JP2009221800A - 車両開閉体の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 誤検出を低減して確実に物体の接触を検知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、開閉体を開閉駆動する駆動手段７と、開閉体の端部に設けられたタッチセンサ１２と、タッチセンサ出力値に基づいてタッチセンサへの物体の接触の有無を判定する接触判定部３７と、駆動手段を駆動制御して開閉体を開閉作動させるとともに、接触判定部による判定結果に基づき駆動手段を制御して開閉体を停止およびまたは開作動させる駆動制御部３２とを有する車両開閉体の駆動制御装置であって、接触判定部は、タッチセンサ出力値が所定の第１範囲の外にある場合に検出信号を出力するセンサ出力値判定部３８と、検出信号が所定の期間連続して出力されている場合に物体が接触していると判定する検出信号判定部３９とを有するようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両開閉体の駆動制御装置に関し、より詳細には、タッチセンサにより物体の接触を検出しつつ車両開閉体を自動開閉作動させる駆動制御装置において、振動等に起因する誤検出を低減することができ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ウといった開閉体の駆動制御装置には、自動閉作動時に開口部との間に物体を挟み込むことを防止するべく、挟み込み防止手段が備えられている。挟み込み防止手段は、物体の接触または近接を検出する接触センサ（タッチセンサ）または非接触センサをドアの開口部側の端面に備え、当該センサからのセンサ信号を監視し、物体の接触を検出した場合に、スライドドアの自動閉作動を停止又は反転開作動を行う。

これらの車両開閉体の駆動制御装置において、タッチセンサに圧電センサを用いた駆動制御装置がある（例えば、特許文献１）。圧電センサは、接触検出部に加えられた外力を電圧に変換する圧電素子を備え、物体の接触を電圧変化として出力する。圧電センサは屈曲した形態においても物体の接触を検出することができることから、自動車に設けられた開閉体の端面等への取り付け性が良い等の利点がある。
特開２００２−７０４１８号公報

しかしながら、圧電センサは加速度センサであるため振動による影響を受けやすく、振動に対しても電圧変化を生じる。そのため、外部から受ける振動をセンサへの物体の接触として誤検出するという問題が生じる。特に、車体に設けられたフロントサイドドアやテールゲートを勢いよく閉めた際の振動に対し、誤検出を生じるという問題がある。

本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであって、外部からの振動に起因するタッチセンサの出力変化を、物体の接触に起因する出力変化とを区別して接触判定を行い、物体の接触判定における誤検出を低減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、車体（１）に設けられた開口部（２）を開閉する開閉体（３）を開閉駆動する駆動手段（７）と、開閉体の端部に設けられたタッチセンサ（１２）と、タッチセンサ出力値に基づいてタッチセンサへの物体の接触の有無を判定する接触判定部（３７）と、駆動手段を駆動制御して開閉体を開閉作動させるとともに、接触判定部による判定結果に基づき駆動手段を制御して開閉体を停止または開作動させる駆動制御部（３２）とを有する車両開閉体の駆動制御装置であって、接触判定部は、タッチセンサの出力値が所定の第１範囲の外にある場合に検出信号を出力するセンサ出力値判定部（３８）と、検出信号が所定の期間連続して出力されている場合にタッチセンサに物体が接触していると判定する検出信号判定部（３９）とを有することを特徴とする。

これによれば、車両開閉体の駆動制御装置は、タッチセンサ出力値が第１範囲の外に連続した所定の期間ある場合に接触が発生していると判定するようになる。振動に起因するタッチセンサ出力値の変動は、物体の接触に起因するタッチセンサ出力値の変動に比べて、ピーク形状が鋭く、変動が大きい状態を継続して維持することができないことが、本願出願人の検討により確認されている。そのため、タッチセンサ出力値が連続して所定の期間以上第１範囲の外に維持されない場合は、振動に起因するタッチセンサ出力値の変動として区別することで、接触検出の誤検出を低減させることができる。

好ましくは、タッチセンサは圧電センサである。圧電センサは、振動等の外乱に起因する出力変化と物体の接触に起因する出力変化とで明確な差を示すため、接触に起因する出力信号を確実に検出して誤検出を低減することができる。

以上のように構成した車両開閉体の駆動制御装置は、振動によるタッチセンサの誤検出を防止することができるため、操作性および使用感が向上する。

以下、図面を参照して、本発明を自動車のパワースライドドア装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態に係るパワースライドドア装置を適用した車両を示す模式的側面図である。図２は、実施形態に係るパワースライドドア装置の圧電センサの検出部を破断して示す斜視図である。図３は、実施形態に係るパワースライドドア装置の概略構成を示すブロック図である。以下の説明においては、便宜上、自動車の進行方向を前方、進行方向と逆向きを後方、進行方向を向き右手側を右側、左手側を左側、鉛直上方を上方、鉛直下方を下方とする。

図１に示すように、自動車１０１の車体１の左側部には、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スライドドア３が設けられている。スライドドア３は、車体１の左側部に前後方向に延在して設けられたガイドレール４に摺動自在に組み込まれたスライダ（図示しない）に連結され、車体１に対して前後方向にスライド移動可能とされている。これにより、スライドドア３は、前方側端面３ａが車体１のＢピラー（センタピラー）５と相対して乗降口２を閉じる全閉位置と、前方側端面３ａが乗降口２の後方側縁部に位置する全開位置との間で移動可能となっている。図１には図示していないが、ガイドレール４は車体１のドア開口部の上部と下部にも設けられており、スライドドア３の上部と下部にも対応するスライダが連結され、スライドドア３は計３点で車体１に摺動自在に支持されている。

車体１には、スライドドア３を開閉駆動させるための駆動手段としてのモータユニット６が設けられている。モータユニット６は、電動モータ７と、モータ７の出力軸に設けられた減速機（図示しない）と、減速機の出力軸に設けられた電磁クラッチ８と、電磁クラッチ８の出力軸に固定されたドラム９とを構成要素として有する（図３参照）。ドラム９には、両端末がそれぞれスライダに結合されたケーブル１０の一部が複数回巻回されている。モータ７が正方向または逆方向に回転することによって、その回転力が減速機および電磁クラッチ８を介してドラム９に伝えられ、ドラム９はケーブル１０をドラム９に正方向または逆方向に巻き取り、スライダに連結されたスライドドア３が開閉方向に移動されるようになっている。また、ケーブル１０の端部にはケーブル１０に所定の張力を付与するための図示しないテンショナ機構が設けられている。

ドラム９には、ドラム９の回転を検出する回転センサ１１が設けられている。回転センサ１１は、ドラム９の回転軸に設けられた複数極の磁石と、当該磁石の近傍に所定の位相差を有して配置された２つのホールＩＣとから構成されており、ホール素子はドラム９の回転に応じたパルスを回転センサ信号として出力する。なお、回転センサ１１には、ホールＩＣに替えて、ロータリエンコーダやレゾルバ等の公知の回転センサを用いてもよい。

スライドドア３の乗降口２側、すなわち前方側端面３ａには、物体の接触を検出するタッチセンサとしての圧電センサ（ピエゾセンサ）１２の検出部１２ａが、上下方向にわたって延設されている。図２に示すように、圧電センサ検出部１２ａは、スライドドア３の前方側端面３ａに沿って上下方向に延びるピエゾケーブル１３と、ピエゾケーブル１３を外囲するとともに、スライドドア３の前方側端面３ａに固定するケーブルホルダ１４とから構成されている。

ピエゾケーブル１３は、その軸心に長さ方向にわたって延びる芯電極１５と、芯電極１５を外囲する複合圧電体（ピエゾ素子）１６と、複合圧電体１６を外囲するシールド電極１７と、シールド電極１７を外囲する外被１８とを同軸に備えたケーブルである。複合圧電体１６は、セラミック圧電体粉末を可撓性の樹脂材料に混合して形成されている。ピエゾケーブル１３は可撓性を有する。ピエゾケーブル１３は、芯電極１５の電位を信号として出力する。

芯電極１５は圧電センサ基板１９に接続され、芯電極１５より出力される信号は圧電センサ基板１９に設けられたローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０および増幅器（ＡＭＰ）２１を通過して圧電センサ信号として出力される。圧電センサ検出部１２ａに物体が接触していない時には、圧電センサ信号は基準電圧としての概ね一定の電位を出力する。検出部１２ａが物体等の接触により圧力を受けた際には、複合圧電体１６において分極が生じ、芯電極１５の電位が変化する。それにより、圧電センサ信号の出力値は基準電位から変化する。

ケーブルホルダ１４は、可撓性を有する樹脂材料から構成され、ピエゾケーブル１３が挿入される略円筒形状の支持部２２と、スライドドア３の前方側端面３ａに形成された突部（図示しない）に係合する係合部２３とを有している。支持部２２がピエゾケーブル１３とともに容易に変形できるように、支持部２２は係合部２３に空隙２４を有して設けられている。係合部２３には、圧電センサ取り付け部との係合を確実にするための突部２５が設けられている。

図３に示すように、スライドドア３の自動開閉制御を行うため、すなわちモータ７の駆動制御および電磁クラッチ８の断続制御を行うために、制御部としてのスライドドアＥＣＵ（電子制御ユニット）１００がモータ７および電磁クラッチ８に接続されている。スライドドアＥＣＵ１００は、スライドドア３の自動開閉制御または手動開閉制御を選択する手動／自動切換スイッチ２７により出力される切換信号と、スライドドア３の開閉スイッチ２８から出力される開閉指令信号と、回転センサ１１から出力される回転センサ信号と、圧電センサ１２から出力される圧電センサ信号とに基づき、モータ７の駆動制御および電磁クラッチ８の断続制御を行う。

スライドドアＥＣＵ１００は、開閉制御部２６と、モータ駆動制御部２９と、メモリ３０と、クラッチ断続制御部３１とによって構成されている。開閉制御部２６は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、駆動制御部３２、タイマ３３、開閉位置検出部３４、ドア停止判定部３５、開閉位置判定部３６、および接触判定部３７を備えている。接触判定部３７は、センサ出力値判定部３８および検出信号判定部３９により構成されている。

クラッチ断続制御部３１は、例えばトランジスタによって構成され、モータ駆動制御部２９は例えばリレー、トランジスタおよびＦＥＴ等によって構成され、メモリ３０は例えばＲＡＭおよびＲＯＭによって構成されている。

手動／自動切換スイッチ２７は、スライドドア３の開閉作動を手動または自動のいずれかに選択するスイッチであり、例えば車体１の運転席に設けられる。手動／自動切換スイッチ２７は、スイッチ操作により切換信号をクラッチ断続制御部３１に出力する。クラッチ断続制御部３１は、切換信号に応じて電磁クラッチ８を切断（解放）または接続（結合）状態にする。手動／自動切換スイッチ２７により手動が選択されている場合には電磁クラッチ８は切断状態となり、自動が選択されている場合には電磁クラッチ８は接続状態となる。以下の説明では、手動／自動切換スイッチ２７は自動が選択されているものとして説明する。

開閉スイッチ２８は、車体１の車室内に設けられたボタンスイッチや、スライドドア３の内壁または外壁に設けられたドアハンドルに内蔵されたスイッチであり、スライドドア３を自動開閉させるための開指令信号または閉指令信号を出力する。なお、開閉スイッチ２８は、可搬キーに設けられたリモコンスイッチであってもよく、開指令信号または閉指令信号は電波信号であってもよい。

タイマ３３は、例えばマイコンに内蔵されているタイマカウンタであり、マイコンのクロックに応じたパルスを発生する。検出信号判定部３９は、タイマ３３のパルスを利用して時間の計数を行う。

開閉位置検出部３４は、回転センサ１１からの回転センサ信号を受けてスライドドア３の開閉位置を算出する。開閉位置検出部３４は、２つのホールＩＣにより構成される回転センサ１１から出力される回転センサ信号からドラム９の回転方向および回転数を取得し、ドラム９が正の回転方向（スライドドア３の開方向）に回転するときに発生する回転センサ信号をプラスの値として計数し、ドラム９が逆の回転方向（スライドドア３の閉方向）に回転するときに発生する回転センサ信号をマイナスの値として計数することで、スライドドア３の全閉位置を基準位置（０）としたときのスライドドア３の現在の開閉位置を算出する。算出した開閉位置は、開閉位置信号として駆動制御部３２および開閉位置判定部３６に出力する。

ドア停止判定部３５は、回転センサ１１からの回転センサ信号を受ける。ドア停止判定部３５は、所定の期間が経過するまでに回転センサ信号を受けない場合にはスライドドア３が停止していると判定する。

開閉位置判定部３６は、開閉位置検出部３４より受ける開閉位置信号に基づき、スライドドア３が全閉位置または全開位置にあるか否かを判定する。開閉位置判定部３６は、スライドドア３が全閉位置にあると判定した場合にはドア全閉信号を、全開位置にあると判定した場合にはドア全開信号を駆動制御部３２に出力する。

センサ出力値判定部３８は、圧電センサ１２から受ける圧電センサ信号に基づき、圧電センサ信号の値が所定の第１範囲の内にあるか否かを判定する。センサ出力値判定部３８は、圧電センサ信号の値が第１範囲の外にあると判定した場合に、検出信号を検出信号判定部３９に出力する。

第１範囲は、圧電センサ信号の通常時、すなわち物体が接触していない状態の出力値として規定された値（基準電位）に、所定の値を減少させた下限値と、所定の値を増加させた上限値とによって規定された固定の範囲である。例えば、圧電センサ信号の基準電位が１．２５Ｖのときには、第１範囲の下限値は０．７５Ｖ、上限値は１．７５Ｖに設定される。

検出信号判定部３９は、センサ出力値判定部３８から検出信号を受け、所定の期間（Ｔ_ｄ）、検出信号を継続して受けた場合に、圧電センサ検出部１２ａに物体が接触しているとして接触検出信号を駆動制御部３２に出力する。所定の期間（Ｔ_ｄ）は、振動に起因して発生する圧電センサ出力値が第１範囲の外にある期間より長く、かつ接触に起因して発生する圧電センサ出力値が第１範囲の外にある期間より短くなるように設定されている。所定の期間（Ｔ_ｄ）は、例えば５０〜８０ｍｓに設定される。本実施形態では、所定の期間（Ｔ_ｄ）を５０ｍｓに設定する。

検出信号判定部３９は、タイマ３３のパルスを計数することにより時間を計測する。検出信号判定部３９は、センサ出力判定部３８から検出信号を受けた際に時間（Ｔ）の計測を開始し、検出信号を連続して受け続ける間、時間（Ｔ）の計測を継続する。検出信号判定部３９は、センサ出力判定部３８から検出信号が入力されなくなると計測した時間（Ｔ）を０に戻す。そして、検出信号判定部３９は、時間（Ｔ）が５０ｍｓに達したとき、すなわちセンサ出力判定部から検出信号が５０ｍｓの間継続して出力された場合に、接触検出信号を駆動制御部３２に出力する。

駆動制御部３２は、開閉スイッチ２８より受ける開または閉指令信号に基づいてモータ駆動制御部２９を制御してモータ７を開または閉方向に回転駆動しスライドドア３を開閉作動させる。駆動制御部３２は、例えばスライドドア３の開閉位置に応じてスライドドア３の開閉速度を変化させるＰＷＭ制御などの公知の制御を含んでよい。

また、駆動制御部３２は、スライドドア３の閉作動が実施されている間にセンサ出力値判定部３８から接触検出信号を受けた場合には、駆動制御部３２は挟み込み解消作動のためスライドドア３を反転開作動させるべく、モータ駆動制御部２９を制御してモータ７を開方向に回転駆動させる。

以上のように構成されたパワースライドドア装置の制御要領を図４および図５のフロー図を参照して説明する。図４は実施形態に係るパワースライドドア装置による挟み込み検出制御を示すフロー図であり、図５は、実施形態に係るパワースライドドア装置による挟み込み反転制御を示すフロー図である。

図４を参照して説明する。制御はドア停止判定部３５によりスライドドア３が停止していると判定された時点よりスタートから開始する。ステップＳＴ１では、検出信号判定部３９がドア停止判定部３５よりドア停止信号を受けて、時間（Ｔ）をリセットする（Ｔ＝０）。処理が完了した後はステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、開閉位置判定部３６が開閉位置信号に基づきスライドドア３の開閉位置が全閉位置にあるか否かを判定する。判定がＹｅｓの場合、すなわちスライドドア３が全閉位置にある場合にはリターンに進み、判定がＮｏの場合にはステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、駆動制御部３２が閉指令信号を受けたか否かを判定する。判定がＹｅｓの場合にはステップＳＴ４に進み、判定がＮｏの場合にはリターンに進む。

ステップＳＴ４では、駆動制御部３２は、モータ駆動制御部２９を制御してモータ７を駆動し、スライドドア３の閉作動を開始する。処理が完了した後はステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、開閉位置判定部３６が開閉位置信号に基づきスライドドア３の開閉位置が全閉位置にあるか否かを判定する。判定がＹｅｓの場合にはステップＳＴ１１に進み、判定がＮｏの場合にはステップＳＴ６に進み閉作動を継続する。ステップＳＴ１１では、駆動制御部３２が、ドア全閉信号を受けて、モータ７の駆動を停止するべくモータ駆動制御部２９を制御し、スライドドア３の閉作動を終了する。停止後は、リターンに進み制御を終了する。

ステップＳＴ６では、センサ出力値判定部３８が圧電センサ信号の出力値が第１範囲の外にあるか否かを判定する。判定が、Ｙｅｓの場合にはステップＳＴ８に進み、Ｎｏの場合にはステップＳＴ７に進む。ステップＳＴ８では、検出信号判定部３９が検出信号を受けて時間（Ｔ）をカウントアップする。ステップＳＴ７では、検出信号判定部３９が検出信号を受けないことから、時間（Ｔ）をリセットする。すなわち、ステップＳＴ６〜８の処理により、検出信号判定部３９は検出信号が出力され続けている時間（Ｔ）を計測する。

ステップＳＴ９では、検出信号判定部３９が時間（Ｔ）が所定の期間（Ｔ_ｄ、５０ｍｓ）に達したか否かを判定する。判定が、Ｙｅｓの場合には検出信号判定部３９は接触検出信号を駆動制御部３２に出力して、ステップＳＴ１０の挟み込み反転制御を行い、Ｎｏの場合にはステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ１０では、駆動制御部３２が接触検出信号に基づき、挟み込み反転制御を行う。挟み込み反転制御は、スライドドア３の閉方向への作動を停止し、全開位置まで開作動させる制御である。図５に示すように、挟み込み反転制御は、最初にステップＳＴ１２において駆動制御部３２がモータ駆動制御部２９を制御して、モータ７の閉方向への回転駆動を停止し、続くステップＳＴ１３においてモータ７を開方向に回転駆動させる。モータ７の開方向への回転駆動は、ステップＳＴ１４において開閉位置判定部３６により開閉位置が全開であると判定されるまで継続され、スライドドア３が全開位置に到達したと判定されたときに、ステップＳＴ１５においてモータ７の回転駆動を停止し、制御を終了する。

次に本実施形態の作用効果について説明する。図６は、実施形態に係るパワースライドドア装置による圧電センサ出力を示すグラフである。図６に示すように、スライドドア３が叩かれた場合や、フロントサイドドアやテールゲートが強く閉められた場合には、それらの動作により発生する振動が圧電センサ検出部１２ａに加わり、圧電センサ出力２００は、波形２０１のように変動する。振動は瞬間的に発生し消滅するため、波形２０１のピーク幅は比較的狭くなる。

一方、圧電センサ検出部１２ａに物体が接触した場合には、圧電センサ出力１００は、波形２０２のように変動する。物体が圧電センサ検出部１２ａに接触する際には、圧電センサ検出部１２ａは物体から加えられる力によって変形する。圧電センサ検出部１２ａは可撓性を有するため、圧電センサ検出部１２ａの変形が終了するまでに時間がかかり、その間圧電センサ出力値は変化した状態を持続する。そのため、振動に起因する波形２０１に比べて接触に起因する波形２０２のピーク幅は広くなる。

第１範囲を任意の上限値３０１と下限値３０２とによって規定した場合、振動に起因する波形２０１が第１範囲の外にある（超える）期間はＴ１であり、接触に起因する波形２０２が第１範囲の外にある期間はＴ２となる。例えば、Ｔ１が約１０〜４０ｍｓとなるように上限値３０１が設定されているときには、Ｔ２は約５０〜８０ｍｓとなる。そのため、例えばＴ１が約１０〜４０ｍｓであり、かつＴ２が約５０〜８０ｍｓとなるように第１範囲が設定されている場合に、所定の期間（Ｔ_ｄ）を５０ｍｓに設定し、５０ｍｓの間、圧電センサ出力値が第１範囲の外にある場合に物体が接触していると判定するにことで、振動に起因する圧電センサ出力値の変動を接触判定から除外することができ、確実に物体の接触のみを検出できるようになる。

所定の期間（Ｔ_ｄ）は、Ｔ１およびＴ２によって定まるため、圧電センサ１２の固有の特徴および第１範囲の設定値によって適宜調整される。

以上のように、本実施形態に係るパワースライドドア装置は振動による誤検出を低減することができるため、使用感および操作性が向上して商品性が向上する。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、実施形態で示したスライドドアＥＣＵ１００の構成は例示であって他に様々な構成を採用することができる。その他、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

車両に適用した実施形態に係るパワースライドドア装置を示す模式的側面図である。 実施形態に係るパワースライドドア装置の圧電センサの検出部を破断して示す斜視図である。 実施形態に係るパワースライドドア装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態に係るパワースライドドア装置による挟み込み検出制御を示すフロー図である。 実施形態に係るパワースライドドア装置による挟み込み反転制御を示すフロー図である。 実施形態に係るパワースライドドア装置による圧電センサ出力を示すグラフである。

符号の説明

３ スライドドア
７ モータ
１１ 回転センサ
１２ 圧電センサ
２６ 開閉制御部
２８ 開閉スイッチ
２９ モータ駆動制御部
３０ メモリ
３２ 駆動制御部
３３ タイマ
３４ 開閉位置検出部
３５ ドア停止判定部
３６ 開閉位置判定部
３７ 接触判定部
３８ センサ出力値判定部
３９ 検出信号判定部
１００ スライドドアＥＣＵ

Claims (2)

1. 車体に設けられた開口部を開閉する開閉体を開閉駆動する駆動手段と、
   前記開閉体の端部に設けられ、物体との接触によって任意の出力値を出力可能な接触式のタッチセンサと、
   前記タッチセンサの出力値に基づいてタッチセンサへの物体の接触の有無を判定する接触判定部と、
   前記駆動手段を駆動制御して前記開閉体を開閉作動させるとともに、前記接触判定部による判定結果に基づき前記駆動手段を制御して前記開閉体を停止または開作動させる駆動制御部と
   を有する車両開閉体の駆動制御装置であって、
   前記接触判定部は、
   前記タッチセンサの出力値が所定の第１範囲の外にある場合に検出信号を出力するセンサ出力値判定部と、
   前記検出信号が所定の期間連続して出力されている場合に前記タッチセンサに物体が接触していると判定する検出信号判定部と
   を有することを特徴とする車両開閉体の駆動制御装置。
2. 前記タッチセンサは、圧電センサであることを特徴とする請求項１に記載の車両用開閉体の駆動装置。

Images