JP2007132123A - 開閉部材制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウインドウガラス11をモータ駆動により開閉駆動制御するパワーウインドウ装置1であって、モータ20と、回転検出装置27と、モータ20の回転速度Nに基づいて算出したモータ作動負荷Sが挟み込みしきい値Tを超えたか否かによって異物の挟み込みを検出するコントローラ31(挟み込み検出手段)を備え、コントローラ31は、回転速度変動量ΔNに基づいて外乱状態であるか否かを判定する外乱検出手段と、外乱検出手段の判定に応じて挟み込みしきい値Tを補正する補正手段を備え、補正手段は外乱状態である場合に、回転速度Nが閉方向の加速に転じたときの回転速度Nに基づいて挟み込みしきい値Tを補正する。
【選択図】図5
Description
例えば、パワーウインドウ装置を例にとると、ドア開閉時や車両走行時には振動によって外的負荷(外乱)が掛かる。特に、悪路走行時には大きな外的負荷が加わる。そして、この外的負荷によって挟み込み時と同様に、上昇方向のモータ駆動を妨げて、モータ回転速度を減速させる変動が生じる場合がある。これにより、ドア開閉時や車両走行時にウインドウガラスを閉動作させている途中で、挟み込みの誤検出によりパワーウインドウ装置が反転動作してしまうという問題があった。
例えば、特許文献1に記載のウインドウ制御装置は、パワーウインドウモータの回転速度の低下量が挟み込み判定値以上となって所定継続期間経過したときに挟み込みを確定するものである。そして、通常路走行時には、通常感度の小さな挟み込み判定値および短い継続期間が採用され、悪路走行時には、感度を鈍くした大きな挟み込み判定値および長い継続期間が採用される。
一般に、悪路走行に起因する振動,衝撃によってモータ回転速度は変動する。特許文献1に記載のウインドウ制御装置では、悪路走行に起因する衝撃に基づいてモータ回転速度が所定の設定値以上に増速されたときに、悪路を走行していると判定される。
このように特許文献1のウインドウ制御装置では、悪路走行時に大きな挟み込み判定値および長い継続期間が採用されるので、挟み込みを誤検出する可能性を低減することができる。
このように特許文献2に記載のパワーウインドウシステムでは、悪路走行等の路面状態に応じて適宜に設定された補正値によって、挟み込み判定しきい値が補正されるので挟み込みを誤検出する可能性を低減することができる。
このように本発明では、加速に転じた時のモータの回転速度を基準として挟み込み判定しきい値を設定するため、回転速度の変動に連動して挟み込み判定しきい値を補正することができる。これにより、挟み込みが検出されたときの反転荷重(挟み込み荷重)を必要以上に大きくすることなく、適切な挟み込み検出が可能となる。
本発明では、外乱が加わっているか否かは、外乱検出手段によって回転速度の加速変動量に基づいて判定される。すなわち、モータの回転速度が加速され上昇したときに、その加速方向の変動量によって外乱状態となったことが検出され、このとき挟み込み判定しきい値は、補正手段によって補正される。したがって、ある程度大きくなったモータの回転速度を基準として挟み込み判定しきい値が補正されるので、外乱が加わっていると判定されてからすぐに挟み込みが発生した場合を含めて、反転荷重を低く抑えることができる。
このように本発明では、外乱によって変動する回転速度の極小点を基準として挟み込み判定しきい値を補正する。これにより、外乱が加わっている状態であっても、その外乱の変動に連動させて挟み込み判定しきい値を設定することができるので、必要以上に補正量を大きく設定しなくて済むので反転荷重を低く抑えることができる。
このように本発明では、モータに外乱が加わる状態から外乱が加わらない通常状態に戻ったときに、挟み込み判定しきい値が通常値に戻されるため、通常状態に戻った直後に反転荷重が通常よりも大きなままに維持されてしまうことを防ぐことができる。
また、前記第1カウント値は、前記第2カウント値よりも大きな値に設定されていると好適である。このように設定すると、一旦、外乱によって装置に衝撃や振動が加わると、継続的に外乱状態と判定し続けることができるので、挟み込みの誤検出をより確実に防ぐことが可能となる。
図1〜図8は本発明の一実施形態に係るものであり、図1はパワーウインドウ装置の説明図、図2は図1のパワーウインドウ装置の電気構成図、図3はドア開閉時の挟み込み判定処理の説明図、図4は悪路走行時の挟み込み判定処理の説明図、図5は悪路走行時に挟み込みが発生したときの挟み込み判定処理の説明図、図6〜図8は挟み込み判定処理の処理フローである。
本例の駆動手段2は、ドア10に固定された減速機構を有するモータ20と、モータ20に駆動される扇形状のギヤ21aを備えた昇降アーム21と、昇降アーム21とクロスして枢支される従動アーム22と、ドア10に固定された固定チャンネル23およびウインドウガラス11と一体のガラス側チャンネル24とを主要構成要素としている。
本例のコントローラ31は、CPU、ROM,RAM等のメモリ、入力回路、出力回路等を備えるマイクロコンピュータで構成されている。CPUは、メモリ、入力回路及び出力回路とバスを介して互いに接続されている。なお、これに限らず、コントローラ31をDSPやゲートアレイで構成してもよい。
具体的には、操作スイッチ4は、一端側へ1段階操作されると開スイッチがオンされ、ウインドウガラス11を通常開動作(すなわち操作している間だけ開動作)させるための通常開指令信号をコントローラ31へ出力する。また、操作スイッチ4は、他端側へ1段階操作されると閉スイッチがオンされ、ウインドウガラス11を通常閉動作(すなわち操作している間だけ閉動作)させるための通常閉指令信号をコントローラ31へ出力する。
また、コントローラ31は、操作スイッチ4からオート開指令信号を受けると、駆動回路32を介してモータ20を駆動し、ウインドウガラス11を全開位置までオート開動作させる。一方、コントローラ31は、操作スイッチ4からオート閉指令信号を受けると、駆動回路32を介してモータ20を駆動し、ウインドウガラス11を全閉位置までオート閉動作させる。
本例のコントローラ31では、モータ20に掛かる負荷(モータ作動負荷)に比例する算出量S(回転速度変化量ΔNの累積値)が、設定された挟み込み判定しきい値Tを超えた場合に異物を挟み込んだと判定(挟み込み検出)する。
回転速度Nの変化量は、モータ作動負荷Sに略比例することから、本例では、閉動作時の所定の基準位置または基準回転速度に到達してからの回転速度変化量ΔNの累積値をモータ作動負荷Sとしている。すなわち、本例のモータ作動負荷Sは、基準位置または基準回転速度に到達してからの回転速度差に相当する。
そして、本例では、このモータ作動負荷Sが、挟み込み判定しきい値Tを超えて小さくなったときに挟み込みが発生したと判断される。本例では、コントローラ31は挟み込み検出手段に相当する。
悪路走行中の外乱は、一般に最初に閉方向に移動させる外力としてウインドウガラス11に加わり、引き続いて開方向に移動させる外力として加わる。
この速度基準値−ΔNa,ΔNaは、通常状態における振動によって生じる回転速度変化量ΔNを誤って外乱と判定してしまわないように設定されたものであり、通常状態における振動によって生じる回転速度変化量ΔNの変動幅に一定マージンを付加して設定されている。なお、本例では、正負の速度基準値の絶対値を同じに設定しているが、これに限らず、異ならせて設定してもよい。
本例では、モータ20の回転が加速されていると判定されたときには、この外乱検出用カウンタのカウント値Cに第1カウント値(本例では8)が加算され、減速されていると判定されたときには、第2カウント値(本例では1)が減算され、速度変動がないと判定されたときには、第3カウント値(本例では2)が減算されるようになっている。
このように構成されているので、外乱時にモータ20の回転が加速,減速を繰り返している場合には、外乱検出用カウンタのカウント値Cが外乱判定しきい値Ca以上に保持されるので、外乱状態の判定が継続する。
また、外乱状態から外乱が掛からない通常状態に戻ったときには、速度変動がなくなるので第3カウント値による減算の繰り返しによって、比較的速やかにカウント値Cが外乱判定しきい値Caよりも小さくなり、外乱状態の判定が通常状態の判定に戻される。
なお、本例では、カウント値Cは、上限値CMAX,下限値0を超えることがないように制限されている。
本例のコントローラ31は、外乱検出手段に相当する。
通常状態では、回転速度Nが加速または変動していないと判断したとき、コントローラ31はそのときのモータ作動負荷Sから通常時用の補正値Sthaを差し引いた値を挟み込み判定しきい値Tに設定する。すなわち、通常状態では、回転速度Nが減速されていない場合に、挟み込み判定しきい値Tがそのときのモータ作動負荷Sに連動して変更される。したがって、通常状態では回転速度Nの連続した低下量に基づいて挟み込みが判定される。
通常時用の補正値Sthaは、摺動抵抗や通常の振動等によって通常生じる小さな変動範囲に、挟み込みの誤検出を防ぐために所定のマージンを付加して決定されている。
これにより、挟み込みが検出されたときの反転荷重(挟み込み荷重)を必要以上に大きくすることなく、適切な挟み込み検出が可能となる。
まず、図3に基づいてモータ20の作動によりウインドウガラス11を閉方向に駆動しているときに、ドア10を開状態から閉状態としてモータ20に振動(外乱)が加わった場合の挟み込み判定に関する処理について説明する。図3の例は、通常路走行時又は停車時等の悪路走行時以外の状態を示している。
図3(A)に示すように、回転速度Nは、時間t1までは一定である。そして、時間t1付近でドア10を閉動作したことによりモータ20に振動が加わり、回転速度Nは、時間t1から時間t3までは加速され、時間t3から時間t4までは減速され、時間t4から時間t5までは加速され、時間t5以降は再び一定となっている。
すなわち、時間t2まで及び時間t6以降は、カウント値Cが外乱判定しきい値Ca未満であるので外乱がない通常状態と判定される。また、時間t2から時間t6まではカウント値Cが外乱判定しきい値Ca以上であるので外乱状態と判定される。
なお、図3の例では、時間t3付近および時間t4付近において回転速度Nが変動していないと判定される期間が極短いものとして、外乱検出カウンタのカウント値Cが第3カウント値を減算される期間の図示を省略している。
通常状態では、回転速度Nが減速中でない場合(加速または変動なし)に、そのときの回転速度Nに基づいて算出されたモータ作動負荷Sから通常時用の補正値Sthaを差し引いた値が挟み込み判定しきい値Tに設定される。図3の例では、通常状態において減速期間がないので通常状態の間中、常時、そのときのモータ作動負荷Sの変動に追従するように挟み込み判定しきい値Tの設定が繰り返される。
このように本例では、外乱状態では、回転速度Nが極小値をとる毎に、そのときのモータ作動負荷Sの大きさに連動して挟み込み判定しきい値Tが段階的に更新されていく。したがって、挟み込みの誤検出を防ぐことができると共に、常時、実際のモータ作動負荷Sの変動に対して、適切なマージンの挟み込み判定しきい値Tを設定することができるので、挟み込みが発生した場合の挟み込み荷重(反転負荷)を低く抑えることが可能となる。
図4(A)に示すように、時間t1までは通常路を走行中であり回転速度Nは変動していないが(もしくは、変動が無視できる程度)、時間t1以降は回転速度Nが加速,減速を繰り返している。しかしながら、加速,減速の度合および周期は一定ではない。
図4(B)に示すように、時間t1まではカウント値Cは0であり、時間t1から時間t3までは加速中でありカウント値Cに第1カウント値が逐次加算されていく。時間t3から時間t4までは減速中でありカウント値Cから第2カウント値が逐次減算されていく。そして、回転速度Nは時間t5で減速から加速に転じるが、時間t4から時間t5を経て時間t6までは減速度合および加速度合が小さいため変動がないものと判定され、この期間はカウント値Cから第3カウント値が逐次減算されていく。
なお、時間t9でカウント値Cが上限値CMAXに達したため、時間t9から時間t10の間は加速中であるが、カウント値Cへの加算が制限されている。また、時間t10から時間t11は、回転速度Nの変動がないものと判定され、この間に回転速度Nは加速から減速に転じている。
また、時間t12以降は回転速度Nに変動がないものと判定されるが、時間t12以降の時間t13に回転速度Nの変動は比較的緩やかなものの減速から加速に転じている。
時間t2では、このときの回転速度Nをもとに算出されたモータ作動負荷Sから外乱時用の補正値Sthbを差し引いた値を挟み込み判定しきい値Tに設定している。
また、時間t2から時間t14では、時間t5,t8,t13において回転速度Nが極小となっているので、各時間における回転速度Nをもとに算出されたモータ作動負荷Sから外乱時用の補正値Sthbを差し引いた値を挟み込み判定しきい値Tに設定している。
図5の例では、時間t13と時間t14の間の時間t20において、ウインドウガラス11によって異物が挟み込まれ、図5(A)に示すように回転速度Nが減速し始めている。時間t13から時間t20までの間は、回転速度Nの変動がないと判定されている期間であるが、図5(B)に示すように、この時点では外乱検出カウンタのカウント値Cが外乱判定しきい値Ca以上であり外乱状態と判定されている。
時間t20以降、回転速度Nが減速されるに従って、これに基づいて算出されるモータ作動負荷Sも減少を続け、時間t21でモータ作動負荷Sが挟み込み判定しきい値Tに到達する。これにより、本例ではコントローラ31は、挟み込みが発生したことを確定(検出)する。
まず、コントローラ31は、操作スイッチ4から閉指令信号(通常閉指令信号,オート閉指令信号)を受けてモータ20を閉方向に駆動しているか否かを判定する(ステップS1)。
一方、モータ20を閉方向に駆動している場合(ステップS1;Yes)は、コントローラ31は、回転検出装置27からのパルス信号の入力があったか否かを判定する(ステップS2)。
パルス信号の入力がなかった場合(ステップS2;No)は、そのまま処理を終了する。
一方、パルス信号の入力があった場合(ステップS2;Yes)は、コントローラ31は、このパルス信号と前回入力があったパルス信号とに基づいて、これらの時間間隔からモータ20の回転速度Nを算出する(ステップS3)。
回転速度Nを算出すると、コントローラ31は、回転速度変化量ΔNを算出しメモリに記憶する(ステップS4)。本例では、回転速度変化量ΔNも回転速度Nと同様に最新の複数のものを順次更新しながら記憶している。本例では、回転速度変化量ΔNは、具体的には今回算出した回転速度N0から前回算出して記憶していた回転速度Nを差し引く処理によって算出される。すなわち、回転速度変化量ΔNは、前回のパルス信号入力時における回転速度Nと現在の回転速度N0との差分に相当する。
モータ20の回転が閉方向に加速中である場合(ステップS6;Yes)は、コントローラ31は、メモリに設定された外乱検出カウンタのカウント値Cに第1カウント値(本例では8)を加算する(ステップS8)。
モータ20の回転が閉方向に減速中である場合(ステップS7;Yes)は、コントローラ31は、メモリに設定された外乱検出カウンタのカウント値Cから第2カウント値(本例では1)を減算する(ステップS9)。
更新されたカウント値Cが上限値CMAX以下である場合(ステップS11;No)は、ステップS12をスキップしてステップS13へ移行する。
一方、更新されたカウント値Cが上限値CMAXよりも大きい場合(ステップS11;Yes)は、カウント値Cを上限値CMAXに設定する(ステップS12)。この処理により、モータ20の回転の加速状態が長く継続したとしてもカウント値Cが上限値CMAXに制限されるので、過度に外乱状態と判断される期間が長く継続してしまうことを防止することができる。
そして、本例では、カウント値Cが外乱判定しきい値Ca以上のときに外乱状態と判定されるが、カウント値Cが上限値CMAXに制限されるので、外乱がなくなると速やかに外乱判定しきい値Ca未満に減算させることができる。
次に、コントローラ31は、更新したカウント値Cが下限値0よりも小さいか否かを判定する(ステップS13)。
更新されたカウント値Cが下限値0以上である場合(ステップS13;No)は、ステップS14をスキップしてステップS15へ移行する。
回転速度変化量ΔNが速度基準値−ΔNaよりも小さいと判定した場合(ステップS15;No)は、ステップS16をスキップしてステップS17へ移行する。
一方、回転速度変化量ΔNが速度基準値−ΔNa以上であると判定した場合(ステップS15;Yes)は、コントローラ31は、通常時の基準モータ作動負荷Saをそのときのモータ作動負荷Sに設定する(ステップS16)。したがって、減速中には基準モータ作動負荷Saは更新されない。
外乱検出カウンタのカウント値Cが外乱判定しきい値Caよりも小さい場合(ステップS17;Yes)は、通常状態であり、ステップS18でステップS15と同様の判定処理が行われる。
また、外乱検出カウンタのカウント値Cが外乱判定しきい値Ca以上である場合(ステップS17;No)は、外乱状態であり、コントローラ31は、ステップS19で減速状態または変動がない状態から加速状態に変化したか否かを判定する。すなわち、ステップS19では、回転速度変化量ΔNが前回の処理において0又は負の値であったものが、今回の処理において正の値に転じたか否かを判定する。
なお、この判定処理において、所定のしきい値を設けてもよい。例えば、しきい値を上述の速度基準値ΔNaとして、前回の処理で速度基準値ΔNaを超えていなかった回転速度変化量ΔNが、今回の処理で速度基準値ΔNaを超えたか否かを判定するようにしてもよい。
一方、減速状態または変動がない状態から加速状態に変化していない場合(ステップS19;No)は、ステップS20をスキップしてステップS21へ移行する。
そして、通常状態と判定した場合(ステップS21;Yes)は、基準モータ作動負荷S0を更新して通常時のモータ作動負荷Saに設定する(ステップS22)。
一方、外乱状態と判定した場合(ステップS21;No)は、基準モータ作動負荷S0を更新して外乱時のモータ作動負荷Sbに設定する(ステップS23)。
そして、通常状態と判定した場合(ステップS24;Yes)は、挟み込み補正値Sthを更新して通常用の挟み込み補正値Sthaに設定する(ステップS25)。
一方、外乱状態と判定した場合(ステップS24;No)は、挟み込み補正値Sthを更新して外乱用の挟み込み補正値Sthbに設定する(ステップS26)。
一方、挟み込みと判定されなかった場合(ステップS27;No)は、コントローラ31は、ステップS28をスキップして処理を終了する。
そして、通常状態,外乱状態においてモータ作動負荷Sに連動して挟み込み判定しきい値Tを設定する。特に、外乱状態では、回転速度Nが加速に転じたときのモータ作動負荷Sに基づいて挟み込み判定しきい値Tを設定するので、挟み込みを誤検出してしまうおそれを極めて低減することができると共に、反転負荷を小さく抑えることができる。さらに、本例では、挟み込み判定しきい値Tを設定する際に、外乱状態では通常状態よりも大きな挟み込み補正値Sthb(>Stha)を用いているので、外乱時に挟み込みを誤検出しにくくなっている。
4‥操作スイッチ、 5‥バッテリ、 10‥ドア、 11‥ウインドウガラス、
20‥モータ、 21a‥ギヤ、 21‥昇降アーム、 22‥従動アーム、
23‥固定チャンネル、 24‥ガラス側チャンネル、 27‥回転検出装置、
31‥コントローラ、 32‥駆動回路、 C‥カウント値、
Ca‥外乱判定しきい値、 CMAX‥上限値、 N‥回転速度、
S‥モータ作動負荷、 Stha‥通常時用の補正値、
Sthb‥外乱時用の補正値、 T‥挟み込み判定しきい値、
ΔN‥回転速度変化量、ΔNa,−ΔNa‥速度基準値
Claims (7)
- 開閉部材をモータ駆動により開閉駆動制御する開閉部材制御装置であって、
前記開閉部材を開閉駆動するモータと、
該モータの回転速度を検出する回転検出手段と、
該回転検出手段によって検出された前記モータの回転速度に基づいて算出した算出量が挟み込み判定しきい値を超えたか否かによって開閉部材による異物の挟み込みを検出する挟み込み検出手段と、を備え、
前記挟み込み検出手段は、
前記回転速度の加速変動量に基づいて前記モータに外乱が加わっている外乱状態であるか否かを判定する外乱検出手段と、
該外乱検出手段の判定に応じて前記挟み込み判定しきい値を補正する補正手段と、を備え、
該補正手段は、前記外乱検出手段によって外乱状態であると判定されている場合に、前記回転速度が閉方向の加速に転じたときに、そのときの回転速度に基づいて前記挟み込み判定しきい値を補正することを特徴とする開閉部材制御装置。 - 開閉部材をモータ駆動により開閉駆動制御する開閉部材制御装置であって、
前記開閉部材を開閉駆動するモータと、
該モータの回転速度を検出する回転検出手段と、
該回転検出手段によって検出された前記モータの回転速度に基づいて算出した算出量が挟み込み判定しきい値を超えたか否かによって開閉部材による異物の挟み込みを検出する挟み込み検出手段と、を備え、
前記挟み込み検出手段は、
前記回転速度の加速変動量に基づいて前記モータに外乱が加わっている外乱状態であるか否かを判定する外乱検出手段と、
該外乱検出手段の判定に応じて前記挟み込み判定しきい値を補正する補正手段と、を備え、
前記外乱検出手段は、前記回転速度が閉方向に加速されているときには外乱検出カウンタに所定の第1カウント値を加算し、前記回転速度が閉方向に減速されているときには前記外乱検出カウンタから所定の第2カウント値を減算し、前記外乱検出カウンタが所定値を超えているときに外乱状態であると判定することを特徴とする開閉部材制御装置。 - 前記補正手段は、前記外乱検出手段によって外乱状態であると判定されたときに、そのときの回転速度に基づいて補正を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の開閉部材制御装置。
- 前記補正手段は、前記回転速度が閉方向の減速から加速に転じる毎に、そのときの回転速度に基づいて補正を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の開閉部材制御装置。
- 前記補正手段は、前記外乱検出手段によって外乱状態と判定されなくなると、前記挟み込み判定しきい値を算出するための補正値を、外乱状態用の補正値から通常状態用の補正値に戻すことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の開閉部材制御装置。
- 前記挟み込み検出手段は、前記回転速度の変化量に基づいて算出されるモータ作動負荷に応じて挟み込み検出を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の開閉部材制御装置。
- 前記第1カウント値は、前記第2カウント値よりも大きな値に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の開閉部材制御装置。
Priority Applications (3)
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