JP7308198B2 - モータ制御装置及び方法、並びに電動アシスト車 - Google Patents

Description

本発明は、電動アシスト車の回生制御技術に関する。

回生制御をどのような場合に行うかについては、様々な方法が存在している。例えば、加速度に応じて自動的に動作させる方法がある（例えば特許文献１）。

この方法によれば、ユーザが操作しなくても自動的に回生が開始するので、これまで回生が行われなかった走行状態においても回生が行われて回生量が増加することが期待される。一方、ユーザが減速を意図していないときに自動的に回生が開始することで、ユーザに違和感を感じさせることがある。

また、他の文献（例えば特許文献２）では、（ａ）搭乗者による回生制御の開始指示又は停止指示を検出する検出部と、（ｂ）検出部により回生制御の開始指示を検出すると、当該検出時における第１の車速を特定すると共に回生目標量に対する制御係数に所定の値を設定し、検出部により回生制御の停止指示を検出するまで、現在車速が第１の車速より速い場合には制御係数の値を増加させ、現在車速が第１の車速より遅い場合には制御係数の値を減少させる制御係数算出部と、（ｃ）制御係数算出部からの制御係数の値と回生目標量とから、モータの駆動を制御する制御部とを有するモータ駆動制御装置が開示されている。この文献では、回生制御の開始指示が、ペダルの所定位相角以上の逆回転、回生制御の開始指示のための指示スイッチのオン、又はブレーキスイッチが所定時間内に連続してオンになったことにより検出されるとされている。

この文献の技術によれば、搭乗者の意図を加味して回生制動力が働くようになり、可能な限り第１の車速が維持されるように回生制御がなされるが、第１の車速を指定する意図を持って回生制御の開始指示を行うための操作を搭乗者が覚えていることが前提となっている。また、回生制御の開始指示時における車速を維持しようとするが、搭乗者にとって好ましい車速は、回生制御の開始指示時における車速とは限らない。さらに、指示スイッチを用いる場合には、搭乗者の意図は明確であるが、指示スイッチを設けるためのコストが掛かると共に、通常は行わない操作であるから、走行中に指示スイッチを押すのは手間が掛かる。さらに、ブレーキスイッチを設ける場合にも、ブレーキスイッチを設けるためのコストが掛かると共に、ブレーキ操作に依存する回生制御となって、回生によって得られるエネルギーも十分ではない。また、ペダルの所定位相角以上の逆回転を採用する場合も、逆回転を検出できるセンサを用いることになりコストが増加すると共に、第１の車速を指定する意図を持ってペダルの逆回転を行おうとすると、正回転させている途中で急に逆回転を行うことになってペダル操作が煩雑になる場合もある。

欧州特許出願公開第２８６８５６２号明細書 米国特許出願公開第２０１４／０１２１８７７号

従って、本発明の目的は、一側面として、推定されるユーザの意図に応じた回生制御を行うための新たな技術を提供することである。

本発明のモータ制御装置は、（Ａ）モータを駆動する駆動部と、（Ｂ）加速意図がないと推定される所定の走行又はペダル操作の状態を検出することに応じて、ペダル回転とモータの回転との少なくともいずれかに応じて移動する車両の速度を特定し、当該特定された速度に基づき回生量を決定し、当該回生量に従って駆動部を制御する制御部とを有する。

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、モータ制御装置の構成例を示す図である。 図３は、回生制御部の構成例を示す図である。 図４は、実施の形態における処理フローを示す図である。 図５は、基準速度設定処理Ａの処理フローを示す図である。 図６は、確認処理の処理フローを示す図である。 図７は、回生量決定処理の処理フローを示す図である。 図８は、ΔＶと回生係数との対応関係の例を示す図である。 図９は、実施の形態による制御例を説明するための図である。 図１０は、基準速度設定処理Ｂの処理フローを示す図である。 図１１は、基準速度設定処理Ｃの処理フローを示す図である。 図１２は、回生量決定処理Ｂの処理フローを示す図である。 図１３は、基準速度調整処理Ａの処理フローを示す図である。 図１４は、基準速度調整の具体例を説明するための図である。 図１５は、基準速度調整処理Ｂの処理フローを示す図である。 図１６は、基準速度調整処理Ｃの処理フローを示す図である。

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、昇降機など）の移動を補助するモータなどに対するモータ制御装置等についても適用可能である。

［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とを有する。なお、電動アシスト自転車１は、ブレーキセンサ１０７を有する場合もあるが、本実施の形態では用いない。

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）をモータ制御装置１０２に出力する。

モータ制御装置１０２は、モータ１０５の回転センサ、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制御装置１０２に出力する。また、操作パネル１０６は、モータ制御装置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。

本実施の形態に係るモータ制御装置１０２に関連する構成を図２に示す。モータ制御装置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、モータ１０５の駆動部であり、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、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、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（単にペダル回転角度、又は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。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、回生制動される場合もある。なお、モータ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における回生制御部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。回生制御部３０００は、回生目標算出部３１００と、基準速度設定部３２００と、制御部３３００とを有する。なお、演算部１０２１は、モータ回転入力部１０２４からのモータ回転入力からモータ１０５の回転数（前輪の回転数）、電動アシスト自転車１の速度（＝車速）及び加速度（速度の時間変化量）等を算出するモータ回転処理部２０００を有している。

回生目標算出部３１００は、速度又は加速度等に応じて予め定められた回生目標量を、現在の速度又は加速度等から特定して出力する。基準速度設定部３２００は、回生制御を行う上で基準となる速度である基準速度を設定する。基準速度設定部３２００が基準速度を設定する上で用いるパラメータは、さまざまであるが、ペダルトルク入力を用いる場合もあれば、ペダルトルク入力とペダル回転入力を用いる場合もある。さらに、前輪の回転数又は車速と、ペダル回転に基づき換算される後輪の回転数（ペダル回転をギア比等に基づき後輪の回転数に換算した回転数であり、ペダル換算回転数とも呼ぶ）又は後輪の車速（ペダル回転換算速度（ペダル回転をギア比等に基づき車速に換算した速度）とも呼ぶ）とを用いる場合もある。いずれの場合も、ユーザには加速の意図がないことを検出するためにそれらのパラメータを用いる。

制御部３３００は、基準速度設定部３２００からの基準速度及び回生可能フラグと、モータ回転処理部２０００からの速度等と、回生目標算出部３１００からの回生目標量と、ペダル回転入力部１０２２からのペダル回転入力と、トルク入力部１０２７からのペダルトルク入力とに基づき、回生量を算出して当該回生量に従って回生制御を行う。本実施の形態では、制御部３３００は、得られたデータから回生係数を決定し、当該回生係数を回生目標量に対して乗ずることで、回生量を算出する。なお、制御部３３００は、本実施の形態に係る回生制御のみならず、他の観点に基づく回生制御も行う場合もある。例えば、加速度又は速度に基づく自動回生制御を行う場合もある。

なお、回生を行わない場合には、演算部１０２１は、従来の力行駆動を行うようにモータ駆動タイミング生成部１０２６、可変遅延回路１０２５及びＦＥＴブリッジ１０３０を介してモータ１０５を駆動する。一方、回生を行う場合には、演算部１０２１は、制御部３３００が出力する回生量を実現するように、モータ駆動タイミング生成部１０２６、可変遅延回路１０２５及びＦＥＴブリッジ１０３０を介してモータ１０５を回生制御する。

本実施の形態では、例えば、ユーザがもう加速は不要ということで、ペダル回転数を下げたりやめたりして、ペダルトルク入力がほぼ無くなったタイミング、ペダルトルク入力及びペダル回転がほぼ無くなったタイミングや、同様に加速意図がないと推定される、モータ回転とペダル回転との所定の関係が検出されたタイミングなどで、現在車速を基準速度（すなわち上限速度）として設定する。そして、その後に、下り坂に入るなどして、基準速度を現在速度が上回ることを検出した場合には、本実施の形態に係る回生制御を開始して、速度上昇を抑制させる。例えば、基準速度と現在速度との差に基づき回生係数を設定して回生制動を働かせる。これによって、早期に回生制動が働き始めるため、バッテリへの充電量が増加すると共に、ユーザがブレーキ操作を行わなくても速度上昇が抑制されて、ユーザの手間が削減され、安全性も向上する。

さらに、ユーザの意図に従った走行状態を実現するように回生量が制御されるので、より快適な走行が行えるようになる。

次に、図４乃至図９を用いて図３に示した回生制御部３０００の処理内容について説明する。なお、図４の処理は、単位時間毎に実行される。

まず、回生制御部３０００は、各種データの測定を行う（図４：ステップＳ１）。本実施の形態では、ペダルトルク、車速、ペダル回転角度などを測定する。なお、他の実施の形態では、追加のパラメータを測定する場合もある。

次に、基準速度設定部３２００は、回生可能フラグがＯＮになっているか否かを判断する（ステップＳ３）。回生可能フラグがＯＮであれば、処理はステップＳ７に移行する。一方、回生可能フラグがＯＦＦであれば、基準速度設定部３２００は、基準速度設定処理を実行する（ステップＳ５）。本実施の形態に係る基準速度設定処理については、図５を用いて後に述べる。

その後、制御部３３００は、本実施の形態に係る回生制御を行って良いのか否かについて確認する確認処理を実行する（ステップＳ７）。確認処理については、図６を用いて後に述べる。

その後、制御部３３００は、確認処理の処理結果に基づき回生量決定処理を実行する（ステップＳ９）。回生量決定処理については、図７を用いて後に述べる。この回生量決定処理では、本実施の形態に係る回生制御を実行する場合には、基準速度に基づき回生係数を決定し、回生目標算出部３１００により算出された回生目標量と回生係数とから回生量を決定し、当該回生量を実現すべくＦＥＴブリッジ１０３０等を介してモータ１０５に回生制動を行わせる。

そして、回生制御部３０００は、電源オフなどの指示に基づき処理を終了するか否かを判断する（ステップＳ１１）。処理を終了しない場合には、処理はステップＳ１に戻る。一方、処理を終了すべき場合には、ここで処理を終了する。

本実施の形態では、ユーザに加速意図がないことを検出すると回生可能フラグを予め設定しておくと共に、そのタイミングで基準速度を設定し、その基準速度からの速度上昇を検出すると当該速度上昇を抑制するように回生量を決定して回生制動を実行させるものである。

次に、図５を用いて本実施の形態に係る基準速度設定処理Ａを説明する。なお、回生可能フラグ及び時間フラグは初期的にはＯＦＦにセットされている。

基準速度設定部３２００は、ペダルトルクが、予め定められた閾値ＴＨ１１以下であるか否かを判断する（図５：ステップＳ２１）。閾値ＴＨ１１は、ペダルトルク入力がほとんど無いことを判断するための閾値である。ペダルトルクが閾値ＴＨ１１を超える場合には、ユーザには加速意図があると判断されるので、処理はステップＳ３５に移行する。

一方、ペダルトルクが閾値ＴＨ１１以下である場合には、ユーザには加速意図がないと判断されるので、基準速度設定部３２００は、時間計測中か否かを表す時間フラグがＯＮになっているか否かを判断する（ステップＳ２３）。時間フラグがＯＮになっていなければ、基準速度設定部３２００は、時間フラグをＯＮにセットする（ステップＳ２５）。さらに、基準速度設定部３２００は、時間計測を開始する（ステップＳ２７）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

一方、時間フラグがＯＮにセットされている場合、すなわち、継続的にペダルトルクが閾値ＴＨ１１以下である場合には、基準速度設定部３２００は、ステップＳ２７からの計測時間が一定時間を経過したか否かを判断する（ステップＳ２９）。まだ、計測時間が一定時間を経過していない場合には、処理は呼び出し元の処理に戻る。

一方、ステップＳ２７からの計測時間が一定時間を経過した場合には、ペダルトルクが閾値ＴＨ１１以下である状態が一定時間以上継続したことになるので、基準速度設定部３２００は、回生可能な状態か否かを表す回生可能フラグをＯＮにセットする（ステップＳ３１）。さらに、基準速度設定部３２００は、基準速度Ｖ０に、モータ回転処理部２０００からの現在の速度を設定する（ステップＳ３３）。これによって、回生可能な状態が検出され、基準速度Ｖ０が設定されたことになる。なお、回生可能フラグ及び基準速度Ｖ０は、制御部３３００に出力される。

その後、基準速度設定部３２００は、時間フラグをＯＦＦにセット、計測時間をクリアする（ステップＳ３５）。これによって、次に時間計測を行う際に適切に処理できるようになる。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

このように、本実施の形態に係る基準速度設定処理Ａによれば、ペダルトルクの入力がほとんど無い状態が一定時間以上継続すれば、ユーザには加速意図がないと推定して、基準速度Ｖ０を設定すると共に、回生可能フラグをセットすることで、回生制御の準備を行う。

次に、図６を用いて本実施の形態に係る確認処理の処理内容について説明する。

まず、制御部３３００は、ペダル回転角度が閾値ＴＨ２未満であるか否かを判断する（図６：ステップＳ４１）。ペダル回転角度がある程度（閾値ＴＨ２）以上なされると、ユーザはペダルを漕いで加速しようとしていると推定されるので、回生を行うことが好ましくないためである。よって、ペダル回転角度が閾値ＴＨ２以上である場合には、制御部３３００は、回生可能フラグをＯＦＦにセットする（ステップＳ４７）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

一方、ペダル回転角度が閾値ＴＨ２未満である場合には、制御部３３００は、ペダルトルクが閾値ＴＨ３未満であるか否かを判断する（ステップＳ４３）。閾値ＴＨ３は、閾値ＴＨ１１と同じであってもよいが、閾値ＴＨ１１よりも大きな値であってもよい。閾値ＴＨ３＞閾値ＴＨ１１であれば、測定誤差などにより回生可能フラグがＯＮになったりＯＦＦになったりする揺れを抑えることができる。ペダルトルクが閾値ＴＨ３以上であれば、処理はステップＳ４７に移行する。

一方、ペダルトルクが閾値ＴＨ３未満である場合には、制御部３３００は、モータ回転処理部２０００からの現在の速度が閾値ＴＨ４を超えているか否かを判断する（ステップＳ４５）。ある程度の速度が出ていない場合に本回生制御を行うことが不適切だからである。現在の速度が閾値ＴＨ４以下であれば、処理はステップＳ４７に移行する。一方、現在の速度が閾値ＴＨ４を超えている場合には、回生可能フラグをＯＦＦにセットすることはなく、処理は呼び出し元の処理に戻る。

このように、一旦回生可能フラグをＯＮにセットした後に走行状態が変化して、本実施の形態に係る回生制御を行うのが不適切な状態になったことを検出した場合には、回生可能フラグをＯＦＦにセットする。

次に図７を用いて本実施の形態に係る回生量決定処理について説明する。

まず、制御部３３００は、回生可能フラグがＯＮになっているか否かを判断する（図７：ステップＳ５１）。回生可能フラグがＯＦＦになっている場合、本実施の形態に係る回生制御を行うことは不適切なので、制御部３３００は、他の条件にて回生量（０の場合もある）を決定して、当該回生量に従ったモータ１０５の回生制動をＦＥＴブリッジ１０３０などに行わせる（ステップＳ５９）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

一方、回生可能フラグがＯＮになっている場合、制御部３３００は、モータ回転処理部２０００からの現在の速度が基準速度Ｖ０を超えているか否かを判断する（ステップＳ５３）。本実施の形態では、現在の速度が基準速度Ｖ０を超えている場合に回生制動にて速度を抑制することにしているので、現在の速度が基準速度Ｖ０以下であれば、本実施の形態に係る回生制御を行わないものとしている。但し、現在の回生係数よりも小さい回生係数を用いるような制御を行うようにしても良い。

本実施の形態では、現在の速度が基準速度Ｖ０以下であれば、処理はステップＳ５９に移行する。一方、現在の速度が基準速度Ｖ０を超えている場合には、制御部３３００は、ΔＶ（＝現在速度－Ｖ０）に基づき回生係数を設定する（ステップＳ５５）。例えば、ΔＶと回生係数［％］の対応関係を予め定めておく。この対応関係の一例を図８に示す。図８の例では、縦軸は回生係数［％］を表しており、横軸はΔＶ［ｋｍ／ｈ］を表している。例えば、ΔＶ＝０の時の回生係数がＲ_MIN（０であってもよいし、０を超える値である場合もある）であり、ΔＶ＝ｖ1（所定値）の時の回生係数がＲ_MAX（１００であってもよいし、１００未満の値である場合もある）である直線ａで表される対応関係であってもよい。また、ΔＶ＝０の時の回生係数がＲ_MIN（０であってもよいし、０を超える値である場合もある）であり、ΔＶ＝ｖ1の時の回生係数がＲ_MAX（１００であってもよいし、１００未満の値である場合もある）である指数関数の曲線ｂで表される関係であってもよい。その他の関数で表される曲線であってもよい。また、単純なΔＶではなく、（現在の速度－Ｖ０）項を含む式で算出される他の指標値を基に回生係数を決定しても良い。

なお、決定された回生係数をそのまま採用すると、加速度の大幅変化によるショックをユーザに与えることになるので、ブレーキがＯＦＦになったことを検出した時点から、決定された回生係数まで漸増させるような制御も行う。

制御部３３００は、回生目標算出部３１００から出力された現在の加速度等に応じた回生目標量に対して回生係数を乗ずることで回生量を決定し、当該回生量に従ってＦＥＴブリッジ１０３０等を介してモータ１０５に回生制動を行わせる（ステップＳ５７）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

以上のような処理を実行することで、ユーザに加速意図がないと推定される第１の例である、ペダルトルクがほとんど検出されない状態が一定時間以上継続する場合に、そのタイミングで設定される基準速度Ｖ０に基づき回生制御が行われるようになる。

ここで、図９に動作例を示す。ここでは、図９最上段に示すように、電動アシスト自転車１が走行中に、平地から下り坂に路面が変化する場合における動作を説明する。比較のため、ブレーキ操作に応じて回生を行う場合をまず説明する。時刻ｔ１では、ユーザはペダルを漕いでおり、回生は行われていない。その後ユーザがペダルを漕ぐのをやめて、時刻ｔ２で、ペダルトルクが閾値ＴＨ１１以下である状態が一定時間継続すると、図９（ｂ）ではペダルトルクオフを表す信号がオンになる。その後時刻ｔ３になると、電動アシスト自転車１は下り坂に入り、図９（ｄ）において点線ｃが表すように、速度が上昇し始める。そしてユーザが危険を感じる速度に達すると、ユーザが時刻ｔ４でブレーキ操作を行う（図９（ａ））。この時刻ｔ４で、図９（ｅ）において点線ｆで示すように回生動作状態となる。なお、便宜上、図９（ｃ）において点線ｂで表すように、回生可能フラグも時刻ｔ４でオンになるものとしている。時刻ｔ４以降（例えば時刻ｔ５）については、下り坂を走行しているが、図９（ｄ）において点線ｃが表すように、回生制動により速度上昇は抑制されている。

一方、本実施の形態に係る電動アシスト自転車１の場合、ユーザがペダルを漕ぐのをやめて、時刻ｔ２で、ペダルトルクが閾値ＴＨ１１以下である状態が一定時間継続すると、図９（ｂ）に示すようにペダルトルクオフを表す信号がオンになるのと同時に、図９（ｃ）において実線ａで示すように回生可能フラグが時刻ｔ２でオンになる。但し、まだ回生は働かない。なお、時刻ｔ２の速度が基準速度Ｖ０にセットされる。

その後時刻ｔ３で下り坂に入り、速度が上昇し始めると、既に回生可能フラグがオンになっているので、図９（ｅ）において実線ｅで表すように回生動作状態となる。すなわち、基準速度Ｖ０を超える車速が検出されれば回生動作状態となり、図９（ｄ）において実線ｄで表されるように基準速度Ｖ０が維持されるように回生制動が行われるようになる。これは下り坂を下っている時刻ｔ５においても同様である。

このように、ブレーキ操作に応じて回生制御を行う場合には、時刻ｔ４において回生動作状態になるが、本実施の形態では、時刻ｔ３になると回生動作状態となる。これによって、ユーザはブレーキ操作を行わずとも基準速度Ｖ０が維持されるので、ブレーキ操作を行わずとも安全な走行が可能となり、さらに、回生が前倒しで実行されることによりブレーキ操作に応じて回生を行う場合に比して充電量も増加することになる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、ユーザに加速意図がないと推定される第２の例について説明する。そのため、本実施の形態では、基準速度設定処理Ａの代わりに基準速度設定処理Ｂを実行する。

図１０に、基準速度設定処理Ｂの処理フローを示す。なお、基準速度設定処理Ａと同じ部分については同じ参照符号を付している。すなわち、図５と図１０の差は、冒頭にステップＳ６１が追加されている部分のみである。

具体的には、基準速度設定部３２００は、ペダル回転角度が閾値ＴＨ１２以下であるか否かを判断する（ステップＳ６１）。ペダル回転角度が閾値ＴＨ１２を超える場合には、処理はステップＳ３５に移行する。一方、ペダル回転角度が閾値ＴＨ１２以下であれば、処理はステップＳ２１に移行する。なお、閾値ＴＨ１２は、閾値ＴＨ２と同じであってもよいし、閾値ＴＨ２より小さな値であってもよい。ＴＨ１２＞ＴＨ２であれば、測定誤差や微少なペダル回転などにより回生可能フラグがＯＮになったりＯＦＦになったりする揺れを抑えることができる。

本実施の形態では、第１の実施の形態におけるペダルトルクに加えてペダル回転角度も併せてチェックすることで、確実にユーザに加速意図がないことを確認するものである。

［実施の形態３］
本実施の形態では、ユーザに加速意図がないと推定される第３の例について説明する。そのため、本実施の形態では、基準速度設定処理Ａ及びＢの代わりに基準速度設定処理Ｃを実行する。

図１１に、基準速度設定処理Ｃの処理フローを示す。なお、基準速度設定処理Ａと同じ部分については同じ参照符号を付している。すなわち、図５と図１１の差は、冒頭におけるステップＳ２１の代わりに、ステップＳ７１及びＳ７３が設けられている部分である。

すなわち、基準速度設定部３２００は、本実施の形態に係る回転差を算出する（図１１：ステップＳ７１）。本実施の形態では、モータ１０５によって駆動される前輪の回転と比較してペダル回転があまりなされていない状態を、ユーザには加速意図がないと判定するものである。そのため、本実施の形態に係る回転差とは、例えば、前輪の回転数と、ペダル回転に基づき換算される、後輪の回転数との差（例えば、前輪の回転数－後輪の回転数）である。また、前輪についての車速と、ペダル回転に基づき換算された後輪についての車速との差（例えば、前輪についての車速－後輪についての車速）を用いてもよい。なお、差ではなく、比など（例えば、前輪の回転数／後輪の回転数、前輪についての車速／後輪についての車速）を用いて、それらの乖離が所定レベル以上であるか否かを判断するようにしてもよい。なお、前輪の回転数等は車輪回転に応じた第１の指標値であり、後輪の回転数等はペダル回転に応じた第２の指標値であり、それらの一致度や乖離度を算出して、それに基づき第１の指標値と第２の指標値とが所定レベル以上乖離しているか否かを判断してもよい。

そして、基準速度設定部３２００は、回転差が閾値ＴＨ１３以上であるか否かを判断する（ステップＳ７３）。回転差が閾値ＴＨ１３以上である場合には、ユーザには加速意図がないと推定して処理はステップＳ２３に移行する。一方、回転差が閾値ＴＨ１３未満である場合には、処理はステップＳ３５に移行する。

本実施の形態では、モータ１０５が前輪に設けられているので、前輪の回転に着目しているが、本実施の形態では、電動アシスト自転車１の車輪の回転が検出されるか、車速が計測されれば良い。

このように、ユーザに加速意図がなく回生可能な状態が一定時間以上継続する事象を検出できて、基準速度が設定されれば、その基準速度からの速度上昇を、第１の実施の形態と同様に抑制できるようになる。

［実施の形態４］
第１乃至第３の実施の形態では、基準速度Ｖ０は、回生可能フラグがＯＦＦにならないと変更されない例を示したが、回生可能フラグがＯＮのままでも、ユーザからの指示があれば、基準速度Ｖ０を変更してもよい。例えば、坂を下る場合に、回生制動が効き過ぎていると感じた場合、明示的に指示することで基準速度Ｖ０を上昇させるような場合が考えられる。

そのため、本実施の形態では、基準速度Ｖ０を途中で変更する第１の例について説明する。なお、本実施の形態では、ペダル回転角度に基づき基準速度Ｖ０を調整するので、確認処理（図６）のステップＳ４１については実行しないが、基本的な処理フローは、第１の実施の形態と同様であり、変更があるのは、回生量決定処理のみである。

本実施の形態に係る回生量決定処理Ｂについて、図１２を用いて説明する。図７に示した回生量決定処理と同じ部分については同じ参照符号を付している。すなわち、図７の回生量決定処理と回生量決定処理Ｂとの差は、ステップＳ５１とＳ５３との間に、基準速度設定部３２００が基準速度調整処理を実行する処理（ステップＳ８１）が追加されている部分である。すなわち、回生可能フラグがＯＮにセットされていれば、基準速度調整処理が実行される。

本実施の形態では、図１３に示す基準速度調整処理Ａが実行される。なお、本実施の形態では、ペダル正回転とペダル逆回転とを区別できるペダル回転センサ１０４を用いる例である。

まず、基準速度設定部３２００は、ペダル回転入力からペダルが正回転しているか否かを判断する（ステップＳ９１）。ペダルが正回転している場合には、基準速度設定部３２００は、ペダル回転角度が閾値ＴＨ２１以上であるか否かを判断する（ステップＳ９３）。例えば３６０°以上回転されたか否かを判断する。例えば、回生可能フラグがＯＮにセットされてからの累積のペダル回転角度を計測しておき、基準速度Ｖ０の調整を行う毎に累積のペダル回転角度をゼロに戻すようにしてもよい。ペダル回転角度が閾値ＴＨ２１未満である場合には、処理は呼び出し元の処理に戻る。

一方、ペダル回転角度が閾値ＴＨ２１以上である場合には、基準速度設定部３２００は、基準速度Ｖ０を、ｄＶだけ増加させる（ステップＳ９５）。ｄＶは、例えば１ｋｍ／ｈである。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

また、ペダルが正回転していない場合には、基準速度設定部３２００は、ペダルが逆回転しているか否かを判断する（ステップＳ９７）。ペダルが逆回転していない場合、すなわちペダル回転が停止している場合には、処理は呼び出し元の処理に戻る。

一方、ペダルが逆回転している場合には、基準速度設定部３２００は、ペダル逆回転角度が、閾値ＴＨ２１以上であるか否かを判断する（ステップＳ９９）。ペダル逆回転角度が閾値ＴＨ２１未満である場合には、処理は呼び出し元の処理に戻る。

一方、ペダル逆回転角が閾値ＴＨ２１以上である場合には、基準速度設定部３２００は、基準速度Ｖ０を、ｄＶだけ減少させる（ステップＳ１０１）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。なお、減少させる際のｄＶは、増加させる際のｄＶと異なる場合もある。

このような処理を行う場合には、例えば、図１４に模式的に示すような基準速度Ｖ０の調整が行われる。図１４の上段は、ペダル回転角度の変化を表している。図１４の下段は、基準速度Ｖ０の変化（横軸はペダル回転角度を表し、縦軸は基準速度を表している）を表している。

上で述べたような処理が実行されると、ペダル回転角度が０°から３６０°未満であれば基準速度はＶ０のままであるが、１正回転、すなわち３６０°正回転させれば、Ｖ０＋１ｋｍ／ｈに変化する。３６０°以上で７２０°未満であれば変化しない。２正回転、すなわち７２０°正回転させれば、Ｖ０＋２ｋｍ／ｈに変化する。図１４では、調整量の上限値を設定しており、それ以上ペダルを正回転させても基準速度Ｖ０は変化しないようになっているが、変化させるようにしてもよい。なお、＋２ｋｍ／ｈを超えて変化させないようにしているが、調整後の基準速度Ｖ０に上限値を設けて、それ以上の基準速度Ｖ０にならないようにしてもよい。

一方、１逆回転、すなわち３６０°逆回転させれば、Ｖ０－１ｋｍ／ｈに変化する。以下、正回転と同じで、３６０°逆回転させる毎に、－１ｋｍ／ｈ変化させるようにしてもよい。また、正回転のように、負の調整量に下限値を設けてもよい。

このようにすれば、ユーザの明示的な指示に基づき、基準速度Ｖ０を増加させたり減少させたりすることができるようになる。速度が速すぎる、又は速度が遅すぎると感じる場合に、ユーザは、ペダルを回転させて調整できるようになる。

調整量の上限値又は下限値を設けるようにすれば、ユーザがペダルを回転させすぎた場合でも、急激に乗り味が変化するようなことを避けることができるようになる。

なお、このような基準速度の調整は、ペダルトルクが閾値未満の場合にのみ実施するようにしてもよい。ペダルトルクがある程度以上計測される場合には、ユーザに加速意図があると推定されるので、基準速度の調整は不要と推定されるためである。

また、本実施の形態では、３６０°毎に基準速度Ｖ０を変化させるようにしているが、別の角度毎に基準速度Ｖ０を変化させてもよい。また、回転角度に応じて線形的に又は指数関数的に基準速度Ｖ０を変化させるようにしてもよい。また、別に定義するカーブに沿って、ペダル回転角度に応じて基準速度Ｖ０を変化させるようにしてもよい。

さらに、正回転で基準速度Ｖ０を増加させるのではなく減少させ、逆回転で基準速度Ｖ０を減少させるのではなく増加させるようにしてもよい。

［実施の形態５］
第４の実施の形態では、ペダル正回転とペダル逆回転とを区別できるペダル回転センサ１０４を用いたが、区別できないペダル回転センサ１０４を用いるようにしてもよい。 その場合には、基準速度調整処理Ｂ（図１５）を実行するようにしてもよい。

すなわち、基準速度設定部３２００は、ペダル回転角度が閾値ＴＨ２１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１１）。例えば３６０°以上回転されたか否かを判断する。例えば、回生可能フラグがＯＮにセットされてからの累積のペダル回転角度を計測しておき、基準速度Ｖ０の調整を行う毎に累積のペダル回転角度をゼロに戻すようにしてもよい。ペダル回転角度が閾値ＴＨ２１未満である場合には、処理は呼び出し元の処理に戻る。

一方、ペダル回転角度が閾値ＴＨ２１以上である場合には、基準速度設定部３２００は、基準速度Ｖ０を、ｄＶだけ増加させるか、又は基準速度Ｖ０を、ｄＶだけ減少させる（ステップＳ１１３）。ｄＶは、例えば１ｋｍ／ｈである。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。なお、減少させる際のｄＶは、増加させる際のｄＶと異なる場合もある。

本実施の形態では、ペダル回転方向が分からないので、回転角度に応じて基準速度Ｖ０を増加させるか、減少させることを行うようになっている。

増加又は減少のさせ方は、第４の実施の形態と同様に、一回転毎、すなわち３６０°毎に、段階的に増加又は減少させてもよいし、線形的に又は任意のカーブに沿って増加又は減少させてもよい。

ペダルトルクによる調整の制限についても、第４の実施の形態と同様で良い。また、調整量の上限値又は下限値などについても、第４の実施の形態と同様で良い。

［実施の形態６］
第４及び第５の実施の形態とは異なる形で、基準速度Ｖ０を調整するようにしてもよい。例えば、基準速度調整処理Ｃ（図１６）を実行するようにしてもよい。

基準速度設定部３２００は、ペダル回転入力から得られるペダル回転速度が、第１の速度帯（例えば０．５回転／ｓ以上）に入っている否かを判断する（図１６：ステップＳ１２１）。例えば比較的速い速度で回転させているか否かを判断する。ペダル回転速度が第１の速度帯に入っている場合には、基準速度設定部３２００は、基準速度Ｖ０をｄＶだけ増加させる（ステップＳ１２３）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

一方、ペダル回転速度が、第１の速度帯に入っていない場合には、基準速度設定部３２００は、ペダル回転速度が、第２の速度帯（例えば０回転／ｓを超えて０．２５回転／ｓ以下）に入っているか否かを判断する（ステップＳ１２５）。ペダル回転速度が第２の速度帯に入っている場合には、基準速度設定部３２００は、基準速度Ｖ０をｄＶだけ減少させる（ステップＳ１２７）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。また、ペダル回転速度が、第２の速度帯にも入っていない場合にも、処理は呼び出し元の処理に戻る。なお、減少させる際のｄＶは、増加させる際のｄＶと異なる場合もある。

このようにすれば、ユーザはペダル回転速度を変化させることで、基準速度Ｖ０を任意に調整させることができるようになる。

なお、第１の速度帯のみを用いるようにしたり、第２の速度帯のみを用いるようにしたり、第１の速度帯に対応させて基準速度Ｖ０を減少させたり、第２の速度帯に対応させて基準速度Ｖ０を増加させるようにしてもよい。

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、目的に応じて、上で述べた各実施の形態における任意の技術的特徴を削除するようにしても良いし、他の実施の形態で述べた任意の技術的特徴を追加するようにしても良い。

さらに、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。

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。

センサの種類も上で述べた例は一例であり、上で述べたパラメータを得られるような他のセンサを用いるようにしても良い。

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制御装置は、（Ａ）モータを駆動する駆動部と、（Ｂ）加速意図がないと推定される所定の走行又はペダル操作の状態を検出することに応じて、ペダル回転とモータの回転との少なくともいずれかに応じて移動する車両の速度を特定し、当該特定された速度に基づき回生量を決定し、当該回生量に従って駆動部を制御する制御部とを有する。

このように加速意図がないと推定される所定の走行又はペダル操作（例えば順方向又は正方向のペダル操作）の状態が検出されれば、その状態の検出時の速度よりも速度が上昇することは想定されていない。従って、そのような状態検出時の速度に基づき回生量を決定すれば、ユーザの意図に応じた回生制御が行われるようになる。また、速度上昇が適切に抑制されれば、安全性の向上につながる。

なお、加速意図がないと推定される所定の走行又はペダル操作の状態は、ブレーキ操作とは無関係に検出される場合もある。ブレーキセンサを設けずともよいので、コスト削減となる。また、加速意図がないと推定される所定の走行又はペダル操作の状態は、ユーザによる加速のためのペダル操作を検出した後、当該加速のためのペダル操作を検出しなくなった状態とも言える。

なお、上で述べた所定の走行又はペダル操作の状態が、（１）第１の閾値未満のペダルトルク入力が一定時間以上継続される状態、（２）第２の閾値未満のペダルトルク入力及び第３の閾値未満のペダル回転角度が一定時間以上継続される状態、又は（３）車輪回転に応じた第１の値とペダル回転に応じた第２の値との一致度又は乖離度から第１の値と第２の値とが所定レベル以上異なるようになったと判断された状態である場合もある。このような状態は、典型的に加速意図がないと推定される状態であり、ユーザが特段意図せずに行う又は生じる状態である。これらに代わる状態を検出した場合に上記のような回生制御を行うようにしてもよい。また、これらによって回生制御の準備を行うことで、早期に回生制動を開始できるようになる場合もあり、そのような場合にはバッテリへの回収エネルギーが増加する場合もある。

なお、第１の値が、車輪回転から換算される車速（ｍ／ｓ）又は車輪の回転数（ｒｐｍ）であり、第２の値が、ペダル回転から換算される車速又は車輪の回転数である場合もある。

なお、上で述べた制御部が、上で特定された速度を、所定の走行又はペダル操作の状態を検出した後におけるペダル回転角度又はペダル回転速度に応じて変更するようにしてもよい。ユーザの明示的な指示に応じて基準となる速度を任意に変更するようにしてもよい。なお、変更する量については上限を設けたり、増加のみを許可したり、減少のみを許可するような変形も可能である。

さらに、上で述べた制御部が、ペダルトルクが閾値未満である場合に、上で特定された速度を、所定の走行又はペダル操作の状態を検出した後におけるペダル回転角度又はペダル回転速度に応じて変更するようにしてもよい。閾値以上のペダルトルクが検出されると、加速意図が推定されるので、基準となる速度の変更は不要となるためである。

また、上で述べた制御部が、処理時点における車両の速度が上記特定された速度を超えている場合に、処理時点における車両の速度と上記特定された速度との差に応じた回生量を決定するようにしてもよい。これにより、速度上昇を効果的に抑制できるようになる。

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。

Claims (6)

1. モータを駆動する駆動部と、
   第１の閾値未満のペダルトルク入力が一定時間以上継続される第１の状態が検出されただけで、または、第２の閾値未満のペダルトルク入力及び第３の閾値未満のペダル回転角度が一定時間以上継続される第２の状態が検出されると、ペダル回転と前記モータの回転との少なくともいずれかに応じて移動する車両の速度を基準速度として特定し、当該基準速度に基づき回生量を決定し、当該回生量に従って前記駆動部を制御する制御部と、
   を有するモータ制御装置。
2. 前記制御部が、
   前記基準速度を、前記第１の状態又は前記第２の状態を検出して前記基準速度を特定した後におけるペダル回転角度又はペダル回転速度に応じて変更する
   請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記制御部が、
   ペダルトルク入力が第４の閾値未満である場合に、前記基準速度を、前記第１の状態又は前記第２の状態を検出して前記基準速度を特定した後におけるペダル回転角度又はペダル回転速度に応じて変更する
   請求項１記載のモータ制御装置。
4. 前記制御部が、
   処理時点における前記車両の速度が前記基準速度を超えている場合に、前記処理時点における前記車両の速度と前記基準速度との差に応じた回生量を決定する
   請求項１乃至３のいずれか１つ記載のモータ制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つ記載のモータ制御装置を有する電動アシスト車。
6. 第１の閾値未満のペダルトルク入力が一定時間以上継続される第１の状態が検出されただけで、または、第２の閾値未満のペダルトルク入力及び第３の閾値未満のペダル回転角度が一定時間以上継続される第２の状態が検出されると、ペダル回転とモータの回転との少なくともいずれかに応じて移動する車両の速度を基準速度として特定するステップと、
   前記基準速度に基づき回生量を決定し、当該回生量に従って前記モータを駆動する駆動部を制御するステップと、
   を含み、プロセッサにより実行されるモータ制御方法。

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