JP2009162595A - 車両開閉体の駆動制御装置 - Google Patents

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Ryuichi Nakano
隆一 仲野
Yukinori Kurumado
幸範 車戸
Keiichi Nagayama
恵一 永山
Hiroyuki Sueyasu
宏行 末安
Hiroshi Mizawa
博史 見澤
Hiroshi Masuko
浩史 増子
Naohiko Shiga
直彦 志賀
Toru Furusawa
透 古澤
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Abstract

【課題】 挟み込み検出に使用する静電容量式センサの故障の有無を開閉体の閉動作開始時に判定することができる車両開閉体の駆動制御装置を提供する。
【解決手段】 車体1の開口部2を開閉する開閉体3と、その駆動手段7と、開閉体の開口部側の端部に設けられ、物体の接近に応じて近接出力信号を発生する静電容量式センサ100と、駆動手段を駆動制御し、近接出力信号の値が、開閉体の開度に応じて定められる第1閾値以上の場合には、駆動手段を反転制御する制御手段とを有する車両開閉体の駆動制御装置であって、制御手段は、開閉体の閉作動開始時の近接出力信号値が、近接出力信号が物体を検知していない時の基準値として設定された基準電位より低い値に設定された第2閾値以下となる場合にはセンサが故障していると推定して閉作動を中止するようにした。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば自動車に備えられる自動ドア等の開閉体の駆動制御装置に関し、特に静電容量式センサを用いて物体の挟み込みを検出し、開閉体を自動開閉制御する車両開閉体の駆動制御装置に関するものである。
従来、車両の開口部を自動開閉するスライドドアやパワーウインドには、挟み込みを防止するための手段が備えられている。この手段は、例えば、圧力センサや静電容量式センサといったセンサをドアの開口部側の端面に設置して、センサに近接する物体の存在を検出し、例えばスライドドアの自動閉作動中に物体の存在を検出した場合には、スライドドアの自動閉動作を停止し又はスライドドアの反転作動を行い、挟み込みを回避する。
圧力センサは、人体等の物体がドアへ接触するのを検出するのに対し、静電容量式センサは、非接触で物体を検知することができるため、ドアと物体とが衝突することなく挟み込みを検知することができる。この静電容量式センサのセンサ部は一般的に2枚の互いに向かい合った平板の検出電極により構成される。これらの検出電極の静電容量値は、接近した物体との距離によって変化する。それぞれの検出電極には基準コンデンサが接続され、基準コンデンサを介してパルス電圧が供給されている。物体が検出電極に近接すると、それぞれの検出電極の静電容量値が変化するため、検出電極の電圧値が変化する。そして、それぞれの検出電極の電圧値の変化量に基づいて人体等の物体がドアへ近接することが検出される。
しかし、静電容量式センサは、センサ部へ水滴等が付着すると、静電容量値が容易に変化し、このため、静電容量式センサの出力値(近接出力信号の値)も変化してしまう。その結果、センサとして誤検出が起きやすくなる。静電容量式センサの出力値を基準電圧に補正する技術が特許文献1、特許文献2に記載されている。
特開平9−152488号公報 特開平10−213669号公報
しかしながら、開閉体の閉作動の開始時において近接出力信号の値が基準電圧に対して増加側にずれる現象が大部分であるため、減少側にずれる現象に対しては注視されることもなく補正等も適切に行われていないという課題があった。しかし、この近接出力信号の値が基準電圧に対して減少側にずれる原因としては、電波や、センサの製造工程における製品のばらつき、センサのドアへの取り付け状態、センサ部の経年劣化等があげられる。これらには、センサの故障及び不良を示唆し、センサの状態を知る上で貴重な情報を含む。そのため、近接出力信号の値から故障等の情報を抽出してセンサの状態を把握し、センサの状態に応じて処理を行うことによって、自動閉作動における制御の信頼性を高めることができる。
本発明はこのような課題に対してなされたものであって、より信頼性の高い車両開閉体の駆動制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の発明は、車両に設けられた開口部を開閉する開閉体と、前記開閉体を駆動する駆動手段と、前記開閉体の端部に配置され、前記開閉体の前記端部から所定の距離だけ離れた領域内へ物体が接近すると、距離に応じて静電容量値が変化して静電容量値の変化に応じて近接出力信号を発生する静電容量式センサと、前記静電容量式センサが発生する近接出力信号の値と予め定められた第1の閾値とを比較し、近接出力信号が第1の閾値に達すると反転信号を発生する第1の信号比較手段を有し、前記駆動手段を駆動制御し、前記開閉体が前記開口部を閉じる制御をする時において、前記第1の信号比較手段が反転信号を発生すると、前記駆動手段により、前記開閉体が開口部を開く反転制御をする制御装置とを備えた車両開閉体の駆動装置であって、前記制御装置は、前記静電容量式センサが発生する近接出力信号の値と前記第1の閾値より低い値である予め設定された第2の閾値とを比較し、近接出力信号の値が第2の閾値よりも低い値であると故障信号を発生する第2の信号比較手段を有し、前記開閉体で前記開口部を閉じる制御をする際に、前記第2の信号比較手段が故障信号を発生すると、前記開閉体が前記開口部を閉じる制御を禁止する禁止手段を備えていることを特徴とする。
第2の発明は、車両に設けられた開口部を開閉する開閉体と、前記開閉体を駆動する駆動手段と、前記開閉体の端部に配置され、前記開閉体の前記端部から所定の距離だけ離れた領域内へ物体が接近すると、距離に応じて静電容量値が変化して静電容量値の変化に応じて予め定められた基準値より高い近接出力信号を発生する静電容量式センサと、前記静電容量式センサが発生する近接出力信号の値と前記基準値より大きく予め定められた第1の閾値とを比較し、近接出力信号が第1の閾値に達すると反転信号を発生する第1の信号比較手段を有し、前記駆動手段を駆動制御し、前記開閉体が前記開口部を閉じる制御をする時において、前記第1の信号比較手段が反転信号を発生すると、前記駆動手段により、前記開閉体が開口部を開く反転制御をする制御装置とを備えた車両開閉体の駆動装置であって、前記制御装置は、前記静電容量式センサが発生する近接出力信号の値と前記基準値より低い値である予め設定された第2の閾値とを比較し、近接出力信号の値が第2の閾値よりも低い値であると故障信号を発生する第2の信号比較手段を有し、前記開閉体で前記開口部を閉じる制御をする際に、前記第2の信号比較手段が故障信号を発生すると、前記開閉体が前記開口部を閉じる制御を禁止する禁止手段を備えていることを特徴とする。
第3の発明は、第1の発明または第2の発明の車両開閉体の駆動装置において、前記制御装置は、前記開閉体で前記開口部を閉じる制御をする際に、第2の比較手段が故障信号を発生しないと、前記近接出力信号の値を予め定められた基準信号の値に設定する(オフセットする)補正手段とを備えていることを特徴とする。
第1の発明および第2の発明によれば、故障を判定するための第2閾値を設定し、開閉体の閉作動開始時における近接出力信号の値と比較することにより、静電容量式センサが故障しているかを判定することができる。比較手段により静電容量式センサが故障していると判定された場合には、閉作動は中止される。これにより、センサの不具合による挟み込み検出の見逃しを防止することができ、車両開閉体の駆動制御装置における安全性等の制御の信頼性を向上させることができる。
また、第3の発明によれば、静電容量式センサが出力する近接出力信号の値が補正により開閉体の閉動作開始時における近接出力信号の値を基準電圧と一致させ、近接出力信号が基準電圧を基準とするようにするため、第1閾値に達するために必要な近接出力信号の値の変化量は設定された一定量に維持することができる。
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、本発明の実施の形態に係る車両開閉体の駆動制御装置を備えた車両の模式的側面図である。車体1には、乗客が後部座席へ乗り込むための開口部としての乗降口2が設けられており、その乗降口2を開閉可能にするための開閉体としてのドア3が設けられている。ドア3は、ドア開閉駆動装置としての電動モータ7によりワイヤ61を介して開閉駆動され、かつレール62によりガイドされて車体1の前後方向にスライド移動し得るスライドドアとして設けられている。
ドア3の全閉側の端面3aには、非接触型のセンサである静電容量式センサ100のセンサ部4が配置されている。センサ部4はドア3の全閉側の端面3aの上端から下端にわたって配置され、車体1の乗降口2を形成するピラー(Bピラー)1aを向くように取り付けられる。図2および図3は、本発明の実施の形態に係る車両開閉体の駆動制御装置の構成を示す模式図である。図2に示すように、静電容量式センサ100はセンサ部4と、電荷供給部101と、センサ部への物体の接近を示す近接出力信号を発生する近接検出部102と、センサ部への物体の接触を示す接触出力信号を発生する接触検出部103とを含む。電荷供給部101と、近接検出部102と、接触検出部103とはECU(電子制御ユニット)5に設けられている。近接検出部102には、センサ出力検出回路15と、第1比較回路20と、メモリ21と、ドア位置検出回路23と、故障判定部25と、オフセット部33とが設けられている。
ECU5には、電動モータ7を駆動制御する制御手段としての駆動制御部6が設けられており、駆動制御部6には近接検出部102からの近接出力信号および禁止信号と、接触検出部103からの接触出力信号と、開閉スイッチ手段としての開閉スイッチ(図示しない)からの開閉信号が入力される。開閉信号は、車体1に設けられた開閉スイッチからの信号や可搬キー(図示しない)からの電波信号であってよい。また駆動制御部6は、ドア3の開閉位置を検出するドア位置検出回路23からドア位置情報を受け取る。
図2において、静電容量式センサ100のセンサ部4は、模式的な断面図として示されている。センサ部4は、絶縁性および可撓性を有し、中空筒形状に形成される被覆部材13と、被覆部材13の内部に固定配置され、複数の電極を有する検出電極部16と、導電部材により構成され、電気的に接地されたGND電極12とを有する。GND電極12は、被覆部材13の内部であって検出電極部16と対向した位置に固定配置されている。
検出電極部16は、さらに、互いに平行に向かい合った2枚の検出電極8及び検出電極9と、検出電極8及び検出電極9をコの字状に囲うシールド電極11と、絶縁部材10とを有し、絶縁部材10は、検出電極8と検出電極9の間、およびシールド電極11と検出電極8および検出電極9の間に配置されている。
検出電極8及び検出電極9は、電荷供給部101の電荷供給回路14に第1基準コンデンサ18および第2基準コンデンサ19を介して接続されている。電荷供給回路14は、第1基準コンデンサ18および第2基準コンデンサ19へ等しい大きさの電圧を供給する。電荷供給回路14から第1基準コンデンサ18に供給された電圧は、検出電極8及び第1基準コンデンサ18で分圧される。また、電荷供給回路14から第2基準コンデンサ19に供給された電圧は、検出電極9及び第2基準コンデンサ19で分圧される。分圧された電圧はそれぞれ近接検出部102のセンサ出力検出回路15に入力される。検出電極8及び検出電極9に物体が接近すると、物体とそれぞれの検出電極8及び検出電極9の間に静電容量が発生する。そしてその静電容量は物体とそれぞれの検出電極8および検出電極9の距離に応じて変化する。その結果、物体とそれぞれの検出電極8及び9の間に発生した静電容量に応じて、センサ出力検出回路15に入力される電圧が変化する。センサ出力検出回路15は入力された電圧の差分を検出し、その差分値信号をオフセット部33を介して近接出力信号とし、第1比較回路20に供給する。
第1比較回路20は、ドア3の位置を検出しドア位置信号を出力するドア位置・速度検出部23と、第1の閾値が予めマップとして記憶されたメモリ21に接続されている。第1の閾値は、静電容量式センサ100の挟み込みを判定するための判定値であり、ドア3の位置に応じて変化する値である。第1比較回路20は、ドア位置・速度検出部23から供給されたドア位置信号により、メモリ21からドア位置信号に対応する第1の閾値を得て、第1の閾値と近接出力信号とを比較する。第1比較回路20は、近接出力信号の値が第1の閾値よりも大きいと判定すると、駆動制御部6へ反転信号としての近接検出信号を出力する。この構成により、静電容量式センサ100は、センサ部4の付近へ物体が近接すると、非接触で物体の近接を検出することができる。
シールド電極11は、前述のように検出電極8および検出電極9の周囲をコの字状に囲んで配置されている。また、シールド電極11には、電荷供給回路14から検出電極8および検出電極9に印加されている電圧と同じ電圧が印加されている。そしてシールド電極11は第3比較回路30に接続されている。
被覆部材13が可撓性を有するため、センサ部4に外力が働くと被覆部材13が撓み、被覆部材13の内部に配置されているシールド電極11は、GND電極12と接触する。シールド電極11がGND電極12に接触すると、接触検出部103の第3比較回路30に入力される電圧値は低下する。比較回路30は、シールド電極11に印加されている電圧値と、シールド電極11とGND電極12の接触を検出する閾値としてメモリ22に記憶された第3の閾値とを比較する。第3比較回路30は、シールド電極11の電圧値が第3の閾値よりも小さいと判定すると、駆動制御部6に接触検出信号を出力する。この構成により、静電容量式センサ100は、センサ部4への物体の接触を検出することができる。
また、ドア3は、自動閉作動が実行されている間、ドア3の位置に応じてドア3を閉じる速度を変更するように駆動制御部6によって制御されている。図6は本発明の実施の形態に係る車両開閉体の駆動制御装置によってドアの自動閉作動をする際のドアの位置に応じたドアの速度変化を示すグラフであり、目標速度のデータは駆動制御部6に設けられたのメモリ(図示しない)に記憶されている。図6中の実線によって表されるドア閉速度(v(x))は、ドアの位置(x)によって設定されている目標ドア速度を表し、ドア3が全閉位置に近くなるにつれてドア3を閉じる速度は低下する。グラフ中に示されている数値等は例示であって限定するものではない。
図3は、図2における近接検出部102の部分詳細を示す図である。センサ出力検出回路15と第1比較回路20の間には、オフセット部33が配置されている。オフセット部33は、予め定められた近接出力信号の基準電圧である基準値が記憶されているメモリ36と、メモリ36の基準値とセンサ出力検出回路15から供給される差分値信号との差(オフセット値)を演算する差分検出回路35と、加算回路34とを有する。
故障判定部25は、第2比較回路37と、メモリ38と、禁止回路50とを有している。第2比較回路37には、センサ出力検出回路15の差分値信号が供給される。第2比較回路37は、メモリ38に記憶された第2の閾値としての故障閾値と差分値信号とを比較し、差分値信号が第2の閾値よりも大きい場合に、オフセット指令信号をオフセット部33の加算回路34に供給する。加算回路34は、第2比較回路37からオフセット指令信号を受けた場合に、差分検出回路35が演算した差(オフセット値)を差分値信号に加算し、それを近接出力信号として第1比較回路20へ供給する。回路37は、差分値信号が第2の閾値よりも小さい場合には、センサ4が故障していると推定し、禁止指令信号を発生し、禁止回路50に供給する。
禁止回路50は、禁止指令信号が供給されると、駆動制御部6に、ドア3の自動開閉動作を禁止する禁止信号を供給する。
第1比較回路20は、ドア位置検出回路23と接続され、ドア位置検出回路23から供給されるドア位置信号をもとに、メモリ21に記憶された第1の閾値としてのHI閾値のマップからドア位置に応じたHI閾値を読み出し、オフセット部33の加算回路34から供給される近接出力信号とHI閾値を比較する。第1比較回路20はHI閾値よりも近接出力信号が大きいと判定すると、挟み込みが発生したと判定し、駆動制御部6へ反転信号を供給する。
次に、このようにして構成された車両開閉体の駆動制御装置の制御要領について図4のフロー図を参照して以下に示す。
ステップST0のスタートより開始し、ステップST1でドア3を閉じる閉信号が開閉スイッチから入力されたかを判定する。開閉スイッチからの閉信号が入力された場合にはステップST2に進み、閉信号が入力されない場合には、閉信号が入力されるまでステップST1を繰り返す。
ステップST2ではドア3が全閉位置にあるかを判定する。ドア3の自動閉作動はドア3が全閉位置以外の任意の位置にある場合に実施することができる。そのため、ドア3が全閉位置にある場合には、閉動作をすることができないためエンドに進み制御を終了し、ドア3が全閉位置にない場合はステップST3に進む。
ステップST3では、第1比較回路20において、センサ出力検出回路15からオフセット部33を介して供給される近接出力信号と、メモリ21に記憶されたドア位置に応じた第1の閾値としての静電容量式センサの挟み込み判定値(HI閾値)とが比較される。近接出力信号の値がHI閾値よりも大きい場合には、センサ4付近に物体が存在していると判定され、ステップST1へ戻り、近接出力信号の値がHI閾値以下の場合にはステップST4へ進む。
ステップST4では、第3比較回路30において、シールド電極11の電圧と、タッチ検出閾値としての基準信号とが比較される。シールド電極11の電圧が基準信号よりも小さい場合にはセンサ4に物体が接触していると判定され、ステップST1へ戻り、ドア3は動くことなく、その位置に維持される。シールド電極11の電圧が基準信号よりも大きい場合にはステップST5へと進む。
ステップST5では、第2比較回路37において、差分値信号の値が第2閾値として設定される故障閾値以下であるか判定を行う。差分値信号の値が故障閾値以下である場合にはセンサ部4が故障していると判定し、ステップST12へと進む。ステップST12では、第2比較回路37は禁止指令信号を禁止回路50に供給し、禁止回路50は駆動制御部6に禁止信号を供給して、駆動制御回路6はドア3の閉作動を禁止する。差分値信号の値が故障閾値より大きい場合にはステップST6へと進む。
例として、基準電圧は約2Vに設定され、これに対して故障閾値は約1Vに、タッチ検知閾値は約0.5Vに設定される。センサ部4が正常に作動している時に、差分値信号の値を基準電圧以下へと低下させる原因として、外来の電波や、センサ部4の製造工程における製品のばらつき、センサ部4のドア3への取り付け状態、センサ部4の経年劣化等の原因ある。これらに起因する差分値信号の値の低下量は各原因における変化量を合計しても1V未満である。そのため、自動閉動作の開始時における差分値信号の値が、基準電圧から1V以上の低下している場合には、センサ部4が故障していると推定することができる。
ステップST6では近接出力信号が基準電圧を基準とするように補正される。すなわち、自動閉作動開始直前の近接出力信号の値が基準電位に一致するように、前述のオフセット部33により加減算を行う処理が行われる。続いてステップST7に進む。
ステップST7ではドア3の自動閉作動を開始する。続いてステップST8へと進む。
ステップST8では、ステップST3と同様にセンサ出力検出回路15の近接出力信号と、メモリ21に記憶されたドア位置に応じた第1の閾値としての静電容量式センサの挟み込み判定値(HI閾値)とが比較される。近接出力信号の値がHI閾値よりも大きい場合には、センサ4付近に物体が存在していると判定され、ステップST13へと進み、挟み込み反転制御を行い、近接出力信号の値がHI閾値以下の場合にはステップST9へ進む。
ステップST9では、ステップST4と同様にシールド電極11の電圧と、タッチ検出閾値としての基準信号とが比較される。シールド電極11の電圧が基準信号よりも小さい場合にはセンサ4に物体が接触していると判定され、ステップST13へと進み、挟み込み反転制御を行い、シールド電極11の電圧が基準信号よりも大きい場合にはステップST10へと進む。
ステップST10では、ドア3が全閉位置に達したかを判定する。ドア3の位置はドア位置検出装置等のドア位置検出回路23によって決定する。ドア3が全閉位置にない場合にはステップST7へと進み閉作動を継続し、ドア3が全閉位置にある場合にはステップST11へと進み、ドア3の閉作動が完了し、制御が終了する。
以上の制御により、近接出力信号は閉作動により図5のように推移する。図5は本実施形態に係る制御を実施した時のドア位置に対する近接出力信号の推移を示すグラフである。図5に示されるように、自動閉作動の開始時における近接出力信号の値(A)がタッチ検知閾値より大きく、かつ故障閾値より大きい場合には、近接出力信号は基準電圧を基準とするように値(B)へと補正され、ドアの閉作動に伴って変化する。仮に自動閉作動の開始時における近接出力信号の値がタッチ検知以下であれば、挟み込みが発生しているとして自動閉作動は開始されない。また、自動閉作動の開始時における近接出力信号の値がタッチ検知より大きくても、故障閾値以下である場合には、故障が発生しているとして自動閉作動は開始されない。
本実施形態では、例として車両に設けられるスライドドアに関して記載したが、本発明はパワーウインド及びルーフウインドについても同様に適用することができる。
本発明の実施形態に係る車両開閉体の駆動制御装置を備えた車両の模式的側面図である。 本発明の実施形態に係る車両開閉体の駆動制御装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両開閉体の駆動制御装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両開閉体の駆動制御装置の制御要領を示すフロー図である。 動的影響存在下で閉動作の開始時に補正を行った場合の近接出力信号の推移を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る車両開閉体の駆動制御装置によってドアの自動閉作動をする際のドアの位置に応じたドアの速度変化を示すグラフである。
符号の説明
1 車体
2 乗降口
3 ドア
4 センサ部
5 ECU
6 駆動制御部
7 電動モータ
15 センサ出力検出回路
20・30・37 比較回路
25 故障判定部
33 オフセット部
100 静電容量式センサ
102 近接検出部
103 接触検出部

Claims (3)

  1. 車両に設けられた開口部を開閉する開閉体と、
    前記開閉体を駆動する駆動手段と、
    前記開閉体の端部に配置され、前記開閉体の前記端部から所定の距離だけ離れた領域内へ物体が接近すると、距離に応じて静電容量値が変化して静電容量値の変化に応じて近接出力信号を発生する静電容量式センサと、
    前記静電容量式センサが発生する近接出力信号の値と予め定められた第1の閾値とを比較し、近接出力信号が第1の閾値に達すると反転信号を発生する第1の信号比較手段とを有し、
    前記駆動手段を駆動制御し、前記開閉体が前記開口部を閉じる制御をする時において、前記第1の信号比較手段が反転信号を発生すると、前記駆動手段により、前記開閉体が開口部を開く反転制御をする制御装置とを備えた車両開閉体の駆動装置であって、
    前記制御装置は、前記静電容量式センサが発生する近接出力信号の値と前記第1の閾値より低い値である予め設定された第2の閾値とを比較し、近接出力信号の値が第2の閾値よりも低い値であると故障信号を発生する第2の信号比較手段を有し、前記開閉体で前記開口部を閉じる制御をする際に、前記第2の信号比較手段が故障信号を発生すると、前記開閉体が前記開口部を閉じる制御を禁止する禁止手段を備えていることを特徴とする車両開閉体の駆動装置。
  2. 車両に設けられた開口部を開閉する開閉体と、
    前記開閉体を駆動する駆動手段と、
    前記開閉体の端部に配置され、前記開閉体の前記端部から所定の距離だけ離れた領域内へ物体が接近すると、距離に応じて静電容量値が変化して静電容量値の変化に応じて予め定められた基準値より高い近接出力信号を発生する静電容量式センサと、
    前記静電容量式センサが発生する近接出力信号の値と前記基準値より大きく予め定められた第1の閾値とを比較し、近接出力信号が第1の閾値に達すると反転信号を発生する第1の信号比較手段を有し、
    前記駆動手段を駆動制御し、前記開閉体が前記開口部を閉じる制御をする時において、前記第1の信号比較手段が反転信号を発生すると、前記駆動手段により、前記開閉体が開口部を開く反転制御をする制御装置とを備えた車両開閉体の駆動装置であって、
    前記制御装置は、前記静電容量式センサが発生する近接出力信号の値と前記基準値より低い値である予め設定された第2の閾値とを比較し、近接出力信号の値が第2の閾値よりも低い値であると故障信号を発生する第2の信号比較手段を有し、前記開閉体で前記開口部を閉じる制御をする際に、前記第2の信号比較手段が故障信号を発生すると、前記開閉体が前記開口部を閉じる制御を禁止する禁止手段を備えていることを特徴とする車両開閉体の駆動装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の車両開閉体の駆動装置であって、前記制御装置は、前記開閉体で前記開口部を閉じる制御をする際に、第2の比較手段が故障信号を発生しないと、前記近接出力信号の値を予め定められた基準信号の値に設定する補正手段とを備えていることを特徴とする車両開閉体の駆動装置。
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