JP6705760B2 - 自転車用制御装置および自転車の制御方法 - Google Patents

自転車用制御装置および自転車の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、自転車用制御装置および自転車の制御方法に関する。
特許文献１に開示される自転車用制御装置は、自転車の変速比を変更する変速機が動作するとき、自転車の推進をアシストするモータの出力を低下させる。
特許第５４９６１５８号公報
本発明の目的は、変速機が動作する場合におけるモータの出力を適切に低下させることのできる自転車用制御装置および自転車の制御方法を提供することである。
本発明の第１側面に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を制限値以下に低下させ、前記変速動作における前記変速機の動作状態、および、前記変速機が前記変速動作を実行することによって変化する前記自転車のパラメータの少なくとも一方に応じて、前記変速機が前記変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を変更可能である、自転車用制御装置。
上記第１側面に従えば、変速機の動作状態、および、変速機が変速動作を実行することによって変化する自転車のパラメータに関わらず一律の制御を行う場合と比較して、変速機が動作する場合におけるモータの出力を適切に低下させることができる。
前記第１側面に従う第２側面の自転車用制御装置において、前記変速動作は、第１の変速動作と、前記第１の変速動作の後に実行される第２の変速動作とを含み、前記制御部は、前記第１の変速動作における前記変速機の動作状態、および、前記変速機が前記第１の変速動作を実行することによって変化する前記自転車のパラメータの少なくとも一方に応じて、前記第２の変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を、前記第１の変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方と異ならせる。
上記第２側面に従えば、第１の変速動作の結果によって、第１の変速動作の後に実行される第２の変速動作においてモータの出力を適切に低下させることができる。
前記第２側面に従う第３側面の自転車用制御装置において、前記第１の変速動作において前記変速比を小さくする場合、前記第２の変速動作は、前記第１の変速動作の後に実行され、変速比が小さくなるように変更する全ての前記変速動作を含む。
上記第３側面に従えば、第１の変速動作の結果によって、第１の変速動作の後に、変速比を小さくするために実行される全ての第２の変速動作において、モータの出力を適切に低下させることができる。
前記第２側面に従う第４側面の自転車用制御装置において、前記第１の変速動作において前記変速比を大きくする場合、前記第２の変速動作は、前記第１の変速動作の後に実行され、変速比が大きくなるように変更する全ての前記変速動作を含む。
上記第４側面に従えば、第１の変速動作の結果によって、第１の変速動作の後に、変速比を大きくするために実行される全ての第２の変速動作において、モータの出力を適切に低下させることができる。
前記第２側面に従う第５側面の自転車用制御装置において、前記第２の変速動作は、前記第１の変速動作の後に実行される全ての前記変速動作を含む。
上記第５側面に従えば、第１の変速動作の結果によって、第１の変速動作の後に実行される全ての第２の変速動作においてモータの出力を適切に低下させることができる。
前記第２側面に従う第６側面の自転車用制御装置において、前記第１の変速動作において、前記変速機が前記変速比を第１の変速比から第２の変速比に変更する場合、前記第２の変速動作は、前記第１の変速動作の後に実行され、前記変速機が前記変速比を前記第１の変速比から前記第２の変速比に変更する全ての前記変速動作を含む。
上記第６側面に従えば、第１の変速比から第２の変速比に変更する場合の第１の変速動作の結果によって、第１の変速動作の後に実行され、第１の変速比から第２の変速比に変更する第２の変速動作において、モータの出力を適切に低下させることができる。
前記第２〜第６側面のいずれか一つに従う第７側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了しない、または、前記変速比が変化しなければ、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行するときよりも、前記モータの出力の前記制限値の減少および前記モータの出力を低下させる時間の増加の少なくとも一方を行う。
上記第７側面に従えば、予め定める期間内に、第１の変速動作が完了しない、または、変速比が変化しなければ、第１の変速動作の後に実行される第２の変速動作においてモータの出力の制限値の減少、およびまたは、モータの出力を低下させる時間が増加する。このため、第２の変速動作において、変速が失敗するおそれが低減される。
前記第７側面に従う第８側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記モータの出力を所定値まで低下させていない状態で、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了しない、または、前記変速比が変化しなければ、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値を減少させ、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記モータの出力を所定値まで低下させた状態で、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了しない、または、前記変速比が変化しなければ、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力を低下させる時間を増加させる。
上記第８側面に従えば、変速機が変速動作を完了することが難しい場合に、まずはモータの出力が所定値まで低下し、次にモータの出力を低下させる時間が増加する。このため、モータによる人力駆動力のアシストが行われない期間が長くなることを抑制できる。
前記第７または第８側面に従う第９側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了しない回数、または、前記変速比が変化しなかった回数が第１の回数に到達すると、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値の減少および前記モータの出力を低下させる時間の増加の少なくとも一方を行う。
上記第９側面に従えば、予め定める期間内に、第１の変速動作が完了しないこと、または、変速比が変化しなかったことを誤検出した場合に、第２の変速動作を実行する場合におけるモータの出力の制限値およびモータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を変更することが抑制される。
前記第２側面に従う第１０側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了、または、前記変速比が変化すると、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値の増加および前記モータの出力を低下させる時間の減少の少なくとも一方を行う。
上記第１０側面に従えば、予め定める期間内に、第１の変速動作が完了し、または、変速比が変化すれば、第１の変速動作の後に実行される第２の変速動作においてモータの出力の制限値の増加および前記モータの出力を低下させる時間の減少の少なくとも一方が行われる。このため、第２の変速動作において、アシスト力が不足したり、途切れたりする期間をできるだけ短くすることができる。
前記第７〜第９側面のいずれか一つに従う第１１側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了、または、前記変速比が変化すると、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値の増加および前記モータの出力を低下させる時間の減少の少なくとも一方を行う。
上記第１１側面に従えば、予め定める期間内に、第１の変速動作が完了し、または、変速比が変化すれば、第１の変速動作の後に実行される第２の変速動作においてモータの出力の制限値の増加およびモータの出力を低下させる時間の減少の少なくとも一方が行われる。このため、第２の変速動作において、アシスト力が不足したり、途切れたりする期間をできるだけ短くすることができる。
前記第１０または第１１側面に従う第１２側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記モータの出力を低下させている時間が所定値よりも長い状態で、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了した、または、前記変速比が変化した場合、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力を低下させている時間を減少させ、前記変速機が前記第１の変速動作を実行するとき、前記モータの出力を低下させている時間が所定値以下の状態で、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了した、または、前記変速比が変化した場合、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値を増加させる。
上記第１２側面に従えば、変速しやすい場合に、まずはモータの出力を低下させる時間が所定値まで短くなり、次にモータの出力の制限値が増加する。このため、モータによる人力駆動力のアシストが行われない期間が長くなることを抑制できる。
前記第１０〜第１２側面のいずれか一つに従う第１３側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了した回数、または、前記変速比が変化した回数が第２の回数に到達すると、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値の増加および前記モータの出力を低下させる時間の減少の少なくとも一方を行う。
上記第１３側面に従えば、予め定める期間内に、第１の変速動作が完了したこと、または、変速比が変化したことを誤検出した場合に、第２の変速動作を実行する場合におけるモータの出力の制限値およびモータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を変更することが抑制される。
前記第１１〜第１３側面のいずれか一つに従う第１４側面の自転車用制御装置において、前記自転車のパラメータは、前記自転車のクランクの回転速度を含む。
上記第１４側面に従えば、自転車のクランクの回転速度によって変速比が変化したか否かを適切に判定することができる。
本発明の第１５側面に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を低下させ、予め定める期間が経過するよりも前に、前記変速動作が完了または前記変速比が変化した場合は、前記予め定める期間が経過するよりも前に、前記モータの出力を低下させる制御を終了し、前記予め定める期間が経過しても、前記変速動作または前記変速比の変更が完了しない場合には、前記モータの出力を低下させる制御を終了する。
上記第１５側面に従えば、常に予め定める期間が経過したときにモータの出力を低下させる場合と比較して、変速機が動作する場合におけるモータの出力を適切に低下させることができる。
前記第１５側面に従う第１６側面の自転車用制御装置において、前記予め定める期間は、変速すべき前記変速比に応じて個別に設定されている。
上記第１６側面に従えば、変速比に応じた時間でモータの出力を低下させることができる。
前記第７〜第１６側面のいずれか一つに従う第１７側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記自転車のクランクの回転速度に基づいて、前記変速比が変化したか否かを判定する。
上記第１７側面に従えば、自転車のクランクの回転速度によって変速比が変化したか否かを適切に判定することができる。
前記第１７側面に従う第１８側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記自転車のクランクに入力される人力駆動力が所定の値以上のときにのみ、前記自転車のクランクの回転速度に基づく判定に応じた制御を実行する。
上記第１８側面に従えば、変速比を正確に判定しやすい場合にのみ自転車のクランクの回転速度に基づく判定に応じた制御が実行できる。
前記第１〜第１８側面のいずれか一つに従う第１９側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速機に前記変速動作を実行させる電動アクチュエータを制御する。
上記第１９側面に従えば、電動アクチュエータを制御することによって変速機を動作させることができる。
前記第１９側面に従う第２０側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記自転車のクランクの回転角度が所定の範囲にあるときに前記変速機を動作させ、前記所定の範囲は、前記自転車のクランクの上死点または下死点を含む。
上記第２０側面に従えば、人力駆動力の小さいクランクの上死点または下死点を含む範囲で変速機を動作させることができる。
本発明の第２１側面に従う自転車の制御方法の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを制御する自転車の制御方法であって、前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を制限値以下に低下させ、前記変速動作の後における前記変速機の動作状態、および、前記変速機が前記変速動作を実行することによって変化する前記自転車のパラメータの少なくとも一方に応じて、前記変速機が前記変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を変更する。
上記第２１側面に従えば、変速機の動作状態、および、変速機が変速動作を実行することによって変化する自転車のパラメータに関わらず一律の制御を行う場合と比較して、変速機が動作する場合におけるモータの出力を適切に低下させることができる。
本発明の第２２側面に従う自転車の制御方法の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを制御する自転車の制御方法であって、前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を低下させ、予め定める期間が経過するよりも前に、前記変速動作が完了または前記変速比が変化した場合は、前記予め定める期間が経過するよりも前に、前記モータの出力を低下させる制御を終了し、前記予め定める期間が経過しても、前記変速動作または前記変速比の変更が完了しない場合には、前記モータの出力を低下させる制御を終了する。
上記第２２側面に従えば、常に予め定める期間が経過したときにモータの出力を低下させる場合と比較して、変速機が動作する場合におけるモータの出力を適切に低下させることができる。
本自転車用制御装置および自転車の制御方法によれば、変速機が動作する場合においてモータの出力を適切に低下させることができる。
第１実施形態の自転車用制御装置を含む自転車の電気的な構成を示すブロック図。 図１の制御部によって実行される処理を示す第１のフローチャート。 図１の制御部によって実行される処理を示す第２のフローチャート。 図１の制御部によって実行される処理を示す第３のフローチャート。 図１の制御部によって実行される処理を示す第４のフローチャート。 第２実施形態の自転車用制御装置の制御部によって実行される処理を示す第５のフローチャート。
（第１実施形態）
図１を参照して、第１の実施形態の自転車用制御装置および自転車用制御システムを搭載する自転車について説明する。
自転車１０は、駆動機構１２および自転車用制御システム２０を備える。
駆動機構１２は、クランク１２Ａおよびペダル１２Ｄを含む。クランク１２Ａは、クランク軸１２Ｂおよびクランクアーム１２Ｃを含む。駆動機構１２は、ペダル１２Ｄに加えられた人力駆動力を後輪（図示略）に伝達する。駆動機構１２は、例えば、チェーン、ベルト、またはシャフト（いずれも図示略）を介して、クランク１２Ａの回転を後輪に伝達するように構成される。駆動機構１２は、クランク軸１２Ｂにワンウェイクラッチ（図示略）を介して結合されるフロント回転体１２Ｅを含む。ワンウェイクラッチは、クランク１２Ａが前転した場合に、フロント回転体１２Ｅを前転させ、クランク１２Ａが後転した場合に、フロント回転体１２Ｅを後転させないように構成される。フロント回転体１２Ｅは、スプロケット、プーリーまたはベベルギア（いずれも図示略）を含む。フロント回転体１２Ｅは、クランク軸１２Ｂにワンウェイクラッチを介さずに結合してもよい。
自転車用制御システム２０は、自転車用制御装置５０と、変速機２２と、モータ２４とを含む。一例では、自転車用制御システム２０は、操作部２６、電動アクチュエータ２８、モータ２４の駆動回路３０、バッテリ３２、トルクセンサ３４、および、クランク回転センサ３６、車速センサ３８、および、変速状態検出装置４０をさらに含む。
変速機２２および電動アクチュエータ２８は、変速装置Ｓを構成する。変速機２２は、自転車１０の変速比ｒを変更する。電動アクチュエータ２８は、変速機２２に変速動作を実行させる。変速機２２は、自転車１０の変速比ｒを段階的に変更可能である。一例では、変速機２２は、クランク軸１２Ｂに入力された回転を変速して後輪に伝達する。この場合、変速機２２は、内装変速機を含む。内装変速機は、クランク軸１２Ｂまわり、または、後輪の車軸のハブに設けられる。内装変速機は、クランク１２Ａとフロント回転体１２Ｅとの間の動力伝達経路に設けられてもよい。別の例では、変速機２２は、複数のフロントスプロケットまたは複数のリアスプロケットの間でチェーンを掛け替えることによって、クランク軸１２Ｂに入力された回転を変速させて後輪に伝達させる。この場合、変速機２２は、外装変速機（ディレイラ）を含む。外装変速機は、複数のフロントスプロケット（図示略）間でチェーンを掛け替えるフロント外装変速機、および、複数のリアスプロケット（図示略）間でチェーンを掛け替えるリア外装変速機の少なくとも一方を含む。電動アクチュエータ２８は、電動モータを含む。変速機２２は、電動アクチュエータ２８が駆動されることにより、変速動作を行って自転車１０の変速比ｒを段階的に変更する。変速機２２が内装変速機である場合、変速動作は変速機２２の内部の遊星歯車機構を構成する歯車の連結状態を変更する動作を含む。変速機２２が外装変速機である場合、変速動作はスプロケット間におけるチェーンの掛け替えの動作を含む。内装変速機は、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）機構を含んでいてもよい。一例では、ＣＶＴ機構は、入力体、出力体、および、伝達体を含む遊星機構によって構成され、伝達体が回転させられることによって変速比ｒが連続的に変更される。変速装置Ｓは、変速機２２および電動アクチュエータ２８以外の構成を含んでいてもよい。
モータ２４および駆動回路３０は、アシスト装置Ａを構成する。駆動回路３０は、バッテリ３２からモータ２４に供給される電力を制御する。モータ２４は、自転車１０の推進をアシストする。モータ２４は、電気モータを含む。モータ２４は、ペダル１２Ｄから後輪までの人力駆動力の伝達経路、または、前輪（図示略）に回転を伝達するように設けられる。モータ２４は、自転車１０のフレーム（図示略）、後輪、または前輪に設けられる。一例では、モータ２４は、クランク軸１２Ｂからフロント回転体１２Ｅまでの動力伝達経路に結合される。モータ２４とクランク軸１２Ｂとの間の動力伝達経路には、クランク軸１２Ｂを自転車１０が前進する方向に回転させた場合にクランクの回転力によってモータ２４が回転しないようにワンウェイクラッチ（図示略）が設けられるのが好ましい。アシスト装置Ａは、モータ２４および駆動回路３０以外の構成を含んでいてもよく、例えばモータ２４の回転を減速して出力する減速機を含んでいてもよい。
操作部２６は、ライダーが操作可能である。操作部２６は、自転車１０のハンドルバー（図示略）に取り付けられる。操作部２６は、自転車用制御装置５０の制御部５２と通信可能である。操作部２６は、制御部５２と有線または無線によって通信可能に接続されている。操作部２６は、例えばＰＬＣ（Power Line Communication）によって制御部５２と通信可能である。ライダーによって操作部２６が操作されることによって、操作部２６は、制御部５２に出力信号を送信する。出力信号は、変速ステージを変更するための信号を含む。出力信号は、自転車１０の変速比ｒを大きくするシフトアップ信号、または、自転車１０の変速比ｒを小さくするシフトダウン信号を含む。操作部２６は、たとえば操作部材と、操作部材の動きを検出するセンサと、センサの出力信号に応じて、制御部５２と通信を行う電気回路とを含む（いずれも図示略）。
バッテリ３２は、１または複数のバッテリセルを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリ３２は、自転車１０に搭載され、バッテリ３２と有線で電気的に接続されている他の電気部品（例えば、モータ２４、電動アクチュエータ２８、および、自転車用制御装置５０）に電力を供給する。
トルクセンサ３４は、人力駆動力ＴＡに応じた信号を出力する。トルクセンサ３４は、クランク軸１２Ｂに与えられる人力駆動力ＴＡを検出する。トルクセンサ３４は、クランク軸１２Ｂからフロント回転体１２Ｅまでの間に設けられてもよく、クランク軸１２Ｂまたはフロント回転体１２Ｅに設けられてもよく、クランクアーム１２Ｃまたはペダル１２Ｄに設けられてもよい。トルクセンサ３４は、例えば、歪センサ、磁歪センサ、光学センサ、および、圧力センサなどを用いて実現することができ、クランクアーム１２Ｃまたはペダル１２Ｄに加えられる人力駆動力ＴＡに応じた信号を出力するセンサであれば、いずれのセンサを採用することもできる。
クランク回転センサ３６は、クランクの回転角度ＣＡを検出する。クランク回転センサ３６は、自転車１０のフレーム（図示略）またはアシスト装置Ａのハウジング(図示略)に取り付けられる。クランク回転センサ３６は、第１の磁石Ｍ１の磁界を検出する第１の素子３６Ａと、第２の磁石Ｍ２との位置関係に応じた信号を出力する第２の素子３６Ｂとを含む。第１の磁石Ｍ１は、クランク軸１２Ｂまたはクランクアーム１２Ｃに設けられ、クランク軸１２Ｂに同軸に配置される。第１の磁石Ｍ１は、環状の磁石であって、周方向に複数の磁極が交互に並んで配置されている。第１の素子３６Ａは、フレームに対するクランク１２Ａの回転角度を検出する。第１の素子３６Ａは、クランク１２Ａが１回転するとき、３６０度を同極の磁極の数で割った角度を１周期とした信号を出力する。クランク回転センサ３６が検出可能なクランク１２Ａの回転角度の最小値は、１８０度以下であり、好ましくは１５度であり、さらに好ましくは、６度である。第２の磁石Ｍ２は、クランク軸１２Ｂまたはクランクアーム１２Ｃに設けられる。第２の素子３６Ｂは、フレームに対するクランク１２Ａの基準角度（例えば、クランク１２Ａの上死点または下死点）を検出する。第２の素子３６Ｂは、クランク軸１２Ｂの１回転を１周期とした信号を出力する。
クランク回転センサ３６は、第１の素子３６Ａおよび第２の素子３６Ｂに代えて、磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを含んで構成されてもよい。この場合、第１の磁石Ｍ１および第２の磁石Ｍ２に代えて、その周方向に磁界の強度が変化する環状の磁石を、クランク軸１２Ｂと同軸にクランク軸１２Ｂに設ける。磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを用いることによって、１つのセンサで、クランクの回転速度Ｎおよびクランク１２Ａの回転角度を検出することができ、構成および組立を簡略化することができる。クランク回転センサ３６は、クランクの回転角度ＣＡに加えて、クランクの回転速度Ｎを検出することもできる。クランクの回転速度Ｎは、第１の素子３６Ａの出力、第２の素子３６Ｂの出力、および、磁気センサの出力のいずれを用いて検出してもよい。
車速センサ３８は、車輪の回転速度Ｖを検出する。車速センサ３８は、有線または無線によって制御部５２と電気的に接続されている。車速センサ３８は、フレームのチェーンステイ（図示略）に取り付けられる。車速センサ３８は、後輪に取り付けられる磁石（図示略）と車速センサ３８との相対位置の変化に応じた信号を制御部５２に出力する。車速センサ３８は、リードスイッチを構成する磁性体リード、または、ホール素子を含むことが好ましい。
変速状態検出装置４０は、変速機２２の動作状態を検出する。一例では、変速状態検出装置４０は、変速比ｒの変更にともなって移動する変速機２２の移動部（図示略）の位置、または電動アクチュエータ２８の動作部（図示略）の位置を検出する。電動アクチュエータ２８は、減速機を含んで構成されていてもよく、変速状態検出装置４０が検出する動作部は減速機の一部に含まれていてもよい。
自転車用制御装置５０は、制御部５２を含む。一例では、自転車用制御装置５０は、記憶部５４をさらに含むことが好ましい。
制御部５２は、予め定められる制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。制御部５２は、１または複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。制御部５２は、さらにタイマを含む。記憶部５４には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部５４は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。
制御部５２は、電動アクチュエータ２８を制御する。制御部５２は、クランク１２Ａの回転角度ＣＡが所定の範囲にあるときに変速機２２を動作させる。所定の範囲は、クランク１２Ａの上死点または下死点を含む。変速動作は、第１の変速動作と、第１の変速動作の後に実行される第２の変速動作とを含む。第２の変速動作は、第１の変速動作の後に実行される全ての変速動作を含む。所定の範囲は、クランク１２Ａの上死点を含む場合、上死点の＋４５度から上死点の−４５度までの角度範囲に選ばれることが好ましく、上死点から＋２０度から上死点の−２０度までの角度範囲に選ばれることがさらに好ましい。所定の範囲は、クランク１２Ａの下死点を含む場合、下死点から＋４５度から下死点の−４５度までの角度範囲に選ばれることが好ましく、下死点から＋２０度から下死点の−２０度までの角度範囲に選ばれることがさらに好ましい。
制御部５２は、モータ２４を制御する。制御部５２は、人力駆動力ＴＡに応じてモータ出力ＴＭを制御する。制御部５２は、変速機２２が変速動作を実行する場合、モータ出力ＴＭを低下させる。制御部５２は、変速機２２が変速動作を実行する場合、モータ出力ＴＭを制限値ＤＴＭ以下に低下させる。制御部５２は、１または複数回の変速動作（第１の変速動作）の結果に応じて、次回以降の変速動作（第２の変速動作）に関する制御内容を変更するか否かを決定する。変更される制御内容は、変速動作を実行する場合におけるモータ出力ＴＭの制限値ＤＴＭおよびモータ出力ＴＭを低下させる第１の時間ＳＡの少なくとも一方を含む。記憶部５４には、変速動作を実行する場合におけるモータ出力ＴＭの制限値ＤＴＭに関する情報と、第１の時間ＳＡに関する情報とが記憶されている。記憶部５４には、さらにモータ出力ＴＭの基準値ＴＭＡに関する情報が記憶されている。記憶部５４は、自転車用制御装置５０の出荷時および設定の初期化時等には、制限値ＤＴＭを基準値ＴＭＡとして記憶し、第１の時間ＳＡとして予め定める時間を記憶している。この状態で制御部５２が変速動作を実行する場合には、制御部５２は、予め定める時間の間、モータ出力ＴＭが基準値ＴＭＡとなるようにモータ２４を制御する。基準値ＴＭＡは、人力駆動力ＴＡに応じて設定されていてもよい。例えば、人力駆動力ＴＡが、駆動力ＴＡ１未満の場合には基準値ＴＭＡを第１の基準値ＴＭＡ１とし、駆動力ＴＡ１以上の場合には基準値ＴＭＡを第２の基準値ＴＭＡ２とする。第１の基準値ＴＭＡ１は、第２の基準値ＴＭＡ２よりも小さい。
制御部５２は、変速動作における変速機２２の動作状態、および、変速機２２が変速動作を実行することによって変化する自転車１０のパラメータの少なくとも一方に応じて、制限値ＤＴＭおよび第１の時間ＳＡの少なくとも一方を変更可能である。制御部５２は、第１の変速動作における変速機２２の動作状態、および、変速機２２が変速動作を実行することによって変化する自転車１０のパラメータの少なくとも一方に応じて、第２の変速動作を実行する場合における制限値ＤＴＭおよび第１の時間ＳＡの少なくとも一方を、第１の変速動作を実行する場合における制限値ＤＴＭおよび第１の時間ＳＡの少なくとも一方と異ならせる。自転車１０のパラメータは、クランクの回転速度Ｎを含む。制御部５２は、変速状態検出装置４０の出力に基づいて検出された変速機２２の動作状態、および、クランクの回転速度Ｎと、各変速ステージに対応する変速比ｒ（基準変速比Ｔｒ）の情報とに基づいて演算されるクランクの推定回転速度ＮＡとの少なくとも一方に応じて、変速比ｒの変更が適切に行われたかまたは適切に行われなかったかを判定する。記憶部５４には、各変速ステージに対応する変速機２２の状態に関する情報と、各変速ステージに対応する変速比ｒ（基準変速比Ｔｒ）に関する情報との少なくとも一方が記憶される。制御部５２は、変速状態検出装置４０の出力に基づいて検出された変速機２２の動作状態が、目標の変速ステージに対応する変速機２２の動作状態と一致したとき、変速動作が完了したと判定可能である。制御部５２は、クランクの回転速度Ｎが、ステップＳ２３で取得された変速前のクランクの回転速度Ｎと目標の変速ステージに対応する変速比ｒとから演算される推定のクランクの回転速度Ｎと一致したとき、変速動作が完了し、変速比ｒが変更されたと判定可能である。制御部５２は、変速比ｒの変更が適切に実行されたか否かの判定結果に基づいて、制限値ＤＴＭおよび第１の時間ＳＡの少なくとも一方を変更可能である。
制御部５２は、変速機２２が第１の変速動作を実行し、予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了しない、または、変速比ｒが変化しなければ、変速機２２が第２の変速動作を実行する場合に、変速機２２が第１の変速動作を実行するときよりも、制限値ＤＴＭの減少および第１の時間ＳＡの増加の少なくとも一方を行う。一例では、予め定める期間ＳＸは、第１の変速動作が開始された時刻またはモータ出力ＴＭの制限が開始された時刻から、クランク１２Ａが所定の角度まで回転した時刻までの期間であってもよい。所定の角度は、１８０度以下に選ばれ、たとえば９０度以下に選ばれる。所定の角度は、２０度以上に選ばれ、好ましくは３０度以上に選ばれる。
制御部５２は、変速機２２が第１の変速動作を実行し、モータ出力ＴＭを所定値ＴＭＸまで低下させていない状態で、予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了しない、または、変速比ｒが変化しなければ、変速機２２が第２の変速動作を実行する場合に、変速機２２が第１の変速動作を実行する場合よりも、制限値ＤＴＭを減少させる。変速機２２が第１の変速動作を実行し、モータ出力ＴＭを所定値ＴＭＸまで低下させた状態で、予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了しない、または、変速比ｒが変化しなければ、変速機２２が第２の変速動作を実行する場合に、変速機２２が第１の変速動作を実行する場合よりも、第１の時間ＳＡを増加させる。制御部５２は、第１の変速動作を実行して、予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了しない、または、変速比ｒが変化しなければ、モータ出力ＴＭが所定値ＴＭＸに低下するまでは、制限値ＤＴＭを段階的に低下させる。制御部５２は、モータ出力ＴＭが所定値ＴＭＸに低下するまで制限値ＤＴＭが低下されると、始めて第１の時間ＳＡを増加させる。所定値ＴＭＸは、例えば「０」が選ばれる。
制御部５２は、変速機２２が第１の変速動作を実行し、予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了しない、または、変速比ｒが変化しなかった回数が第１の回数に到達すると、変速機２２が第２の変速動作を実行する場合に、変速機２２が第１の変速動作を実行する場合よりも、制限値ＤＴＭの減少および第１の時間ＳＡの増加の少なくとも一方を行う。
制御部５２は、変速機２２が第１の変速動作を実行し、予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了、または、変速比ｒが変化すると、変速機２２が第２の変速動作を実行する場合に、変速機２２が第１の変速動作を実行する場合よりも、制限値ＤＴＭの増加および第１の時間ＳＡの減少の少なくとも一方を行う。
制御部５２は、変速機２２が第１の変速動作を実行し、第１の時間ＳＡが所定値ＳＹよりも長い状態で、予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了、または、変速比ｒが変化した場合、第２の変速動作を実行する場合に、変速機２２が第１の変速動作を実行する場合よりも、第１の時間ＳＡを減少させる。制御部５２は、変速機２２が第１の変速動作を実行するとき、第１の時間ＳＡが所定値ＳＹ以下の状態で、予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了、または、変速比ｒが変化した場合、変速機２２が第２の変速動作を実行する場合に、変速機２２が第１の変速動作を実行する場合よりも、制限値ＤＴＭを増加させる。制御部５２は、第１の変速動作を実行して予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了、または、変速比ｒが変化すると、第１の時間ＳＡが所定値ＳＹよりも長い状態の場合には第１の時間ＳＡを段階的に減少させる。制御部５２は、第１の時間ＳＡが所定値ＳＹに達すると、始めてモータ出力ＴＭの制限値ＤＴＭを増加させる。
制御部５２は、変速機２２が第１の変速動作を実行し、予め定める期間ＳＸ内に、第１の変速動作が完了、または、変速比ｒが変化した回数が第２の回数に到達すると、変速機２２が第２の変速動作を実行する場合に、変速機２２が第１の変速動作を実行する場合よりも、制限値ＤＴＭの増加および第１の時間ＳＡの減少の少なくとも一方を行う。
制御部５２は、クランク１２Ａに入力される人力駆動力ＴＡが所定の値ＴＡＸ以上のときにのみ、クランクの回転速度Ｎに基づく判定に応じた制御を実行する。変速状態検出装置４０の出力によって変速動作の完了のみを判定する場合には、人力駆動力ＴＡが所定の値ＴＡＸ未満の場合であっても、第２の変速を実行する場合のモータ出力ＴＭおよび第１の時間ＳＡの少なくとも一方を変更してもよい。
制御部５２は、操作部２６からの出力信号を変速要求として受け取る。制御部５２は、変速機２２とモータ２４とを、変速要求に応じて制御する。記憶部５４には、変速要求に応じて変更される目標の変速ステージに関する情報が記憶されている。制御部５２は、目標の変速ステージに関する情報が更新されると、更新された情報に対応する変速ステージとなるように変速機２２を制御する。具体的には、制御部５２は、シフトアップ信号を含む出力信号を変速要求として受信した場合、記憶部５４に記憶される目標の変速ステージに関する情報を、変速比ｒが現在よりも大きくなる変速ステージに対応する情報に変更する第１の処理を実行する。制御部５２は、シフトダウン信号を含む出力信号を変速要求として受信した場合、記憶部５４に記憶される目標の変速ステージに関する情報を、変速比ｒが現在よりも小さくなる変速ステージに対応する情報に変更する第１の処理を実行する。制御部５２は、第１の処理によって更新された目標の変速ステージに関する情報に応じて、変速機２２およびモータ２４を制御する第２の処理を実行する。
図２を参照して、第１の処理について説明する。制御部５２は、自転車用制御装置５０の電源がオンになっている間、所定周期ごとに第１の処理を実行する。
制御部５２は、ステップＳ１１において、変速要求を受け取った否かを判定する。制御部５２は、変速要求を受け取った場合、ステップＳ１２において記憶部５４に記憶されている目標の変速ステージに関する情報を更新し、所定周期後に再びステップＳ１１の処理を実行する。制御部５２は、ステップＳ１１において変速要求を受け取っていない場合、所定周期後に再びステップＳ１１の処理を実行する。
図３を参照して、第２の処理について説明する。制御部５２は、自転車用制御装置５０の電源がオンになっている間、所定周期ごとに第２の処理を実行する。
制御部５２は、ステップＳ２１において現在の変速ステージを検出し、ステップＳ２２に移行する。現在の変速ステージは、変速状態検出装置４０によって検出されてもよく、クランクの回転速度Ｎおよび車輪の回転速度Ｖに基づいて演算される変速比ｒから検出されてもよい。制御部５２は、ステップＳ２２において目標の変速ステージと現在の変速ステージとが一致しているか否かを判定する。具体的には、制御部５２は、図２に示す第１の処理において更新された目標の変速ステージと、変速状態検出装置４０によって検出される変速機２２の動作状態に対応する変速ステージとを比較する。制御部５２は、目標の変速ステージと現在の変速ステージとが一致している場合、処理を終了する。制御部５２は、目標の変速ステージと現在の変速ステージとが異なっている場合、ステップＳ２３に移行する。
制御部５２は、ステップＳ２３において、現在のクランクの回転速度Ｎを取得して、ステップＳ２４に移行する。制御部５２は、ステップＳ２４において、クランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１に達したか否かを判定する。第１の角度ＣＡ１は、所定の範囲のうち、クランク１２Ａの正回転方向の上流側の端に対応する。制御部５２は、第１の角度ＣＡ１に達するまでステップＳ２４の判定を繰り返す。制御部５２は、ステップＳ２４において第１の角度ＣＡ１に達したと判定した場合、ステップＳ２５においてモータ出力ＴＭの制限を開始し、ステップＳ２６に移行する。制御部５２は、ステップＳ２５において、モータ出力ＴＭが、記憶部５４に記憶されている制限値ＤＴＭとなるようにモータ２４を制御する。制御部５２は、ステップＳ２６において記憶部５４に記憶されている目標の変速ステージまで変速比ｒが変更されるように変速機２２の変速動作を開始する。
次に、制御部５２は、ステップＳ２７において第１の時間ＳＡが経過したか否かを判定する。具体的には、制御部５２は、ステップＳ２７においてモータ出力ＴＭの制限を開始してからの時間が第１の時間ＳＡ以上になったか否かを判定する。制御部５２は、第１の時間ＳＡが経過するまでステップＳ２７の判定を繰り返す。制御部５２は、第１の時間ＳＡが経過したと判定した場合、ステップＳ２８においてモータ出力ＴＭの制限を終了し、ステップＳ２９においてモータ出力ＴＭの制限値ＤＴＭおよび第１の時間ＳＡに関する学習処理のサブルーチンを実行し、本処理を終了する。
図４および図５を参照して、学習処理について説明する。
図４に示されるとおり、制御部５２は、ステップＳ３１においてクランク１２Ａの推定回転速度ＮＡを演算し、ステップＳ３２に移行する。推定回転速度ＮＡは、ステップＳ２３で取得したクランクの回転速度Ｎに、ステップＳ１２で更新された目標の変速ステージに対応する変速比ｒを乗算することによって演算される。制御部５２は、ステップＳ３２において、人力駆動力ＴＡが所定の値ＴＡＸ以上か否かを判定する。
制御部５２は、人力駆動力ＴＡが所定の値ＴＡＸ未満の場合、ステップＳ３３においてクランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ以上か否か、および第２の時間ＳＢが経過したか否かを判定する。例えば図３のステップＳ２８においてモータ出力ＴＭの制限を終了してからの時間が第２の時間ＳＢ以上になったとき、第２の時間ＳＢが経過したと判定する。第２の時間ＳＢは、例えば、自転車１０が所定の車速で走行している場合にクランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ以上になるまでに十分な時間と対応する。制御部５２は、クランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ未満のとき、再びステップＳ３２の判定処理を実行する。制御部５２は、クランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ以上の場合は、本処理を終了する。クランク１２Ａの回転量ＤＣは、例えば図３のステップＳ２８においてモータ出力ＴＭの制限を終了してからのクランクの回転角度ＣＡの変化量である。ライダーがクランクの回転速度Ｎを意図的に低下させたり、ペダリングを停止したりすると、人力駆動力ＴＡが所定の値ＴＡＸ未満となりやすい。人力駆動力ＴＡが所定の値ＴＡＸ未満、かつ、クランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ以上の場合は、変速動作の実行後にクランク１２Ａが十分に回転しているにも関わらず人力駆動力ＴＡが十分に上昇していないため、変速が適切に行われたか否かの判定が正確に行えないとして処理を終了する。また人力駆動力ＴＡが所定の値ＴＡＸ未満、かつ、クランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ未満で、第２の時間ＳＢが経過している場合にも、変速が適切に行われたか否かの判定が正確に行えないとして処理を終了する。ライダーがクランクの回転速度Ｎを意図的に低下させると、車輪の回転速度Ｖがクランク１２Ａの回転速度Ｎに変速比ｒを乗算した以上の値となりやすいため、変速が適切に行われたか否かの判定が困難となる。
制御部５２は、ステップＳ３２において人力駆動力ＴＡが所定の値ＴＡＸ以上と判定した場合、ステップＳ３４においてステップＳ３１で演算した推定回転速度ＮＡとクランクの回転速度Ｎとを比較し、推定回転速度ＮＡとクランクの回転速度Ｎとが一致する場合には、変速が適切に行われたと判定できるので、ステップＳ３５に移行する。ステップＳ３４において、変速状態検出装置４０によって検出された変速機２２の状態が、目標の変速ステージと対応する状態であったときに、変速が適切に行われたとして、ステップＳ３５に移行するようにしてもよい。制御部５２は、ステップＳ３５において、変速が適切に行われたことを示す成功判定情報を記憶部５４に記憶し、ステップＳ３６に移行する。
制御部５２は、ステップＳ３６において、記憶部５４に記憶されている成功判定情報から、変速が適切に行われた回数が第２の回数以上か否かを判定する。本実施形態は、変速が適切に行われた回数を、適切変速回数と記載する。制御部５２は、適切変速回数が第２の回数未満の場合、処理を終了する。制御部５２は、適切変速回数が第２の回数以上の場合、ステップＳ３７において第１の時間ＳＡが所定値ＳＹ以下か否かを判定する。制御部５２は、第１の時間ＳＡが所定値ＳＹ以下の場合には、ステップＳ３８に移行する。
制御部５２は、ステップＳ３８において、モータ出力ＴＭの制限値ＤＴＭを演算する。具体的には、制御部５２は、現在の制限値ＤＴＭに、予め定められている値を加算する。次に、制御部５２は、ステップＳ３９において制限値ＤＴＭのリミット処理を実行する。具体的には、制御部５２は、ステップＳ３８において演算された制限値ＤＴＭが所定値ＤＴＸ１以上の場合、制限値ＤＴＭを所定値ＤＴＸ１に制限する。制限値ＤＴＭを、所定値ＤＴＸ１以下に制限することによって、モータ出力ＴＭが大きい状態で変速してしまうことを抑制することができる。次に、制御部５２は、ステップＳ４０において、ステップＳ３８で演算された制限値ＤＴＭ、または、ステップＳ３９においてリミット処理された場合には所定値ＤＴＸ１を新たな制限値ＤＴＭに更新し、適切変速回数を初期化して処理を終了する。
制御部５２は、ステップＳ３７において、第１の時間ＳＡが所定値ＳＹより長いと判定した場合、ステップＳ４１に移行し、第１の時間ＳＡを演算する。具体的には、制御部５２は、現在の第１の時間ＳＡから予め定められている値を減算する。次に、制御部５２は、ステップＳ４２において第１の時間ＳＡのリミット処理を実行する。具体的には、制御部５２は、ステップＳ４１において演算された第１の時間ＳＡが所定値ＳＹ以下の場合、第１の時間ＳＡを所定値ＳＹに制限する。次に、制御部５２は、ステップＳ４３においてステップＳ４１で演算された第１の時間ＳＡ、または、ステップＳ４２においてリミット処理された場合には所定値ＳＹを新たな第１の時間ＳＡに更新し、適切変速回数に関する情報を初期化して処理を終了する。
制御部５２は、ステップＳ３４において推定回転速度ＮＡとクランクの回転速度Ｎとが一致していない場合には、図５のステップＳ４４に移行し、ステップＳ４４においてクランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ以上か否かを判定する。制御部５２は、クランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ未満のとき、再び図４のステップＳ３２の判定処理を実行する。制御部５２は、クランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ以上の場合は、ステップＳ４５に移行する。
制御部５２は、ステップＳ３４において推定回転速度ＮＡとクランクの回転速度Ｎとが一致せず、ステップＳ４４においてクランク１２Ａの回転量ＤＣが所定の量ＤＣＡ以上と判定した場合は、変速が適切に行われていないと判定できるので、ステップＳ４５に移行する。ステップＳ３４において、変速状態検出装置４０によって検出された変速機２２の状態が、目標の変速ステージと対応しない状態であったときに、変速が適切に行われていないとしてステップＳ４５に移行するようにしてもよい。制御部５２は、ステップＳ４５において、変速が適切に行われていないことを示す失敗判定情報を記憶部５４に記憶し、ステップＳ４６に移行する。
制御部５２は、ステップＳ４６において、記憶部５４に記憶されている失敗判定情報から、変速が適切に行われていない回数が第１の回数以上か否かを判定する。本実施形態は、変速が適切に行われていない回数を、不適切変速回数と記載する。制御部５２は、不適切変速回数が第１の回数未満の場合、処理を終了する。制御部５２は、不適切変速回数が第１の回数以上の場合、ステップＳ４７において制限値ＤＴＭが所定値ＤＴＸ２以下か否かを判定する。制御部５２は、制限値ＤＴＭが所定値ＤＴＸ２以下の場合には、ステップＳ４８に移行する。所定値ＤＴＸ２は、例えば「０」に選ばれる。
制御部５２は、ステップＳ４８において第１の時間ＳＡを演算する。具体的には、制御部５２は、現在の第１の時間ＳＡに予め定められている値を加算する。次に、制御部５２は、ステップＳ４９において第１の時間ＳＡのリミット処理を実行する。具体的には、制御部５２は、ステップＳ４８において演算された第１の時間ＳＡが上限値ＳＣ以上の場合、第１の時間ＳＡを上限値ＳＣに制限する。次に、制御部５２は、ステップＳ５０においてステップＳ４８で演算された第１の時間ＳＡ、または、ステップＳ４９においてリミット処理された場合には上限値ＳＣを新たな第１の時間ＳＡに更新し、不適切変速回数に関する情報を初期化して処理を終了する。
制御部５２は、ステップＳ４７において、制限値ＤＴＭが所定値ＤＴＸ２より大きいと判定した場合、ステップＳ５１において、モータ出力ＴＭの制限値ＤＴＭを演算する。具体的には、制御部５２は、現在の制限値ＤＴＭから予め定められている値を減算する。次に、制御部５２は、ステップＳ５２において制限値ＤＴＭのリミット処理を実行する。具体的には、制御部５２は、ステップＳ５１において演算された制限値ＤＴＭが所定値ＤＴＸ２以下の場合、制限値ＤＴＭを所定値ＤＴＸ２に限定する。制限値ＤＴＭが「０」に設定される場合、第１の時間ＳＡにおいてモータ出力ＴＭは「０」となる。次に、ステップＳ５３において制御部５２は、ステップＳ５１で演算された制限値ＤＴＭ、または、ステップＳ５３においてリミット処理された場合には所定値ＤＴＸ２を新たな制限値ＤＴＭとして更新し、不適切変速回数に関する情報を初期化して処理を終了する。
（第２実施形態）
図１および図６を参照して、第２実施形態の自転車用制御装置５０について説明する。第２実施形態において第１実施形態と共通する部分については、第１実施形態と同一の符号を付す。第２実施形態では、第１実施形態と第２の処理の内容が異なるのみであり、第１の処理および構成は同様であるので、同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
制御部５２は、変速機２２が変速動作を実行する場合、モータ２４の出力を低下させ、予め定める期間ＳＺが経過するよりも前に、変速動作が完了または変速比ｒが変化した場合は、予め定める期間ＳＺが経過するよりも前に、モータ２４の出力を低下させる制御を終了する。制御部５２は、予め定める期間ＳＺが経過しても、変速動作または変速比ｒの変更が完了しない場合には、モータ２４の出力を低下させる制御を終了する。予め定める期間ＳＺは、変速すべき変速比に応じて個別に設定されている。予め定める期間ＳＺは、記憶部５４に記憶されている。予め定める期間ＳＺは、タイマを用いて測定されるものであってもよく、クランクの回転角度ＣＡに基づいて測定されるものであってもよい。
図６を参照して、第２の処理について説明する。制御部５２は、自転車用制御装置５０の電源がオンになっている間、所定周期ごとに第２の処理を実行する。
制御部５２は、ステップＳ２１において現在の変速ステージを検出し、ステップＳ２２に移行する。制御部５２は、ステップＳ２２において目標の変速ステージと現在の変速ステージとが一致しているか否かを判定する。制御部５２は、目標の変速ステージと現在の変速ステージとが一致している場合、処理を終了する。制御部５２は、目標の変速ステージと現在の変速ステージとが異なっている場合、ステップＳ２３に移行する。
制御部５２は、ステップＳ２３において、現在のクランクの回転速度Ｎを取得して、ステップＳ２４に移行する。制御部５２は、ステップＳ２４において、クランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１に達したか否かを判定する。制御部５２は、第１の角度ＣＡ１に達するまでステップＳ２４の判定を繰り返す。制御部５２は、ステップＳ２４において第１の角度ＣＡ１に達したと判定した場合、ステップＳ２５においてモータ出力ＴＭの制限を開始し、ステップＳ２６に移行する。制御部５２は、ステップＳ２６において、モータ出力ＴＭが、記憶部５４に記憶されている制限値ＤＴＭとなるようにモータ２４を制御する。制御部５２は、ステップＳ２６においてステップＳ２３において設定した目標の変速ステージまで変速比ｒが変更されるように変速機２２の変速動作を開始する。
次に、制御部５２は、ステップＳ６１に移行し、適切な変速が行われたか否かを判定する。制御部５２は、変速状態検出装置４０の出力に基づいて検出された変速機２２の動作状態が、目標の変速ステージに対応する変速機２２の動作状態と一致したとき、適切な変速が行われたと判定可能である。制御部５２は、クランクの回転速度Ｎが、ステップＳ２３で取得された変速前のクランクの回転速度Ｎと目標の変速ステージに対応する変速比ｒとから演算される推定のクランクの回転速度Ｎと一致したとき、適切な変速が行われたと判定可能である。制御部５２は、適切な変速が行われていないと判定した場合は、ステップＳ６２に進み、予め定める期間ＳＺが経過したか否かを判定する。制御部５２は、例えば、ステップＳ２６によって変速機２２の変速動作を開始した時刻からの経過時間が予め定める期間ＳＺ以上の場合、予め定める期間ＳＺが経過したと判定する。制御部５２は、予め定める期間ＳＺが経過していない場合、再びステップＳ６１の判定を実行する。制御部５２は、ステップＳ６２において、予め定める期間ＳＺが経過したと判定した場合は、ステップＳ６３において変速動作を終了し、ステップＳ２８においてモータ出力ＴＭの制限を終了する。この場合、変速が完了していない状態で予め定める期間ＳＺが経過した場合、変速動作が中断される。予め定める期間ＳＺは、第１の変速動作が開始された時刻またはモータ出力ＴＭの制限が開始された時刻から、クランク１２Ａが所定の角度まで回転した時刻までの期間であってもよい。所定の角度は、１８０度以下に選ばれ、たとえば９０度以下に選ばれる。所定の角度は、２０度以上に選ばれ、好ましくは３０度以上に選ばれる。
制御部５２は、ステップＳ６１において、適切な変速が行われたと判定した場合は、ステップＳ２８においてモータ出力ＴＭの制限を終了する。この場合、予め定める期間ＳＺよりも前に、モータ出力ＴＭの制限が終了する。
（変形例）
上記各実施形態に関する説明は、本発明に従う自転車用制御装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う自転車用制御装置は、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。以下の変形例において、各実施形態の形態と共通する部分については、各実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
・第１変形例の自転車用制御装置５０は、第１実施形態の図４および図５に示す学習処理から、ステップＳ４４〜Ｓ５３に示す各ステップを省略してもよい。この場合、制御部５２は、ステップＳ３４で否定判定の場合には、処理を終了する。
・第２変形例の自転車用制御装置５０は、第１実施形態の図４および図５に示す学習処理から、ステップＳ３５〜ステップＳ４３の各ステップを省略してもよい。この場合、制御部５２は、ステップＳ３４で肯定判定の場合には、処理を終了する。
・第３変形例の自転車用制御装置５０は、各実施形態および各変形例のステップＳ３４およびステップＳ６１において、記憶部５４に記憶される目標の変速ステージに対応する変速比ｒと、現在のクランクの回転速度Ｎに対する車輪の回転速度Ｖの比率とが一致したとき、制御部５２は、変速が適切に行われたと判定して次のステップに移行可能である。制御部５２は、変速比ｒの変更が適切に行われたか否かの判定結果に基づいて制限値ＤＴＭおよび第１の時間ＳＡの少なくとも一方を変更可能である。この場合、第１の実施形態およびステップＳ３１を含む各変形例において、ステップＳ３１は省略してもよい。
・第４変形例の自転車用制御装置５０は、各実施形態および各変形例において、目標の変速ステージに関する情報を、目標の変速比ｒに関する情報に置き換えてもよい。制御部５２は、ステップＳ２１において現在の変速比ｒを検出し、ステップＳ２２に移行する。現在の変速比ｒは、クランクの回転速度Ｎおよび車輪の回転速度Ｖに基づいて演算される。制御部５２は、ステップＳ２２において目標の変速比ｒと現在の変速比ｒとが一致しているか否かを判定する。具体的には、制御部５２は、図２に示す第１の処理において更新された目標の変速ステージと対応する変速比ｒに関する情報と、クランクの回転速度Ｎに対する車輪の回転速度Ｖの比率によって演算される変速比ｒとを比較する。制御部５２は、ステップＳ２２において目標の変速比ｒと現在の変速比ｒとが一致している場合、処理を終了する。制御部５２は、ステップＳ２２において目標の変速比ｒと現在の変速比ｒとが異なっている場合、ステップＳ２３に移行する。制御部５２は、ステップＳ２６においてステップＳ２３において設定した目標の変速比ｒまで変速比ｒが変更されるように変速機２２の変速動作を開始する。
・第５変形例の自転車用制御装置５０は、第１実施形態および第１〜第４変形例の第１の変速動作において変速比ｒを小さくする場合、第２の変速動作は、第１の変速動作の後に実行され、変速比ｒが小さくなるように変更する全ての変速動作を含むようにしてもよい。また、第１の変速動作において変速比ｒを大きくする場合、第２の変速動作は、第１の変速動作の後に実行され、変速比ｒが大きくなるように変更する全ての変速動作を含むようにしてもよい。この場合、変速比ｒを大きくする場合に変速が適切に行われた回数、変速比ｒを大きくする場合に変速が適切に行われなかった回数、変速比ｒを大きくする場合の第１の時間ＳＡ、および、変速比ｒを大きくする場合の制限値ＤＴＭと、変速比ｒを小さくする場合に変速が適切に行われた回数、変速比ｒを小さくする場合に変速が適切に行われなかった回数、変速比ｒを小さくする場合の第１の時間ＳＡ、および、変速比ｒを小さくする場合の制限値ＤＴＭとは区別されて記憶部５４に記憶される。
・第６変形例の自転車用制御装置５０は、第１実施形態および第１〜第４変形例の第１の変速動作において、変速機２２が変速比ｒを第１の変速比ｒ１から第２の変速比ｒ２に変更する場合、第２の変速動作は、第１の変速動作の後に実行され、変速機２２が変速比ｒを第１の変速比ｒ１から第２の変速比ｒ２に変更する全ての変速動作を含む。この場合、変速比ｒを変更する場合に変速が適切に行われた回数、変速比ｒを変更する場合に変速が適切に行われなかった回数、第１の時間ＳＡ、および、制限値ＤＴＭは、変更前の変速比ｒと変更後の変速比ｒとの組み合わせごとに区別されて記憶部５４に記憶される。
・第７変形例の自転車用制御装置５０は、第１実施形態の学習処理および第２変形例を含まない各変形例の学習処理において、ステップＳ３５およびステップＳ３６の各処理を省略してもよい。この場合、制御部５２は、図４のステップＳ３４で肯定判定した場合には、ステップＳ３７に移る。この場合、１回の変速が適切に行われたと判定されることによって、次回以降の変速動作における制限値ＤＴＭおよび第１の時間ＳＡの少なくとも一方が変更される。
・第１実施形態の学習処理および第１変形例を含まない各変形例の学習処理において、ステップＳ４５およびステップＳ４６の各処理を省略してもよい。この場合、制御部５２は、図５のステップＳ４６で肯定判定した場合には、ステップＳ４７に移る。この場合、１回の変速が適切に行われなかったと判定されることによって、次回以降の変速動作における制限値ＤＴＭおよび第１の時間ＳＡの少なくとも一方が変更される。
・第１実施形態の学習処理および第２変形例を含まない各変形例の学習処理において、図４のステップＳ３７、および、Ｓ４１〜Ｓ４３を省略して、第１の時間ＳＡを変更しない構成とすることもできる。この場合、制御部５２は、ステップＳ３６で肯定判定した場合、ステップＳ３８に移る。第１実施形態の学習処理および第２変形例を含まない各変形例の学習処理において、ステップＳ３７〜Ｓ４０を省略して、制限値ＤＴＭを変更しない構成とすることもできる。この場合、制御部５２は、ステップＳ３６で肯定判定した場合、ステップＳ４１に移る。
・第１実施形態の学習処理および第１変形例を含まない各変形例の学習処理において、図５のステップＳ４７、および、Ｓ５１〜Ｓ５３を省略して、制限値ＤＴＭを変更しない構成とすることもできる。この場合、制御部５２は、ステップＳ４６で肯定判定した場合、ステップＳ４８に移る。第１実施形態の学習処理および第１変形例を含まない各変形例の学習処理において、ステップＳ４７〜Ｓ５０を省略して、第１の時間ＳＡを変更しない構成とすることもできる。この場合、制御部５２は、ステップＳ４６で肯定判定した場合、ステップＳ５１に移る。
・第１実施形態の学習処理、およびステップＳ３８〜Ｓ４０、および、ステップＳ４１〜Ｓ４３を含む各変形例の学習処理において、変速が適切に行われた場合には、制限値ＤＴＭと第１の時間ＳＡの両方を変更するようにしてもよい。制御部５２は、図４のステップＳ３６において肯定判定した場合と、ステップＳ３５およびステップＳ３６が省略されている変形例ではステップＳ３４において肯定判定した場合とにおいて、ステップＳ３７の判定処理を省略してステップＳ３８〜Ｓ４０、および、ステップＳ４１〜Ｓ４３の処理を実行する。
・第１実施形態の学習処理、およびステップＳ４８〜Ｓ５０、および、ステップＳ５１〜Ｓ５３を含む各変形例の学習処理において、変速が適切に行われなかった場合には、制限値ＤＴＭと第１の時間ＳＡの両方を変更するようにしてもよい。制御部５２は、図５のステップＳ４６において肯定判定した場合と、ステップＳ４５およびステップＳ４６が省略されている変形例ではステップＳ４４において肯定判定した場合とにおいて、ステップＳ４７の判定処理を省略してステップＳ４８〜Ｓ５０、および、ステップＳ５１〜Ｓ５３の処理を実行する。
・各実施形態の第２の処理において、モータ出力ＴＭの制限を開始するよりも前に変速機２２の変速動作を開始させてもよい。また、モータ出力ＴＭの制限と変速機２２の変速動作の開始を同時に行うようにしてもよい。
・各実施形態の第２の処理において、ステップＳ２４の処理を省略してもよい。この場合、制御部５２は、ステップＳ２２において目標の変速ステージと現在の変速ステージとが一致しないと判定した場合には、直ちにモータ出力ＴＭの制限と変速機２２の変速動作とを開始させるようにしてもよい。
・自転車１０に搭載される１または複数のセンサに応じて、制御部５２が自動で変速機２２を制御して変速を実行するオート変速において、第２の処理が実行されてもよい。自転車１０に搭載される１または複数のセンサは、トルクセンサ、車速センサ、ケイデンスセンサ、の少なくとも１つを含む。制御部５２は、自転車１０に搭載される１または複数のセンサからの信号と、記憶部５４に記憶されるオート変速用の制御プログラムに応じて、変速要求があるか否かを判断する。
・変速機２２を手動で変速動作させるものに変更してもよい。この場合、操作部２６と変速機２２とはケーブルで接続される。制御部５２は、操作部２６の操作を検出する検出部の出力に応じて、変速要求を設定し、モータ２４を制御する。
１０…自転車、１２Ａ…クランク、２２…変速機、２４…モータ、５０…自転車用制御装置、５２…制御部。

Claims (24)

  1. 自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、
    前記制御部は、前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を制限値以下に低下させ、前記変速動作における前記変速機の動作状態に応じて、前記変速機が前記変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を変更可能である、自転車用制御装置。
  2. 前記変速動作は、第１の変速動作と、前記第１の変速動作の後に実行される第２の変速動作とを含み、
    前記制御部は、前記第１の変速動作における前記変速機の動作状態、および、前記変速機が前記第１の変速動作を実行することによって変化する前記自転車のパラメータの少なくとも一方に応じて、前記第２の変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を、前記第１の変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方と異ならせる、請求項１に記載の自転車用制御装置。
  3. 自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、
    前記制御部は、前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を制限値以下に低下させ、前記変速動作における前記変速機の動作状態、および、前記変速機が前記変速動作を実行することによって変化する前記自転車のパラメータの少なくとも一方に応じて、前記変速機が前記変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を変更可能であり、
    前記変速動作は、第１の変速動作と、前記第１の変速動作の後に実行される第２の変速動作とを含み、
    前記制御部は、前記第１の変速動作における前記変速機の動作状態、および、前記変速機が前記第１の変速動作を実行することによって変化する前記自転車のパラメータの少なくとも一方に応じて、前記第２の変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を、前記第１の変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方と異ならせる、自転車用制御装置。
  4. 前記第１の変速動作において前記変速比を小さくする場合、前記第２の変速動作は、前記第１の変速動作の後に実行され、変速比が小さくなるように変更する全ての前記変速動作を含む、請求項２または３に記載の自転車用制御装置。
  5. 前記第１の変速動作において前記変速比を大きくする場合、前記第２の変速動作は、前記第１の変速動作の後に実行され、変速比が大きくなるように変更する全ての前記変速動作を含む、請求項２または３に記載の自転車用制御装置。
  6. 前記第２の変速動作は、前記第１の変速動作の後に実行される全ての前記変速動作を含む、請求項２または３に記載の自転車用制御装置。
  7. 前記第１の変速動作において、前記変速機が前記変速比を第１の変速比から第２の変速比に変更する場合、
    前記第２の変速動作は、前記第１の変速動作の後に実行され、前記変速機が前記変速比を前記第１の変速比から前記第２の変速比に変更する全ての前記変速動作を含む、請求項２または３に記載の自転車用制御装置。
  8. 前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了しない、または、前記変速比が変化しなければ、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行するときよりも、前記モータの出力の前記制限値の減少および前記モータの出力を低下させる時間の増加の少なくとも一方を行う、請求項２〜７のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
  9. 前記制御部は、
    前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記モータの出力を所定値まで低下させていない状態で、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了しない、または、前記変速比が変化しなければ、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値を減少させ、
    前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記モータの出力を所定値まで低下させた状態で、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了しない、または、前記変速比が変化しなければ、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力を低下させる時間を増加させる、請求項８に記載の自転車用制御装置。
  10. 前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了しない回数、または、前記変速比が変化しなかった回数が第１の回数に到達すると、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値の減少および前記モータの出力を低下させる時間の増加の少なくとも一方を行う、請求項８または９に記載の自転車用制御装置。
  11. 前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了、または、前記変速比が変化すると、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値の増加および前記モータの出力を低下させる時間の減少の少なくとも一方を行う、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
  12. 前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了、または、前記変速比が変化すると、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値の増加および前記モータの出力を低下させる時間の減少の少なくとも一方を行う、請求項２または３に記載の自転車用制御装置。
  13. 前記制御部は、
    前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記モータの出力を低下させている時間が所定値よりも長い状態で、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了した、または、前記変速比が変化した場合、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力を低下させている時間を減少させ、
    前記変速機が前記第１の変速動作を実行するとき、前記モータの出力を低下させている時間が所定値以下の状態で、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了した、または、前記変速比が変化した場合、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値を増加させる、請求項１１または１２に記載の自転車用制御装置。
  14. 前記制御部は、前記変速機が前記第１の変速動作を実行し、前記予め定める期間内に、前記第１の変速動作が完了した回数、または、前記変速比が変化した回数が第２の回数に到達すると、前記変速機が前記第２の変速動作を実行する場合に、前記変速機が前記第１の変速動作を実行する場合よりも、前記モータの出力の前記制限値の増加および前記モータの出力を低下させる時間の減少の少なくとも一方を行う、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
  15. 前記自転車のパラメータは、前記自転車のクランクの回転速度を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
  16. 自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を低下させ、予め定める期間が経過するよりも前に、前記変速動作が完了または前記変速比が変化した場合は、前記予め定める期間が経過するよりも前に、前記モータの出力を低下させる制御を終了し、前記予め定める期間が経過しても、前記変速動作または前記変速比の変更が完了しない場合には、前記モータの出力を低下させる制御を終了する、自転車用制御装置。
  17. 前記予め定める期間は、変速すべき前記変速比に応じて個別に設定されている、請求項１６に記載の自転車用制御装置。
  18. 前記制御部は、前記自転車のクランクの回転速度および前記自転車の車輪の回転速度に基づいて、前記変速比が変化したか否かを判定する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
  19. 前記制御部は、前記自転車のクランクに入力される人力駆動力が所定の値以上のときにのみ、前記自転車のクランクの回転速度に基づく判定に応じた制御を実行する、請求項１８に記載の自転車用制御装置。
  20. 前記制御部は、前記変速機に前記変速動作を実行させる電動アクチュエータを制御する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
  21. 前記制御部は、前記自転車のクランクの回転角度が所定の範囲にあるときに前記変速機を動作させ、
    前記所定の範囲は、前記自転車のクランクの上死点または下死点を含む、請求項２０に記載の自転車用制御装置。
  22. 自転車の推進をアシストするモータを制御する自転車の制御方法であって、
    前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を制限値以下に低下させ、前記変速動作における前記変速機の動作状態、および、前記変速機が前記変速動作を実行することによって変化する前記自転車のパラメータの少なくとも一方に応じて、前記変速機が前記変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値を変更する、自転車の制御方法。
  23. 自転車の推進をアシストするモータを制御する自転車の制御方法であって、
    前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を制限値以下に低下させ、前記変速動作における前記変速機の動作状態に応じて、前記変速機が前記変速動作を実行する場合における前記モータの出力の前記制限値および前記モータの出力を低下させる時間の少なくとも一方を変更する、自転車の制御方法。
  24. 自転車の推進をアシストするモータを制御する自転車の制御方法であって、
    前記自転車の変速比を変更する変速機が変速動作を実行する場合、前記モータの出力を低下させ、予め定める期間が経過するよりも前に、前記変速動作が完了または前記変速比が変化した場合は、前記予め定める期間が経過するよりも前に、前記モータの出力を低下させる制御を終了し、前記予め定める期間が経過しても、前記変速動作または前記変速比の変更が完了しない場合には、前記モータの出力を低下させる制御を終了する、自転車の制御方法。
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