JP2010229622A - 車両用開閉体の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの電圧と角速度と角加速度とからモータの負荷を推定して挟み込み判定を行うものにおいて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】電圧・角速度・角加速度から制御サイクル毎に負荷推定値を算出する負荷推定値算出部８ｂと、走行中を判定する車速判定部８ｅと、走行判定に応じた判定用回数を判定部８ｃに出力する判定用回数設定部８ｆとを設ける。判定部により、負荷推定値が閾値以上になったサイクル回数が、非走行時と判定された場合には第１の回数連続することにより、走行時と判定された場合には第１の回数より多い第２の回数連続することにより挟み込みが生じたと判定する。悪路走行時の外乱振動に対して挟み込みの誤判定をしてしまうことを防止することができる。
【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、モータの負荷を検出し、負荷に異常な上昇が生じることを判断することにより可能である。そのモータの負荷において、モータの電圧と角速度と角加速度とからモータの負荷を推定し、負荷推定値が所定の挟み込み判定値を越えた状態が所定時間（マスク時間とも言う）以上続いた場合に異物の挟み込みがあると判定することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献では、負荷推定値Ｐは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。

特開２００４−２４２４２５号公報

上記のような負荷推定値に基づいた挟み込み判定において、例えば窓の開閉装置としてのパワーウィンドウで開閉操作を行う場合、図５に示されるように、挟み込み判定値（閾値Ｐｄ）を負荷推定値Ｐが２回続けて越えていた場合（ｎ１・ｎ２）に挟み込みと判定することができる。この場合の回数としては、負荷推定値Ｐを算出する制御サイクルの回数であって良い。

しかしながら、閉動作中に例えば車両が凹凸の多い悪路を走行しているときのような外乱振動が加わると、モータの角速度ωや角加速度ｄωが大きく変動して負荷推定値Ｐが大きく変動し、そのような外乱振動の影響を受けて算出された負荷推定値が図５と同様の波形となる場合があり、そのような場合には実際に異物が挟まっていないことから図のポイントｎ２以降の負荷推定値算出タイミング（各黒丸）では負荷推定値Ｐが低下するが、挟み込みと誤判定する虞がある、という問題があった。

このような課題を解決して、モータの電圧と角速度と角加速度とからモータの負荷を推定して挟み込み判定を行うものにおいて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、前記モータの回転速度と回転加速度と駆動電圧とから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、前記開閉体による物体の挟み込みの判定を行う基準となる閾値と前記負荷推定値との比較を行うと共に、前記走行判定手段により走行中ではないと判定された場合には前記負荷推定値が当該閾値以上であることが第１の回数以上連続して検出された場合に前記挟み込みが生じたと判定し、前記走行判定手段により走行中であると判定された場合には前記負荷推定値が当該閾値以上であることが前記第１の回数より多い第２の回数以上連続して検出された場合に前記挟み込みが生じたと判定する判定手段とを有するもの、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、前記モータの回転速度と回転加速度と駆動電圧とから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、前記開閉体による物体の挟み込みの判定を行う基準となる閾値と前記負荷推定値との比較を行うと共に、前記走行判定手段により走行中ではないと判定された場合には前記負荷推定値が当該閾値以上であることが第１の時間以上連続して検出された場合に前記挟み込みが生じたと判定し、前記走行判定手段により走行中であると判定された場合には前記負荷推定値が当該閾値以上であることが前記第１の時間より多い第２の時間以上連続して検出された場合に前記挟み込みが生じたと判定する判定手段とを有するものとした。

特に、前記判定手段は、さらに前記負荷推定値が増加し続けていると判定された場合に前記挟み込みの判定を行うと良い。

このように本発明によれば、負荷推定値の算出において、悪路走行時の外乱振動の影響を受ける虞がある場合として走行中であると判定された場合には負荷推定値と挟み込み判定用閾値との比較を、走行中ではない場合の第１の回数よりも多い第２の回数行うようにして、その第２の回数続けて負荷推定値が閾値を超えた場合に挟み込みの判定を行うことから、悪路走行時の外乱振動に対して挟み込みの誤判定をしてしまうことを防止することができる。また、走行中ではないと判定された場合には第２の回数よりも少ない第１の回数で判定することから、速やかな挟み込み判定を行うことができる。

また、請求項２によれば、挟み込み判定を時間で制限することから、正確な時間で判定までに至ることができる。また、請求項３によれば、判定に至る回数または時間の経過に至るまで負荷推定値が増加し続けることを追加条件としたことから、より一層確実な挟み込みの判定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。 本発明に基づく制御要領を示すフロー図である。 外乱振動を受けた場合の判定要領を示す説明図である。 第２の実施形態を示す図２に対応する図である。 従来の挟み込み判定要領を示す説明図である。

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に基づいてモータ３の回転速度としての角速度を算出する角速度算出回路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、上記角速度算出回路７からの角速度信号に基づいて回転加速度としての角加速度を算出する角加速度算出部８ａと、駆動電圧と角速度と角加速度とに基づいてモータ３の外部負荷を推定する上記した負荷推定値Ｐを算出する負荷推定値算出手段８ｂと、負荷推定値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。なお、角加速度算出部８ａと負荷推定値算出部８ｂと判定部８ｃとは、ＣＰＵ８内でのプログラム処理で行われるものであって良い。また、負荷推定値算出部８ｂで算出される負荷推定値Ｐは上記した式（３）により求められる。

そして、駆動回路４からの駆動信号応じてモータ３が正逆転して、例えばモータ３に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が開閉動作する。なお、開閉信号制御回路１ａでは、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。またモータ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。

ＣＰＵ８には更に、角速度算出回路７からの角速度信号とモータの回転方向とから全閉から全開に至るウィンドウ９の位置を算出する位置算出部８ｄが設けられている。位置算出部８ｄの機能もＣＰＵ８内でのプログラム処理で実現される。尚、ウィンドウ９の位置は回転センサ６からのパルスカウントによって、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。

更に、ＣＰＵ８には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車速判定部８ｅが設けられている。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、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設定しても良い。

そして、車速判定部８ｅからの判定信号に応じて、非走行中の判定信号入力時には第１の回数Ｎ１を判定部８ｃに出力し、走行中の判定信号入力時には第２の回数Ｎ２を判定部８ｃに出力する判定用回数設定部８ｆが設けられている。なお、ここでの回数とは、負荷推定値算出部８ｂで算出された負荷推定値Ｐの判定部８ｃへの入力のタイミングの数に該当する。

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２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、上記したようにして走行中であるか否かを判別し、走行中ではないと判定された場合にはステップＳＴ３に進み、走行中であると判定された場合にはステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ３では、走行中ではない場合における挟み込み判定の判定用回数Ｎに第１の回数Ｎ１をセットする。第１の回数Ｎ１としては例えば２回であって良い。ステップＳＴ４では走行中の場合における判定用回数Ｎに第２の回数Ｎ２をセットする。この第２の判定回数Ｎ２としては例えば４回であって良い。なお、回数としては本フローを行う制御サイクルのタイミングの回数であって良く、具体的には回転センサ６から１パルス入力される毎に本フローを実行する場合にはそのパルス入力の回数に相当する。

上記ステップＳＴ３またはステップＳＴ４の次に進むステップＳＴ５では、上記した式（３）により負荷推定値Ｐを算出する。次のステップＳＴ６では、負荷推定値Ｐが挟み込みの判定を行う基準として予め設定された閾値Ｐｄ以上であるか否かを判別する。閾値Ｐｄ未満であると判定された場合にはステップＳＴ１に戻り、閾値Ｐｄ以上である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、今回の制御サイクルで算出された今回負荷推定値Ｐ(n)が前回の制御サイクルで算出された前回負荷推定値Ｐ(n-1)に対して増加している（大きい）か否かを判別する。今回負荷推定値Ｐ(n)が前回負荷推定値Ｐ(n-1)より増加していると判定された場合にはステップＳＴ８に進み、増加していないと判定された場合には本フローを終了する。

ステップＳＴ８では挟み込み判定回数Ｆに１を加算してステップＳＴ９に進む。この挟み込み判定回数Ｆが２以上になった場合には、負荷推定値Ｐが連続して閾値Ｐｄ以上かつ増大傾向である場合となる。

ステップＳＴ９では挟み込み判定回数Ｆが判定用回数Ｎ以上になったか否かを判別する。判定回数Ｆが判定用回数Ｎ以上であると判定された場合にはステップＳＴ１０に進み、判定用回数Ｎに達していないと判定された場合にはステップＳＴ１に戻る。ステップＳＴ１０では挟み込み制御を行って、本フローを終了する。挟み込み制御としては、例えばモータ３の停止かつ反転制御を行う。

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負荷推定値Ｐに変動が生じた場合、その変動を挟み込み時の変動であるとして挟み込みが生じたと誤って判定してしまうことを防止するためのものである。その誤判定については上記した図５で説明した通りである。

例えば図３に示されるように上記図５と同一波形となる負荷推定値Ｐの変動が生じた場合について説明する。図のｎ１のポイントで示されるように負荷推定値Ｐが上昇曲線となって閾値Ｐｄ以上になると、その場合には前回負荷推定値(n-1)より増加していることから、ステップＳＴ８で判定回数Ｆが１になる。なお、本フローを始める時または終了する時に判定回数Ｆをリセットする。

図３のｎ１のポイントだけでは判定回数Ｆは判定用回数Ｎに達していないためステップＳＴ１から各ステップを繰り返す。図３のｎ２ポイントになった場合には上記と同様にステップＳＴ８に進み、判定回数Ｆは２となる。ここで、走行中でない場合にはステップＳＴ３で判定用回数Ｎに第１の回数Ｎ１（＝２）がセットされているため、図３の場合には挟み込みが生じたと判定され、ステップＳＴ９で上記した挟み込み制御が行われる。

それに対してステップＳＴ２で走行中と判定されて判定用回数Ｎに第２の回数Ｎ２（＝４）がセットされた場合にはステップＳＴ９からステップＳＴ１に戻る。悪路走行中による外乱振動の場合には負荷推定値Ｐの増加は長く続くことはなく、図３に示されるように次のポイントｎ３で下降曲線に入る。この場合にはポイントｎ３の負荷推定値Ｐは閾値Ｐｄ以上であるが、前回負荷推定値(n-1)より減少していることから本フローを終了する。これにより、次のポイントｎ４に示されるように負荷推定値Ｐが未だ閾値Ｐｄ以上であったとしても挟み込み制御に移ることはなく、挟み込みの誤判定を防止することができる。

なお、悪路走行中の外乱振動による負荷推定値Ｐの上昇曲線は実験値などから知ることができ、制御サイクルのタイミングとの関係から本実施の形態のように４回で波形の山が終わる場合には第２の回数Ｎ２を４と設定して良いが、パワーウィンドウ装置の搭載対象となる車種に応じて任意に設定することで対応し得る。第１の回数Ｎ１も同様である。

また、上記実施の形態では判定回数Ｆと判定用回数Ｎとの比較で行ったが、回数ではなく時間であっても良い。その場合には、図４に示されるように、図２のステップＳＴ３に対応するステップＳＴ１３で判定用時間Ｔに非走行時判定用時間（第１の時間）Ｔ１をセットし、以下同様に、ステップＳＴ４に対応するステップＳＴ１４で判定用時間Ｔに走行時判定用時間（第２の時間）Ｔ２をセットし、ステップＳＴ８に対応するステップＳＴ１８では判定時間ｔに制御にかかった時間Δｔを加算し、ステップＳＴ９に対応するステップＳＴ１９では判定時間ｔが判定用時間Ｔ以上になったか否かを判別する。

この図４のフローにおいても、図２に対して回数の代わりに時間としただけで、上記実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。さらに、時間の経過で判別することから、上記したようにモータ３の回転を検出する回転センサ６からのパルス入力のタイミングで回数を計数する場合には、挟み込み対象の硬さ違いにより次のパルス入力までの時間が長くなると、判定までに時間がかかってしまう虞があるのに対して、単なる時間経過で判定できるため、遅れが生じることなく正確な判定を行い得る。なお、この場合の各時間の設定も上記と同様に任意に設定することができる。

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 角加速度算出部
８ｂ 負荷推定値算出手段
８ｃ 判定部
８ｄ 位置算出部
８ｅ 車速判定部
８ｆ 判定用回数設定部

Claims (3)

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、
   前記モータの回転速度と回転加速度と駆動電圧とから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、
   前記開閉体による物体の挟み込みの判定を行う基準となる閾値と前記負荷推定値との比較を行うと共に、前記走行判定手段により走行中ではないと判定された場合には前記負荷推定値が当該閾値以上であることが第１の回数以上連続して検出された場合に前記挟み込みが生じたと判定し、前記走行判定手段により走行中であると判定された場合には前記負荷推定値が当該閾値以上であることが前記第１の回数より多い第２の回数以上連続して検出された場合に前記挟み込みが生じたと判定する判定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. 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、
   前記モータの回転速度と回転加速度と駆動電圧とから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、
   前記開閉体による物体の挟み込みの判定を行う基準となる閾値と前記負荷推定値との比較を行うと共に、前記走行判定手段により走行中ではないと判定された場合には前記負荷推定値が当該閾値以上であることが第１の時間以上連続して検出された場合に前記挟み込みが生じたと判定し、前記走行判定手段により走行中であると判定された場合には前記負荷推定値が当該閾値以上であることが前記第１の時間より多い第２の時間以上連続して検出された場合に前記挟み込みが生じたと判定する判定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。
3. 前記判定手段は、さらに前記負荷推定値が増加し続けていると判定された場合に前記挟み込みの判定を行う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。

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