JP6405582B2 - Motor control device and reaction force output device - Google Patents
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Description
本発明は、モータ制御装置および反力出力装置に関する。 The present invention relates to a motor control device and a reaction force output device.
車両の発進時や走行時の意図しない急激な加速などを抑制するために、例えば、アクセルペダルを踏み込む力(踏力)とは逆方向の力(反力)をアクセルペダルに出力するアクセルペダル装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 An accelerator pedal device that outputs a force (reaction force) in the opposite direction to the force that depresses the accelerator pedal (stepping force) to the accelerator pedal, for example, in order to suppress unintended sudden acceleration when the vehicle starts or travels. It is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のアクセルペダル装置は、ペダルアームの基端を回動可能に軸支するハウジングに、ペダルアームを初期位置に戻すためのリターンスプリングと、反力を作り出すためのモータと、そのモータの回転をペダルアームに伝達するためのレバーとが内蔵されている。このアクセルペダル装置では、モータが制御装置によってアクセルペダルの踏込状態に応じた出力に制御され、その出力が伝達レバーを通してペダルアームに付与されるようになっている。
The accelerator pedal device described in
しかしながら、従来のモータ制御装置では、モータを焼損から保護するためにモータを連続動作期間が設計されており、当該連続動作期間を超えてモータを連続動作させることはできなかった。したがって、従来のモータ制御装置は、モータの通電パターンの自由度を高めることが困難であった。 However, in the conventional motor control device, the continuous operation period of the motor is designed to protect the motor from burning, and the motor cannot be operated continuously beyond the continuous operation period. Therefore, it is difficult for the conventional motor control device to increase the degree of freedom of the motor energization pattern.
本発明が解決しようとする課題は、モータを焼損から保護しつつ、モータの通電パターンの自由度を高めることができるモータ制御装置および反力出力装置を提供することである。 Problem to be solved by the invention is providing the motor control apparatus and reaction force output apparatus which can raise the freedom degree of the electricity supply pattern of a motor, protecting a motor from burning.
本発明のモータ制御装置は以下の構成を採用した。
(1)モータに供給されるモータ電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部に検出されたモータ電流の所定時間内における積算値を演算し、演算された積算値に基づいて前記モータの発生熱量を推定し、推定された発生熱量が所定の積算閾値を超えたか否かを判定し、前記発生熱量が積算閾値を超えたと判定した場合に前記モータの動作を停止させる制御部とを備える。
係る構成によれば、モータ制御装置は、モータの電流の所定時間内における積算値を演算し、演算された積算値に基づいてモータの発生熱量を推定し、推定された発生熱量が所定の積算閾値を超えたか否かを判定し、発生熱量が積算閾値を超えたと判定した場合にモータの動作を停止させるので、所定期間ごとの積算値に基づいてモータを停止させることを判定でき、モータを焼損から保護しつつモータの通電パターンの自由度を高めることができる。
The motor control device of the present invention employs the following configuration.
(1) A current detection unit that detects a motor current supplied to the motor, and calculates an integrated value of the motor current detected by the current detection unit within a predetermined time. Based on the calculated integrated value, A controller that estimates the amount of generated heat, determines whether the estimated amount of generated heat exceeds a predetermined integration threshold, and stops operation of the motor when it is determined that the amount of generated heat exceeds the integration threshold. .
According to such a configuration, the motor control device calculates an integrated value of the motor current within a predetermined time, estimates the generated heat amount of the motor based on the calculated integrated value, and the estimated generated heat amount is a predetermined integrated value. It is determined whether or not the threshold value has been exceeded, and when it is determined that the amount of generated heat has exceeded the integrated threshold value, the operation of the motor is stopped. Therefore, it can be determined that the motor is stopped based on the integrated value for each predetermined period. The degree of freedom of the energization pattern of the motor can be increased while protecting from burning.
(2)モータの温度を検出する温度検出部を備え、前記制御部は、前記温度検出部に検出されたモータの温度が温度閾値を超えたか否かを判定し、前記モータの温度が温度閾値を超えたと判定した場合にも前記モータの動作を停止させもよい。
係る構成によれば、モータ制御装置は、推定された発生熱量Qに基づいてモータの動作を停止させると共に、モータの温度に基づいてモータを停止させることができるので、モータの焼損からさらに保護をすることができる。
(2) A temperature detection unit that detects the temperature of the motor is provided, and the control unit determines whether or not the temperature of the motor detected by the temperature detection unit exceeds a temperature threshold, and the temperature of the motor is the temperature threshold. The operation of the motor may be stopped also when it is determined that the value exceeds the value.
According to such a configuration, the motor control device can stop the operation of the motor based on the estimated amount of generated heat Q and can stop the motor based on the temperature of the motor. can do.
(3)前記制御部は、前記発生熱量が積算閾値を超えたと判定して前記モータの動作を停止させた後、前記所定時間が経過したことに応じて前記モータの動作を再開させてもよい。
係る構成によれば、モータ制御装置は、推定された発生熱量Qに基づいてモータを停止させてもその後にモータの動作を開始させることができ、モータの通電パターンの自由度を高めることができる。
(3) The control unit may restart the operation of the motor in response to the elapse of the predetermined time after determining that the amount of generated heat has exceeded the integrated threshold and stopping the operation of the motor. .
According to such a configuration, the motor control device can start the operation of the motor after stopping the motor based on the estimated amount of generated heat Q, and can increase the degree of freedom of the energization pattern of the motor. .
(4)前記制御部は、前記モータの温度が温度閾値を超えた後、前記モータの温度が所定温度になったことに応じて、外部から供給される入力値の待機状態に遷移させてもよい。
係る構成によれば、モータ制御装置は、モータ温度に基づいてモータの動作を停止させたときには待機状態に遷移させることができ、モータをさらに保護することができる。
(4) After the temperature of the motor exceeds a temperature threshold, the control unit may transition to a standby state for an input value supplied from the outside in response to the temperature of the motor reaching a predetermined temperature. Good.
According to such a configuration, the motor control device can shift to the standby state when the operation of the motor is stopped based on the motor temperature, and can further protect the motor.
本発明の反力出力装置は、以下の構成を採用した。
(5)モータの駆動力をギア機構を介して駆動部材に伝達し、前記駆動部材を駆動することで、運転者により操作される操作子に対し、前記操作子の操作方向とは逆方向の力を出力する駆動部と、請求項1から4のうち何れか1項に記載のモータ制御装置とを備える。
係る構成によれば、反力出力装置は、モータの電流の所定時間内における積算値を演算し、演算された積算値に基づいてモータの発生熱量を推定し、推定された発生熱量が所定の積算閾値を超えたか否かを判定し、発生熱量が積算閾値を超えたと判定した場合にモータの動作を停止させるので、所定期間ごとの積算値に基づいてモータを停止させることを判定でき、モータを焼損から保護しつつモータの通電パターンの自由度を高めることができる。
The reaction force output device of the present invention employs the following configuration.
(5) By transmitting the driving force of the motor to the driving member via the gear mechanism and driving the driving member, the operating direction of the operating element is opposite to the operating direction of the operating element. The drive part which outputs force and the motor control apparatus in any one of Claims 1-4 are provided.
According to such a configuration, the reaction force output device calculates an integrated value of the motor current within a predetermined time, estimates the generated heat amount of the motor based on the calculated integrated value, and the estimated generated heat amount is a predetermined value. It is determined whether or not the integrated threshold has been exceeded, and when it is determined that the amount of generated heat has exceeded the integrated threshold, the operation of the motor is stopped. Therefore, it can be determined that the motor is stopped based on the integrated value for each predetermined period. The degree of freedom of the energization pattern of the motor can be increased while protecting from burning.
本発明によれば、モータを焼損から保護しつつ、モータの通電パターンの自由度を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the freedom degree of the electricity supply pattern of a motor can be raised, protecting a motor from burning.
以下、本発明の実施形態として示す反力出力装置を、図面を参照して説明する。一実施形態における反力出力装置は、例えば、車両の加速を指示するために設けられたアクセルペダル等の操作子に対し、踏み込む力(踏力)とは逆向きの力(反力)を出力する装置である。反力出力装置を使用することにより、アクセルフィーリングを向上させたり、燃費を節約したアクセルワークを促すよう伝達したり、種々の安全制御を行ったりすることができる。安全制御としては、カーブの手前や市街地、スクールゾーン等において、過剰な加速を抑制するために、比較的大きい反力を出力する制御が挙げられる。また、単に基準を超えた急なアクセルペダルの操作がなされた場合には、誤操作と判断して大きい反力を出力する制御が行われてもよい。また、本実施形態における反力の出力対象である操作子は、アクセルペダルに限定されず、ブレーキペダル、ステアリングホイール、或いはゲーム機の操作デバイス等であってもよい。 Hereinafter, a reaction force output device shown as an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A reaction force output device according to an embodiment outputs, for example, a force (reaction force) opposite to a stepping force (stepping force) to an operator such as an accelerator pedal provided for instructing acceleration of the vehicle. Device. By using the reaction force output device, it is possible to improve the accelerator feeling, to transmit the accelerator work that saves fuel consumption, and to perform various safety controls. Safety control includes control that outputs a relatively large reaction force in order to suppress excessive acceleration before a curve, in an urban area, a school zone, or the like. In addition, when the accelerator pedal is simply operated exceeding the reference, it may be determined that the operation is erroneous and control to output a large reaction force may be performed. In addition, the operation element that is the reaction force output target in the present embodiment is not limited to the accelerator pedal, and may be a brake pedal, a steering wheel, an operation device of a game machine, or the like.
図1は、一実施形態に係る反力出力装置10を備えるアクセルペダル装置1の外観構成の一例を示す図である。
アクセルペダル装置1は、運転席の足元前方に設置されるペダル本体ユニット2と、ペダル本体ユニット2の上方に設置される反力出力装置10と、を備えている。
The
ペダル本体ユニット2は、車体に取り付けられる保持ベース2aと、保持ベース2aに設けられた支軸2bに基端が回動可能に支持されるペダルアーム4と、ペダルアーム4の先端部に設けられ、運転者によって踏力を付与されるペダル本体部6とを備え、保持ベース2aには、ペダルアーム4を初期位置に常時付勢する図示しないリターンスプリングが設けられている。
The
ペダルアーム4には、ペダルアーム4の操作量(回動角度)に応じて内燃機関(エンジン)の図示しないスロットルバルブの開度を操作するための図示しないケーブルが接続されている。ただし、内燃機関が電子制御スロットルを採用する場合には、ペダル本体ユニット2にペダルアーム4の回動角度を検出するための回転センサを設け、その回転センサの検出信号を基にしてスロットルバルブの開度を制御するようにしてもよい。また、ペダルアーム4の基端の近傍部には、ペダルアーム4の延出方向とほぼ相反する方向に延出する反力伝達レバー8が一体に連結されている。
A cable (not shown) for operating the opening of a throttle valve (not shown) of the internal combustion engine (engine) is connected to the
また、反力出力装置10の駆動部材である出力レバー12の先端部と反力伝達レバー8の先端部とは、当接可能となっている。反力出力装置10の駆動部材である出力レバー12の回動力は、反力伝達レバー8を介してペダルアーム4に出力される。このように反力出力装置10は、踏力の方向とは逆方向の反力を操作子に出力する。
Further, the distal end portion of the
図2は、一実施形態に係る反力出力装置10の内部構造の一例を示す図である。図2では、ハウジング部材14の上面のカバーを取り去り、ハウジング部材14(反力出力装置10)の内部状態を示している。本実施形態における反力出力装置10は、反力を作り出すための駆動源であるモータ20と、ハウジング部材14に回動可能に軸支される反力出力軸16と、ギア減速機構30と、回路基板50とを備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the internal structure of the reaction
ギア減速機構30は、モータ20の回転子の回転を減速しモータ20側から出力するトルクTを増大させ、モータの回転軸22方向から反力出力軸16方向へと偏向して増大させたトルクTを出力レバー12に伝達する。反力出力軸方向の一端部は、ハウジング部材14の側面から外側に突出し、その突出した端部に出力レバー12が一体に連結されている。
The
モータ20の回転子の回転は、回路基板50に実装された制御回路によって制御される。回路基板50には、後述する上位ECU(Electronic Control Unit)と制御回路とで信号を送受信するための図示しないCAN(Controller Area Network)ケーブルが接続されている。また、回路基板50とモータ20とは図示しないケーブルを介して接続されており、回路基板50から送られる制御信号に基づいて、モータ20の回転子の回転が制御される。また、モータ20の回転子を覆う筐体には小孔やスリット等が設けられ、小孔やスリット等にはホールIC(Integrated Circuit)が嵌込設置されている。ホールICは、小孔やスリット等を透過する磁束強度を検出し、検出した磁束強度に応じたパルス状の電圧を出力する。ホールICによって検出される磁束強度は、モータ20内の回転子の回転に応じて変化する。このため、反力出力装置10は、ホールICの出力電圧に基づいて回転子の回転量(例えば回転数n[rpm])を検出することができる。
The rotation of the rotor of the
図3は、一実施形態に係る反力出力装置10の制御回路を中心とした機能構成の一例を示す図である。図3において、反力出力装置10は、モータ20と、上位ECU70との間でCAN通信を行うCAN制御回路54と、マイクロコントローラ(マイコン)56と、モータドライバIC58と、パワーFET(Field Effect Transistor)60と、ホールIC64U、64V、64Wと、ホールIC64と、電流検出センサ66と、モータ温度センサ68(温度検出部)とを備える。なお、以下において、ホールIC64U、64V、64Wを特に区別しない場合、総称してホールIC64と記載する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional configuration centering on a control circuit of the reaction
上位ECU70は、例えば、ペダルアーム4の操作量に応じてスロットルバルブの開度等を制御することで、エンジン72の駆動制御を行う。エンジン72は、出力軸であるクランクシャフトが車軸に連結され、車両の走行駆動力を出力する。なお、走行駆動部としては、エンジン72に走行用モータを加えた構成であってもよいし、エンジン72を備えず走行用モータのみにより走行駆動力を出力する構成であってもよい。
For example, the
マイコン56(制御部)は、CAN制御回路54を介して上位ECU70とCAN通信を行う。マイコン56は、反力出力装置10が作り出す反力の大きさの基準となる反力設定値Pを、上位ECU70から受信する。反力設定値Pとは、「入力値」の一例である。反力設定値Pは、例えば、反力出力装置10が搭載される車両の車速に応じて大きくなるように決定されてもよいし、燃費を向上させるために急なアクセル操作を抑制するために決定されてもよい。また、反力設定値Pは、反力出力装置10が搭載される車両と先行車両との車間距離が短くなる程大きくなるように決定されてもよい。車間距離は、例えば、車両のフロント部に設置されたミリ波レーダや音波センサ、フロントガラス上部等に設置されたステレオカメラ装置等によって取得される。本発明の適用上、反力設定値Pの決定手法について特段の制限は存在しない。
The microcomputer 56 (control unit) performs CAN communication with the
マイコン56は、反力設定値Pに基づいて、モータドライバIC58に与える制御量として電流指令値Iを決定する。この際、マイコン56は、例えば、電流指令値Iと反力設定値Pとの関係を示した関係式に基づき、電流指令値Iを決定する。モータドライバIC58は、電流指令値Iに基づいてPWM制御時のパルス幅やデューティ比等を決定し、パワーFET60へ通電させる電流を制御し、モータ20を回転させる。
The
マイコン56は、モータ温度センサ68から供給されるモータ20の温度値および電流検出センサ66から供給されるモータの電流値に基づいてモータ20の動作を停止、および再開させる。モータ温度センサ68は、例えばモータ20のW相のコイル温度を検出するサーミスタである。なお、このマイコン56のモータ制御装置としての動作については後述する。
The
パワーFET60は、U相、V相、W相のそれぞれのパワーFET60U、60V、60Wを備え、各パワーFETは、モータ20の対応する相のコイルにそれぞれ接続されている。モータドライバIC58は、各相のパワーFETを循環的にオン/オフすることで各相のコイルに磁界を発生させ、モータ20の回転子を回転させる。
The
マイコン56には、モータ20へ通電される電流を検出するための電流検出センサ66と、モータドライバIC58とが接続されている。マイコン56は、電流検出センサ66により検出された電流を示す信号を受信する。モータドライバIC58の入力端には、マイコン56に加え、3つのホールIC64U、64V、64Wが接続されており、モータドライバIC58は、ホールIC64U、64V、64W各々が出力する電圧の変化を受け付ける。モータドライバIC58は、ホールIC64U、64V、64Wからの入力に基づいて、モータ20の回転数nを示す信号をマイコン56に出力する。これによって、マイコン56は、モータ20の回転数nを検出する。マイコン56は、検出したモータ20の回転数nに基づき、モータドライバIC58に与える電流指令値Iを決定する。
The
なお、上位ECU70およびマイコン56の一部または全部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサが、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェア機能部であってもよい。
Part or all of the
次に、上述したように構成された反力出力装置10において、モータ20の温度値およびモータの電流値に基づいてモータ20の動作を停止、および再開させるモータ制御動作について説明する。
Next, in the reaction
図4は、一実施形態に係る反力出力装置10におけるモータ制御動作の機能を説明する図である。図5は、一実施形態に係る反力出力装置10におけるモータ制御動作の動作モードの遷移を説明する図である。なお、図5において、各動作モード(M1〜M4)の枠内には、当該各動作モードにおいて反力出力装置10が実行する処理を記載している。
FIG. 4 is a diagram illustrating the function of the motor control operation in the reaction
反力出力装置10は、モータ20の温度に基づいてモータ20を保護するヒューズ機能と、モータ20の電流に基づいてモータ20を保護する動作制限機能とを有している。
反力出力装置10は、上位ECU70から反力設定値Pによりモータ20の出力指示を受け付けたことに応じて、モータ出力停止モードM1(イニシャル待機)からモータ出力モードM2に遷移する。
The reaction
The reaction
ヒューズ機能は、モータ出力モードM2において、モータ20の温度を監視し、モータ20の温度が閾値T1に達したことを判定した時にモータ20の通電をオフに制御する(モータ出力停止モードM3(温度停止))。さらに、ヒューズ機能は、モータ20の温度がT2を下回った時にモータ20の動作を初期化させる(モータ出力停止モードM1(イニシャル待機))。
The fuse function monitors the temperature of the
動作制限機能は、モータ出力停止モードM2において、所定時間Aごとにモータ20の発生熱量Qが閾値Bを超えないように制限する。動作制限機能は、所定時間A以内に発生熱量Qを推定する。動作制限機能は、所定のコイル間抵抗R、モータの電流値I、通電時間tに基づいて、下記の式1により発生熱量Qを推定する。
Q=I2Rt (式1)
動作制限機能は、所定時間A内における発生熱量Qが閾値Bを超えた場合に、モータ20の通電をオフに制御する(モータ出力停止モードM4(電流積算禁止))。さらに、動作制限機能は、モータ20の通電をオフにした後、所定時間Aが経過したことに応じてモータ20の動作を再開させる(モータ出力モードM2)。
The operation limiting function limits the generated heat quantity Q of the
Q = I 2 Rt (Formula 1)
The operation limiting function controls energization of the
なお、動作制限機能において、所定時間Aは、モータ20の温度に基づいて変化させてもよい。マイコン56は、モータ20の温度が高いほど、モータ20の焼損を回避するため、所定時間Aを短く設定する。また、動作制限機能において、閾値Bは、モータ20の温度に基づいて変化させてもよい。マイコン56は、モータ20の温度が高いほど、モータ20の焼損を回避するため、閾値Bを小さく設定する。さらに、動作制限機能において、所定時間Aおよび閾値Bは、車両の起動初期におけるモータ20の温度に基づいて設定してもよく、車両の走行中にモータ20の温度に基づいて動的に変化させてもよい。
In the operation limiting function, the predetermined time A may be changed based on the temperature of the
このような反力出力装置10の機能は、モータ20の保護のための優先度を、動作制限機能よりもヒューズ機能を高くしている。すなわち、ヒューズ機能は、モータ20に不具合を与える温度を直接的に検出してモータ20の動作を停止させている。一方、動作制限機能は、間接的にモータ20の温度を推定してモータ20の動作を停止させている。したがって、ヒューズ機能によりモータ20を停止させた場合、動作制限機能によってモータ20の動作を再開させることができなくなる。
Such a function of the reaction
図6は、一実施形態に係る反力出力装置10におけるモータ制御動作の処理手順を示すフローチャートである。
先ず、車両の起動がなされると、マイコン56は、内部に保持しているカウンタのカウント値の初期化(ステップS101)を実行すると共に、電流積算値の初期化(ステップS102)を実行する。初期化を実行した後、マイコン56は、モータ出力停止モードM1に遷移する。このモータ出力停止モードM1において、マイコン56は、反力設定値Pの入力を監視すると共に(ステップS104)、モータ20の温度を監視する(ステップS106;モータ温度監視動作)。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure of a motor control operation in the reaction
First, when the vehicle is started, the
マイコン56は、反力設定値Pを入力したことに応じて(ステップS108;YES)モータ出力モードM2に遷移する(ステップS110)。このモータ出力モードM2において、マイコン56は、入力された反力設定値Pに基づいて電流指令値Iをモータ20に供給してモータ20を動作させる(モータ出力動作)。このとき、マイコン56は、モータ20に供給された電流指令値Iの積算値を更新する(ステップS112;電流積算処理)と共に、カウンタ値の更新を実施する(ステップS114;カウンタのインクリメント)。このカウンタ値の更新により、所定時間Aが経過した場合、マイコン56は、電流積算値をリセットする。また、このモータ出力モードM2において、マイコン56は、モータ出力停止モードM1と同様に、モータ20の温度の監視を継続する(モータ温度監視動作)。
The
マイコン56は、電流積算処理により、電流積算値に基づいて推定された発生熱量Qが積算閾値としてのB[J]を超えたか否かを判定する。発生熱量Qが積算閾値を超えた場合には、動作モードをモータ出力停止モードM4に遷移させる(ステップS118)。このモータ出力停止モードM4において、マイコン56は、モータ20への電力供給を停止させると共に、カウンタ値のインクリメントを開始する。マイコン56は、カウンタ値を参照して、モータ出力停止モードM4に遷移してから所定時間Aが経過すると(ステップS120;YES)、ステップS108に処理を戻す。その後、マイコン56の動作モードはモータ出力モードM2に移行する。
The
発生熱量Qが積算閾値を超えていなく(ステップS116;NO)、モータ温度が温度閾値のT1[℃]を超えている場合(ステップS122;YES)、動作モードをモータ出力停止モードM3に遷移させる(ステップS124)。このモータ出力停止モードM4において、マイコン56は、モータ20への電力供給を停止させると共に、モータ20の温度の監視を継続する。マイコン56は、モータ20の温度を参照して、モータ20の温度が所定値のT2[℃]よりも低くなると(ステップS126;YES)、ステップS100に処理を戻す。このT2は、直ちにモータ20を動作させても焼損が生じない温度が設定されている。その後、マイコン56の動作モードはモータ出力停止モードM1に移行する。
When the generated heat quantity Q does not exceed the integrated threshold value (step S116; NO) and the motor temperature exceeds the temperature threshold value T1 [° C.] (step S122; YES), the operation mode is shifted to the motor output stop mode M3. (Step S124). In the motor output stop mode M4, the
以上のように、反力出力装置10によれば、モータ20の温度を監視しつつ、電流積算値に基づく発生熱量Qが積算閾値を超えたか否かを判定する。これにより、反力出力装置10は、モータ20の温度が温度閾値のT1に達していなくても発生熱量Qが積算閾値を超えたことに応じてモータ出力停止モードM4に遷移して、モータ出力を一時的に停止させることができる。この結果、反力出力装置10によれば、モータ20が温度閾値のT1に達することを抑制でき、対応可能なモータ20の通電パターンを多くすることができる。
なお、上述したマイコン56は、モータ20の温度が温度閾値のT1に達する前、または発生熱量Qが閾値Bに達する前に、モータ20の温度が温度閾値のT1に近づくほど、または発生熱量Qが閾値Bに近づくほどモータ20の出力トルクを低くしてもよい。これにより、反力出力装置10は、モータ出力モードM2からモータ出力停止モードM3、M4に移行することを抑制することができる。
As described above, according to the reaction
Note that the
次に、上述した反力出力装置10において、発生熱量Qの推定処理について説明する。
図7は、一実施形態に係る反力出力装置10におけるモータ20におけるコイルの温度推移を示す図である。このように変化するモータ20のコイルの温度変化は、下記の式2および式3のように表される。
モータ20のコイルの所定時間(t)当たりの温度上昇幅は、式2のようになる。
△T=R・Q・(1−e[−(t/R・C)]) (式2)
式2において、△Tはt秒後の温度上昇[℃]であり、コイル温度Tcoilから外気TTambientを差し引いた温度であり、Rは熱抵抗[K/W]であり、Qは発熱量[W]であり、Cはコイルの熱容量[J/K]であってコイルの比熱と重量との乗算値であり、tは時間[sec]である。
モータ20のコイルの所定時間(t)当たりの温度低下幅は、式3のようになる。
△T=△T0・e[−(t/R・C)] (式2)
式3において、△T0は、冷却初期の温度上昇幅[℃]である。
Next, the process for estimating the amount of generated heat Q in the reaction
FIG. 7 is a diagram illustrating a temperature transition of a coil in the
The temperature rise width per predetermined time (t) of the coil of the
ΔT = R · Q · (1−e [− (t / R · C)]) (Formula 2)
In
The temperature drop width per predetermined time (t) of the coil of the
ΔT = ΔT 0 · e [− (t / R · C)] (Formula 2)
In Equation 3, ΔT 0 is the temperature rise [° C.] at the initial stage of cooling.
式2および式3は、モータ20のコイルの発熱が輻射により空気雰囲気に放熱によってのみ奪われると仮定すると、図8に示すように表すことができる。図8は、一実施形態に係る反力出力装置10におけるモータ20のコイルの発熱を仮定的に説明する図である。図8において、Rは電力P[W]を印加した時のコイル温度Tcoilと雰囲気温度Tambientとの差分により求まる。
図9は、一実施形態に係る反力出力装置10における理論値と実測値とを示す図である。理論値Bは、式2および式3に、モータ20に定格電力を供給させたときの発生熱量Q、熱抵抗、比熱、質量の値を当てはめたことにより得た結果である。
図9によれば、実測値Aと理論値Bとは乖離があるものの、モータ20のコイルによる放熱の要因として熱輻射以外の要因を追加すればよい。例えば、モータ20のコイルの熱が熱伝導によりインシュレータへ放熱する量を理論式に組み入れればよい。
FIG. 9 is a diagram illustrating theoretical values and actual measurement values in the reaction
According to FIG. 9, although there is a difference between the actual measurement value A and the theoretical value B, a factor other than heat radiation may be added as a factor of heat dissipation by the coil of the
以上説明したように、本発明を適用した実施形態の反力出力装置10によれば、モータ20の温度が温度閾値を超えるか否かを判定すると共にモータ電流の所定時間内における積算値が所定の積算閾値を超えるか否かを判定し、モータ20の動作を停止させることができるので、モータ20を焼損から保護しつつ、モータの通電パターンの自由度を高めることができる。
As described above, according to the reaction
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1‥アクセルペダル装置、2…ペダル本体ユニット、4…ペダルアーム、6…ペダル本体部、10…反力出力装置、12…出力レバー、20…モータ、30…ギア減速機構、50…回路基板、56…マイコン、66…電流検出センサ、68…モータ温度センサ、70…上位ECU、72…エンジン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記モータの温度を検出する温度検出部と、
上位ECUに接続される制御部であって、
前記電流検出部に検出されたモータ電流の所定時間内における積算値を演算し、演算された積算値に基づいて前記モータの発生熱量を推定し、推定された発生熱量が所定の積算閾値を超えたか否かを判定し、前記発生熱量が積算閾値を超えたと判定した第1の場合に前記モータの動作を停止させ、
前記温度検出部により検出されたモータの温度が温度閾値を超えたか否かを判定し、前記モータの温度が温度閾値を超えたと判定した第2の場合にも前記モータの動作を停止させる制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1の場合に前記モータの動作を停止させた後、前記所定時間が経過したことに応じて、前記上位ECUからの指示に依らずに前記モータの動作を再開させ、
前記第2の場合に前記モータの動作を停止させた後、前記モータの温度が所定温度以下になるまで前記モータの動作を停止させ、前記モータの温度が所定温度以下となった場合、前記上位ECUからの出力指示を待って前記モータの動作を再開させる、
モータ制御装置。 A current detector for detecting a motor current supplied to the motor;
A temperature detector for detecting the temperature of the motor;
A control unit connected to the host ECU,
An integrated value of the motor current detected by the current detection unit within a predetermined time is calculated, and the generated heat amount of the motor is estimated based on the calculated integrated value. The estimated generated heat amount exceeds a predetermined integrated threshold value. In the first case where it is determined that the amount of generated heat has exceeded the integrated threshold, and the operation of the motor is stopped.
A control unit that determines whether or not the temperature of the motor detected by the temperature detection unit has exceeded a temperature threshold, and stops the operation of the motor even in a second case in which it is determined that the temperature of the motor has exceeded the temperature threshold. And comprising
The controller is
After stopping the operation of the motor in the first case, in response to the elapse of the predetermined time, the operation of the motor is restarted without depending on an instruction from the host ECU,
After stopping the operation of the motor in the second case, the operation of the motor is stopped until the temperature of the motor becomes a predetermined temperature or lower, and when the temperature of the motor becomes a predetermined temperature or lower, Waiting for an output instruction from the ECU and restarting the operation of the motor,
Motor control device.
請求項1に記載のモータ制御装置。 The predetermined time is set shorter as the temperature of the motor is higher,
The motor control device according to claim 1.
請求項1または2記載のモータ制御装置。 The integrated threshold is set lower as the temperature of the motor is higher.
The motor control device according to claim 1 or 2.
請求項1から3のうち何れか1項に記載のモータ制御装置。 The controller is configured such that the temperature of the motor approaches the temperature threshold before the temperature of the motor reaches the temperature threshold, or before the amount of generated heat reaches the integration threshold, or the amount of generated heat becomes the integration threshold. The motor is controlled so that the output torque of the motor decreases as the value approaches
The motor control device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のうち何れか1項に記載のモータ制御装置と
を備える反力出力装置。 The driving force of the motor is transmitted to the driving member via a gear mechanism, by driving the driving member, to be the operator operated by a driver, a reverse force to the operation direction of the operating element An output drive unit;
A reaction force output device comprising: the motor control device according to any one of claims 1 to 4.
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