JP2016141280A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの過剰駆動を効果的に抑制する。
【解決手段】本モータ駆動装置は、人による回転入力によって入力されるトルクに応じてモータを駆動する駆動部と、上記人による回転入力に応じた第１の量の累積値と、モータによって駆動される回転物体の回転に応じた第２の量の累積値との関係に応じて、駆動部によるモータの駆動を制御する制御部とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータ駆動装置に関する。

電動アシスト車におけるモータ駆動輪のスリップその他による過剰回転を検出して、モータの過剰駆動を防止する方法としては以下の方法が知られている。
（１）ペダル回転パルスやモータ回転パルスなどからペダル駆動輪の換算相当速度と、モータ駆動輪の速度とを計算して比較し、モータ駆動輪の方が速過ぎる場合、モータ駆動輪のスリップ又は過剰回転と判定してモータ駆動を抑制する。
（２）モータ回転数からモータ駆動輪の加速度を計算し、当該加速度が通常有り得る上限値よりも大きい場合、スリップ又は過剰回転と判定してモータ駆動を抑制する。

しかしながら、（１）の方法のように速度同士の比較では、両速度の検出精度誤差、車輪径の誤差、ハンドル切れ角マージンなどを含めたマージンを考慮することになるため、スリップによる空転時にはモータ速度をマージン分程度に抑えることはできても、モータを完全に停止させることは困難である。

より具体的には、（１）の方法のように速度同士の比較では、誤検出による不具合を発生させないためには、変速ギヤ比不明分のマージン、ハンドル切れ角による前後輪回転差（特に狭い道でＵターンをする時などは、非常に大きくハンドルを切るため、前輪と後輪の回転数差が非常に大きくなったり、後輪がペダル駆動輪、前輪がモータ駆動輪の場合などはハンドルの切れ角マージンは数十％以上に設定することになる）、タイヤ径誤差、タイヤ弾性スリップ（駆動力によるゴムの変形によるものであっていわゆる滑りではない）、両速度の検出精度誤差、検出や演算での量子化誤差、その他諸処の誤差要因に対応するため、かなり大きい定率速度マージンや定量速度マージンを設定することになる。

そのため、本来許容されるべきモータ（具体的にはモータ駆動輪）の回転速度を超えていても、抑制できない場合がある。その顕著な場合として、ペダル回転がゼロの場合でも速度マージン分だけはモータ回転が許容されてしまうことがある。

またモータ駆動輪の空転でない場合には、当然速度差はマージン内に収まってしまうため、ペダルが回転していないのに巨大なトルクが出力されているという状況でも、トルクの抑制ができない。

（２）の方法では、負荷がそれほど軽くなくモータが徐々に過剰駆動した場合や、既に過剰回転して車輪回転速度が高くなっていても、大きな加速度が出ていない場合には、検出が困難である。

このように、アシスト駆動を抑制すべき場合でも抑制しきれない場合も多く、停止すべきものが停止しない場合、たとえそれが小さな回転数であったとしても、高トルクが出てしまうこともある。

特にトルクセンサ又はトルクセンサ等の周辺状況に異常があった場合等（例えば後輪に鍵をかけたままペダルにトルクを掛けた場合や、トルクセンサが故障した場合、トルクセンサに異物や泥などで目詰まりが発生した場合など）には、大トルク入力と誤認識したままモータ駆動輪の過剰回転を許してしまう事態が発生し得る。

特開２００４−２４３９２１号公報

従って、本発明の目的は、一側面において、モータの過剰駆動を効果的に抑制するためのモータ駆動制御技術を提供することである。

本発明に係るモータ駆動装置は、人による回転入力によって入力されるトルクに応じてモータを駆動する駆動部と、上記人による回転入力に応じた第１の量の累積値と、モータによって駆動される回転物体の回転に応じた第２の量の累積値との関係に応じて、駆動部によるモータの駆動を制御する制御部とを有する。

一側面において、モータの過剰駆動を効果的に抑制することができるようになる。

図１は、モータ付き自転車の外観を示す図である。 図２は、モータ駆動制御器の機能ブロック図である。 図３は、第１の実施の形態に係る演算部の機能ブロック図である。 図４は、第１の実施の形態に係るアシスト抑制制御部の機能ブロック図である。 図５は、第１の実施の形態の処理内容を説明するための図である。 図６は、第２の実施の形態に係るアシスト抑制制御部の機能ブロック図である。 図７Ａは、第２の実施の形態に係る処理内容を説明するための図である。 図７Ｂは、第２の実施の形態に係る処理内容を説明するための図である。 図７Ｃは、第２の実施の形態に係る処理内容を説明するための図である。 図７Ｄは、第２の実施の形態に係る処理内容を説明するための図である。 図８は、第３の実施の形態に係るアシスト抑制制御部の機能ブロック図である。 図９は、第３の実施の形態に係る処理内容を説明するための図である。 図１０は、第４の実施の形態に係るアシスト抑制制御部の機能ブロック図である。 図１１は、第４の実施の形態に係る処理内容を説明するための図である。

［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であるモータ付き自転車の一例を示す外観図である。このモータ付き自転車１は、モータ駆動装置を搭載している。モータ駆動装置は、二次電池１０１と、モータ駆動制御器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、モータ付き自転車１は、フリーホイール及び変速機も有している。

二次電池１０１は、例えば供給最大電圧（満充電時の電圧）が２４Ｖの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良い。

トルクセンサ１０３は、クランク軸に取付けられたホイールに設けられており、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器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、クランク軸に取付けられたホイールに設けられており、回転に応じたパルス信号をモータ駆動制御器１０２に出力する。

モータ１０５は、例えば周知の三相ブラシレスモータであり、例えばモータ付き自転車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、ローターが前輪に直接又は減速器などを介して連結されている。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）をモータ駆動制御器１０２に出力する。

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、アシスト有りの場合には希望アシスト比等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器１０２に出力する。また、操作パネル１０６は、変速機の変速比（ギヤ比とも呼ぶ）を表す信号をモータ駆動制御器１０２に出力する場合もある。

このようなモータ付き自転車１のモータ駆動制御器１０２に関連する構成を図２に示す。モータ駆動制御器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には、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（Ｓ_uh）及びローサイドＦＥＴ（Ｓ_ul）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（Ｓ_vh）及びローサイドＦＥＴ（Ｓ_vl）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（Ｓ_wh）及びローサイドＦＥＴ（Ｓ_wl）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、車輪回転入力部１０２２と、車速入力部１０２４と、可変遅延部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（例えばギヤ比、オン／オフ、希望アシスト比等）、車速入力部１０２４からの入力、車輪回転入力部１０２２からの入力、ペダル回転センサ１０４からのパルス信号、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以下で述べる演算を行う。その上で、演算部１０２１は、モータ駆動タイミング生成部１０２６及び可変遅延部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。

車速入力部１０２４は、モータ１０５が出力するホール信号から現在車速（モータ駆動輪速度とも呼ぶ）を算出して、演算部１０２１に出力する。車輪回転入力部１０２２は、例えばホール信号の一部を分周した信号を生成し、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１０１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。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。

演算部１０２１は、演算結果として進角値を可変遅延部１０２５に出力する。可変遅延部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のデューティー比に相当するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）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、可変遅延部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。

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。

本実施の形態は、通常走行中は、ペダル回転から推定される累積走行距離と、モータ駆動輪の回転から推定される累積走行距離とは一致しているが、モータ駆動輪が過剰に回転するなどの異常発生時には、このような関係が成り立たなくなるという点に着目するものである。すなわち、ペダル回転から推定される累積走行距離と、モータ駆動輪の回転から推定される累積走行距離との関係から異常発生を検出して、モータによるアシスト駆動を抑制する、より具体的には駆動トルクをゼロにする。

このため、本実施の形態では、演算部１０２１は、図３に示すような構成を有する。演算部１０２１は、アシスト比制限部１２０１と、最小選択部１２０２と、乗算部１２０３と、変速調整部１２０４と、第１抑制部１２０５と、ＰＷＭコード生成部１２０６と、第２抑制部１２０７と、平滑フィルタ１２０８と、アシスト抑制制御部１２１０とを有する。例えば、アシスト抑制制御部１２１０以外の構成要素を、モータの駆動部とも呼ぶ。

アシスト比制限部１２０１は、車速入力部１０２４からの現在車速に対応するアシスト比制限値を特定して、最小選択部１２０２に出力する。例えば、一定の車速までは車速に比例するアシスト比制限値を出力するが、一定の車速より速い場合にはアシスト比制限値を固定にする。最小選択部１２０２は、アシスト比制限部１２０１からのアシスト比制限値と、例えば操作パネル１０６から入力された希望アシスト比とのうち最小値を選択して、制限済みアシスト比として乗算部１２０３に出力する。

一方、第２抑制部１２０７は、アシスト抑制制御部１２１０からのアシスト許可指示に応じて、トルク入力部１０２７からのペダル入力トルク（周期的なリップルを有するペダル入力トルク。周期的リップル付きトルクとも呼ぶ。）を平滑フィルタ１２０８に出力する。一方、第２抑制部１２０７は、アシスト抑制制御部１２１０からのアシスト抑制指示に応じて、ペダル入力トルクの、平滑フィルタ１２０８への出力を抑制する、すなわちゼロにする。

平滑フィルタ１２０８は、第２抑制部１２０７から出力されるペダル入力トルクから、例えば移動平均又は重み付き移動平均を算出して、平滑済みペダルトルクを乗算部１２０３に出力する。

乗算部１２０３は、平滑フィルタ１２０８からの平滑済みペダルトルクと、最小選択部１２０２からの制限済みアシスト比との乗算を行って、変速調整部１２０４に出力する。

変速調整部１２０４は、乗算部１２０３の出力を、電動アシスト車が有する変速機の変速比で除することでアシストトルクを算出し、第１抑制部１２０５に出力する。なお、変速比を入力するのは、ペダル駆動経路にのみ変速機が組み入れられている場合である。ペダル駆動経路及びモータ駆動経路に共通に変速機が組み入れられている場合などには、変速比は一定の定数となる。

第１抑制部１２０５は、アシスト抑制制御部１２１０からのアシスト許可指示に応じて、変速調整部１２０４からのアシストトルクを、ＰＷＭコード生成部１２０６に出力する。一方、第１抑制部１２０５は、アシスト抑制制御部１２１０からのアシスト抑制指示に応じて、アシストトルクの、ＰＷＭコード生成部１２０６への出力を抑制する。

ＰＷＭコード生成部１２０６は、第１抑制部１２０５からのアシストトルクを、モータ駆動タイミング生成部１０２６において用いられるＰＷＭコードに変換して、モータ駆動タイミング生成部１０２６に出力する。なお、このような変換については、例えば、国際公開第２０１２／０８６４５８号パンフレット等に詳細に述べられているような演算であり、本実施の形態における主要部ではないので、詳細な説明については省略する。

アシスト抑制制御部１２１０は、ペダル回転から推定される累積走行距離と、モータ駆動輪の回転から推定される累積走行距離との関係から異常発生を検出すればアシスト抑制指示を出力し、異常発生を検出しない場合にはアシスト許可指示を出力する。

なお、第２抑制部１２０７については、設けなくても良い。また、第２抑制部１２０７の代わりに、平滑フィルタ１２０８にロードされている値を全てフラッシュするような操作を行うようにしても良い。さらに、平滑フィルタ１２０８の出力をゼロにするようにしても良い。

次に、図４を用いて、アシスト抑制制御部１２１０の具体的構成について説明する。アシスト抑制制御部１２１０は、初期マスク部２００１と、積立距離入力部２００２と、第１消費距離入力部２００４と、上限クリップ部２００３と、第２消費距離入力部２００５と、下限クリップ部２００６と、停車検出部２００７と、許容残距離レジスタ２００８と、判定部２００９と、加算器２０１０及び２０１１とを有する。

積立距離入力部２００２は、ペダルの回転に応じてペダル回転センサ１０４から出力されるペダルパルスに応じて、積立距離を出力する。積立距離は、チャージ距離とも呼び、例えば（最速ギヤ比におけるペダルパルスあたりの走行距離＋マージン）×２である。

加算器２０１０は、積立距離入力部２００２から積立距離の出力を受けると、積立距離と許容残距離レジスタ２００８の出力とを加算して、上限クリップ部２００３に出力する。このように加算器２０１０は、ペダルパルス毎に加算を行う。

上限クリップ部２００３は、加算器２０１０からの出力を受けると、許容残距離上限と加算器２０１０の出力とを比較して、加算器２０１０からの出力の方が小さければ加算器２０１０からの出力を加算器２０１１に出力し、許容残距離上限の方が小さければ当該許容残距離上限を加算器２０１１に出力する。許容残距離上限は、例えば、判定部２００９で用いられる閾値＋ペダルパルスあたりの走行距離＋マージンにて決定される。

一方、モータパルスは、例えば車輪回転入力部１０２２によって分周されたパルス信号であり、第２消費距離入力部２００５と停車検出部２００７に入力される。停車検出部２００７は、モータパルスの間隔を計測するカウンタを有しており、当該カウンタが飽和するほどモータパルスの間隔が空いてしまったという事象を検出すると、電動アシスト車は停車したものと判定して、停車検出信号を初期マスク部２００１に出力する。なお、停車検出信号は、許容残距離レジスタ２００８に対しても出力されるが、この場合、初期値ロード信号として用いられる。

初期マスク部２００１は、初期的に又は停車検出部２００７からの停車検出信号を受けた後、ペダルパルスを検出するまで、加算器２０１１で演算を行わないようにするための抑制信号を第１消費距離入力部２００４に出力する。一方、初期マスク部２００１は、停車検出部２００７からの停車検出信号を受けた後ペダルパルスを検出すると、加算器２０１１で演算を行うようにするため、許可信号を第１消費距離入力部２００４に出力する。

第１消費距離入力部２００４は、初期マスク部２００１から許可信号が入力されると、消費距離を第２消費距離入力部２００５に出力する。一方、初期マスク部２００１から抑制信号が入力されると、第１消費距離入力部２００４は、当該抑制信号を、第２消費距離入力部２００５に出力する。なお、消費距離は、例えばモータパルスあたりの走行距離である。

第２消費距離入力部２００５は、第１消費距離入力部２００４から消費距離を受け取っており且つモータパルスを受け取ると、加算器２０１１に消費距離を出力する。一方、第１消費距離入力部２００４から抑制信号を受け取ると、第２消費距離入力部２００５は、加算器２０１１にゼロを出力する。

加算器２０１１は、モータパルスに応じて、上限クリップ部２００３から出力された値から第２消費距離入力部２００５からの出力値（ゼロ又は消費距離）を引いた値を下限クリップ部２００６に出力する。

下限クリップ部２００６は、加算器２０１１からの出力と許容残距離下限とを比較して、加算器２０１１からの出力の方が許容残距離下限よりも小さい場合には、許容残距離下限を許容残距離レジスタ２００８に出力する。一方、加算器２０１１からの出力の方が許容残距離下限以上である場合には、下限クリップ部２００６は加算器２０１１からの出力をそのまま許容残距離レジスタ２００８に出力する。許容残距離下限は、例えば、｛許容残距離初期値−（積立距離以上）｝である。なお、許容残距離初期値は、基準値であり、例えばゼロである。

許容残距離レジスタ２００８は、基本的には下限クリップ部２００６からの出力を格納する。但し、停車検出部２００７が、停車検出信号を出力すると、許容残距離初期値がロードされる。

このように、許容残距離レジスタ２００８は、モータパルス又はペダルパルス毎に非同期に更新される。また、図４において点線で囲まれた範囲内の構成要素は、モータパルス又はペダルパルス毎に動作する。

判定部２００９は、許容残距離レジスタ２００８の出力（すなわち許容残距離）と閾値とを比較して、許容残距離が閾値以下であれば、アシスト抑制指示を出力し、許容残距離が閾値を超えている場合には、アシスト許可指示を出力する。判定部２００９は、モータパルスやペダルパルス毎ではなく、自身の計算フレーム周期毎に処理を行う。

なお、本実施の形態では、ペダルを漕ぐことで生ずるペダルトルクもペダル駆動輪（モータ駆動輪と同じでも異なっていても良い）を介して地面を駆動している場合における、最速ギヤ相当でのペダルパルス間隔とモータパルス間隔との比率と一致するように、積立距離及び消費距離が調整される。一方、変速機がペダル駆動経路とモータ駆動経路との両方に共通に介在している場合は、両パルス間隔の比率はギヤポジションに関係なく常に一定となる。

本実施の形態が想定するように、モータ駆動経路に変速機が介在せず、ペダル駆動経路だけに変速機が介在する場合、ギヤが最速より遅いポジションに入っている時は、同じ走行距離当たりのペダルパルス数が増えるため、同じ車速同士で比較すると、相対的にペダルパルス周波数が増加し、許容残距離も許容残距離上限に至る回数が増える。このような場合でも、許容残距離上限値と許容残距離初期値との間の距離は変らないため、ペダルが停止してからアシストが抑制されるまでのオーバーラン距離は変わらない。よって、アシスト抑制制御部１２１０において最速ギヤ相当を想定していても問題がない。

次に、アシスト抑制制御部１２１０の動作について、図５を用いて説明する。図５において、時間は左から右に経過するものとする。

図５において（ａ）は、ペダルトルク（より具体的にはそのエンベロープ）の時間変化を表しており、（ｂ）は、車速（実線）及びペダル換算車速（ペダル回転から換算される車速。破線）の時間変化を表しており、（ｃ）は、停車検出信号（「０」は走行中。「１」は停車中。）の時間変化を表している。

さらに図５において、（ｄ）は、ペダルパルスのタイミングをバーで表しており、（ｅ）は、モータパルスのタイミングをバーで表している。図５において（ｆ）は、許容残距離の時間変化を表しており、（ｇ）は、アシスト抑制信号（ここでは「０」）及びアシスト許可指示又は許可指示を表す信号（ここでは抑制は「０」、許可は「１」）の時間変化を表している。

この例では、停止状態から時刻ｔ１でペダルをこぎ始めて電動アシスト車が進み始め、ある程度速度が出た時刻ｔ３でペダルの回転を停止させる。その後時刻ｔ５でペダルを再度こぎ始めて、時刻ｔ７でペダルの回転を再度停止させ、時刻ｔ８でブレーキを掛け、時刻ｔ１０で停車させている。

図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、最初はペダルを漕いでペダルトルクが掛かると、モータ駆動輪についての車速とペダル換算車速とは一緒に上昇する。車速及びペダル換算車速が、搭乗者の所望の速度になると、ペダルを漕いでいるがトルクが掛からない状態になる。そして、ペダルの回転を下げてゆくと、車速とペダル換算車速とが乖離し始め、ペダルの回転を時刻ｔ３で停止させると、車速も徐々に減少してゆく。その後、時刻ｔ５でペダルを再度漕ぎ始めると、ペダル換算車速は再度上昇して、車速とペダル換算車速とが一致すると、ペダルトルクが掛かり始め、車速及びペダル換算車速も同様に増加する。その後、時刻ｔ７でトルクが掛からなくなってペダル換算車速がゼロになり、時刻ｔ８でブレーキを掛けると、車速も減少する。

なお、図５の（ｃ）に示すように、時刻ｔ１まで及び時刻ｔ１０以降は、停車しているので停車検出信号が「１」となって、時刻ｔ１から時刻ｔ１０までは走行中となる。

さらに、図５の（ｄ）に示すように、ペダルパルスは、ペダルの回転に応じて等間隔ではなく発生し、モータパルスも、モータ駆動輪の回転に応じて等間隔ではなく発生する。但し、モータパルスは、非常に多く発生するので、図５の（ｅ）では、大きく変化する部分を除きおおよそ等間隔で発生するように示されている。

図５の（ｆ）に示すように、ペダルパルスが最初に検出される時刻ｔ２までは許容残距離は、許容残距離初期値のままであるが、時刻ｔ２で、積立距離Ｌaだけ許容残距離が増加する。但し、許容残距離が許容残距離上限Ｌuを超えることになるので、許容残距離は上限Ｌuにクリップされる。そうすると、図５の（ｇ）に示すように、時刻ｔ２で、許容残距離が閾値Ｔｈを超えるので、アシスト許可信号が出力されるようになる。

その後は、モータパルス毎に消費距離だけ許容残距離は減少し、ペダルパルス毎に積立距離だけ許容残距離は増加する。但し、許容残距離は上限Ｌuを超えることはない。

ペダルの回転を停止させる時刻ｔ３の直前まで、このような許容残距離の増減が繰り返されるが、ペダルの回転が停止してしまうと、モータパルス毎に消費距離だけ許容残距離が減少するだけになってしまう。そうすると、時刻ｔ４で許容残距離は閾値Ｔｈを下回るようになるので、ここで図５の（ｇ）に示すように、時刻ｔ４でアシスト抑制が出力されるようになる。

時刻ｔ４を過ぎてもモータパルス毎に消費距離だけ許容残距離が減少するが、許容残距離下限に達すると、それ以上は減少しなくなる。

その後、ペダルを再度漕ぎ始めてペダルパルスが出力される時刻ｔ５になると、下限値となった許容残距離に対して積立距離Ｌaが加算される。但し、許容残距離は、１つ目のペダルパルスでは閾値を超えず、２つ目のペダルパルスで閾値を超えることになる。そうすると、図５の（ｇ）に示すように、時刻ｔ６でアシスト許可が出力されるようになる。

その後は、時刻ｔ２から時刻ｔ４までと同様になる。すなわち、時刻ｔ７でトルクが掛からなくなってペダル換算車速がゼロになると、時刻ｔ９で許容残距離は閾値を下回ることになり、図５の（ｇ）に示すように、時刻ｔ９でアシスト抑制指示が出力されるようになる。その後も許容残距離は減少し続けることになるが、時刻ｔ１０で停止検出信号が「１」になると、許容残距離レジスタ２００８に初期値がロードされるようになる。

走行中にペダルを漕ぐのを止めてアシストを抑制した後、１ペダルパルスだけでアシストを復活すると、実際には漕いでいないのに走行中の僅かなペダルの揺らぎなどで生じたペダルパルスに反応して誤ってアシストを復活してしまう恐れがある。

そこで、図５の例で示すように、１ペダルパルスだけではアシストが復活しないように、閾値より積立距離の値以上小さい値に許容残距離下限値を設定する。そうすると、所定数（図５の例では２）以上のペダルパルスが出て初めてアシストが復活する。

一度ペダルを漕ぐのを止めて再度漕ぎ始めた場合は、ペダル換算車速が現在車速に追い付きフリーホイールがロックして本当にペダルトルクが掛かるまでには、典型的には数発以上のペダルパルスが出るため、本当に漕ぎ始めた場合に特に応答が遅くなるわけではない。

但し、図５の（ａ）の最初の部分のように、停車からの発進時にはペダルを漕ぎ始めて速やかにペダルトルクが掛かるため、許容残距離下限からの積立距離の累積だとペダルの回転に対する応答が悪くなる。そのため停車からの発進時における応答性を確保するため、停車中は許容残距離レジスタ２００８に許容残距離初期値をロードすることにしている。なお、許容残距離初期値は閾値と同じか閾値以下、且つ許容距離下限値より大きな値に設定される。

さらに、停車時のペダルの角度によっては停車による初期化後の発進時に、最初にペダルパルスが出るより前に、モータパルスが沢山出て、許容残距離が許容残距離初期値から負の方向に大きく動いてしまい、閾値よりかなり負側になってしまう事態も生じ得る。そうするとペダルパルスが出て許容残距離が正の方向に変化しても充分に閾値より大きくならず、また直ぐにアシスト抑制が指示される恐れがある。このような事態を防止するため、初期マスク部２００１により、初期化後は最初にペダルパルスが出るまではモータパルスによる消費距離の累積を抑制する。

これらの諸定数、すなわち「許容残距離上限値」「許容残距離下限値」「許容残距離初期値」「積立距離」「消費距離」「閾値」は、設計上のペダルパルス数やモータパルス数、要求される保護期間（アシスト抑制が指示される期間）や保護応答性、保護解除応答性などに応じて、適宜設計設定される。

なお、例えば以下のような設計例が考えられる。
許容残距離初期値を基準位置として、０ｃｍに設定。
閾値として、許容残距離初期値と等しいか僅かに大きい値として、１ｃｍに設定。
変速機の最速ギヤポジションにおいて、ペダルパルスの１パルスの間に、２０ｃｍ走行する場合、許容残距離上限値は、それに充分なハンドル切れ角マージンや、モータパルスの量子化マージンその他を含めて例えば３０ｃｍとする。
１ペダルパルス毎の積立距離は、さらにマージンを見て、ペダルパルスの１パルス間の２倍の４０ｃｍとする。
許容残距離下限値は、当該許容残距離下限値から積立距離を１回加算したのではぎりぎり閾値に達しない、４０ｃｍとする。

上でも述べたように、モータは多極で且つ高い減速比の減速ギヤなどを介しているため、モータ内部のホール素子等から出る回転位相検出パルスは、最速ギヤポジションにおいて、ペダルパルスの１パルス毎に通常数百パルス以上出ることが多い。これでは周波数が高すぎるので、回転位相検出パルスをそのままマイクロコントローラなどで扱うには不都合があるため、車輪回転入力部１０２２は、ペダルパルスの１パルス毎に約１０パルスとなる比率まで予め分周してモータパルスを生成する。

ペダルパルスの１パルス毎に２０ｃｍ走行する場合には、モータパルスの１パルス毎の走行距離は、２０／１０＝約２ｃｍとなる。

このように各設定値を選ぶことにより、上記動作説明のような動作が実現できる。

なお、ここでは許容残距離上限値に３０ｃｍを選んだが、積立距離と同じ４０ｃｍまたはそれより大きめに設定してもよい。但し、ペダル回転の停止時のアシストオーバーラン距離がその分だけ長くなる。

従来技術のように、速度同士や周期同士を直接比較する方式では、誤検出防止のための検出マージンのために、実際には本来許容されないモータ（すなわちモータ駆動輪）速度であっても抑制しきれなかった。本実施の形態では、速度の積分、すなわち累積走行距離同士を比較することにしている。このようにすると、速度マージンも同じく累積されるが、累積差（すなわち距離差）の限度（すなわち許容残距離上限及び下限）を設定したために、速度マージンの累積を防止することができる。

さらに、実質的に平均速度マージンがゼロとなって高精度で比較を行うことができ、必要充分なアシスト抑制が行えるようになる。そのため、いかなる車速においても、その許容残距離上限以上にモータが駆動されることは無く、車速に依らず、ペダルが停止次第、常に短いオーバーラン距離でアシスト抑制が効くようになる。

さらに、本実施の形態では、平滑フィルタ１２０８を採用している。これは、ペダル１回転につき、左右の足で漕いだ２サイクル分のトルクリップルが生じるが、滑らかなアシスト駆動力で且つ低消費電力で駆動するために設けられている。しかし、漕ぐのをやめた場合にもアシストトルクが直ぐに減らずに、最大ペダル半回転相当分の間、アシスト駆動が継続してしまう。これに対して、本実施の形態によれば、ペダルの回転を停止させた時、その時の車速に依存せず、常に十数ｃｍ〜数十ｃｍ程度の極めて短いオーバーラン距離で速やかにアシスト駆動を抑制できる。

また、フリーホイール状態、すなわち、走行中にかろうじてペダル回転が車輪の回転に追いついただけでペダルトルクまでは出せない時も、ペダルを漕ぐのをやめてペダルトルクが出ない時も、トルクセンサ１０３は同じくゼロトルクを出してしまう。しかしながら、本実施の形態によれば、回転が追いついているだけの場合は、平滑後のアシストトルクを出し続けることができ、漕ぐのをやめた場合は、即刻アシストトルクを抑制することができる。これにより運転者の意図に忠実に、アシストトルクの有無をコントロールすることができ、より安全性、快適性が確保される。

また、電動アシスト車では、発進時に片足だけペダルに足をかけてもう片足で地面を蹴りながら助走して乗る、いわゆるケンケン乗りは禁止されていた。これは、まだサドルに座っていないため人体と車体は一体化していないにもかかわらず、ペダルに大きなトルクがかかり、軽い車体だけが急加速し、人体は置いていかれ手足だけが引っ張られてふらついたり転倒したりするためである。しかし、本実施の形態によればケンケン乗りをした場合、ペダルは毎回僅かな角度しか回らないので、アシスト駆動が継続せず大きな加速をしないため、より安全に乗ることができる。

さらに、発進時の乗り方の一方法として、片足でペダルを前方上方から体重をかけて踏み込みながらその一踏みの間に一気に車体を跨いでサドルに座り込む、という一踏み乗りもある。アシストの無い一般的な自転車の場合は、発進しながら短時間で乗車体制をとれる無駄の無い乗り方であるが、電動アシスト車の場合は加速力が大きいため、片足をかけたペダルが早々と下死点に達するにもかかわらず、軽い車体だけが急加速して、踏んだ片足が引っ張られて払われ、ふらついたり転倒したりする恐れがある。しかし、本実施の形態によれば下死点でペダル回転が止まった時点でアシストが速やかに抑制されるため、より安全に乗ることができる。

さらに、従来技術のように、モータ駆動輪の異常加速度を検出してスリップを検出する場合には、加速度の高精度検出と低遅延検出のトレードオフでスリップを瞬時に検出することができず、またスリップの終わりの判定も難しい。これに対して、本実施の形態を適用すると、車輪のスリップによる僅かな過剰回転で瞬時にアシストトルクが抑制されるのでスリップを早く防止できる。また、スリップから回復した時にも直ぐにアシストトルクを復帰させることができる。

また、本実施の形態によれば、ペダルにトルクがかかっていてトルクセンサ出力の値が充分大きくなっていても、ペダルが回転していなければモータにはアシストトルクは伝わらない。このため、例えば前輪がモータ駆動輪である場合、ペダル駆動輪である後輪に鍵をかけた状態でペダルを踏んだ時でも、ペダルは回転できず大きなトルクが掛かるため、モータ駆動輪の過剰回転が発生する恐れがあるが、本実施の形態によればペダルの回転がないので、このような過剰回転は回避できる。さらに、トルクセンサに故障等の異常が発生して大きなトルクが入力されたと誤認識されても、ペダルが回転した分以上にはアシスト駆動が抑制されるため、過剰回転は抑制される。

なお、上では分かりやすさを優先して、パルス１つ当たりの走行距離を基に、消費距離、積立距離、許容残距離を定義したが、物理的な基準単位が統一されてさえいればよい。単位名や比例定数にはこだわらず、例えば、ペダル回転角又は車輪回転角を基準に、積立角、消費角、許容残角などを定義して用いるようにしても良い。

［実施の形態２］
本実施の形態に係るアシスト抑制制御部１２１０の構成例を図６に示す。本実施の形態に係るアシスト抑制制御部１２１０は、初期マスク部２１０１と、積立距離入力部２１０２と、停車検出部２１０３と、第１消費距離入力部２１０４と、第２消費距離入力部２１０５と、残距離制限部２１０６と、マルチプレクサ２１０７と、走行距離レジスタ２１０８と、許容距離レジスタ２１０９と、判定部２１１３と、加算器２１１０乃至２１１２とを有する。

積立距離入力部２１０２は、ペダルの回転に応じてペダル回転センサ１０４から出力されるペダルパルスに応じて、積立距離を出力する。積立距離は、第１の実施の形態と同様である。

加算器２１１０は、積立距離入力部２１０２から積立距離の出力を受けると、積立距離と許容距離レジスタ２１０９の出力（累積許容距離と呼ぶ）とを加算して、残距離制限部２１０６とマルチプレクサ２１０７とに出力する。このように加算器２１１０は、ペダルパルス毎に加算を行う。

マルチプレクサ２１０７は、加算器２１１０の加算結果と、残距離制限部２１０６が出力する制限値とのいずれかを残距離制限部２１０６からの指示に応じて選択し、許容距離レジスタ２１０９に出力する。許容距離レジスタ２１０９は、マルチプレクサ２１０７からの出力を格納する。

一方、モータパルスは、例えば車輪回転入力部１０２２によって分周されたパルス信号であり、第２消費距離入力部２１０５と停車検出部２１０３に入力される。停車検出部２１０３は、モータパルスの間隔を計測するカウンタを有している。そして、停車検出部２１０３は、当該カウンタが飽和するほどモータパルスの間隔が空いてしまったという事象を検出すると、電動アシスト車は停車したものと判定して、停車検出信号を初期マスク部２１０１及び残距離制限部２１０６に出力する。

初期マスク部２１０１は、初期的に又は停車検出部２１０３からの停車検出信号を受けた後、ペダルパルスを検出するまで、加算器２１１１で演算を行わないようにするための抑制信号を第１消費距離入力部２１０４に出力する。一方、初期マスク部２１０１は、停車検出部２１０３からの停車検出信号を受けた後ペダルパルスを検出すると、加算器２１１１で演算を行うようにするため、許可信号を第１消費距離入力部２１０４に出力する。

第１消費距離入力部２１０４は、初期マスク部２１０１から許可信号が入力されると、消費距離を第２消費距離入力部２１０５に出力する。一方、初期マスク部２１０１から抑制信号が入力されると、第１消費距離入力部２１０４は、当該抑制信号を、第２消費距離入力部２１０５に出力する。なお、消費距離は、第１の実施の形態と同様である。

第２消費距離入力部２１０５は、第１消費距離入力部２１０４から消費距離を受け取っており且つモータパルスを受け取ると、加算器２１１１に消費距離を出力する。一方、第１消費距離入力部２１０４から抑制信号を受け取ると、第２消費距離入力部２１０５は、加算器２１１１にゼロを出力する。

加算器２１１１は、走行距離レジスタ２１０８の出力（累積走行距離と呼ぶ）と、第２消費距離入力部２１０５からの出力（消費距離又はゼロ）とを、モータパルス毎に加算し、残距離制限部２１０６と走行距離レジスタ２１０８とに出力する。

走行距離レジスタ２１０８は、加算器２１１１からの出力を格納する。走行距離レジスタ２１０８は、単純にモータパルスから推定される累積走行距離を格納することになる。

加算器２１１２は、許容距離レジスタ２１０９からの累積許容距離から、走行距離レジスタ２１０８に格納されている累積走行距離を差し引くことで許容残距離を算出し、判定部２１１３に出力する。加算器２１１２は、モータパルス毎に演算を行う。

判定部２１１３は、加算器２１１２の出力（すなわち許容残距離）と閾値とを比較して、許容残距離が閾値以下であれば、アシスト抑制指示を出力し、許容残距離が閾値を超えている場合には、アシスト許可指示を出力する。判定部２１１３は、モータパルスやペダルパルス毎ではなく、自身の計算フレーム周期毎に処理を行う。また、点線で囲まれた範囲に含まれる構成要素は、モータパルス又はペダルパルス毎に動作する。

本実施の形態では、走行距離レジスタ２１０８の出力である累積走行距離を基準にして、累積許容距離が、累積走行距離から許容残距離下限下がった値から許容残距離上限上がった値までに入るように、残距離制限部２１０６が許容距離レジスタ２１０９に格納する値を調整する。

すなわち、残距離制限部２１０６は、加算器２１１０の出力から加算器２１１１の出力を差し引いた残距離が、許容残距離下限以上で許容残距離上限以下であれば、マルチプレクサ２１０７に、加算器２１１０の出力を選択させる。一方、残距離が、許容残距離下限を下回る場合には、加算器２１１１の出力に許容残距離下限を加算した結果を制限値として出力してマルチプレクサ２１０７に選択させる。さらに、残距離が、許容残距離上限を上回る場合には、加算器２１１１の出力に許容残距離上限を加算した結果を制限値として出力してマルチプレクサ２１０７に選択させる。

なお、停車検出部２１０３から停止検出信号を受け付けた場合には、残距離制限部２１０６は、加算器２１１１の出力に許容残距離初期値を加算した結果を制限値として出力してマルチプレクサ２１０７に選択させる。停車検出部２１０３から停止検出信号を受け付けていない場合には、上で述べたような判断及び演算を行う。

本実施の形態では、第１の実施の形態とは異なり、漸増する値を保持する２つのレジスタにより、図７Ａ乃至図７Ｄに示すような累積走行距離及び累積許容距離の時間変化が得られる。図７Ａ乃至図７Ｄは、図５の（ａ）乃至（ｇ）に対しｔ１乃至ｔ１０の同時刻同士の対応で追加される。その時、これら２つのレジスタの出力の差分を算出する加算器２１１２によって得られる許容残距離が、累積走行距離を基準に、許容残距離下限乃至許容残距離上限の範囲内に収まるように残距離制御部２１０６により、累積許容距離の値が制御される。よって、許容残距離は、第１の実施の形態における許容残距離と全く同じ図５の（ｆ）の波形が得られ、その他についても第１の実施の形態と同様となる。

まず、図７Ａに、図５において時刻ｔ１以降約４ペダルパルス分の時間における累積走行距離及び累積許容距離の時間変化を示す。時刻ｔ１で発進しても、最初のペダルパルスが入力される時刻ｔ２までは、累積走行距離及び累積許容距離は変化しない。ペダルパルスが入力されると、累積許容距離は、累積走行距離から許容残距離上限Ｌuで制限されるが、階段状に増加する。累積走行距離は、モータパルスに応じて逓増する。

その後、時刻ｔ３でペダルの回転を停止させると、図７Ｂに示すように、累積許容距離は増加しなくなるが、累積走行距離は停車しない限り増加する。そうすると、時刻ｔ４で、累積許容距離から累積走行距離を差し引いた許容残距離が閾値Ｔｈ以下となるので、アシスト抑制指示がなされるようになる。この後、累積許容距離は、許容残距離が許容残距離下限に達するまでは変化せず、許容残距離が許容残距離下限に達すると、累積走行距離に合わせて漸増する。

その後、時刻ｔ５でペダルの回転が再開してペダルパルスが発せられると、図７Ｃに示すように、累積許容距離が積立距離Ｌaだけ増加する。さらに次のペダルパルスで、さらに累積許容距離は積立距離Ｌaだけ増加する。そして、累積許容距離は、閾値Ｔｈを超えるので、アシスト許可が指示されるようになる。その間、累積走行距離は、モータの回転に応じて消費距離だけ増加し続ける。

さらに、時刻ｔ７でトルクが掛からなくなってペダル換算車速がゼロになると、図７Ｄに示すように、累積許容距離はペダルパルスがないので一定値となるが、時刻ｔ１０で停車状態になって停車検出信号が出力されると、許容残距離が許容残距離初期値となるように、累積許容距離は、累積走行距離と同じ値に設定される。

このように、２つのレジスタを用いる場合であっても、適切なアシスト抑制及びアシスト許可を指示できるようになる。

残距離制限部２１０６は、許容残距離が上下限以内に収まるように、走行距離レジスタ２１０８の値に合わせて許容距離レジスタ２１０９の値を調整しており、停車時には許容残距離が初期値になるように調整している。しかし、逆に、許容距離レジスタ２１０９の値をベースに走行距離レジスタ２１０８の値を調整するようにしても良い。さらに、許容距離レジスタ２１０９と走行距離レジスタ２１０８の両方を調整するようにしても良い。

さらに別の調整方法としては、両レジスタの値は細工せずそのまま残し、それらの差分である許容残距離が所望値になるようにオフセットレジスタと加算器とを設け、両レジスタの値の差にオフセットレジスタの値を加算することで、所望の許容残距離が得られるようにしても良い。

なお、累積許容距離及び累積走行距離のレジスタは無限に値を累積していくので、無限に桁数を要するように見えるが、実際はその差である許容残距離に上下限の制限が付けられるため、差は正負の一定の範囲を超えない。そのため無限の桁数は必要ではなく、許容残距離上限−許容残距離下限の２倍以上かつ２のｎ乗ＬＳＢ（Least Significant Bit）の範囲を持っていれば充分である。２の補数演算で差を取った時に、上下限範囲内に自動的に収まる。

［実施の形態３］
本実施の形態に係るアシスト抑制制御部１２１０の構成例を図８に示す。本実施の形態に係るアシスト抑制制御部１２１０は、初期マスク部２２０１と、換算車速検出部２２０２と、上限クリップ部２２０３と、車速入力部２２０４と、下限クリップ部２２０５と、停車検出部２２０６と、許容残距離レジスタ２２０７と、判定部２２０８と、加算器２２０９及び２２１０とを有する。

第３の実施の形態では、ペダルやモータの１パルス毎に固定の積立距離及び消費距離を用いた演算を行うのではなく、一定の計算フレーム時間（例えば１５０Ｈｚ）間隔で、ペダル換算車速及び車速を積分する形で処理が行われる。ペダル換算車速は、１計算フレーム毎の定時積立距離とみなされ、車速（具体的にはモータ駆動輪換算速度）は１計算フレーム毎の定時消費距離とみなされる。これにより、１計算フレーム毎の積立距離から、１計算フレーム毎の消費距離を引いたものが、同じ１つの許容残距離レジスタ２２０７に、計算フレーム毎に累積される。

このため、換算車速検出部２２０２は、ペダルパルスの間隔から、ペダル換算車速を計算し、加算器２２０９に出力する。なお、ペダル換算車速には、最速ギヤを前提にしてマージンを付加しておく。なお、ペダルパルスの間隔が所定間隔以上となった場合や、ペダルが逆回転している場合には、ペダル換算車速はゼロとする。

加算器２２０９は、許容残距離レジスタ２２０７の出力（許容残距離）と、ペダル換算車速とを加算して、上限クリップ部２２０３に出力する。

上限クリップ部２２０３は、加算器２２０９からの出力を受けると、許容残距離上限と加算器２２０９の出力とを比較して、加算器２２０９からの出力の方が小さければ加算器２２０９からの出力を加算器２２１０に出力し、許容残距離上限の方が小さければ当該許容残距離上限を加算器２２１０に出力する。許容残距離上限は、第１の実施の形態と同様である。

一方、車速入力部１０２４から出力される車速は、車速入力部２２０４と停車検出部２２０６に入力される。停車検出部２２０６は、車速入力部１０２４から入力される車速がゼロ（例えば車速入力部１０２４におけるカウンタが飽和する時間以上モータパルスの間隔が空いた場合）を表している場合には、電動アシスト車は停車したものと判定して、停車検出信号を初期マスク部２２０１に出力する。なお、停車検出信号は、許容残距離レジスタ２２０７に対しても出力されるが、この場合、初期値ロード信号として用いられる。

初期マスク部２２０１は、初期的に又は停車検出部２２０６からの停車検出信号を受けた後、ペダルパルスを検出するまで、加算器２２１０で演算を行わないようにするための抑制信号を車速入力部２２０４に出力する。一方、初期マスク部２２０１は、停車検出部２２０６からの停車検出信号を受けた後ペダルパルスを検出すると、加算器２２１０で演算を行うようにするため、許可信号を車速入力部２２０４に出力する。

車速入力部２２０４は、初期マスク部２２０１から許可信号が入力されると、車速を加算器２２１０に出力する。一方、初期マスク部２２０１から抑制信号が入力されると、車速入力部２２０４は、ゼロを加算器２２１０に出力する。

加算器２２１０は、上限クリップ部２２０３から出力された値から車速入力部２２０４からの出力値（ゼロ又は車速）を引いた値を下限クリップ部２２０５に出力する。

下限クリップ部２２０５は、加算器２２１０からの出力と許容残距離下限とを比較して、加算器２２１０からの出力の方が許容残距離下限よりも小さい場合には、許容残距離下限を許容残距離レジスタ２２０７に出力する。

一方、加算器２２１０からの出力の方が許容残距離下限以上である場合には、下限クリップ部２２０５は加算器２２１０からの出力をそのまま許容残距離レジスタ２２０７に出力する。許容残距離下限は、第１の実施の形態と同様である。また、許容残距離初期値も、第１の実施の形態と同様である。

許容残距離レジスタ２２０７は、計算フレーム毎の遅延レジスタであり、１計算フレーム前の値を判定部２２０８及び加算器２２０９に出力する。なお、停車検出部２２０６が停車検出信号を出力すると、許容残距離初期値が許容残距離レジスタ２２０７にロードされる。判定部２２０８は、許容残距離レジスタ２２０７の出力（すなわち許容残距離）と閾値とを比較して、許容残距離が閾値以下であれば、アシスト抑制指示を出力し、許容残距離が閾値を超えている場合には、アシスト許可指示を出力する。

図９に、第１の実施の形態において説明した図５の状況と同じケースにおけるアシスト抑制制御部１２１０の動作例を示す。

第１の実施の形態と異なるのは、（ｆ）及び（ｇ）であり、許容残距離は、滑らかに上昇及び下降するようになる。このため、アシスト抑制とアシスト許可の切り替わりタイミングが、多少ずれる。具体的には、最初にアシスト抑制からアシスト許可に変化するタイミングは、少々早くなって時刻ｔ３１となる。また、アシスト許可からアシスト抑制に切り替わる最初のタイミングも、時刻ｔ４から時刻ｔ３２に若干ずれている。許容残距離が許容残距離上限を超えることがない点、許容残距離下限を下回ることがない点は同じである。

ペダルの回転を停止させた後再開させるときの許容残距離も下限値から滑らかに上昇している。このため、アシスト抑制からアシスト許可に切り替わる次のタイミングも、時刻ｔ６から時刻ｔ３３にずれている。また、第１の実施の形態ではペダルの回転によってはアシスト抑制とアシスト許可の切り替わりが短時間で繰り返される場合もあるが、第３の実施の形態では、滑らかに許容残距離が増加しているので、そのようなアシスト抑制とアシスト許可の切り替わりが短時間で繰り返されるような事態は防止されている。

なお、再度ペダルの回転を停止させた後でも、滑らかに許容残距離は減少して、アシスト許可からアシスト抑制に切り替わる。このタイミングも、時刻ｔ９から時刻ｔ３４にずれている。停車検出部２２０６が同じタイミングで停車検出信号を出力すれば、この実施の形態でも、同じタイミング時刻ｔ１０で、許容残距離初期値が、許容残距離レジスタ２２０７にロードされるようになる。

このような構成を採用すれば、マイクロコントローラの他のほとんどの処理も計算フレーム周期で同期して行われているため、それらの処理との親和性が高く、マイクロコントローラの負荷が軽くて済む。具体的には、第１及び第２の実施の形態の場合、パルス毎の処理部分（点線内）は、車速が速くなった時のモータパルスの周波数は非常に高くなるため、高速割り込みを使用して処理することになったり、さらに高速なマイクロコントローラを使用したり、予めモータパルスを分周して低い周波数にすることになる。分周した場合、パルスの時間間隔が長くなるため、階段状に累積する消費距離の最小ステップが荒くなるのでマージンも増やすことになって、最短オーバーラン設定がその分長めになる場合もある。これに対して本実施の形態では、車速に関係無く他の処理と同様に、常に低めの一定の周期で同期して行われる。そのため、車速情報などのビット数さえ充分確保できれば、常に高い精度が出せ、非常に短いオーバーラン距離、例えばわずか十数ｃｍ程度のオーバーランでのアシスト抑制も可能となる。

なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、パルス毎の累積、第３の実施の形態では固定周期の各速度の累積としたが、これらの組合せであっても良い。例えば第２の実施の形態における積立距離累積はペダルパルス毎の累積のまま、消費距離の累積は固定周期毎の累積といった組み合わせを採用しても良い。同様に、その逆の組み合せを採用しても良い。

［実施の形態４］
本実施の形態に係るアシスト抑制制御部１２１０の構成例を図１０に示す。本実施の形態に係るアシスト抑制制御部１２１０は、ペダルパルス入力部２３０１と、発進パルス入力部２３０３と、発進パルス生成部２３０２と、積立距離入力部２３０４と、逆転検出部２３０５と、消費距離入力部２３０６と、停車検出部２３０７と、上限クリップ部２３０８と、下限クリップ部２３０９と、許容残距離レジスタ２３１０と、判定部２３１１と、抑制無効化部２３１２と、加算器２３１３及び２３１４とを有する。

本実施の形態では、アシストの応答性を向上させ、電動アシスト車が後退した場合にはアシスト抑制指示を無効化する工夫が導入されている。

このため、ペダルパルス入力部２３０１は、停車検出部２３０７からの停止検出信号がオフになっている状態、すなわち停止が検出されていない間に、ペダルパルスを発進パルス入力部２３０３に出力する。また、発進パルス生成部２３０２は、停止検出信号が出力された後、停止検出信号がオフになったタイミングで、１発だけ発進パルスを発進パルス入力部２３０３に出力する。発進パルス入力部２３０３は、ペダルパルス入力部２３０１からのペダルパルス及び発進パルス生成部２３０２からのパルスを、積立距離入力部２３０４に出力する。

なお、ペダルの逆回転時にもペダルパルスが出力されるようなペダル回転センサ１０４を用いる場合には、ペダルパルス入力部２３０１は、ペダルの逆回転を示すペダルパルスが入力されると、当該ペダルパルスを遮断する。

積立距離入力部２３０４は、ペダルの回転に応じてペダル回転センサ１０４から出力されるペダルパルス又は発進パルス生成部２３０２からのパルスに応じて、積立距離を出力する。積立距離は、第１の実施の形態と同様である。

加算器２３１３は、積立距離入力部２３０４から積立距離の出力を受けると、積立距離と許容残距離レジスタ２３１０の出力とを加算して、上限クリップ部２３０８に出力する。このように加算器２３１３も、第１の実施の形態と同様にペダルパルス毎に加算を行う。

上限クリップ部２３０８は、加算器２３１３からの出力を受けると、許容残距離上限と加算器２３１３の出力とを比較して、加算器２３１３からの出力の方が小さければ加算器２３１３からの出力を加算器２３１４に出力し、許容残距離上限の方が小さければ当該許容残距離上限を加算器２３１４に出力する。許容残距離上限は、第１の実施の形態と同様である。

一方、モータパルスは、本実施の形態では、逆転検出部２３０５と、消費距離入力部２３０６と、停車検出部２３０７とに入力される。

逆転検出部２３０５は、モータパルスから後退（すなわち負の車速）を検出すると、抑制無効化部２３１２に無効化指示を出力する。

停車検出部２３０７は、第１の実施の形態と同様に、モータパルスの間隔を計測するカウンタを有しており、当該カウンタが飽和するほどモータパルスの間隔が空いてしまったという事象を検出すると、電動アシスト車は停車したものと判定して、停車検出信号をペダルパルス入力部２３０１及び発進パルス生成部２３０２に出力する。一方、発進すなわち停車状態の終わりについては、車速が所定以上になったことを検出した場合、所定数以上のモータパルスが検出された場合、すなわち所定距離以上動いたことを検出した場合、それらの併用、その他停車状態から発進したことが検出できた場合に、停車検出信号がオフになる。なお、停車検出信号は、許容残距離レジスタ２３１０に対しても出力されるが、この場合、初期値ロード信号として用いられる。

消費距離入力部２３０６は、モータパルスに応じて、加算器２３１４に消費距離を出力する。加算器２３１４は、モータパルスに応じて、上限クリップ部２３０８から出力された値から消費距離入力部２３０６からの消費距離を引いた値を下限クリップ部２３０９に出力する。

下限クリップ部２３０９は、加算器２３１４からの出力と許容残距離下限とを比較して、加算器２３１４からの出力の方が許容残距離下限よりも小さい場合には、許容残距離下限を許容残距離レジスタ２３１０に出力する。一方、加算器２３１４からの出力の方が許容残距離下限以上である場合には、下限クリップ部２３０９は加算器２３１４からの出力をそのまま許容残距離レジスタ２３１０に出力する。許容残距離下限は、第１の実施の形態と同様である。

許容残距離レジスタ２３１０は、基本的には下限クリップ部２３０９からの出力を格納する。但し、停車検出部２３０７が、停車検出信号を出力すると、許容残距離初期値が許容残距離レジスタ２３１０にロードされる。また、許容残距離初期値も、第１の実施の形態と同様である。

このように、許容残距離レジスタ２３１０は、モータパルス又はペダルパルス毎に非同期に更新される。また、図１０において点線内の構成要素は、モータパルス又はペダルパルス毎に動作する。

判定部２３１１は、許容残距離レジスタ２３１０の出力（すなわち許容残距離）と閾値とを比較して、許容残距離が閾値以下であれば、アシスト抑制指示を出力し、許容残距離が閾値を超えている場合には、アシスト許可指示を出力する。判定部２３１１は、モータパルスやペダルパルス毎ではなく、自身の計算フレーム周期毎に処理を行う。

抑制無効化部２３１２は、逆転検出部２３０５からの無効化指示を受け取っていない場合には、判定部２３１１の出力をそのまま出力する。一方、逆転検出部２３０５からの無効化指示を受け取っている場合には、抑制無効化部２３１２は、アシスト抑制を無効化するので、アシスト許可指示を出力する。

図１１に、第１の実施の形態において説明した図５の状況と同じケースにおけるアシスト抑制制御部１２１０の動作例を示す。

このケースにおいて、第１の実施の形態と異なる点は、停車状態から発進した時のアシスト許可指示の出力タイミングである。具体的には、発進パルス生成部２３０２によって、モータパルスから発進が検出されるとパルスが出力されるので、図１１の（ｆ）に示されているように、時刻ｔ１で許容残距離が上限に達するようにセットされる。そうすると、許容残距離が閾値を超えるので、図１１の（ｇ）に示すように時刻ｔ１の段階で直ぐにアシスト許可指示が出力されるようになる。

なお、発進時に強制的に累積させる量として積立距離を用いたが、積立距離より大きい値でも多少小さい値でも良い。また、発進時に所定の積立距離を累積させるのではなく、直接許容残距離レジスタ２３１０に発進時用の所定値をロードするようにしても良い。このようにする場合には、停車時に許容残距離初期値をロードすることを省略することもできる。

なお、第１の実施の形態と同様に、最初のペダルパルスまでは消費距離の累積は行わないようにするため、第１の実施の形態のように初期マスク部を導入するようにしても良い。

なお、第１乃至第３の実施の形態では、ペダルパルスやモータパルスはそれぞれ進行方向回転の時のみに出力され、ぞれぞれ逆回転時には停止時と同じく出力されないことを前提にして説明した。しかし、逆回転時にもペダルパルスが出力される場合には、本実施の形態のようなペダルパルス入力部２３０１を導入することで、逆回転が検出されるとペダル停止と同じ扱いをする。これによって、停車待機中にペダルを逆回転しただけで不用意にアシスト抑制が解除されてしまうのを防止できる。

また、モータの逆転時の対応として、本実施の形態では、モータ（すなわちモータ駆動輪）の逆転が検出された時、逆転検出部２３０５は、無効化指示を抑制無効化部２３１２に出力することになる。このため、判定部２３１１の出力にかかわらず、アシスト抑制指示が出力されないようにしている。

例えば急坂の登板時や坂道発進時に、重力により一瞬人力及びアシスト駆動力の不足により後退してしまう場合がある。そのような時にアシストが抑制されてしまうと、駆動力はペダルによる人力駆動力のみとなり、ますます重力に負けて後退してしまうことになる。そこで、本実施の形態のように、後退時にはアシスト抑制しないという対応を採用することにより、重力による後退に逆らってさらに強い駆動力で前進に転じようとすることが妨げられないようにできる。

このような機能は、第１乃至第３の実施の形態で採用するようにしても良い。

さらに、本実施の形態では、ペダルパルス入力部２３０１によって、停車中にはペダルパルスを無効化するようにしている。これにより、例えペダルの逆回転を検出できない構成であっても、停車待機中にペダルを逆回転しただけで不用意にアシスト抑制が解除されてしまうのを防止できる。

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。モータ駆動制御器１０２の一部又は全部については専用の回路で実現される場合もあれば、マイクロプロセッサがプログラムを実行することで上記のような機能が実現される場合もある。

また、上では電動アシスト車を前提に説明したが、本実施の形態は、例えば電動アシスト付きの車いす等に適用される場合もある。この場合、ペダルではなくハンドリムがペダルの代わりになる。その他、ペダルではなくハンドルにて部材を回転させて、トルク入力を行うことで移動する何らかの移動体についても適用可能である。

以上述べた本発明の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装置は、人による回転入力によって入力されるトルクに応じてモータを駆動する駆動部と、上記人による回転入力に応じた第１の量の累積値と、モータによって駆動される回転物体の回転に応じた第２の量の累積値との関係に応じて、駆動部によるモータの駆動を制御する制御部とを有する。

人による回転入力（例えばペダル回転入力）に応じた第１の量の累積値（例えば推定累積距離。その他の物理量であっても良い。）と、モータによって駆動される回転物体（例えば車輪）に応じた第２の量の累積値（例えば推定累積距離。）との関係が、通常の状態を表している場合にはモータの駆動を通常どおりに行わせればよい。一方、上記関係が、通常の状態を表していない、すなわち異常状態を表している場合には、モータの駆動を抑制させれば、例えばモータの過剰駆動などの現象を抑制することができるようになる。

なお、上で述べた制御部が、上記第１の量の累積値から上記第２の量の累積値を引いた値である累積差が所定の閾値以下となった場合に、駆動部にモータの駆動を抑制させるようにしても良い。モータの過剰駆動を検出したことになるので、モータの駆動を抑制させるものである。例えば、電動アシスト車の場合、ペダルを回転させた分だけしかモータを駆動しないように制御できるようになる。

さらに、上で述べた制御部が、上記累積差が、所定の下限値以上所定の上限値以下の範囲に収まるように、第１の量と第２の量との少なくともいずれかの累積を抑制させるようにしても良い。第１の量及び第２の量については、様々な状況を加味してマージンを持たせているが、このような構成を採用することで、マージンの累積も防止され、累積値の高精度の比較が行われるようになる。特に電動アシスト車の場合であれば、ペダルの回転を停止させた後では、速度に依らず常に短いオーバーラン距離でアシスト抑制が可能となる。また、下限を適切に設定することで、応答性も維持される。

さらに、上で述べた制御部が、回転物体の回転速度又は回転物体によって移動する移動体の速度がゼロであると検出された場合、上記累積差が、所定の閾値以下且つ所定の下限値以上の所定値になるように設定を行うようにしても良い。これによって、人による回転入力が再開された時に、応答性が高くなる。

また、上で述べた制御部が、回転物体の回転速度又は回転物体によって移動する移動体の速度がゼロであると検出された後、第１の量の累積が新たになされるまで、第２の量の累積を抑制させるようにしても良い。このようにすれば、さらに応答性が高くなる。

また、上で述べた制御部が、回転物体の回転速度又は回転物体によって移動する移動体の速度がゼロであると検出された後、回転物体の回転速度又は回転物体によって移動する移動体の速度がゼロでないと検出された時に、上記第１の量の累積値を強制的に増加させるようにしても良い。このようにすれば、さらに応答性が高くなる。

さらに、上記人の回転入力が、変速機を介して第２の回転物体を駆動させる場合、一度に累積される第１の量と第２の量との比が、変速機の最速ギヤ比に応じた一定の比になるように設定されるようにしても良い。変速機を有する場合であっても、最速ギヤ比に基づき第１の量及び第２の量を設定すれば十分な精度で、モータの駆動を制御できるようになる。

また、上で述べた第１の量の累積は、上記人による回転入力に応じて生成されるパルス又は当該パルスに基づき生成された他のパルス毎に、第１の固定値を累積することで実施されるようにしても良い。また、上で述べた第２の量の累積は、モータによって駆動される回転物体の回転に応じて生成されるパルス又は当該パルスに基づき生成された他のパルス毎に、第２の固定値を累積することで実施されるようにしても良い。従来からあるセンサが出力するパルスを有効活用して、モータの過剰駆動を抑制できるようになる。

さらに、上で述べた第１の量の累積は、上記人による回転入力に係る回転速度を一定時間間隔毎に累積することで実施されるようにしても良い。また、上で述べた第２の量の累積は、モータによって駆動される回転物体の回転速度を一定時間間隔毎に累積することで実施されるようにしても良い。このようにすれば、パルスの周波数が高い場合でも、一定時間間隔で処理が行われるようになるので、演算部のコストを抑制でき、安定的に演算を行うことができるようになる。

また、上で述べた制御部は、上記第１の量と第２の量とを異極性で累積する単一の累積部を有するようにしても良い。このようにすれば、ハードウエアのコストを下げることができる。

さらに、上で述べた駆動部が、上記トルクを平滑化する平滑化部を有するようにしても良い。この場合、上で述べた制御部が、平滑化部へのトルクの入力を抑制させる、又は平滑化部の出力を抑制させるようにしても良い。このようにすれば、即座にモータの駆動を抑制できるようになる。

また、上で述べた制御部は、回転物体の回転速度又は回転物体によって移動する移動体の速度が負であると検出された場合、駆動部にモータの駆動の抑制を行わせないようにしても良い。電動アシスト車の場合、登坂時などで、トルク不足で後退してしまうような状態でモータ駆動を抑制するのは好ましくないためである。

さらに、上で述べた制御部は、上記人による回転入力に係る回転速度が負であると検出された場合、上記第１の量をゼロに設定するようにしても良い。例えば、電動アシスト車の場合、ペダルを逆回転させた場合には、停止しているものと取り扱うものである。

さらに、上で述べた制御部は、上記回転物体の回転速度又は回転物体によって移動する移動体の速度がゼロであると検出された場合、上記第１の量をゼロに設定するようにしても良い。例えば電動アシスト車の場合、ペダルの回転方向が得られなければ、停車していればペダルも停止しているものと取り扱うものである。

なお、上で述べたような処理をマイクロプロセッサに実施させるためのプログラムを作成することができる。当該プログラムは、例えばフレキシブル・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ（例えばＲＯＭ）、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。なお、処理途中のデータについては、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置に一時保管される。

２００１ 初期マスク部
２００２ 積立距離入力部
２００３ 上限クリップ部
２００４ 第１消費距離入力部
２００５ 第２消費距離入力部
２００６ 下限クリップ部
２００７ 停車検出部
２００８ 許容残距離レジスタ
２００９ 判定部

Claims (15)

1. 人による回転入力によって入力されるトルクに応じてモータを駆動する駆動部と、
   前記人による回転入力に応じた第１の量の累積値と、前記モータによって駆動される回転物体の回転に応じた第２の量の累積値との関係に応じて、前記駆動部による前記モータの駆動を制御する制御部と、
   を有するモータ駆動装置。
2. 前記制御部が、
   前記第１の量の累積値から前記第２の量の累積値を引いた値である累積差が所定の閾値以下となった場合に、前記駆動部に前記モータの駆動を抑制させる
   請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 前記制御部が、
   前記累積差が、所定の下限値以上所定の上限値以下の範囲に収まるように、前記第１の量と前記第２の量との少なくともいずれかの累積を抑制させる
   請求項２記載のモータ駆動装置。
4. 前記制御部が、
   前記回転物体の回転速度又は前記回転物体によって移動する移動体の速度がゼロであると検出された場合、前記累積差が、前記所定の閾値以下且つ前記所定の下限値以上の所定値になるように設定を行う
   請求項３記載のモータ駆動装置。
5. 前記制御部が、
   前記回転物体の回転速度又は前記回転物体によって移動する移動体の速度がゼロであると検出された後、前記第１の量の累積が新たになされるまで、前記第２の量の累積を抑制させる
   請求項４記載のモータ駆動装置。
6. 前記制御部が、
   前記回転物体の回転速度又は前記回転物体によって移動する移動体の速度がゼロであると検出された後、前記回転物体の回転速度又は前記回転物体によって移動する移動体の速度がゼロでないと検出された時に、前記第１の量の累積値を強制的に増加させる
   請求項３記載のモータ駆動装置。
7. 前記人の回転入力が、変速機を介して第２の回転物体を駆動させる場合、
   一度に累積される前記第１の量と前記第２の量との比が、前記変速機の最速ギヤ比に応じた一定の比になるように設定される
   請求項２乃至６のいずれか１つ記載のモータ駆動装置。
8. 前記第１の量の累積は、前記人による回転入力に応じて生成されるパルス又は当該パルスに基づき生成された他のパルス毎に、第１の固定値を累積することで実施され、
   前記第２の量の累積は、前記モータによって駆動される回転物体の回転に応じて生成されるパルス又は当該パルスに基づき生成された他のパルス毎に、第２の固定値を累積することで実施される
   請求項２乃至７のいずれか１つ記載のモータ駆動装置。
9. 前記第１の量の累積は、前記人による回転入力に係る回転速度を一定時間間隔毎に累積することで実施され、
   前記第２の量の累積は、前記モータによって駆動される回転物体の回転速度を前記一定時間間隔毎に累積することで実施される
   請求項２乃至７のいずれか１つ記載のモータ駆動装置。
10. 前記制御部は、
    前記第１の量と前記第２の量とを異極性で累積する単一の累積部
    を有する請求項２乃至９のいずれか１つ記載のモータ駆動装置。
11. 前記駆動部が、
    前記トルクを平滑化する平滑化部
    を有し、
    前記制御部が、
    前記平滑化部へのトルクの入力を抑制させる、又は前記平滑化部の出力を抑制させる
    請求項１乃至１０のいずれか１つ記載のモータ駆動装置。
12. 前記制御部は、
    前記回転物体の回転速度又は前記回転物体によって移動する移動体の速度が負であると検出された場合、前記駆動部に前記モータの駆動の抑制を行わせない
    請求項２乃至１１のいずれか１つ記載のモータ駆動装置。
13. 前記制御部は、
    前記人による回転入力に係る回転速度が負であると検出された場合、前記第１の量をゼロに設定する
    請求項２乃至１１のいずれか１つ記載のモータ駆動装置。
14. 前記制御部は、
    前記回転物体の回転速度又は前記回転物体によって移動する移動体の速度がゼロであると検出された場合、前記第１の量をゼロに設定する
    請求項２乃至１１のいずれか１つ記載のモータ駆動装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１つ記載のモータ駆動装置を有する電動アシスト車。

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