JP7313846B2 - モータ駆動制御装置及び電動アシスト車 - Google Patents

Description

本発明は、電動アシスト車の制御技術に関する。

ある文献では、例えば電動モータ付き自転車において、人力駆動力によって車輪を駆動する人力駆動部と、この人力駆動力の大きさに応じて動作する電動駆動部とを備え、人力駆動力に対する電動駆動力の比率、即ちアシスト比率を漕ぎ始めだけ高くすることでモータ駆動の出力を高め、走行開始時の走行を楽にするという制御を行っていることが開示されている。しかしながら、上記のような電動モータ付き自転車の場合、発進から少なくとも安定して自立走行可能になる速度までの低速域であれば、アシスト比率が高くなるという制御を行っているので、低速域でのアシスト比率の設定によっては急発進などの危険性がある。

他の文献では、例えば補助動力付き車両において、人力によって車輪を駆動する人力駆動部と、該人力駆動部の人力駆動力を検出するトルク検出部と、モータによって車輪を駆動する電動駆動部と、走行開始又は上り坂走行を検出する検出手段と、トルク検出部の検出値に対する電動駆動力の出力の比率であるアシスト比率を検出手段が走行開始又は上り坂走行を検出したときだけ高い値に設定する制御回路とを備えることが開示されている。ここで、制御回路は、走行開始又は上り坂走行時に高くなる複数の比率の異なるアシスト比率を予め設定し、ユーザの指示により、アシスト比率を高いアシスト比率に切り換える切換スイッチを設けるようになっている。このようにユーザによってスイッチの切替操作を行わなければならないのでユーザにとって煩わしく、ユーザは、高いアシスト比率のために生ずる急発進の危険性についても配慮しなければならなくなる。

日本特許第３４６８８４３号公報 特開２００１－９７２７４号公報

よって、本発明の目的は、一側面によれば、電動アシスト車について安全性と発進性とを両立させるための新規な技術を提供することである。

本発明に係るモータ駆動制御装置は、（Ａ）ブレーキセンサからの入力に応じて検出される状態に基づき、発進性を安全性より優先する第１の設定と安全性を発進性より優先する第２の設定とのうちいずれかを設定する設定部と、（Ｂ）設定部により設定された第１の設定と第２の設定とのいずれかに従って、モータの駆動を制御する制御部とを有する。

一側面によれば、電動アシスト車について安全性と発進性とを両立させることができるようになる。

図１は、電動アシスト自転車の外観を示す図である。 図２は、モータ駆動制御装置の構成例を示す図である。 図３は、第１の実施の形態に係るモータ制御部の構成例を示す図である。 図４は、第１の実施の形態に係る処理フローを示す図である。 図５は、第２の実施の形態に係るモータ制御部の構成例を示す図である。 図６は、第２の実施の形態における処理フローを示す図である。 図７は、第２の実施の形態における処理フローを示す図である。 図８は、終了条件についての判定処理の処理フローを示す図である。 図９は、アシスト比及び出力トルク上限値の変化カーブを説明するための図である。 図１０は、第３の実施の形態における処理フローを示す図である。 図１１は、第３の実施の形態における処理フローを示す図である。 図１２は、第３の実施の形態における処理フローを示す図である。 図１３は、出力トルク上限値の変化カーブの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、電動アシスト車の一例である電動アシスト自転車の例をもって説明する。しかしながら、本発明の実施の形態は、電動アシスト自転車だけに適用対象を限定するものではなく、人力に応じて移動する移動体（例えば、台車、車いすなど）の移動を補助するモータなどに対するモータ駆動制御装置についても適用可能である。

本発明の実施の形態では、ユーザがブレーキを握っている場合には、モータが駆動されて発進しようとしても電動アシスト車をすぐさま停止させることができるという点に着目する。すなわち、ブレーキ操作で安全性を確保できるような状態であることを確認した上で、発進性を高めるような制御を行うこととする。

例えば上り坂で発進する場合にはユーザはブレーキを握っていることが多く、発進性を高めるような制御を行うことで、ユーザは安定した走行で楽に登坂できるようになる。一方、平地で発進性を高めるような制御を行った場合でも、それはブレーキ操作で安全性を確保できるような状態であることを確認できているために、安全に電動アシスト車を停止させることができる。ブレーキ操作は、ユーザが通常行う操作であり、特別なスイッチなどを設けて操作する煩わしさもない。

［実施の形態１］
図１は、本実施の形態における電動アシスト車の一例である電動アシスト自転車の一例を示す外観図である。この電動アシスト自転車１は、モータ駆動装置を搭載している。モータ駆動装置は、バッテリパック１０１と、モータ駆動制御装置１０２と、トルクセンサ１０３と、ペダル回転センサ１０４と、モータ１０５と、操作パネル１０６と、ブレーキセンサ１０７とを有する。

また、電動アシスト自転車１は、前輪、後輪、前照灯、フリーホイール、変速機等も有している。

バッテリパック１０１は、例えばリチウムイオン二次電池であるが、他種の電池、例えばリチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル水素蓄電池などであってもよい。そして、バッテリパック１０１は、モータ駆動制御装置１０２を介してモータ１０５に対して電力を供給し、回生時にはモータ駆動制御装置１０２を介してモータ１０５からの回生電力によって充電も行う。

トルクセンサ１０３は、クランク軸周辺に設けられており、運転者によるペダルの踏力を検出し、この検出結果をモータ駆動制御装置１０２に出力する。また、ペダル回転センサ１０４は、トルクセンサ１０３と同様に、クランク軸周辺に設けられており、回転に応じた信号をモータ駆動制御装置１０２に出力する。

モータ１０５は、例えば周知の三相直流ブラシレスモータであり、例えば電動アシスト自転車１の前輪に装着されている。モータ１０５は、前輪を回転させるとともに、前輪の回転に応じてローターが回転するように、ローターが前輪に連結されている。さらに、モータ１０５はホール素子等の回転センサを備えてローターの回転情報（すなわちホール信号）をモータ駆動制御装置１０２に出力する。

モータ駆動制御装置１０２は、モータ１０５の回転センサ、ブレーキセンサ１０７、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４等からの信号に基づき所定の演算を行って、モータ１０５の駆動を制御し、モータ１０５による回生の制御も行う。

操作パネル１０６は、例えばアシストの有無に関する指示入力（すなわち、電源スイッチのオン及びオフ）、アシスト有りの場合には希望アシスト比等の入力をユーザから受け付けて、当該指示入力等をモータ駆動制御装置１０２に出力する。また、操作パネル１０６は、モータ駆動制御装置１０２によって演算された結果である走行距離、走行時間、消費カロリー、回生電力量等のデータを表示する機能を有する場合もある。また、操作パネル１０６は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などによる表示部を有している場合もある。これによって、例えばバッテリパック１０１の充電レベルや、オンオフの状態、希望アシスト比に対応するモードなどを運転者に提示する。

ブレーキセンサ１０７は、運転者のブレーキ操作を検出して、ブレーキ操作に関する信号（例えば、ブレーキの有無を表す信号）をモータ駆動制御装置１０２に出力する。具体的には、磁石とリードスイッチを用いたセンサである。

本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０２に関連する構成を図２に示す。モータ駆動制御装置１０２は、制御器１０２０と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）ブリッジ１０３０とを有する。ＦＥＴブリッジ１０３０は、モータ１０５のＵ相についてのスイッチングを行うハイサイドＦＥＴ（Ｓuh）及びローサイドＦＥＴ（Ｓul）と、モータ１０５のＶ相についてのスイッチングを行うハイサイドＦＥＴ（Ｓvh）及びローサイドＦＥＴ（Ｓvl）と、モータ１０５のＷ相についてのスイッチングを行うハイサイドＦＥＴ（Ｓwh）及びローサイドＦＥＴ（Ｓwl）とを含む。このＦＥＴブリッジ１０３０は、コンプリメンタリ型スイッチングアンプの一部を構成している。

また、制御器１０２０は、演算部１０２１と、ペダル回転入力部１０２２と、モータ回転入力部１０２４と、可変遅延回路１０２５と、モータ駆動タイミング生成部１０２６と、トルク入力部１０２７と、ブレーキ入力部１０２８と、ＡＤ（Analog-Digital）入力部１０２９とを有する。

演算部１０２１は、操作パネル１０６からの入力（例えばアシストのオン／オフなど）、ペダル回転入力部１０２２からの入力、モータ回転入力部１０２４からの入力、トルク入力部１０２７からの入力、ブレーキ入力部１０２８からの入力、ＡＤ入力部１０２９からの入力を用いて所定の演算を行って、モータ駆動タイミング生成部１０２６及び可変遅延回路１０２５に対して出力を行う。なお、演算部１０２１は、メモリ１０２１１を有しており、メモリ１０２１１は、演算に用いる各種データ及び処理途中のデータ等を格納する。さらに、演算部１０２１は、プログラムをプロセッサが実行することによって実現される場合もあり、この場合には当該プログラムがメモリ１０２１１に記録されている場合もある。また、メモリ１０２１１は、演算部１０２１とは別に設けられる場合もある。

ペダル回転入力部１０２２は、ペダル回転センサ１０４からの、ペダル回転位相角（クランク回転位相角とも呼ぶ。なお、回転方向を表す信号を含む場合もある）を、ディジタル化して演算部１０２１に出力する。モータ回転入力部１０２４は、モータ１０５が出力するホール信号からモータ１０５の回転（本実施の形態においては前輪の回転）に関する信号（例えば回転位相角、回転方向など）を、ディジタル化して演算部１０２１に出力する。トルク入力部１０２７は、トルクセンサ１０３からの踏力に相当する信号をディジタル化して演算部１０２１に出力する。ブレーキ入力部１０２８は、ブレーキセンサ１０７からのブレーキ有り又は無しを表す信号をディジタル化して演算部１０２１に出力する。ＡＤ入力部１０２９は、二次電池からの出力電圧をディジタル化して演算部１０２１に出力する。

演算部１０２１は、演算結果として進角値を可変遅延回路１０２５に出力する。可変遅延回路１０２５は、演算部１０２１から受け取った進角値に基づきホール信号の位相を調整してモータ駆動タイミング生成部１０２６に出力する。演算部１０２１は、演算結果として例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）のデューティー比に相当するＰＷＭコードをモータ駆動タイミング生成部１０２６に出力する。モータ駆動タイミング生成部１０２６は、可変遅延回路１０２５からの調整後のホール信号と演算部１０２１からのＰＷＭコードとに基づいて、ＦＥＴブリッジ１０３０に含まれる各ＦＥＴに対するスイッチング信号を生成して出力する。演算部１０２１の演算結果によって、モータ１０５は、力行駆動される場合もあれば、回生制御される場合もある。なお、モータ駆動の基本動作については、国際公開第２０１２／０８６４５９号パンフレット等に記載されており、本実施の形態の主要部ではないので、ここでは説明を省略する。

次に、図３に、演算部１０２１において実現されるモータ制御部３０００に関連する機能ブロック構成例（本実施の形態に係る部分）を示す。本実施の形態に係るモータ制御部３０００は、設定部３１００と、制御部３２００とを有する。

設定部３１００は、ブレーキ入力部１０２８からのブレーキ入力に基づき、制御部３２００で用いられる設定値を決定し、制御部３２００に出力する。本実施の形態では、ブレーキがオンになっている状態及びブレーキがオンからオフになってから所定時間内であれば、第１の値をペダルトルク閾値として設定し、それ以外の状態であれば、第１の値より大きい第２の値をペダルトルク閾値として設定する。

制御部３２００は、例えばモータ回転入力部１０２４からのモータ回転入力と、トルク入力部１０２７からのトルク入力と、ペダル回転入力部１０２２からペダル回転入力とに応じて、さらに設定部３１００からの設定値に従ってモータ駆動のための所定の演算を行って、モータ駆動タイミング生成部１０２６及び可変遅延回路１０２５への出力を生成する。本実施の形態では、ブレーキがオンになっている状態及びブレーキがオンからオフへ変化してから所定時間内であれば、第２の値より小さい第１の値がペダルトルク閾値として設定されるので、ユーザによるペダルの踏み込みが少なくても、入力ペダルトルク有りと判定してモータを駆動し始める。すなわち、直ぐに発進するようになる。一方、上記以外の状態であれば、第１の値より大きい第２の値がペダルトルク閾値として設定されるので、ユーザによるペダルの踏み込みがある程度にならないとモータの駆動を開始しないように制御される。

なお、制御部３２００は、例えば、モータ回転入力から計算される車速と、ペダル回転入力から計算されるペダル回転換算車速と、トルク入力（入力ペダルトルク）とに基づき、どの程度（０の場合も含む）アシストするようにモータ駆動を行うか決定し、それに応じてモータ駆動タイミング生成部１０２６及び可変遅延回路１０２５を介してＦＥＴブリッジ１０３０のスイッチングを制御することで、モータ１０５の駆動を制御する。なお、制御部３２００は、場合によってはモータ１０５の回生制御をも行う場合があるが、本実施の形態の主要部ではないので、ここでは説明を省略する。

次に、図４を用いて、図３に示したモータ制御部３０００における主に設定部３１００の処理内容について説明する。なお、ステップＳ１からステップＳ１１までを所定のフレーム時間毎に実行するものとする。

設定部３１００は、ブレーキセンサ１０７の出力がオンになったかどうかをブレーキ入力部１０２８からのブレーキ入力に基づき判断する（ステップＳ１）。すなわち、ユーザによりブレーキが握られているか否かを判断する。ブレーキセンサ１０７の出力がオフであれば、処理はステップＳ５に移行する。

一方、ブレーキセンサ１０７の出力がオンであれば、設定部３１００は、時間を計測するタイマ１の値をクリアする（ステップＳ３）。タイマ１は、常に時間を計測しているが、ステップＳ３でクリアされると、例えば０から時間を計測し始める。

そして、設定部３１００は、タイマ１の値が閾値Ｔth1以下であるか否かを判断する（ステップＳ５）。ステップＳ１及びＳ３によれば、ユーザによりブレーキが握られている間は、タイマ１は常にクリアされるのでタイマ１の計測は継続しないが、ブレーキが放されるとタイマ１の計測が継続する。従って、ここでは、ユーザによってブレーキが握られているか、又はブレーキが放されてから閾値Ｔth1時間以内であるか否かが判断される。閾値Ｔth1は、例えば２秒であるが、これはユーザがブレーキを握るのを一旦止めて直ぐにブレーキを再度握るまでの時間に基づき決定される。

タイマ１の値が閾値Ｔth1以下であれば、設定部３１００は、ペダルトルク閾値にＰth1（＜Ｐth2）を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ７）。このペダルトルク閾値Ｐth1（例えば３０Ｎｍ）は、発進性を安全性より優先する際に設定される閾値であって、通常のペダルトルク閾値Ｐth2（例えば４０Ｎｍ）よりも小さな値を有する。従って、制御部３２００は、ユーザがペダルを漕ぐ際に検出される入力ペダルトルクがいつもより小さくても、アシストを行うようにモータ１０５を駆動するようになる。ブレーキを掛けていなくても直ぐに掛けられる状態にあれば、このように発進性を安全性より優先してモータを駆動するようにする。

一方、タイマ１の値が閾値Ｔth1を超えている場合には、設定部３１００は、ペダルトルク閾値にＰth2（＞Ｐth1）を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ９）。例えばこのペダルトルク閾値Ｐth2は、通常の閾値である。従って、通常どおり安全性を発進性より優先するものである。

ステップＳ７又はＳ９の後に、設定部３１００は、電源断などにより処理終了が指示されたか否かを判断して（ステップＳ１１）、処理終了でなければ処理はステップＳ１に戻る。一方、処理終了であれば、これで処理を終える。

以上のような処理を行うことで、ブレーキセンサ１０７からの入力に基づきペダルトルク閾値を調整することで、発進性を優先する設定と安全性を優先する設定とを切り替えることができるようになる。すなわち、状態に応じて発進性と安全性とを両立させることができるようになる。なお、ブレーキレバーが放されてから閾値Ｔth1以内であるか否かについては判断しないようにしても良い。すなわち、ユーザによってブレーキが握られている場合にのみ、発進性を優先させても良い。

［実施の形態２］
第１の実施の形態ではペダルトルク閾値の設定を切り替える例を示したが、他の設定値を変更するようにしても良い。本実施の形態では、アシスト比と出力トルク上限値とを変更する例を説明する。

本実施の形態では、図３に示したモータ制御部３０００に代わって、図５に示すようなモータ制御部３０００ｂを用いる。

モータ制御部３０００ｂは、設定部３１００ｂと制御部３２００とを有する。設定部３１００ｂは、ブレーキ入力部１０２８からのブレーキ入力に加えて、モータ回転入力部１０２４からのモータ回転入力と、トルク入力部１０２７からのトルク入力と、ペダル回転入力部１０２２からペダル回転入力とに更に基づき、制御部３２００で用いられる設定値（アシスト比及び出力トルク上限値）を決定し、制御部３２００に出力する。

本実施の形態では、ブレーキがオンになっている状態及びブレーキがオンからオフになってから所定時間内であれば、第１のアシスト比及び第１の出力トルク上限値を設定し、それ以外の状態であれば、第１のアシスト比より小さい第２のアシスト比及び第１の出力トルク上限値より小さい第２の出力トルク上限値を設定する。

制御部３２００は、例えばモータ回転入力部１０２４からのモータ回転入力と、トルク入力部１０２７からのトルク入力と、ペダル回転入力部１０２２からペダル回転入力とに応じて、さらに設定部３１００からの設定値（例えばアシスト比及び出力トルク上限値）に従ってモータ駆動のための所定の演算を行って、モータ駆動タイミング生成部１０２６及び可変遅延回路１０２５への出力を生成する。

なお、制御部３２００は、例えば、モータ回転入力から計算される車速と、ペダル回転入力から計算されるペダル回転換算車速と、トルク入力（入力ペダルトルク）とに基づき、どの程度（０の場合も含む）アシストするようにモータ駆動を行うか決定し、それに応じてモータ駆動タイミング生成部１０２６及び可変遅延回路１０２５を介してＦＥＴブリッジ１０３０のスイッチングを制御することで、モータ１０５の駆動を制御する。モータ１０５の出力トルクは、例えば入力ペダルトルクにアシスト比を乗ずるなどして決定されるが、出力トルク上限値を超えることはない。すなわち、入力ペダルトルクが同じでもアシスト比が大きくなれば出力トルクも大きくなるので、登坂時などにおける発進性が改善される。但し、その出力トルクは出力トルク上限値を超えることはないので、出力トルク上限値が変わらなければ、強くペダルを漕いだ場合と同じレベルのアシストが限界となる。一方、出力トルク上限値が大きくなれば、より強く漕げばその分出力トルクが大きくなる範囲が広がるので、より発進性が改善されることになる。但し、いずれか一方のみを変更するようにしても良い。

次に、図６を用いて、図５に示したモータ制御部３０００ｂにおける主に設定部３１００ｂの処理内容について説明する。なお、ステップＳ２１乃至Ｓ４７までを、所定のフレーム時間毎に実行するものとする。

設定部３１００ｂは、ブレーキセンサ１０７の出力がオンになったかどうかをブレーキ入力部１０２８からのブレーキ入力に基づき判断する（ステップＳ２１）。すなわち、ユーザによりブレーキが握られているか否かを判断する。ブレーキセンサ１０７の出力がオフであれば、処理はステップＳ２５に移行する。

一方、ブレーキセンサ１０７の出力がオンであれば、設定部３１００ｂは、時間を計測するタイマ１の値をクリアする（ステップＳ２３）。タイマ１は、常に時間を計測しているが、ステップＳ２３でクリアされると、例えば０から時間を計測し始める。

そして、設定部３１００ｂは、トルク入力部１０２７からのトルク入力（入力ペダルトルク）が、ペダルトルク閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。入力ペダルトルクがペダルトルク閾値未満であれば、処理は端子Ａを介して図７の処理に移行する。

なお、第１の実施の形態のように、ステップＳ２３の後にステップＳ５乃至Ｓ９を設けるようにしても良い。

一方、入力ペダルトルクがペダルトルク閾値以上であれば、設定部３１００ｂは、タイマ１の値が閾値Ｔth2以下であるか否かを判断する（ステップＳ２７）。このステップの主旨は、図４のステップＳ５と同様であり、閾値Ｔth2は例えば２秒である。タイマ１の値が閾値Ｔth2を超えていれば、処理は端子Ａを介して図７の処理に移行する。

一方、タイマ１の値が閾値Ｔth2以下であれば、設定部３１００ｂは、発進性を優先する状態を表す発進フラグがオフであるか否かを判断する（ステップＳ２９）。発進フラグは初期的にはオフになっているものとする。発進フラグが既にオンになっていれば、処理は端子Ａを介して図７の処理に移行する。

一方、発進フラグがオフである場合には、設定部３１００ｂは、発進フラグをオンにセットする（ステップＳ３１）。また、設定部３１００ｂは、発進性を優先することを止めて安全性を優先し始める条件である終了条件についての継続測定値をクリアする（ステップＳ３３）。そして処理は端子Ａを介して図７の処理に移行する。

終了条件についての継続測定値は、例えば、ペダル回転角度と、経過時間である。ペダル回転角度と経過時間とは、それぞれ常に計測しているが、本ステップでクリアされることで、発進フラグがオンになったタイミングで例えばゼロから計測を開始することになる。なお、ペダル回転角度は、ペダル回転入力部１０２２からのペダル回転入力に基づき計測を行う。

終了条件は、その他に、ペダル回転数［ｒｐｍ］、速度［ｋｍ／ｈ］、平滑化ペダルトルク［Ｎｍ］などのパラメータも含まれる。従って、ペダル回転角度［°］と経過時間とを採用しない場合には、本ステップはスキップされる。なお、終了条件は最低１つ採用されていれば良い。ペダル回転数については、ペダル回転入力部１０２２からのペダル回転入力に基づき計測を行う。速度については、例えばモータ回転入力部１０２４からのモータ回転入力に基づき計測を行う。平滑化ペダルトルクについては、トルク入力部１０２７からのペダルトルク入力を、移動平均などによって平滑化することで計測する。

図７の処理の説明に移行して、設定部３１００ｂは、終了条件の判定処理を実行する（ステップＳ３５）。

終了条件の判定処理は、例えば図８に示すようなものである。

すなわち、設定部３１００ｂは、平滑化ペダルトルクが、その閾値ＴＨ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ５１）。この条件を満たさない場合には、ステップＳ６３に移行して、設定部３１００ｂは、終了条件を満たすことを表すフラグを設定する（ステップＳ６３）。そして、呼び出し元の処理に戻る。このように、平滑化ペダルトルクが十分に小さな値となった場合には、発進性優先を止めるものである。なお、ＴＨ１は、例えば１０Ｎｍである。

一方、ステップＳ５１の条件を満たしている場合には、設定部３１００ｂは、ペダル回転角度が、その閾値ＴＨ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ５３）。この条件を満たさない場合には、処理はステップＳ６３に移行する。このように、発進フラグがオンになってからのペダル回転角度が十分に大きな値となった場合には、発進性優先を止めるものである。なお、ＴＨ２は、例えば１０８０°又は３回である。

一方、ステップＳ５３の条件を満たしている場合には、設定部３１００ｂは、ペダル回転数が、その閾値ＴＨ３以下であるか否かを判断する（ステップＳ５５）。この条件を満たさない場合には、処理はステップＳ６３に移行する。このように、ペダル回転数が十分速くなった場合には、発進性優先を止めるものである。なお、ＴＨ３は、例えば３０ｒｐｍである。

一方、ステップＳ５５の条件を満たしている場合には、設定部３１００ｂは、速度が、その閾値ＴＨ４以下であるか否かを判断する（ステップＳ５７）。この条件を満たさない場合には、処理はステップＳ６３に移行する。このように、速度が十分速くなった場合には、発進性優先を止めるものである。なお、ＴＨ４は、例えば８ｋｍ／ｈである。

一方、ステップＳ５７の条件を満たしている場合には、設定部３１００ｂは、経過時間が、その閾値ＴＨ５以下であるか否かを判断する（ステップＳ５９）。この条件を満たさない場合には、処理はステップＳ６３に移行する。このように、発進フラグがオンになってから十分な時間が経過した場合には、発進性優先を止めるものである。なお、ＴＨ３は、例えば３秒である。

一方、ステップＳ５９の条件を満たしている場合には、設定部３１００ｂは、終了条件を満たさないことを表すフラグを設定する（ステップＳ６１）。そして呼び出し元の処理に戻る。

このように、いずれかの終了条件が満たされれば、終了条件を満たしたものと判断する。なお、これらの終了条件の全てのパラメータを採用しなくても良い。また、別の追加のパラメータを採用するようにしても良い。

図７の処理の説明に戻って、設定部３１００ｂは、ステップＳ３５の判定処理の結果により終了条件が満たされたか判断する（ステップＳ３７）。終了条件が満たされていない場合には、処理はステップＳ４１に移行する。一方、終了条件が満たされている場合には、設定部３１００ｂは、発進フラグをオフにセットする（ステップＳ３９）。そして処理はステップＳ４１に移行する。

設定部３１００ｂは、発進フラグがオンであるか否かを判断する（ステップＳ４１）。発進フラグがオフになっていれば、設定部３１００ｂは、通常駆動状態の値を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ４５）。すなわち、安全性優先の設定値（アシスト比及び出力トルク上限値）をセットする。

なお、アシスト比については、例えば速度に応じてアシスト比が変化するアシスト比マップが用意されている場合があり、第１のアシスト比として第１のアシスト比マップが設定されていれば、ステップＳ４５で、第２のアシスト比として第２のアシスト比マップが設定される。例えば、第１のアシスト比マップでは、低速時におけるアシスト比が第２のアシスト比マップより高くなるように設定されている。

また、出力トルク上限値については、一般的な出力トルク上限値が第２の出力トルク上限値として用意されており、第２の出力トルク上限値に対して所定の係数を乗ずることで設定するようにしても良い。

アシスト比についても、第２のアシスト比に対して所定の係数を乗ずることで第１のアシスト比を設定するようにしても良い。また、乗算ではなく加算であってもよい。

一方、発進フラグがオンであれば、設定部３１００ｂは、例えば終了条件に含まれる所定のパラメータの値に応じて、アシスト比及び出力トルク上限値を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ４３）。

終了条件を満たすまで一定のアシスト比及び出力トルク上限値を設定しても良いが、終了条件を満たした直後に、ユーザに違和感を与えないため、滑らかに第１のアシスト比及び第１の出力トルク上限値から第２のアシスト比及び第２の出力トルク上限値に変化させることが好ましい。

より具体的には、図９に示すようなカーブに従って、アシスト比及び出力トルク上限値を変化させる。

図９において、縦軸は、アシスト比及び出力トルク上限値を表し、横軸は、終了条件に係るパラメータの値を表している。

この例では、発進フラグがオンになると、アシスト比及び出力トルク上限値には基準となる値の１．５倍の値が設定されて、ペダル回転角度が３６０°になるまで、ペダル回転数が２０ｒｐｍになるまで、速度が５ｋｍ／ｈになるまで、経過時間が２秒になるまで、その値が継続される。その後、ペダル回転角度の場合には７２０°から１０８０°に至るまで、線形に減少して基準となる値になり、ペダル回転数の場合には２０ｒｐｍから３０ｒｐｍに至るまで、線形に減少して基準となる値になり、速度の場合には５ｋｍ／ｈから８ｋｍ／ｈになるまで 線形に減少して基準となる値になり、経過時間の場合には２秒から３秒になるまで、線形に減少して基準となる値になる。基準となる値に至るペダル回転角度、ペダル回転数、速度、経過時間は、それぞれのパラメータの終了条件の閾値である。

これらのうち１つのパラメータを採用しても良いし、複数のパラメータを採用しても良い。

例えば、経過時間のみを説明変数として選択する場合には、図９に示すように時間の関数としてアシスト比及び出力トルクを変化させる。

一方、複数のパラメータを採用する場合には、例えば、各パラメータで決定された値のうち最小値を採用するようにする。図９の例の場合、ペダル回転角度が７２０°で、ペダル回転数が２２ｒｐｍで、速度が５．６ｋｍ／ｈで、経過時間が２．８秒であれば、ペダル回転角度については１．５倍、ペダル回転数については１．４倍、速度については１．３倍、経過時間については１．１倍と得られる。よって、最少の１．１倍のアシスト比及び出力トルク上限値が採用する。

図９のカーブは一例であって、他のカーブを規定しても良い。また、平滑化ペダルトルクについては示されていないが、これについてもカーブを規定しても良い。

図７の処理の説明に戻って、ステップＳ４５又はＳ４３の後、設定部３１００ｂは、電源断などにより処理終了となったか否かを判断する（ステップＳ４７）。処理終了でなければ、処理は端子Ｂを介して図６のステップＳ２１に戻る。一方、処理終了でれば、処理を終える。

以上述べたように、アシスト比及び出力トルク上限値は、安全性が確保できる蓋然性が高い状態であることが確認されれば、発進性を優先するように設定され、それ以外であれば安全性を優先するように設定されるようになる。

なお、発進フラグをオンにさせた場合に、アシスト比及び出力トルク上限値に基準から大きな値に設定する例を示したが、発進フラグをオフにさせた場合に、アシスト比及び出力トルク上限値をそれまでの値より小さくするようにしても良い。また、発進フラグをオフにさせてから徐々に目標値まで変化させるようにしても良い。

［実施の形態３］
第２の実施の形態では、アシスト比及び出力トルク上限値を同様に設定するケースを説明したが、独立に設定するように制御しても良い。本実施の形態では、後者の場合の処理を説明する。

なお、第２の実施の形態における設定部３１００ｂと本実施の形態における設定部とは処理内容が異なるが、説明を簡略化するために設定部３１００ｂが実行するものとして説明する。また、同じ処理については同じステップ番号を付している。

図１０乃至図１３を用いて、主に設定部３１００ｂの処理内容について説明する。

まず、設定部３１００ｂは、ブレーキセンサ１０７の出力がオンになったかどうかをブレーキ入力部１０２８からのブレーキ入力に基づき判断する（ステップＳ２１）。ブレーキセンサ１０７の出力がオフであれば、処理はステップＳ１０１に移行する。

一方、ブレーキセンサ１０７の出力がオンであれば、設定部３１００ｂは、時間を計測するタイマ１の値をクリアする（ステップＳ２３）。タイマ１は、常に時間を計測しているが、ステップＳ２３でクリアされると、例えば０から時間を計測し始める。

そして、設定部３１００ｂは、タイマ１の値が閾値Ｔth1以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。本ステップは、第１の実施の形態におけるステップＳ５と同じである。

タイマ１の値が閾値Ｔth1以下であれば、設定部３１００ｂは、ペダルトルク閾値にＰth1（＜Ｐth2）を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ１０３）。本ステップは、第１の実施の形態におけるステップＳ７と同じである。

一方、タイマ１の値が閾値Ｔth1を超えている場合には、設定部３１００ｂは、ペダルトルク閾値にＰth2（＞Ｐth1）を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ１０５）。本ステップは、第１の実施の形態におけるステップＳ９と同じである。

ステップＳ１０３又はＳ１０５の後に、設定部３１００ｂは、トルク入力部１０２７からのトルク入力（入力ペダルトルク）が、ペダルトルク閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。入力ペダルトルクがペダルトルク閾値未満であれば、処理は端子Ｄを介して図１１の処理に移行する。

一方、入力ペダルトルクがペダルトルク閾値以上であれば、設定部３１００ｂは、タイマ１の値が閾値Ｔth2以下であるか否かを判断する（ステップＳ２７）。タイマ１の値が閾値Ｔth2を超えていれば、処理は端子Ｄを介して図１１の処理に移行する。

一方、タイマ１の値が閾値Ｔth2以下であれば、設定部３１００ｂは、アシスト比について発進性を優先する状態を表す第１発進フラグがオフであるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。第１発進フラグは初期的にはオフになっているものとする。第１発進フラグが既にオンになっていれば、処理は端子Ｃを介して図１１の処理に移行する。

一方、第１発進フラグがオフである場合には、設定部３１００ｂは、第１発進フラグをオンにセットする（ステップＳ１０９）。また、設定部３１００ｂは、アシスト比について発進性を優先することを止めて安全性を優先し始める条件である第１終了条件についての継続測定値をクリアする（ステップＳ１１１）。そして処理は端子Ｃを介して図１１の処理に移行する。

第１終了条件についての継続測定値は、第２の実施の形態における終了条件についての継続測定値とほぼ同様であるが、出力トルク上限値についての第２終了条件についての継続測定値とは異なるようにしてもよい。

図１１の処理の説明に移行して、設定部３１００ｂは、出力トルク上限値について発進性を優先する状態を表す第２発進フラグがオフであるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。第２発進フラグは初期的にはオフになっているものとする。第２発進フラグが既にオンになっていれば、処理はステップＳ１１９に移行する。

一方、第２発進フラグがオフである場合には、設定部３１００ｂは、第２発進フラグをオンにセットする（ステップＳ１１５）。また、設定部３１００ｂは、出力トルク上限値について発進性を優先することを止めて安全性を優先し始める条件である第２終了条件についての継続測定値をクリアする（ステップＳ１１７）。

そして、設定部３１００ｂは、第１終了条件の判定処理を実行する（ステップＳ１１９）。ステップＳ１１９は、基本的には、図８に示したような処理である。但し、それぞれの終了条件に設定されている閾値については、本ステップ用に設定する。なお、判断すべきパラメータを変更しても良い。

その後、設定部３１００ｂは、ステップＳ１１９の判定処理の結果により第１終了条件が満たされたか判断する（ステップＳ１２１）。第１終了条件が満たされていない場合には、処理はステップＳ１２５に移行する。一方、第１終了条件が満たされている場合には、設定部３１００ｂは、第１発進フラグをオフにセットする（ステップＳ１２３）。そして処理はステップＳ１２５に移行する。

設定部３１００ｂは、第１発進フラグがオンであるか否かを判断する（ステップＳ１２５）。第１発進フラグがオフになっていれば、設定部３１００ｂは、通常駆動状態のアシスト比を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ１２９）。すなわち、安全性優先のアシスト比をセットする。そして処理は端子Ｅを介して図１２の処理に移行する。

一方、発進フラグがオンであれば、設定部３１００ｂは、例えば第１終了条件に含まれる所定のパラメータの値に応じて、アシスト比を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ１２７）。そして処理は端子Ｅを介して図１２の処理に移行する。

第１終了条件を満たすまで一定のアシスト比を設定しても良いが、第１終了条件を満たした直後に、ユーザに違和感を与えないため、滑らかに第１のアシスト比から第２のアシスト比に変化させるものである。

例えば、アシスト比については図９に示すようなカーブに従って変化させる。基本的に図９について述べた事項は、アシスト比を変化させるという点において同じである。

図１２の処理の説明に移行して、設定部３１００ｂは、第２終了条件の判定処理を実行する（ステップＳ１２９）。ステップＳ１２９は、基本的には、図８に示したような処理である。但し、それぞれの終了条件に設定されている閾値については、本ステップ用に設定する。なお、判断すべきパラメータを変更しても良い。

その後、設定部３１００ｂは、ステップＳ１２９の判定処理の結果により第２終了条件が満たされたか判断する（ステップＳ１３１）。第２終了条件が満たされていない場合には、処理はステップＳ１３５に移行する。一方、第２終了条件が満たされている場合には、設定部３１００ｂは、第２発進フラグをオフにセットする（ステップＳ１３３）。そして処理はステップＳ１３５に移行する。

設定部３１００ｂは、第２発進フラグがオンであるか否かを判断する（ステップＳ１３５）。第２発進フラグがオフになっていれば、設定部３１００ｂは、通常駆動状態の出力トルク上限値を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ１３９）。すなわち、安全性優先の出力トルク上限値をセットする。そして処理はステップＳ１４１に移行する。

一方、第２発進フラグがオンであれば、設定部３１００ｂは、例えば第２終了条件に含まれる所定のパラメータの値に応じて、出力トルク上限値を設定するように、制御部３２００に指示する（ステップＳ１３７）。そして処理はステップＳ１４１に移行する。

第２終了条件を満たすまで一定の出力トルク上限値を設定しても良いが、第２終了条件を満たした直後に、ユーザに違和感を与えないため、滑らかに第１の出力トルク上限値から第２の出力トルク上限値に変化させるものである。

例えば、図９とは異なる図１３に示すようなカーブを用意する。

図９において、縦軸は、出力トルク上限値を表し、横軸は、第２終了条件に係るパラメータの値を表している。

この例では、第２発進フラグがオンになると、出力トルク上限値には基準となる値より大きな値が設定されて、ペダル回転角度が２４０°になるまで、ペダル回転数が１０ｒｐｍになるまで、速度が２．７ｋｍ／ｈになるまで、経過時間が１秒になるまで、その値が継続される。その後、ペダル回転角度の場合には２４０°から３６０°に至るまで、線形に減少して基準となる値になり、ペダル回転数の場合には１０ｒｐｍから１５ｒｐｍに至るまで、線形に減少して基準となる値になり、速度の場合には２．７ｋｍ／ｈから４ｋｍ／ｈになるまで 線形に減少して基準となる値になり、経過時間の場合には１秒から１．５秒になるまで、線形に減少して基準となる値になる。基準となる値になるペダル回転角度、ペダル回転数、速度、経過時間は、それぞれのパラメータの第２終了条件の閾値である。

これらのうち１つのパラメータを採用しても良いし、複数のパラメータを採用しても良い。複数のパラメータを採用した場合には、最小値を採用するような方式も図９と同様に採用可能である。

このように、アシスト比と出力トルク上限値とを別々に設定するようにしても良い。

以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上で述べた機能ブロック図は一例であって、１の機能ブロックを複数の機能ブロックに分けても良いし、複数の機能ブロックを１つの機能ブロックに統合しても良い。処理フローについても、処理内容が変わらない限り、ステップの順番を入れ替えたり、複数のステップを並列に実行するようにしても良い。

また、各実施の形態において説明した各技術的要素については、その目的に応じて任意に削除したり、任意に組み合わせたりすることができる。

演算部１０２１は、一部又は全部を専用の回路にて実装しても良いし、予め用意したプログラムを実行することで、上で述べたような機能を実現させるようにしても良い。

上ではアシスト比及び出力トルク上限値を設定対象としていたが、他のパラメータで発進性を高めるのに用いられる他の設定項目があれば、それを設定対象に採用しても良い。 以上述べた実施の形態をまとめると以下のようになる。

本実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、（Ａ）ブレーキセンサからの入力に応じて検出される状態に基づき、発進性を安全性より優先する第１の設定と安全性を発進性より優先する第２の設定とのうちいずれかを設定する設定部と、（Ｂ）設定部により設定された第１の設定と第２の設定とのいずれかに従って、モータの駆動を制御する制御部とを有する。

このようにすれば、ブレーキセンサからの入力に応じて検出される状態に応じて、発進性と安全性とのいずれかを優先して設定を行うことができ、それに従って適切にモータの駆動を制御できるようになる。具体的には、ブレーキによって安全性が確保できる蓋然性が高ければ、発進性を優先したモータ駆動を行い、そうでないならば安全性を優先したモータ駆動を行うので、電動アシスト車について安全性と発進性とを両立させることができるようになる。

なお、上で述べた状態は、（ａ）ブレーキセンサからブレーキ操作有りを示す第１の信号を受信している第１状態と、ブレーキセンサからブレーキ操作無しを表す第２の信号を受信している第２状態とのいずれかであるか、または、（ｂ）第１状態に加えてブレーキセンサからの信号が第１の信号から第２の信号に切り替わった後所定時間内である第３状態と、上記所定時間後であって第１の信号に切り替わる前である第４の状態とのいずれかであるようにしてもよい。第１状態又は第３状態であれば、ユーザのブレーキ操作によって安全性を確保できる蓋然性が高いと考えられる。

また、上で述べた第１の設定が、モータの駆動を開始する条件である入力ペダルトルク閾値を第２の設定におけるペダルトルク閾値よりも小さな値にする設定を含み、上で述べた第２の設定が、ペダルトルク閾値を第１の設定におけるペダルトルク閾値よりも大きな値にする設定を含むようにしても良い。

このようにすれば、第１の設定がなされればモータ駆動が早期に開始されるようになるので、例えば登坂時に発進性が良くなって安定的に発進できるようになる。第２の設定がなされれば、十分なペダルトルクが入力がなされてからモータ駆動が開始されるので、安全性が十分に確保されるようになる。

さらに、上で述べた第１の設定が、アシスト比を第２の設定におけるアシスト比よりも大きな値にする設定を含み、上で述べた第２の設定が、アシスト比を第１の設定におけるアシスト比よりも小さな値に設定する設定を含むようにしても良い。このように第１の設定がなされれば、大きなアシストがモータによってなされるようになるため、登坂時などで発進性が良くなる。また、第２の設定がなされれば、アシストが安全性を考慮した形でなされるようになる。

さらに、上で述べた第１の設定が、出力トルク上限値を第２の設定における出力トルク上限値よりも大きな値にする設定を含み、上で述べた第２の設定が、出力トルク上限値を第１の設定における出力トルク上限値よりも小さな値に設定する設定を含むようにしても良い。このように第１の設定がなされれば、比較的大きな出力トルクをも生じさせるようにモータを駆動することができるため、登坂時などで発進性が良くなる。また、第２の設定がなされれば、安全性を考慮した形でモータ駆動がなされるようになる。

また、上で述べた設定部が、第１の設定を設定した後に、予め定められたパラメータの値が所定の条件を満たした場合、第２の設定に切り替えるようにしてもよい。例えば登坂であれば、漕ぎ出し開始時に発進性を優先させて早期に安定走行に移行させ、安定走行すれば通常どおり安全性を優先させるものである。

なお、上記予め定められたパラメータは、第１の設定を選択した後におけるペダル回転角度と、第１の設定を選択した後における経過時間と、速度と、ペダル回転数と、平滑化ペダルトルクとの少なくともいずれかであってもよい。そして、上記所定の条件は、ペダル回転角度と、経過時間と、速度と、ペダル回転数とについては、閾値を超えることであり、平滑化ペダルトルクである場合には、閾値を下回ることである。これらによって走行状態を推定できるためである。

また、上で述べた設定部は、上記第１の設定を設定した後、上記パラメータに応じて値を漸減させる部分を有するカーブに従って、第１の設定に含まれる設定項目値を変化させるようにしても良い。このようにすることで、ユーザに違和感を与えずに設定値を変更するためである。

このような構成は、実施の形態に述べられた事項に限定されるものではなく、実質的に同一の効果を奏する他の構成にて実施される場合もある。

３０００，３０００ｂ モータ制御部
３１００，３１００ｂ 設定部
３２００ 制御部

Claims (8)

1. ブレーキセンサからの入力に応じて、安全性が確保されているとみなされる第１の状態を検出すると、発進性を安全性より優先する第１の設定を選択し、前記第１の状態以外の第２の状態を検出すると、安全性を発進性より優先する第２の設定を選択する設定部と、
   前記設定部により選択された前記第１の設定と前記第２の設定とのいずれかに基づき、モータの駆動を制御する制御部と、
   を有し、
   前記第１の状態が、
   前記ブレーキセンサからブレーキ操作有りを示す第１の信号を受信している第３の状態であり、
   前記第２の状態が、
   前記ブレーキセンサからブレーキ操作無しを表す第２の信号を受信している第４の状態である
   か、または、
   前記第１の状態が、
   前記第３の状態に加えて前記ブレーキセンサからの信号が前記第１の信号から前記第２の信号に切り替わった後所定時間内である第５の状態であり、
   前記第２の状態が、
   前記所定時間後であって前記第１の信号に切り替わる前である第６の状態である
   モータ駆動制御装置。
2. 前記第１の設定が、前記モータの駆動を開始する条件であるペダルトルク閾値を前記第２の設定におけるペダルトルク閾値よりも小さな値にする設定を含み、
   前記第２の設定が、前記ペダルトルク閾値を前記第１の設定におけるペダルトルク閾値よりも大きな値にする設定を含む
   請求項１記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記第１の設定が、アシスト比を前記第２の設定におけるアシスト比よりも大きな値にする設定を含み、
   前記第２の設定が、前記アシスト比を前記第１の設定におけるアシスト比よりも小さな値に設定する設定を含む
   請求項１又は２記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記第１の設定が、出力トルク上限値を前記第２の設定における出力トルク上限値よりも大きな値にする設定を含み、
   前記第２の設定が、前記出力トルク上限値を前記第１の設定における出力トルク上限値よりも小さな値に設定する設定を含む
   請求項１乃至３のいずれか１つ記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記設定部が、
   前記第１の設定を設定した後に、予め定められたパラメータの値が所定の条件を満たした場合、前記第２の設定に切り替える
   請求項１乃至４のいずれか１つ記載のモータ駆動制御装置。
6. 前記予め定められたパラメータは、
   前記第１の設定を設定した後におけるペダル回転角度と、前記第１の設定を選択した後における経過時間と、速度と、ペダル回転数と、平滑化ペダルトルクとの少なくともいずれかであり、
   前記所定の条件が、前記ペダル回転角度と、前記経過時間と、前記速度と、前記ペダル回転数とについては、閾値を超えることであり、
   前記平滑化ペダルトルクである場合には、閾値を下回ることである
   請求項５記載のモータ駆動制御装置。
7. 前記設定部は、
   前記第１の設定を設定した後、前記パラメータに応じて値を漸減させる部分を有するカーブに従って、前記第１の設定に含まれる設定項目値を変化させる
   請求項５又は６記載のモータ駆動制御装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つ記載のモータ駆動制御装置を有する電動アシスト車。

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