JP7165888B2 - 電動自転車及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動自転車及びその制御方法に関する。

従来、ペダルへの踏力などの人力駆動力に、電動モータによる補助駆動力を付加することで、楽に走行できる電動自転車（電動アシスト自転車とも称される）が知られている。また、電動自転車を押し歩く際に、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自走させる技術も知られている（例えば、特許文献１～３を参照）。

特開２０１６－２０３８１３号公報 特開２０１６－２２２０８３号公報 特開２０１７－１５３７号公報

しかしながら、上記従来の電動自転車では、押し歩きの状況によっては補助駆動力の不足又は過多が起きるという問題がある。

そこで、本発明は、押し歩きの状況に応じて適切な補助駆動力を発生させることができる電動自転車及びその制御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、本発明の一態様に係る電動自転車は、電動モータを備える電動自転車であって、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部と、前記電動自転車を操作する人を検知する人検知センサとを備え、前記制御部は、前記第２モードが実行中の場合に、前記人検知センサによって検知された人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２補助駆動力を調整する。

また、例えば、本発明の一態様に係る電動自転車は、電動モータを備える電動自転車であって、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部と、前記電動自転車を操作する人を検知する人検知センサとを備え、前記制御部は、前記第２モードが実行されていない場合に、前記人検知センサによって検知された人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２モードの実行を禁止する。

また、例えば、本発明の一態様に係る電動自転車は、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとで走行可能な電動自転車であって、前記電動自転車を操作する人を検知する人検知センサを備え、前記電動自転車は、前記第２モードが実行中の場合に、前記人検知センサによって検知された人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２補助駆動力を調整するように制御される構成を有する。

また、例えば、本発明の一態様に係る電動自転車は、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとで走行可能な電動自転車であって、前記電動自転車を操作する人を検知する人検知センサを備え、前記電動自転車は、前記第２モードが実行されていない場合に、前記人検知センサによって検知された人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２モードの実行を禁止するように制御される構成を有する。

また、例えば、本発明の一態様に係る電動自転車の制御方法は、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとで走行可能な電動自転車の制御方法であって、前記第２モードが実行中の場合に、前記電動自転車を操作する人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２補助駆動力を調整するステップを含む。

また、例えば、本発明の一態様に係る電動自転車の制御方法は、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとで走行可能な電動自転車の制御方法であって、前記第２モードが実行されていない場合に、前記人検知センサによって検知された人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２モードの実行を禁止するステップを含む。

本発明に係る電動自転車及びその制御方法によれば、押し歩きの状況に応じて適切な補助駆動力を発生させることができる。

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、実施の形態に係る電動自転車の操作部の平面図である。 図５は、実施の形態に係る電動自転車を水平な地面上で押し歩く様子を示す側面図である。 図６は、実施の形態に係る電動自転車を上り坂で押し歩く様子を示す側面図である。 図７は、実施の形態に係る電動自転車を下り坂で支え歩く様子を示す側面図である。 図８は、実施の形態に係る電動自転車の電動モータの制御動作を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態に係る電動自転車の押し歩きモード又は自走モードにおける電動モータの制御動作を示すフローチャートである。 図１０は、変形例に係る電動自転車の構成を示すブロック図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る電動自転車及びその制御方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明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、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明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。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺など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つい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り、前方を向いたときの左側が「左方向」であり、右側が「右方向」である。

（実施の形態）
［構成］
まず、実施の形態に係る電動自転車の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る電動自転車１を示す側面図である。

本実施の形態に係る電動自転車１は、第１モードと、第２モードとを有する。第１モードは、例えばアシストモードであり、ペダル１７への踏力に基づく車体１０の前進が補助（アシスト）される。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。押し歩きモードでは、電動自転車１を押して歩くときの車体１０を前へ押す力に基づく車体１０の前進が補助される。自走モードでは、電動自転車１を支えながら進むときの車体１０の前進が補助される。各モードの詳細については、後で説明する。

図１に示されるように、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、操作部４０、バッテリー５０、前照灯６０及び人検知センサ７０とを備える。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、駆動スプロケット１８と、チェーン１９とを備える。モータ駆動ユニット２０は、電動モータ２１と、電動モータ２１を制御する制御装置２２とを備える。また、図１には示していないが、電動自転車１は、クランク回転センサ３１と、踏力センサ３３とを備える（図３を参照）。

フレーム１１は、図１に示されるように、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を左右に回すことで、フォーク１１４に支持された前輪１２の向きを左右に回転させることができる。

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が取り付けられている。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。

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。本実施の形態では、立パイプ１１３に、バッテリー５０が着脱可能に取り付けられている。

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が取り付けられている。チェーンステー１１５は、後輪１３を回転自在に支持する。

ハンドル１４には、図２に示されるように、一対のグリップ１４１及びブレーキレバー１４２が左右に設けられている。図２は、本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。

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を押し歩く際にも手で握られて、前方への押力を受ける。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いてもよい。

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ブレーキ装置（図示せず）の動作レバーである。一方のブレーキレバー１４２を操作することで、前輪１２に取り付けられたブレーキ装置（図示せず）が駆動され、前輪１２に対して機械的な制動力を与える。他方のブレーキレバー１４２を操作することで、後輪１３に取り付けられたブレーキ装置（図示せず）が駆動され、後輪１３に対して機械的な制動力を与える。

サドル１５は、適切な姿勢で乗車された場合に、人が座る部分である。サドル１５には、荷重センサが設けられていてもよい。

クランク１６は、図１に示されるように、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の両側に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の両端に固定されている。クランクアーム１６２の一方端がクランク軸１６１に固定され、他方端には、ペダル１７が回転自在に固定されている。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駆動スプロケット１８及びチェーン１９を介して後輪１３に伝達される。アシスト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された電動モータ２１による補助駆動力とが後輪１３に伝達される。

モータ駆動ユニット２０は、電動モータ２１及び制御装置２２が、樹脂製又は金属製の筐体に収納されてユニット化されている。また、当該筐体には、クランク回転センサ３１及び踏力センサ３３（図３を参照）も収納されている。

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（すなわち、補助駆動力）は、駆動スプロケット１８に伝達されて、駆動スプロケット１８が回転する。これにより、後輪１３を回転させることができる。

制御装置２２は、クランク回転センサ３１、踏力センサ３３及び人検知センサ７０などのセンサによる検知結果に基づいて、電動モータ２１の動作を制御する。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ていてもよい。

図３は、本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。具体的には、図３は、電動自転車１の構成のうち、電力を使用する主な構成を示している。

図３に示されるように、電動自転車１の制御装置２２は、制御部２２１を有する。制御装置２２は、例えば、マイコン（マイクロコントローラ）などで実現され、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで構成されている。あるいは、制御装置２２は、専用の電子回路で実現されてもよい。

制御装置２２には、図３に示されるように、電源スイッチ４１、手動スイッチ４２、ライトスイッチ４３、クランク回転センサ３１、踏力センサ３３及び人検知センサ７０が接続されている。制御装置２２には、各スイッチに対する操作信号（具体的には、押下の有無）、及び、各センサによる検知結果が入力される。

また、制御装置２２には、バッテリー５０と、電動モータ２１、表示部４４及び前照灯６０とが接続されている。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、表示部４４及び前照灯６０に供給する。

制御部２２１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、制御部２２１は、第１モードと第２モードとを切り替えて実行する。

第１モードの一例であるアシストモードは、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モードである。アシストモードは、電源スイッチ４１が押下されて電源がオンされた後、人が電動自転車１に乗車している場合に実行される。具体的には、アシストモードは、ペダル１７への踏力が閾値Ｔｈより大きい場合に実行される。

第２モードの一例である押し歩きモードは、電動自転車１を人が押して歩くときに、車体１０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モードである。押し歩きモードは、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を押しながら歩く場合に実行される。

第２モードの一例である自走モードは、電動自転車１を人が支えた状態で、車体１０に、電動モータ２１による第２補助駆動力を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、人は、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。制御部２２１は、例えば、グリップ１４１などに設けられたグリップセンサなどによって前方への押す力の有無を検知し、検知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、制御部２２１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。

本実施の形態では、押し歩きモード又は自走モードは、手動スイッチ４２が押下されている期間に実行される。なお、押し歩きモード又は自走モードは、ペダル１７への踏力が上記閾値Ｔｈより大きい場合には実行されない。つまり、アシストモード（第１モード）と押し歩きモード又は自走モード（第２モード）とは、排他的に実行される。

制御部２２１は、アシスト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の速度とに基づいて、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による検知結果から得られる。電動自転車１の速度は、後輪１３の単位時間当たりの回転数と、後輪１３の大きさとに基づいて算出される。なお、電動自転車１の速度は、前輪１２の単位時間当たりの回転数と前輪１２の大きさとに基づいて算出されてもよい。例えば、ホールＩＣなどの車速を検知するセンサが前輪１２又は後輪１３に取り付けられている。車速の検知手段は、特に限定されない。

なお、前輪１２又は後輪１３の単位時間当たりの回転数と電動自転車１の速度とを予め対応付けたテーブルが、制御装置２２のメモリに記憶されていてもよい。制御部２２１は、当該テーブルを参照することで、前輪１２又は後輪１３の回転数から電動自転車１の速度を決定してもよい。

アシストモードにおける第１補助駆動力は、走行時の速度に応じて異なるが、例えば、ペダル１７への踏力の２倍以下の大きさである。例えば、制御部２２１は、速度が時速１０ｋｍ未満の場合に、電動モータ２１を駆動することで、ペダル１７への踏力の２倍以下の第１補助駆動力を発生させる。制御部２２１は、速度が時速２４ｋｍ以上の場合は、電動モータ２１に第１補助駆動力を発生させない。制御部２２１は、速度が時速１０ｋｍ以上２４ｋｍ未満の場合には、電動モータ２１を駆動することで、速度に応じて定められた第１補助駆動力を発生させる。

制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを実行する場合、電動自転車１の自走の速度が予め定められた上限値を超えないように、電動モータ２１に第２補助駆動力を生成させる。押し歩きモード又は自走モードにおける第２補助駆動力は、例えば、自走の速度が時速６ｋｍ未満になる大きさである。ここでは、自走の速度の上限値が時速６ｋｍとしたが、３ｋｍでもよく、特に限定されない。

本実施の形態では、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードが実行中の場合に、人検知センサ７０によって検知された人と電動自転車１との位置関係に基づいて第２補助駆動力を調整する。具体的には、制御部２２１は、第２補助駆動力を大きく若しくは小さくし、又は、第２補助駆動力の付加を開始若しくは停止させる。あるいは、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを開始又は停止する。具体的な調整例については、図５～図７を用いて後で説明する。また、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードが実行されていない場合に、人検知センサ７０によって検知された人と電動自転車１との位置関係に基づいて、押し歩きモード及び自走モードの実行を禁止する。

電源スイッチ４１及び手動スイッチ４２は、図１及び図２に示されるように、ハンドル１４に設けられた操作部４０に含まれている。

図４は、本実施の形態に係る電動自転車１の操作部４０の平面図である。操作部４０は、図４に示されるように、電源スイッチ４１と、手動スイッチ４２と、ライトスイッチ４３と、表示部４４とが設けられている。

電源スイッチ４１は、電源のオン及びオフを切り替えるスイッチである。具体的には、電源スイッチ４１は、バッテリー５０から電動モータ２１への電力供給の許可及び停止を切り替える。

例えば、電源がオフされている状態（電源オフ状態）で電源スイッチ４１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（電源オン状態）。このため、制御部２２１は、アシストモード、及び、押し歩きモード又は自走モードを実行可能になる。また、電源オン状態で電源スイッチ４１が押下されたとき、バッテリー５０から電動モータ２１への電力供給が停止される。このため、制御部２２１は、アシストモード、押し歩きモード及び自走モードのいずれも実行不可能になる。

手動スイッチ４２は、押し歩きモード又は自走モードを開始する指示を受け付ける入力部の一例である。本実施の形態では、手動スイッチ４２が押下されている期間のみ、押し歩きモード又は自走モードを実行する。つまり、手動スイッチ４２を押し続けながら車体１０を押して又は支えて歩くことで、押し歩きモード又は自走モードが実行される。これにより、電動モータ２１による第２補助駆動力が発生し、押し歩き又は自走を補助することができる。手動スイッチ４２の押下を止めた場合、電動モータ２１の駆動が停止され、第２補助駆動力も発生しなくなる。

なお、手動スイッチ４２を１回押下した場合に、その後、手動スイッチ４２を押し続けなくても、押し歩きモード又は自走モードが実行されてもよい。押し歩きモード又は自走モードの実行中に、再び手動スイッチ４２を押下した場合に、押し歩きモード又は自走モードが停止されてもよい。この場合、押し歩きの際に、手動スイッチ４２を押し続けなくてよいので、車体１０を押すことに専念することができる。つまり、押し歩きの際にバランスを崩しにくくなり、転倒などの危険性を低下させることができる。

また、手動スイッチ４２には、押し歩きモードを実行するための押し歩きスイッチと、自走モードを実行するための自走スイッチとの２つの異なるスイッチが含まれてもよい。制御部２２１は、押し歩きスイッチが押下されたとき、押し歩きモードを実行し、自走スイッチが押下されたとき、自走モードを実行してもよい。

ライトスイッチ４３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。表示部４４は、バッテリー５０の残量を表示する。

電源スイッチ４１、手動スイッチ４２及びライトスイッチ４３はそれぞれ、物理的に押下可能な機械式のスイッチであるが、これに限らない。操作部４０は、例えば、タッチパネルディスプレイなどであってもよい。電源スイッチ４１、手動スイッチ４２及びライトスイッチ４３の少なくとも１つは、ディスプレイに表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）などで実現されてもよい。

また、操作部４０には、他に、アシストモード、押し歩きモード及び自走モードの動作の強弱を切り替えるモードスイッチなどが設けられていてもよい。また、操作部４０の各スイッチ及び表示部４４のレイアウトは、図４に示した例には限定されない。例えば、ライトスイッチ４３及び表示部４４は設けられていなくてもよい。

バッテリー５０は、電動モータ２１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、キャパシタなどであってもよい。

人検知センサ７０は、電動自転車１を操作する人を検知するセンサである。人検知センサ７０による検知結果は、電動自転車１に対する人の位置の特定に利用される。

本実施の形態では、人検知センサ７０は、電動自転車１に取り付けられた１以上の赤外線センサ又はカメラである。例えば、人検知センサ７０は、ヘッドパイプ１１１又はハンドル１４の中央に取り付けられて、後方（サドル１５側）を撮影するカメラであってもよい。カメラによって撮影された画像に基づいて、制御部２２１が人の位置を特定してもよい。

また、例えば、人検知センサ７０は、電動自転車１の異なる部位に取り付けられた複数の赤外線センサであってもよい。複数の赤外線センサは、例えば、サドル１５の下部、車体１０の前方部分（例えば、ヘッドパイプ１１１）、車体１０の後方（例えば、荷台又は後輪１３の泥除け）、バッテリー５０、及び、モータ駆動ユニット２０などに取り付けられる。複数の赤外線センサは、互いに異なる範囲を検知範囲とする。例えば、制御部２２１は、複数の赤外線センサのいずれで人が検知されたかに基づいて、人の位置を特定することができる。

本実施の形態では、制御部２２１は、基準位置に対する人の相対的な位置を特定する。具体的には、制御部２２１は、基準位置に対して人が前方に居るのか、後方に居るのかを判定する。以下で、詳しく説明する。

［人の位置と補助駆動力との関係］
続いて、人の位置と電動モータ２１が発生させる補助駆動力との関係について、図５～図７を用いて説明する。

図５及び図６はそれぞれ、人８０が電動自転車１を押し歩く様子を示す側面図である。図７は、人８０が電動自転車１を支え歩く様子を示す側面図である。具体的には、図５～図７はそれぞれ、水平な地面８２、上り坂８３及び下り坂８４で、電動自転車１を押し歩く様子を示している。

本実施の形態では、制御部２２１は、図５～図７の各々に破線で示される基準位置８１に対する人８０の位置を判定する。基準位置８１は、通常の押し歩き動作時に、側方から見たときの人８０が位置する位置である。

例えば、基準位置８１は、図５に示されるように、電動自転車１が水平な地面８２に置かれた場合においてサドル１５を通る鉛直線である。ここでは、基準位置８１は、サドル１５と立パイプ１１３との接続部分よりやや前方に設けているが、これに限らない。基準位置８１は、サドル１５の前方端部を通る鉛直線であってもよく、サドル１５の後方端部を通る鉛直線であってもよい。また、基準位置８１は、サドル１５の前方端部から後方端部までを含む範囲であってもよい。

なお、基準位置８１は、人８０に応じて変更可能であってもよい。電動自転車１を押し歩く姿は、人８０によって異なる場合があるため、その人に応じた基準位置を設定してもよい。あるいは、身長などのカテゴリに応じた基準位置が予め設定されていてもよく、人８０の身長に応じて適切な基準位置が設定されてもよい。

本実施の形態では、制御部２２１は、基準位置８１に対する人８０の位置に応じて第２補助駆動力の大きさを決定する。第２補助駆動力には、例えば、「強」、「中」、「弱」の３段階の大きさがある。

図５に示されるように、人８０が基準位置８１に略一致している場合、制御部２２１は、電動モータ２１を制御することで、「中」の大きさの第２補助駆動力を発生させる。なお、人８０の位置は、具体的には、人８０の頭部又は胴体の位置である。

一方で、図６に示されるように、人８０が基準位置８１に対して前方に位置している場合、制御部２２１は、人８０が基準位置８１に位置する場合よりも第２補助駆動力を大きくする。具体的には、制御部２２１は、電動モータ２１を制御することで、「強」の大きさの第２補助駆動力を発生させる。

図６に示されるように、上り坂８３で電動自転車１を押し歩く際、電動自転車１の重さも加わるため、人８０は力強く車体１０を押そうとして前傾姿勢になる。なお、上り坂８３の場合だけでなく、水平な地面８２の場合でも、電動自転車１が重く力強く車体１０を押そうとしているときには、人８０は前傾姿勢になる。このため、人８０の頭部及び胴体は、基準位置８１よりも前方に位置する。この場合に、強い第２補助駆動力を発生させることで、押し歩きの補助が適切に行われる。

また、図７に示されるように、人８０が基準位置８１に対して後方に位置している場合、制御部２２１は、人８０が基準位置８１に位置する場合よりも第２補助駆動力を小さくする。具体的には、制御部２２１は、電動モータ２１を制御することで、「弱」の大きさの第２補助駆動力を発生させる。

図７に示されるように、下り坂８４で電動自転車１を支え歩く際、電動自転車１は、人８０に押されなくても自重によって勝手に前進する。このため、人８０は、前進しようとする電動自転車１の前進を抑えるように、後ろ寄りに傾いた姿勢で電動自転車１を支えながら歩く。また、下り坂８４の場合だけでなく、水平な地面８２の場合でも、補助駆動力が大きすぎて電動自転車１が人８０に対して先行している場合、人８０は後ろ寄りに傾いた姿勢になる。このため、人８０の頭部及び胴体は、基準位置８１よりも後方に位置する。この場合に、弱い第２補助駆動力を発生させることで、電動自転車１が前方に進みすぎないようにすることができる。

なお、人８０が基準位置８１よりも後方に位置する場合、制御部２２１は、電動モータ２１の駆動を停止してもよい。つまり、人８０が基準位置８１よりも後方に位置する場合に、電動モータ２１が発生させる第２補助駆動力の大きさは０でもよい。

［電動モータの制御動作］
次に、本実施の形態に係る電動自転車１の制御装置２２による電動モータ２１の制御動作について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、本実施の形態に係る電動自転車１の電動モータ２１の制御動作を示すフローチャートである。

図８に示されるように、まず、制御装置２２の制御部２２１は、電源スイッチ４１がオンされた場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、アシストモード、押し歩きモード及び自走モードを実行可能な状態になる。なお、電源スイッチ４１がオンされない限り（Ｓ１１でＮｏ）、制御部２２１は、電動モータ２１を動作させない。

次に、制御部２２１は、人検知センサ７０によって人８０が所定の位置に検知された場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、押し歩きモード又は自走モードの実行を禁止する（Ｓ１３）。人８０が所定の位置に検知されない場合（Ｓ１２でＮｏ）、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードの実行を禁止しない。

所定の位置は、人８０が電動自転車１に乗車した位置であり、例えば、電動自転車１の左右両側に人８０の足が検知される位置である。制御部２２１は、電動自転車１の左右両側に人８０が検出された場合、押し歩きモード又は自走モードの実行を禁止する。制御部２２１は、電動自転車１の左右のいずれか一方の側に人８０が検知された場合、押し歩きモード又は自走モードの実行を禁止しない。

次に、制御部２２１は、手動スイッチ４２が押されているか否かを判定する（Ｓ１４）。手動スイッチ４２が押されている場合で（Ｓ１４でＹｅｓ）、踏力センサ３３によって検知されたペダル１７への踏力が閾値Ｔｈ以下のとき（Ｓ１５でＹｅｓ）、かつ、押し歩きモード又は自走モードの実行が禁止されていないとき（Ｓ１６でＮｏ）、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを実行する（Ｓ１７）。

また、手動スイッチ４２が押されている場合で（Ｓ１４でＹｅｓ）、踏力センサ３３によって検知されたペダル１７への踏力が閾値Ｔｈ以下のとき（Ｓ１５でＹｅｓ）、かつ、押し歩きモード又は自走モードの実行が禁止されているとき（Ｓ１６でＹｅｓ）、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを実行せず、ステップＳ１２に戻る。すなわち、制御部２２１は、第２補助駆動力を発生させない。

ペダル１７への踏力が閾値Ｔｈより大きい場合（Ｓ１５でＮｏ）、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを実行しない。なお、既に押し歩きモード又は自走モードを実行中に、踏力が閾値Ｔｈを超えた場合、押し歩きモード又は自走モードを停止し、電動モータ２１の駆動を停止する。なお、踏力が閾値Ｔｈを超えた場合、制御部２２１は、アシストモードを実行してもよい。

なお、閾値Ｔｈは、ペダル１７に足を置いているだけの状態で、ペダル１７にかかる踏力よりも低い値である。あるいは、閾値Ｔｈは、例えば、０でもよい。この場合、ペダル１７への踏力が検知されない場合のみ、押し歩きモード又は自走モードが実行可能になる。

電源スイッチ４１がオンされた状態において、手動スイッチ４２が押されていない場合（Ｓ１４でＮｏ）、制御部２２１は、アシストモードを実行する（Ｓ１８）。具体的には、制御部２２１は、ペダル１７への踏力に基づいて電動モータ２１に生成させるべき第１補助駆動力の大きさを決定し、電動モータ２１にバッテリー５０からの電力を供給することで、決定した第１補助駆動力を発生させる。

以降、電源スイッチ４１がオフされるまで、ステップＳ１２～Ｓ１５の処理が繰り返される。

続いて、押し歩きモード又は自走モードの具体例について、図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態に係る電動自転車１の押し歩きモード又は自走モードにおける電動モータ２１の制御動作を示すフローチャートである。

図９に示されるように、制御部２２１は、人検知センサ７０によって検知された人８０の位置を判定する。まず、人８０が電動自転車１の両側に検知された場合（Ｓ２０でＹｅｓ）、制御部２２１は、電動モータ２１による第２補助駆動力を停止する（Ｓ２１）。すなわち、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを停止する。

人が電動自転車１の両側に検知されるということは、例えば、人８０が電動自転車１に跨っていることなどが考えられる。あるいは、押し歩きを行っている人８０とは異なる人が電動自転車１のすぐそばに居ることなどが考えられる。このように、通常の押し歩きを行っている場合ではないので、制御部２２１は、電動モータ２１の動作を停止させ、電動自転車１が自走するのを停止させることができる。

次に、人８０が両側には検知されず（Ｓ２０でＮｏ）、基準位置８１に位置している場合（Ｓ２２でＹｅｓ）、制御部２２１は、電動モータ２１の第２補助駆動力をそのまま維持する（Ｓ２３）。例えば、制御部２２１は、電動モータ２１を制御することで、「中」の大きさの第２補助駆動力を発生させる。

人８０が基準位置８１に位置しておらず（Ｓ２２でＮｏ）、基準位置８１の前方に位置している場合（Ｓ２４で“前方”）、制御部２２１は、電動モータ２１の第２補助駆動力を大きくする（Ｓ２５）。例えば、制御部２２１は、電動モータ２１を制御することで、「強」の大きさの第２補助駆動力を発生させる。これにより、図６に示されるように、上り坂８３などで人８０が前傾姿勢で電動自転車１を押し歩いている場合に、強い補助駆動力が発生するので、押し歩きの補助を適切に行うことができる。

人８０が基準位置８１に位置しておらず（Ｓ２２でＹｅｓ）、基準位置８１の後方に位置している場合（Ｓ２４で“後方”）、制御部２２１は、電動モータ２１の第２補助駆動力を小さくする（Ｓ２６）。例えば、制御部２２１は、電動モータ２１を制御することで、「弱」の大きさの第２補助駆動力を発生させる。これにより、図７に示されるように、下り坂８４などで人８０が後ろ寄りの姿勢で電動自転車１を支え歩いている場合に、弱い補助駆動力が発生するので、電動自転車１が前方に進みすぎないようにすることができる。

このように、押し歩きモード又は自走モードを実行中は、人８０の位置に基づいて第２補助駆動力の大きさが調整される。なお、図９に示されるステップＳ２０～Ｓ２６の処理は、押し歩きモード又は自走モードを実行中に繰り返し行われる。人８０の位置が変化すると、速やかに人８０の位置に応じた大きさの補助駆動力を発生させることができる。

なお、本実施の形態では、押し歩きモード又は自走モードで発生可能な第２補助駆動力として、「弱」、「中」、「強」の３段階の大きさがある例を示したが、これに限らない。例えば、第２補助駆動力には、１０段階などの多段階の大きさが含まれてもよい。

この場合、人８０の位置の判定を繰り返し行う場合において、人８０の位置が基準位置８１より前方であると判定される度に、制御部２２１は、第２補助駆動力の最大値に至るまで、その時点での大きさから一段強い大きさに変更してもよい。逆に、人８０の位置が基準位置８１より後方であると判定される度に、制御部２２１は、第２補助駆動力の最小値に至るまで、その時点での大きさから一段弱い大きさに変更してもよい。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る電動自転車１は、電動モータ２１を備える電動自転車であって、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（第１モード）と、車体１０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押し歩きモード又は第２補助駆動力を付加して自走させる自走モード（第２モード）とを切り替えて実行する制御部２２１と、電動自転車１を操作する人を検知する人検知センサ７０とを備える。制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードが実行中の場合に、人検知センサ７０によって検知された人と電動自転車１との位置関係に基づいて、第２補助駆動力を調整する。

これにより、人８０と電動自転車１との位置関係に基づいて押し歩き用の補助駆動力を調整するので、押し歩きの状況に応じて適切な補助駆動力を発生させることができる。

また、例えば、制御部２２１は、人検知センサ７０によって検知された人８０が基準位置８１に対して前方に位置している場合、人検知センサ７０によって検知された人８０が基準位置８１に位置する場合よりも第２補助駆動力を大きくする。

これにより、例えば上り坂で、人８０が前のめりになって電動自転車１を強く押そうとしている場合には、補助駆動力を大きくすることができる。このため、電動自転車１の押し歩きをスムーズに行うことができる。

また、例えば、制御部２２１は、人検知センサ７０によって検知された人８０が基準位置８１に対して後方に位置している場合、人検知センサ７０によって検知された人８０が基準位置８１に位置する場合よりも第２補助駆動力を小さくする。

これにより、例えば下り坂で、人８０が後ろ寄りになって電動自転車１の前進を抑えようとしている場合には、補助駆動力を小さくすることができる。このため、電動自転車１の支え歩きをスムーズに行うことができる。

また、例えば、基準位置８１は、電動自転車１が水平面に置かれた場合においてサドル１５を通る鉛直線である。

例えば水平な地面で、人８０が電動自転車１を押し歩く場合、人８０の位置は、サドル１５の横になる。電動自転車１を強く押そうとする場合には、人８０の位置、特に頭の位置は、サドル１５よりも前方になる。逆に、電動自転車１の前進を抑えようとする場合には、人８０の頭の位置は、サドル１５よりも後方になる。このため、サドル１５を通る鉛直線を基準位置８１にすることで、人８０が電動自転車１を押し歩く状況を精度良く推定することができ、押し歩きの状況に応じた補助駆動力を発生させることができる。

また、例えば、制御部２２１は、人検知センサ７０によって電動自転車１の両側に人８０が検知された場合、第２補助駆動力を停止する。

このように、人８０が電動自転車１の両側に検知された場合、人８０が電動自転車１に乗車していると判断できるので、補助駆動力を停止する。したがって、乗車中に押し歩きモード又は自走モードが実行されるのを抑制することができる。

また、例えば、電動自転車１では、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードが実行されていない場合に、人検知センサ７０によって検知された人と電動自転車１との位置関係に基づいて、押し歩きモード又は自走モードの実行を禁止する。

これにより、例えば、人８０が電動自転車１を押し歩くには不適切な位置に存在する場合などに、押し歩きモード又は自走モードの実行を禁止することができる。

また、例えば、人検知センサ７０は、電動自転車１に取り付けられた１以上の赤外線センサ又はカメラである。

これにより、簡単な構成で人８０の検知を行うことができる。

（その他）
以上、本発明に係る電動自転車及びその制御方法について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、第２モードを開始する指示を受け付ける入力部の一例として、手動スイッチ４２を備える例を示したが、これに限らない。例えば、手動スイッチ４２の代わりに、ハンドル１４のグリップ１４１に設けられたグリップセンサを備えてもよい。グリップセンサが前方への押力を検知した場合に、制御部２２１は、押し歩きモードを実行してもよい。グリップセンサが前方への押力を検知しない場合に、制御部２２１は、押し歩きモードを停止してもよい。

また、例えば、電動自転車は、ネットワークを介して外部からの指示に基づいて制御されてもよい。具体的には、図１０に示されるように、電動自転車は、通信部９０を備えてもよい。ここで、図１０は、実施の形態の変形例に係る電動自転車の構成を示すブロック図である。

図１０に示されるように、本変形例に係る電動自転車は、図３に示される制御装置２２の代わりに制御装置２２ａを備える。制御装置２２ａには、通信部９０が接続されている。

通信部９０は、電動自転車１とは別体で設けられた外部の制御端末（図示せず）と通信する。通信部９０は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの所定の通信規格に基づく無線通信を行う。なお、無線（電波）による通信規格は、特に限定されない。

具体的には、通信部９０は、クランク回転センサ３１、踏力センサ３３及び人検知センサ７０による検出結果を制御端末に送信する。制御端末は、例えば、図３に示される制御部２２１を備え、制御装置２２と同様に、電動モータ２１に対する制御信号を生成する。制御端末は、生成した制御信号を通信部９０に送信する。通信部９０は、制御端末から送信される制御信号を受信する。制御装置２２ａは、通信部９０によって受信された制御信号を電動モータ２１に出力する。

このように、変形例に係る電動自転車は、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と、車体１０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押し歩きモード又は第２補助駆動力を付加して自走させる自走モードとで走行可能な電動自転車であって、電動自転車を操作する人を検知する人検知センサ７０を備え、電動自転車１は、押し歩きモード又は自走モードが実行中の場合に、人検知センサ７０によって検知された人と電動自転車１との位置関係に基づいて、第２補助駆動力を調整するように制御される構成を有してもよい。

あるいは、変形例に係る電動自転車は、押し歩きモード又は自走モードが実行されていない場合に、人検知センサ７０によって検知された人と電動自転車１との位置関係に基づいて、押し歩きモード又は自走モードの実行を禁止するように制御される構成を有してもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では、電動モータ２１がクランク１６と一体化されて設けられている例を示したが、前輪１２又は後輪１３に設けられていてもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では、電動自転車１が二輪自転車である例について示したが、これに限らない。電動自転車１は、前輪及び後輪のいずれか一方が２つの三輪自転車でもよく、四輪自転車でもよい。

また、上記実施の形態において、制御装置２２の特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよく、あるいは、複数の処理が並行して実行されてもよい。

また、制御装置２２が備える構成要素を他の装置が備えてもよい。例えば、制御装置２２が行う処理は、単一の装置（システム）を用いて集中処理することによって実現してもよく、又は、複数の装置を用いて分散処理することによって実現してもよい。また、上記プログラムを実行するプロセッサは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、又は分散処理を行ってもよい。

また、上記実施の形態において、制御装置２２の構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、あるいは、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（Central Processing Unit）又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）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、制御装置２２の構成要素は、１つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。１つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

１つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、ＩＣ（Integrated Circuit）又はＬＳＩ（Large Scale Integration）などが含まれてもよい。ＩＣ又はＬＳＩは、１つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、ＩＣ又はＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又は、ＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれるかもしれない。また、ＬＳＩの製造後にプログラムされるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）も同じ目的で使うことができる。

また、本発明の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。あるいは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、ＨＤＤ若しくは半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

例えば、本発明の一態様に係る電動自転車の制御方法は、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と、車体１０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押し歩きモード又は第２補助駆動力を付加して自走させる自走モードとで走行可能な電動自転車の制御方法であって、押し歩きモード又は自走モードが実行中の場合に、電動自転車１を操作する人と電動自転車１との位置関係に基づいて、第２補助駆動力を調整するステップを含んでもよい。

あるいは、本発明の一態様に係る電動自転車の制御方法は、押し歩きモード又は自走モードが実行されていない場合に、人検知センサ７０によって検知された人と電動自転車１との位置関係に基づいて、押し歩きモード又は自走モードの実行を禁止するステップを含んでもよい。

その他、各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や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各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発明に含まれる。

１ 電動自転車
１０ 車体
１７ ペダル
２１ 電動モータ
７０ 人検知センサ
８０ 人
８１ 基準位置
８２ 地面
８３ 上り坂
８４ 下り坂
２２１ 制御部

Claims (11)

1. 電動モータを備える電動自転車であって、
   ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部と、
   前記電動自転車を操作する人の位置を検知する人検知センサとを備え、
   前記制御部は、前記第２モードが実行中の場合に、前記電動自転車の基準位置に対する、前記人検知センサによって検知された人の位置を判定し、判定の結果に基づいて、前記第２補助駆動力を調整する
   電動自転車。
2. 前記制御部は、前記人検知センサによって検知された人が前記基準位置に対して前方に位置している場合、前記人検知センサによって検知された人が前記基準位置に位置する場合よりも前記第２補助駆動力を大きくする
   請求項１に記載の電動自転車。
3. 前記制御部は、前記人検知センサによって検知された人が前記基準位置に対して後方に位置している場合、前記人検知センサによって検知された人が前記基準位置に位置する場合よりも前記第２補助駆動力を小さくする
   請求項１又は２に記載の電動自転車。
4. 前記基準位置は、前記電動自転車が水平面に置かれた場合においてサドルを通る鉛直線である
   請求項２又は３に記載の電動自転車。
5. 前記制御部は、前記人検知センサによって前記電動自転車の両側に人が検知された場合、前記第２補助駆動力を停止する
   請求項１～４のいずれか１項に記載の電動自転車。
6. 電動モータを備える電動自転車であって、
   ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部と、
   前記電動自転車を操作する人の位置を検知する人検知センサとを備え、
   前記制御部は、前記第２モードが実行されていない場合に、前記人検知センサによって検知された人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２モードの実行を禁止する
   電動自転車。
7. 前記人検知センサは、前記電動自転車に取り付けられた１以上の赤外線センサ又はカメラである
   請求項１～６のいずれか１項に記載の電動自転車。
8. ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとで走行可能な電動自転車であって、
   前記電動自転車を操作する人の位置を検知する人検知センサを備え、
   前記電動自転車は、前記第２モードが実行中の場合に、前記電動自転車の基準位置に対する、前記人検知センサによって検知された人の位置を判定し、判定の結果に基づいて、前記第２補助駆動力を調整するように制御される構成を有する
   電動自転車。
9. ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとで走行可能な電動自転車であって、
   前記電動自転車を操作する人の位置を検知する人検知センサを備え、
   前記電動自転車は、前記第２モードが実行されていない場合に、前記人検知センサによって検知された人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２モードの実行を禁止するように制御される構成を有する
   電動自転車。
10. ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとで走行可能な電動自転車の制御方法であって、
    前記第２モードが実行中の場合に、前記電動自転車の基準位置に対する、人の位置を検知する人検知センサによって検知された人の位置を判定し、判定の結果に基づいて、前記第２補助駆動力を調整するステップを含む
    電動自転車の制御方法。
11. ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとで走行可能な電動自転車の制御方法であって、
    前記第２モードが実行されていない場合に、人の位置を検知する人検知センサによって検知された人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２モードの実行を禁止するステップを含む
    電動自転車の制御方法。

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