JP7131966B2 - 検出装置、人力駆動車用制御装置、および、人力駆動車用コンポーネント - Google Patents

Description

本開示は、人力駆動車に用いられる検出装置、検出装置を含む人力駆動車用制御装置、および、人力駆動車用制御装置を含む人力駆動車用コンポーネントに関する。

特許文献１に開示される人力駆動車の一例である自転車は、人力駆動力が入力されるクランクと、自転車の推進をアシストするモータと、クランクの回転角度位置および回転速度を検出するための回転角度センサとを備えている。

特開２０１８－０７０００１号公報

クランクの回転角度位置または回転速度を検出するための専用のセンサを用いずにクランクの回転角度位置またはクランクの回転速度を検出することが好ましい。
本開示の目的の１つは、クランクの回転角度位置またはクランクの回転速度を検出することができる検出装置、人力駆動車用制御装置、および、人力駆動車用コンポーネントを提供することである。

本開示の第１側面に従う検出装置は、人力駆動車に用いられる検出装置であって、前記人力駆動車は、回転軸心を有するクランクと、前記クランクに連動して前記人力駆動車の推進をアシストする電気モータと、前記電気モータを駆動する駆動回路と、前記クランクの前記回転軸心まわりの基準位置を検出するためのセンサと、を含み、前記検出装置は、前記センサの検出結果と、前記電気モータの回転状態および前記駆動回路の駆動状態の少なくとも一方とに応じて、前記クランクの回転角度位置を検出する検出部を含む。
第１側面の検出装置によれば、クランクの回転軸心まわりの基準位置と、電気モータの回転状態および駆動回路の駆動状態の少なくとも一方とに応じてクランクの回転角度位置を検出することによって、クランクの回転角度位置を検出するための専用のセンサを用いずにクランクの回転角度位置を検出できる。

本開示の第１側面に従う第２側面の検出装置において、前記電気モータの回転状態は、前記電気モータのロータの回転角度位置、前記ロータの回転量、および、前記ロータの回転速度の少なくとも１つを含む。
第２側面の検出装置によれば、クランクの回転軸心まわりの基準位置と、電気モータのロータの回転角度位置、ロータの回転量、および、ロータの回転速度の少なくとも１つとに応じて、クランクの回転角度位置を検出できる。

本開示の第１または第２側面に従う第３側面の検出装置において、前記駆動回路は、インバータ回路を含み、前記駆動回路の駆動状態は、前記インバータ回路の出力周波数を含む。
第３側面の検出装置によれば、クランクの回転軸心まわりの基準位置と、インバータ回路の出力周波数とに応じて、クランクの回転角度位置を検出できる。

本開示の第３側面に従う第４側面の検出装置において、前記検出部は、前記インバータ回路の出力周波数に応じて、前記クランクの回転速度を検出する。
第４側面の検出装置によれば、インバータ回路の出力周波数に応じてクランクの回転速度を検出することによって、クランクの回転速度を検出するための専用のセンサを用いずに、クランクの回転速度を検出できる。

本開示の第１～第４側面のいずれか一つに従う第５側面の検出装置において、前記人力駆動車は、前記電気モータと出力部との間の動力伝達経路に設けられる減速機を含み、前記検出部は、前記センサの検出結果と、前記電気モータの回転状態および前記駆動回路の駆動状態の少なくとも一方と、前記減速機の減速比とに応じて、前記クランクの回転角度位置を検出する。
第５側面の検出装置によれば、クランクの回転角度を検出するための専用のセンサを用いずにクランクの回転角度位置を好適に検出できる。

本開示の第１～第５側面のいずれか一つに従う第６側面の検出装置において、前記センサは、前記クランクに入力される人力駆動力を検出し、前記基準位置は、前記人力駆動力が最大となる前記クランクの回転角度位置、または、前記人力駆動力が最小となる前記クランクの回転角度位置である。
第６側面の検出装置によれば、センサは、クランクに入力される人力駆動力に応じて、基準位置を好適に検出できる。

本開示の第１～第５側面のいずれか一つに従う第７側面の検出装置において、前記センサは、前記クランクの少なくとも１つの回転角度位置を前記基準位置として検出する。
第７側面の検出装置によれば、センサは、クランクの予め定める少なくとも１つの回転角度位置に応じて、基準位置を好適に検出できる。

本開示の第６側面に従う第８側面の検出装置において、前記検出部は、前記センサによって検出される人力駆動力に対応する信号に平滑化処理を実行する。
第８側面の検出装置によれば、センサによって検出される人力駆動力に対応する信号にノイズが発生しても平滑化処理によってノイズを低減できる。

本開示の第８側面に従う第９側面の検出装置において、前記検出部は、前記平滑化処理によって前記信号に遅延が生じる場合、前記信号の遅延が小さくなるように前記遅延が生じた信号を補正する。
第９側面の検出装置によれば、平滑化処理によって信号に遅延が生じても遅延が小さくなるように信号を補正することによって、信号の遅延による人力駆動力の検出への影響を低減できる。

本開示の第１０側面に従う検出装置は、人力駆動車に用いられる検出装置であって、前記人力駆動車は、クランクと、前記クランクに連動して前記人力駆動車の推進をアシストする電気モータと、前記電気モータを駆動する駆動回路と、を含み、前記検出装置は、前記駆動回路の駆動状態に応じて、前記クランクの回転速度を検出する検出部を含む。
第１０側面の検出装置によれば、駆動回路の駆動状態に応じてクランクの回転速度を検出することによって、クランクの回転速度を検出するための専用のセンサを用いずにクランクの回転速度を検出できる。

本開示の第１０側面に従う第１１側面の検出装置において、前記駆動回路は、インバータ回路を含み、前記検出部は、前記インバータ回路の出力周波数に応じて、前記クランクの回転速度を検出する。
第１１側面の検出装置によれば、インバータ回路の出力周波数に応じて、クランクの回転速度を好適に検出できる。

本開示の第１２側面に従う人力駆動車用制御装置は、第１～第１１側面のいずれか一つに従う検出装置と、前記検出装置の検出結果に応じて前記電気モータを制御する制御部と、を含む。
第１２側面の人力駆動車用制御装置によれば、クランクの回転角度位置またはクランクの回転速度に応じて、人力駆動車の推進を好適にアシストするように電気モータを制御できる。

本開示の第１３側面に従う人力駆動車用コンポーネントは、前記クランクと一体に回転する出力部と、前記出力部に動力を伝達する前記電気モータと、第１２側面に従う人力駆動車用制御装置と、を含む。
第１３側面の人力駆動車用コンポーネントによれば、クランクの回転角度位置またはクランクの回転速度に応じて、人力駆動車の推進を好適にアシストするように電気モータを制御できる。

本開示の検出装置、人力駆動車用制御装置、および、人力駆動車用コンポーネントによれば、クランクの回転角度位置またはクランクの回転速度を検出することができる。

第１実施形態の検出装置を含む人力駆動車の側面図。 人力駆動車の動力伝達経路を示すブロック図。 人力駆動車の電気的な構成を示すブロック図。 センサによって検出される人力駆動力の推移を示すグラフ。 第２実施形態の検出装置を含む人力駆動車の電気的な構成を示すブロック図。 変形例の検出装置を含む人力駆動車について、クランクおよび第１回転体の一例を示す側面図。

（第１実施形態）
図１～図４を参照して、検出装置５０を含む人力駆動車１０について説明する。
人力駆動車１０は、少なくとも人力駆動力によって駆動することができる車両である。人力駆動車１０は、車輪の数が限定されず、例えば１輪車および３輪以上の車輪を有する車両も含む。人力駆動車１０は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、および、リカンベントなどの種々の種類の自転車、ならびに、電動アシスト自転車（Ｅ－ｂｉｋｅ）を含む。以下、実施形態において、人力駆動車１０を、自転車として説明する。

図１～図３に示されるとおり、人力駆動車１０は、回転軸心Ｃを有するクランク１２と、クランク１２に連動して人力駆動車１０の推進をアシストする電気モータ１４と、を含む。人力駆動車１０は、出力部１６と、フレーム１８とをさらに含む。

クランク１２には、人力駆動力が入力される。クランク１２は、フレーム１８に対して回転可能なクランク軸１２Ａと、クランク軸１２Ａの軸方向の両端部にそれぞれ設けられるクランクアーム１２Ｂとを含む。各クランクアーム１２Ｂには、ペダル２０が連結される。

出力部１６は、例えば、出力部１６の回転軸心がクランク軸１２Ａの回転軸心Ｃと一致し、かつ、クランク軸１２Ａの回転軸心Ｃまわりにクランク軸１２Ａの少なくとも一部を囲むように配置される。クランク軸１２Ａと出力部１６とは、クランク軸１２Ａの回転軸心Ｃまわりの両方向において、一体で回転するように結合される。

電気モータ１４は、回転軸心を含むロータ１４Ａ、ステータ１４Ｂ、および、位置検出部１４Ｃを含む。電気モータ１４の一例は、インナーロータ型のブラシレスモータである。位置検出部１４Ｃは、ロータ１４Ａの回転軸心まわりのロータ１４Ａの回転位置を検出するように構成される。位置検出部１４Ｃは、例えばロータ１４Ａの磁石の磁極を検出するホール素子を含む。電気モータ１４として、アウターロータ型のブラシレスモータ、および、誘導モータ等の種々の電気モータを用いることができる。

人力駆動車１０は、電気モータ１４と出力部１６との間の動力伝達経路に設けられる減速機２４を含む。電気モータ１４の回転力は、減速機２４を介して出力部１６に伝達される。一例では、電気モータ１４と減速機２４とは同一のハウジングに設けられる。ハウジングは、例えば人力駆動車１０のフレーム１８に取り付けられる。好ましくは、電気モータ１４、減速機２４、クランク軸１２Ａ、および、出力部１６は、同一のハウジングに設けられる。

人力駆動車１０は、駆動輪２６をさらに含む。駆動輪２６は、クランク１２が回転することによって駆動される。駆動輪２６は、フレーム１８に支持される。クランク１２と駆動輪２６とは、駆動機構２８によって連結される。駆動機構２８は、クランク軸１２Ａに結合される第１回転体３０を含む。クランク軸１２Ａと第１回転体３０とは、出力部１６を介して結合される。第１回転体３０は、スプロケット、プーリ、または、ベベルギアを含む。駆動機構２８は、連結部材３２と、第２回転体３４とをさらに含む。連結部材３２は、第１回転体３０の回転力を第２回転体３４に伝達する。連結部材３２は、例えば、チェーン、ベルト、または、シャフトを含む。

第２回転体３４は、駆動輪２６に連結される。第２回転体３４は、スプロケット、プーリ、または、ベベルギアを含む。第２回転体３４と駆動輪２６との間には、第２ワンウェイクラッチ３６が設けられていることが好ましい。第２ワンウェイクラッチ３６は、第２回転体３４が前転した場合に、駆動輪２６を前転させ、第２回転体３４が後転した場合に、駆動輪２６を後転させないように構成される。

減速機２４は、好ましくは、第１ワンウェイクラッチ２２を介して出力部１６に接続される。第１ワンウェイクラッチ２２は、減速機２４に含まれていてもよく、電気モータ１４と減速機２４との間に設けられていてもよい。図２では、第１ワンウェイクラッチ２２が減速機２４に含まれる例を示している。第１ワンウェイクラッチ２２は、クランク１２が前転し、電気モータ１４が第１回転方向に回転する場合に、出力部１６および第１回転体３０を前転させ、電気モータ１４が第２回転方向に回転する場合に、出力部１６および第１回転体３０を後転させないように構成される。第１ワンウェイクラッチ２２は、ラチェット式のクラッチ、ローラクラッチ、および、スプラグ式のクラッチのいずれによって構成されてもよい。

人力駆動車１０は、前輪および後輪を含む。フレーム１８には、フロントフォーク１８Ａを介して前輪が取り付けられている。フロントフォーク１８Ａには、ハンドルバー１０Ｈがステム１８Ｂを介して連結されている。以下の実施形態では、後輪を駆動輪２６として説明するが、前輪が駆動輪２６であってもよい。

図２の人力駆動車１０の動力伝達経路に示されるとおり、クランク１２が正回転する場合の回転力は、駆動機構２８を介して駆動輪２６に伝達される。クランク１２の正回転と、クランク１２が前転とは等しい。クランク１２の正回転方向の回転力が駆動輪２６に伝達され、かつ、電気モータ１４が人力駆動車１０の推進をアシストする場合、電気モータ１４の出力は、減速機２４を介して出力部１６に伝達され、出力部１６で、人力駆動力と合流する。クランク１２が逆回転する場合の回転力は、出力部１６と電気モータ１４との間の動力伝達経路に設けられる第１ワンウェイクラッチ２２によって電気モータ１４に伝達されない。

図１～図３に示されるように、人力駆動車１０は、バッテリ３８、検出装置５０、人力駆動車用制御装置６０、および、人力駆動車用コンポーネント７０を含む。以下、人力駆動車用制御装置６０を、単に制御装置６０と記載する。

バッテリ３８は、１または複数のバッテリセルを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリ３８は、例えばリチウムイオンバッテリを含む。バッテリ３８は、人力駆動車１０に設けられ、バッテリ３８と有線で電気的に接続されている他の電気部品、例えば、電気モータ１４および制御装置６０に電力を供給する。バッテリ３８は、制御装置６０と有線または無線によって通信可能に接続される。バッテリ３８は、例えばＰＬＣ（Power Line Communication）によって制御装置６０と通信可能に構成される。バッテリ３８は、フレーム１８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１８の内部に収容されてもよい。

人力駆動車用コンポーネント７０は、クランク１２と一体に回転する出力部１６と、出力部１６に動力を伝達する電気モータ１４と、人力駆動車用制御装置６０と、を含む。人力駆動車用コンポーネント７０の一例は、ドライブユニットである。人力駆動車用コンポーネント７０は、例えば人力駆動車１０のフレーム１８に取り付けられる。クランク１２のクランク軸１２Ａ、電気モータ１４、出力部１６、人力駆動車用制御装置６０は、好ましくは同一のハウジングに設けられる。

人力駆動車用制御装置６０は、検出装置５０と、検出装置５０の検出結果に応じて電気モータ１４を制御する制御部６２と、を含む。
制御部６２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６２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。制御部６２は、複数の場所に離れて配置される複数の演算処理装置を含んでいてもよい。制御装置６０は、記憶部６４をさらに含む。記憶部６４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６４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６２および記憶部６４は、例えば電気モータ１４が設けられるハウジングに設けられる。

人力駆動車１０は、電気モータ１４を駆動する駆動回路４０と、クランク１２の回転軸心Ｃまわりの基準位置を検出するためのセンサ４２と、を含む。
駆動回路４０は、バッテリ３８から電気モータ１４への電力の供給を制御する。駆動回路４０は、インバータ回路４０Ａを含む。インバータ回路４０Ａは、複数のトランジスタを含む。一例では、インバータ回路４０Ａは、直列に接続される一対のトランジスタからなる複数のインバータ部が並列に接続される構成を含む。インバータ回路４０Ａは、インバータ回路４０Ａに流れる電流を検出する電流センサを有してもよい。電流センサは、制御部６２および検出装置５０の少なくとも一方と有線または無線によって通信可能に接続される。

制御部６２は、人力駆動力に応じて、電気モータ１４を駆動するように構成される。制御部６２は、人力駆動力に対して、電気モータ１４による補助力が予め定める比率となるように、電気モータ１４を駆動する。予め定める比率は、複数設けられ、例えばハンドルに設けられる操作部によって選択されてもよい。制御部６２は、人力駆動力が所定値以上になると電気モータ１４を駆動する。所定値は、例えば５Ｎｍ以上の値である。人力駆動力が所定値以上で電気モータ１４が駆動されている場合、電気モータ１４による補助力が出力部１６に伝達されて、第１ワンウェイクラッチ２２が接続されている状態となる。

制御部６２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって電気モータ１４を制御する。具体的には、制御部６２は、駆動回路４０のインバータ回路４０Ａにおける複数のトランジスタの制御端子に印加する制御信号を生成する。制御部６２は、制御信号がオン状態の期間と制御信号がオフ状態の期間と合計の期間に対する制御信号がオン状態の期間の割合であるデューティを変化させることによって、電気モータ１４のステータ１４Ｂに供給する電流を制御する。制御部６２は、インバータ回路４０Ａの出力周波数を変化させることによって、電気モータ１４を制御してもよい。インバータ回路４０Ａの出力周波数とは、例えばインバータ回路４０Ａと電気モータ１４のステータ１４Ｂとを接続する３相の結線上を流れる電流の周波数のことである。例えば電気モータ１４が一定の回転トルクで駆動している状態でインバータ回路４０Ａの出力周波数が低下すると電気モータ１４の回転角周波数も低下し、電気モータ１４に供給される電力が低下する。

センサ４２は、クランク１２に入力される人力駆動力を検出するように構成される。基準位置は、好ましくは、人力駆動力が最大となるクランク１２の回転角度位置、または、人力駆動力が最小となるクランクの回転角度位置である。一例では、検出装置５０は、クランク１２が正回転方向に一回転する範囲にわたりセンサ４２の検出結果である人力駆動力を取得し、取得した人力駆動力のうちの最大値に対応するクランク１２の回転角度位置、または、取得した人力駆動力のうちの最小値に対応するクランク１２の回転角度位置を取得する。センサ４２は、例えば、クランク軸１２Ａから出力部１６までの動力伝達経路に設けられる。センサ４２は、好ましくは、人力駆動力の伝達経路において、出力部１６のうち電気モータ１４から駆動力が与えられる部分よりも、クランク軸１２Ａ側に設けられる。センサ４２は、クランクアーム１２Ｂ、クランク軸１２Ａ、出力部１６、または、第１回転体３０に設けられてもよい。

センサ４２が検出する人力駆動力の推移の一例を図４に示す。図４に示されるとおり、人力駆動力は、クランク１２の回転角度位置が９０°および２７０°において最大となり、０°および１８０°において最小となる。図４の場合、クランク１２の回転角度位置が０°、９０°、１８０°、および、２７０°のうちのいずれかが基準位置となる。ユーザの設定によって、人力駆動力が最大となるクランク１２の回転角度位置を基準位置とする第１モード、および、人力駆動力が最小となるクランク１２の回転角度位置を基準位置とする第２モードのいずれかを選択してもよい。ユーザが操作部を操作することに応じて、第１モードおよび第２モードを変更可能としてもよい。

本実施形態では、センサ４２は、トルクセンサを含む。トルクセンサは、歪センサまたは磁歪センサなどを含む。歪センサは、歪ゲージを含む。トルクセンサが歪センサを含む場合、歪センサは、例えば、動力伝達経路に含まれる回転体の外周部に設けられる。一例では、歪センサは、クランク軸１２Ａに設けられる。センサ４２は、無線または有線の通信部を含んでいてもよい。センサ４２の通信部は、制御部６２および検出装置５０と通信可能に構成される。センサ４２は、クランク１２に与えられるトルクに応じた信号を制御部６２および検出装置５０に出力する。

検出装置５０は、人力駆動車１０に用いられる。検出装置５０は、センサ４２の検出結果と、電気モータ１４の回転状態およびインバータ回路４０Ａの駆動状態の少なくとも一方とに応じて、クランク１２の回転角度位置を検出する検出部５２を含む。検出部５２は、センサ４２の検出結果と、電気モータ１４の回転状態とに応じて、クランク１２の回転角度位置を検出してもよい。この場合、検出部５２は、クランク１２の回転角度位置を検出するために、インバータ回路４０Ａの駆動状態を検出しなくてもよい。検出部５２は、センサ４２の検出結果と、インバータ回路４０Ａの駆動状態の少なくとも一方とに応じて、クランク１２の回転角度位置を検出してもよい。この場合、検出部５２は、クランク１２の回転角度位置を検出するために、電気モータ１４の回転状態を検出しなくてもよい。一例では、検出部５２は、センサ４２の検出結果と、電気モータ１４の回転状態および駆動回路４０の駆動状態の少なくとも一方と、減速機２４の減速比とに応じて、クランク１２の回転角度位置を検出する。電気モータ１４の回転状態は、電気モータ１４のロータ１４Ａの回転角度位置、ロータ１４Ａの回転量、および、ロータ１４Ａの回転速度の少なくとも１つを含む。駆動回路４０の駆動状態は、インバータ回路４０Ａの出力周波数を含む。インバータ回路４０Ａの出力周波数は、電気モータ１４のロータ１４Ａの回転速度に比例する。

検出部５２と、センサ４２、制御部６２、および、位置検出部１４Ｃとは有線または無線によって通信可能に接続されている。検出部５２には、センサ４２の検出結果、インバータ回路４０Ａの出力周波数、および、電気モータ１４の位置検出部１４Ｃの検出結果が入力される。検出部５２は、センサ４２の検出結果からクランク１２の基準位置を取得する。検出部５２は、電気モータ１４の位置検出部１４Ｃの検出結果から電気モータ１４の回転状態を取得するように構成される。例えば、検出部５２は、位置検出部１４Ｃの検出結果から電気モータ１４のロータ１４Ａの回転角度位置、ロータ１４Ａの回転量、および、ロータ１４Ａの回転速度の少なくとも１つを取得する。

検出部５２は、電気モータ１４の回転状態および駆動回路４０の駆動状態の少なくとも一方と、減速機２４の減速比とに応じて、クランク１２の回転量を演算するように構成される。検出部５２は、クランク１２の基準位置からのクランク１２の回転量によって、クランク１２の回転角度位置を検出するように構成される。検出部５２は、人力駆動力が所定値以上で電気モータ１４が駆動されている場合に、クランク１２の回転角度位置を検出するように構成される。これによって、第１ワンウェイクラッチ２２が設けられていても、電気モータ１４のロータ１４Ａの回転角度位置、ロータ１４Ａの回転量、および、ロータ１４Ａの回転速度の少なくとも１つに応じて、クランク１２の回転角度位置を検出することができる。

検出部５２は、インバータ回路４０Ａの出力周波数に応じて、クランク１２の回転速度を検出してもよい。一例では、検出部５２は、インバータ回路４０Ａの出力周波数に応じて、電気モータ１４の回転速度を検出する。検出部５２は、電気モータ１４の回転速度と、減速機２４の減速比とに応じて、クランク１２の回転速度を検出する。検出部５２がクランク１２の回転速度を検出しない構成では、検出部５２にインバータ回路４０Ａの出力周波数が入力される構成を省略してもよい。検出部５２にインバータ回路４０Ａの出力周波数が入力される構成は、例えばインバータ回路４０Ａの電流センサと検出部５２とが通信可能に接続される構成を含む。

検出部５２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またはＭＰＵを含む。検出部５２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。一例では、検出部５２は、平滑部５２Ａおよび補正部５２Ｂを含む。平滑部５２Ａおよび補正部５２Ｂはそれぞれ、演算処理装置を含む。

検出部５２は、好ましくは、センサ４２によって検出される人力駆動力に対応する信号に平滑化処理を実行するように構成される。検出部５２は、好ましくは、平滑化処理によって信号に遅延が生じる場合、信号の遅延が小さくなるように遅延が生じた信号を補正するように構成される。平滑部５２Ａおよび補正部５２Ｂは、省略されてもよい。

一例では、平滑部５２Ａは、平滑化処理として、例えばなまし処理、所定期間においてセンサ４２によって検出される人力駆動力に対応する信号の平均値の演算処理、および、フィルター等による外れ値の除去処理の少なくとも１つを含む。平滑部５２Ａは、平滑化処理を実行した後、平滑化された信号を補正部５２Ｂに出力する。

補正部５２Ｂは、平滑化処理によって信号に遅延が生じる場合に遅延した信号の位相を補償する位相補償器を含む。検出部５２は、補正部５２Ｂによって処理された信号に応じた人力駆動力によって、クランク１２の基準位置を取得する。

（第２実施形態）
図１および図５を参照して、第２実施形態の検出装置５０について説明する。第２実施形態の検出装置５０は、第１実施形態の検出装置５０と比較して、センサ４２が省略される点、および、電気モータ１４の回転状態を検出装置５０に出力しない点が主に異なる。以下の説明では、第２実施形態において、第１実施形態と共通する構成については、重複する説明を省略する。第２実施形態において、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付す。

本実施形態の人力駆動車１０は、クランク１２と、クランク１２に連動して人力駆動車１０の推進をアシストする電気モータ１４と、電気モータ１４を駆動する駆動回路４０と、を含む。駆動回路４０は、インバータ回路４０Ａを含む。本実施形態では、検出装置５０は、駆動回路４０の駆動状態に応じて、クランク１２の回転速度を検出する検出部５２を含む。駆動回路４０の駆動状態は、インバータ回路４０Ａの出力周波数を含む。

一例では、検出部５２は、インバータ回路４０Ａの出力周波数に応じて、クランク１２の回転速度を検出する。本実施形態のクランク１２の回転速度の検出方法は、第１実施形態のインバータ回路４０Ａの出力周波数を用いたクランク１２の回転速度の検出方法と同様である。本実施形態の検出部５２は、平滑部５２Ａおよび補正部５２Ｂを有していなくてもよい。検出部５２は、人力駆動力が所定値以上で電気モータ１４が駆動されている場合に、クランク１２の回転速度を検出するように構成される。これによって、第１ワンウェイクラッチ２２が設けられていても、電気モータ１４のロータ１４Ａの回転角度位置、ロータ１４Ａの回転量、および、ロータ１４Ａの回転速度の少なくとも１つに応じて、クランク１２の回転速度を検出することができる。

（変形例）
各実施形態に関する説明は、本開示に従う検出装置、人力駆動車用制御装置、および、人力駆動車用コンポーネント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。本開示に従う検出装置、人力駆動車用制御装置、および、人力駆動車用コンポーネントは、例えば以下に示される各実施形態の変形例、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せられた形態を取り得る。以下の変形例において、各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。

・第１実施形態において、センサ４２は、クランク１２の少なくとも１つの回転角度位置を基準位置として検出してもよい。一例では、図６に示されるように、第１回転体３０には、クランク１２の回転軸心Ｃまわりに複数の磁石７２が設けられる。図６では、８個の磁石７２を示している。センサ４２は、クランク１２の軸方向において、第１回転体３０と対向するように配置される。センサ４２は、例えば第１回転体３０の回転によって磁石７２がセンサ４２を通過する場合に信号を出力する。センサ４２は、クランク１２の軸方向において、クランクアーム１２Ｂと第１回転体３０との間に配置される。センサ４２は、磁気センサを含み、例えばリードスイッチ、または、ホール素子を含む。図６では、複数の磁石７２が第１回転体３０に設けられているが、磁石７２は１つだけ第１回転体３０に設けられていてもよく、１または複数の磁石７２が、クランク軸１２Ａ、出力部１６、または、クランクアーム１２Ｂに設けられていてもよい。センサ４２は、クランク１２の軸方向に交差する方向において、磁石７２に対向するように配置されていてもよい。

・第１実施形態および変形例において、電気モータ１４の位置検出部１４Ｃを省略してもよい。電気モータ１４は、センサレス駆動方式によって駆動される。一例では、制御部６２は、電気モータ１４のロータ１４Ａの回転によってステータ１４Ｂに生じる誘起電圧のゼロクロスポイントからロータ１４Ａの磁石の磁極を推定する。制御部６２は、推定したロータ１４Ａの磁石の磁極に応じて駆動回路４０のインバータ回路４０Ａに制御信号を出力する。

・各実施形態および変形例において、検出部５２は、電気モータ１４の回転速度に対して減速機２４の減速比を乗算した値をクランク１２の回転速度として検出してもよい。
・各実施形態および変形例において、インバータ回路４０Ａの予め定めるスイッチング素子に入力される制御信号がオン状態になる立上りの時刻から、同じスイッチング素子に入力される次の制御信号がオン状態になる立上りの時刻までの１周期を、インバータ回路４０Ａの出力周波数としてもよい。

・各実施形態および変形例において、電気モータ１４は動力伝達経路に駆動力を作用させる構成に限られず、種々の変更が可能である。例えば電気モータ１４は連結部材３２に電気モータ１４の駆動力を作用させる構成であってもよい。電気モータ１４は、例えばプーリ等の伝達部材を介して連結部材３２に電気モータ１４の駆動力を作用させてもよい。クランク１２の回転速度に対する伝達部材の回転速度の比率は、例えば第１回転体３０の歯数に対する伝達部材の歯数によって定義することができるので、各実施形態および変形例と同様に、電気モータ１４の回転状態および駆動回路４０の駆動状態の少なくとも一方に応じて、クランク１２の回転角度を検出することができる。例えば、電気モータ１４は駆動輪２６に電気モータ１４の駆動力を作用させる構成であってもよい。クランク１２の回転速度に対する駆動輪２６の回転速度の比率は、例えば第１回転体３０の歯数に対する第２回転体３４の歯数によって定義することができるので、電気モータ１４の回転速度と駆動輪２６の回転速度との比率と、電気モータ１４の回転状態および駆動回路４０の駆動状態の少なくとも一方とに応じて、クランク１２の回転角度を検出することができる。駆動輪２６に電気モータ１４の駆動力を作用させる場合、電気モータ１４は、リアハブに設けられ、いわゆるハブモータによって構成されてもよい。

・各実施形態および変形例において、減速機２４は省略されてもよい。減速機２４が省略される場合、減速比に関連する検出装置５０演算処理を省略することができる。
・各実施形態および変形例において、検出部５２は、制御部６２と一体に構成されていてもよく、例えば制御部６２の演算処理装置と、検出部５２の演算処理装置は、共通化されていてもよい。

・各実施形態および変形例において、第１ワンウェイクラッチ２２を省略してもよい。
・各実施形態および変形例において、検出部５２は、クランク１２の回転角度位置ではなく、第１回転体３０の回転角度位置を検出してもよい。クランク１２と、第１回転体３０とは、一体に回転するので、クランク１２の回転角度位置と、第１回転体３０回転角度位置とは実質的に等しい。

１０…人力駆動車、１２…クランク、１４…電気モータ、１４Ａ…ロータ、１６…出力部、２４…減速機、４０…駆動回路、４０Ａ…インバータ回路、４２…センサ、５０…検出装置、５２…検出部、６０…制御装置（人力駆動車用制御装置）、６２…制御部、７０…人力駆動車用コンポーネント、Ｃ…回転軸心。

Claims (10)

1. 人力駆動車に用いられる検出装置であって、
   前記人力駆動車は、回転軸心を有するクランクと、前記クランクに連動して前記人力駆動車の推進をアシストする電気モータと、前記電気モータを駆動する駆動回路と、前記クランクの前記回転軸心まわりの基準位置を検出するためのセンサと、を含み、
   前記検出装置は、前記センサの検出結果と、前記電気モータの回転状態および前記駆動回路の駆動状態の少なくとも一方とに応じて、前記クランクの回転角度位置を検出する検出部を含み、
   前記人力駆動車は、前記電気モータと出力部との間の動力伝達経路に設けられる減速機を含み、
   前記検出部は、前記センサの検出結果と、前記電気モータの回転状態および前記駆動回路の駆動状態の少なくとも一方と、前記減速機の減速比とに応じて、前記クランクの回転角度位置を検出する、検出装置。
2. 前記電気モータの回転状態は、前記電気モータのロータの回転角度位置、前記ロータの回転量、および、前記ロータの回転速度の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の検出装置。
3. 前記駆動回路は、インバータ回路を含み、
   前記駆動回路の駆動状態は、前記インバータ回路の出力周波数を含む、請求項１または２に記載の検出装置。
4. 前記検出部は、前記インバータ回路の出力周波数に応じて、前記クランクの回転速度を検出する、請求項３に記載の検出装置。
5. 前記センサは、前記クランクに入力される人力駆動力を検出し、
   前記基準位置は、前記人力駆動力が最大となる前記クランクの回転角度位置、または、前記人力駆動力が最小となる前記クランクの回転角度位置である、請求項１から４のいずれか一項に記載の検出装置。
6. 前記センサは、前記クランクの少なくとも１つの回転角度位置を前記基準位置として検出する、請求項１から４のいずれか一項に記載の検出装置。
7. 前記検出部は、前記センサによって検出される人力駆動力に対応する信号に平滑化処理を実行する、請求項５に記載の検出装置。
8. 前記検出部は、前記平滑化処理によって前記信号に遅延が生じる場合、前記信号の遅延が小さくなるように前記遅延が生じた信号を補正する、請求項７に記載の検出装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の検出装置と、
   前記検出装置の検出結果に応じて前記電気モータを制御する制御部と、を含む、人力駆動車用制御装置。
10. 前記クランクと一体に回転する出力部と、
    前記出力部に動力を伝達する前記電気モータと、
    請求項９に記載の人力駆動車用制御装置と、を含む、人力駆動車用コンポーネント。

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