特開 2022-189171 運動強度推定システム、電動アシスト自転車及び運動強度推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189171

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】運動強度推定システム、電動アシスト自転車及び運動強度推定方法

(51)【国際特許分類】

   A63B 71/06 20060101AFI20221215BHJP

   A61B 5/22 20060101ALI20221215BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20221215BHJP

   B62M 6/45 20100101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

A63B71/06 J

A61B5/22 100

A61B5/0245 200

B62M6/45

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097592

(22)【出願日】2021-06-10

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】入江 健一

(72)【発明者】

【氏名】清崎 若正

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼石 鉄雄

【テーマコード（参考）】

4C017

【Ｆターム（参考）】

4C017AA10

(57)【要約】

【課題】運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点でも、高精度な運動強度を推定することができる運動強度推定システム、電動アシスト自転及び運動強度推定方法を提供する。
【解決手段】運動強度推定システム１０は、運動者の負荷である運動負荷を計測する運動負荷計測部２１と、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた運動負荷と運動強度との対応関係を記憶する第１記憶部２３と、対応関係と運動負荷とを用いて運動強度を推定する運動強度推定部２４とを備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

運動者の負荷である運動負荷を計測する運動負荷計測部と、
前記運動負荷と前記運動負荷に応じた前記運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた前記運動負荷と運動強度との対応関係を記憶する第１記憶部と、
前記対応関係と前記運動負荷とを用いて運動強度を推定する運動強度推定部とを備える
運動強度推定システム。

【請求項2】

電動モータを有する電動アシスト自転車を備える
請求項１に記載の運動強度推定システム。

【請求項3】

運動負荷の条件を記憶する第２記憶部と、
前記運動負荷の条件と前記運動負荷とに基づいて、前記運動者の踏力を補助するアシスト率をフィードバック制御する制御部と、
前記運動者の心拍数を取得する取得部と、
前記運動負荷と前記運動負荷に応じた前記運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた前記運動負荷と運動強度との対応関係を算出する処理部とを備える
請求項１又は２に記載の運動強度推定システム。

【請求項4】

前記取得部は、前記運動者が目標とする運動強度を取得し、
前記制御部は、前記運動強度推定部が推定した運動強度が、前記目標とする運動強度となるように、電動アシスト自転車のアシスト率をフィードバック制御する
請求項３に記載の運動強度推定システム。

【請求項5】

前記運動負荷と運動強度との対応関係を入力することができる、入力部を備え、
前記入力部は、前記第１記憶部に記憶されている前記運動負荷と運動強度との対応関係を更新する
請求項１～４のいずれか１項に記載の運動強度推定システム。

【請求項6】

前記運動負荷は、前記電動アシスト自転車のペダルに加えられるトルクである
請求項２に記載の運動強度推定システム。

【請求項7】

前記運動負荷は、前記電動アシスト自転車のペダルを回す仕事率である
請求項２に記載の運動強度推定システム。

【請求項8】

前記運動強度推定部が推定した運動強度を表示する表示部を備える
請求項１～６のいずれか１項に記載の運動強度推定システム。

【請求項9】

車体と前記車体に設けられた電動モータとを有する電動アシスト自転車であって、
当該電動アシスト自転車を運転する運動者の負荷である運動負荷を計測する運動負荷計測部と、
前記運動負荷と前記運動負荷に応じた前記運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた前記運動負荷と運動強度との対応関係を記憶する第１記憶部と、
前記対応関係と前記運動負荷とを用いて運動強度を推定する運動強度推定部とを備える
電動アシスト自転車。

【請求項10】

前記運動者が目標とする運動強度を入力することができる入力部を備え、
前記運動強度推定部が推定した運動強度が、前記目標とする運動強度となるように、前記電動アシスト自転車のアシスト率をフィードバック制御する制御部を備え、
請求項９に記載の電動アシスト自転車。

【請求項11】

運動者の負荷である運動負荷を計測し、
前記運動負荷と前記運動負荷に応じた前記運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた前記運動負荷と運動強度との対応関係を記憶し、
前記対応関係と前記運動負荷とを用いて運動強度を推定する
運動強度推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、運動強度推定システム、電動アシスト自転車及び運動強度推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、腕時計型等の心拍数を計測できるウェアラブル機器の普及により、心拍数の確認をしながら運動する人が増えている。

【0003】

特許文献１には、運動時の心拍数を測定する測定部と、心拍数の経時変化を表示する操作部とを備える健康支援システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－０１２６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

通常、心拍数は運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点等に安定していないため、実際の運動に対する心拍数変動には時間的遅れが発生してしまうことがある。このため、特許文献１の健康支援システムでは、運動を開始したとき及び運動中の運動負荷が増加した場合に、心拍数に基づいて運動強度を計測するとき、運動強度の誤差が大きくなってしまうという課題がある。

【0006】

本開示は、運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点でも、高精度な運動強度を推定することができる運動強度推定システム、電動アシスト自転車及び運動強度推定方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る運動強度推定システムは、運動者の負荷である運動負荷を計測する運動負荷計測部と、前記運動負荷と前記運動負荷に応じた前記運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた前記運動負荷と運動強度との対応関係を記憶する第１記憶部と、前記対応関係と前記運動負荷とを用いて運動強度を推定する運動強度推定部とを備える。

【0008】

また、本開示の一態様に係る電動アシスト自転車は、車体と前記車体に設けられた電動モータとを有する電動アシスト自転車であって、当該電動アシスト自転車を運転する運動者の負荷である運動負荷を計測する運動負荷計測部と、前記運動負荷と前記運動負荷に応じた前記運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた前記運動負荷と運動強度との対応関係を記憶する第１記憶部と、前記対応関係と前記運動負荷とを用いて運動強度を推定する運動強度推定部とを備える。

【0009】

また、本開示の一態様に係る運動強度推定方法は、運動者の負荷である運動負荷を計測し、前記運動負荷と前記運動負荷に応じた前記運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた前記運動負荷と運動強度との対応関係を記憶し、前記対応関係と前記運動負荷とを用いて運動強度を推定する。

【発明の効果】

【0010】

本開示の運動強度推定システム等は、運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点でも、高精度な運動強度を推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施の形態１における運動強度推定システムを示す模式図である。

【図2】図２は、実施の形態１における運動強度推定システムを示すブロック図である。

【図3A】図３Ａは、運転者の心拍数と仕事率との関係を示す図である。

【図3B】図３Ｂは、別の運転者の心拍数と仕事率との関係を示す図である。

【図4】図４は、運動負荷と運動強度との対応関係を示す図である。

【図5】図５は、実施の形態１における運動強度推定システムの処理動作を示すフローチャートである。

【図6】図６は、実施の形態２における運動強度推定システムを示すブロック図である。

【図7】図７は、アシスト率を制御する場合の処理動作を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施の形態２における運動強度推定システムの処理動作を示すフローチャートである。

【図9】図９は、その他の変形例における電動アシスト自転車を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（本開示の一態様を得るに至った知見）
近年では、電動アシスト自転車を用いた健康増進効果が注目されている。例えば、電動アシスト自転車では、電動アシスト自転車を運転する運転者が、心肺機能向上及び糖尿病といった疾病予防のために、所望の運動強度を達成する様な運転を心がけることが行われている。

【0013】

電動アシスト自転車を運転する運転者の運動強度は、当該運転者の心拍数等に基づいて算出することができる。このため、心拍数を精度よく検出することが求められる。しかしながら、心拍数は、運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点等に安定しておらず、実際の運動に対する心拍数変動には時間的遅れが発生してしまう。このため、心拍数等に基づいて運動強度を計測する場合、運動を開始したとき及び運動中の運動負荷が増加した時点等において、運動強度の誤差が大きくなってしまう。

【0014】

そこで、本開示では、運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点でも、高精度な運動強度を推定することができる運動強度推定システム、電動アシスト自転車及び運動強度推定方法を提供する。

【0015】

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0016】

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

【0017】

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

【0018】

（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、実施の形態１における運動強度推定システム１０を示す模式図である。図２は、実施の形態１における運動強度推定システム１０を示すブロック図である。

【0019】

図１及び図２に示すように、運動強度推定システム１０は、電動アシスト自転車２０を運転する際の運転者の心拍数に基づいて、運転者の運動強度を推定することができる。ここで、運動強度とは、運動を行う運転者の身体能力を基準とした運動の激しさを表す尺度である。また、運転者は、運動者の一例である。また、運転は、運動の一例である。

【0020】

運動強度推定システム１０は、車体２０ａに設けられた電動モータ１６を有する電動アシスト自転車２０を備えている。

【0021】

電動アシスト自転車２０は、例えば、電動アシスト機能付きの自転車である。電動アシスト自転車２０は、主に二輪車であるが、例えば車輪が３つ以上の自転車、又は、一輪車であってもよい。電動アシスト自転車２０は、電動モータ１６の他に、車体２０ａを有している。車体２０ａは、ハンドル、前輪、後輪、フレーム、サドル、バッテリー及びペダル１５等で構成される。

【0022】

また、電動アシスト自転車２０は、入力部２２と、運動負荷計測部２１と、第１記憶部２３と、運動強度推定部２４と、表示部２５とを備えている。

【0023】

入力部２２には、運動負荷と運動強度との対応関係を入力することが可能である。入力部２２は、入力された運動負荷と運動強度との対応関係を第１記憶部２３に出力する。これにより、運動負荷と運動強度との対応関係は、第１記憶部２３に記憶される。つまり、入力部２２は、第１記憶部２３に記憶されている運動負荷と運動強度との対応関係を更新させることができる。

【0024】

運動負荷計測部２１は、電動アシスト自転車２０を運転する運転者の負荷である運動負荷を計測する。具体的には、運動負荷計測部２１は、運転者が電動アシスト自転車２０のペダル１５に付与する踏力によって計測されたトルク、又は、トルクから計算される仕事率から運動負荷を算出する。運動負荷計測部２１は、計測した運動負荷を示す情報を第１記憶部２３に出力する。これにより、運動負荷を示す情報は、第１記憶部２３に記憶される。

【0025】

ここで、運動負荷とは、スポーツ等の肉体的な運動によって与えられた負荷である。このため、運動負荷は、電動アシスト自転車２０のペダル１５に加えられるトルクであってもよい。または、運動負荷は、電動アシスト自転車２０のペダル１５を回す仕事率であってもよい。ペダル１５を回す仕事率の単位は、（Ｗ）で示される。

【0026】

第１記憶部２３は、運動負荷と運動強度との対応関係、運動負荷を示す情報等を記憶している。また、第１記憶部２３は、入力部２２から取得した運動負荷と運動強度との対応関係を取得することで、新しい当該対応関係に更新することができる。

【0027】

また、第１記憶部２３は、電気的に書換可能な不揮発性の半導体メモリで構成される。第１記憶部２３は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の一次記憶装置を含む。なお、第１記憶部２３は、フラッシュメモリ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の二次記憶装置、ＳＤカード等の三次記憶装置を含んでいてもよい。

【0028】

ここで、運動負荷と運動強度との対応関係について説明する。

【0029】

まず、運動負荷と運動強度との対応関係を導き出すために、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性を、図３Ａ及び図３Ｂを用いて算出する。

【0030】

図３Ａは、運転者の心拍数と仕事率との関係を示す図である。図３Ｂは、別の運転者の心拍数と仕事率との関係を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂでは、定量的な負荷を加えて運動を行う自転車型の装置であるエルゴメータを用いて、運転者に一定の運動負荷が付与されている。この場合において、運転者に５分間、エルゴメータを運転させたときの心拍数と、トルクから計算される仕事率との関係を例示した。図３Ａでは、１名の運転者を被験者とした結果である。図３Ａ及び図３Ｂでは、エルゴメータは制御される。また、図３Ｂでも、１名の運転者を被験者とした結果であり、図３Ａの被験者とは別の被験者である。

【0031】

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、運転者の運動負荷に応じた安定心拍数を推定する。ここで、安定心拍数とは、一定の運動負荷が運転者に加えられている場合において、運転者の心拍数が定常状態となったときの心拍数である。

【0032】

一定の運動負荷が運転者に加えられている場合では、運動者の運動開始時点から所定期間Ａで、次第に運転者の心拍数が増加していることが判る。そして、所定期間Ａ経過後、運転者の心拍数は、定常状態になることが判る。また、エルゴメータを運転する運転者に対する運動負荷が高くなった場合、運動負荷が高くなってから所定期間Ｂで、次第に運転者の心拍数が増加していることが判る。そして、所定期間Ｂ経過後、運転者の心拍数は、定常状態になることが判る。このように、運動開始時点及び運動負荷が増加して運動負荷が高くなった時から安定心拍数になるまでの所定期間Ａ、Ｂだけ、運動負荷に対する安定心拍数の応答は遅れる。

【0033】

そこで、一定の運動負荷に対して推定される安定心拍数から、運動負荷と安定心拍数との関係性を生成する。

【0034】

次に、運転者の運動強度は、運動負荷に応じた安定心拍数と、式（１）、（２）とを用いて、算出される。

【0035】

運動強度＝（心拍数－安静時心拍数）/（最大心拍数－安静時心拍数） 式（１）

【0036】

最大心拍数≒２２０－年齢 式（２）

【0037】

式（１）の心拍数は、推定された安定心拍数とする。

【0038】

運動負荷の大きさに応じて運転者の運動強度を複数算出することで、図４に示すような運動負荷に対する運動強度のグラフ（数式）が導き出される。図４は、運動負荷と運動強度との対応関係を示す図である。

【0039】

導き出された図４のグラフは、運動負荷と運動強度との対応関係を示している。運動負荷と運動強度との対応関係は、入力部２２に入力されることで、第１記憶部２３に記憶される。こうして、第１記憶部２３には、運動負荷と運動強度との対応関係が予め記憶される。

【0040】

運動強度推定部２４は、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた運動負荷と運動強度との対応関係と、当該対応関係と運動負荷とを用いて運動強度を推定する。

【0041】

具体的には、運動強度推定部２４は、運動負荷と運動強度との対応関係と運動負荷を示す情報とを、第１記憶部２３から取得する。そして、運動強度推定部２４は、運動負荷と運動強度との対応関係を用いて、当該情報に示される運動負荷に対応する運動強度を推定する。運動強度推定部２４は、推定した運動強度を出力する。具体的には、運動強度推定部２４は、表示部２５に推定した運動強度を出力する。

【0042】

表示部２５は、運動強度推定部２４が推定した運動強度を表示する。また、表示部２５は、所定閾値以上となった運動強度の時間を表示したりしてもよい。表示部２５は、例えば、液晶パネル又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル等のディスプレイである。表示部２５は、運動強度推定システム１０及び電動アシスト自転車２０に搭載されていてもよく、スマートフォン、タブレット端末等の携帯端末であってもよい。

【0043】

本実施の形態では、表示部２５は、運動強度推定システム１０の構成要素に含まれていているが、運動強度推定システム１０の必須の構成要件ではない。また、表示部２５は運動強度推定システム１０の構成要件に含まれていなくてもよく、この場合、表示部２５は電動アシスト自転車２０の構成要件に含まれていてもよい。

【0044】

＜処理動作＞
次に、運動強度推定システム１０、電動アシスト自転車２０及び運動強度推定方法の処理動作について、図５を用いて説明する。

【0045】

図５は、実施の形態１における運動強度推定システム１０の処理動作を示すフローチャートである。

【0046】

［動作例］
本動作例では、第１記憶部２３には、運動負荷と運動強度との対応関係が予め記憶されているものとする。

【0047】

まず、図５に示すように、運動負荷計測部２１は、電動アシスト自転車２０を運転する運転者の負荷である運動負荷を計測する（Ｓ１１）。また、運動負荷計測部２１は、計測した運動負荷を示す情報を第１記憶部２３に出力する。そして、運動負荷を示す情報は、第１記憶部２３に記憶される。

【0048】

次に、運動負荷計測部２１は、運動負荷と運動強度との対応関係と、運動負荷を示す情報とを、第１記憶部２３から取得する（Ｓ１２）。

【0049】

次に、運動負荷計測部２１は、運動負荷と運動強度との対応関係を用いて、当該情報に示される運動負荷から運動強度を推定する（Ｓ１３）。

【0050】

次に、運動負荷計測部２１は、推定した運動強度を出力する（Ｓ１４）。例えば、運動負荷計測部２１は、表示部２５に、推定した運動強度を出力する。これにより、表示部２５は、運動負荷計測部２１で推定された運動強度を表示する。

【0051】

そして、運動強度推定システム１０は、フローチャートを終了する。

【0052】

＜作用効果＞
次に、本実施の形態に係る運動強度推定システム１０、電動アシスト自転車２０及び運動強度推定方法の処理動作の作用効果について説明する。

【0053】

上述したように、本実施の形態に係る運動強度推定システム１０は、運動者（運転者）の負荷である運動負荷を計測する運動負荷計測部２１と、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた運動負荷と運動強度との対応関係を記憶する第１記憶部２３と、対応関係と運動負荷とを用いて運動強度を推定する運動強度推定部２４とを備える。

【0054】

これによれば、運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点に対する心拍数変動に時間的遅れが生じても、運動強度を精度よく推定することができる。

【0055】

したがって、運動強度推定システム１０は、運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点でも、高精度な運動強度を推定することができる。

【0056】

特に、運動強度推定システム１０では、運動負荷と運動強度との対応関係を予め用意しているため、運動負荷を取得するだけで、運動強度を容易に推定することもできる。

【0057】

また、本実施の形態に係る運動強度推定方法は、運動者の負荷である運動負荷を計測し、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた運動負荷と運動強度との対応関係を記憶し、対応関係と運動負荷とを用いて運動強度を推定する。

【0058】

この運動強度推定方法においても上述と同様の作用効果を奏する。

【0059】

また、本実施の形態に係る運動強度推定システム１０は、電動モータ１６を有する電動アシスト自転車２０を備える。

【0060】

これによれば、電動アシスト自転車２０を運転する運転者において、運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点でも、高精度な運動強度を推定することができる。

【0061】

また、本実施の形態に係る運動強度推定システム１０は、運動負荷と運動強度との対応関係を入力することができる、入力部２２を備える。そして。入力部２２は、第１記憶部２３に記憶されている運動負荷と運動強度との対応関係を更新する。

【0062】

これによれば、入力部２２を介して第１記憶部２３に記憶されている運動負荷と運動強度との対応関係を更新することができる。このため、運転者ごとに応じた運動負荷と運動強度との対応関係を用いることができるため、それぞれの運転者に対して高精度な運動強度を推定することができる。

【0063】

また、本実施の形態に係る運動強度推定システム１０において、運動負荷は、電動アシスト自転車２０のペダル１５に加えられるトルクである。

【0064】

これによれば、電動アシスト自転車２０のペダル１５に加えられるトルクに基づいて運動強度を推定することができる。

【0065】

また、本実施の形態に係る運動強度推定システム１０において、運動負荷は、電動アシスト自転車２０のペダル１５を回す仕事率である。

【0066】

これによれば、電動アシスト自転車２０のペダル１５を回す仕事率に基づいても運動強度を推定することができる。このため、運動強度推定システム１０では、運動強度を推定する手段の広がりを持つことができる。

【0067】

また、本実施の形態に係る運動強度推定システム１０は、運動強度推定部２４が推定した運動強度を表示する表示部２５を備える。

【0068】

これによれば、表示部２５は、運動開始時点及び運動中の運動負荷が増加した時点でも、高精度に推定された運動強度を表示することができる。このため、運転者は、自身の運動強度を即座に把握することができるようになる。

【0069】

（実施の形態２）
本実施の形態に係る運動強度推定システム１０、電動アシスト自転車２０ｂ及び運動強度推定方法について図６等を用いて説明する。

【0070】

図６は、実施の形態２における運動強度推定システム１０を示すブロック図である。

【0071】

本実施の形態では、運動強度推定システム１０が運動負荷と運動強度との対応関係を生成する機能を有する点等で実施の形態１と相違する。本実施の形態の運動強度推定システム１０等の構成及び機能は、実施の形態１の構成及び機能と同一の構成及び機能については同一の符号を付して構成及び機能に関する詳細な説明を省略する。

【0072】

本実施の形態に係る運動強度推定システム１０、及び、電動アシスト自転車２０ｂでは、実施の形態１で説明したような運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性を求めるための試験を実施し、運動負荷と運動強度との対応関係を算出する。本実施の形態の運動強度推定システム１０、及び、電動アシスト自転車２０ｂでは、図４に示すような運転者に応じた運動負荷と運動強度との対応関係を算出するための第１モードと、実施の形態１で説明したように、第１モードで算出した対応関係を用いて運動負荷から運動強度を推定する第２モードとを有している。

【0073】

また、運動強度推定システム１０、及び、電動アシスト自転車２０ｂは、第１モードと第２モードとを切り替えることができる。例えば、運動強度推定システム１０、及び、電動アシスト自転車２０ｂは、第１モードと第２モードとを切り替えることが可能な入力部２２を備えていてもよい。

【0074】

本実施の形態の電動アシスト自転車２０ｂは、車体２０ａ、運動負荷計測部２１、第１記憶部２３、及び、運動強度推定部２４の他に、受信部３１、処理部３２、第２記憶部３３、及び、アシスト率制御部３４を備えている。受信部３１、処理部３２、第２記憶部３３、及び、アシスト率制御部３４は、運動強度推定システム１０及び電動アシスト自転車２０ｂが第１モードを実行する上で必要な構成である。

【0075】

受信部３１は、心拍数計測部３０が計測した電動アシスト自転車２０ｂを運転する運転者の心拍数を示す情報を受信する通信モジュールである。受信部３１は、心拍数計測部３０が計測する運転者の心拍数を逐次受信することが可能である。心拍数計測部３０は、電動アシスト自転車２０ｂを運転する運転者の身体に装着されている。このため、心拍数計測部３０は、心拍数計測部３０を装着している運転者の心拍数を計測することができる。また、受信部３１は、心拍数計測部３０が計測した当該運転者の心拍数を示す情報を処理部３２に出力する。受信部３１は、運転者の心拍数を示す情報を取得する取得部の一例である。

【0076】

本実施の形態の運動負荷計測部２１は、電動アシスト自転車２０ｂを運転する運転者の負荷である運動負荷を計測する。運動負荷計測部２１は、計測した運動負荷を示す情報を処理部３２、及び、アシスト率制御部３４に出力する。

【0077】

処理部３２は、受信部３１を介して心拍数計測部３０から当該運転者の心拍数を示す情報と、運動負荷計測部２１から運動負荷を示す情報とを取得する。処理部３２は、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性を推定し、推定した当該関係性に基づいて得られた運動負荷と運動強度との対応関係を算出する。

【0078】

処理部３２は、処理部３２が算出した結果である運動負荷と運動強度との対応関係を第１記憶部２３に出力する。これにより、運動負荷と運動強度との対応関係は、第１記憶部２３に記憶される。こうして、運動強度推定部２４は、第１記憶部２３に記憶されている、運動負荷と運動強度との対応関係を用いて、運動負荷を示す情報に対応する運動強度を推定することができる。

【0079】

第２記憶部３３は、複数の運動負荷の条件を記憶している。運動負荷の条件は、運転者が電動アシスト自転車２０ｂを運転する際に、一定の運動負荷を与えるように設定するための条件である。このため、運動負荷の条件は、図３Ａ及び図３Ｂに示すような運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性を求めるために用いられる。

【0080】

アシスト率制御部３４は、第２記憶部３３から運動負荷の条件を取得し、運動負荷計測部２１から運動負荷を示す情報を取得することで、運転者に対して一定の運動負荷を与えるようにアシスト率を決定する。アシスト率の決定も、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性を求めるために決定される。つまり、アシスト率制御部３４は、運動負荷の条件と運動負荷とに基づいて、運転者の踏力を補助するアシスト率をフィードバック制御する。これにより、アシスト率制御部３４は、アシスト率を決定することで、決定したアシスト率に応じて電動モータ１６を制御する。そして、電動モータ１６は、運転者に対して一定の運動負荷を与えるように駆動制御される。アシスト率制御部３４は、制御部の一例である。

【0081】

ここで、アシスト率は、ペダル１５を回転させるために電動モータ１６が付与するトルクと、運転者がペダル１５を漕ぐことによって発生するトルクとの比率である。電動モータ１６が付与するトルク及び運転者がペダル１５を漕ぐことによって発生するトルクは、例えば、トルクセンサ等で構成されるトルク計測部によって検出することができる。

【0082】

＜処理動作＞
次に、運動強度推定システム１０、電動アシスト自転車２０ｂ及び運動強度推定方法の処理動作について説明する。

【0083】

［動作例１］
本動作例では、運動強度推定システム１０及び電動アシスト自転車２０ｂが第１モードを実行することで、アシスト率を制御する場合の処理動作について、図７を用いて説明する。

【0084】

図７は、アシスト率を制御する場合の処理動作を示すフローチャートである。

【0085】

まず、図７に示すように、アシスト率制御部３４は、第２記憶部３３から運動負荷の条件を取得する（Ｓ２１）。

【0086】

次に、アシスト率制御部３４は、運動負荷計測部２１から運動負荷を示す情報を取得する（Ｓ２２）。

【0087】

なお、本実施の形態では、ステップＳ２１の処理の後にステップＳ２２の処理が実行されるが、これには限定されない。例えば、ステップＳ２２の処理がステップＳ２１の処理よりも先に実行されてもよく、ステップＳ２１の処理がステップＳ２２の処理と同時に実行されてもよい。

【0088】

次に、アシスト率制御部３４は、運動負荷の条件及び運動負荷を示す情報に基づいて、電動モータ１６が付与するアシスト率を算出する（Ｓ２３）。

【0089】

次に、アシスト率制御部３４は、算出したアシスト率に応じて電動モータ１６を制御する（Ｓ２４）。これにより、電動モータ１６は、運転者に対して一定の運動負荷を与えるように、アシスト率に応じて駆動制御される。

【0090】

そして、運動強度推定システム１０は、フローチャートを終了する。

【0091】

［動作例２］
本動作例では、運動強度推定システム１０及び電動アシスト自転車２０ｂが第１モードを実行することで、運動負荷と運動強度との対応関係を算出する処理動作について、図８を用いて説明する。

【0092】

図８は、実施の形態２における運動強度推定システム１０の処理動作を示すフローチャートである。図８のフローチャートの説明について、図５と同一の処理動作については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

【0093】

まず、運動負荷計測部２１は、電動アシスト自転車２０ｂを運転する運転者の負荷である運動負荷を計測する（Ｓ１１）。運動負荷計測部２１は、計測した運動負荷を示す情報を処理部３２に出力する。

【0094】

次に、心拍数計測部３０は、心拍数計測部３０を装着している運転者の心拍数を計測し、計測した心拍数を示す情報を運動強度推定システム１０に送信する。運動強度推定システム１０の受信部３１は、心拍数計測部３０が計測した電動アシスト自転車２０ｂを運転する運転者の心拍数を示す情報を受信し（Ｓ３１）、処理部３２に出力する。

【0095】

なお、本実施の形態では、ステップＳ１１の処理の後にステップＳ３１の処理が実行されるが、これには限定されない。例えば、ステップＳ３１の処理がステップＳ１１の処理よりも先に実行されてもよく、ステップＳ３１の処理がステップＳ１１の処理と同時に実行されてもよい。

【0096】

次に、処理部３２は、実施の形態１の図３Ａ及び図３Ｂを用いることで、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性を推定する（Ｓ３２）。

【0097】

次に、処理部３２は、運動負荷に応じた安定心拍数と、実施の形態１の式（１）、（２）とを用いて、運転者の運動強度を算出する。そして、処理部３２は、図４に示すような運動負荷に対する運動強度のグラフである、運動負荷と運動強度との対応関係を算出する（Ｓ３３）。そして、処理部３２は、運動負荷と運動強度との対応関係を、第１記憶部２３に出力する。

【0098】

次に、第１記憶部２３は、処理部３２から運動負荷と運動強度との対応関係を取得することで、運動負荷と運動強度との対応関係を記憶する（Ｓ３４）。

【0099】

そして、運動強度推定システム１０は、フローチャートを終了する。

【0100】

なお、第１モードを実行して、運動強度推定システム１０及び電動アシスト自転車２０ｂが運動負荷と運動強度との対応関係を取得した後に、第２モードを実行すると、図５の処理と同様になるため、その処理動作については、説明を省略する。

【0101】

＜作用効果＞
次に、本実施の形態に係る運動強度推定システム１０、電動アシスト自転車２０ｂ及び運動強度推定方法の処理動作の作用効果について説明する。

【0102】

上述したように、本実施の形態に係る運動強度推定システム１０は、運動負荷の条件を記憶する第２記憶部３３と、運動負荷の条件と運動負荷とに基づいて、運動者の踏力を補助するアシスト率をフィードバック制御する制御部（アシスト率制御部３４）と、運動者の心拍数を取得する取得部（受信部３１）と、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた運動負荷と運動強度との対応関係を算出する処理部３２とを備える。

【0103】

これによれば、運動者の心拍数と運動負荷とを処理部３２が取得することで、処理部３２は、心拍数と運動負荷との関係性を推定することができる。また、処理部３２は、当該関係性に基づいて、運動負荷と運動強度との対応関係を算出することができる。このため、第１記憶部２３には、運転者により適した当該対応関係を保存することができるようになる。その結果、運動強度推定部２４は、運転者により適した最新の当該対応関係と、運転者の運動負荷とを用いて運動強度をより高精度に推定することができる。

【0104】

本実施の形態においても上述の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

【0105】

（その他の変形例）
以上、本開示に係る運転能力判定システム、電動アシスト自転車及び運転能力判定方法について、上記各実施の形態１、２に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態１、２に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を実施の形態１、２に施したものも、本開示の範囲に含まれてもよい。

【0106】

例えば、上記実施の形態２に係る運動強度推定システム１０、電動アシスト自転車２０ｂ及び運動強度推定方法において、心拍数計測部３０は、運動強度推定システムの構成要素に含まれていてもよい。この場合、心拍数計測部３０は、運動者の心拍数を取得する取得部の一例であってもよい。

【0107】

また、上記実施の形態１、２に係る運転能力判定システム、電動アシスト自転車及び運転能力判定方法では、主に電動アシスト自転車を運転する運転者について例示したが、これには限定されない。例えば、運動者は、電動アシスト自転車の運転以外のスポーツをする実施者であればよい。

【0108】

また、上記実施の形態２に係る運転能力判定システム及び運転能力判定方法において、取得部は、運動者が目標とする運動強度を取得することができてもよい。この場合、制御部は、運動強度推定部が推定した運動強度が、運動者が目標とする運動強度となるように、電動アシスト自転車のアシスト率をフィードバック制御してもよい。これにより、運動者は、所望の運動強度を入力することができるため、自身に応じた運動強度で運動することができる。また、運動者は、自身で運動強度を設定することで、運動負荷と運動強度との対応関係を得ることができる。

【0109】

また、上記実施の形態２に係る電動アシスト自転車及び運転能力判定方法において、入力部には、運動者が目標とする運動強度を入力することができてもよい。この場合、制御部は、運動強度推定部が推定した運動強度が、運動者が目標とする運動強度となるように、電動アシスト自転車のアシスト率をフィードバック制御してもよい。これにより、運動者は、所望の運動強度を入力することができるため、自身に応じた運動強度で運動することができる。また、運動者は、自身で運動強度を設定することで、運動負荷と運動強度との対応関係を得ることができる。

【0110】

また、上記実施の形態２に係る運転能力判定システム、電動アシスト自転車及び運転能力判定方法では、目標とする運動強度を達成するための運動時間及び運動負荷を算出し、算出した運動時間及び運動負荷を表示部に出力してもよい。目標とする運動強度を達成するための運動時間及び運動負荷の算出は、運転能力判定システム及び電動アシスト自転車に備えられた処理部が実行してもよい。

【0111】

また、上記実施の形態１、２に係る電動アシスト自転車２０ｃは、図９に示すように、車体２０ａと車体２０ａに設けられた電動モータ１６とを有する電動アシスト自転車であって、当該電動アシスト自転車２０ｃを運転する運動者の負荷である運動負荷を計測する運動負荷計測部２１と、運動負荷と運動負荷に応じた運動者の心拍数との関係性に基づいて得られた運動負荷と運動強度との対応関係を記憶する第１記憶部２３と、対応関係と運動負荷とを用いて運動強度を推定する運動強度推定部２４とを備える。この電動アシスト自転車２０ｃにおいても上述と同様の作用効果を奏する。図９は、その他の変形例における電動アシスト自転車２０ｃを示すブロック図である。

【0112】

また、上記実施の形態１、２に係る運転能力判定システム、電動アシスト自転車及び運転能力判定方法に含まれる構成の少なくとも一部は典型的に集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

【0113】

また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

【0114】

なお、上記各実施の形態１、２において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサ等のプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリ等の記憶媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

【0115】

また、上記で用いた数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示の実施の形態１、２は例示された数字に制限されない。

【0116】

また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。

【0117】

また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。

【0118】

なお、上記の各実施の形態１、２に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態１、２における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

【符号の説明】

【0119】

１０ 運動強度推定システム
１６ 電動モータ
２０、２０ｂ、２０ｃ 電動アシスト自転車
２０ａ 車体
２１ 運動負荷計測部
２２ 入力部
２３ 第１記憶部
２４ 運動強度推定部
２５ 表示部
３０ 心拍数計測部
３１ 受信部（取得部）
３２ 処理部
３３ 第２記憶部
３４ アシスト率制御部（制御部）

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】