JP7312960B2

JP7312960B2 - 電動アシスト自転車

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Publication number: JP7312960B2
Application number: JP2021574674A
Authority: JP
Inventors: 健一入江; 浩気亀井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2023-07-24
Anticipated expiration: 2041-01-20
Also published as: WO2021153387A1; JPWO2021153387A1

Description

本発明は、電動アシスト自転車、電動アシスト自転車の制御システム、および、電動アシスト自転車の制御方法に関する。

近年、自転車の健康増進効果が注目されており、乗車中に所望の運動強度を実現するために、目標心拍数と計測された心拍数とに応じてモータの駆動力を制御することができる自転車が望まれる。特許文献１には、心拍数および呼吸回数の少なくとも一方を指標として、運転者の疲労度を検出し、疲労度の増減に応じてモータの駆動力を増減させる電動モータ付き自転車が開示されている。

特許第３２７６４２０号公報

しかしながら、特許文献１に開示される電動アシスト自転車は、目標心拍数と計測された心拍数とに応じて、モータの駆動力を制御することはできない。

本発明は、目標心拍数と計測された心拍数とに応じて、モータの駆動力を制御することができる電動アシスト自転車、電動アシスト自転車の制御システム、および、電動アシスト自転車の制御方法を提供する。

本発明の一態様に係る電動アシスト自転車は、心拍計から心拍数を取得する第１取得部と、運転者の年齢および前記運転者の安静時心拍数を入力端末から取得する第２取得部と、前記第２取得部が取得した、前記年齢および前記安静時心拍数から目標心拍数の範囲を決定する目標決定部と、前記第１取得部が取得した前記心拍数と、前記目標決定部が決定した前記目標心拍数の範囲とを比較することで、ペダルを回転させるモータのトルクと前記運転者が前記ペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定するアシスト率決定部と、を備える。

本発明の一態様に係る電動アシスト自転車の制御システムは、運転者の心拍数を測定する心拍計と、前記運転者の年齢および前記運転者の安静時心拍数が入力される入力端末と、電動アシスト自転車と、を備え、前記電動アシスト自転車は、前記心拍計から心拍数を取得する第１取得部と、前記年齢および前記安静時心拍数を前記入力端末から取得する第２取得部と、前記第２取得部が取得した、前記年齢および前記安静時心拍数から目標心拍数の範囲を決定する目標決定部と、前記第１取得部が取得した前記心拍数と、前記目標決定部が決定した前記目標心拍数の範囲とから、ペダルを回転させるモータのトルクと前記運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定するアシスト率決定部と、を有する。

本発明の一態様に係る電動アシスト自転車の制御方法は、運転者の心拍数を測定する心拍計から心拍数を取得する第１取得ステップと、年齢および安静時心拍数を入力端末から取得する第２取得ステップと、前記第２取得ステップで取得された、前記年齢および前記安静時心拍数から目標心拍数の範囲を決定する目標決定ステップと、前記第１取得ステップで取得された前記心拍数と、前記目標決定ステップで決定された前記目標心拍数の範囲とを比較することで、ペダルを回転させるモータのトルクと前記運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定するアシスト率決定ステップと、を含む。

本発明の一態様に係る電動アシスト自転車等は、目標心拍数と計測された心拍数とに応じて、モータの駆動力を制御することができる。

図１は、実施の形態１における電動アシスト自転車の外観図である。図２は、実施の形態１における電動アシスト自転車のブロック図である。図３は、実施の形態１における電動アシスト自転車の制御方法を表すフローチャートである。図４は、実施の形態１における電動アシスト自転車のアシスト率を示すグラフである。図５は、実施の形態１における電動アシスト自転車のアシスト率を制御した場合の心拍数を表すグラフである。図６は、実施の形態１における電動アシスト自転車のアシスト率を制御した場合の心拍数を表す別のグラフである。図７は、実施の形態２における電動アシスト自転車の制御方法を表す別のフローチャートである。図８は、実施の形態の変形例１における電動アシスト自転車のブロック図である。図９は、実施の形態の変形例１における電動アシスト自転車の制御方法を表すフローチャートである。図１０は、実施の形態の変形例２における電動アシスト自転車のブロック図である。

（実施の形態１）
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的、または、具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、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。

なお、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。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略、または、簡略化される場合がある。

［電動アシスト自転車の概要］
図１は、実施の形態における電動アシスト自転車の外観図である。電動アシスト自転車１の車体８は、操作部２、ハンドル３、前輪４、フレーム５、サドル６、バッテリー７およびペダル９を備える。電動アシスト自転車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９への踏力に基づく車体８の前進が補助される。車体８の前進が補助されることを、アシストされるともいう。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、電動アシスト自転車１を押して歩くときの車体８を前へ押す力に基づく車体８の前進が補助される。自走モードでは、電動アシスト自転車１を支えながら進むときの車体８の前進が補助される。

［電動アシスト自転車の制御システムの構成］
図２は、実施の形態における電動アシスト自転車のブロック図である。電動アシスト自転車１は、第１取得部１１、第２取得部１２、目標決定部１３、アシスト率決定部１４、モータ制御部１５、モータ１６、トルク計測部１７およびケイデンス計測部１８を備える。電動アシスト自転車１は、さらに、心拍計２０と入力端末３０と接続されていてもよい。

第１取得部１１は、心拍計２０から電動アシスト自転車１の運転者の心拍数を取得する。第１取得部１１は、アシスト率決定部１４に取得した心拍数を送信する。

第２取得部１２は、入力端末３０から運転者の年齢および運転者の安静時心拍数を取得する。第２取得部１２は、目標決定部１３に取得した心拍数を送信する。

第１取得部１１および第２取得部１２は、無線通信を行う通信回路であってもよいし、有線通信を行う通信回路であってもよい。

目標決定部１３は、第２取得部１２が取得した運転者の年齢および運転者の安静時心拍数から、目標心拍数を決定する。目標心拍数は、運転者の年齢と運転者の安静時心拍数を基に、カルボーネン法を用いて以下の式を用いて算出されてもよい。なお、以下の式の運動強度は、例えば、あらかじめ定められた値とされてもよいし、後述のようにユーザによって入力される運動目標値に応じて決定される場合もある。つまり、以下の式の運動強度としては、ユーザの所望の運動強度が用いられる場合もある。

目標心拍数＝運動強度×（最大心拍数－安静時心拍数）＋安静時心拍数

アシスト率決定部１４は、第１取得部１１が取得した運転者の心拍数と目標決定部１３が決定した目標心拍数とを比較することで、ペダル９を回転させるモータ１６のトルクと、運転者がペダル９を漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定する。アシスト率決定部１４は、トルク計測部１７によってモータ１６のトルクおよび運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクを検出し、検出されたトルクの値を用いて、アシスト率を決定してもよい。

モータ制御部１５は、アシスト率決定部１４が決定したアシスト率に基づいて、モータ１６を制御する。モータ制御部１５は、モータ１６にアシスト率決定部１４が決定したアシスト率を実現するようなＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を送信してもよい。

アシスト率決定部１４およびモータ制御部１５は、プログラムを実行するプロセッサと実行されるプログラム等を記憶するメモリとによって実現される。また、例えば、アシスト率決定部１４は、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。

モータ１６は、ペダル９及び前輪または／および後輪を駆動させる。モータ１６は、ロータ、ベアリング、ステータ、ブラケット、および、リード線等から構成される。

トルク計測部１７は、モータ１６のトルクおよび運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクを検出し、検出した値をアシスト率決定部１４に送信する。トルク計測部１７は、トルクセンサ等で構成されてもよい。

ケイデンス計測部１８は、１分間のクランク回転数を計測する。ケイデンス計測部１８は、クランク回転センサ等で構成されていてもよい。クランク回転センサは、歯車状の回転体と、光検出器とを有する。回転体は、中間筒体と一体的に回転するように設けられている。光検出器は、互いに対向するように配置された光出射部と受光部とを有する。光検出器は、回転体の歯が、光出射部から受光部に至る光の経路を遮る位置に設けられている。回転体の回転に合わせて歯が光を遮るので、受光部で受光される光が遮られた回数（又は、光が受光できた回数）と回転体の歯の数とに応じて、回転体の回転数が検出される。回転体と中間筒体及びクランクとが一体的に回転するので、回転体の回転数は、クランクの回転数に一致する。このようにして、クランク回転センサは、クランクの回転数を検出することができる。なお、クランク回転センサは、クランク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。

また、電動アシスト自転車１は、モータ回転センサを備えていてもよい。モータ回転センサは、モータ１６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、磁石の回転数、すなわち、電動モータの回転数を検出する。なお、モータ回転センサは、モータ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。

また、電動アシスト自転車１は、踏力センサを備えていてもよい。踏力センサは、磁歪式のトルクセンサであり、人力伝達体の外周表面に隙間を介して配置されたコイルと、コイルと人力伝達体との間に設けられた磁歪発生部とを有する。踏力センサは、ペダルへの踏力に基づいてクランク軸が回転することにより発生する人力駆動力を検出する。

例えば、ペダル９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し、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。このため、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ことが可能である。なお、踏力センサの構成は特に限定されず、ペダル９への踏力（又は人力駆動力）が検出できればいかなる構成でもよい。

心拍計２０は、運転者の心拍数を計測する。心拍計２０は、自転車の運転者の心拍数を経時的に計測する。心拍計２０は、数秒おきまたは数分おきに運転者の心拍数を計測してもよい。心拍計２０は、赤外線や赤色光、５５０ｎｍ付近の緑色波長の光を生体に向けて照射し、フォトダイオード又はフォトトランジスタを用いて、生体内を反射した光を計測してもよい。

入力端末３０は、運転者の年齢および運転者の安静時心拍数を受け付ける端末である。入力端末は、タブレット端末、タッチパネル式の専用端末、入力部および表示部を備える専用端末、スマートフォン、または、パーソナルコンピュータでもよい。入力部は、入力ボタン等で実現されてもよい。

［電動アシスト自転車の制御方法］
図３は、実施の形態における電動アシスト自転車の制御方法を表すフローチャートである。

まず、第２取得部１２は、入力端末３０に入力された運転者の安静時心拍数を取得する（ステップＳ１００）。このとき、第２取得部１２は、入力端末３０に入力された運転者の年齢も取得してもよい。

次に、目標決定部１３は、目標心拍数の範囲を決定する（ステップＳ１０１）。

続いて、第１取得部１１は、心拍計２０が計測した運転者の心拍数を取得する（ステップＳ１０２）。

そして、アシスト率決定部１４は、目標心拍数の範囲と第１取得部１１が取得した計測された心拍数とを比較する（ステップＳ１０３）。

次に、アシスト率決定部１４は、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の上限よりも上か否かを判断する（ステップＳ１０４）。

アシスト率決定部１４が、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の上限よりも上であると判断した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、アシスト率決定部１４は、アシスト率を増加させる（ステップＳ１０５）。具体的には、アシスト率決定部１４は、アシスト率を現時点でのアシスト率から、現時点でのアシスト率と法定アシスト率（図４の実線１００で示される）との差分の所定割合（例えば、５０％）の量を増加させてもよい。そして、モータ制御部１５は、アシスト率決定部１４が決定したアシスト率を実現するようにモータ１６を制御する。

アシスト率決定部１４が、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の上限よりも下であると判断した場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、アシスト率決定部１４は、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の下限よりも下か否かを判断する（ステップＳ１０６）。

アシスト率決定部１４は、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の下限よりも下であると判断した場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、アシスト率決定部１４は、アシスト率を減少させる（ステップＳ１０８）。具体的には、アシスト率決定部１４は、アシスト率を現時点でのアシスト率のうちの所定割合分（例えば、５０％）減少させてもよい。そして、モータ制御部１５は、アシスト率決定部１４が決定したアシスト率を実現するようにモータ１６を制御する。

アシスト率決定部１４は、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の下限よりも上であると判断した場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、アシスト率決定部１４は現在のアシスト率を維持する（ステップＳ１０７）。そして、モータ制御部１５は、アシスト率決定部１４が決定したアシスト率を実現するようにモータ１６を制御する。

なお、ステップＳ１００において、またはステップＳ１００の後に、第２取得部１２は、運転者の運動強度の目標値である運動目標値を入力端末３０から取得してもよい。そして、ステップＳ１０１において、目標決定部１３は、運転者の年齢、運転者の安静時心拍数および第２取得部１２が取得した運動目標値から、目標心拍数を決定してもよい。

これにより、電動アシスト自転車１は、運転者の心拍数を計測することで、運転者の心拍数が所望の範囲に収まるように、アシスト率を決定し、モータ１６を制御することができる。

［電動アシスト自転車のアシスト率］
本発明の電動アシスト自転車１は、法定のアシスト率の範囲内で、本発明の電動アシスト自転車１の制御を行う。図４は、実施の形態における電動アシスト自転車のアシスト率を示すグラフである。実線１００は、法定のアシスト率を示す。法定のアシスト率は、電動アシスト自転車１の速度が１０ｋｍ／ｈまでは、ペダル９を回転させるモータ１６のトルクと、運転者がペダル９を漕ぐことによって発生するトルクとの比率が１：２である。電動アシスト自転車１の速度が１０ｋｍ／ｈを超え、２４ｋｍ／ｈまでは、法定のアシスト率は逓減する。電動アシスト自転車１の速度が２４ｋｍ／ｈのとき、法定のアシスト率は０とされる。アシスト率決定部１４は、上記の法定アシスト率を超えない範囲の値に、アシスト率を決定する。図４に示される実線２００が、従来の方法で決定された、運転者の心拍数が考慮されていないアシスト率の例である。本発明の電動アシスト自転車１のアシスト率決定部１４が決定するアシスト率は、実線２００で示されたアシスト率とは異なり、第１取得部１１が取得した運転者の心拍数に応じて、法定のアシスト率の範囲内で、運転者の心拍数が所望の範囲内に収まるように調整される。アシスト率決定部１４が決定するアシスト率は、数秒ごとに調整されてもよいし、１分から数分毎に調整されてもよい。

［電動アシスト自転車の制御の例］
図５は、実施の形態における電動アシスト自転車のアシスト率を制御した場合の心拍数を表すグラフである。図５の実線３００は、アシスト率決定部１４の制御が行われなかった場合の運転者の心拍数を示している。図５に示される心拍数を表す軸は、安静時心拍数を起点としている。図５の実線４００は、アシスト率決定部１４の制御が行われた場合の運転者の心拍数を示している。実線３００は、運転者の心拍数が時間と共に、徐々に増加していることを示している。対して、実線４００は、運転者の心拍数が増加した後に、低下し、一定の心拍数となっていることを示している。つまり、実線４００は、運転者の心拍数が電動アシスト自転車１を漕ぐことによる負荷によって上がっていた場合、アシスト率決定部１４の制御によって、運転者の心拍数が所望の範囲に収まる様子を示している。

図６は、実施の形態における電動アシスト自転車のアシスト率を制御した場合の心拍数を表す別のグラフである。図６の実線６００は、アシスト率決定部１４の制御が行われなかった場合の運転者の心拍数を示している。図６に示される心拍数を表す軸は、安静時心拍数を起点としている。図６の実線５００は、アシスト率決定部１４の制御が行われた場合の運転者の心拍数を示している。実線６００は、運転者の心拍数が低い値のまま一定であることを示している。対して、実線５００は、運転者の心拍数が、実線６００よりも上昇したあと一定の値を保っていることを示している。つまり、実線５００は、運転者の心拍数が所望の値よりも低い場合、アシスト率決定部１４の制御によって、運転者の心拍数が所望の範囲に収まる様子を示している。

（実施の形態２）
電動アシスト自転車１のアシスト率決定部１４は、運転者の心拍数そのものではなく、運転者の心拍数の増加率または減少率に基づいて、アシスト率を決定してもよい。例えば、計測された運転者の心拍数が目標心拍数の範囲内であっても、心拍数の増加率または減少率が大きい場合には、運転者の心拍数が目標心拍数の範囲外にならないように、アシスト率を制御してもよい。図７は、実施の形態における電動アシスト自転車の制御方法を表す別のフローチャートである。図７は、運転者の心拍数が、目標心拍数の範囲内にある場合（例えば、図３に示されるステップＳ１０６でＮｏの場合）の制御を示している。

まず、第２取得部１２は、入力端末３０に入力された運転者の安静時心拍数を取得する（ステップＳ２００）。このとき、第２取得部１２は、入力端末３０に入力された運転者の年齢も取得してもよい。

続いて、第１取得部１１は、心拍計２０が計測した運転者の心拍数を取得する（ステップＳ２０１）。

次に、アシスト率決定部１４は、計測された心拍数の増加量が所定量以上か否かを判断する（ステップＳ２０２）。

アシスト率決定部１４が、計測された心拍数の増加量が所定量以上であると判断した場合（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、アシスト率決定部１４は、アシスト率を増加させる（ステップＳ２０３）。具体的には、アシスト率決定部１４は、アシスト率を現時点でのアシスト率から、現時点でのアシスト率と法定アシスト率（図４の実線１００で示される）との差分の所定割合（例えば、５０％）の量を増加させてもよい。そして、モータ制御部１５は、アシスト率決定部１４が決定したアシスト率を実現するようにモータ１６を制御する。

アシスト率決定部１４が、計測された心拍数の増加量が所定量以下であると判断した場合（ステップＳ２０２でＮｏ）、アシスト率決定部１４は、計測された心拍数の減少量が所定量以上か否かを判断する（ステップＳ２０４）。

アシスト率決定部１４は、計測された心拍数の減少量が所定量以上であると判断した場合（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、アシスト率決定部１４は、アシスト率を減少させる（ステップＳ２０６）。具体的には、アシスト率決定部１４は、アシスト率を現時点でのアシスト率のうちの所定割合分（例えば、５０％）減少させてもよい。そして、モータ制御部１５は、アシスト率決定部１４が決定したアシスト率を実現するようにモータ１６を制御する。

アシスト率決定部１４は、計測された心拍数の減少量が所定量以下であると判断した場合（ステップＳ２０４でＮｏ）、アシスト率決定部１４は現在のアシスト率を維持する（ステップＳ２０５）。そして、モータ制御部１５は、アシスト率決定部１４が決定したアシスト率を実現するようにモータ１６を制御する。

なお、ステップＳ２００において、またはステップＳ２００の後に、第２取得部１２は、運転者の運動強度の目標値である運動目標値を入力端末３０から取得してもよい。そして、ステップＳ２０１において、目標決定部１３は、運転者の年齢、運転者の安静時心拍数および第２取得部１２が取得した運動目標値から、目標心拍数を決定してもよい。

また、目標決定部１３は、ステップＳ２００の後に、目標心拍数を決定してもよい。そして、アシスト率決定部１４は、目標心拍数に応じて、運転者の心拍数の増加率または減少率に基づいて、アシスト率を決定してもよい。

これにより、電動アシスト自転車１は、運転者の心拍数の増加率と減少率とを計測することで、運転者の心拍数が所望の範囲に収まるように、アシスト率を決定し、モータ１６を制御することができる。

なお、図７に示される処理では、運転者の心拍数が目標心拍数の範囲内にあるときに、心拍数の増加率または減少率に基づいてアシスト率が決定されたが、運転者の心拍数が目標心拍数の範囲外にあるときに、心拍数の増加率または減少率に基づいてアシスト率が決定されてもよい。

例えば、運転者の心拍数が目標心拍数の下限よりも下の場合には、運転者の心拍数の減少量が所定値よりも大きいときに、アシスト率を減少させ、運転者の心拍数の減少量が所定値以下であるときに、アシスト率を増加または維持してもよい。同様に、また、運転者の心拍数が目標心拍数の上限よりも上の場合には、運転者の心拍数の増加量が所定値よりも大きいときに、アシスト率を増加させ、運転者の心拍数の増加量が所定値以下であるときに、アシスト率を減少または維持してもよい。

（変形例１）
電動アシスト自転車１ａは、運転者の年齢および安静時心拍数に基づいて目標心拍数を決定し、運転者の心拍数に基づいて、ペダルを回転させるモータのトルクであるアシスト力を決定してもよい。

図８は、実施の形態の変形例１における電動アシスト自転車のブロック図である。電動アシスト自転車１ａは、電動アシスト自転車１が備えるアシスト率決定部１４の代わりに、アシスト力決定部１４ａを備える。電動アシスト自転車１ａと電動アシスト自転車１とで共通の構成要素については、説明を省略する。

アシスト力決定部１４ａは、第１取得部１１が取得した運転者の心拍数と目標決定部１３が決定した目標心拍数とを比較することで、ペダル９を回転させるモータ１６のトルクであるアシスト力を決定する。アシスト力決定部１４ａは、トルク計測部１７によってモータ１６のトルクおよび運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクを検出し、検出されたトルクの値を用いて、アシスト力を決定してもよい。

アシスト力決定部１４ａは、プログラムを実行するプロセッサと実行されるプログラム等を記憶するメモリとによって実現される。また、例えば、アシスト力決定部１４ａは、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。

図９は、実施の形態の変形例１における電動アシスト自転車の制御方法を表すフローチャートである。

まず、第２取得部１２は、入力端末３０に入力された運転者の安静時心拍数を取得する（ステップＳ３００）。このとき、第２取得部１２は、入力端末３０に入力された運転者の年齢も取得してもよい。

次に、目標決定部１３は、目標心拍数の範囲を決定する（ステップＳ３０１）。

続いて、第１取得部１１は、心拍計２０が計測した運転者の心拍数を取得する（ステップＳ３０２）。

そして、アシスト率決定部１４は、目標心拍数の範囲と第１取得部１１が取得した計測された心拍数とを比較する（ステップＳ３０３）。

次に、アシスト率決定部１４は、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の上限よりも上か否かを判断する（ステップＳ３０４）。

アシスト率決定部１４が、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の上限よりも上であると判断した場合（ステップＳ３０４でＹｅｓ）、アシスト力決定部１４ａは、アシスト力を増加させる（ステップＳ３０５）。具体的には、アシスト率決定部１４は、アシスト率を現時点でのアシスト率から、現時点でのアシスト率と法定アシスト率（図４の実線１００で示される）との差分の所定割合（例えば、５０％）の量を増加させてもよい。そして、モータ制御部１５は、アシスト力決定部１４ａが決定したアシスト力を実現するようにモータ１６を制御する。

アシスト率決定部１４が、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の上限よりも下であると判断した場合（ステップＳ３０４でＮｏ）、アシスト力決定部１４ａは、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の下限よりも下か否かを判断する（ステップＳ３０６）。

アシスト力決定部１４ａは、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の下限よりも下であると判断した場合（ステップＳ３０６でＹｅｓ）、アシスト力決定部１４ａは、アシスト力を減少させる（ステップＳ３０８）。具体的には、アシスト率決定部１４は、アシスト率を現時点でのアシスト率のうちの所定割合分（例えば、５０％）減少させてもよい。そして、モータ制御部１５は、アシスト力決定部１４ａが決定したアシスト力を実現するようにモータ１６を制御する。

アシスト力決定部１４ａは、計測された心拍数が目標心拍数の範囲の下限よりも上であると判断した場合（ステップＳ３０６でＮｏ）、アシスト力決定部１４ａは現在のアシスト力を維持する（ステップＳ３０７）。そして、モータ制御部１５は、アシスト力決定部１４ａが決定したアシスト力を実現するようにモータ１６を制御する。

なお、ステップＳ３００において、またはステップＳ３００の後に、第２取得部１２は、運転者の運動強度の目標値である運動目標値を入力端末３０から取得してもよい。そして、ステップＳ３０１において、目標決定部１３は、運転者の年齢、運転者の安静時心拍数および第２取得部１２が取得した運動目標値から、目標心拍数を決定してもよい。

これにより、電動アシスト自転車１ａは、運転者の心拍数を計測することで、運転者の心拍数が所望の範囲に収まるように、アシスト力を決定し、モータ１６を制御することができる。

また、電動アシスト自転車１ａのアシスト力決定部１４ａは、運転者の心拍数そのものではなく、運転者の心拍数の増加率または減少率に基づいて、アシスト力を決定してもよい。アシスト力決定部１４ａが運転者の心拍数の増加率または減少率に基づいて、アシスト力を決定する場合に行われる制御は、図７で説明されたものと同様である。

（変形例２）
図１０は、実施の形態の変形例２における電動アシスト自転車のブロック図である。電動アシスト自転車１ｂは、自身に心拍計２０ｂおよび入力端末３０ｂを備えていてもよい。これにより、電動アシスト自転車１ｂは、直接、運転者の心拍数、年齢および安静時心拍数を取得することができる。なお、電動アシスト自転車１ｂは、アシスト率決定部１４の代わりに、アシスト力決定部１４ａを備えていてもよい。

変形例２における電動アシスト自転車１ｂの構成および制御方法のうち、実施の形態１および実施の形態２と同一の内容については、説明を省略する。

［効果等］
電動アシスト自転車１は、運転者の心拍数を測定する心拍計２０から心拍数を取得する第１取得部１１と、運転者の年齢および運転者の安静時心拍数が入力される入力端末３０から年齢および安静時心拍数を取得する第２取得部１２と、第２取得部１２が取得した、年齢および安静時心拍数から目標心拍数の範囲を決定する目標決定部１３と、第１取得部１１が取得した心拍数と、目標決定部１３が決定した目標心拍数の範囲とを比較することで、ペダルを回転させるモータのトルクと運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定するアシスト率決定部１４と、を備える。

これにより、電動アシスト自転車１は、運転者の年齢および安静時心拍数に基づいて目標心拍数を決定し、運転者の心拍数に基づいて、ペダルを回転させるモータのトルクと運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定することによって、運転者の心拍数を所望の範囲に保つことができる。

また、例えば、第２取得部１２は、運転者の運動強度の目標値である運動目標値が入力される入力端末３０から運動目標値をさらに取得し、目標決定部１３は、年齢および安静時心拍数、および、第２取得部１２が取得した運動目標値から目標心拍数を決定してもよい。

これにより、電動アシスト自転車１は、運転者が所望の運動目標値を達成することができるように、アシスト率を決定することによって、運転者の心拍数を所望の範囲に保つことができる。

また、例えば、アシスト率決定部１４は、第１取得部１１が計測した心拍数が、目標決定部１３が決定した目標心拍数の範囲の上限を上回った場合、アシスト率を増加させてもよい。

これにより、運転者の心拍数が所望の心拍数の範囲の上限を上回った場合、電動アシスト自転車１は、運転者の心拍数の上昇を抑え、または運転者の心拍数を低下させることができる。

また、例えば、アシスト率決定部１４は、第１取得部１１が計測した心拍数が、目標決定部１３が決定した目標心拍数の範囲の下限を下回った場合、アシスト率を減少させてもよい。

これにより、運転者の心拍数が所望の心拍数の範囲の下限を下回った場合、電動アシスト自転車１は、運転者の心拍数の下降を抑え、または運転者の心拍数を上昇させることができる。

また、例えば、アシスト率決定部１４は、第１取得部１１が取得した心拍数の増加量が所定量以上であった場合、アシスト率を増加させてもよい。

これにより、運転者の心拍数の増加量が所定の値よりも大きい場合、電動アシスト自転車１は、運転者の心拍数の上昇を抑え、または運転者の心拍数を低下させることができる。

また、例えば、アシスト率決定部１４は、第１取得部１１が取得した心拍数の減少量が所定量以上であった場合、アシスト率を減少させてもよい。

これにより、運転者の心拍数の減少量が所定の値よりも大きい場合、電動アシスト自転車１は、運転者の心拍数の下降を抑え、または運転者の心拍数を上昇させることができる。また、例えば、電動アシスト自転車１ｂは、さらに、入力端末３０および心拍計２０の少なくとも一方を備えてもよい。

これにより、電動アシスト自転車１ｂは、運転者の心拍数と運転者の年齢および運動目標値とを直接取得することができる。

また、電動アシスト自転車１ａは、運転者の心拍数を測定する心拍計２０から心拍数を取得する第１取得部１１と、運転者の年齢および運転者の安静時心拍数が入力される入力端末３０から年齢および安静時心拍数を取得する第２取得部１２と、第２取得部１２が取得した、年齢および安静時心拍数から目標心拍数の範囲を決定する目標決定部１３と、第１取得部１１が取得した心拍数と、目標決定部１３が決定した目標心拍数の範囲とを比較することで、ペダルを回転させるモータのトルクであるアシスト力を決定するアシスト力決定部１４ａと、を備えてもよい。

これにより、電動アシスト自転車１ａは、運転者の年齢および安静時心拍数に基づいて目標心拍数を決定し、運転者の心拍数に基づいて、ペダルを回転させるモータのトルクであるアシスト力を決定することによって、運転者の心拍数を所望の範囲に保つことができる。

また、電動アシスト自転車１の制御システムは、運転者の心拍数を測定する心拍計２０と、運転者の年齢および運転者の安静時心拍数を入力する入力端末３０と、電動アシスト自転車１と、を備え、電動アシスト自転車１は、心拍計２０から心拍数を取得する第１取得部と、入力端末３０から年齢および安静時心拍数を取得する第２取得部１２と、第２取得部１２が取得した、年齢および安静時心拍数から目標心拍数の範囲を決定する目標決定部１３と、第１取得部１１が取得した心拍数と、目標決定部１３が決定した目標心拍数の範囲とから、ペダルを回転させるモータのトルクと運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定するアシスト率決定部１４と、を有する。

これにより、電動アシスト自転車１の制御システムは、運転者の年齢および安静時心拍数に基づいて目標心拍数を決定し、運転者の心拍数に基づいて、ペダルを回転させるモータのトルクと運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定することによって、運転者の心拍数を所望の範囲に保つことができる。

また、電動アシスト自転車１の制御方法は、運転者の心拍数を測定する心拍計２０から心拍数を取得する第１取得ステップと、運転者の年齢および運転者の安静時心拍数が入力される入力端末３０から年齢および安静時心拍数を取得する第２取得ステップと、第２取得ステップで取得された、年齢および安静時心拍数から目標心拍数の範囲を決定する目標決定ステップと、第１取得ステップで取得された心拍数と、目標決定ステップで決定された目標心拍数の範囲とを比較することで、ペダルを回転させるモータのトルクと運転者がペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定するアシスト率決定ステップと、を含む。

これにより、電動アシスト自転車１の制御方法は、上記電動アシスト自転車１の制御システムと同様の効果を奏することができる。

［その他］
また、実施の形態において、ユニット、装置、部材、または、部の全部、または、一部、または、図４に示されるブロック図の機能ブロックの全部、または、一部は、半導体装置、半導体集積回路（ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ））、または、大規模集積回路（ＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ））を含む一つ、または、複数の電子回路によって実行されてもよい。ＩＣ、または、ＬＳＩは、一つのチップ（システムＬＳＩ）に集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて一つのシステム（チップセット）に構成されてもよい。例えば、画面の表示処理以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、ＩＣ、または、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、ＶＬＳＩ（ＶｅｒｙＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、若しくはＵＬＳＩ（ＵｌｔｒａＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるものであってもよい。ＬＳＩの製造後にプログラムされる電子ヒューズ（ｅＦｕｓｅ）を搭載したシステムＬＳＩ、または、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、または、ＬＳＩ内部の接続関係の再構成、または、ＬＳＩ内部の論理回路の動的な再構成ができるリコンフィギュラブルデバイス（ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅｄｅｖｉｃｅ）も同じ目的で使うことができる。

さらに、ユニット、装置、部材、または、部の全部、または、一部の機能、または、操作は、ソフトウエア処理によって実行することが可能である。この場合、ソフトウエアは一つ、または、複数のＲＯＭ、光学ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウエアがマイクロコントローラ（ＭＣＵ（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ））、または、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ））等の処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって実行されたときに、そのソフトウエアで特定された機能が処理装置および周辺装置によって実行される。システム、または、装置は、ソフトウエアが記録されている一つ、または、複数の非一時的記録媒体、処理装置、および必要とされるハードウェアデバイス、例えばデジタルインターフェース、を備えていても良い。

また、上記各実施の形態における制御装置２２は、プロセッサとメモリとを有し、メモリには、図３、図７または図９に示すフローチャートの各ステップを実行するためのプログラムが記憶されていてもよい。この場合、プロセッサは、そのメモリに記憶されているプログラムを実行する。

１、１ａ、１ｂ電動アシスト自転車
９ペダル
１１第１取得部
１２第２取得部
１３目標決定部
１４アシスト率決定部
１４ａアシスト力決定部
１５モータ制御部
１６モータ
２０、２０ｂ心拍計
３０、３０ｂ入力端末

Claims

心拍計から心拍数を取得する第１取得部と、
運転者の年齢および前記運転者の安静時心拍数を入力端末から取得する第２取得部と、
前記第２取得部が取得した、前記年齢および前記安静時心拍数から目標心拍数の範囲を決定する目標決定部と、
前記第１取得部が取得した前記心拍数と、前記目標決定部が決定した前記目標心拍数の範囲とを比較することで、ペダルを回転させるモータのトルクと前記運転者が前記ペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定するアシスト率決定部と、を備え、
前記アシスト率決定部は、
前記第１取得部が取得した前記心拍数の増加量が所定量以上であった場合、前記アシスト率を増加させる、
電動アシスト自転車。
前記第２取得部は、
前記運転者の運動強度の目標値である運動目標値が入力される入力端末から前記運動目標値をさらに取得し、
前記目標決定部は、前記年齢、前記安静時心拍数、および、前記運動目標値から前記目標心拍数を決定する、
請求項１に記載の電動アシスト自転車。
前記アシスト率決定部は、
前記第１取得部が計測した前記心拍数が、前記目標決定部が決定した前記目標心拍数の範囲の上限を上回った場合、前記アシスト率を増加させる、
請求項１または２に記載の電動アシスト自転車。
前記アシスト率決定部は、
前記第１取得部が計測した前記心拍数が、前記目標決定部が決定した前記目標心拍数の範囲の下限を下回った場合、前記アシスト率を減少させる、
請求項１～３のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
心拍計から心拍数を取得する第１取得部と、
運転者の年齢および前記運転者の安静時心拍数を入力端末から取得する第２取得部と、
前記第２取得部が取得した、前記年齢および前記安静時心拍数から目標心拍数の範囲を決定する目標決定部と、
前記第１取得部が取得した前記心拍数と、前記目標決定部が決定した前記目標心拍数の範囲とを比較することで、ペダルを回転させるモータのトルクと前記運転者が前記ペダルを漕ぐことによって発生するトルクとの比率であるアシスト率を決定するアシスト率決定部と、を備え、
前記アシスト率決定部は、
前記第１取得部が取得した前記心拍数の増加率又は減少率に基づいて前記アシスト率を決定する、
電動アシスト自転車。