JP5965517B2 - Motor control device and control device - Google Patents

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Description

本発明は、モータ駆動制御装置に関する。   The present invention relates to a motor drive control device.

例えば、モータを搭載した電動アシスト自転車は、人力を検出するセンサ(トルクセンサ等)を用い、その検出信号に応じてモータによる電動補助力を調整(アシスト制御)するような仕組みになっている。   For example, a motor-assisted bicycle equipped with a motor has a mechanism that uses a sensor (such as a torque sensor) that detects human power, and adjusts (assist control) the electric assist force by the motor in accordance with the detection signal.

また、搭載する電池のエネルギーで、できるだけ長距離走行できるようにするために、ブレーキ時等の減速時に、モータを発電機として動作させ、エネルギー回収(回生)を行い、モータにより発電された電力により電池を充電するようにしている。   In addition, in order to be able to travel as long as possible with the energy of the battery installed, the motor is operated as a generator during deceleration, such as during braking, energy recovery (regeneration) is performed, and the electric power generated by the motor is used. I try to charge the battery.

このような電動アシスト自転車においては、トルクセンサ等の検出信号から得られる目標トルクだけではなく、モータの現在の回転速度を考慮した上でモータ駆動制御が行われる。   In such an electrically assisted bicycle, motor drive control is performed in consideration of not only the target torque obtained from a detection signal of a torque sensor or the like but also the current rotational speed of the motor.

一般にモータの回転速度の検出には、ホール素子等の回転センサから出力されるパルス信号(ホール信号)の周期を検出してその逆数を計算する方法などが用いられている。しかし、本質的に過去のパルス間隔を測定しているため、十分な精度で現在の回転速度が得られるわけではない。   In general, the rotational speed of a motor is detected by a method of detecting the period of a pulse signal (Hall signal) output from a rotation sensor such as a Hall element and calculating the reciprocal thereof. However, since the past pulse interval is essentially measured, the current rotational speed cannot be obtained with sufficient accuracy.

例えば、特開平10−258788号公報に記載されている補助動力付自転車では、回転センサから出力されるパルス間隔をタイマでカウントし、これを速度に変換し、変換された速度を、所定の時間に亘って平均化し、平均化された速度に応じた駆動力を決定している。すなわち、変換された速度を、所定の時間に亘って平均化し、平均化された速度に応じた駆動力を決定している。   For example, in a bicycle with auxiliary power described in JP-A-10-258788, a pulse interval output from a rotation sensor is counted by a timer, and this is converted into a speed, and the converted speed is converted into a predetermined time. A driving force corresponding to the averaged speed is determined. That is, the converted speed is averaged over a predetermined time, and the driving force corresponding to the averaged speed is determined.

特許第2623419号公報Japanese Patent No. 2623419 特開2003−276672号公報JP 2003-276672 A 特許第3317096号公報Japanese Patent No. 3317096 特開平10−258788号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-258788

従って、本発明の目的は、モータ駆動制御において用いられる現在速度を精度良く推定できるようにするための技術を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for making it possible to accurately estimate the current speed used in motor drive control.

また、本発明の他の目的は、現在速度を推定する際に用いられるモータの回転センサにおける不具合を検出できるようにするための技術を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a technique for enabling detection of a malfunction in a rotation sensor of a motor used when estimating a current speed.

本発明の第1の態様に係るモータ駆動制御装置は、(A)モータの回転センサから受信し且つ当該モータの回転位相に応じて複数のフェーズに分割可能である周期的な信号を受信して、複数のフェーズの各々について時間を計測する計測部と、(B)計測部により計測された、所定の観測区間におけるフェーズの少なくとも一部の時間に基づき、上記信号の1周期分に相当する時間と、所定の観測区間におけるあるフェーズの時間の変化量に応じた値との和を算出し、当該和から現在速度を推定する速度算出部と、推定された現在速度に応じてモータの駆動を制御する制御部とを有する。   The motor drive control device according to the first aspect of the present invention receives (A) a periodic signal that is received from a rotation sensor of a motor and can be divided into a plurality of phases according to the rotation phase of the motor. A measuring unit that measures time for each of the plurality of phases, and (B) a time corresponding to one period of the signal based on at least a part of the time in the phase in the predetermined observation section, measured by the measuring unit. And a speed calculation unit that estimates a current speed from the sum and a value according to the amount of change in time of a phase in a predetermined observation section, and drives the motor according to the estimated current speed. A control unit for controlling.

このように1周期分の時間を、所定の観測区間における複数のフェーズ(例えば実施の形態の部分周期)のうちのあるフェーズの時間の変化量に応じて調整することにより、精度良く周期を算出できるので、結果として現在速度も精度良く算出できる。   In this way, the period is accurately calculated by adjusting the time for one period according to the amount of change in the time of a phase among a plurality of phases (for example, partial periods in the embodiment) in a predetermined observation section. As a result, the current speed can be calculated with high accuracy.

また、上で述べた計測部は、上で述べた信号から複数のフェーズの各々について回転方向を特定するようにしても良い。この場合、上で述べた速度算出部は、所定の観測区間において回転方向が一定であり且つ所定の観測区間において複数のフェーズの各々の時間が所定時間未満である場合、観測区間における第1のフェーズの時間と第2のフェーズの時間との差により上記変化量を算出するようにしても良い。   Further, the measurement unit described above may specify the rotation direction for each of a plurality of phases from the signal described above. In this case, the speed calculation unit described above, when the rotation direction is constant in the predetermined observation section and each time of the plurality of phases is less than the predetermined time in the predetermined observation section, the first calculation in the observation section The amount of change may be calculated based on the difference between the phase time and the second phase time.

通常の走行時には、このような演算によって加速補償を実施することが好ましい。なお、所定の係数については第1のフェーズ及び第2のフェーズについての検出遅延や制御遅延などから決定される。さらに、1周期分のフレームレイテンシに応じた遅延も考慮されることもある。固定の遅延を加えることもある。   During normal driving, it is preferable to perform acceleration compensation by such calculation. Note that the predetermined coefficient is determined from the detection delay, the control delay, and the like for the first phase and the second phase. Further, a delay corresponding to the frame latency for one period may be considered. It may add a fixed delay.

なお、上で述べた所定の観測区間が、上記信号の1周期分の複数のフェーズと当該複数のフェーズのうち最新のフェーズに対応する上記信号の1周期前のフェーズとを含むようにしても良い。この場合、上で述べた変化量が、最新のフェーズの時間と最新のフェーズに対応する上記信号の1周期前のフェーズの時間との差で算出される場合もある。   The predetermined observation section described above may include a plurality of phases for one cycle of the signal and a phase one cycle before the signal corresponding to the latest phase among the plurality of phases. In this case, the amount of change described above may be calculated by the difference between the time of the latest phase and the time of the phase one cycle before the signal corresponding to the latest phase.

また、上で述べた計測部は、上記信号から複数のフェーズの各々について回転方向を特定する場合もある。この場合、上で述べた速度算出部は、所定の観測区間において直近所定個数のフェーズ以外に、時間が所定時間以上となったか又は回転方向が反転したフェーズが含まれている場合、直近所定個数のフェーズのいずれかから上記信号の1周期相当の時間を算出し、直近所定個数のフェーズに含まれる2つのフェーズの時間差により上記変化量を算出するようにしても良い。このように、回転方向が少し反転した後であったり、走行開始した少し後の場合には、通常走行時のようには算出できないので、直近所定個数のフェーズの時間から速度を推定する。   Moreover, the measurement part described above may specify a rotation direction about each of several phases from the said signal. In this case, the speed calculation unit described above, when there is a phase whose time has exceeded a predetermined time or whose rotation direction is reversed, in addition to the most recent predetermined number of phases in the predetermined observation section, The time corresponding to one cycle of the signal may be calculated from one of the phases, and the amount of change may be calculated from the time difference between the two phases included in the most recent predetermined number of phases. As described above, when the rotation direction is slightly reversed or a little after the start of traveling, the speed cannot be calculated as in normal traveling, so the speed is estimated from the time of the most recent predetermined number of phases.

なお、上で述べた直近所定個数が2であり、直近所定個数のフェーズのうち最新のフェーズから信号の1周期相当の時間が算出される場合もある。   Note that the most recent predetermined number described above is 2, and the time corresponding to one cycle of the signal may be calculated from the latest phase among the most recent predetermined number of phases.

さらに、上で述べた計測部は、上記信号から複数のフェーズの各々について回転方向を特定する場合もある。その場合、上で述べた速度算出部は、所定の観測区間において直近所定個数のフェーズにおいて回転方向の反転が発生しているか又は直近所定個数のフェーズの少なくともいずれかの時間が所定時間以上となっている場合には、最新のフェーズから上記信号の1周期相当の時間を算出し、当該信号の1周期相当の時間から現在速度を推定するようにしても良い。ちょうど反転を開始したり、低速になったりした場合には、このようにして対処するようにしても良い。   Furthermore, the measurement unit described above may specify the rotation direction for each of a plurality of phases from the signal. In that case, the speed calculation unit described above has the reversal of the rotation direction in the most recent predetermined number of phases in the predetermined observation section, or at least one of the most recent predetermined number of phases is equal to or longer than the predetermined time. In this case, the time corresponding to one cycle of the signal may be calculated from the latest phase, and the current speed may be estimated from the time corresponding to one cycle of the signal. When the reversal is just started or when the speed is low, it may be dealt with in this way.

本発明の第2の態様に係る制御装置は、(A)モータの回転センサから受信し且つ当該モータの回転位相に応じて複数のフェーズに分割可能である周期的な信号を受信して、複数のフェーズの各々について時間を計測する計測部と、(B)計測部により計測された複数のフェーズの各々についての時間を用いて、信号の1周期分の時間から求められる1フェーズ分の平均時間と、複数のフェーズのうちのあるフェーズの時間と当該あるフェーズから上記信号の1周期前の対応するフェーズの時間との平均又は加重平均とを比較して、所定の条件を満たす場合に回転センサのエラーを出力する判定部とを有する。   The control device according to the second aspect of the present invention receives (A) a periodic signal received from a rotation sensor of a motor and can be divided into a plurality of phases according to the rotation phase of the motor. And (B) an average time for one phase obtained from the time for one cycle of the signal using the time for each of the plurality of phases measured by the measuring unit. A rotation sensor when a predetermined condition is satisfied by comparing the average or weighted average of the time of a phase of the plurality of phases with the time of the corresponding phase one cycle before the signal from the phase And a determination unit that outputs the error.

このようにすれば回転センサのエラーを的確に検出できるようになる。   By doing so, it becomes possible to accurately detect an error of the rotation sensor.

また、上で述べた判定部が、平均時間と平均又は加重平均との比が所定範囲内であるか判断するようにしても良い。   The determination unit described above may determine whether the ratio between the average time and the average or the weighted average is within a predetermined range.

さらに、上で述べた判定部は、所定の条件を満たす状態が所定時間継続した場合にエラーを出力するようにしても良い。一時的にエラー状態になるだけの場合もあるためである。   Further, the determination unit described above may output an error when a state satisfying a predetermined condition continues for a predetermined time. This is because there may be an error state temporarily.

なお、第2の態様に係る制御装置は、上記エラーに応じてモータの駆動を制御する制御部をさらに有するようにしても良い。   Note that the control device according to the second aspect may further include a control unit that controls driving of the motor in accordance with the error.

以下で述べる実施の形態は例に過ぎず、上で述べた構成を実現するための態様は様々に存在する。また、ハードウエアのみではなく、ソフトウエアとプロセッサの組み合わせにて実現される場合もある。   The embodiment described below is merely an example, and there are various modes for realizing the configuration described above. In some cases, it is realized not only by hardware but also by a combination of software and a processor.

一側面によれば、モータ駆動制御において用いられる、現在速度を精度良く推定できるようになる。   According to one aspect, it is possible to accurately estimate the current speed used in motor drive control.

また、他の側面によれば、現在速度を推定する際に用いられるモータの回転センサにおける不具合を検出できるようになる。   According to another aspect, it is possible to detect a malfunction in the rotation sensor of the motor used when estimating the current speed.

図1は、電動アシスト自転車の外観図である。FIG. 1 is an external view of an electrically assisted bicycle. 図2は、モータ駆動制御装置の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the motor drive control device. 図3は、制御部の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the control unit. 図4は、目標トルクと現在車速とを用いたモータ駆動を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining motor driving using the target torque and the current vehicle speed. 図5は、車速算出部の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the vehicle speed calculation unit. 図6は、ホール信号を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the hall signal. 図7は、部分周期検出部の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the partial cycle detection unit. 図8は、部分周期検出部によって生成される信号の遷移図である。FIG. 8 is a transition diagram of signals generated by the partial period detection unit. 図9は、観測区間について説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the observation interval. 図10は、動作モードを説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation mode. 図11は、第2の実施の形態に係る制御部の構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a control unit according to the second embodiment.

[実施の形態1]
図1は本発明の第1の実施の形態に係る電動アシスト自転車の外観を示す図である。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、二次電池101と、モータ駆動制御装置102、トルクセンサ103、ブレーキセンサ104、操作パネル105、モータ106を備えている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing an external appearance of an electrically assisted bicycle according to a first embodiment of the present invention. The electric assist bicycle 1 is of a general rear wheel drive type in which a crankshaft and a rear wheel are connected via a chain, and includes a secondary battery 101, a motor drive control device 102, a torque sensor 103, a brake sensor. 104, an operation panel 105, and a motor 106 are provided.

二次電池101は、例えば供給最大電圧(満充電時の電圧)が24Vのリチウム二次電池であるが、他の種類の二次電池を用いても良い。   The secondary battery 101 is a lithium secondary battery whose supply maximum voltage (voltage at full charge) is 24 V, for example, but other types of secondary batteries may be used.

モータ駆動制御装置102は、例えば前輪の上部に固定された筐体内に収容されている。なお、モータ駆動制御装置102の詳細については後に詳しく述べる。   The motor drive control device 102 is accommodated in, for example, a housing fixed to the upper part of the front wheel. Details of the motor drive control device 102 will be described later in detail.

トルクセンサ103は、クランク軸に設けられており、搭乗者によるペダルの踏力を検出し、検出結果をモータ駆動制御装置102に出力する。   The torque sensor 103 is provided on the crankshaft, detects the pedaling force applied by the passenger, and outputs the detection result to the motor drive control device 102.

ブレーキセンサ104は、例えば磁石と周知のリードスイッチとを含む。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、ブレーキレバーが握られたときにリードスイッチをオン状態にする。また、リードスイッチはその筐体内に固定されている。リードスイッチの導通信号はモータ駆動制御装置102に出力される。   The brake sensor 104 includes, for example, a magnet and a known reed switch. The magnet fixes the brake lever and is fixed to the brake wire connected to the brake lever in the casing through which the brake wire is passed, and turns on the reed switch when the brake lever is gripped. The reed switch is fixed in the casing. A reed switch conduction signal is output to the motor drive control device 102.

操作パネル105は、ハンドル中央部に固定されており、操作パネルからアシスト開始などの指示情報がモータ駆動制御装置102に出力される。   The operation panel 105 is fixed at the center of the handle, and instruction information such as the start of assist is output from the operation panel to the motor drive control device 102.

モータ106は、例えばよく知られている三相直流ブラシレスモータであり、電動アシスト自転車1の例えば前輪に装着され、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106はホール素子等を備えており、ローターの回転情報をモータ駆動制御装置102に出力する。   The motor 106 is, for example, a well-known three-phase DC brushless motor. The motor 106 is attached to, for example, the front wheel of the electric assist bicycle 1 and rotates the front wheel, and the rotor rotates so that the rotor rotates according to the rotation of the front wheel. It is connected to. Further, the motor 106 includes a Hall element and the like, and outputs rotation information of the rotor to the motor drive control device 102.

次に、図2を用いて、モータ駆動制御装置102などの回路例を示す。   Next, a circuit example of the motor drive control device 102 and the like will be described with reference to FIG.

モータ駆動制御装置102は、制御部300と、駆動部400とを有する。制御部300は、トルクセンサ103、ブレーキセンサ104及び操作パネル105と接続されている。さらに、制御部300及び駆動部400には、モータ106が有するホール素子からのホール信号(Hall−U,Hall−V,Hall−W)が入力されるようになっている。   The motor drive control device 102 includes a control unit 300 and a drive unit 400. The control unit 300 is connected to the torque sensor 103, the brake sensor 104, and the operation panel 105. Furthermore, Hall signals (Hall-U, Hall-V, Hall-W) from Hall elements of the motor 106 are input to the control unit 300 and the driving unit 400.

制御部300は、専用の回路にて実装されることもあれば、以下で述べる処理を実行させるためのプログラムと当該プログラムを実行するプロセッサとの組み合わせにて実装されることもあれば、専用の回路とプロセッサ及びプログラムの組み合わせとにて実装されることもある。プロセッサ及びプログラムの組み合わせにて実装される場合には、不揮発性メモリにプログラムを保持しておき、プロセッサは、当該プログラムをRAM(Random Access Memory)に読み出して実行する。また、プログラムの実行に用いられる固定のデータについては、不揮発性メモリに格納されている。   The control unit 300 may be implemented by a dedicated circuit, or may be implemented by a combination of a program for executing the processing described below and a processor that executes the program. It may be implemented by a combination of a circuit and a processor and a program. When implemented by a combination of a processor and a program, the program is held in a nonvolatile memory, and the processor reads the program into a RAM (Random Access Memory) and executes it. Further, fixed data used for executing the program is stored in a nonvolatile memory.

また、制御部300は、操作パネル105からアシスト開始が指示され且つトルクセンサ103から出力される入力トルクに相当する信号が入力されると、現在車速と目標トルクとに応じた制御信号を駆動部400に出力する。なお、この処理には、モータ106に含まれるホール信号が用いられる。   Further, when an instruction to start assist is given from the operation panel 105 and a signal corresponding to the input torque output from the torque sensor 103 is input, the control unit 300 outputs a control signal corresponding to the current vehicle speed and the target torque. Output to 400. Note that a hall signal included in the motor 106 is used for this processing.

なお、ブレーキ操作が行われ、ブレーキセンサ104からブレーキ信号が制御部300に入力された場合、制御部300は、ブレーキセンサ104からの入力信号に基づいて、駆動部400の出力電圧をモータ起電力以下に制御してモータ106から電力を回生することによりブレーキ制御力を得ることができるようにする。なお、このような回生処理については、本実施の形態の主要部ではないのでこれ以上の説明は省略する。   When a brake operation is performed and a brake signal is input from the brake sensor 104 to the control unit 300, the control unit 300 converts the output voltage of the drive unit 400 to the motor electromotive force based on the input signal from the brake sensor 104. The brake control force can be obtained by regenerating electric power from the motor 106 under the following control. Such regenerative processing is not a main part of the present embodiment, and thus further explanation is omitted.

駆動部400は、制御部300からの制御信号とホール信号とから駆動制御を行う駆動制御回路410と、ドライブ素子421乃至423を含むドライブ回路420と、FET(Field Effect Transistor)Q11乃至Q32を含む3相ブリッジ回路とを含む。   The drive unit 400 includes a drive control circuit 410 that performs drive control from a control signal from the control unit 300 and a hall signal, a drive circuit 420 that includes drive elements 421 to 423, and FETs (Field Effect Transistors) Q11 to Q32. Including a three-phase bridge circuit.

3相ブリッジ回路においては、U相のためにFETQ11及びQ12が直列に接続され、V相のためにFETQ21及びQ22が直列に接続され、W相のためにFETQ31及びQ32が直列に接続されている。そして、制御部300からの制御信号に応じて駆動制御回路410は、ドライブ回路420における3つのドライブ素子421乃至423にそれぞれPWM(Pulse Width Modulation)信号(U−PWM,V−PWM,W−PWM)を出力することで、各FETのスイッチング動作を制御する。そうすると、二次電池101から印加される電圧Vbatの、モータ106への印加時間と非印加時間の比率(デューティー比)が調整される。このようにして、モータ106への供給電力(Vu,Vv,Vw)を調整して適切なモータ106の回転数が実現される。FETQ11乃至Q32の具体的な駆動方法についてはよく知られているので、ここでは説明を省略する。   In the three-phase bridge circuit, FETs Q11 and Q12 are connected in series for the U phase, FETs Q21 and Q22 are connected in series for the V phase, and FETs Q31 and Q32 are connected in series for the W phase. . In response to a control signal from the control unit 300, the drive control circuit 410 applies a PWM (Pulse Width Modulation) signal (U-PWM, V-PWM, W-PWM) to each of the three drive elements 421 to 423 in the drive circuit 420. ) To control the switching operation of each FET. Then, the ratio (duty ratio) of the application time to the motor 106 and the non-application time of the voltage Vbat applied from the secondary battery 101 is adjusted. In this manner, the power supplied to the motor 106 (Vu, Vv, Vw) is adjusted to achieve an appropriate rotation speed of the motor 106. Since a specific driving method of the FETs Q11 to Q32 is well known, description thereof is omitted here.

次に、図3を用いて、制御部300の構成例を説明する。制御部300は、目標トルク算出部350と、車速算出部310と、第1デューティー比換算部330と、第2デューティー比換算部320と、加算部340とを有する。   Next, a configuration example of the control unit 300 will be described with reference to FIG. The control unit 300 includes a target torque calculation unit 350, a vehicle speed calculation unit 310, a first duty ratio conversion unit 330, a second duty ratio conversion unit 320, and an addition unit 340.

目標トルク算出部350は、トルクセンサ103からの入力トルクに相当する信号から目標トルクを算出して、第1デューティー比換算部330に出力する。第1デューティー比換算部330は、換算係数(デューティー比/トルクに相当する係数)を乗じるなどの処理を実施して、デューティー比換算された第1の値を算出し、加算部340に出力する。一方、車速算出部310は、ホール信号から以下で詳細に述べるように現在車速を算出し、第2デューティー比換算部320に出力する。第2デューティー比換算部320は、現在車速に対して換算係数(デューティー比/現在車速に相当する係数)を乗じるなどの処理を実施して、デューティー比換算した第2の値を、加算部340に出力する。   The target torque calculation unit 350 calculates the target torque from a signal corresponding to the input torque from the torque sensor 103 and outputs the target torque to the first duty ratio conversion unit 330. The first duty ratio conversion unit 330 performs processing such as multiplication by a conversion coefficient (duty ratio / coefficient corresponding to torque), calculates a first value converted into the duty ratio, and outputs the first value to the addition unit 340. . On the other hand, the vehicle speed calculation unit 310 calculates the current vehicle speed from the hall signal as described in detail below, and outputs it to the second duty ratio conversion unit 320. The second duty ratio conversion unit 320 performs processing such as multiplying the current vehicle speed by a conversion coefficient (duty ratio / coefficient corresponding to the current vehicle speed) and the like, and adds the second value converted into the duty ratio to the addition unit 340. Output to.

加算部340は、第1デューティー比換算部330からの第1の値と、第2デューティー比換算部320からの第2の値とを加算して制御信号を生成し、駆動部400に出力する。駆動部400は、当該制御信号に応じて上で述べたようにモータ106の駆動を行う。   Adder 340 adds the first value from first duty ratio converter 330 and the second value from second duty ratio converter 320 to generate a control signal, and outputs the control signal to driver 400. . The drive unit 400 drives the motor 106 in accordance with the control signal as described above.

このようなモータ駆動制御装置102の動作をさらに図4を用いて説明する。ここでは、現在車速をD0と表し、目標トルクをDTと表すとする。そうすると、上でも述べたように、3相ブリッジ回路におけるFETの平均デューティー比Dutyは、以下のように表される。
Duty=D0+DT
The operation of the motor drive control apparatus 102 will be further described with reference to FIG. Here, it is assumed that the current vehicle speed is represented as D 0 and the target torque is represented as D T. Then, as described above, the average duty ratio Duty of the FET in the three-phase bridge circuit is expressed as follows.
Duty = D 0 + D T

本実施の形態では、現在の速度のままであればD0の直線に沿った形で平均デューティー比Dutyを変化させる。モータ106を力行状態にして加速させる場合には、目標トルクは正の値、例えば+Dtに設定されるので、Dt分だけこの直線を上方にシフトさせる。そうすれば目標トルクの分だけ加速することになるが、平均デューティー比も相対的に高くすることになる。一方、モータ106を例えば制動状態にして減速する場合には、目標トルクは負の値、例えば−Dtに設定されるので、Dtだけ上記直線を下方にシフトさせる。そうすれば目標トルクの分だけ減速することになり、平均デューティー比も相対的に低くすることになる。 In the present embodiment, the average duty ratio Duty is changed along the straight line D 0 if the current speed is maintained. When accelerating the motor 106 in the power running state, the target torque is set to a positive value, for example, + D t , so this straight line is shifted upward by D t . If it does so, it will accelerate by the amount of target torque, but an average duty ratio will also be made relatively high. On the other hand, when decelerated by the motor 106, for example, in the braking state, the target torque negative value, for example, because it is set to -D t, is shifted to the straight line downward D t. Then, the speed is reduced by the target torque, and the average duty ratio is also relatively lowered.

さらに、モータ106の正回転及び逆回転に対応するため、現在車速D0についても、正の値及び負の値が設定される場合がある。 Furthermore, in response to forward rotation and reverse rotation of the motor 106, the current vehicle speed D 0 also, there is a case where positive and negative values are set.

以上のようなトルク・フィードフォワード制御を実施することにより、安定的な制御が行われるので、電動アシスト自転車などに好適である。   By performing the torque feedforward control as described above, stable control is performed, which is suitable for an electrically assisted bicycle or the like.

次に、車速算出部310の構成例について、図5を用いて説明する。図5に示すように、車速算出部310は、部分周期検出部311と、現在車速算出部312とを有する。部分周期検出部311は、モータ106からのホール信号を以下で述べるように処理して、以下で詳細に説明する部分周期の長さ及び回転方向を現在車速算出部312に出力する。現在車速算出部312は、部分周期検出部311からの部分周期の長さ及び回転方向に従って現在車速を算出する。   Next, a configuration example of the vehicle speed calculation unit 310 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the vehicle speed calculation unit 310 includes a partial cycle detection unit 311 and a current vehicle speed calculation unit 312. The partial cycle detection unit 311 processes the hall signal from the motor 106 as described below, and outputs the length and rotation direction of the partial cycle described below in detail to the current vehicle speed calculation unit 312. The current vehicle speed calculation unit 312 calculates the current vehicle speed according to the length of the partial cycle and the rotation direction from the partial cycle detection unit 311.

本実施の形態では、ホール信号の1周期を6つの部分周期に分割する。ホール信号(Hall−U,Hall−V,Hall−W)は、図6に示すように、それぞれハイの期間とローの期間とがずれているので、各ホール信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジを検出して、これらのエッジによって1周期を6つの部分周期に分割する。但し、モータ106の回転速度によって、各部分周期の長さは変化する。また、以下で具体的に示すように、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの検出順序によって、回転方向の正回転(前進)、負回転(後退)を区別する。   In this embodiment, one period of the Hall signal is divided into six partial periods. As shown in FIG. 6, the Hall signals (Hall-U, Hall-V, Hall-W) are shifted from the high period to the low period. Detect and divide one period into six partial periods by these edges. However, the length of each partial period varies depending on the rotation speed of the motor 106. Further, as will be specifically described below, positive rotation (forward) and negative rotation (reverse) in the rotational direction are distinguished by the detection order of the rising edge and the falling edge.

次に、図7を用いて部分周期検出部311の構成を説明する。部分周期検出部311は、各ホール信号が入力される第1段目のD−FF(フリップフロップ)と、第1段目のD−FFの出力が入力される第2段目のD−FFと、ホールエッジ検出部3111と、第1段目のD−FFの出力を一部分周期ごとの相番号(PN:Phase Number)に変換する相番号変換部3112と、相番号変換部3112の出力を1相分(すなわち一部分周期分)遅延させるための第1の相遅延D−FFと、相番号変換部3112の出力と第1の相遅延D−FFの出力との差を算出する減算部3113と、減算部3113からの出力により正回転又は負回転の判定を行う相エッジ方向判定部3114と、相エッジ方向判定部3114の出力を1相分遅延させるための第2の相遅延D−FFと、相エッジ方向判定部3114の出力と第2の相遅延D−FFとから回転方向を判定する部分周期方向判定部3115と、ホールエッジ検出部3111が出力するホールエッジの間隔で高周波クロックのクロック数をカウントする部分周期カウンタ3116と、部分周期カウンタ3116がフルカウントになったことを検出するフルカウント検出部3117と、部分周期カウンタ3116の出力を保持する部分周期レジスタ3119とを有する。なお、ここでいう「相」とは、部分周期単位の固有の位相を示し、上述してきた「フェーズ」も同様の意味である。また、これ以降で使う「相」も同様の意味である。   Next, the configuration of the partial period detection unit 311 will be described with reference to FIG. The partial cycle detector 311 includes a first-stage D-FF (flip-flop) to which each Hall signal is input and a second-stage D-FF to which the output of the first-stage D-FF is input. And a hole edge detector 3111, a phase number converter 3112 for converting the output of the first stage D-FF into a phase number (PN: Phase Number) for each period, and the output of the phase number converter 3112 A subtractor 3113 that calculates a difference between a first phase delay D-FF for delaying by one phase (that is, a partial period) and an output of the phase number converter 3112 and an output of the first phase delay D-FF. A phase edge direction determination unit 3114 that determines positive rotation or negative rotation based on an output from the subtraction unit 3113, and a second phase delay D-FF for delaying the output of the phase edge direction determination unit 3114 by one phase. And the output of the phase edge direction determination unit 3114 A partial cycle direction determination unit 3115 that determines the rotation direction from the two phase delays D-FF, a partial cycle counter 3116 that counts the number of high-frequency clocks at the interval between the hole edges output by the hole edge detection unit 3111, It has a full count detection unit 3117 that detects that the cycle counter 3116 has reached full count, and a partial cycle register 3119 that holds the output of the partial cycle counter 3116. Here, “phase” indicates a unique phase in a partial cycle unit, and the above-mentioned “phase” has the same meaning. Further, “phase” used in the following also has the same meaning.

第1段目のD−FF及び第2段目のD−FFには、高周波クロックが入力されている。高周波クロックは、部分周期カウンタ3116、第1及び第2の相遅延D−FF、及び部分周期レジスタ3119とにも入力される。また、ホールエッジ検出部3111は、同一のホール信号に関連する第1段目のD−FFの出力及び第2段目のD−FFの出力に対して各々排他的論理和を算出し、当該排他的論理和の和を算出することでホールエッジを生成する。   A high frequency clock is input to the first D-FF and the second D-FF. The high frequency clock is also input to the partial cycle counter 3116, the first and second phase delays D-FF, and the partial cycle register 3119. Also, the Hall edge detection unit 3111 calculates an exclusive OR for each of the output of the first D-FF and the output of the second D-FF related to the same Hall signal, and A hole edge is generated by calculating the sum of exclusive ORs.

次に、部分周期検出部311の動作を説明する。なお、同時に図8の状態遷移図を参照のこと。   Next, the operation of the partial period detection unit 311 will be described. At the same time, see the state transition diagram of FIG.

まず、Hall−U,Hall−V,Hall−W信号は第1段目のD−FFにより高周波クロックに同期化される。そして、ホールエッジ検出部3111では、第1段目のD−FFの出力と、第2段目のD−FFによりさらに1クロック遅延(高周波クロックのクロック周波数はホール信号よりはるかに高い周波数なので遅延量は微小)されたホール信号出力の変化点を検出してホールエッジが検出される。そして、Hall−U,Hall−V,Hall−W各信号の立ち上がり及び立ち下りの両エッジ検出の結果について論理和を算出すると、ホール信号1周期に6発の細いホールエッジパルスが出力される。   First, the Hall-U, Hall-V, and Hall-W signals are synchronized with the high-frequency clock by the first stage D-FF. The hall edge detection unit 3111 further delays one clock by the output of the first stage D-FF and the second stage D-FF (the clock frequency of the high frequency clock is much higher than that of the hall signal, so that the delay is delayed). A hole edge is detected by detecting a change point of the Hall signal output that is small in amount. When a logical sum is calculated for the results of detecting both rising and falling edges of the Hall-U, Hall-V, and Hall-W signals, six fine Hall edge pulses are output in one period of the Hall signal.

また、相番号変換部3112は、第1段目のD−FF出力のHDU,HDV,HDW信号の組み合わせより6相の相番号PNを出力する。相番号は、正回転時(前進)にはHDUの立ち上がりから順に1から6までとなる。逆回転(逆方向回転、後退回転)時には、6乃至1の順となる。   The phase number conversion unit 3112 outputs a six-phase phase number PN from the combination of the HDU, HDV, and HDW signals of the first stage D-FF output. The phase numbers are 1 to 6 in order from the rising edge of the HDU during forward rotation (forward movement). During reverse rotation (reverse rotation, reverse rotation), the order is 6 to 1.

相番号(PN)は、第1の相遅延D−FFでもう1相(部分周期)分の遅延が付加された相遅延相番号PNDとなる。そして、減算部3113で遅延前の相番号PNから相遅延相番号PNDが減算されて相番号差(PN−PND)が得られる。相番号差は、正回転(前進)中、相番号が1増加する+1または−5(相番号6から1への変化時)となる。一方、負回転(後退)中は、相番号差は、相番号が1減少する−1または+5(相番号1から6への変化時)となる。これにより、次の相エッジ方向判定部3114で、その直前のホールエッジを正回転通過したか、負回転通過したかが判定され、エッジ回転方向(1:正回転/0:負回転)が出力される。   The phase number (PN) is the phase delay phase number PND to which a delay corresponding to another phase (partial period) is added by the first phase delay D-FF. The subtracting unit 3113 subtracts the phase delay phase number PND from the phase number PN before the delay to obtain a phase number difference (PN-PND). The phase number difference is +1 or -5 (in the case of a change from phase number 6 to 1) in which the phase number increases by 1 during forward rotation (forward movement). On the other hand, during negative rotation (retreat), the phase number difference is −1 or +5 (when the phase number is changed from 1 to 6) in which the phase number decreases by 1. As a result, the next phase edge direction determination unit 3114 determines whether the previous hole edge has passed through the positive rotation or negative rotation, and outputs the edge rotation direction (1: positive rotation / 0: negative rotation). Is done.

さらに、相エッジ方向判定部3114の出力であるエッジ回転方向は、さらに第2の相遅延D−FFでもう1相(部分周期)分の遅延が付加されて部分周期方向判定部3115に出力される。部分周期方向判定部3115では、遅延前後のエッジ回転方向が比較され、(A)遅延前後の両エッジとも正回転ならその間の部分周期方向も正回転、(B)遅延前後の両エッジとも負回転ならその間の部分周期方向も負回転、(C)遅延前後の両エッジで回転方向が異なる場合はその間の部分周期方向は反転(その部分周期中に反転が起こっている)と判定される。   Further, the edge rotation direction which is the output of the phase edge direction determination unit 3114 is output to the partial cycle direction determination unit 3115 with a delay of one phase (partial period) added by the second phase delay D-FF. The The partial cycle direction determination unit 3115 compares the edge rotation directions before and after the delay. (A) If both edges before and after the delay are positive rotation, the partial cycle direction between them is also positive. (B) Both edges before and after the delay are negative rotation. Then, the partial cycle direction between them is also negatively rotated. (C) When the rotation directions are different at both edges before and after the delay, it is determined that the partial cycle direction between them is reversed (inversion occurs during the partial cycle).

一方、部分周期検出部311の右半分のブロックでは、ホールエッジパルスにより、部分周期カウンタ3116は、クロック同期クリアされ、ゼロから高周波クロックでカウントアップして行く。次回のホールエッジパルスにより、部分周期カウント値が次段の部分周期レジスタ3119に更新取込みされ、部分周期レジスタ3119は取り込んだ部分周期を出力する。同時に、部分周期カウンタ3116は同期クリアされる。   On the other hand, in the right half block of the partial cycle detector 311, the partial cycle counter 3116 is clock-synchronized cleared by the hole edge pulse, and counts up from zero with a high-frequency clock. With the next hall edge pulse, the partial cycle count value is updated and taken into the partial cycle register 3119 of the next stage, and the partial cycle register 3119 outputs the fetched partial cycle. At the same time, the partial cycle counter 3116 is synchronously cleared.

ほぼ停止と見られる超低速時には、部分周期カウンタ3116が所定のフルカウント(車速がほぼ0とみなすことができるカウント値)になったとフルカウント検出部3117により検出された時点で、フルカウント検出部3117により部分周期カウンタ3116のカウントイネーブル(CE)端子でカウントが停止され、カウント値は飽和する。その飽和した部分周期の値が部分周期レジスタ3119に取り込まれ出力されると、現在車速算出部312では停止(ほぼ停止)扱いとされる。   When the partial cycle counter 3116 reaches a predetermined full count (a count value at which the vehicle speed can be regarded as almost zero) at the time of an extremely low speed that is considered to be almost stopped, the full count detection unit 3117 The count is stopped at the count enable (CE) terminal of the period counter 3116, and the count value is saturated. When the value of the saturated partial period is taken into the partial period register 3119 and output, the current vehicle speed calculation unit 312 treats it as stopped (substantially stopped).

なお、部分周期レジスタ3119のクロックイネーブル(EN)端子にORゲートから入力される信号は、部分周期カウンタ3116がフルカウントになったとフルカウント検出部3117により検出された時点でハイとなって、部分周期レジスタ3119に、強制的にフルカウントの値(飽和部分周期)を取込ませる。すなわち、フルカウント検出部3117がフルカウントを検出した場合には、その部分周期は飽和部分周期となる。   The signal input from the OR gate to the clock enable (EN) terminal of the partial cycle register 3119 becomes high when the partial cycle counter 3116 detects that the full cycle is detected by the full count detection unit 3117, and becomes a partial cycle register. 3119 is forcibly loaded with a full count value (saturated partial period). That is, when the full count detection unit 3117 detects a full count, the partial period is a saturated partial period.

これにより、完全停止時に次のホールエッジが来ないために、ほぼ停止と判断すべき最後の飽和部分周期が、部分周期レジスタ3119に取り込まれないという事態を防止できる。   As a result, since the next hole edge does not come at the time of complete stop, it is possible to prevent a situation in which the last saturated partial period to be determined to be almost stopped is not taken into the partial period register 3119.

なお、図8に示すように、期間Iで回転方向の反転が発生すると、エッジ回転方向については1相後で負回転Rが検出されるようになり、さらに相遅延エッジ回転方向についてはさらに1相後で負回転Rが検出されるようになる。部分周期回転方向については、エッジ回転方向について負回転Rが検出されると、回転方向の反転が検出されることになる。   As shown in FIG. 8, when the rotation direction is reversed in the period I, the negative rotation R is detected after one phase for the edge rotation direction, and further 1 for the phase delay edge rotation direction. The negative rotation R is detected after the phase. For the partial period rotation direction, when a negative rotation R is detected for the edge rotation direction, a reversal of the rotation direction is detected.

次に、車速算出部310の演算内容について説明する。   Next, the calculation contents of the vehicle speed calculation unit 310 will be described.

本実施の形態では、図9に示すように、現在の部分周期をP(n)とすると、6つ前の部分周期P(n−6)までの7つの部分周期を観測して、現在の走行状態を把握する。すなわち、RAM等のメモリに直近7部分周期及び回転方向を保持しておく。そして図9に示すように、部分周期P(n)乃至P(n−6)のいずれもが飽和部分周期ではなく(所定値以上の速度絶対値がある)、回転方向が同方向(図9では正回転。但し負回転でも可。)である場合には、(1)7つの部分周期を用いて高精度加速度補償演算を行って現在車速を算出する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 9, when the current partial period is P (n), seven partial periods up to the previous partial period P (n-6) are observed, Know your driving status. That is, the latest seven partial periods and rotation directions are held in a memory such as a RAM. As shown in FIG. 9, none of the partial periods P (n) to P (n-6) is a saturated partial period (there is a speed absolute value greater than or equal to a predetermined value), and the rotational direction is the same direction (FIG. 9). (1) The current vehicle speed is calculated by performing a high-precision acceleration compensation calculation using seven partial periods.

また、最新の2つの部分周期P(n)及びP(n−1)(ここで「2つ」は一例で他の値であっても良い。)については同方向回転で飽和部分周期でないが、それ以外の部分に回転方向の反転があったり飽和部分周期がある場合には、(2)最新の2つの部分周期を用いて加速度補償演算を行って現在車速を算出する。   Further, although the latest two partial periods P (n) and P (n−1) (here, “two” may be another value as an example), the rotation is the same direction and is not a saturated partial period. If there is a reversal of the rotational direction in other parts or there is a saturated partial period, (2) the current vehicle speed is calculated by performing an acceleration compensation calculation using the latest two partial periods.

さらに、最新の2つの部分周期P(n)及びP(n−1)(ここで「2つ」は一例で他の値であっても良い。)の少なくともいずれかで、回転方向の反転が生じているか又は飽和部分周期である場合には、(3)最新の1つの部分周期のみを用いて現在車速を算出する。   Furthermore, in at least one of the latest two partial periods P (n) and P (n−1) (here, “two” may be another value as an example), the rotation direction is reversed. If it occurs or is a saturated partial period, (3) the current vehicle speed is calculated using only the latest partial period.

図10に示すように、(A)及び(B)の状態の場合には(1)の処理を行う。また、(C)乃至(F)のように、P(n−1)及びP(n)については非飽和部分周期であり且つ回転方向が同一である場合には、(2)の処理を行う。(G)乃至(I)の場合には、P(n−1)もしくはP(n)において飽和部分周期となっているか又は回転方向の反転が検出されているので、(3)の処理を行う。   As shown in FIG. 10, in the cases of (A) and (B), the process (1) is performed. Further, as in (C) to (F), when P (n−1) and P (n) are unsaturated partial periods and have the same rotation direction, the process of (2) is performed. . In the case of (G) to (I), P (n-1) or P (n) has a saturated partial period or the inversion of the rotation direction is detected, so the process of (3) is performed. .

(1)高精度加速度補償演算付き現在車速算出
この場合、加速度補償後周期を以下のように算出する。
加速度補償後周期=定常速度項+第1補正項+第2補正項
(1) Current vehicle speed calculation with high-precision acceleration compensation calculation In this case, the post-acceleration compensation period is calculated as follows.
Cycle after acceleration compensation = steady speed term + first correction term + second correction term

定常速度項は、以下のように算出される。
定常速度項=P(n)+P(n-1)+P(n-2)+P(n-3)+P(n-4)+P(n-5)
このようにホール信号の1周期分の部分周期の総和となっている。
The steady speed term is calculated as follows.
Steady speed term = P (n) + P (n-1) + P (n-2) + P (n-3) + P (n-4) + P (n-5)
In this way, the sum of partial periods corresponding to one period of the Hall signal is obtained.

また、第1補正項は、以下のように表される。
第1補正項=(6/2+1/2)×{P(n)−P(n-6)}/6
={P(n)−P(n-6)}×(7/12)
上記の「6/2」は6部分周期分の平均遅延であって、速度検出遅延分を表す。また、「1/2」は、検出後即刻出力され、次回パルスによる出力更新までホールドされるPWM出力の平均遅延であって、制御遅延分を表す。すなわち、第1補正項はパルス周期に比例した遅延成分を表す。
The first correction term is expressed as follows.
First correction term = (6/2 + 1/2) × {P (n) −P (n−6)} / 6
= {P (n) -P (n-6)} × (7/12)
The above “6/2” is an average delay for six partial periods and represents a speed detection delay. “1/2” is an average delay of the PWM output that is output immediately after detection and is held until the output is updated by the next pulse, and represents a control delay. That is, the first correction term represents a delay component proportional to the pulse period.

さらに、第2補正項は、以下のように表される。
第2補正項={P(n)−P(n-6)}×{Lf×周期カウント周波数(=定数)/(定常速度項の値)}
遅延時間Lf(=フレームレイテンシ)は、例えば10m秒であり、第2補正項では、ホール信号の1周期に換算するため定常速度項の値(P(n)+P(n-1)+P(n-2)+P(n-3)+P(n-4)+P(n-5) )で除している。
Further, the second correction term is expressed as follows.
Second correction term = {P (n) −P (n−6)} × {Lf × period count frequency (= constant) / (value of steady speed term)}
The delay time Lf (= frame latency) is, for example, 10 msec. In the second correction term, the value of the steady speed term (P (n) + P (n−1) + P (n) is converted into one period of the Hall signal. -2) + P (n-3) + P (n-4) + P (n-5)).

遅延時間Lfは、具体的には以下のように決められる。
Lf={Kfl/フレーム周波数}秒
Kfl=等価遅延フレーム数
=ホール信号からPWMに反映するまでの平均遅延0.5フレーム
+PWMの1フレーム間維持による平均遅延0.5フレーム
+計算遅延αフレーム
=1+α
0≦Kfl<2
標準期待値=1+α(αは計算などの遅延分)
このように、Kflを調整可能定数としておく。
Specifically, the delay time Lf is determined as follows.
Lf = {Kfl / frame frequency} seconds Kfl = number of equivalent delay frames = average delay 0.5 frame from reflection of the Hall signal to PWM + average delay 0.5 frame by maintaining one PWM frame + calculation delay α frame = 1 + α
0 ≦ Kfl <2
Standard expectation value = 1 + α (α is the delay for calculation, etc.)
Thus, Kfl is set as an adjustable constant.

加速度補償後周期が得られれば、
1/(加速度補償後周期×1回転当りのホール周期の数)
によって回転数が得られる。さらにモータ駆動輪の周長を乗ずれば、車速が得られる。
If the period after acceleration compensation is obtained,
1 / (cycle after acceleration compensation x number of hall cycles per rotation)
The rotational speed is obtained by. Further, the vehicle speed can be obtained by multiplying the circumference of the motor drive wheel.

なお、本実施の形態では、{P(n)−P(n−6)}というように最新の部分周期からホール信号1周期前の部分周期の差(変化量)を平均加速として算出しているが、他の部分周期によって加速度を算出するようにしても良い。   In the present embodiment, the difference (change amount) of the partial period from the latest partial period to one period before the Hall signal is calculated as an average acceleration, such as {P (n) -P (n-6)}. However, the acceleration may be calculated by another partial period.

(2)加速度補償演算付き現在車速算出
(2)の場合にはP(n)及びP(n−1)のみが正常時のデータなので、以下のように算出する。
加速度補償後周期=P(n)×6+(P(n)−P(n−1))×6
=6(2P(n)−P(n−1))
本実施の形態では(P(n)−P(n−1))という部分周期の変化量を平均加速として算出している。
(2) Current vehicle speed calculation with acceleration compensation calculation
In the case of (2), since only P (n) and P (n-1) are normal data, calculation is performed as follows.
Cycle after acceleration compensation = P (n) × 6 + (P (n) −P (n−1)) × 6
= 6 (2P (n) -P (n-1))
In the present embodiment, the change amount of the partial period of (P (n) −P (n−1)) is calculated as the average acceleration.

加速度補償後周期が得られれば、
1/(加速度補償後周期×1回転当りのホール周期の数)
によって回転数が得られる。さらにモータ駆動輪の周長を乗ずれば、車速が得られる。
If the period after acceleration compensation is obtained,
1 / (cycle after acceleration compensation x number of hall cycles per rotation)
The rotational speed is obtained by. Further, the vehicle speed can be obtained by multiplying the circumference of the motor drive wheel.

(3)現在車速の算出
本実施の形態では、(3)のような状態の場合には、以下のようにして周期を算出する。加速度補償は行わない。このとき、P(n)自身が飽和周期の場合、またはP(n)自身の期間で反転が生じている場合、P(n)として飽和周期を使用する。
周期=P(n)×6
このように周期が得られれば、
1/(周期×1回転当りのホール周期の数)
によって回転数が得られる。さらにモータ駆動輪の周長を乗ずれば、車速が得られる。
(3) Calculation of the current vehicle speed In the present embodiment, in the state as shown in (3), the cycle is calculated as follows. Acceleration compensation is not performed. At this time, when P (n) itself is in the saturation period, or when inversion occurs in the period of P (n) itself, the saturation period is used as P (n).
Period = P (n) × 6
If the period is obtained in this way,
1 / (period x number of hole periods per revolution)
The rotational speed is obtained by. Further, the vehicle speed can be obtained by multiplying the circumference of the motor drive wheel.

このように、本実施の形態では、上で述べたようにホール信号のエッジを用いた時刻測定に基づき現在車速を算出しているため、フィードバック法の電流検出に比べて、きわめて高精度且つノイズの影響を受けることなく測定することができる。   As described above, in the present embodiment, the current vehicle speed is calculated based on the time measurement using the edge of the hall signal as described above. It is possible to measure without being affected by.

したがって、モータ駆動制御装置102によれば、従来例のように所定時間や一定周期分の遅れを生じることなく、モータに駆動制御が届く時点のリアルタイムに即した周期を計算して利用しているため、ペダル速度の変化に迅速に対応することができる。これにより、車両の速度が急激に変化する急発進動作や急停止動作を行った場合にも、速度演算結果が実際にモータに駆動信号が届く時点での現在速度と大きくずれることがなく、的確なモータ駆動制御を行うことができ、従来のようにモータ106に過大電流が流れることがなく、過大電流による回路の破損が生じたり、急激な動作変化による事故が生じることがない。   Therefore, according to the motor drive control device 102, a period in accordance with the real time at which the drive control reaches the motor is calculated and used without causing a delay of a predetermined time or a fixed period as in the conventional example. Therefore, it is possible to respond quickly to changes in pedal speed. As a result, even when a sudden start operation or a sudden stop operation in which the vehicle speed changes rapidly, the speed calculation result is not significantly different from the current speed when the drive signal actually reaches the motor. Thus, the motor 106 can be controlled without excessive current flowing through the motor 106 as in the prior art, and the circuit is not damaged by the excessive current, or an accident due to a sudden change in operation does not occur.

[実施の形態2]
第1の実施の形態ではホール信号により現在車速の算出を行っているので、ホール信号を出力するホール素子に故障が発生していると問題である。従って、図11に示すように、部分周期検出部311からの部分周期の出力を用いてエラー検出を行うエラー検出部360を設ける。エラー検出出力がなされた場合には、制御部300においてエラー対応処理を実施する。例えば、ペダル回転センサの出力から推定される車速をベースに制御を行うようにしても良い。さらに、警告表示を操作パネル105に行うことによって、修理を促すようにしても良い。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, since the current vehicle speed is calculated based on the hall signal, there is a problem if a malfunction occurs in the hall element that outputs the hall signal. Therefore, as shown in FIG. 11, an error detection unit 360 that performs error detection using the partial cycle output from the partial cycle detection unit 311 is provided. When an error detection output is made, the control unit 300 performs error handling processing. For example, the control may be performed based on the vehicle speed estimated from the output of the pedal rotation sensor. Further, repair may be urged by performing a warning display on the operation panel 105.

本実施の形態におけるエラー検出部360は、第1の方法として、以下の判定式にてエラーを判定する。
判定値={(P(n)+P(n-6))/2}/{(P(n)+P(n-1)+P(n-2)+P(n-3)+P(n-4)+P(n-5))/6}
As a first method, the error detection unit 360 in this embodiment determines an error using the following determination formula.
Determination value = {(P (n) + P (n-6)) / 2} / {(P (n) + P (n-1) + P (n-2) + P (n-3) + P (n-4) + P (n-5)) / 6}

すなわち、ホール信号1周期分の平均部分周期に対する{(P(n)+P(n-6))/2}の比率を算出する。{(P(n)+P(n-6))/2}は、最新の部分周期と、当該最新の部分周期からホール信号1周期分前の部分周期との平均である。但し、単純な平均ではなく、加重平均であっても良い。   That is, the ratio of {(P (n) + P (n-6)) / 2} to the average partial period for one hall signal period is calculated. {(P (n) + P (n-6)) / 2} is the average of the latest partial period and the partial period one hall signal before the latest partial period. However, a weighted average may be used instead of a simple average.

この判定値が例えば1±0.1の許容範囲内に入らなければエラーと判定する。   If this determination value does not fall within the allowable range of 1 ± 0.1, for example, an error is determined.

さらに精度良くエラー検出を行う第2の方法としては、加速度補償を含む以下のような判定式を用いる。
判定値={(7/12)×P(n)+(5/12)×P(n-6)}/[{P(n)+P(n-1)+P(n-2)+P(n-3)+P(n-4)+P(n-5)}/6]
As a second method for detecting an error with higher accuracy, the following determination formula including acceleration compensation is used.
Determination value = {(7/12) × P (n) + (5/12) × P (n−6)} / [{P (n) + P (n−1) + P (n−2) + P (n -3) + P (n-4) + P (n-5)} / 6]

この判定式の分母における6部分周期平均はその検出平均遅延が3部分周期となるが、分子の2部分周期の平均遅延は(0.5+6.5)/2=3.5部分周期となり、分母と0.5周期のずれが生ずる。定速度時はそれで問題ないが、加減速中はその時間差分だけずれることになるため、そのずれ分を加速補償して分母と同じ3部分周期前の周期が得られるよう、P(n)とP(n−6)の内分比を3:3から3.5:2.5に替えてある。すなわち、7/12と5/12が重みとして用いられている。   The average of 6 partial periods in the denominator of this judgment formula has a detection average delay of 3 partial periods, but the average delay of 2 partial periods of the numerator is (0.5 + 6.5) /2=3.5 partial periods. And a shift of 0.5 period occurs. At constant speed, there is no problem, but during acceleration / deceleration, the time difference is shifted. Therefore, P (n) and P (n) The internal ratio of P (n-6) is changed from 3: 3 to 3.5: 2.5. That is, 7/12 and 5/12 are used as weights.

第1の方法及び第2の方法でも、例えば1秒など所定時間エラーが継続した場合に、エラー出力を行う。   Even in the first method and the second method, an error is output when an error continues for a predetermined time such as 1 second.

本実施の形態では、モータ106の回転センサから出力されるホール信号を用いて回転センサのエラー発生や回転センサの故障の判定を行っているので、ホール信号の断線や異常周期などに対処可能となる。   In the present embodiment, the Hall signal output from the rotation sensor of the motor 106 is used to determine whether a rotation sensor error has occurred or the rotation sensor has failed. Become.

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、制御部300の構成については、ハードウエアで実装してもプログラムとプロセッサの組み合わせで実装しても良い。上で述べた機能ブロック構成は一例であって、必ずしも実際の回路モジュール構成やプログラムモジュール構成と一致しない場合がある。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. For example, the configuration of the control unit 300 may be implemented by hardware or a combination of a program and a processor. The functional block configuration described above is an example, and may not necessarily match the actual circuit module configuration or program module configuration.

また、上で述べた実施の形態では、モータ106の回転に応じて電気角120°位相がずれた3つのホール信号(Hall-U,Hall-V,Hall-W)を前提にした処理の説明を行ったが、位相がずれた2つ以上の任意の数の位相検出信号を出力する任意の種類の回転センサを用いて、上記と同様の処理を行ってもよい。   Further, in the above-described embodiment, the description of the processing based on three Hall signals (Hall-U, Hall-V, Hall-W) whose electric angle is shifted by 120 ° in accordance with the rotation of the motor 106 is performed. However, the same processing as described above may be performed using any type of rotation sensor that outputs two or more arbitrary number of phase detection signals that are out of phase.

また、上ではPWM制御の例を示したが、必ずしもPWM制御でなくても良い。PNM(Pulse Number Modulation)やPDM(Pulse Density Modulation)や1ビットアンプその他の方式で行うようにしても良い。   Moreover, although the example of PWM control was shown above, it does not necessarily need to be PWM control. PNM (Pulse Number Modulation), PDM (Pulse Density Modulation), 1-bit amplifier, or other methods may be used.

また、上記モータ駆動制御装置は、電動アシスト自転車以外にも、電動オートバイ、電気自動車、ハイブリッド自動車、電車、エレベータ、エスカレータなどを含む電動車両、およびその他電動機駆動においてモータ駆動制御を行う装置に適用可能である。   The motor drive control device can be applied to an electric vehicle including an electric motorcycle, an electric vehicle, a hybrid vehicle, a train, an elevator, an escalator, and other devices that perform motor drive control in an electric motor drive in addition to an electric assist bicycle. It is.

101 二次電池
102 モータ駆動制御装置
103 トルクセンサ
104 ブレーキセンサ
105 操作パネル
106 モータ
300 制御部
400 駆動部
410 駆動制御回路
420 ドライブ回路
310 車速算出部
320 第2デューティー比換算部
330 第1デューティー比換算部
350 目標トルク算出部
311 部分周期検出部
312 現在車速算出部
360 エラー検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Secondary battery 102 Motor drive control apparatus 103 Torque sensor 104 Brake sensor 105 Operation panel 106 Motor 300 Control part 400 Drive part 410 Drive control circuit 420 Drive circuit 310 Vehicle speed calculation part 320 2nd duty ratio conversion part 330 1st duty ratio conversion Unit 350 target torque calculation unit 311 partial period detection unit 312 current vehicle speed calculation unit 360 error detection unit

Claims (3)

モータの回転センサから受信し且つ当該モータの回転位相に応じて複数のフェーズに分割可能である周期的な信号を受信して、前記複数のフェーズの各々について時間を計測する計測部と、
前記計測部により計測された前記複数のフェーズの各々についての時間を用いて、前記信号の1周期分の時間から求められる1フェーズ分の平均時間と、前記複数のフェーズのうちのあるフェーズの時間と当該あるフェーズから前記信号の1周期前の対応するフェーズの時間との平均又は加重平均とを比較して、所定の条件を満たす場合に前記回転センサのエラーを出力する判定部と、
を有する制御装置。
A measurement unit that receives a periodic signal that is received from the rotation sensor of the motor and can be divided into a plurality of phases according to the rotation phase of the motor, and measures time for each of the plurality of phases;
Using the time for each of the plurality of phases measured by the measurement unit, the average time for one phase obtained from the time for one cycle of the signal, and the time of a phase of the plurality of phases And a determination unit that outputs an error of the rotation sensor when a predetermined condition is satisfied by comparing an average or a weighted average with a corresponding phase time one cycle before the signal from the certain phase,
Control device.
前記判定部が、
前記平均時間と前記平均又は加重平均との比が所定範囲内であるか判断する
請求項1記載の制御装置。
The determination unit is
The control device according to claim 1, wherein it is determined whether a ratio between the average time and the average or weighted average is within a predetermined range.
前記判定部は、前記所定の条件を満たす状態が所定時間継続した場合にエラーを出力する
請求項1又は2記載の制御装置。
The control device according to claim 1, wherein the determination unit outputs an error when a state satisfying the predetermined condition continues for a predetermined time.
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