特許 7537413 ペダル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】ペダル装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/04 20060101AFI20240814BHJP

   B60K 26/00 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

H02P29/04

B60K26/00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021191004

(22)【出願日】2021-11-25

(65)【公開番号】P2023077656

(43)【公開日】2023-06-06

【審査請求日】2023-11-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤中 勇多

(72)【発明者】

【氏名】木野内 惣一

(72)【発明者】

【氏名】市原 英明

(72)【発明者】

【氏名】平澤 功太郎

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６３４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１７０３１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１１６３５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／０４

Ｂ６０Ｋ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

踏込操作に応じて動作するペダルレバー（２０）と、
モータ（４１）の駆動により前記ペダルレバーを戻す方向の力である反力を付加可能であるアクチュエータ（４０）と、
前記ペダルレバー（２０）に付加する反力に係る反力目標値に基づいて電流指令値を演算する電流指令演算部（６２）、および、前記電流指令値に基づいてデューティ指令値を演算するデューティ演算部（６５）を有し、前記デューティ指令値に基づいて前記モータの駆動を制御する制御部（６０）と、
を備え、
前記デューティ演算部は、
前記反力目標値が変更されてから待機時間が経過していない場合、前記デューティ指令値を保持し、
前記反力目標値が変更されてから前記待機時間が経過している場合、前記モータに通電されるモータ電流または前記モータの回転速度に基づいて、前記デューティ指令値の補正演算の実施要否を判定し、
前記デューティ指令値の補正演算を実施しないと判断された場合、前記デューティ指令値を保持し、前記デューティ指令値の補正演算を実施すると判定された場合、前記モータに通電されるモータ電流、および、前記モータの回転速度の少なくとも一方に基づき、前記デューティ指令値の補正量を演算するペダル装置。

【請求項2】

前記デューティ演算部は、前記モータに通電される電流を検出する電流センサ（５２）の検出値に基づく電流検出値と前記電流指令値との偏差に基づいて前記補正量を演算する請求項１に記載のペダル装置。

【請求項3】

前記デューティ演算部は、
前記電流検出値が前記電流指令値より大きい場合、前記電流検出値と前記電流指令値との差が大きいほどデューティ比が小さくなるように前記補正量を演算し、
前記電流検出値が前記電流指令値以下の場合、前記補正量を０とする請求項２に記載のペダル装置。

【請求項4】

前記デューティ演算部は、
前記電流検出値が前記電流指令値より小さい場合、前記電流検出値と前記電流指令値との差が大きいほどデューティ比が大きくなるように前記補正量を演算し、
前記電流検出値が前記電流指令値以上の場合、前記補正量を０とする請求項２に記載のペダル装置。

【請求項5】

前記デューティ演算部は、前記モータの回転方向が反力付加方向と反対方向であって、回転速度が速度判定閾値以上である場合、前記電流検出値と前記電流指令値との偏差に基づいて前記補正量を演算する請求項２に記載のペダル装置。

【請求項6】

前記モータに反力を付加する方向への通電を行っている状態において、
前記ペダルレバーが付加反力に抗して踏み込まれている場合、前記モータの回転速度が大きいほどデューティ比が小さくなるように前記補正量を演算し、
前記ペダルレバーが踏み戻されている場合、前記モータの回転速度が大きいほどデューティ比が大きくなるように前記補正量を演算する請求項１に記載のペダル装置。

【請求項7】

前記デューティ演算部は、
前記モータに反力を付加する方向への通電を行っている状態にて前記モータの回転方向が反力付加方向と反対方向である場合、前記モータの回転速度が大きいほどデューティ比が小さくなるように前記補正量を演算し、
前記モータの回転速度が０、または、前記モータの回転方向が反力付加方向である場合、前記補正量を０とする請求項１に記載のペダル装置。

【請求項8】

前記デューティ演算部は、前記モータに反力を付加する方向への通電を行っている状態にて前記モータの回転方向が反力付加方向である場合、前記モータの回転速度が大きいほどデューティ比が大きくなるように前記補正量を演算する請求項１に記載のペダル装置。

【請求項9】

前記デューティ演算部は、前記モータの回転速度が０、または、前記モータの回転方向が反力付加方向と反対方向である場合、前記補正量を０とする請求項８に記載のペダル装置。

【請求項10】

前記デューティ演算部は、前記モータに通電される電流を検出する電流センサ（５２）の検出値に基づく電流検出値が電流判定閾値以上である場合、前記モータの回転速度に基づいて前記補正量を演算する請求項１に記載のペダル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ペダル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、反力出力装置を備えるアクセルペダル装置が知られている。例えば特許文献１では、モータの回転数が閾値を越えない場合、反力設定値に基づいたデューティ比で通電を制御し、モータの回転数が閾値を超える場合、回転数に応じたデューティ比で通電を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６４１３１６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら特許文献１では、回転数の微小変化を補正できず、反力変動を抑制できない虞がある。

【0005】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、反力を適切に制御可能なペダル装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のペダル装置は、ペダルレバー（２０）と、アクチュエータ（４０）と、制御部（６０）と、を備える。ペダルレバーは、踏込操作に応じて動作する。アクチュエータは、モータ（４１）の駆動によりペダルレバーを戻す方向の力である反力を付加可能である。制御部は、ペダルレバーに付加する反力に係る反力目標値に基づいて電流指令値を演算する電流指令演算部（６２）、および、電流指令値に基づいてデューティ指令値を演算するデューティ演算部（６５）を有し、デューティ指令値に基づいてモータの駆動を制御する。

【0007】

デューティ演算部は、反力目標値が変更されてから待機時間が経過していない場合、デューティ指令値を保持し、反力目標値が変更されてから待機時間が経過している場合、電流検出値またはモータの回転速度に基づいて、デューティ指令値の補正演算の実施要否を判定し、デューティ指令値の補正演算を実施しないと判断された場合、デューティ指令値を保持し、デューティ指令値の補正演算を実施すると判定された場合、デューティ指令値の補正演算を実施すると判定された場合、モータに通電されるモータ電流、および、モータの回転速度の少なくとも一方に基づき、デューティ指令値の補正量を演算する。これにより、反力を適切に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態によるペダル装置を示す模式図である。

【図2】（ａ）はブラシが整流子を跨がない状態を示す模式図であり、（ｂ）はブラシが整流子を跨ぐ状態を示す模式図である。

【図3】（ａ）はブラシが整流子を跨がない状態を示す回路図であり、（ｂ）はブラシが整流子を跨ぐ状態を示す回路図である。

【図4】第１実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートである。

【図5】第１実施形態において、反力目標値からの電流指令値演算に用いるマップである。

【図6】第１実施形態において、電流指令値からのデューティ指令値演算に用いるマップである。

【図7】第１実施形態において、電流偏差からのデューティ補正量演算に用いるマップである。

【図8】第１実施形態において、電流偏差からのデューティ補正量演算に用いるマップである。

【図9】第１実施形態において、電流偏差からのデューティ補正量演算に用いるマップである。

【図10】第１実施形態において、電流偏差からのデューティ補正量演算に用いるマップである。

【図11】第１実施形態によるモータ制御処理を説明するタイムチャートである。

【図12】第２実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートである。

【図13】第２実施形態において、モータ回転速度からのデューティ補正量演算に用いるマップである。

【図14】第２実施形態において、モータ回転速度からのデューティ補正量演算に用いるマップである。

【図15】第２実施形態において、モータ回転速度からのデューティ補正量演算に用いるマップである。

【図16】第２実施形態において、モータ回転速度からのデューティ補正量演算に用いるマップである。

【図17】第３実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートである。

【図18】第４実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートである。

【図19】参考例によるモータ制御処理を説明するタイムチャートである。

【図20】図１９のＸＸ部を拡大した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明によるペダル装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

【0010】

（第１実施形態）
第１実施形態を図１～図１１に示す。図１に示すように、ペダル装置１は、ペダルレバー２０、アクチュエータ４０、および、モータ制御装置５０等を備える。

【0011】

ペダルレバー２０は、パッド２１、アーム３１、および、ペダル３５を有し、ドライバの踏込操作等により、一体に駆動される。パッド２１は、ドライバにより踏込操作可能に設けられる。パッド２１は、ハウジング２２に設けられる支点部材２３により、回転可能に支持される。図１では、パッド２１がハウジング２２の一面に沿う方向に延びて設けられる、いわゆる床置き型（オルガン型）を示しているが、吊り下げ型（ペンダント型）であってもよい。また、本実施形態では、ペダルハウジングやモータハウジング等、モータ４１の駆動およびペダルレバー２０の踏込操作等により駆動されない筐体部分を、まとめてハウジング２２とする。

【0012】

アーム３１は、パッド２１とペダル３５とを連結する。ペダル３５は、一端がハウジング２２に回転可能に支持され、他端がアーム３１と連結される。これにより、ドライバによるパッド２１の操作により、パッド２１、アーム３１およびペダル３５が一体となって駆動される。ペダル３５の一端側には、ペダル開度を検出するペダル開度センサ３９が設けられている。ペダル開度センサ３９の検出値は上位ＥＣＵ７０に出力される。

【0013】

ペダル付勢部材３７は、圧縮コイルばねであって、一端がペダル３５に固定され、他端がハウジング２２に固定され、ペダル３５をアクセル閉方向に付勢する。図１では、アクセル全閉状態を実線、アクセル全開状態を破線で示した。

【0014】

アクチュエータ４０は、モータ４１、および、動力伝達機構４５を有する。モータ４１は、モータ制御装置５０により駆動が制御される。本実施形態のモータ４１は、ブラシ付きＤＣモータである。モータ４１の駆動力は、動力伝達機構４５を介して、ペダルレバー２０に伝達される。ここで、駆動源であるモータ４１から動力伝達機構４５を介してペダルレバー２０に動力を伝達する一連の構成がアクチュエータ４０である、といえる。

【0015】

動力伝達機構４５は、ギアセット４６およびアクチュエータレバー４７等を有する。ギアセット４６は、モータシャフトと一体に回転するモータギア、および、モータギアと噛み合う複数のギアから構成され、モータ４１の駆動力をアクチュエータレバー４７に伝達する。ギアセット４６を構成するいずれかのギアには、回転位置を検出する位置センサ４９が設けられる。

【0016】

アクチュエータレバー４７は、一端がギアセット４６と接続され、他端がペダルレバー２０に当接する。これにより、動力伝達機構４５を介してモータ４１の駆動力がペダルレバー２０に伝達される。図１では、アクチュエータレバー４７の他端がパッド２１と当接しているが、アーム３１またはペダル３５と当接するように構成してもよい。また、アクチュエータレバー４７とペダルレバー２０とは、反力を付与しないとき離間するように構成してもよいし、常時当接するように構成してもよい。

【0017】

アクチュエータレバー４７とペダルレバー２０とが当接している状態にて、モータ４１を回転させることで、ペダルレバー２０に戻し方向の反力を与えることができる。以下、ペダルレバー２０に付与する反力を大きくする側へのモータ４１の回転方向および通電方向を正とする。

【0018】

モータ４１により、ペダルレバー２０に能動的に戻し方向の反力を与えることで、例えば運転状況を基に、パッド２１を踏み込むと燃費悪化を判断するポイントで反力を与えることで壁感を出し、ドライバによるパッド２１の踏込を抑制する。これにより、燃費を向上させることができる。また例えば、ペダルレバー２０を戻し方向にパルス駆動することで、自動運転から手動運転への切替通知等の情報伝達として活用することもできる。

【0019】

モータ制御装置５０は、モータドライバ５１、電流センサ５２、および、制御部６０等を備える。モータドライバ５１は、モータ４１への通電切替に係る図示しないスイッチング素子を有する。本実施形態のモータドライバ５１は、Ｈブリッジ回路であるが、反力付加方向に通電可能なハーフブリッジであってもよい。電流センサ５２は、モータ４１に通電される電流を検出する。

【0020】

制御部６０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部６０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

【0021】

制御部６０は、機能ブロックとして、目標反力演算部６１、電流指令演算部６２、および、デューティ演算部６５等を有する。図１では各機能ブロックが１つの制御部６０にて構成されるものとして記載しているが、一部の機能が別の制御部にて構成されていてもよいし、少なくとも一部が上位ＥＣＵ７０側にあってもよい。

【0022】

制御部６０は、位置センサ４９および電流センサ５２の検出値を取得し、各種演算に用いる。位置センサ４９の検出値は、ギア比換算により、モータ４１の回転角に換算可能であって、制御部６０はモータ４１の回転速度であるモータ回転速度Ｎｒを演算可能である。制御部６０は、電流センサ５２の検出値に基づき、電流検出値Ｉｒを演算可能である。

【0023】

また、制御部６０は、電流センサ５２に異常が生じた場合、モータ回転速度Ｎｒに基づき、電流変化量を推定可能である。制御部６０は、位置センサ４９に異常が生じた場合、電流センサ５２の情報からモータ回転速度Ｎｒを推定可能である。

【0024】

目標反力演算部６１は、上位ＥＣＵからの反力付加指令に基づき、反力目標値Ｐｔを演算する。電流指令演算部６２は、反力目標値Ｐｔに基づき、電流指令値Ｉｔを演算する。デューティ演算部６５は、ＰＷＭ信号のデューティ比に係るデューティ指令値Ｄｔを演算する。

【0025】

ブラシ付きモータの構造を図２、回路図を図３に示す。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、モータ４１は、固定子４１１、回転子４１２、整流子４１３およびブラシ４１５を有する。

【0026】

図２（ａ）に示すように、ブラシ４１５が整流子４１３を跨がないとき、電気回路は図３（ａ）に示す如くとなり、モータ抵抗はＲ×（３／２）となる。また、図２（ｂ）に示すように、ブラシ４１５が整流子４１３を跨ぐとき、電気回路は図３（ｂ）に示す如くとなり、モータ抵抗はＲとなる。なお図３において、ｒはハーネス抵抗および接触抵抗等に対応し、Ｒは回転子４１２に巻回される巻線の抵抗に対応している。

【0027】

ここで、モータ４１にて発生するトルクについてモータ運動方程式を式（１）、モータ電気方程式を式（２）に示す。式中のωはモータ回転速度［ｒａｄ／ｓ］、Ｋｍはモータトルク定数［Ｎ・ｍ］、Ｉはモータ電流［Ａ］、Ｔｒは負荷トルク［Ｎ・ｍ］、Ｔｄはディテントトルク［Ｎ・ｍ］、Ｂは粘性摩擦定数［Ｎ・ｍ／（ｒａｄ／ｓ）］、Ｖはモータ電圧［Ｖ］、Ｒは抵抗［Ω］、Ｋｅは逆起電力定数［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］、θはモータ回転角［ｒａｄ］、Ｌはインダクタンス［Ｈ］である。

【0028】

【数1】

【0029】

図２および図３に示すように、モータ４１はブラシ付きモータであって、モータ回転角度によって抵抗が変化する。そのため、モータ電流Ｉは、モータ回転速度ωだけでなく、抵抗Ｒ（θ）の影響を受ける（式（１）、（２）参照）。

【0030】

また、本実施形態のモータ４１は、ペダルレバー２０に反力を付与するものであって、反力付与時にペダルレバー２０が踏み込まれると、逆起電圧の発生により電流が変化する。すなわち、モータ電流Ｉは、モータ回転角度θに応じた抵抗Ｒ（θ）およびペダルレバー２０の踏み込みにより発生する逆起電力に応じて変化する。そこで本実施形態では、モータ電流Ｉに応じてデューティ指令値Ｄｔを補正する。

【0031】

本実施形態のモータ制御処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部６０にて処理の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１等の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。

【0032】

Ｓ１０１では、制御部６０は、反力付加指令があるか否かを判断する。反力付加指令がないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２以降の処理をスキップする。反力付加指令があると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

【0033】

Ｓ１０２では、制御部６０は、反力目標値Ｐｔが前回演算時と変更されたか否か判断する。反力目標値Ｐｔが変更されていないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。反力目標値Ｐｔが変更されたと判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。

【0034】

Ｓ１０３では、電流指令演算部６２は、反力目標値Ｐｔに基づき、例えば図５のマップを用いて電流指令値Ｉｔを演算する。Ｓ１０４では、デューティ演算部６５は、電流指令値Ｉｔに基づき、例えば図６のマップを用いてデューティ指令値Ｄｔを演算する。

【0035】

反力目標値Ｐｔが前回演算時と変更されていない場合に移行するＳ１０５では、反力目標値Ｐｔが変更されてから待機時間が経過したか否か判断する。待機時間は、反力目標値Ｐｔが変更されてから、反力目標値Ｐｔに応じた電流値となるのに要する時間に応じて設定される。反力目標値Ｐｔが変更されてから待機時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行し、現在のデューティ指令値Ｄｔを保持する。反力目標値Ｐｔが変更されてから待機時間が経過したと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行し、電流検出値Ｉｒを演算する。

【0036】

Ｓ１０７では、制御部６０は、電流検出値Ｉｒと電流指令値Ｉｔとが一致しているか否か判断する。ここでは、電流指令値Ｉｔと電流検出値Ｉｒとの差である電流偏差ΔＩ（式（３）参照）が検出誤差等に応じて設定された所定範囲内である場合、電流検出値Ｉｒと電流指令値Ｉｔとが一致しているとみなす。電流検出値Ｉｒと電流指令値Ｉｔとが一致していると判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１０８へ移行し、現在のデューティ指令値Ｄｔを保持する。電流検出値Ｉｒと電流指令値Ｉｔとが一致していないと判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ１０９へ移行する。

【0037】

Ｓ１０９では、デューティ演算部６５は、デューティ指令値Ｄｔを補正する。本実施形態では、電流偏差ΔＩに基づいてデューティ補正量ΔＤを演算し、デューティ指令値Ｄｔを補正する（式（４）参照）。なお、式中において、添え字の（ｎ）は今回値、（ｎ－１）は前回値を意味する。

【0038】

ΔＩ＝Ｉｒ－Ｉｔ ・・・（３）
Ｄｔ_(n)＝Ｄｔ_(n-1)－ΔＤ ・・・（４）

【0039】

デューティ補正量ΔＤについて、図７～図１０に基づいて説明する。例えば図７および図８に示すように、電流偏差ΔＩの全範囲においてデューティ指令値Ｄｔが補正されるようにデューティ補正量ΔＤを演算する。これにより、外乱やモータ回転角度θに応じたトルク変動が発生しても、反力目標値Ｐｔに近づけるように制御されるため、ドラビリを向上可能である。デューティ補正量ΔＤは、図７のように線形関数により演算してもよいし、図８のように非線形関数により演算してもよい。

【0040】

アクチュエータ４０側からの付加反力に抗してペダルレバー２０が踏み込まれている場合、逆起電力によりモータ電流が増加するため、電流偏差ΔＩが正となり、目標反力よりも反力が増加する。電流偏差ΔＩが正の領域ではデューティ補正量ΔＤを正とし、デューティ指令値Ｄｔを下げる側に補正する。また、図９に示すように、電流偏差ΔＩが正の領域にて反力を下げる側にデューティ指令値Ｄｔを補正し、電流偏差ΔＩが負の領域ではデューティ補正を行わないようにしてもよい。

【0041】

ペダルレバー２０が踏み戻されている場合、モータ電流が低下するため、電流偏差ΔＩが負となり、目標反力よりも反力が減少する。電流偏差ΔＩが負の領域ではデューティ補正量ΔＤを負とし、デューティ指令値Ｄｔを上げる側に補正する。また、図１０に示すように、電流偏差ΔＩが負の領域にて反力を上げる側にデューティ指令値を補正し、電流偏差ΔＩが正の領域ではデューティ補正を行わないようにしてもよい。なお、図９および図１０では線形関数の例を示したが、非線形関数としてもよい。また、図７～図１０に示したようなマップを用いず、電流偏差ΔＩに基づく関数演算によりデューティ補正量ΔＤを演算してもよい。後述の図１５および図１６も同様である。

【0042】

本実施形態のモータ制御処理を図１１、参考例のモータ制御処理を図１９および図２０のタイムチャートに基づいて説明する。図１１および図１９では、上段からペダル開度、モータ回転角度、モータ回転速度Ｎｒ、モータ印加電圧、モータ駆動デューティ、モータ電流、モータトルクとする。図２０では最下段にモータ抵抗を追加で記載した。タイムチャートにおいて、モータ回転角度は、ペダルレバー２０が全閉状態であるときを０°とし、ペダルレバー２０の角度と合うようにギア比換算した値とする。また、図１１等では、反力目標値Ｐｔは一定であるものとする。

【0043】

図１９に示す参考例のように、モータ駆動デューティを一定とした場合、ペダルレバー２０の踏み込みにより逆起電力が発生すると、モータ電流およびモータトルクが増加し、反力が大きくなる。また図２０に示すように、本実施形態のモータ４１はブラシ付きモータあるため、モータ４１の回転位置に応じたモータ抵抗の変動の影響によってもトルクが変動し、反力が変動する。

【0044】

図１１に示すように、時刻ｘ１０にて、ペダルレバー２０が踏み込まれると、逆起電力によりモータ電流およびモータトルクが大きくなる。本実施形態では、次の演算周期である時刻ｘ１１にて、電流偏差ΔＩに基づいてモータ駆動デューティが補正されるため、モータ電流およびモータトルクの変動が抑制される。

【0045】

時刻ｘ１２にてペダルレバー２０がさらに強く踏み込まれたとき、時刻ｘ１３にて電流偏差ΔＩに基づいてモータ駆動デューティが補正される。ここで、補正によりモータ駆動デューティが負の値になる場合、反力付加方向と反対方向に通電されるようにモータドライバ５１を制御する。

【0046】

時刻ｘ１４にて、ペダルレバー２０が全開位置にて保持されると、モータ回転速度が０となり、モータ電流およびモータトルクが小さくなるので、次の演算周期である時刻ｘ１５にて、電流偏差ΔＩに基づいてモータ駆動デューティが補正される。

【0047】

時刻ｘ１６にて、ペダルレバー２０が踏み戻されると、モータ電流およびモータトルクが小さくなるので、次の演算周期である時刻ｘ１７にて、電流偏差ΔＩに基づいてモータ駆動デューティが補正される。

【0048】

時刻ｘ１８にて、ペダルレバー２０が全閉となると、モータ回転速度が０となり、モータ電流およびモータトルクが大きくなるので、次の演算周期である時刻ｘ１９にて、電流偏差ΔＩに基づいてモータ駆動デューティが補正される。

【0049】

なお、ペダル開度とモータ回転角度について、図１９の参考例のようにモータ駆動デューティを一定とした場合を一点鎖線で示した。ペダルレバー２０の踏込速度は、ドライバの踏力とペダル反力とのバランスで決まる。そのため、本実施形態では、逆起電力に応じてモータ駆動デューティを補正しているので、参考例と比較してペダルレバー２０の踏込時のモータ発生トルクが小さく抑えられる。したがって、ドライバによりペダルレバー２０に印加される踏力が同じである場合、参考例と比較し、本実施形態はペダルレバー２０の踏込速度が速くなる。

【0050】

以上説明したように、ペダル装置１は、ペダルレバー２０と、アクチュエータ４０と、制御部６０と、を備える。ペダルレバー２０は、踏込操作に応じて動作する。アクチュエータ４０は、モータ４１の駆動によりペダルレバー２０を戻す方向の力である反力を付加可能である。制御部６０は、ペダルレバー２０に付加する反力に係る反力目標値に基づいて電流指令値Ｉｔを演算する電流指令演算部６２、および、電流指令値Ｉｔに基づいてデューティ指令値Ｄｔを演算するデューティ演算部６５を有し、デューティ指令値Ｄｔに基づいてモータ４１の駆動を制御する。

【0051】

デューティ演算部６５は、モータ４１に通電されるモータ電流、または、モータ４１の回転速度の少なくとも一方に基づき、デューティ指令値Ｄｔを補正する。本実施形態では、デューティ演算部６５は、モータ４１に通電される電流を検出する電流センサ５２の検出値に基づく電流検出値Ｉｒと電流指令値Ｉｔとの偏差である電流偏差ΔＩに基づいてデューティ指令値Ｄｔを補正する。

【0052】

これにより、モータ４１の実電流に基づき、モータ４１のハーネス抵抗や端子間の接触抵抗、耐久変動等による抵抗値の変化に応じ、デューティ指令値Ｄｔを適切に補正することができる。また、外乱等により発生するモータトルクが変動しても、反力目標値Ｐｔに近づけることができるため、ドラビリが向上する。

【0053】

モータ４１はＤＣモータであるので、モータ回転速度Ｎｒに応じて生じる逆起電圧により電流が変化する。本実施形態では、電流検出値Ｉｒを用いることで、逆起電力による電流変化分を適切に補正することができる。また、本実施形態のモータ４１はブラシ付きモータであるため、モータ４１の回転角に応じてモータ抵抗が変化する。本実施形態では、モータ回転速度Ｎｒの全領域にて電流検出値Ｉｒを用いてデューティ指令値Ｄｔを補正することで、モータ回転角に応じた抵抗の変化分を適切に補正することができる。

【0054】

デューティ演算部６５は、電流検出値Ｉｒが電流指令値Ｉｔより大きい場合（すなわちＩｒ＞Ｉｔ、ΔＩ＞０）、電流検出値Ｉｒと電流指令値Ｉｔとの差が大きいほどデューティ比が小さくなるようにデューティ指令値Ｄｔを補正し、電流検出値Ｉｒが電流指令値Ｉｔ以下の場合（すなわちＩｒ≦Ｉｔ、ΔＩ≦０）、デューティ指令値Ｄｔの補正量を０としてもよい。換言すると、この場合、反力を補正する方向を反力が小さくなる方向に限定している。

【0055】

反力に抗してペダルレバー２０が踏み込まれた場合、逆起電力による電流増加により反力が大きくなるため、デューティ比を小さくすることで反力を低減する。これにより、ペダル操作に必要なドライバの踏力を抑制することができる。また、ペダルレバー２０の踏み戻し時においては、反力目標値Ｐｔとなるようにデューティ指令値Ｄｔが設定されるため、ドラビリが向上する。

【0056】

デューティ演算部６５は、電流検出値Ｉｒが電流指令値Ｉｔより小さい場合（すなわちＩｒ＜Ｉｔ、ΔＩ＜０）、電流検出値Ｉｒと電流指令値Ｉｔとの差が大きいほどデューティ比が大きくなるようにデューティ指令値Ｄｔを補正し、電流検出値Ｉｒが電流指令値Ｉｔ以上の場合、デューティ指令値Ｄｔの補正量を０としてもよい。換言すると、この場合、反力を補正する方向を反力が大きくなる方向に限定している。

【0057】

ペダルレバー２０を踏み戻した場合、電流減少により反力が小さくなるため、デューティ比を大きくすることで反力を増加させる。これにより、ペダルの過踏み込みが抑制され、燃費向上に寄与する。

【0058】

（第２実施形態）
第２実施形態を図１２～図１６に示す。第２実施形態～第４実施形態では、モータ制御処理が上記実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。本実施形態のモータ制御処理を図１２のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ２０１～Ｓ２０４の処理は、図４中のＳ１０１～１０４の処理と同様である。また、モータ回転速度Ｎｒが安定するのに要する待機時間が必要であれば、図４のＳ１０５と同様のステップを設け、待機時間中はデューティ指令値Ｄｔを保持するようにしてもよい。

【0059】

反力目標値Ｐｔが変更されていないと判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）に移行するＳ２０５では、制御部６０はモータ回転速度Ｎｒを演算する。Ｓ２０６では、デューティ演算部６５は、モータ回転速度Ｎｒに基づいてデューティ補正量ΔＤを演算し、デューティ指令値Ｄｔを補正する（式（５）参照）。式（５）では、補正後のデューティ指令値をＤｔ＿ａとした。Ｓ２０７の処理は、図４中のＳ１１０の処理と同様である。タイムチャートは第１実施形態と同様であるので省略する。

【0060】

Ｄｔ＿ａ＝Ｄｔ＋ΔＤ ・・・（５）

【0061】

デューティ補正量ΔＤについて、図１３～図１６に基づいて説明する。例えば図１３および図１４に示すように、モータ回転速度Ｎｒの全範囲においてデューティ指令値Ｄｔが補正されるようにデューティ補正量ΔＤを演算する。これにより、モータ４１の回転方向や回転速度によらず、広範囲にて反力を補正することができ、ドラビリを向上可能である。デューティ補正量ΔＤは、図１３のように線形関数により演算してもよいし、図１４のように非線形関数により演算してもよい。

【0062】

アクチュエータ４０からの付加反力に抗してペダルレバー２０が踏み込まれている場合、モータ回転速度Ｎｒが負となり、逆起電力によりモータ電流が増加し、目標反力よりも反力が増加する。モータ回転速度Ｎｒが負の領域ではデューティ補正量ΔＤを負とし、補正後デューティ指令値Ｄｔ＿ａを補正前のデューティ指令値Ｄｔより小さい値とする。また図１５に示すように、モータ回転速度Ｎｒが負の領域にて反力を下げる側にデューティ指令値Ｄｔを補正し、モータ回転数が正の領域でデューティ補正を行わないようにしてもよい。

【0063】

ペダルレバー２０が踏み戻されている場合、モータ回転速度Ｎｒが正となり、目標反力よりも反力が低下する。モータ回転速度Ｎｒが正の領域ではデューティ補正量ΔＤを正とし、補正後デューティ指令値Ｄｔ＿ａを補正前のデューティ指令値Ｄｔより大きい値とする。また、図１６に示すように、モータ回転速度Ｎｒが正の領域にて反力を上げる側にデューティ指令値Ｄｔを補正し、モータ回転速度Ｎｒが負の領域にてデューティ補正を行わないようにしてもよい。

【0064】

本実施形態では、モータ４１がブラシ付きＤＣモータであって、モータ回転角度θに応じて抵抗値が変化することに伴って電流値も変化するため、電流値を用いた制御の場合、補正頻度や補正量が多くなる場合がある。本実施形態では、モータ回転速度Ｎｒを用いてデューティ補正を行うことで、過度な補正となるのを抑制可能である。また、制御が発散するリスクを低減可能である。

【0065】

本実施形態では、デューティ演算部６５は、モータ回転速度Ｎｒによらず、モータ回転速度Ｎｒに応じてデューティ指令値Ｄｔを補正する。詳細には、モータ４１に反力を付加する方向への通電を行っている状態にてモータ４１の回転方向が反力付加方向と反対である場合、すなわちペダルレバー２０が付加反力に抗して踏み込まれている場合、モータ回転速度Ｎｒが大きいほどデューティ比が小さくなるようにデューティ指令値Ｄｔを補正し、モータ４１の回転方向が反力付加方向である場合、すなわちペダルレバー２０が踏み戻されている場合、モータ回転速度Ｎｒが大きいほどデューティ比が大きくなるようにデューティ指令値Ｄｔを補正する。

【0066】

これにより、モータ回転速度Ｎｒが小さい領域から大きい領域までの広範囲において、反力を補正することができる。本実施形態では、モータ４１がブラシ付きモータであるので、回転角に応じた抵抗の変化分についても、モータ回転速度Ｎｒの全領域において、適切に補正することができる。

【0067】

デューティ演算部６５は、モータ４１に反力を付加する方向への通電を行っている状態にてモータ４１の回転方向が反力付加方向と反対である場合、すなわちペダルレバー２０が付加反力に抗して踏み込まれている場合、モータ回転速度Ｎｒが大きいほどデューティ比が小さくなるようにデューティ指令値Ｄｔを補正する。デューティ演算部６５は、モータ回転速度Ｎｒが０、または、モータ４１の回転方向が反力付加方向である場合、デューティ指令値Ｄｔの補正量を０としてもよい。換言すると、この場合、反力を補正する方向を反力が小さくなる方向に限定している。

【0068】

反力に抗してペダルレバー２０が踏み込まれた場合、逆起電力による電流増加により反力が大きくなるため、デューティ比を小さくすることで反力を低減する。これにより、ペダル操作に必要なドライバの踏力を抑制することができる。また、ペダルレバー２０の踏み戻し時においては、反力目標値Ｐｔとなるようにデューティ指令値Ｄｔが設定されるため、ドラビリが向上する。

【0069】

デューティ演算部６５は、モータに反力を付加する方向への通電を行っている状態にてモータ４１の回転方向が反力付加方向である場合、モータ回転速度Ｎｒが大きいほどデューティ比が大きくなるようにデューティ指令値Ｄｔを補正する。デューティ演算部６５は、モータ回転速度Ｎｒが０、または、モータ４１の回転方向が反力付加方向と反対方向である場合、デューティ指令値Ｄｔの補正量を０としてもよい。換言すると、この場合、反力を補正する方向を反力が大きくなる方向に限定している。

【0070】

ペダルレバー２０を踏み戻した場合、電流減少により反力が小さくなるため、デューティ比を大きくすることで反力を増加させる。これにより、ペダルの過踏み込みが抑制され、燃費向上に寄与する。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0071】

（第３実施形態）
第３実施形態によるモータ制御処理を図１７のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ３０１～Ｓ３０５の処理は、図４中のＳ１０１～Ｓ１０５の処理と同様である。なお、待機時間判定が不要であれば、Ｓ３０５は省略してもよい。第４実施形態も同様である。Ｓ３０６では、制御部６０は、電流検出値Ｉｒおよびモータ回転速度Ｎｒを演算する。

【0072】

Ｓ３０７では、制御部６０は、モータ回転速度Ｎｒが速度判定閾値Ｎｒ＿ｔｈ以下か否か判定する。速度判定閾値Ｎｒ＿ｔｈは負の値であって、逆起電圧によるトルク増加分の補正が必要な回転速度に応じて設定される。すなわちここでは、モータ回転速度Ｎｒが、逆起電圧の影響による補正が必要な程度に大きな速度で反力付与方向と反対方向に回転している場合に肯定判断される。モータ回転速度Ｎｒが速度判定閾値Ｎｒ＿ｔｈより大きいと判断された場合（Ｓ３０７：ＮＯ）、Ｓ３０８へ移行し、デューティ指令値Ｄｔを保持する。モータ回転速度Ｎｒが速度判定閾値Ｎｒ＿ｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、Ｓ３０９へ移行する。

【0073】

Ｓ３０９では、デューティ演算部６５は、電流偏差ΔＩに基づき、デューティ指令値Ｄｔを補正する。デューティ指令値Ｄｔの補正の詳細は第１実施形態と同様である。また、第２実施形態のように、モータ回転速度Ｎｒを用いてデューティ補正を行ってもよい。Ｓ３１０の処理は、図４中のＳ１１０の処理と同様である。

【0074】

本実施形態では、デューティ補正を行うか否かをモータ回転速度Ｎｒで判定することで、ペダルレバー２０の踏み込み状態を確実に判定することができる。また、電流偏差ΔＩに応じてデューティ指令値Ｄｔを補正することで、付加反力を精度よく制御することができる。

【0075】

本実施形態では、デューティ演算部６５は、モータ４１の回転方向が反力付加方向と反対方向であって、モータ回転速度Ｎｒが速度判定閾値以上である場合、電流検出値Ｉｒと電流指令値Ｉｔとの偏差に基づいてデューティ指令値Ｄｔを補正する。

【0076】

本実施形態では、デューティ指令値Ｄｔの補正要否をモータ回転速度Ｎｒで判定し、電流偏差ΔＩに基づいてデューティ補正量ΔＤを演算する。モータ回転速度Ｎｒに基づいてペダルレバー２０の踏み込み状態を判定することで、踏み込み状態の誤判定を防ぐことができる。また、電流偏差ΔＩに基づいてデューティ補正を行うことで、高精度に反力を制御することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0077】

（第４実施形態）
第４実施形態によるモータ制御処理を図１８のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ４０１～Ｓ４０６の処理は、図１７中のＳ３０１～Ｓ３０６の処理と同様である。Ｓ４０７では、電流検出値Ｉｒが電流判定閾値Ｉｒ＿ｔｈ以上か否か判定する。電流判定閾値Ｉｒ＿ｔｈは、正の値であって、逆起電圧によるトルク増加分の補正が必要な電流値に応じて設定される。電流検出値Ｉｒが電流判定閾値Ｉｒ＿ｔｈより小さいと判断された場合（Ｓ４０７：ＮＯ）、Ｓ４０８へ移行し、デューティ指令値Ｄｔを保持する。電流検出値Ｉｒが電流判定閾値Ｉｒ＿ｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、Ｓ４０９へ移行する。

【0078】

Ｓ４０９では、デューティ演算部６５は、モータ回転速度Ｎｒに基づき、デューティ指令値Ｄｔを補正する。デューティ指令値Ｄｔの補正の詳細は、第２実施形態と同様である。また、第１実施形態のように、電流偏差ΔＩを用いてデューティ補正を行ってもよい。Ｓ４１０の処理は、図４中のＳ１１０の処理と同様である。

【0079】

本実施形態では、デューティ演算部６５は、モータ４１に通電される電流を検出する電流センサ５２の検出値に基づく電流検出値Ｉｒが電流判定閾値Ｉｒ＿ｔｈ以上である場合、モータ回転速度Ｎｒに基づいてデューティ指令値Ｄｔを補正する。位置センサ４９のノイズが相対的に大きい場合、デューティ指令値Ｄｔの補正の要否判定に電流検出値Ｉｒを用いることで、補正要否の誤判定を防ぐことができる。また、モータ回転速度Ｎｒに基づいてデューティ補正を行うことで、過度な補正となるのを抑制可能である。また、制御が発散するリスクを低減可能である。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0080】

（他の実施形態）
上記実施形態では、位置センサは、動力伝達機構４５を構成するギアセット４６に設けられる。他の実施形態では、モータ回転角に換算可能な箇所の回転状態を検出できれば、いずれの箇所に設けてもよく、モータ４１のロータの回転を直接的に検出する回転角センサであってもよい。上記実施形態では、モータは、ブラシ付きＤＣモータである。他の実施形態では、モータの種類が異なっていてもよい。動力伝達機構の構成や部品配置等は上記実施形態と異なっていてもよい。

【0081】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0082】

１・・・ペダル装置
２０・・・ペダルレバー
４０・・・アクチュエータ
４１・・・モータ
６０・・・制御部
６１・・・反力演算部
６２・・・電流指令演算部
６５・・・デューティ演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】