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(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】P2025111338
(43)【公開日】2025-07-30
(54)【発明の名称】電動アシスト自転車
(51)【国際特許分類】
B62M 6/45 20100101AFI20250723BHJP
【ＦＩ】
B62M6/45
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024005713
(22)【出願日】2024-01-17
(71)【出願人】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】内藤 圭太
(72)【発明者】
【氏名】戸塚 進士
(72)【発明者】
【氏名】北野 高通
(72)【発明者】
【氏名】高田 和夫
(57)【要約】
【課題】変速時における金属音やペダルの必要以上な回転を抑制することができる電動アシスト自転車を提供する。
【解決手段】電動アシスト自転車１では、第１の変速比から第２の変速比に変更されてから、第２の変速比に対応するペダル４のアシストが開始されるまで、ペダル４のアシストの大きさが制限されている。
【選択図】図４
【解決手段】電動アシスト自転車１では、第１の変速比から第２の変速比に変更されてから、第２の変速比に対応するペダル４のアシストが開始されるまで、ペダル４のアシストの大きさが制限されている。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の変速比から第２の変速比に変更されてから、前記第２の変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまで、前記ペダルのアシストの大きさが制限されている、電動アシスト自転車。
【請求項2】
前記制限された前記ペダルのアシストの大きさは、前記第２の変速比に対応する前記ペダルのアシストの大きさより小さい、請求項１に記載の電動アシスト自転車。
【請求項3】
前記第１の変速比から前記第２の変速比に変更されてから前記第２の変速比に対応する前記ペダルのアシストが開始されるまでの時間が、第３の変速比から第４の変速比に変更されてから前記第４の変速比に対応する前記ペダルのアシストが開始されるまでの時間に対して異なる、請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車。
【請求項4】
前記第２の変速比に対応する前記ペダルのアシストが開始されるまでの時間は、前記ペダルの１回転にかかる時間以内である、請求項１から３のいずれかに記載の電動アシスト自転車。
【請求項5】
車輪と、
制御装置と、
減速機と前記ペダルをアシストするモータとを有する回転装置と、
前記車輪の回転数を検出するセンサと、
前記モータの回転を検出するセンサと、
を備え、
Ｎｗを前記車輪の回転数（ｒｐｍ）、Ｎｍを前記モータの回転数（ｒｐｍ）、ｇｒＭＤＵを前記回転装置の減速比として、前記制御装置は、変速比に対応する所定の範囲内に以下の式（１）の大きさが含まれるかを判定する、請求項１から４のいずれかに記載の電動アシスト自転車。
Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
制御装置と、
減速機と前記ペダルをアシストするモータとを有する回転装置と、
前記車輪の回転数を検出するセンサと、
前記モータの回転を検出するセンサと、
を備え、
Ｎｗを前記車輪の回転数（ｒｐｍ）、Ｎｍを前記モータの回転数（ｒｐｍ）、ｇｒＭＤＵを前記回転装置の減速比として、前記制御装置は、変速比に対応する所定の範囲内に以下の式（１）の大きさが含まれるかを判定する、請求項１から４のいずれかに記載の電動アシスト自転車。
Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
【請求項6】
制御装置を備え、
停止している前記制御装置を起動してから、変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまで、前記ペダルのアシストの大きさが制限されている、電動アシスト自転車。
停止している前記制御装置を起動してから、変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまで、前記ペダルのアシストの大きさが制限されている、電動アシスト自転車。
【請求項7】
前記制限された前記ペダルのアシストの大きさは、前記変速比に対応する前記ペダルのアシストの大きさより小さい、請求項６に記載の電動アシスト自転車。
【請求項8】
前記変速比に対応する前記ペダルのアシストが開始されるまでの時間は、前記ペダルの１回転にかかる時間以内である、請求項６または７のいずれかに記載の電動アシスト自転車。
【請求項9】
車輪と、
前記制御装置と、
減速機と前記ペダルをアシストするモータとを有する回転装置と、
前記車輪の回転数を検出するセンサと、
前記モータの回転を検出するセンサと、
を備え、
Ｎｗを前記車輪の回転数（ｒｐｍ）、Ｎｍを前記モータの回転数（ｒｐｍ）、ｇｒＭＤＵを前記回転装置の減速比として、
前記制御装置は、前記変速比に対応する所定の範囲内に以下の式（１）の大きさが含まれるかを判定する、請求項６から８のいずれかに記載の電動アシスト自転車。
Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
前記制御装置と、
減速機と前記ペダルをアシストするモータとを有する回転装置と、
前記車輪の回転数を検出するセンサと、
前記モータの回転を検出するセンサと、
を備え、
Ｎｗを前記車輪の回転数（ｒｐｍ）、Ｎｍを前記モータの回転数（ｒｐｍ）、ｇｒＭＤＵを前記回転装置の減速比として、
前記制御装置は、前記変速比に対応する所定の範囲内に以下の式（１）の大きさが含まれるかを判定する、請求項６から８のいずれかに記載の電動アシスト自転車。
Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動アシスト自転車に関する。
【背景技術】
【0002】
ペダルに付与される踏力に基づいてアシストの必要の有無を判断し、アシストが必要な場合にはモータを回転させて電動アシスト自転車にアシストを提供するように構成された電動アシスト自転車が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－９０１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
電動アシスト自転車では、例えば、モータドライブユニットとも称される駆動系からのアシスト量が大きい際に変速を行うと駆動系から金属音がしたり、軽いギアへと変速した際にペダルが必要以上に回転したりする場合がある。
【0005】
そこで、本発明は、変速時における金属音の発生又はペダルの必要以上な回転を抑制することができる電動アシスト自転車を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
（１）：本発明に係る電動アシスト自転車は、第１の変速比から第２の変速比に変更されてから、前記第２の変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまで、前記ペダルのアシストの大きさが制限されている。
【0007】
（２）：（１）において、前記制限された前記ペダルのアシストの大きさは、前記第２の変速比に対応する前記ペダルのアシストの大きさより小さくてもよい。
【0008】
（３）：（１）または（２）において、前記第１の変速比から前記第２の変速比に変更されてから前記第２の変速比に対応する前記ペダルのアシストが開始されるまでの時間が、第３の変速比から第４の変速比に変更されてから前記第４の変速比に対応する前記ペダルのアシストが開始されるまでの時間に対して異なってもよい。
【0009】
（４）：（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第２の変速比に対応する前記ペダルのアシストが開始されるまでの時間は、前記ペダルの１回転にかかる時間以内であってもよい。
【0010】
（５）：（１）から（４）のいずれかにおいて、車輪と、制御装置と、減速機と前記ペダルをアシストするモータとを有する回転装置と、前記車輪の回転数を検出するセンサと、前記モータの回転を検出するセンサと、を備え、Ｎｗを前記車輪の回転数（ｒｐｍ）、Ｎｍを前記モータの回転数（ｒｐｍ）、ｇｒＭＤＵを前記回転装置の減速比として、前記制御装置は、変速比に対応する所定の範囲内に以下の式（１）の大きさが含まれるかを判定してもよい。
Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
【0011】
（６）：本発明に係る別の電動アシスト自転車は、制御装置を備え、停止している前記制御装置を起動してから、変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまで、前記ペダルのアシストの大きさが制限されている。
【0012】
（７）：（６）において、前記制限された前記ペダルのアシストの大きさは、前記変速比に対応する前記ペダルのアシストの大きさより小さくてもよい。
【0013】
（８）：（６）または（７）において、前記変速比に対応する前記ペダルのアシストが開始されるまでの時間は、前記ペダルの１回転にかかる時間以内であってもよい。
【0014】
（９）：（６）から（８）のいずれかにおいて、車輪と、前記制御装置と、減速機と前記ペダルをアシストするモータとを有する回転装置と、前記車輪の回転数を検出するセンサと、前記モータの回転を検出するセンサと、を備え、Ｎｗを前記車輪の回転数（ｒｐｍ）、Ｎｍを前記モータの回転数（ｒｐｍ）、ｇｒＭＤＵを前記回転装置の減速比として、前記制御装置は、前記変速比に対応する所定の範囲内に以下の式（１）の大きさが含まれるかを判定してもよい。
Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１実施形態における電動アシスト自転車の一例を示す側面図である。
【図5】本発明の第２実施形態における電動アシスト自転車が備える制御装置、センサ、及びモータの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る電動アシスト自転車を実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。また、上記添付図面では、理解を容易にするために各部材の寸法が誇張又は縮小して示されていたり、ハッチングが省略されて示されていたりする場合がある。
【0017】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電動アシスト自転車を示す側面図である。図１に示すように、電動アシスト自転車１は、フレームＦと、ハンドルＨと、サドルＳと、伝達体Ｃと、チェーンリングＣＲと、スプロケットＳＰと、バッテリＢと、回転機器としてのモータドライブユニット（ＭＤＵ）１００（以下、「ＭＤＵ１００」と記載する。）と、車輪（前輪２及び後輪３）と、ペダル４とを含んでいる。チェーンリングＣＲは、所定の条件下（例えば、ＭＤＵ１００の駆動力がペダル４に伝わる場合）において、ペダル４とともに回転するギアであり、本実施形態では、１段のギアを含んでいる。スプロケットＳＰは、後輪３に取り付けられており、複数のギアが積層された多段式ギアとして構成されている。すなわち、スプロケットＳＰはｉ段（ｉは２以上の自然数）のギアを有している。伝達体Ｃは、チェーンリングＣＲのギアとスプロケットＳＰのギアとに架け渡されている。ＭＤＵ１００は、モータ４０と、電動アシスト自転車１にアシストを提供するためにモータ４０の駆動を制御する制御装置５０とを含んでいる。運転者が電動アシスト自転車１のサドルＳに座り、ペダル４を漕いでペダル４を回転させると、所定の条件下、チェーンリングＣＲ、スプロケットＳＰ、及び伝達体Ｃを介して車輪（典型的には後輪３）に駆動力が伝達され、前方への走行が可能となる。この際、所定の条件下、ＭＤＵ１００のモータ４０が制御装置５０の制御に基づいて回転し、このモータ４０の回転によるアシストによって、運転者がペダル４を漕ぐ力が低減（アシスト）される。伝達体Ｃは、チェーンであってもよく、ベルトであってもよい。
図１は、第１実施形態に係る電動アシスト自転車を示す側面図である。図１に示すように、電動アシスト自転車１は、フレームＦと、ハンドルＨと、サドルＳと、伝達体Ｃと、チェーンリングＣＲと、スプロケットＳＰと、バッテリＢと、回転機器としてのモータドライブユニット（ＭＤＵ）１００（以下、「ＭＤＵ１００」と記載する。）と、車輪（前輪２及び後輪３）と、ペダル４とを含んでいる。チェーンリングＣＲは、所定の条件下（例えば、ＭＤＵ１００の駆動力がペダル４に伝わる場合）において、ペダル４とともに回転するギアであり、本実施形態では、１段のギアを含んでいる。スプロケットＳＰは、後輪３に取り付けられており、複数のギアが積層された多段式ギアとして構成されている。すなわち、スプロケットＳＰはｉ段（ｉは２以上の自然数）のギアを有している。伝達体Ｃは、チェーンリングＣＲのギアとスプロケットＳＰのギアとに架け渡されている。ＭＤＵ１００は、モータ４０と、電動アシスト自転車１にアシストを提供するためにモータ４０の駆動を制御する制御装置５０とを含んでいる。運転者が電動アシスト自転車１のサドルＳに座り、ペダル４を漕いでペダル４を回転させると、所定の条件下、チェーンリングＣＲ、スプロケットＳＰ、及び伝達体Ｃを介して車輪（典型的には後輪３）に駆動力が伝達され、前方への走行が可能となる。この際、所定の条件下、ＭＤＵ１００のモータ４０が制御装置５０の制御に基づいて回転し、このモータ４０の回転によるアシストによって、運転者がペダル４を漕ぐ力が低減（アシスト）される。伝達体Ｃは、チェーンであってもよく、ベルトであってもよい。
【0018】
前輪２又は後輪３の例えば回転軸近傍には、車輪（前輪２及び後輪３）の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を検出するための第１センサ５が配置されている。本明細書において、「車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を検出する」とは、第１センサ５そのものが車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を算出することであってもよく、車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を算出するために必要な信号を第１センサ５が制御装置５０に出力し、制御装置５０が車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を算出することであってもよく、車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を算出するために必要な信号を第１センサ５がその他の演算装置（図示せず）に出力し、出力信号を入力された演算装置が車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を算出して制御装置５０に出力することであってもよい。図１には、後輪３の回転軸近傍に第１センサ５を配置した例が示されている。第１センサ５としては、車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を検出可能な、又は車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を算出するために必要な信号を出力可能な公知のセンサを用いることができる。第１センサ５は、例えば、車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を検出可能な磁気センサ又はホールセンサであってもよく、車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を検出可能な光学センサであってもよい。また、第１センサ５を配置する位置は、車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を検出可能な位置であればよく、例えば、前輪２又は後輪３の回転軸から離れた位置に配置されていてもよい。
【0019】
また、前輪２又は後輪３の例えば回転軸近傍には、車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を検出するための第４センサ８が配置されている。本明細書において、「車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を検出する」とは、第４センサ８そのものが車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を算出することであってもよく、車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を算出するために必要な信号を第４センサ８が制御装置５０に出力し、制御装置５０が所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を算出することであってもよく、車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を算出するために必要な信号を第４センサ８がその他の演算装置（図示せず）に出力し、出力信号を入力された演算装置が車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を算出して制御装置５０に出力することであってもよい。図１には、後輪３の回転軸近傍に第４センサ８を配置した例が示されている。第４センサ８としては、車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を検出可能な、又は車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を算出するために必要な信号を出力可能な公知のセンサを用いることができる。第４センサ８は、例えば、車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を検出可能な磁気センサ又はホールセンサであってもよく、車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を検出可能な光学センサであってもよい。また、第４センサ８を配置する位置は、車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）又は車輪の所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）を検出可能な位置であればよく、例えば、前輪２又は後輪３の回転軸から離れた位置に配置されていてもよい。
【0020】
本実施形態において、第４センサ８は、車輪（例えば後輪３）が所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）回転する毎に制御装置５０（具体的には、後述する第３計算部５３）に信号Ｓａを出力する。すなわち、第４センサ８は、車輪が所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）回転したことを示す信号Ｓａを制御装置５０に出力する。所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）は、特に限定されるものではないが、例えば、３０°であってもよく、１２０°であってもよく、９０°であってもよく、６０°であってもよく、４５°であってもよく、１５°であってもよく、１０°であってもよく、１°から３６０°の範囲内から選ばれた所定の角度であれば、構わない。
【0021】
なお、第４センサ８と第１センサ５とを共通のセンサにしても構わない。
【0022】
ＭＤＵ１００及びバッテリＢは、典型的には、ペダル４に接続されたクランクシャフト２３の周辺に配置されている。図１に示すように、ＭＤＵ１００は、回転装置７０と、制御装置５０と、ハウジング６０とを含んでいる。ハウジング６０は、電動アシスト自転車１の例えばフレームＦに固定されており、回転装置７０や制御装置５０等を内側に収容している。回転装置７０は、モータ４０、減速機１０、及びトルクセンサとしての第３センサ７とを有している。なお、図１では、回転装置７０及び制御装置５０は、ハウジング６０内に収容されて視認できないため、破線で示されている。なお、制御装置５０は、一部又は全部がハウジング６０の外側に配置されていてもよい。バッテリＢは、モータ４０及び制御装置５０に電力を供給し、この電力によってモータ４０及び制御装置５０が動作する。
【0023】
回転装置７０のモータ４０は、制御装置５０の制御により駆動して、減速機１０を介してペダル４の回転をアシストする。なお、本明細書において、「ペダル４の回転」とは、クランクシャフト２３を中心としたペダル４の回転（公転）をいう。また、本明細書において、「アシスト」とは、人力でペダル４を回転させる（ペダル４を漕ぐ）ための力（踏力）を軽減することを含む。モータ４０としては特に限定されないが、例えば、３相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）に対応するコイルを有するブラシレスＤＣモータであってもよい。
【0024】
図１に示すように、モータ４０には、モータ４０のロータの回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）（以下、単に「モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）」と記載する。）を検出するための第２センサ６が配置されている。本明細書において、「モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出する」とは、第２センサ６そのものがモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を算出することであってもよく、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を算出するために必要な信号を第２センサ６が制御装置５０に出力し、制御装置５０がモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を算出することであってもよく、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を算出するために必要な信号を第２センサ６がその他の演算装置（図示せず）に出力し、出力信号を入力された演算装置がモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を算出して制御装置５０に出力することであってもよい。図１には、第２センサ６がモータ４０に搭載されている例が示されているが、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出可能な位置であれば、第２センサ６を配置する位置は特に限定されるものではない。第２センサ６としては、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出可能な、又はモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を算出するために必要な信号を出力可能な公知のセンサを用いることができる。第２センサ６は、例えば、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出可能な磁気センサ又はホールセンサであってもよく、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出可能な光学センサなどであってもよい。
【0025】
なお、第２センサ６は、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出するセンサでなくても構わない。第２センサ６は、例えば、チェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）を直接的に算出することが可能なセンサであってもよい。例えば、チェーンリングＣＲにマグネットを取り付け、チェーンリングＣＲ近傍に磁気センサを取り付けることによって、チェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）を直接的に検出することが可能である。
【0026】
図１に示すように、クランクシャフト２３は、ＭＤＵ１００のハウジング６０の内部を貫通している。クランクシャフト２３の延在方向（軸方向又は長手方向）における一端部と他端部とのそれぞれにペダル４が固定されている。ペダル４が漕がれて回転することによって、クランクシャフト２３が回転する。上述の第３センサ７は、ペダル４に加えられた踏力に起因して変形したクランクシャフト２３のひずみを検知することよってペダル４にかかる踏力Ｔｆ（Ｎ）を検出しても構わない。この検出された踏力等に基づいて、制御装置５０がモータ４０の駆動を制御する。
【0027】
本明細書において、「ペダル４にかかる踏力Ｔｆ（Ｎ）を検出する」とは、第３センサ７そのものが踏力Ｔｆ（Ｎ）を算出することであってもよく、踏力Ｔｆ（Ｎ）を算出するために必要な信号を第３センサ７が制御装置５０に出力し、制御装置５０が踏力Ｔｆ（Ｎ）を算出することであってもよく、踏力Ｔｆ（Ｎ）を計算するために必要な信号を第３センサ７がその他の演算装置（図示せず）に出力し、信号を入力された演算装置が踏力Ｔｆ（Ｎ）を算出して制御装置５０に出力することであってもよい。また、第３センサ７は、ペダル４に配置されていてもよく、ペダル４とクランクシャフト２３とを接続するクランクアームに配置されていてもよく、ＭＤＵ１００のハウジング６０に配置されていてもよく、その他の任意の箇所に配置されていてもよい。電動アシスト自転車１では、第３センサ７が検出した踏力Ｔｆ（Ｎ）等に応じて、モータ４０の出力が調節される。
【0028】
回転装置７０の減速機１０は、複数のギア、複数のシャフト、及び複数のクラッチ（ワンウェイクラッチ）等を含んでいる。このような構成により、減速機１０は、所定の減速比ｇｒＭＤＵを有しており、この減速比ｇｒＭＤＵに基づいてモータ４０の回転を減速することができる。減速機１０における複数のギアのうちの１つには、チェーンリングＣＲが固定されている。減速機１０の複数のクラッチは、チェーンリングに固定されているギア（以下、「出力ギア」と記載する。）を含む。減速機１０の複数のクラッチは、ペダル４（クランクシャフト２３）の一方向（正方向）の回転を伝達し、他方向（逆方向）の回転を伝達しないように構成されている。
【0029】
例えば、ペダル４を逆方向（電動アシスト自転車１を前進させるためにペダル４を回転させる方向とは反対側の方向）に回転させる場合、クランクシャフト２３は、出力ギアに対して相対的に逆方向に回転する。この場合、ペダル４（クランクシャフト２３）の回転は出力ギアに伝達されない。すなわち、この場合、ペダル４（クランクシャフト２３）の回転が、出力ギアに固定されたチェーンリングＣＲに伝達されないため、ペダル４の漕ぎに応じて車輪が回転することが防止されており、運転者のペダル４を漕ぐ力（踏力）が電動アシスト自転車１の推進力になることが防止されている。このように、ペダル４（クランクシャフト２３）が相対的に逆方向に回転する場合、減速機１０のクラッチ（ワンウェイクラッチ）等によって、モータ４０のアシストがペダル４に伝わることが防止される。なお、「相対的な逆方向への回転」を以後、単に「逆方向への回転」と記載することがある。
【0030】
一方、ペダル４（クランクシャフト２３）の正方向への回転数が、ある回転数に達すると、クラッチによってクランクシャフト２３と出力ギアとが連結し、クランクシャフト２３と出力ギアとが同期して一体的に回転する（以下、「同期した正方向への回転」と記載する場合がある。）。こうして、ペダル４（クランクシャフト２３）の回転が出力ギアに伝達される。そして、これにより、出力ギアに固定されたチェーンリングＣＲが回転し、チェーンリングＣＲのギアとスプロケットＳＰのギアとに架け渡された伝達体Ｃを介して後輪３に駆動力が伝達される。換言すると、ペダル４（クランクシャフト２３）の正方向への回転数が、ある回転数に達すると、減速機１０のクラッチ等によって、モータ４０の回転力がペダル４に伝わることが可能となり、ペダル４を踏むのに必要な力が所定の条件下で軽減（アシスト）される。
【0031】
また、図１に示すように、後輪３の回転軸には、クラッチＲＣが設けられている。このクラッチＲＣは、ラチェット等のワンウェイクラッチであってもよい。クラッチＲＣは、後輪３の回転方向に対して正方向に回転するスプロケットＳＰの回転を後輪３に伝達し、後輪３の回転方向に対して逆方向に回転するスプロケットＳＰの回転を後輪３に伝達しない構成を備えている。これにより、下り坂を走行すること等により車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）が大きくなる場合には、クラッチＲＣが外れることにより、車輪の速い回転に追従してペダル４が速く回転することが防止される。したがって、後輪３の回転方向に対して正方向に回転するスプロケットＳＰの回転が後輪３に伝達されるタイミングで、後輪３のクラッチＲＣを構成する金属部材同士が相互に接触する結果、ペダル４の回転力及びモータ４０の回転力が、チェーンリングＣＲ、スプロケットＳＰ、伝達体Ｃ、及び後輪３のクラッチＲＣを介して、後輪３に伝達される。
【0032】
次に、制御装置５０について詳細に説明する。図２は、制御装置５０、第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８、及びモータ４０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置５０は、制御回路５０ａと駆動回路５０ｂとを含んでいる。なお、図２に示される制御装置５０の機能や構成は、制御装置５０の全体の機能や構成の一部であってもよい。すなわち、制御装置５０は、図２に示される機能や構成以外の構成又は構成を含んでもよい。
【0033】
制御回路５０ａは、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭやＲＯＭ等の各記憶装置と、カウンタ（タイマ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、クロック発生回路、及び入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路とが、バスや専用線を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置（例えばマイクロコントローラ）によって実現されている。
【0034】
図２に示すように、本実施形態において、制御回路５０ａは、機能ブロックとして、第１計算部５１と、第２計算部５２と、第３計算部５３と、第４計算部５４と、判定部５６と、モード決定部５７と、記憶部（メモリ）５８と、駆動信号生成部５９と、出力抑制部８０とを含んでいる。記憶部５８は、上述のＲＡＭ、ＲＯＭ等の各記憶装置の全部又は一部であってもよい。第１計算部５１、第２計算部５２、第３計算部５３、第４計算部５４、判定部５６、モード決定部５７、駆動信号生成部５９、及び出力抑制部８０は、例えば、制御回路５０ａとしてのプログラム処理装置において、プロセッサが、記憶部５８を含む上述の各記憶装置に記憶された各種プログラムに従って各種演算処理を実行するとともに、カウンタやＡ／Ｄ変換回路等の周辺回路を制御することによって実現される。本実施形態では、上記の各種プログラムには、チェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）と車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）とに基づいて、スプロケットＳＰの現在のギアの段（以下、「現在の段」と記載することがある。）を判定するプログラム（以下、「段判定プログラム」と記載することがある。）が含まれる。
【0035】
なお、第２センサ６がモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出する例えばホールセンサ等である場合、段判定プログラムは、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）に減速機１０の減速比ｇｒＭＤＵの逆数を乗じてチェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）を算出した上で、この算出したチェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）と車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）とに基づいて、現在の段を判定してもよい。また、第２センサ６がチェーンリングＣＲの回転数を直接的に検出するセンサである場合、段判定プログラムは、第２センサ６が検出したチェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）と、車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）とに基づいて、現在の段を判定してもよい。
【0036】
本実施形態において、記憶部５８には、上述のプログラムに加えて、減速機１０の減速比ｇｒＭＤＵのデータ（以下、「減速比データ」と記載することがある。）、電動アシスト自転車１の変速比ＧｒのテーブルＴ、現在の段を示すデータ、及び１つ前の現在の段を示すデータ等が格納されている。なお、制御回路５０ａは、その他の機能ブロックを有していても構わない。
【0037】
ここで、変速比ＧｒのテーブルＴについて説明する。図３は、テーブルＴの一例を示す図である。上述のように、本実施形態において、チェーンリングＣＲは１段のギアを含んでおり、スプロケットＳＰはｉ段（ｉは２以上の自然数）のギアを有している。したがって、チェーンリングＣＲの歯数ｎｃは定数であり、スプロケットＳＰの歯数ｎｓ
ｉはスプロケットＳＰのギアの段（１段～ｉ段）によって異なる。ここで、スプロケットＳＰが１段の場合のスプロケットＳＰの歯数をｎｓ
１と記載し、スプロケットＳＰが２段の場合のスプロケットＳＰの歯数をｎｓ
２と記載し、スプロケットＳＰが３段の場合のスプロケットＳＰの歯数をｎｓ
３と記載し、スプロケットＳＰがｉ段の場合のスプロケットＳＰの歯数をｎｓ
ｉと記載する。本実施形態において、電動アシスト自転車１の変速比Ｇｒは、以下の式（Ａ）によって定義される。
Ｇｒ＝ｎｓ ｉ／ｎｃ・・・（Ａ）
図３に示すように、テーブルＴでは、スプロケットＳＰのギアの段（１段～ｉ段）のそれぞれに、式（Ａ）に基づく変速比Ｇｒのデータが対応付けられている。
Ｇｒ＝ｎｓ ｉ／ｎｃ・・・（Ａ）
図３に示すように、テーブルＴでは、スプロケットＳＰのギアの段（１段～ｉ段）のそれぞれに、式（Ａ）に基づく変速比Ｇｒのデータが対応付けられている。
【0038】
図２に示すように、制御回路５０ａには、前述した車輪の回転数Ｎｗ及び電動アシスト自転車１の車速Ｖｂを検出する第１センサ５、前述したモータ４０のロータの回転数Ｎｗを検出する第２センサ６、前述したトルクセンサとしての第３センサ７、及び前述した車輪の所定の回転角Ａｎを検出する第４センサ８から出力された信号が入力される。第１計算部５１は、第１センサ５から入力された信号を基に、車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）を算出する。第２計算部５２は、第２センサ６から入力された信号を基に、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を算出する。
【0039】
第３計算部５３は、第４センサ８から信号Ｓａが第３計算部５３に入力された時に、第１計算部５１により算出された車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）と、第２計算部５２により算出されたモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）と、記憶部５８に格納された減速比データ（減速機１０の減速比ｇｒＭＤＵのデータ）とに基づいて、チェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）と車輪（例えば後輪３）の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）との比Ｒ（Ｎｃ／Ｎｗ）を算出する。ここで、チェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）は、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）に減速機１０の減速比ｇｒＭＤＵの逆数を乗じた値に等しい。したがって、第３計算部５３は、以下の式（１）に基づいて、比Ｒ（Ｎｃ／Ｎｗ）を算出する。
Ｒ＝Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
Ｒ＝Ｎｍ／（ｇｒＭＤＵ・Ｎｗ）・・・式（１）
【0040】
なお、本実施形態では、例えば上述のチェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）を直接的に検出するセンサを用いてチェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）を検出することによって、比Ｒを算出することも可能である。すなわち、チェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）を直接的に検出するセンサを用いてチェーンリングＣＲの回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）を検出する場合、第３計算部５３が、以下の式（２）によって比Ｒを算出してもよい。
Ｒ＝Ｎｃ／Ｎｍ・・・式（２）
Ｒ＝Ｎｃ／Ｎｍ・・・式（２）
【0041】
ただし、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出するセンサ（典型的には、ホールセンサ）は、ペダル（クランクシャフト）の回転数を直接的に検出するセンサに比べて精度高く回転角を検出できる場合があるため、式（１）を用いて比Ｒを算出することによって、より精度高く（例えば、ソフトウェアに使用したい時間間隔で）比Ｒのデータを取得し得る。モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出するセンサを用いた方が正確に回転数を取得できる第１の場合として、ペダルの回転数を直接的に検出するセンサの場合、両ペダル４を繋ぐシャフト上のマグネットと磁気センサとの間の距離が、踏力によりシャフトがひずむ影響により微小に変化する場合が挙げられる。一方、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出するセンサは、モータ４０のロータに対して常に同じ位置になるように固定されているため、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出するセンサによれば実質的に常に正確な磁気を取得できる。また、第２の場合として、検出対象である回転体の動力による影響が挙げられる。すなわち、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出するセンサでは、検出対象である回転体のモータ４０の動力は電気であるのに対して、ペダルの回転数を直接的に検出するセンサでは、検出対象である回転体の動力は人力である。例えば、検出周期を１ｍｓとした場合、人力より電気の方が、検出周期ごとの変動が小さくなり、ソフトウェア内でデータとして使用できるようになる。
【0042】
第４計算部５４は、第３センサ７から入力された信号を基にペダル４にかかる踏力Ｔｆ（Ｎ）を算出し、さらに、第１計算部５１で算出された車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）及び車速Ｖｂ（ｋｍ／ｈ）を基に、所定のトルクをモータ４０に発揮させる目標値であるトルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）を算出する。
【0043】
記憶部５８には、「現在の段を示すデータ」と「１つ前の現在の段を示すデータ」とが格納されている。
【0044】
判定部５６は、第３計算部５３により算出された比Ｒに基づいて、段判定プログラムを用いて現在の段を判定し、判定した現在の段を示すデータを記憶部５８に格納する。具体的には、判定部５６は、直近で判定した現在の段を示すデータを「現在の段を示すデータ」として記憶部５８に格納する。これに伴い、判定部５６は、今まで記憶部５８に「現在の段を示すデータ」として格納されていたデータを「１つ前の現在の段を示すデータ」に移行（更新）するとともに、今まで記憶部５８に「１つ前の現在の段を示すデータ」として格納されていたデータを消去する。
【0045】
また、判定部５６は、記憶部５８からテーブルＴ及び「１つ前の現在の段を示すデータ」を読み出して、第３計算部５３で算出された比Ｒが、１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲に含まれているかを判定する。換言すると、現在の段が１つ前の現在の段から変更されていないかを判定する。なお、Ｘの値は、電動アシスト自転車の性能（例えば、モータの出力、減速機の減速比、車輪の直径等）に基づいて個別具体的に設定されてもよく、１０（すなわち、±１０％）であってもよく、５（すなわち、±５％）であってもよく、１５（すなわち、±１５％）であってもよく、その他の値であってもよい。そして、判定部５６は、比Ｒが１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲に含まれていると判定する場合には、第１信号Ｓ１をモード決定部５７に出力し、比Ｒが１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲に含まれていないと判定する場合には、第２信号Ｓ２をモード決定部５７に出力する。
【0046】
モード決定部５７は、カウンタ５７Ｃを含んでいる。このカウンタ５７Ｃは、判定部５６からカウンタ５７Ｃに第１信号Ｓ１が連続してＮ回以上入力したときに第３信号Ｓ３を出力抑制部８０に出力するように構成されている。なお、Ｎは１以上の自然数である。すなわち、モード決定部５７（カウンタ５７Ｃ）は、第１信号Ｓ１が連続してＮ回入力したときに出力抑制部８０に第３信号Ｓ３を出力し、第１信号Ｓ１が連続して（Ｎ＋１）回、（Ｎ＋２）回、・・・、（Ｎ＋ｎ（ｎは１以上の自然数））回入力したときも出力抑制部８０に第３信号Ｓ３を出力する。この第３信号Ｓ３は、スプロケットＳＰの現在の段を示す信号である。すなわち、第３信号Ｓ３は、比Ｒが現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲に含まれていると判定された場合に出力される。一方、モード決定部５７は、第１信号Ｓ１がモード決定部５７に連続してＮ回以上入力しないとき、換言すると、第２信号Ｓ２がモード決定部５７に入力するとき、第４信号Ｓ４を出力抑制部８０に出力する。なお、後に再び言及するが、モード決定部５７は、第４信号Ｓ４を出力した際にカウンタ５７Ｃの値をゼロにリセットしてもよく、ｎの値が所定の値に達したときにカウンタ５７Ｃの値をＮに戻してもよい。
【0047】
出力抑制部８０は、モード決定部５７から第３信号Ｓ３が入力されると、第３計算部５３により算出されたトルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）を示す第５信号Ｓ５を駆動信号生成部５９に出力する。トルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）に基づいてモータ４０を駆動させる制御モードが通常出力モードである。一方、出力抑制部８０は、モード決定部５７から第４信号Ｓ４が入力されると、第３計算部５３により算出されたトルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）を抑制したトルク指令値（以下、「抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）」と記載することがある。）を示す第６信号Ｓ６を駆動信号生成部５９に出力する。抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）に基づいてモータ４０を駆動させる制御モードが出力抑制モードである。
【0048】
ここで、出力抑制モードのための抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）は、通常出力モードのためのトルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）よりも小さく、例えば、通常出力モードのうち最も小さなモータ４０のトルク（Ｎｍ）に対して１よりも小さな数Ｍ（０＜Ｍ＜１）を乗じたトルクであってもよい。つまり、電動アシスト自転車１において、比Ｒが、ある変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲外にある場合におけるモータ４０の抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）は、第１信号Ｓ１が連続してＮ回以上入力したときのそれぞれにおいて比Ｒが所定の範囲Ｒａ内にある場合におけるモータ４０のトルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）に対して小さい。
【0049】
駆動信号生成部５９は、モータ４０を駆動させる駆動信号Ｓｄを生成して、駆動回路５０ｂに出力する。具体的には、駆動信号生成部５９は、第５信号Ｓ５が入力されると第５信号Ｓ５が示すトルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）のトルクをモータ４０に発揮させるための駆動信号Ｓｄを、第６信号Ｓ６が入力されると第６信号Ｓ６が示す抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）のトルクをモータ４０に発揮させるための駆動信号Ｓｄを、駆動回路５０ｂに出力する。駆動信号Ｓｄは、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。
【0050】
駆動回路５０ｂは、駆動信号Ｓｄに基づき、例えばモータ４０が３相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）に対応するコイルを有するブラシレスＤＣモータである場合には、モータ４０の３相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）に対応するコイルを励磁することにより、モータ４０を駆動する。駆動回路５０ｂは、例えば、各コイルを駆動するインバータ回路、駆動信号に応じてインバータ回路を駆動するプリドライブ回路、及び各コイルに流れる電流を検出する電流検出回路等を有していてもよい。
【0051】
なお、上述のような制御装置５０は、制御回路５０ａの一部又は全部と、駆動回路５０ｂの一部又は全部とが一つの集積回路装置（ＩＣ）としてパッケージ化された構成であってもよいし、制御回路５０ａと駆動回路５０ｂがそれぞれ個別の集積回路装置としてそれぞれパッケージ化された構成であってもよい。
【0052】
次に、制御装置５０による制御におけるステップの一例について説明する。図４は、制御装置５０による制御におけるステップの一例を示すフローチャートである。なお、制御装置５０による制御におけるステップは、図４に示される制御におけるステップに限られない。図４に示すように、本実施形態に係る制御におけるステップは、ステップＳｔ１～ステップＳｔ９を含んでいる。ここで、以下、図４に示す制御におけるステップのうち、ステップＳｔ２～ステップＳｔ９を「モード決定フローＭＦ」と記載することがある。
【0053】
本実施形態では、例えば、モータ４０の駆動が開始されると、制御を開始させるステップが開始（ＳＴＡＲＴ）されてもよい。具体的には、駆動信号生成部５９がモータ４０を駆動させる駆動信号Ｓｄを生成して、駆動回路５０ｂに出力したタイミングで、制御を開始させるステップが開始されてもよい。この際、記憶部５８には、制御におけるステップが開始（ＳＴＡＲＴ）される直前に設定されていたスプロケットＳＰのギアの段が、「現在の段を示すデータ」として記憶されている。なお、ＳＴＡＲＴ時においては、「１つ前の現在の段を示すデータ」が記憶部５８に記憶されていなくてもよい。
【0054】
（ステップＳｔ１）
制御装置５０は、車輪が所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）回転したことを示す信号Ｓａが第３計算部５３に入力された場合には、制御におけるステップをステップＳｔ２に進め、モード決定フローＭＦを開始する。一方、制御装置５０は、信号Ｓａが第３計算部５３に入力されない場合には、本ステップを繰り返す。なお、信号Ｓａは、車輪が所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）回転したことを示す信号である必要はなく、例えば、所定のタイマから一定期間ごとに送信される信号であってもよい。
制御装置５０は、車輪が所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）回転したことを示す信号Ｓａが第３計算部５３に入力された場合には、制御におけるステップをステップＳｔ２に進め、モード決定フローＭＦを開始する。一方、制御装置５０は、信号Ｓａが第３計算部５３に入力されない場合には、本ステップを繰り返す。なお、信号Ｓａは、車輪が所定の回転角Ａｎ（ｄｅｇ）回転したことを示す信号である必要はなく、例えば、所定のタイマから一定期間ごとに送信される信号であってもよい。
【0055】
（ステップＳｔ２）
第４センサ８から第３計算部５３に信号Ｓａが入力されると、制御装置５０は、第３計算部５３において、上述の式（１）に基づいて比Ｒを算出する。具体的には、第３計算部５３は、第１計算部５１により算出された車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）と、第２計算部５２により算出されたモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）と、記憶部５８に格納された減速比データ（減速機１０の減速比ｇｒＭＤＵ）とに基づいて、比Ｒを算出する。制御装置５０は、第３計算部５３が比Ｒを算出すると、比Ｒを示す信号を判定部５６に出力し、制御におけるステップをステップＳｔ３に進める。なお、本ステップにおいて、式（２）に基づいて比Ｒを算出してもよい。
第４センサ８から第３計算部５３に信号Ｓａが入力されると、制御装置５０は、第３計算部５３において、上述の式（１）に基づいて比Ｒを算出する。具体的には、第３計算部５３は、第１計算部５１により算出された車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）と、第２計算部５２により算出されたモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）と、記憶部５８に格納された減速比データ（減速機１０の減速比ｇｒＭＤＵ）とに基づいて、比Ｒを算出する。制御装置５０は、第３計算部５３が比Ｒを算出すると、比Ｒを示す信号を判定部５６に出力し、制御におけるステップをステップＳｔ３に進める。なお、本ステップにおいて、式（２）に基づいて比Ｒを算出してもよい。
【0056】
（ステップＳｔ３）
制御装置５０は、第３計算部５３から比Ｒを示す信号が入力されると、本ステップを実行する。具体的には、制御装置５０は、第３計算部５３により算出された比Ｒと、上述の段判定プログラムとに基づいて、現在の段を判定する。判定部５６は、判定した現在の段を示すデータを「現在の段を示すデータ」として記憶部５８に格納する。これに伴い、判定部５６は、今まで記憶部５８に「現在の段を示すデータ」として格納されていたデータを「１つ前の現在の段を示すデータ」に移行（更新）する。
制御装置５０は、第３計算部５３から比Ｒを示す信号が入力されると、本ステップを実行する。具体的には、制御装置５０は、第３計算部５３により算出された比Ｒと、上述の段判定プログラムとに基づいて、現在の段を判定する。判定部５６は、判定した現在の段を示すデータを「現在の段を示すデータ」として記憶部５８に格納する。これに伴い、判定部５６は、今まで記憶部５８に「現在の段を示すデータ」として格納されていたデータを「１つ前の現在の段を示すデータ」に移行（更新）する。
【0057】
例えば、現在実行されているモード決定フローＭＦが（ｍ+１）回目のモード決定フローＭＦ（ｍは自然数）である場合において、電動アシスト自転車１が変速されていない（本実施形態では、スプロケットＳＰのギアの段が変更されていない）場合を考える。この場合、（ｍ+１）回目のモード決定フローＭＦの本ステップ及び１つ前のｍ回目のモード決定フローＭＦの本ステップのそれぞれにおいて、「現在の段」は例えばｉ段と判定される。すなわち、（ｍ+１）回目のモード決定フローＭＦにおいて本ステップを経ることにより、記憶部５８には、「１つ前の現在の段を示すデータ」及び「現在の段を示すデータ」のそれぞれとして、ｉ段を示すデータが格納される。
【0058】
一方、現在実行されているモード決定フローＭＦが（ｍ+１）回目のモード決定フローＭＦである場合において、電動アシスト自転車１が変速された（本実施形態では、スプロケットＳＰのギアの段が変更された）場合を考える。例えば、ｍ回目のモード決定フローＭＦにおいて例えば（ｉ－１）段と判定されていて、（ｍ+１）回目のモード決定フローＭＦの本ステップにおいてｉ段と判定された場合、制御装置５０は、「現在の段を示すデータ」としてｉ段を示すデータを記憶部５８に上書き（更新）し、これに伴い、「１つ前の現在の段を示すデータ」として（ｉ－１）段を示すデータを記憶部５８に上書き（更新）する。
【0059】
そして、制御装置５０は、制御におけるステップをステップＳｔ４に進める。
【0060】
（ステップＳｔ４）
制御装置５０は、記憶部５８から、「１つ前の現在の段を示すデータ」とテーブルＴとを読み出し、判定部５６において、ステップＳｔ２で算出された比Ｒが、ステップＳｔ３で更新された１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲に含まれているかを判定する。すなわち、制御装置５０は、１つ前の現在の段の変速比Ｇｒに対応する所定の範囲内に、式（１）又は式（２）により求めた比Ｒ（大きさ）が含まれるかを判定する。制御装置５０は、判定部５６において、比Ｒが１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値（例えば、ｉ段の変速比Ｇｒであるｎｓ ｉ／ｎｃ）の±Ｘ％の範囲に含まれていないと判定する場合には、制御におけるステップをステップＳｔ５に進める。具体的に、判定部５６が第２信号Ｓ２をモード決定部５７に出力することによって、制御におけるステップがステップＳｔ５に進む。例えば、１つ前のモード決定フローＭＦのステップＳｔ２で（ｉ－１）段と判定されており、現在実行されているモード決定フローＭＦの際に電動アシスト自転車１がｉ段に変速された場合、現在実行されているモード決定フローＭＦのステップＳｔ２で算出された比Ｒ（ｉ段に基づいて算出された比Ｒ）は、１つ前のモード決定フローＭＦのステップＳｔ２で判定された段（（ｉ－１）段）に基づいて算出された「１つ前の現在の段の変速比（ｎｓ ｉ-１／ｎｃ）」の±Ｘ％の範囲に含まれていないことが想定される。
制御装置５０は、記憶部５８から、「１つ前の現在の段を示すデータ」とテーブルＴとを読み出し、判定部５６において、ステップＳｔ２で算出された比Ｒが、ステップＳｔ３で更新された１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲に含まれているかを判定する。すなわち、制御装置５０は、１つ前の現在の段の変速比Ｇｒに対応する所定の範囲内に、式（１）又は式（２）により求めた比Ｒ（大きさ）が含まれるかを判定する。制御装置５０は、判定部５６において、比Ｒが１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値（例えば、ｉ段の変速比Ｇｒであるｎｓ ｉ／ｎｃ）の±Ｘ％の範囲に含まれていないと判定する場合には、制御におけるステップをステップＳｔ５に進める。具体的に、判定部５６が第２信号Ｓ２をモード決定部５７に出力することによって、制御におけるステップがステップＳｔ５に進む。例えば、１つ前のモード決定フローＭＦのステップＳｔ２で（ｉ－１）段と判定されており、現在実行されているモード決定フローＭＦの際に電動アシスト自転車１がｉ段に変速された場合、現在実行されているモード決定フローＭＦのステップＳｔ２で算出された比Ｒ（ｉ段に基づいて算出された比Ｒ）は、１つ前のモード決定フローＭＦのステップＳｔ２で判定された段（（ｉ－１）段）に基づいて算出された「１つ前の現在の段の変速比（ｎｓ ｉ-１／ｎｃ）」の±Ｘ％の範囲に含まれていないことが想定される。
【0061】
一方、制御装置５０は、判定部５６において、比Ｒが１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲に含まれていると判定する場合には、制御におけるステップをステップＳｔ６に進める。例えば、１つ前のモード決定フローＭＦでｉ段と判定されており、現在実行されているモード決定フローＭＦのステップＳｔ３でもｉ段と判定された場合、現在実行されているモード決定フローＭＦのステップＳｔ２で算出された比Ｒ（ｉ段に基づいて算出された比Ｒ）は、１つ前のモード決定フローＭＦのステップＳｔ３で判定された段（ｉ段）に基づいて算出された「１つ前の現在の段の変速比ｎｓ
ｉ／ｎｃ」及び現在のモード決定フローＭＦのステップＳｔ３で判定された段（ｉ段）に基づいて算出された「現在の段の変速比ｎｓ
ｉ／ｎｃ」の±Ｘ％の範囲に含まれていることが想定される。
【0062】
（ステップＳｔ５）
本ステップにおいて、制御装置５０は、第４信号Ｓ４をモード決定部５７から出力抑制部８０に出力する。なお、制御装置５０は、第４信号Ｓ４を出力した際に、モード決定部５７のカウンタ５７Ｃの値がゼロよりも大きい場合には、カウンタ５７Ｃの値をゼロにリセットしてもよい。制御装置５０は、第４信号Ｓ４が出力抑制部８０に入力されると、第３計算部５３が算出したトルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）を抑制した抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）を示す信号Ｓ６を駆動信号生成部５９に入力する。制御装置５０は、駆動信号生成部５９において、抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）に基づく駆動信号Ｓｄを生成して、この駆動信号Ｓｄを駆動回路５０ｂに出力する。そして、制御装置５０は、駆動回路５０ｂを介して、抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）の駆動信号Ｓｄに基づいてモータ４０の動作を制御する。こうして、制御装置５０は、出力抑制モードをＯＮにする。すなわち、本ステップを経ることにより、モータ４０が通常出力モードよりも小さなトルクで回転し、その結果、モータ４０によるアシストが通常出力モードに比べて低減される。そして、制御装置５０は、制御におけるステップをステップＳｔ１に戻す。
本ステップにおいて、制御装置５０は、第４信号Ｓ４をモード決定部５７から出力抑制部８０に出力する。なお、制御装置５０は、第４信号Ｓ４を出力した際に、モード決定部５７のカウンタ５７Ｃの値がゼロよりも大きい場合には、カウンタ５７Ｃの値をゼロにリセットしてもよい。制御装置５０は、第４信号Ｓ４が出力抑制部８０に入力されると、第３計算部５３が算出したトルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）を抑制した抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）を示す信号Ｓ６を駆動信号生成部５９に入力する。制御装置５０は、駆動信号生成部５９において、抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）に基づく駆動信号Ｓｄを生成して、この駆動信号Ｓｄを駆動回路５０ｂに出力する。そして、制御装置５０は、駆動回路５０ｂを介して、抑制トルク指令値ＲＴｍ（Ｎｍ）の駆動信号Ｓｄに基づいてモータ４０の動作を制御する。こうして、制御装置５０は、出力抑制モードをＯＮにする。すなわち、本ステップを経ることにより、モータ４０が通常出力モードよりも小さなトルクで回転し、その結果、モータ４０によるアシストが通常出力モードに比べて低減される。そして、制御装置５０は、制御におけるステップをステップＳｔ１に戻す。
【0063】
（ステップＳｔ６）
制御装置５０は、判定部５６において、第１信号Ｓ１をモード決定部５７に出力する。この第１信号Ｓ１は、モード決定部５７のカウンタ５７Ｃに入力される。すなわち、本ステップにおいて、制御装置５０は、判定部５６において、カウンタ入力信号である第１信号Ｓ１をモード決定部５７に出力する。そして、制御装置５０は、制御におけるステップをステップＳｔ７に進める。
制御装置５０は、判定部５６において、第１信号Ｓ１をモード決定部５７に出力する。この第１信号Ｓ１は、モード決定部５７のカウンタ５７Ｃに入力される。すなわち、本ステップにおいて、制御装置５０は、判定部５６において、カウンタ入力信号である第１信号Ｓ１をモード決定部５７に出力する。そして、制御装置５０は、制御におけるステップをステップＳｔ７に進める。
【0064】
（ステップＳｔ７、ステップＳｔ８）
ステップＳｔ７において、制御装置５０は、モード決定部５７のカウンタ５７Ｃをプラス１するとともに、第１信号Ｓ１の入力が、Ｎ回以上の連続したカウンタ５７Ｃへの入力であるか否かを判定する。なお、「連続したカウンタ５７Ｃへの入力」とは、現在実行されているモード決定フローＭＦが（ｍ＋１）回目のモード決定フローＭＦである場合に、ｍ回目のモード決定フローＭＦにおけるステップＳｔ７においても、第１信号Ｓ１がカウンタ５７Ｃに入力していた場合をいう。以下、この点についてさらに説明する。
ステップＳｔ７において、制御装置５０は、モード決定部５７のカウンタ５７Ｃをプラス１するとともに、第１信号Ｓ１の入力が、Ｎ回以上の連続したカウンタ５７Ｃへの入力であるか否かを判定する。なお、「連続したカウンタ５７Ｃへの入力」とは、現在実行されているモード決定フローＭＦが（ｍ＋１）回目のモード決定フローＭＦである場合に、ｍ回目のモード決定フローＭＦにおけるステップＳｔ７においても、第１信号Ｓ１がカウンタ５７Ｃに入力していた場合をいう。以下、この点についてさらに説明する。
【0065】
制御装置５０は、ｍ回目のモード決定フローＭＦのステップＳｔ７において、第１信号Ｓ１のカウンタ５７Ｃへの入力がＮ回以上の連続したカウンタ５７Ｃへの入力でない場合には、制御におけるステップをステップＳｔ８に進める。制御装置５０は、ステップＳｔ８において、ステップＳｔ５と同様に出力抑制モードをＯＮにする。これにより、モータ４０が通常出力モードよりも小さなトルクで回転し、その結果、モータ４０によるアシストが通常出力モードに比べて低減される。そして、制御装置５０は、制御におけるステップをステップＳｔ１に戻す。制御装置５０は、この戻されたステップＳｔ１において、判定部５６に信号Ｓａが入力した場合には、制御装置５０は、（ｍ＋１）回目のモード決定フローＭＦを実行する。逆に言えば、制御装置５０は、信号Ｓａが判定部５６に入力しない場合には（ｍ＋１）回目のモード決定フローＭＦを実行せず、信号Ｓａが判定部５６に入力するまでステップＳｔ１を繰り返す。
【0066】
制御装置５０は、（ｍ＋１）回目のモード決定フローＭＦのステップＳｔ２で算出した比Ｒが、１つ前の現在の段（すなわち、ｍ回目のモード決定フローＭＦで算出した現在の段）の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲内にない場合、制御におけるステップをステップＳｔ５に進める。すなわち、制御装置５０は、ｍ回目のモード決定フローＭＦにおいて出力抑制モードである場合には、（ｍ＋１）回目のモード決定フローＭＦのステップＳｔ７に基づいて出力抑制モードを維持し、ｍ回目のモード決定フローＭＦにおいて通常出力モードである場合には、（ｍ＋１）回目のモード決定フローＭＦのステップＳｔ７に基づいて出力抑制モードに切り替える。ｍ回目のモード決定フローＭＦにおいて通常出力モードであった場合に、（ｍ＋１）回目のモード決定フローＭＦによって出力抑制モードに切り替わり、次いで、（ｍ＋２）回目のモード決定フローＭＦにおいてステップＳｔ７に至ったとしても、（ｍ＋２）回目のモード決定フローＭＦのステップＳｔ７における第１信号Ｓ１のカウンタ５７Ｃへの入力は、第１信号Ｓ１のカウンタ５７Ｃへの連続した入力とはならない。この場合、制御装置５０は、カウンタ５７Ｃの値をゼロにリセットし、制御におけるステップをステップＳｔ１に戻す。
【0067】
一方、ｍ回目のモード決定フローＭＦでステップＳｔ７に至りカウンタ５７Ｃがプラス１されていて、かつ、ｍ回目のモード決定フローＭＦにおいて第１信号Ｓ１がカウンタ５７Ｃに連続してＮ回以上入力されていない場合に、（ｍ＋１）回目のモード決定フローＭＦでステップＳｔ７に至った場合は、カウンタ５７Ｃがさらにプラス１される（積算される）。ここで、例えばｍが１である場合（すなわち、１回目のモード決定フローＭＦの場合）を考える。１回目（ｍ回目）のモード決定フローＭＦでステップＳｔ７に至ると、カウンタ５７Ｃがプラス１されてカウンタ５７Ｃの値が１となる。次いで、２回目（（ｍ＋１）回目）のモード決定フローＭＦにおいてステップ７に至った場合には、カウンタ５７Ｃがプラス１（積算）されてカウンタ５７Ｃの値が２となる。ここで、例えばＮを４とすると、２回目（（ｍ＋１）回目）のモード決定フローＭＦにおけるカウンタ５７Ｃの値は２であり、４より小さい。すなわち、この場合、２回目（（ｍ＋１）回目）のモード決定フローＭＦにおいて第１信号Ｓ１がカウンタ５７Ｃに連続して４回（Ｎ回）以上入力されていない。したがって、制御装置５０は、２回目（（ｍ＋１）回目）のモード決定フローＭＦのステップＳｔ７及びステップＳｔ８を経てステップＳｔ１に戻し、３回目（（ｍ＋２）回目）のモード決定フローＭＦを実行する。そして、３回目のモード決定フローＭＦ及び４回目（（ｍ＋３）回目）のモード決定フローＭＦのそれぞれでステップＳｔ７に至った場合には、カウンタ５７Ｃの値が積算されて４になるため、Ｎ回以上の条件を満たす。したがって、この場合、制御装置５０は、制御におけるステップをステップＳｔ９に進める。
【0068】
（ステップＳｔ９）
本ステップにおいて、制御装置５０は、第３信号Ｓ３をカウンタ５７Ｃから出力抑制部８０に出力する。そして、制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）を示す第５信号Ｓ５を出力抑制部８０から駆動信号生成部５９へと出力する。こうして、本ステップにおいて、通常出力モードがＯＮになる。そして、制御装置５０は、制御におけるステップをステップＳｔ１に戻す。
本ステップにおいて、制御装置５０は、第３信号Ｓ３をカウンタ５７Ｃから出力抑制部８０に出力する。そして、制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍ（Ｎｍ）を示す第５信号Ｓ５を出力抑制部８０から駆動信号生成部５９へと出力する。こうして、本ステップにおいて、通常出力モードがＯＮになる。そして、制御装置５０は、制御におけるステップをステップＳｔ１に戻す。
【0069】
ところで、以後の制御におけるステップのサイクルにおいて、連続してステップＳｔ７に至る場合には、カウンタ５７Ｃの値が順次積算され、カウンタ５７Ｃの値が増大していく。そのため、これを防ぐためにカウンタ５７Ｃの値に上限を定めておき、ある制御におけるステップのステップＳｔ７においてカウンタ５７Ｃの値が上限に達した場合にカウンタ５７Ｃの値をＮに戻すようにしてもよい。
【0070】
このように、図４に示される制御におけるステップでは、電動アシスト自転車１の制御装置５０は、Ｎ回以上連続して第１信号Ｓ１（カウンタ入力信号）が入力する場合に「現在の段の変速比に入った」と判定して、現在の段に対応する通常出力モードを実行する。一方、電動アシスト自転車１は、比Ｒが「１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲外」にあるときは、ペダル４の回転をアシストする大きさ（モータ４０のトルク（Ｎｍ））を、通常出力モードのモータ４０のトルクＮｍ（ｒｐｍ）に対して小さくする。
【0071】
上述のように、１つ前のモード決定フローＭＦのステップＳｔ３で（ｉ－１）段と判定されており、現在実行されているモード決定フローＭＦの際に電動アシスト自転車１がｉ段に変速された場合、現在実行されているモード決定フローＭＦのステップＳｔ２で算出された比Ｒは、１つ前のモード決定フローＭＦのステップＳｔ３で判定された段に基づいて算出された「１つ前の現在の段の変速比ｎｓ
ｉ-１／ｎｃ」の±Ｘ％の範囲に含まれていないことが想定される。すなわち、比Ｒが、「１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲」に収まらないケースは、電動アシスト自転車１が変速されたタイミング、具体的には、本実施形態では、スプロケットＳＰのギアが第１の変速比から第２の変速比に変更されたタイミングと推定できる。本実施形態の電動アシスト自転車１は、上述のように、比Ｒが「１つ前の現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲外」にあるときに、ペダル４の回転をアシストする大きさ（モータ４０のトルク（Ｎｍ））を、通常出力モードのモータ４０のトルク（Ｎｍ）に対して小さくする。すなわち、電動アシスト自転車１によれば、第１の変速比（１つ前の現在の段の変速比）から第２の変速比（現在の段の変速比）に変更されてから、第２の変速比に対応するペダル４のアシストが開始されるまで、ペダル４のアシストの大きさが制限される。また、電動アシスト自転車１によれば、制限されたペダル４のアシストの大きさ（出力抑制モードにおけるアシストの大きさ）は、第２の変速比に対応するペダル４のアシストの大きさ（通常出力モードにおけるアシストの大きさ）よりも小さい。このような構成によれば、電動アシスト自転車１が変速されたタイミング（本実施形態では、スプロケットＳＰのギアが変更されたタイミング）で、モータ４０からのアシストが制限されるため、変速時における金属音やペダルの必要以上の回転を抑制することができる。
【0072】
また、電動アシスト自転車１によれば、上述のような制御に基づいて変速を検出するため、変速を検出するためのセンサを別途設ける必要がない。そのため、部品点数の増加やコストの増加を招くことなく、変速時における金属音やペダルの必要以上の回転を抑制することができる。
【0073】
また、上述のように、本実施形態に係る制御装置５０は、Ｎ回以上連続して第１信号Ｓ１（カウンタ入力信号）が入力したときに「現在の段の変速比に入った」と判定して、現在の段に対応する通常出力モードを実行する。すなわち、本実施形態に係る制御装置５０は、比Ｒが安定して現在の段の変速比Ｇｒの値の±Ｘ％の範囲内に収まるようになったタイミング、すなわち、駆動系から金属音がしたり、ギアを変速した時にペダルが必要以上に回転したりすることが生じ難いことがより正確に確定したタイミングで、通常出力モードを実行する。したがって、本実施形態に係る電動アシスト自転車１によれば、変速時における金属音やペダルの必要以上の回転を抑制することができる。
【0074】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る電動アシスト自転車について説明する。本実施形態の電動アシスト自転車は、現在の段を判定する方法（図４に示すステップＳｔ３）が第１実施形態に係る電動アシスト自転車のステップＳｔ３と異なる点において第１実施形態の電動アシスト自転車１と主に異なっている。
次に、第２実施形態に係る電動アシスト自転車について説明する。本実施形態の電動アシスト自転車は、現在の段を判定する方法（図４に示すステップＳｔ３）が第１実施形態に係る電動アシスト自転車のステップＳｔ３と異なる点において第１実施形態の電動アシスト自転車１と主に異なっている。
【0075】
より具体的には、本実施形態の電動アシスト自転車２００は、図５に示すように、第１実施形態に係る電動アシスト自転車１の判定部５６とは異なる判定部１５５６を備える点、図４に示すステップＳｔ３において後述する変速比状態判定処理を行うことにより現在の段を判定する点、及び第１実施形態の電動アシスト自転車１では第２センサ６としてモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出するホールセンサ等及びチェーンリングＣＲ（車輪）の回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）を直接的に検出するセンサのいずれも使用可能であるのに対し、本実施形態の電動アシスト自転車２００では前者（モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出するホールセンサ等）を使用する点において、第１実施形態に係る電動アシスト自転車１と異なり、その他の点においては電動アシスト自転車１と概ね共通する。したがって、本実施形態については、これらの相違点について主に説明し、その他の構成については第１実施形態と同様の符号を付して説明を省略する。
【0076】
本実施形態では、電動アシスト自転車の現在の変速比（現在の段）を判定するために、モータの回転数及び車輪の回転数を測定する。しかしながら、回転数センサの精度の問題から、「隣接する変速比のどちらが正しいか分からない」という状態が発生しうる。例えば、ギア３（３段）に設定されている場合でも、モータの回転数及び車輪の回転数を測定した結果からは、ギア２（２段）とギア３（３段）のどちらに設定されているのかが分からない場合がある。この状態において、ギア２に設定されていると誤って判定すると、電動アシスト自転車が期待しない挙動をするおそれがある。しかし、本実施形態によれば、「隣接する変速比（段）のどちらが正しいか分からない」という状態を高精度に確定することが可能となる。以下、この点について説明する。
【0077】
本実施形態の電動アシスト自転車２００のスプロケットＳＰのギアポジションの例としては、ギアの歯数が３６の位置が１段目であり、ギアの歯数が３０の位置が２段目であり、ギアの歯数が２６の位置が３段目であってもよい。ギア１（１段）が一番軽く、ギア９（９段）が一番重い。表１に、本実施形態のギア（段）の設定値を示す。表１を含め、以下に示す表（テーブル）は、例えば、制御回路５０ａ（図２参照）の記憶部５８に記憶されていてもよい。リア（スプロケットＳＰ）の歯数とフロント（チェーンリングＣＲ）の歯数との比（リア歯数／フロント歯数）は、リアとフロントとの回転数の比（理論値）に対応しており、かかる理論値（すなわち、変速比Ｇｒ）は、上述の式（Ａ）に基づいて、リア（スプロケットＳＰ）のギア歯数（ｎｓ
ｉ）／フロント（チェーンリングＣＲ）のギア歯数（ｎｃ）により計算できる。表１では、小数第三位までしか記載していないが、実際の計算では、小数第四位以下も使用している。本実施形態では、判定に用いる閾値の下限は、回転数の比の理論値の９０％であり、閾値の上限は、回転数の比の理論値の１１０％であるが、閾値の上下限は任意に設定可能である。
【0078】
【表1】
【0079】
一方で、実際の回転数の比Ｒは、上述の式（１）によって表される。後述する変速比状態判定処理において、制御装置５０は、各変速比Ｇｒに対応する所定の範囲（表１の閾値範囲）内に、比Ｒ、すなわち、式（１）の大きさが含まれるかを判定する。
【0080】
図５に示すように、電動アシスト自転車２００は、判定部１５５６の構成を除いて同様の構成を有する。したがって、以下、判定部１５５６について説明し、その他の構成についての詳細な説明を省略する。
【0081】
図６は、判定部１５５６の機能構成を示すブロック図である。図６に示すように、判定部１５５６は、機能ブロックとして、例えば、回転数計算部１５４１、ｉ比較部１５４２、閾値比較部１５４３、変速比設定部１５４４、ｉ設定部１５４５、Ｃ設定部１５４６、及びカウント閾値比較部１５４７を有する。回転数計算部１５４１、ｉ比較部１５４２、閾値比較部１５４３、変速比設定部１５４４、ｉ設定部１５４５、Ｃ設定部１５４６、及びカウント閾値比較部１５４７は、例えば、制御回路５０ａとしてのプログラム処理装置において、プロセッサが、記憶部５８を含む上述の各記憶装置に記憶された各種プログラムに従って各種演算処理を実行するとともに、カウンタやＡ／Ｄ変換回路等の周辺回路を制御することによって実現される。なお、判定部１５５６は、その他の機能ブロックを有していてもよい。また、第１実施形態で説明した第３計算部５３が回転数計算部１５４１を兼ねてもよい。第３計算部５３が回転数計算部１５４１を兼ねる場合、判定部１５５６は、機能ブロックとして第３計算部５３を含んでもよい。回転数計算部１５４１、ｉ比較部１５４２、閾値比較部１５４３、変速比設定部１５４４、ｉ設定部１５４５、Ｃ設定部１５４６及びカウント閾値比較部１５４７の機能及び動作については、後述する変速比状態判定処理のフローチャートを用いて説明する。
【0082】
本実施形態の電動アシスト自転車２００では、現在の段を判定するステップＳｔ３のフローが第１実施形態の電動アシスト自転車１のステップＳｔ３と異なっている。図７（ａ）は、本実施形態の電動アシスト自転車２００の制御におけるステップの一部を説明するためのフローチャートであり、具体的には、電動アシスト自転車２００におけるステップＳｔ３において行われる制御を説明するためのフローチャートである。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す制御を説明するためのタイミング図である。
【0083】
図７（ａ）に示すように、本実施形態では、ステップＳｔ３において、ステップＳｔ１１００、ステップＳｔ１２００、及びステップＳｔ１３００が行われる。ステップＳｔ１１００において、制御装置５０は、変速比（スプロケットＳＰの段）が、第１の変速比（第１の段）から第２の変速比（第２の段）に変更されたか否かを検出する。変速比が、第１の変速比から第２の変速比に変更された時点をｔ＝ｔ１０（図７（ｂ）参照）とする。ステップＳｔ１２００において、制御装置５０は、後述する変速比状態判定処理を行う。ステップＳｔ１３００において、制御装置５０は、第２の変速比に対応するペダルのアシストが開始されるように制御する。第２の変速比に対応するペダルのアシストが開始された時点をｔ＝ｔ１１（図７（ｂ）参照）とする。第１の変速比から第２の変速比に変更されてから、第２の変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまでの時間は、（ｔ１１－ｔ１０）である。ここで本実施形態におけるステップＳｔ３の処理は終了するが、本実施形態では、変速比（段）が変更されるたびに、この処理が行われる。
【0084】
例えば、第３の変速比から第４の変速比に変更された時点をｔ＝ｔ１２（図７（ｂ）参照）とし、第４の変速比に対応するペダルのアシストが開始された時点をｔ＝ｔ１３（図７（ｂ）参照）とすると、第３の変速比から第４の変速比に変更されてから、第４の変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまでの時間は、（ｔ１３－ｔ１２）である。本発明では、後述する変速比状態判定処理に起因して、第１の変速比から第２の変速比に変更されてから、第２の変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまでの時間（ｔ１１－ｔ１０）は、第３の変速比から第４の変速比に変更されてから、第４の変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまでの時間（ｔ１３－ｔ１２）と異なる。
【0085】
図８は、本実施形態におけるその他の制御を説明するためのタイミング図である。制御装置５０が停止している状態から時点ｔ＝ｔ２０において起動する場合を検討する。ペダルのアシストは、起動と同時に開始されるわけではなく、所定の時間後に開始される。例えば、図８に示す時点ｔ＝ｔ２１において、起動時に設定されている変速比に対応するペダルのアシストが開始されるとする。制御装置５０が起動してから所定時間経過後の時点ｔ＝ｔ２２において、変速比が変更された場合を検討する。制御装置５０の起動時と同様に、変速比の変更と同時にその変更された変速比でのペダルのアシストが適用されるわけではなく、所定の時間後に適用される。例えば、時点ｔ＝ｔ２３において、変更後の変速比に対応するペダルのアシストが開始されるとする。本実施形態では、後述する変速比状態判定処理に起因して、停止した制御装置５０の起動から、変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまでの時間（ｔ２１－ｔ２０）は、変速比の変更から、変更後の変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまでの時間（ｔ２３－ｔ２２）に対して大きい。
【0086】
ここで、変速比に対応するペダルのアシストが開始されるまでの時間は、例えば、車輪の１回転にかかる時間以内であってもよい。具体的には、時間（ｔ１１－ｔ１０）、（ｔ１３－ｔ１２）、（ｔ２１－ｔ２０）及び（ｔ２３－ｔ２２）は、後輪３の１回転にかかる時間以内であってもよい。
【0087】
図９は、本実施形態におけるその他の制御を説明するためのタイミング図である。図９に示す時点ｔ＝ｔ３０において、所定の変速比に変更されるとする。所定の変速比に変更されてから第１の期間ｐ１の経過前の時点ｔ＝３１において、制御装置５０は、後述する変速比状態判定処理により、所定の変速比の候補を判定（仮判定）する。例えば、ギア２、３（２段、３段）を候補として判定（仮判定）する。第１の期間ｐ１の経過後で第２の期間ｐ２の経過前の時点ｔ＝３２において、制御装置５０は、後述する変速比状態判定処理により、所定の変速比の候補から所定の変速比を判定する。例えば、２つの候補（ギア２、３）からギア３（３段）が現在の変速比（現在の段）であると判定する。
【0088】
ここで、第１の期間ｐ１及び第２の期間ｐ２を含む期間は、例えば、車輪（後輪３）の１回転にかかる時間以内であることが好ましい。
【0089】
なお、ある電動アシスト自転車において、本発明の特徴事項である時間の大小関係（タイムラグ）を有するかを確認する方法としては、ギアポジションを表示するディスプレイ（表示装置）を確認すること、ギアポジションが確定するまでにアシスト出力に抑制がかかることを確認すること、モータ電流などによりアシストの出力にタイムラグが発生することを確認することなどが考えられる。
【0090】
図１０は、変速比状態判定処理（図７に示すステップＳｔ１２００）を説明するためのフローチャートである。以下の説明では、現在の変速比（現在の段）がギア３（３段）に設定されているとする。しかし、上述したように、モータの回転数及び車輪の回転数を測定した結果からは、現在の段がギア２（２段）とギア３（３段）とのどちらに設定されているのかが分からない場合がある。「隣接する変速比のどちらが正しいか分からない」という状態は、例えば、変速比を変更したとき、及び、システム（制御装置５０）を停止した状態から起動してペダルを漕ぎ始めるときに起こりうる。本実施形態の電動アシスト自転車２００によれば、図１０に示す変速比状態判定処理により、現在の段がどのギア（段）であるのかを仮判定または確定することができる。実施例１として、回転数の比がＲ＝０．６３で変化しない場合を示し、実施例２として、回転数の比がＲ＝０．６３からＲ＝０．５５に変化する場合を示し、実施例３として、回転数の比がＲ＝０．５５からＲ＝０．６３に変化する場合を示す。
【0091】
実施例１では、回転数の比がＲ＝０．６３で変化せず、電動アシスト自転車２００の車速を示す信号（車速パルス）が来るたび、ギア２（２段）及びギア３（３段）のカウント値Ｃが増加し、カウント値Ｃがカウント閾値を超えると、ギア２（２段）及びギア３（３段）が「仮判定」となる。以下、図１０のフローチャートに沿って詳細に説明する。なお、本実施形態では、第１センサ５として、車輪が１周するうちに１２回のパルス（以下、車速パルスと呼称する）を出力する使用するセンサを用いる。
【0092】
ステップＳｔ１２１１において、回転数計算部１５４１は、第１計算部５１からの車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）を示す信号を受信し、車速を変更するタイミング（１／１２車速パルスが来たか）を検出する。以下、車速を変更するタイミングを車速変更タイミングと呼称する。車速変更タイミングにおいて（１／１２車速パルスが来ると）、ステップＳ１２１２において、回転数計算部１５４１は、第１計算部５１からの信号及び第２計算部５２からのモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を示す信号に基づいて、上述した式（１）に従って回転数の比Ｒ（実際の回転数の比）を計算する。実施例１では、比Ｒ＝０．６３であるとする。
【0093】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉの初期値は１であり、Ｎｇｅａｒは変速比の個数（スプロケットＳＰの段数）であり、本実施形態では９である。ここで、ｉ≠９であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝１の閾値は、０．７３６～０．９００であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にないので、ステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア１の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表２のとおり、すべてのギア１～９の変速比状態の初期値は「未定」であり、ギア１の変速比状態も「未定」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。
ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表2】
【0094】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝２であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝２の閾値は、０．６１４～０．７５０であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にあるので、ステップＳｔ１２１６に進む。ステップＳｔ１２１６において、Ｃ設定部１５４６は、ギア２（２段）のカウント値Ｃをカウントアップする。具体的には、表３のギア２（２段）のカウント値Ｃを０から１に変更する。表３を含め、以下に示す表において、このステップにおいて変更した箇所に＊を付している。
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア２のカウント値Ｃをカウント閾値と比較する。カウント閾値は、何回連続でそのギア（段）が閾値を満たしたかを示す数であり、本実施例では６とする。Ｃ＜６であるのでステップＳｔ１２１５に進む。なお、ギア（段）の判定をより高速にする場合、カウント閾値は小さい数とすべきであり、一方、ギア（段）の判定をより正確にする場合、カウント閾値は大きい数とすべきである。カウント閾値は任意に設定可能である。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア２の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表３のとおり、ギア２の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表3】
【0095】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝３であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝３の閾値は、０．５３２～０．６５０であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にあるので、ステップＳｔ１２１６に進む。ステップＳｔ１２１６において、Ｃ設定部１５４６は、ギア３（３段）のカウント値Ｃをカウントアップする。具体的には、表４のギア３のカウント値Ｃを０から１に変更する。
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア３（３段）のカウント値Ｃをカウント閾値（本実施例では６）と比較する。Ｃ＜６であるのでステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア３の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表４のとおり、ギア３の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表4】
【0096】
ステップＳ１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝４であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝４の閾値は、０．４７０～０．５３５であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にはないので、ステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア４の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表４のとおり、ギア４の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【0097】
ｉ＝５～９は、上述したｉ＝４の場合と同様であるので、ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５がｉをカウントアップして、ｉ＝１０となったところまでスキップする。
【0098】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝９であるので、ステップＳｔ１２２２に進む。ステップＳｔ１２２２において、ｉ設定部１５４５は、ｉ＝１にリセットした後、ステップＳｔ１２２３に進む。ステップＳｔ１２２３において、変速比設定部１５４４は、すべてのギア（段）の変速比状態のうち「仮判定」または「確定」の変速比状態が１個以上あるかを確認する。表４のとおり、すべてのギア（段）の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２２４に進む。ステップＳｔ１２２４において、変速比設定部１５４４は、すべてのギア（段）の変速比状態を「未定」に設定する。実施例１では、すでにすべてのギア（段）の変速比状態は「未定」であるので何もせず、ステップＳｔ１２１１に戻る。
【0099】
ステップＳｔ１２１１において、回転数計算部１５４１は、第１計算部５１からの車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）を示す信号を受信し、車速変更タイミング（２／１２車速パルスが来たか）を検出する。車速変更タイミングにおいて（２／１２車速パルスが来ると）、ステップＳｔ１２１２において、回転数計算部１５４１は、第１計算部５１からの信号及び第２計算部５２からのモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を示す信号に基づいて、比Ｒを計算する。実施例１では、比Ｒ＝０．６３のまま変化しないものとしているため、ｉ＝１の場合、ステップＳｔ１２１２～ステップＳｔ１２２１は、上述した１／１２車速パルスの場合と同様である。それゆえ、ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５がｉをカウントアップして、ｉ＝２となったところまでスキップする。
【0100】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝２であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝２の閾値は、０．６１４～０．７５０であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にあるので、ステップＳｔ１２１６に進む。ステップＳｔ１２１６において、Ｃ設定部１５４６は、ギア２（２段）のカウント値Ｃをカウントアップする。具体的には、表５のギア２（２段）のカウント値Ｃを１から２に変更する。
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア２（２段）のカウント値Ｃをカウント閾値（本実施例では６）と比較する。Ｃ＜６であるのでステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア２の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表５のとおり、ギア２の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表5】
【0101】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝３であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝３の閾値は、０．５３２～０．６５０であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にあるので、ステップＳｔ１２１６に進む。ステップＳｔ１２１６において、Ｃ設定部１５４６は、ギア３（３段）のカウント値Ｃをカウントアップする。具体的には、表６のギア３（３段）のカウント値Ｃを１から２に変更する。
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア３（３段）のカウント値Ｃをカウント閾値（本実施例では６）と比較する。Ｃ＜６であるのでステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア３の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表６のとおり、ギア３の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表6】
【0102】
同様に、後続する車速変更タイミングにおいて（３／１２、４／１２、５／１２車速パルスが来ると）、表７のとおり、Ｃ設定部は、ギア２、３のカウント値Ｃをカウントアップする。
【表7】
【0103】
各車速変更タイミング（３／１２、４／１２、５／１２車速パルス）のフローは上述した場合と同様である。また、車速変更タイミング（６／１２車速パルス）のフローにおいて、ｉ＝１の場合、ステップＳｔ１２１２～ステップＳｔ１２２１は、上述した各車速変更タイミング（１／１２、２／１２、３／１２、４／１２、５／１２車速パルス）の場合と同様であるので、ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５がｉをカウントアップして、ｉ＝２となったところまでスキップする。
【0104】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝２であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝２の閾値は、０．６１４～０．７５０であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にあるので、ステップＳｔ１２１６に進む。ステップＳｔ１２１６において、Ｃ設定部１５４６は、ギア２（２段）のカウント値Ｃをカウントアップする。具体的には、表８のギア２のカウント値Ｃを５から６に変更する。
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア２（２段）のカウント値Ｃをカウント閾値（本実施例では６）と比較する。６≦ＣであるのでステップＳｔ１２１８に進む。ステップＳｔ１２１８において、変速比設定部１５４４は、ギア２の変速比状態が「除外」であるかを確認する。表８のとおり、ギア２の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２１９に進む。ステップＳｔ１２１９において、表９のとおり、変速比設定部１５４４は、ギア２（２段）の変速比状態を「未定」から「仮判定」に変更する。
【表8】
【表9】
【0105】
同様に、車速変更タイミング（６／１２車速パルス）のループにおいて、ギア３のカウント値Ｃも６になるので、表１０のとおり、変速比設定部１５４４は、ギア３（３段）の変速比状態も「仮判定」に変更する。
【表10】
【0106】
ｉ＝４～８は、上述した各車速変更タイミング（１／１２、２／１２、３／１２、４／１２、５／１２車速パルス）の場合と同様であるので、ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５がｉをカウントアップして、ｉ＝９となったところまでスキップする。
【0107】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝９であるので、ステップＳｔ１２２２に進む。ステップＳｔ１２２２において、ｉ設定部１５４５は、ｉ＝１にリセットした後、ステップＳｔ１２２３に進む。ステップＳｔ１２２３において、変速比設定部１５４４は、すべてのギア（段）の変速比状態のうち「仮判定」または「確定」の変速比状態が１個以上あるかを確認する。表１０のとおり、ギア２、３の変速比状態は「仮判定」であるので、ステップＳｔ１２２５に進む。ステップＳｔ１２２５において、変速比設定部１５４４は、「仮判定」の変速比状態が１個であり、かつ、この上下の変速比状態が「除外」であるかを確認する。表１０のとおり、「仮判定」の変速比状態であるギアは、ギア２、３の２個であるので、ステップＳｔ１２１１に戻る。
【0108】
同様に、後続する車速変更タイミングにおいて（７／１２、８／１２、９／１２車速パルスが来ると）、表１１のとおり、Ｃ設定部は、ギア２、３のカウント値Ｃをカウントアップする。実施例１では、比Ｒ＝０．６３のまま変化しないものとしているため、変速比状態の変更はなく、ループを継続する。それゆえ、変速比状態は確定することはなく、ギア２、３は、ともに仮判定の状態である。その結果、隣接する変速比の両方（ギア２、３）を候補と仮判定することにより、誤判定のリスクを低減することができる。ただし、カウント値Ｃがカウント閾値に達した場合、それ以降のカウントアップをしなくても良い。すなわち、表１１において、ギア２と３のカウント値Ｃは６で止めても良い。
【表11】
【0109】
実施例１では、制御装置５０によって、表１に示すように、複数の変速比（ギア１～９）に対応する数値範囲のうち、式（１）で算出された変速比を含む１つまたは複数の数値範囲が判定され（ステップＳｔ１２１４）、１つまたは複数の数値範囲に対応する１つまたは複数の変速比（ギア２、３）が所定の変速比の候補である。
【0110】
実施例２では、回転数比が実施例１の状態（Ｒ＝０．６３）からＲ＝０．５５に変化し、変化後最初の車速パルスが来たときに、ギア２（２段）は閾値から逸脱する（ステップＳｔ１２１４においてＮＯ）。ギア２（２段）は仮判定になっていたため（ステップＳｔ１２１５においてＹＥＳ）、ギア２（２段）は「除外」される（ステップＳｔ１２２０）。Ｒ＝０．５５は、ギア３（３段）及びギア４（４段）の両方の閾値に含まれるため（ステップＳｔ１２１４）、ギア３（３段）及びギア４（４段）のカウント値Ｃが増加し（ステップＳｔ１２１６）、カウント閾値を超える（ステップＳｔ１２１７においてＹＥＳ）。その結果、ギア３（３段）及びギア４（４段）が「仮判定」となる（ステップＳｔ１２１９）。以下、フローチャートに沿って詳細に説明する。
【0111】
ステップＳｔ１２１１において、回転数計算部１５４１は、第１センサ５からの車輪（後輪３）の回転数を示す信号を受信し、車速変更タイミング（１０／１２車速パルスが来たか）を検出する。車速変更タイミングにおいて（１０／１２車速パルスが来ると）、ステップＳｔ１２１２において、回転数計算部１５４１は、第１計算部５１からの信号及び第２計算部５２からのモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を示す信号に基づいて、比Ｒを計算する。実施例２では、比Ｒ＝０．５５であるとする。
【0112】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝１であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．５５が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝１の閾値は、０．７３６～０．９００であり、比Ｒ＝０．５５は閾値範囲内にはないので、ステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア１の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表１１のとおり、ギア１の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【0113】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝２であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．５５が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝２の閾値は、０．６１４～０．７５０であり、比Ｒ＝０．５５は閾値範囲内にはないので、ステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア２の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表１１のとおり、ギア２の変速比状態は、「仮判定」であるので、ステップＳｔ１２２０に進む。ステップＳｔ１２２０において、表１２のとおり、変速比設定部１５４４は、ギア２の変速比状態を「仮判定」から「除外」に変更し、Ｃ設定部１５４６は、カウント値Ｃをリセット（ゼロに）する。
ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表12】
【0114】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝３であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．５５が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝３の閾値は、０．５３２～０．６５０であり、比Ｒ＝０．５５は閾値範囲内にあるので、ステップＳｔ１２１６に進む。ステップＳｔ１２１６において、Ｃ設定部１５４６は、ギア３（３段）のカウント値Ｃをカウントアップする。具体的には、表１３のギア３（３段）のカウント値Ｃを９から１０に変更する。
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア３のカウント値Ｃをカウント閾値（本実施例では６）と比較する。６≦ＣであるのでステップＳｔ１２１８に進む。ステップＳｔ１２１８において、変速比設定部１５４４は、ギア３（３段）の変速比状態が「除外」であるかを確認する。表１３のとおり、ギア３（３段）の変速比状態は「仮判定」であるので、ステップＳｔ１２１９に進む。ステップＳｔ１２１９において、ギア３（３段）の変速比状態はすでに「仮判定」であるので何もせず、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表13】
【0115】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝４であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．５５が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝４の閾値は、０．４７０～０．５７５であり、比Ｒ＝０．５５は閾値範囲内にあるので、ステップＳｔ１２１６に進む。ステップＳｔ１２１６において、Ｃ設定部１５４６は、ギア４（４段）のカウント値Ｃをカウントアップする。具体的には、表１４のギア４のカウント値Ｃを０から１に変更する。
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア４（４段）のカウント値Ｃをカウント閾値（本実施例では６）と比較する。Ｃ＜６であるのでステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア４（４段）の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表１４のとおり、ギア４（４段）の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表14】
【0116】
ｉ＝５～９は、上述したｉ＝１の場合と同様であるので、ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５がｉをカウントアップして、ｉ＝１０となったところまでスキップする。
【0117】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝９であるので、ステップＳｔ１２２２に進む。ステップＳｔ１２２２において、ｉ設定部１５４５は、ｉ＝１にリセットした後、ステップＳｔ１２２３に進む。ステップＳｔ１２２３において、変速比設定部１５４４は、すべてのギア（段）の変速比状態のうち「仮判定」または「確定」の変速比状態が１個以上あるかを確認する。表１４のとおり、ギア３の変速比状態は「仮判定」であるので、ステップＳｔ１２２５に進む。ステップＳｔ１２２５において、変速比設定部１５４４は、「仮判定」の変速比状態が１個であり、かつ、この上下の変速比状態が「除外」であるかを確認する。表１４のとおり、変速比状態が「仮判定」であるギアは、ギア３の１個であり、かつ、ギア３の上のギア２の変速比状態は「除外」であり、ギア３の下のギア４の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２１１に戻る。
【0118】
同様に、後続する車速変更タイミングにおいて（１１／１２、１２／１２、１／１２、２／１２車速パルスが来ると）、表１５のとおり、Ｃ設定部１５４６は、ギア３、４のカウント値Ｃをカウントアップする。
【表15】
【0119】
各車速変更タイミング（１１／１２、１２／１２、１／１２、２／１２車速パルス）のフローは上述した場合と同様であるので、車速変更タイミング（３／１２車速パルス）のループのステップＳｔ１２１６において、表１６のとおり、ギア４のカウント値Ｃが６になったところまでスキップする。
【表16】
【0120】
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア４（４段）のカウント値Ｃをカウント閾値（本実施例では６）と比較する。６≦ＣであるのでステップＳｔ１２１８に進む。ステップＳｔ１２１８において、変速比設定部１５４４は、ギア４の変速比状態が「除外」であるかを確認する。表１６のとおり、ギア４の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２１９に進む。ステップＳｔ１２１９において、表１７のとおり、変速比設定部１５４４は、ギア４（４段）の変速比状態を「未定」から「仮判定」に変更する。
ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表17】
【0121】
ｉ＝５～９は、実施例１のｉ＝４の場合と同様であるので、ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５がｉをカウントアップして、ｉ＝１０となったところまでスキップする。
【0122】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝９であるので、ステップＳｔ１２２２に進む。ステップＳｔ１２２２において、ｉ設定部１５４５は、ｉ＝１にリセットした後、ステップＳｔ１２２３に進む。ステップＳｔ１２２３において、変速比設定部１５４４は、すべてのギア（段）の変速比状態のうち「仮判定」または「確定」の変速比状態が１個以上あるかを確認する。表１７のとおり、ギア３、４の変速比状態は「仮判定」であるので、ステップＳｔ１２２５に進む。ステップＳｔ１２２５において、変速比設定部１５４４は、「仮判定」の変速比状態が１個であり、かつ、この上下の変速比状態が「除外」であるかを確認する。表１７のとおり、「仮判定」の変速比状態であるギアはギア３、４の２個であるので、ステップＳｔ１２１１に戻る。実施例２では、変速比状態は確定することはなく、ギア３、４は、ともに仮判定の状態である。その結果、隣接する変速比の両方（ギア３、４）を候補と仮判定することにより、誤判定のリスクを低減することができる。
【0123】
実施例３では、回転数比が実施例２の状態（Ｒ＝０．５５）からＲ＝０．６３に変化し、変化後最初の車速パルスが来たときに、ギア４（４段）は閾値から逸脱する（ステップＳｔ１２１４においてＮＯ）。ギア４（４段）は仮判定になっていたため（ステップＳｔ１２１５においてＹＥＳ）、ギア４（４段）は「除外」される（ステップＳｔ１２２０）。このとき、ギア３（３段）はまだ「除外」されておらず、仮判定または確定になっている変速比はギア３（３段）のみである（ステップＳｔ１２２３においてＹＥＳ）。ギア３（３段）の上下のギア２及びギア４は「除外」されているため、ギア３（３段）は「確定」となる（ステップＳｔ１２２５においてＹＥＳ）。以下、フローチャートに沿って詳細に説明する。
【0124】
ステップＳｔ１２１１において、回転数計算部１５４１は、第１センサ５からの車輪（後輪３）の回転数を示す信号を受信し、車速変更タイミング（４／１２車速パルスが来たか）を検出する。車速変更タイミングにおいて（４／１２車速パルスが来ると）、ステップＳｔ１２１２において、回転数計算部１５４１は、第１計算部５１からの信号及び第２計算部５２からのモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を示す信号に基づいて、比Ｒを計算する。実施例３では、比Ｒ＝０．６３であるとする。
【0125】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝１であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝１の閾値は、０．７３６～０．９００であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にはないので、ステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア１の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表１７のとおり、ギア１の変速比状態は「未定」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【0126】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝２であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝２の閾値は、０．６１４～０．７５０であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にあるので、ステップＳｔ１２１６に進む。ステップＳｔ１２１６において、Ｃ設定部１５４６は、ギア２（２段）のカウント値Ｃをカウントアップする。具体的には、表１８のギア２のカウント値Ｃを０から１に変更する。
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア２（２段）のカウント値Ｃをカウント閾値（本実施例では６）と比較する。Ｃ＜６であるのでステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア２（２段）の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表１８のとおり、ギア２（２段）の変速比状態は、「除外」であるので、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表18】
【0127】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝３であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝３の閾値は、０．５３２～０．６５０であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にあるので、ステップＳｔ１２１６に進む。ステップＳｔ１２１６において、Ｃ設定部１５４６は、ギア３（３段）のカウント値Ｃをカウントアップする。具体的には、表１９のギア３のカウント値Ｃを１５から１６に変更する。
ステップＳｔ１２１７において、カウント閾値比較部１５４７は、ギア３（３段）のカウント値Ｃをカウント閾値（本実施例では６）と比較する。６≦ＣであるのでステップＳｔ１２１８に進む。ステップＳｔ１２１８において、変速比設定部１５４４は、ギア３の変速比状態が「除外」であるかを確認する。表１９のとおり、ギア３（３段）の変速比状態は「仮判定」であるので、ステップＳｔ１２１９に進む。ステップＳｔ１２１９において、ギア３（３段）の変速比状態はすでに「仮判定」であるので何もせず、ステップＳｔ１２２１に進む。ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表19】
【0128】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝４であるので、ステップＳｔ１２１４に進む。ステップＳｔ１２１４において、閾値比較部１５４３は、比Ｒ＝０．６３が閾値範囲内にあるかを確認する。表１より、ｉ＝４の閾値は、０．４７０～０．５７５であり、比Ｒ＝０．６３は閾値範囲内にはないので、ステップＳｔ１２１５に進む。ステップＳｔ１２１５において、変速比設定部１５４４は、ギア４（４段）の変速比状態が「仮判定」または「確定」かを確認する。表１９のとおり、ギア４（４段）の変速比状態は、「仮判定」であるので、ステップＳｔ１２２０に進む。ステップＳｔ１２２０において、表２０のとおり、変速比設定部１５４４は、ギア４（４段）の変速比状態を「仮判定」から「除外」に変更し、Ｃ設定部１５４６は、カウント値Ｃをリセット（ゼロに）する。
ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５は、ｉをカウントアップして、ステップＳｔ１２１３に戻る。
【表20】
【0129】
ｉ＝５～９は、上述したｉ＝１の場合と同様であるので、ステップＳｔ１２２１において、ｉ設定部１５４５がｉをカウントアップして、ｉ＝１０となったところまでスキップする。
【0130】
ステップＳｔ１２１３において、ｉ比較部１５４２は、ｉをＮｇｅａｒと比較する。ｉ＝９であるので、ステップＳｔ１２２２に進む。ステップＳｔ１２２２において、ｉ設定部１５４５は、ｉ＝１にリセットした後、ステップＳｔ１２２３に進む。ステップＳｔ１２２３において、変速比設定部１５４４は、すべてのギア（段）の変速比状態のうち「仮判定」または「確定」の変速比状態が１個以上あるかを確認する。表２０のとおり、ギア３の変速比状態は「仮判定」であるので、ステップＳｔ１２２５に進む。ステップＳｔ１２２５において、変速比設定部１５４４は、「仮判定」の変速比状態が１個であり、かつ、この上下の変速比状態が「除外」であるかを確認する。表２０のとおり、「仮判定」の変速比状態であるギアはギア３の１個であり、かつ、ギア３の上のギア２の変速比状態は「除外」であり、ギア３の下のギア４の変速比状態も「除外」であるので、ステップＳｔ１２２６に進む。ステップＳｔ１２２６において、表２１のとおり、変速比設定部１５４４は、ギア３（３段）の変速比状態を「仮判定」から「確定」に変更する。
このように、実施例３では、現在の変速比がギア３であることを高精度に確定することができる。
【表21】
【0131】
本実施形態では、図４のステップＳｔ３，Ｓｔ９のそれぞれにおいて、制御装置５０は、回転数の比Ｒ（実際の回転数の比）が、所定の期間（例えば、車輪（後輪３）が１回転する間の時間）、表１の閾値範囲内にあるとき、その変速比Ｇｒ（段）になっていると判定する。ただし、判定した後も、変速比状態判定処理は継続する。運転者が変速比Ｇｒ（段）を変更した場合、変更前に判定した変（段）速比は、式（１）を満たさなくなる。このとき、制御装置５０は、変速比Ｇｒが変更されたことを検出する。
【0132】
実施例１～３をまとめると、判定部１５５６は、以下のとおりに構成される。第１計算部５１からの車輪の回転数Ｎｗ（ｒｐｍ）を示す信号及び第２計算部５２からのモータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を示す信号に基づいて、式（１）に従って回転数の比Ｒ（実際の回転数の比）を計算する（ステップＳｔ１２１１及びＳ１２）。すべての変速比Ｇｒ（ギア１～９）に関して、比Ｒが閾値範囲内にあるかを確認する（ステップＳｔ１２１４）。すべての変速比Ｇｒのうちの１つまたは複数の変速比Ｇｒに関して、比Ｒが所定の回数（カウント閾値、本実施例では６）以上閾値範囲内にある場合（ステップＳｔ１２１７）、１つまたは複数の変速比Ｇｒ（段）を仮判定する（ステップＳｔ１２１９）。一旦仮判定された変速比Ｇｒ（段）に関して、比Ｒが閾値範囲内になくなった場合（ステップＳｔ１２１５）、その変速比Ｇｒ（段）を除外する（ステップＳｔ１２２０）。仮判定された１つの変速比Ｇｒ（段）に隣接する２つの変速比Ｇｒ（段）がともに除外された場合（ステップＳｔ１２２５）、仮判定された１つの変速比Ｇｒ（段）を確定する（ステップＳｔ１２２６）。このようにして、本実施形態の電動アシスト自転車２００によれば、モータ４０の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を検出するホールセンサ等を使用することにより、判定部１５５６によって、現在の段をより高精度に判定することができる。
【0133】
図１１（ａ）は、電動アシスト自転車における、変速時の検出及びモータ制御を説明するためのシミュレーション図である。図１１（ａ）において、縦軸は、ソフトウェア内のギア判定の状況を電圧出力により表し、横軸は時間を表す。「未連結」とは、ペダルの漕ぎ始めにアシスト出力が抑制されている場合や、ギア変更を検出してアシスト出力が抑制されている場合を表す。図１１（ａ）に示すように、ギア９（９段）からギア８（８段）に変更され、上述した図１０に示す変速比状態判定処理を経てギア８（８段）に確定するまでの時間ｔａは、ギア８（８段）からギア７（７段）に変更され、ギア７（７段）に確定するまでの時間ｔｂより長い。同様の大小関係が成立し、ギア２（２段）からギア１（１段）に変更され、ギア１（１段）に確定するまでの時間ｔｃが最も短い。これは、重いギアの方が上下のギア間の歯数の差が小さいので、軽いギアと比べて、ギアが確定するまでにかかる時間が長いからである。例えば、表１に示すように、ギア９（９段）の歯数は１１であり、ギア８（８段）の歯数は１３であるため、ギア９、８の間の歯数の差は２である一方、ギア２（２段）の歯数は３０であり、ギア１（１段）の歯数は３６であるため、ギア２、１の間の歯数の差は６である。なお、ギア９（９段）からギア８（８段）に変更され、ギア８（８段）に確定するまでの時間は、ギア８（８段）からギア９（９段）に変更され、ギア９（９段）に確定するまでの時間と同一である。
【0134】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のうち、ギア９（９段）からギア８（８段）に変更され、図１０に示す変速比状態判定処理を経てギア８（８段）に確定するまでの部分を拡大したシミュレーション図である。ギア９（９段）からギア８（８段）に変更された直後は、アシスト出力が抑制される。次に、ギア８（８段）が仮判定され、電圧出力は、ギア８（８段）の電圧レベルになる。次に、一旦ギア８と７が仮判定され、電圧出力は、ギア８（８段）とギア７（７段）の間の電圧レベルになる。次に、ギア７（７段）が除外され、仮判定されているのはギア８（８段）のみとなるので、電圧出力は、ギア８（８段）の電圧レベルになる。次に、ギア９（９段）も仮判定され、ギア８（８段）とギア９（９段）とが仮判定されているため、電圧出力は、ギア８（８段）とギア９（８段）との間の電圧レベルになる。最後に、ギア９（９段）が除外され、ギア８（８段）が確定し、電圧出力は、ギア８（８段）の電圧レベルになる。
【0135】
図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のうち、ギア２（２段）からギア１（１段）に変更され、図１０に示す変速比状態判定処理を経てギア１（１段）に確定するまでの部分を拡大したシミュレーション図である。ギア２（２段）からギア１（１段）に変更された直後は、アシスト出力が抑制される。次に、ギア１（１段）が仮判定され、電圧出力は、ギア１（１段）の電圧レベルになる。上述したように、ギア２、１の間の歯数の差が大きいため、曖昧な判定にならない。
【0136】
以上のように、本実施形態の電動アシスト自転車２００によれば、第１実施形態において説明した利点に加えて、図４に示すステップＳｔ３において、現在の段をより高精度に判定することができる。
【0137】
以上、本発明について上記第１実施形態及び上記第２実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0138】
例えば、停止している制御装置５０が起動してから、ある変速比Ｇｒに対応するペダル４のアシストが開始されるまで、ペダル４のアシストの大きさを、第１実施形態及び第２実施形態で説明した制御に基づいて制限するように電動アシスト自転車を構成してもよい。
【0139】
また、上記第１実施形態及び上記第２実施形態では、制御装置５０が、Ｎ回以上連続して第１信号Ｓ１（カウンタ入力信号）が入力したときに「現在の段の変速比に入った」と判定して、現在の段に対応する通常出力モードを実行する例を説明した。しかし、制御装置５０に第１信号Ｓ１が始めて（１回）入力したときを「現在の段に入った」と判定して、通常出力モードを実行するようにしても構わない。すなわち、この場合、例えば、モード決定部５７にカウンタ５７Ｃを設ける必要がなく、ステップＳｔ７を省略することができ、モード決定フローＭＦを繰り返す必要がない。
【0140】
以上、本発明について上記第１実施形態及び上記第２実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の電動アシスト自転車を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【0141】
１，２００…電動アシスト自転車、４…ペダル、１０…減速機、５０…制御装置、Ｇｒ…変速比
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7(a)】
【図7(b)】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11(a)】
【図11(b)】
【図11(c)】