JP6053667B2 - ペダル反力発生装置、ペダル反力発生装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ペダル反力発生装置、ペダル反力発生装置の制御方法、及びプログラムに関する。

車両において、アクセルペダルに反力などの触覚的な手段によって、運転者に車両の状態に関する情報をフィードバックする触覚警告システムが提案されている。ここで、車両の状態に関する情報とは、例えば車両への燃料ガスの供給量に応じた情報である。

このような触覚警告システムにおいて、アクセルペダルに力を与えるためのモータのシャフトは、連結部を介して伝動装置（減速歯車装置）に接続され、さらに伝動装置（減速歯車装置）が連結部を介してアクセルペダルに接続される。
予め定められた速度に対応する力より大きな力でアクセルペダルを運転者が踏み込んだ場合、車両の速度は、目標としている速度を上回ることがある。触覚警告システムでは、速度の実際値が目標値を上回った場合、アクセルペダルに力を与えるためのモータが、当該モータとアクセルペダルとに接続されている伝動装置によって調節力をアクセルペダルに加える。このように、触覚警告システムは、アクセルペダルの操作に逆らう力をアクセルペダルに与えることでアクセルペダルを押し戻し、運転者が直感的に理解できる情報を提供する（例えば、特許文献１参照）。

また、車両には、車両が有するセンサ、ソレノイドバルブ（電磁弁）などの故障を自己診断によって検知するものもある。このような自己診断は、例えばイグニッションがオフ状態の時に所定の設定を運転者または点検者が行った後、イグニッションがオン状態にされたときに行われる。

特表２００５−５０８０６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、自己診断中にアクセルペダルが運転者によって踏み込まれた場合、アクセルペダルの動きに応じてモータが回転してしまうためモータに電力が発生する。特許文献１に記載の技術では、このように発生した電力によって、自己診断において誤った検知を行ってしまう場合があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、自己診断におけるアクセルペダルの動きによる誤検知を防止することができるペダル反力発生装置、ペダル反力発生装置の制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るペダル反力発生装置は、アクセルペダルに反力を付加するモータを制御するペダル反力発生装置であって、前記モータと電源との間に接続される第１スイッチング素子と、前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第１監視回路と、前記第２スイッチング素子と前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第２監視回路と、前記第１スイッチング素子を介して前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、制御部の制御に応じて、前記第１スイッチング素子を介して前記モータに駆動電流を供給するように切り替えるリレーと、前記電流検出回路とモータとの間に接続され、前記制御部の制御に応じて前記第１スイッチング素子と前記モータとの接続点に電圧を出力するプリチャージ回路と、を備えるモータ出力回路と、前記リレーと前記プリチャージ回路と前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を駆動する駆動回路それぞれを制御し、前記プリチャージ回路の出力状態と前記第１監視回路及び前記第２監視回路が各々検出した信号から前記駆動回路の故障を検出する前記制御部と、を備え、前記制御部は、電源投入をするためのイグニッションがオン状態になったときに、前記リレーをオフ状態になるように制御し、前記プリチャージ回路の出力電圧をローレベルに制御し、前記駆動回路それぞれに前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子それぞれをオン状態にする故障検出信号を入力し、前記駆動回路の故障を検知し、前記第１監視回路が検出した前記信号がローレベル、前記第２監視回路が検出した前記信号がハイレベルの場合、前記モータが外力によって回されていると判断し、前記故障検出信号がオン状態の期間において、前記故障の検出後、所定の時間後に、前記プリチャージ回路の出力をハイレベルに切り替えて再度、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視回路及び前記第２監視回路が各々検出した信号から前記駆動回路の故障を検出することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るペダル反力発生装置において、前記制御部は、前記プリチャージ回路がローレベルを出力しているとき、前記第１監視回路及び前記第２監視回路がおのおの検出した結果が共にローレベルではない場合、または前記プリチャージ回路がハイレベルを出力しているとき、前記第１監視回路及び前記第２監視回路がおのおの検出した結果が共にハイレベルではない場合に前記駆動回路が故障していると判別するようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係るペダル反力発生装置において、前記制御部は、電源投入時に、前記プリチャージ回路がローレベルを出力するように制御し、当該プリチャージ回路がローレベルを出力しているとき前記駆動回路が故障していないと判別されたときに、前記プリチャージ回路がハイレベルを出力するように制御するようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係るペダル反力発生装置は、前記第１監視回路が検出した結果がローレベルかつ前記第２監視回路が検出した結果がハイレベルの回数をカウントするカウンタを備え、前記制御部は、前記カウンタがカウントしたカウント値が所定の回数以上であるとき、前記駆動回路が故障していると判別するようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係るペダル反力発生装置において、前記制御部は、前記第１監視回路が検出した結果がローレベルかつ前記第２監視回路が検出した結果がハイレベルの状態が、予め定められている時間以上継続しているとき、前記駆動回路が故障していると判別するようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るペダル反力発生装置の制御方法は、アクセルペダルに反力を付加するモータを制御するペダル反力発生装置の制御方法であって、制御部が、電源投入をするためのイグニッションがオン状態になったときに、前記モータと電源との間に接続される第１スイッチング素子を介して前記モータに駆動電流を供給するように切り替えるリレーをオフ状態になるように制御し、前記第１スイッチング素子を介して前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路とモータとの間に接続され、前記第１スイッチング素子と前記モータとの接続点に電圧を出力するプリチャージ回路の出力電圧をローレベルに制御し、前記リレーと前記プリチャージ回路と前記第１スイッチング素子及び前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子を駆動する駆動回路それぞれに前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子それぞれをオン状態にする故障検出信号を入力する手順と、第１監視回路が、前記モータと電源との間に接続される第１スイッチング素子と、前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第１監視手順と、第２監視回路が、前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子と、前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第２監視手順と、前記制御部が、プリチャージ回路の出力電圧がローレベルの期間に、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視手順及び前記第２監視手順によって各々検出された信号から前記駆動回路の故障を検出する手順と、前記制御部が、前記第１監視手順によって検出された前記信号がローレベル、前記第２監視手順によって検出された前記信号がハイレベルの場合、前記モータが外力によって回されていると判断し、前記故障検出信号がオン状態の期間において、前記故障の検出後、所定の時間後に、前記プリチャージ回路の出力をハイレベルに切り替えて再度、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視手順及び前記第２監視手順によって各々検出された信号から前記駆動回路の故障を検出する手順と、を含むことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプログラムは、ペダル反力発生装置のコンピュータに実行させるためのプログラムであって、電源投入をするためのイグニッションがオン状態になったときに、アクセルペダルに反力を付加するモータと電源との間に接続される第１スイッチング素子を介して前記モータに駆動電流を供給するように切り替えるリレーをオフ状態になるように制御し、前記第１スイッチング素子を介して前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路とモータとの間に接続され、前記第１スイッチング素子と前記モータとの接続点に電圧を出力するプリチャージ回路の出力電圧をローレベルに制御し、前記リレーと前記プリチャージ回路と前記第１スイッチング素子及び前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子を駆動する駆動回路それぞれに前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子それぞれをオン状態にする故障検出信号を入力する手順と、前記第１スイッチング素子と、前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第１監視手順と、前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子と、前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第２監視手順と、プリチャージ回路の出力電圧がローレベルの期間に、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視手順及び前記第２監視手順によって各々検出された信号から前記駆動回路の故障を検出する手順と、前記第１監視手順によって検出された前記信号がローレベル、前記第２監視手順によって検出された前記信号がハイレベルの場合、前記モータが外力によって回されていると判断し、前記故障検出信号がオン状態の期間において、前記故障の検出後、所定の時間後に、前記プリチャージ回路の出力をハイレベルに切り替えて再度、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視手順及び前記第２監視手順によって各々検出された信号か前記駆動回路の故障を検出する手順と、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、自己診断におけるアクセルペダルの動きによる誤検知を防止することができる。

本実施形態に係るアクセルペダルとアクセルペダルに反力を与えるためのモータとの連結の概略を説明する図である。 本実施形態に係るペダル反力発生装置の構成を表すブロック図である。 本実施形態に係るアクセルペダルが踏み込まれた場合の駆動回路への入力信号、プリチャージ回路の出力信号、第１監視回路の出力信号、駆動回路への入力信号、第２監視回路の出力信号の各波形例を説明する図である。 本実施形態に係る制御部が行う故障検知の処理手順のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
なお、本実施形態のペダル反力発生装置１は、例えば車両に搭載される。
図１は、本実施形態に係るアクセルペダル４０とアクセルペダル４０に反力を与えるためのモータ１０との連結の概略を説明する図である。図１に示すように、アクセルペダル４０は、一端がアクセルペダル４０の裏面に当接し、他端が２段目のギア６０に接続されたアーム５０を介して、２段目のギア６０に機械的に接続される。２段目のギア６０は、１段目のギア７０と噛み合い、回転力を伝達可能に接続される。１段目のギア７０は、モータ１０に取り付けられているギア８０と噛み合い、回転力を伝達可能に接続される。ここで、アクセルペダル４０は、踏み込み量に応じて車両の速度を加速する操作手段としてのペダルである。モータ１０は、アクセルペダル４０に反力を与えるためのものである。図１において、アーム５０、２段目のギア６０、１段目のギア７０、ギア８０、及びモータ１０を含めて、反力アクチュエータという。なお、図１に示したアクセルペダル４０とモータ１０との接続は、一例であり、これに限られない。

次に、アクセルペダル４０が踏み込まれたときの動作について説明する。
まず、矢印ｆ１に示すようにアクセルペダル４０が運転者によって踏み込まれると、アーム５０がアクセルペダル４０の動作と連動して矢印ｆ２の方向に回転する。すると、アーム５０を介して、２段目のギア６０が矢印ｆ３に示したように時計回りの方向に回転する。この２段目のギア６０の回転に応じて、１段目のギア７０が矢印ｆ４に示したように反時計回りの方向に回転する。そして、この１段目のギア７０の回転に応じて、モータ１０に取り付けられているギア８０が矢印ｆ５に示したように時計回りの方向に回転する。この結果、モータ１０の軸が時計回りに回転するため、モータ１０には、例えば反力を与えるときと逆極性の電圧が発生する。

図２は、本実施形態に係るペダル反力発生装置１の構成を表すブロック図である。図２に示すように、ペダル反力発生装置１は、モータ１０、モータ出力回路２０、及び制御部３０を備える。

モータ出力回路２０は、リレー２０１、コイル２０２、抵抗２０３、コンデンサ２０４、第１スイッチング素子２０５、ダイオード２０６、抵抗２０７、ダイオード２０８、第２スイッチング素子２０９、及びダイオード２１０を備える。さらに、モータ出力回路２０は、リレー駆動回路２２１、過電流検出回路２２２、昇圧回路２２３、駆動回路２２４、プリチャージ回路２２５、電流検出回路２２６、第１監視回路２２７、駆動回路２２８、及び第２監視回路２２９を備える。また、モータ出力回路２０には、駆動電流が供給される。

リレー２０１は、コイル２０１１、ダイオード２０１２、及びスイッチ２０１３を含んで構成される。リレー２０１は、リレー駆動回路２２１が出力した駆動信号に応じて、スイッチ２０１３のオン状態とオフ状態とを切り替える。
コイル２０１１とダイオード２０１２とは並列に接続される。コイル２０１１の一端とダイオード２０１２の一端との交点は、電圧源２３１に接続され、コイル２０１１の他端とダイオード２０１２の他端との交点は、リレー駆動回路２２１の出力端子に接続される。また、スイッチ２０１３の一端には、駆動電流が供給され、他端はコイル２０２の一端に接続される。

コイル２０２の他端は、抵抗２０３の一端に接続される。
抵抗２０３の両端は、過電流検出回路２２２の入力端子に接続される。また抵抗２０３の他端は、コンデンサ２０４の一端と第１スイッチング素子２０５のドレインとダイオード２０６のカソードとダイオード２０８のカソードとの交点に接続される。
コンデンサ２０４の他端は、接地される。

第１スイッチング素子２０５は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）である。第１スイッチング素子２０５のゲートは、駆動回路２２４の出力端子に接続され、ソースは、ダイオード２０６のアノードと抵抗２０７の一端とに接続される。
ダイオード２０６は、第１スイッチング素子２０５のドレインとソースとの間に接続される寄生ダイオードである。

抵抗２０７の両端は、電流検出回路２２６に接続される。抵抗２０７の他端は、プリチャージ回路２２５の出力端子、モータ１０の正極、及び第１監視回路２２７の入力端子に接続される。
ダイオード２０８のアノードは、第２監視回路２２９の入力端子、モータ１０の負極、第２スイッチング素子２０９のドレイン、及びダイオード２１０のカソードに接続される。ダイオード２０８は、モータ１０の負極に流れる過電流を過電流検出回路２２２が検出するためのものである。

第２スイッチング素子２０９は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）である。第２スイッチング素子２０９のゲートは、駆動回路２２８の出力端子に接続され、ソースは、ダイオード２１０のアノードに接続され、かつ接地される。
ダイオード２１０は、第２スイッチング素子２０９のドレインとソースとの間に接続される寄生ダイオードである。

リレー駆動回路２２１の入力端子は、制御部３０に接続される。リレー駆動回路２２１は、制御部３０の制御に応じて、リレー２０１のオン状態とオフ状態とを切り替えるように制御する。例えば、リレー駆動回路２２１は、イグニッションキーによってモータ出力回路２０及び制御部３０が起動されたときに行われる故障検知処理中、リレー２０１をオフ状態になるように駆動する。そして、故障検知処理の結果、故障が発見されなかった場合、リレー駆動回路２２１は、リレー２０１をオン状態になるように制御する。

過電流検出回路２２２の出力端子は、制御部３０に接続される。過電流検出回路２２２には、電圧源２３２及び電流源２３３が接続される。過電流検出回路２２２は、抵抗２０３の両端に流れる電流値を検出することで、モータ１０に流れる過電流を検出する。過電流検出回路２２２は、検出した結果を制御部３０に出力する。

昇圧回路２２３には、電圧源２３２が接続される。昇圧回路２２３は、電圧源２３２から供給された電力の電圧値を昇圧し、昇圧した電力を駆動回路２２４に供給する。
駆動回路２２４の入力端子は、制御部３０に接続され、出力端子は、第１スイッチング素子２０５のゲートに接続される。駆動回路２２４は、昇圧回路２２３から供給された電力を用いて、制御部３０の制御に応じて第１スイッチング素子２０５を駆動する。

プリチャージ回路２２５は、スイッチング素子２２５１、ダイオード２２５２、及び抵抗２２５３を含んで構成される。プリチャージ回路２２５の入力端子には、制御部３０が接続され、出力端子には、モータ１０の正極に接続される。プリチャージ回路２２５は、故障検知処理中、制御部３０の制御に応じて、モータ１０の正極にハイレベル（Ｈｉ）またはローレベル（Ｌｏ）の電圧を供給する。ここで、Ｈｉは、例えば５Ｖであり、Ｌｏは、例えば０Ｖである。

スイッチング素子２２５１は、ＰＮＰ型のトランジスタである。スイッチング素子２２５１のコレクタは、電圧源２３２に接続され、エミッタはダイオード２２５２のアノードに接続される。また、スイッチング素子２２５１のベースは、不図示の回路を介して制御部３０に接続される。
ダイオード２２５２のカソードは、抵抗２２５３の一端に接続される。
抵抗２２５３の他端は、モータ１０の正極に接続される。

電流検出回路２２６の出力端子は、制御部３０に接続される。また、電流検出回路２２６には、電圧源２３２及び電流源２３３が接続される。電流検出回路２２６は、抵抗２０７の両端に流れる電流を測定することで、モータ１０の正極に流れる電流を検出し、検出した結果を制御部３０に出力する。

第１監視回路２２７は、モータ１０の正極の電圧値を監視し、電圧値がＨｉであるか、Ｌｏであるか判別し、判別した第１監視結果を制御部３０に出力する。
駆動回路２２８の入力端子は、制御部３０に接続され、出力端子は、第２スイッチング素子２０９のゲートに接続される。駆動回路２２８は、電圧源２３２から供給された電力を用いて、制御部３０の制御に応じて第２スイッチング素子２０９を駆動する。
第２監視回路２２９は、モータ１０の負極の電圧値を監視し、電圧値がＨｉであるか、Ｌｏであるか判別し、判別した第２監視結果を制御部３０に出力する。

制御部３０は、イグニッションがオン状態になったとき、所定の期間、リレー２０１をオフ状態になるようにリレー駆動回路２２１に出力信号を出力する。制御部３０は、この所定の期間、故障検知の処理を行う。なお、故障検知の処理については後述する。制御部３０は、電流検出回路２２６の出力に基づいて、駆動回路２２４及び駆動回路２２８を制御することによってモータ１０に流す電流を制御する。また、制御部３０は、過電流検出回路２２２の出力に基づいて、モータ１０に流れる過電流を検出し、過電流が発生した場合、リレー駆動回路２２１、駆動回路２２４、及び駆動回路２２８を制御することによってモータ１０に流す電流を制御する。

また、制御部３０は、タイマー３０１及びカウンタ３０２を備える。
タイマー３０１は、所定の時間を計時する。所定の時間は、例えば１０ｍｓｅｃである。
カウンタ３０２は、タイマー３０１が所定の時間を計時した回数をカウントする。

ここで、モータ１０に流れる電流経路について説明する。
モータ１０の正極には、駆動電流がリレー２０１、コイル２０２、抵抗２０３、第１スイッチング素子２０５、及び抵抗２０７を介して供給される。
そして、モータ１０の負極からの電流は、第２スイッチング素子２０９を介してグランドに流れる。
一方、アクセルペダル４０が踏み込まれたことによってモータ１０に電力が発生した場合、モータ１０の負極から、ダイオード２０８を介して駆動回路２２４に電流が流れる閉回路が形成される。

次に、故障検知中に、アクセルペダル４０が踏み込まれたことによって、モータ１０に電力が発生した場合の各部の波形の一例を説明する。
図３は、本実施形態に係るアクセルペダル４０が踏み込まれた場合の駆動回路２２４への入力信号、プリチャージ回路２２５の出力信号、第１監視回路２２７の出力信号（第１監視結果）、駆動回路２２８への入力信号、第２監視回路２２９の出力信号（第２監視結果）の各波形例を説明する図である。図３において、横軸は時刻、縦軸は電圧である。また、図３において、Ｈｉはハイレベル、Ｌｏはローレベルである。

図３において、符号ｇ１が示す波形は、プリチャージ回路２２５の出力信号の波形であり、符号ｇ２が示す波形は、駆動回路２２４への入力信号の波形であり、符号ｇ３が示す波形は、駆動回路２２８への入力信号の波形である。符号ｇ４が示す波形は、第１監視回路２２７の第１監視結果の波形であり、符号ｇ５が示す波形は、第２監視回路２２９の第２監視結果の波形である。

時刻０において、符号ｇ１のようにプリチャージ回路２２５の出力信号はＬｏである。また、符号ｇ２及びｇ３のように、駆動回路２２４及び駆動回路２２８の入力信号は故障検出信号が入力されるため各々Ｈｉである。また、時刻０において、符号ｇ４及びｇ５のように、第１監視結果及び第２監視結果は共にＬｏである。このように、プリチャージ回路２２５の出力信号がＬｏであって第１監視結果及び第２監視結果が共にＬｏである場合、モータ１０の正極及び負極に電圧が発生していない状態のため、制御部３０は、正常状態であると判別する。

時刻ｔ１〜ｔ３の期間、符号ｇ５のように、運転者がアクセルペダル４０を踏み込んだため、第２監視結果はＬｏから電圧がＶ５以上になり、その後、電圧がＶ５からＬｏに減少する。例えば、第２監視回路２２９は、電圧がＶ５以上である場合にＨｉであると判別し、Ｖ５未満の場合にＬｏであると判別する。
このため、図３において、第２監視結果は、時刻０〜ｔ２の期間、Ｌｏであり、時刻ｔ２〜ｔ４の期間、Ｈｉである。そして、時刻ｔ２〜ｔ３の期間、第１監視結果はＬｏ、第２監視結果はＨｉであるので、モータ１０に電圧が発生している状態ため、制御部３０は、異常状態であると判別する。このような場合、制御部３０は、後述するように、所定の時間だけ判定を行うタイミングを遅延させて、再度、第１監視結果及び第２監視結果を判別する。

時刻ｔ３において、第１監視結果及び第２監視結果が共にＬｏになったため、時刻ｔ３〜ｔ４の期間、制御部３０の制御に応じて、符号ｇ１のようにプリチャージ回路２２５はＨｉの出力信号を出力する。これにより、モータ１０の正極にＨｉの電圧が供給されるため、モータ１０の両端に電圧が発生する。この結果、第１監視結果はＨｉ、第２監視結果はＨｉであるので、制御部３０は、正常状態であると判別する。
時刻ｔ３〜ｔ４の期間に、仮にアクセルペダル４０が運転者によって踏み込まれた場合、第１監視結果はＨｉ、第２監視結果はＬｏになる。このような状態である場合、制御部３０は、異常状態であると判別する。

時刻ｔ４において、プリチャージ回路２２５の出力信号がＨｉのときも正常状態であると判別された場合、制御部３０は、符号ｇ１のようにプリチャージ回路２２５の出力信号をＨｉからＬｏに切り替える。
時刻ｔ５以降、制御部３０はリレー２０１をオン状態に切り替えるためにリレー駆動回路２２１に出力信号を出力する。そして、符号ｇ２及びｇ３のように、駆動回路２２４及び駆動回路２２８には、制御部３０の制御に応じた入力信号が入力される。この結果、モータ１０が正常に回転しているため、符号ｇ４及びｇ５のように第１監視結果はＨｉ、第２監視結果はＨｉになる。

なお、図３に示したように、本実施形態では、制御部３０が、イグニッションがオン状態になったのち、まずプリチャージ回路２２５の出力信号をＬｏになるように制御する。そして、プリチャージ回路２２５の出力信号がＬｏの期間における故障検知が終了後に、制御部３０は、プリチャージ回路２２５の出力信号をＨｉに切り替えて故障検知を行う。
このように、先にプリチャージ回路２２５の出力信号をＬｏに制御して故障検知を行う理由は、図４の時刻ｔ４〜ｔ５の符号ｇ５のように、プリチャージ回路２２５の出力信号をＨｉからＬｏに切り替えた後、第２監視回路２２９の波形に影響が残るためである。これにより、本実施形態によれば、故障検知中にアクセルペダル４０が踏み込まれた場合であっても、モータ１０に発生する電圧の影響を受けずに、正確な故障検知を行うことが可能になる。

次に、制御部３０が行う故障検知の処理手順を説明する。
図４は、本実施形態に係る制御部３０が行う故障検知の処理手順のフローチャートである。

（ステップＳ１）制御部３０は、イグニッションがオン状態になったか否かを判別する。イグニッションがオン状態になったと判別した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、ステップＳ２に進み、イグニッションがオン状態になっていないと判別した場合（ステップＳ１；ＮＯ）、ステップＳ１を繰り返す。

（ステップＳ２）制御部３０は、タイマー３０１の計時値を０にリセットする。次に、制御部３０は、カウンタ３０２のカウント値を０にセットする。次に、制御部３０は、プリチャージ回路２２５の出力信号をＬｏになるように制御する。次に、制御部３０は、駆動回路２２４及び駆動回路２２８に、故障検出信号であるＨｉの出力信号を出力する。

（ステップＳ３）制御部３０は、タイマー３０１の計時を開始する。次に、制御部３０は、カウンタ３０２のカウント値が２５以上であるか否かを判別する。制御部３０は、カウンタ３０２のカウント値が２５以上であると判別した場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、カウンタ３０２のカウント値が２５未満であると判別した場合（ステップＳ３；ＮＯ）、ステップＳ４に進む。

（ステップＳ４）制御部３０は、タイマー３０１の計時値が１０ｍｓｅｃを経過しているか否かを判別する。制御部３０は、タイマー３０１の計時値が１０ｍｓｅｃを経過していると判別した場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、ステップＳ５に進み、タイマー３０１の計時値が１０ｍｓｅｃを経過していないと判別した場合（ステップＳ４；ＮＯ）、ステップＳ４を繰り返す。このように、制御部３０は、所定の時間である１０ｍｓｅｃの間、後述するステップＳ６及びＳ７の判別を遅延させている。これにより、アクセルペダル４０が踏み込まれたことによってモータ１０に発生する電圧による誤検出を防いでいる。

（ステップＳ５）制御部３０は、タイマー３０１の計時を０にリセットする。次に、制御部３０は、カウンタ３０２のカウント値に１を加算する。
（ステップＳ６）制御部３０は、第１監視結果と第２監視結果とを取得する。次に、制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉであるか否かを判別する。制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉであると判別した場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、モータ１０に電力が発生している状態であるためステップＳ３に戻る。制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉではないと判別した場合（ステップＳ６；ＮＯ）、ステップＳ７に進む。

（ステップＳ７）制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＬｏであるか否かを判別する。制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＬｏであると判別した場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、モータ１０及びモータ出力回路２０の状態が正常状態であるためステップＳ８に進む。制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＬｏではないと判別した場合（ステップＳ７；ＮＯ）、モータ１０及びモータ出力回路２０の状態が異常状態であるためステップＳ１４に進む。

（ステップＳ８）制御部３０は、タイマー３０１の計時値を０にリセットする。次に、制御部３０は、プリチャージ回路２２５の出力信号をＨｉになるように制御する。なお、ステップＳ８において、ステップＳ２〜Ｓ７でカウンタ３０２によってカウントされたカウント値は保たれている。

（ステップＳ９）制御部３０は、タイマー３０１の計時を開始する。次に、制御部３０は、カウンタ３０２のカウント値が２５以上であるか否かを判別する。制御部３０は、カウンタ３０２のカウント値が２５以上であると判別した場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進む、カウンタ３０２のカウント値が２５未満であると判別した場合（ステップＳ９；ＮＯ）、ステップＳ１０に進む。

（ステップＳ１０）制御部３０は、タイマー３０１の計時値が１０ｍｓｅｃを経過しているか否かを判別する。制御部３０は、タイマー３０１の計時値が１０ｍｓｅｃを経過していると判別した場合（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、ステップＳ１１に進み、タイマー３０１の計時値が１０ｍｓｅｃを経過していないと判別した場合（ステップＳ１０；ＮＯ）、ステップＳ１０を繰り返す。この処理により、ステップＳ４と同様に、アクセルペダル４０が踏み込まれた場合に、アクセルペダル４０が踏み込まれたことによってモータ１０に発生する電圧による誤検出を防いでいる。

（ステップＳ１１）制御部３０は、タイマー３０１の計時を０にリセットする。次に、制御部３０は、カウンタ３０２のカウント値に１を加算する。
（ステップＳ１２）制御部３０は、第１監視結果と第２監視結果とを取得する。次に、制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉであるか否かを判別する。制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉであると判別した場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、モータ１０に電力が発生している状態であるためステップＳ９に戻る。制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉではないと判別した場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、ステップＳ１３に進む。

（ステップＳ１３）制御部３０は、第１監視結果がＨｉかつ第２監視結果がＨｉであるか否かを判別する。制御部３０は、第１監視結果がＨｉかつ第２監視結果がＨｉであると判別した場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、モータ１０及びモータ出力回路２０の状態が正常状態であるため処理を終了し、制御部３０は、リレー駆動回路２２１にリレー２０１をオン状態にさせる指令をする。制御部３０は、第１監視結果がＨｉかつ第２監視結果がＨｉではないと判別した場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、モータ１０及びモータ出力回路２０の状態が異常状態であるためステップＳ１４に進む。

（ステップＳ１４）制御部３０は、故障フラグをセットする。
以上で、制御部３０が行う故障検知の処理手順を終了する。

なお、制御部３０は、ステップＳ１４において、故障フラグをセットした場合、例えば制御部３０の上位のＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；エンジンコントロールユニット）に検知した結果を出力するようにしてもよい。そして、制御部３０は、ＥＣＵからの制御に応じて、モータ１０の駆動を停止させるように制御するようにしてもよい。

次に、故障検知の処理の具体例を説明する。
まず、故障検知中にアクセルペダル４０が踏み込まれなかった場合の例について説明する。まず、プリチャージ回路２２５の出力信号がＬｏのとき、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＬｏであるため、制御部３０は、カウント値１を保持したまま、処理をステップＳ８に進める。次に、プリチャージ回路２２５の出力信号がＨｉのとき、第１監視結果がＨｉかつ第２監視結果がＨｉであるため、制御部３０は、モータ１０の状態が正常であると判別する。なお、モータ１０の状態とは、モータ１０に発生する電流、または電圧の状態である。
なお、制御部３０は、予め定められている時間、ステップＳ１〜Ｓ１４を複数回、繰り返すようにしてもよい。ここで、予め定められている時間とは、イグニッションがオン状態になった後、故障検知を行ってもよい最大時間であり、例えば２５０ｍｓｅｃである。

次に、図３のようにプリチャージ回路２２５の出力信号がＬｏのとき、アクセルペダル４０が踏み込まれた場合の例について説明する。まず、プリチャージ回路２２５の出力信号がＬｏのとき、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉではないため、制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉでなくなるまで、ステップＳ３〜Ｓ６を繰り返す。例えば、カウント値１５のとき、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＬｏになったとする。制御部３０は、このカウント値１５を保持したまま、処理をステップＳ８に進める。次に、プリチャージ回路２２５の出力信号がＨｉのとき、第１監視結果がＨｉかつ第２監視結果がＨｉであるため、制御部３０は、モータ１０の状態が正常であると判別する。

次に、プリチャージ回路２２５の出力信号がＨｉのとき、アクセルペダル４０が踏み込まれ続けた場合の例について説明する。まず、プリチャージ回路２２５への出力信号Ｌｏのとき、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉである場合、制御部３０は、カウント値１を保持したまま、処理をステップＳ８に進める。次に、プリチャージ回路２２５の出力信号がＨｉのとき、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉでない場合、制御部３０は、第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉになるまで、ステップＳ９〜Ｓ１２を繰り返す。運転者によってアクセルペダル４０が踏み込まれたままのため、カウント値が２５に達する。このため、制御部３０は、モータ１０の状態を異常状態であると判別し、故障フラグをセットする。

以上のように、本実施形態のペダル反力発生装置１は、アクセルペダル４０に反力を付加するモータ１０を制御するペダル反力発生装置１であって、モータ１０と電源との間に接続される第１スイッチング素子２０５と、モータ１０と接地端子との間に接続される第２スイッチング素子２０９と、第１スイッチング素子２０５とモータ１０との接続点に発生する電圧を検出する第１監視回路２２７と、第２スイッチング素子２０９とモータ１０との接続点に発生する電圧を検出する第２監視回路２２９と、第１スイッチング素子２０５を介してモータ１０に流れる電流を検出する電流検出回路２２６と、第１スイッチング素子２０５及び第２スイッチング素子２０９を駆動するそれぞれの駆動回路（２２４、２２８）に故障検知信号を付与し、電流検出回路２２６とモータとの間に接続されたプリチャージ回路２２５と、電源投入時に、プリチャージ回路２２５の出力状態と第１監視回路２２７及び第２監視回路２２９が各々検出した信号から駆動回路（２２４、２２８）の故障を検出する制御部３０と、備え、制御部３０は、第１監視回路２２７が検出した信号がローレベルＬｏ、第２監視回路２２９が検出した信号がハイレベルＨｉの場合、モータ１０が外力によって回されていると判断し、所定の時間後に再度、故障を検出する。

この構成により、本実施形態のペダル反力発生装置１は、プリチャージ回路２２５から出力された電圧の状態と、モータ１０の正極と負極のそれぞれの電圧の状態に基づいて、故障検知を行う。そして、モータ１０の負極の電圧のみがハイレベルＨｉの場合、アクセルペダル４０が踏み込まれたことによってモータ１０に電力が発生していると判別する。そして、制御部３０は、モータ１０の負極の電圧のみがハイレベルＨｉの場合、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）待機した後、再度モータ１０の両側の端子電圧に基づいて、駆動回路２２４及び２２８、モータ１０等が正常であるか異常であるかの判別を繰り返す。
これにより、イグニッションがオン状態になりモータ出力回路２０及び制御部３０に電力が供給されたとき、故障検知処理中にアクセルペダル４０が踏み込まれても、所定の時間内に駆動回路２２４及び２２８、モータ１０等の故障検知を正しく行うことができる。

なお、本実施形態では、図１において反力アクチュエータの構造としてモータ１０に取り付けられたギア８０、1段目のギア７０、２段目のギア８０からなる所謂２段減速ギア構造について説明したが、これに限らず、ギヤの数を増やして３段減速ギア構造としても構わない。ギアを多段化することで、それぞれのギヤの径を小さくすることができ、反力アクチュエータとして小さくすることが可能となる。また、本実施形態では、図４においてカウンタ３０２によってカウントされたカウント値を用いて、ステップＳ３〜Ｓ１３におけるタイムオーバーを検出する例を説明したが、これに限られない。例えば、制御部３０が備えるタイマー３０１が２つのタイマーを備え、第１のタイマーが１０ｍｓｅｃまでを計時し、第２のタイマーが所定の時間（例えば２５０ｍｓｅｃ）までを計時するようにしてもよい。この場合、図４におけるステップＳ３及びＳ９において、制御部３０は、所定の時間が経過したか否かを判別するようにしてもよい。なお、この場合、第２のタイマーは、例えばステップＳ２で計時が開始され、ステップＳ２〜Ｓ１３において継続して計時を行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、図４に示したように、制御部３０が、ステップＳ６で第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＨｉであるか否かを判別し、ステップＳ７で第１監視結果がＬｏかつ第２監視結果がＬｏであるか否かを判別する例を説明したが、ステップＳ６とＳ７を同時に行うようにしてもよい。同様に、制御部３０は、ステップＳ１２とＳ１３とを同時に行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、ペダル反力発生装置１の例として、車両におけるアクセルペダル４０、及び当該アクセルペダル４０に機械的に接続されているモータ１０の例を説明したが、これに限られない。アクセルペダル４０は、例えば、モータ１０によって駆動され、かつ利用者によって操作されるものであればよい。

なお、実施形態の図２のモータ出力回路２０及び制御部３０の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ） Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリ、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

１…ペダル反力発生装置、１０…モータ、２０…モータ出力回路、３０…制御部、４０…アクセルペダル、５０…アーム、６０…２段目のギア、７０…１段目のギア、８０…ギア、２０１…リレー、２０２…コイル、２０３、２０７…抵抗、２０４…コンデンサ、２０５…第１スイッチング素子、２０６、２０８、２１０…ダイオード、２０９…第２スイッチング素子、２２１…リレー駆動回路、２２２…過電流検出回路、２２３…昇圧回路、２２４…駆動回路、２２５…プリチャージ回路、２２６…電流検出回路、２２７…第１監視回路、２２８…駆動回路、２２９…第２監視回路、３０１…タイマー、３０２…カウンタ

Claims (7)

1. アクセルペダルに反力を付加するモータを制御するペダル反力発生装置であって、
   前記モータと電源との間に接続される第１スイッチング素子と、
   前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子と、
   前記第１スイッチング素子と前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第１監視回路と、
   前記第２スイッチング素子と前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第２監視回路と、
   前記第１スイッチング素子を介して前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、
   制御部の制御に応じて、前記第１スイッチング素子を介して前記モータに駆動電流を供給するように切り替えるリレーと、
   前記電流検出回路とモータとの間に接続され、前記制御部の制御に応じて前記第１スイッチング素子と前記モータとの接続点に電圧を出力するプリチャージ回路と、を備えるモータ出力回路と、
   前記リレーと前記プリチャージ回路と前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を駆動する駆動回路それぞれを制御し、前記プリチャージ回路の出力状態と前記第１監視回路及び前記第２監視回路が各々検出した信号から前記駆動回路の故障を検出する前記制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   電源投入をするためのイグニッションがオン状態になったときに、前記リレーをオフ状態になるように制御し、前記プリチャージ回路の出力電圧をローレベルに制御し、前記駆動回路それぞれに前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子それぞれをオン状態にする故障検出信号を入力し、前記駆動回路の故障を検知し、
   前記第１監視回路が検出した前記信号がローレベル、前記第２監視回路が検出した前記信号がハイレベルの場合、前記モータが外力によって回されていると判断し、前記故障検出信号がオン状態の期間において、前記故障の検出後、所定の時間後に、前記プリチャージ回路の出力をハイレベルに切り替えて再度、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視回路及び前記第２監視回路が各々検出した信号から前記駆動回路の故障を検出する
   ことを特徴とするペダル反力発生装置。
2. 前記制御部は、
   前記プリチャージ回路がローレベルを出力しているとき、前記第１監視回路及び前記第２監視回路がおのおの検出した結果が共にローレベルではない場合、または前記プリチャージ回路がハイレベルを出力しているとき、前記第１監視回路及び前記第２監視回路がおのおの検出した結果が共にハイレベルではない場合に前記駆動回路が故障していると判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載のペダル反力発生装置。
3. 前記制御部は、
   電源投入時に、前記プリチャージ回路がローレベルを出力するように制御し、当該プリチャージ回路がローレベルを出力しているとき前記駆動回路が故障していないと判別されたときに、前記プリチャージ回路がハイレベルを出力するように制御する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のペダル反力発生装置。
4. 前記第１監視回路が検出した結果がローレベルかつ前記第２監視回路が検出した結果がハイレベルの回数をカウントするカウンタを備え、
   前記制御部は、
   前記カウンタがカウントしたカウント値が所定の回数以上であるとき、前記駆動回路が故障していると判別する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のペダル反力発生装置。
5. 前記制御部は、
   前記第１監視回路が検出した結果がローレベルかつ前記第２監視回路が検出した結果がハイレベルの状態が、予め定められている時間以上継続しているとき、前記駆動回路が故障していると判別する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のペダル反力発生装置。
6. アクセルペダルに反力を付加するモータを制御するペダル反力発生装置の制御方法であって、
   制御部が、電源投入をするためのイグニッションがオン状態になったときに、前記モータと電源との間に接続される第１スイッチング素子を介して前記モータに駆動電流を供給するように切り替えるリレーをオフ状態になるように制御し、前記第１スイッチング素子を介して前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路とモータとの間に接続され、前記第１スイッチング素子と前記モータとの接続点に電圧を出力するプリチャージ回路の出力電圧をローレベルに制御し、前記リレーと前記プリチャージ回路と前記第１スイッチング素子及び前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子を駆動する駆動回路それぞれに前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子それぞれをオン状態にする故障検出信号を入力する手順と、
   第１監視回路が、前記モータと電源との間に接続される第１スイッチング素子と、前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第１監視手順と、
   第２監視回路が、前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子と、前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第２監視手順と、
   前記制御部が、プリチャージ回路の出力電圧がローレベルの期間に、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視手順及び前記第２監視手順によって各々検出された信号から前記駆動回路の故障を検出する手順と、
   前記制御部が、前記第１監視手順によって検出された前記信号がローレベル、前記第２監視手順によって検出された前記信号がハイレベルの場合、前記モータが外力によって回されていると判断し、前記故障検出信号がオン状態の期間において、前記故障の検出後、所定の時間後に、前記プリチャージ回路の出力をハイレベルに切り替えて再度、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視手順及び前記第２監視手順によって各々検出された信号から前記駆動回路の故障を検出する手順と、
   を含むことを特徴とするペダル反力発生装置の制御方法。
7. ペダル反力発生装置のコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   電源投入をするためのイグニッションがオン状態になったときに、アクセルペダルに反力を付加するモータと電源との間に接続される第１スイッチング素子を介して前記モータに駆動電流を供給するように切り替えるリレーをオフ状態になるように制御し、前記第１スイッチング素子を介して前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路とモータとの間に接続され、前記第１スイッチング素子と前記モータとの接続点に電圧を出力するプリチャージ回路の出力電圧をローレベルに制御し、前記リレーと前記プリチャージ回路と前記第１スイッチング素子及び前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子を駆動する駆動回路それぞれに前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子それぞれをオン状態にする故障検出信号を入力する手順と、
   前記第１スイッチング素子と、前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第１監視手順と、
   前記モータと接地端子との間に接続される第２スイッチング素子と、前記モータとの接続点に発生する電圧を検出する第２監視手順と、
   プリチャージ回路の出力電圧がローレベルの期間に、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視手順及び前記第２監視手順によって各々検出された信号から前記駆動回路の故障を検出する手順と、
   前記第１監視手順によって検出された前記信号がローレベル、前記第２監視手順によって検出された前記信号がハイレベルの場合、前記モータが外力によって回されていると判断し、前記故障検出信号がオン状態の期間において、前記故障の検出後、所定の時間後に、前記プリチャージ回路の出力をハイレベルに切り替えて再度、前記プリチャージ回路による出力状態と前記第１監視手順及び前記第２監視手順によって各々検出された信号か前記駆動回路の故障を検出する手順と、
   を実行させるプログラム。

Images