JP2009098720A - Reaction force application type input device - Google Patents
Reaction force application type input device Download PDFInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- actuator
- motor
- temperature
- reaction force
- heat generation
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims abstract description 61
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 49
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 25
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 7
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 29
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mechanical Control Devices (AREA)
Abstract
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。
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
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
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
<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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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Tn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
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
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
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
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
P=Q=I2・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
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
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
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).
TUP=Q・Δt/C …(B)
TDWN=(Tn−1−T0)・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ΔTn[℃]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).
ΔTn=Qn・Δt/C − (Tn−1−T0)・Δt/C・R …(D)
ここで、Qn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、T0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
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
また、前述の式(D)において、温度変化ΔTnは、モータ23の周辺温度T0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T0=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T0を25℃程度に固定したとしても、算出される温度変化ΔTn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
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ΔTn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
Tn=Tn−1+ΔTn …(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Tn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Tn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
なお、本実施の形態では、周辺温度T0を一定値として温度変化ΔTn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T0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
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T0を取得し、この取得される周辺温度T0を使用することにより、前述した温度変化ΔTnの演算精度、ひいてはモータ23の現在の温度Tnの推定精度が高められる。
As the
<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
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Tnの関数として次式(F)で表される。
The microcomputer 31 controls the
デューティ比D=f(Tn) …(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
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
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
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
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
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
<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
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ΔTn)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
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
(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
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
(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
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
(4)モータ23の雰囲気温度(周辺温度T0)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
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
(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
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
(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
<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
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
・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
・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
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
・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
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
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Tnの関数として次式(H)で表される。
Rx=f(Tn) …(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
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
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
・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
・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
In the present embodiment, a plurality of types of auxiliary devices mounted on the vehicle are operated by the
・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
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
Claims (5)
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007266696A JP2009098720A (en) | 2007-10-12 | 2007-10-12 | Reaction force application type input device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007266696A JP2009098720A (en) | 2007-10-12 | 2007-10-12 | Reaction force application type input device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009098720A true JP2009098720A (en) | 2009-05-07 |
Family
ID=40701698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007266696A Withdrawn JP2009098720A (en) | 2007-10-12 | 2007-10-12 | Reaction force application type input device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009098720A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014141916A1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-18 | ジヤトコ株式会社 | Vehicle control device and vehicle control method |
-
2007
- 2007-10-12 JP JP2007266696A patent/JP2009098720A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014141916A1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-18 | ジヤトコ株式会社 | Vehicle control device and vehicle control method |
| CN104995439A (en) * | 2013-03-12 | 2015-10-21 | 加特可株式会社 | Vehicle control device and vehicle control method |
| JP5937750B2 (en) * | 2013-03-12 | 2016-06-22 | ジヤトコ株式会社 | Vehicle control apparatus and vehicle control method |
| US9556952B2 (en) | 2013-03-12 | 2017-01-31 | Jatco Ltd | Vehicle control device and vehicle control method |
| CN104995439B (en) * | 2013-03-12 | 2017-02-08 | 加特可株式会社 | Vehicle control device and vehicle control method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5426686B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP5570930B2 (en) | Electric tool | |
| US20040026161A1 (en) | Electric power steering control system | |
| JP6198768B2 (en) | Pedal reaction force applying device | |
| CN112407034A (en) | Steering device | |
| JP6536465B2 (en) | Shift range control device | |
| JP6569584B2 (en) | Shift range control device | |
| JP4888300B2 (en) | Motor torque control device | |
| WO2016125438A1 (en) | Vehicle-mounted electric motor control device | |
| JP2011225175A (en) | Steering gear for vehicle | |
| JP2009098720A (en) | Reaction force application type input device | |
| EP2574523B1 (en) | Vehicle steering system | |
| WO2018198740A1 (en) | Motor drive device, and electric power steering device | |
| JP2009298371A (en) | Vehicular steering gear | |
| JP6405582B2 (en) | Motor control device and reaction force output device | |
| JP7605668B2 (en) | Steering control device | |
| JP4100106B2 (en) | Vehicle steering control device | |
| JP6870793B1 (en) | Electric power steering controller | |
| JP2006115553A (en) | Electric motor temperature estimation device in electric power steering device | |
| JP6834584B2 (en) | Vehicle control device | |
| JP2010208591A (en) | Vehicle steering device | |
| JP2010233366A (en) | Motor control device | |
| JP4848839B2 (en) | Steering control device | |
| WO2021010458A1 (en) | Electric power steering control device | |
| EP4513742A1 (en) | Motor controller |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100423 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20110829 |