(57)【要約】      （修正有）【課題】アクセルペダルが踏み込まれた際に、運転者にアクセルペダルが不必要に重いと感じる違和感をあたえない反力制御装置を提供する。【解決手段】モータ４の一端と電源３６との間に接続される上段スイッチング素子３３と、前記モータ４の他端と接地電位との間に接続される下段スイッチング素子３４と、前記電源３６にカソード端子が接続されたダイオード３５と、前記ダイオード３５のカソード端子と前記電源３６との接続点と、前記ダイオード３５のアノード端子と前記モータ４の他端との接続点との間において、前記モータ４及び前記上段スイッチング素子３３に直列に接続される電流検出部と、前記電流検出部より検出された電流値とモータ４に発生させるトルク値を電流値に変換した目標電流との差分値が減少するように前記上段スイッチング素子３３と前記下段スイッチング素子３４の通電を制御する制御部２と、を有することを特徴とする反力制御装置。【選択図】図２
2015118542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者がアクセルペダルに対して与える踏力に対する反力を前記アクセルペダルに付加するモータを有するアクチュエータを制御する反力制御装置であって、
前記モータの一端と電源との間に接続される上段スイッチング素子と、
前記モータの他端と接地電位との間に接続される下段スイッチング素子と、
前記モータの他端にアノード端子が接続され、前記電源にカソード端子が接続されたダイオードと、
前記ダイオードのカソード端子と前記電源との接続点と、前記ダイオードのアノード端子と前記モータの他端との接続点との間の経路において、前記モータ及び前記上段スイッチング素子に直列に接続される電流検出部と、
前記電流検出部より検出された電流値と予め決められた規定値との差分値が減少するように前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子の通電を制御する制御部と、
を有することを特徴とする反力制御装置。
【請求項２】
前記電流検出部は、
前記モータと前記上段スイッチング素子との間に直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の反力制御装置。
【請求項３】
前記電流検出部は、
前記モータと前記下段スイッチング素子との間に直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の反力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車の運転において、規定された速度または安全な走行に適した速度を順守することを運転者に促す技術がある。例えば、車が急激に加速した場合、運転者のアクセルペダルの踏込み動作に逆らってアクセルペダルを押し戻すようにアクチュエータを制御することで、交通事故等の危険回避や燃費改善を行う反力制御装置がある。このアクチュエータは、一般的にモータを有し、このモータとアクセルペダルとがアームを介して連結されている。よって、このモータの回転トルクがアクセルペダルに対し、反力として付与されるようになっている。反力制御装置は、このモータに流れる電流を目標値とする駆動制御し、アクセルペダルに適切な反力（目標反力）を与えている。従来、このモータに流れる電流の検知は、例えば、シャント抵抗を用いてモータに流れる電流を測定する方法が用いられている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に示されたシャント抵抗は、モータに流れる電流を制御する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と基準電位（又は接地電位）との間に直列に接続されている。そのため、電界効果トランジスタがオン状態のときに、モータに電源からの駆動電流が流れ、その電流が電界効果トランジスタ、シャント抵抗を介して接地電位へ流れる。よって、シャント抵抗の両端の電位差を測定することで、シャント抵抗の抵抗値が既知であるため、モータに流れる駆動電流を検出することができる。
【０００４】
図６は、上述した従来のモータに流れる電流（以下、「モータ電流」という。）を測定する方法を反力制御装置に適用した例を示す図である。図６に示すように、モータ４００の上段に上段スイッチング素子３３０を、モータ４００の下段に下段スイッチング素子３４０を接続している。制御部２００は、上段スイッチング素子３３０と下段スイッチング素子３４０のＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、下段スイッチング素子３４０と接地電位との間にシャント抵抗５００が接続されている。還流ダイオード３５０は、アノードが下段スイッチング素子３４０とモータ４００との接続点に接続され、カソードが上段スイッチング素子３３０と電源３６０との接続点に接続されている。
制御部２００は、モータ４００の駆動時において、上段スイッチング素子３３０を常にオン状態にする。また、制御部２００は、シャント抵抗５００により検出された駆動電流が規定値になるように下段スイッチング素子３４０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する。これにより、制御部２００は、駆動電流を調整し、アクセルペダルに適切な反力を与える。
【０００５】
ただし、モータ４００がアームを介してアクセルペダルと繋がっているため、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ際に、モータ４００が踏み込みに対応して駆動される。よって、この駆動によりモータ４００が発電を行い、この発電により発電電流が発生する。図６の矢印１に示した通り、モータ４００の発電により発生した発電電流（以下、「発電電流」という。）は、上段スイッチング素子３３０がＯＮの場合、還流ダイオード３５０、上段スイッチング素子３３０、モータ４００を通る経路を流れるため、モータ電流が規定値を上回る場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２６１５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の反力制御装置では、シャント抵抗５００が下段スイッチング素子３４０と接地電位との間に接続されているため、発電電流は、シャント抵抗５００を経由する経路を流れない。よって、制御部２００は、還流ダイオード３５０を流れる電流値分がシャント抵抗５００に流れる電流値に含まれないため、実際にモータ４００に流れている電流よりも小さい値になる。このため、正確なモータ４００に流れる駆動電流が判らず、駆動電流を調整して適正値とすることができない。これにより、アクセルペダルに付与される反力が目標反力よりも大きくなり、運転者にアクセルペダルが不必要に重いと感じる違和感をあたえるおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、アクセルペダルが踏み込まれた際に、運転者にアクセルペダルが不必要に重いと感じる違和感をあたえない反力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、運転者がアクセルペダルに対して与える踏力に対する反力を前記アクセルペダルに付加するモータを有するアクチュエータを制御する反力制御装置であって、前記モータの一端と電源との間に接続される上段スイッチング素子と、前記モータの他端と接地電位との間に接続される下段スイッチング素子と、前記モータの他端にアノード端子が接続され、前記電源にカソード端子が接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソード端子と前記電源との接続点と、前記ダイオードのアノード端子と前記モータの他端との接続点との間の経路において、前記モータ及び前記上段スイッチング素子に直列に接続される電流検出部と、前記電流検出部より検出された電流値と予め決められた規定値との差分値が減少するように前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子の通電を制御する制御部と、を有することを特徴とする反力制御装置である。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上述した反力制御装置であって、前記電流検出部は、前記モータと前記上段スイッチング素子との間に直列に接続される。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上述した反力制御装置であって、前記電流検出部は、前記モータと前記下段スイッチング素子との間に直列に接続される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、シャント抵抗をモータに流れるすべての電流が通る経路に接続することにより、モータに流れるすべての電流を検出することができる。よって、モータ電流が規定値になるように制御することができ、アクセルペダルに付与する反力が目標反力よりも重くなることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態における反力制御装置１の構成例を示す図である。
【図２】第１実施形態におけるモータ駆動部３の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態における電動モータ４に対する駆動制御と制動制御とを行う際の各スイッチング素子の制御信号と、モータ電流Ｉｖと目標電流Ｉｐとの関係を示した図である。
【図４】第１実施形態における反力制御装置１の動作のフローチャートである。
【図５】第２実施形態における電動モータ４のモータ駆動部３Ａの回路図である。
【図６】従来の反力制御装置のモータ駆動部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態における反力制御装置１を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態における反力制御装置１の構成例である。
図１に示すように、反力制御装置１は、アクセルペダル１０に踏込反力を付与するアクチュエータ７を制御する制御装置である。
【００１５】
アクチュエータ７は、アクセルペダル１０に反力を付加するものであり、例えば、電動モータ４と、電動モータ４の出力軸に連結された図示しないアームとを備える、高減速比のアクチュエータである。アクチュエータ７は、高減速比の場合、アクセルペダル１０の踏込みに対して電動モータ４が数十から数百回転する。よって、電動モータ４は、ペダル踏込み時に発電電流が流れる。
また、図示しないアームは、アクセルペダル１０に連結されている。これにより、アクチュエータ７は、電動モータ４が図示しないアームに回転トルクを加えることにより、アクセルペダル１０に反力を付与する。
電動モータ４は、例えばＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータである。
ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６は、車体側に設置されており、反力制御装置１に接続されている。ＥＣＵ６は、目標反力を反力制御装置１に送信する。目標反力は、アクセルペダル１０に付与する予め設定された反力であり、例えば、電動モータ４が発生させるトルク値である。
【００１６】
反力制御装置１は、制御部２、モータ駆動部３、シャント抵抗５を備えている。
シャント抵抗５は、電動モータ４に流れる電流（「以下、モータ電流」という。）Ｉｖを検出する電流検出部であり、電源３６から電動モータ４に印加される電源電流、転流電流、電動モータ４が発電することで発生する発電電流が通る経路に接続される。電源３６は、例えばバッテリなどの直流電源である。なお、シャント抵抗以外にも、ホール素子や電流検出コイルなどを用い、電磁的な原理に基づいて電動モータ４に流れる電流を検出してもよい。なお、シャント抵抗５の接続する位置の詳細は、後述する。
【００１７】
制御部２は、ＥＣＵ６から目標反力、つまり電動モータ４に発生させるべきトルク値を取得する。制御部２は、ＥＣＵ６から取得した電動モータ４に発生させるべきトルク値を電流値Ｉｐ（以下、「目標電流」という。）に変換する。目標電流Ｉｐは、目標反力を付与するために必要な電動モータ４に印加する電流値の規定値である。
制御部２は、シャント抵抗５の両端の電位差を測定し、その電位差を電流値に変換することでモータ電流Ｉｖを取得する。
制御部２は、モータ電流Ｉｖを目標電流Ｉｐに近づけるために、モータ電流Ｉｖと目標電流Ｉｐとの差に応じたＤＵＴＹ比を算出し、モータ駆動部３に出力する。
【００１８】
モータ駆動部３は、電源３６から供給される電源電流を電動モータ４に印加する。モータ駆動部３は、上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４を備えている。モータ駆動部３は、上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４のオン状態とオフ状態とを切り替えて直流電流を電動モータ４に印加する。
上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）、あるいはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４は、制御部２から入力される駆動信号に基づいて、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。
【００１９】
制御部２は、差分検出部２１、ＰＩ演算部２２、デューティ算出部２３、モータ制御部２４を備えている。
差分検出部２１は、目標反力をＥＣＵ６から取得し、目標電流Ｉｐに変換する。例えば、差分検出部２１は、制御部２内にある不図示の記憶部に予め記憶してある目標電流テーブルを参照し、目標反力に対応する目標電流Ｉｐを取得する。目標電流テーブルは、目標反力と、目標反力毎の目標電流Ｉｐを対応させたテーブルである。
差分検出部２１は、モータ電流Ｉｖが電動モータ４に流れることで発生するシャント抵抗５の両端の電位差を測定することで、モータ電流Ｉｖを検出する。差分検出部２１は、モータ電流Ｉｖと変換した目標電流Ｉｐとを比較し、その差分をとって差分値Ｉａ（目標電流Ｉｐ−モータ電流Ｉｖ）を生成する。
【００２０】
ＰＩ演算部２２は、目標電流Ｉｐ−モータ電流Ｉｖの差分値である差分値Ｉａに対して、ＰＩ演算と呼ばれる、比例Ｐ及び積分Ｉの演算処理を加える。ＰＩ演算部２２は、例えば、次式（１）で示すＰＩ演算により、ＰＩ演算結果としての操作量Ｉａｖの演算処理を行う。
Ｉａｖ（ｔ）＝Ｋｐ×Ｉａ（ｔ）＋ＫｉΣＩａ    ・・・（１）
ここで、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインであり、予め設定されている。Ｉａｖ（ｔ）は今回のＰＩ演算によって算出した操作量Ｉａｖである。Ｉａ（ｔ）は、差分検出部２１で行われた今回の差分値Ｉａである。また、ＫｉΣＩａは、差分値Ｉａの累積結果に、積分ゲインＫｉを乗じた値であり、（２）式により求められる。
ＫｉΣＩａ＝Ｋｉ×（Ｉａ（ｔ）＋Ｉａ（ｔ−１）＋…＋Ｉａ（ｔ―ｎ））・・・（２）
ここで、Ｉａ（ｔ−１）、Ｉａ（ｔ−ｎ）それぞれ、１回前、ｎ回前のＰＩ演算処理における差分値Ｉａを示す。
【００２１】
デューティ算出部２３は、ＰＩ演算部２２で算出した操作量Ｉａｖに基づいて、上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４をオン状態もしくはオフ状態にするパルス幅（ＤＵＴＹ比）を算出する。例えば、デューティ算出部２３は、操作量Ｉａｖに制御部２内にある不図示の記憶部に予め記憶してあるデューティ比設定係数を乗算することで、操作量Ｉａｖに対応する上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４との各々のオン／オフ状態にするＤＵＴＹ比を算出する。なお、ＤＵＴＹ比は、予め記憶されたテーブルを参照することにより算出されてもよい。
ＤＵＴＹ比は、−１００％から＋１００％までの範囲に設定されている。操作量Ｉａｖが正の場合、デューティ算出部２３は、ＤＵＴＹ比が０％以上１００％以下の値を取得する。また、モータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐ以上であり、その差が大きい（差分値Ｉａが大きい）ほど、ＤＵＴＹ比は、＋１００％に近い値をとり、電動モータ４が発生する駆動力は増大する。
【００２２】
一方、操作量Ｉａｖが負の場合、デューティ算出部２３は、ＤＵＴＹ比が-１００％以上０％未満の値を取得する。また、モータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐ未満であり、その差が大きい（差分値Ｉａが小さい）ほど、ＤＵＴＹ比は、―１００％に近い値をとり、電動モータ４が発生する制動力は増大する。
また、ＤＵＴＹ比は、符号がプラスの場合、下段スイッチング素子３４をオン状態もしくはオフ状態にするＤＵＴＹ比である。一方、ＤＵＴＹ比は、符号がマイナスの場合、上段スイッチング素子３３をオン状態もしくはオフ状態にするＤＵＴＹ比である。
【００２３】
デューティ算出部２３は、算出したＤＵＴＹ比に基づいて、電動モータ４に駆動制御と制動制御とのいずれかの制御を行うか判定する。デューティ算出部２３は、判定した結果に基づいてＤＵＴＹ比の絶対値をモータ制御部２４に送信する。駆動制御は、上段スイッチング素子３３を常にオン状態とするとともに、算出したデューティ比に応じて下段スイッチング素子３４のオン状態の時間を制御することで通電を制御する制御である。一方、制動制御は、算出したデューティ比に応じて上段スイッチング素子３３のオン状態の時間を制御することで通電を制御するとともに下段スイッチング素子３４を常にオフ状態とする制御である。なお、電動モータ４の駆動制御と制動制御の詳細については、後述する。
モータ制御部２４は、ＤＵＴＹ比に基づいて、上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４の各々の駆動信号を生成し、上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４にその駆動信号を送信する。
【００２４】
次に、シャント抵抗５の接続位置と、モータ電流の経路について図を用いて説明する。
図２は、本実施形態におけるモータ駆動部３の構成を示す図である。図２に示すように、シャント抵抗５は、電動モータ４と上段スイッチング素子３３との間に介挿され、電動モータ４と上段スイッチング素子３３とに直列に接続されている。具体的には、シャント抵抗５は、一端が上段スイッチング素子３３のソース端子に接続され、他端が電動モータ４の一端に接続されている。
上段スイッチング素子３３は、ソース端子がシャント抵抗５に接続され、ドレイン端子が電源３６に接続され、ゲート端子が制御部２に接続されている。電源３６は、例えばバッテリなどの直流電圧源である。下段スイッチング素子３４は、ソース端子が接地電位に接続され、ドレイン端子が電動モータ４の他端に接続され、ゲート端子が制御部２に接続されている。また、還流ダイオード３５は、アノード端子が電動モータ４の他端と下段スイッチング素子３４のドレイン端子との間に接続され、カソード端子が電源３６に接続されている。
【００２５】
図３は、電動モータ４に流れるモータ電流Ｉｖと目標電流Ｉｐとの関係と、上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４の各々の制御信号とを示した図である。図３に示す通り、期間Ｔ１と期間Ｔ３において、制御部２は、電動モータ４に対して駆動制御を行う。
運転者がアクセルペダル１０を踏み込まない場合には、電動モータ４に発電電流が発生しない。上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４とがオン状態の時、電源３６、上段スイッチング素子３３、シャント抵抗５、電動モータ４、下段スイッチング素子３４、接地電位を通る第１の経路が形成される。よって、モータ電流Ｉｖは、第１の経路を通る電源電流となり、シャント抵抗５において検出される。
【００２６】
一方、上段スイッチング素子３３がＯＮ状態であり、下段スイッチング素子３４がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられた場合、上段スイッチング素子３３、シャント抵抗５、電動モータ４、還流ダイオード３５を通る第２の経路が形成される。よって、モータ電流Ｉｖは、第２の経路を通る転流電流となり、シャント抵抗５において検出される。電動モータ４に流れる転流電流は、シャント抵抗５や還流ダイオード３５、電動モータ４で消費されるため、電動モータ４に流れる電流Ｉｖ（転流電流）は減少する。このように、制御部２は、シャント抵抗５において検出されるモータ電流Ｉｖを目標電流Ｉｐに近づけるように、下段スイッチング素子のＯＮ状態の時間を制御する。
【００２７】
運転者がアクセルペダル１０を踏み込んだ場合、電動モータ４に発電電流が発生する。例えば、上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４とがオン状態の時、駆動電流は第１の経路を流れ、電動モータ４を駆動させる。また、発電電流も、駆動電流と同様に第１の経路を流れる。よって、モータ電流Ｉｖは、電源電流と発電電流との合計値となり、シャント抵抗５において検出される。
【００２８】
一方、上段スイッチング素子３３がＯＮ状態であり、下段スイッチング素子３４がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられた場合、転流電流は、第２の経路を流れ、電動モータ４を駆動させる。また、発電電流も、転流電流と同様に第２の経路を流れる。よって、モータ電流Ｉｖは、転流電流と発電電流との合計値となり、シャント抵抗５において検出される。制御部２は、シャント抵抗５において検出されるモータ電流Ｉｖを目標電流Ｉｐに近づけるように、下段スイッチング素子のＯＮ状態の時間を制御する。このように、電動モータ４の駆動時において、電動モータ４に流れるすべての電流がシャント抵抗５で検出される。このため、制御部２は、正確なモータ電流Ｉｐを用いて駆動制御を行い、モータ電流Ｉｖを目標電流Ｉｐに近づけることができるため、アクセルペダルに適切な反力を与えることができる。
【００２９】
上述したように、運転者がアクセルペダル１０を踏み込んだ場合、モータ電流Ｉｖは電源電流と発電電流との合計値、又は転流電流と発電電流との合計値となり、運転者がアクセルペダル１０を踏み込まない場合に比べて、高くなる。その際、制御部２はモータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐを越えないように、ＤＵＴＹ比を低く設定し、下段スイッチング素子３４のＯＮ状態の時間を短くすることでモータ電流Ｉｖの値を下げようとする。しかしながら、運転者がアクセルペダル１０を急激に踏み込んだ場合など、電動モータ４が発電する発電電流が急激に高くなると、下段スイッチング素子３４のＯＮ状態を制御する駆動制御では、制御部２は、モータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐを越えないように制御することができず、モータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐ以上になってしまう場合がある。よって、モータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐ以上になった場合、制御部２は、制動制御を行う。
【００３０】
図３に示す通り、期間Ｔ２において、運転者がアクセルペダル１０を急激に踏み込んだ場合、電動モータ４に大きい発電電流が発生する。その際、モータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐ以上になった場合、制御部２は制動制御を行い、上段スイッチング素子３３をＰＷＭ制御するとともに、下段スイッチング素子３４をオフ状態とする。
例えば、上段スイッチング素子３３がＯＮ状態であり、下段スイッチング素子３４がオフ状態の時、転流電流は、第２の経路を流れ、電動モータ４を駆動させる。また、発電電流も、転流電流と同様に第２の経路を流れる。よって、モータ電流Ｉｖは、転流電流と発電電流との合計値となり、シャント抵抗５において検出される。この転流電流と発電電流は、シャント抵抗５や還流ダイオード３５、電動モータ４で消費されるため、モータ電流Ｉｖは減少する。
【００３１】
上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４とがオフ状態の時、閉回路は形成されない。したがって、運転者がアクセルペダル１０を踏み込んだとしても、発電電流を含むモータ電流Ｉｖは流れないため、電動モータ４はペダルへの制動力を発生しない。このように、制御部２は、シャント抵抗５において検出されるモータ電流Ｉｖを目標電流Ｉｐに近づけるように、上段スイッチング素子のＯＮ状態の時間を制御する。
【００３２】
次に本実施形態の反力制御装置１の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１０１において、差分検出部２１は、ＥＣＵ６から目標電流Ｉｐを取得し、シャント抵抗５の両端の電位差から電動モータ４に流れるモータ電流Ｉｖを一定時間毎に取得する。取得後、差分検出部２１は、目標電流Ｉｐからモータ電流Ｉｖを減算し、その差分値である差分値Ｉａを算出する。
ステップＳ１０２において、ＰＩ演算部２２は、目標電流Ｉｐ−モータ電流Ｉｖの差分値である差分値Ｉａに対して上述したＰＩ演算を行い、操作量Ｉａｖを算出する。なお、差分値Ｉａが正の値である場合、操作量Ｉａｖも同様に正の値である。一方、差分値Ｉａが負の値である場合、操作量Ｉａｖも同様に負の値である。
ステップＳ１０３において、デューティ算出部２３は、制御部２内にある不図示の記憶部に予め記憶してあるデューティ比設定テーブルを参照し、ＰＩ演算部２２で算出された操作量Ｉａｖに対応するＤＵＴＹ比を取得する。なお、操作量Ｉａが正の場合、ＤＵＴＹ比は０％以上１００％以下の値である。一方、操作量Ｉａが負の場合、デューティ算出部２３は、ＤＵＴＹ比が-１００％以上０％未満の値である。
【００３３】
ステップＳ１０４において、デューティ算出部２３は、算出したＤＵＴＹ比が０％以上か否かを判定する。ＤＵＴＹ比が０％以上である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、デューティ算出部２３は、電動モータ４に対して駆動制御を行うと判定する。一方、ＤＵＴＹ比が０％未満である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、デューティ算出部２３は、電動モータ４に対して制動制御を行うと判定する。よって、デューティ算出部２３は、算出したＤＵＴＹ比をモータ制御部２４に送信する。
【００３４】
ステップＳ１０５において、モータ制御部２４は、デューティ算出部２３から取得したＤＵＴＹ比に基づいて、下段スイッチング素子３４の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を下段スイッチング素子３４のゲート端子に出力する。また、モータ制御部２４は、上段スイッチング素子を常にオン状態とする駆動信号を生成し、その駆動信号を上段スイッチング素子３３のゲート端子に出力する。この際、運転手がアクセルペダル１０を踏み込まない場合、電動モータ４に流れる電流は、電源電流と転流電流である。また、運転手がアクセルペダル１０を踏み込む場合、電動モータ４に流れる電流は、電源電流と転流電流と発電電流である。電源電流は、第１の経路を流れるため、シャント抵抗５で検出される。転流電流と発電電流は、第２の経路を流れるため、シャント抵抗５で検出される。
【００３５】
ステップＳ１０６において、モータ制御部２４は、デューティ算出部２３から取得したＤＵＴＹ比に基づいて、上段スイッチング素子３３の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を上段スイッチング素子３３に出力する。また、モータ制御部２４は、下段スイッチング素子３４を常にオフ状態とするために、その駆動信号を下段スイッチング素子３４に出力しない。この際、電動モータ４に流れる電流は、転流電流と発電電流である。転流電流と発電電流は、第２の経路を流れるため、シャント抵抗５で検出される。
【００３６】
上述したように、本実施形態によれば、上段スイッチング素子３３、下段スイッチング素子３４が電動モータ４の上段、下段に接続され、また、還流ダイオード３５が上段スイッチング素子３３のドレイン端子と下段スイッチング素子３４のドレイン端子とにそれぞれ接続されている反力制御装置１の駆動回路において、シャント抵抗５の一端を上段スイッチング素子３３のソース端子に接続し、他端を電動モータ４のプラス端子に接続した。これにより、制御部２は、電動モータ４に流れる電源電流、転流電流、発電電流のすべての電流をシャント抵抗５で検出することができる。よって、制御部２は、常にシャント抵抗５で検出したモータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐになるように上段スイッチング素子３３、下段スイッチング素子３４の通電を制御することができ、アクセルペダルに付与する反力が目標反力よりも重くなることを防ぐことができる。
【００３７】
（第２実施形態）
以下、図面を参照して、第２実施形態の反力制御装置１Ａについて説明する。図５は、第２実施形態におけるモータ駆動部３Ａの構成を示す図である。第２実施形態は、第１実施形態における図２のモータ駆動部３を図５に示すモータ駆動部３Ａに置き換えたものである。なお、図５において、図２と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第１実施形態と異なる点を説明する。
【００３８】
図５に示すように、シャント抵抗５は、電動モータ４と下段スイッチング素子３４との間に介挿され、電動モータ４と下段スイッチング素子３４とに直列に接続されている。具体的には、シャント抵抗５は、一端が電動モータ４の他端に接続され、他端が下段スイッチング素子のドレイン端子に接続されている。
上段スイッチング素子３３は、ソース端子が電動モータ４の一端に接続され、ドレイン端子が電源３６に接続され、ゲート端子が制御部２に接続されている。下段スイッチング素子３４は、ソース端子が接地電位に接続され、ドレイン端子がシャント抵抗５に接続され、ゲート端子が制御部２に接続されている。また、還流ダイオード３５は、上段スイッチング素子３３のドレイン端子と下段スイッチング素子３４のドレイン端子（シャント抵抗５の他端）にそれぞれ接続されている。
【００３９】
運転者がアクセルペダル１０を踏み込まない場合、電動モータ４に発電電流が発生しない。例えば、上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４とがオン状態の時、電源３６、上段スイッチング素子３３、電動モータ４、シャント抵抗５、下段スイッチング素子３４、接地電位を通る第１ａの経路が形成される。よって、モータ電流Ｉｖは、第１ａの経路を通る電源電流となり、シャント抵抗５において検出される。
【００４０】
一方、上段スイッチング素子３３がＯＮ状態であり、下段スイッチング素子３４がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられた場合、上段スイッチング素子３３、電動モータ４、シャント抵抗５、還流ダイオード３５を通る第２ａの経路が形成される。よって、モータ電流Ｉｖは、第２ａの経路を通る転流電流となり、シャント抵抗５において検出される。電動モータ４に流れる転流電流は、シャント抵抗５や還流ダイオード３５、電動モータ４で消費されるため、電動モータ４に流れる電流Ｉｖ（転流電流）は減少する。このように、制御部２は、シャント抵抗５において検出されるモータ電流Ｉｖを目標電流Ｉｐに近づけるように、下段スイッチング素子のＯＮ状態の時間を制御する。
【００４１】
運転者がアクセルペダル１０を踏み込んだ場合、電動モータ４に発電電流が発生する。例えば、上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４とがオン状態の時、駆動電流は第１ａの経路を流れ、電動モータ４を駆動させる。また、発電電流も、駆動電流と同様に第１ａの経路を流れる。よって、モータ電流Ｉｖは、電源電流と発電電流との合計値となり、シャント抵抗５において検出される。
一方、上段スイッチング素子３３がオン状態であり、下段スイッチング素子３４がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合、転流電流は、第２ａの経路を流れ、電動モータ４を駆動させる。また、発電電流も、転流電流と同様に第２ａの経路を流れる。よって、モータ電流Ｉｖは、転流電流と発電電流との合計値となり、シャント抵抗５において検出される。制御部２は、シャント抵抗５において検出されるモータ電流Ｉｖを目標電流Ｉｐに近づけるように、下段スイッチング素子のＯＮ状態の時間を制御する。このように、電動モータ４の駆動時において、電動モータ４に流れるすべての電流がシャント抵抗５で検出される。このため、制御部２は、正確なモータ電流Ｉｐを用いて駆動制御を行い、モータ電流Ｉｖを目標電流Ｉｐに近づけることができるため、アクセルペダルに適切な反力を与えることができる。
【００４２】
運転者がアクセルペダル１０を急激に踏み込んだ場合、電動モータ４に大きい発電電流が発生する。その際、モータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐ以上になった場合、制御部２は制動制御を行い、上段スイッチング素子３３をＰＷＭ制御するとともに、下段スイッチング素子３４をオフ状態とする。
例えば、上段スイッチング素子３３がＯＮ状態であり、下段スイッチング素子３４がオフ状態の時、転流電流は、第２ａの経路を流れ、電動モータ４を駆動させる。また、発電電流も、転流電流と同様に第２ａの経路を流れる。よって、モータ電流Ｉｖは、転流電流と発電電流との合計値となり、シャント抵抗５において検出される。この転流電流と発電電流は、シャント抵抗５や還流ダイオード３５、電動モータ４で消費されるため、モータ電流Ｉｖは減少する。
【００４３】
上段スイッチング素子３３と下段スイッチング素子３４とがオフ状態の時、閉回路は形成されない。したがって、運転者がアクセルペダル１０を踏み込んだとしても、発電電流を含むモータ電流Ｉｖは流れないため、電動モータ４はペダルへの制動力を発生しない。このように、制御部２は、シャント抵抗５において検出されるモータ電流Ｉｖを目標電流Ｉｐに近づけるように、上段スイッチング素子のＯＮ状態の時間を制御する。
【００４４】
反力制御装置１Ａの動作について、図４のフローチャートと同様となるため、説明は省略する。
上述したように、本実施形態によれば、上段スイッチング素子３３、下段スイッチング素子３４が電動モータ４の上段、下段に接続され、また、還流ダイオード３５が上段スイッチング素子３３のドレイン端子と下段スイッチング素子３４のドレイン端子とにそれぞれ接続されている反力制御装置１Ａの駆動回路において、シャント抵抗５の一端を電動モータ４のマイナス端子に接続し、他端を下段スイッチング素子３４のドレイン端子に接続した。これにより、制御部２は、電動モータ４に流れる電源電流、転流電流、発電電流のすべての電流をシャント抵抗５で検出することができる。よって、制御部２は、常にシャント抵抗５で検出したモータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐになるように上段スイッチング素子３３、下段スイッチング素子３４の通電を制御することができ、アクセルペダルに付与する反力が目標反力よりも重くなることを防ぐことができる。
【００４５】
以上、上述した実施形態において、シャント抵抗５は、還流ダイオード３５のカソード端子と電源３６との接続点と、還流ダイオード３５のアノード端子と電動モータ４の他端との接続点との間の経路において、電動モータ４及び上段スイッチング素子３３に直列に接続される。即ち、シャント抵抗５が第１の経路（第１ａの経路）と第２の経路（第２ａの経路）との重なる位置に直列に接続されることにより、電動モータ４に流れるすべての電流を検出することができる。よって、モータ電流Ｉｖが目標電流Ｉｐになるように制御することができ、アクセルペダル１０に付与する反力が目標反力よりも重くなることを防ぐことができる。
【００４６】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
本実施形態では、ＤＵＴＹ比が０％以上か否かによって、電動モータ４に対して駆動制御と制動制御とのいずれかの制御を行うのか判定したが、本実施形態は、これに限られるものではない。例えば、差分値Ｉａが０以上か否かによって、電動モータ４に対して駆動制御と制動制御とのいずれかの制御を行うのか判定してもよい。よって、差分値Ｉａが０以上の場合、制御部２は、電動モータ４に対して駆動制御を行い、差分値Ｉａが０未満の場合、制御部２は、電動モータ４に対して制動制御を行うようにする。
また、操作量Ｉａｖが０以上か否かによって、電動モータ４に対して駆動制御と制動制御とのいずれかの制御を行うのか判定してもよい。よって、操作量Ｉａｖが０以上の場合、制御部２は、電動モータ４に対して駆動制御を行い、操作量Ｉａｖが０未満の場合、制御部２は、電動モータ４に対して制動制御を行うようにする。
【００４７】
上述した実施形態における制御部２をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、こ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、実行することによって実現してもよい。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、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、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、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合の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んでもよい。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よく、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よく、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１、１Ａ  反力制御装置
２、２００  制御部
３、３Ａ  モータ駆動部
４、４００  電動モータ
５、５００  シャント抵抗
６  ＥＣＵ
７  アクチュエータ
１０  アクセルペダル
２１  差分検出部
２２  ＰＩ演算部
２３  デューティ算出部
２４  モータ制御部
３３、３３０  上段スイッチング素子
３４、３４０  下段スイッチング素子
３５、３５０  還流ダイオード
３６、３６０  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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