JP2007239281A - Vehicular opening/closing body control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の窓やスライドドアなどの車両用開閉体の制御装置に関する。特に、直流モータで開閉体を駆動し、異物の挟み込みを検知することが可能な車両用開閉体の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vehicle opening / closing body such as a vehicle window or a sliding door. In particular, the present invention relates to a control device for a vehicle opening / closing body capable of driving the opening / closing body with a direct current motor and detecting the inclusion of a foreign object.
従来、車両のウィンドウやスライドドアなどの車両用開閉体を直流モータで駆動制御する開閉体制御装置が知られている。そのような開閉体制御装置では、異物の挟み込みがあった場合にモータの回転を停止したり反転したりする必要がある。異物の挟み込みを検知するためにモータの負荷を検出することが考えられる。モータの負荷は、モータの端子電圧と電機子電流とから求めることができるが、電流検出に電流ピックアップコイルを用いたり、微少抵抗のシャント抵抗を用いたりすると部品点数が増加してコストアップになるなどの問題がある。そこで、モータの電圧、角速度及び角加速度からモータの負荷を推定し、推定負荷が所定の閾値を越えた状態が所定時間(マスク時間とも言う)以上続いた場合に異物の挟み込みがあると判定することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an opening / closing body control apparatus that controls driving of a vehicle opening / closing body such as a vehicle window or a sliding door with a DC motor is known. In such an opening / closing body control device, it is necessary to stop or reverse the rotation of the motor when a foreign object is caught. It is conceivable to detect the load of the motor in order to detect foreign object pinching. The motor load can be obtained from the motor terminal voltage and the armature current. However, if a current pickup coil is used for current detection or a shunt resistor with a very small resistance is used, the number of parts increases and the cost increases. There are problems such as. Therefore, the motor load is estimated from the motor voltage, angular velocity, and angular acceleration, and it is determined that there is a foreign object when the estimated load exceeds a predetermined threshold for a predetermined time (also referred to as a mask time). Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献では、推定負荷Pは次式により求められる。
P=Bm(ω0−ω)+(Tm−Tm0)−Jm・dω…(1)
ここで、Bmはモータ内部負荷の粘性係数、ωは角速度、ω0は外部無負荷時の角速度定常値、Tmはモータトルク、Tm0は外部無負荷時のモータトルク、Jmはモータを含む装置(例えばウィンドウ開閉装置)の慣性モーメント、dωは角加速度である。
In the said patent document, the estimated load P is calculated | required by following Formula.
P = Bm (ω 0 −ω) + (Tm−Tm0) −Jm · dω (1)
Here, Bm is the viscosity coefficient of the motor internal load, ω is the angular velocity, ω0 is the steady angular velocity value when there is no external load, Tm is the motor torque, Tm0 is the motor torque when there is no external load, and Jm is a device including the motor (for example, Moment of inertia of the window opening and closing device), dω is angular acceleration.
この式で(Tm−Tm0)を電圧と角速度とに分解して次式で表すことができる。
Tm=−a・ω+b・V+c…(2)
ここでa、b、cはモータに固有の定数であり、(2)式はモータ毎に関数化したり、マップにしたりして、ROMなどのメモリに記憶しておくことができる。
In this equation, (Tm−Tm0) can be decomposed into voltage and angular velocity and expressed by the following equation.
Tm = −a · ω + b · V + c (2)
Here, a, b, and c are constants specific to the motor, and the expression (2) can be stored in a memory such as a ROM by converting it into a function or a map for each motor.
式(1)及び(2)から推定負荷Pを次のように表すこともできる。
P=(Bm+a)(ω0−ω)+b(V−V0)−Jm・dω…(3)
式(3)中で、(Bm+a)(ω0−ω)を角速度差演算項、b(V−V0)を電圧差演算項、Jm・dωを角加速度演算項(または慣性項)と呼ぶこともある。
P = (Bm + a) (ω0−ω) + b (V−V0) −Jm · dω (3)
In equation (3), (Bm + a) (ω0−ω) is also called an angular velocity difference calculation term, b (V−V0) is a voltage difference calculation term, and Jm · dω is also called an angular acceleration calculation term (or inertia term). is there.
上記のような推定負荷に基づいた挟み込み判定では、開閉体の閉動作中に例えば車両が凹凸の多い悪路を走行しているときのように外乱が加わると、モータの角速度ωや角加速度dωが大きく変動して推定負荷Pが大きく変動し、それによって実際に異物が挟まっていないのに挟まっていると誤判定する恐れがある。そのため路面の特性に応じて挟み込みの推定に用いられる閾値を変更することが提案されている(特許文献2参照)。また別の文献では、外乱を検知した場合に、異物挟み込みを表す閾値を挟み込み検知感度が鈍くなるように補正することが提案されている(特許文献3参照)。しかしながら、振動性外乱の影響をより効果的に除去して信頼性の高い挟み込み判定を実現するため、より精度の高い外乱検知手法が求められている。 In the pinching determination based on the estimated load as described above, if a disturbance is applied during the closing operation of the opening / closing body, for example, when the vehicle is traveling on a rough road with many bumps, the angular velocity ω and angular acceleration dω of the motor May fluctuate greatly and the estimated load P may fluctuate greatly, which may cause erroneous determination that a foreign object is actually caught. For this reason, it has been proposed to change the threshold value used for estimation of the jamming according to the characteristics of the road surface (see Patent Document 2). In another document, when a disturbance is detected, it has been proposed to correct a threshold value indicating foreign object pinching so that the pinching detection sensitivity becomes dull (see Patent Document 3). However, there is a need for a more accurate disturbance detection method in order to more effectively remove the influence of vibrational disturbances and realize highly reliable pinching determination.
また、開閉体の閉動作の途中にドアを閉めた場合のように一時的に大きな衝撃が車両に加わった場合にも、推定負荷Pが急激に変動して、挟み込み誤判定が生じ得る。特許文献4には、ウィンドウ上昇移動中にドアスイッチによりドアの閉動作が行われたことを検知すると、挟み込み判定用の閾値を大きくすることが提案されている。しかしながらドアスイッチなどにより別途ドアの閉動作を検出する必要があるため装置が複雑化してしまう。また閾値を大きくしても、それを越える瞬時の大きな外乱があったときは誤判定が生じてしまう。 Further, even when a large impact is temporarily applied to the vehicle, such as when the door is closed during the closing operation of the opening / closing body, the estimated load P may fluctuate abruptly and pinching misjudgment may occur. Patent Document 4 proposes to increase the threshold for pinching determination when it is detected that a door closing operation is performed by a door switch while the window is moving up. However, since the door closing operation needs to be detected separately by a door switch or the like, the apparatus becomes complicated. Even if the threshold value is increased, if there is a large instantaneous disturbance exceeding the threshold value, an erroneous determination occurs.
またモータ起動時には動作が安定しない、即ち、角速度ωや角加速度dωが大きく変動するため、やはり誤判定を生じ易い。そのため、モータ起動から所定の期間(マスク期間)は挟み込み検知及び判定を行わないようにしていたが、モータ起動時に既に異物が挟まれている場合には、挟み込み判定の開始がマスク期間後になってしまうため、挟み込み検出時には負荷が大きくなり過ぎる恐れがあった(特許文献5)。 Further, when the motor is started, the operation is not stable, that is, the angular velocity ω and the angular acceleration dω fluctuate greatly, so that erroneous determination is likely to occur. For this reason, pinching detection and determination are not performed during a predetermined period (mask period) from the start of the motor. However, when a foreign object is already pinched at the start of the motor, the pinch determination starts after the mask period. For this reason, there is a possibility that the load becomes too large when pinching is detected (Patent Document 5).
また、モータの特性には個体毎の差異があり、使用している間に変化するため、精度良く挟み込みを速やかに検出するには、そのようなモータ特性の個体毎の差異や経年変化を考慮する必要がある。 In addition, motor characteristics vary from individual to individual, and change during use. Therefore, in order to detect pinching quickly and accurately, such differences in individual motor characteristics and changes over time are taken into account. There is a need to.
更に、上記したような推定負荷が所定の閾値を越えた状態が所定時間以上続いた場合に異物の挟み込みがあると判定する場合、開閉体の移動速度が速い場合(即ち負荷上昇率が大きい場合)、挟み込み有りと判定した時点における負荷(挟み込み負荷と呼ぶ)が大きくなり過ぎる恐れがある。 Furthermore, when it is determined that foreign objects are caught when the estimated load as described above exceeds a predetermined threshold for a predetermined time or more, when the moving speed of the opening / closing body is high (that is, when the load increase rate is large) ), The load at the time when it is determined that pinching is present (referred to as pinching load) may be excessive.
本発明は上記のような問題点を解決するたのものであり、その主な目的は異物の挟み込みを精度良く且つ速やかに検出することが可能な直流モータを用いた車両用開閉体の制御装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main object is to provide a control device for a vehicle opening / closing body using a DC motor capable of accurately and promptly detecting a foreign object. It is to be.
本発明の第2の目的は、モータの推定負荷に基づいて物体の挟み込み判定をする車両用開閉体の制御装置において、推定負荷が所定の閾値を越えるような大きな外乱があった場合にも誤判定を効果的に防止し精度良く物体の挟み込みを検出することを可能とすることである。 A second object of the present invention is to provide an error in a control device for a vehicle opening / closing body that determines whether an object is caught based on an estimated load of a motor, even when there is a large disturbance such that the estimated load exceeds a predetermined threshold. It is possible to effectively prevent the determination and detect the object pinching with high accuracy.
このような課題を解決するために、本発明の車両用開閉体の制御装置は、開閉体を駆動するための直流モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出手段と、前記モータの回転速度から加速度を算出する加速度算出手段と、前記モータの回転速度、加速度及び駆動電圧から推定負荷を求める推定負荷算出手段と、前記推定負荷に基づいて物体の挟み込みを判定する挟み込み判定手段とを有し、前記判定手段は、前記推定負荷が所定の閾値を越えた状態が所定のマスク量によって定められる期間継続したとき物体の挟み込みがあるものと判定し、前記所定のマスク量が前記推定負荷の変化率に応じて可変であるものとした。 In order to solve such a problem, the control device for a vehicle opening / closing body according to the present invention detects a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of a DC motor for driving the opening / closing body, and detects a driving voltage of the motor. Voltage detecting means, acceleration calculating means for calculating acceleration from the rotational speed of the motor, estimated load calculating means for obtaining an estimated load from the rotational speed, acceleration and driving voltage of the motor, and an object load based on the estimated load. A pinching determination unit that determines pinching, and the determination unit determines that there is pinching of an object when a state in which the estimated load exceeds a predetermined threshold continues for a period determined by a predetermined mask amount, The predetermined mask amount is variable according to the change rate of the estimated load.
例えば、前記マスク量が所定の基準時間であり、前記判定手段は前記推定負荷が所定の閾値を越えた状態が前記所定の基準時間継続したとき、物体の挟み込みがあるものと判定し、前記所定の基準時間が前記推定負荷の変化率に応じて可変であるものとすることができる。 For example, when the mask amount is a predetermined reference time and the state in which the estimated load exceeds a predetermined threshold continues for the predetermined reference time, the determination unit determines that there is an object pinching, and The reference time can be variable according to the rate of change of the estimated load.
その場合、前記推定負荷の変動率が所定の値より小さいときは前記所定の基準時間を第1の基準時間とし、前記推定負荷の変動率が所定の値以上のときは前記所定の基準時間を前記第1の基準時間より大きな第2の基準時間とすることができる。 In this case, when the fluctuation rate of the estimated load is smaller than a predetermined value, the predetermined reference time is set as the first reference time, and when the fluctuation rate of the estimated load is equal to or larger than the predetermined value, the predetermined reference time is set. The second reference time may be larger than the first reference time.
あるいは、またはそれに加えて、マスク量が前記開閉体の所定の基準移動量であり、前記判定手段は、前記推定負荷が所定の閾値を越えた状態にある間の前記開閉体の移動量が前記所定の基準移動量を超えたとき、物体の挟み込みがあるものと判定し、前記所定の基準移動量が前記推定負荷の変化率に応じて可変であるものとすることができる。 Alternatively, or in addition thereto, the mask amount is a predetermined reference movement amount of the opening / closing body, and the determination means is configured such that the movement amount of the opening / closing body is in a state where the estimated load exceeds a predetermined threshold. When the predetermined reference movement amount is exceeded, it is determined that an object is caught, and the predetermined reference movement amount can be variable according to the rate of change of the estimated load.
その場合、前記推定負荷の変動率が所定の値より小さいときは前記所定の基準移動量を第1の基準移動量とし、前記推定負荷の変動率が所定の値以上のときは前記所定の基準移動量を前記第1の基準移動量より大きな第2の基準移動量とすることができる。 In this case, when the fluctuation rate of the estimated load is smaller than a predetermined value, the predetermined reference movement amount is set as a first reference movement amount, and when the fluctuation rate of the estimated load is a predetermined value or more, the predetermined reference The movement amount can be a second reference movement amount that is larger than the first reference movement amount.
また本発明の一好適実施例に基づく車両用開閉体の制御装置は、開閉体を駆動するための直流モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出手段と、前記モータの回転速度から加速度を算出する加速度算出手段と、前記モータの回転速度、加速度及び駆動電圧から推定負荷を求める推定負荷算出手段と、前記推定負荷に基づいて物体の挟み込みを判定する挟み込み判定手段とを有し、前記判定手段は、前記推定負荷が所定の閾値を越えた状態が継続する持続時間が所定の基準時間を超えるか、または、前記推定負荷が所定の閾値を越えた状態にある間の前記開閉体の移動量が所定の基準移動量を超えた場合に、物体の挟み込みがあるものと判定し、前記所定の基準時間及び前記所定の基準移動量の少なくとも一方が前記推定負荷の変動率に応じて可変であるものとすることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a control device for a vehicle opening / closing body, a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of a DC motor for driving the opening / closing body, and a voltage detection for detecting a driving voltage of the motor. Means for calculating an acceleration from the rotational speed of the motor, an estimated load calculating means for obtaining an estimated load from the rotational speed, acceleration and drive voltage of the motor, and determining whether the object is caught based on the estimated load A determination unit for determining whether the estimated load exceeds a predetermined threshold, a duration during which the estimated load exceeds a predetermined threshold exceeds a predetermined reference time, or the estimated load exceeds a predetermined threshold When the movement amount of the open / close body exceeds a predetermined reference movement amount while in the closed state, it is determined that an object is caught, and the predetermined reference time and the predetermined reference movement amount are determined. Can be at least one of assumed to be variable according to the rate of change in the estimated load.
本発明によれば、上記したように、判定手段は推定負荷が所定の閾値を越えた状態が所定のマスク量によって定められる期間継続したとき物体の挟み込みがあるものと判定し、所定のマスク量が推定負荷の変化率に応じて可変であるものとしたので、外乱のために所定の閾値を越えるような大きな変動が推定負荷に生じた場合にも、外乱があったことを推定負荷の変化率から推定しそれに応じた適切なマスク量とすることで効果的に誤判定を防止することができる。 According to the present invention, as described above, the determination unit determines that there is an object pinching when the estimated load exceeds a predetermined threshold for a period determined by the predetermined mask amount, and the predetermined mask amount. Is variable according to the rate of change of the estimated load, so even if a large fluctuation occurs in the estimated load that exceeds the predetermined threshold due to the disturbance, the estimated load changes By making an estimate from the rate and setting an appropriate mask amount corresponding thereto, erroneous determination can be effectively prevented.
マスク量が所定の基準時間であり、判定手段は推定負荷が所定の閾値を越えた状態が所定の基準時間継続したとき物体の挟み込みがあるものと判定する場合、所定の基準時間が推定負荷の変化率に応じて可変であるものとすることで、外乱のために所定の閾値を越えるような大きな変動が推定負荷に生じた場合にも、それに応じて適切な基準時間を設定して効果的に誤判定を防止することができる。 When the mask amount is a predetermined reference time and the determination means determines that there is an object pinching when the state where the estimated load exceeds a predetermined threshold continues for a predetermined reference time, the predetermined reference time By making it variable according to the rate of change, it is effective to set an appropriate reference time in response to a large fluctuation in the estimated load that exceeds a predetermined threshold due to disturbance. It is possible to prevent erroneous determination.
特に、推定負荷の変動率が所定の値より小さいときは所定の基準時間を第1の基準時間とし、推定負荷の変動率が所定の値以上のときは所定の基準時間を第1の基準時間より大きな第2の基準時間とすると、単純な構成で効果的に外乱発生時の誤判定を防止することができる。 In particular, when the fluctuation rate of the estimated load is smaller than a predetermined value, the predetermined reference time is set as the first reference time, and when the fluctuation rate of the estimated load is greater than or equal to the predetermined value, the predetermined reference time is set as the first reference time. If the second reference time is larger, it is possible to effectively prevent erroneous determination when a disturbance occurs with a simple configuration.
またマスク量が開閉体の所定の基準移動量であり、判定手段は推定負荷が所定の閾値を越えた状態にある間の開閉体の移動量が所定の基準移動量を超えたとき物体の挟み込みがあるものと判定する場合、所定の基準移動量が推定負荷の変化率に応じて可変であるものとすることで、外乱のために所定の閾値を越えるような大きな変動が推定負荷に生じた場合にも、それに応じて適切な基準移動量を設定して効果的に誤判定を防止することができる。尚、本構成によれば、開閉体の移動速度が速い場合でも挟み込み有りと判定した時点における負荷(挟み込み負荷)が過大になるのを確実に防止するという効果も得られる。 Further, the mask amount is a predetermined reference movement amount of the opening / closing body, and the judging means sandwiches the object when the movement amount of the opening / closing body exceeds the predetermined reference movement amount while the estimated load exceeds the predetermined threshold value. When it is determined that there is, there is a large fluctuation in the estimated load that exceeds the predetermined threshold due to disturbance because the predetermined reference movement amount is variable according to the rate of change of the estimated load. Even in this case, it is possible to effectively prevent erroneous determination by setting an appropriate reference movement amount accordingly. In addition, according to this structure, even when the moving speed of the opening / closing body is high, an effect of reliably preventing an excessive load (clamping load) at the time when it is determined that pinching is present can be obtained.
特に、推定負荷の変動率が所定の値より小さいときは所定の基準移動量を第1の基準移動量とし、推定負荷の変動率が所定の値以上のときは所定の基準時間を第1の基準時間より大きな第2の基準時間とすると、単純な構成で効果的に外乱発生時の誤判定を防止することができる。 In particular, when the fluctuation rate of the estimated load is smaller than a predetermined value, the predetermined reference movement amount is set as the first reference movement amount, and when the fluctuation rate of the estimated load is equal to or larger than the predetermined value, the predetermined reference time is set to the first reference movement amount. When the second reference time is larger than the reference time, it is possible to effectively prevent erroneous determination when a disturbance occurs with a simple configuration.
本発明は、マスク量として所定の基準時間と所定の基準移動量の両方を用い、判定手段は、推定負荷が所定の閾値を越えた状態が継続する持続時間が所定の基準時間を超えるか、または、推定負荷が所定の閾値を越えた状態にある間の開閉体の移動量が所定の基準移動量を超えた場合に物体の挟み込みがあるものと判定するような構成にも適用可能であり、上記したのと同様の効果を奏することができる。即ち、所定の基準時間及び所定の基準移動量の少なくとも一方(好ましくは両方)が推定負荷の変動率に応じて可変であるものとすることで、外乱発生時の挟み込み誤判定を効果的に防止することができる。 The present invention uses both a predetermined reference time and a predetermined reference movement amount as a mask amount, and the determination means determines whether the duration during which the estimated load exceeds a predetermined threshold exceeds a predetermined reference time, Alternatively, the present invention can also be applied to a configuration in which it is determined that an object is caught when the movement amount of the opening / closing body exceeds a predetermined reference movement amount while the estimated load exceeds a predetermined threshold. The same effects as described above can be obtained. That is, at least one of the predetermined reference time and the predetermined reference movement amount (preferably both) is variable according to the fluctuation rate of the estimated load, thereby effectively preventing erroneous pinching when a disturbance occurs. can do.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1は本発明に基づく車両用開閉体の制御装置の好適実施例として、本発明を自動車用パワーウィンドウ装置に適用した場合を示すブロック図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a case where the present invention is applied to an automotive power window device as a preferred embodiment of a control device for a vehicle opening / closing body according to the present invention.
図に示されるように、制御部1には、運転席などに設けられたオート操作スイッチ2a及びマニュアル操作スイッチ2bの各開閉操作信号に応じて自動または手動開閉制御信号を出力するオート制御回路1aと、その開閉制御信号に応じて直流モータ3を正逆転駆動制御するためのモータ駆動制御回路としての駆動回路4と、モータ3の駆動電圧を検出する電圧検出回路5と、モータ3の回転に連動する回転速度検出手段としての回転センサ(またはロータリエンコーダ)6からのパルス信号の間隔に基づいてモータ3の回転速度を角速度として算出する角速度算出回路7と、制御部1の主制御を行うCPU8とが設けられている。
As shown in the drawing, the
CPU8には、上記角速度算出回路7からの角速度信号に基づいて角加速度を算出する角加速度算出部8aと、駆動電圧と角速度と角加速度とに基づいてモータ3の外部負荷を推定する推定負荷算出手段としての推定負荷算出部8bと、推定負荷に基づいて挟み込みの判定を行う判定部8cとが設けられている。なお、角加速度算出部8aと推定負荷算出部8bと判定部8cとは、CPU8内でのプログラム処理で行われるものであって良い。
The
そして、駆動回路4からの駆動信号応じてモータ3が正逆転して、例えばモータ3にリンクまたはワイヤなどを介して連結された被駆動体としてのウィンドウ9が開閉動作する。なお、オート制御回路1aでは、オート操作スイッチ2aの開/閉の信号が入力された場合には連続した開/閉制御信号を出力し、マニュアル操作スイッチ2bの開/閉信号が入力された場合には操作されている間だけ開/閉制御信号を出力する。またモータ3の制御としては定電圧制御やPWM制御を用いることができる。
Then, the
CPU8には更に、角速度算出回路7からの角速度信号とモータの回転方向とから全閉から全開に至るウィンドウ9の位置に対応するモータ3の位置を算出するモータ位置算出部8dが設けられている。モータ位置算出部8dの機能もCPU8内でのプログラム処理で実現される。尚、モータ位置は回転センサ6からのパルスカウントによって、例えば全開位置を0カウント、全閉位置を2500カウントとし、全閉と全開の間は0カウントと2500カウントの間のカウント値とすることで表すことができる。
The
このようにして構成されたパワーウィンドウ装置による閉動作時における挟み込み判定制御の好適実施例の概略フローを図2に示す。図2のフローは、例えば5msの一定周期でCPU8内のプログラム処理により行うものとすることができる。
FIG. 2 shows a schematic flow of a preferred embodiment of the pinching determination control during the closing operation by the power window device configured as described above. The flow in FIG. 2 can be performed by program processing in the
まず、ステップST1ではモータ3の端子電圧V(実効値)を電圧検出回路5で検出してA/D変換し、ステップST2に進む。
First, in step ST1, the terminal voltage V (effective value) of the
ステップST2では、回転センサ6からの各パルス信号間の間隔から周期tを算出し、その値から角速度ω(=2π/t)を算出する。次のステップST3では、ステップST2で算出された角速度ωに基づいて角加速度dωを算出し、ステップST4に進む。
In step ST2, the period t is calculated from the interval between each pulse signal from the
ステップST4では、推定負荷算出部8bにて、端子電圧Vと角速度ωと角加速度dωとに基づいて、モータ3の外部負荷となる推定負荷Pを上記した式(1)または(3)に基づいて求める。ここで図4に示すように、挟み込みがあったときの推定負荷Pは、モータのフリクション特性と挟み込みによる負荷増加とを合わせたものとなるが、モータのフリクション特性はモータ毎に異なり、また同一モータでも経年変化を生じ得る。そのため従来は、モータ特性の個体差や経年変化によって生じる推定負荷Pの変化を挟み込みと誤検知しないように十分な誤検知マージンを持った閾値を設定する(即ち、閾値を高めに設定する)必要があったが、それにより挟み込み確定時の負荷(挟み込み負荷)が高くなってしまうという問題があった。そのような問題を回避するため、ステップST4において、式(1)または(3)に基いて求めた推定負荷Pをモータトルクマップを用いて調節し、それを以下の処理で用いる推定負荷Pとすることが好ましい。モータトルクマップとは、図6に一例を示すように、外部無負荷時(即ち挟み込みがないとき)のモータ位置に対するモータトルクの変化を示すものである。後に詳述するように、モータトルクマップをウィンドウ9の閉動作毎に算出することで、上記したようなモータ特性の個体差や経年変化をモータトルクマップに反映することができる。従って、適宜更新されるモータトルクマップからそのときのモータ位置に対応するモータトルクを求め、それを式(1)または(3)から求められる推定負荷Pから減算したものを以下の処理で用いる推定負荷Pとすることで、モータ特性の個体差や経年変化に影響されることなく、挟み込みによる負荷増加のみを検出して、挟み込み判定を精度良く行うことが可能となる。
In step ST4, the estimated
ステップST5では、所定期間における推定負荷Pの変動幅を所定値と比較し、それが所定値以下の場合(即ち、dωが十分小さく、推定負荷PとモータトルクTmが概ね等しい定常状態にあると判断できる場合)、ステップST6に進みその所定期間におけるモータトルクTmの平均値を基準トルクTrefとしてメモリ(図示せず)に記憶する。この基準トルクTrefは後に詳述するように、モータ起動時の不安定性による挟み込み誤判定の防止に用いられる。尚、ステップST4においてモータトルクマップを用いて推定負荷Pを補正する場合は同様の補正を基準トルクTrefについても行うとよい。 In step ST5, the fluctuation range of the estimated load P in a predetermined period is compared with a predetermined value. If it is equal to or less than the predetermined value (that is, dω is sufficiently small, the estimated load P and the motor torque Tm are in a steady state being approximately equal). If it can be determined), the process proceeds to step ST6, and the average value of the motor torque Tm in the predetermined period is stored as a reference torque Tref in a memory (not shown). As will be described later in detail, this reference torque Tref is used to prevent pinching misjudgment due to instability at the start of the motor. In the case where the estimated load P is corrected using the motor torque map in step ST4, the same correction may be performed for the reference torque Tref.
図3に示すように、この基準トルクTrefの算出及び記憶は、ウィンドウ9の開動作においても行うことが好ましく、開動作において得られた基準トルクTrefを次の閉動作におけるモータ3の起動直後の挟み込み検知に用いることができる。開動作がウィンドウ9の下方向への動作である場合、閉動作時にはウィンドウ9の重量分の負荷増を考慮して補正(例えば重量を加算)した基準トルクTrefを用いるとよい。
As shown in FIG. 3, the calculation and storage of the reference torque Tref is preferably performed also in the opening operation of the
ステップST7では、上記したモータトルクマップの算出(更新)を行う。図5にステップST7で行われる処理の詳細フローを示す。図示されているように、ステップST71において回転センサ6からのパルスのカウント値Cを所定値(例えば64カウント)と比較し、所定値以上の場合ステップST72に進みモータトルクマップの算出をした後、ステップ73においてパルスカウント値Cをクリアする。即ち、モータトルクマップの算出は概ね64カウント毎になされる。尚、物体の挟み込みがあるときはモータトルクマップの更新をしないように、例えば、推定負荷Pが所定の基準負荷PL以上の場合はモータトルクマップの更新を行わない(即ちステップST7をスキップする)ものとしてもよい。
In step ST7, the above-described motor torque map is calculated (updated). FIG. 5 shows a detailed flow of the process performed in step ST7. As shown in the figure, in step ST71, the pulse count value C from the
図6のモータトルクマップを参照すると、モータトルクTmはノイズ等の影響を除いて波形を滑らかにするための平均化処理が施されている。ステップST72では、このモータトルク平均をサンプリングして所定期間(64パルスエッジに相当する期間)に対する新たなモータトルクとすることで、モータトルクマップを更新する(図6の拡大図参照)。このようにモータトルクマップをモータ3またはウィンドウ9の閉作動毎に逐次更新することにより、モータ特性に個体差があったり経年変化したりしてもそれをモータトルクマップに反映することができる。
Referring to the motor torque map of FIG. 6, the motor torque Tm is subjected to an averaging process for smoothing the waveform without the influence of noise or the like. In step ST72, the motor torque map is updated by sampling the motor torque average to obtain a new motor torque for a predetermined period (a period corresponding to 64 pulse edges) (see an enlarged view of FIG. 6). In this way, by sequentially updating the motor torque map every time the
ステップST8では振動性外乱による挟み込み誤判定を防止するための処理を行う。図7に振動性外乱があった場合の推定負荷P及びモータトルクTmの挙動の一例を示す。図7の一番上のグラフに示されているように、振動性外乱がある場合、角速度ω及び角加速度dωなどが波状に変化することにより、モータトルクTmに対して推定負荷Pが上下に振動する。一般にモータトルクTmよりも推定負荷Pが小さい場合は角加速度dωが正、即ち、モータ加速中であり、モータトルクTmよりも推定負荷Pが大きい場合は角加速度dωが負、即ち、モータ減速中と考えられる。モータトルクTmを越えて推定負荷Pが大きくなった場合、異物挟み込みの可能性があるが、その直前において推定負荷PがモータトルクTmを同程度下回っていた場合にはそれは振動性外乱によるものであり、異物挟み込みによるものではないと判断することができる。そこで、ステップST8では、推定負荷PがモータトルクTmを下回ったとき、どの程度下回ったかを慣性力ピーク値Ipeakとして記憶し、推定負荷PがモータトルクTmを上回ったとき、それを記憶しておいた慣性力ピーク値Ipeakと比較し、Ipeak以下である場合には振動性外乱によるものであるとして挟み込み判定処理を行わない。即ち、この実施例では慣性力ピーク値IpeakがモータトルクTmに対する推定負荷Pの加速側の変動量を表すしきい値として働く。 In step ST8, a process for preventing erroneous pinching due to vibrational disturbance is performed. FIG. 7 shows an example of the behavior of the estimated load P and the motor torque Tm when there is a vibration disturbance. As shown in the top graph of FIG. 7, when there is an oscillating disturbance, the estimated load P rises and falls with respect to the motor torque Tm by changing the angular velocity ω, the angular acceleration dω, and the like in a wave shape. Vibrate. Generally, when the estimated load P is smaller than the motor torque Tm, the angular acceleration dω is positive, that is, the motor is accelerating. When the estimated load P is larger than the motor torque Tm, the angular acceleration dω is negative, that is, the motor is decelerating. it is conceivable that. If the estimated load P increases beyond the motor torque Tm, there is a possibility of foreign matter being caught, but if the estimated load P is just below the motor torque Tm just before that, it is due to vibrational disturbance. Yes, it can be determined that this is not due to foreign object pinching. Therefore, in step ST8, when the estimated load P falls below the motor torque Tm, the degree to which the estimated load P falls is stored as the inertial force peak value Ipeak, and when the estimated load P exceeds the motor torque Tm, it is stored. Compared with the inertial force peak value Ipeak, if it is equal to or less than Ipeak, the pinching determination process is not performed because it is due to vibrational disturbance. That is, in this embodiment, the inertial force peak value Ipeak serves as a threshold value representing the amount of fluctuation on the acceleration side of the estimated load P with respect to the motor torque Tm.
図8にステップST8で行われる処理の詳細フローを示す。図示されているように、ステップST81において推定負荷PとモータトルクTmとを比較し、P≦Tmの場合、ステップST82でTm−P(または|P−Tm|)を計算し、慣性力Iとする(図7の上から二番目のグラフ)。続いてステップST83及びST84では、慣性力ピーク値Ipeakを求める。即ち、ステップST83において慣性力Iと慣性力ピーク値Ipeakとを比較し、Ipeak<Iの場合のみステップST84に進みそのときの慣性力Iを新たな慣性力ピーク値Ipeakとする。ステップ85では所定期間における推定負荷Pの振動幅ΔPが所定値以下であるか否かを判定し、所定値以下である場合、ステップST86にて慣性力ピーク値Ipeakをクリアする。これは所定期間における推定負荷Pの変動幅が小さい場合は振動性外乱がないと考えられるからである。ステップST87では負荷推定値PからモータトルクTmと慣性力ピーク値Ipeakを減算し、それが0以下の場合は振動性外乱によるものと判定してステップST1に戻り、0より大きい場合は挟み込みの可能性ありとして次のステップST9に進む。図7の例では、その最下段のグラフにP−Tm−Ipeakが正になる場合のみが示されている。このように、モータトルクTmを越えて推定負荷Pが大きくなった場合でも、その直前において推定負荷PがモータトルクTmを同程度下回っていた場合にはそれは振動性外乱によるものとして挟み込み判定を行わないことにより、誤判定を回避する、または誤判定の回数を大幅に低減することができる。 FIG. 8 shows a detailed flow of the process performed in step ST8. As shown in the figure, the estimated load P is compared with the motor torque Tm in step ST81. If P ≦ Tm, Tm−P (or | P−Tm |) is calculated in step ST82, and the inertia force I and (Second graph from the top in FIG. 7). Subsequently, in steps ST83 and ST84, an inertial force peak value Ipeak is obtained. That is, the inertial force I and the inertial force peak value Ipeak are compared in step ST83, and only when Ipeak <I, the process proceeds to step ST84 and the inertial force I at that time is set as a new inertial force peak value Ipeak. In step 85, it is determined whether or not the vibration width ΔP of the estimated load P in the predetermined period is equal to or smaller than a predetermined value. If the vibration width ΔP is equal to or smaller than the predetermined value, the inertial force peak value Ipeak is cleared in step ST86. This is because it is considered that there is no vibration disturbance when the fluctuation range of the estimated load P in the predetermined period is small. In step ST87, the motor torque Tm and the inertial force peak value Ipeak are subtracted from the estimated load value P. If the torque is less than 0, it is determined that the disturbance is due to vibration disturbance, and the process returns to step ST1. Proceed to the next step ST9. In the example of FIG. 7, only the case where P-Tm-Ipeak is positive is shown in the lowermost graph. In this way, even when the estimated load P exceeds the motor torque Tm, if the estimated load P is almost below the motor torque Tm just before that, it is determined that it is due to vibrational disturbance and the pinching determination is performed. By not being present, erroneous determinations can be avoided or the number of erroneous determinations can be greatly reduced.
続いてステップST9では、後に詳述するように、挟み込み判定のためのマスク量(時間及びウィンドウ移動量)の選択を行い、ステップST10に進む。 Subsequently, in step ST9, as will be described in detail later, a mask amount (time and window movement amount) for pinching determination is selected, and the process proceeds to step ST10.
ステップST10では、推定負荷Pを用いて挟み込み判定を行う。ステップST10で行われる処理の詳細フローを図9に示す。図示されているように、ステップST101において、推定負荷Pと所定の基準負荷PLとを比較し、P≧PLの場合ステップST102に進み、そうでない場合はステップST106に進む。ステップST102では推定負荷Pと、ステップSTで求めた基準トルクTrefとを比較し、P≧TrefのときステップST103に進み、そうでない場合はステップST106に進む。ステップST103ではモータトルクTmと基準トルクTrefとを比較し、Tm≧TrefのときステップST104に進み、そうでない場合はステップST106に進む。ステップST104ではステップST101、ST102、ST103の3つの条件が継続的に満たされている間の持続時間tconを所定の基準時間(またはマスク時間)trefと比較し、tcon≧trefの場合挟み込みありと判定してモータ3の停止または反転動作を行う。ステップST104でtcon≧trefでなかった場合、ステップST105で、ステップST101、ST102、ST103の3つの条件が継続的に満たされている間のウィンドウ9の移動量Dを所定の基準移動量(またはマスク移動量)Drefと比較し、D≧Drefのとき挟み込みありと判定してモータ3の停止または反転動作を行い、そうでない場合はステップST1に戻る。ステップST106では持続時間tcon及び移動量Dをクリアする(即ち値をゼロにする)。尚、ウィンドウ9の移動量Dはモータ3の回転量を表す回転センサ6からのパルス数によって好適に表すことができる。
In step ST10, the jamming determination is performed using the estimated load P. A detailed flow of the process performed in step ST10 is shown in FIG. As shown in the figure, in step ST101, the estimated load P is compared with a predetermined reference load PL, and if P ≧ PL, the process proceeds to step ST102, and if not, the process proceeds to step ST106. In step ST102, the estimated load P is compared with the reference torque Tref obtained in step ST. If P ≧ Tref, the process proceeds to step ST103, and if not, the process proceeds to step ST106. In step ST103, the motor torque Tm is compared with the reference torque Tref. If Tm ≧ Tref, the process proceeds to step ST104, and if not, the process proceeds to step ST106. In step ST104, the duration tcon while the three conditions of steps ST101, ST102, and ST103 are continuously satisfied is compared with a predetermined reference time (or mask time) tref. Then, the
上記のように本実施例では、推定負荷PとモータトルクTmの両方が基準トルク(定常トルク)Tref以上である場合のみ挟み込み判定処理を継続し、そうでないときは挟み込みはないものと判定する。図10の上側のグラフに示すように、モータ3の起動直後は動作が不安定であるため、挟み込みが発生しておらずモータトルクTmが上昇していなくても、角速度ωや角加速度dωの変動に伴いモータ負荷(推定負荷P)が大きく変動する。そのため推定負荷Pのみを見て挟み込み判定を行うと実際には挟み込みがないのに挟み込みありと判定する誤判定が生じやすい。そのため従来はモータ負荷が安定するまで挟み込み検知を行わないようにマスク期間を設けていた。しかしながら、図10の下側のグラフに示すようにモータ3の起動時に挟み込みが生じていた場合はモータ3の起動後すぐに負荷が上昇するため、マスク期間のために挟み込み判定が遅れ、挟み込み確定時の負荷(挟み込み負荷)が大きくなってしまうという問題があった。それに対し上記実施例では、推定負荷Pが所定の閾値PL以上であるという基準に加えて、推定負荷PとモータトルクTmの両方が基準トルク(定常トルク)Tref以上である場合のみ挟み込みの可能性ありと判断して挟み込み判定処理を継続するようにしたので、マスク期間なしにモータ3の起動直後から挟み込み検知を行っても、角速度ωや角加速度dωの変動による挟み込み誤検知をなくすまたは大幅に低減することができる。従って、モータ起動直後のマスク期間なしにモータ3の起動直後から好適に挟み込み検知を行うことが可能である。
As described above, in the present embodiment, the pinching determination process is continued only when both the estimated load P and the motor torque Tm are equal to or greater than the reference torque (steady torque) Tref, and otherwise, it is determined that there is no pinching. As shown in the upper graph of FIG. 10, since the operation is unstable immediately after the
また上記実施例では、ステップST104においてtcon≧trefが成り立つ場合に挟み込みを確定するのに加えて、ステップST105においてD≧Drefであった場合にも挟み込みがあったものと判定している。図11のグラフに示すように、推定負荷Pが基準負荷PLを越える状態が継続する時間tconのみに基づいて挟み込みの有無を判定すると、ウィンドウ9の移動速度が小さいとき(図11における実線)は挟み込み確定時の負荷増加ΔP1も小さく問題ないが、移動速度が大きい場合は負荷上昇速度も大きくなり(図11における想像線)、挟み込みが確定するまでの負荷増加ΔP2が過大になる恐れがある。上記実施例ではウィンドウ9の上昇速度が速い場合は、推定負荷Pが基準負荷PLを越えた状態の持続時間tcomが基準時間trefに達する前でも、推定負荷Pが基準負荷PLを越えてからのウィンドウ9の移動量Dが基準移動量Drefを越えれば挟み込みありと判定してモータ3の停止または反転を行うので、挟み込み確定までの負荷増加(例えば図11のΔP2′)を低く抑えることができる。
Further, in the above-described embodiment, in addition to determining pinching when tcon ≧ tref is satisfied in step ST104, it is determined that pinching has also occurred when D ≧ Dref in step ST105. As shown in the graph of FIG. 11, when the presence / absence of pinching is determined based on only the time tcon in which the estimated load P exceeds the reference load PL, when the moving speed of the
次にステップST9における判定用マスク量(即ち、基準時間tref及び基準移動量Dref)の選択について説明する。図12にステップST9で行われる処理の詳細フローを示す。図示されているように、ステップST91において推定負荷Pの変化率が所定値以上であるか否か判定し、所定値以上でないときステップST92に進み、第1の基準時間t1を判定用基準時間trefとするとともに、ステップ93で第1の基準移動量D1を判定用基準移動量Drefとする。ステップST91において推定負荷Pの変化率が所定値以上の場合はステップST94に進んで、第2の基準時間t2を判定用基準時間trefとするとともに、ステップST95で第2の基準移動量D2を判定用基準移動量Drefとする。ここで、t1<t2、D1<D2である。例えばt1を20ms、t2を60ms、D1を12カウント(パルス数)、D2を36カウント(パルス数)とすることができる。上記したステップST104、ST105の判定ではこのようにして選択された判定用基準時間tref及び判定用基準移動量Drefをそれぞれ用いて挟み込みの有無を判定する。尚、推定負荷Pの変化率は好適には以下の式で求めることができる:
推定負荷変化率=|前回推定負荷−今回推定負荷|÷(制御サイクル毎のパルス数)…(4)
Next, selection of the determination mask amount (that is, the reference time tref and the reference movement amount Dref) in step ST9 will be described. FIG. 12 shows a detailed flow of the process performed in step ST9. As shown in the figure, it is determined in step ST91 whether or not the rate of change of the estimated load P is greater than or equal to a predetermined value. If not, the process proceeds to step ST92, where the first reference time t1 is determined as the reference time tref for determination. In step 93, the first reference movement amount D1 is set as the determination reference movement amount Dref. If the rate of change of the estimated load P is greater than or equal to the predetermined value in step ST91, the process proceeds to step ST94, where the second reference time t2 is set as the determination reference time tref, and the second reference movement amount D2 is determined in step ST95. The reference movement amount Dref is used. Here, t1 <t2 and D1 <D2. For example, t1 can be 20 ms, t2 can be 60 ms, D1 can be 12 counts (number of pulses), and D2 can be 36 counts (number of pulses). In the determinations in steps ST104 and ST105 described above, the presence or absence of pinching is determined using the determination reference time tref and the determination reference movement amount Dref selected in this way. It should be noted that the rate of change of the estimated load P can be preferably obtained by the following formula:
Estimated load change rate = | Previous estimated load-Current estimated load | ÷ (Number of pulses per control cycle) (4)
図13は、例えば車両のドアを勢いよく閉めた場合のように車両に一過性の大きな衝撃が加わった場合の推定負荷Pの一例を示している。図示されているように推定負荷Pは大きな変化率で上昇し、ある時点で基準負荷PLを越え、そこから挟み込み判定処理がスタートする。このような大きな衝撃が加わった場合、比較的小さい第1の基準時間t1で判定すると、誤判定を生じ得る。しかしながら、上記したように推定負荷Pの変化率が所定値以上の場合、第1の基準時間t1より大きな第2の基準時間t2を判定に用いることで誤検知を防止することができる。基準移動量Dref(即ち、D1またはD2)についても同様である。 FIG. 13 shows an example of the estimated load P when a temporary large impact is applied to the vehicle, for example, when the door of the vehicle is closed vigorously. As shown in the figure, the estimated load P increases at a large rate of change, exceeds the reference load PL at a certain point in time, and the pinching determination process starts from there. When such a large impact is applied, an erroneous determination may occur if the determination is made with a relatively small first reference time t1. However, when the rate of change of the estimated load P is greater than or equal to a predetermined value as described above, erroneous detection can be prevented by using the second reference time t2 that is larger than the first reference time t1 for determination. The same applies to the reference movement amount Dref (that is, D1 or D2).
本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施例は自動車のパワーウィンドウ装置に本発明を適用したが、自動車の電動スライドドアに本発明を適用することも可能である。 Although the present invention has been described in detail based on specific embodiments, these embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a power window device of an automobile, but the present invention can also be applied to an electric sliding door of an automobile.
本発明に係る車両用開閉体の制御装置は、推定負荷が所定の閾値を越えるような大きな外乱があった場合にも誤判定を効果的に防止し精度良く物体の挟み込みを検出することができるので、例えば自動車のパワーウィンドウ装置のため制御装置として有用である。 The control device for a vehicle opening / closing body according to the present invention can effectively prevent erroneous determination even when there is a large disturbance such that the estimated load exceeds a predetermined threshold value, and can detect object pinching with high accuracy. Therefore, it is useful as a control device for a power window device of an automobile, for example.
1 制御部
2a オート操作スイッチ、2b マニュアル操作スイッチ
3 モータ
4 駆動回路
5 電圧検出回路
6 回転センサ
7 角速度算出回路
8 CPU
8a 角加速度算出部、8b 推定負荷算出部、8c 判定部、8d 位置算出部
9 ウィンドウ1
DESCRIPTION OF
8a angular acceleration calculation unit, 8b estimated load calculation unit, 8c determination unit, 8d
Claims (6)
前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出手段と、
前記モータの回転速度から加速度を算出する加速度算出手段と、
前記モータの回転速度、加速度及び駆動電圧から推定負荷を求める推定負荷算出手段と、
前記推定負荷に基づいて物体の挟み込みを判定する挟み込み判定手段とを有し、
前記判定手段は、前記推定負荷が所定の閾値を越えた状態が所定のマスク量によって定められる期間継続したとき物体の挟み込みがあるものと判定し、前記所定のマスク量が前記推定負荷の変化率に応じて可変であることを特徴とする車両用開閉体の制御装置。 A control device for a vehicle opening / closing body that drives the opening / closing body with a DC motor,
Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor;
Voltage detection means for detecting the drive voltage of the motor;
Acceleration calculating means for calculating acceleration from the rotational speed of the motor;
An estimated load calculating means for obtaining an estimated load from the rotational speed, acceleration and driving voltage of the motor;
Sandwiching judging means for judging the sandwiching of the object based on the estimated load,
The determination unit determines that there is an object pinched when the estimated load exceeds a predetermined threshold for a period determined by a predetermined mask amount, and the predetermined mask amount is a rate of change of the estimated load. A control device for a vehicle opening / closing body, which is variable according to
前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出手段と、
前記モータの回転速度から加速度を算出する加速度算出手段と、
前記モータの回転速度、加速度及び駆動電圧から推定負荷を求める推定負荷算出手段と、
前記推定負荷に基づいて物体の挟み込みを判定する挟み込み判定手段とを有し、
前記判定手段は、前記推定負荷が所定の閾値を越えた状態が継続する持続時間が所定の基準時間を超えるか、または、前記推定負荷が所定の閾値を越えた状態にある間の前記開閉体の移動量が所定の基準移動量を超えた場合に、物体の挟み込みがあるものと判定し、前記所定の基準時間及び前記所定の基準移動量の少なくとも一方が前記推定負荷の変動率に応じて可変であることを特徴とする車両用開閉体の制御装置。 A control device for a vehicle opening / closing body that drives the opening / closing body with a DC motor,
Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor;
Voltage detection means for detecting the drive voltage of the motor;
Acceleration calculating means for calculating acceleration from the rotational speed of the motor;
An estimated load calculating means for obtaining an estimated load from the rotational speed, acceleration and driving voltage of the motor;
Sandwiching judging means for judging the sandwiching of the object based on the estimated load,
The determination means includes the opening and closing body while the duration in which the estimated load exceeds a predetermined threshold exceeds a predetermined reference time or the estimated load is in a state exceeding the predetermined threshold. When the movement amount exceeds a predetermined reference movement amount, it is determined that an object is caught, and at least one of the predetermined reference time and the predetermined reference movement amount depends on a fluctuation rate of the estimated load. A control device for a vehicle opening / closing body, which is variable.
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