(57)【要約】【課題】走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易な電動アシスト自転車を提供する。【解決手段】踏力検出部７１によって検出される踏力Ｆと速度算出部２３４によって検出される車速Ｖｖと体重検出部６１や気温検出部１２１等の走行情報取得部によって取得される走行情報とに基づいて、ペダルから得られるトルクＴｐと補助動力部１０から補助されるトルクＴｍとの比率の目標値である目標アシスト比Ｒｔを設定する目標アシスト比率設定部２３５と、トルクＴｐとトルクＴｍとの比率が、目標アシスト比Ｒｔになるように、モータ１０１から補助されるトルクＴｍを制御する駆動制御部２３６とを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの踏力を電動力により補助する電動アシスト自転車であって、
前記踏力が入力されるペダルと、
前記ペダルに入力される踏力に応じた車輪の駆動を、モータにより生じさせた駆動力によって補助する補助動力部と、
前記ペダルに入力される踏力を検出する踏力検出部と、
前記電動アシスト自転車の車速を検出する車速検出部と、
前記電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報である走行情報を取得する走行情報取得部と、
前記踏力検出部によって検出される踏力と前記車速検出部によって検出される車速と前記走行情報取得部によって取得される走行情報とに基づいて、前記ペダルから得られる駆動力と前記補助動力部から補助される駆動力との比率の目標値である目標アシスト比率を設定する目標アシスト比率設定部と、
前記ペダルから得られる駆動力と前記補助動力部から補助される駆動力との比率が、前記目標アシスト比率設定部によって設定された目標アシスト比率になるように、前記補助動力部から補助される駆動力を制御する駆動制御部と
を備えることを特徴とする電動アシスト自転車。
【請求項２】
前記走行情報取得部は、
当該電動アシスト自転車に乗っているユーザの体重を、前記走行情報として取得する体重検出部を含むこと
を特徴とする請求項１記載の電動アシスト自転車。
【請求項３】
前記目標アシスト比率設定部は、
前記走行情報によって示される体重が重くなるほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項２記載の電動アシスト自転車。
【請求項４】
前記目標アシスト比率設定部は、
当該電動アシスト自転車が加速しているときにのみ、前記体重が重くなるほど前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項３記載の電動アシスト自転車。
【請求項５】
荷物を搭載可能な搭載部をさらに備え、
前記走行情報取得部は、
さらに、前記搭載部に搭載された荷物の重量である搭載重量を、前記走行情報として取得する搭載重量検出部を含むこと
を特徴とする請求項４記載の電動アシスト自転車。
【請求項６】
前記目標アシスト比率設定部は、
前記走行情報によって示される前記体重と前記搭載重量との合計が重くなるほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項５記載の電動アシスト自転車。
【請求項７】
前記目標アシスト比率設定部は、
当該電動アシスト自転車が加速しているときにのみ、前記体重と前記搭載重量との合計が重くなるほど前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項６記載の電動アシスト自転車。
【請求項８】
前記走行情報取得部は、
気温を前記走行情報として検出する気温検出部を含むこと
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項９】
前記目標アシスト比率設定部は、
前記走行情報によって示される気温と予め設定された基準温度との差が増大するほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項８記載の電動アシスト自転車。
【請求項１０】
前記走行情報取得部は、
さらに、湿度を前記走行情報として検出する湿度検出部を含むこと
を特徴とする請求項８記載の電動アシスト自転車。
【請求項１１】
前記目標アシスト比率設定部は、
前記走行情報によって示される気温と湿度とから、前記ユーザの体感温度を算出すると共に、当該算出された体感温度と予め設定された基準温度との差が増大するほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項１０記載の電動アシスト自転車。
【請求項１２】
前記走行情報取得部は、
現在地と目的地との間の標高差を前記走行情報として取得する標高差取得部を含むこと
を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１３】
前記目標アシスト比率設定部は、
前記走行情報によって示される標高差が、現在地よりも目的地の方が標高が高いことを示す場合、当該標高差が増大するほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項１２記載の電動アシスト自転車。
【請求項１４】
前記目標アシスト比率設定部は、
前記走行情報によって示される標高差が、現在地よりも目的地の方が標高が低いことを示す場合、当該標高差が増大するほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を減少させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項１２又は１３記載の電動アシスト自転車。
【請求項１５】
前記走行情報取得部は、
前記ユーザの血圧、心拍数、及び体温のうち少なくとも一つを前記走行情報として検出する健康情報検出部を含み、
前記目標アシスト比率設定部は、
前記健康情報検出部によって検出された走行情報の示す値が、前記ユーザが健康であることを示す範囲として予め設定された基準範囲の範囲外である場合、当該走行情報の示す値が当該基準範囲の範囲内である場合よりも、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１６】
前記走行情報取得部は、
路面の状態を検出する路面状態検出部を含むこと
を特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１７】
前記目標アシスト比率設定部は、
前記路面状態検出部によって検出された路面状態が、路面の凍結を示す場合、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を減少させるように、前記目標アシスト比率を設定すること
を特徴とする請求項１６記載の電動アシスト自転車。
【請求項１８】
前記モータを駆動させるための電力を供給する二次電池と、
前記二次電池の温度を検出する電池温度検出部と、
前記電池温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記二次電池を過度に放電させることなく前記モータによって発生させることができる駆動力の上限値を、アシスト可能限度値として算出するアシスト可能量算出部とをさらに備え、
前記駆動制御部は、
前記ペダルから得られる駆動力と前記補助動力部から補助される駆動力との比率を前記目標アシスト比率に一致させた場合における、当該補助動力部から補助される駆動力が、前記アシスト可能量算出部によって算出されたアシスト可能限度値を超える場合、前記補助動力部から補助される駆動力が前記アシスト可能限度値となるように制御すること
を特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１９】
前記モータを駆動させるための電力を供給する二次電池と、
前記二次電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、
前記ＳＯＣ検出部によって検出されたＳＯＣに基づいて、前記二次電池を過度に放電させることなく前記モータによって発生させることができる駆動力の上限値を、アシスト可能限度値として算出するアシスト可能量算出部とをさらに備え、
前記駆動制御部は、
前記ペダルから得られる駆動力と前記補助動力部から補助される駆動力との比率を前記目標アシスト比率に一致させた場合における、当該補助動力部から補助される駆動力が、前記アシスト可能量算出部によって算出されたアシスト可能限度値を超える場合、前記補助動力部から補助される駆動力が前記アシスト可能限度値となるように制御すること
を特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの踏力を電動力により補助する電動アシスト自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリン代の高騰や環境問題の高まりも相まって、最も手軽な乗り物である電動アシスト自転車の人気が高まってきている。電動アシスト自転車は、バッテリを動力源としてモータを回転させることにより、人間のペダルをこぐ力（踏力）をアシストしている。現在これらのモータに電力を供給するバッテリとしては、主にニッケル水素電池やリチウムイオン電池が使われており、これらのバッテリを複数直列に使用して２４Ｖの直流電源を供給している。
【０００３】
またバッテリへの充電は商用電源からのみ充電するタイプと、減速時に回生エネルギーを直接バッテリに充電する機能を併せもつ回生充電機能をもつタイプとがある。
【０００４】
踏力を電動力で補助して走行可能な電動アシスト自転車として、ユーザの踏力や心拍数を検知し、その心拍数が、有酸素運動が可能な範囲となるように、ユーザの踏力を補助する電動力や、ユーザに運動負荷をかけて踏力を増大させる負荷力を制御するようにした電動アシスト自転車が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３１４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示の方法では、ユーザの心拍数に基づいて、有酸素運動が可能となるような運動負荷がユーザにかかるようにアシスト量や負荷力を制御するので、例えば、夏場の暑い日に走行していたり、ユーザが肥満により体重が重かったり、上り坂を走行していたり、あるいはユーザの健康状態が優れない、といった電動アシスト自転車からみた外的要因が走行条件に影響を及ぼして、ユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれがある。
【０００７】
特に、年配層や病気を抱えている人にとっては、このような外的要因の影響による身体的負荷の増大は、非常に負担の大きいものとなっていた。
【０００８】
本発明の目的は、走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易な電動アシスト自転車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電動アシスト自転車は、ユーザの踏力を電動力により補助する電動アシスト自転車であって、前記踏力が入力されるペダルと、前記ペダルに入力される踏力に応じた車輪の駆動を、モータにより生じさせた駆動力によって補助する補助動力部と、前記ペダルに入力される踏力を検出する踏力検出部と、前記電動アシスト自転車の車速を検出する車速検出部と、前記電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報である走行情報を取得する走行情報取得部と、前記踏力検出部によって検出される踏力と前記車速検出部によって検出される車速と前記走行情報取得部によって取得される走行情報とに基づいて、前記ペダルから得られる駆動力と前記補助動力部から補助される駆動力との比率の目標値である目標アシスト比率を設定する目標アシスト比率設定部と、前記ペダルから得られる駆動力と前記補助動力部から補助される駆動力との比率が、前記目標アシスト比率設定部によって設定された目標アシスト比率になるように、前記補助動力部から補助される駆動力を制御する駆動制御部とを備える。
【００１０】
この構成によれば、走行情報取得部によって、電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報である走行情報が取得される。そして、目標アシスト比率設定部によって、ユーザがペダルを踏んだときの踏力と、電動アシスト自転車の車速と、電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある走行情報とに基づいて、ペダルから得られる駆動力と補助動力部から補助される駆動力との比率であるアシスト比率の目標値である目標アシスト比率が、設定される。さらに、駆動制御部によって、アシスト比率が目標アシスト比率と一致するように、補助動力部から補助される駆動力が制御される。
【００１１】
これにより、電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報である走行情報に応じて、アシスト比率を設定することができるので、走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易となる。
【００１２】
また、前記走行情報取得部は、当該電動アシスト自転車に乗っているユーザの体重を、前記走行情報として取得する体重検出部を含むことが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、目標アシスト比率設定部によって、ユーザの体重に応じて目標アシスト比率が設定される。さらに、駆動制御部によって、アシスト比率が目標アシスト比率と一致するように、補助動力部から補助される駆動力が制御される。
【００１４】
ここで、ユーザの体重が重いほど、慣性質量が増大して電動アシスト自転車を走行させるために必要な駆動力が増大するから、ユーザの体重は、電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因（電動アシスト自転車からみた外的要因）に関する情報に相当している。そして、ユーザの体重に応じて目標アシスト比率が設定され、アシスト比率が目標アシスト比率と一致するように、補助動力部から補助される駆動力が制御されるから、ユーザの体重によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易となる。
【００１５】
また、前記目標アシスト比率設定部は、前記走行情報によって示される体重が重くなるほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００１６】
ユーザの体重が重くなるほど、電動アシスト自転車全体の慣性重量が増大し、走行させるために必要な駆動力が増大する。そこで、この構成によれば、体重が重くなって慣性重量が増大するほど、補助動力部から補助される駆動力が増大されるので、ユーザの体重によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減できる。
【００１７】
また、前記目標アシスト比率設定部は、当該電動アシスト自転車が加速しているときにのみ、前記体重が重くなるほど前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００１８】
慣性重量が大きくなると、加速時に必要な駆動力は増大するが、定速走行時には、慣性重量が大きくなっても走行に必要な駆動力はほとんど変わらない。そこで、この構成によれば、電動アシスト自転車が加速しているときにのみ、体重が重くなるほど補助動力部から補助される駆動力が増大されるので、定速走行時において、補助動力部による補助が過度に行われるおそれを低減できる。
【００１９】
また、荷物を搭載可能な搭載部をさらに備え、前記走行情報取得部は、さらに、前記搭載部に搭載された荷物の重量である搭載重量を、前記走行情報として取得する搭載重量検出部を含むことが好ましい。
【００２０】
電動アシスト自転車全体の慣性重量は、電動アシスト自転車に荷物が積まれた場合も増大する。そこで、この構成によれば、搭載重量検出部によって、荷物の重量である搭載重量が走行情報として取得され、この搭載重量が、目標アシスト比率設定部によって走行情報として用いられて目標アシスト比率が設定され、駆動制御部によって補助動力部から補助される駆動力が制御されるから、搭載重量によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易となる。
【００２１】
また、前記目標アシスト比率設定部は、前記走行情報によって示される前記体重と前記搭載重量との合計が重くなるほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００２２】
電動アシスト自転車全体の慣性重量は、ユ−ザの体重と荷物の搭載重量との合計が重くなるほど増大する。そこで、この構成によれば、体重と搭載重量との合計が重くなって慣性重量が増大するほど、補助動力部から補助される駆動力が増大されるので、ユーザの体重によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減できる。
【００２３】
また、前記目標アシスト比率設定部は、当該電動アシスト自転車が加速しているときにのみ、前記体重と前記搭載重量との合計が重くなるほど前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００２４】
慣性重量が大きくなると、加速時に必要な駆動力は増大するが、定速走行時には、慣性重量が大きくなっても走行に必要な駆動力はほとんど変わらない。そこで、この構成によれば、電動アシスト自転車が加速しているときにのみ、体重と搭載重量との合計が重くなるほど補助動力部から補助される駆動力が増大されるので、定速走行時において、補助動力部による補助が過度に行われるおそれを低減できる。
【００２５】
また、前記走行情報取得部は、気温を前記走行情報として検出する気温検出部を含むことが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、目標アシスト比率設定部によって、気温に応じて目標アシスト比率が設定される。さらに、駆動制御部によって、アシスト比率が目標アシスト比率と一致するように、補助動力部から補助される駆動力が制御される。
【００２７】
ここで、気温がある所定の温度を超えて高温になると、ユーザの体温調節が困難になって電動アシスト自転車を走行させることによる体力の消耗が増大し、気温がある所定の温度を下回って低温になると、ユーザの筋肉の動きが悪くなって電動アシスト自転車を走行させることによる体への負担が増大するので、気温は、電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報に相当している。そして、気温に応じて目標アシスト比率が設定され、アシスト比率が目標アシスト比率と一致するように、補助動力部から補助される駆動力が制御されるから、気温によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易となる。
【００２８】
また、前記目標アシスト比率設定部は、前記走行情報によって示される気温と予め設定された基準温度との差が増大するほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００２９】
ユーザにとって快適な基準温度と気温との差が増大するほど、ユーザの身体的負担が増大する。そこで、この構成によれば、気温と基準温度との差が増大するほど、補助動力部から補助される駆動力の比率が増大されるので、気温によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することができる。
【００３０】
また、前記走行情報取得部は、さらに、湿度を前記走行情報として検出する湿度検出部を含むことが好ましい。
【００３１】
ユーザの身体的負担は、湿度によっても異なる。そこで、この構成によれば、気温と湿度とに応じて目標アシスト比率が設定され、アシスト比率が目標アシスト比率と一致するように、補助動力部から補助される駆動力が制御されるから、気温と湿度とによってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易となる。
【００３２】
また前記目標アシスト比率設定部は、前記走行情報によって示される気温と湿度とから前記ユーザの体感温度を算出すると共に、当該算出された体感温度と予め設定された基準温度との差が増大するほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００３３】
気温が同じでも、湿度によってユーザの体感温度は異なる。そして、ユーザの身体的負担は、大きく体感温度に依存している。そこで、この構成によれば、目標アシスト比率設定部によって、気温と湿度とからユーザの体感温度が算出される。そして、体感温度と基準温度との差が増大するほど、補助動力部から補助される駆動力の比率が増大されるので、気温と湿度とによってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することができる。
【００３４】
また、前記走行情報取得部は、現在地と目的地との間の標高差を前記走行情報として取得する標高差取得部を含むことが好ましい。
【００３５】
この構成によれば、目標アシスト比率設定部によって、現在地と目的地との間の標高差に応じて目標アシスト比率が設定される。さらに、駆動制御部によって、アシスト比率が目標アシスト比率と一致するように、補助動力部から補助される駆動力が制御される。
【００３６】
ここで、現在地と目的地との間に標高差があると、目的地に着くまでのユーザの身体的負担が異なる。従って、標高差は、電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報に相当している。そして、標高差に応じて目標アシスト比率が設定され、アシスト比率が目標アシスト比率と一致するように、補助動力部から補助される駆動力が制御されるから、標高差によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易となる。
【００３７】
また、前記目標アシスト比率設定部は、前記走行情報によって示される標高差が、現在地よりも目的地の方が標高が高いことを示す場合、当該標高差が増大するほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００３８】
現在地よりも目的地の方が標高が高ければ、目的地までの道程において、上り坂が多くなり、ユーザの身体的負担が増大する。そこで、この構成によれば、現在地よりも目的地の方が標高が高い場合、当該標高差が増大するほど、補助動力部から補助される駆動力が増大されるので、標高差によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することができる。
【００３９】
また、前記目標アシスト比率設定部は、前記走行情報によって示される標高差が、現在地よりも目的地の方が標高が低いことを示す場合、当該標高差が増大するほど、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を減少させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００４０】
現在地よりも目的地の方が標高が低ければ、目的地までの道程において、下り坂が多くなり、ユーザの身体的負担が減少する。そこで、この構成によれば、現在地よりも目的地の方が標高が低い場合、当該標高差が増大するほど、補助動力部から補助される駆動力が減少されるので、下り坂において過度にアシストしてしまうおそれを低減することができる。
【００４１】
また、前記走行情報取得部は、前記ユーザの血圧、心拍数、及び体温のうち少なくとも一つを前記走行情報として検出する健康情報検出部を含み、前記目標アシスト比率設定部は、前記健康情報検出部によって検出された走行情報の示す値が、前記ユーザが健康であることを示す範囲として予め設定された基準範囲の範囲外である場合、当該走行情報の示す値が当該基準範囲の範囲内である場合よりも、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を増大させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００４２】
ユーザの血圧、心拍数、及び体温には、ユーザの健康状態が反映されている。そして、ユーザの健康が優れないときは、健康なときよりも、身体的負担を減少させることが望ましい。従って、血圧、心拍数、及び体温は、電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある、電動アシスト自転車にとっての外的要因に関する情報である、走行情報に相当している。
【００４３】
そこで、この構成によれば、健康情報検出部によって、ユーザの血圧、心拍数、及び体温のうち少なくとも一つが走行情報として検出される。そして、このような走行情報の示す値が、ユーザが健康であることを示す範囲として予め設定された基準範囲の範囲外である場合、当該走行情報の示す値が当該基準範囲の範囲内である場合よりも、補助動力部から補助される駆動力の比率が増大される。これにより、ユーザの健康が優れないときは、健康なときよりも、身体的負担を減少させることが可能となる。
【００４４】
また、前記走行情報取得部は、路面の状態を検出する路面状態検出部を含むことが好ましい。
【００４５】
路面の状態は、電動アシスト自転車の走行に影響を与えるから、電動アシスト自転車の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報である走行情報に相当している。そして、この構成によれば、路面の状態に応じて目標アシスト比率が設定され、アシスト比率が目標アシスト比率と一致するように、補助動力部から補助される駆動力が制御されるから、路面の状態によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易となる。
【００４６】
また、前記目標アシスト比率設定部は、前記路面状態検出部によって検出された路面状態が、路面の凍結を示す場合、前記補助動力部から補助される駆動力の比率を減少させるように、前記目標アシスト比率を設定することが好ましい。
【００４７】
この構成によれば、路面が凍結している場合、補助動力部から補助される駆動力が減少されるので、路面の凍結により車輪がスリップするおそれが低減され、スリップにより転倒するなどしてユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが可能となる。
【００４８】
また、前記モータを駆動させるための電力を供給する二次電池と、前記二次電池の温度を検出する電池温度検出部と、前記電池温度検出部によって検出された温度とに基づいて、前記二次電池を過度に放電させることなく前記モータによって発生させることができる駆動力の上限値を、アシスト可能限度値として算出するアシスト可能量算出部とをさらに備え、前記駆動制御部は、前記ペダルから得られる駆動力と前記補助動力部から補助される駆動力との比率を前記目標アシスト比率に一致させた場合における、当該補助動力部から補助される駆動力が、前記アシスト可能量算出部によって算出されたアシスト可能限度値を超える場合、前記補助動力部から補助される駆動力が前記アシスト可能限度値となるように制御することが好ましい。
【００４９】
二次電池は、温度によっても放電に伴う劣化の程度が異なる。そこで、この構成によれば、アシスト可能量算出部によって、二次電池の温度に基づいて、二次電池を過度に放電させることなくモータによって発生させることができる駆動力の上限値が、アシスト可能限度値として算出される。そして、駆動制御部によって、ペダルから得られる駆動力と補助動力部から補助される駆動力との比率を目標アシスト比率に一致させた場合における、当該補助動力部から補助される駆動力が、アシスト可能量算出部によって算出されたアシスト可能限度値を超える場合、補助動力部から補助される駆動力がアシスト可能限度値となるように制御される結果、二次電池を過度に放電させて劣化させるおそれが低減される。
【００５０】
また、前記モータを駆動させるための電力を供給する二次電池と、前記二次電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、前記ＳＯＣ検出部によって検出されたＳＯＣに基づいて、前記二次電池を過度に放電させることなく前記モータによって発生させることができる駆動力の上限値を、アシスト可能限度値として算出するアシスト可能量算出部とをさらに備え、前記駆動制御部は、前記ペダルから得られる駆動力と前記補助動力部から補助される駆動力との比率を前記目標アシスト比率に一致させた場合における、当該補助動力部から補助される駆動力が、前記アシスト可能量算出部によって算出されたアシスト可能限度値を超える場合、前記補助動力部から補助される駆動力が前記アシスト可能限度値となるように制御することが好ましい。
【００５１】
二次電池は、ＳＯＣによっても放電に伴う劣化の程度が異なる。そこで、この構成によれば、アシスト可能量算出部によって、二次電池のＳＯＣに基づいて、二次電池を過度に放電させることなくモータによって発生させることができる駆動力の上限値が、アシスト可能限度値として算出される。そして、駆動制御部によって、ペダルから得られる駆動力と補助動力部から補助される駆動力との比率を目標アシスト比率に一致させた場合における、当該補助動力部から補助される駆動力が、アシスト可能量算出部によって算出されたアシスト可能限度値を超える場合、補助動力部から補助される駆動力がアシスト可能限度値となるように制御される結果、二次電池を過度に放電させて劣化させるおそれが低減される。
【発明の効果】
【００５２】
このような構成の電動アシスト自転車は、走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動アシスト自転車の構成の一例を示す外観図である。
【図２】図１に示す電動アシスト自転車における、主に電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図２に示す電動アシスト自転車の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図２に示す電動アシスト自転車の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】合計重量値Ｗａと補正係数Ｋｗとを対応づけるＬＵＴの一例を示す説明図である。
【図６】体感温度ｔｓと補正係数Ｋｔとを対応づけるＬＵＴの一例を示す説明図である。
【図７】血圧値ＢＰ（収縮期血圧）と補正係数Ｋｂとを対応づけるＬＵＴの一例を示す説明図である。
【図８】標高差ｈｄと補正係数Ｋｈとを対応づけるＬＵＴの一例を示す説明図である。
【図９】車速Ｖｖと上限アシスト比Ｒｍａｘとの対応関係を示すＬＵＴの一例を、グラフ化して示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動アシスト自転車の構成の一例を示す外観図である。
【００５５】
図１に示す電動アシスト自転車１は、フレーム２に、前輪３、後輪４、ハンドル５、サドル６、体重検出部６１、ペダル７、踏力検出部７１、クランクアーム８、クランク軸９、補助動力部１０、操作部１１、制御ボックス１２、前籠１３（搭載部）、搭載重量検出部１３１、電池モジュール１４、血圧センサ１５（健康情報検出部）、ケーブル１６、前輪回転速度検出部１７、及び後輪回転速度検出部１８が取り付けられて構成されている。
【００５６】
また、制御ボックス１２内には、気温ｔａを検出する温度センサ等を用いて構成された気温検出部１２１と、湿度ｈｕｍを検出する湿度センサ等を用いて構成された湿度検出部１２２と、制御部１２３とが収納されている。
【００５７】
この場合、気温ｔａがある所定の温度を超えて高温になると、ユーザの体温調節が困難になって電動アシスト自転車１を走行させることによる体力の消耗が増大し、気温ｔａがある所定の温度を下回って低温になると、ユーザの筋肉の動きが悪くなって電動アシスト自転車１を走行させることによる体への負担が増大するので、気温ｔａは、電動アシスト自転車１の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因（電動アシスト自転車１からみた外的要因）に関する情報である走行情報の一例に相当している。
【００５８】
また、湿度ｈｕｍは、高くなるほどユーザの体感温度が上昇し、実質的に気温ｔａの上昇と同様の効果があるから、湿度ｈｕｍは、電動アシスト自転車１の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報である走行情報の一例に相当している。
【００５９】
ペダル７は、長さがＬ（ｍ）のクランクアーム８を介してクランク軸９に連結されている。クランク軸９は、補助動力部１０に連結されている。そして、ユーザがペダル７を踏み込むと、その踏力がクランクアーム８を介してクランク軸９の回転力（回転運動、回転トルク）に変換されて、補助動力部１０に伝達される。
【００６０】
体重検出部６１は、例えば圧力センサを用いて構成されている。体重検出部６１は、例えばサドル６の下部に取り付けられて、ユーザがサドル６に座ったときに、ユーザの体重ＷＴを検出するようにされている。
【００６１】
搭載重量検出部１３１は、例えば圧力センサを用いて構成されている。搭載重量検出部１３１は、例えば前籠１３の下部に取り付けられている。そして、ユーザが前籠１３に荷物を入れたときに、荷物の重量を搭載重量ＷＰとして検出するようにされている。なお、搭載部は前籠に限られず、例えば荷台であってもよい。
【００６２】
この場合、ユーザの体重ＷＴが重いほど、あるいは荷物の搭載重量ＷＰが重いほど、慣性質量が増大して電動アシスト自転車１を走行させるために必要な駆動力が増大するから、ユーザの体重ＷＴや搭載重量ＷＰは、電動アシスト自転車１の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因（電動アシスト自転車１からみた外的要因）に関する情報である走行情報の一例に相当している。
【００６３】
踏力検出部７１は、例えば圧力センサを用いて構成されている。踏力検出部７１は、ペダル７に取り付けられている。そして、踏力検出部７１は、ユーザが電動アシスト自転車１を漕ぐためにペダル７を踏み込んだときに生じる踏力Ｆを検出するようになっている。
【００６４】
なお、踏力検出部７１は、ペダル７に配設される例に限られず、例えばクランク軸９に取り付けられて、クランク軸９に加えられたトルクを検出することにより、ユーザの踏力Ｆを検出するようになっていてもよい。また、踏力検出部７１は、圧力センサに限られず、例えば非接触磁歪式トルクセンサや歪みゲージであってもよい。
【００６５】
前輪回転速度検出部１７は、例えば前輪３の車軸付近に配設されている。そして、前輪回転速度検出部１７は、前輪３の回転速度を検出する。後輪回転速度検出部１８は、例えば後輪４の車軸付近に配設されている。そして、後輪回転速度検出部１８は、後輪４の回転速度を検出する。
【００６６】
操作部１１は、例えば液晶パネルとキースイッチとを備えて構成されている。そして、ユーザがキースイッチを操作することによって、現在地と目的地との間の標高差ｈｄを入力可能にされている。標高差ｈｄは、例えば現在地より目的地の標高が高い場合の標高差をプラスの値で、現在地より目的地の標高が低い場合の標高差をマイナスの値で示すようになっている。
【００６７】
操作部１１は、このようにして入力された標高差ｈｄを示すデータを、制御部１２３へ送信する。この場合、操作部１１は、標高差取得部の一例に相当している。
【００６８】
なお、操作部１１は、ユーザによる現在地の標高Ｈｐｌと目的地の標高Ｈｄｌの入力を受け付けて、標高差ｈｄ＝Ｈｄｌ−Ｈｐｌとして、標高差ｈｄを算出するようにしてもよい。
【００６９】
また、標高差取得部は、操作部１１に限られず、例えばカーナビゲーションシステムを用いてユーザが入力した目的地の情報や、ＧＰＳ（Global Positioning System）によって得られた現在地の位置情報、及び標高を含む地図情報などから、標高差ｈｄを自動的に算出するものであってもよい。
【００７０】
目的地までの標高差ｈｄが大きくなるほど目的地までの道程で上り坂が多くなり、電動アシスト自転車１を走行させるためにより多くの駆動力を必要とするから、標高差ｈｄは、電動アシスト自転車１の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報である走行情報の一例に相当している。
【００７１】
血圧センサ１５は、ケーブル１６を介して制御部１２３と接続されている。血圧センサ１５は、例えばリストバンドにセンサが取り付けられて構成されており、ユーザが腕にリストバンドを嵌めることで、ユーザの血圧を検出し、その血圧値ＢＰを、ケーブル１６を介して制御部１２３へ出力するようになっている。
【００７２】
血圧には、ユーザの健康状態が反映されている。血圧が、所定の上限値を超える高血圧状態であったり、所定の下限値を下回る低血圧状態であったりするような、健康状態が優れない場合には、電動アシスト自転車１の走行に際してユーザに体力的な負担をかけないようにする必要性が高くなる。従って、血圧値ＢＰは、電動アシスト自転車１の走行に影響を及ぼすおそれのある電動アシスト自転車１にとっての外的要因に関する情報である走行情報の一例に相当している。
【００７３】
なお、健康情報検出部は、血圧センサ１５に限られず、例えばユーザの心拍数や体温を、走行情報として検出するものであってもよい。
【００７４】
補助動力部１０は、例えばモータ１０１や、図略のギア、クラッチ機構等を用いて構成されている。また、補助動力部１０は、制御部１２３からの制御信号に応じてモータ１０１を駆動させ、その駆動力をギアやクラッチ機構によって、ユーザがペダル７を踏み込むことで得られたクランク軸９の回転力に付加することで、後輪４の駆動力を生じさせる。補助動力部１０は、このようにして得られた駆動力を、例えばチェーン１９を介して後輪４に伝達するようにされている。
【００７５】
図２は、図１に示す電動アシスト自転車１における、主に電気的構成の一例を示すブロック図である。補助動力部１０は、モータ１０１、駆動回路１０２、及び動力伝達機構１０３を備えて構成されている。
【００７６】
モータ１０１としては、例えば三相ブラシレスＤＣモータが用いられる。モータ１０１の動作原理は、例えばホール素子センサを使用してロータの回転位置を検出し、そのロータの回転位置に応じて駆動電流を切り替えることで、モータの回転を制御するというものである。
【００７７】
駆動回路１０２は、制御部１２３からの制御信号に応じた電流を、電池モジュール１４からモータ１０１へ供給することで、モータ１０１によって、制御部１２３からの制御信号に応じた駆動力を発生させる。
【００７８】
動力伝達機構１０３は、ギアやクラッチ機構等を用いて構成されている。そして、動力伝達機構１０３は、クランク軸９の回転力に、モータ１０１の駆動力を付加して得られた駆動力を、チェーン１９を介して後輪４へ伝達することで、後輪４を駆動する。
【００７９】
電池モジュール１４は、例えば、二次電池１４１、電圧検出部１４２、電流検出部１４３、及び電池温度検出部１４４を備えて構成されている。
【００８０】
二次電池１４１としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池等、種々の二次電池を用いることができる。また、二次電池１４１は、複数のセルが組み合わされた組電池であってもよい。二次電池１４１は、モータ１０１駆動用の電力を、駆動回路１０２へ供給する。また、二次電池１４１は、商用電源やモータ１０１の回生電流によって充電されるようになっている。
【００８１】
電圧検出部１４２は、例えばアナログデジタルコンバータを用いて構成されている。そして、電圧検出部１４２は、二次電池１４１の両端子間の電圧値Ｖｂを検出し、制御部１２３へ出力する。
【００８２】
電流検出部１４３は、例えば電流検出用のシャント抵抗や電流変成器、及びアナログデジタル変換器等によって構成されている。そして、電流検出部１４３は、二次電池１４１の充放電電流を検出し、例えば二次電池１４１の充電電流をプラスの電流値で、放電電流をマイナスの電流値で表す信号を、制御部１２３へ出力する。
【００８３】
電池温度検出部１４４は、例えばサーミスタや熱電対等を用いて構成された温度センサである。そして、電池温度検出部１４４は、二次電池１４１の電池温度ｔｂを検出し、電池温度ｔｂを示す信号を制御部１２３へ出力する。
【００８４】
制御部１２３は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、タイマ回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。
【００８５】
そして、制御部１２３は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、ＳＯＣ算出部２３１（ＳＯＣ検出部）、アシスト可能量算出部２３２、路面状態検出部２３３、速度算出部２３４（車速検出部）、目標アシスト比率設定部２３５、及び駆動制御部２３６として機能する。
【００８６】
制御部１２３は、操作部１１、踏力検出部７１、前輪回転速度検出部１７、後輪回転速度検出部１８、体重検出部６１、搭載重量検出部１３１、気温検出部１２１、湿度検出部１２２、血圧センサ１５、電圧検出部１４２、電流検出部１４３、及び電池温度検出部１４４の各部や、駆動回路１０２との間で、有線の信号線や例えばＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、Ｅｔｈｅｎｅｔ等の通信手段、あるいは無線通信手段によって、通信可能に接続されている。これにより、制御部１２３は、各部で得られた情報を受信したり、駆動回路１０２へ制御信号を出力したりするようにされている。
【００８７】
ＳＯＣ算出部２３１は、例えば電流検出部１４３から出力された電流値を、単位時間毎に積算することによって、二次電池１４１に充電されている充電電気量Ｑｃを算出する。そして、電池制御部１４５は、充電電気量Ｑｃと、二次電池１４１の満充電容量ＦＣＣとに基づいて、下記の式（１）を用いて二次電池１４１のＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。
【００８８】
ＳＯＣ＝（Ｑｃ／ＦＣＣ）×１００  （％）  ・・・（１）
なお、ＳＯＣ算出部２３１は、例えば電圧検出部１４２で検出された電圧値ＶｂをＳＯＣに換算することによって、二次電池１４１のＳＯＣを算出するようにしてもよく、他の方法でＳＯＣを算出するようにしてもよい。
【００８９】
アシスト可能量算出部２３２は、電池温度検出部１４４で検出された電池温度ｔｂから、放電可能電力Ｐｔを算出する。二次電池１４１は、大きな電力を出力させるほど劣化し易くなる性質がある。そして、二次電池１４１の温度によってもその劣化の程度が異なり、最も劣化の少ない基準温度からの温度差が大きくなるほど、劣化し易くなる。
【００９０】
そこで、例えば、二次電池１４１の電池温度ｔｂと、その電池温度ｔｂにおいて二次電池１４１をあまり劣化させずに放電させることが可能な放電可能電力Ｐｔとを、基準温度からの温度差が大きくなるほど電力値が小さくなるように対応付けたＬＵＴを、例えばＲＯＭに記憶させておく。そして、アシスト可能量算出部２３２は、このＬＵＴによって、電池温度検出部１４４で検出された電池温度ｔｂと対応付けられた放電可能電力Ｐｔを取得するようにしてもよい。
【００９１】
また、アシスト可能量算出部２３２は、ＳＯＣ算出部２３１で算出されたＳＯＣから、放電可能電力Ｐｓｏｃを算出する。二次電池１４１は、ＳＯＣが小さいほど、放電に伴う劣化の程度が大きくなる性質がある。
【００９２】
そこで、例えば、二次電池１４１のＳＯＣと、そのＳＯＣにおいて二次電池１４１をあまり劣化させずに放電させることが可能な放電可能電力Ｐｓｏｃとを、ＳＯＣが小さくなるほど電力値が小さくなるように対応付けたＬＵＴを、例えばＲＯＭに記憶させておく。そして、アシスト可能量算出部２３２は、このＬＵＴによって、ＳＯＣ算出部２３１で算出されたＳＯＣと対応付けられた放電可能電力Ｐｓｏｃを取得するようにしてもよい。
【００９３】
さらに、アシスト可能量算出部２３２は、放電可能電力Ｐｔと放電可能電力Ｐｓｏｃとのうち小さい方を、放電可能電力Ｐとして取得する。
【００９４】
そして、アシスト可能量算出部２３２は、例えば下記の式（２）を用いて、放電可能電力Ｐが供給された場合にモータ１０１から出力されるトルク値を、アシスト可能トルク値Ｔｍａｘとして算出する。
【００９５】
アシスト可能トルク値Ｔｍａｘ＝Ｐ／ω  ・・・（２）
但し、ωはモータ１０１の角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）である。
【００９６】
なお、電池温度検出部１４４とＳＯＣ算出部２３１とのうち、いずれか一方のみを備え、アシスト可能量算出部２３２は、放電可能電力Ｐｔと放電可能電力Ｐｓｏｃとのうち、いずれか一方のみを放電可能電力Ｐとして取得するようにしてもよい。
【００９７】
路面状態検出部２３３は、前輪回転速度検出部１７によって検出された前輪３の回転速度と、後輪回転速度検出部１８によって検出された後輪４の回転速度との差を算出する。そして、その差が、予め設定された速度閾値を超えた場合には、車輪がスリップして前輪３と後輪４との間に回転速度差が生じていると考えられることから、路面が凍結してスリップしやすくなっていると判定する。路面状態検出部２３３は、このようにして路面の凍結（路面状態）を検出する。
【００９８】
なお、路面状態検出部２３３は、例えばＶＩＣＳ（Vehicle Information And Communication System）等の交通情報システムから、路面の凍結情報を取得するようにしてもよい。
【００９９】
路面が凍結すると、電動アシスト自転車１の走行に際して車輪がスリップし易くなるから、路面の凍結を示す情報は、電動アシスト自転車１の走行に影響を及ぼすおそれのある外的要因に関する情報である走行情報の一例に相当している。
【０１００】
この場合、操作部１１、前輪回転速度検出部１７、後輪回転速度検出部１８、体重検出部６１、搭載重量検出部１３１、気温検出部１２１、湿度検出部１２２、血圧センサ１５、及び路面状態検出部２３３が、走行情報取得部の一例に相当している。
【０１０１】
速度算出部２３４は、例えば後輪回転速度検出部１８によって検出された後輪４の回転速度（単位時間あたりの回転数）に、後輪４の外周長さを乗算することによって、電動アシスト自転車１の車速Ｖｖを算出する。
【０１０２】
目標アシスト比率設定部２３５は、踏力検出部７１によって検出される踏力Ｆと、速度算出部２３４によって算出される車速Ｖｖと、体重検出部６１によって検出される体重ＷＴと、搭載重量検出部１３１によって検出される搭載重量ＷＰと、気温検出部１２１によって検出される気温ｔａと、湿度検出部１２２によって検出される湿度ｈｕｍと、血圧センサ１５によって検出される血圧値ＢＰと、路面状態検出部２３３によって検出される路面状態とに基づいて、ペダル７から得られるトルクＴｐ（駆動力）とモータ１０１から出力されるトルクＴｍ（駆動力）との比率であるアシスト比Ｒａ（＝Ｔｍ／Ｔｐ）の目標値である目標アシスト比Ｒｔを設定する。
【０１０３】
駆動制御部２３６は、アシスト比Ｒａが、目標アシスト比Ｒｔになるように、駆動回路１０２からモータ１０１へ出力される電流値を制御する。具体的には、駆動制御部２３６は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、駆動回路１０２からモータ１０１へ出力される電流値を制御し、モータ１０１から出力されるトルクＴｍを調節することで、アシスト比Ｒａが目標アシスト比Ｒｔと一致するように制御する。
【０１０４】
次に、上述のように構成された電動アシスト自転車１の動作について説明する。図３、図４は、図２に示す電動アシスト自転車１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、電圧検出部１４２、電流検出部１４３、及び電池温度検出部１４４によって、二次電池１４１の、電圧値Ｖｂ、充放電電流値Ｉｂ、及び電池温度ｔｂがそれぞれ検出される（ステップＳ１）。
【０１０５】
次に、ＳＯＣ算出部２３１によって、充放電電流値Ｉｂが単位時間毎に積算されて充電電気量Ｑｃが算出され、式（１）に基づき二次電池１４１のＳＯＣが算出される（ステップＳ２）。
【０１０６】
次に、アシスト可能量算出部２３２によって、二次電池１４１のＳＯＣ、及び電池温度ｔｂから、放電可能電力Ｐが算出される（ステップＳ３）。
【０１０７】
次に、アシスト可能量算出部２３２によって、放電可能電力Ｐから、式（２）を用いてアシスト可能トルク値Ｔｍａｘが算出される（ステップＳ４）。
【０１０８】
次に、路面状態検出部２３３によって、路面情報、すなわち路面が凍結しているか否かが検出される（ステップＳ５）。
【０１０９】
そして、路面が凍結している場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、モータ１０１による駆動力が車輪に加わると、スリップが生じやすくなって、望ましくない。そこで、路面が凍結している場合（ステップＳ６でＹＥＳ）には、目標アシスト比率設定部２３５は、目標アシスト比Ｒｔを減少させ、例えばゼロに設定し、ステップＳ２１へ移行する。
【０１１０】
これにより、路面の凍結により車輪がスリップしやすくなっているときは、目標アシスト比Ｒｔが減少、例えばゼロにされて、モータ１０１による駆動力が減少、例えばゼロにされるので、凍結路面でスリップするおそれが低減される。
【０１１１】
一方、路面が凍結していなければ（ステップＳ６でＮＯ）、速度算出部２３４、踏力検出部７１、体重検出部６１、搭載重量検出部１３１、気温検出部１２１、湿度検出部１２２、血圧センサ１５、及び操作部１１によって、車速Ｖｖ、踏力Ｆ、体重ＷＴ、搭載重量ＷＰ、気温ｔａ、湿度ｈｕｍ、血圧値ＢＰ、及び標高差ｈｄが、それぞれ取得される（ステップＳ８）。
【０１１２】
以下、目標アシスト比率設定部２３５によって、体重ＷＴ、搭載重量ＷＰ、気温ｔａ、湿度ｈｕｍ、血圧値ＢＰ、及び標高差ｈｄに基づいて、補正係数Ｋｗ、補正係数Ｋｔ、補正係数Ｋｂ、及び補正係数Ｋｈが算出される。補正係数Ｋｗ、補正係数Ｋｔ、補正係数Ｋｂ、及び補正係数Ｋｈは、その値が大きくなるほど、目標アシスト比Ｒｔを大きくすることを意味する係数である。
【０１１３】
具体的には、まず、目標アシスト比率設定部２３５によって、体重ＷＴと搭載重量ＷＰとの合計重量値Ｗａから、補正係数Ｋｗが算出される（ステップＳ９）。図５は、合計重量値Ｗａと補正係数Ｋｗとを対応づけるＬＵＴ（Look Up Table）の一例を示す説明図である。例えば図５に示すＬＵＴが、予めＲＯＭに記憶されている。
【０１１４】
目標アシスト比率設定部２３５は、体重ＷＴと搭載重量ＷＰとを加算して合計重量値Ｗａを算出する。そして、目標アシスト比率設定部２３５は、例えば図５に示すＬＵＴによって、合計重量値Ｗａと対応づけて記憶されている補正係数Ｋｗを取得することで、補正係数Ｋｗを算出する。
【０１１５】
図５に示すように、補正係数Ｋｗは、合計重量値Ｗａが重くなるほど大きな値になるようにされている。これによって、体重ＷＴや搭載重量ＷＰが重く、慣性質量が増大して電動アシスト自転車１を走行させるために必要な駆動力が増大するほど、目標アシスト比Ｒｔを増大させて、ユーザの負担を低減するようになっている。
【０１１６】
なお、目標アシスト比率設定部２３５は、例えば、速度算出部２３４によって算出される車速Ｖｖの変化を監視し、車速Ｖｖが増大した場合、電動アシスト自転車１が加速していると判定するようにしてもよい。あるいは、目標アシスト比率設定部２３５は、例えば、踏力検出部７１によって検出される踏力Ｆを監視し、踏力Ｆが増大した場合、電動アシスト自転車１が加速していると判定するようにしてもよい。
【０１１７】
そして、目標アシスト比率設定部２３５は、電動アシスト自転車１が加速しているときにのみ、合計重量値Ｗａから補正係数Ｋｗを算出、設定するようにしてもよい。慣性重量が大きくなると、加速時に必要な駆動力は増大するが、定速走行時には、慣性重量が大きくなっても走行に必要な駆動力はほとんど変わらない。
【０１１８】
そこで、電動アシスト自転車１が加速しているときにのみ、合計重量値Ｗａから補正係数Ｋｗを算出、設定することで、定速走行時において、アシスト比率が過度に大きな値に設定されてしまうおそれを低減できる。
【０１１９】
また、目標アシスト比率設定部２３５は、体重ＷＴと搭載重量ＷＰとのうち、いずれか１つのみを用いて補正係数Ｋｗを算出するようにしてもよい。そして、例えば、体重ＷＴと搭載重量ＷＰとのうち、いずれか１つと補正係数Ｋｗとを対応づけるＬＵＴを、図５に示すＬＵＴの代わりにＲＯＭに記憶しておいてもよい。
【０１２０】
次に、目標アシスト比率設定部２３５によって、気温ｔａと湿度ｈｕｍとから、補正係数Ｋｔが算出される（ステップＳ１０）。具体的には、目標アシスト比率設定部２３５は、まず気温ｔａと湿度ｈｕｍ（相対湿度）とから、下記の式（３）を用いて、ミスナールの体感温度ｔｓを算出する。
【０１２１】
体感温度ｔｓ＝ｔａ−［｛１／｛２．３×（ｔａ−１０）｝×｛０．８−（ｈｕｍ／１００）｝｝  ・・・（３）
図６は、体感温度ｔｓと補正係数Ｋｔとを対応づけるＬＵＴの一例を示す説明図である。例えば図６に示すＬＵＴが、予めＲＯＭに記憶されている。
【０１２２】
目標アシスト比率設定部２３５は、例えば図６に示すＬＵＴによって、体感温度ｔｓと対応づけて記憶されている補正係数Ｋｔを取得することで、補正係数Ｋｔを算出する。
【０１２３】
図６に示すように、最も快適な温度である２０℃以上３０℃未満の範囲に設定された基準温度範囲と、体感温度ｔｓとの差が大きくなるほど、補正係数Ｋｔが大きな値になるようにされている。これによって、ユーザの体力の消耗が大きくなる高温時や、体の負担が大きくなる低温時には、目標アシスト比Ｒｔを増大させて、ユーザの負担を低減するようになっている。
【０１２４】
なお、湿度検出部１２２を備えず、目標アシスト比率設定部２３５は、気温ｔａのみを用いて補正係数Ｋｔを算出するようにしてもよい。そして、例えば、気温ｔａと補正係数Ｋｔとを対応づけるＬＵＴを、図６に示すＬＵＴの代わりにＲＯＭに記憶しておいてもよい。
【０１２５】
次に、目標アシスト比率設定部２３５によって、血圧値ＢＰから、補正係数Ｋｂが算出される（ステップＳ１１）。図７は、血圧値ＢＰ（収縮期血圧）と補正係数Ｋｂとを対応づけるＬＵＴの一例を示す説明図である。例えば図７に示すＬＵＴが、予めＲＯＭに記憶されている。
【０１２６】
目標アシスト比率設定部２３５は、例えば図７に示すＬＵＴによって、血圧値ＢＰと対応づけて記憶されている補正係数Ｋｂを取得することで、補正係数Ｋｂを算出する。
【０１２７】
図７に示すように、最も健康状態が良いと考えられる１１０ｍｍＨｇ以上１３０ｍｍＨｇ未満の範囲に設定された基準血圧範囲と、血圧値ＢＰとの差が大きくなるほど、補正係数Ｋｂが大きな値になるようにされている。これによって、ユーザが高血圧や低血圧状態である場合のように、健康状態が優れない場合には、目標アシスト比Ｒｔを増大させて、ユーザの負担を低減するようになっている。
【０１２８】
なお、血圧センサ１５の代わりに心拍センサを用いて、目標アシスト比率設定部２３５は、最も健康状態が良いと考えられる心拍数と、心拍センサで検出された心拍数との差が大きくなるほど、補正係数Ｋｂを大きな値に設定してもよい。
【０１２９】
また、血圧センサ１５の代わりに体温センサを用いて、目標アシスト比率設定部２３５は、最も健康状態が良いと考えられる体温と、体温センサで検出された体温との差が大きくなるほど、補正係数Ｋｂを大きな値に設定してもよい。
【０１３０】
次に、目標アシスト比率設定部２３５によって、標高差ｈｄから、補正係数Ｋｈが算出される（ステップＳ１２）。図８は、標高差ｈｄと補正係数Ｋｈとを対応づけるＬＵＴの一例を示す説明図である。例えば図８に示すＬＵＴが、予めＲＯＭに記憶されている。
【０１３１】
目標アシスト比率設定部２３５は、例えば図８に示すＬＵＴによって、標高差ｈｄと対応づけて記憶されている補正係数Ｋｈを取得することで、補正係数Ｋｈを算出する。
【０１３２】
図８に示すように、標高差ｈｄが大きくなるほど、補正係数Ｋｈが大きな値になるようにされている。これによって、目的地までの標高差ｈｄが大きく、目的地までの道程で上り坂が多くなるほど、目標アシスト比Ｒｔを増大させて、ユーザの負担を低減するようになっている。
【０１３３】
なお、図８には、標高差ｈｄが正の値、すなわち現在地より目的地の標高が高い場合の例を示したが、標高差ｈｄが負の値、すなわち現在地より目的地の標高が低い場合、標高差ｈｄの絶対値が増大するほど、補正係数Ｋｈの値が小さくなるようにしてもよい。これによって、現在地より目的地の標高が低く、目的地までの道程で下り坂が多くなるほど、目標アシスト比Ｒｔを減少させることができる結果、過度にアシストしてしまうおそれを低減できる。
【０１３４】
次に、目標アシスト比率設定部２３５は、補正係数Ｋｗ、Ｋｔ、Ｋｂ、Ｋｈのうちの最大値を、最大補正係数Ｋｍａｘとして取得する（ステップＳ１３）。
【０１３５】
次に、目標アシスト比率設定部２３５は、車速Ｖｖから、上限アシスト比Ｒｍａｘを算出する（ステップＳ１４）。図９は、車速Ｖｖと上限アシスト比Ｒｍａｘとの対応関係を示すＬＵＴの一例を、グラフ化して示した説明図である。
【０１３６】
図９に示すＬＵＴは、車速Ｖｖが時速１５ｋｍ／ｈ以下の範囲では、上限アシスト比Ｒｍａｘが、道路交通法で規定されているアシスト比の上限である「１」に設定されている。そして、車速Ｖｖが時速１５ｋｍ／ｈを超えると徐々に上限アシスト比Ｒｍａｘが減少し、時速２４ｋｍ／ｈ以上では上限アシスト比Ｒｍａｘが「０」、すなわちモータ１０１によるアシストを行わない設定にされている。
【０１３７】
目標アシスト比率設定部２３５は、例えば図９に示すＬＵＴを参照し、当該ＬＵＴによって、車速Ｖｖと対応付けられている上限アシスト比Ｒｍａｘを取得する。
【０１３８】
次に、目標アシスト比率設定部２３５によって、上限アシスト比Ｒｍａｘと最大補正係数Ｋｍａｘとから、下記の式（４）を用いて目標アシスト比Ｒｔが算出、設定される（ステップＳ１５）。
【０１３９】
目標アシスト比Ｒｔ＝Ｒｍａｘ  ×  Ｋｍａｘ  ・・・（４）
次に、駆動制御部２３６は、踏力検出部７１で検出された踏力Ｆ（Ｋｇ）と、クランクアーム８の長さＬ（ｍ）とに基づいて、下記の式（５）を用いてペダル７から得られるトルクＴｐを算出する（ステップＳ２１）。
【０１４０】
トルクＴｐ＝Ｆ×Ｌ  ・・・（５）
次に、駆動制御部２３６は、このようにして得られたトルクＴｐと目標アシスト比率設定部２３５によって設定された目標アシスト比Ｒｔとから、式（６）を用いてモータ１０１によって発生させるべきトルクＴｍを算出する（ステップＳ２２）。
【０１４１】
トルクＴｍ＝Ｔｐ×Ｒｔ  ・・・（６）
次に、駆動制御部２３６は、算出されたトルクＴｍと、アシスト可能量算出部２３２によって算出されたアシスト可能トルク値Ｔｍａｘとを比較する（ステップＳ２３）。そして、トルクＴｍがアシスト可能トルク値Ｔｍａｘ以下であれば（ステップＳ２３でＹＥＳ）、駆動制御部２３６は、モータ１０１からトルクＴｍを出力させるために必要な駆動電流を、駆動回路１０２によって、二次電池１４１からモータ１０１へ供給させる。これにより、駆動制御部２３６は、モータ１０１から動力伝達機構１０３へ、トルクＴｍを出力させる（ステップＳ２４）。
【０１４２】
そうすると、動力伝達機構１０３によって、クランク軸９から得られたトルクＴｐに、モータ１０１から出力されたトルクＴｍが加えられて後輪４が駆動されることで、目標アシスト比Ｒｔでアシストされて、後輪４が駆動されることになる。
【０１４３】
これにより、体重ＷＴ、搭載重量ＷＰ、気温ｔａ、湿度ｈｕｍ、血圧値ＢＰ、及び路面が凍結しているか否かの路面状態といった、走行に影響を及ぼすおそれのある、電動アシスト自転車１にとっての外的要因に応じてアシスト比が設定されるので、このような外的要因によってユーザに過度の身体的負担がかかってしまうおそれを低減することができる。
【０１４４】
一方、トルクＴｍがアシスト可能トルク値Ｔｍａｘを超えていれば（ステップＳ２３でＹＥＳ）、駆動制御部２３６は、モータ１０１からアシスト可能トルク値Ｔｍａｘを出力させるために必要な駆動電流を、駆動回路１０２によって、二次電池１４１からモータ１０１へ供給させる。これにより、駆動制御部２３６は、モータ１０１から動力伝達機構１０３へ、アシスト可能トルク値Ｔｍａｘを出力させる（ステップＳ２５）。
【０１４５】
従って、いかなる外的要因が生じていても、モータ１０１から出力されるトルク値は、アシスト可能トルク値Ｔｍａｘ以下の範囲に制限される。ここで、アシスト可能トルク値Ｔｍａｘは、二次電池１４１をほぼ劣化させることなく放電可能な放電可能電力Ｐで得られるトルク値であるから、二次電池１４１が、放電可能電力Ｐを超える過度の放電を行うことが防止されるので、過度の放電によって二次電池１４１が劣化するおそれが低減される。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明は、ユーザの踏力を電動力により補助する電動アシスト自転車であって、車輪を１つ、又は二つ以上有するものに、好適に適用できる。
【符号の説明】
【０１４７】
１    電動アシスト自転車
２    フレーム
３    前輪
４    後輪
５    ハンドル
６    サドル
７    ペダル
８    クランクアーム
９    クランク軸
１０  補助動力部
１１  操作部
１２  制御ボックス
１３  前籠
１４  電池モジュール
１５  血圧センサ
１６  ケーブル
１７  前輪回転速度検出部
１８  後輪回転速度検出部
１９  チェーン
６１  体重検出部
７１  踏力検出部
１０１      モータ
１０２      駆動回路
１０３      動力伝達機構
１２１      気温検出部
１２２      湿度検出部
１２３      制御部
１３１      搭載重量検出部
１４１      二次電池
１４２      電圧検出部
１４３      電流検出部
１４４      電池温度検出部
１４５      電池制御部
２３１      ＳＯＣ算出部
２３２      アシスト可能量算出部
２３３      路面状態検出部
２３４      速度算出部
２３５      目標アシスト比率設定部
２３６      駆動制御部
ＢＰ  血圧値
Ｆ    踏力
ＦＣＣ      満充電容量
ｈｄ  標高差
ｈｕｍ      湿度
Ｉｂ  充放電電流値
Ｋｂ，Ｋｈ，Ｋｔ，Ｋｗ  補正係数
Ｋｍａｘ    最大補正係数
Ｐ    放電可能電力
Ｑｃ  充電電気量
Ｒａ  アシスト比
Ｒｍａｘ    上限アシスト比
Ｒｔ  目標アシスト比
ｔａ  気温
ｔｂ  電池温度
Ｔｍ，Ｔｐ  トルク
Ｔｍａｘ    アシスト可能トルク値
ｔｓ  体感温度
Ｖｂ  電圧値
Ｖｖ  車速
Ｗａ  合計重量値
ＷＰ  搭載重量
ＷＴ  体重
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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