(57)【要約】【課題】装置の小型化、低コストが図ると共に、トルク値の検出精度を向上させるアクチュエータシステムを提供する。【解決手段】アクチュエータシステムは、磁歪式トルクセンサ８０に印加パルスを周期的に印加し、印加から一定時間経過後のサンプリングタイミングで、磁歪式トルクセンサ８０によって検出された検出値からトルク値を算出し、又、ブラシレスモータ５０を駆動する駆動ドライバ５２をＰＷＭ制御するコントローラ５４を有し、コントローラ５４は、駆動ドライバ５２に印加されるＰＷＭパルスの周期の１／２より前記一定時間を短く設定するとともに、ＰＷＭパルスの３周期の期間に、２回のサンプリングタイミングを備えるように印加パルスを設定し、ＰＷＭパルスのデューティ比に基づいて、２回のサンプリングタイミングのうち、トルク値の算出に用いるサンプリングタイミングを決定する。【選択図】図１９
2011217542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪式トルクセンサ（８０）と、
ブラシレスモータ（５０）と、
前記ブラシレスモータ（５０）を駆動する駆動ドライバ（５２）と、
前記磁歪式トルクセンサ（８０）に印加パルスを周期的に印加し、印加から一定時間経過後のサンプリングタイミングで、前記磁歪式トルクセンサ（８０）によって検出された検出値からトルク値を算出し、該算出した前記トルク値に応じて前記駆動ドライバ（５２）をＰＷＭ制御して前記ブラシレスモータ（５０）の駆動を制御する制御手段（５４）と、
を備えるアクチュエータシステムであって、
前記制御手段（５４）は、
前記ＰＷＭ制御によって前記駆動ドライバ（５２）に印加するＰＷＭパルスの周期の１／２より前記一定時間を短く設定するとともに、前記ＰＷＭパルスの一定数周期の期間に、少なくとも２回の前記サンプリングタイミングを備えるように前記印加パルスを設定し、
前記一定数周期の期間に印加される前記ＰＷＭパルスのうち、最初の前記ＰＷＭパルスの印加後、最初の前記サンプリングタイミングで前記磁歪式トルクセンサ（８０）によって検出された前記検出値をサンプリングする第１のサンプリングタイミングと、前記一定数周期の１／２の期間が経過した後、最初の前記サンプリングタイミングで前記磁歪式トルクセンサ（８０）によって検出された前記検出値をサンプリングする第２のサンプリングタイミングとを有し、
前記制御手段（５４）は、前記ＰＷＭパルスのデューティ比が所定デューティ比以上の時には、第１のサンプリングタイミングにて検出された前記検出値を用いて前記トルク値を算出し、前記ＰＷＭパルスのデューティ比が前記所定デューティ比未満の時は、前記第２のサンプリングタイミングにて検出された前記検出値を用いて前記トルク値を算出することを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータシステムであって、
前記一定数周期は、３以上の奇数周期であり、
前記制御手段（５４）は、前記一定数周期を１セットし、前記１セットの期間に、少なくとも２回の前記印加パルスを前記磁歪式トルクセンサに印加することを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアクチュエータシステムであって、
前記磁歪式トルクセンサ（８０）と前記ブラシレスモータ（５０）とは、アクチュエータユニット（２６）として一体に構成されるとともに、前記磁歪式トルクセンサ（８０）と前記ブラシレスモータ（５０）とは近接して配置され、当該アクチュエータユニット（２６）がアシスト自転車（１０）のアシストユニット（２６）として構成されることを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のアクチュエータシステムであって、
前記アクチュエータシステムは、前記アシスト自転車（１０）に設けられた運転者によりトルクが与えられるクランク軸（３８）と、前記クランク軸（３８）に与えられたトルクを後輪に伝達させて前記後輪を駆動させる駆動系機構とを有し、
前記アシストユニット（２６）は、前記ブラシレスモータ（５０）の駆動力を前記駆動系機構に伝達するアシスト駆動ユニット（２６）であり、前記クランク軸（３８）と、前記磁歪式トルクセンサ（８０）と、前記ブラシレスモータ（５０）と、前記駆動ドライバ（５２）と、前記制御手段（５４）とを一体に保持し、前記磁歪式トルクセンサ（８０）は前記クランク軸（３８）上に配置されるとともに、前記駆動ドライバ（５２）及び前記制御手段（５４）は、前記磁歪式トルクセンサ（８０）の下方の同一空間内に配置され、前記ブラシレスモータ（５０）は、前記クランク軸（３８）の後下方であり、前記磁歪式トルクセンサ（８０）とは区画された空間に収納配置されることを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のアクチュエータシステムであって、
前記駆動ドライバ（５２）と、前記制御手段（５４）とは、前記同一空間内の前記アシスト駆動ユニット（２６）のケース（４８）壁に固定されるとともに、前記アシスト自転車（１０）の前後方向の中心線（１１２）に対して、対向する左右壁面に各々固定され、前記制御手段（５４）は、前記磁歪式トルクセンサ（８０）側のケース（４８）壁面に配置されることを特徴とするアクチュエータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪式トルクセンサにより検出された検出値からトルク値を算出するアクチュエータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁歪式トルクセンサは、モータや磁気ブレーキの回転による外乱磁界によって影響を受けてしまい、検出されたトルク信号にノイズが乗ってしまうことが知られている。
【０００３】
下記示す特許文献１には、磁歪式トルクセンサ用のコイルと別個に、ダミー用のコイルを備え、ダミー用のコイルが受けるノイズを判別して、磁歪式トルクセンサが検出したトルク信号からノイズ成分を除去することで、より正確なトルク信号を得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３２３９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ダミー用のコイルを設けるためのスペースや追加部品が必要となり、装置が大型化し、且つ、高コストになってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、装置の小型化、低コストを図ると共に、トルク値の検出精度を向上させるアクチュエータシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、磁歪式トルクセンサ（８０）と、ブラシレスモータ（５０）と、前記ブラシレスモータ（５０）を駆動する駆動ドライバ（５２）と、前記磁歪式トルクセンサ（８０）に印加パルスを周期的に印加し、印加から一定時間経過後のサンプリングタイミングで、前記磁歪式トルクセンサ（８０）によって検出された検出値からトルク値を算出し、該算出した前記トルク値に応じて前記駆動ドライバ（５２）をＰＷＭ制御して前記ブラシレスモータ（５０）の駆動を制御する制御手段（５４）と、を備えるアクチュエータシステムであって、前記制御手段（５４）は、前記ＰＷＭ制御によって前記駆動ドライバ（５２）に印加するＰＷＭパルスの周期の１／２より前記一定時間を短く設定するとともに、前記ＰＷＭパルスの一定数周期の期間に、少なくとも２回の前記サンプリングタイミングを備えるように前記印加パルスを設定し、前記一定数周期の期間に印加される前記ＰＷＭパルスのうち、最初の前記ＰＷＭパルスの印加後、最初の前記サンプリングタイミングで前記磁歪式トルクセンサ（８０）によって検出された前記検出値をサンプリングする第１のサンプリングタイミングと、前記一定数周期の１／２の期間が経過した後、最初の前記サンプリングタイミングで前記磁歪式トルクセンサ（８０）によって検出された前記検出値をサンプリングする第２のサンプリングタイミングとを有し、前記制御手段（５４）は、前記ＰＷＭパルスのデューティ比が所定デューティ比以上の時には、第１のサンプリングタイミングにて検出された前記検出値を用いて前記トルク値を算出し、前記ＰＷＭパルスのデューティ比が前記所定デューティ比未満の時は、前記第２のサンプリングタイミングにて検出された前記検出値を用いて前記トルク値を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアクチュエータシステムであって、前記一定数周期は、３以上の奇数周期であり、前記制御手段（５４）は、前記一定数周期を１セットし、前記１セットの期間に、少なくとも２回の前記印加パルスを前記磁歪式トルクセンサに印加することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のアクチュエータシステムであって、前記磁歪式トルクセンサ（８０）と前記ブラシレスモータ（５０）とは、アクチュエータユニット（２６）として一体に構成されるとともに、前記磁歪式トルクセンサ（８０）と前記ブラシレスモータ（５０）とは近接して配置され、当該アクチュエータユニット（２６）がアシスト自転車（１０）のアシストユニット（２６）として構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のアクチュエータシステムであって、前記アクチュエータシステムは、前記アシスト自転車（１０）に設けられた運転者によりトルクが与えられるクランク軸（３８）と、前記クランク軸（３８）に与えられたトルクを後輪に伝達させて前記後輪を駆動させる駆動系機構とを有し、前記アシストユニット（２６）は、前記ブラシレスモータ（５０）の駆動力を前記駆動系機構に伝達するアシスト駆動ユニット（２６）であり、前記クランク軸（３８）と、前記磁歪式トルクセンサ（８０）と、前記ブラシレスモータ（５０）と、前記駆動ドライバ（５２）と、前記制御手段（５４）とを一体に保持し、前記磁歪式トルクセンサ（８０）は前記クランク軸（３８）上に配置されるとともに、前記駆動ドライバ（５２）及び前記制御手段（５４）は、前記磁歪式トルクセンサ（８０）の下方の同一空間内に配置され、前記ブラシレスモータ（５０）は、前記クランク軸（３８）の後下方であり、前記磁歪式トルクセンサ（８０）とは区画された空間に収納配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のアクチュエータシステムであって、前記駆動ドライバ（５２）と、前記制御手段（５４）とは、前記同一空間内の前記アシスト駆動ユニット（２６）のケース（４８）壁に固定されるとともに、前記アシスト自転車（１０）前後方向の中心線（１１２）に対して、対向する左右壁面に各々固定され、前記制御手段（５４）は、前記磁歪式トルクセンサ（８０）側のユニット壁面に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、ＰＷＭパルスのデューティ比が５０％近傍の所定デューティ比未満の時には、第１のサンプリングタイミングでＰＷＭパルスのオフノイズが入る可能性があるので、第２のサンプリングタイミングで検出した検出値でトルク値を算出することで、トルク値の検出精度を向上させることができる。また、ＰＷＭパルスのデューティ比が５０％近傍の所定デューティ比以上の時には、第１のサンプリングタイミングでノイズが入ることがないので、第１のサンプリングタイミングで検出した検出値でトルク値を算出することで、トルク値の検出精度を向上させることができる。つまり、デューティ比に基づいてサンプリングタイミングを使い分けることで、制御遅れがなく、トルク値の検出精度を向上させることができる。また、ノイズの影響を受けていないサンプリングタイミングを決定してトルク値を算出するので、アクチュエータシステムの小型化、低コスト化を図ることができる。さらに、磁気シールドを強固にする必要のない磁歪式トルクセンサのアクチュエータシステムを提供することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、磁歪式トルクセンサの印加パルスの周期を変えることなく、ＰＷＭパルスの奇数周期（１セット）の中で少なくとも１つ、ＰＷＭパルスによるノイズの影響を受けていない検出値を得ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、アシスト自転車の駆動力として動作するモータであって、大きなトルクが必要される分、ＰＷＭパルスのオン、オフによる磁界の影響が大きくなるアシストユニットであっても、トルク値の検出精度を向上させることができるアクチュエータシステムを提供することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、磁歪式トルクセンサと同一空間に駆動ドライバが配置されることで、スペースを有効利用しつつ、駆動ドライバによるノイズ影響も少なくすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、磁歪式トルクセンサと駆動ドライバ及び制御手段とが同一空間内であっても、駆動ドライバ及び制御手段が、磁歪式トルクセンサから離れたケース壁に取付けられるので、ノイズ影響が比較的小さい位置に駆動ドライバ及び制御手段を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】アクチュエータシステムを備えたアシスト自転車の左側面図である。
【図２】図１のアシスト自転車の要部を示す左側面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】磁歪式トルクセンサの検出回路図である。
【図５】コントローラから印加パルスが磁歪式トルクセンサに供給されたときの電圧波形を示す。
【図６】ロータに配置された永久磁石の回転方向を示す図である。
【図７】駆動ドライバによってブラシレスモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータコイルに供給される電流、及びそのときの永久磁石の状態を示す図である。
【図８】磁石と、磁歪式トルクセンサの検出コイルとの関係を示す図である。
【図９】駆動ドライバによって各相のステータコイルに交流電流が通電されたときの、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のステータコイルの電圧を示すタイムチャート、及び、ホールＩＣによってコントローラが検出した極の切り替わりタイミングを示す図である。
【図１０】印加パルスの印加タイミング、サンプリングタイミング、印加パルスのＯＦＦタイミングを決定するコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図１１】デューティ比が５０未満の場合に、印加されるＰＷＭパルス、印加パルスの関係を示すタイムチャートである。
【図１２】デューティ比が５０以上の場合に、印加されるＰＷＭパルス、印加パルスの関係を示すタイムチャートである。
【図１３】磁歪式トルクセンサによって検出された検出値の取得動作を示すフローチャートである。
【図１４】ブラシレスモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータコイルに通電する通電パターンの切り替え時期の算出動作を示すフローチャートである。
【図１５】通電パターンの切り替え動作を示すフローチャートである。
【図１６】磁極センサの磁石及びロータの永久磁石の極の切り替りタイミングの記憶動作を示すフローチャートである。
【図１７】ロータの永久磁石と磁極センサの磁石との関係を示す図である。
【図１８】駆動ドライバに印加するＰＷＭパルスのデューティ比を決定する動作を示すフローチャートである。
【図１９】図１０のステップＳ９の検出値選択処理の動作を示すサブフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係るアクチュエータシステムについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
【００１９】
図１は、アクチュエータシステムを備えたアシスト自転車１０の左側面図、図２は、図１のアシスト自転車１０の要部を示す左側面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。アシスト自転車１０は、車体前方に位置するヘッドパイプ１２と、該ヘッドパイプ１２から後方且つ下方に延びるダウンフレーム１４と、ダウンフレーム１４の後端から上方に立ち上がるシートパイプ１６とを備える。ヘッドパイプ１２には、下方に延びるフロントフォーク１８が操舵可能に接続されており、このフロントフォーク１８の下端に前輪ＷＦが軸支されている。また、ヘッドパイプ１２の上方にハンドル２０が設けられている。
【００２０】
ダウンフレーム１４の後端には、後方に延びるリアフォーク２２が配設されており、このリアフォーク２２の後端に後輪ＷＲが軸支されている。また、シートパイプ１６の上部とリアフォーク２２の後部との間に、左右一対のステー２４が配設されている。
【００２１】
ダウンフレーム１４及びリアフォーク２２は、アシスト駆動ユニット（アシストユニット、アクチュエータユニット）２６を支持する。シートパイプ１６には、上端にシート２８を有するシートポスト３０がシート２８の上下位置を調整可能に装着されている。シートパイプ１６の後方には、アシスト駆動ユニット２６に電力を供給するためのバッテリ３２が着脱可能にシートパイプ１６のステー３４に取付けられている。
【００２２】
アシスト駆動ユニット２６及びスプロケット３６を貫通して、車体の幅方向に延びるクランク軸３８が設けられ、クランク軸３８の両側に、ペダル４０Ｌを有するクランク４２Ｌ、ペダル４０Ｒを有するクランク４２Ｒが接続されている。運転者がペダル４０Ｌ、４０Ｒを漕ぐことにより、クランク軸３８に踏力トルクが与えられる。クランク軸３８に与えられた踏力トルクに起因してスプロケット３６が回転し、該スプロケット３６の回転は、チェーン４４を介して、後輪ＷＲ側のスプロケット４６に伝達され、後輪ＷＲが回転する。スプロケット３６、チェーン４４、及びスプロケット４６は駆動系機構として機能する。
【００２３】
アシスト駆動ユニット２６は、その筐体（ケース）４８内に、ブラシレスモータ５０と、ブラシレスモータ５０を駆動させる駆動ドライバ５２と、駆動ドライバ５２のＰＷＭ制御、及び後述する磁歪式トルクセンサによって検出された検出値に基づいてトルク値の算出等を行うコントローラ（制御手段）５４と、ブラシレスモータ５０の駆動軸５６と噛み合って回転する駆動ギア５８と、駆動ギア５８の回転に応じて回転する従動軸９４を有するアシストスプロケット６０とを一体に保持する。アシストスプロケット６０にはチェーン４４が取り付けられる。アシスト駆動ユニット２６は、ブラシレスモータ５０の駆動力を前記駆動系機構に伝達する。このアシスト駆動ユニット２６、クランク軸３８、及び駆動系機構は、本実施の形態のアクチュエータシステムを構成する。
【００２４】
コントローラ５４は、クランク軸３８に与えられた踏力トルクとアシスト自転車１０の車速に応じたアシスト比とによって定められる補助トルクをブラシレスモータ５０が発生するように、駆動ドライバ５２をＰＷＭ制御する。駆動ドライバ５２、複数相（本実施の形態では、ＵＶＷ相の３相）の各スイッチング素子を有し、コントローラ５４は、決められたデューティ比でＵＶＷ相の各スイッチング素子をオン・オフ制御することで、駆動ドライバ５２をＰＷＭ制御する。このＰＷＭ制御により、駆動ドライバ５２は、バッテリ３２の直流電力を３相交流電力に変換して、３相の交流電流をブラシレスモータ５０のＵ相のステータコイル、Ｖ相のステータコイル、Ｗ相のステータコイルに通電する。これにより、ブラシレスモータ５０の駆動軸５６が回転する。コントローラ５４は、クロック回路を有し、タイマーとしても機能する。
【００２５】
ブラシレスモータ５０が発生した補助トルクは、駆動軸５６、駆動ギア５８、及びアシストスプロケット６０を介してチェーン４４に伝達される。したがって、運転者がペダル４０Ｌ、４０Ｒを漕ぐことによって、クランク軸３８に与えられた踏力トルクとブラシレスモータ５０が発生した補助トルクとが、チェーン４４を介して、後輪側のスプロケット４６に伝達されて、後輪ＷＲが回転する。なお、アシストスプロケット６０の後方には、チェーンの巻き付け角を大きく取るためのアイドラ６２が設けられている。
【００２６】
ブラシレスモータ５０は、円周方向に交互に配置された計８個のＮ極及びＳ極の永久磁石６４を有するロータ６６と、ロータ６６の外周部を覆うように径方向で対抗配置され、ロータ６６を回転させる回転磁界を発生するＵＶＷ相の３相のステータ巻線６８を有するステータ７０を備える。ロータ６６の回転軸に駆動軸５６が設けられている。また、ステータ７０は、計１２個あるので、Ｕ相のステータ巻線６８、Ｖ相のステータ巻線６８、及び、Ｗ相のステータ巻線６８は、それぞれ３つある。ブラシレスモータ５０のＵ相のステータコイルは、３つのＵ相のステータ巻線６８によって構成され、Ｖ相のステータコイルは、３つのＶ相のステータ巻線６８によって構成され、Ｗ相のステータコイルは、３つのＷ相のステータ巻線６８によって構成される。
【００２７】
アシスト駆動ユニット２６は、アシスト自転車１０が前に進む方向（正方向）に、ペダル４０Ｌ、４０Ｒを漕いだ場合にスプロケット３６を回転させ、正方向とは反対の方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒを漕いだ場合にスプロケット３６を回転させない機構を有する。具体的には、図３に示すように、アシスト駆動ユニット２６は、クランク軸３８の外周に挿嵌される円筒部材７２と、該円筒部材７２と筐体４８との間に設けられた第１ベアリング７４と、クランク軸３８と筐体４８との間に設けられた第２ベアリング７６と、クランク軸３８と円筒部材７２との間に設けられたワンウェイクラッチ７８とを有する。ワンウェイクラッチ７８は、ペダル４０Ｌ、４０Ｒが正方向に漕がれたときにクランク軸３８の回転を円筒部材７２に伝達し、ペダル４０Ｌ、４０Ｒが正方向と反対方向に漕がれたときにクランク軸３８の回転を円筒部材７２に伝達しない構造を有する。円筒部材７２の右端はスプラインが形成されており、スプロケット３６がスプラインに嵌合した状態で取り付けられている。
【００２８】
正方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれると、クランク軸３８が回転すると共に、ワンウェイクラッチ７８により円筒部材７２が回転する。これにより、スプロケット３６が回転する。一方、正方向と反対方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれると、クランク軸３８は回転するが、円筒部材７２は、ワンウェイクラッチ７８によって回転しない。これにより、正方向と反対方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれてもスプロケット３６は回転しない。
【００２９】
また、クランク軸３８に与えられた踏力トルクを検出する磁歪式トルクセンサ８０は、クランク軸３８上に配置される。詳しくは、円筒部材７２の外周に磁歪式トルクセンサ８０が配置されている。磁歪式トルクセンサ８０は、２つの検出コイル８２、８４を含む検出回路とを備え、検出回路は、円筒部材７２が回転することで発生する磁歪によって生じる各検出コイル８２、８４のインダクタンスの変化を電圧に変換してコントローラ５４に出力する。なお、正方向と逆方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれている場合は、円筒部材７２は回転しないので、磁歪式トルクセンサ８０によって、クランク軸３８に与えられた踏力トルクは検出されない。
【００３０】
ブラシレスモータ５０の駆動軸５６には、磁石８６を保持するマグネットホルダー８８が設けられており、ロータ６６の回転と一緒に回転する。磁石８６を検出するホールＩＣ９０が磁石８６に対向するように設けられており、ホールＩＣ９０は３つ設けられている（図２参照）。この３つのホールＩＣ９０によって、ロータ６６の回転角度及び回転数を検出する。ホールＩＣ９０は、ホールＩＣハウジング９８によって保持されている。ホールＩＣハウジング９８は、ボルトｂによって、アシスト駆動ユニット２６の筐体４８内部に取付けられている。磁石８６は、円周方向に沿って８個設けられており、Ｎ極の磁石８６とＳ極の磁石８６とが交互に配置されている。この磁石８６及びホールＩＣ９０がブラシレスモータ５０の回転角度を検出する磁極センサとして機能する。
【００３１】
ブラシレスモータ５０と駆動ギア５８とは収納される空間が区画されている。マグネットホルダー８８の外周には、ダストシール１１０が設けられ、ダストシール１１０は、駆動ギア５８が設けられている空間からブラシレスモータ５０が設けられている空間へのゴミ等の侵入を防ぐのものである。ブラシレスモータ５０を保護するカバーは、ブラシレスモータ５０の外周に沿ってボルトＢによってアシスト駆動ユニット２６の筐体４８に取付けられている。
【００３２】
筐体４８は、筐体４８内の空間を区画する仕切板９２を有し、駆動ドライバ５２、コントローラ５４、及び磁歪式トルクセンサ８０は、同一空間内に配置され、ブラシレスモータ５０は、クランク軸３８の後方且つ下方であり、磁歪式トルクセンサ８０と区画された空間に収納配置されている。また、駆動ドライバ５２及びコントローラ５４は、磁歪式トルクセンサ８０の下方に配置されている。
【００３３】
ブラシレスモータ５０と磁極センサ（磁石８６及びホールＩＣ９０）は、アシスト自転車１０の前後方向の中心線１１２に対して、磁歪式トルクセンサ８０の反対側に配置されている。磁歪式トルクセンサ８０とブラシレスモータとは収納される空間が区画されているが、磁歪式トルクセンサ８０とブラシレスモータ５０とは近接されて配置された状態にある。また、図示しないが駆動ドライバ５２と、コントローラ５４とは筐体４８壁に固定されるとともに、アシスト自転車１０の前後方向の中心線１１２に対して、対向する左右壁面に各々固定され、コントローラ５４は、磁歪式トルクセンサ８０側の筐体４８壁面に配置されている。
【００３４】
アイドラ６２は、支持アーム１１４によって軸支され、ピボット１１６は、揺動可能に支持アーム１１４を軸支する。ピボット１１６に軸支された支持アーム１１４は、トーションスプリングによりアイドラ６２がチェーン４４を加圧する方向に付勢されている。
【００３５】
アシストスプロケット６０が有する従動軸９４と、駆動ギア５８との間には、ワンウェイクラッチ９６が設けられ、ワンウェイクラッチ９６は、駆動ギア５８が正方向（アシスト自転車１０が前に進む方向）に回転している場合のみ、該回転を従動軸９４に伝達する。これにより、ブラシレスモータ５０のロータ６６が正方向に回転している場合のみ、アシストスプロケット６０が回転し、ブラシレスモータ５０が発生した補助トルクがチェーン４４を介して後輪ＷＲ側のスプロケット４６に伝達される。
【００３６】
図４は、磁歪式トルクセンサ８０の検出回路図である。磁歪式トルクセンサ８０は、周知技術なので、簡単に説明する。磁歪式トルクセンサ８０は、検出コイル８２、８４の他に、抵抗１００、１０２、及び、差動増幅器１０４を有する。接続点ａを介して検出コイル８２、８４は直列に接続され、検出コイル８２の他端は、差動増幅器１０４の＋端子に接続されている接続点ｂに接続され、検出コイル８４の他端は、差動増幅器１０４の−端子に接続されている接続点ｃに接続されている。また、接続点ｄを介して抵抗１００、１０２は直列に接続され、抵抗１００の他端は接続点ｂに接続され、抵抗１０２の他端は接続点ｃに接続されている。
【００３７】
差動増幅器１０４は、入力された２つの電圧信号の差分を一定係数で増幅して出力する。差動増幅器１０４から出力される電圧信号は磁歪式トルクセンサ８０の検出値となる。接続点ａには、コントローラ５４からの所定周期の印加パルス（パルス電圧）が入力され、接続点ｄは接地されている。コントローラ５４から所定周期の印加パルスが磁歪式トルクセンサ８０に印加されると、該印加されたパルス電圧に応じて検出コイル８２、８４には電圧が発生する。検出コイル８２、８４に発生する電圧は、磁歪によって生じる検出コイル８２、８４のインダクタンスの変化によって変わる。
【００３８】
図５は、コントローラ５４から印加パルスが磁歪式トルクセンサ８０に供給されたときの電圧波形を示す。波形ａは、接続点ａに印加される印加パルスの波形を示し、波形ｂは、接続点ｂの電圧波形を示し、波形ｃは、接続点ｃの電圧波形を示す。矩形の印加パルスの入力に同期して接続点ｂ及び接続点ｃの電圧は上昇し、印加パルスが印加されていない期間は、接続点ｂ及び接続点ｃの電圧は下降する。波形ｅは、差動増幅器１０４から出力される電圧波形であり、接続点ｂの電圧波形から接続点ｃの電圧波形を減算し、一定係数を乗算した波形である。
【００３９】
コントローラ５４は、印加パルスが印加されてから一定時間経過後のサンプリングタイミングの検出値に基づいてトルク値を算出する。この一定時間は、磁歪式トルクセンサ８０から出力される電圧（差動増幅器１０４から出力される電圧）が最も大きくなる時間若しくは閾値以上大きくなる時間である。磁歪式トルクセンサ８０から出力される電圧のピークタイミングは、磁歪式トルクセンサ８０の検出コイル８２、８４、及び、抵抗１００、１０２によって調整することができる。差動増幅器１０４から出力される電圧値が磁歪式トルクセンサ８０が検出した検出値となる。
【００４０】
図６は、ロータ６６に配置された永久磁石６４の回転方向を示す図であり、図７は、駆動ドライバ５２によってブラシレスモータのＵ相のステータコイル、Ｖ相のステータコイル、Ｗ相のステータコイルに供給される電流、及びそのときの永久磁石６４の状態を示す図である。
【００４１】
図６に示すように、それぞれ４個のＮ極及びＳ極の永久磁石６４がロータの円周方向に配置されており、Ａを基準角度とする。この基準角度Ａは、ロータ６６の中心を原点としたときの角度である。永久磁石６４は、図６の平面視で時計方向に回転するものとする。図７に示すＵＶＷ相の交流電流が、Ｕ相のステータコイル、Ｖ相のステータコイル、Ｗ相のステータコイルにそれぞれ供給されると、基準角度Ａの磁極はＳ極となり、ＵＶＷ相の交流電流が半周期を経過すると、基準角度Ａの磁極はＮ極に切り替わる。つまり、ＵＶＷ相の交流電流の半周期（電気角１８０度）で、ロータ６６は４５度回転する。
【００４２】
また、図８は、磁石８６と、磁歪式トルクセンサ８０の検出コイル８２、８４との関係を示す図である。図８に示すように、磁石８６は、それぞれ４個のＮ極及びＳ極の磁石が円周方向に配置されており、Ｂを基準角度とする。この基準角度Ｂは、８個の磁石８６で形成される円の中心（ロータ６６の中心）を原点した場合における角度である。この磁石８６は、ロータ６６の回転と一緒に回転する。本実施の形態では、図８の平面視で時計方向にロータ６６及び磁石８６は回転する。また、３つのホールＩＣ９０は、電気角６０度（ロータ６６の回転角は１５度）間隔で設けられている。ホールＩＣ９０は、磁石８６の極に応じた検出信号（電圧信号）をコントローラ５４に出力する。Ｎ極とＳ極との切り替わり時では、ホールＩＣ９０から出力される検出信号に変化が生じるので、コントローラ５４は、検出信号の変化から磁石８６の極の切り替わりタイミングを検出することができる。
【００４３】
図８では、検出コイル８２、８４の中心と、円周方向に配置された８個の磁石８６で形成される円の中心（ロータ６６の中心）とを通る線上であり、検出コイル８２、８４の反対側に、ホールＩＣ９０ａが設けられ、ホールＩＣ９０ａから半時計方向に１５度間隔で、ホールＩＣ９０ｂ、ホールＩＣ９０ｃが設けられている。これにより、磁石８６が４５度回転する度に、コントローラ５４は、３回のＮＳ極の切り替わりタイミングを検出することができる。コントローラ５４は、このＩＣホールの切り替わりタイミングに同期して、又は、切り替わりタイミングに応じて、ＵＶＷ相の各ステータコイルの通電パターンを切り替える。なお、基準角度Ｂは、検出コイル８２、８４の中心と、円周方向に配置された８個の磁石８６で形成される円の中心とを通る線上にあり、且つ、検出コイル８２、８４側の位置である。
【００４４】
ここで、磁歪式トルクセンサ８０が検出する検出値がブラシレスモータ５０によって、影響受ける場合について説明する。つまり、磁歪式トルクセンサ８０の回りで、磁界、磁束が変化すると、検出コイル８２、検出コイル８４は、該変化による影響を受けるので、磁歪式トルクセンサ８０の検出値に、磁界、磁束の変化によるノイズが乗ってしまう。磁歪式トルクセンサ８０に検出値が影響を受ける場合としては、第１に、印加パルスが前記接続点ａに印加されてから、サンプリングタイミングが到来するまでに、駆動ドライバ５２に供給されるＰＷＭパルスがオン・オフする場合である。第２に、ブラシレスモータ５０の永久磁石６４、及び、磁極センサの磁石８６の極が切り替わるタイミングが、磁歪式トルクセンサ８０のサンプリングタイミングと一定の時間の範囲内で一致する場合である。第３に、各相のステータコイルの通電パターンが切り替わるタイミングが、磁歪式トルクセンサ８０のサンプリングタイミングと一定の時間の範囲内で一致する場合である。磁石８６及び永久磁石６４の極が切り替わるとは、図８に示すように、検出コイル８２、８４と磁石８６との距離が最も短くなる基準角度Ｂ（磁歪式トルクセンサ８０側に対向する位置）で、磁石８６の極が変わってしまうとき、及び、検出コイル８２、８４と永久磁石６４との距離が最も短くなる位置で、永久磁石６４の極が変わってしまうときを指す。なお、ロータを中心として磁石８６及び永久磁石６４が円周方向に配置されているので、検出コイル８２、８４と永久磁石６４との距離が最も短くなる位置は、基準角度Ｂとなる。
【００４５】
そこで、本発明は、ノイズが乗った検出値は、トルク値の算出に用いないというものであり、以下、詳細に説明する。
【００４６】
図９は、駆動ドライバ５２によって各相のステータコイルに交流電流が通電されたときの、Ｕ相のステータコイル、Ｖ相のステータコイル、Ｗ相のステータコイルの電圧を示すタイムチャート、及び、ホールＩＣ９０によってコントローラ５４が検出した極の切り替わりタイミングを示す図である。
【００４７】
各相のステータコイルに交流電流（例えば、図７に示すような交流電流）が供給されると、各相のステータコイルに電圧が発生する。各相のステータコイルに所定方向の電圧が加えられたときをプラスとし、所定方向とは逆方向に電圧が加えられたときをマイナスとする。ステータコイルの電圧がマイナスのとき、負の交流電流が通電される。駆動ドライバ５２の各相のスイッチング素子にＰＷＭパルスを印加することで、各相のステータコイルに図９に示すような電圧が生じる。ステータコイルの電圧がマイナスの期間でロータ６６は４５度回転し、ステータコイルの電圧がプラスの期間でロータは４５度回転する。
【００４８】
本実施の形態では、ステータコイルの電圧がマイナスとなるように、決められたデューティ比のＰＷＭパルスが駆動ドライバ５２に印加される。例えば、Ｕ相のステータコイルの電圧がマイナスの場合は、Ｕ相のステータコイルの電圧がマイナスとなるようにＰＷＭパルスが駆動ドライバ５２に出力されている。
【００４９】
本実施の形態では、Ｕ相のステータコイルの電圧がマイナスのときに、駆動ドライバ５２に出力されているＰＷＭパルスを例にとって説明する説明する。Ｕ相のステータコイルの電圧がマイナスの期間（交流電流の半周期分の期間）は、電気角１８０度となり、この期間に、予め定められたデューティ比でＰＷＭパルスが制御される。この交流電流の半周期を１５００μｓｅｃとし、ＰＷＭパルスの周期を５０μｓｅｃとする。したがって、Ｕ相のステータコイルの電圧がマイナスの期間に、駆動ドライバ５２に３０個のＰＷＭパルスが印加されることになる。また、ＰＷＭパルスの３周期を１セットとする。したがって、交流電流の半周期の期間に、１０セットのＰＷＭパルスが駆動ドライバ５２に印加される。なお、他の相のステータコイルの電圧がマイナスのときも同様である。
【００５０】
コントローラ５４は、磁歪式トルクセンサ８０に印加パルスが印加されてからサンプリングタイミングまでの前記一定時間が、駆動ドライバ５２に印加されるＰＷＭパルスの周期の１／２より短く設定するとともに、ＰＷＭパルスを一定数周期（実施の形態ではＰＷＭパルスの３周期、つまり、１セット）の期間に、少なくとも２回のサンプリングタイミングを備えるように印加パルスを設定する。本実施の形態では、ＰＷＭパルスの３周期の期間に、少なくとも２つの印加パルスが印加する。
【００５１】
図１０は、印加パルスの印加タイミング、サンプリングタイミング、印加パルスのＯＦＦタイミングを決定するコントローラ５４の動作を示すフローチャートである。コントローラ５４は、ＰＷＭパルスを駆動ドライバ５２に出力する（図１０のステップＳ１）。次いで、入力したＰＷＭパルスが１セットの何番目のＰＷＭパルスであるか否かを判断する（ステップＳ２）。ステップＳ２で、１セットの１番目のＰＷＭパルスであると判断すると、磁歪式トルクセンサ８０の接続点ａに印加パルスを入力する（ステップＳ３）。
【００５２】
次いで、第１のサンプリングタイミングを、１回目の印加パルスの印加から一定時間経過後の時刻に設定する（ステップＳ４）。前記一定時間は、ＰＷＭパルスの周期の１／２以下である。次いで、１回目の印加パルスのＯＦＦ時刻を設定して（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。１回目の印加パルスのＯＦＦタイミングが到来すると、コントローラ５４は、印加パルスのＯＦＦにする。
【００５３】
一方、ステップＳ２で、２番目のＰＷＭパルスを入力したと判断すると、磁歪式トルクセンサ８０の接続点ａに２回目の印加パルスの印加タイミングを設定する（ステップＳ６）。設定された２回目の印加パルスの印加タイミングが到来すると、コントローラ５４は、印加パルスを磁歪式トルクセンサ８０の接続点ａに印加する。２回目の印加パルスを印加するタイミングは、ＰＷＭパルスの３周期の１／２、つまり、２番目のＰＷＭパルスの周期の１／２である。次いで、第２のサンプリングタイミングを、２回目の印加パルスの印加から一定時間経過後の時刻に設定して（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻る。
【００５４】
また、ステップＳ２で、３番目のＰＷＭパルスを入力したと判断すると、２回目の印加パルスのＯＦＦタイミングを設定する（ステップＳ８）。２回目の印加パルスのＯＦＦタイミングが到来すると、コントローラ５４は、印加パルスのＯＦＦにする。
【００５５】
次いで、第１のサンプリングタイミングで得られた検出値、及び第２のサンプリングタイミングで得られた検出値のうち、トルク値の算出に用いる検出値を選択する検出値選択処理を行って（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻る。この検出値選択処理については後で詳細に説明する。図１０のフローチャートに示す動作は、５０μｓｅｃ毎に行う。
【００５６】
図１１は、デューティ比が５０未満の場合に、印加されるＰＷＭパルス、印加パルスの関係を示すタイムチャートであり、図１２は、デューティ比が５０以上の場合に、印加されるＰＷＭパルス、印加パルスの関係を示すタイムチャートである。図１１及び図１２では、見易くするために磁歪式トルクセンサ８０の検出値を縦軸方向に拡大して表している。時刻ｔ１で、１番目のＰＷＭパルスが駆動ドライバ５２に印加されると（図１０のステップＳ１）、ｔ２で印加パルスが磁歪式トルクセンサ８０の接続点ａに印加される（ステップＳ３）。また、第１のサンプリングタイミングは、１回目の印加パルスが印加されてから一定時間経過後のｔ３に設定される（ステップＳ４）。ｔ４は、ステップＳ５で設定された１回目の印加パルスがＯＦＦとなる時刻である。ｔ１から５０μｓｅｃが経過したｔ５で、２番目のＰＷＭパルスが駆動ドライバ５２に印加されると（ステップＳ１）、２回目の印加パルスを印加する時刻は、２番目のＰＷＭパルスの周期の半周期のタイミングであるｔ６に設定され（ステップＳ６）、第２のサンプリングタイミングは、２回目の印加パルスが印加されてから一定時間経過後のｔ７に設定される（ステップＳ７）。ｔ５から５０μｓｅｃが経過したｔ８で、３番目のＰＷＭパルスが印加されると（ステップＳ１）、２回目の印加パルスがＯＦＦとなる時刻ｔ９が設定される（ステップＳ８）。
【００５７】
ここで、図１１を見るとわかるように、ＰＷＭパルスのデューティ比が５０未満の場合は、１回目の印加パルスを印加してから第１のサンプリングタイミングが到来するまでの間に、ＰＷＭパルスがオンからオフになってしまい、２回目の印加パルスを印加してから第２のサンプリングタイミングが到来するまでの間は、ＰＷＭパルスがオン・オフしない（オン又はオフに切り替わらない）。また、図１２を見るとわかるように、ＰＷＭパルスのデューティ比が５０以上の場合は、１回目の印加パルスを印加してから第１のサンプリングタイミングが到来するまでの間は、ＰＷＭパルスがオン・オフせず、２回目の印加パルスを印加してから第２のサンプリングタイミングが到来するまでの間に、ＰＷＭパルスがオンからオフになってしまう。印加パルスが印加されてからサンプリングタイミングが到来するまでの間に、ＰＷＭパルスがオン・オフすると、磁歪式トルクセンサ８０の検出コイル８２、８４の電圧にノイズが乗ってしまうので、ＰＷＭパルスのデューティ比に応じて、トルク値の算出に用いる検出値を切り替える。つまり、ＰＷＭパルスのデューティ比が５０未満の場合は、第２のサンプリングタイミングで検出された検出値を用い、ＰＷＭパルスのデューティ比が５０以上の場合は、第１のサンプリングタイミングで検出された検出値を用いる。
【００５８】
図１３は、磁歪式トルクセンサ８０によって検出された検出値の取得動作を示すフローチャートである。コントローラ５４は、駆動ドライバ５２に印加したＰＷＭパルスが、１セットの何番目のＰＷＭパルスであるか否かを判断する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で、１番面のＰＷＭパルスであると判断すると、コントローラ５４は、第１のサンプリングタイミングが到来したか否かを判断する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２で、第１のサンプリングタイミングが到来していないと判断すると、到来するまでステップＳ１２に留まる。
【００５９】
ステップＳ１２で、第１のサンプリングタイミングが到来したと判断すると、コントローラ５４は、第１のサンプリングタイミングで磁歪式トルクセンサによって検出されたアナログの検出値をＡＤ変換して記憶する（ステップＳ１３）。このとき、検出値とともにサンプリングタイミングも記録する。なお、コントローラ５４は、ＡＤ変換された検出値に対してノイズフィルタ処理を施してもよい。
【００６０】
次いで、コントローラ５４は、ステップＳ１３で記憶した検出値が、１回目の印加パルスによって検出した検出値であることを記憶するとともに（ステップＳ１４）、１番目のＰＷＭパルスのデューティ比を記憶して（ステップＳ１５）、ステップＳ１１に戻る。後述するように、デューティ比は、磁歪式トルクセンサ８０によって検出された検出値を用いて決定される。
【００６１】
一方、ステップＳ１１で、２番目のＰＷＭパルスであると判断すると、コントローラ５４は、第２のサンプリングタイミングが到来したか否かを判断する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６で、第２のサンプリングタイミングが到来していないと判断すると、到来するまでステップＳ１６に留まる。
【００６２】
ステップＳ１６で、第２のサンプリングタイミングが到来したと判断すると、コントローラ５４は、第２のサンプリングタイミングで磁歪式トルクセンサによって検出されたアナログの検出値をＡＤ変換して記憶する（ステップＳ１７）。このとき、検出値とともにサンプリングタイミングも記録する。なお、コントローラ５４は、ＡＤ変換された検出値に対してノイズフィルタ処理を施してもよい。
【００６３】
次いで、コントローラ５４は、ステップＳ１７で記憶した検出値が、２回目の印加パルスによって検出した検出値であることを記憶するとともに（ステップＳ１８）、２番目のＰＷＭパルスのデューティ比を記憶して（ステップＳ１９）、ステップＳ１１に戻る。また、ステップＳ１１で、３番目のＰＷＭパルスであると判断すると、そのままステップＳ１に戻る。図１３のフローチャートに示す動作は、５０μｓｅｃ毎に行う。
【００６４】
図１４は、ブラシレスモータ５０のＵ相のステータコイル、Ｖ相のステータコイル、及びＷ相のステータコイルに通電する通電パターンの切り替え時期の算出動作を示すフローチャートである。まず、コントローラ５４は、ホールＩＣ９０が検出した検出信号により、磁石８６の極の切り替わりを検出できたか否かを判断する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１で、磁石８６の極の切り替わりを検出できないと判断すると、検出されるまでステップＳ２１に留まる。
【００６５】
ステップＳ２１で、磁石８６の極の切り替わりを検出したと判断すると、コントローラ５４は、通電パターンの切り替えタイミングを算出する（ステップＳ２２）。通電パターンの切り替えタイミングを進角させる場合は、通電パターンの切り替えタイミングが、磁石８６の極の切り替わりタイミングより進角角度分だけ遅らせたタイミングとなるように、通電パターンの切り替えタイミングを算出する。なお、進角又は遅角させない場合は、磁石８６の極の切り替わりタイミングを、通電パターンの切り替えタイミングとする。この場合、磁石８６の切り替わりタイミングと、ＵＶＷ相のステータコイルの通電パターンの切り替えタイミングとは同期する。
【００６６】
ステップＳ２３で、通電パターンの切り替えタイミングを算出すると、該算出した通電パターンの切り替えタイミングを記憶する（ステップＳ２３）。
【００６７】
図９のｔ１１、ｔ１３、ｔ１５、ｔ１７は、ホールＩＣ９０によって検出された磁石８６の極の切り替わりタイミングを示し、ｔ１２、ｔ１４、ｔ１６、ｔ１８は、通電パターンの切り替えタイミングを示す。ここで、上述したように、ホールＩＣ９０は、電気角６０度（ロータ６６の回転角では１５度）間隔で設けられているので、電気角６０度間隔で磁石８６の極の切り替わりを検出する。図９から、通電パターンの切り替えタイミングｔ１２、ｔ１４、ｔ１６、ｔ１８は、切り替わりタイミングｔ１２、ｔ１４、ｔ１６、ｔ１８から、進角角度分経過した後に、ＵＶＷ相のステータコイルの通電パターンパターンが切り替わっているのがわかる。
【００６８】
図１５は、通電パターンの切り替え動作を示すフローチャートである。コントローラ５４は、図１４のステップＳ２３で記憶した通電パターンの切り替えタイミングが到来したか否かを判断する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１で、通電パターンの切り替えタイミングが到来していない場合は、到来したと判断するまでステップＳ３１に留まる。
【００６９】
ステップＳ３１で、通電パターンの切り替えタイミングが到来したと判断すると、コントローラ５４は、駆動ドライバ５２をＰＷＭ制御して通電パターンを切り替える（ステップＳ３２）。具体的には、ＰＷＭパルスを印加する駆動ドライバ５２のスイッチング素子を変更する。
【００７０】
図１６は、磁極センサの磁石８６及びロータ６６の永久磁石６４の極の切り替りタイミングの記憶動作を示すフローチャートである。コントローラ５４は、磁歪式トルクセンサ８０の検出コイル８２、８４と最も距離が短くなる基準角度Ｂで、磁極センサの磁石８６の極が切り替わるタイミングを検出する（ステップＳ４１）。図８に示すようにホールＩＣ９０ａは、検出コイル８２の中心と、ロータ６６の中心とを通る線上で、且つ、検出コイル８２、８４とは反対側に設けられており（つまり、基準角度ＢとホールＩＣ９０ａは位相差が１８０度であり）、磁石８６の数は８個なので、コントローラ５４は、ホールＩＣ９０ａの検出信号が変わるタイミングを、磁石８６の極の切り替わるタイミングとして検出する。つまり、ホールＩＣ９０ａで磁石８６の極が切り替わるタイミングで、基準角度Ｂでも磁石８６の極が切り替わるので、ホールＩＣ９０ａの検出信号が変わるタイミングを磁石８６の極が切り替わるタイミングとする。
【００７１】
次いで、コントローラ５４は、磁極センサの磁石８６が切り替わるたタイミングを記憶する（ステップＳ４２）。なお、磁石８６の数が７個等の奇数の場合は、基準角度Ｂで磁石８６の極が切り替わるタイミングと、ホールＩＣ９０で磁石８６の極が切り替わるタイミングとは一致しないので、ホールＩＣ９０ａ、９０ｂ、９０ｃの何れか１つのホールＩＣ９０の検出信号が変わるタイミングと、該何れか１つのホールＩＣ９０と基準角度Ｂとの位相差と、ロータ６６の回転速度とに基づいて、基準角度Ｂにおける磁石８６の極の切り替わりタイミングを予測してもよい。
【００７２】
次いで、コントローラ５４は、磁歪式トルクセンサ８０の検出コイル８２、８４と最も距離が短くなる基準角度Ｂで、ロータ６６の永久磁石６４の極が切り替わるタイミングを検出する（ステップＳ４３）。磁極センサの磁石８６とロータ６６とは一体に回転するので、コントローラ５４は、ホールＩＣ９０の検出信号に基づいて、基準角度Ｂでの永久磁石６４の極の切り替わりタイミングを検出することができる。
【００７３】
例えば、図１７に示すように、磁石８６の極の切り替わり角度と、永久磁石６４の磁石の切り替わり角度とが同じ場合は、ホールＩＣ９０ａの検出信号が変わるタイミングを、永久磁石６４の極の切り替わりタイミングとして検出することができる。また、磁石８６の極の切り替わり角度と、永久磁石６４の極の切り替わり角度との位相がずれている場合は、ホールＩＣ９０ａの検出信号が変わるタイミングと、該位相差（磁石８６の極の切り替わり角度と永久磁石６４の極の切り替わり角度との位相差）と、ロータ６６の回転速度とを用いて、基準角度Ｂで永久磁石６４が切り替わるタイミングを予測して検出することができる。
【００７４】
次いで、コントローラ５４は、基準角度Ｂでロータ６６の永久磁石６４が切り替わるタイミングを記憶する（ステップＳ４４）。ロータ６６が４５度回転する度に、基準角度Ｂで、永久磁石６４及び磁石８６の極がそれぞれ１回切り替わる（計２回切り替わる）が、永久磁石６４の極の切り替わり角度と、磁石８６の極の切り替わり角度との位相が同一の場合は、ロータ６６の４５度回転で極の切り替わりは１回となる。
【００７５】
図１８は、駆動ドライバ５２に印加するＰＷＭパルスのデューティ比を決定する動作を示すフローチャートである。まず、コントローラ５４は、磁歪式トルクセンサ８０によって検出された検出値のうち、図１０のステップＳ９の検出値選択処理で選択された検出値から踏力トルクのトルク値（踏力トルク値）を算出する（ステップＳ５１）。次いで、図示しない車速センサから取得した車速を取得し（ステップＳ５２）、該取得した車速に応じてアシスト比を決定する（ステップＳ５３）。
【００７６】
次いで、該決定したアシスト比とステップＳ４１で算出した踏力トルク値とから、補助トルクのトルク値（補助トルク値）を算出する（ステップＳ５４）。次いで、算出した該補助トルク値から、駆動ドライバ５２に出力するＰＷＭパルスのデューティ比を決定する（ステップＳ５５）。つまり、ブラシレスモータ５０のロータ６６が、算出した補助トルク値のトルクを発生させるように、駆動ドライバ５２のデューティ比を決定する。
【００７７】
次いで、該決定したデューティ比で駆動ドライバ５２をＰＷＭ制御する（ステップＳ５６）。つまり、決定したデューティ比のＰＷＭパルスで、駆動ドライバ５２のスイッチング素子を駆動する。次いで、決定したデューティでＰＷＭパルスを駆動ドライバ５２に出力してから所定時間（例えば、１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃの間の時間）が経過したか否かを判断する（ステップＳ５７）。ステップＳ５７で、所定時間が経過していないと判断すると、所定時間が経過するまでステップＳ５７に留まり、所定時間が経過したと判断すると、ステップＳ５１に戻る。
【００７８】
図１９は、図１０のステップＳ９の検出値選択処理の動作を示すサブフローチャートである。コントローラ５４は、図１３のステップＳ１５で記憶した１セットの中の１番目のＰＷＭパルスのデューティ比が所定デューティ比以上であるか否かを判断する（ステップＳ７１）。所定デューティ比は、５０％とする。なお、所定デューティ比は、４０以上〜５０％以下のデューティ比であってもよい。
【００７９】
ステップＳ７１で、１番目のＰＷＭパルスのデューティ比が所定デューティ比以上であると判断すると、コントローラ５４は、第１のサンプリングタイミングで検出された検出値はＰＷＭパルスの影響によるノイズを受けていないと判断する。そして、コントローラ５４は、第１のサンプリングタイミング（図１３のステップＳ１３で記録されたサンプリングタイミング）が、図１４のステップＳ２３で記憶した通電パターンの切り替えタイミング、及び、図１６のステップＳ４２、４４で記憶した極の切り替わりタイミングのうち、少なくとも１つのタイミングと一定の時間の範囲内で一致するか否かを判断する（ステップＳ７２）。つまり、通電パターンの切り替えタイミング、永久磁石６４又は磁石８６の極の切り替わりタイミングで、検出された検出値でないか否かを判断している。即ち、ステップＳ７２では、第１のサンプリングタイミングで検出された検出値が、通電パターンの切り替え、磁石８６の極の切り替わり、又は永久磁石６４の極の切り替わりによるノイズを受けていないかを判断している。
【００８０】
ステップＳ７２で、一定の時間の範囲内で一致しないと判断された場合は、コントローラ５４は、第１のサンプリングタイミングで検出された検出値はノイズを受けていないと判断し、第１のサンプリングタイミングで検出された検出値を、図１８のステップＳ５１のトルク値の算出に用いる検出値として選択する（ステップＳ７３）。
【００８１】
一方、ステップＳ７１で、１番目のＰＷＭパルスのデューティ比が所定デューティ比以上でないと判断すると、コントローラ５４は、２番目のＰＷＭパルスのデューティ比が所定デューティ比未満であるか否かを判断する（ステップＳ７４）。つまり、ステップＳ７４では、第１のサンプリングタイミングで検出された検出値は、ＰＷＭパルスの影響によるノイズを受けているので、第２のサンプリングタイミングで検出された検出値がＰＷＭパルスの影響によるノイズを受けているか否かを判断している。
【００８２】
ステップＳ７４で、２番目のＰＷＭパルスのデューティ比が所定デューティ比未満であると判断すると、コントローラ５４は、第２のサンプリングタイミングで検出された検出値はＰＷＭパルスの影響によるノイズを受けていないと判断する。そして、コントローラ５４は、第２のサンプリングタイミング（図１３のステップＳ１７で記録されたサンプリングタイミング）が、図１４のステップＳ２３で記憶した通電パターンの切り替えタイミング、及び、図１６のステップＳ４２、４４で記憶した極の切り替わりタイミングのうち、少なくとも１つのタイミングと一定の時間の範囲内で一致するか否かを判断する（ステップＳ７５）。つまり、通電パターンの切り替えタイミング、永久磁石６４又は磁石８６の極の切り替わりタイミングで、検出された検出値でないか否かを判断している。即ち、ステップＳ７５では、第２のサンプリングタイミングで検出された検出値が、通電パターンの切り替え、磁石８６の極の切り替わり、又は永久磁石６４の極の切り替わりによるノイズを受けていないかを判断している。
【００８３】
ステップＳ７５で、一定の時間の範囲内で一致しないと判断された場合は、コントローラ５４は、第２のサンプリングタイミングで検出された検出値はノイズを受けていないと判断し、第２のサンプリングタイミングで検出された検出値を、図１８のステップＳ５１のトルク値の算出に用いる検出として選択する（ステップＳ７６）。
【００８４】
ステップＳ７２、第１のサンプリングタイミングが、通電パターンの切り替えタイミング及び極の切り替わりタイミングのうち、一方のタイミングと一定の時間の範囲内で一致すると判断された場合、ステップＳ７４で、２番目のＰＷＭパルスのデューティ比が所定デューティ比未満でないと判断された場合、ステップＳ７４で、第２のサンプリングタイミングが、通電パターンの切り替えタイミング及び極の切り替わりタイミングのうち、一方のタイミングと一定の時間の範囲内で一致すると判断された場合は、検出値を選択せずに、検出値選択処理を終了する。この場合は、第１のサンプリングタイミング、及び第２のサンプリグタイミングで検出された検出値には、ノイズが乗っているためである。
【００８５】
図９に示すように、Ｕ相のステータコイルだけを考えた場合、Ｕ相のステータコイルの電圧がマイナスの期間（電気角１８０度）に、３０個のＰＷＭパルスが駆動ドライバ５２に出力される。また、３パルス（１セット）に１回は、ＰＷＭパルスの影響によるノイズを受けない検出値を得ることができるので、半周期の間にＰＷＭパルスの影響によるノイズを受けない検出値を１０回得ることができる。また、通電パターンの切り替えタイミングが４回（進角又は遅角していない場合は３回となる）、永久磁石６４及び磁石８６の極の切り替えタイミングがそれぞれ１回、つまり、計２回（なお、永久磁石６４と磁石８６の極の切り替わり角度の位相が同一の場合は、計１回）となる。したがって、ＰＷＭパルスの影響によるノイズを受けない検出値が１０回であり、通電パターンの切り替えにより受けるノイズ、永久磁石６４及び磁石８６の極の切り替えにより受けるノイズを考慮したとしても、電気角１８０（ロータ６６の回転角４５度）で、４回は、ノイズの影響を受けない検出値を得ることができる。このように、ＰＷＭパルスによるノイズの影響を受けていない検出値を用いてトルク値を算出するので、トルク値の検出精度を向上させることができ、アクチュエータシステムの小型化、低コスト化を図ることができる。
【００８６】
なお、上記実施の形態では、ＰＷＭパルスによるノイズ、ロータ６６の永久磁石６４の極の切り替わりによるノイズ、磁極センサの磁石８６の極の切り替わりによるノイズ、通電パターンの切り替えによるノイズの全てを考慮して、トルク値の算出に用いる検出値を選択するようにしたが、何れか１つのノイズを考慮して、トルク値の算出に用いる検出値を選択してもよい。
【００８７】
上記実施の形態では、ＰＷＭパルスの３周期を１セットとしたが、１セットは、２周期であってもよく、４周期以上であってもよい。１セットを偶数周期とする場合に、印加する印加パルスの周期を一定にすると、全ての印加パルスが印加されてから一定時間経過するまでに、ＰＷＭパルスがオン・オフしてしまうので、印加する印加パルスの周期を変動させなければならない。従って、奇数周期を１セットすることが好ましい。また、印加パルスは、１セットの期間に、２回印加するようにしたが、２つ以上であってもよい。１セットの期間に印加パルスを印加する回数は、ＰＷＭパルスの何周期を１セットとするかによって適宜変更される。要は、ＰＷＭパルスのデューティ比に基づいて、印加パルスが印加されてからＰＷＭパルスがオン、オフされることなく一定時間が経過したサンプリングタイミングを、トルク値の算出に用いるサンプリングタイミングとして決定し、該決定したサンプリングタイミングで検出された検出値からトルク値を算出すればよい。
【００８８】
また、ブラシレスモータ５０の変わりに内燃機関を設けた場合は、内燃機関の点火タイミングで、磁歪式トルクセンサ８０によって検出された検出値を、トルク値の算出に用いないようにしてもよい。つまり、内燃機関の点火タイミングと、サンプリングタイミングとが一定の時間範囲内で一致する場合は、該サンプリングタイミングで磁歪式トルクセンサ８０によって検出された検出値をトルク値の算出に用いないようにしてもよい。この場合は、内燃機関には、図示しないが、点火プラグと、該点火プラグを駆動させるための点火コイル及びスイッチング素子を有するドライバとが設けられ、コントローラ５４が点火させるための通電指令をドライバのスイッチング素子に印加するタイミングで検出された検出値をトルク値の算出に用いないようにする。
【００８９】
また、ブラシレスモータ５０からの磁界、磁束の変化、駆動ドライバ５２のＰＷＭ制御による磁界、磁束の変化を受けないように、磁歪式トルクセンサ８０の回りに磁気シールドを設けてもよい。この場合、磁気の作用を遮蔽する度合いが弱い磁気シールドであってもよい。これにより、更に、トルク値の検出精度を向上させることができる。
【００９０】
また、図１８のステップＳ５５で決定されるデューティ比が所定デューティ比付近で変動する場合は、ラップする領域を設けてもよい。この場合、決定されたデューティ比がラップする領域にある場合は、第１のサンプリングタイミング及び第２のサンプリングタイミングの何れか一方のサンプリングタイミングで検出された検出値を用いてトルク値を算出する。
【００９１】
以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定して解釈されるものではない。
【符号の説明】
【００９２】
１０…アシスト自転車                ２６…アシスト駆動ユニット
３６、４６…スプロケット            ３８…クランク軸
４４…チェーン                      ４８…筐体
５０…ブラシレスモータ              ５２…駆動ドライバ
５４…コントローラ                  ５８…駆動ギア
６０…アシストスプロケット          ６４…永久磁石
６６…ロータ                        ６８…ステータ巻線
７０…ステータ                      ８０…磁歪式トルクセンサ
８２、８４…検出コイル              ８６…磁石
９０、９０ａ〜９０ｃ…ホールＩＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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