具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参照图1和图2所示，图1为本发明一实施例的助力控制系统的功能方块图，图2为本发明一实施例的电动自行车助力控制方法的流程图。助力控制系统10应用在电动自行车。助力控制系统10可包含踩踏功率器12、心律监测器14、助力马达16以及运算处理器18。踩踏功率器12可安装在电动自行车的踏板，用来量测电动自行车的使用者的当前踩踏功率。心律监测器14可安装在使用者身上，用来量测其当前心律。助力马达16带动自行车的轮子，可根据运算处理器18的助力运算结果输出各种级数的马达助力。运算处理器18可电连接踩踏功率器12、心律监测器14与助力马达16。运算处理器18定义多个体能等级与相对应的第一功率区间及第二功率区间，取得体能等级以确认相对应的第一功率区间及第二功率区间，取得目标心律区间，以及当前心律落在目标心律区间时，判断当前踩踏功率落在第一功率区间则驱动助力马达输出二级马达助力，判断当前踩踏功率落在第二功率区间则驱动助力马达输出三级马达助力；其中，第二功率区间大于第一功率区间，三级马达助力大于二级马达助力。运算处理器18执行本发明的电动自行车助力控制方法101，驱动助力马达16输出合适马达助力，以避免骑乘中过度运动而发生运动伤害。

助力控制系统10可进一步包含输入接口20，电连接于运算处理器18。用户可利用输入接口20输入其实际体能等级、欲进行的训练强度、和特定用户数据，使得运算处理器18能针对使用者的健康状况更精准地计算出所需的马达助力。举例来说，体能等级可能分为稍差体能、一般体能、良好体能与优异体能，训练强度可能分为极轻强度、轻微强度、中等强度、困难强度与极限强度，用户资料可以是用户的年龄、体重与静止心律等。本发明所述的体能等级、训练强度和用户数据的分类不限于上述示例，依实际需求而定。

请参照图2、图3和图7所示，图3为本发明一实施例的电动自行车的功能方块图，图4为本发明一实施例的电动自行车的车速随时间变化的示意图，图5为本发明一实施例的使用者的当前心律随时间变化的示意图，图6为本发明一实施例的使用者的当前踩踏功率随时间变化的示意图，图7为本发明一实施例的电动自行车的马达助力随时间变化的示意图。

每一种体能等级可设定相对应的多个功率区间；举例来说，本发明设定低阶的第一功率区间、中阶的第二功率区间与高阶的第三功率区间。本实施例定义稍差体能的低阶功率区间为小于20瓦特、中阶功率区间介于20至40瓦特、高阶功率区间大于40瓦特；一般体能的低阶功率区间为小于50瓦特、中阶功率区间介于50至150瓦特、高阶功率区间大于150瓦特；良好体能的低阶功率区间为小于150瓦特、中阶功率区间介于150至250瓦特、高阶功率区间大于250瓦特；优异体能的低阶功率区间为小于350瓦特、中阶功率区间介于350至450瓦特、高阶功率区间大于450瓦特。功率区间的数量与数值不限于上述示例，依设计需求而定。

本实施例还可进一步定义训练强度(intensity)的极轻强度为百分比五十至六十，轻微强度为百分比六十至七十、中等强度为百分比七十至八十、困难强度为百分比八十至九十、且极限强度为百分比九十至百。各训练强度的百分比区间不限于上述示例，依设计需求而定。因此，助力控制系统10可将用户选择的训练强度代入用户数据，计算出符合此用户健康状况的目标心律区间。本发明的目的，即在于侦测使用者骑乘电动自行车时产生的当前踩踏功率与当前心律，相应驱动助力马达16输出合适马达助力，以将使用者的当前心律控制在目标心律区间内。

关于目标心律区间的计算，助力控制系统10可定义用户年龄与参数220的差值为最大心律(maximum heart rate,MHR)，然后定义最大心律与静止心律(rest heart rate,RHR)的差值为心律储备(heart rate reserved,HRR)，再取得心律储备(HRR)和预选训练强度(intensity)的乘积，最后将静止心律与该乘积的总和视为目标心律区间。目标心律区间的计算公式不限于上述示例，可能因种族、性别等因素而有相应变化调整，于此不对其它可能变化详加说明。

本发明根据心律监测器14实时取得的当前心律与目标心律区间相比较。若当前心律持续上升但未超出目标心律区间时，可随着当前踩踏功率的提高，适时地提高马达助力以避免使用者心律加速过快；若当前心律接近目标心律区间的上限时，也会因当前踩踏功率的提高而提升马达助力，让当前心律缓慢升速进入目标心律区间；若当前心律开始下降，则随着当前踩踏功率的变化相应提高或减少马达助力，可使得使用者心律能稳定维持在目标心律区间内。

本实施例中，助力控制系统10可计算当前心律与目标心律区间的差值ehr，并且将差值ehr与心律储备的门坎范围的比较结果视为心律偏差等级，再根据心律偏差等级来判断当前心律是低于、高于或落在目标心律区间内；门坎范围可以是正百分之五或负百分之五。本发明所载的当前心律和目标心律区间的差别判断方式、与门坎范围的比例范围不限于上述示例，依设计需求而定。

因此，本发明可建立一套记录心律偏差等级、功率区间和马达助力的第一查找表A1。发明设定助力马达16可输出五等级的马达助力；一级马达助力可表示助力马达16提供百分之十的运转效率，二级马达助力可表示助力马达16提供百分之二十五的运转效率，三级马达助力可表示助力马达16提供百分之五十的运转效率，四级马达助力可表示助力马达16提供百分之七十五的运转效率，五级马达助力可表示助力马达16提供百分之九十的运转效率。各等级马达助力的运转效率值不限于上述示例，依设计需求而定。第一查找表A1中的情况1、2和3代表当前心律低于目标心律区间；情况4、5和6代表当前心律落在目标心律区间；情况7、8和9代表当前心律大于目标心律区间。

第一查找表A1

再者，本发明还可建立一套记录体能等级与相对应功率区间的第二查找表A2，各功率区间的功率值会因体能等级而有所变化，如前所述。

第二查找表A2

关于电动自行车助力控制方法101，首先执行步骤S100，定义多个默认的体能等级与相对应的多个功率区间。接着，执行步骤S102与S104，取得用户在输入接口20输入的实际或自定义体能等级，以通过第二查找表A2确认输入体能等级所对应的第一功率区间、第二功率区间和第三功率区间的功率值范围，并且取得根据使用者年龄与静止心律计算所需的目标心律区间。再来执行步骤S106，利用踩踏功率器12和心律监测器14随时量测使用者的当前踩踏功率与当前心律。接下来，执行步骤S108以侦测当前心律是否落在目标心律区间内。

若当前心律在目标心律区间内，表示差值ehr大于心律储备的负百分之五、并且小于心律储备的正百分之五，接续执行步骤S110，判断当前踩踏功率落在何项功率区间。如果当前踩踏功率落在第一功率区间，执行步骤S112，则驱动助力马达16输出二级马达助力；如果当前踩踏功率落在第二功率区间，执行步骤S114，则驱动助力马达16输出三级马达助力；如果当前踩踏功率落在第三功率区间，执行步骤S116，则驱动助力马达16输出四级马达助力。

若当前心律没有在目标心律区间内，执行步骤S118比较当前心律和目标心律区间的关系。当前心律低于目标心律区间时，执行步骤S120以判断当前踩踏功率落在何项功率区间。如果当前踩踏功率落在第一功率区间，执行步骤S122，则驱动助力马达16输出一级马达助力；如果当前踩踏功率落在第二功率区间，执行步骤S124，则驱动助力马达16输出二级马达助力；如果当前踩踏功率落在第三功率区间，执行步骤S126，则驱动助力马达16输出三级马达助力。

当前心律高于目标心律区间时，执行步骤S128以判断当前踩踏功率落在何项功率区间。如果当前踩踏功率落在第一功率区间，执行步骤S130，则驱动助力马达16输出三级马达助力；如果当前踩踏功率落在第二功率区间，执行步骤S132，则驱动助力马达16输出四级马达助力；如果当前踩踏功率落在第三功率区间，执行步骤S134，则驱动助力马达16输出五级马达助力。

如图4所示，在骑乘过程中，电动自行车车速通常会有不定时且不定量的变化，助力控制系统10主要用来间接控制使用者的骑乘心律。如图5、图6和图7所示的实施态样，用户的体能等级属稍差体能等级时，其第一功率区间为小于20瓦特、第二功率区间介于20至40瓦特、第三功率区间大于40瓦特，此时可将其目标心律区间设定在每分钟心跳110～130之间。用户开始骑乘时，当前心律低于目标心律区间，且当前踩踏功率落在第一功率区间与第二功率区间时，助力马达16可输出低等级的马达助力；本实施例将低等级马达助力标记为等级0。若当前踩踏功率提高到第三功率区间，且当前心律仍低于目标心律区间时，助力马达16可输出中等级的马达助力，可以让使用者心律缓步上升；本实施例将中等级马达助力标记为等级1，并在当前踩踏功率下降到第二功率区间时，助力马达16可改为输出低等级的马达助力。若当前踩踏功率落在第三功率区间，并且当前心律已进入目标心律区间，助力马达16则输出高等级的马达助力，以避免其心律超出目标心律区间；本实施例将高等级马达助力标记为等级2，助力马达16也会在当前踩踏功率下降到第二功率区间时改为输出中等级或低等级的马达助力。

综上所述，本发明的电动自行车助力控制方法及其助力控制系统不仅参考用户的当前心律，还能进一步读取与分析使用者的当前踩踏功率来提供合适的马达助力。当前踩踏功率可视为使用者的未来心律变化趋势，即当前踩踏功率较高，表示使用者的未来心律可能急剧提高；当前踩踏功率较高，表示使用者的未来心律可以持平或下降。如此一来，本发明综合判断使用者的当前心律与当前踩踏功率，在当前心律低于目标心律区间时，提供合适的马达助力使当前心律缓步提升而进入目标心律区间；如当前心律落在目标心律区间内，亦能根据当前踩踏功率的变化提供合适马达助力，让当前心律稳定维持在目标心律区间。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施方式旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。为了清楚描述所需的部件，示意性附图中的比例并不表示实际部件的比例关系。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。