JP2018511510A

JP2018511510A - 電気自転車の変速機システム、方法、および装置

Info

Publication number: JP2018511510A
Application number: JP2017542903A
Authority: JP
Inventors: シーフェリン，ザカリー
Original assignee: シヴィライズド・サイクルズ・インコーポレーティッド
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2018-04-26
Also published as: US20170106866A1; CN107428393B; WO2016130833A1; EP3256373A4; US20170282919A1; EP3256373A1; EP3256373B1; US10358133B2; CN107428393A; US9656672B2

Abstract

電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システムは、ホイールと、少なくとも１つの第１のワンウェイクラッチを介してホイールに結合された従動スプロケットセットであって、従動スプロケットセットは、異なる有効径の２つ以上の同心スプロケットを備える、従動スプロケットセットと、従動スプロケットセットに係合するように構成された駆動チェーンと、２つ以上のスプロケットの間で駆動チェーンを移動させるように構成された電子制御可能ディレイラと、少なくとも１つの第２のワンウェイクラッチおよび駆動チェーンを介して従動スプロケットセットにユーザの踏力を与えることにより従動スプロケットセットを回転させるように構成されたペダルクランクと、少なくとも１つの駆動チェーンを介して従動スプロケットセットに電気機械力を与えることにより従動スプロケットセットを回転させるように構成されているモータと、電子コントローラとを備え、電子コントローラは、ペダルクランクおよびモータのいずれもが従動スプロケットの回転を生じていないときにシフトを行うべきであるという決定に応答して、ホイールの現在の回転速度以下の回転速度で従動スプロケットを回転させるようにモータを動作させ、従動スプロケットがモータによって回転している間にシフトを発生させるようにディレイラを動作させるように構成されている。【選択図】図９Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年２月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／１１５，８００号、発明の名称「電気自転車の変速機システム、方法および装置」の利益を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

実施形態は、自転車の分野に関し、特に、電気自転車用の変速機に関する。

自転車は、乗り手の脚のペダル動作を自転車の駆動輪の回転運動に変換することによって、乗り手が乗載面上で自分自身を運搬することを可能にする。自転車の１つの課題は、速度、傾き、乗り手の能力などの様々な要因に応じて、自転車のペダルを踏むのが易しくなったり、困難になったりする場合があることである。ペダリングを容易にし、かつ／または自転車に乗るのをより効率的にするために、ペダルクランクと駆動輪との間のギア比を選択的に変更することを可能にするための様々なデバイスが開発されている。このような装置の２つの例が、ディレイラおよび内部ギアハブである。ディレイラの場合、ホイールに連結された従動スプロケットセットが、駆動チェーンが中で動くことができる異なるサイズの複数の同心スプロケットを含む。内部ギアハブの場合、駆動チェーンがハブに結合された単一のスプロケットに係合し、ハブ内のギアがギア比の変更を可能にする。

さらに、新しい技術の開発に伴い、今日、電力および／または人力で動作することができる様々なタイプおよび種類の電気自転車が利用可能である。多くの異なるタイプの電気自転車が利用可能であり、各管轄区域の異なる法律および規制に合わせてカスタマイズされたモータおよびバッテリなどの様々なタイプの部品を含む。ほとんどの電気自転車は非常に特殊であり、互換性または柔軟性に欠けている。例えば、特定の電気自転車は、特定の部品、特定の構成、および／または特定の管轄区域内でのみ使用するように制限されている場合がある。言い換えれば、電気自転車産業は、異なる規制、異なる部品、および／または異なる構成に対応するように容易に適合させることができる標準または基本モデルを欠いている。さらに、同じ電気自転車が、法律によって、管轄区域および仕様に応じて自転車、モペット、モータアシストサイクル、またはオートバイであるとみなされる場合がある。最も一般的な管轄区域による変動は、許可された総出力、許容される最高速度、および、モータがハンドスロットルによって制御されるか、または、ペダル入力によって制御されるかである。

技術の進歩により、電気自転車は、ユーザの挙動にかかわらず、また、ユーザが手動でシフトを実行することが不可能である状況において、現在の運転状態に最適なギアを自動的に選択および／またはシフトするように構成することができる自動変速機システムを備えることが可能になっている。いくつかの実施形態では、電子制御可能ディレイラベースの自転車変速機は、ペダルクランクが回転していなとき、ならびに／または、ペダルクランクおよび／もしくはモータから駆動輪にトルクが伝達されていないときであっても、高速停止事象の間に自動的にシフトダウンすることを可能にする。さらに、技術の進歩により、モータおよびバッテリを含む種々の部品、座席構成、および異なる管轄区域の法律に適応することができる汎用電気自転車のシステムを開発することが可能になる。

いくつかの実施形態によれば、電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システムは、ホイールと、少なくとも１つの第１のワンウェイクラッチを介してホイールに結合された従動スプロケットセットであって、従動スプロケットセットは、異なる有効径の２つ以上の同心スプロケットを備える、従動スプロケットセットと、従動スプロケットセットに係合するように構成された駆動チェーンと、２つ以上のスプロケットの間で駆動チェーンを移動させるように構成された電子制御可能ディレイラと、少なくとも１つの第２のワンウェイクラッチおよび駆動チェーンを介して従動スプロケットセットにユーザの踏力を与えることにより従動スプロケットセットを回転させるように構成されたペダルクランクと、少なくとも１つの駆動チェーンを介して従動スプロケットセットに電気機械力を与えることにより従動スプロケットセットを回転させるように構成されているモータと、電子コントローラとを備え、電子コントローラは、ペダルクランクおよびモータのいずれもが従動スプロケットの回転を生じていないときにシフトを行うべきであるという決定に応答して、ホイールの現在の回転速度以下の回転速度で従動スプロケットを回転させるようにモータを動作させ、従動スプロケットがモータによって回転している間にシフトを発生させるようにディレイラを動作させるように構成されている。

いくつかの実施形態では、モータは、少なくとも１つの第３のワンウェイクラッチおよび駆動チェーンを介して従動スプロケットセットに電気機械力を与えるようにさらに構成されている。いくつかの実施形態では、電子コントローラは、停止事象が発生していると判定することによってシフトを行うべきであると決定するように構成することができる。停止事象が発生していると判定するステップは、ホイールの回転速度、ペダルクランクの回転速度、ホイールの回転速度の減速度、制動力、並進減速度、ペダルリズム（ｐｅｄａｌｃａｄｅｎｃｅ）のうちの１つまたは複数を直接的かつ／または間接的に監視することを含むことができる。いくつかの実施形態では、電子コントローラは、停止事象が完了する前にホイールの残りの回転量を推定し、ホイールの現在の回転速度以下であるが、ホイールの推定された残りの回転量内にシフトを完了するのに十分に速い回転速度で従動スプロケットを回転させるようにモータを動作させるように構成することができる。

いくつかの実施形態では、ディレイラベースの電子変速機システムは、少なくとも駆動チェーンを介して従動スプロケットにユーザの踏力および電気機械力を伝達するように構成されたジャックシャフトをさらに備え、ペダルクランクおよびモータは各々、駆動チェーンとは異なる別個のチェーンまたはベルトを通じてジャックシャフトに接続される。第２のワンウェイクラッチは、ペダルクランクとジャックシャフトとの間に機能的に配置することができる。第３のワンウェイクラッチは、モータとジャックシャフトとの間に機能的に配置することができる。

いくつかの実施形態では、ディレイラベースの電子変速機システムは、モータ、ペダルクランクをさらに備え、従動スプロケットは、中間駆動装置に配置されている。

いくつかの実施形態では、電子コントローラは、自転車の現在の速度を監視し、自転車の現在の速度に基づいて、現在のギアよりも効率的なギアが利用可能であると判定することによって、シフトを行うべきであると決定するようにさらに構成することができる。いくつかの実施形態では、電子コントローラは、シフトを実行することを求めるユーザ要求を受信することによって、シフトを行うべきであると決定するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、電子コントローラは、シフトが行われているときにホイールの回転速度を監視し、ホイールの回転速度が変化したという判定に応答して、従動スプロケットの回転速度を増減させて従動スプロケットの回転速度をホイールの回転速度以下の速度に維持するように、モータの動作を調整するようにさらに構成されている。いくつかの実施形態では、電子コントローラは、シフトが行われている間に、従動スプロケットの回転速度を監視されているホイールの回転速度の５％以内に維持するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、電気自転車用のディレイラベースの電子変速機システムは、停止事象が発生していることを電気自転車コントローラによって判定すること、停止事象が完了する前にシフトダウンすることが望ましいことを電気自転車コントローラによって決定すること、回転スプロケットセット速度を直接的または間接的に測定し、回転スプロケットセット速度が停止事象が完了する前にシフトダウンを実行するための閾値速度を下回ることを決定することであって、スプロケットセットは２つ以上の同心スプロケットを含む、測定して決定すること、電気自転車コントローラによってモータを、閾値速度以上であるが、スプロケットセットに結合されているホイールの回転速度以下である速度でスプロケットセットを回転させるように動作させること、および、電気自動車コントローラによって、電子ディレイラが、モータがスプロケットセットを回転させている間に、２つ以上の同心スプロケットのうちの第１のスプロケットから２つ以上の同心スプロケットのうちの異なるスプロケットにチェーンをシフトするように、電子ディレイラを動作させることによって、自動的に動作する。

いくつかの実施形態において、停止事象が発生していると判定するステップは、１つまたは複数のセンサによって、以下の自転車状態、すなわち、ホイールの回転速度、ペダルクランクの回転速度、ホイールの回転速度の減速度、制動力、並進減速度、ペダルリズムのうちの１つまたは複数を直接的かつ／または間接的に監視することを含むことができる。停止事象が発生していると判定することは、ホイールの回転速度の減速度が閾値減速度以上であると判定することをさらに含むことができる。一実施形態では、減速度閾値は少なくとも０．５メートル／秒／秒である。一実施形態では、減速度閾値は少なくとも１メートル／秒／秒である。一実施形態では、減速度閾値は少なくとも１．５メートル／秒／秒である。一実施形態では、減速度閾値は少なくとも２メートル／秒／秒である。一実施形態では、減速度閾値は少なくとも２．５メートル／秒／秒である。

いくつかの実施形態では、停止事象が完了する前にシフトダウンすることが望ましいと判定することは、現在のギアレンジが最適な始動ギアレンジと異なると判定することを含み、電子ディレイラにチェーンを異なるスプロケットにシフトさせることにより、最適な始動ギアレンジに係合されることになる。一実施形態では、最適な始動ギアレンジは、少なくとも部分的にユーザ定義の好みに基づくことができる。いくつかの実施形態では、最適な始動ギアレンジは、自転車の現在の傾きに少なくとも部分的に基づいてリアルタイムで動的に判定される。

いくつかの実施形態では、回転スプロケットセット速度が閾値速度を下回っていると判定することは、回転スプロケットセット速度がゼロであると判定することを含む。いくつかの実施形態では、電気自転車用のディレイラベースの電子変速機システムは、停止事象が完了する前にシフトダウンを実行するための閾値速度を計算し、現在のギア状態を検出すること、現在のギアから最適な始動ギアへのシフトを行うのに必要なスプロケットセットの回転量を決定すること、および、停止事象が完了する前に必要なスプロケットセット回転量を達成するのに必要な最小スプロケットセット回転速度を計算することによって、さらに自動的に動作する。いくつかの実施形態では、閾値速度を計算することは、最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲を決定すること、および、停止事象が完了する前に必要な量のスプロケットセット回転を達成するのに必要な最小スプロケットセット回転速度が最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲よりも低いとの判定に応答して、閾値速度を少なくとも、最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲の下端に設定することをさらに含む。いくつかの実施形態では、閾値速度を計算することは、ホイールの減速度が増大し得る可能性を計上するマージンを含めることをさらに含む。

いくつかの実施形態では、電気自転車用のディレイラベースの電子変速機システムは、チェーンのシフト中にホイールの回転速度を直接的および／または間接的に連続的に監視すること、および、スプロケットの回転速度をホイールの回転速度以下に維持するために、チェーンのシフト中に必要に応じてスプロケットの回転速度を低下させることによってさらに自動的に動作する。

いくつかの実施形態では、スプロケットセットがホイールの回転速度よりも低い回転速度で回転しているときに、スプロケットセットからホイールを自動的に回転分離する少なくとも１つのワンウェイフリーホイールクラッチによって、ホイールがスプロケットセットに結合される。いくつかの実施形態では、自転車が停止している間、または、ホイールがシフトを実行するために所望される速度よりも遅い速度で回転している間に、電子ディレイラがチェーンをシフトできるように、スプロケットセットが、ホイールの回転速度よりも大きな回転速度で回転することを選択的に可能にする少なくとも１つのアクティブクラッチによって、ホイールがスプロケットセットに結合される。

いくつかの実施形態では、電気自転車は、第１の動力伝達構成要素によってモータに接続し、第２の動力伝達構成要素によってスプロケットセットに接続し、第３の動力伝達構成要素によってペダルギアに接続するように構成されたジャックシャフトを備えるジャックシャフト構成を備える。いくつかの実施形態では、モータは中間駆動モータである。

いくつかの実施形態では、停止事象の判定は、ブレーキ圧力を測定してブレーキ圧力の印加を決定することを含む。いくつかの実施形態では、電気自転車用のディレイラベースの電子変速機システムは、複数のセンサによって複数の自転車統計を測定すること、および、複数の自転車統計に基づいて減速度を計算することを含む最適なシフトウィンドウを計算することによって、さらに自動的に動作する。一実施形態では、最適なシフトウィンドウを計算することは、ギアのシフトを行うために最適なシフトウィンドウ内の最適なギアチェンジ速度を決定することをさらに含む。一実施形態では、最適なシフトウィンドウを計算することは、ギアのシフトを行うために最適なシフトウィンドウ内の最適なスプロケットセットの回転度を決定することをさらに含む。

いくつかの実施形態において、電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システムは、ホイールと、ホイールに結合された従動スプロケットセットであって、従動スプロケットセットは、異なる有効径の２つ以上の同心スプロケットを備える、従動スプロケットセットと、従動スプロケットセットに係合するように構成された駆動機構と、２つ以上のスプロケットの間で駆動機構を移動させるように構成された電子制御可能ディレイラと、従動スプロケットセットにユーザの踏力を与えることにより従動スプロケットセットを回転させるように構成されたペダルクランクと、従動スプロケットセットに電気機械力を与えることにより従動スプロケットセットを回転させるように構成されているモータと、電子コントローラとを備え、電子コントローラは、ペダルクランクおよびモータのいずれもが従動スプロケットの回転を生じていないときにシフトを行うべきであるという決定に応答して、ホイールの現在の回転速度以下の回転速度で従動スプロケットを回転させるようにモータを動作させ、従動スプロケットがモータによって回転している間にシフトを発生させるようにディレイラを動作させるように構成されている。

いくつかの実施形態において、電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システムは、ホイールと、少なくとも１つの第１のクラッチを介してホイールに結合された従動スプロケットセットであって、従動スプロケットセットは、異なる有効径の２つ以上の同心スプロケットを備える、従動スプロケットセットと、従動スプロケットセットに係合するように構成された駆動機構と、２つ以上のスプロケットの間で駆動機構を移動させるように構成された電子制御可能ディレイラと、少なくとも１つの第２のクラッチおよび駆動機構を介して従動スプロケットセットにユーザの踏力を与えることにより従動スプロケットセットを回転させるように構成されたペダルクランクと、少なくとも１つの第３のクラッチおよび駆動機構を介して従動スプロケットセットに電気機械力を与えることにより従動スプロケットセットを回転させるように構成されているモータと、電子コントローラとを備え、電子コントローラは、ペダルクランクおよびモータのいずれもが従動スプロケットの回転を生じていないときにシフトを行うべきであるという決定に応答して、ホイールの現在の回転速度以下の回転速度で従動スプロケットを回転させるようにモータを動作させ、従動スプロケットがモータによって回転している間にシフトを発生させるようにディレイラを動作させるように構成されている。

いくつかの実施形態では、電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システムは、ペダルクランクもモータも従動スプロケットの回転を生じていないときにシフトが行われるべきであるという決定に応答して、ホイールの現在の回転速度以下の回転速度で従動スプロケットを回転させるようにモータを動作させ、従動スプロケットがモータによって回転されている間にシフトが行われるようにディレイラを動作させるように構成されている電子コントローラを備える。

いくつかの実施形態において、適切にプログラムされているコンピュータシステムに、コンピュータプログラムが適切にプログラムされているコンピュータシステム上で実行されるときに、電気自転車のディレイラベースの変速機を自動的に動作させるための方法を実行することによって、１つまたは複数のプロセッサによってコンピュータプログラムコードを処理させるためのコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読非一時的記憶媒体であって、方法は、コンピュータシステムを使用して、停止事象が発生していることを判定すること、コンピュータシステムを使用して、停止事象が完了する前にシフトダウンすることが望ましいことを決定することと、回転スプロケットセット速度を直接的または間接的に測定し、回転スプロケットセット速度が停止事象が完了する前にシフトダウンを実行するための閾値速度を下回ることを決定することであって、スプロケットセットは２つ以上の同心スプロケットを含む、測定して決定することと、コンピュータシステムを使用してモータを、閾値速度以上であるが、スプロケットセットに結合されているホイールの回転速度以下である速度でスプロケットセットを回転させるように動作させることと、コンピュータシステムを使用して、電子ディレイラが、モータがスプロケットセットを回転させている間に、２つ以上の同心スプロケットのうちの第１のスプロケットから２つ以上の同心スプロケットのうちの異なるスプロケットにチェーンをシフトするように、電子ディレイラを動作させることとを含み、コンピュータシステムは、コンピュータプロセッサと電子メモリとを備える、コンピュータ可読非一時的記憶媒体。

いくつかの実施形態において、コンピュータ可読非一時的記憶媒体は、１つまたは複数のセンサによって、以下の自転車状態、すなわち、ホイールの回転速度、ペダルクランクの回転速度、ホイールの回転速度の減速度、制動力、並進減速度、ペダルリズムのうちの１つまたは複数を直接的かつ／または間接的に監視することによって、停止事象が発生していると判定する。いくつかの実施形態において、コンピュータ可読非一時的記憶媒体はさらに、ホイールの回転速度の減速度が閾値減速度未満であると判定することによって、停止事象が発生していると判定する。いくつかの実施形態では、減速度閾値は少なくとも０．５メートル／秒／秒である。いくつかの実施形態では、減速度閾値は少なくとも１メートル／秒／秒である。いくつかの実施形態では、減速度閾値は少なくとも１．５メートル／秒／秒である。いくつかの実施形態では、減速度閾値は少なくとも２メートル／秒／秒である。いくつかの実施形態では、減速度閾値は少なくとも２．５メートル／秒／秒である。

いくつかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体は、現在のギアレンジが最適な始動ギアレンジと異なると判定することによって、停止事象が完了する前にシフトダウンすることが望ましいと判定し、電子ディレイラにチェーンを異なるスプロケットにシフトさせることにより、最適な始動ギアレンジに係合されることになる。いくつかの実施形態では、最適な始動ギアレンジは、少なくとも部分的にユーザ定義の好みに基づく。いくつかの実施形態では、最適な始動ギアレンジは、自転車の現在の傾きに少なくとも部分的に基づいてリアルタイムで動的に判定される。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読非一時的記憶媒体は、回転スプロケットセット速度がゼロであると判定することによって、回転スプロケットセット速度が閾値速度を下回っていると判定する。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読非一時的記憶媒体は、停止事象が完了する前にシフトダウンを実行するための閾値速度を計算することをさらに含み、計算は、現在のギア状態を検出すること、現在のギアから最適な始動ギアへのシフトを行うのに必要なスプロケットセットの回転量を決定すること、および、停止事象が完了する前に必要なスプロケットセット回転量を達成するのに必要な最小スプロケットセット回転速度を計算することを含む。

いくつかの実施形態では、コンピュータ可読非一時的記憶媒体は、最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲を決定すること、および、停止事象が完了する前に必要な量のスプロケットセット回転を達成するのに必要な最小スプロケットセット回転速度が最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲よりも低いとの判定に応答して、閾値速度を少なくとも、最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲の下端に設定することによって、閾値速度を計算する。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読非一時的記憶媒体は、閾値速度を計算し、ホイールの減速度が増大し得る可能性を計上するマージンを含めることをさらに含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読非一時的記憶媒体は、チェーンのシフト中にホイールの回転速度を直接的および／または間接的に連続的に監視すること、および、スプロケットの回転速度をホイールの回転速度以下に維持するために、チェーンのシフト中に必要に応じてスプロケットの回転速度を低下させることをさらに含む。

いくつかの実施形態では、スプロケットセットがホイールの回転速度よりも低い回転速度で回転しているときに、スプロケットセットからホイールを自動的に回転分離する少なくとも１つのワンウェイフリーホイールクラッチによって、ホイールがスプロケットセットに結合される。いくつかの実施形態では、自転車が停止している間、または、ホイールがシフトを実行するために所望される速度よりも遅い速度で回転している間に、電子ディレイラがチェーンをシフトできるように、スプロケットセットが、ホイールの回転速度よりも大きな回転速度で回転することを選択的に可能にする少なくとも１つのアクティブクラッチによって、ホイールがスプロケットセットに結合される。いくつかの実施形態では、電気自転車は、ジャックシャフト構成を備え、ジャックシャフト構成は、第１の動力伝達構成要素によってモータに接続し、第２の動力伝達構成要素によってスプロケットセットに接続し、第３の動力伝達構成要素によってペダルギアに接続するように構成されたジャックシャフトを備える。

いくつかの実施形態では、モータは中間駆動モータである。いくつかの実施形態では、停止事象の判定は、ブレーキ圧力を測定してブレーキ圧力の印加を決定することを含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読非一時的記憶媒体は、複数のセンサによって複数の自転車統計を測定すること、および、最適なシフトウィンドウを計算することをさらに含み、最適なシフトウィンドウを計算することは、複数の自転車統計に基づいて減速度を計算することを含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読非一時的記憶媒体はさらに、ギアのシフトを行うために最適なシフトウィンドウ内の最適なギアチェンジ速度を決定することによって、最適なシフトウィンドウを計算する。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読非一時的記憶媒体はさらに、ギアのシフトを行うために最適なスプロケットセットの回転度を決定することによって、最適なシフトウィンドウを計算する。

いくつかの実施形態によれば、電気自転車のための自動変速機システムは、異なる有効径の２つ以上の同心スプロケットを備える従動スプロケットセットと、２つ以上のスプロケットの間でチェーンを移動させるように構成された電子制御可能ディレイラと、従動スプロケットセットにユーザの力を与えるように構成されたペダルクランクと、従動スプロケットセットからペダルクランクを選択的に分離するように構成されているアクティブクラッチ、または、ペダルクランクを回転させることなくホイールを回転させることを可能にするように構成されているワンウェイフリーホイールクラッチと、前記従動スプロケットセットに電気機械力を与えるように構成されているモータと、クラッチを使用してペダルクランクを従動スプロケットセットから分離させるように構成されている電子コントローラとを備え、電子コントローラは、一定のシフト速度において従動スプロケットセットを回転させるようにモータを動作させ、従動スプロケットセットが上記シフト速度において回転している間にシフトを発生させるようにディレイラを動作させるようにさらに構成されており、シフト速度は、ペダルクランクが分離されていない場合にスプロケットセットが回転することになる速度とは異なる。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのユーザ入力デバイスは、少なくとも１つのペダルクランクを含む。いくつかの実施形態では、ユーザ入力デバイスは、少なくとも１つのモータと、少なくとも１つのペダルクランクとを備える。いくつかの実施形態では、最適なギアチェンジ速度は、スプロケットセット速度よりも高い。いくつかの実施形態では、スプロケットセット速度を調整するようにモータを動作させることは、最適なギアチェンジ速度を得るようにスプロケット速度を増加させることによってギアチェンジを実行することをさらに含む。いくつかの実施形態では、最適なギアチェンジ速度は、スプロケットセット速度よりも低い。いくつかの実施形態では、スプロケットセット速度を調整するようにモータを動作させることは、スプロケット速度を最適なギアチェンジ速度を得るように低下させることによってギアチェンジを実行するために制動力を印加することをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数の自転車統計は、ペダルリズムをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数の自転車統計は、ホイール速度をさらに含む。いくつかの実施形態では、複数の自転車統計は、スプロケットセット速度をさらに含む。

本発明の一実施形態によれば、電気自転車用の自動変速機システムは、異なる有効直径の２つ以上の同心スプロケットを備えるスプロケットセットと、スプロケットセットを回転させるように構成された少なくとも１つのユーザ入力デバイスと、複数の自転車統計を測定するように構成された複数のセンサであって、複数の自転車統計は少なくとも、少なくとも１つのユーザ入力デバイスのトルク生成を含む、複数のセンサと、少なくとも１つのユーザ入力デバイスがトルクを生成していないことをトルク生成に基づいて判定するように構成された電子コントローラであって、電子コントローラは、複数の自転車統計に基づいて最適なギアチェンジ速度を計算するようにさらに構成されており、電子コントローラは、最適なギアチェンジをスプロケットセット速度と比較するようにさらに構成されており、電子コントローラは、比較に基づいて、最適なギアチェンジ速度がスプロケットセット速度と異なることを判定するようにさらに構成されている、電子コントローラと、最適なギアチェンジ速度を得るためにスプロケットセット速度を調整するように構成されたモータと、少なくとも１つのユーザ入力デバイスをスプロケットセットから分離するように構成されたクラッチアクチュエータと、スプロケットセットが最適なギアチェンジ速度で回転している間に、２つ以上の同心スプロケットのうちの第１のスプロケットから、２つ以上の同心スプロケットのうちの異なるスプロケットにチェーンをシフトするように構成された電子ディレイラとを備える。

いくつかの実施形態によれば、非一時的コンピュータ記憶装置は、記憶媒体を備え、上記非一時的コンピュータ記憶装置には、コンピュータプログラムが記憶されており、コンピュータプログラムは、電子コントローラに、少なくとも１つのユーザ入力デバイスがトルクを生成していないことを測定されているトルク生成に基づいて判定することと、複数のセンサによって測定された複数の自転車統計に基づいて最適なギアチェンジ速度を算出することと、最適なギアチェンジを測定されたスプロケットセット速度と比較することと、最適なギアチェンジ速度がスプロケットセット速度と異なることを判定することと、少なくとも１つのユーザ入力デバイスをスプロケットセットから分離するためにクラッチアクチュエータと通信することであって、スプロケットは、異なる有効直径の２つ以上の同心スプロケットを備える、通信することと、最適なギアチェンジ速度を得るためにスプロケットセット速度を調整するようにモータを動作させることと、スプロケットセットが最適なギアチェンジ速度で回転している間に、２つ以上の同心スプロケットのうちの第１のスプロケットから２つ以上の同心スプロケットのうちの異なるスプロケットにチェーンをシフトさせるために電子ディレイラと通信することとを命令する。

一実施形態において、モータを有する電気自転車を制御するシステムは、電気自転車を制御するためのユーザ入力を受信するように構成されたユーザアクセスポイントユニットと、電気自転車の性能特性を制御するように構成される電気自転車コンピューティングユニットとを備える。電気自転車コンピューティングユニットは、電気自転車の性能特性が、電気自転車の現在位置を含む第１の管轄区域の規制に適合するように、受信されたユーザ入力に基づいて電気自転車を制御することができる。一実施形態では、電気自転車コンピューティングユニットは、規制データベースを維持する主コンピューティングシステムと通信して、電気自転車の現在位置を含む第１の管轄区域の規制を検索し、検索された規制に準拠するように電気自転車を自動的に構成することができる。別の実施形態では、ユーザアクセスポイントユニットが、規制データベースを維持する主コンピューティングシステムと通信して、電気自転車の現在位置を含む第１の管轄区域の規制を検索し、検索された規制を電気自転車コンピューティングユニットに送信することができ、電気自転車コンピューティングユニットは、ユーザアクセスポイントユニットによって送信された規制に準拠するように電気自転車を自動的に構成することができる。

いくつかの実施形態では、電気自転車の現在位置は、位置情報を決定するように構成されたＧＰＳモジュールによって提供される位置情報に基づいて、ユーザ入力なしで自動的に決定されてもよい。代替的に、他の実施形態では、電気自転車の現在位置は、位置を指定するユーザ入力に基づいて決定されてもよい。

いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントユニットは、ユーザが、電気自転車を制御するための１つまたは複数の制御パラメータを指定することを可能にすることができる。１つまたは複数の制御パラメータは、（ｉ）動力印加のペダル補助またはパワーオンデマンドモード、（ｉｉ）モータの出力、（ｉｉｉ）電気自転車の最高速度、（ｉｖ）モータの最大トルク、および（ｖ）ブレーキのＯＮまたはＯＦＦのうちの１つまたは複数であってもよい。

いくつかの実施形態では、電気自転車コンピューティングユニットは、現在の位置を第１の管轄区域とは異なる第２の管轄区域に包含されるようにする、電気自転車の現在位置の変化を検出して、電気自転車を、第２の管轄区域の規制に適合するように自動的に構成することができる。

いくつかの実施形態では、電気自転車は、電気自転車のモータの出力を制御する出力制御モジュール、自転車の現在位置を検出するＧＰＳモジュール、電気自転車の現在の速度を検出する速度検出モジュールと、ユーザに方向を提供するためのナビゲーションモジュール、および／または、１つもしくは複数のバッテリセンサと通信することによって現在のバッテリレベルを監視するバッテリレベル検出モジュールをさらに備えることができる。

いくつかの実施形態では、ユーザ入力は、電気自転車がどのように使用されるべきかを指定する乗車モードのユーザ選択を含むことができる。ユーザの選択に基づいて、電気自転車コンピューティングユニットは、選択された乗車モードに応じて電気自転車を制御することができる。例えば、（１）乗車モードが自転車モードである場合、電気自転車コンピューティングユニットは、電気自転車がペダル操作のみで駆動されるようにモータをオフにし、（２）乗車モードがモペットモードである場合、電気自転車コンピューティングユニットは、第１の管轄の規制に基づいて電気自転車のモータの性能を制限し、（３）乗車モードがオフロード専用モードである場合、電気自転車コンピューティングユニットは、電気自転車のモータが無制限に動作することを可能にする。

いくつかの実施形態では、電気自転車コンピューティングユニットは、電気自転車コンピューティングユニットの間に有効な接続が確立されたときに電気自転車のロックを解除し、有効な接続が終了したときに電気自転車をロックするように構成することができる。

いくつかの実施形態では、電気自転車は、フレームと、半剛性外側シェルを有するサイドバッグとを備えることができる。サイドバッグが満杯でないとき、サイドバッグは、シェルをフレームに対して緊密に保持する弾性材料を用いてフレームに接続することができ、サイドバッグが満杯のとき、サイドバッグは、サイドバッグ内の積荷にシェルを緊密に保持することができる。

いくつかの実施形態では、サイドバッグは防水性であり、耐切断性であり、フレームに持続的に固定され、かつ／または、バッテリ、コントローラ、自転車ロックおよび／もしくはヘルメットを保持するための１つまたは複数の追加のポケットを有する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のバッテリを保持するためのバッグまたはコンパートメントは、モータが上記少なくとも１つのバッテリによって電力供給されるように、上記１つまたは複数のバッテリのうちの少なくとも１つのバッテリを電気自転車に接続するコネクタ機構を備えることができる。

上記のおよび他の特徴、態様、および利点は、様々な実施形態の図面を参照して詳細に説明され、これらは、本開示を例示するように意図されており、本開示を限定するようには意図されていない。

電気自転車の一実施形態の一例のドライブトレーンレイアウトの特徴を示す図である。電気自転車の一実施形態の一例のドライブトレーンレイアウトの特徴を示す図である。後輪を覆う１つまたは複数のバッグを有する電気自転車の一実施形態の一例を示す図である。電気自転車のモータの最大出力を制御するシステムの一実施形態の高レベルの概要を示すブロック図である。本明細書に記載のモータ出力制御システムの１つまたは複数の実施形態を実装するソフトウェアを実行するように構成されたコンピュータハードウェアシステムの一実施形態を示すブロック図である。本明細書に記載の自動変速機システムの１つまたは複数の実施形態を実装するソフトウェアを実行するように構成されたシステムの一実施形態の概要を示すブロック図である。電気自転車のモータの最大出力を制御する方法の例示的な実施形態を示す一実施形態のプロセスフロー図である。自動変速機システムを制御する例示的な方法を示す一実施形態のプロセスフロー図である。ジャックシャフト設計構成およびディレイラを有する電気自転車の一実施形態を示す図である。ジャックシャフト設計構成およびディレイラを有する電気自転車の一実施形態を示す図である。中間駆動モータ構成およびディレイラを有する電気自転車の一実施形態を示す図である。中間駆動モータ構成およびディレイラを有する電気自転車の一実施形態を示す図である。電気自転車の自動変速機システムを制御する方法の実施形態を示す線グラフである。電気自転車の自動変速機システムを制御する方法の実施形態を示す線グラフである。電気自転車の自動変速機システムを制御する方法の実施形態を示す線グラフである。

ここで、添付の図面を参照して実施形態を説明する。本明細書に提示された説明で使用される用語は、単純に特定の実施形態の詳細な説明と併せて利用されているため、いかなる限定的または制限的様式でも解釈されることを意図していない。さらに、実施形態は、いくつかの新規な特徴を含むことができ、そのうちのいかなる単一のものも、本明細書に記載された実施形態を実施するために不可欠であるその望ましい属性に単独で寄与するものではない。

本明細書の開示は、電気自転車用の様々な形態の自動変速機システムおよび自動変速機制御方法を可能にするシステム、方法および装置を提供する。手動式または電気式の自転車は、しばしば、ペダルクランクと駆動輪との間のギア比を変化させることができる何らかの形態のギアシフト機構を備える。例えば、ロードバイクでは、ペダルクランクが１つまたは複数の駆動スプロケットに連結され、駆動輪が１つまたは複数の従動スプロケットに連結される。駆動チェーンが駆動スプロケットを従動スプロケットに接続し、各スプロケットセットのためのディレイラが、ギア比の変更を可能にするために、様々なスプロケット間でチェーンを動かすように構成される。

自転車のギア比の変更を可能にするもう１つの方法は、駆動輪用の内部ギアハブを使用することである。そのような実施形態では、駆動チェーンは単一の従動スプロケットに連結され、その単一の従動スプロケットは複数の選択可能なギアレンジを含むハブに連結される。乗り手には外部では複数の隣接するスプロケットの代わりに単一の従動スプロケットしか見えないため、内部ギアハブはよりクリーンな外観を呈することができる。しかしながら、内部ギアハブシステムは、通常、ディレイラベースのシステムよりも高価であり、場合によっては一桁高価である。また、内部ギアハブシステムは、多くの小型および／または可動の構成要素を有し、より多くのメンテナンスを必要とし、結果としてより高い効率損失をもたらす可能性がある。さらに、ディレイラベースのシステムは、しばしば、内部ギアハブよりも多くのトルクを扱うことができ、したがって、しばしばより信頼性が高い。また、内部ギアハブは、負荷が加わらないなどの特定の条件の下で最も効率的にシフトする。負荷が増加するにつれて、内部ギアハブがギアをシフトするのはより困難になり、かつ／または、内部ギアハブは、負荷が負荷閾値を通過すると故障する可能性がある。

しかし、典型的なディレイラベースのシステムを上回る内部ギアハブの利点の１つは、内部ギア付きハブは通常、自転車が静止しているときにギアをシフトすることが可能であることである。一方、ディレイラは、駆動チェーンおよびスプロケットセットがギアチェンジを行うために回転していることを要求する。さらに、駆動チェーンおよびスプロケットが回転していないかもしくは最適速度においてもしくは最適速度の範囲内で動いていない場合、かつ／または、駆動チェーンが少なくとも最小負荷閾値量（例えば、駆動スプロケットと従動スプロケットとの間の張力の量）を下回らない場合、ディレイラベースのギアチェンジは困難であり得、かつ／または失敗する可能性がある。

自転車の乗り手の一般的な事象として、高速停止がある。高速停止事象では、乗り手は、乗り手の経路の前に現れる自動車または他の物体に起因して、自転車を迅速に停止させることを所望する。このような場合、乗り手はペダリングを止め、同時に自転車のブレーキをかけて迅速に停止する。このような事象の１つの問題は、典型的には停止後に、自転車が、自転車が停止する前のギアよりも低いギアにあることが望ましい。内部ギアハブの場合、内部ギアハブが動かずにギアをシフトすることが可能であり得るため、これはあまり問題ではない。しかし、ディレイラベースのシステムでは、乗り手は、自転車が停止しており、自転車が自転車の運動を再開するのに望ましいよりも高いギアにあるという苦境に陥る。乗り手は自転車をシフトダウンさせるのが難しい。なぜなら、乗り手は、望ましくない高いギアで自転車をペダリングし始めようとする必要があり、同時に、より低いギアにシフトしようと試みる必要があり、これは、必ずしも成功するとは限らないものであり得、かつ／または非効率的であり得、かつ／または乗り手側でかなりの労力および調整を必要とする可能性がある一連のぎこちない事象であるためである。さもなければ、この状況におけるディレイラベースのシステムは、チェーンドライブがジャンプしたり、かつ／または、複数のギアを一度にシフトさせたり、ギアを詰まらせたり、かつ／または、ギアチェンジを行うことができない可能性がある。

いくつかの実施形態では、トルクまたは動力がペダルおよび／またはモータによって駆動輪に導入されていないときに、従動スプロケットセットを駆動する駆動チェーンを静止したまま、動かないまま、回転しないままなどにすることが望ましい。言い換えれば、動力またはトルクをペダルおよび／またはモータから駆動輪に伝達する際にチェーンを動かすことが望ましい場合があるが、動力またはトルクを駆動輪に加えない場合には、チェーンの運動を停止するか、またはチェーンの運動を実質的に減少させることが望ましい場合がある。これに対する例外が、本明細書に開示されるようなギアチェンジを行うためのチェーン、したがって従動スプロケットセットの制限された動きである。ホイールに動力を導入しないとき、および／またはギアチェンジを行わないときに、チェーンを静止状態に維持することの１つの利点は、チェーンがまだ動いている場合よりも効率的にシステムを動作させることができることである。もう１つの利点は安全性に関連する。例えば、ユーザが自転車をペダルを踏んでいるとき、および／または、スロットルを動作させて、モータに動力またはトルクをドライブに加えるように指示しているときに、ユーザは、動力またはトルクを駆動輪に導入するために回転する必要があるため、チェーンが回転していると予測する。しかしながら、ユーザが、惰走、フリーホイール、制動などの間に、後輪にトルクまたは動力を加えることを望まない場合、ユーザは、チェーンが動いていることを予測していない場合があり、したがって、動いているチェーンによって傷害されるのを避けるためにチェーンから離れようとするときほど慎重になっていない場合がある。さらに、高速停止または緊急停止などの操作では、自転車の停止にユーザは注意の大部分またはすべてを集中している可能性があり、したがって、不意に脚、衣類などがチェーンに触れる可能性がある。チェーンが動いている場合、損傷または傷害を引き起こす可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、駆動チェーンの動きの量を、後輪に動力が供給されているときおよび／またはギアチェンジが行われているときのように、チェーンを動かす必要があるときだけに制限することが望ましい場合がある。

本明細書で開示される様々な実施形態は、高速停止事象中に（および、いくつかの実施形態では、他の事象の間、ならびに／または、乗り手がシフトを望む場合、および／もしくは自転車コントローラがシフトが望ましいと判定した場合はいつでも）シフトダウンすることを依然として可能にしながら、電気自転車が耐久性のある比較的安価なディレイラシステムを使用することを可能にするディレイラベースの自転車変速機システム、方法、およびデバイスを提供することによって、これらの問題および他の問題に対処する。いくつかの実施形態では、ディレイラベースの自動変速機システムは、各々個々に、駆動輪に連結された従動スプロケットセットを回転させることができるモータおよびペダルクランクを備える。いくつかの実施形態では、システムは、高速停止事象が発生しているときに、シフトダウンを起こすのに十分な速度で従動スプロケットセットを回転させるようにモータを動作させるとともに、従動スプロケットを、駆動輪の現在の速度以下の速度のままにするように構成されており、それによって、駆動輪に、自転車の停止能力に対抗する追加の駆動トルクが導入されない。

本明細書の開示はまた、様々なニーズおよび要求に適応するために柔軟性があり、容易に適応可能な汎用電気自転車のための改善されたシステムを提供する。一般に、今日入手可能なほとんどの電気自転車は、モータおよび／またはバッテリなどの特定の部品と共に使用されるように制限および／または設計されている。さらに、ほとんどの電気自転車は、電気自転車産業を統制する様々な規制および法律のために、特定の座席構成に限定され、かつ／または異なる管轄区域にわたって容易に移転できない。しかしながら、本明細書で開示される汎用電気自転車の実施形態は、様々な寸法の部品、異なる着座構成、ならびに／または異なる管轄区域の特定の法律および規制に適合するように容易に適合されるように構成される標準的な特徴および／またはモデルを提供する。さらに、その柔軟性のために、本明細書で開示される電気自転車の実施形態は、電気自転車のモータ、バッテリ、および／または他の部品を容易に更新および交換することができるため、耐久性があり、時間的制約がない。

本開示において使用される「電気自転車」という用語は、電気自転車、電気アシスト自転車、モペットおよび法律で定義されるような他の「限定使用車両」（例えば、３０ｍｐｈより速く、４０ｍｐｈの最高速度に達することができる２輪または３輪のサイクル）のいずれかを指すことができる。しかしながら、この用語はそのような例に限定されず、現在存在するか、または将来開発される他の同様のデバイスを含むことができる。

フレーム設計
一実施形態では、電気自転車は、人間工学的に設計されたフレームを備える。いくつかの実施形態では、電気自転車は、ステップスルーフレームを備える。

ウェーブシート構成
一般に、電気自転車は、ペダリングによって手動で動力を供給することもできるし、または、電気モータによって電気的に動力を供給することもできる。電気自転車が電気モータによって動力を供給されているとき、乗り手は進行中に快適な位置を求めてより低くさらに後ろに座ることを好む場合がある。また、乗り手にとっては、電気自転車が停止したときに、足が地面に平らについていることが好ましい場合がある。代替的に、乗り手は、バッテリの電力が不足しているとき、または、モータが十分な動力および／もしくは速度を供給していないときなど、いくつかの状況で電気自転車を人力でペダリングすることを選択する場合がある。ペダリングするとき、乗り手は、よりダイナミックな乗車構成のために、ペダルよりも相当上に座るか、または立つことを好む場合がある。このように、２つのオプションの物理的動作の相違のために、電気自転車がどのように動力を供給されているかに応じて、異なる乗車および／または着座位置が好ましい可能性がある。

特定の実施形態では、シートは、オットマンブラケットおよび／またはＬ字形ブラケットを介して、１つまたは複数の座席構成の間で切り替えられるように構成される。いくつかの実施形態では、オットマンブラケットおよび／またはＬ字形ブラケットは、１つまたは複数のシート構成を可能にする１つまたは複数の穴を備えることができる。特定の実施形態では、シートは、手動で調節され、特定の位置にロックされるように構成される。他の実施形態では、シートは、ボタンまたは乗り手が選択することができる他の入力を介して、好ましい位置に自動的に移動され、ロックされるように構成される。

いくつかの実施形態では、ホイールの底部からシートまでの垂直距離は、約２５インチから約４５インチまたはその他の範囲に調整することができる。例えば、シート構成に応じて、ホイールの底部からシートまでの垂直距離は、約２５インチ、２６インチ、２７インチ、２８インチ、２９インチ、３０インチ、３１インチ、３２インチ、３３インチ３４インチ、３５インチ、３６インチ、３７インチ、３８インチ、３９インチ、４０インチ、４１インチ、４２インチ、４３インチ、４４インチ、４５インチ、またはその他の高さであってもよい。

特定の実施形態では、シートの正面から電気自転車のハンドルまでの水平距離は、約１０インチから約２５インチまたはその他の範囲に調整することができる。例えば、シート構成に応じて、シートの正面から電気自転車のハンドルまでの水平距離は、約１０インチ、１１インチ、１２インチ、１３インチ、１４インチ、１５インチ、１６インチ、１７インチ１８インチ、１９インチ、２０インチ、２１インチ、２２インチ、２３インチ、２４インチ、２５インチ、またはその他の距離であってもよい。

モータ配置
一般に、大部分の電気自転車は、電気自転車の後輪フレーム内に配置されたハブモータを含む。しかしながら、このような設計には多くの欠点がある。例えば、ハブモータはギアと共に使用するように構成することができないため、後輪フレーム内に配置するために、特別に設計された低ＲＰＭモータを使用しなければならない。また、ハブモータの重量は当然、後輪の重量に影響し、電気自転車の動力学に影響を与える。さらに、サイズおよび配置の制限により、そのような電気自転車には、特定のサイズおよび／または構成のモータのみを設置することができる。さらに、後輪フレームの内部に配置されているため、ハブモータを取り外すことおよび／または設置することが困難である可能性がある。場合によっては、ハブモータを交換するために後輪全体を交換する必要がある。

対照的に、電気自転車の一実施形態では、電気モータは、後輪フレームの外側に配置される。いくつかの実施形態では、電気モータは、実質的にシートフレームの下に配置される。図１〜図２は、電気モータ２１２がシートの下に位置し、自転車フレーム自体に直接取り付けられる電気自転車の実施形態の例を示す。いくつかの実施形態では、モータ２１２はジャックシャフト２０４のほぼ上に配置される。他の実施形態では、モータは、以下でより詳細に説明される中間駆動装置のように、他の場所に配置されてもよい。

モータ２１２を後輪フレームの外側に配置することにより、電気自転車のこのような実施形態は、より広範囲のモータと共に使用することができるため、より柔軟で適応性がある。例えば、モータ２１２は後輪フレーム内に配置されないため、モータ２１２をヒンジギアと共に使用するように構成することができ、これによって、必ずしも低ＲＰＭ用に特別に設計されたものではないいくつかの従来のモータを使用することができる。また、ホイール自体の重量がモータ２１２の影響を受けないため、重量制限が少なくなる。さらに、より広い範囲のサイズおよび／または構成を有するモータ２１２を取り付けることができる。さらに、モータ２１２の取り外しおよび／または取り付けがより容易である。

ドライブトレーン設計
いくつかの実施形態では、電気自転車のドライブトレーンはチェーンがなく、図２に示すようにベルトドライブ２０２，２１０，２１４を含む（ただし、他の実施形態では、これらのベルトのうちの１つまたは複数がチェーンまたは他の動力伝達構成要素に置き換えられてもよい）。いくつかの実施形態では、電気自転車の１つまたは複数のベルトドライブ２０２，２１０，２１４またはその一部が被覆される。例えば、１つまたは複数のバッグ３００が自転車の後部に配置されるいくつかの実施形態では、１つまたは複数のベルトドライブ２０２，２１０，２１４、ジャックシャフト２１４、モータ２１２、および／またはそれらの一部が、１つまたは複数のバッグ３００の部分によって保護するように被覆され得る。

特定の実施形態では、電気自転車は、電気モータ２１２とペダル１０８との間に完全な独立性があるように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、モータが電気自転車に動力を供給しているとき、モータ２１２からのペダル１０８に対する抵抗はないか、または実質的にない。特定の実施形態では、電気自転車がモータ２１２によって動力供給されるとき、モータ２１２は、第１のベルトドライブ２１０を動かし、それによって、さらにジャックシャフト２０４が回転する。ジャックシャフト２０４が回転されると、第２のベルトドライブ２１４が動かされ、それにより、実際のホイール２０８が回転する。

いくつかの実施形態では、ペダル１０８が電気自転車に動力を供給するために動かされると、ペダル１０８は、第３のベルトドライブ２０２を動かし、第３のベルトドライブが、ジャックシャフト２０４をさらに回転させる。いくつかの実施形態では、電気自転車は、第３のベルトドライブ２０２に接触するアイドラ２０６を備える。いくつかの実施形態では、同じジャックシャフト２０４が、人力ペダリング１０８および電気モータ２１２の両方によって回転される。ジャックシャフト２０４が回転されると、第２のベルトドライブ２１４が動かされ、それにより、後輪２０８が回転する。

いくつかの実施形態では、ペダル１０８およびモータ２１２の独立性は、少なくとも部分的に１つまたは複数のクラッチによって生成される。例えば、電気自転車の一実施形態は、ジャックシャフト２０４および／もしくは従動スプロケットセットからペダルまたはペダルクランク１０８を選択的に解放するクラッチ、ならびに／またはジャックシャフトおよび／もしくは従動スプロケットセットからモータ２１２を選択的に解放するクラッチ２０４を備えることができる。いくつかの実施形態では、これらのクラッチの１つまたは複数はアクティブクラッチであり、これは、コントローラによって電子的に作動および／または機能停止され得ることを意味する。いくつかの実施形態では、これらのクラッチの１つまたは複数は、ワンウェイフリーホイールクラッチのように自動である。例えば、駆動輪が現在のギア比を考慮してペダルクランク１０８および／またはモータ２１２の現在の速度によって生成される速度よりも速い速度で回転しているときに、ペダルクランク１０８および／またはモータ２１２をジャックシャフト２０４および／または従動スプロケットセットから自動的に分離することを可能にするワンウェイフリーホイールクラッチを使用することができる。様々な実施形態において、クラッチは様々な位置に配置されてもよい。例えば、ペダルクランク１０８をジャックシャフト２０４から分離するクラッチは、ペダルクランクまたはジャックシャフトに配置することができる。いくつかの実施形態では、ペダルが使用されていないときにチェーンまたはベルト２０２が回転し続けまたは動き続けることがないように、クラッチをジャックシャフトに配置することが望ましい場合がある。別の例として、モータ２１２をジャックシャフト２０４から分離するクラッチは、モータ２１２またはジャックシャフト２０４に配置することができる。ペダルのためのクラッチと同様に、いくつかの実施形態では、モータが使用されていないときにチェーンまたはベルト２１０が回転し続けまたは動き続けることがないように、クラッチをジャックシャフトに配置することが望ましい場合がある。さらに、ジャックシャフト２０４と従動スプロケットセットとを分離するクラッチを、ジャックシャフトまたは従動スプロケットセットに配置することができる。さらに、従動スプロケットセットを駆動ホイールから分離するクラッチを、従動スプロケットセットと駆動ホイールとの間の接合部に配置することができる。

いくつかの実施形態では、第１のベルトドライブ２１０、第２のベルトドライブ２１４および第３のベルトドライブ２０２は実質的に、ジャックシャフト２０４が交差点に配置されたＴ字形を形成する。特定の実施形態では、第１のベルトドライブ２１０と第２のベルトドライブ２１４との間の角度、第１のベルトドライブ２１０と第３のベルトドライブ２０２との間の角度、および／または第２のベルトドライブ２１４と第３のベルトドライブ２０２との間の角度は、約５度、約１０度、約１５度、約２０度、約２５度、約３０度、約３５度、約４０度、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度、約７０度、約７５度、約８０度、約８５度、約９０度、約９５度、約１００度、約１０５度、約１１０度、約１１５度、約１２０度、約１２５度、約１３０度、約１３５度、約１４０度、約１４５度、約１５０度、約１５５度、約１６０度、約１６５度、約１７０度、約１７５度、約１８０度、またはその他の角度である。

いくつかの実施形態では、第３のベルトドライブ２０２は、電気自転車の一方の側に配置され、第１のベルトドライブ２１０および第２のベルトドライブ２１４は、電気自転車の他方の側に配置される。他の実施形態では、第２のベルトドライブ２１４が、電気自転車の一方の側に配置され、第１のベルトドライブ２１０および第３のベルトドライブ２０２が、電気自転車の他方の側に配置される。特定の実施形態では、第１のベルトドライブ２１０が、電気自転車の一方の側に配置され、第２のベルトドライブ２１４および第３のベルトドライブ２０２が、電気自転車の他方の側に配置される。他の実施形態では、第１のベルトドライブ２１０、第２のベルトドライブ２１４および第３のベルトドライブ２０２はすべて、電気自転車の同じ側に配置される。

いくつかの実施形態では、様々なベルトドライブは、様々な車軸に取り付けられたプーリ上にある。例えば、第１のベルトドライブ２１０は、電気モータ２１２に接続されたプーリ上にあってもよく、ジャックシャフト２０４に接続されたプーリ上にあってもよい。車軸は、車軸上の他のプーリに接続するジャックシャフト２０４上のこのプーリに接続されている。これらの他のプーリのうち、一方のプーリは第２のベルトドライブ２１４に接続することができ、別のプーリは第３のベルトドライブ２０２に接続することができる。ジャックシャフト２０４および車軸は、様々なベルトドライブの配置および位置に応じて、様々な配置および位置により多くのまたはより少ないプーリを有してもよい。

自動変速機
図１〜図２に示す実施形態は、単一のギアを備える実施形態を示している。例えば、この実施形態では、ベルト２０２，２１０および２１４は、一定のギア比または機械的利点を可能にする一定サイズのプーリに係合するように各々位置決めされる。しかしながら、様々な他の実施形態において、電気自転車は、電気自転車の汎用性を増すために、マルチギアシステムを備えてもよい。例えば、電気自転車は、内部ギアハブシステムを備えていてもよい。内部ギアハブシステムを有する自転車は、自転車のチェーンを回転させることなくギアをシフトすることができる。内部ギアハブは、プラネットギアまたは遊星ギアを用いて実装することができる。これらの構成では、ギアおよび潤滑剤が、ハブギアのシェル内に密閉される。

以下でより詳細に説明するように、いくつかの実施形態は、ホイール（ハブモータ）の内部に取り付けられていないディレイラおよび電気モータを備えた自転車用の部分的または完全に自動の変速機を備える。例えば、本明細書で開示されるような電気自転車は、電子的に動作可能なチェーン駆動ディレイラシステムを備えることができる。内部ギアハブとは異なり、電子的に動作可能なチェーン駆動ディレイラシステムは露出している。電子的に動作可能なディレイラは、例えば、電子コントローラからの、チェーンの１つのスプロケットから別のスプロケットへの動きをもたらすためのコマンドに応答して、アームまたはディレイラの他の機構を動かすアクチュエータを備えることができる。アクチュエータは、機械式、電気機械式、液圧式、空気式などであってもよい。本明細書で開示される自動変速機システムの実施形態のいくつかにおいて使用され得る、電子的に動作可能なチェーン駆動マルチギアディレイラシステムの一例は、「パワーアシスト自転車用のシフト制御システム」と題する米国特許第８，７６８，５８５号に見ることができ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ディレイラシステムには内部ギアハブシステムよりも多くの利点がある。第１に、ディレイラシステムは、通常、内部ギアハブよりも相当に安価である。加えて、ディレイラシステムは、典型的には、駆動輪にはるかにより多くの動力を送り、かつ／または伝達することができる。モータは、ユーザがペダルクランクを介して入力することができるよりも多くの動力および／またはトルクをシステムに入力することができるため、これは電気自転車の分野においてさらに重要となり得る。内部ギアハブシステムは、高応力または高出力の入力にはあまり適しておらず、維持される全体のギア比がより低い。さらに、ディレイラシステムは、内部ギアハブよりも広い範囲のギア比を含むことができる。内部ギアハブのギア比は、ハウジングのサイズによって制限される。ディレイラシステムはまた、より広い範囲のギアを可能にし、ホイールアセンブリとは別個にギア比を変更することを可能にするスプロケットセットをも備える。内部ギアハブは、場合によってはディレイラシステムより効率が悪い可能性がある。

いくつかの実施形態では、電気自転車は、乗り手がディレイラを手動で制御する必要なしに、ギアの変更を自動的に可能にするようにディレイラを動かすように構成された電子制御可能アクチュエータ（例えば、図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂに示される電子制御可能アクチュエータ９０３）を備える。例えば、典型的な非電気自転車では、ハンドルバーに配置された制御レバーがケーブルを介してディレイラに機械的に連結される。乗り手によるその制御レバーの動きは、ケーブルの並進を引き起こし、それにより、ディレイラの動きがギアを変更させる。しかしながら、本明細書で開示される様々な実施形態において、電子制御可能アクチュエータが、手動ハンドルバー制御レバーに取って代わる（または、いくつかの実施形態では補完する）ことができる。いくつかの実施形態では、電子制御可能ディレイラアクチュエータは、ディレイラ自体にもしくはその上に配置されるか、または、ディレイラ自体に組み込まれる。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、例えば、ケーブル、液圧または空気圧チューブなどを使用して、ディレイラから離れて配置されるかまたは分離され、ディレイラに機械的に連結される。いくつかの実施形態では、アクチュエータおよび／またはディレイラは、ディレイラを移動させてギアを変更するように構成された空気圧シリンダまたは液圧シリンダを備える。いくつかの実施形態では、アクチュエータおよび／またはディレイラは、ディレイラの電子制御可能移動を可能にするように構成された、例えばボールネジ、主ネジ、モータ、ソレノイドなどのような電気機械機構を備える。

いくつかの実施形態では、電気自転車の自動変速機システムは、モータ出力、従動スプロケットもしくはプーリ、ディレイラスプロケットおよび／または従動輪からペダル入力を分離する１つまたは複数の機構を備える。本明細書で使用されている場合、ディレイラスプロケットという用語は、ディレイラがスプロケットのセット間でチェーンを動かすことによって相互作用する２つ以上の同心スプロケットのセットを広く指すために使用される。ディレイラスプロケットという用語は、ディレイラ（または同様の機構）が２つ以上の同心プーリ面の間でベルトを移動させる、ベルト駆動システムのような、スプロケットを必ずしも使用しない同様のシステムを指すためにも使用され得る。いくつかの実施形態では、システムは、例えばワンウェイクラッチ、マグネットクラッチ、電子的に動作可能なクラッチなどのような１つまたは複数のクラッチを備える。１つまたは複数のクラッチは、ペダルクランク、ジャックシャフト、従動ホイール、ディレイラスプロケットなどのような１つまたは複数の位置に配置されてもよい。

自動変速機システムの実施形態は、アクティブクラッチを有することができる。例えば、ペダルクランクなどのユーザ入力デバイスをモータおよび／またはディレイラスプロケットから分離することを可能にする自動変速機システムの実施形態は、自動変速機システムが、たとえその速度が現在のペダルクランク速度とは無関係または関連していなくても、最適なギアチェンジ速度で（または望ましい速度の範囲内で）モータおよび／またはディレイラスプロケットを回転させることを可能にすることができる。ペダルクランクが静止しているかまたは回転していないとき、システムは、ギアチェンジを引き起こすかまたは可能にするために、モータおよび／またはディレイラスプロケットを依然として回転させることができるように構成することができる。別の例として、ペダルクランクが回転している場合があるが、ペダルクランクの現在の速度および現在のギア比は、ギアチェンジを行うためのディレイラスプロケットの最適な回転速度をもたらさない場合がある。したがって、ディレイラスプロケット速度によって最適なシフトが可能になる場合、システムは、ディレイラスプロケットからペダルクランクを分離するかまたは少なくとも部分的に分離して、モータ（および／または自転車の運動量）が、現在のギアだけでペダルクランクによって回転されるよりも速い速度でディレイラスプロケットを回転させることを可能にするように構成することができる。別の例として、ペダルクランクが、シフトに理想的であるよりも速い速度でディレイラスプロケットを回転させている場合、システムは、ディレイラスプロケットからペダルクランクを分離するか、少なくとも部分的に分離して、ディレイラスプロケットが、より最適なギアシフト状態に影響を与えるために、少なくとも一時的により遅い速度で回転することを可能にするように構成することができる。いくつかの実施形態では、モータ（および／または別個の制動アクチュエータ）は、ディレイラスプロケットに制動力を供給してディレイラスプロケットの速度を減速するように構成されてもよい。

自動変速機システムのいくつかの実施形態は、１つまたは複数のワンウェイフリーホイールクラッチを備えることができる。１つの例示的な実施形態では、モータがチェーンまたはベルトを介してジャックシャフトを駆動し、ジャックシャフトと後輪との間の異なるチェーンまたはベルトが後輪を駆動する（例えば、以下に説明する図９Ａおよび図９Ｂに示すように）。さらに、いくつかの実施形態におけるペダルシステムは、ジャックシャフト入力またはペダルハブのいずれかにおいてワンウェイフリーホイール（クラッチ）を介して係合される。ワンウェイクラッチは、モータがペダルに動きを生じさせることなくチェーンを駆動することを可能にするので、制御システムはペダルからシフト動作を分離することができる。ワンウェイクラッチは、自動変速機が負荷の下であっても円滑にギアを変化させることを可能にする。いくつかの実施形態では、クラッチは、ユーザデバイスまたは車載コンピューティングユニットによる能動的な係合または解放を必要とすることなく、自動的である。他の実施形態では、クラッチは、ユーザデバイスおよび／または車載コンピューティングユニットによって必要に応じて選択的に係合および／または解放されるように構成される。いくつかの実施形態では、システムは、ペダルクランク、ジャックシャフト、従動ホイール、ディレイラスプロケット、モータシャフトなどのような、１つまたは複数の位置に位置決めすることができる、１つまたは複数の追加のワンウェイクラッチを備えることができる。

いくつかの実施形態では、本明細書で開示される自動ディレイラ変速機の概念は、モータがホイールに取り付けられていない（例えば、モータから従動輪または被駆動輪にトルクを伝達するために使用される少なくとも１つのベルト、チェーンなどが存在する）任意の電気自転車構成と共に機能するように構成することができる。例えば、電気自転車は、ボトムブラケットに配置されたモータを備え、ワンウェイフリーホイール、磁気または他の電気的に制御される機械的クラッチが、ユーザがペダリングを停止したときにフロントスプロケットからペダルを分離するために使用される。この実施形態では、（ジャックシャフトを駆動するのとは対照的に）シフト事象の間、電気モータがフロントスプロケットを駆動して必要なチェーン運動を生成する。このような中間駆動装置の一例が、以下に説明する図１０Ａおよび図１０Ｂに示されている。

中間駆動モータは、一般に、本明細書に記載のシステムのようなディレイラシステムと互換性がある。いくつかの実施形態では、中間駆動モータは、内部ギアハブ、ベルトドライブなどと互換性があり得る。中間駆動モータは、他の自転車パラメータ、状態、および／または統計の中でも、ペダル動力、ホイール速度、ペダルリズムを測定するために複数のセンサを使用することが可能になり得る。中間駆動モータは、本明細書で開示されるシステムのような電子ディレイラシステムと一体化することもできる。これらの構成は、ユーザを助け、より円滑なギアチェンジを提供することができる。

中間駆動モータを備える電気自転車は、多くの利点を有することができる。中間駆動モータシステムでは、変速機システムをバイパスしてホイールを直接駆動するハブモータとは異なり、電気自転車は、変速機システムを介してモータ動力を伝達することができ、結果としてモータのバッテリ寿命が長くなり、使用中の自転車のハンドル操作がより良好になる。上述したように、中間駆動モータはまた、中央に配置されてもよいし、ボトムブラケットに位置決めされてもよい。中間駆動モータはボトムブラケットに配置されているので、モータの重量がより均等に分散される。中間駆動モータは、ペダルクランクとの統合によってモータの動力を提供することもできます。これらのシステムでは、中間駆動モータはホイール自体の代わりにペダルクランクを駆動し、中間駆動モータが、同様に駆動されるハブモータよりも性能を増大し、トルク出力を高くすることを可能にする。したがって、中間駆動モータは、例えば、モータとペダルクランクの両方が変速機システムに寄与することになるため、これら両方によってトルクが加えられたときに、より高いトルク密度（すなわち、モータの単位重量当たりのより高いトルク出力）を提供することが可能であり得る。

（１または複数の）バッグ構成
一実施形態では、電気自転車は、貨物またはその他の（１または複数の）物品を保持するように構成された１つまたは複数のバッグを備える。図３は、１つまたは複数のバッグを備える電気自転車の実施形態の一例を示す。

一実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００が電気自転車の後部に配置される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００は、電気自転車に永久的または半永久的に統合される。他の実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００またはその一部は、電気自転車から選択的に取り外し可能である。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００は、後輪またはその一部を被覆し、後輪のための保護カバーを提供する。後輪またはその一部を覆うことにより、１つまたは複数のバッグ３００は、乗り手および／または後輪が埃または他の塵芥にさらされるのを低減することができる。１つまたは複数のバッグ３００は、衝撃または損傷から後輪の保護層として機能することもできる。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００は、硬質シェルおよび／または軟質コンパートメントもしくはパウチを含む。硬質シェルまたは構造体は、例えば硬質プラスチックのような任意の種類の硬質材料で作ることができる。硬質シェルは、１つまたは複数のバッグ３００が一定の形態および／または形状を維持できるように、１つまたは複数のバッグ３００に剛性構造を与えることができる。また、硬質シェルは、１つまたは複数のバッグ３００が後輪フレームに突っ込むことを防止することができる。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００は、弾性材料を用いてバッグの本体に接続された半剛性外側シェルを備える。弾性材料は、バッグが満杯でないときに外側シェルを身体に緊密にまたは密着させて保持し、バッグが満杯または部分的に満杯になったときにバッグ内に配置された積荷にシェルを緊密に保持するように構成することができる。いくつかの実施形態では、バッグ３００は、防水性および／または耐切断性になるように構成される。いくつかの実施形態では、バッグ３００は、自転車フレームに永久的に固定されるか、または自転車フレームに取り外し可能に取り付けられる。いくつかの実施形態では、以下にさらに説明するように、バッグ３００は、例えばバッテリ、コントローラ、および／またはダーティロックなどの様々な物品を保持するための１つまたは複数の内部または外部ポケットを備えることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のポケットは、バッテリ、コントローラ、ダーティロックなどのような特定の物品を保持するように特別に構成されている。例えば、ダーティロックを保持するための特別なポケットは、埃、汚染物質、および／または湿気がロックからバッグ内の他の物品に移る危険性を低減するために、防水性もしくは他の材料および／またはシールを含むことができる。

軟質コンパートメントまたはパウチは、任意の種類の布地、軟質プラスチック、キャンバス、革、またはその他の適切な材料またはトリムのような任意の軟質材料から作成することができる。いくつかの実施形態では、軟質コンパートメントまたはパウチは、サイズおよび寸法が様々な物品を担持することができるように可撓性であり得る。ある実施形態では、軟質コンパートメントまたはパウチは空になると、つぶれて硬質シェルに対して平らになり、後輪に近づく。これにより、電気自転車のより空力的な構成が可能になり得る。対照的に、特定の実施形態では、１つまたは複数の物品が軟質コンパートメントまたはパウチに配置されると、軟質コンパートメントまたはパウチは、硬質シェルによって支持されながら拡張することができる。

特定の実施形態では、電気自転車は、プラットフォーム３０６を備える。プラットフォーム３０６は、乗り手の足を休めるために、および／または軟質コンパートメントまたはパウチを支持するために使用されるように構成することができる。

専用ポケット
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００は、特定の物品専用の１つまたは複数のコンパートメントまたはパウチを含む。例えば、特定の実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００は、電気自転車の片側または両側にバッテリを取り付け、懸架するための１つまたは複数の専用バッテリパウチまたはコンパートメント３０８を備えることができる。他の実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００は、自転車ロックおよび／またはヘルメットのための１つまたは複数の専用コンパートメントまたはパウチを備えることができる。例えば、１つまたは複数のバッグ３００は、ダーティロックを保持または保管するために使用され得る。

特定の実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００は、様々な場所にある複数の専用バッテリコンパートメント３０８を備える。いくつかの実施形態では、コンパートメント３０８はバッグ３００の片側または両側にある。他の実施形態では、コンパートメントは、側方に代えて、またはそれに加えて、自転車上のハンドルから最も遠いバッグ３００の後端にあってもよい。さらに他の実施形態では、コンパートメント３０８は、自転車のハンドルに最も近いバッグ３００の前側にあってもよい。または、コンパートメント３０８は、バッグ３００上の前方位置、側方位置、および／または後方位置の任意の組み合わせにあってもよい。コンパートメント３０８はさらに、バッグ３００の外側および／またはバッグ３００の内側の両方またはいずれかにおいて、これらの位置のいずれかに配置することができる。いくつかの実施形態では、バッグ３００は、バッグ３００をそれらの要素から保護し、および／または、セキュリティ目的のためにバッグ３００を視界から隠すためのカバーを含むこともできる。

特定の実施形態では、１つまたは複数のバッグ３００は、様々な形状およびサイズのバッテリを収容するために、様々な形状およびサイズの複数の専用バッテリコンパートメント３０８を備える。いくつかの実施形態では、バッテリコンパートメント３０８は、実質的に矩形の形状であり、ほぼレンガのような形状をした様々なサイズの複数のバッテリを保持するように構成される。例えば、コンパートメント３０８は、それぞれ約３．３７５インチ×約２．６２５インチ×約１０．２５０インチの幅、深さ、および長さの寸法を有するほぼレンガのようなおよび／または矩形の形状のバッテリを保持するように構成されてもよい。他の可能な幅寸法は、約０．５インチ、約１インチ、約１．５インチ、約２インチ、約２．５インチ、約３インチ、約３．５インチ、約４インチ、約４．５インチ、約５インチ、約５．５インチ、もしくは約６インチ、またはその他の幅を含む。他の可能な深さ寸法は、約０．５インチ、約１インチ、約１．５インチ、約２インチ、約２．５インチ、約３インチ、約３．５インチ、または約４インチ、約４．５インチ、約５インチ、約５．５インチ、もしくは約６インチ、またはその他の深さを含む。他の可能な長さ寸法は、約０．５インチ、約１インチ、約１．５インチ、約２インチ、約２．５インチ、約３インチ、約３．５インチ、約４インチ、約４．５インチ、約５インチ、約５．５インチ、約６インチ、約６．５インチ、約７インチ、約７．５インチ、約８インチ、約８．５インチ、約９インチ、約９．５インチ、約１０インチ、約１０．５インチ、約１１インチ、約１１．５インチ、約１２インチ、約１２．５インチ、約１３インチ、約１３．５インチ、約１４インチ、約１４．５インチ、約１５インチ、約１５．５インチ、約１６インチ、約１６．５インチ、約１７インチ、約１７．５インチ、もしくは約１８インチ、またはその他の深さを含む。

コンパートメント３０８は、単一のサイズおよび形状のバッテリを収容するようなサイズにされてもよく、または、コンパートメント３０８は、多くの範囲のバッテリサイズおよび形状を収容するようなサイズにされてもよい。他の実施形態では、バッテリコンパートメント３０８は、典型的であろうと非典型的であろうと、実質的に正方形形状、円形形状および／もしくは楕円形形状ならびに／またはその他の形状である。

正方形のコンパートメントは、約０．５インチ、約１インチ、約１．５インチ、約２インチ、約２．５インチ、約３インチ、約３．５インチ、約４インチ、約４．５インチ、約５インチ約５．５インチ、約６インチ、約６．５インチ、約７インチ、約７．５インチ、約８インチ、約８．５インチ、約９インチ、約９．５インチ、約１０インチ、約１０．５インチ、約１１インチ、約１１．５インチ、約１２インチ、約１２．５インチ、約１３インチ、約１３．５インチ、約１４インチ、約１４．５インチ、約１５インチ、約１５．５インチ、約１６インチ、約１６．５インチ、約１７インチ、約１７．５インチ、もしくは約１８インチの長さおよび幅、またはその他の長さおよび幅を有してもよい。正方形のコンパートメント３０８は、約０．５インチ、約１インチ、約１．５インチ、約２インチ、約２．５インチ、約３インチ、約３．５インチ、約４インチ、約４．５インチ、約５インチ、約５．５インチ、約６インチ、またはその他の高さの高さ寸法を有してもよい。

円形または楕円形のコンパートメント３０８は、約０．５インチ、約１インチ、約１．５インチ、約２インチ、約２．５インチ、約３インチ、約３．５インチ、約４インチ、約４．５インチ、約５インチ、約５．５インチ、約６インチ、約６．５インチ、約７インチ、約７．５インチ、約８インチ、約８．５インチ、約９インチ、約９．５インチ、約１０インチ、約１０．５インチ、約１１インチ、約１１．５インチ、約１２インチ、約１２．５インチ、約１３インチ、約１３．５インチ、約１４インチ、約１４．５インチ、約１５インチ、約１５．５インチ、約１６インチ、約１６．５インチ、約１７インチ、約１７．５インチ、もしくは約１８インチの最小直径および／または高さ、またはその他の直径および／または高さを有してもよい。

特定の実施形態では、専用バッテリコンパートメント３０８は、バッテリが落ちないように十分な安定性を提供しながら、容易な取り付けおよび取り外しを可能にするために、上部に開口部を有する斜めまたは実質的に垂直な構成である。

いくつかの実施形態では、電気自転車は、電気自転車の１つまたは複数の側面に複数のバッテリコンパートメント３０８を含む。例えば、いくつかの実施形態では、１つ、２つ、または３つのバッテリコンパートメント３０８を、電気自転車の各側に配置することができる。他の実施形態では、別の面と比較して一方の面により多くのバッテリコンパートメント３０８が配置されてもよい。特定の実施形態では、１つまたは複数のバッテリコンパートメント３０８が、電気自転車の片側にのみ配置されてもよい。

いくつかの実施形態では、（１または複数の）専用バッテリコンパートメント２０２は、バッテリが電気モータに電力を供給できるようにバッテリを電気自転車に接続するためのコネクタ機構をさらに備える。例えば、（１または複数の）専用バッテリコンパートメント２０２は、バッテリを電気自転車に接続するためのクレードル、ドック、（１または複数の）ケーブル、および／または（１または複数の）ピンを備えることができる。（１または複数の）バッテリコンパートメント２０２はまた、現在周知であるか、または将来開発される他のバッテリ接続機構をも備えることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のバッテリをモータに接続するバッテリ接続機構は、１つまたは複数のバッグ３００によって保護的に被覆される。

特定の実施形態では、専用バッテリに制限される他のいくつかの電気自転車とは異なり、いくつかの異なるタイプのバッテリを取り付けることができる。いくつかの実施形態の専用バッテリコンパートメント３０８は、形状および／またはサイズが柔軟であり、様々な形状および／またはサイズのバッテリを収容することができる。さらに、特定の実施形態では、専用バッテリコンパートメント２０２は、他の目的の中でも再充電、交換、および／または更新のためにバッテリの簡単な設置および／または取り外しを可能にすることができる。

いくつかの実施形態では、バッグ３００および／またはコンパートメント３０８は、動くときに自転車に対する抗力を最小限にするおよび／または低くするようにし、したがって電気システムの効率を高めるために、空気力学的に成形される。他の実施形態では、バッグ３００および／またはコンパートメント３０８はより大きなものであり、より多くの保管スペースのために空気力学的効率を犠牲にする。

車両制御システム
現在、様々な州および／または国には、電気自転車の使用を管理する異なる法律がある。例えば、電気自転車およびそれらの電力の定義および／または制限は、各州および／または国によって異なる可能性がある。電気自転車の最高速度に関する法律も異なる場合がある。例えば、米国連邦法は、電気モータが７５０ワット未満で、乗り手の体重が１７０ポンド未満のときのモータ駆動時の最高速度が２０マイル毎時未満である電気自転車を電気自転車と定義し、限定している。比較すると、カリフォルニア州は電気自転車の最大出力を１０００ワットに制限し、フロリダ州は最大５０００ワットの最大出力を有する電気自転車を許可している。

言うまでもなく、各管轄区域の異なる法律および規制は、電気自転車製造業者にとって、そのような規則すべてに準拠した単一の製品を作る際に課題をもたらしている。製造業者のオプションの１つは、すべての管轄区域の規制を遵守し、どこでも販売できる低消費電力の自転車を開発することである。しかし、そのような電気自転車は、電力および／または速度の両方において不必要に制限され、結果として、消費者にアピールすることができず、したがって販売を妨げることがある。もう１つのオプションは、各管轄区域の法律で許可されている最大の電力および／または速度に達するように、各管轄区域に合わせてカスタマイズされた電気自転車製品を開発することである。しかし、このオプションは、本質的に、複数のモデルの設計および製造において高いコストをもたらす。

本明細書で開示される電気自転車の一実施形態は、すべての州の規制に準拠するために十分に低電力の電気自転車を開発するか、または、管轄区域ごとにカスタマイズされた電気自転車を開発する代わりに、ソフトウェアおよび（１または複数の）コンピュータシステムを使用して、各管轄区域の規制内で最大出力および／または速度を制御する。言い換えれば、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の管轄区域の規制を上回るハードウェア仕様を有する電気自転車が、ソフトウェアおよび（１または複数の）コンピュータシステムを介してそのような規制に適応可能である。このような電気自転車は、各管轄区域の法律によって許容される出力および／または速度制限を最大にすることができる。このように、電気自転車の製造業者は、ソフトウェアおよび（１または複数の）コンピュータシステムが各管轄区域の規制内で電気モータの最大出力および／または速度出力を制限できる限り、複数の管轄区域に対して１つの電気自転車製品を設計、構築、および販売するだけでよい。

図４は、管轄区域の規制内で電気自転車のモータの出力を制御するシステムの一実施形態の高レベルの概要を示すブロック図である。一実施形態では、主コンピューティングシステム６０４、電気自転車コンピューティングシステム６１０、および／またはユーザアクセスポイントシステム６２４は、電気自転車のモータの出力を制御するためにネットワーク６０８を介して通信することができる。例えば、いくつかの実施形態では、主コンピューティングシステム６０４、電気自転車コンピューティングシステム６１０、および／またはユーザアクセスポイントシステム６２４は、性能特性が特定の管轄区域または政府の規制および要件に準拠するように、電気自転車の性能特性を制御するように構成される。特定の実施形態では、電気自転車の性能を制御および／または監視するためにシステムと共に使用されるように構成された適切なソフトウェアは、インストールのために購入および／またはダウンロードすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４のためのソフトウェアは、モバイルアプリケーションストアからダウンロードしてインストールすることができる。

いくつかの実施形態では、システムは、乗り手および／または他のユーザからの入力を受信して、電気自転車を制御するための１つまたは複数の制御パラメータを指定するように構成されたユーザアクセスポイントシステム６２４を備える。このような制御パラメータは、「ペダルアシスト」または「パワーオンデマンド」のパワー印加モード（例えば、モータが乗り手のペダリングの圧力に基づいて乗り手を支援するペダルアシストモード、および、乗り手がモータによって出力される動力の量を制御するパワーオンデマンドモード）、総出力（例えばワット単位）、最高速度、最大トルクおよび／またはブレーキオンもしくはオフ状態を含むことができる。追加的にまたは代替的に、システム（例えば、電気自転車コンピューティングシステム６１０）は、（例えば、ユーザアクセスポイントシステム６２４を介して）ユーザによって提供される情報、および／または、１つまたは複数の内部または外部データベース（例えば、規制データベース６０６または６２２）から検索された情報に基づいて、そのような制御パラメータの１つまたは複数を決定するように構成することができる。例えば、特定の実施形態では、乗り手および／または他のユーザは、モータの最大速度および／または出力値を入力することができる。他の実施形態では、乗り手および／または他のユーザは、電気自転車が位置する州または他の管轄区域を入力および／または選択することができ、システムは、電気自転車が特定の州または管轄区域の規則に準拠するように、１つまたは複数の制御パラメータを自動的に構成するように構成することができる。いくつかの実施形態では、システムは、ユーザが州または他の管轄区域を手動で入力および／または選択する必要なく、適切な州または他の管轄区域を自動的に検出するように構成することができる。例えば、以下にさらに説明するように、システムは、自転車の位置を検出するためにＧＰＳモジュールを利用するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、ユーザアクセスポイントシステム６２４の規制データベース６２２に基づいて、選択された管轄区域の適切な規制の下で許容される最大速度および／または出力を決定する。他の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、規制データベース６０６を備える主コンピューティングシステム６０４と通信して、選択された管轄区域の適切な規制の下で許容される最大速度および／または出力を決定する。電気自転車に関する規制、電気自転車の最大許容電力および／もしくは速度、ならびに／または他の関連情報は、規制データベース６０６，６２２に格納することができる。ユーザアクセスポイントシステム６２４および／または主コンピューティングシステム６０４は、１つまたは複数の他のコンピューティングシステムおよび／またはデータベースと通信することによって、１つまたは複数の規制データベース６０６，６２２を定期的に更新するように構成することができる。

特定の実施形態では、ＧＰＳモジュールは、電気自転車の現在位置を検出し、その位置をユーザアクセスポイントシステム６２４、電気自転車コンピューティングシステム６１０、および／または主コンピューティングシステム６０４に電子的に送信するように構成される。検出された位置に基づいて、ユーザアクセスポイントシステム６２４、電気自転車コンピューティングシステム６１０、および／または主コンピューティングシステム６０４は、自動的に規制データベースにアクセスし、電気自転車が現在位置する管轄区域の適切な規制の下で許容される最大速度および／または出力を決定することができる。いくつかの実施形態では、ＧＰＳモジュールは、電気自転車の位置を定期的にチェックし、その位置をユーザアクセスポイントシステム６２４、電気自転車コンピューティングシステム６１０、および／または主コンピューティングシステム６０４に電子的に送信するように構成される。電気自転車の定期的に更新される位置に基づいて、ユーザアクセスポイントシステム６２４、電気自転車コンピューティングシステム６１０、および／または主コンピューティングシステム６０４は、電気自転車の移動に起因して必要なときに、新たな管轄区域の適切な規制の下で許容される最大速度および／または出力を更新することができる。いくつかの実施形態では、ＧＰＳモジュールは、ユーザのスマートフォンまたは他のポータブルコンピューティングデバイスの一部である。いくつかの実施形態では、ＧＰＳモジュールに加えて、またはＧＰＳモジュールに代えて、例えば、携帯電話中継塔三角測量、Ｗｉ−Ｆｉアクセスポイントもしくは他の無線デバイスもしくはブロードキャストの検出などのような他の位置特定または地理位置情報方法を利用することができる。

いくつかの実施形態では、電気自転車は、電気自転車コンピューティングシステム６１０を備える。特定の実施形態では、電気自転車コンピューティングシステム６１０は、１つまたは複数の規制データベース６０６，６２２から決定される最大許容出力および／または速度に従って、電気自転車の最大出力および／または速度を制限するように構成される。特定の実施形態では、電気自転車コンピューティングシステム６１０は、電気自転車のモータの最大出力を制御および／または制限するように構成された出力制御モジュール６１２を備える。電気自転車コンピューティングシステム６１０はまた、モータの最大速度出力を制御および／または制限するように構成された速度制御モジュール６１４を備えることができる。

いくつかの実施形態では、データおよびユーザ設定の一部または全部が記録され、時間／日付スタンプされ、一定期間（例えば、クラッシュまたは誤用の場合の製造者責任を保護するために）保存される。例えば、位置ベースの性能プロファイルが作成されるたびに（例えば、位置情報のユーザ指定もしくは特定の制御パラメータから、または位置情報の自動決定および関連する制御パラメータの自動構成から）、ユーザが生成するデータおよび指定する設定はログデータベースに記録される。いくつかの実施形態では、速度、加速度、移動距離、スロットル位置、ブレーキ制御位置、周辺車両からの距離などのような他のデータも記録される。システムは、ログデータベースに記憶されたデータを記憶または分析するために、定期的に別のサーバまたはシステムにバックアップするように構成されてもよい。

特定の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、ユーザ（例えば、乗り手）が、「自転車」モード、「モペット」または「オフロード専用」モードなどの複数の乗車モードから乗車モードを選択することを可能にするように構成することができる。一実施形態では、自転車モードは、例えば、電気自転車のモータをオフまたは切ることができ、電気自転車をペダリングのみで駆動することを可能にし、モペットモードは、電気自転車がモペットの定義に該当するように（例えば、出力制御モジュール６１２は、電気自転車の出力および／または速度を、法律によって定められた限度内に制限するように構成されてもよい）、例えば、電気自転車の機能（例えば、最高速度、モータ出力など）を制限することができ、オフロード専用モードは、例えば、制約のない最高速度および／またはモータ出力を可能にすることができる。

特定の実施形態では、電気自転車コンピューティングシステム６１０および／またはユーザアクセスポイントシステム６２４は、電気自転車の現在の速度を検出するように構成された速度検出モジュール６１６を備える。検出された電気自転車の速度は、ユーザアクセスポイントシステム６２４および／または他の表示手段を介して乗り手に表示することができる。

特定の実施形態では、電気自転車コンピューティングシステム６１０および／またはユーザアクセスポイントシステム６２４は、ＧＰＳモジュールと通信し、電気自転車の現在位置を検出し、および／または、乗り手に方向を与えるように構成されたナビゲーションモジュール６１８を備える。方向は、ユーザアクセスポイントシステム６２４および／または他の表示手段を介して乗り手に表示することができる。

特定の実施形態では、電気自転車コンピューティングシステム６１０および／またはユーザアクセスポイントシステム６２４は、１つまたは複数のバッテリセンサと通信することによって現在のバッテリレベルを検出および／または監視するように構成されたバッテリレベル検出モジュール６２０を備える。いくつかの実施形態では、電気自転車コンピューティングシステム６１０は、検出されたバッテリレベルに基づいて電気自転車が走行することができる残りの距離または範囲を推定するようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、現在のバッテリレベルおよび／または推定距離は、ユーザアクセスポイントシステム６２４および／または他の表示手段を介して乗り手に表示される。

特定の実施形態では、電気自転車コンピューティングシステム６１０および／またはユーザアクセスポイントシステム６２４は、電気自転車のサスペンション設定を制御するように構成される。いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、乗り手にサスペンション設定入力フィールドを表示することができる。乗り手は、ユーザアクセスポイントシステム６２４を使用して乗り手の選択のサスペンション設定を挿入することができる。特定の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、乗り手からのサスペンション設定選択を受信し、その選択を電気自転車コンピューティングシステム６１０に送信するように構成される。電気自転車コンピューティングシステム６１０は、選択入力を受信し、それに応じて電気自転車を制御することができる。

例えば、いくつかの実施形態では、電気自転車は、ソフト、中間、またはハードのような１つまたは複数のサスペンション設定を有するように構成することができる。乗り手がソフトサスペンション設定を選択した場合、電気自転車コンピューティングシステム６１０は、電気自転車の衝撃吸収機構を調整することにより、電気自転車のサスペンション設定を緩めることができる。乗り手がハードサスペンション設定を選択した場合、電気自転車コンピューティングシステム６１０は、電気自転車のバネおよび／または衝撃吸収機構を調整することにより、電気自転車のサスペンション設定を締めることができる。

ネットワークは、１つまたは複数のインターネット接続、安全なピアツーピア接続、インターネットを介したセキュアソケットレイヤ（ＳＳＬ）接続、インターネットを介した仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）接続、もしくはインターネットを介した他の安全な接続、プライベートネットワーク接続、専用ネットワーク接続（例えば、ＩＤＳＮ、Ｔ１など）、ワイヤレス接続もしくはセルラー接続など、または前述の任意の組み合わせを含んでもよい。

コンピューティングシステム
いくつかの実施形態では、上述したコンピュータクライアントおよび／またはサーバは、図５に示されるコンピューティングシステム６２６の形態をとり、図５は、１つまたは複数のネットワーク６０８を介して１つもしくは複数のコンピューティングシステム６１０および／または１つもしくは複数のデータソース６４２と通信するコンピューティングシステムの一実施形態のブロック図である。コンピューティングシステム６２６は、自転車のモータを制御することに関連するシステムおよび方法、ならびに変速機を制御することに関連するシステムおよび方法を含む、本明細書に記載される１つまたは複数のシステムおよび方法を実装するために使用され得る。さらに、一実施形態では、コンピューティングシステム６２６は、電気自転車のモータの出力速度および／または出力を制御するように構成されてもよい。図５は、コンピューティングシステム６２６の一実施形態を示しているが、コンピューティングシステム６２６の構成要素およびモジュールで提供される機能を、より少数の構成要素およびモジュールに組み合わせることができ、または、追加の構成要素およびモジュールにさらに分離することができることは認識されたい。

モータ制御モジュール
一実施形態では、システム６２６は、電気自転車のモータの出力および／または速度を制御することに関して本明細書で説明される機能を実行するモータ制御モジュール６３８を備える。モータ制御モジュール６３８は、以下でさらに説明される中央処理装置６３４によってコンピューティングシステム６２６上で実行されてもよい。

いくつかの実施形態では、モータ制御モジュール６３８は、代替的または追加的に、電気自転車用の自動変速機システムに関して本明細書に開示された機能を実行するように構成される。例えば、モータ制御モジュール６３８は、電気自転車コントローラ６７０であってもよい。電気自転車コントローラ６７０は、例えば、自転車速度、ホイール速度、ペダルクランク速度、ジャックシャフト速度、傾斜角、加速度、自転車動作モード、ペダル入力トルク、ペダルリズムなどに関する情報を受信するために、１つまたは複数のセンサからの入力を受信するように構成されてもよい。電気自転車コントローラは、１つまたは複数のセンサから受信した情報に基づいて、停止事象が発生しているか否かを自動的に判定し、最適なギアチェンジ速度を計算し、最適なギアチェンジウィンドウを計算し、モータを動作させ、および／または、ギアチェンジを行うために電子ディレイラと通信することができる。

図６は、複数の自転車のパラメータ、状態、および／または統計などの情報を受信するために、１つまたは複数のセンサからセンサ入力６５０を受信するように構成された電気自転車コントローラ６７０の一実施形態を示す。１つまたは複数のセンサは、いくつかの実施形態では、コントローラ６７０の一部であってもよいし、コントローラ６７０の外部にあってもよい。センサ入力６５０は、複数の自転車パラメータ、状態、および／または統計のうちの１つまたは複数を連続的に測定または検出することができる。実施形態では、センサ入力６５０は、所定の間隔をおいて複数の自転車パラメータ、状態、および／または統計のうちの１つまたは複数を連続的に測定または検出することができる。さらに、センサ入力６５０は、複数の自転車パラメータ、状態、および／または統計のうちの１つまたは複数を自動的に測定または検出することができる。

図６に示す実施形態は複数のセンサを含むが、様々な実施形態は、より多くのまたはより少ないセンサ、異なるタイプのセンサを含むことができ、および／または、任意の特定の時間に利用可能なセンサのサブセットのみを利用することができる。さらに、１つまたは複数のセンサは、直接センサまたは間接センサであってもよい。例えば、センサは、その割り当てられたパラメータを直接的に測定または検出してもよく、または、センサは、例えば、異なるパラメータのその直接的な測定もしくは検出、および／または、１つまたは複数の異なるセンサの直接的なもしくは間接的な測定もしくは検出に基づいて、その割り当てられたパラメータを計算することによって、その割り当てられたパラメータを間接的に測定または検出してもよい。例えば、従動スプロケット回転速度を出力するように構成されたセンサは、その速度を直接測定することができる（例えば、従動スプロケットに隣接して配置されたホール効果センサを使用することによって）。しかしながら、いくつかの実施形態では、センサは、例えば、ジャックシャフトのような関連構成要素の速度を検出し、現在のギア比に基づいて従動スプロケット速度を計算することによって、従動スプロケット速度を間接的に測定することができる。いくつかの実施形態では、複数のセンサのうちのいくつかは、ハードウェアセンサを含むか、またはソフトウェア内で実装されてもよい。例えば、ジャックシャフト速度および現在のギア比を検出するためにハードウェアセンサが使用される場合、従動スプロケット速度センサは、いくつかの実施形態では、ジャックシャフト速度およびギア比センサからの読み取り値を考慮に入れるソフトウェア内で完全に実装されてもよい。

一実施形態では、１つまたは複数のセンサは、例えば、１秒、１分、１時間などのようなある期間中のペダルクランクの回転数を測定するように構成されたペダルリズムセンサ６５２を含むことができる。具体的には、ペダルリズムセンサ６５２は、サイクリストまたはユーザがペダリングしているおよび／またはペダルを回している速度を測定することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のセンサは、前輪および／または後輪の速度を測定するように構成されたホイール速度センサ６５４を含むことができる。ギア比センサ６５６は、任意の時点でギア比を測定するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ギア比センサは、ディレイラアームの現在位置（および／または現在の指示位置）を検出することに少なくとも部分的に基づく。トルクセンサ６５８は、電気自動車システムに加えられている総トルク、モータによって加えられるトルク、および／またはペダルによって加えられるトルクを測定するように構成することができる。いくつかの実施形態では、トルクセンサ６５８は、モータおよび／またはペダルによって駆動輪に加えられる検出トルク量と線形またはその他の関係を有する値を出力するように構成される。いくつかの実施形態では、トルクセンサ６５８（または異なるセンサ）は、単にモータおよび／またはペダルが駆動輪に現在トルクを印加しているか否かを示すように構成されている。

いくつかの実施形態では、ブレーキ圧力センサ６６０は、ブレーキまたは複数のブレーキに加えられる圧力の測定を行うことができる。ブレーキ圧力センサ６６０は、ユーザによって加えられ、かつ／または電気自転車コントローラ６７０によって自動的に加えられるブレーキ圧力を測定することができる。以下に説明するように、いくつかの実施形態では、電気自転車コントローラ６７０は、ブレーキ圧力センサ６６０によって測定されたブレーキ圧力を使用して、停止事象が発生しているかおよび／または発生しようとしているかを判定する（または判定を助ける）ことができる。さらに、電気自転車コントローラ６７０は、ブレーキ圧力センサ６６０によって測定されたブレーキ圧力、ホイール速度センサ６５４および／または他のセンサによって測定されたホイール速度に基づいて、ホイールロックアップ状態（例えば、ホイールがロックアップするほど迅速にブレーキがかけられる）を検出することができる。一実施形態では、ホイール速度センサ６５４は、ホイール速度がゼロであることを検出、測定、および／または決定する。電気自転車コントローラ６７０は、この実施形態では、ホイールロックアップ状態が発生していると判定することができる。実施形態にいて、ワンウェイクラッチシステムを含むような条件下で、システムは、ホイールロックアップ状態が発生していることを判定するために、シフトが生じないようにする必要があり、および／または、ギアのシフトを停止する必要がある。バッテリレベルセンサ６６２は、バッテリレベルを測定するように構成することができる。温度センサ６６４は、電気自転車システムおよび電気自転車システムの各構成要素の温度を測定するように構成することができる。スプロケット速度センサ６６６は、スプロケットセットまたはスプロケットセットの１つまたは複数のスプロケットの速度を測定するように構成することができる。スプロケット速度センサ６６６（および／または１つまたは複数の追加の速度センサ）は、ディレイラスプロケットセット（例えば、従動スプロケットセット）、リアスプロケットセット、フロントスプロケットセット、および／またはその他のスプロケットセットを測定するように構成することができる。チェーン速度センサ６６８は、電気自転車システムのチェーンの速度を測定するように構成することができる。チェーン速度センサ６６８はまた、ベルトドライブ、プーリ、および／または電気自転車システムのその他の駆動装置の速度を測定するように構成することもできる。

いくつかの実施形態では、加速度センサ６６７（例えば、加速度計）は、電気自転車、ホイール、スプロケットセット、チェーンドライブ、ペダル、ペダルクランク、制動力などの加速および／または減速のレベルまたは速度を測定、計算、および／または他の様態で決定することができる。いくつかの実施形態では、加速度センサ６６９は、単に電気自転車が加速および／または減速しているかを示すように構成されている。傾斜センサ６６９（いくつかの実施形態では、加速度センサ６６７と同じであってもよい）は、電気自転車、シート、ホイール、チェーンドライブ、スプロケットセット、モータなどの傾斜角または上昇角を測定、計算、および／または他の様態で決定することができる。いくつかの実施形態では、傾斜センサ６６９は、単に電気自転車が上におよび／または下に傾いているかを示すように構成されている。センサ入力６５０は、様々な実施形態において、任意の数または組み合わせのセンサを含むことができる。

いくつかの実施形態では、システムは、図６を参照して上述したセンサおよび／または他のセンサを含む任意の数または組み合わせのセンサをも含むモバイルデバイスを含むことができる。例えば、モバイルデバイスは、複数の自転車パラメータ、状態、および／もしくは統計を測定するための加速度計および／または他のセンサを備えることができる。一実施形態では、モバイルデバイスのセンサは、自転車速度、ホイール速度、ペダルクランク速度、ジャックシャフト速度、傾斜角、加速度、自転車動作モード、ペダル入力トルク、ペダルリズムなどを測定、検出、および／または計算することができる。一実施形態では、モバイルデバイスは、複数の測定、検出および／または計算された自転車パラメータ、状態、および／または統計を無線でおよび／または有線接続を介して送信するために、電気自転車コントローラ６７０および／または制御モジュール６３８と通信することができる。

後述するように、電気自転車コントローラ６７０および／または制御モジュール６３８は、この情報を利用して、自転車にとっての現在の最適なギアを決定し、電子制御可能ディレイラおよび／または他の機構に、自転車がそのギアにシフトさせるように構成することができる。上述のモータ制御モジュール６３８と同様に、電気自転車コントローラ６７０は、電気自転車を動作させるためのいくつかのモジュールを備えることができる。例えば、電気自転車コントローラ６７０は、１つまたは複数のコンピュータシステム、１つまたは複数のセンサ、１つまたは複数のモジュール、および／または１つまたは複数の出力などと通信するように構成された通信モジュール６７２を備えることができる。電気自転車コントローラ６７０はまた、ナビゲーションモジュール６１８、バッテリレベル検出モジュール６２０、クラッチアクチュエータモジュール６８６、自動変速機モジュール６８８、出力制御モジュール６１２、速度検出モジュール６１６、速度制御モジュール６１４、ディレイラ制御モジュール６８０、および／または複数の他のモジュールをも備えることができる。

一実施形態では、電気自転車コントローラ６７０は、ＧＰＳモジュールと通信し、電気自転車の現在位置を検出し、および／または、乗り手に方向を与えるように構成されたナビゲーションモジュール６１８を備える。バッテリレベル検出モジュール６２０は、１つまたは複数のバッテリセンサと通信することによって、現在のバッテリレベルを検出および／または監視するように構成することができる。いくつかの実施形態では、電気自転車コントローラ６７２は、検出されたバッテリレベルに基づいて電気自転車が走行することができる残りの距離または範囲を推定するようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、現在のバッテリレベルおよび／または推定距離は、ユーザアクセスポイントシステム６２４および／または他の表示手段を介して乗り手に表示される。いくつかの実施形態では、システムは、ギアチェンジの必要性を予測し、その後、そのギアチェンジを自動的に実行するために、ナビゲーションモジュールによって決定される自転車の現在位置および／または自転車の予想される経路を考慮に入れるように構成することができる。例えば、システムは、自転車が急峻な勾配に近づいていると判定して、動的にシフトダウンを実行することができる。さらに、いくつかの実施形態では、システムは、場合によってはナビゲーションモジュールによって決定される予想経路と組み合わせて、検出されるバッテリレベルを考慮に入れて、バッテリが予想経路を完了するのに十分な電力を確保するように、それほど急峻でない地形においてなど、最適なギアレンジを動的に利用し、および／または、ペダル専用モードもしくはペダルアシストモードに動的に切り替えるように構成することができる。クラッチアクチュエータモジュール６８６は、モータがペダルの回転速度とは異なる速度でチェーンを短時間回転させて、ギアチェンジをより容易に促進するように、ドライブトレーンの残りの部分からペダルまたはペダルクランクを分離するように構成することができる。自動変速機モジュール６８８は、自動変速機を制御するように構成することができる。自動変速機は、本明細書に開示された構成のような任意の構成を含むことができる。

特定の実施形態では、電気自転車コントローラ６７０は、電気自転車のモータの最大出力を制御および／または制限するように構成された出力制御モジュール６１２を備える。電気自転車コントローラ６７０はまた、モータの最大速度出力を制御および／または制限するように構成された速度制御モジュール６１４を備えることができる。電気自転車コントローラはまた、電子的に動作可能なディレイラシステムを制御するように構成されたディレイラ制御モジュールを備えることもできる。

いくつかの実施形態では、電気自転車コントローラ６７０および／または制御モジュール６３８は、モータ６９２、１つまたは複数のディレイラ６９４、ダッシュボード６９６、ブレーキ６９８、１つまたは複数のクラッチ６９９などのような、１つまたは複数の他の出力デバイスをさらに制御することができる。モータ６９２は、システムにトルクを供給するために使用することができる。モータ６９２は、システムに制動力を供給するために使用することができる。モータ６９２は、様々な速度で、様々な時間において回転しているように構成することができる。いくつかの実施形態では、モータ６９２は、電子自転車コントローラ６７０からコマンドを受信する。いくつかの実施形態では、ユーザは、モータ６９２にコマンドを手動で入力する（すなわち、モータをオン／オフし、および／または、モータ速度を変化させる）。モータ６９２は、ペダルおよび／またはペダルクランクと組み合わせて、および／またはそれとは独立して使用することができる。モータ６９２はまた、いくつかの実施形態では、本明細書に記載された高速停止状況または電気自転車システムの使用中の任意の時点でのみ使用され得る。いくつかの実施形態では、主駆動モータであることを必ずしも意図していないが、主として駆動チェーンがペダルクランクによって他の様態で負荷されていないときに（例えば、高速停止状況において）シフトを行うために使用される比較的小型で安価なモータを使用することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、２つ以上の能動的に制御可能なディレイラ６９４を使用することができる。例えば、自転車システムは、各々が関連するディレイラを有するフロントスプロケットセットおよびリアスプロケットセットを備えてもよい。しかしながら、本明細書で開示される概念は、いかなる特定の数のスプロケットセットにも限定されず、したがって、１つ、２つ、３つ、４つ、５つまたはそれ以上のディレイラを有するシステムに適用することができる。（１または複数の）ディレイラ６９４は、ディレイラがチェーンおよび／またはベルトドライブを１つのスプロケットから第２のスプロケットに移動させてギアチェンジを行うことができるように構成されたアクチュエータを備えることができる。（１または複数の）ディレイラ６９４は、機械的、電気的および／または電気機械的に制御することができる。いくつかの実施形態では、（１または複数の）ディレイラ６９４は、電気自転車コントローラ６７０からコマンドを受信することができる。いくつかの実施形態では、（１または複数の）ディレイラは手動または自動で動作することができる。いくつかの実施形態では、ユーザは、レバーおよび／または他の入力を使用して、手動で（１または複数の）ディレイラ６９４にコマンドを入力する。

ダッシュボード６９６は、本明細書に記載されている測定、検出、および／または計算された自転車パラメータ、状態、および／または統計のうちのいずれか、ならびに方向、制御、入力などを表示するように構成されてもよい。ダッシュボード６９６は、本明細書に記載されている、更新済みの測定、検出、および／または計算された自転車パラメータ、状態、および／または統計、ならびに方向、制御、入力などに基づいて自動的に更新することができる。いくつかの実施形態では、ブレーキ６９８は、ユーザ（すなわち、ハンドブレーキおよび／または電気自転車コントローラへのユーザ入力）によって手動で適用されてもよい。いくつかの実施形態では、測定、検出、および／または計算された自転車パラメータ、状態、および／または統計に応じて、ブレーキ６９８を自動的に適用することができる。クラッチ（複数可）６９９は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上のクラッチを含むことができる。クラッチ（複数可）６９９は、本明細書で説明されるアクティブクラッチであってもよい。いくつかの実施形態では、クラッチ（複数可）６９９は、本明細書でさらに説明するフリーホイールクラッチであってもよい。

一般に、本明細書で使用される「モジュール」という用語は、例えば、ハードウェアまたはファームウェアにおいて具現化された論理、または、ＣＯＢＯＬ、ＣＩＣＳ、Ｊａｖａ、Ｌｕａ、ＣまたはＣ＋＋などのプログラミング言語で書かれた、場合によっては入口点および出口点を有するソフトウェア命令の集合体を指すが、本明細書で開示される様々なモジュールは、少なくともいくつかのハードウェアコンポーネントを含むことができる。ソフトウェアモジュールは、ダイナミックリンクライブラリにインストールされる実行可能プログラムにコンパイルおよびリンクされ得、または、例えばＢＡＳＩＣ、Ｐｅｒｌ、またはＰｙｔｈｏｎなどのインタプリタ型プログラミング言語で記述され得る。ソフトウェアモジュールは、他のモジュールから、またはそれ自体から呼び出すことができ、および／または検出された事象または割り込みに応答して呼び出すことができることが理解されよう。ソフトウェア命令は、ＥＰＲＯＭなどのファームウェアに埋め込まれてもよい。ハードウェアモジュールは、ゲートおよびフリップフロップのような接続された論理ユニットから構成されてもよく、および／またはプログラマブルゲートアレイまたはプロセッサなどのプログラマブルユニットから構成されてもよいことがさらに理解されよう。本明細書で説明されるモジュールは、好ましくは、ソフトウェアモジュールとして実装されるが、ハードウェアまたはファームウェアで表されてもよい。一般に、本明細書で説明されるモジュールは、物理的な構成または記憶にかかわらず、他のモジュールと組み合わされ、またはサブモジュールに分割され得る論理モジュールを指す。

コンピューティングシステム構成要素
一実施形態では、コンピューティングシステム６２６はまた、大規模データベースを制御し、および／または、それと通信し、大量のトランザクション処理を実行し、大規模データベースからレポートを生成するのに適したメインフレームコンピュータを含む。コンピューティングシステム６２６はまた、従来のマイクロプロセッサを含むことができる中央処理装置（「ＣＰＵ」）６３４を含む。コンピューティングシステム６２６は、情報の一時記憶用のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／または情報の永久記憶用の読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）などのメモリ６３６、ならびに、ハードドライブ、ディスケット、または光学媒体記憶装置などの大容量記憶装置６２８をさらに備える。典型的には、コンピューティングシステム６２６のモジュールは、規格ベースのバスシステムを使用してコンピュータに接続される。異なる実施形態では、規格ベースのバスシステムは、例えば、周辺装置相互接続（ＰＣＩ）、マイクロチャネル、ＳＣＳＩ、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）および拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）アーキテクチャであってもよい。

コンピューティングシステム６２６は、キーボード、マウス、タッチパッド、およびプリンタなどの１つまたは複数の一般的に利用可能な入出力（Ｉ／Ｏ）デバイスおよびインターフェース６３２を備える。一実施形態では、Ｉ／Ｏデバイスおよびインターフェース６３２は、ユーザへのデータの視覚的提示を可能にする、モニタなどの１つまたは複数の表示デバイスを備える。より詳細には、表示デバイスは、例えば、ＧＵＩ、アプリケーションソフトウェアデータ、およびマルチメディアプレゼンテーションの提示を可能にする。図５の実施形態では、Ｉ／Ｏデバイスおよびインターフェース６３２はまた、様々な外部デバイスへの通信インターフェースも提供する。コンピューティングシステム６２６はまた、例えば、スピーカ、ビデオカード、グラフィックアクセラレータ、およびマイクロホンなどの１つまたは複数のマルチメディアデバイス６３０を備えることもできる。

コンピューティングシステムデバイス／オペレーティングシステム
コンピューティングシステム６２６は、例えば、サーバ、Ｗｉｎｄｏｗｓサーバ、ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＱｕｅｒｙＬａｎｇｕａｇｅサーバ、Ｕｎｉｘサーバ、パーソナルコンピュータ、メインフレームコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯電話、個人情報端末、キオスク、オーディオプレーヤなどのような様々なコンピューティングデバイス上で動作することができる。コンピューティングシステム２００は、一般的に、ｚ／ＯＳ、Ｗｉｎｄｏｗｓ９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ９８、ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ、Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００、ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ、ＷｉｎｄｏｗｓＶｉｓｔａ、Ｗｉｎｄｏｗｓ７、Ｌｉｎｕｘ、ＢＳＤ、ＳｕｎＯＳ、Ｓｏｌａｒｉｓ、または他の互換性のあるオペレーティングシステムなどのオペレーティングシステムソフトウェアによって制御および調整される。Ｍａｃｉｎｔｏｓｈシステムでは、オペレーティングシステムは、ＭＡＣＯＳＸなどの任意の利用可能なオペレーティングシステムであってもよい。他の実施形態では、コンピューティングシステム２００は、独自のオペレーティングシステムによって制御されてもよい。従来のオペレーティングシステムは、コンピュータプロセスを実行のために制御およびスケジュールし、メモリ管理を行い、ファイルシステム、ネットワーキングおよびＩ／Ｏサービスを提供し、とりわけグラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）などのユーザインターフェースを提供する。

ネットワーク
図５の実施形態では、コンピューティングシステム６２６は、例えば、有線、無線、または有線および無線の組み合わせによる通信リンク６４０を介して、ＬＡＮ、ＷＡＮ、またはインターネットなどのネットワーク６０８に結合される。ネットワーク６０８は、有線または無線通信リンクを介して様々なコンピューティングデバイスおよび／または他の電子デバイスと通信する。図５の実施形態では、ネットワーク６０８は、１つまたは複数のコンピューティングシステム６１０および／または１つまたは複数のデータソース６４２と通信している。

コンピューティングシステム６１０および／またはデータソース６４２によるコンピュータシステム６２６のモータ制御モジュール６３８へのアクセスは、コンピューティングシステム６１０またはデータソース６４２のパーソナルコンピュータ、携帯電話、ラップトップ、またはネットワーク６０８に接続することができる他のデバイスなどのウェブ対応ユーザアクセスポイントを介して行うことができる。そのようなデバイスは、テキスト、グラフィックス、オーディオ、ビデオ、および他のメディアを使用してデータを提示し、ネットワーク６０８を介してデータとの対話を可能にするモジュールとして実装されたブラウザモジュールを有することができる。

ブラウザモジュールは、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、または他のタイプおよび／または複数のディスプレイの組み合わせなどの全点アドレス可能ディスプレイの組み合わせとして実装されてもよい。さらに、ブラウザモジュールは、入力装置６３２と通信するように実装されてもよく、ユーザが、例えば、メニュー、ウィンドウ、ダイアログボックス、ツールバー、およびコントロール（例えば、ラジオボタン、チェックボックス、スライディングスケールなど）などの定式化されたスクリーン要素の使用を介してデータにアクセスすることを可能にする適切なインターフェースを有するソフトウェアをも含むことができる。さらに、ブラウザモジュールは、ユーザからの信号を受信するために、入力および出力デバイスのセットと通信することができる。

（１または複数の）入力デバイスは、キーボード、ローラーボール、ペンおよびスタイラス、マウス、トラックボール、音声認識システム、または予め指定されたスイッチもしくはボタンを含むことができる。（１または複数の）出力デバイスは、スピーカ、表示画面、プリンタ、または音声合成器を含むことができる。加えて、タッチスクリーンは、ハイブリッド入力／出力デバイスとして機能することができる。別の実施形態では、ユーザは、インターネット、ＷＡＮ、もしくはＬＡＮ、または同様のネットワークを介した通信なしに、コンピューティングシステムに接続されたシステム端末などを介して、より直接的にシステムと対話することができる。

いくつかの実施形態では、システム６２６は、インタラクティブなデータおよびデータベースをリアルタイムにオンラインでアップロード、ダウンロード、または閲覧する明確な目的で、リモートマイクロプロセッサとメインフレームホストコンピュータとの間に確立された物理的または論理的接続を含むことができる。リモートマイクロプロセッサは、クライアントサーバシステムまたはメインサーバシステムを含むコンピュータシステム６２６を動作させるエンティティによって動作されてもよく、および／または、１つまたは複数のデータソース６４２および／または１つまたは複数のコンピューティングシステムによって動作されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロメインフレームリンクに参加するために、端末エミュレーションソフトウェアをマイクロプロセッサ上で使用することができる。

いくつかの実施形態では、コンピュータシステム６２６を動作させるエンティティの内部にあるコンピューティングシステム６１０は、ＣＰＵ６３４によって実行されるアプリケーションまたはプロセスとして内部でモータ制御モジュール６３８にアクセスすることができる。

その他のシステム
図４〜図６に示すシステムに加えて、ネットワーク６０８は、他のデータソースまたは他のコンピューティングデバイスと通信することができる。コンピューティングシステム６２６はまた、１つまたは複数の内部および／または外部データソースも備えることができる。いくつかの実施形態では、データリポジトリおよびデータソースの１つまたは複数は、ＤＢ２、Ｓｙｂａｓｅ、Ｏｒａｃｌｅ、ＣｏｄｅＢａｓｅおよびＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）ＳＱＬＳｅｒｖｅｒのようなリレーショナルデータベース、ならびに、例えば、フラットファイルデータベース、実体関連データベース、およびオブジェクト指向データベース、および／またはレコードベースのデータベースなどの他のタイプのデータベースを使用して実装することができる。

ユーザアクセスポイント
一実施形態では、ユーザアクセスポイントまたはユーザアクセスポイントシステム６２４は、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯電話、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、ＧＰＳシステム、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）デバイス、ポータブルコンピューティングデバイス、サーバ、コンピュータワークステーション、個々のコンピュータのローカルエリアネットワーク、インタラクティブキオスク、個人情報端末、双方向無線通信デバイス、ハンドヘルドコンピュータ、埋め込みコンピューティングデバイスなどを含む。

図１〜図３において上述した実施形態は、電気自転車を制御するためにユーザアクセスポイントまたはユーザアクセスポイントシステム６２４と結合されるように構成された電気自転車の実施形態の例を示す。いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、永久的におよび／または半永久的に設置することができる。他の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、選択的に設置および／または取り外しすることができるモバイルデバイスである。いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、ユーザによって携帯され、電気自転車に永久的にまたは取り外し可能に取り付けられるように構成された別個のコンピューティングデバイスと有線および／または無線で電子的に通信するように構成された、例えば、携帯電話またはスマートフォンなどの２つ以上の別個のコンピューティングデバイスを含む。いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、電気自転車コンピューティングシステム６１０と無線で通信するように構成される。例えば、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、ユーザによって携帯され、電気自転車コンピューティングシステム６１０と無線通信するように構成されたスマートフォンを含むことができる。

いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、コネクタ機構３０２を介して電気自転車に取り付けられ、設置されるように構成される。いくつかの実施形態では、コネクタ機構３０２は、ユーザアクセスポイントシステムを保持するように構成されたクレードルまたはケースと、ユーザアクセスポイントシステム６２４を電気自転車コンピューティングシステム６１０に接続するように構成されたデータポートとを備える。クレードルまたはケース３０２は、電気自転車のフレームに永久的にまたは半永久的に取り付けられ得る。

いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、乗り手が電気モータの出力および／または速度の最大出力を選択または設定することを可能にするソフトウェアを備えることができる。例えば、ソフトウェアおよび／またはユーザインターフェースを使用して、乗り手は、電気自転車の最大出力をおよそもしくは正確に２５０ワット（現在はヨーロッパで最も一般的な要件）、およそもしくは正確に５００ワット、およそもしくは正確に６００ワット、およそもしくは正確に７００ワット、およそもしくは正確に７５０ワット、およそもしくは正確に８００ワット、およそもしくは正確に９００ワット、およそもしくは正確に１０００ワット、およそもしくは正確に１１００ワット、およそもしくは正確に１２００ワット、およそもしくは正確に１３００ワット、およそもしくは正確に１４００ワット、およそもしくは正確に１５００ワット、およそもしくは正確に２０００ワット、およそもしくは正確に３０００ワット、およそもしくは正確に４０００ワット、およそもしくは正確に５０００ワット、または他の任意の値に設定することができる。

特定の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４のソフトウェアおよび／またはユーザインターフェースは、ユーザが、ユーザが現在位置している州または管轄区域を選択するだけでよいように構成される。特定の実施形態におけるユーザアクセスポイントシステム６２４は、各管轄区域の電気自転車規制および／または法律のデータを含む予め格納されたデータベースを備える。例えば、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、１つまたは複数の管轄区域の法律によって許可された電気自転車の最大出力および／または速度を予め格納することができる。他の実施形態では、１つまたは複数の管轄区域の法律により許可された電気自転車の最大出力および／または速度に関するデータは、電気自転車コンピューティングシステム６１０および／または主コンピューティングシステム６０４に格納される。

いくつかの実施形態では、乗り手が特定の管轄区域を選択すると、ユーザアクセスポイントシステム６２４、電気自転車コンピューティングシステム６１０、および／または主コンピューティングシステム６０４は、予め格納されているデータベースを使用して、選択された管轄区域の最大出力および／または速度制限を決定し、それに応じて電気自転車を制限するように構成されている。例えば、乗り手が現在カリフォルニア州にいることをユーザアクセスポイントシステム６２４を介して乗り手が入力した場合、ユーザアクセスポイントシステム６２４、電気自転車コンピューティングシステム６１０、および／または主コンピューティングシステム６０４は、カリフォルニア州の電気自転車の最大出力は１０００ワットであることを自動的に決定または識別し、電気モータの出力を１０００ワットに制限するように構成することができる。

特定の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４および／または電気自転車コンピューティングシステム６１０は、電気自転車の位置を自動的におよび／または定期的に決定し、適切な管轄区域の規制によって許容される最大出力および／または速度を識別し、電気自転車の出力および／または速度をその（１または複数の）値に制限するように構成されたＧＰＳモジュールを備える。例えば、電気自転車が現在カリフォルニア州にあるとユーザアクセスポイントシステム６２４および／または電気自転車コンピューティングシステム６１０が判定した場合、ユーザアクセスポイントシステム６２４および／または電気自転車コンピューティングシステム６１０は、カリフォルニア州内の最大出力が１０００ワットに制限されることを自動的に識別し、出力を１０００ワットに制限することができる。ユーザアクセスポイントシステム３００および／または電気自転車コンピューティングシステム６１０が、後の時点において電気自転車がニューヨーク州にあると判定すると、ユーザアクセスポイントシステム６２４および／または電気自転車コンピューティングシステムは自動的に、電気自転車は現在ニューヨーク州にあると決定し、電気自転車の最大出力および／または速度をニューヨークで許可されている（１または複数の）最大値に制限することができる。

特定の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、追加の機能も提供するように構成することができる。例えば、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、速度計として機能し、電気自転車の現在の速度をユーザに表示するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４はまた、ＧＰＳナビゲーションシステムおよび／またはマップを、ＧＰＳモジュールを介してユーザに提供することもできる。さらに、特定の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、効率的な運転のために運転教育ソフトウェアをユーザに提供するように構成することができる。

さらに、いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステム６２４は、電気自転車をロックおよび／またはロック解除するためのキーとして機能するように構成される。例えば、乗り手がユーザアクセスポイントシステム６２４を電気自転車に取り付けおよび／または設置するとき、電気自転車コンピューティングシステム６１０は、ユーザアクセスポイントシステム６２４の身元を確認し、有効であれば電気自転車をロック解除するように構成することができる。同様に、ある実施形態では、乗り手が電気自転車からユーザアクセスポイントシステム６２４を取り外すとき、電気自転車コンピューティングシステム６１０は、ユーザアクセスポイントシステム６２４が取り外されていることを自動的に検出し、電気自転車をロックするように構成することができる。

最大出力を制御する方法
図７は、電気自転車のモータの最大出力を制御する方法の一実施形態の概要を示す。いくつかの実施形態では、ユーザおよび／または乗り手は、ブロック６４４において、ユーザアクセスポイントシステムを介して、電気自転車が位置する管轄区域を入力または選択する。特定の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステムは、特定の州および／または国のような特定の管轄区域のみを表示するように構成される。他の実施形態では、システムは管轄区域を自動的に検出するように構成される。

特定の実施形態では、ブロック６４６において、何らかの規制更新があれば、電気自転車コンピューティングシステムは、主コンピューティングシステムおよび／または他の（１または複数の）データベースとこれについて通信する。いくつかの実施形態では、主コンピューティングシステムは、最新の規制を取得するために、１つまたは複数の規制データベース６５０と通信する。特定の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステムは、必要なときにのみ、または所定の間隔をおいて定期的に、更新のために主コンピューティングシステムと通信するのみである。他の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステムは、更新のために主コンピューティングシステムと通信しない。

いくつかの実施形態では、ユーザアクセスポイントシステムは、ブロック６５２において、選択された管轄区域の更新された（もしあれば）規制の下で、電気自転車に許容される最大速度および／または出力を決定する。特定の実施形態における電気自転車コンピューティングシステムは、ブロック６５４において、決定された法的限界に従って電気自転車の最大速度および／または出力を制限することができる。

特定の実施形態では、確認のために、ブロック６５６において、ユーザアクセスポイントシステムは、設定された最大出力および／または速度を乗り手に表示する。乗り手が確認した場合、電気自転車の最大速度および／または出力は、その管轄区域の規則で許容される最大レベルに設定される。いくつかの実施形態では、ブロック６５８において、ユーザアクセスポイントシステムは、乗り手またはユーザに、電気自転車の最大電力および／または速度を管轄区域の法的限界未満にさらに低下させるオプションを表示するように構成される。例えば、親は、子供の電気自転車の最大出力および／または速度をさらに制限することを決定してもよい。

いくつかの実施形態では、ブロック６５８において、乗り手またはユーザが電気自転車のより低い最大速度および／または出力制限を選択する場合、ブロック６６０において、電気自転車コンピューティングは、それを選択されたレベルに制限することができる。特定の実施形態では、ユーザアクセスポイントシステムは、ブロック６６２において、選択されたより低い最大速度および／または出力値を確認する。

シフトダウンおよび／または停止事象
いくつかの実施形態では、理想的な自動変速機は、ユーザの挙動に関係なく、動作条件に最適なギアを選択するものである。しかしながら、ディレイラの操作機構の結果として、ディレイラの設計は通常、シフトを開始して完了するためにチェーンの回転を必要とするため、ディレイラを備えた既存の自転車は、シフトを引き起こしまたは可能にするために、依然としてユーザペダル入力を必要とする。ユーザにとって共通の事象は、「高速停止」であり、その間、ユーザはペダリングを停止し、停止またはより低いギアを必要とする速度に至る間にシフトダウンすることができない。その後、ユーザはシフトダウンしようとし、その後、ペダリング／加速して走行速度に戻る。ディレイラを装備した自転車は、この状況では歴史的に非常に不調であり、しばしばシフトすることができず、ギア間でチェーンが詰まり、または損傷している。高速停止および／またはその他の停止事象の間、ユーザは、足を回転していないペダルに置いたままにすることによって、自転車および／または乗り手自身を安定させることが望ましい場合がある。一般に、このような状況では、自転車の運動量が、ユーザの身体を前方に押し出すことになる。前方運動量に抵抗するために、ユーザは、シート、ハンドルバー、および／またはペダルを使用することができる。したがって、使用者は停止に至る間、足をペダルに置いたままにし、ペダルを回転させないことが望ましい。特に高速停止事象では、ペダルが回転することは危険であり得る。なぜなら、ユーザは足を使って前進する運動量に抵抗することが不可能であるか、または、あまり可能ではなく、衝突する可能性があるためである。

本明細書で開示されるいくつかの実施形態は、特に、ペダルが使用されておらず、自転車がモータまたはペダルの動力下にないときに、各シフトの前および／または間に、駆動チェーンを回転させるために（一部の実施形態ではわずかにのみ）電気モータを使用することによって、これらの問題を解決する。１つまたは複数のクラッチによって、駆動チェーンのこのモータ駆動運動がペダルおよび／または駆動輪に影響を与えないようにすることができる（例えば、ペダルおよび／または駆動輪にトルクを導入しないことによって）。以下に説明される実施形態では、電気自転車コントローラ６７０および／またはモータモジュール６３８および／または他のコンピューティングシステムは、ギアチェンジを実行するための最適または有効な期間を自動的に決定し、電子的に作動可能なディレイラが、最適な期間中に最適な速度で自動的にギアをシフトすることを可能にすることができる。これは、人がペダリングしていないとき（またはシフトのために最適なリズムでペダリングしていないとき）、ディレイラシステムが円滑にシフトダウンおよび／またはシフトアップすることを可能にし、いくつかの実施形態では、現在のユーザの挙動にかかわらず、ペダリングおよびシフト機能を分離し、自動変速動作を可能にする。いくつかの実施形態では、ワンウェイフリーホイールクラッチが使用される。これは、様々な他の利点に加えて、システムが、ユーザの「高速停止」および／または他の状況によって必要とされる頻度だけの高速の複数回のギアシフトダウンを完了することを可能にする。特に、高速停止事象では、自転車が停止に至る前にシフトダウンを実行するための利用可能な時間枠は比較的短くなり得る。したがって、システムが、この利用可能な時間枠を計算または推定し、この利用可能な時間枠内でシフトを実行するようにモータおよび変速機を動作させるように構成することが望ましい場合がある。

ディレイラを備えた通常の自転車において、一般的な「シフト事象」は、ユーザがペダリングする＞ユーザがシフトレバーまたはボタンを動かす＞ケーブルまたはアクチュエータがディレイラを動かす＞ディレイラがチェーンを異なるギアへと押し出す＞チェーンがその次のギアにジャンプする、である。

本明細書に開示される自動変速機の概念によれば、シフト事象の１つの例示的な実施形態は、以下の通りである。すなわち、ペダルリズム、後（または被駆動）輪トルク、ホイール速度、ギア位置、モータ負荷／温度／回転数などの自転車入力またはセンサを使用して、電話ベースの（例えば、ユーザデバイスベースの）アプリケーションおよび／または車載コンピューティングユニットは、最適なギアを選択し、および／または自動ギアチェンジを作動させるように構成することができる。ユーザデバイスおよび／または車載コンピューティングユニットがシフトが必要であると判定した場合、いくつかの実施形態では、これは、以下の例示的な論理および機能を作動させる。すなわち、モータおよび／またはペダルがトルクを生成している場合、シフトのためにトルク出力を最適化／変調する＞チェーンを移動させるために電動ディレイラまたはディレイラアクチュエータを作動させる＞チェーンが次のギアへジャンプする＞ユーザが要求したトルク／スロットル位置にモータを戻す。モータおよび／またはペダルがトルクを発生していない場合は、シフトのために最適な回転数でモータを回転させる＞シフトのためにトルクを最適化する＞チェーンを動かすために電動ディレイラまたはディレイラアクチュエータを作動させる＞チェーンが次のギアにジャンプする＞トルク印加／モータ回転を終了する。

自動変速機システムの別の実施形態では、シフト事象は、追加のステップおよび／または異なるステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、自動変速機システムの制御は、例えば、スマートフォン上のアプリケーションなどのユーザデバイスを使用して行われる。いくつかの実施形態では、自動変速機システムの制御は、車載コンピューティングユニットを使用して行われる。いくつかの実施形態では、ユーザデバイスは車載コンピューティングユニットと通信し、それらは協働して自動シフトを実施する。

図８は、本明細書に記載の自動変速機システムを制御する例示的な一方法を示す一実施形態のプロセスフロー図である。この例自的なプロセスは、とりわけ、（１）トルクが駆動輪に加えられている間に自動変速機がより効果的または円滑にディレイラをシフトさせることを可能にするための手順、および（２）駆動チェーンおよび従動スプロケットセットは、普通なら動いていないとき（例えば、駆動ホイールにトルクが加えられていないとき）に自動変速機がディレイラをシフトさせることを可能にするための手順を含む。例えば、ブロック８００において、ユーザが電気自転車システムおよび／または自動変速機システムおよび／または電気自転車システムおよび／または自動変速機システムを自律的に（すなわち、予め設定された時間に）始動すると、システムは、複数の自転車パラメータ、状態、および／または統計値を、１つまたは複数のセンサを介して連続的に、所定の間隔で、および／または自動的に測定することができる。ブロック８０２において、ペダルリズムセンサがペダル速度を測定する。ブロック８０４において、ホイール速度センサが、後輪速度、前輪速度および／または両方のホイールの速度を測定する。ブロック８０６において、ギア比センサが、ディレイラアームの現在位置（および／または現在の指示位置）を検出し、および／またはギア比を決定する。ブロック８０８において、ブレーキ圧力センサが、ブレーキに加えられている圧力の量を決定する。いくつかの実施形態では、ユーザは、ブレーキ圧力を加えるためにハンドブレーキを使用することができる。ブロック８１０において、トルクセンサが、ペダル、ペダルクランク、および／または１つまたは複数のモータによって印加されているトルクの量を決定する。ブロック８０９において、加速度センサが、電気自転車、ホイール、スプロケットセット、チェーンドライブ、ペダル、ペダルクランクなどの加速度および／または減速度のレベルおよび／または速度を決定する。ブロック８１１において、傾斜センサ（加速度センサと同じであってもよいし、異なるセンサであってもよい）が、電気自転車、シート、ホイール、チェーンドライブ、スプロケットセット、モータなどの傾斜角を決定する。様々な実施形態では、システムは、１つまたは複数の追加センサを介して複数の追加の自転車パラメータ、状態、および／または統計を測定してもよく、および／またはシステムは、より少ないまたは異なるパラメータ、状態、および／または統計を測定してもよい。

自転車パラメータ、状態、および／または統計の測定の後、前に、および／または同時に、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、モータ制御モジュールおよび／またはシステムの他の構成要素は、ブロック８１２において、測定された自転車パラメータ、状態、および／または統計に基づいて、モータ、ペダル、および／またはペダルクランクがトルクを生成しているか否かを判定する。言い換えれば、システムは、ペダルおよび／またはモータが現在、従動スプロケットおよび／または駆動輪にトルクまたは力を印加しているか否かを判定するように構成することができる。いくつかの実施形態では、これは、少なくとも１つのトルクセンサを使用して検出される。いくつかの実施形態では、これは、ペダルクランクおよび／またはモータ出力シャフトの現在の回転速度と、従動スプロケット、駆動輪、駆動チェーンなどの現在の速度とを、これらの構成要素の間の現在のギア比もしくは機械的な利点および／またはこれらの構成要素の間に機能的に配置された任意のクラッチの状態を考慮に入れながら比較することによって間接的に検出される。コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、モータ制御モジュール、および／またはシステムの他の構成要素が、トルクが生成されていると判定した場合、ブロック８１４において、システムは、ユーザによるギアチェンジが要求されたか否かを判定する。ユーザがギアチェンジを要求している場合（例えば、ユーザがボタン、レバーなどを作動させることによって）、ブロック８１８で開始して、システムは手動で、および／または自動的に、トルクが生成されている間にギアをシフトするための手順を実施する。ユーザがギアチェンジを要求していない場合、ブロック８１６において、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、モータ制御モジュール、および／またはシステムの他の構成要素は、ギアチェンジが必要である（または望ましい）か否かを判定する。例えば、システムは、自転車の現在の状態（例えば、速度、加速度、傾き、ギアレンジなど）を、特定の条件についての望ましいギアレンジを示すルックアップテーブルに格納された値と比較することができる。現在のギアレンジが、ルックアップテーブル値によって示される所望のギアレンジと異なる場合、システムは、ギアチェンジが望ましいと判定することができる。その時点でギアチェンジが必要でない、または望ましくない場合、システムはブロック８０２に戻り、複数の自転車統計を測定する。ギアチェンジが必要または望ましい場合には、ブロック８１８で開始して、トルクが生成されている間に、システムがギアをシフトするための手順を手動でおよび／または自動的に実施する。

ブロック８１８において、出力制御モジュールが、最適トルクを計算することによって、ギアシフトのためにトルク出力を最適化する。ブロック８１８において、システムはまた、ギアシフトを実行するための最適なギアチェンジ時間枠を決定することができる。ブロック８２０において、通信モジュールが、チェーンおよび／またはベルトを動かすように構成された電動ディレイラモジュールおよび／またはクラッチアクチュエータモジュールを作動させる。ブロック８２２において、電子的に作動可能なディレイラが、チェーンおよび／またはベルトを次のギアおよび／またはギアチェンジに最適なギアに自動的に移動させることによってギアをシフトさせる。いくつかの実施形態では、ブロック８２２は、最適なギアチェンジ時間枠中に、および／またはギアシフトのための最適な回転速度で実行される。ブロック８２４において、自動変速機モジュールが、ペダルクランクおよび／またはスロットルのようなユーザ入力デバイスによって要求されたトルクにモータを戻す。その後、システムはブロック８０２に戻り、複数の自転車統計を測定することができる。

コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、モータ制御モジュール、および／または電気自転車システムの他の構成要素が、ブロック８１２においてトルクが生成されていないと判定した場合、システムは、ブロック８０２〜８１０で実行されるものと同様に、ブロック８２６で開始して複数の自転車統計を測定することができる。ブロック８０２〜８１０と同様に、これらの測定は、異なる順序で、プロセスの異なる時点において、連続的に、定期的に、必要に応じてなどで実行することができる。さらに、より少ない、より多くの、および／または異なる測定が行われてもよい。ブロック８２６において、ペダルリズムセンサがペダル速度を測定する。ブロック８２８において、ホイール速度センサが、後輪速度、前輪速度および／または両方のホイールの速度を測定する。ブロック８２９において、ギア比センサが、ディレイラアームの現在位置（および／または現在の指示位置）を検出し、かつ／またはギア比を決定する。ブロック８３０において、ブレーキ圧力センサが、ブレーキに加えられている圧力の量を決定する。いくつかの実施形態では、ユーザは、ブレーキ圧力を加えるためにハンドブレーキを使用することができる。ブロック８３２において、トルクセンサが、ペダル、ペダルクランク、および／または１つまたは複数のモータによって印加されているトルクの量を決定する。ブロック８３１において、加速度センサが、電気自転車、ホイール、スプロケットセット、チェーンドライブ、ペダル、ペダルクランクなどの加速度および／または減速度のレベルおよび／または速度を決定する。ブロック８３３において、傾斜センサ（加速度センサと同じであってもよいし、異なるセンサであってもよい）が、電気自転車、シート、ホイール、チェーンドライブ、スプロケットセット、モータなどの傾斜角を決定する。システムは、１つまたは複数の追加のセンサを介して、複数の追加の自転車パラメータ、状態、または統計を測定することができる。

ブロック８３４において、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、モータ制御モジュール、および／または電気自転車システムの他の構成要素が、停止事象が検出されるか否かを判定する。いくつかの実施形態では、ブロック８３４において、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、モータ制御モジュール、および／または電気自転車システムの他の構成要素が、ペダル、ペダルクランクおよび／またはモータがトルクを生成していない間にシフトダウンが必要か否かを判定する。本明細書で使用される「停止事象」という用語は、モータまたはペダルの動力下にあるなど、自転車が再加速する前の、シフトダウンが望ましい、自転車の停止が差し迫っている、および／または、少なくとも自転車の十分なレベルの減速が発生しているもしくは差し迫っている状況を指す。例えば、システムは、自転車が比較的急速に減速していることを示す、自転車の現在の状態を表す１つまたは複数のセンサ出力を分析するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、加速度計によって検出された加速または減速のレベルを分析し、検出された減速レベルが閾値レベルを超えるという判定に基づいて、停止事象が発生していると判定するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、０．５メートル／秒／秒以上の減速レベルを、停止事象が発生していると判定するための閾値レベルとして使用することができる。いくつかの実施形態では、例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４，または２．５ｍ／秒／秒のような他の閾値レベルが使用されてもよい。いくつかの実施形態では、停止事象は、代わりに、高速停止、急停止、急速減速、緊急停止などと称される。しかしながら、本明細書に開示される技術および利点は、自転車が完全停止に至ると予想される状況に必ずしも限定されないことに留意すべきである。例えば、停止事象、高速停止、および他の同様の用語は、搭乗中にサイクリストの前に現れた物体などのために、自転車が比較的急速に減速しているが、必ずしも完全停止を必要とせず、結果として、自転車が完全停止に至る前に、乗り手がある時点で再加速することを所望する状況を指すために使用することができる。その場合、減速が完了して再加速が所望されると、より低いギアにあることが依然として望ましいことがあり、本明細書に開示された技術は依然として適用可能である。

停止事象が検出されない場合、システムはブロック８１２に戻り、モータ、ペダル、および／またはペダルクランクがトルクを生成しているか否かを判定する。ブロック８３４において停止事象が検出された場合、ブロック８３６において、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、モータ制御モジュールおよび／または電気自転車システムの他の構成要素が、ギアシフトを実行するために最適な（または利用可能な）ギアチェンジ時間枠および／シフトウィンドウを計算する。例えば、システムは、現在の減速度を分析して、少なくともその現在の減速度から、自転車が停止に至るまでにかかる時間、および／または、自転車が停止に至るまで駆動輪の回転数を推定することができる。いくつかの実施形態では、自転車が停止に至るまでのこの時間を、ギアチェンジを実行するための利用可能なウィンドウと考えることができる（例えば、図１１Ｃに示すウィンドウ１１４０を参照）。しかしながら、いくつかの実施形態では、システムは、ギアチェンジを効率的または最適に行うために、スプロケットセットを特定の回転速度範囲内で回転させることが望ましい場合があることをさらに考慮に入れることができる。さらに、いくつかの実施形態では、ワンウェイフリーホイールクラッチが、駆動輪内に設置されたスプロケットの間に配置され、したがって、スプロケットセットは駆動輪よりも速い速度で回転することができない。したがって、その状況における利用可能なウィンドウは、自転車が停止するまでではなく、駆動輪が、ギアシフトを実行するために所望される回転速度の範囲内のまたはそれを下回る速度まで、または、その速度を下回って低下する推定時間に終了するより短いウィンドウ（例えば、図１１Ｃに示される短縮された利用可能なウィンドウ１１４１を参照）であり得る。

ギアシフトを行うための従動スプロケットセットの所望の回転速度の範囲は、限定ではないが、ギア比、ギアサイズ、道路および／または表面の勾配または傾斜、風の状態、気象条件、ユーザの物理的属性、ディレイラアーム速度、チェーン負荷などを含む１つまたは複数の要因に直接的または間接的に依存し得る。したがって、ギアシフトを行うための所望の回転速度の最適範囲は変化し得る。

いくつかの実施形態では、シフトを可能な限り迅速に行うことが望ましく、したがってチェーンを１つのギアから別のギアにシフトさせる間の従動スプロケットの所望の回転速度は現在の駆動輪速度に等しい。その場合、ギアチェンジ中にホイール速度を継続的に監視し、モータ速度を動的に増減させて、従動スプロケットが現行のホイール速度にできるだけ近い速度であることを確実にするが、いかなる新たなトルクまたは動力もホイールに加えないこと、または、できるだけ少ない新しいトルクまたは動力をホイールに導入することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、シフト中に従動スプロケット速度を現在のホイール速度の５％以内に維持することが望ましい。他の実施形態では、この閾値レベルは異なってもよく、例えば、１％、２％、３％、４％、１０％、１５％、２０％、または２５％などであってもよい。ワンウェイフリーホイールクラッチを含む実施形態は、チェーンを少なくともわずかなおよび／またはより低い負荷の下に置くことができ、システムおよび／またはディレイラがギアシフトを行うのを助けることができる。ワンウェイフリーホイールクラッチシステムを含むいくつかの実施形態では、最適なスプロケットセットの速さおよび／または速度の最大限度はないものであり得る。特定の自転車のパラメータ、状態、および／または統計だけがホイール速度のような上限を有し得る。

スプロケットセット速度がホイール速度よりも速い、アクティブクラッチシステムを含むいくつかの実施形態では、最大最適スプロケット速度を決定および／または計算することができる。特に、そのような構成では、６０〜６５回転／分の従動スプロケットセットの所望の回転速度の範囲を使用してギアシフトを行うことができる。いくつかの実施形態では、所望の回転速度の他の範囲、例えば、０〜５、５〜１０、１０〜１５、１５〜２０、２０〜２５、２５〜３０、３０〜３５、３５〜４０、４５〜５０、５０〜５５、５５〜６０、６５〜７０、７０〜７５、７５〜８０、８０〜８５、８５〜９０、９０〜９５、９５〜１００、１００〜１０５、１０５〜１１０、１１０〜１１５、１１５〜１２０、１２０〜１２５、１２５〜１３０、１３０〜１３５、１３５〜１４０、１４０〜１４５、１４５〜１５０、１５０〜１５５、１５５〜１６０、１６０〜１６５、１６５〜１７０、１７０〜１７５、１７５〜１８０、１８０〜１８５、１８５〜１９０、１９０〜１９５、１９５〜２００、２００〜２０５回転／分、または他のより高い範囲、およびこれらの範囲の任意の組み合わせなどが援用されてもよい。

本明細書に開示されているように、現在の自転車パラメータを検出するために、１つまたは複数のセンサを使用するとともに、電子制御可能モータおよび／またはディレイラを使用してこのようなシフトを実行すると、人間が手動でシフトを実行するよりも大きな利点を得ることができる。自転車がペダルクランクのような手動操作のディレイラおよび手動操作のチェーンドライブを有する場合、人間はホイール速度を継続的に監視し、新しいトルクまたは動力をホイールに導入することなく、従動スプロケットが常にそのホイール速度に等しいかまたはそのホイール速度をわずかに下回る最適な速度のままであることを確実にすることは不可能である。いくつかの実施形態では、本明細書に開示された自動変速機システムは、任意の所与の状況において駆動輪に新しい動力またはトルクを導入することなく、ギアチェンジを実行するための最大の可能な速度（すなわち、可能な限り最小限の時間）を達成することが可能である。いくつかの実施形態では、この最大可能速度は、現在のホイール速度によってのみ制限される。いくつかの実施形態では、この最大可能速度は、例えばチェーンを詰まらせるか、または、ギアチェンジが速過ぎることに起因する他の問題を引き起こす他の要因を考慮に入れることに起因して、現在のホイール速度よりも低くなり得る。これらはまた、安定したかつ／または信頼できるシフトを維持しながら、人間がリアルタイムで分析してシフトの最大速度を維持することが不可能なタイプの要因でもある。

ブロック８３８において、電気自転車コントローラ、モータ制御モジュール、および／または電気自転車システムの他の構成要素は、ギアのシフトを行うためにモータを回転させるときに適用するための最適なギアチェンジ速度および／または最適なギアチェンジトルクを計算する。例えば、最適なギアチェンジ速度を計算することは、ルックアップテーブルから、特定のギアと別の特定のギアとの間で変更するために従動スプロケットセットを回転させるための、および／または、一般にギアを変更するための所望のまたは最適な回転速度を検索することによって開始することができる。その最適なギアチェンジ速度は、その後、自転車の現在の状態および／または停止事象に基づいて上下に調整されてもよい。例えば、システムは、シフトに影響を及ぼすために必要とされる駆動スプロケットの回転度数など、回転量をさらに計算または推定することができる。いくつかの実施形態では、電気自転車コントローラ、モータ制御モジュール、および／または電気自転車システムの他の構成要素は、ギアのシフトを行うためのディレイラアームの最適速度を計算する。システムはまた、または代わりに、従動スプロケットセットの速度に関連してディレイラアームの速度を決定および／または計算することができる。いくつかの実施形態では、従動スプロケットセットはより高速で回転している場合があり、そのため、システムはディレイラアームの速度を増加させることができる。いくつかの実施形態では、従動スプロケットセットはより低速で回転している場合があり、そのため、システムはディレイラアームの速度を低減させることができる。いくつかの実施形態では、システムは、自動的におよび／または手動で、従動スプロケットセットの速度に一致するようにディレイラアームの速度を調整することができる。

次いで、システムは、所望の速度および必要な回転量に基づいてシフトにかかる時間を計算することができる。比較的高い減速度などに起因して、シフトが、決定されたシフトウィンドウよりも長くかかる場合、自転車が停止する前にギアチェンジが完了することを保証するために、システムは所望のギアチェンジ速度を増加させるように構成することができる。さらに、いくつかの実施形態では、システムは、ギアチェンジ中の減速度を継続的に監視し、自転車減速度が増加しており、ギアをシフトするための利用可能なウィンドウを短くしているとの判定に基づいて、ギアチェンジの最中にスプロケットセットの回転速度を増加させるように構成することができる。

いくつかの実施形態では、システムは、シフトを実行するための推定時間枠にマージンまたは安全マージンを含み、したがって、少なくともそのマージンの分だけ停止事象の終了前にシフトを行うための速度で従動スプロケットを動作させるように構成される。このようなマージンは、例えば、自転車の減速度が予想外に増加し、したがってシフトのための利用可能なウィンドウを短くする状況に対処するのを助けるために望ましいものであり得る。さらに、いくつかの実施形態では、システムは、シフトを開始する前に、利用可能なシフトウィンドウの終わりに近づくまで待つように構成される。例えば、場合によっては、停止事象がシステムによって検出され得るが、ユーザまたは乗り手が、完全停止に至る前など、予想よりも早く自転車を再加速することを決定する場合があるので、いくつかの実施形態ではこれは望ましい場合がある。その場合、自転車がまだ大幅に減速していない場合は、すでにシフトダウンしているのではなく、依然として元のギアのままであることが望ましい場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、利用可能なギアシフトウィンドウの最後の５０％など、利用可能なギアシフトウィンドウの遅い部分の間に、シフトダウンが発生するように時間を調整することが望ましい場合がある。他の実施形態では、利用可能なギアシフトウィンドウの最後の６０、７０、８０、または９０％など、利用可能なギアシフトウィンドウのさらに遅い部分の間に、シフトダウンが発生するように時間を調整することが望ましい場合がある。利用可能なウィンドウの遅い時点においてギアシフト事象またはシフトダウンを強制的に発生させる潜在的な効果の１つは、シフトを行うための従動スプロケットの回転速度を増加させる必要があり得ることである。したがって、シフトが開始する利用可能なウィンドウの遅れは、シフトを行うための従動スプロケットの所望の最大回転速度に少なくとも部分的に依存し得る。従動スプロケットの所望の最大回転速度は、少なくとも部分的に、駆動チェーンの詰まりが発生すると予想され得る速度および／または高速に起因して構成要素の損傷が予想される速度に基づくことができる。

ブロック８４０において、出力制御モジュールが、ギアシフトのためのトルク出力を最適化し、および／または、モータを回転させて、従動スプロケットセットをシフトのための計算された最適なＲＰＭおよび／またはトルクで回転させる。ブロック８４２において、通信モジュールが、チェーンおよび／またはベルトを動かすように構成された電動ディレイラモジュールおよび／またはクラッチアクチュエータモジュールを作動させる。ブロック８４４において、電子的に作動可能なディレイラが、従動スプロケットがモータによって回転させられている間に、チェーンおよび／またはベルトを次のギアおよび／またはギアチェンジに最適なギアに自動的に移動させることによってギアをシフトさせる。いくつかの実施形態では、ブロック８４４は、最適なギアチェンジ時間枠中に、および／またはギアシフトのための最適な回転速度で実行される。ブロック８４６において、システムがギアシフトを実行すると、モータは停止され（ユーザが、モータトルクがホイールに加えられることを所望していないと仮定して）、システムはブロック８０２に戻り、複数の自転車パラメータ、状態、および／または統計を測定する。

上述したように、自動ディレイラ変速機を有する電気自転車のいくつかの実施形態は、ジャックシャフト入力またはペダルハブのいずれかにおいて、ワンウェイフリーホイール（クラッチ）を介して係合されているペダルシステムを備えることができる、図１〜図２に示したのと同様のジャックシャフト設計を備える。いくつかの実施形態では、クラッチは、ユーザデバイスまたは車載コンピューティングユニットによる能動的な係合または解放を必要とすることなく、自動的である。上述したように、他の実施形態では、クラッチは、ユーザデバイスおよび／または車載コンピューティングユニットによって必要に応じて選択的に係合および／または解放されるように構成される。

自動ディレイラ変速機を備えたジャックシャフト設計の１つのそのような実施形態が、図９Ａおよび図９Ｂに示されている。この実施形態では、モータ２１２がチェーンまたはベルト９１２を介してジャックシャフト９００を駆動し、ジャックシャフト９００がチェーン９０６を介して従動スプロケットセット９０２を駆動し、スプロケットセット９０２が後輪９０８を回転させる。代替としておよび／または同時に、ペダル１０８がペダルクランク９１６を回転させ、これによって、チェーンまたはベルト９１４を介してジャックシャフト９００が駆動され、これによってスプロケットセット９０２が駆動される。いくつかの実施形態におけるペダルシステムは、ジャックシャフト入力またはペダルハブのいずれかにおいてワンウェイフリーホイール（クラッチ）９１０を介して係合される。ワンウェイクラッチは、モータ２１２がペダル１０８に動きを生じさせることなくチェーンを駆動することを可能にするので、制御システムはペダル１０８を回転させることなくギアチェンジを実行することができる。上述したように、これは特に、乗り手がペダル１０８を使用して自身を安定させ、前方運動量を打ち消すのを助ける必要がある高速停止時に望ましい場合がある。これは、電気自転車が従来の非電気自転車よりも重く、高速停止において安定するのがより困難であり得るため、電気自転車の状況ではさらに望ましい。いくつかの実施形態では、クラッチ９１０は、ユーザデバイスまたは車載コンピューティングユニットによる能動的な係合または解放を必要とすることなく、自動的である。他の実施形態では、クラッチ９１０は、ユーザデバイスおよび／または車載コンピューティングユニットによって必要に応じて選択的に係合および／または解放されるように構成される。いくつかの実施形態では、システムは、モータをジャックシャフトから分離することを可能にする別個のクラッチをさらに備えてもよく、それにより、ユーザはモータを回転させることなく自転車をペダリングすることができる。

図９Ａは、乗り手がペダルアシストモードで自転車を操作している状態を示している。すなわち、従動スプロケットセット９０２は、モータ２１２とペダルクランクの両方によって出力される動力の組み合わせである、ジャックシャフト９００からの動力を受けている。この実施形態では、ユーザがペダルを踏んでいる間に、トルクがペダルクランク９１６に加えられる。その結果、ベルトまたはチェーン９１４を時計回り方向に回転させることができる。モータ２１２は、時計回り方向に回転し、チェーンまたはベルト９１２を時計回りの方向に回転させることができる。したがって、この実施形態では、駆動力の合計がベルトまたはチェーン９０６に沿った向きになり、ベルトまたはチェーン１０６を時計回り方向に回転させる。

図９Ｂは、ペダル１０８および／またはペダルクランク９１６にトルクが加えられていないが、モータ２１２が依然としてジャックシャフト９００、および、したがって従動スプロケット９０２を回転させている状況を示している。これは、少なくとも２つの状況で発生する可能性がある。第１に、従動スプロケット９０２は、ホイール９０８に動力を導入して、自転車を加速させるか、少なくとも速度を維持することができる。第２に、従動スプロケット９０２は、（例えば、ホイールよりも遅く回転するか、または他の様態でホイールから回転分離されることによって）ホイール９０８に動力を導入していない場合があり、モータ２１２によって引き起こされる回転がギアチェンジを実行するものである場合がある。例えば、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラおよび／またはモータ制御モジュールが停止事象を検出するか、または、トルクが印加されていない間にシフトダウンが必要であると判定すると、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラおよび／またはモータ制御モジュールは、ギアシフトのための最適な時間および最適な速度でモータ２１２を作動させて、ギアチェンジを行う。このとき、ベルトまたはチェーン９１４は回転していない。したがって、モータ２１２のみがベルトまたはチェーン９１２およびベルトまたはチェーン９０６を回転させるためのトルクを印加し、電子制御可能アクチュエータ９０３が、電気的に作動可能なディレイラ９０４を移動させてギアチェンジを行う。

いくつかの実施形態では、本明細書で開示される自動ディレイラ変速機の概念は、モータ２１２がホイールに取り付けられていない（例えば、モータから従動輪または被駆動輪にトルクを伝達するために使用される少なくとも１つのベルト、チェーンなどが存在する）、上述したような、ならびに、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すような「中間駆動」自転車構成のような、任意の電気自転車構成と共に機能するように構成することができる。代わりに、電気自転車は、ボトムブラケットに配置された中間駆動モータ２１２を備えることができる。この実施形態におけるクラッチ９１０は、ユーザがペダリングを停止したときにフロントスプロケット４２０からペダルを分離するために使用されるワンウェイフリーホイール、磁気または他の電気的に制御される機械的クラッチであってもよい。この実施形態では、（ジャックシャフトを駆動するのとは対照的に）シフト事象の間、電気モータがフロントスプロケット４２０を駆動して必要なチェーン運動を生成する。

図１０Ａは、図９Ａと同様に、ペダル１０８、モータ２１２、および／または同時にペダル１０８とモータ２１２の両方を使用してトルクを加えることによって、ユーザが電気自転車を操作することができる中間駆動モータ設計を含む自動ディレイラ変速機の一実施形態を示す。一実施形態では、ユーザがペダルを踏んでいる間に、トルクがペダルクランク９１６に加えられる。その結果、ベルトまたはチェーン９０６を時計回り方向に回転させることができる。モータ２１２は時計回り方向に（または他の様態で、その設置方向および／または任意のギア構成に応じて）回転することができ、チェーンまたはベルト９０６も時計回り方向に回転させることができる。したがって、図１０Ａに示す実施形態では、駆動力の合計がベルトまたはチェーン９０６に沿った向きになり、ベルトまたはチェーン９０６を時計回り方向に回転させる。

図１０Ｂは、トルクがペダル１０８および／またはペダルクランク９１６に加えられていない中間駆動モータ設計を含む自動ディレイラ変速機の実施形態を示す。コンピューティングシステム、電気自転車コントローラおよび／またはモータ制御モジュールが停止事象を検出するか、または、トルクが印加されていない間にシフトダウンが必要であると判定すると、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラおよび／またはモータ制御モジュールは、ギアシフトのための最適な時間および最適な速度でモータ２１２を作動させて、ギアチェンジを行う。ある構成では、電気的に制御される機械的クラッチ９１０は、使用者がペダリングを止めるときに、フロントスプロケット４２０からペダルを分離するために使用される。いくつかの構成では、ワンウェイフリーホイールクラッチを使用することができる。したがって、モータ２１２のみがベルトまたはチェーン９０６を回転させるためのトルクを印加し、電子制御可能アクチュエータ９０３が、電気的に動作可能なディレイラ９０４を移動させてギアチェンジを行う。

図１１Ａ〜図１１Ｃは、電気自転車の様々な構成要素を制御する方法の実施形態を示す線グラフである。特に、図１１Ａ〜図１１Ｃは、自動ディレイラ変速機システムを制御する方法の実施形態を示す線グラフを示す。線グラフでは、「一点鎖線」は後輪を表し、「破線」はスプロケットセットおよび／またはチェーンを表し、「実線」はクランクペダルなどのユーザ入力デバイスを表し、「点線」はモータを表す。図１１Ａ〜図１１Ｃのグラフは一定の縮尺で描かれておらず、主に様々な構成要素間の関係を示すことを意図している。

図１１Ａは、電気自転車がペダル専用モードで操作されており、乗り手がペダリングを停止し、したがって自転車を減速させ、モータが使用されてシフトダウンを行われ、その後乗り手が再びペダリングし始める例を示している。図１１Ａにおいて、区間１１０２において、ホイール速度、スプロケットセットおよび／またはチェーン速度、ならびにペダルクランク速度はすべて一定であり、ユーザが自転車を一定速度に保つのに十分な速度でペダルを踏んでいることを示している。ペダルクランクの速度はより低いが、ホイール速度ならびにスプロケットセットおよび／またはチェーン速度は等しく、これは、自転車が現在比較的高いギアにある可能性があることを示している。区間１１０４において、ユーザは、ペダルクランクに力および／またはトルクを加えることを停止する。その結果、ペダルクランク速度はゼロに等しく、スプロケットセットおよび／またはチェーン速度は急速に減少する（またはいくつかの実施形態では、ペダルクランクと同じまたは同様の速度で減少し得る）。この間、自転車は惰性走行しているため、後輪速度は徐々に減速する。

区間１１０６において、システムは、例えば、上述したように、停止事象が発生しているという判定に基づいて、シフトダウンが起こるべきであると判定する。後輪速度は減速し続けるが、スプロケットセットおよび／またはチェーン速度は遅すぎてギアチェンジを起こさない（この場合、スプロケットセット速度はゼロであるため。ただし、速度はゼロよりも大きい何らかの速度であり得る。しかし、いくつかの実施形態では依然として望ましいギアチェンジ速度よりも小さい）。ギアチェンジを実行するために、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラおよび／または電気モータモジュールは、減速度を計算することができる（例えば、後輪速度線の勾配によって示される）。減速度に基づいて、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラおよび／または電気モータモジュールは、ギアチェンジを行うのに最適な時間枠を推定することができる。最適なウィンドウの長さに依存して、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、および／または電気モータモジュールは、最適なスプロケットセット速度に達しギアチェンジを実行するのに十分であるが、依然としてスプロケットセット速度を後輪速度よりも遅いままにする（加速させないようにする）速さでスプロケットを駆動し、モータを回転させるのに最適な速度を計算する。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、および／または電気モータモジュールは、複数のセンサによって測定される、ギア比などの複数の自転車統計に応じて、ある回転度数を計算する。

区間１１０６を引き続き参照すると、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラおよび／または電気モータモジュールは、最適な速度でモータを動作させ、電気的に動作可能なディレイラを作動させて、計算された最適なウィンドウ内でギアチェンジを実行する。したがって、図示されているように、モータ速度は、最適速度に達するまで増加し、これにより計算された最適ウィンドウの間にスプロケットセットおよび／またはチェーンが最適速度１１０７まで増加する。そのとき、電気的に動作可能なディレイラはギアチェンジを実行する。その後、モータは停止し、これによりスプロケットセットおよび／またはチェーン速度が低下する。区間１１０８において、シフトダウンが発生した後で、ただし、自転車が完全停止に至る前に、ユーザは再びペダリングを開始し、これによりペダルクランク速度が上昇し、スプロケットセットおよび／またはチェーン速度ならびに後輪速度も増加する。

図１１Ｂは、１１Ａと同様の例を示しているが、電気自転車は、ペダル専用モードではなく、モータ専用モードで動作されている。区間１１０４においてモータがトルクの導入を停止すると（例えば、乗り手がスロットルを離すのに応答して）、自転車は減速する。図１１Ａと同様に、自転車がまだ減速している間、モータは区間１１０６において、後輪にトルクを導入することなく、シフトダウンを行うために使用される。区間１１０８において、モータは、乗り手がスロットルを開くことに応答して、再びホイールにトルクを加え始める。図１１Ａおよび図１１Ｂは、それぞれペダル専用モードおよびモータ専用モードを示しているが、他の実施形態では、ユーザはペダルクランクに力および／またはトルクを加え、同時にモータを使用することができ、同じ概念が適用される。

図１１Ｃは、図１１Ａと同様の別の例を示しているが、この場合、電気自転車システムは、上述したような「高速停止」を経験しており、自転車は比較的迅速に完全停止に至る。以前に開示された実施形態と同様に、区間１１３２において、ホイール速度、スプロケットセットおよび／またはチェーン速度、ならびにペダルクランク速度はすべて一定である。区間１１３２において、ホイール速度ならびにスプロケットセットおよび／またはチェーン速度は等しい。区間１１３４において、ユーザは、ペダルクランクに力および／またはトルクを加えることを停止し、ブレーキに圧力を加えて、自転車を急速に減速させる。その結果、ペダルクランク速度はゼロに等しく、スプロケットセットおよび／またはチェーン速度は急速に減少する。この間、後輪速度も急速に減少する。

本明細書に記載の実施形態と同様に、区間１１３６において、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、および／または電気モータモジュールは、モータを回転させるための最適な速度およびギアチェンジを行うための最適なウィンドウを計算する。また、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラおよび／または電気モータモジュールはここでも、最適な速度でモータを動作させ、電気的に動作可能なディレイラを作動させて、計算された最適なウィンドウ内でギアチェンジを実行する。したがって、図示されているように、モータ速度は、最適速度に達するまで急速に増加し、これにより計算された最適ウィンドウの間にスプロケットセットおよび／またはチェーンが、後輪速度よりも遅い最適速度１１３７まで増加する。そのとき、電気的に動作可能なディレイラはギアチェンジを実行する。その後、モータは停止し、これによりスプロケットセットおよび／またはチェーン速度が低下する。

さらに他の実施形態では、システムは、自転車が動いていない間にユーザがシフトダウンすることを可能にすることができる。いくつかの実施形態において、電気自転車システムは、ディレイラスプロケットからペダルクランクを分離するかまたは少なくとも部分的に分離して、モータ（および／または自転車の運動量）が、現在のギアだけでペダルクランクによって回転されるよりも速い速度でディレイラスプロケットを回転させることを可能にするように構成されているアクティブクラッチを備える。電気自転車が停止すると、アクティブクラッチは、ペダルクランクをディレイラスプロケットまたはスプロケットセットから分離することができる。一実施形態では、後輪に結合されたワンウェイフリーホイールクラッチが、後輪をディレイラスプロケットまたはスプロケットセットから分離することもできる。ペダルクランクおよび／または後輪が分離されると、コンピューティングシステム、電気自転車コントローラ、および／またはモータ制御モジュールは、ギアをシフトするための最適な速度でディレイラスプロケットを回転させ、シフトを行うように構成された電気ディレイラを作動させるように、モータを動作させることができる。いくつかの実施形態では、電気ディレイラがギアをシフトさせ、コンピュータシステム、電気自転車コントローラおよび／またはモータ制御モジュールがモータの回転を停止させる。さらに別の実施形態では、ディレイラの代わりに、シフトを実行するために従動スプロケットセットおよびチェーンの回転を必要としないシフト機構を使用することができる。例えば、自動変速機システムは、１つのスプロケットからチェーンを持ち上げ、ディレイラが行うのと同様にチェーンを移動させ、次いで、異なるスプロケット上にチェーンを据え置くように構成された機構を使用するように構成することができる。そのような機能は、自転車が静止している間にシフトを可能にする１つの代替方法である。

ショックリンケージ
一実施形態では、電気自転車の後輪サスペンションは、ダイレクトショックの代わりにショックリンケージを使用する。ダイレクトショックの代わりにショックリンケージを使用することにより、わずかな調整によって広範囲の負荷に耐えることが可能である。

特に別途言及されない限り、または使用されている文脈の中で他の意味で理解されない限り、とりわけ、「〜できる（ｃａｎ）」、「〜できるであろう（ｃｏｕｌｄ）」、「〜かもしれない（ｍｉｇｈｔ）」または「〜てもよい（ｍａｙ）」などの条件付きの文言は、一般に、他の実施形態は含まないが、特定の実施形態が、特定の特徴、要素および／またはステップを含むことを伝達するように意図されている。したがって、このような条件付きの文言は一般に、特徴、要素および／またはステップが、１つまたは複数の実施形態に何らかの形で必要とされること、または、１つまたは複数の実施形態が、これらの特徴、要素および／またはステップが任意の特定の実施形態に含まれるかまたは当該実施形態において実行されるべきかを、ユーザの入力または指示を伴って、または伴わずに決定するための論理を必ず含むことを意味するように意図されていない。本明細書で使用される見出しは、読者の便宜のためのものに過ぎず、本発明または請求項の範囲を限定することを意味しない。

本発明の実施形態が特定の好ましい実施形態および実施例の文脈において開示されてきたが、本発明は、具体的に開示されている実施形態を超えて他の代替的な実施形態および／ならびに本発明およびその自明な改変形態および均等物の使用まで拡大ことが、当業者には理解されよう。加えて、本発明のいくつかの変形形態が詳細に図示および説明されてきたが、本開示に基づいて、本発明の範囲内に入る他の改変形態が、当業者には容易に諒解されよう。実施形態の特定の特徴および態様の様々な組み合わせまたは部分組み合わせが行われてもよく、これらは依然として本発明の１つまたは複数の中に入り得ることも企図されている。したがって、開示されている発明の様々なモードを形成するために、開示されている実施形態の様々な特徴および態様は、互いと組み合わせることができ、または、互いに置き換えることができることが理解されるべきである。したがって、本明細書において開示されている本発明の範囲は、上記に説明されている特定の開示されている実施形態によって限定されるべきではないことが意図されている。

Claims

電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システムであって、
ホイールと、
少なくとも１つの第１のワンウェイクラッチを介して前記ホイールに結合された従動スプロケットセットであって、前記従動スプロケットセットは、異なる有効径の２つ以上の同心スプロケットを備える、従動スプロケットセットと、
前記従動スプロケットセットに係合するように構成された駆動チェーンと、
前記２つ以上のスプロケットの間で前記駆動チェーンを移動させるように構成された電子制御可能ディレイラと、
少なくとも１つの第２のワンウェイクラッチおよび前記駆動チェーンを介して前記従動スプロケットセットにユーザの踏力を与えることにより前記従動スプロケットセットを回転させるように構成されたペダルクランクと、
少なくとも１つの前記駆動チェーンを介して前記従動スプロケットセットに電気機械力を与えることにより前記従動スプロケットセットを回転させるように構成されているモータと、
電子コントローラと
を備え、
前記電子コントローラは、前記ペダルクランクおよび前記モータのいずれもが前記従動スプロケットの回転を生じていないときにシフトを行うべきであるという決定に応答して、
前記ホイールの現在の回転速度以下の回転速度で前記従動スプロケットを回転させるように前記モータを動作させ、
前記従動スプロケットが前記モータによって回転している間に前記シフトを発生させるように前記ディレイラを動作させる
ように構成されている、ディレイラベースの電子変速機システム。
前記モータは、少なくとも１つの第３のワンウェイクラッチおよび前記駆動チェーンを介して前記従動スプロケットセットに電気機械力を与えるようにさらに構成されている、請求項１に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記電子コントローラは、停止事象が発生していると判定することによって前記シフトを行うべきであると決定するように構成されている、請求項１に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記停止事象が発生していると判定することは、前記ホイールの回転速度、前記ペダルクランクの回転速度、前記ホイールの回転速度の減速度、制動力、並進減速度、ペダルリズムのうちの１つまたは複数を直接的かつ／または間接的に監視することを含む、請求項３に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記電子コントローラは、
前記停止事象が完了する前に前記ホイールの残りの回転量を推定し、
前記ホイールの現在の回転速度以下であるが、前記ホイールの前記推定された残りの回転量内に前記シフトを完了するのに十分に速い回転速度で前記従動スプロケットを回転させるように前記モータを動作させる
ようにさらに構成されている、請求項３に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
少なくとも前記駆動チェーンを介して前記従動スプロケットに前記ユーザの踏力および電気機械力を伝達するように構成されたジャックシャフトをさらに備え、
前記ペダルクランクおよび前記モータは各々、前記駆動チェーンとは異なる別個のチェーンまたはベルトを通じて前記ジャックシャフトに接続される、
請求項１に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記第２のワンウェイクラッチは、前記ペダルクランクと前記ジャックシャフトとの間に機能的に配置されている、請求項６に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記第３のワンウェイクラッチは、前記モータと前記ジャックシャフトとの間に機能的に配置されている、請求項６に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記モータ、前記ペダルクランク、および前記従動スプロケットは、中間駆動装置に配置されている、請求項１に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記電子コントローラは、前記自転車の現在の速度を監視し、前記自転車の現在の速度に基づいて、現在のギアよりも効率的なギアが利用可能であると判定することによって、前記シフトを行うべきであると決定するように構成されている、請求項１に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記電子コントローラは、シフトを実行するためのユーザ要求を受信することによって、前記シフトを行うべきであると決定するように構成されている、請求項１に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記電子コントローラは、
前記シフトが行われているときに前記ホイールの回転速度を監視し、
前記ホイールの回転速度が変化したという判定に応答して、前記従動スプロケットの回転速度を増減させて前記従動スプロケットの回転速度を前記ホイールの回転速度以下の速度に維持するように、前記モータの動作を調整する
ようにさらに構成されている、請求項１に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
前記電子コントローラは、前記シフトが行われているときに、前記従動スプロケットの回転速度を前記監視されているホイールの回転速度の５％以内に維持するように構成されている、請求項１２に記載のディレイラベースの電子変速機システム。
電気自転車のディレイラベースの変速機を自動的に動作させる方法であって、
停止事象が発生していることを電気自転車コントローラによって判定するステップと、
前記停止事象が完了する前にシフトダウンすることが望ましいことを前記電気自転車コントローラによって決定するステップと、
回転スプロケットセット速度を直接的または間接的に測定するステップと、前記回転スプロケットセット速度が前記停止事象が完了する前に前記シフトダウンを実行するための閾値速度を下回ると決定するステップであって、前記スプロケットセットは２つ以上の同心スプロケットを含む、測定して決定するステップと、
前記電気自転車コントローラによってモータを、前記閾値速度以上であるが、前記スプロケットセットに結合されているホイールの回転速度以下である速度で前記スプロケットセットを回転させるように動作させるステップと、
前記電気自動車コントローラによって、電子ディレイラが、前記モータが前記スプロケットセットを回転させている間に、前記２つ以上の同心スプロケットのうちの第１のスプロケットから前記２つ以上の同心スプロケットのうちの異なるスプロケットにチェーンをシフトするように、前記電子ディレイラを動作させるステップと
を含む、方法。
前記停止事象が発生していると判定するステップは、１つまたは複数のセンサによって、以下の自転車状態、すなわち、前記ホイールの回転速度、ペダルクランクの回転速度、前記ホイールの回転速度の減速度、制動力、並進減速度、ペダルリズムのうちの１つまたは複数を直接的かつ／または間接的に監視するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
前記停止事象が発生していると判定するステップは、前記ホイールの回転速度の減速度が閾値減速度以上であると判定するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
前記閾値減速度は、少なくとも０．５メートル／秒／秒である、請求項１６に記載の方法。
前記閾値減速度は、少なくとも１メートル／秒／秒である、請求項１６に記載の方法。
前記閾値減速度は、少なくとも１．５メートル／秒／秒である、請求項１６に記載の方法。
前記閾値減速度は、少なくとも２メートル／秒／秒である、請求項１６に記載の方法。
前記閾値減速度は、少なくとも２．５メートル／秒／秒である、請求項１６に記載の方法。
前記停止事象が完了する前に前記シフトダウンすることが望ましいと決定するステップは、現在のギアレンジが最適な始動ギアレンジと異なると決定するステップを含み、前記電子ディレイラに前記チェーンを前記異なるスプロケットにシフトさせることにより、前記最適な始動ギアレンジに係合されることになる、請求項１４に記載の方法。
前記最適な始動ギアレンジは、少なくとも部分的にユーザ定義の好みに基づく、請求項２２に記載の方法。
前記最適な始動ギアレンジは、前記自転車の現在の傾きに少なくとも部分的に基づいてリアルタイムで動的に判定される、請求項２２に記載の方法。
前記回転スプロケットセット速度が前記閾値速度を下回ると決定するステップは、前記回転スプロケットセット速度がゼロであると決定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
前記停止事象が完了する前に前記シフトダウンを実行するための閾値速度を計算するステップをさらに含み、前記計算するステップは、
現在のギア状態を検出するステップと、
前記現在のギアから最適な始動ギアへのシフトを行うのに必要なスプロケットセットの回転量を決定するステップと、
前記停止事象が完了する前に必要なスプロケットセットの回転量を達成するのに必要な最小スプロケットセット回転速度を計算するステップと
を含む、請求項１４に記載の方法。
前記閾値速度を計算するステップは、
最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲を決定するステップと、
前記停止事象が完了する前に前記必要なスプロケットセットの回転量を達成するのに必要な前記最小スプロケットセット回転速度が前記最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲よりも低いとの判定に応答して、前記閾値速度を少なくとも、前記最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲の下端と同じ速さに設定するステップと
をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
前記閾値速度を計算するステップは、前記ホイールの減速度が増大し得る可能性を計上するマージンを含めるステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
前記チェーンの前記シフト中に前記ホイールの回転速度を直接的および／または間接的に連続的に監視するステップと、
前記スプロケットの回転速度を前記ホイールの回転速度以下に維持するために、前記チェーンの前記シフト中に必要に応じて前記スプロケットの回転速度を低下させるステップ
とをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
前記チェーンの前記シフト中に前記ホイールの回転速度が増加したという決定に応答して、前記チェーンの前記シフト中に前記スプロケットセットの回転速度を増加させるステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
前記スプロケットセットが前記ホイールの回転速度よりも低い回転速度で回転しているときに、前記スプロケットセットから前記ホイールを自動的に回転分離する少なくとも１つのワンウェイフリーホイールクラッチによって、前記ホイールが前記スプロケットセットに結合される、請求項１４に記載の方法。
前記自転車が停止している間、または、前記ホイールがシフトを実行するために所望される速度よりも遅い速度で回転している間に、前記電子ディレイラが前記チェーンをシフトできるように、前記スプロケットセットが、前記ホイールの回転速度よりも大きな回転速度で回転することを選択的に可能にする少なくとも１つのアクティブクラッチによって、前記ホイールがスプロケットセットに結合される、請求項１４に記載の方法。
前記電気自転車は、ジャックシャフト構成を備え、前記ジャックシャフト構成は、第１の動力伝達構成要素によって前記モータに接続し、第２の動力伝達構成要素によって前記スプロケットセットに接続し、第３の動力伝達構成要素によってペダルギアに接続するように構成されたジャックシャフトを備える、請求項１４に記載の方法。
前記モータは、中間駆動モータである、請求項１４に記載の方法。
前記停止事象が発生していることを判定するステップは、前記ブレーキ圧力の印加を決定するためにブレーキ圧力を測定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
複数のセンサによって複数の自転車統計を測定するステップと、最適なシフトウィンドウを計算するステップとをさらに含み、前記最適なシフトウィンドウを計算するステップは、前記複数の自転車統計に基づいて減速度を計算するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
前記最適なシフトウィンドウを計算するステップは、ギアのシフトを行うために前記最適なシフトウィンドウ内の最適なギアチェンジ速度を決定するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
前記最適なシフトウィンドウを計算するステップは、ギアのシフトを行うために前記スプロケットセットの最適な回転度を決定するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システムであって、
ホイールと、
前記ホイールに結合された従動スプロケットセットであって、前記従動スプロケットセットは、異なる有効径の２つ以上の同心スプロケットを備える、従動スプロケットセットと、
前記従動スプロケットセットに係合するように構成された駆動機構と、
前記２つ以上のスプロケットの間で前記駆動機構を移動させるように構成された電子制御可能ディレイラと、
前記従動スプロケットセットにユーザの踏力を与えることにより前記従動スプロケットセットを回転させるように構成されたペダルクランクと、
前記従動スプロケットセットに電気機械力を与えることにより前記従動スプロケットセットを回転させるように構成されているモータと、
電子コントローラと
を備え、
前記電子コントローラは、前記ペダルクランクおよび前記モータのいずれもが前記従動スプロケットの回転を生じていないときにシフトを行うべきであるという決定に応答して、
前記ホイールの現在の回転速度以下の回転速度で前記従動スプロケットを回転させるように前記モータを動作させ、
前記従動スプロケットが前記モータによって回転している間に前記シフトを発生させるように前記ディレイラを動作させる
ように構成されている、電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システム。
電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システムであって、
ホイールと、
少なくとも１つの第１のクラッチを介して前記ホイールに結合された従動スプロケットセットであって、前記従動スプロケットセットは、異なる有効径の２つ以上の同心スプロケットを備える、従動スプロケットセットと、
前記従動スプロケットセットに係合するように構成された駆動機構と、
前記２つ以上のスプロケットの間で前記駆動機構を移動させるように構成された電子制御可能ディレイラと、
少なくとも１つの第２のクラッチおよび前記駆動機構を介して前記従動スプロケットセットにユーザの踏力を与えることにより前記従動スプロケットセットを回転させるように構成されたペダルクランクと、
少なくとも１つの第３のクラッチおよび前記駆動機構を介して前記従動スプロケットセットに電気機械力を与えることにより前記従動スプロケットセットを回転させるように構成されているモータと、
電子コントローラと
を備え、
前記電子コントローラは、前記ペダルクランクおよび前記モータのいずれもが前記従動スプロケットの回転を生じていないときにシフトを行うべきであるという決定に応答して、
前記ホイールの現在の回転速度以下の回転速度で前記従動スプロケットを回転させるように前記モータを動作させ、
前記従動スプロケットが前記モータによって回転している間に前記シフトを発生させるように前記ディレイラを動作させる
ように構成されている、電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システム。
電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システムであって、
ペダルクランクもモータも従動スプロケットの回転を生じていないときにシフトが行われるべきであるという決定に応答して、ホイールの現在の回転速度以下の回転速度で前記従動スプロケットを回転させるように前記モータを動作させ、
前記従動スプロケットが前記モータによって回転されている間に前記シフトが行われるようにディレイラを動作させる
ように構成されている電子コントローラを備える、電気自転車のためのディレイラベースの電子変速機システム。
適切にプログラムされているコンピュータシステムに、コンピュータプログラムが前記適切にプログラムされているコンピュータシステム上で実行されるときに、電気自転車のディレイラベースの変速機を自動的に動作させるための方法を実行することによって、１つまたは複数のプロセッサによってコンピュータプログラムコードを処理させるための前記コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読非一時的記憶媒体であって、前記方法は、
コンピュータシステムを使用して、停止事象が発生していることを判定することと、
前記コンピュータシステムを使用して、前記停止事象が完了する前にシフトダウンすることが望ましいことを決定することと、
回転スプロケットセット速度を直接的または間接的に測定し、前記回転スプロケットセット速度が、前記停止事象が完了する前に前記シフトダウンを実行するための閾値速度を下回ると決定することであって、前記スプロケットセットは２つ以上の同心スプロケットを含む、測定して決定することと、
前記コンピュータシステムを使用してモータを、前記閾値速度以上であるが、前記スプロケットセットに結合されているホイールの回転速度以下である速度で前記スプロケットセットを回転させるように動作させることと、
前記コンピュータシステムを使用して、電子ディレイラが、前記モータが前記スプロケットセットを回転させている間に、前記２つ以上の同心スプロケットのうちの第１のスプロケットから前記２つ以上の同心スプロケットのうちの異なるスプロケットにチェーンをシフトするように、前記電子ディレイラを動作させることと
を含み、
前記コンピュータシステムは、コンピュータプロセッサと電子メモリとを備える、コンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記停止事象が発生していると判定することは、１つまたは複数のセンサによって、以下の自転車状態、すなわち、前記ホイールの回転速度、ペダルクランクの回転速度、前記ホイールの回転速度の減速度、制動力、並進減速度、ペダルリズムのうちの１つまたは複数を直接的かつ／または間接的に監視することを含む請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記停止事象が発生していると判定することは、前記ホイールの回転速度の減速度が閾値減速度未満であると判定することをさらに含む、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記閾値減速度は、少なくとも０．５メートル／秒／秒である、請求項４４に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記閾値減速度は、少なくとも１メートル／秒／秒である、請求項４４に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記閾値減速度は、少なくとも１．５メートル／秒／秒である、請求項４４に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記閾値減速度は、少なくとも２メートル／秒／秒である、請求項４４に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記閾値減速度は、少なくとも２．５メートル／秒／秒である、請求項４４に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記停止事象が完了する前に前記シフトダウンすることが望ましいと決定することは、現在のギアレンジが最適な始動ギアレンジと異なると判定することを含み、前記電子ディレイラに前記チェーンを前記異なるスプロケットにシフトさせることにより、前記最適な始動ギアレンジに係合されることになる、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記最適な始動ギアレンジは、少なくとも部分的にユーザ定義の好みに基づく、請求項５０に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記最適な始動ギアレンジは、前記自転車の現在の傾きに少なくとも部分的に基づいてリアルタイムで動的に判定される、請求項５０に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記回転スプロケットセット速度が閾値速度を下回ると決定することは、前記回転スプロケットセット速度がゼロであると判定することを含む、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記停止事象が完了する前に前記シフトダウンを実行するための閾値速度を計算することをさらに含み、前記計算は、
現在のギア状態を検出することと、
前記現在のギアから最適な始動ギアへのシフトを行うのに必要なスプロケットセットの回転量を決定することと、
前記停止事象が完了する前に前記必要なスプロケットセットの回転量を達成するのに必要な最小スプロケットセット回転速度を計算することと
をさらに含む、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記閾値速度を計算することは、
最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲を決定することと、
前記停止事象が完了する前に前記必要なスプロケットセットの回転量を達成するのに必要な前記最小スプロケットセット回転速度が前記最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲よりも低いとの判定に応答して、前記閾値速度を少なくとも、前記最適なギアチェンジスプロケットセット速度範囲の下端と同じ速さに設定することと
をさらに含む、請求項５４に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記閾値速度を計算することは、前記ホイールの減速度が増大し得る可能性を計上するマージンを含めることをさらに含む、請求項５４に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記チェーンの前記シフト中に前記ホイールの回転速度を直接的および／または間接的に連続的に監視することと、
前記スプロケットの回転速度を前記ホイールの回転速度以下に維持するために、前記チェーンの前記シフト中に必要に応じて前記スプロケットの回転速度を低下させることと
をさらに含む、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記スプロケットセットが前記ホイールの回転速度よりも低い回転速度で回転しているときに、前記スプロケットセットから前記ホイールを自動的に回転分離する少なくとも１つのワンウェイフリーホイールクラッチによって、前記ホイールが前記スプロケットセットに結合される、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記自転車が停止している間、または、前記ホイールがシフトを実行するために所望される速度よりも遅い速度で回転している間に、前記電子ディレイラが前記チェーンをシフトできるように、前記スプロケットセットが、前記ホイールの回転速度よりも大きな回転速度で回転することを選択的に可能にする少なくとも１つのアクティブクラッチによって、前記ホイールが前記スプロケットセットに結合される、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記電気自転車は、ジャックシャフト構成を備え、前記ジャックシャフト構成は、第１の動力伝達構成要素によって前記モータに接続し、第２の動力伝達構成要素によって前記スプロケットセットに接続し、第３の動力伝達構成要素によってペダルギアに接続するように構成されたジャックシャフトを備える、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記モータは、中間駆動モータである、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記停止事象の判定は、前記ブレーキ圧力の印加を決定するためにブレーキ圧力を測定することを含む、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
複数のセンサによって複数の自転車統計を測定することと、最適なシフトウィンドウを計算することとをさらに含み、前記最適なシフトウィンドウを計算することは、前記複数の自転車統計に基づいて減速度を計算することを含む、請求項４２に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記最適なシフトウィンドウを計算することは、ギアのシフトを行うために前記最適なシフトウィンドウ内の前記最適なギアチェンジ速度を決定することをさらに含む、請求項６３に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
前記最適なシフトウィンドウを計算することは、ギアのシフトを行うために最適な前記スプロケットセットの回転度を決定することをさらに含む、請求項６３に記載のコンピュータ可読非一時的記憶媒体。
電気自転車の自動変速方法であって、
スプロケットセットを回転させるステップであって、前記スプロケットセットは、異なる有効直径の２つ以上の同心スプロケットを備える、回転させるステップと、
複数のセンサによって複数の自転車統計を測定するステップであって、前記複数の自転車統計は、少なくとも１つのユーザ入力デバイスおよびモータの少なくともトルク生成を含む、測定するステップと、
前記少なくとも１つのユーザ入力デバイスおよび前記モータがトルクを生成していないことを前記トルク生成に基づいて判定するステップと、
前記複数の自転車統計に基づいて最適なギアチェンジ速度を電子コントローラによって計算するステップと、
前記最適なギアチェンジ速度をスプロケットセット速度と比較するステップと、
前記比較に基づいて、前記最適なギアチェンジ速度が前記スプロケットセット速度と異なることを判定するステップと、
クラッチアクチュエータによって、前記少なくとも１つのユーザ入力デバイスを前記スプロケットセットから分離するステップと、
前記最適なギアチェンジ速度を得るために、前記スプロケットセット速度を調整するように、前記モータを動作させるステップと、
電子コントローラによって電子ディレイラを動作させるステップであって、前記電子ディレイラは、前記スプロケットセットが前記最適なギアチェンジ速度で回転している間に、前記２つ以上の同心スプロケットのうちの第１のスプロケットから、前記２つ以上の同心スプロケットのうちの異なるスプロケットにチェーンをシフトする、電子ディレイラを動作させるステップと
を含む、自動変速方法。
前記少なくとも１つのユーザ入力デバイスは、少なくとも１つのペダルクランクを含む、請求項６６に記載の自動変速方法。
前記１つのユーザ入力デバイスは、少なくとも１つのモータおよび少なくとも１つのペダルクランクを含む、請求項６６に記載の自動変速方法。
前記最適なギアチェンジ速度は、前記スプロケットセット速度より高い、請求項６６に記載の自動変速方法。
前記スプロケットセット速度を調整するように前記モータを動作させるステップは、前記最適なギアチェンジ速度を得るように前記スプロケット速度を増加させることによって前記ギアチェンジを実行するステップをさらに含む、請求項６９に記載の自動変速方法。
前記最適なギアチェンジ速度は、前記スプロケットセット速度より低い、請求項６６に記載の自動変速方法。
前記スプロケットセット速度を調整するように前記モータを動作させるステップは、前記スプロケット速度を前記最適なギアチェンジ速度まで低下させることによって、ギアチェンジを実行するための制動力を印加するように、前記モータを動作させるステップをさらに含む、請求項７１に記載の自動変速方法。
前記複数の自転車統計は、ペダルリズムをさらに含む、請求項６６に記載の自動変速方法。
前記複数の自転車統計は、ホイール速度をさらに含む、請求項６６に記載の自動変速方法。
前記複数の自転車統計は、前記スプロケットセット速度をさらに含む、請求項６６に記載の自動変速方法。
電気自転車用の自動変速機システムであって、
異なる有効直径の２つ以上の同心スプロケットを備えるスプロケットセットと、
前記スプロケットセットを回転させるように構成された少なくとも１つのユーザ入力デバイスと、
複数の自転車統計を測定するように構成された複数のセンサであって、前記複数の自転車統計は、少なくとも１つのユーザ入力デバイスの少なくともトルク生成を含む、複数のセンサと、
前記少なくとも１つのユーザ入力デバイスがトルクを生成していないことを前記トルク生成に基づいて判定するように構成された電子コントローラであって、前記電子コントローラは、前記複数の自転車統計に基づいて最適なギアチェンジ速度を計算するようにさらに構成されており、前記電子コントローラは、前記最適なギアチェンジをスプロケットセット速度と比較するようにさらに構成されており、前記電子コントローラは、前記比較に基づいて、前記最適なギアチェンジ速度が前記スプロケットセット速度と異なることを判定するようにさらに構成されている、電子コントローラと、
前記最適なギアチェンジ速度を得るために前記スプロケットセット速度を調整するように構成されたモータと、
前記少なくとも１つのユーザ入力デバイスを前記スプロケットセットから分離するように構成されたクラッチアクチュエータと、
前記スプロケットセットが前記最適なギアチェンジ速度で回転している間に、前記２つ以上の同心スプロケットのうちの第１のスプロケットから、前記２つ以上の同心スプロケットのうちの異なるスプロケットにチェーンをシフトするように構成された電子ディレイラと
を備える、電気自転車用の自動変速機システム。
非一時的コンピュータ記憶装置であって、記憶媒体を備え、前記非一時的なコンピュータ記憶装置には、コンピュータプログラムが記憶されており、前記コンピュータプログラムは、電子コントローラに、
少なくとも１つのユーザ入力デバイスがトルクを生成していないことを測定されているトルク生成に基づいて判定することと、
複数のセンサによって測定された複数の自転車統計に基づいて最適なギアチェンジ速度を算出することと、
前記最適なギアチェンジを測定されたスプロケットセット速度と比較することと、
前記最適なギアチェンジ速度が前記スプロケットセット速度と異なることを判定することと、
前記少なくとも１つのユーザ入力デバイスをスプロケットセットから分離するためにクラッチアクチュエータと通信することであって、前記スプロケットは、異なる有効直径の２つ以上の同心スプロケットを備える、通信することと、
前記最適なギアチェンジ速度を得るために前記スプロケットセット速度を調整するようにモータを動作させることと、
前記スプロケットセットが前記最適なギアチェンジ速度で回転している間に、前記２つ以上の同心スプロケットのうちの第１のスプロケットから前記２つ以上の同心スプロケットのうちの異なるスプロケットにチェーンをシフトさせるために電子ディレイラと通信することと
を命令する、非一時的コンピュータ記憶装置。