特許 6761696 自転車用制御装置および自転車の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6761696

(24)【登録日】2020年9月9日

(45)【発行日】2020年9月30日

(54)【発明の名称】自転車用制御装置および自転車の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/45 20100101AFI20200917BHJP

   B62M 6/50 20100101ALI20200917BHJP

【ＦＩ】

   B62M6/45

   B62M6/50

【請求項の数】31

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-160498(P2016-160498)

(22)【出願日】2016年8月18日

(65)【公開番号】特開2018-27753(P2018-27753A)

(43)【公開日】2018年2月22日

【審査請求日】2018年8月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002439

【氏名又は名称】株式会社シマノ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】土澤 康弘

(72)【発明者】

【氏名】松田 浩史

【審査官】 田中 成彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０６８２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０４４５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３９０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０４８０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１０７８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５０１１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１５０９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２０７８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２７２４９２５（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０００９７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｍ ６／４５

Ｂ６２Ｍ ６／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止し、
前記制御部は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置に応じて、前記予め定める角度を変更する、自転車用制御装置。

【請求項2】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止し、
前記予め定める角度は、前記クランクのクランクアームが上死点を含む第１の範囲および下死点を含む第２の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合よりも、前記クランクのクランクアームが前記上死点から９０°離れた回転位置を含む第３の範囲および前記下死点から９０°離れた回転位置を含む第４の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合のほうが小さい、自転車用制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置に応じて、前記予め定める角度を変更する、請求項２に記載の自転車用制御装置。

【請求項4】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止し、
前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置が、上下死点から離れるにつれて小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて大きくなる、自転車用制御装置。

【請求項5】

前記予め定める角度は、前記クランクのクランクアームが上死点を含む第１の範囲および下死点を含む第２の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合よりも、前記クランクのクランクアームが前記上死点から９０°離れた回転位置を含む第３の範囲および前記下死点から９０°離れた回転位置を含む第４の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合のほうが小さい、請求項４に記載の自転車用制御装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置に応じて、前記予め定める角度を変更する、請求項４または５に記載の自転車用制御装置。

【請求項7】

前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置が、前記上下死点から離れるにつれて段階的に小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて段階的に大きくなる、請求項４〜６のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項8】

前記制御部は、操作部から送信される信号、外部装置から送信される信号、または、前記自転車のクランクが所定回数に亘って回転するときの人力駆動力のプロファイルに応じて前記予め定める閾値を変更する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項9】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下になる時点での前記クランクのクランクアームの角度位置から前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止し、
前記制御部は、操作部から送信される信号、外部装置から送信される信号、または、前記自転車のクランクが所定回数に亘って回転するときの人力駆動力のプロファイルに応じて前記予め定める閾値を変更する、自転車用制御装置。

【請求項10】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止し、
前記制御部は、操作部から送信される信号、外部装置から送信される信号、または、前記自転車のクランクが所定回数に亘って回転するときの人力駆動力のプロファイルに応じて、前記予め定める閾値を変更する、自転車用制御装置。

【請求項11】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下になる時点での前記クランクのクランクアームの角度位置から前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止し、
前記制御部は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置に応じて、前記予め定める角度を変更する、自転車用制御装置。

【請求項12】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下になる時点での前記クランクのクランクアームの角度位置から前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止し、
前記予め定める角度は、前記クランクのクランクアームが上死点を含む第１の範囲および下死点を含む第２の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合よりも、前記クランクのクランクアームが前記上死点から９０°離れた回転位置を含む第３の範囲および前記下死点から９０°離れた回転位置を含む第４の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合のほうが小さい、自転車用制御装置。

【請求項13】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下になる時点での前記クランクのクランクアームの角度位置から前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止し、
前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置が、上下死点から離れるにつれて小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて大きくなる、自転車用制御装置。

【請求項14】

前記制御部は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置に応じて、前記予め定める角度を変更する、請求項９または１０に記載の自転車用制御装置。

【請求項15】

前記予め定める角度は、前記クランクのクランクアームが上死点を含む第１の範囲および下死点を含む第２の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合よりも、前記クランクのクランクアームが前記上死点から９０°離れた回転位置を含む第３の範囲および前記下死点から９０°離れた回転位置を含む第４の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合のほうが小さい、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項16】

前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置が、上下死点から離れるにつれて小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて大きくなる、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項17】

前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置が、前記上下死点から離れるにつれて段階的に小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて段階的に大きくなる、請求項１６に記載の自転車用制御装置。

【請求項18】

前記制御部は、前記クランクのクランクアームの上下死点と、前記自転車のフレームに対する前記クランクのクランクアームの角度位置との対応関係を、前記自転車の傾斜角度に基づいて補正する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項19】

前記角度情報は、前記クランクのクランクアームの角度位置に関する情報を含む、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項20】

前記自転車の傾斜角度を検出する傾斜検出部をさらに含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項21】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止し、
前記制御部は、前記クランクの回転速度に応じて、前記予め定める角度を変更する、自転車用制御装置。

【請求項22】

前記クランクの回転速度が高くなると、前記予め定める角度が小さくなる、請求項２１に記載の自転車用制御装置。

【請求項23】

前記制御部は、前記人力駆動力が減少しているとき、前記クランクの減速度に応じて、前記人力駆動力の変化に対する前記モータの応答速度を変更する、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項24】

前記制御部は、前記クランクの減速度が高くなると、前記人力駆動力の変化に対する前記モータの応答速度を高くする、請求項２３に記載の自転車用制御装置。

【請求項25】

前記制御部は、前記クランクの回転速度が予め定める速度以下のとき、前記モータを停止する、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項26】

前記クランクの回転速度を検出する速度検出部をさらに含む、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項27】

前記角度情報を出力するクランクセンサをさらに含む、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項28】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する自転車の制御方法であって、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記モータを停止し、
前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置に応じて、前記予め定める角度を変更する、自転車の制御方法。

【請求項29】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する自転車の制御方法であって、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記モータを停止し、
前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクのクランクアームの角度位置が、上下死点から離れるにつれて小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて大きくなる、自転車の制御方法。

【請求項30】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する自転車の制御方法であって、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記モータを停止し、
前記クランクの回転速度に応じて、前記予め定める角度を変更する、自転車の制御方法。

【請求項31】

自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する自転車の制御方法であって、
前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記モータを停止し、操作部から送信される信号、外部装置から送信される信号、または、前記自転車のクランクが所定回数に亘って回転するときの人力駆動力のプロファイルに応じて、前記予め定める閾値を変更する、自転車の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自転車用制御装置および自転車の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、自転車の推進をアシストするモータを、人力駆動力に応じて制御する自転車用制御装置が開示されている。この自転車用制御装置は、人力駆動力が第１の閾値以下の状態が所定時間継続した後にモータへの電流の供給を停止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４１２９０８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の自転車用制御装置では、人力駆動力が第１の閾値以下の状態が所定時間継続した後にモータを停止するため、ゆっくりペダリングしているときでも、速くペダリングしているときでも、モータが停止するまでの時間が変わらない。クランクの回転速度が高くなるほど、ペダリングの停止に応じてモータが停止するまでに自転車が走行する距離が長くなってしまう。
本発明の目的は、クランクの回転速度が高くなっても、ペダリングの停止に応じてモータが停止するまでに自転車が走行する距離が長くなってしまうことを抑制することができる自転車用制御装置および自転車の制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

（１）本発明に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する制御部を含み、前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記制御部は前記モータを停止する。

【0006】

制御部は、モータを駆動しているとき、人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、クランクが予め定める角度以上回転すると、モータを停止するため、人力駆動力が予め定めた閾値以下になってからモータが停止するまでの時間は、クランクの回転速度が高くなるほど短くなる。したがって、クランクの回転速度が高くなっても、ペダリングの停止に応じてモータが停止するまでに自転車が走行する距離が長くなってしまうことを抑制することができる。

【0007】

（２）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記クランクは、クランクアームを含み、前記角度情報は、前記クランクアームの角度位置に関する情報を含む。
角度情報がクランクアームの角度位置に関する情報を含むため、制御部がクランクアームの角度位置と予め定める角度との比較に基づいてモータを制御することができる。

【0008】

（３）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクアームの角度位置に応じて、前記予め定める角度を変更する。

【0009】

人力駆動力が予め定める閾値以下になったときのクランクアームの角度位置に応じて、制御部が予め定める角度を変更するため、クランクの回転状態に基づいて、モータを適切に停止することができる。

【0010】

（４）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記予め定める角度は、前記クランクアームが上死点を含む第１の範囲および下死点を含む第２の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合よりも、前記クランクアームが前記上死点から９０°離れた回転位置を含む第３の範囲および前記下死点から９０°離れた回転位置を含む第４の範囲にあるときに、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になった場合のほうが小さい。

【0011】

ライダーが自転車で通常走行しているとき、クランクアームの角度位置が上下死点から９０°の位置では、通常、人力駆動力が最も大きくなる。このため、クランクアームの角度位置が上下死点から９０°の位置で人力駆動力が予め定める閾値以下となる場合には、ライダーが意図的に人力駆動力を低下させていると考えられるので、モータをより速やかに停止させるのが好ましい。本自転車用制御装置では、クランクアームが上死点から９０°離れた回転位置を含む第３の範囲および下死点から９０°離れた回転位置を含む第４の範囲で、モータをより速やかに停止させることができる。

【0012】

（５）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクアームの角度位置が、上下死点から離れるにつれて小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて大きくなる。

【0013】

人力駆動力が予め定める閾値以下になったときのクランクアームの角度位置が上下死点から離れるにつれて予め定める角度が小さくなり、クランクアームの角度位置が上下死点に近づくにつれて予め定める角度が大きくなるため、クランクアームの上下死点において、モータによるアシストが必要であるにもかかわらずモータが停止することを抑制できる。

【0014】

（６）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記予め定める角度は、前記人力駆動力が前記予め定める閾値以下になったときの前記クランクアームの角度位置が、前記上下死点から離れるにつれて段階的に小さくなり、前記上下死点に近づくにつれて段階的に大きくなる。

【0015】

人力駆動力が予め定める閾値以下になったときのクランクアームの角度位置が上下死点から離れるにつれて予め定める角度が段階的に小さくなり、クランクアームの角度位置が上下死点に近づくにつれて予め定める角度が段階的に大きくなるため、制御に必要な情報量を少なくすることができる。

【0016】

（７）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記クランクアームの上下死点と、前記自転車のフレームに対する前記クランクアームの前記角度位置との対応関係を、前記自転車の傾斜角度に基づいて補正する。

【0017】

自転車が平道を走行する場合のクランクの上下死点と、自転車が上り坂または下り坂を走行する場合のクランクの上下死点とは、自転車のフレームに対する角度位置が異なる。
本自転車用制御装置では、クランクアームの上下死点と自転車のフレームに対するクランクアームの角度位置との対応関係を自転車の傾斜角度に基づいて補正するため、クランクアームの角度位置と予め定める角度との比較に基づいて好適にモータを停止することができる。

【0018】

（８）前記自転車用制御装置の一形態によれば、前記自転車の傾斜角度を検出する傾斜検出部をさらに含む。
自転車用制御装置が自転車の傾斜角度を検出する傾斜検出部を含むため、傾斜角度を精度よく取得できる。

【0019】

（９）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記クランクの回転速度に応じて、前記予め定める角度を変更する。
クランクの回転速度に応じて予め定める角度を変更するため、自転車の走行状態に応じて、モータを停止するタイミングを変更することができる。

【0020】

（１０）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記クランクの回転速度が高くなると、前記予め定める角度が小さくなる。
クランクの回転速度が高くなると予め定める角度が小さくなるため、クランクの回転速度が高い状態から、ペダリングを停止したときにより速やかにアシストを停止することができる。

【0021】

（１１）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記人力駆動力が減少しているとき、前記クランクの減速度に応じて、前記人力駆動力の変化に対する前記モータの応答速度を変更する。

【0022】

人力駆動力が減少しているとき、クランクの減速度に応じて人力駆動力の変化に対するモータの応答速度を変更するため、クランクの減速度に応じてアシスト力を変更することができる。

【0023】

（１２）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記クランクの減速度が高くなると、前記人力駆動力の変化に対する前記モータの応答速度を高くする。
クランクの減速度が高くなると人力駆動力の変化に対するモータの応答速度を高くするため、人力駆動力が減少して人力駆動力が予め定める閾値以下となってからクランクが予め定める角度以上回転するまでに、アシスト力を小さくすることができる。これにより、アシスト力が付与されている状態からアシスト力が付与されていない状態に切り替わるときのアシスト力の変化を小さくすることができる。

【0024】

（１３）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記クランクの回転速度が予め定める速度以下のとき、前記モータを停止する。
クランクの回転速度が予め定める速度以下のとき、モータを停止するため、人力駆動力が予め定めた閾値以下になったときにクランクが予め定めた角度未満の回転で停止するような場合でも、モータを速やかに停止することができる。

【0025】

（１４）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記クランクの回転速度を検出する速度検出部をさらに含む。
自転車用制御装置がクランクの回転速度を検出する速度検出部を含むため、クランクの回転速度を精度よく取得できる。

【0026】

（１５）前記自転車用制御装置の一例によれば、前記角度情報を出力するクランクセンサをさらに含む。
自転車用制御装置がクランクセンサを含むため、クランクの角度に関する角度情報を精度よく取得できる。

【0027】

（１６）本発明に従う自転車の制御方法の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを、前記自転車のクランクの角度に関する角度情報と、人力駆動力とに応じて制御する自転車の制御方法であって、前記モータが駆動しているとき、前記人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、前記クランクが予め定める角度以上回転すると、前記モータを停止する。

【0028】

モータが駆動しているとき、人力駆動力が予め定める閾値以下の状態で、クランクが予め定める角度以上回転すると、モータを停止するため、人力駆動力が予め定める閾値以下になってからモータが停止するまでの時間は、クランクの回転速度が高くなるほど短くなる。したがって、クランクの回転速度が高くなっても、ペダリングの停止に応じてモータが停止するまでに自転車が走行する距離が長くなってしまうことを抑制することができる。

【発明の効果】

【0029】

上記自転車用制御装置および自転車の制御方法によれば、クランクの回転速度が高くなっても、ペダリングの停止に応じてモータが停止するまでに自転車が走行する距離が長くなってしまうことを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】第１実施形態の自転車用制御装置を含む自転車の電気的構成を示すブロック図。

【図2】図１の制御部によって実行される第１のアシスト停止処理のフローチャート。

【図3】制御部によって実行される第２のアシスト停止処理のフローチャート。

【図4】クランクアームの角度位置と予め定められる角度との対応付けを示すマップ。

【図5】制御部によって実行される第３のアシスト停止処理のフローチャート。

【図6】クランクアームの角度位置に対する人力駆動力の変化を示すグラフ。

【図7】第２実施形態の自転車用制御装置について、傾斜角度に応じた人力駆動力とクランクアームの角度位置との関係を示すグラフ。

【図8】傾斜角度と進角量および遅角量との対応付けを示すマップ。

【図9】第３実施形態の自転車用制御装置について、基本走行補助力の時間変化を示すグラフ。

【図10】走行補助力の時間変化を示すグラフ。

【図11】クランクの減速度と時定数との対応付けを示すマップ。

【図12】モータの応答速度と走行補助力の時間変化との関係を示すグラフ。

【図13】第４実施形態の自転車用制御装置について、クランクの回転速度と予め設定される角度の補正値との対応付けを示すマップ。

【図14】変形例の自転車用制御装置について、クランクアームの角度位置と予め定められる角度との対応付けを示すマップ。

【発明を実施するための形態】

【0031】

（第１実施形態）
図１〜図６を参照して、第１実施形態の自転車用制御装置１０について説明する。
図１に示されるように、自転車用制御装置１０は、制御部１２を含む。自転車用制御装置１０は、自転車（図示略）に設けられている。自転車には、ドライブユニット２０、トルクセンサ３０、クランクセンサ３２、速度検出部３４、傾斜検出部３８、バッテリ４０、および、クランク５０が設けられている。クランク５０は、クランクアーム５４を含む。好ましくは、クランク５０は、クランク軸５２およびペダル５６をさらに含む。

【0032】

制御部１２には、ドライブユニット２０の駆動回路２２、トルクセンサ３０、クランクセンサ３２、速度検出部３４、車速センサ３６、および、傾斜検出部３８が有線または無線によって通信可能に接続されている。制御部１２および駆動回路２２には、バッテリ４０が電気的に接続されている。バッテリ４０は、例えば自転車のフレームに搭載されている。自転車のフレームは、リアキャリアおよびフロントキャリアの少なくとも一方を含んでもよい。トルクセンサ３０、クランクセンサ３２、速度検出部３４、車速センサ３６、および、傾斜検出部３８が有線で制御部１２に接続されている場合、制御部１２からこれらに電力を供給してもよく、バッテリ４０から電力を直接供給してもよい。トルクセンサ３０、クランクセンサ３２、速度検出部３４、車速センサ３６、および、傾斜検出部３８が無線で制御部１２に接続されている場合、トルクセンサ３０、クランクセンサ３２、速度検出部３４、車速センサ３６、および、傾斜検出部３８は、それぞれ電源を備える。電源は、例えば充電池、発電機などである。

【0033】

制御部１２は、自転車の推進をアシストするドライブユニット２０のモータ２４を、自転車のクランクの角度に関する角度情報と、自転車に入力される人力駆動力とに応じて制御する。制御部１２は、演算処理部および記憶部を含む。演算処理部は、予め定められた制御プログラムを実行し、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit ）を含む。記憶部には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部は、例えばＲＡＭ（Random access memory ）およびＲＯＭ（Read only memory ）を含む。なお、記憶部は、制御部１２とは別に形成されてもよい。制御部１２は、ドライブユニット２０に設けられてもよく、これとは別に設けられてもよい。制御部１２は、１または複数の演算処理部および記憶部を含んでいてもよい。例えば、制御部１２が複数の演算処理部および記憶部を含む場合、ドライブユニット２０およびドライブユニット２０とは別の部品にも制御部１２を構成する演算処理部および記憶部がそれぞれ設けられてもよい。制御部１２は、入力インタフェース回路および出力インタフェース回路のような一般的な回路を含んでもよい。

【0034】

ドライブユニット２０は、駆動回路２２およびモータ２４を含む。駆動回路２２は、バッテリ４０からモータ２４に供給される電力を制御する。モータ２４は、自転車の推進をアシストする。モータ２４は、自転車に入力される人力駆動力をアシストする。モータ２４は電気モータを含む。モータ２４は、自転車のクランク軸５２からリアスプロケットまでの間の動力伝達経路に結合される。モータ２４は、クランク軸５２からフロントスプロケットまでの動力伝達経路に連結されることが好ましい。ドライブユニット２０は、モータ２４の回転を減速する減速機を含んでいてもよい。ドライブユニット２０は、フロントハブまたはリアハブに含まれていてもよく、この場合、モータ２４はフロントハブまたはリアハブのハブシェルに結合される。

【0035】

自転車用制御装置１０は、トルクセンサ３０、クランクセンサ３２、速度検出部３４、および、傾斜検出部３８を含む。
トルクセンサ３０は、人力駆動力に応じた信号を出力する。トルクセンサ３０は、クランク５０またはペダル５６に与えられる人力駆動力を検出する。トルクセンサ３０は、例えば、歪センサ、磁歪センサ、光学センサ、および、圧力センサの少なくとも１つを含む。制御部１２は、トルクセンサ３０の出力に基づいて単位時間当たりの人力駆動力（以下、「人力駆動力ＴＨ」）を演算する。

【0036】

クランクセンサ３２は、自転車のクランク５０の角度に関する角度情報を出力する。この角度情報は、クランクアーム５４の角度位置に関する情報を含む。クランクセンサ３２は、ドライブユニット２０に取り付けられる。クランクセンサ３２は、第１の磁石５８の磁界を検出する第１の素子３２Ａと、第２の磁石６０との位置関係に応じた信号を出力する第２の素子３２Ｂとを含む。第１の磁石５８は、クランク軸５２またはクランクアーム５４に設けられ、クランク軸５２と同軸に配置される。第１の磁石５８は、環状の磁石であって、周方向に複数の磁極が交互に並んで配置されている。第１の素子３２Ａは、フレームに対するクランクアーム５４の回転角度に応じた信号を出力する。第１の素子３２Ａは、クランクアーム５４が１回転するとき、３６０°を同極の磁極の数で割った角度を１周期とした信号を出力する。クランクセンサ３２が検出可能なクランクアーム５４の角度位置の最小値は、１８０°以下であり、好ましくは１５°であり、さらに好ましくは、６°である。第２の磁石６０は、クランク軸５２またはクランクアーム５４に設けられる。第２の素子３２Ｂは、フレームに対するクランクアーム５４の基準位置（例えば、クランクアーム５４の上死点または下死点）を検出する。第２の素子３２Ｂは、クランクアーム５４の１回転を１周期とした信号を出力する。制御部１２は、第１の素子３２Ａおよび第２の素子３２Ｂからの信号に基づいて、フレームに対するクランクアーム５４の角度位置を定義する。第１の素子３２Ａは、リードスイッチを構成する磁性体リードまたはホール素子を含む。第２の素子３２Ｂは、磁性体リードまたはホール素子を含む。

【0037】

クランクセンサ３２は、第１の素子３２Ａおよび第２の素子３２Ｂに代えて、磁界の強さを検出する第３の素子を含んでいてもよい。クランク軸５２またはクランクアーム５４には、周方向に磁界の強さが変化する環状の磁石が設けられ、この磁石の磁界の強さに対応する信号を第３の素子が出力する。制御部１２は、第３の素子の出力に基づいて、自転車のフレームに対するクランクアーム５４の角度位置を定義することができる。この場合、制御部１２の記憶部は、フレームに対するクランクアーム５４の基準位置において、第３の素子から出力される信号を記憶している。第３の素子は、ホール素子または磁気抵抗効果（ＭＲ）素子を含む。

【0038】

速度検出部３４は、ドライブユニット２０に設けられてもよく、これとは別に設けられてもよい。速度検出部３４は、クランクセンサ３２の出力に基づいて、クランク５０の回転速度（以下、「クランク５０の回転速度ＶＣ」）を検出する。速度検出部３４は、制御部１２に含まれてもよい。速度検出部３４は、クランクセンサ３２の出力に基づいて、クランク５０の回転速度ＶＣを検出する。速度検出部３４は、第１の素子３２Ａおよび第２の素子３２Ｂが出力する信号の少なくとも一方、または第３の素子が出力する信号に基づいて、クランク５０の回転速度ＶＣを検出する。

【0039】

車速センサ３６は、自転車のチェーンステイに取り付けられる。車速センサ３６は、後輪のスポークに取り付けられた磁石との相対位置の変化に応じた値を制御部１２に出力する。車速センサ３６は、リードスイッチを構成する磁性体リード、または、ホール素子を含むことが好ましい。制御部１２は、車速センサ３６の出力、および、記憶部に予め記憶された後輪の周長に基づいて単位時間当たりの走行距離（以下、「車速ＶＳ」）を演算する。車速センサ３６は、フロントフォークに取り付けられてもよい。この場合、前輪のスポークに磁石が取り付けられる。車速センサ３６は、ＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を含んでもよい。車速センサ３６は、ＧＰＳ受信機を含む場合、ＧＰＳ受信機が受信する位置データと、記憶部に記憶されている地図データとに基づいて、車速ＶＳを演算する。

【0040】

傾斜検出部３８は、自転車のフレームに取り付けられる。傾斜検出部３８は、自転車の傾斜角度を検出する。傾斜検出部３８は、３軸のジャイロセンサ３８Ａおよび３軸の加速度センサ３８Ｂを含む。傾斜検出部３８の出力は、３軸のそれぞれの姿勢角度、および、３軸のそれぞれの加速度の情報を含む。なお、３軸の姿勢角度は、ピッチ角度ＤＡ、ロール角度ＤＢ、および、ヨー角度ＤＣである。ジャイロセンサ３８Ａの３軸と加速度センサ３８Ｂの３軸とは一致することが好ましい。傾斜検出部３８は、自転車の左右方向とピッチ角度ＤＡの軸の延びる方向とが略一致するように自転車に取り付けられることが好ましい。なお、傾斜検出部３８は、フロントフォーク、ハンドルバー、または、ドライブユニット２０に取り付けられてもよい。傾斜検出部３８は、１軸の加速度センサを含んでいてもよい。

【0041】

制御部１２は、自転車の傾斜角度に関する情報を、自転車の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜検出部３８から取得する。例えば、制御部１２は、傾斜検出部３８の出力に基づいて自転車の傾斜角度Ｄを演算する。傾斜角度Ｄは、自転車の左右方向に延びる軸まわりの自転車の前後方向の傾斜角度である。すなわち傾斜角度Ｄは、ピッチ角度ＤＡである。傾斜角度Ｄは、自転車が水平な場所に設置されるときに０°となるように設定されている。このため、傾斜角度Ｄは、走行路面の勾配と相関する。

【0042】

制御部１２は、人力駆動力ＴＨおよび車速ＶＳに応じてモータ２４を制御する。制御部１２は、人力駆動力ＴＨのＸ（Ｘは実数）倍の走行補助力ＰＸを基本走行補助力ＰＡとして演算する。制御部１２は、人力駆動力ＴＨによって動力伝達経路に作用するトルクのＸ倍のトルクが、ドライブユニット２０から動力伝達経路に与えられるように、モータ２４を制御する。

【0043】

制御部１２は、第１のアシスト停止処理、第２のアシスト停止処理、および、第３のアシスト停止処理を実行する。制御部１２は、モータ２４を駆動しているときには、所定期間毎に各アシスト停止処理を実行する。各アシスト停止処理を実行するタイミングは、互いに等しくても異なってもよい。

【0044】

制御部１２は、第１のアシスト停止処理において、車速ＶＳに基づいて、アシストしているモータ２４を停止する。制御部１２は、第２のアシスト停止処理において、クランク５０の回転速度ＶＣに基づいて、アシストしているモータ２４を停止する。制御部１２は、第３のアシスト停止処理において、人力駆動力ＴＨおよびクランク５０の角度位置に基づいて、アシストしているモータ２４を停止する。

【0045】

図２を用いて、第１のアシスト停止処理の処理手順について説明する。なお、以降の説明において、符号が付された自転車の各構成要素は、図１の自転車の各構成要素を示す。
制御部１２は、ステップＳ１１において車速ＶＳが予め定める所定の車速ＶＬ以上か否かを判定する。所定の車速ＶＬは、例えば時速２５ｋｍである。制御部１２は、車速ＶＳが所定の車速ＶＬ以上と判定したとき、ステップＳ１２においてモータ２４を停止する。一方、制御部１２は、車速ＶＳが所定の車速ＶＬ未満と判定したとき、処理を一旦終了する。

【0046】

図３を用いて、第２のアシスト停止処理の内容およびその処理手順について説明する。
制御部１２は、クランク５０の回転速度ＶＣが予め定める速度ＸＶ以下のとき、モータ２４を停止する。詳細には、制御部１２は、ステップＳ２１においてクランク５０の回転速度ＶＣが予め定める速度ＸＶ以下か否かを判定する。予め定める速度ＸＶは、例えば１０ｒｐｍまたは５ｒｐｍである。制御部１２は、クランク５０の回転速度ＶＣが予め定める速度ＸＶ以下と判定したとき、ステップＳ２２においてモータ２４を停止する。一方、制御部１２は、クランク５０の回転速度ＶＣが予め定める速度ＸＶよりも高いと判定したとき、処理を一旦終了する。

【0047】

図４〜図６を用いて、第３のアシスト停止処理について説明する。
第３のアシスト停止処理は、モータ２４が駆動しているとき、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下の状態で、クランク５０が予め定める角度ＸＡ以上回転すると、モータ２４を停止する自転車の制御方法である。

【0048】

言い換えれば、モータ２４が駆動しているとき、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下の状態で、クランク５０が予め定める角度ＸＡ以上回転すると、制御部１２はモータ２４を停止する。さらに詳細には、制御部１２は、モータ２４を駆動しているとき、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下の状態で、クランク５０の角度に関する角度情報に基づいてクランク５０が予め定める角度ＸＡ以上回転したと判定すると、モータ２４を停止する。制御部１２は、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下になったときのクランクアーム５４の角度位置に応じて、予め定める角度ＸＡを変更する。閾値ＸＴは、０Ｎｍが好ましいが、トルクセンサ３０の出力のばらつきを考慮して例えば３〜５Ｎｍの範囲に設定される。

【0049】

制御部１２は、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下になったときのクランクアーム５４の角度位置と、予め定める角度ＸＡとの関係を示す情報を有する。左右のクランクアーム５４は１８０°位相が異なるので、制御部１２は、左右の一方のクランクアーム５４の角度位置と、予め定める角度ＸＡとの関係を示す情報を有していればよい。この情報は、図４に示されるようなマップとして記憶部に記憶されていてもよく、関数として記憶部に記憶されていてもよい。予め定める角度ＸＡは、クランクアーム５４が上死点を含む第１の範囲Ｒ１および下死点を含む第２の範囲Ｒ２にあるときに、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下になった場合よりも、クランクアーム５４が上死点から９０°離れた回転位置を含む第３の範囲Ｒ３および下死点から９０°離れた回転位置を含む第４の範囲Ｒ４になるときに、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下になった場合のほうが小さい。予め定める角度ＸＡは、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下になったときのクランクアーム５４の角度位置が、上下死点から離れるにつれて小さくなり、上下死点に近づくにつれて大きくなる。

【0050】

ここで、上死点は、クランクアーム５４の角度位置においてクランクアーム５４の先端部が鉛直方向の最も上側となる位置である。下死点は、クランクアーム５４の角度位置においてクランクアーム５４の先端部が鉛直方向の最も下側となる位置である。また、第１の範囲Ｒ１は、例えば、上死点を中心としてクランクアーム５４の第１の回転方向に１０°およびクランクアーム５４の第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に１０°となる範囲である。第２の範囲Ｒ２は、例えば、下死点を中心としてクランクアーム５４の第１の回転方向に１０°およびクランクアーム５４の第２の回転方向に１０°となる範囲である。第３の範囲Ｒ３は、例えば、上死点から９０°離れた回転位置を中心としてクランクアーム５４の第１の回転方向に１０°およびクランクアーム５４の第２の回転方向に１０°となる範囲である。第４の範囲Ｒ４は、例えば、下死点から９０°離れた回転位置を中心としてクランクアーム５４の第１の回転方向に１０°およびクランクアーム５４の第２の回転方向に１０°となる範囲である。

【0051】

図５に示されるように、第３のアシスト停止処理の処理手順は次のようになる。
制御部１２は、ステップＳ３１において人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下か否かを判定する。制御部１２は、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴよりも大きいと判定とき、処理を一旦終了する。制御部１２は、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下と判定したとき、ステップＳ３２においてクランクアーム５４の角度位置を取得し、ステップＳ３３において予め定める角度ＸＡを設定する。例えば、制御部１２は、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下と判定した時点でのクランクアーム５４の角度位置を取得する。そして制御部１２は、図４のマップを用いて、ステップＳ３２において取得したクランクアーム５４の角度位置に対応する予め定める角度ＸＡを設定する。

【0052】

次に、制御部１２は、ステップＳ３４においてクランクアーム５４の角度位置からの回転角度量を演算し、ステップＳ３５においてクランクアーム５４の回転角度量が予め定める角度ＸＡ以上か否かを判定する。制御部１２は、クランクアーム５４の回転角度量が予め定める角度ＸＡ以上と判定したとき、ステップＳ３６においてモータ２４を停止する。

【0053】

制御部１２は、クランクアーム５４の回転角度量が予め定める角度ＸＡ未満と判定したとき、ステップＳ３７において人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下か否かを判定する。制御部１２は、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下のとき、ステップＳ３４のクランクアーム５４の回転角度量の演算に再び移行する。制御部１２は、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴよりも大きいとき、処理を一旦終了する。制御部１２は、第１または第２のアシスト停止処理によってモータ２４を停止したときには、第３のアシスト停止処理を一旦終了する。

【0054】

図６は、第３のアシスト停止処理を実行しているときの、クランクアーム５４の角度位置に対する人力駆動力ＴＨの変化の一例を示すグラフである。
自転車を推進するためにクランクアーム５４を上下死点から第１の回転方向に回転させると、クランクアーム５４が０°の角度位置から回転するにつれて人力駆動力ＴＨが増加する。そして、クランクアーム５４の角度位置が９０°を超えると、人力駆動力ＴＨが増加から減少に転じ、クランクアーム５４の角度位置Ａ１において人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下となる。このとき、制御部１２は、図４のマップからクランクアーム５４の角度位置Ａ１に対応した予め定める角度ＸＡを設定する。

【0055】

そしてクランクアーム５４の角度位置が１８０°を超えると、人力駆動力ＴＨが増加に転じ、クランクアーム５４の角度位置Ａ２において人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴを超える。このとき、制御部１２は、クランクアーム５４の角度位置Ａ１と角度位置Ａ２との回転角度量を演算し、その回転角度量が予め定める角度ＸＡ以上か否かを判定する。ここでは、回転角度量が予め定める角度ＸＡ未満となるため、モータ２４の駆動を維持する。

【0056】

そしてクランクアーム５４の角度位置が２７０°を超えると、人力駆動力ＴＨが増加から減少に転じ、クランクアーム５４の角度位置Ａ３において人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下となる。このとき、制御部１２は、図４のマップからクランクアーム５４の角度位置Ａ３に対応した予め定める角度ＸＡを設定する。なお、上下死点に対するクランクアーム５４の角度位置Ａ３は、上下死点に対するクランクアーム５４の角度位置Ａ１と同じであるため、クランクアーム５４の角度位置Ａ１のときの予め定める角度ＸＡと同じ角度ＸＡが設定される。

【0057】

そしてクランクアーム５４の角度位置が３６０°（０°）を超えると、人力駆動力ＴＨが減少から増加に転じるものの、その増加度合が小さい。そしてクランクアーム５４の角度位置Ａ３から予め設定された角度ＸＡを加算した角度位置Ａ４においても人力駆動力ＴＨが予め設定された閾値ＸＴ以下となる。すなわち人力駆動力ＴＨが予め定めた閾値ＸＴ以下となるクランクアーム５４の回転角度量が予め定めた角度ＸＡ以上となる。このとき、制御部１２は、モータ２４を停止する。

【0058】

また図６では図示していないが、ライダーが自転車を漕ぎ出して自転車が発進しようとするときに自転車がライダーよりも前に先行してしまい、人力駆動力ＴＨが予め定めた閾値ＸＴ以下となる場合がある。この場合、制御部１２は、人力駆動力ＴＨが予め定めた閾値ＸＴ以下となる状態のクランクアーム５４が予め定めた角度ＸＡ以上回転したと判定すると、モータ２４を停止する。その結果、自転車の急発進を抑制することができる。

【0059】

また、ライダーがペダル５６から足を離したとき、ペダル５６から足を離している状態でクランクアーム５４がモータ２４に連れ回される場合がある。しかし、ペダル５６から足を離しているため、人力駆動力ＴＨが予め定めた閾値ＸＴ以下の状態で、クランクアーム５４が回転する。このため、制御部１２は、クランクアーム５４が予め定めた角度ＸＡ以上回転したと判定すると、モータ２４を停止する。このため、ライダーがペダル５６から足を離したときにアシスト制御が継続することを抑制することができる。

【0060】

（第２実施形態）
図７および図８を参照して、第２実施形態の自転車用制御装置１０について説明する。
傾斜角度Ｄが０°の平道を自転車が走行しているとき、人力駆動力ＴＨは、上下死点において最小となり、上下死点から９０°離れた位置において最大となる。

【0061】

傾斜角度Ｄが０°よりも大きい上り坂を自転車が走行しているとき、人力駆動力ＴＨは平地における上下死点よりも遅いタイミング（クランクアーム５４の角度位置が０°＋｜ＲＸ｜°および１８０°＋｜ＲＸ｜°）で最小となる。なお、ＲＸは、平地における上死点または下死点と、人力駆動力ＴＨが最小となるクランクアーム５４の角度位置との角度差である。

【0062】

傾斜角度Ｄが０°よりも小さい下り坂を自転車が走行しているとき、人力駆動力ＴＨは平地における上下死点よりも速いタイミング（クランクアーム５４の角度位置が０°−｜ＲＸ｜°および１８０°−｜ＲＸ｜°）で最小となる。

【0063】

角度差ＲＸは、傾斜角度Ｄと実質的に等しい。傾斜角度Ｄが０°よりも大きいときの角度差ＲＸは正の値であり、傾斜角度Ｄが０°よりも小さいときの角度差ＲＸは負の値である。具体的には、上り坂および下り坂においてクランクアーム５４が路面に対して垂直方向に延びる状態のとき、人力駆動力ＴＨは最小となる。

【0064】

このように、傾斜角度Ｄによって、人力駆動力ＴＨが最小となるクランクアーム５４の角度位置が異なるため、制御部１２は、クランクアーム５４の上下死点と、自転車のフレームに対するクランクアーム５４の角度位置との対応関係を、自転車の傾斜角度Ｄに基づいて補正する。制御部１２は、自転車の傾斜角度Ｄと、角度差ＲＸとの関係を示す情報を有する。この情報は、図８に示すようなマップとして記憶部に記憶されていてもよく、関数として記憶部に記憶されていてもよい。制御部１２は、マップから分かるとおり、傾斜角度Ｄが０°よりも大きい、上り勾配のとき、傾斜角度Ｄが０°のときよりも、クランクアーム５４の基準の角度位置を進角する。傾斜角度Ｄが０°よりも小さい、下り勾配のとき、傾斜角度Ｄが０°のときよりも、クランクアーム５４の基準の角度位置を遅角する。傾斜角度Ｄが０°よりも大きい範囲において傾斜角度Ｄが大きくなるにつれて進角量が多くなり、傾斜角度Ｄが０°よりも小さい範囲において傾斜角度Ｄが小さくなるにつれて遅角量が多くなる。

【0065】

制御部１２は、第３のアシスト停止処理において、人力駆動力ＴＨが予め設定された閾値ＸＴ以下となったときのクランクアーム５４の角度位置を、自転車の傾斜角度Ｄに基づいて補正する。制御部１２は、傾斜角度Ｄが０°よりも大きい場合、人力駆動力ＴＨが予め設定された閾値ＸＴ以下となったときのクランクアーム５４の角度位置を、クランクセンサ３２から取得したクランクアーム５４の角度位置から、傾斜角度Ｄに基づく角度差ＲＸ分だけ進角した値とする。制御部１２は、傾斜角度Ｄが０°よりも小さい場合、人力駆動力ＴＨが予め設定された閾値ＸＴ以下となったときのクランクアーム５４の角度位置を、クランクセンサ３２から取得したクランクアーム５４の角度位置から、傾斜角度Ｄに基づく角度差ＲＸ分だけ遅角した値とする。制御部１２は、傾斜角度Ｄに基づいて補正したクランクアーム５４の角度位置に基づいて、予め設定された角度ＸＡを図４のマップから演算する。

【0066】

（第３実施形態）
図９〜図１２を参照して、第３実施形態の自転車用制御装置１０について説明する。
制御部１２は、人力駆動力ＴＨが減少するとき、この人力駆動力ＴＨの減少に対して走行補助力ＰＸの低下が遅れるように、走行補助力ＰＸを制御する。言い換えると、制御部１２は、人力駆動力ＴＨの減少の変化に対して走行補助力ＰＸの応答速度を低下させる。制御部１２は、基本的には、人力駆動力ＴＨに応じて設定される基本走行補助力ＰＡを走行補助力ＰＸとしてモータ２４に出力させる。そして制御部１２は、人力駆動力ＴＨが減少するとき、基本走行補助力ＰＡを補正して、補正後の基本走行補助力ＰＡを走行補助力ＰＸとしてモータ２４に出力させる。この補正後の基本走行補助力ＰＡは、補正前の基本走行補助力ＰＡ以上となる。制御部１２は、この補正処理を、例えばローパスフィルタ、または、移動平均フィルタを用いて行う。ここで、人力駆動力ＴＨに応じて設定される基本走行補助力ＰＡおよび走行補助力ＰＸと、基本走行補助力ＰＡおよび走行補助力ＰＸの時間変化について説明する。

【0067】

図９に示されるように、人力駆動力ＴＨのＸ倍となる基本走行補助力ＰＡは、クランクアーム５４が上下死点に位置するときに最小となり、クランクアーム５４が上下死点から９０°回転した位置に位置するときに最大となる。

【0068】

制御部１２は、基本走行補助力ＰＡを走行補助力ＰＸとしてモータ２４に出力させる一方で、人力駆動力ＴＨが減少するとき、基本走行補助力ＰＡを補正して、その補正後の基本走行補助力ＰＡを走行補助力ＰＸとしてモータ２４に出力させる。

【0069】

図１０に示されるように、制御部１２は、基本走行補助力ＰＡが最大値を示す時刻ｔ１の次の時刻ｔ２において、人力駆動力ＴＨが減少したと判定したとき、人力駆動力ＴＨの減少に対して走行補助力ＰＸ（図１０の実線）の減少を遅らせる。具体的には、制御部１２は、一次ローパスフィルタを用いて基本走行補助力ＰＡを補正して走行補助力ＰＸとする。このように制御部１２は、一次ローパスフィルタを用いて基本走行補助力ＰＡを補正することによって、走行補助力ＰＸの低下は人力駆動力ＴＨの低下に対して遅れる。なお、図１０中の仮想線は、基本走行補助力ＰＡを示している。

【0070】

また制御部１２は、基本走行補助力ＰＡの補正処理を開始した後、補正後の走行補助力ＰＸが補正前の基本走行補助力ＰＡよりも大きい間において、基本走行補助力ＰＡの補正処理を続ける。すなわち、図１０の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、制御部１２は、基本走行補助力ＰＡの補正処理を続ける。そして、制御部１２は、時刻ｔ３において補正前の基本走行補助力ＰＡが補正後の基本走行補助力ＰＡ以上となると、補正処理を停止する。

【0071】

また、制御部１２は、人力駆動力ＴＨが減少しているとき、クランク５０の減速度に応じて、人力駆動力ＴＨの変化に対するモータ２４の応答速度を変更する。すなわち、制御部１２は、人力駆動力ＴＨが減少しているとき、クランク５０の減速度に応じて、人力駆動力ＴＨの低下に対する走行補助力ＰＸの低下の遅れを制御する。

【0072】

詳細には、制御部１２は、クランクセンサ３２の出力からクランク５０の減速度を演算する。なお、速度検出部３４がクランク５０の減速度を演算し、制御部１２に出力してもよい。そして制御部１２は、一次ローパスフィルタの時定数に関して、クランク５０の減速度に対応した時定数を設定する。時定数が小さくなるほど、人力駆動力ＴＨが減少するときのモータ２４の応答速度が速くなり、時定数が大きくなるほど、人力駆動力ＴＨが減少するときのモータ２４の応答速度が遅くなる。制御部１２は、クランク５０の減速度が高くなると、人力駆動力ＴＨの変化に対するモータ２４の応答速度を高くする。制御部１２は、クランク５０の減速度が高くなるにつれて、時定数を小さくし、クランク５０の減速度が低くなるにつれて、時定数を大きくする。

【0073】

例えば、制御部１２は、図１１に示す時定数のマップを有し、この時定数のマップに基づいて、時定数を設定する。この時定数のマップは、時定数とクランク５０の減速度とを対応付けた情報を含んでおり、クランク５０の減速度が高くなるにつれて時定数が小さくなる。また、クランク５０の減速度が所定値ＤＸ以上の場合、時定数が最小の一定値となるように対応付けられている。制御部１２は、このような時定数のマップを用いるのではなく、予め設定された計算式によって、クランク５０の減速度に応じた時定数を演算してもよい。

【0074】

時定数のマップにおいて、時定数とクランク５０の減速度との関係は、図１１の線Ｌ１１で示すように一次関数のような関係となっていてもよいし、図１１の線Ｌ１２，Ｌ１３で示すようにｎ次関数のような関係となっていてもよい。また図１１の線Ｌ１４で示すように、クランク５０の減速度が所定値ＤＸのときに時定数が最小値よりも大きい数値となっていてもよい。時定数のマップは、図１１の線Ｌ１１〜Ｌ１４で示すようにクランク５０の減速度の変化に応じて時定数が連続的に変化するようになっていてもよいし、図１１の線Ｌ１５で示すようにクランク５０の減速度の変化に応じて段階的に不連続に変化するようになっていてもよい。このような時定数のマップは、実験等により決定される。制御部１２は、複数の時定数のマップを備え、自転車の操作部や外部装置によって複数の時定数のマップを選択して設定してもよい。

【0075】

図１２に示すように、制御部１２は、図１１のマップを用いてクランク５０の減速度が高くなるにつれて時定数を小さくするため、クランク５０の減速度が高くなるにつれて走行補助力ＰＸ（図１２の実線）が基本走行補助力ＰＡ（図１２の破線）に近づく。これにより、人力駆動力ＴＨが減少しているとき、クランク５０の減速度が高くなるにつれて走行補助力ＰＸが速やかに小さくなる。このため、アシスト力が付与された状態からアシスト力が付与されない状態に切り替わるときにおけるモータ２４の出力トルクＴＡの差が小さくなるので、ライダーが自転車を減速して停止するときに、出力トルクＴＡが急に低下することを感じにくくなる。

【0076】

（第４実施形態）
図１３を参照して、第４実施形態の自転車用制御装置１０について説明する。
制御部１２は、クランク５０の回転速度ＶＣに応じて、予め定める角度ＸＡを変更する。この予め定める角度ＸＡの変更において、クランク５０の回転速度ＶＣが高くなると、予め定める角度ＸＡが小さくなる。例えば、制御部１２は、クランク５０の回転速度ＶＣが高くなるにつれて、予め定める角度ＸＡが小さくなるように補正する。制御部１２は、予め定める角度ＸＡの補正値のマップを有しており、この補正マップに基づいて予め定める角度ＸＡを補正する。

【0077】

図１３に示す補正マップは、クランク５０の回転速度ＶＣと予め定める角度ＸＡの補正値とを対応付けた情報を含んでおり、クランク５０の回転速度ＶＣが高くなるにつれて補正値が大きくなる。制御部１２は、このような補正値のマップを用いるのではなく、予め設定された計算式によって、クランク５０の回転速度ＶＣに応じた補正値を演算してもよい。補正マップにおいて、図１３の実線で示すように、クランク５０の回転速度ＶＣの変化に応じて補正値が連続的に変化するようになっていてもよいし、図１３の破線で示すように、クランク５０の回転速度ＶＣの変化に応じて補正値が段階的に不連続に変化するようになっていてもよい。

【0078】

制御部１２は、第３のアシスト停止処理において予め定める角度ＸＡを設定するとき（図５のステップＳ３３）、図１３の補正マップを用いて予め定める角度ＸＡを補正する。具体的には、制御部１２は、クランク５０の回転速度ＶＣを取得し、図１３の補正マップを用いてクランク５０の回転速度ＶＣに対応する補正値を演算する。そして制御部１２は、予め定める角度ＸＡから補正値を減算することにより補正後の予め定める角度ＸＡＣを演算する。制御部１２は、予め定める角度ＸＡに代えて、予め定める角度ＸＡＣに基づいて、図５のステップＳ３５の判定を行う。

【0079】

（その他の実施形態）
上記各実施形態に関する説明は、本発明の自転車用制御装置および自転車の制御方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明の自転車用制御装置および自転車の制御方法は、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。

【0080】

・第１実施形態〜第４実施形態は、２つ以上の実施形態を組み合わせることができる。
・第１実施形態において、予め定める角度ＸＡは、人力駆動力ＴＨが予め定める閾値ＸＴ以下になったときのクランクアーム５４の角度位置が、上下死点から離れるにつれて段階的に小さくなり、上下死点に近づくにつれて段階的に大きくなってもよい。例えば、制御部１２は、クランクアーム５４の角度位置と予め定めた角度ＸＡとを対応付けしたマップを図４のマップに代えて、図１４のマップを用いてもよい。

【0081】

図１４に示されるように、予め定めた角度ＸＡは、クランクアーム５４の角度位置が０°から９０°に向かうにつれて３段階の階段状に小さくなり、９０°から１８０°に向かうにつれて３段階の階段状に大きくなる。なお、段階数は任意の設定事項であり、２段階でも４段階以上であってもよい。

【0082】

・第２実施形態において、図４のクランクアーム５４の角度位置と予め定めた角度ＸＡとの対応付けを示すマップを変更してもよい。例えば制御部１２は、傾斜角度Ｄに基づいて、予め定めた角度ＸＡに対するクランクアーム５４の角度位置を、図４のマップにおけるクランクアーム５４の角度位置から進角または遅角する。制御部１２は、傾斜角度Ｄが０°よりも大きいとき、傾斜角度Ｄの大きさに応じて予め定めた角度ＸＡに対するクランクアーム５４の角度位置を、図４のマップにおけるクランクアーム５４の角度位置から遅角する。制御部１２は、傾斜角度Ｄが０°よりも小さいとき、傾斜角度Ｄの大きさに応じて予め定めた角度ＸＡに対するクランクアーム５４の角度位置を、図４のマップにおけるクランクアーム５４の角度位置から進角する。

【0083】

・第２実施形態において、傾斜角度Ｄが０°よりも大きい場合に傾斜角度Ｄが大きくなるにつれてクランクアーム５４の角度位置の遅角量が段階的に大きくなってもよい。また、傾斜角度Ｄが０°よりも小さい場合に傾斜角度Ｄが小さくなるにつれてクランクアーム５４の角度位置の進角量が段階的に大きくなってもよい。

【0084】

・各実施形態において、制御部１２は、人力駆動力ＴＨに関する予め定める閾値ＸＴをユーザの操作によって変更してもよい。この場合、例えば自転車の操作部によって、または、自転車用制御装置１０に外部のコンピュータを接続可能なポートを設け、外部装置によって予め定める閾値ＸＴを変更する。また、制御部１２は、ライダーがクランク５０を所定回数に亘って回転させたときの人力駆動力ＴＨのプロファイルを記憶し、そのプロファイルに基づいて閾値ＸＴを変更してもよい。

【0085】

・各実施形態において、制御部１２は、傾斜角度ＤをＧＰＳによって取得することもできる。ＧＰＳによる傾斜角度Ｄの情報は、例えばサイクルコンピュータまたはスマートフォン等を介して制御部１２に入力される。また、制御部１２は、傾斜角度Ｄを操作者の入力を介して取得することもできる。

【0086】

・第１実施形態、第３実施形態、および、第４実施形態の自転車用制御装置１０から傾斜検出部３８を省略してもよい。

【符号の説明】

【0087】

１０…自転車用制御装置、１２…制御部、２４…モータ、３２…クランクセンサ、３４…速度検出部、３８…傾斜検出部、５０…クランク、５４…クランクアーム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】