JP6068560B2 - 自転車用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、特に、人力駆動をモータによって補助可能な駆動ユニットを制御する自転車用制御装置に関する。

人力駆動をモータによって補助可能な駆動ユニットを制御する制御装置において、押し歩き時にモータを駆動可能な制御装置が従来知られている（たとえば、特許文献１参照）。従来の制御装置では、押し歩き操作部の操作中はモータを駆動し、操作が解除されるとモータを停止する。また、従来の制御装置では、自転車の走行速度を検出し、押し歩きのときには、車速が時速５Ｋｍ以下になるようにモータが制御される。

特開平９−２６３２９０号公報

従来の制御装置では、押し歩きのための専用の押し歩き操作部が必要になり、押し歩き操作部と、走行時に人力駆動力を補助する通常のアシスト操作部との２つの操作部が必要になる。

また、従来の制御装置では、車速センサによって検出された車速によって車速が時速５Ｋｍを超えないようにモータを制御する。自転車に設けられる車速センサは、車輪に設けられる磁石を検出する磁石検出部を有する。このような構成の車速センサでは、たとえば、時速３Ｋｍ以下の速度では、磁石検出部から出力される時間当たりのパルス数が少ないため、車速を精度よく検出しにくい。このため、従来の制御装置では、押し歩きのためのモータの制御を精度よく行えない。

本発明の課題は、簡素な構成で押し歩きのときにモータを駆動することができるようにすることにある。

本発明の別の課題は、自転車の車速が低速であっても押し歩きときのモータの制御を精度よく行えるようにすることにある。

本発明に係る自転車用制御装置は、人力駆動をモータによって補助可能な駆動ユニットを制御する装置である。自転車用制御装置は、操作部と、制御部と、を備える。操作部は、第１の操作方法および第２の操作方法によって操作可能である。第１の操作方法で操作部を操作すると、制御部は、駆動ユニットを駆動することなく予め定める機能の設定状態を変更する。第２の操作方法で操作部を操作すると、制御部は、駆動ユニットを駆動する。

この自転車用制御装置では、操作部を第１の操作方法で操作すると、制御部は、第予め定める機能の設定状態を変更する。予め定める機能の設定状態としては、たとえば、駆動ユニットを駆動しない設定状態、人力に応じてモータが補助する補助力のレベルの設定状態等が挙げられる。第２の操作方法で操作部を操作すると、駆動ユニットが駆動されて、車両に推進力を与えるので、押し歩き時にはユーザの負荷が低減される。ここでは、一つの操作部を異なる操作方法によって操作することによって、駆動ユニットを駆動することなく機能の設定状態の変更と、駆動ユニットの駆動と、選択的に行える。このため、簡素な構成でアシスト制御できるようになる。

制御部は、第２の操作方法で操作部が操作されている間、駆動ユニットを駆動してもよい。この場合には、第２の操作方法で操作部を操作するのを止めると、駆動ユニットが停止する。

制御部は、第２の操作方法で操作部が操作されたとき、駆動ユニットの駆動を開始してもよい。この場合には、第２の操作方法で操作することによって駆動ユニットが駆動を開始する。ここでは、駆動ユニットを駆動し続けるために操作部を操作し続ける必要がない。

制御部は、第２の操作方法で操作部が操作されて、駆動ユニットを駆動しているときに、操作部が操作されると、駆動ユニットの駆動を停止してもよい。

操作部が所定時間未満操作されると、制御部は、第１の操作方法で操作部を操作されたと判断し、操作部が所定時間以上操作されると、制御部は、第２の操作方法で操作部を操作されたと判断してもよい。この場合には、いわゆる長押し操作と短押し操作とによって、第１の操作方法と第２の操作方法とを実施できる。

第１の操作方法で操作部を操作すると、制御部は、人力に応じてモータが補助する補助力のレベルを変更してもよい。この場合には、補助力のレベルの変更とモータの駆動とを、一つの操作部で実施できる。

自転車用制御装置は、人力駆動力を検出可能な人力駆動力検出部をさらに備えてもよい。制御部は、第２の操作方法で操作部が操作されて、駆動ユニットを駆動しているときに人力駆動力検出部が所定以上の人力駆動力を検出した場合、駆動ユニットの駆動を停止してもよい。この場合には、たとえば押し歩きのためにモータを駆動しているときに、使用者が自転車に乗車してペダルをこいで人力駆動力が所定以上大きくなると、駆動ユニットが停止する。

自転車用制御装置は、駆動ユニットを備える自転車のクランクの回転状態を検出するクランク回転状態検出部をさらに備えてもよい。制御部は、第２の操作方法で操作部が操作されて、駆動ユニットを駆動しているときにクランク回転状態検出部が所定回転状態を検出すると、駆動ユニットの駆動を停止してもよい。この場合には、たとえば押し歩きのためにモータを駆動しているときに、使用者が自転車に乗車してペダルをこいでクランク回転状態が所定回転状態になると、駆動ユニットが停止する。

自転車用制御装置は、駆動ユニットを備える自転車の車速を検出する車速検出部をさらに備えてもよい。制御部は、速度検出部の検出結果に基づいて、所定以下の車速となるように駆動ユニットを制御してもよい。この場合には、自転車の車速が所定以下の車速となるように、駆動ユニットが制御されるので、たとえば、押し歩きのためにモータを駆動しているときに、使用者の歩行速度内で自転車を走行させることができる。

本発明の別の発明に係る自転車用制御装置は、人力駆動をモータによって補助可能な駆動ユニットを制御する装置である。自転車用制御装置は、操作部と、制御部と、車速推定部と、速度検出部と、を備える。制御部は、操作部を操作すると、駆動ユニットを駆動する。車速推定部は、モータの回転速度に基づいて、自転車の車速を推定する。速度検出部は、自転車の車輪の回転状態に基づいて、自転車の車速を求める。制御部は、自転車の速度が第１の速度域のとき、車速推定部によって推定した速度に基づいて駆動ユニットを駆動し、自転車の速度が第１の速度域よりも高い第２の速度域のとき、車速検出部によって求めた速度に基づいて、駆動ユニットを駆動する。

この自転車用制御装置では、自転車に設けられる車速検出部が、車輪の回転状態によって車速を検出する場合、第２の速度域よりも低い第１の速度域で自転車が走行すると、車輪の回転速度が低いため、車速を精度よく検出できないことがある。そこで、モータの回転速度と、変速比とを考慮して車速を推定することによって、自転車が第１の速度域で走行しても、車速を精度よく推定できる。このため、自転車の車速が低速であっても、モータを精度良く駆動させるようになる。

自転車用制御装置は、自転車に設けられる変速機の状態を検出する変速状態検出部をさらに備えてもよい。車速推定部は、変速状態検出部によって検出された変速機の状態と、モータの回転速度と、車輪の周長に関する情報とに基づいて、自転車の車速を推定してもよい。この場合には減速機によって減速されたモータの回転速度と、変速機の変速状態（たとえば、変速比又は変速段）と、車輪の周長によって、自転車の車速を低速走行時であっても精度よく推定できる。

変速状態は、変速比または変速段であってもよい。この場合には、外装変速装置では、フロントスプロケットおよびリアスプロケットの歯数によって定まる変速比、内装変速装置では変速段によって定まる変速比によって、モータの回転速度に基づいて車速を精度よく推定できる。

制御部は、自転車の速度が第２の速度域を超えると、駆動ユニットの駆動を停止してもよい。

速度検出部は、自転車の車輪に設けられる磁石と、この磁石を検出する磁石検出部とを含んでもよい。この場合には、第２の速度域だけで速度検出部が検出した車速で駆動ユニットが制御される。このため、低速時の速度検出性能が劣るが安価な速度検出部を用いても、精度よくモータを駆動することできる。

制御部は、第２の操作方法で操作部が操作されて、駆動ユニットを駆動しているときに、モータの出力トルクが、予め定めるトルクを超えないように駆動ユニットの出力トルクを制限してもよい。この場合には、たとえば、押し歩きのときに速度に基づいてモータを駆動しても、モータの出力トルクが制限される。このため、押し歩きのためにモータを駆動して坂道を登るときに、自転車が使用者の歩く速度よりも速い速度で駆動されにくくなる。

本発明によれば、簡素な構成でアシスト制御できるようになる。

本発明の別の発明によれば、押し歩きのために駆動ユニットを駆動するとき、自転車の車速が低速であってもモータ制御を精度よく行えるようになる。

本発明の第１実施形態による自転車用制御装置の構成を示すブロック図。 制御ユニットの制御手順の一例を示すフローチャート。 制御ユニットの第１実施形態によるスイッチ処理の制御手順の一例を示すフローチャート。 モータ出力トルクを制限する処理を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態による自転車用制御装置の構成を示すブロック図。 制御ユニットの第２実施形態によるスイッチ処理の制御手順の一例を示すフローチャート。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る自転車用制御装置（以下、単に制御装置と記す。）１０は、人力駆動をアシストモータ３６によって補助可能な駆動ユニット３４を制御する。制御装置１０は、制御ユニット１２と、スイッチ２０、ケイデンスセンサ２２、トルクセンサ２４、車速センサ２６、段数センサ２８、および記憶部３８と、を備える。スイッチ２０、ケイデンスセンサ２２、トルクセンサ２４、車速センサ２６、段数センサ２８、および記憶部３８は、制御ユニット１２に接続されている。制御ユニット１２は制御部の一例である。スイッチ２０は、操作部の一例である。ケイデンスセンサ２２は、駆動ユニット３４を備える自転車のクランクの回転状態を検出するクランク回転状態検出部の一例である。トルクセンサ２４は、人力駆動力を検出可能な人力駆動力検出部の一例である。車速センサ２６は車速検出部の一例である。段数センサ２８は、変速状態検出部の一例である。制御装置１０、アシストモータ３６および表示器３２は、図示しないバッテリに接続されている。

スイッチ２０は、第１実施形態では、たとえば押しボタンスイッチであり、押下操作している時間だけ、たとえばオンする。ケイデンスセンサ２２は、図示しない自転車のクランク軸の回転速度を検出する。トルクセンサ２４は、クランクに作用するトルクＴを人力駆動力として検出する。車速センサ２６は自転車の車速ＳＶを検出する。車速センサ２６は、自転車の車輪に設けられる少なくとも一つの磁石２６ａと、この磁石２６ａを検出する磁石検出部２６ｂと、を有する。段数センサ２８は、自転車に設けられる変速機の変速状態を検出する。変速機が内装変速機の場合は、段数センサ２８は、変速段または変速比を検出する。変速機が外装変速機の場合は、段数センサ２８は、フロントディレイラおよびリアディレイラのそれぞれの変速位置、または、フロントディレイラおよびリアディレイラの変速位置における変速比を検出する。記憶部３８は、各種のデータを記憶する。記憶部３８は、たとえば不揮発メモリで構成される。記憶部３８は、スイッチ２０の状態をスイッチ２０が操作される毎に記録するためのスイッチ状態記録部３８ａを有する。

制御ユニット１２には、制御対象として表示器３２および駆動ユニット３４が接続される。表示器３２は、たとえば、サイクルコンピュータによって実現されてもよい。表示器３２は、車速、アシストレベル、アシストモードの種類（後述する、押し歩きアシストモードおよび通常アシストモード）、変速機の段数などの情報を表示可能な、たとえば液晶ディスプレイである。駆動ユニット３４は、アシストモータ３６を有し、人力駆動をアシストモータ３６によって補助する。アシストモータ３６は、電気モータである。駆動ユニット３４は、クランクに作用する人力駆動力に応じてアシストモータ３６を駆動する通常アシストモードと、押し歩き時に自転車の走行を補助する押し歩きアシストモードの少なくとも二種のアシストモードで動作可能である。アシストレベルは、たとえは複数段階設けられる。アシストレベルは、たとえば４段階設けられる場合、強アシストレベル、中アシストレベル、弱アシストレベル、およびゼロアシストレベルを含む。ゼロアシストレベルでは、モータユニット３４を駆動せず、アシストが行われない。

制御ユニット１２は、たとえば、ＣＰＵ(Central Processing Unit）、メモリ、入出力インターフェース、タイマ等を有するマイクロコンピュータによって構成される。制御ユニット１２は、ソフトウェアで実現された機能構成として、モータ回転速度推定部１２ａ、モータ出力トルク検出部１２ｂ、および車速推定部１２ｃを有する。モータ回転速度推定部１２ａは、制御ユニット１２が駆動ユニット３４に出力するモータ回転速度指令に基づいてアシストモータ３６の回転速度ＭＳを推定する。モータ出力トルク検出部１２ｂはアシストモータ３６に流れる電流値によって、アシストモータ３６の出力トルクＭＴを検出する。車速推定部１２ｃは、段数センサ２８によって検出された変速比と、アシストモータ３６の回転速度ＭＳと、段数センサ２８から得られる変速機の変速比と、車輪の周長に関する情報と、に基づいて、自転車の車速ＭＶを推定する。なおアシストモータ３６の回転速度ＭＳは、駆動ユニット３４内に遊星歯車機構などの減速機構が含まれる場合は、減速機構の減速比も考慮して推定される。

制御ユニット１２は、第１の操作方法で使用者がスイッチ２０を操作すると、駆動ユニット３４を駆動することなく予め定める機能の設定状態を変更する。第１の操作方法は、たとえば、スイッチ２０のｎ秒未満の押下操作である。第１実施形態では、たとえば、ｎ秒は２秒以上である。使用者がスイッチ２０を第１の操作方法で操作すると、制御ユニット１２は、人力駆動力に応じてアシストモータ３６が補助する補助力のレベルを変更する。アシストモータ３６が補助する補助力のレベルを変更は、予め定める機能の設定状態を変更の一例である。また、使用者がスイッチ２０を第２の操作方法で操作すると、制御ユニット１２は、駆動ユニット３４を駆動する。第２の操作方法は、たとえば、スイッチ２０のｎ秒以上の押下操作である。

第１実施形態では、第１の操作方法でスイッチ２０が操作されたとき、制御ユニット１２は、たとえば、通常アシストモードにおいて、人力駆動力に応じてアシストモータ３６が補助する補助力のレベルを変更する。また、第２の操作方法でスイッチ２０が操作されると、スイッチ２０が操作されている間、制御ユニット１２は、押し歩きアシストモードで駆動ユニット３４を駆動する。さらに、制御ユニット１２は、第２の操作方法でスイッチ２０が操作されて、駆動ユニット３４を駆動しているときに、スイッチ２０の操作が終わると、押し歩きアシストモードでの駆動ユニット３４の駆動を停止する。

つぎに、制御ユニット１２の第１実施形態の具体的な制御動作の一例を、図２、図３および図４に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、第１実施形態の処理手順は、図２、図３および図４に限定されない。

図２において、制御装置１０に電源が投入されると、ステップＳ１において、制御ユニット１２は、図３に示すスイッチ処理を実行する。スイッチ処理では、スイッチ２０が操作されるごとに、スイッチ２０の状態が記憶部３８のスイッチ状態記録部３８ａに記録される。スイッチ処理の詳細については後述する。

図２のステップＳ２では、制御ユニット１２は、スイッチ処理によって押し歩きアシストモードが設定されたか否かを判断する。押し歩きアシストモードに設定されたと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ２からステップＳ３に処理を進める。ステップＳ３では、制御ユニット１２は、ケイデンスセンサ２２からの出力を取り込み、ケイデンスＣが所定回転状態であるか否かを判断する。所定回転状態は、たとえば、クランクが所定回転速度ＣＳ以上に回転した状態であり、使用者がサドルに座ってクランクを回していると判断できる状態である。所定回転速度ＣＳは、たとえば、１〜５ｒｐｍに選ばれる。ケイデンスＣが所定回転状態ではないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ３からステップＳ４に処理を進める。ステップＳ４では、制御ユニット１２は、トルクセンサ２４からの出力を取り込み、クランク軸に作用するトルク（人力駆動力）Ｔが所定トルクＴＳ以上であるか否かを判断する。所定トルクＴＳは、使用者がサドルに座ってクランクを回していると判断できるトルクである。所定トルクＴＳは、たとえば、０．１−０．２Ｎｍに選ばれる。トルクＴが所定トルクＴＳ以上ではないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ４からステップＳ５に処理を進める。

ステップＳ５では、制御ユニット１２は、段数センサ２８に異常が発生しているか否かを判断する。段数センサ２８に異常が発生すると、低速時にモータ回転速度ＭＳに基づいて自転車の車速を精度よく推定できない。制御ユニット１２は、段数センサ２８に異常が発生していないと判断すると、ステップＳ５からステップＳ６に処理を進める。ステップＳ６では、制御ユニット１２は、車速センサ２６に異常が発生している否かを判断する。車速センサ２６に異常が発生していないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ６からステップＳ７に処理を進める。ステップＳ７では、車速センサ２６からの検出値を車速ＳＶとして読み込む。ステップＳ８では、制御ユニット１２は、車速センサ２６が検出した車速ＳＶが第１の速度Ｓ１以上であるか否かを判断する。第１の速度Ｓ１は、たとえば時速３ｋｍである。時速０ｋｍ以上、かつ第１速度Ｓ１未満が第１の速度域である。車速センサ２６で検出された車速ＳＶが第１の速度Ｓ１以上である判断すると、車速センサ２６で正確な車速を検出できるため、制御ユニット１２は、ステップＳ８からステップＳ９に処理を進める。ステップＳ９では、制御ユニット１２は、車速センサ２６が検出した車速ＳＶが第２の速度Ｓ２以上であるか否かを判断する。第２の速度Ｓ２は、押し歩きアシストモード時の最大速度であり、たとえば時速５ｋｍである。第１速度Ｓ１以上、第２速度Ｓ２未満が第２の速度域である。車速センサ２６で検出された車速ＳＶが第２の速度Ｓ２以上であると判断すると、押し歩きアシストモード時の速度として速すぎるため、制御ユニット１２は、ステップＳ９からステップＳ１０に処理を進め、アシストモータ３６を停止する。一方、車速センサ２６で検出された車速ＳＶが第２の速度Ｓ２未満であると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ９からステップＳ１１に処理を進め、アシストモータ３６を駆動し、ステップＳ１に処理を進める。具体的には、アシストモータ３６が駆動していないときには駆動を開始し、駆動しているときにはそのまま駆動する。

ステップＳ８において、車速センサ２６で検出された車速ＳＶが第１の速度Ｓ１未満であると制御ユニット１２が判断すると、車速センサ２６で正確な車速を検出できないため、制御ユニット１２は、ステップＳ８からステップＳ１２に処理を進める。ステップＳ１２では、モータ回転速度推定部１２ａが推定したモータ回転速度ＭＳと、現在の変速機の変速段または変速比と、車輪の周長と、によって、制御ユニット１２は、自転車の車速ＭＶを推定する。ステップＳ１３では、制御ユニット１２は、推定した車速ＭＶが第１の車速Ｓ１以上であるか否かを判断する。推定した車速ＭＶが第１の速度Ｓ１未満であると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ１３からステップＳ１１に処理を進め、アシストモータ３６を駆動する。推定した車速ＭＶが第１の速度Ｓ１以上であると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ１３からステップＳ９に処理を進める。

ステップＳ５において、段数センサ２８に異常が発生していると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ５からステップＳ１６に処理を進める。ステップＳ１６では、制御ユニット１２は、前述したステップＳ７と同様な処理を行い、車速センサ２６からの検出値を車速ＳＶとして読み込む。そして、制御ユニット１２は、ステップＳ１６からステップＳ９に処理を進める。

ステップＳ６において、車速センサ２６に異常が発生していると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ６からステップＳ１４に処理を進める。ステップＳ１４では、モータ回転速度推定部１２ａが推定したモータ回転速度ＭＳと、変速機の最高速の変速段または最も高い変速比と、車輪の周長と、によって、制御ユニット１２は、自転車の車速ＭＶを推定する。これは、車速センサ２６が正常に動作しないため、制御ユニット１２は、現在の変速比ではなく最も高い変速比を用いて車速ＭＶを推定することによって、実際の変速段または変速比が分からなくても、推定した車速が実際の車速を超えてしまうことがない。ステップＳ１５では、制御ユニット１２は、推定した車速ＭＶが第２の速度Ｓ２以上であるか否かを判断する。推定した車速ＭＶが第２の速度Ｓ２以上と判断すると、押し歩きアシストモード時の速度として速すぎるため、制御ユニット１２は、ステップＳ１５からステップＳ１０に処理を進め、アシストモータ３６を停止する。推定した車速ＭＶが第２の速度Ｓ２未満であると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ１５からステップＳ１１に処理を進め、アシストモータ３６を駆動する。

ステップＳ２において、押し歩きアシストモードではないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ２からステップＳ１７に処理を進める。ステップＳ１７では、制御ユニット１２は、通常アシスト処理を実行し、ステップＳ１に処理を進める。通常アシスト処理では、制御ユニット１２は、トルクセンサ２４が検出したトルクＴに応じて、スイッチ２０によって選択されたアシストレベルでアシストモータ３６を駆動する。

図３のスイッチ処理では、ステップＳ２１において、制御ユニット１２は、スイッチ２０の現在のスイッチ状態を読み込む。ステップＳ２２では、制御ユニット１２は、現在のスイッチ状態が押下状態か否かを判断する。スイッチ２０の現在のスイッチ状態が押下状態であると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ２２からステップＳ２３に処理を進める。ステップＳ２３では、制御ユニット１２は、記憶部３８のスイッチ状態記録部３８ａから前回のスイッチ状態を読み出し、前回記録されたスイッチ状態が押下状態であったか否かを判断する。前回も押下状態であったと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ２３からステップＳ２４に処理を進める。ステップＳ２４では、制御ユニット１２は、スイッチ２０の押下時間を計測し、ステップＳ２５に処理を進める。ステップＳ２５では、制御ユニット１２は、押下時間がｎ秒を超えたか否か、すなわち第２の操作方法で使用者がスイッチ２０を操作したか否かを判断する。押下時間がｎ秒を超えており使用者が第２の操作方法でスイッチ２０を操作したと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ２５からステップＳ２６に処理を進める。ステップＳ２６では、制御ユニット１２は、押し歩きアシストモード中か否かを判断する。なお、以降の説明で、押し歩きアシストモード中であるか否か判断は、単にアシストモードが押し歩きアシストモードに設定されているか否かを判断しているのではなく、押し歩きアシストモードでアシストモータ３６が駆動されているか否かを判断している。すなわち押し歩きアシストモード中であると判断した場合、押し歩きアシストモードでアシストモータ３６が駆動されている。押し歩きアシストモード中ではないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ２６からステップＳ２７に処理を進める。ステップＳ２７では、制御ユニット１２は、通常アシストモードから押し歩きアシストモードに遷移し、表示器３２に押し歩きアシストモードであることを表示し、ステップＳ２８に処理を進める。ステップＳ２８では、制御ユニット１２は、記憶部３８のスイッチ状態記録部３８ａに、このときのスイッチ状態を前回のスイッチ状態として記録し、スイッチ処理を終わって、図２のステップＳ２に処理を進める。

ステップＳ２３において、今回初めてスイッチ２０が押下状態になったと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ２３からステップＳ２９に処理を進める。ステップＳ２９では、制御ユニット１２は、自身が有するタイマをスタートさせてスイッチ２０の押下時間の計測を開始し、ステップ２８に処理を進める。ステップＳ２５において、制御ユニット１２は、押下時間がｎ秒以下であると判断すると、ステップＳ２８に処理を進める。ステップＳ２６において、制御ユニット１２は、押し歩きアシストモード中であると判断すると、ステップＳ２８に処理を進める。

ステップＳ２２において、スイッチ２０が押下状態ではないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ２２からステップＳ３０に処理を進める。ステップＳ３０では、制御ユニット１２は、記憶部３８のスイッチ状態記録部３８ａから前回のスイッチ状態を読み出し、前回は押下状態であったか否かを判断する。前回は押下状態であったと判断すると、今回初めて押下状態から押下状態ではない状態になったことになり、ステップＳ３０からステップＳ３１に処理を進める。ステップＳ３１では、制御ユニット１２は、押し歩きアシストモード中であるか否かを判断する。押し歩きアシストモード中である判断すると、制御ユニット１２は、ステップ３１からステップＳ３２に処理を進める。ステップＳ３２では、制御ユニット１２は、アシストモードを、押し歩きアシストモードから通常アシストモードに遷移し、表示器３２に通常アシストモードであることを表示し、ステップＳ３２からステップＳ２８に処理を進める。ステップＳ３０において、前回は押下状態ではないと判断すると、スイッチ２０が何も操作されていないので、制御ユニット１２は、ステップＳ３０からステップＳ２８に処理を進める。ステップＳ３１において、押し歩きモード中ではないと判断すると、制御ユニット１２は、第１の操作方法で使用者が操作したと判断し、ステップＳ３１からステップＳ３３に処理を進める。ステップＳ３３では、制御ユニット１２は、通常アシストモードのアシストレベル、すなわち、人力に応じてアシストモータ３６が補助する補助力のレベルを変更し、変化したアシストレベルを表示器３２に表示し、ステップ３３からステップＳ２８に処理を進める。

また、制御ユニット１２は、押し歩きアシストモード時には、図４に示すような、駆動ユニット３４のアシストモータ３６の出力トルクＭＴを制限する制御を合わせて行う。図４において、制御ユニット１２は、押し歩きアシストモードでアシストモータ４２の駆動を開始すると、図４のステップＰ１の処理を実行する。ステップＰ１では、制御ユニット１２は、モータ出力トルク検出部１２ｂから、アシストモータ３６の出力トルクＭＴに関する情報を取り込み、出力トルクＭＴが予め定めるトルクＴ１以上か否かを判断する。トルクＴ１は、たとえば、目標の車速を維持して予め定める勾配の坂道を登ることができるトルクである。目標の車速は、たとえば時速４ｋｍに設定され、予め定める勾配は、たとえば５％に設定される。トルクＴ１は、たとえば工場出荷時に設定されていてもよく、制御装置１０に接続可能な入力部によって、設定することができるようにしてもよい。取り込んだ出力トルクＭＴがトルクＴ１以上であると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＰ１からステップＳ２に処理を進める。ステップＰ２では、出力トルクＭＴを予め定めるトルクＴ１にクランプし、出力トルクＭＴがトルクＴ１を超えないように駆動ユニット３４の出力トルクＭＴを制限する。これによって、たとえば、押し歩きアシストモードに速度制御を適用しても、アシストモータ３６の出力トルクＭＴが制限される。このため、押し歩きアシストモードで急な坂道を登るときに、平地と比較して自転車の速度を低下させることができる。

ここでは、第１の操作方法と第１の操作方法と異なる第２の操作方法によって一つのスイッチ２０を操作することによって、駆動ユニット３４を駆動することなく機能の設定状態を変更する操作と、駆動ユニット３４を駆動する操作と、を行える。このため、簡素な構成でアシスト制御できるようになる。また、スイッチ２０を操作しているときにだけ押し歩きアシストが機能するので、押し歩きアシストモードでのモータの駆動をすぐに止めることもできる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、スイッチ２０を操作して、押し歩きアシストモードでアシストモータを駆動させると、スイッチ２０の操作を止めても、アシストモータの駆動が継続し、再びスイッチ２０が操作される、押し歩きアシストが解除される構成になっている。

図５において、第２実施形態では、記憶部１３８は、スイッチ状態記録部３８ａに加えて、押し歩きアシストモードと通常アシストモードのいずれのアシストモードであるかを記録するアシストモード記録部１３８ｂを有する。その他の制御装置１１０の構成は、第１実施形態と同様であるので、図５に同じ符号で構成を開示してその説明を省略する。また、制御ユニット１２の全体の処理手順は、図２に示した第１実施形態の処理手順と同じであり、スイッチ処理についてのみが第１実施形態とは異なる。したがって、スイッチ処理についてのみ図６を用いて説明し、その説明を省略する。なお、第２実施形態の処理手順は、図６に限定されない。

第２実施形態のスイッチ処理では、図６のステップＳ４１において、制御ユニット１２は、スイッチ２０の現在のスイッチ状態を読み込む。ステップＳ４２では、制御ユニット１２は、現在のスイッチ状態が押下状態か否かを判断する。スイッチ２０の現在のスイッチ状態が押下状態であると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ４２からステップＳ４３に処理を進める。ステップＳ４３では、制御ユニット１２は、記憶部３８のスイッチ状態記録部３８ａから前回のスイッチ状態を読み出し、前回も押下状態であったか否かを判断する。前回も押下状態であったと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ４３からステップＳ４４に処理を進める。ステップＳ４４では、制御ユニット１２は、押し歩きアシストモード中か否かを判断する。押し歩きモード中ではないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ４４からステップＳ４５に処理を進める。ステップＳ４５では、スイッチ２０の押下時間を計測し、ステップＳ４６に処理を進める。ステップＳ４６では、制御ユニット１２は、押下時間がｎ秒を超えたか否か、すなわち第２の操作方法で使用者がスイッチ２０を操作したか否かを判断する。押下時間がｎ秒を超えており使用者が第２の操作方法でスイッチ２０を操作したと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ４６からステップＳ４７に処理を進める。ステップＳ４７では、制御ユニット１２は、アシストモードを、通常アシストモードから押し歩きアシストモードに遷移し、表示器３２に押し歩きアシストモードであることを表示し、ステップＳ４８に処理を進める。

ステップＳ４８では、制御ユニット１２は、記憶部１３８のスイッチ状態記録部３８ａに、このときのスイッチ状態を前回のスイッチ状態として記録する。また、制御ユニット１２は、アシストモード記録部１３８ｂに、このときのアシストモードを前回のアシストモードとして記録し、スイッチ処理を終わって、図２のステップＳ２に処理を進める。

ステップＳ４３において、前回はスイッチ２０が押し下げ状態ではなかったと判断する、言い換えれば今回初めてスイッチ２０が押下状態になったと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ４９に処理を進める。ステップＳ４９では、制御ユニット１２は、押し歩きアシストモード中であるか否かを判断する。ステップＳ４９において、押し歩きモード中ではないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ５０に処理を進める。ステップＳ５０では、制御ユニット１２は、自身が有するタイマをスタートさせてスイッチ２０の押下時間の計測を開始し、ステップ４８に処理を進める。ステップＳ４９において、押し歩きモード中であると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ５１に処理を進める。第２実施形態では、押し歩きモード中にスイッチ２０が操作されるのは、押し歩きアシストモードを解除する、すなわち押し歩き中にモータ３６の駆動を停止するためである。このため、ステップＳ５１では、制御ユニット１２は、アシストモードを、押し歩きアシストモードから通常アシストモードに遷移し、表示器３２に通常アシストモードであることを表示し、ステップステップＳ４８に処理を進める。この場合、ステップＳ４８では、スイッチ状態が押下状態に記録され、アシストモードが通常アシストモードに記録される。

ステップＳ４２において、スイッチ２０が押下状態ではないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ４２からステップＳ５２に処理を進める。ステップＳ５２では、制御ユニット１２は、記憶部３８のスイッチ状態記録部３８ａから前回のスイッチ状態を読み出し、前回は押下状態であったか否かを判断する。前回は押下状態であったと判断すると、今回初めて押下状態から押下状態ではない状態になったことになる。このため、制御ユニット１２は、アシストモータ３６が駆動しているか否かを判断するために、ステップＳ５２からステップＳ５３に処理を進める。ステップＳ５３では、制御ユニット１２は、押し歩きアシストモード中であり、アシストモータ３６が駆動しているか否かを判断する。ステップＳ５３において、押し歩きアシストモード中であり、アシストモータ３６が駆動している判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ４８に処理を進める。ステップＳ４８では、制御ユニット１２は、スイッチ２０のスイッチ状態が押下状態ではないことをスイッチ状態記録部３８ａに前回のスイッチ状態としてアシストモード記録部１３８ｂに記録する。また、アシストモードが押し歩きアシストモードであることを前回のアシストモードとしてアシストモード記録部１３８ｂに記録する。

押し歩きアシストモード中ではないと判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ５３からステップＳ５４に処理を進める。ステップＳ５４では、制御ユニット１２は、記憶部３８のアシストモード記録部１３８ｂから前回のアシストモードを読み出し、前回記録されたアシストモードが押し歩きモード中であったか否かを判断する。ステップＳ５４において、前回が押し歩きモード中ではないと判断した場合は、制御ユニット１２は、すでに、通常アシストモードになっていると判断し、ステップＳ５５に処理を進める。ステップＳ５５では、通常アシストモードにおけるアシストレベルをスイッチ２０の操作に応じて切り替える。

ステップＳ５４において、前回も押し歩きアシストモード中であると判断すると、制御ユニット１２は、ステップＳ４８に処理を進め、現在のスイッチ状態およびアシストモードを記憶部１３８に記録する。

第２実施形態では、押し歩きアシストモードでモータ３６を駆動しているときにスイッチ２０を操作し続けなくてもよいので、自転車の押し歩きを行いやすくなる。なお、第２実施形態においても、押し歩きアシストモード時に、図４に示すアシストモータ３６の出力トルクＭＴがトルクＴ１を超えないように駆動ユニット３４の出力トルクＭＴを制限する。
＜他の実施形態＞

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

（ａ）第１および第２実施形態では、第２の操作方法として、一つのスイッチ２０の長押し操作を例示したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、一つのスイッチがダブルクリック操作（たとえば、１秒以内に２回操作）された場合を第２の操作操作方法としてもよく。またたとえば、２つのスイッチを設け、２つのスイッチが操作された場合を第２の操作方法としてもよい。また所定時間内に２つのスイッチが操作された場合を第２の操作方法としてもよい。所定時間は、たとえば０．５秒〜１秒に選ばれることが好ましい。

（ｂ）第１および第２実施形態ではスイッチ２０として押しボタンスイッチを例示したが、スイッチは押しボタンスイッチに限定されない。たとえば、スライドスイッチ、引っ張って操作するスイッチ等の他の形態のスイッチでもよい。

（ｃ）前記実施形態では、アシストモータ３６の回転速度を回転指令値に基づいて検出したが、センサによってアシストモータの回転を検出してもよい。

１０ 自転車用制御装置
１２ 制御ユニット
１２ｃ 車速推定部
２０ スイッチ
２２ ケイデンスセンサ
２４ トルクセンサ
２６ 車速センサ
２６ａ 磁石
２６ｂ 磁石検出部
２８ 段数センサ
３４ 駆動ユニット
３６ アシストモータ

Claims (6)

1. 人力駆動をモータによって補助可能な駆動ユニットを制御する自転車用制御装置であって、
   操作部と、
   前記操作部を操作すると、前記駆動ユニットを駆動する制御部と、
   前記モータの回転速度に基づいて、自転車の車速を推定する車速推定部と、
   前記自転車の車輪の回転状態に基づいて、前記自転車の車速を求める車速検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記自転車の速度が第１の速度域のとき、前記車速推定部によって推定した速度に基づいて前記駆動ユニットを駆動し、前記自転車の速度が前記第１の速度域よりも高い第２の速度域のとき、前記車速検出部によって求めた速度に基づいて、前記駆動ユニットを駆動する、自転車用制御装置。
2. 前記自転車に設けられる変速機の状態を検出する変速状態検出部をさらに備え、
   前記車速推定部は、前記変速状態検出部によって検出された変速機の状態と、前記モータの回転速度と、車輪の周長に関する情報とに基づいて、前記自転車の車速を推定する、請求項１に記載の自転車用制御装置。
3. 前記変速状態は、変速比または変速段である、請求項２に記載の自転車用制御装置。
4. 前記制御部は、前記自転車の速度が前記第２の速度域を超えると、前記駆動ユニットの駆動を停止する、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用制御装置。
5. 前記車速検出部は、前記自転車の車輪に設けられる磁石と、この磁石を検出する磁石検出部とを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用制御装置。
6. 前記制御部は、前記操作部が操作されて、前記駆動ユニットを駆動しているときに、前記モータの出力トルクが、予め定めるトルクを超えないように前記駆動ユニットの出力トルクを制限する、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用制御装置。

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