JP2007270607A - 車両用開閉体の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マスク期間を設けることなくモータ起動直後から物体の挟み込み判定が可能な車両用開閉体の制御装置を提供する。
【解決手段】本発明の車両用開閉体の制御装置は、開閉体（９）を駆動する直流モータ（３）の回転速度、加速度及び駆動電圧から推定負荷（Ｐ）を求める推定負荷算出手段（８ｂ）と、モータの回転速度と駆動電圧からモータトルクを算出するモータトルク算出手段（８ｂ）と、モータトルクの定常状態を基に基準トルクを算出しメモリに格納する基準トルク算出手段（８ｆ）と、推定負荷、モータトルク及び基準トルク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（８ｃ）とを有し、挟み込み判定手段は、推定負荷が所定の閾値より大きい場合でも、推定負荷とモータトルクの少なくとも一方が基準トルクより小さい場合は物体の挟み込みはないものと判定する。
【選択図】図９

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。

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）。

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。

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。

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。
特開２００４−２４２４２５号公報 特開平９−３２８９６５号公報 特開平１０−１６９３１０号公報 特開平９−１２５８１５号公報 特開２００５−８３０５２号公報

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

本発明の第２の目的は、マスク期間を設けることなくモータ起動直後から物体の挟み込み判定が可能な車両用開閉体の制御装置を提供することである。

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前記モータの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、前記モータの回転速度と駆動電圧からモータトルクを算出するモータトルク算出手段と、前記モータトルクの定常状態を基に基準トルクを算出しメモリに格納する基準トルク算出手段と、前記推定負荷、モータトルク及び基準トルク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、前記挟み込み判定手段は、前記推定負荷が所定の閾値より大きい場合でも、前記推定負荷と前記モータトルクの少なくとも一方が前記基準トルクより小さい場合は物体の挟み込みはないものと判定するものとした。

基準トルクは、前記推定負荷の変動幅が所定の範囲内にある状態が所定の時間続いたとき、その所定の時間内の前記モータトルクの平均値として前記基準トルク算出手段により算出することができる。

好適には前記基準トルク算出手段は、前記開閉体の開動作と閉動作の両方において前記基準トルクの算出を行うことができる。

また前記開閉体が上下方向に開閉動作し、前記開閉体の開動作が下方向への動作である場合、前記開動作において算出された基準トルクは、前記開閉体の閉動作においてなされる挟み込み判定に用いられるとき、前記開閉体の重量に基づいて補正されることが好ましい。

前記挟み込み判定手段は、前記推定負荷が前記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、前記推定負荷が前記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することができる。

本発明によれば、上記したように、推定負荷が安定しているときのモータトルクの平均値として基準トルク（または定常トルク）を算出し、挟み込み判定手段は、推定負荷が所定の閾値より大きい場合でも、推定負荷とモータトルクの少なくとも一方が基準トルクを下回ったときは物体の挟み込みはないと判定する（即ち、推定負荷とモータトルクの両方が基準トルクを越えたときのみ物体の挟み込みの判定を行う）ものとしたことにより、モータ起動直後の不安定性のためにモータの角速度や角加速度が変動して推定負荷が大きくなってもそれを異物の挟み込みと誤検知するのを効果的に防止することができるので、モータ起動直後からマスク期間を設けることなく物体の挟み込み判定を行うことが可能である。

開閉体の開動作と閉動作の両方において基準トルクの算出を行うものとすると、基準トルクを常に最新の状態に維持することができ、判定精度が向上する。特に開閉体が上下方向に開閉動作し、開閉体の開動作が下方向への動作である場合、開動作において算出された基準トルクを開閉体の閉動作においてなされる挟み込み判定に用いるとき開閉体の重量に基づいて補正すると、補正された基準トルクを用いることで閉動作において一層精確な挟み込み判定が可能となる。

また挟み込み判定手段が、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することにより、開閉体の移動速度が遅い場合には持続時間に基づく挟み込み判定を行うことで挟み込みを確実に検知するとともに、開閉体の移動速度が速い場合には、開閉体の移動量に基づいて挟み込み判定を行うことで挟み込み負荷が過大になることなく挟み込み検知を行うことができる。

本発明の制御装置はさらに、前記開閉体の位置に対するモータトルクの変化を示すモータトルクマップを前記開閉体の閉動作毎に算出するモータトルクマップ算出手段（８ｅ）を有するものとすることができ、前記挟み込み判定手段は、前記開閉体の位置に基づいて前記モータトルクマップを参照して得られるモータトルクを前記推定負荷から減算して前記推定負荷を調節し、この調節された推定負荷に基づいて前記物体の挟み込み判定を行うことができる。モータトルクマップ算出手段は、モータトルクの変化状態を基にモータトルクマップを算出することができる。好適には、モータトルクマップ算出手段は、所定期間毎にモータトルクの平均値を計算し、前記モータトルクの平均値を前記所定期間における更新されたモータトルクとすることができる。このようなモータトルクマップ算出手段により、モータ特性の個体差や経年変化、また開閉体の摺動負荷をモータトルクマップに反映することができる。そして、挟み込み判定手段は開閉体の位置に基づいてモータトルクマップを参照して得られるモータトルクを推定負荷から減算して推定負荷を調節し、この調節された推定負荷に基づいて物体の挟み込み判定を行うものとしたので、モータ特性の個体差や経年変化の影響を抑えて挟み込みによる負荷増加のみを検出し、精度良く挟み込み判定を行うことができる。

一実施例では、挟み込み判定手段は、前記推定負荷より前記モータトルクが大きいときの前記推定負荷と前記モータトルクの差分の絶対値のピーク値を慣性力ピーク値（Ｉpeak）として記憶し、前記推定負荷が前記モータトルクを上回ったとき、そのときの前記推定負荷と前記モータトルクの差分の絶対値が記憶されている前記慣性力ピーク値より小さい場合は挟み込みはないものと判定することができる。これにより、振動性外乱の影響により増大した推定負荷を物体の挟み込みと誤検知するのを防止し、信頼性の高い挟み込み検知を行うことができる。また、振動性外乱を考慮して挟み込み判定用の閾値（即ち、基準負荷ＰＬ）に余裕を持たせる必要がないため、挟み込み検知の感度を向上し、より迅速な挟み込み検知が可能となる。

推定負荷の変動幅が所定の期間、所定値以下であったとき慣性力ピーク値はクリアされるものとすると、振動性外乱がないときに振動性外乱があると誤認識して挟み込み検知を行わないのを回避することができる。

また前記挟み込み判定手段は、前記モータトルクに対する前記推定負荷の加速側の変動量を表すしきい値を設定し、前記推定負荷が前記モータトルクを上回ったとき、そのときの前記推定負荷と前記モータトルクの差分の絶対値が前記設定されたしきい値より小さい場合は挟み込みはないものと判定することができる。これにより、振動性外乱の影響により増大した推定負荷を物体の挟み込みと誤検知するのを防止し、信頼性の高い挟み込み検知を行うことができる。

本発明の好適実施例によると、前記挟み込み判定手段は、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（ｔref、Ｄref）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することができる。これにより、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、変化率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。

例えば、マスク量が所定の基準時間であり、挟み込み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し、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ができる。このような推定負荷の変化率に応じて可変である基準時間により、大きな外乱によって生じ得る挟み込み誤判定を効果的に防止することができる。好適には、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の基準時間とすることができ、それにより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。

別の方法として若しくはそれに加えて、マスク量が開閉体の所定の基準移動量であり、挟み込み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し、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ができる。このような推定負荷の変化率に応じて可変である基準移動量により、大きな外乱によって生じ得る挟み込み誤判定を効果的に防止することができる。好適には、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の基準時間とすることができ、それにより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。

挟み込み判定手段が、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する場合、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が好ましい。このような推定負荷の変化率に応じて可変である基準時間及び基準移動量により、外乱発生時の挟み込み誤判定を防止することができる。

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。

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。

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働くとともに駆動電圧及び角速度からモータ３のトルクを算出するモータトルク算出部としても機能する推定負荷／モータトルク算出部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／モータトルク算出部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。

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。

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の位置を算出するウィンドウ９の位置算出部８ｄが設けられている。ウィンドウ９の位置算出部８ｄの機能もＣＰＵ８内でのプログラム処理で実現される。尚、ウィンドウ９の位置は回転センサ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。

更に、ＣＰＵ８はモータトルクマップ算出部８ｅと基準トルク算出部８ｆを含む。モータトルクマップ算出部８ｅは、後に詳述するように、推定負荷／モータトルク算出部８ｂからのモータトルク信号と位置算出部８ｄからのウィンドウ９の位置信号とを受信し、それらから、ウィンドウ９の位置に対するモータトルクの変化を示すモータトルクマップを算出（更新）する。基準トルク算出部８ｆは、後に詳述するように、推定負荷及びモータトルクを推定負荷／モータトルク算出部８ｂから受取、それらに基づき、定常モータトルクを示す基準トルクＴrefを算出する。

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。

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。

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。

ステップＳＴ４では、推定負荷／モータトルク算出部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、またウィンドウ９の摺動負荷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）のウィンドウ９の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、またウィンドウ９の摺動負荷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ウィンドウ９の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、またウィンドウ９の摺動負荷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。このようなモータトルクマップを用いた推定負荷Ｐの補正は所望に応じて挟み込み判定部８ｃにおいて行うことができる。

ステップＳＴ４では、上記の式（２）に基づいてモータ３の端子電圧Ｖ及び角速度からモータトルクＴｍの算出もなされる。

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、基準トルクＴref及びモータトルクＴｍを推定負荷Ｐと比較するときまたはこれらを互いに比較するときには、同様の補正を基準トルクＴref及びモータトルクＴｍについても行うとよい。

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。

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。

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。

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。尚、図７の例では、推定負荷Ｐのモータトルクマップによる補正は行っていない。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後続の挟み込み判定処理を行わない（即ち、挟み込みはないものと判定する）。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。

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後続の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。

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。

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ＳＴ６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。

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。

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。

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）
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。

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。

また、ステップＳＴ１０１における基準負荷ＰLがステップＳＴ１０２における基準トルクＴrefより大きいか等しい場合は、推定負荷P≧基準負荷ＰLであれば必ず推定負荷Ｐ≧基準トルクＴrefであるので、ステップＳＴ１０２を省略することもできる。

本発明に係る車両用開閉体の制御装置は、開閉体を駆動するモータの起動直後からマスク期間を設けることなく物体の挟み込み判定を行うことが可能であるので、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。

本発明が適用された自動車用パワーウィンドウ装置のモータ駆動制御回路のブロック図。 本発明に基づく制御フローの概要を示す図。 ウィンドウ開動作における基準トルクＴrefを求めるためのフロー図。 挟み込みが生じたときの推定負荷とモータフリクション特性の関係を示すグラフ。 モータトルクマップの更新過程を示すフロー図。 モータトルクマップの一例を示すグラフ。 振動性外乱があるときの推定負荷及びモータトルクの一例を示す波形図。 振動性外乱か否かを判定するための過程の詳細フロー図。 挟み込み判定過程の詳細フロー図。 モータ起動時の負荷変化の一例を示す波形図。 異なるウィンドウ移動速度に対する挟み込み検知を説明するためのグラフ。 挟み込み判定用閾値の選択過程の詳細を示すフロー図。 車両に大きな外乱が加わったときの推定負荷の一例を示すフロー図。

符号の説明

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／モータトルク算出部、８ｃ 判定部、８ｄ 位置算出部、８ｅ モータトルクマップ算出部、８ｆ 基準トルク算出部
９ ウィンドウ

Claims (5)

1. 直流モータで開閉体を駆動する車両用開閉体の制御装置であって、
   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前記モータの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、
   前記モータの回転速度と駆動電圧からモータトルクを算出するモータトルク算出手段と、
   前記モータトルクの定常状態を基に基準トルクを算出しメモリに格納する基準トルク算出手段と、
   前記推定負荷、モータトルク及び基準トルク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、
   前記挟み込み判定手段は、前記推定負荷が所定の閾値より大きい場合でも、前記推定負荷と前記モータトルクの少なくとも一方が前記基準トルクより小さい場合は物体の挟み込みはないものと判定することを特徴とする車両用開閉体の制御装置。
2. 前記基準トルク算出手段は、前記開閉体の開動作と閉動作の両方において前記基準トルクの算出を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用開閉体の制御装置。
3. 前記開閉体が上下方向に開閉動作し、前記開閉体の開動作が下方向への動作であり、前記開動作において算出された基準トルクは、前記開閉体の閉動作においてなされる挟み込み判定に用いられるとき、前記開閉体の重量に基づいて補正されることを特徴とする請求項２に記載の車両用開閉体の制御装置。
4. 前記挟み込み判定手段は、前記推定負荷が前記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、前記推定負荷が前記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することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両用開閉体の制御装置。
5. 前記基準トルクは、前記推定負荷の変動幅が所定の範囲内にある状態が所定の時間続いたとき、その所定の時間内の前記モータトルクの平均値として前記基準トルク算出手段により算出されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の車両用開閉体の制御装置。

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