WO2024024381A1 - 電動アシスト車のためのモータ制御装置及び電動アシスト車 - Google Patents

電動アシスト車のためのモータ制御装置及び電動アシスト車 Download PDF

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WO2024024381A1
WO2024024381A1 PCT/JP2023/024131 JP2023024131W WO2024024381A1 WO 2024024381 A1 WO2024024381 A1 WO 2024024381A1 JP 2023024131 W JP2023024131 W JP 2023024131W WO 2024024381 A1 WO2024024381 A1 WO 2024024381A1
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mode
regeneration
assist
switching
assist mode
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PCT/JP2023/024131
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杜斗 菊地
康夫 保坂
弘和 白川
太一 ▲柳▼岡
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太陽誘電株式会社
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    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor

Definitions

  • the present invention relates to a technique for switching modes in power running drive or regenerative braking in an electrically assisted vehicle.
  • Patent Document 1 discloses an electrically assisted bicycle equipped with an operation panel, and describes that the assist ratio can be switched between large and small using an assist strength/weak switch on the operation panel.
  • Patent Document 2 discloses that based on the relationship between a reference value, which is a value related to the running environment or running state of a bicycle equipped with an electric assist motor, and a stored threshold value, the human driving force and the driving force of the electric assist motor are determined. There is an automatic switching function that automatically switches which assist mode to use among multiple assist modes with different assist ratios, and a manual switching function that switches the assist mode when the operation unit is manually operated.
  • a bicycle control device is disclosed. It is shown that the reference values include road slope, wind force, road resistance, travel distance, weight, and human power.
  • Patent Document 3 discloses that regeneration is performed when the operation of the brake lever is detected.
  • Patent Document 2 basically, when an occupant intentionally changes the assist mode or the assist ratio, an operation panel or an operation section is used. Other than that, as in Patent Document 2, the assist mode is automatically changed without any operation by the occupant by obtaining reference values from various sensors, but this does not correspond to the occupant's intention. It is unknown whether there is.
  • Patent Document 3 indicates that it is possible to instruct the start of regeneration by operating a brake lever, it does not indicate that the degree of regeneration can be changed according to the occupant's intention.
  • an object of the present invention is to provide a novel technique that allows an occupant to instruct switching of the degree of assistance of power running drive or the degree of regeneration of regenerative braking.
  • the motor control device has (A) a drive unit that causes the motor to perform power running drive or regenerative braking, and (B) supports different degrees of assistance when power running drive is performed in accordance with a predetermined operation including a brake operation. to switch from one of the multiple assist modes to another, or from one regeneration mode to another of the multiple regeneration modes corresponding to different degrees of regeneration when performing regenerative braking. , and a control section that controls the drive section.
  • FIG. 1 is a diagram showing the appearance of a power-assisted bicycle according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a motor control device.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a functional configuration related to the control unit in the first and second embodiments.
  • FIG. 4 is a diagram showing the main processing flow in the first and second embodiments.
  • FIG. 5 is a diagram showing the processing flow of count processing A.
  • FIG. 6 is a diagram showing a processing flow of mode switching processing A.
  • FIG. 7 is a diagram showing a processing flow of regeneration control processing A.
  • FIGS. 8A to 8C are diagrams for explaining an example of operation in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the processing flow of count processing B. As shown in FIG. FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing a processing flow of mode switching processing B.
  • FIG. 11 is a diagram showing a processing flow of regeneration control processing B.
  • FIGS. 12A to 12C are diagrams for explaining an example of operation in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a functional configuration related to a control unit in the third embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing the main processing flow in the third embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing the main processing flow in the third embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing a processing flow of rotation detection processing.
  • FIG. 17 is a diagram showing a processing flow of mode switching processing C.
  • FIGS. 18A to 18D are diagrams for explaining an example of operation in the third embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a functional configuration related to a control unit in the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing the main processing flow in the fourth embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram showing the main processing flow in the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram showing a processing flow of boost time determination processing.
  • FIG. 23 is a diagram showing a processing flow of boost distance determination processing.
  • FIGS. 24(a) to 24(c) are diagrams for explaining an example of operation in the fourth embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of the relationship between vehicle speed and valid time.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of a conventional operation panel.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of an assist mode display device.
  • Embodiments of the present invention will be described below using an example of a power-assisted bicycle, which is an example of a power-assisted vehicle equipped with a motor that assists human power.
  • the embodiments of the present invention are not limited to electrically assisted bicycles, but are applicable to motors that assist the movement of moving objects (e.g., trolleys, wheelchairs, elevators, etc.) that move according to human power. It is also applicable to motor control devices and the like.
  • FIG. 1 is an external view showing an example of a power-assisted bicycle, which is an example of a power-assisted vehicle in this embodiment.
  • This electrically assisted bicycle 1 is equipped with a motor drive device.
  • the motor drive device includes a battery pack 101, a motor control device 102, a torque sensor 103, a crank rotation sensor 104, a motor 105, and a brake sensor 107.
  • the electrically assisted bicycle 1 also has a front wheel, a rear wheel, a headlamp, a freewheel, a transmission, and the like.
  • the battery pack 101 is, for example, a lithium ion secondary battery, but may also be other types of batteries, such as a lithium ion polymer secondary battery, a nickel metal hydride storage battery, or the like.
  • the battery pack 101 supplies power to the motor 105 via the motor control device 102, and also performs charging with the regenerated power from the motor 105 via the motor control device 102 during regeneration.
  • the torque sensor 103 is provided around the crankshaft, detects the pedal effort (ie, input torque) by the occupant, and outputs the detection result to the motor control device 102 . Further, like the torque sensor 103, the crank rotation sensor 104 is provided around the crankshaft, and outputs a signal corresponding to the rotation of the crank to the motor control device 102.
  • the motor 105 is, for example, a well-known three-phase DC brushless motor, and is mounted, for example, on the front wheel of the electrically assisted bicycle 1.
  • the motor 105 rotates the front wheel, and the rotor is connected to the front wheel so that the rotor rotates in accordance with the rotation of the front wheel.
  • the motor 105 includes a rotation sensor such as a Hall element, and outputs rotor rotation information (ie, a Hall signal) to the motor control device 102.
  • the motor control device 102 performs predetermined calculations based on signals from the rotation sensor of the motor 105, the torque sensor 103, the crank rotation sensor 104, etc., controls the drive of the motor 105, and also controls regeneration by the motor 105.
  • the electrically assisted bicycle 1 may be provided with an operation panel including a power switch, etc., but it is assumed that this is not provided here. Although the details are omitted, if a technology is implemented that automatically starts the motor control device 102 when a back electromotive force generated in the motor 105 is detected even if the vehicle starts traveling without turning on the power, the operation panel will be activated when the vehicle starts traveling. Assist will start without any operation. Furthermore, if a technology is implemented that automatically stops the power supply to the motor control device 102 when the vehicle stops for a certain period of time or more, there is no problem even when the vehicle is finished traveling without operating the operation panel.
  • some of the battery packs 101 have a function of displaying the charge level, and in this case, the occupant can also know the charge level from the battery pack 101. In this way, by not providing an operation panel, the cost associated with the operation panel can be reduced, and the power consumed by the operation panel can also be reduced.
  • the brake sensor 107 detects a brake operation by an occupant and outputs a signal related to the brake operation (for example, a signal indicating whether or not the brake is applied) to the motor control device 102 . Specifically, it is a sensor using a magnet and a reed switch. Note that the brake sensor 107 sends out a signal indicating that the brake is operated (brake is on) even if the degree of operation does not cause mechanical braking. That is, in the embodiment, the presence of brake operation (brake on) includes operation of the brake lever that does not cause mechanical braking.
  • FIG. 2 shows a configuration related to motor control device 102 according to this embodiment.
  • the motor control device 102 includes a controller 1020 and a field effect transistor (FET) bridge 1030.
  • the FET bridge 1030 includes a high side FET (Suh) and a low side FET (Sul) that perform switching for the U phase of the motor 105, and a high side FET (Svh) and a low side FET (Svl) that perform switching for the V phase of the motor 105. ), and a high side FET (Swh) and a low side FET (Swl) that perform switching for the W phase of the motor 105.
  • This FET bridge 1030 is an inverter for the motor 105, and constitutes a part of a complementary switching amplifier.
  • the controller 1020 also includes a calculation section 1021, a crank rotation input section 1022, a motor rotation input section 1024, a variable delay circuit 1025, a motor drive timing generation section 1026, a torque input section 1027, and a brake input section 1028. and an AD (Analog-Digital) input section 1029.
  • the calculation unit 1021 uses the input from the crank rotation input unit 1022, the input from the motor rotation input unit 1024, the input from the torque input unit 1027, the input from the brake input unit 1028, and the input from the AD input unit 1029. is calculated and output to the motor drive timing generation section 1026 and the variable delay circuit 1025.
  • the calculation unit 1021 has a memory 10211, and the memory 10211 stores various data used in calculations, data in the middle of processing, and the like.
  • the calculation unit 1021 may be realized by a processor executing a program, and in this case, the program may be recorded in the memory 10211. Further, the memory 10211 may be provided separately from the calculation unit 1021.
  • the crank rotation input unit 1022 digitizes a signal related to crank rotation (which may include a signal representing the rotation direction) from the crank rotation sensor 104 and outputs the digitized signal to the calculation unit 1021.
  • the motor rotation input unit 1024 digitizes signals (for example, rotation phase angle, rotation direction, etc.) related to the rotation of the motor 105 (rotation of the front wheels in this embodiment) from the Hall signal output by the motor 105 and sends the digital signal to the calculation unit 1021.
  • Torque input section 1027 digitizes a signal corresponding to the pedal force from torque sensor 103 and outputs it to calculation section 1021 .
  • the brake input unit 1028 digitizes a signal indicating whether or not the brake is present from the brake sensor 107 and outputs the digitalized signal to the calculation unit 1021.
  • the AD input section 1029 digitizes the output voltage from the secondary battery and outputs it to the calculation section 1021.
  • the calculation unit 1021 outputs the lead angle value to the variable delay circuit 1025 as a calculation result.
  • the variable delay circuit 1025 adjusts the phase of the Hall signal based on the lead angle value received from the calculation unit 1021 and outputs it to the motor drive timing generation unit 1026.
  • the calculation unit 1021 outputs, for example, a PWM code corresponding to the duty ratio of PWM (Pulse Width Modulation) to the motor drive timing generation unit 1026 as a calculation result.
  • Motor drive timing generation section 1026 generates and outputs switching signals for each FET included in FET bridge 1030 based on the adjusted Hall signal from variable delay circuit 1025 and the PWM code from calculation section 1021.
  • the motor 105 may perform power running drive or may perform regenerative braking. Note that the basic operation of the motor drive is described in the International Publication No. 2012/086459 pamphlet and the like, and is not a main part of this embodiment, so a description thereof will be omitted here.
  • each is defined as a different assist mode.
  • an assist mode that provides low-level (also referred to as weak level) assist an assist mode that provides medium-level assistance
  • an assist mode that provides high-level (also referred to as strong level) assistance there may be not only three stages, but two stages, or four or more stages.
  • a mode in which there is almost no assistance or a mode in which negative assistance (assistance with a negative degree of assistance) is provided that is, a mode in which the load on the occupant is increased by causing the motor 105 to perform regenerative braking, may be specified. be.
  • Such a mode may also be included as part of the assist mode.
  • FIG. 3 shows a functional block configuration example (portion related to this embodiment) of a control section 3000 that performs the main processing of this embodiment in calculation section 1021.
  • the control section 3000 includes a determination section 3100, a mode switching section 3200, a regeneration control section 3300, and a power running drive control section 3400.
  • the determination unit 3100 determines whether a condition such as a brake operation being performed a predetermined number of times within a predetermined time is satisfied in response to a brake input.
  • the mode switching unit 3200 manages the current assist mode among the predetermined assist modes, and the determination unit 3100 determines that the conditions are satisfied and there is no problem based on the motor rotation input, torque input, etc. After confirming that the mode is present, the mode is switched according to a predetermined pattern.
  • the power running drive control unit 3400 determines and outputs an assist amount in accordance with, for example, torque input in the assist mode instructed by the mode switching unit 3200.
  • the regeneration control unit 3300 performs control such as turning on or off regenerative braking, which is performed in response to a brake input, in response to an output from the determination unit 3100.
  • control such as turning on or off regenerative braking, which is performed in response to a brake input, in response to an output from the determination unit 3100.
  • regenerative braking is off
  • the regenerative amount is 0, and when regenerative braking is on, the regenerative amount is set depending on, for example, the vehicle speed.
  • the calculation unit 1021 drives the motor 105 via the motor drive timing generation unit 1026, variable delay circuit 1025, and FET bridge 1030 so as to perform conventional power running drive according to the amount of assist. do.
  • the calculation unit 1021 controls the motor 105 via the motor drive timing generation unit 1026, the variable delay circuit 1025, and the FET bridge 1030 so as to perform conventional regenerative braking according to the amount of regeneration. Control.
  • FIG. 4 the processing contents of the control unit 3000 will be explained using FIGS. 4 to 7. Note that the process in FIG. 4 is executed every control cycle. It is assumed that at the start of the process, the timer count and the number of brakes, which are the count values of the timer, are initialized to 0, and the flags used are also set to OFF.
  • the determination unit 3100 determines that the first flag indicating whether or not it is currently determining whether or not to switch the assist mode is off, and that the brake (in this case, the brake) is off based on the brake input from the brake input unit 1028 (step S1). If the first flag is on or the brake is off, the process moves to step S5.
  • step S3 the determination unit 3100 sets the first flag to ON, and also sets the second flag indicating whether or not the brake operation is continued ( Step S3).
  • the determination unit 3100 determines whether the first flag is on (step S5). If the first flag is off, the process moves to step S17. On the other hand, if the first flag is on, the determination unit 3100 executes a counting process (step S7).
  • the counting process is a process of measuring time using a timer, and this process will be described in detail later.
  • the determining unit 3100 determines whether the brake has changed from on to off (step S9).
  • the occupant releases the brake lever, and it is determined whether the brake is turned from on to off. If the brake has not changed from on to off, the process moves to step S15.
  • the determination unit 3100 increments the number of times of braking by one (step S11). Further, the determination unit 3100 sets the second flag to OFF (step S13).
  • step S15 it is determined whether the conditions for switching the assist mode are met in the current control cycle, and if the conditions for switching the assist mode are met, the switching of the assist mode is executed. . Details of the mode switching process will be described later.
  • step S17 the determination unit 3100 and the regeneration control unit 3300 execute regeneration control processing.
  • regeneration control processing even if a brake operation is performed and the brake is turned on, regeneration control based on the brake should not be performed while it is being determined whether or not to switch the assist mode. Regeneration control will be performed from this perspective. Note that details of the regeneration control process will be described later.
  • the calculation unit 1021 determines whether or not the process should be terminated based on a condition such as that the vehicle is stopped for a certain period of time or more and the power is automatically turned off (step S19). If the process should not be ended, the process returns to step S1. On the other hand, if the process should be terminated, the process is terminated here.
  • the assist mode can be switched without operating the operation panel when there is an explicit instruction from the occupant, that is, when the brake operation is performed a predetermined number of times within a predetermined time.
  • the determination unit 3100 determines whether the timer count, which is the count value of the timer, is less than a threshold value TH1 (for example, 2 seconds) (step S21). If the timer count is less than the threshold TH1, the determination unit 3100 increments the timer count by the control period (step S23). The timer starts counting from the control cycle in which it is first detected that the brake is on, and continues counting until the first flag is on and the timer count becomes equal to or greater than the threshold TH1. Then it returns to the calling process.
  • a threshold value TH1 for example, 2 seconds
  • the determination unit 3100 determines whether the second flag is off (step S25). If the brake is turned off after a period of time equal to or more than the threshold TH1 has elapsed, the judgment section 3100 sets the first flag to off (step S27), since the switching of the assist mode is no longer being judged. . Processing then returns to the calling process. On the other hand, if the second flag is on, that is, if the brake is on, no particular processing is performed and the process returns to the calling source.
  • the timer measures the time from the control cycle in which it is first detected that the brake is turned on.
  • the determination unit 3100 determines whether or not the number of times of braking is less than a set threshold (for example, three times) (step S31). If the number of brakes is less than the threshold, the process returns to the calling process. On the other hand, if the number of times of braking is equal to or greater than the threshold, the determination unit 3100 notifies the mode switching unit 3200 of the detection of a mode switching event. Upon receiving the detection notification of a mode switching event, the mode switching unit 3200 determines whether a predetermined switching invalidation condition is satisfied (step S33).
  • the switching invalidation condition is for preventing a transition to an assist mode with a low degree of assist even though the vehicle is in a low speed state when climbing a slope, for example.
  • the assist mode is switched by repeating the assist from low level ⁇ high level ⁇ low level, even if a mode switching event is detected at the high level, for example, if the assist mode is If the input torque is applied and the vehicle speed is less than a predetermined threshold, mode switching is not performed.
  • the input torque is obtained by processing the input torque using an arithmetic average, a geometric average, a harmonic average, a moving average, or a filter process of the input torque in the immediately preceding certain period (for example, the period of one crank rotation). You may make it use the value regarding input torque based on input torque, such as value.
  • the amount of work calculated from input torque and crank rotation may be used.
  • it may be a predetermined index value based on the input torque. Even if the assist mode is switched from low level to medium level to high level to low level or high level to medium level to low level to high level, the torque input is greater than a predetermined threshold. , and if the vehicle speed is less than a predetermined threshold, switching to an assist mode in which the degree of assist is reduced is avoided. In this way, even if you accidentally instruct to switch the assist mode in a situation where a strong assist is preferable, such as when climbing a hill, the assist will be weakened by switching the assist mode, and the electrically assisted bicycle 1 will not wobble. You will be able to avoid doing so.
  • the mode switching unit 3200 detects, for example, the rotation angle ⁇ ° of the front wheel per unit time [s] from the motor rotation input from the motor rotation input unit 1024, and calculates the rotation angle ⁇ °/360° ⁇ 2 ⁇ (front wheel
  • the vehicle speed [m/s] may be calculated based on the radius [m]), or may be calculated using other methods or outputs from other sensors.
  • the mode switching unit 3200 does not switch the assist mode, and the process moves to step S37.
  • the mode switching unit 3200 switches the assist mode according to a predetermined pattern (step S35). As mentioned above, if the pattern is to switch the assist mode by repeating low level ⁇ high level ⁇ low level, if the current assist mode is low level, switch to high level, and if it is high level, switch to low level. Switch to When the mode switching unit 3200 executes the mode switching, the mode switching unit 3200 notifies the power running drive control unit 3400 of the assist mode to which the mode is switched. The power running drive control unit 3400 uses the assist ratio corresponding to the switching destination assist mode to calculate, for example, an assist amount according to the input torque, and the calculation unit 1021 performs control to realize the assist amount. . The process then moves to step S37.
  • step S31 determines in step S31 that the number of times of braking has exceeded a predetermined number (for example, three times), it initializes the number of times of braking and the timer count to 0 (step S37). Furthermore, the determination unit 3100 sets the first flag to OFF (step S39). Processing then returns to the calling process.
  • a predetermined number for example, three times
  • the determination unit 3100 determines whether the timer count is equal to or greater than the threshold value TH1 (step S41). If the timer mount is less than the threshold TH1, the determination unit 3100 instructs the regeneration control unit 3300 to turn off regenerative braking, since it is still determining whether to switch the assist mode. (Step S43). On the other hand, the regeneration control unit 3300 sets the regeneration amount to zero or a value close to zero and outputs the regeneration amount, and the calculation unit 1021 performs control to realize the regeneration amount. Processing then returns to the calling process.
  • the determination unit 3100 determines whether the brake is on (step S45). If the brakes are off, in this embodiment, regenerative braking based on the brake operation is not performed, so the determination unit 3100 instructs the regeneration control unit 3300 to turn off the regenerative braking ( Step S47). The regeneration control unit 3300 performs the same process as step S43. The determination unit 3100 then initializes the timer count to zero (step S49). Since the switching of the assist mode is no longer being determined, the timer count is also initialized and the process returns to the calling source.
  • the determination unit 3100 allows the regeneration control unit 3300 to perform regenerative braking, but the regeneration control unit 3300 controls the crank rotation based on the crank rotation input from the crank rotation input unit 1022. It is determined whether the number is less than a threshold value TH2 (step S51). For example, the crank rotation angle ⁇ ° of [m] per unit time is detected, and the crank rotation speed [rpm] is calculated by ⁇ °/360°.
  • step S53 If the crank rotation speed is equal to or higher than the threshold value TH2, it is presumed that there is no intention to decelerate, so the regeneration control unit 3300 turns off regenerative braking (step S53). Note that this step performs the same processing as step S43. Processing then returns to the calling process.
  • step S55 Processing then returns to the calling process. Specifically, the amount of regeneration that is output when the brake is on is output, and the calculation unit 1021 performs control to realize the amount of regeneration.
  • regeneration control can be performed in appropriate situations.
  • FIG. 8(a) shows the time change in the presence or absence of brake operation (brake on or off)
  • FIG. 8(b) shows the time change in the presence or absence of assist mode switching
  • FIG. 8(c) shows the time change in the presence/absence of assist mode switching. Represents changes over time in the presence or absence of regenerative braking.
  • the assist mode is activated as shown in FIG. 8(b).
  • the switch is implemented. Note that, as shown in FIG. 8(c), regenerative braking is not performed until time t3 when a threshold value TH1 (for example, 2 seconds) has elapsed from time t1, even if there is a brake operation.
  • a threshold value TH1 for example, 2 seconds
  • the brake is turned on again at time t4, but in this case, the brake continues to be turned on beyond the threshold value TH1.
  • the assist mode is not switched.
  • regenerative braking is turned on from time t5 when the threshold value TH1 has passed from time t4. This is because it is determined that the occupant has given an instruction to perform regenerative braking, and regenerative braking is performed based on the brake operation.
  • time t6 when the brake is turned off, regenerative braking ends. It is assumed here that the crank is not rotating.
  • the occupant can issue an instruction to switch the assist mode without operating the operation panel.
  • the regeneration modes are low level regeneration mode, medium level regeneration mode, and high level regeneration mode, when a brake operation that matches the conditions is detected, the order will be low level ⁇ medium level ⁇ high level ⁇ low level. Then, the regeneration mode may be controlled to be switched. Similar to the assist mode, the level classification and transition pattern of the regeneration mode are arbitrary. This also applies to other embodiments.
  • the assist mode is not switched based only on the vehicle speed. This means that even when the vehicle is stopped, if a similar brake operation is detected, the assist mode or regeneration mode can be switched. Furthermore, if legal requirements are met, it is possible to adopt a configuration that performs assist and regenerative braking even when the electric assist bicycle 1 is being pushed around. If detected, the assist mode or regeneration mode may be switched. The same applies to other embodiments as well.
  • processing is performed based on the measurement of travel distance, but since the flow of processing is roughly the same as in the first embodiment, only the differences will be explained.
  • count process B shown in FIG. 9 is executed instead of count process A. Note that only the differences from count processing A will be explained.
  • the determination unit 3100 determines whether the distance count is less than a threshold value TH21 (for example, 5 m) (step S61).
  • the distance counter counts the distance traveled in each control cycle. For example, from the motor rotation input, the rotation angle ⁇ ° of the front wheels in the previous control cycle is specified, and the distance is calculated as follows: ⁇ °/360° ⁇ 2 ⁇ ( The distance traveled is calculated using the radius of the front wheels [m]. However, the travel distance may be calculated using other methods or based on outputs from other sensors.
  • step S25 If the distance count is equal to or greater than the threshold value TH21, the process moves to step S25, and the same process as the count process A is executed. On the other hand, if the distance count is less than the threshold TH21, the determination unit 3100 increments the distance count of the distance counter by the distance traveled in the previous control cycle (step S63). Processing then returns to the calling process.
  • mode switching processing B shown in FIG. 10 is executed. Note that only the differences from mode switching process A will be explained.
  • step S37 in the mode switching process A is simply replaced with step S71.
  • step S71 the determination unit 3100 initializes the number of brakes and the distance count to zero. This is a change based on count processing B.
  • the assist mode can be switched based on the distance count.
  • regeneration control process A regeneration control process B shown in FIG. 11 is executed. Note that only the differences from regeneration control processing A will be explained.
  • step S81 the determination unit 3100 determines whether the distance count is equal to or greater than the threshold value TH21 (step S81). If the distance count is less than the threshold TH21, the process moves to step S43. On the other hand, if the distance count is equal to or greater than the threshold value TH21, the process moves to step S45.
  • step S49 the determination unit 3100 initializes the distance count to zero (step S83).
  • FIG. 12(a) shows the time change in the presence or absence of brake operation (brake on or off)
  • FIG. 12(b) shows the time change in the presence or absence of assist mode switching
  • FIG. 12(c) shows the time change in the presence/absence of assist mode switching. Represents changes over time in the presence or absence of regenerative braking.
  • the assist mode is activated as shown in FIG. 12(b).
  • the switch is implemented. Note that, as shown in FIG. 12(c), regenerative braking is not performed even if a brake operation is performed until time t13 when the travel distance from time t1 reaches a threshold value TH21 (eg, 5 m).
  • the brake is turned on again at time t14, but in this case, the brake continues to be turned on until the travel distance exceeds the threshold value TH21.
  • the assist mode is not switched.
  • regenerative braking is turned on from time t15 when the travel distance reaches threshold value TH21 from time t14. This is because it is determined that the occupant has given an instruction to perform regenerative braking, and regenerative braking is performed based on the brake operation.
  • time t16 when the brake is turned off, regenerative braking ends. It is assumed here that the crank is not rotating.
  • the occupant can issue an instruction to switch the assist mode without operating the operation panel.
  • control section 3000b includes a determination section 3100b, a mode switching section 3200b, a regeneration control section 3300b, and a power running drive control section 3400.
  • the determination unit 3100b determines whether or not the assist mode can be switched and the direction in which the assist mode can be switched, depending on whether the crank is continuously rotated one or more revolutions in the forward direction or continuously rotated one or more revolutions in the reverse direction during brake operation. do.
  • the mode switching unit 3200b manages the current assist mode, and when notified by the determining unit 3100b of whether or not the assist mode can be switched and the direction of switching, the mode switching unit 3200b switches the assist mode accordingly.
  • the regeneration control section 3300b performs regeneration control according to instructions from the determination section 3100b.
  • the power running drive control section 3400 is the same as that in the first embodiment.
  • FIGS. 14 to 17 the processing flow according to this embodiment will be explained using FIGS. 14 to 17. It is assumed that the processing flows of FIGS. 14 and 15 are executed every control cycle. Initially, it is assumed that the flags and timers are reset to their initial values.
  • the determination unit 3100b determines that the first flag indicating whether or not it is currently determining whether or not to switch the assist mode is off, and based on the brake input from the brake input unit 1028, the brake (in this case, the brake (step S101). If the first flag is on or the brake is off, the process moves to step S105.
  • step S101 determines whether or not the brake operation is continued.
  • the determination unit 3100b determines whether the first flag is on (step S105). If the first flag is off, the process moves to step S119 in FIG. 15 via terminal A. On the other hand, if the first flag is on, the determination unit 3100b executes count processing A (step S107). Counting process A is similar to the process shown in FIG. 5, so the explanation will be omitted.
  • the determination unit 3100b determines whether the brake has changed from on to off (step S109). Since the focus is on the crank rotation while the brake is being operated, that is, while the brake is on, when the brake changes from on to off, the determination unit 3100b measures the time to detect the crank rotation. The timer count of a timer for this purpose is initialized to zero (step S111). Furthermore, the determination unit 3100b sets the first flag and the second flag to OFF (step S113). The process then moves to step S115 in FIG. 15 via terminal B.
  • step S115 in FIG. 15 via terminal B.
  • step S115 This is a process of detecting the rotation and direction of the crank and holding a forward rotation count or reverse rotation count corresponding to the rotation angle. Details will be explained later.
  • step S117 the determination unit 3100b and the mode switching unit 3200b execute mode switching processing C (step S117). Based on the result of the rotation detection process, a mode switching process C for switching the assist mode is executed. The mode switching process C will be explained in detail later. The process then moves to step S123.
  • step S119 the determination unit 3100b initializes the timer count, the forward rotation count and the reverse rotation count counted in the rotation detection process to 0 (step S119). Further, the determination unit 3100b sets the first flag and the second flag to OFF (step S121). The process then moves to step S123.
  • the determination unit 3100b determines whether the timer count is equal to or greater than a threshold value TH1 (for example, 2 seconds) (step S123). If the timer count is equal to or greater than the threshold value TH1, the determination unit 3100b causes the regeneration control unit 3300b to perform regenerative braking (step S125). The regeneration control unit 3300b executes regenerative braking based on, for example, a brake operation. The process then moves to step S129. On the other hand, if the timer count is less than the threshold TH1, the determination unit 3100b instructs the regeneration control unit 3300b to turn off regenerative braking (step S127). If crank rotation by the occupant is still being detected, regenerative braking is turned off and it is determined whether switching to the assist mode is appropriate.
  • a threshold value TH1 for example, 2 seconds
  • the calculation unit 1021 determines whether or not the process should be terminated based on a condition such as that the vehicle is stopped for a certain period of time or more and the power is automatically turned off (step S129). If the process should not be terminated, the process returns to step S101 via terminal C. On the other hand, if the process should be terminated, the process is terminated here.
  • the crank rotation sensor 104 outputs 1 pulse when rotated by 15 degrees and 24 pulses when rotated by 360 degrees, and the crank rotation input section 1022 also inputs this pulse to the calculation section 1021. shall be.
  • the unit rotation angle of 15 degrees per pulse is just an example, and other angles may be used. Further, a sensor that can detect the rotation angle more precisely may be used.
  • a signal indicating the direction of rotation of the crank is also obtained from the crank rotation sensor 104 separately.
  • the forward direction is a direction in which the electrically assisted bicycle 1 is rotated when moving forward
  • the reverse direction is a rotation direction opposite to the forward direction.
  • the determination unit 3100b determines whether the crank rotation pulse has changed from off to on (step S131). That is, it is determined whether or not the rotation has been made by at least one unit angle (15 degrees in the above example) from the previous control cycle. If the crank rotation pulse has not changed from off to on, that is, if it cannot be detected that crank rotation is occurring, the process returns to the calling process.
  • the determination unit 3100b initializes the timer count to 0 (step S133). As a result, while the crank rotation is occurring, the timer count becomes 0, so the process transitions from step S123 to step S127, and regenerative braking is turned off.
  • the determination unit 3100b determines whether or not it is rotating in the forward direction (normal rotation) (step S135). If the rotation is in the forward direction, the determination unit 3100b increments the forward rotation count by the number of pulses detected in one control period (step S137). Further, the determination unit 3100b initializes the reverse rotation count to 0 (step S139). Processing then returns to the calling process.
  • the determination unit 3100b increments the reverse rotation count by the number of pulses detected in one control cycle (step S141). Further, the determination unit 3100b initializes the forward rotation count to 0 (step S143). The process then returns to the calling process.
  • the rotation angle during brake operation can be counted in the forward direction or in the reverse direction.
  • the determination unit 3100b determines whether the forward rotation count is one rotation or more (step S151). In the case of one pulse every 15 degrees, 24 is a count of one rotation. If the determination unit 3100b determines that the forward rotation count is less than one rotation, the process moves to step S161.
  • the determination unit 3100b determines whether the current assist mode is the highest level assist mode (step S153). In this embodiment, for example, if there are three assist modes of low level, middle level, and high level, it is determined whether the assist mode is at the high level. If the current assist mode is the highest level assist mode, the level of the assist mode cannot be increased any further, so the determination unit 3100b clears the forward rotation count to 0 (step S155). The process then moves to step S161.
  • the determination unit 3100b instructs the mode switching unit 3200b to switch the assist mode to one level higher (step S157). That is, if the crank is rotated one rotation in the forward direction during brake operation, the assist mode is switched to one level higher level.
  • the mode switching unit 3200b notifies the power running drive control unit 3400 of the assist mode to which the assist mode is to be switched.
  • the power running drive control unit 3400 calculates an assist amount according to the input torque, for example, using the assist ratio corresponding to the switching destination assist mode, and the calculation unit 1021 performs control to realize the assist amount. .
  • the determination unit 3100b then initializes the forward rotation count to 0 (step S159). The process then moves to step S161.
  • step S161 the determination unit 3100b determines whether the reverse rotation count is one rotation or more (step S161). If the reverse rotation count is less than one rotation, the process returns to the calling process.
  • the determination unit 3100b determines whether the current assist mode is the lowest level assist mode (step S163). If the current assist mode is the lowest level assist mode, the level of the assist mode cannot be lowered any further, so the determination unit 3100b clears the reverse rotation count to 0 (step S165). The process then returns to the calling process.
  • the determination unit 3100b instructs the mode switching unit 3200b to switch the assist mode to one level lower (step S167). That is, if the crank is rotated one rotation in the opposite direction during a brake operation, the assist mode is switched to one step lower level.
  • the mode switching unit 3200b notifies the power running drive control unit 3400 of the assist mode to which the assist mode is to be switched.
  • the power running drive control unit 3400 calculates an assist amount according to the input torque, for example, using the assist ratio corresponding to the switching destination assist mode, and the calculation unit 1021 performs control to realize the assist amount. .
  • the determination unit 3100b initializes the reverse rotation count to 0 (step S169). Processing then returns to the calling process.
  • the assist mode can be switched to a high level side or to a low level side based on the occupant's instruction of a specific crank rotation direction.
  • FIG. 18 describes an example of operation according to this embodiment.
  • FIG. 18(a) shows the time change in the presence or absence of brake operation
  • FIG. 18(b) shows the time change in the forward rotation count
  • FIG. 18(c) shows the time change in the reverse rotation count.
  • FIG. 18(d) is a diagram showing the time transition of the assist mode.
  • the assist mode is switched from a low level to a high level. It will be done. Note that here, a case is shown in which there are only two assist modes: a high level and a low level.
  • the occupant when the brake operation is performed at time t23, the occupant then rotates the crank in the opposite direction, and when the crank is rotated 360 degrees at time t24, the assist mode is switched from the high level to the low level.
  • the occupant can explicitly give instructions to increase or decrease the degree of assistance.
  • the assist mode in response to an instruction from the occupant, the assist mode will not be switched to another assist mode unless there is a further instruction from the occupant.
  • a boost mode is adopted in which the assist is strengthened only for a certain period or a certain travel distance, and then returns to the original assist mode.
  • Boost mode can also be recognized as a temporary switch to a high-level assist mode.
  • FIG. 19 shows a functional block configuration example (portion related to this embodiment) of a control section 3000c that performs main processing of this embodiment in calculation section 1021.
  • the control section 3000c includes a determination section 3100c, a mode switching section 3200c, a regeneration control section 3300, and a power running drive control section 3400.
  • the determination unit 3100c determines whether the condition that the brake operation is performed a predetermined number of times within a predetermined time is satisfied in response to the brake input.
  • the mode switching unit 3200c manages the current assist mode among predetermined assist modes, and when the determining unit 3100c determines that the condition is satisfied, the mode switching unit 3200c controls the current assist mode for a certain period or a certain period based on the motor rotation input etc.
  • the assist mode is switched to a high-level assist mode only during the distance traveled.
  • the regeneration control section 3300 and the power running drive control section 3400 are the same as those in the first embodiment.
  • FIGS. 20 to 23 the processing flow according to this embodiment will be explained using FIGS. 20 to 23. It is assumed that the processing flows in FIGS. 20 and 21 are executed every control cycle. Furthermore, since there are parts similar to the processing flow of the first embodiment, the explanation will focus on the differences from the first embodiment.
  • FIG. 20 is similar to steps S1 to S13 shown in FIG. 4. However, in step S5, if the first flag is off, the process proceeds to step S205 in FIG. 21 via terminal D, and after step S13, the process proceeds to step S201 in FIG. 21 via terminal E. The points are different. Note that the counting process in step S7 is counting process A.
  • the determination unit 3100c determines whether the number of times of braking is less than a set threshold (for example, three times) (step S201). If the number of brakes is less than the threshold, the process moves to step S209. On the other hand, when the number of brakes exceeds the threshold value, the determination unit 3100c sets a third flag indicating whether or not to permit transition to boost mode to be on (step S203), thereby controlling the mode switching unit 3200c to enter boost mode.
  • a set threshold for example, three times
  • step S205 the determination unit 3100c initializes the number of brakes and the timer count to 0 (step S205). Furthermore, the determination unit 3100c sets the first flag to OFF (step S207). The process then moves to step S209.
  • step S209 the determination unit 3100c and the regeneration control unit 3300 execute regeneration control processing (step S209). This step is similar to step S17 in FIG. 4, and is regeneration control processing A.
  • mode switching unit 3200c executes boost time determination processing (step S211).
  • the boost time determination process for example, the effective time of the boost mode is set according to the vehicle speed, and if it is within the effective time, the mode is switched to the boost mode. Details will be explained using FIG. 22.
  • the mode switching unit 3200c executes boost distance determination processing (step S213).
  • the boost distance determination process the effective distance of the boost mode is set, and if the distance is within the effective distance, the mode is switched to the boost mode. Details will be explained using FIG. 23.
  • the calculation unit 1021 determines whether or not the process should be terminated based on a condition such as that the vehicle is stopped for a certain period of time or more and the power is automatically turned off (step S215). If the process should not be terminated, the process returns to step S1 in FIG. 20 via terminal F. On the other hand, if the process should be terminated, the process is terminated here.
  • boost mode that is, the high-level assist mode only for a certain period or a certain mileage. This eliminates the need for operations such as returning the assist mode to its original state, reducing the amount of effort required by the occupants. Additionally, since there is no need to perform an operation to return to the original assist mode, there is no need to forget to return it, and power consumption can be reduced.
  • the mode switching unit 3200c determines whether the vehicle speed is less than a threshold value Vth1 (eg, 5 km/h) (step S221). The vehicle speed is calculated using the method shown in the first embodiment. If the vehicle speed is less than the threshold value Vth1, the mode switching unit 3200c sets the valid time to a constant T1 (for example, 10 seconds) (step S223). The process then moves to step S231.
  • Vth1 eg, 5 km/h
  • the mode switching unit 3200c determines whether the vehicle speed is less than the threshold value Vth2 (for example, 10 km/s) (step S225). When the vehicle speed is less than the threshold value Vth2, the mode switching unit 3200c determines the time from constant T1 to constant T2 (for example, 5 seconds) according to the vehicle speed, for example, by linear interpolation, and sets the time as the effective time. (Step S227). For example, it is calculated by (vehicle speed - Vth1) x (T1 - T2) / (Vth2 - Vth1) + T2. However, the valid period does not have to change linearly depending on the vehicle speed. The process then moves to step S231.
  • the mode switching unit 3200c sets the constant T2 to the valid period (step S229). The process then moves to step S231.
  • the lower the speed the longer the effective time is set. This enables stable driving and starting by providing stronger assistance when driving on a slope, when traveling at low speed due to heavy luggage, or when starting on an uphill slope or before an uphill slope. This is for the purpose of
  • step S231 the mode switching unit 3200c determines whether the third flag is on (step S231). If the third flag is off, boost mode is disabled (step S247). If the boost mode is not set, the current assist mode is maintained, and if the boost mode is set, the previous assist mode is returned. Processing then returns to the calling process.
  • the mode switching unit 3200c determines whether the count of the boost timer is within the valid period (step S235).
  • the boost timer is a timer managed by the mode switching unit 3200c, and is used to measure the time during which the mode is switched to the boost mode.
  • the initial value of the boost timer is 0.
  • the mode switching unit 3200c increments the count of the boost timer by the control period (step S237). Then, the mode switching unit 3200c enables the boost mode (step S239). If boost mode is already enabled, boost mode is maintained; if boost mode is not enabled, boost mode is enabled at this stage.
  • the mode switching unit 3200c After enabling the boost mode, the mode switching unit 3200c notifies the power running drive control unit 3400 of switching to the boost mode.
  • the power running drive control unit 3400 uses the assist ratio corresponding to the boost mode to calculate, for example, an assist amount according to the input torque, and the calculation unit 1021 performs control to realize the assist amount. Processing then returns to the calling process.
  • the mode switching unit 3200c initializes the count of the boost timer to 0 (step S241). Furthermore, the mode switching unit 3200c sets the third flag to OFF and notifies the determination unit 3100c (step S243). Further, the mode switching unit 3200c disables the boost mode (step S245). This step is similar to step S247. Processing then returns to the calling process.
  • a valid period is set according to the vehicle speed, and a transition can be made to the boost mode, that is, a high-level assist mode during the valid period.
  • the boost mode that is, a high-level assist mode during the valid period.
  • the maximum effective period is a constant T1
  • the boost mode remains for a maximum period of T1.
  • boost distance determination processing will be explained using FIG. 23.
  • the mode switching unit 3200c sets a constant D1 (for example, 5 m) as the effective distance of the boost mode (step S251). Then, the mode switching unit 3200c determines whether the third flag is on (step S253). If the third flag is off, boost mode is disabled (step S267). If the boost mode is not set, the current assist mode is maintained, and if the boost mode is set, the previous assist mode is returned. Processing then returns to the calling process.
  • D1 for example, 5 m
  • the mode switching unit 3200c determines whether the boost distance count is within the effective distance (step S255).
  • a boost distance counter is provided to measure the travel distance.
  • the initial value of the boost distance counter is 0.
  • the mileage is determined by detecting, for example, the rotation angle ⁇ ° of the front wheels per control cycle from the motor rotation input from the motor rotation input unit 1024, and calculating the rotation angle ⁇ °/360° ⁇ 2 ⁇ (front wheel radius [m] ) etc. to calculate the mileage.
  • the travel distance may be calculated using other methods or outputs from other sensors.
  • the mode switching unit 3200c increments the boost distance count by the distance traveled (step S257). Then, the mode switching unit 3200c enables the boost mode (step S259). If boost mode is already enabled, boost mode is maintained; if boost mode is not enabled, boost mode is enabled at this stage. Processing then returns to the calling process.
  • the mode switching unit 3200c After enabling the boost mode, the mode switching unit 3200c notifies the power running drive control unit 3400 of switching to the boost mode.
  • the power running drive control unit 3400 uses the assist ratio corresponding to the boost mode to calculate, for example, an assist amount according to the input torque, and the calculation unit 1021 performs control to realize the assist amount.
  • the mode switching unit 3200c initializes the boost distance count to 0 (step S261). Furthermore, the mode switching unit 3200c sets the third flag to OFF and notifies the determination unit 3100c (step S263). Further, the mode switching unit 3200c disables the boost mode (step S265). This step is similar to step S267. Processing then returns to the calling process.
  • boost mode that is, high-level assist mode
  • the third flag is set to off, so the boost mode is disabled even if the boost distance count is still within the valid range.
  • the third flag is turned off at that stage and the boost mode is invalidated.
  • FIG. 24(a) shows the change in brake operation over time
  • FIG. 24(b) shows the change in activation/invalidity of boost mode over time
  • FIG. 24(c) shows the mileage when the boost mode is enabled. It represents the change over time.
  • the boost mode is enabled at time t32.
  • the valid period is T1
  • the valid period linearly decreases to T2.
  • the valid period is fixed at T2.
  • the boost mode continues for the valid period T1, and is then invalidated at time t33. Note that since the speed is low, the traveling distance has not reached the constant D1 (for example, 5 m) even if time elapses as shown in FIG. 24(c).
  • the boost mode is enabled at time t35.
  • the effective period is also set to a value shorter than T1, but since the traveling distance reaches the effective distance D1 at time t36, the boost mode is disabled at time t36.
  • boost mode can be activated according to the passenger's intention. This is useful when starting when the luggage is heavy.
  • the effective distance is changed according to the vehicle speed
  • it may be changed according to the vehicle speed or the like similarly to the effective time.
  • FIG. 26 shows an example of the operation section 42 and display section 52 shown in Patent Document 2.
  • the operating section 42 and the display section 52 are integrally configured and attached to the handle 20.
  • An example of the operation unit 42 is a button, and includes a first operation switch 54 and a second operation switch 56.
  • the first operation switch 54 and the second operation switch 56 output an operation signal to the motor control device 102 each time they are operated.
  • the motor control device receives the operation signal output from the first operation switch 54, it switches the assist mode so that the driving force of the motor 105 increases relative to the human power driving force.
  • the motor control device 102 receives the operation signal output from the second operation switch 56, the motor control device 102 switches the assist mode so that the driving force of the motor 105 is reduced relative to the human power driving force.
  • the display unit 52 includes a plurality of lamps that are turned on or off based on command signals from the motor control device 102.
  • An example of the plurality of lamps is an LED (Light Emitting Diode) lamp, which includes a first lamp 58 , a second lamp 60 , a third lamp 62 , a fourth lamp 64 , and a fifth lamp 66 .
  • the assist modes are high mode, normal mode, low mode, eco mode, and off mode in descending order of assist degree.
  • the first lamp 58 lights up when the high mode is selected.
  • the second lamp 60 lights up when the normal mode is selected.
  • the third lamp 62 lights up when the low mode is selected.
  • the fourth lamp 64 lights up when the eco mode is selected.
  • the fifth lamp 66 lights up when the off mode is selected. Even if such a display section 52 is provided, it is possible to switch the assist mode by operating the brake a predetermined number of times within a predetermined time as described above, or to rotate the crank during a brake operation, without operating a button. You can also switch the assist mode with .
  • a display 106b as shown in FIG. 27 may be provided so that the occupant can recognize the current assist mode.
  • a low-level assist mode and a high-level assist mode are provided. For example, if the left LED is lit, it indicates that the current assist mode is low level. is displayed, and if the two LEDs are lit, it indicates that the current assist mode is at a high level. This allows the occupant to recognize the current assist mode and switch the assist mode to an appropriate one using the method described above.
  • the functional block diagram described above is an example, and one functional block may be divided into a plurality of functional blocks, or a plurality of functional blocks may be integrated into one functional block.
  • the order of steps may be changed or a plurality of steps may be executed in parallel, as long as the processing content remains the same.
  • the assist amount corresponds to an index such as the driving force, drive power, or drive current of the motor 105
  • the calculation unit 1021 performs control to realize an index value corresponding to the assist amount.
  • the amount of regeneration also corresponds to indicators such as regenerative braking force, regenerative torque, regenerative power, regenerative current, etc., and the calculation unit 1021 performs control so as to realize the index value corresponding to the amount of regeneration.
  • the motor control device includes (A) a drive unit that causes the motor to perform power running drive or regenerative braking, and (B) different degrees of assistance when performing power drive depending on a predetermined operation including a brake operation. Switching from one assist mode to another assist mode among the plurality of assist modes corresponding to , or from one regeneration mode to another regeneration mode among the plurality of regeneration modes corresponding to different degrees of regeneration when performing regenerative braking. It has a control section that controls the drive section.
  • the occupant can instruct the switching of the degree of assistance of power running drive or the degree of regeneration of regenerative braking by other than operating the operation panel. In some cases, this may include a case where the degree of assistance is negative or a case where the degree of regeneration is negative.
  • the predetermined operation described above may be a brake operation a certain number of times within a predetermined time or within a predetermined traveling distance.
  • the passenger can easily give instructions by simply operating the brakes.
  • the predetermined operation described above may be a combination of a brake operation and a crank rotation operation.
  • it is a crank rotation operation of one revolution or more during a brake operation.
  • control unit described above may perform control to suppress or stop regenerative braking based on brake operation at a predetermined time or a predetermined traveling distance. This is because if regenerative braking is activated during mode switching, deceleration may occur against the occupant's intentions.
  • control unit may control to suppress or stop regenerative braking based on the brake operation during the crank rotation operation.
  • regenerative braking is activated during mode switching, there is a possibility that deceleration will be contrary to the occupant's intention.
  • the control section described above controls the input torque or a predetermined index value based on the input torque (for example, for a certain period immediately before the crank).
  • control unit described above enables the switching only within a time period that is equal to or less than a third threshold value (e.g., constant T1) or within a travel distance that is less than or equal to a fourth threshold value (e.g., constant D1). Also good.
  • a third threshold value e.g., constant T1
  • a travel distance that is less than or equal to a fourth threshold value (e.g., constant D1).
  • a fourth threshold value e.g., constant D1
  • control unit described above may set the activation time or travel distance according to the vehicle speed. For example, it may be preferable to set the activation time or travel distance even if the vehicle speed is less than a certain speed, that is, even if the vehicle is stopped.
  • the assist mode may be switched to an assist mode corresponding to a high degree of assistance, and in the case of reverse rotation, the assist mode may be switched to an assist mode corresponding to a low degree of assistance. Furthermore, in the case of reverse rotation, it may be switched to a regeneration mode corresponding to a high degree of regeneration, and in the case of forward rotation, it may be switched to an assist mode corresponding to a low degree of regeneration.
  • control section described above may control the drive section to perform the above switching regardless of the vehicle speed or whether or not a passenger is on board.
  • the above-described switching between the assist mode and the regeneration mode may be performed even when the electric assist bicycle is being pushed around or stopped. This is because an assist mode with a high degree of assistance is appropriate when the vehicle is loaded with heavy luggage or when the vehicle is started in the direction of uphill in the middle of or before a slope. Similarly, when going down a slope, a regeneration mode with a high degree of regeneration may be appropriate.

Abstract

力行駆動の補助度合い又は回生制動の回生度合いの切り替えを乗員が指示できるようにするために、モータ制御装置は、（Ａ）モータに力行駆動又は回生制動を実行させる駆動部と、（Ｂ）ブレーキ操作を含む所定操作に応じて、力行駆動を行う場合における異なる補助度合いに対応する複数のアシストモードのうち１のアシストモードから他のアシストモードへ、又は回生制動を行う場合における異なる回生度合いに対応する複数の回生モードのうち１の回生モードから他の回生モードへ切り替えるように、駆動部を制御する制御部とを有する。

Description

電動アシスト車のためのモータ制御装置及び電動アシスト車
本発明は、電動アシスト車における力行駆動又は回生制動におけるモードの切り替え技術に関する。
例えば特許文献１には、操作パネルを備えた電動補助自転車が開示されており、当該操作パネルにおけるアシスト強弱スイッチによって補助比率を大小に切り替えることが記載されている。
また、特許文献２には、電動アシストモータを備える自転車の走行環境または走行状態に関する値である参照値と、記憶されている閾値との関係に基づいて、人力駆動力と電動アシストモータの駆動力との比率であるアシスト比が互いに異なる複数のアシストモードのうちのいずれのアシストモードを用いるかを自動的に切り替える自動切替機能と、操作部がマニュアル操作されるとアシストモードを切り替える手動切替機能を備える自転車用制御装置が開示されている。参照値は、路面の勾配、風力、路面の抵抗、走行距離、重量、人力駆動力といったものであることが示されている。
さらに、特許文献３には、ブレーキレバーの操作が検出されると回生を行うことが開示されている。
これらの文献では、基本的に、乗員が意図してアシストモードや補助比率を変更する場合には、操作パネルや操作部を用いている。それ以外では、特許文献２のように、各種センサで参照値を得ることで、乗員が操作を行わなくても自動的にアシストモードを変更するものであるが、乗員の意図に沿ったものであるかは不明である。特許文献３では、ブレーキレバーの操作によって回生の開始を指示できることが示されているが、回生の度合いを、乗員の意図に沿って変更することは示されていない。
特開２００４－２４３９２２号公報 特開２０１６－１０１７６１号公報 特開２０１９－１２３３６９号公報
従って、本発明の目的は、一側面によれば、力行駆動の補助度合い又は回生制動の回生度合いの切り替えを乗員が指示できるようにするための新規な技術を提供することである。
本発明に係るモータ制御装置は、（Ａ）モータに力行駆動又は回生制動を実行させる駆動部と、（Ｂ）ブレーキ操作を含む所定操作に応じて、力行駆動を行う場合における異なる補助度合いに対応する複数のアシストモードのうち１のアシストモードから他のアシストモードへ、又は回生制動を行う場合における異なる回生度合いに対応する複数の回生モードのうち１の回生モードから他の回生モードへ切り替えるように、駆動部を制御する制御部とを有する。
図１は、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。 図２は、モータ制御装置の構成例を示す図である。 図３は、第１及び第２の実施の形態における制御部に関連する機能構成例を示す図である。 図４は、第１及び第２の実施の形態におけるメイン処理フローを示す図である。 図５は、カウント処理Ａの処理フローを示す図である。 図６は、モード切替処理Ａの処理フローを示す図である。 図７は、回生制御処理Ａの処理フローを示す図である。 図８（ａ）乃至（ｃ）は、第１の実施の形態における動作例を説明するための図である。 図９は、カウント処理Ｂの処理フローを示す図である。 図１０は、モード切替処理Ｂの処理フローを示す図である。 図１１は、回生制御処理Ｂの処理フローを示す図である。 図１２（ａ）乃至（ｃ）は、第２の実施の形態における動作例を説明するための図である。 図１３は、第３の実施の形態における制御部に関連する機能構成例を示す図である。 図１４は、第３の実施の形態におけるメイン処理フローを示す図である。 図１５は、第３の実施の形態におけるメイン処理フローを示す図である。 図１６は、回転検出処理の処理フローを示す図である。 図１７は、モード切替処理Ｃの処理フローを示す図である。 図１８（ａ）乃至（ｄ）は、第３の実施の形態における動作例を説明するための図である。 図１９は、第４の実施の形態における制御部に関連する機能構成例を示す図である。 図２０は、第４の実施の形態におけるメイン処理フローを示す図である。 図２１は、第４の実施の形態におけるメイン処理フローを示す図である。 図２２は、ブースト時間判定処理の処理フローを示す図である。 図２３は、ブースト距離判定処理の処理フローを示す図である。 図２４（ａ）乃至（ｃ）は、第４の実施の形態における動作例を説明するための図である。 図２５は、車速と有効時間との関係の一例を示す図である。 図２６は、従来の操作パネルの例を示す図である。 図２７は、アシストモード表示機の例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、人力を補助するモータを備える電動アシスト車の一例である電動アシスト自転車の例をもって説明する。しかしながら、本発明の実施の形態は、電動アシスト自転車だけに適用対象を限定するものではなく、人力に応じて移動する移動体（例えば、台車、車いす、昇降機など）の移動を補助するモータなどに対するモータ制御装置等についても適用可能である。
［実施の形態１］
図１は、本実施の形態における電動アシスト車の一例であ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、モータ駆動装置を搭載している。モータ駆動装置は、バッテリパック１０１と、モータ制御装置１０２と、トルクセンサ１０３と、クランク回転センサ１０４と、モータ１０５と、ブレーキセンサ１０７とを有する。
また、電動アシスト自転車１は、前輪、後輪、前照灯、フリーホイール、変速機等も有している。
バッテリパック１０１は、例えば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よい。そして、バッテリパック１０１は、モータ制御装置１０２を介してモータ１０５に対して電力を供給し、回生時にはモータ制御装置１０２を介してモータ１０５からの回生電力によって充電も行う。
トルクセンサ１０３は、クランク軸周辺に設けられており、乗員によるペダルの踏力（即ち入力トルク）を検出し、この検出結果をモータ制御装置１０２に出力する。また、クランク回転センサ１０４は、トルクセンサ１０３と同様に、クランク軸周辺に設けられており、クランクの回転に応じた信号をモータ制御装置１０２に出力する。
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）をモータ制御装置１０２に出力する。
モータ制御装置１０２は、モータ１０５の回転センサ、トルクセンサ１０３及びクランク回転センサ１０４等からの信号に基づき所定の演算を行って、モータ１０５の駆動を制御し、モータ１０５による回生の制御も行う。
本実施の形態に係る電動アシスト自転車１は、電源スイッチなどを備えた操作パネルを備えていても良いが、ここでは備えていないものとする。なお、詳細は省略するが、電源オンせずに走行し始めてもモータ１０５に生ずる逆起電力を検出すると自動的にモータ制御装置１０２を起動させる技術が実装されていれば、走行開始時には操作パネルを操作せずとも、アシストが開始される。また、例えば停車時間が一定時間以上となると自動的にモータ制御装置１０２への電力供給を停止させる技術が実装されていれば、走行終了時においても操作パネルを操作せずとも問題ない。さらに、バッテリパック１０１には、充電レベルを表示する機能を有しているものもあり、この場合には乗員はバッテリパック１０１から充電レベルを知ることも可能である。このように、操作パネルを備えないことにより、操作パネルに関連するコストを削減できるようになり、操作パネルで消費される電力も削減される。
ブレーキセンサ１０７は、乗員のブレーキ操作を検出して、ブレーキ操作に関する信号（例えば、ブレーキの有無を表す信号）をモータ制御装置１０２に出力する。具体的には、磁石とリードスイッチを用いたセンサである。なお、ブレーキセンサ１０７は、機械的な制動が発生しない操作度合いであっても、ブレーキ操作有り（ブレーキがオン）という信号を送出する。すなわち、実施の形態では、ブレーキ操作有り（ブレーキがオン）というのは、機械的な制動を生じさせないブレーキレバーの操作をも含まれるものである。
本実施の形態に係るモータ制御装置１０２に関連する構成を図２に示す。モータ制御装置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（Ｓuh）及びローサイドＦＥＴ（Ｓul）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（Ｓvh）及びローサイドＦＥＴ（Ｓvl）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（Ｓwh）及びローサイドＦＥＴ（Ｓwl）とを含む。このＦＥＴブリッジ１０３０は、モータ１０５に対するインバータであり、コンプリメンタリ型スイッチングアンプの一部を構成している。また、制御器１０２０は、演算部１０２１と、クランク回転入力部１０２２と、モータ回転入力部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（Analog-Digital）入力部１０２９とを有する。
演算部１０２１は、クランク回転入力部１０２２からの入力、モータ回転入力部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所定の演算を行って、モータ駆動タイミング生成部１０２６及び可変遅延回路１０２５に対して出力を行う。なお、演算部１０２１は、メモリ１０２１１を有しており、メモリ１０２１１は、演算に用いる各種データ及び処理途中のデータ等を格納する。さらに、演算部１０２１は、プログラムをプロセッサが実行することによって実現される場合もあり、この場合には当該プログラムがメモリ１０２１１に記録されている場合もある。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。
クランク回転入力部１０２２は、クランク回転センサ１０４からの、クランク回転に関する信号（回転方向を表す信号を含む場合もある）を、ディジタル化して演算部１０２１に出力する。モータ回転入力部１０２４は、モータ１０５が出力するホール信号からモータ１０５の回転（本実施の形態においては前輪の回転）に関する信号（例えば回転位相角、回転方向など）を、ディジタル化して演算部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１０７からのブレーキ有り又は無しを表す信号をディジタル化して演算部１０２１に出力する。ＡＤ入力部１０２９は、二次電池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。
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（Pulse Width Modulation）のデューティー比に相当するＰＷＭ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。演算部１０２１の演算結果によって、モータ１０５は、力行駆動を行う場合もあれば、回生制動を行う場合もある。なお、モータ駆動の基本動作については、国際公開第２０１２／０８６４５９号パンフレット等に記載されており、本実施の形態の主要部ではないので、ここでは説明を省略する。
なお、本実施の形態では、入力トルクに対するモータ１０５による力行駆動の補助度合いは複数存在しており、それぞれ異なるアシストモードとして規定される。例えば、低レベル（弱レベルとも呼ぶ）のアシストを行うアシストモード、中レベルのアシストを行うアシストモード、高レベル（強レベルとも呼ぶ）のアシストを行うアシストモードなどがある。なお、３段階だけではなく、２段階であったり、４段階以上に分かれていたりしても良い。また、場合によっては、ほとんどアシストがないモードや、負のアシスト（負の補助度合いのアシスト）を行う、すなわちモータ１０５に回生制動を行わせることで乗員の負荷を高めるモードが規定される場合もある。このようなモードについても、アシストモードの一部として含める場合もある。
次に、図３に、演算部１０２１において、本実施の形態の主要な処理を行う制御部３０００の機能ブロック構成例（本実施の形態に係る部分）を示す。制御部３０００は、判定部３１００と、モード切替部３２００と、回生制御部３３００と、力行駆動制御部３４００とを有する。
判定部３１００は、ブレーキ入力に応じて、所定時間内に所定回数ブレーキ操作が行われたといった条件が満たされたか否かを判定する。モード切替部３２００は、予め定められたアシストモードのうち現在のアシストモードを管理しており、判定部３１００によって条件が満たされたと判定され、モータ回転入力やトルク入力などに基づき問題が無い状態であることを確認の上、所定のパターンに従ってモードの切り替えを行う。力行駆動制御部３４００は、モード切替部３２００から指示されたアシストモードで、例えばトルク入力に応じてアシスト量を決定して出力する。また、回生制御部３３００は、ブレーキ入力に応じて行う回生制動を、判定部３１００からの出力に応じてオン又はオフにするといった制御を行う。回生制動がオフであれば回生量は０であり、回生制動がオンとなると、例えば車速などに応じた回生量が設定される。
なお、力行駆動を行う場合には、演算部１０２１は、アシスト量に応じて従来の力行駆動を行うようにモータ駆動タイミング生成部１０２６、可変遅延回路１０２５及びＦＥＴブリッジ１０３０を介してモータ１０５を駆動する。一方、回生制動を行う場合には、演算部１０２１は、回生量に応じて従来の回生制動を行うように、モータ駆動タイミング生成部１０２６、可変遅延回路１０２５及びＦＥＴブリッジ１０３０を介してモータ１０５を制御する。
次に、図４乃至図７を用いて、制御部３０００の処理内容について説明する。なお、図４の処理は、制御周期毎に実行される。なお、処理開始時に、タイマのカウント値であるタイマカウント及びブレーキ回数は０に初期化され、使用されるフラグもオフにセットされるものとする。
まず、判定部３１００は、アシストモードの切り替えを行うか否かを判定中であるか否かを表す第１フラグがオフであり、且つブレーキ入力部１０２８からのブレーキ入力に基づきブレーキ（ここではブレーキスイッチ）がオンとなっている（すなわちブレーキ操作が行われている）か否かを判断する（ステップＳ１）。第１フラグがオンである場合又はブレーキがオフになっている場合には、処理はステップＳ５に移行する。
一方、ステップＳ１の条件が満たされている場合には、判定部３１００は、第１フラグをオンにセットすると共に、ブレーキ操作が継続しているか否かを表す第２フラグをオンにセットする（ステップＳ３）。
そして、判定部３１００は、第１フラグがオンであるか否かを判断する（ステップＳ５）。第１フラグがオフである場合には、処理はステップＳ１７に移行する。一方、第１フラグがオンである場合には、判定部３１００は、カウント処理を実行する（ステップＳ７）。カウント処理は、第１の実施の形態では、タイマによる時間計測を行う処理であるが、この処理については、後に詳細に述べる。
そして、判定部３１００は、ブレーキがオンからオフに変化したか否かを判断する（ステップＳ９）。本実施の形態では、所定回数（例えば３回）ブレーキ操作が行われたか否かを判定するために、乗員がブレーキレバーを放して、ブレーキがオンからオフになったか否かを判断する。ブレーキがオンからオフに変化したわけではない場合、処理はステップＳ１５に移行する。一方、ブレーキがオンからオフに変化した場合には、判定部３１００は、ブレーキ回数を１カウントアップする（ステップＳ１１）。また、判定部３１００は、第２フラグをオフにセットする（ステップＳ１３）。
その後、判定部３１００及びモード切替部３２００等は、モード切替処理を実行する（ステップＳ１５）。モード切替処理においては、今回の制御周期において、アシストモードの切り替えを実施する条件を満たしたか否かを判断し、アシストモードの切り替えを実施する条件を満たしていれば、アシストモードの切り替えを実行する。モード切替処理の詳細については、後に述べる。
さらにその後、判定部３１００及び回生制御部３３００は、回生制御処理を実行する（ステップＳ１７）。本実施の形態では、アシストモードの切り替えを行うか否かを判定している間は、ブレーキ操作が行われてブレーキがオンとなっても、ブレーキに基づく回生制御を行うべきではないので、主にそのような観点にて回生制御を行うことになる。なお、回生制御処理の詳細については、後に述べる。
そして、演算部１０２１は、停車時間が一定以上となって自動的に電源オフとなるといった条件等に基づき、処理を終了すべきか否かを判断する（ステップＳ１９）。処理を終了すべきではない場合には、処理はステップＳ１に戻る。一方、処理を終了すべき場合には、ここで処理を終了する。
このようにすることで、操作パネルを操作せずとも乗員の明示的な指示があった場合、すなわち所定時間内に所定回数ブレーキ操作が行われた場合にはアシストモードが切り替えられるようになる。
次に、第１の実施の形態におけるカウント処理Ａについて、図５を用いて説明する。
まず、判定部３１００は、タイマのカウント値であるタイマカウントが閾値ＴＨ１（例えば２秒）未満であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。タイマカウントが閾値ＴＨ１未満であれば、判定部３１００は、制御周期分、タイマカウントを増分させる（ステップＳ２３）。最初にブレーキがオンになっていることを検出した制御周期から、タイマのカウントが開始され、以後第１フラグがオンでタイマカウントが閾値ＴＨ１以上となるまで、タイマによるカウントが継続される。そして呼び出し元の処理に戻る。
一方、タイマカウントが閾値ＴＨ１以上であれば、判定部３１００は、第２フラグがオフであるか否かを判断する（ステップＳ２５）。閾値ＴＨ１以上の期間経過してブレーキがオフになっていれば、これ以上アシストモードの切り替えについて判定中とすることはないので、判定部３１００は、第１フラグをオフにセットする（ステップＳ２７）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。一方、第２フラグがオンである場合、すなわちブレーキがオンである場合には、特に処理を行わずに、呼び出し元の処理に戻る。
このように、最初にブレーキがオンになっていることを検出した制御周期から、タイマで時間計測を行うようになっている。
次に、第１の実施の形態におけるモード切替処理Ａについて、図６を用いて説明する。
まず、判定部３１００は、ブレーキ回数が設定された閾値（例えば３回）未満であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。ブレーキ回数が閾値未満であれば、処理は呼び出し元の処理に戻る。一方、ブレーキ回数が閾値以上となった場合には、判定部３１００は、モード切替部３２００に、モード切替イベントの検出を通知する。モード切替部３２００は、モード切替イベントの検出通知を受け取ると、予め定められた切替無効条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ３３）。切替無効条件は、例えば登坂時に低速状態にあるのに、アシストの度合いが低いアシストモードに遷移することを防止するものである。例えば、アシストモードの切り替えが、アシストが低レベル→高レベル→低レベルの繰り返しで行われるのであれば、高レベルにおいてモード切替イベントの検出があったとしても、たとえば、予め定められた閾値以上の入力トルクがなされており、且つ車速が予め定められた閾値未満であれば、モード切替を行わないようにする。なお、入力トルクの代わりに、直前一定期間（例えばクランク１回転の期間）における入力トルクの相加平均、相乗平均、調和平均、移動平均、フィルタ処理にて入力トルクを加工することにより得られた値、といった入力トルクに基づく入力トルクに関する値を用いるようにしても良い。さらに、入力トルクとクランク回転とから算出される仕事量であってもよい。すなわち、入力トルクに基づく所定の指標値であってもよい。アシストモードの切り替えは、低レベル→中レベル→高レベル→低レベルや、高レベル→中レベル→低レベル→高レベルといったやり方であっても、予め定められた閾値以上のトルク入力がなされており、且つ車速が予め定められた閾値未満であれば、アシスト度合いが低くなるようなアシストモードへの切り替えは回避するものとする。このようにすれば、登坂時などにおいて強いアシストが好ましい場面において、誤ってアシストモードの切り替えを指示してしまったとしても、アシストモードの切り替えでアシストが弱くなって、電動アシスト自転車１がふらついたりすることを回避できるようになる。
なお、モード切替部３２００は、モータ回転入力部１０２４からのモータ回転入力から、単位時間［ｓ］あたりの例えば前輪の回転角度θ°を検出し、回転角度θ°／３６０°×２π×（前輪半径［ｍ］）などによって車速［ｍ／ｓ］を算出するようにしても良いし、他の方法や他のセンサからの出力によって車速を算出しても良い。
切替無効条件を満たしている場合には、モード切替部３２００は、アシストモードの切り替えを行わず、処理はステップＳ３７に移行する。
一方、切替無効条件を満たしていない場合には、モード切替部３２００は、所定のパターンに従ってアシストモードの切り替えを実行する（ステップＳ３５）。上でも述べたように、低レベル→高レベル→低レベルの繰り返しでアシストモードを切り替えるというパターンであれば、現在のアシストモードが低レベルであれば高レベルに切り替え、高レベルであれば低レベルに切り替える。モード切替部３２００は、モード切替を実行すると、切り替え先のアシストモードを、力行駆動制御部３４００に通知する。力行駆動制御部３４００は、切り替え先のアシストモードに対応するアシスト比を用いて、例えば入力トルクに応じたアシスト量を算出して、演算部１０２１は、当該アシスト量を実現するように制御を行う。そして処理はステップＳ３７に移行する。
そして、判定部３１００は、ステップＳ３１でブレーキ回数が所定回数（例えば３回）以上となったと判断した場合には、ブレーキ回数及びタイマカウントを０に初期化する（ステップＳ３７）。さらに、判定部３１００は、第１フラグをオフにセットする（ステップＳ３９）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
このように、ブレーキ回数が所定回数以上となっている場合、切替無効条件が満たされていない限り、乗員からアシストモードの切り替え指示がなされたものとして、アシストモードの切り替えを行うものである。
次に、第１の実施の形態における回生制御処理Ａについて、図７を用いて説明する。
判定部３１００は、タイマカウントが閾値ＴＨ１以上となっているか否かを判断する（ステップＳ４１）。タイママウントが閾値ＴＨ１未満であれば、まだアシストモードの切り替えを行うか否かを判定中であるから、判定部３１００は、回生制御部３３００に対して、回生制動をオフにするように指示する（ステップＳ４３）。これに対して、回生制御部３３００は、例えば回生量をゼロにするか、又はゼロに近い値に設定して出力し、演算部１０２１は、当該回生量を実現するように制御を行う。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
一方、タイマカウントが閾値ＴＨ１以上となっていれば、判定部３１００は、ブレーキがオンになっているか否かを判断する（ステップＳ４５）。ブレーキがオフになっていれば、本実施の形態では、ブレーキ操作に基づく回生制動は行わないので、判定部３１００は、回生制御部３３００に対して、回生制動をオフにするように指示する（ステップＳ４７）。回生制御部３３００は、ステップＳ４３と同様の処理を行う。そして、判定部３１００は、タイマカウントをゼロに初期化する（ステップＳ４９）。アシストモードの切り替えを判定中ではなくなるので、タイマカウントも初期化して、呼び出し元の処理に戻る。
一方、ブレーキがオンである場合には、判定部３１００は、回生制御部３３００に回生制動の実施を許可するが、回生制御部３３００は、クランク回転入力部１０２２からのクランク回転入力に基づくクランク回転数が閾値ＴＨ２未満であるか否かを判断する（ステップＳ５１）。例えば、単位時間あたり［ｍ］のクランク回転角度θ°を検出して、θ°／３６０°にてクランク回転数［ｒｐｍ］を算出する。
そして、クランク回転数が閾値ＴＨ２以上であれば、減速の意図はないと推定されるので、回生制御部３３００は、回生制動をオフにする（ステップＳ５３）。なお、本ステップはステップＳ４３と同様の処理を行う。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
一方、クランク回転数が閾値ＴＨ２未満であれば、回生制御部３３００は、回生制動をオンにする（ステップＳ５５）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。具体的には、ブレーキがオンである場合に出力する回生量を出力し、演算部１０２１は、当該回生量を実現するように制御する。
以上のような処理を行うことで、適切な場面において回生制御を行うことができるようになる。
図８を用いて、第１の実施の形態における動作例を説明する。図８（ａ）は、ブレーキ操作の有無（ブレーキのオン又はオフ）の時間変化を表し、図８（ｂ）は、アシストモードの切り替えの有無の時間変化を表し、図８（ｃ）は、回生制動の有無の時間変化を表す。
図８（ａ）に示すように、時刻ｔ１においてブレーキ操作が開始されて、ブレーキのオンオフが３回繰り返されたことを時刻ｔ２において検出すると、図８（ｂ）に示すように、アシストモードの切り替えが実施される。なお、図８（ｃ）に示すように、時刻ｔ１から閾値ＴＨ１（例えば２秒）経過した時刻ｔ３までは、ブレーキ操作があったとしても、回生制動は行われない。
その後、図８（ａ）に示すように、時刻ｔ４において再度ブレーキがオンになるが、こちらの場合、ブレーキのオンが閾値ＴＨ１を超えて継続されている。このような場合、図８（ｂ）に示すように、アシストモードの切り替えは行われない。なお、図８（ｃ）に示すように、時刻ｔ４から閾値ＴＨ１が経過した時刻ｔ５から、回生制動がオンになる。これは、回生制動の実行を乗員が指示したものと判断して、ブレーキ操作に基づく回生制動を行っているものである。そして、ブレーキがオフになる時刻ｔ６で、回生制動は終了する。なお、ここではクランク回転は行われていないものとする。
以上のような処理を行うことで、乗員は、操作パネルを操作することなく、アシストモードの切り替えを指示できるようになる。
なお、上ではアシストモードの切り替えについて説明したが、所定時間内に所定回数のブレーキ操作を検出すると、回生制動の複数の回生度合いに対応する複数の回生モードのうち、ある回生モードから他の回生モードへ切り替えるような実装を行うようにしても良い。例えば、回生モードが、低レベルの回生モード、中レベルの回生モード、高レベルの回生モードがあれば、条件にマッチしたブレーキ操作を検出すると、低レベル→中レベル→高レベル→低レベルといった順番で、回生モードを切り替えるように制御しても良い。回生モードのレベル分けや遷移パターンについては、アシストモードと同様に任意である。これは、他の実施の形態でも同様である。
さらに、上で述べた処理フローでは、車速のみに応じてアシストモードの切り替えは行われることはない。これは、停車中においても同様のブレーキ操作を検出すれば、アシストモード又は回生モードを切り替えるようにできるということである。さらに、法定の要件を満たす場合には、電動アシスト自転車１を押し歩いている場合においてもアシストや回生制動を行うような構成を採用し得るが、このような場合においても、同様のブレーキ操作を検出すればアシストモードや回生モードの切り替えを行うようにしても良い。このような事項についても、他の実施の形態でも同様である。
［実施の形態２］
第１の実施の形態では、所定時間内に所定回数のブレーキ操作を検出すると、アシストモード等の切り替えを実施するような例を示したが、場合によっては所定の走行距離内において所定回数のブレーキ操作を検出した場合に、アシストモード等の切り替えを実施する方が好ましい場合もある。
本実施の形態では、走行距離の計測に基づき処理を行うが、第１の実施の形態と処理の流れはおおよそ同じであるから、差分のみ説明する。
本実施の形態では、カウント処理Ａに代って図９に示すカウント処理Ｂを実行する。なお、カウント処理Ａとの差分のみ説明する。
判定部３１００は、距離カウントが閾値ＴＨ２１（例えば５ｍ）未満であるか否かを判断する（ステップＳ６１）。距離カウンタは、制御周期毎に、走行距離をカウントするものであり、例えばモータ回転入力から、１回前の制御周期における前輪の回転角度θ°を特定し、θ°／３６０°×２π×（前輪の半径［ｍ］）で走行距離を算出する。但し、他の方法又は他のセンサからの出力に基づき走行距離を算出するようにしても良い。
距離カウントが閾値ＴＨ２１以上となっていれば、処理はステップＳ２５に移行して、カウント処理Ａと同様の処理を実行する。一方、距離カウントが閾値ＴＨ２１未満であれば、判定部３１００は、距離カウンタの距離カウントを、１回前の制御周期における走行距離だけ増分する（ステップＳ６３）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
また、モード切替処理Ａに代って図１０に示すモード切替処理Ｂを実行する。なお、モード切替処理Ａとの差分のみ説明する。
モード切替処理Ｂは、モード切替処理ＡにおけるステップＳ３７がステップＳ７１に置換されただけである。ステップＳ７１では、判定部３１００は、ブレーキ回数及び距離カウントを０に初期化する。これは、カウント処理Ｂに基づく変更である。
このようにすれば、距離カウントに基づきアシストモードの切り替えを行うことができるようになる。
さらに、回生制御処理Ａに代って図１１に示す回生制御処理Ｂを実行する。なお、回生制御処理Ａとの差分のみ説明する。
回生制御処理Ｂでは、まず、ステップＳ４１に代って、判定部３１００は、距離カウントが閾値ＴＨ２１以上となっているか否かを判断する（ステップＳ８１）。距離カウントが閾値ＴＨ２１未満であれば、処理はステップＳ４３に移行する。一方、距離カウントが閾値ＴＨ２１以上であれば、処理はステップＳ４５に移行する。
また、ステップＳ４９に代って、判定部３１００は、距離カウントをゼロに初期化する（ステップＳ８３）。
このような処理を行うことで、距離カウントに応じた回生制御を行うことができるようになる。
図１２を用いて、第２の実施の形態における動作例を説明する。図１２（ａ）は、ブレーキ操作の有無（ブレーキのオン又はオフ）の時間変化を表し、図１２（ｂ）は、アシストモードの切り替えの有無の時間変化を表し、図１２（ｃ）は、回生制動の有無の時間変化を表す。
図１２（ａ）に示すように、時刻ｔ１１においてブレーキ操作が開始されて、ブレーキのオンオフが３回繰り返されたことを時刻ｔ１２において検出すると、図１２（ｂ）に示すように、アシストモードの切り替えが実施される。なお、図１２（ｃ）に示すように、時刻ｔ１からの走行距離が閾値ＴＨ２１（例えば５ｍ）に達した時刻ｔ１３までは、ブレーキ操作があったとしても、回生制動は行われない。
その後、図１２（ａ）に示すように、時刻ｔ１４において再度ブレーキがオンになるが、こちらの場合、ブレーキのオンが、走行距離が閾値ＴＨ２１を超えて継続されている。このような場合、図１２（ｂ）に示すように、アシストモードの切り替えは行われない。なお、図１２（ｃ）に示すように、時刻ｔ１４から走行距離が閾値ＴＨ２１に達した時刻ｔ１５から、回生制動がオンになる。これは、回生制動の実行を乗員が指示したものと判断して、ブレーキ操作に基づく回生制動を行っているものである。そして、ブレーキがオフになる時刻ｔ１６で、回生制動は終了する。なお、ここではクランク回転は行われていないものとする。
以上のような処理を行うことで、乗員は、操作パネルを操作することなく、アシストモードの切り替えを指示できるようになる。
［実施の形態３］
第１及び第２の実施の形態では、ブレーキ操作のみでアシストモード等の切り替えを指示する例を示したが、ブレーキ操作とクランク回転とを組み合わせて、乗員がアシストモード等の切り替えを行うようにしても良い。
本実施の形態では、図１３に示すように、演算部１０２１において、本実施の形態の主要な処理を行う制御部３０００ｂの機能ブロック構成例（本実施の形態に係る部分）を示す。制御部３０００ｂは、判定部３１００ｂと、モード切替部３２００ｂと、回生制御部３３００ｂと、力行駆動制御部３４００とを有する。
判定部３１００ｂは、ブレーキ操作中にクランクを継続的に正方向に１回転以上回転させたか又は継続的に逆方向に１回転以上回転させたかどうかで、アシストモードの切り替えの可否及び切り替え方向を判断する。モード切替部３２００ｂは、現在のアシストモードを管理しており、判定部３１００ｂによりアシストモードの切り替えの可否及び切り替え方向を通知されると、それに応じてアシストモードの切り替えを実施する。回生制御部３３００ｂは、判定部３１００ｂからの指示により回生制御を行う。力行駆動制御部３４００は、第１の実施の形態と同様である。
次に、本実施の形態に係る処理フローを、図１４乃至図１７を用いて説明する。なお、図１４及び図１５の処理フローを制御周期毎に実行するものとする。初期的には、フラグやタイマについては初期値にリセットされているものとする。
まず、判定部３１００ｂは、アシストモードの切り替えを行うか否かを判定中であるか否かを表す第１フラグがオフであり、且つブレーキ入力部１０２８からのブレーキ入力に基づきブレーキ（ここではブレーキスイッチ）がオンとなっている（すなわちブレーキ操作が行われている）か否かを判断する（ステップＳ１０１）。第１フラグがオンである場合又はブレーキがオフになっている場合には、処理はステップＳ１０５に移行する。
一方、ステップＳ１０１の条件が満たされている場合には、判定部３１００ｂは、第１フラグをオンにセットすると共に、ブレーキ操作が継続しているか否かを表す第２フラグをオンにセットする（ステップＳ１０３）。
そして、判定部３１００ｂは、第１フラグがオンであるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。第１フラグがオフである場合には、処理は端子Ａを介して図１５のステップＳ１１９に移行する。一方、第１フラグがオンである場合には、判定部３１００ｂは、カウント処理Ａを実行する（ステップＳ１０７）。カウント処理Ａは、図５に示した処理と同様であるから、説明を省略する。
そして、判定部３１００ｂは、ブレーキがオンからオフに変化したか否かを判断する（ステップＳ１０９）。ブレーキ操作を行っている間、すなわちブレーキがオンになっている間のクランク回転に着目しているので、ブレーキがオンからオフに変化した場合、判定部３１００ｂは、クランク回転を検出する時間を計測するためのタイマのタイマカウントをゼロに初期化する（ステップＳ１１１）。さらに、判定部３１００ｂは、第１フラグ及び第２フラグをオフにセットする（ステップＳ１１３）。そして処理は端子Ｂを介して図１５のステップＳ１１５に移行する。
一方、ブレーキがオンからオフに変化しているわけではない場合、処理は端子Ｂを介して図１５のステップＳ１１５に移行する。
図１５の処理の説明に移行して、判定部３１００ｂは、回転検出処理を実行する（ステップＳ１１５）。クランクの回転及びその方向を検出して、その回転角度に対応する正回転カウント又は逆回転カウントを保持する処理である。詳細については、後に説明する。
その後、判定部３１００ｂ及びモード切替部３２００ｂは、モード切替処理Ｃを実行する（ステップＳ１１７）。回転検出処理の結果に基づき、アシストモードを切り替えるモード切替処理Ｃを実行する。モード切替処理Ｃについては、後に詳細に説明する。そして、処理は、ステップＳ１２３に移行する。
なお、端子Ａを介してステップＳ１１９に移行すると、判定部３１００ｂは、タイマカウント、回転検出処理でカウントされる正回転カウント及び逆回転カウントを０に初期化する（ステップＳ１１９）。また、判定部３１００ｂは、第１フラグ及び第２フラグをオフにセットする（ステップＳ１２１）。そして処理はステップＳ１２３に移行する。
そして、判定部３１００ｂは、タイマカウントが閾値ＴＨ１（例えば２秒）以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２３）。タイマカウントが閾値ＴＨ１以上となっていれば、判定部３１００ｂは、回生制御部３３００ｂに対して回生制動を実行させる（ステップＳ１２５）。回生制御部３３００ｂは、例えばブレーキ操作に基づく回生制動を実行する。そして処理はステップＳ１２９に移行する。一方、タイマカウントが閾値ＴＨ１未満であれば、判定部３１００ｂは、回生制御部３３００ｂに対して回生制動をオフにするように指示する（ステップＳ１２７）。まだ、乗員によるクランク回転を検出中であれば、回生制動をオフにして、アシストモードの切り替えの適否を判断するものである。
そして、演算部１０２１は、停車時間が一定以上となって自動的に電源オフとなるといった条件等に基づき、処理を終了すべきか否かを判断する（ステップＳ１２９）。処理を終了すべきではない場合には、処理は端子Ｃを介してステップＳ１０１に戻る。一方、処理を終了すべき場合には、ここで処理を終了する。
このような処理を行うことで、ブレーキ操作中にクランク回転が正方向に１回転以上になった場合やクランク回転が負方向に１回転以上になった場合には、それに応じてアシストモードを切り替えることができるようになる。
次に、図１６を用いて、回転検出処理を説明する。なお、本実施の形態では、クランク回転センサ１０４は、１５°回転すると１パルス、３６０°回転すると２４パルスが出力するものとし、クランク回転入力部１０２２も、このパルスを演算部１０２１に入力するものとする。なお、パルスあたりの単位回転角度１５°は一例であって他の角度であっても良い。また、より細かく回転角度を検出できるようなセンサを用いるようにしても良い。なお、別途クランク回転センサ１０４からは、クランクの回転方向を示す信号も得られるものとする。正方向とは、電動アシスト自転車１を前進させる場合に回転させる方向であり、逆方向とは正方向とは反対方向の回転方向であるものとする。
判定部３１００ｂは、クランク回転パルスがオフからオンに変化したか否かを判断する（ステップＳ１３１）。すなわち、これ以前の制御周期から少なくとも１単位角度（上の例では１５°）以上、回転したのか否かを判断するものである。クランク回転パルスがオフからオンに変化していない、すなわち、クランク回転が行われていると検出できない場合、処理は呼び出し元の処理に戻る。
一方、クランク回転パルスがオフからオンに変化した場合には、判定部３１００ｂは、タイマのタイマカウントを０に初期化する（ステップＳ１３３）。これによって、クランク回転が生じている間は、タイマカウントが０になるので、ステップＳ１２３でステップＳ１２７に遷移して、回生制動がオフになる。
そして、判定部３１００ｂは、正方向に回転中（正回転中）であるか否かを判断する（ステップＳ１３５）。正回転中であれば、判定部３１００ｂは、正回転カウントを、１つの制御周期において検出されたパルスの数だけカウントアップする（ステップＳ１３７）。また、判定部３１００ｂは、逆回転カウントを０に初期化する（ステップＳ１３９）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
一方、逆方向に回転中（逆回転中）であれば、判定部３１００ｂは、逆回転カウントを、１つの制御周期において検出されたパルスの数だけカウントアップする（ステップＳ１４１）。また、判定部３１００ｂは、正回転カウントを０に初期化する（ステップＳ１４３）。そして、処理は呼び出し元の処理に戻る。
以上の処理を行うことで、ブレーキ操作中における回転角度を正方向又は逆方向についてカウントできるようになる。
次に、図１７を用いてモード切替処理Ｃについて説明する。
判定部３１００ｂは、正回転カウントが１回転分以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５１）。１５°毎に１パルスの場合には、２４が１回転分のカウントとなる。判定部３１００ｂは、正回転カウントが１回転分未満であれば、処理はステップＳ１６１に移行する。
一方、正回転カウントが１回転分以上となった場合には、判定部３１００ｂは、現在のアシストモードが最も高いレベルのアシストモードであるか否かを判断する（ステップＳ１５３）。本実施の形態では、例えば、低レベル、中レベル、高レベルの３段階のアシストモードが存在する場合には、高レベルであるか否かを判定する。現在のアシストモードが最も高いレベルのアシストモードである場合には、アシストモードのレベルをこれ以上高くできないので、判定部３１００ｂは、正回転カウントを０にクリアする（ステップＳ１５５）。そして、処理はステップＳ１６１に移行する。
一方、現在のアシストモードが最も高いレベルのアシストモードではない場合、判定部３１００ｂは、モード切替部３２００ｂに対して、アシストモードを１段階高いレベルに切り替えるように指示する（ステップＳ１５７）。すなわち、ブレーキ操作中に１回転正方向にクランクを回転させれば、１段階高いレベルのアシストモードに切り替える。モード切替部３２００ｂは、アシストモードの切り替えを実行すると、切り替え先のアシストモードを、力行駆動制御部３４００に通知する。力行駆動制御部３４００は、切り替え先のアシストモードに対応するアシスト比を用いて、例えば入力トルクに応じたアシスト量を算出して、演算部１０２１は、当該アシスト量を実現するように制御を行う。
そして、判定部３１００ｂは、正回転カウントを０に初期化する（ステップＳ１５９）。そして処理はステップＳ１６１に移行する。
ステップＳ１６１において、判定部３１００ｂは、逆回転カウントが１回転分以上であるか否かを判断する（ステップＳ１６１）。逆回転カウントが１回転分未満であれば、処理は呼び出し元の処理に戻る。
一方、逆回転カウントが１回転分以上となった場合には、判定部３１００ｂは、現在のアシストモードが最も低いレベルのアシストモードであるか否かを判断する（ステップＳ１６３）。現在のアシストモードが最も低いレベルのアシストモードである場合には、アシストモードのレベルをこれ以上低くできないので、判定部３１００ｂは、逆回転カウントを０にクリアする（ステップＳ１６５）。そして、処理は呼び出し元の処理に戻る。
一方、現在のアシストモードが最も低いレベルのアシストモードではない場合、判定部３１００ｂは、モード切替部３２００ｂに対して、アシストモードを１段階低いレベルに切り替えるように指示する（ステップＳ１６７）。すなわち、ブレーキ操作中に１回転逆方向にクランクを回転させれば、１段階低いレベルのアシストモードに切り替える。モード切替部３２００ｂは、アシストモードの切り替えを実行すると、切り替え先のアシストモードを、力行駆動制御部３４００に通知する。力行駆動制御部３４００は、切り替え先のアシストモードに対応するアシスト比を用いて、例えば入力トルクに応じたアシスト量を算出して、演算部１０２１は、当該アシスト量を実現するように制御を行う。
そして、判定部３１００ｂは、逆回転カウントを０に初期化する（ステップＳ１６９）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
このようにすれば、乗員の具体的なクランク回転方向という指示に基づき、アシストモードを高レベル側に切り替えたり、低レベル側に切り替えたりすることができる。
図１８に、本実施の形態に係る動作例を説明する。図１８（ａ）は、ブレーキ操作の有無の時間変化を表しており、図１８（ｂ）は、正回転カウントの時間変化を表しており、図１８（ｃ）は、逆回転カウントの時間変化を表しており、図１８（ｄ）は、アシストモードの時間遷移を示す図である。
本実施の形態では、時刻ｔ２１でブレーキ操作が行われると、その後、乗員はクランクを正方向に回転させており、時刻ｔ２２において３６０°回転させると、アシストモードが、低レベルから高レベルに切り替えられる。なお、ここではアシストモードとしては、高レベルと低レベルとしかない場合を表している。
また、時刻ｔ２３でブレーキ操作が行われると、その後、乗員はクランクを逆方向に回転させており、時刻ｔ２４において３６０°回転させると、アシストモードが、高レベルから低レベルに切り替えられる。
このように、アシスト度合いの上げ下げを乗員が明示的に指示できるようになる。
［実施の形態４］
第１乃至第３の実施の形態では、乗員の指示に応じて一旦アシストモードを切り替えると、さらに乗員の指示がないと他のアシストモードに切り替えることはない。しかしながら、短い坂道が前方に見えた場合など、少しの間だけアシストを強めにしたいという要望もある。すなわち、本実施の形態では、ある期間又はある走行距離のみアシストを強くして、その後元のアシストモードに戻るというブーストモードを採用する。なお、ブーストモードは、高レベルのアシストモードへの一時的な切り替えとも認識できる。
次に、図１９に、演算部１０２１において、本実施の形態の主要な処理を行う制御部３０００ｃの機能ブロック構成例（本実施の形態に係る部分）を示す。制御部３０００ｃは、判定部３１００ｃと、モード切替部３２００ｃと、回生制御部３３００と、力行駆動制御部３４００とを有する。
判定部３１００ｃは、ブレーキ入力に応じて、所定時間内に所定回数ブレーキ操作が行われたといった条件が満たされたか否かを判定する。モード切替部３２００ｃは、予め定められたアシストモードのうち現在のアシストモードを管理しており、判定部３１００ｃによって条件が満たされたと判定された場合に、モータ回転入力等に基づき、ある期間又はある走行距離の間のみアシストモードを高レベルのアシストモードに切り替える。回生制御部３３００と力行駆動制御部３４００は、第１の実施の形態と同様である。
次に、本実施の形態に係る処理フローを、図２０乃至図２３を用いて説明する。なお、図２０及び図２１の処理フローを制御周期毎に実行するものとする。また、第１の実施の形態の処理フローと類似する部分があるので、第１の実施の形態との差分を中心に説明する。
図２０は、図４に示したステップＳ１乃至Ｓ１３と同様である。但し、ステップＳ５において、第１フラグがオフである場合には、端子Ｄを介して図２１のステップＳ２０５に移行する点、ステップＳ１３の後に、端子Ｅを介して図２１のステップＳ２０１に移行する点は、異なっている。なお、ステップＳ７のカウント処理は、カウント処理Ａである。
図２１の処理の説明に移行して、判定部３１００ｃは、ブレーキ回数が設定された閾値（例えば３回）未満であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ブレーキ回数が閾値未満であれば、処理はステップＳ２０９に移行する。一方、ブレーキ回数が閾値以上となった場合には、判定部３１００ｃは、ブーストモードへの移行を許可するか否かを表す第３フラグをオンに設定することで（ステップＳ２０３）、モード切替部３２００ｃに、ブーストモードへの移行を許可する。
そして、判定部３１００ｃは、ブレーキ回数及びタイマカウントを０に初期化する（ステップＳ２０５）。さらに、判定部３１００ｃは、第１フラグをオフにセットする（ステップＳ２０７）。そして、処理はステップＳ２０９に移行する。
ステップＳ２０９に移行すると、判定部３１００ｃ及び回生制御部３３００は、回生制御処理を実行する（ステップＳ２０９）。本ステップは、図４のステップＳ１７と同様であり、回生制御処理Ａである。
その後、本実施の形態では、モード切替部３２００ｃは、ブースト時間判定処理を実行する（ステップＳ２１１）。ブースト時間判定処理では、例えば車速に応じてブーストモードの有効時間を設定して、その有効時間内であればブーストモードに切り替える。詳細については、図２２を用いて説明する。また、モード切替部３２００ｃは、ブースト距離判定処理を実行する（ステップＳ２１３）。ブースト距離判定処理では、ブーストモードの有効距離を設定して、その有効距離内であればブーストモードに切り替える。詳細については、図２３を用いて説明する。
そして、演算部１０２１は、停車時間が一定以上となって自動的に電源オフとなるといった条件等に基づき、処理を終了すべきか否かを判断する（ステップＳ２１５）。処理を終了すべきではない場合には、処理は端子Ｆを介して図２０のステップＳ１に戻る。一方、処理を終了すべき場合には、ここで処理を終了する。
このような処理を実行することで、ある期間又はある走行距離の間のみブーストモード、すなわち高いレベルのアシストモードに切り替えることができるようになる。これによって、アシストモードを元に戻すような操作が不要となり、乗員の手間を削減できる。また、元のアシストモードに戻す操作を行わなくて済むので、戻し忘れもなく、消費電力も削減できる。
次に、ブースト時間判定処理について図２２を用いて説明する。
モード切替部３２００ｃは、車速が閾値Ｖth1（例えば５ｋｍ／ｈ）未満であるか否かを判断する（ステップＳ２２１）。車速は、第１の実施の形態で示したような方法で算出する。車速が閾値Ｖth1未満であれば、モード切替部３２００ｃは、有効時間に定数Ｔ１（例えば１０秒）を設定する（ステップＳ２２３）。そして処理はステップＳ２３１に移行する。
一方、車速が閾値Ｖth1以上である場合には、モード切替部３２００ｃは、車速が閾値Ｖth2（例えば１０ｋｍ／ｓ）未満であるか否かを判断する（ステップＳ２２５）。車速が閾値Ｖth2未満である場合には、モード切替部３２００ｃは、車速に応じて定数Ｔ１から定数Ｔ２（例えば５秒）までの時間を例えば線形補間にて決定し、当該時間を有効時間に設定する（ステップＳ２２７）。例えば、（車速－Ｖth1）×（Ｔ１－Ｔ２）／（Ｖth2－Ｖth1）＋Ｔ２で算出する。但し、有効期間は、車速に応じた線形な変化でなくても良い。そして処理はステップＳ２３１に移行する。
車速が閾値Ｖth2以上である場合には、モード切替部３２００ｃは、有効期間に定数Ｔ２を設定する（ステップＳ２２９）。そして処理はステップＳ２３１に移行する。
このように、本実施の形態では低速ほど長い有効時間が設定されるようになる。これは、坂道での走行や、荷物が重くて低速で走行しているとき、上り坂で又は上り坂の手前で発進する場合など、強めのアシストを行うことで、安定した走行や発進を可能とするためである。
処理はステップＳ２３１に移行して、モード切替部３２００ｃは、第３フラグがオンになっているか否かを判断する（ステップＳ２３１）。第３フラグがオフになっている場合には、ブーストモードを無効化する（ステップＳ２４７）。ブーストモードになっていない場合には、現在のアシストモードを維持し、ブーストモードになっている場合には、従前のアシストモードに戻すようにする。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
一方、第３フラグがオンであれば、モード切替部３２００ｃは、ブーストタイマのカウントが、有効期間内であるか否かを判断する（ステップＳ２３５）。ブーストタイマは、モード切替部３２００ｃが管理するタイマであり、ブーストモードに切り替えている時間を計測するためのものである。ブーストタイマの初期値は０である。
ブーストタイマのカウントが有効期間内である場合には、モード切替部３２００ｃは、ブーストタイマのカウントを制御周期分だけカウントアップする（ステップＳ２３７）。そして、モード切替部３２００ｃは、ブーストモードを有効化する（ステップＳ２３９）。既にブーストモードが有効化されていれば、ブーストモードを維持し、ブーストモードが有効化されていなければ、この段階でブーストモードを有効化する。
モード切替部３２００ｃは、ブーストモードを有効化すると、ブーストモードへの切り替えを、力行駆動制御部３４００に通知する。力行駆動制御部３４００は、ブーストモードに対応するアシスト比を用いて、例えば入力トルクに応じたアシスト量を算出して、演算部１０２１は、当該アシスト量を実現するように制御を行う。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
一方、ブーストタイマのカウントが有効期間を超えた場合には、モード切替部３２００ｃは、ブーストタイマのカウントを０に初期化する（ステップＳ２４１）。また、モード切替部３２００ｃは、第３フラグをオフにセットして、判定部３１００ｃに通知する（ステップＳ２４３）。さらに、モード切替部３２００ｃは、ブーストモードを無効化する（ステップＳ２４５）。本ステップはステップＳ２４７と同様である。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
このようにすれば、車速に応じて有効期間が設定されて、その有効期間中にブーストモード、即ち高レベルのアシストモードに遷移させることができる。なお、最大有効期間は、定数Ｔ１となっており、車速が変化しても、最長でＴ１の期間ブーストモードとなる。
また、図２３を用いてブースト距離判定処理について説明する。
モード切替部３２００ｃは、ブーストモードの有効距離に、定数Ｄ１（例えば５ｍ）を設定する（ステップＳ２５１）。そして、モード切替部３２００ｃは、第３フラグがオンになっているか否かを判断する（ステップＳ２５３）。第３フラグがオフになっている場合には、ブーストモードを無効化する（ステップＳ２６７）。ブーストモードになっていない場合には、現在のアシストモードを維持し、ブーストモードになっている場合には、従前のアシストモードに戻すようにする。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
一方、第３フラグがオンになっている場合には、モード切替部３２００ｃは、ブースト距離のカウントが有効距離内であるか否かを判断する（ステップＳ２５５）。本実施の形態では、ブースト距離のカウンタを設けて、走行距離を計測する。ブースト距離のカウンタの初期値は０である。走行距離は、例えば、モータ回転入力部１０２４からのモータ回転入力から、１制御周期あたりの例えば前輪の回転角度θ°を検出し、回転角度θ°／３６０°×２π×（前輪半径［ｍ］）などによって走行距離を算出する。但し、他の方法や他のセンサからの出力によって走行距離を算出しても良い。
ブースト距離のカウントが有効距離内である場合には、モード切替部３２００ｃは、ブースト距離のカウントを走行距離分だけカウントアップする（ステップＳ２５７）。そして、モード切替部３２００ｃは、ブーストモードを有効化する（ステップＳ２５９）。既にブーストモードが有効化されていれば、ブーストモードを維持し、ブーストモードが有効化されていなければ、この段階でブーストモードを有効化する。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
モード切替部３２００ｃは、ブーストモードを有効化すると、ブーストモードへの切り替えを、力行駆動制御部３４００に通知する。力行駆動制御部３４００は、ブーストモードに対応するアシスト比を用いて、例えば入力トルクに応じたアシスト量を算出して、演算部１０２１は、当該アシスト量を実現するように制御を行う。
一方、ブースト距離のカウントが有効期間を超えた場合には、モード切替部３２００ｃは、ブースト距離のカウントを０に初期化する（ステップＳ２６１）。また、モード切替部３２００ｃは、第３フラグをオフにセットして、判定部３１００ｃに通知する（ステップＳ２６３）。さらに、モード切替部３２００ｃは、ブーストモードを無効化する（ステップＳ２６５）。本ステップはステップＳ２６７と同様である。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。
以上のような処理を行うことで、有効距離内においては、ブーストモード、即ち高レベルのアシストモードに遷移させることができる。なお、先にブーストタイマのカウントが有効期間を超えた場合には、第３フラグがオフにセットされるので、ブースト距離のカウントがまだ有効距離内であっても、ブーストモードは無効化される。また、ブーストタイマのカウントが有効期限内であっても、ブースト距離のカウントが有効距離を超えた場合には、その段階で第３フラグがオフになって、ブーストモードが無効化される。
本実施の形態に係る動作例を、図２４を用いて説明する。図２４（ａ）は、ブレーキ操作の時間変化を示し、図２４（ｂ）は、ブーストモードの有効無効の時間変化を表し、図２４（ｃ）は、ブーストモードが有効である場合における走行距離の時間変化を表すものである。
時刻ｔ３１から所定時間ＴＨ１内においてブレーキ操作を３回行っているので、時刻ｔ３２においてブーストモードが有効化される。図２５に模式的に示すように、車速が５ｋｍ／ｈ未満であれば、有効期間はＴ１であり、車速が５ｋｍ／ｈを超えて１０ｋｍ／ｈまでは有効期間は線形にＴ２まで減少し、車速が１０ｋｍ／ｈ以上となると、有効期間はＴ２に固定される。このように低速であるほど有効期間が長くなるような設定がなされているので、低速状態であると、ブーストモードは、有効期間Ｔ１継続した上で、時刻ｔ３３で無効化される。なお、低速であるから、図２４（ｃ）に示すように時間が経過しても、走行距離は定数Ｄ１（例えば５ｍ）に達していない。
一方、時刻ｔ３４から所定時間ＴＨ１内において乗員が再度ブレーキ操作を３回行っているので、時刻ｔ３５においてブーストモードが有効化される。但し、車速が前回ブーストモードが実行された場合に比して速くなっているものとする。そうすると、有効期間もＴ１よりも短い値が設定されるが、それよりも走行距離が時刻ｔ３６で有効距離Ｄ１に達してしまうので、時刻ｔ３６でブーストモードは無効化される。
このようにすればある期間又はある走行距離の間のみにおいて、乗員の要望に添った形で高レベルのアシストモードに切り替えることができる。
なお、有効期間及び有効距離を合わせて判断するような実施の形態を示したが、有効時間のみ又は有効距離のみでブーストモードの有効無効を決めるようにしても良い。
上でも述べたように、車速で有効期間を決める処理はあるが、車速のみでブーストモードの有効化又は無効化は判断されないので、停車中であっても、また、手押し走行中であっても、ブーストモードを乗員の意図に応じて有効化させることができる。荷物が重たい場合などの発進時に有用である。
なお、有効距離については車速に応じて変化させる例は示さなかったが、有効時間と同様に車速等に応じて変化させるようにしても良い。
［実施の形態５］
上では操作パネルを設けない場合を示した。但し、図２６に示すような操作パネルを設けるようにしても良い。図２６に、特許文献２に示される操作部４２及び表示部５２の一例を示す。操作部４２及び表示部５２は、一体的に構成され、ハンドル２０に取り付けられる。操作部４２の一例は、ボタンであり、第１操作スイッチ５４及び第２操作スイッチ５６を含む。
第１操作スイッチ５４及び第２操作スイッチ５６は、操作される毎にモータ制御装置１０２に操作信号を出力する。モータ制御装置は、第１操作スイッチ５４から出力された操作信号を受信した場合、人力駆動力に対するモータ１０５の駆動力が増加するようにアシストモードを切り替える。モータ制御装置１０２は、第２操作スイッチ５６から出力された操作信号を受信した場合、人力駆動力に対するモータ１０５の駆動力が減少するようにアシストモードを切り替える。
表示部５２は、モータ制御装置１０２の指令信号に基づいて点灯又は消灯する複数のランプを備える。複数のランプの一例は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプであり、第１ランプ５８、第２ランプ６０、第３ランプ６２、第４ランプ６４、及び第５ランプ６６を含む。図２６の例では、アシスト度合いが高い順に、アシストモードは、ハイモード、ノーマルモード、ローモード、エコモード、オフモードとなっている。第１ランプ５８は、ハイモードが選択されているときに点灯する。第２ランプ６０ は、ノーマルモードが選択されているときに点灯する。第３ランプ６２は、ローモードが選択されているときに点灯する。第４ランプ６４は、エコモードが選択されているときに点灯する。第５ランプ６６は、オフモードが選択されているときに点灯する。このような表示部５２を設けていても、ボタン操作を行うことなく、上で述べたように所定時間内における所定回数のブレーキ操作でアシストモードを切り替えたり、ブレーキ操作中にクランク回転をさせることでアシストモードを切り替えたりしても良い。
なお、操作パネルを設けない場合にも、現在のアシストモードを乗員が認識できるようにするために、図２７に示すような表示機１０６ｂを備えるようにしても良い。図２７の例では、低レベルのアシストモードと高レベルのアシストモードとが設けられている場合を想定しており、例えば、左側のＬＥＤが点灯していれば現在低レベルのアシストモードであることを表示し、２つのＬＥＤが点灯していれば現在高レベルのアシストモードであることを表示する。これによって、乗員は現在のアシストモードを認識して、上で述べた方法でアシストモードを適切な方に切り替え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、目的に応じて、上で述べた各実施の形態における任意の技術的特徴を削除するようにしても良いし、他の実施の形態で述べた任意の技術的特徴を追加するようにしても良い。さらに、いずれかの実施の形態における任意の技術的特徴を組み合わせるようにしても良い。
さらに、上で述べた機能ブロック図は一例であって、１の機能ブロックを複数の機能ブロックに分けても良いし、複数の機能ブロックを１つの機能ブロックに統合しても良い。処理フローについても、処理内容が変わらない限り、ステップの順番を入れ替えたり、複数のステップを並列に実行するようにしても良い。
なお、アシスト量は、モータ１０５の駆動力、駆動電力、駆動電流等の指標と対応しており、演算部１０２１において、アシスト量に対応するに指標値を実現するように制御が行われる。回生量についても、回生制動力、回生トルク、回生電力、回生電流等の指標に対応しており、演算部１０２１において、回生量に対応する指標値を実現するように制御が行われる。
以上述べた実施の形態をまとめると以下のようになる。
本実施の形態に係るモータ制御装置は、（Ａ）モータに力行駆動又は回生制動を実行させる駆動部と、（Ｂ）ブレーキ操作を含む所定操作に応じて、力行駆動を行う場合における異なる補助度合いに対応する複数のアシストモードのうち１のアシストモードから他のアシストモードへ、又は回生制動を行う場合における異なる回生度合いに対応する複数の回生モードのうち１の回生モードから他の回生モードへ切り替えるように、駆動部を制御する制御部とを有する。
このようにすれば、乗員は、力行駆動の補助度合い又は回生制動の回生度合いの切り替えを、操作パネルについての操作以外で、指示することができるようになる。場合によっては補助度合いが負の場合や、回生度合いが負の場合も含まれることもある。
なお、上で述べた所定操作は、所定時間内又は所定走行距離内における一定回数のブレーキ操作である場合もある。乗員は、ブレーキ操作のみで容易に指示できる。
また、上で述べた所定操作は、ブレーキ操作とクランク回転操作との組み合わせである場合もある。例えば、実施の形態では、ブレーキ操作中における１回転以上のクランク回転操作である。
さらに、上で述べた制御部は、所定時間又は所定走行距離において、ブレーキ操作に基づく回生制動を抑制又は停止させるように制御するようにしても良い。モードの切り替え中に回生制動を働かせると、乗員の意図に反する減速となる可能性があるためである。
なお、上で述べた制御部は、クランク回転操作中、ブレーキ操作に基づく回生制動を抑制又は停止させるように制御するようにしても良い。この場合もモードの切り替え中に回生制動を働かせると、乗員の意図に反する減速となる可能性があるためである。
また、上で述べた制御部は、上記１のアシストモードから上記他のアシストモードへの切り替えを行う前に、入力トルク又は入力トルクに基づく所定の指標値（例えば、直前一定期間（例えばクランク１回転の期間）における入力トルクの各種平均やフィルタ処理後の値、入力トルクとクランク回転とから算出される仕事量など）が第１の閾値以上で且つ車速が第２の閾値以下であるという条件を満たすか否かを判断し、当該条件を満たす場合には、上記１のアシストモードより補助度合いが低いアシストモードへの切り替えを禁止又は無効化するようにしても良い。入力トルクが第１の閾値以上で且つ車速が第２の閾値以下であるという条件を満たす場合には、坂道を上るなどの状況が推定され、補助度合いを低めるのは適切ではないからである。
さらに、上で述べた制御部は、上記切り替えを、第３の閾値（例えば定数Ｔ１）以下の時間内又は第４の閾値（例えば定数Ｄ１）以下の走行距離内においてのみ有効化させるようにしても良い。例えば、ある時間又はある距離だけ、アシストモード又は回生モードを切り替えることが走行状態によっては適切であるからである。例えば、補助度合いを高める方が良い場合もあれば、低くする方が良い場合もある。同様に、回生度合いを高めることが良い場合もあれば、低くする方が良い場合もある。いずれを採用するかは、設定による。
また、上で述べた制御部は、有効化させる時間又は走行距離を、車速に応じて設定するようにしても良い。例えば、一定車速未満であっても、すなわち停車していても、有効化させる時間又は走行距離を設定する方が好ましい場合もある。
さらに、クランク回転操作の方向に応じて、（ａ）低い補助度合いに対応するアシストモードから高い補助度合いに対応するアシストモードへの切り替えと、高い補助度合いに対応するアシストモードから低い補助度合いに対応するアシストモードへの切り替えとを決定し、又は、（ｂ）低い回生度合いに対応する回生モードから高い回生度合いに対応する回生モードへの切り替えと、高い回生度合いに対応する回生モードから低い回生度合いに対応する回生モードへの切り替えとを決定するようにしても良い。例えば正回転の場合には、高い補助度合いに対応するアシストモードに切り替え、逆回転の場合には、低い補助度合いに対応するアシストモードに切り替えるようにしても良い。さらに、逆回転の場合には、高い回生度合いに対応する回生モードに切り替え、正回転の場合には、低い回生度合いに対応するアシストモードに切り替えるようにしても良い。
さらに、上で述べた制御部は、車速、又は乗員が乗車しているか否かによらず、上記切り替えを行うように駆動部を制御するようにしても良い。例えば、電動アシスト自転車を押し歩きしていたり、停車していたり、といった場合であっても、上記のようなアシストモード又は回生モードの切り替えを行うようにしても良い。重い荷物を積んでいる場合や、坂道の途中又は手前から登坂方向に発進する場合には高い補助度合いのアシストモードが適切であるためである。同様に、坂道を下る場合には、高い回生度合いの回生モードが適切である場合もある。
このような構成は、実施の形態に述べられた事項に限定されるものではなく、実質的に同一の効果を奏する他の構成にて実施される場合もある。

Claims (11)

  1. 　モータに力行駆動又は回生制動を実行させる駆動部と、
    　ブレーキ操作を含む所定操作に応じて、前記力行駆動を行う場合における異なる補助度合いに対応する複数のアシストモードのうち１のアシストモードから他のアシストモードへ、又は前記回生制動を行う場合における異なる回生度合いに対応する複数の回生モードのうち１の回生モードから他の回生モードへ切り替えるように、前記駆動部を制御する制御部と、
    　を有するモータ制御装置。
  2. 　前記所定操作は、所定時間内又は所定走行距離内における一定回数のブレーキ操作である
    　請求項１記載のモータ制御装置。
  3. 　前記所定操作は、ブレーキ操作とクランク回転操作との組み合わせである
    　請求項１記載のモータ制御装置。
  4. 　前記制御部は、
    　前記所定時間又は前記所定走行距離において、前記ブレーキ操作に基づく回生制動を抑制又は停止させるように制御する
    　請求項２記載のモータ制御装置。
  5. 　前記制御部は、
    　前記クランク回転操作中、前記ブレーキ操作に基づく回生制動を抑制又は停止させるように制御する
    　請求項３記載のモータ制御装置。
  6. 　前記制御部は、
    　前記１のアシストモードから前記他のアシストモードへの切り替えを行う前に、入力トルク又は当該入力トルクに基づく所定の指標値が第１の閾値以上で且つ車速が第２の閾値以下であるという条件を満たすか否かを判断し、当該条件を満たす場合には、前記１のアシストモードより補助度合いが低いアシストモードへの切り替えを禁止又は無効化する
    　請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
  7. 　前記制御部は、
    　前記切り替えを、第３の閾値以下の時間内又は第４の閾値以下の走行距離内においてのみ有効化させる
    　請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
  8. 　前記制御部は、
    　有効化させる前記時間又は前記走行距離を、車速に応じて設定する
    　請求項７記載のモータ制御装置。
  9. 　前記クランク回転操作の方向に応じて、
    　低い補助度合いに対応するアシストモードから高い補助度合いに対応するアシストモードへの切り替えと、高い補助度合いに対応するアシストモードから低い補助度合いに対応するアシストモードへの切り替えとを決定し、又は、
    　低い回生度合いに対応する回生モードから高い回生度合いに対応する回生モードへの切り替えと、高い回生度合いに対応する回生モードから低い回生度合いに対応する回生モードへの切り替えとを決定する
    　請求項３記載のモータ制御装置。
  10. 　前記制御部は、
    　車速、又は乗員が乗車しているか否かによらず、前記切り替えを行うように前記駆動部を制御する
    　請求項２記載のモータ制御装置。
  11. 　請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータ制御装置を有する電動アシスト車。
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