JP2018042396A - 電動機付自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】回生制動時におけるモータの振動の発生を抑制する。【解決手段】電動機付自転車は、補助駆動力を発生させるモータと、モータから回生電流を回収して回生電流の電流値に応じた大きさの制動力を発生させる回生手段と、モータからの回生電流の回収に伴うモータの振動を検出する振動検出手段と、振動検出手段によってモータの振動が検出されている場合に、回生電流の電流値をモータから回収可能な最大値よりも小さい値に制限する制御手段と、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、補助駆動力を発生するモータ（電動機）を備えた電動機付自転車に関する。

電動アシスト自転車等の電動機付自転車は、補助駆動力を発生させるモータと、モータに電力を供給するためのバッテリを備えている。電動機付自転車においては、モータを発電機として動作させ、走行時における運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生電流として回収することにより制動力を得る回生ブレーキシステムを搭載したものが知られている。

例えば、特許文献１には、電動自転車において、補助駆動力の出力状態から惰性走行や回生動作の状態に切り換えられる際に遊星歯車がスラスト方向に移動することに起因する、車両の振動を抑制する歯車装置が記載されている。すなわち、特許文献１には、一方の歯車の軸心に形成された孔部に歯車軸が回転自在の状態で挿通され、一方の歯車と、歯車軸との間に、内周側で歯車軸に接し、外周側で歯車に接する環状弾性部材が配設され、環状弾性部材は、その内周部または外周部に、断面部の中心からの半径よりも大きい曲率半径の湾曲接触部、もしくはスラスト方向に沿う直線形状の直線状接触部、またはスラスト方向に対して複数箇所で歯車軸に対して接触する複数の接触部が形成されていることを特徴とする歯車装置が記載されている。

特開２０１３−２１７４６７号公報

回生ブレーキシステムを搭載した電動機付自転車においては、回生制動時にモータの回転数が小刻みに変動することによってモータが振動する現象が発生する場合がある。モータの振動は、回生制動による制動トルクが大きい場合に顕著となる。特に、モータを前輪に組み込むハブモータ式の電動機付自転車においては、モータの振動周波数がフロントフォークの固有振動数に一致すると共振によって振動が増幅され、増幅された振動がフロントフォークを介してハンドルに伝達される。従って、回生制動時にハンドルが小刻みに振動し、搭乗者に違和感を与えるおそれがある。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、回生制動時におけるモータの振動の発生を抑制することを目的とする。

本発明に係る電動機付自転車は、補助駆動力を発生させるモータと、前記モータから回生電流を回収して前記回生電流の電流値に応じた大きさの制動力を発生させる回生手段と、前記モータからの前記回生電流の回収に伴う前記モータの振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段によって前記モータの振動が検出されている場合に、前記回生電流の電流値を前記モータから回収可能な最大値よりも小さい値に制限する制御手段と、を含む。

本発明によれば、回生制動時におけるモータの振動の発生を抑制することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電動機付自転車の構成を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る電動機付自転車のハンドル付近の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動機付自転車の電気系統の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るバッテリ、モータ駆動回路およびモータの接続関係を詳細に示す図である。 本発明の実施形態に係る演算処理装置の機能的な構成を示す機能ブロック図である。 図６（ａ）は、本発明の実施形態に係るモータ駆動回路において行われるＰＷＭ制御におけるトランジスタのオンデューティと回生電流との関係の一例を示す図である。図６（ｂ）は、本発明の実施形態に係るモータの回転数と回生電流の最大値との関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動機付自転車に搭載されるモータの回生制動時における回転数の変動の様子を示す図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、本発明の実施形態に係る補正量導出部から出力される補正量信号の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る演算処理装置が、回生モード時に回生電流の最終的な目標値を導出する場合に実施する処理の流れを示すフローチャートである。 図１０（ａ）は、比較例に係る電動機付自転車の回生制動時におけるモータ回転数および回生電流目標値の時間推移を示すグラフである。図１０（ｂ）は、本発明の実施形態に係る電動機付自転車の回生制動時におけるモータ回転数、回生電流の補正量および回生電流目標値の時間推移を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る演算処理装置の機能的な構成を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。

図１は、本発明の実施形態に係る電動機付自転車１の側面図である。電動機付自転車１は、フロントフォーク１１、ヘッドパイプ１２、ダウンチューブ１３、シートチューブ１４、シートステー１５、チェーンステー１６からなるフレームを有している。前輪１７はフロントフォーク１１に回動自在に取り付けられ、後輪１８はシートステー１５とチェーンステー１６との交点である回転軸１９に回動自在に取り付けられている。ヘッドパイプ１２には、ハンドルステム２０が回動自在に挿通され、ハンドルステム２０の上端にはハンドル２１が取り付けられている。一方、シートチューブ１４には、シートポスト２２が嵌合されており、シートポスト２２の上端にはサドル２３が取り付けられている。チェーンステー１６の一端にクランク軸２４が支持されており、クランク軸２４には、クランク２５が取り付けられている。クランク２５の先端には、ペダル２６が回動自在に支持されている。

モータ１６０は、前輪１７の回転軸２９に装着され、前輪１７を駆動する補助駆動力を発生させる。すなわち、本実施形態において、モータ１６０は、前輪のハブに搭載されたハブマウント型である。モータ１６０の回転は、減速機構（図示せず）によって減速され、前輪１７に伝達されるように構成されている。モータ１６０は、例えばブラシレスＤＣモータによって構成することができる。

モータ１６０を駆動するための電力は、シートチューブ１４に沿って着脱可能に設けられたバッテリ１１０から供給される。バッテリ１１０は、例えばリチウムイオン二次電池により構成され、充電を行うことによって繰り返し使用することが可能となっている。なお、バッテリ１１０の取り付け位置は、シートチューブ以外の他の部位であってもよい。例えば、バッテリ１１０は、ダウンチューブ１３に取り付けられていてもよい。

図２は、電動機付自転車１のハンドル２１付近の構成を示す図である。ハンドル２１の左右のグリップ５１の近傍には、リムブレーキやハブブレーキ等の機械式のブレーキ機構を有する前輪ブレーキおよび後輪ブレーキ（いずれも図示せず）を作動させるためのブレーキレバー６１と、左右のブレーキレバー６１の各々に対応して設けられ、対応するブレーキレバー６１が操作されたことを検出するブレーキセンサ２２０が設けられている。

図３は、本発明の実施形態に係る電動機付自転車１の電気系統の構成を示すブロック図である。トルクセンサ２００は、ペダル２６に加えられた踏力による入力トルクの大きさを検出し、検出した入力トルクの大きさを示すトルク検出信号Ｓ_Ｔを出力する。トルクセンサ２００から出力されたトルク検出信号Ｓ_Ｔは、演算処理装置１００に供給される。トルクセンサ２００は、例えば、磁歪効果を利用した公知のトルクセンサを用いることが可能である。

回転数センサ２１０は、モータ１６０の回転数を検出し、検出した回転数を示す回転数検出信号Ｓ_Ｖを出力する。回転数センサ２１０から出力された回転数検出信号Ｓ_Ｖは、演算処理装置１００に供給される。演算処理装置１００は、回転数検出信号Ｓ_Ｖに基づいて電動機付自転車１の走行速度を認識することが可能である。回転数センサ２１０は、例えば、モータ１６０を構成するロータの回転角度位置を検出するホール素子によって構成することができる。

ブレーキセンサ２２０は、対応するブレーキレバー６１（図２参照）が操作されたことを検出すると、ブレーキ操作検出信号Ｓ_Ｂを出力する。ブレーキセンサ２２０から出力されたブレーキ操作検出信号Ｓ_Ｂは、演算処理装置１００に供給される。

演算処理装置１００は、例えば、単一の半導体チップにＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力回路、タイマー回路などを含むコンピュータシステムを集積したＬＳＩ（Large Scale Integration）を含んで構成されている。

演算処理装置１００は、バッテリ１１０から電力を取り出してこれをモータ１６０に供給してモータ１６０を駆動することにより補助駆動力を得る力行モードと、モータ１６０の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する回生モードとの切り替えを制御する。演算処理装置１００は、例えば、少なくとも１つのブレーキセンサ２２０からブレーキ操作検出信号Ｓ_Ｂが出力された場合、すなわち、左右のブレーキレバー６１の少なくとも一方が操作された場合に回生モードに移行する。また、演算処理装置１００は、電動機付自転車１が下り坂を走行しているか惰性走行を行っているものと判定した場合に回生モードに移行してもよい。

電動機付自転車１は、回生モード時において、モータ１６０から回生電流を回収することでモータ１６０を減速させて制動力を発生させる。モータ１６０から回収された回生電流は、バッテリ１１０に供給され、これによってバッテリ１１０の充電が行われるようになっている（回生充電）。なお、回生電流をバッテリ１１０に供給することなく抵抗素子等に流すことによりモータ１６０の運動エネルギーを熱エネルギーとして消費してもよい。

演算処理装置１００は、力行モード時にはモータ１６０に供給される駆動電流の目標値を示す指令値Ｃ_１を生成し、回生モード時にはモータ１６０から回収する回生電流の目標値を示す指令値Ｃ_２を生成する。

モータ駆動回路１２０は、力行モード時においては、演算処理装置１００から供給される指令値Ｃ_１に応じた大きさの駆動電流をバッテリ１１０からモータ１６０に供給することでモータ１６０を回転させる。モータ１６０に電力を供給することで、モータ１６０は、指令値Ｃ_１の大きさに応じた駆動トルクを発生させ、これにより電動機付自転車１において補助駆動力が作用する。一方、モータ駆動回路１２０は、回生モード時においては、演算処理装置１００から供給される指令値Ｃ_２に応じた大きさの回生電流をモータ１６０から回収し、回収した回生電流によってバッテリ１１０を充電する。モータ１６０から電力を回収することで、モータ１６０は、指令値Ｃ_２の大きさに応じた制動トルクを発生させ、これにより電動機付自転車１において回生制動による制動力が作用する。

図４は、バッテリ１１０、モータ駆動回路１２０およびモータ１６０の接続関係を詳細に示す図である。モータ駆動回路１２０は、トランジスタＴ１〜Ｔ６を含むインバータ回路１２１と、トランジスタＴ１〜Ｔ６を個別にオンオフするためのゲート信号を生成するインバータ制御回路１２２と、インバータ回路１２１に接続されたトランジスタＴ７と、を含んでいる。トランジスタＴ７もインバータ制御回路１２２から供給されるゲート信号に応じてオンオフする。

各トランジスタＴ１〜Ｔ６は、ドレイン側にカソードが接続され、ソース側にアノードが接続されたダイオードを有するｎチャネルＭＯＳＦＥＴによって構成されている。トランジスタＴ１〜Ｔ６は、オフ状態においてもダイオードを介して逆方向に電流を流すことが可能となっている。一方、トランジスタＴ７は、ドレイン側にアノードが接続され、ソース側にカソードが接続されたダイオードを有するｐチャネルＭＯＳＦＥＴによって構成されている。トランジスタＴ７は、オフ状態においても、ダイオードを介して逆方向に電流を流すことが可能となっている。

本実施形態において、モータ１６０は、インナーロータ型のブラシレスモータであり、永久磁石を含むロータと、モータ巻線Ｌを有するステータと、ロータの回転位置を検出するための３つのホール素子Ｈと、を含んでいる。なお、本実施形態において、ホール素子Ｈはモータ１６０の回転数を検出する回転数センサ２１０を兼ねている。

バッテリ１１０の正極側（ハイサイド側）に接続されたトランジスタＴ１、Ｔ３、Ｔ５と、バッテリ１１０の負極側（ローサイド側）に接続されたトランジスタＴ２、Ｔ４、Ｔ６との各接続点ｕ、ｖ、ｗは、モータ１６０を構成する３つのモータ巻線Ｌにそれぞれ接続されている。

インバータ制御回路１２２は、力行モード時には３つのホール素子Ｈからそれぞれ出力される検知信号によってロータの回転角度位置を検出し、検出したロータの回転角度位置に応じてトランジスタＴ１〜Ｔ６を一定の順序でオンさせる。これにより、モータ巻線Ｌに流れる電流の向きが順次切り替わりロータが回転する。インバータ制御回路１２２は、力行モード時においては、演算処理装置１００から供給される指令値Ｃ_１によって示される駆動電流が得られるようにトランジスタＴ１〜Ｔ６のオンデューティを調整する。

一方、インバータ制御回路１２２は、回生モード時にはハイサイド側のトランジスタＴ１、Ｔ３およびＴ５を全てオフ状態に維持しつつローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６を互いに同一のタイミングでオンオフするようにＰＷＭ制御し、且つトランジスタＴ７をオンさせる。上記ＰＷＭ制御において、ローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６がオン状態とされている期間においてはモータ巻線Ｌに短絡電流が流れてモータ巻線Ｌにエネルギーが蓄えられ、これによってモータ１６０が減速して回生制動による制動力が作用する。その後、ローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６がオフ状態とされるとモータ巻線Ｌに電圧が誘起される。かかる誘起電圧がバッテリ電圧を超えると、各トランジスタに付随するダイオードおよびトランジスタＴ７を介してバッテリ１１０に向けて回生電流が流れ、モータ巻線Ｌに蓄えられたエネルギーが放出されるとともにバッテリ１１０が充電される。

回生制動による制動力は、回生電流の値が大きくなる程大きくなる。回生電流の値は、上記のＰＷＭ制御におけるローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６のオンデューティによって制御される。インバータ制御回路１２２は、回生モード時においては、演算処理装置１００から供給される指令値Ｃ_２によって示される回生電流が得られるようにローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６のオンデューティを調整する。

図５は、演算処理装置１００の機能的な構成を示す機能ブロック図である。演算処理装置１００は、駆動電流目標値導出部１０１、回生電流暫定目標値導出部１０２、振動検出部１０３、補正量導出部１０４、回生電流目標値導出部１０５、車両状態検出部１０６、選択部１０７および記憶部１０８を含んで構成されている。

駆動電流目標値導出部１０１は、力行モード時に、トルクセンサ２００から供給されるトルク検出信号Ｓ_Ｔおよび回転数センサ２１０から供給される回転数検出信号Ｓ_Ｖに基づいて、走行状況に適した駆動トルクが得られるように駆動電流目標値を導出し、導出した駆動電流目標値を指令値Ｃ_１として選択部１０７に供給する。例えば、モータ１６０の回転数が低く且つ入力トルク（踏力）が大きい場合には発進直後の状態または上り坂を走行している状態であると推測される。このような場合、比較的大きな補助駆動力が必要であると考えられるので、駆動電流目標値導出部１０１は、比較的大きな駆動電流目標値を導出する。

回生電流暫定目標値導出部１０２は、回生モード時に、モータ１６０から回収すべき回生電流の暫定的な目標値をモータ１６０の回転数に追従して導出する。

ここで、図６（ａ）は、回生モード時にモータ駆動回路１２０において行われるＰＷＭ制御におけるローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６のオンデューティと、回生電流との関係の一例を示す図である。図６（ａ）において、モータ１６０の回転数（車速）が比較的高い場合が実線で示され、モータ１６０の回転数（車速）が比較的低い場合が破線で示され、モータ１６０の回転数（車速）が中程度の場合が一点鎖線で示されている。

図６（ａ）に示すように、回生電流は、あるオンデューティでピークを持つ。これは、回生モード時において、ローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６のオンデューティが小さすぎるとモータ１６０のインダクタ（モータ巻線Ｌ）に蓄えられるエネルギーが小さくなる一方、オンデューティが大きすぎるとモータ１６０のインダクタ（モータ巻線）に蓄えられたエネルギーを放出する時間が不足するためである。また、回生電流の最大値はモータ１６０の回転数が高い程（車速が高い程）大きくなる。図６（ａ）においてラインＡは、各回転数における回生電流のピークを結んだ線である。回生電流暫定目標値導出部１０２は、回生モード時において、刻々と変化するモータ１６０の回転数を回転数センサ２１０から逐次取得し、取得したモータ１６０の回転数においてモータ１６０から回収可能な回生電流の最大値を、回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔとして導出する。

図６（ｂ）は、モータ１６０の回転数とモータ１６０から回収可能な回生電流の最大値との関係の一例を示す図である。図６（ｂ）に示す特性カーブは、実測またはシミュレーション等に基づいて取得され、上記特性カーブを示す情報が記憶部１０８に記憶されている。回生電流暫定目標値導出部１０２は、回転数センサ２１０から取得したモータ１６０の回転数に対応する回生電流の最大値を、記憶部１０８に記憶された上記の特性カーブを参照することによって抽出し、抽出した値を回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔとして導出する。なお、モータ１６０の回転数とモータ１６０から回収可能な回生電流の最大値との関係を示す関係式を記憶部１０８に記憶しておき、回生電流暫定目標値導出部１０２は、上記関係式に回転数センサ２１０から取得したモータ１６０の回転数を代入することによって回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔを導出してもよい。

振動検出部１０３は、回生モード時において、モータ１６０からの回生電流の回収に伴って発生するモータ１６０の振動を検出する。

ここで、回生モード時にモータ１６０が振動を発生させるメカニズムについて説明する。上記のように、インバータ制御回路１２２は、回生モード時にはハイサイド側のトランジスタＴ１、Ｔ３およびＴ５を全てオフ状態に維持しつつローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６を互いに同一のタイミングでオンオフするようにＰＷＭ制御を行う。このＰＷＭ制御において、ローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６がオン状態とされている期間においてはモータ巻線Ｌに短絡電流が流れてモータ巻線Ｌにエネルギーが蓄えられ、これによってモータ１６０が減速して回生制動による制動力が作用する。一方、ローサイド側のトランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６がオフ状態とされている期間においては回生制動による制動力は作用しない。すなわち、回生モード時においては、トランジスタＴ２、Ｔ４およびＴ６のオンオフに伴って、制動力が作用する期間と制動力が作用しない期間が交互に切り替わることから、図７に示すように、モータ１６０の回転数は小刻みに変動し、この変動がモータ１６０の機械的な振動の原因となる。モータ１６０の振動は、回生制動による制動力が大きい場合に特に顕著となる。

モータ１６０の振動が顕著となる場合には、モータ１６０の回転数の変動幅（振幅）が大きくなり、モータ１６０の回転数の時間変化率が大きくなる。振動検出部１０３は、例えば、回転数センサ２１０から出力される回転数検出信号Ｓ_Ｖによって示されるモータ１６０の回転数の時間変化率の大きさが所定の閾値を超えた場合にモータ１６０に振動が発生しているものと判定する。振動検出部１０３は、モータ１６０の振動を検出している期間において例えばハイレベルの振動検出信号Ｓ_１を出力し、それ以外の期間において例えばローレベルの振動検出信号Ｓ_１を出力する。

なお、振動検出部１０３は、回転数検出信号Ｓ_Ｖによって示されるモータ１６０の回転数の所定期間内における変動幅（振幅）が、所定の閾値を超えた場合にモータ１６０に機械的な振動が発生しているものと判定してもよい。また、振動検出部１０３は、回転数検出信号Ｓ_Ｖに基づいて生成される車両速度を示す速度信号に基づいてモータ１６０の振動を検出してもよい。

補正量導出部１０４は、振動検出部１０３から出力される振動検出信号Ｓ_１に基づいて回生電流の補正量αを示す補正量信号を出力する。図８（ａ）および図８（ｂ）は、補正量導出部１０４から出力される補正量信号の一例を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）には、振動検出信号Ｓ_１も併せて示されている。

補正量導出部１０４は、振動検出信号Ｓ_１がハイレベルに遷移した時点（モータ１６０の振動が検出された時点）から回生電流の補正量αをゼロレベルから時間経過に伴って徐々に大きくする。補正量導出部１０４は、振動検出信号Ｓ_１がローレベルに遷移する時点（モータ１６０の振動が検出されなくなる時点）まで回生電流の補正量αを継続的に増加させる。補正量導出部１０４は、振動検出信号Ｓ_１がローレベルに遷移した時点から回生電流の補正量αをゼロに向けて時間経過に伴って徐々に小さくする。補正量導出部１０４は、補正量αの変化量が、時間に比例するように補正量αを増減させてもよい。また、補正量導出部１０４は、補正量αを減少させる場合の補正量αの時間変化率（傾き）を、補正量αを増加させる場合の補正量αの時間変化率（傾き）よりも小さくしてもよい。また、図８（ｂ）に示すように、補正量導出部１０４は、補正量αを減少させているときに、モータ１６０の振動が再度検出された場合には、振動の再発時点からモータ１６０の振動が解消するまで補正量αを増加させる。

回生電流目標値導出部１０５は、回生電流暫定目標値導出部１０２によって導出された回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔから補正量導出部１０４によって導出された補正量αを減算することにより得られる値を、回生電流の最終的な目標値として導出し、これを指令値Ｃ_２として選択部１０７に供給する。回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔから補正量αを減算することにより、回生電流の最終的な目標値の絶対値は、回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔの絶対値よりも小さくなる。すなわち、モータ１６０の振動が検出された場合には、回生電流の最終的な目標値は、モータ１６０の振動が解消するまで暫定的な目標値Ｉ_Ｔから徐々に小さくなるように制限される。回生電流の最終的な目標値を徐々に小さくすることで、回生制動による制動トルクは徐々に小さくなり、これによってモータ１６０の振動が解消される。モータ１６０の振動が解消した場合には、回生電流の最終的な目標値は、徐々に暫定的な目標値Ｉ_Ｔに近づくように制御される。

ここで、回生電流の最終的な目標値を急激に増減させた場合には、回生制動による制動力が急激に増減することとなり、搭乗者に違和感を与えるおそれがある。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、回生電流の補正量αを緩やかに増減させることで、制動トルクの変化は緩やかとなり、搭乗者に与える違和感を最小限に抑えることが可能となる。

車両状態検出部１０６は、電動機付自転車１が下り坂を走行していることまたは惰性走行を行っていることを検出する。車両状態検出部１０６は、例えば、トルク検出信号Ｓ_Ｔおよび回転数検出信号Ｓ_Ｖに基づいて、車速が所定値以上であり且つ入力トルクが印加されていないことを検出した場合に、電動機付自転車１が下り坂を走行しているか惰性走行を行っているものと判定する。車両状態検出部１０６は、電動機付自転車１が下り坂を走行しているか惰性走行を行っているものと判定した場合に、例えばハイレベルの車両状態検出信号Ｓ_２を生成し、それ以外の場合に、例えばローレベルの車両状態検出信号Ｓ_２を生成する。車両状態検出部１０６は、車両状態検出信号Ｓ_２を選択部１０７に供給する。

選択部１０７は、力行モード時には駆動電流目標値導出部１０１から供給される指令値Ｃ_１を選択し、回生モード時には回生電流目標値導出部１０５から供給される指令値Ｃ_２を選択する。選択部１０７は、ブレーキ操作検出信号Ｓ_Ｂが、ブレーキレバー６１が操作されていることを示している場合、または車両状態検出信号Ｓ_２が、電動機付自転車１が下り坂を走行しているか惰性走行を行っていることを示している場合に回生モードに移行し、それ以外の場合には力行モードに移行する。選択部１０７は、選択した指令値Ｃ_１またはＣ_２をモータ駆動回路１２０に供給する。

図９は、演算処理装置１００が、回生モード時に指令値Ｃ_２を導出する場合に実施する処理の流れを示すフローチャートである。かかる処理は、電動機付自転車１が回生モードに移行すると開始され、力行モードに移行すると終了する。

ステップＡ１において、演算処理装置１００は、回転数検出信号Ｓ_Ｖによって示されるモータ１６０の回転数に応じて回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔを導出する。具体的には、演算処理装置１００は、回転数検出信号Ｓ_Ｖによって示されるモータ１６０の回転数に対応する、モータ１６０から回収可能な回生電流の最大値を、記憶部１０８に記憶された図６（ｂ）に示す特性カーブを参照することによって抽出し、抽出した値を回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔとして導出する。

ステップＡ２において、演算処理装置１００は、回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔから補正量αを減算することにより得られる値を、回生電流の最終的な目標値として導出し、これを指令値Ｃ_２として出力する。なお補正量αの初期値はゼロである。

ステップＡ３において、演算処理装置１００は、回転数検出信号Ｓ_Ｖに基づいてモータ１６０に振動が生じているか否かを判定する。具体的には、演算処理装置１００は、回転数検出信号Ｓ_Ｖによって示されるモータ１６０の回転数の時間変化率が所定の閾値を超えている場合にモータ１６０に振動が生じているものと判定する。演算処理装置１００は、モータ１６０に振動が生じているものと判定した場合には、処理をステップＡ４に移行し、モータ１６０に振動が生じていないものと判定した場合には、処理をステップＡ５に移行する。

ステップＡ４において、演算処理装置１００は、補正量αを１段階増加させ、処理をステップＡ２に戻す。これにより、回生電流の最終的な目標値は、初期値よりも小さくなる。

ステップＡ５において、演算処理装置１００は、補正量αを１段階減少させ、処理をステップＡ２に戻す。これにより、回生電流の最終的な目標値は、暫定的な目標値Ｉ_Ｔに近づく。なお、補正量αが既にゼロである場合には、演算処理装置１００は、補正量αを減少させず、補正量ゼロを維持する。

［実施例］
演算処理装置１００において振動検出部１０３および補正量導出部１０４としての機能を無効とした比較例に係る電動機付自転車および演算処理装置１００において振動検出部１０３および補正量導出部１０４としての機能を有効とした本発明の実施形態に係る電動機付自転車１のそれぞれについて、回生制動時における動作確認を行った。各車両において任意の傾斜角度の下り坂を惰性走行させることで回生制動を作動させた。

図１０（ａ）は、比較例に係る電動機付自転車の回生制動時におけるモータ回転数および回生電流目標値の時間推移を示すグラフである。図１０（ｂ）は、本発明の実施形態に係る電動機付自転車１の回生制動時におけるモータ回転数、回生電流の補正量および回生電流目標値の時間推移を示すグラフである。なお、図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、回生電流目標値は、負の値として示されている。

比較例に係る電動機自転車においては、振動検出部１０３および補正量導出部１０４としての機能が無効とされているため、図１０（ａ）に示すように、回生電流目標値は、制限がかからず、モータから回収可能な最大値に維持された。これにより、特定の速度領域において、モータ回転数の変動が激しくなり、モータにおいて振動が発生した。モータの振動は、ハンドルに伝達され、搭乗者はハンドルが小刻みに振動するのを感じた。

一方、本発明の実施形態に係る電動機自転車においては、振動検出部１０３および補正量導出部１０４としての機能が有効とされているため、図１０（ｂ）に示すように、モータの振動が検出された時点から、補正量がゼロレベルから増加し、これに伴い回生電流目標値（絶対値）が減少した。回生電流目標値が減少することで、モータ回転数の変動が解消された。搭乗者は、モータの振動に伴うハンドルの振動を感じることはなかった。また、補正量の増減が緩やかであり、急激な制動力の変動を感じることはなかった。

以上のように、本発明の実施形態に係る電動機付自転車１によれば、モータ１６０の振動が検出されている場合の回生電流の大きさが、モータ１６０の振動が検出されていない場合の回生電流の大きさよりも小さくなるように回生電流が制御されるので、回生制動時におけるモータ１６０の振動の発生を抑制することが可能となる。

また、本発明の実施形態に係る電動機付自転車１によれば、補正量導出部１０４は、モータ１６０の振動が検出された時点から補正量αをゼロレベルから徐々に増加させる。これにより、回生制動による制動力が急激に変化することを防止することができ、振動抑制制御に伴って搭乗者が感じる制動力変化に対する違和感を最小限に抑えることができる。また、補正量導出部１０４は、モータ１６０の振動が検出されなくなるまで補正量αの増加を継続するので、モータ１６０の振動を確実に解消することができる。また、補正量導出部１０４は、モータ１６０の振動が検出されなくなった時点から補正量αをゼロレベルに向けて徐々に減少させるので、モータ１６０の振動が解消した後、回生制動による制動力を回復させることができる。また、補正量導出部１０４は、補正量αを減少させる場合の補正量αの時間変化率を、補正量αを増加させる場合の補正量αの時間変化率よりも小さくするので、モータ１６０における振動の再発を効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態においては、モータを前輪に組み込むハブモータ式の電動機付自転車を例示したが、モータをペダル付近に搭載し、モータが発生させる補助駆動力を後輪に伝達するセンターマウント式の電動機付自転車に本発明を適用することも可能である。

［第２の実施形態］
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る演算処理装置１００Ａの機能的な構成を示す機能ブロック図である。演算処理装置１００Ａは、第１の実施形態に係る演算処理装置１００における補正量導出部１０４（図５参照）に代えて補正係数導出部１０４Ａを有する。

補正係数導出部１０４Ａは、振動検出部１０３から出力される振動検出信号Ｓ_１に基づいて１よりも小さい補正係数βを導出する。補正係数導出部１０４Ａは、振動検出信号Ｓ_１がハイレベルに遷移した時点（モータ１６０の振動が検出された時点）から補正係数βを時間経過に伴って１から徐々に小さくする。補正係数導出部１０４Ａは、振動検出信号Ｓ_１がローレベルに遷移する時点（モータ１６０の振動が検出されなくなる時点）まで補正係数βを継続的に減少させる。補正係数導出部１０４Ａは、振動検出信号Ｓ_１がローレベルに遷移した時点から補正係数βを時間経過に伴って１に向けて徐々に増加させる。補正係数導出部１０４Ａは、補正係数βの変化量が、時間に比例するように補正係数βを増減させてもよい。また、補正係数導出部１０４Ａは、補正係数βを増加させる場合の補正係数βの時間変化率（傾き）を、補正係数βを減少させる場合の補正係数βの時間変化率（傾き）よりも小さくしてもよい。

回生電流目標値導出部１０５は、回生電流暫定目標値導出部１０２によって導出された回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔと、補正係数導出部１０４Ａによって導出された補正係数βとを乗算することにより得られる値を、回生電流の最終的な目標値として導出し、これを指令値Ｃ_２として選択部１０７に供給する。回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔと補正係数β（＜１）とを乗算することにより、回生電流の最終的な目標値の絶対値は、回生電流の暫定的な目標値Ｉ_Ｔの絶対値よりも小さくなる。すなわち、モータ１６０の振動が検出された場合には、回生電流の最終的な目標値は、モータ１６０の振動が解消するまで暫定的な目標値Ｉ_Ｔから徐々に小さくなるように制限される。回生電流の最終的な目標値を徐々に小さくすることで、回生制動による制動トルクは徐々に小さくなり、これによってモータ１６０の振動が解消される。モータ１６０の振動が解消した場合には、回生電流の最終的な目標値は、徐々に暫定的な目標値Ｉ_Ｔに近づくように制御される。このように、第２の実施形態に係る演算処理装置１００Ａの機能構成によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

１ 電動機付自転車
１００ 演算処理装置
１０１ 駆動電流目標値導出部
１０２ 回生電流暫定目標値導出部
１０３ 振動検出部
１０４ 補正量導出部
１０４Ａ 補正係数導出部
１０５ 回生電流目標値導出部
１０６ 車両状態検出部
１０７ 選択部
１０８ 記憶部
１１０ バッテリ
１２０ モータ駆動回路
１２２ インバータ制御回路
１６０ モータ
２００ トルクセンサ
２１０ 回転数センサ
２２０ ブレーキセンサ

Claims (5)

1. 補助駆動力を発生させるモータと、
   前記モータから回生電流を回収して前記回生電流の電流値に応じた大きさの制動力を発生させる回生手段と、
   前記モータからの前記回生電流の回収に伴う前記モータの振動を検出する振動検出手段と、
   前記振動検出手段によって前記モータの振動が検出されている場合に、前記回生電流の電流値を前記モータから回収可能な最大値よりも小さい値に制限する制御手段と、
   を含む電動機付自転車。
2. 前記制御手段は、
   前記回生電流の暫定的な目標値を導出する暫定目標値導出部と、
   前記振動検出手段によって前記モータの振動が検出されている場合に、補正量を導出する補正量導出部と、
   前記暫定的な目標値から前記補正量を減算することによって得られる値を、前記回生電流の最終的な目標値として導出する目標値導出部と、
   を含む
   請求項１に記載の電動機付自転車。
3. 前記補正量導出部は、前記振動検出手段によって前記モータの振動が検出された時点から前記補正量をゼロレベルから時間経過に伴って徐々に増加させるとともに、前記振動検出手段によって前記モータの振動が検出されなくなるまで前記補正量の増加を継続する
   請求項２に記載の電動機付自転車。
4. 前記補正量導出部は、前記振動検出手段によって前記モータの振動が検出されなくなった時点から前記補正量をゼロレベルに向けて時間経過に伴って徐々に減少させる
   請求項３に記載の電動機付自転車。
5. 補正量導出部は、前記補正量を減少させる場合の前記補正量の時間変化率を、前記補正量を増加させる場合の前記補正量の時間変化率よりも小さくする
   請求項４に記載の電動機付自転車。