JP2010229620A - 車両用開閉体の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】悪路走行時に生じる外乱振動に対して確実な挟み込み判定を可能とする。
【解決手段】走行中を判定する車速判定部８ｄと、ウィンドウ９の移動量に対するモータ３の周期変化量となる周期変化率を算出する周期変化率算出部８ｂと、周期変化率に対する挟み込み判定用閾値を求める閾値マップ８ｅとを設け、走行中と判定された場合には判定部８ｃにより駆動回路４にモータ駆動速度を低速度に変更する信号が出力される。悪路走行中の閉動作時に外乱振動により、モータ周期が挟み込み時の周期変動と類似した場合にモータ周期の変化で挟み込みが生じたことを判定するものでは誤判定してしまうが、開閉体の移動量に対する周期の変化量（周期変化率）に基づき判定することから、悪路走行中の外乱振動に対してはモータ駆動速度を通常速度から変更して上記周期変化率を変えることで、誤判定を防止し得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータで車両用開閉体としての窓やスライドドアなどを駆動する車両用開閉体の制御装置に関するものである。

従来、自動車の窓やスライドドアなどの車両用開閉体をモータで駆動制御する車両用開閉体の制御装置が知られている。そのような車両用開閉体の制御装置では、開閉体による物体の挟み込みがあった場合にモータの回転を停止または反転する等している。そのような挟み込みの検知には、モータの回転パルス周期を検出し、その周期の変化から挟み込みの有無を推定するシステムがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１２６９６０号公報

上記特許文献１のシステムにおいて、自動車が悪路走行している時などに外乱振動が生じ、その振動の周期が挟み込み時の周期変化と類似する場合がある。その場合には、挟み込みが生じたのか、外乱振動によるものなのかを判別することができないため、安全性を優先して、挟み込み時の周期変化が検出されたら開閉体の閉方向駆動を反転させるなどしていた。もしくは、悪路走行時の反転頻度を低減するために、挟み込みが生じたか否かの判定のための閾値を上げて極力反転しないように制御することができる。なお、その場合には、挟み込みの判定のための閾値ではないため、挟み込み荷重は上がらない。

しかしながら、何等悪路走行対策を取らない場合には反転頻度が高くなって操作の快適性が損なわれるという問題があり、閾値を上げる場合には反転頻度を低減することはできるが、閾値を上げる限度があり、それ程大きな改善にはならないという問題がある。

このような課題を解決して、悪路走行時などの外乱振動に対して確実な挟み込み判定を可能とするために本発明に於いては、モータで開閉体を駆動する車両用開閉体の制御装置であって、開／閉方向の操作信号に応じて前記モータを駆動制御する駆動制御手段と、前記モータの周期を検出するモータ周期検出手段と、車速を検出して走行中であることを判定する走行判定手段と、前記モータにより前記開閉体を閉方向に駆動している間に、前記開閉体の移動量に対する前記周期の変化量が所定の閾値以上になったことが検出された場合に前記開閉体による挟み込みが生じたと判定する挟み込み判定手段と、前記走行判定手段により走行中であると判定されかつ前記閉方向の操作信号が検出された場合に、前記駆動制御手段に対して前記モータの駆動速度を通常時の速度とは異なる速度に変更させる速度切替制御手段とを有するものとした。または、モータで開閉体を駆動する車両用開閉体の制御装置であって、開／閉方向の操作信号に応じて前記モータを駆動制御する駆動制御手段と、前記モータの周期を検出するモータ周期検出手段と、少なくとも前記周期と前記モータ駆動電圧とを用いて前記モータの負荷推定値を算出する負荷推定値算出手段と、車速を検出して走行中であることを判定する走行判定手段と、前記モータにより前記開閉体を閉方向に駆動している間に、前記負荷推定値が所定の閾値以上になったことが検出された場合に前記開閉体による挟み込みが生じたと判定する挟み込み判定手段と、前記走行判定手段により走行中であると判定されかつ前記閉方向の操作信号が検出された場合に、前記駆動制御手段に対して前記モータの駆動速度を通常時の速度とは異なる速度に変更させる速度切替制御手段とを有するものとした。

特に、前記速度切替制御手段による前記モータの通常時の速度とは異なる速度は、前記通常時の駆動速度より低い速度であると良い。また、前記閾値は、前記開閉体の移動量に対する前記周期の変化量に応じて可変に設定されていると良い。

例えばパワーウィンドウにおいてモータ周期の変化で挟み込みが生じたことを判定するものでは、悪路走行中の閉動作時に外乱振動による周期変動が、モータ周期が挟み込み時の周期変動と類似した場合に挟み込みが生じたと誤判定してしまうが、本発明によれば、開閉体の移動量に対する周期の変化量（周期変化率）に基づき判定することから、悪路走行中の外乱振動に対してはモータ駆動速度を通常速度から変更して上記周期変化率を変えることで、誤判定を防止し得る。また請求項４によれば、少なくとも周期とモータ駆動電圧とを用いてモータの負荷推定値を算出し、負荷推定値に基づいて挟み込みを判定するものに対しても、負荷推定値が周期の影響を受けるため、上記と同様に変化率を変えることにより、上記と同様の効果を奏し得る。

特に請求項２または請求項５によれば、駆動速度の変更を通常時より低い速度とすることから、挟み込みに対する安全性を高めた制御となる。また請求項３または請求項６によれば、挟み込み判定の閾値を上記変化率に応じて可変とすることにより、平坦路走行時と悪路走行時とに対する閾値を適宜対応させて挟み込み処理を行うことができる。

本発明に基づく自動車用パワーウィンドウ装置のブロック図である。 （ａ）は通常状態の周期変化率を示す図であり、（ｂ）は悪路走行状態の周期変化率を示す図である。 本発明に基づく制御要領を示すフロー図である。 モータ速度を低速度にした場合の図２（ｂ）に対応する図である。 周期変化率に対する閾値マップを示す図である。 第２の実施の形態を示す図３に対応する図である。

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は本発明に基づく車両用開閉体の制御装置の好適実施例として、本発明を自動車用パワーウィンドウ装置に適用した場合を示すブロック図である。

図に示されるように、制御部１には、運転席などに設けられたオート操作スイッチ２ａ及びマニュアル操作スイッチ２ｂからの各開閉操作信号の入力に応じて自動または手動の各開閉制御信号を出力する開閉信号制御回路１ａと、その開閉制御信号に応じて直流モータ３を正逆転駆動制御するための駆動回路４と、モータ３の駆動電圧を検出する電圧検出回路５と、モータ３の回転に連動する回転センサ（またはロータリエンコーダ）６からのパルス信号の間隔（周期）に基づいてモータ３の回転速度としての角速度および角加速度を算出する角速度・角加速度算出回路７と、制御部１の主制御を行うＣＰＵ８とが設けられている。

ＣＰＵ８には、電圧検出回路５で検出された駆動電圧と、角速度・角加速度算出回路７で算出された角速度および角加速度とに基づいてモータ３の外部負荷を推定する負荷推定値算出部８ａと、回転センサ６からのパルス信号に基づいて移動量（Δｘ）に対する周期の変化量（ΔＴ）としての周期変化率（ΔＴ／Δｘ）を算出する周期変化率算出部８ｂと、周期変化率（ΔＴ／Δｘ）または負荷推定値（後記Ｐ）に基づいて挟み込みの判定を行う挟み込み判定手段としての判定部８ｃとが設けられている。さらに、外部からの公知車速センサからの車速信号に基づいて所定の車速以上であることが検出された場合に走行中であると判定する走行判定手段としての車速判定部８ｄと、挟み込み判定を行うか否かを決定する時に用いる閾値を周期変化量（ΔＴ）または負荷推定値に応じて複数の中から選択するための閾値マップ８ｅとが設けられている。なお、角加速度算出部７・負荷推定値算出部８ａ・周期変化率算出部８ｂ・判定部８ｃ・車速判定部８ｄは、ＣＰＵ８内でのプログラム処理で行われるものであって良い。閾値マップ８ｅはメモリにデータマップまたは関数化されて記憶されていて良い。

そして、駆動回路４からの駆動信号に応じてモータ３が正逆転して、モータ３に例えばリンクまたはワイヤなどを介して連結された開閉体としてのウィンドウ９が開閉する。なお、開閉信号制御回路１ａは、オート操作スイッチ２ａの開／閉の信号が入力された場合には連続した開／閉制御信号を出力し、マニュアル操作スイッチ２ｂの開／閉信号が入力された場合には操作されている間だけ開／閉制御信号を出力する。モータ３の制御としては定電圧制御やＰＷＭ制御を用いることができる。

ウィンドウ９の位置は回転センサ６からのパルス信号をカウントすることによって検出することができる。例えば全閉位置を０カウントとし、全閉と全開との間は、全閉から開動作時にパルスを加算していき、その加算カウント値により開位置が求められる。

なお、上記した負荷推定値算出部８ａで算出される負荷推定値Ｐは、同一出願人による特開２００４−２４２４２５号公報に記載されているように、次式により求められる。
Ｐ＝Ｂm（ω0−ω）＋（Ｔm−Ｔm0）−Ｊm・ｄω…（１）
ここで、Ｂmはモータ内部負荷の粘性係数、ωは角速度、ω0は外部無負荷時の角速度定常値、Ｔmはモータトルク、Ｔm0は外部無負荷時のモータトルク、Ｊmはモータを含む装置（例えばウィンドウ開閉装置）の慣性モーメント、ｄωは角加速度である。

この式でＴmを電圧Ｖと角速度ωとに分解して次式で表すことができる。
Ｔm＝−ａ・ω＋ｂ・Ｖ＋ｃ…（２）
ここでａ、ｂ、ｃはモータに固有の定数であり、式（２）はモータ毎に関数化したり、マップにしたりして、ＲＯＭなどのメモリに記憶しておくことができる。

式（１）及び（２）から負荷推定値Ｐを次のように表すこともできる。
Ｐ＝（Ｂm＋ａ）（ω0−ω）＋ｂ（Ｖ−Ｖ0）−Ｊm・ｄω…（３）
式（３）中で、（Ｂm＋ａ）（ω0−ω）を角速度差演算項、ｂ（Ｖ−Ｖ0）を電圧差演算項、Ｊm・ｄωを角加速度演算項（または慣性項）と呼ぶこともある。なお、Ｖ0は外部無負荷時の電圧である。

次に、周期変化率算出部８ｂについて図２を参照して説明する。ここでΔＴはモータ３の回転周期Ｔの変化量であり、Δｘはウィンドウ９の移動量（変化量）であり、ウィンドウ９の単位移動量に対するモータ３の周期Ｔの変化量を周期変化率（ΔＴ／Δｘ）として表す。その周期変化率（ΔＴ／Δｘ）は、回転センサ６からのパルス入力に基づいて周期変化率算出部８ｂにて算出される。移動量Δｘは上記したようにパルス数に基づいて求められ、ΔＴは内部タイマに基づいた各パルス間の時間から算出される。なお、周期変化率（ΔＴ／Δｘ）は、単位周期変化量ΔＴに対する移動量Δｘとしても良い。

モータ３の周期Ｔはモータ３に対する負荷が一定の場合には一定である。図２（ａ）には、時刻ｔ１に至るまでモータ３の周期Ｔは一定であり、時刻ｔ１から挟み込みが生じた場合が示されている。挟み込みが生じた場合には、ウィンドウ９の移動に連れてモータ３の周期Ｔが増大（モータ３の回転速度が低下）していくため、周期Ｔは図の矢印Ａに示されるように右肩上がりとなる。その場合の周期変化率（ΔＴ／Δｘ）は図に示されるように周期Ｔを表す線の傾きとなる。なお、図では説明上、挟み込まれた物体の弾性係数が一定とした場合であり、その場合には図のように直線状となる。

次に、このようにして構成された車両用開閉体の制御装置における制御要領について図３のフロー図を参照して以下に示す。

まず、ステップＳＴ１では、ウィンドウ９が閉じている方向に作動しているか否かを判別し、閉作動ではない（開作動または停止）と判定された場合には本フローを終了する。ステップＳＴ１で閉作動であると判定された場合にはステップＳＴ２に進む。ステップＳＴ２では、走行中であるか否かを判別し、走行中であると判定された場合にはステップＳＴ３に進む。この走行中の判断としては、車速判定部８ｄにて車速信号を監視して、車速信号が入力されている場合として良い。なお、少しでも速度が出ている場合には走行中であるとしたが、これに限らず、ある程度車速が上がった場合に路面の凹凸による振動の影響を受けることが考えられるため、実験データ等から求められた任意の車速を閾値として有しており、車速が閾値を越えた場合のみ走行中であると判断するように設定しても良い。

本発明は、悪路走行中にウィンドウを閉作動させた場合に悪路走行による振動の影響を受けてモータ３の周期が変動した場合、その変動した周期を、挟み込み時の周期変化であるとして挟み込みが生じたと誤検出してしまうことを防止するためのものである。その誤検出について図２（ｂ）を参照して説明する。

図２（ｂ）には、モータ３の通常速度状態で周期Ｔが変動した場合には、図の矢印Ｂに示される右肩上がりの部分の周期変化率（ΔＴ／Δｘ）が図２（ａ）の矢印Ａで示される部分の傾きと同じになった場合が示されている。このように傾きが同じになるような周期変化率（ΔＴ／Δｘ）が検出された場合には、周期の変化で挟み込みが生じたことを判定する場合には実際に挟み込みが生じていなくても挟み込みが生じたと誤判定してしまう。

上記誤判定を防止するべく、ステップＳＴ３では、判定部８ｃにより、上記ステップＳＴ２での車速判定部８ｄからの走行中信号を受けて、駆動回路４に対してウィンドウ９の移動速度を変更する制御信号を出力する。速度の変更としては、低速側にするか高速側にするかのいずれかであるが、本実施の形態では低速度にすることとして以下の説明を行う。もちろん、高速度に変更しても同様である。

ステップＳＴ３の次、またはステップＳＴ２で走行中ではないと判定された場合に進むステップＳＴ４では、周期変化率算出部８ｂにより、回転センサ６からのパルス信号の発生毎またはパルスの所定数発生毎の時間からモータ３の周期Ｔを算出してステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ５では、周期変化率算出部８ｂにより、上記周期Ｔの前回の周期と今回の周期との差により求められる周期変化量ΔＴと、回転センサ６からのパルス信号のカウント数により求められる移動量Δｘとに基づいて周期変化率（ΔＴ／Δｘ）を算出し、ステップＳＴ６に進む。

なお、ウィンドウ９の移動速度を低速度に変更した場合には、図４に示されるようにウィンドウ９の移動量に対するモータ３の周期Ｔの変化が図２（ｂ）の通常速度状態に対して早まる形となる。これは、ウィンドウ９の移動速度が低いため、同じ移動量Δｘに対して外乱振動の上下変化が増えるためである。例えば同一の周期変化量ΔＴに対して、通常速度時にはΔｘ移動し、低速度時にはΔｘより短いΔｘ１（＜Δｘ）だけ移動するため、（ΔＴ／Δｘ）＜（ΔＴ／Δｘ１）となる。挟み込み対象の弾性係数が概ね一定として良い場合には、このように周期変化率が異なる値となるため挟み込みが生じた場合と区別することができる。

ステップＳＴ６では、周期変化率（ΔＴ／Δｘ）に応じて閾値Ｄ（周期変化量ΔＴ）を設定する。なお、周期変化率（ΔＴ／Δｘ）は挟み込み対象の硬さにより変わり、例えば硬い物の場合には傾きが大きくなる。硬い物は金属等が考えられ、その場合には挟み込み制御で即座に反転させなくても良いため、そのように周期変化率（ΔＴ／Δｘ）に応じて反転制御に進むか否かを適宜変えることができる。

例えば図５に示される閾値マップでは、周期変化量ΔＴと比較する閾値Ｄは、周期変化率（ΔＴ／Δｘ）が小さい場合には低く（Ｄ１）、周期変化率（ΔＴ／Δｘ）が大きい場合には高く（Ｄ２）設定されている例である。周期変化率（ΔＴ／Δｘ）が小さい場合として弾性体の挟み込み時が該当し、その場合には速やかな挟み込み処理への移行が可能である。周期変化率（ΔＴ／Δｘ）が大きい場合としては硬い物の挟み込み時が該当し、その場合には挟み込み処理への移行に余裕をもたせている。

本実施の形態では通常状態（モータ通常速度）に相当する周期変化率（ΔＴ／Δｘ）を車両の走行中には高める（モータ低速度）ようにしており、モータ３を低速度に変更するということは、図５に示されるように、点Ｃで示される状態が点Ｄで示される状態とみなされるということになる。点Ｃの状態のままでは挟み込み判定されて例えば反転処理が実行されてしまうのに対して、点Ｄの状態になることにより挟み込み判定されない（反転処理されない）。このようにして悪路走行での挟み込み誤判定を回避し得る。

ステップＳＴ６の次のステップＳＴ７では、判定部８ｃで周期変化量ΔＴが閾値Ｄ以上であるか否かを判別し、閾値Ｄ以上であると判定された場合にはステップＳＴ８に進み、閾値Ｄ未満の場合には本フローを終了する。ステップＳＴ８に進んだ場合には挟み込みが生じたと判定された場合であり、ステップＳＴ８で挟み込み処理の制御を行う。例えば判定部８ｃから挟み込み判定信号が開閉信号制御回路１ａと駆動回路４とに出力され、開閉信号制御回路１ａでは各スイッチ２ａ・２ｂによる操作信号を遮断、または強制的に開制御信号を駆動回路４に出力する。また、駆動回路４では、強制変更された開制御信号、または挟み込み判定信号に応じて開閉制御信号の入力に関わらず開駆動制御状態になる。このようにして反転制御が行われ、本フローを終了する。

上述したように、挟み込み時の単位移動量Δｘに対する周期変化量ΔＴの大きさは、モータ３の駆動速度に左右されずに一定であることから、走行中であると判定された場合にはモータ３の駆動速度を低下している。そして、悪路走行時の外乱振動による周期変化率（ΔＴ／Δｘ）が高くなり、悪路走行による周期変化率（ΔＴ／Δｘ）の変化を挟み込みであると誤判定してしまうことを防止するようにした。また、周期変化率（ΔＴ／Δｘ）に対して挟み込み判定の閾値Ｄを変えることは、挟み込み対象の硬さに応じて閾値Ｄを変えるのと同様であり、挟み込み判定を何等問題なく行うことができる。

上記実施の形態では閾値Ｄの対象を周期としたが、負荷推定値としても良い。その場合のフローを図６に示す。なお、図６において図３と同様の部分には同一の符号（ステップ番号）を付してその詳しい説明を省略する。図６のステップＳＴ１４・１５・１７は、それぞれ図３のステップＳＴ４・５・７に対応する。

ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３は上記と同じであって良く、その次のステップＳＴ１４では負荷推定値Ｐの上記した式（３）を用いて算出する。次のステップＳＴ１５では単位移動距離当たりの負荷推定値の変化量（ΔＰ／Δｘ）を算出する。この単位移動距離は上記実施の形態におけるΔｘと同様にパルスのカウント毎であって良い。

ステップＳＴ１５の次はステップＳＴ６を上記実施の形態と同様に実行し、その次のステップＳＴ１７では、負荷推定値Ｐが閾値Ｄ以上であるか否かを判別する。このマップも上記図５と同様であって良く、図５の縦軸が上記実施の形態の場合には周期であったが、本実施の形態の場合には負荷推定値として置き換えて適用し得る。この場合にも上記と同様の作用効果を奏し得る。

なお、上記実施の形態では開閉体としてウィンドウについて示したが、スライドドアやその他の自動で開閉するものにも適用可能である。

１ 制御部
１ａ 開閉信号制御回路
３ モータ
４ 駆動回路
５ 電圧検出回路
６ 回転センサ
７ 角速度算出回路
８ ＣＰＵ
８ａ 負荷推定値算出部
８ｂ 周期変化率算出部
８ｃ 判定部
８ｄ 車速判定部
８ｅ 閾値マップ
９ ウィンドウ

Claims (6)

1. モータで開閉体を駆動する車両用開閉体の制御装置であって、
   開／閉方向の操作信号に応じて前記モータを駆動制御する駆動制御手段と、
   前記モータの周期を検出するモータ周期検出手段と、
   車速を検出して走行中であることを判定する走行判定手段と、
   前記モータにより前記開閉体を閉方向に駆動している間に、前記開閉体の移動量に対する前記周期の変化量が所定の閾値以上になったことが検出された場合に前記開閉体による挟み込みが生じたと判定する挟み込み判定手段と、
   前記走行判定手段により走行中であると判定されかつ前記閉方向の操作信号が検出された場合に、前記駆動制御手段に対して前記モータの駆動速度を通常時の速度とは異なる速度に変更させる速度切替制御手段とを有することを特徴とする車両用開閉体の制御装置。
2. 前記速度切替制御手段による前記モータの通常時の速度とは異なる速度は、前記通常時の駆動速度より低い速度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制御装置。
3. 前記閾値は、前記開閉体の移動量に対する前記周期の変化量に応じて可変に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用開閉体の制御装置。
4. モータで開閉体を駆動する車両用開閉体の制御装置であって、
   開／閉方向の操作信号に応じて前記モータを駆動制御する駆動制御手段と、
   前記モータの周期を検出するモータ周期検出手段と、
   少なくとも前記周期と前記モータ駆動電圧とを用いて前記モータの負荷推定値を算出する負荷推定値算出手段と、
   車速を検出して走行中であることを判定する走行判定手段と、
   前記モータにより前記開閉体を閉方向に駆動している間に、前記負荷推定値が所定の閾値以上になったことが検出された場合に前記開閉体による挟み込みが生じたと判定する挟み込み判定手段と、
   前記走行判定手段により走行中であると判定されかつ前記閉方向の操作信号が検出された場合に、前記駆動制御手段に対して前記モータの駆動速度を通常時の速度とは異なる速度に変更させる速度切替制御手段とを有することを特徴とする車両用開閉体の制御装置。
5. 前記速度切替制御手段による前記モータの通常時の速度とは異なる速度は、前記通常時の駆動速度より低い速度であることを特徴とする請求項４に記載の車両用開閉体の制御装置。
6. 前記閾値は、前記開閉体の移動量に対する前記周期の変化量に応じて可変に設定されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車両用開閉体の制御装置。

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