JP6831314B2

JP6831314B2 - 自転車用制御装置

Info

Publication number: JP6831314B2
Application number: JP2017189698A
Authority: JP
Inventors: 靖長川崎; 圭司寺島; 義之笠井
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: JP2019064353A; DE102018123529A1

Description

本発明は、自転車用制御装置に関する。

自転車用制御装置として、例えば、特許文献１のものが知られている。この自転車用制御装置は、自転車の車速が所定速度では、自転車に入力される人力駆動力に対するモータの出力の比率が所定の比率になるようにモータを制御している。

特開平１０−５９２６０号公報

走行状態に応じて好適にモータを制御できる自転車用制御装置が望まれている。
本発明の目的は、走行状態に応じて好適にモータを制御できる自転車用制御装置を提供することである。

本発明の第１側面に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記自転車の車速が増加することによって前記車速が第１速度になった場合、前記第１速度において、前記自転車に入力される人力駆動力に対する前記モータの出力の比率が第１比率になるように前記モータを制御し、前記自転車の車速が減少することによって前記車速が前記第１速度になった場合、前記第１速度において、前記比率が第１比率とは異なる第２比率になるように前記モータを制御する。
上記第１側面に従えば、自転車の車速が増加することによって車速が第１速度になった場合と、自転車の車速が減少することによって車速が第１速度になった場合とで、自転車に入力される人力駆動力に対するモータの出力の比率を異ならせることができるので、走行状態に応じて好適にモータを制御できる。

前記第１側面に従う第２側面の自転車用制御装置において、前記第２比率は、前記第１比率よりも小さい。
上記第２側面に従えば、自転車の車速が増加して第１速度になる場合よりも、自転車の車速が減少して第１速度になる場合の方が、比率が小さくなる。

前記第１または第２側面に従う第３側面の自転車用制御装置において、前記第１速度は、第１速度範囲に含まれ、前記制御部は、前記自転車の車速が増加することによって前記第１速度範囲に入ると、前記第１速度において、前記比率が前記第１比率になるように前記モータを制御し、前記自転車の車速が減少することによって前記第１速度範囲に入ると、前記第１速度において前記比率が前記第２比率になるように前記モータを制御する。
上記第３側面に従えば、第１速度において走行状態に応じて好適にモータを制御できる。

前記第３側面に従う第４側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記車速が第１速度範囲の速度よりも大きい場合、前記モータを停止する。
上記第４側面に従えば、第１速度範囲の速度よりも大きい速度において、モータによるアシストを停止できる。

前記第３または第４側面に従う第５側面の自転車用制御装置において、前記第１速度は、前記第１速度範囲の全ての速度を含む。
上記第５側面に従えば、自転車の車速が増加することによって車速が第１速度範囲に入った場合と、自転車の車速が減少することによって車速が第１速度範囲に入った場合とで、自転車に入力される人力駆動力に対するモータの出力の比率を異ならせることができるので、第１速度範囲において走行状態に応じて好適にモータを制御できる。

前記第５側面に従う第６側面の自転車用制御装置において、前記車速が前記第１速度範囲の速度である場合、前記車速が増加するにつれて、前記第１比率が小さくなる。
上記第６側面に従えば、車速が第１速度範囲にある場合、車速が増加すると、第１比率を小さくすることができる。

前記第６側面に従う第７側面の自転車用制御装置において、前記第１速度範囲は、第２速度範囲と、前記第２速度範囲よりも速度が高い第３速度範囲とを含み、前記第２速度範囲における前記車速の変化に対する前記第１比率の変化率は、前記第３速度範囲における前記車速の変化に対する前記第１比率の変化率よりも小さい。
上記第７側面に従えば、車速に応じて第１比率を小さくする場合であっても、車速の変化に対する第１比率の変化率を一定とする場合と比較して、第１速度範囲の高い速度まで第１比率の低下を抑制することができる。

前記第７側面に従う第８側面の自転車用制御装置において、前記第２速度範囲は、前記第３速度範囲よりも広い。
上記第８側面に従えば、第１速度範囲のうちの速度に応じて第１比率の変化しにくい第２速度範囲が広いため、第１速度範囲のできるだけ高い速度まで第１比率の低下を抑制することができる。

前記第５〜第８側面のいずれか１つに従う第９側面の自転車用制御装置において、前記車速が前記第１速度範囲の速度である場合、前記車速が増加するにつれて、前記第２比率が小さくなる。
上記第９側面に従えば、車速が第１速度範囲にある場合、車速が増加すると、第２比率を小さくすることができる。

前記第９側面に従う第１０側面の自転車用制御装置において、前記第１速度範囲は、第４速度範囲と、前記第４速度範囲よりも速度が高い第５速度範囲とを含み、前記第４速度範囲における前記車速の変化に対する前記第２比率の変化率は、前記第５速度範囲における前記車速の変化に対する前記第２比率の変化率よりも小さい。
上記第１０側面に従えば、車速に応じて第２比率を小さくする場合であっても、車速の変化に対する第１比率の変化率を一定とする場合と比較して、第１速度範囲の高い速度まで第２比率の低下を抑制することができる。

前記第９側面に従う第１１側面の自転車用制御装置において、前記第１速度範囲は、前記制御部が前記第２比率を０とする第６速度範囲を含む。
上記第１１側面に従えば、車速が第６速度範囲の場合にはモータを停止できる。

前記第５〜第９側面のいずれか１つに従う第１２側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記車速が前記第１速度範囲の速度である場合、前記第２比率が０になるように前記モータを制御する。
上記第１２側面に従えば、車速が減少することによって第１速度範囲よりも大きい速度から第１速度範囲に入った場合にモータが駆動されない。

前記第３〜第１２側面のいずれか１つに従う第１３側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記車速が第１速度範囲の速度よりも小さい第７速度範囲の速度である場合、前記比率が第３比率になるように前記モータを制御する。
上記第１３側面に従えば、第７速度範囲に適した第３比率を設定することによって、第７速度範囲において好適にモータを制御できる。

前記第１３側面に従う第１４側面の自転車用制御装置において、前記第３比率は、１５０％以上である。
上記第１４側面に従えば、第７速度範囲において１５０％以上の比率になるようにモータを駆動できる。

前記第１４側面に従う第１５側面の自転車用制御装置において、前記第３比率は、２５０％以上である。
上記第１５側面に従えば、第７速度範囲において２５０％以上の比率になるようにモータを駆動できる。

前記第３〜第１５側面のいずれか１つに従う第１６側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記車速が第１速度範囲の速度よりも小さく、０ｋｍ／ｈの前記車速を含む第８速度範囲において、前記車速の増加に応じて、前記比率を増加させる。
上記第１６側面に従えば、０ｋｍ／ｈの車速を含む第８速度範囲において、好適にモータを制御できる。

前記第３〜第１６側面のいずれか１つに従う第１７側面の自転車用制御装置において、前記第１速度範囲の上限速度は、２０ｋｍ／ｈ以上、５５ｋｍ／ｈ以下である。
上記第１７側面に従えば、上限速度を２０ｋｍ／ｈ以上、５５ｋｍ／ｈ以下とする第１速度範囲において、モータを好適に制御できる。

前記第１〜第１７側面のいずれか１つに従う第１８側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、少なくとも一部の車速において前記比率が異なる複数の動作モードで前記モータを制御可能であり、前記制御部は、前記複数の動作モードのうちの１つの動作モードで前記モータを制御している状態で、前記自転車の車速が増加することによって前記車速が第１速度になった場合、前記第１速度において、前記自転車に入力される人力駆動力に対する前記モータの出力の比率が第１比率になるように前記モータを制御し、前記自転車の車速が減少することによって前記車速が前記第１速度になった場合、前記第１速度において、前記比率が第１比率とは異なる第２比率になるように前記モータを制御する。
上記第１８側面に従えば、複数の動作モードでモータを制御可能な自転車用制御装置において、モータを好適に制御できる。

本発明の自転車用制御装置は、走行状態に応じて好適にモータを制御できる。

実施形態の自転車用制御装置の電気的な構成を示すブロック図。図１の記憶部に記憶される車速と所定比率との関係の第１の例を示すグラフ。図１の記憶部に記憶される車速と所定比率との関係の第２の例を示すグラフ。図１の記憶部に記憶される車速と所定比率との関係の第３の例を示すグラフ。図１の制御部によって実行されるモータ制御のフローチャート。図１の記憶部に記憶される車速と所定比率との関係の第１変形例を示すグラフ。図１の記憶部に記憶される車速と所定比率との関係の第２変形例の第１例を示すグラフ。図１の記憶部に記憶される車速と所定比率との関係の第２変形例の第２例を示すグラフ。

（実施形態）
図１を参照して、実施形態の自転車用制御装置３０について説明する。自転車用制御装置３０は、自転車Ｂに設けられる。自転車Ｂは、マウンテンバイクであってもよく、ロードバイクであってもよく、シティバイクであってもよい。また、自転車Ｂは、三輪車であってもよく、カーゴバイクであってもよく、リカンベントであってもよい。

自転車用制御システム１０は、モータ１２、モータ１２の駆動回路１４、バッテリ１８、トルクセンサ２０、車速センサ２４、および、自転車用制御装置３０を含む。自転車用制御システム１０は、好ましくは、操作部１６およびクランク回転センサ２２の少なくとも一方を更に含む。

モータ１２および駆動回路１４は、同一のハウジング（図示略）に設けられることが好ましい。駆動回路１４は、バッテリ１８からモータ１２に供給される電力を制御する。駆動回路１４は、制御部３２と有線または無線によって通信可能に接続されている。駆動回路１４は、例えばシリアル通信によって制御部３２と通信可能である。駆動回路１４は、制御部３２からの制御信号に応じてモータ１２を駆動させる。モータ１２は、自転車Ｂの推進をアシストする。モータ１２は、電気モータを含む。モータ１２は、ペダルから後輪までの人力駆動力の伝達経路、または、前輪に回転を伝達するように設けられる。モータ１２は、自転車Ｂのフレーム、後輪、または、前輪に設けられる。一例では、モータ１２は、クランク軸からフロント回転体までの動力伝達経路に結合される。モータ１２とクランク軸との間の動力伝達経路には、クランク軸を自転車Ｂが前進する方向に回転させた場合にクランクの回転力によってモータ１２が回転しないようにワンウェイクラッチ（図示略）が設けられるのが好ましい。モータ１２および駆動回路１４が設けられるハウジングには、モータ１２および駆動回路１４以外の構成が設けられてもよく、例えばモータ１２の回転を減速して出力する減速機が設けられてもよい。

操作部１６は、ユーザが操作可能である。操作部１６は、自転車Ｂの推進をアシストするモータ１２の制御モードを変更するように構成される。制御モードは、人力駆動力に応じてモータ１２を駆動するアシストモードを含む。アシストモードは、人力駆動力をアシストするアシスト力の強さの異なる複数のアシストモードを含むことが好ましい。制御モードはモータ１２を駆動しないオフモード、および操作部１６の操作に応じてモータ１２を駆動するウォークモードの少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。操作部１６は、自転車Ｂのハンドルバーに取り付けられる。操作部１６は、例えば操作部材と、操作部材の動きを検出するセンサと、センサの出力信号に応じて、制御部３２と通信を行う電気回路とを含む。操作部１６は、制御部３２と有線または無線によって通信可能に接続されている。操作部１６は、例えば電力線通信（ＰＬＣ；power line communication）によって制御部３２と通信可能である。ユーザによって操作部１６が操作されることによって、操作部１６は、制御部３２に出力信号を送信する。操作部１６は、モータ１２の制御モードを変更するための１つ以上の操作部材を含む。各操作部材は、プッシュスイッチ、レバー式スイッチ、または、タッチパネルによって構成される。操作部１６は、ウォークモードにおいてモータ１２を駆動するための操作部材を含んでいてもよい。

バッテリ１８は、１または複数のバッテリセルを含むバッテリユニット、および、バッテリユニットを支持するバッテリホルダを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリ１８は、自転車Ｂに搭載され、バッテリ１８と有線で電気的に接続されている他の電機部品、例えば、モータ１２および自転車用制御装置３０に電力を供給する。バッテリ１８は、制御部３２と有線または無線によって通信可能に接続されている。バッテリ１８は、例えばＰＬＣによって制御部３２と通信可能である。バッテリ１８は、フレームの外部に取り付けられてもよく、少なくとも一部がフレームの内部に収容されてもよい。

トルクセンサ２０は、人力駆動力ＴＡに応じた信号を出力する。トルクセンサ２０は、ペダルを介して駆動機構に入力される人力駆動力ＴＡを検出する。トルクセンサ２０は、クランク軸からフロント回転体までの間の人力駆動力ＴＡの伝達経路に設けられてもよく、クランク軸またはフロント回転体に設けられてもよく、クランクアームまたはペダルに設けられてもよい。トルクセンサ２０は、例えば、歪センサ、光学センサ、および、圧力センサ等を用いて実現することができる。歪センサは、歪ゲージ、磁歪センサ、および、圧電センサを含む。トルクセンサ２０は、クランクアームまたはペダルに加えられる人力駆動力ＴＡに応じた信号を出力するセンサであれば、いずれのセンサを採用することもできる。トルクセンサ２０は、制御部３２と有線または無線によって通信可能に接続されている。トルクセンサ２０は、人力駆動力ＴＡに応じた信号を制御部３２に出力する。

クランク回転センサ２２は、クランクの回転角度を検出する。クランク回転センサ２２は、自転車Ｂのフレームまたはモータ１２が設けられるハウジングに取り付けられる。クランク回転センサ２２は、磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを含んで構成される。周方向に磁界の強度が変化する環状の磁石が、クランク軸またはクランク軸からフロント回転体までの間の動力伝達経路に設ける。磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを用いることによって、１つのセンサで、クランクの回転速度およびクランクの回転角度を検出することができ、構成および組立を簡略化することができる。クランク回転センサ２２は、クランクの回転角度に加えて、クランクの回転速度を検出することもできる。クランク回転センサ２２は、制御部３２と有線または無線によって通信可能に接続されている。クランク回転センサ２２は、クランクの回転角度に応じた信号を制御部３２に出力する。クランク回転センサ２２は、クランクの回転速度のみを検出することができる構成としてもよい。

クランク回転センサ２２は、磁気センサに代えて、クランク軸またはクランクアームに設けられる加速度センサを含んでいてもよい。加速度センサの出力は、加速度センサの傾斜角度を含む。制御部３２は、加速度センサの傾斜角度に応じてクランクの回転角度を演算する。

クランク回転センサ２２は、クランク軸からフロント回転体までの人力駆動力ＴＡの伝達経路において、クランク軸と一体に回転する部材に設けられてもよい。例えば、クランク回転センサ２２は、クランク軸とフロント回転体との間にワンウェイクラッチが設けられない場合、フロント回転体に設けられてもよい。

車速センサ２４は、車輪の回転速度を検出する。車速センサ２４は、有線または無線によって制御部３２と電気的に接続されている。車速センサ２４は、フレームのチェーンステイに取り付けられる。車速センサ２４は、制御部３２と有線または無線によって通信可能に接続されている。車速センサ２４は、後輪に取り付けられる磁石と車速センサ２４との相対位置の変化に応じた信号を制御部３２に出力する。制御部３２は、車輪の回転速度に基づいて自転車Ｂの車速Ｖを演算する。車速センサ２４は、リードスイッチを構成する磁性体リード、または、ホール素子を含むことが好ましい。車速センサ２４は、フロントフォークに設けられ、前輪に取り付けられる磁石を検出する構成としてもよい。

自転車用制御装置３０は、制御部３２を含む。一例では、自転車用制御装置３０は、記憶部３４をさらに含む。制御部３２は、予め定められる制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。制御部３２は、１または複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。記憶部３４には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部３４は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。制御部３２および記憶部３４は、例えばモータ１２が設けられるハウジングに設けられる。

制御部３２は、モータ１２を制御する。制御部３２は、自転車Ｂに入力される人力駆動力ＴＡに対するモータ１２の出力ＴＭの比率Ａが所定比率ＡＸになるようにモータ１２を制御する。人力駆動力ＴＡおよびモータ１２の出力ＴＭは、トルクで表される。制御部３２は、少なくとも一部の車速Ｖにおいて比率Ａが異なる複数の動作モードでモータ１２を制御可能である。所定比率ＡＸは、各動作モードに対応する所定比率ＡＸを含む。動作モードが、例えば第１モード、第２モード、および、第３モードの３つの動作モードを含む場合、所定比率ＡＸは、第１所定比率ＡＸ１、第１所定比率ＡＸ１よりも小さい第２所定比率ＡＸ２、および、第１所定比率ＡＸ１よりも小さい第３所定比率ＡＸ３を含む。第１動作モードにおける所定比率ＡＸを、第１所定比率ＡＸ１とする。第２動作モードにおける所定比率ＡＸを、第２所定比率ＡＸ２とする。第３動作モードにおける所定比率ＡＸを、第３所定比率ＡＸ３とする。動作モードは、１つ動作モードのみを含んでいてもよい。

制御部３２は、操作部１６からの信号に応じて所定比率ＡＸを変更する。制御部３２は、操作部１６からの信号に応じて動作モードを変更することによって、所定比率ＡＸを変更する。具体的には、制御部３２は、操作部１６から所定比率ＡＸの大きい動作モードへ変更する信号が入力され、かつ、第２または第３動作モードが設定されている場合、動作モードを所定比率ＡＸが１段階大きなモードに変更する。制御部３２は、操作部１６から所定比率ＡＸの小さい動作モードへ変更する信号が入力され、かつ、第１または第２動作モードが設定されている場合、動作モードを所定比率ＡＸが１段階小さなモードに変更する。制御部３２は、第３動作モードにおいて、操作部１６から所定比率ＡＸの小さいモードへ変更する信号が入力されると、モータ１２を駆動しない動作モードになる。制御部３２は、モータ１２を駆動しない動作モードにおいて、操作部１６から所定比率ＡＸの大きいモードへ変更する信号が入力された場合、第３動作モードでモータ１２の制御を行う。

制御部３２は、自転車Ｂの車速Ｖに応じて所定比率ＡＸを変更する。記憶部３４には、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報が記憶されている。車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報は、マップ、テーブル、および、関係式の少なくとも１つを含む。制御部３２は、記憶部３４に記憶されている車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報に応じて、所定比率ＡＸを変更する。記憶部３４には、車速Ｖと動作モードと対応する所定比率ＡＸとの関係を規定する情報が記憶されている。動作モードが複数ある場合、記憶部３４には、車速Ｖと各動作モードと対応する所定比率ＡＸとの関係を規定する情報が記憶されている。具体的には、記憶部３４には、車速Ｖと第１所定比率ＡＸ１との関係を規定する情報、車速Ｖと第２所定比率ＡＸ２との関係を規定する情報、および、車速Ｖと第３所定比率ＡＸ３との関係を規定する情報が記憶されている。制御部３２は、車速Ｖと、設定されている動作モードと対応する所定比率ＡＸとの関係を規定する情報に応じて所定比率ＡＸを変更する。

車速Ｖが含まれる速度範囲Ｒに応じて、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係は異なる。速度範囲Ｒは、第１速度範囲Ｒ１、第７速度範囲Ｒ７、および、第８速度範囲Ｒ８を含む。速度範囲Ｒは、第８速度範囲Ｒ８、第７速度範囲Ｒ７、および、第１速度範囲Ｒ１の順に速度が高くなる。第８速度範囲Ｒ８と第７速度範囲Ｒ７とは連続する。第８速度範囲Ｒ８と第７速度範囲Ｒ７とは重複せずに連続する。このため、第７速度範囲Ｒ７は、第８速度範囲Ｒ８の上限値を含まない。第７速度範囲Ｒ７と第１速度範囲Ｒ１とは連続する。第７速度範囲Ｒ７と第１速度範囲Ｒ１とは重複せずに連続する。このため、第１速度範囲Ｒ１は、第７速度範囲Ｒ７の上限値を含まない。制御部３２は、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１の速度よりも大きい場合、モータ１２を停止する。制御部３２は、車速Ｖが、例えば時速２４ｋｍ、時速２６ｋｍおよび時速２８マイルになるとモータを停止する。

第８速度範囲Ｒ８は、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１の速度よりも小さく、０ｋｍ／ｈの車速Ｖを含む。制御部３２は、車速Ｖが第８速度範囲Ｒ８の速度である場合、比率Ａが第４比率Ａ４になるようにモータ１２を制御する。具体的には、制御部３２は、車速Ｖが第８速度範囲Ｒ８の速度である場合、所定比率ＡＸを第４比率Ａ４に設定し、比率Ａが第４比率Ａ４になるようにモータ１２を制御する。制御部３２は、第８速度範囲Ｒ８において、車速Ｖの増加に応じて、比率Ａを増加させる。具体的には、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報は、第８速度範囲Ｒ８に含まれる範囲において、所定比率ＡＸは車速Ｖが大きくなるほど大きくなる。

第７速度範囲Ｒ７は、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１の速度よりも小さい。制御部３２は、第７速度範囲Ｒ７の速度である場合、比率Ａが第３比率Ａ３になるようにモータ１２を制御する。具体的には、制御部３２は、車速Ｖが第７速度範囲Ｒ７の速度である場合、所定比率ＡＸを第３比率Ａ３に設定し、比率Ａが第３比率Ａ３になるようにモータ１２を制御する。好ましくは、第３比率Ａ３は、１５０％以上である。より好ましくは、第３比率Ａ３は、２５０％以上である。一例では、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報は、第７速度範囲Ｒ７に含まれる範囲において、所定比率ＡＸは車速Ｖに関わらず一定になっている。

第１速度範囲Ｒ１の上限速度は、２０ｋｍ／ｈ以上、５５ｋｍ／ｈ以下である。一例では、第１速度範囲Ｒ１の下限速度は、１０ｋｍ／ｈ以上、３５ｋｍ／ｈ以下である。記憶部３４に記憶される車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報は、自転車Ｂの車速Ｖが増加することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合と、自転車Ｂの車速Ｖが減少することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合とで、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係が第１速度範囲Ｒ１に含まれる第１速度Ｖ１において異なっている。一例では、第１速度Ｖ１は、第１速度範囲Ｒ１の全ての速度を含む。

制御部３２は、自転車Ｂの車速Ｖが増加することによって車速Ｖが第１速度Ｖ１になった場合、第１速度Ｖ１において、比率Ａが第１比率Ａ１になるようにモータ１２を制御する。具体的には、制御部３２は、車速Ｖが増加することによって車速Ｖが第１速度Ｖ１になった場合、第１速度Ｖ１において、所定比率ＡＸを第１比率Ａ１に設定し、比率Ａが第１比率Ａ１になるようにモータ１２を制御する。制御部３２は、自転車Ｂの車速Ｖが増加することによって第１速度範囲Ｒ１に入ると、第１速度Ｖ１において、比率Ａが第１比率Ａ１になるようにモータ１２を制御する。具体的には、制御部３２は、車速Ｖが増加することによって第１速度範囲Ｒ１に入ると、第１速度Ｖ１において、所定比率ＡＸを第１比率Ａ１に設定し、比率Ａが第１比率Ａ１になるようにモータ１２を制御する。制御部３２は、複数の動作モードのうちの１つの動作モードでモータ１２を制御している状態で、自転車Ｂの車速Ｖが増加することによって車速Ｖが第１速度Ｖ１になった場合、第１速度Ｖ１において、比率Ａが第１比率Ａ１になるようにモータ１２を制御する。第１速度Ｖ１が第１速度範囲Ｒ１の全ての速度を含む場合、制御部３２は、自転車Ｂの車速Ｖが増加することによって第１速度範囲Ｒ１に入ると、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に含まれる限り、比率Ａが第１比率Ａ１になるようにモータ１２を制御する。車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１の速度である場合、車速Ｖが増加するにつれて、第１比率Ａ１が小さくなる。第１比率Ａ１は、第１速度範囲Ｒ１の上限速度を超えると０になる。第１比率Ａ１は、第１速度範囲Ｒ１の下限速度で、第７速度範囲Ｒ７の上限速度の所定比率ＡＸよりも小さい。

第１速度範囲Ｒ１は、第２速度範囲Ｒ２と、第２速度範囲Ｒ２よりも速度が高い第３速度範囲Ｒ３とを含むことが好ましい。第２速度範囲Ｒ２と第３速度範囲Ｒ３とは車速Ｖが増加することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定するための範囲である。第２速度範囲Ｒ２と第３速度範囲Ｒ３とは重複せずに連続する。このため、第３速度範囲Ｒ３は、第２速度範囲Ｒ２の上限値を含まない。第２速度範囲Ｒ２は、第３速度範囲Ｒ３よりも広いことが好ましい。第２速度範囲Ｒ２における車速Ｖの変化に対する第１比率Ａ１の変化率は、第３速度範囲Ｒ３における車速Ｖの変化に対する第１比率Ａ１の変化率よりも小さい。一例では、第２速度範囲Ｒ２の上限速度と下限速度との差は、１０ｋｍ／ｈ以下である。一例では、第２速度範囲Ｒ２の上限速度と下限速度との差は、約５ｋｍ／ｈである。一例では、第３速度範囲Ｒ３の上限速度と下限速度との差は、３ｋｍ／ｈ以下である。一例では、第３速度範囲Ｒ３の上限速度と下限速度との差は、約１ｋｍ／ｈである。一例では、第２速度範囲Ｒ２は、第３速度範囲Ｒ３の３倍以上である。一例では、第２速度範囲Ｒ２は、第３速度範囲Ｒ３の約５倍である。

制御部３２は、自転車Ｂの車速Ｖが減少することによって車速Ｖが第１速度Ｖ１になった場合、第１速度Ｖ１において、比率Ａが第１比率Ａ１とは異なる第２比率Ａ２になるようにモータ１２を制御する。具体的には、制御部３２は、車速Ｖが減少することによって車速Ｖが第１速度Ｖ１になった場合、第１速度Ｖ１において、所定比率ＡＸを第２比率Ａ２に設定し、比率Ａが第２比率Ａ２になるようにモータ１２を制御する。第２比率Ａ２は、第１比率Ａ１よりも小さい。制御部３２は、自転車Ｂの車速Ｖが減少することによって第１速度範囲Ｒ１に入ると、第１速度Ｖ１において比率Ａが第２比率Ａ２になるようにモータ１２を制御する。具体的には、制御部３２は、車速Ｖが減少することによって第１速度範囲Ｒ１に入ると、第１速度Ｖ１において、所定比率ＡＸを第２比率Ａ２に設定し、比率Ａが第２比率Ａ２になるようにモータ１２を制御する。制御部３２は、複数の動作モードのうちの１つの動作モードでモータ１２を制御している状態で、自転車Ｂの車速Ｖが減少することによって車速Ｖが第１速度Ｖ１になった場合、第１速度Ｖ１において、比率Ａが第１比率Ａ１とは異なる第２比率Ａ２になるようにモータ１２を制御する。第１速度Ｖ１が第１速度範囲Ｒ１の全ての速度を含む場合、制御部３２は、自転車Ｂの車速Ｖが減少することによって第１速度範囲Ｒ１に入ると、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に含まれる限り、比率Ａが第２比率Ａ２になるようにモータ１２を制御する。車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１の速度である場合、車速Ｖが増加するにつれて、第２比率Ａ２が小さくなる。第２比率Ａ２は、第１速度範囲Ｒ１の上限速度を超えると０になる。第２比率Ａ２は、第１速度範囲Ｒ１の下限速度で、第７速度範囲Ｒ７の上限速度の所定比率ＡＸよりも小さい。

第１速度範囲Ｒ１は、第４速度範囲Ｒ４と、第４速度範囲Ｒ４よりも速度が高い第５速度範囲Ｒ５とを含む。第４速度範囲Ｒ４と第５速度範囲Ｒ５とは車速Ｖが減少することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定するための範囲である。第４速度範囲Ｒ４と第５速度範囲Ｒ５とは重複せずに連続する。このため、第５速度範囲Ｒ５は、第４速度範囲Ｒ４の上限値を含まない。第４速度範囲Ｒ４は、第５速度範囲Ｒ５よりも広い。一例では、第４速度範囲Ｒ４の上限速度と下限速度との差は、１０ｋｍ／ｈ以下である。一例では、第４速度範囲Ｒ４の上限速度と下限速度との差は、約５ｋｍ／ｈである。一例では、第５速度範囲Ｒ５の上限速度と下限速度との差は、３ｋｍ／ｈ以下である。一例では、第５速度範囲Ｒ５の上限速度と下限速度との差は、約１ｋｍ／ｈである。一例では、第４速度範囲Ｒ４は、第５速度範囲Ｒ５の３倍以上である。一例では、第４速度範囲Ｒ４は、第５速度範囲Ｒ５の約５倍である。

第２速度範囲Ｒ２と第４速度範囲Ｒ４とは、少なくとも一部が重複する。一例では、第２速度範囲Ｒ２と、第４速度範囲Ｒ４とは等しい。第３速度範囲Ｒ３と第５速度範囲Ｒ５とは、少なくとも一部が重複する。一例では、第３速度範囲Ｒ３と、第５速度範囲Ｒ５とは等しい。

制御部３２は、人力駆動力ＴＡに応じてモータ１２を制御する動作モードにおいて、モータ１２が停止した状態からモータ１２を駆動する場合、所定の処理を行って所定比率ＡＸを変化させることが好ましい。所定の処理では、制御部３２は、所定値以上の人力駆動力ＴＡが入力されている状態で、所定値以上の人力駆動力ＴＡが入力されたクランクの角度から、クランクが所定角度回転すると所定比率ＡＸになるように、所定値以上の人力駆動力ＴＡが入力された位置から比率Ａを徐々に増加させる。

図２は、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報の第１の例を示す。図２に示す第１の例では、第１速度Ｖ１は、第１速度範囲Ｒ１の全ての速度を含む。図２の実線Ｌ１０は、第８速度範囲Ｒ８および第７速度範囲Ｒ７における車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図２の二点鎖線Ｌ１１は、車速Ｖが増加することによって車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図２の破線Ｌ１２は、車速Ｖが減少することによって車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図２に示す第１の例では、第４速度範囲Ｒ４における車速Ｖの変化に対する第２比率Ａ２の変化率は、第５速度範囲Ｒ５における車速Ｖの変化に対する第２比率Ａ２の変化率と等しい。

図３は、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報の第２の例を示す。図３に示す第２の例では、第１速度Ｖ１は、第５速度範囲Ｒ５の全ての速度を含み、第４速度範囲Ｒ４の速度は含まない。図３の実線Ｌ２０は、第８速度範囲Ｒ８および第７速度範囲Ｒ７における車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図３の二点鎖線Ｌ２１は、車速Ｖが増加することによって車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図３の破線Ｌ２２は、車速Ｖが減少することによって車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図３に示す第２の例では、第４速度範囲Ｒ４における車速Ｖの変化に対する第２比率Ａ２の変化率は、第５速度範囲Ｒ５における車速Ｖの変化に対する第２比率Ａ２の変化率よりも小さい。

図４は、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報の第３の例を示す。図４に示す第３の例では、第１速度Ｖ１は、第５速度範囲Ｒ５の全ての速度を含み、第４速度範囲Ｒ４の速度は含まない。図４の実線Ｌ３０は、第８速度範囲Ｒ８および第７速度範囲Ｒ７における車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図４の二点鎖線Ｌ３１は、車速Ｖが増加することによって車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図４の破線Ｌ３２は、車速Ｖが減少することによって車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図４に示す第３の例では、第１速度範囲Ｒ１は、制御部３２が第２比率Ａ２を０とする第６速度範囲Ｒ６を含む。第６速度範囲Ｒ６は、第５速度範囲Ｒ５と一致する。

図５を参照して、所定比率ＡＸを変更する制御について説明する。制御部３２は、操作部１６が操作されて人力駆動力ＴＡに応じてモータ１２を駆動する動作モードが設定されると、処理を開始して図５に示すフローチャートのステップＳ１１に移行する。制御部３２は、人力駆動力ＴＡに応じてモータ１２を駆動する動作モードが設定されている限り、所定周期ごとにステップＳ１１からの処理を実行する。

制御部３２は、ステップＳ１１において、車速Ｖが第８速度範囲Ｒ８に含まれるか否かを判定する。制御部３２は、ステップＳ１１において、車速Ｖが第８速度範囲Ｒ８に含まれると判定した場合、ステップＳ１２において第８速度範囲Ｒ８における車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係に応じてモータ１２を制御し、処理を終了する。具体的には、制御部３２は、ステップＳ１２において、所定比率ＡＸを第４比率Ａ４に設定し、比率Ａが第４比率Ａ４になるように、モータ１２を制御する。

制御部３２は、ステップＳ１１において、車速Ｖが第８速度範囲Ｒ８に含まれないと判定した場合、ステップＳ１３に移行する。制御部３２は、ステップＳ１３において、車速Ｖが第７速度範囲Ｒ７に含まれるか否かを判定する。制御部３２は、ステップＳ１３において、車速Ｖが第７速度範囲Ｒ７に含まれると判定した場合、ステップＳ１４において第７速度範囲Ｒ７における車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係に応じてモータ１２を制御し、処理を終了する。具体的には、制御部３２は、ステップＳ１４において、所定比率ＡＸを第３比率Ａ３に設定し、比率Ａが第３比率Ａ３になるように、モータ１２を制御する。

制御部３２は、ステップＳ１３において、車速Ｖが第７速度範囲Ｒ７に含まれないと判定した場合、ステップＳ１５に移行する。制御部３２は、ステップＳ１５において、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に含まれるか否かを判定する。制御部３２は、ステップＳ１５において、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に含まれると判定した場合、ステップＳ１６に移行する。制御部３２は、車速Ｖが増加することによって第１速度範囲Ｒ１になったか否かを判定する。制御部３２は、車速Ｖが増加することによって第１速度範囲Ｒ１になったと判定した場合、ステップＳ１７において第２速度範囲Ｒ２および第３速度範囲Ｒ３における車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係に応じてモータ１２を制御し、処理を終了する。具体的には、制御部３２は、ステップＳ１７において、所定比率ＡＸを第１比率Ａ１に設定し、比率Ａが第１比率Ａ１になるように、モータ１２を制御する。

制御部３２は、ステップＳ１６において、車速Ｖが増加することによって第１速度範囲Ｒ１になっていないと判定した場合、車速Ｖが減少することによって第１速度範囲Ｒ１になっているので、ステップＳ１８において第４速度範囲Ｒ４および第５速度範囲Ｒ５における車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係に応じてモータ１２を制御し、処理を終了する。具体的には、制御部３２は、ステップＳ１８において、所定比率ＡＸを第２比率Ａ２に設定し、比率Ａが第２比率Ａ２になるように、モータ１２を制御する。

制御部３２は、ステップＳ１５において、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に含まれないと判定した場合、ステップＳ１９に移行する。制御部３２は、ステップＳ１９において、モータ１２を停止して処理を終了する。制御部３２は、ステップＳ１９においてモータ１２が既に停止している場合には、モータ１２の停止状態を維持する。

制御部３２は、車速Ｖが減少することによって第１速度範囲Ｒ１になった場合、少なくとも第１速度範囲Ｒ１の上限値および上限値付近において、第１比率Ａ１よりも小さい第２比率Ａ２になるようにモータ１２を制御する。このため、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１の上限値をまたいで増加と減少を繰り返す場合に、比率Ａの変動を小さくすることができる。このため、ユーザの乗り心地を向上させることができる。

（変形例）
上記実施形態に関する説明は、本発明に従う自転車用制御装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う自転車用制御装置は、例えば以下に示される上記実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。以下の変形例において、実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

・制御部３２は、車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１の速度である場合、第２比率Ａ２が０になるようにモータ１２を制御してもよい。図６は、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を規定する情報の第４の例を示す。図６に示す第４の例では、第１速度Ｖ１は、第４速度範囲Ｒ４および第５速度範囲Ｒ５の全ての速度を含む。図６の実線Ｌ４０は、第８速度範囲Ｒ８および第７速度範囲Ｒ７における車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図６の二点鎖線Ｌ４１は、車速Ｖが増加することによって車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図６の破線Ｌ４２は、車速Ｖが減少することによって車速Ｖが第１速度範囲Ｒ１に入った場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。第１速度範囲Ｒ１は、制御部３２が第２比率Ａ２を０とする第６速度範囲Ｒ６を含む。第６速度範囲Ｒ６は、第１速度範囲Ｒ１の全体を含む。第６速度範囲Ｒ６は、第４速度範囲Ｒ４および第５速度範囲Ｒ５の全体を含む。

・制御部３２は、第４速度範囲Ｒ４における車速Ｖの変化に対する第２比率Ａ２の変化率を、第５速度範囲Ｒ５における車速Ｖの変化に対する第２比率Ａ２の変化率よりも大きくしてもよい。

・制御部３２は、車速Ｖが上昇することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の所定比率ＡＸを、車速Ｖが大きくなるほど小さくし、かつ、第２速度範囲Ｒ２において変曲点を有するようにモータ１２を制御してもよい。この場合、第２速度範囲Ｒ２は、車速Ｖの変化に対する第１比率Ａ１の変化率が異なる複数の速度範囲を含む。第１速度範囲Ｒ１の上限値および下限値は、各動作モードにおいて同一であってもよく、異なっていてもよい。

図７は、車速Ｖが上昇することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の所定比率ＡＸを、車速Ｖが大きくなるほど小さくし、かつ、第２速度範囲Ｒ２において変曲点を有する場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係の第１例を示す。図７の線Ｌ５１は、第１動作モードにおける車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図７の線Ｌ５２は、第２動作モードにおける車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図７の線Ｌ５３は、第３動作モードにおける車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図７に示す第１例では、各動作モードにおいて、制御部３２は、車速Ｖが上昇することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の所定比率ＡＸを、車速Ｖが大きくなるほど小さくし、かつ、第２速度範囲Ｒ２において変曲点を有するようにモータ１２を制御する。

図８は、車速Ｖが上昇することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の所定比率ＡＸを、車速Ｖが大きくなるほど小さくし、かつ、第２速度範囲Ｒ２において変曲点を有する場合の車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係の第２例を示す。第２例では、自転車用制御装置３０は、車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係において車速Ｖが上昇することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の所定比率ＡＸを、車速Ｖが大きくなるほど小さくし、かつ、第２速度範囲Ｒ２において変曲点を有する動作モードと、変曲点を有しない動作モードとを備える。図８の線Ｌ６１は、第１動作モードにおける車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図８の線Ｌ６１は、第２速度範囲Ｒ２において変曲点を有しない。図８の線Ｌ６２は、第２動作モードにおける車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図８の線Ｌ６２は、第２速度範囲Ｒ２において変曲点を有する。図８の線Ｌ６３は、第３動作モードにおける車速Ｖと所定比率ＡＸとの関係を示す。図８の線Ｌ６３は、第２速度範囲Ｒ２において変曲点を有する。図８に示す第２例では、第２動作モードおよび第３動作モードにおいて、制御部３２は、車速Ｖが上昇することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の所定比率ＡＸを、車速Ｖが大きくなるほど小さくし、かつ、第２速度範囲Ｒ２において変曲点を有するようにモータ１２を制御する。

・制御部３２は、車速Ｖが上昇することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の、第１速度Ｖ１における第１比率Ａ１を、車速Ｖが減少することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合の第２比率Ａ２よりも低くしてもよい。この場合、例えば、第２比率Ａ２を高くすることによって、上り坂等の走行負荷が高い状況下において早期にモータ１２の出力を上昇させることができる。このため、走行状態に応じて好適にモータを制御できる。

・第１速度Ｖ１は、第５速度範囲Ｒ５の一部の速度のみを含むようにしてもよい。この場合、第５速度範囲Ｒ５のうちの第１速度Ｖ１ではない速度においては、車速Ｖが上昇することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合と、車速Ｖが減少することによって第１速度範囲Ｒ１に入った場合とで、同一の車速Ｖに対して同一の所定比率ＡＸが設定される。

Ｂ…自転車、１２…モータ、３０…自転車用制御装置、３２…制御部。

Claims

自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、
前記制御部は、
前記自転車の車速が増加することによって前記車速が第１速度になった場合、前記第１速度において、前記自転車に入力される人力駆動力に対する前記モータの出力の比率が第１比率になるように前記モータを制御し、
前記自転車の車速が減少することによって前記車速が前記第１速度になった場合、前記第１速度において、前記比率が第１比率とは異なる第２比率になるように前記モータを制御する、自転車用制御装置。
前記第２比率は、前記第１比率よりも小さい、請求項１に記載の自転車用制御装置。
前記第１速度は、第１速度範囲に含まれ、
前記制御部は、
前記自転車の車速が増加することによって前記第１速度範囲に入ると、前記第１速度において、前記比率が前記第１比率になるように前記モータを制御し、
前記自転車の車速が減少することによって前記第１速度範囲に入ると、前記第１速度において前記比率が前記第２比率になるように前記モータを制御する、請求項１または２に記載の自転車用制御装置。
前記制御部は、前記車速が第１速度範囲の速度よりも大きい場合、前記モータを停止する、請求項３に記載の自転車用制御装置。
前記第１速度は、前記第１速度範囲の全ての速度を含む、請求項３または４に記載の自転車用制御装置。
前記車速が前記第１速度範囲の速度である場合、前記車速が増加するにつれて、前記第１比率が小さくなる、請求項５に記載の自転車用制御装置。
前記第１速度範囲は、第２速度範囲と、前記第２速度範囲よりも速度が高い第３速度範囲とを含み、
前記第２速度範囲における前記車速の変化に対する前記第１比率の変化率は、前記第３速度範囲における前記車速の変化に対する前記第１比率の変化率よりも小さい、請求項６に記載の自転車用制御装置。
前記第２速度範囲は、前記第３速度範囲よりも広い、請求項７に記載の自転車用制御装置。
前記車速が前記第１速度範囲の速度である場合、前記車速が増加するにつれて、前記第２比率が小さくなる、請求項５〜８のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
前記第１速度範囲は、第４速度範囲と、前記第４速度範囲よりも速度が高い第５速度範囲とを含み、
前記第４速度範囲における前記車速の変化に対する前記第２比率の変化率は、前記第５速度範囲における前記車速の変化に対する前記第２比率の変化率よりも小さい、請求項９に記載の自転車用制御装置。
前記第１速度範囲は、前記制御部が前記第２比率を０とする第６速度範囲を含む、請求項９に記載の自転車用制御装置。
前記制御部は、前記車速が前記第１速度範囲の速度である場合、前記第２比率が０になるように前記モータを制御する、請求項５〜９のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
前記制御部は、前記車速が第１速度範囲の速度よりも小さい第７速度範囲の速度である場合、前記比率が第３比率になるように前記モータを制御する、請求項３〜１２のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
前記第３比率は、１５０％以上である、請求項１３に記載の自転車用制御装置。
前記第３比率は、２５０％以上である、請求項１４に記載の自転車用制御装置。
前記制御部は、前記車速が第１速度範囲の速度よりも小さく、０ｋｍ／ｈの前記車速を含む第８速度範囲において、前記車速の増加に応じて、前記比率を増加させる、請求項３〜１５のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
前記第１速度範囲の上限速度は、２０ｋｍ／ｈ以上、５５ｋｍ／ｈ以下である、請求項３〜１６のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
前記制御部は、少なくとも一部の車速において前記比率が異なる複数の動作モードで前記モータを制御可能であり、
前記制御部は、前記複数の動作モードのうちの１つの動作モードで前記モータを制御している状態で、前記自転車の車速が増加することによって前記車速が第１速度になった場合、前記第１速度において、前記自転車に入力される人力駆動力に対する前記モータの出力の比率が第１比率になるように前記モータを制御し、前記自転車の車速が減少することによって前記車速が前記第１速度になった場合、前記第１速度において、前記比率が第１比率とは異なる第２比率になるように前記モータを制御する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。