(57)【要約】      （修正有）【課題】回生状態とアシスト状態の切換えが頻発することを抑制することができ、乗り心地の良好な電動アシスト自転車の制御方法を提供する。【解決手段】電動アシスト自転車は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するとともに運動エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段を有する。このような電動アシスト自転車において、電動アシスト自転車の加速度を閾値として電動アシスト自転車に運動エネルギーを与えるアシスト状態と電動アシスト自転車の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生状態とを切り換えるための電動アシスト自転車の制御方法が使用される。この電動アシスト自転車の制御方法において、回生状態からアシスト状態に切り換えるときの出力変化およびアシスト状態から回生状態に切り換えるときの出力変化を所定の時間をかけて１００％となるように変化させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを運動エネルギーに変換するとともに運動エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段を有し、
前記電動アシスト自転車の加速度を閾値として前記電動アシスト自転車に運動エネルギーを与えるアシスト状態と前記電動アシスト自転車の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生状態とを切り換えるための電動アシスト自転車の制御方法であって、
前記回生状態から前記アシスト状態に切り換えるときの出力変化および前記アシスト状態から前記回生状態に切り換えるときの出力変化を所定の時間をかけて１００％となるように変化させることを特徴とする、電動アシスト自転車の制御方法。
【請求項２】
前記所定の時間は、０．５〜１．５秒の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の電動アシスト自転車の制御方法。
【請求項３】
前記アシスト状態に切り換えるための閾値と前記回生状態に切り換えるための閾値との判定間隔が３３０〜６００ｍｓに設定される、請求項１または請求項２に記載の電動アシスト自転車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動アシスト自転車の制御方法に関し、特にたとえば、上り坂においては運動エネルギーが与えられて軽くペダルを踏むことができるアシスト状態となり、下り坂においては運動エネルギーが電気エネルギーに変換されてバッテリに蓄えられる回生状態となる電動アシスト自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動アシスト自転車として、補助力を発生するためのモータとバッテリとを備えた補助動力付きの電動アシスト自転車の制御装置を有するものがある。このような電動アシスト自転車では、電動アシスト自転車の加速度が検出され、加速度の増減によって自転車の運動エネルギーが電気エネルギーに変換される回生状態と、蓄えられた電気エネルギーが運動エネルギーに変換されて自転車に運動エネルギーが与えられるアシスト状態とが切り換えられる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１４／００３０１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような電動アシスト自転車では、切り換え設定加速度付近で走行する場合、回生状態とアシスト状態とが頻繁に切り換わり、ペダルの負荷減少と負荷増大とが短時間で連続して発生する、いわゆるノッキング現象が生じて、乗り心地が悪くなる。また、このようなノッキング現象が生じると、回生状態とアシスト状態とが切り換わるときに、電力消費量が増加するという問題がある。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、回生状態とアシスト状態の切換えが頻発することを抑制することができ、良好な乗り心地を有する電動アシスト自転車の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するとともに運動エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段を有し、電動アシスト自転車の加速度を閾値として電動アシスト自転車に運動エネルギーを与えるアシスト状態と電動アシスト自転車の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生状態とを切り換えるための電動アシスト自転車の制御方法であって、回生状態からアシスト状態に切り換えるときの出力変化およびアシスト状態から回生状態に切り換えるときの出力変化を所定の時間をかけて１００％となるように変化させることを特徴とする、電動アシスト自転車の制御方法である。
電動アシスト自転車をアシスト状態あるいは回生状態に切り換えるときに、急激な切換えがあると、いわゆるノッキング状態が強く感じられるが、これらの切換え時に所定の時間をかけて出力変化を１００％にすることにより、ノッキング状態を抑制することができる。ノッキング状態の発生が少なくなると、ノッキング時における電力消費を抑えることができる。
【０００７】
このような電動アシスト自転車の制御方法において、所定の時間としては、０．５〜１．５秒の範囲にあることが好ましい。
通常、ペダルを漕ぐスピードは、０．５秒に１回程度であり、１回ペダルを漕ぐ時間より長い時間をかけて回生状態への切換えあるいはアシスト状態への切換えを行うことにより、体感的なノッキング現象を効果的に減少させることができる。また、その切換えを１．５秒（３漕ぎ分）以内に完了させることによって、運転者が負荷を感じ始めてからアシストが開始されるまでのタイムラグをそれほど感じさせないようにすることができる。
【０００８】
また、アシスト状態に切り換えるための閾値と回生状態に切り換えるための閾値との判定間隔が３３０〜６００ｍｓに設定されることが好ましい。
ペダルを踏み込む途中でアシスト状態と回生状態とが切り換えられると、ペダルの踏み込み時に違和感が感じられるため、ペダルを踏み込んだ時点でアシスト状態とすべきか回生状態とすべきかを判定することが好ましい。一般的な自転車のペダル回転数は５０〜７０ｒｐｍであり、この場合、ペダルの１回転に必要な時間は約１２００ｍｓ〜８６０ｍｓである。また、ロードレーサーであってもペダル回転数は９０ｒｐｍ程度であると考えられ、ペダルの１回転に必要な時間は約６６０ｍｓである。自転車に乗るときには、左右のペダルを交互に踏み込むため、一方のペダルを踏み込む時間は、３３０〜６００ｍｓであると考えられる。そこで、一方の脚で踏み込む時間と加速度の判定間隔とを一致させることにより、一方の脚による踏み込み時間と加速度の判定間隔とを合わせることができる。それにより、一方の脚による踏み込みの間にアシスト状態と回生状態とが切り換わることが少なくなり、電動アシスト自転車の乗り心地を良好に保つことができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電動アシスト自転車による走行時に、回生状態からアシスト状態への急激な切換えおよびアシスト状態から回生状態への急激な切換えが起こりにくくなり、乗り心地の良好な電動アシスト自転車を得ることができる。
さらに、回生状態への急激な切換えおよびアシスト状態への急激な切換えが少なくなることにより、ノッキングによる電力消費量の増大を抑制することができる。
【００１０】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の電動アシスト自転車の一例を示す図解図である。
【図２】図１に示す電動アシスト自転車の制御装置の一例を示すブロック図である。
【図３】従来の回生状態とアシスト状態との切換え状況を示すグラフである。
【図４】この発明の回生状態とアシスト状態との切換え状況の一例を示すグラフである。
【図５】この発明の回生状態とアシスト状態との切換え状況の他の例を示すグラフである。
【図６】この発明の回生状態とアシスト状態との切換え状況の別の例を示すグラフである。
【図７】この発明の電動アシスト自転車と従来の電動アシスト自転車の電力消費量を示す図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、この発明の電動アシスト自転車の一例を示す図解図である。電動アシスト自転車１は、自転車車体２と、自転車車体２に一体的に取り付けられた補助動力装置４と、クランク軸６と、クランク軸６に取り付けられたペダルアーム８と、ペダルアーム８の先端に回転自在に取り付けられたペダル１０とを含む。
【００１３】
補助動力装置４は、概略、補助動力装置カバー４０と、補助動力装置カバー４０内に収容された直流モータ４２と、バッテリ４４と、制御装置２０（図１において図示せず）とを備えている。補助動力装置カバー４０内に収容された直流モータ４２は、電動アシスト自転車１の後輪側に搭載される。直流モータ４２は、バッテリ４４から供給される電気エネルギーを運動エネルギーに変換して、電動アシスト自転車１の後輪に加えることができるとともに、電動アシスト自転車１の後輪の運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリ４４に蓄えることができる。
【００１４】
また、バッテリ４４は、サドルの下側において、サドルを支持するためのシートポストに沿って搭載されるが、電動アシスト自転車１が走行する際に支障がない限り、電動アシスト自転車１におけるいずれの場所に搭載されてもよい。本実施の形態におけるバッテリ４４は、電動アシスト自転車１のクランク軸６付近とハンドル側との間にわたって形成されているフレームに沿って搭載されている。
【００１５】
図２は、電動アシスト自転車１の制御装置の一例を示すブロック図である。
【００１６】
制御装置２０は、概略、コントローラ２２と、速度センサ２６と、加速度センサ２７と、ドライバ２８と、アシストスイッチ３０と、回生スイッチ３２と、昇圧回路３４と、逆流防止用ダイオード３６とを備えている。速度センサ２６は、電動アシスト自転車１の速度を検出することができる。加速度センサ２７は、電動アシスト自転車１の加速度を検出することができる。なお、加速度を検出する方法として、加速度センサ２７を別途備えることなく、速度センサ２６により検出された速度に基づいて加速度を算出するようにしてもよい。
【００１７】
コントローラ２２は、速度センサ２６および加速度センサ２７からの入力信号に基づいて、制御信号をドライバ２８に出力する。コントローラ２２は、速度センサ２６が検出した速度および加速度センサ２７が検出した加速度に基づき、直流モータ４２およびバッテリ４４を、アシスト状態、回生状態およびニュートラル状態のいずれか１つの状態に切り換えることができる。
【００１８】
コントローラ２２は、電動アシスト自転車１の速度に応じて、電動アシスト自転車１をアシスト状態に切り換えるためのアシスト閾値と回生状態に切り換えるための回生閾値とが予め設定されている制御プログラムとして記憶されている。そして、ある速度において加速度センサ２７が検出した加速度が回生閾値を超えた場合に、直流モータ４２およびバッテリ４４が回生状態に切り換えられる。また、ある速度において加速度センサ２７が検出した加速度がアシスト閾値を超えた場合に、直流モータ４２およびバッテリ４４がアシスト状態に切り換えられる。
【００１９】
ここで、回生状態とアシスト状態とを切り換えるときに、閾値を超えた瞬間に１００％の切換えがあると、図３に示すように、急激にペダルの踏み込みに負荷がかかったり、急激にペダルの踏み込みが軽くなったりして、いわゆるノッキング状態を感じやすくなる。そこで、図４に示すように、閾値を超えてから１００％の回生状態になるまでの出力変化、あるいは、閾値を超えてから１００％のアシスト状態になるまでの出力変化は、０．５〜１．５秒間の範囲で時間をかけて単調に増加することが好ましい。
【００２０】
通常、ペダルを漕ぐスピードは、０．５秒に１回程度であり、１回ペダルを漕ぐ時間より長い時間をかけて回生状態への切換えあるいはアシスト状態への切換えを行うことにより、体感的なノッキング現象を効果的に減少させることができる。また、その切換えを１．５秒（３漕ぎ分）以内に完了させることによって、運転者が負荷を感じ始めてからアシストが開始されるまでのタイムラグをそれほど感じさせないようにすることができる。それにより、回生状態への切換え時およびアシスト状態への切換え時に、いわゆるノッキング状態を感じにくくさせることができる。
【００２１】
なお、回生状態あるいはアシスト状態への単調な出力変化とは、変化の過程において逆行を伴わない出力の変化のことである。したがって、回生状態あるいはアシスト状態への出力変化が、直線状に変化してもよいし、図５に示すように、曲線状に変化してもよいし、図６に示すように、階段状に変化してもよい。
【００２２】
ここで、閾値を超えたかどうかを判定するための加速度判定間隔について説明する。一般的な自転車のペダル回転数は５０〜７０ｒｐｍであると考えられ、この場合、ペダルの１回転に必要な時間は、約１２００ｍｓ〜８６０ｍｓであり、ロードレーサーであってもペダル回転数を９０ｒｐｍ程度であると考えると、ペダルの１回転に必要な時間は、約６６０ｍｓである。自転車に乗るときには、左右のペダルを交互に踏み込むため、一方のペダルを踏み込む時間は、３３０〜６００ｍｓであると考えられる。そこで、このような数値範囲を加速度判定間隔として選択しておくことにより、ペダルの踏み込み感覚と加速度判定間隔を合わせることができ、ペダルの踏み込み以外の加減速要因の影響を少なくすることができる。
【００２３】
このように、電動アシスト自転車を回生状態からアシスト状態に切り換えるときの出力変化およびアシスト状態から回生状態に切り換えるときの出力変化を所定の時間をかけて１００％となるように変化させることにより、回生状態とアシスト状態に切り換わるときのノッキング現象を抑制することができる。また、このようなノッキング現象を抑制することにより、図７に示すように、それに伴う電力使用を減少させることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  電動アシスト自転車
２  自転車車体
４  補助動力装置
６  クランク軸
８  ペダルアーム
１０  ペダル
２０  制御装置
２２  コントローラ
２６  速度センサ
２７  加速度センサ
２８  ドライバ
３０  アシストスイッチ
３４  昇圧回路
３６  逆流防止用ダイオード
４０  補助動力装置カバー
４２  直流モータ
４４  バッテリ
【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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