CN106014063A - 开闭体控制设备和开闭体控制方法 - Google Patents

开闭体控制设备和开闭体控制方法 Download PDF

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洼田孝
洼田一孝
藤本启吾
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Abstract

开闭体控制设备和开闭体控制方法。开闭体控制设备利用电动机控制开闭体的打开或关闭。开闭体控制设备包括：桥接电路，其包括连接至电动机的开关元件；以及控制单元，其对开关元件的接通或关断状态进行控制。在执行用于全闭或全开所述开闭体的控制的情况下，所述控制单元控制所述开关元件的接通或关断状态，使得所述桥接电路进入再生状态。在人执行所述开闭体的操作的情况下，所述控制单元控制所述开关元件的接通或关断状态，使得所述桥接电路不进入所述再生状态。

Description

开闭体控制设备和开闭体控制方法
相关申请的交叉引用
本申请基于2015年3月26日提交的日本专利申请No.2015-064896并要求其优先权，以引证方式将其全部内容合并于此。
技术领域
本发明的一个或更多个实施方式涉及用于能够电动开闭的开闭体的控制设备和控制方法。
背景技术
目前已知提供桥接电路对电动开闭体执行驱动和再生制动控制的技术。例如，JP-A-2008-005656公开了一种车辆自动开闭设备，其增大了电动机的再生制动力，以增加与开闭体的目标速度的可跟随性(followability)。在车辆自动开闭设备中，驱动及打开或关闭滑动门的电动机连接至H桥接电路，利用H桥接电路执行对电动机的驱动控制和再生制动控制，对H桥接电路的开关元件执行脉宽调制(PWM)控制，以执行滑动门的速度控制从而匹配目标速度。当滑动门的开闭速度比目标速度快时，执行电动机的再生制动，将PWM信号的载频设置为低于驱动电动机时的载频，增大占空比等等，提高了电动机的再生制动力(对于等效技术，参见JP-A-2008-184740和JP-A-H10-246061)。
JP-A-2013-174077公开了一种在可以执行人工操作的工作状态下防止开闭体快速移动的开闭体控制设备。该开闭体控制设备包括门开闭控制设备、滑动门和门开闭电动机，该门开闭电动机驱动滑动门，在驱动滑动门时向门开闭电动机供电，并在停止滑动门时切断供向门开闭电动机的电力。随后，门开闭体控制设备包括对门开闭电动机进行控制的电动机控制电路，以及制动控制电路，当电动机控制电路切断到门开闭电动机的电力时，制动控制电路使用由于滑动门的操作而产生的再生电力对门开闭电动机施加制动。
JP-A-2011-236697公开了一种提供舒适操作感的电力辅助门。该电力辅助门是如下的电力辅助门，其检测门的移动，利用电动机的电力在移动方向上辅助门的移动，并基于在电动机中流动的电流和门移动速度的改变而调节对电动机的电力馈送量。当速度改变处于速度改变阈值的范围内时，电力辅助门执行静态控制以维持到电动机的电力馈送量，并相对于电流值设置按升序上升的第一电流值阈值和第二电流值阈值，当该电流值小于第一电流值阈值时执行加速控制，并且当该电流值大于第二电流值阈值时执行减速控制。
JP-A-2012-107387公开了一种提供舒适操作感的电力辅助门。该电力辅助门是如下的电力辅助门，其利用电动机的电力辅助门的移动，并且具有设置在门把手附近用于检测门的移动操作的检测装置，以及控制单元，如果在门停止于全闭状态或者全开状态的状态下由检测装置检测到门的移动操作，则该控制单元执行用于向电动机施加给定电压的初始移动控制，并且执行基于电动机中流动的电流来调节到电动机的电力馈送量的正常控制。
JP-A-2004-027824公开了一种车内门操作系统，其自动打开或关闭门，并且例如在由于下雪等导致门的重量增加的情况下防止意外操作。在后门从被驱动机构自动操作的状态切换到可以进行人工操作的驱动释放状态后该后门落下的情况下，该操作系统间歇性地操作驱动机构来执行制动操作。
发明内容
本发明的一个或更多个实施方式提供了一种开闭体控制设备，其根据人是否执行了电动开闭体的操作而优化开闭体的驱动控制和再生制动控制，并提高了用户友好性。
为了解决上述问题，根据本发明的一个或更多个实施方式，利用电动机对开闭体的打开或关闭进行控制的开闭体控制设备包括：桥接电路，其包括连接至电动机的开关元件；以及控制单元，其对开关元件的接通或关断状态进行控制。在执行用于全闭或全开所述开闭体的控制的情况下，所述控制单元控制所述开关元件的接通或关断状态，使得所述桥接电路进入再生状态，并且在人执行所述开闭体的操作的情况下，所述控制单元控制所述开关元件的接通或关断状态，使得所述桥接电路不进入所述再生状态。
利用上述配置，在执行用于全闭或全开开闭体的控制的情况下控制开关元件进入再生状态，并且在人执行开闭体的操作的情况下控制开关元件不进入再生状态，由此能够提供一种开闭体控制设备，其根据人是否执行了对电动开闭体的操作而优化开闭体的驱动控制和再生制动控制，并提高用户友好性。
此外，在本发明的一个或更多个实施方式中，在上述开闭体控制设备中，所述控制单元执行用于全闭或全开所述开闭体的控制的情况可以是所述控制单元控制用于全闭或全开所述开闭体的速度的情况。
利用上述配置，在控制用于全闭或全开开闭体的速度的情况下，控制开关元件进入再生状态，由此能够在人执行开闭体的操作的情况下进一步优化开闭体的驱动控制和再生制动控制，并提高用户友好性。
为了解决上述问题，根据本发明的一个或更多个实施方式，利用电动机控制开闭体的打开或关闭的开闭体控制方法包括：在执行用于全闭或全开所述开闭体的控制的情况下，执行驱动控制和再生制动控制，以及在人执行所述开闭体的操作的情况下，禁止所述再生制动控制。
利用上述配置，在执行用于全闭或全开开闭体的控制的情况下，执行驱动控制和再生制动控制，而在人执行开闭体的操作的情况下，不执行再生制动控制，由此能够提供一种开闭体控制方法，其根据人是否执行了电动开闭体的操作而优化开闭体的驱动控制和再生制动控制，并提高了用户友好性。
如上所述，根据本发明的一个或更多个实施方式，可以提供一种开闭体控制设备和开闭体控制方法，其根据人是否执行了电动开闭体的操作而优化开闭体的驱动控制和再生制动控制，并提高用户友好性。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的开闭体控制设备的电路图；
图2是示出根据本发明的该实施方式的开闭体控制设备中的控制方法的流程图；
图3A是根据本发明的该实施方式的开闭体控制设备中用于第一驱动模式的驱动控制的示例性电路图；
图3B是根据本发明的该实施方式的开闭体控制设备中用于第一驱动模式的再生制动控制的示例性电路图；
图3C是根据本发明的该实施方式的开闭体控制设备中用于第二驱动模式的驱动控制的示例性电路图；
图3D是根据本发明的该实施方式的开闭体控制设备中用于除了第二驱动模式的驱动控制以外的控制的示例性电路图；
图4A是根据本发明的该实施方式的开闭体控制设备中的第一驱动模式的控制图；
图4B是根据本发明的该实施方式的开闭体控制设备中的第二驱动模式的控制图；
图5A是示出根据本发明的该实施方式的开闭体控制设备中第一驱动模式下的目标速度与实际速度之间的关系的示例图，图5B是示出根据本发明的该实施方式的开闭体控制设备中第二驱动模式下的目标电流与实际电流之间的关系的示例图。
具体实施方式
在本发明的实施方式中，为了提供对本发明的充分理解而描述了许多具体细节。然而，对本领域技术人员而言明显的是，在没有这些具体细节的情况下也可以实现本发明。在其他情况下，并未详细描述公知的特征以避免使本发明晦涩难懂。
下面，将参照附图描述本发明的实施方式。
将参照图1描述该实施方式中的开闭体控制设备10。该开闭体控制设备10包括连接至电动机M的桥接电路12，以及连接至桥接电路12并对该桥接电路12进行控制的控制单元11。
桥接电路12包括分别为场效应晶体管(FET)的四个开关元件SW1至SW4。桥接电路12包括一端连接至电动机M的一个端子T1而另一端连接至电源BAT的正极的正转用第一开关元件SW1，一端连接至电动机M的另一个端子T2而另一端连接至电源BAT的负极的正转用第二开关元件SW4，一端连接至电动机M的另一个端子T2而另一端连接至电源BAT的正极的逆转用第一开关元件SW2，以及一端连接至电动机M的一个端子T1而另一端连接至电源BAT的负极的逆转用第二开关元件SW3。亦即，桥接电路12具有四个开关元件SW1至SW4桥接至电动机M的构造。
电动机M是自动打开或关闭开闭体30的开闭体驱动机构20的电源，该开闭体30例如是车辆1侧部的滑动门或者后部的电动尾门。在电动机M中，为了在打开和关闭方向上都能驱动开闭体30，如下所述，旋转方向在正转与逆转之间切换，并且通过PWM控制来控制旋转速度。开闭体驱动机构20是指由电动机M驱动并且打开或关闭开闭体30所需的机械机构。
控制单元11按预定组合将四个开关元件SW1至SW4切换(接通或关断)为导通状态或切断状态，由此控制电动机M的旋转方向(正转和逆转)和旋转速度。例如，接通两个正转用开关元件SW1和SW4，关断两个逆转用开关元件SW2和SW3，由此电流可以通过开关元件SW1和SW4在电动机M的两个端子之间流动以使电动机M正转。相反，接通两个逆转用开关元件SW2和SW3，关断两个正转用开关元件SW1和SW4，由此与正转相反的电流可以在这两个端子之间流动以使电动机M逆转。
接通正转用第二开关元件SW4和逆转用第二开关元件SW3、或者正转用第一开关元件SW1和逆转用第一开关元件SW2，由此通过开关元件可以使电动机M的两个端子短路，以执行电动机M的再生制动。
对于开关元件SW1至SW4，通常使用半导体开关，例如场效应晶体管(FET)。对于作为控制装置的控制单元11，使用包括中央处理器(CPU)、驱动器IC、存储器等的微型计算机。存储器存储开关元件SW1至SW4的正转用控制方法和逆转用控制方法，以及控制电动机M的旋转速度(亦即，开闭体30的开闭速度)的控制方法，具体而言，下述控制方法。控制单元11根据这些控制方法向各个开关元件SW1至SW4发出控制信号，并按预定组合驱动开关元件SW1至SW4。
控制单元11使用桥接电路12执行对电动机M的驱动控制和再生制动控制。控制单元11执行对桥接电路12的开关元件SW1至SW4的脉宽调制(PWM)控制，以执行速度控制，使得开闭体30(例如滑动门或电动尾门)的驱动速度匹配目标速度。如图5A中所示，通常，将滑动门等控制为在全开位置和全闭位置附近变得较慢而在中间位置变得较快。控制单元11在执行PWM控制的同时适当执行驱动控制和再生制动控制，使得开闭体30跟随要控制的目标速度(虚线)，并执行控制使得实际速度(实线)尽可能接近目标速度(虚线)。
例如，在将开闭体30从全闭位置切换到全开位置的情况下，控制单元11通过在改变(增大)占空比的同时执行PWM控制而执行驱动控制，使得开闭体30首先以慢速度开始打开(正转)，并逐渐增大速度。控制单元11具有预先确定为在中间位置达到恒定速度的目标速度，并且以恒定占空比对电动机M执行驱动控制。然而，控制单元11在开闭体30的打开速度比目标速度快的情况下(此图中箭头所示的时区)执行对电动机M的再生制动控制，即使在该情况下也执行PWM控制，并且执行控制使得开闭体30的打开速度跟随目标速度。如果开闭体30接近全开位置，则通过在改变(减小)占空比的同时执行PWM控制来执行驱动控制，使得正转速度逐渐变慢。在开闭体30从全开位置切换到全闭位置的情况下，相反地执行同样的控制。
在本发明的实施方式中，在检测到用户对开闭体30的关闭操作或打开操作的情况下，如图5B所示，即使在开闭体30的打开速度比目标速度更快的情况下，也不对电动机M执行再生制动控制。结果，避免了在抵消用户的操作力的方向上作用的再生制动，并且控制电动机M的关闭动作或打开动作以辅助用户的关闭操作或打开操作。
将参照图2描述开闭体控制设备10的控制单元11的控制方法。注意，流程图中的S表示步骤。在S100中，控制单元11持续监视车辆1的用户利用在打开或关闭车辆1的开闭体30时使用的远程控制等执行或已经执行全开或全闭开闭体30的操作(ON操作)。在检测到已执行了ON操作的情况下，亦即，在执行了用于全闭或全开开闭体30的控制的情况下，在S102中，控制单元11将驱动模式设置为执行下述再生制动的第一驱动模式。
在检测到未执行ON操作的情况下，在S104中，控制单元11监视是否检测到用户对开闭体30的关闭操作或打开操作。例如，控制单元11监视在停止开闭体30的状态下用户是否执行关闭操作或打开操作使得执行关闭动作或打开动作。基于是否存在来自对电动机的旋转进行检测的传感器的输出值和输出值的旋转方向来执行监视。在检测到用户执行了对开闭体30的操作的情况下，在步骤S106中，控制单元11将驱动模式设置为不执行下述再生制动的第二驱动模式。在未检测到用户执行对开闭体30的操作的情况下，控制单元11不做任何特定事情。
下面将参照图3A至图3D和图4A至图4B描述控制单元11的更详细的控制方法。图3A、3B和4A是例示第一驱动模式的图，图3C、3D和4B是例示第二驱动模式的图。
在第一驱动模式中，如下控制各个开关元件。开关元件SW1和SW3经受PMW驱动控制。在该控制期间，当开关元件SW1为ON(接通)时，开关元件SW3为OFF(关断)。相反，当开关元件SW1为OFF时，开关元件SW3为ON。将开关元件SW2控制为总是处于OFF状态。将开关元件SW4控制为总是处于ON状态。
在图3A中，为了使电动机M正转，控制单元11使桥接电路12的开关元件SW1进入执行PWM控制的状态(PMW-1)并使开关元件SW4进入ON状态。此外，为了使电动机M逆转，控制单元11使开关元件SW2进入OFF状态，并且使开关元件SW3进入执行PMW控制的状态(PWM-3)。该图示出了在PMW控制中当开关元件SW1是ON(PMW-1＝ON)并且开关元件SW3是OFF(PMW-3＝OFF)时的情形。然后，由虚线表示的电流在桥接电路12中流动以使电动机M正转(箭头方向)，并且控制单元11根据针对开关元件SW1的占空比对电动机M的旋转速度(亦即开闭体30的打开速度)进行控制。
图3B示出了在执行参照图5A描述的再生制动的第一驱动模式下的再生状态。在再生状态下，控制单元11在执行PWM控制的同时根据电动机M的正转(箭头方向)而关断开关元件SW1(PWM-1＝OFF)并接通开关元件SW3(PWM-3＝ON)。此时，虚线所示的与正转相反的电流在桥接电路12中流动，并且控制单元11根据针对开关元件SW3的占空比执行再生制动控制以减小电动机M的旋转速度(亦即，开闭体30的打开速度)。
图4A是在占空比为大约0.5的情况下第一驱动模式中的开关元件SW1至SW4的控制图。如上所述，开关元件SW1和SW3经受PWM控制，交替地且重复地处于ON和OFF，开关元件SW2总是处于OFF，而开关元件SW4总是处于ON。占空比0.5是用于例示，执行控制使得在电动机M正转驱动的情况下增大开关元件SW1的占空比，并且使得在执行电动机M的再生制动的情况下增大开关元件SW3的占空比。当再生制动时，桥接电路12中的路径短路，阻抗较小，负电流容易地流动使得能够容易地施加制动，功耗较小，并且热量产生也较小。
在第二驱动模式中，如下控制各个开关元件。开关元件SW1经受PWM驱动控制。然后，将开关元件SW2控制为总是处于OFF状态。将开关元件SW3控制为总是处于OFF状态。将开关元件SW4控制为总是处于ON状态。
在图3C中，控制单元11使桥接电路12的让电动机M正转的开关元件SW1进入执行PWM控制的状态(PWM-1)，开关元件SW4进入ON状态，并且开关元件SW2和SW3进入OFF状态。该图示出了在PWM控制中当开关元件SW1为ON(PWM-1＝ON)时的情形。然后，由虚线表示的电流在桥接电路12中流动以使电动机M正转(箭头方向)，并且控制单元11根据针对开关元件SW1的占空比对电动机M的旋转速度(亦即开闭体30的打开速度)进行控制。
图3D示出了不执行参照图5B描述的再生制动的第二驱动模式的状态。此时，开关元件SW1是OFF状态。由于在开关元件SW1中存在寄生二极管，因此假设即使开关元件SW1处于OFF状态时电流也沿相反方向流动。随后，假设由双点画线表示的电流在桥接电路12中流动。然而，在该双点画线表示的路径中，施加电源BAT的电压，由于路径较长而使得阻抗较大，并且反方向的电流(亦即，负电流)几乎不能流动。为此，几乎难以施加电动机M的制动。在检测到用户执行开闭体30的操作的情况下，将驱动模式设置为不执行再生制动的第二驱动模式，由此能够避免作用于抵消用户的关闭操作或打开操作的力的方向的再生制动。可以通过检测开闭体30的工作脉冲而检测用户的开闭操作。
图4B是在占空比为0.5的情况下在第二驱动模式下的开关元件SW1至SW4的控制图。如上所述，开关元件SW1经受PWM控制并重复地处于ON和OFF，为了抑制再生制动，开关元件SW3总是处于OFF，正转用开关元件SW2总是处于OFF，而开关元件SW4总是处于ON。
如上所述，开闭体控制设备10包括具有连接至电动机M的开关元件SW1至SW4的桥接电路12以及对开关元件SW1至SW4的接通或关断状态进行控制的控制单元11，并且控制单元11控制开关元件SW1至SW4的接通或关断状态，使得在执行用于全闭或全开开闭体30的控制的情况下桥接电路12进入再生状态，并且控制开关元件SW1至SW4的接通或关断状态，使得在用户执行开闭体30的操作的情况下桥接电路12不进入再生状态。再生状态是指控制单元11执行再生制动的状态。
这样，在没有检测到用户执行开闭体30的操作的情况下，执行驱动控制和再生制动控制，由此以对目标速度的高可跟随性执行用于打开或关闭开闭体的控制，并且在检测到用户执行开闭体30的操作的情况下，不执行再生制动，由此避免了作用于抵消用户的关闭操作或打开操作的力的方向上的再生制动。结果，能够提供一种开闭体控制设备，其根据用户是否执行了对电动开闭体30的操作而优化对开闭体30的驱动控制和再生制动控制，辅助用户的关闭操作或打开操作以提高用户友好性，并实现对开闭体的目标速度的可跟随性，容易由人进行开闭操作。
上述内容可以视为利用电动机M对开闭体30的打开或关闭进行控制的开闭体控制方法。亦即，该方法是如下开闭体控制方法，其在执行用于全闭或全开开闭体30的控制的情况下执行驱动控制和再生制动控制，并且在人执行开闭体30的操作的情况下禁止再生制动控制。利用该配置，可以提供一种开闭体控制方法，该方法根据人是否执行了对电动开闭体30的操作而优化开闭体30的驱动控制和再生制动控制，并提高了用户友好性。
控制单元11对全闭或全开开闭体30执行控制的情形可以是控制单元11控制用于全闭或全开开闭体30的速度的情形。亦即，控制单元11可以控制开关元件SW1至SW4的接通或关断状态，使得在全闭或全开开闭体30的过程中通过PWM控制来控制速度的同时桥接电路12不进入再生状态。利用该配置，在执行PWM驱动控制的情况下，即使在人执行开闭体30的操作的情况下，也能够进一步优化开闭体30的驱动控制和再生制动控制，并提高用户友好性。
本发明不限于这些实施方式，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出任何配置。亦即，在本发明中，虽然在附图中主要例示并描述了具体实施方式，但在不脱离本发明的技术思想或范围的情况下，本领域技术人员可以在部件数量、应用例子以及其他详细配置方面对上述实施方式做出多种修改。
例如，在上述例子中，虽然作为例子描述了例如车辆的门或电动尾门之类的开闭体，但本发明可以用于例如建筑物中的百叶窗之类的开闭体。
虽然已经参照有限数量的实施方式描述了本发明，但得益于本公开的本领域技术人员将会理解，可以设计出不脱离此处公开的本发明的范围的其他实施方式。因而，本发明的范围应当仅由所附权利要求书限定。

Claims (3)

1.一种利用电动机对开闭体的打开或关闭进行控制的开闭体控制设备，所述开闭体控制设备包括：
桥接电路，其包括连接至所述电动机的开关元件；以及
控制单元，其对所述开关元件的接通或关断状态进行控制，
其中，在执行用于全闭或全开所述开闭体的控制的情况下，所述控制单元控制所述开关元件的接通或关断状态，使得所述桥接电路进入再生状态，并且
其中，在人执行所述开闭体的操作的情况下，所述控制单元控制所述开关元件的接通或关断状态，使得所述桥接电路不进入所述再生状态。
2.根据权利要求1所述的开闭体控制设备，
其中，所述控制单元执行用于全闭或全开所述开闭体的控制的情况包括所述控制单元控制全闭或全开所述开闭体的速度的情况。
3.一种利用电动机控制开闭体的打开或关闭的开闭体控制方法，所述开闭体控制方法包括：
在执行用于全闭或全开所述开闭体的控制的情况下，执行驱动控制和再生制动控制，以及
在人执行所述开闭体的操作的情况下，禁止所述再生制动控制。
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