JP6413166B2 - Reaction force output device - Google Patents

Reaction force output device Download PDF

Info

Publication number
JP6413166B2
JP6413166B2 JP2015042294A JP2015042294A JP6413166B2 JP 6413166 B2 JP6413166 B2 JP 6413166B2 JP 2015042294 A JP2015042294 A JP 2015042294A JP 2015042294 A JP2015042294 A JP 2015042294A JP 6413166 B2 JP6413166 B2 JP 6413166B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction force
motor
output device
duty ratio
force output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015042294A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016163484A (en
Inventor
隆志 大場
隆志 大場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Lock Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Honda Lock Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Lock Manufacturing Co Ltd filed Critical Honda Lock Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2015042294A priority Critical patent/JP6413166B2/en
Publication of JP2016163484A publication Critical patent/JP2016163484A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6413166B2 publication Critical patent/JP6413166B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、反力出力装置に関する。   The present invention relates to a reaction force output device.

家電機器や医療機器等に使用される駆動モータにおいて、モータの回転速度をオープンループ制御することにより、一方向に対して出力されるトルクを制御する技術が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、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3参照)。
In drive motors used for home appliances, medical devices, and the like, a technique for controlling torque output in one direction by performing open-loop control of the motor rotation speed is known (for example, Patent Document 1). 2).
In addition, in order to suppress unintentional sudden acceleration during vehicle start-up or travel, for example, an accelerator pedal that outputs to the accelerator pedal a force (reaction force) in the opposite direction to the force that depresses the accelerator pedal (stepping force) An apparatus is known (see, for example, Patent Document 3).

特許文献3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 Patent Document 3 is a housing that pivotally supports the base end of a pedal arm, a return spring for returning the pedal arm to an initial position, a motor for creating a reaction force, A lever for transmitting the rotation of the motor to the pedal arm is incorporated. In this accelerator pedal device, the motor is controlled by the control device to an output corresponding to the depression state of the accelerator pedal, and the output is applied to the pedal arm through the transmission lever.

アクセルペダル装置などに用いられる反力出力装置は、急加速を抑制するためだけでなく、アクセルペダルとスロットルバルブとの連結を省略した構成(いわゆるドライブバイワイヤ)を採用した場合に、アクセルペダルの自然な踏み心地(アクセルフィーリング)を運転者に与えるためにも使用される。   The reaction force output device used in an accelerator pedal device or the like is not only for suppressing sudden acceleration, but also when the structure (so-called drive-by-wire) in which the connection between the accelerator pedal and the throttle valve is omitted is adopted. It is also used to give the driver a comfortable treading feeling (accelerator feeling).

特開2000−295886号公報JP 2000-295886 A 特開平6−70586号公報JP-A-6-70586 特開2010−111379号公報JP 2010-111379 A

しかしながら、従来のモータの制御装置では、一方向に出力されているトルクと逆向きの力が駆動モータに付与された場合、モータの内部において逆起電流が生じる場合があった。この逆起電流により、駆動モータは、予め決められた制御量に基づいて出力されるトルクよりも大きいトルクを出力する場合があった。   However, in the conventional motor control device, when a force opposite to the torque output in one direction is applied to the drive motor, a counter electromotive current may be generated inside the motor. Due to this counter electromotive current, the drive motor sometimes outputs a torque larger than the torque output based on a predetermined control amount.

また、従来の反力出力装置では、駆動モータが、逆方向の力をアクセルペダルに出力している際に、さらに踏み込む力が付与されると、モータ内に逆起電流が生じる場合があった。この結果、反力出力装置では、出力すべき反力よりも大きい反力を出力する場合があった。   Further, in the conventional reaction force output device, when the driving motor outputs a force in the reverse direction to the accelerator pedal, there is a case where a counter electromotive current is generated in the motor if a further stepping force is applied. . As a result, the reaction force output device sometimes outputs a reaction force larger than the reaction force to be output.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、操作中に過剰に反力が出力されるのを抑制することができる反力出力装置を提供することを目的の一つとする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a reaction force output device that can suppress an excessive output of reaction force during operation. .

本発明の反力出力装置は以下の構成を採用した。
(1)回転する出力軸を有し、前記出力軸に連結された駆動部材を駆動することで、人により操作される操作子に対し、操作方向とは逆方向に作用する力を出力するモータと、前記力が出力される方向の逆方向への前記出力軸の回転数が閾値以上であるか否かを判定し、前記力が出力される方向の逆方向への前記出力軸の回転前記閾値未満であると判定した場合、入力値に基づくデューティ比で前記駆動部への通電を制御し、前記力が出力される方向の逆方向への前記出力軸の回転前記閾値以上であると判定した場合、前記入力値と、前記力が出力される方向の逆方向に前記出力軸が回転することで前記モータ内部で発生する逆起電流の電流量とに基づいて決定されるデューティ比で前記モータへの通電を制御する制御部と、を備えるようにした。
係る構成によれば、反力出力装置は、モータ内部で発生する逆起電流分の反力の一部または全部を相殺するようにモータに通電することができる。この結果、反力出力装置は、操作中に過剰に反力が出力されるのを抑制することができる。従って、反力出力装置は、例えば、運転者がアクセルペダルの踏み込んだ際に、アクセルペダルの踏み心地を向上させることができる。
The reaction force output device of the present invention employs the following configuration.
(1) A motor having a rotating output shaft and outputting a force acting in a direction opposite to the operation direction to an operator operated by a person by driving a driving member coupled to the output shaft. When the force is the rotational speed of the output shaft in the opposite direction in a direction that is output to determine whether a threshold value or more, the rotation speed of the output shaft in the opposite direction in the direction of the force is outputted If There it is judged less than the threshold value, to control the energization of the drive unit at a duty ratio based on the input value, the rotational speed of the output shaft in the opposite direction in the direction of the force is output over the threshold value Is determined based on the input value and the amount of back electromotive current generated inside the motor by rotating the output shaft in the direction opposite to the direction in which the force is output. and a control unit for controlling the energization of the motor at a duty ratio It was so.
According to such a configuration , the reaction force output device can energize the motor so as to cancel a part or all of the reaction force corresponding to the counter electromotive current generated inside the motor . As a result, the reaction force output device can suppress an excessive output of the reaction force during operation. Therefore, the reaction force output device can improve the feeling of stepping on the accelerator pedal, for example, when the driver steps on the accelerator pedal.

本発明によれば、操作中に過剰に出力される反力を抑制することができる反力出力装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reaction force output device which can suppress the reaction force output excessively during operation can be provided.

一実施形態に係る反力出力装置10を備え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。It is a figure showing an example of the appearance composition of accelerator pedal device 1 provided with reaction force output device 10 concerning one embodiment. 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。It is a figure showing an example of an internal structure of reaction force output device 10 concerning one embodiment. 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。It is a figure showing an example of functional composition centering on a control circuit of reaction force output device 10 concerning one embodiment. デューティ比を変更する処理のタイミングの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the timing of the process which changes a duty ratio. 参照テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a reference table. PWM信号のデューティ比と、モータ20の回転数nとの対応関係を示す関係式を導出する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the relational expression which shows the correspondence of the duty ratio of a PWM signal, and the rotation speed n of the motor 20 is derived | led-out. 一実施形態に係る反力出力装置10の制御回路により実行される処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process performed by the control circuit of the reaction force output device 10 which concerns on one Embodiment.

以下、図面を参照し、本発明の反力出力装置の実施形態について説明する。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, embodiments of a reaction force output device 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。
Drawing 1 is a figure showing an example of the appearance composition of accelerator pedal device 1 provided with reaction force output device 10 concerning one embodiment.
The accelerator pedal device 1 includes a pedal body unit 2 installed in front of the driver's seat and a reaction force output device 10 installed above the pedal body unit 2.

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 pedal body unit 2 is provided on a holding base 2a attached to the vehicle body, a pedal arm 4 whose base end is rotatably supported by a support shaft 2b provided on the holding base 2a, and a distal end portion of the pedal arm 4. The holding base 2a is provided with a return spring (not shown) that constantly urges the pedal arm 4 to the initial position.

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 pedal arm 4 in accordance with the operation amount (rotation angle) of the pedal arm 4. However, when the internal combustion engine employs an electronically controlled throttle, a rotation sensor for detecting the rotation angle of the pedal arm 4 is provided in the pedal body unit 2, and the throttle valve is detected based on the detection signal of the rotation sensor. The opening degree may be controlled. Further, a reaction force transmission lever 8 extending in a direction substantially opposite to the extending direction of the pedal arm 4 is integrally connected to the vicinity of the base end of the pedal arm 4.

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 output lever 12 that is a driving member of the reaction force output device 10 and the distal end portion of the reaction force transmission lever 8 can be brought into contact with each other. The turning force of the output lever 12 that is a drive member of the reaction force output device 10 is output to the pedal arm 4 via the reaction force transmission lever 8. In this way, the reaction force output device 10 outputs a reaction force in the direction opposite to the direction of the pedaling force to the operator.

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。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。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the internal structure of the reaction force output device 10 according to an embodiment. In FIG. 2, the cover of the upper surface of the housing member 14 is removed, and the internal state of the housing member 14 (reaction force output device 10) is shown. The reaction force output device 10 according to the present embodiment includes a motor 20 that is a drive source for creating a reaction force, a reaction force output shaft 16 that is pivotally supported by the housing member 14, a gear reduction mechanism 30, and the like. And a circuit board 50. The gear reduction mechanism 30 decelerates the rotation of the rotor of the motor 20 and increases the torque T output from the motor 20 side, and increases the torque T by deflecting from the motor rotation shaft 22 direction to the reaction force output shaft 16 direction. T is transmitted to the output lever 12. One end portion in the reaction force output shaft direction protrudes outward from the side surface of the housing member 14, and the output lever 12 is integrally connected to the protruding end portion.

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を検出することができる。反力出力装置10は、例えば、ホールICにより検出される磁束強度が閾値を超えるタイミングの間隔に基づき、回転数nを算出する。   The rotation of the rotor of the motor 20 is controlled by a control circuit mounted on the circuit board 50. Connected to the circuit board 50 is a CAN (Controller Area Network) cable (not shown) for transmitting and receiving signals between a host ECU (Electronic Control Unit) described later and a control circuit. The circuit board 50 and the motor 20 are connected via a cable (not shown), and the rotation of the rotor of the motor 20 is controlled based on a control signal sent from the circuit board 50. In addition, a small hole, a slit, or the like is provided in the housing that covers the rotor of the motor 20, and a Hall IC (Integrated Circuit) is fitted into the small hole, the slit, or the like. The Hall IC detects the magnetic flux intensity that passes through a small hole, a slit, or the like, and outputs a pulsed voltage corresponding to the detected magnetic flux intensity. The magnetic flux intensity detected by the Hall IC changes according to the rotation of the rotor in the motor 20. For this reason, the reaction force output device 10 can detect the rotation amount of the rotor based on the output voltage of the Hall IC. The reaction force output device 10 calculates the rotation speed n based on, for example, the timing interval at which the magnetic flux intensity detected by the Hall IC exceeds a threshold value.

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ECU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 force output device 10 according to the embodiment. In FIG. 3, the reaction force output device 10 includes a CAN control circuit 54 that performs CAN communication between the motor 20 and the host ECU, a microcontroller (microcomputer) 56, a motor driver IC 58, a power FET (Field Effect Transistor). ) 60, Hall IC 64U, 64V, 64W, Hall IC 64, and current detection sensor 66. In the following description, the Hall ICs 64U, 64V, and 64W are collectively referred to as the Hall IC 64 unless otherwise distinguished.

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 host ECU 70 controls the driving of the engine 72 by controlling the opening degree of the throttle valve in accordance with the operation amount of the pedal arm 4. In the engine 72, a crankshaft as an output shaft is connected to an axle, and outputs a driving force for driving the vehicle. The travel drive unit may have a configuration in which a travel motor is added to the engine 72, or may have a configuration in which the travel drive force is output only by the travel motor without the engine 72.

マイコン56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、「制御部」の一例である。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」の一例であり、例えば、反力出力装置10が搭載される車両の所定位置(例えばフロントバンパー)から、当該車両の前方に位置する車両までの距離(以下、「車両間隔」と称する)に応じて、上位ECU70により決められる。車両間隔は、例えば、フロントバンパーに設置されたイメージセンサや音波センサ等によって取得される。上位ECUは、例えば、車両間隔が基準値よりも短い場合、大きい反力を出力させるような反力設定値Pをマイコン56に送信する。また、上位ECU70は、反力出力装置10が搭載される車両の速度に応じて、反力設定値Pを決めてもよい。   The microcomputer 56 performs CAN communication with the host ECU 70 via the CAN control circuit 54. The microcomputer 56 is an example of a “control unit”. The microcomputer 56 receives a reaction force set value P, which is a reference for the magnitude of the reaction force generated by the reaction force output device 10, from the host ECU 70. The reaction force set value P is an example of an “input value”. For example, a distance (from a predetermined position (for example, a front bumper) of a vehicle on which the reaction force output device 10 is mounted to a vehicle positioned in front of the vehicle ( Hereinafter, it is determined by the host ECU 70 according to “vehicle interval”. The vehicle interval is obtained by, for example, an image sensor or a sound wave sensor installed on the front bumper. For example, when the vehicle interval is shorter than the reference value, the host ECU transmits a reaction force setting value P that outputs a large reaction force to the microcomputer 56. The host ECU 70 may determine the reaction force set value P according to the speed of the vehicle on which the reaction force output device 10 is mounted.

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。電流指令値Iは、例えば、モータ20へ通電させる電流の電流値(例えば単位は[A])として表される。マイコン56は、この電流値に対応したPWM信号を生成し、生成したPWM信号をモータドライバIC58に与える。PWM信号は、例えば、所定の電圧値(振幅値)、デューティ比(パルス幅)、周波数(位相)等の情報を含む。モータドライバIC58は、マイコン56により与えられたPWM信号に基づいて、パワーFET60へ通電させる電流に対しPWM制御を行い、モータ20を回転させる。マイコン56は、電流指令値Iを制御目標値とし、この制御目標値に対して、例えばPI制御(Proportional−Integral Controller)を行う。   The microcomputer 56 determines the current command value I as a control amount to be given to the motor driver IC 58 based on the reaction force set value P. At this time, the microcomputer 56 determines the current command value I based on a relational expression indicating the relationship between the current command value I and the reaction force set value P, for example. The current command value I is represented, for example, as a current value (for example, the unit is [A]) of the current that is supplied to the motor 20. The microcomputer 56 generates a PWM signal corresponding to the current value, and gives the generated PWM signal to the motor driver IC 58. The PWM signal includes information such as a predetermined voltage value (amplitude value), a duty ratio (pulse width), and a frequency (phase), for example. The motor driver IC 58 performs PWM control on the current supplied to the power FET 60 based on the PWM signal given by the microcomputer 56 to rotate the motor 20. The microcomputer 56 uses the current command value I as a control target value, and performs, for example, PI control (Proportional-Integral Controller) on the control target value.

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 power FET 60 includes U-phase, V-phase, and W-phase power FETs 60U, 60V, and 60W, and each power FET is connected to a coil of a corresponding phase of the motor 20, respectively. The motor driver IC 58 cyclically turns on / off each phase power FET to generate a magnetic field in each phase coil, and rotates the rotor of the motor 20.

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 microcomputer 56 is connected to a current detection sensor 66 for detecting a current supplied to the motor 20 and a motor driver IC 58. The microcomputer 56 receives a signal indicating the current detected by the current detection sensor 66. In addition to the microcomputer 56, three Hall ICs 64U, 64V, 64W are connected to the input terminal of the motor driver IC 58, and the motor driver IC 58 accepts a change in voltage output from each of the Hall ICs 64U, 64V, 64W. The motor driver IC 58 outputs a signal indicating the rotational speed n of the motor 20 to the microcomputer 56 based on the input from the Hall ICs 64U, 64V, 64W. Thereby, the microcomputer 56 detects the rotation speed n of the motor 20. The microcomputer 56 determines a current command value I to be given to the motor driver IC 58 based on the detected rotation speed n of the motor 20.

反力出力装置10が反力を出力している際に、運転者によって踏力が付与された場合、すなわち、モータ20が反力の出力方向とは逆方向に回転した場合、モータ20内部では、逆起電流が発生する場合がある。この逆起電流は、特に、反力出力装置10により出力される反力よりも大きい踏力が付与された場合、或いは大きい反力を出力している際に踏力が付与された場合等において、大きい電流として発生する傾向がある。この結果、本実施形態における反力出力装置10では、モータ20内部で発生した逆起電流によって、本来の想定される反力よりも大きい反力が出力される場合があった。   When the reaction force output device 10 outputs a reaction force, when a pedaling force is applied by the driver, that is, when the motor 20 rotates in a direction opposite to the reaction force output direction, A counter electromotive current may occur. This back electromotive current is particularly large when a pedaling force greater than the reaction force output by the reaction force output device 10 is applied, or when a pedaling force is applied while outputting a large reaction force. There is a tendency to occur as current. As a result, in the reaction force output device 10 according to the present embodiment, a reaction force larger than the originally assumed reaction force may be output due to the counter electromotive current generated in the motor 20.

そのため、本実施形態における反力出力装置10は、モータ20内部で発生する逆起電流を考慮し、この逆起電流分の電流量を削減するように、電流指令値Iと対応したデューティ比を、モータ20の回転数nに基づいた値に変更する。   Therefore, the reaction force output device 10 in the present embodiment considers the counter electromotive current generated in the motor 20 and sets a duty ratio corresponding to the current command value I so as to reduce the amount of current corresponding to the counter electromotive current. The value is changed based on the rotation speed n of the motor 20.

図4は、デューティ比を変更する処理のタイミングの一例を示す図である。
マイコン56は、上記逆起電流の発生条件として、反力の出力方向とは逆方向に回転した際のモータ20の回転数nが閾値Th以上であるか否かを判定し、このモータ20の回転数nが閾値Th以上である場合に、モータ20の回転数nに基づいて電流指令値IをモータドライバIC58に与える。すなわち、マイコン56は、モータ20の回転数nが閾値Th以上である場合に、モータ20の回転数nに基づいたデューティ比のPWM信号をモータドライバIC58に与える。以下、反力の出力方向とは逆方向に回転した際のモータ20の回転数nを、単に「モータ20の回転数n」と記載して説明する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of processing timing for changing the duty ratio.
The microcomputer 56 determines whether or not the rotation number n of the motor 20 when rotating in the direction opposite to the reaction force output direction is equal to or greater than a threshold value Th as a condition for generating the counter electromotive current. When the rotation speed n is equal to or greater than the threshold Th, a current command value I is given to the motor driver IC 58 based on the rotation speed n of the motor 20. That is, the microcomputer 56 provides the motor driver IC 58 with a PWM signal having a duty ratio based on the rotational speed n of the motor 20 when the rotational speed n of the motor 20 is equal to or greater than the threshold Th. Hereinafter, the rotation speed n of the motor 20 when rotating in the direction opposite to the reaction force output direction will be simply described as “the rotation speed n of the motor 20”.

閾値Thは、例えば、反力を出力しているモータ20に対して踏力が付与された際に、モータ20内部で逆起電流が顕著に発生するか否かの境界となる回転数nの値に設定される。なお、本実施形態において、モータ20の回転数nの値に設定される閾値Thは、1つとしたがこれに限られず、例えば複数の回転数nに設定されてもよい。また、閾値Thは、誤差等を考慮してある程度の幅を有していてもよい。   The threshold value Th is, for example, the value of the rotational speed n that becomes a boundary on whether or not a counter electromotive current is remarkably generated in the motor 20 when a pedaling force is applied to the motor 20 that outputs a reaction force. Set to In the present embodiment, the threshold value Th that is set to the value of the rotational speed n of the motor 20 is one, but is not limited thereto, and may be set to a plurality of rotational speeds n, for example. The threshold Th may have a certain width in consideration of errors and the like.

マイコン56は、例えば、モータ20の回転数nが閾値Th以上の期間である、時刻t1〜t2の期間と、時刻t3〜t4の期間とにデューティ比の変更処理を行う。マイコン56は、この2つの期間において、モータ20の回転数nと参照テーブルとに基づいて、PWM信号のデューティ比を変更し、変更したデューティ比を有するPWM信号をモータドライバIC58に与える。参照テーブルとは、PWM信号のデューティ比と、モータ20の回転数nとの対応関係を示す情報である。   For example, the microcomputer 56 performs a duty ratio changing process during the period from the time t1 to the time t2 and the period from the time t3 to the time t4, in which the rotation speed n of the motor 20 is greater than or equal to the threshold Th. During these two periods, the microcomputer 56 changes the duty ratio of the PWM signal based on the rotation speed n of the motor 20 and the reference table, and provides the motor driver IC 58 with the PWM signal having the changed duty ratio. The reference table is information indicating a correspondence relationship between the duty ratio of the PWM signal and the rotation speed n of the motor 20.

図5は、参照テーブルの一例を示す図である。
参照テーブルは、例えば、反力設定値Pに基づき設定される複数の電流指令値I(電流値)に対応してそれぞれテーブルが設定される。各電流指令値Iに対応した参照テーブルには、PWM信号のデューティ比とモータ20の回転数nとが対応付けられている。各参照テーブルは、反力設定値Pに基づいたデューティ比(例えば50%)を基準に、所定の変更範囲(例えば10〜50%)においてモータ20の回転数nが対応付けられ設定される。この所定の変更範囲は、デューティ比の低下による電流の減少量と、モータ20内部で発生する逆起電流の電流量との関係から設定される。所定の変更範囲は、例えば、予め実験やシミュレーション等により導出された逆起電流の最大電流量が1Aであった場合、この1Aの電流量を減少できるように設定される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a reference table.
The reference table is set for each of a plurality of current command values I (current values) set based on the reaction force setting value P, for example. In the reference table corresponding to each current command value I, the duty ratio of the PWM signal and the rotation speed n of the motor 20 are associated with each other. Each reference table is set in association with the rotational speed n of the motor 20 in a predetermined change range (for example, 10 to 50%) based on a duty ratio (for example, 50%) based on the reaction force setting value P. This predetermined change range is set based on the relationship between the amount of current decrease due to the decrease in the duty ratio and the amount of back electromotive current generated inside the motor 20. The predetermined change range is set so that, for example, when the maximum amount of back electromotive current derived in advance by experiment, simulation, or the like is 1 A, the amount of 1 A can be reduced.

また、マイコン56は、参照テーブルに基づいてデューティ比を変更する代わりに、PWM信号のデューティ比と、モータ20の回転数nとの対応関係を示す関係式に基づいて、電流指令値Iに設定されるデューティ比を導出し変更してもよい。   Further, the microcomputer 56 sets the current command value I based on the relational expression indicating the correspondence between the duty ratio of the PWM signal and the rotation speed n of the motor 20 instead of changing the duty ratio based on the reference table. The duty ratio may be derived and changed.

図6は、PWM信号のデューティ比と、モータ20の回転数nとの対応関係を示す関係式を導出する様子を示す図である。
マイコン56は、図6に示すような関係を実現する関係式を用いて、PWM信号のデューティ比を導出する。関係式は、例えば、予め逆起電力による影響が感じさせないようにPWM信号のデューティ比を決めて行われた実験において、計測されたモータ20の回転数nと、モータドライバIC58に与えられたPWM信号のデューティ比との関係を示すデータに対して最小二乗法等の統計処理を行うことにより、PWM信号のデューティ比を示す最適な近似曲線LN1(例えば一次関数)として導出される。例えば、近似曲線LN1がLN1=a×n+bのような数式の場合、数式と、回転数nの係数aと、外乱等の影響を考慮した定数項bとを図示しない記憶装置等に予め記憶させておく。マイコン56は、デューティ比の変更処理中に取得されたモータ20の回転数nと、記憶装置に記憶された係数a、定数項bおよび数式に基づいてデューティ比を導出し、PWM信号のデューティ比を、導出した当該デューティ比に変更する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a relational expression indicating a correspondence relationship between the duty ratio of the PWM signal and the rotation speed n of the motor 20 is derived.
The microcomputer 56 derives the duty ratio of the PWM signal using a relational expression that realizes the relation shown in FIG. The relational expression is, for example, the measured rotation speed n of the motor 20 and the PWM given to the motor driver IC 58 in an experiment performed by determining the duty ratio of the PWM signal so as not to make the influence of the counter electromotive force feel in advance. By performing statistical processing such as the least square method on the data indicating the relationship with the duty ratio of the signal, an optimum approximate curve LN1 (for example, a linear function) indicating the duty ratio of the PWM signal is derived. For example, when the approximate curve LN1 is an equation such as LN1 = a × n + b, the equation, the coefficient a of the rotation speed n, and the constant term b considering the influence of disturbance etc. are stored in advance in a storage device (not shown). Keep it. The microcomputer 56 derives the duty ratio based on the rotational speed n of the motor 20 acquired during the duty ratio changing process, the coefficient a, the constant term b, and the mathematical formula stored in the storage device, and the duty ratio of the PWM signal Is changed to the derived duty ratio.

図7は、一実施形態に係る反力出力装置10の制御回路により実行される処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 7 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control circuit of the reaction force output device 10 according to the embodiment. The processing of this flowchart is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example.

まず、マイコン56は、上位ECUから反力設定値Pを受信したか否か判定する(ステップS100)。反力出力装置10は、上位ECUから反力設定値Pを受信しなかった場合(ステップS100:No)、本フローチャートの1ルーチンを終了する。   First, the microcomputer 56 determines whether or not the reaction force set value P has been received from the host ECU (step S100). When the reaction force output device 10 does not receive the reaction force setting value P from the host ECU (step S100: No), the routine of this flowchart is terminated.

マイコン56は、上位ECUから反力設定値Pを受信した場合(ステップS100:Yes)、反力設定値Pに基づいた電流指令値Iを決定する(ステップS102)。次に、マイコン56は、電流指令値Iに基づいてPWM信号を生成する(ステップS104)。次に、マイコン56は、生成したPWM信号をモータドライバIC58に与えて、パワーFET60へ通電させる電流に対しPWM制御を行い、モータ20を回転させる(ステップS106)。   When the microcomputer 56 receives the reaction force setting value P from the host ECU (step S100: Yes), the microcomputer 56 determines a current command value I based on the reaction force setting value P (step S102). Next, the microcomputer 56 generates a PWM signal based on the current command value I (step S104). Next, the microcomputer 56 gives the generated PWM signal to the motor driver IC 58, performs PWM control on the current to be supplied to the power FET 60, and rotates the motor 20 (step S106).

次に、マイコン56は、モータ20の回転数nが閾値Th以上か否かを判定する(ステップS108)。反力出力装置10は、モータ20の回転数nが閾値Th以下の場合(ステップS108:No)、本フローチャートの1ルーチンを終了する。マイコン56は、モータ20の回転数nが閾値Th以上の場合(ステップS108:Yes)、モータ20の回転数nに基づいてPWM信号のデューティ比を変更する(ステップS110)。次に、マイコン56は、デューティ比を変更したPWM信号をモータドライバIC58に与えて、パワーFET60へ通電させる電流に対しPWM制御を行い、モータ20を回転させる(ステップS112)。これによって、反力出力装置10は、本フローチャートの1ルーチンを終了する。   Next, the microcomputer 56 determines whether or not the rotational speed n of the motor 20 is equal to or greater than a threshold value Th (step S108). When the rotational speed n of the motor 20 is equal to or less than the threshold Th (step S108: No), the reaction force output device 10 ends one routine of this flowchart. When the rotational speed n of the motor 20 is equal to or greater than the threshold Th (step S108: Yes), the microcomputer 56 changes the duty ratio of the PWM signal based on the rotational speed n of the motor 20 (step S110). Next, the microcomputer 56 provides the PWM signal with the changed duty ratio to the motor driver IC 58, performs PWM control on the current to be supplied to the power FET 60, and rotates the motor 20 (step S112). Thereby, the reaction force output apparatus 10 ends one routine of this flowchart.

以上のように、本実施形態に係る反力出力装置10によれば、モータ20の回転数nが閾値Thを超えない場合、反力設定値Pに基づいたデューティ比でモータ20への通電を制御し、モータ20の回転数nが閾値Thを超える場合、モータ20の回転数nに応じたデューティ比でモータ20への通電を制御する。これによって、反力出力装置10は、モータ20内部で発生する逆起電流分の反力の一部または全部を相殺するようにモータ20に通電することができる。この結果、反力出力装置10は、操作中に過剰に反力が出力されるのを抑制することができる。   As described above, according to the reaction force output device 10 according to the present embodiment, when the rotational speed n of the motor 20 does not exceed the threshold value Th, the motor 20 is energized with a duty ratio based on the reaction force setting value P. When the rotational speed n of the motor 20 exceeds the threshold Th, the energization to the motor 20 is controlled with a duty ratio corresponding to the rotational speed n of the motor 20. Accordingly, the reaction force output device 10 can energize the motor 20 so as to cancel a part or all of the reaction force corresponding to the counter electromotive current generated in the motor 20. As a result, the reaction force output device 10 can suppress excessive reaction force output during operation.

また、本実施形態に係る反力出力装置10は、モータ20に通電させる際の制御量が小さくなるため、より応答性の良い制御を行うことができる。   Further, the reaction force output device 10 according to the present embodiment can perform control with better responsiveness because the control amount when the motor 20 is energized becomes small.

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using embodiment, this invention is not limited to such embodiment at all, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various deformation | transformation and substitution Can be added.

1‥アクセルペダル装置、2…ペダル本体ユニット、6…ペダル本体部、10…反力出力装置、20…モータ、30…ギア減速機構、50…回路基板、56…マイコン、58…モータドライバIC、70…上位ECU、72…エンジン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Accel pedal apparatus, 2 ... Pedal main body unit, 6 ... Pedal main body part, 10 ... Reaction force output device, 20 ... Motor, 30 ... Gear reduction mechanism, 50 ... Circuit board, 56 ... Microcomputer, 58 ... Motor driver IC, 70: host ECU, 72 ... engine

Claims (1)

回転する出力軸を有し、前記出力軸に連結された駆動部材を駆動することで、人により操作される操作子に対し、操作方向とは逆方向に作用する力を出力するモータと、
前記力が出力される方向の逆方向への前記出力軸の回転数が閾値以上であるか否かを判定し、
前記力が出力される方向の逆方向への前記出力軸の回転前記閾値未満であると判定した場合、入力値に基づくデューティ比で前記駆動部への通電を制御し、
前記力が出力される方向の逆方向への前記出力軸の回転前記閾値以上であると判定した場合、前記入力値と、前記力が出力される方向の逆方向に前記出力軸が回転することで前記モータ内部で発生する逆起電流の電流量とに基づいて決定されるデューティ比で前記モータへの通電を制御する制御部と、
を備える反力出力装置。
A motor that has a rotating output shaft and outputs a force acting in a direction opposite to the operation direction on an operator operated by a person by driving a drive member coupled to the output shaft;
Determining whether the rotational speed of the output shaft in the direction opposite to the direction in which the force is output is equal to or greater than a threshold;
If the rotational speed of the output shaft in the opposite direction in the direction of the force is outputted is determined to be less than the threshold value, to control the energization of the drive unit at a duty ratio based on the input value,
If the rotational speed of the output shaft in the opposite direction in the direction of the force is outputted is equal to or more than the threshold value, and the input value, the output shaft is rotated in the direction opposite to the direction in which the force is output A controller that controls energization of the motor at a duty ratio determined based on the amount of back electromotive current generated inside the motor ,
Reaction force output device comprising.
JP2015042294A 2015-03-04 2015-03-04 Reaction force output device Active JP6413166B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015042294A JP6413166B2 (en) 2015-03-04 2015-03-04 Reaction force output device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015042294A JP6413166B2 (en) 2015-03-04 2015-03-04 Reaction force output device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016163484A JP2016163484A (en) 2016-09-05
JP6413166B2 true JP6413166B2 (en) 2018-10-31

Family

ID=56847527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015042294A Active JP6413166B2 (en) 2015-03-04 2015-03-04 Reaction force output device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6413166B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024032045A (en) * 2022-08-29 2024-03-12 株式会社デンソー accelerator device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3873876B2 (en) * 2002-12-06 2007-01-31 日産自動車株式会社 VEHICLE DRIVE OPERATION ASSISTANCE DEVICE AND VEHICLE HAVING THE DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016163484A (en) 2016-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5675016B2 (en) Accelerator pedal device
JP6033197B2 (en) Reaction force output device
EP2490093B1 (en) Accelerator pedal apparatus
US20190202492A1 (en) Steer-by-wire system
JPWO2020157949A1 (en) Accelerator pedal device
CN109774783A (en) Control method and control system for electric powered steering
US9815367B2 (en) Pedal reaction force applying device
JP6413166B2 (en) Reaction force output device
JP6304559B2 (en) Reaction force output device
WO2016140255A1 (en) Motor control device and reaction-force output device
JP6421386B2 (en) Reaction force output device
JP6405581B2 (en) Reaction force output device
KR101013972B1 (en) Electronic throttle valve control method
KR20030074440A (en) Control Device of Power Generator for Automobile
JP6405582B2 (en) Motor control device and reaction force output device
JP2016159835A (en) Reaction force output device
JP2016159837A (en) Reaction force output device
Kader Steer-by-wire control system
JP4101214B2 (en) Control device for internal combustion engine
JPH08219190A (en) Clutch controller of transmission
KR970036359A (en) How to add creep to an electric vehicle
JPH10224189A (en) Waveform shaping circuit
JP2002327631A (en) Electronic throttle control system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170331

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180904

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180912

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6413166

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250