JP2016150684A - 車両の電動アシスト制御システム及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行環境に応じた電動アシスト制御を実現すること。【解決手段】車両の電動アシスト制御システム（５０）は、車両の加速度を検出する加速度センサ（５２）と、加速度センサが検出した加速度値及び予め設定された閾値（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）に基づいて車両のアシスト力を調整する制御手段（５１）とを備える。制御手段は、所定時間内に加速度センサが検出した複数の加速度値から最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）とを選出し、最大値と閾値との第１の比較結果と、最小値と閾値との第２の比較結果との組合せに基づいて、アシスト力を調整する。【選択図】図１４

Description

本発明は、車両の電動アシスト制御システム及び車両に関する。

従来、車両の電動アシスト制御システムとして、トルクセンサによって検出されるペダル踏力等に基づいてアシスト力を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１−３参照）。特許文献１に記載のシステムでは、ペダル踏力に加え、車速センサによって車両の車速を検出し、ペダル踏力及び車速に基づいて車両のアシスト力を調整する。特許文献２に記載のシステムでは、ペダル踏力や車速に加え、傾斜センサによって車両の傾斜角を検出し、傾斜角に基づいて車両のアシスト力を調整する。また、特許文献３に記載のシステムでは、トルクセンサによって検出されるペダル踏力に加え、加速度センサによって検出される車両の傾斜角に基づいて車両のアシスト力を調整する。

特開平７−２２３５７９号公報 特開平１１−５９５５８号公報 特開２００４−３０６８１８号公報

しかしながら、上述した特許文献においては、車両の傾斜角を検出することで坂道走行を想定したアシスト制御ができるものの、悪路を走行する場合や、短時間に発進停止を繰り返すような場合等、車両の走行環境に応じた電動アシスト制御を実現するまでには至らなかった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、車両の走行環境に応じた電動アシスト制御を実現することができる車両の電動アシスト制御システム及び車両を提供することを目的とする。

本発明の車両の電動アシスト制御システムは、車両の加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサが検出した加速度値及び予め設定された閾値に基づいて車両のアシスト力を調整する制御手段とを備え、前記制御手段は、所定時間内に前記加速度センサが検出した複数の前記加速度値から第１の加速度値と第２の加速度値とを選出し、前記第１の加速度値と前記閾値との第１の比較結果と、前記第２の加速度値と前記閾値との第２の比較結果との組合せに基づいて、前記アシスト力を調整することを特徴とする。

この構成によれば、所定時間内に加速度センサが検出した加速度値から第１、第２の加速度を選出し、それぞれの加速度値と閾値とを比較した第１の比較結果と第２の比較結果との組合せから、車両の走行環境を推定することができる。そして、第１の比較結果と第２の比較結果との組合せに基づいて、車両の走行環境に応じた電動アシスト制御を実現することができる。

上記車両の電動アシスト制御システムにおいて、前記制御手段は、所定時間内に前記加速度センサが検出した複数の前記加速度値のうち、最大値を前記第１の加速度値として選出し、最小値を前記第２の加速度値として選出することを特徴とする。この構成によれば、第１、第２の加速度値として最大値、最小値を選出することで、所定時間内における車両の加速度値の変化をより正確に検出することができる。

上記車両の電動アシスト制御システムにおいて、前記制御手段は、前記第１の比較結果と前記第２の比較結果との組合せに応じたアシストパターンを予め記憶する記憶部を有することを特徴とする。この構成によれば、第１の比較結果と第２の比較結果の組合せに基づき、車両の走行環境に応じて様々なアシストパターンを記憶部から選択することができる。

上記車両の電動アシスト制御システムにおいて、前記閾値は、第１の閾値と、前記第１の閾値より小さい第２の閾値と、前記第２の閾値より小さい第３の閾値とを有することが好ましい。この構成によれば、第１の加速度と閾値との第１の比較結果のバリエーションと、第２の加速度値と閾値との第２の比較結果のバリエーションが増え、第１の比較結果と第２の比較結果との組み合わせの数を増やすことができる。よって、車両の走行環境をより多くのバリエーションで推定することができ、様々な場面に応じたアシスト制御が可能になる。

上記車両の電動アシスト制御システムにおいて、前記制御手段は、前記第１の加速度値又は前記第２の加速度値のうちいずれか一方が前記第１の閾値以上であって、いずれか他方が前記第１の閾値以上である場合に、アシストを停止する。例えば、所定時間内の加速度値の変化が小さく検出されるため、例えば、車両が下り坂を走行中であると推定することができ、車両の走行環境に応じたアシスト制御が可能になる。

上記車両の電動アシスト制御システムにおいて、前記制御手段は、前記第１の加速度値又は前記第２の加速度値のうちいずれか一方が前記第１の閾値以上であって、いずれか他方が前記第３の閾値以下である場合に、アシストを停止する。例えば、所定時間内の加速度値の変化が比較的高く検出されるため、例えば、車両が悪路を走行中であったり、急発進又は急停止する場合であると推定することができ、車両の走行環境に応じたアシスト制御が可能になる。

上記車両の電動アシスト制御システムは、前記車両の速度を検出する速度センサを備え、前記制御手段は、前記速度センサが検出した速度値及び前記加速度センサが検出した前記加速度値に基づいて前記アシスト力を調整することが好ましい。この構成によれば、加速度値に加え、速度値をアシスト力の調整に利用することで、車両の速度を考慮した車両の走行環境を推定することができ、様々な場面に応じたアシスト制御が可能になる。

上記車両の電動アシスト制御システムにおいて、前記制御手段は、前記速度値が所定値より小さい場合に、前記加速度センサによって検出される加速度値に基づいて前記アシスト力を調整することが好ましい。この構成によれば、速度値から車両の発進停止を推定することができる。よって、車両の発進時又は停止時に、好適なアシスト制御が可能になる。

本発明に係る車両は、上記いずれかの車両の電動アシスト制御システムを備えることを特徴とする。この構成によれば、車両において上記した車両の電動アシスト制御システムにより得られる効果を享受することができる。

本発明の車両の電動アシスト制御システムによれば、所定時間内に検出される加速度値から２つの加速度値を選出し、それぞれの加速度と閾値とを比較した２つの比較結果に基づいてアシスト力を調整することにより、車両の走行環境に応じた電動アシスト制御を実現することができる。

第１の実施の形態に係る車両の電動アシスト制御システムのシステム構成図である。 加速度センサの模式図である。 車両の発進から停止までの一連の動作における加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 第１の実施の形態に係るアシストパターンとモータパワーとを示す表である。 加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 加速度センサの出力の一例を示すグラフである。 第１の実施の形態に係るアシスト制御フローを示す図である。 第１の実施の形態に係るアシストパターン決定フローを示す図である。 第１の実施の形態に係るアシストパターン決定フローを示す図である。 第２の実施の形態に係るアシスト制御フローを示す図である。 第２の実施の形態に係るアシストパターン決定フローを示す図である。 第２の実施の形態に係る車両の電動アシスト制御システムのシステム構成図である。

以下、第１の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る車両の電動アシスト制御システムを自転車に適用した例について説明するが、適用対象となる車両は特に限定されるものではない。例えば、本発明に係る車両の電動アシスト制御システムを、車椅子や台車を含む任意のタイプの車両に適用することができる。また、本実施の形態に係る車両の電動アシスト制御システムは、自転車のペダル踏力をアシストするものとする。

第１の実施の形態に係る車両の電動アシスト制御システムは、加速度センサからの出力に基づいてアシスト力を決定するように構成されている。これにより、車両の走行環境（速度、姿勢、発進停止、路面状況等）を推定し、車両の走行環境に応じてアシスト力を調整するものである。

以下、第１の実施の形態に係る電動アシスト制御システムの構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る車両の電動アシスト制御システム（以下、「電動アシスト制御システム」という）５０のシステム構成図である。なお、図１においては、第１の実施の形態に係る電動アシスト制御システム５０の構成例を示したものであり、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。

図１に示すように、電動アシスト制御システム５０は、システム全体を総括的に制御する制御手段５１と、これに接続された加速度センサ５２、バッテリ５４、モータ５５、コントローラ５６、表示手段５７とを含んで構成される。

加速度センサ５２は、重力加速度を測定することにより、電動アシスト制御システム５０が搭載される車両の走行路の傾斜角を検出する。また、加速度センサ５２は、傾斜角に加え、発進時、停止時や走行時に生じる車両の加速度、走行時の振動等を検出する。加速度センサ５２によって検出された加速度値は、制御手段５１に出力される。なお、加速度センサ５２の構成は後述する。

バッテリ５４は、制御手段５１（インバータユニット）に電力を供給すると共に、制御手段５１を介してモータ５５に電力を供給する。モータ５５は、例えば、電動機の内部に搭載される電動モータで構成される。モータ５５は、自転車のペダル踏力をアシストするものであり、制御手段５１によるアシスト制御の指令に基づいて、例えば、自転車の後輪（不図示）にアシスト力を供給する。

コントローラ５６は、車両に対する運転者から入力される指示を受け付ける。例えば、コントローラ５６は、電動アシスト機能のオン／オフ等の各種調整指示を受け付けることができる。なお、コントローラ５６は、このような運転車からの指示を受け付けるために必要なボタンや、タッチパネル等の入力画面を備えることが好ましい。

表示手段５７は、車両に関する情報を含む任意の情報を表示する。例えば、表示手段５７は、車両の速度やバッテリ残量、コントローラ５６を介して運転者から入力された入力情報や制御手段５１の状態情報、並びに、加速度センサ５２が検出した走行路の傾斜角等の情報を表示することができる。また、表示手段５７は、気温や時刻などの情報を表示するようにしてもよい。

制御手段５１は、例えば、インバータユニットの制御回路で構成される。制御手段５１は、上記した加速度センサ５２等の各構成要素を制御する他、加速度センサ５２や速度センサ５３が検出した加速度値及び速度値に基づいて車両のアシスト力を制御する。このアシスト制御を実現するため、制御手段５１は、車両のアシスト力を決定するための各種情報を記憶する記憶部５１ａを有している。記憶部５１ａは、各種情報として、加速度や速度値に基づいて車両のアシスト力を決定する際の閾値及びアシスト力の制御パターンが記憶されている。閾値及びアシストパターンについては後述する。例えば、制御手段５１は、各種処理を実行するプロセッサや、メモリ等により構成することができる。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。

次に、図２を参照して加速度センサの原理について説明する。図２は、一般的な加速度センサの模式図である。

図２に示すように、加速度センサ５２は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサで構成される。加速度センサ５２は、平面視正方形状の基台５２ａの中央に平面視正方形状の可動部５２ｂを有している。可動部５２ｂの各辺には、基台５２ａと可動部５２ｂとを連結する可撓性の連結部５２ｃが設けられている。連結部５２ｃは、可動部５２ｂの各辺から基台５２ａの外周に向かって放射状に延びており、一端が可動部５２ｂの各辺に連結される一方、他端が基台５２ａに固定されている。

このように構成される加速度センサ５２において、可動部５２ｂは、重力加速度等の加速度を受けることで任意の方向に変位することができる。加速度センサ５２は、可動部５２ｂの変位を取得することにより、加速度を検出することができる。可動部５２ｂの変位を取得する方式としては、静電容量式、ピエゾ抵抗式等が挙げられる。なお、加速度センサ５２は、可動部５２ｂの変位から加速度を検出する構成に限らず、例えば、熱検知式のＭＥＭＳセンサ、可動コイルを動かしてフィードバック電流によって可動コイルを元に戻すサーボ式、又は加速度によって生じる歪を歪ゲージによって測定する歪ゲージ式等により構成されてもよい。

上記したように、加速度センサ５２は、重力加速度から対象物の傾斜角を検出することができる。しかしながら、このような加速度センサ５２を単純に車両に適用した場合、加速度センサ５２は、重力加速度だけでなく、車両の発進停止時や走行中の加速度、さらには、悪路等を走行中の振動等の複数のデータを、それぞれのデータが混在した状態で検出してしまう。よって、走行中の傾斜角等、必要な情報だけを検出したい場合、加速度センサ５２では、必要なデータだけでなく複数のデータが重なって検出されるため、必要な情報以外のデータがノイズとなって正確な測定ができないという問題がある。このノイズを除去するために、出力値の移動平均をとることも考えられるが、例えば、加速の出力値は数秒間にわたって検出されるため、ノイズを適切に除去するまでには至らない。

そこで、第１の実施の形態では、所定時間内における加速度センサ５２の出力値から２つの加速度値を選出し、それぞれの加速度値と閾値とを比較した２つの比較結果の組合せによって、坂道の傾斜、発進停止時の加減速、悪路走行中の振動等、車両の走行環境を推定している。そして、２つの比較結果の組合せに基づいてアシスト力を調整することにより、車両の走行環境に応じた電動アシスト制御を実現することができる。なお、悪路とは、路面状態の悪い道、例えば、凸凹道や未舗装道路を示すものとする。

ここで、図３及び図４を参照して第１の実施の形態に係ると閾値と加速度値との関係、及びアシストパターンについて説明する。図３は、車両の発進から停止までの一連の動作における加速度センサの出力の一例を示すグラフである。図４は、第１の実施の形態に係るアシストパターンとモータパワーとを示す表である。

図３に示すグラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は加速度センサの出力を表している。グラフ上の曲線Ｃは、加速度センサ５２（図１参照）の出力値（加速度値）を表し、
時間軸に平行な３つの直線（図３では一点鎖線、二点鎖線及び破線で示している）は、加速度値からアシスト力を決定するための閾値を表している。第１の実施の形態においては、閾値が値の異なる３つの閾値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によって構成され、閾値Ｓ１を一点鎖線で示し、閾値Ｓ２を二点鎖線で示し、閾値Ｓ３を破線で示している。ここで、閾値Ｓ１（第１の閾値）は３つの閾値の中で最も大きく、閾値Ｓ２（第２の閾値）は閾値Ｓ１より小さく、閾値Ｓ３（第３の閾値）は閾値Ｓ２より小さく設定されている。また、グラフにおいて、閾値Ｓ２より大きく閾値Ｓ１より小さい範囲をＲ１とし、閾値Ｓ１以上の範囲をＲ２とし、閾値Ｓ３より大きく閾値Ｓ２以下の範囲をＲ３とし、閾値Ｓ３以下の範囲をＲ４として定義する。

出力の一例について説明する。加速度センサ５２から検出される加速度値は、曲線Ｃが示すように、通常は、Ｒ１内で一定の値（基準値）に落ち着いている。例えば、車両が発進されると一時的に加速度値が低下する。平坦な道を走行している場合は、Ｒ１内で一定の値（基準値）に落ち着いている。下り坂に進入すると、加速度値は徐々に大きくなり、Ｒ２内でセンサ出力の限界値に留まる。下り坂が終わり再び平坦な道に進入すると、加速度値は徐々に低下し、やがてＲ１内で一定の値（基準値）に落ち着く。一方、上り坂に進入した場合、加速度値は徐々に小さくなり、Ｒ４内でセンサ出力の限界値に留まる。上り坂が終わり、再び平坦な道に進入すると、加速度値は徐々に大きくなり、やがてＲ１内で一定の値（基準値）に落ち着く。そして、車両が停止されると、一時的に加速度値が上昇し、車両が完全に停止した後、加速度値は、Ｒ１内で一定の値（基準値）に落ち着く。このように、加速度センサ５２から検出される加速度値は、車両の走行環境に応じて変化する。第１の実施の形態では、この加速度値から車両の走行状態を推定し、アシスト力の調整を実施する。

次に、加速度値と閾値との比較について説明する。制御手段５１（図１参照）は、加速度センサ５２が検出した加速度値から、所定時間Ｔ（例えば２秒）内で２つの加速度値を選出する。なお、所定時間Ｔは適宜変更が可能である。第１の実施の形態では、２つの加速度値として最大値ＭＡＸ（第１の加速度値）、最小値ＭＩＮ（第２の加速度値）が選出される。そして、最大値ＭＡＸと閾値とが比較され、最大値が上記した範囲（Ｒ１からＲ４）のうち、どの範囲に属するかが決定される。その結果を第１の比較結果とする。一方、最小値ＭＩＮについても同様に閾値と比較され、最小値が上記した範囲（Ｒ１からＲ４）のうち、どの範囲に属するかが決定される。その結果を第２の比較結果とする。第１の実施の形態では、第１の比較結果と第２の比較結果との組合せによって、車両の走行環境を推定し、その組合せに応じたアシストパターンを決定する。

アシストパターンは、図４に示すように、停止、弱、通常、強１、強２の５パターンで構成されており、この順番で、モータ５５（図１参照）のパワーが大きくなるように設定されている。なお、第１の実施の形態では、５つのアシストパターンでアシスト力が調整される構成としたが、この構成に限定されず、パターン数は適宜変更が可能である。

次に、図５から図１３を参照して、加速度センサの出力パターンと車両の走行状態との関係について説明する。図５から図１３は、それぞれ加速度センサの出力の一例を示すグラフであり、加速度センサが検出する加速度値のバリエーションを表している。

図５に示すように、平地を走行している場合（グラフ５ａ）、加速度センサの出力は、一定の値になっている。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ１に属し、最小値ＭＩＮはＲ１に属している。ここで、説明の便宜上、第１の比較結果として最大値ＭＡＸがＲ１に属していることをＭＡＸ（Ｒ１）で表し、第２の比較結果として最小値ＭＩＮがＲ１に属していることをＭＩＮ（Ｒ１）で表す。よって、２つの比較結果の組合せがＭＡＸ（Ｒ１）、ＭＩＮ（Ｒ１）のとき、車両は平地を走行していると推定することができる。

図６に示すように、緩い上り坂（上り坂（小））を走行している場合（グラフ６ａ）や、発進動作の場合（グラフ６ｂ）には、加速度センサの出力は、一時的に低下する。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ１に属し、最小値ＭＩＮはＲ３に属している。ここで、第１の比較結果として最大値ＭＡＸがＲ１に属していることをＭＡＸ（Ｒ１）で表し、第２の比較結果として最小値ＭＩＮがＲ３に属していることをＭＩＮ（Ｒ３）で表す。よって、２つの比較結果の組合せがＭＡＸ（Ｒ１）、ＭＩＮ（Ｒ３）のとき、車両は緩い上り坂を走行している、又は発進したと推定することができる。

図７に示すように、悪路の上り坂を走行している場合（グラフ７ａ）、加速度センサの出力は、急激に変化し、振動が検出される。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ１に属し、最小値ＭＩＮはＲ４に属している。また、急発進動作の場合（グラフ７ｂ）も同様に、急激に出力が変化する。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ１に属し、最小値ＭＩＮはＲ４に属している。ここで、第１の比較結果として最大値ＭＡＸがＲ１に属していることをＭＡＸ（Ｒ１）で表し、第２の比較結果として最小値ＭＩＮがＲ４に属していることをＭＩＮ（Ｒ４）で表す。よって、２つの比較結果の組合せがＭＡＸ（Ｒ１）、ＭＩＮ（Ｒ４）のとき、車両は悪路の上り坂を走行している、又は急発進していると推定することができる。

図８に示すように、緩い下り坂（下り坂（小））を走行している場合（グラフ８ａ）、停止動作の場合（グラフ８ｂ）、加速度センサの出力は一時的に大きくなる。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ２に属し、最小値ＭＩＮはＲ１に属している。また、下り坂を走行中に加速している場合（グラフ８ｃ）は、出力が高い状態から一時的に低下することがある。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ２に属し、最小値ＭＩＮはＲ１に属している。ここで、第１の比較結果として最大値ＭＡＸがＲ２に属していることをＭＡＸ（Ｒ２）で表し、第２の比較結果として最小値ＭＩＮがＲ１に属していることをＭＩＮ（Ｒ１）で表す。よって、２つの比較結果の組合せがＭＡＸ（Ｒ２）、ＭＩＮ（Ｒ１）のとき、車両は緩い下り坂を走行している、又は停止動作、又は下り坂を走行中に加速していると推定することができる。

図９に示すように、急な下り坂（下り坂（大））を走行している場合（グラフ９ａ）、加速度センサの出力は、高い状態で維持される。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ２に属し、最小値ＭＩＮはＲ２に属している。ここで、第１の比較結果として最大値ＭＡＸがＲ２に属していることをＭＡＸ（Ｒ２）で表し、第２の比較結果として最小値ＭＩＮがＲ２に属していることをＭＩＮ（Ｒ２）で表す。よって、２つの比較結果の組合せがＭＡＸ（Ｒ２）、ＭＩＮ（Ｒ２）のとき、車両は急な下り坂を走行していると推定することができる。

図１０に示すように、悪路を走行している場合（グラフ１０ａ）、加速度センサの出力は、振動する。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ２に属し、最小値ＭＩＮはＲ３に属している。また、小刻みな発進停止動作が繰り返される場合（グラフ１０ｂ）、又は上り坂を走行中に停止した場合（グラフ１０ｃ）、加速度センサの出力は一時的に上下する。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ２に属し、最小値ＭＩＮはＲ３に属している。ここで、第１の比較結果として最大値ＭＡＸがＲ２に属していることをＭＡＸ（Ｒ２）で表し、第２の比較結果として最小値ＭＩＮがＲ３に属していることをＭＩＮ（Ｒ３）で表す。よって、２つの比較結果の組合せがＭＡＸ（Ｒ２）、ＭＩＮ（Ｒ３）のとき、車両は悪路を走行している、又は小刻みな発進停止動作が繰り返されている、又は上り坂を走行中に停止したと推定することができる。なお、小刻みな発進停止が行われる状況としては、歩行者が多い道など混雑した道路状況が考えられる。

図１１に示すように、路面の凸凹が大きい悪路（悪路（大））を走行している場合（グラフ１１ａ）、加速度センサの出力は、大きく上下に振動する。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ２に属し、最小値ＭＩＮはＲ４に属している。また、小刻みな急発進急停止動作が繰り返される場合（グラフ１１ｂ）、加速度センサの出力は一時的に大きく上下する。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ２に属し、最小値ＭＩＮはＲ４に属している。ここで、第１の比較結果として最大値ＭＡＸがＲ２に属していることをＭＡＸ（Ｒ２）で表し、第２の比較結果として最小値ＭＩＮがＲ４に属していることをＭＩＮ（Ｒ４）で表す。よって、２つの比較結果の組合せがＭＡＸ（Ｒ２）、ＭＩＮ（Ｒ４）のとき、車両はより路面状況の悪い悪路を走行している、又は小刻みな急発進急停止動作が繰り返されていると推定することができる。

図１２に示すように、上り坂（中）を走行している場合（グラフ１２ａ）、加速度センサの出力は、低い状態で維持される。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ３に属し、最小値ＭＩＮはＲ３に属している。ここで、第１の比較結果として最大値ＭＡＸがＲ３に属していることをＭＡＸ（Ｒ３）で表し、第２の比較結果として最小値ＭＩＮがＲ３に属していることをＭＩＮ（Ｒ３）で表す。よって、２つの比較結果の組合せがＭＡＸ（Ｒ３）、ＭＩＮ（Ｒ３）のとき、車両は上り坂を走行していると推定することができる。

図１３に示すように、急な上り坂（上り坂（大））を走行している場合（グラフ１３ａ）、加速度センサの出力は、より低い状態で維持される。このとき、所定時間Ｔ内の加速度値の最大値ＭＡＸはＲ４に属し、最小値ＭＩＮはＲ４に属している。ここで、第１の比較結果として最大値ＭＡＸがＲ４に属していることをＭＡＸ（Ｒ４）で表し、第２の比較結果として最小値ＭＩＮがＲ４に属していることをＭＩＮ（Ｒ４）で表す。よって、２つの比較結果の組合せがＭＡＸ（Ｒ４）、ＭＩＮ（Ｒ４）のとき、車両は急な上り坂を走行していると推定することができる。

図５から図１３に示したように、制御手段５１は、所定時間Ｔ内における加速度センサ５２の出力値から２つの加速度値を抽出し、それぞれの加速度値と閾値とを比較した２つの比較結果の組合せから車両の走行環境（傾斜、路面の状態、発進停止等）を推定している。そして、２つの比較結果の組合せに基づいてアシスト力を調整することにより、車両の走行環境に応じた電動アシスト制御を実現することができる。

次に、図１４から図１６を参照して、第１の実施の形態に係るアシスト力の制御フローについて説明する。図１４は、第１の実施の形態に係るアシスト制御フローを示す図である。図１５、１６は、第１の実施の形態に係るアシストパターン決定フローを示す図である。

図１４に示すように、先ず、電動アシスト制御システム５０（図１参照）上では、電源がオンされ（ＳＴＡＲＴ）、制御手段５１（図１参照）は、加速度センサ５２（図１参照）が検出した加速度値を取得し（ステップＳＴ１０１）、その加速度値を保存する（ステップＳＴ１０２）。

次に、制御手段５１は、所定時間内に加速度センサ５２から取得した加速度値の保存数をカウントし、保存数が所定数ｎに達したか否かを判断する（ステップＳＴ１０３）。ここで、保存数は０からｎまでの整数で表される。例えば、保存数がｎの場合、所定時間内にｎ＋１個の加速度値が保存されたことを示している。

保存数が所定数ｎに達していない場合（ステップＳＴ１０３：ＮＯ）、保存数に１を加えて（ステップＳＴ１０４）、コントローラ５６（図１参照）のオンオフ状態を確認する（ステップＳＴ１０５）。コントローラ５６がオフの場合（ステップＳＴ１０５：ＮＯ）、そのままアシスト制御を終了し、コントローラ５６がオンの場合（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０１の処理に戻る。

所定時間内に加速度センサ５２から取得した加速度値の保存数が所定数ｎに達した場合（ステップＳＴ１０３：ＹＥＳ）、保存された複数（ｎ＋１個）の加速度値のうち、最大値と最小値を選出して記憶し（ステップＳＴ１０６）、保存数を０にリセットする（ステップＳＴ１０７）。そして、後述するアシストパターン決定フローＦ２００（図１５、図１６参照）で決定されるアシストパターンに基づいて、モータ５５（図１参照）を駆動させる（ステップＳＴ１０８）。そして、ステップＳＴ１０５の処理に進む。

図１５に示すように、アシストパターン決定フローＦ２００では、先ず、所定時間内で検出された複数の加速度値から選出された最大値ＭＡＸと閾値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とを比較する（ステップＳＴ２０１）。ここで、最大値ＭＡＸが閾値Ｓ２より大きく閾値Ｓ１より小さい（Ｒ１に属する）場合、比較結果（第１の比較結果）をＭＡＸ（Ｒ１）とし（ＳＴ２０２ａ）、最大値ＭＡＸが閾値Ｓ１以上（Ｒ２に属する）場合、第１の比較結果をＭＡＸ（Ｒ２）とし（ＳＴ２０２ｂ）、最大値ＭＡＸが閾値Ｓ２以下（Ｒ３又はＲ４に属する）場合、第１の比較結果をＭＡＸ（Ｒ３）として（ＳＴ２０２ｃ）、記憶する。

次に、最小値ＭＩＮについても同様に、閾値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とを比較する（ステップＳＴ２０３）。ここで、最小値ＭＩＮが閾値Ｓ２より大きく閾値Ｓ１より小さい（Ｒ１に属する）場合、比較結果（第２の比較結果）をＭＩＮ（Ｒ１）とし（ステップＳＴ２０４ａ）、最小値ＭＩＮが閾値Ｓ１以上（Ｒ２に属する）場合、第２の比較結果をＭＩＮ（Ｒ２）とし（ステップＳＴ２０４ｂ）、最小値ＭＩＮが閾値Ｓ３より大きく閾値Ｓ２以下（Ｒ３に属する）場合、第２の比較結果をＭＩＮ（Ｒ３）とし（ステップＳＴ２０４ｃ）、最小値ＭＩＮが閾値Ｓ３以下（Ｒ４に属する）場合、第２の比較結果をＭＩＮ（Ｒ４）として（ステップＳＴ２０４ｄ）、記憶する。そして、次の処理へと進む（図１６参照）。

そして、図１６に示すように、第１の比較結果と第２の比較結果とを組合せ、その組合せに応じたアシストパターン（図４参照）を選択する（ステップＳＴ２０５）。例えば、第１の比較結果と第２の比較結果との組合せがＭＡＸ（Ｒ１）、ＭＩＮ（Ｒ１）のとき、車両は平地を走行していると推定され、アシストパターンは「通常」に設定される（ステップＳＴ２０６ａ）。第１の比較結果と第２の比較結果との組合せがＭＡＸ（Ｒ１）、ＭＩＮ（Ｒ３）のとき、車両は緩い上り坂を走行している、又は発進したと推定され、アシストパターンは「通常」に設定される（ステップＳＴ２０６ｂ）。第１の比較結果と第２の比較結果との組合せがＭＡＸ（Ｒ１）、ＭＩＮ（Ｒ４）のとき、車両は悪路の上り坂を走行している、又は急発進していると推定され、アシストパターンは「通常」に設定される（ステップＳＴ２０６ｃ）。

また、第１の比較結果と第２の比較結果との組合せがＭＡＸ（Ｒ２）、ＭＩＮ（Ｒ１）のとき、車両は緩い下り坂を走行している、又は停止動作、又は下り坂を走行中に加速していると推定され、アシストパターンは「停止」又は「弱」に設定される（ステップＳＴ２０６ｄ）。第１の比較結果と第２の比較結果との組合せがＭＡＸ（Ｒ２）、ＭＩＮ（Ｒ２）のとき、車両は急な下り坂を走行していると推定され、アシストパターンは「停止」に設定される（ステップＳＴ２０６ｅ）。第１の比較結果と第２の比較結果との組合せがＭＡＸ（Ｒ２）、ＭＩＮ（Ｒ３）のとき、車両は悪路を走行している、又は小刻みな発進停止動作が繰り返されている、又は上り坂を走行中に停止したと推定され、アシストパターンは「弱」に設定される（ステップＳＴ２０６ｆ）。第１の比較結果と第２の比較結果との組合せがＭＡＸ（Ｒ２）、ＭＩＮ（Ｒ４）のとき、車両はより路面状況の悪い悪路を走行している、又は小刻みな急発進急停止動作が繰り返されていると推定され、アシストパターンは「停止」に設定される（ステップＳＴ２０６ｇ）。

さらに、第１の比較結果と第２の比較結果との組合せがＭＡＸ（Ｒ３）、ＭＩＮ（Ｒ３）のとき、車両は緩い上り坂を走行していると推定され、アシストパターンは「強１」に設定される（ステップＳＴ２０６ｈ）。第１の比較結果と第２の比較結果との組合せがＭＡＸ（Ｒ３）、ＭＩＮ（Ｒ４）のとき、車両は急な上り坂を走行していると推定され、アシストパターンは「強２」に設定される（ステップＳＴ２０６ｋ）。

上記したように、第１の比較結果と第２の比較結果との組合せに基づいて車両の走行環境に応じて様々なアシストパターンを選択することができる。アシストパターンが決定されると、そのアシストパターンを保存して（ステップＳＴ２０７）、アシストパターン決定フローＦ２００を終了する。そして、図１４に示すアシスト制御フローのステップＳＴ１０８に進む。

このように、第１の実施の形態に係る電動アシスト制御システム５０によれば、所定時間内に加速度センサ５２が検出した加速度値から最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮを選出し、それぞれの加速度値と閾値とを比較した第１の比較結果と第２の比較結果との組合せから、車両の走行環境（速度、姿勢、発進停止、路面状況等）を推定することができる。そして、第１の比較結果と第２の比較結果との組合せに基づいて、車両の走行環境に応じた電動アシスト制御を実現することができる。また、加速度センサ５２の出力のみで車両の走行環境に応じたアシスト力の調整が可能なため、ジャイロセンサやトルクセンサ等、他の検出手段を用いることなく、電動アシスト制御が実現される。よって、システム構成の簡略化を図ることができる。

また、所定時間内に加速度センサ５２が検出した複数の加速度値のうち、第１、第２の加速度値として最大値、最小値を選出することにより、所定時間内における車両の加速度値の変化をより正確に検出することができる。また、３つの閾値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と用いたことにより、第１の加速度と閾値との第１の比較結果のバリエーションと、第２の加速度値と閾値との第２の比較結果のバリエーションが増え、第１の比較結果と第２の比較結果との組み合わせの数を増やすことができる。よって、車両の走行環境をより多くのバリエーションで推定することができ、様々な場面に応じたアシスト制御が可能になる。

次に、図１７から図１９を参照して、第２の実施の形態について説明する。図１７は、第２の実施の形態に係るアシスト制御フローを示す図である。図１８は、第２の実施の形態に係るアシストパターン決定フローを示す図である。図１９は、第２の実施の形態に係る車両の電動アシスト制御システムのシステム構成図である。なお、第２の実施の形態においては、システム構成は第１の実施の形態と同じである。第２の実施の形態は、加速度センサ５２によって検出される加速度値に加え、さらに速度センサ５３によって検出される速度値を用いてアシスト力を調整する点で、第１の実施の形態と相違する。

図１９に示すように、第２の実施の形態に係る電動アシスト制御システム１５０は、システム全体を総括的に制御する制御手段５１と、これに接続された加速度センサ５２、速度センサ５３、バッテリ５４、モータ５５、コントローラ５６、表示手段５７とを含んで構成される。ここで、速度センサ５３以外の構成については第１の実施の形態に係る電動アシスト制御システム５０（図１参照）と同一であるため、説明を省略する。

速度センサ５３は、例えば、磁気センサで構成され、車両の速度を検出する。速度センサ５３は、車両の車輪（不図示）の回転数から速度を検出してもよいし、クランク（不図示）の回転数や後述するモータ５５の回転数から速度を検出してもよい。速度センサ５３で検出された速度値は、制御手段５１に出力される。なお、速度センサ５３は、磁気センサに限定されず、車両の速度を検出することができれば、どのようなセンサで構成されてもよい。

以下、第２の実施の形態に係るアシスト力の制御フローについて説明する。図１７に示すように、先ず、電動アシスト制御システム１５０（図１９参照）上では、電源がオンされ（ＳＴＡＲＴ）、制御手段５１（図１９参照）は、速度センサ５３（図１９参照）が検出した速度値を取得し（ステップＳＴ３０１）、その速度値を保存する（ステップＳＴ３０２）。そして、その速度値が所定値未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ３０３）。ここで、所定値は、例えば、速度３ｋｍ／ｈに設定される。なお、所定値は、この値に限定されず、車両が停止中と判断できる値が設定される。

速度値が所定値未満でない場合（ステップＳＴ３０３：ＮＯ）、制御手段５１は、加速度センサ５２（図１９参照）が検出した加速度値を取得し（ステップＳＴ３０４）、その加速度値を保存する（ステップＳＴ３０５）。次に、制御手段５１は、所定時間内に加速度センサ５２から取得した加速度値の保存数をカウントし、保存数が所定数ｎに達したか否かを判断する（ステップＳＴ３０６）。

保存数が所定数ｎに達していない場合（ステップＳＴ３０６：ＮＯ）、保存数に１を加えて（ステップＳＴ３０７）、コントローラ５６（図１９参照）のオンオフ状態を確認する（ステップＳＴ３０８）。コントローラ５６がオフの場合（ステップＳＴ３０８：ＮＯ）、そのままアシスト制御を終了し、コントローラ５６がオンの場合（ステップＳＴ３０８：ＹＥＳ）、ステップＳＴ３０１の処理に戻る。

所定時間内に加速度センサ５２から取得した加速度値の保存数が所定数ｎに達した場合、（ステップＳＴ３０６：ＹＥＳ）、保存された複数（ｎ＋１個）の加速度値のうち、最大値と最小値を選出して記憶し（ステップＳＴ３０９）、保存数を０にリセットする（ステップＳＴ３１０）。そして、第１の実施の形態と同じアシストパターン決定フローＦ２０１（図１５、図１６参照）で決定されるアシストパターンに基づいて、モータ５５（図１９参照）を駆動させる（ステップＳＴ３１１）。そして、ステップＳＴ３０８の処理に進む。

速度値が所定値未満である場合（ステップＳＴ３０３：ＹＥＳ）、後述する第２の実施の形態に係るアシストパターン決定フローＦ４００（図１８参照）で決定されるアシストパターンに基づいて、モータを駆動させる（ステップＳＴ３１２）。そして、ステップＳＴ３０８の処理に進む。

図１８に示すように、アシストパターン決定フローＦ４００では、先ず、制御手段５１が加速度センサ５２から加速度値を取得し（ステップＳＴ４０１）、その加速度値を保存する（ステップＳＴ４０２）。そして、制御手段５１は、その加速度値と閾値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とを比較する（ステップＳＴ４０３）。ここで、加速度値が閾値Ｓ２より大きく閾値Ｓ１より小さい（Ｒ１に属する）場合、アシストパターン（図４参照）は「通常」に設定される（ステップＳＴ４０４ａ）。加速度値が閾値Ｓ１以上（Ｒ２に属する）場合、アシストパターンは「弱」に設定される（ステップＳＴ４０４ｂ）。加速度値が閾値Ｓ２以下（Ｒ３又はＲ４に属する）場合、アシストパターンは「強１」に設定される（ステップＳＴ４０４ｃ）。アシストパターンが決定されると、そのアシストパターンを保存して（ステップＳＴ４０５）、アシストパターン決定フローＦ４００を終了する。そして、図１７に示すアシスト制御フローのステップＳＴ３１２に進む。

このように、第２の実施の形態においても、所定時間内に加速度センサが検出した加速度値から最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮを選出し、それぞれの加速度値と閾値とを比較した第１の比較結果と第２の比較結果との組合せから、車両の走行環境（速度、姿勢、発進停止、路面状況等）を推定することができる。第２の実施の形態では、加速度値に加え、速度センサ５３からの速度値をアシスト力の調整に利用することで、車両の速度を考慮した車両の走行環境を推定することができ、様々な場面に応じたアシスト制御が可能になる。また、速度値が所定値より小さい場合に、加速度センサによって検出される加速度値に基づいてアシスト力を制御する構成にした。この場合、速度値から車両の発進停止を推定することができる。よって車両の発進時又は停止時に、好適なアシスト制御が可能になる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態においては、所定時間内に加速度センサ５２が検出した複数の加速度値から最大値及び最小値を選出する構成としたが、この構成に限定されない。所定時間内に検出された加速度値から２つの加速度を選出すれば、どのような値でもよい。

また、上記実施の形態においては、３つの閾値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と加速度値とを比較する構成としたが、この構成に限定されない。閾値は、１つ又は２つでもよく、４つ以上で構成されてもよい。例えば、閾値を１つとした場合、加速度が閾値以上である場合と、加速度が閾値以下である場合とで比較結果が異なり、２つの加速度値で比較した結果を組合せることで、車両の走行状態を推定することができる。

また、上記実施の形態においては、所定時間内に所定数のデータを断続的に取得する構成としたが、この構成に限定されず、連続的にデータを取得する構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、所定時間内にｎ個の加速度値を取得する構成としたが、連続的に値を取得してもよい。

以上説明したように、本発明は、車両の走行環境に応じた電動アシスト制御を実現することができるという効果を有し、特に、車両の電動アシスト制御システム及び車両に有用である。

５０、１５０ 電動アシスト制御システム
５１ 制御手段
５１ａ 記憶部
５２ 加速度センサ
５３ 速度センサ
Ｓ１ 第１の閾値（閾値）
Ｓ２ 第２の閾値（閾値）
Ｓ３ 第３の閾値（閾値）

Claims (9)

1. 車両の加速度を検出する加速度センサと、
   前記加速度センサが検出した加速度値及び予め設定された閾値に基づいて車両のアシスト力を調整する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、所定時間内に前記加速度センサが検出した複数の前記加速度値から第１の加速度値と第２の加速度値とを選出し、前記第１の加速度値と前記閾値との第１の比較結果と、前記第２の加速度値と前記閾値との第２の比較結果との組合せに基づいて、前記アシスト力を調整することを特徴とする車両の電動アシスト制御システム。
2. 前記制御手段は、所定時間内に前記加速度センサが検出した複数の前記加速度値のうち、最大値を前記第１の加速度値として選出し、最小値を前記第２の加速度値として選出することを特徴とする請求項１に記載の車両の電動アシスト制御システム。
3. 前記制御手段は、前記第１の比較結果と前記第２の比較結果との組合せに応じたアシストパターンを予め記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の電動アシスト制御システム。
4. 前記閾値は、第１の閾値と、前記第１の閾値より小さい第２の閾値と、前記第２の閾値より小さい第３の閾値とを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両の電動アシスト制御システム。
5. 前記制御手段は、前記第１の加速度値又は前記第２の加速度値のうちいずれか一方が前記第１の閾値以上であって、いずれか他方が前記第１の閾値以上である場合に、アシストを停止することを特徴とする請求項４に記載の車両の電動アシスト制御システム。
6. 前記制御手段は、前記第１の加速度値又は前記第２の加速度値のうちいずれか一方が前記第１の閾値以上であって、いずれか他方が前記第３の閾値以下である場合に、アシストを停止することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の車両の電動アシスト制御システム。
7. 前記車両の速度を検出する速度センサを備え、
   前記制御手段は、前記速度センサが検出した速度値及び前記加速度センサが検出した前記加速度値に基づいて前記アシスト力を調整することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の車両の電動アシスト制御システム。
8. 前記制御手段は、前記速度値が所定値より小さい場合に、前記加速度センサによって検出される加速度値に基づいて前記アシスト力を調整することを特徴とする請求項７に記載の車両の電動アシスト制御システム。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の車両の電動アシスト制御システムを備えることを特徴とする車両。

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