JP2020104817A - 故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性を高めることができる故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法を提供する。【解決手段】故障検出装置１０１は、機器の異常の有無を判定する。故障検出装置１０１は、第２モードを実行するための１つの操作ボタン４６と、操作ボタン４６が押下されることで、第２モードを実行するためのそれぞれの信号（第１信号及び第２信号）を制御装置２２に出力する第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂとを備える。【選択図】図６

Description

本開示は、故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法に関する。

従来の電動自転車として特許文献１には、右スイッチと、左スイッチと、電動モータに押し歩き補助トルクを出力するモータ制御部と、押し歩き制御部とを有する電動自転車が開示されている。押し歩き制御部は、右スイッチ及び左スイッチのいずれか一方がＯＮ状態となることでモータ制御部を押し歩き可能状態にする。

特開２０１６−２２２０８３号公報

しかしながら、従来の電動自転車では、例えば、右スイッチ及び左スイッチのうちの少なくとも一方に異常をきたすと、ユーザの意図に反して、押し歩き制御部がモータ制御部を押し歩き可能状態にすることがある。つまり、ユーザが意図しないうちに電動モータが作動することがあり、事故等の障害を発生させる可能性がある。このため、誤動作による事故等の障害が発生することを未然に抑制するために、電動自転車の異常を検知することが求められる。

そこで本開示は、安全性を高めることができる故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る故障検出装置は、機器の異常の有無を判定する故障検出装置であって、モードを実行するための１つの操作ボタンと、前記操作ボタンが押下されることで、前記モードを実行するためのそれぞれの信号を制御装置に出力する第１のセンサ及び第２のセンサとを備える。

また、本開示の一態様に係る電動自転車は、電動モータと、制御装置と、故障検出装置とを備え、前記制御装置は、さらに、車体への押力に、電動モータによる補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記補助駆動力を付加して自走させる前記モードを実行する。

また、本開示の一態様に係る故障検出方法は、機器の異常の有無を判定する故障検出方法であって、モードを実行するための１つの操作ボタンが押下されることで、前記モードを実行するためのそれぞれの信号を第１のセンサ及び第２のセンサが出力することを含む。

本開示によれば、安全性を高めることができる。

図１は、実施の形態に係る電動自転車の側面図である。 図２は、実施の形態に係る電動自転車のハンドル及び操作部の斜視図である。 図３は、実施の形態に係る電動自転車の構成を示すブロック図である。 図４は、第１のセンサ及び第２のセンサが出力するそれぞれの信号を説明する図である。 図５Ａは、操作ボタンを押下した場合での制御装置の動作を説明する図である。 図５Ｂは、操作ボタンを開放した場合での制御装置の動作を説明する図である。 図６は、実施の形態に係る電動自転車の電源の起動時における制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されてはいない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

また、以下の説明において、「前方」とは、電動自転車の走行時の進行方向であり、「後方」とはその反対方向である。具体的には、電動自転車のサドルに対してハンドル側が「前方」である。「左右方向」は、前後方向に対して直交する方向である。

（実施の形態）
［電動自転車１］
図１は、実施の形態に係る電動自転車１の側面図である。

図１に示すように、電動自転車１は、第１モードと、第２モードとを有する。詳細は後述するが第１モードは、例えばアシストモードであり、ペダル１７へのユーザの踏力に基づく車体１０の前進を補助するモードである。また、詳細は後述するが第２モードには、例えば押し歩きモード又は自走モードが含まれる。押し歩きモードは、ユーザが電動自転車１を押して歩くときに、ユーザによる車体１０を前へ押す力に基づいて、車体１０の前進を補助するモードである。自走モードは、電動自転車１を支えながら進むときの車体１０の前進を補助するモードである。なお、第２モードでは、ユーザが電動自転車１を支えながら進むときに、電動自転車１が自走してもよい。電動自転車１は、機器の一例である。

電動自転車１は、車体１０と、車体１０に取り付けられたモータ駆動ユニット２０と、操作部４０と、手動スイッチ４５とを備える。

［車体１０］
車体１０は、フレーム１１と、前輪１２と、後輪１３と、ハンドル１４と、サドル１５と、クランク１６と、ペダル１７と、図示しないスプロケットと、チェーン１９と、バッテリー５０と、変速機８０とを備える。

フレーム１１は、ヘッドパイプ１１１と、メインフレーム１１２と、立パイプ１１３と、フォーク１１４と、チェーンステー１１５とを備える。ヘッドパイプ１１１は、前輪１２を支持するフォーク１１４及びハンドル１４を、ヘッドパイプ１１１の軸を中心に回転自在に支持する。ハンドル１４が左右に回れば、フォーク１１４に支持された前輪１２の向きは左右に回転する。

メインフレーム１１２は、ヘッドパイプ１１１と立パイプ１１３とを連結する部分である。メインフレーム１１２の下端部には、クランク１６及びモータ駆動ユニット２０が取り付けられる。本実施の形態に係る電動自転車１は、クランク１６とモータ駆動ユニット２０とが一体化された、いわゆるセンターユニット方式の電動自転車であるが、センターユニット方式に限定されない。

立パイプ１１３は、サドル１５を着脱可能に支持する。具体的には、立パイプ１１３には、サドル１５を支持するシートポストが挿入されて固定される。立パイプ１１３には、バッテリー５０が着脱可能に取り付けられる。

フォーク１１４は、前輪１２を回転自在に支持する。前輪１２を支持するフォーク１１４には、前照灯６０が取り付けられる。チェーンステー１１５は、後輪１３を回転自在に支持する。

図２は、実施の形態に係る電動自転車１のハンドル１４及び操作部４０の斜視図である。

図１及び図２に示すように、ハンドル１４には、一対のグリップ１４１、及び、一対のブレーキレバー１４２が左右に設けられる。一対のグリップ１４１は、適切な姿勢で乗車された場合に、手で握られる部分である。また、一対のグリップ１４１は、電動自転車１を押して又は支えて歩く際にも手で握られて、前方への押力を受ける。なお、一対のグリップ１４１の少なくとも一方には、握る力又は押力を検知するグリップセンサが設けられてもよい。

一対のブレーキレバー１４２は、前輪１２及び後輪１３の各々に取り付けられた、図示しないブレーキ装置の動作レバーである。一方のブレーキレバー１４２が操作されることで、前輪１２に取り付けられたブレーキ装置が駆動され、前輪１２に対して機械的な制動力が与えられる。また、他方のブレーキレバー１４２が操作されることで、後輪１３に取り付けられたブレーキ装置が駆動され、後輪１３に対して機械的な制動力が与えられる。

ブレーキレバー１４２には、ブレーキセンサが設けられ、このブレーキセンサがブレーキレバー１４２に対する操作を検出する。一対のブレーキレバー１４２の一方（本実施の形態では左側のブレーキレバー１４２）の近傍には、操作部４０及び手動スイッチ４５が設けられる。

図１に示すように、サドル１５は、ユーザが適切な姿勢で乗車した場合に、人（ユーザ）が座る部分である。

クランク１６は、クランク軸１６１と、一対のクランクアーム１６２とを有する。クランクアーム１６２は、メインフレーム１１２の左右に１つずつ設けられており、左右方向に延びるクランク軸１６１の両端に固定される。クランクアーム１６２の一方端がクランク軸１６１に固定され、その他方端には、ペダル１７が回転自在に固定される。ペダル１７に踏力が加えられた場合、クランクアーム１６２がクランク軸１６１を中心に回転し、当該回転による人力駆動力がスプロケット及びチェーン１９を介して後輪１３に伝達される。第１モードで動作する場合には、踏力に基づく人力駆動力と、当該人力駆動力に付加するための電動モータ２１による駆動力である第１補助駆動力とが後輪１３に伝達される。

バッテリー５０は、モータ駆動ユニット２０の電動モータ２１（後述する）の駆動用の電力を貯める蓄電池である。バッテリー５０は、例えば、二次電池であるが、キャパシタ等であってもよい。バッテリー５０は、電動モータ２１に電気的に接続されている。具体的には、バッテリー５０は、電動モータ２１に対して電力を供給するとともに、電動モータ２１からの回生電力で充電する。

変速機８０は、互いにギア比の異なる複数の駆動力伝達経路を有する遊星ギア、多段ギア等の周知の変速機構で構成されている。変速機８０は、駆動力伝達経路を切り換えることで、例えば、低速段、中速段、高速段等に変速可能である。変速機８０は、人力駆動力によるクランク軸１６１の回転がスプロケット及びチェーン１９を介して後輪１３に伝達される駆動力伝達経路上に配置される。

［操作部４０］
操作部４０は、前照灯６０を点灯させるライトスイッチ４１、電動自転車１の電源のオン状態及びオフ状態を切り替える電源スイッチ４２等を有する。

ライトスイッチ４１は、前照灯６０の点灯及び消灯を切り替えるスイッチである。

電源スイッチ４２は、バッテリー５０からモータ駆動ユニット２０の電動モータ２１への電力供給の許可及び停止を切り替える。例えば、電源がオフ状態で電源スイッチ４２が押下されたとき、バッテリー５０から電動モータ２１への電力供給が可能になる。

［手動スイッチ４５］
手動スイッチ４５は、第２モードを実行するための押し歩き操作を受け付ける。手動スイッチ４５は、例えばモーメンタリ型のスイッチである。具体的には、ユーザによって手動スイッチ４５が押下されている期間では、操作部４０は、第２モードを実行するための第２モードオン信号を制御装置２２（後述）に出力し続ける。一方、手動スイッチ４５が押下されていない期間には、操作部４０は、第２モードオン信号をモータ駆動ユニット２０の制御装置２２に出力しない。手動スイッチ４５は、故障検出装置１０１の一部を構成する。故障検出装置１０１は、機器の一例である。

手動スイッチ４５は、第２モードを実行するための１つの操作ボタン４６と、操作ボタン４６が押下されることで、第２モードを実行するためのそれぞれの信号を制御装置２２に出力する第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂとを有する。

操作ボタン４６は、押下された際に第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂを押下するための上蓋である。操作ボタン４６が第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂに近づくことで、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂのそれぞれが有するスイッチを押下することができる。

図４は、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂが出力するそれぞれの信号を説明する図である。

図４に示すように、第１のセンサ４５ａは、電線９８を介して制御装置２２と接続される。第１のセンサ４５ａは、第２モードを実行するための信号（以下、第１信号ということがある）を制御装置２２に出力するセンサスイッチである。操作ボタン４６が押下されると、第１のセンサ４５ａは、第１信号Ｈｉ（Ｈｉｇｈの略である）を制御装置２２に送信する。また、操作ボタン４６が開放されると、第１のセンサ４５ａは、第１信号Ｌｏ（Ｌｏｗの略である）を制御装置２２に送信する。第１信号Ｈｉは、第１信号Ｌｏよりも出力の大きい信号である。

なお、操作ボタン４６が押下されると、第１のセンサ４５ａが第１信号Ｌｏを制御装置２２に送信し、操作ボタン４６が開放されると、第１のセンサ４５ａが第１信号Ｈｉを制御装置２２に送信してもよい。

第２のセンサ４５ｂは、電線９９を介して制御装置２２と接続される。第２のセンサ４５ｂは、第２モードを実行するための信号（以下、第２信号ということがある）を制御装置２２に出力するセンサスイッチである。操作ボタン４６が押下されると、第２のセンサ４５ｂは、第２信号Ｌｏを制御装置２２に送信する。また、操作ボタン４６が開放されると、第２のセンサ４５ｂは、第２信号Ｈｉを制御装置２２に送信する。第２信号Ｈｉは、第２信号Ｌｏよりも出力の大きい信号である。

なお、操作ボタン４６が押下されると、第２のセンサ４５ｂが第２信号Ｈｉを制御装置２２に送信し、操作ボタン４６が開放されると、第２のセンサ４５ｂが第２信号Ｌｏを制御装置２２に送信してもよい。

また、第１のセンサ４５ａから出力される第１信号は、第２のセンサ４５ｂから出力される第２信号に対して論理を反転させた信号である。具体的には、操作ボタン４６が押下されると、第１のセンサ４５ａが第１信号Ｈｉを出力し、第１信号Ｈｉよりも出力の小さい第２信号Ｌｏを第２のセンサ４５ｂが出力する。また、操作ボタン４６が開放されると、第１のセンサ４５ａが第１信号Ｌｏを出力し、第１信号Ｌｏよりも出力の大きい第２信号Ｈｉを第２のセンサ４５ｂが出力する。論理を反転させた信号は、論理反転回路等の公知の手段によって実現することができる。

なお、第１信号Ｈｉと第２信号Ｈｉとは、同等の出力であってもよく、第１信号Ｌｏと第２信号Ｌｏとは、同等の出力であってもよい。

［モータ駆動ユニット２０］
モータ駆動ユニット２０は、樹脂製又は金属製の筐体に電動モータ２１及び制御装置２２を収納するユニットである。モータ駆動ユニット２０は、電動モータ２１と、制御装置２２とを有する。

電動モータ２１は、制御装置２２による制御に基づいて、バッテリー５０からの電力を受けて駆動する。電動モータ２１の回転トルクは後輪１３のスプロケットに伝達されて、後輪１３が回転する。回転トルクは、第１補助駆動力、又は、電動自転車１に対する押して又は支えて歩く力に付与される補助力である第２補助駆動力となる。また、電動モータ２１は、モータ出力を出さない非駆動時に回生電力を発生させてバッテリー５０を充電する回生動作を行うことができ、回生ブレーキとして作動する。

電動モータ２１は、第１補助駆動力及び第２補助駆動力を出力するモータである。電動モータ２１は、第１モードを実行中に、ペダル１７への踏力に基づく人力駆動力に、第１補助駆動力を付加する。また、電動モータ２１は、第２モードを実行中に、電動自転車１に対する押して又は支えて歩く力に、第２補助駆動力を付加する。

図３は、実施の形態に係る電動自転車１の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、制御装置２２は、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂから出力されるそれぞれの信号（第１信号及び第２信号）に基づいて当該電動自転車１の異常の有無を判定する。当該電動自転車１の電源の起動時、つまり、操作部４０の電源スイッチ４２をオン状態にしたときに、制御装置２２は、当該電動自転車１の異常の有無を判定する。制御装置２２は、故障検出装置１０１の一部を構成する。制御装置２２は、機器の一例である。

電動自転車１に異常がある場合、つまり、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂ、電線９８、９９及び制御装置２２のうちの少なくともいずれかにおいて異常がある場合つまり故障している場合、手動スイッチ４５の操作ボタン４６が押下されなくても、制御装置２２は、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂから第１信号及び第２信号と異なる信号を受信する。具体的には、第１のセンサ４５ａから出力される第１信号が第１の所定信号と異なる場合、及び、第２のセンサ４５ｂから出力される第２信号が第２の所定信号と異なる場合の少なくともいずれかを満たすとき、制御装置２２は、当該電動自転車１に異常があると判定する。例えば、第１信号が制御装置２２に記憶されている第１の所定信号の出力、波形等と異なる場合、第２信号が制御装置２２に記憶されている第２の所定信号の出力、波形等と異なる場合、制御装置２２は、電動自転車１に異常があると判定する。例えば、制御装置２２は、第１の所定信号と異なるＨｉスタックの信号又はＬｏスタックの信号を受信したり、第２の所定信号と異なる第２のセンサ４５ｂからＨｉスタックの信号又はＬｏスタックの信号を受信したりする。

本実施の形態では、第１の所定信号は第１信号Ｈｉの出力、波形等と同様であり、第２の所定信号は第２信号Ｌｏの出力、波形等と同様である。なお、第１の所定信号が第１信号Ｌｏの出力、波形等と同様であり、第２の所定信号は第２信号Ｈｉの出力、波形等と同様であってもよい。また、第１の所定信号が第１信号Ｌｏ又はＨｉの出力、波形等と同様であり、第２の所定信号は第２信号Ｌｏ又はＨｉの出力、波形等と同様であってもよい。

電動自転車１の異常とは、例えば、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂの故障、電線９８、９９が他の電線等に短絡、制御装置２２の故障等である。電動自転車１に異常がある場合、操作ボタン４６の押下にかかわらず、制御装置２２は、Ｈｉスタックの信号又はＬｏスタックの信号を受信したりする。制御装置２２の故障は、例えば、電線９８、９９に接続される制御装置２２の入力インターフェイスの故障等である。

制御装置２２は、当該電動自転車１に異常があると判定した場合、当該電動自転車１の電源を再起動、つまり、操作部４０の電源スイッチ４２をオフ状態からオン状態にするまで、第２モードの実行を禁止する。この場合でも、電動自転車１の電源の起動時に電動自転車１の異常の有無の判定を制御装置２２がするため、電動自転車１は、第２モードの実行を禁止する。

電動自転車１に異常がある場合の制御装置２２の動作について、具体例を挙げて説明する。図５Ａは、操作ボタン４６を押下した場合での制御装置２２の動作を説明する図である。図５Ｂは、操作ボタン４６を開放した場合での制御装置２２の動作を説明する図である。

手動スイッチ４５の操作ボタン４６が押下された場合と、操作ボタン４６が開放された場合とについて説明する。

図５Ａで示すように、制御装置２２は、第１のセンサ４５ａからＨｉスタックの信号を受信し、第２のセンサ４５ｂから第２信号Ｌｏを受信した場合（状態１）、第１のセンサ４５ａから第１信号Ｈｉを受信し、第２のセンサ４５ｂからＬｏスタックの信号を受信した場合（状態４）、第２モードの実行を許可する。しかし、電動自転車１に異常があるため、制御装置２２は、当該電動自転車１の電源の再起動後、第２モードの実行を禁止する。図５Ｂで示すように、状態１では、操作ボタン４６が開放されているにもかかわらず、Ｈｉスタックの信号が第１のセンサ４５ａから出力される。また、状態４では、操作ボタン４６が開放されているにもかかわらず、Ｌｏスタックの信号が第２のセンサ４５ｂから出力される。この場合、ユーザが意図しないうちに電動モータ２１が駆動することを抑制する必要がある。このため、制御装置２２は、電動自転車１に異常があると判定し、第２モードの実行を禁止する。

図５Ａで示すように、制御装置２２は、第１のセンサ４５ａからＬｏスタックの信号を受信し、第２のセンサ４５ｂから第２信号Ｌｏを受信した場合（状態２）、第１のセンサ４５ａから第１信号Ｈｉを受信し、第２のセンサ４５ｂからＨｉスタックの信号を受信した場合（状態３）、電線９８、９９が他の電線等に短絡している場合（状態５）、電動自転車１に異常があるため、制御装置２２は、第２モードの実行を禁止する。図５Ｂで示すように、状態２では、操作ボタン４６が開放されているにもかかわらずＬｏスタックの信号が第１のセンサ４５ａから出力される。また、状態３では、操作ボタン４６が開放されているにもかかわらずＨｉスタックの信号が第２のセンサ４５ｂから出力される。また、状態５では、操作ボタン４６が開放されているにもかかわらず、電線９８、９９が他の電線等に短絡している。この場合、ユーザが意図しないうちに電動モータ２１が駆動することを抑制する必要がある。このため、制御装置２２は、電動自転車１に異常があると判定し、第２モードの実行を禁止する。

また、図４で示すように、制御装置２２は、操作ボタン４６が押下されることで第１のセンサ４５ａから出力される第１信号Ｈｉと、操作ボタン４６が押下されることで第２のセンサ４５ｂから出力される第２信号Ｌｏとが重複する期間で第２モードの実行を許可する。言い換えれば、制御装置２２は、第１の所定信号と同等の第１信号Ｈｉと、第２の所定信号と同等の第２信号Ｌｏとを受信することで、第２モードを実行する。言い換えれば、制御装置２２は、操作ボタン４６が開放されることで第１のセンサ４５ａから出力される第１信号Ｌｏと、操作ボタン４６が開放されることで第２のセンサ４５ｂから出力される第２信号Ｈｉとが重複する期間で第２モードの実行を禁止する。つまり、制御装置２２は、第１のセンサ４５ａから出力される第１信号Ｈｉと、第２のセンサ４５ｂから出力される第２信号Ｌｏとを同時に受信する期間だけ、第２モードの実行を許可する。

図１及び図３で示すように、電動自転車１は、さらに、クランク回転センサ３１と、電流センサ３２と、踏力センサ３３と、車速センサ３４と、変速機計測部３５とを備える。

制御装置２２には、電動モータ２１、クランク回転センサ３１、電流センサ３２、踏力センサ３３、車速センサ３４、変速機計測部３５、操作部４０、手動スイッチ４５、バッテリー５０及び前照灯６０が接続される。制御装置２２は、クランク回転センサ３１、電流センサ３２、踏力センサ３３、車速センサ３４、変速機計測部３５等のセンサによるセンシング情報に基づいて、電動モータ２１の動作を制御する。また、制御装置２２には、各スイッチに対する操作信号、及び、各センサによる検出結果であるセンシング情報が入力される。センシング情報は、クランク１６の回転数を示す情報、電動モータ２１の回転数を示す情報、電動モータ２１のトルクを示す情報、踏力情報、速度情報、及び、変速機８０を示す情報を含む総称である。

本実施の形態では、制御装置２２は、モータ駆動ユニット２０の筐体の内部に収納されているが、これに限らない。制御装置２２は、モータ駆動ユニット２０とは別体で設けられていてもよい。

クランク回転センサ３１は、単位時間当たりのクランク１６の回転数を検出する。クランク回転センサ３１は、歯車状の回転体と、回転体の歯を挟むように配置された光出射部と受光部とを有する光検出器とを有することで実現する。クランク回転センサ３１は、クランク１６の回転数を示す情報を制御装置２２に出力する。なお、クランク回転センサ３１は、クランク１６の回転数を検出することができればいかなる構成でもよい。

クランク回転センサ３１及び踏力センサ３３は、クランク軸１６１の近傍に配置される。電流センサ３２は、電動モータ２１の回転軸の近傍に配置される。

電流センサ３２は、電動モータ２１に流れる電流値を算出する回路であり、電流値を示す電流情報を出力する。電流センサ３２は、モータ回転センサ３２ａと、モータトルクセンサ３２ｂとを有する。電流センサ３２は、モータ回転センサ３２ａが検知した単位時間当たりの電動モータ２１の回転数と、モータトルクセンサ３２ｂが検知した電動モータ２１のトルクとを用いて電流値を算出する。なお、電流値の算出は、モータ回転センサ３２ａ、及びモータトルクセンサ３２ｂがそれぞれ単独でも行うことが可能である。このため、電流値の算出には、モータ回転センサ３２ａ、及びモータトルクセンサ３２ｂの両方を必ず用いる必要はない。

モータ回転センサ３２ａは、電動モータ２１の回転軸と一体的に回転する磁石と、ホールＩＣとを有する。ホールＩＣは、磁石の回転に応じて変化する磁界の変化を検出することで、単位時間当たりの磁石の回転数、すなわち、電動モータ２１の回転数を検出する。なお、モータ回転センサ３２ａは、電動モータ２１の回転数を検出することができればいかなる構成でもよい。モータ回転センサ３２ａは、電動モータ２１の回転数を示す情報を制御装置２２に出力する。

モータトルクセンサ３２ｂは、電動モータ２１のトルクを検出することができる。モータトルクセンサ３２ｂは、例えば磁歪式、歪みゲージ式、光学式等のトルクセンサであるが、これらに限定されず、電動モータ２１のトルクを検出することができればいかなる構成でもよい。モータトルクセンサ３２ｂは、電動モータ２１のトルクを示す情報を制御装置２２に出力する。

踏力センサ３３は、磁歪式のトルクセンサであり、ペダル１７への人力駆動力に基づいてクランク軸１６１が回転することにより発生する人力駆動力を検出する。踏力センサ３３は、コイルと、磁歪発生部とを有する。例えば、ペダル１７に踏力が加えられて人力駆動力が発生した場合に、磁歪発生部に歪みが発生する。磁歪発生部には、透磁率が増加する部位と減少する部位とが発生する。踏力センサ３３は、このコイルのインダクタンス差を検出することで、人力駆動力を検出する。踏力センサ３３は、検出した人力駆動力を示す踏力情報を制御装置２２に出力する。なお、踏力センサ３３は、これらの構成に限定されず、ペダル１７への人力駆動力が検出できればいかなる構成でもよい。

車速センサ３４は、例えば、フォーク１１４の下端部に設けられる。車速センサ３４は、例えば、速度センサ等である。車速センサ３４は、前輪１２の回転から電動自転車１の車速を検出し、車速を示す速度情報を制御装置２２に出力する。車速センサ３４は、例えば、ホイルセンサ等であってもよいが、対地速度により算出するサイクルコンピュータであってもよく、電動自転車１の速度を検知することができればいかなる構成でもよい。

変速機計測部３５は、後輪１３の変速機８０の段を計測し、変速機８０を示す情報を制御装置２２へ送信する。変速機８０の段の計測は、例えば、変速機切替装置が出力する変速機８０を示す情報を制御装置２２に出力することで実現してもよい。

制御装置２２は、クランク回転センサ３１、電流センサ３２、踏力センサ３３、車速センサ３４、変速機計測部３５等のセンサによるセンシング情報に基づいて、電動モータ２１の動作、つまり、適切な第１補助駆動力及び第２補助駆動力を人力駆動力に付加するための電動モータ２１の出力を制御する。本実施の形態では、制御装置２２は、モータ駆動ユニット２０の筐体の内部に収納されているが、これに限らない。制御装置２２は、モータ駆動ユニット２０とは別体で設けられもよい。

また、制御装置２２は、バッテリー５０から供給される電力を、電動モータ２１、操作部４０、手動スイッチ４５、及び前照灯６０等に供給する。

また、制御装置２２は、電動自転車１の動作モードに応じて、電動モータ２１を駆動する。具体的には、制御装置２２は、第１モードと第２モードとの動作モードを有する。制御装置２２は、第１モードと第２モードとを切り替えてそれぞれの動作モードを実行する。

第１モードは、ペダル１７への踏力に基づく人力駆動力に、電動モータ２１による第１補助駆動力を付加して走行するアシストモードである。第１モードは、手動スイッチ４５が押下されて電源がオンされた後、ユーザが電動自転車１に乗車している場合に実行される。具体的には、第１モードは、踏力センサ３３で検知したペダル１７への踏力が所定の閾値より大きい場合に実行される。

制御装置２２は、第１モードを実行する場合、ペダル１７への踏力と電動自転車１の車速とに基づいて、電動モータ２１が生成する第１補助駆動力の大きさを決定する。ペダル１７への踏力は、踏力センサ３３による検出結果から得られる。電動自転車１の車速は、車速センサ３４、及び、モータ回転センサ３２ａ等によって得られる。

第２モードは、電動モータ２１による第２補助駆動力を車体１０への押力に付加して押し歩く、又は第２補助駆動力を付加して自走させるモード（押し歩きモード又は自走モード）を有する。つまり、押し歩きモードは、電源がオン状態で、ユーザが電動自転車１を押し歩く際に、電動モータ２１による第２補助駆動力を車体１０に付加するモードである。押し歩きモードは、ユーザが電動自転車１に乗車しておらず、電動自転車１の車体１０を押しながら歩く場合に実行される。

自走モードは、電動自転車１をユーザが支えた状態で、電動モータ２１による第２補助駆動力を車体１０に付加して自走させるモードである。自走モードは、押し歩きモードと同様に、人が電動自転車１に乗車しておらず、電動自転車１の車体１０を支えながら歩く場合に実行される。自走モードにおいて、ユーザは、車体１０を前方に押す力を加えていない。

なお、押し歩きモードと自走モードとは、車体１０に対する前方への押す力の有無によって判別可能である。制御装置２２は、例えば、グリップ１４１等に設けられたグリップセンサ等によって前方への押す力の有無を検知し、検出結果に応じて押し歩きモードと自走モードとを切り替えて実行してもよい。あるいは、制御装置２２は、押し歩きモードと自走モードと判別することなく、第２補助駆動力を付加する第２モードとして実行してもよい。

［電動自転車１の動作］
次に、本実施の形態に係る電動自転車１の制御装置２２による動作について説明する。

図６は、実施の形態に係る電動自転車１の電源の起動時における制御装置の動作を示すフローチャートである。図６では、操作部４０の電源スイッチ４２をオフ状態からオン状態にしたときに、電動自転車１の電源が起動する（Ｓ１１）。

次に、制御装置２２は、第１のセンサ４５ａのスイッチが操作ボタン４６から開放されているときに信号を受信するかどうかを判定する（Ｓ１２）。つまり、制御装置２２は、第１のセンサ４５ａ又は電線９８から信号を受信しているかどうかを判定する。具体的には、制御装置２２は、受信した信号が第１の所定信号と異なるかどうかを判定する。受信した信号が第１の所定信号と異なる場合、受信した信号は、Ｈｉスタックの信号又はＬｏスタックの信号である。この場合、操作ボタン４６が押下されていないにもかかわらず第１のセンサ４５ａから信号を受信している。これは、図５Ａの状態１、２、５に相当する。制御装置２２は操作ボタン４６が開放されているときに、第１のセンサ４５ａのスイッチから信号を受信すると判定する（Ｓ１２でＮｏ）。ステップＳ１２でＮｏの場合は、電動自転車１に異常がある。

また、第１のセンサ４５ａのスイッチが操作ボタン４６から開放されているときに信号を受信する場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、制御装置２２は、第２のセンサ４５ｂのスイッチが操作ボタン４６から開放されているときに信号を受信するかどうかを判定する（Ｓ１３）。つまり、制御装置２２は、第２のセンサ４５ｂ又は電線９９から信号を受信しているかどうかを判定する。具体的には、制御装置２２は、受信した信号が第２の所定信号と異なるかどうかを判定する。受信した信号が第２の所定信号と異なる場合、受信した信号は、Ｌｏスタックの信号又はＨｉスタックの信号である。この場合、操作ボタン４６が押下されていないにもかかわらず第２のセンサ４５ｂから信号を受信している。これは、図５Ａの状態３〜５に相当する。制御装置２２は、操作ボタン４６が開放されているときに第２のセンサ４５ｂのスイッチから信号を受信すると判定する（Ｓ１３でＮｏ）。ステップＳ１３でＮｏの場合は、電動自転車１に異常がある。

ステップＳ１２でＮｏの場合、及び、ステップＳ１３でＮｏの場合、制御装置２２は、手動スイッチ４５の操作ボタン４６が押下されても、第２モードの実行を禁止する（Ｓ１４）。そして、制御装置２２は、処理を終了する。なお、ステップＳ１４を経由した場合、電動自転車１に異常があるため、電動自転車１の電源を再起動しても、上述と同様の処理がなされるため、第２モードの実行を禁止する。

一方、第２のセンサ４５ｂのスイッチが操作ボタン４６から開放されているときに信号を受信しない場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、電動自転車１は正常な状態であるため、制御装置２２は、処理を終了する。つまり、電動自転車１に異常がないため、操作ボタン４６が押下されたときに、制御装置２２は第２モードの実行を許可する。

［作用効果］
次に、本実施の形態における故障検出装置１０１、電動自転車１及び故障検出方法の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る故障検出装置１０１は、機器の異常の有無を判定する故障検出装置１０１であって、第２モードを実行するための１つの操作ボタン４６と、操作ボタン４６が押下されることで、第２モードを実行するためのそれぞれの信号（第１信号及び第２信号）を制御装置２２に出力する第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂとを備える。

これによれば、制御装置２２は、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂが検知したそれぞれの信号を取得することができる。例えば、故障検出装置１０１を電動自転車１に適用した場合、制御装置２２は、電動自転車１の異常の有無を判定することに使用したりすることができる。

したがって、故障検出装置１０１では、例えば電動自転車１の安全性を高めることができる。

また、本実施の形態に係る故障検出方法において、機器（電動自転車１）の異常の有無を判定する故障検出装置１０１であって、モードを実行するための１つの操作ボタン４６が押下されることで、モードを実行するためのそれぞれの信号（第１信号及び第２信号）を第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂが出力することを含む。

この場合においても上述と同様の作用効果を奏する。

また、本実施の形態に係る電動自転車１において、電動モータ２１と、制御装置２２と、故障検出装置１０１とを備える。そして、制御装置２２は、制御装置２２は、さらに、車体１０への押力に、電動モータ２１による第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードを実行する。

これによれば、電動自転車１を押し歩く又は自走させる場合において、安全性を高めることができる。

また、本実施の形態に係る故障検出装置１０１において、機器（電動自転車１）に含まれる制御装置２２は、さらに、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂから出力されるそれぞれの信号（第１信号及び第２信号）に基づいて機器（電動自転車１）の異常の有無を判定する。

これによれば、電動自転車１において、第１のセンサ４５ａ、第２のセンサ４５ｂ、制御装置２２等が故障したかどうかを判定することができる。このため、故障検出装置１０１では、例えば、電動自転車１の安全性を高めることができる。その結果、電動自転車１の誤動作による事故等の障害が発生することを未然に抑制することができる。

また、本実施の形態に係る故障検出装置１０１は、第１のセンサ４５ａから出力される信号（第１信号）が第１の所定信号と異なる場合、及び、第２のセンサ４５ｂから出力される信号（第２信号）が第２の所定信号と異なる場合の少なくともいずれかを満たすとき、制御装置２２は、例えば機器（電動自転車１）に異常があると判定する。

これによれば、第１信号及び第２信号によって、電動自転車１の異常の有無を判定するため、より正確に電動自転車１の異常の有無を判定することができる。

また、本実施の形態に係る故障検出装置１０１において、制御装置２２は、機器（電動自転車１）に異常があると判定した場合、第２モードの実行を禁止する。

これによれば、第２モードの実行が禁止されるため、ユーザが意図しないうちに電動モータ２１が駆動することを抑制することができる。このため、電動自転車１の誤動作による事故等の障害が発生することを未然に抑制することができる。また、電動自転車１に異常が無い場合は、第２モードの実行が許可されるため、電動自転車１における第２モードの操作の確実性を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る故障検出装置１０１において、機器（電動自転車１）の電源の起動時に、制御装置２２は、機器（電動自転車１）の異常の有無を判定する。

これによれば、起動時に判定することで、異常のある電動自転車１に第２モードを実行させないようにすることができる。このため、電動自転車１の安全性を高めることができる。

また、本実施の形態に係る故障検出装置１０１において、第１のセンサ４５ａから出力される第１信号は、第２のセンサ４５ｂから出力される第２信号に対して論理を反転させた信号である。

異なる２つの信号を用いることで、例えば、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂと制御装置２２とを繋ぐ電線９８、９９が他の電線等に短絡したかどうかを判定することができる。このため、電動自転車１の異常の原因を特定することができる。

また、本実施の形態に係る故障検出装置１０１において、制御装置２２は、操作ボタン４６が押下されることで第１のセンサ４５ａから出力される第１信号と、操作ボタン４６が押下されることで第２のセンサ４５ｂから出力される第２信号とが重複する期間で第２モードを実行する。

これによれば、第２モードの実行を許可するため、１つのセンサから出力される信号だけで第２モードの実行を許可する場合に比べて、制御装置２２は、操作ボタン４６が押下されて、第１のセンサ４５ａ及び第２のセンサ４５ｂから第１信号及び第２信号を受信したときに第２モードの実行を許可する。つまり、少なくとも一方の信号を制御装置２２が取得しないときは、第２モードの実行を禁止する。このため、故障検出装置１０１は、例えば電動自転車１の安全性を高めることができる。

（その他変形例等）
以上、本開示について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態の故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法において、制御装置は、第１のセンサから出力される第１信号Ｈｉと、第２のセンサから出力される第２信号Ｌｏとが重複する期間で第２モードの実行を許可してもよく、第１のセンサから出力される第１信号Ｈｉ又はＬｏと、第２のセンサから出力される第２信号Ｈｉ又はＬｏとが重複する期間で第２モードの実行を許可してもよい。

また、上記の実施の形態の故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法において、制御装置は、電動自転車の異常を判定した場合、異常を示す情報を操作部の表示部に出力してもよい。また、制御装置は、電動自転車の異常原因を特定した場合は、異常個所を示す情報を操作部の表示部に出力してもよい。

また、上記の実施の形態の故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法において、制御装置は、電動モータによる第１補助駆動力が規定の出力以上となれば、第１補助駆動力を人力駆動力に付加しないように、電動モータを停止させてもよい。

また、上記の実施の形態の故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法において、クランクの回転数と電動自転車の速度とを予め対応付けたテーブルが、制御装置の記憶部に記憶されていてもよい。制御装置は、当該テーブルを参照することで、クランクの回転数から電動自転車の車速を決定してもよい。

また、上記の実施の形態の故障検出装置及び故障検出方法は、バイク、自動車等の車両等に用いてもよい。

また、上記実施の形態に係る故障検出装置、電動自転車及び故障検出方法に含まれる各処理部は、典型的に集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、上記で用いた数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示の実施の形態は例示された数字に制限されない。

また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。

また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

１ 電動自転車
１０ 車体
２１ 電動モータ
２２ 制御装置
４５ａ 第１のセンサ
４５ｂ 第２のセンサ
４６ 操作ボタン
１０１ 故障検出装置

Claims (9)

1. 機器の異常の有無を判定する故障検出装置であって、
   モードを実行するための１つの操作ボタンと、
   前記操作ボタンが押下されることで、前記モードを実行するためのそれぞれの信号を制御装置に出力する第１のセンサ及び第２のセンサとを備える
   故障検出装置。
2. 前記機器に含まれる前記制御装置は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサから出力されるそれぞれの信号に基づいて前記機器の異常の有無を判定する
   請求項１に記載の故障検出装置。
3. 前記第１のセンサから出力される信号が第１の所定信号と異なる場合、及び、前記第２のセンサから出力される信号が第２の所定信号と異なる場合の少なくともいずれかを満たすとき、前記制御装置は、前記機器に異常があると判定する
   請求項２に記載の故障検出装置。
4. 前記制御装置は、前記機器に異常があると判定した場合、前記モードの実行を禁止する
   請求項２又は３に記載の故障検出装置。
5. 前記機器の電源の起動時に、前記制御装置は、前記機器の異常の有無を判定する
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の故障検出装置。
6. 前記第１のセンサから出力される信号は、前記第２のセンサから出力される信号に対して論理を反転させた信号である
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の故障検出装置。
7. 前記制御装置は、前記操作ボタンが押下されることで前記第１のセンサから出力される信号と、前記操作ボタンが押下されることで前記第２のセンサから出力される信号とが重複する期間で前記モードを実行する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の故障検出装置。
8. 電動モータと、
   制御装置と、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の故障検出装置とを備え、
   前記制御装置は、さらに、車体への押力に、電動モータによる補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記補助駆動力を付加して自走させる前記モードを実行する
   電動自転車。
9. 機器の異常の有無を判定する故障検出方法であって、
   モードを実行するための１つの操作ボタンが押下されることで、前記モードを実行するためのそれぞれの信号を第１のセンサ及び第２のセンサが出力することを含む
   故障検出方法。

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