JPH092370A - 電動補助自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 押し歩きモードを備えた利便性が高く、運転
フィーリングに優れ、安定したアシスト性能を実現する
電動補助自転車を提供する。 【解決手段】 踏力変化量演算手段１３１、アシスト判
定手段１３２、遅延タイマ手段１３３を有するペダル操
作判断手段１３０、モータ駆動制御手段１４０を備えた
主制御部１０１と、モータ駆動制限部１０２とからなる
制御ユニット１００を備えた電動補助自転車１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、人力走行の補助
にモータの動力を利用する電動補助自転車に係り、特に
ペダルを漕ぐ力（以下“踏力”と記す）の時間的変化に
基づいてモータからの補助動力の供給（以下“アシス
ト”と記す）を制御する構成をとることによって、登坂
時等でペダルを漕ぎ続けている場合はアシストを行な
い、踏力検出系の出力が正常でない場合はアシストを停
止させるようにした電動補助自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】人力駆動系と電気駆動系とを並列に設
け、踏力の変化に対応して電気駆動系の出力を制御する
ようにした電動補助自転車において、踏力検出手段の可
動部分の作動が円滑でなく、踏力が予め設定した基準値
以上の状態が一定時間継続した場合は、電気駆動系の出
力を制限することにより、不要な電気駆動系出力が発生
しないようにし、運転感覚が悪くなるのを防止する技術
が特開平５−３１０１７７号公報で提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】平地走行等の通常の走
行状態で、自転車の踏力はペダルの上死点および下死点
でほぼ零となるよう周期的に変化する。このような状態
では、踏力が一定時間継続して基準値を越えている場合
は、踏力検出系の作動が正常でないものと判断して、不
要なアシストが発生しないように制御することができ
る。しかしながら、登坂時等でペダルを漕ぎ続けている
場合は、踏力が周期的にほぼ零にならないことがあり、
登坂時等でアシストが停止してしまう虞れがある。基準
値を高めに設定することで登坂時等のアシスト停止をい
くぶん解消できるが、踏力検出系の正常でない動作を検
出しにくくなる課題がある。

【０００４】また、検出した踏力が基準値を越えている
場合にアシストする構成のものでは、基準値を高めに設
定するとアシストされる期間が短くなり、運転感覚が低
下する課題がある。

【０００５】さらに、電動補助自転車が停止時に踏力が
作用して基準値を超える時には、運転者がアシストを意
図しない場合にもアシストされて動き出してしまうこと
がある。

【０００６】また、登坂時や重い荷物を積んだ状態で電
動補助自転車を押して歩く（以下“押し歩き”と記す）
場合を想定すると、アシスト機能があるにも係わらず従
来と同様に重く、押し歩き時にもアシスト機能が活かさ
れることが望まれる。

【０００７】さらに、電動補助自転車はバッテリ電源
（ノミナル２４Ｖ）で駆動されるため、充分に充電され
た状態では電圧が２４Ｖよりも高く、一方アシスト状態
が継続した場合には電圧が２４Ｖよりも低いため、バッ
テリ電源の電圧によってアシスト量が変化し、運転フィ
ーリングの低下を招く課題がある。

【０００８】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その第１の目的は、登坂時等において
も有効にアシストがなされ、かつ、踏力検出系の動作が
正常でない場合は不要なアシストが生じないようにした
フェールセーフ型の電動補助自転車を提供する。

【０００９】第２の目的は、停止時に踏力が作用しても
停止状態を保つことができる電動補助自転車を提供する
ことにある。

【００１０】第３の目的は、登坂時や重い荷物を積んだ
状態の押し歩きにもアシストすることができる、利便性
の高い電動補助自転車を提供することにある。

【００１１】第４の目的は、バッテリ電源が変動しても
同じ踏力に対してはアシスト量を同じ状態に保つことが
できる、運転フィーリングのよい電動補助自転車を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項１に係る電動補助自転車は、踏力検出手段で検出
した踏力の時間的変化に基づいてペダルを漕いでいる状
態を判断するペダル操作判断手段を備え、このペダル操
作判断手段の判断出力に基づいてモータからの補助動力
の供給を制御することを特徴とする。

【００１３】人力でペダルを漕ぐと踏力に変化が生し、
ペダル操作判断手段は、踏力が時間的変化している場合
はペダルを漕いでいる状態と判断し、モータからの補助
動力の供給を許可する。ペダルを漕いでいる時は補助動
力が供給され、ペダルを漕いでいない状態では踏力が変
化しないので、ペダル操作判断手段は補助動力の供給を
許可しない。よって、踏力検出手段で検出された踏力の
大きさにかかわらず補助動力は供給されない。したがっ
て、踏力検出系の動作が正常でなく基準値（アシスト開
始しきい値）を越える踏力検出出力が発生していても、
不要な補助動力が供給されることはない。

【００１４】請求項２に係る電動補助自転車は、ペダル
を漕いでいない状態と判断した時点から所定の遅延時間
経過するまでの間はペダルを漕いでいる状態の判断出力
を保持する遅延タイマ手段を備えたことを特徴とする。

【００１５】遅延タイマ手段を備え、ペダルを漕いでい
ない状態と判断した時点から所定の遅延時間が経過する
まではペダルを漕いでいる状態の判断出力を保持する構
成とすることで、ペダルを漕ぎ続けている間は継続的に
アシストを行なうことができる。したがって、踏力が基
準値（アシスト開始しきい値）以下の小さな値であって
も、検出された踏力に応じた補助動力を供給することが
可能となり、運転感覚をより向上させることができる。
さらに、踏力検出系の動作が正常でなくペダルを漕ぐの
を止めても踏力検出出力が零にならない場合は、遅延時
間経過後にアシストが停止されるので、不要なアシスト
が継続することはない。

【００１６】請求項３に係る主制御部は、ペダル操作判
断手段がペダルを漕いでいる状態を判断する判断出力に
基づいてトルク零点値を補正するトルク値補正手段を備
え、踏力検出手段が検出するトルクと補正されたトルク
零点値の偏差を補正トルクとすることを特徴とする。

【００１７】主制御部に、ペダル操作判断手段がペダル
を漕いでいる状態を判断する判断出力に基づいてトルク
零点値を補正するトルク値補正手段を備え、踏力検出手
段が検出するトルクと補正されたトルク零点値の偏差を
補正トルクとするので、ペダルを漕いでいない状態を判
断した場合にはトルク零点値を大きな値に設定し、停止
時に比較的大きな踏力が作用してもアシストを禁止して
停止状態を保つことができる。

【００１８】請求項４に係るトルク信号補正手段は、ペ
ダルを漕いでいない状態のトルク零点値からペダルを漕
いでいる状態のトルク零点値までを所定時間で次第に減
少させるトルク信号減衰手段を備えたことを特徴とす
る。

【００１９】トルク信号補正手段に、ペダルを漕いでい
ない状態のトルク零点値からペダルを漕いでいる状態の
トルク零点値までを所定時間で次第に減少させるトルク
信号減衰手段を備えたので、停止状態から走行状態に移
行する際のアシスト量を次第に増加することができる。

【００２０】請求項５に係る主制御部は、押し歩きモー
ド駆動手段を備え、押し歩きスイッチからの情報に基づ
いて所定デューティサイクルのモータ駆動信号でモータ
を駆動することを特徴とする。

【００２１】主制御部に、押し歩きモード駆動手段を備
え、押し歩きスイッチからの情報に基づいて所定デュー
ティサイクルのモータ駆動信号でモータを駆動するの
で、歩行に合せた速度で移動するよう電動補助自転車を
アシストすることができる。

【００２２】請求項６に係る押し歩きモード駆動手段
は、モータ駆動信号を所定時間で次第に増加させる駆動
信号増加手段を備えたことを特徴とする。

【００２３】押し歩きモード駆動手段に、モータ駆動信
号を所定時間で次第に増加させる駆動信号増加手段を備
えたので、押し歩きスイッチが押されても急に押し歩き
モードに移行せず、次第にアシスト量を増加するので、
自然な押し歩きモードを実現することができる。

【００２４】請求項７に係る主制御部は、バッテリ電源
と標準電圧との偏差に基づいてモータ駆動信号のデュー
ティサイクルを補正する係数設定手段を備えたことを特
徴とする。

【００２５】主制御部に、バッテリ電源と標準電圧との
偏差に基づいてモータ駆動信号のデューティサイクルを
補正する係数設定手段を備えたので、バッテリ電源が高
くなると駆動信号のパルス幅を小さくし、バッテリ電源
が低くなると駆動信号のパルス幅を大きく制御すること
により、バッテリ電源がノミナル値の場合と同じアシス
ト量を作用することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る電動
補助自転車の側面図である。電動補助自転車１は、前輪
２Ｆと後輪２Ｒとの間に側面視Ｖ字状の前部フレーム３
を備えるとともに、後輪２Ｒを支持する後部フレーム４
を備える。前部フレーム４は、ヘッドパイプ５から斜め
下りに後方へ直線状に延びるメインフレーム３Ａと、下
方へ向って湾曲する中間部３Ｂおよび略垂直に上下方向
へ延びるシートフレーム３Ｃを有する。後部フレーム４
は、リヤフォーク４Ａとリヤステー４Ｂとブラケット４
Ｃからなる。

【００２７】ヘッドパイプ５にステアリングシャフト６
を旋回自在に嵌装し、ステアリングシャフト６の上端に
ステアリングハンドル７を一体に装着するとともに、ス
テアリングシャフト６の下方に一体に延出したフロント
フォーク８の下端に前輪２Ｆを回転自在に軸止してい
る。メインフレーム３Ａ上に、メインフレーム３Ａと略
同じ長さをなすバッテリケース組立３０を、前側固定部
１０とモータ側コネクタ６０との間で着脱自在に取り付
けている。なお、符号７０はロック装置である。

【００２８】前部フレーム３の中間部３Ｂにハンガープ
レート１１を介して補助動力装置１２を支持している。
補助動力装置１２に前端が取り付けられたリヤフォーク
４Ａは略水平に後方へ延出され、その後端部はシートフ
レーム３Ｃの上端部から斜め下方へ延びる左右一対のリ
ヤステー４Ｂの後端部と一緒にブラケット４Ｃで結合し
ている。このブラケット４Ｃで後輪２Ｒの車軸２ａおよ
び従動スプロケット１３を回転自在に支持する。

【００２９】シートフレーム３Ｃの上端部にシートポス
ト１４を介してサドルシート１５を支持し、前部フレー
ム３および補助動力装置１２の周囲は車体カバー１６で
覆っている。この車体カバー１６は左右に分割される構
造であり、車体カバー１６の前端部は前側固定部１０と
バッテリケース組立３０の前部を覆うようにしている。
バッテリケース組立３０の前部を覆う部分には、斜面壁
１６ａを形成している。この斜面壁１６ａの傾斜は、バ
ッテリケース組立３０の前端両側部に形成した段差部
（図３中の符号３０ａ）の傾斜と一致させている。ま
た、車体カバー１６には、バッテリケース組立３０の後
端部が当接する斜面壁１６ｂを形成している。車体カバ
ー１６はシートフレーム３Ｃの前方部分を開口部とする
構造としており、この開口部を前面パネル１７で塞ぐ構
造としている。

【００３０】補助動力装置１２は、制御ユニット１００
とモータ１８およびミッション１９を備える。ミッショ
ン１９の出力軸であるクランク軸２０は駆動スプロケッ
ト２１と一体に回動し、チェーン２２を介して後輪２Ｒ
の従動スプロケット１３を回転させる。

【００３１】クランク軸２０には、足踏みで人力駆動す
るためのペダル２３を取り付けている。モータ１８はバ
ッテリケース組立１２内のバッテリから供給される電力
で回転駆動されて補助動力を発生する。制御ユニット１
００は、ペダル２３からのトルクと駆動スプロケット２
１の回転速度とに基づいてモータ１８の運転を制御す
る。

【００３２】図２は前部フレーム部分の側面図である。
この図は車体カバー１６を取り外した状態を示してい
る。図２に示すように、前側固定部１０はメインフレー
ム３Ａの前端部に設けられ、モータ側コネクタ６０は中
間部３Ｂの近傍に設けている。バッテリケース組立３０
は、後端部をモータ側コネクタ６０へ嵌合した状態で、
前端部をロック装置７０で施錠した実線Ａで示す取付位
置と、ロック装置７０を解錠して前端部を持ち上げた仮
想線Ｂで示すポップアップ位置をとることができる。

【００３３】仮想線Ｃは、バッテリケース組立３０をメ
インフレーム３Ａの長さ方向に対して略直交する方向へ
取り外した状態（または取付前の状態）を示す。仮想線
Ｃで示す状態からバッテリケース組立３０をＸ矢示方向
に下げ、仮想線Ｂで示す位置からＹ矢示方向へスライド
させながら押し下げることで、バッテリケース組立３０
を装着でき、その逆の手順で脱着できる。

【００３４】車体カバー１６の内側面にリミットスイッ
チ２５を取り付け、バッテリケース組立３０を車体カバ
ー１６上に装着したときに、バッテリケース組立３０の
下部ケース３２の底部３２ａに形成した突起３２ｂがア
クチュエータ２５ａを押圧してリミットスイッチ２５が
オンするようにしている。

【００３５】図３はバッテリケース組立の一部破断側面
図である。バッテリケース組立３０は、プラスチック製
の上ケース３１と下ケース３２からなる２分割構造とし
ており、上ケース３１と下ケース３２との合わせ部には
互に重なり合う段部を設けてラビリンス構造を形成し、
水等の進入を防止している。 下ケース３２から上方へ
突出させた係合爪３２ｃで上下のケース３１、３２の前
方側の側部を係合するとともに、バッテリケース組立３
０の後方側はタッピングねじ３３を用いて上下のケース
３１、３２を締結することで、上下のケース３１、３２
を分離可能に一体化している。下ケース３２の底部３２
ａには、ゴムクッション材３４を設け、バッテリケース
組立３０の装着時にはこのゴムクッション材３４を介し
てバッテリケース組立３０の底部がメインフレーム３Ａ
側と当接される。

【００３６】バッテリケース組立３０内にバッテリパッ
ク３５を収容している。上ケース３１の内面にリブ３１
ａを下方に突出させて形成し、このリブ３１ａに溝ゴム
３６を取り付けている。下ケース３２の底部内面には板
状のクッションゴム３７を配設している。バッテリパッ
ク３５は、バッテリパック３５の上部が溝ゴム３６に当
接され、バッテリパック３５の下部が板状のクッション
ゴム３７に当接されて防振支持される。

【００３７】バッテリケース組立３０の前端部にハンド
ル３８を回動自在に取り付け、バッテリケース組立３０
の前端部の側面に斜めの段差部３０ａを形成している。
この段差部３０ａの形状は、図１ならびに図２で示した
前側固定部１０を覆う車体カバー１６の前端部に設けた
斜面壁１６ａと一致する。前端部の前面３０ｂの下部は
後方へ食い込む切欠き状の押し圧段部３０ｃを形成して
いる。

【００３８】バッテリケース組立３０の後端部側面に
は、後方へ斜め上がりの後部斜面３０ｄを形成してい
る。後部斜面３０ｄの形状は、図１ならびに図２に示し
た車体カバー１６に形成した斜面壁１６ｂと一致させて
いる。上ケース３１の後端面３０ｅは、後部斜面３０ｄ
と逆に傾斜させている。

【００３９】バッテリケース組立３０の後端部には、バ
ッテリ側コネクタ（雌型コネクタ）５０をビス３９等を
用いて取り付けている。バッテリ側コネクタ５０の背面
５０ａはモータ側コネクタ６０の突当面をなすもので、
背面５０ａの中央部には側面視略三角形状の位置決め用
の係合突起５１を設けている。バッテリ側コネクタ５０
の底部後端部は後方上がりに傾斜するガイド斜面５０ｂ
としている。

【００４０】バッテリパック３５は、多数の単位電池３
５ａを上下２段に並べ、各単位電池３５ａを電気的に直
列に接続したものを熱収縮チューブ３５ｂで１パック化
したものである。各単位電池３５ａは、例えばニッケル
−カドミウム電池等の充電可能なものを用いている。隣
り合う単位電池３５ａをそれぞれ導電板３５ｃを用いて
電気的に直列接続している。バッテリパック３５の電気
的出力はヒューズ４０を介してバッテリ側コネクタ５０
の放電用端子へ接続している。符号４１は温度検出用サ
ーミスタ、４１ａはそのリード線である。

【００４１】符号４２は充電端子であり、この充電端子
４２は下ケース３２の後部側面に設けている。この充電
端子４２は逆流防止用のダイオードを内蔵している。放
電端子（バッテリ側コネクタ）とは独立に充電端子４２
を設けているので、バッテリケース組立３０を電動補助
自転車１に装着した状態でも、また、取り外した状態で
も充電が可能である。

【００４２】図４はバッテリケース組立の前側固定部の
詳細構造を示す側面図である。前側固定部１０は、ロッ
ク装置７０とポップアップ機構８０を備え、ロック装置
７０は、ヘッドパイプ５とメインフレーム３Ａの前端部
間に設けられた断面略Ｌ字状に屈曲する前部ブラケット
７１の上下方向に延びる立壁部７１ａに取り付けてい
る。

【００４３】このロック装置７０は、鍵穴に差込まれた
キー７０Ｋ（図５参照）の回動操作によって電源のオン
・オフを行なうメインスイッチ機能とともに、ロックピ
ン７２をバッテリケース組立３０の前端部の前面３０ｂ
に形成されたロック穴７３へ出入してバッテリケース組
立３０の施錠または解錠を行なう機能を備えたコンビネ
ーションスイッチになっている。

【００４４】キー７０Ｋをオン位置に操作し、バッテリ
パック３５からモータ１８へ給電可能な状態となると、
ロックピン７２はバッテリケース組立３０を施錠した状
態になる。この施錠状態でバッテリケース組立３０の取
り外しはできない。また、この施錠状態（キーがオン位
置）でキー７０Ｋの抜き取りはできない。キー７０Ｋが
オフ位置のときは、通電を停止し、オフ位置でキー７０
Ｋの抜き取りが可能になるが、ロックピン７２は施錠状
態のままである。オフ位置からキー７０Ｋを押し回しに
よってロック位置にすると、ロックピン７２が解錠され
てバッテリケース組立３０の取り外しが可能になる。

【００４５】バッテリケース組立３０の前端部の前面３
０ｂに、ビス７４によってロックプレート７５を取り付
け、前面３０ｂを補強している。ロックプレート７５に
はロック穴７３と一致する開口部７５ａを設けている。
また、ロックプレート７５の下端部は押し圧段部３０ｃ
まで延びて露出する段部をなし、前後方向の解錠時押当
面７５ｂおよび施錠時押当面７５ｃをなしている。

【００４６】ポップアップ機構８０は、ロック装置７０
の下方の立壁部７１ａに設けられたステー８１、これに
続くスライド軸８２を介して支持された揺動アーム８
３、この揺動アーム８３を反時計方向へ回動付勢するテ
ンションスプリング８４（図２および図５参照）を備え
ている。

【００４７】図５はバッテリケースの前側固定部の詳細
構造を示す平面図である。ステー８１は車幅方向へ間隔
を持って前方へ突出するように対をなして設けられ、そ
れぞれに前後方向へ長く延びる長穴８１ａが形成され、
スライド軸８２を前後方向へ移動可能にしている。一
方、揺動アーム８３は平面視略コ字状をなし、左右一対
の偏平部８３ａは各ステー８１の外側に重ねられてい
る。

【００４８】スライド軸８２は、左右のステー８１の長
穴８１ａを通って揺動アーム８３の左右の偏平部８３ａ
間を横断する方向へ延び、揺動アーム８３をステー８１
に対して前後方向へ移動自在に、かつスライド軸８２の
回りに揺動自在に連結している。

【００４９】揺動アーム８３のうち車幅方向へ延びて左
右の偏平部８３ａを連結する部分は押当部８３ｂをな
す。この押当部８３ｂは、図４に示すように、ロックプ
レート７５の解錠時押当面７５ｂならびに施錠時押当面
７５ｃへ押当可能になっている。

【００５０】図２ならびに図５に示すように、テンショ
ンスプリング８４はメインフレーム３Ａの左右側面に長
さ方向へ沿って設けた一対のコイルスプリングで構成し
ている。図５に示すように、揺動アーム８３の偏平部８
３ａの前端部に下方へ突出させた取付突部８３ｃを形成
しており、この取付突部８３ｃにテンションスプリング
８４の前側取付部８４ａを係止している。テンションス
プリング８４の後側取付部８４ｂは、図２に示すよう
に、メインフレーム３Ａの側面に突出された突部８５へ
係止している。

【００５１】テンションスプリング８４は揺動アーム８
３を常時後方へ引くように付勢し、かつ押当部８３ｂを
反時計回り方向へ回動付勢している。したがって、図４
で仮想線Ｂで示すポップアップ位置のときは、揺動アー
ム８３が後方へ引かれてスライド軸８２が長穴８１ａの
後端部へ移動し、押当部８３ｂが解錠時押当面７５ｂを
押して上方へ持ち上げるため、テンションスプリング８
４の引っ張り力はほとんどが押し上げ力Ｆ１として作用
する。

【００５２】また、実線Ａで示すバッテリケース組立３
０の取付状態では、解錠押当面７５ｂが押当部８３ｂを
下方へ時計回り方向へ押し下げるため、揺動アーム８３
はメインフレーム３Ａの長さ方向と略平行になり、押当
部８３ｂが施錠時押当面７５ｃによって揺動アーム８３
に抗して前方へ押され、スライド軸８２が長穴８１ａの
が前端部へ移動する。

【００５３】このため、テンションスプリング８４の反
力は押当部８３ｂが解錠時押当面７５ｂおよび施錠時押
当面７５ｃを押す力となる。押当部８３ｂが施錠時押当
面７５ｃを後方へ押す力Ｆ２が解錠時押当面７５ｂを押
し上げる力Ｆ３よりも著しく大きくなる。この押し上げ
力Ｆ３はロック装置７０を解除したときバッテリケース
組立３０の前部をポップアップするに足る程度の大きさ
である。

【００５４】さらに、ポップアップ位置ではスライド軸
８２がステー８１の長穴８１ａの後端部まで移動すると
ともに、押当部８３ｂが反時計回り方向へ回動して当接
する解錠時押当面７５ｂを押し上げる。

【００５５】図２および図４中の符号７０Ｉはインジケ
ータであり、ロック装置７０のオン位置を示すものであ
る。図４中の符号１６Ｓは車体カバー１６の取付用ステ
ーであり、この取付用ステー１６Ｓは前部ブラケット７
１の上部に設けられている。

【００５６】次にモータ側コネクタの構造を説明する。
図６はバッテリケース組立の後部取付構造を示す側断面
図、図７はモータ側コネクタの側面図、図８はモータ側
コネクタの正面図、図９はモータ側コネクタの平面図、
図１０は位置決め突起の拡大図である。

【００５７】図２に示したように、モータ側コネクタ６
０は前部フレーム３の中間部３Ｂ近傍に設けている。図
７ならびに図８に示すように、モータ側コネクタ６０
は、上側取付部６０ａと、下側取付部６０ｂを備える。
モータ側コネクタ６０の背面６０ｃの内側には、当接面
６０ｄとガイド斜面６０ｅを形成している。モータ側コ
ネクタ６０の背面６０ｃには、係合凹部６１ａを内側に
形成した突部６１を後方へ突出させて形成している。

【００５８】図６に示すように、モータ側コネクタ６０
の上側取付部６０ａは、図示しないシートフレーム３Ｃ
の前方部分を開口部を塞ぐ（図２参照）前面パネル１７
の下端部前面中央部１７ａと重ねられ、ビス６２とナッ
ト６３で取り付けられる。なお、下端部前面中央部１７
ａの傾斜と、バッテリケース組立３０の上ケース３１の
背面３０ｅの傾斜は、バッテリケース組立１２の取付時
に一致するようにしている。

【００５９】バッテリケース組立３０の装着によって、
バッテリ側コネクタ５０とモータ側コネクタ６０とが嵌
合接続された際に、バッテリ側コネクタ５０の背面がモ
ータ側コネクタ６０の当接面６０ｄに当接して、バッテ
リケース組立３０の長手方向の位置決めをするようにし
ている。

【００６０】モータ側コネクタ６０のガイド斜面６０ｅ
は、バッテリ側コネクタ５０のガイド斜面５０ｂに対応
する位置にガイド斜面５０ｂとほぼ同一の傾斜面で形成
しており、バッテリケース組立３０の装着・脱着をガイ
ド（案内）する。

【００６１】モータ側コネクタ６０の突部６１ならびに
係合凹部６１ａは、バッテリ側コネクタ５０の係合突起
５１に対応する位置に設けている。係合凹部６１ａは係
合突起５１よりも大きめに形成し、バッテリケース組立
３０の装着時に係合突起５１の頂部５１ａが係合凹部６
１ａ内の頂面６１ｂに当接して、バッテリケース組立３
０の上下方向の位置決めをするようにしている。係合凹
部６１ａの下側の傾斜面６１ｃならびに係合突起５１の
下側の傾斜面５１ｂはそれぞれ同程度の傾斜としている
が、両者６１ｃ、５１ｂ間にある程度の間隙を形成する
ようにしている。

【００６２】図８に示すように、モータ側コネクタ６０
は左右一対のモータ用端子６４を備える。図６に示すよ
うに、モータ用端子６４はピン形状をしており、その先
端部６４ａはバッテリケース組立３０の内方へ突出させ
ている。モータ用端子６４の後端部６４ｂはモータ側コ
ネクタ６０の背面６０ｃから外部へ突出させ、コード６
５を接続する構造としている。このコード６５は制御ユ
ニット１００へ接続される。

【００６３】図７および図８に示すように、モータ側コ
ネクタ６０の左右には、バッテリ側コネクタ５０と嵌合
する一対の側壁部６０ｆを形成し、側壁部６０ｆの前縁
部６０ｇはバッテリケース組立３０の後部斜面３０ｄと
当接するようにしている。図８に示すように、左右一対
のモータ用端子６４の中間部には位置決め突起６０ｈを
当接面６０ｄと一体に形成している。図９に示すよう
に、位置決め突起６０ｈの先端は、各モータ用端子６４
の先端部６４ａよりも前方へ長く突出している。

【００６４】次にバッテリ側コネクタの構造を説明す
る。図１１はバッテリ側コネクタの正面図、図１２はバ
ッテリ側コネクタの背面図、図１３はバッテリ側コネク
タの平面図、図１４はバッテリ側コネクタの側断面図で
ある。

【００６５】図６に示したように、バッテリ側コネクタ
５０の上部５０ｃは上ケース３１の内側に入っている。
バッテリ側コネクタ５０の上部５０ｃの背面には、上ケ
ース３１の後端面３０ｅと嵌合する位置決め用突起５２
を設けている。この位置決め用突起５２は、図１２に示
したように、左右一対設けている。

【００６６】図６に示すように、バッテリ側コネクタ５
０の下部５０ｄは、下ケース３２の後端面外側から、図
１１および図１２に示す左右一対のビス通し穴５３を用
いて、図６に点線で示すビス５４で取り付けられてい
る。バッテリ側コネクタ５０がバッテリケース組立３０
内に取り付けられた状態で、バッテリ側コネクタ５０の
係合突起５１はバッテリケース組立３０の後端から突出
する。

【００６７】係合突起５１の下側でモータ側コネクタ６
０のモータ用端子６４と対応する位置に、端子出入穴５
５を形成している。端子出入穴５５は、バッテリ側コネ
クタ５０内に形成した凹部５０ｅに連通している。バッ
テリケース組立３０を装着した状態で、モータ用端子６
４は端子出入穴５５を通って凹部５０ｅ内に突入する。

【００６８】凹部５０ｅ内には板ばね状の放電用端子５
６が上下方向に配設している。この放電用端子５６の上
端部は、バッテリパック３５からの電源リード線３５ｄ
とともにビス５７ａを用いて共締めされている。図６、
図１３ならびに図１４では、バッテリ側コネクタ５０の
上部５０ｃにナット５７ｂを予め差し込み固定しておく
構造を示したが、ナット５７ｂを用いる代りにねじ用の
した穴を設けた肉厚部を形成し、タッピングねじ等を用
いて放電用端子５６の上端部ならびに電源リード線３５
ｄを共締めするようにしてもよい。

【００６９】図６に示すように、放電用端子５６の下端
部の自由端は、仮想線で示すように端子出入穴５５の凹
部５０ｅに臨む出口部に被さるようになっており、バッ
テリケース組立３０の装着状態では、モータ用端子６４
の先端部６４ａに当接によって、実線で示すように弾性
変形し、高い接点圧を得るようにしている。

【００７０】図１１および図１２の示すように、左右の
端子出入穴５５の間に所定間隔で上下方向へ平行する一
対のリブ５８を形成し、これらのリブ５８に挟まれた部
分に上下方向へ長い長穴５９を形成している。バッテリ
側コネクタ５０をモータ側コネクタ６０へ接続すると
き、モータ側コネクタ６０の位置決め突起６０ｈがこの
長穴に差し込まれるようになっている。

【００７１】図２に示したバッテリケース組立３０の取
付位置（実線Ａ）ならびにポップアップ位置（仮想線
Ｂ）のいずれの状態でも、モータ用端子６４の先端部６
４ａが端子出入穴５５に嵌合して、先端部６４ａが放電
用端子５６に当接して導通可能状態となる。そこで、ポ
ップアップ位置ではリミットスイッチ２５がオフとなっ
て通電を遮断し、バッテリケース組立３０の取付状態で
リミットスイッチ２５がオンになって通電するようにし
ている。

【００７２】モータ側コネクタ６０とバッテリケース組
立３０の後部との結合および分離は、バッテリケース組
立を図２のＹ矢示方向へスライドさせてバッテリ側コネ
クタ５０の放電用端子５６に対してモータ用端子６４を
出入させ、同時にモータ側コネクタ６０の係合凹部６１
ａに対してバッテリ側コネクタ５０の係合突起５１を出
入させることによってなされる。このときバッテリケー
ス組立３０のＹ矢示方向におけるストローク量は、ポッ
プアップ機構８０のスライド軸８２のストロークでまか
なわれる。

【００７３】図２の実線Ａで示す取付位置で、バッテリ
ケース組立３０の後端部に設けられたバッテリ側コネク
タ５０がモータ側コネクタ６０へ嵌合して直当てで固定
される。両コネクタ５０、６０の嵌合直当てによって前
後左右上下の３方向のいずれも正確に位置決めされる。
したがって、バッテリケース組立３０の寸法誤差に影響
されずに、放電用端子５６とモータ用端子６４の接点結
合を正確にできる。がたつきが少ないので接点摩耗も少
なくなる。

【００７４】両コネクタ５０、６０の嵌合直当てによる
位置決めに加え、バッテリ側コネクタ５０の係合突起５
１をモータ側コネクタ６０の係合凹部６１ａへ嵌合させ
ることによって、バッテリケース組立３０の上下方向の
位置決めがなされる。バッテリケース３０の後端がモー
タ側コネクタ６０の左右の側壁６０ｆの内側に嵌合する
ことによって、左右方向の位置決めがなされる。このた
め、端子間５６、６４の接続をより確実にできる。

【００７５】さらに、ポップアップ機構８０の揺動アー
ム８３を介してテンションスプリング８４によりバッテ
リケース３０を後方へ押し付けるため、放電用端子５６
とモータ用端子６４の結合方向へ押し付ける力が働くこ
とになり、放電用端子５６の下側自由端とモータ用端子
６４の先端部６４ａとの接点圧を高くできる。この高い
接点圧によっても車体振動に伴う両端子５６、６４間に
おけるチャタリングなどの接点圧変化を防止して、接点
摩耗を防ぎ端子寿命を長くできる。

【００７６】放電用端子５６の自由端を板ばね状とし、
モータ用端子６４の先端部６４ａが放電用端子５６の自
由端を弾性変形させながら接触しているから、接点圧を
高めるのに有効であり、さらに、バッテリケース組立３
０を前方へ斜め上がりに傾斜させている点でもバッテリ
ケース組立３０の自重による接点圧の増加を期待でき
る。

【００７７】バッテリケース組立３０を取り外す場合に
は、キー７０Ｋによってロック装置７０を解錠すれば、
テンションスプリング８４のばね力によって、スライド
軸８２が長穴８１ａの後端部に達するまで後方へスライ
ドして引き戻され、同時に揺動アーム８３が反時計回り
方向へ揺動して、図２および図４に仮想線で示めすよう
に、バッテリケース組立３０の前部を押し上げたポップ
アップ位置になるので、ハンドル３８を持ってメインフ
レーム３Ａの長さ方向に対して直交する方向（図２のＸ
矢示方向）へバッテリケース組立３０を引けば、仮想線
Ｃで示すように容易に取り外しできる。

【００７８】バッテリケース組立３０を取り付けるに
は、図２に仮想線Ｃで示したように、バッテリケース組
立３０をメインフレーム３Ａの上方にメインフレーム３
Ａと略平行に保持し、下方（Ｘ矢示方向）へ移動し、つ
いでメインフレーム３Ａの長さ方向と略平行の方向（Ｙ
矢示方向）に後方へスライドさせ、バッテリ側コネクタ
５０をモータ側コネクタ６０へ嵌合する。

【００７９】これにより係合突起５１が係合凹部６１ａ
へ嵌合し、同時にモータ用端子６４がバッテリ側コネク
タ５０内へ入って、モータ用端子６４の先端部６４ａが
放電用端子５６と接触する。これらの動作は、モータ側
コネクタ６０の位置決め作用によってスムーズかつ確実
になされる。この時点でモータ用端子６４の先端部６４
ａと放電用端子５６とは接触状態になっているが、リミ
ットスイッチ２５がオフしているため通電を遮断し、端
子の耐久性を高めている。

【００８０】このとき揺動アーム８３は仮想線で示す位
置にあり、図４に示すように、バッテリケース組立３０
の前部の解錠時押当面７５ｂが揺動アーム８３の押当部
８３ｂへ当接するが、押当部８３ｂへ働くテンションス
プリング８４の押し上げ力がバッテリケース組立３０の
重量を支えるようになっているため、バッテリケース組
立３０は仮想線Ｂで示すように前側をやや上方へ傾けた
ポップアップ位置となる。

【００８１】このポップアップ位置のように、ロック装
置７０よる施錠がなされていない状態は、バッテリケー
ス組立３０のセット（装着）が不充分な状態であり、こ
のままで走行するとバッテリケース組立３０の脱落や放
電用端子５６とモータ用端子６４との間で導通不良を生
ずることになる。しかしながら、このような状態では必
ずポップアップ位置になるから、直ちに目視確認でき
る。

【００８２】続いて、バッテリケース組立３０の前端部
を押し下げると、施錠時押当面７５ｃが揺動アーム８３
の押当部８３ｂを時計回り方向へ押し下げるため、揺動
アーム８３は、テンションスプリング８４のばね力に抗
してスライド軸８２が長穴８１ａ内を移動して前端部に
達するまで押し込まれて前方へスライドし、実線で示す
状態となる。

【００８３】キー７０Ｋを操作してロック装置７０を施
錠すると、押当部８３ｂを後方へ押す分力が増大してバ
ッテリケース３０を後方へ押し付ける。このため、バッ
テリ側コネクタ５０はモータ側コネクタ６０内へより強
く押し込まれて確実に固定される。

【００８４】このとき、バッテリ側コネクタ５０のガイ
ド斜面５０ｂがモータ側コネクタ６０内のガイド斜面６
０ｅにガイドされるため、係合突起５１の頂部５１ａが
係合凹部６１ａの頂面６１ｂに当接して上下方向の位置
決めをする。よって、モータ用端子６４の先端部６４ａ
がバッテリ側コネクタ５０内の凹部５０ｅにより深く進
入し、放電用端子５６をより大きく前方へ弾性変形させ
て、安定した接点間接触を実現する。

【００８５】図１５はミッションならびに踏力検出手段
の模式構造図である。クランク軸２０の軸方向中間部に
は、直径方向に貫通して軸方向に延びる貫通孔２０ａを
形成している。この貫通孔２０ａの内部にクランク軸２
０と同軸に収納されたトーションバー９１は、その左端
（入力端）に形成された頭部９１ａをカラー９２を介し
てクランク軸２０に結合するとともに、その右端（出力
端）に形成された頭部９１ｂを環状の駆動部材９３の内
周に形成した凹溝に圧入によって結合させている。クラ
ンク軸２０の貫通孔２０ａの互に対向する壁面は概略円
弧状に湾曲させており、これによってトーションバー９
１の自由端側の頭部９１ｂに対する所定角度の相対回転
を許容するとともに、過大な荷重が作用してときのトー
ションバー９１の破断を防止している。

【００８６】スリーブ９４の内周に固着されたベベルギ
ヤ９５と環状の駆動部材９３との間に第１一方向クラッ
チ９６を設けている。図示しないペダル２３を踏んでク
ランク軸２０を正転させると、クランク軸２０のトルク
はトーションバー９１、駆動部材９３、ベベルギヤ９５
およびスリーブ９４を介して、このスリーブ９４の外周
にスプライン結合された駆動スプロケット２１に伝達さ
れ、チェーン２２ならびに図１に示した従動スプロケッ
ト１３を介して後輪２Ｒへ伝達される。また、図示しな
いペダル２３を踏んでクランク軸２０を逆転させると、
第１一方向クラッチ９６がスリップすることによって、
クランク軸２０の逆転が許容される。

【００８７】モータ１８が回転駆動されるとその出力軸
１８ａのトルクは、４個のスパーギヤ９７Ａ、９７Ｂ、
９７Ｃ、９７Ｄ、２個のベベルギヤ９８、９５を介して
駆動スプロケット２１に伝達される。また、駆動用モー
タ１８が停止している状態でも人力による駆動スプロケ
ット２１の回転を妨げないように、第２一方向クラッチ
９９を第１中間軸９７Ｅに設けている。なお、符号９７
Ｆは第２中間軸である。

【００８８】踏力検出手段１１０は、踏力（トルク）に
よるねじれを軸方向の変位に変換するトルク−変位変換
手段１１１と、変位に応じた電気信号を出力するストロ
ークセンサ１１２とで構成している。トルク−変位変換
手段１１１は、クランク軸２０と一体に回転するスライ
ダインナ１１１ａに端面に形成した凸状のカム面と、駆
動部材９３の端面に形成した凹状のカム面とを係合させ
て構成している。

【００８９】クランク軸２０の回転数を検出するため、
クランク軸２０とトーションバー９１の頭部９１ａとを
結合するカラー９２の外周に歯部９２ａを形成し、この
歯部９２ａに対向させてクランク軸回転センサ１２０を
配設している。クランク軸回転センサ１２０は、歯部９
２ａを光学的もしくは磁気的に検出して検出パルスを出
力するよう構成している。

【００９０】図１６は請求項１および請求項２に係る制
御ユニットの機能ブロック構成図である。制御ユニット
１００は、マイクロコンピュータシステムを利用して構
成した主制御部１０１と、マイクロコンピュータシステ
ムを用いないで構成したモータ駆動制限部１０２と、モ
ータ１８への給電を制御するリレーＲＬと、モータドラ
イバーを構成する電力用電界効果トランジスタＦＥＴを
備える。符号ＢＡＴはバッテリケース組立内のバッテリ
パックに収容されたバッテリ電源、符号ＫＳＷはロック
装置のキーで操作されるメインスイッチ（コンビネーシ
ョンスイッチ）である。

【００９１】主制御部１０１は、ペダル操作判断手段１
３０と、モータ駆動制御手段１４０とを備える。ペダル
操作判断手段１３０は、踏力検出手段１１０で検出した
踏力Ｔに基づいてペダルを漕いでいる状態か否かを判断
し、ペダルを漕いでいる状態と判断するとアシスト許可
指令Ａを出力するもので、踏力変化量演算手段１３１
と、アシスト判定手段１３２と、遅延タイマ手段１３３
とを備える。

【００９２】踏力変化量演算手段１３１は、所定の時間
間隔毎に踏力（トルク信号）Ｔを検出し、前回の検出値
と比較し、踏力増加量（単位時間当りの踏力増加量）Δ
Ｔを演算し出力する。

【００９３】アシスト判定手段１３２は、踏力増加量Δ
Ｔと予め設定したアシスト許可しきい値ΔＴｔｈとを比
較し、踏力増加量ΔＴがアシスト許可しきい値ΔＴｔｈ
以上の場合はペダルを漕いでいる状態と判断し、例えば
Ｈレベルのペダル踏込検出出力Ｐを出力する。踏力増加
量ΔＴがアシスト許可しきい値ΔＴｔｈ未満の場合は例
えばＬレベルを出力する。

【００９４】遅延タイマ手段１３３は、例えばＨレベル
のペダル踏込検出出力Ｐが供給されている間は無条件に
アシスト許可指令Ａを出力し、ペダル踏込検出出力Ｐが
供給されなくなって時点から予め設定した遅延時間ｔｄ
が経過するまでの間はアシスト許可指令Ａの出力を保持
した後に、許可指令Ａの出力を停止する。

【００９５】モータ駆動制御手段１４０は、アシスト許
可指令Ａが供給されるとリレー駆動指令ＲＤを出力して
リレーＲＬを動作させるとともに、クランク軸回転セン
サ１２０から出力されるパルス信号１２０ａのパルス周
期に基づいてクランク軸回転速度を演算し、クランク軸
回転速度と踏力検出手段１１０で検出した踏力Ｔとに基
づいて予め登録したＰＷＭマップを参照して（もしくは
予め準備した計算式を利用して）モータ１８の単位時間
当たりの通電比率（デューティ）を求め、求めた通電比
率（デューティ）に対応してＰＷＭ変調されたモータ駆
動信号１４０ａを生成し出力する。

【００９６】モータ駆動制限部１０２は、しきい値電圧
発生手段１０２ａで生成したしきい値電圧ＶＴＨと踏力
検出手段１１０で検出した踏力Ｔに係る電圧とを比較し
て、踏力Ｔに係る電圧がしきい値電圧ＶＴＨを越えてい
るときはＨレベル、越えていないときはＬレベルのモー
タ運転許可／制限指令信号ＭＳを出力する電圧比較器１
０２ｂと、論理積回路（アンドゲート）１０２ｃとを備
える。論理積回路（アンドゲート）１０２ｃの一方の入
力端子にはＰＷＭ変調されたモータ駆動信号１４０ａ
が、他方の入力端子にはモータ運転許可／制限指令信号
ＭＳが供給され、この論理積回路（アンドゲート）１０
２ｃの出力信号１０２ｄに基づいてモータドライバーを
構成する電力用電界効果トランジスタＦＥＴをスイッチ
ング駆動する。

【００９７】図１７は踏力の時間変化の一例を示すタイ
ムチャートである。停車状態から発進する際には大きな
踏力が必要であるが、平坦路を走行する場合には少ない
踏力で充分である。そこで、平坦路を低車速で走行して
いる状態でもアシストできるように、ペダルを漕いでい
るか否かを判定するアシスト許可しきい値ΔＴｔｈを設
定している。

【００９８】なお、運転者がペダルを踏込んだことを検
出するためのアシスト許可しきい値ΔＴｔｈは、踏力の
絶対値や車速、クランク軸回転速度等をパラメータにし
て可変してもよい。また、停車状態ではアシスト許可し
きい値ΔＴｔｈを高く設定し、クランク軸の回転が検出
された後はアシスト許可しきい値ΔＴｔｈを低く設定し
てもよい。このようにアシスト許可しきい値ΔＴｔｈに
ヒステリシス特性をもたせることで、停車状態でペダル
を軽く踏込んだだけではアシストが発生しないようにす
ることができる。

【００９９】図１８はペダルを漕ぐ周期と遅延時間との
関係を示すタイムチャートである。アシスト許可の遅延
時間ｔｄは、ペダルをゆっくりと漕いでいる状態でも踏
力Ｔのピークからボトムまでの間でアシストが停止しな
いよう設定する。クランク軸回転速度に応じて遅延時間
ｔｄを可変する構成にしてもよい。このような構成をと
ることで、ペダルをきわめてゆっくり漕いでいる場合で
も確実にアシストできる。また、遅延時間ｔｄは、踏力
の絶対値や車速等をパラメータにして可変してもよい。

【０１００】図１９は請求項１および請求項２に係る主
制御部の動作を示すフローチャートである。メインスイ
ッチがオンされると主制御部１０１は動作状態となる。
ステップＳ１でクランク軸回転速度の演算を行ない、ス
テップＳ２で踏力Ｔの単位時間当りの増加量ΔＴを演算
する。ステップＳ３でペダルの踏込操作がなされている
か否か判定する。踏力Ｔの増加量ΔＴがアシスト許可し
きい値ΔＴｔｈ以上の場合はペダルを漕いでいると判断
し、ステップＳ４でアシスト許可指令Ａを出力し、ステ
ップＳ５でリレーＲＬを動作させてモータ１８への給電
を可能な状態にし、ステップＳ６でＰＷＭ変調されたモ
ータ駆動信号１４０ａを生成し出力する。

【０１０１】ステップＳ３でペダルを漕いでいない（踏
力Ｔの増加量ΔＴがアシスト許可しきい値ΔＴｔｈ未
満）と判断した場合は、ステップＳ７で遅延時間ｔｄが
経過したか否かを監視し、遅延時間ｔｄが経過した時点
でアシスト許可指令Ａの出力を停止し（ステップＳ
８）、リレーＲＬを復旧させ（ステップＳ９）、モータ
駆動信号１４０ａの出力を停止する（ステップＳ１
０）。

【０１０２】図２０は踏力とアシスト力との関係を示す
タイムチャートである。図２０（ａ）は踏力のボトム
（ペダルを漕いでいない状態に相当）がモータ駆動制限
のしきい値電圧以下になる場合、図２０（ｂ）は踏力の
ボトム（ペダルを漕いでいない状態に相当）がモータ駆
動制限のしきい値電圧を越える場合を示す。

【０１０３】踏力増加量ΔＴがアシスト許可しきい値以
上ΔＴｔｈであればアシスト許可指令Ａが出力されモー
タ１８がＰＷＭ運転されて踏力Ｔに応じたアシスト力が
供給される。踏力増加量ΔＴがアシスト許可しきい値Δ
Ｔｔｈ未満となっても遅延時間ｔｄの間はアシストを継
続するので、ペダルを漕ぎ続けている間は、モータ駆動
制限部１０２の作動によってアシストが停止される区間
（踏力Ｔに係る電圧がしきい値電圧ＶＴＨ以下の区間）
を除いてアシストが継続される。

【０１０４】踏力検出手段１１０の作動が正常でなく、
ペダルを漕ぐのを止めた状態で踏力Ｔに係る電圧がしき
い値電圧ＶＴＨを越えている場合であっても、遅延時間
ｔｄが経過した時点でアシスト力の供給が停止される。
したがって、踏力検出手段１１０の動作が正常でなくペ
ダルを漕いでいない状態あるにもかかわらず踏力検出値
Ｔがほぼ０にならない場合でも、ペダル操作判断手段１
３０からのアシスト許可指令Ａの出力停止と同時に不要
なアシスト力の供給が停止される。

【０１０５】踏力Ｔの増加量にのみに基づいてペダル踏
込状態を判断する例を示したが、踏力Ｔの減少度合をも
含めてペダル踏込状態を判断するようにしていもよい。
踏力Ｔの増加度合、減少度合の両方に基づいてペダル踏
込状態を判断する場合は、遅延時間ｔｄを比較的短く設
定して、ペダル踏込停止時点からすみやかにアシストを
停止させるようにしてもよい。

【０１０６】図１９に示したフローチャートでは、アシ
スト許可しきい値ΔＴｔｈならびに遅延時間ｔｄをクラ
ンク軸回転速度に応じて可変設定できるように、クラン
ク軸回転速度の演算を先に行なう手順を示したが、アシ
スト許可しきい値ΔＴｔｈならびに遅延時間ｔｄを可変
しない場合には、ステップＳ６のモータ駆動信号生成に
先立ってクランク軸回転速度の演算を行なうようにして
もよい。

【０１０７】図２１はモータ駆動制限部の動作を示すタ
イムチャートである。自転車のペダルを漕ぐとペダルの
上死点、下死点では踏力が加わらないため、踏力検出出
力Ｔは図２１（ａ）に示すように増減を周期的に繰り返
す電圧波形となる。電圧比較器１０２ｂは、踏力検出出
力Ｔの電圧がしきい値電圧ＶＴＨを越えている間、図２
１（ｃ）に示すように、Ｈレベルのモータ運転許可／制
限信号ＭＳを出力する。したがって、主制御部１０１が
踏力検出出力Ｔに基づいて図２１（ｂ）に示すモータ駆
動信号（ＰＷＭ信号）１４０ａを出力しても、論理積回
路（アンドゲート）１０２ｃを介して図２１（ｄ）に示
す論理積出力信号１０２ｄが出力され、この論理積出力
信号１０２ｄに基づいてモータ１８の実際の運転が制御
される。すなわち、踏力がしきい値を越えている間の
み、モータ１８の運転が許可され、この間のみ補助力が
供給される。

【０１０８】主制御部１０１が何らかの原因で正常な動
作ができなくなり、例えば図２１（ｅ）に示すように、
時刻ｔ１以降はＨレベルの出力を保持したとしても、図
２１（ｆ）に示すように、踏力がしきい値を越えている
間しかモータ１８の運転は許可されない。したがって、
主制御部１０１の動作が正常でなくなっても、ペダルを
踏んでいない状態ではモータ１８からの補助動力が供給
されることはない。

【０１０９】図２２は制御ユニットの一具体例を示す回
路構成図である。バッテリケース組立３０内のバッテリ
電源ＢＡＴは、給電側フューズＦＯを介してバッテリ側
コネクタ５０、モータ側コネクタ６０ならびにリミット
スイッチ２５を経て制御ユニット１００の電源端子Ｂ、
Ｇへ供給される。なお、バッテリケース組立３０内のバ
ッテリ電源ＢＡＴの充電は、充電用コネクタ４２の正極
側端子４２ａからダイオードＤＩおよび充電側フューズ
ＦＩを介して行なう構成としている。充電時のバッテリ
温度を検出するためのサーミスタ（感熱性抵抗素子）４
１はその一端側を負極側端子４２ｂへ接続し、その他端
を信号端子４２ｃに接続している。

【０１１０】メインスイッチＫＳＷがオン状態に操作さ
れると、制御ユニット１００の正極側電源端子ＶＢから
フューズＦ１、メインスイッチＫＳＷ、端子ＳＷを介し
て電源・リセット回路部１０３へバッテリ電源ＢＡＴが
供給されるとともに、ダイオードＤ１と充電電流制限抵
抗Ｒ１とからなるプリチャージ回路１０４を介してモー
タ電源安定化用のコンデンサＣ１の充電がなされる。

【０１１１】電源・リセット回路部１０３は、例えば２
４Ｖ系のバッテリ電源を降圧して１２Ｖ系と５Ｖ系の安
定化した電源を出力する１２Ｖ・５Ｖ系電源１０３ａ
と、５Ｖ系電源で動作するリセット回路１０３ｂとを備
える。１２Ｖ系電源は、クランク軸回転センサ１２０、
ならびに、モータ１８への通電を制御する電力用電界効
果トランジスタＦＥＴのゲート制御電圧用として使用す
る。５Ｖ系電源は、１チップマイクロコンピュータを利
用して構成した主制御部１０１、モータ駆動制限部１０
２、モータ電流検出回路１０５等で使用する。

【０１１２】リセット回路１０３ｂは、５Ｖ系電源の立
上り時にリセットパルスＲＳをＣＰＵ１０１ａへ供給す
るとともに、ＣＰＵ１０１ａから所定の周期で出力され
るウォッチドッグパルスＷＰを監視し、このウォッチド
ッグパルスＷＰが所定の時間以上供給されない場合は、
リセットパルスＲＳを出力して、ＣＰＵ１０１ａをリセ
ット（初期化）するようにしている。また、リセットパ
ルスＲＳを出力した後もウォッチドッグパルスＷＰの供
給が再開されない場合、リセット回路１０３ｂは１２Ｖ
・５Ｖ系電源の遮断指令ＰＯＦＦを１２Ｖ・５Ｖ系電源
１０３ａへ供給して１２Ｖ・５Ｖ系電源の供給を停止さ
せる。

【０１１３】主制御部１０１は、ＣＰＵ１０１ａ、ＲＯ
Ｍ・ＲＡＭ１０１ｂ、Ａ／Ｄ変換器１０１ｃ、図示しな
いタイマ等を内蔵した１チップマイクロコンピュータを
用いて構成している。

【０１１４】モータ電源安定化用コンデンサＣ１の両端
電圧を、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とでＡ／Ｄ変換器１０１ｃ
の入力許容電圧範囲になるよう分圧して、分圧した電圧
をＡ／Ｄ変換器１３０ｃの入力端子Ａ５へ供給してい
る。ＣＰＵ１０１ａは、リセット信号ＲＳに基づく初期
化処理の後に、Ａ／Ｄ変換された分圧電圧値が予め設定
した電圧を越えた時点でリレー駆動指令ＲＤの出力を許
可する。リレー駆動指令ＲＤが出力されると、リレー駆
動回路１０６Ｒを介してリレーＲＬの励磁巻線が通電さ
れ、リレーＲＬの接点が閉状態となってモータ１８へバ
ッテリ電源ＢＡＴが印加される。

【０１１５】モータ電源安定化用コンデンサＣ１の両端
電圧を監視し、このコンデンサＣ１が充電された以降
に、リレーＲＬの接点を閉駆動する構成としているの
で、リレーＲＬの接点を介して過大な充電電流が流れる
ことはなく、接点が損傷するようなことはない。なお、
コンデンサＣ１の両端電圧の時間当たりの上昇率が所定
値以下になった時点でコンデンサＣ１へのプリチャージ
が完了したものと判断して、リレーＲＬの駆動を許可す
る構成としてもよい。コンデンサＣ１の両端電圧の変化
に基づく判定は、バッテリ電源ＢＡＴの電圧値に無関係
にプリチャージの完了を検出することができる。

【０１１６】モータ１８の通電を制御する電界効果トラ
ンジスタＦＥＴのドレイン−ソース間が短絡不良になっ
ていたり、ドレイン−ソース間に並列に接続される逆方
向サージ電圧吸収用のダイオードＤ２の短絡不良等が発
生している場合、コンデンサＣ１の両端電位は、バッテ
リ電圧を充電電流制限抵抗Ｒ１とモータ１８の巻線の抵
抗とで分圧した電圧となる。充電電流制限抵抗Ｒ１の抵
抗値はモータ１８の巻線の抵抗値よりも充分高く設定し
ている。したがって、前述の短絡障害が発生していると
プリチャージでコンデンサＣ１の端子電圧が上昇しない
ので、リレーＲＬの駆動が禁止され、短絡障害に伴って
過電流が供給されることを事前に防止する。

【０１１７】また、ＣＰＵ１０１ａはモータ１８の運転
状態においても、コンデンサＣ１の両端電圧を監視し、
モータ１８へ印加されている実際の電圧値に基づいて所
望の補助トルクが得られるようモータ駆動信号（ＰＷＭ
信号）１４０ａの通電比率の補正を行なっている。これ
により、バッテリ電源電圧が低下等した場合でも、所望
の補助トルクを発生させることができる。

【０１１８】モータ１８への通電を停止する際に発生す
る逆極性のサージ電圧は、ダイオードＤ３を介してバッ
テリ電源ＢＡＴで吸収する構成としている。バッテリケ
ース組立３０内の給電側フューズＦＯは大電流用（数１
０アンペア）のものを用いている。モータ１８への給電
はリレーＲＬの接点を介して行ない、例えばランプＬ等
の各種電装品に対してはメインスイッチＫＳＷを介し給
電する構成としているので、メインスイッチＫＳＷの電
流耐量ならびにこのメインスイッチＫＳＷと直列に接続
されたフューズＦ１は小容量（数アンペア）のものでよ
い。

【０１１９】クランク軸回転センサ１２０に対してはブ
リード抵抗Ｒ４を介して１２Ｖ系電源を供給している。
端子ＶＣよりもクランク軸回転センサ１２０側で短絡障
害等が生じても、短絡電流はブリード抵抗Ｒ４で制限さ
れので、電源系統は保護される。端子ＣＰに供給される
パルス信号（クランク回転検出信号）１２０ａは、波形
整形回路１０７で波形整形され、５Ｖ系の論理振幅に変
換されてＣＰＵ１０１ａの入力端子へ供給される。

【０１２０】踏力検出手段１１０に対してはブリード抵
抗Ｒ５を介して５Ｖ系電源を供給している。端子ＶＴよ
りも踏力検出手段１１０側で短絡障害等が生じても、短
絡電流はブリード抵抗Ｒ５で制限されるので、電源系統
は保護される。端子ＴＳに供給される踏力検出出力Ｔに
係る電圧信号１１０ａは、分圧比の異なる２組の分圧回
路で分圧され、各分圧電圧をＡ／Ｄ変換器１０１ｃへそ
れぞれ供給している。抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７からなる一方
の分圧回路の分圧比は例えば１／２に、抵抗Ｒ８と抵抗
Ｒ９からなる他方の分圧回路の分圧比は例えば１／４に
設定している。

【０１２１】分圧比の異なる２系統の検出電圧を用意
し、ＣＰＵ１０１ａは２系統のＡ／Ｄ変換データに基づ
いて検出トルクの大きさを検出するとともに、検出トル
クが小の時はＡ／Ｄ入力端子Ａ２に供給された電圧（分
圧比１／２）のＤ／Ａ変換データを、トルクが大の時は
Ａ／Ｄ入力端子Ａ３に供給された電圧（分圧比１／４）
のＤ／Ａ変換データを選択し、分圧比を考慮してトルク
を換算する。このような構成ならびに処理を行なうこと
で、Ａ／Ｄ変換器１０１ｃの分解能が同一でも、小さい
トルクから大きいトルクまで広範囲にわって精度の高い
トルク値検出が可能である。

【０１２２】踏力検出手段１１０の検出出力は供給され
ている電源電圧の影響を受けるので、踏力検出手段１１
０へ実際に供給している電圧をＡ／Ｄ入力端子Ａ１へ供
給し、そのＡ／Ｄ変換データに基づいて検出電圧を補正
することで、より正確な踏力検出を行なっている。

【０１２３】モータ駆動制限部１０２内の電圧比較器１
０２ｂは、踏力検出手段１１０へ供給している電圧を抵
抗１０２ｅと抵抗１０２ｆとで分圧して得たしきい値電
圧ＶＴＨと、踏力検出出力Ｔに係る電圧１１０ａを抵抗
Ｒ８と抵抗Ｒ９とで分圧した電圧とを比較する構成とし
ている。踏力検出手段１１０へ供給している電圧を分圧
してしきい値電圧ＶＴＨを得ているので、供給電圧の変
動に伴う出力電圧変動の影響を除去して、踏力が所定値
を越えているか否かをより正確に判定できる。

【０１２４】電圧比較器１０２ｂの出力であるモータ運
転許可／制限指令信号ＭＳはＣＰＵ１０１ａの入力端子
へ供給している。ＣＰＵ１０１ａは、電圧比較器１０２
ｂの出力ＭＳがＬレベル、すなわち、踏力がゼロの状態
が周期的に発生することを監視している。そして、Ａ／
Ｄ変換データに基づく踏力検出に基づいてモータ１８を
運転している状態で、踏力がゼロの状態が一定時間以上
検出されない場合は、ＰＷＭ信号１４０ａの出力を停止
し、モータ１８の運転を停止する構成としている。これ
によって、踏力検出手段１１０やＡ／Ｄ変換器１０１ｃ
等の踏力検出系の動作が正常でないために不要な補助ト
ルクが発生することを防止している。

【０１２５】一方、登坂時等でペダルを漕ぎ続けている
場合は、踏力が周期的にゼロにならないことがある。こ
のため、ＣＰＵ１０１ａ内に設けたペダル操作判断手段
１３０は、Ａ／Ｄ変換器１０１ｃを介して踏力Ｔを所定
間隔で読み込み、踏力Ｔの単位時間当りの変化量を監視
し、踏力Ｔの増加量ΔＴが予め設定したアシスト許可し
きい値ΔＴｔｈ以上の時はペダル踏込操作がされている
ものと判定し、リレー駆動指令ＲＤを出力してリレーＲ
Ｌを動作させ、モータ駆動信号（ＰＷＭ信号）１４０ａ
を生成し出力してモータ１８から補助動力（アシスト
力）を発生させるための処理を行なうとともに、踏力Ｔ
の増加量ΔＴが予め設定したアシスト許可しきい値ΔＴ
ｔｈ未満となっても予め設定した遅延時間ｔｄが経過す
るまでの間はアシストを継続するようにしている。具体
的には、ＣＰＵ１０１ａは、Ａ／Ｄ変換器１０１ｃを介
して検出した踏力Ｔと、クランク回転軸回転パルス１２
０ａの周期から演算によって求めたクランク軸回転速度
とに基づいてＰＷＭデューティマップを検索し、求めた
デューティに対応したモータ駆動信号（ＰＷＭ信号）１
４０ａを生成し出力する。

【０１２６】なお、この実施例では、踏力Ｔの増加量Δ
Ｔに基づいてペダルを漕いでいる状態と判断した場合に
リレーＲＬを動作させる構成を示したが、メインスイッ
チＭＳＷがオンされている状態では常時リレーＲＬを動
作状態に保持し、ペダルを漕いでいる状態と判断した場
合にモータ駆動信号（ＰＷＭ信号）１４０ａの生成・出
力を行なう構成としてもよい。

【０１２７】このモータ駆動信号（ＰＷＭ信号）１４０
ａは、比較器１０２ｂの出力ＭＳがＨレベルの間、すな
わち、所定以上の踏力が検出されている間、論理積回路
１０２ｃを介してＦＥＴ駆動回路１０６Ｆへ供給され
る。ＦＥＴ駆動回路１０６Ｆは、論理積出力信号１０２
ｄに基づいて電界効果トランジスタＦＥＴのゲートへ電
力を供給し、電界効果トランジスタＦＥＴをスイッチン
グ駆動させる。これによって、モータ１８がＰＷＭ制御
で運転される。

【０１２８】ＣＰＵ１０１ａは、モータ１８の運転動作
が正常になされているか否かをモータ電流に基づいて監
視し、異常な電流値を検出したときはモータ１８の運転
を制限するようにしている。モータ通電時、電界効果ト
ランジスタＦＥＴのドレイン−ソース間には、モータ電
流にこの電界効果トランジスタＦＥＴのオン抵抗を乗じ
た電圧（以下ＦＥＴオン電圧と記す）が発生する。

【０１２９】モータ電流検出回路１０５内の電子スイッ
チ１０５ａは、論理積出力信号１０２ｄのＨレベルの期
間に同期してオン状態となって、ＦＥＴオン電圧を抵抗
Ｒ１０とコンデンサＣ２からなる時定数回路１０５ｂへ
供給する。電子スイッチ１０５ａはバイポーラトランジ
スタや電界効果トランジスタ等を用いて構成することが
できる。ＰＷＭ信号に同期して取り込まれたＦＥＴオン
電圧は、時定数回路１０５ｂでＦＥＴオン電圧に対応し
た概ね直流電圧（脈流電圧）となる。この直流電圧（脈
流電圧）を電圧増幅器１０５ｃで直流増幅して得た電圧
信号１０５ｄをＡ／Ｄ変換器１０１ｃのＡ／Ｄ変換入力
端子Ａ４へ供給している。そして、ＣＰＵ１０１ａは、
Ａ／Ｄ変換されたモータ電流値に係る電圧データに基づ
いてモータ電流値が過大となっている場合は、通電デュ
ーティを低く押さえたり、モータ１８の運転を停止する
よう構成している。

【０１３０】なお、モータ電流の検出は、電界効果トラ
ンジスタＦＥＴに直列に電流検出用抵抗を介設し、その
電流検出用抵抗端に発生する電圧に基づいて行なっても
よい。 この実施例ではＦＥＴオン電圧を検出する構成
としたので、電流検出用抵抗挿入による電力損失がな
く、バッテリ電源ＢＡＴを有効に利用できる。

【０１３１】また、ＣＰＵ１０１ａは、Ａ／Ｄ変換器１
０１ｃを介して取り込んだバッテリ電源電圧に係るデー
タと予め設定した残量判定電圧値とを比較し、バッテリ
電源電圧が残量判定電圧値以下に低下している場合は、
表示出力ＨＬを発生し、ランプ駆動回路１０６Ｌを介し
てランプＬを点灯させて、充電を促す表示を行なう。な
お、ランプＬは連続通電せずにダイナミック点灯するこ
とで節電を図っている。ランプＬを数秒周期で間欠点灯
するようにしてもよい。

【０１３２】本実施例では、踏力が所定値以下の間は、
ＣＰＵから出力されるモータ駆動信号の通過を論理積回
路（アンドゲート）で阻止する構成について説明した
が、モータの通電を制御する電界効果トランジスタのゲ
ートへの電力供給を遮断することでモータの運転を制限
するようにしてもよい。

【０１３３】次に、請求項３および請求項４に係る主制
御部のトルク値補正手段について説明する。なお、本発
明のトルク値補正手段は電動補助自転車１が停止時にペ
ダルを踏んだ場合（以下、“足ちょんがけ”と記す）
に、比較的大きな踏力（トルク）が作用して運転者の意
図に反して電動補助自転車１がアシストされることを防
止するとともに、“足ちょんがけ”に続いて電動補助自
転車１を走行させる場合のアシスト量を次第に増加して
運転フィーリングを良好にするものである。

【０１３４】トルク信号補正手段は、図１６に示すモー
タ駆動制御部１４０内に構成され、ＲＯＭ等のメモリ、
比較判定手段、演算手段等を備え、図１６に示すペダル
操作判断手段１３０がペダルを漕いでいる状態状態を判
断する判断出力（アシスト許可指令Ａ）に基づいて補正
トルクＴＨを演算して出力する。メモリには、予め設定
したトルク最低値ＴＸの初期値ＴＡ、電動補助自転車１
が停止時のトルク零点値ＴＢとしてαを記憶する。な
お、停止時のトルク零点値αは“足ちょんがけ”時のト
ルクＴＳよりもわずかに大きな値に設定する。

【０１３５】比較手段は図１６に示す踏力検出手段１１
０で検出された踏力Ｔ（トルクセンサ値Ｔ）とトルク零
点値ＴＢの偏差を演算し、補正トルクＴＨ（＝Ｔ−Ｔ
Ｂ）を演算し、この補正トルクＴＨが０より大きいか否
かを判定する。

【０１３６】また、比較手段はトルク零点値ＴＢとトル
ク最低値ＴＸとの大小を比較し、トルク零点値ＴＢがト
ルク最低値ＴＸより大きい場合には、トルク減衰信号手
段でトルク零点値ＴＢを所定時間で次第に減少補正さ
せ、トルクセンサ値Ｔと減少補正されたトルク零点値Ｔ
Ｂの偏差を演算して補正トルクＴＨを出力する。

【０１３７】また、トルク補正手段には関数演算手段を
有するトルク信号減衰手段を備え、ペダル操作判断手段
１３０が出力する判断出力（アシスト許可指令Ａ）に基
づいてペダルを漕いでいない状態（停止状態）のトルク
零点値αからトルク最低値ＴＸまでを所定時間で次第に
減少させる。

【０１３８】図２３はトルク信号補正手段のトルク
（Ｔ）に対する補正トルク（ＴＨ）の説明図である。
（ａ）図にトルク（信号）Ｔの時間変化説明図、（ｂ）
図に補正トルク（信号）ＴＨの時間変化説明図を示す。
（ａ）図および（ｂ）図において、電動補助自転車１が
停止時（時間０からｔ１）に、ペダルを踏んで“足ちょ
んがけ”トルクＴＳが作用しても、停止時に設定された
トルク零点値α以下では補正トルクＴＨは０以下に保た
れる。

【０１３９】時間ｔ１で“足ちょんがけ”状態からペダ
ルを強く踏んでアシスト許可指令Ａが検出され走行状態
になり、時間ｔ２でトルク（センサ値）Ｔがトルク零点
値ＴＢを超えると補正トルクＴＨが出力されるが、トル
ク信号減衰手段が動作してＡ特性に示すようにトルク零
点値ＴＢが減少するので、補正トルクＴＨは所定時間Ｔ
Ｋの間、トルク（センサ値）Ｔと、減少するトルク零点
値ＴＢとの差となるため、急激には増加せず次第に増加
する。

【０１４０】図２４は請求項３および請求項４に係るモ
ータ駆動制御手段の動作を示すフローチャートである。
モータ駆動制御手段１４０が動作状態になると、まず、
ステップＳ１１でトルク最低値ＴＸにＴＡを、ステップ
Ｓ１２で停止時の比較的大きな値のトルク零点値ＴＢに
αを設定する。

【０１４１】続いて、ステップＳ１３ではアシスト許可
指令Ａの基づいて電動補助自転車１が停止状態か走行状
態かを判定し、停止状態ならばステップＳ１２に移行し
て再度ステップＳ１３を実行し、運転状態ならばステッ
プＳ１４に移行してトルク最低値ＴＸを算出する。

【０１４２】続いて、ステップＳ１５ではトルクセンサ
値Ｔとトルク零点値ＴＢとの差を演算して補正トルクＴ
Ｈを演算する。

【０１４３】次に、ステップＳ１６で補正トルクＴＨが
正（ＴＨ＞０）か否かを判定し、正ならばステップＳ１
７に移行して補正トルクＴＨを出力する。一方、補正ト
ルクＴＨが０か負（ＴＨ≦０）ならば、補正トルクＴＨ
＝０とし、ステップＳ１８に移行し、トルク零点値ＴＢ
がトルク最低値ＴＸを超える（ＴＢ＞ＴＸ）か否かの判
定を実行し、ＴＢ＞ＴＸの場合にはステップＳ１９に移
行してトルク零点値ＴＢから所定値βを減少させ、新た
なトルク零点値ＴＢ（＝ＴＢ−β）とした後、ステップ
Ｓ１３に移行してＴＢ≦ＴＸとなるまでステップＳ１３
からステップＳ１９のフローを所定時間ＴＫの間繰返
す。一方、ステップＳ１８でＴＢ≦ＴＸと判定される
と、ステップＳ１３に移行してステップＳ１３からステ
ップＳ１９のフローを再度繰返す。

【０１４４】このように、主制御部に、ペダル操作判断
手段がペダルを漕いでいる状態を判断する判断出力に基
づいてトルク零点値を補正するトルク値補正手段を備
え、踏力検出手段が検出するトルクと補正されたトルク
零点値の偏差を補正トルクとするので、ペダルを漕いで
いない状態を判断した場合にはトルク零点値を大きな値
に設定し、停止時に比較的大きな踏力が作用してもアシ
ストを禁止して停止状態を保つことができる。

【０１４５】また、トルク信号補正手段に、ペダルを漕
いでいない状態のトルク零点値からペダルを漕いでいる
状態のトルク零点値までを所定時間で次第に減少させる
トルク信号減衰手段を備えたので、停止状態から走行状
態に移行する際のアシスト量を次第に増加することがで
きる。

【０１４６】図２５にステアリングハンドルへの押し歩
きスイッチ配置図を示す。図２５において、ステアリン
グハンドル７には、左から右に、グリップ１６１、リヤ
ブレーキレバー１６２、押し歩きスイッチ９、変速レバ
ー１６４、ベル１６６、フロントブレーキレバー１６５
およびグリップ１６７を備える。ステアリングシャフト
６の後面にバッテリ組立３０を備え、このバッテリ組立
３０は、図示せぬバッテリを脱着可能に保持する部材で
ある。

【０１４７】グリップ１６１を握る左手で、リヤブレー
キレバー１６２を操作してリヤブレーキを掛けるととも
に、押し歩きスイッチ９を操作することができる。一
方、グリップ１６７を握る右手で、変速レバー１６４、
ベル１６６およびフロントブレーキレバー１６５を操作
することは、通常の自転車と同様である。このように、
比較的煩雑な操作を繰り返す変速レバー１６４、ベル１
６６などの操作部品を右側に配置したので、左側の押し
歩きスイッチ９を誤操作する虞れはない。なお、ベル１
６６と押し歩きスイッチ９の配置を入れ換えるもよく、
その際右利きの人が多いこととあわせて、電動補助自転
車１を押し歩く時の押し歩きスイッチ９の操作が容易で
ある。

【０１４８】図２６に本発明に係る押し歩きスイッチの
拡大背面図を示す。押し歩きスイッチ９は、スイッチケ
ース９ａと、押しボタン９ｂと、コード９ｃと、ビス９
ｄとからなる。前記コード９ｃは図２６に示すとおり、
リアブレーキレバー１６２から延びるブレーキケーブル
１６９に沿って延び、バッテリ取付け部１６８の下を通
って図１に示す制御ユニット１００に接続される。

【０１４９】図２７に押し歩きスイッチの拡大正面図を
示す。押し歩きスイッチ９のスイッチケース９ａは、下
部に分割部９ｅを有し、図２６に示すビス６ｄを締める
ことでステアリングハンドル７に固定することができ
る。スイッチケース９ａをステアリングハンドル７から
外す場合は、先ずグリップ１６１とリヤブレーキレバー
１６２とを外し、ビス９ｄを弛めて抜く。

【０１５０】押し歩きスイッチ９に内蔵される押しボタ
ンスイッチは、例えばノーマルブレーク接点構成のノン
ロック式のものを採用し、押しボタンを操作する毎にス
イッチのオン状態とオフ状態を交互に繰り返す。

【０１５１】図２８は請求項５および請求項６に係る主
制御部の要部機能ブロック構成図である。主制御部１０
１は、ペダル操作判断手段１３０、モータ駆動制御手段
１４０、押し歩きモード駆動手段１５１、リレー駆動バ
ッファ１５４、切替手段１５５、１５６を備える。な
お、ペダル操作判断手段１３０およびモータ駆動制御手
段１４０は、図１６に示すものと同一構成、同一作用を
有するので説明は省略する。

【０１５２】押し歩きモード駆動手段１５１は、駆動信
号設定手段１５２、駆動信号増加手段１５３を備え、押
し歩きスイッチ９（図２５〜図２７参照）から供給され
る押し歩き情報ＯＳに基づいて運転者の歩行速度より遅
めの速度（例えば、時速１〜２Ｋｍ）が電動補助自転車
１に得られるようなモータ駆動信号ＰＷを発生するもの
である。

【０１５３】駆動信号設定手段１５２はオン駆動パルス
幅が小さく、オフ駆動パルス幅の大きなデューティサイ
クルのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を発生するＰＷＭ発
生手段を備え、押し歩きスイッチ９から供給される、例
えばＨレベルの押し歩き情報ＯＳに基づいて所定デュー
ティサイクルのＰＷＭ駆動信号ＰＡを駆動信号増加手段
１５３に供給する。一方、駆動信号設定手段１５２は、
押し歩きスイッチ９からＬレベルの押し歩き情報ＯＳが
供給された場合にはＰＷＭ駆動信号ＰＡの発生を停止す
る。

【０１５４】駆動信号増加手段１５３は関数発生手段を
備え、駆動信号設定手段１５２から供給される所定デュ
ーティサイクルのＰＷＭ駆動信号ＰＡを受取り、オン駆
動パルス幅０から所定デューティサイクルに対応したオ
ン駆動パルス幅ＤＵ（例えば、デューティサイクル２０
％一定値）までを所定時間ＴＸで次第に増加させるモー
タ駆動信号ＰＷを切替手段１５６に提供する。

【０１５５】図３３駆動信号増加手段のモータ駆動信号
（ＰＷ）の時間特性図を示す。図３３において、モータ
駆動信号ＰＷは時間０からＴＸ（例えば、１ｓｅｃ）ま
では傾き（ＤＵ／ＴＸ）の１次関数でデューティサイク
ルが時間経過とともに増加し、所定時間ＴＸ経過以降は
所定のデューティサイクルＤＵ（２０％一定値）を保
つ。

【０１５６】図３４に車速とアシストトルクの関係図を
示す。押し歩きスイッチ９が操作されると、アシストト
ルクは急に増加し、車速が増加するにつれて減少してい
き、アシストトルクと走行抵抗が交わる点で車速１〜２
Ｋｍ／ｈ一定となる。

【０１５７】リレー駆動バッファ１５４は押し歩きスイ
ッチ９から供給される押し歩き情報ＯＳ（例えば、Ｈレ
ベル）をリレーＲＬを駆動するために必要な電流容量の
リレー駆動信号ＬＤに変換し、リレー駆動信号ＬＤを切
替手段１５５に供給する。

【０１５８】切替手段１５５および切替手段１５６は、
例えば電子スイッチで構成し、押し歩きスイッチ９から
供給される押し歩き情報ＯＳに基づいて接続切替を行
う。切替手段１５５は、モータ駆動制御手段１４０から
供給されるリレー駆動指令ＲＤと、リレー駆動バッファ
１５４から供給されるリレー駆動信号ＬＤとを切替え、
リレー駆動信号ＤＯを出力してリレーＲＬを駆動する。

【０１５９】押し歩きスイッチ９から供給される押し歩
き情報ＯＳがＨレベルの場合にはリレー駆動信号ＬＤを
選択し、押し歩き情報ＯＳがＬレベルの場合にはリレー
駆動指令ＲＤを選択する。

【０１６０】切替手段１５６は、モータ駆動制限部１０
２から供給される出力信号１０２ｄと、駆動信号増加手
段１５３から供給されるモータ駆動信号ＰＷとを切替
え、ＰＷＭ信号のＦＥＴ駆動信号ＰＯを出力してＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）を駆動する。

【０１６１】押し歩きスイッチ９から供給される押し歩
き情報ＯＳがＨレベルの場合にはモータ駆動信号ＰＷを
選択し、押し歩き情報ＯＳがＬレベルの場合には出力信
号１０２ｄを選択する。

【０１６２】主制御部１０１に、押し歩きモード駆動手
段１５１、切替手段１５５、１５６を備えたので、押し
歩きスイッチ９をオン操作すると、ペダル踏むことによ
り発生するリレー駆動指令ＲＤおよび出力信号１０２ｄ
をそれぞれリレー駆動信号ＬＤおよびモータ駆動信号Ｐ
Ｗに切替え、モータ駆動信号ＰＷを所定時間ＴＸで所定
デューティサイクルまで次第に増加させてモータを駆動
することができるので、電動補助自転車１を押し歩きす
る場合にもモータの動力をアシストすることができる。

【０１６３】このように、主制御部に、押し歩きモード
駆動手段を備え、押し歩きスイッチからの情報に基づい
て所定デューティサイクルのモータ駆動信号でモータを
駆動するので、歩行に合せた速度で移動するよう電動補
助自転車をアシストすることができる。

【０１６４】また、押し歩きモード駆動手段に、モータ
駆動信号を所定時間で次第に増加させる駆動信号増加手
段を備えたので、押し歩きスイッチが押されても急に押
し歩きモードに移行せず、次第にアシストが増加するの
で、自然な押し歩きモードを実現することができる。

【０１６５】図２９は請求項７に係る主制御部の要部機
能ブロック構成図である。主制御部１０１は、図１６に
示すモータ駆動制御手段１４０に設けられた目標信号設
定手段１４２と駆動信号発生手段１４３の間に、バッテ
リ電源ＢＡＴ（電圧ＥＯ）の変動に対応して目標信号Ｄ
Ｓを補正する係数設定手段１７０を備え、バッテリ電源
ＢＡＴの任意電圧ＥＯと基準電圧ＥＫとの偏差電圧ΔＥ
（＝ＥＯ−ＥＫ）に対応した係数αで目標信号ＤＳを補
正して駆動信号発生手段１４３が発生するＰＷＭ信号
（モータ駆動信号１４０ａ）のデューティサイクルを補
正するものである。

【０１６６】係数設定手段１７０は、電圧比較手段１７
１、係数発生手段１７２、乗算手段１７３を備える。電
圧比較手段１７１は比較手段や偏差演算手段、ＲＯＭ等
のメモリを備え、バッテリ電源ＢＡＴから供給されるバ
ッテリ電圧ＥＯと、予めメモリに設定した基準電圧ＥＫ
とを比較し、バッテリ電圧ＥＯと基準電圧ＥＫの偏差電
圧ΔＥ（＝ＥＯ−ＥＫ）を演算して偏差電圧信号ΔＥを
係数発生手段１７２に提供する。

【０１６７】バッテリ電源ＢＡＴのバッテリ電圧ＥＯは
フル充電直後や電動補助自転車１を継続して駆動した状
態で電圧値が異なり、フル充電直後ではノミナル値（基
準電圧ＥＫ）より高い値となり、電動補助自転車１を継
続して駆動した状態ではノミナル値（基準電圧ＥＫ）よ
り低い値となる。

【０１６８】モータ駆動信号１４０ａを発生する駆動信
号発生手段１４３は、バッテリ電圧ＥＯより低い定電圧
（例えば、５Ｖ系）で駆動されるため、バッテリ電圧Ｅ
Ｏの変動の影響は受けず常に一定のパルス波高値のＰＷ
Ｍ信号を発生するため、ＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）を介してバッテリ電圧ＥＯでＰＷＭ駆動されるモー
タ１８には、バッテリ電圧ＥＯが高いと大きなモータ電
流が流れてノミナル値（＝基準電圧ＥＫ）の場合よりも
大きな駆動力を発生する。一方、バッテリ電圧ＥＯが低
いと小さなモータ電流が流れてノミナル値（＝基準電圧
ＥＫ）の場合よりも小さな駆動力を発生する。

【０１６９】係数発生手段１７２はＲＯＭ等のメモリを
備え、予め図３０のバッテリ偏差電圧（ΔＥ）と係数
（α）特性図に示す対応データを設定しておき、電圧比
較手段１７１から提供される偏差電圧信号ΔＥ（＝ＥＯ
−ＥＫ）に対応した係数αを読み出して係数信号αを乗
算手段１７３に供給する。

【０１７０】図３０示すように、係数αはバッテリ偏差
電圧ΔＥが増加するにつれて減少するように設定する。
例えば、バッテリ偏差電圧ΔＥが０では係数αを１（α
＝１）、バッテリ偏差電圧ΔＥが負（−）では１を超え
る値（α＞１）、バッテリ偏差電圧ΔＥが正（＋）では
１以下の正の値（０＜α＜１）に設定する。

【０１７１】乗算手段１７３は乗算機能を備え、目標信
号設定手段１４２から供給される目標信号ＤＳと係数発
生手段１７２から供給される係数信号αを乗算処理して
補正目標信号ＤＳＯを駆動信号発生手段１４３に供給す
る。

【０１７２】駆動信号発生手段１４３は補正目標信号Ｄ
ＳＯに対応したデューティサイクルのＰＷＭ信号を発生
するので、目標信号ＤＳに対応したデューティサイクル
のＰＷＭ信号をバッテリ電源ＢＡＴの任意電圧ＥＯに対
応したデューティサイクルのＰＷＭ信号に変換し、モー
タ駆動信号１４０ａとしてＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）に供給する。

【０１７３】したがって、モータ１８に流れる電流は、
バッテリ電源ＢＡＴの電圧ＥＯが変動しても、ノミナル
値（＝基準電圧ＥＫ）の場合の電流と同じ値に保つこと
ができる。

【０１７４】また、計数設定手段はバッテリ電圧ＥＯに
対応したデューティサイクルＤＵを発生し、このデュー
ティサイクルＤＵで図２９に示す駆動信号発生手段１４
３のデューティサイクルを補正するよう構成することも
できる。

【０１７５】図３１にバッテリ電圧（ＥＯ）とデューテ
ィサイクルを変更する係数（ＫＶＴ）の特性図を示す。
バッテリ電圧ＥＯがノミナル値ＥＫ（係数ＫＶＴ＝１０
０）に対して変動した場合、ノミナル値ＥＫより低い電
圧値ＥＬでは係数ＫＶＴを増加させ、一方ノミナル値Ｅ
Ｋより低いフル充電の電圧値ＥＦでは係数ＫＶＴを減少
させる。係数ＫＶＴを用いて図３１に示す演算式によ
り、バッテリ電圧ＥＯの変動に対するデューティサイク
ルを補正する。

【０１７６】このように、主制御部に、バッテリ電源と
標準電圧との偏差に基づいてモータ駆動信号のデューテ
ィサイクルを補正する係数設定手段を備えたので、バッ
テリ電源が高くなると駆動信号のパルス幅を小さくし、
バッテリ電源が低くなると駆動信号のパルス幅を大きく
制御することにより、バッテリ電源がノミナル値の場合
と同じアシスト量を作用することができる。

【０１７７】図３２は請求項５〜請求項７に係る主制御
部の動作を示すフローチャートである。図３２のフロー
チャートにおいて、ステップＳ１〜ステップ１０は図１
９に示すフローチャートと同一なので説明を省略する。

【０１７８】ステップＳ０、ステップＳ２４は押し歩き
モードの動作フローを示し、ステップＳ２０、ステップ
Ｓ２１、ステップＳ２２およびステップＳ２３はバッテ
リ電源の変動補正の動作フローである。

【０１７９】押し歩きモードの動作フローにおいて、ス
テップＳ０では押し歩きスイッチがオン操作されたか否
かの判定を行い、オン操作されてない場合にはステップ
Ｓ１〜ステップＳ１０の動作フロー（図１９の説明参
照）を実行し、オン操作された場合にはステップＳ２２
に移行する。

【０１８０】まず、ステップＳ２２でバッテリ偏差電圧
ΔＥがノミナル値（＝基準電圧ＥＫ）か否かの判定を行
い、ノミナル値（ΔＥ＝０）の場合にはステップＳ２４
に移行し、ノミナル値でない（ΔＥ＜０またはΔＥ＞
０）場合にはステップＳ２３に移行する。

【０１８１】ステップＳ２３ではバッテリ偏差電圧ΔＥ
に対応した係数αを発生してステップＳ２４に移行す
る。ステップＳ２４ではバッテリ偏差電圧ΔＥが０（係
数α＝１）に対応、またはバッテリ偏差電圧ΔＥが０以
外（係数α＞１または０＜α＜１）に対応した所定デュ
ーティサイクルの押し歩きモードのモータ駆動信号を生
成して発生する。

【０１８２】一方、ステップＳ２０でバッテリ偏差電圧
ΔＥがノミナル値（＝基準電圧ＥＫ）か否かの判定を行
い、ノミナル値（ΔＥ＝０）の場合にはステップＳ６に
移行し、ノミナル値でない（ΔＥ＜０またはΔＥ＞０）
場合にはステップＳ２１に移行する。

【０１８３】ステップＳ２１ではバッテリ偏差電圧ΔＥ
に対応した係数αを発生してステップＳ６に移行する。
ステップＳ６ではバッテリ偏差電圧ΔＥが０（係数α＝
１）に対応、またはバッテリ偏差電圧ΔＥが０以外（係
数α＞１または０＜α＜１）に対応したペダルを踏んで
踏力を発生する通常モードのモータ駆動信号を生成して
発生する。

【０１８４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る電動
補助自転車は、踏力検出手段で検出した踏力の時間的変
化に基づいてモータからの補助動力の供給を許可する構
成としたので、踏力が時間的変化している場合はペダル
を漕いでいる状態と判断され、モータから補助動力が供
給される。すなわち、ペダルを漕いでいる時は補助動力
が供給され、自力走行がアシストされる。ペダルを漕い
でいない状態では踏力が変化しないので、踏力検出手段
で検出された踏力が大きな値であっても補助動力は供給
されない。したがって、踏力検出系の動作が正常でなく
アシスト開始しきい値を越える踏力検出出力が発生して
いても、不要な補助動力が供給されることはない。

【０１８５】請求項２に係る電動補助自転車のアシスト
許可手段は、ペダルを漕いでいない状態と判断した時点
から所定の遅延時間経過後にアシスト許可の出力を停止
する構成としたので、ペダルを漕ぎ続けている間は継続
的にアシストを行なうことができる。したがって、踏力
がアシスト開始しきい値以下の小さな値であっても、検
出された踏力に応じた補助動力を供給することが可能と
なり、運転感覚をより向上させることができる。踏力検
出系の動作が正常でなくペダルを漕ぐのを止めても踏力
検出出力が零にならない場合でも、停止遅延タイマ手段
で設定された遅延時間経過後にアシストが停止されるの
で、不要な補助動力の供給が継続することはない。

【０１８６】請求項３に係る主制御部は、ペダル操作判
断手段がペダルを漕いでいる状態を判断する判断出力に
基づいてトルク零点値を補正するトルク値補正手段を備
え、踏力検出手段が検出するトルクと補正されたトルク
零点値の偏差を補正トルクとし、ペダルを漕いでいない
状態を判断した場合にはトルク零点値を大きな値に設定
し、停止時に比較的大きな踏力が作用してもアシストを
禁止して停止状態を保つことができるので、運転者が走
行を意図してペダルを強く踏む場合にのみアシストする
ことができる。

【０１８７】請求項４に係るトルク信号補正手段は、ペ
ダルを漕いでいない状態のトルク零点値からペダルを漕
いでいる状態のトルク零点値までを所定時間で次第に減
少させるトルク信号減衰手段を備え、停止状態から走行
状態に移行する際のアシスト量を次第に増加するので、
停止時から走行時に移行する際のアシストを自然にして
運転フィーリングを向上することができる。

【０１８８】請求項５に係る主制御部は、押し歩きモー
ド駆動手段を備え、押し歩きスイッチからの情報に基づ
いて所定デューティサイクルのモータ駆動信号でモータ
を駆動し、歩行に合せた速度で移動するよう電動補助自
転車をアシストすることができるので、登坂時や重い荷
物を積んで押し歩きする際にもアシスト機能を活用して
利便性の向上を図ることができる。

【０１８９】請求項６に係る押し歩きモード駆動手段
は、モータ駆動信号を所定時間で次第に増加させる駆動
信号増加手段を備え、押し歩きスイッチが押されても急
に押し歩きモードに移行せず、次第にアシスト量が増加
するので、自然な押し歩きモードを実現することがで
き、押し歩きのフィーリングを向上することができる。

【０１９０】請求項７に係る主制御部は、バッテリ電源
と標準電圧との偏差に基づいてモータ駆動信号のデュー
ティサイクルを補正する係数設定手段を備え、バッテリ
電源が高くなると駆動信号のパルス幅を小さくし、バッ
テリ電源が低くなると駆動信号のパルス幅を大きく制御
することにより、バッテリ電源がノミナル値の場合と同
じアシスト量を作用することができ、バッテリ電源が変
動してもアシストの安定性を向上することができる。

【０１９１】よって、押し歩きモードを備えた利便性が
高く、運転フィーリングに優れ、安定したアシスト性能
を実現する電動補助自転車を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電動補助自転車の側面図

【図２】前部フレーム部分の側面図

【図３】バッテリケース組立の一部破断側面図

【図４】バッテリケース組立の前側固定部の詳細構造を
示す側面図

【図５】バッテリケースの前側固定部の詳細構造を示す
平面図

【図６】バッテリケース組立の後部取付構造を示す側断
面図

【図７】モータ側コネクタの側面図

【図８】モータ側コネクタの正面図

【図９】モータ側コネクタの平面図

【図１０】位置決め突起の拡大図

【図１１】バッテリ側コネクタの正面図

【図１２】バッテリ側コネクタの背面図

【図１３】バッテリ側コネクタの平面図

【図１４】バッテリ側コネクタの側断面図

【図１５】ミッションならびに踏力検出手段の模式構造
図

【図１６】請求項１および請求項２に係る制御ユニット
の機能ブロック構成図

【図１７】踏力の時間変化の一例を示すタイムチャート

【図１８】ペダルを漕ぐ周期と遅延時間との関係を示す
タイムチャート

【図１９】請求項１および請求項２に係る主制御部の動
作を示すフローチャート

【図２０】踏力とアシスト力との関係を示すタイムチャ
ート

【図２１】モータ駆動制限部の動作を示すタイムチャー
ト

【図２２】制御ユニットの一具体例を示す回路構成図

【図２３】トルク信号補正手段のトルク（Ｔ）に対する
補正トルク（ＴＨ）の説明図

【図２４】請求項３および請求項４に係るモータ駆動制
御手段の動作を示すフローチャート

【図２５】ステアリングハンドルへの押し歩きスイッチ
配置図

【図２６】本発明に係る押し歩きスイッチの拡大背面図

【図２７】押し歩きスイッチの拡大正面図

【図２８】請求項５および請求項６に係る主制御部の要
部機能ブロック構成図

【図２９】請求項７に係る主制御部の要部機能ブロック
構成図

【図３０】バッテリ偏差電圧（ΔＥ）と係数（α）特性
図

【図３１】バッテリ電圧（ＥＯ）とデューティサイクル
を変更する係数（ＫＶＴ）の特性図

【図３２】請求項５〜請求項７に係る主制御部の動作を
示すフローチャート

【図３３】駆動信号増加手段のモータ駆動信号（ＰＷ）
の時間特性図

【図３４】車速とアシストトルクの関係図

【符号の説明】

１…電動補助自転車、９…押し歩きスイッチ、１００…
制御ユニット、１０１…主制御部、１０２…モータ駆動
制限部、１１０…踏力検出手段、１２０…クランク軸回
転センサ、１３０…ペダル操作判断手段、１３１…踏力
変化量演算手段、１３２…アシスト判定手段、１３３…
遅延タイマ手段、１４０…モータ駆動制御手段、１４２
…目標信号設定手段、１４３…駆動信号発生手段、１４
４…トルク信号補正手段、１５１…押し歩きモード駆動
手段、１５２…駆動信号設定手段、１５３…駆動信号増
加手段、１５４…リレー駆動バッファ、１５５，１５６
…切替手段、１７０…係数設定手段、１７１…電圧比較
手段、１７２…係数発生手段、１７３…乗算手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥山 正雪 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 長 敏之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力走行の補助にモータの動力を利用す
   る電動補助自転車において、 前記電動補助自転車の駆動を制御する主制御部は、踏力
   検出手段で検出した踏力の時間的変化に基づいてペダル
   を漕いでいる状態を判断するペダル操作判断手段を備
   え、このペダル操作判断手段の判断出力に基づいてモー
   タからの補助動力の供給を制御することを特徴とする電
   動補助自転車。
2. 【請求項２】 ペダルを漕いでいない状態と判断した時
   点から所定の遅延時間経過するまでの間はペダルを漕い
   でいる状態の判断出力を保持する遅延タイマ手段を備え
   たことを特徴とする請求項１記載の電動補助自転車。
3. 【請求項３】 前記主制御部は、前記ペダル操作判断手
   段がペダルを漕いでいる状態を判断する判断出力に基づ
   いてトルク零点値を補正するトルク値補正手段を備え、
   前記踏力検出手段が検出するトルクと補正されたトルク
   零点値の偏差を補正トルクとすることを特徴とする請求
   項１記載の電動補助自転車。
4. 【請求項４】 前記トルク信号補正手段は、ペダルを漕
   いでいない状態のトルク零点値からペダルを漕いでいる
   状態のトルク零点値までを所定時間で次第に減少させる
   トルク信号減衰手段を備えたことを特徴とする請求項３
   記載の電動補助自転車。
5. 【請求項５】 前記主制御部は、押し歩きモード駆動手
   段を備え、押し歩きスイッチからの情報に基づいて所定
   デューティサイクルのモータ駆動信号で前記モータを駆
   動することを特徴とする請求項１記載の電動補助自転
   車。
6. 【請求項６】 前記押し歩きモード駆動手段は、モータ
   駆動信号を所定時間で次第に増加させる駆動信号増加手
   段を備えたことを特徴とする請求項５記載の電動補助自
   転車。
7. 【請求項７】 前記主制御部は、バッテリ電源と標準電
   圧との偏差に基づいてモータ駆動信号のデューティサイ
   クルを補正する係数設定手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載の電動補助自転車。