JP6218172B2 - 駆動ユニット及び電動補助自転車 - Google Patents

Description

本発明は、運転者のペダル踏力を電動モータの駆動力によってアシストする駆動ユニット、及び電動補助自転車に関する。

ペダルとともに回転するクランク軸に発生するトルクをトルク検出部によって検出し、その検出結果を用いて電動モータを制御することにより、運転者のペダル踏力をアシストする電動補助自転車が知られている。このような電動補助自転車では、例えば特許文献１に開示されるように、運転者がペダルを踏み込んだ際にクランク軸に発生するトルクに応じて、アシスト制御の有無を切り換えている。

具体的には、特許文献１の構成では、アシスト制御を停止した状態で、クランク軸に発生するトルクがアシスト再開判断値以上の場合に、アシスト制御を開始する。一方、特許文献１の構成では、アシスト状態でトルクがアシストカット判断値以下の状態が判断時間以上、継続した場合に、アシスト制御を停止する。

特許第４１２９０８４号公報

近年、運転者のペダル踏力をより高いアシスト比率で補助する電動補助自転車が要求されている。このような電動補助自転車では、運転者のペダル踏力に比べて電動モータの補助動力が大きくなる。すなわち、アシスト比率が高くなればなるほど、運転者のペダル踏力は小さくなる。

そのため、上述の特許文献１に開示される構成のようにクランク軸に発生するトルクを用いてアシスト制御の開始及び停止の判定を行う構成の場合、アシスト比率が高い電動補助自転車では、小さいトルク値の微妙な変化によって、アシスト制御の開始及び停止が繰り返される。

すなわち、上述の構成では、トルク値の微妙な変化に応じてアシスト制御が開始したり停止したりするため、運転者に大きな違和感を与える可能性がある。

そのため、本発明は、アシスト比率の増加と、運転者に違和感を与えないようなスムーズなアシスト制御との両立を図れるような駆動ユニット、及び電動補助自転車を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明の一実施形態に係る駆動ユニットは、運転者のペダル踏力を電動モータの駆動力によってアシストする駆動ユニットである。この駆動ユニットは、ペダルが接続されるクランク軸と、前記クランク軸の回転を検出するクランク回転検出部と、前記クランク回転検出部によって検出された前記クランク軸の回転に応じてアシスト制御を停止するアシスト制御停止部とを備える。

本発明の一実施形態に係る駆動ユニットでは、クランク軸の回転に応じてアシスト制御を精度良く停止することができる。これにより、アシスト比率を増加させた場合でも、運転者に違和感を与えることなくスムーズなアシスト制御を行うことができる。

図１は、実施形態１に係る電動補助自転車の概略構成を示す右側面図である。 図２は、実施形態１に係る電動補助自転車の駆動ユニット及び従動スプロケットの概略構成を示す図である。 図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、実施形態１に係る電動補助自転車の動力伝達及び信号伝達の経路を模式的に示すブロック図である。 図５は、実施形態１に係る電動補助自転車のアシスト制御停止部の概略構成を示すブロック図である。 図６は、実施形態１に係る電動補助自転車のアシスト停止判定フローを示す図である。 図７は、実施形態２に係る電動補助自転車のアシスト停止判定フローを示す図である。 図８は、実施形態３に係る電動補助自転車のアシスト制御停止部の概略構成を示すブロック図である。 図９は、実施形態３に係る電動補助自転車のアシスト停止判定フローを示す図である。 図１０は、実施形態４に係る電動補助自転車のアシスト停止判定フローを示す図である。 図１１は、実施形態５に係る電動補助自転車のアシスト制御停止部の概略構成を示すブロック図である。 図１２は、実施形態５に係る電動補助自転車のアシスト停止判定フローを示す図である。 図１３は、実施形態５に係る電動補助自転車の判定時間間隔の設定フローを示す図である。 図１４は、実施形態５に係る電動補助自転車の検出時間Ａリセットのフローを示す図である。 図１５は、実施形態５に係る電動補助自転車の判定時間間隔の設定フローによって設定される判定時間間隔とモータ回転速度との関係を示す図である。 図１６は、実施形態６に係る電動補助自転車のアシスト制御停止部の概略構成を示すブロック図である。 図１７は、実施形態６に係る電動補助自転車のアシスト停止判定フローを示す図である。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

以下の説明において、前方、後方、左方及び右方は、ハンドル２３を握りつつ電動補助自転車１のシート２４に着座した運転者から見た前方、後方、左方及び右方を意味する。

［実施形態１］
（電動補助自転車の全体構成）
図１に、実施形態１に係る電動補助自転車１の概略構成を示す。図２に、電動補助自転車１の駆動ユニット４０及び従動スプロケット４５の概略構成を示す。この電動補助自転車１は、後述するように、運転者がペダル３３，３４（図１参照）を踏み込むことにより得られるペダル踏力を、電動モータ６１（図３参照）から出力される駆動力によってアシストする。すなわち、電動補助自転車１は、一般的な自転車の構成に加えて、ペダル踏力をアシストするための駆動機構を有する。

図１に示すように、電動補助自転車１は、前後方向に延びる車体フレーム１１を有する。また、電動補助自転車１は、前輪２１、後輪２２、ハンドル２３、シート２４及び駆動ユニット４０を有する。

車体フレーム１１は、ヘッドパイプ１２、ダウンフレーム１３、シートフレーム１４、ブラケット１５（図２参照）、一対のチェーンステイ１６及び一対のシートステイ１７を有する。図１に示すように、ヘッドパイプ１２は、電動補助自転車１の前部に配置される。ヘッドパイプ１２には、後方に延びるダウンフレーム１３の前方側が接続されている。シートフレーム１４は、ダウンフレーム１３の後方側に接続されていて、該ダウンフレーム１３の後端部から上方且つ斜め後方に向かって延びている。

図２に示すように、ブラケット１５は、ダウンフレーム１３の後方側に取り付けられている。ブラケット１５の後方側には、後輪２２を左右から挟むように一対のチェーンステイ１６が接続されている。図１に示すように、一対のシートステイ１７は、それぞれ、一方の端部が各チェーンステイ１６に接続されている。また、一対のシートステイ１７は、それぞれ、他方の端部がシートフレーム１４に接続されている。

ヘッドパイプ１２には、ハンドルステム２５が回転自在に挿入されている。ハンドルステム２５の上端部には、ハンドル２３が固定される。ハンドルステム２５の下端部には、フロントフォーク２６が固定される。フロントフォーク２６の下端部には、前輪２１が車軸２７によって回転可能に支持されている。

円筒状のシートフレーム１４の内方には、シートパイプ２８が挿入されている。シートパイプ２８の上端部には、シート２４が設けられている。

図１及び図２に示すように、一対のチェーンステイ１６の後端部には、後輪２２が車軸２９によって回転可能に支持されている。後輪２２の右側には、車軸２９と同軸に従動スプロケット４５が設けられている。従動スプロケット４５は、一方向クラッチ９２（図４参照）を介して後輪２２に連結される。

図２に示すように、ブラケット１５には、複数の締結金具３０によって駆動ユニット４０が固定される。駆動ユニット４０の構成については後述する。図１及び図２に示すように、駆動ユニット４０の後述する駆動スプロケット４２と後輪２２に設けられた従動スプロケット４５とには、無端状のチェーン４６が巻き掛けられている。駆動ユニット４０及びチェーン４６を覆うように、車体フレーム１１にチェーンカバー４７が取り付けられている（図１参照）。チェーンカバー４７は、メインカバー４８及びサブカバー４９を有する。メインカバー４８は、駆動スプロケット４２の右方を覆いつつ前後方向に延びている。サブカバー４９は、駆動ユニット４０の後部の右方を覆う。

図１に示すように、後述する駆動ユニット４０のクランク軸４１の両端部には、クランクアーム３１，３２が取り付けられている。クランクアーム３１，３２の先端部には、それぞれ、ペダル３３，３４が取り付けられている。

図１に示すように、シートフレーム１４の後方には、後述する駆動ユニット４０の電動モータ６１に電力を供給するためのバッテリユニット３５が配置されている。バッテリユニット３５は、図示しないバッテリ及び電池制御部を有する。バッテリは、充放電可能な充電池である。電池制御部は、バッテリの充放電を制御するとともに、該バッテリの出力電流及び残容量等を監視する。

図３は、駆動ユニット４０の概略構成を示す断面図である。この図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図３に示すように、駆動ユニット４０は、本体部５１、クランク軸４１、駆動スプロケット４２、駆動力発生部６０、補助スプロケット４３、チェーンテンショナ８６及び制御装置１００（図１及び図４参照）を有する。

本体部５１は、左右から互いに組み合わされる第１ケース部５２及び第２ケース部５３を有する。第１ケース部５２と第２ケース部５３とは、複数の締結金具５４によって互いに固定されている（図２及び図３参照）。本体部５１は、上述の締結金具３０によって、ブラケット１５に取り付けられている。

図３に示すように、クランク軸４１は、本体部５１を左右方向に貫通するとともに、該本体部５１の前端部に回転可能に支持されている。クランク軸４１は、第１ケース部５２及び第２ケース部５３に対して、複数の軸受を介して回転可能に支持されている。クランク軸４１の一方側には、該クランク軸４１と一体で回転する略円筒状のインナー部材５５ａが設けられている。上述のようにクランク軸４１の両端部にはクランクアーム３１，３２が接続されているため、運転者がペダル３３，３４を踏み込むことにより、クランク軸４１が回転する。

駆動スプロケット４２は、インナー部材５５ａの外周面の右端部に取り付けられる。クランク軸４１、インナー部材５５ａ及び駆動スプロケット４２は、互いに同軸に配置される。

クランク軸４１の軸方向中央部分には、該クランク軸４１と同軸状に略円筒状の回転部材５６が配置される。回転部材５６の右端部は、円筒形状の滑り軸受７１を介してクランク軸４１に支持されている。回転部材５６の左端部は、例えばスプライン構造によってクランク軸４１に接続されている。これにより、回転部材５６は、クランク軸４１と一体で回転する。

回転部材５６と同軸にトルク検出部５７が配置されている。トルク検出部５７は、たとえば磁歪式のトルクセンサを含む。トルク検出部５７が磁歪式のトルクセンサの場合、トルク検出部５７は、回転部材５６の外周面に対向して配置されるコイルを有する。このような構成のトルク検出部５７は、回転部材５６の歪みをコイルの電圧変化として検出することにより、クランク軸４１のトルクを検出する。トルク検出部５７は、検出したトルクに応じた信号を、後述する制御装置１００（図４参照）に出力する。制御装置１００は、トルク検出部５７から出力された信号に基づいて後述の電動モータ６１を制御する。なお、トルク検出部５７は、ペダル踏力を検出可能な構成であれば、磁歪式のトルクセンサ以外の構成を有していてもよい。

回転部材５６とインナー部材５５ａとを連結するように、一方向クラッチ５５（クランク側一方向クラッチ）の略円筒状のアウター部材５５ｂがクランク軸４１と同軸に配置されている。アウター部材５５ｂの左端部と回転部材５６の右端部とは、例えばスプライン構造によって接続される。これにより、アウター部材５５ｂは、回転部材５６と一体で回転する。

アウター部材５５ｂの右端部とインナー部材５５ａの左端部とは、アウター部材５５ｂからインナー部材５５ａに一方向の回転力のみが伝達されるように、例えばラチェット構造によって接続される。これにより、アウター部材５５ｂからインナー部材５５ａに、前転方向（右側から見て時計回りの方向）の回転力が伝達される。しかしながら、アウター部材５５ｂからインナー部材５５ａに、後転方向（右側から見て反時計回りの方向）の回転力は伝達されない。

この構成により、運転者が電動補助自転車１を前進させるようにペダル３３，３４を踏み込んでクランク軸４１を回転させた場合には、運転者のペダル踏力がクランク軸４１から回転部材５６及びアウター部材５５ｂを介してインナー部材５５ａに伝達される。したがって、インナー部材５５ａ及び駆動スプロケット４２が前転する。一方、運転者がクランク軸４１を後転させた場合、その回転はアウター部材５５ｂからインナー部材５５ａに伝達されない。したがって、インナー部材５５ａ及び駆動スプロケット４２は後転しない。

図３に示すように、一方向クラッチ５５のアウター部材５５ｂの外周面上には、略円筒形状の磁石５８ａが配置されている。この磁石５８ａの外周面の一部と対向する位置に、ホール素子を備えたエンコーダ５８ｂが配置されている。エンコーダ５８ｂは、樹脂製の支持部材５８ｃによって、第２ケース部５３の内面上に保持されている。エンコーダ５８ｂは、アウター部材５５ｂの外周面上に配置された磁石５８ａによる磁界の変化を検出する。これにより、アウター部材５５ｂが接続されたクランク軸４１の回転を検出することが可能になる。すなわち、磁石５８ａ及びエンコーダ５８ｂによって、クランク軸４１の回転を検出するクランク回転検出部５８が構成される。このクランク回転検出部５８は、磁石５８ａの磁界の変化をエンコーダ５８ｂが検出すると、パルス信号を出力する。

駆動力発生部６０は、第１ケース部５２及び第２ケース部５３内に、クランク軸４１よりも後方に配置されている。駆動力発生部６０は、電動モータ６１、出力軸８１及びギア８２を有する。

電動モータ６１は、後述する制御装置１００から出力される制御信号に基づいて電動補助自転車１の走行をアシストするための駆動力を発生する。また、電動モータ６１は、アシストモードに応じて電動補助自転車１の走行をアシストする駆動力を変化させるように、制御される。

電動モータ６１は、ステータ６２、ロータ６３及び回転軸６４を有する。ステータ６２は、第２ケース部５３に固定されている。第２ケース部５３には、電動モータ６１の左側を覆うように、モータカバー６５が取り付けられている。回転軸６４は、ロータ６３を貫通しているとともに該ロータ６３に固定されている。回転軸６４は、転がり軸受６６，６７を介して、第２ケース部５３及びモータカバー６５に回転可能に支持されている。回転軸６４の右端部には、ギア溝６４ａが形成されている。

なお、特に図示しないが、電動モータ６１の近傍には、後述する制御装置１００が配置されている。本実施形態では、電動モータ６１の近傍に制御装置１００を配置しているが、この限りではなく、制御装置１００を他の場所に配置してもよい。

また、特に図示しないが、電動モータ６１には、ロータ６３の回転を検出するためのモータ回転検出部６８（図４参照）が設けられている。このモータ回転検出部６８は、電動モータ６１のロータ６３の回転を検出するエンコーダを有する。

図３に示すように、出力軸８１は、クランク軸４１よりも後方の位置で、本体部５１に回転可能に支持されている。具体的には、出力軸８１は、転がり軸受８３，８４を介して第１ケース部５２及び第２ケース部５３に回転可能に支持されている。

ギア８２は、転がり軸受８３と転がり軸受８４との間に、出力軸８１と同軸に配置されている。ギア８２は、電動モータ６１の回転軸６４に形成されたギア溝６４ａと噛み合っている。これにより、電動モータ６１で発生した駆動力が回転軸６４からギア８２に伝達されて、該ギア８２が回転する。この実施形態では、回転軸６４が前転するように、電動モータ６１が配置される。したがって、ギア８２は、回転軸６４から伝達される駆動力によって後転する。

ギア８２と出力軸８１との間には、一方向クラッチ８５（モータ側一方向クラッチ）が設けられている。一方向クラッチ８５は、ギア８２から出力軸８１に後転方向の回転力を伝達するが、前転方向の回転力を伝達しないように構成されている。

補助スプロケット４３は、出力軸８１の右端部に、該出力軸８１と同軸に配置されている。補助スプロケット４３と出力軸８１とは、例えばスプライン構造によって互いに接続される。これにより、駆動力発生部６０で発生した駆動力が出力軸８１から補助スプロケット４３に伝達される。よって、補助スプロケット４３が後転する。

チェーンテンショナ８６は、第１ケース部５２の右側面の後端部に配置されている。チェーンテンショナ８６は、図２に示すように、一端側が引張バネ８７を介して第１ケース部５２に接続されている。また、チェーンテンショナ８６は、他端側が支持ボルト８８によって第１ケース部５２に対して回転可能に接続されている。チェーンテンショナ８６には、支持ボルト８９に対して回転可能なテンションスプロケット９０が設けられている。このテンションスプロケット９０には、該テンションスプロケット９０を後方に押すようにチェーン４６（動力伝達部材）が巻き掛けられる。したがって、チェーン４６は、チェーンテンショナ８６によって、適度なテンションに調整される。

制御装置１００は、電動補助自転車１のアシスト制御を行う。図４に示すように、制御装置１００は、ペダル踏力検知部１０１、クランク回転速度検知部１０２、モータ回転速度検知部１０３、補助力演算部１０４、モータ制御部１０５及びアシスト制御停止部１０６を有する。制御装置１００の詳しい構成については後述する。

（電動補助自転車のアシスト制御）
図４に、電動補助自転車１において、電動モータ６１によるアシスト制御を行う際の信号の授受及び動力の伝達をブロック図で示す。この図４では、アシスト制御を行う際の信号の授受を破線矢印によって示すととともに、動力の伝達を実線矢印で示す。なお、図４中の符号のうち、図１から図３に示す符号と同一の符号は、電動補助自転車１における同一の構成を示す。

電動補助自転車１におけるアシスト制御は、制御装置１００によって、運転者のペダル踏力に応じて電動モータ６１を駆動制御することによって実現される。すなわち、制御装置１００は、クランク軸４１のトルクを検出するトルク検出部５７から出力される信号に基づいて、運転者のペダル踏力を検知する。また、制御装置１００は、検知したペダル踏力に応じて電動モータ６１の出力を制御する。さらに、制御装置１００は、クランク軸４１の回転を検出するクランク回転検出部５８から出力されるパルス信号に基づいてクランク軸４１の回転速度を求めるとともに、該回転速度に応じてアシスト制御を停止する。

上述のとおり、制御装置１００は、ペダル踏力検知部１０１、クランク回転速度検知部１０２、モータ回転速度検知部１０３、補助力演算部１０４、モータ制御部１０５及びアシスト制御停止部１０６を有する。

ペダル踏力検知部１０１は、トルク検出部５７によって検出されるクランク軸４１のトルクに基づいて、運転者のペダル踏力を求める。クランク回転速度検知部１０２は、クランク回転検出部５８によって検出されたクランク軸４１の回転に基づいて、該クランク軸４１の回転速度を求める。モータ回転速度検知部１０３は、モータ回転検出部６８によって検出された電動モータ６１の回転に基づいて、該電動モータ６１の回転速度を求める。

補助力演算部１０４は、ペダル踏力検知部１０１によって検知されたペダル踏力に基づいて、電動モータ６１に要求される駆動力（補助力）を求める。また、補助力演算部１０４は、後述するアシスト制御停止部１０６がアシスト制御の停止を判定した場合に、アシスト制御を停止するように、電動モータ６１の駆動力を算出する。

また、補助力演算部１０４は、アシスト制御を行う際のアシストモードに応じて、電動モータ６１の駆動力を算出する。

ここで、電動補助自転車１のアシストモードについて簡単に説明する。電動補助自転車１のアシストモードは、例えば、“強”、“標準”、“オートエコ”及び“切”の４モードがある。電動モータ６１の駆動力は、同じペダル踏力に対して、“強”、“標準”、“オートエコ”の順に小さくなる。

アシストモードが“標準”の場合、電動モータ６１は、電動補助自転車１が発進、平坦路走行または上り坂走行の際に駆動力を発生させる。アシストモードが“強”の場合、電動モータ６１は、“標準”の場合と同様、電動補助自転車１が発進、平坦路走行または上り坂走行の際に駆動力を発生させる。電動モータ６１は、アシストモードが“強”の場合には、同じペダル踏力に対して“標準”の場合よりも大きな駆動力を発生させる。

アシストモードが“オートエコ”の場合、電動モータ６１は、電動補助自転車１が発進または上り坂走行の際に、同じペダル踏力に対して“標準”の場合よりも小さな駆動力を発生する。アシストモードが“切”の場合、電動モータ６１は、駆動力を発生しない。

したがって、上述のアシストモードに応じて、運転者のペダル踏力に対する電動モータ６１のアシスト比率が変わる。ここで、アシスト比率とは、運転者のペダル踏力に対する電動モータ６１の駆動力の比である。

なお、上述の説明では、アシストモードを４段階に切り替えている。しかしながら、アシストモードの切替は３段階以下であってもよいし、５段階以上であってもよい。

モータ制御部１０５は、補助力演算部１０４によって求められた必要な駆動力を電動モータ６１が出力するように、該電動モータ６１の駆動を制御する。また、モータ制御部１０５は、モータ回転速度検知部１０３で検出された電動モータ６１の回転速度に応じて、電動モータ６１の駆動を制御する。

アシスト制御停止部１０６は、クランク回転速度検知部１０２から出力されるクランク軸４１の回転速度に基づいて、アシスト制御を停止するかどうかを判定する。

具体的には、アシスト制御停止部１０６は、クランク回転速度検知部１０２から出力されるクランク軸４１の回転速度が、電動モータ６１の回転速度から推定されるクランク軸４１の回転速度よりも小さい場合に、アシスト制御を停止すると判定する。このように、クランク軸４１の回転速度が、電動モータ６１の回転速度から推定されるクランク回転速度よりも小さい場合、運転者はペダル３３，３４を踏み込むのを止めていると判断される。このような場合には、アシスト制御を停止することで、速やかに電動モータ６１のアシストを停止することができる。また、ペダル踏力、すなわちクランク軸４１に生じるトルクが小さい走行状態の場合でも、上述のようにクランク軸４１の回転速度に応じてアシスト制御を停止することによって、誤ってアシスト制御を停止することがない。

尚、運転者がクランク軸４１を後転させた場合、クランク軸４１の回転速度は負の値である。この場合、クランク軸４１の回転速度は、電動モータ６１の回転速度から推定されるクランク軸４１の回転速度よりも小さい。このため、アシスト制御停止部１０６は、アシスト制御を停止すると判定する。

図５に示すように、アシスト制御停止部１０６は、クランク回転推定部１１１、回転速度比較部１１２及びアシスト停止判定部１１３を有する。

クランク回転推定部１１１は、モータ回転速度検知部１０３から出力される電動モータ６１の回転速度に基づいて、クランク軸４１の回転速度を推定する。このように、電動モータ６１の回転速度に基づいてクランク軸４１の回転速度を推定可能な理由は、以下のとおりである。

図２に示すように、本実施形態の電動補助自転車１において、クランク軸４１に一方向クラッチ５５を介して接続された駆動スプロケット４２と、電動モータ６１の回転を出力する出力軸８１に設けられた補助スプロケット４３とは、チェーン４６を介して、後輪２２に駆動力を伝達する。また、図４に示すように、チェーン４６の回転は、後輪２２の車軸２９（駆動軸）、変速機構９１、一方向クラッチ９２を介して、後輪２２に伝達される。変速機構９１及び一方向クラッチ９２は、後輪２２の側方に取り付けられる。変速機構９１は、ハンドル２３に設けられた図示しない変速操作器９３によって操作される。

電動モータ６１と出力軸８１との間には、既述のようにギア８２（減速機）及び一方向クラッチ８５（モータ側一方向クラッチ）が設けられている。クランク軸４１と駆動スプロケット４２との間には、一方向クラッチ５５（クランク側一方向クラッチ）が設けられている。これらの構成により、電動モータ６１及びクランク軸４１の一方向の回転のみがチェーン４６に伝わるとともに、クランク軸４１及び出力軸８１にトルクが生じている場合にはクランク軸４１と出力軸８１とは同期して回転する。

このような構成において、電動モータ６１の回転速度と、クランク軸４１の回転速度とは、電動モータ６１の減速比（ギア８２の減速比に加えて、駆動スプロケット４２と補助スプロケット４３との径の比も考慮した減速比）の分だけ異なる。すなわち、電動モータ６１の回転速度から、電動モータ６１の減速比を用いて、クランク軸４１の回転速度を推定することができる。

回転速度比較部１１２は、クランク回転推定部１１１によって求められたクランク軸４１の推定回転速度（以下、推定クランク回転速度ともいう）と、クランク回転速度検知部１０２から出力されるクランク軸４１の回転速度（以下、検出クランク回転速度ともいう）とを比較する。回転速度比較部１１２は、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度よりも小さい場合に、アシスト停止判定部１１３に信号を出力する。

アシスト停止判定部１１３は、回転速度比較部１１２から信号が出力されると、アシスト制御を停止すると判定する。アシスト停止判定部１１３は、アシスト制御を停止すると判定した場合に、補助力演算部１０４に対して停止信号を出力する。

（アシスト停止判定）
次に、上述のような構成を有する電動補助自転車１において、アシスト制御停止部１０６がアシスト制御を停止すると判定するアシスト停止判定を、図６に示すフローに基づいて説明する。

図６に示すようなアシスト停止判定フローがスタートする（スタート）と、まず、ステップＳＡ１において、クランク回転推定部１１１によって、モータ回転速度検知部１０３から出力された電動モータ６１の回転速度に基づいて推定クランク回転速度を求める。続くステップＳＡ２で、回転速度比較部１１２によって、ステップＳＡ１で求めた推定クランク回転速度（閾値）と、クランク回転速度検知部１０２から出力された検出クランク回転速度とを比較する。

ステップＳＡ２において、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度よりも小さいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ３に進んで、アシスト停止判定部１１３によって、アシスト制御を停止する判定（アシスト停止判定）を行う。一方、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ４に進んで、アシスト停止判定部１１３によるアシスト停止判定を行わない。すなわち、ステップＳＡ４では、アシスト制御を継続する判定（アシスト継続判定）を行う。

ステップＳＡ３，ＳＡ４の判定後は、このフローを終了する（エンド）。

このように、本実施形態のアシスト停止判定フローでは、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度よりも小さければ、アシスト制御を停止すると判定する。なお、検出クランク回転速度と比較する値は、推定クランク回転速度ではなく、固定値など別の閾値であってもよい。

本実施形態では、電動補助自転車１は、ペダル３３，３４が接続されるクランク軸４１と、クランク軸４１の回転を検出するクランク回転検出部５８と、クランク回転検出部５８によって検出されたクランク軸４１の回転に応じてアシスト制御を停止するアシスト制御停止部１０６とを備える。

これにより、電動モータ６１のアシスト比率が増加した場合でも、クランク軸４１の回転に応じて精度良くアシスト制御を停止することができる。したがって、電動モータ６１のアシスト比率の増加とスムーズなアシスト制御との両立を図れる。また、ペダル踏力が小さい走行条件下でも、アシスト制御が誤って停止するのを防止できる。さらに、運転者がペダル３３，３４の踏み込みを停止した際に、速やかにアシスト制御を停止することができる。

本実施形態では、クランク回転検出部５８は、クランク軸４１の回転速度を検出可能に構成されている。アシスト制御停止部１０６は、クランク回転検出部５８によって検出されたクランク軸４１の回転速度に基づいて、アシスト制御を停止する。これにより、クランク軸４１の回転に応じてアシスト制御を停止する構成を実現できる。

本実施形態では、前記アシスト制御停止部は、前記クランク軸の回転速度が閾値よりも小さい場合に、アシスト制御を停止する。これにより、クランク軸４１の回転に応じてアシスト制御を停止する構成を容易に実現することができる。

尚、運転者がクランク軸４１を後転させた場合、クランク軸４１の回転速度は負の値である。この場合、クランク軸４１の回転速度は、閾値よりも小さいため、アシスト制御停止部１０６は、アシスト制御を停止する。

本実施形態では、電動補助自転車１は、電動モータ６１の回転速度を検出するモータ回転検出部６８をさらに備える。アシスト制御停止部１０６は、モータ回転検出部６８の検出結果とクランク回転検出部５８の検出結果との比較結果を用いてアシスト制御を停止するアシスト停止判定部１１３を有する。具体的には、本実施形態では、アシスト制御停止部１０６は、モータ回転検出部６８の検出結果とクランク回転検出部５８の検出結果とを、電動モータ６１の回転速度、クランク軸４１の回転速度及び電動モータ６１の減速比のいずれか一つに換算して比較する回転速度比較部１１２をさらに有する。アシスト制御停止部１０６は、回転速度比較部１１２における比較結果を用いてアシスト制御を停止する。このように、電動モータ６１の回転速度から得られる結果と実際のクランク軸４１の回転速度とを比較することにより、運転者がペダル３３，３４を踏み込んでいないと判断することが可能になる。よって、精度良くアシスト制御を停止可能な構成を実現できる。

［実施形態２］
図７に、実施形態２に係る電動補助自転車のアシスト停止判定フローを示す。この実施形態２のアシスト停止判定フローでは、クランク回転検出部５８の検出結果から求めたクランク軸４１の回転速度を、推定クランク回転速度に対して誤差等を考慮した回転速度と比較する点で、実施形態１のアシスト停止判定フローとは異なる。以下の説明において、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

図７に示すフローにおけるステップＳＢ１，ＳＢ３，ＳＢ４は、実施形態１の図６に示すフローのステップＳＡ１，ＳＡ３，ＳＡ４と、それぞれ同じである。よって、ステップＳＢ１，ＳＢ３，ＳＢ４の各ステップに関する詳しい説明は省略する。

図７に示すフローでは、ステップＳＢ１で推定クランク回転速度を求めた後、ステップＳＢ２において、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度から下側回転速度幅（回転速度の減少側の変動幅）を引いた値（閾値）よりも小さいかどうかを判定する。このステップＳＢ２では、推定クランク回転速度に電動モータ６１及びクランク軸４１の回転速度の誤差（検出誤差または回転速度の変動等）を考慮した回転速度と、検出クランク回転速度とを比較している。すなわち、ステップＳＢ２では、検出クランク回転速度が、誤差を考慮した推定クランク回転速度よりも小さいかどうかを判定する。

ステップＳＢ２において、検出クランク回転速度が、推定クランク回転速度から下側回転速度幅を引いた値よりも小さいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ３に進んでアシスト制御を停止すると判定（アシスト停止判定）する。すなわち、ステップＳＢ２においてＹＥＳの場合には、検出クランク回転速度が、推定クランク回転速度に誤差を考慮した回転速度よりも小さいため、アシスト不要と判断して、アシスト制御を停止すると判定する。

一方、ステップＳＢ２において、検出クランク回転速度が、推定クランク回転速度から下側回転速度幅を引いた値以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ４に進んでアシスト制御を継続すると判定（アシスト継続判定）する。

ステップＳＢ３，ＳＢ４の判定後は、このフローを終了する（エンド）。

このように、検出クランク回転速度が、推定クランク回転速度に対して誤差を考慮した場合の回転速度よりも小さいかどうかを判定することにより、電動モータ６１及びクランク軸４１の回転速度の誤差等による誤判定を低減できる。すなわち、電動モータ６１及びクランク軸４１の回転速度が変動した場合でも、アシスト停止判定を精度良く行うことができる。

本実施形態では、電動補助自転車１は、電動モータ６１の回転速度を検出するモータ回転検出部６８をさらに備える。アシスト制御停止部１０６は、モータ回転検出部６８によって検出された電動モータ６１の回転速度に基づいて、クランク軸４１の回転速度を推定するクランク回転推定部１１１と、クランク回転検出部５８によって検出されたクランク軸４１の回転速度を、クランク回転推定部１１１によって推定されたクランク軸４１の回転速度よりも小さい値に設定された前記閾値と比較する回転速度比較部１１２と、回転速度比較部１１２により、クランク回転検出部５８によって検出されたクランク軸４１の回転速度が前記閾値よりも小さいと判定された場合に、アシスト制御を停止するアシスト停止判定部１１３とを有する。

これにより、電動補助自転車１においてアシスト制御が不要な場合には、精度良くアシスト制御を停止させることができる。すなわち、検出クランク回転速度を、推定クランク回転速度よりも低い値と比較することで、モータ回転検出部６８及びクランク回転検出部５８で検出データに誤差等が生じた場合でも、迅速且つ的確にアシスト制御を停止させることができる。

［実施形態３］
図８に、実施形態３に係る電動補助自転車のアシスト制御停止部１２０の概略構成を示す。この実施形態３の構成は、アシスト制御停止部１２０が、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度よりも小さいと判定される時間をカウントするタイマ１２１と、タイマ１２１によってカウントされた時間が所定時間よりも大きいかどうかを判定する検出時間判定部１２２とを有する点で実施形態１の構成とは異なる。以下の説明において、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

図８に示すように、アシスト制御停止部１２０は、タイマ１２１（時間計測部）及び検出時間判定部１２２を有する。アシスト制御停止部１２０は、タイマ１２１及び検出時間判定部１２２を有する以外、実施形態１のアシスト制御停止部１０６と同じ構成である。

タイマ１２１は、回転速度比較部１１２によって検出クランク回転速度が推定クランク回転速度よりも小さいと判定される時間（以下、検出時間ともいう）をカウントする。すなわち、タイマ１２１は、実施形態１においてアシスト停止と判断される状態がどの程度継続しているのかをカウントする。

また、タイマ１２１は、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度以上であると判定された場合には、カウントした時間をリセットする。

検出時間判定部１２２は、タイマ１２１によってカウントされた検出時間が所定時間以上かどうかを判定する。なお、この所定時間は、運転者がペダルを踏み込んでいないと判定可能な最短の時間に設定される。

また、所定時間は、クランク軸４１の回転方向に応じて変化するようにしてもよい。例えば、クランク軸４１の回転方向が後転方向のときの所定時間を、クランク軸４１の回転方向が前転方向のときの所定時間よりも短くしてもよい。あるいは、クランク軸４１の回転方向が後転方向のときの所定時間はゼロであってもよい。

（アシスト停止判定）
図９に、本実施形態の構成におけるアシスト停止判定フローを示す。図９において、ステップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ６，ＳＣ７は、実施形態１の図６に示すフローのステップＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４と、それぞれ同じである。よって、ステップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ６，ＳＣ７の各ステップに関する詳しい説明は省略する。

図９に示すフローでは、ステップＳＣ１で推定クランク回転速度を求めた後、続くステップＳＣ２で検出クランク回転速度が推定クランク回転速度よりも小さいかどうかの判定を行う。

ステップＳＣ２において、検出クランク回転速度が検出クランク回転速度よりも小さいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、続くステップＳＣ３に進んでタイマ１２１によって、前記判定がされている間の時間（検出時間）をカウントする。

一方、ステップＳＣ２で検出クランク回転速度が推定クランク回転速度以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＣ４に進んでタイマ１２１のカウントをリセットする。その後、ステップＳＣ７に進んで、アシスト制御を継続する判定（アシスト継続判定）を行う。そして、このフローを終了する（エンド）。

ステップＳＣ３で検出時間をカウントした後は、続くステップＳＣ５で検出時間が所定時間以上かどうかを判定する。ステップＳＣ５において、検出時間が所定時間以上と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＣ６に進んで、アシスト停止判定を行う。一方、検出時間が所定時間よりも短いと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＣ７に進んで、アシスト継続判定を行う。

ステップＳＣ６，ＳＣ７の判定後は、このフローを終了する（エンド）。

このように、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度よりも小さくなる場合でも、その状態が所定時間以上、継続しているかどうかを判定することにより、より精度良くアシスト制御の停止判定を行うことが可能になる。すなわち、本実施形態の構成により、各検出部の検出誤差等によって該各検出部からの出力値が変動した場合などにおいても、アシスト制御の停止判定のばらつきを低減することができる。したがって、実施形態１の構成に比べて、精度の良いアシスト停止判定が可能になる。

本実施形態では、アシスト制御停止部１２０は、回転速度比較部１１２により、電動モータ６１の回転速度、クランク軸４１の回転速度及び電動モータ６１の減速比のいずれか一つに換算されたクランク回転検出部５８の検出結果が、同様に換算されたモータ回転検出部６８の検出結果よりも小さいと判定されている時間を計測するタイマ１２１をさらに有する。アシスト停止判定部１１３は、タイマ１２１によって計測された時間が所定時間以上の場合に、アシスト制御を停止する。

これにより、一時的に各検出部からの出力値が変動した場合などでも、上述のような検出クランク回転速度が推定クランク回転速度よりも小さいという判定が所定時間以上、継続しないと、アシスト停止とは判定されない。したがって、アシスト停止判定を精度良く行うことができる。

また、所定時間は、クランク軸４１の回転方向に応じて変化するようにしてもよい。例えば、クランク軸４１の回転方向が後転方向のときの所定時間を、クランク軸４１の回転方向が前転方向のときの所定時間よりも短くしてもよい。あるいは、クランク軸４１の回転方向が後転方向のときの所定時間はゼロであってもよい。この場合、クランク軸４１の回転方向が後転方向のときのアシスト停止判定を短時間で行うことができる。

［実施形態４］
図１０に、実施形態４に係る電動補助自転車のアシスト停止判定フローを示す。この実施形態４のアシスト停止判定フローでは、実施形態３のタイマ１２１によって、実施形態２でアシスト停止と判定された状態が継続する時間（検出時間）をカウントし、そのカウント結果に応じてアシスト停止を判定する点で、実施形態２のアシスト停止判定フローとは異なる。以下の説明において、実施形態２と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態２と異なる構成についてのみ説明する。

図１０に示すフローにおけるステップＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ６，ＳＤ７は、実施形態２の図７に示すフローのステップＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４と、それぞれ同じである。よって、ステップＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ６，ＳＤ７の各ステップに関する詳しい説明は省略する。

図１０に示すフローでは、検出クランク回転速度が、ステップＳＤ１で求めた推定クランク回転速度から下側回転速度幅を引いた値よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳＤ２）。ステップＳＤ２において、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度から下側回転速度幅を引いた値よりも小さい場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＤ３に進んで、その判定が継続する時間（検出時間）をタイマ１２１によってカウントする。

一方、ステップＳＤ２において、検出クランク回転速度が、推定クランク回転速度から下側回転速度幅を引いた値以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＤ４に進む。このステップＳＤ４では、タイマ１２１のカウントをリセットする。その後、ステップＳＤ７に進んでアシスト継続判定を行った後、このフローを終了する（エンド）。

ステップＳＤ３で検出時間をカウントした後は、続くステップＳＤ５で、検出時間が所定時間以上かどうかを判定する。この所定時間は、実施形態３における所定時間と同様である。ステップＳ５において、検出時間が所定時間以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＤ６に進んでアシスト停止判定を行った後、このフローを終了する（エンド）。

このように、クランク回転検出部５８の検出結果から求めた検出クランク回転速度を、推定クランク回転速度に回転速度の誤差等を考慮した回転速度と比較することにより、実施形態２と同様、アシスト停止判定の精度を向上することができる。

しかも、実施形態３と同様、クランク回転速度における電動補助自転車１のアシスト停止条件を満たしていることが検出された場合でも、その検出時間が所定時間以上にならないと、アシスト制御停止の判定を行わない。よって、各検出部の検出誤差等によって該各検出部からの出力値が変動した場合などでも、アシスト停止判定のばらつきを低減することができる。

したがって、本実施形態により、アシスト停止判定をより精度良く行うことができる。

［実施形態５］
図１１に、実施形態５に係る電動補助自転車のアシスト制御停止部１３０の概略構成を示す。この実施形態５の構成は、クランク回転推定部１１１及び回転速度比較部１１２の代わりに、踏力判定部１３１、モータ回転判定部１３２、パルス間隔推定部１３３及び判定時間間隔設定部１３４を有する点で、実施形態３の構成と異なる。以下の説明において、実施形態３と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態３と異なる構成についてのみ説明する。

図１１に示すように、アシスト制御停止部１３０は、踏力判定部１３１、モータ回転判定１３２、タイマ１２１、パルス間隔推定部１３３、判定時間間隔設定部１３４、検出時間判定部１２２及びアシスト停止判定部１１３を有する。

踏力判定部１３１（トルク判定部）は、ペダル踏力検知部１０１で求められたペダル踏力（トルク）が踏力閾値（トルク閾値）よりも小さいかどうかを判定する。この踏力閾値は、トルク検出部５７の検出精度に応じて、運転者がペダル３３，３４を踏み込んでクランク軸４１にペダル踏力を与えていると判別可能なペダル踏力に設定される。

モータ回転判定部１３２は、モータ回転速度検知部１０３で求められた電動モータ６１の回転速度が回転速度閾値以上であるかどうかを判定する。この回転速度閾値は、電動モータ６１の回転速度に応じて、アシスト停止判定の判定方法を変更するための閾値である。電動モータ６１の回転速度が回転速度閾値以上の場合には、後述のように電動モータ６１の回転速度からクランク軸４１の回転速度を推定しても大きな誤差は生じない。よって、詳しくは後述するようにクランク軸４１の回転に伴って得られるパルス信号の間隔を用いて、アシスト停止判定を行う。一方、電動モータ６１の回転速度が回転速度閾値よりも小さい場合には、電動モータ６１の回転速度からクランク軸４１の回転速度を推定すると誤差が大きくなる。そのため、このような場合には、従来のように、一定時間以上、モータ回転速度が小さいかどうかに基づいて、アシスト停止判定を行う。すなわち、回転速度閾値は、モータ回転速度からクランク軸４１の回転速度を推定する際に誤差が生じにくい最低回転速度に設定される。なお、回転速度の誤差が生じる要因としては、モータ回転速度検知部１０３が回転角度を検出するエンコーダの場合、電動モータ６１の低回転時には、パルス周期が長くなって検知の応答性が低下することなどが考えられる。

なお、モータ回転判定部１３２は、電動モータ６１が駆動している場合だけでなく、電動モータ６１がチェーン４６の回転に伴って回転している場合も、電動モータ６１の回転として判定する。

タイマ１２１は、モータ回転判定部１３２で同じ判定が継続されている時間をカウントする。具体的には、タイマ１２１は、電動モータ６１の回転速度が回転速度閾値以上と判定されている場合には、その判定が継続する時間（検出時間Ａ）をカウントする。また、タイマ１２１は、電動モータ６１の回転速度が回転速度閾値よりも小さいと判定されている場合には、その判定が継続する時間（検出時間Ｂ）をカウントする。

パルス間隔推定部１３３は、モータ回転速度検知部１０３によって求められた電動モータ６１の回転速度に基づいて、クランク回転検出部５８から出力されるパルス信号の間隔を推定する。この推定されたパルス信号（推定パルス信号）は、後述する判定時間間隔を設定するために用いられる。パルス信号の間隔は、クランク軸４１の回転速度に反比例する。すなわち、パルス間隔推定部１３１は、電動モータ６１の回転速度に基づいてクランク軸４１の回転速度を推定している。

判定時間間隔設定部１３４は、パルス間隔推定部１３３によって求められた推定パルス間隔を固定値と比較し、その結果に応じて、タイマ１２１によってカウントされた検出時間の判定に用いられる判定時間間隔を設定する。具体的には、判定時間間隔設定部１３４は、推定パルス間隔が固定値よりも大きければ、固定値を判定時間間隔に設定する一方、推定パルス間隔が固定値以下であれば、推定パルス間隔を判定時間間隔に設定する。

なお、判定時間間隔は、上述の最低回転速度以上の範囲において、モータ回転速度と減速比とから求まる推定クランク回転数よりも大きい値である必要がある。よって、上記推定パルス間隔を推定するための演算式及び固定値は、上述の最低回転速度及び減速比に応じて予め設定される。

検出時間判定部１２２は、タイマ１２１によってカウントされた検出時間Ａ，Ｂの判定を行う。具体的には、検出時間判定部１２２は、検出時間Ａが判定時間間隔設定部１３４によって設定された判定時間間隔よりも大きいかどうかを判定する。また、検出時間判定部１２２は、検出時間Ｂが予め設定された判定時間よりも大きいかどうかを判定する。このように、検出時間判定部１２２は、モータ回転判定部１３２の判定結果に応じて、タイマ１２１によりカウントされた検出時間Ａ，Ｂの判定を行う。なお、判定時間は、運転者がペダル３３，３４を踏み込んでいないと判定可能な時間に設定される。

アシスト停止判定部１１３は、検出時間判定部１２２によって、検出時間Ａが判定時間間隔よりも大きいと判定された場合、または、検出時間Ｂが判定時間以上であると判定された場合に、アシスト制御を停止する判定を行う。

（アシスト停止判定）
図１２に、本実施形態のアシスト制御停止部１３０によって実行されるアシスト停止判定フローを示す。

図１２のフローがスタートする（スタート）と、ステップＳＥ１で、踏力判定部１３１によって、ペダル踏力検知部１０１によって求められたペダル踏力が踏力閾値よりも小さいかどうかを判定する。このステップＳＥ１において、ペダル踏力が踏力閾値よりも小さいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＥ２に進んでモータ回転判定部１３２によって電動モータ６１の回転速度（モータ回転速度）が回転速度閾値以上かどうかを判定する。

一方、ステップＳＥ１において、ペダル踏力が踏力閾値以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＥ９に進んでアシスト制御を継続する判定（アシスト継続判定）を行った後、このフローを終了する（エンド）。

ステップＳＥ２において、モータ回転速度が回転速度閾値以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＥ３に進んで、タイマ１２１によって、その判定が継続する時間（検出時間Ａ）をカウントする。なお、検出時間Ａは、クランク回転検出部５８からパルス信号が出力された場合に、リセットされる。すなわち、クランク回転検出部５８からパルス信号が出力されると、図１４に示すフローがスタートし、タイマ１２１によってカウントされている検出時間Ａがリセットされる（ステップＳＧ１）。

ステップＳＥ３で検出時間Ａをカウントした後、続くステップＳＥ４では、判定時間間隔を設定する。このステップＳＥ４における判定時間間隔の設定は、図１３に示すフローによって行われる。判定時間間隔の設定については後述する。

ステップＳＥ４で判定時間間隔を設定した後、続くステップＳＥ５では、ステップＳＥ３でカウントした検出時間Ａが、ステップＳＥ４で設定された判定時間間隔よりも大きいかどうかを判定する。検出時間Ａが判定時間間隔よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＥ８に進んで、アシスト停止判定部１１３によって、アシスト制御の停止判定（アシスト停止判定）を行う。その後、このフローを終了する（エンド）。

一方、ステップＳＥ５において、検出時間Ａが判定時間以下であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＥ９に進んでアシスト継続判定を行った後、このフローを終了する（エンド）。

このように、ステップＳＥ２でモータ回転速度が回転速度閾値以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、その状態が継続している時間（検出時間Ａ）が、図１３に示すフローによって設定された判定時間間隔よりも大きい場合に、アシスト制御を停止する。

一方、ステップＳＥ２において、モータ回転速度が回転速度閾値よりも小さいと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＥ６に進んで、タイマ１２１によって、その判定が継続する時間（検出時間Ｂ）をカウントする。続くステップＳＥ７で、ステップＳＥ６でカウントされた検出時間Ｂが予め設定された判定時間以上であるかどうかを判定する。

ステップＳＥ７において、検出時間Ｂが判定時間以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＥ８に進んでアシスト停止判定を行って、このフローを終了する（エンド）。一方、ステップＳＥ７において、検出時間Ｂが判定時間よりも小さいと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＥ９に進んでアシスト継続判定を行った後、このフローを終了する（エンド）。

このように、ステップＳＥ２でモータ回転速度が回転速度閾値よりも小さいと判定された場合（ＮＯの場合）には、従来のアシスト停止判定と同様、その状態が判定時間以上、継続している場合に、アシスト制御を停止する。

すなわち、この実施形態では、モータ回転速度に応じて、２つのアシスト停止判定方法のいずれか一方を用いてアシスト停止判定を行う。

（判定時間間隔の設定）
次に、上述のステップＳＥ４で行われる判定時間間隔の設定について、図１３を用いて説明する。

図１３のフローがスタートする（スタート）と、ステップＳＦ１において、パルス間隔推定部１３３により、モータ回転速度検知部１０３で求められたモータ回転速度に基づいて、推定パルス間隔が求められる。この推定パルス間隔は、クランク回転検出部５８から出力されると推定されるパルス信号の間隔であり、モータ回転速度検知部１０３から出力される電動モータ６１の回転速度に基づいて算出される。

続くステップＳＦ２では、ステップＳＦ１で求めた推定パルス間隔が固定値（所定間隔）よりも大きいかどうかを判定する。このステップＳＦ２において、推定パルス間隔が固定値よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＦ３に進んで固定値を判定時間間隔に設定する。その後、このフローを終了する（エンド）。

ステップＳＦ２において、推定パルス間隔が固定値以下であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＦ４に進んで、推定パルス間隔を判定時間間隔に設定する。その後、このフローを終了する（エンド）。

このように、図１２のフローで検出時間Ａの判定基準となる判定時間間隔は、モータ回転速度に基づいて算出される推定パルス間隔に応じて決められる。図１５に、上述のフローによって判定時間間隔を設定する場合のモータ回転速度と判定時間間隔との関係を模式的に示す。既述のように、モータ回転速度が回転速度閾値以上の場合に判定時間間隔が設定されるため、図１５に示すように、モータ回転速度が回転速度閾値以上の領域のみに、判定時間間隔の曲線（太線）が描かれている。

図１５において、曲線部分Ｐは、モータ回転速度検知部１０３から出力されるモータ回転速度に基づいて求められた推定パルス間隔と、モータ回転速度との関係を示している。直線部分Ｑは、固定値である。図１５より、固定値よりも推定パルス間隔が大きい領域（図中の左側の領域）では、固定値Ｑを判定時間間隔とし、固定値よりも推定パルス間隔が小さい領域（図中の右側の領域）では、推定パルス間隔を判定時間間隔としている。

なお、図１５では、モータ回転速度と判定時間間隔との関係を示す線よりも上側の領域（時間間隔が大きくなる領域）で、アシスト制御が停止される。

このように、モータ回転速度が低い領域では判定時間間隔を固定値に設定することで、モータ回転速度が低い領域でアシスト制御を迅速に停止することができる。

以上のように、クランク回転検出部５８から出力されるパルス信号の間隔を用いて、アシスト停止判定を行うことにより、クランク軸４１の回転速度を求める場合に比べて、簡単な構成でアシスト停止判定を行うことができる。すなわち、パルス間隔を用いることにより、タイマ１２１によってカウントされた検出時間とそのまま比較できるため、他の実施形態のようにクランク軸４１の回転速度を求めなくてもよい。よって、より単純なアルゴリズムによって、アシスト停止判定を行うことが可能になる。

本実施形態では、クランク回転検出部５８は、クランク軸４１の回転に応じたパルス信号を出力する。アシスト制御停止部１３０は、クランク回転検出部５８から出力されるパルス信号に基づいてアシスト制御を停止する。これにより、クランク軸４１の回転速度を求める必要がなくなるため、制御装置の計算負荷を低減することができる。

本実施形態では、電動補助自転車１は、クランク軸４１に発生するトルクを検出するトルク検出部５７と、電動モータ６１の回転速度を検出するモータ回転検出部６８とをさらに備える。アシスト制御停止部１３０は、電動モータ６１の回転速度に応じて判定時間間隔を設定する判定時間間隔設定部１３４と、トルク検出部５７によって検出されたトルクがトルク閾値以下かどうかを判定する踏力判定部１３１と、モータ回転検出部５８によって検出された電動モータ６１の回転速度が回転速度閾値以上かどうかを判定するモータ回転判定部１３２と、トルク判定部５７によって前記トルクが前記トルク閾値以下と判定され且つモータ回転判定部１３２によって前記回転速度が前記回転速度閾値以上と判定された時間を計測する一方、クランク回転検出部５８から前記パルス信号が出力された際に、計測した時間をゼロにリセットするタイマ１２１と、タイマ１２１によって計測された時間が判定時間間隔設定部１３４によって設定された前記判定時間間隔よりも大きい場合に、アシスト制御を停止するアシスト停止判定部１１３とを有する。

これにより、クランク回転検出部５８から出力されるパルス信号を用いてアシスト制御を行う構成を実現できる。

本実施形態では、アシスト制御停止部１３０は、モータ回転検出部６８によって検出された電動モータ６１の回転速度に基づいて、パルス信号の間隔を推定するパルス間隔推定部１３３をさらに有する。判定時間間隔設定部１３４は、判定時間間隔を、パルス間隔推定部１３３によって推定されたパルス信号の間隔が所定間隔よりも大きい範囲では該所定間隔に設定する一方、前記推定されたパルス信号の間隔が前記所定間隔以下の範囲では該パルス信号の間隔に設定する。これにより、推定パルス間隔が所定間隔よりも大きい範囲、すなわち、クランク軸４１の回転速度が低い範囲では、判定時間間隔を推定パルス間隔よりも短くすることができる。したがって、迅速にアシスト制御を停止することができる。

［実施形態６］
図１６に、実施形態６に係る電動補助自転車のアシスト制御停止部１４０の概略構成を示す。この実施形態６の構成は、実施形態５の構成と同様の踏力判定部１４１を有する点で、実施形態１の構成と異なる。以下の説明において、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

踏力判定部１４１は、ペダル踏力検知部１０１で求められたペダル踏力が踏力閾値よりも小さいかどうかを判定する。この踏力閾値は、実施形態５と同様、トルク検出部５７の検出精度に応じて、運転者がペダル３３，３４を踏み込んでクランク軸４１にペダル踏力を与えていると判別可能なペダル踏力に設定される。

（アシスト停止判定）
図１７に、本実施形態のアシスト制御停止部１４０によるアシスト停止判定フローを示す。この図１７に示すフローは、検出クランク回転速度を推定クランク回転速度と比較する前に、ペダル踏力が踏力閾値よりも大きいかどうかを判定する点で、実施形態１の図６に示すフローとは異なる。

よって、図１７に示すフローにおけるステップＳＨ２〜ＳＨ５は、実施形態１の図６に示すフローのステップＳＡ１〜ＳＡ４と、それぞれ同じである。したがって、ステップＳＨ２〜ＳＨ５の各ステップに関する詳しい説明は省略する。

図１７に示すフローがスタートする（スタート）と、ステップＳＨ１で、踏力判定部１４１によって、ペダル踏力検知部１０１で求められたペダル踏力（トルク）が踏力閾値（所定値）よりも小さいかどうかを判定する。ステップＳＨ１において、ペダル踏力が踏力閾値よりも小さいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＨ２以降に進んで、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度（閾値）よりも小さい場合にはアシスト制御を停止する判定を行う（ステップＳＨ３，ＳＨ４）。なお、検出クランク回転速度が推定クランク回転速度以上の場合にはアシスト継続判定を行う（ステップＳＨ３，ＳＨ５）。

一方、ステップＳＨ１において、ペダル踏力が踏力閾値以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＨ５に進んでアシスト継続判定を行う。その後、このフローを終了する（エンド）。

このように、クランク回転速度だけではなく、ペダル踏力、すなわちクランク軸４１に生じるトルクを判定することにより、クランク回転速度が低い状態でも運転者がペダル３３，３４を踏み込んだ際にアシスト制御を行うことが可能になる。これにより、電動補助自転車１が停止状態からスタートする際には、スムーズにアシスト制御を行うことが可能になる。

なお、本実施形態では、アシスト制御停止部１４０は、実施形態１の図６に示すフローにおいて、ペダル踏力の判定も行うように構成されているが、実施形態２〜４に示すフローにおいて同様にペダル踏力の判定を行うように構成されていてもよい。

本実施形態では、クランク軸４１に発生するトルクを検出するトルク検出部５７をさらに備える。アシスト制御停止部１４０は、トルク検出部５７によって検出されるトルクが所定値以下であり、クランク回転検出部５８によって検出されるクランク軸４１の回転速度が閾値よりも小さい場合に、アシスト制御を停止する。これにより、電動補助自転車１が停止状態からスタートする際には、クランク軸４１が回転状態となる以前からアシスト制御が停止することなくスムーズにアシスト制御を行うことができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態５では、アシスト制御停止部１３０は、ペダル踏力が踏力閾値よりも小さいかどうかを判定した後、モータ回転速度が回転速度閾値以下かどうかを判定する。しかしながら、ペダル踏力及びモータ回転速度の判定の順序は逆であってもよい。同様に、実施形態６でも、アシスト制御停止部１４０は、ペダル踏力の判定後に検出クランク回転速度の判定を行っているが、ペダル踏力及びクランク回転速度の判定の順序は逆であってもよい。

前記実施形態５では、判定時間間隔設定部１３４は、推定パルス間隔が固定値よりも大きい場合には、固定値を判定時間間隔に設定する。しかしながら、判定時間間隔設定部は、推定パルス間隔を判定時間間隔に設定するように構成されていてもよい。

前記実施形態５では、アシスト制御停止部１３０は、モータ回転速度が回転速度閾値以上の場合に検出時間Ａをカウントする一方、モータ回転速度が回転速度閾値よりも小さい場合に検出時間Ｂをカウントする。しかしながら、アシスト制御停止部は、モータ回転速度に関係なく、検出時間Ａをカウントするように構成されていてもよい。この場合には、図１２におけるステップＳＥ２，ＳＥ６，ＳＥ７が不要になる。

１ 電動補助自転車
３３，３４ ペダル
４０ 駆動ユニット
４１ クランク軸
５７ トルク検出部
５８ クランク回転検出部
６１ 電動モータ
６８ モータ回転検出部
１０６、１２０、１３０ アシスト制御停止部
１１１ クランク回転推定部
１１２ 回転速度比較部
１１３ アシスト停止判定部
１１５ 故障判定部
１２１ タイマ（時間計測部）
１３１ 踏力判定部（トルク判定部）
１３２ モータ回転判定部
１３３ パルス間隔推定部
１３４ 判定時間間隔設定部

Claims (13)

1. 運転者のペダル踏力を電動モータの駆動力によってアシストする駆動ユニットであって、
   ペダルが接続されるクランク軸と、
   前記クランク軸の回転を検出するクランク回転検出部と、
   前記クランク軸に発生するトルクを検出するトルク検出部と、
   前記電動モータの回転速度を検出するモータ回転検出部と、
   前記クランク回転検出部によって検出された前記クランク軸の回転に応じてアシスト制御を停止するアシスト制御停止部とを備え、
   前記クランク回転検出部は、前記クランク軸の回転に応じたパルス信号を出力し、
   前記アシスト制御停止部は、
   前記モータ回転検出部で検出された前記電動モータの回転速度に応じて設定された判定時間間隔と、前記トルク検出部で検出された前記トルクが閾値以下であり且つ前記モータ回転検出部で検出された前記回転速度が閾値以上である時間であって前記パルス信号を基準にして計測された時間との比較結果に基づいて、アシスト制御を停止する、駆動ユニット。
2. 請求項１に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記クランク回転検出部は、前記クランク軸の回転速度を検出可能に構成されていて、
   前記アシスト制御停止部は、前記クランク回転検出部によって検出された前記クランク軸の回転速度に基づいて、アシスト制御を停止する、駆動ユニット。
3. 請求項２に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記アシスト制御停止部は、前記クランク軸の回転速度が閾値よりも小さい場合に、アシスト制御を停止する、駆動ユニット。
4. 請求項３に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記アシスト制御停止部は、前記モータ回転検出部の検出結果と前記クランク回転検出部の検出結果との比較結果を用いてアシスト制御を停止するアシスト停止判定部を有する、駆動ユニット。
5. 請求項４に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記アシスト制御停止部は、前記モータ回転検出部の検出結果と前記クランク回転検出部の検出結果とを、前記電動モータの回転速度、前記クランク軸の回転速度及び前記電動モータの減速比のいずれか一つに換算して比較する回転速度比較部をさらに有し、
   前記アシスト制御停止部は、前記回転速度比較部における比較結果を用いてアシスト制御を停止する、駆動ユニット。
6. 請求項５に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記アシスト制御停止部は、前記回転速度比較部により、前記クランク回転検出部の検出結果を換算して得られる前記電動モータの回転速度、前記クランク軸の回転速度及び前記電動モータの減速比のいずれか一つが、前記モータ回転検出部の検出結果を同様に換算して得られる前記電動モータの回転速度、前記クランク軸の回転速度及び前記電動モータの減速比のいずれか一つよりも小さいと判定されている時間を計測する時間計測部をさらに有し、
   前記アシスト停止判定部は、前記時間計測部によって計測された時間が所定時間以上の場合に、アシスト制御を停止する、駆動ユニット。
7. 請求項６に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記所定時間は、前記クランク軸の回転方向に応じて変化する、駆動ユニット。
8. 請求項７に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記クランク軸の回転方向が後転方向のときの前記所定時間は、前記クランク軸の回転方向が前転方向のときの前記所定時間よりも短い、駆動ユニット。
9. 請求項８に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記クランク軸の回転方向が後転方向のときの前記所定時間はゼロである、駆動ユニット。
10. 請求項２から９のいずれか一つに記載の駆動ユニットにおいて、
    前記クランク軸に発生するトルクを検出するトルク検出部をさらに備え、
    前記アシスト制御停止部は、前記トルク検出部によって検出されるトルクが所定値よりも小さく、前記クランク回転検出部によって検出される前記クランク軸の回転速度が閾値よりも小さい場合に、アシスト制御を停止する、駆動ユニット。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の駆動ユニットにおいて、
    前記アシスト制御停止部は、
    前記電動モータの回転速度に応じて判定時間間隔を設定する判定時間間隔設定部と、
    前記トルク検出部によって検出されたトルクがトルク閾値以下かどうかを判定するトルク判定部と、
    前記モータ回転検出部によって検出された前記電動モータの回転速度が回転速度閾値以上かどうかを判定するモータ回転判定部と、
    前記トルク判定部によって前記トルクが前記トルク閾値以下と判定され且つ前記モータ回転判定部によって前記回転速度が前記回転速度閾値以上と判定された時間を計測する一方、前記クランク回転検出部から前記パルス信号が出力された際に、計測した時間をゼロにリセットする時間計測部と、
    前記時間計測部によって計測された時間が前記判定時間間隔設定部によって設定された前記判定時間間隔よりも大きい場合に、アシスト制御を停止するアシスト停止判定部とを有する、駆動ユニット。
12. 請求項１１に記載の駆動ユニットにおいて、
    前記アシスト制御停止部は、前記モータ回転検出部によって検出された前記電動モータの回転速度に基づいて、前記パルス信号の間隔を推定するパルス間隔推定部をさらに有し、
    前記判定時間間隔設定部は、前記判定時間間隔を、前記パルス間隔推定部によって推定されたパルス信号の間隔が所定間隔よりも大きい範囲では該所定間隔に設定する一方、前記推定されたパルス信号の間隔が前記所定間隔以下の範囲では該パルス信号の間隔に設定する、駆動ユニット。
13. 請求項１から１２のいずれか一つに記載の駆動ユニットを搭載した電動補助自転車。

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