JP7108915B2 - 電動自転車および電動自転車の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動自転車および電動自転車の制御方法に関する。

従来、電動モータを備え、電動自転車の押し歩き時に電動モータの補助駆動力の発揮を可能とした電動自転車が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。この電動自転車によれば、電動自転車の押し歩き操作をすることにより、押し歩き時に電動モータによる補助駆動力を得ることが可能である。

特許第４１１８９８５号公報

例えば、電動自転車において、長時間の押し歩きモード又は自走モードを実行すると、電動自転車に何らかの負荷が掛かり、何らかの不具合が発生することがある。例えば、押し歩きモード又は自走モードを実行する装置が故障すれば、押し歩きモード又は自走モードを停止させることができなくなる。このため、より安全性の高い電動自転車を提供するためには、何らかの形で押し歩きモード又は自走モードを停止させることが必要である。

そこで、本発明は、押し歩きモード又は自走モードを停止させることで、安全性を高めることができる電動自転車および電動自転車の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る電動自転車は、電動モータを備える電動自転車であって、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体への押力に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部を備え、前記制御部は、前記第２モードを開始してからの経過期間が、第１所定期間以上である場合、前記電動モータの前記第２補助駆動力を停止させ、前記制御部は、前記第２モードで前記電動自転車が坂道を下る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が短くなるように前記第１所定期間を算出し、前記第２モードで前記電動自転車が坂道を上る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が長くなるように前記第１所定期間を算出する。

また、本発明の一態様に係る電動自転車は、電動モータを備える電動自転車であって、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体への押力に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部を備え、前記制御部は、使用者による操作を要さずに、前記第２モードを開始してからの経過期間が第１所定期間以上である場合、前記第２モードを停止する自動停止機能を有し、前記制御部は、前記第２モードで前記電動自転車が坂道を下る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が短くなるように前記第１所定期間を算出し、前記第２モードで前記電動自転車が坂道を上る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が長くなるように前記第１所定期間を算出する。

また、本発明の一態様に係る電動自転車の制御方法は、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体への押力に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行するモード実行工程と、前記第２モードにおいて、前記第２モードを開始してからの経過期間が第１所定期間以上である場合、前記電動モータの前記第２補助駆動力を停止させる停止制御工程とを含み、前記第２モードで電動自転車が坂道を下る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が短くなるように前記第１所定期間を算出し、前記第２モードで前記電動自転車が坂道を上る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が長くなるように前記第１所定期間を算出する。

本発明に係る電動自転車および電動自転車の制御方法によれば、押し歩きモード又は自走モードを停止させることで、安全性を高めることができる。

図１は、実施の形態に係る電動自転車の側面図である。 図２は、実施の形態に係る電動自転車のハンドルおよび操作部の斜視図である。 図３は、実施の形態に係る電動自転車の構成を示すブロック図である。 図４は、実施の形態に係る電動自転車の表示部を示す模式図である。 図５は、実施の形態に係る電動自転車の動作を示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

また、以下の説明において、「前方」とは、電動自転車の走行時の進行方向であり、「後方」とはその反対方向である。具体的には、電動自転車のサドルに対してハンドル側が「前方」である。「左右方向」は、前後方向に対して直交する方向である。

（実施の形態）
［構成］
まず、実施の形態に係る電動自転車１の構成について説明する。

図１は、実施の形態に係る電動自転車１を示す側面図である。

図１に示すように、電動自転車１は、車輪が地面から離間する場合に、車輪の空転を弱めるように、電動モータ２１の第２補助駆動力を弱めることができる。

電動自転車１は、第１モードと、第２モードとを有する。第１モードは、例えばアシストモードであり、ペダル１７へのユーザの踏力に基づく車体１０の前進を補助する。第２モードには、例えば押し歩きモード又は自走モードが含まれる。押し歩きモードでは、ユーザが電動自転車１を押して歩くときに、ユーザによる車体１０を前へ押す力に基づいて、車体１０の前進が補助される。自走モードでは、電動自転車１を支えながら進むときの車体１０の前進が補助される。なお、第２モードでは、ユーザが電動自転車１を支えながら進むときに、電動自転車１が自走してもよい。

電動自転車１は、車体１０と、車体１０に取り付けられたモータ駆動ユニット２０と、操作部４０と、バッテリー５０と、前照灯６０と、クランク回転センサ３１と、踏力センサ３３と、電流センサ１３０と、車速センサ２４３と、手動スイッチ４２と、変速段計測部７０とを備える。

車体１０は、フレーム１１と、前輪１２と、後輪１３と、ハンドル１４と、サドル１５と、クランク１６と、ペダル１７と、スプロケット１８と、チェーン１９とを備える。

フレーム１１は、ヘッドパイプ１１１と、メインフレーム１１２と、立パイプ１１３と、フォーク１１４と、チェーンステー１１５とを備える。ヘッドパイプ１１１は、前輪１２を支持するフォーク１１４およびハンドル１４を、ヘッドパイプ１１１の軸を中心に回転自在に支持する。ハンドル１４を左右に回すことで、フォーク１１４に支持された前輪１２の向きを左右に回転させることができる。

メインフレーム１１２は、ヘッドパイプ１１１と立パイプ１１３とを連結する部分である。メインフレーム１１２の下端部には、クランク１６およびモータ駆動ユニット２０が取り付けられている。本実施の形態に係る電動自転車１は、クランク１６とモータ駆動ユニット２０とが一体化された、いわゆるセンターユニット方式の電動自転車１である。

立パイプ１１３は、サドル１５を着脱可能に支持する。具体的には、立パイプ１１３には、サドル１５を支持するシートポストが挿入されて固定される。本実施の形態では、立パイプ１１３に、バッテリー５０が着脱可能に取り付けられている。

フォーク１１４は、前輪１２を回転自在に支持する。前輪１２を支持するフォーク１１４には、前照灯６０が取り付けられている。チェーンステー１１５は、後輪１３を回転自在に支持する。

図２は、実施の形態に係る電動自転車１のハンドル１４および操作部４０の斜視図である。

図２に示すように、ハンドル１４には、一対のグリップ１４１およびブレーキレバー１４２が左右に設けられている。一対のグリップ１４１は、適切な姿勢で乗車された場合に、手で握られる部分である。また、一対のグリップ１４１は、電動自転車１を押して又は支えて歩く際にも手で握られて、前方への押力を受ける。一対のグリップ１４１の少なくとも一方には、握る力又は押力を検知するグリップセンサが設けられていてもよい。

一対のブレーキレバー１４２は、前輪１２および後輪１３の各々に取り付けられた、図示しないブレーキ装置の動作レバーである。一方のブレーキレバー１４２を操作することで、前輪１２に取り付けられたブレーキ装置が駆動され、前輪１２に対して機械的な制動力を与える。他方のブレーキレバー１４２を操作することで、後輪１３に取り付けられたブレーキ装置が駆動され、後輪１３に対して機械的な制動力を与える。

ブレーキレバー１４２には、ブレーキセンサが設けられており、このブレーキセンサがブレーキレバー１４２に対する操作を検出するようになっている。

図１に示すように、サドル１５は、ユーザが適切な姿勢で乗車した場合に、人が座る部分である。

クランク１６は、クランク軸１６１と、一対のクランクアーム１６２とを有する。クランクアーム１６２は、メインフレーム１１２の両側に１つずつ設けられており、左右方向に延びるクランク軸１６１の両端に固定されている。クランクアーム１６２の一方端がクランク軸１６１に固定され、他方端には、ペダル１７が回転自在に固定されている。ペダル１７に踏力が加えられた場合、クランクアーム１６２がクランク軸１６１を中心に回転し、当該回転による人力駆動力がスプロケット１８およびチェーン１９を介して後輪１３に伝達される。第１モードで動作する場合には、踏力に基づく人力駆動力と、当該人力駆動力に付加された電動モータ２１による第１補助駆動力とが後輪１３に伝達される。

モータ駆動ユニット２０は、電動モータ２１および制御装置２２が、樹脂製又は金属製の筐体に収納されてユニット化されている。

電動モータ２１は、制御装置２２による制御に基づいて、バッテリー５０からの電力を受けて駆動する。電動モータ２１の回転トルクは後輪１３のスプロケットに伝達されて、後輪１３が回転する。回転トルクは、第１補助駆動力および第２補助駆動力を意味する。また、電動モータ２１は、モータ出力を出さない非駆動時に回生電力を発生させてバッテリー５０を充電する回生動作を行うことができ、回生ブレーキとして作動することができる。

電動モータ２１は、第１補助駆動力および第２補助駆動力となるモータである。電動モータ２１は、第１モードを実行中に、ペダル１７への踏力に基づく人力駆動力に、第１補助駆動力を付加する。また、電動モータ２１は、第２モードを実行中に、電動自転車１に対する押して又は支えて歩く力に、第２補助駆動力を付加する。

図３は、実施の形態に係る電動自転車１の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、制御装置２２は、クランク回転センサ３１、踏力センサ３３、電流センサ１３０、車速センサ２４３、変速段計測部７０などのセンサによるセンシング情報に基づいて、電動モータ２１の動作を制御する。本実施の形態では、制御装置２２は、モータ駆動ユニット２０の筐体の内部に収納されているが、これに限らない。制御装置２２は、モータ駆動ユニット２０とは別体で設けられていてもよい。

制御装置２２は、例えば、マイコン（マイクロコントローラ）などで実現され、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで構成されている。あるいは、制御装置２２は、専用の電子回路で実現されてもよい。

制御装置２２には、電動モータ２１、クランク回転センサ３１、踏力センサ３３、電流センサ１３０、車速センサ２４３、変速段計測部７０、手動スイッチ４２、操作部４０、バッテリー５０および前照灯６０が接続されている。制御装置２２には、各スイッチに対する操作信号、および、各センサによる検出結果が入力される。

クランク回転センサ３１および踏力センサ３３は、クランク軸１６１の近傍に配置されている。電流センサ１３０は、電動モータ２１の回転軸の近傍に配置されている。

クランク回転センサ３１は、単位時間当たりのクランク１６の回転数を検出することができる。クランク回転センサ３１は、歯車状の回転体と、回転体の歯を挟むように配置された光出射部と受光部とを有する光検出器とを有することで実現する。なお、クランク回転センサ３１は、クランク１６の回転数を検出することができればいかなる構成でもよい。

電流センサ１３０は、電動モータ２１に流れる電流値を算出する回路であり、電流値を示す電流情報を出力する。電流センサ１３０は、モータ回転センサ３２と、モータトルクセンサ１３１とを有する。電流センサ１３０は、モータ回転センサ３２が検知した単位時間当たりの電動モータ２１の回転数と、モータトルクセンサ１３１が検知した電動モータ２１のトルクとを用いて電流値を算出する。なお、電流値の算出は、モータ回転センサ３２、及びモータトルクセンサ１３１がそれぞれ単独でも行うことが可能である。このため、電流値の算出には、モータ回転センサ３２、及びモータトルクセンサ１３１の両方を必ず用いる必要はない。

モータ回転センサ３２は、電動モータ２１の回転軸と一体的に回転する磁石と、ホールＩＣとを有する。ホールＩＣは、磁石の回転に応じて変化する磁界の変化を検出することで、単位時間当たりの磁石の回転数、すなわち、電動モータ２１の回転数を検出する。なお、モータ回転センサ３２は、電動モータ２１の回転数を検出することができればいかなる構成でもよい。

モータトルクセンサ１３１は、電動モータ２１のトルクを検出することができる。モータトルクセンサ１３１は、例えば磁歪式、歪みゲージ式、光学式等のトルクセンサであるが、これに限定されず、電動モータ２１のトルクを検出することができればいかなる構成でもよい。

踏力センサ３３は、磁歪式のトルクセンサであり、ペダル１７への人力駆動力に基づいてクランク軸１６１が回転することにより発生する人力駆動力を検出する。踏力センサ３３は、コイルと、磁歪発生部とを有する。例えば、ペダル１７に踏力が加えられて人力駆動力が発生した場合に、磁歪発生部に歪みが発生する。磁歪発生部には、透磁率が増加する部位と減少する部位とが発生する。このコイルのインダクタンス差を検出することで、人力駆動力を検出する。なお、踏力センサ３３の構成は特に限定されず、ペダル１７への人力駆動力が検出できればいかなる構成でもよい。人力駆動力は、踏力と同義である。

車速センサ２４３は、例えば、フォーク１１４の下端部に設けられている。車速センサ２４３は、前輪１２の回転から電動自転車１の走行速度を検出し、走行速度を示す速度情報を制御装置２２に送信する。車速センサ２４３は、例えば、速度センサ等である。車速センサ２４３は、電動自転車１の走行速度に関する速度情報を制御部２２１に出力する。速度センサは、例えば、ホイルセンサなどであってもよいが、対地速度により算出するサイクルコンピュータであってもよく、電動自転車１の速度を検知することができればいかなる構成でもよい。

変速段計測部７０は、後輪１３の変速段を計測し、変速段を示す情報を制御部２２１へ送信する。変速段の計測は、例えば、変速段切替装置が出力する変速段を示す情報を制御部２２１に出力することで実現してもよい。

制御装置２２は、クランク回転センサ３１、踏力センサ３３、電流センサ１３０、車速センサ２４３、変速段計測部７０などのセンサによるセンシング情報に基づいて、電動モータ２１の動作、つまり、適切な第１補助駆動力および第２補助駆動力を付与するための電動モータ２１の出力を制御する。本実施の形態では、制御装置２２は、モータ駆動ユニット２０の筐体の内部に収納されているが、これに限らない。制御装置２２は、モータ駆動ユニット２０とは別体で設けられていてもよい。

制御装置２２は、バッテリー５０から供給される電力を、電動モータ２１および前照灯６０に供給する。

制御装置２２は、制御部２２１を有する。制御部２２１は、電動自転車１の動作モードに応じて、電動モータ２１を駆動する。具体的には、制御部２２１は、第１モードと第２モードとを有し、第１モードと第２モードとを切り替えて実行する。

第１モードの一例であるアシストモードは、ペダル１７への踏力に基づく人力駆動力に、電動モータ２１による第１補助駆動力を付加して走行するモードである。アシストモードは、電源スイッチ４１が押下されて電源がオンされた後、人が電動自転車１に乗車している場合に実行される。具体的には、アシストモードは、踏力センサ３３で検知したペダル１７への踏力が所定の閾値より大きい場合に実行される。

第２モードは、車体１０への押力に、電動モータ２１による第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は第２補助駆動力を付加して自走させるモード（押し歩きモード又は自走モード）を有する。つまり、押し歩きモードは、電動自転車１を人が押し歩き力に、車体１０に、電動モータ２１による第２補助駆動力を付加して押し歩くモードである。押し歩きモードは、人が電動自転車１に乗車しておらず、電動自転車１の車体１０を押しながら歩く場合に実行される。

自走モードは、電動自転車１を人が支えた状態で、車体１０に、電動モータ２１による第２補助駆動力を付加して自走させるモードである。自走モードは、押し歩きモードと同様に、人が電動自転車１に乗車しておらず、電動自転車１の車体１０を支えながら歩く場合に実行される。自走モードにおいて、人は、車体１０を前方に押す力を加えていない。

なお、押し歩きモードと自走モードとは、車体１０に対する前方への押す力の有無によって判別可能である。制御部２２１は、例えば、グリップ１４１などに設けられたグリップセンサなどによって前方への押す力の有無を検知し、検知結果に応じて押し歩きモードと自走モードとを切り替えて実行してもよい。あるいは、制御部２２１は、押し歩きモードと自走モードと判別することなく、第２補助駆動力を付加する第２モードとして実行してもよい。

本実施の形態では、押し歩きモード又は自走モードは、手動スイッチ４２が押下されている期間に実行される。なお、押し歩きモード又は自走モードは、ペダル１７への踏力が所定の閾値より大きい場合には実行されなくてもよい。つまり、アシストモードと押し歩きモード又は自走モードとは、排他的に実行される。

制御部２２１は、アシストモードを実行する場合、ペダル１７への踏力と電動自転車１の走行速度とに基づいて、電動モータ２１が生成する第１補助駆動力の大きさを決定する。ペダル１７への踏力は、踏力センサ３３による検出結果から得られる。電動自転車１の走行速度は、車速センサ２４３によって算出される。

なお、クランク１６の回転数と電動自転車１の速度とを予め対応付けたテーブルが、制御装置２２のメモリに記憶されていてもよい。制御部２２１は、当該テーブルを参照することで、クランク１６の回転数から電動自転車１の走行速度を決定してもよい。

アシストモードにおける第１補助駆動力は、電動自転車１の走行速度に応じて異なるが、例えば、ペダル１７への踏力の２倍以下の大きさである。例えば、制御部２２１は、電動自転車１の走行速度が時速１０ｋｍ未満の場合に、電動モータ２１を駆動することで、ペダル１７への踏力の２倍以下の第１補助駆動力を発生させる。制御部２２１は、速度が時速２４ｋｍ以上の場合は、電動モータ２１に第１補助駆動力を発生させない。制御部２２１は、速度が時速１０ｋｍ以上２４ｋｍ未満の場合には、電動モータ２１を駆動することで、速度に応じて定められた第１補助駆動力を発生させる。

制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを実行する場合、電動自転車１の走行速度が予め定められた上限値を超えないように、電動モータ２１に第２補助駆動力を生成させる。押し歩きモード又は自走モードにおける第２補助駆動力は、例えば、電動自転車１の速度が時速６ｋｍ未満になる大きさである。ここでは、電動自転車１の走行速度の上限値が時速６ｋｍとしたが、３ｋｍでもよく、特に限定されない。

制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの経過期間を計測する計時部２２２を有する。制御部２２１は、計時部２２２が算出した経過期間が第１所定期間以上であるか否かを判断する。制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの経過期間が、第１所定期間以上である場合、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。つまり、押し歩きモード又は自走モードを開始してから第１所定期間が経過していれば、手動スイッチ４２を押下していても、制御部２２１は、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。

また、制御部２２１は、電動モータ２１の第２補助駆動力を、規定時間をかけて次第に低下させ、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。なお、制御部２２１は、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる場合、急に停止させてもよい。

制御部２２１は、予め設定した期間中での押し歩きモード又は自走モードで電動モータ２１が起動した期間を示す積算時間を計測し、押し歩きモード又は自走モードにおいて、積算時間が第２所定期間以上である場合、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。制御部２２１は、予め設定した期間中での電動自転車１が起動した期間を示す積算時間を示す情報を、計時部２２２から取得する。ここで、予め設定した期間は、例えば、１時間、１日、１週間といった期間である。積算時間は、予め設定した期間内で、電動モータ２１が起動している時間の総和である。

また、制御部２２１は、経過期間を用いた判断よりも、積算時間を用いた判断を先に行う。つまり、制御部２２１は、計時部２２２が積算時間と経過期間とを算出すると、積算時間が第２所定期間以上である場合、経過期間が第１所定期間未満であっても、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。このため、ユーザが、手動スイッチ４２をオンにしてから経過期間が経過するまでに、積算時間が第２所定期間以上となれば、制御部２２１は、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。

制御部２２１は、電動モータ２１の駆動時間、電動モータ２１に流れる電流値、電動モータ２１の単位時間当たりの回転数、クランクの単位時間当たりの回転数、電動自転車１の変速状態、電動自転車１の走行距離、および、電動自転車１の走行速度のうちの、少なくとも１つの情報に基づいて第１所定期間を算出する。制御部２２１は、電流センサ１３０から電動モータ２１に流れる電流値を示す情報、モータ回転センサ３２から電動モータ２１の単位時間当たりの回転数を示す情報を取得する。また、制御部２２１は、クランク回転センサ３１からクランクの単位時間当たりの回転数を示す情報、変速段計測部７０から電動自転車１の変速状態を示す情報、車速センサ２４３から電動自転車１の走行速度を示す速度情報を取得する。さらに、制御部２２１は、電動モータ２１の駆動時間を示す情報などを、計時部２２２から取得する。また、制御部２２１は、例えば、電動自転車１の走行距離を示す情報を、積算時間を示す情報と速度情報とから算出してもよい。

制御部２２１が算出する第１所定期間について説明する。

押し歩きモード又は自走モードを実行する場合において、電動自転車１が平地を走行する場合と、坂道を下る場合と、坂道を上る場合とで電動モータ２１にかかる負荷が異なる。制御部２２１が電動モータ２１の駆動時間に基づいて第１所定期間を算出する場合について一例を挙げる。例えば、押し歩きモード又は自走モードで、ユーザが電動自転車１を押し歩いて坂道を下る場合では、ユーザが平地を電動自転車１で押し歩く場合に比べて、電動モータ２１の駆動時間が短くなりがちである。このため、電動モータ２１の駆動時間が短ければ、押し歩きモード又は自走モードで平地を移動する場合に算出する第１所定期間に比べて、第１所定期間を短くする。

一方、例えば、押し歩きモード又は自走モードで、ユーザが電動自転車１を押し歩いて坂道を上る場合では、ユーザが平地を電動自転車１で押し歩く場合に比べて、電動モータ２１の駆動時間が長くなりがちである。このため、電動モータ２１の駆動時間が長ければ、押し歩きモード又は自走モードで平地を移動する場合に算出する第１所定期間に比べて、第１所定期間を長くする。

具体的には、平地の場合の第１所定期間を１０分と設定しておくと、上りの坂道であれば、１０分（デフォルト期間）に１よりも大きい所定係数を乗算することで、新しい所定期間を算出してもよい。また、下りの坂道であれば、１０分（第１所定期間）に１未満の所定係数を乗算することで、新しい所定期間を算出してもよい。また、坂道の傾斜角度に応じて所定係数を変動させてもよい。

また、制御部２２１が電動自転車１の走行距離に基づいて第１所定期間を算出する場合について一例を挙げる。例えば、押し歩きモード又は自走モードでユーザが電動自転車１を押し歩いて移動する場合では、さほど速度は出ないため、押し歩きに時間がかかる。例えば、１日当たりの押し歩きモード又は自走モードでの移動距離が、規定距離以上となれば、第１所定期間を長くする。一方、１日当たりの押し歩きモード又は自走モードでの移動距離が、規定距離未満である場合、さほど押し歩きモード又は自走モードでの移動を行わないことが考えられるため、第１所定期間を短くする。

第１所定期間の算出については、電動モータ２１に流れる電流値、電動モータ２１の単位時間当たりの回転数、クランクの単位時間当たりの回転数、および、電動自転車１の変速状態においてもこれらと同様である。また、本実施の形態では、これらの情報を組み合わせて第１所定期間を設定してもよい。

なお、制御部２２１が、電動モータ２１の駆動時間、電動モータ２１に流れる電流値、電動モータ２１の単位時間当たりの回転数、クランクの単位時間当たりの回転数、電動自転車１の変速状態、電動自転車１の走行距離、および、電動自転車１の走行速度を示すそれぞれの情報に基づいて、それぞれの第１所定期間を算出してもよい。そして、制御部２２１は、それぞれ算出した第１所定期間の中から、最も短い第１所定期間を採用してもよく、最も長い第１所定期間を採用してもよい。

このようにして、制御部２２１は、それぞれの情報に基づいて、第１所定期間を算出することで、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させるための最適な時間を算出する。

計時部２２２は、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの、電動モータ２１の駆動時間、電動モータ２１が起動した期間を示す積算時間を算出する。計時部２２２は、算出した時間を制御部２２１に出力する。

バッテリー５０は、電動モータ２１の駆動用の電力を貯める蓄電池である。バッテリー５０は、例えば、二次電池であるが、キャパシタなどであってもよい。バッテリー５０は、電動モータ２１に電気的に接続されている。具体的には、バッテリー５０は電動モータ２１に対して電力を供給するとともに、電動モータ２１からの回生電力を充電する。

操作部４０は、電源スイッチ４１、前照灯６０を点灯させるライトスイッチ等が設けられている端末装置である。操作部４０は、ユーザによる操作を受け付ける、タッチパネルディスプレイ、機械式のボタンなどである。

図４は、実施の形態に係る電動自転車１の表示部４４を示す模式図である。図４に示すように、操作部４０は、後輪１３の空転が起こっていることを表示する表示部４４を備える。表示部４４は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。

［動作］
図５は、実施の形態に係る電動自転車１の動作を示すフローチャートである。

ここでは、予め電源スイッチ４１がオンされている場合を想定し、電動自転車１の押し歩きモード又は自走モードの停止を行う動作について説明する。このフローでは、電源スイッチ４１をオフにする、または、手動スイッチ４２をオフにすることで、経過期間のカウントをリセットしたり、処置の途中にこれらがオフにされても、処理を最初に戻したりする。

図５に示すように、まず、手動スイッチ４２は、ユーザにより押されている（Ｓ１１）。制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モード（第２モード）を実行する（Ｓ１２）。具体的には、制御部２２１は、電動モータ２１を駆動することで、第２補助駆動力を発生させる。これにより、ユーザによる押し歩き力に、電動モータ２１の回転に応じた第２補助駆動力が付加される。なお、手動スイッチ４２を押下していない場合、アシストモードを実行していてもよい。ステップＳ１２は、モード実行工程の一例である。

次に、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの時間を、計時部２２２によりカウントさせる（Ｓ１３）。計時部２２２は、押し歩きモード又は自走モードを開始後にカウントを開始し、所定の時間間隔で制御部２２１に時間を示す時間情報を出力する。つまり、計時部２２２は、ステップＳ１６で用いる積算時間を計測し、ステップＳ１７で用いる経過期間も計測する。

次に、制御部２２１は、各々のセンサからセンシング情報を取得する（Ｓ１４）。

次に、制御部２２１は、センシング情報に基づいて、第１所定期間を算出する（Ｓ１５）。制御部２２１は、経過期間と比較するための第１所定期間と、積算時間と比較するための第２所定期間とを算出する。

次に、制御部２２１は、ステップＳ１３で計時部２２２が計測している時間情報と、ステップＳ１４で算出した積算時間と比較するための第２所定期間とに基づいて、積算時間が第２所定期間以上であるか否かを判断する（Ｓ１６）。

制御部２２１は、積算時間が第２所定期間以上である場合（Ｓ１６でＹｅｓ）、電動モータ２１の第２補助駆動力をゼロにする、つまり、電動モータ２１を停止するように、電動モータ２１を制御する（Ｓ１８）。

次に、制御部２２１は、ステップＳ１３で計時部２２２がカウントした時間をリセットする（Ｓ１９）。そして、電動自転車１は、この処理を終了し、最初に戻る。

一方、制御部２２１は、積算時間が第２所定期間未満である場合（Ｓ１６でＮｏ）、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの経過期間が第１所定期間以上であるか否かを判断する（Ｓ１７）。

制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの経過期間が第１所定期間以上であると判断すると（Ｓ１７でＹｅｓ）、ステップＳ１８に進み、同様の処理を行う。

一方、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの積算時間が第２所定期間未満である場合（Ｓ１６でＮｏ）、ステップＳ１６に進み、同様の処理を行う。

［作用効果］
次に、本実施の形態における電動自転車１および電動自転車１の制御方法の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る電動自転車１は、電動モータ２１を備える電動自転車１である。電動自転車１は、ペダル１７への踏力に基づく人力駆動力に、電動モータ２１による第１補助駆動力を付加して走行するアシストモードと、車体１０への押力に、電動モータ２１による第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は第２補助駆動力を付加して自走させる第２モード（押し歩きモード又は自走モード）とを切り替えて実行する制御部２２１を備える。そして、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの経過期間が、第１所定期間以上である場合、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。

このように、押し歩きモード又は自走モードにおいて、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの経過期間が第１所定期間以上である場合、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。このため、この電動自転車１では、押し歩きモード又は自走モードを実行する装置が故障したとしても、電動モータ２１の第２補助駆動力を第１所定期間経過後に停止させることができるため、押し歩きモード又は自走モードの実行が長時間に及ぶこともない。

したがって、この電動自転車１では、押し歩きモード又は自走モードを停止させることで、安全性を高めることができる。

また、本実施の形態に係る電動自転車１の電動自転車１は、電動モータ２１を備える電動自転車１である。電動自転車１は、ペダル１７への踏力に基づく人力駆動力に、電動モータ２１による第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体１０への押力に、電動モータ２１による第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部２２１を備える。そして、制御部２２１は、使用者による操作を要さずに第２モードを停止する自動停止機能を有する。

また、本実施の形態に係る電動自転車１の制御方法は、ペダル１７への踏力に基づく人力駆動力に、電動モータ２１による第１補助駆動力を付加して走行するアシストモードと、車体１０への押力に、電動モータ２１による第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行するモード実行工程と、押し歩きモード又は自走モードにおいて、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの経過期間が第１所定期間以上である場合、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる停止制御工程とを含む。

これらにおいても、上述と同様の作用効果を奏する。

また、本実施の形態に係る電動自転車１は、さらに、予め設定した期間中での押し歩きモード又は自走モードで電動モータ２１が起動した積算時間を計測する計時部２２２を備える。そして、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードにおいて、計時部２２２が計測した積算時間が第２所定期間以上である場合、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。

この構成によれば、計時部２２２は、予め設定した期間として例えば１日の内の、押し歩きモード又は自走モードを実行している積算時間を算出する。制御部２２１は、計時部２２２が算出した積算時間が第２所定期間以上である場合、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。このように、予め設定した期間内で、押し歩きモード又は自走モードを実行することが可能な期間を決めることで、断続的に押し歩きモード又は自走モードが実行されても、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させることができる。このため、この電動自転車１では、安全性をより高めることができる。

また、本実施の形態に係る電動自転車１において、制御部２２１は、電動モータ２１の駆動時間、電動モータ２１に流れる電流値、電動モータ２１の単位時間当たりの回転数、クランクの単位時間当たりの回転数、電動自転車１の変速状態、および、電動自転車１の走行速度のうちの、少なくとも１つの情報に基づいて第１所定期間を算出する。

押し歩きモード又は自走モードを実行する場合において、電動自転車１が平地を走行する場合と、坂道を下る場合と、坂道を上る場合とで電動モータ２１にかかる負荷が異なる。例えば、電動自転車１が坂道を下る場合では、電動自転車１が平地を走行する場合に比べて、電動モータ２１には負荷がかからないため、平地の場合よりも第１所定期間を短く算出する。また、電動自転車１が坂道を上る場合では、電動自転車１が平地を走行する場合に比べて、電動モータ２１には負荷がかかるため、平地の場合よりも第１所定期間を長く算出する。このようにして、制御部２２１は、電動モータ２１に流れる電流値に基づいて第１所定期間を算出することで、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させるための最適な時間を算出することができる。

また、本実施の形態に係る電動自転車１は、さらに、電動モータ２１に流れる電流値を算出し、電流値を示す電流情報を出力する電流センサ１３０を備える。そして、制御部２２１は、電流情報に基づいて、第１所定期間を算出する。

例えば、押し歩きモード又は自走モードを実行する場合において、電動自転車１が坂道を上る場合では、電動自転車１の走行速度が上がり難く、坂道を上りきるのに時間がかかる。一方で、押し歩きモード又は自走モードを実行する場合において、電動自転車１が坂道を下る場合では、電動自転車１の走行速度が上がり易く、坂道を上る場合ほどは坂道を下りきるのに時間がかからない。このため、電動自転車１が坂道を上る場合では、坂道を下る場合よりも第１所定期間を長く算出し、電動自転車１が坂道を下る場合では、第１所定期間を短く算出する。

また、本実施の形態に係る電動自転車１は、さらに、電動自転車１の走行速度を検知し、走行速度を示す速度情報を出力する車速センサ２４３を備える。そして、制御部２２１は、速度情報に基づいて、第１所定期間を算出する。

これによれば、制御部２２１は、電動モータ２１の駆動時間、電動モータ２１が起動した期間を示す積算時間、電動モータ２１に流れる電流値、電動自転車１の走行速度、電動モータ２１の単位時間当たりの回転数、クランクの単位時間当たりの回転数、電動自転車１の変速状態、電動自転車１の走行距離、および、電動自転車１の走行速度のうちの、少なくとも１つの情報に基づいて第１所定期間を算出する。このため、例えば、これらの情報をセンシングするある機器が故障したとしても、残りの情報に基づいて第１所定期間を算出することができる。

また、本実施の形態に係る電動自転車１において、制御部２２１は、押し歩きモード又は自走モードを開始してからの経過期間が第１所定期間以上である場合、電動モータ２１の第２補助駆動力を次第に低下させて、電動モータ２１の第２補助駆動力を停止させる。

これによれば、制御部２２１は、電動モータ２１の第２補助駆動力を、次第に低下させて、後に停止させる。電動モータ２１の第２補助駆動力が急に停止すれば、ユーザに急に負荷がかかることで違和感を与えることがあるが、電動モータ２１の第２補助駆動力を次第に低下させることで、ユーザに違和感を与え難くなる。

（その他）
以上、本発明に係る電動自転車および電動自転車の制御方法について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、押し歩きモード又は自走モードを開始する指示を受け付ける入力部の一例として、手動スイッチを備える例を示したが、これに限らない。例えば、手動スイッチの代わりに、ハンドルのグリップに設けられたグリップセンサを備えてもよい。グリップセンサが前方への押力を検出した場合に、制御部は、押し歩きモード又は自走モードを実行してもよい。グリップセンサが前方への押力を検出しない場合に、制御部は、押し歩きモード又は自走モードを停止してもよい。

また、上記の実施の形態では、電動自転車において、図５におけるステップＳ１６およびステップＳ１７のいずれかの処理を省略してもよい。

また、上記の実施の形態では、計時部は、制御装置に設けられているが、制御部に設けられていてもよく、制御装置の外部に設けられていてもよい。

また、上記実施の形態において、制御装置の構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、あるいは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、制御装置２２の構成要素は、１つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。１つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

１つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などが含まれてもよい。ＩＣ又はＬＳＩは、１つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、ＩＣ又はＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、又は、ＵＬＳＩ（Ｕｌｔｒａ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるかもしれない。また、ＬＳＩの製造後にプログラムされるＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）も同じ目的で使うことができる。

また、本発明の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。あるいは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、ＨＤＤ若しくは半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１ 電動自転車
１０ 車体
１７ ペダル
２１ 電動モータ
１３０ 電流センサ
２２１ 制御部
２２２ 計時部
２４３ 車速センサ

Claims (8)

1. 電動モータを備える電動自転車であって、
   ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体への押力に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部を備え、
   前記制御部は、前記第２モードを開始してからの経過期間が、第１所定期間以上である場合、前記電動モータの前記第２補助駆動力を停止させ、
   前記制御部は、前記第２モードで前記電動自転車が坂道を下る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が短くなるように前記第１所定期間を算出し、前記第２モードで前記電動自転車が坂道を上る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が長くなるように前記第１所定期間を算出する
   電動自転車。
2. さらに、予め設定した期間中での前記第２モードで前記電動モータが起動した積算時間を計測する計時部を備え、
   前記制御部は、前記第２モードにおいて、前記計時部が計測した前記積算時間が第２所定期間以上である場合、前記電動モータの前記第２補助駆動力を停止させる
   請求項１に記載の電動自転車。
3. 前記制御部は、前記電動モータの駆動時間、前記電動モータに流れる電流値、前記電動モータの単位時間当たりの回転数、クランクの単位時間当たりの回転数、前記電動自転車の変速状態、および、前記電動自転車の走行速度のうちの、少なくとも１つの情報に基づいて前記第１所定期間を算出する
   請求項１又は２に記載の電動自転車。
4. さらに、前記電動モータに流れる電流値を算出し、前記電流値を示す電流情報を出力する電流センサを備え、
   前記制御部は、前記電流情報に基づいて、前記第１所定期間を算出する
   請求項１又は２に記載の電動自転車。
5. さらに、前記電動自転車の走行速度を検知し、前記走行速度を示す速度情報を出力する車速センサを備え、
   前記制御部は、前記速度情報に基づいて、前記第１所定期間を算出する
   請求項１、２又は４のいずれか１項に記載の電動自転車。
6. 前記制御部は、前記第２モードを開始してからの経過期間が前記第１所定期間以上である場合、前記電動モータの前記第２補助駆動力を次第に低下させて、前記電動モータの前記第２補助駆動力を停止させる
   請求項１～５のいずれか１項に記載の電動自転車。
7. 電動モータを備える電動自転車であって、
   ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体への押力に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部を備え、
   前記制御部は、使用者による操作を要さずに、前記第２モードを開始してからの経過期間が第１所定期間以上である場合、前記第２モードを停止する自動停止機能を有し、
   前記制御部は、前記第２モードで前記電動自転車が坂道を下る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が短くなるように前記第１所定期間を算出し、前記第２モードで前記電動自転車が坂道を上る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が長くなるように前記第１所定期間を算出する
   電動自転車。
8. ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体への押力に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行するモード実行工程と、
   前記第２モードにおいて、前記第２モードを開始してからの経過期間が第１所定期間以上である場合、前記電動モータの前記第２補助駆動力を停止させる停止制御工程とを含み、
   前記第２モードで電動自転車が坂道を下る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が短くなるように前記第１所定期間を算出し、
   前記第２モードで前記電動自転車が坂道を上る場合、前記第２モードで平地を移動する場合に算出する前記第１所定期間に比べて、前記第１所定期間が長くなるように前記第１所定期間を算出する
   電動自転車の制御方法。

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