JP6068286B2

JP6068286B2 - 自転車用制御装置

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Publication number: JP6068286B2
Application number: JP2013158057A
Authority: JP
Inventors: 隼也藤田; 渡会　悦義; 悦義渡会; 充田内
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Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2017-01-25
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Description

本発明は、自転車用制御装置に関するものである。

人の踏力に加え、モータ駆動力で走行補助を行う電動アシスト自転車が近年普及してきている（例えば特許文献１）。この電動アシスト自転車は、自転車用制御装置を有しており、この自転車用制御装置は、クランク軸に作用するトルク又はチェーンの張力などの人力駆動力に応じて、走行補助のためのアシスト力を決定している。なお、自転車用制御装置は、人力駆動力検出部によって出力される信号が予め設定された値のときに、人力駆動力が０であると判定するように設定されている。

特開２００１−１０５８１号公報

しかしながら、電動アシスト自転車の使用に伴い、実際に自転車に作用する人力駆動力が０のときに人力駆動力検出部によって出力される信号の値が、予め設定した値から変化することがある。このため、自転車用制御装置は人力駆動力を正確に把握できないといった問題が発生する。

本発明の課題は、人力駆動力を正確に把握することができる自転車用制御装置を提供することにある。

（１）本発明の第１側面に係る自転車用制御装置は、走行補助用電動機を有する自転車を制御する自転車用制御装置であって、人力駆動力検出部と、状態検出部と、制御部とを備えている。人力駆動力検出部は、人力駆動力を検出するための部材である。状態検出部は、自転車の状態を検出する。制御部は、自転車用制御装置の電源を投入後に自転車の状態が所定の条件を満たしたと判定したときに、人力駆動力検出部のキャリブレーションを実行する。

この構成によれば、電源投入後に自転車の状態が所定の条件を満たすと、自転車用制御部は、人力駆動力検出部のキャリブレーションを実行する。すなわち電源投入後に、自転車を実際に動作させるとき、制御部は人力駆動力検出部のキャリブレーションを実行する。このため、自転車用制御装置は人力駆動力を正確に把握することができる。ここで本発明の状態検出部は、人力駆動力検出部とは異なり、人力駆動力については検出しない。

（２）好ましくは、自転車には、走行補助用電動機によるアシスト条件を選択するための操作部が設けられている。状態検出部は、操作部が操作されたか否か検出する。制御部は、状態検出部によって操作部の操作が検出されると、自転車の状態が所定の条件を満たしたと判定する。

（３）好ましくは、状態検出部は、車輪の動き、クランクの動き、ハンドルの動き、自転車の振動、自転車の加速度、及び自転車の傾きのうち、少なくとも１つを自転車の状態として検出する。

（４）好ましくは、人力駆動力は、自転車のクランクに作用するトルクである。

（５）好ましくは、人力駆動力検出部は、人力駆動力に応じた信号を出力する。

（６）好ましくは、制御部は、キャリブレーションを実行する時における信号の値が人力駆動力のゼロ点と対応するようにキャリブレーションを実行する。

（７）好ましくは、制御部は、さらに、所定時間範囲において信号の値が所定範囲に収まっていると判定したときに、キャリブレーションを実行する。この構成によれば、より適切なタイミングで人力駆動力検出部のキャリブレーションを実行することができる。

（８）好ましくは、自転車用制御装置は、自転車のクランクの回転状態を検出する回転状態検出部をさらに備える。制御部は、さらに、回転状態に基づき、クランクが停止している、又はクランクが逆回転していると判定したときに、キャリブレーションを実行する。この構成によれば、より適切なタイミングで人力駆動力検出部のキャリブレーションを実行することができる。

（９）好ましくは、回転状態検出部は、回転状態としてケイデンスを検出する。

（１０）好ましくは、制御部は、ケイデンスが０以下であるときに、クランクが停止している又はクランクが逆回転していると判定する。

（１１）本発明の第２側面に係る自転車用制御装置は、走行補助用電動機を有する自転車を制御する自転車用制御装置であって、回転状態検出部と、人力駆動力検出部と、制御部とを備えている。回転状態検出部は、自転車のクランクの回転状態を検出する。人力駆動力検出部は、人力駆動力に応じた信号を出力する。制御部は、所定時間範囲において信号の値が所定範囲に収まり、且つ、回転状態に基づき、クランクが停止している、又はクランクが逆回転している、と判定したときに、人力駆動力検出部のキャリブレーションを実行する。

この構成によれば、人力駆動力検出部の信号の値が所定範囲に収まり且つクランクが停止又は逆回転しているときに、人力駆動力検出部のキャリブレーションが実行される。すなわち、自転車に人力駆動力が作用していないときに、制御部は、人力駆動力検出部のキャリブレーションを実行する。このため、人力駆動力検出部によって出力される信号を適切に維持することができる。

（１２）好ましくは、回転状態検出部は、回転状態としてケイデンスを検出する。

（１３）好ましくは、制御部は、ケイデンスが０以下であるときに、クランクが停止している又はクランクが逆回転していると判定する。

（１４）好ましくは、制御部は、キャリブレーションを実行する時における信号の値が人力駆動力のゼロ点と対応するようにキャリブレーションを実行する。

（１５）好ましくは、人力駆動力は、自転車のクランクに作用するトルクである。

本発明に係る自転車用制御装置は、人力駆動力を正確に把握することができる。

自転車の側面図。第１実施形態に係る自転車用制御装置のブロック図。第１実施形態に係る自転車用制御装置の動作を説明するためのフローチャート。第２実施形態に係る自転車用制御装置のブロック図。第２実施形態に係る自転車用制御装置の動作を説明するためのフローチャート。第３実施形態に係る自転車用制御装置のブロック図。第３実施形態に係る自転車用制御装置の動作を説明するためのフローチャート。

以下、本発明に係る自転車用制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。

［第１実施形態］
図１は、自転車用制御装置を適用した自転車１０１の側面図である。図１に示すように、第１実施形態に係る自転車用制御装置１を適用した自転車１０１は、フレーム１０２と、ハンドル１０４と、駆動部１０５と、前輪１０６と、前輪１０７とを備えている。

駆動部１０５は、チェーン１１０と、ペダル１１１が装着されたクランク１１２と、アシスト機構１１５と、アシスト機構１１５の電源としての着脱可能な充電池１１７とを有しており、それぞれがフレーム１０２に支持されている。クランク１１２は、クランク軸１１２ａと、一対のクランクアーム１１２ｂとを含む。各クランクアーム１１２ｂは、クランク軸１１２ａの両端部に設けられる。充電池１１７は、例えばニッケル水素電池およびリチウムイオン電池等を用いた蓄電池であり、フレーム１０２に着脱可能に搭載される。

図２は、自転車用制御装置１を説明するためのブロック図である。図２に示すように、自転車用制御装置１は、人力駆動力検出部２と、状態検出部３と、制御部４とを備えている。この自転車用制御装置１には、操作部１１８及びアシスト機構１１５が接続されている。

操作部１１８は、自転車１０１に設けられており、例えばハンドル１０４に装着されている。この操作部１１８が操作されることによって、アシスト機構１１５によるアシスト条件が選択される。操作部１１８は、例えば操作スイッチを含む。例えば、操作部１１８を操作することによって、第１アシスト条件、第２アシスト条件、及び第３アシスト条件のうち、いずれかのアシスト条件を選択することができる。例えば、第１アシスト条件を選択すると、クランク軸１１２ａに作用するトルクの最大２倍のアシスト力で走行を補助する。また、第２アシスト条件を選択すると、クランク軸１１２ａに作用するトルクの最大１．５倍のアシスト力で走行を補助する。また、第３アシスト条件を選択すると、クランク軸１１２ａに作用するトルクの最大１倍のアシスト力で走行を補助する。また、アシスト機構１１５によるアシストを行わないオフモードも、操作部１１８によって選択することができる。

アシスト機構１１５は、走行アシスト用モータ（走行補助用電動機の一例）１１６と、モータドライバ１１６ａとを含む。走行アシスト用モータ１１６は、モータドライバ１１６ａによって制御される。また、モータドライバ１１６ａは、制御部４からの指令に基づき、走行アシスト用モータ１１６を制御する。

人力駆動力検出部２は、人力駆動力を検出する。詳細には、人力駆動力検出部２は、人力駆動力に応じた信号を出力する。例えば、人力駆動力検出部２はトルクセンサであって、クランク１１２のクランク軸１１２ａに作用するトルクに応じた信号（例えば電圧）を出力する。トルクセンサは、例えば磁歪式センサであってもよいし、歪ゲージであってもよい。制御部４は、人力駆動力検出部２から取得した信号に基づき、アシスト機構１１５を制御する。例えば、制御部４は、クランク軸１１２ａに作用するトルクの所定倍のトルクを、走行アシスト用モータ１１６で補助的に発生させる。なお、制御部４は、操作部１１８によって選択されたアシスト条件に基づき、走行アシスト用モータ１１６で補助的に発生させるトルクを決定する。

状態検出部３は、自転車１０１の状態を検出する。詳細には、状態検出部３は、操作部１１８に接続されている。状態検出部３は、自転車１０１の状態として、操作部１１８が操作されたか否かを検出する。なお、状態検出部３は、操作部１１８に内蔵されていてもよい。

制御部４は、自転車用制御装置１の電源を投入後に自転車１０１の状態が所定の条件を満たしたと判定したときに、人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行する。詳細には、操作部１１８が操作されたことが状態検出部３によって検出されると、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしたと判定する。

また、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしたと判定したとき、人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行する。例えば、制御部４は、キャリブレーションを実行する時における人力駆動力検出部２の信号の値（例えば電圧の値）がトルクのゼロ点と対応するようにキャリブレーションを実行する。なお、制御部４は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、ＣＰＵ（Central processing unit），ＲＡＭ(random access memory)，ＲＯＭ(read only memory)，Ｉ／Ｏインターフェイスなどを含む。

次に、上述した自転車用制御装置１の動作について、図３を参照しつつ説明する。図３は、自転車用制御装置１の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、自転車用制御装置１の電源が投入されると、制御部４は、状態検出部３より自転車の状態に関する情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には、制御部４は、操作部１１８が操作されたか否かの情報を、状態検出部３から取得する。

次に、制御部４は、自転車の状態が所定の条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、制御部４は、操作部１１８が操作されたか否かを判定する。

制御部４は、自転車の状態が所定の条件を満たしていると判定すると（ステップＳ２のＹｅｓ）、人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行する（ステップＳ３）。具体的には、制御部４は、キャリブレーション実行時に人力駆動力検出部２によって出力される信号の値（例えば電圧の値）がトルクのゼロ点と対応するようにキャリブレーションを実行する。

一方、制御部４は、自転車の状態が所定の条件を満たしていないと判定すると（ステップＳ２のＮｏ）、上述したステップＳ１の処理に戻る。

以上の人力駆動力検出部２のキャリブレーション処理は、一度実行されると、自転車用制御装置１の電源が切られるまで行われないことが好ましい。

［第２実施形態］
次に第２実施形態に係る自転車用制御装置１ａについて説明する。なお、第２実施形態に係る自転車用制御装置１ａが適用される自転車１０１は、上述した第１実施形態において説明した自転車１０１と同じであるため、その説明を省略する。

図４は、第２実施形態に係る自転車用制御装置１ａを説明するためのブロック図である。図４に示すように、自転車用制御装置１ａは、人力駆動力検出部２と、回転状態検出部５と、制御部４とを備えている。この自転車用制御装置１ａには、アシスト機構１１５が接続されている。なお、人力駆動力検出部２及びアシスト機構１１５は、第１実施形態において説明したものと同じであるため、その説明を省略する。

回転状態検出部５は、クランク１１２の回転状態を検出する。詳細には、回転状態検出部５は、クランク１１２の回転状態として、ケイデンスを検出する。例えば、回転状態検出部５は、クランク１１２のケイデンスを検出するケイデンスセンサによって構成することができる。

制御部４は、以下の２つの条件がともに満足されたと判定したときに、人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行する。第１の条件として、制御部４は、所定時間範囲において、人力駆動力検出部２によって出力される信号の値が所定範囲に収まっているか否か判定する。具体的には、人力駆動力検出部２はトルクセンサであって、クランク軸１１２ａに作用するトルクに応じた電圧を出力する。そして、制御部４は、所定時間範囲において、この電圧の値が所定範囲に収まっているか否か判定する。この所定時間範囲とは、例えば約１秒以上５秒以下の範囲とすることができ、好ましくは３秒程度に選ばれる。また、電圧の値が所定範囲に収まっているか否かは、例えば人力駆動力検出部２によって測定するトルクの範囲に対応する電圧の幅を最大変動幅としたときに、電圧の値の振幅（所定時間範囲における電圧の最大値と最小値との差）が、この最大変動幅の６％以下、好ましくは２％以下になっているか否かで判定する。

また、制御部４は、第２の条件として、クランクが停止している、又はクランクが逆回転しているか否か判定する。具体的には、制御部４は、回転状態検出部５によって検出されたケイデンスが０ｒｐｍ以下であるか否か判定する。

制御部４は、上述した第１条件及び第２条件が満たされたと判定したとき、人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行する。例えば、制御部４は、キャリブレーションを実行する時における人力駆動力検出部２の信号の値（例えば電圧の値）がトルクのゼロ点と対応するようにキャリブレーションを実行する。なお、制御部４は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、ＣＰＵ（Central processing unit），ＲＡＭ(random access memory)，ＲＯＭ(read only memory)，Ｉ／Ｏインターフェイスなどを含む。

次に、上述した自転車用制御装置１ａの動作について、図５を参照しつつ説明する。図５は、自転車用制御装置１ａの動作を説明するためのフローチャートである。

まず、自転車用制御装置１ａの電源が投入されると、制御部４は、人力駆動力検出部２によって出力される信号を取得する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部４は、人力駆動力検出部２によって出力される電圧に関する情報を取得する。

次に、制御部４は、取得した信号の値が所定時間範囲において所定範囲に収まっているか否か、判定する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部４は、人力駆動力検出部２によって出力される電圧の値が所定時間範囲において所定範囲に収まっているか否か、判定する。

制御部４は、取得した信号の値が所定時間範囲において所定範囲に収まっていると判定すると（ステップＳ１２のＹｅｓ）、後述するステップＳ１３の処理に進む。一方、制御部４は、取得した信号の値が所定時間範囲において所定範囲に収まっていないと判定すると（ステップＳ１２のＮｏ）、上述したステップＳ１１の処理に戻る。

次に、制御部４は、回転状態検出部５から、クランク１１２の回転状態に関する情報を取得する（ステップＳ１３）。具体的には、制御部４は、回転状態検出部５が検出したケイデンスに関する情報を取得する。

次に、制御部４は、取得した回転状態に関する情報に基づき、クランク１１２が停止しているか否か、又はクランク１１２が逆回転しているか否か判定する（ステップＳ１４）。具体的には、制御部４は、ケイデンスが０ｒｐｍ以下であるか否か判定する。制御部４は、クランク１１２が停止している、又はクランク１１２が逆回転していると判定すると（ステップＳ１４のＹｅｓ）、後述するステップＳ１５の処理に進む。また、制御部４は、クランク１１２が停止もしておらず、また、逆回転もしていない、すなわち、クランク１１２が正回転していると判定すると（ステップＳ１４のＮｏ）、上述したステップＳ１１の処理に戻る。なお、クランク１１２が正回転すると、自転車１０１は前進する。

次に、制御部４は、人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行する（ステップＳ１５）。具体的には、制御部４は、キャリブレーション実行時に人力駆動力検出部２によって出力される信号の値（例えば電圧の値）がトルクのゼロ点と対応するようにキャリブレーションを実行する。

以上の人力駆動力検出部２のキャリブレーション処理は、一度実行されると、自転車用制御装置１ａの電源が切られるまで行われないことが好ましい。

［第３実施形態］
次に第３実施形態に係る自転車用制御装置１ｂについて説明する。なお、第３実施形態に係る自転車用制御装置１ｂが適用される自転車１０１は、上述した第１実施形態において説明した自転車１０１と同じであるため、その説明を省略する。

図６は、第３実施形態に係る自転車用制御装置１ｂを説明するためのブロック図である。図６に示すように、自転車用制御装置１ｂは、人力駆動力検出部２と、状態検出部３と、回転状態検出部５と、制御部４とを備えている。この自転車用制御装置１ｂには、アシスト機構１１５及び操作部１１８が接続されている。なお、人力駆動力検出部２、状態検出部３、アシスト機構１１５、及び操作部１１８は、第１実施形態において説明したものと同じであるため、その説明を省略する。また、回転状態検出部５は、第２実施形態において説明したものと同じであるため、その説明を省略する。

制御部４は、以下の３つの条件が満たされたと判定したときに、人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行する。第１の条件として、自転車用制御装置１ｂの電源を投入後に自転車１０１の状態が所定の条件を満たしたか否か判定する。詳細には、操作部１１８が操作されたことが状態検出部３によって検出されると、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしたと判定する。

第２の条件として、制御部４は、所定時間範囲において、人力駆動力検出部２によって出力される信号の値が所定範囲に収まっているか否か判定する。具体的には、人力駆動力検出部２はトルクセンサであって、クランク軸１１２ａに作用するトルクに応じた電圧を出力する。そして、制御部４は、所定時間範囲において、この電圧の値が所定範囲に収まっているか否か判定する。この所定時間範囲とは、例えば約１秒以上５秒以下の範囲とすることができ、好ましくは３秒程度に選ばれる。また、電圧の値が所定範囲に収まっているか否かは、例えば人力駆動力検出部２によって測定するトルクの範囲に対応する電圧の幅を最大変動幅としたときに、電圧の値の振幅（所定時間範囲における電圧の最大値と最小値との差）が、この最大変動幅の６％以下、好ましくは２％以下になっているか否かで判定する。

また、制御部４は、第３の条件として、クランクが停止している、又はクランクが逆回転しているか否か判定する。具体的には、制御部４は、回転状態検出部５によって検出されたケイデンスが０ｒｐｍ以下であるか否か判定する。

制御部４は、上述した第１〜第３の条件の全てが満たされたと判定したとき、人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行する。例えば、制御部４は、キャリブレーションを実行する時における人力駆動力検出部２の信号の値（例えば電圧の値）がトルクのゼロ点と対応するようにキャリブレーションを実行する。なお、制御部４は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、ＣＰＵ（Central processing unit），ＲＡＭ(random access memory)，ＲＯＭ(read only memory)，Ｉ／Ｏインターフェイスなどを含む。

次に、上述した自転車用制御装置１ｂの動作について、図７を参照しつつ説明する。図７は、自転車用制御装置１ｂの動作を説明するためのフローチャートである。

まず、自転車用制御装置１ｂの電源が投入されると、制御部４は、状態検出部３より自転車の状態に関する情報を取得する（ステップＳ２１）。具体的には、制御部４は、状態検出部３によって、操作部１１８が操作されたか否かの情報を取得する。

次に、制御部４は、自転車の状態が所定の条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ２２）。具体的には、制御部４は、操作部１１８が操作されたか否かを判定する。

制御部４は、自転車の状態が所定の条件を満たしていると判定すると（ステップＳ２２のＹｅｓ）、後述するステップＳ２３の処理に進む。一方、制御部４は、自転車の状態が所定の条件を満たしていないと判定すると（ステップＳ２２のＮｏ）、上述したステップＳ２１の処理に戻る。

次に、制御部４は、人力駆動力検出部２によって出力される信号を取得する（ステップＳ２３）。具体的には、制御部４は、人力駆動力検出部２によって出力される電圧に関する情報を取得する。

次に、制御部４は、取得した信号の値が所定時間範囲において所定範囲に収まっているか否か、判定する（ステップＳ２４）。具体的には、制御部４は、人力駆動力検出部２によって出力される電圧の値が所定時間範囲において所定範囲に収まっているか否か、判定する。

制御部４は、取得した信号の値が所定時間範囲において所定範囲に収まっていると判定すると（ステップＳ２４のＹｅｓ）、後述するステップＳ２５の処理に進む。一方、制御部４は、取得した信号の値が所定時間範囲において所定範囲に収まっていないと判定すると（ステップＳ２４のＮｏ）、上述したステップＳ２１の処理に戻る。

次に、制御部４は、回転状態検出部５から、クランク１１２の回転状態に関する情報を取得する（ステップＳ２５）。具体的には、制御部４は、回転状態検出部５が検出したケイデンスに関する情報を取得する。

次に、制御部４は、取得した回転状態に関する情報に基づき、クランク１１２が停止しているか否か、又はクランク１１２が逆回転しているか否か判定する（ステップＳ２６）。具体的には、制御部４は、ケイデンスが０ｒｐｍ以下であるか否か判定する。制御部４は、クランク１１２が停止している、又はクランク１１２が逆回転していると判定すると（ステップＳ２６のＹｅｓ）、後述するステップＳ２７の処理に進む。また、制御部４は、クランク１１２が停止もしておらず、また、逆回転もしていない、すなわち、クランク１１２が正回転していると判定すると（ステップＳ２６のＮｏ）、上述したステップＳ２１の処理に戻る。

次に、制御部４は、人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行する（ステップＳ２７）。具体的には、制御部４は、キャリブレーション実行時に人力駆動力検出部２によって出力される信号の値（例えば電圧の値）がトルクのゼロ点と対応するようにキャリブレーションを実行する。

［変形例］
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
上記第１及び第３実施形態では、状態検出部３は、操作部１１８が操作されたか否かを、自転車の状態として検出しているが、特にこれに限定されない。例えば、状態検出部３は、前輪１０６の動き、後輪１０７の動き、クランク１１２の動き、ハンドル１０４の動き、自転車１０１の振動、自転車１０１の加速度、及び自転車１０１の傾きのうち、少なくとも１つを自転車の状態として検出してもよい。なお、人力駆動力は、状態検出部３によって検出される自転車の状態には含まれない。また前輪１０６の動き、後輪１０７の動き、クランク１１２の動き、ハンドル１０４の動き、自転車１０１の振動、自転車１０１の加速度、及び自転車１０１の傾きのうち２つ以上を自転車の状態として検出する場合、２つ以上の自転車の状態のそれぞれが所定の条件を満たしていると判断したときに、図３のステップＳ２および図７のステップＳ２２において、所定の条件を満たすと判断する。

状態検出部３が前輪１０６の動きを自転車１０１の状態として検出する場合、状態検出部３は、前輪１０６が回転しているか否かを検出する。そして、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、前輪１０６が回転すると、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。この場合、状態検出部３は、たとえば前輪１０６に設けられる磁石を検出する磁気センサによって実現される。

状態検出部３が後輪１０７の動きを自転車１０１の状態として検出する場合、状態検出部３は、後輪１０７が回転しているか否かを検出する。そして、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、後輪１０７が回転したとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。この場合、状態検出部３は、たとえば後輪１０７に設けられる磁石を検出する磁気センサによって実現される。

状態検出部３がクランク１１２の動きを自転車１０１の状態として検出する場合、状態検出部３は、クランク１１２が回転しているか否かを検出する。そして、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、クランク１１２が回転したとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。この場合、状態検出部３は、たとえばクランク１１２に設けられる磁石を検出する磁気センサによって実現される。

状態検出部３がハンドル１０４の動きを自転車１０１の状態として検出する場合、状態検出部３は、ハンドル１０４がフレーム１０２に対して旋回しているか否かを検出する。そして、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、ハンドル１０４が旋回したとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。この場合、状態検出部３は、たとえばハンドル１０４に設けられる磁石を検出する磁気センサによって実現される。

状態検出部３が自転車１０１の振動を自転車１０１の状態として検出する場合、状態検出部３は、自転車１０１が振動しているか否かを検出する。そして、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、自転車１０１が振動したとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。この場合、状態検出部３は、たとえばフレーム１０２に設けられる振動センサによって実現される。

状態検出部３が自転車１０１の加速度を自転車１０１の状態として検出する場合、状態検出部３は、自転車１０１が加速しているか否かを検出する。そして、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、自転車１０１が加速したとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。この場合、状態検出部３は、たとえばフレーム１０２に設けられる加速度センサによって実現される。

状態検出部３が自転車１０１の傾きを自転車１０１の状態として検出する場合、状態検出部３は、自転車１０１が傾いているか否かを検出する。そして、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、自転車１０１が傾いたとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。この場合、状態検出部３は、たとえばフレーム１０２に設けられる重力検出センサによって実現される。

変形例２
上記各実施形態では、人力駆動力検出部２は、クランク軸１１２ａに作用するトルクを人力駆動力として検出しているが、特にこれに限定されない。例えば、人力駆動力検出部２は、チェーン１１０の張力を人力駆動力として検出してもよい。チェーン１１０に作用する力は、たとえばボトムブラケットまたは後輪１０７を支持するフレーム支持部に、ひずみゲージを設けることによって測定する。

変形例３
上記各実施形態では、人力駆動力検出部２は、人力駆動力に応じた信号として電圧を出力しているが、特にこれに限定されない。例えば、人力駆動力検出部２は、電圧の代わりに電流などを出力してもよい。

変形例４
上記第２実施形態では、制御部４は、ステップＳ１４の処理においてクランクが停止しているか否か、又はクランクが逆回転しているか否かを判定しているが、特にこれに限定されない。例えば、制御部４は、ステップＳ１４の処理において、クランク１１２が停止しているか否かのみを判定してもよい。すなわち、クランク１１２が逆回転している場合は、制御部４はステップＳ１１の処理に戻る。このように、ステップＳ１４の処理において、クランク１１２が停止しているか否かのみを判定する場合、より正確な測定が可能になる。同様に、第３実施形態でも、制御部４は、ステップＳ２６の処理において、クランク１１２が停止しているか否かのみを判定してもよい。

変形例５
上記第２実施形態において、制御部４は、ステップＳ１２及びステップＳ１４の処理において、条件が満たされないと判定すると、ステップＳ１１の処理に戻っているが特にこれに限定されない。例えば、ステップＳ１１の処理に戻る代わりに、ステップＳ１５のキャリブレーション処理を実行することなく、処理を終了させてもよい。なお、第３実施形態でも同様に、制御部４は、ステップＳ２４及びステップＳ２６の処理において、条件が満たされないと判定すると、ステップＳ２１に戻る代わりに、ステップＳ２７のキャリブレーション処理を実行することなく、処理を終了させてもよい。

変形例６
上記各実施形態では、一度キャリブレーションが実行されると、自転車用制御装置１、１ａ、１ｂの電源が切られるまで、キャリブレーションを行わないが、特にこれに限定されない。例えば、上記各実施形態において、必要な条件が満足される度に、制御部４は人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行してもよい。

変形例７
上記第１及び第３実施形態では、操作部１１８は、アシスト条件を選択するためのものであるが、操作部１１８は、たとえば自転車に設けられるヘッドライトの点灯状態を選択するためのスイッチであってもよい。また、例えば電動変速機が自転車１０１に設けられる場合には、この電動変速機を操作するための変速操作部を操作部１１８とすることができる。

さらに操作部１１８は、キャリブレーションを実行するために設けられる、キャリブレーション専用の操作スイッチであってもよい。この場合には、表示装置または音声出力装置をハンドルバー１０４に設け、電源を投入すると操作部１１８を操作することを促す情報を前記表示装置または音声出力装置に出力させる構成としてもよい。

変形例８
上記第１実施形態では、制御部４は、キャリブレーションを実行する時における人力駆動力検出部２の信号の値がトルクのゼロ点と対応するようにキャリブレーションを実行しているが、電源を投入したときの人力駆動力検出部２の信号の値を制御部４に設けられる記憶部に記憶させておき、キャリブレーションを実行する時に、前記記憶部に記憶させておいた値をトルクのゼロ点と対応させてもよい。

変形例９
前記変形例１において、以下の構成（１）〜（８）のように変更してもよい。前輪１０６の動き、後輪１０７の動き、クランク１１２の動き、ハンドル１０４の動き、自転車１０１の振動、自転車１０１の加速度、及び自転車１０１の傾きのうち２つ以上を自転車の状態として検出する場合、２つ以上の自転車の状態のそれぞれが所定の条件を満たしていると判断したときに、図３のステップＳ２および図７のステップＳ２２において、所定の条件を満たすと判断する。
（１）状態検出部３が前輪１０６の動きを自転車１０１の状態として検出する場合、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、前輪１０６が回転していないと、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。
（２）状態検出部３が後輪１０７の動きを自転車１０１の状態として検出する場合、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、後輪１０７が回転していないと、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。
（３）状態検出部３がクランク１１２の動きを自転車１０１の状態として検出する場合、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、クランク１１２が回転していないとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。
（４）状態検出部３がハンドル１０４の動きを自転車１０１の状態として検出する場合、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、ハンドル１０４が旋回していないとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。
（５）状態検出部３が自転車１０１の振動を自転車１０１の状態として検出する場合、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、自転車１０１が振動していないとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。
（６）状態検出部３が自転車１０１の加速度を自転車１０１の状態として検出する場合、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、自転車１０１が加速していないとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。
（７）状態検出部３が自転車１０１の傾きを自転車１０１の状態として検出する場合、自転車用制御装置１、１ａの電源が投入された後、自転車１０１が傾いていないとき、制御部４は、自転車１０１の状態が所定の条件を満たしていると判定する。
変形例９の構成を用いると、自転車１０１に人力駆動力が作用していない状態のときに、制御部４は人力駆動力検出部２のキャリブレーションを実行することができると考えられる。

変形例１０
上記第３実施形態において、ステップＳ２５およびステップＳ２６を省略した構成としてもよい。この場合、ステップＳ２４でＹｅｓの場合に、ステップＳ２７に移る。ステップＳ２２において所定の条件を満たした場合であっても、クランク１１２に人力駆動力が作用している場合にはキャリブレーションを実行しないので、人力駆動力検出部２の検出値が実際の人力駆動力よりも小さく検出されてしまうことを抑制することができる。

変形例１１
上記各実施形態において、キャリブレーションを実行するとき、人力駆動力検出部２が検出した信号の値が大き過ぎるときには、人力駆動力検出部２が検出した信号、たとえば電圧の値が予め定める値以下になるまで、キャリブレーションを実行しない構成としてもよい。予め定める値は、システムの電圧をＶ１とし、人力駆動力検出部２によって測定するトルクの範囲に対応する電圧の幅をＶ２としたとき、Ｖ１からＶ２を減産した値とすることができる。

１、１ａ、１ｂ自転車用制御装置
２人力駆動力検出部
３状態検出部
４制御部
５回転状態検出部
１０１自転車
１０４ハンドル

Claims

走行補助用電動機を有する自転車を制御する自転車用制御装置であって、
人力駆動力を検出するための人力駆動力検出部と、
前記自転車の状態を検出する状態検出部と、
前記自転車用制御装置の電源を投入後に前記自転車の状態が所定の条件を満たしたと判定したときに、前記人力駆動力検出部のキャリブレーションを実行する制御部と、
を備え、
前記自転車には、前記走行補助用電動機によるアシスト条件を選択するための操作部が設けられ、
前記状態検出部は、前記操作部が操作されたか否か検出し、
前記制御部は、前記状態検出部によって前記操作部の操作が検出されると、前記自転車の状態が前記所定の条件を満たしたと判定する、
自転車用制御装置。
前記人力駆動力は、前記自転車のクランク軸に作用するトルクである、請求項１に記載の自転車用制御装置。
前記人力駆動力検出部は、前記人力駆動力に応じた信号を出力する、請求項１又は２に記載の自転車用制御装置。
前記制御部は、前記キャリブレーションを実行する時における前記信号の値が前記人力駆動力のゼロ点と対応するように前記キャリブレーションを実行する、請求項３に記載の自転車用制御装置。
前記制御部は、前記状態検出部によって前記操作部の操作が検出された後、さらに、所定時間範囲において前記信号の値が所定範囲に収まっていると判定したときに、前記キャリブレーションを実行する、
請求項３又は４に記載の自転車用制御装置。
前記自転車のクランクの回転状態を検出する回転状態検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記所定時間範囲において前記信号の値が所定範囲に収まっていると判定した後、さらに、前記回転状態に基づき、前記クランクが停止している、又は前記クランクが逆回転していると判定したときに、前記キャリブレーションを実行する、請求項５に記載の自転車用制御装置。
前記回転状態検出部は、前記回転状態としてケイデンスを検出する、請求項６に記載の自転車用制御装置。
前記制御部は、前記ケイデンスが０以下であるときに、前記クランクが停止している又は前記クランクが逆回転していると判定する、請求項７に記載の自転車用制御装置。