JP2009161993A - 車両用自動開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用自動開閉装置における挟み込み検出精度を向上する。
【解決手段】テールゲート１の自動開閉を行うためのモータ５を駆動信号発生回路１１によりＰＷＭ制御し、そのデューティ比とモータ電流値とに基づいて負荷推定回路１５により負荷を推定し、負荷変化量を算出しかつその積算値を求め、積算値が基準値以上になったら挟み込み判定回路１８により挟み込みと判定し、モータを反転させるようにする。負荷の変化量の積算値から挟み込みを判定することから、モータ速度の変化によらない負荷の変化を検出することができ、柔らかいものを挟み込んだ場合のようにモータ速度が徐々に低下していき、最終的にはモータロック状態になる程低速になるような挟み込みが生じた場合にも高精度な挟み込み検出を実現し得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車などの車両に装着されるドア、トランクリッド、バックドア、テールゲート、サンルーフパネルなどの開閉体を自動的に開閉するための車両用自動開閉装置に関するものである。

従来、自動車などの車両に設けられている種々の開閉体を自動的に開閉させることができるようにしたものが提供されている。そのような開閉体としては、一般にミニバンと呼ばれる自動車の後面に取り付けられているバックドア（またはテールゲート）やセダンと呼ばれている自動車のトランクリッドなどがある。

そのような自動開閉装置にあっては、挟み込みに対して正確な検出が望まれている。例えば、所定のタイミングで駆動源としてのモータ速度を検出し、前回検出速度に対して今回検出速度が大きく変化（低下）した場合には挟み込みがあったと判定することができる。それに対して、柔らかいものを挟み込んだ場合には緩やかな速度変化となるため、上記したような検出では判定することが困難であった。

そこで、例えばパワーウィンドウにおいて、挟み込み発生時の駆動源としてのモータの速度が低下することをパルスセンサのパルス周期の変化量の和が所定値以上になったことで検出し、異物の挟み込みが生じたと判定するものがある（例えば特許文献１参照）。また、挟み込み発生からのエネルギーの蓄積をドア速度差の所定分の積分を取ることにより、柔らかいものを挟み込んだ場合のモータ速度の緩やかな減少を検出し得るようにしたものがある（例えば特許文献２参照）。
特開平８−４４１６号公報 特開２００５−２３２７５３号公報

上記したような検出を行うことにより、柔らかいものを挟んだ場合の挟み込み検出を行うことはできるが、モータの速度が低下してモータのロック状態付近では、パルスセンサによるパルスが発生しなくなってモータの回転から速度を検出することができなくなる。そのため、モータがロック状態に近い動作となった場合には、挟み込みの判定が遅れるという問題がある。

このような課題を解決して、挟み込み検出精度を向上し得る車両用自動開閉装置を実現するために本発明に於いては、車両に設けられた開閉体を自動的に開閉するための車両用自動開閉装置であって、開閉体を駆動するモータ駆動手段と、前記開閉体の位置に応じて速度が可変となるよう前記モータ駆動手段に駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前記モータ駆動手段の電流値を検出する電流検出手段と、前記駆動信号と前記電流値とにより前記モータ駆動手段の負荷を推定する負荷推定手段と、前記負荷の現在値と所定時間前の前回値との変化量を算出する負荷変化量算出手段と、前記負荷の変化量を積算する負荷変化量積算手段と、前記積算された負荷の変化量が予め定められた基準値を超えた場合に前記開閉体による異物の挟み込みが生じたと判定する挟み込み判定手段とを有するものとした。

特に、前記負荷変化量算出手段により算出された前記負荷の変化量が負となった場合には前記負荷変化量積算手段をリセットするリセット手段を有すると良い。また、前記駆動信号は、前記モータ駆動手段の駆動電圧をＰＷＭ制御によりスイッチングして供給されると良い。また、前記開閉体は、前記車両の後端部に上下方向に開閉自在に設けられ、かつ開閉角度によって前記モータ駆動手段の負荷が増減するように設けられていると良い。

このように本発明によれば、モータ駆動手段の負荷を駆動信号と電流とにより推定し、その変化量の積算値から挟み込みを判定することから、モータ速度の変化によらない負荷の変化を検出することができ、柔らかいものを挟み込んだ場合のようにモータ速度が徐々に低下していき、最終的にはモータロック状態になる程低速になるような挟み込みが生じた場合にも高精度な挟み込み検出を実現し得る。

特に、負荷の変化量が負となった場合には負荷変化量積算手段をリセットすることにより、負荷の変化量が負となる場合には挟み込みではないため、そのような場合には積算値がリセットされ、積算による挟み込み判定を高精度化し得る。また、駆動信号としては、モータ駆動制御における公知のＰＷＭ制御によりスイッチングして良く、その場合にはデューティ比と消費電流とにより容易に負荷を推定することができる。また、車両の後端部に設けられて上下方向に開閉する開閉体にあっては、開度によってモータ駆動手段にかかる負荷が変化するため、モータ速度の変化で挟み込みを検出するためには開度に応じた補正を高精度に行わなくてはならず、そのような複雑な対応を強いられる上下方向開閉体に好適に対応し得る。

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、本発明が適用されたワゴン車などのテールゲート及びその駆動装置の概略を模式的に示している。テールゲート１は、車両２の後端部を構成する後面の一部を開閉可能に、車両２の後面上部の左右部分にてヒンジ軸３を介して車両２に対して上下方向に傾動し得るように支持されている。

テールゲート１の自動開閉駆動用の駆動装置４にあっては、モータ駆動源としての電動モータ５と図示されない電磁クラッチとを内蔵する直動型アクチュエータによる構造であって良く、モータ５の駆動力をテールゲート１に伝達するリンク機構を有している。リンク機構にあっては、テールゲートに固定されて車室内側に延出された湾曲アーム６の延出端部と、モータ５に駆動されるアクチュエータの出力軸端部５ａとを連結する連結棒７とにより構成されている。

図の実線で示される状態はテールゲート１の全閉状態であり、その状態からモータ５を駆動して出力端部５ａを車両後方に変位させることにより、連結棒７を介して湾曲アーム６が押され、それに伴ってテールゲート１が後方上側に押し上げられる。図の二点鎖線はテールゲート１の全開状態を示している。このように、テールゲート１は、図矢印Ａに示されるように車両後端部にて上下方向に自動的に開閉自在に設けられている。

次に、図２に車両用自動開閉装置における制御回路８の概略ブロック線図を示す。本制御回路８にあっては、外部に設けられた図示されないスイッチや可搬型送信器からのテールゲート１に対する開または閉の自動動作を指令する開／閉信号が入力し、その信号に応じて上記したモータ５を正逆転駆動してテールゲート１を自動開閉するようになっている。

図２に示されるように、制御回路８には、開／閉信号の入力に応じてＰＷＭ制御のデューティ比による開側駆動信号／閉側駆動信号を出力する駆動信号発生回路１１と、開側／閉側駆動信号の入力に応じてモータ５を正逆転させる駆動電流を供給するモータ駆動回路１２とが設けられている。また、モータ５に流れる駆動（消費）電流値を検出する電流センサ１３および電流検出回路１４と、開側／閉側駆動信号と電流値とが入力すると共にそれらに基づいて負荷を推定する負荷推定回路１５が設けられている。負荷推定回路１５からの出力信号（負荷信号）は負荷変化量算出回路１６に入力し、負荷変化量算出回路１６では負荷信号を例えば制御サイクルピッチで入力し、その負荷信号の前回値と今回値とから負荷変化量を算出する。負荷変化量算出回路１６からの出力信号（負荷変化量信号）は負荷変化量積算回路１７に入力し、負荷変化量積算回路１７では負荷変化量信号を例えば制御サイクルピッチで積算する。負荷変化量積算回路１７からの出力信号（負荷変化量積算値信号）は挟み込み判定回路１８に入力し、挟み込み判定回路１８では、負荷変化量積算値を予め設定された基準値と比較して挟み込みの判定を行い、挟み込み判定信号を駆動信号発生回路１１に出力する。これにより、挟み込み判定信号が出力された場合には、駆動信号発生回路１１からは閉側動作時には反転信号（開側駆動信号）が出力される。

次に、挟み込み処理に対する制御要領について図３のフロー図および図４の制御説明図を参照して以下に示す。まずステップＳＴ１では上記した負荷推定回路１５によるモータ（推定）負荷Ｌを算出する。ここで、本図示例では駆動信号発生回路１１でＰＷＭ制御を行うものとする。そして、駆動信号発生回路１５の出力信号としてのデューティ比と、電流検出回路１４の信号出力としての電流値とからモータ負荷を推測する。例えば両値を乗算し、また環境に応じて増減設定した係数を掛けるなどして負荷を推測することができる。ここで、柔らかいものを挟み込む場合について示す。そのような場合には、例えば図４の最上段の実線で示されるように負荷Ｌは徐々に増大する。

次のステップＳＴ２では上記した負荷変化量算出回路１６による負荷変化量ΔＬを算出する。負荷変化量ΔＬの算出は、
ΔＬ＝Ｌ(n)−Ｌ(n-1)
であって良い。ここで、nは今回の制御サイクルで算出した負荷（図４の最上段における実線）であり、n-1は前回の制御サイクルで算出した負荷（図４の最上段における二点鎖線）であり、両者の差分を負荷変化量ΔＬとして求める。図４では２段目に示しているが、変化を分かり易くするためにＹ軸方向には誇張して示している。

次のステップＳＴ３では、負荷変化量ΔＬが負（ΔＬ＜０）となるか否（０以上）かを判別する。負でないと判定され場合にはステップＳＴ４に進み、ステップＳＴ４で角衝撃量Ｇθを算出する。ここで、角衝撃量Ｇθとは、負荷変化量ΔＬと作用した単位時間とを乗算して求めるもの（Ｇθ＝ΔＬ・ｔ）であって良い。

次のステップＳＴ５では角衝撃量の積算値ΣＧθを求める。ここでは、ステップＳＴ４で算出した角衝撃量Ｇθを前回までに求めた角衝撃量積算値ΣＧθに加算して今回の角衝撃量積算値ΣＧθを求める。例えば図４の３段目に示されるように変化する。この図示においてもＹ軸方向に誇張して示している。

次のステップＳＴ６では、その角衝撃量積算値ΣＧθが予め設定された基準値Ｇθth以上になったか否かを判別し、基準値Ｇθthに達した（図４のＴ１）と判定された場合にはステップＳＴ７に進む。

ステップＳＴ７では、上記ステップＳＴ６で角衝撃量積算値ΣＧθが基準値Ｇθth以上になったと判定されたことにより挟み込みであると確定する。例えば挟み込みフラグを立てる。そして、次のステップＳＴ８で、図４の最下段に示されるようにモータ５を反転させて本制御を終了する。閉側動作状態であった場合には開側に動作させることになる。反転動作にあっては、予め設定した所定時間や所定開度であって良い。

なお、上記ステップＳＴ３で負荷変化量ΔＬが負であると判定された場合にはステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ９では、角衝撃量積算値ΣＧθをリセット（０を代入）して、ステップＳＴ１に戻る。負荷変化量ΔＬが負となる場合とは、図４に示される区間Ｒに示されるようにの負荷Ｌの前回値（二点鎖線）に対して今回値（実線）の方が小さい場合である。そのような場合には負荷が減少していることから挟み込みとはならず、その値を残していると挟み込み判定に影響を及ぼすことから、ステップＳＴ９で角衝撃量積算値ΣＧθをリセットする。

これにより、柔らかいものを挟み込んだ場合にモータ５の速度が徐々に低下して、モータロック状態になっても、その場合でも負荷Ｌは上昇しており、負荷変化量ΔＬが確実に加算され、その結果角衝撃量積算値ΣＧθも増大するため、基準値Ｇθthとの比較による挟み込み判定を確実に行うことができる。

本発明にかかる車両用自動開閉装置は、柔らかいものを挟み込んだ場合のようにモータ負荷が徐々に増加するような場合にも高精度に挟み込みを検出し得る効果を有し、車両に設けられる種々の開閉体の自動開閉装置として有用である。

本発明が適用された車両用自動開閉装置の概略を模式的に示す図である。 車両用自動開閉装置における概略ブロック線図である。 本発明に基づく制御を示すフロー図である。 本発明に基づく制御の説明図である。

符号の説明

１ テールゲート
２ 車両
４ 駆動装置
８ 制御回路
１１ 駆動信号発生回路
１２ モータ駆動回路
１３ 電流センサ
１４ 電流検出回路
１５ 負荷推定回路
１６ 負荷変化量算出回路
１７ 負荷変化量積算回路
１８ 挟み込み判定回路

Claims (4)

1. 車両に設けられた開閉体を自動的に開閉するための車両用自動開閉装置であって、
   開閉体を駆動するモータ駆動手段と、前記開閉体の位置に応じて速度が可変となるよう前記モータ駆動手段に駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前記モータ駆動手段の電流値を検出する電流検出手段と、前記駆動信号と前記電流値とにより前記モータ駆動手段の負荷を推定する負荷推定手段と、前記負荷の現在値と所定時間前の前回値との変化量を算出する負荷変化量算出手段と、前記負荷の変化量を積算する負荷変化量積算手段と、前記積算された負荷の変化量が予め定められた基準値を超えた場合に前記開閉体による異物の挟み込みが生じたと判定する挟み込み判定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. 前記負荷変化量算出手段により算出された前記負荷の変化量が負となった場合には前記負荷変化量積算手段をリセットするリセット手段を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用自動開閉装置。
3. 前記駆動信号は、前記モータ駆動手段の駆動電圧をＰＷＭ制御によりスイッチングして供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用自動開閉装置。
4. 前記開閉体は、前記車両の後端部に上下方向に開閉自在に設けられ、かつ開閉角度によって前記モータ駆動手段の負荷が増減するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両用自動開閉装置。

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