JP5586709B2 - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動制御に関する。

例えば電動アシスト自転車においては、ペダル踏力及び予め設定されているアシスト比に応じてモータを駆動する。単純な例では、ペダル踏力に対応するペダル入力トルクにペダル踏力に応じたアシスト比を乗じたアシストトルクを採用する場合もある。但し、高速走行時にアシストが法的に禁止される場合には、急にアシストが停止することを避けるため、所定の車速以上になると車速に応じてアシスト比を漸減させるような制御も行われている。

図１に、単純にペダル踏力にアシスト比を乗じた場合のアシストトルクの時間変化を示す。図１において、点線はペダル入力トルクを表しており、実線は当該ペダル入力トルクにペダル踏力に応じたアシスト比を乗じたアシストトルクを表している。このようにペダル入力トルクは波打った形で入力されるため、ペダル踏力に応じたアシスト比を乗ずるだけでは、アシストトルク自体も波打った形になる。このような場合には、ペダル踏力が掛けられない時点でのアシストが弱くなるため、アシスト感が良くない。また、アシストトルクが一時的に大きくなるため、モータ駆動電流もピークが大きくなり、電気効率の視点からもロスの大きい駆動となる。

なお、日本特許３９５５１５２号公報には、走行環境の変化や検出した人力駆動力の変動に速やかに追随適応して、常に最適な補助比率を決定して走行、駆動することができ、したがって車輌としての乗り心地においても操作者等に違和感を与えることなく、自然で滑らかな走行を行うことができるようにする技術が開示されている。具体的には、補助動力装置付き車輌の制御装置は、走行を行うための車輌走行部に対し、ペダルクランクの回転運動に応じて脈動する人力駆動力と補助動力駆動部からの補助動力とを与える補助動力装置付き車輌の制御装置において、人力駆動力を検出する検出部と、検出された人力駆動力が、補助動力を制限するときのしきい値以上となる期間における、人力駆動力による仕事量を算出する算出部と、しきい値以下となる時点以降において、検出した人力駆動力に応じた出力電流を、算出した仕事量に応じて増加補正して補助動力を得る補正部と、補正した補助動力を出力するように制御する制御部とを備える。このような制御では、漕ぎ出し時に大トルクが欲しい場合でも制限がかかってしまい、問題がある。

また、特開平８−２９５２８５号公報には、登坂路等における走行性を向上させるための技術が開示されている。具体的には、ペダル踏力により車輪を駆動する人力駆動機構と、上記踏力の大きさに応じた補助駆動力を車輪に付与する補助駆動機構とを備え、上記ペダル踏力と補助駆動力との合力を車輪に供給するようにしたパワーアシスト車両の駆動装置を構成する場合に、上記ペダル踏力の周期ｔｎ（ｔ１〜ｔ５）を検出する踏力周期検出部と、当該踏力周期ｔｎに補助駆動力の付与遅延時間（ｔｎ×定数Ｃ）を比例させる遅延時間制御部とを備える。この技術によれば、補助駆動力極大時が踏力極小時に近似するように、補助駆動力の付与を遅らせるようにしたので、踏力の谷間を補助駆動力で補うことにより平均化した一定の合力を供給できる。これにより合力の変動が抑制され、登坂路等を走行する場合の合力の谷による速度低下が小さくなり、安定した走行性が得られる。しかしながら、補助駆動力は遅延して加算されるので、漕ぎ出し時には対応できない。同様に、登坂等の補助が大きく必要な場合以外での対処を適切に行うことができない。

さらに、日本特許第３３０１８１１号公報には、踏力に応じてモータ出力を制御する場合に、電池の放電可能な容量を増大させ電池寿命も長くする技術が開示されている。具体的には、人力駆動系と電気駆動系とを並列に設け、人力による踏力の変化に対応して電気駆動系の出力を制御する電動モータ付き自転車において、踏力を検出する踏力検出部と、ＣＰＵで形成され一定時間ｄｔごとに求めた踏力の一周期内の計測値に基づいて次の一周期間に亘って一定な電動モータの出力を決定するモータ出力演算部と、この求めたモータ出力を発生させる出力制御部とを備える。但し、一定時間毎に処理を行う場合には、揺れ動くペダル踏力周期に追従して適切な補助ができるわけではない。

日本特許第３３０１８１１号公報 特開平８−２９５２８５号公報 日本特許３９５５１５２号公報

従って、本発明の目的は、電動アシスト自転車において漕ぎ出し時等に十分な補助を可能にする技術を提供することである。

また、本発明の他の目的は、周期可変のトルク要求に追従して適切な目標トルクを算出するための技術を提供することである。

本発明の第１の態様に係るモータ駆動制御装置は、（Ａ）ペダル入力トルクの、複数時点における値を用いて平滑化処理を実施して第１平滑化トルク値を算出する平滑化処理部と、（Ｂ）複数時点のうちペダル入力トルクの値がゼロである時点の割合を求める欠損率出力部と、（Ｃ）ペダル入力トルクと、平滑化処理部により算出された第１平滑化トルク値とを、欠損率出力部の出力に応じて混合する演算処理を実施してアシストトルクを算出するアシストトルク算出部と、（Ｄ）アシストトルク算出部により算出されたアシストトルクを用いてモータを駆動するための処理を実施する駆動処理部とを有する。

上記割合は漕ぎ出し時等において高い値となり、結果としてペダル入力トルクが大きな割合で第１平滑化トルク値に加算されるので、漕ぎ出し時等に十分な補助が可能となる。

また、上で述べた平滑化処理部が、可変周期の前記ペダル入力トルクの１周期（１周期に加えおおよそ１周期の場合を含む）に相当する可変期間内の前記複数時点における前記ペダル入力トルクの値の移動平均又は加重移動平均を前記第１平滑化トルク値として算出するフィルタを含むようにしても良い。このようにすれば、可変周期のペダル入力トルクに適切に追従して適切な平滑化トルク値が算出されるようになる。

さらに、上で述べたフィルタが、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタである場合がある。この場合、可変期間の両端部分に対応する、ＦＩＲフィルタのタップ係数の値が、可変期間の他の部分に対応するタップ係数の値へ滑らかに変化するように設定されている場合もある。例えば、ペダル入力トルクへの同期が多少ずれている場合でも適切な第１平滑化トルク値が算出される。

さらに、上で述べたアシストトルク算出部が、第１平滑化トルク値とペダル入力トルクに欠損率出力部における割合を乗じた値との加算結果である第２平滑化トルク値とペダル入力トルクの値とを正又は負の任意の係数値で重み付け加算するトルク加算部をさらに有するようにしても良い。このようなトルク加算部を導入することによって、様々な状況に応じて適切なアシストトルク値を算出することができるようになる。

また、上で述べたアシストトルク算出部が、第１平滑化トルク値とペダル入力トルクに欠損率出力部における割合を乗じた値との加算結果である第２平滑化トルク値からペダル入力トルクの値を減算して逆リップルトルクを算出し、逆リップルトルクに正又は負の任意の平滑係数値を乗じた上で第２平滑化トルク値を加算するトルク混合部をさらに有するようにしてもよい。このような実装方法を採用することでも、様々な状況に応じて適切なアシストトルク値を算出することができるようになる。

なお、設定されるアシスト比の上昇に連動して平滑係数値が大きくなるように設定されている場合もある。

本発明の第２の態様に係るモータ駆動制御装置は、（Ａ）可変周期のトルク要求の１周期に相当する期間におけるトルク要求の移動平均又は加重移動平均を算出する平滑化処理部と、（Ｂ）平滑化処理部の処理結果とトルク要求とを用いた演算処理を実施してトルク要求に対応する目標トルクを算出する算出部と、（Ｃ）算出部により算出された目標トルクを用いてモータを駆動するための処理を実施する駆動処理部とを有する。

可変周期のトルク要求の位相推移に従って当該トルク要求を適切に平滑化しつつ、さらにトルク要求を用いて目標トルクを算出することで、トルク要求に対して適切なモータ駆動を行うことができるようになる。なお、平滑化処理部は、モータの回転に応じて生成されるパルス信号に応じてトルク要求のサンプリングタイミングを変化させる場合もある。

なお、上で述べた平滑化処理部が、ＦＩＲフィルタである場合もある。この場合、上記期間の両端部分に対応する、ＦＩＲフィルタのタップ係数の値が、上記期間の他の部分に対応するタップ係数の値へ滑らかに変化するように設定されている場合もある。可変周期のトルク要求の位相推移に完全に従うことができない場合においても、適切に平滑化することができるようになる。

さらに、上で述べた平滑化処理部が、ＦＩＲフィルタである場合もある。この場合、上で述べた算出部が、ＦＩＲフィルタに入力されたトルク要求の値が０となっている割合を算出する欠損割合算出部と、ＦＩＲフィルタの出力と、トルク要求の値とを、上記割合に応じて混合して平滑化トルク値を算出する平滑化トルク値算出部とを有するようにしてもよい。このようにすれば、漕ぎ始めのようにトルク要求がまだ入力されていないような状態においてもトルク要求が大きい場合には、十分に大きな目標トルクが出力されるようになる。

また、上で述べた算出部が、平滑化処理部の処理結果とトルク要求の値とを正又は負の任意の係数値で重み付け加算するトルク加算部をさらに有するようにしてもよい。このようにすれば、様々な状況に応じて適切な目標トルクを設定できるようになる。

また、上で述べた算出部が、平滑化処理部の処理結果からトルク要求の値を減算して逆リップルトルクを算出し、逆リップルトルクに正又は負の任意の平滑係数値を乗じた上で平滑化トルク値又は平滑化トルク値の所定数倍された値を加算するトルク加算部をさらに有するようにしてもよい。このような実装方法でも、様々な状況に応じて適切な目標トルクを設定できる。

さらに、第２の態様に係るモータ駆動制御装置は、時間変化する車速の下側エンベロープを検出する検出部と、検出部によって検出された下側エンベロープの値に応じて、上記係数値を決定する決定部とをさらに有するようにしてもよい。車速の下側エンベロープの高低によって走行状態を把握できるため、それによって係数値を決定すれば、状況に応じた適切な目標トルクを算出することができるようになる。

さらに、第２の態様に係るモータ駆動制御装置は、時間変化する車速の下側エンベロープ及び上側エンベロープを検出する検出部と、検出部によって検出された下側エンベロープの値及び上側エンベロープの値に応じて、上で述べた係数値を決定する決定部とをさらに有するようにしてもよい。下側エンベロープだけではなく上側エンベロープをも用いればさらに適切に状況を把握でき、それに応じた適切な目標トルクを算出することができるようになる。

また、第２の態様に係るモータ駆動制御装置は、時間変化する車速の下側エンベロープを検出する検出部と、検出部によって検出された下側エンベロープの値に応じて、上記平滑係数値と上記所定数との少なくともいずれかを検定する決定部とをさらに有するようにしてもよい。

さらに、第２の態様に係るモータ駆動制御装置は、時間変化する車速の下側エンベロープ及び上側エンベロープを検出する検出部と、検出部によって検出された下側エンベロープの値及び上側エンベロープの値に応じて、平滑係数値と所定数の少なくともいずれかを決定する決定部とをさらに有するようにしてもよい。

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、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。

本発明によれば、電動アシスト自転車において漕ぎ出し時等に十分な補助が可能になる。

また、本発明の他の側面によれば、周期可変のトルク要求に追従して適切な目標トルクを算出できるようになる。

図１は、従来技術を説明するための図である。 図２は、電動アシスト自転車の一例を示す図である。 図３は、モータ駆動制御器に関連する機能ブロック図である。 図４（ａ）乃至（ｌ）は、モータ駆動の基本動作を説明するための波形図である。 図５は、演算部の機能ブロック図である。 図６は、駆動トルク目標演算部の機能ブロック図である。 図７は、平滑化処理を説明するための図である。 図８は、平滑化処理を説明するための図である。 図９は、駆動トルク目標演算部での演算を説明するための波形図である。 図１０は、駆動トルク目標演算部での演算を説明するための波形図である。 図１１は、平滑率を説明するための図である。 図１２は、平滑率を説明するための図である。 図１３は、平滑率を説明するための図である。 図１４は、平滑率を説明するための図である。 図１５は、車輪回転連動ＬＰＦ部の機能ブロック図である。 図１６は、ＦＩＲフィルタの構成例を示す図である。 図１７は、ＦＩＲフィルタの他の構成例を示す図である。 図１８は、アシスト比に応じた平滑率の設定を行う例を示す図である。 図１９は、アシスト比に応じた平滑率の設定を行う他の例を示す図である。 図２０は、車速に応じてアシストトルク値を決定するための一例を示す図である。 図２１は、車速とペダル位相の関係を表す図である。 図２２は、下側エンベロープの検出を説明するための図である。 図２３は、下側エンベロープ及び上側エンベロープの検出を説明するための図である。 図２４は、パラメータ決定方法を説明するための図である。 図２５は、パラメータ決定方法を説明するための図である。 図２６は、他の実施の形態を説明するための機能ブロック図である。

図２は、本実施の形態におけ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はクランク軸と後輪がチェーンを介して連結されている一般的な後輪駆動型のものであり、モータ駆動装置が搭載されている。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、ブレーキセンサ１０４と、モータ１０５と、操作パネル１０６とを有する。

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、搭乗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。

ブレーキセンサ１０４は、磁石と周知のリードスイッチとから構成されている。磁石は、ブレーキレバーを固定するとともにブレーキワイヤーが送通される筐体内において、ブレーキレバーに連結されたブレーキワイヤーに固定されている。ブレーキレバーは手で握られたときにリードスイッチをオン状態にするようになっている。また、リードスイッチは筐体内に固定されている。このリードスイッチの導通信号はモータ駆動制御器１０２に送られる。

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をユーザから受け付けて、当該指示入力をモータ駆動制御器１０２に出力する。なお、操作パネル１０６は、アシスト比の設定入力をユーザから受け付けて、当該設定入力をモータ駆動制御器１０２に出力するようにしても良い。

このような電動アシスト自転車１のモータ駆動制御器１０２に関連する構成を図３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、ＦＥＴブリッジ１０３０には、この温度を測定するためサーミスタ１０８が設けられている。

また、制御器１０２０は、演算部１０２１と、温度入力部１０２２と、電流検出部１０２３と、車速入力部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（例えばオン／オフ及び動作モード（例えばアシスト比））、温度入力部１０２２からの入力、電流検出部１０２３からの入力、車速入力部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以下で述べる演算を行う。続いて、モータ駆動タイミング生成部１０２６及び可変遅延回路１０２５に対して出力する。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。

温度入力部１０２２は、サーミスタ１０８からの入力をディジタル化して演算部１０２１に出力する。電流検出部１０２３は、ＦＥＴブリッジ１０３０内のＦＥＴに流れる電流を検出する検出抵抗１０７で、電流に対応する電圧値をディジタル化して演算部１０２１に出力する。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を算出して、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１０４からのブレーキ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（Analog-Digital）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。

図４（ａ）乃至（ｌ）を用いて図３に示した構成によるモータ駆動の基本動作を説明する。図４（ａ）はモータ１０５が出力したＵ相のホール信号ＨＵを表し、図４（ｂ）はモータ１０５が出力したＶ相のホール信号ＨＶを表し、図４（ｃ）はモータ１０５が出力したＷ相のホール信号ＨＷを表す。このように、ホール信号はモータの回転位相を表している。なお、ここでは回転位相を連続値として得られるわけではないが、他のセンサ等により得られるようにしてもよい。以下でも述べるように、本実施の形態では、モータ１０５のホール素子を、ホール信号が図４で示すように若干進んだ位相で出力されるよう設置して、可変遅延回路１０２５で調整可能なようにしている。従って、図４（ｄ）に示すようなＵ相の調整後ホール信号ＨＵ＿Ｉｎが可変遅延回路１０２５からモータ駆動タイミング生成部１０２６に出力され、図４（ｅ）に示すようなＶ相の調整後ホール信号ＨＶ＿Ｉｎが可変遅延回路１０２５からモータ駆動タイミング生成部１０２６に出力され、図４（ｆ）に示すようなＷ相の調整後ホール信号ＨＷ＿Ｉｎが可変遅延回路１０２５からモータ駆動タイミング生成部１０２６に出力される。

なお、ホール信号１周期を電気角３６０度として、６つのフェーズに分けられる。

また、図４（ｇ）乃至（ｉ）に示すように、Ｕ相の端子にMotor_U逆起電力、Ｖ相の端子にMotor_V逆起電力、Ｗ相の端子にMotor_W逆起電力という逆起電力電圧が発生する。このようなモータ逆起電力電圧に位相を合わせて駆動電圧を与えモータ１０５を駆動するためには、図４（ｊ）乃至（ｌ）に示すようなスイッチング信号をＦＥＴブリッジ１０３０の各ＦＥＴのゲートに出力する。図４（ｊ）のＵ＿ＨＳはＵ相のハイサイドＦＥＴ（Ｓ_uh）のゲート信号を表しており、Ｕ＿ＬＳはＵ相のローサイドＦＥＴ（Ｓ_ul）のゲート信号を表している。ＰＷＭ及び「／ＰＷＭ」は、演算部１０２１の演算結果であるＰＷＭコードに応じたデューティー比でオン／オフする期間を表しており、コンプリメンタリ型であるからＰＷＭがオンであれば／ＰＷＭはオフとなり、ＰＷＭがオフであれば／ＰＷＭはオンとなる。ローサイドＦＥＴ（Ｓ_ul）の「Ｏｎ」の区間は、常にオンとなる。図４（ｋ）のＶ＿ＨＳはＶ相のハイサイドＦＥＴ（Ｓ_vh）のゲート信号を表しており、Ｖ＿ＬＳはＶ相のローサイドＦＥＴ（Ｓ_vl）のゲート信号を表している。記号の意味は図４（ｊ）と同じである。さらに、図４（ｌ）のＷ＿ＨＳはＷ相のハイサイドＦＥＴ（Ｓ_wh）のゲート信号を表しており、Ｗ＿ＬＳはＷ相のローサイドＦＥＴ（Ｓ_wl）のゲート信号を表している。記号の意味は図４（ｊ）と同じである。

このようにＵ相のＦＥＴ（Ｓ_uh及びＳ_ul）は、フェーズ１及び２でＰＷＭのスイッチングを行い、Ｕ相のローサイドＦＥＴ（Ｓ_ul）は、フェーズ４及び５でオンになる。また、Ｖ相のＦＥＴ（Ｓ_vh及びＳ_vl）は、フェーズ３及び４でＰＷＭのスイッチングを行い、Ｖ相のローサイドＦＥＴ（Ｓ_vl）は、フェーズ６及び１でオンになる。さらに、Ｗ相のＦＥＴ（Ｓ_wh及びＳ_wl）は、フェーズ５及び６でＰＷＭのスイッチングを行い、Ｗ相のローサイドＦＥＴ（Ｓ_wl）は、フェーズ２及び３でオンになる。

このような信号を出力してデューティー比を適切に制御すれば、モータ１０５を所望のトルクで駆動できるようになる。

次に、演算部１０２１の機能ブロック図を図５に示す。演算部１０２１は、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０１と、回生有効化部１２０２と、駆動トルク目標演算部１２０３と、アシスト有効化部１２０４と、加算部１２０６と、第１デューティー比換算部１２１１と、トルクスルーレート制限部１２１２と、第２デューティー比換算部１２１３と、速度スルーレート制限部１２１５と、加算部１２１６と、ＰＷＭコード生成部１２１７とを有する。

車速入力部１０２４からの車速値及びトルク入力部１０２７からのペダルトルク値は、駆動トルク目標演算部１２０３に入力され、アシストトルク値が算出される。駆動トルク目標演算部１２０３の演算内容は、以下で詳しく述べる。

また、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０１は、車速入力部１０２４からの車速値に応じて、例えば予め設定されているカーブに従った回生ブレーキ目標トルク値を算出する。このカーブは、車速値とは逆極性で且つ車速値の絶対値の半分以下（「半分以下」は例えば数％程度「半分」を上回る場合も含む）となるような関係を表すカーブである。このようにすればどのような速度であってもある程度の効率で回生を行うことができるようになる。なお、この処理については、本実施の形態の主旨ではないので、これ以上述べない。

本実施の形態では、ブレーキ入力部１０２８からブレーキ有りを表す入力信号が入力されると、回生有効化部１２０２は、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０１からの回生目標トルク値を加算部１２０６に出力する。それ以外の場合には、０を出力する。一方、ブレーキ入力部１０２８からブレーキ無しを表す入力信号が入力されると、アシスト有効化部１２０４は、駆動トルク目標演算部１２０３からのアシストトルク値を出力する。それ以外の場合には、０を出力する。

加算部１２０６は、回生有効化部１２０２からの回生目標トルク値の極性を反転して出力するか、アシスト有効化部１２０４からのアシストトルク値をそのまま出力する。以下、説明を簡略化するため、アシストトルク値及び回生目標トルク値を目標トルク値と略称するものとする。

第１デューティー比換算部１２１１は、加算部１２０６からの目標トルク値に対して、換算係数ｄ_tを乗じてトルクデューティーコードを算出し、トルクスルーレート制限部１２１２に出力する。トルクスルーレート制限部１２１２は、第１デューティー比換算部１２１１からの出力に対してよく知られたスルーレート制限処理を実施して、処理結果を加算部１２１６に出力する。

また、第２デューティー比換算部１２１３は、車速値に対して換算係数ｄ_sを乗じて車速デューティーコードを算出し、速度スルーレート制限部１２１５に出力する。速度スルーレート制限部１２１５は、第２デューティー比換算部１２１３からの出力に対してよく知られたスルーレート制限処理を実施して、処理結果を加算部１２１６に出力する。

加算部１２１６は、トルクスルーレート制御部１２１２からのトルクデューティーコードと速度スルーレート制限部１２１５からの車速デューティーコードとを加算してデューティーコードを算出し、ＰＷＭコード生成部１２１７に出力する。ＰＷＭコード生成部１２１７は、デューティーコードに対して、ＡＤ入力部１０２９からのバッテリ電圧／基準電圧（例えば２４Ｖ）を乗じてＰＷＭコードを生成する。ＰＷＭコードは、モータ駆動タイミング生成部１０２６に出力される。

本実施の形態に係る駆動トルク目標演算部１２０３は、例えば図６に示すような機能を有する。すなわち、駆動トルク目標演算部１２０３は、ゼロ検出部３００１と、停止検出部３００２と、欠損率出力部３００３と、初期補正部３００４と、車輪回転連動ＬＰＦ（Low Pass Filter）部３００５と、加算部３００６と、加算部３００７と、逆リップルトルク処理部３００８と、平滑済トルク処理部３００９と、加算部３０１０と、変速処理部３０１１と、アシスト比上限ディレーティング部３０１２と、制限済アシスト比出力部３０１３と、平滑率決定部３０１４とを有する。

ゼロ検出部３００１は、トルク入力部１０２７からのペダル入力トルク値に０が出現するとオンになる検出信号を欠損率出力部３００３に出力し、０以外が出現するとオフとなる検出信号を欠損率出力部３００３に出力する。また、停止検出部３００２は、車速入力部１０２４からの車速値から電動アシスト自転車１が停止したか判断し、停止したと判断した場合には停止信号を欠損率出力部３００３に出力する。

欠損率出力部３００３は、カウンタを有しており、ゼロ検出部３００１からオンである検出信号を受信すると、当該カウンタのカウント値を１アップさせ、ゼロ検出部３００１からオフである検出信号を受信すると、カウンタのカウント値を１ダウンさせる。さらに、欠損率出力部３００３は、停止信号を停止検出部３００２から受信すると、カウンタに「３２」をロードする。そして、カウンタ値を「３２」で除することによって欠損率を算出し、初期補正部３００４に出力する。なお、「３２」は、ペダル入力トルクの１周期分（ペダルの半回転分に相当）のサンプル数であり、一例であって他の値であってもよい。

初期補正部３００４は、ペダル入力トルク値に対して、欠損率出力部３００３からの欠損率を乗じて初期補正トルク値を算出して、加算部３００６に出力する。

さらに、車輪回転連動ＬＰＦ部３００５は、ペダル入力トルク値ｔ₀に対して平滑化処理を実施する。平滑化処理については、様々なやり方があるが、可変周期のペダル入力トルクの１周期に相当する可変期間におけるペダル入力トルクの移動平均又は加重移動平均を採用する。車輪回転連動ＬＰＦ部３００５では、例えば図７に曲線ａで示すようなペダル入力トルクが安定的に入力される場合には、このペダル入力トルクの１周期Ｔ₁を３２等分したタイミングにおけるペダル入力トルク値について移動平均又は加重移動平均を算出する。また、図８に曲線ｂで示すようなペダル入力トルクが安定的に入力される場合には、このペダル入力トルクの１周期Ｔ₂（＞Ｔ₁）を３２等分したタイミングにおけるペダル入力トルク値について移動平均又は加重移動平均を算出する。このようにペダル入力トルクは、ユーザの漕ぎ方によって周期が可変であるから、これに追従してサンプリング周期を伸縮させる。この車輪回転連動ＬＰＦ部３００５の詳細な構成については、後に述べる。

加算部３００６は、初期補正部３００４からの初期補正値ｔ₂と車輪回転連動ＬＰＦ部３００５からの平滑化値ｔ₁とを加算して、補正済み平滑化値ｔ₃を出力する。また、加算部３００７は、ペダル入力トルク値ｔ₀を補正済み平滑化値ｔ₃から差し引く演算を実施することで、逆リップルトルク値ｔ₄を算出し、逆リップルトルク処理部３００８に出力する。逆リップルトルク処理部３００８は、平滑率決定部３０１４が出力する平滑率α₁を、逆リップルトルク値ｔ₄に対して乗じて、調整済み逆リップルトルク値ｔ₅を算出する。平滑率α₁は、正又は負の値に設定可能である。

一方、アシスト比上限ディレーティング部３０１２は、車速値に応じてアシスト比を制限するための処理を実施する。例えば、（２４ｋｍ／ｈ−車速値）／７を算出する。さらに、制限済アシスト比出力部３０１３は、アシスト比上限ディレーティング部３０１２からの出力値と、予め設定されている又は操作パネル１０６などから設定されるアシスト比（例えば０から２の値）とを比較していずれか小さい値を出力する。

平滑済トルク処理部３００９は、加算部３００６からの補正済み平滑化値ｔ₃に対して、制限済アシスト比出力部３０１３からの出力値α₂を乗じて、調整済み平滑化値ｔ₆を算出する。

加算部３０１０は、逆リップルトルク処理部３００８からの調整済み逆リップルトルク値ｔ₅と、平滑済トルク処理部３００９からの調整済み平滑化値ｔ₆とを加算して、変速処理部３０１１に出力する。変速処理部３０１１は、予め設定されている変速比で加算部３０１０の出力ｔ₇を除することで、アシストトルク値を算出する。なお、現在の変速比をセンサ等で取得できる場合には、その値を用いるようにしてもよい。

上で述べたことを整理すると以下のようになる。
補正済み平滑化値ｔ₃＝平滑化値ｔ₁＋初期補正値ｔ₂
逆リップルトルク値ｔ₄＝補正済み平滑化値ｔ₃−ペダル入力トルクｔ₀
調整済み逆リップルトルク値ｔ₅＝逆リップルトルク値ｔ₄×α₁
調整済み平滑化値ｔ₆＝補正済み平滑化値ｔ₃×α₂
ｔ₇＝ｔ₅＋ｔ₆

駆動トルク目標演算部１２０３の演算内容を説明する波形を模式的に示すと、図９及び図１０に示すようになる。図９の横軸は時間を表しており、縦軸は直線ｃ₁以外についてはトルク値、直線ｃ₁については欠損率を表している。直線ｃ₁は、欠損率を表しており、初期的には１００％であり、電動アシスト自転車１が走行し始めると徐々に０％まで下がる。これに対して、ペダル入力トルクは、曲線ｃ₂で表されており、波打つ形の曲線である。初期補正部３００４は、上でも述べたように欠損率をペダル入力トルクｔ₀に乗じて曲線ｃ₃に示すような初期補正値ｔ₂を算出する。欠損率が０％になれば初期補正値ｔ₂も０になるので、その様子が示されている。また、車輪回転連動ＬＰＦ部３００５からの出力である平滑化値ｔ₁は、曲線ｃ₆で表される。従って、補正済み平滑化値ｔ₃は、平滑化値ｔ₁＋初期補正値ｔ₂であって、曲線ｃ₅となる。一方、逆リップルトルク値ｔ₄は、補正済み平滑化値ｔ₃−ペダル入力トルクｔ₀であるから、曲線ｃ₄で表されるようになる。すなわち、ペダル入力トルクの逆極性のＡＣ成分を示している。

また、図１０を用いて逆リップルトルク処理部３００８及び加算部３０１０の演算について説明する。なお、ここでは説明を簡単にするためにα₂＝１であるものとする。図１０の横軸は時間を表し、図１０の縦軸はトルク値を表す。図１０において曲線ｄ₁は、図９の曲線ｃ₅と同じであり、逆リップルトルク値ｔ₄に乗じられる平滑率α₁＝０となっており、調整済み平滑化値ｔ₆がアシストトルク値となっていることが分かる。このような曲線ｄ₁をアシストトルク値として用いれば、ほぼ同じようなトルクがモータ１０５によって出力されるようになる。

モータ１０５による平均アシストパワーは同じ速度で進行中はトルクリップルによらず平均駆動トルク、すなわち平均モータ駆動電流に比例する。しかしながら、消費電力は電流の実効値に比例し、リップルすなわちＡＣ成分が有ると、その分はモータコイル抵抗に消費されてロスが増えるが、アシストパワー出力としてはリップル分は差し引きゼロで機械出力に寄与しない。そのためモータはリップルトルクを出さずに平均的にＤＣトルクが出るように駆動された時が最も平均効率が高いため、曲線ｄ₁のようなアシストトルク値でモータを駆動することが効率的である。

一方、平滑率α₁＝−１であるとすると、調整済み平滑化値ｔ₆から逆リップルトルク値ｔ₄を差し引くことになるため、曲線ｄ₃で示すように、元のペダル入力トルクｔ₀と同様なアシストトルク値となる。さらに、平滑率α₁＝＋１であるとすると、調整済み平滑化値ｔ₆に逆リップルトルク値ｔ₄を加算することになるため、初期的なトルク値が大きいまま、調整済み平滑化値ｔ₆にペダル入力トルクｔ₀とは逆極性のリップルが乗せられたような曲線ｄ₂が得られるようになる。

このように平滑率α₁を適切に設定することで、様々なアシストトルク値を出力することができるようになる。

なお、上で述べた演算は一例であって、ペダル入力トルクと補正済み平滑化値とを任意の係数（正又は負）で重み付け加算するトルク混合部を設けることによって、上で述べたのと同様の結果を得ることができる。

例えば図１０の曲線ｄ₁のような平坦化されたアシストトルク値が算出されれば、通常走行時には、ペダル下死点における踏力不足も補われ、またモータピーク電力も抑制されるので好ましい。図１１に模式的に示せば、アシストトルク値が直線ｆ₂で示され、ペダル踏力が曲線ｆ₁に示されるような場合、電動アシスト自転車１全体では、図１２に示すようなトルク出力となる。すなわち、アシストトルク値分だけペダル踏力のカーブが上方にシフトしたような曲線ｆ₃が得られるようになる。このようにすれば、強く漕いだ点ではその分のトルクは出ており、人が漕いでいるという感覚が維持されている。従って、人の感覚及びモータ効率としても好ましいアシストが可能となっている。

一方、登坂時には、例えば図１３に示すようなアシストトルク値を生成することが好ましい。図１３においては、ペダル踏力ｇ₁に対して、図１０における曲線ｄ₂のようなアシストトルク値ｇ₂を生成する。そして、図１４に示すように、ペダル踏力ｇ₁とアシストトルク値ｇ₂とが加算されると、平坦の直線ｇ₃が、電動アシスト自転車１全体としてのトルク出力となる。登坂時では、非常に大きなトルクが必要とされるが、法規制からも入力されるペダル踏力以上のモータ出力を行うことはできない。そこで、その入力されたペダル踏力に応じたアシストトルクを、人の力が一番入らない下死点に有効に割り振ることにより、全体として平坦なトルク出力が得られる。そうすれば、登坂時にペダル下死点で止まりそうな状態であっても、アシストによりスムーズに走行することができるようになる。

このように、登坂時には、ペダル踏力とアシストトルクとの合計での駆動トルクにリップルがあると、重力により坂を引き戻そうとする力が後方向きに加わるため、トルクリップルと共に速度リップルが生じる。そのためトルクリップルがあるとリップルが無い場合に比べて平均で同じ駆動を行っても最低速度は遅くなる。最低速度が下がると自転車の場合はハンドルの安定度も下がり、またペダルもペダル下死点近くに長くとどまり、非常に漕ぎにくくなるため、疲れてしまう。そこで、ペダル下死点近くのトルクを上げるために図１３の曲線ｇ₂のように波打つようなアシストトルク値を出力することになるが、この方がアシスト量が少なくても済むようになり、モータにかかる電力負担もかえって軽減される。このように、登坂時のような場合には、合計トルクのリップルを平滑化する方が、人間にとってもモータ及び電池にとっても好ましい。

次に、車輪回転連動ＬＰＦ部３００５の詳細を図１５を用いて説明する。車輪回転連動ＬＰＦ部３００５は、カウンタ３０３１と、レジスタ３０３２と、パルス比演算器３０３３と、ダウンカウンタ３０３４と、ＦＩＲフィルタ３０３５と、最小判断部３０３６とを有する。

モータ１０５からのホール信号の例えば立ち上がりでカウンタ３０３１は、クロックＣＬＫのカウントを開始し、次の立ち上がりまでのクロックをカウントし、カウント値をレジスタ３０３２に出力する。また、レジスタ３０３２は、前回カウンタ３０３１が出力したカウント値を保持しており、ホール信号の例えば立ち上がりで前回カウント値をパルス比演算器３０３３に出力し、カウンタ３０３１からの出力値を保存する。

本実施の形態では、ペダル入力トルク２周期について６４パルス、１周期で３２パルスを生成する。一方、車輪の回転数は、ペダル回転数×変速比ｇとなっており、さらに車輪１回転でモータは２０回転する。モータ１回転でホール信号は４パルス（ホールパルス）であるから、ペダル１回転でｇ×２０×４＝８０ｇホールパルスとなる。従って、生成すべきペダルパルス周波数は、６４／８０ｇホールパルス周波数となる。また、ペダルパルス周期は、８０ｇ／６４ホールパルス周期となる。カウンタ３０３１では、ホールパルス周期がカウントされることになるので、パルス比演算器３０３３が、カウント値を８０ｇ／６４倍すれば、ペダルパルス周期が得られることになる。なお、現在の変速比をセンサ等で取得できる場合には、その値を用いるようにしてもよい。

パルス比演算器３０３３は、上で述べたように、カウンタ値を８０ｇ／６４倍して、最小判断部３０３６は、パルス比演算器３０３３からの出力と、予め設定されている、ＦＩＲフィルタ３０３５の許容最長シフト周期とを比較して、いずれか小さい方をダウンカウンタ３０３４に出力する。そして、ダウンカウンタ３０３４は、パルス比演算器３０３３から出力されたペダルパルス相当周期をクロックでダウンカウントしてゆく。ダウンカウンタ３０３４は、ペダルパルス相当周期をダウンカウントし終わると、キャリーをペダル相当パルスとしてＦＩＲフィルタ３０３５に出力する。また、ダウンカウンタ３０３４が出力したキャリーは、ロードとしてダウンカウンタ３０３４に入力されるので、新たにパルス比演算器３０３３が出力したペダルパルス相当周期を取り込み、ダウンカウントし始める。

なお、最小判断部３０３６に入力されている、ＦＩＲフィルタ３０３５の許容最長シフト周期は、通常走行速度より著しく低速、例えば時速１ｋｍに相当する、ペダルパルス相当周期が設定される。通常それより速く走行中は最小判断部３０３６はパルス比演算器３０３３からの出力をそのまま選択通過させる。しかし、時速１ｋｍ以下の低速の場合は、その時速１ｋｍ相当のペダルパルス相当周期を選択出力し、ダウンカウンタ３０３４からは常に時速１ｋｍ以上のペダル相当パルスが出力される。特に停車時や停車に近い状態でも、ＦＩＲフィルタ３０３５がホールドしたり異常に大きな遅延を生じてしまうことを防止している。

このような動作を繰り返せば、ＦＩＲフィルタ３０３５のシフトクロックとして、車輪、すなわちモータ１０５の回転に応じてペダルの１周期で３２パルスが入力されるようになる。

本実施の形態に係るＦＩＲフィルタ３０３５の構成例を図１６に示す。図１６に示すＦＩＲフィルタ３０３５は、例えば左側からペダル相当パルス毎にサンプリングしたペダル入力トルク値を順次入力すると、ペダル相当パルス毎に右シフトしてゆくシフトレジスタ３０３５１と、各タップのタップ係数値との乗算を行う乗算部３０３５２と、加算部３０３５３と、平均を算出するための１／３２（ｎ＝３２）の乗算部３０３５４とを有する。

シフトレジスタ３０３５１は、ペダル相当パルス毎に、各タップの値を右シフトすると共に、各タップの値を乗算部３０３５２に出力し、各乗算部３０３５２は、予め設定されているタップ係数を乗じた後に加算部３０３５３に出力する。加算部３０３５３は、乗算部３０３５２の全ての値を加算して、乗算部３０３５４に出力する。乗算部３０３５４では、加算結果を１／３２倍することで、移動平均を算出する。すなわち、ペダル入力トルクの１周期分の移動平均を、ペダル入力トルクの位相推移に従って算出することができる。

また、本実施の形態に係るＦＩＲフィルタ３０３５の他の構成例を図１７に示す。図１７のＦＩＲフィルタ３０３５は、例えば左側からペダル相当パルス毎にサンプリングしたペダル入力トルク値を順次入力すると、ペダル相当パルス毎に右シフトしてゆくシフトレジスタ３０３５５と、各タップのタップ係数値との乗算を行う乗算部３０３５６と、加算部３０３５７と、タップ係数の総和Σ_iｎ_i（ｎ_iは各タップ係数）で除するための乗算部３０３５８とを有する。

基本的な動作は、図１６に示したものと同じであるが、タップ係数が「１」ではない部分がある。シフトレジスタ３０３５５で切り取るペダル入力トルクの範囲（すなわち、ウインドウ）は、上で述べたように生成されるペダル相当パルスで決まってくるが、何らかの理由でペダル入力トルクの１周期分からずれてしまう場合もある。そのため、ウインドウの両脇については、ずれの影響を下げるために、その他の部分のタップ係数より小さな値のタップ係数を設定している。図１７の例では、ウインドウの両端から中央に向けて１／４、２／４及び３／４というような値が設定されている。この値の設定は任意であって、１／５、２／５、３／５、４／５というように設定することも可能である。このように線形にタップ係数の値を変化させるのではなく、他のカーブ（例えば飽和的に増加するようなカーブ）に沿った値を採用するようにしても良い。

このようにすれば、ペダル入力トルクの１周期分の加重移動平均を、ペダル入力トルクの位相推移に従って算出することができる。

なお、ＦＩＲフィルタではなく、ＩＩＲ（Infinite impulse response）フィルタなどの他のフィルタによって同様の機能を実現するようにしても良い。

さらに、例えば操作パネル１０６から設定されるアシスト比に応じて、平滑率決定部３０１４が、上で述べた平滑率を設定することもある。図９乃至図１４を用いて説明したように、搭乗者のアシストが多く必要な場合には、図１０の曲線ｄ₂に示したように、ペダル入力トルクの逆位相のようなアシストが好ましくなる。すなわち、ペダル踏力とアシストトルクとの合計トルクが平坦化するように、平滑率を上昇させる、すなわち＋１に近づけることが好ましい。従って、アシスト比に応じて平滑率を変化させる場合には、例えば図１８又は図１９に示すようなカーブに従ってアシスト比から平滑率を設定するようにしても良い。図１８及び図１９の例では、横軸はアシスト比を表しており、縦軸は平滑率を表している。図１８の例では、アシスト比が０から１までは平滑率０のままにしておき、アシストトルクを平坦にしておく。そして、アシスト比が１を超えるとアシスト比が２になるまで線形に平滑率を０から１へ上昇させる。これによってアシストが多く必要な場合には、ペダル踏力とアシストトルクとの合計トルクを平坦化するように、平滑率を変化させる。

一方、図１９の例では、アシスト比が増加すれば線形に平滑率が０から１まで増加する例を示しており、アシストの必要性に応じて、徐々にペダル踏力とアシストトルクとの合計トルクを平坦化している。なお、これ以外にも、非線形にアシスト比の増加に応じて平滑率を増加させるようにしても良い。

図１８及び図１９では、アシスト比と平滑率との関係の例について説明したが、図１１乃至図１４に関連して少々述べたように、適切なアシストトルク値というものは車速との関係が大きい。そこで、車速値を処理した上で、アシストトルク値を決定するための構成を示す。

図２０に、車速に応じてアシストトルク値を決定するための構成例として、車速に応じてアシスト比及び平滑率とを決定する構成例を示す。この構成では、上側エンベロープ検出部１２２１と、下側エンベロープ検出部１２２２と、パラメータ決定部１２２３とが、図５に示した機能ブロック図に追加されることになる。上側エンベロープ検出部１２２１は、リップルを有する車速の上側エンベロープを検出し、上側エンベロープに相当する車速値をパラメータ決定部１２２３に出力する。下側エンベロープ検出部１２２２は、リップルを有する車速の下側エンベロープを検出し、下側エンベロープに相当する車速値をパラメータ決定部１２２３に出力する。パラメータ決定部１２２３は、以下で述べる処理にて例えばアシスト比及び平滑率を決定して、駆動トルク目標演算部１２０３に出力する。駆動トルク目標演算部１２０３は、図６に示した機能ブロック図におけるアシスト比及び平滑率として、パラメータ決定部１２２３からの出力値を用いてアシストトルク値を算出する。すなわち、この場合平滑率決定部３０１４は用いられない。

なお、ここでは、下側エンベロープ検出部１２２２のみを用いる場合、又は上側エンベロープ検出部１２２１及び下側エンベロープ検出部１２２２を用いる場合がある。

次に、図２１乃至図２５を用いて図２０に示した構成による処理について説明する。図２１は、車速（瞬時車速とも呼ぶ）と、ペダルの位相との関係を表す図である。なお、曲線ｓ₄で示すように、ペダル入力トルクの位相推移は、以下で述べる各ケースにおいてほぼ一定であるものとして比較するが、一般的には登坂になると、ペダル入力トルクの周期は長くなる。

例えば、平地で電動アシスト自転車１が走行中には、曲線ｓ₁に示すように、車速は高速で、リップルが小さいカーブとなる。一方、登坂中には、曲線ｓ₂に示すように、車速は平地の走行中より低下して、リップルも大きなカーブとなる。さらに、急坂の登坂中になると、さらに車速は低下して、リップルが大きくなる。

このように、走行状態は、車速変化に現れるため、車速変化を適切に抽出すれば、走行状態が推定できる。従って、走行状態に応じたアシスト比及び平滑率を設定することができるようになる。

具体的には、図２１に示すように、車速のリップルが小さい場合から大きい場合まで変化するため、車速波形の下側エンベロープ（低速側エンベロープとも呼ぶ）を検出して、車速変化の特徴として採用することも可能である。下側エンベロープは、漕ぎ出し時にも特定されるため、下側エンベロープのみを検出するようにしても、対応することができる。下側エンベロープは、図２２において点線ｓ₅で示すように、車速リップルの極小点を結ぶ包絡線であり、周知の方法で検出可能である。

一方、図２１からも分かるように、坂が急になると、車速のリップルが大きくなるので、上側エンベロープと下側エンベロープとの差及び比が大きくなる。より具体的には、図２３に示すように、車速リップルの極小点を結ぶ包絡線の下側エンベロープｓ₅と、車速リップルの極大点を結ぶ包絡線の上側エンベロープｓ₆とを検出して、例えば下側エンベロープ値／上側エンベロープ値で算出される比率によって、車速変化の特徴として採用することも可能である。

そして、下側エンベロープのみを用いる場合には、パラメータ決定部１２２３は、例えば図２４に示すようなカーブに従って、下側エンベロープ値に対応する平滑率及びアシスト比を算出する。なお、平滑率又はアシスト比のみを採用するようにしても良い。すなわち、アシスト比のみを採用するようにしても良い。アシスト比のみを採用する場合には、例えば図１８及び図１９に示すようなカーブで、アシスト比に対応する平滑率を採用するようにしても良い。さらに、アシスト比については別の方法で決定して、平滑率のみを採用するようにしても良い。

図２４の例では、横軸は下側エンベロープ値を表し、縦軸はアシスト比又は平滑率を表す。この例では、低速時には、高速時よりも平滑率及びアシスト比を上げて、下側エンベロープ値が大きくなると徐々に平滑率及びアシスト比を下げて行き、ある程度（図２４の例では約７．５ｋｍ／ｈ）下側エンベロープ値が大きくなると一定値になる。

このようにすることで、登坂時にはアシストが大きくなり、さらに図１４に示したようにペダル踏力とアシストトルクとの合計トルクが水平になるように、平地を走行中では、アシストトルクが一定になるように駆動するようになる。

さらに、上側エンベロープ及び下側エンベロープの両方を用いる場合には、パラメータ決定部１２２３は、例えば図２５に示すようなカーブに従って、平滑率及びアシスト比を算出する。図２５の例では、横軸は、下側エンベロープ／上側エンベロープの値を表しており、縦軸は平滑率又はアシスト比を表している。図２５の例では、図２１に示すように、下側エンベロープ／上側エンベロープが小さい値の場合には大きなアシストが好ましく、１に近づくにつれてアシストを下げることができるので、下側エンベロープ／上側エンベロープの値がある値（例えば約０．６）になるまでは、アシスト比については「２」を設定し、平滑率について「１」を設定する。下側エンベロープ／上側エンベロープがある値を超えると、アシスト比及び平滑率は徐々に下げられて、例えば０．９程度に達すると、再度アシスト比及び平滑率は一定値になる。

このようなカーブは一例であって、他のカーブを採用しても良い。

また、上でも述べたが漕ぎ出し時には、下側エンベロープのみが検出されるので、例えば図２４で算出された値と、図２５で算出された値（算出された場合）とを比較して、大きな値を採用するようにしても良い。

［その他の実施の形態］
上では、駆動トルク目標演算部１２０３を、フィードフォワード制御に適用した例を示したが、フィードバック制御においても、本駆動トルク目標演算部１２０３を用いることができる。このような場合における演算部１０２１の機能ブロック図を図２６に示す。

本実施の形態に係る演算部１０２１は、回生ブレーキ目標トルク演算部１１２０１と、回生有効化部１１２０２と、駆動トルク目標演算部１１２０３と、アシスト有効化部１１２０４と、加算部１１２０６と、トルクスルーレート制限部１１２５５と、相当トルク変換部１１２５１と、加算部１１２５２と、ループフィルタ部１１２５３と、ＰＷＭコード生成部１１２５４とを有する。

車速入力部１０２４からの車速値及びトルク入力部１０２７からのペダルトルク値は、駆動トルク目標演算部１１２０３に入力され、アシストトルク値が算出される。駆動トルク目標演算部１１２０３の演算内容は、駆動トルク目標演算部１２０３と同様である。

また、回生ブレーキ目標トルク演算部１１２０１は、車速入力部１０２４からの車速値に応じて、例えば予め設定されているカーブに従った回生ブレーキ目標トルク値を算出する。このカーブは、車速値とは逆極性で且つ車速値の絶対値の半分以下（「半分以下」は例えば数％程度「半分」を上回る場合も含む）となるような関係を表すカーブである。このようにすればどのような速度であってもある程度の効率で回生を行うことができるようになる。なお、この処理については、本実施の形態の主旨ではないので、これ以上述べない。

本実施の形態では、ブレーキ入力部１０２８からブレーキ有りを表す入力信号が入力されると、回生有効化部１１２０２は、回生ブレーキ目標トルク演算部１１２０１からの回生目標トルク値を加算部１１２０６に出力する。それ以外の場合には、０を出力する。一方、ブレーキ入力部１０２８からブレーキ無しを表す入力信号が入力されると、アシスト有効化部１１２０４は、駆動トルク目標演算部１１２０３からのアシストトルク値を出力する。それ以外の場合には、０を出力する。

加算部１１２０６は、回生有効化部１１２０２からの回生目標トルク値の極性を反転して出力するか、アシスト有効化部１１２０４からのアシストトルク値をそのまま出力する。以下、説明を簡略化するため、アシストトルク値及び回生目標トルク値を目標トルク値と略称するものとする。

トルクスルーレート制限部１１２５５は、加算部１１２０６からの目標トルク値に対してよく知られたスルーレート制限処理を実施して、処理結果を加算部１１２５２に出力する。

一方、相当トルク変換部１１２５１は、電流検出部１０２３からのモータ電流に相当する値を、トルク相当値に変換する処理を実施し、処理結果を加算部１１２５２に出力する。加算部１１２５２は、トルクスルーレート制限部１１２５５からの出力から相当トルク変換部１１２５１からの出力を差し引き、演算結果をループフィルタ部１１２５３に出力する。ループフィルタ部１１２５３は、加算部１１２５２からの出力に対して積分処理を実施して、処理結果をＰＷＭコード生成部１１２５４に出力する。ＰＷＭコード生成部１１２５４は、ループフィルタ部１１２５３からの出力に対して、ＡＤ入力部１０２９からのバッテリ電圧／基準電圧（例えば２４Ｖ）を乗じてＰＷＭコードを生成する。ＰＷＭコードは、モータ駆動タイミング生成部１０２６に出力される。

このようにすれば、フィードバック制御において上で述べた駆動トルク目標演算部１２０３の効果をそのまま得ることができるようになる。

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。例えば、上で述べた機能ブロック図は説明の都合上機能ブロック分けしており、実際の回路構成は異なる場合もあるし、プログラムで実現する場合にも、プログラムモジュール構成とは一致しない場合もある。さらに、上で述べた機能を実現する具体的な演算手法は複数存在しており、いずれを採用しても良い。

また、演算部１０２１の一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、上で述べた実施の形態では、ペダル入力トルクに対して欠損率をそのまま乗じた演算の例を示したが、ペダル入力トルクに対して欠損率ｘの関数ｆ（ｘ）を乗ずることもある。さらに、車輪回転連動ＬＰＦ部３００５の出力に対しても欠損率ｘの関数ｇ（ｘ）を乗ずるような変形も可能である。

Claims (7)

1. ペダル入力トルクの、複数時点における値を用いて平滑化処理を実施して第１平滑化トルク値を算出する平滑化処理部と、
   前記複数時点のうち前記ペダル入力トルクの値がゼロである時点の割合を求める欠損率出力部と、
   前記ペダル入力トルクと、前記平滑化処理部により算出された前記第１平滑化トルク値とを、前記欠損率出力部の出力に応じて混合する演算処理を実施してアシストトルクを算出するアシストトルク算出部と、
   前記アシストトルク算出部により算出された前記アシストトルクを用いてモータを駆動するための処理を実施する駆動処理部と、
   を有するモータ駆動制御装置。
2. 前記平滑化処理部が、
   前記ペダル入力トルクの１周期に相当する期間内の前記ペダル入力トルクの値の移動平均又は加重移動平均を前記第１平滑化トルク値として算出するフィルタ
   を含む請求項１記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記フィルタが、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタであって、
   前記期間の両端部分に対応する、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数の値が、前記期間の他の部分に対応するタップ係数の値へ滑らかに変化するように設定されている
   請求項２記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記アシストトルク算出部が、
   前記第１平滑化トルク値と前記ペダル入力トルクに前記欠損率出力部における割合を乗じた値との加算結果である第２平滑化トルク値と前記ペダル入力トルクの値とを正又は負の任意の係数値で重み付け加算するトルク混合部
   をさらに有する請求項１乃至３のいずれか１つ記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記アシストトルク算出部が、
   前記第１平滑化トルク値と前記ペダル入力トルクに前記欠損率出力部における割合を乗じた値との加算結果である第２平滑化トルク値から前記ペダル入力トルクの値を減算して逆リップルトルクを算出し、前記逆リップルトルクに正又は負の任意の平滑係数値を乗じた上で前記第２平滑化トルク値を加算するトルク混合部
   をさらに有する請求項１乃至３のいずれか１つ記載のモータ駆動制御装置。
6. 設定されるアシスト比が上昇するに連動して前記平滑係数値が大きくなるように設定されている
   請求項５記載のモータ駆動制御装置。
7. 前記平滑化処理部が、
   車速に応じて前記ペダル入力トルクのサンプリングタイミングを変化させる
   請求項１乃至６のいずれか１つ記載のモータ駆動制御装置。

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