JP2008184740A - 車両用自動開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉体の開閉速度が目標速度を跨いで変化したときの電動モータの駆動と制動の切り替えを早くして、開閉体の目標速度への追従性を高めることである。
【解決手段】スライドドアを開閉駆動する電動モータにＨブリッジ回路を接続し、このＨブリッジ回路を用いたＰＷＭ制御により電動モータを駆動または回生制動させて、スライドドアの開閉速度が目標速度と一致するように速度制御を行う。制御装置は電動モータの駆動用デューティー比と制動用デューティー比をスライドドアの開閉速度の目標速度に対する偏差に応じてＰＩ演算して算出するとともに、駆動用デューティー比が３０％以下になったときにはこれを制動用デューティー比に変換して出力し、制動用デューティー比が３０％以下になったときにはこれを駆動用デューティー比に変換して出力する。
【選択図】図６

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。

車両の側部に設けられるスライドドアを自動的に開閉するようにした車両用自動開閉装置の駆動源としては電動モータが用いられる。電動モータによりスライドドアを開閉両方向に駆動するためには、電動モータの回転方向を正転と逆転とに切り替える必要がある。そのため、電動モータの駆動回路としては４つのスイッチング素子を備えたＨブリッジ回路（フルブリッジ回路）が用いられる。

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備え、これら４つのスイッチング素子を所定の組み合わせで通電状態に切り替える（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。例えば、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を回生制動させることができる。

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。

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等、開閉速度を可変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１には、電動モータを制御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、電動モータの駆動力や制動力を制御して、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た自動開閉装置が記載されている。この場合、スライドドアの開閉速度が予め設定された目標速度以下の場合には、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数が高められる。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るとともにＰＷＭ制御により電動モータの制動力を調整し、開閉速度を目標速度にまで低下させる。
特開平１０−２４６０６１号公報

このような開閉装置では、スライドドアの開閉速度を迅速に目標速度に調整するために、ＰＷＭ制御はＰＩ制御（比例積分制御）に基づいて行われ、駆動用のデューティー比や制動用のデューティー比はスライドドアの開閉速度の目標速度からの偏差に応じた値に算出されるようになっている。

しかしながら、ＰＩ制御においては、デューティー比は開閉速度の目標速度からの偏差に基づいて算出されるので、その算出には時間が掛かる。そのため、例えば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に手動操作力が加えられること等により、例えば、スライドドアの開閉速度（モータ速度）が目標速度を大きく上回ったときには、電動モータを回生制動させるためのデューティー比の算出が間に合わず、実際のスライドドアの開閉速度を目標速度に収束させ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低下することになっていた。

これに対して、デューティー比の算出速度を上げるために、ＰＩ制御のゲインを高くする方法が考えられるが、あまりゲインを高めるとハンチングが生じるおそれがあるため、スライドドアの目標速度への追従性を十分に高めることは困難となる。

本発明の目的は、開閉体の開閉速度が目標速度に対してずれたときの電動モータの駆動と制動の切り替えを早くして、開閉体の目標速度への追従性を高めることにある。

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、Ｈブリッジ回路を用いたＰＷＭ制御により駆動され、前記開閉体を開閉駆動する電動モータと、前記開閉体の開閉速度の目標速度に対する偏差に基づいて、前記開閉速度が前記目標速度以下となったときには駆動用デューティー比を算出し、前記開閉速度が前記目標速度以上となったときには制動用デューティー比を算出するデューティー比算出手段と、前記デューティー比算出手段により駆動用デューティー比が算出されたときには該駆動用デューティー比に基づいて前記電動モータを駆動し、制動用デューティー比が算出されたときには該制動用デューティー比に基づいて前記電動モータを回生制動させる制御手段と、前記デューティー比算出手段により算出された前記駆動用デューティー比と前記制動用デューティー比の少なくともいずれか一方のデューティー比が所定の閾値にまで低下したときに、前記デューティー比算出手段からの出力を他方のデューティー比の制御値に変換するデューティー比変換手段とを有することを特徴とする。

本発明の車両用自動開閉装置は、前記駆動用デューティー比と前記制動用デューティー比のそれぞれに所定の閾値を設け、前記駆動用デューティー比が駆動側の所定の閾値にまで低下したときには制動側のデューティー比の制御値が前記デューティー比算出手段から出力され、前記制動用デューティー比が制動側の所定の閾値にまで低下したときには駆動側のデューティー比の制御値が前記デューティー比算出手段から出力されることを特徴とする。

本発明の車両用自動開閉装置は、前記駆動側の所定閾値と前記制動側の所定閾値とを同一の値に設定したことを特徴とする。

本発明の車両用自動開閉装置は、前記駆動側の所定の閾値を全閉位置付近にある前記開閉体を閉方向に駆動し得る最低限度のデューティー比に設定することを特徴とする。

本発明の車両用自動開閉装置は、前記所定の閾値をデューティー比３０％に設定することを特徴とする。

本発明の車両用自動開閉装置は、前記Ｈブリッジ回路を構成する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。

本発明によれば、開閉体の開閉速度が目標速度を跨いで変化したときには、電動モータの作動を制御するためのデューティー比は所定の閾値以下となった時点で駆動側から制動側の制御値または制動側から駆動側の制御値に変換されるので、電動モータを駆動状態から制動状態または制動状態から駆動状態に迅速に切り替えることができる。したがって、開閉体の開閉速度が目標速度からずれた際に電動モータの駆動と回生制動の切り替えを早くして、開閉体の目標速度への追従性を高めることができる。また、機械的な制動装置やＨブリッジ回路以外の電気回路を追加することなく制動力を高めることができるので、この車両用自動開閉装置のコストを低減することができる。

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。

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。

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、このスライドドア１４はローラアッシー１５を備えており、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、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に案内されることにより、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て閉じられるようになっている。図示はしないが、スライドドア１４の前端部の上下部分（アッパー部・ロア部）にもローラアッシーが設けられ、これらに対応して車体１２の開口部１３の上下部位にはアッパー部・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。

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。これらのケーブル２３ａ，２３ｂは駆動ユニット２２により駆動され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。

図３は図２に示す開閉装置の制御体系を示す説明図であり、駆動ユニット２２はその駆動源となる電動モータ２５を備えており、この電動モータ２５には減速機２６が固定され、電動モータ２５の回転は減速機２６により所定の回転数にまで減速されて出力軸２７から出力されるようになっている。電動モータ２５はいわゆるブラシ付き直流モータとなっており、供給される電流の向きに応じて正逆両方向に回転することができる。

出力軸２７には円筒状に形成されたドラム２８が固定され、このドラム２８の外周面には各ケーブル２３ａ，２３ｂがそれぞれ同一方向に複数回巻き付けられている。電動モータ２５が正転すると図３中で反時計回りにドラム２８が回転駆動され、開側のケーブル２３ｂがドラム２８に巻き取られてスライドドア１４はケーブル２３ｂに牽引されて自動開動作する。反対に、電動モータ２５が逆転すると図３中で時計回りにドラム２８が回転駆動され、閉側のケーブル２３ａがドラム２８に巻き取られてスライドドア１４はケーブル２３ａに牽引されて自動閉動作する。このように、スライドドア１４はケーブル２３ａ，２３ｂを介して電動モータ２５に駆動されて開閉するようになっている。

減速機２６には図示しないウォームとウォームホイールからなるウォーム減速機構が内装され、スライドドア１４が自動で開閉するときには、電動モータ２５内部の図示しないアーマチュアの回転がウォーム減速機構を介して所定速度にまで減速され、スライドドア１４が開閉可能とされている。また、スライドドア１４が手動で開閉操作されるときには、その手動操作力によって出力軸２７側から電動モータ２５内部のアーマチュアが回転可能とされてスライドドア１４の手動開閉操作が可能とされている。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２３ａ，２３ｂの張力が所定の範囲に保たれるようになっている。

電動モータ２５の作動を制御するために、開閉装置２１にはモータ駆動装置３１が設けられている。

図４は図３に示すモータ駆動装置の回路図であり、図４に示すように、このモータ駆動装置３１は電動モータ２５に接続されるＨブリッジ回路（フルブリッジ回路）３２とＨブリッジ回路３２に接続される制御装置３３とを備えている。

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を備えており、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３４に接続され、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３４に接続され、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、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。つまり、Ｈブリッジ回路３２は４つのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を電動モータ２５にブリッジ接続して構成されている。

一方、制御装置３３は図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）及びＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを備えたいわゆるマイクロコンピュータとなっており、配線を介して各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４やバッテリ３４に接続されている。

制御装置３３には出力軸２７に固定される多極着磁磁石３５と一対のホールセンサ３６ａ，３６ｂとを備えた回転センサ３７が接続され、制御装置３３は回転センサ３７から入力される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Ｖｄを検出し、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、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Ｐｄを検出するようになっている。また、図３、図４に示すように、制御装置３３にはスライドドア１４等に設けられる開閉スイッチ３８が接続され、乗員等の操作者により開閉スイッチ３８が開側に操作されると制御装置３３にスライドドア１４を開く旨の開指令信号が入力され、開閉スイッチ３８が閉側に操作されると制御装置３３にスライドドア１４を閉じる旨の閉指令信号が入力されるようになっている。

図５は電動モータを駆動、制動させる制御チャート図である。

制御装置３３のメモリ内には、正転用制御マップと、逆転用制御マップおよび制動用制御マップが格納されており、制御装置３３は、スライドドアの開閉速度Ｖｄや開閉位置Ｐｄ、開閉方向、開閉スイッチ３８からの指令信号等の入力データをこれらの制御マップに従って演算し、その演算結果に基づいて制御信号を出力して各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を所定の組み合わせで駆動するようになっている。例えば、開閉スイッチ３８が開側に操作されて開指令信号が制御装置３３に入力されると、制御装置３３はスイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ４を通電状態（オン）に切り替えて電動モータ２５を正転駆動し、これによりスライドドア１４を自動開動作させる。反対に、開閉スイッチ３８が閉側に操作されて閉指令信号が制御装置３３に入力されると、制御装置３３はスイッチング素子ＳＷ２及びスイッチング素子ＳＷ３を通電状態（オン）に切り替えて電動モータ２５を逆転駆動し、これによりスライドドア１４を自動閉動作させる。また、スライドドア１４の停止時やスライドドア１４に制動力を付与する必要があるときには、制御装置３３は、スイッチング素子ＳＷ３及びスイッチング素子ＳＷ４を通電状態（オンまたは制動用デューティー比でＰＷＭ制御）として、電動モータ２５を正転回生制動又は逆転回生制動、或いは短絡回生制動させ、これにより、スライドドア１４に制動力を加える。

また、制御装置３３のメモリ内にはスライドドア１４の開閉位置Ｐｄをパラメータとした目標速度Ｖｔが格納されており、制御装置３３は、Ｈブリッジ回路３２の下段側のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４を任意にＰＷＭ（Pulse Width Modulation、パルス幅変調）制御することにより、電動モータ２５の回転数つまりスライドドア１４の開閉速度Ｖｄを目標速度Ｖｔに調整するようになっている。つまり、電動モータ２５はＨブリッジ回路３２を用いたＰＷＭ制御により駆動されるようになっている。

なお、目標速度Ｖｔは予め行われた実験等の結果に基づき、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所定の値に設定されている。

さらに、制御装置３３のメモリ内にはデューティー比算出式が格納されており、デューティー比算出手段としての制御装置３３は、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄや目標速度Ｖｔを当該デューティー比算出式で演算して、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄの目標速度Ｖｔに対する偏差に基づいた当該ＰＷＭ制御のデューティー比（制御値）を算出するようになっている。そして、制御装置３３は、算出したデューティー比で電動モータ２５を駆動または回生制動させて、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄを目標速度Ｖｔに調整するようになっている。つまり、制御装置３３は、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄの目標速度Ｖｔに対する偏差に基づいたＰＩ演算により各スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４に対するデューティー比を算出し、算出したデューティー比により、電動モータ２５をスライドドア１４の開閉速度Ｖｄの目標速度Ｖｔに対する偏差に基づいたＰＩ制御（比例積分制御）により制御してスライドドア１４の開閉速度Ｖｄを迅速に目標速度Ｖｔに収束させるようになっている。

なお、ＰＩ制御とは電動モータ２５をＰＩ動作（比例積分動作）させる制御のことである。

制御装置３３により直接算出されるデューティー比つまり算出デューティー比は、電動モータ２５が駆動も回生制動もしない状態を基準とした操作量として正または負の値として算出される。スライドドア１４の開閉速度Ｖｄが目標速度Ｖｔ以下のときには、制御装置３３により算出される算出デューティー比は正の値となり、当該算出デューティー比はその値のまま駆動用デューティー比として制御装置３３から出力される。つまり、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄが目標速度Ｖｔ以下のときには制御装置３３により駆動用デューティー比が算出される。反対に、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄが目標速度Ｖｔ以上のときには、制御装置３３により算出される算出デューティー比は負の値となり、当該算出デューティー比の絶対値が制動用デューティー比として制御装置３３から出力される。つまり、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄが目標速度Ｖｔ以上のときには制御装置３３により制動用デューティー比が算出される。

駆動用デューティー比が算出されると、制御手段としての制御装置３３は当該駆動用デューティー比で電動モータ２５をＰＷＭ制御する。例えば、図５に示すように、電動モータ２５を正転駆動してスライドドア１４を自動開動作させるときには、スイッチング素子ＳＷ１を常時オンするとともにスイッチング素子ＳＷ４を算出した駆動用デューティー比でＰＷＭ制御してスライドドア１４を目標速度Ｖｔで自動開動作させる。反対に、電動モータ２５を逆転駆動してスライドドア１４を自動閉動作させるときには、スイッチング素子ＳＷ２を常時オンするとともにスイッチング素子ＳＷ３を算出した駆動用デューティー比でＰＷＭ制御してスライドドア１４を目標速度Ｖｔで自動閉動作させる。また、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄが目標速度Ｖｔ以上となって電動モータ２５を回生制動させるときには、スイッチング素子ＳＷ３及びスイッチング素子ＳＷ４を通電状態（オンまたは制動用デューティー比でＰＷＭ制御）してスライドドア１４を目標速度Ｖｔにまで減速させる。

このように、制御装置３３により駆動用デューティー比が算出されたときには当該駆動用デューティー比を用いたＰＷＭ制御により電動モータ２５を駆動し、制御装置３３により制動用デューティー比が算出されたときには当該制動用デューティー比を用いたＰＷＭ制御により電動モータ２５を回生制動させることにより、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄを目標速度Ｖｔに調整するようになっている。

図６は算出デューティー比のオフセット処理の詳細を示す特性線図であり、図７は算出デューティー比のオフセット処理の処理手順を示すフローチャート図である。

制御装置３３のメモリ内には、算出デューティー比をオフセット処理する際の閾値となる駆動側閾値Ｐｏと制動側閾値Ｐｂが格納されている。図６に示すように、駆動側閾値Ｐｏは３０％に設定され、制動側閾値Ｐｂは３０％（図６中に示す算出デューティー比に換算した場合は−３０％）に設定されており、駆動側閾値Ｐｏと制動側閾値Ｐｂの間の範囲つまり算出デューティ比が３０％〜−３０％の範囲はマスク領域（図中では便宜上ハッチングを付して示す）となっている。

デューティー比変換手段としての制御装置３３は、電動モータ２５を駆動中に算出した算出デューティー比つまり駆動用デューティー比が駆動側閾値Ｐｏにまで低下したときには、当該算出デューティー比をマスク領域を超えた負の側に６０％（６０ポイント）分オフセットさせることにより、当該駆動側閾値Ｐｏと同値（３０％）の制御値（制動用デューティー比）を出力する。つまり、駆動用デューティー比が駆動側閾値Ｐｏにまで低下したときには、制御装置３３の出力は、駆動用デューティー比からこれと同値の制動用デューティー比（制御値）に変換されるようになっている。

一方、電動モータ２５が回生制動中に算出した制動用デューティー比が制動側閾値Ｐｂにまで低下したときには、制御装置３３は、上記オフセット処理を解除することにより、当該制動用デューティー比と同値（３０％）の駆動用デューティー比を出力する。つまり、制動用デューティー比が制動側閾値Ｐｂにまで低下したときには、制御装置３３の出力は、制動用デューティー比からこれと同値の駆動用デューティー比（制御値）に変換されるようになっている。

つまり、制御装置３３は、駆動用デューティー比が３０％にまで低下したときには算出デューティー比が３０％〜−３０％となる部分の計算を省いて迅速に制動用デューティー比を出力し、制動用デューティー比が３０％にまで低下したときには算出デューティー比が３０％〜−３０％となる部分の計算を省いて迅速に駆動用デューティー比を出力するようになっている。なお、図６中に示す破線は変換前の算出デューティー比を示しており、図６ではこの破線と変換後の制御値との差は常に６０％であることを表している。また、変換前の算出デューティー比が図中に１点鎖線で示される場合には、変換後の制御値は図６中２点鎖線で示されるようになり、この１点鎖線と変換後の制御値との差は常に６０％となる。

ここで、駆動側閾値Ｐｏと制動側閾値Ｐｂはそれぞれ３０％に設定されているが、これは予め行われた実験等の結果に基づきスライドドア１４をロックするクローザ機構（不図示）の作動を補助し得るように全閉位置付近にあるスライドドア１４を閉方向に駆動し得る最低限度のデューティー比が約２０％以上であることと、スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４が実際にオンする最低限度のデューティー比が約９％以上であることを考慮し、これらを加算したものを基準に設定された値である。つまり、駆動用デューティー比や制動用デューティー比が３０％以下になったときには、電動モータ２５を実効的に作動させることはできないので、各デューティー比の３０％以下の範囲をマスク領域としても実際のスライドドア１４の開閉動作には支障を生じさせずに、デューティー比の算出時間を短縮させることができる。

以下に、図７に基づいて、制御装置によるデューティー比のオフセット処理の手順について説明する。

まず、ステップＳ１においてスライドドア１４の開閉速度Ｖｄの目標速度Ｖｔに対する偏差に基づいてＰＩ演算によりデューティー比が算出される。次いで、ステップＳ２において当該算出デューティー比が３０％以下になったか否かが判断され、ステップＳ２において算出デューティー比が３０％以上と判断されると、ステップＳ３において当該デューティー比が駆動用デューティー比として制御装置３３から出力され、ルーチンはリターンされる。

一方、ステップＳ２において算出デューティー比が３０％以下になったと判断されると、ステップＳ４において当該デューティー比がオフセット処理済みか否かが判断される。そして、ステップＳ４において当該デューティー比がオフセット処理されていないと判断された場合には、ステップＳ５において算出デューティー比がオフセット処理され、当該オフセット処理された算出デューティー比がステップＳ３において制動用デューティー比として制御装置３３から出力される。

ステップＳ４において算出デューティー比がオフセット処理済みと判断されると、ステップＳ６において算出デューティー比が−３０％以上になったか否かが判断される。そして、ステップＳ６において算出デューティー比が−３０％以下であると判断された場合には、当該デューティー比がステップＳ３において制動用デューティー比として制御装置３３から出力される。

一方、ステップＳ６において算出デューティー比が−３０％以上になったと判断されると、ステップＳ７において当該デューティー比のオフセット処理が解除され、当該オフセット処理が解除された算出デューティー比がステップＳ３において駆動用デューティー比として制御装置３３から出力される。

このように、この開閉装置２１では、制御装置３３の出力は、駆動用デューティー比が３０％以下になったときにはこれと同値の制動用デューティー比となるように変換（オフセット）され、制動用デューティー比が３０％以下になったときにはこれと同値の駆動用デューティー比に変換されるので、ＰＩ演算のゲインを高めることなく、駆動用デューティー比や制動用デューティー比を迅速に算出することができる。したがって、高速にＰＩ演算を行ったのと同様の効果を得ることができ、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄが目標速度Ｖｔ以下から目標速度Ｖｔ以上に、または目標速度Ｖｔ以上から目標速度Ｖｔ以下に目標速度Ｖｔを跨いで変化しても、電動モータ２５の作動を駆動から回生制動に、または回生制動から駆動に迅速に切り替えて、スライドドア１４の目標速度Ｖｔへの追従性を高めることができる。

また、機械的な制動装置やＨブリッジ回路３２以外の電気回路を追加することなく、スライドドア１４に対する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。

図８（ａ）は本発明の一実施例におけるスライドドアの目標速度とモータ速度との関係、及び算出デューティー比の変化を表す線図であり、図８（ｂ）は比較例におけるスライドドアの目標速度とモータ速度との関係、及び算出デューティー比の変化を表す線図である。

図８（ｂ）に示すように、予め設定されたスライドドア１４の目標速度Ｖｔにモータ速度を追従させるように、制御装置３３より所望の算出デューティー比を算出するようにした比較例では、モータ速度が目標速度を大きく上回ったり下回ったりしたときには、電動モータ２５を回生制動させるためのデューティー比の算出が間に合わず、例えば、図中Ａ’で示す範囲の状態のように、モータ速度が目標速度Ｖｔを大きく上回ったときには、比較例の算出デューティー比による制御ではモータ速度を目標速度Ｖｔに収束させるタイミングが遅れることがある。また、図中Ｂ’で示す範囲の状態のように、モータ速度が目標速度Ｖｔを僅かに上回っている場合であっても、モータ速度の目標速度Ｖｔへの収束が遅れることがあった。

これに対して、図８（ａ）に示す本発明の場合では、制御装置３３により算出デューティー比がオフセット処理されて出力されることで、例えば、モータ速度が目標速度Ｖｔを大きく上回ったり大きく下回ったりしたときには、早期に目標速度Ｖｔに収束するように制御されるため、モータ速度の目標速度Ｖｔへの追従性を高めることができる。つまり、図８（ｂ）中にＡ’、Ｂ’で示す範囲に対応する範囲を、図８（ａ）中にＡ、Ｂとして示すように、それぞれの範囲において、モータ速度の目標速度Ｖｔへの収束が早期に行われるよう制御される。

図９は本発明の他の実施の形態における算出デューティー比のオフセット処理を示す特性線図である。

制御装置３３のメモリ内には、算出デューティー比をオフセット処理する際の閾値となる駆動側閾値Ｐｏ’が格納されている。駆動側閾値Ｐｏ’は＋３０％に設定されており、駆動側閾値Ｐｏ’とデューティー比ゼロの間の範囲つまり算出デューティ比が３０％の範囲はマスク領域（図中では便宜上ハッチングを付して示す）となっている。

デューティー比変換手段としての制御装置３３は、電動モータ２５を駆動中に算出した算出デューティー比つまり駆動用デューティー比が駆動側閾値Ｐｏ’にまで低下したときには、当該算出デューティー比をマスク領域を超えたデューティー比ゼロまで３０％（３０ポイント）分オフセットさせた制御値を出力する。つまり、駆動用デューティー比が駆動側閾値Ｐｏ’にまで低下したときには、制御装置３３の出力は、駆動用デューティー比から３０％引いた制動用デューティー比（制御値）に変換されるようになっている。

一方、電動モータ２５が回生制動中に算出した制動用デューティー比がデューティー比ゼロにまで低下したときには、制御装置３３は、上記オフセット処理を解除することにより、当該制動用デューティー比に３０％分オフセットさせた制御値を出力する。つまり、制動用デューティー比がデューティー比ゼロにまで低下したときには、制御装置３３の出力は、制動用デューティー比に３０％加えた駆動用デューティー比（制御値）に変換されるようになっている。

つまり、制御装置３３は、駆動用デューティー比が３０％にまで低下したときには算出デューティー比が３０％となる部分の計算を省いて迅速に制動用デューティー比を出力し、制動用デューティー比がデューティー比ゼロにまで低下したときには算出デューティー比が３０％となる部分の計算を省いて迅速に駆動用デューティー比を出力するようになっている。なお、図９中に示す破線は、変換前の算出デューティー比を示しており、図９ではこの破線と変換後の制御値との差は常に３０％であることを表している。

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、前記実施の形態おいては、開閉体は車両１１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により開閉駆動されるものであれば、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。

また、前記実施の形態においては、駆動側と制動側の両方に閾値Ｐｏ，Ｐｂを設定するようにしているが、これに限らず、少なくとも一方側に閾値が設定されていてもよい。

また、前記他の実施の形態においては、駆動側のデューティー比が３０％にまで低下したときには、デューティー比ゼロとして出力するようにしているが、これに限らず、制動側の任意のデューティー比（オフセット後の制御値 ≦ デューティー比ゼロ）であればよい。

さらに、前記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他の素子等を用いるようにしてもよい。

さらに、前記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。

さらに、前記実施の形態においては、電動モータ２５を駆動する際にはスイッチング素子ＳＷ３またはスイッチング素子ＳＷ４をＰＷＭ制御し、電動モータ２５を回生制動させる際にはスイッチング素子ＳＷ３をＰＷＭ制御するようにしているが、これに限らず、電動モータ２５を駆動する際にスイッチング素子ＳＷ１またはスイッチング素子ＳＷ２をＰＷＭ制御し、電動モータ２５を回生制動させる際にスイッチング素子ＳＷ４をＰＷＭ制御するようにしてもよい。

さらに、前記実施の形態においては、スライドドア１４の開閉速度Ｖｄや開閉位置Ｐｄを検出する回転センサ３７として多極着磁磁石３５とホールセンサ３６ａ，３６ｂとを備えたものを用いているが、これに限らず、レゾルバやロータリーエンコーダなどを用いてもよい。

さらに、前記実施の形態においては、駆動側閾値Ｐｏと制動側閾値Ｐｂは同一の値に設定されているが、これに限らず、これらを異なる値に設定するようにしてもよい。

さらに、前記実施の形態においては、駆動側閾値Ｐｏと制動側閾値Ｐｂは３０％に設定されているが、これに限らず、例えば、スライドドア１４をロックするクローザ機構（不図示）の作動を補助し得るように全閉位置付近にあるスライドドア１４を閉方向に駆動し得る最低限度のデューティー比である約２０％の付近に設定するなど、開閉装置２１の仕様等に応じて任意に設定することができる。

ワンボックスタイプの車両を示す側面図である。 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。 図２に示す開閉装置の制御体系を示す説明図である。 図３に示すモータ駆動装置の回路図である。 電動モータを駆動、制動させる制御チャート図である。 算出デューティー比のオフセット処理の詳細を示す特性線図である。 算出デューティー比のオフセット処理の処理手順を示すフローチャート図である。 （ａ）は本発明の一実施例におけるスライドドアの目標速度とモータ速度との関係、及び算出デューティー比の変化を表す線図であり、（ｂ）は比較例におけるスライドドアの目標速度とモータ速度との関係、及び算出デューティー比の変化を表す線図である。 算出デューティー比のオフセット処理を示す他の実施の形態の特性線図である。

符号の説明

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
３３ 制御装置（デューティー比算出手段、制御手段、デューティー比変換手段）
３４ バッテリ
３５ 多極着磁磁石
３６ａ，３６ｂ ホールセンサ
３７ 回転センサ
３８ 開閉スイッチ
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチング素子
Ｖｄ 開閉速度
Ｐｄ 開閉位置
Ｖｔ 目標速度
Ｐｏ 駆動側閾値
Ｐｂ 制動側閾値

Claims (6)

1. 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、
   Ｈブリッジ回路を用いたＰＷＭ制御により駆動され、前記開閉体を開閉駆動する電動モータと、
   前記開閉体の開閉速度の目標速度に対する偏差に基づいて、前記開閉速度が前記目標速度以下となったときには駆動用デューティー比を算出し、前記開閉速度が前記目標速度以上となったときには制動用デューティー比を算出するデューティー比算出手段と、
   前記デューティー比算出手段により駆動用デューティー比が算出されたときには該駆動用デューティー比に基づいて前記電動モータを駆動し、制動用デューティー比が算出されたときには該制動用デューティー比に基づいて前記電動モータを回生制動させる制御手段と、
   前記デューティー比算出手段により算出された前記駆動用デューティー比と前記制動用デューティー比の少なくともいずれか一方のデューティー比が所定の閾値にまで低下したときに、前記デューティー比算出手段からの出力を他方のデューティー比の制御値に変換するデューティー比変換手段とを有することを特徴とする車両用自動開閉装置。
2. 請求項１記載の車両用自動開閉装置において、前記駆動用デューティー比と前記制動用デューティー比のそれぞれに所定の閾値を設け、前記駆動用デューティー比が駆動側の所定の閾値にまで低下したときには制動側のデューティー比の制御値が前記デューティー比算出手段から出力され、前記制動用デューティー比が制動側の所定の閾値にまで低下したときには駆動側のデューティー比の制御値が前記デューティー比算出手段から出力されることを特徴とする車両用自動開閉装置。
3. 請求項２記載の車両用自動開閉装置において、前記駆動側の所定閾値と前記制動側の所定閾値とを同一の値に設定したことを特徴とする車両用自動開閉装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用自動開閉装置において、前記駆動側の所定の閾値を全閉位置付近にある前記開閉体を閉方向に駆動し得る最低限度のデューティー比に設定することを特徴とする車両用自動開閉装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用自動開閉装置において、前記所定の閾値をデューティー比３０％に設定することを特徴とする車両用自動開閉装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用自動開閉装置において、前記Ｈブリッジ回路を構成する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車両用自動開閉装置。

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