung für den Treiber 32 zum Antreiben des Stellglieds 36. Im Gegensatz dazu ist die zweite Spannung V2 nicht hoch genug, damit der Treiber 32 das Stellglied 36 antreiben kann. Die zweite Spannung V2 kann als Spannung bezeichnet werden, um den Treiber 32 in einem betriebsbereiten Zustand zu halten. Um „einen betriebsbereiten Zustand“ anders auszudrücken, kann man sagen, dass die elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2, die dem Treiber 32 zugeführt wird, elektrische Energie ist, die der Treiber 32 verbraucht, während er auf die Ansteuerung des Stellglieds 36 wartet.
Die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 weist eine solche Struktur auf, wie sie beschrieben wurde. Im Folgenden wird die Steuerung durch die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 für einen Fall beschrieben, in dem die dem Treiber 32 zuzuführende Spannung auf die erste Spannung V1 eingestellt wird und für ein Fall, in dem die dem Treiber 32 zuzuführende Spannung auf die zweite Spannung V2 eingestellt wird.
2 zeigt den Zustand, in dem die dem Treiber 32 zuzuführende Spannung auf die zweite Spannung V2 eingestellt wird. Beim Einschalten der Energieversorgung versorgt die Energieversorgungsvorrichtung 28 die Steuerung 28C mit elektrischer Energie mit der Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A. Die Steuerung 28C arbeitet unter der elektrischen Energie mit der Ausgangsspannung V0 und steuert den Umrichter 28B, um die Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A in die zweite Spannung V2 umzuwandeln. Der Umrichter 28B wandelt die Ausgangsspannung V0 in die zweite Spannung V2 um. Die elektrische Energie, deren Spannung in die zweite Spannung V2 umgewandelt wurde, wird vom Umrichter 28B ausgegeben und über die Verdrahtung L4 der Betätigungsvorrichtung 40 und den Komponenten 30 zugeführt. Die Betätigungsvorrichtung 40 arbeitet unter der elektrischen Energie mit der zweiten Spannung V2. Wie vorstehend beschrieben, kann die Betätigungsvorrichtung 40 jedoch unter elektrischer Energie mit einer anderen Spannung als der zweiten Spannung V2 betrieben werden. Die elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2 aus dem Umrichter 28B wird dem Treiber 32 jeder der Komponenten 30 zugeführt. Die elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2 bewirkt, dass der Treiber 32 in einen betriebsbereiten Zustand, das heißt einen Standby-Zustand, übergeht. Der Treiber 32 treibt das Stellglied 36 jedoch nicht an, während die elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2 zugeführt wird.
3 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Energieversorgung der Komponenten durch die Energieversorgungsvorrichtung. 3 ist eine Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem die dem Treiber 32 zuzuführende Spannung auf die erste Spannung V1 eingestellt ist. Um den Betrieb einer Komponente 30 zu veranlassen, gibt der Fahrer H in die Betätigungsvorrichtung 40 eine Betriebsanweisung zum Betrieb der Komponente 30 ein. Die Betriebsanweisung zum Betreiben der Komponente 30 kann als Information bezeichnet werden, die angibt, wie die Komponente 30 zu bedienen ist. Ein Beispiel für die Betriebsanweisung enthält Informationen darüber, wie die Schaltvorrichtung 30A die Übersetzung des mit Muskelkraft betriebene Fahrzeugs 10 ändert. Die Betätigungsvorrichtung 40 empfängt die Betriebsanweisung vom Fahrer H und erkennt dadurch Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10, welche hierin die Betriebsanweisung für die Komponente 30 sind.
Beim Erfassen der Betriebsanweisung an die Komponente 30, das heißt beim Erfassen des Steuersignals S0, erzeugt der Detektor 28E ein erstes Erkennungssignal S1 und gibt das Signal S1 an die Steuerung 28C aus. Nach dem Empfangen des ersten Erkennungssignals S1 steuert die Steuerung 28C den Umrichter 28B, um die Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A in die erste Spannung V1 umzuwandeln. Diese Steuerung bewirkt, dass der Umrichter 28B der Komponente 30 elektrische Energie mit der ersten Spannung V1 zuführt. Die elektrische Energie mit der ersten Spannung V1 ermöglicht es dem Treiber 32, das Stellglied 36 anzutreiben.
Nach dem Erfassen der Betriebsanweisung an die Komponente 30 erzeugt die Betätigungsvorrichtung 40 das Steuersignal S0 und gibt das Signal S0 an die Komponente 30 aus, für die die Betriebsanweisung bestimmt ist. Das Steuersignal S0 ist ein Signal, das Informationen darüber enthält, wie die Komponente 30 betrieben wird, das heißt wie das Stellglied 36 angetrieben wird. Beim Empfangen des Steuersignals S0 treibt der Treiber 32 das Stellglied 36 wie durch das Steuersignal S0 angezeigt an. In einem Fall, in dem die Betriebsanweisung beispielsweise Informationen enthält, die anzeigen, dass die Übersetzung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 erhöht werden soll, steuert die Schaltvorrichtung 30A den Treiber 32 nach dem Empfangen des Steuersignals S0 so an, dass die Übersetzung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 erhöht wird, und der Treiber 32 steuert das Stellglied 36, um die Übersetzung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 zu erhöhen. Dabei wird dem Treiber 32 elektrische Energie mit der ersten Spannung V1 zugeführt. Folglich ermöglicht die elektrische Energie mit der ersten Spannung V1 dem Treiber 32, das Stellglied 36 anzutreiben, um die Übersetzung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 zu erhöhen.
Sobald der Treiber 32 das Antreiben des Stellglieds 36 gemäß der Betriebsanweisung beendet hat, das heißt sobald der Vorgang gemäß der Betriebsanweisung abgeschlossen ist, erkennt der Detektor 28E, dass der Vorgang abgeschlossen ist. So gibt beispielsweise die Komponente 30 an den Detektor 28E ein Signal aus, das anzeigt, dass das Antreiben des Stellglieds 36 gemäß der Betriebsanweisung abgeschlossen ist. Nach dem Erkennen des Betriebsendes erzeugt und gibt der Detektor 28E ein zweites Erkennungssignal S2 an die Steuerung 28C aus, wie in 2 dargestellt. Nach dem Empfangen des zweiten Erkennungssignals S2 steuert die Steuerung 28C den Umrichter 28B, um die Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A in die zweite Spannung V2 umzuwandeln. Diese Ansteuerung bewirkt, dass der Umrichter 28B der Komponente 30 elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2 zuführt. Das Umschalten auf die elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2 bewirkt, dass der Treiber 32 aus dem Zustand, in dem das Stellglied 36 angetrieben wird, in einen betriebsbereiten Zustand zurückkehrt.
Auf diese Weise steuert die Steuerung 28C den Umrichter 28B so, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B die erste Spannung V1 ist, wenn der Detektor 28E eine Betriebsanweisung an die Komponente 30 als Information über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 erkennt. Die Steuerung 28C steuert den Umrichter 28B so, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B von der ersten Spannung V1 auf die zweite Spannung V2 geschaltet wird, wenn der Detektor 28E ein Ende eines Betriebs der Komponente 30 als Information über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 erkennt. Mit anderen Worten, die Steuerung 28C wandelt die Ausgangsspannung V0 in die zweite Spannung V2 um, bis die Betriebsanweisung erkannt wird, genauer gesagt, bis die Steuerung 28C das erste Erkennungssignal S1 empfängt. Sobald die Betriebsanweisung erkannt wird, das heißt sobald die Steuerung 28C das erste Erkennungssignal S1 empfängt, bewirkt die Steuerung 28C, dass die zu wandelnde Spannung von der zweiten Spannung V2 auf die erste Spannung V1 umgewandelt wird. In einem Fall, in dem eine Vielzahl von Komponenten 30 enthalten sind, empfängt die Betätigungsvorrichtung 40 eine Betriebsanweisung für jede der Komponenten 30. Nach dem Erkennen einer Betriebsanweisung an mindestens eine der Komponenten 30 sendet der Detektor 28E das erste Erkennungssignal S1 an die Steuerung 28C, wodurch die Spannung auf die erste Spannung V1 geschaltet wird. Mit anderen Worten, sobald eine Betriebsanweisung an eine der Komponenten 30 ausgegeben wird, schaltet die Steuerung 28C vorzugsweise die Spannung auf die erste Spannung V1.
Von dem Zeitpunkt, an dem eine Betriebsanweisung erkannt wurde, bis zu dem Zeitpunkt, an dem ein Betriebsende erkannt wurde, das heißt von dem Zeitpunkt, an dem die Steuerung 28C das erste Erkennungssignal S1 empfangen hat, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Steuerung 28C das zweite Erkennungssignal S2 empfängt, bewirkt die Steuerung 28C weiterhin, dass die Ausgangsspannung V0 in die erste Spannung V1 umgewandelt wird. Sobald ein Betriebsende erkannt wird, das heißt sobald die Steuerung 28C das zweite Erkennungssignal S2 empfängt, bewirkt die Steuerung 28C, dass die zu wandelnde Spannung von der ersten Spannung V1 auf die zweite Spannung V2 umgewandelt wird. Wenn eine der Komponenten 30 den Vorgang noch nicht abgeschlossen hat, behält die Steuerung 28C vorzugsweise die erste Spannung V1 bei, ohne auf die zweite Spannung V2 umzuschalten. Die Steuerung 28C hält die Ausgangsspannung V0 als zweite Spannung V2 bis zur Erkennung der nächsten Betriebsanweisung, das heißt bis die Steuerung 28C das nächste erste Erkennungssignal S1 empfängt.
Ein Auslöser zum Umschalten der zu wandelnden Spannung von der ersten Spannung V1 auf die zweite Spannung V2 ist jedoch nicht auf den Empfang des zweiten Erkennungssignals S2 beschränkt. So kann beispielsweise der Ablauf einer vorbestimmten Zeit seit dem letzten Empfangen des ersten Erkennungssignals S1 durch die Steuerung 28C dazu führen, dass die Steuerung 28C die umzuwandelnde Spannung von der ersten Spannung V1 auf die zweite Spannung V2 schaltet (zurückschaltet). Mit anderen Worten, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, seit der Detektor 28E zum letzten Mal die Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug erfasst hat, kann die Steuerung 28C den Umrichter 28B so steuern, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B von der ersten Spannung V1 auf die zweite Spannung V2 geändert wird.
Ein Ablauf von Spannungswechseln durch die Steuerung 28C wird im Folgenden anhand eines Flussdiagramms beschrieben. Wie in 4 dargestellt, steuert die Steuerung 28C beim Einschalten der Energieversorgung der Energieversorgungsvorrichtung 28 den Umrichter 28B so, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B die zweite Spannung V2 (Schritt S10) ist. Die elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2 aus dem Umrichter 28B wird einer Komponente 30 zugeführt. Die elektrische Energie mit der zweiten Spannung V2 bewirkt, dass der Treiber 32 in einen betriebsbereiten Zustand (Standby-Zustand) übergeht.
In einem Zustand, in dem die Ausgangsspannung des Umrichters 28B an der zweiten Spannung V2 gehalten wird, endet der Prozess, wenn das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 den Vorgang beendet (Ja bei Schritt S12). Wenn das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 den Vorgang nicht beendet (Nein bei Schritt S12), bestimmt die Steuerung 28C, ob der Detektor 28E eine Betriebsanweisung (Schritt S14) erkannt hat. Wenn der Detektor 28E eine Betriebsanweisung erkannt hat, sendet der Detektor 28E ein erstes Erkennungssignal S1. Wenn die Steuerung 28C kein erstes Erkennungssignal S1 empfängt, bestimmt die Steuerung 28C, dass der Detektor 28E keine Betriebsanweisung erkannt hat (Nein bei Schritt S14), kehrt der Prozess zu Schritt S10 zurück, und die Ausgangsspannung des Umrichters 28B verbleibt als zweite Spannung V2. Nach dem Empfangen des ersten Erkennungssignals S1 bestimmt die Steuerung 28C, dass der Detektor 28E eine Betriebsanweisung erkannt hat (Ja bei Schritt S14), und steuert den Umrichter 28B so, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B die erste Spannung V1 (Schritt S16) ist. Die elektrische Energie mit der ersten Spannung V1 vom Umrichter 28B wird der Komponente 30 zugeführt, und die elektrische Energie mit der ersten Spannung V1 ermöglicht es dem Treiber 32, das Stellglied 36 anzutreiben. Der Treiber 32 steuert das Stellglied 36 so, dass das Stellglied 36 wie durch das Steuersignal S0 angezeigt angetrieben wird.
In einem Zustand, in dem die Ausgangsspannung des Umrichters 28B auf der ersten Spannung V1 gehalten wird, endet der Prozess, wenn das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 den Vorgang beendet (Ja bei Schritt S18). Wenn das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 den Vorgang nicht beendet (Nein bei Schritt S18), bestimmt die Steuerung 28C, ob der Detektor 28E ein Betriebsende erfasst hat (Schritt S20). Der Detektor 28E erkennt, dass das Stellglied 36 den Vorgang beendet hat, und gibt das zweite Erkennungssignal S2 an die Steuerung 28C aus. Wenn die Steuerung 28C kein zweites Erkennungssignal S2 empfängt, bestimmt die Steuerung 28C, dass der Detektor 28E kein Betriebsende erkannt hat (Nein bei Schritt S20), kehrt der Prozess zu Schritt S16 zurück, und die Ausgangsspannung des Umrichters 28B verbleibt als erste Spannung V1. Nach dem Empfangen des zweiten Erkennungssignals S2 bestimmt die Steuerung 28C, dass der Detektor 28E ein Betriebsende erkannt hat (Ja bei Schritt S20), der Prozess kehrt zu Schritt S10 zurück, und die Steuerung 28C steuert den Umrichter 28B so, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B die zweite Spannung V2 ist. Wenn der Vorgang bei Schritt S12 oder Schritt S18 beendet werden soll, endet der Prozess.
Die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den Umrichter 28B und die Steuerung 28C. Die Steuerung 28C steuert den Umrichter 28B so, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B wenigstens eine der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2 ist, die sich von der ersten Spannung V1 unterscheidet. Die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 28 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so ausgebildet, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B wenigstens eine der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2 ist, so dass die Spannung bei Bedarf geändert werden kann. Somit kann elektrische Energie effizient genutzt werden. Der Detektor 28E erfasst Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10, und die Steuerung 28C steuert den Umrichter 28B basierend auf einem Erfassungsergebnis des Detektors 28E. Folglich kann in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 28 die Spannung gemäß den Informationen zum mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeug 10 geändert werden, um die elektrische Energie effektiv nutzen zu können.
Die Steuerung 28C setzt die Ausgangsspannung des Umrichters 28B auf die erste Spannung V1, wenn eine Betriebsanweisung an die Komponente 30 erkannt wird. Die Steuerung 28C stellt die Ausgangsspannung des Umrichters 28B auf die zweite Spannung V2 ein, wenn ein Betriebsende der Komponente 30 erkannt wird. Folglich kann die Steuerung 28C bewirken, dass die Komponente 30 ordnungsgemäß funktioniert, indem sie die Ausgangsspannung nur dann auf die erste Spannung V1 einstellt, wenn die Komponente 30 betrieben werden muss, und gleichzeitig verhindert, dass der Energieverbrauch zu hoch wird, indem die Ausgangsspannung die zweite Spannung V2 ist, wenn die Komponente 30 nicht betrieben werden muss.
Eine zweite Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben. In der zweiten Ausführungsform sind eine Steuerung 128C und ein Detektor 128E vorgesehen. Der Detektor 128E unterscheidet sich vom Detektor 28E der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Detektor 128E die Bewegung und den Fahrzustand des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 als Information über das mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 erfasst. In der zweiten Ausführungsform entfällt die Beschreibung von Teilen, die sich in ihrer Struktur mit denen der ersten Ausführungsform überschneiden. Die zweite Ausführungsform ist auf die erste Ausführungsform anwendbar.
5 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Energieversorgung von Komponenten durch eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Steuerung 128C beinhaltet beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU). Sobald ein Erkennungsergebnis des Detektors 128E eingegeben wird, bestimmt die CPU, ob die Ausgangsspannung des Umrichters 28B basierend auf dem Erkennungsergebnis auf die erste Spannung V1 oder die zweite Spannung V2 eingestellt werden soll. Der Detektor 128E beinhaltet einen Sensor, der am mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeug 10 befestigt ist. Der Detektor 128E ist mit der Verdrahtung L4 verbunden und ist parallel zu den Komponenten 30 geschaltet. Dem Detektor 128E wird elektrische Energie vom Umrichter 28B zugeführt, und der Detektor 128E arbeitet mit elektrischer Energie. Wenn ein Wert im Detektionsergebnis des Detektors 128E innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, bestimmt die Steuerung 128C beispielsweise, dass das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 in einem stabilen Zustand fährt, und bestimmt, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B auf die zweite Spannung V2 eingestellt wird. Wenn ein Wert im Detektionsergebnis beispielsweise außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, bestimmt die Steuerung 128C, dass das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 in einem instabilen Zustand fährt, und bestimmt, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 28B auf die erste Spannung V1 eingestellt wird. Der Detektor 128E erfasst nacheinander die Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 und sendet das Erkennungsergebnis nacheinander an die Steuerung 128C. Folglich kann die Steuerung 128C sequentiell bestimmen, ob die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 oder die zweite Spannung V2 eingestellt werden soll.
In der vorliegenden Ausführungsform erfasst der Detektor 128E die Bewegung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 als Information über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10. Die Bewegung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 bezieht sich auf eine Änderung der Bewegung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 und ist eine Information, die die Beschleunigung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 in der vorliegenden Ausführungsform anzeigt. In diesem Fall beinhaltet der Detektor 128E einen Beschleunigungssensor zum Erfassen der Beschleunigung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10. Der Detektor 128E sendet das Erkennungsergebnis an die Steuerung 128C, das hierin die Information über die Beschleunigung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 ist. Die Steuerung 128C bestimmt, ob die Ausgangsspannung des Umrichters 28B auf die erste Spannung V1 oder die zweite Spannung V2 eingestellt werden soll, basierend auf dem Erfassungsergebnis des Detektors 128E, das hierin die Beschleunigung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 ist. Wenn die Beschleunigung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 beispielsweise innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, bestimmt die Steuerung 128C, dass das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 in einem stabilen Zustand fährt, und bestimmt, dass die Ausgangsspannung auf die zweite Spannung V2 eingestellt wird. Wenn die Beschleunigung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 beispielsweise außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, bestimmt die Steuerung 128C, dass das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 in einem instabilen Zustand fährt, und bestimmt, die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 einzustellen. Wenn die Beschleunigung niedrig ist (die Beschleunigung ist hoch auf der Verzögerungsseite) oder die Beschleunigung hoch ist (die Beschleunigung ist hoch auf der Beschleunigungsseite), beschleunigt oder verlangsamt das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 beispielsweise schnell. Die Steuerung 128C prognostiziert somit, dass ein Bedarf entstehen wird, den Betrieb der Komponenten 30 zu ändern und das Fahren zu steuern, und bestimmt, die Ausgangsspannung des Umrichters 28B auf die erste Spannung V1 einzustellen. Im Gegensatz dazu ändert sich die Geschwindigkeit des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 wenig, wenn die Beschleunigung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Die Steuerung 128C prognostiziert somit, dass keine Notwendigkeit besteht, den Betrieb der Komponenten 30 zu ändern, und bestimmt, die Ausgangsspannung auf die zweite Spannung V2 einzustellen.
Darüber hinaus erfasst der Detektor 128E den Fahrzustand des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 als Information über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10. Der Fahrzustand ist eine Information, die angibt, in welchem Zustand sich das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 befindet, und beinhaltet beispielsweise die Geschwindigkeit des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10, die Trittfrequenz (die Anzahl der Umdrehungen der Kurbel 20), das Tretmoment (das Drehmoment, das auf die Pedale ausgeübt wird) und die Belastung des Sattels 17. In diesem Fall beinhaltet der Detektor 128E einen Geschwindigkeitssensor zum Erfassen der Geschwindigkeit des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10, einen Trittfrequenzsensor zum Erfassen der Trittfrequenz, einen Drehmomentsensor zum Erfassen des Tretmoments und einen Lastsensor zum Erfassen der Last auf dem Sattel 17. Der Detektor 128E sendet das Erkennungsergebnis an die Steuerung 128C, das hierin die Information über die Geschwindigkeit, die Trittfrequenz, das Tretmoment und die Belastung des Sattels 17 ist. Die Steuerung 128C bestimmt, ob die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 oder die zweite Spannung V2 eingestellt werden soll, basierend auf dem Erfassungsergebnis des Detektors 128E. Wenn die Geschwindigkeit des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 beispielsweise außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, bestimmt die Steuerung 128C, dass das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 in einem instabilen Zustand fährt, und bestimmt, die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 einzustellen.
Wenn die Geschwindigkeit beispielsweise niedrig ist, wird die Steuerung 128C das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 beschleunigen müssen und prognostiziert, dass eine Notwendigkeit entsteht, die Übersetzung der Schaltvorrichtung 30A zu ändern oder die Hilfskraft der Fahrhilfsvorrichtung 30F zu erhöhen, und bestimmt, die Ausgangsspannung des Umrichters 28B auf die erste Spannung V1 einzustellen. Wenn die Geschwindigkeit beispielsweise hoch ist, wird die Steuerung 128C das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 verzögern müssen und prognostiziert, dass ein Bedarf zur Erhöhung der Bremskraft, beispielsweise durch die Verwendung der Bremsvorrichtung 30B, entstehen wird, und bestimmt, die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 einzustellen. Wenn die Geschwindigkeit Null ist, wird das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 gestoppt. Die Steuerung 128C bestimmt somit, die Ausgangsspannung auf die zweite Spannung V2 einzustellen. Wenn die Trittfrequenz beispielsweise hoch ist, prognostiziert die Steuerung 128C, dass der Fahrer H mit der Schaltvorrichtung 30A nach oben schalten möchte, und bestimmt, dass die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 eingestellt wird. Wenn die Trittfrequenz beispielsweise niedrig ist, prognostiziert die Steuerung 128C, dass der Fahrer H mit der Schaltvorrichtung 30A nach unten schalten möchte, und bestimmt, dass die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 eingestellt wird. Wenn beispielsweise das Tretmoment hoch ist, prognostiziert die Steuerung 128C, dass der Fahrer H mit der Schaltvorrichtung 30A nach unten schalten möchte, und bestimmt, dass die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 eingestellt wird. Wenn das Tretmoment niedrig ist, prognostiziert die Steuerung 128C, dass der Fahrer H mit der Schaltvorrichtung 30A nach oben schalten möchte, und bestimmt, dass die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 eingestellt wird. Wenn die Last auf den Sattel 17 gering ist, bedingt der Fahrer H, dass die Last auf den Sattel 17 niedrig ist. Die Steuerung 128C prognostiziert somit, dass der Fahrer H die Höhe des Sattels 17 mit Hilfe der verstellbaren Sattelstütze 30E verringert, und bestimmt, die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 einzustellen.
Der Detektor 128E kann als Fahrzustand des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10 auch erkennen, auf welcher Art von Straße das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 fährt. In diesem Fall kann der Detektor 128E beispielsweise eine Kamera sein. Wenn die Straße, der sich das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 nähert, bergauf führt, prognostiziert die Steuerung 128C, dass der Fahrer H die Hilfskraft der Fahrhilfsvorrichtung 30F erhöht oder mit der Schaltvorrichtung 30A nach unten schaltet, und bestimmt, die Ausgangsspannung des Umrichters 28B auf die erste Spannung V1 einzustellen. Wenn die Straße, der sich das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10 nähert, bergab führt, prognostiziert die Steuerung 128C, dass der Fahrer H die Hilfskraft der Fahrhilfsvorrichtung 30F verringert, mit der Schaltvorrichtung 30A nach oben schaltet oder die Bremskraft der Bremsvorrichtung 30B erhöht, und bestimmt, die Ausgangsspannung auf die erste Spannung V1 einzustellen.
Wie vorstehend beschrieben, erfasst der Detektor 128E in einer elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 128 gemäß der zweiten Ausführungsform die Bewegung und den Fahrzustand des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs 10, und die Steuerung 128C steuert die Ausgangsspannung des Umrichters 28B als erste Spannung V1 oder zweite Spannung V2, basierend auf dem Erfassungsergebnis des Detektors 128E. Die Steuerung 128C steuert die Spannung basierend auf der Bewegung und dem Fahrzustand des mit Muskelkraft betriebene Fahrzeugs 10, um vorherzusagen, ob das Stellglied 36 angetrieben wird, und ändert die Spannung im Voraus auf einen geeigneten Wert, bevor eine Betriebsanweisung tatsächlich vom Fahrer H eingegeben wird.
Eine dritte Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben. Eine elektrische Energieversorgungsvorrichtung 228 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform dadurch, dass die den Komponenten 30 zuzuführende Spannung so gesteuert wird, dass sie mindestens eine der Ausgangsspannungen V0 des Energiespeichers 28A und die erste Spannung V1 ist, die von einem Umrichter 228B umgewandelt wird. In der dritten Ausführungsform entfällt die Beschreibung von Teilen, die sich in ihrer Struktur mit denen der ersten Ausführungsform überschneiden. Die dritte Ausführungsform ist auf die zweite Ausführungsform anwendbar.
6 und 7 sind schematische Darstellung, die die elektrische Energieversorgung von Komponenten durch die Energieversorgungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulichen. Wie in 6 dargestellt, beinhaltet die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 228 gemäß der dritten Ausführungsform den Umrichter 228B, die Steuerung 228C und einen Schalter 228F. Der Schalter 228F ist elektrisch mit dem Energiespeicher 28A mit der Verdrahtung L21 gekoppelt. Der Schalter 228F schaltet gesteuert durch die Steuerung 228C zwischen einem Zustand, in dem die Verdrahtung L21 und die Verdrahtung L21A miteinander verbunden sind, und einem Zustand, in dem die Verdrahtung L21 und die Verdrahtung L21B miteinander verbunden sind.
Die Eingangsklemme des Umrichters 228B ist mit der Verdrahtung L21A und die Ausgangsklemme mit der Verdrahtung L23 verbunden. Sobald elektrische Energie mit der Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A eingegeben wird, wandelt der Umrichter 228B die Ausgangsspannung V0 in die erste Spannung V1 um und gibt elektrische Energie mit der ersten Spannung V1 an die Verdrahtung L23 aus. Mit anderen Worten, der Umrichter 228B unterscheidet sich vom Umrichter der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Umrichter 228B die Ausgangsspannung V0 nicht selektiv in die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 umwandelt.
Ein Ende der Verkabelung L21B ist mit dem Schalter 228F und das andere Ende mit der Verkabelung L23 verbunden. Sobald die elektrische Energie mit der Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A eingegeben wurde, gibt die Verdrahtung L21B elektrische Energie mit der Ausgangsspannung V0 an die Verdrahtung L23 ab, ohne die Ausgangsspannung V0 umzuwandeln. Eine Klemme des Schalters 28D ist mit der Verdrahtung L23 und die andere Klemme mit der Verdrahtung L4 verbunden.
In der dritten Ausführungsform ist der Treiber 32 jeder der Komponenten 30 in der Lage, bei der Ausgangsspannung V0 in einen Betriebszustand, das heißt einen Standby-Zustand, einzutreten. Folglich bedingt die Steuerung 228C gemäß der dritten Ausführungsform, wenn das Stellglied 36 nicht angetrieben wird, dass die Spannung, die der Komponente 30 zugeführt werden soll, das heißt die Spannung der elektrischen Energie, die der Verkabelung L4 zugeführt werden soll, die Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A ist. Wenn das Stellglied 36 angetrieben wird, bedingt die Steuerung 228C, dass die Spannung, die den Komponenten 30 zugeführt werden soll, das heißt die Spannung der elektrischen Energie, die der Verkabelung L4 zugeführt werden soll, die die erste Spannung V1 ist.
6 ist eine Darstellung, die den Zustand veranschaulicht, in dem das Stellglied 36 nicht angetrieben wird. Wenn die Energieversorgung der Energieversorgungsvorrichtung 228 eingeschaltet wird, arbeitet die Steuerung 228C unter der elektrischen Spannung mit der Ausgangsspannung V0 und veranlasst den Schalter 228F, die Verkabelung L21 mit der Verkabelung L21B zu verbinden. In diesem Fall ist der Energiespeicher 28A elektrisch mit den Komponenten 30 gekoppelt, wobei der Umrichter 228B umgangen wird. Somit wird die elektrische Energie aus dem Energiespeicher 28A durch die Verdrahtung L21B und die Verdrahtung L23, unter Umgehung des Umrichters 228B, der Verdrahtung L4 und der Komponente 30 zugeführt, wie in 6 dargestellt. In diesem Fall wird die elektrische Energie mit der Ausgangsspannung V0 an jede der Komponenten 30 geliefert und bringt deren Treiber 32 in einen betriebsbereiten Zustand.
7 ist eine Darstellung, die den Zustand veranschaulicht, in dem das Stellglied 36 angetrieben wird. Wie in 7 dargestellt, gibt der Detektor 28E, wenn der Detektor 28E eine Betriebsanweisung an die Komponenten 30 erkannt hat, das erste Erkennungssignal S1 an die Steuerung 228C aus. Wenn die Steuerung 228C das erste Erkennungssignal S1 empfängt, schaltet die Steuerung 228C in den Zustand, in dem der Schalter 228F die Verkabelung L21 mit der Verkabelung L21A verbindet. In diesem Fall ist der Energiespeicher 28A über den Umrichter 228B mit den Komponenten 30 elektrisch gekoppelt. Somit wird die elektrische Energie aus dem Energiespeicher 28A dem Umrichter 228B zugeführt, und der Umrichter 228B wandelt die Ausgangsspannung V0 des Energiespeichers 28A in die erste Spannung V1 um, wie in 7 dargestellt. Die elektrische Energie, deren Spannung vom Umrichter 228B in die erste Spannung V1 umgewandelt wurde, wird über die Verdrahtung L23 und die Verdrahtung L4 an jede der Komponenten 30 geliefert, und die elektrische Energie mit der ersten Spannung V1 ermöglicht es dem Treiber 32, das Stellglied 36 anzutreiben.
Nach dem Erkennen Betriebsendes der Komponente 30 gibt der Detektor 28E ein zweites Erkennungssignal S2c an die Steuerung 228C aus. Das zweite Erkennungssignal S2c ist ein Anweisungssignal, das bewirkt, dass die den Komponenten 30 zuzuführende Spannung die Ausgangsspannung V0 ist. Wie in 6 dargestellt schaltet die Steuerung 228C, wenn die Steuerung 228C das zweite Erkennungssignal S2c empfängt, in den Zustand zurück, in dem der Schalter 228F die Verkabelung L21 mit der Verkabelung L21B verbindet. Dadurch kehrt die Spannung der den Komponenten 30 zugeführten elektrischen Energie zur Ausgangsspannung V0 zurück.
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die elektrische Energieversorgungsvorrichtung 228 gemäß der dritten Ausführungsform den Energiespeicher 28A, den Umrichter 228B, der elektrisch mit dem Energiespeicher 28A gekoppelt ist, und die Steuerung 228C, die ausgebildet ist, um die der Komponente 30 zuzuführende Spannung zu steuern, die wenigstens eine der Ausgangsspannungen V0 und der ersten Spannung V1 ist. Die Energieversorgungsvorrichtung 228 steuert die den Komponenten 30 zuzuführende Spannung, die wenigstens eine der ersten Spannungen V1 und die Ausgangsspannung V0 ist, so dass die Spannung bei Bedarf geändert werden kann, was eine effiziente Nutzung der elektrischen Energie ermöglicht. Der Detektor 28E erfasst Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug 10, und die Steuerung 228C wählt aus, ob der Energiespeicher 28A mit den Komponenten 30 über den Umrichter 228B gekoppelt werden soll, basierend auf dem Erfassungsergebnis des Detektors 28E. Das heißt, wenn der Energiespeicher 28A über den Umrichter 228B mit den Komponenten 30 gekoppelt ist, ist die den Komponenten 30 zuzuführende Spannung die erste Spannung V1, und wenn der Energiespeicher 28A nicht über den Umrichter 228B mit der Komponente 30 gekoppelt ist, ist die den Komponenten 30 zuzuführende Spannung die Ausgangsspannung V0. Folglich kann in der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung 228 die Spannung gemäß den Informationen zum mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeug 10 geändert werden, welches daher effektiv elektrische Energie nutzen kann.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen und Änderungen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, soll deren Beschreibung nicht dazu dienen, die Ausführungsformen einzuschränken. Zu den hierin beschriebenen Elementen gehören Elemente, die von einem Fachmann leicht erreicht werden können, Elemente, die im Wesentlichen mit den beschriebenen Elementen identisch sind, und Elemente, die im Rahmen der Äquivalente der beschriebenen Elemente liegen. Die hierin beschriebenen Elemente können in geeigneter Weise kombiniert werden. Darüber hinaus können verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen der beschriebenen Elemente vorgenommen werden, ohne von der Idee der Ausführungsform abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug
11: Hauptkörper
12: Rahmen
12A: Steuerrohr
12B: Sitzrohr
12C: Oberrohr
12D: Gelenk
12E: erster Schwenkarm
12F: zweiter Schwenkarm
13: Gabel
14: Vorderrad
14A: Felge
14B: Nabe
16: Hinterrad
16A: Felge
16B: Nabe
17: Sattel
18: Griff
20: Kurbel
20A: Kurbelwelle
20B: Kurbelarm
24: Kettenrad
24A: vorderes Kettenrad
24B: hinteres Kettenrad
26: Kette
28, 128, 228: elektrische Energieversorgungsvorrichtung
28A: Energiespeicher
28B, 228B: Umrichter
28C, 128C, 228C: Steuerung
28D, 228F: Schalter
28E, 128E: Detektor
29: System
30: Komponente
30A: Schaltvorrichtung
30B: Bremsvorrichtung
30C, 30D: Federung
30E: verstellbare Sattelstütze
30F: Fahrhilfsvorrichtung
32: Treiber
36: Stellglied
40: Betätigungsvorrichtung
H: Fahrer
L1, L2, L3, L4: Verdrahtung
L21, L21A, L21B, L23: Verdrahtung
RT: Bremsscheibe
S0: Steuersignal
S1: erstes Erkennungssignal
S2, S2c: zweites Erkennungssignal
S10 bis S20: Schritt
V0: Ausgangsspannung
V1: erste Spannung
V2: zweite Spannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3946302 B [0002]

Claims

elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) zur Versorgung einer Komponente (30) eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs (10) mit elektrischer Energie, wobei die elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) umfasst: einen Energiespeicher (28A); einen Umrichter (28B, 228B), der ausgebildet ist, um elektrisch mit dem Energiespeicher (28A) gekoppelt zu werden; und eine Steuerung (28C, 128C, 228C), die ausgebildet ist, um den Umrichter (28B, 228B) so zu steuern, dass eine Ausgangsspannung des Umrichters (28B, 228B) mindestens eine von einer ersten Spannung (V1) und einer zweiten Spannung (V2), die sich von der ersten Spannung (V1) unterscheidet, ist.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach Anspruch 1, die weiter einen Detektor (28E, 128E) umfasst, der ausgebildet ist, um Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug (10) zu erfassen, wobei die Steuerung (28C, 128C, 228C) ausgebildet ist, um den Umrichter (28B, 228B) basierend auf einem Erfassungsergebnis des Detektors (28E, 128E) zu steuern.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (28C, 128C, 228C) ausgebildet ist, um den Umrichter (28B, 228B) so zu steuern, dass die Ausgangsspannung die erste Spannung (V1) ist, wenn der Detektor (28E, 128E) eine Betriebsanweisung an die Komponente (30) als Information über das Fahrzeug (10) mit menschlichem Antrieb erfasst.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach Anspruch 3, wobei die Steuerung (28C, 128C, 228C) ausgebildet ist, um den Umrichter (28B, 228B) so zu steuern, dass die Ausgangsspannung von der ersten Spannung (V1) auf die zweite Spannung (V2) geändert wird, wenn der Detektor (28E, 128E) ein Betriebsende der Komponente (30) als Information über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug (10) erfasst.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach Anspruch 3, wobei die Steuerung (28C, 128C, 228C) ausgebildet ist, um den Umrichter (28B, 228B) so zu steuern, dass die Ausgangsspannung von der ersten Spannung (V1) auf die zweite Spannung (V2) geändert wird, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, seit der Detektor (28E, 128E) zuletzt die Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug (10) erfasst hat.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die erste Spannung (V1) höher ist als die zweite Spannung (V2).
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach Anspruch 6, wobei die erste Spannung (V1) eine Spannung ist, mit der ein Treiber (32) der Komponente (30) ein Stellglied (36) der Komponente (30) antreibt, und die zweite Spannung (V2) eine Spannung ist, die den Treiber (32) der Komponente (30) in einem betriebsbereiten Zustand hält.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste Spannung (V1) gleich oder mehr als das Zweifache einer Ausgangsspannung (V0) des Energiespeichers (28A) und gleich oder weniger als das Fünffache der Ausgangsspannung (V0) des Energiespeichers (28A) ist, und die zweite Spannung (V2) gleich oder mehr als das 0,2-fache der Ausgangsspannung (V0) des Energiespeichers (28A) und weniger als das 2-fache der Ausgangsspannung (V0) des Energiespeichers (28A) ist.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) zur Versorgung einer Komponente (30) eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs (10) mit elektrischer Energie, wobei die elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) umfasst: einen Energiespeicher (28A); einen Umrichter (28B, 228B), der ausgebildet ist, um elektrisch mit dem Energiespeicher (28A) gekoppelt zu werden; und eine Steuerung (28C, 128C, 228C), die ausgebildet ist, um eine Spannung zu steuern, die der Komponente (30) zugeführt werden soll, sodass diese wenigstens eine von einer Ausgangsspannung (V0) des Energiespeichers (28A) und einer ersten Spannung (V1) ist, die durch den Umrichter (28B, 228B) umgewandelt wird.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach Anspruch 9, die weiter einen Detektor (28E, 128E) umfasst, der ausgebildet ist, um Informationen über das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug (10) zu erfassen, wobei die Steuerung (28C, 128C, 228C) ausgebildet ist, um auszuwählen, ob der Energiespeicher (28A) und die Komponente (30) über den Umrichter (28B, 228B) basierend auf einem Erfassungsergebnis des Detektors (28E, 128E) verbunden werden sollen.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 und 10, wobei der Detektor (28E, 128E) ausgebildet ist, um eine Betriebsanweisung für das mit Muskelkraft betriebene Fahrzeug (10) zu erfassen.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, 10 und 11, wobei der Detektor (28E, 128E) ausgebildet ist, um eine Bewegung des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs (10) zu erfassen.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 und 10 bis 12, wobei der Detektor (28E, 128E) ausgebildet ist, um einen Fahrzustand des mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs (10) zu erfassen.
Elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Energiespeicher (28A) eine einzelne Batteriezelle aufweist.
System (29), umfassend: die elektrische Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) nach einem der Ansprüche 1 bis 14; und die Komponente (30).
System (29) nach Anspruch 15, wobei die Komponente (30) einen Treiber (32) aufweist, der ausgebildet ist, um elektrische Energie von der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung (28, 128, 228) zu empfangen und ein Stellglied (36) anzutreiben.
System (29) nach Anspruch 15 oder 16, worin die Komponente (30) mindestens eine von einer Schaltvorrichtung (30A), einer Bremsvorrichtung (30B), einer Federung (30C, 30D), einer einstellbaren Sattelstütze (30E) und einer Fahrhilfsvorrichtung (30F) umfasst.