JP6933885B2 - 電動補助車両および補助出力制御システム - Google Patents

Description

本発明は、電動補助車両および補助出力制御システムに関する。

乗員がペダルを漕ぐ力を電動モータにより補助する電動補助自転車が知られている（例えば特許文献１参照）。電動補助自転車では、乗員がペダルに加えた人力に応じた駆動補助出力を電動モータに発生させ、人力により発生する回転出力と駆動補助出力とを足し合わせた駆動出力を駆動輪に伝達する。このような電動補助自転車では、電動モータにより人力を補助することにより、例えば坂道の走行時や荷物を積んでいるときの乗員の負担を減らすことができる。

特開平０９−２２６６６４号公報

電動補助自転車において、ペダルに加えられた乗員の人力により発生するクランク回転出力に対する駆動補助出力の比率は駆動補助比率と称される。この駆動補助比率が大きい場合、発生する駆動補助出力が大きくなるため、乗員は違和感を覚える可能性がある。また、駆動補助比率が大きい場合は、駆動補助比率が小さいときよりも、駆動系にかかる負荷が大きくなる。

本発明は、駆動補助出力を適切に発生させる電動補助車両および補助出力制御システムを提供することを目的とする。また、電動補助車両の状態を人間に報知して、その状態を認識させることを目的とする。

本発明の実施形態に係る補助出力制御システムは、ペダルを備えた電動補助車両用の補助出力制御システムであって、前記ペダルに加えられた乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータとを備え、前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、前記電動補助車両の起動時の前記駆動補助比率の上限は、前記最大の比率よりも小さい。

電動補助車両を起動して発進するときに大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。電動補助車両の起動時の駆動補助比率の上限を小さくすることにより、車両の発進時に駆動補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る補助出力制御システムは、前記ペダルに加えられた乗員の人力を検出するトルクセンサをさらに備え、前記制御装置は、前記電動補助車両の起動時に前記トルクセンサが所定値以上のトルクを検出した場合は、所定値未満の場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくしてもよい。

乗員は、電動補助車両の起動時にペダルに足を置いている場合がある。そのような場合に大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。電動補助車両の起動時にペダルに人力が加えられていた場合は、駆動補助比率の上限を小さくし、駆動補助出力を抑えるあるいは駆動補助出力を発生させないことにより、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る補助出力制御システムは、前記電動補助車両のピッチ角を検出する傾斜センサをさらに備え、前記制御装置は、前記ピッチ角が所定値以上である場合は、前記所定値未満である場合よりも、前記駆動補助比率の上限を大きくしてもよい。

電動補助車両が坂道を登るとき、特に坂道の傾斜角が大きいときは、乗員はより大きい駆動補助出力が欲しいと思う場合がある。電動補助車両のピッチ角が大きいときは、駆動補助比率の上限を大きくし、より大きな駆動補助出力を発生可能とすることにより、坂道を登るときの快適性を向上できる。

本発明の実施形態に係る補助出力制御システムは、ペダルを備えた電動補助車両用の補助出力制御システムであって、前記ペダルに加えられた乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、前記ペダルに加えられた人力により回転するクランク軸と、前記ペダルと前記クランク軸とを接続するクランクアームと、前記クランク軸の回転方向の変位を検出する回転センサとを備え、前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、前記制御装置は、前記回転センサの検出結果に基づいて前記クランクアームが揺動していることを検出した場合は、前記駆動補助比率の上限を前記最大の比率よりも小さくする。

乗員は、片足のみをペダルに乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助車両を発進させる場合がある。そのような場合に大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。乗員が片足のみをペダルに乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助車両を発進させる動作においては、一般にクランクアームは揺動する。クランクアームが揺動している場合は、駆動補助比率の上限を小さくすることにより、駆動補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る補助出力制御システムは、ペダルを備えた電動補助車両用の補助出力制御システムであって、前記ペダルに加えられた乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、前記ペダルに加えられた人力により回転するクランク軸と、前記クランク軸の回転を検出する回転センサとを備え、前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、前記制御装置は、前記乗員が前記ペダルを漕ぎ始めてから前記クランク軸が回転した量が所定値未満である間は、前記駆動補助比率の上限を前記最大の比率よりも小さい所定の比率にし、前記乗員が前記ペダルを漕ぎ始めてから前記クランク軸が回転した量が前記所定値以上になったときは、前記駆動補助比率の上限を前記所定の比率よりも大きくする。

乗員がペダルを漕いでいない状態から漕ぎ始めたタイミングで大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。ペダルの漕ぎ始めでは駆動補助比率の上限を小さくすることにより、駆動補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、上記のいずれかに記載の補助出力制御システムを備える。これにより、適切な駆動補助出力を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、を備えた電動補助車両であって、前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、前記電動補助車両は、前記乗員が複数の動作モードを切り替えるためのスイッチをさらに備え、前記複数の動作モードは、前記駆動補助比率の上限が前記最大の比率よりも小さい所定の比率となる動作モードと、前記駆動補助比率の上限が前記所定の比率よりも大きい動作モードとを含み、前記制御装置は、前記乗員による前記スイッチの操作に応じて、前記駆動補助比率の上限を変更する。

乗員は、駆動補助出力の大きさを任意に変更したいと思う場合がある。乗員によるスイッチ操作に応じて、駆動補助比率の上限を変更することにより、乗員の希望に沿った駆動補助出力を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータとを備えた電動補助車両であって、前記制御装置が前記駆動補助比率の上限を所定の比率以上にしているとき、前記駆動補助比率の上限が所定の比率以上であることを、前記乗員および前記電動補助車両の周囲の少なくとも一方に報知する報知装置をさらに備える。

これにより、乗員および／または電動補助車両の周囲の人々は、大きな駆動補助出力が発生可能な動作モードに電動補助車両があることを認識することができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、変速比の変更が可能な変速機構と、前記変速機構の変速比を検出するセンサとを備え、前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、前記制御部は、前記検出された変速比が所定の変速比よりも高い変速比である場合は、前記駆動補助比率の上限を前記最大の比率よりも小さくする。

変速機構の変速比が高い変速比である場合は、ペダルに加えた人力に対してペダルは回転しやすくなっている。そのような場合に大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。変速機構の変速比が高い変速比である場合は、駆動補助比率の上限を小さくし、駆動補助出力を抑えることにより、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、駆動輪と、前記駆動輪の回転を検出する回転センサとを備え、前記制御装置は、少なくとも前記駆動輪の回転に基づいて前記駆動輪のスリップ量を求め、前記駆動輪のスリップ量が所定値以上である場合は、前記所定値未満である場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする。

砂利道や泥道などの路面を走行する場合は駆動輪のスリップ量が大きくなる場合がある。駆動輪のスリップ量が大きいときは、駆動補助比率の上限を小さくして駆動補助出力を抑えることにより、駆動輪のスリップ量を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、前記乗員が手で握って操舵を行うハンドルと、前記乗員の手が前記ハンドルの右部に触れているか否かを検出する右センサと、前記乗員の手が前記ハンドルの左部に触れているか否かを検出する左センサとを備え、前記制御装置は、前記ハンドルの右部および左部の少なくとも一方に乗員の手が触れていない場合は、前記ハンドルの右部および左部の両方に乗員の手が触れている場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする。

乗員は、ハンドルを両手で握らない状態で電動補助車両を運転する場合がある。そのような場合に大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。乗員の両手の少なくとも一方がハンドルを握っていない場合は、駆動補助比率の上限を小さくし、駆動補助出力を抑えることにより、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加える右ペダルおよび左ペダルと、前記右ペダルおよび前記左ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、前記乗員の足が前記右ペダルに乗っているか否かを検出する右センサと、前記乗員の足が前記左ペダルに乗っているか否かを検出する左センサとを備え、前記制御装置は、前記右ペダルおよび前記左ペダルの一方に前記乗員の足が乗っていない場合は、前記右ペダルおよび前記左ペダルの両方に前記乗員の足が乗っている場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする。

乗員は、片足のみをペダルに乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助車両を発進させる場合がある。そのような場合に大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。右ペダルおよび左ペダルの一方に足が触れていない場合は、駆動補助比率の上限を小さくすることにより、駆動補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、前記乗員が着座するサドルと、前記乗員が前記サドルに着座しているか否かを検出するセンサとを備え、前記制御装置は、前記乗員が前記サドルに着座していない場合は、着座している場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする。

乗員は、サドルに着座せず、片足のみをペダルに乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助車両を発進させる場合がある。そのような場合に大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。乗員がサドルに着座していない場合は、駆動補助比率の上限を小さくすることにより、駆動補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

また、乗員が片足のみをペダルに乗せ、もう一方の片足で地面に立ち、サドルに着座しない状態で電動補助車両を停止させる場合がある。そのような場合に大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。乗員がサドルに着座していない場合は、駆動補助比率の上限を小さくし、駆動補助出力を抑えることにより、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、車輪と、前記車輪を制動するときに前記乗員が操作するブレーキレバーと、前記乗員が前記ブレーキレバーを操作しているか否かを検出するセンサとを備え、前記制御装置は、前記乗員が前記ブレーキレバーを操作している場合は、前記ブレーキを操作していない場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする。

乗員はブレーキを作動させているときにペダルに人力を加えている場合がある。そのような場合に大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。ブレーキを作動させているときは、駆動補助比率の上限を小さくし、駆動補助出力を抑えるあるいは駆動補助出力を発生させないことにより、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、前記乗員が手で握って操舵を行うハンドルと、前記ハンドルの操舵角を検出するセンサとを備え、前記制御装置は、前記ハンドルの操舵角が所定の角度以上である場合は、前記所定の角度未満である場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする。

乗員がハンドルを大きく回転させた状態で電動補助車両を発進させたときに、大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。また、乗員がハンドルを大きく回転させてカーブを走行しているときに大きな駆動補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。ハンドルの操舵角が所定の角度以上である場合は、駆動補助比率の上限を小さくし、駆動補助出力を抑えることにより、乗員の違和感を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータとを備えた電動補助車両であって、前記電動補助車両の所定位置にかかる重量を検出する重量センサをさらに備え、前記制御装置は、前記検出された重量が所定値以上である場合は、前記所定値未満である場合よりも、前記駆動補助比率の上限を大きくする。

電動補助車両に子供を乗せたり重い荷物を載せたりした場合は、運転者はより大きい駆動補助出力が欲しいと思う場合がある。電動補助車両にかかる重量が大きい場合は、駆動補助比率の上限を大きくし、より大きな駆動補助出力を発生可能とすることにより、走行時の快適性を向上できる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両は、乗員が人力を加えるペダルと、前記ペダルに加えられた前記乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータとを備えた電動補助車両であって、前記駆動補助比率が所定の比率以上で前記電動補助車両が走行した走行距離を記憶する記憶装置と、前記走行距離の積算値が所定値以上になったとき、前記走行距離の積算値が前記所定値以上であることを乗員に知らせる報知装置とをさらに備える。

これにより、乗員は、総走行距離を認識することができ、例えば車両のメンテナンスの目安とすることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助車両では、前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、前記制御部は、前記走行距離の積算値が前記所定値以上となった場合、前記駆動補助比率の上限を前記最大の比率よりも小さくしてもよい。

これにより、電動補助車両の駆動系にかかる負荷を低減させることができる。

本発明のある実施形態によれば、電動補助車両の状態および使用のされ方に応じて、適切な駆動補助出力を発生させることができる。また、電動補助車両の状態を人間に報知して、その状態を認識させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助自転車を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車の機械的および電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車の車速とアシスト比率との関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車の車速とアシスト比率との関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車のハンドルに取り付けられる表示装置を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車の起動時の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車の起動時の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車の起動時に、乗員がペダルに足を置いているか検出してアシスト比率の上限を設定する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るクランクアームの揺動を示す図である。 本発明の実施形態に係るクランクアームの揺動の有無を検出してアシスト比率の上限を設定する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るペダルの漕ぎ始めにおけるアシスト比率の上限を設定する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る変速機構の変速比に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る後輪のスリップ量に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るハンドルを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るハンドルを乗員が握る状態に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車のペダルを示す上面図である。 本発明の実施形態に係るペダルに乗員が足を乗せる状態に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車のサドルおよび荷台を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るサドルへの乗員の着座状態に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車のハンドルの左部を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車のハンドルの左部を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るブレーキレバーの操作状態に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るハンドルの操舵角に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車にかかる重量に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車のピッチ角に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車のハンドルに取り付けられる表示装置を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る電動補助車両を説明する。実施形態の説明においては、同様の構成要素には同様の参照符号を付し、重複する場合にはその説明を省略する。本発明の実施形態における前後、左右、上下とは、電動補助車両のサドル（シート）に乗員がハンドルに向かって着座した状態を基準とした前後、左右、上下を意味する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る電動補助車両を示す側面図である。図１は、電動補助車両の一例として、二輪の電動補助自転車１を示している。

電動補助自転車１は、前後方向に延びる車体フレーム１１を有する。車体フレーム１１は、ヘッドパイプ１２、ダウンチューブ５、ブラケット６、チェーンステイ７、シートチューブ１６、シートステイ１９を含む。ヘッドパイプ１２は車体フレーム１１の前端に配置される。ハンドルステム１３は、ヘッドパイプ１２に回転可能に挿入される。ハンドル１４は、ハンドルステム１３の上端部に固定される。ハンドルステム１３の下端部にはフロントフォーク１５が固定される。フロントフォーク１５の下端部には、操舵輪である前輪２５が回転可能に支持される。フロントフォーク１５には、前輪２５を制動するブレーキ８が設けられる。ヘッドパイプ１２の前方の位置には前かご２１が設けられる。フロントフォーク１５にはヘッドランプ２２が設けられる。

ダウンチューブ５は、ヘッドパイプ１２から後方斜め下方に向かって延びている。シートチューブ１６は、ダウンチューブ５の後端部から上方に向かって延びている。チェーンステイ７は、シートステイ１９の下端部から後方に向かって延びている。ブラケット６は、ダウンチューブ５の後端部、シートチューブ１６の下端部、チェーンステイ７の前端部を接続する。

シートチューブ１６にはシートポスト１７が挿入され、シートポスト１７の上端部には乗員が座るサドル２７が設けられる。チェーンステイ７の後方部は、駆動輪である後輪２６を回転可能に支持する。チェーンステイ７の後方部には、後輪２６を制動するブレーキ９が設けられる。また、チェーンステイ７の後方部には、駐輪時に車両を立てたまま保持するスタンド２９が設けられる。シートステイ１９は、シートチューブ１６の上部から後方斜め下方に向かって延びている。シートステイ１９の下端部は、チェーンステイ７の後方部に接続される。シートステイ１９は、サドル２７の後方に設けられた荷台２４を支持するとともに、後輪２６の上部を覆うフェンダー１８を支持する。フェンダー１８の後方部にはテールライト２３が設けられる。

車体フレーム１１の車両中央部付近に配置されたブラケット６には駆動ユニット５１が設けられる。駆動ユニット５１は、電動モータ５３、クランクアーム５４、ペダル５５、クランク軸５７、コントローラ７０を含む。ブラケット６には、電動モータ５３等に電力を供給するバッテリ５６が搭載される。バッテリ５６はシートチューブ１６に支持されてもよい。

クランク軸５７は駆動ユニット５１に左右方向に貫通して支持されている。クランク軸５７の両端部にはクランクアーム５４が設けられる。クランクアーム５４の先端には、ペダル５５が回転可能に設けられる。

コントローラ７０は、電動補助自転車１の動作を制御する。乗員がペダル５５を足で踏んで回転させたときに発生するクランク軸５７の回転出力は、チェーン２８を介して、後輪２６に伝達される。コントローラ７０は、クランク軸５７の回転出力に応じた駆動補助出力を発生するように電動モータ５３を制御する。電動モータ５３から出力された駆動補助出力は、チェーン２８を介して、後輪２６に伝達される。なお、チェーン２８の代わりにベルト、シャフト等が用いられてもよい。

図２は、電動補助自転車１の機械的および電気的構成を示すブロック図である。駆動ユニット５１は、クランク軸５７、トルクセンサ４１、一方向クラッチ４３、クランク回転センサ４２、加速度センサ３８、制御装置７０、電動モータ５３、モータ回転センサ４６、減速機４７、一方向クラッチ４８を備える。駆動ユニット５１は、ペダル５５に加えられた乗員の人力に応じた駆動補助出力を電動モータ５３に発生させる補助出力制御システムである。

まず、動力の伝達経路を説明する。乗員がペダル５５を踏み込んでクランク軸５７を回転させると、そのクランク軸５７の回転が一方向クラッチ４３を介してチェーン２８に伝達される。一方向クラッチ４３は、クランク軸５７の順回転のみをチェーン２８に伝達し、クランク軸５７の逆回転はチェーン２８に伝達させない。電動モータ５３の回転は、減速機４７を介して一方向クラッチ４８に伝達される。一方向クラッチ４８は、チェーン２８を順回転させる方向の減速機４７の回転のみをチェーン２８に伝達し、チェーン２８を逆回転させる方向の減速機４７の回転はチェーン２８に伝達させない。乗員がペダル５５に加えた人力により発生するクランク回転出力と、電動モータ５３が発生する駆動補助出力とは、チェーン２８で合成される。

チェーン２８の回転は、後輪２６側の駆動軸３１に伝達される。駆動軸３１の回転は、変速機構３２および一方向クラッチ３３を介して後輪２６に伝達される。

変速機構３２は、乗員による変速操作器６６の操作に応じて変速比を変更する機構である。一方向クラッチ３３は、駆動軸３１の回転速度が後輪２６の回転速度よりも速い場合にのみ、駆動軸３１の回転を後輪２６に伝える。駆動軸３１の回転速度が後輪２６の回転速度よりも遅い場合には、一方向クラッチ３３は駆動軸３１の回転を後輪２６に伝えない。

次に、制御装置７０による電動モータ５３の駆動制御を説明する。制御装置７０は、例えばＭＣＵ（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。制御装置７０は、マイクロコントローラ７１、メモリ７２、モータ駆動回路７７を備える。マイクロコントローラ７１は、電動モータ５３の動作を制御するとともに、電動補助自転車１の各部の動作を制御する。メモリ７２は、電動モータ５３および電動補助自転車１の各部の動作を制御するための手順を規定したコンピュータプログラムを格納している。マイクロコントローラ７１は、メモリ７２からコンピュータプログラムを読み出して各種制御を行う。図２中のマイクロコントローラ７１の内部は、マイクロコントローラ７１の機能ブロックを示している。マイクロコントローラ７１は、トルク算出部７３、補助出力演算部７４、変速比検知部７５、スリップ量演算部７６として機能する。

乗員がペダルに加えた人力（踏力）は、クランク軸５７に発生するトルクとしてトルクセンサ４１に検出される。トルクセンサ４１は、検出したトルクに応じた電圧信号をトルク算出部７３に出力する。トルク算出部７３は、トルクセンサ４１からの電圧信号をトルクに換算する。例えば、トルクセンサ４１から入力されるアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換し、デジタル電圧信号の大きさからトルクを算出する。トルク算出部７３は、算出したトルクを補助出力演算部７４に出力する。

クランク回転センサ４２は、クランク軸５７の回転角を検出する。クランク回転センサ４２は、クランク軸５７の回転角に応じた信号を補助出力演算部７４に出力する。例えば、クランク回転センサ４２は、クランク軸５７の回転を所定の角度毎に検出し、矩形波信号または正弦波信号を出力する。補助出力演算部７４は、クランク回転センサ４２の出力信号からクランク軸５７の回転角および回転速度を算出する。補助出力演算部７４は、クランク軸５７の回転速度とトルク算出部７３が算出したトルクとを乗じて、クランク回転出力を算出する。

加速度センサ３８は、電動補助自転車１の車両本体の加速度を検出する。加速度センサ３８は、例えば、３軸の加速度センサであり、検出した加速度を補助出力演算部７４に出力する。

電動モータ５３には、モータ回転センサ４６が設けられている。モータ回転センサ４６は例えばエンコーダである。モータ回転センサ４６は、電動モータ５３のロータの回転角を検出し、回転角に応じた信号を変速比検知部７５およびモータ駆動回路７７へ出力する。例えば、モータ回転センサ４６は、ロータの回転を所定の角度毎に検出し、矩形波信号または正弦波信号を出力する。変速比検知部７５およびモータ駆動回路７７は、モータ回転センサ４６の出力信号から電動モータ５３の回転角および回転速度を算出する。

前輪回転センサ３５は、前輪２５の回転角を検出し、回転角に応じた信号を変速比検知部７５およびスリップ量演算部７６へ出力する。例えば、前輪回転センサ３５は、前輪２５の回転を所定の角度毎に検出し、矩形波信号または正弦波信号を出力する。変速比検知部７５およびスリップ量演算部７６は、前輪回転センサ３５の出力信号から前輪２５の回転角および回転速度を算出する。

後輪回転センサ３６は、後輪２６の回転角を検出し、回転角に応じた信号を変速比検知部７５およびスリップ量演算部７６へ送信する。例えば、後輪回転センサ３６は、後輪２６の回転を所定の角度毎に検出し、矩形波信号または正弦波信号を出力する。変速比検知部７５およびスリップ量演算部７６は、後輪回転センサ３６の出力信号から後輪２６の回転角および回転速度を算出する。

変速比検知部７５は、電動モータ５３の回転速度と前輪２５の回転速度から変速比を算出し、算出した変速比を補助出力演算部７４へ入力する。なお、図２に示す例のように、変速機構３２の変速比を検出する変速比センサ３７を備える場合は、その変速比センサ３７の出力信号から変速比を算出してもよい。スリップ量演算部７６は、後輪２６の回転速度と前輪２５の回転速度とを用いて駆動輪である後輪２６のスリップ量を算出し、算出したスリップ量を補助出力演算部７４へ出力する。

補助出力演算部７４は、トルク算出部７３、クランク回転センサ４２、加速度センサ３８、変速比検知部７５、スリップ量演算部７６からの出力、およびメモリ７２に格納されている情報などから、適切な駆動補助出力を発生させるための指令値を算出し、モータ駆動回路７７へ送信する。補助出力演算部７４は、例えば、ペダル５５に加えられた乗員の人力により発生するクランク回転出力と、電動モータ５３が発生する駆動補助出力の関係等に基づいて作成されたマップを参照することにより指令値を算出する。メモリ７２には複数種類のマップが格納されている。補助出力演算部７４は、メモリ７２から条件に合ったマップを読み出し、読み出したマップを参照することにより指令値を算出する。

モータ駆動回路７７は、例えばインバータであり、補助出力演算部７４からの指令値に応じた電力をバッテリ５６から電動モータ５３に供給する。電力が供給された電動モータ５３は回転し、所定の駆動補助出力を発生させる。このように、補助出力演算部７４は、走行時の乗員のペダル５５を漕ぐ動作をアシストするように、電動モータ５３に駆動補助出力を発生させることができる。

次に、ペダル５５に加えられた乗員の人力により発生するクランク回転出力と電動モータが発生させる駆動補助出力との関係を説明する。クランク回転出力は、ペダル５５に加えられた乗員の人力によりクランク軸５７に発生するトルクとクランク軸５７の回転速度との積である。クランク回転出力に対する駆動補助出力の比率は、駆動補助比率と称される。また、駆動補助比率は、人の力に対する原動機を用いて人の力を補う力の比率と表現される場合もあり、この比率は、クランク回転出力に対する駆動補助出力の比率と同義である。駆動補助比率はアシスト比率とも称され、以下、駆動補助比率をアシスト比率と称する場合がある。また、駆動補助出力を単に補助出力と称する場合もある。

図３は、電動補助自転車１の車速とアシスト比率（駆動補助比率）との関係を示す図であり、横軸は車速（ｋｍ／ｈ）を示し、縦軸はアシスト比率を示している。

アシスト比率は、例えば１：２のように表される。アシスト比率１：２とは、クランク回転出力と補助出力との比率が１：２であることを表す。これは補助出力がクランク回転出力の２倍であることを意味している。また、例えば、アシスト比率１：３とは、クランク回転出力と補助出力との比率が１：３であることを表す。これは補助出力がクランク回転出力の３倍であることを意味している。また、アシスト比率１：０とは、補助出力を発生させていない状態を示している。

点線８２は、アシスト比率の上限を１：２としたときの車速とアシスト比率との関係を示し、実線８３はアシスト比率の上限を１：３としたときの車速とアシスト比率との関係を示している。

アシスト比率の上限を１：２とした場合、マイクロコントローラ７１の補助出力演算部７４は、上限が１：２となる範囲でアシスト比率を変動させる。すなわち、補助出力の大きさがクランク回転出力の２倍以下になるようにする。例えば、マイクロコントローラ７１は、アシスト比率が１：２を超えないマップを選択する。アシスト比率が１：０以上で且つ１：２以下の範囲内（図３のドットで示す領域８２ａの範囲内）になるように電動モータ５３の補助出力を決定する。この例では、時速０ｋｍ／ｈから１０ｋｍ／ｈまでは、アシスト比率１：２を上限として補助出力を発生させる。時速１０ｋｍ／ｈ以上では、速度に比例してアシスト比率の上限は漸減していき、時速２４ｋｍ／ｈ以上ではアシスト比率は１：０、すなわち補助出力はゼロになる。

一方、例えば坂道の走行時や荷物を積んでいるとき等、走行負荷が増加する場合は、乗員はより大きい補助出力を得たい場合がある。このような場合、マイクロコントローラ７１の補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を１：２より大きく、且つ１：３以下に設定する。この例では、電動補助自転車１におけるアシスト比率の上限として設定可能な最大の比率は１：３である。このような最大の比率は予め決められており、メモリ７２は最大の比率の情報を記憶している。

アシスト比率の上限を１：３とした場合、マイクロコントローラ７１の補助出力演算部７４は、上限が１：３となる範囲でアシスト比率を変動させる。すなわち、補助出力の大きさがクランク回転出力の３倍以下になるようにする。例えば、マイクロコントローラ７１は、アシスト比率が１：３以下となるマップを選択する。アシスト比率が１：０以上で且つ１：３以下の範囲内（図３に示す領域８２ａと斜線で示す領域８３ａとを合わせた範囲内）になるように電動モータ５３の補助出力を決定する。この例では、時速０ｋｍ／ｈから１０ｋｍ／ｈまでは、アシスト比率１：３を上限として補助出力を発生させる。時速１０ｋｍ／ｈ以上では、速度に比例してアシスト比率の上限は漸減していき、時速２４ｋｍ／ｈ以上ではアシスト比率は１：０、すなわち補助出力はゼロになる。

なお、図３の例では、アシスト比率の上限を１：３とした場合に、時速１０ｋｍ／ｈ以上においてアシスト比率の上限が漸減していく例を示したが、時速１０ｋｍ／ｈ未満において、アシスト比率を変動させる範囲の上限の漸減を開始してもよい。図４は、一例として、時速５ｋｍ／ｈ以上においてアシスト比率の上限が漸減していく例を示している。アシスト比率の上限を１：３に設定した場合、電力消費量が大きくなることが考えられる。そのため、低速域（例えば時速５ｋｍ／ｈ未満）では、最大のアシスト比率１：３を上限とした範囲の補助出力を発生させ、それ以上の速度域ではアシスト比率の上限を漸減させていくことにより、乗員に必要な補助出力を提供しながら電力消費量を小さくすることができる。

図５は、電動補助自転車１のハンドル１４に取り付けられる表示装置６０を示す図である。表示装置６０は、例えばハンドル１４の左グリップの近傍に取り付けられ、制御装置７０と情報の送受信を行い、乗員に各種情報を提示する。電源スイッチ６５は、電動補助自転車１の電源のオン／オフを切り替えるスイッチであり、乗員は電源スイッチ６５を押して、電動補助自転車１の電源のオン／オフを切り替える。表示装置６０は表示パネル６１を備える。表示パネル６１は例えば液晶パネルである。表示パネル６１には、電動補助自転車１の速度、バッテリ５６の残容量、アシスト比率を変動させる範囲に関する情報、アシストモードおよびその他の走行情報を含む情報が表示される。また、乗員が表示装置６０のアシストモード操作スイッチ６２を操作することにより、アシストモードを変更することができる。

表示パネル６１は、速度表示エリア６１ａ、バッテリ残容量表示エリア６１ｂ、アシスト比率変動範囲表示エリア６１ｃ、アシストモード表示エリア６１ｄを有する。表示パネル６１は、それらの情報等を乗員に報知する報知装置として機能し、この例では情報を表示するが、音声を出力して乗員に報知してもよい。

速度表示エリア６１ａには、電動補助自転車１の車速が数字で表示される。本実施形態の場合、電動補助自転車１の車速は、前輪回転センサ３５を用いて検出される。

バッテリ残容量表示エリア６１ｂには、バッテリ５６から制御装置７０に出力される電池残容量の情報に基づいて、バッテリ５６の残容量がセグメントによって表示される。これにより、乗員はバッテリ５６の残容量を直感的に把握することができる。

アシスト比率変動範囲表示エリア６１ｃには、制御装置７０が設定したアシスト比率を変動させる範囲がセグメントによって表示される。また、その変動範囲において現在実行中のアシスト比率をさらに表示してもよい。

アシストモード表示エリア６１ｄには、乗員がアシストモード操作スイッチ６２を操作して選択したアシストモードが表示される。アシストモードは、例えば“強”、“標準”、“オートエコ”である。乗員がアシストモード操作スイッチ６２を操作してアシストモードオフを選択した場合は、アシストモード表示エリア６１ｄには“アシストなし”と表示される。

表示装置６０は、乗員に必要な情報を音により発信するスピーカ６３と光により発信するランプ６４とをさらに備える。例えば、アシスト比率の上限が１：２より大きい条件で車両が走行しているとき、音声または光の点滅等により、そのことを乗員に報知する。これにより、乗員は大きな補助出力が発生することを認識することができる。また、例えばハンドル１４および／またはサドル２７に振動を発生させることにより、アシスト比率の上限が１：２より大きい条件で車両が走行していることを、乗員に報知してもよい。

また、アシスト比率の上限が１：２より大きい条件で車両が走行しているときは、電動補助自転車１の周囲の人々に聞こえる音量の音をスピーカ６３に発生させたり、ヘッドランプ２２およびテールランプ２３を点灯または点滅させたりしてもよい。これにより、電動補助車両１の周囲の人々は、大きな補助出力が発生可能な動作モードに電動補助車両１があることを認識することができる。

電動モータ５３の補助出力は、クランク回転出力に対して、"強"、"標準"、"オートエコ"の順に小さくなる。

アシストモードが"標準"の場合、電動モータ５３は、電動補助自転車１が発進、平坦路走行または上り坂走行の際に補助出力を発生させる。アシストモードが"強"の場合、電動モータ５３は、"標準"の場合と同様、電動補助自転車１が発進、平坦路走行または上り坂走行の際に補助出力を発生させる。電動モータ５３は、アシストモードが"強"の場合には、同じクランク回転出力に対して"標準"の場合よりも大きな補助出力を発生させる。アシストモードが"オートエコ"の場合、電動モータ５３は、電動補助自転車１が発進または上り坂走行の際に、同じクランク回転出力に対して"標準"の場合よりも小さな補助出力を発生する。アシストモードが"アシストなし"の場合、電動モータ５３は、補助出力を発生しない。

このように、上述のアシストモードに応じて、クランク回転出力に対する補助出力が変わる。この例では、アシストモードを４段階に切り替えている。しかしながら、アシストモードの切替えは３段階以下であってもよいし、５段階以上であってもよい。

また、乗員は、表示装置６０のアシストモード操作スイッチ６２を操作して、アシスト比率の上限を任意に変更してもよい。電動補助自転車１におけるアシスト比率の上限として設定可能な最大の比率は予め決められており、本実施形態におけるその最大の比率は１：３である。複数のアシストモードごとにアシスト比率の上限は変化し得るが、上記最大の比率１：３は、そのようなアシストモードに関係なく、電動補助自転車１に予め設定された最大の比率である。ここでいう「予め設定された」とは、例えば、出荷時に電動補助自転車１に設定されていることをいう。例えば、出荷時にメモリ７２にその設定が予め記憶されていることをいう。本明細書において、アシスト比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められているとは、上記のように電動補助自転車１に予め設定されていることを言う。

そのような最大の比率が１：３と予め決められた電動補助自転車１において、例えば、アシストモードが“標準”のときのアシスト比率の上限が１：２となっており、アシストモードが“強”のときのアシスト比率の上限が１：２よりも大きいとする。乗員は、アシストモード“標準”で走行している場合に、もっと大きな補助動力が欲しいと思う場合がある。この場合は、アシストモード操作スイッチ６２を操作して、アシストモードを“強”に変更すると、アシスト比率の上限は大きくなる。例えば、アシスト比率の上限を１：２．５としたり、１：３としたりすることができる。乗員によるアシストモード操作スイッチ６２の操作に応じて、アシスト比率の上限を変更することにより、乗員の希望に沿った補助出力を提供することができる。

なお、上記の説明では、アシスト比率の上限を変更するスイッチは、アシストモード操作スイッチ６２であったが、アシストモード操作スイッチ６２とは別に設けられてもよい。例えば、ハンドル１４のグリップまたはその近傍に、アシスト比率の上限を変更する専用のスイッチが設けられてもよい。

次に、電動補助自転車１の起動時の動作を説明する。図６は、電動補助自転車１の起動時の動作を示すフローチャートである。

電動補助自転車１を駐輪しているとき、電動補助自転車１の電源はオフになっている。すなわち、駆動ユニット５１の電源はオフになっている。電動補助自転車１を駐輪している状態から発進させるとき、乗員は、表示装置６０に配置された電源スイッチ６５を押して、電動補助自転車１の電源をオフからオンにして起動する（ステップＳ１１）。このとき、駆動ユニット５１はオフ状態からオン状態に変化して起動する。

上述したように、電動補助自転車１におけるアシスト比率の上限として設定可能な最大の比率１：３は予め決められており、電動補助自転車１は、アシスト比率の上限を１：３として大きな補助出力を発生させることができる。しかし、電動補助自転車１を起動して発進するときに、電動モータ５３が大きな補助出力を発生させると、乗員は違和感を覚える場合がある。ここで、違和感とは、電動補助自転車１が乗員の意図した挙動と異なる挙動を取ることにより、その乗員が覚える違和感を意味する。そこで、本実施形態の電動補助自転車１では、電動補助自転車１の起動時は、アシスト比率の上限を小さくするよう予め設定されている（ステップＳ１２）。例えば、起動時のアシスト比率の上限は、最大のアシスト比率である１：３よりも小さくする。例えば、起動時のアシスト比率の上限は、最大のアシスト比率である１：３の９０％〜３０％の大きさの比率にする。例として、起動時のアシスト比率の上限は１：２であってもよいし、１：２．５であってもよい。これにより、乗員が電動補助自転車１を起動して発進する時に、補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

補助出力演算部７４は、起動してから所定時間が経過したか否か判断する（ステップＳ１３）。所定時間は、例えば１０秒または１５秒等、任意に設定される。起動してから所定時間が経過していない場合（ステップＳ１３でＮＯ）は、所定時間が経過するまで待つ。起動してから所定時間が経過した場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）は、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ１４）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．７または１：３のように大きくする。電動補助自転車１が起動してから所定時間経過後は、アシスト比率の上限を大きくすることにより、乗員が大きな補助動力が欲しいときにその補助動力を発生させることができる。

上記の説明では、電動補助自転車１が起動してから所定時間経過した後にアシスト比率の上限を大きくするとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、電動補助自転車１が起動してから所定距離走行した後にアシスト比率の上限を大きくしてもよい。また、電動補助自転車１が起動してから所定の車両速度に達した後にアシスト比率の上限を大きくしてもよい。また、電動補助自転車１が起動してからのクランク軸５７の回転回数が所定回数に達した後にアシスト比率の上限を大きくしてもよい。

また、アシストモードが、アシストしないモード“アシストなし”からアシストするモード（例えば"標準"、"強"）に変化したタイミングも、本明細書では電動補助自転車１の起動と呼ぶ。図７は、アシストしないモードからアシストするモードに変化したときのアシスト比率の上限を設定する動作を示すフローチャートである。

乗員は、表示装置６０（図５）のアシストモード操作スイッチ６２を操作して、アシストしないモードからアシストするモードに切り替える（ステップＳ２１）。乗員が、アシストしないモードからアシストするモードに切り替えたタイミングにおいて、電動モータ５３が大きな補助出力を発生させると、乗員は違和感を覚える場合がある。このため、アシストしないモードからアシストするモードに変化したときは、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ２２）。例えば、アシスト比率の上限は、最大のアシスト比率である１：３よりも小さくする。例として、アシストしないモードからアシストするモードに切り替わった時のアシスト比率の上限は１：２であってもよいし、１：２．５であってもよい。これにより、アシストしないモードからアシストするモードに切り替えた直後に、補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

補助出力演算部７４は、アシストしないモードからアシストするモードに切り替わってから所定時間が経過したか否か判断する（ステップＳ２３）。所定時間は、例えば１０秒または１５秒等、任意に設定される。動作モードが切り替わってから所定時間が経過していない場合（ステップＳ２３でＮＯ）は、所定時間が経過するまで待つ。動作モードが切り替わってから所定時間が経過した場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）は、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ２４）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．７または１：３のように大きくする。アシストしないモードからアシストするモードに切り替わってから所定時間経過後は、アシスト比率の上限を大きくすることにより、乗員が大きな補助動力が欲しいときにその補助動力を発生させることができる。

上記の説明では、アシストしないモードからアシストするモードに切り替わってから所定時間経過した後にアシスト比率の上限を大きくするとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、アシストしないモードからアシストするモードに切り替わってから所定距離を走行した後にアシスト比率の上限を大きくしてもよい。また、アシストしないモードからアシストするモードに切り替わってから所定の車両速度に達した後にアシスト比率の上限を大きくしてもよい。また、アシストしないモードからアシストするモードに切り替わってからクランク軸５７の回転回数が所定回数に達した後にアシスト比率の上限を大きくしてもよい。

また、電動補助自転車１の起動時に乗員がペダル５５に足を置いている場合は、アシスト比率の上限を小さくしてもよい。乗員がペダル５５に足を置いている状態で電動補助自転車１を起動した場合に、大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。電動補助自転車１の起動時にペダル５５に人力が加えられていた場合は、アシスト比率の上限を小さくし、補助出力を抑えるあるいは補助出力を発生させないことにより、乗員の違和感を低減させることができる。

図８は、起動時に乗員がペダル５５に足を置いているか検出してアシスト比率の上限を設定する動作を示すフローチャートである。

乗員が表示装置６０に配置された電源スイッチ６５を押すことにより、電動補助自転車１は起動する（ステップＳ１０１）。起動時、トルクセンサ４１はクランク軸５７に発生するトルクを検出して、検出したトルクに応じた電圧信号をトルク算出部７３に出力する（ステップＳ１０２）。トルク算出部７３は、トルクセンサ４１からの電圧信号をトルクに換算し、補助出力演算部７４に出力する。補助出力演算部７４は、クランク軸５７に発生するトルクが所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。乗員がペダル５５に足を置いていない場合でも、クランクアーム５４およびペダル５５の重量により、クランク軸５７にはトルクが発生する場合がある。このクランクアーム５４およびペダル５５の重量により発生し得るトルクよりも少し大きいトルクを所定値とし、検出したトルクがその所定値以上である場合は、乗員がペダル５５に足を置いていると判断して、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ１０４）。例として、アシスト比率の上限を１：１としてもよいし、１：０としてもよい。アシスト比率１：０は、補助出力を発生させないことを意味している。

検出したトルクが所定値未満である場合は、乗員はペダル５５に足を置いていないと判断して、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ１０５）。例として、アシスト比率の上限を１：２としてもよいし、１：２．５としてもよい。

電動補助自転車１の起動時に、乗員がペダル５５に足を置いていた場合は、アシスト比率の上限を小さくし、補助出力を抑えるあるいは補助出力を発生させないことにより、乗員の違和感を低減させることができる。

なお、電動補助自転車１の起動時のアシスト比率の上限を１：３にすることが許容される場合もあり得る。その場合に、起動時に乗員がペダル５５に足を置いていた場合は、アシスト比率の上限を１：３より小さい比率としてもよい。

また、電動補助自転車１を発進させるとき、乗員は、片足のみをペダル５５に乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助自転車１を発進させる場合がある。そのような場合に大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。電動補助自転車１へのこのような乗り方が行われている場合は、アシスト比率の上限を小さくすることにより、補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

乗員が片足のみをペダル５５に乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助自転車１を発進させる動作においては、一般にクランクアーム５４は揺動する。図９は、クランクアーム５４の揺動を示す図である。乗員が片足で地面を蹴るたびに、もう一方の片足を乗せたペダル５５に力が掛かり、クランクアーム５４には揺動９１が発生する。電動補助自転車１におけるアシスト比率の上限として設定可能な最大の比率は予め決められており、本実施形態におけるその最大の比率は１：３である。クランクアーム５４が揺動している場合は、アシスト比率の上限を最大の比率１：３よりも小さくすることにより、補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

図１０は、クランクアーム５４の揺動の有無を検出してアシスト比率の上限を設定する動作を示すフローチャートである。

クランク回転センサ４２は、クランク軸５７の回転を検出する（ステップＳ２０１）。クランク回転センサ４２は、クランク軸５７の回転角に応じた信号を補助出力演算部７４に出力する。クランクアーム５４が揺動しているとき、クランク軸５７は、一方の方向へ回転した後に他方の方向へ回転方向が変化する動きを繰り返す。補助出力演算部７４は、クランク軸５７の回転角または回転速度の変化から、クランク軸５７の回転方向の変位を検出することができる。すなわち、クランクアーム５４の揺動の有無を検出することができる（ステップＳ２０２）。クランク軸５７の回転方向の変化が１回発生した場合にクランクアーム５４が揺動しているとしてもよいし、２回または３回発生した場合にクランクアーム５４が揺動しているとしてもよい。

クランクアーム５４の揺動を検出した場合、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を最大の比率１：３よりも小さくする（ステップＳ２０３）。例として、アシスト比率の上限を１：１としてもよいし、１：０としてもよい。アシスト比率１：０は、補助出力を発生させないことを意味している。

クランクアーム５４の揺動を検出しない場合は、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ２０４）。例として、アシスト比率の上限を１：２としてもよいし、１：３としてもよい。

補助出力演算部７４は、この揺動の検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ２０５）。

乗員が片足のみをペダル５５に乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助自転車１を発進させる動作においては、アシスト比率の上限を小さくする。これにより、補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

次に、ペダル５５の漕ぎ始めの動作を説明する。電動補助自転車１におけるアシスト比率の上限として設定可能な最大の比率は予め決められており、本実施形態におけるその最大の比率は１：３である。電動補助自転車１を停止させていた状態からペダル５５を漕ぎ始めたタイミングで大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。例えば、信号待ち等で電動補助自転車１を停止させているときは、電動補助自転車１の電源がオンの状態で待機する。電源がオンの状態で電動補助自転車１を停止させた後、再発進させるためにペダル５５を漕ぎ始めたタイミングで大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。このため、本実施形態の電動補助自転車１では、ペダル５５の漕ぎ始めではアシスト比率の上限を最大の比率１：３よりも小さくする。

図１１は、ペダル５５の漕ぎ始めにおけるアシスト比率の上限を設定する動作を示すフローチャートである。

クランク回転センサ４２がクランク軸５７の回転を検出すると（ステップＳ３０１）、補助出力演算部７４は、電動補助自転車１の現在の状態はペダルの漕ぎ始めと判断して、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ３０２）。例えば、１：２のように、アシスト比率の上限を、最大の比率１：３より小さくする。

補助出力演算部７４は、クランク軸５７が回転した量が所定値以上であるか否か判断する（ステップＳ３０３）。所定値は、例えば１回転（２π）または２回転（４π）等、任意に設定される。

クランク軸５７が回転した量が所定値未満である場合（ステップＳ３０３でＮＯ）は、所定値になるまで待つ。

クランク軸５７が回転した量が所定値以上である場合（ステップＳ３０３でＹＥＳ）は、補助出力演算部７４は、ペダルの漕ぎ始めは終了して通常の走行状態になったと判断して、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ３０４）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．５または１：３のように大きくする。

補助出力演算部７４は、この検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ３０５）。

このように、ペダル５５の漕ぎ始めではアシスト比率の上限を小さくすることにより、補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

なお、漕ぎ始め状態が終了したと判断するクランク軸５７の回転回数が２回転より多い場合は、クランク軸５７が１回転する毎にカウントして、所定の回転回数に達したときにアシスト比率の上限を大きくするとしてもよい。

また、上記の例では、クランク軸５７が回転した量が所定値以上となったときにアシスト比率の上限を大きくしていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ペダル５５を漕ぎ始めてから所定時間経過後に、アシスト比率の上限を大きくするとしてもよい。

次に、変速機構３２の変速比に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を説明する。本実施形態の電動補助自転車１では、変速機構３２の変速比が所定の変速比よりも高い変速比である場合は、アシスト比率の上限を小さくする。ここで、「高い変速比」とは、「減速比が大きい」ことを示しており、クランク軸５７の回転速度に対して後輪２６の回転速度が大きく減少する変速比であることを示している。変速機構３２の変速比が高くなるほど（つまり減速比が大きくなるほど）、ペダル５５に加えた人力に対してペダル５５は回転しやすくなるといえる。そのため、変速機構３２の変速比が所定の変速比よりも高い変速比である場合に大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。本実施形態の電動補助自転車１では、そのような場合にアシスト比率の上限を小さくする。電動補助自転車１におけるアシスト比率の上限として設定可能な最大の比率は予め決められており、本実施形態におけるその最大の比率は１：３である。変速機構３２の変速比が所定の変速比よりも高い変速比である場合は、その最大の比率１：３よりも、アシスト比率の上限を小さくする。

図１２は、変速機構３２の変速比に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。

変速比検知部７５は、電動モータ５３の回転速度と前輪２５の回転速度の差から変速比を算出し、算出した変速比を補助出力演算部７４へ入力する（Ｓ４０１）。この場合、前輪回転センサ３５とモータ回転センサ４６が、変速比を検出するセンサに該当する。なお、図２に示す例のように、変速機構３２の変速比を検出する変速比センサ３７を備える場合は、その変速比センサ３７の出力信号から変速比を算出してもよい。変速比センサ３７は、乗員が変速比を切り替える変速操作器に設けられてもよく、変速操作器の状態から変速比を検出してもよい。

補助出力演算部７４は、変速機構３２の変速比が所定の変速比よりも高い変速比であるか否かを検出する（Ｓ４０２）。

変速機構３２の変速比が所定の変速比よりも高い変速比である場合、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を最大の比率１：３よりも小さくする（ステップＳ４０３）。例として、アシスト比率の上限を１：２としてもよいし、１：２．５としてもよい。

変速機構３２の変速比が所定の変速比よりも高い変速比でない場合、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ４０４）。例として、アシスト比率の上限を１：２．７としてもよいし、１：３としてもよい。

補助出力演算部７４は、この変速比の検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ４０５）。

本実施形態のように、変速機構３２の変速比が所定の変速比よりも高い変速比である場合に、アシスト比率の上限を小さくし、補助出力を抑えることにより、乗員の違和感を低減させることができる。

ここで、「所定の変速比」は、特に限定されない。「所定の変速比」は、変速機構３２の取り得る変速比のうち、少なくとももっとも変速比が高い変速比においてアシスト比率の上限が小さくなるように設定されればよい。また、いわゆる低速段に相当する変速比において、アシスト比率の上限が小さくなるように設定されることが好ましい。例えば変速機構３２の変速段数が６段である場合、低速側の２つの段（もっとも変速比が高い段および２番目に変速比が高い段）においてアシスト比率の上限が小さくなるように所定の変速比が設定されても（つまり３番目に変速比が高い段の変速比を「所定の変速比」としても）よい。また、例えば変速機構３２の変速段数が８段である場合、低速側の３つの段（もっとも変速比が高い段、２番目に変速比が高い段および３番目に変速比が高い段）においてアシスト比率の上限が小さくなるように所定の変速比が設定されても（つまり４番目に変速比が高い段の変速比を「所定の変速比」としても）よい。

次に、駆動輪である後輪２６のスリップ量に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を説明する。砂利道や泥道などの路面を走行する場合は駆動輪２６のスリップ量が大きくなる場合がある。駆動輪２６のスリップ量が大きいときは、アシスト比率の上限を小さくして補助出力を抑えることにより、駆動輪２６のスリップ量を低減させることができる。

図１３は、後輪２６のスリップ量に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。

スリップ量演算部７６は、後輪２６の回転速度と前輪２５の回転速度とを用いて駆動輪である後輪２６のスリップ量を算出し、算出したスリップ量を補助出力演算部７４へ出力する（ステップＳ５０１）。スリップ量は、例えば、後輪２６の回転速度と前輪２５の回転速度との差の値として表すことできる。

補助出力演算部７４は、後輪２６のスリップ量が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ５０２）。通常走行時においても後輪２６はわずかにスリップしているので、所定値はその通常走行時のスリップ量よりも大きな値とする。

後輪２６のスリップ量が所定値以上である場合、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ５０３）。例として、アシスト比率の上限を１：１としてもよいし、１：０としてもよい。アシスト比率１：０は、補助出力を発生させないことを意味している。

後輪２６のスリップ量が所定値未満である場合は、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ５０４）。例として、アシスト比率の上限を１：２．５としてもよいし、１：３としてもよい。

補助出力演算部７４は、この検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ５０５）。

後輪２６のスリップ量が大きいときは、アシスト比率の上限を小さくして補助出力を抑えることにより、駆動輪２６のスリップ量を低減させることができる。

なお、後輪２６の回転加速度と電動補助自転車１の車両本体の加速度とを比較して、後輪２６のスリップ量を算出してもよい。補助出力演算部７４は、後輪２６の回転速度から後輪２６の回転加速度を換算する。また、補助出力演算部７４は、加速度センサ３８の出力信号から電動補助自転車１の車両本体の加速度を検出することができる。車両本体の加速度に対して後輪２６の回転加速度が大きいときは、アシスト比率の上限を小さくして補助出力を抑えることにより、駆動輪２６のスリップ量を低減させることができる。

次に、乗員がハンドルを握る状態に応じて、アシスト比率の上限を変更する動作を説明する。乗員は、ハンドル１４を両手で握らない状態で電動補助自転車１を運転する場合がある。そのような場合には大きな補助出力を発生させないようにすることが好ましいと考えられる。本実施形態の電動補助自転車１では、乗員の両手の少なくとも一方がハンドル１４を握っていない場合は、アシスト比率の上限を小さくする。

図１４は、ハンドル１４を示す図である。ハンドル１４の右部には、右ハンドルグリップ１４１Ｒ、右ブレーキレバー（前輪ブレーキレバー）１４３Ｒ、変速操作器６６が設けられている。ハンドル１４の左部には、左ハンドルグリップ１４１Ｌ、左ブレーキレバー（後輪ブレーキレバー）１４３Ｌ、表示装置６０が設けられている。右ハンドルグリップ１４１Ｒには、乗員の手が右ハンドルグリップ１４１Ｒに触れているか否かを検出する右センサ１４２Ｒが設けられている。左ハンドルグリップ１４１Ｌには、乗員の手が左ハンドルグリップ１４１Ｌに触れているか否かを検出する左センサ１４２Ｌが設けられている。

右センサ１４２Ｒおよび左センサ１４２Ｌは、例えば、押下される間だけＯＮとなり、押下されないとＯＦＦとなるモーメンタリスイッチである。乗員の手が右ハンドルグリップ１４１Ｒに接触している（右ハンドルグリップ１４１Ｒを握っている）ときは、右センサ１４２ＲはＯＮとなり、触れていない（握っていない）ときはＯＦＦとなる。乗員の手が左ハンドルグリップ１４１Ｌに接触している（左ハンドルグリップ１４１Ｌを握っている）ときは、左センサ１４２ＬはＯＮとなり、触れていない（握っていない）ときはＯＦＦとなる。補助出力演算部７４は、右センサ１４２Ｒおよび左センサ１４２ＬのＯＮ／ＯＦＦ状態から、乗員がハンドルを握る状態を把握することができる。

図１５は、乗員がハンドルを握る状態に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。

右センサ１４２Ｒおよび左センサ１４２Ｌの両方が手の接触を検出しない場合（ステップＳ６０１でＮＯ）、補助出力演算部７４は、大きな補助出力は不要と判断し、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ６０４）。例えば、アシスト比率の上限を１：２または１：１のように小さくする。

ハンドルへの手の接触を検出した場合は、右センサ１４２Ｒおよび左センサ１４２Ｌの両方が手の接触を検出しているか否か判断する（ステップＳ６０２）。右センサ１４２Ｒおよび左センサ１４２Ｌの少なくとも一方に乗員の手が触れていない場合は、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ６０４）。例えば、アシスト比率の上限を１：２または１：１のように小さくする。

補助出力演算部７４は、右センサ１４２Ｒおよび左センサ１４２Ｌの両方に乗員の手が触れている場合は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ６０３）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．５または１：３のように大きくする。

補助出力演算部７４は、この検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ６０５）。

乗員は、ハンドル１４を両手で握らない状態で電動補助自転車１を運転する場合がある。そのような場合には大きな補助出力を発生させないようにすることが好ましいと考えられる。乗員の両手の少なくとも一方がハンドル１４を握っていない場合は、アシスト比率の上限を小さくし、補助出力を抑えることにより、乗員の違和感を低減させることができる。

なお、右センサ１４２Ｒおよび左センサ１４２Ｌは、乗員の手を光学的に検出する光学センサであってもよい。右センサ１４２Ｒおよび左センサ１４２Ｌとしては、種々の接触式センサおよび非接触式センサを用いることができる。

次に、乗員がペダル５５に足を乗せる状態に応じて、アシスト比率の上限を変更する動作を説明する。乗員は、片足のみをペダル５５に乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助自転車１を発進させる場合がある。そのような場合に大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。本実施形態の電動補助自転車１では、左右のペダルの一方に足が乗っていない場合は、アシスト比率の上限を小さくすることにより、補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

図１６は、電動補助自転車１のペダル５５を示す上面図である。右ペダル５５Ｒには、乗員の足が右ペダル５５Ｒに乗っているか否かを検出する右センサ１５５Ｒが設けられている。左ペダル５５Ｌには、乗員の足が左ペダル５５Ｌに乗っているか否かを検出する左センサ１５５Ｌが設けられている。

右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５Ｌは、例えば、押下される間だけＯＮとなり、押下されないとＯＦＦとなるモーメンタリスイッチである。乗員の足が右ペダル５５Ｒに乗っているときは、右センサ１５５ＲはＯＮとなり、乗っていないときはＯＦＦとなる。乗員の足が左ペダル５５Ｌに乗っているときは、左センサ１５５ＬはＯＮとなり、乗っていないときはＯＦＦとなる。補助出力演算部７４は、右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５ＬのＯＮ／ＯＦＦ状態から、乗員がペダルに足を乗せる状態を把握することができる。

図１７は、乗員がペダルに足を乗せる状態に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。

右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５Ｌの両方が、足が乗っていることを検出しない場合（ステップＳ７０１でＮＯ）、補助出力演算部７４は、大きな補助出力は不要と判断し、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ７０４）。例えば、アシスト比率の上限を１：１または１：０のように小さくする。

ペダルに足が乗っていることを検出した場合は、右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５Ｌの両方が、足が乗っていることを検出しているか否か判断する（ステップＳ７０２）。右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５Ｌの一方に乗員の足が乗っていない場合は、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ７０４）。例えば、アシスト比率の上限を１：１または１：０のように小さくする。

補助出力演算部７４は、右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５Ｌの両方に乗員の足が乗っている場合は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ７０３）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．５または１：３のように大きくする。

補助出力演算部７４は、この検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ７０５）。

乗員は、片足のみをペダル５５に乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助自転車１を発進させる場合がある。そのような動作中は、右ペダル５５Ｒおよび左ペダル５５Ｌの一方に足が乗っていない。右ペダル５５Ｒおよび左ペダル５５Ｌの一方に足が乗っていない場合は、アシスト比率の上限を小さくすることにより、補助出力が大きくなることを抑制させることができる。

なお、右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５Ｌは、乗員の足を光学的に検出する光学センサであってもよい。また、右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５Ｌは、右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５Ｌに加えられた力を検出するセンサ、例えば、荷重センサ、圧力センサ等であってもよい。右センサ１５５Ｒおよび左センサ１５５Ｌとしては、種々の接触式センサおよび非接触式センサを用いることができる。

次に、乗員のサドル２７への着座状態に応じて、アシスト比率の上限を変更する動作を説明する。乗員が安定した着座姿勢で電動補助自転車１を発進させる場合は、十分な補助出力を発生可能とすることが好ましいと考えられる。しかし、乗員は、サドル２７に着座せず、片足のみをペダル５５に乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助自転車１を発進させる場合がある。本実施形態の電動補助自転車１では、乗員がサドル２７に着座していない場合は、アシスト比率の上限を小さくすることにより、補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

図１８は、電動補助自転車１のサドル２７および荷台２４を示す側面図である。この例では、サドル２７には重量センサ１６１が設けられており、荷台２４には重量センサ１６２が設けられている。

重量センサ１６１は、サドル２７に掛かる負荷を検出する。重量センサ１６２は、荷台２４に掛かる負荷を検出する。重量センサ１６２を用いた動作は後述する。

重量センサ１６１は、乗員のサドル２７への着座の有無を検出する。着座時はサドル２７へ負荷が掛かることにより、着座を検出することができる。補助出力演算部７４は、重量センサ１６１が検出する負荷から、乗員が着座しているか否かを把握することができる。

図１９は、乗員のサドル２７への着座状態に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。

重量センサ１６１が負荷を検出しない場合（ステップＳ８０１でＮＯ）、補助出力演算部７４は、大きな補助出力は不要と判断し、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ８０３）。例えば、アシスト比率の上限を１：２または１：１のように小さくする。

補助出力演算部７４は、重量センサ１６１への負荷を検出した場合は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ８０２）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．５または１：３のように大きくする。

補助出力演算部７４は、この検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ８０４）。

安定した着座姿勢であれば、十分な補助出力を発生可能とすることが好ましいと考えられる。しかし、乗員は、サドル２７に着座せず、片足のみをペダル５５に乗せ、もう一方の片足で地面を蹴って電動補助自転車１を発進させる場合がある。乗員がサドル２７に着座していない場合は、アシスト比率の上限を小さくすることにより、補助出力が大きくなることを抑制し、乗員の違和感を低減させることができる。

また、乗員が片足のみをペダル５５に乗せ、もう一方の片足で地面に立ち、サドル２７に着座しない状態で電動補助自転車１を停止させる場合がある。そのような場合に大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。乗員がサドル２７に着座していない場合は、アシスト比率の上限を小さくし、補助出力を抑えることにより、乗員の違和感を低減させることができる。

なお、乗員の着座を検出するセンサは、モーメンタリスイッチであってもよいし光学センサであってもよい。乗員の着座を検出するセンサは、サドル２７の変形を検出するセンサであってもよい。乗員の着座を検出するセンサとしては、種々の接触式センサおよび非接触式センサを用いることができる。

次に、ブレーキの操作状態に応じて、アシスト比率の上限を変更する動作を説明する。乗員はブレーキを作動させているときにペダル５５に人力を加えている場合がある。そのような場合に大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。乗員がブレーキレバーを操作しているときは、アシスト比率の上限を小さくし、補助出力を抑えるあるいは補助出力を発生させないことにより、乗員の違和感を低減させることができる。

図２０および図２１は、電動補助自転車１のハンドル１４の左部を示す側面図である。ハンドル１４の左部には、ブラケット１４４が設けられている。ブラケット１４４は左ブレーキレバー１４３Ｌを回転可能に支持している。この例では、ブラケット１４４には磁気センサ１４６が設けられている。左ブレーキレバー１４３Ｌにおける磁気センサ１４６の近傍にはマグネット１４７が設けられている。

図２０は、左ブレーキレバー１４３Ｌのニュートラルの位置を示し、この状態ではブレーキは作動していない。このとき、マグネット１４７は磁気センサ１４６に近接しており、磁気センサ１４６はＯＮとなる。図２１は、乗員が左ブレーキレバー１４３Ｌを握ってブレーキを作動させている状態を示している。このとき、左ブレーキレバー１４３Ｌの変位に応じて、マグネット１４７は磁気センサ１４６から離れ、磁気センサ１４６はＯＦＦになる。右ブレーキレバー１４３Ｒも、図２０および図２１に示す構造と同様の構造を有する。補助出力演算部７４は、この磁気センサ１４６のＯＮ／ＯＦＦ状態から、乗員がブレーキレバーを操作しているか否かを把握することができる。

図２２は、ブレーキレバーの操作状態に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。

乗員がブレーキレバー１４３Ｌおよび１４３Ｒの両方を操作していない場合（ステップＳ９０１でＮＯ）、補助出力演算部７４は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ９０３）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．５または１：３のように大きくする。

補助出力演算部７４は、乗員がブレーキレバー１４３Ｌおよび１４３Ｒの少なくとも一方を操作している場合は、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ９０２）。例えば、アシスト比率の上限を１：１または１：０のように小さくする。

なお、ブレーキレバー１４３Ｌおよび１４３Ｒに遊びがある場合は、ブレーキレバー１４３Ｌおよび１４３Ｒの位置をある程度変位させないと車輪の制動は起こらない。このような遊びがある場合は、ブレーキレバー１４３Ｌおよび１４３Ｒを操作しているが車輪の制動は起こっていない状態においても、アシスト比率の上限を小さくしてもよい。

補助出力演算部７４は、この検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ９０４）。

乗員はブレーキレバーを操作しているときにペダル５５に人力を加えている場合がある。そのような場合に大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。ブレーキレバーを操作しているときは、アシスト比率の上限を小さくし、補助出力を抑えるあるいは補助出力を発生させないことにより、乗員の違和感を低減させることができる。

なお、ブレーキレバーの操作状態を検出するセンサは、モーメンタリスイッチであってもよいし光学センサであってもよい。ブレーキレバーの操作状態を検出するセンサとしては、種々の接触式センサおよび非接触式センサを用いることができる。

次に、ハンドルの操舵角に応じて、アシスト比率の上限を変更する動作を説明する。ハンドルの操舵角は、電動補助自転車１が直進しているときのハンドル１４の位置（ニュートラル位置）を基準としたときの、ハンドル１４の回転角である。ハンドルの操舵角は、ハンドルの切れ角、ハンドルの操作角とも称される。乗員がハンドル１４を大きく回転させた状態で電動補助自転車１を発進させたときに、大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。また、乗員がハンドル１４を大きく回転させてカーブを走行しているときに大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。ハンドル１４の操舵角が所定の角度以上である場合は、アシスト比率の上限を小さくし、補助出力を抑えることにより、乗員の違和感を低減させることができる。

電動補助自転車１のヘッドパイプ１２には、ハンドルステム１３が回転可能に挿入されている。ハンドル１４は、ハンドルステム１３の上端部に固定されている。ヘッドパイプ１２に対するハンドルステム１３の操舵角を検出することにより、ハンドル１４の操舵角を検出することができる。図１４を参照して、ヘッドパイプ１２には、ヘッドパイプ１２とハンドルステム１３の相対的な回転角を検出する回転センサ１４３が設けられている。回転センサ１４３は、ヘッドパイプ１２に対するハンドルステム１３の回転を所定の角度毎に検出し、矩形波信号または正弦波信号を出力する。補助出力演算部７４は、回転センサ１４３の出力信号からハンドル１４の操舵角を検出する。

図２３は、ハンドル１４の操舵角に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。

補助出力演算部７４は、回転センサ１４３の出力信号からハンドル１４の操舵角を検出する。補助出力演算部７４は、電動補助自転車１が直進しているときのハンドル１４の位置（ニュートラル位置）を予め記憶している。この直進時のハンドル１４のニュートラル位置を基準としたハンドル１４の操舵角を検出する（ステップＳ１００１）。

補助出力演算部７４は、ハンドル１４の操舵角が所定角未満の場合（ステップＳ１００２でＮＯ）、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ１００４）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．５または１：３のように大きくする。所定角は例えば３０°であるが、これに限定されず、２０°であってもよいし、４０°であってもよい。所定角としては任意の角度が設定される。

補助出力演算部７４は、ハンドル１４の操舵角が所定角以上の場合は、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ１００３）。例えば、アシスト比率の上限を１：２または１：１のように小さくする。

補助出力演算部７４は、この検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ１００５）。

乗員がハンドル１４を大きく回転させた状態で電動補助自転車１を発進させたときに、大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。また、乗員がハンドル１４を大きく回転させてカーブを走行しているときに大きな補助出力が発生すると、乗員は違和感を覚える場合がある。ハンドル１４の操舵角が所定の角度以上である場合は、アシスト比率の上限を小さくし、補助出力を抑えることにより、乗員の違和感を低減させることができる。

なお、ハンドル１４の回転状態を検出するセンサは、モーメンタリスイッチであってもよいし光学センサであってもよい。例えば、ハンドル１４が所定角以上回転したときにＯＮ／ＯＦＦが切り替わるスイッチを用いてもよい。ハンドル１４の回転状態を検出するセンサとしては、種々の接触式センサおよび非接触式センサを用いることができる。

次に、電動補助自転車１に掛かる重量に応じて、アシスト比率の上限を変更する動作を説明する。電動補助自転車１に重い荷物を載せたりして総重量が大きくなった場合は、運転者はより大きい補助出力が欲しいと思う場合がある。電動補助自転車１にかかる重量が大きい場合は、アシスト比率の上限を大きくし、より大きな補助出力を発生可能とすることにより、走行時の快適性を向上できる。

図１８に示したように、サドル２７には重量センサ１６１が設けられており、荷台２４には重量センサ１６２が設けられている。重量センサ１６１は、サドル２７に掛かる負荷を検出する。重量センサ１６２は、荷台２４に掛かる負荷を検出する。重量センサ１６１および１６２は、例えば、ロードセルまたは変位センサである。補助出力演算部７４は、重量センサ１６１および１６２が検出する負荷から、電動補助自転車１にかかる重量を把握することができる。

図２４は、電動補助自転車１にかかる重量に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。

重量センサ１６１および１６２は、乗員の重量および荷物の重量を検出する（ステップＳ１１０１）。補助出力演算部７４は、重量センサ１６１および１６２が検出した重量の合計値が所定値未満の場合（ステップＳ１１０２でＮＯ）、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ１１０４）。例えば、アシスト比率の上限を１：２または１：１のように小さくする。所定値は例えば１００ｋｇ重であるが、これに限定されず、８０ｋｇ重であってもよいし、１２０ｋｇ重であってもよい。所定値としては任意の重量が設定される。

補助出力演算部７４は、重量の合計値が所定値以上の場合は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ１１０３）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．５または１：３のように大きくする。

補助出力演算部７４は、この検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ１１０５）。

電動補助自転車１にかかる重量が大きい場合は、アシスト比率の上限を大きくし、より大きな補助出力を発生可能とすることにより、走行時の快適性を向上できる。

次に、電動補助自転車１のピッチ角に応じて、アシスト比率の上限を変更する動作を説明する。電動補助自転車１が坂道を登るとき、特に坂道の傾斜角が大きいときは、乗員はより大きい補助出力が欲しいと思う場合がある。電動補助自転車１のピッチ角が大きいときは、アシスト比率の上限を大きくし、より大きな補助出力を発生可能とすることにより、坂道を登るときの快適性を向上できる。

この例では、図２に示した加速度センサ３８は、電動補助自転車１の加速度および角速度を検出する。加速度センサ３８は、電動補助自転車１のピッチ角を検出する傾斜センサとして用いることができる。補助出力演算部７４は、加速度センサ３８の出力信号から、電動補助自転車１のピッチ角を検出することができる。

図２５は、電動補助自転車１のピッチ角に応じてアシスト比率の上限を変更する動作を示すフローチャートである。

補助出力演算部７４は、加速度センサ３８の出力信号から、電動補助自転車１のピッチ角を検出する（ステップＳ１２０１）。補助出力演算部７４は、ピッチ角が所定値未満の場合（ステップＳ１２０２でＮＯ）、アシスト比率の上限を小さくする（ステップＳ１２０４）。例えば、アシスト比率の上限を１：２または１：１のように小さくする。所定値は例えば１０°であるが、これに限定されず、１２°であってもよいし、１５°であってもよい。所定値としては任意の角度が設定される。

補助出力演算部７４は、ピッチ角が所定値以上の場合は、アシスト比率の上限を大きくする（ステップＳ１２０３）。例えば、アシスト比率の上限を１：２．５または１：３のように大きくする。

補助出力演算部７４は、この検出動作を繰り返し、アシストモードが終了すると検出動作を終了する（ステップＳ１２０５）。

電動補助自転車１のピッチ角が大きい場合は、アシスト比率の上限を大きくし、より大きな補助出力を発生可能とすることにより、走行時の快適性を向上できる。

なお、メモリ７２（図２）は、アシスト比率が所定の比率以上で電動補助自転車１が走行した総走行距離を記憶しておいてもよい。この例では、所定の比率は、１：２より大きい比率である。

一例として、所定の比率は１：２．５であるとする。補助出力演算部７４は、アシスト比率が１：２．５以上となる補助動力を発生させているとき、前輪２５の回転速度から電動補助自転車１の走行速度を算出する。補助出力演算部７４は、走行速度と走行時間との積から走行距離を算出する。補助出力演算部７４は、算出した電動補助自転車１の走行距離をメモリ７２に記憶させる。このとき、メモリ７２に既に記憶されている過去の走行距離に、今回走行した距離を積算していく。

走行距離の積算値、すなわち総走行距離が所定値以上になったとき、総走行距離が所定値以上であることを乗員に知らせる。所定値としては任意の距離が設定され、例えば２万ｋｍまたは３万ｋｍである。例えば、補助出力演算部７４は、表示装置６０の表示パネル６１に、総走行距離が所定値以上であることを表示させてもよい。

図２６は、表示装置６０を示す図である。図２６に示す例では、表示パネル６１の表示エリア６１ｅに総走行距離が所定値以上になったことを示す情報を表示する。また、表示装置６０は、総走行距離が所定値以上になったときに点灯または点滅するランプ６７を備える。また、スピーカ６３を用いて音声により総走行距離が所定値以上であることを報知してもよい。これにより、乗員は、総走行距離を認識することができ、例えば車両のメンテナンスの目安とすることができる。

電動補助自転車１におけるアシスト比率の上限として設定可能な最大の比率は予め決められており、本実施形態におけるその最大の比率は１：３である。補助出力演算部７４は、所定の比率（例えば１：２．５）以上の比率において補助出力を発生させて走行した総走行距離が所定値以上になった場合は、アシスト比率の上限を最大の比率１：３よりも小さく制限するようにしてもよい。アシスト比率の上限が１：３未満となるように補助動力を発生させてもよいし、アシスト比率の上限が１：２．５未満となるように補助動力を発生させてもよい。これにより、電動補助自転車１の駆動系にかかる負荷を低減させることができる。

なお、上記の説明では、人力により発生する回転出力と電動モータが発生させる補助出力とを足し合わせた出力が伝達される駆動輪は後輪２６であったが、電動補助車両の形態に応じて、前輪２５に出力が伝達されてもよい。また、前輪２５および後輪２６の両方に出力が伝達されてもよい。

また、上記の説明では、電動補助車両として二輪の電動補助自転車を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、電動補助車両は三輪以上の電動補助自転車であってもよい。

以上、本発明の実施形態を説明した。上述の実施形態の説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。また、上述の実施形態で説明した各構成要素を適宜組み合わせた実施形態も可能である。本発明は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、改変、置き換え、付加および省略などが可能である。

本発明は、乗員の人力に応じた駆動補助出力を発生させる電動補助車両の分野において特に有用である。

１ 電動補助自転車
５ ダウンチューブ
６ ブラケット
７ チェーンステイ
１１ 車体フレーム
１２ ヘッドパイプ
１３ ハンドルステム
１４ ハンドル
１５ フロントフォーク
１６ シートチューブ
１７ サドルパイプ
１８ フェンダー
１９ シートステイ
２１ 前かご
２２ ヘッドランプ
２３ テールランプ
２４ 荷台
２５ 前輪
２６ 後輪
２７ サドル
２８ チェーン
２９ スタンド
３１ 駆動軸
３２ 変速機構
３３ 一方向クラッチ
３５ 前輪回転センサ
３６ 後輪回転センサ
３７ 変速比センサ
３８ 加速度センサ
４１ トルクセンサ
４２ クランク回転センサ
４３ 一方向クラッチ
４６ モータ回転センサ
４７ 減速機
４８ 一方向クラッチ
５１ 駆動ユニット
５３ 電動モータ
５４ クランクアーム
５５ ペダル
５６ バッテリ
５７ クランク軸
６０ 表示装置
６１ 表示パネル
６２ アシストモード操作スイッチ
６３ スピーカ
６４ ランプ
６５ 電源スイッチ
６６ 変速操作器
７０ 制御装置
７１ マイクロコントローラ
７２ メモリ
７２ トルク算出部
７３ 補助力演算部
７４ 変速段検知部
７６ スリップ量演算部
７７ モータ駆動回路
８２ アシスト比の上限
８２ａ アシスト比を変動させる範囲
８３ アシスト比の上限
８３ａ アシスト比を変動させる範囲
９１ 揺動
１４１Ｒ 右ハンドルグリップ
１４１Ｌ 左ハンドルグリップ
１４２Ｒ 右センサ
１４２Ｌ 左センサ
１４３Ｒ 右ブレーキレバー
１４３Ｌ 左ブレーキレバー
１４４ ブラケット
１４５ 回転センサ
１４６ 磁気センサ
１４７ マグネット
１５５Ｒ 右センサ
１５５Ｌ 左センサ
１６１ 重量センサ
１６２ 重量センサ

Claims (12)

1. ペダルを備えた電動補助車両用の補助出力制御システムであって、
   前記ペダルに加えられた乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、
   前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、
   前記ペダルに加えられた前記乗員の人力を検出するトルクセンサと、
   を備え、
   前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、
   前記電動補助車両の停止時で且つ起動時の前記駆動補助比率の上限は、前記最大の比率よりも小さく、
   前記制御装置は、前記電動補助車両の起動時に前記トルクセンサが所定値以上のトルクを検出した場合は、所定値未満の場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする、補助出力制御システム。
2. 前記電動補助車両のピッチ角を検出する傾斜センサをさらに備え、
   前記制御装置は、前記ピッチ角が所定の角度以上である場合は、前記所定の角度未満である場合よりも、前記駆動補助比率の上限を大きくする、請求項１に記載の補助出力制御システム。
3. 請求項１または２に記載の補助出力制御システムを備えた電動補助車両。
4. ペダルおよび補助出力制御システムを備えた電動補助車両であって、
   前記補助出力制御システムは、
   前記ペダルに加えられた乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、
   前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、
   を備え、
   前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、
   前記電動補助車両の停止時で且つ起動時の前記駆動補助比率の上限は、前記最大の比率よりも小さく、
   前記電動補助車両は、
   変速比の変更が可能な変速機構と、
   前記変速機構の変速比を検出するセンサと、
   をさらに備え、
   前記制御装置は、前記検出された変速比が所定の変速比よりも高い変速比である場合は、前記駆動補助比率の上限を前記最大の比率よりも小さくする、電動補助車両。
5. ペダルおよび補助出力制御システムを備えた電動補助車両であって、
   前記補助出力制御システムは、
   前記ペダルに加えられた乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、
   前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、
   を備え、
   前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、
   前記電動補助車両の停止時で且つ起動時の前記駆動補助比率の上限は、前記最大の比率よりも小さく、
   前記電動補助車両は、
   前記乗員が手で握って操舵を行うハンドルと、
   前記乗員の手が前記ハンドルの右部に触れているか否かを検出する右センサと、
   前記乗員の手が前記ハンドルの左部に触れているか否かを検出する左センサと、
   をさらに備え、
   前記制御装置は、前記ハンドルの右部および左部の少なくとも一方に前記乗員の手が触れていない場合は、前記ハンドルの右部および左部の両方に前記乗員の手が触れている場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする、電動補助車両。
6. ペダルおよび補助出力制御システムを備えた電動補助車両であって、
   前記補助出力制御システムは、
   前記ペダルに加えられた乗員の人力と駆動補助比率に応じた大きさの駆動補助出力を発生させる制御信号を出力する制御装置と、
   前記制御信号に基づいて前記駆動補助出力を発生させる電動モータと、
   を備え、
   前記駆動補助比率の上限として設定可能な最大の比率が予め決められており、
   前記電動補助車両の停止時で且つ起動時の前記駆動補助比率の上限は、前記最大の比率よりも小さく、
   前記電動補助車両は、前記ペダルとして右ペダルおよび左ペダルを備え、
   前記電動補助車両は、
   前記乗員の足が前記右ペダルに乗っているか否かを検出する右センサと、
   前記乗員の足が前記左ペダルに乗っているか否かを検出する左センサと、
   をさらに備え、
   前記制御装置は、前記右ペダルおよび前記左ペダルの一方に前記乗員の足が乗っていない場合は、前記右ペダルおよび前記左ペダルの両方に前記乗員の足が乗っている場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする、電動補助車両。
7. 前記乗員が複数の動作モードを切り替えるためのスイッチをさらに備え、
   前記複数の動作モードは、
   前記駆動補助比率の上限が前記最大の比率よりも小さい所定の比率となる動作モードと、
   前記駆動補助比率の上限が前記所定の比率よりも大きい動作モードと、
   を含み、
   前記制御装置は、前記乗員による前記スイッチの操作に応じて、前記駆動補助比率の上限を変更する、請求項３から６のいずれかに記載の電動補助車両。
8. 前記制御装置が前記駆動補助比率の上限を所定の第１比率以上にしているとき、前記駆動補助比率の上限が前記所定の第１比率以上であることを、前記乗員および前記電動補助車両の周囲の少なくとも一方に報知する報知装置をさらに備える、請求項３から７のいずれかに記載の電動補助車両。
9. 前記乗員が着座するサドルと、
   前記乗員が前記サドルに着座しているか否かを検出するセンサと、
   をさらに備え、
   前記制御装置は、前記乗員が前記サドルに着座していない場合は、着座している場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする、請求項３から８のいずれかに記載の電動補助車両。
10. 車輪と、
    前記車輪を制動するときに前記乗員が操作するブレーキレバーと、
    前記乗員が前記ブレーキレバーを操作しているか否かを検出するセンサと、
    をさらに備え、
    前記制御装置は、前記乗員が前記ブレーキレバーを操作している場合は、前記ブレーキレバーを操作していない場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする、請求項３から９のいずれかに記載の電動補助車両。
11. 前記乗員が手で握って操舵を行うハンドルと、
    前記ハンドルの操舵角を検出するセンサと、
    をさらに備え、
    前記制御装置は、前記ハンドルの操舵角が所定の第１角度以上である場合は、前記所定の第１角度未満である場合よりも、前記駆動補助比率の上限を小さくする、請求項３から１０のいずれかに記載の電動補助車両。
12. 前記電動補助車両の所定位置にかかる重量を検出する重量センサをさらに備え、
    前記制御装置は、前記検出された重量が第１所定値以上である場合は、前記第１所定値未満である場合よりも、前記駆動補助比率の上限を大きくする、請求項３から１１のいずれかに記載の電動補助車両。

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