JP2002359993A

JP2002359993A - モータ制御装置およびその装置を用いた電動車

Info

Publication number: JP2002359993A
Application number: JP2001165574A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Kazuhara; 寿宏数原; Hiroaki Sagara; 弘明相良; Toshihiro Matsumoto; 敏宏松本; Masataka Inui; 乾　　誠貴
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】モータに接続された負荷の大きさに係わらず、
安定した起動を行うことができるモータ制御装置、およ
びモータの起動に失敗しても振動がなく乗り心地の良い
電動車を提供することを課題とする。【解決手段】ステータ４１とロータ４２からなるモータ
４０のロータ４２の回転方向を検出するホールＩＣ４２
を備え、このホールＩＣ４２が所定期間内でのロータ４
２の正逆回転を検出したとき、モータ４０への通電量を
減少、或いは停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの回転異常
を検出してモータの駆動力を減少させるモータ制御装置
およびその装置を用いた電動車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータの駆動制御は、ブラシレス
モータの場合、ロータの位置を検出する位置検出手段が
ホールＩＣなどによって設けられており、ロータの位置
を検出してステータの磁極を順に切り替えることによっ
て回転するように制御される。このモータに負荷、例え
ばベルトを介して車輪などが接続されている場合、車輪
が停止しているときは地面の摩擦によって車輪は固定さ
れた状態になっており、モータが起動を開始するとベル
トのたるみ分だけロータは回転する。このタイミングで
通電位置が変わる状態であるとすれば、位置検出手段に
よってロータの位置が変わったことを検出し、通電する
相が切り替えられる。そして、相を切り替えて通電を始
めようとするが、通電する相が切り替えられた直後は、
モータ巻線のコイル成分によって電流は少なく、ゆっく
り立ち上がるため、モータの駆動力よりもロータに接続
されている負荷のほうが大きく、ロータは元の位置に戻
されてしまうことになる。従って、ロータの位置検出も
起動前の位置が再度検出され、再度起動を開始しようと
するが、再び負荷によって戻されてしまうことになり、
ロータは短期間で正逆転を繰り返すことになる。このよ
うに、ロータの停止位置や負荷の状態によって短期間で
正逆回転を繰り返す異常状態になることがあり、振動が
生じる原因になっていた。

【０００３】また、整流子モータの場合も同様で、ロー
タが停止してから再び起動を開始する場合、ベルトの弛
みなどの負荷が少ない分だけロータは回転をする。この
時、ロータの位置が電機子接点の切り替わりの位置であ
った場合、負荷がすくない分だけ回転したところで次の
巻線に通電が切り替えられる。この時、通電初期にあっ
ては電流量が少なく駆動力も少ない。そのため、負荷の
影響によってロータは元の位置に戻されてしまうことに
なる。そして、再び駆動を始めようとするが、再び負荷
によって戻されることになり、ロータは短期間で正逆回
転を繰り返すことになる。よって、上述するブラシレス
モータと同様、ロータの停止位置や負荷の状態によって
短期間で正逆回転を繰り返す異常状態になることがあ
り、振動が生じる原因になっていた。

【０００４】また、上記のモータの制御装置を、電動
車、例えば電動アシスト自転車に採用した場合に付いて
説明する。

【０００５】電動アシスト自転車は、ペダルにかかる人
力駆動力を検出し、その駆動力と同じ駆動力でモータを
駆動して、人力駆動力とモータの駆動力とを併用して走
行する自転車である。この電動アシスト自転車におい
て、ブレーキを操作した状態でペダルに足をかけた時、
モータのロータの位置が上記のように切り替わりの位置
にあった場合、ロータが回転をすることができず、正逆
転を繰り返し、電動アシスト自転車にはその時の振動が
伝わることになる。従って、電動車の駆動源に上記のモ
ータ制御回路を使用した場合、乗車している使用者にこ
のモータの振動が伝わるため、乗り心地が悪くなるとい
った問題が生じることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、モータに接
続された負荷の大きさに係わらず、安定した起動を行う
ことができるモータ制御装置、およびモータの起動に失
敗しても振動がなく乗り心地の良い電動車を提供するこ
とを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１による
と、ステータとロータからなるモータと、該モータの駆
動を制御するモータ制御回路と、前記ロータの回転方向
を検出する回転検出手段とを備え、前記回転検出手段が
所定期間内での前記ロータの正逆回転を検出したとき、
前記モータ制御回路によって前記モータへの通電量を減
少させることを特徴とする。

【０００８】また、請求項２によると、前記回転検出手
段は、前記ロータの回転方向を検出するエンコーダによ
って構成されることを特徴とする。

【０００９】更に、請求項３によると、前記モータは、
ブラシレスモータから構成され、前記回転検出手段は、
前記ロータの位置を検出して前記モータ制御回路に位置
信号を出力することを特徴とする。

【００１０】そして、請求項４によると、前記モータ制
御回路は、前記回転検出手段が全相の通電状態を検出
し、二つの相で切り替わりがあり、他の一つの相で切り
替わりが無いときに前記モータへの通電量を減少させる
ことを特徴とする。

【００１１】また、請求項５によると、前記モータ制御
回路は、前記回転検出手段が全相の通電状態を検出し、
一つの相で切り替わりがあり、他の二つの相で切り替わ
りが無いときに前記モータへの通電量を減少させること
を特徴とする。

【００１２】以上の構成によると、モータはモータ制御
回路によって制御され、モータ制御回路の通電量に応じ
た回転数でロータは回転する。この時、回転検出手段が
ロータの回転方向を検出し、指示された回転方向に回転
しているかどうかをモータ制御回路で判定する。そし
て、この時、ロータの停止位置や接続されている負荷に
よって、モータ制御回路が、入力された回転方向の信号
からロータが所定期間内で正逆回転を繰り返していると
判断したとき、モータへの通電を通常の通電量よりも減
少させたり遮断したりして駆動力が小さくなるように制
御する。

【００１３】回転検出手段は、回転方向を検出するエン
コーダを使用したり、また、ブラシレスモータの場合
は、通電制御を行うためのロータの位置を検出するホー
ルＩＣなどを利用して検出することができる。

【００１４】また、ブラシレスモータにおいて、回転検
出手段によってロータの位置と回転方向を検出する場合
は、三相すべての位置を検出し、回転検出手段が二つの
相で切り替わりがあり、他の一つの相で切り替わりが無
いとき、或いは一つの相で切り替わりがあり、他の二つ
の相で切り替わりが無いときに短期間に正逆回転をして
いる異常と判断して通電量を減少させたり遮断したりす
る。

【００１５】更に、請求項６によると、ステータとロー
タからなり駆動輪を駆動するモータと、前記ロータの回
転方向を検出する回転検出手段と、使用者によって指示
されるモータ駆動指示手段の信号を入力して前記モータ
駆動指示手段の信号に応じて前記モータを駆動し、前記
回転検出手段が所定期間内での前記ロータの正逆回転を
検出した時前記モータへの通電量を減少させるモータ制
御回路とを備えたことを特徴とする。

【００１６】また、請求項７によると、前記モータ制御
回路は、前記モータ駆動指示手段からの信号が所定値を
越えたときに前記モータが動作する予め定めたしきい値
を設け、前記回転検出手段が所定期間内での前記ロータ
の正逆回転を検出したとき、前記しきい値を前記モータ
駆動指示手段で指示される値に所定値を加えた値に更新
するしきい値変更手段を設けたことを特徴とする。

【００１７】そして、請求項８によると、前記しきい値
変更手段は、前記モータ駆動指示手段の値に応じて予め
定めたしきい値に戻すことを特徴とする。

【００１８】また、請求項９によると、前記モータの駆
動力をベルトを介して駆動輪に伝達することを特徴とす
る。

【００１９】更に、請求項１０によると、前記モータ駆
動指示手段は、人力駆動力を検出する人力トルクセンサ
で、前記モータ駆動手段は、前記人力トルクに応じた駆
動力で前記モータを駆動することを特徴とする。

【００２０】以上の構成によると、モータ駆動指示手段
の信号に基づいてモータはモータ制御回路によって制御
され、モータ制御回路の通電量に応じた回転数でロータ
が回転して駆動輪が駆動して走行する。この時、回転検
出手段がロータの回転方向を検出し、指示された回転方
向に回転しているかどうかをモータ制御回路で判定す
る。そして、モータ制御回路が、入力された回転方向の
信号からロータが所定期間内で正逆回転を繰り返してい
ると判断したとき、モータへの通電を通常の通電量より
も減少させたり遮断したりして駆動力が小さくなるよう
に制御する。

【００２１】また、モータ制御回路は、モータ駆動指示
手段からの指示値がしきい値を越えないとモータが駆動
しないように制御され、ロータが所定期間内に正逆回転
を繰り返していると判断したとき、駆動力を減少させる
と共に、このしきい値に所定値を加えて通常よりもしき
い値を高く設定することによって、一度駆動力を減少さ
せた後に再度駆動を開始したときに、再び異常を検出し
て駆動力が減少するということがなくなり、駆動を開始
する指示駆動力が大きくなり、駆動初期に負荷によって
ロータが逆回転することが無くなる。

【００２２】更に、しきい値変更手段によって設定され
たしきい値は、予め定めたしきい値に戻るため、通常の
走行に戻ったときに、停止してから再度発進する際に発
進しやすくなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明のモータ制御装置およびそ
の装置を用いた電動車の実施の形態を電動アシスト自転
車を例に図面に基づき説明する。

【００２４】まず、本実施例の制御回路のブロック図を
図１に、モータ駆動回路の回路図を図２に、異常検出の
フローチャートを図３に、モータ駆動信号のタイムチャ
ートを、正常回転時を図４に、正常停止時を図５に、異
常回転時を図６に示す。

【００２５】また、電動アシスト自転車の構成につい
て、駆動部の側面断面図を図７に、駆動部の平面図を図
８に、駆動部の他の平面図を図９に示し、自転車全体の
側面図を図１０に示す。

【００２６】最初に電動アシスト自転車の構成につい
て、図７乃至図１０に基づき説明する。

【００２７】１は、前部に設けられたヘッドパイプ、２
は使用者が乗車するためのサドルで、該サドル２はシー
トパイプ３によってメインフレーム４に接続されてい
る。

【００２８】５は、前記メインフレーム４とシートパイ
プ３の接合部分に設けられ、使用者が走行するために漕
ぐためのペダルである。

【００２９】６は、前記ヘッドパイプ１の上端に接続さ
れ使用者が進行方向を操作するためのハンドルである。

【００３０】７は、前記ハンドル６の操作によって方向
が変わる前輪で、該前輪７は、中心から放射状に設けら
れた複数のスポーク（図示せず）が取り付けられている
金属製のリム８と、該リム８に取り付けられるタイヤ９
から構成されている。

【００３１】１０は、前記前輪７の上方に取り付けられ
小物を入れることのできる樹脂製のカゴである。

【００３２】１１は、前記カゴ１０の下に着脱自在に設
けられた後述する駆動部１７の電源となるバッテリで、
該バッテリ１１は、２４ボルトのニッカド電池が用いら
れており、バッテリ１１を取り外して屋内で充電できる
ようになっている。

【００３３】１２は、前記ペダル５の回転によって回転
し、取り付けられたチェーン１３が連結した前スプロケ
ットで、該前スプロケット１２の回転によって後輪１４
が回転するようになっている。また、後輪１４は、前記
前輪７同様、タイヤ１５と、該タイヤ１５に取り付けら
れた金属製のリム１６と、このリム１６に後輪１５の中
心に向かって放射状に取り付けられる複数のスポーク
（図示せず）が取り付けられている。

【００３４】１７は、電動アシスト自転車の駆動源とな
る電動駆動力の駆動部で、該駆動部１７は、前記ペダル
５の回転による人力駆動力と共に駆動源として用いられ
る。

【００３５】１８は、前記ハンドル６に取り付けられた
ブレーキレバーである。

【００３６】１９は、前記駆動部１７に取り付けられ、
前記ブレーキレバー１８の操作によって制動力が働くブ
レーキ装置である。

【００３７】次に、前記駆動部１７の構成について説明
する。

【００３８】２０は、後輪１４の車軸であり、該車軸２
０には内装三段の変速機２１が設けられ、前記チェーン
１３からの人力駆動力が後スプロケット２２を介して動
力伝達するようになっている。

【００３９】２３は、前記後輪１４のハブを構成する回
転ケーシングであり、該回転ケーシング２３は、二つの
構成部品からなっており、後スプロケット２２側に位置
する一方の回転ケーシングと２３ａと、該一方の回転ケ
ーシング２３ａを施蓋する他方の回転ケーシング２３ｂ
とから構成されている。そして、一方の回転ケーシング
２３ａには、前記スポークを取り付けるための孔２４
ａ、２４ｂが形成されている。

【００４０】２５は、前記他方の回転ケーシング２３ｂ
にボルトによって固着された最終段を構成する大ギヤ
で、該大ギヤ２５には、大ギヤ２５に固定されて回転す
るブレーキホルダ２６が取り付けられており、該ブレー
キホルダ２６には後輪１４と同心円状をなし、回転ケー
シング２３ｂ外側に向かって立壁を形成した回転片２７
が設けられている。即ち、後輪１４の回転と共に回転す
るように回転片２７が形成されている。

【００４１】２８は、ブレーキ装置１９を施蓋するよう
に設けられたブレーキカバーである。

【００４２】２９は、車軸２０に沿って設けられ、前記
ブレーキカバー２８を貫通して、前記バッテリ１１の電
源供給や、ハンドル６に設けられた操作部（図示せず）
からの信号をこの駆動部１７内に伝達するためのコード
である。

【００４３】３０は、前記回転ケーシング２３内に内蔵
された電動駆動部で、該電動駆動部３０は、固定ケーシ
ング３１によって覆われており、該固定ケーシング３１
は、後述するＤＣブラシレスモータ４０を内蔵する本体
部３１ａと、基板ケース３２、制御基板３３、大プーリ
ー３４が固定され前記本体部３１ａを施蓋する蓋部３１
ｂと、該蓋部３１ｂから延設され前記コード２９を貫通
させた筒状部３１ｃと、前記大プーリー３４を保持する
ための保持部材３１ｄとから構成されている。

【００４４】３５は、前記固定ケーシング３１と変速機
２１との間に介在し、変速機２１の外周の回転を固定ケ
ーシングに伝達しないようにするためのベアリングであ
る。

【００４５】３６は、後述するＤＣブラシレスモータ４
０からの駆動力が伝達される大プーリー３４と、該大プ
ーリー３４に動力が伝達される小ギヤ３７との間に介在
し、後輪１４の回転方向にのみ駆動力が伝達される一方
向クラッチで、前記小ギヤ３７に伝わる駆動力は前記大
ギヤ２５に伝達されるようになっている。また、前記小
ギヤ３７は、前記大ギヤ２５に噛み合って動力伝達され
る。即ち、大ギヤ２５の回転によって回転ケーシング２
３が回転するようになっている。

【００４６】３８は、後述するＤＣブラシレスモータか
ら大プーリー３４にかけられたベルトＢの張りを調節す
るためのテンションプーリーである。また、テンション
プーリー３８は、前記蓋部３１ｂに形成されたテンショ
ンプーリー３８よりも少し大きな取付孔３１ｎから取り
付けられる。また、テンションプーリー３８は、ネジ孔
３８ｂが設けられており、ネジ３８ａによって回転自在
に取り付けられる。

【００４７】３９は、前記大ギヤ２５の内側に取り付け
られ、駆動によって回転しない蓋部３１ｂとの動力伝達
を遮断するためのベアリングである。

【００４８】４０は、前記本体部３１ａの内側に固定さ
れ１８スロットを形成する鉄心に巻線を巻いて構成した
ステータ４１と、前記変速機２１の外周で変速機２１と
の間にベアリング４３を介して取り付けられるロータ４
２とから構成されている。また、ロータ４２は、軽量な
アルミ合金からなる内リング４４と、該内リング４４に
圧入され珪素鋼板を積層した外リング４５と、該外リン
グ４５の外周に設けられたマグネット４６により構成さ
れている。

【００４９】４７は、前記変速機２１の外周に設けられ
ＤＣブラシレスモータ４０の駆動力を前記大プーリー３
４に伝達するためのベルトＢを結合するための小プーリ
ーである。

【００５０】４９は、前記ロータ４２の磁極位置を検出
する位置検出手段、即ちホールＩＣで、該ホールＩＣ４
９は、取付基板４９ａに３個設けられている。また、ホ
ールＩＣ４９は、後述するフローチャートにより、ロー
タ４２の回転方向を検出するための回転検出手段でもあ
る。

【００５１】５１は、前記ペダル５にかかる人力駆動力
の大きさを検出するためのトルクセンサ用のセンサプレ
ートであり、該センサプレート５１には減速機２１の外
周にベアリング５３を介して取り付けられると共に回転
ケーシング２３ａにネジ止め固定されたセンサケース５
４が設けられており、これらセンサプレート５１とセン
サケース５４は、センサプレート５１に固定された押さ
えピン５１ａとセンサケース５４に設けられた収納部５
４ａ間に介在させたコイルスプリング５５を介して連結
されている。即ち、変速機２１から人力駆動力がセンサ
プレート５１に伝わると、人力トルクの大きさに応じた
収縮量でコイルスプリング５５を収縮させ、センサケー
ス５４を介して回転ケーシング２３ａを回転させるよう
になっている。

【００５２】５２は、センサプレート５１と回転ケーシ
ング２３ａとの間に摺接するパッキンで、回転ケーシン
グ２３内に水、埃が入らないように設けられている。

【００５３】５６は、センサケース５４の内側に設けら
れ外周に摺動自在に設けたアルミ製リング５７が取り付
けられたリングホルダである。

【００５４】５８は、前記リング５７の外周数カ所に嵌
め込まれて取り付けられたピンであり、該ピン５８には
広がる方向に付勢力を有するコイルスプリング５９が挿
通されている。また、リング５７は、リングホルダ５６
に形成した傾斜面（図示せず）と当接するようになって
おり、人力が加わったときにセンサプレート５１とリン
グ５７とが回転方向にズレを生じることによって、リン
グ５７は回転しながらリングホルダ５６の傾斜面に沿っ
てリング５７が車軸方向に移動する。そして、このリン
グ５７の外周に配置され、制御基板３３に接続されたコ
イル６０によって、リング５７の車軸２０方向の変位を
インダクタンスの変化として取り入れることとなる。即
ち、このインダクタンスの変化は、人力トルクの大きさ
を示す電気信号として制御基板３３に取り入れられ、こ
の信号値に基づいてモータ４０が制御されるようになっ
ている。

【００５５】次に、前記ＤＣブラシレスモータ４０の制
御回路のブロック図について説明をする。

【００５６】６１は、前記バッテリ１１の電圧をマイコ
ンの動作電圧の５ボルトに降圧するための降圧回路であ
る。また、バッテリ１１は、モータ４０を駆動するため
の電源となり、モータ駆動回路６２に電源供給される。

【００５７】６３は、前記センサプレート５１、センサ
ケース５４、コイルスプリング５５、リングホルダ５
６、リング５７、コイル６０などからなる人力トルクセ
ンサで、該人力トルクセンサ６３は、前記コイル６０か
らの電気信号出力をマイコン６４に入力し、その信号値
に応じた値、本実施例では同じ駆動力になるようにモー
タ駆動信号をモータ駆動回路６２に出力する。

【００５８】次に、モータ駆動回路６２について、図２
に基づいて説明をする。

【００５９】前記ホールＩＣ４９は、モータ４０を駆動
するためにロータ４２の回転位置を検出するために設け
られており、この信号は前記マイコン６４に入力され
る。このマイコン６４は、モータ４０を制御するための
モータ制御回路として使用される。そして、各ホールＩ
ＣをＵ、Ｖ、Ｗ相に割り当て、それらがＮ極を検出した
ときにＨｉ信号、Ｓ極を検出したときにＬｏｗ信号が出
力するようになっている。

【００６０】また、モータ駆動回路６２は、６２ａ〜６
２ｆの６個のＦＥＴより構成されており、６２ａ、６２
ｂ、６２ｃは、Ｈｉサイド、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆ
は、ＬｏｗサイドのＦＥＴとなっており、これらへのＰ
ＷＭ信号の通電によってモータ４０を駆動する。

【００６１】次に、図４、図５に基づいて、正常回転時
のホールＩＣ４９の検出信号とＦＥＴの通電状態を示
す。

【００６２】図４は、正常回転時の通電状態を示し、上
からホールＩＣ４９のＵ、Ｖ、Ｗ各相の検出のタイムチ
ャート、ＨｉサイドＦＥＴのＵ、Ｖ、Ｗ相の通電状態を
示すタイムチャート、ＬｏｗサイドＦＥＴのＵ、Ｖ、Ｗ
相の通電状態を示すタイムチャートである。

【００６３】まず、タイムチャート左より、ホールＩＣ
４９のＵ相とＷ相がＮ極を検出しているとき、Ｌｏｗサ
イドＦＥＴ６２ｅに通電が行われると共にＨｉサイドＦ
ＥＴ６２ａにＰＷＭ出力される。このＰＷＭ出力のパル
ス幅を調節することによってモータ４０の駆動力が調節
されることになる。

【００６４】そして、ロータ４２が回転し、ホールＩＣ
４９のＮ極の検出がＵ相のみの検出になったとき、Ｌｏ
ｗサイドＦＥＴ６２ｄのみの通電となり、ＨｉサイドＦ
ＥＴはＵ相への通電を継続する。

【００６５】このように、図４に示すタイムチャートに
基づいて通電を行うことによって、ロータ４２は回転を
継続することになる。

【００６６】また、図５のタイムチャートは、ペダルに
足をかけてブレーキをかけて停止している時の通電状態
を示している。即ち、人力駆動力に応じてモータ４０は
回転しようとするがブレーキ装置１９の制動力によって
停止している状態である。

【００６７】記載順序は、図４と同様、上からホールＩ
Ｃ４９の検出のタイムチャート、ＨｉサイドＦＥＴの通
電状態を示すタイムチャート、ＬｏｗサイドＦＥＴの通
電状態を示すタイムチャートである。

【００６８】人力駆動力が入力されている状態でモータ
制御回路６２からロータ４２の駆動信号が出力されてお
り、その駆動力に勝った制動力でブレーキ装置１９を操
作して、ある任意の位置でロータ４２が停止した場合、
図５に示す如く、ホールＩＣ４９のＵ相、Ｗ相ではロー
タ４２のＮ極を検出し、人力駆動力が入力され続ける限
り、ＨｉサイドＦＥＴはＵ相へ、ＬｏｗサイドＦＥＴは
Ｖ相への通電を継続する。

【００６９】しかし、ロータ４２の停止位置が図５の如
く正常に停止しない状態の検出について、図３のフロー
チャートに基づき、図６に通電状態のタイムチャートを
用いて説明を行う。

【００７０】まず、人力トルクセンサ６３からマイコン
６４に人力トルクが入力されると、マイコン６４内に検
出された人力トルクが入力される（Ｓ１）。次に、この
人力トルクが予め定めたしきい値を越えているかどうか
を判断し（Ｓ２）、越えていなければモータは駆動せず
にＳ４に進む。越えていれば次に進み、人力トルクの大
きさに応じた値になるようにモータを駆動する（Ｓ
３）。そして、人力トルクに予め定めた所定値を加え、
その値が現在設定されているしきい値を越えているかど
うかを判断する（Ｓ４）。その結果、越えていればＳ６
の動作を行うが、越えていなければ、現在の人力トルク
に所定値を加えた値、即ち、現在設定されているしきち
値よりも低い値を新たなしきい値として設定する（Ｓ
５）。即ち、Ｓ４で求められる値が最初に定めているし
きい値よりも低ければ低い方に更新を行い、停止時から
の発進時に少しのトルク検出で発進するようにしてい
る。

【００７１】次に、ホールＩＣ４９でのロータ４２の位
置検出の信号を入力し（Ｓ６）、まず、Ｕ相の位置が前
回の検出と同じかどうかを判断する（Ｓ７）。そして、
同じであれば次のステップに進み、それが所定時間継続
しているかどうかを判断する（Ｓ８）。所定時間継続し
ていれば、正常な停止であると判断してカウンタをクリ
アする（Ｓ９）。所定時間継続していなければ、正常回
転、或いは正逆回転している状態であるとしてＳ１３に
進む。また、Ｕ相の位置が前回と同じでなければ（Ｓ
７）、Ｕ相のカウンタをカウントアップし（Ｓ１０）、
６回をカウントすると（Ｓ１１）、ロータ４２の回転が
所定期間内で正逆回転しているか正常回転しているとし
て振動フラグをセットする（Ｓ１２）。この部分でＵ相
の回転状態が判断される。

【００７２】次に、Ｖ相についても同様に検出をする。

【００７３】まず、Ｖ相の位置が前回の検出と同じかど
うかを判断する（Ｓ１３）。そして、同じであれば次の
ステップに進み、それが所定時間継続しているかどうか
を判断する（Ｓ１４）。所定時間継続していれば、正常
な停止であると判断してカウンタをクリアする（Ｓ１
５）。所定時間継続していなければ、正常回転、或いは
正逆回転している状態であるとしてＳ１９に進む。ま
た、Ｖ相の位置が前回と同じでなければ（Ｓ１３）、Ｖ
相のカウンタをカウントアップし（Ｓ１６）、６回をカ
ウントすると（Ｓ１７）、ロータ４２の回転が所定期間
内で正逆回転しているか正常回転しているとして振動フ
ラグをセットする（Ｓ１８）。この部分でＶ相の回転状
態が判断される。

【００７４】更に、Ｗ相について検出を行う。

【００７５】まず、Ｗ相の位置が前回の検出と同じかど
うかを判断する（Ｓ１９）。そして、同じであれば次の
ステップに進み、それが所定時間継続しているかどうか
を判断する（Ｓ２０）。所定時間継続していれば、正常
な停止であると判断してカウンタをクリアする（Ｓ２
１）。所定時間継続していなければ、正常回転、或いは
正逆回転している状態であるとしてＳ２５に進む。ま
た、Ｗ相の位置が前回と同じでなければ（Ｓ１９）、Ｗ
相のカウンタをカウントアップし（Ｓ２２）、６回をカ
ウントすると（Ｓ２３）、ロータ４２の回転が所定期間
内で正逆回転しているか正常回転しているとして振動フ
ラグをセットする（Ｓ２４）。この部分でＷ相の回転状
態が判断される。

【００７６】以上のように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、各相の
回転状態を検出すると、次にカウンタ０回が、一相以上
あるかどうか判定し（Ｓ２５）、所定期間内で一相以上
ロータ４２が停止しているという検出が無ければ、正常
に回転しているとして振動フラグをクリアし（Ｓ２
６）、全相のカウンタもクリアする（Ｓ２７）。そし
て、この時点で振動、即ち正逆回転しているというフラ
グがセットされていないのでＳ１に戻って回転を繰り返
す。しかし、Ｓ２５で、カウンタ０回が、一相以上、即
ちロータ４２が回転していないと判断される場合は正逆
回転が行われているとしてＳ２６、Ｓ２７を通らずにＳ
２８に進む。

【００７７】次に振動フラグがセットされているかどう
かを判定し（Ｓ２８）、セットされていればロータ４２
の回転が所定期間内で正逆回転しているとして振動フラ
グをクリアして（Ｓ２９）、モータの駆動を停止する
（Ｓ３０）。そしてこの場合、その時の人力トルクに所
定値を加えた値、即ち今の人力トルクよりも高い値をし
きい値として設定してＳ１に戻る。また、振動フラグが
セットされていない場合、即ち正常回転であるとしてＳ
２６でクリアされた場合、Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１を通
らずにＳ１に戻る。

【００７８】以上のフローチャートに基づいて図６の説
明をすると、Ｓ７でホールＩＣ４９のＵ相でＮ極を検出
し、所定時間毎に断続を繰り返し、また、Ｓ１９でホー
ルＩＣ４９のＷ相で常にＮ極を検出していると、Ｓ２５
でＶ相のカウンタが０回であり、Ｓ２８でＵ相の振動フ
ラグを検知して、Ｓ３０でモータの駆動を停止する。

【００７９】即ち、ロータ４２の停止位置が図６で示す
如く、Ｕ相とＷ相を検出するような位置で停止し、Ｕ相
の通電によってベルトＢのたるみ分だけ回転したときに
Ｗ相のみでホールＩＣ４９がＮ極を検出してＷ相に通電
すると、ロータ４２がまた元の位置に戻ることを繰り返
す場合、所定回数の６回をカウントするとモータ４０へ
の通電を停止するので、このような所定期間中に正逆回
転を繰り返すことにより自転車本体が振動するというこ
とがない。

【００８０】上述するように、本実施例においてはＤＣ
ブラシレスモータを用いたが、整流子モータでも良く、
整流子モータの場合、エンコーダー等を用いてロータの
回転方向を検出するようにしても構わない。そして、起
動時に正逆回転を繰り返すような異常が生じたときにモ
ータへの駆動信号を停止させることによって、自転車へ
の振動を停止するようにしても構わない。

【００８１】更に、上述する実施例では、人力トルクセ
ンサ６３をモータ駆動指示手段として、人力トルクセン
サ６３の信号に応じて駆動部１７が駆動するようにした
が、通常の電気自動車等に本装置を用いた場合、モータ
駆動指示手段をアクセルなどの使用者が駆動力を調節す
るものとしても構わない。そして、本願発明で説明した
しきい値は、アクセル操作を所定の値まで操作しないと
駆動しないように予め定めている値でも構わない。

【００８２】

【発明の効果】本発明の請求項１によると、回転検出手
段が所定期間内でのロータの正逆回転を検出したとき、
モータ制御回路によってモータへの通電量を減少させる
ので、モータに接続された負荷によって所定期間内での
ロータの正逆回転による振動が生じることがない等の効
果を奏する。

【００８３】また、請求項２によると、回転検出手段
は、前記ロータの回転方向を検出するエンコーダによっ
て構成されるので、簡単な構成でロータの回転方向が検
出でき、他種類のモータに適用することができる等の効
果を奏する。

【００８４】更に、請求項３によると、前記モータは、
ブラシレスモータから構成され、前記回転検出手段は、
前記ロータの位置を検出して前記モータ制御回路に位置
信号を出力するので、ブラシレスモータの場合、ロータ
の位置検出をする部材を利用して回転方向も検出できる
ので、特に別の部材を使うことなく、回転方向とロータ
の位置を検出することができる等の効果を奏する。

【００８５】そして、請求項４によると、前記モータ制
御回路は、前記回転検出手段が全相の通電状態を検出
し、二つの相で切り替わりがあり、他の一つの相で切り
替わりが無いときに前記モータへの通電量を減少させる
ので、簡単にモータの正逆回転を検知することができる
等の効果を奏する。

【００８６】また、請求項５によると、前記モータ制御
回路は、前記回転検出手段が全相の通電状態を検出し、
一つの相で切り替わりがあり、他の二つの相で切り替わ
りが無いときに前記モータへの通電量を減少させるの
で、簡単にモータの正逆回転を検知することができる等
の効果を奏する。

【００８７】更に、請求項６によると、ステータとロー
タからなり駆動輪を駆動するモータと、前記ロータの回
転方向を検出する回転検出手段と、使用者によって指示
されるモータ駆動指示手段の信号を入力して前記モータ
駆動指示手段の信号に応じて前記モータを駆動し、前記
回転検出手段が所定期間内での前記ロータの正逆回転を
検出した時前記モータへの通電量を減少させるモータ制
御回路とを備えるので、モータに接続された負荷によっ
て所定期間内でのロータの正逆回転による振動が生じ、
電動車に乗車している使用者に振動が伝わることがない
等の効果を奏する。

【００８８】また、請求項７によると、前記モータ制御
回路は、前記モータ駆動指示手段からの信号が所定値を
越えたときに前記モータが動作する予め定めたしきい値
を設け、前記回転検出手段が所定期間内での前記ロータ
の正逆回転を検出したとき、前記しきい値を前記モータ
駆動指示手段で指示される値に所定値を加えた値に更新
するしきい値変更手段を設けたので、このような異常が
生じたときにしきい値を高い値に変更し、一度このよう
な状態が生じて通電を停止し、再度通電したときに同じ
状態を繰り返すことがない等の効果を奏する。

【００８９】そして、請求項８によると、前記しきい値
変更手段は、前記モータ駆動指示手段の値に応じて予め
定めたしきい値に戻すので、再度発進する際に小さな指
示値によって電動駆動力が駆動され、発進時の乗り心地
が良くなる等の効果を奏する。

【００９０】また、請求項９によると、前記モータの駆
動力をベルトを介して駆動輪に伝達するので、ベルトの
弛みや伸縮によってこのような現象が起きる場合に対応
することができる等の効果を奏する。

【００９１】更に、請求項１０によると、前記モータ駆
動指示手段は、人力駆動力を検出する人力トルクセンサ
で、前記モータ駆動手段は、前記人力トルクに応じた駆
動力で前記モータを駆動するので、電動駆動力に勝る制
動力で電動車が停車していたとしても、電動車本体に振
動が伝わることが無く、乗車している使用者に振動が伝
わることがない等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す制御回路のブロック
図である。

【図２】同モータ駆動回路の回路図である。

【図３】同モータ駆動の異常検出のフローチャートであ
る。

【図４】同正常回転時のモータ駆動信号のタイムチャー
トである。

【図５】同正常停止時のモータ駆動信号のタイムチャー
トである。

【図６】同異常時のモータ駆動信号のタイムチャートで
ある。

【図７】同駆動部の側面断面図である。

【図８】同駆動部の平面図である。

【図９】同駆動部の他の方向から見た平面図である。

【図１０】同電動アシスト自転車全体の側面図である。

【符号の説明】

４１ステータ４２ロータ４０モータ（ＤＣブラシレスモータ）６４モータ制御回路（マイコン）４９回転検出手段（ホールＩＣ）１４駆動輪（後輪）６３モータ駆動指示手段（人力トルクセンサ）Ｂベルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本敏宏大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者乾誠貴大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PC06 PG04 PI16 PU11 PV09 PV24 QE01 QH04 SE03 TD03 TO04 5H560 AA08 BB04 BB07 DA03 DC03 DC13 EB01 EB05 EC10 HA01 RR01 SS02 TT02 TT15 UA05 XA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステータとロータからなるモータと、該モ
ータの駆動を制御するモータ制御回路と、前記ロータの
回転方向を検出する回転検出手段とを備え、前記回転検
出手段が所定期間内での前記ロータの正逆回転を検出し
たとき、前記モータ制御回路によって前記モータへの通
電量を減少させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】前記回転検出手段は、前記ロータの回転方
向を検出するエンコーダによって構成されることを特徴
とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】前記モータは、ブラシレスモータから構成
され、前記回転検出手段は、前記ロータの位置を検出し
て前記モータ制御回路に位置信号を出力することを特徴
とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項４】前記モータ制御回路は、前記回転検出手段
が全相の通電状態を検出し、二つの相で切り替わりがあ
り、他の一つの相で切り替わりが無いときに前記モータ
への通電量を減少させることを特徴とする請求項３記載
のモータ制御回路。
【請求項５】前記モータ制御回路は、前記回転検出手段
が全相の通電状態を検出し、一つの相で切り替わりがあ
り、他の二つの相で切り替わりが無いときに前記モータ
への通電量を減少させることを特徴とする請求項３記載
のモータ制御回路。
【請求項６】ステータとロータからなり駆動輪を駆動す
るモータと、前記ロータの回転方向を検出する回転検出
手段と、使用者によって指示されるモータ駆動指示手段
の信号を入力して前記モータ駆動指示手段の信号に応じ
て前記モータを駆動し、前記回転検出手段が所定期間内
での前記ロータの正逆回転を検出した時前記モータへの
通電量を減少させるモータ制御回路とを備えたことを特
徴とする電動車。
【請求項７】前記モータ制御回路は、前記モータ駆動指
示手段からの信号が所定値を越えたときに前記モータが
動作する予め定めたしきい値を設け、前記回転検出手段
が所定期間内での前記ロータの正逆回転を検出したと
き、前記しきい値を前記モータ駆動指示手段で指示され
る値に所定値を加えた値に更新するしきい値変更手段を
設けたことを特徴とする請求項６記載の電動車。
【請求項８】前記しきい値変更手段は、前記モータ駆動
指示手段の値に応じて予め定めたしきい値に戻すことを
特徴とする請求項７記載の電動車。
【請求項９】前記モータの駆動力をベルトを介して駆動
輪に伝達することを特徴とする請求項６、請求項７、請
求項８記載の電動車。
【請求項１０】前記モータ駆動指示手段は、人力駆動力
を検出する人力トルクセンサで、前記モータ駆動手段
は、前記人力トルクに応じた駆動力で前記モータを駆動
することを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８、
請求項９記載の電動車。