JP2008274628A

JP2008274628A - パワーウィンドウ制御装置

Info

Publication number: JP2008274628A
Application number: JP2007118848A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nishino; 義雄西野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】より適切にロック時の電圧降下を抑制することができるパワーウィンドウ制御装置を提供すること。
【解決手段】本発明によるパワーウィンドウ制御装置１は、複数のウィンドウガラスをそれぞれ開閉動作させる複数の電動機２と、複数の電動機２のロックを検出する検出手段７ａと、複数の電動機２をそれぞれ制御する制御手段７ｂと、検出手段７ａが複数の電動機２のいずれか一の電動機２のロックを検出した場合に、複数の電動機２に印加する電圧を制限する制限手段７ｃを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車に適用して好適なパワーウィンドウ制御装置に関する。

車両には、ユーザの操作負担を軽減することを目的として、各ドアのウィンドウガラスを、モータを駆動力として開閉動作させるパワーウィンドウ装置が備えられている。このようなパワーウィンドウ装置を制御するパワーウィンドウ制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているようなものがある。

このようなパワーウィンドウ制御装置においては、複数のウィンドウガラスを対応するモータにより駆動させる場合に、特にはウィンドウガラスがロックした場合にモータのトルクが増大して、電流が大きくなり、車両の電源系統の電圧降下を招くことを防止するために、各モータの電流を検出してロック時の電流が重畳しないように、各モータを制御するにあたり相互に時間差を設けることが行われている。
特開平８−１８９２５２号公報

ところが、このような従来技術のパワーウィンドウ制御装置においては、各ウィンドウガラスを同時に開閉動作させることはできず、このため、例えば、運転者が車両室内の空気を入れ換えるために、運転席のマスタースイッチを操作して各ウィンドウガラスを同時に開閉動作させる必要が生じるような場合に以下のような問題が生じる。

すなわち、各ウィンドウガラスを同時に動作させた上で、複数のウィンドウガラスが同時にロックすると、複数のモータの電流の増大に伴って、車両の電源系統の電圧降下を招き、ヘッドランプ等の灯具類の明滅や、空調装置等のブロアモータの風量変動を招いてしまうことは依然として防止できないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑み、より適切にロック時の電圧降下を抑制することができるパワーウィンドウ制御装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明に係るパワーウィンドウ制御装置は、
複数のウィンドウガラスをそれぞれ開閉動作させる複数の電動機と、前記複数の電動機のロックを検出する検出手段と、当該複数の電動機をそれぞれ制御する制御手段と、前記検出手段が前記複数の電動機のいずれか一の電動機のロックを検出した場合に、前記複数の電動機に印加する電圧を制限する制限手段を備えることを特徴とする。

ここで、前記制限手段が前記電圧を制限する場合に、前記電圧を所定の変化率で変化させることが好ましい。

これによれば、前記制限手段が前記電圧を制限した場合に、前記電動機の回転速度が低下してユーザが違和感を得ることを、前記電圧を所定の変化率で変化させて、前記回転速度の変化率を抑制することにより防止することができる。

また、前記制限手段が前記複数の電動機のいずれか一の電動機がロックした場合に、前記複数の電動機に印加する電圧を制限することにより、前記複数の電動機の電流を低下させて回転速度を低下させて、複数の電動機が同時にロックすることを防止して電流の増加を抑制し、車両の電源系統の電圧降下を抑制することができる。

ここで、前記複数の電動機のいずれか一の電動機のロックが所定時間以上継続した場合に、前記制限手段が前記複数の電動機への電圧の印加を中止することが好ましい。

これによれば、前記いずれか一の電動機のロックが所定時間以上継続した場合には、前記ウィンドウガラスによる異物の挟み込みが発生しているとみなして、前記複数の電動機への電圧の印加を中止して、事故の発生を未然に防止することができる。

本発明によれば、より適切にロック時の電圧降下を抑制することができるパワーウィンドウ制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係わるパワーウィンドウ制御装置の一実施形態を示す模式図であり、図２は本発明に係わるパワーウィンドウ制御装置の一実施形態の一部を示す模式図である。

このパワーウィンドウ制御装置１は、モータ２と、モータ駆動回路３と、ホールＩＣ４ａ、４ｂ、４ｃと、マスターＳＷ５と、各席ドアガラスＳＷ６と、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ(Electronic Control Unit)７とを備えて構成される。

モータ２は、図２に示すような三相ブラシレス直流モータすなわち電動機であり、バイポーラコイルを三相Ｙ接続して構成されるステータと、永久磁石が埋設されたロータとを備えるものである。

モータ２のロータの回転軸は、図示しない各座席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２の回転運動を往復運動に変換する図示しない駆動機構に対して、これも図示しないギヤ等の減速機構を介して駆動結合されている。モータ２は各ドアの備えるウィンドウガラスに対応して各ドアの内部に設けられ、ここでは、運転席のドア、助手席のドア、後部右側座席のドア、後部左側の座席のドアにそれぞれ対応させて、合計４つ備えられる。

モータ駆動回路３は、図２に示すようなトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を組み合わせたインバータにより構成される。各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベースにはパワーウィンドウ制御ＥＣＵ７のゲートＧ１〜Ｇ６がそれぞれ接続され、モータ駆動回路３はパワーウィンドウ制御ＥＣＵ７によりＰＷＭ制御される。

これに加えて、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２の中間がモータ２のバイポーラコイルのＵ相に接続され、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４の中間がモータ２のバイポーラコイルのＶ相に接続される。さらに、トランジスタＴｒ５とトランジスタＴｒ６の中間がモータ２のバイポーラコイルのＷ相に接続される。モータ駆動回路３は各モータ２に対応して設けられ合計４つ備えられる。

ホールＩＣ４ａ、４ｂ、４ｃは、例えば、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ等のIII−Ｖ族化合物半導体からなる厚さ数μｍの平板状の薄膜で形成されるホール素子を備えるものである。このホール素子は、平板状の薄膜に平行な方向に電圧をかけて、その平板内における電圧をかける方向に垂直な方向の両端面から両端子を引き出されて構成されており、平板状の薄膜の厚み方向に磁界が付与されると、ホール効果に基づいて両端子間に電圧を発生するものである。

この、ホール素子の発生する電圧は、ホール素子を構成する平板状の半導体の薄膜の厚み方向の磁束に比例するものであって、ロータの回転に伴って磁束密度Ｂの磁界の方向に対する平板状のホール素子の角度θが変化すると、ホール素子の厚み方向の磁束成分はＢｃｏｓθであるので、角度θに対応して変化する。

より詳細には、ホール素子の発生する電圧Ｖは、ホール係数をＲＨ、ホール素子の厚みをｄとすると、Ｖ＝ＲＨ／ｄ×Ｉｃ×Ｂｃｏｓθで表される。角度θとモータ２のロータの回転角は対応する関係にあるため、両端子間の発生電圧を検出することにより、ロータの回転角が検出できる。ホールＩＣ４ａ、４ｂ、４ｃは、図２に示すように、モータ２内部の三相それぞれのバイポーラコイルから６０°回転した位置に設けられ、ロータの回転角の変化に伴うロータの磁石が形成する磁界の変化に基づいた電圧を発生させて、この電圧をパワーウィンドウ制御ＥＣＵ７に出力する。

マスターＳＷ５は車両の運転席ドアに設けられて、運転席のドアのウィンドウガラス、助手席のドアのウィンドウガラス、後部右側座席のドアのウィンドウガラス、後部左側座席のウィンドウガラスを選択的に開閉動作させる、あるいはこれらの全てのウィンドウガラスを一括して開閉動作させることを運転者が選択して、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７に対して選択内容を指令するスイッチである。

各席ドアガラスＳＷ６は運転席以外の各ドアに設けられて、各ドアに対応するウィンドウガラスを開閉動作させることを運転者以外のユーザが選択して、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７に対して選択内容を指令するスイッチである。

パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが以下に述べる所定の処理を行う、検出手段７ａと、制御手段７ｂと、制限手段７ｃを備えるものである。

このパワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の検出手段７ａは、ホールＩＣ４ａ、４ｂ、４ｃの出力電圧に基づいて、モータ２のロータの回転角、すなわち各ドアのウィンドウガラスの位置情報を検出する。さらに、検出手段７ａは、後述する制御手段７ｂによりモータ駆動回路３が制御されてモータ２に電圧が印加されているにもかかわらず、モータ２の回転角が一定時間変化しない場合にモータ２のロックを検出する。

パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制御手段７ｂは、マスターＳＷ５又は各席ドアガラスＳＷ６の操作に基づいて、検出手段７ａの検出したロータの回転角をもとにモータ駆動回路３を制御する。これにより、駆動回路３を構成するトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は所定のパターンとデューティ比にてＰＷＭ制御により駆動され、これによりモータ２のステータのバイポーラコイルは所定のデューティ比に対応する電圧が印加されて励磁されて、バイポーラコイルに対してロータが吸引反発されてモータ２が駆動される。このモータ２の回転速度は印加される電圧に比例し、電圧はデューティ比に比例する。

すなわち、運転者のマスターＳＷ５の操作、運転者以外のユーザの各席ドアガラスＳＷ６の操作に基づいて、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制御手段７ｂは対応するモータ駆動回路３を制御して、モータ２が駆動されて対応するウィンドウガラスの開閉動作がなされる。

また、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制御手段７ｂは、検出手段７ａが検出した各ドアのウィンドウガラスの位置情報に基づいて、モータ２の回転速度を連続的に変化させるように、デューティ比を変化させて印加する電圧を連続的に変化させる。例えば、各ドアのウィンドウガラスは、完全に閉となる位置状態又は完全に開となる位置状態の近傍位置においてはその開閉速度を遅く、それ以外の位置状態においては一定の速い速度を維持するように、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制御手段７ｂにより制御される。

さらに、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃは、検出手段７ａが上述した４つのモータのいずれか一のモータ２のロックを検出した場合に、４つのモータ２に印加する電圧を制限する。

加えて、制限手段７ｃは電圧を制限する場合に、電圧を所定の変化率で変化させる。さらに、制限手段７ｃは、４つのモータ２のいずれか一のモータ２のロックが所定時間α以上継続した場合に、４つのモータ２への電圧の印加を中止する。

なお、モータ２のロックは、開動作においてウィンドウガラスが完全に開となった状態においてと、閉動作においてウィンドウガラスが完全に閉となった状態と、閉動作において例えばユーザの手や衣服等の異物がウィンドウガラスとドアの窓枠との間に挟み込まれて、ウィンドウガラスがそれ以上閉動作できなくなった場合とにおいて発生するものである。

以下、本実施例のパワーウィンドウ制御装置１の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図３は、本発明によるパワーウィンドウ制御装置１の制御内容を示すフローチャートである。

例えば、運転者がマスターＳＷ５により全てのドアのウィンドウガラスを閉動作させることを選択した場合において、Ｓ１に示すように、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の検出手段７ａは、各モータ２のホールＩＣ４ａ、４ｂ、４ｃの出力電圧に基づき、各モータ２の回転角と、対応するウィンドウガラスの位置情報と、ロックを検出する。

Ｓ２において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の検出手段７ａは４つのモータ２のうちいずれかのモータ２ｉを選択するように、ｉ＝１とする。ここでは、運転席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉのｉを１、助手席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉのｉを２、後部右側座席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉのｉを３、後部左側座席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉのｉを４とする。

Ｓ３において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の検出手段７ａが、モータ２ｉがロック
しているかどうかを判定し、ロックしていると判定される場合はＳ４にすすみ、ロックしていると判定されない場合にはＳ７にすすむ。

Ｓ４において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃは、モータ２ｉのロック時間をカウントし、Ｓ５において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃは、モータ２ｉのロックが所定時間α以上継続しているかどうかを判定し、継続している場合にはＳ６にすすみ、継続していない場合にはＳ４に戻る。

Ｓ６において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃは、４つのモータ２に電圧を印加するのを中止するべく、モータ駆動回路３を制御する。

Ｓ３において、モータ２ｉがロックしていると判定されない場合には、Ｓ７にすすみ、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の検出手段７ａは、モータ２ｉ以外のモータ２がロックしているかどうかを判定し、ロックしていると判定される場合はＳ８にすすみ、ロックしていると判定されない場合にはＳ３に戻る。

Ｓ８において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃは、４つのモータ２に印加される電圧を制限するべく、モータ駆動回路３のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２のデューティ比を小さくする。この場合において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃは、デューティ比を所定の変化率で変化させる。例えば、デューティ比を１から０．５に変化させる場合において、その遷移時間を０．５秒に設定する。

Ｓ９において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の検出手段７ａは、モータ２ｉ以外のモータ２がロックしているかどうかを判定し、ロックしていると判定される場合はＳ８に戻り、電圧の制限を継続し、ロックしていると判定されない場合にはＳ１０にすすむ。

Ｓ１０において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃは、４つのモータ２に印加される電圧の制限を解除するべく、モータ駆動回路３のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２のデューティ比を元に戻す。この場合においても、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃは、デューティ比を所定の変化率で変化させる。例えば、デューティ比を０．５から１に変化させる場合において、その遷移時間を０．５秒に設定する。

Ｓ６又はＳ１０の処理を終了した後は、Ｓ１１にすすみ、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の検出手段７ａは４つのモータ２のうち前回に指定したモータ２ｉを除くいずれかのモータ２を選択するように、ｉ＝ｉ＋１としてインクリメントする。

ここでは、運転席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉのｉを１、助手席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉのｉを２、後部右側座席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉのｉを３、後部左側座席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉのｉを４としているので、この処理を繰り返す毎に、モータ２ｉは運転席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉ、助手席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉ、後部右側座席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉ、後部左側座席のドアのウィンドウガラスを開閉動作させるモータ２ｉの順番に指定される。

つづいて、Ｓ１２において、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の検出手段７ａはｉ＞４であるかどうかを判定し、ｉ＞４であると判定される場合、すなわち４つのモータ２全てについてＳ３〜Ｓ１０までの処理がなされた場合には、制御を終了し、ｉ＞４であると判定されない場合、すなわち４つのモータ２全てについて一通りＳ３〜Ｓ１０までの処理がなされていない場合には、Ｓ３に戻ってＳ３〜Ｓ１０までの処理を継続する。

以上述べた本実施例のパワーウィンドウ制御装置１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。

すなわち、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃが電圧を制限する場合に、電圧を所定の変化率で変化させて、モータ２の回転速度の変化率を抑制することによりモータ２の回転速度が急激に低下して、該当するウィンドウガラスの開閉動作の速度が急変して、ユーザが違和感を得ることを防止することができる。

同様に、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃが電圧の制限を解除する場合にも、電圧を所定の変化率で変化させて、モータ２の回転速度の変化率を抑制することによりモータ２の回転速度が急激に上昇して、該当するウィンドウガラスの開閉動作の速度が急変して、ユーザが違和感を得ることを防止することができる。

また、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃが、４つのモータ２のいずれか一のモータ２がロックした場合に、４つのモータ２に印加する電圧を制限することにより、４つのモータ２の電流を低下させて回転速度を低下させて、複数のモータ２が同時にロックすることを防止して電流の増加を抑制し、車両の電源系統の電圧降下を抑制することができる。これにより、ヘッドランプ等の灯具類の明滅や、空調装置等のブロアモータの風量変動を招いてしまうことを防止することができる。

さらに、４つのモータ２のいずれか一のモータ２のロックが所定時間α以上継続した場合に、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ａが４つのモータ２への電圧の印加を中止することにより、いずれか一のモータ２のロックが所定時間α以上継続した場合には、異物の挟み込みが発生しているとみなして、４つのモータ２への電圧の印加を中止して、事故の発生を未然に防止することができる。

加えて、４つのモータ２のうちいずれか一のモータ２のロックを検出した後に、モータ２に印加する電圧を制限することにより、印加する電圧を制限する必要がない場合においては所定の電圧を印加して、モータ２の回転速度を不必要に遅くすることを防止することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

例えば上述した実施例においてはモータ２を三相ブラシレス直流モータとしたが、もちろん単相のブラシレス直流モータであってもよく、ブラシを有する直流モータ等その他の形態のものであっても良い。

また、上述した実施例においては、モータ２に印加する電圧をモータ駆動回路３のデューティ比を変化させることにより制限又は制限解除したが、例えば、電圧を可変できるＤＣ／ＤＣコンバータ等を用いて、モータ駆動回路３の上流側の直流電源の電圧を変化させることにより、モータ２に印加する電圧を制限又は制限解除する構成としても良い。

さらに、上述した実施例においては、異物の挟み込みの判定を、ロックが発生して所定時間αが経過するかどうかをパワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の制限手段７ｃが判定することにより行っているが、ウィンドウガラスの開動作における完全な開状態位置におけるモータ２の回転角と、ウィンドウガラスの閉状態における完全な閉状態位置におけるモータ２の回転角を予め記憶しておき、これらの回転角に該当しないで回転角が一定時間変化しない場合に、異物の挟み込みが発生したと判定する構成としても良い。

また、パワーウィンドウ制御ＥＣＵ７の検出手段７ａがロックを検出する手段は上述したものに限られるものではなく、モータ２を駆動する電流を監視することによりロックを検出する構成としても良い。

さらに、上述した実施例においてはウィンドウガラスの数を４としたがこれはあくまで例示的なものであり、それ以外の数とすることも可能である。又、ウィンドウガラスの駆動機構とモータ２のロータの回転軸との駆動結合の形態も、上述した形態のものに限られるものではなく、例えば減速機構を介さずに、モータ２の回転軸とウィンドウガラスの駆動機構とを直接的に駆動結合する形態としても良い。

本発明は、車両用のパワーウィンドウ制御装置に関するものであり、より適切にロック時の電圧降下を抑制することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。

本発明に係るパワーウィンドウ制御装置の一実施形態を示す模式図である。本発明に係るパワーウィンドウ制御装置の一実施形態の一部を示す模式図である。本発明に係わるパワーウィンドウ制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１パワーウィンドウ制御装置
２モータ
３モータ駆動回路
４ａホールＩＣ
４ｂホールＩＣ
４ｃホールＩＣ
５マスターＳＷ
６各席ドアガラスＳＷ
７パワーウィンドウ制御ＥＣＵ
７ａ検出手段
７ｂ制御手段
７ｃ制限手段

Claims

複数のウィンドウガラスをそれぞれ開閉動作させる複数の電動機と、前記複数の電動機のロックを検出する検出手段と、当該複数の電動機をそれぞれ制御する制御手段と、前記検出手段が前記複数の電動機のいずれか一の電動機のロックを検出した場合に、前記複数の電動機に印加する電圧を制限する制限手段を備えることを特徴とするパワーウィンドウ制御装置。
前記制限手段が前記電圧を制限する場合に、前記電圧を所定の変化率で変化させることを特徴とする請求項１に記載のパワーウィンドウ制御装置。
前記複数の電動機のいずれか一の電動機のロックが所定時間以上継続した場合に、前記制限手段が前記複数の電動機への電圧の印加を中止することを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーウィンドウ制御装置。