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JP4549124B2 - Motor control device - Google Patents
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JP4549124B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータから得られる交流電圧を直流電圧に変換してバッテリーに供給する回生充電動作が可能な整流装置や、電動モータから得られる直流電圧を昇圧してバッテリーに供給する回生充電動作が可能な電圧調整回路を具えたモータ制御装置に関するものである。   The present invention relates to a rectifier capable of performing a regenerative charging operation that converts an AC voltage obtained from an electric motor into a DC voltage and supplies the battery to the battery, and a regenerative charging operation that boosts a DC voltage obtained from the electric motor and supplies the battery to the battery The present invention relates to a motor control device including a voltage adjustment circuit capable of performing the above.

従来、人力により駆動可能な自転車本体に電動モータと該モータの電源となるバッテリーとを搭載して、人力による駆動力を補助する電動モータ付自転車が知られている(例えば、特許文献1参照)。
図23は、電動モータ付自転車の概略構成を表わしており、図示の如く、電動モータ(2)と該モータの電源となるバッテリー(3)が自転車本体(1)に搭載されている。自転車本体(1)のペダルを踏むことによって発生するトルクはトルクセンサ(11)により検出され、該検出信号はコントローラ(6)に入力される。コントローラ(6)では、入力されたトルク検出信号に応じたトルク指令が作成され、電動モータ(2)へ供給される。この結果、自転車本体(1)には、人力に加え、該人力トルク値に応じた大きさのモータ出力トルクが供給され、人力による駆動力が補助される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a bicycle with an electric motor is known in which an electric motor and a battery serving as a power source for the motor are mounted on a bicycle body that can be driven by human power to assist the driving force by human power (see, for example, Patent Document 1). .
FIG. 23 shows a schematic configuration of a bicycle with an electric motor. As shown in the drawing, an electric motor (2) and a battery (3) serving as a power source for the motor are mounted on the bicycle body (1). Torque generated by depressing the pedal of the bicycle body (1) is detected by the torque sensor (11), and the detection signal is input to the controller (6). In the controller (6), a torque command corresponding to the input torque detection signal is created and supplied to the electric motor (2). As a result, the bicycle main body (1) is supplied with a motor output torque having a magnitude corresponding to the human power torque value in addition to the human power, thereby assisting the driving force by the human power.

近年、電動モータ付自転車として、電動モータを回生制動状態とする回生走行モードの設定が可能な電動モータ付自転車の開発が進められている(例えば、特許文献2及び3参照)。
回生走行モードは下り坂の走行時に設定され、該モードが設定されている状態では、自転車本体に電動モータによる回生制動力が付与されることによって自転車本体が減速すると共に、電動モータから発生した電力がバッテリーに供給されて該バッテリーが充電される。
In recent years, as an electric motor-equipped bicycle, development of an electric motor-equipped bicycle capable of setting a regenerative travel mode in which the electric motor is in a regenerative braking state has been underway (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
The regenerative travel mode is set during downhill travel, and when the mode is set, the bicycle main body decelerates due to the regenerative braking force applied by the electric motor to the bicycle main body, and the electric power generated from the electric motor Is supplied to the battery to charge the battery.

図24は、回生走行モードの設定が可能な電動モータ付自転車の電気的構成例を表わしている。
平坦地や上り坂の走行時に設定される通常のアシスト走行モードにおいては、バッテリー(3)からの直流電力がインバータ(62)によって交流電力に変換され、該交流電力が電動モータ(2)に供給されて、モータ(2)の駆動が行なわれる。
電動モータ(2)には3つのホール素子(図示省略)が配備されており、これら3つのホール素子から得られる3つの位置信号は回転数/回転位置検出回路(63)に供給される。回転数/回転位置検出回路(63)では、前記3つの位置信号に基づいて電動モータ(2)の回転数及び回転位置が検出され、これらの結果が制御回路(61)に供給される。
又、ペダルを踏むことにより発生するトルクが人力トルクセンサ(11)によって検出されると共に、電動モータ(2)の出力電流の大きさがモータ電流検出回路(64)によって検出され、これらの検出結果が制御回路(61)に供給される。
制御回路(61)では、上述の如く供給される回転数検出信号、人力トルク検出信号及びモータ電流検出信号に基づいてPWM制御信号が作成された後、該PWM制御信号に基づき、インバータ(62)を構成する6つのスイッチング素子S1〜S6に対するスイッチング信号が作成されてインバータ(62)に供給される。
FIG. 24 shows an example of the electrical configuration of a bicycle with an electric motor capable of setting the regenerative travel mode.
In the normal assist travel mode set when traveling on flat ground or uphill, the DC power from the battery (3) is converted into AC power by the inverter (62), and the AC power is supplied to the electric motor (2). Then, the motor (2) is driven.
The electric motor (2) is provided with three Hall elements (not shown), and three position signals obtained from these three Hall elements are supplied to a rotational speed / rotational position detection circuit (63). The rotation speed / rotation position detection circuit (63) detects the rotation speed and rotation position of the electric motor (2) based on the three position signals, and supplies these results to the control circuit (61).
In addition, the torque generated by stepping on the pedal is detected by the human torque sensor (11), and the magnitude of the output current of the electric motor (2) is detected by the motor current detection circuit (64). Is supplied to the control circuit (61).
In the control circuit (61), a PWM control signal is generated based on the rotation speed detection signal, the human torque detection signal and the motor current detection signal supplied as described above, and then the inverter (62) based on the PWM control signal. The switching signals for the six switching elements S1 to S6 constituting the circuit are created and supplied to the inverter (62).

一方、回生走行モードにおいては、電動モータ(2)から発生した交流電圧はインバータ(62)に供給されて直流電圧に変換されると共に昇圧され、これによって得られる電圧がバッテリー(3)に供給されて、バッテリー(3)の充電が行なわれる。
バッテリー(3)に流れ込む電流の大きさが回生電流検出回路(65)によって検出され、この結果が制御回路(61)に供給されると共に、回転数/回転位置検出回路(63)の検出結果が制御回路(61)に供給される。
制御回路(61)では、上述の如く供給される回生電流検出信号、回転数検出信号及び回転位置検出信号に基づいてPWM制御信号が作成された後、該PWM制御信号に基づき、インバータ(62)の6つのスイッチング素子S1〜S6に対するスイッチング信号が作成されてインバータ(62)に供給される。
On the other hand, in the regenerative travel mode, the AC voltage generated from the electric motor (2) is supplied to the inverter (62), converted into a DC voltage and boosted, and the resulting voltage is supplied to the battery (3). Thus, the battery (3) is charged.
The magnitude of the current flowing into the battery (3) is detected by the regenerative current detection circuit (65), and this result is supplied to the control circuit (61) and the detection result of the rotation speed / rotation position detection circuit (63) is It is supplied to the control circuit (61).
In the control circuit (61), after the PWM control signal is created based on the regenerative current detection signal, the rotation speed detection signal and the rotation position detection signal supplied as described above, based on the PWM control signal, the inverter (62) Switching signals for the six switching elements S1 to S6 are generated and supplied to the inverter (62).

又、制御回路(61)には、ブレーキレバー(12)が接続されると共に入出力装置(13)が接続されている。入出力装置(13)は、種々の操作スイッチ(図示省略)やバッテリー(3)の残量を表示するための表示部(図示省略)を具えている。   The control circuit (61) is connected to a brake lever (12) and an input / output device (13). The input / output device (13) includes various operation switches (not shown) and a display unit (not shown) for displaying the remaining amount of the battery (3).

上記インバータ(62)は、バッテリー(3)の両極に接続された正負一対の直列線路(62a)(62a)を具え、これらの直列線路(62a)(62a)は、4本の並列線路(62b)(62b)(62b)(62b)によって互いに連結されている。3本の並列線路にはそれぞれ、互いに直列に接続された一対のスイッチング素子(S1とS2、S3とS4、S5とS6)が介在すると共に、1本の並列線路には1つのコンデンサCが介在しており、各スイッチング素子のソース及びドレインには、1つのダイオードが接続されている。スイッチング素子S1〜S6には、上記制御回路(61)からのスイッチング信号が供給されて、各スイッチング素子がオン/オフ制御される。
スイッチング素子S1とS2の連結点、スイッチング素子S3とS4の連結点、及びスイッチング素子S5とS6の連結点には3本の電流線路(62c)(62c)(62c)が接続されており、これらの電流線路の終端は、電動モータ(2)のU相巻線、相巻線及び相巻線に接続されている。スイッチング素子S1とS2の連結点から伸びる電流線路(62c)には、上述のモータ電流検出回路(64)が介在している。
The inverter (62) includes a pair of positive and negative series lines (62a) (62a) connected to both poles of the battery (3), and these series lines (62a) (62a) include four parallel lines (62b). ) (62b) (62b) (62b). Each of the three parallel lines includes a pair of switching elements (S1 and S2, S3 and S4, S5 and S6) connected in series with each other, and one capacitor C is interposed in one parallel line. One diode is connected to the source and drain of each switching element. The switching elements S1 to S6 are supplied with a switching signal from the control circuit (61), and each switching element is on / off controlled.
Three current lines (62c) (62c) (62c) are connected to the connection point of switching elements S1 and S2, the connection point of switching elements S3 and S4, and the connection point of switching elements S5 and S6. The end of the current line is connected to the U-phase winding, W- phase winding and V- phase winding of the electric motor (2). The motor current detection circuit (64) is interposed in the current line (62c) extending from the connection point of the switching elements S1 and S2.

回生走行モードにおいては、図25(a)に示す如く変化する電圧が電動モータ(2)の3相巻線に誘起される。各電圧波形は、360度を1周期として正弦波状に変化し、3つの電圧波形は互いに120度の位相差を有している。
上記制御回路(61)は、インバータ(62)を構成する6つのスイッチング素子の内、3つのスイッチング素子S1、S3及びS5を順次PWM制御することによって該インバータ(62)の回生充電動作を制御するものであり、該制御回路(61)によって、同図(b)の如く変化する6つのスイッチング信号が作成される。スイッチング素子S1、S3及びS5のそれぞれに対するスイッチング信号は、360度を1周期として、120度の期間だけPWM制御信号に応じてハイとローに切り替わる一方、残りの240度の期間はローとなる矩形波であって、これら3つのスイッチング信号は、互いに120度の位相差を有している。これに対し、スイッチング素子S2、S4及びS6のそれぞれに対するスイッチング信号は、常にローとなっている。
In the regenerative travel mode, a voltage that changes as shown in FIG. 25A is induced in the three-phase winding of the electric motor (2). Each voltage waveform changes in a sine wave shape with 360 degrees as one cycle, and the three voltage waveforms have a phase difference of 120 degrees from each other.
The control circuit (61) controls the regenerative charging operation of the inverter (62) by sequentially PWM controlling the three switching elements S1, S3 and S5 among the six switching elements constituting the inverter (62). The control circuit 61 generates six switching signals that change as shown in FIG. The switching signal for each of the switching elements S1, S3, and S5 is a rectangle in which 360 degrees is one cycle and is switched between high and low according to the PWM control signal for a period of 120 degrees, while it is low for the remaining 240 degrees. These three switching signals have a phase difference of 120 degrees from each other. On the other hand, the switching signal for each of the switching elements S2, S4 and S6 is always low.

期間T1
U相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い同図(b)に示す期間T1には、図26に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S1がPWM制御される。この期間T1においては、図25(b)に示す如く、スイッチング素子S2及びS3は常にオフに設定される。従って、スイッチング素子S1がオンのときには、W相巻線とU相巻線との間の電位差Ewuにより、図26に実線で示す如くW相巻線、ダイオードD3、スイッチング素子S1及びU相巻線に電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。一方、スイッチング素子S1がオフのときには、図中に破線で示す如くW相巻線、ダイオードD3、バッテリー(3)、ダイオードD2及びU相巻線に電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。
Period T1
In the period T1 shown in FIG. 26B where the U-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 26 is formed, and the switching element S1 is PWM-controlled. In this period T1, as shown in FIG. 25B, the switching elements S2 and S3 are always set to OFF. Therefore, when the switching element S1 is ON, the potential difference Ewu between the W-phase winding and the U-phase winding causes the W-phase winding, the diode D3, the switching element S1, and the U-phase winding as shown by the solid line in FIG. Current flows in the coil, and energy is stored in both windings. On the other hand, when the switching element S1 is OFF, current flows through the W-phase winding, the diode D3, the battery (3), the diode D2, and the U-phase winding, as indicated by the broken lines in the figure, and is stored in both windings. Energy is supplied to the battery (3).

期間T2
U相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間T2には、図27に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S1がPWM制御される。この期間T2においては、図25(b)に示す如く、スイッチング素子S2及びS5は常にオフに設定される。従って、スイッチング素子S1がオンのときには、V相巻線とU相巻線との間の電位差Evuにより、図27に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。一方、スイッチング素子S1がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。
Period T2
In the period T2 in which the U-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 27 is formed, and the switching element S1 is PWM-controlled. In this period T2, as shown in FIG. 25B, the switching elements S2 and S5 are always set to OFF. Therefore, when the switching element S1 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 27 due to the potential difference Evu between the V-phase winding and the U-phase winding, and energy is stored in both windings. On the other hand, when the switching element S1 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3).

期間T3
W相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間T3には、図28に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S3がPWM制御される。この期間T3においては、図25(b)に示す如く、スイッチング素子S4及びS5はオフに設定される。従って、スイッチング素子S3がオンのときには、V相巻線とW相巻線との間の電位差Evwにより、図28に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。一方、スイッチング素子S3がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。
Period T3
In the period T3 in which the W-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 28 is formed, and the switching element S3 is PWM-controlled. In this period T3, as shown in FIG. 25B, the switching elements S4 and S5 are set off. Therefore, when the switching element S3 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 28 due to the potential difference Evw between the V-phase winding and the W-phase winding, and energy is stored in both windings. On the other hand, when the switching element S3 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3).

図25(b)に示す期間T4〜T6には、同様にして、2相の巻線にエネルギーを蓄積する動作と両巻線に蓄えられたエネルギーをバッテリー(3)に供給する動作とが実行される。
回生走行モードにおいては、上述の期間T1〜T6が繰り返されることによって、バッテリー(3)が充電される。
特開2002−19685号公報 特開2000−6878号公報 特願2002−337864
In the period T4 to T6 shown in FIG. 25 (b), the operation for accumulating energy in the two-phase winding and the operation for supplying the energy stored in both windings to the battery (3) are performed in the same manner. Is done.
In the regenerative travel mode, the battery (3) is charged by repeating the above-described periods T1 to T6.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-19985 JP 2000-6878 A Japanese Patent Application No. 2002-337864

しかしながら、出願人の研究によれば、従来の電動モータ付自転車においては、回生効率が低いことが判明した。
本発明の目的は、従来よりも高い回生効率を得ることが出来るモータ制御装置を提供することである。
However, according to the applicant's research, it has been found that the regeneration efficiency is low in a conventional bicycle with an electric motor.
The objective of this invention is providing the motor control apparatus which can obtain regeneration efficiency higher than before.

そこで、出願人は、従来の電動モータ付自転車において回生効率が低い原因を次のように究明した。
例えば図25(b)に示す期間T1にスイッチング素子S1がオンに設定されたときには、スイッチング素子S3はオフに設定されているため、図26に実線で示す如く電流はダイオードD3を通過し、スイッチング素子S1がオフに設定されたときには、スイッチング素子S2はオフに設定されているため、図中に破線で示す如く電流はダイオードD2を通過する。期間T2〜T6においても同様に、電流はダイオードを通過する。
上述の如く電流がダイオードを通過するため、大きなエネルギー損失が生じて回生効率が低下するのである。
Therefore, the applicant investigated the cause of the low regeneration efficiency in the conventional bicycle with an electric motor as follows.
For example, when the switching element S1 is set to ON during the period T1 shown in FIG. 25B, since the switching element S3 is set to OFF, the current passes through the diode D3 as shown by the solid line in FIG. When the element S1 is set to OFF, since the switching element S2 is set to OFF, the current passes through the diode D2 as indicated by a broken line in the drawing. Similarly, in the period T2 to T6, the current passes through the diode.
Since the current passes through the diode as described above, a large energy loss occurs and the regeneration efficiency is lowered.

本発明に係る第1のモータ制御装置は、電動モータから得られる交流電圧を直流電圧に変換して該モータの電源となるバッテリーに供給する回生充電動作が可能な整流装置と、整流装置を制御する制御回路とを具え、前記整流装置は、複数のスイッチング素子と各スイッチング素子のソース及びドレインを互いに接続する複数の整流素子とを具えている。そして、前記制御回路は、前記複数のスイッチング素子に含まれる複数のスイッチング素子を順次オン/オフ制御することによって回生充電動作を制御するものであって、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子をオンに設定する期間及び/又はオフに設定する期間は、該期間に形成される電流ループ線路に介在する少なくとも1つの他のスイッチング素子をオンに設定する。   A first motor control device according to the present invention controls a rectifier that can perform a regenerative charging operation that converts an AC voltage obtained from an electric motor into a DC voltage and supplies it to a battery that is a power source of the motor. The rectifying device includes a plurality of switching elements and a plurality of rectifying elements that connect the sources and drains of the switching elements to each other. The control circuit controls a regenerative charging operation by sequentially turning on / off a plurality of switching elements included in the plurality of switching elements, and performs a single switching to control the regenerative charging operation. In the period in which the element is set on and / or the period in which the element is set off, at least one other switching element interposed in the current loop line formed in the period is set on.

上記本発明に係る第1のモータ制御装置においては、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子がオンに設定される期間及び/又はオフに設定される期間は、該期間に形成される電流ループ線路に介在する少なくとも1つの他のスイッチング素子がオンに設定されて、電流は該他のスイッチング素子を通過することになる。このとき、スイッチング素子の抵抗は整流素子よりも小さいので、電流が整流素子を通過する従来のモータ制御装置に比べてエネルギー損失は小さくなる。   In the first motor control device according to the present invention, the period in which one switching element is set to ON and / or the period in which OFF is set to control the regenerative charging operation is formed in the period. At least one other switching element interposed in the current loop line is set to ON, and the current passes through the other switching element. At this time, since the resistance of the switching element is smaller than that of the rectifying element, the energy loss is smaller than that of the conventional motor control device in which the current passes through the rectifying element.

具体的には、前記整流装置を構成する複数のスイッチング素子は、互いに直列に接続された複数のスイッチング素子対から構成され、これら複数のスイッチング素子対は夫々、バッテリーの両極に接続された正負一対の直列線路を互いに連結する複数本の並列線路に介在している。そして、前記制御回路は、複数のスイッチング素子対の一方のスイッチング素子を順次オン/オフ制御することによって回生充電動作を制御するものであって、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子をオンに設定する期間は、該スイッチング素子を含んで形成される電流ループ線路に介在する1或いは複数の他のスイッチング素子をオンに設定する。   Specifically, the plurality of switching elements constituting the rectifying device are composed of a plurality of switching element pairs connected in series with each other, and each of the plurality of switching element pairs is a pair of positive and negative electrodes connected to both electrodes of the battery. Are connected to a plurality of parallel lines connecting each other. The control circuit controls the regenerative charging operation by sequentially controlling on / off of one switching element of the plurality of switching element pairs, and includes one switching element for controlling the regenerative charging operation. During the period of turning on, one or more other switching elements interposed in the current loop line formed including the switching element are set on.

上記具体的構成を有する整流装置においては、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子がオンに設定されたときには、該スイッチング素子を含んで電流ループ線路が形成される。このとき、該電流ループ線路には、そのスイッチング素子以外の1或いは複数の他のスイッチング素子が介在する。一方、前記1つのスイッチング素子がオフに設定されたときには、前記1或いは複数の他のスイッチング素子及びバッテリーを含んで電流ループ線路が形成される。このとき、該電流ループ線路には、前記1つのスイッチング素子と対になるスイッチング素子が介在する。
そこで、上記具体的構成においては、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子がオンに設定される期間は、上述の如く該期間に形成される電流ループ線路に介在する1或いは複数の他のスイッチング素子がオンに設定される。これによって、電流はこれら1或いは複数の他のスイッチング素子を通過することとなり、エネルギー損失が減少する。
In the rectifier having the above specific configuration, when one switching element is turned on to control the regenerative charging operation, a current loop line is formed including the switching element. At this time, one or a plurality of other switching elements other than the switching element are interposed in the current loop line. On the other hand, when the one switching element is set to OFF, a current loop line is formed including the one or more other switching elements and the battery. At this time, a switching element paired with the one switching element is interposed in the current loop line.
Therefore, in the specific configuration described above, the period during which one switching element is set to ON in order to control the regenerative charging operation, as described above, includes one or more other elements interposed in the current loop line formed during the period. These switching elements are set to ON. As a result, the current passes through the one or more other switching elements, and the energy loss is reduced.

又、具体的には、前記制御回路は、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子をオフに設定する期間は、前記1或いは複数の他のスイッチング素子をオンに設定する。   More specifically, the control circuit sets the one or more other switching elements to ON during a period in which one switching element is set to OFF in order to control the regenerative charging operation.

上述の如く、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子がオフに設定されたときに形成される電流ループ線路には、該スイッチング素子のオン時に形成される電流ループ線路に介在する前記1或いは複数の他のスイッチング素子が介在する。そこで、上記具体的構成においては、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子がオフに設定される期間は、それら1或いは複数の他のスイッチング素子がオンに設定される。これによって、電流はこれら1或いは複数の他のスイッチング素子を通過することとなり、エネルギー損失が更に減少する。   As described above, the current loop line formed when one switching element is turned off to control the regenerative charging operation includes the current loop line formed when the switching element is turned on. Alternatively, a plurality of other switching elements are interposed. Therefore, in the specific configuration described above, during the period in which one switching element is set to OFF in order to control the regenerative charging operation, one or more other switching elements are set to ON. As a result, the current passes through the one or more other switching elements, and the energy loss is further reduced.

更に具体的には、前記制御回路は、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子をオフに設定する期間は、該スイッチング素子と対になるスイッチング素子をオンに設定する。   More specifically, the control circuit sets a switching element paired with the switching element to ON during a period in which one switching element is set to OFF in order to control the regenerative charging operation.

上述の如く、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子がオフに設定されたときに形成される電流ループ線路には、該スイッチング素子と対になるスイッチング素子が介在する。そこで、上記具体的構成においては、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子がオフに設定される期間は、該スイッチング素子と対になるスイッチング素子がオンに設定される。これによって、電流は該スイッチング素子を通過することとなり、エネルギー損失が更に減少する。   As described above, a switching element that is paired with the switching element is interposed in a current loop line that is formed when one switching element is turned off in order to control the regenerative charging operation. Therefore, in the specific configuration described above, the switching element that is paired with the switching element is set to ON during the period in which one switching element is set to OFF in order to control the regenerative charging operation. As a result, the current passes through the switching element, and the energy loss is further reduced.

更に又、具体的構成において、前記制御回路は、前記整流装置を構成する複数のスイッチング素子のそれぞれに対する複数のスイッチング信号を作成する論理回路と、PWM制御信号と前記複数のスイッチング信号の位相を決定することとなる複数の位相信号とを作成して前記論理回路に供給する信号処理回路とを具えている。前記論理回路は、前記PWM制御信号が入力されるべきPWM入力端子と、前記複数の位相信号がそれぞれ入力されるべき複数の位相信号入力端子と、前記複数のスイッチング素子にそれぞれ接続された複数のスイッチング出力端子と、前記複数のスイッチング素子を構成するスイッチング素子対と同数の論理積素子とを具えており、前記PWM入力端子と、各スイッチング素子対の前記一方のスイッチング素子に対するスイッチング信号の位相を決定することとなる位相信号が入力されるべき位相信号入力端子とが1つの論理積素子の2つの入力端子に接続され、該論理積素子の出力端子が、該一方のスイッチング素子に接続されたスイッチング出力端子に接続されている。そして、各スイッチング素子対の他方のスイッチング素子に対するスイッチング信号の位相を決定することとなる位相信号が入力されるべき位相信号入力端子が、該スイッチング素子に接続されたスイッチング出力端子に接続されている。   Furthermore, in a specific configuration, the control circuit determines a logic circuit that creates a plurality of switching signals for each of the plurality of switching elements that constitute the rectifier, and a phase of the PWM control signal and the plurality of switching signals. And a signal processing circuit that generates a plurality of phase signals to be supplied and supplies the phase signals to the logic circuit. The logic circuit includes a PWM input terminal to which the PWM control signal is to be input, a plurality of phase signal input terminals to which the plurality of phase signals are to be input, and a plurality of switching elements respectively connected to the plurality of switching elements. A switching output terminal and the same number of AND elements as the switching element pairs constituting the plurality of switching elements, and the phase of a switching signal for the PWM input terminal and the one switching element of each switching element pair A phase signal input terminal to which a phase signal to be determined is input is connected to two input terminals of one AND element, and an output terminal of the AND element is connected to the one switching element Connected to the switching output terminal. The phase signal input terminal to which the phase signal that determines the phase of the switching signal with respect to the other switching element of each switching element pair is input is connected to the switching output terminal connected to the switching element. .

上記具体的構成においては、論理回路により作成された複数のスイッチング信号をそれぞれ前記整流装置の複数のスイッチング素子に供給して各スイッチング素子をオン/オフ制御することによって、矩形波の駆動電圧を電動モータに印加して該モータを駆動する矩形波駆動を実現することが出来る。   In the above specific configuration, a plurality of switching signals created by a logic circuit are supplied to a plurality of switching elements of the rectifier, respectively, and each switching element is turned on / off to electrically drive a rectangular wave driving voltage. It is possible to realize a rectangular wave drive that is applied to a motor to drive the motor.

更に又、他の具体的構成においては、前記制御回路は、前記整流装置を構成する複数のスイッチング素子のそれぞれに対する複数のスイッチング信号を作成する論理回路と、PWM制御信号と前記複数のスイッチング信号の位相を決定することとなる複数の位相信号とを作成して前記論理回路に供給する信号処理回路とを具えている。前記論理回路は、前記PWM制御信号が入力されるべきPWM入力端子と、前記複数の位相信号がそれぞれ入力されるべき複数の位相信号入力端子と、前記複数のスイッチング素子にそれぞれ接続された複数のスイッチング出力端子と、前記複数のスイッチング素子を構成するスイッチング素子対と同数の入力端子側論理積素子と、該スイッチング素子対と同数の出力端子側論理積素子と、該スイッチング素子対と同数の否定素子とを具えており、前記PWM入力端子と、各スイッチング素子対の前記一方のスイッチング素子に対するスイッチング信号の位相を決定することとなる位相信号が入力されるべき位相信号入力端子とが1つの入力端子側論理積素子の2つの入力端子に接続され、該論理積素子の出力端子が、該一方のスイッチング素子に接続されたスイッチング出力端子に接続されると共に1つの否定素子の入力端子に接続されている。そして、該否定素子の出力端子と、各スイッチング素子対の他方のスイッチング素子に対するスイッチング信号の位相を決定することとなる位相信号が入力されるべき位相信号入力端子とが1つの出力端子側論理積素子の2つの入力端子に接続され、該論理積素子の出力端子が前記他方のスイッチング素子に接続されたスイッチング出力端子に接続されている。   Furthermore, in another specific configuration, the control circuit includes a logic circuit that generates a plurality of switching signals for each of the plurality of switching elements constituting the rectifier, a PWM control signal, and the plurality of switching signals. And a signal processing circuit for generating a plurality of phase signals for determining the phase and supplying the phase signals to the logic circuit. The logic circuit includes a PWM input terminal to which the PWM control signal is to be input, a plurality of phase signal input terminals to which the plurality of phase signals are to be input, and a plurality of switching elements respectively connected to the plurality of switching elements. A switching output terminal; the same number of input terminal side AND elements as the switching element pairs constituting the plurality of switching elements; the same number of output terminal side AND elements as the switching element pairs; and the same number of negation as the switching element pairs. The PWM input terminal and a phase signal input terminal to which a phase signal that determines the phase of the switching signal with respect to the one switching element of each pair of switching elements is input. It is connected to two input terminals of the terminal side AND element, and the output terminal of the AND element is the one of the switching elements. It is connected to an input terminal of one negative element is connected to a switching output terminal connected to the child. The output terminal of the negation element and the phase signal input terminal to which the phase signal that determines the phase of the switching signal with respect to the other switching element of each pair of switching elements is to be input into one output terminal side logical product. Connected to the two input terminals of the element, the output terminal of the AND element is connected to the switching output terminal connected to the other switching element.

上記具体的構成においては、論理回路により作成された複数のスイッチング信号をそれぞれ前記整流装置の複数のスイッチング素子に供給して各スイッチング素子をオン/オフ制御することによって、矩形波の駆動電圧を電動モータに印加して該モータを駆動する矩形波駆動を実現することが出来る。   In the above specific configuration, a plurality of switching signals created by a logic circuit are supplied to a plurality of switching elements of the rectifier, respectively, and each switching element is turned on / off to electrically drive a rectangular wave driving voltage. It is possible to realize a rectangular wave drive that is applied to a motor to drive the motor.

本発明に係る第2のモータ制御装置は、電動モータから得られる直流電圧を昇圧して該モータの電源となるバッテリーに供給する回生充電動作が可能な電圧調整回路と、電圧調整回路を制御する制御回路とを具え、前記電圧調整回路は、
電動モータの両極からバッテリーの両極へ伸びる正負一対の直列線路を互いに連結する並列線路に介在する第1スイッチング素子と、
前記一対の直列線路の内、少なくとも一方の直列線路の前記並列線路よりもバッテリー側に介在する第2スイッチング素子と、
第2スイッチング素子のソース及びドレインを互いに接続する整流素子
とを具えている。そして、前記制御回路は、第1スイッチング素子をオフに設定する期間は、第2スイッチング素子をオンに設定する。
A second motor control device according to the present invention controls a voltage adjustment circuit capable of performing a regenerative charging operation for boosting a DC voltage obtained from an electric motor and supplying the boosted voltage to a battery serving as a power source of the motor, and the voltage adjustment circuit A control circuit, the voltage adjustment circuit,
A first switching element interposed in a parallel line connecting a pair of positive and negative series lines extending from both poles of the electric motor to both poles of the battery;
A second switching element interposed on the battery side of the parallel line of at least one of the pair of series lines;
And a rectifying element that connects the source and drain of the second switching element to each other. The control circuit sets the second switching element on during the period in which the first switching element is set off.

上記本発明に係る第2のモータ制御装置の電圧調整回路においては、第1スイッチング素子がオンに設定されたときに、第1スイッチング素子を含んで電流ループ線路が形成される一方、第1スイッチング素子がオフに設定されたときには、第2スイッチング素子及びバッテリーを含んで電流ループ線路が形成される。そこで、第1スイッチング素子がオフに設定される期間は、第2スイッチング素子がオンに設定され、これによって、電流は第2スイッチング素子を通過することになる。このとき、スイッチング素子は整流素子よりも抵抗が小さいので、電流が整流素子を通過するモータ制御装置に比べてエネルギー損失は小さくなる。   In the voltage regulator circuit of the second motor control device according to the present invention, when the first switching element is set to ON, a current loop line is formed including the first switching element, while the first switching element is When the element is set off, a current loop line is formed including the second switching element and the battery. Therefore, during the period in which the first switching element is set to OFF, the second switching element is set to ON, whereby current passes through the second switching element. At this time, since the switching element has a smaller resistance than the rectifying element, the energy loss is smaller than that of the motor control device in which the current passes through the rectifying element.

本発明に係る第1及び第2のモータ制御装置によれば、エネルギー損失を減少させて回生効率を向上させることが出来る。   According to the first and second motor control devices according to the present invention, it is possible to reduce the energy loss and improve the regeneration efficiency.

以下、本発明を電動モータ付自転車に実施した形態につき、3つの実施例に基づいて具体的に説明する。
第1実施例
図1は、本実施例の電動モータ付自転車の概略構成を表わしており、自転車本体(1)には、ブラシレスモータからなる電動モータ(2)と該モータの電源となるバッテリー(3)が搭載されている。
該電動モータ付自転車は、通常のアシスト走行モードと電動モータ(2)を回生制動状態に設定する回生走行モードとの間で走行モードを切り換えることが可能であって、アシスト走行モードにおいては、自転車本体(1)のペダルを踏むことによって発生するトルクは人力トルクセンサ(11)により検出され、該検出信号はコントローラ(4)に入力される。コントローラ(4)では、入力されたトルク検出信号に応じたトルク指令が作成され、電動モータ(2)へ供給される。この結果、自転車本体(1)には、人力に加え、該人力トルク値に応じた大きさのモータ出力トルクが供給され、人力による駆動力が補助される。
一方、回生走行モードにおいては、自転車本体(1)に電動モータ(2)による回生制動力が付与されることによって自転車本体(1)が減速すると共に、電動モータ(2)から発生した電力がバッテリー(3)に供給されて該バッテリー(3)が充電される。
Hereinafter, the embodiment in which the present invention is applied to a bicycle with an electric motor will be specifically described based on three examples.
First Embodiment FIG. 1 shows a schematic configuration of a bicycle with an electric motor of this embodiment. A bicycle main body (1) includes an electric motor (2) composed of a brushless motor and a battery (a power source of the motor). 3) is installed.
The electric motor-equipped bicycle can switch a traveling mode between a normal assist traveling mode and a regenerative traveling mode in which the electric motor (2) is set to a regenerative braking state. Torque generated by depressing the pedal of the main body (1) is detected by the human power torque sensor (11), and the detection signal is input to the controller (4). In the controller (4), a torque command corresponding to the input torque detection signal is created and supplied to the electric motor (2). As a result, the bicycle main body (1) is supplied with a motor output torque having a magnitude corresponding to the human power torque value in addition to the human power, thereby assisting the driving force by the human power.
On the other hand, in the regenerative running mode, the bicycle main body (1) is decelerated by applying a regenerative braking force by the electric motor (2) to the bicycle main body (1), and the electric power generated from the electric motor (2) is supplied to the battery. The battery (3) is charged by being supplied to (3).

図2は、上記電動モータ付自転車の電気的構成を表わしている。
アシスト走行モードにおいては、バッテリー(3)からの直流電力がインバータ(42)によって交流電力に変換され、該交流電力が電動モータ(2)に供給されて、モータ(2)の駆動が行なわれる。
電動モータ(2)には3つのホール素子(図示省略)が配備されており、これら3つのホール素子から得られる3つの位置信号は回転数/回転位置検出回路(43)に供給される。回転数/回転位置検出回路(43)では、前記3つの位置信号に基づいて電動モータ(2)の回転数及び回転位置が検出され、これらの結果がマイクロコンピュータ(40)に供給される。
又、ペダルを踏むことにより発生するトルクが人力トルクセンサ(11)によって検出されると共に、電動モータ(2)の出力電流の大きさがモータ電流検出回路(44)によって検出され、これらの検出結果がマイクロコンピュータ(40)に供給される。
マイクロコンピュータ(40)では、上述の如く供給される回転数検出信号、人力トルク検出信号及びモータ電流検出信号に基づき、PWM制御信号とインバータ(42)を構成する6つのスイッチング素子S1〜S6に対するスイッチング信号の位相を決定することとなる6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3とが作成されて、論理ゲート回路(41)に供給される。論理ゲート回路(41)では、供給された信号から前記6つのスイッチング素子S1〜S6に対するスイッチング信号が作成されて、インバータ(42)に供給される。
FIG. 2 shows an electrical configuration of the electric motor-equipped bicycle.
In the assist travel mode, DC power from the battery (3) is converted into AC power by the inverter (42), and the AC power is supplied to the electric motor (2) to drive the motor (2).
The electric motor (2) is provided with three Hall elements (not shown), and three position signals obtained from these three Hall elements are supplied to the rotational speed / rotational position detection circuit (43). The rotation speed / rotation position detection circuit (43) detects the rotation speed and rotation position of the electric motor (2) based on the three position signals, and supplies these results to the microcomputer (40).
The torque generated by depressing the pedal is detected by the human-power torque sensor (11), and the magnitude of the output current of the electric motor (2) is detected by the motor current detection circuit (44). Is supplied to the microcomputer (40).
In the microcomputer (40), switching for the six switching elements S1 to S6 constituting the PWM control signal and the inverter (42) based on the rotation speed detection signal, the human power torque detection signal and the motor current detection signal supplied as described above. Six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 that determine the phase of the signal are created and supplied to the logic gate circuit (41). In the logic gate circuit (41), switching signals for the six switching elements S1 to S6 are created from the supplied signal and supplied to the inverter (42).

一方、回生走行モードにおいては、電動モータ(2)から発生した交流電圧はインバータ(42)に供給されて直流電圧に変換されると共に昇圧され、これによって得られる電圧がバッテリー(3)に供給されて、バッテリー(3)の充電が行なわれる。
バッテリー(3)に流れ込む電流の大きさが回生電流検出回路(45)によって検出され、この結果がマイクロコンピュータ(40)に供給されると共に、回転数/回転位置検出回路(43)の検出結果がマイクロコンピュータ(40)に供給される。
マイクロコンピュータ(40)では、上述の如く供給される回生電流検出信号、回転数検出信号及び回転位置検出信号に基づきPWM制御信号と6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3とが作成されて、論理ゲート回路(41)に供給される。論理ゲート回路(41)では、供給された信号に基づきインバータ(42)を構成する6つのスイッチング素子S1〜S6に対するスイッチング信号が作成されて、インバータ(42)に供給される。
On the other hand, in the regenerative travel mode, the AC voltage generated from the electric motor (2) is supplied to the inverter (42), converted into a DC voltage and boosted, and the resulting voltage is supplied to the battery (3). Thus, the battery (3) is charged.
The magnitude of the current flowing into the battery (3) is detected by the regenerative current detection circuit (45), and this result is supplied to the microcomputer (40) and the detection result of the rotation speed / rotation position detection circuit (43) is Supplied to the microcomputer (40).
In the microcomputer (40), a PWM control signal and six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 are created based on the regenerative current detection signal, the rotation speed detection signal and the rotation position detection signal supplied as described above. It is supplied to the logic gate circuit (41). In the logic gate circuit (41), switching signals for the six switching elements S1 to S6 constituting the inverter (42) are created based on the supplied signal and supplied to the inverter (42).

又、マイクロコンピュータ(40)には、ブレーキレバー(12)が接続されると共に入出力装置(13)が接続されている。入出力装置(13)は、種々の操作スイッチ(図示省略)やバッテリー(3)の残量を表示するための表示部(図示省略)を具えている。   The microcomputer (40) is connected with a brake lever (12) and an input / output device (13). The input / output device (13) includes various operation switches (not shown) and a display unit (not shown) for displaying the remaining amount of the battery (3).

上記インバータ(42)は、図24に示す従来のインバータ(62)と全く同一の構成を有しており、MOSFETからなる6つのスイッチング素子S1〜S6、6つのダイオードD1〜D6及び1つのコンデンサCを具えている。6つのスイッチング素子S1〜S6には、上記論理ゲート回路(41)からのスイッチング信号が供給されて、各スイッチング素子がオン/オフ制御される。   The inverter (42) has the same configuration as the conventional inverter (62) shown in FIG. 24, and includes six switching elements S1 to S6, six diodes D1 to D6, and one capacitor C. It has. The six switching elements S1 to S6 are supplied with a switching signal from the logic gate circuit (41), and each switching element is on / off controlled.

上記論理ゲート回路(41)は、図3に示す如く、マイクロコンピュータ(40)によって作成される前記PWM制御信号が入力されるべきPWM入力端子(411)と、前記6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3がそれぞれ入力されるべき6つの位相信号入力端子(412a)〜(412f)と、上記インバータ(42)のスイッチング素子S1〜S6にそれぞれ接続された6つのスイッチング出力端子(413a)〜(413f)と、3つのAND素子(414a)〜(414c)とを具えている。以下、スイッチング素子S1、S3及びS5のそれぞれに対するスイッチング信号の位相を決定することとなる3つの位相信号をそれぞれ、第1ハイサイド位相信号H1、第2ハイサイド位相信号H2及び第3ハイサイド位相信号H3といい、スイッチング素子S2、S4及びS6のそれぞれに対するスイッチング信号の位相を決定することとなる3つの位相信号をそれぞれ、第1ローサイド位相信号L1、第2ローサイド位相信号L2及び第3ローサイド位相信号L3という。   As shown in FIG. 3, the logic gate circuit (41) includes a PWM input terminal (411) to which the PWM control signal generated by the microcomputer (40) is input, the six phase signals H1 to H3, Six phase signal input terminals (412a) to (412f) to which L1 to L3 are to be respectively input and six switching output terminals (413a) to (413a) to (412) connected to the switching elements S1 to S6 of the inverter (42), respectively. 413f) and three AND elements (414a) to (414c). Hereinafter, the three phase signals that determine the phase of the switching signal for each of the switching elements S1, S3, and S5 are referred to as a first high-side phase signal H1, a second high-side phase signal H2, and a third high-side phase, respectively. The three phase signals referred to as signal H3, which determine the phase of the switching signal for each of the switching elements S2, S4 and S6, are the first low side phase signal L1, the second low side phase signal L2, and the third low side phase, respectively. This is referred to as signal L3.

PWM入力端子(411)及び第1ハイサイド位相信号H1が入力されるべき位相信号入力端子(412a)は、第1AND素子(414a)の2つの入力端子に接続され、該AND素子(414a)の出力端子は、スイッチング素子S1に接続されたスイッチング出力端子(413a)に接続されている。第1ローサイド位相信号L1が入力されるべき位相信号入力端子(412b)は、スイッチング素子S2に接続されたスイッチング出力端子(413b)に接続されている。
又、前記PWM入力端子(411)及び第2ハイサイド位相信号H2が入力されるべき位相信号入力端子(412c)は、第2AND素子(414b)の2つの入力端子に接続され、該AND素子(414b)の出力端子は、スイッチング素子S3に接続されたスイッチング出力端子(413c)に接続されている。第2ローサイド位相信号L2が入力されるべき位相信号入力端子(412d)は、スイッチング素子S4に接続されたスイッチング出力端子(413d)に接続されている。
更に、前記PWM入力端子(411)及び第3ハイサイド位相信号H3が入力されるべき位相信号入力端子(412e)は、第3AND素子(414c)の2つの入力端子に接続され、該AND素子(414c)の出力端子は、スイッチング素子S5に接続されたスイッチング出力端子(413e)に接続されている。第3ローサイド位相信号L3が入力されるべき位相信号入力端子(412f)は、スイッチング素子S6に接続されたスイッチング出力端子(413f)に接続されている。
The PWM input terminal (411) and the phase signal input terminal (412a) to which the first high-side phase signal H1 is to be input are connected to the two input terminals of the first AND element (414a), and the AND element (414a) The output terminal is connected to a switching output terminal (413a) connected to the switching element S1. The phase signal input terminal (412b) to which the first low-side phase signal L1 is input is connected to a switching output terminal (413b) connected to the switching element S2.
The PWM input terminal (411) and the phase signal input terminal (412c) to which the second high-side phase signal H2 is to be input are connected to two input terminals of the second AND element (414b), and the AND element ( The output terminal of 414b) is connected to the switching output terminal (413c) connected to the switching element S3. The phase signal input terminal (412d) to which the second low-side phase signal L2 is input is connected to a switching output terminal (413d) connected to the switching element S4.
Further, the PWM input terminal (411) and the phase signal input terminal (412e) to which the third high-side phase signal H3 is to be inputted are connected to two input terminals of the third AND element (414c), and the AND element ( The output terminal of 414c) is connected to the switching output terminal (413e) connected to the switching element S5. The phase signal input terminal (412f) to which the third low-side phase signal L3 is to be input is connected to the switching output terminal (413f) connected to the switching element S6.

アシスト走行モードにおいては、マイクロコンピュータ(40)によって、図4(b)の如く変化するPWM制御信号及び6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3が作成される。PWM制御信号は、ハイとローに切り替わる矩形波である。第1〜第3ハイサイド位相信号H1〜H3はそれぞれ、360度を1周期として120度の期間だけハイとなる矩形波であって、これら3つのハイサイド位相信号は互いに120度の位相差を有している。第1〜第3ローサイド位相信号L1〜L3もそれぞれ、360度を1周期として120度の期間だけハイとなる矩形波であって、これら3つのローサイド位相信号は互いに120度の位相差を有しており、第1ハイサイド位相信号H1と第1ローサイド位相信号L1、第2ハイサイド位相信号H2と第2ローサイド位相信号L2、第3ハイサイド位相信号H3と第3ローサイド位相信号L3の両信号は、互いに180度の位相差を有している。   In the assist travel mode, the microcomputer 40 generates a PWM control signal and six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 that change as shown in FIG. 4B. The PWM control signal is a rectangular wave that switches between high and low. Each of the first to third high-side phase signals H1 to H3 is a rectangular wave that is high only for a period of 120 degrees with 360 degrees as one cycle, and these three high-side phase signals have a phase difference of 120 degrees with respect to each other. Have. Each of the first to third low-side phase signals L1 to L3 is also a rectangular wave that is high only for a period of 120 degrees with 360 degrees as one cycle, and these three low-side phase signals have a phase difference of 120 degrees from each other. Both the first high-side phase signal H1 and the first low-side phase signal L1, the second high-side phase signal H2 and the second low-side phase signal L2, and the third high-side phase signal H3 and the third low-side phase signal L3. Have a phase difference of 180 degrees from each other.

上述のPWM制御信号及び6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3が論理ゲート回路(41)に入力され、論理ゲート回路(41)では、同図(c)の如く変化する6つのスイッチング信号が作成される。スイッチング素子S1、S3及びS5のそれぞれに対するスイッチング信号は、360度を1周期として、120度の期間(以下、PWM期間という)だけPWM制御信号に応じてハイとローに切り替わる一方、残りの240度の期間はローとなる矩形波であって、これら3つのスイッチング信号は、互いに120度の位相差を有している。これに対し、スイッチング素子S2、S4及びS6のそれぞれに対するスイッチング信号は、360度を1周期として120度の期間だけハイとなる矩形波であって、これら3つのスイッチング信号は互いに120度の位相差を有している。そして、スイッチング素子S1に対するスイッチング信号のPWM期間とスイッチング素子S2に対するスイッチング信号のハイ期間、スイッチング素子S3に対するスイッチング信号のPWM期間とスイッチング素子S4に対するスイッチング信号のハイ期間、スイッチング素子S5に対するスイッチング信号のPWM期間とスイッチング素子S6に対するスイッチング信号のハイ期間は、互いに180度だけずれている。   The PWM control signal and the six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 are input to the logic gate circuit (41). In the logic gate circuit (41), six switching signals changing as shown in FIG. Created. The switching signal for each of the switching elements S1, S3, and S5 is switched to high and low according to the PWM control signal for a period of 120 degrees (hereinafter referred to as PWM period) with 360 degrees as one cycle, while the remaining 240 degrees This period is a rectangular wave that is low, and these three switching signals have a phase difference of 120 degrees from each other. In contrast, the switching signal for each of the switching elements S2, S4, and S6 is a rectangular wave that is high only for a period of 120 degrees with 360 degrees as one cycle, and these three switching signals have a phase difference of 120 degrees with respect to each other. have. Then, the PWM period of the switching signal for the switching element S1, the high period of the switching signal for the switching element S2, the PWM period of the switching signal for the switching element S3, the high period of the switching signal for the switching element S4, and the PWM of the switching signal for the switching element S5. The period and the high period of the switching signal for the switching element S6 are shifted from each other by 180 degrees.

上述の6つのスイッチング信号はそれぞれ、スイッチング素子S1〜S6に供給されて、各スイッチング素子がオン/オフ制御される。これによって、同図(a)に示す如く変化する駆動電圧が、電動モータ(2)の3相巻線に印加されることになる。各電圧波形は、360度を1周期として、正電圧が印加される120度の通電期間と負電圧が印加される120度の通電期間とを有する矩形波であって、3つの電圧波形は互いに120度の位相差を有している。
アシスト走行モードにおいては、上述の如く120度の通電期間を有する矩形波の駆動電圧をモータに印加することによりモータを駆動する120度矩形波駆動方式によって、電動モータ(2)が駆動されることになる。
The above six switching signals are supplied to the switching elements S1 to S6, respectively, and each switching element is on / off controlled. As a result, a driving voltage that changes as shown in FIG. 4A is applied to the three-phase winding of the electric motor (2). Each voltage waveform is a rectangular wave having a 120-degree energization period in which a positive voltage is applied and a 120-degree energization period in which a negative voltage is applied, with 360 degrees as one cycle. It has a phase difference of 120 degrees.
In the assist travel mode, as described above, the electric motor (2) is driven by the 120-degree rectangular wave driving method in which the motor is driven by applying the rectangular-wave driving voltage having a 120-degree energization period to the motor. become.

一方、回生走行モードにおいては、図5(a)に示す如く変化する電圧が電動モータ(2)の3相巻線に誘起される。各電圧波形は、360度を1周期として正弦波状に変化し、3つの電圧波形は互いに120度の位相差を有している。
上記マイクロコンピュータ(40)は、インバータ(42)を構成する6つのスイッチング素子の内、3つのスイッチング素子S1、S3及びS5を順次PWM制御することによって該インバータ(42)の回生充電動作を制御するものであり、該マイクロコンピュータ(40)によって、同図(b)の如く変化するPWM制御信号及び6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3が作成される。PWM制御信号は、ハイとローに切り替わる矩形波である。第1〜第3ハイサイド位相信号H1〜H3はそれぞれ、180度を1周期として120度の期間だけハイとなる矩形波であって、これら3つのハイサイド位相信号は互いに120度の位相差を有している。第1〜第3ローサイド位相信号L1〜L3は常にローとなっている。
On the other hand, in the regenerative travel mode, a voltage that changes as shown in FIG. 5A is induced in the three-phase winding of the electric motor (2). Each voltage waveform changes in a sine wave shape with 360 degrees as one cycle, and the three voltage waveforms have a phase difference of 120 degrees from each other.
The microcomputer (40) controls the regenerative charging operation of the inverter (42) by sequentially PWM controlling the three switching elements S1, S3 and S5 among the six switching elements constituting the inverter (42). The microcomputer 40 generates PWM control signals and six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 that change as shown in FIG. The PWM control signal is a rectangular wave that switches between high and low. Each of the first to third high-side phase signals H1 to H3 is a rectangular wave that is high only for a period of 120 degrees with 180 degrees as one cycle, and these three high-side phase signals have a phase difference of 120 degrees with respect to each other. Have. The first to third low-side phase signals L1 to L3 are always low.

上述のPWM制御信号及び6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3が論理ゲート回路(41)に入力され、論理ゲート回路(41)では、同図(c)の如く変化する6つのスイッチング信号が作成される。スイッチング素子S1、S3及びS5のそれぞれに対するスイッチング信号は、180度を1周期として、120度の期間だけPWM制御信号に応じてハイとローに切り替わる一方、残りの60度の期間はローとなる矩形波であって、これら3つのスイッチング信号は互いに120度の位相差を有している。これに対し、スイッチング素子S2、S4及びS6に対するスイッチング信号は、常にローとなっている。   The PWM control signal and the six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 are input to the logic gate circuit (41). In the logic gate circuit (41), six switching signals changing as shown in FIG. Created. The switching signal for each of the switching elements S1, S3, and S5 is a rectangle that switches to high and low according to the PWM control signal for a period of 120 degrees, with 180 degrees as one cycle, and low for the remaining 60 degrees. These three switching signals have a phase difference of 120 degrees from each other. On the other hand, the switching signals for the switching elements S2, S4 and S6 are always low.

期間T1
U相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い期間T1には、図6に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S1がPWM制御される。この期間T1においては、図5(c)に示す如く、スイッチング素子S1に対するスイッチング信号と同じ信号がスイッチング素子S3に供給されて、該スイッチング素子S3は、スイッチング素子S1がオンのときはオン、スイッチング素子S1がオフのときはオフに設定される。又、スイッチング素子S2は、常にオフに設定される。
従って、スイッチング素子S1がオンのときには、W相巻線とU相巻線との間の電位差Ewuにより、図6に実線で示す如くW相巻線、スイッチング素子S3、スイッチング素子S1及びU相巻線に電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S3の抵抗はダイオードD3よりも小さいので、電流がダイオードD3を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S1がオフのときには、図中に破線で示す如くW相巻線、ダイオードD3、バッテリー(3)、ダイオードD2及びU相巻線に電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。
Period T1
In the period T1 in which the U-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 6 is formed, and the switching element S1 is PWM-controlled. In this period T1, as shown in FIG. 5C, the same signal as the switching signal for the switching element S1 is supplied to the switching element S3. The switching element S3 is turned on when the switching element S1 is turned on. When the element S1 is off, it is set to off. The switching element S2 is always set to off.
Therefore, when the switching element S1 is ON, the potential difference Ewu between the W-phase winding and the U-phase winding causes the W-phase winding, the switching element S3, the switching element S1, and the U-phase winding as shown by the solid line in FIG. Current flows through the wire and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S3 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D3, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D3.
On the other hand, when the switching element S1 is OFF, current flows through the W-phase winding, the diode D3, the battery (3), the diode D2, and the U-phase winding, as indicated by the broken lines in the figure, and is stored in both windings. Energy is supplied to the battery (3).

期間T2
U相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間T2には、図7に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S1がPWM制御される。この期間T2においては、図5(c)に示す如く、スイッチング素子S1に対するスイッチング信号と同じ信号がスイッチング素子S5に供給されて、該スイッチング素子S5は、スイッチング素子S1がオンのときはオン、スイッチング素子S1がオフのときはオフに設定される。又、スイッチング素子S2は、常にオフに設定される。
従って、スイッチング素子S1がオンのときには、V相巻線とU相巻線との間の電位差Evuにより、図7に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S5の抵抗はダイオードD5よりも小さいので、電流がダイオードD5を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S1がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。
Period T2
During the period T2 in which the U-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 7 is formed, and the switching element S1 is PWM-controlled. In this period T2, as shown in FIG. 5C, the same signal as the switching signal for the switching element S1 is supplied to the switching element S5. The switching element S5 is turned on when the switching element S1 is turned on. When the element S1 is off, it is set to off. The switching element S2 is always set to off.
Therefore, when the switching element S1 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 7 due to the potential difference Evu between the V-phase winding and the U-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S5 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D5, the energy loss is smaller than that of the conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D5.
On the other hand, when the switching element S1 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3).

期間T3
W相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間T3には、図8に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S3がPWM制御される。この期間T3においては、図5(c)に示す如く、スイッチング素子S3に対するスイッチング信号と同じ信号がスイッチング素子S5に供給されて、該スイッチング素子S5は、スイッチング素子S3がオンのときはオン、スイッチング素子S3がオフのときはオフに設定される。又、スイッチング素子S4は、常にオフに設定される。
従って、スイッチング素子S3がオンのときには、V相巻線とW相巻線との間の電位差Evwにより、図8に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S5の抵抗はダイオードD5よりも小さいので、電流がダイオードD5を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S3がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。
Period T3
In the period T3 in which the W-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 8 is formed, and the switching element S3 is PWM-controlled. In this period T3, as shown in FIG. 5C, the same signal as the switching signal for the switching element S3 is supplied to the switching element S5. The switching element S5 is turned on when the switching element S3 is turned on. When the element S3 is off, it is set to off. The switching element S4 is always set to off.
Therefore, when the switching element S3 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 8 due to the potential difference Evw between the V-phase winding and the W-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S5 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D5, the energy loss is smaller than that of the conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D5.
On the other hand, when the switching element S3 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3).

期間T4
W相電圧が最も低く、且つU相電圧が最も高い期間Tには、図9に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S3がPWM制御される。この期間Tにおいては、図5(c)に示す如く、スイッチング素子S3に対するスイッチング信号と同じ信号がスイッチング素子S1に供給されて、該スイッチング素子S1は、スイッチング素子S3がオンのときはオン、スイッチング素子S3がオフのときはオフに設定される。又、スイッチング素子S4は、常にオフに設定される。
従って、スイッチング素子S3がオンのときには、U相巻線とW相巻線との間の電位差Euwにより、図9に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S1の抵抗はダイオードD1よりも小さいので、電流がダイオードD1を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S3がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。
Period T4
W-phase voltage is the lowest, and the U-phase voltage is the highest period T 4, the step-up chopper circuit shown in FIG. 9 is formed, the switching element S3 is PWM controlled. In this period T 4, as shown in FIG. 5 (c), the same signal as the switching signal to the switching element S3 is supplied to the switching element S1, the switching element S1 is turned on when the switching element S3 is turned on, When the switching element S3 is off, it is set to off. The switching element S4 is always set to off.
Therefore, when the switching element S3 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 9 due to the potential difference Euw between the U-phase winding and the W-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S1 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D1, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D1.
On the other hand, when the switching element S3 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3).

期間T5
V相電圧が最も低く、且つU相電圧が最も高い期間T5には、図10に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S5がPWM制御される。この期間T5においては、図5(c)に示す如く、スイッチング素子S5に対するスイッチング信号と同じ信号がスイッチング素子S1に供給されて、該スイッチング素子S1は、スイッチング素子S5がオンのときはオン、スイッチング素子S5がオフのときはオフに設定される。又、スイッチング素子S6は、常にオフに設定される。
従って、スイッチング素子S5がオンのときには、U相巻線とV相巻線との間の電位差Euvにより、図10に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S1の抵抗はダイオードD1よりも小さいので、電流がダイオードD1を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S5がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。
Period T5
In the period T5 in which the V-phase voltage is the lowest and the U-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 10 is formed, and the switching element S5 is PWM-controlled. In this period T5, as shown in FIG. 5C, the same signal as the switching signal for the switching element S5 is supplied to the switching element S1, and the switching element S1 is turned on when the switching element S5 is turned on. When the element S5 is off, it is set to off. The switching element S6 is always set to off.
Therefore, when the switching element S5 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 10 due to the potential difference Euv between the U-phase winding and the V-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S1 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D1, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D1.
On the other hand, when the switching element S5 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3).

期間T6
V相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い期間T6には、図11に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S5がPWM制御される。この期間T6においては、図5(c)に示す如く、スイッチング素子S5に対するスイッチング信号と同じ信号がスイッチング素子S3に供給されて、該スイッチング素子S3は、スイッチング素子S5がオンのときはオン、スイッチング素子S5がオフのときはオフに設定される。又、スイッチング素子S6は、常にオフに設定される。
従って、スイッチング素子S5がオンのときには、W相巻線とV相巻線との間の電位差Ewvにより、図11に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S3の抵抗はダイオードD3よりも小さいので、電流がダイオードD3を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S5がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。
回生走行モードにおいては、上述の期間T1〜T6が繰り返されることによって、バッテリー(3)が充電される。
Period T6
In the period T6 in which the V-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 11 is formed, and the switching element S5 is PWM-controlled. In this period T6, as shown in FIG. 5C, the same signal as the switching signal for the switching element S5 is supplied to the switching element S3, and the switching element S3 is turned on when the switching element S5 is turned on. When the element S5 is off, it is set to off. The switching element S6 is always set to off.
Therefore, when the switching element S5 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 11 due to the potential difference Ewv between the W-phase winding and the V-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S3 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D3, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D3.
On the other hand, when the switching element S5 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3).
In the regenerative travel mode, the battery (3) is charged by repeating the above-described periods T1 to T6.

本実施例の電動モータ付自転車においては、上述の如くスイッチング素子S1、S3及びS5がPWM制御によりオンに設定されたときにエネルギー損失が減少するので、従来の電動モータ付自転車よりも高い回生効率が得られる。   In the bicycle with an electric motor of this embodiment, energy loss is reduced when the switching elements S1, S3, and S5 are turned on by PWM control as described above, so that the regeneration efficiency is higher than that of a conventional bicycle with an electric motor. Is obtained.

第2実施例
本実施例の電動モータ付自転車の構成及び動作は、マイクロコンピュータ及び論理ゲート回路を除いて、図2に示す第1実施例の電動モータ付自転車と同一である。
図12は、本実施例の論理ゲート回路(46)の構成を表わしており、該論理ゲート回路(46)は、マイクロコンピュータによって作成されるPWM制御信号が入力されるべきPWM入力端子(461)と、6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3がそれぞれ入力されるべき6つの位相信号入力端子(462a)〜(462f)と、インバータ(42)のスイッチング素子S1〜S6にそれぞれ接続された6つのスイッチング出力端子(463a)〜(463f)と、3つの入力端子側AND素子(464a)〜(464c)と、3つの出力端子側AND素子(466a)〜(466c)と、3つのNOT素子(465a)〜(465c)とを具えている。
Second Embodiment The configuration and operation of the electric motor-equipped bicycle of the present embodiment are the same as those of the electric motor-equipped bicycle of the first embodiment shown in FIG. 2, except for the microcomputer and the logic gate circuit.
FIG. 12 shows the configuration of the logic gate circuit (46) of this embodiment. The logic gate circuit (46) has a PWM input terminal (461) to which a PWM control signal created by a microcomputer is to be input. 6 phase signals H1 to H3 and 6 phase signal input terminals (462a) to (462f) to which the phase signals H1 to H3 and L1 to L3 are respectively input, and 6 connected to the switching elements S1 to S6 of the inverter (42), respectively. Switching output terminals (463a) to (463f), three input terminal side AND elements (464a) to (464c), three output terminal side AND elements (466a) to (466c), and three NOT elements ( 465a) to (465c).

PWM入力端子(461)及び第1ハイサイド位相信号H1が入力されるべき位相信号入力端子(462a)は、第1入力端子側AND素子(464a)の2つの入力端子に接続され、該AND素子(464a)の出力端子は、スイッチング素子S1に接続されたスイッチング出力端子(463a)に接続されると共に第1NOT素子(465a)の入力端子に接続されている。第1NOT素子(465a)の出力端子及び第1ローサイド位相信号L1が入力されるべき位相信号入力端子(462b)は、第1出力端子側AND素子(466a)の2つの入力端子に接続され、該AND素子(466a)の出力端子は、スイッチング素子S2に接続されたスイッチング出力端子(463b)に接続されている。   The PWM input terminal (461) and the phase signal input terminal (462a) to which the first high-side phase signal H1 is input are connected to two input terminals of the first input terminal side AND element (464a), and the AND element The output terminal of (464a) is connected to the switching output terminal (463a) connected to the switching element S1 and to the input terminal of the first NOT element (465a). The output terminal of the first NOT element (465a) and the phase signal input terminal (462b) to which the first low-side phase signal L1 is to be input are connected to the two input terminals of the first output terminal side AND element (466a). The output terminal of the AND element (466a) is connected to the switching output terminal (463b) connected to the switching element S2.

又、前記PWM入力端子(461)及び第2ハイサイド位相信号H2が入力されるべき位相信号入力端子(462c)は、第2入力端子側AND素子(464b)の2つの入力端子に接続され、該AND素子(464b)の出力端子は、スイッチング素子S3に接続されたスイッチング出力端子(463c)に接続されると共に第2NOT素子(465b)の入力端子に接続されている。第2NOT素子(465b)の出力端子及び第2ローサイド位相信号L2が入力されるべき位相信号入力端子(462d)は、第2出力端子側AND素子(466b)の2つの入力端子に接続され、該AND素子(466b)の出力端子は、スイッチング素子S4に接続されたスイッチング出力端子(463d)に接続されている。   The PWM input terminal (461) and the phase signal input terminal (462c) to which the second high side phase signal H2 is to be input are connected to two input terminals of the second input terminal side AND element (464b), The output terminal of the AND element (464b) is connected to the switching output terminal (463c) connected to the switching element S3 and to the input terminal of the second NOT element (465b). The output terminal of the second NOT element (465b) and the phase signal input terminal (462d) to which the second low-side phase signal L2 is input are connected to two input terminals of the second output terminal side AND element (466b), The output terminal of the AND element (466b) is connected to the switching output terminal (463d) connected to the switching element S4.

更に、前記PWM入力端子(461)及び第3ハイサイド位相信号H3が入力されるべき位相信号入力端子(462e)は、第3入力端子側AND素子(464c)の2つの入力端子に接続され、該AND素子(464c)の出力端子は、スイッチング素子S5に接続されたスイッチング出力端子(463e)に接続されると共に第3NOT素子(465c)の入力端子に接続されている。第3NOT素子(465c)の出力端子及び第3ローサイド位相信号L3が入力されるべき位相信号入力端子(462f)は、第3出力端子側AND素子(466c)の2つの入力端子に接続され、該AND素子(466c)の出力端子は、スイッチング素子S6に接続されたスイッチング出力端子(463f)に接続されている。   Furthermore, the PWM input terminal (461) and the phase signal input terminal (462e) to which the third high-side phase signal H3 is input are connected to two input terminals of the third input terminal side AND element (464c), The output terminal of the AND element (464c) is connected to the switching output terminal (463e) connected to the switching element S5 and to the input terminal of the third NOT element (465c). The output terminal of the third NOT element (465c) and the phase signal input terminal (462f) to which the third low-side phase signal L3 is input are connected to two input terminals of the third output terminal side AND element (466c), The output terminal of the AND element (466c) is connected to the switching output terminal (463f) connected to the switching element S6.

アシスト走行モードにおいては、マイクロコンピュータによって、図13(b)の如く、第1実施例と同じPWM制御信号及び6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3が作成されて論理ゲート回路(46)に入力され、論理ゲート回路(46)では、同図(c)の如く、第1実施例と同じ6つのスイッチング信号が作成されることになる。それらのスイッチング信号はそれぞれスイッチング素子S1〜S6に供給されて、各スイッチング素子がオン/オフ制御される。これによって、同図(a)に示す如く、第1実施例と同じ矩形波の駆動電圧が、電動モータ(2)の3相巻線に印加されることになる。
アシスト走行モードにおいては、120度の通電期間を有する矩形波の駆動電圧をモータに印加することによりモータを駆動する120度矩形波駆動方式によって、電動モータ(2)が駆動されることになる。
In the assist travel mode, as shown in FIG. 13B, the microcomputer generates the same PWM control signal and six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 as those in the first embodiment and supplies them to the logic gate circuit (46). In the logic gate circuit (46), the same six switching signals as in the first embodiment are generated as shown in FIG. These switching signals are supplied to the switching elements S1 to S6, respectively, and each switching element is on / off controlled. As a result, the same rectangular wave driving voltage as in the first embodiment is applied to the three-phase winding of the electric motor (2) as shown in FIG.
In the assist travel mode, the electric motor (2) is driven by a 120-degree rectangular wave driving method in which the motor is driven by applying a rectangular-wave drive voltage having a 120-degree energization period to the motor.

一方、回生走行モードにおいては、図14(a)に示す如く変化する電圧が電動モータ(2)の3相巻線に誘起される。各電圧波形は、360度を1周期として正弦波状に変化し、3つの電圧波形は互いに120度の位相差を有している。
本実施例のマイクロコンピュータは、インバータ(42)を構成する6つのスイッチング素子の内、3つのスイッチング素子S1、S3及びS5を順次PWM制御することによって該インバータ(42)の回生充電動作を制御するものであり、該マイクロコンピュータによって、同図(b)の如く変化するPWM制御信号及び6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3が作成される。PWM制御信号は、ハイとローに切り替わる矩形波である。第1〜第3ハイサイド位相信号H1〜H3はそれぞれ、360度を1周期として120度の期間だけハイとなる矩形波であって、これら3つのハイサイド位相信号は互いに120度の位相差を有している。第1〜第3ローサイド位相信号L1〜L3はそれぞれ、180度を1周期として120度の期間だけハイとなる矩形波であって、これら3つのローサイド位相信号は互いに120度の位相差を有しており、第1ハイサイド位相信号H1のハイ期間と第1ローサイド位相信号L1のハイ期間、第2ハイサイド位相信号H2のハイ期間と第2ローサイド位相信号L2のハイ期間、第3ハイサイド位相信号H3のハイ期間と第3ローサイド位相信号L3のハイ期間は互いに重なっている。
On the other hand, in the regenerative travel mode, a voltage that changes as shown in FIG. 14A is induced in the three-phase winding of the electric motor (2). Each voltage waveform changes in a sine wave shape with 360 degrees as one cycle, and the three voltage waveforms have a phase difference of 120 degrees from each other.
The microcomputer of the present embodiment controls the regenerative charging operation of the inverter (42) by sequentially PWM controlling three switching elements S1, S3 and S5 among the six switching elements constituting the inverter (42). The microcomputer generates PWM control signals and six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 that change as shown in FIG. The PWM control signal is a rectangular wave that switches between high and low. Each of the first to third high-side phase signals H1 to H3 is a rectangular wave that is high only for a period of 120 degrees with 360 degrees as one cycle, and these three high-side phase signals have a phase difference of 120 degrees with respect to each other. Have. Each of the first to third low-side phase signals L1 to L3 is a rectangular wave that is high only for a period of 120 degrees with 180 degrees as one cycle, and these three low-side phase signals have a phase difference of 120 degrees from each other. The high period of the first high side phase signal H1 and the high period of the first low side phase signal L1, the high period of the second high side phase signal H2, the high period of the second low side phase signal L2, and the third high side phase The high period of the signal H3 and the high period of the third low-side phase signal L3 overlap each other.

上述のPWM制御信号及び6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3が論理ゲート回路(46)に入力され、論理ゲート回路(46)では、同図(c)の如く変化する6つのスイッチング信号が作成される。スイッチング素子S1、S3及びS5のそれぞれに対するスイッチング信号は、360度を1周期として、120度の期間だけPWM制御信号に応じてハイとローに切り替わる一方、残りの240度の期間はローとなる矩形波であって、これら3つのスイッチング信号は互いに120度の位相差を有している。これに対し、スイッチング素子S2、S4及びS6のそれぞれに対するスイッチング信号は、スイッチング素子S1、S3及びS5がPWM制御信号に応じて変化する前記120度の期間はこれらのスイッチング素子に対するスイッチング信号を反転させたものであって、その後の60度の期間、120度の期間及び60度の期間は、ロー、ハイ、ローと切り替わる矩形波である。   The PWM control signal and the six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 are input to the logic gate circuit (46). In the logic gate circuit (46), six switching signals changing as shown in FIG. Created. The switching signal for each of the switching elements S1, S3, and S5 is a rectangle in which 360 degrees is one cycle and is switched between high and low according to the PWM control signal for a period of 120 degrees, while it is low for the remaining 240 degrees. These three switching signals have a phase difference of 120 degrees from each other. On the other hand, the switching signals for the switching elements S2, S4 and S6 respectively invert the switching signals for these switching elements during the 120 degree period when the switching elements S1, S3 and S5 change according to the PWM control signal. The subsequent 60-degree period, 120-degree period, and 60-degree period are rectangular waves that switch between low, high, and low.

期間T1
U相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い期間T1には、図15に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S4がPWM制御される。この期間T1においては、図14(c)に示す如く、スイッチング素子S4に対するスイッチング信号を反転させた信号がスイッチング素子S3に供給されて、該スイッチング素子S3は、スイッチング素子S4がオンのときはオフ、スイッチング素子S3がオフのときはオンに設定される。又、スイッチング素子S2は、常にオンに設定される。
従って、スイッチング素子S4がオンのときには、W相巻線とU相巻線との間の電位差Ewuにより、図15に実線で示す如くW相巻線、スイッチング素子S4、スイッチング素子S2及びU相巻線に電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S2の抵抗はダイオードD2よりも小さいので、電流がダイオードD2を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S4がオフのときには、図中に破線で示す如くW相巻線、スイッチング素子S3、バッテリー(3)、スイッチング素子S2及びU相巻線に電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S3及びS2の抵抗はダイオードD3及びD2よりも小さいので、電流がダイオードD3及びD2を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
Period T1
In the period T1 in which the U-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 15 is formed, and the switching element S4 is PWM-controlled. In this period T1, as shown in FIG. 14C, a signal obtained by inverting the switching signal for the switching element S4 is supplied to the switching element S3, and the switching element S3 is turned off when the switching element S4 is on. When the switching element S3 is off, it is set to on. The switching element S2 is always set to on.
Therefore, when the switching element S4 is ON, the potential difference Ewu between the W-phase winding and the U-phase winding causes the W-phase winding, the switching element S4, the switching element S2, and the U-phase winding as shown by the solid line in FIG. Current flows through the wire and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S2 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D2, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D2.
On the other hand, when the switching element S4 is off, current flows through the W-phase winding, the switching element S3, the battery (3), the switching element S2 and the U-phase winding as indicated by broken lines in the figure, and is stored in both windings. The supplied energy is supplied to the battery (3). At this time, since the resistances of the switching elements S3 and S2 interposed in the current loop line are smaller than those of the diodes D3 and D2, the energy loss is small compared to the conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diodes D3 and D2. Become.

期間T2
U相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間T2には、図16に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S6がPWM制御される。この期間T2においては、図14(c)に示す如く、スイッチング素子S6に対するスイッチング信号を反転させた信号がスイッチング素子S5に供給されて、該スイッチング素子S5は、スイッチング素子S6がオンのときはオフ、スイッチング素子S6がオフのときはオンに設定される。又、スイッチング素子S2は、常にオンに設定される。
従って、スイッチング素子S6がオンのときには、V相巻線とU相巻線との間の電位差Evuにより、図16に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S2の抵抗はダイオードD2よりも小さいので、電流がダイオードD2を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S6がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S5及びS2の抵抗はダイオードD5及びD2よりも小さいので、電流がダイオードD5及びD2を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
Period T2
In the period T2 in which the U-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 16 is formed, and the switching element S6 is PWM-controlled. In this period T2, as shown in FIG. 14C, a signal obtained by inverting the switching signal for the switching element S6 is supplied to the switching element S5, and the switching element S5 is turned off when the switching element S6 is on. When the switching element S6 is off, it is set to on. The switching element S2 is always set to on.
Therefore, when the switching element S6 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 16 due to the potential difference Evu between the V-phase winding and the U-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S2 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D2, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D2.
On the other hand, when the switching element S6 is off, a current flows as shown by a broken line in the drawing, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3). At this time, since the resistances of the switching elements S5 and S2 interposed in the current loop line are smaller than those of the diodes D5 and D2, energy loss is small as compared with the conventional electric motor-equipped bicycle in which the current passes through the diodes D5 and D2. Become.

期間T3
W相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間T3には、図17に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S6がPWM制御される。この期間T3においては、図14(c)に示す如く、スイッチング素子S6に対するスイッチング信号を反転させた信号がスイッチング素子S5に供給されて、該スイッチング素子S5は、スイッチング素子S6がオンのときはオフ、スイッチング素子S6がオフのときはオンに設定される。又、スイッチング素子S4は、常にオンに設定される。
従って、スイッチング素子S6がオンのときには、V相巻線とW相巻線との間の電位差Evwにより、図17に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S4の抵抗はダイオードD4よりも小さいので、電流がダイオードD4を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S6がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S5及びS4の抵抗はダイオードD5及びD4よりも小さいので、電流がダイオードD5及びD4を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
Period T3
In the period T3 in which the W-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 17 is formed, and the switching element S6 is PWM-controlled. In this period T3, as shown in FIG. 14C, a signal obtained by inverting the switching signal for the switching element S6 is supplied to the switching element S5, and the switching element S5 is turned off when the switching element S6 is on. When the switching element S6 is off, it is set to on. The switching element S4 is always set to on.
Therefore, when the switching element S6 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 17 due to the potential difference Evw between the V-phase winding and the W-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S4 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D4, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D4.
On the other hand, when the switching element S6 is off, a current flows as shown by a broken line in the drawing, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3). At this time, since the resistances of the switching elements S5 and S4 interposed in the current loop line are smaller than those of the diodes D5 and D4, the energy loss is smaller than that of the conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diodes D5 and D4. Become.

期間T4
W相電圧が最も低く、且つU相電圧が最も高い期間T4には、図18に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S2がPWM制御される。この期間T4においては、図14(c)に示す如く、スイッチング素子S2に対するスイッチング信号を反転させた信号がスイッチング素子S1に供給されて、該スイッチング素子S1は、スイッチング素子S2がオンのときはオフ、スイッチング素子S2がオフのときはオンに設定される。又、スイッチング素子S4は、常にオンに設定される。
従って、スイッチング素子S2がオンのときには、U相巻線とW相巻線との間の電位差Euwにより、図18に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S4の抵抗はダイオードD4よりも小さいので、電流がダイオードD4を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S2がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S1及びS4の抵抗はダイオードD1及びD4よりも小さいので、電流がダイオードD1及びD2を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
Period T4
In the period T4 in which the W-phase voltage is the lowest and the U-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 18 is formed, and the switching element S2 is PWM-controlled. In this period T4, as shown in FIG. 14C, a signal obtained by inverting the switching signal for the switching element S2 is supplied to the switching element S1, and the switching element S1 is turned off when the switching element S2 is on. When the switching element S2 is off, it is set to on. The switching element S4 is always set to on.
Therefore, when the switching element S2 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 18 due to the potential difference Euw between the U-phase winding and the W-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S4 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D4, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D4.
On the other hand, when the switching element S2 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3). At this time, since the resistances of the switching elements S1 and S4 interposed in the current loop line are smaller than those of the diodes D1 and D4, the energy loss is small compared to the conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diodes D1 and D2. Become.

期間T5
V相電圧が最も低く、且つU相電圧が最も高い期間T5には、図19に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S2がPWM制御される。この期間T5においては、図14(c)に示す如く、スイッチング素子S2に対するスイッチング信号を反転させた信号がスイッチング素子S1に供給されて、該スイッチング素子S1は、スイッチング素子S2がオンのときはオフ、スイッチング素子S2がオフのときはオンに設定される。又、スイッチング素子S6は、常にオンに設定される。
従って、スイッチング素子S2がオンのときには、U相巻線とV相巻線との間の電位差Euvにより、図19に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S6の抵抗はダイオードD6よりも小さいので、電流がダイオードD6を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S2がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S1及びS6の抵抗はダイオードD1及びD6よりも小さいので、電流がダイオードD1及びD6を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
Period T5
In the period T5 in which the V-phase voltage is the lowest and the U-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 19 is formed, and the switching element S2 is PWM-controlled. In this period T5, as shown in FIG. 14C, a signal obtained by inverting the switching signal for the switching element S2 is supplied to the switching element S1, and the switching element S1 is turned off when the switching element S2 is on. When the switching element S2 is off, it is set to on. The switching element S6 is always set to on.
Therefore, when the switching element S2 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 19 due to the potential difference Euv between the U-phase winding and the V-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S6 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D6, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D6.
On the other hand, when the switching element S2 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3). At this time, since the resistances of the switching elements S1 and S6 interposed in the current loop line are smaller than those of the diodes D1 and D6, the energy loss is small compared to the conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diodes D1 and D6. Become.

期間T6
V相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い期間T6には、図20に示す昇圧チョッパ回路が形成されて、スイッチング素子S4がPWM制御される。この期間T6においては、図14(c)に示す如く、スイッチング素子S4に対するスイッチング信号を反転させた信号がスイッチング素子S3に供給されて、該スイッチング素子S3は、スイッチング素子S4がオンのときはオフ、スイッチング素子S4がオフのときはオンに設定される。又、スイッチング素子S6は、常にオンに設定される。
従って、スイッチング素子S4がオンのときには、W相巻線とV相巻線との間の電位差Ewvにより、図20に実線で示す如く電流が流れて、両巻線にエネルギーが蓄えられる。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S6の抵抗はダイオードD6よりも小さいので、電流がダイオードD6を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
一方、スイッチング素子S4がオフのときには、図中に破線で示す如く電流が流れて、両巻線に蓄えられたエネルギーがバッテリー(3)に供給される。このとき、電流ループ線路に介在するスイッチング素子S3及びS6の抵抗はダイオードD3及びD6よりも小さいので、電流がダイオードD3及びD6を通過する従来の電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
回生走行モードにおいては、上述の期間T1〜T6が繰り返されることによって、バッテリー(3)が充電される。
Period T6
In the period T6 in which the V-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest, the step-up chopper circuit shown in FIG. 20 is formed, and the switching element S4 is PWM-controlled. In this period T6, as shown in FIG. 14C, a signal obtained by inverting the switching signal for the switching element S4 is supplied to the switching element S3, and the switching element S3 is turned off when the switching element S4 is on. When the switching element S4 is off, it is set to on. The switching element S6 is always set to on.
Therefore, when the switching element S4 is on, a current flows as shown by a solid line in FIG. 20 due to the potential difference Ewv between the W-phase winding and the V-phase winding, and energy is stored in both windings. At this time, since the resistance of the switching element S6 interposed in the current loop line is smaller than that of the diode D6, the energy loss is smaller than that of a conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D6.
On the other hand, when the switching element S4 is off, a current flows as shown by a broken line in the figure, and the energy stored in both windings is supplied to the battery (3). At this time, since the resistances of the switching elements S3 and S6 interposed in the current loop line are smaller than those of the diodes D3 and D6, the energy loss is small compared to the conventional bicycle with an electric motor in which the current passes through the diodes D3 and D6. Become.
In the regenerative travel mode, the battery (3) is charged by repeating the above-described periods T1 to T6.

本実施例の電動モータ付自転車においては、上述の如く、3つのスイッチング素子S2、S4及びS6がPWM制御によりオンに設定されたときのみならず、オフに設定されたときにもエネルギー損失が減少するので、更に高い回生効率が得られる。   In the bicycle with the electric motor of this embodiment, as described above, the energy loss is reduced not only when the three switching elements S2, S4 and S6 are set to ON by PWM control but also when set to OFF. Therefore, higher regeneration efficiency can be obtained.

第3実施例
本実施例の電動モータ付自転車は、第1及び第2実施例の電動モータ(2)及びインバータ(42)に代えて、図21に示す如く、直流のブラシモータからなる電動モータ(20)と、アシスト走行モードではバッテリーから得られる電圧を降圧して電動モータに出力する一方、回生走行モードでは電動モータから得られる電圧を昇圧してバッテリーに出力する可逆チョッパ回路(52)とを具えている。
Third Embodiment A bicycle with an electric motor of the present embodiment is an electric motor comprising a DC brush motor as shown in FIG. 21, instead of the electric motor (2) and the inverter (42) of the first and second embodiments. (20) and a reversible chopper circuit (52) that steps down the voltage obtained from the battery and outputs it to the electric motor in the assist running mode, while boosting the voltage obtained from the electric motor and outputs it to the battery in the regenerative running mode. It has.

可逆チョッパ回路(52)は、電動モータ(20)の両極からバッテリー(30)の両極へ伸びる正負一対の直列線路(52a)(52a)を具え、これらの直列線路(52a)(52a)は、2本の並列線路(52b)(52b)によって互いに連結されている。一方の並列線路(52b)には1つのコンデンサCが介在すると共に、他方の並列線路(52b)にはMOSFETからなる1つのスイッチング素子S1が介在しており、該スイッチング素子S1のソース及びドレインには、これらの電極を互いに接続する1つのダイオードD1が接続されている。又、一方の直列線路(52a)には、前記スイッチング素子S1よりもバッテリー(30)側に1つのスイッチング素子S2が介在しており、該スイッチング素子S2のソース及びドレインには、これらの電極を互いに接続する1つのダイオードD2が接続されている。
上述の2つのスイッチング素子S1及びS2には、制御回路(51)からのスイッチング信号が供給されて、各スイッチング素子がオン/オフ制御される。
The reversible chopper circuit (52) comprises a pair of positive and negative series lines (52a) (52a) extending from both poles of the electric motor (20) to both poles of the battery (30), and these series lines (52a) (52a) are The two parallel lines (52b) and (52b) are connected to each other. One capacitor C is interposed in one parallel line (52b), and one switching element S1 made of a MOSFET is interposed in the other parallel line (52b), and is connected to the source and drain of the switching element S1. Is connected to one diode D1 which connects these electrodes to each other. One series line (52a) includes one switching element S2 on the battery (30) side of the switching element S1, and these electrodes are connected to the source and drain of the switching element S2. One diode D2 connected to each other is connected.
A switching signal from the control circuit (51) is supplied to the two switching elements S1 and S2 described above, so that each switching element is on / off controlled.

図22は、回生走行モードにおいて上述の2つのスイッチング素子S1及びS2に供給されるスイッチング信号の波形を表わしている。上記可逆チョッパ回路(52)においては、昇圧比に応じてスイッチング素子S1がPWM制御され、該スイッチング素子S1に供給されるスイッチング信号は、昇圧比に応じてハイとローに切り替わる矩形波である。一方、スイッチング素子S2に供給されるスイッチング信号は、スイッチングS1を反転させた矩形波である。   FIG. 22 shows the waveforms of the switching signals supplied to the two switching elements S1 and S2 described above in the regenerative travel mode. In the reversible chopper circuit (52), the switching element S1 is PWM-controlled according to the boost ratio, and the switching signal supplied to the switching element S1 is a rectangular wave that switches between high and low according to the boost ratio. On the other hand, the switching signal supplied to the switching element S2 is a rectangular wave obtained by inverting the switching S1.

回生走行モードにおいて、スイッチング素子S1がオンのときには、図21に実線で示す如くスイッチング素子S1に電流が流れて、電動モータ(20)を構成するコイルにエネルギーが蓄えられる。
一方、スイッチング素子S1がオフのときには、スイッチング素子S2がオンに設定されるため、図中に一点鎖線で示す如くスイッチング素子S2及びバッテリー(30)に電流が流れて、前記コイルに蓄えられたエネルギーがバッテリー(30)に供給される。このとき、スイッチング素子S2の抵抗はダイオードD2よりも小さいので、電流がダイオードD2を通過する電動モータ付自転車に比べてエネルギー損失は小さなものとなる。
In the regenerative travel mode, when the switching element S1 is on, a current flows through the switching element S1 as shown by a solid line in FIG. 21, and energy is stored in the coil constituting the electric motor (20).
On the other hand, when the switching element S1 is off, the switching element S2 is set to on, so that current flows through the switching element S2 and the battery (30) as shown by the alternate long and short dash line in the figure, and the energy stored in the coil Is supplied to the battery (30). At this time, since the resistance of the switching element S2 is smaller than that of the diode D2, the energy loss is smaller than that of the bicycle with an electric motor in which the current passes through the diode D2.

本実施例の電動モータ付自転車においては、上述の如くスイッチング素子S1がオフに設定されたときにエネルギー損失が減少するので、高い回生効率が得られる。   In the bicycle with an electric motor of this embodiment, energy loss is reduced when the switching element S1 is set to OFF as described above, so that high regeneration efficiency can be obtained.

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、図5に示す期間T1及びT6にはスイッチング素子S3、期間T2及びT3にはスイッチング素子S5、期間T4及びT5にはスイッチング素子S1を常にオンに設定する構成を採用することも可能である。
又、期間T1及びT2にはスイッチング素子S2、期間T3及びT4にはスイッチング素子S4、期間T5及びT6にはスイッチング素子S6を常にオンに設定する構成を採用することも可能である。
更に、第1実施例においては、図3に示す論理ゲート回路(41)に代えて、図12に示す第2実施例の論理ゲート回路(46)を採用することも可能である。図12に示す論理ゲート回路(46)に対して、図5(b)の如く変化するPWM制御信号及び6つの位相信号H1〜H3、L1〜L3を供給すれば、同図(c)の如く変化する6つのスイッチング信号を得ることが出来る。
In addition, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.
For example, it is possible to adopt a configuration in which the switching element S3 is always set to ON during the periods T1 and T6, the switching element S5 is always set to the periods T2 and T3, and the switching element S1 is always set to the periods T4 and T5. .
It is also possible to adopt a configuration in which the switching element S2 is always set to ON during the periods T1 and T2, the switching element S4 is always set to ON during the periods T3 and T4, and the switching element S6 is always set to ON during the periods T5 and T6.
Further, in the first embodiment, the logic gate circuit (46) of the second embodiment shown in FIG. 12 can be adopted instead of the logic gate circuit (41) shown in FIG. When the PWM control signal and the six phase signals H1 to H3 and L1 to L3 that change as shown in FIG. 5B are supplied to the logic gate circuit 46 shown in FIG. 12, as shown in FIG. Six switching signals that change can be obtained.

本発明に係る電動モータ付自転車の全体構成を表わす概略図である。It is the schematic showing the whole structure of the bicycle with an electric motor which concerns on this invention. 上記電動モータ付自転車の電気的構成を表わすブロック図である。It is a block diagram showing the electric constitution of the said bicycle with an electric motor. 第1実施例の論理ゲート回路の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the logic gate circuit of 1st Example. 第1実施例の電動モータ付自転車のアシスト走行モードにおいて電動モータの3相巻線に印加される電圧の波形、論理ゲート回路に入力される信号の波形、及びインバータのスイッチング素子に対するスイッチング信号の波形を表わす波形図である。In the assist travel mode of the bicycle with the electric motor of the first embodiment, the waveform of the voltage applied to the three-phase winding of the electric motor, the waveform of the signal input to the logic gate circuit, and the waveform of the switching signal for the switching element of the inverter FIG. 上記電動モータ付自転車の回生走行モードにおいて電動モータの3相巻線に誘起される電圧の波形、論理ゲート回路に入力される信号の波形、及びインバータのスイッチング素子に対するスイッチング信号の波形を表わす波形図である。The waveform diagram showing the waveform of the voltage induced in the three-phase winding of the electric motor, the waveform of the signal input to the logic gate circuit, and the waveform of the switching signal for the switching element of the inverter in the regenerative travel mode of the bicycle with the electric motor It is. U相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed in a period in which the U-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest. U相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed in a period in which the U-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest. W相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a boost chopper circuit formed in a period in which the W-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest. W相電圧が最も低く、且つU相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed in a period in which the W-phase voltage is the lowest and the U-phase voltage is the highest. V相電圧が最も低く、且つU相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed during a period in which the V-phase voltage is the lowest and the U-phase voltage is the highest. V相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a boost chopper circuit formed in a period in which the V-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest. 第2実施例の論理ゲート回路の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the logic gate circuit of 2nd Example. 第2実施例の電動モータ付自転車のアシスト走行モードにおいて電動モータの3相巻線に印加される電圧の波形、論理ゲート回路に入力される信号の波形、及びインバータのスイッチング素子に対するスイッチング信号の波形を表わす波形図である。In the assist travel mode of the bicycle with the electric motor of the second embodiment, the waveform of the voltage applied to the three-phase winding of the electric motor, the waveform of the signal input to the logic gate circuit, and the waveform of the switching signal for the switching element of the inverter FIG. 上記電動モータ付自転車の回生走行モードにおいて電動モータの3相巻線に誘起される電圧の波形、論理ゲート回路に入力される信号の波形、及びインバータのスイッチング素子に対するスイッチング信号の波形を表わす波形図である。The waveform diagram showing the waveform of the voltage induced in the three-phase winding of the electric motor, the waveform of the signal input to the logic gate circuit, and the waveform of the switching signal for the switching element of the inverter in the regenerative travel mode of the bicycle with the electric motor It is. U相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed in a period in which the U-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest. U相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed in a period in which the U-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest. W相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a boost chopper circuit formed in a period in which the W-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest. W相電圧が最も低く、且つU相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed in a period in which the W-phase voltage is the lowest and the U-phase voltage is the highest. V相電圧が最も低く、且つU相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed during a period in which the V-phase voltage is the lowest and the U-phase voltage is the highest. V相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a boost chopper circuit formed in a period in which the V-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest. 第3実施例の電動モータ付自転車に搭載されている可逆チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the reversible chopper circuit mounted in the bicycle with an electric motor of 3rd Example. 上記電動モータ付自転車の回生走行モードにおいて可逆チョッパ回路のスイッチング素子に対するスイッチング信号の波形を表わす波形図である。It is a wave form diagram showing the waveform of the switching signal to the switching element of a reversible chopper circuit in the regenerative running mode of the bicycle with the electric motor. 従来の電動モータ付自転車の全体構成を表わす概略図である。It is the schematic showing the whole structure of the conventional bicycle with an electric motor. 回生走行モードの設定が可能な従来の電動モータ付自転車の電気的構成を表わすブロック図である。It is a block diagram showing the electric constitution of the conventional bicycle with an electric motor which can set the regenerative driving mode. 上記電動モータ付自転車の回生走行モードにおいて電動モータの3相巻線に誘起される電圧の波形、及びインバータのスイッチング素子に対するスイッチング信号の波形を表わす波形図である。It is a waveform diagram showing the waveform of the voltage induced in the three-phase winding of the electric motor and the waveform of the switching signal for the switching element of the inverter in the regenerative travel mode of the bicycle with the electric motor. U相電圧が最も低く、且つW相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed in a period in which the U-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest. U相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a step-up chopper circuit formed in a period in which the U-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest. W相電圧が最も低く、且つV相電圧が最も高い期間に形成される昇圧チョッパ回路の構成を表わす回路図である。It is a circuit diagram showing the configuration of a boost chopper circuit formed in a period in which the W-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest.

符号の説明Explanation of symbols

(2) 電動モータ
(3) バッテリー
(40) マイクロコンピュータ
(41) 論理ゲート回路
(42) インバータ
S1〜S6 スイッチング素子
D1〜D6 ダイオード
(2) Electric motor
(3) Battery
(40) Microcomputer
(41) Logic gate circuit
(42) Inverters S1 to S6 Switching elements D1 to D6 Diode

Claims (5)

U相巻線、W相巻線、V相巻線を有する電動モータから得られる交流電圧を直流電圧に変換して該モータの電源となるバッテリーに供給する回生充電動作が可能な整流装置と、 整流装置を制御する制御回路と、を具えているモータ制御装置において、
前記整流装置は、互いに直列に接続された一対のスイッチング素子からなる第1のスイッチング素子対と、互いに直列に接続された一対のスイッチング素子からなる第2のスイッチング素子対と、互いに直列に接続された一対のスイッチング素子からなる第3のスイッチング素子対と、各スイッチング素子のソース及びドレインを互いに接続する複数の整流素子とを具え、
前記第1のスイッチング素子対、前記第2のスイッチング素子対、及び前記第3のスイッチング素子対は夫々、前記バッテリーの両極に接続された正負一対の直列線路を互いに連結する複数本の並列線路に介在しており、
前記第1のスイッチング素子対、前記第2のスイッチング素子対、及び前記第3のスイッチング素子対は夫々、U相巻線、W相巻線、V相巻線に接続されており、
前記制御回路は、前記第1のスイッチング素子対の一方のスイッチング素子を120度の期間だけ順次オン/オフ制御することによって回生充電動作を制御するものであって、
U相電圧が最も低く、W相電圧が最も高い期間T1において、前記第3のスイッチング素子対のスイッチング素子をオフに設定すると共に、回生充電動作を制御するために前記第1のスイッチング素子対の前記一方のスイッチング素子をオンに設定するときに、該スイッチング素子を含んで形成される電流ループ線路に介在する第2のスイッチング素子対のスイッチング素子をオンに設定し、
前記U相電圧が最も低く、V相電圧が最も高い期間T2において、前記第2のスイッチング素子対のスイッチング素子をオフに設定すると共に、回生充電動作を制御するために前記第1のスイッチング素子対の前記一方のスイッチング素子をオンに設定するときに、該スイッチング素子を含んで形成される電流ループ線路に介在する第3のスイッチング素子対のスイッチング素子をオンに設定し、前記電動モータの巻線にエネルギーを蓄えることを特徴とするモータ制御装置。
A rectifier capable of performing a regenerative charging operation for converting an AC voltage obtained from an electric motor having a U-phase winding, a W-phase winding, and a V-phase winding into a DC voltage after being converted to a DC voltage; In a motor control device comprising a control circuit for controlling a rectifier,
The rectifier is connected in series with a first switching element pair composed of a pair of switching elements connected in series with each other and a second switching element pair composed of a pair of switching elements connected in series with each other. A third pair of switching elements comprising a pair of switching elements, and a plurality of rectifying elements that connect the source and drain of each switching element to each other,
Each of the first switching element pair, the second switching element pair , and the third switching element pair includes a plurality of parallel lines that connect a pair of positive and negative series lines connected to both electrodes of the battery. Intervening,
The first switching element pair, the second switching element pair, and the third switching element pair are connected to a U-phase winding, a W-phase winding, and a V-phase winding, respectively.
The control circuit controls the regenerative charging operation by sequentially turning on / off one switching element of the first switching element pair for a period of 120 degrees,
In the period T1 in which the U-phase voltage is the lowest and the W-phase voltage is the highest, the switching elements of the third switching element pair are turned off and the first switching element pair is controlled to control the regenerative charging operation. When the one switching element is set to ON, the switching element of the second switching element pair interposed in the current loop line formed including the switching element is set to ON,
In the period T2 in which the U-phase voltage is the lowest and the V-phase voltage is the highest, the switching elements of the second switching element pair are turned off and the first switching element pair is controlled to control the regenerative charging operation. When the one switching element is set to ON, the switching element of the third switching element pair interposed in the current loop line formed including the switching element is set to ON, and the winding of the electric motor A motor control device characterized by storing energy in a motor.
前記制御回路は、回生充電動作を制御するために前記第1のスイッチング素子対の前記一方のスイッチング素子をオフに設定する期間は、該スイッチング素子と対になる他方のスイッチング素子をオンに設定する請求項1に記載のモータ制御装置。   The control circuit sets the other switching element paired with the switching element to ON during a period in which the one switching element of the first switching element pair is set to OFF in order to control the regenerative charging operation. The motor control device according to claim 1. 電動モータから得られる交流電圧を直流電圧に変換して該モータの電源となるバッテリーに供給する回生充電動作が可能な整流装置と、整流装置を制御する制御回路とを具え、前記整流装置は、複数のスイッチング素子と各スイッチング素子のソース及びドレインを互いに接続する複数の整流素子とを具えているモータ制御装置において、前記制御回路は、前記複数のスイッチング素子に含まれる複数のスイッチング素子を順次オン/オフ制御することによって回生充電動作を制御するものであって、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子をオンに設定する期間及び/又はオフに設定する期間は、該期間に形成される電流ループ線路に介在する少なくとも1つの他のスイッチング素子をオンに設定し、
前記整流装置を構成する複数のスイッチング素子は、互いに直列に接続された複数のスイッチング素子対から構成され、これら複数のスイッチング素子対は夫々、バッテリーの両極に接続された正負一対の直列線路を互いに連結する複数本の並列線路に介在しており、前記制御回路は、複数のスイッチング素子対の一方のスイッチング素子を順次オン/オフ制御することによって回生充電動作を制御するものであって、回生充電動作を制御するために1つのスイッチング素子をオンに設定する期間は、該スイッチング素子を含んで形成される電流ループ線路に介在する1或いは複数の他のスイッチング素子をオンに設定し、
前記制御回路は、前記整流装置を構成する複数のスイッチング素子のそれぞれに対する複数のスイッチング信号を作成する論理回路と、PWM制御信号と前記複数のスイッチング信号の位相を決定することとなる複数の位相信号とを作成して前記論理回路に供給する信号処理回路とを具え、前記論理回路は、前記PWM制御信号が入力されるべきPWM入力端子と、前記複数の位相信号がそれぞれ入力されるべき複数の位相信号入力端子と、前記複数のスイッチング素子にそれぞれ接続された複数のスイッチング出力端子と、前記複数のスイッチング素子を構成するスイッチング素子対と同数の入力端子側論理積素子と、該スイッチング素子対と同数の出力端子側論理積素子と、該スイッチング素子対と同数の否定素子とを具えており、前記PWM入力端子と、各スイッチング素子対の前記一方のスイッチング素子に対するスイッチング信号の位相を決定することとなる位相信号が入力されるべき位相信号入力端子とが1つの入力端子側論理積素子の2つの入力端子に接続され、該論理積素子の出力端子が、該一方のスイッチング素子に接続されたスイッチング出力端子に接続されると共に1つの否定素子の入力端子に接続されており、該否定素子の出力端子と、各スイッチング素子対の他方のスイッチング素子に対するスイッチング信号の位相を決定することとなる位相信号が入力されるべき位相信号入力端子とが1つの出力端子側論理積素子の2つの入力端子に接続され、該論理積素子の出力端子が前記他方のスイッチング素子に接続されたスイッチング出力端子に接続されていることを特徴とするモータ制御装置。
A rectifier capable of performing a regenerative charging operation for converting an AC voltage obtained from an electric motor into a DC voltage and supplying the battery as a power source of the motor; and a control circuit for controlling the rectifier; In a motor control device comprising a plurality of switching elements and a plurality of rectifying elements that connect the sources and drains of the switching elements to each other, the control circuit sequentially turns on the plurality of switching elements included in the plurality of switching elements. The regenerative charging operation is controlled by controlling off / off, and a period for setting one switching element to ON and / or a period for setting OFF to control the regenerative charging operation are formed in the period. At least one other switching element interposed in the current loop line is turned on,
The plurality of switching elements constituting the rectifying device are composed of a plurality of switching element pairs connected in series with each other, and each of the plurality of switching element pairs is connected to a pair of positive and negative series lines connected to both electrodes of the battery. The control circuit is configured to control a regenerative charging operation by sequentially turning on / off one switching element of a plurality of switching element pairs, the regenerative charging operation. During the period in which one switching element is set to ON to control the operation, one or more other switching elements interposed in the current loop line formed including the switching element are set to ON.
The control circuit includes a logic circuit that creates a plurality of switching signals for each of the plurality of switching elements that constitute the rectifier, and a plurality of phase signals that determine the phases of the PWM control signal and the plurality of switching signals. And a signal processing circuit for supplying to the logic circuit, and the logic circuit includes a PWM input terminal to which the PWM control signal is input and a plurality of phase signals to which the plurality of phase signals are respectively input. A phase signal input terminal, a plurality of switching output terminals respectively connected to the plurality of switching elements, the same number of input terminal side AND elements as the switching element pairs constituting the plurality of switching elements, and the switching element pairs Comprising the same number of output terminal side AND elements, and the same number of negative elements as the switching element pairs, The two WM input terminals and the phase signal input terminal to which the phase signal that determines the phase of the switching signal with respect to the one switching element of each switching element pair is to be input. Connected to the input terminal, the output terminal of the AND element is connected to the switching output terminal connected to the one switching element and connected to the input terminal of one negating element, and the output of the negating element The terminal and the phase signal input terminal to which the phase signal that determines the phase of the switching signal for the other switching element of each pair of switching elements is to be input are two input terminals of one output terminal side AND element. Connected, and the output terminal of the AND element is connected to the switching output terminal connected to the other switching element. Motor control apparatus according to claim Rukoto.
前記整流装置は、バッテリーから得られる直流電圧を交流電圧に変換して電動モータに供給するモータ駆動動作が可能であって、前記制御回路の信号処理回路は、前記整流装置の回生充電動作時及びモータ駆動動作時に、前記PWM制御信号及び前記複数の位相信号を作成して前記論理回路に供給する動作を実行する請求項3に記載のモータ制御装置。   The rectifier is capable of a motor drive operation that converts a DC voltage obtained from a battery into an AC voltage and supplies the same to an electric motor, and the signal processing circuit of the control circuit is configured to perform a regenerative charging operation of the rectifier and 4. The motor control device according to claim 3, wherein an operation of generating the PWM control signal and the plurality of phase signals and supplying the PWM control signal and the plurality of phase signals to the logic circuit is executed during a motor driving operation. U相巻線、W相巻線、V相巻線を有する電動モータから得られる交流電圧を直流電圧に変換して該モータの電源となるバッテリーに供給する回生充電動作が可能な整流装置と、 整流装置を制御する制御回路と、を具えているモータ制御装置において、A rectifier capable of performing a regenerative charging operation for converting an AC voltage obtained from an electric motor having a U-phase winding, a W-phase winding, and a V-phase winding into a DC voltage after being converted to a DC voltage; In a motor control device comprising a control circuit for controlling a rectifier,
前記整流装置は、互いに直列に接続された一対のスイッチング素子からなる第1のスイッチング素子対と、互いに直列に接続された一対のスイッチング素子からなる第2のスイッチング素子対と、互いに直列に接続された一対のスイッチング素子からなる第3のスイッチング素子対と、各スイッチング素子のソース及びドレインを互いに接続する複数の整流素子とを具え、  The rectifier is connected in series with a first switching element pair composed of a pair of switching elements connected in series with each other and a second switching element pair composed of a pair of switching elements connected in series with each other. A third pair of switching elements comprising a pair of switching elements, and a plurality of rectifying elements that connect the source and drain of each switching element to each other,
前記第1のスイッチング素子対、前記第2のスイッチング素子対、及び前記第3のスイッチング素子対は夫々、前記バッテリーの両極に接続された正負一対の直列線路を互いに連結する複数本の並列線路に介在しており、  Each of the first switching element pair, the second switching element pair, and the third switching element pair includes a plurality of parallel lines that connect a pair of positive and negative series lines connected to both electrodes of the battery. Intervening,
前記第1のスイッチング素子対、前記第2のスイッチング素子対、及び前記第3のスイッチング素子対は夫々、U相巻線、W相巻線、V相巻線に接続されており、    The first switching element pair, the second switching element pair, and the third switching element pair are connected to a U-phase winding, a W-phase winding, and a V-phase winding, respectively.
前記制御回路は、前記第1のスイッチング素子対の一方のスイッチング素子を120度の期間だけ順次オン/オフ制御することによって回生充電動作を制御するものであって、  The control circuit controls the regenerative charging operation by sequentially turning on / off one switching element of the first switching element pair for a period of 120 degrees,
U相電圧が最も高く、W相電圧が最も低い期間T4において、前記第3のスイッチング素子対のスイッチング素子をオフに設定すると共に、回生充電動作を制御するために前記第1のスイッチング素子対の前記一方のスイッチング素子をオンに設定するときに、該スイッチング素子を含んで形成される電流ループ線路に介在する第2のスイッチング素子対のスイッチング素子をオンに設定し、  In the period T4 in which the U-phase voltage is the highest and the W-phase voltage is the lowest, the switching elements of the third switching element pair are turned off and the first switching element pair is controlled to control the regenerative charging operation. When the one switching element is set to ON, the switching element of the second switching element pair interposed in the current loop line formed including the switching element is set to ON,
U相電圧が最も高く、V相電圧が最も低い期間T5において、前記第2のスイッチング素子対のスイッチング素子をオフに設定すると共に、回生充電動作を制御するために前記第1のスイッチング素子対の前記一方のスイッチング素子をオンに設定するときに、該スイッチング素子を含んで形成される電流ループ線路に介在する第3のスイッチング素子対のスイッチング素子をオンに設定し、前記電動モータの巻線にエネルギーを蓄えることを特徴とするモータ制御装置。  In the period T5 in which the U-phase voltage is the highest and the V-phase voltage is the lowest, the switching elements of the second switching element pair are turned off and the first switching element pair is controlled to control the regenerative charging operation. When the one switching element is set to ON, the switching element of the third switching element pair interposed in the current loop line formed including the switching element is set to ON, and the winding of the electric motor A motor control device characterized by storing energy.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5174855B2 (en) * 2010-06-11 2013-04-03 株式会社シマノ Electric motor control system for bicycles
JP5143867B2 (en) * 2010-06-11 2013-02-13 株式会社シマノ Bicycle electrical component control system
JP5300792B2 (en) * 2010-06-11 2013-09-25 株式会社シマノ Auxiliary power system for bicycles
BE1027895B1 (en) * 2019-12-20 2021-07-26 Punch Powertrain Psa E Trans Nv Drive unit for a vehicle
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001268900A (en) * 2000-03-22 2001-09-28 Masayuki Hattori Bi-directional step-up and step-down chopper circuit
JP4023353B2 (en) * 2002-03-29 2007-12-19 株式会社デンソー Inverter circuit device for three-phase rotating electrical machine for vehicles
JP2003299201A (en) * 2002-04-02 2003-10-17 Asmo Co Ltd Power regenerating device
JP3912190B2 (en) * 2002-05-31 2007-05-09 松下電器産業株式会社 Brushless motor drive device and motor using the same

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