JPH10136688A - Torque control equipment - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect input torque and simply detect the direction of the input torque without using torque detecting mechanism by controlling a motor, in such a manner that auxiliary torque is generated on the basis of an input torque value and the direction of the input torque. SOLUTION: Input torque is detected from an electromotive force and the angular velocity of a motor. That is, a motor M is operated as a generator and used as the detecting equipment of input torque. For this purpose, the motor M is controlled by time division, in such a manner that the period operating as a motor (output period) and the period operating as a generator (detection period) are alternately repeated. Since a power generation current is generated corresponding to the input torque, it is obtained by measuring the power generation current. Auxiliary torque is made to be generated in such a manner that it assists the force by manual operation according to 9 positive input torque. As a result, torque detecting equipment is made unnecessary, and the direction of the input torque can be simply detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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し、入力ト
ルクの方向に応じて補助トルクを発生させるのに好適な
トルク制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque control device suitable for generating an auxiliary torque in accordance with a direction of an input torque by using a motor for obtaining an output torque 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１６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. 16 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 includes an input torque signal Ti and a rotation speed detection signal RS indicating the rotation speed of the motor.
, The output torque is calculated, and a current I sufficient to obtain a desired output torque 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。ところで、上述し
た補助動力自転車にあっては、ペダルは前進方向の力の
みを伝達する一方向ギヤと連結され、後進方向の力は伝
達されないようになっているので、入力トルクの方向に
ついては検出する必要がなかった。しかし、補助動力車
椅子にあっては、前進ばかりでなく後進させる場合もあ
る。この場合には、入力トルクの方向と同じ方向の補助
トルクを発生させる必要がある。このためには、入力ト
ルクの方向を検出する必要があるが、従来はこの点につ
いて考慮されていなかった。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. By the way, in the auxiliary power bicycle described above, the pedal is connected to a one-way gear that transmits only the forward force, and the reverse force is not transmitted, so that the direction of the input torque is detected. I didn't have to. However, in the case of an auxiliary power wheelchair, the vehicle may be moved backward as well as forward. In this case, it is necessary to generate an auxiliary torque in the same direction as the direction of the input torque. For this purpose, it is necessary to detect the direction of the input torque, but conventionally, this point has not been considered.

【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
を検出することを目的とする。また他の目的は、入力ト
ルクの方向を簡易に検出することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to detect an input torque without using a torque detection mechanism. Another object is to simply detect the direction of the input torque.

【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、人力によってトルクを
入力できるトルク入力手段と、前記トルク入力手段から
入力された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、前記入力トルクの
方向を検出する方向検出手段と、前記入力トルク値と前
記入力トルクの方向に基づいて、補助トルクを発生させ
ように前記モータを制御する制御手段とを具備すること
を特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a torque input device capable of inputting torque by human power, and a motor shaft provided by an input torque input from the torque input device. Power supply means for supplying power to the motor such that power is generated when the motor rotates, and input torque for obtaining the input torque value based on the electromotive force and the rotation speed when the motor shaft is rotated by the input torque. Computing means, direction detecting means for detecting the direction of the input torque, and control means for controlling the motor so as to generate auxiliary torque based on the input torque value and the direction of the input torque. It is characterized by.

【０００８】また、請求項２に記載した発明は、人力に
よってトルクを入力できるトルク入力手段と、前記トル
ク入力手段から入力された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、前記入力トルクの方向を
検出する方向検出手段と、前記入力トルク値と前記入力
トルクの方向に基づいて、補助トルクを発生させように
前記モータを制御する制御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 torque input means capable of inputting a torque by human power, and a motor is generated by the motor when the motor shaft is rotated by the input torque input from the torque input means. Power supply means for alternately performing a first power supply mode for supplying power to the motor and a second power supply mode for supplying power for rotationally driving the motor; and Input torque calculating means for obtaining the input torque value based on the electromotive force and the rotation speed when rotated by the input torque, direction detecting means for detecting the direction of the input torque, and the input torque value and the input torque Control means for controlling the motor so as to generate an auxiliary torque based on the direction.

【０００９】また、請求項３に記載した発明は、前記方
向検出手段は、前記トルク入力手段と前記モータとの間
で行われるトルク伝達に基づいて、前記入力トルクの方
向を検出することを特徴とする。また、請求項４に記載
した発明は、前記方向検出手段は、前記モータの軸の回
転位相を複数の相について検出する回転位相検出手段
と、複数の回転位相を比較する比較手段と前記比較手段
の比較結果に基づいて、前記入力トルクの方向を判定す
る判定手段とを備えることを特徴とする。また、請求項
５に記載した発明は、前記モータには複数の相に対応す
る各コイルが配設され、前記回転位相検出手段は、前記
各コイルに誘起される誘起電圧に基づいて、前記モータ
の軸の回転位相を複数の相について検出することを特徴
とする。According to a third aspect of the present invention, the direction detecting means detects the direction of the input torque based on a torque transmission performed between the torque input means and the motor. And Further, in the invention described in claim 4, the direction detecting means includes a rotating phase detecting means for detecting a rotating phase of the motor shaft for a plurality of phases, a comparing means for comparing a plurality of rotating phases, and the comparing means. And determining means for determining the direction of the input torque based on the comparison result. Further, according to the invention described in claim 5, the motor is provided with each coil corresponding to a plurality of phases, and the rotation phase detecting means detects the motor based on an induced voltage induced in each of the coils. Is detected for a plurality of phases.

【００１０】[0010]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

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。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.

【００１１】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.

【００１２】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 such that the stator ST attracts the rotor RT 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.

【００１３】ここで、上述した入力トルクの検出原理を
補助動力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、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, consider the case where the above-described principle of detecting the input torque is applied to an auxiliary power bicycle. 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 is configured to transmit only one-directional force and not transmit the force even when the pedal is rotated at a speed lower than the rotation speed of the rotor RT. 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, only the positive input torque is detected in the auxiliary power bicycle equipped with the one-way gear. Incidentally, the input torque is detected for the purpose of calculating the assist torque, and the assist torque is generated so as to assist the pedaling force of the person according to the positive input torque. Therefore, it is sufficient for the auxiliary power bicycle equipped with the one-way gear to detect a positive input torque.

【００１４】一方、上述した入力トルクの検出原理を補
助動力車椅子に適用した場合には、正負両方向のトルク
が入力される。そして、入力トルクの方向と同一方向の
補助トルクを発生させる必要がある。例えば、人が手で
外輪を前に押しやって補助動力車椅子を前進させる場合
にあっては、正の入力トルクが加わるので、前進方向の
補助トルクをモータＭで発生させる。逆に、人が手で外
輪を手前に引いて補助動力車椅子を後進させる場合にあ
っては、負の入力トルクが加わるので、後進方向の補助
トルクをモータＭで発生させる。ところで、上述した発
電電流は、ステータＳＴ側のコイルをローターＲＴ側の
永久磁石からの磁束がよぎることによって発生する。こ
こで、正の入力トルクが加わりローターＲＴの回転位相
がステータＳＴの回転磁界に対して進んだとすると、こ
の場合にステータＳＴ側のコイルをよぎる磁束は、負の
入力トルクが加わりローターＲＴの回転位相がステータ
ＳＴの回転磁界に対して遅れた場合にステータＳＴ側の
コイルをよぎる磁束と同じである。このため、発電電流
から入力トルクの向きを検出することはできない。そこ
で、本実施形態にあっては、後述するように入力トルク
の方向を検出し、これに応じて補助トルクの方向を制御
している。On the other hand, when the principle of detecting the input torque described above is applied to an auxiliary power wheelchair, torque in both positive and negative directions is input. Then, it is necessary to generate an auxiliary torque in the same direction as the direction of the input torque. For example, when a person pushes the outer wheel forward to move the assist wheelchair forward, a positive input torque is applied, so that the motor M generates an assist torque in the forward direction. Conversely, when a person pulls the outer wheel forward to move the auxiliary power wheelchair backward, a negative input torque is applied, so that the motor M generates an auxiliary torque in the reverse direction. Incidentally, the above-described generated current is generated by the magnetic flux from the permanent magnet on the rotor RT side passing through the coil on the stator ST side. Here, assuming that the positive input torque is applied and the rotation phase of the rotor RT advances with respect to the rotating magnetic field of the stator ST, the magnetic flux passing through the coil on the stator ST side in this case becomes the rotation phase of the rotor RT when the negative input torque is applied. Is the same as the magnetic flux that crosses the coil on the stator ST side when it is delayed with respect to the rotating magnetic field of the stator ST. For this reason, the direction of the input torque cannot be detected from the generated current. Therefore, in the present embodiment, the direction of the input torque is detected as described later, and the direction of the auxiliary torque is controlled accordingly.

【００１５】Ｂ．第１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付車椅子を説明する。 １．第１実施形態の構成 本実施形態に係わる補助電動力付車椅子の構成を図面を
参照しつつ説明する。図２は、本発明に係わるトルク制
御装置を用いた補助動力車椅子のブロック図である。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。具体的には、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。B. First Embodiment Next, as one embodiment of the present invention, a wheelchair with auxiliary electric power to which the above-described input torque detection method is applied will be described. 1. Configuration of First Embodiment The configuration of a wheelchair with auxiliary electric power according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram of an auxiliary power wheelchair using the torque control device according to the present invention. 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. Specifically, control is performed by alternately repeating an output period in which the assist current Ia is supplied to the motor M to output torque to the outside and a detection period in which the detection current If is supplied and the input torque is detected. In this example, the motor M
It is assumed that a brushless four-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. The stator ST has U,
Each coil is provided so that it can be driven by V and W phase drive currents.

【００１６】また、６はエンコーダであり、モータＭの
回転軸と連結され、ローターの回転位相を検出し、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。１０は駆動輪であって、その外側には駆動輪１０と
連結された手押し用の外輪（図示せず）が設けられてい
る。この外輪を人が手で前に押しやると、正方向の回転
力が外輪から駆動輪１０に伝達され、補助動力車椅子が
前進するようになっている。一方、人が手で外輪を手前
に引くと、負方向の回転力が外輪から駆動輪に伝達さ
れ、補助動力車椅子が後進するようになっている。１１
は方向検出センサであって、駆動輪１０とモータＭの間
に設けられており、それらの間で行われるトルク伝達に
基づいて入力トルクの方向を検出できるようになってい
る。この検出結果は方向信号ＤＳとして制御部４’に出
力される。なお、方向検出センサ１１は、例えばワンウ
エイの回転スイッチやカム機構等によって構成すればよ
い。また、１２は減速機構であって、例えば、複数の減
速ギヤから構成され、ギヤ比を切り換えられるようにな
っている。ギヤ比の変更は制御部４’からの変速指令Ｈ
Ｓに基づいて行われる。Reference numeral 6 denotes an encoder, which is connected to the rotation shaft of the motor M, detects the rotation phase of the rotor, and generates an energization timing signal ES indicating the timing to energize each phase coil based on the detected rotation phase. . 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. Reference numeral 10 denotes a driving wheel, and an outer wheel (not shown) for pushing is connected to the driving wheel 10 outside the driving wheel. When a person pushes the outer wheel forward by hand, a rotational force in the forward direction is transmitted from the outer wheel to the drive wheel 10, and the auxiliary power wheelchair moves forward. On the other hand, when a person pulls the outer wheel forward by hand, a rotational force in the negative direction is transmitted from the outer wheel to the drive wheels, and the auxiliary power wheelchair moves backward. 11
Is a direction detection sensor, which is provided between the driving wheel 10 and the motor M, and can detect the direction of the input torque based on the torque transmission performed between them. This detection result is output to the control unit 4 'as a direction signal DS. The direction detection sensor 11 may be constituted by, for example, a one-way rotary switch, a cam mechanism, or the like. Reference numeral 12 denotes a reduction mechanism, which is composed of, for example, a plurality of reduction gears, and can switch gear ratios. The gear ratio can be changed by changing the gearshift command H from the controller 4 '.
This is performed based on S.

【００１７】２．第１実施形態の動作 次に第１実施形態の動作を図３を参照しつつ説明する。
図３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Ｓ
３）。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２ｍｓｅｃに設定されれる。2. Operation of First Embodiment Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 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. After this,
The energization timing signal ES determines whether or not it is the input torque detection time.
(Step S)
3). 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 is
It shows the electrical angle up to the start of the next detection period. After this,
The control unit 4 'counts the above-mentioned 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. Note that the detection period is set to, for example, approximately 2 msec.

【００１８】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、入力トル
ク方向の検出が行われる（ステップＳ３１）。例えば、
人が外輪を腕力で操作すると、駆動輪１０に入力トルク
が加わり、その方向が方向検出センサ１１によって検出
される。検出結果が方向信号ＤＳとして制御部４’に出
力されと、制御部４’は方向信号ＤＳに基づいて入力ト
ルクの方向を検知する。At this time, if the current timing is the input torque detection timing, the determination result is YES, and the input torque direction is detected (step S31). For example,
When a person operates the outer wheel with his / her strength, an input torque is applied to the drive wheel 10, and the direction is detected by the direction detection sensor 11. When the detection result is output to the control unit 4 ′ as the direction signal DS, the control unit 4 ′ detects the direction of the input torque based on the direction signal DS.

【００１９】この後、ステップＳ４では回転数−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ＲＴ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。After that, in step S4, 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, when the phase of the rotor RT rotates 90 degrees clockwise with respect to the phase of the rotating magnetic field, the S poles face each other and a repulsive force acts. Therefore, when the input torque is applied and the rotor RT is rotated, the suction force and the repulsion force act alternately as a reaction force.

【００２０】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。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、人の腕力がモータ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、腕の力は強く、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。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 human strength is
, The motor M acts as a generator and outputs a generated current Ig. In this case, since the force of the arm is strong and the detection period is short (2 msec) as described above, there is no reaction force that a person can feel.

【００２２】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，Ｉｗ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+co^s(θ+2π/3)Iw｝…式１ Ｉｑ＝(2/3)1/2{sinθIu+sin(θ-2π/3)Iv+siⁿ⁽θ+2π/3)Iw｝…式２The 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, and Iw. 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. The angle between the U-phase coil and the d-axis is defined as θ. In this case, the current of the three phases is calculated by the following equation.
It is converted into a two-phase current on the dq axis. Id = (2/3) 1/2 {cosθIu + cos (θ-2π / 3) Iv + co s (θ + 2π / 3) Iw} ... Formula 1 Iq = (2/3) 1/2 { sinθIu + sin (θ-2π / 3) Iv + si n (θ + 2π / 3) Iw} ... equation 2

【００２３】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Ｉｑとして検出される。この場合、Ｉ
ｕ，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Ｉ
ｇを算出している。Here, Id is a magnetic flux 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 the torque, and thus is detected as the torque component current Iq. In this case, I
Since each generation of u, Iv, and Iw is known,
These are substituted into the above equation 2 to obtain Iq ′. Then, by subtracting Iq ′ from Iq, the generated current I
g is calculated.

【００２４】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）。Incidentally, 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).

【００２５】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.

【００２６】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４に示す。この場合、係
数は４Ｋｍ／ｈまでは１であるが、これを越えると除々
に減少し、６Ｋｍ／ｈに至ると０になる。このため、６
Ｋｍ／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。On the other hand, if the current timing is not the input torque detection time, the determination result of step S3 is NO, and the routine 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. 4 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 4 km / h, but gradually decreases when it exceeds 4 km / h, and becomes 0 when it reaches 6 km / h. For this reason, 6
At 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.

【００２７】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Ｓ１４）。ア
シスト電流Ｉａは、モータＭのステータＳＴ側の各コイ
ルに給電する各電流として生成され、これによってステ
ータＳＴの回転磁界が発生される。この例において、正
の補助トルクを発生する場合には、回転磁界の位相をロ
ーターＲＴの回転位相に対して時計方向に進ませる必要
があり、一方、負の補助トルクを発生する場合には、回
転磁界の位相をローターＲＴの回転位相に対して時計方
向に遅れさせる必要があるものとする。また、補助トル
クは人の腕力を軽減するためのものであるから、入力ト
ルクの方向と補助トルクの方向は一致させる必要があ
る。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 S14). ). The assist current Ia is generated as each current that supplies power to each coil on the stator ST side of the motor M, thereby generating a rotating magnetic field of the stator ST. In this example, when a positive auxiliary torque is generated, the phase of the rotating magnetic field needs to be advanced clockwise with respect to the rotation phase of the rotor RT. On the other hand, when a negative auxiliary torque is generated, It is assumed that the phase of the rotating magnetic field needs to be delayed clockwise with respect to the rotating phase of the rotor RT. In addition, since the auxiliary torque is for reducing the strength of a person, it is necessary to make the direction of the input torque coincide with the direction of the auxiliary torque.

【００２８】したがって、ステップＳ３１で検出された
入力トルクの方向によって、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に給電す
るアシスト電流Ｉａの位相を調整する。すなわち、正方
向の入力トルクが検出された場合には、回転磁界の位相
をローターＲＴの回転位相に対して時計方向に進ませる
ようにアシスト電流Ｉａを生成し、一方、負方向の入力
トルクが検出された場合には、回転磁界の位相をロータ
ーＲＴの回転位相に対して時計方向に遅らせるようにア
シスト電流Ｉａを生成する。この後、ステップＳ１に戻
り、上述した処理が繰り返される。Therefore, the phase of the assist current Ia supplied to each of the U, V and W phases is adjusted according to the direction of the input torque detected in step S31. That is, when the input torque in the positive direction is detected, the assist current Ia is generated so as to advance the phase of the rotating magnetic field in the clockwise direction with respect to the rotation phase of the rotor RT. If detected, the assist current Ia is generated such that the phase of the rotating magnetic field is delayed clockwise with respect to the rotation phase of the rotor RT. Thereafter, the process returns to step S1, and the above-described processing is repeated.

【００２９】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５、図６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 zero 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.

【００３０】図５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Ｉ
ｕの関係を示したタイミングチャートである。なお、こ
の例では、正の入力トルクが駆動輪１０に入力されてい
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Ｉ
ｕを示す。FIG. 5 shows the energization timing signal ES and the U-phase motor current I during the output period, the transition period, and the detection period.
6 is a timing chart showing the relationship of u. Note that, in this example, a positive input torque is input to the drive wheels 10. In the figure, Ew, Ev, and Eu are signals indicating the current phases to be supplied to the coils of each phase on the stator ST side when torque is generated in the motor M, and Ew is W
W-phase signal indicating the phase of the phase, Ev is a V-phase signal indicating the phase of the V-phase, and Eu is U indicating the phase of the U-phase.
These are phase signals, and 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 Motor current I
u.

【００３１】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.

【００３２】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, during 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.

【００３３】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.

【００３４】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.

【００３５】ここで、トルク検出移行時のモータＭの動
作を図６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、駆動輪１０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 the figure, τ is an input torque input by the pedal 11, t1, t2, and t3 are output torques of the motor, and T is a combined torque obtained by combining the input torque and the output torque. The drive system from the drive wheel 10 to the motor shaft is omitted.

【００３６】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 t1 and the input torque τ are combined to obtain a combined torque T. The value of the output torque t1 is determined according to the input torque obtained in the previous detection period. Also, the transition period X2
In this case, since the assist current Ia is not supplied to the motor M, the value of the output torque t2 during this period gradually decreases from the value of the output torque t1 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 t3 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 t1 is controlled according to the value of the input torque τ detected in the immediately preceding detection period X3.

【００３７】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
動力車椅子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。As described above, according to the present embodiment, the motor M is controlled in a time-division manner to generate an output torque and is also used as a device for detecting an input torque. Can be. For this reason, the configuration of the auxiliary power wheelchair 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.

【００３８】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。Further, since the next detection time is set according to the rotation speed, the number of times of input torque detection per time can be set large in a region where the rotation speed is small where the input torque is likely to change. . 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.

【００３９】また、入力トルクの方向を検出して、同一
方向の補助トルクを発生させるようにしたので、車椅子
のように正負両方向のトルクが入力されるような装置に
おいて、人力を有効に補助することができる。Further, since the direction of the input torque is detected and the auxiliary torque in the same direction is generated, in a device such as a wheelchair in which torque in both positive and negative directions is input, human power is effectively assisted. be able to.

【００４０】Ｃ．第２実施形態 第２実施形態は、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、上記第１実施形態と同様である。このため、
第２実施形態の構成は上記第１実施形態と同様であり、
制御部４’の動作が、第１実施形態と相違する。この点
について、第２実施形態に係わる制御部４’の動作を示
すフローチャートである図７を参照しつつ、説明する。
なお、同図において、図３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. Second Embodiment The second embodiment is the same as the first embodiment except that the input acceleration is calculated, reflected in the input torque, and the assist current is determined based on the input torque. For this reason,
The configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment,
The operation of the control unit 4 'is different from that of the first embodiment. This point will be described with reference to FIG. 7 which is a flowchart showing the operation of the control unit 4 ′ according to the second embodiment.
In the figure, the same processes as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【００４１】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）、入力加速度が算出
される（ステップＳ２１）。この場合、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
Ｓ３１に進み、入力トルクの方向を検出する。この後、
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 input acceleration is calculated (step S21). In this case, the input acceleration is
For example, it is calculated by differentiating the motor speed. If the current timing is the detection timing, YES is determined in step S3, and the process proceeds to step S31, where the direction of the input torque is detected. After this,
Proceeding to step S4, a detection current corresponding to the rotation speed is supplied to the motor M (steps S4, S5). Next, when the generated current is detected (step S6), the input torque is calculated based on the detected current (step S7).

【００４２】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、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、精度の高い補正済入力トルクを求
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 input acceleration obtained in step S21,
Calculate the corrected input torque. Specifically, the input torque is multiplied by a coefficient corresponding to the 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, a highly accurate corrected input torque is obtained. be able to.

【００４３】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).

【００４４】この例によれば、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 example, the value of the input torque is corrected based on the input acceleration, and the assist current Ia is set based on the corrected input torque. Motor M
And a desired output torque can be generated.

【００４５】Ｄ．第３実施形態 第３実施形態は、第１，第２実施形態の方向検出センサ
１１の替わりにエンコーダ６によって検出される通電タ
イミング信号ＥＳを用い、これにより入力トルクの方向
を検出するものであり、このる点を除いて、第１，第２
実施形態と同様である。D. Third Embodiment In a third embodiment, the direction of the input torque is detected by using the energization timing signal ES detected by the encoder 6 instead of the direction detection sensor 11 of the first and second embodiments. , Except for this point, the first and second
This is the same as the embodiment.

【００４６】図８は第３実施形態に用いられるエンコー
ダ６の外観構成を示す説明図である。すなわち、エンコ
ーダ６は、図８（Ａ）に示すようにモータＭの回転軸と
同軸に設けてもよいし、図８（Ｂ）に示すようにプーリ
ーＰＲ１，２やベルトＢを用いて回転軸をずらして設け
てもよい。また、エンコーダ６には、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相に
対応して、センサＳａ，Ｓｂ，Ｓｃが１２０度ずつずら
して各々設けられている。そして、モータＭの軸が回転
すると、センサＳａ，Ｓｂ，ＳｃによってローターＲＴ
の位相が検出され、これにより、上述したＵ相位相信号
Ｅｕ、Ｖ相位相信号Ｅｖ、Ｗ相位相信号Ｅｗが各々生成
される。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the external configuration of the encoder 6 used in the third embodiment. That is, the encoder 6 may be provided coaxially with the rotation shaft of the motor M as shown in FIG. 8A, or may be rotated by using the pulleys PR1 and PR2 and the belt B as shown in FIG. May be shifted. Further, the encoder 6 is provided with sensors Sa, Sb, Sc, which are shifted from each other by 120 degrees corresponding to the U, V, and W phases. When the shaft of the motor M rotates, the rotors RT are detected by the sensors Sa, Sb, Sc.
Are detected, whereby the above-described U-phase signal Eu, V-phase signal Ev, and W-phase signal Ew are respectively generated.

【００４７】ここで、モータＭが正方向（時計方向；図
８中「＋」の方向）に回転しているとすれば、図９
（Ａ）〜（Ｃ）に示すＵ，Ｖ，Ｗ相位相信号Ｅｕ，Ｅ
ｖ，Ｅｗが検出される。ここで、センサＳａ〜Ｓｃは、
時計回りにＳａ→Ｓｂ→Ｓｃの順に配設されているた
め、Ｕ相位相信号Ｅｕを基準とするとＥｕ→Ｅｖ→Ｅｗ
の順に位相が遅れていく。一方、モータＭが負方向（反
時計方向；図８中「−」の方向）に回転しているとすれ
ば、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すＵ，Ｖ，Ｗ相位相信号
Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗが検出される。ここで、Ｖ相位相信号
Ｅｗを基準とするとＥｗ→Ｅｖ→Ｅｕの順に位相が遅れ
ていく。したがって、Ｕ，Ｖ，Ｗ相位相信号Ｅｕ，Ｅ
ｖ，Ｅｗのうち２つの信号の位相を比較すれば、モータ
Ｍの回転方向を検出することができる。比較処理は制御
部４’で行われる。Assuming that the motor M is rotating in the forward direction (clockwise direction; "+" direction in FIG. 8), FIG.
U, V, W phase signals Eu, E shown in FIGS.
v and Ew are detected. Here, the sensors Sa to Sc are:
Since they are arranged clockwise in the order of Sa → Sb → Sc, if the U-phase signal Eu is used as a reference, Eu → Ev → Ew
In the order of. On the other hand, assuming that the motor M is rotating in the negative direction (counterclockwise; the direction of "-" in FIG. 8), the U, V, and W phase signals Eu shown in FIGS. , Ev, Ew are detected. Here, when the V-phase signal Ew is used as a reference, the phases are delayed in the order of Ew → Ev → Eu. Therefore, U, V, W phase phase signals Eu, E
By comparing the phases of the two signals v and Ew, the rotation direction of the motor M can be detected. The comparison process is performed by the control unit 4 '.

【００４８】ところで、補助動力車椅子にあっては、車
速が低速であるため、逆方向の入力トルクを加えるとモ
ータＭの回転がすぐに反転する。したがって、モータＭ
の回転方向によって入力トルクの方向が検出できる。こ
のため、制御部４’は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相位相信号Ｅｕ，Ｅ
ｖ，Ｅｗのうち２つの信号の位相を比較し、比較結果に
基づいて入力トルクの方向を検出し、これと同一方向の
補助トルクを発生するようにモータＭを制御する。In the case of an auxiliary power wheelchair, since the vehicle speed is low, the rotation of the motor M is immediately reversed when an input torque in the opposite direction is applied. Therefore, the motor M
The direction of the input torque can be detected based on the rotation direction of. For this reason, the control unit 4 'controls the U, V, W phase phase signals Eu, E
The phases of the two signals v and Ew are compared, the direction of the input torque is detected based on the comparison result, and the motor M is controlled so as to generate the auxiliary torque in the same direction.

【００４９】このように本実施形態によれば、エンコー
ダ６で生成されるＵ，Ｖ，Ｗ相位相信号Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅ
ｗに基づいて入力トルクの方向を検出するので、方向検
出センサのような入力トルクの方向を検出すれための特
別な構成を省略することができる。このため、簡易な構
成で入力トルクの方向を検出し、その検出結果に基づい
て補助トルクの方向を制御することができる。As described above, according to the present embodiment, the U, V, W phase phase signals Eu, Ev, E generated by the encoder 6 are obtained.
Since the direction of the input torque is detected based on w, a special configuration for detecting the direction of the input torque, such as a direction detection sensor, can be omitted. For this reason, the direction of the input torque can be detected with a simple configuration, and the direction of the auxiliary torque can be controlled based on the detection result.

【００５０】Ｅ．第４実施形態 第４実施形態は、第１，第２実施形態の方向検出センサ
１１の替わりにモータＭの各相モータ端子電圧を用いて
入力トルクの方向を検出するものであり、この点を除い
て、第１，第２実施形態と同様である。E. Fourth Embodiment In a fourth embodiment, the direction of the input torque is detected using the motor terminal voltage of each phase of the motor M instead of the direction detection sensor 11 of the first and second embodiments. Except for this, it is the same as the first and second embodiments.

【００５１】図１１は、第４実施形態に係わるモータＭ
の駆動回路を示す回路図である。図において、２１〜２
６はスイッチング用のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
であって、それらの各接続点ＵＵ，ＶＶ，ＷＷにおいて
モータＭのＵ相コイル，Ｖ相コイルまたはＷ相コイルと
各々接続されている。また、Ｄ１〜Ｄ６はフライホール
ダイオードであって、各ＦＥＴ２１〜２６に並列に接続
され、それらの保護素子として機能する。また、接続点
ＵＵは抵抗Ｒｕ１と抵抗Ｒｕ２を介して接地され、接続
点ＶＶは抵抗Ｒｖ１と抵抗Ｒｖ２を介して接地され、さ
らに接続点ＷＷは抵抗Ｒｗ１と抵抗Ｒｗ２を介して接地
される。そして、接続点Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’の電圧が、
Ｕ，Ｖ，Ｗ相モータ端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとして各
々検出される。Ｕ，Ｖ，Ｗ相モータ端子電圧Ｖｕ，Ｖ
ｖ，Ｖｗは、制御部４’の構成部分であるＣＰＵに供給
され、そこで入力トルクの方向が検出される。FIG. 11 shows a motor M according to the fourth embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a driving circuit of FIG. In the figure, 21-2
6 is a switching FET (field effect transistor)
At each of these connection points UU, VV, WW, they are connected to the U-phase coil, V-phase coil or W-phase coil of the motor M, respectively. D1 to D6 are fly-hole diodes which are connected in parallel to the respective FETs 21 to 26 and function as protection elements for them. The connection point UU is grounded via the resistors Ru1 and Ru2, the connection point VV is grounded via the resistances Rv1 and Rv2, and the connection point WW is grounded via the resistances Rw1 and Rw2. Then, the voltages at the connection points U ′, V ′, W ′ are
The U, V, and W phase motor terminal voltages are detected as Vu, Vv, and Vw, respectively. U, V, W phase motor terminal voltage Vu, V
v and Vw are supplied to the CPU, which is a component of the control unit 4 ', where the direction of the input torque is detected.

【００５２】ここで、モータＭが正方向（時計方向）に
回転しているとすれば、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示す
Ｕ，Ｖ，Ｗ相モータ端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが検出さ
れる。この場合には、Ｕ相モータ端子電圧Ｖｕを基準と
するとＶｕ→Ｖｖ→Ｖｗの順に位相が遅れていく。一
方、モータＭが負方向（反時計方向）に回転していると
すれば、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すＵ，Ｖ，Ｗモータ
端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが検出される。ここで、Ｗ相
モータ端子電圧Ｔｗを基準とするとＶｗ→Ｖｖ→Ｖｕの
順に位相が遅れていく。ＣＰＵは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相モータ
端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのうち２つの端子電圧の位相
を比較し、その比較結果に基づいてモータＭの回転方向
を検出する。ところで、補助動力車椅子にあっては、車
速が低速であるため、逆方向の入力トルクを加えるとモ
ータＭの回転がすぐに反転する。したがって、モータＭ
の回転方向を入力トルクの方向として用いることができ
る。このため、ＣＰＵはモータＭの回転方向をトルク入
力の方向として検知する。こうしてトルク入力の方向が
検知されると、ＣＰＵは、トルク入力の方向と同一方向
の補助トルクを発生させるようにモータＭを駆動する。Here, assuming that the motor M is rotating in the forward direction (clockwise), the U, V, W phase motor terminal voltages Vu, Vv, Vw shown in FIGS. Is detected. In this case, the phase is delayed in the order of Vu → Vv → Vw based on the U-phase motor terminal voltage Vu. On the other hand, if the motor M is rotating in the negative direction (counterclockwise), the U, V, W motor terminal voltages Vu, Vv, Vw shown in FIGS. Here, based on the W-phase motor terminal voltage Tw, the phases are delayed in the order of Vw → Vv → Vu. The CPU compares the phases of the two terminal voltages among the U, V, and W phase motor terminal voltages Vu, Vv, and Vw, and detects the rotation direction of the motor M based on the comparison result. By the way, in an auxiliary power wheelchair, since the vehicle speed is low, the rotation of the motor M is immediately reversed when an input torque in the reverse direction is applied. Therefore, the motor M
Can be used as the direction of the input torque. For this reason, the CPU detects the rotation direction of the motor M as the direction of the torque input. When the direction of the torque input is detected in this way, the CPU drives the motor M so as to generate an auxiliary torque in the same direction as the direction of the torque input.

【００５３】このように本実施形態によれば、ステータ
ＳＴ側の各コイルをローターＲＴの回転位相を検出する
回転位相検出手段として用い、Ｕ，Ｖ，Ｗ相モータ端子
電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて入力トルクの方向を検
出するので、方向検出センサのような入力トルクの方向
を検出すれための特別な構成を省略することができる。
このため、簡易な構成で入力トルクの方向を検出し、そ
の検出結果に基づいて補助トルクの方向を制御すること
ができる。As described above, according to the present embodiment, each coil on the stator ST side is used as rotation phase detecting means for detecting the rotation phase of the rotor RT, and the U, V, W phase motor terminal voltages Vu, Vv, Vw are used. Since the direction of the input torque is detected based on this, a special configuration such as a direction detection sensor for detecting the direction of the input torque can be omitted.
For this reason, the direction of the input torque can be detected with a simple configuration, and the direction of the auxiliary torque can be controlled based on the detection result.

【００５４】Ｆ．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。 上記各実施形態では、補助動力車椅子を一例として説
明したが、パワーステアリング等に本発明を応用しても
よく、要は、入力トルクおよびその方向に応じて、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。F. 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 embodiments, the auxiliary power wheelchair has been described as an example. However, the present invention may be applied to power steering and the like. In short, a device that adds an output torque by a motor according to an input torque and its direction is used. If there is, it can be applied to anything.

【００５５】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.

【００５６】上記各実施形態では、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、上述した第２実施形態のように入
力加速度を算出する場合にあっては、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 embodiments, 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. When calculating the input acceleration as in the second embodiment described above, the next detection time may be determined in consideration of the input acceleration. In the output period, the motor M is driven by a sine wave.
This may be driven by a rectangular wave. Further, the driving may be performed by a rectangular wave subjected to pulse width modulation.

【００５７】上記第３実施形態では、３相のエンコー
ダ６を用いて入力トルクの方向を検出したが、２相のエ
ンコーダを用いて入力トルクの方向を検出するようにし
てもよい。この場合には、図８に示すセンサＳｃを省略
できる。ここでは、センサＳａ，Ｓｂから検出される信
号を各々Ａ，Ｂ相位相信号Ｅａ，Ｅｂと呼ぶこととす
る。モータＭが正方向に回転しているとすれば、Ａ，Ｂ
相位相信号Ｅａ，Ｅｂは図１４（Ａ），（Ｂ）に示すも
のとなり、一方、モータＭが負方向に回転しているとす
れば、Ａ，Ｂ相位相信号Ｅａ，Ｅｂは図１５（Ａ），
（Ｂ）に示すものとなる。これらより、正方向にモータ
Ｍが回転している場合には、Ａ相位相信号ＥａがＢ相位
相信号Ｅｂに対して進み、逆に負方向のモータＭが回転
している場合には、Ａ相位相信号ＥａがＢ相位相信号Ｅ
ｂに対して遅れる。したがって、Ａ相位相信号ＥａとＢ
相位相信号Ｅｂの位相を比較することによって、モータ
Ｍの回転方向を検出でき、これにより入力トルクの方向
を検出することができる。In the third embodiment, the direction of the input torque is detected by using the three-phase encoder 6, but the direction of the input torque may be detected by using the two-phase encoder. In this case, the sensor Sc shown in FIG. 8 can be omitted. Here, the signals detected from the sensors Sa and Sb are referred to as A and B phase signals Ea and Eb, respectively. If the motor M is rotating in the forward direction, A, B
The phase phase signals Ea and Eb are as shown in FIGS. 14A and 14B. On the other hand, if the motor M is rotating in the negative direction, the A and B phase signals Ea and Eb are as shown in FIG. A),
The result is as shown in FIG. From these, when the motor M is rotating in the positive direction, the A-phase signal Ea advances with respect to the B-phase signal Eb, and conversely, when the motor M in the negative direction is rotating, A The phase phase signal Ea is the B phase phase signal E
lags behind b. Therefore, the A-phase signals Ea and B
By comparing the phases of the phase phase signals Eb, the rotation direction of the motor M can be detected, whereby the direction of the input torque can be detected.

【００５８】上記第３，第４実施形態にあっては、モ
ータＭの回転方向を検出することにより、入力トルクの
方向を検知したが、これは、車椅子のように車速が低速
であって、逆方向の入力トルクが加わると、モータＭが
速やかに逆回転する場合に有効であった。より正確に入
力トルクの方向を検出するには、ローターＲＴの位相を
示す信号、例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗ相位相信号Ｅｕ，Ｅｖ，
ＥｗやＵ，Ｖ，Ｗ相モータ端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに
基づいて、ローターＲＴの角加速度Ｗ’の符号を算出
し、これと回転方向を組み合わせることによって入力ト
ルクの方向を検知することができる。In the third and fourth embodiments, the direction of the input torque is detected by detecting the rotation direction of the motor M. This is because the vehicle speed is low like a wheelchair. When the input torque in the reverse direction is applied, this is effective when the motor M quickly rotates in the reverse direction. To more accurately detect the direction of the input torque, a signal indicating the phase of the rotor RT, for example, a U, V, W phase signal Eu, Ev,
It is possible to detect the direction of the input torque by calculating the sign of the angular acceleration W 'of the rotor RT based on Ew, the U, V, and W phase motor terminal voltages Vu, Vv, Vw and combining this with the rotation direction. it can.

【００５９】この点について具体的に説明する。まず、
モータＭの回転方向をＫ（Ｋ＝＋１で正回転方向、Ｋ＝
−１で負回転方向）で表すものとする。いま角加速度
Ｗ’の符号が正ならば、回転方向と同一方向に入力トル
クが加わっており、一方、角加速度Ｗ’の符号が負なら
ば、回転方向と同一方向に入力トルクが加わっている。
したがって、ＫＷ’＞０ならば入力トルクは正方向であ
り、一方、ＫＷ’＜０ならば入力トルクは負方向であ
る。This point will be specifically described. First,
The rotation direction of the motor M is defined as K (K = + 1, positive rotation direction, K =
(−1, negative rotation direction). If the sign of the angular acceleration W 'is positive, the input torque is applied in the same direction as the rotation direction. On the other hand, if the sign of the angular acceleration W' is negative, the input torque is applied in the same direction as the rotation direction. .
Thus, if KW ′> 0, the input torque is in the positive direction, while if KW ′ <0, the input torque is in the negative direction.

【００６０】角加速度Ｗ’を求めるには、角速度Ｗの変
動を求めればよい。角速度Ｗは単位時間あたりにロータ
ーＲＴが回転した位相量である。ところで、図９（Ａ）
に示すＵ相位相信号Ｅｕは、ローターＲＴの回転位相に
同期したものであるから、そのハイレベルの期間は、回
転位相１８０度に対応する。このため、ハイレベルの期
間を時間計測すれば、その計測結果は角速度Ｗの逆数に
対応する。例えば、Ｕ相位相信号Ｅｕをカウンタのイネ
ーブル端子に供給し、そのハイレベルの期間のみクロッ
ク信号を計測することによって、角速度Ｗの逆数に対応
する値を求めることができる。そして、前回の計測値と
今回の計測値を比較し、増加していれば角加速度Ｗ’の
符号は負と判別でき、一方、減少していれば角加速度
Ｗ’の符号は正と判別できる。In order to obtain the angular acceleration W ', it is sufficient to obtain the variation in the angular velocity W. The angular velocity W is a phase amount of the rotation of the rotor RT per unit time. By the way, FIG.
Is synchronized with the rotation phase of the rotor RT, the high-level period thereof corresponds to the rotation phase of 180 degrees. Therefore, if the time of the high-level period is measured, the measurement result corresponds to the reciprocal of the angular velocity W. For example, a value corresponding to the reciprocal of the angular velocity W can be obtained by supplying the U-phase signal Eu to the enable terminal of the counter and measuring the clock signal only during the high level period. Then, the previous measurement value is compared with the current measurement value. If the value has increased, the sign of the angular acceleration W ′ can be determined to be negative, while if the value has decreased, the sign of the angular acceleration W ′ can be determined to be positive. .

【００６１】このようにして検出された角加速度Ｗ’の
符号とローターＲＴの回転方向から、入力トルクの方向
を正確に検出することができる。この検出方式によれ
ば、補助動力車椅子が前進している場合に人が手を外輪
にそえてブレーキをかけると、入力トルクの方向が負で
あると検出できる。このため、負方向の補助トルクをモ
ータＭで発生させ、速やかに補助動力車椅子を停止させ
ることができる。The direction of the input torque can be accurately detected from the sign of the angular acceleration W 'thus detected and the rotation direction of the rotor RT. According to this detection method, it is possible to detect that the direction of the input torque is negative when a person places his / her hand on the outer wheel and applies a brake while the auxiliary power wheelchair is moving forward. For this reason, the auxiliary torque in the negative direction is generated by the motor M, and the auxiliary power wheelchair can be stopped immediately.

【００６２】[0062]

【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。また、入力トルクの方向を簡易
に検出でき、検出された入力トルクの方向に応じて補助
トルクを発生させることができる。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. Further, the direction of the input torque can be easily detected, and the auxiliary torque can be generated according to the detected direction of the input torque.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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】 本発明の第１実施形態に係わる補助電動力車
椅子の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an auxiliary electric wheelchair according to the first embodiment of the present invention.

【図３】 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. 3 is a flowchart showing an operation of a control unit according to the embodiment.

【図４】 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. 4 is a block diagram showing a relationship between a coefficient and a vehicle speed when calculating an assist amount according to the embodiment.

【図５】 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. 5 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６】 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. 6 is a conceptual diagram for explaining an output torque at the time of transition to torque detection according to the embodiment.

【図７】 本発明の第２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. 7 is a flowchart illustrating an operation of a control unit according to a second embodiment of the present invention.

【図８】 本発明の第３実施形態に用いられるエンコー
ダの外観構成を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an external configuration of an encoder used in a third embodiment of the present invention.

【図９】 同実施形態において、モータＭが正方向に回
転している場合のＵ，Ｖ，Ｗ相位相信号の各波形図であ
る。FIG. 9 is a waveform diagram of each of U, V, and W phase signals when the motor M is rotating in the forward direction in the embodiment.

【図１０】 同実施形態において、モータＭが負方向に
回転している場合のＵ，Ｖ，Ｗ相位相信号の各波形図で
ある。FIG. 10 is a waveform diagram of U, V, and W phase signals when the motor M is rotating in the negative direction in the embodiment.

【図１１】 本発明の第４実施形態に係わるモータＭの
駆動回路を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a drive circuit of a motor M according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１２】 同実施形態において、モータＭが正方向に
回転している場合のＵ，Ｖ，Ｗ相モータ端子電圧の各波
形図である。FIG. 12 is a diagram showing waveforms of U, V, and W phase motor terminal voltages when the motor M is rotating in the forward direction in the embodiment.

【図１３】 同実施形態において、モータＭが負方向に
回転している場合のＵ，Ｖ，Ｗ相モータ端子電圧の各波
形図である。FIG. 13 is a waveform chart of U, V, and W phase motor terminal voltages when the motor M is rotating in the negative direction in the embodiment.

【図１４】 変形例において、モータＭが正方向に回転
している場合のＡ，Ｂ相位相信号の各波形図である。FIG. 14 is a diagram illustrating waveforms of A-phase and B-phase signals when a motor M is rotating in a positive direction in a modified example.

【図１５】 変形例において、モータＭが負方向に回転
している場合のＡ，Ｂ相位相信号の各波形図である。FIG. 15 is a waveform diagram of the A and B phase signals when the motor M is rotating in the negative direction in the modification.

【図１６】 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. 16 is a block diagram showing an electric configuration of a conventional auxiliary electric power bicycle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

４’…制御部（給電手段、入力トルク演算手段、制御手
段、比較手段、判定手段）、６…エンコーダ（方向検出
手段、回転位相検出手段）、１０…駆動輪（トルク入力
手段）、１１…方向検出センサ（方向検出手段）、Ｍ…
モータ、Ｉａ…アシスト電流、Ｉｆ…検出電流、Ｉｍ…
モータ電流。4 ': control unit (power supply means, input torque calculation means, control means, comparison means, determination means), 6 ... encoder (direction detection means, rotation phase detection means), 10 ... drive wheels (torque input means), 11 ... Direction detection sensor (direction detection means), M ...
Motor, Ia: assist current, If: detection current, Im:
Motor current.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 人力によってトルクを入力できるトルク
入力手段と、 前記トルク入力手段から入力された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、 前記入力トルクの方向を検出する方向検出手段と、 前記入力トルク値と前記入力トルクの方向に基づいて、
補助トルクを発生させように前記モータを制御する制御
手段とを具備することを特徴とするトルク制御装置。1. A torque input unit capable of inputting torque by human power, a power supply unit configured to supply power to the motor such that power is generated when a shaft of the motor is rotated by an input torque input from the torque input unit; Input torque calculating means for obtaining the input torque value based on the electromotive force and the rotation speed when the motor shaft is rotated by the input torque; direction detecting means for detecting a direction of the input torque; Based on the value and the direction of the input torque,
Control means for controlling the motor so as to generate auxiliary torque. 【請求項２】 人力によってトルクを入力できるトルク
入力手段と、 前記トルク入力手段から入力された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、 前記入力トルクの方向を検出する方向検出手段と、 前記入力トルク値と前記入力トルクの方向に基づいて、
補助トルクを発生させように前記モータを制御する制御
手段とを具備することを特徴とするトルク制御装置。2. A torque input means capable of inputting torque by human power, and a first power supply for supplying power to the motor such that power is generated by the motor when the shaft of the motor is rotated by the input torque input from the torque input means. A power supply unit for alternately performing a power supply mode of the second type and a second power supply mode of performing a power supply for rotationally driving the motor; and an electromotive force when the motor shaft is rotated by the input torque in the first power supply mode. Input torque calculating means for determining the input torque value based on the input torque value, a direction detecting means for detecting a direction of the input torque, and, based on the input torque value and the direction of the input torque,
Control means for controlling the motor so as to generate auxiliary torque. 【請求項３】 前記方向検出手段は、前記トルク入力手
段と前記モータとの間で行われるトルク伝達に基づい
て、前記入力トルクの方向を検出することを特徴とする
請求項１または２に記載のトルク制御装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the direction detecting unit detects the direction of the input torque based on torque transmission performed between the torque input unit and the motor. Torque control device. 【請求項４】 前記方向検出手段は、前記モータの軸の
回転位相を複数の相について検出する回転位相検出手段
と、 複数の回転位相を比較する比較手段と、 前記比較手段の比較結果に基づいて、前記入力トルクの
方向を判定する判定手段とを備えることを特徴とする請
求項１または２に記載のトルク制御装置。4. A method according to claim 1, wherein the direction detecting means detects a rotational phase of the motor shaft for a plurality of phases, a comparing means for comparing a plurality of rotational phases, and a comparison result of the comparing means. The torque control device according to claim 1, further comprising: a determination unit configured to determine a direction of the input torque. 【請求項５】 前記モータには複数の相に対応する各コ
イルが配設され、 前記回転位相検出手段は、前記各コイルに誘起される誘
起電圧に基づいて、前記モータの軸の回転位相を複数の
相について検出することを特徴とする請求項４に記載の
トルク制御装置。5. The motor is provided with coils corresponding to a plurality of phases, and the rotation phase detecting means determines a rotation phase of the motor shaft based on an induced voltage induced in each of the coils. The torque control device according to claim 4, wherein detection is performed for a plurality of phases.