JP2004176472A - 開閉体の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に設けられているウインドを開閉する初期から、異物の挟み込み検出が可能な開閉体の制御装置を提供する。
【解決手段】モータ１０が、レギュレータ５０を駆動して、ウインドの開閉を行う。モータの回転角がエンコーダ２０によってパルス信号に変換され、このパルス信号が制御部３０に出力される。制御部３０では、エンコーダからのパルス信号の周波数ｆｒと当該パルス信号から所定数前のパルス信号の周波数ｆ０とを比較することによって、ウインドによる異物の挟み込みの検出を行う。所定数前のパルス信号が、周波数が不安定なモータ１０の駆動初期の場合は、周波数が安定したときの周波数に基づいて演算された基準周波数を用いて比較を行う。このため、所定数前のパルスが安定した区間内に入ってから、パルス信号同士の比較を開始するより、早期に異物の挟み込みを検出することが可能になる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉体の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平７−１０２８５１号公報
モータで駆動する開閉体として、例えばパワーウインドの制御においては、モータのエンコーダから出力されるパルス信号を利用し、パルス信号の周波数と所定数前のパルス信号の周波数とを比較してモータの回転速度が低下したことを検出することによって、異物の挟み込みを検出する方法が利用されている。異物の挟み込みを検出することによって、例えば車両用ウインドの場合、モータの駆動を停止または駆動方向を反転させるなどして異物への加重を制限することが可能である。
【０００３】
ウインドを開閉させる場合、モータは通常ほぼ一定の回転速度でウインドガラスを駆動するが、駆動初期では、ウインドガラスの挙動が不安定のため回転速度が大きく変化する。
図３は、車両におけるウインドガラスを現在の停止位置から上昇させるときのエンコーダからのパルス信号数とパルス信号の周波数との関係を示す図である。（ａ）はウインドガラスを現在の停止位置にした前回の駆動が下降であった場合を示し、（ｂ）はウインドガラスを現在の停止位置にした前回の駆動が上昇であった場合を示している。
【０００４】
前回の駆動が下降であった場合、ウインドガラスを上昇させるためにモータが駆動方向を変えて駆動するから、レギュレータの遊びと摩擦力などの影響で、駆動初期にはモータの回転速度が大きく変動する。したがってエンコーダからのパルス信号の周波数には、図３の（ａ）に示すように周波数が大きく変動するａ区間が存在する。パルス信号の周波数はこのａ区間を過ぎ、ｂ区間に達してから安定する。なお、ａ区間では、パルス信号の周波数は、定常値より高く上昇した後下降する特性を有している。
【０００５】
また、前回の駆動が上昇であった場合、モータが回転方向を変えずにウインドガラスを駆動するから、摩擦力の影響が大きく駆動初期には、モータの回転速度が急上昇するように変動する。したがって（ａ）と同様に、エンコーダからのパルス信号の周波数には、（ｂ）に示すように周波数が大きく変動するａ区間が存在する。パルス信号の周波数はこのａ区間を過ぎ、ｂ区間に達してから安定する。（ｂ）でのａ区間は、（ａ）のそれより小さくなっている。
【０００６】
このように、ウインドガラスを駆動する初期では、パルス信号の周波数が大きく変動し、とりわけ前回の駆動方向と異なる場合（図３の（ａ））、安定に達するまでの時間が長く、かつパルス信号の周波数が定常値より高く上昇した後下降するので、パルス信号の周波数が低下しただけで異物の挟み込みを検出するのでは誤検出が発生する可能性が高い。
その対策として、特開平７−１０２８５１号公報においては、ウインドガラスを駆動初期のある区間において、エンコーダからのパルス信号にマスクをかけ、区間内のパルス信号を利用しないことで、誤検出の発生を防止する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パルス信号にマスクをかける方法は、マスクがかけられている区間内では、異物の挟み込みの検出ができなくなるから、検出が遅れ異物に過大な加重をかけてしまう問題がある。
また、モータの回転速度は、バッテリ電圧や温度さらにシール材の経年劣化によって変化するから、駆動初期のパルス信号の周波数の変動パターンも一定でない。このため、パルス信号をマスクする区間は、これらの要素を考慮して設定する必要があり、上記図３の（ａ）または（ｂ）で示したａ区間よりも広く設定することになる。
【０００８】
したがって、異物の挟み込みの検出は、実際に検出可能な時期よりも遅れることになり、その結果、異物に過大な加重を与えてしまう問題がある。
なお、上記方法のほかに、センサなどを用いる検出方法も存在するが、構成が複雑でコスト高になるからとくに車両用としては適さない。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、安価な構成で、開閉体を開閉させる初期から異物の挟み込みを検出可能な開閉体の制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、開閉体を駆動するモータのエンコーダからのパルス信号の周波数と当該パルス信号から所定数前のパルス信号の周波数とを比較することによって、開閉体の異物の挟み込みを検出し、検出結果に基づいてモータ制御を行う開閉体の制御装置において、モータの回転速度が安定したことを検出する速度安定検出手段と、モータの回転速度が安定する安定区間内の所定数パルス信号の周波数に基づいて、基準周波数を演算する基準周波数演算手段と、演算された基準周波数を、モータの回転速度が安定するまでの区間内のパルス信号の周波数として設定する周波数設定手段とを備えるようにした。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、モータが開閉体を駆動するとともに、モータの回転速度が安定したことを検出すると、モータの回転速度が安定する安定区間内の所定数パルス信号の周波数に基づいて演算された基準周波数を、モータの回転速度が安定するまでの区間内のパルス信号の周波数として設定するため、この基準周波数を基準に所定値以上にパルス信号の周波数が低下したことを検出することによって、異物の挟み込みを検出することが可能になる。
したがって、ウインドガラス駆動初期から異物の挟み込みの検出が可能で、異物に過大な加重をかけることを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は、本発明を車両用パワーウインドに適用した実施例の構成を示す図である。
モータ１０がウインドレギュレータ５０を駆動しウインドの開閉を行う。モータ１０の回転角はエンコーダ２０によってパルス信号に変換され、変換されたパルス信号が制御部３０に出力される。モータ１０はウインドガラス（開閉体）を上昇または下降させるために、正、逆の両方向に回転可能とし、その回転方向は制御部３０により制御されている。
【００１２】
制御部３０には、アップダウンスイッチ（スイッチ）４０が接続されている。アップダウンスイッチ４０をアップまたはダウン位置に操作することによって、対応する信号が制御部３０に入力され、制御部３０は、不図示のバッテリから対応した電流をモータ１０に流して、ウインドレギュレータ５０を駆動し、ウインドガラスを上昇または下降させる。この際、エンコーダ２０からのパルス信号に基づいて、ウインドガラスを上昇させる時、ウインドガラスとウインド枠の間に異物が挟まれたか否かを検知する。異物の挟み込みを検知した場合は、モータ１０への電流を停止または電流方向を反転して、ウインドガラスの移動を停止または下降方向に切り換えて異物への加重を制限する。
【００１３】
ウインドガラスを駆動する際には、制御部３０はさらに、エンコーダ２０からのパルス信号でパルス信号の周波数を演算し、周波数が所定値以上に低下すると、ウインドが全閉または前開と判断してモータ１０への電流供給を停止する。
【００１４】
図２は、制御部３０における異物の挟み込みの検出処理の流れを示すフローチャートである。
制御部３０でアップダウンスイッチ４０が操作されたことを検出すると、ステップ１００において、アップダウンスイッチ４０の操作位置によって、ウインドガラスの駆動方向を判別し、駆動方向が上昇方向であると判別すると、上述のように対応する電流をモータ１０に流してウインドガラスを上昇させ、ステップ１１０へ進む。なお、ステップ１００において駆動方向が下降方向である場合には、上述のとおり対応する電流をモータ１０に流しウインドガラスを下降し終了する。
【００１５】
ステップ１１０においては、エンコーダ２０からのパルス信号を読み込む。ここで、モータの回転にしたがって所定数のパルス信号が読み込まれると、その後古い順に１つずつ更新していくようになっている。
ステップ１２０において、読み込まれた所定数のパルス信号について、各々の周波数ｆを演算しその分布幅Ｈを演算する。すなわち、所定数のパルス信号のうち、周波数の最大値と最小値の間の幅を演算する。
【００１６】
ステップ１３０において、分布幅Ｈが所定値以内に収束したか否かを判定し、所定値以内に収束しなかった場合は、パルス信号の周波数が図３の（ａ）または（ｂ）に示す変動が大きいａ区間内にあるとしてステップ１１０に戻る。分布幅Ｈが所定値以内に収束したことを判定すると、パルス信号の周波数が図３の（ａ）または（ｂ）に示すｂ区間（安定区間）に入ったとして、ステップ１４０へ進む。
【００１７】
ステップ１４０においては、ステップ１１０で読み込まれた所定数のパルス信号の周波数ｆの平均値ｆｖを演算する。
ステップ１５０において、演算された周波数の平均値ｆｖを基準周波数として制御部３０内のメモリ等に記憶する。
【００１８】
ステップ１６０において、エンコーダ２０から現在のパルス信号を読み込み、その周波数ｆｒを演算する。
ステップ１６５において、このパルス信号より所定数前のパルス信号の位置を判別する。すなわち所定数前のパルス信号がステップ１３０で演算されたａ区間内か否かを判定する。
【００１９】
所定数前のパルス信号が、図３に示す周波数が大きく変動するａ区間内の場合、ステップ１７５へ進み、ここで、記憶した基準周波数ｆｖをａ区間内のパルス信号の周波数として設定し以下の式（１）に基づいて、現在のパルス信号の周波数ｆｒの大きさを判断する。
ｆｒ−（ｆｖ−ΔＦ）≦０ （１）
但し、ΔＦは挟み込み判断の閾値である。
【００２０】
式（１）に基づいた判断の結果がＮＯの場合は、基準周波数ｆｖより現在のパルス信号の周波数ｆｒが所定値ΔＦ以上に高いため、異物の挟み込みを判断するラインを超えていないとしてステップ１６０に戻る。式（１）に基づいた判断の結果がＹＥＳの場合は、基準周波数ｆｖより現在のパルス信号の周波数ｆｒが所定値ΔＦと同等またはそれ以上小さいため、異物の挟み込みを判断するラインを超えたとして、ステップ１８０において、異物の挟み込みであると検出する。
【００２１】
一方、ステップ１６５の判定で、所定数前のパルス信号が、周波数が大きく変動するａ区間外の場合、図３に示す周波数が安定するｂ区間に達したことから、所定数前のパルス信号の実際の周波数ｆ０を基準として、以下の式（２）に基づいて、現在のパルス信号の周波数ｆｒの大きさを判断する。
ｆｒ−（ｆ０−ΔＦ）≦０ （２）
但し、ΔＦは挟み込み判断の閾値である。
【００２２】
式（２）に基づいた判断の結果がＮＯの場合は、上記同様に、異物の挟み込みを判断するラインを超えていないとしてステップ１６０に戻る。式（２）に基づいた判断の結果がＹＥＳの場合は、異物の挟み込みを判断するラインを超えたとして、ステップ１８０において、異物の挟み込みであると検出する。
なお、ステップ１３０において、悪路走行時等のように、分布幅Ｈが所定値以内に収束しない（安定しない）場合があることを考慮して、モータ１０に電流を流した後所定時間経過しても安定しない場合には、それ以後上記式（２）を用いて所定数前のパルス信号の実際の周波数ｆ０と現在のパルス信号の周波数ｆｒとに基づき異物の挟み込みを検出する。
また、ステップ１８０において、および上記のように悪路走行時に分布幅Ｈが安定せず所定時間経過後において、異物の挟み込みを検出すると、上述のようにウインドガラスの上昇を停止または下降方向に切り換え異物への荷重を制限した後、終了する。
【００２３】
本実施例は、以上のように構成され、ウインドガラスを上昇させるときに、エンコーダ２０からの所定数のパルス信号に基づいて、パルス信号の周波数の分布幅Ｈを演算する。分布幅Ｈが所定値以内に収束したと判定すると、パルス信号が、周波数が安定したｂ区間に入ったとして、これまでのパルス信号数で、周波数が変動するａ区間の長さを演算するとともに、所定数のパルス信号の周波数の平均値ｆｖを演算して基準周波数としてメモリに記憶する。
【００２４】
その後、現在のパルス信号の周波数ｆｒと、所定数前のパルス信号の周波数ｆ０とを比較して異物の挟み込みを検出するが、所定数前のパルス信号が、周波数が変動するａ区間内にある場合には、記憶した基準周波数ｆｖを用いて現在のパルス信号の周波数ｆｒと比較を行うから、所定数前のパルスが安定したｂ区間内に入ってから、パルス信号同士の比較を開始するより、早期に異物の挟み込みを検出することが可能になる。
【００２５】
上記周波数が安定するｂ区間の検出については、モータ１０の特性やバッテリ電圧などによって推定することも可能であるが、本実施例では、パルス信号の周波数から実際に検出するから、環境温度の変化や開閉体のためのシール材の経年劣化などの影響を受けない。このため、高信頼性で異物の挟み込みの検出が可能である。
さらに、所定数のパルス信号の周波数の平均値を基準周波数とするから、平均値演算のみで簡単に求めることが可能になる。
発明の実施の形態では、車両用パワーウインドに適用した実施例を説明したが、このほか、開閉体としてサンルーフなどが利用される場合も、本発明が適用できることはいうまでもない。
【００２６】
本実施例では、ステップ１００〜１３０が、速度安定検出手段を構成している。
ステップ１４０が、基準周波数演算手段を構成している。
ステップ１６５、ステップ１７５が、周波数設定手段を構成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用パワーウインドの制御装置の構成を示す図である。
【図２】異物の挟み込みの検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】車両におけるウインドガラスを停止位置から上昇させるときのエンコーダからのパルス信号数とパルス信号の周波数との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ モータ
２０ エンコーダ
３０ 制御部
４０ アップダウンスイッチ
５０ ウインドレギュレータ

Claims (3)

1. 開閉体を駆動するモータの回転角をパルス信号に変換するエンコーダを有し、前記エンコーダからのパルス信号の周波数と当該パルス信号から所定数前のパルス信号の周波数とを比較することによって、前記開閉体の異物の挟み込みを検出し、検出結果に基づいてモータ制御を行う開閉体の制御装置において、
   前記モータの回転速度が安定したことを検出する速度安定検出手段と、
   前記モータの回転速度が安定する安定区間内の所定数パルス信号の周波数に基づいて、基準周波数を演算する基準周波数演算手段と、
   前記演算された基準周波数を、前記モータの回転速度が安定するまでの区間内のパルス信号の周波数として設定する周波数設定手段とを備えることを特徴とする開閉体の制御装置。
2. 前記速度安定検出手段は、前記モータの駆動とともに前記パルス信号を更新しながら、所定数のパルス信号の周波数に基づいて前記モータの回転速度が安定したことを検出することを特徴とする請求項１記載の開閉体の制御装置。
3. 前記基準周波数演算手段は、前記安定区間内の所定数のパルス信号の周波数の平均値を演算し、当該平均値を前記基準周波数とすることを特徴とする請求項１または２記載の開閉体の制御装置。

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