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JP2009098720A - Reaction force application type input device - Google Patents

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JP2009098720A
JP2009098720A JP2007266696A JP2007266696A JP2009098720A JP 2009098720 A JP2009098720 A JP 2009098720A JP 2007266696 A JP2007266696 A JP 2007266696A JP 2007266696 A JP2007266696 A JP 2007266696A JP 2009098720 A JP2009098720 A JP 2009098720A
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JP
Japan
Prior art keywords
actuator
motor
temperature
reaction force
heat generation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007266696A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhide Kumagai
勝秀 熊谷
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.)
Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokai Rika Co Ltd filed Critical Tokai Rika Co Ltd
Priority to JP2007266696A priority Critical patent/JP2009098720A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reaction force application type input device for securing the operability of an operating member even when the temperature of an actuator fluctuates. <P>SOLUTION: A microcomputer calculates an amount of change in the heat generation temperature of a motor based on supply power to the motor in a determined arithmetic cycle, and calculates the current heat generation temperature of the motor by adding the amount of change in the heat generation temperature obtained this time to the previously obtained heat generation temperature of an actuator. Then, the microcomputer adjusts the supply power to the motor based on the obtained heat generation temperature, and suppresses the fluctuation in an operation reaction to be applied to a knob due to the temperature change of the motor. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノブ等の操作部材にその操作状態に応じた操作反力を付与する反力付与型入力装置に関するものである。   The present invention relates to a reaction force applying type input device that applies an operation reaction force according to an operation state to an operation member such as a knob.

従来、例えば特許文献1に示されるような反力付与型の入力装置が知られている。当該入力装置は、ユーザにより回転操作されるノブの回転角をロータリエンコーダにより検出し、当該検出された回転角に応じて前記ノブに所定の操作反力を付与するべくモータを制御するとともに、前記ノブの操作対象である電気機器に当該ノブの回転角に応じた操作信号を出力する制御装置を備えてなる。当該入力装置は、例えば車両に搭載されて、前記ノブの回転操作を通じて、前記電気機器としてのカーエアコンの風量調節及び同じくカーオーディオの音量調節等を行うべく使用される。例えばカーエアコンの風量調節を行う場合において、風量を増加させる方向へノブを回転操作すると、モータを通じて当該ノブの回転方向と反対方向の回転力が操作反力としてノブへ付与され、当該ノブの回転角の増大に伴いノブに与えられる回転方向と反対方向の回転力が増大するようにモータが制御される。これにより、ユーザは、ノブを通じて与えられる操作反力の増大に伴う抵抗感触により、風量を増加させる方向へどの程度ノブを回転させたのかを把握することができる。カーオーディオの音量調節等を行う場合も同様である。
特開2004−342019号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a reaction force applying type input device as shown in Patent Document 1 is known. The input device detects a rotation angle of a knob rotated by a user with a rotary encoder, controls a motor to apply a predetermined operation reaction force to the knob according to the detected rotation angle, and A control device is provided that outputs an operation signal corresponding to the rotation angle of the knob to an electrical device that is an operation target of the knob. The input device is mounted on a vehicle, for example, and is used to adjust the air volume of the car air conditioner as the electric device and the volume of the car audio, etc. through the rotation operation of the knob. For example, when adjusting the air volume of a car air conditioner, if the knob is rotated in the direction to increase the air volume, a rotational force in the direction opposite to the rotation direction of the knob is applied to the knob as an operation reaction force through the motor. The motor is controlled so that the rotational force in the direction opposite to the rotational direction applied to the knob increases as the angle increases. Thereby, the user can grasp | ascertain how much the knob was rotated to the direction which increases an air volume by the resistance touch accompanying the increase in the reaction force given through the knob. The same applies when adjusting the volume of the car audio.
JP 2004-342019 A

ところが、前記従来の反力付与型の入力装置においては、次のような問題があった。すなわち、モータはその温度が高くなるほど内部抵抗、正確にはモータコイルの電気抵抗の値が大きくなり、これに伴いモータへ供給される電流が減少してモータトルクが小さくなる。逆に、モータはその温度が低くなるほど内部抵抗の値が小さくなってモータトルクが大きくなる。このように、モータトルクはモータの温度変化により増減することから、ノブへ付与される操作反力が不安定になることが懸念されていた。   However, the conventional reaction force applying type input device has the following problems. That is, as the temperature of the motor increases, the value of the internal resistance, more precisely the electric resistance of the motor coil, increases, and accordingly, the current supplied to the motor decreases and the motor torque decreases. Conversely, as the temperature of the motor decreases, the value of the internal resistance decreases and the motor torque increases. As described above, since the motor torque increases and decreases with the temperature change of the motor, there is a concern that the operation reaction force applied to the knob becomes unstable.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、アクチュエータの温度が変動する場合であれ、操作部材の操作性を確保することができる反力付与型入力装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a reaction force application type input device that can ensure the operability of the operation member even when the temperature of the actuator fluctuates. It is to provide.

請求項1に記載の発明は、操作量検出手段を通じてユーザにより操作される操作部材の操作量を検出し、当該操作量に応じて前記操作部材に所定の操作反力を付与するべくアクチュエータへの供給電力を制御するとともに前記操作部材の入力操作対象である電気機器に当該操作部材の操作量に応じた操作信号を出力する制御手段を備えてなる反力付与型入力装置において、前記制御手段は、前記アクチュエータへの供給電力に基づき当該アクチュエータの発熱温度の変化量を定められた演算周期で求め、今回求められた発熱温度の変化量を前回求められたアクチュエータの発熱温度に加算することにより前記アクチュエータの現在の発熱温度を求め、当該求められた発熱温度に基づき前記アクチュエータへの供給電力を調節することにより前記アクチュエータの温度変化に伴う前記操作部材に付与される操作反力の変動を抑制することをその要旨とする。   The invention according to claim 1 detects the operation amount of the operation member operated by the user through the operation amount detection means, and applies the predetermined operation reaction force to the operation member according to the operation amount. In the reaction force imparting type input device, the control unit includes a control unit that controls supply power and outputs an operation signal corresponding to an operation amount of the operation member to an electric device that is an input operation target of the operation member. The amount of change in the heat generation temperature of the actuator based on the power supplied to the actuator is determined at a predetermined calculation cycle, and the amount of change in the heat generation temperature obtained this time is added to the heat generation temperature of the actuator obtained last time. The current heating temperature of the actuator is obtained, and the power supplied to the actuator is adjusted based on the obtained heating temperature. To suppress the fluctuation of the operation reaction force applied to the operating member with a change in temperature of the actuator to its gist.

本発明によれば、制御手段は、操作量検出手段を通じて取得される操作部材の操作量に応じてアクチュエータへの供給電力を制御していることから、当該アクチュエータへの供給電力を簡単に求めることができる。ここで一般に、アクチュエータへの供給電力は当該アクチュエータの発熱量(発熱エネルギ)に等しく、また当該発熱量は単位時間当たりのアクチュエータの温度変化として求めることができる。したがって、単位時間当たりのアクチュエータの温度変化量を数値積分演算することにより、すなわち今回求められた発熱温度の変化量を前回求められたアクチュエータの発熱温度に加算することにより、アクチュエータの現在の発熱温度を推定することができる。   According to the present invention, since the control means controls the power supplied to the actuator in accordance with the operation amount of the operation member acquired through the operation amount detection means, the power supplied to the actuator can be easily obtained. Can do. Here, in general, the power supplied to the actuator is equal to the heat generation amount (heat generation energy) of the actuator, and the heat generation amount can be obtained as a temperature change of the actuator per unit time. Therefore, the current heat generation temperature of the actuator can be calculated by numerically integrating the temperature change of the actuator per unit time, that is, by adding the amount of change in the heat generation temperature obtained this time to the heat generation temperature of the actuator previously obtained. Can be estimated.

ここで、電力の供給を受けて駆動するアクチュエータにあっては、その温度が高くなるほど内部電気抵抗の値が大きくなって出力が小さくなり、逆にその温度が低くなるほど内部電気抵抗の値が小さくなって出力が大きくなるといった特性を有する。そしてこのように、アクチュエータの出力はその温度変化により増減することから、操作部材へ付与される操作反力が不安定になることが従来懸念されていた。この点、本発明によれば、制御手段は、アクチュエータの温度変化による出力変動を抑制するべく、当該アクチュエータへの供給電力、すなわちアクチュエータの出力を調節するようにしている。したがって、アクチュエータの温度が変動する場合であれ、操作部材へ付与される操作反力の安定性、ひいては操作部材の操作安定性が確保される。   Here, in the actuator that is driven by the supply of electric power, the value of the internal electrical resistance increases and the output decreases as the temperature increases, and conversely, the value of the internal electrical resistance decreases as the temperature decreases. Thus, the output is increased. As described above, since the output of the actuator increases or decreases due to the temperature change, there has been a concern that the operation reaction force applied to the operation member becomes unstable. In this regard, according to the present invention, the control means adjusts the power supplied to the actuator, that is, the output of the actuator, in order to suppress the output fluctuation due to the temperature change of the actuator. Therefore, even when the temperature of the actuator fluctuates, the stability of the operation reaction force applied to the operation member, and thus the operation stability of the operation member is ensured.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の反力付与型入力装置において、前記制御手段は、前記アクチュエータの発熱温度が当該アクチュエータの過熱を抑制するべく定められた温度判定閾値に達しているか否かを判定し、前記アクチュエータの温度が前記温度判定閾値に達している旨判断したときには当該アクチュエータへの供給電力を本来供給するべき通常電力よりも低減させることをその要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the reaction force imparting type input device according to the first aspect, the control means has the temperature of the actuator reaching a temperature determination threshold value determined to suppress overheating of the actuator. The gist is to reduce the power supplied to the actuator to less than the normal power to be supplied when it is determined that the temperature of the actuator has reached the temperature determination threshold.

操作部材が短い時間間隔で繰り返される場合等のように、アクチュエータに電力が供給され続けるような場合には、アクチュエータの発熱が進行して過熱状態に至るおそれがある。そしてこの場合には、要求される出力の確保が困難となるばかりか、アクチュエータの焼損につながることも懸念されていた。またこの場合には、操作部材に対して操作反力を付与することが困難となることから、操作部材の操作性が著しく低下する。そこで、このようなアクチュエータの過熱を抑制するために、例えばアクチュエータの温度が所定温度に達したときにはアクチュエータへの電力の供給を遮断し、同じく所定温度未満に低下したときにはアクチュエータへの電力の供給を再開することが考えられる。しかし、この場合には、操作部材に付与されていた反力が無くなることから、アクチュエータの温度が所定温度未満に低下するまでの間は、当該操作部材の操作性が犠牲になる。また、アクチュエータへの電力の供給を遮断した後に、アクチュエータの温度が所定温度未満に低下して、当該アクチュエータへの電力の供給が再開された場合には、操作部材への操作反力が突然付与されることになる。これは操作部材の操作安定性の観点から好ましくない。   When electric power continues to be supplied to the actuator, such as when the operation member is repeated at short time intervals, the actuator may generate heat and may overheat. In this case, it is not only difficult to secure the required output, but there is also a concern that the actuator may burn out. In this case, since it becomes difficult to apply an operation reaction force to the operation member, the operability of the operation member is significantly reduced. Therefore, in order to suppress such overheating of the actuator, for example, when the temperature of the actuator reaches a predetermined temperature, the power supply to the actuator is cut off, and when the temperature drops below the predetermined temperature, the power supply to the actuator is not supplied. It is possible to resume. However, in this case, since the reaction force applied to the operation member is lost, the operability of the operation member is sacrificed until the temperature of the actuator drops below a predetermined temperature. In addition, when the actuator temperature drops below a predetermined temperature after the power supply to the actuator is cut off and the power supply to the actuator is resumed, an operation reaction force is suddenly applied to the operation member. Will be. This is not preferable from the viewpoint of operation stability of the operation member.

この点、本発明によれば、推定されたアクチュエータの温度が、定められた温度判定閾値に達している旨判断したときには、アクチュエータへの供給電力を本来供給するべき通常電力よりも低減させる。これにより、アクチュエータの過熱を抑制することができる。そして、アクチュエータへの電力の供給を遮断する場合と異なり、アクチュエータへの電力の供給が遮断されないことから操作部材への操作反力の付与が継続される。このため、アクチュエータの温度が定められた温度判定閾値に達した場合であれ、操作部材の操作安定性を確保することができる。また、アクチュエータの温度が定められた温度判定閾値未満に低下して当該アクチュエータへの供給電力が通常電力に戻された場合においても、その前後において操作部材に付与される操作反力の差は小さなものとなることから、当該操作部材の操作安定性が確保される。このように、アクチュエータの過熱を抑制しつつ、アクチュエータの性能、すなわち当該アクチュエータの出力低下を最小限に抑えることができる。反力付与型の入力装置として性能も確保される。   In this regard, according to the present invention, when it is determined that the estimated temperature of the actuator has reached a predetermined temperature determination threshold value, the power supplied to the actuator is reduced from the normal power that should be supplied. Thereby, overheating of the actuator can be suppressed. Unlike the case where the supply of electric power to the actuator is interrupted, the supply of the electric power to the actuator is not interrupted, so that the operation reaction force is continuously applied to the operation member. For this reason, even when the temperature of the actuator reaches a predetermined temperature determination threshold, the operation stability of the operation member can be ensured. In addition, even when the temperature of the actuator falls below a predetermined temperature determination threshold and the power supplied to the actuator is returned to the normal power, the difference in the operation reaction force applied to the operation member before and after that is small. Therefore, the operation stability of the operation member is ensured. Thus, the actuator performance, that is, the output reduction of the actuator can be minimized while suppressing overheating of the actuator. Performance is also secured as a reaction force imparting type input device.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の反力付与型入力装置において、前記制御手段は、前記アクチュエータへの供給電力に基づき算出される当該アクチュエータの今回の発熱量を含む変数を引数とするとともに、前記アクチュエータの雰囲気温度、前記アクチュエータの熱容量及び前記アクチュエータの雰囲気内における放熱抵抗を含む定数からなる関数を使用して、前記アクチュエータの発熱温度の変化量を求めることをその要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the reaction force applying input device according to the first or second aspect of the present invention, the control means is a current calorific value of the actuator calculated based on a power supplied to the actuator. And using a function including a constant including an ambient temperature of the actuator, a heat capacity of the actuator, and a heat radiation resistance in the atmosphere of the actuator, a change amount of the heating temperature of the actuator is obtained. Is the gist.

本発明に示されるような関数を利用することにより、制御手段自身が容易に把握できるアクチュエータへの供給電力に基づき簡単にアクチュエータの温度変化量を求めることができる。   By using the function as shown in the present invention, the temperature change amount of the actuator can be easily obtained based on the power supplied to the actuator which can be easily grasped by the control means itself.

請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の反力付与型入力装置において、前記アクチュエータの雰囲気温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記アクチュエータへの供給電力に基づき算出される当該アクチュエータの今回の発熱量及び前記温度検出手段を通じて検出される前記アクチュエータの雰囲気温度を含む変数を引数とするとともに、前記アクチュエータの熱容量及び前記アクチュエータの雰囲気内における放熱抵抗を含む定数からなる関数を使用して、前記アクチュエータの発熱温度の変化量を求めることをその要旨とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the reaction force applying input device according to the first or second aspect, further comprising temperature detecting means for detecting an ambient temperature of the actuator, wherein the control means The current calorific value of the actuator calculated based on the supplied power and a variable including the ambient temperature of the actuator detected through the temperature detecting means are used as arguments, and the heat capacity of the actuator and the heat dissipation resistance in the atmosphere of the actuator. The gist is to determine the amount of change in the heat generation temperature of the actuator using a function comprising a constant including

本発明によれば、その時々のアクチュエータの雰囲気温度を使用して当該アクチュエータの温度変化量を求めることができる。このため、制御手段によるアクチュエータの温度推定精度が高められる。   According to the present invention, the amount of temperature change of the actuator can be obtained using the ambient temperature of the actuator at that time. For this reason, the temperature estimation accuracy of the actuator by the control means is improved.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の反力付与型入力装置において、前記アクチュエータへ供給される電流値を検出する電流検出手段、及び前記アクチュエータに印加される電圧値を検出する電圧検出手段の少なくとも一方を備え、前記制御手段は、前記電流検出手段を通じて検出される電流値及び前記電圧検出手段を通じて検出される電圧値の少なくとも一方を加味して、前記アクチュエータへの供給電力を求めることをその要旨とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the reaction force applying input device according to any one of the first to fourth aspects, a current detection unit that detects a current value supplied to the actuator; and At least one of voltage detection means for detecting a voltage value applied to the actuator, wherein the control means takes into account at least one of a current value detected through the current detection means and a voltage value detected through the voltage detection means; Then, the gist is to obtain the power supplied to the actuator.

本発明によれば、実測した電流値及び電圧値を使用することにより、アクチュエータへの供給電力の算出精度が高められる。   According to the present invention, by using the measured current value and voltage value, the calculation accuracy of the power supplied to the actuator can be improved.

本発明によれば、アクチュエータの温度が変動する場合であれ、操作部材の操作性を確保することができる。   According to the present invention, the operability of the operation member can be ensured even when the temperature of the actuator fluctuates.

<第1の実施の形態>
以下、本発明を、車両用の電子機器であるディスプレイシステムに使用される入力装置に具体化した一実施の形態を図1〜図4に基づいて説明する。当該ディスプレイシステムは、エアコンディショナ、オーディオ及びナビゲーションシステム等の車両の付帯装備の操作を行うものである。
<First Embodiment>
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an input device used in a display system that is an electronic device for a vehicle will be described with reference to FIGS. The display system is for operating ancillary equipment of a vehicle such as an air conditioner, an audio system and a navigation system.

<ディスプレイシステムの概要>
まず、ディスプレイシステム10の概要を説明する。図1に示すように、ディスプレイシステム10は、車室内においてユーザが容易に視認可能とするべく例えばセンタクラスタに配設されるディスプレイ11、及び車室内においてユーザによる操作を容易にするべくセンタクラスタに配設される入力装置12を備えてなる。また、例えばセンタクラスタには、エアコンディショナ、オーディオ及びナビゲーションシステム等の車両の付帯機器を選択する複数個の選択スイッチが設けられている。これら選択スイッチのうちいずれか一つが操作された際、ディスプレイ11の画面11aには、操作された選択スイッチに対応する付帯機器に応じた操作状況、又は単数個もしくは複数個の機能項目が表示される。
<Outline of display system>
First, an overview of the display system 10 will be described. As shown in FIG. 1, the display system 10 includes a display 11 disposed in the center cluster so that the user can easily see in the passenger compartment, and a center cluster to facilitate operation by the user in the passenger compartment. An input device 12 is provided. Further, for example, the center cluster is provided with a plurality of selection switches for selecting ancillary equipment of the vehicle such as an air conditioner, an audio, and a navigation system. When any one of these selection switches is operated, the screen 11a of the display 11 displays the operation status according to the accessory device corresponding to the operated selection switch, or one or a plurality of function items. The

例えばエアコンディショナに対応する選択スイッチが操作された場合には、その操作状況及び温度設定のための機能項目等が画面11aに表示される。ナビゲーションシステムに対応する選択スイッチが操作された場合には、案内地図又は目的地設定等の機能項目が画面11aに表示される。ユーザは、画面11aを目視しながら入力装置12を操作することにより、当該画面11a上に表示された複数の機能項目から一つの機能項目を選択して所望の画面に切り換えたり車両の付帯装備を作動させたりする。   For example, when a selection switch corresponding to an air conditioner is operated, the operation status, function items for temperature setting, and the like are displayed on the screen 11a. When a selection switch corresponding to the navigation system is operated, a function item such as a guidance map or destination setting is displayed on the screen 11a. The user operates the input device 12 while viewing the screen 11a, thereby selecting one function item from a plurality of function items displayed on the screen 11a and switching to a desired screen, or attaching a vehicle accessory. To make it work.

このように、ディスプレイ11に表示される画面11aは多岐にわたり、各種の画面に表示される機能項目数及びそれらの配置間隔は画面毎に異なる。これら複数種類の画面11aに対する入力操作は、入力装置の設置スペースの節約及び操作性の確保等の観点から、単一の入力装置12により共用される。そして、単一の入力装置12を多機能に使用するため、またユーザが視覚を通じて画面11aを確認しなくてもある程度の操作確認を可能とするために、当該入力装置12として、次のような構成が採用されている。すなわち、当該入力装置12は、前述したエアコンディショナ及びナビゲーションシステム等の付帯機器の機能毎に、正確には画面11aに表示される機能項目数及びこれらの配置間隔等に応じて、異なる操作感触を生成してユーザに操作反力として付与する反力付与型の入力装置として構成されている。   As described above, the screen 11a displayed on the display 11 is diverse, and the number of function items displayed on various screens and their arrangement intervals are different for each screen. Input operations for these multiple types of screens 11a are shared by a single input device 12 from the viewpoint of saving the installation space of the input device and ensuring operability. In order to use the single input device 12 for multiple functions, and to enable the user to confirm the operation to some extent without visually confirming the screen 11a, the input device 12 is as follows. Configuration is adopted. That is, the input device 12 has different operation feelings depending on the number of function items displayed on the screen 11a, the arrangement interval thereof, and the like, for each function of the accessory devices such as the air conditioner and the navigation system. Is generated as a reaction force applying type input device that is applied to the user as an operation reaction force.

<反力付与型の入力装置>
次に、入力装置12の構成について詳細に説明する。図2に示すように、入力装置12は、ユーザにより回転操作されるノブ21を備えてなる。ノブ21は連結軸22を介してセンタクラスタの内部に配設されるモータ23の出力軸23aに連結されている。また、センタクラスタの内部において、連結軸22にはノブ21の回転角を検出する回転角センサ24が設けられている。回転角センサ24として、連結軸22に一体回転可能に設けられたスリット円板24a、並びに当該スリット円板24aをその厚み方向において挟み込むように配設される発光素子24b及び受光素子24cを備えてなる光学式のロータリエンコーダが採用されている。
<Reaction force imparting type input device>
Next, the configuration of the input device 12 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the input device 12 includes a knob 21 that is rotated by a user. The knob 21 is connected to an output shaft 23 a of a motor 23 disposed inside the center cluster via a connecting shaft 22. In addition, a rotation angle sensor 24 that detects the rotation angle of the knob 21 is provided on the connecting shaft 22 inside the center cluster. The rotation angle sensor 24 includes a slit disk 24a provided on the connecting shaft 22 so as to be integrally rotatable, and a light emitting element 24b and a light receiving element 24c disposed so as to sandwich the slit disk 24a in the thickness direction. An optical rotary encoder is employed.

スリット円板24aには、その径方向へ延びる複数個のスリットが回転方向において等間隔に形成されている。そして、発光素子24bから出た光は、ノブ21の回転操作を通じて連結軸22が回転することによりスリット1ピッチ毎に光路を遮られるとともに、回転量に比例して光の透過と遮断とが繰り返される。受光素子24cは、対応するスリットを通過してきた光を電気信号として取り出してノブ21の回転位置情報として回転角信号を制御回路25へ出力する。制御回路25は回転角センサ24を通じて検出されるノブ21の回転角に基づき所定の操作反力をノブ21に付与するべくモータ23をPWM(パルス幅変調)制御により駆動する。例えば、ノブ21の回転角が所定の回転角を超える際にモータ23を通じて当該ノブ21に与える回転力を反転させることにより操作反力として節度感触が得られる。   In the slit disk 24a, a plurality of slits extending in the radial direction are formed at equal intervals in the rotation direction. Then, the light emitted from the light emitting element 24b is blocked in the optical path for each pitch of the slit by rotating the connecting shaft 22 through the rotating operation of the knob 21, and the light is repeatedly transmitted and blocked in proportion to the rotation amount. It is. The light receiving element 24 c takes out the light passing through the corresponding slit as an electrical signal and outputs a rotation angle signal to the control circuit 25 as the rotation position information of the knob 21. The control circuit 25 drives the motor 23 by PWM (pulse width modulation) control so as to apply a predetermined operation reaction force to the knob 21 based on the rotation angle of the knob 21 detected through the rotation angle sensor 24. For example, when the rotation angle of the knob 21 exceeds a predetermined rotation angle, a moderation feel can be obtained as an operation reaction force by reversing the rotation force applied to the knob 21 through the motor 23.

<電気的な構成>
次に、入力装置12の電気的な構成について説明する。図3に示すように、入力装置12の制御回路25を構成するマイクロコンピュータ31には、電源回路32及びモータ駆動回路33が接続されている。また、モータ駆動回路33には前述したモータ23が接続されるとともに、これらの接続経路上には電圧センサ34及び電流センサ35が設けられている。これら電圧センサ34及び電流センサ35はマイクロコンピュータ31に接続されている。さらに、マイクロコンピュータ31には前述した回転角センサ24及びディスプレイ11が接続されている。
<Electrical configuration>
Next, the electrical configuration of the input device 12 will be described. As shown in FIG. 3, a power supply circuit 32 and a motor drive circuit 33 are connected to the microcomputer 31 constituting the control circuit 25 of the input device 12. The motor drive circuit 33 is connected to the motor 23 described above, and a voltage sensor 34 and a current sensor 35 are provided on these connection paths. These voltage sensor 34 and current sensor 35 are connected to the microcomputer 31. Further, the rotation angle sensor 24 and the display 11 described above are connected to the microcomputer 31.

電源回路32は、バッテリ等の車両電源36のプラス端子に接続されて、当該車両電源36の電圧(例えば12V〜24V)を所定電圧(例えば5V)に変換してマイクロコンピュータ31に供給する。電源回路32と車両電源36との間に設けられた図示しないイグニッションスイッチがオンされると車両電源36からの電力が電源回路32を介してマイクロコンピュータ31に供給される。前記イグニッションスイッチがオフされると車両電源36からマイクロコンピュータ31への電力供給が遮断される。   The power supply circuit 32 is connected to a plus terminal of a vehicle power supply 36 such as a battery, converts the voltage (for example, 12V to 24V) of the vehicle power supply 36 into a predetermined voltage (for example, 5V), and supplies it to the microcomputer 31. When an ignition switch (not shown) provided between the power supply circuit 32 and the vehicle power supply 36 is turned on, power from the vehicle power supply 36 is supplied to the microcomputer 31 via the power supply circuit 32. When the ignition switch is turned off, power supply from the vehicle power source 36 to the microcomputer 31 is cut off.

モータ駆動回路33は、車両電源36からの直流電圧を交流電圧に変換してモータ23に供給するPWM方式のインバータ回路である。電圧センサ34は、モータ23にかかる電圧を検出し、当該電圧検出信号をAD変換してマイクロコンピュータ31へ送る。電流センサ35は、モータ駆動回路33からモータ23へ供給される電流を検出し、当該電流検出信号をAD変換してマイクロコンピュータ31へ送る。   The motor drive circuit 33 is a PWM inverter circuit that converts a DC voltage from the vehicle power supply 36 into an AC voltage and supplies the AC voltage to the motor 23. The voltage sensor 34 detects the voltage applied to the motor 23, AD converts the voltage detection signal, and sends the signal to the microcomputer 31. The current sensor 35 detects the current supplied from the motor drive circuit 33 to the motor 23, AD-converts the current detection signal, and sends it to the microcomputer 31.

マイクロコンピュータ31は、EEPROM及びフラッシュメモリ等の図示しない記憶装置に格納された表示制御プログラムに従ってディスプレイ11の表示制御を行う。例えばマイクロコンピュータ31は、定められた車両の付帯機器の操作内容を示す複数の機能項目をディスプレイ11に表示させる。そして、マイクロコンピュータ31は、ディスプレイシステム10の機能を切り換えるべく前記選択スイッチが操作された際には、ディスプレイ11の画面11aを前記切り替えられた他の機能に対応する機能項目数の異なる他の画面に切り換える。また、マイクロコンピュータ31は、回転角センサ24を通じてノブ21の回転角を取得し、当該回転角に基づきディスプレイ11の画面11a上を移動する可視又は不可視のカーソルを通じて所望の機能項目を選択する。   The microcomputer 31 performs display control of the display 11 according to a display control program stored in a storage device (not shown) such as an EEPROM and a flash memory. For example, the microcomputer 31 causes the display 11 to display a plurality of function items indicating the operation contents of the specified accessory devices of the vehicle. When the selection switch is operated to switch the function of the display system 10, the microcomputer 31 changes the screen 11a of the display 11 to another screen having a different number of function items corresponding to the other switched function. Switch to. Further, the microcomputer 31 acquires the rotation angle of the knob 21 through the rotation angle sensor 24, and selects a desired function item through a visible or invisible cursor that moves on the screen 11a of the display 11 based on the rotation angle.

そしてさらに、マイクロコンピュータ31は前記記憶装置に格納されたモータ制御プログラムに従ってモータ23の駆動制御を行う。すなわち、マイクロコンピュータ31は、切り換えられたディスプレイ11の画面11a、正確には当該画面11a上の機能項目数及びそれらの配置間隔等に応じた操作反力、あるいはノブ21の回転角に応じた操作反力を発生させるべく、モータ23をPWM(パルス幅変調)制御により駆動する。   Further, the microcomputer 31 controls the drive of the motor 23 according to the motor control program stored in the storage device. That is, the microcomputer 31 operates according to an operation reaction force according to the screen 11a of the switched display 11, more precisely, the number of function items on the screen 11a and their arrangement intervals, or the rotation angle of the knob 21. In order to generate a reaction force, the motor 23 is driven by PWM (pulse width modulation) control.

詳述すると、マイクロコンピュータ31は、回転角センサ24からの回転角信号に基づきPWM演算を行い、当該演算結果に基づき所定のデューティ比を有するPWM信号を生成するべくモータ駆動回路33に、正確には当該回路を構成する図示しない複数個のFET等のスイッチング素子にモータ制御信号を出力する。このマイクロコンピュータ31から出力されるモータ制御信号は、モータ駆動回路33の前記スイッチング素子のデューティ比(オンデューティ)を規定する。   More specifically, the microcomputer 31 performs PWM calculation based on the rotation angle signal from the rotation angle sensor 24, and accurately outputs to the motor drive circuit 33 to generate a PWM signal having a predetermined duty ratio based on the calculation result. Outputs a motor control signal to a plurality of switching elements such as FETs (not shown) constituting the circuit. The motor control signal output from the microcomputer 31 defines the duty ratio (on duty) of the switching element of the motor drive circuit 33.

そして、モータ駆動回路33は、マイクロコンピュータ31から送られてきたモータ制御信号に基づいて所定のデューティ比を有するPWM信号(正確には、3相の励磁電流)をモータ23に供給し、モータ23は当該PWM信号に基づいて駆動する。すなわち、前記モータ制御信号が、各スイッチング素子の図示しないゲート端子に所定のタイミングで印加されることにより、各スイッチング素子はオンオフする。これにより、車両電源36の直流電圧が3相(U相、V相、W相)の交流電圧に変換されてモータ23へ供給される。換言すれば、モータ23は、パルス幅変調(Pulse Width Modulation)されたパルス信号、すなわち前述のPWM信号(電圧値)に従って駆動する。そして、PWM信号のデューティ比によってモータ23に供給される電流量が調整されて、モータ23の回転数(回転速度)が制御される。   The motor drive circuit 33 supplies a PWM signal (more precisely, a three-phase excitation current) having a predetermined duty ratio to the motor 23 based on the motor control signal sent from the microcomputer 31. Is driven based on the PWM signal. That is, each switching element is turned on and off by applying the motor control signal to a gate terminal (not shown) of each switching element at a predetermined timing. As a result, the DC voltage of the vehicle power supply 36 is converted into a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC voltage and supplied to the motor 23. In other words, the motor 23 is driven in accordance with a pulse signal subjected to pulse width modulation, that is, the aforementioned PWM signal (voltage value). Then, the amount of current supplied to the motor 23 is adjusted by the duty ratio of the PWM signal, and the rotational speed (rotational speed) of the motor 23 is controlled.

マイクロコンピュータ31は、モータ23の回転数を上げる際には、PWM信号のデューティ比を大きく設定する。すると、モータ23に供給される電流が増大し、これに伴いモータ23の回転数(回転速度)が上がる。逆に、マイクロコンピュータ31は、モータ23の回転数を下げる際には、PWM信号のデューティ比を小さく設定する。すると、モータ23に供給される電流が減少し、これに伴いモータ23の回転数(回転速度)が下がる。   When the microcomputer 31 increases the rotational speed of the motor 23, the microcomputer 31 sets a large duty ratio of the PWM signal. Then, the current supplied to the motor 23 increases, and the rotational speed (rotational speed) of the motor 23 increases accordingly. Conversely, the microcomputer 31 sets the duty ratio of the PWM signal to be small when the rotational speed of the motor 23 is decreased. As a result, the current supplied to the motor 23 decreases, and the rotational speed (rotational speed) of the motor 23 decreases accordingly.

ここで、前述したように、ノブ21の正逆回転が短い時間間隔で繰り返されるような場合には、モータ23へ電力が供給され続けることから、モータ23の発熱によるモータ性能の低下が懸念される。正確には、モータ23を構成するモータコイルが発熱し、これに伴い当該コイルの電気抵抗が大きくなる。そして当該コイルの電気抵抗が大きくなると、モータ23へ供給される電流量が減少し、ひいてはモータトルクが低下する。このため要求されるモータトルクの確保が困難になってノブ21の操作性が損なわれるおそれがある。   Here, as described above, when the forward / reverse rotation of the knob 21 is repeated at a short time interval, electric power is continuously supplied to the motor 23, so there is a concern that the motor performance is deteriorated due to the heat generated by the motor 23. The Precisely, the motor coil constituting the motor 23 generates heat, and the electrical resistance of the coil increases accordingly. When the electric resistance of the coil increases, the amount of current supplied to the motor 23 decreases, and the motor torque decreases. For this reason, it is difficult to secure the required motor torque, and the operability of the knob 21 may be impaired.

そこで、本実施の形態では、マイクロコンピュータ31は、電圧センサ34を通じて検出されるモータ23にかかる電圧、及び電流センサ35を通じて検出されるモータ23へ供給される電流、及び前述したPWM信号のデューティ比に基づきモータ23の発熱量(発熱エネルギ)を推定する。そしてマイクロコンピュータ31は、前記推定されたモータ23の発熱量に応じてモータトルクを増減させるべくモータ23を制御、具体的にはPWM信号のデューティ比を変更する。   Therefore, in the present embodiment, the microcomputer 31 detects the voltage applied to the motor 23 detected through the voltage sensor 34, the current supplied to the motor 23 detected through the current sensor 35, and the duty ratio of the PWM signal described above. Based on the above, the heat generation amount (heat generation energy) of the motor 23 is estimated. The microcomputer 31 controls the motor 23 so as to increase or decrease the motor torque according to the estimated amount of heat generated by the motor 23, specifically, changes the duty ratio of the PWM signal.

<モータ制御の概要>
次に、前述のように構成された入力装置において、マイクロコンピュータ31によるモータ23の制御の概要を図4に示されるフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、マイクロコンピュータ31の記憶装置に格納されたモータ制御プログラムに従って、車両の電源が投入されてから遮断されるまでの間において所定の演算周期で繰り返し実行される。車両の電源が遮断されると、図4に示されるフローチャートの処理は終了される。またここでは、ディスプレイ11の画面11aに表示された複数の機能項目のうち所望の機能項目を選択するべく、ユーザによりノブ21の回転操作が行われるものとする。
<Outline of motor control>
Next, an outline of the control of the motor 23 by the microcomputer 31 in the input device configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart is repeatedly executed at a predetermined calculation cycle between the time when the vehicle is turned on and the time when the vehicle is turned off according to the motor control program stored in the storage device of the microcomputer 31. When the vehicle is powered off, the process of the flowchart shown in FIG. 4 is terminated. Here, it is assumed that the user performs a rotation operation of the knob 21 to select a desired function item from among a plurality of function items displayed on the screen 11a of the display 11.

さて、ユーザによる図示しないイグニッションスイッチの操作を通じて車両電源36が投入されると、マイクロコンピュータ31は、初期化処理を行う(ステップS101)。すなわち、マイクロコンピュータ31は自身の内部回路をすべて初期状態にする。   Now, when the vehicle power source 36 is turned on through the operation of an ignition switch (not shown) by the user, the microcomputer 31 performs an initialization process (step S101). That is, the microcomputer 31 sets all its internal circuits to the initial state.

次に、マイクロコンピュータ31は、電圧センサ34からの電圧検出信号(デジタル値)及び電流センサ35からの電流検出信号(デジタル値)を取得する(ステップS102,S103)。   Next, the microcomputer 31 acquires a voltage detection signal (digital value) from the voltage sensor 34 and a current detection signal (digital value) from the current sensor 35 (steps S102 and S103).

次に、マイクロコンピュータ31は、モータ23へ供給される電力が当該モータ23の発熱エネルギに等しいことを利用して、モータ23の現在の温度Tを求める(ステップS104)。すなわち、電圧センサ34からの電圧検出信号及び電流センサ35からの電流検出信号に基づきモータ23に与えた電力を求め、この求められた電力に基づきモータ23の単位時間当たり(正確には、演算周期毎)の温度上昇値を求めて現在のモータ23の温度を推定する。なお、このモータ23の温度推定処理については、後に詳述する。 Next, the microcomputer 31 obtains the current temperature T n of the motor 23 using the fact that the electric power supplied to the motor 23 is equal to the heat generation energy of the motor 23 (step S104). That is, the electric power given to the motor 23 is obtained based on the voltage detection signal from the voltage sensor 34 and the current detection signal from the current sensor 35, and the motor 23 per unit time (exactly, the calculation cycle) The current temperature of the motor 23 is estimated by obtaining a temperature rise value for each). The temperature estimation process of the motor 23 will be described in detail later.

次に、マイクロコンピュータ31は、前述のように推定されたモータ23の発熱温度を加味してノブ21に付与する操作反力の値を求め、当該操作反力を付与するべくモータ23へ供給するPWM信号のデューティ比を演算する(ステップS105)。マイクロコンピュータ31は、この算出したデューティ比を有するPWM信号を生成するべくモータ駆動回路33へモータ制御信号を出力する。なお、この推定されたモータ23の温度情報を使用したモータ23の制御については、後に詳述する。   Next, the microcomputer 31 obtains the value of the operation reaction force applied to the knob 21 in consideration of the heat generation temperature of the motor 23 estimated as described above, and supplies it to the motor 23 to apply the operation reaction force. The duty ratio of the PWM signal is calculated (step S105). The microcomputer 31 outputs a motor control signal to the motor drive circuit 33 so as to generate a PWM signal having the calculated duty ratio. The control of the motor 23 using the estimated temperature information of the motor 23 will be described in detail later.

この後、マイクロコンピュータ31は、所定時間Δtが経過したか否かを判断する(ステップS106)。そしてマイクロコンピュータ31は、所定時間Δtが経過していない旨判断したときには当該ステップS106の処理を繰り返し、所定時間Δtが経過した旨判断したときには前記ステップS102へ処理を移行する。   Thereafter, the microcomputer 31 determines whether or not the predetermined time Δt has elapsed (step S106). The microcomputer 31 repeats the process of step S106 when determining that the predetermined time Δt has not elapsed, and shifts the process to step S102 when determining that the predetermined time Δt has elapsed.

以後、マイクロコンピュータ31は、車両の電源が遮断されるまで、前述したステップS102〜ステップS106の処理を繰り返す。
<モータの温度推定処理>
次に、図4に示されるフローチャートにおいて、前述したステップS104に処理が移行した際にマイクロコンピュータ31が実行するモータ23の発熱温度の推定処理を詳細に説明する。
Thereafter, the microcomputer 31 repeats the processes in steps S102 to S106 described above until the vehicle is powered off.
<Motor temperature estimation process>
Next, in the flowchart shown in FIG. 4, the process for estimating the heat generation temperature of the motor 23 executed by the microcomputer 31 when the process proceeds to step S104 described above will be described in detail.

マイクロコンピュータ31は、モータ23に実際に与えた電力からモータ23の発熱温度を推定する。
電力Pは発熱エネルギQとみなせることから、電力Pをもとめることは発熱エネルギQを求めることと等しい。また、本実施の形態では、マイクロコンピュータ31はモータ23をPWM制御により駆動していることから、当該モータ23に与えた電力Pは、前記PWM信号のデューティ比を加味すると、次式(A)のように示される。
The microcomputer 31 estimates the heat generation temperature of the motor 23 from the electric power actually supplied to the motor 23.
Since the power P can be regarded as the heat generation energy Q, obtaining the power P is equivalent to obtaining the heat generation energy Q. In the present embodiment, since the microcomputer 31 drives the motor 23 by PWM control, the electric power P given to the motor 23 takes the following equation (A) into consideration when the duty ratio of the PWM signal is taken into account. As shown.

P=Q=I・Rx・D=I・V …(A)
ここで、Vはモータ23にかかる電圧(モータ23の作動電圧)、Iはモータ23に供給される電流、Rxはモータ23の内部抵抗、DはPWM信号のデューティ比(例えば5%)である。
P = Q = I 2 · Rx · D = I · V (A)
Here, V is a voltage applied to the motor 23 (operation voltage of the motor 23), I is a current supplied to the motor 23, Rx is an internal resistance of the motor 23, and D is a duty ratio (for example, 5%) of the PWM signal. .

ちなみに、モータ23の内部抵抗Rx、正確にはモータコイルの電気抵抗は、モータ23の温度に依存することから、モータ23の温度上昇に伴いその内部抵抗Rxが大きくなる。すると、モータ23へ供給される電流Iの値が小さくなり、モータ23に実際に与えられる電力Pはモータ23の温度上昇と共に低下する。本実施の形態は、前記式(A)に示されるように、電流センサ35からの電流検出信号及び電圧センサ34からの電圧検出信号に基づきモータ23に与えられる電力P、すなわちモータ23の発熱エネルギQを求めるようにしていることから、モータ23に与えられる電力P、ひいては発熱エネルギQを正確に求めることが可能となる。   Incidentally, since the internal resistance Rx of the motor 23, more precisely, the electric resistance of the motor coil depends on the temperature of the motor 23, the internal resistance Rx increases as the temperature of the motor 23 increases. As a result, the value of the current I supplied to the motor 23 decreases, and the power P actually supplied to the motor 23 decreases as the temperature of the motor 23 increases. In the present embodiment, as shown in the formula (A), the electric power P applied to the motor 23 based on the current detection signal from the current sensor 35 and the voltage detection signal from the voltage sensor 34, that is, the heat generation energy of the motor 23. Since Q is obtained, it is possible to accurately obtain the electric power P applied to the motor 23, and hence the heat generation energy Q.

なお、何らかの理由により、電流センサ35を設けることが困難である場合には、次のようにすることも可能である。すなわち、モータ23の発熱温度と内部抵抗Rxの値との関係を、テーブルとしてマイクロコンピュータ31の記憶装置に予め格納し、発熱エネルギQを求める際には当該テーブルデータに基づきモータ23へ供給される電流Iの値を推定する。   In addition, when it is difficult to provide the current sensor 35 for some reason, it is also possible to do the following. That is, the relationship between the heat generation temperature of the motor 23 and the value of the internal resistance Rx is stored in advance in the storage device of the microcomputer 31 as a table, and when the heat generation energy Q is obtained, it is supplied to the motor 23 based on the table data. Estimate the value of current I.

次に、マイクロコンピュータ31は、前記式(A)により求められる発熱エネルギQを使用して、単位時間Δt当たりの温度変化ΔTを求める。
ここで、単位時間Δt当たりの上昇温度TUPは次式(B)、同じく下降温度TDWNは次式(C)により求められる。
Next, the microcomputer 31 obtains the temperature change ΔT per unit time Δt using the heat generation energy Q obtained by the equation (A).
Here, the rising temperature T UP per unit time Δt is obtained by the following equation (B), and similarly the falling temperature T DWN is obtained by the following equation (C).

UP=Q・Δt/C …(B)
DWN=(Tn−1−T)・Δt/C・R …(C)
したがって、n回目の単位時間Δt当たりの温度変化ΔT[℃]は、次式(D)のように示される。
T UP = Q · Δt / C (B)
T DWN = (T n-1 −T 0 ) · Δt / C · R (C)
Therefore, the temperature change ΔT n [° C.] per unit time Δt for the nth time is expressed as the following equation (D).

ΔT=Q・Δt/C − (Tn−1−T)・Δt/C・R …(D)
ここで、Qは前記式(A)により求められるn回目の単位時間Δt当たりの発熱エネルギ、Tはモータ23の周辺温度(ここでは、車室内の温度)、Tn−1は前回算出したモータ23の温度、Cはモータ23の熱容量、Rはモータ23から周辺までの放熱抵抗[℃/W]である。
ΔT n = Q n · Δt / C − (T n−1 −T 0 ) · Δt / C · R (D)
Here, Q n is the heat generation energy per unit time Δt for the n-th time obtained by the above formula (A), T 0 is the ambient temperature of the motor 23 (here, the temperature in the passenger compartment), and T n-1 is the previous calculation. The temperature of the motor 23, C is the heat capacity of the motor 23, and R is the heat radiation resistance [° C./W] from the motor 23 to the periphery.

なお、放熱抵抗Rは、周知の理論計算及び車両モデルを使用した実験等により予め求められる。熱容量Cは、モータ23の質量m[kg]と比熱D[J/kg℃]とを乗算することにより求められる。放熱抵抗R及び熱容量Cは、いずれも固定値(定数)である。   The heat radiation resistance R is obtained in advance by a well-known theoretical calculation and an experiment using a vehicle model. The heat capacity C is obtained by multiplying the mass m [kg] of the motor 23 and the specific heat D [J / kg ° C.]. The heat radiation resistance R and the heat capacity C are both fixed values (constants).

また、前述の式(D)において、温度変化ΔTは、モータ23の周辺温度Tの影響を受けるところ、本実施の形態では、車室内であることから周辺温度T=25℃(一定)としている。車室内の温度に比べてモータ23の発熱温度は例えば100℃程度と非常に高い温度になるので、車室内の温度である周辺温度Tを25℃程度に固定したとしても、算出される温度変化ΔTに大きな影響はない。 In the above-described equation (D), the temperature change ΔT n is affected by the ambient temperature T 0 of the motor 23. In this embodiment, the ambient temperature T 0 = 25 ° C. (constant) because it is in the vehicle interior. ). Since the heat generation temperature of the motor 23 is very high, for example, about 100 ° C. compared to the temperature in the vehicle interior, even if the ambient temperature T 0 , which is the temperature in the vehicle interior, is fixed at about 25 ° C., the calculated temperature There is no significant effect on the change ΔT n .

そして、次式(E)に示されるように、前述の式(D)により算出された温度変化ΔTを、前回算出されたモータ23の温度Tn−1に加算することにより、モータ23の現在の温度Tnが算出される。 Then, as shown in the following equation (E), the temperature change ΔT n calculated by the above equation (D) is added to the previously calculated temperature T n−1 of the motor 23, so that The current temperature Tn is calculated.

=Tn−1+ΔT …(E)
このように、マイクロコンピュータ31は、ソフトウェア的に数値積分演算をすることにより、モータ23の現在の温度Tを推定する。そしてマイクロコンピュータ31は、前述のように推定したモータ23の温度Tを使用してその時々に応じた所定の操作反力を求める。
T n = T n-1 + ΔT n (E)
As described above, the microcomputer 31 estimates the current temperature T n of the motor 23 by performing a numerical integration operation in software. Then the microcomputer 31 obtains a predetermined operation reaction force time to time by using the temperature T n of the motor 23 estimated as described above.

なお、本実施の形態では、周辺温度Tを一定値として温度変化ΔTを求めるようにしたが、次のように変更することも可能である。すなわち、図3に二点鎖線で示されるように、車室内にその温度を検出し当該温度検出信号を出力する温度センサ41を設ける。そして、マイクロコンピュータ31は、温度センサ41により検出された車室内の温度を前述した式(D)の周辺温度Tとして使用する。 In the present embodiment, the temperature change ΔT n is obtained with the ambient temperature T 0 as a constant value. However, the following changes may be made. That is, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 3, a temperature sensor 41 that detects the temperature and outputs the temperature detection signal is provided in the passenger compartment. The microcomputer 31 uses the temperature in the passenger compartment detected by the temperature sensor 41 as the ambient temperature T 0 of the above-described equation (D).

この温度センサ41としては、例えばオートエアコンディショナシステムの搭載車両であれば、当該システムを構成する温度センサを兼用することが可能である。近年の車両の電子化に伴い、車両に設けられる各種のセンサ情報は車両に構築された情報ネットワークを通じて簡単に取得することができる。この場合、専用の温度センサを別途設ける必要はない。そしてこのように、温度センサ41を通じて、その時々の車室内の温度、すなわち周辺温度Tを取得し、この取得される周辺温度Tを使用することにより、前述した温度変化ΔTの演算精度、ひいてはモータ23の現在の温度Tの推定精度が高められる。 As the temperature sensor 41, for example, if the vehicle is equipped with an auto air conditioner system, the temperature sensor constituting the system can also be used. With the recent digitization of vehicles, various types of sensor information provided in vehicles can be easily obtained through an information network built in the vehicle. In this case, it is not necessary to provide a dedicated temperature sensor separately. In this manner, the temperature of the vehicle interior at that time, that is, the ambient temperature T 0 is acquired through the temperature sensor 41, and the calculated accuracy of the temperature change ΔT n is obtained by using the acquired ambient temperature T 0. and thus the current estimated accuracy of the temperature T n of the motor 23 is increased.

<モータ制御>
次に、図4に示されるフローチャートにおいて、前述したステップS105に処理が移行した際にマイクロコンピュータ31が実行するモータ23の制御について詳細に説明する。
<Motor control>
Next, in the flowchart shown in FIG. 4, the control of the motor 23 executed by the microcomputer 31 when the process proceeds to step S105 described above will be described in detail.

マイクロコンピュータ31は、ステップS104において推定されるモータ23の温度情報を使用して、次のようにモータ23を制御する。例えばモータトルクはモータ23へ供給されるPWM信号のデューティ比により決定されるところ、マイクロコンピュータ31は、その時々の正規のモータトルクが得られるように、前述のようにして推定されたモータ23の温度を係数としてPWM信号のデューティ比を補正する。すなわち、PWM信号のデューティ比Dは、推定されたモータ23の温度Tの関数として次式(F)で表される。 The microcomputer 31 controls the motor 23 as follows using the temperature information of the motor 23 estimated in step S104. For example, when the motor torque is determined by the duty ratio of the PWM signal supplied to the motor 23, the microcomputer 31 determines the motor 23 estimated as described above so as to obtain a normal motor torque at that time. The duty ratio of the PWM signal is corrected using the temperature as a coefficient. That is, the duty ratio D of the PWM signal is expressed by the following equation (F) as a function of the estimated temperature T n of the motor 23.

デューティ比D=f(T) …(F)
マイクロコンピュータ31は、その時々において推定されるモータ23の温度に基づき、その時々の正規のモータトルクを発生させるために必要とされるPWM信号のデューティ比Dを設定する。そして、マイクロコンピュータ31は、その時々に推定される温度に対応する補正後のデューティ比を有するPWM信号を生成するべくモータ駆動回路33を制御する。
Duty ratio D = f (T n ) (F)
The microcomputer 31 sets the duty ratio D of the PWM signal required to generate the normal motor torque at that time based on the temperature of the motor 23 estimated at that time. The microcomputer 31 controls the motor drive circuit 33 so as to generate a PWM signal having a corrected duty ratio corresponding to the temperature estimated at that time.

前述したように、モータ23はその温度が高くなるほど内部抵抗の値が大きくなってモータトルクが小さくなる。逆に、モータ23はその温度が低くなるほど内部抵抗の値が小さくなってモータトルクが大きくなる。このように、モータトルクはモータ23の温度変化により増減することから、ノブ21へ付与される操作反力が不安定になることが懸念されていた。また、モータ23は性能的にある程度余裕を持ったものが採用されるものの、前述したように、ノブ21の正逆回転が短い時間間隔で繰り返される場合等のように、モータ23に駆動電力が供給され続けた場合には、モータコイルの発熱が進行して過熱状態に至るおそれがあった。そしてこの場合には、要求されるモータトルクの確保が困難となるばかりか、モータ23の焼損につながることも懸念されていた。   As described above, as the temperature of the motor 23 increases, the value of the internal resistance increases and the motor torque decreases. Conversely, as the temperature of the motor 23 decreases, the value of the internal resistance decreases and the motor torque increases. As described above, since the motor torque increases and decreases with the temperature change of the motor 23, there is a concern that the operation reaction force applied to the knob 21 becomes unstable. Although the motor 23 having a certain margin in performance is adopted, as described above, the driving power is supplied to the motor 23 as in the case where the forward / reverse rotation of the knob 21 is repeated at a short time interval. If the supply continues, there is a possibility that the heat generation of the motor coil proceeds and an overheated state is reached. In this case, it is not only difficult to secure the required motor torque, but there is also a concern that the motor 23 may burn out.

この点、前述したように、本実施の形態では、モータ23のその時々の温度に基づきモータ23へ供給されるPWM信号のデューティ比、すなわちモータ23への供給電力を増減させることにより、モータ23の温度変化によるモータトルクの変化が抑制される。したがって、ノブ21の操作安定性が確保される。換言すれば、ノブ21の連続操作によるモータ23の性能劣化、すなわち温度上昇に伴うモータトルクの低下を抑制することができる。   In this regard, as described above, in the present embodiment, the motor 23 is increased or decreased by increasing or decreasing the duty ratio of the PWM signal supplied to the motor 23 based on the current temperature of the motor 23, that is, the power supplied to the motor 23. The change in motor torque due to the temperature change is suppressed. Therefore, the operational stability of the knob 21 is ensured. In other words, the performance deterioration of the motor 23 due to the continuous operation of the knob 21, that is, the reduction of the motor torque accompanying the temperature rise can be suppressed.

また、マイクロコンピュータ31は、そして、前述したステップS104で推定されたモータ23の温度がモータ23の過熱を抑制するべく定められた温度判定閾値に達しているか否かを判断する。そしてマイクロコンピュータ31は、モータ23の温度が前記温度判定閾値に達している旨判断した場合には、モータトルク、すなわちモータ23へ供給する電力をその時々において本来供給するべき通常電力よりも低減させる。   Further, the microcomputer 31 determines whether or not the temperature of the motor 23 estimated in step S104 described above has reached a temperature determination threshold value that is set to suppress overheating of the motor 23. When the microcomputer 31 determines that the temperature of the motor 23 has reached the temperature determination threshold, the microcomputer 31 reduces the motor torque, that is, the power supplied to the motor 23 from the normal power that should be supplied at that time. .

具体的には、モータ23へ供給されるPWM信号のデューティ比を、その時々の正規のデューティ比よりも小さな値とするべく、モータ駆動回路33に所定のモータ制御信号を出力する。この場合、仕様値は満足しないものの、使い勝手に影響しない程度にモータトルクを低下させるようにすることが好ましい。そしてこのように、モータ23への供給電力が低減されることにより、モータ23の温度上昇が抑制されて、当該モータ23の焼き付き等の不具合が回避される。また、その時々の正規のモータトルク、すなわちノブ21への操作反力は確保できないものの、ノブ21に対し操作反力が継続して付与されることから、ノブ21の操作性もある程度は確保される。   Specifically, a predetermined motor control signal is output to the motor drive circuit 33 so that the duty ratio of the PWM signal supplied to the motor 23 is smaller than the regular duty ratio at that time. In this case, although the specification value is not satisfied, it is preferable to reduce the motor torque to the extent that the usability is not affected. In this way, by reducing the power supplied to the motor 23, the temperature rise of the motor 23 is suppressed, and problems such as seizure of the motor 23 are avoided. Moreover, although the normal motor torque at that time, that is, the operation reaction force to the knob 21 cannot be secured, since the operation reaction force is continuously applied to the knob 21, the operability of the knob 21 is also secured to some extent. The

なお、ここでは、ディスプレイ11の画面11aに表示された複数の機能項目のうち所望の機能項目を選択するべく、ユーザによりノブ21の回転操作が行われた場合を想定していることから、ノブ21の回転角が所定の回転角を超える際に、モータ23を通じてユーザによる当該ノブ21の回転操作方向と反対側の回転力が与えられる。これにより、ノブ21の回転操作を通じて画面11a上のカーソルを変位させることにより同じく画面11a上の機能項目を選択する毎に、当該ノブ21に操作反力が付与される。このため、ユーザが画面11a上の機能項目を選択するに際して、ノブ21の操作性が好適に確保される。また、前述したように、モータ23の温度に応じてノブ21へ付与される操作反力が変動することがないので、当該21の操作安定性が確保される。   Here, it is assumed that the knob 21 is rotated by the user in order to select a desired function item from among a plurality of function items displayed on the screen 11a of the display 11. When the rotational angle of 21 exceeds a predetermined rotational angle, a rotational force opposite to the rotational operation direction of the knob 21 by the user is given through the motor 23. Thus, every time a function item on the screen 11a is selected by displacing the cursor on the screen 11a through the rotation operation of the knob 21, an operation reaction force is applied to the knob 21. For this reason, when the user selects a function item on the screen 11a, the operability of the knob 21 is preferably ensured. Further, as described above, the operational reaction force applied to the knob 21 does not vary according to the temperature of the motor 23, so that the operational stability of the 21 is ensured.

<実施の形態の効果>
従って、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)マイクロコンピュータ31は、モータ23への供給電力に基づき当該モータ23の発熱温度の変化量を定められた演算周期で求め、今回求められた発熱温度の変化量を前回求められたアクチュエータの発熱温度に加算することにより当該モータ23の現在の発熱温度を求めるようにした。そして、マイクロコンピュータ31は、当該求められた発熱温度に基づきモータ23への供給電力を調節することにより、モータ23の温度変化に伴うノブ21に付与される操作反力の変動を抑制するようにした。
<Effect of Embodiment>
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The microcomputer 31 obtains the amount of change in the heat generation temperature of the motor 23 based on the power supplied to the motor 23 at a predetermined calculation cycle, and obtains the amount of change in the heat generation temperature obtained this time of the actuator obtained last time. The current heat generation temperature of the motor 23 is obtained by adding to the heat generation temperature. Then, the microcomputer 31 adjusts the power supplied to the motor 23 based on the obtained heat generation temperature so as to suppress the fluctuation of the operation reaction force applied to the knob 21 due to the temperature change of the motor 23. did.

マイクロコンピュータ31は、回転角センサ24を通じて取得されるノブ21の操作量(回転角)に応じてモータ23への供給電力を制御していることから、当該モータ23への供給電力を簡単に求めることができる。ここで一般に、モータ23への供給電力は当該モータ23の発熱量(発熱エネルギ)に等しく、また当該発熱量は単位時間当たりのモータ23の温度変化として求めることができる。したがって、単位時間当たりのモータ23の温度変化量を数値積分演算することにより、すなわち今回求められた発熱温度の変化量(温度変化ΔT)を前回求められたモータ23の発熱温度Tn−1に加算することにより、モータ23の現在の発熱温度を推定することができる。 Since the microcomputer 31 controls the power supplied to the motor 23 in accordance with the operation amount (rotation angle) of the knob 21 acquired through the rotation angle sensor 24, the power supply to the motor 23 is easily obtained. be able to. Here, in general, the power supplied to the motor 23 is equal to the heat generation amount (heat generation energy) of the motor 23, and the heat generation amount can be obtained as a temperature change of the motor 23 per unit time. Therefore, the amount of change in temperature of the motor 23 per unit time is calculated by numerical integration, that is, the amount of change in the heat generation temperature obtained this time (temperature change ΔT n ) is calculated as the heat generation temperature T n−1 of the motor 23 previously obtained. By adding to the current heat generation temperature of the motor 23 can be estimated.

ここで、電力の供給を受けて駆動するモータ23にあっては、その温度が高くなるほどモータコイルの電気抵抗の値が大きくなってトルクが小さくなり、逆にその温度が低くなるほどモータコイルの電気抵抗の値が小さくなってトルクが大きくなるといった特性を有する。そしてこのように、モータ23のトルクはその温度変化により増減することから、ノブ21へ付与される操作反力が不安定になることが従来懸念されていた。この点、本実施の形態によれば、マイクロコンピュータ31は、モータ23の温度変化によるトルク変動を抑制するべく、当該モータ23への供給電力、すなわちモータ23のトルクを調節するようにしている。したがって、モータ23の温度が変動する場合であれ、ノブ21へ付与される操作反力の安定性、ひいては操作部材の操作安定性が確保される。   Here, in the motor 23 driven by the supply of electric power, the value of the electric resistance of the motor coil increases and the torque decreases as the temperature increases, and conversely, the electric power of the motor coil decreases as the temperature decreases. It has the characteristic that the value of resistance decreases and torque increases. As described above, since the torque of the motor 23 increases or decreases due to the temperature change, there has been a concern that the operation reaction force applied to the knob 21 becomes unstable. In this regard, according to the present embodiment, the microcomputer 31 adjusts the power supplied to the motor 23, that is, the torque of the motor 23 in order to suppress the torque fluctuation due to the temperature change of the motor 23. Therefore, even when the temperature of the motor 23 fluctuates, the stability of the operation reaction force applied to the knob 21 and the operation stability of the operation member are ensured.

(2)前述したように、ノブ21が短い時間間隔で繰り返される場合等のように、モータ23に電力が供給され続けるような場合には、モータ23の発熱が進行して過熱状態に至るおそれがある。そしてこの場合には、要求されるトルクの確保が困難となるばかりか、モータ23の焼損につながることも懸念されていた。またこの場合には、ノブ21に対して操作反力を付与することが困難となることから、ノブ21の操作性が著しく低下する。そこで、このようなモータ23の過熱を抑制するために、例えばモータ23の温度が所定温度に達したときにはモータ23への電力の供給を遮断し、同じく所定温度未満に低下したときにはモータ23への電力の供給を再開することが考えられる。しかし、この場合には、ノブ21に付与されていた反力が無くなることから、モータ23の温度が所定温度未満に低下するまでの間は、当該ノブ21の操作性が犠牲になる。また、モータ23への電力の供給を遮断した後に、モータ23の温度が所定温度未満に低下して、当該モータ23への電力の供給が再開された場合には、ノブ21への操作反力が突然付与されることになる。これはノブ21の操作安定性の観点から好ましくない。   (2) As described above, when power is continuously supplied to the motor 23, such as when the knob 21 is repeated at a short time interval, the heat generation of the motor 23 may progress and lead to an overheated state. There is. In this case, it is not only difficult to secure the required torque, but there is also a concern that the motor 23 may burn out. In this case, since it becomes difficult to apply an operation reaction force to the knob 21, the operability of the knob 21 is significantly reduced. Therefore, in order to suppress such overheating of the motor 23, for example, when the temperature of the motor 23 reaches a predetermined temperature, the supply of electric power to the motor 23 is cut off. It is conceivable to restart the power supply. However, in this case, since the reaction force applied to the knob 21 is lost, the operability of the knob 21 is sacrificed until the temperature of the motor 23 falls below a predetermined temperature. Further, after the supply of electric power to the motor 23 is interrupted, when the temperature of the motor 23 drops below a predetermined temperature and the supply of electric power to the motor 23 is resumed, an operation reaction force to the knob 21 Will be granted suddenly. This is not preferable from the viewpoint of the operational stability of the knob 21.

この点、本実施の形態によれば、推定されたモータ23の温度が、定められた温度判定閾値に達している旨判断したときには、モータ23への供給電力を本来供給するべき通常電力よりも低減させる。これにより、モータ23の過熱を抑制することができる。そして、前述のようにモータ23への電力の供給を遮断する場合と異なり、モータ23への電力の供給が遮断されないことからノブ21への操作反力の付与が継続される。このため、モータ23の温度が定められた温度判定閾値に達した場合であれ、ノブ21の操作安定性を確保することができる。また、モータ23の温度が定められた温度判定閾値未満に低下して当該モータ23への供給電力が通常電力に戻された場合においても、その前後においてノブ21に付与される操作反力の差は小さなものとなることから、当該ノブ21の操作安定性が確保される。このように、モータ23の過熱を抑制しつつ、モータ23の性能、すなわち当該モータ23のトルク低下を最小限に抑えることができる。反力付与型の入力装置12として性能も確保される。   In this regard, according to the present embodiment, when it is determined that the estimated temperature of the motor 23 has reached a predetermined temperature determination threshold, the power supplied to the motor 23 is more than the normal power that should be supplied. Reduce. Thereby, overheating of the motor 23 can be suppressed. Unlike the case where the supply of power to the motor 23 is cut off as described above, the supply of the operation reaction force to the knob 21 is continued because the supply of power to the motor 23 is not cut off. For this reason, even when the temperature of the motor 23 reaches a predetermined temperature determination threshold, the operation stability of the knob 21 can be ensured. Further, even when the temperature of the motor 23 falls below a predetermined temperature determination threshold value and the power supplied to the motor 23 is returned to the normal power, the difference in the operation reaction force applied to the knob 21 before and after that. Therefore, the operation stability of the knob 21 is ensured. As described above, the performance of the motor 23, that is, the torque reduction of the motor 23 can be minimized while suppressing the overheating of the motor 23. The performance of the reaction force application type input device 12 is also ensured.

(3)マイクロコンピュータ31は、モータ23への供給電力に基づき算出される当該モータ23の今回の発熱量を含む変数を引数とするとともに、モータ23の雰囲気温度、同じく熱容量及び同じく放熱抵抗を含む定数からなる関数を使用して、モータ23の発熱温度の変化量を求めるようにした。すなわち、前述した式(D)に基づき、モータ23の温度変化量を求めるようにした。   (3) The microcomputer 31 uses a variable including the current heat generation amount of the motor 23 calculated based on the power supplied to the motor 23 as an argument, and includes the ambient temperature of the motor 23, the same heat capacity, and the same heat radiation resistance. The amount of change in the heat generation temperature of the motor 23 is obtained using a function composed of constants. That is, the temperature change amount of the motor 23 is obtained based on the above-described equation (D).

このような関数を利用することにより、マイクロコンピュータ31自身が容易に把握できるモータ23への供給電力に基づき簡単にモータ23の温度変化量を求めることができる。   By using such a function, the temperature change amount of the motor 23 can be easily obtained based on the power supplied to the motor 23 that can be easily grasped by the microcomputer 31 itself.

(4)モータ23の雰囲気温度(周辺温度T)を検出する温度センサ41を備えるようにした場合には、その時々のモータ23の雰囲気温度を使用して前述の式(D)に従って当該モータ23の温度変化量を求めることができる。このため、マイクロコンピュータ31によるモータ23の温度推定精度が高められる。 (4) When the temperature sensor 41 for detecting the ambient temperature (ambient temperature T 0 ) of the motor 23 is provided, the motor 23 is used according to the above-described formula (D) using the ambient temperature of the motor 23 at that time. 23 can be obtained. For this reason, the temperature estimation accuracy of the motor 23 by the microcomputer 31 is increased.

また、温度センサ41として、例えばオートエアコンディショナシステムを構成する温度センサを共用するようにした場合には、専用の温度センサを別途設けるようにした場合と異なり、構成が複雑化することもない。また、専用の温度センサとマイクロコンピュータ31とを接続する配線も不要となる。近年では、車両の電子化に伴い各種のセンサ情報が車内ネットワークを通じて簡単に取得可能となりつつある。   Further, for example, when the temperature sensor constituting the auto air conditioner system is shared as the temperature sensor 41, the configuration is not complicated unlike the case where a dedicated temperature sensor is separately provided. . Further, wiring for connecting the dedicated temperature sensor and the microcomputer 31 is not necessary. In recent years, various types of sensor information can be easily acquired through an in-vehicle network with the digitization of vehicles.

(5)モータ23へ供給される電流値を検出する電流センサ35、及びモータ23に印加される電圧値を検出する電圧センサ34を備えた。そしてマイクロコンピュータ31は、電流センサ35を通じて検出される電流値及び電圧センサ34を通じて検出される電圧値の双方を加味して、モータ23への供給電力を求めるようにした。   (5) A current sensor 35 for detecting a current value supplied to the motor 23 and a voltage sensor 34 for detecting a voltage value applied to the motor 23 are provided. The microcomputer 31 calculates the power supplied to the motor 23 by taking into account both the current value detected through the current sensor 35 and the voltage value detected through the voltage sensor 34.

このように、実測した電流値及び電圧値を使用することにより、モータ23への供給電力の算出精度が高められる。また、モータ23への供給電力の算出に際して、モータ23の温度上昇による内部抵抗の値の変化、及びモータ23が回転したときの起電力による影響を抑制することができる。   Thus, the calculation accuracy of the power supplied to the motor 23 can be improved by using the actually measured current value and voltage value. Further, when calculating the power supplied to the motor 23, it is possible to suppress changes in the value of the internal resistance due to the temperature rise of the motor 23 and the influence of the electromotive force when the motor 23 rotates.

(6)前述したように、マイクロコンピュータ31によるモータ23への供給電力の調節により、当該モータ23の過熱を抑制しつつ、ノブ21の操作安定性が確保される。ここで、モータ23の過熱を抑制する方法として、モータ23に放熱板等の何らかの放熱構造を設けることが考えられる。しかし、この場合には、モータ23を含めた入力装置12の体格の大型化が懸念される。特に、車両にあっては、各種の搭載機器の小型化が要求されるところ、入力装置12の設置スペースの確保が困難となることが懸念される。すなわち、入力装置12の設置自由度が著しく制限されるおそれがある。この点、本実施の形態では、マイクロコンピュータ31によるモータ23への供給電力の調節によってモータ23の過熱を抑制可能であることから、前述した何らかの放熱構造をモータ23に設ける場合と異なり、入力装置12の体格の大型化を回避することができる。   (6) As described above, by adjusting the power supplied to the motor 23 by the microcomputer 31, the operation stability of the knob 21 is ensured while the overheating of the motor 23 is suppressed. Here, as a method of suppressing overheating of the motor 23, it is conceivable to provide the motor 23 with some heat dissipation structure such as a heat sink. However, in this case, there is a concern about an increase in the size of the input device 12 including the motor 23. In particular, in a vehicle, there is a concern that it is difficult to secure an installation space for the input device 12 when various on-board devices are required to be downsized. That is, there is a possibility that the degree of freedom of installation of the input device 12 is significantly limited. In this respect, in the present embodiment, since the overheating of the motor 23 can be suppressed by adjusting the power supplied to the motor 23 by the microcomputer 31, the input device differs from the case where any of the above-described heat dissipation structure is provided in the motor 23. An increase in size of 12 physiques can be avoided.

<他の実施の形態>
なお、本実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本実施の形態では、電圧センサ34を通じて取得されるモータ23へ印加する電圧V、及び電流センサ35を通じて取得されるモータ23へ供給する電流Iを使用して、モータ23へ供給される単位時間当たりの電力P(=発熱エネルギ)を求めるようにしたが、これら電圧センサ34及び電流センサ35を省略することも可能である。この場合、図4に示されるフローチャートにおけるステップS102及びステップS103の処理は省略される。
<Other embodiments>
In addition, you may implement this Embodiment as follows.
In this embodiment, the unit time supplied to the motor 23 using the voltage V applied to the motor 23 acquired through the voltage sensor 34 and the current I supplied to the motor 23 acquired through the current sensor 35 Although the winning power P (= heat generation energy) is obtained, the voltage sensor 34 and the current sensor 35 can be omitted. In this case, steps S102 and S103 in the flowchart shown in FIG. 4 are omitted.

本実施の形態の入力装置12においては、モータ23はほとんど回転しない状態で使用されるため、電圧値が一定であれば電流値はほとんど変化しない。モータ23にはロック電流と同程度の電流が生じる。このロック電流とは、定格電圧を印加する際にモータの出力軸を拘束した時の電流値をいい、起動電流値と近似の値を示す。そして、電圧変化による温度の変化量が少ないと考えると、モータ23へ供給される電力はPWM信号のデューティ比にのみ依存する。したがって、前述した式(A)において、電流I及び電圧Vは定数として設定されて、デューティ比Dのみを変数として計算すればよい。このようにしても、モータ23へ供給される電力P、すなわちモータ23の発熱エネルギQを推定することができる。   In the input device 12 of the present embodiment, since the motor 23 is used in a state where it hardly rotates, the current value hardly changes if the voltage value is constant. The motor 23 generates a current comparable to the lock current. The lock current refers to a current value when the motor output shaft is constrained when a rated voltage is applied, and is an approximate value to the starting current value. If it is considered that the amount of change in temperature due to voltage change is small, the power supplied to the motor 23 depends only on the duty ratio of the PWM signal. Therefore, in the above-described equation (A), the current I and the voltage V are set as constants, and only the duty ratio D may be calculated as a variable. Even in this case, the electric power P supplied to the motor 23, that is, the heat generation energy Q of the motor 23 can be estimated.

・また、モータ23へ供給される電力P、すなわちモータ23の発熱エネルギQを求めるに際して、モータ23へ印加される電圧のみを電圧センサ34により検出するようにしてもよい。この場合であれ、マイクロコンピュータ31によるモータ23の温度の推定精度は確保される。この場合、電流センサ35は省略可能である。また、図4に示されるフローチャートにおけるステップS103の処理は省略される。   Further, when the electric power P supplied to the motor 23, that is, the heat generation energy Q of the motor 23 is obtained, only the voltage applied to the motor 23 may be detected by the voltage sensor 34. Even in this case, the accuracy of estimation of the temperature of the motor 23 by the microcomputer 31 is ensured. In this case, the current sensor 35 can be omitted. Further, the process of step S103 in the flowchart shown in FIG. 4 is omitted.

・逆に、モータ23へ供給される電力P、すなわちモータ23の発熱エネルギQを求めるに際して、モータ23へ印加される電流のみを電流センサ35により検出するようにしてもよい。この場合、電圧センサ34は省略可能である。また、図4に示されるフローチャートにおけるステップS102の処理は省略される。   Conversely, when obtaining the electric power P supplied to the motor 23, that is, the heat generation energy Q of the motor 23, only the current applied to the motor 23 may be detected by the current sensor 35. In this case, the voltage sensor 34 can be omitted. Moreover, the process of step S102 in the flowchart shown in FIG. 4 is omitted.

前述したように、本実施の形態の入力装置12においては、モータ23はほとんど回転しない状態で使用されるため、モータ23へ印加される電圧の変化は少なく、当該電圧の値は一定とみなすことができる。そしてこの場合、モータ23へ供給される電力は、当該モータ23へ供給される電流Iの値に比例する。したがって、モータ23へ印加される電圧Vの値を定数として、モータ23へ供給される電流Iの値のみを電流センサ35を通じて取得するようにした場合であれ、モータ23への供給電力の算出に際して、モータ23の温度上昇による内部抵抗の値の変化、及びモータ23が回転したときの起電力による影響を抑制することができる。   As described above, in the input device 12 according to the present embodiment, the motor 23 is used in a state in which it hardly rotates, so that the change in the voltage applied to the motor 23 is small, and the value of the voltage is regarded as constant. Can do. In this case, the power supplied to the motor 23 is proportional to the value of the current I supplied to the motor 23. Therefore, even when the value of the voltage V applied to the motor 23 is a constant and only the value of the current I supplied to the motor 23 is obtained through the current sensor 35, the power supplied to the motor 23 is calculated. The change in the internal resistance value due to the temperature rise of the motor 23 and the influence of the electromotive force when the motor 23 rotates can be suppressed.

・また、前述したように、モータ23の内部抵抗、すなわちモータコイルの電気抵抗値は当該コイルの温度により変化する。このため、前述の式(A)によりモータ23へ供給される電力Pを求めるに際して、推定した温度を係数としてモータコイルの電気抵抗値を補正することにより、モータ23への供給電力の算出精度がさらに高められる。この場合、前述の式(A)は、以下の式(G)のように示される。   As described above, the internal resistance of the motor 23, that is, the electric resistance value of the motor coil changes depending on the temperature of the coil. For this reason, when calculating the electric power P supplied to the motor 23 by the above formula (A), the electric resistance value of the motor coil is corrected using the estimated temperature as a coefficient, so that the calculation accuracy of the electric power supplied to the motor 23 can be improved. Further enhanced. In this case, the above-described equation (A) is expressed as the following equation (G).

P=Q=V×I・D=V・(V/Rx)・D …(G)
ここで、Qはモータ23の発熱エネルギ、Vはモータ23に印加される電圧、Rxはモータ23の内部抵抗、すなわちモータコイルの電気抵抗値、DはPWM信号のデューティ比である。
P = Q = V × I · D = V · (V / Rx) · D (G)
Here, Q is the heat generation energy of the motor 23, V is the voltage applied to the motor 23, Rx is the internal resistance of the motor 23, that is, the electric resistance value of the motor coil, and D is the duty ratio of the PWM signal.

また、この場合、モータ23の内部抵抗Rxは、推定されたモータ23の温度Tの関数として次式(H)で表される。
Rx=f(T) …(H)
この式(H)で示される関数は、モータコイルの材質及び巻き方等により決定される。
In this case, the internal resistance Rx of the motor 23 is expressed by the following equation (H) as a function of the estimated temperature T n of the motor 23.
Rx = f (T n ) (H)
The function represented by the equation (H) is determined by the material and winding method of the motor coil.

・本実施の形態の入力装置12は、ノブ21の回転操作に対して所定の操作反力を付与するべく単一のモータ23を備えて構成したが、例えば互いに直交する2方向へ操作可能とされたレバーを備えてなるジョイスティックに適用することも可能である。詳述すると、図5に示すように、ジョイスティック51は、図示しないケース内に収容される上側可動アーム52及び下側可動アーム53を備えてなる。上側可動アーム52及び下側可動アーム53は、それぞれ所定幅を有する帯状の板材を半円状に湾曲させることにより形成されるとともに、互いに直交するように配設されている。上側可動アーム52及び下側可動アーム53には、それらの軸方向に延びる長孔54,55が形成されるとともに、これら長孔54,55の交差する位置には、レバー56が挿通されている。レバー56の先端部には、ユーザにより把持されるグリップ57が設けられている。   The input device 12 according to the present embodiment includes the single motor 23 so as to apply a predetermined operation reaction force to the rotation operation of the knob 21. For example, the input device 12 can be operated in two directions orthogonal to each other. The present invention can also be applied to a joystick having a provided lever. More specifically, as shown in FIG. 5, the joystick 51 includes an upper movable arm 52 and a lower movable arm 53 that are accommodated in a case (not shown). The upper movable arm 52 and the lower movable arm 53 are formed by curving a strip-shaped plate member having a predetermined width in a semicircular shape, and are disposed so as to be orthogonal to each other. The upper movable arm 52 and the lower movable arm 53 are formed with elongated holes 54 and 55 extending in the axial direction thereof, and a lever 56 is inserted at a position where the elongated holes 54 and 55 intersect. . A grip 57 that is gripped by the user is provided at the tip of the lever 56.

上側可動アーム52の両端部には2つの軸部52a,52bが互いに反対側へ延びるように、また下側可動アーム53の両端部には2つの軸部53a,53bが互いに反対側へ延びるように設けられている。軸部52a,52b及び軸部53a,53bはそれぞれ同軸上に配設されている。上側可動アーム52及び下側可動アーム53の一方の軸部52a,53aには、それぞれ前記ケース内に固定されるモータ23の出力軸23a,23aが固定されている。したがって、レバー56の傾動に伴い、上側可動アーム52及び下側可動アーム53は、軸部52a,52b及び軸部53a,53bを支点として互いに直交する2方向(第1及び第2の方向)へ揺動する。そしてこの際、2つのモータ23の駆動を通じてレバー56には所定の操作反力が、例えば画面11aに応じた発生間隔で付与される。このような、ジョイスティック51に本実施の形態の入力装置12を適用した場合であれ、大型化の抑制とレバーの操作性確保との両立を図りつつ、モータの発熱による性能低下を抑制することができる。なお、図5では図示を省略しているが、モータ23の出力軸23a,23a又はこれら出力軸23a,23aが連結される軸部52a,53aには、それぞれ回転角センサ24が設けられる。   Two shaft portions 52a and 52b extend to opposite sides at both ends of the upper movable arm 52, and two shaft portions 53a and 53b extend to opposite sides at both ends of the lower movable arm 53. Is provided. The shaft portions 52a and 52b and the shaft portions 53a and 53b are coaxially arranged. Output shafts 23a and 23a of the motor 23 fixed in the case are fixed to one shaft portions 52a and 53a of the upper movable arm 52 and the lower movable arm 53, respectively. Therefore, as the lever 56 tilts, the upper movable arm 52 and the lower movable arm 53 move in two directions (first and second directions) orthogonal to each other with the shaft portions 52a and 52b and the shaft portions 53a and 53b as fulcrums. Swing. At this time, a predetermined operation reaction force is applied to the lever 56 through the driving of the two motors 23, for example, at a generation interval corresponding to the screen 11a. Even when the input device 12 of the present embodiment is applied to the joystick 51 as described above, it is possible to suppress the deterioration in performance due to the heat generation of the motor while achieving both the suppression of the enlargement and the securing of the operability of the lever. it can. In addition, although illustration is abbreviate | omitted in FIG. 5, the rotation angle sensor 24 is provided in the shaft parts 52a and 53a to which the output shafts 23a and 23a of the motor 23 or these output shafts 23a and 23a are connected, respectively.

・アクチュエータとしては、モータ以外にも、リニアモータ及びソレノイド等も採用することが可能である。これらリニアモータ及びソレノイド等は、前述したモータ23と同様に、電力の供給を受けて駆動するアクチュエータであることから、当該モータ23と同様の課題を有している。そして、当該課題は、本実施の形態と同様に、リニアモータ及びソレノイド等の推定温度に基づき供給電力を調節することにより解消される。   -As the actuator, in addition to the motor, a linear motor and a solenoid can be employed. These linear motors, solenoids, and the like have the same problems as the motor 23 because they are actuators that are driven by the supply of electric power, like the motor 23 described above. And the said subject is eliminated by adjusting supply electric power based on estimated temperature, such as a linear motor and a solenoid, similarly to this Embodiment.

・本実施の形態では、モータ23の出力軸23aをノブ21に直結する構成を採用したが、例えば歯車機構を介在して連結するようにしてもよい。
・本実施の形態では、車両に搭載される複数種類の付帯機器の操作を単一の入力装置12により行うようにしたが、各付帯機器に対応して複数個の入力装置12を設けるようにすることも可能である。
In the present embodiment, the configuration in which the output shaft 23a of the motor 23 is directly connected to the knob 21 is adopted, but the output shaft 23a may be connected via a gear mechanism, for example.
In the present embodiment, a plurality of types of auxiliary devices mounted on the vehicle are operated by the single input device 12, but a plurality of input devices 12 are provided corresponding to each auxiliary device. It is also possible to do.

・自動変速機の変速操作を行うシフトレバーと自動変速機とが機械的に分離されたバイワイヤ方式のシフト装置、又はステアリングホイールと操舵機構とが機械的に分離されたバイワイヤ方式のステアリング装置に所定の操作反力を付与するべく、本実施の形態の入力装置12を適用することも可能である。これらシフト装置及びステアリング装置に入力装置12を適用した場合には、車両の走行中においてモータ23に電力が常に供給され続けることから、モータ23が過熱されやすい。この点、本実施の形態によれば、前述したように、モータ23の温度を推定し、この推定された温度に基づきモータ23へ供給する電力を調節することにより、モータ23の過熱を抑制するようにしている。また、モータ23の温度が所定の温度判定閾値に達した場合には、モータ23への電力の供給を遮断するのではなく、当該供給電力を低減させるようにしている。このため、車両の運転中において、シフトレバー又はステアリングホイールへ付与されていた操作反力が急に付与されなくなくことはない。したがって、モータ23の温度が所定の温度判定閾値に達した場合であれ、シフトレバー又はステアリングホイールの操作安定性を確保することができる。また、モータ23の温度が前述の温度判定閾値未満まで下がった場合においても、操作反力が全く付与されない状態から通常の付与状態に戻るときと異なり、付与される操作反力の変化が小さいのでシフトレバー又はステアリングホイールの操作安定性が確保される。   A predetermined value is applied to a by-wire type shift device in which a shift lever for performing a shift operation of the automatic transmission and the automatic transmission are mechanically separated, or a by-wire type steering device in which a steering wheel and a steering mechanism are mechanically separated. It is also possible to apply the input device 12 of the present embodiment in order to apply the operational reaction force. When the input device 12 is applied to the shift device and the steering device, since the electric power is always supplied to the motor 23 while the vehicle is traveling, the motor 23 is likely to be overheated. In this regard, according to the present embodiment, as described above, the temperature of the motor 23 is estimated, and the electric power supplied to the motor 23 is adjusted based on the estimated temperature, thereby suppressing overheating of the motor 23. I am doing so. Further, when the temperature of the motor 23 reaches a predetermined temperature determination threshold, the supply of power to the motor 23 is not cut off, but the supply power is reduced. For this reason, during operation of the vehicle, the operation reaction force applied to the shift lever or the steering wheel is not necessarily suddenly applied. Therefore, even when the temperature of the motor 23 reaches a predetermined temperature determination threshold, the operation stability of the shift lever or the steering wheel can be ensured. In addition, even when the temperature of the motor 23 falls below the above-described temperature determination threshold, unlike the case where the operation reaction force is not applied at all and the normal application state is returned, the change in the applied operation reaction force is small. Operation stability of the shift lever or the steering wheel is ensured.

本実施の形態における入力装置の配設態様を示す運転席の斜視図。The perspective view of the driver's seat which shows the arrangement | positioning aspect of the input device in this Embodiment. 同じく入力装置の概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of an input device similarly. 同じく入力装置の電気的な構成を示すブロック図。The block diagram which similarly shows the electric constitution of an input device. 同じく入力装置を構成するモータの制御手順を示すフローチャート。The flowchart which similarly shows the control procedure of the motor which comprises an input device. 他の実施の形態におけるジョイスティックの概略斜視図。The schematic perspective view of the joystick in other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11…ディスプレイ(電気機器)、12…入力装置、21…ノブ(操作部材)、23…モータ(アクチュエータ)、24…回転角センサ(操作量検出手段)、31…マイクロコンピュータ(制御手段)、35…電流センサ(電流検出手段)、34…電圧センサ(電圧検出手段)、41…温度センサ(温度検出手段)、C…熱容量、P…電力、R…放熱抵抗、ΔT,ΔTn…温度変化、Tn,Tn−1…温度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Display (electric equipment), 12 ... Input device, 21 ... Knob (operation member), 23 ... Motor (actuator), 24 ... Rotation angle sensor (operation amount detection means), 31 ... Microcomputer (control means), 35 ... Current sensor (current detection means), 34 ... Voltage sensor (voltage detection means), 41 ... Temperature sensor (temperature detection means), C ... Heat capacity, P ... Power, R ... Heat radiation resistance, ΔT, ΔTn ... Temperature change, Tn , Tn-1 ... temperature.

Claims (5)

操作量検出手段を通じてユーザにより操作される操作部材の操作量を検出し、当該操作量に応じて前記操作部材に所定の操作反力を付与するべくアクチュエータへの供給電力を制御するとともに前記操作部材の入力操作対象である電気機器に当該操作部材の操作量に応じた操作信号を出力する制御手段を備えてなる反力付与型入力装置において、
前記制御手段は、前記アクチュエータへの供給電力に基づき当該アクチュエータの発熱温度の変化量を定められた演算周期で求め、今回求められた発熱温度の変化量を前回求められたアクチュエータの発熱温度に加算することにより前記アクチュエータの現在の発熱温度を求め、当該求められた発熱温度に基づき前記アクチュエータへの供給電力を調節することにより前記アクチュエータの温度変化に伴う前記操作部材に付与される操作反力の変動を抑制する反力付与型入力装置。
The operation amount of the operation member operated by the user is detected through the operation amount detection means, and the power supplied to the actuator is controlled according to the operation amount so as to apply a predetermined operation reaction force to the operation member. In the reaction force imparting type input device comprising a control means for outputting an operation signal corresponding to the operation amount of the operation member to the electric device that is the input operation target of
The control means obtains the amount of change in the heat generation temperature of the actuator based on the power supplied to the actuator at a predetermined calculation cycle, and adds the amount of change in the heat generation temperature obtained this time to the heat generation temperature of the actuator obtained last time. By calculating the current heat generation temperature of the actuator by adjusting the power supplied to the actuator based on the determined heat generation temperature, the operation reaction force applied to the operation member accompanying the temperature change of the actuator A reaction force imparting input device that suppresses fluctuations.
請求項1に記載の反力付与型入力装置において、
前記制御手段は、前記アクチュエータの発熱温度が当該アクチュエータの過熱を抑制するべく定められた温度判定閾値に達しているか否かを判断し、前記アクチュエータの温度が前記温度判定閾値に達している旨判断したときには当該アクチュエータへの供給電力を本来供給するべき通常電力よりも低減させる反力付与型入力装置。
The reaction force imparting type input device according to claim 1,
The control means determines whether the heat generation temperature of the actuator has reached a temperature determination threshold value determined to suppress overheating of the actuator, and determines that the temperature of the actuator has reached the temperature determination threshold value. A reaction force imparting type input device that reduces the power supplied to the actuator below the normal power that should be supplied.
請求項1又は請求項2に記載の反力付与型入力装置において、
前記制御手段は、前記アクチュエータへの供給電力に基づき算出される当該アクチュエータの今回の発熱量を含む変数を引数とするとともに、前記アクチュエータの雰囲気温度、前記アクチュエータの熱容量及び前記アクチュエータの雰囲気内における放熱抵抗を含む定数からなる関数を使用して、前記アクチュエータの発熱温度の変化量を求める反力付与型入力装置。
In the reaction force imparting type input device according to claim 1 or 2,
The control means uses a variable including the current heat generation amount of the actuator calculated based on the power supplied to the actuator as an argument, and the ambient temperature of the actuator, the heat capacity of the actuator, and the heat dissipation in the atmosphere of the actuator. A reaction force imparting type input device that obtains the amount of change in the heat generation temperature of the actuator using a function comprising a constant including resistance.
前記アクチュエータの雰囲気温度を検出する温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記アクチュエータへの供給電力に基づき算出される当該アクチュエータの今回の発熱量及び前記温度検出手段を通じて検出される前記アクチュエータの雰囲気温度を含む変数を引数とするとともに、前記アクチュエータの熱容量及び前記アクチュエータの雰囲気内における放熱抵抗を含む定数からなる関数を使用して、前記アクチュエータの発熱温度の変化量を求める請求項1又は請求項2に記載の反力付与型入力装置。
Temperature detecting means for detecting the ambient temperature of the actuator,
The control means takes as an argument a variable including the current heat generation amount of the actuator calculated based on the power supplied to the actuator and the ambient temperature of the actuator detected through the temperature detection means, and the heat capacity of the actuator 3. The reaction force applying input device according to claim 1, wherein a change amount of the heat generation temperature of the actuator is obtained using a function including a constant including a heat radiation resistance in the atmosphere of the actuator.
前記アクチュエータへ供給される電流値を検出する電流検出手段、及び前記アクチュエータに印加される電圧値を検出する電圧検出手段の少なくとも一方を備え、
前記制御手段は、前記電流検出手段を通じて検出される電流値及び前記電圧検出手段を通じて検出される電圧値の少なくとも一方を加味して、前記アクチュエータへの供給電力を求める請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の反力付与型入力装置。
Comprising at least one of current detection means for detecting a current value supplied to the actuator and voltage detection means for detecting a voltage value applied to the actuator;
5. The control unit according to claim 1, wherein the control unit obtains power supplied to the actuator by taking into account at least one of a current value detected through the current detection unit and a voltage value detected through the voltage detection unit. The reaction force imparting type input device according to any one of the above.
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