TWI533590B - Motor drive control device - Google Patents

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TWI533590B
TWI533590B TW102112916A TW102112916A TWI533590B TW I533590 B TWI533590 B TW I533590B TW 102112916 A TW102112916 A TW 102112916A TW 102112916 A TW102112916 A TW 102112916A TW I533590 B TWI533590 B TW I533590B
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torque
speed
assist
pedal
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TW102112916A
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Inventor
Masato Tanaka
Kazuo Asanuma
Yasuo Hosaka
Hirokazu Shirakawa
Original Assignee
Microspace Corp
Taiyo Yuden Kk
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Publication date
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    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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Description

馬達驅動控制裝置
本發明係關於一種包括馬達之自行車等所謂之電動助力車之馬達驅動控制裝置。
電動助力自行車之動力傳遞系統存在如圖1至圖5所示之樣式(pattern)。於該等樣式中，於後輪齒輪(稱為R齒輪)中內置單向離合器(one-way clutch)。又，根據馬達之扭矩及速度特性，有設置減速器之情況，亦有不設置減速器之情況。
圖1表示於將馬達之扭矩傳遞至後輪之傳遞系統與將踏板之扭矩傳遞至後輪之傳遞系統中共有變速器之第1樣式。第1樣式係踏板與馬達驅動相同之前齒輪(稱為F齒輪)之形式，前輪不受驅動。
圖2表示於將馬達之扭矩傳遞至後輪之傳遞系統與將踏板之扭矩傳遞至後輪之傳遞系統中共有變速器之第2樣式。第2樣式亦為利用馬達驅動由踏板所驅動之鏈條之中間齒輪之形式。再者，於本樣式中，前輪亦不受驅動。
圖3表示於將馬達之扭矩傳遞至後輪之傳遞系統與將踏板之扭矩傳遞至後輪之傳遞系統中共有變速器之第3樣式。第3樣式係經由2根鏈條而利用踏板及馬達驅動後輪之形式。再者，於本樣式中，前輪亦不受驅動。
圖4表示僅於來自踏板之驅動路徑中插入有變速器之第1樣式。於該樣式中，後輪內置馬達驅動變速器後之後輪輪轂(相當於圖4中之 黑圓點)。於該樣式中，由於在較內置於R齒輪中之單向離合器靠後輪側處，進行後輪內置馬達之驅動，故而可使用電磁煞車(Electro-magnetic brakes)。再者，於本樣式中，前輪亦不受驅動。
圖5表示僅於來自踏板之驅動路徑中插入有變速器之第2樣式。於該樣式中，馬達驅動前輪。而且，由於前輪側無單向離合器，故而可使用電磁煞車。
於圖1至圖3所示之樣式中，由於踏板輸入扭矩、馬達之助力馬達扭矩一起通過變速器驅動後輪，故而即便變速位置、即變速比發生改變，馬達對驅動輪進行驅動之扭矩相對於踏板對驅動輪(此處為後輪)進行驅動之扭矩之比、即助力比亦不會發生變化。但，於所有該等樣式中，由於踏板輸入扭矩及助力馬達扭矩均通過R齒輪，故而通過設置於R齒輪內之單向離合器。因此，加速方向之扭矩自馬達傳遞至後輪，而成為反向扭矩之電磁煞車方向之扭矩並未得到傳遞。即，於該等樣式之情形時，無法施加包括電力再生煞車之電磁煞車。
另一方面，於圖4及圖5所示之樣式中，由於馬達之扭矩直接傳遞至內置於R齒輪中之單向離合器後、或直接傳遞至前輪，故而可施加包括電力再生煞車之電磁煞車。然而，於該等樣式之情形時，亦會產生如下異常。
再者，以下，假定變速器為3速變速器，變速位置之H位置(高速側)之變速比為4/3，M位置(標準)之變速比為1，L位置(低速側)之變速比為3/4而進行說明。
具體而言，若無論變速比如何，相對於相同踏板輸入扭矩，均賦予相同助力馬達扭矩，則於H位置，踏板輸入扭矩相對於標準成為變速比4/3之倒數即3/4倍而傳遞至後輪，與此相對，由於助力馬達扭矩不通過變速器而直接驅動前輪或後輪，故而仍為標準。因此，助力比成為標準之1/(3/4)=4/3倍。另一方面，於L位置，相反地，助力比 成為標準之1/(4/3)=3/4倍。
於使用L位置時，雖然為出發加速時或爬坡時等高負載狀態，但相反地助力比會變低，於多為低負載之H位置時，相反地助力比會變大。
而且，有因法律規定等原因而將最大助力比規定為車速之函數之情況。例如於日本之法律下，存在如圖6所示之平均助力比(於助力比具有波動變動週期之情形時，表示該波動變動週期中之平均助力比)之限制。即，最大平均助力比於時速為10Km之前為2，若時速為10Km以上且時速為24Km以下，則規定為如下之曲線：於時速為24Km時最大平均助力比成為「0」之前線性地減少。
又，於此種情形時，以助力比變大之H位置為基準，而涵蓋於法律規定範圍內，於M位置及L位置時，無法在法律規定之最大範圍內加以利用。
於該例中，H位置與L位置之間之平均助力比之開度成為(3/4)/(4/3)=(9/16)倍。即便於假設以於H位置時成為最大容許平均助力比、即「2」之方式進行設定之情形時，於L位置，亦成為「9/8」(=2＊9/16)，只能將平均助力比設定於法律規定之一半強程度之範圍內。
如圖7模式性地所示，於M位置之平均助力比為3/2之情形時，H位置之平均助力比成為2，L位置之平均助力比成為9/8。另一方面，於M位置之平均助力比為1之情形時，H位置之平均助力比成為4/3，L位置之平均助力比成為3/4。
如此，本來利用者設定為L位置而期待較大之助力馬達扭矩之情形，卻存在助力比變小而無法有效地使用馬達之驅動力之問題。
再者，大體上，於如圖1所示之樣式之動力傳遞系統之帶馬達之交通工具中，若於使變速機構保持為高速段之狀態下以低速行駛，將 會於馬達之效率不高之區域中使用，將該情況視為問題，為催促駕駛者進行向與行駛速度相適之變速段之變速，而公開有一種以使電動馬達相對於人力驅動力之比率於高速段減小且於低速段增大之方式進行控制之技術。藉此，若欲於高速段下以低速行駛，則馬達之輔助率變小，而人力驅動變大。即，於使駕駛者感到異常後，促使變速，若實際上得到變速，則於低速段可獲得較大比率之輔助。又，由於採用如圖1所示之樣式之動力傳遞系統，故而未考察於如圖4及圖5所示之樣式之動力傳遞系統中進行此種比率設定。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3190491號公報
因此，本發明之目的在於適當地控制電動助力車之助力比，該電動助力車包括變速器及馬達，且馬達之驅動轉數與踏板之驅動轉數之比根據變速器之變速比之變化而變化。
本發明之第1態樣之馬達驅動控制裝置係電動助力車之馬達驅動控制裝置，該電動助力車包括變速器及馬達，且馬達之驅動轉數與踏板之驅動轉數之第1比根據變速器之變速比之變化而變化。而且，該馬達驅動控制裝置包括：變速比獲取部，其獲取變速器之變速比；及運算部，其根據變速比獲取部所獲取之變速比，由踏板輸入扭矩而算出馬達之驅動扭矩之目標值即助力扭矩。
於上述電動助力車中，由於有第1比向與控制方向相反之方向變化之情況，故而於算出助力扭矩時係於考慮上述電動助力車之特性之基礎上進行控制。
即，於上述電動助力車係於變速器之變速比向高速側變化時，第1比變高，於變速比向低速側變化時，第1比變低之電動助力車之情形時，上述運算部亦可根據變速比，反向地導入變速器對根據助力扭矩而驅動之馬達之驅動扭矩之作用，從而算出助力扭矩。藉此，可於考慮如上所述之電動助力車中之變速器之影響之基礎上，發揮適當之馬達驅動扭矩。
又，上述運算部亦可於變速比設定為高速側時，將第2比以低於變速比設定為低速側的情形之方式設定，且利用該第2比算出助力扭矩；上述第2比為表示助力扭矩之1週期平均之平均助力扭矩相對於表示踏板輸入扭矩之1週期平均之平均踏板輸入扭矩之比。藉此，能夠以於進一步需要助力之狀態、例如低速側之變速比之情形時提供更多助力之方式，算出助力扭矩。
上述運算部亦能夠將上述第2比以與利用-1以下之冪數對變速比求冪所得之值成比例之方式設定。藉此，可提供與進一步需要助力之狀態相適之助力。
又，上述運算部亦可利用對上述第2比另行設定之第2比之上限值而限制第2比。其係為了應對法令等之限制。
進而，上述運算部亦能夠將上述第2比以與利用小於-1之冪數對變速比求冪所得之值成比例之方式設定，利用與變速比成反比之第3比與相應於車速之限制值之積(即上限)，而限制第2比。藉此，於任一變速比之情形時，均可於上限以下之範圍內，利用上述第2比算出助力扭矩。
又，上述運算部亦可使合計驅動力之週期性變動之程度根據上述變速比而變化，其中上述合計驅動力係由包括週期性之扭矩變動之踏板輸入扭矩而得之車輪驅動力與由助力扭矩而得之車輪驅動力之合計驅動力。例如可根據利用變速比推測出之負載，形成適當之助力。
又，上述運算部亦可根據變速比而決定將使踏板輸入扭矩平滑化所得之平滑化踏板輸入扭矩與踏板輸入扭矩之差相乘之係數，且由上述差與上述係數之積、及平滑化踏板輸入扭矩與第2比之積之和，算出助力扭矩。藉此，可算出考慮踏板輸入扭矩之波動之基礎上之適當之助力扭矩。即，於容易受到踏板輸入扭矩之波動之影響之爬坡時等，可根據變速比，有效地形成助力。
又，上述係數亦可於變速比設定為高速側時，以低於變速比設定為低速側的情形之方式設定。藉此，於爬坡時等需要助力之狀態下，設定與變速比相應之係數。
又，亦可於變速比獲取部無法獲取變速比之狀態(例如暫時或過渡狀態)下，基於最高速之情形時之變速比，設定上述上限值，或基於最高速之情形時之變速比，設定算出第3比時之上述變速比。藉此，可注意到安全且符合法律制約等。
進而，上述運算部於變速比獲取部無法獲取變速比之情形時，於停止時或車速未達特定值、且踏板輸入扭矩自0或微小之值開始增加之狀態下，設為中間或較該中間更低之特定變速比而算出助力扭矩。其原因在於此種狀態為需要相對較多之助力之狀態。
又，上述運算部亦可於變速比獲取部無法獲取變速比之狀態下，繼續使用最近獲取之變速比。例如，若於行駛過程中，藉此亦可使駕駛者不會有不協調感而形成助力。
本發明之第2態樣之馬達驅動控制裝置係電動助力車之馬達驅動控制裝置，該電動助力車包括變速器及馬達，且馬達之驅動轉數與踏板之驅動轉數之第1比根據變速器之變速比之變化而變化。而且，本馬達驅動控制裝置包括：控制部，其於滿足包括處於踏板輸入扭矩自0或微小之值開始增加後之特定時間內之條件之情形時，假定較中間低之變速比，於不滿足上述條件後，假定中間或較該中間更高之變速 比；及運算部，其根據所假定之變速比，由踏板輸入扭矩而算出馬達之驅動扭矩之目標值即助力扭矩。
藉此，即便於無法獲得變速器之變速比之情形時，亦可根據變速比形成適當之助力。尤其於滿足上述條件之情形時為需要助力之狀態。
於上述電動助力車中，由於有第1比向與控制方向相反之方向變化之情況，故而於算出助力扭矩時，於考慮上述自行車之特性之基礎上進行控制。
即，上述電動助力車可為如下之自行車：於變速器之變速比向高速側變化時，第1比變高，於變速比向低速側變化時，第1比變低，且於該情形時，上述控制部輸出修正係數，且上述運算部利用上述修正係數而修正第2比；上述修正係數設定為根據所假定之變速比，反向地導入變速器對根據助力扭矩而驅動之馬達之驅動扭矩之作用；上述第2比為表示助力扭矩之1週期平均之平均助力扭矩相對於表示踏板輸入扭矩之1週期平均之平均踏板輸入扭矩之比。藉此，可於考慮如上所述之自行車中之變速器之影響之基礎上，發揮適當之馬達驅動扭矩。
進而，上述運算部亦能於變速比假定為高速側時，將第2比以低於變速比假定為低速側的情形之方式設定，且利用第2比算出助力扭矩；上述第2比為表示助力扭矩之1週期平均之平均助力扭矩相對於表示踏板輸入扭矩之1週期平均之平均踏板輸入扭矩之比。藉此，能夠以於進一步需要助力之狀態、例如低速側之變速比之情形時可提供更多助力之方式，算出助力扭矩。
再者，亦有上述條件進而包括車速未達特定值之條件之情況。其原因在於此種情況亦為需要助力之狀態。
又，上述運算部利用為第2比且基於最高速之變速比而設定之上 限值，限制第2比，其中上述第2比為表示助力扭矩之1週期平均之平均助力扭矩相對於表示踏板輸入扭矩之1週期平均之平均踏板輸入扭矩之比。其原因在於：由於變速比為假定，故而考慮到安全，要對第2比加以限制。再者，可製作用以使微處理器實施如上所述之處理之程式，該程式例如可儲存於軟碟、CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory，唯讀光碟記憶體)等光碟、磁光碟、半導體記憶體(例如ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體))、硬碟等電腦可讀取之記憶媒體或記憶裝置中。再者，處理中途之資料暫時保管於RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等記憶裝置中。
根據一觀點，可適當地控制如下之自行車之馬達驅動，即，包括變速器及馬達，且踏板輸入扭矩與馬達之驅動扭矩之比根據變速器之變速比之變化而變化。
1‧‧‧帶馬達之自行車
101‧‧‧二次電池
102‧‧‧馬達驅動控制器
103‧‧‧扭矩感測器
104‧‧‧煞車感測器
105‧‧‧馬達
106‧‧‧操作面板
107‧‧‧檢測電阻
108‧‧‧踏板旋轉感測器
1020‧‧‧控制器
1021‧‧‧運算部
1022‧‧‧踏板旋轉輸入部
1023‧‧‧電流檢測部
1024‧‧‧車速輸入部
1025‧‧‧可變延遲電路
1026‧‧‧馬達驅動時序生成部
1027‧‧‧扭矩輸入部
1028‧‧‧煞車輸入部
1029‧‧‧AD輸入部
1030‧‧‧FET橋
1201‧‧‧再生煞車目標扭矩運算部
1202‧‧‧再生有效化部
1203‧‧‧驅動扭矩目標運算部
1203b‧‧‧驅動扭矩目標運算部
1203c‧‧‧驅動扭矩目標運算部
1204‧‧‧助力有效化部
1206‧‧‧加法運算部
1211‧‧‧第1占空比換算部
1212‧‧‧扭矩轉換率限制部
1213‧‧‧第2占空比換算部
1215‧‧‧速度轉換率限制部
1216‧‧‧加法運算部
1217‧‧‧PWM碼生成部
3001‧‧‧平滑化部
3002‧‧‧乘法運算器
3003‧‧‧執行助力比決定部
3003b‧‧‧執行助力比決定部
3003c‧‧‧執行助力比決定部
3004‧‧‧變速比控制部
3005‧‧‧變速比獲取部
3006‧‧‧平滑率控制部
3101‧‧‧平滑化部
3102‧‧‧乘法運算器
3103‧‧‧加法運算器
3104‧‧‧加法運算器
3105‧‧‧乘法運算器
3106‧‧‧控制部
3107‧‧‧乘法運算部
3108‧‧‧車速降額部
3109‧‧‧限制函數輸出部
3110‧‧‧最小值選擇部
3301‧‧‧限制函數輸出部
3302‧‧‧乘法運算器
3303‧‧‧乘法運算器
3304‧‧‧助力比修正係數選擇器
3305‧‧‧乘法運算器
3306‧‧‧助力比上限修正係數選擇器
3307‧‧‧最小值選擇部
3308‧‧‧乘法運算器
3309‧‧‧乘法運算器
3601‧‧‧平滑率控制係數選擇器
3602‧‧‧降額部
3603‧‧‧平滑化部
3604‧‧‧乘法運算器
3605‧‧‧加法運算器
3606‧‧‧乘法運算器
3607‧‧‧加法運算器
5001‧‧‧曲線
5002‧‧‧曲線
10211‧‧‧記憶體
11201‧‧‧再生煞車目標扭矩運算部
11202‧‧‧再生有效化部
11203‧‧‧驅動扭矩目標運算部
11204‧‧‧助力有效化部
11206‧‧‧加法運算部
11251‧‧‧相當扭矩轉換部
11252‧‧‧加法運算部
11253‧‧‧環路濾波部
11254‧‧‧PWM碼生成部
11255‧‧‧扭矩轉換率限制部
圖1係用以說明動力傳遞系統之一例之圖。
圖2係用以說明動力傳遞系統之一例之圖。
圖3係用以說明動力傳遞系統之一例之圖。
圖4係用以說明動力傳遞系統之一例之圖。
圖5係用以說明動力傳遞系統之一例之圖。
圖6係用以說明先前技術之圖。
圖7係用以說明先前技術之圖。
圖8係表示帶馬達之電動助力車之一例之圖。
圖9係與馬達驅動控制器相關之功能方塊圖。
圖10(a)至(l)係用以說明馬達驅動之基本動作之波形圖。
圖11係運算部之功能方塊圖。
圖12係第1實施形態之驅動扭矩目標運算部之功能方塊圖。
圖13係第1實施形態之執行助力比決定部之功能方塊圖。
圖14係表示第1實施形態之降額函數之一例之圖。
圖15係表示經過第1實施形態之處理而得之平均助力比之圖。
圖16係表示經過第2實施形態之處理而得之平均助力比之圖。
圖17係第3實施形態之執行助力比決定部之功能方塊圖。
圖18係表示經過第3實施形態之處理而得之平均助力比之圖。
圖19係第4實施形態之執行助力比決定部之功能方塊圖。
圖20係表示經過第4實施形態之處理而得之平均助力比之圖。
圖21係第5實施形態之驅動扭矩目標運算部之功能方塊圖。
圖22係第5實施形態之平滑率控制部之功能方塊圖。
圖23係表示合計平滑率之一例之圖。
圖24係表示合計平滑率之一例之圖。
圖25係用以解說合計平滑率與合計扭矩之關係之圖。
圖26係用以解說合計平滑率與合計扭矩之關係之圖。
圖27係用以解說合計平滑率與合計扭矩之關係之圖。
圖28(a)至(g)係用以說明於第6實施形態中變速比暫時不明之情形時之控制之圖。
圖29係第7實施形態中之驅動扭矩目標運算部之功能方塊圖。
圖30係用以說明車速降額部輸出之合計平滑率之圖。
圖31(a)至(g)係表示第7實施形態之行駛例之圖。
圖32係用以說明其他實施形態之功能方塊圖。
[實施形態1]
圖8係表示本實施形態中之帶馬達之自行車之一例之外觀圖。該帶馬達之自行車1例如具有如圖5之樣式之動力傳遞系統，且係經由鏈條而將曲柄軸與後輪連結之普通之後輪驅動型自行車。再者，該帶馬 達之自行車1為如下電動助力車，即，包括變速器及馬達，且踏板輸入扭矩與馬達之驅動扭矩之比根據變速器之變速比之變化而變化。又，亦為如下電動助力車，即，包括變速器及馬達，且馬達之驅動轉數與踏板之驅動轉數之比根據變速器之變速比之變化而變化。
而且，帶馬達之自行車1搭載有馬達驅動裝置。馬達驅動裝置包括二次電池101、馬達驅動控制器102、扭矩感測器103、煞車感測器104、馬達105、操作面板106、及踏板旋轉感測器108。
二次電池101例如為供給最大電壓(充滿電時之電壓)為24V之鋰離子二次電池，亦可為其他種類之電池、例如鋰離子聚合物二次電池、鎳氫蓄電池等。
扭矩感測器103設置於安裝在曲柄軸之輪上，檢測搭乘者對踏板之踏力，且將該檢測結果輸出至馬達驅動控制器102。同樣的，踏板旋轉感測器108亦與扭矩感測器103同樣地設置於安裝在曲柄軸之輪上，且將與旋轉相應之信號輸出至馬達驅動控制器102。
煞車感測器104包括磁鐵及周知之舌簧開關。磁鐵於固定煞車桿並且供煞車索通過之框體內，固定於連結於煞車桿之煞車索上。於用手握住煞車桿時，使舌簧開關成為接通狀態。又，舌簧開關固定於框體內。該舌簧開關之導通信號被發送至馬達驅動控制器102。
馬達105例如為周知之三相直流無刷馬達，例如安裝於帶馬達之自行車1之前輪。馬達105使前輪旋轉，並且以轉子根據前輪之旋轉而旋轉之方式將轉子連結於前輪。進而，馬達105包括霍爾元件(Hall element)等旋轉感測器，且將轉子之旋轉資訊(即霍爾信號)輸出至馬達驅動控制器102。
操作面板106自使用者接收例如與助力之有無相關之指示輸入，且將該指示輸入輸出至馬達驅動控制器102。再者，操作面板106自使用者接收助力比(M位置之助力比，亦稱為期望助力比)之設定輸入， 且將該設定輸入輸出至馬達驅動控制器102。又，亦有將表示變速比之信號自變速器等輸出至馬達驅動控制器102之情況。
將與此種帶馬達之自行車1之馬達驅動控制器102相關之構成表示於圖9中。馬達驅動控制器102包括控制器1020、及FET(Field Effect Transistor，場效電晶體)橋1030。FET橋1030中包括進行馬達105之U相之開關之高側(High Side)FET(Suh)及低側(Low Side)FET(Sul)、進行馬達105之V相之開關之高側FET(Svh)及低側FET(Svl)、以及進行馬達105之W相之開關之高側FET(Swh)及低側FET(Swl)。該FET橋1030構成互補型開關放大器之一部分。
又，控制器1020包括運算部1021、踏板旋轉輸入部1022、電流檢測部1023、車速輸入部1024、可變延遲電路1025、馬達驅動時序生成部1026、扭矩輸入部1027、煞車輸入部1028、及AD(Analog-Digital，類比-數位)輸入部1029。
運算部1021利用來自操作面板106之輸入(例如接通/斷開及動作模式(例如助力比))、來自踏板旋轉輸入部1022之輸入、來自電流檢測部1023之輸入、來自車速輸入部1024之輸入、來自扭矩輸入部1027之輸入、來自煞車輸入部1028之輸入、來自AD輸入部1029之輸入，而進行下述運算，且對馬達驅動時序生成部1026及可變延遲電路1025進行輸出。再者，運算部1021包括記憶體10211，記憶體10211儲存用於運算之各種資料及處理中途之資料等。進而，亦有藉由處理器執行程式而實現運算部1021之情況，於該情形時，亦有該程式記錄於記憶體10211中之情況。
踏板旋轉輸入部1022將來自踏板旋轉感測器108之輸入數位化且輸出至運算部1021。電流檢測部1023利用對在FET橋1030內之FET中流動之電流進行檢測之檢測電阻107，將與電流對應之電壓值數位化且輸出至運算部1021。車速輸入部1024根據馬達105輸出之霍爾信號 算出當前車速及後輪之旋轉週期，且輸出至運算部1021。扭矩輸入部1027將相當於來自扭矩感測器103之踏力之信號數位化且輸出至運算部1021。煞車輸入部1028將相當於來自煞車感測器104之煞車力之信號數位化且輸出至運算部1021。AD(Analog-Digital)輸入部1029將來自二次電池101之輸出電壓數位化且輸出至運算部1021。又，亦有記憶體10211與運算部1021分開設置之情況。
運算部1021將進角值作為運算結果而輸出至可變延遲電路1025。可變延遲電路1025基於自運算部1021收到之進角值，調整霍爾信號之相位，且輸出至馬達驅動時序生成部1026。運算部1021例如將相當於PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變)之占空比之PWM(Pulse Width Modulation)碼作為運算結果而輸出至馬達驅動時序生成部1026。馬達驅動時序生成部1026基於來自可變延遲電路1025之調整後之霍爾信號及來自運算部1021之PWM碼，生成並輸出相對於包含於FET橋1030中之各FET之開關信號。
利用圖10(a)至(l)對圖9所示之構成之馬達驅動之基本動作進行說明。圖10(a)表示馬達105輸出之U相之霍爾信號HU，圖10(b)表示馬達105輸出之V相之霍爾信號HV，圖10(c)表示馬達105輸出之W相之霍爾信號HW。如此，霍爾信號表示馬達之旋轉相位。再者，此處，並非將旋轉相位作為連續值而獲得，亦可利用其他感測器等獲得。下文亦將進行敍述，於本實施形態中係以如圖10中所示般利用略前進之相位輸出霍爾信號之方式設置馬達105之霍爾元件，且可利用可變延遲電路1025進行調整。因此，將如圖10(d)所示之U相之調整後霍爾信號HU_In自可變延遲電路1025輸出至馬達驅動時序生成部1026，將如圖10(e)所示之V相之調整後霍爾信號HV_In自可變延遲電路1025輸出至馬達驅動時序生成部1026，將如圖10(f)所示之W相之調整後霍爾信號HW_In自可變延遲電路1025輸出至馬達驅動時序生成部1026。
再者，將霍爾信號1週期設為電角(electrical angle)360度，且分為6個階段(phase)。
又，如圖10(g)至(i)所示，於U相之端子產生稱為Motor_U反電動勢之反電動勢電壓，於V相之端子產生稱為Motor_V反電動勢之反電動勢電壓，於W相之端子產生稱為Motor_W反電動勢之反電動勢電壓。為對上述馬達反電動勢電壓根據相位而提供驅動電壓以驅動馬達105，而將如圖10(j)至(l)所示之開關信號輸出至FET橋1030之各FET之閘極。圖10(j)之U_HS表示U相之高側FET(Suh)之閘極信號，U_LS表示U相之低側FET(Sul)之閘極信號。PWM及「/PWM」表示利用與作為運算部1021之運算結果之PWM碼相應之占空比而接通/斷開之期間，由於為互補型，故而若PWM接通，則/PWM斷開，若PWM斷開，則/PWM接通。低側FET(Sul)之「On」之區間始終接通。圖10(k)之V_HS表示V相之高側FET(Svh)之閘極信號，V_LS表示V相之低側FET(Svl)之閘極信號。記號之意思與圖10(j)相同。進而，圖10(l)之W_HS表示W相之高側FET(Swh)之閘極信號，W_LS表示W相之低側FET(Swl)之閘極信號。記號之意思與圖10(j)相同。
如此，U相之FET(Suh及Sul)於第1階段及第2階段進行PWM之開關，U相之低側FET(Sul)於第4階段及第5階段接通。又，V相之FET(Svh及Svl)於第3階段及第4階段進行PWM之開關，V相之低側FET(Svl)於第6階段及第1階段接通。進而，W相之FET(Swh及Swl)於第5階段及第6階段進行PWM之開關，W相之低側FET(Swl)於第2階段及第3階段接通。
若輸出上述信號且適當地控制占空比，則能以所需之扭矩驅動馬達105。
其次，將運算部1021之功能方塊圖表示於圖11中。運算部1021包括再生煞車目標扭矩運算部1201、再生有效化部1202、驅動扭矩目標 運算部1203、助力有效化部1204、加法運算部1206、第1占空比換算部1211、扭矩轉換率限制部1212、第2占空比換算部1213、速度轉換率限制部1215、加法運算部1216、及PWM碼生成部1217。
將來自車速輸入部1024之車速值及來自扭矩輸入部1027之踏板扭矩值輸入至驅動扭矩目標運算部1203，而算出助力扭矩值。又，亦將來自踏板旋轉輸入部1022之踏板旋轉週期輸入至驅動扭矩目標運算部1203，於算出助力扭矩值時加以利用。於下文詳細地敍述驅動扭矩目標運算部1203之運算內容。
又，再生煞車目標扭矩運算部1201根據來自車速輸入部1024之車速值，算出例如符合預先設定之曲線之再生煞車目標扭矩值。該曲線係表示如與車速值極性相反且成為車速值之絕對值之一半以下(「一半以下」例如亦包括以百分之幾之程度超過「一半」之情況)般之關係之曲線。藉此，於任一速度下，均可於某程度之效率下進行再生。再者，由於該處理不為本實施形態之主旨，故而不再進行敍述。
於本實施形態中，若自煞車輸入部1028輸入表示有煞車之輸入信號，則再生有效化部1202將來自再生煞車目標扭矩運算部1201之再生煞車目標扭矩值輸出至加法運算部1206。於除此以外之情形時，輸出0。另一方面，若自煞車輸入部1028輸入表示無煞車之輸入信號，則助力有效化部1204輸出來自驅動扭矩目標運算部1203之助力扭矩值。於除此以外之情形時，輸出0。
加法運算部1206使來自再生有效化部1202之再生煞車目標扭矩值之極性反轉且加以輸出，或直接輸出來自助力有效化部1204之助力扭矩值。以下，為簡化說明，而將助力扭矩值及再生煞車目標扭矩值簡稱為目標扭矩值。
第1占空比換算部1211對來自加法運算部1206之目標扭矩值乘以換算係數dt，而算出扭矩占空碼(duty code)，且輸出至扭矩轉換率限 制部1212。扭矩轉換率限制部1212對來自第1占空比換算部1211之輸出實施為人熟知之轉換率限制處理，且將處理結果輸出至加法運算部1216。
又，第2占空比換算部1213對車速值乘以換算係數ds，而算出車速占空碼，且輸出至速度轉換率限制部1215。速度轉換率限制部1215對來自第2占空比換算部1213之輸出實施為人熟知之轉換率限制處理，且將處理結果輸出至加法運算部1216。
加法運算部1216將來自扭矩轉換率控制部1212之扭矩占空碼與來自速度轉換率限制部1215之車速占空碼相加，而算出占空碼，且輸出至PWM碼生成部1217。PWM碼生成部1217對占空碼乘以來自AD輸入部1029之電池電壓/基準電壓(例如24V)，而生成PWM碼。將PWM碼輸出至馬達驅動時序生成部1026。
本實施形態之驅動扭矩目標運算部1203例如具有如圖12所示之功能。即，驅動扭矩目標運算部1203包括乘法運算器3002、變速比獲取部3005、執行助力比決定部3003、及變速比控制部3004。再者，亦有驅動扭矩目標運算部1203進而包括使踏板輸入扭矩平滑化之平滑化部3001之情況。
變速比獲取部3005根據踏板旋轉週期及後輪之旋轉週期，利用踏板旋轉週期/後輪之旋轉週期，算出變速比，且將該變速比輸出至變速比控制部3004。再者，於自變速器等直接收到表示變速比之信號之情形時，將該變速比輸出至變速比控制部3004。變速比控制部3004根據來自變速比獲取部3005之變速比，將助力比修正用之變速位置(例如H、M或L)輸出至執行助力比決定部3003。再者，於其他實施形態中，亦有變速比控制部3004使用車速而輸出變速位置之情況。進而，於其他實施形態中，亦有變速比控制部3004不僅輸出助力比修正用之變速位置、且另外輸出上限修正用之變速位置之情況。
執行助力比決定部3003根據駕駛者指定之期望助力比、車速及變速位置，決定執行助力比，且輸出至乘法運算器3002。乘法運算器3002於存在平滑化部3001時，使經平滑化之踏板輸入扭矩與執行助力比相乘，或於不存在平滑化部3001時，使踏板輸入扭矩本身與執行助力比相乘，從而算出並輸出助力扭矩值。
本實施形態之執行助力比決定部3003例如具有如圖13所示之功能。再者，於本實施形態及除此以外之實施形態中，假定變速器為3速變速器，且變速位置之H位置(高速側)之變速比為4/3，M位置(標準)之變速比為1，L位置(低速側)之變速比為3/4而進行說明。
執行助力比決定部3003包括限制函數輸出部3301、乘法運算器3302及乘法運算器3303、以及助力比修正係數選擇器3304。限制函數輸出部3301根據車速，輸出例如如圖14所示之與法律規定等相應之降額函數之值。於圖14之例中，於車速為10Km/h之內時輸出「1」，若為比10Km/h快之車速，使用線性地減少之曲線，直至於24Km/h處成為0為止。
助力比修正係數選擇器3304於輸入助力比修正用之變速位置時，輸出與該變速位置相應之修正係數。於本實施形態中，於L位置之情形時輸出修正係數d，於M位置之情形時輸出修正係數e，於H位置之情形時輸出修正係數f。更具體而言，d=4/3，e=1，f=3/4。該等值為與變速比成反比之值。下文亦將進行敍述，藉此，於使用如圖4及圖5之樣式之動力傳遞系統之帶馬達之自行車1中，設定用以取消變速器對助力馬達扭矩及助力比之作用之系數值。
又，乘法運算器3302將期望助力比與限制函數輸出部3301之輸出之積輸出至乘法運算器3303。乘法運算器3303輸出乘法運算器3302之輸出與助力比修正係數之積作為執行助力比。
於此種情形時，可獲得如圖15所示之平均助力比。例如，若於 車速為10Km/h時設為期望助力比=1，則於H位置之情形時，執行助力比成為1×3/4=3/4。但，由於作為變速比之效果，執行助力比×變速比成為平均助力比，故而成為3/4×4/3=1。同樣，於L位置之情形時，執行助力比成為1×4/3=4/3。但，由於作為變速比之效果，執行助力比×變速比成為平均助力比，故而成為4/3×3/4=1。如此，無論變速位置如何，平均助力比均成為固定值「1」。若考慮車速，則根據限制函數輸出部3301之輸出，而成為如圖15之曲線5002般。又，若期望助力比=2，則平均助力比成為固定值「2」。若考慮車速，則根據限制函數輸出部3301之輸出，而成為如圖15之曲線5001般。
藉由以如上方式算出助力比，無論變速位置如何，均可使平均助力比為固定，且可有效地減小駕駛者之負載。
[實施形態2]
本實施形態之構成基本上與第1實施形態相同。但，輸入至執行助力比決定部3003之助力比修正係數選擇器3304之修正係數d、e及f之值不同。
於本實施形態中，例如以L位置之修正係數d=8/5、M位置之修正係數e=1、H位置之修正係數f=5/8之方式進行設定。於第1實施形態中，採用如與變速比成反比般之值，於本實施形態中，表示有設定小於-1之冪數，採用如與利用該冪數對變速比求冪所得之值成比例般之值之示例。
於此種情形時，可獲得如圖16之M：1(M位置之平均助力比=1)所示之平均助力比。例如，若於車速為10Km/h時設為期望助力比=1，則於H位置之情形時，執行助力比成為1×5/8=5/8。但，由於作為變速比之效果，執行助力比×變速比成為平均助力比，故而成為(5/8)×(4/3)=5/6。同樣，於L位置之情形時，執行助力比成為1×8/5=8/5。但，由於作為變速比之效果，執行助力比×變速比成為平均助力 比，故而成為(8/5)×(3/4)=6/5。如此，以L位置之助力比大於H位置之方式進行設定。
同樣，於期望助力比=5/3之情形時，可獲得如圖16之M：5/3(M位置之平均助力比=3/2)所示之平均助力比。於該情形時，亦以L位置之助力比大於H位置之方式進行設定。
藉此，於推測出為負載較高之狀態之L位置，可利用馬達提供更大助力。
[實施形態3]
於本實施形態中，使用如圖17所示之執行助力比決定部3003b代替圖13之執行助力比決定部3003。再者，對相同之功能標註相同之參照編號。
本實施形態之執行助力比決定部3003b包括限制函數輸出部3301、助力比修正係數選擇器3304、乘法運算器3305、助力比上限修正係數選擇器3306、最小值選擇部3307、及乘法運算器3309。
於本實施形態中，輸入至助力比修正係數選擇器3304之修正係數d、e及f與第2實施形態相同，為「8/5」、「1」及「5/8」。
助力比上限修正係數選擇器3306根據上限修正用之變速位置，選擇並輸出L位置之助力比上限修正係數g、M位置之修正係數h或H位置之修正係數i中之任意一個。於本實施形態中，修正係數g=「4/3」，修正係數h=「1」，修正係數i=「3/4」。以此方式設定如與變速比成反比般之值。再者，於本實施形態中，上限修正用之變速位置、與助力比修正用之變速位置相同。
乘法運算器3305輸出期望助力比與助力比修正係數選擇器3304之輸出之積。最小值選擇部3307輸出乘法運算器3305之輸出與助力比上限修正係數選擇器3306之輸出中之較小者。進而，乘法運算器3309輸出限制函數輸出部3301之輸出與最小值選擇部3307之輸出之積作為 執行助力比。
於本實施形態中，於期望助力比成為較大值之情形時，利用助力比上限修正係數選擇器3306之輸出，而如圖15中所示，於任一變速位置，均為如成為上限值般之執行助力比。另一方面，於將期望助力比抑制為較小值之情形時，儘量以低速側之位置L成為較平均助力比大之值之方式輸出執行助力比。即，如圖18所示，若期望助力比=2，則無論變速位置如何，均成為如完全達到上限之曲線5001般。另一方面，若期望助力比=1，則與第2實施形態同樣地，變速位置為低速側時之平均助力比大於高速側。
[實施形態4]
於本實施形態中，使用如圖19所示之執行助力比決定部3003c代替圖13之執行助力比決定部3003。再者，對相同之功能標註相同之參照編號。
本實施形態之執行助力比決定部3003c包括限制函數輸出部3301、助力比修正係數選擇器3304、助力比上限修正係數選擇器3306、乘法運算器3305、乘法運算器3308、及最小值選擇部3307。基本之構成要素幾乎與第3實施形態相同，但L位置之助力比上限修正係數g=「8/3」，M位置之修正係數h=「2」，H位置之助力比上限修正係數i=「3/2」。由於最大容許助力比為「2」，故而使用第3實施形態中之值之2倍之值。其原因在於連接方式不同，其結果，輸出之執行助力比及結果所得到之平均助力比亦不同。
於本實施形態中，由於使限制函數輸出部3301之輸出乘以助力比上限修正係數選擇器3306之輸出，故而只要期望助力比與助力比修正係數之積未超過該限制函數輸出部3301之輸出與助力比上限修正係數選擇器3306之輸出之積所規定之上限曲線，便維持期望助力比與助力比修正係數之積。尤其於該例中，即便於時速超過10Km/h之部 分，亦產生不受限制函數輸出部3301之輸出之影響之部分，而可獲得如圖20所示之平均助力比。即，於超過上限曲線5001之情形時，無論變速位置如何，平均助力比均沿上限曲線5001變化，但例如於M位置之平均助力比為1之情形時，在到達上限曲線5001之前，即便車輛達到10Km/h，亦不受限制函數之影響，而維持固定之值。又，亦以L位置之平均助力比大於H位置之平均助力比之方式，計算執行助力比。
再者，對如根據變速位置而選擇助力比之修正係數等般之例進行了敍述，但亦可採用如無論變速位置如何均直接生成修正係數作為變速比之函數般之構成，以便亦可應用於不存在變速位置之CVT(Continuously Variable Transmission：無級變速器)等情況。該內容於除此以外之實施形態中亦相同。
[實施形態5]
於本實施形態中，表示使用與上述實施形態不同之驅動扭矩目標運算部1203b之例。於本實施形態中，不僅根據變速比設定執行助力比，而且根據變速比決定踏板輸入扭矩之平滑態樣。
如圖21所示，本實施形態之驅動扭矩目標運算部1203b包括變速比獲取部3005、變速比控制部3004、執行助力比決定部3003、及平滑率控制部3006。
再者，變速比獲取部3005與第1實施形態相同。變速比控制部3004亦與第1實施形態相同。進而，執行助力比決定部3003與第1實施形態至第4實施形態中之任一者相同。
本實施形態中所導入之平滑率控制部3006由踏板輸入扭矩，根據變速位置及執行助力比，算出助力扭矩。
例如，如圖22所示，平滑率控制部3006包括平滑率控制係數選擇器3601、降額部3602、平滑化部3603、加法運算器3605、乘法運算 器3606、乘法運算器3604、及加法運算器3607。
平滑率控制係數選擇器3601根據變速位置，若為L位置，則輸出平滑率控制係數a，若為M位置，則輸出平滑率控制係數b，若為H位置，則輸出平滑率控制係數c。
降額部3602根據平滑率控制係數選擇器3601之輸出及車速，輸出合計平滑率。
例如於設定為L位置之平滑率控制係數a=1，M位置之平滑率控制係數b=1/2，且H位置之平滑率控制係數c=0之情形時，輸出如圖23所示之合計平滑率。即，於L位置之情形時，於車速為0至特定車速之期間，合計平滑率自「1」起線性地減少，若車速成為特定車速以上，則合計平滑率成為0。又，於M位置之情形時，於車速為0至特定車速之期間，合計平滑率自「1/2」起線性地減少，若車速成為特定車速以上，則合計平滑率成為0。進而，於H位置之情形時，無論車速如何，合計平滑率均為0。
另一方面，於設定為L位置之平滑率控制係數a=1，M位置之平滑率控制係數b=0，且H位置之平滑率控制係數c=0之情形時，例如輸出如圖24所示之合計平滑率。即，於L位置之情形時，於車速為0至特定車速之期間，合計平滑率自「1」起線性地減少，若車速成為特定車速以上，則合計平滑率成為0。又，於M位置及H位置之情形時，無論車速如何，合計平滑率均為0。
踏板輸入扭矩於平滑化部3603得到平滑化，而生成經平滑化之扭矩。於加法運算器3605，利用(經平滑化之扭矩-踏板輸入扭矩)算出逆波動扭矩。而且，乘法運算器3606生成逆波動扭矩與作為降額部3602之輸出之合計平滑率之積作為合計波動修正扭矩。另一方面，乘法運算器3604算出執行助力比與經平滑化之扭矩之積。而且，加法運算器3607藉由使執行助力比與經平滑化之扭矩之積、及合計波動修正 扭矩相加，而算出助力扭矩。
於L位置時，多為爬坡等需要大扭矩之情況，有於踏板之上下死點，踏板輸入扭矩下降至大致為零之問題。於扭矩成為零時，較大之減速力發揮作用，速度瞬間下降，於爬陡峭之坡時，最壞亦有瞬間速度下降至零之情況。速度降低會招致直立及直線前進穩定性之降低，且有使旋轉停止之趨勢，因此下次踩踏板時亦變得較為費力。
為避免上述不良狀況，而如圖25所示，於L位置時，由於車速大約為0，合計平滑率為「1」或大致為「1」，故而生成助力扭矩r，以消除由人力引起之踏板輸入扭矩q之波動。即，使值較大之合計波動修正扭矩直接和經平滑化之扭矩與執行助力比之積相加。藉此，由於合計扭矩p平坦，故而即便於爬坡時亦順利地前進。再者，於圖25中，表示如平均助力比=1般之情況之例。
另一方面，例如，若車速略上升，例如於L位置成為合計平滑率=1/2，則如圖26所示，由於藉由使將逆波動扭矩減半之合計波動修正扭矩和經平滑化之扭矩與執行助力比之積相加而得之助力扭矩r與踏板輸入扭矩q相位相反，故而合計扭矩p與踏板輸入扭矩q相位相同，且略具有波動。
進而，例如，若車速進一步上升，例如於L位置成為合計平滑率=0，則如圖27所示，逆波動扭矩成為0，助力扭矩r和經平滑化之扭矩與執行助力比之積相同，而描繪成平坦之曲線。藉此，合計扭矩p係描繪如以助力扭矩r之量使踏板輸入扭矩p增大般之曲線。
於上文亦進行了敍述，於圖23中之H位置、圖24中之H位置及M位置，始終設為合計平滑率=0，且使助力扭矩r平坦化，藉此可使馬達或驅動用逆變器之耗電損失最小化。
利用施加至上述車輪之扭矩之圖，對各位置之踏板輸入扭矩p、助力扭矩r與合計扭矩p之關係進行了說明，但該等均設為使馬達之驅 動輪與踏板之驅動輪直徑相同之情況進行說明。於馬達之驅動輪與踏板之驅動輪直徑不同之情形時，可設為踏板輸入扭矩之車輪驅動力p、助力扭矩之車輪驅動力r與合計扭矩之車輪驅動力p之關係而把握。
再者，上述運算為一例，可藉由設置以任意係數(正或負)使踏板輸入扭矩與經平滑化之扭矩加權相加之扭矩混合部，而獲得與上述相同之結果。
[實施形態6]
於變速位置輸出係自變速器本身輸出之情形時、或自變速桿或操作面板直接輸出之情形時，始終獲得變速位置之資訊。但，於上述變速比獲取部3005根據踏板旋轉週期與車輪旋轉週期之比率等求出變速比或變速位置之情形時，於行駛過程中停止踩踏板之情形時或停止期間等，變速位置會暫時變得不明。若再次開始連續地踩，則於踏板旋轉檢測脈衝之幾脈衝後(例如踏板旋轉60度後)，檢測變速比或變速位置。
圖28表示行駛例。就圖28(a)所示之平均踏板輸入扭矩及圖28(b)所示之踏板轉數而言，踩踏板之期間有3個。但，若就圖28(c)所示之車速而言，可知雖然最初停止，但即便不踩，帶馬達之自行車1亦行駛。再者，圖28(d)表示實際之變速位置。又，表示有DC(Don't Care，不必在意)，該部分為如下部分，即，由於為無踏板輸入扭矩之狀態，故而亦未形成助力，無論怎樣設定變速比，實質上均幾乎無影響。
於此種情形時，如圖28(e)所示，產生停止且不踩之期間「不明1」(圖中為不1)、踏板轉數剛變化之後「不明2」、不踩期間「不明3」、剛開始踩之後之期間「不明4」、不踩期間「不明5」、剛開始踩之後之期間「不明6」、踏板轉數剛變化之後「不明7」、不踩期間「不明 8」。其中，暫時不明之不明期間為「不明1」、「不明2」、「不明4」、「不明6」、「不明7」。
於此種情形時，於本實施形態中，變速比控制部3004若自變速比獲取部3005收到表示不明之輸出，則輸出圖28(f)所示之助力比修正用之變速位置，且輸出圖28(g)所示之助力比上限修正用之變速位置。
例如於第1實施形態至第5實施形態中，由於將H位置之執行助力比設定為較L位置低，故而如圖28(g)所示，於暫時不明之不明期間，將對執行助力比之上限側造成影響之助力比上限修正用之變速位置設定為H位置。藉此，可防止成為超過法律規定範圍之助力。再者，於其他不明期間，亦可假定H位置。
又，於自過渡性地開始踩(滿足踏板扭矩輸入自0或微小之值起增加且車速為固定值以下之條件之狀態)起至可再次獲得變速比之短暫期間，例如亦可假定L位置作為助力比修正用之變速位置。於此種情形時，以平均助力比變大之方式設定車速亦較低之初踩動作，而可順利地踩出。例如，「不明1」期間之末尾部分為進行上述假定之部分。
進而，於車速為固定值以上且變速位置不明之期間等，維持之前之變速位置。「不明2」期間、「不明3」期間、「不明4」期間、「不明5」期間、「不明6」期間、「不明7」期間及「不明8」期間相當於車速為固定值以上且變速位置不明之期間。只要於不踩期間未變速，便無特別問題，即便於不踩期間變速，由於若開始踩，便可獲得新變速比，故而可不使駕駛者感到不協調地形成助力。
[實施形態7]
於至此為止之實施形態中，對包括變速比獲取部之情況進行了說明，但亦可有不包括變速比獲取部之情況。如此，於變速比永久不明之電動助力車之情形時，無法進行如第1實施形態至第6實施形態中 所說明之與變速比相應之助力扭矩之算出。因此，於本實施形態中，以變速比於已知範圍內(上述例中為H、M、L)任意改變為前提，採用如下所述之構成，且進行如下所述之控制。
具體而言，將本實施形態之驅動扭矩目標運算部1203c之構成例表示於圖29中。本實施形態之驅動扭矩目標運算部1203c包括平滑化部3101、乘法運算器3102、加法運算器3104、乘法運算器3105、加法運算器3103、車速降額部3108、乘法運算部3107、控制部3106、限制函數輸出部3109、及最小值選擇部3110。
平滑化部3101使踏板輸入扭矩平滑化，而算出經平滑化之扭矩。又，加法運算器3104算出(經平滑化之扭矩-踏板輸入扭矩)，且輸出逆波動扭矩。乘法運算器3105算出逆波動扭矩與來自車速降額部3108之輸出(合計平滑率)之積，且輸出合計波動修正扭矩。另一方面，乘法運算器3102算出並輸出經平滑化之扭矩與作為最小值選擇部3110之輸出之執行助力比之積。而且，加法運算器3103輸出經平滑化之扭矩與執行助力比之積、與合計波動修正扭矩之和作為助力扭矩。上述處理為與第5實施形態中之平滑率控制部3006相同之處理。
控制部3106根據踏板輸入扭矩及車速，推測變速比，且輸出與推測出之變速比對應之修正係數及合計平滑率。具體而言，於車速低於特定速度之情形時，假定L位置。又，自開始踩起(踏板輸入扭矩從0或微小值起)之固定時間內，亦假定L位置。對除此以外之部分假定M位置。但，若有踏板輸入扭矩，且車速為閾值以上，亦可假定H位置。於本實施形態中，於假定L位置之情形時輸出修正係數=8/5，於假定M位置之情形時輸出修正係數=1，於假定H位置之情形時輸出修正係數=5/8。但，於推測位置變更且修正係數變化之情形時，一面以修正係數連續變化之方式使修正係數逐漸變化一面進行輸出。
又，合計平滑率之係數亦可如第5實施形態般，於假定L位置之 情形時輸出「1」，於假定M位置或H位置之情形時，輸出「0」。又，亦可於假定L位置之情形時輸出「1」，於假定M位置之情形時輸出「1/2」，於假定H位置之情形時輸出「0」。
又，車速降額部3108與第5實施形態中之降額部3602同樣地，按照如圖23或圖24所示之曲線，根據車速，輸出與上述係數對應之合計平滑率。
進而，於本實施形態之限制函數輸出部3109，根據車速，輸出執行助力比之上限值。例如輸出如圖30所示之值。於圖30之例中，若車速為10Km/h以內，則輸出「3/2」，車速為10Km/h以上且24Km/h以內時，線性地減少至「0」為止。再者，3/2係M位置之期望助力比為2且假定H位置(變速比為4/3)之情形時之上限值，算出為2/(4/3)=3/2。
最小值選擇部3110將乘法運算器3107之輸出(期望助力比與修正係數之積)與限制函數輸出部3109之輸出中之最小值作為執行助力比而輸出至乘法運算器3102。
例如假定如圖31所示之行駛例。於該行駛例中，表示自停止狀態開始踩，一度停止踩後未停止而再次開始踩之示例。該內容係根據圖31(a)之平均踏板輸入扭矩、圖31(b)之踏板轉數及圖31(c)之車速而明瞭。
於本實施形態中，如上所述，於車速自停止狀態至特定速度或開始踩後之固定時間t1之期間，假定助力比修正用之變速位置為L位置。因此，如圖31(d)所示，按照上述規則假定第1個L位置及第2個L位置、以及於一旦停止踩後又開始踩後之L位置。進而，於除此以外之部分，假定M位置。而且，如圖31(e)所示，根據該假定變速位置，決定修正係數。再者，如圖31(f)所示，始終假定H位置，限制函數輸出部3109輸出執行助力之上限值。進而，如圖31(g)之期間T1所示， 車速降額部3108輸出之合計平滑率於假定L位置且車速為0或微小之情形時，成為「1」，而於車速增加時逐漸成為「0」。另一方面，即便假定L位置，於如期間T2般車速較大之情形時，合計平滑率仍為「0」。於假定M位置或H位置之情形時，合計平滑率仍為「0」。
藉由進行上述處理，即便於無法永久地獲取變速比之情形時，亦能夠以出發時或爬坡時亦可儘可能順利且輕鬆地行駛之方式形成助力。進而，亦設定為不超過容許助力比之上限值。
[其他實施形態]
於第1實施形態至第7實施形態中，表示有將驅動扭矩目標運算部1203應用於前饋控制之例，但於反饋控制中，亦可利用本驅動扭矩目標運算部1203。於本實施形態中，採用如圖32所示之運算部1021之構成。
該運算部1021包括再生煞車目標扭矩運算部11201、再生有效化部11202、驅動扭矩目標運算部11203、助力有效化部11204、加法運算部11206、扭矩轉換率限制部11255、相當扭矩轉換部11251、加法運算部11252、環路濾波部11253、及PWM碼生成部11254。
來自車速輸入部1024之車速值及車輪之旋轉週期、來自扭矩輸入部1027之踏板扭矩值及來自踏板旋轉輸入部1022之踏板旋轉輸入係輸入至驅動扭矩目標運算部11203，而算出助力扭矩值。驅動扭矩目標運算部11203之運算內容與驅動扭矩目標運算部1203相同。
又，再生煞車目標扭矩運算部11201根據來自車速輸入部1024之車速值，算出例如符合預先設定之曲線之再生煞車目標扭矩值。該曲線係表示如與車速值極性相反且成為車速值之絕對值之一半以下(「一半以下」例如亦包括以百分之幾之程度超過「一半」之情況)般之關係之曲線。藉此，於任一速度下，均可於某程度之效率下進行再生。再者，由於該處理不為本實施形態之主旨，故而不再進行敍述。
於本實施形態中，若自煞車輸入部1028輸入表示有煞車之輸入信號，則再生有效化部11202將來自再生煞車目標扭矩運算部11201之再生煞車目標扭矩值輸出至加法運算部11206。於除此以外之情形時，輸出0。另一方面，若自煞車輸入部1028輸入表示無煞車之輸入信號，則助力有效化部11204輸出來自驅動扭矩目標運算部11203之助力扭矩值。於除此以外之情形時，輸出0。
加法運算部11206使來自再生有效化部11202之再生煞車目標扭矩值之極性反轉且加以輸出，或直接輸出來自助力有效化部11204之助力扭矩值。以下，為簡化說明，而將助力扭矩值及再生煞車目標扭矩值簡稱為目標扭矩值。
扭矩轉換率限制部11255對來自加法運算部11206之目標扭矩值實施為人熟知之轉換率限制處理，且將處理結果輸出至加法運算部11252。
另一方面，相當扭矩轉換部11251實施將相當於來自電流檢測部1023之馬達電流之值轉換為扭矩相當值之處理，且將處理結果輸出至加法運算部11252。加法運算部11252從來自扭矩轉換率限制部11255之輸出減去來自相當扭矩轉換部11251之輸出，且將運算結果輸出至環路濾波部11253。環路濾波部11253對來自加法運算部11252之輸出實施積分處理，且將處理結果輸出至PWM碼生成部11254。PWM碼生成部11254使來自環路濾波部11253之輸出與來自AD輸入部1029之電池電壓/基準電壓(例如24V)相乘，而生成PWM碼。將PWM碼輸出至馬達驅動時序生成部1026。
藉此，於反饋控制中，可直接獲得上述驅動扭矩目標運算部1203之效果。
以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於此。例如上述功能方塊圖係為了便於說明而劃分之功能框，亦有實際 之電路構成不同之情況。又，於利用程式實現之情形時，亦有與程式模塊構成不一致之情況。進而，實現上述功能之具體運算方法存在多種，可採用任一種。
又，有利用專用之電路實現運算部1021之一部分之情況，亦有藉由微處理器執行程式而實現如上所述之功能之情況。
又，上述3速變速器之例為一例，只要為2速以上之變速器，便可應用於任意一種變速器。
1203‧‧‧驅動扭矩目標運算部
3001‧‧‧平滑化部
3002‧‧‧乘法運算器
3003‧‧‧執行助力比決定部
3004‧‧‧變速比控制部
3005‧‧‧變速比獲取部

Claims (14)

  1. 一種馬達驅動控制裝置，其係電動助力車之馬達驅動控制裝置，上述電動助力車包括變速器及馬達，且上述馬達之驅動轉數與踏板之驅動轉數之第1比根據上述變速器之變速比之變化而變化；上述馬達驅動控制裝置包括：變速比獲取部，其獲取上述變速器之變速比；及運算部，其根據上述變速比獲取部所獲取之上述變速比，由上述踏板之輸入扭矩而算出上述馬達之驅動扭矩之目標值即助力扭矩；且上述運算部係：以上述變速比被設定為最低速側時之該變速比與表示上述助力扭矩之1週期平均之平均助力扭矩相對於表示上述踏板之輸入扭矩之1週期平均之平均踏板之輸入扭矩之第2比之積大於上述變速比被設定為最高速側時之該變速比與上述第2比之積之方式來設定上述第2比；藉由上述第2比而算出上述助力扭矩。
  2. 如請求項1之馬達驅動控制裝置，其中上述運算部利用對上述變速比與上述第2比之積另行設定之上限值而限制上述第2比。
  3. 如請求項1之馬達驅動控制裝置，其中上述運算部係利用與上述變速比成反比之第3比與相應於車速之限制曲線之積，限制上述第2比。
  4. 如請求項1之馬達驅動控制裝置，其中上述運算部係使合計驅動力之週期性變動之程度根據上述變速比而變化，上述合計驅動力係由包括週期性之扭矩變動之踏板之輸入扭矩而得之車輪驅動力與由上述助力扭矩而得之車輪驅動力之合計驅動力。
  5. 如請求項1之馬達驅動控制裝置，其中上述運算部係根據上述變速比而決定將使上述踏板之輸入扭矩平滑化所得之平滑化踏板輸入扭矩與上述踏板之輸入扭矩之差相乘之係數，且由上述差與上述係數之積、與上述平滑化踏板輸入扭矩與上述第2比之積之和，算出上述助力扭矩。
  6. 如請求項5之馬達驅動控制裝置，其中上述係數於上述變速比設定為最高速側時，以低於上述變速比設定為最低速側的情形之方式設定。
  7. 如請求項2之馬達驅動控制裝置，其中於上述變速比獲取部無法獲取上述變速比之狀態下，基於最高速之情形時之變速比，設定上述上限值。
  8. 如請求項3之馬達驅動控制裝置，其中於上述變速比獲取部無法獲取上述變速比之狀態下，基於最高速之情形時之變速比，設定算出第3比時之上述變速比。
  9. 如請求項1之馬達驅動控制裝置，其中上述運算部於上述變速比獲取部無法獲取上述變速比之情形時，在停止時或車速未達特定值、且上述踏板之輸入扭矩自0或微小之值開始增加之狀態下，設為中間或較該中間更低之特定變速比而算出上述助力扭矩。
  10. 如請求項1之馬達驅動控制裝置，其中上述運算部於上述變速比獲取部無法獲取上述變速比之狀態下，繼續使用最近獲取之上述變速比。
  11. 一種馬達驅動控制裝置，其係電動助力車之馬達驅動控制裝置，上述電動助力車包括變速器及馬達，且上述馬達之驅動轉數與踏板之驅動轉數之第1比根據上述變速器之變速比之變化而 變化；上述馬達驅動控制裝置包括：控制部，其於滿足包括處於踏板之輸入扭矩自0或微小之值開始增加後之特定時間內之條件之情形時，假定較中間低之變速比，於不滿足上述條件後，假定上述中間或較該中間更高之變速比；及運算部，其根據所假定之上述變速比，由上述踏板之輸入扭矩而算出上述馬達之驅動扭矩之目標值即助力扭矩；且上述運算部係：以上述變速比被設定為最低速側時之該變速比與表示上述助力扭矩之1週期平均之平均助力扭矩相對於表示上述踏板之輸入扭矩之1週期平均之平均踏板之輸入扭矩之第2比之積大於上述變速比設定為最高速側時之該變速比與上述第2比之積之方式來設定上述第2比；藉由上述第2比而算出上述助力扭矩。
  12. 如請求項11之馬達驅動控制裝置，其中上述控制部輸出修正係數，上述修正係數設定為根據所假定之上述變速比，反向地導入上述變速器對根據上述助力扭矩而驅動之上述馬達之驅動扭矩之作用；上述運算部利用上述修正係數修正第2比，上述第2比為表示上述助力扭矩之1週期平均之平均助力扭矩相對於表示上述踏板之輸入扭矩之1週期平均之平均踏板輸入扭矩之比。
  13. 如請求項11之馬達驅動控制裝置，其中上述條件進而包括車速未達特定值之條件。
  14. 如請求項11之馬達驅動控制裝置，其中上述運算部利用第2比之基於最高速之變速比而設定之上限值，限制上述第2比，上述第 2比為表示上述助力扭矩之1週期平均之平均助力扭矩相對於表示上述踏板之輸入扭矩之1週期平均之平均踏板輸入扭矩之比。
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