WO2021192742A1 - 電動アシスト装置及び自転車 - Google Patents

電動アシスト装置及び自転車 Download PDF

Info

Publication number
WO2021192742A1
WO2021192742A1 PCT/JP2021/005847 JP2021005847W WO2021192742A1 WO 2021192742 A1 WO2021192742 A1 WO 2021192742A1 JP 2021005847 W JP2021005847 W JP 2021005847W WO 2021192742 A1 WO2021192742 A1 WO 2021192742A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
difference
threshold value
pedal
value
crank
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/005847
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
謙二 塚本
Original Assignee
本田技研工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 本田技研工業株式会社 filed Critical 本田技研工業株式会社
Priority to US17/913,520 priority Critical patent/US20230106926A1/en
Priority to JP2022509407A priority patent/JP7299412B2/ja
Priority to EP21775379.7A priority patent/EP4129813A4/en
Publication of WO2021192742A1 publication Critical patent/WO2021192742A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/411Torque sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/412Speed sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/413Rotation sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/414Acceleration sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/415Inclination sensors
    • B62J45/4152Inclination sensors for sensing longitudinal inclination of the cycle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/42Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by mounting
    • B62J45/421Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by mounting at the pedal crank
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07CTIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0808Diagnosing performance data

Definitions

  • the present invention relates to an electric assist device and a bicycle, and more particularly to a control system of an electric motor that generates an assist force.
  • the strain of the pedal system is measured by a strain cage, the pedal depression force is calculated from the measured value, and the operation of the electric motor is controlled according to the pedal depression force (for example, Patent Document 1), or by the pedal. It is known that the operation of an electric motor is controlled according to a pedal pedal force detected by a pedal pedal force sensor including a pedal pedal force transmission sleeve attached to a driven crank shaft (for example, Patent Document 2).
  • the acceleration in the front-back direction of the bicycle detected by the acceleration sensor the angular speed of the rotating member equivalent to the crank shaft detected by the rotation angle sensor, and the current of the electric motor detected by the current sensor. It has been proposed by the same applicant as the applicant of the present application that the pedal depression force is estimated by the change of the value and the assist force by the electric motor is controlled based on the estimated pedal depression force.
  • the problem to be solved by the present invention is to individually detect the failure of a plurality of sensors used for estimating the pedal effort and reduce the chance of stopping the assist operation due to the sensor failure.
  • the electric assist device (50) is an electric assist device (50) attached to a bicycle (10) and is driven via a crank arm (26) by a pedaling force from the pedal (30) of the bicycle.
  • the electric motor (58) connected to the crank shaft (24) or the crank arm in a torque transmission relationship and the first to third state quantities different from each other for estimating the pedal pedaling force of the bicycle are individually detected. It has first to third state quantity detection devices (130, 134, 136) and a control device (150) that controls the operation of the electric motor in relation to the output of the first to third state quantity detection devices.
  • the control device includes a first pedal force estimation calculation unit (152) that estimates the pedal pedal force of the bicycle based on the difference in the first state amount at two different crank rotation angles, and two different locations.
  • the first to third state quantities are evaluated by evaluating the difference between the motor drive control unit (164) that controls the drive of the electric motor according to the pedal depression force selected from the above and the first to third state quantities. It includes a failure diagnosis unit (158) for diagnosing a failure of the detection device.
  • the motor drive control unit is the first pedal force estimation calculation unit corresponding to the first to third state quantity detection devices that have not been determined to be a failure by the failure diagnosis unit.
  • the drive of the electric motor is controlled according to the pedal pedal force estimated by the second pedal force estimation calculation unit or the third pedal force estimation calculation unit.
  • one of the two different crank rotation angles includes an angular position of the top dead center of the pedal, and the other includes an angle position of 90 degrees from the top dead center of the pedal. ..
  • the first pedaling force estimation calculation unit is based on the difference in the average value of the first state quantities in a rotation angle range including the crank rotation angles at two different locations.
  • the pedaling force is estimated, and the second pedaling force estimation calculation unit estimates the pedaling force of the bicycle based on the difference in the average value of the second state quantities in the rotation angle range including the crank rotation angles at two different locations.
  • the third pedal force estimation calculation unit estimates the pedal pedal force of the bicycle based on the difference in the average value of the third state quantities in the rotation angle range including the crank rotation angles at two different locations.
  • the first to third state amount detecting devices include an acceleration sensor (134) for detecting the vehicle body acceleration in the front-rear direction of the bicycle, a crank rotation angle of the crank shaft, and a crank. It is either a rotation angle sensor (130) for detecting the axial angular velocity or a current sensor (136) for detecting the motor current value of the electric motor.
  • each failure of the acceleration sensor, the rotation angle sensor, and the current sensor is individually determined.
  • the failure diagnosis unit compares the difference between the first to third state quantities with the corresponding predetermined first to third threshold values, thereby causing the first to third states. 3 Determine the failure of the state quantity detection device.
  • the failure of the first to third state quantity detection devices is individually determined.
  • the failure diagnosis unit is normal if the difference between the first state quantities has a predetermined magnitude relationship with respect to the first threshold value.
  • the difference between the first state quantities does not have a predetermined magnitude relationship with respect to the first threshold value, it is determined that the first state quantity detection device is out of order, and the second state quantity is determined to be defective. If the difference is in a predetermined magnitude relationship with respect to the second threshold value, it is determined that the second state quantity detection device is normal, and the difference in the second state quantity is relative to the second threshold value.
  • the third state quantity detecting device When it is not in a predetermined magnitude relationship, is determined to be a failure of the second state quantity detection device, and if the difference in the third state quantity has a predetermined magnitude relationship with respect to the third threshold value, the above.
  • the third state quantity detecting device is out of order. Judge that there is.
  • the failure determination of the first to third state quantity detection devices is performed in order, and the failure determination can be prioritized.
  • the motor drive control unit is estimated by the first pedal force estimation calculation unit.
  • the failure diagnosis unit determines that the first state amount detection device is abnormal
  • the motor drive control unit is estimated by the first pedal force estimation calculation unit.
  • the failure diagnosis unit determines a failure of the first to third state quantity detecting devices by comparing the differences between the first to third state quantities with each other.
  • the first state amount detecting device includes an acceleration sensor for measuring the vehicle body acceleration in the front-rear direction of the bicycle
  • the second state amount detecting device includes a crank rotation angle of the crank shaft and a crank.
  • the rotation angle sensor for detecting the axial speed is included
  • the third state quantity detecting device includes a current sensor for detecting the motor current value of the electric motor.
  • each failure of the acceleration sensor, the rotation angle sensor, and the current sensor is individually determined.
  • the failure diagnosis unit has two different crank rotation angles when the difference between the crank axial velocities at two different crank rotation angles is equal to or more than a predetermined fifth threshold value.
  • a predetermined fourth threshold value When the difference in vehicle body acceleration is equal to or greater than a predetermined fourth threshold value and the difference in motor current values at two different crank rotation angles is equal to or greater than a predetermined sixth threshold value, the difference in crank axial angular velocity is the said.
  • it is at least the fifth threshold value it is determined that all of the acceleration sensor, the rotation angle sensor, and the current sensor are normal, and when the difference between the crank axial angular velocities is at least the fifth threshold value, the vehicle body.
  • the acceleration When the difference in acceleration is less than the fourth threshold value and the difference in motor current value is less than the sixth threshold value, and the difference in vehicle body acceleration is greater than or equal to the fourth threshold value, the acceleration When the sensor determines that the failure occurs and the difference in the crank axial angular velocity is equal to or greater than the fifth threshold value, the difference in the vehicle body acceleration is less than the fourth threshold value, and the difference in the motor current value is When the difference in vehicle body acceleration is less than the fourth threshold value when it is less than the sixth threshold value, it is determined that the rotation angle sensor is out of order, and the difference in the crank axial angular velocity is the fifth threshold value.
  • the difference in the crank axial angular velocity is less than the fifth threshold value. In the case of, it is determined that the current sensor is out of order.
  • the failure determination of the acceleration sensor, the rotation angle sensor, and the current sensor is performed individually and accurately.
  • the difference in the crank axial angular velocity is the fifth threshold value. If the difference between the crank shaft angular velocities is equal to or greater than the fifth threshold value and the difference between the motor current values is less than the sixth threshold value, it is further determined that the current sensor is out of order. When the acceleration sensor is determined to be defective and the difference between the motor current values is equal to or greater than the sixth threshold value and the difference between the crank axial angular velocities is less than the fifth threshold value, the rotation is further increased.
  • the rotation angle sensor determines that the rotation angle sensor is defective, and the difference between the motor current values is equal to or greater than the sixth threshold value, the difference in vehicle body acceleration is the fourth.
  • the difference of the vehicle body acceleration is equal to or greater than the threshold value and the difference of the vehicle body acceleration is equal to or greater than the fourth threshold value and the difference of the motor current value is less than the sixth threshold value, it is further determined that the current sensor is out of order. If the rotation angle sensor is determined to be defective and the difference in the motor current value is equal to or greater than the sixth threshold value and the difference in vehicle body acceleration is less than the fourth threshold value, the difference is further increased.
  • the acceleration sensor When the acceleration sensor is determined to be defective, the current sensor is determined to be defective, and the difference in crank axial velocity is equal to or greater than the fifth threshold value, the difference in vehicle body acceleration is the fourth threshold value. If the crank axial velocity is less than the fifth threshold when the difference in the vehicle body acceleration is equal to or greater than the fourth threshold, it is further determined that the rotation angle sensor is out of order, and the rotation angle sensor is further determined to be defective. When it is determined that the current sensor is out of order and the difference in the crank axial angular velocity is equal to or greater than the fifth threshold value and the difference in the vehicle body acceleration is less than the fourth threshold value, the acceleration sensor further determines. Judge as a failure.
  • the failure determination of the acceleration sensor, the rotation angle sensor, and the current sensor is performed individually and accurately.
  • the bicycle according to one embodiment of the present invention is equipped with the electric assist device according to the above-described embodiment.
  • failures of a plurality of sensors used for estimating pedal pedal force can be detected individually, and the chance of stopping the assist operation due to sensor failures can be reduced.
  • the bicycle 10 has a seat tube 12 extending substantially in the vertical direction and having a saddle (not shown) attached to the upper end, and a down tube 14 extending substantially in the front-rear direction. And a frame 18 including the left and right chain stays 16.
  • the lower end of the seat tube 12, the rear end of the down tube 14, and the front end of each chain stay 16 are connected to each other by a bearing cylinder 20 for supporting a crankshaft that also serves as a pipe joint.
  • the bearing cylinder 20 rotatably supports the crankshaft 24 extending substantially horizontally in the left-right direction.
  • the left and right shaft ends of the crankshaft 24 project outward from the bearing cylinder 20, and the base ends of the left and right crank arms 26 and 28 are fixed to the shaft ends with a rotational phase difference of 180 degrees from each other.
  • the crankshaft 24 forms the rotation center of the crankarms 26 and 28, and the rotation center axis of the crankshaft 24 and the rotation center axis of the crankarms 26 and 28 are on the same axis.
  • a spline shaft portion 24A is formed on the outer peripheral surface of the shaft end of the crankshaft 24.
  • a spa line hole 26A is formed at the base end of the crank arm 26. The spline shaft portion 24A and the spline hole 26A are engaged with each other, and the crankshaft 24 and the crank arm 26 are connected in a torque transmission relationship.
  • a screw hole 24B (see FIG. 3) opened on the end face of the crankshaft 24 is formed at the shaft end.
  • a screw hole 26B having an inner diameter larger than that of the spa line hole 26A that communicates coaxially with the spa line hole 26A is formed.
  • a crank arm mounting screw 27 including a flange portion that abuts on the annular shoulder surface generated between the spa line hole 26A and the screw hole 26B is screw-engaged with the screw hole 24B. As a result, the crank arm 26 is prevented from coming off from the crank shaft 24.
  • connection between the crankshaft 24 and the crank arm 28 is performed in the same manner as the connection between the crankshaft 24 and the crank arm 26 described above.
  • a pedal 30 is attached to each of the free ends of the crank arms 26 and 28.
  • a drive sprocket (chain wheel) 32 is arranged between the crank arm 28 on the right side and the bearing cylinder 20. The drive sprocket 32 is coaxially connected (fixed) to the crankshaft 24.
  • crankshaft 24 is rotationally driven by the left and right crank arms 26 and 28.
  • the rotation of the crankshaft 24 is transmitted to the drive sprocket 32, and is transmitted from the drive sprocket 32 to the rear wheels (not shown) by a chain type transmission mechanism (not shown).
  • a chain type transmission mechanism not shown
  • the bicycle 10 has a unitized electric assist device 50 that can be retrofitted.
  • the vertical, front-rear, and left-right directions are the directions in which the electric assist device 50 is attached to the frame 18 of the bicycle 10 as shown in FIGS. 1 and 2. be.
  • the electric assist device 50 has a hollow structure housing 52.
  • the housing 52 includes a ring portion 54 and a tongue piece-shaped extension portion 56 extending radially outward from the ring portion 54.
  • An electric motor 58 is attached to the right side of the extension portion 56.
  • One end of the electric motor 58 is fixed to the extending portion 56 so that the rotation axis of the output shaft (not shown) faces in the left-right direction.
  • the annulus portion 54 includes a cylindrical portion 62 that defines a central opening 60 that is open in the left-right direction.
  • the cylindrical portion 62 rotatably supports an annular rotary output member 64 on the outer peripheral portion.
  • the cylindrical portion 62 is coaxial with the crankshaft 24 in the space between the frame 18 and the crankarm 26 together with the rotation output member 64 in a state where the crankshaft 24 penetrates the central opening 60 in a loosely fitted state in the left-right direction. Is placed in.
  • the rotary output member 64 is driven and connected to the electric motor 58 by a gear train (not shown) provided in the housing 52, and is rotationally driven by the electric motor 58 coaxially with respect to the crankshaft 24.
  • Arranging the cylindrical portion 62 and the rotation output member 64 in the space between the frame 18 and the crank arm 26 is performed by the following procedure.
  • the cylindrical portion 62 and the rotation output member 64 pass through the crank arm 26 and reach the vicinity of the base end of the crank arm 26.
  • the inner diameter of the central opening 60 is set so that this passing operation can be performed. If the central opening 60 has a large inner diameter that allows the pedal 30 attached to the crank arm 26 to pass through, the pedal 30 does not have to be removed.
  • the posture of the electric assist device 50 is changed to the normal posture in which the electric motor 58 is turned sideways (the posture shown in FIG. 1), and the crankshaft 24 is loosely fitted to the central opening 60 in the axial direction. Pass through.
  • the cylindrical portion 62 and the rotary output member 64 penetrate the central opening 60 in a loosely fitted state in the left-right direction without the need for removing the pedal 30 or removing the pedal 30. In this state, it is arranged between the frame 18 and the crank arm 26.
  • the rotary output member 64 is coupled to the crankshaft 24 and the crank arm 26 by the coupling mechanism 70.
  • the coupling mechanism 70 includes a substantially disk-shaped coupling main member 72 and two clamp members 74.
  • the male screw portion of the screw member 78 forming the mount portion of the coupling main member 72 with respect to the crank arm 26 is screw-engaged with the screw hole 26B of the crank arm 26.
  • the coupling main member 72 has a substantially circular dish shape, the peripheral portion is fixed to the rotary output member 64 by a plurality of bolts 75, and the central portion is fixed to the screw member 78 by bolts 76.
  • the rotary output member 64 is coaxially arranged on the crankshaft 24 via the coupling main member 72 and the crank arm 26.
  • Each of the two clamp members 74 has a wedge shape, is arranged on both sides in the rotational direction near the base end of the crank arm 26, and is slidably in contact with the inclined edge portion 73 of the coupling main member 72.
  • Each clamp member 74 moves in a direction approaching each other by being tightened to the coupling main member 72 by a bolt 80, sandwiches the crank arm 26 from both sides, and has a torque transmission relationship between the coupling main member 72 and the crank arm 26. Combine to.
  • the rotation output member 64 is coaxially coupled to the crankshaft 24 via the coupling main member 72 and the crankarm 26 in a torque transmission relationship, and rotates integrally with the crankshaft 24 together with the coupling main member 72.
  • the rotary output member 64 and the coupling main member 72 are collectively referred to as a rotary member.
  • the through hole 81 (see FIG. 2) of the bolt 80 provided in the clamp member 74 moves in a direction in which the two clamp members 74 approach each other when the bolt 80 is tightened with respect to the coupling main member 72. It is formed in an oval shape so that it can be formed.
  • the extending portion 56 of the housing 52 is arranged below the down tube 14 in a state of supporting the electric motor 58, and is supported by the frame 18 in a state of being suspended from the down tube 14 by the support mechanism 90.
  • the support mechanism 90 includes a mount member 92.
  • the mounting member 92 is fixed to the down tube 14 by the fastening band 94.
  • the mount member 92 is below the support base member 98 including the square frame portion 96 at the bottom, and the square plate-shaped portion 100 and the square plate-shaped portion 100 that are fitted to the square frame portion 96 and fixed to the support base member 98.
  • It has a support member 104 including a hanging piece portion 102 that extends and extends in the front-rear direction.
  • the hanging piece 102 is a cantilever and includes a through hole 103 with a shoulder that penetrates in the axial direction (left-right direction) of the crankshaft 24.
  • a cylindrical fixing bush 106 fitted in the through hole 103 is attached (fixed) to the hanging piece portion 102 as a detent in a state where the movement to the right side is restricted.
  • a female screw 108 is formed on the inner peripheral surface of the fixed bush 106.
  • a male screw 109 formed on the outer peripheral surface of the movable bush 110 is screw-engaged with the female screw 108 so as to be screwed and retractable in the axial direction of the crankshaft 24, that is, in the left-right direction.
  • the movable bush 110 has a flange portion 112 on the side opposite to the fixed bush 106.
  • the outer circumference of the flange portion 112 has a petal-shaped uneven shape so that the movable bush 110 can be turned by hand.
  • the flange surface of the flange portion 112 is in direct contact with the end surface of the boss portion (joining portion) 66 formed on the upper portion of the extending portion 56 of the housing 52.
  • the mounting member 92 has the housing 52 fixed by a fastening bolt 114 that penetrates the central portion of the fixed bush 106 and the movable bush 110 in the axial direction of the crankshaft 24 and is screw-engaged with a screw hole (not shown) of the boss portion 66. I support it.
  • the fixed bush 106 and the movable bush 110 include a screw mechanism with a female screw 108 and a male screw 109 extending in the axial direction of the crankshaft 24 between the housing 52 and the frame 18, and the mounting member 92 and the housing. It forms an adjustment mechanism capable of adjusting (increasing or decreasing) the distance between the crankshaft 24 and the crankshaft 24 in the axial direction.
  • a control device 150 for electric assist is built in the extending portion 56 of the housing 52.
  • a battery 120 made of a secondary battery that powers the electric motor 58 and the control device 150 is attached to the seat tube 12 by a fastening band (not shown) or the like.
  • the rotation angle sensor 130, the pulse sensor 132, the acceleration sensor 134, the current sensor 136, the tilt angle sensor 138, and the voltage sensor 140 are connected to the control device 150.
  • the rotation angle sensor 130 is provided in the electric motor 58 or the housing 52, and detects the rotation angle of the motor or the rotation angle of the rotation output member 64 as the rotation angle (hereinafter, crank rotation angle) ⁇ c of the crank shaft 24.
  • the control device 150 calculates the crankshaft angular velocity ⁇ , which is the first state quantity that correlates with the pedal depression force, by time integration of the crank rotation angle ⁇ c detected by the rotation angle sensor 130.
  • the rotation angle sensor 130 forms a part of the second state quantity detecting device.
  • the acceleration sensor 134 is a first state quantity detecting device, which is provided in the housing 52 and detects acceleration (vehicle body acceleration) ⁇ in the front-rear direction (traveling direction) of the bicycle 10 as a first state quantity that correlates with the pedal effort. ..
  • the control device 150 calculates the crankshaft angular velocity ⁇ , which is the second state quantity that correlates with the pedal depression force, by time integration of the crank rotation angle ⁇ c detected by the rotation angle sensor 130.
  • the rotation angle sensor 130 forms a part of the second state quantity detecting device.
  • the current sensor 136 is a third state amount detecting device, and detects the motor current value i of the electric motor 58 as the third state amount that correlates with the pedal depression force.
  • the tilt angle sensor 138 is provided on the housing 52 and detects the tilt angle in the direction of gravity, that is, the tilt angle in the front-rear direction and the left-right direction of the frame 18 of the bicycle 10 with respect to the vertical line.
  • Both the vehicle body acceleration ⁇ detected by the acceleration sensor 134 and the tilt angle of the bicycle 10 with respect to the vertical line detected by the tilt angle sensor 138 are acquired by arithmetic processing of the output signal of one gyro sensor with a G sensor. You can also do it.
  • the voltage sensor 140 detects the voltage of the battery 120.
  • the control device 150 is an electronically controlled device including a microcomputer and the like, and includes a first pedal force estimation calculation unit 152, a second pedal force estimation calculation unit 154, a third pedal force estimation calculation unit 156, and a failure diagnosis unit 158. It has a crank forward / reverse determination unit 160, a pedaling force presence / absence determination unit 162, and a motor drive control unit 164.
  • the first pedal force estimation calculation unit 152 should be called a pedal force estimation calculation unit corresponding to vehicle body acceleration.
  • the difference between the average value A1 and the average value A2 of the vehicle body acceleration ⁇ is the difference value (A2-A1) or the ratio (A2 / A1).
  • the first pedal force estimation calculation unit 152 estimates that the larger the difference value (A2-A1) or the ratio (A2 / A1), the larger the pedal force.
  • the first pedaling force estimation calculation unit 152 cannot obtain information on the crank rotation angle ⁇ c from the rotation angle sensor 130 due to an abnormality in the rotation angle sensor 130, the first rotation of the crank shaft 24 can be detected by a signal from the pulse sensor 132.
  • the pedal effort of the bicycle 10 is estimated from the absolute value of the vehicle body acceleration ⁇ in.
  • the second pedal force estimation calculation unit 154 should be called a pedal force estimation calculation unit corresponding to the crankshaft angular velocity.
  • the pedal depression force of the bicycle 10 is estimated from the difference between the two.
  • the difference between the average value ⁇ 1 and the average value ⁇ 2 of the crankshaft angular velocity ⁇ is the difference value ( ⁇ 2- ⁇ 1) or the ratio ( ⁇ 2 / ⁇ 1).
  • the second pedal force estimation calculation unit 154 estimates that the larger the difference value ( ⁇ 2- ⁇ 1) or the ratio ( ⁇ 2 / ⁇ 1), the larger the pedal force.
  • the pedal depression force is estimated with higher accuracy than when there is no value or when the average value is not used.
  • the second pedaling force estimation calculation unit 154 makes one rotation of the crank shaft 24 which is known from the signal from the pulse sensor 132.
  • the pedal depression force of the bicycle 10 is estimated from the absolute value of the crank shaft angular velocity ⁇ in.
  • the third pedal force estimation calculation unit 156 should be called a pedal force estimation calculation unit corresponding to the motor current value.
  • the difference between the average value I1 and the average value I2 of the motor current value i is the difference value (I1-I2) or the ratio (I1 / I2).
  • the third pedal force estimation calculation unit 156 estimates that the larger the difference value (I1-I2) or the ratio (I1 / I2), the larger the pedal force.
  • the pedal depression force is estimated with higher accuracy than when there is no value or when the average value is not used.
  • the third pedaling force estimation calculation unit 156 makes one rotation of the crank shaft 24 which is known from the signal from the pulse sensor 132.
  • the pedal depression force of the bicycle 10 is estimated from the absolute value of the motor current value i in.
  • the failure diagnosis unit 158 evaluates the differences between the vehicle body acceleration ⁇ , the crank axial velocity ⁇ , and the motor current value i, which are the first to third state quantities, to evaluate the rotation angle sensor 130, the acceleration sensor 134, and the current sensor 136.
  • the failure display unit 166 by a warning lamp or the like is activated (on).
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the acceleration sensor 134 is normal if the difference in the vehicle body acceleration ⁇ has a predetermined magnitude relationship with the preset first threshold value. When the difference in the vehicle body acceleration ⁇ does not have a predetermined magnitude relationship with the first threshold value, is determined that the acceleration sensor 134 is out of order. For example, the failure diagnosis unit 158 determines that the acceleration sensor 134 is normal if the difference (A2-A1 or A2 / A1) in the average value of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or greater than the first threshold value, and determines that the difference (A2-A1) is normal. If A1 or A2 / A1) is less than the first threshold value, it is determined that the acceleration sensor 134 is out of order.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the rotation angle sensor 130 is normal if the difference between the average values of the crankshaft angular velocities ⁇ has a predetermined magnitude relationship with the preset second threshold value, and determines that the crankshaft angular velocity ⁇ is normal.
  • the difference between the above is not a predetermined magnitude relationship with respect to the second threshold value S2
  • the rotation angle sensor 130 is out of order. For example, if the second threshold value is "1" and the difference ( ⁇ 1- ⁇ 2 or ⁇ 1 / ⁇ 2) of the average values of the crankshaft angular velocities ⁇ is less than 1, the rotation angle sensor 130 is determined to be normal and the difference ( ⁇ 1- ⁇ 2 or ⁇ 1 / ⁇ 2) is determined. If ⁇ 1- ⁇ 2 or ⁇ 1 / ⁇ 2) is “1” or more, it is determined that the rotation angle sensor 130 is out of order.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the current sensor 136 is normal if the difference in the motor current value i has a predetermined magnitude relationship with the preset third threshold value, and the difference in the motor current value i is the above. When there is no predetermined magnitude relationship with respect to the third threshold value, is determined that the current sensor 136 is out of order. For example, if the third threshold value is "1" and the difference (I2-I1 or I2 / I1) of the average values of the motor current values i is less than 1, the current sensor 136 is determined to be normal and the difference (I2). If ⁇ I1 or I2 / I1) is “1” or more, the current sensor 136 is determined to be defective.
  • the failure diagnosis unit 158 individually detects failures of the rotation angle sensor 130, the acceleration sensor 134, and the current sensor 136.
  • the failure determination of each of the sensors 130, 134, 136 described above by the failure diagnosis unit 158 may be limited to the case where the true state of the determination condition is continuously maintained for a predetermined time.
  • the motor drive control unit 164 includes a rotation angle sensor 130, an acceleration sensor 134, and a current sensor in a normal state that have not been determined to be a failure by the failure diagnosis unit 158 from the first to third pedal force estimation calculation units 152, 154, and 156. Select the first pedal force estimation calculation unit 152, the second pedal force estimation calculation unit 154, or the third pedal force estimation calculation unit 156 corresponding to 136, and the power (current or current) corresponding to the pedal pedal force estimated by the selected pedal force estimation calculation unit. A control command for the drive torque is output to the motor drive circuit 170 in order to operate the electric motor 58 with the voltage).
  • the motor drive control unit 164 determines that the acceleration sensor 134 is normal by the failure diagnosis unit 158
  • the pedal pedal force estimated by the first pedal force estimation calculation unit 152 is A control command corresponding to the above is output to the motor drive circuit 170 to control the drive of the electric motor 58.
  • the motor drive control unit 164 determines that the acceleration sensor 134 is abnormal by the failure diagnosis unit 158, the pedal estimated by the second pedal force estimation calculation unit 154 instead of the first pedal force estimation calculation unit 152 A control command according to the pedal effort is output to the motor drive circuit 170 to control the drive of the electric motor 58.
  • the motor drive control unit 164 was estimated by the third pedal force estimation calculation unit 156 instead of the second pedal force estimation calculation unit 154.
  • a control command according to the pedal effort is output to the motor drive circuit 170 to control the drive of the electric motor 58.
  • the motor drive control unit 164 controls the drive of the electric motor 58 to be stopped when the failure diagnosis unit 158 determines that the current sensor 136 in addition to the acceleration sensor 134 and the rotation angle sensor 130 is abnormal.
  • the crank forward / reverse determination unit 160 determines whether the crankshaft 24 is forward or reverse based on the change in the crank rotation angle ⁇ c detected by the rotation angle sensor 130.
  • the motor drive control unit 164 controls to stop the drive of the electric motor 58 when the crank forward / reverse rotation determination unit 160 determines that the crankshaft 24 is reversed. As a result, unnecessary assist is not performed when the crankshaft 24 is reversed.
  • the pedaling force presence / absence determination unit 162 determines the presence / absence of pedaling force with respect to the pedal 30, that is, whether or not the pedal 30 is rowing, based on the presence / absence of a change in the rotation angle ⁇ c of the crankshaft 24 detected by the rotation angle sensor 130.
  • the motor drive control unit 164 determines that there is no pedal force by the pedal force presence / absence determination unit 162
  • the motor drive control unit 164 controls to stop the drive of the electric motor 58. As a result, unnecessary assist is not performed when there is no pedaling force.
  • the motor drive circuit 170 quantitatively controls the electric power supplied from the battery 120 to the electric motor 58 based on a control command from the motor drive control unit 164. As a result, the electric motor 58 assists pedaling with a drive torque determined based on the estimated value of the pedal depression force.
  • the motor drive control unit 164 further controls to increase or decrease the rotational output of the electric motor 58 according to the inclination of the bicycle 10 in the left-right direction and the front-rear direction detected by the inclination angle sensor 138.
  • the motor drive control unit 164 further performs correction control for reducing the rotational output of the electric motor 58 in response to a decrease in the voltage of the battery 120 detected by the voltage sensor 140. As a result, over-discharging of the battery 120 is suppressed, and the life of the battery 120 is extended. In addition, the power consumption of the battery 120 is suppressed, and the assist continuation distance (time) in one charge of the battery 120 is extended.
  • the standby state process includes a process of bringing each sensor 130, 132, 134, 136, 138, 140 into an active state by feeding power and a process of putting the electric motor 58 into a stopped state.
  • step ST11 it is determined whether or not the power supply of the electric assist device 50 has changed from on to off.
  • step ST11 the power off process is performed (step ST12).
  • the power-off process includes a process of stopping power supply to each of the sensors 130, 132, 134, 136, 138, and 140.
  • step ST11 / No determination it is determined whether the crankshaft 24 is rotating normally based on the signal from the rotation angle sensor 130 (step ST13). If the crankshaft 24 does not rotate normally (step ST12 / No determination), that is, if the pedal 30 is not pedaled, the process returns to the standby state processing (step ST10) and the electric motor 58 is maintained in the stopped state. And do not assist.
  • step ST14 When the crankshaft 24 is rotating in the normal direction (step ST12 / Yes determination), items such as parameters and correction values related to the slope in estimating the pedal effort are set (step ST14).
  • the setting of the matters related to the slope is performed according to the inclination angle of the bicycle 10 in the front-rear direction, that is, the state of the slope, which is known from the signal from the inclination angle sensor 138. For example, when the bicycle 10 is traveling on a downhill road, the estimated value of the pedal pedal force is set to decrease or become zero regardless of the acceleration in the front-rear direction of the vehicle body detected by the acceleration sensor 134, and the bicycle is set.
  • the estimated value of the pedaling force based on the acceleration in the front-rear direction of the vehicle body is larger than that when traveling on a flat road.
  • the estimated value of the pedaling force based on the acceleration in the left-right direction of the vehicle body is set to be smaller than that when traveling on a flat road.
  • step ST16 it is determined whether or not the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or higher than the preset first threshold value S1 (step ST16).
  • step ST16 If the average value A2-average value A1 is equal to or higher than the first threshold value S1 (step ST16 / affirmative determination), the pedal force of the bicycle 10 is estimated based on the average value A2-average value A1 (step ST17).
  • the motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal depression force (step ST18), and the signal of the motor drive command value is output to the motor drive circuit 170 (step ST19).
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ .
  • electric assist is performed according to the pedal effort of the bicycle 10.
  • step ST16 If the average value A2-average value A1 is less than the first threshold value S1 (step ST16 / negative determination), it is assumed that the acceleration sensor 134 is out of order, and the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 of the crankshaft angular velocity ⁇ is preset. It is determined whether or not the value is less than "1" (second threshold value S2) (step ST20). The determination in step ST20 may be performed by comparing the crankshaft angular velocity ⁇ 1 having a crank rotation angle ⁇ c of 0 degrees and the crankshaft angular velocity ⁇ 2 having a crankrotation angle ⁇ c of 90 degrees.
  • step ST20 If the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 is less than “1” (step ST20 / negative determination), then whether or not the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 is less than the preset threshold value S ⁇ . (Step ST21).
  • step ST21 If the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 is less than the threshold value S ⁇ (step ST21 / affirmative judgment), the pedal force of the bicycle 10 is estimated based on the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 (step ST22), and the pedal is operated.
  • the motor drive command value is calculated based on the estimated pedal force (step ST18), and the signal of the motor drive command value is output to the motor drive circuit 170 (step ST19).
  • the acceleration sensor 134 fails, the signal of the motor drive command value estimated based on the average value A2 / average value A1 of the crankshaft angular velocity ⁇ is output to the motor drive circuit 170, and then the process returns to step ST13. ..
  • step ST21 / negative determination If the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST21 / negative determination), the motor drive command value is set to a preset small fixed value (step ST23), and the signal of the motor drive command value is set. Is output to the motor drive circuit 170 (step ST19). As a result, the electric motor 58 is driven with low torque, and weak electric assist is performed.
  • step ST20 If the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 is “1” or more (step ST20 / affirmative determination), it is assumed that the rotation angle sensor 130 is out of order, and the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is preset. It is determined whether or not the value is less than "1" (third threshold value S3) (step ST24).
  • step ST24 If the average value I2 / average value I1 is less than "1" (step ST24 / affirmative determination), it is determined whether or not the average value I2 / I1 is less than the preset threshold value I ⁇ larger than "1". (Step ST25).
  • step ST25 If the average value I2 / I1 is less than the threshold value I ⁇ (step ST25 / affirmative determination), a calculation is performed to estimate the pedal depression force of the bicycle 10 based on the average value I1 / I2 (step ST26), and the estimated value of the pedal depression force is calculated.
  • the motor drive command value is calculated based on the above (step ST18), and the signal of the motor drive command value is output to the motor drive circuit 170 (step ST19).
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the average value I2 / I1 of the motor current value i. NS.
  • electric assist is performed according to the pedal effort of the bicycle 10.
  • step ST25 If the average value I2 / I1 is equal to or higher than the threshold value I ⁇ (step ST25 / negative determination), the motor drive command value is set to a preset small fixed value (step ST23), and the signal of the motor drive command value is set to the motor. Output to the drive circuit 170 (step ST19). As a result, the electric motor 58 is driven with low torque, and weak electric assist is performed.
  • step ST24 If the average value I2 / I1 is "1" or more (step ST24 / negative judgment), it is assumed that the current sensor 136 is out of order in addition to the acceleration sensor 134 and the rotation angle sensor 130, and a failure display is made by lighting a warning lamp or the like.
  • the electric motor 58 is stopped (step ST27), and the process returns to step ST10.
  • control device 150 The other embodiments of the control device 150 will be described below.
  • the first pedal force estimation calculation unit 152, the second pedal force estimation calculation unit 154, the third pedal force estimation calculation unit 156, the crank forward / reverse rotation determination unit 160, and the pedal force presence / absence determination unit 162 of the present embodiment are substantially the same as those of the above-described embodiment. Is the same.
  • the failure diagnosis unit 158 of the present embodiment averages the vehicle body acceleration ⁇ when the difference ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) between the average values ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank axial velocity ⁇ is equal to or higher than the preset fifth threshold value.
  • the difference between the values A1 and A2 (A2-A1 or A2 / A1) is equal to or higher than the preset fourth threshold value, and the difference between the average motor current values I1 and I2 (I1-I2 or I1 / I2).
  • the rotation angle sensor 130 When the difference ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) between the average value ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank axial velocity ⁇ is equal to or greater than the preset sixth threshold value, the rotation angle sensor 130 , It is determined that all of the acceleration sensor 134 and the current sensor 136 are normal.
  • the motor drive control unit 164 is estimated based on the pedal pedal force estimated by the first pedal force estimation calculation unit 152 based on the vehicle body acceleration ⁇ and the crank axial velocity ⁇ by the second pedal force estimation calculation unit 154.
  • a control command based on the pedal pedal force or the pedal pedal force estimated by the third pedal force estimation calculation unit 156 based on the motor current value i is output to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 sets the average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ when the difference ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) between the average value ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank shaft angular velocity ⁇ is equal to or higher than the preset fifth threshold value.
  • the difference from A2 (A2-A1 or A2 / A1) is less than the preset fourth threshold value, and the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average values I1 and I2 of the motor current values i is the above.
  • the acceleration sensor 134 When the difference (A2-A1 or A2 / A1) between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ when it is less than the sixth threshold value is equal to or more than the fourth threshold value, the acceleration sensor 134 is determined to be defective. ..
  • the motor drive control unit 164 estimates the pedal pedal force estimated by the second pedal force estimation calculation unit 154 based on the crank shaft angle speed ⁇ , or the motor current value i by the third pedal force estimation calculation unit 156.
  • a control command based on the pedal depression force is output to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 sets the average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ when the difference ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) between the average value ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank shaft angle speed ⁇ is equal to or higher than the preset fifth threshold value.
  • the difference from A2 (A2-A1 or A2 / A1) is less than the preset fourth threshold value, and the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average values I1 and I2 of the motor current values i is the above.
  • the difference (A2-A1 or A2 / A1) between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ when the value is less than the sixth threshold value is less than the fourth threshold value the rotation angle sensor 130 is determined to be defective. do.
  • the motor drive control unit 164 is estimated based on the pedal pedal force estimated by the first pedal force estimation calculation unit 152 based on the vehicle body acceleration ⁇ , or the motor current value i by the third pedal force estimation calculation unit 156.
  • a control command based on the pedal effort is output to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 has the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ when the difference ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) between the average values ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank shaft angle speed ⁇ is equal to or higher than the preset fifth threshold value.
  • the difference (A2-A1 or A2 / A1) from is equal to or higher than the preset fourth threshold value, and the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average values I1 and I2 of the motor current values i is preset.
  • the current sensor 136 If the difference ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) between the average value ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank shaft angle velocity ⁇ is less than the fifth threshold value when it is equal to or higher than the sixth threshold value, the current sensor 136 is considered to be defective. judge.
  • the motor drive control unit 164 is estimated based on the pedal pedal force estimated by the first pedal force estimation calculation unit 152 based on the vehicle body acceleration ⁇ , or the crankshaft angular velocity ⁇ by the second pedal force estimation calculation unit 154.
  • a control command based on the pedal effort is output to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the acceleration sensor 134 is a failure and the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average values I1 and I2 of the motor current values i is equal to or greater than the sixth threshold value.
  • the difference between the average value of the crank shaft angle speed ⁇ ⁇ 1 and ⁇ 2 ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) is equal to or higher than the fifth threshold value, and the difference between the average value of the crank shaft angle speed ⁇ ⁇ 1 and ⁇ 2 ( ⁇ 2- ⁇ 1).
  • the current is further increased when the difference (I1-I2 or I1 / I2) is less than the sixth threshold value. It is determined that the sensor 136 is out of order.
  • the motor drive control unit 164 outputs a control command based on the pedal pedal force estimated by the second pedal force estimation calculation unit 154 based on the crankshaft angular velocity ⁇ to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the acceleration sensor 134 is a failure and the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average values I1 and I2 of the motor current values i is equal to or greater than the sixth threshold value.
  • the difference between the average value ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank shaft angular velocity ⁇ is less than the fifth threshold value, it is further determined that the rotation angle sensor 130 is out of order.
  • the motor drive control unit 164 outputs a control command based on the pedal pedal force estimated based on the motor current value i by the third pedal force estimation calculation unit 156 to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the acceleration sensor 134 is a failure and the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average values I1 and I2 of the motor current values i is equal to or greater than the sixth threshold value.
  • the difference between the average value ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank shaft angle speed ⁇ is less than the fifth threshold value and the ratio (I2 / I1) of the average value of the motor current value i is larger than “1”
  • the motor drive control unit 164 outputs a control command for stopping the drive of the electric motor 58 to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the rotation angle sensor 130 is a failure, and the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average values I1 and I2 of the motor current values i is equal to or greater than the sixth threshold value.
  • the difference between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ (A2-A1 or A2 / A1) is equal to or greater than the fourth threshold value
  • the difference between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ (A2-A1 or When the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average value I1 and I2 of the motor current value i when A2 / A1) is equal to or greater than the fourth threshold value is less than the sixth threshold value S6, further. It is determined that the current sensor 136 is out of order.
  • the motor drive control unit 164 outputs a control command based on the pedal pedal force estimated by the first pedal force estimation calculation unit 152 based on the vehicle body acceleration ⁇ to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the rotation angle sensor 130 is a failure, and the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average values I1 and I2 of the motor current values i is equal to or greater than the sixth threshold value.
  • the difference (A2-A1 or A2 / A1) between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ is less than the fourth threshold value, the acceleration sensor 134 is further determined to be defective.
  • the motor drive control unit 164 outputs a control command based on the pedal pedal force estimated based on the motor current value i by the third pedal force estimation calculation unit 156 to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the rotation angle sensor 130 is a failure, and the difference (I1-I2 or I1 / I2) between the average values I1 and I2 of the motor current values i is equal to or greater than the sixth threshold value. At that time, the difference (A2-A1 or A2 / A1) between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ is less than the fourth threshold value, and the ratio (I2 / I1) of the average values of the motor current values i is "1". If it is larger than, the current sensor 136 is also determined to be defective.
  • the motor drive control unit 164 outputs a control command for stopping the drive of the electric motor 58 to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the current sensor 136 is a failure and the difference ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) between the average values ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank axial velocity ⁇ is equal to or greater than the fifth threshold value.
  • the difference between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ (A2-A1 or A2 / A1) is equal to or greater than the fourth threshold value, and the difference between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ (A2-A1 or A2).
  • the rotation angle sensor 130 Is determined to be a failure.
  • the motor drive control unit 164 outputs a control command based on the pedal pedal force estimated by the first pedal force estimation calculation unit 152 based on the vehicle body acceleration ⁇ to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the current sensor 136 is a failure and the difference ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) between the average values ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank axial velocity ⁇ is equal to or greater than the fifth threshold value.
  • the difference (A2-A1 or A2 / A1) between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ is less than the fourth threshold value, the acceleration sensor 134 is further determined to be defective.
  • the motor drive control unit 164 outputs a control command based on the pedal pedal force estimated by the second pedal force estimation calculation unit 154 based on the crankshaft angular velocity ⁇ to the motor drive circuit 170.
  • the failure diagnosis unit 158 determines that the current sensor 136 is a failure and the difference ( ⁇ 2- ⁇ 1 or ⁇ 2 / ⁇ 1) between the average values ⁇ 1 and ⁇ 2 of the crank axial velocity ⁇ is equal to or greater than the fifth threshold value.
  • the difference (A2-A1 or A2 / A1) between the average values A1 and A2 of the vehicle body acceleration ⁇ is less than the fourth threshold value, and the ratio of the average values of the crank axial velocity ⁇ ( ⁇ 1 / ⁇ 2) is “1”. If it is larger, the rotation angle sensor 130 is also determined to be defective.
  • the motor drive control unit 164 outputs a control command for stopping the drive of the electric motor 58 to the motor drive circuit 170.
  • This control routine is started when the power of the electric assist device 50 is turned on, and first, the standby state processing is performed (step ST30).
  • the standby state process includes a process of bringing each sensor 130, 132, 134, 136, 138, 140 into an active state by feeding power and a process of putting the electric motor 58 into a stopped state.
  • step ST31 it is determined whether or not the power supply of the electric assist device 50 has changed from on to off.
  • step ST32 the power off process is performed (step ST32).
  • the power-off process includes a process of stopping power supply to each of the sensors 130, 132, 134, 136, 138, and 140.
  • step ST31 If the power supply has not changed to off (step ST31 / negative determination), it is determined whether the crankshaft 24 is rotating normally based on the signal from the rotation angle sensor 130 (step ST33). If the crankshaft 24 does not rotate normally (step ST33 / negative determination), that is, if the pedal 30 is not pedaled, the process returns to the standby state processing (step ST30) and the electric motor 58 is maintained in the stopped state. And do not assist.
  • step ST34 When the crankshaft 24 is rotating in the normal direction (step ST33 / affirmative judgment), items such as parameters and correction values related to the slope in the estimation of pedal pedal effort are set (step ST34).
  • the setting of the matters related to the slope is performed according to the inclination angle of the bicycle 10 in the front-rear direction, that is, the state of the slope, which is known from the signal from the inclination angle sensor 138. For example, when the bicycle 10 is traveling on a downhill road, the estimated value of the pedal pedal force is set to decrease or become zero regardless of the acceleration in the front-rear direction of the vehicle body detected by the acceleration sensor 134, and the bicycle 10 climbs the slope.
  • the estimated value of the pedaling force based on the acceleration in the front-rear direction of the vehicle body is set to be larger than that when traveling on a flat road. Further, when the bicycle 10 is turning, the estimated value of the pedaling force based on the acceleration in the left-right direction of the vehicle body is set to be smaller than that when traveling on a flat road.
  • Step ST36 When the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ when the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank axial velocity ⁇ is the fifth threshold value S5 is equal to or higher than the fourth threshold value S4 (step ST36 / negative determination), Next, whether or not the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank axial velocity ⁇ when the average value I1 / I2 of the motor current value i is equal to or higher than the preset sixth threshold value S6 is less than the fifth threshold value S5. (Step ST37).
  • Step ST37 / Negative determination When the average value I1 / I2 of the motor current value i is equal to or higher than the preset sixth threshold value S6 and the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crankshaft angular velocity ⁇ is equal to or higher than the fifth threshold value S5 ( Step ST37 / Negative determination), normal processing is executed (step ST38), and a motor drive command value based on the pedal depression force estimated in normal processing is output (step ST39). Then, the process returns to step ST33.
  • Step ST37 When the average value I1 / I2 of the motor current value i is equal to or higher than the preset sixth threshold value S6 and the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank shaft angle speed ⁇ is equal to or higher than the fifth threshold value S5 ( Step ST37 / Affirmative judgment), assuming that the current sensor 136 is out of order, the current sensor failure processing is executed (step ST40), and the motor drive command value based on the pedal depression force estimated in the current sensor failure processing is output. (Step ST39). Then, the process returns to step ST33.
  • Step ST36 affirmative determination
  • Step ST41 it is determined whether or not the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ when the average value I1 / I2 of the motor current value i is less than the sixth threshold value S6 is less than the fourth threshold value S4 ( Step ST41).
  • step ST41 affirmative determination
  • the rotation angle sensor failure processing is executed (step ST42), and the motor drive command value based on the pedal depression force estimated in the rotation angle sensor failure processing is output (step ST39). .. Then, the process returns to step ST33.
  • step ST41 / negative determination When the average value I1 / I2 of the motor current value i is less than the sixth threshold S6 and the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is greater than or equal to the fourth threshold S4 (step ST41 / negative determination), the acceleration Assuming that the sensor 134 is out of order, the acceleration sensor failure processing is executed (step ST42), and the motor drive command value based on the estimated pedal depression force is output (step ST39). Then, the process returns to step ST33.
  • step ST50 it is determined whether or not the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST50).
  • step ST50 If the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST50 / affirmative judgment), the calculation for estimating the pedal effort of the bicycle 10 based on the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is performed. (Step ST51), the motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal depression force (step ST52), and the normal processing routine is terminated.
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the vehicle body acceleration ⁇ , and electric assist is performed.
  • step ST50 If the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is less than the threshold value S ⁇ (step ST50 / negative determination), is the ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 of the average value of the crankshaft angular velocity ⁇ equal to or higher than the preset threshold value S ⁇ ? Whether or not it is determined (step ST53).
  • step ST53 If the ratio ⁇ 2 / ⁇ 1 of the average value of the crank axial velocity ⁇ is equal to or greater than the threshold S ⁇ (step ST53 / affirmative judgment), the pedal effort of the bicycle 10 is estimated based on the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank axial velocity ⁇ . The calculation is performed (step ST54), the motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal depression force (step ST52), and the normal processing routine is terminated.
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the crankshaft angular velocity ⁇ , and electric assist is performed.
  • step ST53 If the average value ⁇ 2 / ⁇ 1 of the crankshaft angular velocity ⁇ is less than the threshold value S ⁇ (step ST53 / negative determination), then the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is less than the preset threshold value Si. It is determined whether or not there is (step ST55).
  • step ST55 If the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is less than the threshold Si (step ST55 / affirmative determination), the pedal effort of the bicycle 10 is estimated based on the average value I1 / average value I2 of the motor current value i. The calculation is performed (step ST56), the motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal depression force (step ST52), and the normal processing routine is terminated.
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the motor current value i, and electric assist is performed.
  • step ST55 / negative determination If the motor current value i average value I2 / average value I1 is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST55 / negative determination), the motor drive command value is set to a preset small fixed value (step ST57), and normal processing is performed. End the routine. As a result, the electric motor 58 is driven with low torque, and weak electric assist is performed.
  • a warning is displayed to the effect that the current sensor 136 is out of order (step ST69).
  • Step ST70 it is determined whether or not the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ when the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank axial velocity ⁇ is the fifth threshold S5 or more is the fourth threshold S4 or more.
  • step ST70 affirmative judgment.
  • the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank axial velocity ⁇ when the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or higher than the fourth threshold value S4 is the fifth threshold value S5. It is determined whether or not the above is the case (step ST71).
  • step ST71 affirmative determination.
  • step ST72 it is determined whether or not the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST72).
  • step ST72 If the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST72 / affirmative judgment), the calculation for estimating the pedal effort of the bicycle 10 based on the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is performed. (Step ST73), the motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal depression force (step ST74), and the current sensor failure processing routine is terminated.
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the vehicle body acceleration ⁇ , and electric assist is performed.
  • step ST71 negative determination. Assuming that the rotation angle sensor 130 is also abnormal, the process jumps in step ST72 and proceeds to step ST73.
  • step ST72 If the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is less than the threshold value S ⁇ (step ST72 / negative determination), is the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 of the crank axial velocity ⁇ less than the preset threshold value S ⁇ ? Whether or not it is determined (step ST75).
  • step ST72 If the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 of the crank shaft angle speed ⁇ is less than the threshold value S ⁇ (step ST72 / affirmative judgment), the pedal effort of the bicycle 10 is estimated based on the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank shaft angle speed ⁇ . The calculation is performed (step ST76), the motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal pedal force (step ST74), and the current sensor failure processing routine is terminated.
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the crankshaft angular velocity ⁇ , and electric assist is performed.
  • step ST55 If the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 of the crankshaft angular velocity ⁇ is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST55 / affirmative judgment), the motor drive command value is set to a preset small fixed value (step ST77), and the current sensor Terminate the failure processing routine. As a result, the electric motor 58 is driven with low torque, and weak electric assist is performed.
  • step ST70 If the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ when the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank axial velocity ⁇ is equal to or higher than the fifth threshold value S5 is less than the fourth threshold value S4 (step ST70 / negative determination). Assuming that the acceleration sensor 134 is also out of order, next, it is determined whether or not the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 of the crank axial velocity ⁇ is “1” or more (step ST80).
  • step ST80 If the average value ⁇ 1 / average value ⁇ 2 of the crankshaft angular velocity ⁇ is less than “1” (step ST80 / negative determination), the process proceeds to step ST75 described above, and step ST76, step ST77, or step ST74 is executed. From this, electric assist or weak electric assist is performed according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the crankshaft angular velocity ⁇ .
  • step ST80 If the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crankshaft angular velocity ⁇ is “1” or more (step ST80 / affirmative judgment), it is considered that the rotation angle sensor 130 is also a failure, and a failure is displayed by lighting a warning lamp or the like and the motor is operated. The motor 58 is stopped (step ST81), and the process returns to step ST30.
  • a warning is displayed to the effect that the rotation angle sensor 130 is out of order (step ST89).
  • Step ST90 it is determined whether or not the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ when the average value I1 / average value I2 of the motor current value i is the sixth threshold value S6 or more is the fourth threshold value S4 or more.
  • step ST90 If the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ when the average value I1 / average value I2 of the motor current value i is the sixth threshold value S6 or more is the fourth threshold value S4 or more (step ST90 / affirmative determination). Assuming that the acceleration sensor 134 is normal, next, the average value I1 / average value I2 of the motor current value i when the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or higher than the fourth threshold value S4 is the sixth threshold value S6. (Step ST91).
  • step ST91 If the average value I1 / average value I2 of the motor current value i when the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is the fourth threshold value S4 or more is the sixth threshold value S6 or more (step ST91, affirmative determination). Assuming that the current sensor 136 is also normal, next, it is determined whether or not the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST92).
  • step ST92 If the average value A2-average value A1 is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST92 / affirmative determination), the pedal force of the bicycle 10 is estimated based on the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ (step ST93). ), The motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal depression force (step ST94), and the current sensor failure processing routine is terminated.
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the vehicle body acceleration ⁇ , and electric assist is performed.
  • step ST91 / negative determination If the average value I1 / average value I2 of the motor current value i when the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is equal to or higher than the fourth threshold value S4 is less than the sixth threshold value S6 (step ST91 / negative determination). Assuming that the current sensor 136 is also abnormal, the process jumps in step ST92 and proceeds to step ST93.
  • step ST92 If the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ is less than the threshold value S ⁇ (step ST92 / negative determination), is the average value I2 / average value I1 of the motor current value i less than the preset threshold value Si? Whether or not it is determined (step ST95).
  • step ST96 If the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is less than the threshold Si (step ST96 / affirmative determination), the pedal effort of the bicycle 10 is estimated based on the average value I1 / average value I2 of the motor current value i. The calculation is performed (step ST96), the motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal depression force (step ST94), and the current sensor failure processing routine is terminated.
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the motor current value i, and electric assist is performed.
  • step ST96 If the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is equal to or higher than the threshold value Si (step ST96 / negative determination), the motor drive command value is set to a preset small fixed value (step ST97), and the current sensor Terminate the failure processing routine. As a result, the electric motor 58 is driven with low torque, and weak electric assist is performed.
  • step ST90 If the average value A2-average value A1 of the vehicle body acceleration ⁇ when the average value I1 / average value I2 of the motor current value i is equal to or higher than the sixth threshold value S6 is less than the fourth threshold value S4 (step ST90 / negative determination). Assuming that the acceleration sensor 134 is out of order, it is next determined whether or not the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is “1” or more (step ST100).
  • step ST100 If the average value I1 / average value I2 of the motor current value i is less than 1 (step ST100 / negative determination), the process proceeds to step ST95 described above, and step ST96 or step ST94 is executed. From this, electric assist or weak electric assist is performed according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the motor current value i.
  • step ST100 If the average value I1 / average value I2 of the motor current value i is 1 or more (step ST100 / affirmative judgment), it is considered that the current sensor 136 is also a failure, and a failure is displayed by lighting a warning lamp or the like and the electric motor 58 is operated. The state is stopped (step ST101), and the process returns to step ST30.
  • a warning is displayed to the effect that the acceleration sensor 134 is out of order (step ST109).
  • Step ST110 it is determined whether or not the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crankshaft angular velocity ⁇ when the average value I1 / average value I2 of the motor current value i is the sixth threshold value S6 or more is the fifth threshold value S5 or more.
  • step ST110 affirmative determination
  • the average value I1 / average value I2 of the motor current value i when the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank axial velocity ⁇ is equal to or higher than the fifth threshold value S5 is the first. 6 It is determined whether or not the threshold value is S6 or more (step ST111).
  • step ST111 affirmative determination
  • the current sensor 136 is also normal
  • step ST112 it is determined whether or not the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank shaft angular velocity ⁇ is equal to or higher than the threshold value S ⁇ (step ST112).
  • step ST112 If the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank axial velocity ⁇ is equal to or higher than the threshold S ⁇ (step ST112 / affirmative judgment), the pedal effort of the bicycle 10 is estimated based on the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank axial velocity ⁇ .
  • the calculation is performed (step ST113), the motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal depression force (step ST114), and the acceleration sensor failure processing routine is terminated.
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the crankshaft angular velocity ⁇ , and electric assist is performed.
  • step ST112 / negative determination If the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crankshaft angular velocity ⁇ is less than the threshold value S ⁇ (step ST112 / negative determination), the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is less than the preset threshold value Si. Whether or not it is determined (step ST115).
  • step ST116 If the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is less than the threshold Si (step ST116 / affirmative determination), the pedal effort of the bicycle 10 is estimated based on the average value I1 / average value I2 of the motor current value i. The calculation is performed (step ST116), the motor drive command value is calculated based on the estimated value of the pedal depression force (step ST114), and the acceleration sensor failure processing routine is terminated.
  • the electric motor 58 is driven according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the motor current value i, and electric assist is performed.
  • step ST111 negative determination. Assuming that the current sensor 136 is also abnormal, the process jumps in step ST112 and proceeds to step ST113.
  • step ST115 If the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is equal to or higher than the threshold value Si (step ST115 / negative determination), the motor drive command value is set to a preset small fixed value (step ST117), and the current sensor. Terminate the failure processing routine. As a result, the electric motor 58 is driven with low torque, and weak electric assist is performed.
  • step ST110 If the average value ⁇ 2 / average value ⁇ 1 of the crank shaft angular velocity ⁇ when the average value I1 / average value I2 of the motor current value i is equal to or higher than the sixth threshold value S6 is less than the fifth threshold value S5 (step ST110 / negative determination). Assuming that the rotation angle sensor 130 is also out of order, next, it is determined whether or not the average value I2 / average value I1 of the motor current value i is “1” or more (step ST120).
  • step ST120 / negative determination If the average value I1 / average value I2 of the motor current value i is less than "1" (step ST120 / negative determination), the process proceeds to step ST115 described above, and step ST76, step ST77, or step ST74 is executed. From this, electric assist or weak electric assist is performed according to the pedal depression force of the bicycle 10 estimated based on the motor current value i.
  • step ST118 / negative determination If the average value I1 / average value I2 of the motor current value i is 1 or more (step ST118 / negative determination), it is considered that the current sensor 136 is out of order, and a failure is displayed by lighting a warning lamp or the like and the electric motor 58 is operated. The state is stopped (step ST201), and the process returns to step ST30.
  • crank rotation angle ranges ⁇ 1 and ⁇ 2 are not limited to the angle ranges shown in FIG. 5.
  • the vehicle body acceleration ⁇ , crank axial velocity ⁇ , and motor current value i used for failure determination and estimation of pedal depression force are not the average values of these crank rotation angle ranges ⁇ 1 and ⁇ 2, but are not the average values of these crank rotation angle ranges ⁇ 1 and ⁇ 2, but are each of the crank rotation angle ranges ⁇ 1 and ⁇ 2. It may be a value at one crank rotation angle ⁇ c.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

【課題】ペダル踏力の推定に用いられる複数のセンサの故障を各々個別に検出し、センサの故障によるアシスト動作の停止の機会を低減すること。 【解決手段】第1~第3状態量検出装置130、134、136によって検出される互いに異なる各状態量の差異に基づいて自転車10のペダル踏力を推定する第1踏力推定演算部152、第2踏力推定演算部154及び第3踏力推定演算部156と、これらの踏力推定演算部152、154、156によって推定されたペダル踏力から選択されたペダル踏力に応じて電動モータ58の駆動を制御するモータ駆動制御部164と、第1~第3状態量の差異を評価することにより第1~第3状態量検出装置の故障を診断する故障診断部158とを含む。

Description

電動アシスト装置及び自転車
 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、歪みケージやペダル踏力センサによってペダル踏力を検出しようとすると、自転車の大掛かりな改造が必要になる。
 歪みケージやペダル踏力センサを用いず、加速度センサにより検出される自転車の前後方向の加速度、回転角センサにより検出されるクランク軸と等価の回転部材の角速度や電流センサにより検出される電動モータの電流値の変化により、ペダル踏力を推定し、推定されたペダル踏力に基づいて電動モータによるアシスト力を制御することが、本願出願人と同一の出願人により提案されている。
 このようなペダル踏力の推定において、加速度センサ、回転角センサ或いは電流センサが故障すると、ペダル踏力の推定が正しく行われなくなり、アシスト動作を停止する必要が生じる。電動アシスト自転車において、アシスト動作が停止されると、運転者はペダリングによって電動モータを回転駆動させることになり、ペダルが重くなる。このため、電動アシスト自転車において、故障が生じると、運転者の肉体的負担が大きくなる。
 本発明が解決しようとする課題は、ペダル踏力の推定に用いられる複数のセンサの故障を各々個別に検出し、センサの故障によるアシスト動作の停止の機会を低減することである。
 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(26)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、前記自転車のペダル踏力を推定するための互いに異なる第1~第3状態量を個別に検出する第1~第3状態量検出装置(130、134、136)と、前記第1~第3状態量検出装置の出力に関連して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、互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記第1状態量の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する第1踏力推定演算部(152)と、互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記第2状態量の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する第2踏力推定演算部(154)と、互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記第3状態量の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する第3踏力推定演算部(156)と、前記第1踏力推定演算部、前記第2踏力推定演算部及び前記第3踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力から選択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(164)と、前記第1~第3状態量の前記差異を評価することにより前記第1~第3状態量検出装置の故障を診断する故障診断部(158)とを含む。
 この構成によれば、ペダル踏力の推定に用いられる複数のセンサの故障が各々個別に検出される。
 前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記モータ駆動制御部は、前記故障診断部により故障であると判定されていない前記第1~第3状態量検出装置に対応する前記第1踏力推定演算部、第2踏力推定演算部或いは第3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。
 この構成によれば、第1~第3状態量検出装置の故障によるアシスト動作の停止の機会が低減する。
 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、互いに異なる2箇所のクランク回転角度における第1~第3状態量の差異が明確になり、故障判定、踏力推定が精度良く行われる。
 前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記第1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第1状態量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、前記第2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第2状態量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、前記第3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第3状態量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、故障判定、踏力推定の正確性が向上する。
 前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記第1~第3状態量検出装置は、前記自転車の前後方向の車体加速度を検出するための加速度センサ(134)、前記クランク軸のクランク回転角度を及びクランク軸角速度を検出するための回転角センサ(130)及び前記電動モータのモータ電流値を検出するための電流センサ(136)の何れかである。
 この構成によれば、加速度センサ、回転角センサ、電流センサの各々の故障が個別に判定される。
 前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記故障診断部は、前記第1~第3状態量の前記差異を、それぞれ対応する所定の第1~第3閾値と比較することにより、前記第1~第3状態量検出装置の故障を判定する。
 この構成によれば、第1~第3状態量検出装置の故障が個別に判定される。
 前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記故障診断部は、前記第1状態量の前記差異が前記第1閾値に対して所定の大小関係であれば、前記第1状態量検出装置が正常であると判定し、前記第1状態量の前記差異が前記第1閾値に対して所定の大小関係でないときの、は、前記第1状態量検出装置が故障であると判定し、前記第2状態量の前記差異が前記第2閾値に対して所定の大小関係であれば、前記第2状態量検出装置が正常であると判定し、前記第2状態量の前記差異が前記第2閾値に対して所定の大小関係でないときの、は、前記第2状態量検出装置が故障であると判定し、前記第3状態量の前記差異が前記第3閾値に対して所定の大小関係であれば、前記第3状態量検出装置が正常であると判定し、前記第3状態量の前記差異が前記第3閾値に対して所定の大小関係でないときの、は、前記第3状態量検出装置が故障であると判定する。
 この構成によれば、第1~第3状態量検出装置の故障判定が順番に行われ、故障判定の優先順位を付けることができる。
 前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記モータ駆動制御部は、前記故障診断部によって前記第1状態量検出装置が正常であると判定されたときの、は、前記第1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し、前記故障診断部によって前記第1状態量検出装置が異常であると判定されたときの、は、前記第1踏力推定演算部に代えて前記第2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し、前記故障診断部によって前記第2状態量検出装置が異常であると判定されたときの、は、前記第2踏力推定演算部に代えて前記第3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し、前記故障診断部によって前記第3状態量検出装置が異常であると判定されたときの、は、前記電動モータの駆動を停止する。
 この構成によれば、第1~第3状態量検出装置の故障によるアシスト動作の停止の機会が低減する。
 前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記故障診断部は、前記第1~第3状態量の前記差異を互いに比較することにより、前記第1~第3状態量検出装置の故障を判定する。
 この構成によれば、第1~第3状態量検出装置の故障判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、前記第1状態量検出装置は前記自転車の前後方向の車体加速度を計測する加速度センサを含み、前記第2状態量検出装置は前記クランク軸のクランク回転角度及びクランク軸角速度を検出するための回転角センサを含み、前記第3状態量検出装置は前記電動モータのモータ電流値を検出するための電流センサ含む。
 この構成によれば、加速度センサ、回転角センサ、電流センサの各々の故障が個別に判定される。
 前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記故障診断部は、互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記クランク軸角速度の差異が所定の第5閾値以上のときの、互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記車体加速度の差異が所定の第4閾値以上で、且つ互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記モータ電流値の差異が所定の第6閾値以上のときの、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上の場合には、前記加速度センサ、前記回転角センサ及び前記電流センサの全てが正常であると判定し、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以未満で、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値未満の時の、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上の場合には、前記加速度センサが故障であると判定し、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以未満で、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値未満の時の、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値未満の場合には、前記回転角センサが故障であると判定し、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以以上で、且つ前記モータ電流値の前記差異が第6閾値以上のときの、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値未満の場合には、前記電流センサが故障であると判定する。
 この構成によれば、加速度センサ、回転角センサ、電流センサの故障判定が各々個別に精度よく行われる。
 前記電動アシスト装置において、好ましくは、前記加速度センサが故障であると判定し、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値以上のときの、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上で、且つ前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値未満の場合には、更に前記電流センサが故障であると判定し、前記加速度センサが故障であると判定し、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値以上のときの、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値未満の場合に、更に前記回転角センサが故障であると判定し、前記回転角センサが故障であると判定し、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上で、且つ前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上のときの、前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値未満である場合には、更に前記電流センサが故障であると判定し、前記回転角センサが故障であると判定し、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値未満の場合には、更に前記加速度センサが故障であると判定し、前記電流センサが故障であると判定し、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上で、且つ前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上のときの、前記クランク軸角速度が前記第5閾値未満である場合には、更に前記回転角センサが故障であると判定し、前記電流センサが故障であると判定し、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値未満である場合には、更に前記加速度センサが故障であると判定する。
 この構成によれば、加速度センサ、回転角センサ、電流センサの故障判定が各々個別に精度よく行われる。
 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。
 本発明による電動アシスト装置によれば、ペダル踏力の推定に用いられる複数のセンサの故障が各々個別に検出され、センサの故障によるアシスト動作の停止の機会を低減することができる。
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回転角度との関係を示す説明図 自転車の車体加速度とクランク回転角度との関係を示すグラフ 自転車のクランク軸角速度とクランク回転角度との関係を示すグラフ 電動アシスト装置のモータ電流値とクランク回転角度との関係を示すグラフ 同実施形態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アシスト制御のフローチャート 正常時処理のフローチャート 電流センサ故障時処理のフローチャート 回転角センサ故障時処理のフローチャート 加速度センサ故障時処理のフローチャート
 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(図3参照)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に摺動可能に当接している。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。
 次に、電動アシスト装置50の制御系を、図4を参照して説明する。
 制御装置150には、回転角センサ130と、パルスセンサ132と、加速度センサ134と、電流センサ136と、傾斜角センサ138と、電圧センサ140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。制御装置150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の時間積分により、ペダル踏力に相関する第1状態量であるクランク軸角速度ωを算出する。かくして、回転角センサ130は第2状態量検出装置の一部をなす。
 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、第1状態量検出装置であり、ハウジング52に設けられ、ペダル踏力に相関する第1状態量として、自転車10の前後方向(走行方向)の加速度(車体加速度)αを検出する。
 車体加速度α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。
 制御装置150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の時間積分により、ペダル踏力に相関する第2状態量であるクランク軸角速度ωを算出する。かくして、回転角センサ130は第2状態量検出装置の一部をなす。
 クランク軸角速度ωは、図7に示されているように、θc=0度で最小になり、θc=60度程度を境にして増大することを180度周期で繰り返し、ペダル踏力と相関性を有する。
 電流センサ136は、第3状態量検出装置であり、ペダル踏力に相関する第3状態量として、電動モータ58のモータ電流値iを検出する。
 モータ電流値iは、図8に示されているように、θc=0度で最大になり、θc=60度程度を境にして減少することを180度周期で繰り返し、ペダル踏力と相関性を有する。
 傾斜角センサ138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のフレーム18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α及び傾斜角センサ138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140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、第1踏力推定演算部152と、第2踏力推定演算部154と、第3踏力推定演算部156と、故障診断部158と、クランク正逆転判定部160と、踏力有無判定部162と、モータ駆動制御部164とを有する。
 第1踏力推定演算部152は車体加速度対応の踏力推定演算部と云うべきものである。第1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α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θ1、例えば、正回転においてθc=0度~60度=θ1の範囲における車体加速度αの平均値A1と、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θ2、例えば、正回転において、θc=60度~120度=θ2の範囲における車体加速度αの平均値A2との差異から自転車10のペダル踏力を推定する。
 車体加速度αの平均値A1と平均値A2との差異とは、差値(A2-A1)或いは比率(A2/A1)である。第1踏力推定演算部152は、差値(A2-A1)或いは比率(A2/A1)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、ペダル漕ぎによる車体加速度α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θ1の車体加速度αの平均値A1と同車体加速度αが最大にな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θ2の車体加速度αの平均値A2との差異に基づいて行われるので、クランク回転角度θc=0度および90度の車体加速度α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行われる。
 第1踏力推定演算部152は、回転角センサ130の異常により、回転角センサ130からクランク回転角度θcに関する情報を得られない場合には、パルスセンサ132からの信号により分かるクランク軸24の1回転における車体加速度αの絶対値から自転車10のペダル踏力を推定する。
 第2踏力推定演算部154はクランク軸角速度対応の踏力推定演算部と云うべきものである。第2踏力推定演算部154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、回転角センサ130のクランク回転角度θcの積分値によるクランク軸角速度ω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θ2、例えば、正回転においてθc=0度~60度=θ2の範囲におけるクランク軸角速度ωの平均値Ω1と、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θ2、例えば、正回転において、θc=60度~120度=θ2の範囲におけるクランク軸角速度ωの平均値Ω2との差異から自転車10のペダル踏力を推定する。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω1と平均値Ω2との差異とは、差値(Ω2-Ω1)或いは比率(Ω2/Ω1)である。第2踏力推定演算部154は、差値(Ω2-Ω1)或いは比率(Ω2/Ω1)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、ペダル漕ぎによるクランク軸角速度ω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θ1のクランク軸角速度ωの平均値Ω1と同クランク軸角速度ωが最大にな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θ2のクランク軸角速度ωの平均値Ω2との差異に基づいて行われるので、クランク回転角度θc=0度および90度のクランク軸角速度ω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行われる。
 第2踏力推定演算部154は、回転角センサ130の異常により、回転角センサ130からクランク回転角度θcに関する情報を得られない場合には、パルスセンサ132からの信号により分かるクランク軸24の1回転におけるクランク軸角速度ωの絶対値から自転車10のペダル踏力を推定する。
 第3踏力推定演算部156はモータ電流値対応の踏力推定演算部と云うべきものである。第3踏力推定演算部156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、電流センサ136からモータ電流値i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θ2、例えば、正回転においてθc=0度~60度=θ2の範囲におけるモータ電流値iの平均値I1と、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θ2、例えば、正回転において、θc=60度~120度=θ2の範囲におけるモータ電流値iの平均値I2との差異から自転車10のペダル踏力を推定する。
 モータ電流値iの平均値I1と平均値I2との差異とは、差値(I1-I2)或いは比率(I1/I2)である。第3踏力推定演算部156は、差値(I1-I2)或いは比率(I1/I2)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、ペダル漕ぎによるモータ電流値i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θ1のモータ電流値iの平均値I1と同モータ電流値iが最大にな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θ2のモータ電流値iの平均値I2との差異に基づいて行われるので、クランク回転角度θc=0度および90度のモータ電流値i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行われる。
 第3踏力推定演算部156は、回転角センサ130の異常により、回転角センサ130からクランク回転角度θcに関する情報を得られない場合には、パルスセンサ132からの信号により分かるクランク軸24の1回転におけるモータ電流値iの絶対値から自転車10のペダル踏力を推定する。
 故障診断部158は、第1~第3状態量である車体加速度α、クランク軸角速度ω、モータ電流値iの各々の差異を評価することにより回転角センサ130、加速度センサ134及び電流センサ136の各々の故障診断を行い、これらセンサ130、134、136が故障していると判定した場合には、警告ランプ等による故障表示部166をアクティブ(オン)状態にする。
 より詳細な一つの実施形態では、故障診断部158は、車体加速度αの差異が予め設定された第1閾値に対して所定の大小関係であれば、加速度センサ134が正常であると判定し、車体加速度αの差異が前記第1閾値に対して所定の大小関係でないときの、は、加速度センサ134が故障であると判定する。例えば、故障診断部158は、車体加速度αの平均値の差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第1閾値以上であれば、加速度センサ134が正常であると判定し、差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第1閾値未満であれば、加速度センサ134が故障であると判定する。
 故障診断部158は、クランク軸角速度ωの平均値の差異が予め設定された第2閾値に対して所定の大小関係であれば、回転角センサ130が正常であると判定し、クランク軸角速度ωの差異が第2閾値S2に対して所定の大小関係でないときの、は、回転角センサ130が故障であると判定する。例えば、第2閾値を「1」とし、クランク軸角速度ωの平均値の差異(Ω1-Ω2或いはΩ1/Ω2)が1未満であれば、回転角センサ130が正常であると判定し、差異(Ω1-Ω2或いはΩ1/Ω2)が「1」以上であれば、回転角センサ130が故障であると判定する。
 故障診断部158は、モータ電流値iの差異が予め設定された第3閾値に対して所定の大小関係であれば、電流センサ136が正常であると判定し、モータ電流値iの差異が前記第3閾値に対して所定の大小関係でないときの、は、電流センサ136が故障であると判定する。例えば、第3閾値を「1」とし、モータ電流値iの平均値の差異(I2-I1或いはI2/I1)が1未満であれば、電流センサ136が正常であると判定し、差異(I2-I1或いはI2/I1)が「1」以上であれば、電流センサ136が故障であると判定する。
 このようにして、故障診断部158は、回転角センサ130、加速度センサ134及び電流センサ136の故障が各々個別に検出される。尚、故障診断部158による上述の各センサ130、134、136の故障判定は、判定条件が真の状態が所定時間に亘って連続して維持された場合に限られてもよい。
 モータ駆動制御部164は、第1~第3踏力推定演算部152、154、156から、故障診断部158によって故障であると判定されていない正常状態の回転角センサ130、加速度センサ134及び電流センサ136に対応する第1踏力推定演算部152、第2踏力推定演算部154或いは第3踏力推定演算部156を選択し、選択した踏力推定演算部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170に対して駆動トルクの制御指令を出力する。
 より詳細な一つの実施形態では、モータ駆動制御部164は、故障診断部158によって加速度センサ134が正常であると判定されたときの、は、第1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制御指令をモータ駆動回路170に出力して電動モータ58の駆動を制御する。
 モータ駆動制御部164は、故障診断部158によって加速度センサ134が異常であると判定されたときの、は、第1踏力推定演算部152に代えて第2踏力推定演算部154によって推定されたペダル踏力に応じた制御指令をモータ駆動回路170に出力して電動モータ58の駆動を制御する。
 モータ駆動制御部164は、故障診断部158によって回転角センサ130が異常であると判定されたときの、は、第2踏力推定演算部154に代えて第3踏力推定演算部156によって推定されたペダル踏力に応じた制御指令をモータ駆動回路170に出力して電動モータ58の駆動を制御する。
 モータ駆動制御部164は、故障診断部158によって加速度センサ134及び回転角センサ130に加えて電流センサ136が異常であると判定されたときには、電動モータ58の駆動の停止する制御を行う。
 これにより、回転角センサ130、加速度センサ134及び電流センサ136の全てが故障しない限り、換言すると、回転角センサ130、加速度センサ134及び電流センサ136の一つでも正常であれば、電動モータ58によるアシスト動作が続行される。この結果、ペダル踏力の推定に用いられる状態量を検出するセンサの故障に起因してアシスト動作が停止する機会が低減し、アシスト動作の停止によって運転者のペダリングの肉体的負担が大きくなることが軽減する。
 クランク正逆転判定部160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164は、クランク正逆転判定部160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162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164は、踏力有無判定部162により踏力がな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、踏力がない時に無駄なアシストが行われない。
 モータ駆動回路170は、モータ駆動制御部164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164は、更に、傾斜角センサ138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164は、更に、電圧センサ140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。
 次に、本実施形態による制御装置150の制御ルーチンを、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ST10)。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の電源がオンからオフに変化したか否かの判別を行う(ステップST11)。電源がオンからオフに変化した場合には(ステップST11・Yes判定)、電源オフ処理を行う(ステップST12)。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(ステップST11・No判定)、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ST13)。クランク軸24が正転しない場合には(ステップST12・No判定)、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ST10)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(ステップST12・Yes判定)、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ST14)。この坂路に関連する事項の設定は、傾斜角センサ138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の、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の、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により検出される車体加速度αのクランク回転角度範囲θ1における平均値A1及びクランク回転角度範囲θ2における平均値A2と、回転角センサ130により検出されるクランク回転角度θcより算出されたクランク軸角速度ωのクランク回転角度範囲θ1における平均値Ω1及びクランク回転角度範囲θ2における平均値Ω2と、電流センサ136により検出されるモータ電流値iのクランク回転角度範囲θ1における平均値I1及びクランク回転角度範囲θ2における平均値I2とを算出する(ステップST15)。
 次に、車体加速度αの平均値A2-平均値A1が予め設定されている第1閾値S1以上であるか否かの判別を行う(ステップST16)。
 平均値A2-平均値A1が第1閾値S1以上であれば(ステップST16・肯定判定)、平均値A2-平均値A1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ST17)、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ST18)、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路170に出力する(ステップST19)。
 これにより、車体加速度αの平均値A2-平均値A1に基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動される。このことにより、自転車10のペダル踏力に応じた電動アシストが行われる。
 平均値A2-平均値A1が第1閾値S1未満であれば(ステップST16・否定判定)、加速度センサ134が故障しているとして、クランク軸角速度ωの平均値Ω1/平均値Ω2が予め設定されている「1」(第2閾値S2)未満であるか否かの判別を行う(ステップST20)。尚、ステップST20における判別は、クランク回転角度θcが0度のクランク軸角速度ω1とクランク回転角度θcが90度のクランク軸角速度ω2との比較により行われてもよい。
 平均値Ω1/平均値Ω2が「1」未満であれば(ステップST20・否定判定)、次に、平均値Ω1/平均値Ω2が予め設定されている1より大きい閾値Sω未満であるか否かの判別を行う(ステップST21)。
 平均値Ω1/平均値Ω2が閾値Sω未満であれば(ステップST21・肯定判定)、平均値Ω2/平均値Ω1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ST22)、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ST18)、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路170に出力する(ステップST19)。
 これにより、加速度センサ134が故障の場合には、クランク軸角速度ωの平均値A2/平均値A1に基づいて推定されたモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路170に出力した後にステップST13に戻る。
 平均値Ω1/平均値Ω2が閾値Sω以上であれば(ステップST21・否定判定)、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ST23)、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路170に出力する(ステップST19)。これにより、電動モータ58が低トルクで駆動され、弱い電動アシストが行われる。
 平均値Ω1/平均値Ω2が「1」以上であれば(ステップST20・肯定判定)、回転角センサ130が故障しているとして、モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が予め設定されている「1」(第3閾値S3)未満であるか否かの判別を行う(ステップST24)。
 平均値I2/平均値I1が「1」未満であれば(ステップST24・肯定判定)、平均値I2/I1が予め設定されている「1」より大きい閾値Iω未満であるか否かの判別を行う(ステップST25)。
 平均値I2/I1が閾値Iω未満であれば(ステップST25・肯定判定)、平均値I1/I2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ST26)、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ST18)、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路170に出力する(ステップST19)。
 これにより、加速度センサ134に加えて回転角センサ130が故障の場合には、モータ電流値iの平均値I2/I1に基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動される。このことにより、自転車10のペダル踏力に応じた電動アシストが行われる。
 平均値I2/I1が閾値Iω以上であれば(ステップST25・否定判定)、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ST23)、そのモータ駆動指令値の信号をモータ駆動回路170に出力する(ステップST19)。これにより、電動モータ58が低トルクで駆動され、弱い電動アシストが行われる。
 平均値I2/I1が「1」以上であれば(ステップST24・否定判定)、加速度センサ134及び回転角センサ130に加えて電流センサ136が故障しているとして、警告ランプの点灯等による故障表示を行うと共に電動モータ58を停行状態し(ステップST27)、ステップST10に戻る。
 これにより、加速度センサ134、回転角センサ130及び電流センサ136の全てが故障しているときには、電動モータ58が停止状態になる。
 以下に、制御装置150の他の実施形態について説明する。
 本実施形態の第1踏力推定演算部152、第2踏力推定演算部154、第3踏力推定演算部156、クランク正逆転判定部160及び踏力有無判定部162は、上述の実施形態のものと実質的に同一である。
 本実施形態の故障診断部158は、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が予め設定された第5閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が予め設定された第4閾値以上で、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が予め設定された第6閾値以上のときの、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が前記第5閾値以上の場合には、回転角センサ130、加速度センサ134及び電流センサ136の全てが正常であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第1踏力推定演算部152によって車体加速度αに基づいて推定されたペダル踏力、第2踏力推定演算部154によってクランク軸角速度ωに基づいて推定されたペダル踏力、或いは第3踏力推定演算部156によってモータ電流値iに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 故障診断部158は、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が予め設定された前記第5閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が予め設定された前記第4閾値未満で、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値未満のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値以上の場合には、加速度センサ134が故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第2踏力推定演算部154によってクランク軸角速度ωに基づいて推定されたペダル踏力、或いは第3踏力推定演算部156によってモータ電流値iに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 故障診断部158は、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が予め設定された前記第5閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が予め設定された前記第4閾値未満で、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値未満のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値未満の場合には、回転角センサ130が故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第1踏力推定演算部152によって車体加速度αに基づいて推定されたペダル踏力、或いは第3踏力推定演算部156によってモータ電流値iに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 故障診断部158は、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が予め設定された第5閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が予め設定された第4閾値以上で、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が予め設定された第6閾値以上のときの、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が前記第5閾値未満の場合には、電流センサ136が故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第1踏力推定演算部152によって車体加速度αに基づいて推定されたペダル踏力、或いは第2踏力推定演算部154によってクランク軸角速度ωに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 更に、故障診断部158は、加速度センサ134が故障であると判定し、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値以上のときの、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が前記第5閾値以上で、且つクランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が前記第5閾値以上のときの、モータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値未満の場合には、更に電流センサ136が故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第2踏力推定演算部154によってクランク軸角速度ωに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 更に、故障診断部158は、加速度センサ134が故障であると判定し、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値以上のときの、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異が前記第5閾値未満の場合には、更に回転角センサ130が故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第3踏力推定演算部156によってモータ電流値iに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 更に、故障診断部158は、加速度センサ134が故障であると判定し、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値以上のときの、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異が前記第5閾値未満で、且つモータ電流値iの平均値の比率(I2/I1)が「1」より大きい場合には、電流センサ136も故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164には、電動モータ58の駆動を停止する制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 更に、故障診断部158は、回転角センサ130が故障であると判定し、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値以上で、且つ車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値以上のときの、モータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値S6未満である場合には、更に電流センサ136が故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第1踏力推定演算部152によって車体加速度αに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 更に、故障診断部158は、回転角センサ130が故障であると判定し、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値未満である場合には、更に加速度センサ134が故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第3踏力推定演算部156によってモータ電流値iに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 更に、故障診断部158は、回転角センサ130が故障であると判定し、且つモータ電流値iの平均値I1とI2との差異(I1-I2或いはI1/I2)が前記第6閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値未満で、且つモータ電流値iの平均値の比率(I2/I1)が「1」より大きい場合には、電流センサ136も故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164には、電動モータ58の駆動を停止する制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 更に、故障診断部158は、電流センサ136が故障であると判定し、且つクランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が前記第5閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値以上で、且つ車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値以上の時の、クランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が前記第5閾値未満であると、更に回転角センサ130が故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第1踏力推定演算部152によって車体加速度αに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 更に、故障診断部158は、電流センサ136が故障であると判定し、且つクランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が前記第5閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値未満である場合には、更に加速度センサ134が故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164は、第2踏力推定演算部154によってクランク軸角速度ωに基づいて推定されたペダル踏力による制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 更に、故障診断部158は、電流センサ136が故障であると判定し、且つクランク軸角速度ωの平均値Ω1とΩ2との差異(Ω2-Ω1或いはΩ2/Ω1)が前記第5閾値以上のときの、車体加速度αの平均値A1とA2との差異(A2-A1或いはA2/A1)が前記第4閾値未満で、且つクランク軸角速度ωの平均値の比率(Ω1/Ω2)が「1」より大きい場合には、回転角センサ130も故障であると判定する。
 この場合には、モータ駆動制御部164には、電動モータ58の駆動を停止する制御指令をモータ駆動回路170に出力する。
 これらの制御により、本実施形態でも、回転角センサ130、加速度センサ134及び電流センサ136の全てが故障しない限り、換言すると、回転角センサ130、加速度センサ134及び電流センサ136の一つでもが正常であれば、電動モータ58によるアシスト動作が続行される。この結果、ペダル踏力の推定に用いられる状態量を検出するセンサの故障に起因してアシスト動作が停止する機会が低減し、アシスト動作の停止によって運転者のペダリングの肉体的負担が大きくなることが軽減する。
 次に、本実施形態の制御装置150の制御ルーチンを、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ST30)。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の電源がオンからオフに変化したか否かの判別を行う(ステップST31)。電源がオンからオフに変化した場合には(ステップST31・肯定判定)、電源オフ処理を行う(ステップST32)。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(ステップST31・否定判定)、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ST33)。クランク軸24が正転しない場合には(ステップST33・否定判定)、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ST30)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(ステップST33・肯定判定)、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ST34)。この坂路に関連する事項の設定は、傾斜角センサ138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により検出される車体加速度αのクランク回転角度範囲θ1における平均値A1及びクランク回転角度範囲θ2における平均値A2と、回転角センサ130により検出されるクランク回転角度θcより算出されたクランク軸角速度ωのクランク回転角度範囲θ1における平均値Ω1及びクランク回転角度範囲θ2における平均値Ω2と、電流センサ136により検出されるモータ電流値iのクランク回転角度範囲θ1における平均値I1及びクランク回転角度範囲θ2における平均値I2とを算出する(ステップST35)。
 次に、クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が予め設定されている第5閾値S5のときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が予め設定されている第4閾値S4未満であるか否かの判別を行う(ステップST36)。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5のときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上である場合には(ステップST36・否定判定)、次に、モータ電流値iの平均値I1/I2が、予め設定されている第6閾値S6以上であるときのクランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5未満であか否かの判別を行う(ステップST37)。
 モータ電流値iの平均値I1/I2が、予め設定されている第6閾値S6以上であるときのクランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上である場合には(ステップST37・否定判定)、正常時処理を実行し(ステップST38)、正常時処理で推定されたペダル踏力に基づいたモータ駆動指令値を出力する(ステップST39)。その後、ステップST33に戻る。
 モータ電流値iの平均値I1/I2が、予め設定されている第6閾値S6以上であるときのクランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上である場合には(ステップST37・肯定判定)、電流センサ136が故障しているとして、電流センサ故障時処理を実行し(ステップST40)、電流センサ故障時処理で推定されたペダル踏力に基づいたモータ駆動指令値を出力する(ステップST39)。その後、ステップST33に戻る。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5のときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4未満である場合には(ステップST36・肯定判定)、次に、モータ電流値iの平均値I1/I2が第6閾値S6未満であるときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4未満であるか否かの判別を行う(ステップST41)。
 モータ電流値iの平均値I1/I2が第6閾値S6未満であるときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4未満の場合には(ステップST41・肯定判定)、回転角センサ130が故障しているとして、回転角センサ故障時処理を実行(ステップST42)し、回転角センサ故障時処理で推定されたペダル踏力に基づいたモータ駆動指令値を出力する(ステップST39)。その後、ステップST33に戻る。
 モータ電流値iの平均値I1/I2が第6閾値S6未満であるときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上の場合には(ステップST41・否定判定)、加速度センサ134が故障しているとして、加速度センサ故障時処理を実行し(ステップST42)、加速度センサ故障時処理推定されたペダル踏力に基づいたモータ駆動指令値を出力する(ステップST39)。その後、ステップST33に戻る。
 次に、正常時処理ルーチンを、図11を参照して説明する。
 先ず、車体加速度αの平均値A2-平均値A1が閾値Sα以上であるか否かの判別を行う(ステップST50)。
 車体加速度αの平均値A2-平均値A1が閾値Sα以上であれば(ステップST50・肯定判定)、車体加速度αの平均値A2-平均値A1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ST51)、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ST52)、正常時処理ルーチンを終了する。
 これにより、車体加速度αに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動され、電動アシストが行われる。
 車体加速度αの平均値A2-平均値A1が閾値Sα未満であれば(ステップST50・否定判定)、クランク軸角速度ωの平均値の比率Ω2/Ω1が予め設定されている閾値Sω以上であるか否かの判別を行う(ステップST53)。
 クランク軸角速度ωの平均値の比率Ω2/Ω1が閾値Sω以上であれば(ステップST53・肯定判定)、クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1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ST54)、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ST52)、正常時処理ルーチンを終了する。
 これにより、クランク軸角速度ωに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動され、電動アシストが行われる。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/Ω1が閾値Sω未満であれば(ステップST53・否定判定)、次に、モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が予め設定されている閾値Si未満であるか否かの判別を行う(ステップST55)。
 モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が閾値Si未満であれば(ステップST55・肯定判定)、モータ電流値iの平均値I1/平均値I2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ST56)、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ST52)、正常時処理ルーチンを終了する。
 これにより、モータ電流値iに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動され、電動アシストが行われる。
 モータ電流値i平均値I2/平均値I1が閾値Sω以上であれば(ステップST55・否定判定)、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ST57)、正常時処理ルーチンを終了する。これにより、電動モータ58が低トルクで駆動され、弱い電動アシストが行われる。
 次に、電流センサ故障時処理ルーチンを、図12を参照して説明する。
 先ず、電流センサ136が故障している旨の警告表示を行う(ステップST69)。
 次に、クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であるときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であるか否かの判別を行う(ステップST70)。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であるときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であれば(ステップST70・肯定判定)、加速度センサ134は正常であるとして、次に、車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であるときのクランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であるか否かの判別を行う(ステップST71)。
 車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であるときのクランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であれば(ステップST71・肯定判定)、回転角センサ130も正常であるとして、次に、車体加速度αの平均値A2-平均値A1が閾値Sα以上であるか否かの判別を行う(ステップST72)。
 車体加速度αの平均値A2-平均値A1が閾値Sα以上であれば(ステップST72・肯定判定)、車体加速度αの平均値A2-平均値A1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ST73)、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ST74)、電流センサ故障時処理ルーチンを終了する。
 これにより、車体加速度αに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動され、電動アシストが行われる。
 車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であるときのクランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5未満であれば(ステップST71・否定判定)、回転角センサ130も異常であるとして、ステップST72をジャンプしてステップST73に進む。
 車体加速度αの平均値A2-平均値A1が閾値Sα未満であれば(ステップST72・否定判定)、クランク軸角速度ωの平均値Ω1/平均値Ω2が予め設定されている閾値Sω未満であるか否かの判別を行う(ステップST75)。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω1/平均値Ω2が閾値Sω未満であれば(ステップST72・肯定判定)、クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1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ST76)、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ST74)、電流センサ故障時処理ルーチンを終了する。
 これにより、クランク軸角速度ωに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動され、電動アシストが行われる。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω1/平均値Ω2が閾値Sω以上であれば(ステップST55・肯定判定)、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ST77)、電流センサ故障時処理ルーチンを終了する。これにより、電動モータ58が低トルクで駆動され、弱い電動アシストが行われる。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であるときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4未満であれば(ステップST70・否定判定)、加速度センサ134も故障しているとして、次に、クランク軸角速度ωの平均値Ω1/平均値Ω2が「1」以上であるか否かの判別を行う(ステップST80)。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω1/平均値Ω2が「1」未満であれば(ステップST80・否定判定)、前述のステップST75に進み、ステップST76或いはステップST77、ステップST74を実行する。これより、クランク軸角速度ωに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じた電動アシスト或いは弱い電動アシストが行われる。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が「1」以上であれば(ステップST80・肯定判定)、回転角センサ130も故障であるとして、警告ランプの点灯等による故障表示を行うと共に電動モータ58を停止状態にし(ステップST81)、ステップST30に戻る。
 これにより、加速度センサ134、回転角センサ130及び電流センサ136の全てが故障しているときには、電動モータ58が停止状態になる。
 次に、回転角センサ故障時処理ルーチンを、図13を参照して説明する。
 先ず、回転角センサ130が故障している旨の警告表示を行う(ステップST89)。
 次に、モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6以上であるときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であるか否かの判別を行う(ステップST90)。
 モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6以上であるときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であれば(ステップST90・肯定判定)、加速度センサ134は正常であるとして、次に、車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であるときのモータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6であるか否かの判別を行う(ステップST91)。
 車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であるときのモータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6以上であれば(ステップST91・肯定判定)、電流センサ136も正常であるとして、次に、車体加速度αの平均値A2-平均値A1が閾値Sα以上であるか否かの判別を行う(ステップST92)。
 平均値A2-平均値A1が閾値Sα以上であれば(ステップST92・肯定判定)、車体加速度αの平均値A2-平均値A1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ST93)、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ST94)、電流センサ故障時処理ルーチンを終了する。
 これにより、車体加速度αに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動され、電動アシストが行われる。
 車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4以上であるときのモータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6未満であれば(ステップST91・否定判定)、電流センサ136も異常であるとして、ステップST92をジャンプしてステップST93に進む。
 車体加速度αの平均値A2-平均値A1が閾値Sα未満であれば(ステップST92・否定判定)、モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が予め設定されている閾値Si未満であるか否かの判別を行う(ステップST95)。
 モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が閾値Si未満であれば(ステップST96・肯定判定)、モータ電流値iの平均値I1/平均値I2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ST96)、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ST94)、電流センサ故障時処理ルーチンを終了する。
 これにより、モータ電流値iに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動され、電動アシストが行われる。
 モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が閾値Si以上であれば(ステップST96・否定判定)、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ST97)、電流センサ故障時処理ルーチンを終了する。これにより、電動モータ58が低トルクで駆動され、弱い電動アシストが行われる。
 モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6以上であるときの車体加速度αの平均値A2-平均値A1が第4閾値S4未満であれば(ステップST90・否定判定)、加速度センサ134が故障しているとして、次に、モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が「1」以上であるか否かの判別を行う(ステップST100)。
 モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が1未満であれば(ステップST100・否定判定)、前述のステップST95に進み、ステップST96或いはステップST94を実行する。これより、モータ電流値iに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じた電動アシスト或いは弱い電動アシストが行われる。
 モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が1以上であれば(ステップST100・肯定判定)、電流センサ136も故障であるとして、警告ランプの点灯等による故障表示を行うと共に電動モータ58を停止状態にし(ステップST101)、ステップST30に戻る。
 これにより、加速度センサ134、回転角センサ130及び電流センサ136の全てが故障しているときには、電動モータ58が停止状態になる。
 次に、加速度センサ故障時処理ルーチンを、図14を参照して説明する。
 先ず、加速度センサ134が故障している旨の警告表示を行う(ステップST109)。
 次に、モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6以上であるときのクランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であるか否かの判別を行う(ステップST110)。
 モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6以上であるときのクランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であれば(ステップST110・肯定判定)、回転角センサ130は正常であるとして、次に、クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であるときのモータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6以上であるか否かの判別を行う(ステップST111)。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であるときのモータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6以上であれば(ステップST111・肯定判定)、電流センサ136も正常であるとして、次に、クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が閾値Sω以上であるか否かの判別を行う(ステップST112)。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が閾値Sω以上であれば(ステップST112・肯定判定)、クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1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ST113)、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ST114)、加速度センサ故障時処理ルーチンを終了する。
 これにより、クランク軸角速度ωに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動され、電動アシストが行われる。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が閾値Sω未満であれば(ステップST112・否定判定)、モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が予め設定されている閾値Si未満であるか否かの判別を行う(ステップST115)。
 モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が閾値Si未満であれば(ステップST116・肯定判定)、モータ電流値iの平均値I1/平均値I2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ST116)、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ST114)、加速度センサ故障時処理ルーチンを終了する。
 これにより、モータ電流値iに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じて電動モータ58が駆動され、電動アシストが行われる。
 クランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5以上であるときのモータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6未満であれば(ステップST111・否定判定)、電流センサ136も異常であるとして、ステップST112をジャンプしてステップST113に進む。
 モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が閾値Si以上であれば(ステップST115・否定判定)、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ST117)、電流センサ故障時処理ルーチンを終了する。これにより、電動モータ58が低トルクで駆動され、弱い電動アシストが行われる。
 モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が第6閾値S6以上であるときのクランク軸角速度ωの平均値Ω2/平均値Ω1が第5閾値S5未満であれば(ステップST110・否定判定)、回転角センサ130も故障しているとして、次に、モータ電流値iの平均値I2/平均値I1が「1」以上であるか否かの判別を行う(ステップST120)。
 モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が「1」未満であれば(ステップST120・否定判定)、前述のステップST115に進み、ステップST76或いはステップST77、ステップST74を実行する。これより、モータ電流値iに基づいて推定された自転車10のペダル踏力に応じた電動アシスト或いは弱い電動アシストが行われる。
 モータ電流値iの平均値I1/平均値I2が1以上であれば(ステップST118・否定判定)、電流センサ136が故障であるとして、警告ランプの点灯等による故障表示を行うと共に電動モータ58を停止状態にし(ステップST201)、ステップST30に戻る。
 これにより、加速度センサ134、回転角センサ130及び電流センサ136の全てが故障しているときには、電動モータ58が停止状態になる。
 これらの処理により、センサの故障によるアシスト動作の停止の機会が低減し、電動アシスト自転車において、運転者のペダリングの肉体的負担が大きくなる機会が低減する。
 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θ1、θ2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、正回転において、クランク回転角度範囲θ1=330度~30度、クランク回転角度範囲θ2=30度~90度の範囲であってよい。故障判定およびペダル踏力の推定に用いられる車体加速度α、クランク軸角速度ω、モータ電流値iは、これらのクランク回転角度範囲θ1、θ2の平均値でなく、クランク回転角度範囲θ1、θ2の各々の1点のクランク回転角度θcにおける値であってもよい。
 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
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
24A  :スプライン軸部
24B  :ねじ孔
26   :クランクアーム
26A  :スパライン孔
26B  :ねじ孔
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  :電流センサ(電流検出装置)
138  :傾斜角センサ
140  :電圧センサ
150  :制御装置
152  :第1踏力推定演算部
154  :第2踏力推定演算部
156  :第3踏力推定演算部
158  :故障診断部
160  :クランク正逆転判定部
162  :踏力有無判定部
164  :モータ駆動制御部
166  :故障表示部
170  :モータ駆動回路

Claims (13)

  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、
     前記自転車のペダル踏力を推定するための互いに異なる第1~第3状態量を個別に検出する第1~第3状態量検出装置と、
     前記第1~第3状態量検出装置の出力に関連して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、
     互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記第1状態量の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する第1踏力推定演算部と、
     互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記第2状態量の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する第2踏力推定演算部と、
     互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記第3状態量の差異に基づいて前記自転車のペダル踏力を推定する第3踏力推定演算部と、
     前記第1踏力推定演算部、前記第2踏力推定演算部及び前記第3踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力から選択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、
     前記第1~第3状態量の前記差異を評価することにより前記第1~第3状態量検出装置の故障を診断する故障診断部とを含む電動アシスト装置。
  2.  前記モータ駆動制御部は、前記故障診断部により故障であると判定されていない前記第1~第3状態量検出装置に対応する前記第1踏力推定演算部、第2踏力推定演算部或いは第3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請求項1に記載の電動アシスト装置。
  3.  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又は2に記載の電動アシスト装置。
  4.  前記第1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第1状態量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、
     前記第2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第2状態量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、
     前記第3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第3状態量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又は2に記載の電動アシスト装置。
  5.  前記第1~第3状態量検出装置は、前記自転車の前後方向の車体加速度を検出するための加速度センサ、前記クランク軸のクランク回転角度を及びクランク軸角速度を検出するための回転角センサ及び前記電動モータのモータ電流値を検出するための電流センサの何れかである請求項1又は2に記載の電動アシスト装置。
  6.  前記故障診断部は、前記第1~第3状態量の前記差異を、それぞれ対応する所定の第1~第3閾値と比較することにより、前記第1~第3状態量検出装置の故障を判定する請求項1又は2に記載の電動アシスト装置。
  7.  前記故障診断部は、
     前記第1状態量の前記差異が前記第1閾値に対して所定の大小関係であれば、前記第1状態量検出装置が正常であると判定し、前記第1状態量の前記差異が前記第1閾値に対して所定の大小関係でないときには、前記第1状態量検出装置が故障であると判定し、
     前記第2状態量の前記差異が前記第2閾値に対して所定の大小関係であれば、前記第2状態量検出装置が正常であると判定し、前記第2状態量の前記差異が前記第2閾値に対して所定の大小関係でないときには、前記第2状態量検出装置が故障であると判定し、
     前記第3状態量の前記差異が前記第3閾値に対して所定の大小関係であれば、前記第3状態量検出装置が正常であると判定し、前記第3状態量の前記差異が前記第3閾値に対して所定の大小関係でないときには、前記第3状態量検出装置が故障であると判定する請求項6に記載の電動アシスト装置。
  8.  前記モータ駆動制御部は、
     前記故障診断部によって前記第1状態量検出装置が正常であると判定されたときには、前記第1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し、
     前記故障診断部によって前記第1状態量検出装置が異常であると判定されたときには、前記第1踏力推定演算部に代えて前記第2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し、
     前記故障診断部によって前記第2状態量検出装置が異常であると判定されたときには、前記第2踏力推定演算部に代えて前記第3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し、
     前記故障診断部によって前記第3状態量検出装置が異常であると判定されたときには、 前記電動モータの駆動を停止する制御を行う請求項7に記載の電動アシスト装置。
  9.  前記故障診断部は、前記第1~第3状態量の前記差異を互いに比較することにより、前記第1~第3状態量検出装置の故障を判定する請求項1又は2に記載の電動アシスト装置。
  10.  前記第1状態量検出装置は前記自転車の前後方向の車体加速度を計測する加速度センサを含み、
     前記第2状態量検出装置は前記クランク軸のクランク回転角度及びクランク軸角速度を検出するための回転角センサを含み、
     前記第3状態量検出装置は前記電動モータのモータ電流値を検出するための電流センサ含む請求項1又は2に記載の電動アシスト装置。
  11.  前記故障診断部は、
     互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記クランク軸角速度の差異が所定の第5閾値以上のときの、互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記車体加速度の差異が所定の第4閾値以上で、且つ互いに異なる2箇所のクランク回転角度における前記モータ電流値の差異が所定の第6閾値以上のときの、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上の場合には、前記加速度センサ、前記回転角センサ及び前記電流センサの全てが正常であると判定し、
     前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以未満で、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値未満の時の、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上の場合には、前記加速度センサが故障であると判定し、
     前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以未満で、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値未満の時の、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値未満の場合には、前記回転角センサが故障であると判定し、
     前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以以上で、且つ前記モータ電流値の前記差異が第6閾値以上のときの、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値未満の場合には、前記電流センサが故障であると判定する請求項10に記載の電動アシスト装置。
  12.  前記故障診断部は、
     前記加速度センサが故障であると判定し、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値以上のときの、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上で、且つ前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値未満の場合には、更に前記電流センサが故障であると判定し、
     前記加速度センサが故障であると判定し、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値以上のときの、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値未満の場合に、更に前記回転角センサが故障であると判定し、
     前記回転角センサが故障であると判定し、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上で、且つ前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上のときの、前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値未満である場合には、更に前記電流センサが故障であると判定し、
     前記回転角センサが故障であると判定し、且つ前記モータ電流値の前記差異が前記第6閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値未満の場合には、更に前記加速度センサが故障であると判定し、
     前記電流センサが故障であると判定し、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上で、且つ前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値以上のときの、前記クランク軸角速度が前記第5閾値未満である場合には、更に前記回転角センサが故障であると判定し、
     前記電流センサが故障であると判定し、前記クランク軸角速度の前記差異が前記第5閾値以上のときの、前記車体加速度の前記差異が前記第4閾値未満である場合には、更に前記加速度センサが故障であると判定する請求項11に記載の電動アシスト装置。
  13.  請求項1~12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。
PCT/JP2021/005847 2020-03-26 2021-02-17 電動アシスト装置及び自転車 WO2021192742A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/913,520 US20230106926A1 (en) 2020-03-26 2021-02-17 Electric power assist device and bicycle
JP2022509407A JP7299412B2 (ja) 2020-03-26 2021-02-17 電動アシスト装置及び自転車
EP21775379.7A EP4129813A4 (en) 2020-03-26 2021-02-17 ELECTRICAL AUXILIARY DEVICE AND BICYCLE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-056873 2020-03-26
JP2020056873 2020-03-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021192742A1 true WO2021192742A1 (ja) 2021-09-30

Family

ID=77892497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/005847 WO2021192742A1 (ja) 2020-03-26 2021-02-17 電動アシスト装置及び自転車

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230106926A1 (ja)
EP (1) EP4129813A4 (ja)
JP (1) JP7299412B2 (ja)
WO (1) WO2021192742A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023156397A1 (de) * 2022-02-16 2023-08-24 Porsche Ebike Performance Gmbh Sensorsystem zur ermittlung einer kraftausübung auf ein pedal, antriebseinheit, sensoreinheit und verfahren zur einstellung einer unterstützungsleistung einer antriebseinheit
DE102022212176A1 (de) 2022-11-16 2024-05-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Bestimmen eines von einem Fahrer auf ein Fahrzeug ausgeübten Drehmoments

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09286378A (ja) * 1996-04-19 1997-11-04 Suzuki Motor Corp 電動アシスト自転車の制御装置
US6196347B1 (en) 1998-09-22 2001-03-06 Industrial Technology Research Institute Power transmission and pedal force sensing system for an electric bicycle
JP2007091159A (ja) 2005-09-30 2007-04-12 Sunstar Engineering Inc 電動アシスト自転車及び自転車の車体フレームに取り付け可能な電動アシスト自転車用ユニット
JP2014133552A (ja) * 2012-12-14 2014-07-24 Yamaha Motor Co Ltd 駆動ユニット及び電動補助自転車
WO2018123160A1 (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 ヤマハ発動機株式会社 電動補助システムおよび電動補助車両

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6867325B2 (ja) * 2018-03-22 2021-04-28 株式会社シマノ 人力駆動車両用制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09286378A (ja) * 1996-04-19 1997-11-04 Suzuki Motor Corp 電動アシスト自転車の制御装置
US6196347B1 (en) 1998-09-22 2001-03-06 Industrial Technology Research Institute Power transmission and pedal force sensing system for an electric bicycle
JP2007091159A (ja) 2005-09-30 2007-04-12 Sunstar Engineering Inc 電動アシスト自転車及び自転車の車体フレームに取り付け可能な電動アシスト自転車用ユニット
JP2014133552A (ja) * 2012-12-14 2014-07-24 Yamaha Motor Co Ltd 駆動ユニット及び電動補助自転車
WO2018123160A1 (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 ヤマハ発動機株式会社 電動補助システムおよび電動補助車両

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023156397A1 (de) * 2022-02-16 2023-08-24 Porsche Ebike Performance Gmbh Sensorsystem zur ermittlung einer kraftausübung auf ein pedal, antriebseinheit, sensoreinheit und verfahren zur einstellung einer unterstützungsleistung einer antriebseinheit
DE102022212176A1 (de) 2022-11-16 2024-05-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Bestimmen eines von einem Fahrer auf ein Fahrzeug ausgeübten Drehmoments

Also Published As

Publication number Publication date
JP7299412B2 (ja) 2023-06-27
EP4129813A4 (en) 2023-08-30
JPWO2021192742A1 (ja) 2021-09-30
US20230106926A1 (en) 2023-04-06
EP4129813A1 (en) 2023-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021192742A1 (ja) 電動アシスト装置及び自転車
JP6843156B2 (ja) 電動補助システムおよび電動補助車両
TWI473743B (zh) Bicycle control device
US5505277A (en) Control for electric assist vehicle
JP5247863B2 (ja) 自転車用制御装置
US5798702A (en) Residual battery capacity display device for electric vehicle
US10000195B2 (en) Bicycle control apparatus
US5217087A (en) Two-wheeled vehicle control apparatus
CN105523128B (zh) 电动平衡车及其转向控制方法
WO2020158280A1 (ja) 自転車用電動アシスト装置及び自転車
JP4249513B2 (ja) 自動二輪車用ヘッドランプ装置
WO2020184472A1 (ja) 電動アシスト装置及び自転車
JP7355915B2 (ja) 電動アシスト装置及び自転車
WO2021162079A1 (ja) 電動アシスト装置及び自転車
WO2020217664A1 (ja) 自転車の電動アシスト装置及び自転車
JP7220783B2 (ja) 自転車の電動アシスト装置及び自転車
JP7233943B2 (ja) 電動アシスト自転車
JP2022057659A (ja) 電動補助自転車及びモータ制御装置
JP2020147135A (ja) 電動アシスト自転車
JPWO2020066201A1 (ja) 車輪構造
KR20170094065A (ko) 크랭크 강성 기반 동력 보조 구동 시스템 및 방법
JP2016155457A (ja) 鞍乗型車両のトラクションセンサ
KR19980083921A (ko) 주 정차시 바퀴위치 표시 제어 장치 및 방법
JP2009156847A (ja) 作業車両

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21775379

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022509407

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021775379

Country of ref document: EP

Effective date: 20221026