JP7355915B2 - 電動アシスト装置及び自転車 - Google Patents

Description

本発明は電動アシスト装置及び自転車に関し、更に詳細にはアシスト力を発生する電動モータの制御系に関する。

電動アシスト自転車として、歪みケージによってペダル系統の歪みを計測し、その計測値からペダル踏力を演算し、ペダル踏力に応じて電動モータの作動を制御するものや（例えば、特許文献１）、ペダルにより駆動されるクランク軸に取り付けられたペダル踏力伝達スリーブを含むペダル踏力センサにより検出されるペダル踏力に応じて電動モータの作動を制御するものが知られている（例えば、特許文献２）。

特開２００７－９１１５９号公報 ＵＳ６１９６３４７Ｂ１公報

上述の従来の電動アシスト自転車では、ペダル踏力の検出のために、歪みケージやペダル踏力センサ等をペダルやクランク軸等に取り付ける必要があり、構造が複雑になる。特に、既存の自転車においてペダル踏力を検出するためには、自転車の大掛かりな改造が必要になる。このことは、既存の自転車を電動アシスト装置の後付によって電動アシスト自転車に改造することの難しさを高めている。

本発明が解決しようとする課題は、ペダル踏力の検出のために大掛かりな改造を必要とすることなく既存の自転車を、電動アシスト装置の後付けによってペダル踏力に応じたアシスト制御が行われる電動アシスト自転車に容易に変更できるようにすることである。

本発明の一つの実施形態による電動アシスト装置は、自転車（１０）に取り付けられる電動アシスト装置（５０）であって、前記自転車のペダル（３０）からの踏力によりクランクアーム（２８）を介して駆動されるクランク軸（２４）又は前記クランクアームにトルク伝達関係で接続される電動モータ（５８）と、前記クランク軸のクランク回転角度を検出する回転角検出装置（１３０）と、前記自転車の前後方向の加速度（車体加速度）を検出する加速度検出装置（１３４）と、前記電動モータの作動を制御する制御装置（１５０）とを有し、前記制御装置は、所定の前記クランク回転角度における前記加速度に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する踏力推定演算部（１５２）と、前記踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータの駆動を制御するモータ駆動制御部（１５８）とを含む。

この構成によれば、車体加速度に基づいてペダル踏力の推定が行われ、大掛かりな改造を必要とすることなく既存の自転車を、後付けによってペダル踏力に応じたアシスト制御が行われる電動アシスト自転車に容易に変更することができる。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記踏力推定演算部は、前記所定の前記クランク回転角度を含む回転角度範囲における前記加速度の平均値に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する。

この構成によれば、車体加速度に基づくペダル踏力の推定の精度が向上する。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記所定の前記クランク回転角度は、前記ペダルの上死点から９０度の角度位置を含む。

この構成によれば、車体加速度に基づくペダル踏力の推定が高い精度をもって行われる。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記加速度の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する。

この構成によれば、坂路や段差等における自転車の加速度の影響を受けることなくペダル踏力の推定が行われる。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度を含む回転角度範囲における前記加速度の平均値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する。

この構成によれば、車体加速度に基づくペダル踏力の推定の精度が向上する。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記電動モータのモータ電流値を検知する電流センサ（１４０）を有し、前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が所定値以上である場合には前記加速度の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定し、前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が所定値未満である場合には互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記モータ電流値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する。

この構成によれば、自転車の加速度からペダル踏力を推定し難い場合には、モータ電流値に基づいてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。これにより、色々なペダル漕ぎ状態においてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。

前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度を含む回転角度範囲における前記モータ電流値の平均値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する。

この構成によれば、モータ電流値に基づくペダル踏力の推定の精度が向上する。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記踏力推定演算部は、前記クランク回転角度から前記クランク軸の角速度を演算し、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が所定値以上である場合には前記加速度の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定し、前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が所定値未満である場合には互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記クランク軸の角速度の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する。

この構成によれば、自転車の加速度からペダル踏力を推定し難い場合には、クランク軸の角速度に基づいてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。これにより、色々なペダル漕ぎ状態においてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度を含む回転角度範囲における前記クランク軸の角速度の平均値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する。

この構成によれば、クランク軸の角速度に基づくペダル踏力の推定の精度が向上する。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記踏力推定演算部は、前記クランク回転角度から前記クランク軸の角加速度を演算し、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が所定値以上である場合には前記加速度の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定し、前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が所定値未満である場合には互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記クランク軸の角加速度の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する。

この構成によれば、自転車の加速度からペダル踏力を推定し難い場合には、クランク軸の角加速度に基づいてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。これにより、色々なペダル漕ぎ状態においてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度を含む回転角度範囲における前記クランク軸の角加速度の平均値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する。

この構成によれば、クランク軸の角加速度に基づくペダル踏力の推定の精度が向上する。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度の一方は前記ペダルの上死点の角度位置を含み、他方は前記ペダルの上死点から９０度の角度位置を含む。

この構成によれば、モータ電流値やクランク軸の角速度、角加速度に基づく高い精度をもってペダル踏力の推定が行われる。

前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記自転車の重力方向に対する傾斜角を検出する傾斜角検出装置（１３６）を有し、前記踏力推定演算部は、前記傾斜角に応じて前記ペダル踏力の推定値を補正する。

この構成によれば、坂路走行時や旋回時のペダリングのアシストが適切に行われる。

本発明の一つの実施形態による自転車は、上述の実施形態による電動アシスト装置を取り付けられている。

この構成によれば、ペダル踏力の検出のために自転車の大掛かりな改造を要することなく、ペダル踏力に応じたアシスト制御が行われる。

本発明による電動アシスト装置によれば、大掛かりな改造を必要とすることなく既存の自転車を、電動アシスト装置の後付けによってペダル踏力に応じたアシスト制御が行われる電動アシスト自転車に容易に変更することができる。

本発明の一つの実施形態による電動アシスト装置を取り付けられた自転車の要部の側面図 同実施形態による自転車の要部の斜視図 同実施形態による電動アシスト装置の分解斜視図 同実施形態による電動アシスト装置の制御系のブロック線図 同実施形態による電動アシスト装置のペダル位置とクランク角との関係を示す説明図 自転車の車体加速度とクランク角との関係を示すグラフ 同実施形態（実施形態１）による電動アシスト装置のアシスト制御のフローチャート 他の実施形態による電動アシスト装置の制御系のブロック線図 他の実施形態（実施形態２）による電動アシスト装置のアシスト制御のフローチャート 他の実施形態（実施形態３）による電動アシスト装置のアシスト制御のフローチャート 他の実施形態（実施形態４）による電動アシスト装置のアシスト制御のフローチャート 他の実施形態による電動アシスト装置のペダル位置とクランク角との関係を示す説明図

以下に、本発明による電動アシスト装置を取り付けられた自転車の実施形態を、図を参照して説明する。

図１～図３に示されているように、自転車１０は、略上下方向に延在して上端にサドル（不図示）を取り付けられるシートチューブ１２と、略前後方向に延在するダウンチューブ１４と、左右のチェーンステー１６を含むフレーム１８を有する。シートチューブ１２の下端とダウンチューブ１４の後端及び各チェーンステー１６の前端とはパイプ継手を兼ねたクランク軸支持用の軸受筒体２０によって互いに結合されている。

軸受筒体２０は左右方向に略水平に延在するクランク軸２４を回転自在に支持している。クランク軸２４の左右の軸端は各々軸受筒体２０から左右外方に突出しており、その各軸端に左右のクランクアーム２６、２８の基端が互いに１８０度の回転位相差をもって固定されている。クランク軸２４はクランクアーム２６、２８の回転中心をなし、クランク軸２４の回転中心軸線とクランクアーム２６、２８の回転中心軸線とは同一軸線上にある。

クランク軸２４の軸端の外周面にはスプライン軸部２４Ａが形成されている。クランクアーム２６の基端にはスパライン孔２６Ａが形成されている。スプライン軸部２４Ａとスパライン孔２６Ａとは互いに係合し、クランク軸２４とクランクアーム２６とをトルク伝達関係で連結している。

クランク軸２４の軸端にはその端面に開口したねじ孔２４Ｂが形成されている。クランクアーム２６の基端にはスパライン孔２６Ａに同軸上に連通するスパライン孔２６Ａより大きい内径のねじ孔２６Ｂが形成されている。ねじ孔２４Ｂにはスパライン孔２６Ａとねじ孔２６Ｂとの間に生じる円環状の肩面に当接するフランジ部を含むクランクアーム取付ねじ２７がねじ係合している。これにより、クランクアーム２６のクランク軸２４に対する抜け止めが行われる。

尚、クランク軸２４とクランクアーム２８との連結は、上述したクランク軸２４とクランクアーム２６との連結と同様に行われる。

クランクアーム２６、２８の各々の遊端にはペダル３０が取り付けられている。右側のクランクアーム２８と軸受筒体２０との間にはドライブスプロケット（チェーンホイール）３２が配置されている。ドライブスプロケット３２はクランク軸２４に同軸的に連結（固定）されている。

クランク軸２４は左右のクランクアーム２６、２８によって回転駆動される。クランク軸２４の回転は、ドライブスプロケット３２に伝達され、ドライブスプロケット３２から不図示のチェーン式伝動機構によって後輪（不図示）に伝達される。これにより、自転車１０が前進走行する。

自転車１０はユニット化された後付け可能な電動アシスト装置５０を有する。尚、以下の説明における上下、前後、左右の各方向は、電動アシスト装置５０が、図１及び図２に示されているように、自転車１０のフレーム１８に取り付けられた状態での各方向である。

電動アシスト装置５０は中空構造のハウジング５２を有する。ハウジング５２は円環部５４及び円環部５４から径方向外方に延出した舌片形状の延出部５６を含む。延出部５６の右面には電動モータ５８が取り付けられている。電動モータ５８は出力軸（不図示）の回転軸線が左右方向に向くように一端を延出部５６に固定されている。

円環部５４は、図３に示されているように、左右方向に開口した中心開口６０を画定する円筒部６２を含む。円筒部６２は外周部に円環状の回転出力部材６４を回転可能に支持している。円筒部６２は、中心開口６０にクランク軸２４が左右方向に遊嵌合状態で貫通した状態で、回転出力部材６４と共に、フレーム１８とクランクアーム２６との間の空間にクランク軸２４と同軸的に配置される。回転出力部材６４は、ハウジング５２内に設けられた歯車列（不図示）によって電動モータ５８と駆動連結され、電動モータ５８によってクランク軸２４に対して同軸的に回転駆動される。

円筒部６２及び回転出力部材６４をフレーム１８とクランクアーム２６との間の空間に配置することは、以下の手順で行われる。

先ず、ドライブスプロケット３２が配置されていない左側のペダル３０をスパナ等の一般工具によって取り外す。次に、電動アシスト装置５０を横に倒した状態（電動モータ５８が上向きになる姿勢）で、中心開口６０に左側のクランクアーム２６の遊端側を入れ、中心開口６０にクランクアーム２６が入った状態で、電動アシスト装置５０をクランクアーム２６の延在方向に沿ってその基端側（回転中心側）に移動させる。

これにより、円筒部６２及び回転出力部材６４がクランクアーム２６をくぐらせるようにして、クランクアーム２６の基端近傍に到達する。中心開口６０の内径は、このくぐらせる作業が行われ得るように、設定されている。中心開口６０がクランクアーム２６に取り付けられているペダル３０もくぐらせることができる大きい内径を備えていれば、ペダル３０を取り外さなくてもよい。

次に、電動モータ５８が横向きになる正規の姿勢（図１に示されている姿勢）に、電動アシスト装置５０の姿勢を変更し、中心開口６０にクランク軸２４を遊嵌合状態で軸線方向に通す。これにより、円筒部６２及び回転出力部材６４は、ペダル３０の取り外しだけで、或いはペダル３０を取り外す作業も必要とすることなく、中心開口６０にクランク軸２４が左右方向に遊嵌合状態で貫通した状態で、フレーム１８とクランクアーム２６との間に配置される。

回転出力部材６４は結合機構７０によってクランク軸２４及びクランクアーム２６に結合される。結合機構７０は、略円盤形状の結合主部材７２及び２個のクランプ部材７４を含む。

クランクアーム２６のねじ孔２６Ｂには、結合主部材７２のクランクアーム２６に対するマウント部をなすねじ部材７８の雄ねじ部がねじ係合している。結合主部材７２は、略円形皿状をなし、周縁部を複数のボルト７５によって回転出力部材６４に固定され、且つ中心部をボルト７６によってねじ部材７８に固定されている。これにより、回転出力部材６４は結合主部材７２及びクランクアーム２６を介してクランク軸２４に同軸的に配置される。

２個のクランプ部材７４は、各々、楔形状をなし、クランクアーム２６の基端近傍の回転方向の両側に配置され、結合主部材７２の傾斜縁部７３に当接している。各クランプ部材７４は、ボルト８０によって結合主部材７２に対して締め付けられることにより、互いに近付く方向に移動し、クランクアーム２６を両側から挟み込んで結合主部材７２とクランクアーム２６とを互いにトルク伝達関係に結合する。

これにより、回転出力部材６４は、結合主部材７２及びクランクアーム２６を介してクランク軸２４と同軸的にトルク伝達関係で結合され、結合主部材７２と共にクランク軸２４と一体的に回転する。回転出力部材６４及び結合主部材７２を総称して回転部材と称する。

尚、クランプ部材７４に設けられているボルト８０の貫通孔８１（図２参照）は、ボルト８０が結合主部材７２に対して締め付けられることにより、２個のクランプ部材７４が互いに近付く方向に移動できるように、オーバル（長円形）形状に形成されている。

ハウジング５２の延出部５６は、電動モータ５８を支持した状態で、ダウンチューブ１４の下方に配置され、支持機構９０によってダウンチューブ１４から吊り下げられた状態でフレーム１８に支持される。

支持機構９０はマウント部材９２を含む。マウント部材９２は締結バンド９４によってダウンチューブ１４に固定される。マウント部材９２は、下部に四角枠部９６を含む支持基部部材９８と、四角枠部９６に嵌合して支持基部部材９８に固定される四角板状部１００及び四角板状部１００より下方に延出して前後方向に延在する垂下片部１０２を含む支持部材１０４とを有する。

垂下片部１０２は、片持ち片であり、クランク軸２４の軸線方向（左右方向）に貫通する肩付きの貫通孔１０３を含む。垂下片部１０２には貫通孔１０３に嵌合した円筒状の固定ブッシュ１０６が右側への移動を規制された状態で回り止め装着（固定）されている。

固定ブッシュ１０６の内周面には雌ねじ１０８が形成されている。雌ねじ１０８には可動ブッシュ１１０の外周面に形成された雄ねじ１０９が、クランク軸２４の軸線方向、つまり左右方向に螺進及び螺退可能にねじ係合している。

可動ブッシュ１１０は、固定ブッシュ１０６とは反対の側にフランジ部１１２を有する。フランジ部１１２の外周は可動ブッシュ１１０が手廻しされ得るように花びら状の凹凸形状になっている。フランジ部１１２のフランジ面はハウジング５２の延出部５６の上部に形成されたボス部（結合部）６６の端面に正対して接触している。

マウント部材９２は固定ブッシュ１０６及び可動ブッシュ１１０の中心部をクランク軸２４の軸線方向に貫通してボス部６６のねじ孔（不図示）にねじ係合した締結ボルト１１４によってハウジング５２を固定状態で支持している。

このようにして、固定ブッシュ１０６と可動ブッシュ１１０とは、ハウジング５２とフレーム１８との間にクランク軸２４の軸線方向に延在する雌ねじ１０８及び雄ねじ１０９によるねじ機構を含み、マウント部材９２とハウジング５２との間に於けるクランク軸２４の軸線方向の間隔を調節（増減）可能な調整機構をなす。

この軸線方向の間隔調節により、クランク軸２４の中心軸線（クランク軸線）に対する回転出力部材６４の傾きが補正され、回転出力部材６４がクランク軸線を直交する平面に沿うように、回転出力部材６４の姿勢が補正される。

ハウジング５２の延出部５６には電動アシストのための制御装置１５０が内蔵されている。シートチューブ１２には締結バンド（不図示）等によって電動モータ５８及び制御装置１５０の電源をなす２次電池によるバッテリ１２０が取り付けられている。

（実施形態１）
次に、電動アシスト装置５０の制御系の実施形態１を、図４を参照して説明する。

制御装置１５０には、回転角センサ（回転角検出装置）１３０と、パルスセンサ１３２と、加速度センサ（加速度検出装置）１３４と、傾斜角センサ（傾斜角検出装置）１３６と、電圧センサ１３８とが接続されている。

回転角センサ１３０は、電動モータ５８或いはハウジング５２に設けられ、モータ回転角或いは回転出力部材６４の回転角をクランク軸２４の回転角度（以下、クランク回転角度）θｃとして検出する。

パルスセンサ１３２は、ハウジング５２に設けられ、回転出力部材６４の１回転毎にクランク回転角度θｃのゼロ点（θｃ＝０度）を検出する。クランク回転角度θｃ＝０度は、図５に示されているように、クランクアーム２６のペダル３０が最上昇位置（上死点位置）に位置するクランク軸２４の回転角度に予め設定されている。

パルスセンサ１３２の実際のゼロ点（θｓ＝０度）は、ペダル３０が最上昇位置に位置するクランク回転角度でなくてよく、例えば、クランク回転角度θｃ＝３００度の回転角度であってよい。この場合には、θｃ＝０度とθｓ＝０度とに３００度の位相差があることをなくす較正演算が制御装置１５０において行われる。

加速度センサ１３４は、ハウジング５２に設けられ、自転車１０の前後方向（走行方向）の加速度（車体加速度）αｖを検出する。車体加速度αｖは、図６に示されているように、θｃ＝０度で最小、θｃ＝９０度で最大、θｃ＝１８０度で再び最小、θｃ＝２７０度で再び最大、θｃ＝３６０度で最小になるクランク回転角度θｃに応じて正弦波形に類似する波形をもって１８０度周期で繰り返し変化し、ペダル踏力と相関性を有する。

傾斜角センサ１３６は、ハウジング５２に設けられ、重力方向、つまり鉛直線に対する自転車１０の前後方向及び左右方の傾斜角を検出する。

尚、加速度センサ１３４によって検出される車体加速度αｖ及び傾斜角センサ１３６によって検出される自転車１０の鉛直線に対する傾斜角の双方は、Ｇセンサ付きの一つのジャイロセンサの出力信号の演算処理により取得することもできる。

電圧センサ１３８はバッテリ１２０の電圧を検出する。

制御装置１５０は、マイクロコンピュータ等を含む電子制御式のものであり、踏力推定演算部１５２と、クランク正逆転判定部１５４と、踏力有無判定部１５６と、モータ駆動制御部１５８とを有する。

踏力推定演算部１５２は、回転角センサ１３０からクランク回転角度θｃに関する情報を、パルスセンサ１３２からクランク軸２４の回転角度θｃ＝０度に関する情報を、加速度センサ１３４から自転車１０の前後方向の車体加速度αｖに関する情報を取り込み、θｃ＝０度を基準として予め設定されたクランク回転角度範囲θ３、例えば、正回転において、θｃ＝６０～１２０度＝θ３の範囲における車体加速度αｖの平均値Ｍ３から自転車１０のペダル踏力を推定する。クランク回転角度範囲θ３は、クランク軸１回転において、つまり、ペダル漕ぎによって車体加速度αｖがピークを迎えるクランク回転角度θｃ＝９０度を中央に含む範囲である。踏力推定演算部１５２は車体加速度αｖの平均値Ｍ３が大きいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。

ペダル踏力の推定が、ペダル漕ぎによって車体加速度αｖがピークを迎えるクランク回転角度θｃ＝９０度を含むクランク回転角度範囲θ３の車体加速度αｖの平均値Ｍ３に基づいて行われるので、クランク回転角度θｃ＝９０度の車体加速度αｖを含まない場合や平均値を用いない場合に比して高い精度をもってペダル踏力の推定が的確に行われる。

モータ駆動制御部１５８は、踏力推定演算部１５２によって推定されたペダル踏力に応じた電力（電流或いは電圧）をもって電動モータ５８を作動させるべく、モータ駆動回路１６０に対して駆動トルクの制御指令を出力する。

クランク正逆転判定部１５４は、回転角センサ１３０により検出されるクランク回転角度θｃの変化からクランク軸２４の正転と逆転とを判定する。モータ駆動制御部１５８は、クランク正逆転判定部１５４によってクランク軸２４が逆転していると判定された時には、電動モータ５８の駆動を停止する制御を行う。これにより、クランク軸２４が逆転している時には無駄なアシストが行われない。

踏力有無判定部１５６は、回転角センサ１３０により検出されるクランク軸２４の回転角度θｃの変化の有無からペダル３０に対する踏力の有無、つまり、ペダル３０が漕がれているか否かを判定する。

モータ駆動制御部１５８は、踏力有無判定部１５６により踏力が無いと判定された時には、電動モータ５８の駆動を停止する制御を行う。これにより、踏力が無い時に無駄なアシストが行われることが回避される。

モータ駆動回路１６０は、モータ駆動制御部１５８からの制御指令に基づいてバッテリ１２０から電動モータ５８に供給する電力を定量的に制御する。これにより、電動モータ５８は、ペダル踏力の推定値に基づいて決定された駆動トルクによってペダリングのアシストを行う。

モータ駆動制御部１５８は、更に、傾斜角センサ１３６によって検出される自転車１０の左右方向及び前後方向の傾きに応じて電動モータ５８の回転出力を増減する制御を行う。これにより、旋回走行時等において自転車１０が左右方向に傾いた時には、ペダリングのアシストを弱くしたり、登坂路等において自転車１０が前後方向に傾いた時にはペダリングのアシストを強くしたりすることが行われる。

これにより、色々な走行状態において、過不足のない適切なペダリングのアシストが行われる。

モータ駆動制御部１５８は、更に、電圧センサ１３８によって検出されるバッテリ１２０の電圧の低下に応じて電動モータ５８の回転出力を低減する補正制御を行う。これにより、バッテリ１２０の過放電が抑えられ、バッテリ１２０の寿命が延びる。また、バッテリ１２０の電力消費が抑えられ、バッテリ１２０の一回の充電におけるアシスト継続距離（時間）が延長される。

上述の構成によれば、自転車１０の前後方向の車体加速度αｖから推定されたペダル踏力に基づいてペダリングのアシストが行われる。電動アシスト装置５０は、ペダル踏力の検出のための歪みケージやペダル踏力センサ等を必要しないから、自転車１０の大掛かりな改造を要することなく自転車１０に取り付けることができる。これにより、既存の自転車１０を電動アシスト装置５０の後付によって電動アシスト自転車に容易に変更することができる。

次に、制御装置１５０の基本的な制御ルーチン（実施形態１の制御ルーチン）を、図７に示されているフローチャートを参照して説明する。

この制御ルーチンは、電動アシスト装置５０の電源がオンになることにより開始され、まず、待機状態処理を行う（ステップＳ１０）。待機状態処理は各センサ１３０、１３２、１３４、１３６、１３８を給電によって活動状態にすると共に電動モータ５８を停止状態にする処理を含む。

次に、電動アシスト装置５０の電源がオフに変化したか否かの判別を行う（ステップＳ１１）。電源がオフに変化した場合には、電源オフ処理を行う（ステップＳ１２）。電源オフ処理は各センサ１３０、１３２、１３４、１３６、１３８に対する給電を停止する処理を含む。

電源がオフに変化していない場合には、回転角センサ１３０からの信号によってクランク軸２４が正転しているかの判別を行う（ステップＳ１３）。クランク軸２４が正転しない場合には、つまり、ペダル３０が漕がれていない場合には、待機状態処理（ステップＳ１０）に戻り、電動モータ５８を停止状態に維持し、アシストを行わない。

クランク軸２４が正転している場合には、ペダル踏力の推定における坂路に関連するパラメータや補正値等の事項を設定する（ステップＳ１４）。この坂路に関連する事項を設定は、傾斜角センサ１３６からの信号により分かる自転車１０の前後方向の傾斜角、つまり坂路の状態に応じて行われるものである。例えば、自転車１０が降坂路を走行しているときには、加速度センサ１３４により検出される車体の前後方向の加速度に拘わらず、ペダル踏力の推定値が減少或いはゼロになる設定を行い、自転車１０が登坂路を走行しているときには、車体の前後方向の加速度に基づく踏力の推定値が平坦路走行時よりも増大する設定を行う。また、自転車１０が旋回しているときには、車体の左右方向の加速度に基づく踏力の推定値が平坦路走行時よりも減少する設定を行う。

次に、加速度センサ１３４からの信号により、クランク回転角度範囲θ３における車体加速度αｖの平均値Ｍ３を算出する（ステップＳ１５）。次に、車体加速度αｖの平均値Ｍ３に基づいて自転車１０のペダル踏力を推定する演算を行う（ステップＳ１６）。

次に、ペダル踏力の推定値に基づいてモータ駆動指令値を演算し（ステップＳ１７）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ１８）。

その後に、クランク軸２４が正転しているか否かの判別ステップ（ステップＳ１３）に戻り、車体加速度αｖの平均値Ｍ３を算出してペダル踏力の推定し、推定されたペダル踏力に基づくモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力することを繰り返す（ステップＳ１４～１８）。

これにより、モータ駆動出力の指令値に基づいて電動モータ５８が駆動され、車体加速度αｖから推定されるペダル踏力に適合したペダリングのアシストが行われる。

（実施形態２）
次に、電動アシスト装置５０の制御系の実施形態２を、図８を参照して説明する。尚、図８において、図４に対応する部分は、図４に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態２では、電動モータ５８のモータ電流値Ｉを検出する電流センサ１４０が追加されている。

踏力推定演算部１５２は、回転角センサ１３０からクランク回転角度θｃに関する情報を、パルスセンサ１３２からクランク軸２４の回転角度θｃ＝０度に関する情報を、加速度センサ１３４から自転車１０の前後方向の車体加速度αｖに関する情報を取り込み、θｃ＝０度を基準として予め設定されたクランク回転角度範囲θ３、例えば、正回転において、θｃ＝６０度～１２０度＝θ３の範囲における車体加速度αｖの平均値Ｍ３と、クランク回転角度範囲θ２、例えば、正回転においてθｃ＝０度～６０度＝θ２の範囲における車体加速度αｖの平均値Ｍ２との差異から自転車１０のペダル踏力を推定する。

平均値Ｍ３と平均値Ｍ２との差異とは、差値（Ｍ３－Ｍ２）或いは比率（Ｍ３／Ｍ２）である。踏力推定演算部１５２は差値（Ｍ３－Ｍ２）或いは比率（Ｍ３／Ｍ２）が大きいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。

ペダル踏力の推定が、ペダル漕ぎによって車体加速度αｖがピークを迎えるクランク回転角度θｃ＝９０度を含むクランク回転角度範囲θ３の車体加速度αｖの平均値Ｍ３と車体加速度αｖが最小になるクランク回転角度θｃ＝０度を含むクランク回転角度範囲θ２の車体加速度αｖの平均値Ｍ２との差異に基づいて行われるので、クランク回転角度θｃ＝９０度の車体加速度αｖ或いはクランク回転角度θｃ＝０度の車体加速度αｖを含まない場合や平均値を用いない場合に比して高い精度をもってペダル踏力の推定が的確に行われる。

また、ペダル踏力の推定が、平均値Ｍ３と平均値Ｍ２との差異とに基づいて行われることにより、坂路や段差等における自転車１０の加速度の影響を受けることなくペダル踏力の推定が行われる。

踏力推定演算部１５２は、更に、電流センサ１４０から電動モータ５８のモータ電流値Ｉに関する情報を取り込み、車体加速度αｖの平均値Ｍ３と平均値Ｍ２との差異が小さく、車体加速度αｖからペダル踏力を推定し難い場合には、車体加速度αｖに代えてクランク回転角度θｃ＝０度におけるモータ電流値Ｉ２とクランク回転角度θｃ＝９０度におけるモータ電流値Ｉ３との差異（差値或いは比率）から自転車１０のペダル踏力を推定する。

この場合には、踏力推定演算部１５２は、モータ電流値Ｉ２とモータ電流値Ｉ３との差値（Ｉ２－Ｉ３）が大きいほど、或いはモータ電流値Ｉ２とモータ電流値Ｉ３との比率（Ｉ２／Ｉ３）が大きいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。

尚、踏力推定演算部１５２は、クランク回転角度θｃ＝０度を含む、例えば、θｃ＝０度～６０度＝θ２の範囲におけるモータ電流値Ｉの平均値と、クランク回転角度θｃ＝９０度を含む、例えば、θｃ＝６０度～１２０度＝θ３の範囲におけるモータ電流値Ｉの平均値との差異（差値或いは比率）から自転車１０のペダル踏力を推定してもよい。

このように、車体加速度αｖからペダル踏力を推定し難い場合には、車体加速度αｖに代えてモータ電流値Ｉに基づいてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われるから、色々なペダル漕ぎ状態においてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。

次に、制御装置１５０の実施形態２における制御ルーチンを、図９に示されているフローチャートを参照して説明する。

この制御ルーチンは、電動アシスト装置５０の電源がオンになることにより開始され、まず、待機状態処理を行う（ステップＳ２０）。待機状態処理は各センサ１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０を給電によって活動状態にすると共に電動モータ５８を停止状態にする処理を含む。

次に、電動アシスト装置５０の電源がオフに変化したか否かの判別を行う（ステップＳ２１）。電源がオフに変化した場合には、電源オフ処理を行う（ステップＳ２２）。電源オフ処理は各センサ１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０に対する給電を停止する処理を含む。

電源がオフに変化していない場合には、回転角センサ１３０からの信号によってクランク軸２４が正転しているかの判別を行う（ステップＳ２３）。クランク軸２４が正転しない場合には、つまり、ペダル３０が漕がれていない場合には、待機状態処理（ステップＳ２０）に戻り、電動モータ５８を停止状態に維持し、アシストを行わない。

クランク軸２４が正転している場合には、つまり、ペダル３０が漕がれている場合には、クランク軸２４が１回転（正転）した後に（ステップＳ２４）、加速度センサ１３４からの信号により、クランク回転角度範囲θ２における車体加速度αｖの平均値Ｍ２及びクランク回転角度範囲θ３における車体加速度αｖの平均値Ｍ３を算出する（ステップＳ２５）。

次に、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が予め設定されている閾値αｖｓ以上、つまり、クランク回転角度範囲θ３における車体加速度αｖとクランク回転角度範囲θ２における車体加速度αｖとの変化が予め設定されている閾値αｖｓより大きいか否かの判別を行う（ステップＳ２６）。

平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上であるときには、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２に基づいて自転車１０のペダル踏力を推定する演算を行い（ステップＳ２７）、そのペダル踏力の推定値に基づいてモータ駆動指令値を演算し（ステップＳ２８）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ２９）。

平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上でないときには、クランク回転角度θｃ＝９０度におけるモータ電流値Ｉ３とクランク回転角度θｃ＝０度におけるモータ電流値Ｉ２との比率（Ｉ３／Ｉ２）が１以上である否かの判別を行う（ステップＳ３０）。比率（Ｉ３／Ｉ２）が１以上である場合には、ペダル３０が漕がれていないとして、待機状態処理のステップ（ステップＳ２０）に戻る。

比率（Ｉ３／Ｉ２）が１未満である場合には、ペダル３０が漕がれているとして、比率（Ｉ３／Ｉ２）が予め設定された閾値Ｉｓ以上である否かの判別を行う（ステップＳ３１）。

比率（Ｉ３／Ｉ２）が閾値Ｉｓ未満である場合には、モータ電流値の比率（Ｉ２／Ｉ３）に基づいて自転車１０のペダル踏力を推定する演算を行い（ステップＳ３２）、そのペダル踏力の推定値に基づいてモータ駆動指令値を演算し（ステップＳ２８）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ２９）。

比率（Ｉ３／Ｉ２）が閾値Ｉｓ未満でない場合には、モータ駆動指令値を予め設定されている小さい固定値に設定し（ステップＳ３３）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ２９）。

何れの場合も、モータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力した後に、クランク軸２４が正転しているか否かの判別ステップ（ステップＳ２３）に戻り、推定されたペダル踏力に基づくモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力すること繰り返す（ステップＳ２４～３２）。

これにより、モータ駆動出力の指令値に基づいて電動モータ５８が駆動され、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上である場合には、車体加速度αｖから推定されるペダル踏力に適合したペダリングのアシストが行われ、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上でない場合には、モータ電流値Ｉから推定されるペダル踏力に適合したペダリングのアシストが行われる。

（実施形態３）
次に、電動アシスト装置５０の制御系の実施形態３を説明する。実施形態３では、図４に示されている制御系が用いられてよい。

踏力推定演算部１５２は、実施形態２と同様に、回転角センサ１３０からクランク回転角度θｃに関する情報を、パルスセンサ１３２からクランク軸２４の回転角度θｃ＝０度に関する情報を、加速度センサ１３４から自転車１０の前後方向の車体加速度αｖに関する情報を取り込み、θｃ＝０度を基準として予め設定されたクランク回転角度範囲θ３、例えば、正回転において、θｃ＝６０度～１２０度＝θ３の範囲における車体加速度αｖの平均値Ｍ３と、クランク回転角度範囲θ２、例えば、正回転において、θｃ＝０度～６０度＝θ２の範囲における車体加速度αｖの平均値Ｍ２との差異から自転車１０のペダル踏力を推定する。

平均値Ｍ３と平均値Ｍ２との差異とは、差値（Ｍ３－Ｍ２）或いは比率（Ｍ３／Ｍ２）である。踏力推定演算部１５２は差値（Ｍ３－Ｍ２）或いは比率（Ｍ３／Ｍ２）が大きいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。

この実施形態でも、ペダル踏力の推定が、ペダル漕ぎによって車体加速度αｖがピークを迎えるクランク回転角度θｃ＝９０度を含むクランク回転角度範囲θ３の車体加速度αｖの平均値Ｍ３と車体加速度αｖが最小になるクランク回転角度θｃ＝０度を含むクランク回転角度範囲θ２の車体加速度αｖの平均値Ｍ２との差異に基づいて行われるので、クランク回転角度θｃ＝９０度の車体加速度αｖ或いはクランク回転角度θｃ＝０度の車体加速度αｖを含まない場合や平均値を用いない場合に比して高い精度をもってペダル踏力の推定が的確に行われる。

また、ペダル踏力の推定が、平均値Ｍ３と平均値Ｍ２との差異とに基づいて行われることにより、坂路や段差等における自転車１０の加速度の影響を受けることなくペダル踏力の推定が行われる。

踏力推定演算部１５２は、更に、回転角センサ１３０からクランク回転角度θｃに関する情報を入力し、車体加速度αｖの平均値Ｍ３と車体加速度αｖの平均値Ｍ２との差異が小さく、車体加速度αｖからペダル踏力を推定し難い場合には、クランク回転角度θｃの微分値からクランク回転角度θｃ＝０度におけるクランク軸２４の角速度ω２及びクランク回転角度θｃ＝９０度におけるクランク軸２４の角速度ω３を演算し、角速度ω２と角速度ω３との差異（差値或いは比率）から自転車１０のペダル踏力を推定する。

この場合には、踏力推定演算部１５２は、角速度ω２と角速度ω３との差値（ω３－ω２）が大きいほど、或いは角速度ω２と角速度ω３との比率（ω３／ω２）が大きいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。

尚、踏力推定演算部１５２は、クランク回転角度θｃ＝０度を含む、例えば、θｃ＝０度～６０度＝θ２の範囲におけるクランク軸２４の角速度ωの平均値と、クランク回転角度θｃ＝９０度を含む、例えば、θｃ＝６０度～１２０度＝θ３の範囲におけるクランク軸２４の角速度ωの平均値との差異（差値或いは比率）から自転車１０のペダル踏力を推定してもよい。

このように、車体加速度αｖからペダル踏力を推定し難い場合には、車体加速度αｖに代えてクランク軸２４の角速度ωに基づいてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われるから、色々なペダル漕ぎ状態においてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。

次に、制御装置１５０の実施形態３における制御ルーチンを、図１０に示されているフローチャートを参照して説明する。

この制御ルーチンは、電動アシスト装置５０の電源がオンになることにより開始され、まず、待機状態処理を行う（ステップＳ４０）。待機状態処理は各センサ１３０、１３２、１３４、１３６、１３８を給電によって活動状態にすると共に電動モータ５８を停止状態にする処理を含む。

次に、電動アシスト装置５０の電源がオフに変化したか否かの判別を行う（ステップＳ４１）。電源がオフに変化した場合には、電源オフ処理を行う（ステップＳ４２）。電源オフ処理は各センサ１３０、１３２、１３４、１３６、１３８に対する給電を停止する処理を含む。

電源がオフに変化していない場合には、回転角センサ１３０からの信号によってクランク軸２４が正転しているかの判別を行う（ステップＳ４３）。クランク軸２４が正転しない場合には、つまり、ペダル３０が漕がれていない場合には、待機状態処理（ステップＳ４０）に戻り、電動モータ５８を停止状態に維持し、アシストを行わない。

クランク軸２４が正転している場合には、つまり、ペダル３０が漕がれている場合には、クランク軸２４が１回転（正転）した後に（ステップＳ４４）、加速度センサ１３４からの信号により、クランク回転角度範囲θ２における車体加速度αｖの平均値Ｍ２及びクランク回転角度範囲θ３における車体加速度αｖの平均値Ｍ３を算出する（ステップＳ４５）。

次に、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が予め設定されている閾値αｖｓ以上、つまり、クランク回転角度範囲θ３における車体加速度αｖとクランク回転角度範囲θ２における車体加速度αｖとの変化が予め設定されている閾値αｖｓより大きいか否かの判別を行う（ステップＳ４６）。

平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上であるときには、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２に基づいて自転車１０のペダル踏力を推定する演算を行い（ステップＳ４７）、そのペダル踏力の推定値に基づいてモータ駆動指令値を演算し（ステップＳ４８）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ４９）。

平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上でないときには、クランク回転角度θｃ＝９０度におけるクランク軸２４の角速度ω３とクランク回転角度θｃ＝０度におけるクランク軸２４の角速度ω２との比率（ω２／ω３）が１以上である否かの判別を行う（ステップＳ５０）。比率（ω２／ω３）が１以上である場合には、ペダル３０が漕がれていないとして、待機状態処理のステップ（ステップＳ４０）に戻る。

比率（ω２／ω３）が１未満である場合には、ペダル３０が漕がれているとして、比率（ω２／ω３）が予め設定された閾値ωｓ未満である否かの判別を行う（ステップＳ５１）。

比率（ω２／ω３）が閾値ωｓ未満である場合には、クランク軸２４の角速度ωの比率（ω３／ω２）に基づいて自転車１０のペダル踏力を推定する演算を行い（ステップＳ５２）、そのペダル踏力の推定値に基づいてモータ駆動指令値を演算し（ステップＳ４８）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ４９）。

比率（ω２／ω３）が閾値ωｓ未満でない場合には、モータ駆動指令値を予め設定されている小さい固定値に設定し（ステップＳ５３）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ４９）。

何れの場合も、モータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力した後に、クランク軸２４が正転しているか否かの判別ステップ（ステップＳ４３）に戻り、推定されたペダル踏力に基づくモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力することを繰り返す（ステップＳ４４～５２）。

これにより、モータ駆動出力の指令値に基づいて電動モータ５８が駆動され、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上である場合には、車体加速度αｖから推定されるペダル踏力に適合したペダリングのアシストが行われ、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上でない場合には、クランク軸２４の角速度ωから推定されるペダル踏力に適合したペダリングのアシストが行われる。

（実施形態４）
次に、電動アシスト装置５０の制御系の実施形態４を説明する。実施形態４では、図４に示されている制御系が用いられてよい。

踏力推定演算部１５２は、実施形態２と同様に、回転角センサ１３０からクランク回転角度θｃに関する情報を、パルスセンサ１３２からクランク軸２４の回転角度θｃ＝０度に関する情報を、加速度センサ１３４から自転車１０の前後方向の車体加速度αｖに関する情報を取り込み、θｃ＝０度を基準として予め設定されたクランク回転角度範囲θ３、例えば、正回転において、θｃ＝６０度～１２０度＝θ３の範囲における車体加速度αｖの平均値Ｍ３と、クランク回転角度範囲θ２、例えば、正回転において、θｃ＝０度～６０度＝θ２の範囲における車体加速度αｖの平均値Ｍ２との差異から自転車１０のペダル踏力を推定する。

平均値Ｍ３と平均値Ｍ２との差異とは、差値（Ｍ３－Ｍ２）或いは比率（Ｍ３／Ｍ２）である。踏力推定演算部１５２は差値（Ｍ３－Ｍ２）或いは比率（Ｍ３／Ｍ２）が大きいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。

この実施形態でも、ペダル踏力の推定が、ペダル漕ぎによって車体加速度αｖがピークを迎えるクランク回転角度θｃ＝９０度を含むクランク回転角度範囲θ３の車体加速度αｖの平均値Ｍ３と車体加速度αｖが最小になるクランク回転角度θｃ＝０度を含むクランク回転角度範囲θ２の車体加速度αｖの平均値Ｍ２との差異に基づいて行われるので、クランク回転角度θｃ＝９０度の車体加速度αｖ或いはクランク回転角度θｃ＝０度の車体加速度αｖを含まない場合や平均値を用いない場合に比して高い精度をもってペダル踏力の推定が的確に行われる。

また、ペダル踏力の推定が、平均値Ｍ３と平均値Ｍ２との差異とに基づいて行われることにより、坂路や段差等における自転車１０の加速度の影響を受けることなくペダル踏力の推定が行われる。

踏力推定演算部１５２は、更に、回転角センサ１３０からクランク回転角度θｃに関する情報を入力し、車体加速度αｖの平均値Ｍ３と車体加速度αｖの平均値Ｍ２との差異が小さく、車体加速度αｖからペダル踏力を推定し難い場合には、クランク回転角度θｃの２回微分値からクランク回転角度θｃ＝０度におけるクランク軸２４の角加速度αｃ２及びクランク回転角度θｃ＝９０度におけるクランク軸２４の角加速度αｃ３を演算し、角加速度αｃ２と角加速度αｃ３との差異（差値或いは比率）から自転車１０のペダル踏力を推定する。

この場合には、踏力推定演算部１５２は、角加速度αｃ２と角加速度αｃ３との差値（αｃ３－αｃ２）が大きいほど、或いは角加速度αｃ２と角加速度αｃ３との比率（αｃ３／αｃ２）が大きいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。

尚、踏力推定演算部１５２は、クランク回転角度θｃ＝０度を含む、例えば、θｃ＝０度～６０度＝θ２の範囲におけるクランク軸２４の角加速度αｃの平均値と、クランク回転角度θｃ＝９０度を含む、例えば、θｃ＝６０度～１２０度＝θ３の範囲におけるクランク軸２４の角加速度αｃの平均値との差異（差値或いは比率）から自転車１０のペダル踏力を推定してもよい。

このように、車体加速度αｖからペダル踏力を推定し難い場合には、車体加速度αｖに代えてクランク軸２４の角加速度αｃに基づいてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われるから、色々なペダル漕ぎ状態においてペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。

次に、制御装置１５０の実施形態４における制御ルーチンを、図１１に示されているフローチャートを参照して説明する。

この制御ルーチンは、電動アシスト装置５０の電源がオンになることにより開始され、まず、待機状態処理を行う（ステップＳ６０）。待機状態処理は各センサ１３０、１３２、１３４、１３６、１３８を給電によって活動状態にすると共に電動モータ５８を停止状態にする処理を含む。

次に、電動アシスト装置５０の電源がオフに変化したか否かの判別を行う（ステップＳ６１）。電源がオフに変化した場合には、電源オフ処理を行う（ステップＳ６２）。電源オフ処理は各センサ１３０、１３２、１３４、１３６、１３８に対する給電を停止する処理を含む。

電源がオフに変化していない場合には、回転角センサ１３０からの信号によってクランク軸２４が正転しているかの判別を行う（ステップＳ６３）。クランク軸２４が正転しない場合には、つまり、ペダル３０が漕がれていない場合には、待機状態処理（ステップＳ６０）に戻り、電動モータ５８を停止状態に維持し、アシストを行わない。

クランク軸２４が正転している場合には、つまり、ペダル３０が漕がれている場合には、クランク軸２４が１回転（正転）した後に（ステップＳ６４）、加速度センサ１３４からの信号により、クランク回転角度範囲θ２における車体加速度αｖの平均値Ｍ２及びクランク回転角度範囲θ３における車体加速度αｖの平均値Ｍ３を算出する（ステップＳ６５）。

次に、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が予め設定されている閾値αｖｓ以上、つまり、クランク回転角度範囲θ３における車体加速度αｖとクランク回転角度範囲θ２における車体加速度αｖとの変化が予め設定されている閾値αｖｓより大きいか否かの判別を行う（ステップＳ６６）。

平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上であるときには、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２に基づいて自転車１０のペダル踏力を推定する演算を行い（ステップＳ６７）、そのペダル踏力の推定値に基づいてモータ駆動指令値を演算し（ステップＳ６８）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ６９）。

平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上でないときには、クランク回転角度θｃ＝９０度におけるクランク軸２４の角加速度αｃ３とクランク回転角度θｃ＝０度におけるクランク軸２４の角加速度αｃ２との比率（αｃ２／αｃ３）が１以上である否かの判別を行う（ステップＳ７０）。比率（αｃ２／αｃ３）が１以上である場合には、ペダル３０が漕がれていないとして、待機状態処理のステップ（ステップＳ６０）に戻る。

比率（αｃ２／αｃ３）が１未満である場合には、ペダル３０が漕がれているとして、比率（αｃ２／αｃ３）が予め設定された閾値αｃｓ未満である否かの判別を行う（ステップＳ７１）。

比率（αｃ２／αｃ３）が閾値αｃｓ未満である場合には、クランク軸２４の角加速度αｃの比率（αｃ２／αｃ３）に基づいて自転車１０のペダル踏力を推定する演算を行い（ステップＳ７２）、そのペダル踏力の推定値に基づいてモータ駆動指令値を演算し（ステップＳ６８）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ６９）。

比率（αｃ２／αｃ３）が閾値αｃｓ未満でない場合には、モータ駆動指令値を予め設定されている小さい固定値に設定し（ステップＳ７３）、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力する（ステップＳ６９）。

何れの場合も、モータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力した後に、クランク軸２４が正転しているか否かの判別ステップ（ステップＳ６３）に戻り、推定されたペダル踏力に基づくモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路１６０に出力すること繰り返す（ステップＳ６４～７３）。

これにより、モータ駆動出力の指令値に基づいて電動モータ５８が駆動され、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上である場合には、車体加速度αｖから推定されるペダル踏力に適合したペダリングのアシストが行われ、平均値Ｍ３－平均値Ｍ２が閾値αｖｓ以上でない場合には、クランク軸２４の角加速度αｃから推定されるペダル踏力に適合したペダリングのアシストが行われる。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

クランク回転角度範囲θ２、θ３は、図５に示されている角度範囲に限られることはなく、例えば、図１２に示されているように、正回転において、クランク回転角度範囲θ２＝３３０度～３０度、クランク回転角度範囲θ３＝３０度～９０度の範囲であってよい。

また、前記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１０ ：自転車
１２ ：シートチューブ
１３ ：傾斜角センサ
１４ ：ダウンチューブ
１６ ：チェーンステー
１８ ：フレーム
２０ ：軸受筒体
２４ ：クランク軸
２６ ：クランクアーム
２６ ：クランク軸嵌合孔
２７ ：クランクアーム取付ねじ
２８ ：クランクアーム
３０ ：ペダル
３２ ：ドライブスプロケット
５０ ：電動アシスト装置
５２ ：ハウジング
５４ ：円環部
５６ ：延出部
５８ ：電動モータ
６０ ：中心開口
６２ ：円筒部
６４ ：回転出力部材
６６ ：ボス部
７０ ：結合機構
７２ ：結合主部材
７３ ：傾斜縁部
７４ ：クランプ部材
７５ ：ボルト
７６ ：ボルト
７８ ：ねじ部材
８０ ：ボルト
８１ ：貫通孔
９０ ：支持機構
９２ ：マウント部材
９４ ：締結バンド
９６ ：四角枠部
９８ ：支持基部部材
１００ ：四角板状部
１０２ ：垂下片部
１０３ ：貫通孔
１０４ ：支持部材
１０６ ：固定ブッシュ
１０８ ：雌ねじ
１０９ ：雄ねじ
１１０ ：可動ブッシュ
１１２ ：フランジ部
１１４ ：締結ボルト
１２０ ：バッテリ
１３０ ：回転角センサ（回転角検出装置）
１３２ ：パルスセンサ
１３４ ：加速度センサ（加速度検出装置）
１３６ ：傾斜角センサ（傾斜角検出装置）
１３８ ：電圧センサ
１４０ ：電流センサ
１４２ ：クランク正逆転判定部
１５０ ：制御装置
１５２ ：踏力推定演算部
１５４ ：クランク正逆転判定部
１５６ ：踏力有無判定部
１５８ ：モータ駆動制御部
１６０ ：モータ駆動回路

Claims (9)

1. 自転車に取り付けられる電動アシスト装置であって、
   前記自転車のペダルからの踏力によりクランクアームを介して駆動されるクランク軸又は前記クランクアームにトルク伝達関係で接続される電動モータと、
   前記クランク軸のクランク回転角度を検出する回転角検出装置と、
   前記自転車の前後方向の加速度を検出する加速度検出装置と、
   前記電動モータの作動を制御する制御装置とを有し、
   前記制御装置は、
   所定の前記クランク回転角度における前記加速度に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する踏力推定演算部と、
   前記踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータの駆動を制御するモータ駆動制御部とを含み、
   前記電動モータのモータ電流値を検知する電流センサを有し、
   前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記加速度の差異が所定値以上である場合には前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定し、前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が前記所定値未満である場合には互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記モータ電流値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する電動アシスト装置。
2. 前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度を含む回転角度範囲における前記モータ電流値の平均値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する請求項１に記載の電動アシスト装置。
3. 自転車に取り付けられる電動アシスト装置であって、
   前記自転車のペダルからの踏力によりクランクアームを介して駆動されるクランク軸又は前記クランクアームにトルク伝達関係で接続される電動モータと、
   前記クランク軸のクランク回転角度を検出する回転角検出装置と、
   前記自転車の前後方向の加速度を検出する加速度検出装置と、
   前記電動モータの作動を制御する制御装置とを有し、
   前記制御装置は、
   所定の前記クランク回転角度における前記加速度に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する踏力推定演算部と、
   前記踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータの駆動を制御するモータ駆動制御部とを含み、
   前記踏力推定演算部は、前記クランク回転角度から前記クランク軸の角速度を演算し、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が所定値以上である場合には前記加速度の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定し、前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が前記所定値未満である場合には互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記クランク軸の角速度の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する電動アシスト装置。
4. 前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度を含む回転角度範囲における前記クランク軸の角速度の平均値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する請求項３に記載の電動アシスト装置。
5. 自転車に取り付けられる電動アシスト装置であって、
   前記自転車のペダルからの踏力によりクランクアームを介して駆動されるクランク軸又は前記クランクアームにトルク伝達関係で接続される電動モータと、
   前記クランク軸のクランク回転角度を検出する回転角検出装置と、
   前記自転車の前後方向の加速度を検出する加速度検出装置と、
   前記電動モータの作動を制御する制御装置とを有し、
   前記制御装置は、
   所定の前記クランク回転角度における前記加速度に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する踏力推定演算部と、
   前記踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータの駆動を制御するモータ駆動制御部とを含み、
   前記踏力推定演算部は、前記クランク回転角度から前記クランク軸の角加速度を演算し、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記加速度の差異が所定値以上である場合には前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定し、前記加速度或いは前記加速度の平均値の差異が前記所定値未満である場合には互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度における前記クランク軸の角加速度の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する電動アシスト装置。
6. 前記踏力推定演算部は、互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度を含む回転角度範囲における前記クランク軸の角加速度の平均値の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する請求項５に記載の電動アシスト装置。
7. 前記互いに異なる２箇所の前記クランク回転角度の一方は前記ペダルの上死点の角度位置を含み、他方は前記ペダルの上死点から９０度の角度位置を含む請求項１～６の何れか一項に記載の電動アシスト装置。
8. 前記自転車の重力方向に対する傾斜角を検出する傾斜角検出装置を有し、
   前記踏力推定演算部は、前記傾斜角に応じて前記ペダル踏力の推定値を補正する請求項１～７の何れか一項に記載の電動アシスト装置。
9. 請求項１～８の何れか一項に記載の電動アシスト装置を取り付けられた自転車。

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