特許 6408985 モータ駆動制御装置

(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】6408985

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 7/12 20060101AFI20181004BHJP

   B62M 6/45 20100101ALI20181004BHJP

【ＦＩ】

   B60L7/12 Q

   B62M6/45

【請求項の数】15

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2015-522872(P2015-522872)

(86)(22)【出願日】2014年6月13日

(86)【国際出願番号】JP2014065682

(87)【国際公開番号】WO2014200081

(87)【国際公開日】20141218

【審査請求日】2017年3月29日

(31)【優先権主張番号】特願2013-125452(P2013-125452)

(32)【優先日】2013年6月14日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】399091511

【氏名又は名称】マイクロスペース株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(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】田中 正人

(72)【発明者】

【氏名】保坂 康夫

(72)【発明者】

【氏名】浅沼 和夫

(72)【発明者】

【氏名】萩原 弘三

(72)【発明者】

【氏名】清水 悟

【審査官】 清水 康

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０４４４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−００６８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０７６９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１４５１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０８６４５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−２６７７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０３５６８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−２０４６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１６８９０５（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００ − ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ − １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ − １５／４２

Ｂ６２Ｍ ６／００ − ６／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを駆動する駆動部と、
車体加速度と、車体速度とペダル回転から得られるペダル回転換算速度との関係を表す値とに応じた回生制動力が生ずるように、前記駆動部を制御する回生制御部と、
を有するモータ駆動制御装置。

【請求項2】

前記値が、前記車体速度に対する前記ペダル回転換算速度の一致度であり、
前記回生制御部が、
前記一致度に応じて、前記車体速度と前記車体加速度とのうち少なくともいずれかに応じた回生制動力を補正する
請求項１記載のモータ駆動制御装置。

【請求項3】

前記回生制御部が、
前記車体加速度が増加するに応じて、前記回生制動力が線形又は累進的に増加するように前記駆動部を制御する
請求項１記載のモータ駆動制御装置。

【請求項4】

前記回生制御部が、
前記車体速度が増加するに応じて、前記回生制動力が増加するように前記駆動部を制御する
請求項１記載のモータ駆動制御装置。

【請求項5】

前記回生制御部が、
前記一致度が低下すると、前記車体速度と前記車体加速度とのうち少なくともいずれかに応じた回生制動力が増加するように補正する
請求項２記載のモータ駆動制御装置。

【請求項6】

前記回生制御部が、
前記ペダル回転が逆回転となった場合には、逆回転方向のペダル回転換算速度に応じて前記一致度が低下するように制御する、又はペダル回転が停止した状態における前記回生制動力の補正度合いを維持するように制御する
請求項２記載のモータ駆動制御装置。

【請求項7】

前記ペダル回転換算速度が、選択し得る最大ギア比に基づき算出される
請求項１記載のモータ駆動制御装置。

【請求項8】

前記回生制御部が、
前記車体加速度が一定値以上であれば、前記一致度にかかわらず前記車体加速度に応じてさらに前記回生制動力を増加させるように前記駆動部を制御する
請求項２記載のモータ駆動制御装置。

【請求項9】

前記回生制御部が、
前記車体速度が一定値以上であれば、前記一致度にかかわらず前記車体速度に応じてさらに前記回生制動力を増加させるように前記駆動部を制御する
請求項２記載のモータ駆動制御装置。

【請求項10】

前記回生制御部が、
前記回生制動力が、回生効率に基づき決定される回生制動力以下となるように制限する
請求項１記載のモータ駆動制御装置。

【請求項11】

前記回生制御部が、
前記モータのための電池の出力電圧低下に応じて、前記回生制動力を増加させるように前記駆動部を制御する
請求項１記載のモータ駆動制御装置。

【請求項12】

前記回生制御部が、
前記モータのための電池の出力電圧の変動傾向に応じて、前記回生制動力の定常的な補正量を設定し、当該補正量で補正された回生制動力になるように前記駆動部を制御する
請求項１記載のモータ駆動制御装置。

【請求項13】

前記回生制御部が、
前記回生制動力と、手動操作による回生制動を行なった時に少なくとも前記車体速度に応じて決定される回生制動力とのうち小さい方を採用する
請求項１記載のモータ駆動制御装置。

【請求項14】

前記値が、前記車体速度に対する前記ペダル回転換算速度の乖離度であり、
前記回生制御部が、
前記乖離度に応じて、前記車体速度と前記車体加速度とのうち少なくともいずれかに応じた回生制動力を補正する
請求項１記載のモータ駆動制御装置。

【請求項15】

モータを駆動する駆動部と、
車体加速度と、車体速度と、ペダル回転から得られるペダル回転換算速度とに応じた回生制動力が生ずるように、前記駆動部を制御する回生制御部と、
を有し、
前記回生制御部が、
前記ペダル回転が、逆回転となった場合には、逆回転方向のペダル回転換算速度に応じたオフセット値によって、前記回生制動力を増加するように補正する
モータ駆動制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータを有する自転車等の電動アシスト車のモータ駆動制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリの電力を使用してモータを駆動することで車両の推進力を制御する電動アシスト車には、ブレーキレバーにセンサを設け、乗員のブレーキの操作をセンサで検出してモータを回生動作させ、車両の運動エネルギーをバッテリに回収し、アシスト走行距離を向上させる技術を用いているものがある。

【0003】

より具体的には、いずれか片方のブレーキ操作のみが操作された場合の回生量を、両方のブレーキ操作がなされた場合の回生量よりも小さくする技術が存在する。これにより、簡単な構成で且つ低コストで、ブレーキ操作によって回生制動力の大小を選ぶことができるが、乗員が回生を行うタイミングを自ら判断することになる。また乗員がブレーキを操作したということとの整合性から、この回生制動力は比較的強めに設定することになるため、走行状態における最適な回生制動動作から外れ、回生で得られるエネルギー量が減少し大幅には走行距離を延長できない。

【0004】

また、ブレーキ操作量に応じて回生制動の効き方を変化させる技術も存在する。この技術においては、車速に応じて、すなわち低速側でより大きい回生量が得られるように制御される。そうすると、市街地走行等、ブレーキ操作が頻繁で、急ブレーキ操作となりやすい走行状態において、大きな回生制動がかかり、回生により得られる電流でバッテリをこまめに充電することができる。また、下り坂ではブレーキ操作をしなくても回生制動により快適な走行とバッテリの充電を行うことも開示されている。しかし、ペダルトルクがかかっていない時に、単純に下り坂と判定して回生を行う制御では、傾斜が大きくない下り坂で且つ向かい風を受けている状態では過度に回生制動をかけてしまい、速度維持の為に乗員に余計な仕事をさせる場合がある。また、この技術において回生ブレーキ力は固定の速度に応じた関数であるため、坂道の度合いごとに安定速度が異なり、乗員がおおまかな任意の速度を維持しようとする場合であっても、ペダルを漕ぐ、ブレーキを掛ける、などのこまめなアクションを行うことになってしまう。

【0005】

さらに、傾斜抵抗ｇ(θ)＝人力駆動力＋モータ駆動力−加速抵抗(＝加速度×全質量)−その他の抵抗、により傾斜抵抗ｇ(θ)を推定し、それに応じた傾斜キャンセル回生ブレーキ力をかける技術が存在している。この技術では、全質量を用いて傾斜抵抗を算出しているが、全質量は不明のため、実際には推定質量を使うことになる。また、速度比例するその他の摩擦抵抗や一定の摩擦抵抗、風による空気抵抗なども正確には分からない。そのため、実際の質量との差やその他の抵抗の誤差により、それらを差し引いて得られた傾斜抵抗ｇ（θ）は、大きな誤差を持つことになる。すなわち、傾斜抵抗は、傾斜の大小にかかわらず、誤差分だけオフセットすることになる。そのため、特に小さい傾斜の時は非常に大きな誤差となり、上り坂と下り坂の境界も大きくずれることとなる。その結果、下り坂にもかかわらず自動回生ブレーキが効かない時や、逆に上り坂にもかかわらず自動回生ブレーキが効いてしまい大きい力で漕がなければならなくなるなど、本来のアシスト動作の意図に反し、また乗員の意図とも異なる非常に不自然な挙動となる。

【0006】

以上のように、従来技術では、乗員の手間を掛けずに自動的に回生を行う場合に、乗員の意図に即した回生を行うのが難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１０−３５３７６号公報

【特許文献2】特開２００３−２０４６０２号公報

【特許文献3】特許第４６０８７６４号公報

【特許文献4】国際公開公報第ＷＯ２０１２／０８６４５９号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従って、本発明の目的は、一側面において、電動アシスト車において乗員の意図に即した回生制御を可能にするための技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係るモータ駆動制御装置は、（Ａ）モータを駆動する駆動部と、（Ｂ）車体加速度と、車体速度と、ペダル回転から得られるペダル回転換算速度とに応じた回生制動力が生ずるように、駆動部を制御する回生制御部とを有する。

【0010】

これらのデータを用いて回生制動力を決定することで、電動アシスト車において乗員の意図を適切に回生制御に反映させることができるようになる。

【0011】

上で述べた回生制御部が、車体速度に対するペダル回転換算速度の一致度に応じて、車体速度と車体加速度とのうち少なくともいずれかに応じた回生制動力を補正するようにしても良い。例えば車体速度とペダル回転速度との関係を表す値（例えば、車体速度に対するペダル回転速度の一致度、より具体的にはペダル回転換算速度／車体速度を用いても良い。）によれば、乗員の意図を適切に回生制御に反映させることができるようになる。

【0012】

また、上で述べた回生制御部が、車体加速度が増加するに応じて、回生制動力が線形又は累進的に増加するように駆動部を制御するようにしても良い。このように、車体加速度が大きくなりすぎないように回生制動力を増加させれば、より多くの電力を回収でき、安全性も高くなる。

【0013】

さらに、上で述べた回生制御部が、車体速度が増加するに応じて、回生制動力が増加するように駆動部を制御するようにしても良い。このように、車体速度が大きくなりすぎないように回生制動力を増加させれば、より多くの電力を回収でき、安全性も高くなる。

【0014】

さらに、上で述べた回生制御部が、上記一致度が低下すると、車体速度と車体加速度とのうち少なくともいずれかに応じた回生制動力が増加するように補正するようにしても良い。例えば、ペダルの回転を遅くして車体速度に対するペダル回転速度の乖離が大きくなると、回生制動力を増加させれば、自然な形で回生制御を行うことができるようになる。

【0015】

上で述べたペダル回転が逆回転となった場合には、逆回転方向のペダル回転換算速度に応じて上記一致度が低下するように制御するか、又はペダル回転が停止した状態における回生制動力の補正度合いを維持するようにしても良い。このようにすれば、乗員の意図を回生制動に反映させることができるようになる。

【0016】

さらに、ペダル回転速度が、選択し得る最大ギア比に基づき算出されるようにしても良い。実際のギア変化に応じて換算するよりも、安定的にペダル回転換算速度を変化させることができる。

【0017】

さらに、上で述べた回生制御部が、ペダル回転が逆回転となった場合には、逆回転方向のペダル回転換算速度に応じたオフセット値によって、回生制動力を増加させるように補正しても良い。これによって、乗員がペダルを逆回転させることにより、回生制動力を、より直接的に調節できるようになる。

【0018】

また、上で述べた回生制御部が、車体加速度が一定値以上であれば、車体加速度に応じてさらに回生制動力を増加させるように駆動部を制御するようにしても良い。例えば、安全性の面から回生制動力を増加させるものである。

【0019】

さらに、上で述べた回生制御部が、車体速度が一定値以上であれば、車体速度に応じてさらに回生制動力を増加させるように駆動部を制御するようにしても良い。例えば、安全性の面から回生制動力を増加させるものである。

【0020】

さらに、上で述べた回生制御部が、車体加速度と車体速度とペダル回転換算速度とに応じた回生制動力が、回生効率に基づき決定される回生制動力以下となるように制限するようにしても良い。回生効率が悪くなるようなレベルまで自動的に回生制動力を上げることは適切ではないためである。また、上で述べた回生制御部が、手動操作による回生制動を行なった時の回生制動力以下となるように制限するようにしても良い。

【0021】

さらに、上で述べた回生制御部が、モータのための電池の出力電圧低下に応じて、回生制動力を増加させるように駆動部を制御するようにしても良い。このようにすれば、回生制動力が増加した分充電が多く行われて、航続距離が伸びる。

【0022】

また、上で述べた回生制御部が、モータのための電池の出力電圧の変動傾向に応じて、回生制動力の定常的な補正量を設定し、当該補正量で補正された回生制動力になるように駆動部を制御するようにしても良い。例えば、電池残量が基準以下になるまで外部の電源から充電しないような使用の仕方を続ける場合には、定常的に回生制動力を強くして電力を回収すれば、電池残量が基準以下になるまでの時間を延ばすことができるようになり、航続距離が伸びる。

【0023】

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

【発明の効果】

【0024】

一側面によれば、電動アシスト車において乗員の意図に即した回生制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、電動アシスト車の外観図である。

【図2】図２は、モータ駆動制御器に関連する機能ブロック図である。

【図3】図３は、演算部の機能ブロック図である。

【図4】図４は、手動回生ブレーキ目標トルクを説明するための図である。

【図5】図５は、手動回生ブレーキ目標トルクを説明するための図である。

【図6】図６は、手動回生ブレーキ目標トルクを説明するための図である。

【図7】図７は、第１の実施の形態に係る自動回生目標トルク演算部の機能ブロック図である。

【図8】図８は、速度フィードバック関数の一例を示す図である。

【図9】図９は、ペダル変調関数の一例を示す図である。

【図10】図１０は、ペダル変調関数の他の例を示す図である。

【図11】図１１は、ペダルオフセット回生トルクの例を示す図である。

【図12】図１２は、加速度フィードバック関数の一例を示す図である。

【図13】図１３は、加速度フィードバック関数の一例を示す図である。

【図14】図１４（ａ）乃至（ｉ）は、制御態様の遷移例を示す図である。

【図15】図１５は、第２の実施の形態に係る自動回生目標トルク演算部の機能ブロック図である。

【図16】図１６は、第１および第２速度フィードバック関数を説明するための図である。

【図17】図１７は、第１および第２加速度フィードバック関数を説明するための図である。

【図18】図１８は、回生割増制御部の機能ブロック図を示す図である。

【図19】図１９は、第１割増関数の一例を示す図である。

【図20】図２０は、第１割増関数を前提とする電池残量の時間変化の一例を示す図である。

【図21】図２１は、回生割増制御部の他の機能ブロック図を示す図である。

【図22】図２２は、第２割増関数の一例を示す図である。

【図23】図２３は、図２２の第２割増関数を前提とする電池残量の時間変化の一例を示す図である。

【図24】図２４は、電流フィードバック型トルク駆動方式に適用した場合の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

［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、モータ駆動制御器１０２と、トルクセンサ１０３と、ブレーキセンサ１０４と、モータ１０５と、アシストの有無などを指示するための操作パネル１０６と、ペダル回転センサ１０７とを有する。

【0027】

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。

【0028】

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駆動制御器１０２に出力する。ペダル回転センサ１０７は、トルクセンサ１０３と同様に、クランク軸に取付けられたホイールに設けられており、回転に応じた信号をモータ駆動制御器１０２に出力する。なお、ペダル回転センサ１０７は、回転位相角に加えて、ペダルの正転又は逆転といった回転方向についても検出可能である場合もある。

【0029】

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、例えばモータ付き自転車１の前輪に装着されている。モータ１０５は、前輪を回転させるとともに、前輪の回転に応じてローターが回転するように、ローターが前輪に連結されている。さらに、モータ１０５はホール素子等の回転センサを備えてローターの回転情報（すなわちホール信号）をモータ駆動制御器１０２に出力する。

【0030】

このようなモータ付き自転車１のモータ駆動制御器１０２に関連する構成を図２に示す。モータ駆動制御器１０２は、制御器１０２０と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）ブリッジ１０３０とを有する。ＦＥＴブリッジ１０３０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、コンプリメンタリ型スイッチングアンプの一部を構成している。また、ＦＥＴブリッジ１０３０には、この温度を測定するためサーミスタ１０８が設けられている。

【0031】

また、制御器１０２０は、演算部１０２１と、ペダル回転入力部１０２２と、温度入力部１０２３と、車速入力部１０２４と、可変遅延回路１０２５と、モータ駆動タイミング生成部１０２６と、トルク入力部１０２７と、ブレーキ入力部１０２８と、ＡＤ入力部１０２９とを有する。

【0032】

演算部１０２１は、操作パネル１０６からの入力（例えばアシストのオン／オフなど）、ペダル回転入力部１０２２からの入力、温度入力部１０２３からの入力、車速入力部１０２４からの入力、トルク入力部１０２７からの入力、ブレーキ入力部１０２８からの入力、ＡＤ入力部１０２９からの入力を用いて以下で述べる演算を行って、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。

【0033】

ペダル回転入力部１０２２は、ペダル回転センサ１０７からの、ペダル回転位相角及び回転方向を表す信号を、ディジタル化して演算部１０２１に出力する。但し、ペダル回転センサ１０７は、回転方向については検出できない場合もある。温度入力部１０２３は、サーミスタ１０８からの入力をディジタル化して演算部１０２１に出力する。車速入力部１０２４は、モータ１０５が出力するホール信号から前輪車速を算出して、演算部１０２１に出力する。トルク入力部１０２７は、トルクセンサ１０３からの踏力に相当する信号をディジタル化して演算部１０２１に出力する。ブレーキ入力部１０２８は、ブレーキセンサ１０４からのブレーキ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（Analog-Digital）入力部１０２９は、二次電池１０１からの出力電圧をディジタル化して演算部１０２１に出力する。また、メモリ１０２１１は、演算部１０２１とは別に設けられる場合もある。

【0034】

演算部１０２１は、演算結果として進角値を可変遅延回路１０２５に出力する。可変遅延回路１０２５は、演算部１０２１から受け取った進角値に基づきホール信号の位相を調整してモータ駆動タイミング生成部１０２６に出力する。演算部１０２１は、演算結果として例えばＰＷＭのデューティー比に相当するＰＷＭ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。なお、モータ駆動の基本動作については、国際公開公報第ＷＯ２０１２／０８６４５９号パンフレットに記載されており、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。

【0035】

次に、演算部１０２１の機能ブロック図を図３に示す。演算部１０２１は、加速度算出部１２０１と、ペダル速度算出部１２０２と、自動回生目標トルク演算部１２０４と、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０５と、アシストトルク目標演算部１２０３と、最小選択部１２０６と、加算器１２０７と、第１有効化部１２０８と、第２有効化部１２０９と、加算器１２１０と、電流制限部１２１１と、出力制御部１２１２と、第１デューティー比換算部１２１３と、トルクスルーレート制限部１２１４と、第２デューティー比換算部１２１５と、速度スルーレート制限部１２１６と、加算器１２１７と、ＰＷＭコード生成部１２１８とを有する。

【0036】

車速入力部１０２４からの前輪車速Ｖf及びトルク入力部１０２７からのペダルトルク値は、アシストトルク目標演算部１２０３に入力され、アシストトルク値Ｔaが算出される。アシストトルク目標演算部１２０３の演算内容は、本実施の形態の主旨ではないので詳しく述べないが、例えば、アシストトルク目標演算部１２０３は、ペダルトルク値をＬＰＦで平滑化した上でリップル成分を抽出し、平滑化されたペダルトルク値と当該リップル成分とを所定の混合比で混合した値に応じたアシストトルク値Ｔaを算出する。この演算の際に、車速に応じて混合比を調整したり、車速に応じて使用するアシスト比を制限した上で平滑化されたペダルトルク値に対して乗ずるといった演算をも行う場合がある。また、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０５は、車速入力部１０２４からの車速値に応じて後に述べる演算を実施して回生ブレーキ目標トルク値を算出する。なお、アシストトルク目標演算部１２０３の構成の一例については、例えば国際公開公報第ＷＯ２０１２／０８６４５８号パンフレットに記載されている。

【0037】

ペダル回転入力部１０２２からのペダル回転入力は、ペダル速度算出部１２０２に入力され、ペダル速度算出部１２０２は、ペダル回転入力からペダル速度Ｖpを算出する。また、前輪速度Ｖfは、加速度算出部１２０１に入力され、加速度算出部１２０１は、前輪速度Ｖfを高精度に時間微分することで前輪加速度Ａfを算出する。自動回生目標トルク演算部１２０４は、ペダル速度算出部１２０２からのペダル速度Ｖpと、加速度算出部１２０１からの前輪加速度Ａfとから、自動回生トルクＴcを算出する。自動回生目標トルク演算部１２０４の詳細については、後に述べる。前輪車速Ｖfは回生ブレーキ目標トルク演算部１２０５にも入力され、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０５は、後に詳細に説明するが、前輪車速Ｖfに応じて、手動回生ブレーキ目標トルクＴbを算出する。

【0038】

最小選択部１２０６は、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０５からの手動回生ブレーキ目標トルクＴbと、自動回生目標トルク演算部１２０４からの自動回生トルクＴcとのうち小さい方を出力する。通常であれば、自動回生目標トルク演算部１２０４からの自動回生トルクＴcが、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０５からの手動回生ブレーキ目標トルクＴbを上回るまでは、自動回生トルクＴcが出力され、自動回生トルクＴcが手動回生ブレーキ目標トルクＴbを上回ると、手動回生ブレーキ目標トルクＴbが出力される。

【0039】

加算器１２０７は、アシストトルク目標演算部１２０３からのアシストトルク値Ｔaから、最小選択部１２０６の出力を差し引く演算を行って、演算結果を第２有効化部１２０９に出力する。

【0040】

ブレーキ入力部１０２８からブレーキ有りを表す入力信号が入力されると、第１有効化部１２０８は、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０５からの手動回生ブレーキ目標トルクＴbを加算器１２１０に出力する。それ以外の場合には、０を出力する。一方、ブレーキ入力部１０２８からブレーキ無しを表す入力信号が入力されると、第２有効化部１２０９は、加算器１２０７からの出力を出力する。それ以外の場合には、０を出力する。

【0041】

加算器１２１０は、第１有効化部１２０８からの手動回生ブレーキ目標トルクＴbの極性を反転して出力するか、第２有効化部１２０９からの加算器１２０７の演算結果をそのまま出力する。以下、説明を簡略化するため、加算器１２１０の出力を目標トルク値と略称するものとする。

【0042】

電流制限部１２１１は、例えば（Ａ）二次電池１０１の放電電流及び蓄電電流の制限、（Ｂ）ＦＥＴブリッジ１０３０の温度（温度入力部１０２３からの入力）による電流制限といった電流制限を行うことになる。電流制限部１２１１の演算内容については、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、詳細については、国際公開公報第ＷＯ２０１２／０８６４５９号パンフレットを参照のこと。

【0043】

出力制御部１２１２は、例えば操作パネル１０６からアシスト指示が入力されていると、駆動許可信号有りと判定されて、電流制限部１２１１からの出力を第１デューティー比換算部１２１３に出力する。一方、操作パネル１０６からアシスト指示が入力されていない場合には、駆動許可信号無しと判定されて、出力制御部１２１２は、０を第１デューティー比換算部１２１３に出力する。

【0044】

第１デューティー比換算部１２１３は、出力制御部１２１２からの出力に対して、換算係数ｄ_t（＝デューティー比／トルク）を乗じてトルクデューティーコードを算出し、トルクスルーレート制限部１２１４に出力する。トルクスルーレート制限部１２１４は、第１デューティー比換算部１２１３からの出力に対してよく知られたスルーレート制限処理を実施して、処理結果を加算器１２１７に出力する。

【0045】

第２デューティー比換算部１２１５は、前輪車速Ｖfに対して換算係数ｄ_s（＝デューティー比／前輪車速）を乗じて車速デューティーコードを算出し、速度スルーレート制限部１２１６に出力する。速度スルーレート制限部１２１６は、第２デューティー比換算部１２１５からの出力に対してよく知られたスルーレート制限処理を実施して、処理結果を加算器１２１７に出力する。

【0046】

加算器１２１７は、トルクスルーレート制限部１２１４からのトルクデューティーコードと速度スルーレート制限部１２１６からの車速デューティーコードとを加算してデューティーコードを算出し、ＰＷＭコード生成部１２１８に出力する。ＰＷＭコード生成部１２１８は、デューティーコードに対して、ＡＤ入力部１０２９からの基準電圧（例えば２４Ｖ）／バッテリ電圧を乗じてＰＷＭコードを生成する。ＰＷＭコードは、モータ駆動タイミング生成部１０２６に出力される。

【0047】

次に、回生ブレーキ目標トルク演算部１２０５でどのようにして手動回生ブレーキ目標トルクＴbを算出するかについて図４乃至図６を用いて説明する。図４の横軸は前輪車速Ｖfを表しており、縦軸は手動回生ブレーキ目標トルクＴbを表す。点線の直線ｑ₁は、前輪車速に相当する値の手動回生ブレーキ目標トルク値を出力する場合の車速−トルク関係を表しており、回生効率０％（ショートブレーキ）である。この直線ｑ₁より上の領域では、電力持ち出しブレーキとなる。また、点線の直線ｑ₂は、前輪車速に相当する値の１／２の手動回生ブレーキ目標トルク値を出力する場合の車速−トルク関係を表しており、回生効率５０％で、最大回生電力を得ることができる。この直線ｑ₂より上の領域は、機械ブレーキ併用の方が有利な領域である。従って、直線ｑ₂以下の領域で、制約条件を加味しつつ適切なカーブを採用する。

【0048】

各速度においての瞬時回生効率は、その瞬間の速度における逆起電力電圧に対するその瞬間の回生ブレーキ電圧の比で決まる。
瞬時回生効率＝１−（回生ブレーキ電圧／逆起電力電圧）
＝１−（回生トルク／車速相当トルク値）

【0049】

任意の速度から任意の停止要求距離において、停止距離以外の他の制約が一切無い状態では、その停止距離で最大回生効率、すなわちトータルで最大回生電力量を得るには、どの速度でも均等な、回生効率一定のカーブ、すなわち原点を通る比例直線となる。直線ｑ₁₀は、停止要求距離が十分に長ければ横軸に近づき、回生効率は１００％に近づく。一方、停止要求距離がある程度短くなると直線ｑ₁₀は、最大瞬時回生電力が得られる直線ｑ₂と同じになり、その時のトータルの回生効率は５０％となる。さらに、それより停止要求距離が短い場合、回生トルクカーブは最大瞬時回生電力が得られる直線ｑ₂と同じままで機械ブレーキの併用が必要となる。それ以上回生ブレーキのトルクを大きくすると、瞬時回生電力が逆に減ってしまうので、それ以上は機械ブレーキに回した方が得だからである。

【0050】

また、考慮すべき制約条件としては、高速域での最大定制動ラインを表し且つ横軸に平行な点線の直線群ｑ₇、低速域での最低定制動ラインを表し且つ横軸に平行な点線の直線群ｑ₆などがある。

【0051】

実際に直線ｑ₁₀を採用すると、時間に対する減速カーブは指数関数的に減衰するカーブとなり、停止距離は一定でも、停止時間が無限大となってしまうため、低速側では回生効率を多少犠牲にしても大きなトルクを維持する直線ｑ₆を採用する。さらに低速で直線ｑ₆が直線ｑ₂を上回る領域になると回生効率の悪化のみならず、瞬時回生電力も逆に減少することになるため、各速度での瞬時回生電力が最大となる直線ｑ₂に移行させ、機械ブレーキを併用して停止に至らせる。

【0052】

一方、逆に速度が大きい場合には、定率の高効率回生直線である直線ｑ₄のままではブレーキトルクが大きくなりすぎて危険なため、一定の最大トルク制限をかけるための直線ｑ₇に移行させる。

【0053】

これに中速域では、点線の直線ｑ₃から直線ｑ₅までの１５％乃至３５％定率制動ライン（回生効率８５％乃至６５％）をも考慮すると、太線ｑ₁₁で表されるような折れ線のカーブが採用される場合もある。なお、中速域では、直線ｑ₄を採用している。これによって、中速域で高効率に電池回生を行うことができる。

【0054】

なお、さらなる制約条件としては、二次電池１０１に基づき設定される電池充電電流制限ラインを表す曲線群ｑ₈（電池の種類及び状態によって異なる）、さらなる低速域での回生効率５０％ラインの直線ｑ₂などがある。

【0055】

電池電圧を一定とすると、電池の最大充電電流制限により回生電力が一定となる。
電池電圧×電池充電電流 ＝ 一定回生電力 ＝ モータ逆起電力×モータ電流

【0056】

モータ逆起電力は速度に比例、モータトルクはモータ電流に比例するため、その積が一定なのでモータ電流は速度に反比例する。そのため曲線群ｑ₈は速度に反比例した双曲線カーブとなる。電池電圧、すなわち電池残量や電池温度によるディレーティングにより最大充電電流も可変し、上で示した式により一定回生電力自身も電池電圧に比例するため、複数の双曲線カーブとして表されている。

【0057】

また、回生ブレーキの優劣は、一定速度から、求められる一定距離（一定時間ではない）以下で停止した場合の総回生電力が大きい方が優秀であるものとする。この際、所定距離以下で止まれない場合は、止まれるところまで機械ブレーキを併用する。一定距離以下という制約が無いと、機械的ロスが問題にならないほどの範囲ではなかなか止まらない効きの悪い軽回生制動ほど回生効率が有利となってしまい、それではブレーキの意味が無いためである。従って、ブレーキ機能として作用するように所定距離以下で止まれる範囲まで機械ブレーキを併用した状態で評価する。

【0058】

図４のカーブｑ₁₁は一例であって、図５に示すようなカーブｑ₁₃を採用するようにしても良い。カーブｑ₁₃は、低速域では上で述べた直線ｑ₂に沿った形を有し、速度が上がると手動回生ブレーキ目標トルク値は一定となり、高速域では電池充電電流制限ライン群ｑ₈により制限されている。なお、点線の直線ｑ₁₂は、２５％制動ライン（回生効率７５％）を表している。高速域になると、カーブｑ₁₃は、電池充電電流制限ライン群ｑ₈で制限される付近で、この直線ｑ₁₂を下回るようになる。

【0059】

また、図６に示すようなカーブを採用するようにしても良い。図６は、ブレーキ入力部１０２８から、要求ブレーキ強度を受け取った場合の例を示している。この例では、要求ブレーキ強度が小の場合には曲線ｑ₁₄を採用し、要求ブレーキ強度が中の場合には曲線ｑ₁₅を採用し、要求ブレーキ強度が大の場合には曲線ｑ₁₆を採用する。曲線ｑ₁₆については、電池充電電流制限ライン群ｑ₈の１つによって制限されている。このような場合でも、低速時には直線ｑ₂に沿っていて、この直線を上回ることはない。なお、このような３段階ではなく、より多くの段階又は少ない段階に応じた曲線を規定するようにしても良い。さらに、要求ブレーキ強度に応じた手動回生ブレーキ目標トルク値の関数を別途定義するようにしても良い。

【0060】

次に、自動回生目標トルク演算部１２０４の詳細構成について説明する。図７に示すように、自動回生目標トルク演算部１２０４は、車速換算部１３０１と、ペダル変調関数演算部１３０２と、速度フィードバック関数算出部１３０３と、乗算部１３０４と、加算器１３０５と、加速度フィードバック関数算出部１３０６と、乗算部１３０７と、乗算部１３０８と、加速度フィードバックフィルタ１３１０と、加算器１３１５とを有する。

【0061】

また、加速度フィードバックフィルタ１３１０は、例えば、１次ＩＩＲ（Infinite impulse response）−ＬＰＦ（Low Pass Filter）であって、加算器１３１１と、乗算部１３１２と、加算器１３１３と、遅延器（１／Ｚf）１３１４とを有する。

【0062】

速度フィードバック関数算出部１３０３は、前輪車速Ｖfを入力として、予め定められた速度フィードバック関数の値を算出する。具体的には、図８に示すような速度フィードバック関数が用いられる。図８のグラフの横軸は、前輪車速Ｖfを表し、縦軸は、速度フィードバック関数の出力Ｔvfbを表す。図８の例では、前輪車速Ｖfが降坂速度抑制基準速度Ｖfbt（例えば１８乃至２４ｋｍ／ｈ程度）までは、出力Ｔvfbは０であるが、前輪車速ＶfがＶfbt以上となると、傾きＫvfb（降坂速度抑制微分フィードバック係数（トルク／速度））とする直線で増加する。すなわち、Ｔvfb＝ＭＡＸ［０，Ｋvfb×（Ｖf−Ｖfbt）］となる。

【0063】

車速換算部１３０１は、ペダル速度Ｖpに対して例えば所定の最大ギヤ比を乗ずることで、最大ギヤ比換算ペダル速度Ｖphを算出する。最大ギヤ比は、安定動作のために固定で用いられる。ペダル変調関数演算部１３０２は、前輪車速Ｖfと、最大ギヤ比換算ペダル速度Ｖphとから、ペダル変調度Ｋpdと、ペダルオフセット回生トルクＴpdoとを算出して出力する。ペダル変調関数演算部１３０２の演算内容については、後に詳しく述べる。

【0064】

速度フィードバック関数算出部１３０３からの出力Ｔvfbと、ペダル変調度Ｋpdとは乗算部１３０４に入力され、乗算部１３０４は、Ｔvfb×Ｋpdを算出する。

【0065】

一方、加速度フィードバック関数算出部１３０６には前輪車速Ｖfの加速度Ａfが入力され、加速度フィードバック関数算出部１３０６は、加速度Ａfから出力Ａfbを算出し、乗算部１３０７に出力する。なお、加速度フィードバック関数算出部１３０６の演算内容については、後に詳しく述べる。

【0066】

乗算部１３０７には、加速度フィードバック関数算出部１３０６の出力Ａfbと、ペダル変調度Ｋpdとが入力され、乗算部１３０７は、Ａfb×Ｋpdを算出する。

【0067】

そして、乗算部１３０７の出力Ａfb×Ｋpdと、標準全質量（例えば８０Ｋｇ）×等価半径（モータ減速比を考慮した直接駆動換算の等価車輪半径）とが、乗算部１３０８に入力され、乗算部１３０８は、Ａfb×Ｋpd×標準全質量×等価半径をトルクとして算出する。

【0068】

加速度フィードバックフィルタ１３１０では、加算器１３１１で、（乗算部１３０８の出力）−（加速度フィードバックフィルタ１３１０の出力Ｔafb）を算出し、乗算部１３１２において、加算器１３１１の出力と加速度フィードバック・カットオフ周波数係数Ｋcf（例えば、約１／１９２。１／１０２４乃至１／６４の範囲で決定する）との積を算出し、加算器１３１３で乗算部１３１２の出力と加速度フィードバックフィルタ１３１０の出力Ｔafbとの和を算出し、遅延器１３１４で、演算フレーム単位で遅延させて、出力Ｔafbを生成する。

【0069】

加速度フィードバックの経路は、加速度がそのまま逆加速度としてフィードバックされるので、検出系と実行系の遅延により、そのままでは制御系が不安定になりハンチングを起こす可能性がある、そこで、安定化ループフィルタとして一次遅れ要素のＩＩＲフィルタである加速度フィードバックフィルタ１３１０が挿入されている。

【0070】

なお、速度フィードバックの経路は、車速が回生トルクひいては逆加速度比例としてフィードバックされるが、逆加速度から車速に反映される間には元々積分要素が存在するため、ループは安定となるので、特段のフィルタは設けない。

【0071】

加算器１３０５は、乗算部１３０４の出力Ｔvfb×Ｋpdと、ペダル変調関数演算部１３０２からのペダルオフセット回生トルクＴpdoとを加算して、加算結果Ｔvfboを加算器１３１５に出力する。

【0072】

加算器１３０５の出力Ｔvfboと、加速度フィードバックフィルタ１３１０の出力Ｔafbとは、加算器１３１５に入力され、加算器１３１５は、Ｔvfbo＋Ｔafb＝Ｔcを算出する。

【0073】

次に、ペダル変調関数演算部１３０２について詳しく述べる。ペダル変調関数演算部１３０２は、最大ギア比換算ペダル速度Ｖphと前輪車速Ｖfとから、例えば図９に示すようにペダル変調度Ｋpdを算出する。図９の例では、横軸は、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］を表し、縦軸は、ペダル変調度Ｋpdを表す。図９では、実線で、ペダルの回転方向を検出できない場合の例を示す。Ｖflは、ペダル緩和最低車速（約２ｋｍ／ｈ程度）であり、Ｖfが０付近になってペダル変調関数の出力値が不安定になるのを防止するために設定される。すなわち、｜Ｖf｜が２ｋｍ／ｈまでは、Ｖph／Ｖflに応じてペダル変調度Ｋpdが得られる。Ｖph／Ｖfは、Ｖph＝Ｖfであれば「１」となり、ＶphとＶfとに差があれば「１」から乖離するので、ＶphとＶfとの一致度を表すとも言える。図９のペダル変調関数の場合には、Ｖph＞｜Ｖf｜（最大ギア比換算ペダル速度Ｖphの方が前輪車速｜Ｖf｜より速い）となれば、Ｖph／｜Ｖf｜は１より大きくなるが、Ｋpdについては０となる。一方、Ｖph＜｜Ｖf｜（前輪車速｜Ｖf｜の方が最大ギア比換算ペダル速度Ｖphよりも速い。すなわちペダルの回転が遅くなっている）となれば、Ｖph／｜Ｖf｜の値が小さくなってペダル変調度Ｋpdが大きくなる。そして、Ｖph／Ｖfが０、すなわちＶph＝０となれば、Ｋpdは「１」となる。なお、図９の点線は、ペダルの回転方向を検出できる場合の例を示している。

【0074】

このように前輪車速Ｖfと最大ギア比換算ペダル速度Ｖphとの一致度に応じたペダル変調度Ｋpdが出力される。特に、Ｖph＜｜Ｖf｜であれば、一致度が低いほどペダル変調度Ｋpdが大きい値となる。すなわち、自動回生ブレーキ目標トルクが大きくなるように作用する。例えば、前輪車速ＶfがＶfl以上でスピードがある程度ある状態において、ペダルの回転速度が落ちて来ると、前輪車速Ｖfからの最大ギア比換算ペダル速度Ｖphの乖離度に応じて自動回生ブレーキ目標トルクが大きくなる。

【0075】

また、ペダルの回転方向が検出される場合には、図１０に示すようなペダル変調関数が採用される場合もある。図１０のグラフは、図９と同様のグラフであって、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］が正の部分は図９と同じになっている。

【0076】

一方、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］が負の部分は、ペダルが逆回転した場合のペダル変調度Ｋpdの変化を表す。太線の場合には、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］が−２になるまで、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］が正の場合と同様の傾きでペダル変調度Ｋpdが単調に増加し、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］＝−２でＫpd＝３となる。Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］が−２より小さい場合には、Ｋpd＝３で維持される。このように、よりペダルを逆回転させることによって、より大きな回生ブレーキ目標トルクが設定されるようになる。

【0077】

なお、Ｋpdは、以下のように表される。
Ｋpd＝Ｍｉｎ［３，Ｍａｘ［０，（１−Ｖph／Ｍａｘ［｜Ｖf｜，Ｖfl］)］］

【0078】

また、点線で示すように、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］＝０におけるＫpd＝１を、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］が負の値となった場合においても維持するようにしても良い。

【0079】

また、ペダルオフセット回生トルクＴpdoについては、ペダルの逆回転を検出できない場合には、０にする。一方、ペダルの逆回転を検出できる場合には、例えば、図１１に示すようなペダルオフセット回生トルクのための関数を用いる。図１１の例では、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］が０以上の場合には、ペダルオフセット回生トルクＴpdoは０のままであるが、ペダルが逆回転してＶph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］が負の値になると、例えばＶph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］＝−２でＴpdo＝２となるまで、Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］に応じてＴpdoは単調に増加する。Ｖph／ＭＡＸ［｜Ｖf｜，Ｖfl］が−２より小さくなると、Ｔpdo＝２で維持される。

【0080】

図１０のペダル変調度Ｋpdを用いれば、下り坂でのペダル逆回転操作に応じて、意図的に回生ブレーキをかけることができるが、平地では自然加速がゼロまたは若干の負となるため、以下で述べる加速度フィードバック関数の出力もゼロとなる。そのため、ペダル変調度と加速度フィードバック関数の出力との積だけでは回生ブレーキをかけることはできない。

【0081】

そこで、ペダル変調関数演算部１３０２のもう１つの出力として、このようなペダルオフセット回生トルクＴpdoを生成する。このようにすれば、回生ブレーキを意図的に強めるように自動回生トルクＴcをオフセットでき、平地又は上り坂であってもコースターブレーキのように回生ブレーキを使うことができるようになる。

【0082】

次に、加速度フィードバック関数算出部１３０６について詳しく述べる。加速度フィードバック関数の一例を図１２に示す。図１２の例では、横軸は加速度Ａfを表し、縦軸は出力Ａfbを表す。図１２の例では、加速度が閾値ＡfbtまではＡfb＝０であるが、加速度が閾値Ａfbt以上になると、所定の傾きで出力Ａfbが増加する。

【0083】

また、図１３に示すような加速度フィードバック関数も採用され得る。図１３の例では、加速度Ａfは、第１の閾値Ａfbt1まではＡfb＝０であるが、第１の閾値Ａfbt1を超えると第１の傾きでＡfbは増加し、第２の閾値Ａfbt2を超えると第２の傾きでＡfbはさらに増加する。第１の傾きより第２の傾きは大きくなっており、加速度が大きくなれば、より急激にＡfbが大きくなり、結果として大きな自動回生トルクが設定され、回生ブレーキが強くなる。

【0084】

ペダル変調度Ｋpdは、加速度フィードバック関数の出力Ａfbにも乗じられるので、加速度についての回生制動力もペダル変調度に応じた値となる。

【0085】

図１２の場合も図１３の場合も、最終的な加速度フィードバック係数Ｋafb＝Ａfb／Ａfにより、加速度がフィードバックされるので、１／（１＋Ｋafb）倍相当の加速度に抑制される。

【0086】

このような実施の形態を実施した場合における制御態様の一例を図１４に示す。図１４（ａ）に示すように、上り坂の区間（１）の後に、長い下り坂の区間（２）乃至（６）を走行し、その後緩やかな長い上り坂の区間（７）乃至（１１）を走行する。

【0087】

図１４（ｂ）に示すように、区間（２）までペダルトルクは、ある程度の値で継続されるが、下り坂なので区間（３）ではペダルトルクが減少し、区間（４）になると０となる。ペダルトルクは、区間（１０）になると上り坂なので上昇する。

【0088】

また、図１４（ｃ）に示すように、区間（１）から区間（３）までは前輪車速Ｖfと最大ギア比換算ペダル速度Ｖphとが一致しているが、坂道で乗員がペダルを漕がなくなるので、区間（４）でＶphが減少して、前輪車速Ｖfと乖離するようになる。

【0089】

そうすると、図１４（ｄ）に示すように、ペダル変調度Ｋpdは、区間（４）で０から上昇して区間（５）で「１」に到達する。このように、滑らかにペダル変調度Ｋpdが増加するようになっている。

【0090】

一方、図１４（ｅ）に示すように加速度Ａfは、区間（２）までは上昇するが、区間（３）では減少し、区間（４）ではある程度の値で保持される。図１４（ｆ）に示すように加速度フィードバック関数の出力Ａfbも、加速度Ａfとほぼ同様に変化するが、区間（４）ではある程度の値で保持されており、ペダル変調度Ｋpdが０でないので、区間（４）では図１４（ｈ）に示すように自動回生が開始され、滑らかに増加する。

【0091】

なお、図１４（ｈ）で示したように、区間（４）から自動回生が開始されるので、前輪車速Ｖfの増加が、自動回生無しの場合に比して抑制される。

【0092】

前輪車速Ｖfの増加が自動回生無しの場合に比して抑制されても区間（５）で徐々に増加すると、区間（６）で閾値Ｖfbtを超えてしまう。前輪速度Ｖfが閾値Ｖfbtを超えると、速度フィードバック関数の出力Ｔvfbも０から増加し始めるので、図１４（ｈ）に示すように自動回生が増加する。従って、図１４（ｃ）に示すように、前輪車速Ｖfの増加もさらに抑制される。図１４（ｅ）及び（ｆ）に示すように、加速度Ａf及び加速度フィードバック関数の出力Ａfbは減少する。加速度Ａfが閾値以下となると、加速度フィードバック関数の出力Ａfbは０になる。

【0093】

区間（７）になって上り坂に移行すると、図１４（ｃ）に示すように前輪車速Ｖfが減少して、速度フィードバック関数の出力Ｔvfbも減少し、加速度Ａｆも０を下回るようになる。加速度フィードバック関数の出力Ａfbは、区間（６）で既に０となっているので、区間（７）でも０となっている。また、加速度が負なので(ｇ)に示すように車速も減少して行き、速度フィードバック関数の出力Ｔvfbも減少するため、自動回生も滑らかに減少する。

【0094】

区間（８）になると、前輪車速Ｖfが閾値Ｖfbtを下回って、速度フィードバック関数の出力Ｔvfbも０になる。また、自動回生も０となる。

【0095】

区間（９）になると、乗員が上り坂でペダルをこぎ始めて、図１４（ｃ）に示すように、ペダル回転換算車速Ｖphが増加すると、図１４（ｄ）に示すように、ペダル変調度Ｋpdは減少する。区間（１０）になると、図１４（ｃ）に示すように、ペダル回転換算車速Ｖphが前輪車速Ｖfに達して、図１４（ｄ）に示すように、ペダル変調度Ｋpdも０となる。ペダル回転換算車速Ｖphが前輪車速Ｖfに達すると、図１４（ｂ）及び（ｈ）に示すように、ペダルトルクが増加してアシストが行われるようになる。区間（１１）では、アシストが継続する。

【0096】

このように、登板や平地から微小降坂の範囲では、ペダル踏力がかからなくなった場合、まず惰性走行に入り、いきなり自動回生ブレーキに入らないため、不自然感が無い。この際、実重量には無関係である。

【0097】

また、ある程度以上の傾斜の坂を降りる場合では、ペダル踏力がかからなくなってからペダルの回転が停止するまでの間に自動回生ブレーキ力が連続的に変化しつつ発生するため、乗員は回転の度合いを自ら適度にコントロールすることにより、自動回生ブレーキの効き具合をほどよい程度にコントロールすることができる。

【0098】

また、正回転及び逆回転を検出できるペダル回転センサ１０７を使用した場合、図１０に示したようなペダル変調関数を定義することで、ペダルを逆回転させた時もペダルを停止した時と同じ回生制動力を継続させたり、逆回転側でより積極的に回生制動力を強めるようにすることもでき、乗員による回生制動力の制御の幅を広げることができる。

【0099】

さらに、図１１に示すように、ペダルの逆回転に応じて、ペダルオフセット回生トルクＴpdoを生成し、速度フィードバック関数の出力とペダル変調度との積をさらにオフセットさせることにより、平地や上がり坂でも意図的に任意の回生ブレーキトルクで回生制動をかけることもできる。

【0100】

さらに、推定標準全質量×加速度などを、人力＋モータの駆動力から差し引きするような制御を行わないため、標準全質量と実際の全質量からのずれにより、下り坂による加速力の推定に予期しないオフセットが付くことがない。

【0101】

本実施の形態でも実際の全車重でなく標準全車重を使用するが、標準全車重は、加速度フィードバック系の回生加速度から回生駆動力（すなわち回生トルク）への単位変換に使われるだけである。従って、たとえ標準全車重に±２０％の誤差が有ったとしても、見かけの傾斜を低減化するように作用するフィードバックゲイン（＝Ｋafb）が多少変わるだけである。すなわち、傾斜低減化効果が多少変化するだけで、回生駆動力のオフセットにはならない。そのため、登り板と下り坂の判断を間違えることも無い。

【0102】

また、結果的に下り坂加速したことを検出して制動サーボをかけるため、本来回生ブレーキが必要な場合のみに回生ブレーキがかけられるようになる。

【0103】

また、最小選択部１２０６により自動回生力が常に手動回生ブレーキ制動力以下となるように制限したことにより、手動回生ブレーキをかけた時に逆に制動力が落ちて加速するという逆転現象が起こらない。また、自動回生制動力が強くなり過ぎたために逆に回生電力が減少することも避けられる。

【0104】

さらに、下り坂で自動的に、また意図的に、滑らかに変化する回生ブレーキを自在にコントロールすることができ、また平地や上り坂でも意図的に回生ブレーキを自在にコントロールすることができる。

【0105】

以上まとめると、走行環境の変化および漕ぎ具合、その時の速度などに応じて、乗員の意図に反しない形で必要に応じた回生ブレーキ力が与えられる。従って、頻繁にブレーキ操作をする煩わしさが無く、できるだけ機械ブレーキでなく回生ブレーキが使われる機会を増やし、手動回生ブレーキよりも必要十分なだけのトルクに抑えるため、回生効率も高められ、より電池からの電力消費をセーブして、アシスト走行距離を伸ばすことができる。また下り坂で過大な速度に加速してしまう危険も自動的に防止する。

【0106】

なお、以上の説明では、構成要素の説明を簡単にするために、速度フィードバック関数と加速度フィードバック関数を独立したものとして扱ってきたが、速度と加速度に対して相乗効果を持つ回生トルクを出力するようにしても良い。

【0107】

さらに、ペダル変調関数と速度フィードバック関数や加速度フィードバック関数との関係も、単純に積をとるような構成で説明したが、ペダル変調関数、速度フィードバック関数及び加速度フィードバック関数の３入力の総合関数として、滑らかで且つ効果的な関数を設定することもできる。

【0108】

そのような複雑な関数は、複雑な数式を定義してリアルタイム演算しても良く、メモリ１０２１１等に予め三次元入力に対する二次元出力の関数を表すテーブルとして格納しておき、それをリアルタイムで参照し、内挿演算することによって算出することもできる。

【0109】

また、上で述べた例では、ペダル変調度が加速度フィードバック関数の出力と速度フィードバック関数の出力に乗算される形で、ペダル回転に応じて回生ブレーキ力を制御していたが、ペダル回転が高くなるにつれて加速度フィードバック関数の閾値Ａfbtや速度フィードバック関数の閾値Ｖfbtを上げる方向に制御するようにしても良い。また、このような閾値制御と乗算を併用するようにしたり、加速度フィードバック関数と速度フィードバック関数にそれぞれ違う方法を採用しても良い。

【0110】

［実施の形態２］
自動回生目標トルク演算部１２０４については、図７に示した構成に代わって、図１５に示すような構成であっても良い。

【0111】

本実施の形態に係る自動回生目標トルク演算部１２０４は、車速換算部１３０１と、ペダル変調関数演算部１３０２と、第１速度フィードバック関数算出部１３０３と、乗算部１３０４と、加算器１３０５と、第１加速度フィードバック関数算出部１３０６と、乗算部１３０７と、乗算部１３０８と、加速度フィードバックフィルタ１３１０と、加算器１３１５と、第２速度フィードバック関数算出部１３２０と、第２加速度フィードバック関数算出部１３２１と、第１スルーレート制限部１３２２と、第２スルーレート制限部１３２３と、加算器１３２６と、回生割増制御部１３２４と、乗算部１３２５とを有する。

【0112】

また、加速度フィードバックフィルタ１３１０は、例えば、１次ＩＩＲ（Infinite impulse response）−ＬＰＦ（Low Pass Filter）であって、加算器１３１１と、乗算部１３１２と、加算器１３１３と、遅延器（１／Ｚf）１３１４とを有する。

【0113】

同じ参照符号が付された構成要素については、同じ機能を有する。すなわち、第１速度フィードバック関数算出部１３０３は、第１の実施の形態に係る速度フィードバック関数算出部１３０３と同様の機能を有する。また、第１加速度フィードバック関数算出部１３０６は、第１の実施の形態に係る加速度フィードバック関数算出部１３０６と同様の機能を有する。

【0114】

図７に示した第１の実施の形態に係る自動回生目標トルク演算部１２０４との差には、（Ａ）第２速度フィードバック関数算出部１３２０を導入することで、ペダル変調度Ｋpd2とは無関係に、速度に応じたフィードバックを行って、加算器１３０５で加算する点がある。

【0115】

例えば、第２速度フィードバック関数については図１６を用いて説明する。図１６で示すように、横軸は速度Ｖfを表し、縦軸は速度フィードバック関数の出力値を表す。第１速度フィードバック関数は、閾値Ｖfbt1を超えると第１の傾きで線形に増加するが、第２速度フィードバック関数は、閾値Ｖfbt1より大きい閾値Ｖfbt2を超えると第２の傾きで線形に増加する。第２の傾きは第１の傾きより大きくするのが望ましい。このように、閾値Ｖfbt2より大きい速度が出ている場合には、安全面をも考慮して回生ブレーキが大きく効くようにする。

【0116】

さらに、図７に示した第１の実施の形態に係る自動回生目標トルク演算部１２０４との差には、（Ｂ）第２加速度フィードバック関数算出部１３２１を導入することで、ペダル変調度Ｋpd2とは無関係に、加速度に応じたフィードバックを行って、加算器１３２６で乗算部１３０７の出力に加算する点もある。

【0117】

第２加速度フィードバック関数算出部１３２１については図１７を用いて説明する。図１７で示すように、横軸は加速度Ａfを表し、縦軸は加速度フィードバック関数の出力値を表す。第１加速度フィードバック関数は、閾値Ａfbt1を超えると第１の傾きで線形に増加するが、第２加速度フィードバック関数は、閾値Ａfbt1より大きい閾値Ａfbt2を超えると第２の傾きで線形に増加する。第２の傾きは第１の傾きより大きくするのが望ましい。このように、閾値Ａfbt2より大きい加速度になっている場合には、安全面をも考慮して回生ブレーキが大きく効くようにする。

【0118】

このように、本実施の形態では、乗員の意図により速度や加速度の抑制が制御される成分とは別に、より高い加速度やより高い速度の時に、乗員の意図にかかわらずそれらの抑制が優先される。よって、非常に高い自然加速度、すなわち急な下り坂や高い速度の時に安全速度維持が優先される。

【0119】

また、図７に示した第１の実施の形態に係る自動回生目標トルク演算部１２０４との差には、（Ｃ）ペダル変調関数演算部１３０２の出力であるペダル変調度Ｋpd1が、第１スルーレート制限部１３２２に入力され、ペダルオフセット回生トルクＴpdo1が、第２スルーレート制限部１３２３に入力される点もある。

【0120】

ペダル速度の変化により、自動回生ブレーキ力を連続的に変化させることになっているが、ペダルの回転を故意に急停止した時などは突然回生ブレーキがかかる。この回生ブレーキのショックを防止するために、ペダル変調度及びペダルオフセット回生トルクのスルーレート制限が設定されている。

【0121】

これらのスルーレート制限部には、共に漕ぎ始めた時にはその邪魔をせず比較的直ぐにブレーキ解除できるように、増加方向は遅く減少方向は早いという非対称スルーレート制限特性を持たせる。

【0122】

さらに、図７に示した第１の実施の形態に係る自動回生目標トルク演算部１２０４との差には、（Ｄ）回生割増制御部１３２４を導入して、加算器１３１５の出力に対して回生割増率を乗算部１３２５で乗算する点もある。

【0123】

回生割増制御部１３２４において、例えば図１８に示すように、ＡＤ入力部１０２９から入力された電池電圧に応じて、第１割増関数算出部１４０１が、第１割増関数で割増率を算出する。

【0124】

第１割増関数の一例を図１９に示す。図１９において横軸は電池電圧を表し、縦軸は割増率を表す。この例では、満充電時には電池電圧はＶref3（＝３０Ｖ）となっており、電力供給が行われると徐々に電池電圧は低下して低残量基準電圧Ｖref2（＝２２Ｖ）になる。この低残量基準電圧Ｖref2までは、割増率は「１」であり、回生量の割増は行われない。電池電圧がＶref2を下回ると、それに応じて割増率が、例えば２１Ｖで割増率が「２」になるまで線形に増加する。なお、２１Ｖ以下では割増率は「２」で固定にしているが、終止電圧Ｖref1（＝２０Ｖ）になると放電は停止されるので、割増率もそのＶref1までが有効である。

【0125】

例えば回生割増制御を行った場合における電池残量の時間変化の一例を図２０に示す。図２０の例では、縦軸は電池残量（％）を表し、横軸は使用時間を表す。太線は電池残量の時間変化を表しており、電池残量２０％は、低残量基準電圧Ｖref2相当であるものとする。図２０の例では、１回目の充電サイクルでは、電池残量が２０％になる前に外部電源からの強制充電が行われており回生割増の影響はない。２回目及び３回目の充電サイクルでは、電池残量が２０％を下回る状態まで充電が行われないが、電池残量が２０％を下回る状態では回生割増が行われるので、回生割増が行われなかった場合に比して電池残量が０％になってしまうまでの時間が長くなっている。このようにして航続距離を延ばすことができる。

【0126】

また、回生割増制御部１３２４は、例えば図２１に示すような構成を有するようにしても良い。

【0127】

回生割増制御部１３２４は、加算器１４１０と、非対称ゲイン乗算部１４１１と、加算器１４１２と、上下限クリップ部１４１３と、遅延器（１／Ｚc）１４１４と、第２割増関数算出部１４１５とを有する。

【0128】

加算器１４１０は、外部電源からの強制充電毎に、低残量基準電圧Ｖref2−電池電圧を算出する。非対称ゲイン乗算部１４１１は、例えば加算器１４１０の出力が正であれば０．１、負であれば０．０１といったように非対称のゲインを乗ずる。すなわち、低残量基準電圧Ｖref2−電池電圧が正であれば、低残量基準電圧Ｖref2よりも電池電圧が低くなって、電池残量不足となっているので、大きなゲインを乗じている。

【0129】

加算器１４１２と上下限クリップ部１４１３と遅延器１４１４とは、長期累積ループを構成しており、外部電源からの強制充電毎に１サンプル累積するようなループである。加算器１４１２は、遅延器１４１４の出力である累積補正値ＶLSと、非対称ゲイン乗算部１４１１の出力とを加算する。上下限クリップ部１４１３は、加算器１４１２の出力を例えば上限２Ｖ、下限０Ｖにクリップする。

【0130】

第２割増関数算出部１４１５は、電池電圧と累積補正値ＶLSとを入力として図２２に示すような割増関数の値を算出する。より具体的には、図２２に示すような割増率が算出される。図２２の例では、ＶLS＝０（Ｖ・サンプル）であれば、図１９に示すようなカーブを描くが、ＶLS＝１（Ｖ・サンプル）であれば、図２２におけるＶLS＝１（Ｖ・サンプル）のカーブを描くようになる。すなわち、電池電圧がＶref3からＶref2までは回生割増率が１．５に設定され、電池電圧がＶref2以下になると、電池電圧＝２１Ｖにおいて回生割増率が２になるまで線形に回生割増率が増加するカーブである。さらに、ＶLS＝２（Ｖ・サンプル）であれば、常に回生割増率が２に設定される。他のＶLSの値については、内挿することで得られる。

【0131】

このような構成を採用した場合における電池残量の時間変化の一例を図２３に示す。図２３の例では、低残量基準電圧相当の電池残量２０％を下回るまで外部電源からの強制充電をしないようなことを繰り返すと、徐々にその分累積補正値ＶLSが上昇して行くため、回生割増率が早期に上昇するようになる。そうすると、電池残量の減りが少なくなり、同じような時間間隔で外部電源からの強制充電を行う場合には、電池残量２０％程度で外部電源からの充電が行われることとなる。

【0132】

このようにすれば、ＶLSが大きい場合、すなわち回生割増無しでは慢性的に電池残量が少なくなるまで外部電源からの強制充電が行われない場合には、満充電の時点から回生割増率が上げられ、回生強度を増すことにより、最初から平均電力消費率を抑えて、不足が起こりにくくなる方向に制御される。

【0133】

なお、上で述べた例では、回生割増率を乗ずる例を示したが、回生割増率に応じた値を加算するような方法や、加算と乗算を両方適用するような方法を用いるようにしても良い。

【0134】

以上本発明の実施の形態について説明したが、これらは一例に過ぎない。従って、上記の主旨に沿った形で様々な変更が可能である。

【0135】

上で述べた機能を実現する具体的な演算手法は複数存在しており、いずれを採用しても良い。

【0136】

また、演算部１０２１の一部については専用の回路で実現される場合もあれば、マイクロプロセッサがプログラムを実行することで上記のような機能が実現される場合もある。

【0137】

さらに、前輪車速Ｖfは、上で述べた例では前輪で測定する車速が車体速度を示しているため用いただけであり、前輪でなくても車体速度が測定できればそれを用いるようにしても良い。また、上では最大ギア比換算ペダル速度を用いているが、ギア無しの場合もあるので、その場合にはギア比１として換算されるペダル速度が用いられる。その他、ペダル速度を算出する方法は、何でも良い。さらに、上では一致度を用いたが、車体速度とペダル回転換算速度との関係を表す他の値を用いるようにしても良い。

【0138】

さらに、上で述べた実施の形態では、前輪車速Ｖfに相当するデューティー比と、ペダルトルクや回生トルク等に応じたデューティー比とを加算してモータ駆動タイミング生成部１０２６へＰＷＭコードを出力するような構成であったが、図２４に示すような電流フィードバック型トルク駆動方式にも本発明を適用できる。図２４において図３と同様の構成要素については同じ参照符号が付与されている。すなわち、出力制御部１２１２までは同様である。出力制御部１２１２の出力は、例えばＦＥＴブリッジ１０３０を流れるモータ電流をトルク換算部１６０１で変換することで得られるトルクと共に加算器１６０２に入力され、出力制御部１２１２の出力−トルク換算部１６０１から生成すべきトルクを算出する。そして、加算器１６０２からの出力は、トルクサーボ用のゲインと応答調整フィルタであるループゲイン付きループフィルタ１６０３に入力されて処理され、ＰＷＭコード生成部１２１８で、ループフィルタ１６０３の出力に対して基準電圧（例えば２４Ｖ）／バッテリ電圧を乗じてＰＷＭコードを生成する。ＰＷＭコードは、モータ駆動タイミング生成部１０２６に出力される。

【符号の説明】

【0139】

１０５ モータ
１０３０ ＦＥＴブリッジ
１０２０ 制御器
１０６ 操作パネル
１０４ ブレーキセンサ
１０３ トルクセンサ
１０８ サーミスタ
１０７ ペダル回転センサ
１０１ 二次電池
１０２１ 演算部
１０２２ ペダル回転入力部
１０２３ 温度入力部
１０２４ 車速入力部
１０２５ 可変遅延回路
１０２６ モータ駆動タイミング生成部
１０２７ トルク入力部
１０２８ ブレーキ入力部
１０２９ ＡＤ入力部
１０２１１ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【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】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】