JP2008005656A - Automatic opening/closing device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に設けられる開閉体を自動的に開閉する車両用自動開閉装置に関する。 The present invention relates to an automatic opening / closing device for a vehicle that automatically opens and closes an opening / closing body provided in a vehicle.
車両の側部に設けられるスライドドアを電動モータを駆動源として自動的に開閉するようにした車両用自動開閉装置では、電動モータの回転方向を正転と逆転とに切り替えることにより、スライドドアを開閉両方向に作動させるようにしている。このような自動開閉装置では、電動モータを正逆両方向に回転させるための駆動回路が必要であり、このような駆動回路としては、例えば特許文献1に示されるように、Hブリッジ回路(フルブリッジ回路)が多く用いられている。 In an automatic opening and closing device for a vehicle that automatically opens and closes a sliding door provided on a side portion of a vehicle using an electric motor as a drive source, the sliding door is switched by switching the rotation direction of the electric motor between normal rotation and reverse rotation. It is designed to operate in both opening and closing directions. Such an automatic switchgear requires a drive circuit for rotating the electric motor in both forward and reverse directions. As such a drive circuit, for example, as shown in Patent Document 1, an H bridge circuit (full bridge) is used. Circuit) is often used.
Hブリッジ回路は、一端が電動モータの一方の給電端子に接続され他端が電源に接続される第1の正転用スイッチング素子と、一端が電動モータの他方の給電端子に接続され他端が接地される第2の正転用スイッチング素子と、一端が電動モータの他方の給電端子に接続され他端が電源に接続される第1の逆転用スイッチング素子と、一端が電動モータの一方の給電端子に接続され他端が接地される第2の逆転用スイッチング素子とを有しており、これらのスイッチング素子を所定の組み合わせでオンすることにより、電動モータを正転、逆転させることができるようになっている。つまり、2つの正転用スイッチング素子をオンに切り替えることにより、これらのスイッチング素子を介して両給電端子間に電流を流して電動モータを正転させることができ、2つの逆転用スイッチング素子をオンに切り替えることにより正転時とは逆向きの電流を給電端子間に流して電動モータを逆転させることができる。また、第2の正転用スイッチング素子と第2の逆転用スイッチング素子、または第1の正転用スイッチング素子と第1の逆転用スイッチング素子とをオンに切り替えることにより、これらのスイッチング素子を介して電動モータの両給電端子を短絡させて電動モータに回生制動力を発生させることができる。 The H-bridge circuit has a first forward switching element having one end connected to one power supply terminal of the electric motor and the other end connected to the power supply, and one end connected to the other power supply terminal of the electric motor and the other end grounded. The first forward switching element, one end connected to the other power supply terminal of the electric motor and the other end connected to the power source, and one end connected to one power supply terminal of the electric motor. A second reverse switching element that is connected and grounded at the other end. By turning on these switching elements in a predetermined combination, the electric motor can be rotated forward and backward. ing. In other words, by switching on the two forward switching elements, it is possible to cause the electric motor to rotate forward by passing a current between both power supply terminals via these switching elements, and to turn on the two reverse switching elements. By switching, the electric motor can be reversed by flowing a current in the opposite direction to that during forward rotation between the power supply terminals. In addition, the second forward switching element and the second reverse switching element, or the first forward switching element and the first reverse switching element are switched on, and electric power is supplied via these switching elements. A regenerative braking force can be generated in the electric motor by short-circuiting both power supply terminals of the motor.
Hブリッジ回路に用いられるスイッチング素子としては、通常、FET(電解効果トランジスタ)等の半導体スイッチが用いられ、これらのスイッチング素子をオン・オフ制御するための制御手段としてはCPU(中央演算処理装置)やメモリ等を備えたマイクロコンピュータが用いられる。マイクロコンピュータのメモリ内には正転用の速度制御マップと、逆転用の速度制御マップおよび制動用の制御マップが格納されており、CPUはこれらの制御マップに従って演算された制御信号により各スイッチング素子を所定の組み合わせで駆動するようになっている。 As a switching element used in the H-bridge circuit, a semiconductor switch such as an FET (electrolytic effect transistor) is usually used, and a CPU (Central Processing Unit) is used as a control means for controlling on / off of these switching elements. And a microcomputer provided with a memory or the like. In the memory of the microcomputer, a speed control map for forward rotation, a speed control map for reverse rotation, and a control map for braking are stored. The CPU selects each switching element by a control signal calculated according to these control maps. The driving is performed in a predetermined combination.
一方、スライドドアを迅速に開閉させるとともに全閉位置や全開位置付近における安全性を高めるために、スライドドアの開閉速度を全開位置と全閉位置付近においては低減させ、中間開度においては増加させるように、速度制御するようにした自動開閉装置が知られている。例えば特許文献2、3に示される自動開閉装置では、電動モータを駆動する際に同時にオンされる一対のスイッチング素子のうちのいずれか一方をPWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調)制御することにより、電動モータの回転速度を制御して、スライドドアを所望の目標速度で開閉動作させるようにしている。つまり、スライドドアの開閉速度が目標速度より遅い場合には、PWM制御されるスイッチング素子のデューティー比を増加させてスライドドアが目標速度となるように電動モータの回転速度を増加させる。反対に、外力等が加わってスライドドアの開閉速度が目標速度以上となったときには、電動モータを回生制動させて、スライドドアの開閉速度を目標速度にまで低下させる。この場合、スライドドアを目標速度に制御するためのデューティー比の演算方法としては、PI制御(比例積分制御)による制御が多く行われ、これにより、スライドドアを滑らかに目標速度に追従させるようにしている。
しかしながら、従来の自動開閉装置では、車両が傾斜地等にあってスライドドアにその移動方向と同一方向に自重が加えられ、または乗員等によりスライドドアにその移動方向と同一方向の手動操作力が加えられることにより、スライドドアの開閉速度が目標速度を大きく超えた場合には、電動モータを回生制動させても、その回生制動力が不足して、スライドドアを目標速度に追従させるのが困難な場合があった。 However, in the conventional automatic opening / closing device, the vehicle is on an inclined ground or the like, and its own weight is applied to the sliding door in the same direction as the moving direction, or a manual operation force in the same direction as the moving direction is applied to the sliding door by an occupant. Therefore, if the opening / closing speed of the sliding door greatly exceeds the target speed, even if the electric motor is regeneratively braked, the regenerative braking force is insufficient and it is difficult to make the sliding door follow the target speed. There was a case.
特に、電動モータをPI制御(比例積分制御)により制御するようにした場合では、その演算に時間が掛かることから、回生制動を開始するタイミングが遅れ、スライドドアの目標速度への追従性がさらに低下することになっていた。また、演算速度を上げるためにPI制御のゲインを高くしても、演算結果のハンチングが生じるため、追従性を十分に高めることは困難であった。 In particular, when the electric motor is controlled by PI control (proportional integral control), the calculation takes time, so the timing of starting regenerative braking is delayed, and the followability to the target speed of the sliding door is further increased. It was supposed to decline. Further, even if the gain of PI control is increased in order to increase the calculation speed, hunting of the calculation result occurs, so that it is difficult to sufficiently improve the followability.
本発明の目的は、電動モータの回生制動力を高めて開閉体の目標速度への追従性を高めることにある。 An object of the present invention is to increase the regenerative braking force of the electric motor and improve the followability to the target speed of the opening / closing body.
本発明の車両用自動開閉装置は、車両に設けられる開閉体を自動的に開閉する車両用自動開閉装置であって、前記開閉体を開閉駆動する電動モータと、前記電動モータに接続されるHブリッジ回路と、前記Hブリッジ回路に設けられるスイッチング素子をPWM制御することにより前記電動モータを駆動または回生制動させて前記開閉体を目標速度に制御するとともに、前記電動モータを回生制動させるときには前記電動モータを駆動するときよりもPWM信号のキャリア周波数を低く設定する制御手段とを有することを特徴とする。 An automatic opening and closing device for a vehicle according to the present invention is an automatic opening and closing device for a vehicle that automatically opens and closes an opening and closing body provided in a vehicle, and includes an electric motor that opens and closes the opening and closing body, and an H that is connected to the electric motor. PWM control of the switching circuit provided in the bridge circuit and the H bridge circuit drives or regeneratively brakes the electric motor to control the opening / closing body to a target speed, and when regeneratively braking the electric motor, the electric motor And a control means for setting the carrier frequency of the PWM signal lower than when the motor is driven.
本発明の車両用自動開閉装置は、前記制御手段は、前記電動モータにより駆動されて開閉動作する前記開閉体の開閉速度が所定の目標速度よりも速くなったときに前記電動モータを回生制動させることを特徴とする。 In the automatic opening / closing apparatus for a vehicle according to the present invention, the control means regeneratively brakes the electric motor when the opening / closing speed of the opening / closing member that is driven by the electric motor to open / close is higher than a predetermined target speed. It is characterized by that.
本発明の車両用自動開閉装置は、前記制御手段は、前記電動モータを回生制動させるときには、当該回生制動が開始される前よりもPWM信号のデューティー比を高く設定することを特徴とする。 The automatic opening / closing apparatus for a vehicle according to the present invention is characterized in that when the electric motor is regeneratively braked, the control means sets a duty ratio of the PWM signal higher than before the regenerative braking is started.
本発明の車両用自動開閉装置は、前記Hブリッジ回路は、一端が前記電動モータの一方の給電端子に接続され他端が電源に接続される第1の正転用スイッチング素子と、一端が前記電動モータの他方の給電端子に接続され他端が接地される第2の正転用スイッチング素子と、一端が前記電動モータの他方の給電端子に接続され他端が前記電源に接続される第1の逆転用スイッチング素子と、一端が前記電動モータの一方の給電端子に接続され他端が接地される第2の逆転用スイッチング素子とを有することを特徴とする。 In the vehicular automatic switching apparatus according to the present invention, the H bridge circuit includes a first forward switching element having one end connected to one power supply terminal of the electric motor and the other end connected to a power source, and one end connected to the electric motor. A second forward switching element connected to the other power supply terminal of the motor and grounded at the other end, and a first reverse rotation having one end connected to the other power supply terminal of the electric motor and the other end connected to the power source. And a second reverse switching element having one end connected to one power supply terminal of the electric motor and the other end grounded.
本発明の車両用自動開閉装置は、前記スイッチング素子は電界効果トランジスタであることを特徴とする。 The automatic opening / closing device for a vehicle according to the present invention is characterized in that the switching element is a field effect transistor.
本発明によれば、電動モータを回生制動させるときには、Hブリッジ回路を駆動するためのPWM信号のキャリア周波数は電動モータを駆動するときよりも低く設定されるので、電動モータの回生制動力を高めることができる。これにより、開閉体を効率よく減速させて迅速に目標速度に制御することができる。特に、車両の傾斜による自重や外力等が加えられることにより、開閉体の開閉速度が目標速度よりも速くなった場合には、PWM信号のキャリア周波数を低く設定して電動モータの回生制動力を高めることにより、開閉体を目標速度に迅速に合わせる制御が可能となる。 According to the present invention, when the electric motor is regeneratively braked, the carrier frequency of the PWM signal for driving the H-bridge circuit is set lower than when the electric motor is driven, so that the regenerative braking force of the electric motor is increased. be able to. Thus, the opening / closing body can be efficiently decelerated and quickly controlled to the target speed. In particular, when the opening / closing speed of the opening / closing body becomes faster than the target speed due to the application of the vehicle's own weight, external force, etc., the PWM signal carrier frequency is set low to increase the regenerative braking force of the electric motor. By increasing it, it becomes possible to control the opening / closing body to quickly match the target speed.
本発明によれば、電動モータを回生制動させるときには、電動モータを駆動するときよりもPWM信号のキャリア周波数が低く設定されるとともに、PWM信号のデューティー比が高く設定されるので、電動モータの回生制動力をさらに高めて、開閉体をより迅速に目標速度に制御することができる。 According to the present invention, when the electric motor is regeneratively braked, the PWM signal carrier frequency is set lower than when the electric motor is driven, and the duty ratio of the PWM signal is set higher. By further increasing the braking force, the opening / closing body can be controlled to the target speed more quickly.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1はワンボックスタイプの車両を示す側面図であり、図2は本発明の一実施の形態である車両用自動開閉装置を示す平面図である。 FIG. 1 is a side view showing a one-box type vehicle, and FIG. 2 is a plan view showing an automatic opening / closing device for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
図1に示す車両11には、その車体12の側部に設けられた開口部13を開閉するために、開閉体としてのスライドドア14が設けられている。図2に示すように、スライドドア14にはローラアッシー15が設けられており、このローラアッシー15が車体12の側部に固定されたガイドレール16に案内されることにより、スライドドア14は、図2中に実線で示す全開位置と一点鎖線で示す全閉位置との間で開閉自在となっている。また、ガイドレール16の車両前方側には車室内側に湾曲する曲部16aが設けられており、ローラアッシー15が曲部16aに案内されると、スライドドア14は車体12の側面と同一面に収まるように車体12の内側に引き込まれた状態で閉じられるようになっている。図示はしないが、ローラアッシー15は、図示する部位(センター部)以外にスライドドア14の前端部の上下部分(アッパー部・ロア部)にも設けられ、これらに対応して車体12の開口部13の上下部位にもアッパー部・ロア部に対応する図示しないガイドレールが設けられており、スライドドア14は車体12に計3カ所において支持されている。
The
図2に示すように、この車両11には、スライドドア14を自動的に開閉するために、車両用自動開閉装置21(以下、開閉装置21とする。)が設けられている。この開閉装置21はガイドレール16の車両前後方向の略中央部に隣接して車体12の内部に固定される駆動ユニット22を有し、この駆動ユニット22からは車両前方側と後方側とに向けてケーブル23a,23bが引き出されており、駆動ユニット22から車両前方側に引き出されたケーブル23aはガイドレール16の前端に設けられた反転プーリ24aを介して車両前方側(閉側)からローラアッシー15に接続され、車両後方側に引き出されたケーブル23bはガイドレール16の後端に設けられた反転プーリ24bを介して車両後方側(開側)からローラアッシー15に接続されている。駆動ユニット22はケーブル23a,23bを駆動するようになっており、駆動ユニット22によりケーブル23a,23bが駆動されると、スライドドア14は閉側のケーブル23aまたは開側のケーブル23bに牽引されて自動開閉動作するようになっている。つまり、この開閉装置21は、いわゆるケーブル式となっている。
As shown in FIG. 2, the
図3は図2に示す自動開閉装置の制御体系を示す説明図であり、図4は図3に示すモータ駆動装置の回路図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing a control system of the automatic opening / closing device shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a circuit diagram of the motor driving device shown in FIG.
駆動ユニット22は、スライドドア14を開閉駆動するための駆動源となる電動モータ25を有しており、この電動モータ25の回転はこれに固定される減速機26により所定の回転数にまで減速して出力軸27から出力されるようになっている。電動モータ25はブラシ付き直流モータであり、供給される電流の向きに応じて正逆両方向に回転可能となっている。
The
出力軸27には円筒状に形成されたドラム28が固定されており、このドラム28の外周面には各ケーブル23a,23bが複数回巻き付けられている。これにより、電動モータ25が正転すると、図3中で時計回りにドラム28が回転して閉側のケーブル23aがドラム28に巻き取られ、スライドドア14はケーブル23aに牽引されて自動閉動作する。反対に、電動モータ25が逆転すると、図3中で反時計回りにドラム28が回転して開側のケーブル23bがドラム28に巻き取られ、スライドドア14はケーブル23bに牽引されて自動開動作する。
A
減速機26には図示しない電磁クラッチが内装されており、スライドドア14が手動で開閉操作されるときには、電磁クラッチにより電動モータ25と出力軸27の間の動力伝達経路が断遮断されてスライドドア14の手動による開閉操作力が低減されるようになっている。また、図示はしないが、ドラム28とスライドドア14との間にはテンショナが設けられ、このテンショナによりケーブル張力が一定に保持されるようになっている。
The
スライドドア14を予め設定された目標速度で開閉させるように電動モータ25の作動を制御するために、駆動ユニット22にはモータ駆動装置31が設けられている。
In order to control the operation of the
このモータ駆動装置31にはHブリッジ回路(フルブリッジ回路)32が設けられており、電動モータ25はこのHブリッジ回路32に接続されて正逆両方向に駆動されるようになっている。図4に示すように、Hブリッジ回路32は、それぞれ電界効果トランジスタ(FET)である4つのスイッチング素子SW1〜SW4をH形に接続して形成されており、第1の正転用スイッチング素子としてのスイッチング素子SW1は一端が電動モータ25の一方の給電端子25aに接続され他端が車両11に搭載される電源つまりバッテリ33に接続され、第1の逆転用スイッチング素子としてのスイッチング素子SW2は一端が電動モータ25の他方の給電端子25bに接続され他端がバッテリ33に接続され、第2の逆転用スイッチング素子としてのスイッチング素子SW3は一端が電動モータ25の一方の給電端子25aに接続され他端が接地され、第2の正転用スイッチング素子としてのスイッチング素子SW4は一端が電動モータ25の他方の給電端子25bに接続され他端が接地されている。
The
スイッチング素子SW1〜SW4の作動を制御するために、モータ駆動装置31には制御手段としての制御装置34が設けられている。
In order to control the operation of the switching elements SW1 to SW4, the
この制御装置34は、図示しないCPU(中央演算処理装置)、制御プログラム等が格納されるROMや一時的にデータを格納するRAM等のメモリを備えたマイクロコンピュータとなっており、スライドドア14の開閉位置や開閉速度等の信号をPI制御(比例積分制御)に基づいて演算して、各スイッチング素子SW1〜SW4に向けて制御信号を出力するようになっている。制御装置34から出力された制御信号は、駆動回路35により駆動信号に変換されて各スイッチング素子SW1〜SW4に入力され、駆動信号が入力された各スイッチング素子SW1〜SW4はオフからオンに切り替えられるようになっている。
The
図5は電動モータを正転駆動、逆転駆動、回生制動させるときの各制御信号のチャート図であり、この制御装置34は、図5に示すパターンで各スイッチング素子SW1〜SW4をオン・オフ制御することにより、電動モータ25を正逆両方向に駆動するとともに回生制動させるようになっている。つまり、制御装置34は、スイッチング素子SW1とスイッチング素子SW4をオンすることにより、スイッチング素子SW1を介して給電端子25aをバッテリ33に接続するとともにスイッチング素子SW4を介して給電端子25bを接地させて、電動モータ25を正転駆動する。また、制御装置34は、スイッチング素子SW2とスイッチング素子SW3をオンすることにより、スイッチング素子SW2を介して給電端子25bをバッテリ33に接続するとともにスイッチング素子SW3を介して給電端子25aを接地させて電動モータ25を逆転駆動する。さらに、制御装置34は、スイッチング素子SW3とスイッチング素子SW4とをオンすることにより、スイッチング素子SW3,SW4を介して給電端子25a,25bを短絡させて電動モータ25を回生制動させる。
FIG. 5 is a chart of each control signal when the electric motor is driven in forward rotation, reverse rotation, and regenerative braking. This
また、制御装置34は、Hブリッジ回路32に設けられるスイッチング素子SW1〜SW4のうち、電動モータ25に対して下段側つまり給電端子25a,25bを接地させる側の各スイッチング素子SW3,SW4をPWM制御することにより、電動モータ25の作動速度を増減させることができるようになっている。つまり、制御装置34は、各スイッチング素子SW1,SW2に対しては通常のオン・オフ制御し、各スイッチング素子SW3,SW4に対する制御信号をパルス状のPWM信号として出力するとともに、そのPWM信号のデューティー比を変化させることにより、電動モータ25の作動速度を増減させることができるようになっている。
Further, the
制御装置34のメモリ内には、スライドドア14の開閉位置をパラメータとした目標速度が格納されており、制御装置34は、スライドドア14の開閉速度が所定の目標速度となるように、電動モータ25の作動を制御するようになっている。つまり、制御装置34は、電動モータ25を正転方向または逆転方向に駆動するとともに、スライドドア14の開閉速度がメモリ内に格納された目標速度と一致するようにスイッチング素子SW3,SW4のデューティー比をPI演算により設定して、電動モータ25の作動速度を制御する。また、スライドドア14の開閉速度が目標速度よりも速くなったときには、電動モータ25を回生制動させてスライドドア14の開閉速度を目標速度にまで減速させる。
A target speed with the opening / closing position of the
なお、目標速度は、例えばスライドドア14の全開位置および全閉位置付近では遅く、中間開度では速くする等、スライドドア14の開閉位置をパラメータとした値に予め実験等により設定されている。
Note that the target speed is set in advance through experiments or the like to a value using the open / close position of the
スライドドア14の開閉動作を指令するために、スライドドア14には開閉スイッチとしての機能を有するドアハンドル36が設けられており、乗員等の操作者によりドアハンドル36が操作されると、このドアハンドル36から制御装置34に開閉指令信号が入力される。例えば、ドアハンドル36が閉側に操作されると、制御装置34にスライドドア14を閉じる旨の指令信号が入力され、制御装置34は電動モータ25を正転駆動してスライドドア14を自動閉動作させる。反対に、ドアハンドル36が開側に操作されると、制御装置34にスライドドア14を開く旨の指令信号が入力され、制御装置34は電動モータ25を逆転駆動してスライドドア14を自動開動作させる。
In order to command the opening / closing operation of the sliding
また、スライドドア14の開閉速度や開閉位置を検出するために、制御装置34には回転センサ37が接続されている。図3に示すように、この回転センサ37は、周方向に多数の磁極が着磁されるとともに出力軸27に固定される多極着磁磁石38と、この多極着磁磁石38の近傍に互いに所定の位相差を有して配置される一対のホールIC39a,39bとを備え、出力軸27が回転すると、これらのホールIC39a,39bから出力軸27の回転数に比例した周期のパルス信号を出力するようになっている。各ホールIC39a,39bが出力するパルス信号は制御装置34に入力され、制御装置34はこれらのパルス信号の周期に基づいて電動モータ25の回転速度つまりスライドドア14の開閉速度を検出する。つまり、この回転センサ37は、スライドドア14の開閉速度を検出する開閉速度検出手段としての機能を有している。また、制御装置34は各ホールIC39a,39bから入力されるパルス信号の出現タイミングに基づいて電動モータ25の回転方向つまりスライドドア14の開閉方向を検出し、また、スライドドア14が基準位置(例えば全閉位置)となったときを起点としてパルス信号をカウント(積算)することによりスライドドア14の開閉位置を検出するようになっている。
In addition, a
なお、スライドドア14の開閉速度や開閉位置を検出する回転センサ37としては、多極着磁磁石38とホールIC39a,39bとを用いたものに限らず、レゾルバやロータリーエンコーダなどを用いてもよい。
The
図6(a)は電動モータを駆動するときのPWM信号を示すチャート図であり、図6(b)は電動モータを回生制動させるときのPWM信号を示すチャート図である。 FIG. 6A is a chart showing a PWM signal when the electric motor is driven, and FIG. 6B is a chart showing a PWM signal when the electric motor is regeneratively braked.
図6(a)に示すように、この開閉装置21では、電動モータ25が駆動制御されるときには、スイッチング素子SW3またはSW4に対するPWM信号のキャリア周波数は、制御装置34により、駆動用の所定の周波数に設定される。この駆動用の周波数は、予め実験等により設定されるもので、本実施の形態の場合は、約9.8KHzとされている。この周波数は制御音(PWM信号を発生するときのスイッチング素子の作動音等)や、スイッチング素子の発熱量、制御応答性等を考慮して選択されている。PWM信号のキャリア周波数を高くすると、電動モータ25の内部コイルのL成分により、回生電流が流れにくくなるため、車両11が傾斜地等にあってスライドドア14にその移動方向と同一方向に自重が加えられ、または乗員等によりスライドドア14にその移動方向と同一方向の手動操作力が加えられることにより、スライドドア14の開閉速度が目標速度を大きく超えるような使用下においては、制動力が不足することがある。ここで、PWM信号のキャリア周波数とはPWM信号の各パルスの周波数であり、キャリア周波数は低下すると各パルス信号の周期は長くなる。
As shown in FIG. 6 (a), in this
一方、図6(b)に示すように、スイッチング素子SW3とスイッチング素子SW4とにより給電端子25a,25bを短絡させて電動モータ25を回生制動させるときには、PWM信号のキャリア周波数は、制御装置34により、電動モータ25を駆動するときの駆動用の周波数よりも低い制動用の周波数に設定されており、本実施の形態の場合は、約156Hzとされている。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the
PWM信号のキャリア周波数が低くなると、そのデューティー比が同一であっても、各パルス信号の周期が長くなることにより電動モータ25に効率よく回生電流が流れ、これにより、電動モータ25の回生制動力を高められる。したがって、例えば、車両11が傾斜等して自動開閉動作するスライドドア14に開閉方向と同一方向の自重が加えられ、または乗員等による手動操作力がその開閉方向と同一方向に加えられることにより、スライドドア14が目標速度よりも速い開閉速度で開閉動作しても、電動モータ25を回生制動させるとともにPWM信号のキャリア周波数を駆動時よりも低く設定することにより、電動モータ25の回生制動力を高めて、迅速にスライドドア14を目標速度にまで減速させることができる。
When the carrier frequency of the PWM signal is lowered, even if the duty ratio is the same, the period of each pulse signal is lengthened, so that a regenerative current flows efficiently to the
図7は制御装置によるキャリア周波数の設定手順を示すフローチャート図である。 FIG. 7 is a flowchart showing a carrier frequency setting procedure by the control device.
図7に基づいて、キャリア周波数の設定手順について説明する。 A carrier frequency setting procedure will be described with reference to FIG.
まず、ステップS1においてスライドドア14の開閉位置や目標速度に対する実際の開閉速度の差からPWM信号のデューティ比をPI演算し、ステップS2において、PI演算結果が駆動制御なのか制動制御なのかが判断される。ステップS2において電動モータ25を駆動制御であると判断されると、ステップS3においてキャリア周波数は駆動用の周波数にセットされ、ステップS4においてそのキャリア周波数のPWM信号が出力され、電動モータ25が所定の目標速度で駆動される。
First, at step S1, the PWM signal duty ratio is PI-calculated from the opening / closing position of the
一方、ステップS2においてPI演算結果が制動制御であると判断されると、ステップS5においてキャリア周波数は駆動用の周波数よりも低い制動用の周波数にセットされ、ステップS4においてそのキャリア周波数のPWM信号が出力される。そして、電動モータ25は高い制動力で回生制動され、スライドドア14は迅速に目標速度にまで減速される。
On the other hand, if it is determined in step S2 that the PI calculation result is braking control, the carrier frequency is set to a braking frequency lower than the driving frequency in step S5, and the PWM signal of the carrier frequency is set in step S4. Is output. The
このように、この開閉装置21では、電動モータ25を回生制動させるときには、PWM信号のキャリア周波数を電動モータ25を駆動するときよりも低く設定するようにしたので、電動モータ25の回生制動力を高めることができる。これにより、車両11の傾斜による自重や外力等が加えられることにより、スライドドア14の開閉速度が目標速度よりも速くなっても、電動モータ25の回生制動力を高めて、スライドドア14を迅速に目標速度に制御することができる。
As described above, in this
また、この開閉装置21では、Hブリッジ回路32以外に電気的な回路を追加することなく、また、機械的な制動装置を追加することなく、制動力を高めることができるので、この開閉装置21のコストを低減することができる。
Moreover, in this
図8は制御装置によるPWM制御の変形例を示すチャート図であり、(a)は電動モータを駆動するときのPWM信号を示すチャート図であり、(b)は電動モータを回生制動させるときのPWM信号を示すチャート図である。 FIG. 8 is a chart showing a modified example of PWM control by the control device, (a) is a chart showing a PWM signal when driving the electric motor, and (b) is when regenerative braking of the electric motor is performed. It is a chart figure which shows a PWM signal.
図6に示す場合では、電動モータ25を回生制動させるときには、制御装置34は、PWM信号のデューティー比を一定としたまま、PWM信号のキャリア周波数を駆動時よりも低く設定するようにしている。これに対して、図8に示す場合では、PWM信号のキャリア周波数を駆動時よりも低く設定するとともに、PWM信号のデューティー比を回生制動が開始される前よりも高く設定するようにしている。これにより、キャリア周波数の低下により増加した回生電流を、デューティー比を高めることによりさらに増加させて、電動モータ25の回生制動力をさらに高めることができる。
In the case shown in FIG. 6, when the
このように、この開閉装置21では、電動モータ25を回生制動させるときに、電動モータ25を駆動するときよりもPWM信号のキャリア周波数を低く設定するとともに、PWM信号のデューティー比を高く設定するようにしたので、電動モータ25の回生制動力をさらに高めて、スライドドア14をより迅速に目標速度に制御することができる。
Thus, in this
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、本実施の形態おいては、開閉体は車両に装着されるスライドドア14とされているが、これに限らず、電動モータ25により駆動されるものであれば、たとえば、車両11の後端部にヒンジを介して開閉自在に装着されるバックドアなど、他の開閉体であってもよい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the present embodiment, the opening / closing body is the
また、本実施の形態においては、スイッチング素子SW1〜SW4としてはFETが用いられているが、これに限らず、PWM制御可能なスイッチング素子であればよい。 In the present embodiment, FETs are used as the switching elements SW1 to SW4. However, the present invention is not limited to this, and any switching element capable of PWM control may be used.
さらに、本実施の形態においては、スイッチング素子SW3とスイッチング素子SW4とをオンして電動モータ25を回生制動させるようにしているが、これに限らず、スイッチング素子SW1とスイッチング素子SW2とをオンして電動モータ25を回生制動させるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the switching element SW3 and the switching element SW4 are turned on to regeneratively brake the
さらに、本実施の形態においては、スイッチング素子SW3とスイッチング素子SW4とをPWM制御するようにしているが、これに限らず、スイッチング素子SW1とスイッチング素子SW2とをPWM制御するようにしてもよい。 Furthermore, in this embodiment, the switching elements SW3 and SW4 are PWM-controlled. However, the present invention is not limited to this, and the switching elements SW1 and SW2 may be PWM-controlled.
11 車両
12 車体
13 開口部
14 スライドドア(開閉体)
15 ローラアッシー
16 ガイドレール
16a 曲部
21 車両用自動開閉装置
22 駆動ユニット
23a,23b ケーブル
24a,24b 反転プーリ
25 電動モータ
25a,25b 給電端子
26 減速機
27 出力軸
28 ドラム
31 モータ駆動装置
32 Hブリッジ回路(フルブリッジ回路)
33 バッテリ(電源)
34 制御装置(制御手段)
35 駆動回路
36 ドアハンドル
37 回転センサ
38 多極着磁磁石
39a,39b ホールIC
SW1 スイッチング素子(第1の正転用スイッチング素子)
SW2 スイッチング素子(第1の逆転用スイッチング素子)
SW3 スイッチング素子(第2の逆転用スイッチング素子)
SW4 スイッチング素子(第2の正転用スイッチング素子)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
33 Battery (Power)
34 Control device (control means)
35
SW1 switching element (first forward switching element)
SW2 switching element (first switching element for reverse rotation)
SW3 switching element (second switching element for reverse rotation)
SW4 switching element (second forward switching element)
Claims (5)
前記開閉体を開閉駆動する電動モータと、
前記電動モータに接続されるHブリッジ回路と、
前記Hブリッジ回路に設けられるスイッチング素子をPWM制御することにより前記電動モータを駆動または回生制動させて前記開閉体を目標速度に制御するとともに、前記電動モータを回生制動させるときには前記電動モータを駆動するときよりもPWM信号のキャリア周波数を低く設定する制御手段とを有することを特徴とする車両用自動開閉装置。 An automatic opening and closing device for a vehicle that automatically opens and closes an opening and closing body provided in a vehicle,
An electric motor for opening and closing the opening and closing body;
An H-bridge circuit connected to the electric motor;
The switching element provided in the H-bridge circuit is PWM controlled to drive or regeneratively brake the electric motor to control the opening / closing body to a target speed, and to drive the electric motor to regeneratively brake the electric motor. And a control means for setting the carrier frequency of the PWM signal lower than that of the vehicle.
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