JPH10104094A - Method and apparatus for detecting torque, and traveling device with auxiliary power - Google Patents
Method and apparatus for detecting torque, and traveling device with auxiliary powerInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、出力トルクを得る
ためのモータを入力トルクの検出装置に兼用する場合に
好適なトルク検出方法、トルク検出装置および補助動力
付走行装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque detection method, a torque detection device, and a traveling device with auxiliary power which are suitable when a motor for obtaining an output torque is also used as a device for detecting an input torque.
【０００２】[0002]
【従来の技術】人力を補助する装置として、例えば、自
動車の電動パワーステアリングや補助動力自転車が知ら
れている。まず、自動車の電動パワーステアリングにお
いては、人がステアリングを操作すると、人力による入
力トルクが検出され、これを補助する補助トルクがモー
タによって発生される。また、補助動力自転車において
は、人がペダルを踏むと、その踏力が入力トルクとして
検出され、これを補助する補助トルクがモータによって
発生される。機構系は、入力トルクと補助トルクを合成
したトルクによって駆動され、これにより、人力の軽減
が図られる。2. Description of the Related Art As a device for assisting human power, for example, an electric power steering of an automobile and an auxiliary power bicycle are known. First, in the electric power steering of an automobile, when a person operates the steering, an input torque by human power is detected, and an auxiliary torque for assisting the input torque is generated by a motor. In addition, in an auxiliary power bicycle, when a person steps on a pedal, the pedaling force is detected as an input torque, and an auxiliary torque for assisting the input torque is generated by a motor. The mechanism system is driven by a torque obtained by combining the input torque and the auxiliary torque, thereby reducing human power.
【０００３】図９は、従来の補助動力自転車の構成を示
すブロック図である。図において、ペダルやギヤで構成
される動力伝達部１にはトルク検出機構２が連結されて
いる。人がペダルを踏むと、トルク検出機構２は入力ト
ルクを検出し、これを示す入力トルク信号Ｔｉを出力す
る。また、電源５と接続された制御部４は、入力トルク
信号Ｔｉとモータの回転数を示す回転数検出信号ＲＳと
に基づいて、出力トルクを算出し、所望の出力トルクが
得られるだけの電流Ｉをモータ３に供給する。これによ
り、モータ３は人の踏力を補助するように出力トルクを
発生させる。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional auxiliary power bicycle. In the figure, a torque detecting mechanism 2 is connected to a power transmission unit 1 including a pedal and a gear. When a person steps on the pedal, the torque detection mechanism 2 detects an input torque and outputs an input torque signal Ti indicating the input torque. The control unit 4 connected to the power supply 5 calculates an output torque based on the input torque signal Ti and a rotation speed detection signal RS indicating the rotation speed of the motor, and outputs a current sufficient to obtain a desired output torque. I is supplied to the motor 3. Thereby, the motor 3 generates an output torque so as to assist the pedaling force of the person.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したト
ルク検出機構２として、以下の２つの機構が知られてい
る。まず、第１の機構は、クランクシャフト内にトーシ
ョンバーを備えるものである。この場合、トーションバ
ーがペダルの踏力に応じてねじれると、これと連結され
たカムの作用によってねじれが直線運動に変換され、こ
の直線運動に連動したポテンショメータの抵抗の変化と
して入力トルクが検出される。また、第２の機構は、後
輪のギヤホルダに設けれたコイルスプリングのたわみ量
を検出するものである。この場合、人がペダルを踏み込
むと、その踏力がチェーンを介して後輪のフリーギヤに
伝達され、ギヤホルダの一端に接したコイルスプリング
を介して後輪と一体のプーリーに伝達される。このコイ
ルスプリングにかかる力は人の駆動力となるので、コイ
ルスプリングのたわみ量を検知することで入力トルクが
検出される。このように、従来の補助動力自転車は、入
力トルクを機械的に検出するトルク検出機構２を有して
いた。Incidentally, the following two mechanisms are known as the torque detecting mechanism 2 described above. First, the first mechanism has a torsion bar in the crankshaft. In this case, when the torsion bar is twisted according to the pedaling force of the pedal, the torsion is converted into a linear motion by the action of the cam connected thereto, and the input torque is detected as a change in the resistance of the potentiometer linked to the linear motion. . The second mechanism detects the amount of deflection of a coil spring provided on a rear wheel gear holder. In this case, when a person steps on the pedal, the depressing force is transmitted to the free gear of the rear wheel via the chain, and transmitted to the pulley integrated with the rear wheel via the coil spring in contact with one end of the gear holder. Since the force applied to the coil spring becomes a driving force of a person, the input torque is detected by detecting the amount of deflection of the coil spring. As described above, the conventional auxiliary power bicycle has the torque detection mechanism 2 that mechanically detects the input torque.
【０００５】しかしながら、上述した各トルク検出機構
は複雑な構造をしているため、その組立に工数がかか
り、補助電動自転車の重量が増加する等の問題があっ
た。また、機構系の摩擦力やバネの反発力によって、パ
ワーロスを生じるという問題があった。また、機械的に
構成されているので、経時変化を起こし易いといった問
題、さらには、部品点数が多いため各部品の誤差が累積
されてしまうといった問題があった。However, since each of the above-described torque detection mechanisms has a complicated structure, there is a problem that assembling the man-hour requires a lot of man-hours and increases the weight of the auxiliary electric bicycle. Further, there is a problem that a power loss occurs due to a frictional force of a mechanical system or a repulsive force of a spring. In addition, there is a problem that a mechanical change is likely to cause a temporal change, and furthermore, there is a problem that errors of respective components are accumulated due to a large number of components.
【０００６】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
のであり、トルク検出機構を用いることなく入力トルク
を検出することを主目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its main object to detect an input torque without using a torque detection mechanism.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載した発明は、入力トルクによってモ
ータの軸が回転すると発電が行われるように前記モータ
に給電を行ない、前記モータの軸が前記入力トルクによ
って回転したときの起電力と回転数とに基づいて前記入
力トルク値を求めることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 supplies power to the motor so that power is generated when the shaft of the motor is rotated by an input torque. The input torque value is obtained based on an electromotive force and a rotation speed when the shaft is rotated by the input torque.
【０００８】また、請求項２に記載した発明は、入力ト
ルクによってモータの軸が回転すると発電が行われるよ
うに前記モータに給電を行う給電手段と、前記モータの
軸が前記入力トルクによって回転したときの起電力と前
記回転速度とに基づいて前記入力トルク値を求める入力
トルク演算手段とを具備することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a power supply means for supplying power to the motor such that power is generated when the shaft of the motor is rotated by the input torque, and the shaft of the motor is rotated by the input torque. Input torque calculating means for obtaining the input torque value based on the electromotive force at that time and the rotation speed.
【０００９】また、請求項３に記載した発明は、入力ト
ルクによってモータの軸が回転すると当該モータによっ
て発電が行われるように前記モータに給電を行う第１の
給電モードおよび前記モータを回転駆動させる給電を行
う第２の給電モードとを交互に行い、前記第１の給電モ
ード時において前記モータの軸が前記入力トルクによっ
て回転したときの起電力と回転数とに基づいて前記入力
トルク値を求めることを特徴とする。また、請求項４に
記載した発明は、入力トルクによってモータの軸が回転
すると当該モータによって発電が行われるように前記モ
ータに給電を行う第１の給電モードおよび前記モータを
回転駆動させる給電を行う第２の給電モードとを交互に
行う給電手段と、前記第１の給電モード時において前記
モータの軸が前記入力トルクによって回転したときの起
電力と回転数とに基づいて前記入力トルク値を求める入
力トルク演算手段とを具備することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, when the motor shaft is rotated by an input torque, the first power supply mode in which power is supplied to the motor so that power is generated by the motor, and the motor is rotationally driven. A second power supply mode for supplying power is alternately performed, and the input torque value is obtained based on an electromotive force and a rotation speed when the shaft of the motor is rotated by the input torque in the first power supply mode. It is characterized by the following. According to the invention described in claim 4, the first power supply mode for supplying power to the motor and the power supply for rotationally driving the motor are performed so that when the shaft of the motor is rotated by the input torque, power is generated by the motor. A power supply unit for alternately performing a second power supply mode; and the input torque value based on an electromotive force and a rotation speed when the motor shaft is rotated by the input torque in the first power supply mode. Input torque calculating means.
【００１０】また、請求項５に記載した発明は、前記第
１の給電モードにおいて、前記給電手段は、前記モータ
の回転数に応じて前記モータに給電する電流を調整する
ことを特徴とする。また、請求項６に記載した発明は、
前記給電手段は、前記第２の給電モードから前記第１の
給電モードに移行させる際に、前記モータへの給電を停
止する給電停止モードを介して移行させることを特徴と
する。また、請求項７に記載した発明は、前記給電手段
は、前記モータの回転数に応じて、前記第１の給電モー
ドの周期を調整することを特徴とする。[0010] The invention described in claim 5 is characterized in that in the first power supply mode, the power supply means adjusts a current supplied to the motor in accordance with a rotation speed of the motor. Further, the invention described in claim 6 is:
When the power supply means shifts from the second power supply mode to the first power supply mode, the power supply means shifts via a power supply stop mode for stopping power supply to the motor. Further, the invention described in claim 7 is characterized in that the power supply means adjusts the cycle of the first power supply mode according to the number of rotations of the motor.
【００１１】また、請求項８に記載した発明は、トルク
検出装置を備え、人の駆動力を補助する補助動力を前記
モータで発生させる補助動力付走行装置であって、人の
前記駆動力によって走行させる走行機構と、前記トルク
検出装置に電力を供給する電源と、前記モータで発生し
た前記補助動力を前記走行機構に伝達する伝達機構とを
備えたことを特徴とする。According to a further aspect of the present invention, there is provided a traveling device with an auxiliary power, wherein the driving device includes a torque detecting device, and the motor generates auxiliary power for assisting the driving force of a person. A traveling mechanism for traveling, a power supply for supplying electric power to the torque detection device, and a transmission mechanism for transmitting the auxiliary power generated by the motor to the traveling mechanism are provided.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】Ａ．入力トルクの検出原理 まず、本発明に係わる入力トルクの検出方法の原理につ
いて、図面を参照しつつ説明する。図１は入力トルクの
検出原理を説明するための概念図である。従来は、入力
トルクを特別なトルク検出機構によって検出していた
が、この例では、電動機として動作するモータを入力ト
ルクの検出装置として兼用する。同図（イ）に示すモー
タＭのロータＲＴ側には永久磁石が配設されており、一
方、ステータＳＴ側にはコイルが配設されている。モー
タＭに入力トルクが加わると、そのローターＲＴが回転
し、永久磁石からの磁束がステータＳＴ側のコイルをよ
ぎり、コイルには発電電流が誘起される。ここで発電電
流をＩｇ、発電電圧をＶ、モータの角速度をｗ、入力ト
ルクをＴとすれば、以下の式が成り立つ。 Ｉｇ×Ｖ＝ｗ×Ｔ （ただし、Ｉｇ，Ｖはベクトルで表
現されている。） したがって、起電力（Ｉｇ×Ｖ）と角速度をｗから、入
力トルクが検出される。すなわち、モータＭを発電機と
して動作させ、これを入力トルクの検出装置として用い
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. First, the principle of the input torque detection method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the principle of detecting the input torque. Conventionally, the input torque is detected by a special torque detection mechanism. In this example, however, a motor that operates as an electric motor is also used as an input torque detection device. A permanent magnet is provided on the rotor RT side of the motor M shown in FIG. 1A, while a coil is provided on the stator ST side. When an input torque is applied to the motor M, the rotor RT rotates, a magnetic flux from the permanent magnet crosses the coil on the stator ST side, and a generated current is induced in the coil. Here, if the generated current is Ig, the generated voltage is V, the angular velocity of the motor is w, and the input torque is T, the following equation is established. Ig × V = w × T (where Ig and V are represented by vectors) Therefore, the input torque is detected from the electromotive force (Ig × V) and the angular velocity w. That is, the motor M is operated as a generator, and this is used as an input torque detecting device.
【００１３】このため、モータＭは時分割で制御され、
電動機として動作する期間（以下、出力期間と称す
る。）と発電機として動作する期間（以下、検出期間と
称する。）が交互に繰り返すように制御される。この場
合、モータＭの駆動電流Ｉ（回転駆動させるための電
流）は、例えば、図１（ロ）に示す波形となり、網掛け
を施した期間に給電され、それ以外の期間に０となる。
同図（ハ）に示すＭＤはモータＭに対する制御信号であ
り、出力期間ではハイレベルとなり、検出期間ではロー
レベルとなる。出力期間（第２の給電モード）にあって
は、同図（ニ）に示すようにステータＳＴ側の各相のコ
イルに供給する通電電流を調整して、そこに回転磁界を
発生させる。すると、回転磁界とローター側の永久磁石
との間で電磁力が作用し、これによりローターＲＴが回
転する。For this reason, the motor M is controlled in a time-division manner,
Control is performed so that a period during which the motor operates (hereinafter, referred to as an output period) and a period during which the generator operates (hereinafter, referred to as a detection period) are alternately repeated. In this case, the drive current I (current for rotating the motor) of the motor M has, for example, the waveform shown in FIG. 1B, and is supplied during the shaded period and becomes 0 during the other periods.
MD shown in FIG. 3C is a control signal for the motor M, which is at a high level during the output period and is at a low level during the detection period. In the output period (second power supply mode), as shown in FIG. 4D, the current supplied to the coils of each phase on the stator ST side is adjusted, and a rotating magnetic field is generated there. Then, an electromagnetic force acts between the rotating magnetic field and the permanent magnet on the rotor side, thereby rotating the rotor RT.
【００１４】一方、検出期間（第１の給電モード）にあ
っては、ステータＳＴとローターＲＴが引きつけ合って
モータＭが停止するようにステータＲＴ側の各コイルに
交流電流を入力トルクを検出するための検出電流として
給電する。ところで、ローターＲＴの回転位相は、エン
コーダによって検出されるようになっている。検出電流
の位相は、エンコーダの出力をフィードバックすること
によって定められる。ここで外部から力が加わりロータ
ーＲＴが回転すると、ローターＲＴの回転位相とステー
タＳＴの回転磁界との間で位相ずれが生じる。これによ
りローターＲＴ側の永久磁石からの磁束がステータＳＴ
側の各コイルを切り、発電が行われる。この場合、入力
トルクに応じて発電電流が発生するので、この発電電流
を計測することによって入力トルクを求めることができ
る。ここで、入力トルクによって生じた位相のずれは、
ローターＲＴの回転位相を検出電流の位相にフィードバ
ックすることによって解消される。こうして、ローター
ＲＴの回転位相に同期してステータＳＴの回転磁界の位
相が常に調整され、入力トルクによってステータＳＴの
回転磁界に対してローターＲＴの回転位相が進むと位相
ずれが瞬間的に生じ、これが発電電流として検出され
る。On the other hand, during a detection period (first power supply mode), an alternating current is input to each coil on the stator RT side and input torque is detected so that the stator ST and the rotor RT attract each other and the motor M stops. Is supplied as a detection current. Incidentally, the rotation phase of the rotor RT is detected by an encoder. The phase of the detection current is determined by feeding back the output of the encoder. Here, when an external force is applied to rotate the rotor RT, a phase shift occurs between the rotation phase of the rotor RT and the rotating magnetic field of the stator ST. As a result, the magnetic flux from the permanent magnet on the rotor RT
Power is generated by turning off each coil on the side. In this case, since a generated current is generated according to the input torque, the input torque can be obtained by measuring the generated current. Here, the phase shift caused by the input torque is
The problem is solved by feeding back the rotation phase of the rotor RT to the phase of the detection current. Thus, the phase of the rotating magnetic field of the stator ST is constantly adjusted in synchronization with the rotating phase of the rotor RT, and when the rotating phase of the rotor RT advances with respect to the rotating magnetic field of the stator ST due to the input torque, a phase shift occurs instantaneously, This is detected as a generated current.
【００１５】ここで、上述した入力トルクの検出原理を
補助動力付自転車に適用した場合を考える。この場合、
補助動力を発生するモータによって入力トルクが検出さ
れることになる。また、モータは動力伝達機構によって
ペダルと連結され、ペダルは一方向ギヤと連結される。
一方向ギヤは、一方向の力のみを伝達し、ローターＲＴ
の回転速度より小さい速度でペダルを回転させても力を
伝達しないように構成される。このため、ペダルを逆回
転させたりあるいは、ローターＲＴの回転速度より小さ
い速度でペダルを回転させた場合には、ローターＲＴは
惰性で回転し、入力トルクは検出されない。すなわち、
一方向ギヤが装着された補助動力付自転車にあっては正
の入力トルクのみが検出される。ところで、後述するよ
うに入力トルクの検出は補助トルクを算出することを目
的に行われ、補助トルクは正の入力トルクに応じて人の
踏力を補助するように発生させる。したがって、一方向
ギヤが装着された補助動力付自転車にあっては正の入力
トルクが検出できれば十分である。Here, a case is considered in which the above-described principle of detecting the input torque is applied to a bicycle with auxiliary power. in this case,
The input torque is detected by the motor that generates the auxiliary power. The motor is connected to the pedal by a power transmission mechanism, and the pedal is connected to the one-way gear.
The one-way gear transmits only one-way force, and the rotor RT
Even if the pedal is rotated at a speed lower than the rotation speed of the pedal, no force is transmitted. Therefore, when the pedal is rotated in the reverse direction or at a speed lower than the rotation speed of the rotor RT, the rotor RT rotates by inertia and the input torque is not detected. That is,
In an auxiliary powered bicycle equipped with a one-way gear, only positive input torque is detected. Incidentally, as described later, the detection of the input torque is performed for the purpose of calculating the assist torque, and the assist torque is generated so as to assist the stepping force of the person according to the positive input torque. Therefore, it is sufficient for a bicycle with an auxiliary power equipped with a one-way gear to detect a positive input torque.
【００１６】Ｂ．実施形態 次に、本発明の一実施形態として、上述した入力トルク
の検出方法を適用した補助電動力自転車を説明する。 １．実施形態の構成 まず、図２を参照して、本実施形態に係わる補助電動力
自転車の機構的な構成を説明する。図において５はバッ
テリー等で構成される電源である。４’は電源５と接続
された制御部であり、モータＭのトルク制御を行う。人
がペダル１１を踏むと、踏力がクランクシャフト１２を
介してクランクギヤ１３に伝達される。クランクギヤ１
３とフリーギヤ１５はチェーン１４を介して連結されて
いるので、クランクギヤ１３が回転すると、フリーギヤ
１５が回転する。これにより、後輪１６に駆動力が伝達
され、補助電力自転車が走行する。 B. Embodiment Next, as one embodiment of the present invention, an auxiliary electric powered bicycle to which the above-described input torque detection method is applied will be described. 1. Configuration of Embodiment First, a mechanical configuration of an auxiliary electric power bicycle according to the embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 5 denotes a power supply composed of a battery or the like. Reference numeral 4 'denotes a control unit connected to the power supply 5, and controls the torque of the motor M. When a person steps on the pedal 11, the pedaling force is transmitted to the crank gear 13 via the crank shaft 12. Crank gear 1
3 and the free gear 15 are connected via the chain 14, so that when the crank gear 13 rotates, the free gear 15 rotates. As a result, the driving force is transmitted to the rear wheels 16, and the auxiliary power bicycle runs.
【００１７】次に、図３は、本実施形態に係わる補助電
動力自転車の電気的な構成を示すブロック図である。図
において、１は動力伝達部であり、上述したペダル１
１、クランクシャフト１２、クランクギヤ１３、チェー
ン１４、フリーギヤ１５、および後輪１６がこれに該当
する。また、この例では、モータＭとしてブラシレス４
極３相同期電動機を用いるものとする。この場合、モー
タＭのローターＲＴは、４極の永久磁石で構成される。
また、そのステータＳＴには、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の駆動電流
で駆動できるように各コイルが配設されるとともに、ロ
ーターＲＴの回転位相を検出するためのホール素子が配
設される。Next, FIG. 3 is a block diagram showing an electric configuration of the auxiliary electric bicycle according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a power transmission unit,
1, a crankshaft 12, a crank gear 13, a chain 14, a free gear 15, and a rear wheel 16 correspond thereto. In this example, a brushless 4 is used as the motor M.
It is assumed that a pole three-phase synchronous motor is used. In this case, the rotor RT of the motor M is formed of a four-pole permanent magnet.
Further, the stator ST is provided with respective coils so as to be driven by U, V, and W-phase drive currents, and is provided with a Hall element for detecting a rotation phase of the rotor RT.
【００１８】また、６はホール素子と接続されるエンコ
ーダであり、ホール素子からの信号を波形整形し、これ
に基づいて各相のコイルに通電すべきタイミングを示す
通電タイミング信号ＥＳを生成する。７は電流センサで
あり、各相のコイルに流れる電流を検出し、モータ電流
Ｉｍとして出力する。８は回転数センサであり、モータ
Ｍの回転数を検出して、回転数検出信号ＲＳを出力す
る。制御部４’は、モータＭにアシスト電流Ｉａを通電
して外部にトルクを出力する出力期間と、検出電流Ｉｆ
を通電し入力トルクを検出する検出期間とを交互に繰り
返して、制御を行う。このようにモータＭは出力期間と
検出期間とを交互に行うように制御される。Reference numeral 6 denotes an encoder connected to the Hall element, which shapes the waveform of the signal from the Hall element and generates an energization timing signal ES indicating the timing of energizing the coils of each phase based on the waveform. Reference numeral 7 denotes a current sensor which detects a current flowing through each phase coil and outputs the detected current as a motor current Im. Reference numeral 8 denotes a rotation speed sensor which detects the rotation speed of the motor M and outputs a rotation speed detection signal RS. The control unit 4 'outputs an output period in which the assist current Ia is supplied to the motor M to output torque to the outside, and a detection current If
And control is performed by alternately repeating a detection period in which the input torque is supplied to detect the input torque. In this way, the motor M is controlled so as to alternately perform the output period and the detection period.
【００１９】２．実施形態の動作 次に実施形態の動作を図４を参照しつつ説明する。図４
は制御部４’の動作を示すフローチャートである。ま
ず、モータＭの回転位相が通電タイミング信号ＥＳとし
て制御部４’に入力され（ステップＳ１）、また、モー
タ回転数が回転数センサ８によって検出され、回転数検
出信号ＲＳとして制御部４’に供給される。この後、入
力トルクの検出時期か否かが通電タイミング信号ＥＳの
示す回転位相に基づいて判定される（ステップＳ３）。
具体的には、まず、後述するステップＳ１０において、
次回の検出時期までに制御部４’に入力される通電タイ
ミング信号ＥＳの立ち上がりパルスの数が設定される。
この場合、設定された立ち上がりパルスの数は、次の検
出期間が開始するまでの電気角を示す。この後、制御部
４’は上記パルスをカウントし、このカウント値が設定
されたパルス数と一致した時に検出期間が開始すると判
断する。そして、検出期間の開始から予め定められた数
だけ上記パルスが入来した時に検出期間が終了したと判
断する。すなわち、モータＭの電気角に基づいて検出時
期の判定が行われる。なお、検出期間は、例えば、略２
ｍｓｅｃに設定されれる。2. Operation of Embodiment Next, the operation of the embodiment will be described with reference to FIG. FIG.
Is a flowchart showing the operation of the control unit 4 '. First, the rotation phase of the motor M is input to the control unit 4 'as an energization timing signal ES (step S1), and the motor rotation speed is detected by the rotation speed sensor 8 and is sent to the control unit 4' as a rotation speed detection signal RS. Supplied. Thereafter, it is determined whether or not the input torque is detected based on the rotation phase indicated by the energization timing signal ES (step S3).
Specifically, first, in step S10 described later,
The number of rising pulses of the energization timing signal ES input to the control unit 4 'is set by the next detection time.
In this case, the set number of rising pulses indicates an electrical angle until the next detection period starts. Thereafter, the control unit 4 'counts the pulses, and determines that the detection period starts when the count value matches the set number of pulses. Then, it is determined that the detection period has ended when a predetermined number of the pulses have arrived from the start of the detection period. That is, the detection timing is determined based on the electric angle of the motor M. The detection period is, for example, approximately 2
msec.
【００２０】この際、現在のタイミングが入力トルクの
検出時期であれば、判定結果はＹＥＳとなり、ステップ
Ｓ４に進んで、回転数−検出電流変換が行われる。具体
的には、回転数検出信号ＲＳに基づいて、モータＭの回
転数に応じた検出電流Ｉｆの値が設定される。上述した
ように検出電流Ｉｆは交流であるから、ステータＳＴ側
には回転磁界が生じる。この点を図１（ホ）を参照して
説明する。ステータＳＴ側で発生する磁界（Ｓ極）とロ
ーターＲＴ側で発生する磁界（Ｎ極）が図に示すような
状態にあるときは、トルク入力がない状態であってそれ
らの間に吸引力が作用する。この後、外部から入力トル
クが加わりローターＲＴの位相が回転磁界の位相に対し
て進むと、吸引力が弱まる。この際、ステータＳＴ側の
コイルに磁束がよぎり発電がなされる。そして、ロータ
ーＲＴの位相が回転磁界の位相に対して時計回りに９０
度回転すると、Ｓ極同士が対向する状態となって反発力
が作用する。したがって、入力トルクを加えローターＲ
Ｔを回転させると、吸引力と反発力が交互に反力として
作用する。ところで、モータＭの回転数が小さい場合に
は、吸引力と反発力の周期が長くなり、反力を人が感じ
易くなる。一方、回転数が大きい場合には、その周期が
短くなり、反力を人が感じにくくなる。そこで、この例
にあっては、回転数に応じて検出電流Ｉｆの値を調整
し、回転数が小さくなるにつれ、検出電流Ｉｆの値を減
少させ、吸引力と反発力の絶対値を小さくするようにし
ている。これにより、吸引力と反発力の周期が長くなっ
ても、人が知覚できない程度に反力を小さくすることで
きる。At this time, if the current timing is the detection timing of the input torque, the determination result is YES, and the routine proceeds to step S4, where the rotation speed-detection current conversion is performed. Specifically, the value of the detection current If corresponding to the rotation speed of the motor M is set based on the rotation speed detection signal RS. As described above, since the detection current If is an alternating current, a rotating magnetic field is generated on the stator ST side. This point will be described with reference to FIG. When the magnetic field (S-pole) generated on the stator ST side and the magnetic field (N-pole) generated on the rotor RT side are in the state shown in the figure, there is no torque input, and there is no attractive force between them. Works. Thereafter, when an input torque is applied from the outside and the phase of the rotor RT advances with respect to the phase of the rotating magnetic field, the attractive force is weakened. At this time, the magnetic flux passes through the coil on the stator ST side to generate power. Then, the phase of the rotor RT becomes 90 degrees clockwise with respect to the phase of the rotating magnetic field.
When rotated, the S poles face each other, and a repulsive force acts. Therefore, by applying the input torque, the rotor R
When T is rotated, the suction force and the repulsion force alternately act as a reaction force. By the way, when the rotation speed of the motor M is small, the period of the suction force and the repulsion force becomes long, and the reaction force is easily felt by a person. On the other hand, when the number of rotations is large, the period becomes short, and it becomes difficult for a person to feel the reaction force. Therefore, in this example, the value of the detection current If is adjusted according to the rotation speed, and as the rotation speed decreases, the value of the detection current If decreases, and the absolute values of the attraction force and the repulsion force decrease. Like that. Thereby, even if the period of the suction force and the repulsion force becomes longer, the reaction force can be reduced to such an extent that a person cannot perceive it.
【００２１】そして、検出電流ＩｆがモータＭに供給さ
れると（ステップＳ５）、モータＭは停止するように電
磁力が作用される。この場合、検出電流Ｉｆは、正確に
トルクを検出するため、回生成分と同相の成分およびこ
れと９０度位相のずれた成分（磁束分）とのベクトル和
を取ったものからなる。このとき、人の踏力がモータＭ
に加わると、モータＭは発電機として作用し、発電電流
Ｉｇを出力する。この場合、足の力は強く、しかも検出
期間は前述したように短いので（２ｍｓｅｃ）、人が感
ずるほどの反力は生じない。発電電流Ｉｇは、検出電流
Ｉｆとともに電流センサ７によって検出され（ステップ
Ｓ６）、モータ電流Ｉｍとして制御部４’に出力され
る。ここで、モータ電流Ｉｍは、発電電流Ｉｇと検出電
流Ｉｆのベクトル和の形で検出される。ところで、モー
タＭは、上述したようにＵ，Ｖ，Ｗの各相で駆動される
ため、モータ電流Ｉｍは各相毎に検出される。ここで
は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各モータ電流ＩｍをＩｕ，Ｉｖ，Ｉ
ｗで表すものとする。また、ローターＲＴ側の永久磁石
で発生する磁束の方向をｄ軸とし、これと直交し回転の
中心点を含む軸をｑ軸とする。また、Ｕ相のコイルとｄ
軸との角度をθとする。この場合、上記３相の電流は以
下の式によって、ｄ−ｑ軸上の２相の電流に変換され
る。 Ｉｄ＝(2/3)1/2{cosθIu+cos(θ-2π/3)Iv+cos(θ+2π/3)Iw｝…式１ Ｉｑ＝(2/3)1/2{sinθIu+sin(θ-2π/3)Iv+sin(θ+2π/3)Iw｝…式２ ここで、Ｉｄは磁束分電流であってトルクの発生に寄与
しない電流である。一方、Ｉｑはトルク分電流である。
ところで、検出電流Ｉｆには、上述したように回生成分
と同相の成分が含まれているため、検出電流Ｉｆの一部
はトルク分電流Ｉｑとして検出される。一方、発電電流
Ｉｇは、トルクに寄与する電流であるため、トルク分電
流として検出される。この場合、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに占
める各回生成分は既知であるため、これらを上記式２に
代入して、Ｉｑ’を求める。そして、ＩｑからＩｑ’を
差し引くことによって発電電流Ｉｇを算出している。When the detection current If is supplied to the motor M (step S5), an electromagnetic force is applied so that the motor M stops. In this case, to accurately detect the torque, the detection current If is made up of a vector sum of a component having the same phase as that generated by the cycle and a component (magnetic flux component) shifted by 90 degrees from the component. At this time, the pedaling force of the person is
, The motor M acts as a generator and outputs a generated current Ig. In this case, since the force of the foot is strong and the detection period is short (2 msec) as described above, there is no reaction force that a person feels. The generated current Ig is detected by the current sensor 7 together with the detected current If (Step S6), and is output to the control unit 4 'as the motor current Im. Here, the motor current Im is detected in the form of a vector sum of the generated current Ig and the detected current If. Incidentally, since the motor M is driven in each of the U, V, and W phases as described above, the motor current Im is detected for each phase. Here, the motor currents Im of the U, V, and W phases are represented by Iu, Iv, I
It is assumed to be represented by w. The direction of the magnetic flux generated by the permanent magnet on the rotor RT side is defined as d-axis, and the axis orthogonal to the direction and including the center point of rotation is defined as q-axis. Also, the U-phase coil and d
The angle with the axis is θ. In this case, the three-phase current is converted into a two-phase current on the dq axis by the following equation. Id = (2/3) 1/2 {cosθIu + cos (θ-2π / 3) Iv + cos (θ + 2π / 3) Iw｝ ... Equation 1 Iq = (2/3) 1/2 {sinθIu + sin (θ−2π / 3) Iv + sin (θ + 2π / 3) Iw｝ (2) where Id is a magnetic flux component current and does not contribute to the generation of torque. On the other hand, Iq is a torque component current.
By the way, since the detected current If includes a component having the same phase as that of the generated current as described above, a part of the detected current If is detected as the torque component current Iq. On the other hand, the generated current Ig is a current that contributes to torque, and is thus detected as a torque component current. In this case, since each generation of Iu, Iv, and Iw is known, Iq ′ is obtained by substituting them into Equation 2 above. Then, the generated current Ig is calculated by subtracting Iq ′ from Iq.
【００２２】ところで、発電電流Ｉｇは、ローターＲＴ
からの磁束がステータＳＴ側の磁界をよぎることによっ
て発生するものであるから、上述したように、Ｉｇ×Ｖ
＝Ｔ×ｗの関係がある。このため、発電電流−入力トル
ク変換処理では（ステップＳ７）、発電電流Ｉｇ、発電
電圧Ｖおよび角速度ｗから入力トルクＴを算出する。な
お、この例では角速度ｗの替わりに回転数を用いてい
る。具体的には発電電流Ｉｇ等の値に基づいて、テーブ
ルを参照し、入力トルクを決定する（ステップＳ８）。The generated current Ig is equal to the rotor RT
Is generated by crossing the magnetic field on the side of the stator ST.
= T × w. Therefore, in the generated current-input torque conversion process (step S7), the input torque T is calculated from the generated current Ig, the generated voltage V, and the angular velocity w. In this example, the rotation speed is used instead of the angular velocity w. Specifically, the input torque is determined by referring to the table based on the value of the generated current Ig and the like (step S8).
【００２３】この後、回転数−検出時期変換処理が行わ
れる。この処理にあっては、回転数に応じた検出時期が
設定される。具体的には、回転数検出信号ＲＳの指示す
る回転数に基づいて、テーブルを参照し、次回の検出時
期が決定される（ステップＳ１０）。例えば、回転数が
小さい場合には、検出間隔が短く設定され、回転数が大
きい場合には検出間隔が長く設定される。これにより、
入力トルクが大幅に変化する回転数が小さい領域にあっ
ては、短い間隔で入力トルクの検出を行い、早いレスポ
ンスを実現することができる。また、アシスト量の制御
は後述するように入力トルク検出が行われる毎に行われ
る。したがって、回転数が小さい領域ではアシスト量の
制御がきめ細かく行われ、一方、さほどアシストが必要
とされない回転数の大きい領域では長い間隔で制御が行
われる。この結果、アシスト量は、回転数が小さい領域
から大きい領域まで、広範囲にわたって適切に制御され
る。Thereafter, a rotation speed-detection timing conversion process is performed. In this process, a detection time according to the rotation speed is set. Specifically, the next detection time is determined by referring to the table based on the rotation speed indicated by the rotation speed detection signal RS (step S10). For example, when the rotation speed is small, the detection interval is set short, and when the rotation speed is large, the detection interval is set long. This allows
In the region where the input torque changes greatly and the rotation speed is small, the input torque is detected at short intervals, and a quick response can be realized. The control of the assist amount is performed every time the input torque is detected as described later. Therefore, the control of the assist amount is performed finely in the region where the rotation speed is small, while the control is performed at a long interval in the region where the rotation speed is small and the assist is not required. As a result, the assist amount is appropriately controlled over a wide range from a low rotation speed region to a high rotation speed region.
【００２４】一方、現在のタイミングが入力トルクの検
出時期でなければ、ステップＳ３の判定結果はＮＯとな
り、ステップＳ１１に進んで、入力トルク−アシスト量
変換処理が行われる。まず、入力トルクと仮のアシスト
量の関係を規定するテーブルを参照し、ステップＳ８で
算出した入力トルクに基づいて仮のアシスト量を求め
る。次に、車速に応じた係数を仮のアシスト量に乗算し
て、最終的なアシスト量を求める。車速と係数の関係を
規定するテーブルの一例を、図５に示す。この場合、係
数は１５Ｋｍ／ｈまでは１であるが、１５Ｋｍ／ｈを越
えると除々に減少し、２４Ｋｍ／ｈに至ると０になる。
このため、２４Ｋｍ／ｈ以上ではアシスト制御が行われ
ない。なお、車速は、回転数検出信号ＲＳの示す回転数
から算出される。こうして入力トルクと車速に基づいて
アシスト量が決定されると（ステップＳ１２）、アシス
ト量に基づいてアシスト電流Ｉａの算出が行われ（ステ
ップＳ１３）、その値が決定される（ステップＳ１
４）。この後、ステップＳ１に戻り、上述した処理が繰
り返される。On the other hand, if the current timing is not the input torque detection timing, the determination result of step S3 is NO, and the process proceeds to step S11, where the input torque-assist amount conversion processing is performed. First, a temporary assist amount is determined based on the input torque calculated in step S8 with reference to a table that defines the relationship between the input torque and the temporary assist amount. Next, the final assist amount is obtained by multiplying the temporary assist amount by a coefficient corresponding to the vehicle speed. FIG. 5 shows an example of a table that defines the relationship between the vehicle speed and the coefficient. In this case, the coefficient is 1 up to 15 km / h, but gradually decreases when it exceeds 15 km / h, and becomes 0 when it reaches 24 km / h.
Therefore, at 24 km / h or more, the assist control is not performed. The vehicle speed is calculated from the rotation speed indicated by the rotation speed detection signal RS. When the assist amount is determined based on the input torque and the vehicle speed (step S12), the assist current Ia is calculated based on the assist amount (step S13), and the value is determined (step S1).
4). Thereafter, the process returns to step S1, and the above-described processing is repeated.
【００２５】ところで、モータＭのコイルはインダクタ
ンス成分を有するため、アシスト電流Ｉａを通電してい
る状態から、これを通電しない状態に切り換えても、コ
イルに流れる電流は直ちに０となるのではなく、除々に
減衰していく。このため、トルクを出力する出力期間か
ら入力トルクを検出する検出期間に移行するまでの間に
は、アシスト電流Ｉａを通電することなくコイルに蓄え
られた電流を消費するための移行期間（給電停止モー
ド）が設けられる。そこで、出力期間、移行期間、およ
び検出期間を含めた全体の動作について、図６、図７を
用いて説明する。By the way, since the coil of the motor M has an inductance component, even if the state where the assist current Ia is supplied is switched to the state where it is not supplied, the current flowing through the coil does not become 0 immediately, It gradually decays. For this reason, during the transition from the output period for outputting the torque to the detection period for detecting the input torque, a transition period for consuming the current stored in the coil without supplying the assist current Ia (power supply stoppage). Mode) is provided. Therefore, the entire operation including the output period, the transition period, and the detection period will be described with reference to FIGS.
【００２６】図７は、出力期間、移行期間および検出期
間における通電タイミング信号ＥＳとＵ相モータ電流の
関係を示したタイミングチャートである。図において、
Ｅｗ，Ｅｖ，Ｅｕは、モータＭにトルクを発生させる場
合にステータＳＴ側の各相のコイルに通電すべき電流位
相を指示する信号であって、ＥｗはＷ相の位相を指示す
るＷ相位相信号、ＥｖはＶ相の位相を指示するＶ相位相
信号、ＥｕはＵ相の位相を指示するＵ相位相信号であ
り、これらの信号によって通電タイミング信号ＥＳは構
成される。また、ステータＳＴ側の各コイルに流れるモ
ータ電流Ｉｍは各相毎の電流から構成されるが、各電流
は位相が異なるだけでそれらの波形は一致するので、こ
こでは、Ｕ相に流れるＵ相モータ電流Ｉｕを示す。FIG. 7 is a timing chart showing the relationship between the energization timing signal ES and the U-phase motor current during the output period, the transition period, and the detection period. In the figure,
Ew, Ev, and Eu are signals that indicate the current phase to be supplied to the coils of each phase on the stator ST when the motor M generates torque, and Ew is the W-phase that indicates the W-phase. The signal Ev is a V-phase signal indicating the phase of the V-phase, and Eu is a U-phase signal indicating the phase of the U-phase. These signals constitute the energization timing signal ES. Also, the motor current Im flowing through each coil on the stator ST side is composed of a current for each phase, but since each current has a different phase and their waveforms match, here the U phase flowing in the U phase 5 shows the motor current Iu.
【００２７】まず、出力期間Ｘ１において、モータＭは
電動機として動作する。このため、モータＭにはアシス
ト電流Ｉａが供給され、これにより出力トルクを発生す
る。この場合は、図示するようにＵ相モータ電流Ｉｕの
位相がＵ相位相信号Ｅｕの位相と一致し、アシスト電流
Ｉａがトルク発生に寄与する。First, in the output period X1, the motor M operates as a motor. Therefore, the assist current Ia is supplied to the motor M, thereby generating an output torque. In this case, as shown, the phase of the U-phase motor current Iu matches the phase of the U-phase signal Eu, and the assist current Ia contributes to torque generation.
【００２８】次に、移行期間Ｘ２では、モータＭは電動
機として動作するものの、アシスト電流Ｉａは供給され
ない。すなわち、この期間では、コイルに蓄えられた電
流が消費される。このため、図示するようにＵ相モータ
電流Ｉｕは次第に減衰する。Next, in the transition period X2, although the motor M operates as a motor, the assist current Ia is not supplied. That is, during this period, the current stored in the coil is consumed. Therefore, the U-phase motor current Iu gradually attenuates as shown.
【００２９】次に、検出期間Ｘ３では、モータＭは発電
機として動作する。まず、新たな入力トルクを検出する
ため、モータＭに検出電流Ｉｆが供給される。やがて、
人の入力トルクによって発電電流Ｉｇが発生し、これが
電流センサ７によってモータ電流Ｉｍとして各相毎に検
出される。この場合、モータＭには検出電流Ｉｆが給電
されているので、モータ電流Ｉｍは検出電流Ｉｆと発電
電流Ｉｇの和の形で検出される。そこで、上述したよう
にモータ電流Ｉｍから３相−２相変換し、誘起電圧Ｅと
同相電流すなわちトルク分電流である発電電流Ｉｇを求
める。Next, in the detection period X3, the motor M operates as a generator. First, a detection current If is supplied to the motor M to detect a new input torque. Eventually,
A generated current Ig is generated by a human input torque, and this is detected by the current sensor 7 as a motor current Im for each phase. In this case, since the detection current If is supplied to the motor M, the motor current Im is detected in the form of the sum of the detection current If and the generation current Ig. Therefore, as described above, the motor current Im is subjected to three-phase to two-phase conversion, and a generation current Ig that is a current in phase with the induced voltage E, that is, a torque component current is obtained.
【００３０】次に、検出期間Ｘ４では、モータＭは電動
機として動作する。この場合、検出した入力トルクに応
じて、予め設定された出力条件の範囲内で、モータＭに
アシスト電流Ｉａが供給される。Next, in the detection period X4, the motor M operates as a motor. In this case, the assist current Ia is supplied to the motor M within a range of a preset output condition according to the detected input torque.
【００３１】ここで、トルク検出移行時のモータＭの動
作を図７を用いて説明する。ただし、モータ回転数は一
定とする。図において、τはペダル１１によって入力さ
れる入力トルクであり、ｔ1，ｔ2，ｔ3はモータの出力
トルクであり、Ｔは入力トルクと出力トルクが合成され
た合成トルクである。なお、クランクシャフトからモー
タ軸までの駆動系は省略してある。Here, the operation of the motor M at the time of shifting to the torque detection will be described with reference to FIG. However, the motor speed is fixed. In FIG, tau is an input torque input by the pedal 11, t 1, t 2, t 3 is the output torque of the motor, T is a synthetic torque is an input torque output torque are combined. The drive system from the crankshaft to the motor shaft is omitted.
【００３２】まず、出力期間Ｘ１にあっては、出力トル
クｔ1と入力トルクτが合成され、合成トルクＴが得ら
れる。出力トルクｔ1の値は、前回の検出期間で得られ
た入力トルクに応じて決定される。また、移行期間Ｘ２
にあっては、モータＭにアシスト電流Ｉａが供給されな
いので、この期間における出力トルクｔ2の値は、出力
期間Ｘ１の終了時の出力トルクｔ1の値から除々に減衰
していく。また、検出期間Ｘ３において、出力トルクｔ
3は、ステータＳＴ側の各コイルの抵抗成分によって生
じる発電時の電機子反作用起磁力に相当する。この場
合、出力トルクｔ3は入力トルクτと比較して極めて小
さいため、無視することができる。したがって、合成ト
ルクＴと入力トルクτは略一致する。なお、出力期間Ｘ
４において、出力トルクｔ1は、直前の検出期間Ｘ３で
検出された入力トルクτの値に応じて制御される。First, in the output period X1, the output torque t 1 and the input torque τ are combined to obtain a combined torque T. The value of the output torque t 1 is determined according to the input torque obtained in the previous detection period. Also, the transition period X2
The there, since the assist current Ia to the motor M is not supplied, the value of the output torque t 2 in this period, decays gradually from the value of the output torque t 1 at the end of the output period X1. In the detection period X3, the output torque t
3 corresponds to the armature reaction magnetomotive force at the time of power generation caused by the resistance component of each coil on the stator ST side. In this case, the output torque t 3 is extremely small compared to the input torque τ, and can be ignored. Therefore, the resultant torque T and the input torque τ substantially match. Note that the output period X
In 4, the output torque t 1 is controlled according to the value of the input torque τ detected in the immediately preceding detection period X3.
【００３３】上述したように本実施形態によれば、モー
タＭを時分割で制御し、出力トルクを発生させるだけで
なく、入力トルクの検出装置としても利用したので、ト
ルク検出機構を省略することができる。このため、補助
動力自転車の構成を簡易にでき、また、摩擦力やバネの
反発力にるパワーロスを生じるといったこともなくな
る。さらに、機械的な経時変化による誤差や各部品の誤
差が累積されるといったことも少ないので、正確な入力
トルクを検出することができる。また、次回の検出時期
を回転数に応じて設定するようにしたので、入力トルク
の変化が生じ易い回転数の小さい領域では、時間当たり
の入力トルク検出回数を多く設定することができる。こ
れにより、適切な出力トルクをモータＭで発生させ、状
況に応じて人力を補助することが可能となる。また、入
力トルクを検出する際には、その直前に移行期間を設
け、ステータＳＴ側のコイルに蓄えられたエネルギーを
消費した後に検出期間に移行するようにしたので、入力
トルクを正確に検出することができる。As described above, according to the present embodiment, since the motor M is controlled in a time-division manner to generate an output torque and is used as a device for detecting an input torque, the torque detecting mechanism is omitted. Can be. For this reason, the configuration of the auxiliary power bicycle can be simplified, and power loss due to frictional force or spring repulsion does not occur. Furthermore, since errors due to mechanical changes over time and errors of each component are rarely accumulated, an accurate input torque can be detected. In addition, since the next detection time is set according to the rotation speed, in a region where the rotation speed where the input torque is likely to change is small, the number of times of input torque detection per time can be increased. As a result, an appropriate output torque is generated by the motor M, and human power can be assisted according to the situation. In addition, when detecting the input torque, a transition period is provided immediately before the input torque is detected, and the transition to the detection period is performed after consuming the energy stored in the coil on the stator ST side. Therefore, the input torque is accurately detected. be able to.
【００３４】Ｃ．応用例 この応用例は、ペダル入力加速度を算出し、これを入力
トルクに反映させ、これに基づいてアシスト電流を決定
する点を除き、上記実施形態と同様である。このため、
応用例の構成は上記実施形態と同様であり、制御部４’
の動作が、実施形態と相違する。この点について、応用
例に係わる制御部４’の動作を示すフローチャートであ
る図８を参照しつつ、説明する。なお、同図において、
図４と同様の処理には、同一の符号を付し、その説明を
省略する。 C. Application Example This application example is the same as the above-described embodiment, except that the pedal input acceleration is calculated, this is reflected in the input torque, and the assist current is determined based on this. For this reason,
The configuration of the application example is the same as that of the above embodiment, and the control unit 4 ′
Is different from the embodiment. This point will be described with reference to FIG. 8 which is a flowchart showing the operation of the control unit 4 ′ according to the application example. In the figure,
The same processes as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００３５】まず、モータの回転位相とモータ回転数が
検出されると（ステップＳ１，２）、ペダル入力加速度
が算出される（ステップＳ２１）。この場合、ペダル入
力加速度は、例えば、モータ回転数を微分することによ
って算出される。そして、現在のタイミングが検出時期
であるならば、ステップＳ３においてＹＥＳと判定さ
れ、ステップＳ４に進み、回転数に応じた検出電流をモ
ータＭに通電する（ステップＳ４，５）。次に、発電電
流を検出すると（ステップＳ６）、これに基づいて入力
トルクを算出する（ステップＳ７）。First, when the rotational phase of the motor and the rotational speed of the motor are detected (steps S1 and S2), the pedal input acceleration is calculated (step S21). In this case, the pedal input acceleration is calculated by, for example, differentiating the motor speed. If the current timing is the detection timing, YES is determined in step S3, and the process proceeds to step S4, where a detection current corresponding to the rotation speed is supplied to the motor M (steps S4 and S5). Next, when the generated current is detected (step S6), the input torque is calculated based on the detected current (step S7).
【００３６】この後、ステップＳ７で算出された入力ト
ルクに対して補正を行う。ここでは、ステップＳ２１で
求めたペダル入力加速度に基づいて入力トルクに補正を
施し、補正済入力トルクを算出する。具体的には、ペダ
ル入力加速度に応じた係数を入力トルクに乗算し、補正
済入力トルクを決定する（ステップＳ８）。この場合に
は、ペダル入力加速度を考慮して、入力トルクに補正を
施すことができるので、ステップＳ６で検出する発電電
流の分解能が低い場合であっても、精度の高い補正済ト
ルクを求めることができる。Thereafter, the input torque calculated in step S7 is corrected. Here, the input torque is corrected based on the pedal input acceleration obtained in step S21, and the corrected input torque is calculated. Specifically, the input torque is multiplied by a coefficient corresponding to the pedal input acceleration to determine a corrected input torque (step S8). In this case, the input torque can be corrected in consideration of the pedal input acceleration. Therefore, even when the resolution of the generated current detected in step S6 is low, it is necessary to obtain a highly accurate corrected torque. Can be.
【００３７】こうして算出された補正済入力トルクは、
ステップＳ１１においてアシスト量に変換される。具体
的には、まず、補正済入力トルクに基づいてテーブルを
参照し、仮のアシスト量を求める。次に、車速に応じた
係数を仮のアシスト量に乗算して、アシスト量を求め
る。そして、アシスト量が決定され（ステップＳ１
２）、これに基づいてアシスト電流Ｉａが算出，決定さ
れる（ステップＳ１３，１４）。The corrected input torque thus calculated is
In step S11, it is converted into an assist amount. Specifically, first, a temporary assist amount is obtained by referring to a table based on the corrected input torque. Next, the assist amount is obtained by multiplying the temporary assist amount by a coefficient corresponding to the vehicle speed. Then, the assist amount is determined (step S1).
2) Based on this, the assist current Ia is calculated and determined (steps S13 and S14).
【００３８】この応用例によれば、ペダル入力加速度に
基づいて入力トルクの値を補正し、補正済入力トルクに
基づいてアシスト電流Ｉａを設定したので、発電電流の
分解能が低い場合であっても、適切なアシスト電流Ｉａ
をモータＭに通電して、所望の出力トルクを発生させる
ことができる。According to this application example, since the value of the input torque is corrected based on the pedal input acceleration and the assist current Ia is set based on the corrected input torque, even if the resolution of the generated current is low, , An appropriate assist current Ia
To the motor M to generate a desired output torque.
【００３９】Ｄ．変形例 本発明は、上述した実施形態や応用例に限定されるもの
ではなく、例えば、以下に述べる種々の変形が可能であ
る。 上記実施形態では、補助動力自転車を一例として説明
したが、パワーステアリングや補助動力車椅子等の補助
動力走行装置に本発明を応用してもよく、要は、入力ト
ルクに応じ、モータによって出力トルクを付加する装置
であれば、どののようなものにも適用可能である。 D. Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiments and application examples, and various modifications described below are possible, for example. In the above embodiment, the auxiliary power bicycle has been described as an example. However, the present invention may be applied to an auxiliary power traveling device such as a power steering or an auxiliary power wheelchair. The present invention can be applied to any additional device.
【００４０】上記実施形態では、モータの一例とし
て、４極３相ブラシレス同期機を取りあげて説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、回転位相
と無関係にローターＲＴとステータＳＴとの間の電磁力
を制御することができるものであれば、どのようなもの
であってもよい。例えば、誘導機、同期機、ＤＣブラシ
レスモータ等が該当する。In the above embodiment, a four-pole three-phase brushless synchronous machine has been described as an example of the motor. However, the present invention is not limited to this, and the rotor RT and the stator ST can be connected independently of the rotation phase. Any device can be used as long as it can control the electromagnetic force during the period. For example, an induction machine, a synchronous machine, a DC brushless motor, and the like correspond.
【００４１】上記実施形態では、ステップＳ２におい
て、検出時期を通電タイミング信号ＥＳの示す位相に基
づいて判別していたが、時間を計測することによって判
別してもよい。具体的には、タイマーによって検出期間
終了から、時間の計測を開始し、計測された時間が予め
定められた時間と一致した時に検出期間の開始とすれば
よい。また、ステップＳ４では、モータＭの回転数に応
じて検出電流Ｉｆの値を設定したが、回転数のレンジが
狭い場合には、検出電流Ｉｆの値を固定値としてもよ
い。また、ステップＳ９，１０では、回転数に応じて次
回の検出時期を決定していたが、固定のタイミングで検
出してもよい。また、上述した応用例のようにペダル入
力加速度を算出する場合にあっては、ペダル入力加速度
を考慮して次回の検出時期を決定してもよい。また、出
力期間において、モータＭを正弦波で駆動することとし
たが、これを矩形波で駆動するようにしてもよい。ま
た、パルス幅変調を施した矩形波で駆動してもよい。In the above embodiment, the detection timing is determined based on the phase indicated by the energization timing signal ES in step S2, but may be determined by measuring the time. Specifically, the measurement of time is started from the end of the detection period by the timer, and the start of the detection period may be started when the measured time matches a predetermined time. In step S4, the value of the detection current If is set according to the rotation speed of the motor M. However, when the range of the rotation speed is narrow, the value of the detection current If may be a fixed value. In steps S9 and S10, the next detection time is determined according to the number of revolutions. However, the detection may be performed at a fixed timing. In the case where the pedal input acceleration is calculated as in the application example described above, the next detection time may be determined in consideration of the pedal input acceleration. In the output period, the motor M is driven by a sine wave, but it may be driven by a rectangular wave. Further, the driving may be performed by a rectangular wave subjected to pulse width modulation.
【００４２】[0042]
【発明の効果】上述したように本発明に係わる発明特定
事項によれば、一つのモータを出力トルクを発生させる
トルク発生装置と入力トルクを検出するトルク検出装置
に兼用することができるので、特別なトルク検出装置を
不要にできる。また、回転速度の応じて入力トルクの検
出時期を定めることができるから、正確な入力トルクを
検出することができる。As described above, according to the present invention, one motor can be used as both a torque generator for generating output torque and a torque detector for detecting input torque. The need for a simple torque detector is eliminated. In addition, since the detection timing of the input torque can be determined according to the rotation speed, an accurate input torque can be detected.
【図１】 本発明に係わる入力トルクの検出方法の原理
を説明するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the principle of an input torque detection method according to the present invention.
【図２】 本発明の一実施形態に係わる補助電動力自転
車の機構的な構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a mechanical configuration of the auxiliary electric power bicycle according to one embodiment of the present invention.
【図３】 同実施形態に係わる補助電動力自転車の電気
的な構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an electric configuration of the auxiliary electric power bicycle according to the embodiment.
【図４】 同実施形態に係わる制御部の動作を示すフロ
ーチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an operation of a control unit according to the embodiment.
【図５】 同実施形態に係わるアシスト量を算出する際
の係数と車速との関係を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a relationship between a coefficient and a vehicle speed when calculating an assist amount according to the embodiment.
【図６】 同実施形態に係わる出力期間、移行期間およ
び検出期間における通電タイミング信号とＵ相モータ電
流の関係を示したタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart showing a relationship between an energization timing signal and a U-phase motor current during an output period, a transition period, and a detection period according to the embodiment.
【図７】 同実施形態に係わるトルク検出移行時の出力
トルクを説明するための概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining an output torque at the time of transition to torque detection according to the embodiment.
【図８】 本発明の応用例に係わる制御部の動作を示す
フローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of a control unit according to an application example of the present invention.
【図９】 従来の補助電動力自転車の電気的な構成を示
すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing an electric configuration of a conventional auxiliary electric power bicycle.
１…動力伝達部（伝達機構）、４’…制御部（給電手
段、入力トルク演算手段）、５…電源、７…電流セン
サ、８…回転数センサ、１６…後輪（走行機構）、Ｍ…
モータ、Ｉａ…アシスト電流、Ｉｆ…検出電流、Ｉｍ…
モータ電流。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power transmission part (transmission mechanism), 4 '... Control part (power supply means, input torque calculation means), 5 ... Power supply, 7 ... Current sensor, 8 ... Rotation speed sensor, 16 ... Rear wheel (traveling mechanism), M …
Motor, Ia: assist current, If: detection current, Im:
Motor current.
Claims (8)
ると発電が行われるように前記モータに給電を行ない、 前記モータの軸が前記入力トルクによって回転したとき
の起電力と回転数とに基づいて前記入力トルク値を求め
ることを特徴とするトルク検出方法。The motor is supplied with power so that power is generated when the shaft of the motor is rotated by an input torque, and the power is supplied to the motor based on an electromotive force and a rotation speed when the shaft of the motor is rotated by the input torque. A torque detection method characterized by obtaining an input torque value.
ると発電が行われるように前記モータに給電を行う給電
手段と、 前記モータの軸が前記入力トルクによって回転したとき
の起電力と前記回転速度とに基づいて前記入力トルク値
を求める入力トルク演算手段とを具備することを特徴と
するトルク検出装置。2. A power supply means for supplying power to the motor such that power is generated when the shaft of the motor is rotated by an input torque; and an electromotive force and a rotation speed when the shaft of the motor is rotated by the input torque. Input torque calculating means for obtaining the input torque value based on the torque.
ると当該モータによって発電が行われるように前記モー
タに給電を行う第１の給電モードおよび前記モータを回
転駆動させる給電を行う第２の給電モードとを交互に行
い、 前記第１の給電モード時において前記モータの軸が前記
入力トルクによって回転したときの起電力と回転数とに
基づいて前記入力トルク値を求めることを特徴とするト
ルク検出方法。3. A first power supply mode for supplying power to the motor so that power is generated by the motor when the shaft of the motor is rotated by an input torque, and a second power supply mode for supplying power to rotate the motor. Alternately, and in the first power supply mode, the input torque value is obtained based on an electromotive force and a rotation speed when the shaft of the motor is rotated by the input torque.
ると当該モータによって発電が行われるように前記モー
タに給電を行う第１の給電モードおよび前記モータを回
転駆動させる給電を行う第２の給電モードとを交互に行
う給電手段と、 前記第１の給電モード時において前記モータの軸が前記
入力トルクによって回転したときの起電力と回転数とに
基づいて前記入力トルク値を求める入力トルク演算手段
とを具備することを特徴とするトルク検出装置。4. A first power supply mode for supplying power to the motor so that power is generated by the motor when the shaft of the motor is rotated by an input torque, and a second power supply mode for supplying power to rotate the motor. And an input torque calculating means for obtaining the input torque value based on an electromotive force and a rotation speed when the shaft of the motor is rotated by the input torque in the first power supply mode. A torque detecting device, comprising:
電手段は、前記モータの回転数に応じて前記モータに給
電する電流を調整することを特徴とする請求項４に記載
のトルク検出装置。5. The torque detecting device according to claim 4, wherein in the first power supply mode, the power supply means adjusts a current supplied to the motor according to a rotation speed of the motor.
から前記第１の給電モードに移行させる際に、前記モー
タへの給電を停止する給電停止モードを介して移行させ
ることを特徴とする請求項４または５に記載のトルク検
出装置。6. The power supply means, when shifting from the second power supply mode to the first power supply mode, shifts via a power supply stop mode for stopping power supply to the motor. The torque detection device according to claim 4.
応じて、前記第１の給電モードの周期を調整することを
特徴とする請求項４乃至６のうちいずれか１項に記載の
トルク検出装置。7. The torque according to claim 4, wherein the power supply unit adjusts a cycle of the first power supply mode according to a rotation speed of the motor. Detection device.
うちいずれか１項に記載したトルク検出装置を備え、人
の駆動力を補助する補助動力を前記モータで発生させる
補助動力付走行装置であって、 人の前記駆動力によって走行させる走行機構と、 前記トルク検出装置に電力を供給する電源と、 前記モータで発生した前記補助動力を前記走行機構に伝
達する伝達機構とを備えたことを特徴とする補助動力付
走行装置。8. A travel with auxiliary power, comprising the torque detection device according to claim 2 or 4 to 7, wherein the motor generates auxiliary power to assist driving force of a person. An apparatus, comprising: a traveling mechanism for traveling by the driving force of a person; a power supply for supplying electric power to the torque detection device; and a transmission mechanism for transmitting the auxiliary power generated by the motor to the traveling mechanism. A traveling device with auxiliary power, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25901396A JPH10104094A (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Method and apparatus for detecting torque, and traveling device with auxiliary power |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25901396A JPH10104094A (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Method and apparatus for detecting torque, and traveling device with auxiliary power |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104094A true JPH10104094A (en) | 1998-04-24 |
Family
ID=17328144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25901396A Pending JPH10104094A (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Method and apparatus for detecting torque, and traveling device with auxiliary power |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10104094A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006182053A (en) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Nissan Motor Co Ltd | Steering device for vehicle |
| JP2011247752A (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Diamond Electric Mfg Co Ltd | Torque sensor for power steering and motor-driven power steering apparatus including torque sensor |
| JP2011257316A (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Diamond Electric Mfg Co Ltd | Torque sensor for power steering and motor-driven power steering device with the same |
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| JP2013256198A (en) * | 2012-06-12 | 2013-12-26 | E-Bike Corp | Electric assistance vehicle |
| JP2023066367A (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-15 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | Torque and rotation angle detection system |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25901396A patent/JPH10104094A/en active Pending
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