馬達驅動控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種馬達驅動控制裝置。本發(fā)明適當?shù)乜刂齐妱又嚨闹Ρ?，所述電動助力車包括變速器及馬達，且馬達的驅動轉數(shù)與踏板的驅動轉數(shù)的比根據(jù)變速器的變速比的變化而變化。電動助力車的馬達驅動控制裝置包括：變速比獲取部，其獲取變速器的變速比；及運算部，其根據(jù)變速比獲取部所獲取的變速比，根據(jù)踏板輸入轉矩算出作為馬達的驅動轉矩的目標值的助力轉矩；所述電動助力車包括變速器及馬達，且馬達的驅動轉數(shù)與踏板的驅動轉數(shù)的第一比根據(jù)變速器的變速比的變化而變化。
【專利說明】馬達驅動控制裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括馬達的自行車等所謂的電動助力車的馬達驅動控制裝置。
【背景技術】
[0002]電動助力自行車的動力傳遞系統(tǒng)存在如圖1至圖5所示的樣式(pattern)。在這些樣式中，在后輪齒輪(稱為R齒輪)中內置單向離合器(one-way clutch)。而且，根據(jù)馬達的轉矩及速度特性，有設置減速器的情況，也有不設置減速器的情況。
[0003]圖1表示在將馬達的轉矩傳遞至后輪的傳遞系統(tǒng)與將踏板的轉矩傳遞至后輪的傳遞系統(tǒng)中共有變速器的第一樣式。第一樣式是踏板與馬達驅動相同的前齒輪(稱為F齒輪)的形式，前輪不受驅動。
[0004]圖2表示在將馬達的轉矩傳遞至后輪的傳遞系統(tǒng)與將踏板的轉矩傳遞至后輪的傳遞系統(tǒng)中共有變速器的第二樣式。第二樣式也是利用馬達驅動由踏板所驅動的鏈條的中間齒輪的形式。另外，在本樣式中，前輪也不受驅動。
[0005]圖3表示在將馬達的轉矩傳遞至后輪的傳遞系統(tǒng)與將踏板的轉矩傳遞至后輪的傳遞系統(tǒng)中共有變速器的第三樣式。第三樣式是經由2根鏈條而利用踏板及馬達驅動后輪的形式。另外，在本樣式中，前輪也不受驅動。
[0006]圖4表示在來自踏板的驅動路徑中插入著變速器的第一樣式。在該樣式中，后輪內置馬達驅動變速器后的后輪輪轂(相當于圖4中的黑圓點)。在該樣式中，由于在比內置于R齒輪中的單向離合器靠后輪側處，進行后輪內置馬達的驅動，所以可使用電磁制動(Electro-magnetic brakes)。另外,在本樣式中，前輪也不受驅動。
[0007]圖5表示在來自踏板的驅動路徑中插入著變速器的第二樣式。在該樣式中，馬達驅動前輪。而且，由于前輪側無單向離合器，所以可使用電磁制動。
[0008]在圖1至圖3所示的樣式中，由于踏板輸入轉矩、馬達的助力馬達轉矩一起通過變速器驅動后輪，所以即便變速位置、也就是變速比發(fā)生改變，馬達對驅動輪進行驅動的轉矩相對于踏板對驅動輪(此處為后輪)進行驅動的轉矩的比、也就是助力比(Ratios ofAssist)也不會發(fā)生變化。但是，在所有這些樣式中，由于踏板輸入轉矩及助力馬達轉矩均通過R齒輪，所以通過設置在R齒輪內的單向離合器。因此，加速方向的轉矩從馬達傳遞至后輪，而成為反向轉矩的電磁制動方向的轉矩并未得到傳遞。也就是，在這些樣式的情況下，無法施加包括電力再生制動的電磁制動。
[0009]另一方面，在圖4及圖5所示的樣式中，由于馬達的轉矩直接傳遞至內置于R齒輪中的單向離合器后、或直接傳遞至前輪，所以可施加包括電力再生制動的電磁制動。然而，在這些樣式的情況下，也會產生如下異常。
[0010]另外，以下，假定變速器為3速變速器，作為變速位置的H位置(高速側)的變速比為4/3，M位置(標準)的變速比為1，L位置(低速側)的變速比為3/4來進行說明。
[0011]具體來說，如果無論變速比如何，相對于相同踏板輸入轉矩，均賦予相同助力馬達轉矩，那么在H位置，踏板輸入轉矩相對于標準成為變速比4/3的倒數(shù)即3/4倍而傳遞至后輪，與此相對，由于助力馬達轉矩不通過變速器而直接驅動前輪或后輪，所以仍為標準。因此，助力比成為標準的1/(3/4) =4/3倍。另一方面，在L位置，相反地，助力比成為標準的1/(4/3) = 3/4 倍。
[0012]在使用L位置時，雖然為出發(fā)加速時或爬坡時等高負載狀態(tài)，但相反地助力比會變低，在多為低負載的H位置時，相反地助力比會變大。
[0013]而且，有因為法律規(guī)定等原因而將最大助力比規(guī)定為車速的函數(shù)的情況。例如在日本的法律下，存在如圖6所示的平均助力比(在助力比具有波動變動周期的情況下，表示該波動變動周期中的平均助力比)的限制。也就是，最大平均助力比在時速為IOKm之前為2，如果時速為IOKm以上且時速為24Km以下，則規(guī)定為如下的曲線:在時速為24Km時最大平均助力比成為“O”之前線性地減少。
[0014]而且，在這種情況下，以助力比變大的H位置為基準，而涵蓋在法律規(guī)定范圍內，在M位置及L位置時，無法法律規(guī)定的最大范圍內加以利用。
[0015]在該例中，H位置與L位置之間的平均助力比的開度成為(3/4)/(4/3) = (9/16)倍。即便在假設以在H位置時成為最大容許平均助力比、也就是“2”的方式進行設定的情況下，在L位置，也成為“9/8”( = 2 * 9/16)，只能將平均助力比設定在法律規(guī)定的一半強程度的范圍內。
[0016]如圖7示意性地所示，在M位置的平均助力比為3/2的情況下，H位置的平均助力比成為2，L位置的平均助力比成為9/8。另一方面，在M位置的平均助力比為I的情況下，H位置的平均助力比成為4/3，L位置的平均助力比成為3/4。
[0017]這樣，本來利用者設定為L位置而期待大助力馬達轉矩的情形，卻存在助力比變小而無法有效地使用馬達的驅動力的問題。
[0018]另外，大體上，在如圖1所示的樣式的動力傳遞系統(tǒng)的帶馬達的交通工具中，如果在使變速機構保持為高速段的狀態(tài)下以低速行駛，將會在馬達的效率不高的區(qū)域中使用，將該情況視為問題，為了催促駕駛者進行向與行駛速度相適的變速段的變速，而公開了一種以使電動馬達相對于人力驅動力的比率在高速段減小且在低速段增大的方式進行控制的技術。如此一來，如果要在高速段下以低速行駛，則馬達的輔助率變小，而人力驅動變大。即，在使駕駛者感到異常后，促使變速，如果實際上得到變速，則在低速段可獲得大比率的輔助。而且，由于采用如圖1所示的樣式的動力傳遞系統(tǒng)，所以未考察在如圖4及圖5所示的樣式的動力傳遞系統(tǒng)中進行這種比率設定。
[0019][【背景技術】文獻]
[0020][專利文獻]
[0021][專利文獻I]日本專利專利第3190491號公報
【發(fā)明內容】

[0022][發(fā)明要解決的問題]
[0023]因此,本發(fā)明的目的在于適當?shù)乜刂齐妱又嚨闹Ρ?該電動助力車包括變速器及馬達，且馬達的驅動轉數(shù)與踏板的驅動轉數(shù)的比根據(jù)變速器的變速比的變化而變化。
[0024][解決問題的技術手段][0025]本發(fā)明的第一型態(tài)的馬達驅動控制裝置是電動助力車的馬達驅動控制裝置，該電動助力車包括變速器及馬達，且馬達的驅動轉數(shù)與踏板的驅動轉數(shù)的第一比根據(jù)變速器的變速比的變化而變化。而且，該馬達驅動控制裝置包括:變速比獲取部，其獲取變速器的變速比；及運算部，其根據(jù)變速比獲取部所獲取的變速比，并根據(jù)踏板輸入轉矩來算出作為馬達的驅動轉矩的目標值的助力轉矩。
[0026]在所述電動助力車中，由于有第一比向與控制方向相反的方向變化的情況，所以在算出助力轉矩時，是在考慮所述電動助力車的特性的基礎上進行控制。
[0027]S卩，在所述電動助力車是如下電動助力車的情況下，S卩，在變速器的變速比向高速側變化時，第一比變高，在變速比向低速側變化時，第一比變低；所述運算部也可根據(jù)變速t匕，反向地采納變速器對根據(jù)助力轉矩而驅動的馬達的驅動轉矩的作用，來算出助力轉矩。這樣一來，可在考慮如上所述的電動助力車中的變速器的影響的基礎上，發(fā)揮適當?shù)鸟R達驅動轉矩。
[0028]而且，所述運算部也可以在變速比設定為高速側時第二比低于變速比設定為低速側時的方式進行設定，其中所述第二比為表示助力轉矩的I周期平均的平均助力轉矩相對于表示踏板輸入轉矩的I周期平均的平均踏板輸入轉矩之比；根據(jù)該第二比來算出助力轉矩。這樣一來，能夠以在進一步需要助力的狀態(tài)、例如低速側的變速比的情況下，提供更多助力的方式，來算出助力轉矩。
[0029]所述運算部也能夠以使所述第二比與利用-1以下的冪數(shù)對變速比求冪所得的值成比例的方式進行設定。由此，可提供與進一步需要助力的狀態(tài)相適的助力。
[0030]而且，所述運算部也可利用對所述第二比另行設定的第二比的上限值來限制第二t匕。這是為了應對法令等的限制。
[0031]此外，所述運算部也能夠以使所述第二比與利用小于-1的冪數(shù)對變速比求冪所得的值成比例的方式進行設定；利用與變速比成反比的第三比和相應于車速的限制值的積(即上限)，來限制第二比。這樣一來，在任一變速比的情況下，均可在上限以下的范圍內，利用所述第二比算出助力轉矩。
[0032]而且，所述運算部也可使合計驅動力的周期性變動的程度根據(jù)所述變速比而變化，其中所述合計驅動力是利用包括周期性的轉矩變動的踏板輸入轉矩而得的車輪驅動力與利用助力轉矩而得的車輪驅動力的合計驅動力。例如可根據(jù)利用變速比推測出的負載，來形成適當?shù)闹Α?br> [0033]而且，所述運算部也可根據(jù)變速比來決定對使踏板輸入轉矩平滑化所得的平滑化踏板輸入轉矩與踏板輸入轉矩的差相乘的系數(shù)；利用所述差與所述系數(shù)的積、與平滑化踏板輸入轉矩與第二比的積的和，來算出助力轉矩。這樣一來，可算出考慮踏板輸入轉矩的波動的基礎上的適當?shù)闹D矩。即，在容易受到踏板輸入轉矩的波動的影響的爬坡時等，可根據(jù)變速比，有效地形成助力。
[0034]而且，所述系數(shù)也可以在變速比設定為高速側時，低于變速比設定為低速側時的方式進行設定。這樣一來，在爬坡時等需要助力的狀態(tài)下，設定與變速比相應的系數(shù)。
[0035]而且，也可在變速比獲取部無法獲取變速比的狀態(tài)(例如暫時或過渡狀態(tài))下，基于最高速的情況下的變速比，來設定所述上限值，或基于最高速的情況下的變速比，來設定算出第三比時的所述變速比。這樣一來，可注意到安全且符合法律制約等。[0036]此外，所述運算部在變速比獲取部無法獲取變速比的情況下，在停止時或車速小于特定值、且踏板輸入轉矩從O或微小的值開始增加的狀態(tài)下，設為中間或比該中間低的特定變速比，算出助力轉矩。其原因在于這種狀態(tài)為需要相對多的助力的狀態(tài)。
[0037]而且，所述運算部也可在變速比獲取部無法獲取變速比的狀態(tài)下，繼續(xù)使用之前剛獲取的變速比。例如，如果在行駛過程中，這樣一來也可使駕駛者不會有不協(xié)調感而形成助力。
[0038]本發(fā)明的第二型態(tài)的馬達驅動控制裝置是電動助力車的馬達驅動控制裝置，該電動助力車包括變速器及馬達，且馬達的驅動轉數(shù)與踏板的驅動轉數(shù)的第一比根據(jù)變速器的變速比的變化而變化。而且，本馬達驅動控制裝置包括:控制部，其在滿足包括處于踏板輸入轉矩從O或微小的值開始增加后的特定時間內的條件的情況下，假定比中間低的變速t匕，在不滿足所述條件后，假定中間或比該中間高的變速比；及運算部，其根據(jù)所假定的變速比，根據(jù)踏板輸入轉矩來算出作為馬達的驅動轉矩的目標值的助力轉矩。
[0039]這樣一來，即便在無法獲得變速器的變速比的情況下，也可根據(jù)變速比形成適當?shù)闹?。尤其是在滿足所述條件的情況下，是需要助力的狀態(tài)。
[0040]在所述電動助力車中，由于有第一比向與控制方向相反的方向變化的情況，所以在算出助力轉矩時，在考慮所述自行車的特性的基礎上進行控制。
[0041]S卩，也可在所述電動助力車是如下自行車的情況下，S卩，在變速器的變速比向高速偵搜化時，第一比變高，在變速比向低速側變化時，第一比變低，所述控制部輸出修正系數(shù)，所述修正系數(shù)設定為根據(jù)所假定的變速比，反向地采納變速器對根據(jù)助力轉矩而驅動的馬達的驅動轉矩的作用；所述運算部利用所述修正系數(shù)來修正第二比，所述第二比為表示助力轉矩的I周期平均的平均助力轉矩相對于表示踏板輸入轉矩的I周期平均的平均踏板輸入轉矩之比。這樣一來，可在考慮如上所述的自行車中的變速器的影響的基礎上，發(fā)揮適當?shù)鸟R達驅動轉矩。
[0042]此外，所述運算部也能以在變速比假定為高速側時第二比低于變速比假定為低速側時的方式進行設定，所述第二比為表示助力轉矩的I周期平均的平均助力轉矩相對于表示踏板輸入轉矩的I周期平均的平均踏板輸入轉矩之比；利用第二比來算出助力轉矩。由此，能夠以在進一步需要助力的狀態(tài)、例如低速側的變速比的情況下，可提供更多助力的方式，算出助力轉矩。
[0043]另外，也有所述條件還包括車速小于特定值這一條件的情況。其原因在于在這種情況也為需要助力的狀態(tài)。
[0044]而且，所述運算部利用為第二比且基于最高速的變速比而設定的上限值，來限制第二比，其中所述第二比為表示助力轉矩的I周期平均的平均助力轉矩相對于表示踏板輸入轉矩的I周期平均的平均踏板輸入轉矩之比。其原因在于:由于變速比是假定的，所以考慮到安全，要對第二比加以限制。另外，可制作用來使微處理器實施如上所述的處理的程序，該程序例如可存儲在軟盤、⑶-ROM(Compact Disk Read Only Memory,只讀光盤存儲器)等光盤、磁光盤、半導體存儲器(例如ROM (Read Only Memory,只讀存儲器))、硬盤等計算機可讀取的存儲媒體或存儲裝置中。另外，處理中途的數(shù)據(jù)暫時保管在RAM (Random AccessMemory,隨機存取存儲器)等存儲裝置中。
[0045][發(fā)明的效果][0046]根據(jù)一觀點，可適當?shù)乜刂迫缦碌淖孕熊嚨鸟R達驅動，S卩，包括變速器及馬達，且踏板輸入轉矩與馬達的驅動轉矩的比根據(jù)變速器的變速比的變化而變化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]圖1是用來說明動力傳遞系統(tǒng)的一例的圖。
[0048]圖2是用來說明動力傳遞系統(tǒng)的一例的圖。
[0049]圖3是用來說明動力傳遞系統(tǒng)的一例的圖。
[0050]圖4是用來說明動力傳遞系統(tǒng)的一例的圖。
[0051]圖5是用來說明動力傳遞系統(tǒng)的一例的圖。
[0052]圖6是用來說明【背景技術】的圖。
[0053]圖7是用來說明【背景技術】的圖。
[0054]圖8是表示帶馬達的電動助力車的一例的圖。
[0055]圖9是與馬達驅動控制器相關的功能框圖。
[0056]圖10(a)至圖10(1)是用來說明馬達驅動的基本動作的波形圖。
[0057]圖11是運算部的功能框圖。
[0058]圖12是第一實施方式的驅動轉矩目標運算部的功能框圖。
[0059]圖13是第一實施方式的執(zhí)行助力比決定部的功能框圖。
[0060]圖14是表示第一實施方式的降額函數(shù)的一例的圖。
[0061]圖15是表示經過第一實施方式的處理而得的平均助力比的圖。
[0062]圖16是表示經過第二實施方式的處理而得的平均助力比的圖。
[0063]圖17是第三實施方式的執(zhí)行助力比決定部的功能框圖。
[0064]圖18是表示經過第三實施方式的處理而得的平均助力比的圖。
[0065]圖19是第四實施方式的執(zhí)行助力比決定部的功能框圖。
[0066]圖20是表示經過第四實施方式的處理而得的平均助力比的圖。
[0067]圖21是第五實施方式的驅動轉矩目標運算部的功能框圖。
[0068]圖22是第五實施方式的平滑率控制部的功能框圖。
[0069]圖23是表示合計平滑率的一例的圖。
[0070]圖24是表示合計平滑率的一例的圖。
[0071]圖25是用來解說合計平滑率與合計轉矩的關系的圖。
[0072]圖26是用來解說合計平滑率與合計轉矩的關系的圖。
[0073]圖27是用來解說合計平滑率與合計轉矩的關系的圖。
[0074]圖28(a)至圖28(g)是用來說明在第六實施方式中變速比暫時不明的情況下的控制的圖。
[0075]圖29是第七實施方式中的驅動轉矩目標運算部的功能框圖。
[0076]圖30是用來說明車速降額部輸出的合計平滑率的圖。
[0077]圖31 (a)至圖31 (g)是表示第七實施方式的行駛例的圖。
[0078]圖32是用來說明其他實施方式的功能框圖。
[0079][符號的說明]
[0080]101 二次電池[0081]103轉矩傳感器
[0082]104制動傳感器
[0083]105馬達
[0084]106操作面板
[0085]107檢測電阻
[0086]108踏板旋轉傳感器
[0087]1020控制器
[0088]1021運算部
[0089]1022踏板旋轉輸入部
[0090]1023電流檢測部
[0091]1024車速輸入部
[0092]1025可變延遲電路
[0093]1026馬達驅動時序生成部
[0094]1027轉矩輸入部
[0095]1028制動輸入部
[0096]1029AD 輸入部
[0097]1030FET 橋
[0098]10211存儲器
【具體實施方式】
[0099][實施方式I]
[0100]圖8是表示本實施方式中的帶馬達的自行車的一例的外觀圖。該帶馬達的自行車I例如具有如圖5那樣的樣式的動力傳遞系統(tǒng)，且是經由鏈條而將曲柄軸與后輪連結的普通的后輪驅動型自行車。另外，該帶馬達的自行車I是如下電動助力車，即，包括變速器及馬達，且踏板輸入轉矩與馬達的驅動轉矩的比根據(jù)變速器的變速比的變化而變化。而且，也是如下電動助力車，即，包括變速器及馬達，且馬達的驅動轉數(shù)與踏板的驅動轉數(shù)的比根據(jù)變速器的變速比的變化而變化。
[0101]而且，帶馬達的自行車I裝有馬達驅動裝置。馬達驅動裝置包括二次電池101、馬達驅動控制器102、轉矩傳感器103、制動傳感器104、馬達105、操作面板106、及踏板旋轉傳感器108。
[0102]二次電池101例如是供給最大電壓(充滿電時的電壓)為24V的鋰離子二次電池，也可為其他種類的電池、例如鋰離子聚合物二次電池、鎳氫蓄電池等。
[0103]轉矩傳感器103設置于安裝在曲柄軸上的輪上，檢測搭乘者對踏板的踏力，且將該檢測結果輸出至馬達驅動控制器102。同樣，踏板旋轉傳感器108也與轉矩傳感器103同樣地設置于安裝在曲柄軸上的輪上，且將與旋轉相應的信號輸出至馬達驅動控制器102。
[0104]制動傳感器104包括磁鐵及已知的舌簧開關。磁鐵在固定制動桿并且供制動鐵絲通過的框體內，固定在連結于制動桿的制動鐵絲上。在用手握制動桿時，使舌簧開關成為接通狀態(tài)。而且，舌簧開關固定在框體內。該舌簧開關的導通信號發(fā)送至馬達驅動控制器102。[0105]馬達105例如是已知的三相直流無刷馬達，例如安裝在帶馬達的自行車I的前輪。馬達105使前輪旋轉，并且以轉子根據(jù)前輪的旋轉而旋轉的方式將轉子連結于前輪。此外，馬達105包括霍爾元件(Hall element)等旋轉傳感器，且將轉子的旋轉信息(即霍爾信號)輸出至馬達驅動控制器102。
[0106]操作面板106從用戶接收例如與助力的有無相關的指示輸入，且將該指示輸入輸出至馬達驅動控制器102。另外，操作面板106從用戶接收助力比(M位置的助力比，也稱為希望助力比)的設定輸入，且將該設定輸入輸出至馬達驅動控制器102。而且，也有將表示變速比的信號從變速器等輸出至馬達驅動控制器102的情況。
[0107]將與這種帶馬達的自行車I的馬達驅動控制器102相關的構成表示在圖9中。馬達驅動控制器102包括控制器1020、及FET (Field Effect Transistor，場效應晶體管)橋1030。FET橋1030中包括進行馬達105的U相的開關的高側(High Side)FET (Suh)及低側(Low Side)FET (Sul)、進行馬達105的V相的開關的高側FET(Svh)及低側FET(Svl)、以及進行馬達105的W相的開關的高側FET (Swh)及低側FET (Swl)。該FET橋1030構成互補型開關放大器的一部分。
[0108]而且，控制器1020包括運算部1021、踏板旋轉輸入部1022、電流檢測部1023、車速輸入部1024、可變延遲電路1025、馬達驅動時序生成部1026、轉矩輸入部1027、制動輸入部1028、及 AD (Analog-Digital，模擬-數(shù)字)輸入部 1029。
[0109]運算部1021利用來自操作面板106的輸入(例如接通/斷開及動作模式(例如助力比))、來自踏板旋轉輸入部1022的輸入、來自電流檢測部1023的輸入、來自車速輸入部1024的輸入、來自轉矩輸入部1027的輸入、來自制動輸入部1028的輸入、來自AD輸入部1029的輸入，而進行下述運算，且對馬達驅動時序生成部1026及可變延遲電路1025進行輸出。另外，運算部1021包括存儲器10211，存儲器10211存儲用于運算的各種數(shù)據(jù)及處理中途的數(shù)據(jù)等。此外，也有通過處理器執(zhí)行程序而實現(xiàn)運算部1021的情況，在該情況下，也有該程序記錄在存儲器10211中的情況。
[0110]踏板旋轉輸入部1022將來自踏板旋轉傳感器108的輸入數(shù)字化且輸出至運算部1021。電流檢測部1023利用對在FET橋1030內的FET中流動的電流進行檢測的檢測電阻107，將與電流對應的電壓值數(shù)字化且輸出至運算部1021。車速輸入部1024根據(jù)馬達105輸出的霍爾信號算出當前車速及后輪的旋轉周期，且輸出至運算部1021。轉矩輸入部1027將相當于來自轉矩傳感器103的踏力的信號數(shù)字化且輸出至運算部1021。制動輸入部1028將相當于來自制動傳感器104的制動力的信號數(shù)字化且輸出至運算部1021。AD(Analog-Digital)輸入部1029將來自二次電池101的輸出電壓數(shù)字化且輸出至運算部1021。而且，也有存儲器10211與運算部1021分開設置的情況。
[0111]運算部1021將進角值作為運算結果而輸出至可變延遲電路1025?？勺冄舆t電路1025基于從運算部1021收到的進角值，調整霍爾信號的相位，且輸出至馬達驅動時序生成部1026。運算部1021例如將相當于PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)的占空率(duty ratio)的PWM(Pulse Width Modulation)碼作為運算結果而輸出至馬達驅動時序生成部1026。馬達驅動時序生成部1026基于來自可變延遲電路1025的調整后的霍爾信號及來自運算部1021的PWM碼，生成并輸出相對于包含在FET橋1030中的各FET的開關信號。[0112]利用圖10(a)至(I)對圖9所示的構成的馬達驅動的基本動作進行說明。圖10(a)表示馬達105輸出的U相的霍爾信號HU，圖10 (b)表示馬達105輸出的V相的霍爾信號HV，圖10(c)表示馬達105輸出的W相的霍爾信號HW。這樣，霍爾信號表示馬達的旋轉相位。另外，此處，并非將旋轉相位作為連續(xù)值來獲得，也可利用其他傳感器等獲得。下文也將進行敘述，在本實施方式中，是以如圖10中所示那樣利用略前進的相位輸出霍爾信號的方式設置馬達105的霍爾元件，且可利用可變延遲電路1025進行調整。因此，將如圖10(d)所示的U相的調整后霍爾信號HU_In從可變延遲電路1025輸出至馬達驅動時序生成部1026，將如圖10(e)所示的V相的調整后霍爾信號HV_In從可變延遲電路1025輸出至馬達驅動時序生成部1026，將如圖10(f)所示的W相的調整后霍爾信號HW_In從可變延遲電路1025輸出至馬達驅動時序生成部1026。
[0113]另外，將霍爾信號I周期設為電角(electrical angle) 360度,且分為6個階段(phase)。
[0114]而且,如圖10(g)至(i)所示,在U相的端子產生稱為MotorJJ反電動勢的反電動勢電壓，在V相的端子產生稱為Motor_V反電動勢的反電動勢電壓，在W相的端子產生稱為Motor_W反電動勢的反電動勢電壓。為了對所述馬達反電動勢電壓根據(jù)相位而提供驅動電壓以驅動馬達105，而將如圖10(j)至(I)所示的開關信號輸出至FET橋1030的各FET的柵極。圖10 (j)的U_HS表示U相的高側FET (Suh)的柵極信號，U_LS表示U相的低側FET (Sul)的柵極信號。PWM及“/PWM”表示利用與作為運算部1021的運算結果的PWM碼相應的占空率而接通/斷開的期間，由于為互補型，所以如果PWM接通，那么/PWM斷開，如果PWM斷開，那么/PWM接通。低側FET (Sul)的“On”的區(qū)間始終接通。圖10(k)的V_HS表示V相的高側FET(Svh)的柵極信號，V_LS表示V相的低側FET (Svl)的柵極信號。記號的意思與圖10 (j)相同。此外，圖10(1)的W_HS表示W(wǎng)相的高側FET (Swh)的柵極信號，W_LS表示W(wǎng)相的低側FET(Swl)的柵極信號。記號的意思與圖10(j)相同。
[0115]這樣，U相的FET (Slfc及Sul)在第一階段及第二階段進行PWM的開關，U相的低側FET(Sul)在第四階段及第五階段接通。而且，V相的FET(Svh&Svl)在第三階段及第四階段進行PWM的開關，V相的低側FET(Svl)在第六階段及第一階段接通。此外，W相的FET (Swh及Swl)在第五階段及第六階段進行PWM的開關，W相的低側FET (Swl)在第二階段及第三階段接通。
[0116]如果輸出所述信號且適當?shù)乜刂普伎章剩芤运璧霓D矩驅動馬達105。
[0117]接著，將運算部1021的功能框圖表示在圖11中。運算部1021包括再生制動目標轉矩運算部1201、再生有效化部1202、驅動轉矩目標運算部1203、助力有效化部1204、加法運算部1206、第一占空率換算部1211、轉矩轉換率限制部1212、第二占空率換算部1213、速度轉換率(slew rate)限制部1215、加法運算部1216、及PWM碼生成部1217。
[0118]將來自車速輸入部1024的車速值及來自轉矩輸入部1027的踏板轉矩值輸入至驅動轉矩目標運算部1203，而算出助力轉矩值。而且，也將來自踏板旋轉輸入部1022的踏板旋轉周期輸入至驅動轉矩目標運算部1203，在算出助力轉矩值時加以利用。在下文詳細地敘述驅動轉矩目標運算部1203的運算內容。
[0119]而且，再生制動目標轉矩運算部1201根據(jù)來自車速輸入部1024的車速值，算出例如符合預先設定的曲線的再生制動目標轉矩值。該曲線是表示如與車速值極性相反且成為車速值的絕對值的一半以下(“一半以下”例如也包括以百分之幾的程度超過“一半”的情況)那樣的關系的曲線。這樣一來，在任一速度下，均可在某程度的效率下進行再生。另外，由于該處理不是本實施方式的主旨，所以不再進行敘述。
[0120]在本實施方式中，如果從制動輸入部1028輸入表不有制動的輸入信號,那么再生有效化部1202將來自再生制動目標轉矩運算部1201的再生制動目標轉矩值輸出至加法運算部1206。在除此以外的情況下,輸出O。另一方面,如果從制動輸入部1028輸入表不無制動的輸入信號，那么助力有效化部1204輸出來自驅動轉矩目標運算部1203的助力轉矩值。在除此以外的情況下，輸出O。
[0121]加法運算部1206使來自再生有效化部1202的再生制動目標轉矩值的極性反轉且加以輸出，或直接輸出來自助力有效化部1204的助力轉矩值。以下，為了簡化說明，而將助力轉矩值及再生制動目標轉矩值簡稱為目標轉矩值。
[0122]第一占空率換算部1211對來自加法運算部1206的目標轉矩值乘以換算系數(shù)dt，而算出轉矩占空碼(duty code)，且輸出至轉矩轉換率限制部1212。轉矩轉換率限制部1212對來自第一占空率換算部1211的輸出實施為人熟知的轉換率限制處理，且將處理結果輸出至加法運算部1216。
[0123]而且，第二占空率換算部1213對車速值乘以換算系數(shù)4，而算出車速占空碼，且輸出至速度轉換率限制部1215。速度轉換率限制部1215對來自第二占空率換算部1213的輸出實施為人熟知的轉換率限制處理，且將處理結果輸出至加法運算部1216。
[0124]加法運算部1216將來自轉矩轉換率控制部1212的轉矩占空碼與來自速度轉換率限制部1215的車速占空碼相加，而算出占空碼，且輸出至PWM碼生成部1217。PWM碼生成部1217對占空碼乘以來自AD輸入部1029的電池電壓/基準電壓(例如24V)，而生成PWM碼。將PWM碼輸出至馬達驅動時序生成部1026。
[0125]本實施方式的驅動轉矩目標運算部1203例如具有如圖12所示的功能。也就是，驅動轉矩目標運算部1203包括乘法運算器3002、變速比獲取部3005、執(zhí)行助力比決定部3003、及變速比控制部3004。另外，也有驅動轉矩目標運算部1203還包括使踏板輸入轉矩平滑化的平滑化部3001的情況。
[0126]變速比獲取部3005根據(jù)踏板旋轉周期及后輪的旋轉周期，利用踏板旋轉周期/后輪的旋轉周期，算出變速比，且將該變速比輸出至變速比控制部3004。另外，在從變速器等直接收到表示變速比的信號的情況下，將該變速比輸出至變速比控制部3004。變速比控制部3004根據(jù)來自變速比獲取部3005的變速比，將助力比修正用的變速位置(例如H、M或L)輸出至執(zhí)行助力比決定部3003。另外，在其他實施方式中，也有變速比控制部3004使用車速而輸出變速位置的情況。此外，在其他實施方式中，也有變速比控制部3004不僅輸出助力比修正用的變速位置、且另外輸出上限修正用的變速位置的情況。
[0127]執(zhí)行助力比決定部3003根據(jù)駕駛者指定的希望助力比、車速及變速位置，決定執(zhí)行助力比，且輸出至乘法運算器3002。乘法運算器3002在存在平滑化部3001時，使經平滑化的踏板輸入轉矩與執(zhí)行助力比相乘，或在不存在平滑化部3001時，使踏板輸入轉矩本身與執(zhí)行助力比相乘，從而算出并輸出助力轉矩值。
[0128]本實施方式的執(zhí)行助力比決定部3003例如具有如圖13所示的功能。另外，在本實施方式及除此以外的實施方式中，假定變速器為3速變速器，且變速位置的H位置(高速偵?的變速比為4/3，Μ位置(標準)的變速比為1，L位置(低速側)的變速比為3/4來進行說明。
[0129]執(zhí)行助力比決定部3003包括限制函數(shù)輸出部3301、乘法運算器3302及乘法運算器3303、以及助力比修正系數(shù)選擇器3304。限制函數(shù)輸出部3301根據(jù)車速，輸出例如如圖14所示那樣的與法律規(guī)定等相應的降額函數(shù)的值。在圖14的例中，在車速為10Km/h之內時輸出“ I ”，如果為比10Km/h快的車速，使用線性地減少的曲線，直至在24Km/h處成為O為止。
[0130]助力比修正系數(shù)選擇器3304在輸入助力比修正用的變速位置時，輸出與該變速位置相應的修正系數(shù)。在本實施方式中，在L位置的情況下輸出修正系數(shù)d，在M位置的情況下輸出修正系數(shù)e,在H位置的情況下輸出修正系數(shù)f。更具體來說，d = 4/3, e = I, f= 3/4。這些值是與變速比成反比的值。下文也將進行敘述，由此，在使用如圖4及圖5那樣的樣式的動力傳遞系統(tǒng)的帶馬達的自行車I中，設定用來取消變速器對助力馬達轉矩及助力比的作用的系數(shù)值。
[0131]而且，乘法運算器3302將希望助力比與限制函數(shù)輸出部3301的輸出的積輸出至乘法運算器3303。乘法運算器3303輸出乘法運算器3302的輸出與助力比修正系數(shù)的積作為執(zhí)行助力比。
[0132]在這種情況下，可獲得如圖15所示的平均助力比。例如，如果在車速為10Km/h時設為希望助力比=1，那么在H位置的情況下，執(zhí)行助力比成為1X3/4 = 3/4。但是，由于作為變速比的效果，執(zhí)行助力比X變速比成為平均助力比，所以成為3/4X4/3 = I。同樣，在L位置的情況下，執(zhí)行助力比成為1X4/3 = 4/3。但是，由于作為變速比的效果，執(zhí)行助力比X變速比成為平均助力比，所以成為4/3X3/4= I。這樣，無論變速位置如何，平均助力比均成為固定值“I”。如果考慮車速，根據(jù)限制函數(shù)輸出部3301的輸出，而成為如圖15的曲線5002那樣。而且，如果希望助力比=2，平均助力比成為固定值“2”。如果考慮車速，根據(jù)限制函數(shù)輸出部3301的輸出，而成為如圖15的曲線5001那樣。
[0133]通過以如上方式算出助力比，無論變速位置如何，均可使平均助力比為固定，且可有效地減小駕駛者的負載。
[0134][實施方式2]
[0135]本實施方式 的構成基本上與第一實施方式相同。但是，輸入至執(zhí)行助力比決定部3003的助力比修正系數(shù)選擇器3304的修正系數(shù)d、e及f的值不同。
[0136]在本實施方式中，例如以L位置的修正系數(shù)d = 8/5、M位置的修正系數(shù)e = 1、H位置的修正系數(shù)f = 5/8的方式進行設定。在第一實施方式中，采用如與變速比成反比那樣的值，在本實施方式中，表示了設定小于-1的冪數(shù)，采用如利用該冪數(shù)對變速比求冪所得的值成比例那樣的值的例子。
[0137]在這種情況下，可獲得如圖16的M:1(M位置的平均助力比=I)所示的平均助力t匕。例如，如果在車速為10Km/h時設為希望助力比=1，那么在H位置的情況下，執(zhí)行助力比成為1X5/8 = 5/8。但是，由于作為變速比的效果，執(zhí)行助力比X變速比成為平均助力比，所以成為(5/8)X(4/3) =5/6。同樣，在L位置的情況下，執(zhí)行助力比成為1X8/5= 8/5。但是，由于作為變速比的效果，執(zhí)行助力比X變速比成為平均助力比，所以成為(8/5) X (3/4) =6/5。這樣，以L位置的助力比大于H位置的方式進行設定。[0138]同樣，在希望助力比=5/3的情況下，可獲得如圖16的M:5/3 (M位置的平均助力比=3/2)所示的平均助力比。在該情況下，也以L位置的助力比大于H位置的方式進行設定。
[0139]這樣一來，在推測出為負載高的狀態(tài)的L位置，可利用馬達提供更大助力。
[0140][實施方式3]
[0141]在本實施方式中，使用如圖17所示的執(zhí)行助力比決定部3003b代替圖13的執(zhí)行助力比決定部3003。另外，對相同的功能標注相同的參照編號。
[0142]本實施方式的執(zhí)行助力比決定部3003b包括限制函數(shù)輸出部3301、助力比修正系數(shù)選擇器3304、乘法運算器3305、助力比上限修正系數(shù)選擇器3306、最小值選擇部3307、及乘法運算器3309。
[0143]在本實施方式中，輸入至助力比修正系數(shù)選擇器3304的修正系數(shù)d、e及f與第二實施方式相同，為“8/5”、“ I”及“5/8”。
[0144]助力比上限修正系數(shù)選擇器3306根據(jù)上限修正用的變速位置，選擇并輸出L位置的助力比上限修正系數(shù)g、M位置的修正系數(shù)h或H位置的修正系數(shù)i中的任意一個。在本實施方式中，修正系數(shù)g=“4/3”，修正系數(shù)h = “l(fā)”，修正系數(shù)i =“3/4”。以此方式設定如與變速比成反比那樣的值。另外，在本實施方式中，上限修正用的變速位置、與助力比修正用的變速位置相同。
[0145]乘法運算器3305輸出希望助力比與助力比修正系數(shù)選擇器3304的輸出的積。最小值選擇部3307輸出乘法運算器3305的輸出與助力比上限修正系數(shù)選擇器3306的輸出中的較小者。此外，乘法運算器3309輸出限制函數(shù)輸出部3301的輸出與最小值選擇部3307的輸出的積作為執(zhí)行助力比。
[0146]在本實施方式中，在希望助力比成為大值的情況下，利用助力比上限修正系數(shù)選擇器3306的輸出，而如圖15中所示那樣，在任一變速位置，均為如成為上限值那樣的執(zhí)行助力比。另一方面，在將希望助力比抑制為小值的情況下，盡量以低速側的位置L成為比平均助力比大的值的方式輸出執(zhí)行助力比。即，如圖18所示，如果希望助力比=2，則無論變速位置如何，均成為如完全達到上限的曲線5001那樣。另一方面，如果希望助力比=1，則與第二實施方式同樣地，變速位置為低速側時的平均助力比大于高速側。
[0147][實施方式4]
[0148]在本實施方式中，使用如圖19所示的執(zhí)行助力比決定部3003c代替圖13的執(zhí)行助力比決定部3003。另外，對相同的功能標注相同的參照編號。
[0149]本實施方式的執(zhí)行助力比決定部3003c包括限制函數(shù)輸出部3301、助力比修正系數(shù)選擇器3304、助力比上限修正系數(shù)選擇器3306、乘法運算器3305、乘法運算器3308、及最小值選擇部3307?；镜臉嫵梢貛缀跖c第三實施方式相同，但是L位置的助力比上限修正系數(shù)g= “8/3”，M位置的修正系數(shù)h = “2”，H位置的助力比上限修正系數(shù)i =“3/2”。由于最大容許助力比為“2”，所以使用第三實施方式中的值的2倍的值。其原因在于連接方式不同，其結果，輸出的執(zhí)行助力比及結果所得到的平均助力比也不同。
[0150]在本實施方式中，由于使限制函數(shù)輸出部3301的輸出乘以助力比上限修正系數(shù)選擇器3306的輸出，所以只要希望助力比與助力比修正系數(shù)的積未超過該限制函數(shù)輸出部3301的輸出與助力比上限修正系數(shù)選擇器3306的輸出的積所規(guī)定的上限曲線，便維持希望助力比與助力比修正系數(shù)的積。尤其是在該例中，即便在時速超過10Km/h的部分，也產生不受限制函數(shù)輸出部3301的輸出的影響的部分，而可獲得如圖20所示的平均助力比。即，在超過上限曲線5001的情況下，無論變速位置如何，平均助力比均沿上限曲線5001變化，不過，例如在M位置的平均助力比為I的情況下，在到達上限曲線5001之前，即便車輛達到10Km/h，也不受限制函數(shù)的影響，而維持固定的值。而且，也以L位置的平均助力比大于H位置的平均助力比的方式，計算執(zhí)行助力比。
[0151]另外，對如根據(jù)變速位置來選擇助力比的修正系數(shù)等這樣的例子進行了敘述，但是，為了也可應用于不存在變速位置的CVT (Continuously Variable Transmission:無級變速器)等情況，也可采用如無論變速位置如何均直接生成修正系數(shù)作為變速比的函數(shù)那樣的構成。該內容在除此以外的實施方式中也相同。
[0152][實施方式5]
[0153]在本實施方式中，表示使用與所述實施方式不同的驅動轉矩目標運算部1203b的例子。在本實施方式中，不僅根據(jù)變速比設定執(zhí)行助力比，而且根據(jù)變速比決定踏板輸入轉矩的平滑型態(tài)。
[0154]如圖21所示，本實施方式的驅動轉矩目標運算部1203b包括變速比獲取部3005、變速比控制部3004、執(zhí)行助力比決定部3003、及平滑率控制部3006。
[0155]另外，變速比獲取部3005與第一實施方式相同。變速比控制部3004也與第一實施方式相同。此外，執(zhí)行助力比決定部3003與第一實施方式至第四實施方式中的任一實施方式相同。
[0156]本實施方式中所導入的平滑率控制部3006根據(jù)踏板輸入轉矩，根據(jù)變速位置及執(zhí)行助力比，算出助力轉矩。
[0157]例如，如圖22所示，平滑率控制部3006包括平滑率控制系數(shù)選擇器3601、降額部3602、平滑化部3603、加法運算器3605、乘法運算器3606、乘法運算器3604、及加法運算器3607。
[0158]平滑率控制系數(shù)選擇器3601根據(jù)變速位置，如果為L位置，則輸出平滑率控制系數(shù)a，如果為M位置，則輸出平滑率控制系數(shù)b，如果為H位置，則輸出平滑率控制系數(shù)C。
[0159]降額部3602根據(jù)平滑率控制系數(shù)選擇器3601的輸出及車速，輸出合計平滑率。
[0160]例如在設定為L位置的平滑率控制系數(shù)a = 1，M位置的平滑率控制系數(shù)b = 1/2，且H位置的平滑率控制系數(shù)c = O的情況下，輸出如圖23所示的合計平滑率。S卩，在L位置的情況下，在車速為O至特定車速的期間，合計平滑率從“I”開始線性地減少，如果車速成為特定車速以上，則合計平滑率成為O。而且，在M位置的情況下，在車速為O至特定車速的期間，合計平滑率從“1/2”開始線性地減少，如果車速成為特定車速以上，合計平滑率成為O。此外，在H位置的情況下，無論車速如何，合計平滑率均為O。
[0161]另一方面，在設定為L位置的平滑率控制系數(shù)a= 1，M位置的平滑率控制系數(shù)b =0，且H位置的平滑率控制系數(shù)c = O的情況下，例如輸出如圖24所示的合計平滑率。SP，在L位置的情況下，在車速為O至特定車速的期間，合計平滑率從“ I ”開始線性地減少，如果車速成為特定車速以上，則合計平滑率成為O。而且，在M位置及H位置的情況下，無論車速如何，合計平滑率均為O。
[0162]踏板輸入轉矩在平滑化部3603得到平滑化，而生成經平滑化的轉矩。在加法運算器3605，利用(經平滑化的轉矩-踏板輸入轉矩)算出逆波動轉矩。而且，乘法運算器3606生成逆波動轉矩與作為降額部3602的輸出的合計平滑率的積作為合計波動修正轉矩。另一方面，乘法運算器3604算出執(zhí)行助力比與經平滑化的轉矩的積。而且，加法運算器3607通過使執(zhí)行助力比與經平滑化的轉矩的積、和合計波動修正轉矩相加，而算出助力轉矩。
[0163]在L位置時，多為爬坡等需要大轉矩的情況，有在踏板的上下死點，踏板輸入轉矩下降至大致為零的問題。在轉矩成為零時，大的減速力發(fā)揮作用，速度瞬間下降，在爬陡峭的坡時，最壞也有瞬間速度下降至零的情況。速度降低招致直立及直線前進穩(wěn)定性的降低，且有使旋轉停止的趨勢，因此，下次蹬踏板時也不容易。
[0164]為了避免所述不良狀況，而如圖25所示，在L位置時，由于車速大約為0，合計平滑率為“I”或幾乎為“1”，所以生成助力轉矩r，以消除由人力引起的踏板輸入轉矩q的波動。即，使值較大的合計波動修正轉矩直接和經平滑化的轉矩與執(zhí)行助力比的積相加。這樣一來，由于合計轉矩P平坦，所以即便在爬坡時，也順利地前進。另外，在圖25中，表示如平均助力比=I這樣的情況的例子。
[0165]另一方面，例如，如果車速略上升，例如在L位置成為合計平滑率=1/2，那么如圖26所示，由于通過使將逆波動轉矩減半的合計波動修正轉矩和經平滑化的轉矩與執(zhí)行助力比的積相加而得的助力轉矩r與踏板輸入轉矩q相位相反，所以合計轉矩P與踏板輸入轉矩q相位相同，且略具有波動。
[0166]此外，例如，如果車速進一步上升，例如在L位置成為合計平滑率=0，那么如圖27所示，逆波動轉矩成為0，助力轉矩r和經平滑化的轉矩與執(zhí)行助力比的積相同，而描繪平坦的曲線。這樣一來，合計轉矩P是描繪如以助力轉矩r的量使踏板輸入轉矩P增大那樣的曲線。
[0167]在上文也進行了敘述，在圖23中的H位置、圖24中的H位置及M位置，始終設為合計平滑率=0，且使助力轉矩r平坦化，由此可使馬達或驅動用逆變器的耗電損失最小化。
[0168]利用施加至所述車輪的轉矩的圖，對各位置的踏板輸入轉矩P、助力轉矩r與合計轉矩P的關系進行了說明，不過這些均設為使馬達的驅動輪與踏板的驅動輪直徑相同的情況進行說明。在馬達的驅動輪與踏板的驅動輪直徑不同的情況下，可設為踏板輸入轉矩的車輪驅動力P、助力轉矩的車輪驅動力r與合計轉矩的車輪驅動力P的關系來把握。
[0169]另外，所述運算是一例，可通過設置以任意系數(shù)(正或負)使踏板輸入轉矩與經平滑化的轉矩加權相加的轉矩混合部，而獲得與所述相同的結果。
[0170][實施方式6]
[0171]在變速位置輸出是從變速器本身輸出的情況下、或從變速桿或操作面板直接輸出的情況下，可一直獲得變速位置的信息。但是，在所述變速比獲取部3005根據(jù)踏板旋轉周期與車輪旋轉周期的比率等求出變速比或變速位置的情況下，在行駛過程中停止蹬踏板的情況下或停止期間等，變速位置暫時變得不明。如果再次開始連續(xù)地蹬，在踏板旋轉檢測脈沖的幾脈沖后(例如踏板旋轉60度后)，檢測變速比或變速位置。
[0172]圖28表示行駛例。就圖28(a)所示的平均踏板輸入轉矩及圖28(b)所示的踏板轉數(shù)來說，蹬踏板的期間有3個。但是，如果就圖28(c)所示的車速來說，可知雖然最初停止，但是即便不蹬，帶馬達的自行車I也行駛。另外，圖28(d)表示實際的變速位置。而且，表示了 DC(Don' t Care，不必在意)，該部分是如下部分，S卩，由于為無踏板輸入轉矩的狀態(tài)，所以也未形成助力，無論怎樣設定變速比，實質上均幾乎無影響。
[0173]在這種情況下，如圖28(e)所示，產生停止且不蹬的期間“不明I” (圖中為不I)、踏板轉數(shù)剛變化之后“不明2”、不蹬期間“不明3”、剛開始蹬之后的期間“不明4”、不蹬期間“不明5”、剛開始蹬之后的期間“不明6”、踏板轉數(shù)剛變化之后“不明7”、不蹬期間“不明8”。其中，暫時不明的不明期間為“不明1”、“不明2”、“不明4”、“不明6”、“不明7”。
[0174]在這種情況下，在本實施方式中，變速比控制部3004如果從變速比獲取部3005收到表示不明的輸出，那么輸出圖28(f)所示的助力比修正用的變速位置，且輸出圖28(g)所示的助力比上限修正用的變速位置。
[0175]例如在第一實施方式至第五實施方式中，由于將H位置的執(zhí)行助力比設定得比L位置低，所以如圖28(g)所示，在暫時不明的不明期間，將對執(zhí)行助力比的上限側造成影響的助力比上限修正用的變速位置設定為H位置。由此，可防止成為超過法律規(guī)定范圍的助力。另外，在其他不明期間，也可假定H位置。
[0176]而且，在從過渡性地開始蹬(滿足踏板轉矩輸入從O或微小的值開始增加且車速為固定值以下這一條件的狀態(tài))起至可再次獲得變速比的短暫期間，例如也可假定L位置作為助力比修正用的變速位置。在這種情況下，以平均助力比變大的方式設定車速也低的初蹬動作，而可順利地蹬出。例如、“不明I”期間的末尾部分是進行所述假定的部分。
[0177]此外，在車速為固定值以上且變速位置不明的期間等，維持之前的變速位置?！安幻?”期間、“不明3”期間、“不明4”期間、“不明5”期間、“不明6”期間、“不明7”期間及“不明8”期間相當于車速為固定值以上且變速位置不明的期間。只要在不蹬期間未變速，便無特別問題，即便在不蹬期間變速，由于如果開始蹬，可獲得新變速比，所以可不使駕駛者感到不協(xié)調地形成助力。
[0178][實施方式7]
[0179]在至此為止的實施方式中，對包括變速比獲取部的情況進行了說明，不過也可有不包括變速比獲取部的情況。這樣，在變速比永久不明的電動助力車的情況下，無法進行如第一實施方式至第六實施方式中所說明的與變速比相應的助力轉矩的算出。因此，在本實施方式中，以變速比在已知范圍內(所述例中為H、M、L)任意改變?yōu)榍疤幔捎萌缦滤龅臉嫵?，且進行如下所述的控制。
[0180]具體來說，將本實施方式的驅動轉矩目標運算部1203c的構成例表示在圖29中。本實施方式的驅動轉矩目標運算部1203c包括平滑化部3101、乘法運算器3102、加法運算器3104、乘法運算器3105、加法運算器3103、車速降額部3108、乘法運算部3107、控制部3106、限制函數(shù)輸出部3109、及最小值選擇部3110。
[0181]平滑化部3101使踏板輸入轉矩平滑化，而算出經平滑化的轉矩。而且，加法運算器3104算出(經平滑化的轉矩-踏板輸入轉矩)，且輸出逆波動轉矩。乘法運算器3105算出逆波動轉矩與來自車速降額部3108的輸出(合計平滑率)的積，且輸出合計波動修正轉矩。另一方面，乘法運算器3102算出并輸出經平滑化的轉矩與作為最小值選擇部3110的輸出的執(zhí)行助力比的積。而且，加法運算器3103輸出經平滑化的轉矩與執(zhí)行助力比的積、與合計波動修正轉矩的和作為助力轉矩。所述處理為與第五實施方式中的平滑率控制部3006相同的處理。
[0182]控制部3106根據(jù)踏板輸入轉矩及車速，推測變速比，且輸出與推測出的變速比對應的修正系數(shù)及合計平滑率。具體來說，在車速低于特定速度的情況下，假定L位置。而且，從開始蹬起(踏板輸入轉矩從O或微小值起)的固定時間內，也假定L位置。對除此以外的部分假定M位置。但是，如果有踏板輸入轉矩，且車速為閾值以上，也可假定H位置。在本實施方式中，在假定L位置的情況下輸出修正系數(shù)=8/5，在假定M位置的情況下輸出修正系數(shù)=1，在假定H位置的情況下輸出修正系數(shù)=5/8。但是，在推測位置變更且修正系數(shù)變化的情況下，一面以修正系數(shù)連續(xù)變化的方式使修正系數(shù)逐漸變化一面進行輸出。
[0183]而且，合計平滑率的系數(shù)也可如第五實施方式那樣，在假定L位置的情況下輸出“1”，在假定M位置或H位置的情況下，輸出“O”。而且，也可在假定L位置的情況下輸出“ I ”，在假定M位置的情況下輸出“ 1/2”，在假定H位置的情況下輸出“O”。
[0184]而且，車速降額部3108與第五實施方式中的降額部3602同樣地，按照如圖23或圖24所示的曲線，根據(jù)車速，輸出與所述系數(shù)對應的合計平滑率。
[0185]此外，在本實施方式的限制函數(shù)輸出部3109，根據(jù)車速，輸出執(zhí)行助力比的上限值。例如輸出如圖30所示的值。在圖30的例中，如果車速為10Km/h以內，輸出“3/2”，車速為10Km/h以上且24Km/h以內時，線性地減少至“O”為止。另外，3/2是則立置的希望助力比為2且假定H位置(變速比為4/3)的情況下的上限值，算出為2/(4/3) =3/2。
[0186]最小值選擇部3110將乘法運算器3107的輸出(希望助力比與修正系數(shù)的積)與限制函數(shù)輸出部3109的輸出中的最小值作為執(zhí)行助力比而輸出至乘法運算器3102。
[0187]例如假定如圖31所示的行駛例。在該行駛例中，表示從停止狀態(tài)開始蹬，一度停止蹬后未停止而再次開始蹬的例子。該內容是根據(jù)圖31 (a)的平均踏板輸入轉矩、圖31(b)的踏板轉數(shù)及圖31(c)的車速而明了。
[0188]在本實施方式中，如上所述，在車速從停止狀態(tài)至特定速度或開始蹬后的固定時間h的期間，假定助力比修正用的變速位置為L位置。因此，如圖31(d)所示，按照所述規(guī)則假定第一個L位置及第二個L位置、以及在一旦停止蹬后又開始蹬后的L位置。此外，在除此以外的部分，假定M位置。而且，如圖31 (e)所示，根據(jù)該假定變速位置，決定修正系數(shù)。另外，如圖31(f)所示，始終假定H位置，限制函數(shù)輸出部3109輸出執(zhí)行助力的上限值。此夕卜，如圖31 (g)的期間T1所示，車速降額部3108輸出的合計平滑率在假定L位置且車速為O或微小的情況下，成為“1”，而在車速增加時逐漸成為“O”。另一方面，即便假定L位置，在如期間T2那樣車速大的情況下，合計平滑率仍為“O”。在假定M位置或H位置的情況下，合計平滑率仍為“O”。
[0189]通過進行所述處理，即便在無法永久地獲取變速比的情況下，也能夠以出發(fā)時或爬坡時也可盡可能順利且輕松地行駛的方式形成助力。此外，也設定為不超過容許助力比的上限值。
[0190][其他實施方式]
[0191]在第一實施方式至第七實施方式中，表示了將驅動轉矩目標運算部1203應用于前饋控制(Feedforward Control)的例子,但是,在反饋控制(Feedback Control)中，也可利用本驅動轉矩目標運算部1203。在本實施方式中，采用如圖32所示的運算部1021的構成。
[0192]該運算部1021包括再生制動目標轉矩運算部11201、再生有效化部11202、驅動轉矩目標運算部11203、助力有效化部11204、加法運算部11206、轉矩轉換率限制部11255、相當轉矩轉換部11251、加法運算部11252、環(huán)路濾波部11253、及PWM碼生成部11254。
[0193]來自車速輸入部1024的車速值及車輪的旋轉周期、來自轉矩輸入部1027的踏板轉矩值及來自踏板旋轉輸入部1022的踏板旋轉輸入是輸入至驅動轉矩目標運算部11203，而算出助力轉矩值。驅動轉矩目標運算部11203的運算內容與驅動轉矩目標運算部1203相同。
[0194]而且，再生制動目標轉矩運算部11201根據(jù)來自車速輸入部1024的車速值，算出例如符合預先設定的曲線的再生制動目標轉矩值。該曲線是表示如與車速值極性相反且成為車速值的絕對值的一半以下(“一半以下”例如也包括以百分之幾的程度超過“一半”的情況)那樣的關系的曲線。這樣一來，在任一速度下，均可在某程度的效率下進行再生。另外，由于該處理不是本實施方式的主旨，所以不再進行敘述。
[0195]在本實施方式中，如果從制動輸入部1028輸入表不有制動的輸入信號,那么再生有效化部11202將來自再生制動目標轉矩運算部11201的再生制動目標轉矩值輸出至加法運算部11206。在除此以外的情況下，輸出O。另一方面，如果從制動輸入部1028輸入表示無制動的輸入信號，那么助力有效化部11204輸出來自驅動轉矩目標運算部11203的助力轉矩值。在除此以外的情況下，輸出O。
[0196]加法運算部11206使來自再生有效化部11202的再生制動目標轉矩值的極性反轉且加以輸出，或直接輸出來自助力有效化部11204的助力轉矩值。以下，為了簡化說明，而將助力轉矩值及再生制動目標轉矩值簡稱為目標轉矩值。
[0197]轉矩轉換率限制部11255對來自加法運算部11206的目標轉矩值實施為人熟知的轉換率限制處理，且將處理結果輸出至加法運算部11252。
[0198]另一方面，相當轉矩轉換部11251實施將相當于來自電流檢測部1023的馬達電流的值轉換為轉矩相當值的處理，且將處理結果輸出至加法運算部11252。加法運算部11252從來自轉矩轉換率限制部11255的輸出減去來自相當轉矩轉換部11251的輸出，且將運算結果輸出至環(huán)路濾波部11253。環(huán)路濾波部11253對來自加法運算部11252的輸出實施積分處理，且將處理結果輸出至PWM碼生成部11254。PWM碼生成部11254使來自環(huán)路濾波部11253的輸出與來自AD輸入部1029的電池電壓/基準電壓(例如24V)相乘，而生成PWM碼。將PWM碼輸出至馬達驅動時序生成部1026。
[0199]這樣一來，在反饋控制中，可直接獲得所述驅動轉矩目標運算部1203的效果。
[0200]以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但是本發(fā)明并不限定于此。例如所述功能框圖是為了便于說明而劃分的功能框，也有實際的電路構成不同的情況。而且，在利用程序實現(xiàn)的情況下，也有與程序模塊構成不一致的情況。此外，實現(xiàn)所述功能的具體運算方法存在多種，也可采用任一種。
[0201]而且，有利用專用的電路實現(xiàn)運算部1021的一部分的情況，也有通過微處理器執(zhí)行程序而實現(xiàn)如上所述的功能的情況。
[0202]而且，所述3速變速器的例子是一例，只要為2速以上的變速器，也可應用任意一種變速器。
【權利要求】
1.一種馬達驅動控制裝置，是電動助力車的馬達驅動控制裝置，所述電動助力車包括變速器及馬達，且所述馬達的驅動轉數(shù)與踏板的驅動轉數(shù)的第一比根據(jù)所述變速器的變速比的變化而變化；所述馬達驅動控制裝置包括: 變速比獲取部，其獲取所述變速器的變速比 '及 運算部，其根據(jù)所述變速比獲取部所獲取的所述變速比，并根據(jù)所述踏板輸入轉矩來算出作為所述馬達的驅動轉矩的目標值的助力轉矩。
2.根據(jù)權利要求1所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述電動助力車是如下的電動助力車，即，在所述變速器的變速比向高速側變化時，所述第一比變高，在所述變速比向低速側變化時，所述第一比變低； 所述運算部根據(jù)所述變速比，反向地采納所述變速器對根據(jù)所述助力轉矩而驅動的所述馬達的驅動轉矩的作用，來算出所述助力轉矩。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部以在所述變速比設定為高速側時第二比低于所述變速比設定為低速側時的方式進行設定，其中所述第二比為表示所述助力轉矩的I周期平均的平均助力轉矩相對于表示所述踏板輸入轉矩的I周期平均的平均踏板輸入轉矩之比； 利用所述第二比來算出所述助力轉矩。
4.根據(jù)權利要求3所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部以使所述第二比與利用-1以下的冪數(shù)對所述變速比求冪所得的值成比例的方式進行設定。
5.根據(jù)權利要求4所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部利用對所述第二比另行設定的所述第二比的上限值來限制所述第二比。
6.根據(jù)權利要求3所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部以使所述第二比與利用小于-1的冪數(shù)對所述變速比求冪所得的值成比例的方式進行設定； 利用與所述變速比成反比的第三比和相應于車速的限制曲線的積，來限制所述第二比。
7.根據(jù)權利要求1所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部使合計驅動力的周期性變動的程度根據(jù)所述變速比而變化，其中所述合計驅動力是利用包括周期性的轉矩變動的踏板輸入轉矩而得的車輪驅動力與利用所述助力轉矩而得的車輪驅動力的合計驅動力。
8.根據(jù)權利要求3所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部根據(jù)所述變速比來決定對使所述踏板輸入轉矩平滑化所得的平滑化踏板輸入轉矩與所述踏板輸入轉矩的差相乘的系數(shù)； 利用所述差與所述系數(shù)的積、與所述平滑化踏板輸入轉矩與所述第二比的積的和，來算出所述助力轉矩。
9.根據(jù)權利要求8所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述系數(shù)以在所述變速比設定為高速側時，低于所述變速比設定為低速側時的方式進行設定。
10.根據(jù)權利要求5或6所述的馬達驅動控制裝置，其中在所述變速比獲取部無法獲取所述變速比的狀態(tài)下， 基于最高速的情況下的變速比，來設定所述上限值，或 基于最高速的情況下的變速比，來設定算出第三比時的所述變速比。
11.根據(jù)權利要求1所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部在所述變速比獲取部無法獲取所述變速比的情況下，在停止時或車速小于特定值、且所述踏板輸入轉矩從O或微小的值開始增加的狀態(tài)下，設為中間或比該中間低的特定變速比，算出所述助力轉矩。
12.根據(jù)權利要求1所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部在所述變速比獲取部無法獲取所述變速比的狀態(tài)下，繼續(xù)使用之前剛獲取的所述變速比。
13.—種馬達驅動控制裝置，是電動助力車的馬達驅動控制裝置，所述電動助力車包括變速器及馬達，且所述馬達的驅動轉數(shù)與踏板的驅動轉數(shù)的第一比根據(jù)所述變速器的變速比的變化而變化；所述馬達驅動控制裝置包括: 控制部，其在滿足包括處于所述踏板輸入轉矩從O或微小的值開始增加后的特定時間內的條件的情況下，假定比中間低的變速比，在不滿足所述條件后，假定所述中間或比該中間高的變速比；及 運算部，其根據(jù)所假定的所述變速比，根據(jù)所述踏板輸入轉矩來算出作為所述馬達的驅動轉矩的目標值的助力轉矩。
14.根據(jù)權利要求13所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述電動助力車是如下電動助力車，即，在所述變速器的變速比向高速側變化時，所述馬達的驅動轉矩相對于踏板輸入轉矩的第一比變高，在所述變速比向低速側變化時，所述馬達的驅動轉矩相對于踏板輸入轉矩的第一比變低； 所述控制部輸出修正系數(shù)，所述修正系數(shù)設定為根據(jù)所假定的所述變速比，反向地采納所述變速器對根據(jù)所述助力轉矩而驅動的所述馬達的驅動轉矩的作用； 所述運算部利用所述修正系數(shù)來修正第二比，所述第二比表示所述助力轉矩的I周期平均的平均助力轉矩相對于表示所述踏板輸入轉矩的I周期平均的平均踏板輸入轉矩。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部以在所述變速比假定為高速側時第二比低于所述變速比假定為低速側時的方式進行設定，其中所述第二比為表示所述助力轉矩的I周期平均的平均助力轉矩相對于表示所述踏板輸入轉矩的I周期平均的平均踏板輸入轉矩之比； 利用所述第二比來算出所述助力轉矩。
16.根據(jù)權利要求13所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述條件還包括車速小于特定值這一條件。
17.根據(jù)權利要求13所述的馬達驅動控制裝置，其中 所述運算部利用第二比的基于最高速的變速比而設定的上限值，來限制所述第二比，其中所述第二比為表示所述助力轉矩的I周期平均的平均助力轉矩相對于表示所述踏板輸入轉矩的I周期平均的平均踏板輸入轉矩之比。
【文檔編號】B62M6/45GK103466033SQ201310181970
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年5月16日 優(yōu)先權日:2012年5月18日
【發(fā)明者】田中正人, 淺沼和夫, 保坂康夫, 白川弘和 申請人:微空間株式會社, 太陽誘電株式會社