详细说明
在描述本发明的一个结构实施例之前，首先用一些图表来描述一下所用的
理论和策略。这些视图中的一部分包括了与现有技术的比较，其可以使叙述更
加清晰。
首先参见图1以及如上所述，这是描述根据本发明的一辅助动力自行车的扭
矩和辅助力的波形图。这些是当自行车爬山情况下的波形。应当注意，所述构
造和操作方法可以由任一种辅助动力人力车实现，不管车和辅助装置的类型。
但是，在这里用一个电力辅助自行车做为一个例子来解释。
在该图中，曲线a用点线来表示由踏板力产生并由任一所需类型的扭矩传感
器的检得扭矩值。曲线b用实线来表示通过驱动一电动机所产生的辅助力，该电
动机是基于执行根据本发明的扭矩控制方法的算法处理而得出的经处理的扭矩
值工作的。曲线c用虚线来表示由传统的扭矩控制方法所施加的辅助力。
如该图所示，当检测到的由踏板力产生的扭矩(曲线a)在底部死点为零或
很小时，传统的辅助力(曲线c)也差不多是零然而根据本发明的辅助力(曲线
b)不是零，因为辅助力是继续施加的。
这就意味着由于电动机的驱动电流的变化减少，所以驱动能量效率可以得
到提高，能耗减少。随着能量效率的改善，电池的消耗也将减少。这就提高了
电池的服务寿命，并能使自行车在少量动力的情况下行驶一个长的距离。另外，
由于辅助力即使在踏板力为零或是很小的情况下也保持施加，所以骑行者的感
觉是平稳的并且有一个好的行驶感觉。
这种所用的方法在图2中已经示出，该图是根据本发明的处理过的扭矩值的
图示。曲线d用点线表示在算法处理前的检得扭矩值，基本上与图1的曲线a相同。
曲线e表示由算法处理过得到的扭矩值。
该检得扭矩值(曲线d)与踏板力同步地周期性改变。当检得扭矩值开始从
相应的顶峰下降到检测到的扭矩曲线的上部死点时，开始对检测到的扭矩进行
算法处理。在应用该方法的一个实施例中，降低扭矩比率，降低一单位时间内
的扭矩取决于检得扭矩值预先确定的检得扭矩值。该下降率表示了曲线的递减
梯度。
该扭矩值以一个减少率不断减少，该减少率是由在预定时间间隔(ms)内
从扭矩传感器得到的检得输出(V)的大小决定的。例如，当检得扭矩值高了，该
减速少率(递减梯度)就保持小的值。当检得扭矩值变化时，该减少率就会上
升。对应于检得扭矩值的一张图是预先制好的，算法处理就根据该图执行。
因此，处理过的或最终的输出扭矩曲线(曲线e)从检得扭矩值以平缓的梯
度逐渐下降。当踏板经过底部死点时，检得扭矩值(曲线d)上升，当检得扭矩
值超过处理过的扭矩值时，算法处理暂停(处理数据为零)并且将检得扭矩值
做为处理过的扭矩值。因此，就可以得到由实线所表示的处理过的辅助力扭矩
曲线(曲线e)。因而，可以获得更平稳的操作性能并且实际上可以获得比图1所
示小一点的最大扭矩输出。这样实际上减少了电能的消耗。
以该处理过的扭矩值为基础，向该处理过的扭矩提供的特定辅助比率的该
驱动电流是可以计算出来的，并且该电流驱动电动机以获得辅助力，由于当踏
板力在底部死点时处理过的扭矩值是高的，所以即使在踏板力处于底部死点时
也可以获得辅助力。
图3是根据本发明的另一个实施例的得出的处理过的扭矩的图示。在这个实
施例中，执行算法处理还考虑了车辆的速度。在该图中，曲线f表示车速。曲线g
表示检得扭矩值。曲线h表示处理的扭矩值。
从图中可以清楚地看出，当车速高时，减少率将下降以减小处理过的扭矩
值。当低速时，减少率将上升以增大处理过的扭矩值。这样，当自行车低速行
驶如当爬山或刚开始起步时其能产生高的辅助力而高速时辅助力将减少以避免
辅助能量的额外消耗。
这样，在已描述过的两个实施例中，从力传感器得到处理过的扭矩输出以
修改辅助扭矩的大小，本发明一个实际的实施例将在图4中进行描述。此外，本
领域的熟练人员将能从这些描述中明白本发明能用于很多种辅助动力人力车。
在这一观点的基础上，图4是根据本发明的用于一辅助动力自行车的一扭矩控制
装置的方框图。
该辅助扭矩控制装置包括一个扭矩传感器11，可以是任一想要的形式，其
用来检测人力输入的踏板力，一控制器12，其用来计算驱动辅助电动机13的驱
动电流，也可以是任一想要的形式如一个基于由扭矩传感器11测得的扭矩的脉
宽调制电动机。一电动机驱动电路14，其可以根据来自控制器12的驱动信号来
激励电动机13。电路14包括一电流检测电路(安培表)15，以检测电动机13的
电流，一译码器16来检测电动机13的旋转速度。
控制器12包括一CPU，如本例所示，并且有一个电动机转速计算装置17，
其有一个预设的软件程序或已编程的硬件电路。CPU也有一个车速计算电路18，
扭矩传感器值处理电路19，一扭矩电流计算电路21和一个负载计算电路22。
在行驶中，由扭矩传感器11检测到的踏板力在该扭矩传感器值处理滤波器
19中得到算法处理，其是以该检得扭矩为基础相应于前述的方法以之一和该车
速进行的。该车速由电动机转速计算装置17和该车速计算装置18以从译码器16
传来的脉冲信号为基础计算的，并输入到控制器12中的处理滤波装置19中。
处理过的扭矩值输入到扭矩电流计算装置21中，其根据已处理的扭矩计算
一电流的指令值。根据该电流指令值，负载计算装置22计算出一驱动脉冲的负
荷比。驱动脉冲输入到电动机驱动电路14中做为一PWM输出以驱动电动机13。
该电动机13的驱动电流由电流检测电路15来检测并且被提供给负载计算电路22
以形成反馈控制。
如在附图说明中所提到的，图5(A)到图5(E)描述了波形信号，其是由图4中
的位置A到E分别确定的。同时如附图说明中所提到的，图5(F)和图5(G)描述了
传统的波形信号，其是为了相关目的由图4中的位置F″和G分别决定的。特别地，
图5(A)描述了与踏板的转动同步周期性改变的所观测的踏板力的波形。图5(B)
描述了由踏板力产生并由扭矩传感器11检测的已检得扭矩值的波形。如图5(A)
所示，检得扭矩与踏板力同步周期性地大幅度改变。
图5(D)描述了在处理滤波装置22中通过算法处理而得到的已处理的扭矩的
波形。点线表示处理前的扭矩，其与图5(B)中曲线的波形相同。通过处理，曲线，
包括底部死点的值，向高扭矩的一侧移动，而没有改变上部死点处的扭矩，并
且变化变小了。因此，使用者的感觉就会更好并且同时能耗也会降低。
图5(C)描述了电动机13的驱动电流的波形。相应于处理过的扭矩值的驱动
电流与如图5(F)所示的传统曲线相比其变化小了。图5(E)描述了电动机扭矩的波
形。该曲线的低扭矩侧的部分移向相应于图5(C)所示的电流波形的高扭矩的部分，
并且整体与图5(G)所示的传统曲线相比，其变化更小了。
如图4所示的系统中的控制器12通过该控制程序提供如图5(C)所示的处理
过的扭矩值，该控制程序可参见图6进行。该程序以预定的时间间隔(如几毫秒)
由如图4所示的控制器12中的CPU重复运行。操作如下。
在步骤S1的“开始”后，判断检测到的扭矩电压是否是峰值电压。这是为
了在扭矩电压从其峰值平缓下降时通过算法处理得到一个梯度以提高扭矩值。
该判断例如是由分析从扭矩传感器11得到的输出电压数据的波形而做出的。如
果检测到的扭矩电压是峰值电压，则转到步骤S2。否则，转到步骤S3。
如果当电压被测为下降时该进程进入步骤S2来设置峰值电压。那么在步骤
S2中，峰值前的最后一个电压将被设为峰值电压。
如果在步骤S1中，电压与在步骤S2中所设的峰值电压不相等，则当检得扭
矩电压从峰值下降时该程序转到步骤S3(处理程序在预定的几毫秒的时间间隔
内重复)。在步骤S3中，判断是否检得扭矩超过了先前处理的扭矩。如果检得扭
矩超过处理过的扭矩(在图2中K点的时刻)，该进程操作中止，程序中止。
但是，在步骤S3中如果该检得扭矩比处理过的扭矩低，如果这是峰值后的
第一次处理程序，则程序转到步骤S4。在步骤S4中，判断从处理开始是否已经
超过了一预定的时间间隔。该预定的时间间隔存储在一非变存储器22中。当预
定的时间段已经过去时，处理操作将中断，程序中止。这是为了消除一种状况，
其中甚至在踏板已经停止并且扭矩变为零的短时间内，由处理算法得到的一处
理过的扭矩值仍然继续并且电动机仍供给辅助力。用这种方法从电动机得到的
辅助力能被切断，自行车能在踏板停止扭矩变为零后立即恢复到正常的行驶状
态。这样，由于能防止用来使自行车停止的刹车力随辅助力增加并且能用一合
适的制动力使自行车停下来，所以，驾驶者能有一个稳定和舒服的自行车驾驶
状态。
但是，如果在步骤S4中预定的时间段还没有完，则处理操作将继续并转到
步骤S5，在该步骤根据当前的检得扭矩值计算出减少率。在该例的情况下，检
得扭矩值和减少率之间的功能等式以一一维图预先存储在该非变存储器23中。
从一RAM 24中读出当前的扭矩传感器值，RAM 24中已经写入了从扭矩传感器
输出的数据。如图4所示，非变存储器23和RAM 24可以置入控制器具12中的处
理滤波装置19中。
然后程序转到步骤S6，在该步骤中根据步骤S5中的图对检得扭矩传感器值
进行算法处理。算法处理由图4所示的处理滤波装置19来执行。
然后，如果根据如图3所示的也采用车速的方法，那么该程序转到步骤S7。在
这一步，如图4所示的处理滤波装置22以当前车速计算出一减少率。车速和减少
率之间的相关表述是由一比的图来决定的，该图表达了基于在步骤S6中计算出
的扭矩值和处理前的检得扭矩的比。因此处理的数值可以根据车速进行调整。
该图从该非变存储器23中读出，且该当前车速从该RAM 24中读出。
然后，程序转入步骤S8，在其中算法处理将基于步骤S7中的图来处理在步
骤S6中已处理过的检得扭矩值以得到一个处理过的扭矩值。然后重复运行该程
序。
这样，从前述可以很清楚地看出，在已描述过的方法和装置中，检测到的
扭矩曲线的梯度是根据扭矩改变的，并且扭矩曲线在形状上变为已处理的扭矩
曲线。由于电动机的驱动电流是基于处理过的扭矩曲线计算出来的，所以在底
部死点的扭矩可以在不减少上部死点处的检测到的扭矩的情况下得到增加。由
于检测到的扭矩的周期性变化因此而减小并且电动机的驱动电流的变化也减小，
所以驱动能量效率能得到提高并且能耗会减少。随着能量效率的提高，电池的
消耗会减少。这就提高了电池的使用寿命，使车使可以用少量的电能行驶长的
距离。另外，由于即使在踏板力变为零或很小的情况下仍有辅助力，所以驾驶
者在骑行中经常能感觉到平稳和有力的辅助力，有良好的驾驶感觉。另外，减
少率能根据车速改变。当低速时，减少率会减少以使处理过的扭矩曲线在高扭
矩一侧，当高速时，减少率会上升以减少辅助力。这样，当自行车低速行驶如
当爬山或刚开时起步时其能产生大的辅助力而车速高时辅助力将减少以避免辅
助能量的额外消耗。
当然，本领域的技术人员能理解，所述的实施方式仅作为本发明可以采取
的形式的举例已，在不偏离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内可
以有很多变化和修正。