特許 6674492 モータ制御装置及び電動アシスト車

(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】6674492

(24)【登録日】2020年3月10日

(45)【発行日】2020年4月1日

(54)【発明の名称】モータ制御装置及び電動アシスト車

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/45 20100101AFI20200323BHJP

   B62M 6/65 20100101ALI20200323BHJP

【ＦＩ】

   B62M6/45

   B62M6/65

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-31215(P2018-31215)

(22)【出願日】2018年2月23日

(65)【公開番号】特開2019-142460(P2019-142460A)

(43)【公開日】2019年8月29日

【審査請求日】2018年11月15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

(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】▲柳▼岡 太一

【審査官】 杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−３０４２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０３８１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１５４５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１００３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８７２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−００７５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２１４０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１８−５０２５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２５５０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１０５７７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｍ ６／４５

Ｂ６２Ｍ ６／６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動アシスト車のモータを力行駆動又は回生制動させるインバータと、
ユーザが前記電動アシスト車を手で押す又は手で引く状態における人力の方向及び前記モータの回転方向に基づき前記モータの制御モードを決定し、決定された前記制御モードにおいて前記人力に基づくトルクをモータに生じさせるように前記インバータを制御する制御部と、
を有し、
前記制御モードが、
前記モータの正方向力行と、前記モータの正方向回生又は負方向力行と、前記モータの負方向回生又は正方向力行と、前記モータの負方向力行とのいずれかである
モータ制御装置。

【請求項2】

前記制御部が、
前記人力の方向が正方向で且つ前記モータの回転方向が正方向である場合、前記制御モードとして前記モータの正方向力行を決定し、
前記人力の方向が正方向で且つ前記モータの回転方向が負方向である場合、前記制御モードとして前記モータの負方向回生又は正方向力行を決定し、
前記人力の方向が負方向で且つ前記モータの回転方向が正方向である場合、前記制御モードとして前記モータの正方向回生又は負方向力行を決定し、
前記人力の方向が負方向で且つ前記モータの回転方向が負方向である場合、前記制御モードとして前記モータの負方向力行を決定する
請求項１記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記制御部が、前記人力を前記電動アシスト車のハンドルの切り角で補正する
請求項１又は２記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記制御部が、
前記ユーザが前記電動アシスト車を手で押す又は手で引く状態を、
前記電動アシスト車のハンドルにおける両グリップを握っていることを検出するセンサからの出力と、所定値未満のペダルトルク入力と、前記電動アシスト車への乗車の有無を検出するセンサの乗車無しを表す出力とのうち少なくともいずれかにより検出する
請求項１乃至３のいずれか１つ記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記モータが、前記電動アシスト車のハンドルの動きに連動して動く車輪に設けられている
請求項１乃至４のいずれか１つ記載のモータ制御装置。

【請求項6】

電動アシスト車のモータを力行駆動又は回生制動させるインバータと、
ユーザが前記電動アシスト車を手で押す又は手で引く状態における人力の方向及び前記モータの回転方向に基づき前記モータの制御モードを決定し、決定された前記制御モードにおいて前記人力に基づくトルクをモータに生じさせるように前記インバータを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部が、前記人力を前記電動アシスト車のハンドルの切り角で補正する
モータ制御装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１つ記載のモータ制御装置を有する電動アシスト車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動アシスト車に搭載されるモータの制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

電動アシスト車は、バッテリやモータの分、アシスト機能を有しない車両と比較して重量が重く、ユーザが車両から降りて押して移動する場合などでは、モータによるアシストが得られないためアシスト機能を有しない車両に比べて労力を要し、利便性を損ねていた。

【0003】

一方、例えばハンドル部分に設置された専用のボタンを押すことでモータを駆動し、手押しをアシストする電動アシスト車について開示する文献がある。この文献では、ボタンを押すと、一定の速度で走行させたり、その速度を変化させることができるようにしたりすることは開示されているが、ユーザが電動アシスト車を手押しする状況について詳しく考察しているわけではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−２５０６７１号公報

【特許文献2】特開平９−２６３２９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、本発明の目的は、一側面として、電動アシスト車を人力にて押したり引いたりする際に、より適切に人力を補助できるよう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】

【0006】

本発明に係るモータ制御装置は、（Ａ）電動アシスト車のモータを力行駆動又は回生制動させるインバータと、（Ｂ）ユーザが電動アシスト車を手で押す又は手で引く状態における人力の方向及びモータの回転方向に基づきモータの制御モードを決定し、決定された制御モードにおいて人力に基づくトルクをモータに生じさせるようにインバータを制御する制御部とを有する。

【発明の効果】

【0007】

一側面によれば、電動アシスト車を人力にて押したり引いたりする際に、より適切に人力を補助できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、電動アシスト自転車の外観を示す図である。

【図2】図２は、電動アシスト自転車の上面図である。

【図3】図３は、ハンドルを傾けた状態における電動アシスト自転車の上面図である。

【図4】図４は、モータ駆動制御装置の構成例を示す図である。

【図5】図５は、手押し制御部の機能ブロック構成例を示す図である。

【図6】図６は、手押し状態における制御モードを説明するための図である。

【図7】図７は、モータ回転、人力、モータ出力トルク等の方向を説明するための図である。

【図8】図８は、実施の形態における処理フローを示す図である。

【図9】図９は、モード別制御処理の処理フローを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態について、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駆動制御装置についても適用可能である。また、電動アシスト車も、２輪だけではなく３輪などである場合もある。

【0010】

［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、モータ駆動制御装置１０２と、トルクセンサ１０３と、ペダル回転センサ１０４と、モータ１０５と、操作パネル１０６と、人力センサ１０７と、荷重センサ１０８と、ハンドル切り角センサ１１１とを有する。

【0011】

また、電動アシスト自転車１は、ハンドルポスト１１０、前輪、後輪、前照灯、フリーホイール、変速機等も有している。

【0012】

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、モータ駆動制御装置１０２を介してモータ１０５に対して電力を供給し、回生時にはモータ駆動制御装置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。

【0013】

トルクセンサ１０３は、クランク軸周辺に設けられており、運転者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装置１０２に出力する。また、ペダル回転センサ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、回転に応じた信号をモータ駆動制御装置１０２に出力する。

【0014】

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）をモータ駆動制御装置１０２に出力する。

【0015】

ユーザが電動アシスト自転車１に搭乗している場合には、モータ駆動制御装置１０２は、モータ１０５の回転センサ、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４等からの信号に基づき所定の演算を行って、モータ１０５の力行駆動を制御し、モータ１０５の回生制動の制御も行う。また、ユーザが電動アシスト自転車１を手で押す又は手で引くような状態（手押し状態と簡略化する場合もある）においては、モータ駆動制御装置１０２は、人力センサ１０７、モータ１０５の回転センサ、トルクセンサ１０３及び荷重センサ１０８等からの信号に基づき所定の演算を行って、モータ１０５の制御モードを決定して、当該制御モードにおいてモータ１０５を力行駆動又は回生制動させるように制御する。

【0016】

操作パネル１０６は、例えばアシストの有無に関する指示入力（すなわち、電源スイッチのオン及びオフ）、アシスト有りの場合には希望アシスト比等の入力をユーザから受け付けて、当該指示入力等をモータ駆動制御装置１０２に出力する。なお、本実施の形態では、操作パネル１０６に、電動アシスト自転車１を手で押す又は手で引くことを指示するボタンを有していないが、このようなボタンを設けて、以下で述べる制御の開始指示として受け付けるようにしても良い。

【0017】

人力センサ１０７は、例えばハンドルの継ぎ手部分であるステムに設けられた応力センサである。本実施の形態では、電動アシスト自転車１を前進させる方向への人力だけではなく、電動アシスト自転車１を後退させる方向への人力も検出するものとする。また、ステムに限らず、ハンドルのグリップ部分に設けるようにしたり、ハンドルポスト１１０のたわみを検出する箇所に設けるようにしたり、モータ１０５の軸付近に設けるようにしても良い。

【0018】

荷重センサ１０８は、例えばサドル下に設け、ユーザがサドルに着座したか否かを表す信号を、モータ駆動制御装置１０２に出力する。ハンドル切り角センサ１１１は、ハンドル切り角θを検出して、当該ハンドル切り角θをモータ駆動制御装置１０２に出力する。本実施の形態では、前輪と連結するホークとハンドルポスト１１０とは一体化されており、ハンドルはステムにおいてハンドルポスト１１０と連結されているので、ハンドルを動かすとハンドルポスト１１０がフレームに対して回転することで前輪も連動して回転する。ハンドル切り角センサ１１１は、この回転角をハンドル切り角θとして特定する。

【0019】

図２に、電動アシスト自転車１の上面図を示す。本実施の形態では、上で述べたように、人力センサ１０７は、ステムに設けられる。これによって、ユーザが、電動アシスト自転車１のハンドルの両グリップ１０９ａ及び１０９ｂを握って、電動アシスト自転車１を前進させたり後退させたりしたときに、電動アシスト自転車１にかけられる人力がその方向と共に検出される。なお、グリップ１０９ａ及び１０９ｂに、接触センサを設けて、両グリップを握っているか否かを検出して、その信号をモータ駆動制御装置１０２に出力するようにしても良い。さらに、グリップ１０９ａ及び１０９ｂに、人力センサ１０７を設けるようにしてもよい。

【0020】

図３に、電動アシスト自転車１のハンドルが傾けられている状態の上面図を示す。この状態で、ユーザが電動アシスト自転車１のハンドルのグリップ１０９ａ及び１０９ｂを握って押すと、ステムに設けられた人力センサ１０７は、例えば人力Ｆ_inを検出する。一方、ハンドル切り角センサ１１１は、ハンドル切り角θを検出する。

【0021】

次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０２に関連する構成を図４に示す。

【0022】

モータ駆動制御装置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を力行駆動又は回生制動させるインバータとして機能する。

【0023】

また、制御器１０２０は、演算部１０２１と、荷重入力部１０２２と、切り角入力部１０２３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、人力入力部１０２８と、ＡＤ（Analog-Digital）入力部１０２９とを有する。

【0024】

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）、荷重入力部１０２２からの入力、切り角入力部１０２３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、人力入力部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。

【0025】

荷重入力部１０２２は、荷重センサ１０８からの、着座の有無を表す信号を、ディジタル化して演算部１０２１に出力する。切り角入力部１０２３は、ハンドル切り角センサ１１１からのハンドル切り角θを表す信号を、ディジタル化して演算部１０２１に出力する。

【0026】

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。モータ回転入力部１０２４は、例えば、モータ回転入力から電動アシスト自転車１の速度（例えば正の速度は前進速度で、負の速度は後退速度）を算出して出力するようにしても良い。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。人力入力部１０２８は、人力センサ１０７からの人力を表す信号を、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。

【0027】

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、力行駆動される場合もあれば、回生制動される場合もある。なお、モータの駆動等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。

【0028】

次に、図５に、演算部１０２１における手押し制御部３０００に関連する機能ブロック構成例を示す。手押し制御部３０００は、状態判定部３１００と、モード判定部３２００と、制御部３３００とを有する。

【0029】

状態判定部３１００は、ペダルトルク入力や着座の有無などに基づき、本実施の形態に係る制御を行うか否かを判定し、行う場合には手押し状態通知を、行わない場合には乗車状態通知を制御部３３００に出力する。モード判定部３２００は、モータ回転入力に含まれるモータ回転方向と、人力入力に含まれる人力の方向とから、制御モードを判定し、制御部３３００に出力する。制御部３３００は、状態判定部３１００から手押し状態通知を受け取っている場合には、モード判定部３２００からの制御モードに従って、切り角入力と人力入力とから、モータ１０５で生成すべきトルクを算出して、当該トルクを生じるように、モータ１０５の制御を行う。

【0030】

本実施の形態では、制御モードは、正方向力行と、正方向回生又は負方向力行と、正方向力行又は負方向回生と、負方向力行とのいずれかである。演算部１０２１は、いずれかの制御モードで動作する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を力行駆動又は回生制動させる。

【0031】

本実施の形態において、手押し状態におけるどのような状況においてどのような制御を行うかについて、図６にまとめる。なお、電動アシスト自転車１の進行方向（前進又は後退）、モータ回転方向、モータ出力トルクの方向、人力の方向などについては、図７に示しておく。

【0032】

モード１は、典型的には、坂を上向きに前進する状況（坂を前向きに上る状況）、及び平地を前進する状況において、人力が正の方向に働いて電動アシスト自転車１を前進させるように押しているため、電動アシスト自転車１が前方向に進んでおり（走行時に相当）、モータ回転は正方向になる、という状態での制御モードを表している。このような状態においては、正方向力行をモータ１０５に行わせることで、人力をアシストすることが好ましい。このとき、モータ出力トルクは正である。なお、人力が正の方向に働いて電動アシスト自転車１を前進させるように押していても、電動アシスト車１が動かない場合（停車時に相当）もあり、このような場合モータ回転はないが、人力の方向に従って、正方向力行をモータ１０５に行わせる。

【0033】

但し、例えば、坂を上向きに前進する状況や平地を前進する状況から、坂を下向きに前進する状況（坂を前向きに下る状況）に変化して、電動アシスト自転車１が正方向に進みすぎの場合には、人力は負の方向に変化して、電動アシスト自転車１を後ろ方向に引くようになるので、モード２（場合によってはモード４）に遷移する。

【0034】

モード２は、典型的には、坂を下向きに前進する状況において、人力が負の方向に働いて電動アシスト自転車１を後退させるように引いているが、電動アシスト自転車１の自重のため電動アシスト自転車１は前進しており（走行時に相当）、モータ回転は正方向になる、という状態での制御モードを表している。このような状態においては、電動アシスト自転車１があまり速く坂を下向きに前進しないように正方向回生又は負方向力行をモータ１０５に行わせることで、負方向の人力をアシストすることが好ましい。このとき、モータ出力トルクは負である。なお、正方向回生と負方向力行については、例えばモータ回転から得られる速度や、当該速度と人力との関係で切り替えるようにしても良い。また、人力が負方向に働いて電動アシスト自転車１を後退させるように引いているが、電動アシスト自転車１が動かない場合（停車時に相当）もあり、このような場合にはモータ回転は無いが、人力の方向に従って負方向力行をモータ１０５に行わせる。

【0035】

但し、例えば、坂の傾斜が緩くなってきて、電動アシスト自転車１が意図したように進まなくなるようであれば、人力が正方向に変化して、電動アシスト自転車１を押すようになるので、モード１に遷移する。一方、例えば、坂を目標より下りすぎてしまったような場合には、負方向の人力が増加するので、モータ回転は負方向に転換し、モード４に遷移する。

【0036】

モード３は、例えば、坂を上向きに後退する状況（坂を後ろ向きに下る状況）において、人力が正の方向に働いて電動アシスト自転車１を押しているが、電動アシスト自転車１の自重によって後退しており（走行時に相当）、モータ回転は負方向になる、という状態での制御モードを表している。このような状態においては、正方向力行又は負方向回生をモータ１０５に行わせることで、正方向の人力をアシストすることが好ましい。このとき、モータ出力トルクは正である。なお、正方向力行と負方向回生については、例えばモータ回転から得られる速度や、当該速度と人力との関係で切り替えるようにしても良い。また、人力が正の方向に働いて電動アシスト自転車１を押しているが、電動アシスト自転車１が動いていない場合（停車時に相当）もあり、このような場合にはモータ回転は無いが、人力の方向に従って正方向力行をモータ１０５に行わせる。

【0037】

但し、例えば後退させずに前進させたい場合には、人力は正方向に増加するので、モータ回転が正方向に転換し、モード１に遷移する。

【0038】

モード４は、例えば、坂を下向きに後退する状況（坂を後ろ向きに上る状況）において、人力は負方向に働いて、電動アシスト自転車１も後退しており（走行時に相当）、モータ回転が負方向になる、という状態での制御モードを表している。このような状態においては、負方向力行をモータ１０５に行わせることで、人力をアシストすることが好ましい。このとき、モータ出力トルクは負である。なお、人力が負の方向に働いて電動アシスト自転車１を引いているが、電動アシスト自転車１が動かない場合（停車時に相当）もあり、このような場合にはモータ回転は無いが、人力の方向に従って負方向力行をモータ１０５に行わせる。

【0039】

但し、例えば後退した先が下り坂であったりして、負方向に電動アシスト自転車１が進みすぎた場合には、正方向に人力が変化するので、モード３に遷移し、さらにはモード１に遷移する。

【0040】

なお、停車状態では、モード１とモード３とは区別できず、電動アシスト自転車１が動き始めると、モータ回転方向に応じて制御モードが切り替わる。但し、いずれの場合も正方向力行となる場合もある。モード１とモード３で正方向力行を行う場合でも、アシストの程度は異なる場合もある。同様に、停車状態では、モード２とモード４とを区別できず、電動アシスト自転車１が動き始めると、モータ回転方向に応じて制御モードが切り替わる。但し、いずれの場合も負方向力行となる場合もある。モード２とモード４で負方向力行を行う場合でも、アシストの程度は異なる場合もある。

【0041】

このような制御モード分けを行うことで、電動アシスト自転車１を手押しする場合や手で引く場合であっても、モータ１０５の適切な制御が行われるようになる。

【0042】

次に、図８及び図９を用いて、手押し制御部３０００の処理内容について説明する。

【0043】

手押し制御部３０００は、人力入力部１０２８から人力Ｆ_inを、モータ回転入力部１０２４からモータ回転入力を取得する（図８：ステップＳ１）。人力Ｆ_inは、ステムやハンドルポスト１１０に設けられた人力センサ１０７からの入力ではなく、ハンドルのグリップ１０９ａ及び１０９ｂに設けられた２つのセンサからの入力である場合もある。２つのセンサからの入力の場合、それらを加算して人力Ｆ_inを算出しても良いし、２つの値を平均することで人力Ｆ_inを算出するようにしても良い。

【0044】

また、手押し制御部３０００は、切り角入力部１０２３からハンドル切り角θを取得する（ステップＳ３）。さらに、手押し制御部３０００は、状態判定のための入力を取得する（ステップＳ５）。状態判定のための入力は、本実施の形態の場合、トルク入力部１０２７からのペダルトルク入力、及び荷重入力部１０２２からの着座の有無を表す入力である。但し、ハンドルのグリップ１０９ａ及び１０９ｂに設けられた接触センサからの入力を含む場合もある。

【0045】

そして、状態判定部３１００は、手押し状態であるか否かを判断する（ステップＳ７）。例えば、着座無しを表す入力があり、且つペダルトルク入力が閾値未満である場合に手押し状態であると判断する。安全性を高めるために、グリップ１０９ａ及び１０９ｂに設けた２つの接触センサの両方から接触有りを表す入力を取得することを要件にする場合もある。また、センサの数を減らすために、それらのいずれかで判断するようにしても良い。なお、電動アシスト自転車１が前進している場合には、ペダル回転（クランク回転）が無いことを要件にすることができるが、後退する場合には自動的にペダルが回転してしまうので、本実施の形態では要件から除外している。

【0046】

手押し状態では無いと判断した場合には、状態判定部３１００は、乗車状態通知を制御部３３００に出力し、制御部３３００は、従来の制御を行う（ステップＳ１５）。例えばペダルトルク入力に応じたアシストトルクを生じさせるように制御を行う。

【0047】

一方、手押し状態であると判断した場合には、状態判定部３１００は、手押し状態通知を制御部３３００に出力する。

【0048】

また、モード判定部３２００は、人力Ｆ_inが０であるか否かを判断する（ステップＳ９）。人力Ｆ_in＝０である場合には、モード判定部３２００は、図６を用いて説明した制御モード以外のモード５を制御部３３００に出力する。この場合、制御部３３００は、モータ出力無しとして制御する（ステップＳ１３）。すなわち、モータ１０５のモータ出力トルクはゼロとなる。そして処理はステップＳ１７に移行する。ここでは人力Ｆ_inが０であるか否を確認しているが、人力Ｆ_inの絶対値と正の一定値とを比較するようにしてもよい。すなわち、人力Ｆ_inの絶対値が一定値未満であるならば、モータ１０５によるアシストを行わなくても良い状態と判断してモータ出力トルクを出さないようにしてもよい。

【0049】

一方、人力Ｆ_inがゼロではない場合には、モード判定部３２００及び制御部３３００は、モード別制御処理を実行する（ステップＳ１１）。モード別制御処理については、図９を用いて説明する。

【0050】

モード判定部３２００は、人力Ｆ_inが正の値であるか否かを判断する（図９：ステップＳ２１）。本ステップにおいても、人力Ｆ_inが正の一定値以上であるか否かを判断するようにしても良い。一定値未満であればモータ１０５によるアシストを行わなくても良い状態と判断するものである。なお、このように判断する場合には、ステップＳ２９の前に、Ｆ_inが負の一定値以下であるか否かを判断するようにする。

【0051】

人力Ｆ_inが正の値である場合には、モード判定部３２００は、モータ回転がなし又は正方向であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。モータ回転がなし又は正方向である場合（速度がゼロ又は正の値である場合）には、モード判定部３２００は、モード１であると判断して、モード１を制御部３３００に通知する。そうすると、制御部３３００は、人力Ｆ_in及びハンドル切り角θに応じたトルクで、モータ１０５を正方向力行を行うように制御する（ステップＳ２５）。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

【0052】

本実施の形態では、図３に示すように、前輪の方向へ実質的に作用する人力Ｆ_eに応じたモータ出力トルクτを生じさせることを念頭に置き、
モータ出力トルクτ＝α×ｒ×Ｆ_in×cosθ （１）
を演算する。ｒは、モータ１０５が搭載された車輪（ここでは前輪）の半径を表し、αは、アシストの程度を表す係数である。αについては、制御モードに応じて変化する場合もある。図３においてＦ_in×cosθ＝Ｆ_eである。

【0053】

一方、モータ回転がなし又は正方向ではない場合、すなわち、モータ回転が負方向（速度が負の値である）である場合には、モード判定部３２００は、モード３であると判断して、モード３を制御部３３００に通知する。そうすると、制御部３３００は、人力Ｆ_in及びハンドル切り角θに応じたトルクを、正方向力行又は負方向回生で生じさせるように制御する（ステップＳ２７）。モータ出力トルクは（１）式で算出される。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

【0054】

また、人力Ｆ_inが負である場合には、モード判定部３２００は、モータ回転が正方向であるか否かを判断する（ステップＳ２９）。モータ回転が正方向である場合（速度が正の値である場合）には、モード判定部３２００は、モード２であると判断して、モード２を制御部３３００に通知する。そうすると、制御部３３００は、人力Ｆ_in及びハンドル切り角θに応じたトルクを、正方向回生又は負方向力行で生じさせるように制御する（ステップＳ３１）。モータ出力トルクは（１）式で算出される。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

【0055】

一方、モータ回転が正ではない場合、すなわち、モータ回転が負方向（速度が負の値である）又は無し（速度がゼロである）である場合には、モード判定部３２００は、モード４であると判断して、モード４を制御部３３００に通知する。そうすると、制御部３３００は、人力Ｆ_in及びハンドル切り角θに応じたトルクを、負方向力行で生じさせるように制御する（ステップＳ３３）。モータ出力トルクは（１）式で算出される。そして処理は呼び出し元の処理に戻る。

【0056】

図８の説明に戻って、手押し制御部３０００は、例えばユーザから電源断が指示されるなど処理終了が指示されるまで、ステップＳ１乃至Ｓ１５を、単位時間毎に実行する（ステップＳ１７）。

【0057】

このように状況に応じた制御モード毎に適切な力行駆動又は回生制動が行われるようになって、電動アシスト自転車１を手で押す場合又は手で引く場合であっても、操作性及び利便性が向上する。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

演算部１０２１は、一部又は全部を専用の回路にて実装しても良いし、予め用意したプログラムを実行することで、上で述べたような機能を実現させるようにしても良い。

【0061】

センサの種類も上で述べた例は一例であり、上で述べたパラメータを得られるような他のセンサを用いるようにしても良い。なお、設置箇所についても、センサで測定するパラメータの主旨に沿った形で変更しても良い。

【0062】

以上述べた実施の形態をまとめると以下のようになる。

【0063】

本実施の形態に係るモータ制御装置は、（Ａ）電動アシスト車のモータを力行駆動又は回生制動させるインバータと、（Ｂ）ユーザが電動アシスト車を手で押す又は手で引く状態における人力の方向及びモータの回転方向に基づきモータの制御モードを決定し、決定された制御モードにおいて人力に基づくトルクをモータに生じさせるようにインバータを制御する制御部とを有する。

【0064】

このように手で押す又は手で引く状態における人力及びモータ回転に基づき、適切な制御モードにて、ユーザを適切に補助できるようになる。

【0065】

なお、上で述べた制御モードは、モータの正方向力行と、モータの正方向回生又は負方向力行と、モータの負方向回生又は正方向力行と、モータの負方向力行とのいずれかである場合もある。好ましい制御モードは、状況に応じて決定される。

【0066】

具体的には、上で述べた制御部は、（ｂ１）人力の方向が正方向で且つモータの回転方向が正方向である場合、制御モードとしてモータの正方向力行を決定し、（ｂ２）人力の方向が正方向で且つモータの回転方向が負方向である場合、制御モードとしてモータの負方向回生又は正方向力行を決定し、（ｂ３）人力の方向が負方向で且つモータの回転方向が正方向である場合、制御モードとしてモータの正方向回生又は負方向力行を決定し、（ｂ４）人力の方向が負方向で且つモータの回転方向が負方向である場合、制御モードとしてモータの負方向力行を決定するようにしても良い。上で述べたように想定される手押し状態では、このように場合分けするのが好ましい。

【0067】

また、上で述べた制御部が、人力を電動アシスト車のハンドルの切り角で補正するようにしても良い。例えばハンドルにより車輪が向く方向に作用する人力に基づきトルクを算出するものである。

【0068】

さらに、上で述べた制御部が、ユーザが電動アシスト車を手で押す又は手で引く状態を、電動アシスト車のハンドルにおける両グリップを握っていることを検出するセンサからの出力と、所定値未満のペダルトルク入力と、電動アシスト車への乗車を検出するセンサの乗車無しを表す出力とのうち少なくともいずれかにより検出するようにしても良い。乗車している場合には、従来の制御を行うべきだからである。また、このような判断を行うことで安全性を向上させることができる。

【0069】

なお、上で述べたモータが、電動アシスト車のハンドルの動きに連動して動く車輪に設けられている場合もある。このようなモータであれば、手押し状態において適切な補助がしやすくなる。

【0070】

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。

【符号の説明】

【0071】

３０００ 手押し制御部
３１００ 状態判定部
３２００ モード判定部
３３００ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】