特許 6335051 モータ、制御装置及びモータ制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6335051

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】モータ、制御装置及びモータ制御システム

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/00 20060101AFI20180521BHJP

   G01K 1/02 20060101ALI20180521BHJP

   G08C 15/08 20060101ALI20180521BHJP

   H02P 29/00 20160101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   G01K7/00 K

   G01K1/02 E

   G08C15/08

   H02P29/00

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-139316(P2014-139316)

(22)【出願日】2014年7月7日

(65)【公開番号】特開2016-17783(P2016-17783A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2017年3月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】日本電産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103528

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 一男

(72)【発明者】

【氏名】保坂 康夫

(72)【発明者】

【氏名】清水 悟

(72)【発明者】

【氏名】浅沼 和夫

(72)【発明者】

【氏名】白川 弘和

(72)【発明者】

【氏名】▲柳▼岡 太一

(72)【発明者】

【氏名】相良 弘明

(72)【発明者】

【氏名】望月 雄一

(72)【発明者】

【氏名】水池 宏友

(72)【発明者】

【氏名】菱田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】深見 健司

(72)【発明者】

【氏名】赤井 祐介

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２９４５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５００９５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ ７／００

Ｇ０１Ｋ １／０２

Ｇ０８Ｃ １５／０８

Ｈ０２Ｐ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々モータ内部における所定箇所の温度に応じた温度信号を出力する複数の温度検出部と、
前記複数の温度検出部から出力される温度信号を、前記複数の温度検出部の数より少ない数の温度信号出力配線で、前記モータの外部の制御装置へ出力する出力部と、
を有し、
前記複数の温度検出部が、
同一温度に対して異なる信号を出力する
モータ。

【請求項2】

前記出力部は、
前記複数の温度検出部から出力される温度信号を時分割で前記温度信号出力配線に出力するようにスイッチングを行うスイッチ
を含む請求項１記載のモータ。

【請求項3】

前記複数の温度検出部の各々が、
異なる種類の温度センサを含む
請求項１記載のモータ。

【請求項4】

前記複数の温度検出部が出力する複数の温度信号の電圧範囲が異なる
請求項１記載のモータ。

【請求項5】

モータの制御装置であって、
前記モータからの温度信号入力配線上の信号から、当該信号入力配線の数よりも多い複数の温度信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された複数の温度信号に基づいて、前記モータに対する制御を行う制御部と、
を有し、
前記制御部が、
前記複数の温度信号のうち、当該複数の温度信号の各々について予め定められた閾値以上の温度を示す温度信号が存在する場合に、前記モータに対する制御を行う
制御装置。

【請求項6】

モータの制御装置であって、
前記モータからの温度信号入力配線上の信号から、当該信号入力配線の数よりも多い複数の温度信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された複数の温度信号に基づいて、前記モータに対する制御を行う制御部と、
を有し、
前記制御部が、
前記複数の温度信号の各々について、当該温度信号について予め定められた、温度と閾値との関係から、当該温度信号で示される温度に対応する閾値を特定し、
特定された前記閾値のうち最小値に基づき、前記モータに対する出力値を決定する
制御装置。

【請求項7】

前記抽出部が、
前記信号の電圧に基づき、前記複数の温度信号を抽出する
請求項５又は６記載の制御装置。

【請求項8】

モータと、
当該モータの制御装置と、
を有し、
前記モータは、
各々前記モータの内部における所定箇所の温度に応じた信号を出力する複数の温度検出部と、
前記複数の温度検出部から出力される信号を、前記複数の温度検出部の数より少ない数の信号出力配線で、前記制御装置へ出力する出力部と、
を有し、
前記複数の温度検出部が、
同一温度に対して異なる信号を出力し、
前記制御装置は、
前記モータからの前記信号出力配線上の信号から、前記信号出力配線の数よりも多い複数の温度信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された複数の温度信号に基づいて、前記モータに対して制御を行う制御部と、
を有するモータ制御システム。

【請求項9】

前記出力部は、
前記複数の温度検出部から出力される温度信号を時分割で前記信号出力配線に出力するようにスイッチングを行うスイッチ
を含む請求項８記載のモータ制御システム。

【請求項10】

前記複数の温度検出部の各々が、
異なる種類の温度センサを含む
請求項８又は９記載のモータ制御システム。

【請求項11】

前記複数の温度検出部が出力する複数の温度信号の電圧範囲が異なる
請求項８又は９記載のモータ制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動アシスト車のモータ及び当該モータの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特開２０００−３１６２０２号公報には、モータ付き二輪車の制御装置についてモータの検出温度が所定値以上の場合にモータの出力を制限又は停止することが開示されている。

【0003】

さらに、特開平１０−１６８７１号公報には、モータ温度が予め定めた第１所定値以上でモータの駆動力を下げ、第１所定値よりも低い温度の第２所定値にモータ温度が下がるとモータの駆動力を元に戻すことが開示されている。

【0004】

これらの文献では、モータの温度は１箇所のみ検出するような構成となっている。しかしながら、モータ内部には様々な部品が存在しており、それぞれ耐熱温度が異なると共に、比熱も異なっている。１箇所のみの温度検出では、それ以外の箇所の温度については推定することになるので、安全を優先して制限的にモータの制御を行うことになる。しかしながら、これでは例えば夏の登坂時など、乗員がアシストを欲するときに、十分なアシストが得られない、という現象が生ずる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−３１６２０２号公報

【特許文献2】特開平１０−１６８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従って、本発明の目的は、一側面において、モータ内における複数箇所の温度に基づき当該モータを制御できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様に係るモータは、各々モータ内部における所定箇所の温度に応じた温度信号を出力する複数の温度検出部と、複数の温度検出部から出力される温度信号を、複数の温度検出部の数より少ない数の温度信号出力配線で、モータ外部の制御装置へ出力する出力部とを有する。

【0008】

このようにすればモータ外部の制御装置において、複数の温度検出部から出力される温度信号に基づきモータの制御を適切に行うことができるようになる。なお、温度信号出力配線の数を抑制できるため、コスト的にもデザイン的にも好適である。なお、上で述べた温度検出部及び出力部とは、同一の基板に配置されている場合もある。

【0009】

なお、上で述べた出力部は、複数の温度検出部から出力される温度信号を時分割で温度信号出力配線に出力するようにスイッチングを行うスイッチを含むようにしても良い。このようにすれば、簡易な構成で配線数を削減できる。

【0010】

なお、上で述べた複数の温度検出部が、同一温度に対して異なる信号を出力する場合もある。また、複数の温度検出部の各々が、異なる種類の温度センサを含むようにしても良い。さらに、複数の温度検出部が出力する複数の温度信号の電圧範囲が異なるようにしても良い。このようにすれば、制御装置側で、温度信号の分離抽出が容易になる。

【0011】

また、本発明の第２の態様に係る、モータの制御装置は、モータからの温度信号入力配線上の信号から、当該信号入力配線の数よりも多い複数の温度信号を抽出する抽出部と、抽出部によって抽出された複数の温度信号に基づいて、モータに対する制御を行う制御部とを有する。このようにすれば、複数箇所の温度信号に基づき、上で述べたモータに対して適切な制御を行うことができるようになる。

【0012】

なお、信号の電圧に基づき、複数の温度信号を抽出するようにしても良い。時分割で温度信号が多重化されている場合には、時分割のタイミングを合わせて抽出するようにしても良い。

【0013】

また、上で述べた制御部が、複数の温度信号のうち、当該複数の温度信号の各々について予め定められた閾値以上の温度を示す温度信号が存在する場合に、モータに対する制御を行うようにしても良い。温度検出箇所によって閾値が異なるため、いずれかの温度検出箇所において保護を要するような温度になった場合には、その温度検出箇所を保護するための制御を速やかに行うものである。

【0014】

さらに、上で述べた制御部が、複数の温度信号の各々について、当該温度信号について予め定められた、温度と閾値との関係から、当該温度信号で示される温度に対応する閾値を特定し、特定された閾値のうち最小値に基づき、モータに対する出力値を決定するようにしても良い。このようにすれば、異なる温度検出箇所の特性に応じた保護を行うことができるようになる。

【0015】

なお、本発明の第３の態様に係るモータ制御システムは、モータと、当該モータの制御装置とを有する。そして、モータは、各々モータ内部における所定箇所の温度に応じた信号を出力する複数の温度検出部と、複数の温度検出部から出力される信号を、複数の温度検出部の数より少ない数の信号出力配線で、制御装置へ出力する出力部とを有する。また、上で述べた制御装置は、モータからの信号出力配線上の信号から、信号出力配線の数よりも多い複数の温度信号を抽出する抽出部と、抽出部によって抽出された複数の温度信号に基づいて、モータに対して制御を行う制御部とを有する。

【0016】

なお、上で述べたような処理をマイクロプロセッサに実施させるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブル・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ（例えばＲＯＭ（Read Only Memory））、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。なお、処理途中のデータについては、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置に一時保管される。

【発明の効果】

【0017】

一側面によれば、モータ内における複数箇所の温度に基づき当該モータを制御できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、電動アシスト車の外観図である。

【図2】図２は、モータ制御システムの構成を示す図である。

【図3A】図３Ａは、モータの断面図である。

【図3B】図３Ｂは、図３Ａの一部拡大図である。

【図4】図４は、モータ内の基板の構成例を示す図である。

【図5】図５は、サーミスタの温度−出力電圧特性の一例を示す図である。

【図6】図６は、モータ内の基板におけるスイッチの出力電圧の時間変化を示す図である。

【図7】図７は、サーミスタの温度−出力電圧特性の他の例を示す図である。

【図8】図８は、モータ内の基板の他の構成例を示す図である。

【図9】図９は、制御器の機能ブロック構成を示す図である。

【図10】図１０は、演算部の機能ブロック構成を示す図である。

【図11】図１１は、温度抽出処理の処理フローを示す図である。

【図12】図１２は、温度抽出処理の処理フローを示す図である。

【図13】図１３は、制限処理の概要を示す図である。

【図14】図１４は、制限処理の処理フローを示す図である。

【図15】図１５（ａ）及び（ｂ）は、動作例を示す図である。

【図16】図１６（ａ）及び（ｂ）は、比較例における動作例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本実施の形態における電動アシスト車であるモータ付き自転車の一例を示す外観図である。このモータ付き自転車１は、モータ駆動装置を搭載している。モータ駆動装置は、二次電池１０１と、モータ制御器１０２と、トルクセンサ１０３と、モータ１０４と、モータ制御器１０２とモータ１０４とを繋ぐ配線１０５とを有する。

【0020】

二次電池１０１は、例えば公称基準電圧が２４Ｖ、供給最大電圧（満充電時の電圧）が３０Ｖのリチウムイオン二次電池であるが、他種の電池、例えばリチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル水素蓄電池などであっても良い。

【0021】

トルクセンサ１０３は、クランク軸に取付けられたホイールに設けられており、乗員によるペダルの踏力を検出し、この検出結果をモータ制御器１０２に出力する。

【0022】

モータ１０４は、例えば三相直流モータであり、例えばモータ付き自転車１の前輪に装着されている。さらに、モータ１０４はホールセンサ等の回転センサを備えてロータの回転情報（すなわちホール信号）をモータ制御器１０２に出力する。

【0023】

配線１０５は、上で述べたように、モータ制御器１０２とモータ１０４とを繋ぐ配線であり、モータ１０４に設けられた基板から出力される信号を伝えるための信号配線１０５ａと、モータ１０４に対する駆動信号を伝えるための三相動力線１０５ｂとを含む。

【0024】

図２に、モータ制御システムに含まれる、二次電池１０１と、モータ制御器１０２と、モータ１０４と、配線１０５との電気的な関係を示す。

【0025】

モータ制御器１０２は、制御器１０２１と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）ブリッジ１０２２とを有する。制御器１０２１は、モータ１０４からのホール信号（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相ホール信号）と、温度信号と、トルクセンサ１０３からのトルク入力等とに基づき、ＦＥＴブリッジ１０２２のスイッチング信号を生成する。このスイッチング信号（Ｕ相入力、Ｖ相入力及びＷ相入力）は、駆動信号として、三相動力線１０５ｂを介してモータ１０４に出力される。

【0026】

また、モータ１０４は、モータ本体１０４１と、センサなどを含む基板１０４３とを有する。モータ本体１０４１は、三相動力線１０５ｂを介して伝えられたスイッチング信号（Ｕ相入力、Ｖ相入力及びＷ相入力）で駆動される。一方、基板１０４３は、３つのホールセンサと、２つの温度センサを有しており、信号配線１０５ａを介して、ホール信号及び温度信号を、制御器１０２１に出力する。なお、３つのホール信号は、それぞれ異なる信号配線にて出力されるが、配線数を減らすために２つの温度信号を１本の信号配線にて出力するようになっている。なお、信号配線１０５ａには、基板１０４３に対する電力供給用に２本の配線（ＶＣＣ，ＧＮＤ）が含まれる。

【0027】

なお、駆動信号と、モータ１０４の回転と、ホールセンサが出力するホール信号との関係は、従来と同じであり、本実施の形態の主要部ではないので、説明を省略する。

【0028】

図３Ａに、モータ１０４を、モータ１０４のハブシャフト１０４１１を通る平面で切断した断面図を示す。モータ１０４の外殻１０４１０内には、ハウジング１０４１５が設けられており、ハウジング１０４１５内には、基板１０４３と、ステータコイル１０４１６と、ロータ１０４１４と、ベアリング１０４１７及び１０４１３とが設けられている。

【0029】

ステータコイル１０４１６は、例えば銅巻き線を含んでおり、三相動力線１０５ｂに接続されている。そして、ステータコイル１０４１６には電流が流れるため、電流量に応じて発熱する。但し、ステータコイル１０４１６の比熱は小さいので、熱しやすいが冷めやすい。

【0030】

また、外殻１０４１０内には、ハウジング１０４１５の外に、遊星ギア１０４１８と、太陽ギアシャフト１０４１９と、内歯ギア１０４２１と、ベアリング１０４２０及び１０４１２とが設けられている。遊星ギア１０４１８、太陽ギアシャフト１０４１９及び内歯ギア１０４２１は、回転の摩擦により、回転数に応じて発熱する。また、これらのギアは、ステータコイル１０４１６からの煽り熱も受ける。これらのギアは、ステータコイル１０４１６よりも比熱が大きい。

【0031】

なお、ベアリング１０４１２、１０４１３、１０４１７及び１０４２０についても、回転に応じて発熱する。

【0032】

本実施の形態では、ステータコイル１０４１６の温度を測定するための温度検出素子であるサーミスタＴＨ１と、基板１０４３の温度（ハウジング１０４１５を介して伝わるギアの温度）を測定するための温度検出素子であるサーミスタＴＨ２とが、基板１０４３に設けられており、当該サーミスタＴＨ１及びＴＨ２が出力する温度信号を信号配線１０５ａを介して出力する。すなわち、サーミスタＴＨ１は、ステータコイル１０４１６付近に配置されており、サーミスタＴＨ２は、ギアの温度を間接的に測定するようにハウジング１０４１５に接するように配置される。なお、基板１０４３上に、サーミスタＴＨ１及びＴＨ２を配置することによって、モータ１０４内部の配線がシンプルになっている。

【0033】

なお、基板１０４３は、ステータコイル１０４１６と対向する位置に配置されている。これによって、ステータコイル１０４１６からの輻射熱が基板１０４３によって遮られ、他方の温度検出への影響を抑えることができる。すなわち、サーミスタＴＨ１とサーミスタＴＨ２とは基板１０４３の別の面に配置されている。さらに、サーミスタＴＨ１よりサーミスタＴＨ２は、ハブシャフト１０４１１側に配置されている。これによって熱源となるステータコイル１０４１６から、他の部分の温度を測定するサーミスタＴＨ２が離れた位置に配置されるため、コイル温度の影響を抑えることができるようになる。また、基板１０４３は、好適にはガラスエポキシ基板であり、ステータコイル１０４１６が発する熱を他の面に伝達するのを抑制する。

【0034】

また、図３Ｂに、図３Ａにおける基板１０４３付近の拡大図を示す。サーミスタＴＨ１とステータコイル１０４１６との間には熱伝導部材１０４２２などの間接材を介在させている。この間接材は、熱伝導率が０．０２４１ｗ／ｍ・ｋ以上の部材が好ましい。

【0035】

但し、基板１０４３上の他の素子の温度を測定したり、上で述べたベアリングの温度を測定したり、その他の温度保護が求められる部品又は素子の温度を測定しても良い。

【0036】

図４に、基板１０４３上の回路構成例を示す。基板１０４３には、サーミスタＴＨ１及びＴＨ２と、ホールセンサＨＳＷ、ＨＳＶ及びＨＳＵと、抵抗Ｒ１及びＲ２と、スイッチ１０４３１とを有する。ホールセンサＨＳＷ、ＨＳＶ及びＨＳＵには、電源電圧が供給され、Ｕ相ホール信号、Ｖ相ホール信号及びＷ相ホール信号が出力される。ホールセンサについては、従来と同じであるからこれ以上述べない。

【0037】

一方、サーミスタＴＨ１は、電源ＶＣＣとグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ１と直列に接続され、ステータコイル１０４１６温度に応じた電圧の温度信号を、信号線１０４３２を介してスイッチ１０４３１に出力する。同様に、サーミスタＴＨ２は、電源ＶＣＣとグランドＧＮＤとの間に抵抗Ｒ２と直列に接続され、基板温度に応じた電圧の温度信号を、信号線１０４３３を介してスイッチ１０４３１に出力する。なお、抵抗とサーミスタとの組み合わせで温度検出部として機能する。

【0038】

温度検出素子は、サーミスタではなく、熱電対、温度センサＩＣ（Integrated Circuit）その他の素子を用いるようにしても良い。

【0039】

スイッチ１０４３１は、基板１０４３に設けられたオシレータなどが出力する周期的なスイッチング信号に応じて、信号線１０４３２からの温度信号と信号線１０４３３からの温度信号とを切り替えて出力する。すなわち、信号線１０４３２からの温度信号と信号線１０４３３からの温度信号とが、時分割で信号配線１０５ａにおける１本の温度信号線を介して出力される。

【0040】

このように、サーミスタの数よりも、温度信号配線の数を減らすことで、信号配線１０５ａ全体の配線数の増加を抑制できる。これによって、コストの増加を抑制でき、信号配線１０５ａ全体が太くなるのを抑制でき、デザイン性の向上や操作性の悪化抑制を図ることができる。

【0041】

なお、スイッチ１０４３１は、アナログスイッチであってもよいし、リレーなどの素子であっても良い。

【0042】

なお、制御器１０２１で、２つの温度信号を分離抽出できるようにするため、本実施の形態では、図５に示すような特性を有するサーミスタＴＨ１及びＴＨ２を用いる。図５の横軸は温度を表し、縦軸はサーミスタＴＨ１又はＴＨ２の出力電圧を表す。そして、図５において、カーブａは、ステータコイル１０４１６の温度を測定したサーミスタＴＨ１の出力電圧の変化を表しており、カーブｂは、基板１０４３の温度を測定したサーミスタＴＨ２の出力電圧の変化を表している。このように、カーブａとカーブｂとは異なるカーブを描いており、サーミスタＴＨ１とサーミスタＴＨ２とは異なる特性を有する。特に、同一温度であれば、どの温度でも、カーブａは、カーブｂより高い出力電圧であることを示している。また、本実施の形態では、ステータコイル１０４１６の温度変動範囲と、基板１０４３の対応する温度変動範囲とにおいて、常に、サーミスタＴＨ１の出力電圧＞サーミスタＴＨ２の出力電圧を満たすように、それらの特性が選択されている。

【0043】

そうすると、スイッチ１０４３１の出力信号は、図６に示すような波形となる。図６において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表す。このように、高い電圧の時間帯ｃ１乃至ｃ３と、低い電圧の時間帯ｄ１乃至ｄ４とが交互に出現する。上で述べたような特性を有するサーミスタＴＨ１及びＴＨ２を用いているので、時間帯ｃ１乃至ｃ３は、サーミスタＴＨ１の出力電圧を示しており、時間帯ｄ１乃至ｄ４は、サーミスタＴＨ２の出力電圧を示している。

【0044】

図６のような波形の信号であれば、制御器１０２１において、２つの温度信号を容易に分離抽出することができる。

【0045】

なお、図６のような波形の信号を生成できればよいので、上で述べたような特性の異なるサーミスタを採用せずに、同じ特性を有するサーミスタを採用しても良い。例えば、図７に示すように、バイアス電圧を異なるようにして、出力電圧の変化範囲を２つのサーミスタで完全に異なるようにする。図７の例では、カーブｅは、ステータコイル１０４１６を測定したサーミスタＴＨ３の温度に応じた出力電圧の変化を表しており、カーブｆは、基板１０４３の温度を測定したサーミスタＴＨ３の出力電圧の変化を表している。カーブｅ及びカーブｆは、同じカーブ形状を有しており、同一の特性を有するサーミスタが採用されている。但し、カーブｅは、カーブｆにバイアス電圧Ｖbだけオフセットさせたカーブである。このような出力電圧を出力するサーミスタＴＨ３及びＴＨ４でも、スイッチ１０４３１の出力は、ステータコイル１０４１６の温度変動範囲と、基板１０４３の対応する温度変動範囲とにおいて、常に、サーミスタＴＨ３の出力電圧＞サーミスタＴＨ４の出力電圧を満たすようになる。

【0046】

但し、図４の代わりに、図８に示すような回路を用いる。ホールセンサＨＳＷ、ＨＳＶ及びＨＳＵの部分については、図４と同様である。一方、サーミスタＴＨ３とサーミスタＴＨ４に関連する回路部分は異なっている。すなわち、電源ＶＣＣとグランドＧＮＤとの間に、抵抗Ｒ３と、サーミスタＴＨ３と、抵抗Ｒ４と、サーミスタＴＨ４とを直列に接続する。そして、３端子レギュレータ１０４３４の入力端子を電源ＶＣＣに接続し、３端子レギュレータ１０４３４の出力端子を、サーミスタＴＨ３と抵抗Ｒ４との接続点に接続する。このようにすれば、サーミスタＴＨ３の出力電圧が、３端子レギュレータ１０４３４の出力電圧であるバイアス電圧Ｖbだけオフセットされる。

【0047】

モータ１０４の基板１０４３の構成は、以上のようになっており、図６に示すような信号が制御器１０２１に対して出力される。

【0048】

これに対して、制御器１０２１は、図９に示すような構成を有している。すなわち、制御器１０２１は、温度信号に対するＡ／Ｄ変換部１０２３と、トルクセンサ１０３からの信号に対するトルク入力部１０２５と、演算部１０２４と、スイッチング制御部１０２６とを有する。

【0049】

Ａ／Ｄ変換部１０２３は、上で述べたように、温度信号に対してアナログ／ディジタル変換を行って、その変換結果であるＡＤ値を演算部１０２４に出力する。トルク入力部１０２５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１０２４に出力する。

【0050】

また、演算部１０２４は、メモリ１０２４１を有しており、メモリ１０２４１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１０２４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１０２４１に記録されている場合もある。演算部１０２４は、モータ１０４におけるステータコイル１０４１６の温度及び基板１０４３の温度と、トルクセンサ１０３からのトルク入力等に基づき、モータ１０４の出力を制御する。演算部１０２４の出力は、スイッチング制御部１０２６に入力される。

【0051】

スイッチング制御部１０２６は、演算部１０２４から指示されたモータの出力に応じて、ＦＥＴブリッジ１０２２に含まれるＦＥＴのスイッチング信号（すなわち駆動信号）を生成する。スイッチング制御部１０２６の処理内容については、従来と同じであるからこれ以上述べない。

【0052】

演算部１０２４は、例えば図１０に示すような機能構成を有する。

【0053】

演算部１０２４は、温度抽出部１２１と、出力算出部１２２と、制限処理部１２３とを有する。

【0054】

温度抽出部１２１は、Ａ／Ｄ変換部１０２３からのＡＤ値から、ステータコイル１０４１６の温度及び基板１０４３の温度を分離抽出する。また、出力算出部１２２は、例えばトルク入力に応じたモータの出力Out_aを算出する。なお、出力算出部１２２における処理内容は従来と同じであるから、これ以上述べない。

【0055】

制限処理部１２３は、温度抽出部１２１からの温度に基づき、出力算出部１２２からのモータの出力Out_aに対して必要に応じて制限を加えることで、制限後のモータの出力Outを生成して、スイッチング制御部１０２６に出力する。

【0056】

次に、Ａ／Ｄ変換部１０２３及び温度抽出部１２１によって行われる処理内容について図１１及び図１２を用いて説明する。なお、この処理は、周期的に例えば１００ｍｓ毎に行われる。

【0057】

まず、Ａ／Ｄ変換部１０２３は、入力された温度信号に対してＡ／Ｄ変換を実行してＡＤ値を生成し、温度抽出部１２１に出力する（図１１：ステップＳ１）。

【0058】

温度抽出部１２１は、Ａ／Ｄ変換部１０２３からのＮ個のＡＤ値をバッファに格納する（ステップＳ３）。例えば、Ｎ＝２０である。

【0059】

以下の処理では、Ｎ個のＡＤ値の中から、最大値と最小値とを抽出する。図６のような波形の信号であれば、最大値はステータコイル１０４１６の温度に対応する電圧値に相当し、最小値は基板１０４３の温度に対応する電圧値に相当する。

【0060】

よって、温度抽出部１２１は、最大値のための変数ＭＡＸに、バッファの最初の値（バッファ［０］）を仮に格納し、最小値のための変数ＭＩＮに、バッファの最初の値（バッファ［０］）を仮に格納する（ステップＳ５）。

【0061】

その後、温度抽出部１２１は、カウンタｉを１に設定する（ステップＳ７）。そして、温度抽出部１２１は、ｉがバッファサイズＮより小さいか否かを判断する（ステップＳ９）。ｉがＮに達した場合には、処理は端子Ａを介して図１２の処理に移行する。

【0062】

一方、ｉがＮより小さい場合には、温度抽出部１２１は、ｉ番目のバッファ値（バッファ［ｉ］）が変数ＭＡＸの値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１１）。ｉ番目のバッファ値（バッファ［ｉ］）が変数ＭＡＸの値より大きい場合には、温度抽出部１２１は、変数ＭＡＸに、ｉ番目のバッファ値（バッファ［ｉ］）をセットする（ステップＳ１３）。これにより最大値が更新される。そして、温度抽出部１２１は、ｉを１インクリメントし（ステップＳ１５）、処理はステップＳ９に戻る。

【0063】

ｉ番目のバッファ値（バッファ［ｉ］）が変数ＭＡＸの値以下であれば、温度抽出部１２１は、ｉ番目のバッファ値（バッファ［ｉ］）が変数ＭＩＮの値より小さいか判断する（ステップＳ１７）。ｉ番目のバッファ値（バッファ［ｉ］）が変数ＭＩＮ の値より小さい場合には、温度抽出部１２１は、変数ＭＩＮに、ｉ番目のバッファ値（バッファ［ｉ］）をセットする（ステップＳ１９）。一方、ステップＳ１７の条件を満たさない場合には、最大値でも最小値でもない値なので、処理はステップＳ１５に移行する。

【0064】

図１１に示す処理が完了した時点で、Ｎ個のＡＤ値のうち最大値及び最小値が特定される。

【0065】

端子Ａを介して図１２の処理に移行して、温度抽出部１２１は、変数ＭＡＸ及びＭＩＮの値をコイル温度Ｔc及び基板温度Ｔbに単位変換する（ステップＳ２１）。

【0066】

さらに、温度抽出部１２１は、コイル温度Ｔc及び基板温度Ｔbの各々について、過去のコイル温度及び過去の基板温度を用いて平滑化処理を実行する（ステップＳ２３）。平滑化処理は、ローパスフィルタ処理であり、この処理自体は従来と同じであるから、これ以上述べない。

【0067】

そして、温度抽出部１２１は、ステップＳ２３の処理後のコイル温度Ｔc及び基板温度Ｔbを、制限処理部１２３に出力する（ステップＳ２５）。

【0068】

このように処理周期毎にコイル温度Ｔc及び基板温度Ｔbが分離抽出される。

【0069】

次に、図１３乃至図１５を用いて制限処理部１２３の処理内容について説明する。

【0070】

まず、図１３を用いて、制限処理部１２３の処理内容の概要について説明する。

【0071】

図１３において横軸は検出された温度を表し、縦軸は出力算出部１２２からの出力に対する制限率［％］を表す。ここで、Ｔ１は、基板保護（又はギア保護）を開始する温度を表し、Ｔ２は、基板保護のため出力を停止させる温度を表し、Ｔ３は、コイル保護（すなわちステータコイル１０４１６）を開始する温度を表し、Ｔ４は、コイル保護のため出力を停止させる温度を表す。

【0072】

図１３において、コイル保護のための制限率はカーブｇで表される。すなわち、コイル温度Ｔcが温度Ｔ３までは制限率０％（出力率＝１００−制限率＝１００）であり、コイル温度Ｔcが温度Ｔ３を超えると、Ｔc−Ｔ３に比例して制限率が上昇し、Ｔc＝Ｔ４となると制限率１００％（出力率＝０％）となる。

【0073】

また、基板保護のための制限率はカーブｈで表される。すなわち、基板温度Ｔbが温度Ｔ１までは制限率０％であり、基板温度Ｔbが温度Ｔ１を超えると、Ｔb−Ｔ１に比例して制限率が上昇し、Ｔb＝Ｔ２となると制限率１００％（出力率＝０％）となる。

【0074】

図１３では、制限率は検出温度と開始温度との差に比例するような例を示したが、直線的な変化ではなく曲線的な変化を採用するようにしても良い。

【0075】

本実施の形態では、コイル温度Ｔcと基板温度Ｔbとを得られるようになったので、基板温度Ｔbからコイル温度Ｔcを推定して無駄に制限的に出力の制御を行わなくても良くなる。

【0076】

すなわち、コイル温度Ｔcに基づく制限率と、基板温度Ｔbに基づき制限率とのうち大きい制限率を採用することで、コイル及び基板の両方にダメージを与えないようにモータを制御できるようになる。

【0077】

次に、図１４を用いて、制限処理部１２３の処理内容について説明する。なお、図１４の処理を、周期的に、例えば２０ｍｓ毎に実行する。

【0078】

まず、制限処理部１２３は、出力算出部１２２から、制限前の出力値Out_aを取得する（ステップＳ３１）。

【0079】

また、制限処理部１２３は、コイル温度Ｔcが、コイル保護を開始する温度Ｔ３より低いか否かを判断する（ステップＳ３３）。この条件が満たされる場合には、コイルについては保護を行わないので、制限処理部１２３は、コイル温度に対する上限出力値Out_cに対して、予め定められた最大出力閾値を設定する（ステップＳ３５）。最大出力閾値は、出力可能な最大出力値である。そして処理はステップＳ３９に移行する。

【0080】

一方、コイル温度Ｔcが温度Ｔ３以上となっている場合には、制限処理部１２３は、コイル温度に対する上限出力値Out_cに対して、コイル温度Ｔcに応じた制限値を設定する（ステップＳ３７）。例えば、最大出力閾値×コイル温度Ｔcに対応する出力率（＝（１．０−制限率））により、制限値を算出して設定する。そして処理はステップＳ３９に移行する。

【0081】

さらに、制限処理部１２３は、基板温度Ｔbが、基板保護を開始する温度Ｔ１より低いか否かを判断する（ステップＳ３９）。この条件が満たされる場合には、基板については保護を行わないので、制限処理部１２３は、基板温度に対する上限出力値Out_bに対して、予め定められた最大出力閾値を設定する（ステップＳ４１）。そして処理はステップＳ４５に移行する。

【0082】

一方、基板温度Ｔbが温度Ｔ１以上となっている場合には、制限処理部１２３は、基板温度に対する上限出力値Out_bに対して、基板温度Ｔbに応じた制限値を設定する（ステップＳ４３）。例えば、最大出力閾値×基板温度Ｔbに対応する出力率（＝（１．０−制限率））により、制限値を算出して設定する。そして処理はステップＳ４５に移行する。

【0083】

そして、制限処理部１２３は、全体出力上限値Out_thに、コイル温度に対する上限出力値Out_cと基板温度に対する上限出力値Out_bとの最小値を設定する（ステップＳ４５）。これによって、モータ１０４内の部品の安全を優先して、制限が厳しい方を採用する。

【0084】

さらに、制限処理部１２３は、全体出力上限値Out_thと、制限前の出力値Out_aとのうち最小値を最終的な出力値Outとして設定する（ステップＳ４７）。このようにすれば、制限前の出力値Out_aが、コイル温度Ｔc及び基板温度Ｔbから設定される全体出力上限値Out_th以下であれば、制限前の出力値Out_aをそのまま最終的な出力値Outとして用い、制限前の出力値Out_aが全体出力上限値Out_thを超えていれば、全体出力上限値Out_thを最終的な出力値Outとして用いる。

【0085】

そして、制限処理部１２３は、最終的な出力値Outを、スイッチング制御部１０２６に出力する（ステップＳ４９）。スイッチング制御部１０２６は、出力値Outに応じて、ＦＥＴブリッジ１０２２におけるＦＥＴをスイッチングする信号を生成する。

【0086】

以上のような処理を行うことで、モータ１０４内の特に注意すべき複数の部品の温度に応じて、部品の故障などを引き起こさぬようにしつつ、大きな出力を可能とする。例えば、図１５（ａ）に示すような温度変化を想定する。図１５（ａ）において、横軸は時間を表し、縦軸は検出温度（コイル温度Ｔc及び基板温度Ｔb）を表す。なお、Ｔ１乃至Ｔ４の定義は上で述べたとおりである。また、カーブｉは、コイル温度Ｔcの時間変化を表しており、カーブｊは、基板温度Ｔbの時間変化を表している。

【0087】

また、図１５（ｂ）は、出力値の時間変化を表している。ここで、縦軸は出力値を表しており、横軸は時間を表している。ここでは、カーブｋは、最初に、最大出力（最大出力閾値と同じ値）で出力を継続していることを表している。

【0088】

このような状況で、コイル温度Ｔcは、カーブｉで示されるように上昇して行き、時刻ｔ１において、コイル保護を開始する温度Ｔ３に到達する。そうすると、図１５（ｂ）に示すように出力値は制限されて最大出力よりも少ない出力値しか出せなくなる。

【0089】

なお、このような出力制限がなされるので、カーブｉも、時刻ｔ１以降は温度上昇が抑制される。また、基板温度Ｔbの時間変化を表すカーブｊについても、時刻ｔ１以降は温度上昇が抑制される。

【0090】

一方、基板温度Ｔbしか取得できない状況では、コイル温度Ｔcを推定した制御を行うことになる。例えば、図１６（ａ）に示すように、カーブｍで示すように基板温度Ｔbが上昇してゆくと、カーブｎで示すようにコイル温度Ｔcも上昇することを想定する。そして、コイル温度Ｔcが温度Ｔ３に達しないようにするため、図１６（ｂ）で示すように、最悪ケースを想定して前もって決められた時間ｔ２で、出力を最大出力の所定割合に制限することになる。このように時間ｔ２で出力制限を掛けるので、実際にはコイル温度Ｔcが温度Ｔ３に達していない場合でも、出力制限が行われるようになる。一般的に、ｔ１＞ｔ２であるから、この例ではモータ付き自転車１の乗員にとっては、直ぐにアシスト不足を感じることになる。なお、このようなケースにおいても、基板温度Ｔbが温度Ｔ１を超えた場合には、基板温度Ｔbによる出力制限も掛かる。

【0091】

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。

【0092】

上で述べた例ではコイル温度Ｔc及び基板温度Ｔbに応じた出力制限を行う例を示したが、異なる部品の温度に応じて出力制限を行うようにしても良い。当然ながら、部品の数は２に限定されず３以上であっても良い。３以上の場合であっても、サーミスタなどの温度検出素子の出力電圧範囲を分ければ、制御器１０２１でも温度信号を抽出分離できる。さらに、出力制限以外の制御を行うことで、モータ１０４内の部品温度を下げるようにしても良い。

【0093】

さらに、上でも述べたように、モータ制御器１０２とモータ１０４との間の配線数を抑制することが望まれており、温度検出素子の数よりも少ない温度信号配線で温度信号を制御器１０２１に伝える。この際、時分割で複数の温度信号を伝えているが、基板１０４３側のスイッチングタイミングを制御器１０２１側で抽出できれば、温度検出素子の出力電圧範囲を厳密に分離しなくても、温度信号の抽出分離も可能となる。

【0094】

また、演算部１０２４の一部については専用の回路で実現される場合もあれば、マイクロプロセッサがプログラムを実行することで上記のような機能が実現される場合もある。

【0095】

また、モータ制御器１０２の一部又は全部については専用の回路で実現される場合もあれば、マイクロプロセッサがプログラムを実行することで上記のような機能が実現される場合もある。

【0096】

さらに、基板１０４３に、サーミスタを配置する例を示したが、サーミスタを温度測定対象部品又はその付近に配置する場合もある。

【符号の説明】

【0097】

１０１ 二次電池
１０２ モータ制御器
１０３ トルクセンサ
１０４ モータ
１０５ 配線
１０４３ 基板
１０２１ 制御器
１０２２ ＦＥＴブリッジ
１０２３ Ａ／Ｄ変換部
１０２５ トルク入力部１０２５
１０２４ 演算部
１０２６ スイッチング制御部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】