JP6325596B2 - 自転車用制御装置、及び自転車用制御装置を備える電動アシスト自転車 - Google Patents

Description

本発明は、自転車用制御装置、及び自転車用制御装置を備える電動アシスト自転車に関する。

乗車時だけでなく電動アシスト自転車を押して歩くときにモータが駆動して車輪駆動をアシストする電動アシスト自転車が知られている。
特許文献１に記載の電動アシスト自転車は、押し歩き用のスイッチを備える。この電動アシスト自転車の制御装置は、押し歩き用のスイッチが押されたとき、ペダルに作用する踏力及びクランクシャフトの回転速度に基づいて押し歩きであるか否かを判定する。そして、制御装置は、押し歩き状態であると判定すると、規定のモードでモータを駆動する。押し歩き用のスイッチは、通常の乗車時の補助駆動力を調整するためのスイッチと兼用されている。

特開２０１２−１４４０６１号公報

従来の電動アシスト自転車では、通常の乗車時の補助駆動力を調整するつもりでスイッチを操作した場合でも、利用者の意図に反して押し歩きのためのモータが駆動されてしまうおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザの意図により忠実に、押し歩き時の車輪駆動のアシストを可能とする自転車用制御装置、及び自転車用制御装置を備える電動アシスト自転車を提供することにある。

（１）上記課題を解決する自転車用制御装置は、自転車の車輪駆動をアシストするためのモータを制御する自転車用制御装置において、１つの第１操作スイッチと、人力駆動力に応じて前記モータを制御する乗車モードから、前記第１操作スイッチの操作に応じて前記モータを駆動するウォークモードに、前記第１操作スイッチの操作によって切り替え可能な制御部とを有し、前記制御部は、前記第１操作スイッチの操作によって前記ウォークモードに切り替えて前記モータが駆動しない待機状態にし、前記待機状態において前記第１操作スイッチが操作されることに基づいて前記ウォークモードで前記モータを駆動する。
上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記ウォークモードにおける前記待機状態のとき、前記第１操作スイッチが操作されて前記第１操作スイッチの操作継続中、前記ウォークモードで前記モータを駆動し、前記第１操作スイッチの操作を止めると、前記モータの駆動を停止する。
上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記ウォークモードにおける前記待機状態のとき、前記第１操作スイッチが操作されると前記ウォークモードで前記モータを駆動し、前記第１操作スイッチの操作後も継続して前記モータを駆動する。

（２）上記自転車用制御装置において、前記入力部は、少なくとも第１操作スイッチと第２操作スイッチとを含む。
（３）上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記乗車モードのときに、前記第１操作スイッチが操作されることによって前記乗車モードから前記ウォークモードに切り替え、前記ウォークモードのときに、前記第２操作スイッチが操作されることによって前記ウォークモードから前記乗車モードに切り替え、前記ウォークモードに切り替えるための第１操作スイッチの操作が終了した後、前記ウォークモードのときに、前記第１操作スイッチが操作されることによって前記モータを駆動する。

（４）上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記ウォークモードのときに、前記第１操作スイッチが操作されている間のみ前記モータを駆動する。
（５）上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記ウォークモードのときに、前記第１操作スイッチが操作されると、前記第２操作スイッチが操作されるまで、前記モータを駆動する。

（６）上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記乗車モードのときに、前記第１操作スイッチが所定時間以上操作されることによって前記乗車モードから前記ウォークモードに切り替えて前記モータの状態を前記ウォークモードにおける前記待機状態にする。

（７）上記自転車用制御装置において、前記入力部は、少なくとも第３操作スイッチと第４操作スイッチとを含み、前記第３操作スイッチは、前記ウォークモードに変更するためのスイッチであり、前記第４操作スイッチは、モードの変更を除く、他の機能のためのスイッチである。

（８）上記自転車用制御装置において、前記第４操作スイッチは、変速スイッチであり、前記制御部は、前記乗車モードのときに前記第４操作スイッチに基づいて変速装置を制御し、前記ウォークモードのときに前記第４操作スイッチに基づく変速を禁止する。

（９）上記自転車用制御装置において、前記乗車モードは、人力駆動力に応じて前記モータに補助力を出力させる第１乗車モードと、前記モータに補助力を出力させない第２乗車モードとを含み、前記制御部は、前記第１乗車モードのときに前記第１操作スイッチが操作されると、前記第２乗車モードに切り替え、前記第２乗車モードのときに前記第１操作スイッチが操作させると、前記ウォークモードに切り替える。

（１０）上記自転車用制御装置において、前記第１乗車モードは、人力駆動力に対する補助力の大きさが異なる複数のアシストモードをさらに含み、前記制御部は、前記乗車モードのときに、前記第１操作スイッチ及び前記第２操作スイッチの操作に応じて、前記複数のアシストモードを切り替える。

（１１）上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記ウォークモードのとき、前記人力駆動力が予め定める値以上になると、前記モータの駆動を停止する。
（１２）上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記ウォークモードのとき、前記自転車の車速が予め定める値以上になると、前記モータの駆動を停止する。

（１３）上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記ウォークモードで前記モータを駆動しているとき、前記自転車の車速が予め定める値以下となるように、前記モータを駆動する。

（１４）上記自転車用制御装置において、前記予め定める値は、設定変更可能である。
（１５）上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記入力部の操作に応じて前記モータを駆動しているとき、車輪の回転速度が予め定める値以下になった場合、前記モータの駆動を停止する。

（１６）上記自転車用制御装置において、前記制御部は、前記モータの駆動を停止するときに、前記モータの出力が徐々に小さくなるように前記モータを制御する。
（１７）上記課題を解決する電動アシスト自転車は、上記のいずれかの自転車用制御装置と前記モータとを含む。

（１８）モータ制御方法は、自転車の車輪駆動をアシストするためのモータを制御するモータ制御方法において、人力駆動力に応じて前記モータを制御する乗車モード、及び入力部の操作に応じて前記モータを駆動するウォークモードを、前記入力部の操作によって切り替え、前記ウォークモードに切り替えた後、前記入力部の操作に応じて前記モータを駆動する。

（１９）上記モータ制御方法において、前記ウォークモードに切り替えるための第１操作スイッチの操作が終了した後、前記ウォークモードのときに、前記第１操作スイッチが再度操作されることによって前記モータを駆動する。

（２０）上記モータ制御方法において、前記ウォークモードのときに電源を切った後、再度電源を投入すると、前記乗車モードで前記モータを制御する。

上記自転車用制御装置、及び自転車用制御装置を備える電動アシスト自転車では、ユーザの意図により忠実に、押し歩き時の車輪駆動のアシストが実行される。

電動アシスト自転車の模式図。 自転車用制御装置のブロック図。 操作部及び表示部の模式図。 モード切替処理の一例のフローチャート。 モード切替処理の一例のフローチャート。 モード切替処理の他の例のフローチャート。 操作部及び表示部の他の形態の模式図。 押し歩き時のスイッチの操作に応じたトルク指令値の波形を示す図。 押し歩き時にモータを強制的に停止するときのトルク指令値の波形を示す図。

（第１実施形態）
図１〜図５を参照して自転車用制御装置について説明する。
以降の説明において、「左側」とは、電動アシスト自転車（自転車）に乗車したユーザの左手側を示し、「右側」とは、電動アシスト自転車に乗車したユーザの右手側を示す。「前方」とは、電動アシスト自転車の前進方向を示す。「後方」とは、電動アシスト自転車の後進方向を示す。

図１に、自転車用制御装置を備える電動アシスト自転車の一例を示す。
電動アシスト自転車は、フレーム２と、フレーム２に回転可能に取り付けられる一対の車輪（前輪４及び後輪６）と、後輪６を駆動するための駆動機構８と、前輪４の向きを変えるためのハンドル１０と、サドル１２と、バッテリー１４と、操作部１６と、表示部１８とを備える。

操作部１６及び表示部１８は、例えば、ハンドル１０に取り付けられる。
バッテリー１４は、例えば、フレーム２若しくはリアキャリアに、またはフレーム２及びリアキャリアの両者に取り付けられる。バッテリー１４は、駆動機構８に電力を供給する。

駆動機構８は、クランク部２０と、クランク部２０の動力を伝達するためのチェーン２２と、後輪６の車軸に取り付けられてチェーン２２により駆動するリアスプロケット２４とを備える。クランク部２０は、クランクシャフト２６と、クランクシャフト２６の回転動力をチェーン２２に伝達するフロントスプロケット２８と、後輪６の駆動をアシストするモータ３０とを備える。

クランクシャフト２６の回転動力は、ワンウェイクラッチを介してフロントスプロケット２８に伝達される。ワンウェイクラッチは、クランクシャフト２６が前回転するときに、クランクシャフト２６の回転動力をフロントスプロケット２８に伝達する一方、クランクシャフト２６が後回転するときにはクランクシャフト２６の回転動力をフロントスプロケット２８に伝達させない。なお、「前回転する」とは、電動アシスト自転車が前進する方向にクランクシャフト２６が回転することを意味する。クランクシャフト２６とフロントスプロケット２８との間の経路に、ワンウェイクラッチを設けない構成にしてもよい。この場合には、後輪６のハブに設けられるコースターブレーキを操作することができる。

モータ３０の回転動力は、減速機構及び伝達機構を介してチェーン２２に伝達される。減速機構は、複数のギア組によりモータ３０の出力軸の回転速度を減速して伝達機構に出力する。伝達機構は、チェーン２２に噛み合うスプロケットとして構成されたり、クランクシャフト２６に回転動力を伝達するギア機構として構成されたりする。

図２に、自転車用制御装置のブロック図を示す。
自転車用制御装置は、制御部３２と、入力部３４（図３参照）とを有する。入力部３４は、ユーザの操作に対応する信号を制御部３２に出力する。制御部３２は、例えば、クランク部２０に配置される。制御部３２は、マイクロコンピュータ、メモリ、モータ３０を駆動するためのインバータを含んで構成される。メモリは、不揮発性メモリを含むことが好ましい。

制御部３２には、モータ３０と、ケイデンスセンサ３６と、トルクセンサ３８と、スピードセンサ４０と、操作部１６と、表示部１８とが接続される。
ケイデンスセンサ３６は、クランク部２０に設けられて、クランクシャフト２６の回転数（１分間あたりの回転数、以下「ケイデンス」という。）を検出する。ケイデンスセンサ３６は、例えば、クランクアームに取り付けられる磁石を検出するセンサによって実現される。

トルクセンサ３８は、クランク部２０に設けられる。クランクシャフト２６とフロントスプロケット２８との間の伝達経路には、クランクシャフト２６の回転力をフロントスプロケット２８に伝達するための動力伝達部材が設けられる。トルクセンサ３８は、実際には前記動力伝達部材に生じるトルクを検出する。トルクは、電動アシスト自転車のペダルに入力される踏力に対応する力（人力駆動力）に相当する。

スピードセンサ４０は、フレーム２のチェーンステイに設けられて、後輪６の回転速度を検出する。スピードセンサ４０は、例えば車輪に取り付けられる磁石を検出するセンサによって実現される。

なお、スピードセンサ４０は、前輪４の回転速度を検出するように構成されてもよい。
制御部３２は、ケイデンスセンサ３６からの信号を受信して、この信号に基づいてケイデンスを計算する。計算したケイデンスは、表示部１８で表示されてもよい。

また、制御部３２は、トルクセンサ３８からの信号を受信して、この信号に基づいてトルクを計算する。
また、制御部３２は、スピードセンサ４０からの信号を受信して、この信号に基づいて電動アシスト自転車の車速を計算する。計算した車速は、表示部１８で表示されてもよい。

制御部３２は、車速とトルクとに基づいてアシスト力を定義し、アシスト力に相当するトルクが発生するようにモータ３０を制御する。アシスト力は予め設定されたマップに基づいて定義される。

マップは、車速に対するアシスト比を規定する。アシスト比は、人力駆動力に対するモータ３０のアシスト力の比率を示す。このようなマップは、モータ３０の動作モードそれぞれに対応して設定されている。制御部３２は、マップではなく、演算式によってアシスト力を定義してもよい。次に、モータ３０の動作モードについて説明する。

＜動作モードの説明＞
制御部３２は、モータ３０の制御態様として複数の動作モードを有する。動作モードを分類すると、乗車モードとウォークモードとに区分される。乗車モードは、電動アシスト自転車にユーザが乗っている状態（以下、「乗車状態」という。）において実行されうるモータ３０の動作モードを示す。具体的には、乗車モードでは、制御部３２は、人力駆動力に応じてモータ３０を駆動する。ウォークモードは、電動アシスト自転車がユーザにより押されている状態（以下、「押し歩き状態」という。）において実行されうるモータ３０の動作モードを示す。具体的には、ウォークモードでは、制御部３２は、入力部３４の操作に応じてモータ３０を駆動したり、モータ３０の駆動を停止したりする。

乗車モードには、ノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬモード）と、オフモード（ＯＦＦモード）とが含まれる。ノーマルモードは、規定態様でモータ３０を駆動する動作モードである。オフモードは、モータ３０を駆動しない動作モードである。

乗車モードには、さらに、人力駆動力に対する補助力の大きさが異なる複数のモードが含まれる。乗車モードには、ハイモード（ＨＩＧＨモード）と、エコモード（ＥＣＯモード）が含まれることが好ましい。ハイモードは、所定の車速範囲において、ノーマルモードよりも大きいアシスト力を発生させる動作モードである。エコモードは、所定の車速範囲において、ノーマルモードよりも小さいアシスト力を発生させる動作モードである。ウォークモードは、歩行速度範囲において、モータ３０を駆動可能な動作モードである。ウォークモードでは、次の車速制限制御が実行される。車速制限制御では、制御部３２は、ウォークモードでモータ３０を駆動しているとき、車速が予め定める値以上になると、このモータ３０の駆動を停止する。これにより、車速が予め定める値よりも大きくなることが抑制される。この予め定める値は、例えばモータ３０の駆動を停止するときの値と等しく、ユーザによって設定可能としてもよい。

また、ウォークモードでは、さらに次の車速抑制制御が実行される。車速抑制制御では、制御部３２は、ウォークモードでモータ３０を駆動しているとき、車速が予め定める値以下となるように、モータ３０を駆動する。これにより、車速が予め定める値よりも大きくなることが抑制される。

なお、上記「予め定める値（上限値）」は設定変更可能に構成されることが好ましい。電動アシスト自転車のユーザによって歩く速度が異なるためである。この予め定める値を設定するためのスイッチは例えば操作部１６に設けられる。予め定める値は、例えば時速３〜５ｋｍに選ばれる。

また、ウォークモードでは、次のトルク制限制御が実行される。トルク制限制御では、制御部３２は、ウォークモードでモータ３０を駆動しているとき、トルク（人力駆動力）が予め定める値以上になると、モータ３０の駆動を停止する。これにより、ユーザがペダリングを行っているときには、モータ３０が駆動されない。

図３に、表示部１８を示す。表示部１８は、モータ３０の動作モードを表示する。表示部１８は、例えば、図３に示すように、ハンドル１０の左側グリップ１０ａの右側の近傍に配置される。表示部１８には、第１〜第５表示灯５２，５４，５６，５８，６０が設けられている。第１表示灯５２は、動作モードがハイモードであるときに点灯する。第２表示灯５４は、動作モードがノーマルモードであるときに点灯する。第３表示灯５６は、動作モードがエコモードであるときに点灯する。第４表示灯５８は、動作モードがオフモードであるときに点灯する。第５表示灯６０は、動作モードがウォークモードであるときに点灯する。表示部１８は、例えばＬＥＤ表示装置または液晶表示装置によって構成されてもよい。表示部１８が、液晶表示装置によって構成される場合、第１〜第５表示灯５２，５４，５６，５８，６０の代わりに各動作モードに対応する文字が表示される。この場合、表示部１８に、選択された動作モードに対応する文字のみを表示しても、選択された動作モードに対応する文字を他の動作モードに対応する文字とは区別して表示するようにしてもよい。

＜動作モードの切替＞
図３に、操作部１６を示す。モータ３０の動作モードは入力部３４が操作されることによって切り替えられる。操作部１６は、グリップの近傍に設けられる。本実施形態では、操作部１６は、例えば、左側グリップ１０ａの近傍でかつ表示部１８の近傍で、表示部１８と左側グリップ１０ａの間に設けられる。操作部１６には、入力部３４として、２個のスイッチが設けられている。スイッチは、例えば、押しボタン式のスイッチ、タッチ式のスイッチ、またはスライド式のスイッチ等により構成される。本実施形態では、入力部３４は、第１操作スイッチ４２及び第２操作スイッチ４４を含む。ハンドル１０に操作部１６を取り付けた時に、第１操作スイッチ４２は、第２操作スイッチ４４よりも下方に配置される。

第１操作スイッチ４２及び第２操作スイッチ４４は、操作されることにより制御部３２に操作信号を出力する。ここでは、第１操作スイッチ４２及び第２操作スイッチ４４は、押される度に、操作信号を出力する。制御部３２は、第１操作スイッチ４２から出力される操作信号と、第２操作スイッチ４４から出力される操作信号を受信し、これらの操作信号に基づいてモータ３０の動作モードを切り替える。

制御部３２は、原則として、乗車モードの実行中（ハイモード、ノーマルモード、エコモードのいずれかのとき）、第１操作スイッチ４２から出力される操作信号を受信すると、アシスト力を弱める方向に動作モードを切り替える。

また、制御部３２は、原則として、乗車モードの実行中（ノーマルモード、エコモード、ＯＦＦモードのいずれかのとき）、第２操作スイッチ４４から出力される操作信号を受信すると、アシスト力を強める方向に動作モードを切り替える。

また、制御部３２は、乗車モードにおいて、所定のスイッチ操作が行われると、動作モードを乗車モードからウォークモードに切り替える。以下、モード切替処理について説明する。

図４及び図５に、モード切替処理の一例のフローチャートを示す。なお、図５は、図４の続きのフローチャートであり、図４の「Ａ」が図５の「Ａ」に続く。
図４は、第１操作スイッチ４２の押下状態に基づく制御部３２の処理を示し、図５は、第２操作スイッチ４４の押下状態に基づく制御部３２の処理を示す。このモード切替処理では、まず、第１操作スイッチ４２の押下状態に基づいて各種の処理を実行し、次いで、第２操作スイッチ４４の押下状態に基づいて各種の処理を実行する。なお、制御部３２は、モード切替処理を所定周期毎に繰り返し実行する。

図４を参照して、第１操作スイッチ４２のスイッチ状態に基づく処理（ステップＳ１１〜ステップ１９の処理）について説明する。ステップＳ１１では、制御部３２は、第１操作スイッチ４２の押下状態と第２操作スイッチ４４の押下状態を読み込む。例えば、制御部３２は、第１操作スイッチ４２から操作信号（押下状態を示す信号）を受信するときは、第１操作スイッチ４２が押下状態にあると判定し、第１操作スイッチ４２から操作信号を受信しないときは、第１操作スイッチ４２が押下状態にないと判定する。制御部３２は、第２操作スイッチ４４から操作信号（押下状態を示す信号）を受信するときは、第２操作スイッチ４４が押下状態にあると判定し、第２操作スイッチ４４から操作信号を受信しないときは、第２操作スイッチ４４が押下状態にないと判定する。

ステップＳ１２では、制御部３２は、第１操作スイッチ４２が押下状態にあるか否かを判定する。第１操作スイッチ４２が押下状態にあると判定するときは（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１３に移行し、第１操作スイッチ４２が押下状態にないと判定するときは（ＮＯ判定）、ステップＳ２１に移行して第２操作スイッチ４４についての処理を実行する。

ステップＳ１３では、制御部３２は、第１操作スイッチ４２について前回処理時のスイッチ状態をメモリから読み込み、前回処理時のスイッチ状態が押下状態であったか否かを判定する。前回処理時のスイッチ状態が押下状態でなかった場合には（ＮＯ判定）、ステップＳ１４に移行する。一方、前回処理時のスイッチ状態が押下状態であった場合には（ＹＥＳ判定）、ステップＳ２１に移行して第２操作スイッチ４４についての処理を実行する。

すなわち、ステップＳ１１〜ステップＳ１３の処理では、第１操作スイッチ４２が操作されていない状態から操作されたか否かを検出している。そして、第１操作スイッチ４２が操作されていない状態から操作された場合に、以降の処理で、動作モードの切替を実行することができる（ステップＳ１４〜ステップＳ１７）。

ステップＳ１４では、制御部３２は、動作モードが乗車モードであるか否かを判定する。動作モードが乗車モードであるときは（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１５に移行する。乗車モードでないとき、すなわちウォークモードであるときは（ＮＯ判定）、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１５では、制御部３２は、動作モードがオフモード（ＯＦＦモード）であるか否かを判定する。動作モードがオフモード以外のモードであるときは（ＮＯ判定）、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１５の判定で、動作モードがオフモードであるときは（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１６では、制御部３２は、アシスト力が弱くなる方向に動作モードを切り替える。例えば、制御部３２は、ハイモードであれば動作モードをノーマルモードに切り替え、ノーマルモードであれば動作モードをエコモードに切り替え、エコモードであれば動作モードをオフモードに切り替える。

ステップＳ１７では、制御部３２は、動作モードをオフモードから待機状態のウォークモードに切り替える。「待機状態のウォークモード」とは、モータ３０をウォークモードで駆動させる指令を待つ状態を示す。すなわち、ステップＳ１７では、モータ３０は停止状態にある。

ステップＳ１８では、制御部３２は、モータ３０をウォークモードで駆動しているか否かを判定する。ウォークモードは、ウォークモードでモータ３０を駆動する状態と、モータ３０をウォークモードで駆動させる指令を待つ待機状態とのいずれかの状態にある。このステップ（ステップＳ１８）では、制御部３２がこれらのいずれの状態にあるかを判定する。

そして、制御部３２がウォークモードでモータ３０を駆動していないときは（ＮＯ判定）、ステップＳ１９に移行して、制御部３２は、ウォークモードでモータ３０を駆動する。ウォークモードでモータ３０を駆動しているときは（ＹＥＳ判定）、ステップＳ２１に移行して第２操作スイッチ４４についての処理を実行する。

ステップＳ１４〜ステップＳ１９の処理は、次のことを意味する。制御部３２は、動作モードがオフモード以外の乗車モードであるとき、第１操作スイッチ４２が押下されると、アシスト力が弱くなる方向に動作モードを切り替える。制御部３２は、動作モードがオフモードであるとき、第１操作スイッチ４２が押下されると、動作モードをオフモードからウォークモードに切り替える。この時点では、制御部３２は、モータ３０を駆動させず次の指令を待つ待機状態になる。制御部３２は、動作モードがウォークモードであってかつモータ３０が停止中であるとき、第１操作スイッチ４２が押下されると、ウォークモードでモータ３０を駆動する。制御部３２は、動作モードがウォークモードであってかつモータ３０が駆動中であるとき、第１操作スイッチ４２が押下されると、モータ３０の動作モードを変更しない。制御部３２は、動作モードがウォークモードであってかつモータ３０が駆動中であるとき、第１操作スイッチ４２及び第２操作スイッチ４４がともに押下されないとき、モータ３０の動作モードを変更しないで、モータ３０を駆動し続ける。

次に、図５を参照して、第２操作スイッチ４４のスイッチ状態に基づく処理（ステップＳ２１〜ステップＳ２９の処理）について説明する。ステップＳ２１では、制御部３２は、第２操作スイッチ４４が押下状態にあるか否かを判定する。第２操作スイッチ４４が押下状態にあると判定するときは（ＹＥＳ判定）、ステップＳ２２に移行し、第２操作スイッチ４４が押下状態にないと判定するときは（ＮＯ判定）、ステップＳ２９に移行する。ステップＳ２９では、第２操作スイッチ４４のスイッチ状態をメモリに記憶する。なお、ステップＳ２９で記憶される各スイッチのスイッチ状態は、次回のモード切替処理において前回処理時のスイッチ状態として読み込まれる。

ステップＳ２２では、制御部３２は、第２操作スイッチ４４について前回処理時のスイッチ状態をメモリから読み込み、前回処理時のスイッチ状態が押下状態であったか否かを判定する。前回処理時のスイッチ状態が押下状態でなかった場合には（ＮＯ判定）、ステップＳ２３に移行する。一方、前回処理時のスイッチ状態が押下状態であった場合には（ＹＥＳ判定）、ステップＳ２９に移行する。

すなわち、ステップＳ２１及びステップＳ２２の処理では、第２操作スイッチ４４が操作されていない状態から操作されたか否かを検出している。そして、第２操作スイッチ４４が操作されていない状態から操作された場合に、以降の処理で、動作モードの切替を実行することができる（ステップＳ２３〜ステップＳ２６，ステップＳ２８）。

ステップＳ２３では、制御部３２は、動作モードが乗車モードであるか否かを判定する。動作モードが乗車モードであるときは（ＹＥＳ判定）、ステップＳ２４に移行する。乗車モードでないとき、すなわちウォークモードであるときは（ＮＯ判定）、ステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２４では、制御部３２は、動作モードがハイモード（ＨＩＧＨモード）であるか否かを判定する。動作モードがハイモード以外のモードであるときは（ＮＯ判定）、ステップＳ２５に移行する。ステップＳ２４の判定で、動作モードがハイモードであるときは（ＹＥＳ判定）、ステップＳ２９に移行する。

ステップＳ２５では、制御部３２は、アシスト力が強くなる方向に動作モードを切り替える。例えば、制御部３２は、オフモードであれば動作モードをエコモードに切り替え、エコモードであれば動作モードをノーマルモードに切り替え、ノーマルモードであれば動作モードをハイモードに切り替える。

ステップＳ２６では、制御部３２は、モータ３０をウォークモードで駆動しているか否かを判定する。ウォークモードは、ウォークモードでモータ３０を駆動する状態と、モータ３０をウォークモードで駆動させる指令を待つ待機状態とのいずれかの状態にある。このステップ（ステップＳ２６）では、制御部３２がこれらのいずれの状態にあるかを判定する。そして、制御部３２がウォークモードでモータ３０を駆動しているときは（ＹＥＳ判定）、ステップＳ２７に移行して、制御部３２はモータ３０の駆動を停止する。一方、制御部３２がウォークモードでモータ３０を駆動していないときは（ＮＯ判定）、ステップＳ２８に移行して、動作モードをオフモードに切り替える。

すなわち、ステップＳ２３〜ステップＳ２８の処理は、次のことを意味する。制御部３２は、動作モードがハイモードであるとき、第２操作スイッチ４４が押下されると、モータ３０の動作モードを変更しない。制御部３２は、動作モードがハイモード以外の乗車モードであるとき、第２操作スイッチ４４が押下されると、アシスト力が強くなる方向に動作モードを切り替える。制御部３２は、動作モードがウォークモードであってかつモータ３０が駆動中であるとき、第２操作スイッチ４４が押下されると、モータ３０の駆動を停止する。制御部３２は、動作モードがウォークモードであってかつモータ３０が停止中であるとき、第２操作スイッチ４４が押下されると、動作モードをウォークモードからオフモードに切り替える。

以下、本実施形態に係る自転車用制御装置及び電動アシスト自転車の効果を説明する。
制御部３２は、ウォークモードに切り替えた後、入力部３４の操作に応じてモータ３０を駆動したり停止したりするため、ユーザの意図により忠実に、押し歩き時の車輪駆動のアシストが実行される。

また、第１操作スイッチ４２の操作が２回実行されなければ、ウォークモードでモータ３０が駆動されないため、操作の間違いにより、乗車モードからウォークモードに切り替えられたとしても、直ぐにはモータ３０が駆動開始されない。そして、一旦、ウォークモードでモータ３０が駆動を開始すると、その後、第１操作スイッチ４２を押し続けることなく、モータ３０の駆動を継続させることができる。

また、一つのスイッチが２つの操作機能を備える。すなわち、第１操作スイッチ４２が、乗車モードを切り替える機能と、ウォークモードでモータ３０を駆動させる機能を有する。このため、各機能毎にスイッチが設けられる場合に比べて、操作部１６の部品点数を少なくすることができる。

制御部３２は、ウォークモードのとき、電動アシスト自転車の車速が予め定める値以上（上限値以上）になると、モータ３０の駆動を停止するため、ユーザの歩行速度以上に電動アシスト自転車の車速が大きくなり過ぎることを抑制することができる。

（第２実施形態）
図６を参照して、他の実施形態に係る制御部３２について説明する。本実施形態に係る制御部３２は、第１実施形態に示した制御部３２と同じ構成を有する。以降の説明では、各構成には、第１実施形態に示した制御部３２における対応構成と同じ符号を付す。

本実施形態に係る制御部３２と第１実施形態に係る制御部３２とは、実行に係るモード切替処理が異なる。特に、第１操作スイッチ４２についての処理が異なる。第２操作スイッチ４４についての処理は、第１実施形態におけるモード切替処理と同じであるのでその説明を省略する。図６に示す「Ａ」以降は、図５の「Ａ」に続く。以下に、第１操作スイッチ４２についての処理について説明する。

本実施形態に係る制御部３２では、前回処理時における第１操作スイッチ４２のスイッチ状態が押下状態でなく、かつ今回処理時における第１操作スイッチ４２のスイッチ状態が押下状態であるときは、第１実施形態と同様の処理を実行する。すなわち、本実施形態の図６のステップＳ３１〜ステップＳ３９は第１実施形態のステップＳ１１〜ステップＳ１９とそれぞれ同じであるのでその説明を省略する。今回処理時における第１操作スイッチ４２のスイッチ状態が押下状態でないときは、第１実施形態における処理と異なり、前回処理時における第１操作スイッチ４２のスイッチ状態に基づいて所定の処理を実行する。

ステップＳ３２において、制御部３２が、第１操作スイッチ４２が押下状態にないと判定するとき、ステップＳ４１に移行する。
ステップＳ４１では、制御部３２は、第１操作スイッチ４２について前回処理時のスイッチ状態を読み込み、前回処理時のスイッチ状態が押下状態であったか否かを判定する。前回処理時のスイッチ状態が押下状態でなかった場合には（ＮＯ判定）、ステップＳ２１（図５参照）に移行する。一方、前回処理時のスイッチ状態が押下状態であった場合には（ＹＥＳ判定）、ステップＳ４２に移行して、制御部３２は、モータ３０をウォークモードで駆動しているか否かを判定する。

制御部３２がウォークモードでモータ３０を駆動していないときは（ＮＯ判定）、ステップＳ２１（図５参照）に移行して第２操作スイッチ４４についての処理を実行する。制御部３２がウォークモードでモータ３０を駆動しているときは（ＹＥＳ判定）、ステップＳ４３に移行してモータ３０の駆動を停止する。

すなわち、ステップＳ４１〜ステップＳ４３の処理は、次のことを意味する。
制御部３２は、動作モードがウォークモードであってかつモータ３０が駆動中であるとき、第１操作スイッチ４２が押下状態から非押下状態になると、すなわち第１操作スイッチ４２が操作されている状態から操作されていない状態になると、ウォークモードでのモータ３０の駆動を停止する。制御部３２は、動作モードがウォークモードであってかつモータ３０が駆動中であるとき、第１操作スイッチ４２の押下状態が維持されていると（ステップＳ３３におけるＹＥＳ判定）、動作モードを変更しない。すなわち、ウォークモードでのモータ３０の駆動状態は、第１操作スイッチ４２の連続した押下（押し続けること）により維持される。

このように、本実施形態では、第１操作スイッチ４２の押下状態の持続でウォークモードでのモータ駆動が維持され、第１操作スイッチ４２の押下状態が解除されると（非押下状態になるとき）、ウォークモードでのモータ３０の駆動が停止する。

以下、本実施形態に係る自転車用制御装置の効果を説明する。
第１操作スイッチ４２の操作を止めるだけで、モータ３０によるアシストを解除することができる。

（第３実施形態）
図７を参照して、操作部１６及び表示部１８の別の形態を説明する。以下、第１実施形態に示した操作部１６及び表示部１８と同じ構成については同一符号を付して、その説明を省略する。なお、第１実施形態では、入力部３４は、他の装置と独立に設けられているが、本実施形態では、入力部３４としての操作部１６の一部の機能が変速操作ユニット６２に設けられる。

操作部１６は、入力部３４として、第２操作スイッチ４４と、第１操作スイッチ４２とを有する。第２操作スイッチ４４及び第１操作スイッチ４２は、第１実施形態に示す第２操作スイッチ４４と第１操作スイッチ４２と同様の機能を有し、動作モードを変更することができるが、これらによってウォークモードにおいてモータ３０の駆動および停止させることはできない。

変速操作ユニット６２には、変速スイッチ６６と第３操作スイッチ６８とが設けられている。変速スイッチ６６は、自転車に設けられる変速装置のギア比を変更するためのスイッチである。変速操作ユニット６２の変速段数（変速装置のギア比に対応する数字）を示す表示部６４を有する。第３操作スイッチ６８は、変速操作ユニット６２の近傍に設けられる。第３操作スイッチ６８は、ハンドル１０のグリップを握った状態で、親指が届く範囲内に配置されることが好ましい。これにより、グリップを握った状態で第３操作スイッチ６８を操作することが可能になる。本実施形態では、ハンドル１０の右側グリップ１０ｂの近傍に変速操作ユニット６２が取り付けられる。

第３操作スイッチ６８は、ウォークモードにおいてモータ３０を駆動および停止させるためのスイッチである。制御部３２は、オフモード及びウォークモードのいずれかのモードのときのみ第３操作スイッチ６８からの操作信号を受信する。そして、制御部３２は、第３操作スイッチ６８の操作を第１操作スイッチ４２の操作と同じとみなして、第１操作スイッチ４２の操作に対応するモード切替処理を実行する。例えば、制御部３２は、第３操作スイッチ６８の操作に基づいて第１または２実施形態と同様のモード切替処理を実行する。

制御部３２は、動作モードがオフモードであるとき、第３操作スイッチ６８が押下されると、動作モードをオフモードからウォークモードに切り替える。この時点では、制御部３２は、モータ３０を駆動させず次の指令を待つ待機状態になる。制御部３２は、動作モードがウォークモードであってかつモータ３０が停止中であるとき、第３操作スイッチ６８が押下されると、ウォークモードでモータ３０を駆動する。制御部３２は、動作モードがウォークモードであって、かつモータ３０が駆動中であるとき、第３操作スイッチ６８が押下状態から非押下状態になると、ウォークモードでのモータ３０の駆動を停止する。

制御部３２は、動作モードがウォークモードであってかつモータ３０が駆動中であるとき、第３操作スイッチ６８の押下状態が維持されていると、動作モードを変更しない。すなわち、ウォークモードでのモータ３０の駆動状態は、第３操作スイッチ６８を押し続けることにより維持される。

また、制御部３２は、変速スイッチ６６に基づく変速を動作モードによって許可または禁止する。例えば、制御部３２は、乗車モードのとき、変速スイッチ６６に基づく変速を許容し、ウォークモードのとき、変速スイッチ６６に基づく変速を禁止する。これによって押し歩きしているときに、変速段数が変更されることで車速が急に変化することを抑制することができる。

本実施形態では、動作モードを変更するためのスイッチからウォークモードにおいてモータ３０を駆動するためのスイッチを独立して設けることができるため、ウォークモードにおいてモータ３０を駆動するためのスイッチを押し歩くときに操作しやすい場所に配置し易くすることができる。

（その他の実施形態）
・上記第１及び第２実施形態では、制御部３２は、動作モードがオフモードにあるときに、第１操作スイッチ４２が押されると、動作モードをオフモードからウォークモードに切り替えるが（ステップＳ１５，ステップＳ３５）、ウォークモードへの切替条件を次のように構成してもよい。例えば、制御部３２は、動作モードがオフモードにあるときに、第１操作スイッチ４２の押下状態が所定時間以上にわたって持続されるときに、動作モードをオフモードからウォークモードに切り替える。この構成では、ユーザの意思に反して動作モードがオフモードからウォークモードに切り替わることを抑制することができる。

・上記第１実施形態及び第２実施形態に係る自転車用制御装置において、次の構成を備えることが好ましい。制御部３２は、ウォークモードのときに電源を切った後、再度電源を投入すると、乗車モード（例えば、ノーマルモードまたはＯＦＦモード）でモータ３０を制御する。また、制御部３２は、動作モードがいずれの場合であっても、電源を切った後、再度電源を投入すると乗車モード（例えば、ノーマルモードまたはＯＦＦモード）でモータ３０を制御してもよい。この場合、電動アシスト自転車を使用する際に電源を入れると、常に、乗車モードで立ち上がるため、ユーザは、使用開始時には常に乗車モードで電動アシスト自転車を使用することができる。

・上記の各実施形態において、制御部３２は、第１操作スイッチ４２または第３操作スイッチ６８に基づいて、モータ３０の駆動を開始する時、モータ３０を駆動するためのトルク指令値を徐々に上昇させることが好ましい（図８参照）。トルク指令値は、例えば、モータ３０に供給する電流値である。これによってウォークモードでモータ３０を駆動するときに自転車を円滑に発進させることができる。制御部３２が出力するトルク指令値が最大になるまでの時間Ｔ１は、１秒〜５秒に選ばれ、例えば３秒に選ばれる。

・上記の各実施形態において、制御部３２は、ウォークモードのとき、モータ３０の出力トルクが予め定めるトルク値Ｔｍ以下となるようにモータ３０を制御することが好ましい（図８参照）。この予め定めるトルク値Ｔｍは、例えば上り坂において自転車を押し歩くときに、自転車の速度が上昇することを抑制するように選ばれる。速度が予め定める速度に達していない場合であっても、モータ３０の出力トルクが制限されるため、結果としてモータ３０によって駆動される自転車の車速を抑制することができる。

・上記の各実施形態において、制御部３２は、第１操作スイッチ４２または第３操作スイッチ６８に基づいて、モータ３０の駆動を停止する時、モータ３０を駆動するためのトルク指令値を徐々に減少させることが好ましい（図８参照）。トルク指令値は、例えば電流値である。制御部３２が出力するトルク指令値が最小（＝０）になるまでの時間Ｔ２は、５０ミリ秒以上、１秒以下に選ばれる。これによってウォークモードでモータ３０の駆動を停止するときに、クランクシャフト２６が逆回転してしまうことを抑制することができる。

・上記の各実施形態において、制御部３２は、ウォークモードでモータ３０の駆動しているときに、車輪の回転速度が予め定める値以下になると、モータ３０の駆動を停止させることが好ましい。予め定める値は、例えばゼロである。例えば自転車のブレーキをかけた場合には、モータ３０が駆動されていても、車輪の回転速度が低くなる。したがって、押し歩き時にモータ３０のアシストを使用していても、自転車のブレーキをかければモータ３０の駆動を容易に停止させることができる。なお、予め定める値が所定値（ゼロより大きい値）であるときは、制御部３２は、モータ３０の駆動を停止するときに、モータ３０の出力が徐々に小さくなるようにモータ３０が制御される。

・上記の各実施形態において、制御部３２は、ウォークモードでモータ３０を駆動しているときに、モータ３０に所定以上の負荷が与えられると、モータ３０の駆動を強制的に停止させることが好ましい。モータ３０に所定以上の負荷が与えられて、モータ３０の駆動を停止させるとき、制御部３２は、モータ３０を駆動するためのトルク指令値を徐々に減少させることが好ましい（図９参照）。制御部３２が出力するトルク指令値が最小（＝０）になるまでの時間Ｔ３は、１秒以上、２０秒以下に選ばれ、例えば５秒に選ばれる。これによってモータ３０に高い負荷がかかる路面（例えば急な坂道）を押し歩いているときに、モータ３０が停止してしまう場合であっても、ユーザはアシスト力の低下を感じて、これに対応することができる。

・上記の第３実施形態において、第３操作スイッチ６８は、ハンドル１０の右側グリップ１０ｂの近傍に設けられているが、左側グリップ１０ａの近傍に設けられてもよい。
・上記の各実施形態において、表示部１８，６４は、操作部１６とは別体で設けられてもよい。この場合、表示部１８，６４は、例えばハンドル１０の左右方向の中央部に設けられてもよい。

・上記の各実施形態において、ウォークモードでモータ３０を停止しているときと、モータ３０を駆動しているときとで、表示部１８，６４の表示状態を変更するように構成してもよい。例えばウォークモードでモータ３０を停止しているときには、第５表示灯６０が点灯し、モータ３０を駆動しているときには、第５表示灯６０が点滅させる。また第５表示灯６０の色を変更してもよい。表示部１８，６４を液晶表示装置によって構成される場合には、ウォークモードでモータ３０を停止しているときと、モータ３０を駆動しているときとで、表示される文字を変更してもよい。

２…フレーム、４…前輪、６…後輪、８…駆動機構、１０…ハンドル、１０ａ…左側グリップ、１０ｂ…右側グリップ、１２…サドル、１４…バッテリー、１６…操作部、１８…表示部、２０…クランク部、２２…チェーン、２４…リアスプロケット、２６…クランクシャフト、２８…フロントスプロケット、３０…モータ、３２…制御部、３４…入力部、３６…ケイデンスセンサ、３８…トルクセンサ、４０…スピードセンサ、４２…第１操作スイッチ、４４…第２操作スイッチ、５２…第１表示灯、５４…第２表示灯、５６…第３表示灯、５８…第４表示灯、６０…第５表示灯、６２…変速操作ユニット、６４…表示部、６６…変速スイッチ、６８…第３操作スイッチ。

Claims (11)

1. 自転車の車輪駆動をアシストするためのモータを制御する自転車用制御装置において、
   １つの第１操作スイッチと、
   人力駆動力に応じて前記モータを制御する乗車モードから、前記第１操作スイッチの操作に応じて前記モータを駆動するウォークモードに、前記第１操作スイッチの操作によって切り替え可能な制御部とを有し、
   前記制御部は、前記第１操作スイッチの操作によって前記ウォークモードに切り替えて前記モータが駆動しない待機状態にし、前記待機状態において前記第１操作スイッチが操作されることに基づいて前記ウォークモードで前記モータを駆動する自転車用制御装置。
2. 前記制御部は、前記ウォークモードにおける前記待機状態のとき、前記第１操作スイッチが操作されて前記第１操作スイッチの操作継続中、前記ウォークモードで前記モータを駆動し、前記第１操作スイッチの操作を止めると、前記モータの駆動を停止する
   請求項１に記載の自転車用制御装置。
3. 前記制御部は、前記ウォークモードにおける前記待機状態のとき、前記第１操作スイッチが操作されると前記ウォークモードで前記モータを駆動し、前記第１操作スイッチの操作後も継続して前記モータを駆動する
   請求項１に記載の自転車用制御装置。
4. 前記制御部は、前記乗車モードのときに、前記第１操作スイッチが所定時間以上操作されることによって前記乗車モードから前記ウォークモードに切り替えて前記モータの状態を前記ウォークモードにおける前記待機状態にする
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
5. 前記制御部は、前記ウォークモードのとき、前記人力駆動力が予め定める値以上になると、前記モータの駆動を停止する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
6. 前記制御部は、前記ウォークモードのとき、前記自転車の車速が予め定める値以上になると、前記モータの駆動を停止する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
7. 前記制御部は、前記ウォークモードで前記モータを駆動しているとき、前記自転車の車速が予め定める値以下となるように、前記モータを駆動する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
8. 前記予め定める値は、設定変更可能である
   請求項６または７に記載の自転車用制御装置。
9. 前記制御部は、前記第１操作スイッチの操作に応じて前記モータを駆動しているとき、車輪の回転速度が予め定める値以下になった場合、前記モータの駆動を停止する
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
10. 前記制御部は、前記モータの駆動を停止するときに、前記モータの出力が徐々に小さくなるように前記モータを制御する請求項９に記載の自転車用制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項の自転車用制御装置と、前記モータとを含む
    電動アシスト自転車。

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