(57)【要約】【課題】電動アシスト自転車を用いて強制運動や健康管理を行う。【解決手段】ユーザのモード選択によってノーマルモードと強制運動モードの２つの健康管理モードを選択して実行する。ノーマルモードでは、自転車の走行時における消費カロリー、脈拍、体脂肪を検出して表示部４１に表示し、アドバイスメッセージを適宜表示する。また、強制運動モードは、回生ブレーキと変速ギア比の制御によって負荷をかけて走行するものであり、予め設定されたユーザ情報や運動強度レベルによって基準脈拍数を決定し、脈拍数を検出しながら負荷の増減を制御して最適な強制運動状態を維持する。すなわち、強制運動によって脈拍数が上がり、基準脈拍数に至った場合には、負荷レベルを落として脈拍数が低下するのを待ち、脈拍数が低下すると、再度、負荷レベルを上げるように制御する。【選択図】        図２
2004345400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後輪軸の変速ギア比を切り替える変速手段と、
前輪軸にアシスト力を付与するアシスト駆動手段と、
前記アシスト駆動手段に電源を供給するとともに、前記アシスト駆動手段に生じる回生電力を蓄積する電源部と、
前記アシスト駆動手段によるアシスト動作と回生動作とを制御するアシスト制御手段と、
乗車者の脈拍数を検出する脈拍検出手段と、
予め基準脈拍数を記憶する脈拍数記憶手段と、
前記脈拍検出手段によって検出される脈拍数と前記脈拍数記憶手段に記憶された基準脈拍数とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて前記変速手段による変速ギア比の制御と前記アシスト制御手段による回生ブレーキ制御によってペダルにかかる負荷を制御する強制運動モードを実行する制御手段と、
を有することを特徴とする電動アシスト自転車。
【請求項２】
予め入力される運動強度情報とユーザ情報とに基づいて運動量を決定し、前記制御手段に通知する運動量決定手段を有し、前記制御手段は前記運動量決定手段から通知された運動量に対応して負荷を制御する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】
予め入力される運動強度情報とユーザ情報とに基づいて基準脈拍数を決定し、前記脈拍数記憶手段に記憶させる基準脈拍数決定手段を有する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４】
前記制御手段によってペダルに与えられる負荷を表示する表示手段を有する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５】
前記脈拍検出手段によって検出された脈拍数を表示する表示手段を有する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６】
前記制御手段はユーザのモード選択に応じて前記強制運動モード処理を実行する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７】
前記脈拍検出手段は乗車者の身体に装着され、無線通信によって脈拍数の検出値を前記比較手段に伝送する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８】
ペダル踏力を検出するトルク検出手段と、
ペダルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記トルク検出手段によって検出されるペダル踏力情報と前記回転角度検出手段によって検出されるペダルの回転角度情報とを用いて仕事量を算出する演算手段と、
乗車者の脈拍数を検出する脈拍検出手段と、
乗車者の体脂肪を検出する体脂肪検出手段と、
前記演算手段によって算出された仕事量と、前記脈拍検出手段によって検出された脈拍数と、前記体脂肪検出手段によって検出された体脂肪とを表示する表示手段と、
を有することを特徴とする電動アシスト自転車。
【請求項９】
前記演算手段は、所定の単位時間おきに仕事量の計算を繰り返し、その計算結果を積算してトータルの仕事量を計算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】
前記前記演算手段によって算出された仕事量と、前記脈拍検出手段によって検出された脈拍数と、前記体脂肪検出手段によって検出された体脂肪とに基づいて予め用意されたアドバイスメッセージを選択し、前記表示手段に表示する制御手段を有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１１】
前記仕事量、前記脈拍数、及び前記体脂肪を逐次記録する記録手段を有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１２】
ユーザのモード選択に応じて前記仕事量、前記脈拍数、及び前記体脂肪を表示手段に表示する健康管理モード処理を実行する制御手段を有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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動モータによって助力走行を行う電動アシスト自転車に関し、特にそのフィットネス機能に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、健康ブームの高まりから、各種のフィットネス機器が供給されており、自転車を利用した機器（いわゆるフィットネスマシンという）も各種提案され、商品化されている。
例えば、乗車者が自転車の力行走行によって消費したカロリーを算出して表示や記録できるようにし、ユーザ（乗車者）が自己の消費カロリーを把握し、健康管理等に役立てることを可能としたものが知られている（例えば特許文献１、２参照）。
また、乗車者の体脂肪を検出して、減量すべき目標値を算出し、ユーザに提供することで、適正な運動量の目標値を設定できるようにしたものが知られている（例えば特許文献３、４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２０１３７４号公報
【特許文献２】
特開２００２−８５５８４号公報
【特許文献３】
特開２０００−１３１０９０号公報
【特許文献４】
特開２００１−２７６０２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、日々の自転車運動において、消費カロリーや体脂肪の把握や管理を行うことは可能であるが、日々の自転車運動を健康上安全に行うには、リアルタイムで適正に運動量の制御を行うことが好ましく、消費カロリーの向上や体脂肪の減少だけを目標にして過剰な運動を行った場合には、過度の運動となってしまい、健康上好ましくない場合が生じする。
さらに、消費カロリーや体脂肪の情報によってユーザの独自の判断で運動を行った場合には、過度の運動になってしまったり、逆に過小な運動になってしまい、適度な運動をコンスタントに行うことが困難である。
【０００５】
そこで本発明の目的は、ユーザによる自転車走行時の運動量をリアルタイムで最適化できるとともに、ユーザが自己の運動量を総合的に判断でき、適切な運動を行うことができる電動アシスト自転車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、後輪軸の変速ギア比を切り替える変速手段と、前輪軸にアシスト力を付与するアシスト駆動手段と、前記アシスト駆動手段に電源を供給するとともに、前記アシスト駆動手段に生じる回生電力を蓄積する電源部と、前記アシスト駆動手段によるアシスト動作と回生動作とを制御するアシスト制御手段と、乗車者の脈拍数を検出する脈拍検出手段と、予め基準脈拍数を記憶する脈拍数記憶手段と、前記脈拍検出手段によって検出される脈拍数と前記脈拍数記憶手段に記憶された基準脈拍数とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記変速手段による変速ギア比の制御と前記アシスト制御手段による回生ブレーキ制御によってペダルにかかる負荷を制御する強制運動モードを実行する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、ペダル踏力を検出するトルク検出手段と、ペダルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記トルク検出手段によって検出されるペダル踏力情報と前記回転角度検出手段によって検出されるペダルの回転角度情報とを用いて仕事量を算出する演算手段と、乗車者の脈拍数を検出する脈拍検出手段と、乗車者の体脂肪を検出する体脂肪検出手段と、前記演算手段によって算出された仕事量と、前記脈拍検出手段によって検出された脈拍数と、前記体脂肪検出手段によって検出された体脂肪とを表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の電動アシスト自転車では、乗車者の脈拍数を検出して基準脈拍数とを比較し、その比較結果に基づいて変速手段による変速ギア比の制御とアシスト制御手段による回生ブレーキ制御によってペダルにかかる負荷を制御する強制運動モードを実行することにより、自転車走行時の運動量をリアルタイムで最適化でき、有効な強制運動を提供することができることから、ユーザの体力増強や健康管理に有効に寄与することができる。
また、本発明の電動アシスト自転車では、演算手段によって算出したペダル踏力情報とペダルの回転角度情報から算出した仕事量と、脈拍検出手段によって検出された脈拍数と、体脂肪検出手段によって検出された体脂肪と表示手段に表示することにより、ユーザが自己の運動量を総合的に判断でき、適切な運動を行うことができることから、ユーザの体力増強や健康管理に有効に寄与することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電動アシスト自転車の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態例による電動アシスト自転車の外観を示す側面図である。
本例の電動アシスト自転車は、折り畳み構造のものであり、メインパイプ１と、前輪部２を支持したフロントフォーク８と、後輪部３を支持したリヤフォーク９と、シート５を支持したシートポスト１０と、ハンドル６を支持したスピンドル１１と、スピンドル１１を挿通支持したヘッドパイプ１２と、ペダル部１３と、電池ユニット１４等を有している。
【００１０】
そして、図１では図示を省略しているが、本例の電動アシスト自転車の各部には本例の制御を行うための以下のような各種部材が設けられている。
まず、メインパイプ１には、本例の電動アシスト自転車の状態を管理し、各種の制御を行うためのビークルコントローラが設けられている。また、メインパイプ１の折り畳み構造部には、折り畳みスイッチが設けられており、車体が折り畳まれたことを検出することによって折り畳み時にはモータ等の駆動を禁止し、安全を確保するようになっている。
また、ペダル部１３には、ペダルクランク１３Ａの周辺にトルクセンサ、クランク周波数発生器（ＦＧ）が設けられ、ペダルクランク１３Ａに発生するトルクの検出や回転数の検出を行うようになっている。
【００１１】
また、ハンドル６の中央部には、ＬＣＤ等による表示部、キー入力用の操作部、及びそれらを制御する表示コントローラを含む表示部ユニット４０が設けられ、ユーザに各種表示を提供するとともに、キー入力による各種モード設定や選択等を行えるようになっている。特に本例では、この表示部ユニット４０を用いて、後述する健康管理モード動作時の表示や操作を行うようになっている。
また、ヘッドパイプ１２には図示しない電源キーの操作によって電池ユニット１４の電源オン、オフを切り替えるキースイッチが設けられている。
また、前輪部２には、アシスト駆動用のモータと、このモータの駆動を制御するモータドライバと、このモータドライバを制御するモータコントローラが設けられている。
また、後輪部３には、自動変速ユニットが設けられ、ビークルコントローラからのギアポジションの制御によって変速比の切り替え動作を行う。
さらに、図１では省略しているが、車体の前方部にはヘッドライト等が設けられており、後方部にはリアライトやウインカーランプ等が設けられているものとする。
【００１２】
図２は図１に示す電動アシスト自転車の制御系を示すブロック図である。
図示のように、本例の電動アシスト自転車は、ビークルコントローラユニット３０、表示部ユニット４０、モータユニット５０、電池ユニット１４の主要な４つのユニットを有している。
ビークルコントローラユニット３０は、アシスト制御等の各種制御を行う上位コントローラとしてのビークルコントローラ３１と、ユーザが電源キーによって電源のオン・オフを行うキースイッチ３２と、自転車が折り畳まれたことを検出する折り畳みスイッチ３３と、自動変速を行う自動変速ユニット３４と、ペダル部１３で生じるトルクを検出するトルクセンサ３５と、ペダル部１３の回転数を検出するクランクＦＧ３６とを有する。
トルクセンサ３５には、例えば磁歪素子とソレノイド等を組み合わせた方式ものや磁気ヘッドを用いた方式の非接触型センサを用いることができる。
また、クランクＦＧ３６には、ロータリエンコーダを用いた光学式のものを用いることができ、位相のずれた２つのロータリエンコーダからのパルスを２相カウンタでカウントし、その値から回転数（回転角度）を得るとともに、２相のパルスの位相差から回転方向を検出することができる。
本例の電動アシスト自転車では、このトルクセンサ３５から得られるペダル踏力情報とクランクＦＧ３６によって得られる回転角度情報とを用いて仕事量を算出し、消費カロリーや消費エネルギーといった情報に変換して表示部ユニット４０からユーザに表示するようになっている。
【００１３】
また、表示部ユニット４０は、ＬＣＤ等の表示部４１と、各種操作キーよりなる操作スイッチ４２と、これらの制御を行う表示コントローラ４３とを有している。そして、表示部ユニット４０の操作スイッチ４２からの入力によって、自転車のモードをさまざまに変えることが可能である。また、自転車の速度や電池の残量などのさまざまな情報を表示部４１に表示することができる。
なお、後述するように、表示部ユニット４０の操作スイッチ４２は、モード選択等を行うためのキーとして、左キー、右キー、決定キー、モードキーを含むものである。ここでは、モードキーの押下によって表示画面が順次切り替わり、選択用の画面で左キー及び右キーによって選択肢を選び、決定キーによって確定する。
【００１４】
また、この表示ユニット４０には、体脂肪計４６が設けられている。この体脂肪計４６は、ハンドル６の両方のグリップ間に微電流を流すことにより、インピーダンスを測定し、その測定結果から体脂肪を測定するものである。この体脂肪計４６の測定値は、後述のような方法で表示コントローラ４３の制御によって表示部４１に表示される。
また、この表示部ユニット４０には、脈拍計４７が接続されている。この脈拍計４７は、腕時計型の脈拍計で赤外線センサ等によって手首の脈拍を検出するものであり、乗車者の手首に巻き付けて使用し、例えばブルートゥース等による無線通信インタフェースによって表示ユニット４０側に脈拍数の測定値データを伝送する。この脈拍数の測定値は、後述のような方法で表示コントローラ４３の制御によって表示部４１に表示される。
【００１５】
また、この表示部ユニット４０には、メモリカード４４に対するデータの書き込み・読み出しを行うメモリカードコントローラ４５が接続されている。本例では、健康管理モードによって得られた各種データをメモリカード４４に記録しておき、これを外部のパソコン等にかけてデータをダウンロードし、任意にデータ処理できるようになっている。これにより、ユーザの健康管理や日記作成等に役立てることができる。
また、この表示部ユニット４０には、パソコン（ＰＣ）４８を直接接続できるインタフェースを有しており、メモリカード４４を用いることなく、直接パソコン４８にデータをダウンロードし、任意にデータ処理できるようになっている。これにより、ユーザの健康管理や日記作成等に役立てることができる。
さらに、この表示部ユニット４０には、ＲＡＭ４８が設けられ、各種のデータの一時記憶等を行うようになっている。
【００１６】
また、モータユニット５０は、前輪部２のアシスト駆動を行うダイレクトドライブ型のモータ５１と、このモータ５１の駆動を制御するモータドライバ５２と、このモータドライバ５２を制御するモータコントローラ５３とを有し、ビークルコントローラ３１からの指示で、力行・回生の切替、アシストトルク・回生電流の制御を行うことができる。
また、電池ユニット１４は、例えば大容量リチウムイオン電池等による充電池部と、この充電池部の充放電を制御する電源コントローラとを有し、モータユニット５０への電流供給及びモータユニット５０からの回生充電を行うことができる。
ビークルコントローラ３１では、トルクセンサ３５によりペダル部１３からの踏力を検出して、それに応じたアシスト力をモータユニット５０にシリアル通信ラインによって送出する。
また、表示部ユニット４０の操作スイッチ４２からの入力によって、自転車のモードをさまざまに変えることが可能である。また、自転車の速度や電池の残量などのさまざまな情報を表示部４１に表示することができる。
【００１７】
図３は図２に示した構成のうち健康管理モードの機能を実現するための構成をやや詳細に示すブロック図である。
図示のように、ビークルコントローラユニット３０、表示部ユニット４０、及びモータユニット５０がそれぞれＲＳ２３２Ｃドライバ６１、６２、６３、６４によって信号のやりとりを行っている。
また、表示部ユニット４０の操作スイッチ４２には、モード選択等を行うためのキーとして、左キー４２１、右キー４２２、決定キー４２３、モードキー４２４を含むものである。ここでは、モードキー４２４の押下によって表示画面が順次切り替わり、選択用の画面で左キー４２１及び右キー４２２によって選択肢を選び、決定キー４２３によって確定する。
また、ビークルコントローラユニット３０において、ビークルコントローラ３１は、アンプ３１１を通して自動変速ユニット３４の信号を取り込み、モータドライバ３１２を通して自動変速ユニット３４内のモータを駆動することにより、変速ギア比の制御を行う。また、クランクＦＧ３６からの周波数信号を２相カウンタ３１３で読み取り、そのカウント値及び位相差からモータ５１の回転方向と回転量を算出し、自転車の走行速度を検出する。
また、脈拍計４７は、ブルートゥースモジュール４７１を通して表示コントローラ４３に接続されている。
【００１８】
図４は図２に示した構成のうち回生ブレーキ動作を実現するための構成をやや詳細に示すブロック図である。
図示のように、モータドライバ５２とモータコントローラ５３との間には、回生電流量を算出するための回生電流計算部５４が設けられている。
モータコントローラ５３は、ビークルコントローラ３１からの指示に基づいて回生電流計算部５４に電流指令値を出力するものであり、後述する強制運動モードの動作においてはモータコントローラ５３からの回生量に対応する回生電流指令値を回生電流計算部５４に出力し、その指令値に対応する回生電流値を回生電流計算部５４で算出してモータドライバ５２に出力する。
モータドライバ５２は、モータ５１と電池ユニット（バッテリ）１４との間で電流を制御し、アシスト駆動時にはモータ５１に駆動電流を供給し、回生時にはモータ５１からバッテリ１４に回生電流を供給する。そして、このモータドライバ５２によって自転車の走行時にアシスト電流と逆方向の回生電流が流れるように制御し、モータ５１による回生ブレーキをかけ、負荷をかけることが可能である。
本例では、このような回生ブレーキの制御と変速ギア比の制御によってユーザの力行走行に高負荷をかける強制運動モードの動作を行う。
図５は回生量［％］と変速ギア比［１速〜４速］の組み合わせパターンを表している。図示のように、本例では、１６段階の運動量を自動的に選択してユーザの力行走行にかける負荷を制御するようになっている。
【００１９】
図６は本例における表示ユニット４０の表示画面の具体例を示す平面図であり、通常走行の際の初期状態における表示状態を示している。
図示のように、この表示画面には、走行モード表示７１、変速ギアレベル表示７２、各種ライトの点灯表示７３１、７３２、７３３、７４、速度表示７５、回生比率表示７６、アシスト比率表示７７、回生トルク状態表示７８、アシストトルク状態表示７９、傾斜角（下り）表示８０、バッテリ状態表示８１等を表示している。
また、画面の下側には、上述した左キー４２１、右キー４２２、決定キー４２３、モードキー４２４が設けられている。
本例では、図６に示す表示画面において、健康管理モードの選択操作を行うことにより、自転車の動作状態を後述する通常運動モード（ノーマルモード）や強制運動モードに設定し、これらのモードにおける消費カロリー、脈拍、体脂肪、及びアドバイス表示等を行う。
【００２０】
次に、本例における消費カロリーの計算方法について説明する。
本例では、トルクセンサ３５で検出したペダルからの踏力と、クランクＦＧ３６から検出したクランク回転角度とに基づいて、消費カロリー計算を行う。
まず、ビークルコントローラ３１は、単位時間毎の繰り返し動作として、トルクセンサ３５で検出したペダルからの踏力と、クランクＦＧ３６から検出したクランク回転角度を使い、以下の計算を行う。
仕事量［Ｊ］＝ペダル踏力［Ｎｍ］×クランク回転角度［ｒａｄ］
そして、この計算で求めた単位時間毎の仕事量を、カロリー計算モード中は継続的に積算していき、トータルの仕事量を求める。
そして、この仕事量を次の換算式を用いてカロリー値に変換する。
１［ｃａｌ］＝４．１８６０５［Ｊ］
なお、ビークルコントローラ３１は、この積算カロリー値の情報をシリアル通信で表示コントローラ４３に伝送し、表示部４１に表示する。
このような方法により、正確な仕事量を算出してカロリー表示を行うことができる。
【００２１】
次に、本例の健康管理モードの動作について説明する。
本例の健康管理モードは、ユーザのモード選択によってノーマルモードと強制運動モードの２つのモードを選択して実行するものである。
ノーマルモードでは、自転車の走行は通常の制御となるが、この走行時における消費カロリー、脈拍、体脂肪を検出して表示部４１に表示し、アドバイスメッセージを適宜表示するような動作である。
一方、強制運動モードは、上述した回生ブレーキと変速ギア比の制御によって負荷をかけて走行するものであるが、予め設定されたユーザ情報や運動強度レベルによって基準脈拍数を決定し、脈拍数を検出しながら負荷の増減を制御して最適な強制運動状態を維持するものである。すなわち、強制運動によって脈拍数が上がり、基準脈拍数に至った場合には、負荷レベルを落として脈拍数が低下するのを待ち、脈拍数が低下すると、再度、負荷レベルを上げるように制御する。
ユーザ情報としては、年齢、性別、身長、体重等であり、運動強度は、ユーザが任意に選択するものであり、例えば「強」「普通」「弱」の中から選択する。なお、このような情報は、一旦設定することで、更新操作を行わない限り、継続的に有効データとして用いることが可能である。
【００２２】
以下、このようなノーマルモードと強制運動モードの具体的な説明を行う。
１）ノーマルモード
まず、ユーザによってノーマルモードが選択されると、その起動時に、表示コントローラ４３は、脈拍、体脂肪のデータを取得し、ＲＡＭ４８等に記憶しておく。
また、走行中には、ビークルコントローラ３１はペダル踏力とペダル回転角度から消費カロリーを計算し、表示部ユニット４０に伝送する。
また、表示コントローラ４３は、定期的に脈拍、体脂肪のデータを取得し、ＲＡＭ４８に記憶するとともに、ビークルコントローラ３１からの消費カロリーを取得し、ＲＡＭ４８に記憶する。そして、これら定期的に取得してＲＡＭ４８に記憶した消費カロリー、脈拍、体脂肪の各データを表示部４１に送り、表示する。図７はこの場合の表示例を示しており、図６に示した走行速度の表示領域に、消費カロリー、脈拍、体脂肪の各データ８２、８３、８４を表示している。なお、走行モード７１は、ノーマルモードを示す「Ｎ」が表示される。
そして、例えば、図６に示す走行速度の表示と図７に示す消費カロリー、脈拍、体脂肪の表示とを数秒単位で交互に切り替え表示することにより、限られた表示領域内に双方の表示が可能となる。ただし、このような表示の形態は、個々の設計思想に応じて種々のものを採用でき、図示の例に限定されないことは勿論である。
また、走行終了時に、表示コントローラ４３は、最終的な消費カロリー、脈拍、体脂肪の各データを取得して表示部４１に表示するとともに、文字列メッセージを表示部４１に表示する。例えば、消費カロリー等の情報から判断し、予め用意されている“お疲れさま”、“もっと運動しましょう！”、“よくがんばりました！“  などの表示を選んで表示部４１に表示する。なお、このような表示形態として、文字列だけでなく、グラフ表示やその他のキャラクタ表示（例えば、アニメキャラクタ等の表情が変化する等）を行うようにしてもよい。
また、走行中に、走行速度の変化や脈拍の変化に応じて、アドバイスメッセージを表示するようにしてもよい。例えば、速度が急に変わったり、脈拍が急に高くなった場合に、警告のメッセージを送り、無理な運動を抑制するようにする。また、このようなメッセージは、ユーザの好みによってオプションを選択できるようにしてもよい。さらに、音声合成出力ユニットを設けることにより、音声メッセージと組み合わせることも可能である。
【００２３】
２）強制運動モード
まず、ユーザによって強制運動モードが選択された場合、続いてユーザは、運動の強度を「強」「普通」「弱」のなかから選ぶ。また、年齢、性別、体重、身長のデータも入力する。なお、既に登録されたデータがある場合には、新たに入力することなく、そのデータを用いるようにすることも可能である。
このような入力によって強制運動モードが起動し、表示コントローラ４３は、脈拍、体脂肪のデータを取得し、ＲＡＭ４８等に記憶しておく。
また、表示コントローラ４３は、選ばれた運動強度と設定されたユーザデータから最適な運動量を計算し、最適な脈拍数（基準脈拍数）を決定する。
次に、走行中には、表示コントローラ４３は脈拍計４７から脈拍数を取得し、最適な脈拍数（基準脈拍数）よりも低ければ、変速ギアのギアポジションをアップし、回生ブレーキ効率をアップして負荷を増やす。
例えば、ある人の年齢、身長、体重から割り出した負荷と脈拍の関係が、
弱：１４０、中：１６０、強：１８０
であったとし、ここではキー操作で「強」を選んだものとする。
そこで、強制運動モードの起動後、表示コントローラ４３は脈拍計からデータを取得し、１８０よりも小さければ、図５に示す表の組み合わせで、パターンを１６から１の方向に変えていく。
なお、表示コントローラ４３からのギアポジション情報及び回生効率情報はビークルコントローラ３１に通信で送られ、ビークルコントローラ３１は、表示コントローラ４３から受け取ったギアポジションによって自動変速ユニット３４をコントロールし、ギアを切り替える。また表示コントローラ４３から受け取った回生効率をモータコントローラ５３に送り、回生ブレーキ量を変える。
【００２４】
また、表示コントローラ４３は、定期的に脈拍、体脂肪のデータを取得してＲＡＭ４８等に記憶し、またビークルコントローラ３１から消費カロリーを取得してＲＡＭ４８等に記憶し、これらを表示部４１に表示するとともに、脈拍数が基準脈拍数に至った場合には、変速ギアのギアポジションをダウンし、回生ブレーキ効率をダウンして負荷を減らす。
例えば、上述した例で脈拍数が１８０よりも大きくなれば、運動量を小さくするようにビークルコントローラ３１に指示を出し、１８０よりも小さくなれば、運動量を大きくするようにビークルコントローラ３１に指示を出す。
なお、表示例としては、図８に示すように、基本的にはノーマルモードと同様のものを用いることができるが、変更点としては、走行モード７１に強制運動モードを示す「Ｆ」を表示し、また、強制運動を行っていることから、基準脈拍数や運動強度の表示８５、８６、負荷レベルの変化を示す表示８７を行うようにしてもよい。
さらに、図では省略しているが、脈拍の変化や負荷レベルの切り替えに応じて、“少しスローダウンしましょう”、“ここから頑張ってください”といったガイダンスメッセージを送るようにしてもよい。
また、走行終了時にはノーマルモードの場合と同様に、表示コントローラ４３は、最終的な消費カロリー、脈拍、体脂肪の各データを取得して表示部４１に表示するとともに、文字列メッセージを表示部４１に表示する。例えば、消費カロリー等の情報から判断し、予め用意されている“お疲れさま”、“もっと運動しましょう！”、“よくがんばりました！“  などの表示を選んで表示部４１に表示する。なお、強制運動モードにおいても、表示形態として、文字列だけでなく、グラフ表示やその他のキャラクタ表示を行うようにしてもよい。特に、負荷レベルの切り替え状況をグラブに表して、ピークとボトムの周期等を容易に把握できるようにしてもよい。
また、ノーマルモードの場合と同様に、文字列メッセージの代わりにキャラクタを利用したり、使用するメッセージを予め複数のオプションから選択できるようにしてもよい。さらに、音声メッセージと組み合わせることも可能である。
【００２５】
また、本例の電動アシスト自転車では、上述のように取得した脈拍や体脂肪のデータを用いてパソコンによって解析を行うことが可能である。
以下、このＰＣ解析処理について説明する。
上述したノーマルモードまたは強制運動モードと同様の処理でデータを取得した後、ＲＡＭ４８上のデータをメモリスティック４４にダウンロードする。そして、このメモリスティック４４のデータをＰＣで読み込み、ＰＣ上にセーブする。そして、ＰＣ上でデータ解析専用のソフトを起動して、グラフ表示、最適値表示、メッセージ表示、週単位、月単位、年単位でのデータ解析を行い、表やグラフ表示して管理する。
【００２６】
なお、以上の例では、ノーマルモードと強制運動モードの両方を設けた電動アシスト自転車について説明したが、いずれか一方のモードを有する自転車であっても十分な効果を得ることができるものである。
また、運動量の計算方法や負荷の増減方法、さらには各種数値の表示方法については、上述した例に限定されず、種々変形し得ることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の自転車によれば、乗車者の脈拍数を検出して基準脈拍数とを比較し、その比較結果に基づいて変速手段による変速ギア比の制御とアシスト制御手段による回生ブレーキ制御によってペダルにかかる負荷を制御する強制運動モードを実行することにより、自転車走行時の運動量をリアルタイムで最適化でき、有効な強制運動を提供することができることから、ユーザの体力増強や健康管理に有効に寄与することができる効果がある。
また、本発明の電動アシスト自転車によれば、演算手段によって算出したペダル踏力情報とペダルの回転角度情報から算出した仕事量と、脈拍検出手段によって検出された脈拍数と、体脂肪検出手段によって検出された体脂肪と表示手段に表示することにより、ユーザが自己の運動量を総合的に判断でき、適切な運動を行うことができることから、ユーザの体力増強や健康管理に有効に寄与することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例における電動アシスト自転車の外観を示す側面図である。
【図２】図１に示す電動アシスト自転車の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す電動アシスト自転車においてフィットネス機能を実現するための構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す電動アシスト自転車において回生ブレーキ機能を実現するための構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す電動アシスト自転車の健康管理モードで用いる負荷レベルの一覧表を示す説明図である。
【図６】図１に示す電動アシスト自転車の走行時の表示例を示す説明図である。
【図７】図１に示す電動アシスト自転車の健康管理モード（ノーマルモード）における表示例を示す説明図である。
【図８】図１に示す電動アシスト自転車の健康管理モード（強制運動モード）における表示例を示す説明図である。
【符号の説明】
１……メインパイプ、２……前輪部、３……後輪部、５……シート、６……ハンドル、８……フロントフォーク、９……リヤフォーク、１０……シートポスト、１１……スピンドル、１２……ヘッドパイプ、１３……ペダル部、１４……電池ユニット、３０……ビークルコントローラユニット、３１……ビークルコントローラ、３２……キースイッチ、３３……折り畳みスイッチ、３４……自動変速ユニット、３５……トルクセンサ、３６……クランクＦＧ、４０……表示部ユニット、４１……表示部、４２……操作スイッチ、４３……表示コントローラ、５０……モータユニット、５１……モータ、５２……モータドライバ、５３……モータコントローラ。
【図１】
2004345400.tif 000003
【図２】
2004345400.tif 000004
【図３】
2004345400.tif 000005
【図４】
2004345400.tif 000006
【図５】
2004345400.tif 000007
【図６】
2004345400.tif 000008
【図７】
2004345400.tif 000009
【図８】
2004345400.tif 000010