JP7045205B2 - 人力駆動車両用制御装置および人力駆動車両用制動システム - Google Patents

Description

本発明は、人力駆動車両用制御装置および人力駆動車両用制動システムに関する。

特許文献１に開示される人力駆動車両用制御装置は、ブレーキレバーの操作量に応じて制動装置による制動力を変更し、人力駆動車両用の挙動を制御している。

特開２０１７－４３３３３号公報

ブレーキレバーの操作量以外のパラメータを用いて人力駆動車両の挙動を制御した方が好ましい場合がある。上記人力駆動車両用制御装置では、この点について考慮されていない。

本発明の目的は、人力駆動車両の挙動を好適に制御できる人力駆動車両用制御装置およびこの装置を含む人力駆動車両用制動システムを提供することである。

本発明の第１側面に従う人力駆動車両用制御装置は、電動アクチュエータによって人力駆動車両の制動力を変更する制動装置を制御する制御部を含み、前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記電動アクチュエータを制御する。
上記第１側面に従えば、人力駆動力の仕事率に応じた人力駆動車両の制動を行うことができ、人力駆動車両の挙動を好適に制御できる。

前記第１側面に従う第２側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が低下する場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第２側面に従えば、搭乗者が人力駆動力の仕事率を低下させることによって、人力駆動車両を制動することができる。

前記第２側面に従う第３側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率の低下量が大きいほど、前記制動力を大きくする。
上記第３側面に従えば、人力駆動力の仕事率の低下量が大きいほど、人力駆動車両の走行速度を早期に低下させることができる。

前記第２または第３側面に従う第４側面の人力駆動車両用制御装置において、前記人力駆動車両は、前記人力駆動力が入力されるクランクを含み、前記クランクを第１方向に回転させることによって前進し、前記制御部は、前記クランクが第１方向に回転する場合、かつ、前記人力駆動力の仕事率が低下する場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第４側面に従えば、クランクが、人力駆動車両が前進する第１方向に回転している場合に、人力駆動力の仕事率が低下すれば人力駆動車両を制動することができる。

前記第１～第４側面のいずれか１つに従う第５側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動車両の前記人力駆動力が入力される入力回転体の回転速度に対する前記人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率が変化した場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第５側面に従えば、入力回転体の回転速度に対する人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率の変化する場合に、制動装置によって制動が行われることが抑制される。

前記第１～第４側面のいずれか１つに従う第６側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動車両の前記人力駆動力が入力される入力回転体の回転速度に対する前記人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率が変化した場合、前記比率が変化する前と比較して前記制動力を低下させるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第６側面に従えば、入力回転体の回転速度に対する人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率の変化によって人力駆動力の仕事率が低下した場合には、制動装置による制動が抑制される。

前記第１～第６側面のいずれか１つに従う第７側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が変化しない場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第７側面に従えば、人力駆動力の仕事率が変化しない場合には、制動装置の制動によって人力駆動車両が減速されない。

前記第１～７側面のいずれか１つに従う第８側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が上昇する場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第８側面に従えば、人力駆動力の仕事率が上昇する場合には、制動装置の制動によって人力駆動車両が減速されない。

前記第１～第７側面のいずれか１つに従う第９側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が上昇する場合、前記人力駆動力の仕事率が上昇する前の前記制動力と比較して、前記制動力が低下するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第９側面に従えば、人力駆動力の仕事率が上昇する場合には、制動装置の制動によって人力駆動車両が減速されにくくなる。

前記第１～第９側面のいずれか１つに従う第１０側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が所定値以下の場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第１０側面に従えば、人力駆動力の仕事率が所定値以下の場合、制動装置の制動によって人力駆動車両を減速または停止させることができる。

前記第１～第１０側面のいずれか１つに従う第１１側面の人力駆動車両用制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する第１制御状態と、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記制動力を発生させないように前記電動アクチュエータを制御する第２制御状態と、を切替可能に構成される。
上記第１１側面に従えば、ユーザの要求等によって第１制御状態と第２制御状態とを切り替えることができる。

本発明の第１２側面に従う人力駆動車両用制動システムは、前記第１～第１１側面のいずれか１つの人力駆動車両用制御装置と、前記制動装置と含む。
上記第１２側面に従えば、人力駆動車両用制動システムにおいて、人力駆動車両の挙動を好適に制御できる。

前記第１２側面に従う第１３側面の人力駆動車両用制動システムにおいて、前記電動アクチュエータは、前記人力駆動車両の推進をアシストするモータを含み、前記制御部は、前記モータに制動動作または回生動作をさせることによって、前記制動力を発生させる。
上記第１３側面に従えば、モータを用いて制動力を好適に発生させることができる。

前記第１３側面に従う第１４側面の人力駆動車両用制動システムにおいて、前記回生動作によって発生する電気エネルギによって充電可能なバッテリをさらに含む。
上記第１４側面に従えば、制動によって電気エネルギを得ることができる。

前記第１２側面に従う第１５側面の人力駆動車両用制動システムにおいて、前記制動装置は、前記人力駆動車両の一部に接触して前記制動力を発生させる摩擦部を含み、前記摩擦部は、前記電動アクチュエータに連結される。
上記第１５側面に従えば、摩擦部を含む制動装置によって制動力を好適に発生させることができる。

本発明の人力駆動車両用制御装置およびこの装置を含む人力駆動車両用制動システムは、人力駆動車両の挙動を好適に制御できる。

実施形態の人力駆動車両用制動システムを含む人力駆動車両の側面図。 実施形態の人力駆動車両用制動システムの電気的な構成を示すブロック図。 図２の制御部によって実行される電動アクチュエータを制御する処理のフローチャート。 第１変形例の制御部によって実行される電動アクチュエータを制御する処理のフローチャート。 第２変形例の制御部によって実行される電動アクチュエータを制御する処理のフローチャート。 第３変形例の制御部によって実行される電動アクチュエータを制御する処理のフローチャート。 第４変形例の制動装置を示す平面図。

図１～図３を参照して、実施形態の人力駆動車両用制御装置６０を含む人力駆動車両用制動システム４０について説明する。以下、人力駆動車両用制御装置６０を、単に制御装置６０と記載する。人力駆動車両用制動システム４０および制御装置６０は、人力駆動車両１０に設けられる。人力駆動車両１０は、少なくとも人力駆動力によって駆動することができる車両である。人力駆動車両１０は、例えば、自転車を含む。人力駆動車両１０は、車輪の数が限定されず、例えば１輪車および３輪以上の車輪を有する車両も含む。人力駆動車両は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、および、リカンベントを含む。以下、実施の形態において、人力駆動車両１０を、自転車として説明する。

図１に示されるとおり人力駆動車両１０は、クランク１２を含む。人力駆動車両１０は、駆動輪１４、および、フレーム１６をさらに含む。クランク１２には、人力駆動力Ｈが入力される。クランク１２は、フレーム１６に対して回転可能なクランク軸１２Ａと、クランク軸１２Ａの軸方向の両端部にそれぞれ設けられるクランクアーム１２Ｂとを含む。人力駆動車両１０は、クランク１２を第１方向Ａ１に回転させることによって前進する。各クランクアーム１２Ｂには、ペダル１８が連結される。駆動輪１４は、クランク１２が回転することによって駆動される。駆動輪１４は、フレーム１６に支持される。クランク１２と駆動輪１４とは、駆動機構２０によって連結される。駆動機構２０は、クランク軸１２Ａに結合される第１回転体２２を含む。クランク軸１２Ａと第１回転体２２とは、第１ワンウェイクラッチを介して結合されていてもよい。第１ワンウェイクラッチは、クランク１２が前転した場合に、第１回転体２２を前転させ、クランク１２が後転した場合に、第１回転体２２を後転させないように構成される。第１回転体２２は、スプロケット、プーリ、または、ベベルギアを含む。駆動機構２０は、連結部材２６と、第２回転体２４とをさらに含む。連結部材２６は、第１回転体２２の回転力を第２回転体２４に伝達する。連結部材２６は、例えば、チェーン、ベルト、または、シャフトを含む。

第２回転体２４は、駆動輪１４に連結される。第２回転体２４は、スプロケット、プーリ、または、ベベルギアを含む。第２回転体２４と駆動輪１４との間には、第２ワンウェイクラッチが設けられていることが好ましい。第２ワンウェイクラッチは、第２回転体２４が前転した場合に、駆動輪１４を前転させ、第２回転体２４が後転した場合に、駆動輪１４を後転させないように構成される。

人力駆動車両１０は、車輪を含む。車輪は、前輪および後輪を含む。フレーム１６には、フロントフォーク１６Ａを介して前輪が取り付けられている。フロントフォーク１６Ａには、ハンドルバー１６Ｃがステム１６Ｂを介して連結されている。以下の実施形態では、後輪を駆動輪１４として説明するが、前輪が駆動輪１４であってもよい。

変速機２８は、アクチュエータ３０とともに変速装置３２を構成する。人力駆動車両１０の人力駆動力Ｈが入力される入力回転体の回転速度に対する人力駆動車両１０の駆動輪１４の回転速度の比率Ｒを変更する。入力回転体は、クランク１２を含む。変速機２８は、比率Ｒを段階的に変更可能に構成される。変速機２８は、比率Ｒを無段階に変更可能に構成されていてもよい。アクチュエータ３０は、変速機２８に変速動作を実行させる。変速機２８は、制御部６２によって制御される。アクチュエータ３０は、制御部６２と有線または無線によって通信可能に接続されている。アクチュエータ３０は、例えば電力線通信（ＰＬＣ；power line communication）によって制御部６２と通信可能である。アクチュエータ３０は、制御部６２からの制御信号に応じて変速機２８に変速動作を実行させる。変速機２８は、内装変速機および外装変速機（ディレイラ）の少なくとも一方を含む。変速機２８は、ケーブルによって動作する機械式の変速機２８であってもよい。

人力駆動車両１０は、変速機２８を操作するように構成される変速操作装置３４をさらに含む。変速操作装置３４は、例えばハンドルバーに設けられる。変速操作装置３４は、ユーザが操作するように構成される操作部材と、操作部材の動きを検出する検出部とを含む。操作部材が操作されると、検出部が操作部材の動きを検出して、変速信号を出力する。変速信号は、シフトアップのための第１変速信号、および、シフトダウンのための第２変速信号を含む。操作部材は、例えば第１操作部材および第２操作部材を含む。第１操作部材が操作されると、変速操作装置３４から第１変速信号が出力される。第２操作部材が操作されると、変速操作装置３４から第２変速信号が出力される。第１操作部材および第２操作部材は、レバーおよびボタンなどを含む。検出部は、電気スイッチおよび磁気センサなどを含む。

人力駆動車両用制動システム４０は、制御装置６０と、制動装置４２と含む。人力駆動車両用制動システム４０は、バッテリ４４をさらに含む。

バッテリ４４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４４は、人力駆動車両１０に設けられ、バッテリ４４と有線で電気的に接続されている他の電機部品、例えば、モータ４８および制御装置６０に電力を供給する。バッテリ４４は、制御部６２と有線または無線によって通信可能に接続されている。バッテリ４４は、例えば電力線通信（ＰＬＣ）によって制御部６２と通信可能である。バッテリ４４は、フレーム１６の外部に取り付けられてもよく、少なくとも一部がフレーム１６の内部に収容されてもよい。

制動装置４２は、電動アクチュエータ４６によって人力駆動車両１０の制動力Ｂを変更する。電動アクチュエータ４６は、モータ４８を含む。モータ４８は、駆動回路５０とともにドライブユニットを構成する。モータ４８および駆動回路５０は、同一のハウジングに設けられることが好ましい。駆動回路５０は、バッテリ４４からモータ４８に供給される電力を制御する。駆動回路５０は、制御装置６０の制御部６２と有線または無線によって通信可能に接続されている。駆動回路５０は、例えばシリアル通信によって制御部６２と通信可能である。駆動回路５０は、制御部６２からの制御信号に応じてモータ４８を駆動させる。モータ４８は、人力駆動車両１０の推進をアシストするように構成される。モータ４８は、電気モータを含む。モータ４８は、ペダル１８から後輪までの人力駆動力Ｈの伝達経路、または、前輪に回転を伝達するように設けられる。モータ４８は、人力駆動車両１０のフレーム１６、後輪、または、前輪に設けられる。モータ４８が、人力駆動車両１０の後輪、または、前輪に設けられる場合、モータ４８はハブに設けられ、いわゆるハブモータを構成することが好ましい。ハブモータでは、モータ４８とハブとの間の動力伝達経路にはワンウェイクラッチが設けられない。一例では、モータ４８は、クランク軸１２Ａから第１回転体２２までの動力伝達経路に結合される。この場合、モータ４８から駆動輪１４までの動力伝達経路には、ワンウェイクラッチが設けられない。これによって、駆動輪１４の回転力をモータ４８に伝達することができる。モータ４８および駆動回路５０が設けられるハウジングには、モータ４８および駆動回路５０以外の構成が設けられてもよく、例えばモータ４８の回転を減速して出力する減速機が設けられてもよい。

制御装置６０は、制御部６２を含む。制御装置６０は、記憶部６４、クランク回転センサ６６、車速センサ６８、および、トルクセンサ７０をさらに含む。前記駆動回路５０は、制御装置６０に含まれていてもよい。

制御部６２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６２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。記憶部６４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６４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６２および記憶部６４は、例えばモータ４８が設けられるハウジングに設けられることが好ましい。

制御部６２は、変速操作装置３４からの変速信号に応じて、アクチュエータ３０を駆動して、変速機２８に変速を実行させる。制御部６２は、変速操作装置３４と無線または有線で接続される。制御部６２が、変速操作装置３４と無線で接続される場合、制御装置６０および変速操作装置３４は、それぞれ無線通信装置を含む。制御部６２が、変速操作装置３４と有線で接続される場合、制御装置６０および変速操作装置３４は、電力線通信を行うための通信装置を含んでいてもよい。制御部６２が変速操作装置３４から変速信号を受信できる構成であれば、制御部６２と変速操作装置３４との間の通信方式は限定されない。制御部６２は、第１変速信号を受け取ると、シフトアップが可能であれば、シフトアップするように変速装置３２を制御する。制御部６２は、第２変速信号を受け取ると、シフトダウンが可能であれば、シフトダウンするように変速装置３２を制御する。変速装置３２は、アクチュエータ３０および変速機２８の状態を検出するための変速センサをさらに含む。制御部６２は、変速センサからの信号を受信して、変速機２８の変速状態を検出する。変速機２８によって比率Ｒを段階的に変更する場合、制御部６２は、変速機２８の変速状態を検出することによって、現在の変速ステージを判定する。

クランク回転センサ６６は、クランク１２の回転速度を検出する。クランク回転センサ６６は、人力駆動車両１０のフレーム１６、モータ４８が設けられるハウジングに取り付けられる。クランク回転センサ６６は、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る。周方向に磁界の強度が変化する環状の磁石が、クランク軸１２Ａまたはクランク軸１２Ａから第１回転体２２までの間の動力伝達経路に設けられる。クランク回転センサ６６は、制御部６２と有線または無線によって通信可能に接続されている。クランク回転センサ６６は、クランク１２の回転速度Ｎに応じた信号を制御部６２に出力する。クランク回転センサ６６は、クランク１２の回転方向の検出を行うように構成される。

クランク回転センサ６６は、クランク軸１２Ａから第１回転体２２までの人力駆動力Ｈの伝達経路において、クランク軸１２Ａと一体に回転する部材に設けられてもよい。例えば、クランク回転センサ６６は、クランク軸１２Ａと第１回転体２２との間にワンウェイクラッチが設けられない場合、第１回転体２２に設けられてもよい。

車速センサ６８は、車輪の回転速度を検出する。車速センサ６８は、有線または無線によって制御部６２と電気的に接続されている。車速センサ６８は、制御部６２と有線または無線によって通信可能に接続されている。車速センサ６８は、車輪の回転速度に応じた信号を制御部６２に出力する。制御部６２は、車輪の回転速度に基づいて人力駆動車両１０の車速Ｖを演算する。制御部６２は、車速Ｖが所定値以上になると、モータ４８による人力駆動車両１０の推進のアシストを停止する。所定値は、例えば時速２５Ｋｍ、または、時速４５Ｋｍである。車速センサ６８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。車速センサ６８は、フレーム１６のチェーンステイに取り付けられ、後輪に取り付けられる磁石を検出する構成としてもよく、フロントフォークに設けられ、前輪に取り付けられる磁石を検出する構成としてもよい。

トルクセンサ７０は、クランク軸１２Ａから第１回転体２２の間の動力伝達経路に設けられることが好ましい。モータ４８の出力が、クランク軸１２Ａから第１回転体２２までの動力伝達経路に結合される場合には、トルクセンサ７０は、例えば、モータ４８が設けられるハウジングに設けられる。トルクセンサ７０は、クランク１２に入力される人力駆動力ＨのトルクＨＴを検出する。トルクセンサ７０は、例えば、動力伝達経路のうちの第１ワンウェイクラッチよりも上流側に設けられる。トルクセンサ７０は、歪センサまたは磁歪センサなどを含む。歪センサは、歪ゲージを含む。トルクセンサ７０が歪センサを含む場合、歪センサは、動力伝達経路に含まれる回転体の外周部に設けられる。トルクセンサ７０は、無線または有線の通信部を含んでいてもよい。トルクセンサ７０の通信部は、制御部６２と通信可能に構成される。

制御部６２は、人力駆動力Ｈに応じて、人力駆動車両１０の推進をアシストするようにモータ４８を制御する。制御部６２は、クランク１２が第１方向Ａ１に回転する場合に、モータ４８の出力トルクが予め定める上限値になるか、または、車速Ｖが予め定める第１の速度になるまでは、人力駆動力Ｈが大きくなると、モータ４８によるアシスト力が大きくなるようにモータ４８を制御する。制御部６２は、クランク１２が第１方向Ａ１に回転する場合に、車速Ｖが予め定める第１の速度になると、人力駆動力Ｈに対するモータ４８のアシスト力の比率が徐々に小さくなるようにモータ４８を制御することが好ましい。制御部６２は、車速Ｖが予め定める第１の速度よりも高い予め定める第２の速度になると、モータ４８による人力駆動車両１０の推進のアシストを停止させることが好ましい。制御部６２は、制動装置４２によって人力駆動車両１０の制動を行う場合、モータ４８による人力駆動車両１０の推進のアシストを停止させる。人力駆動力Ｈに対するモータ４８のアシスト力の比率は、予め定められている。制御部６２は、人力駆動力Ｈに対するモータ４８のアシスト力の比率が異なる複数のモード、および、モータ４８にアシスト力を発生させないアシスト停止モードの少なくとも１つのモードでモータ４８を制御するように構成されていてもよい。

制御部６２は、制動装置４２を制御する。制御部６２は、人力駆動車両１０に入力される人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨに応じて電動アクチュエータ４６を制御する。人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨは、人力駆動力ＨのトルクＨＴとクランク１２の回転速度Ｎとの乗算によって算出される。より詳細には、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨは、以下の（１）式で求めることができる。

ＷＨ＝（２π／６０）×ＨＴ×Ｎ×η …（１）
ＷＨ：人力駆動力Ｈの仕事率
ＨＴ：人力駆動力Ｈのトルク
Ｎ：クランク１２の回転速度＝１分間にクランク１２が回転する回数
η：効率（予め定める定数）

制御部６２は、モータ４８に制動動作または回生動作をさせることによって、制動力Ｂを発生させる。制御部６２がモータ４８に回生動作をさせることによって、制動力Ｂを発生させる場合、バッテリ４４は、モータ４８の回生動作によって発生する電気エネルギによって充電可能に構成される。制御部６２は、駆動回路５０を制御して、モータ４８に回生動作をさせる。制御部６２がモータ４８に回生動作をさせないで、制動力Ｂを発生させる場合、例えば制御部６２はモータ４８に直流制動させる。制御部６２は、モータ４８に抵抗器を電気的に接続させることによって、電気エネルギを熱エネルギに変換させてもよい。

制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが低下する場合、制動力Ｂを発生させるように電動アクチュエータ４６を制御する。制御部６２は、クランク１２が第１方向Ａ１に回転する場合、かつ、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが低下する場合、制動力Ｂを発生させるように電動アクチュエータ４６を制御する。制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨの低下量が大きいほど、制動力Ｂを大きくすることが好ましい。

制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが変化しない場合、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨに応じた制動装置４２による制動を行わないように電動アクチュエータ４６を制御する。制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが上昇する場合、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨに応じた制動装置４２による制動を行わないように電動アクチュエータ４６を制御する。

制御部６２は、比率Ｒが変化した場合、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨに応じた制動装置４２による制動を行わないように電動アクチュエータ４６を制御する。

一例では、制御部６２は、第１制御状態と第２制御状態とを切替可能に構成される。制御部６２は、第１制御状態では、人力駆動車両１０に入力される人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨに応じて制動力Ｂを発生させるように電動アクチュエータ４６を制御する。制御部６２は、第２制御状態では、人力駆動車両１０に入力される人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨに応じて制動力Ｂを発生させないように電動アクチュエータ４６を制御する。第１制御状態と第２制御状態とは、例えば、ユーザが操作可能な操作部の操作によって切り替えられる。操作部は、人力駆動車両１０に含まれてもよく、制御部６２に接続可能な外部装置に含まれていてもよい。

図３を参照して、電動アクチュエータ４６によって制動する処理について説明する。制御部６２は、制御部６２にバッテリ４４から電力が供給されると、処理を開始して図４に示すフローチャートのステップＳ１１に移行する。制御部６２は、電力が供給されている限り、所定周期ごとにステップＳ１１からの処理を実行する。

制御部６２は、ステップＳ１１において、クランク１２が第１方向Ａ１に回転しているか否かを判定する。制御部６２は、クランク１２が第１方向Ａ１に回転していない場合、処理を終了する。制御部６２は、クランク１２が第１方向Ａ１に回転していると判定した場合、ステップＳ１２に移行する。

制御部６２は、ステップＳ１２において、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが低下しているか否かを判定する。制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが低下していないと判定した場合、処理を終了する。このため、制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが上昇している場合、および、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが変化していない場合、電動アクチュエータ４６による制動を行わない。制御部６２は、ステップＳ１２において、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨの低下量が所定値ＤＷ以上の場合に人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが低下していると判定してもよい。この場合、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨの微小な変動によって電動アクチュエータ４６による制動が行われることが抑制される。制御部６２は、ステップＳ１２において、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが低下していると判定すると、ステップＳ１３に移行する。

制御部６２は、ステップＳ１３において、比率Ｒが変化したか否かを判定する。具体的には、制御部６２は、ステップＳ１３による判定よりも所定時間前までに比率Ｒが変化したと判定した場合、比率Ｒが変化したと判定する。制御部６２は、クランク回転センサ６６および車速センサ６８によって検出されたクランク１２の回転速度Ｎと、車速Ｖとの比率が変化した場合、比率Ｒが変化したと判定する。制御部６２は、比率Ｒを変更するように変速機２８を制御した場合、比率Ｒが変化したと判定してもよい。制御部６２は、変速機２８の動作状態が変化した場合の変速センサからの信号に応じて、比率Ｒが変化したと判定してもよい。制御部６２は、変速操作装置３４が操作された場合、例えば変速信号を受信すると比率Ｒが変化したと判定してもよい。制御部６２は、比率Ｒが変化したと判定すると、処理を終了する。制御部６２は、比率Ｒが変化していないと判定すると、ステップＳ１４に移行する。

制御部６２は、ステップＳ１４において、電動アクチュエータ４６を制御し、モータ４８に制動動作または回生動作をさせて処理を終了する。ステップＳ１４において、制御部６２がモータ４８に回生動作させる場合、バッテリ４４の充電レベルが第１レベル以下の場合、電気エネルギをバッテリ４４に充電し、バッテリ４４の充電レベルが第１レベルを超える場合、電気エネルギを抵抗器に消費させることが好ましい。制御部６２は、ステップＳ１４において、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨの低下量が大きくなるほど制動力Ｂが大きくなるように電動アクチュエータ４６を制御することが好ましい。制御部６２は、ステップＳ１４において、予め定められる一定の制動力Ｂが発生するように電動アクチュエータ４６を制御してもよい。

（変形例）
上記実施形態に関する説明は、本発明に従う人力駆動車両用制御装置および人力駆動車両用制動システム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。本発明に従う人力駆動車両用制御装置および人力駆動車両用制動システムは、例えば以下に示される上記実施形態の変形例、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、実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

・制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが所定値以下Ｗ１の場合、制動力Ｂを発生させるように電動アクチュエータ４６を制御するようにしてもよい。例えば、図３に示すステップＳ１２の処理を、図４のステップＳ２１の処理に変更する。制御部６２は、ステップＳ１１において、クランク１２が第１方向Ａ１に回転していると判定すると、ステップＳ２１の処理に移行する。制御部６２は、ステップＳ２１において、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが所定値Ｗ１以下か否かを判定する。制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが所定値Ｗ１よりも大きい場合、処理を終了する。制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが所定値Ｗ１よりも以下の場合、ステップＳ１３に移行する。

・制御部６２は、比率Ｒが変化した場合、比率Ｒが変化する前と比較して制動力Ｂを低下させるように電動アクチュエータ４６を制御するようにしてもよい。例えば、図３の処理に図５に示すステップＳ３１およびステップＳ３２を追加する。制御部６２は、ステップＳ１３において、比率Ｒが変化したと判定した場合、ステップＳ３１に移行する。制御部６２は、ステップＳ３１において、制動力Ｂを発生させているか否かを判定する。制御部６２は、制動力Ｂを発生させていないと判定した場合、処理を終了する。制御部６２は、制動力Ｂを発生させていると判定した場合、ステップＳ３２に移行する。制御部６２は、ステップＳ３２において、制動力Ｂが低下するように電動アクチュエータ４６を制御して処理を終了する。図５の処理では、比率Ｒが変化した場合、制動力Ｂが制御周期ごとに小さくなるように、制御部６２が電動アクチュエータ４６を制御してもよく、最初にステップＳ３２の処理を実行するときに、制動力が０になるように電動アクチュエータ４６を制御してもよい。

・制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが上昇する場合、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが上昇する前の制動力Ｂと比較して、制動力Ｂが低下するように電動アクチュエータ４６を制御するようにしてもよい。例えば、図３の処理に図６に示すステップＳ４０、ステップＳ４１、および、ステップＳ４２を追加する。制御部６２は、ステップＳ１２において、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが低下していないと判定した場合、ステップＳ４０に移行する。制御部６２は、ステップＳ４０において、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが上昇しているか否かを判定する。制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが上昇していないと判定した場合、処理を終了する。制御部６２は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが上昇していると判定した場合、ステップＳ４１に移行する。制御部６２は、ステップＳ４１において、制動力Ｂを発生させているか否かを判定する。制御部６２は、制動力Ｂを発生させていないと判定した場合、処理を終了する。制御部６２は、制動力Ｂを発生させていると判定した場合、ステップＳ４２に移行する。制御部６２は、ステップＳ４２において、制動力Ｂが低下するように電動アクチュエータ４６を制御して処理を終了する。図６の処理では、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨが上昇した場合、制動力Ｂが制御周期ごとに小さくなるように、制御部６２が電動アクチュエータ４６を制御してもよく、最初にステップＳ４２の処理を実行するときに、制動力が０になるように電動アクチュエータ４６を制御してもよい。

・図６の処理に図５に示すステップＳ３１およびステップＳ３２を追加してもよい。
・図３～図６の処理およびその変形例の処理において、ステップＳ１１の処理を省略することもできる。
・図３、図４、および、図６の処理において、ステップＳ１３の処理を省略することもできる。

・図７に示すように、制動装置４２を、人力駆動車両１０の一部に接触して制動力Ｂを発生させる摩擦部８０Ａを含む制動装置８０に変更してもよい。摩擦部８０Ａは、電動アクチュエータ８２に連結される。図７の制動装置８０は、ディスクブレーキであるが、制動装置８０は、リムブレーキ、ドラムブレーキ、および、ローラブレーキ等であってもよい。制動装置８０は、車輪と一体回転可能に車輪に設けられるディスクブレーキロータ８０Ｂに摩擦部８０Ａを接触させることによって車輪を制動する。制動装置８０がリムブレーキである場合には、制動装置８０は、車輪のリムに摩擦部８０Ａを接触させることによって車輪を制動する。摩擦部８０Ａは、ブレーキパットまたはブレーキシューを含んで構成される。電動アクチュエータ８２は、制動装置８０を動作させるケーブルを牽引可能に設けられてもよく、制動装置８０を動作させる油圧ケーブルの油圧を制御するように構成されていてもよく、摩擦部８０Ａを直接動作させるように制動装置８０に設けられてもよい。

・第１実施形態およびその変形例において、制動装置４２に加えて、制動装置８０を含む構成としてもよい。

・制御部６２は、人力駆動車両１０の推進をアシストしないようにモータ４８を制御してもよい。この場合、モータ４８は、人力駆動車両１０の制動のみを行うようにしてもよい。

・制御部６２は、予め定めるパラメータに応じて変速機２８を自動で変速するように制御してもよい。予め定めるパラメータは、クランク１２の回転速度Ｎ、車速Ｖ、および、人力駆動力Ｈの少なくとも１つを含む。

・人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨは、人力駆動車両１０の走行抵抗ＲＲから算出されてもよい。人力駆動車両１０の走行抵抗ＲＲは、空気抵抗ＲＲａ、人力駆動車両１０の車輪の転がり抵抗ＲＲｒ、人力駆動車両１０の走行路の勾配抵抗ＲＲｅ、および、人力駆動車両１０の加速抵抗ＲＲｃの少なくとも１つを含む。この場合、制御装置６０は、空気抵抗ＲＲａ、人力駆動車両１０の車輪の転がり抵抗ＲＲｒ、人力駆動車両１０の走行路の勾配抵抗ＲＲｅ、および、人力駆動車両１０の加速抵抗ＲＲｃを検出するための走行抵抗検出部を含むことが好ましい。走行抵抗検出部は、例えば、風速センサ、加速度センサ、および、傾斜センサなどを含む。制御部６２は、人力駆動車両１０の走行抵抗ＲＲに、人力駆動車両１０の車速Ｖを乗算し、かつ、人力駆動力Ｈの伝達効率で除算することによって仕事率ＷＨを算出する。より詳細には、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨは、以下の（２）式で求めることができる。走行抵抗ＲＲを、空気抵抗ＲＲａ、人力駆動車両１０の車輪の転がり抵抗ＲＲｒ、人力駆動車両１０の走行路の勾配抵抗ＲＲｅ、および、人力駆動車両１０の加速抵抗ＲＲｃによって求める場合、走行抵抗ＲＲは、以下の（３）式で求めることができる。空気抵抗ＲＲａは、例えば、以下の（４）式で求めることができる。人力駆動車両１０の車輪の転がり抵抗ＲＲｒは、例えば、以下の（５）式で求めることができる。人力駆動車両１０の走行路の勾配抵抗ＲＲｅは、例えば、以下の（６）式で求めることができる。人力駆動車両１０の加速抵抗ＲＲｃは、例えば、以下の（７）式で求めることができる。

仕事率ＷＨ＝ＲＲ×Ｖ／η …（２）
ＲＲ：走行抵抗
Ｖ：速度
η：伝達効率（予め定める定数）

ＲＲ＝ＲＲａ＋ＲＲｒ＋ＲＲｅ＋ＲＲｃ …（３）
ＲＲａ：空気抵抗
ＲＲｒ：人力駆動車両１０の車輪の転がり抵抗
ＲＲｅ：人力駆動車両１０の走行路の勾配抵抗
ＲＲｃ：人力駆動車両１０の加速抵抗

ＲＲａ＝ＣＡ（Ｖ－Ｖａ）^２ …（４）
Ｃ：空気抵抗係数（予め定める定数）
Ａ：前面投影面積（予め定める定数）
Ｖａ：風速

ＲＲｒ＝μｍｇ …（５）
μ：転がり抵抗係数（予め定める定数）
ｍ：総重量（予め定める定数）
ｇ：重力加速度

ＲＲｅ＝ｍｇ・sinθ …（６）
θ：傾斜角度

ＲＲｃ＝ｍａ …（７）
ａ：加速度

１０…人力駆動車両、１２…クランク、１４…駆動輪、４０…人力駆動車両用制動システム、４２，８０…制動装置、４４…バッテリ、４６，８２…電動アクチュエータ、４８…モータ、６０…人力駆動車両用制御装置、６２…制御部、８０Ａ…摩擦部。

Claims (17)

1. 電動アクチュエータによって人力駆動車両の制動力を変更する制動装置を制御する制御部を含み、
   前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記電動アクチュエータを制御し、前記人力駆動力の仕事率の低下量が第１所定値以上の場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する、人力駆動車両用制御装置。
2. 電動アクチュエータによって人力駆動車両の制動力を変更する制動装置を制御する制御部を含み、
   前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記電動アクチュエータを制御し、前記人力駆動車両の前記人力駆動力が入力される入力回転体の回転速度に対する前記人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率が変化した場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する、人力駆動車両用制御装置。
3. 電動アクチュエータによって人力駆動車両の制動力を変更する制動装置を制御する制御部を含み、
   前記制御部は、前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記電動アクチュエータを制御し、前記人力駆動車両の前記人力駆動力が入力される入力回転体の回転速度に対する前記人力駆動車両の駆動輪の回転速度の比率が変化した場合、前記比率が変化する前と比較して前記制動力を低下させるように前記電動アクチュエータを制御する、人力駆動車両用制御装置。
4. 前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が低下する場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する、請求項２または３に記載の人力駆動車両用制御装置。
5. 前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率の低下量が大きいほど、前記制動力を大きくする、請求項１に記載の人力駆動車両用制御装置。
6. 前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率の低下量が大きいほど、前記制動力を大きくする、請求項４に記載の人力駆動車両用制御装置。
7. 前記人力駆動車両は、前記人力駆動力が入力されるクランクを含み、前記クランクを第１方向に回転させることによって前進し、
   前記制御部は、前記クランクが第１方向に回転する場合、かつ、前記人力駆動力の仕事率の低下量が前記第１所定値以上の場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する、請求項１または５に記載の人力駆動車両用制御装置。
8. 前記人力駆動車両は、前記入力回転体を第１方向に回転させることによって前進し、
   前記制御部は、前記入力回転体が第１方向に回転する場合、かつ、前記人力駆動力の仕事率が低下する場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する、請求項４または６に記載の人力駆動車両用制御装置。
9. 前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が第２所定値以下の場合、前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する、請求項１～８のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
10. 前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が変化しない場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する、請求項１～８のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
11. 前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が上昇する場合、前記人力駆動力の仕事率に応じた前記制動装置による制動を行わないように前記電動アクチュエータを制御する、請求項１～８、１０のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
12. 前記制御部は、前記人力駆動力の仕事率が上昇する場合、前記人力駆動力の仕事率が上昇する前の前記制動力と比較して、前記制動力が低下するように前記電動アクチュエータを制御する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
13. 前記制御部は、
    前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記制動力を発生させるように前記電動アクチュエータを制御する第１制御状態と、
    前記人力駆動車両に入力される人力駆動力の仕事率に応じて前記制動力を発生させないように前記電動アクチュエータを制御する第２制御状態と、を切替可能に構成される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置。
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の人力駆動車両用制御装置と、
    前記制動装置と、を含む、人力駆動車両用制動システム。
15. 前記電動アクチュエータは、前記人力駆動車両の推進をアシストするモータを含み、
    前記制御部は、前記モータに制動動作または回生動作をさせることによって、前記制動力を発生させる、請求項１４に記載の人力駆動車両用制動システム。
16. 前記回生動作によって発生する電気エネルギによって充電可能なバッテリをさらに含む、請求項１５に記載の人力駆動車両用制動システム。
17. 前記制動装置は、前記人力駆動車両の一部に接触して前記制動力を発生させる摩擦部を含み、
    前記摩擦部は、前記電動アクチュエータに連結される、請求項１４に記載の人力駆動車両用制動システム。

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