JP2011132686A - Control unit for opening and closing body for vehicle - Google Patents

Control unit for opening and closing body for vehicle Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control unit of an opening and closing body for a vehicle, which can detect pinching at an early stage, and which enables a detection load for determination of the pinching to be set small. <P>SOLUTION: In the control unit (power window drive unit) of the opening and closing body for the vehicle, an estimated load computing portion 13 computes an estimated load fo of a motor from the rotational speed, rotational acceleration and drive voltage of the motor. A vibration load computing portion 15 computes a vibration load f of the motor, on the basis of a predetermined transfer function from a detection signal of an acceleration sensor attached to the vehicle (e.g. a control board of the motor and an ECU). Additionally, a vibration elimination load computing portion 16 corrects the computed value of the estimated load fo, computed by the estimated load computing portion 13, by the computed value of the vibration load f computed by the vibration load computing portion 15. Thus, the vibration load f due toy vibration disturbance is excluded from the estimated load fo of the motor. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両の窓やスライドドアなどの車両用開閉体の制御装置に関する。特に、異物の挟み込みを検出することが可能な車両用開閉体の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a vehicle opening / closing body such as a vehicle window or a sliding door. In particular, the present invention relates to a control device for a vehicle opening / closing body capable of detecting the inclusion of a foreign object.

本発明に関連する車両用開閉体の例として、図9にパワーウィンドウ装置の例を示す。図9に示すように、パワーウィンドウ装置は、ウィンドウガラス122を昇降させるために、車両のドア100の内部に設けられる。パワーウィンドウ装置は、ドア100の内部に固定された駆動ユニット101と、ウィンドウガラス122を昇降させるように駆動ユニット101によって駆動されるリフト機構121とを備える。駆動ユニット101は、モータ2及び出力ユニット111を含む。出力ユニット111は、歯車113を備えた出力軸112を有する。モータ2の回転は、出力ユニット111によって減速された状態で出力軸112に伝達される。被動機器としてのリフト機構121は、互いに交差する2つのアームを含み、両アームは中間部において軸連結される。両アームの上端はウィンドウガラス122に連結される。一方のアームはその下端に、出力軸112の歯車113に噛合する扇形ギヤ114を有する。モータ2の駆動に伴って歯車113が回転すると、リフト機構121はウィンドウガラス122を昇降させる。   FIG. 9 shows an example of a power window device as an example of a vehicle opening / closing body related to the present invention. As shown in FIG. 9, the power window device is provided inside the door 100 of the vehicle in order to raise and lower the window glass 122. The power window device includes a drive unit 101 fixed inside the door 100 and a lift mechanism 121 driven by the drive unit 101 so as to raise and lower the window glass 122. The drive unit 101 includes a motor 2 and an output unit 111. The output unit 111 has an output shaft 112 provided with a gear 113. The rotation of the motor 2 is transmitted to the output shaft 112 while being decelerated by the output unit 111. The lift mechanism 121 as a driven device includes two arms that intersect with each other, and both arms are axially coupled at an intermediate portion. The upper ends of both arms are connected to the window glass 122. One arm has a sector gear 114 at its lower end that meshes with the gear 113 of the output shaft 112. When the gear 113 rotates as the motor 2 is driven, the lift mechanism 121 moves the window glass 122 up and down.

上述したパワーウィンドウ装置には、挟み込み防止機能を備えるものがある(例えば、特許文献1を参照)。このようなパワーウィンドウ駆動装置では、異物の挟み込みがあった場合に、モータの回転を停止したり反転する必要がある。このため、この異物がウィンドウガラスとウィンドウ枠(ドア)との間に挟まったか否かを検出するために、モータの駆動電圧Vとモータ回転速度(モータ角速度ωおよび角加速度dω)とを基にモータの負荷を推定するように構成されている。そして、車両走行時の振動やドア閉め時の振動によるモータ負荷上昇を、挟み込みと認識(=誤検出)しないよう、振動的なモータ負荷変動と識別する処理を行っている。   Some of the power window devices described above have a pinching prevention function (see, for example, Patent Document 1). In such a power window driving device, it is necessary to stop or reverse the rotation of the motor when a foreign object is caught. For this reason, in order to detect whether or not the foreign matter is sandwiched between the window glass and the window frame (door), the motor drive voltage V and the motor rotation speed (motor angular speed ω and angular acceleration dω) are used. It is configured to estimate the motor load. Then, a process for discriminating an increase in motor load due to vibration during vehicle travel or vibration during door closing so as not to be recognized as pinching (= false detection) is performed.

特開2007−239281号公報JP 2007-239281 A

しかしながら、振動発生直後のモータの負荷変動の波形が、挟み込み発生時の負荷変動の波形と全く同じ場合には、その区間における負荷変動が、挟み込みによる負荷変動か、振動(外乱)による負荷変動であるかを識別することは不可能であるため、波形に差異が出るまで判断を待つ必要がある。その差異が生じるまでの時間経過を待ってから挟み込み検出を行うように挟み込み検出を行うタイミングを遅らせる設定をすると、結果的に挟み込み検知荷重が大きくなってしまうという問題があった。   However, if the load fluctuation waveform of the motor immediately after the occurrence of vibration is exactly the same as the load fluctuation waveform at the time of pinching, the load fluctuation in that section may be load fluctuation due to pinching or load fluctuation due to vibration (disturbance). Since it is impossible to identify whether there is a difference, it is necessary to wait for a judgment until a difference occurs in the waveform. If the setting for delaying the pinching detection is performed so that the pinching detection is performed after the elapse of time until the difference occurs, there is a problem that the pinching detection load increases as a result.

図10は、挟み込み検出における問題点の一例を示す図である。例えば、図10(A)に示すように、時刻t=0において、パワーウィンドウのUP動作(ウィンドウガラスの上昇動作)が既に開始され、モータ負荷fcが生じている状態において、時刻t1において挟み込みが発生した時の推定負荷foは波形aに示している。また、時刻t1において車両の振動により振動外乱が発生した時の推定負荷foは波形bで示している。
この場合、推定負荷foの増加が振動荷重による外乱であるか否かを検出するには、挟み込みによる推定負荷の変化と、振動による推定負荷の変化との間で違いが生じるまでの時刻t2まで待つ必要がある。そして、挟み込みによる変化と、振動による変化とで違いが生じる時刻t3において、挟み込み検出が行われる。このとき、推定負荷foは負荷fh1に達している。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a problem in pinching detection. For example, as shown in FIG. 10 (A), at time t = 0, the power window UP operation (window glass raising operation) has already started, and the motor load fc is generated, and the jamming is performed at time t1. The estimated load fo when it occurs is shown in waveform a. In addition, the estimated load fo when a vibration disturbance occurs due to the vibration of the vehicle at time t1 is indicated by a waveform b.
In this case, in order to detect whether or not the increase in the estimated load fo is a disturbance due to a vibration load, until time t2 until a difference occurs between the change in the estimated load due to the pinching and the change in the estimated load due to vibration. I need to wait. Then, pinching detection is performed at time t3 when a difference between the change due to pinching and the change due to vibration occurs. At this time, the estimated load fo has reached the load fh1.

上述のように挟み込み検出のタイミングを遅らせ、時刻t3において挟み込み検出を行う設定が行われていると、図10(B)に示すように、時刻t2において、符号aで示す推定負荷foを示す波形と、符号bで示す推定負荷foを示す波形との間で、波形の立ち上がりに差が生じる場合であっても、時刻t3で挟み込み検出を行うことになる。そして、時刻t3で、挟み込み検出を行うときには、推定負荷foは、負荷fh2に達し、前述の負荷fh1より大きくなってしまう場合がある。   As described above, when the setting for performing the pinching detection is performed at the time t3 by delaying the pinching detection timing, as shown in FIG. 10B, the waveform indicating the estimated load fo indicated by the symbol a at the time t2. And the waveform indicating the estimated load fo indicated by the symbol b, even if there is a difference in the rising edge of the waveform, pinching detection is performed at time t3. When the pinching detection is performed at time t3, the estimated load fo reaches the load fh2 and may become larger than the load fh1 described above.

このように、挟み込み検出の行うタイミングを遅らせることで、大きな挟み込み負荷が生じてから挟み込みを検出することとなり、結果的に、挟み込みの検知荷重が大きくなり、挟み込み検出の感度が鈍くなってしまうという問題があった。   In this way, by delaying the timing of pinching detection, pinching is detected after a large pinching load occurs, and as a result, the pinching detection load increases and the pinching detection sensitivity decreases. There was a problem.

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、早期に挟み込み検出が可能になり、かつ挟み込みを判定するための検知荷重を小さく設定することができる、車両用開閉体の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle opening / closing body capable of detecting pinching at an early stage and capable of setting a small detection load for determining pinching. It is to provide a control device.

上記課題を解決する本発明の請求項1に係わる車両用開閉体の制御装置は、車両に取り付けられた開閉体をモータで駆動する車両用開閉体の制御装置であって、車両の振動を加速度センサを用いて加速度検出信号として検出する振動検出部と、前記モータの推定負荷を算出する推定負荷算出部と、前記振動検出部により検出される加速度検出信号と所定の伝達関数とに基づいて、前記振動が前記モータの負荷として現れる振動負荷を算出する振動負荷算出部と、前記推定負荷算出部で算出された推定負荷の算出値を、前記振動負荷算出部で算出された振動負荷の算出値により補正する振動除去負荷算出部と、前記振動除去負荷算出部により補正された負荷算出値に基づいて物体の挟み込みの有無を判定する挟込判定部と、を備えることを特徴とする。
この車両用開閉体の制御装置では、推定負荷算出部が、モータの推定負荷foを算出する。また、振動負荷算出部が、車両(例えば、モータ制御回路の基板や、ECU(Electronic Control Unit)等)に取り付けた加速度センサにより検出した加速度検出信号pから、所定の伝達関数H(s)を用いてモータの振動負荷fを算出する。そして、振動除去負荷算出部は、推定負荷算出部により算出された推定負荷foの算出値を、振動負荷算出部により算出された振動負荷fの算出値により補正する。
このように、モータの推定負荷foから振動外乱(振動負荷f)を除外することにより、早期に挟み込み検出が可能になり、かつ挟み込みを判定するための検知荷重を小さく設定することができる。
A control device for a vehicle opening / closing body according to claim 1 of the present invention that solves the above-mentioned problem is a control device for a vehicle opening / closing body that drives the opening / closing body attached to the vehicle with a motor, and accelerates vibrations of the vehicle. Based on a vibration detection unit that detects an acceleration detection signal using a sensor, an estimated load calculation unit that calculates an estimated load of the motor, an acceleration detection signal detected by the vibration detection unit, and a predetermined transfer function, A vibration load calculation unit that calculates a vibration load in which the vibration appears as a load of the motor, and a calculated value of the estimated load calculated by the estimated load calculation unit is a calculated value of the vibration load calculated by the vibration load calculation unit. A vibration removal load calculation unit that corrects the vibration removal load, and a pinch determination unit that determines whether or not the object is pinched based on the load calculation value corrected by the vibration removal load calculation unit. To.
In this vehicle opening / closing body control apparatus, the estimated load calculation unit calculates the estimated load fo of the motor. Further, the vibration load calculation unit obtains a predetermined transfer function H (s) from an acceleration detection signal p detected by an acceleration sensor attached to a vehicle (for example, a motor control circuit board or an ECU (Electronic Control Unit)). Using this, the vibration load f of the motor is calculated. The vibration removal load calculation unit corrects the calculated value of the estimated load fo calculated by the estimated load calculation unit with the calculated value of the vibration load f calculated by the vibration load calculation unit.
Thus, by eliminating the vibration disturbance (vibration load f) from the estimated load fo of the motor, it is possible to detect pinching at an early stage and to set a small detection load for determining pinching.

また、請求項2に係わる発明は、請求項1に記載の車両用開閉体の制御装置であって、前記加速度検出信号に基づいて前記振動負荷を算出する際に用いられる伝達関数は、前記振動検出部により検出される加速度検出信号と、前記車両の振動が前記開閉体を介してモータの負荷として現れる振動負荷の信号との間の関係を示す伝達関数であることを特徴とする。
この車両用開閉体の制御装置では、加速度検出信号pに基づいて、伝達関数H(s)によりモータの振動負荷fを算出する。この伝達関数H(s)は、加速度検出信号pと、モータ出力の振動外乱(振動負荷f)の信号との間の関係を示す伝達関数である。
これにより、加速度検出信号pと伝達関数H(s)とに基づいて、モータの振動負荷fを高い精度で算出することができる。
The invention according to claim 2 is the control device for a vehicle opening / closing body according to claim 1, wherein the transfer function used when calculating the vibration load based on the acceleration detection signal is the vibration function. It is a transfer function indicating a relationship between an acceleration detection signal detected by the detection unit and a vibration load signal in which the vibration of the vehicle appears as a motor load through the opening / closing body.
In this vehicle opening / closing body control device, the vibration load f of the motor is calculated by the transfer function H (s) based on the acceleration detection signal p. This transfer function H (s) is a transfer function indicating a relationship between the acceleration detection signal p and a signal of vibration disturbance (vibration load f) of the motor output.
Thereby, the vibration load f of the motor can be calculated with high accuracy based on the acceleration detection signal p and the transfer function H (s).

また、請求項3に係わる発明は、請求項2に記載の車両用開閉体の制御装置であって、前記伝達関数は、車両と、車両に取り付けられた車両用開閉体と、モータにより駆動される車両用開閉体の駆動機構とを構成要素とする弾性系、質量系、および減衰系が連結したn次遅れ伝達関数で表されることを特徴とする。
この車両用開閉体の制御装置では、伝達関数H(s)として、車両と、車両用開閉体と、駆動機構とを構成要素とするバネ(弾性)系、マス(質量)系、およびダンパ(減衰)系が連結したn次の伝達関数を用いる。
これにより、加速度検出信号pとn次の遅れ伝達関数とに基づいてモータの振動負荷fを高精度で算出することができる。このため、モータの推定負荷foから振動外乱(振動負荷f)を高精度でキャンセルすることができる。
According to a third aspect of the invention, there is provided the vehicle opening / closing member control apparatus according to the second aspect, wherein the transfer function is driven by a vehicle, a vehicle opening / closing member attached to the vehicle, and a motor. It is represented by an nth-order lag transfer function in which an elastic system, a mass system, and a damping system having a drive mechanism for a vehicle opening / closing body as a constituent element are connected.
In this control device for a vehicle opening / closing body, as a transfer function H (s), a spring (elasticity) system, a mass (mass) system, and a damper (including a vehicle, a vehicle opening / closing body, and a drive mechanism) are used. An nth-order transfer function connected by a (damping) system is used.
Thus, the vibration load f of the motor can be calculated with high accuracy based on the acceleration detection signal p and the nth-order delay transfer function. For this reason, the vibration disturbance (vibration load f) can be canceled with high accuracy from the estimated load fo of the motor.

また、請求項4に係わる発明は、請求項3に記載の車両用開閉体の制御装置であって、前記伝達関数は、分子に2次のラプラス変換演算子を有し、分母に4次のラプラス変換演算子を有する4次の遅れ伝達関数であることを特徴とする。
この車両用開閉体の制御装置では、バネ(弾性)系、マス(質量)系、およびダンパ(減衰)系が連結した4次の遅れ伝達関数を用いて、加速度検出信号pに基づいて振動負荷fを算出する。
これにより、加速度検出信号pと4次の遅れ伝達関数H(s)とに基づいてモータの振動負荷fを高精度で算出することができる。このため、モータの推定負荷foから振動外乱(振動負荷f)を高精度で除外することができる。
The invention according to claim 4 is the control device for a vehicle opening / closing body according to claim 3, wherein the transfer function has a second-order Laplace transform operator in the numerator and a fourth-order in the denominator. It is a fourth-order lag transfer function having a Laplace transform operator.
In this vehicle opening / closing control apparatus, a vibration load is generated based on an acceleration detection signal p using a fourth-order delay transfer function connected by a spring (elastic) system, a mass (mass) system, and a damper (damping) system. f is calculated.
Thus, the vibration load f of the motor can be calculated with high accuracy based on the acceleration detection signal p and the fourth-order delay transfer function H (s). For this reason, the vibration disturbance (vibration load f) can be excluded from the estimated load fo of the motor with high accuracy.

また、請求項5に係わる発明は、請求項3に記載の車両用開閉体の制御装置であって、前記伝達関数は、1次、2次、または3次遅れ伝達関数であると共に、前記振動負荷が所定の閾値を超えているか否かを判定するとともに、該振動負荷が所定の閾値を超えていると判定した場合に、さらに、当該振動負荷が、前記振動負荷が最初に前記閾値を超えてから所定時間以内に算出された振動負荷であるか否かを判定する振動負荷値判定部を備え、前記振動除去負荷算出部は、前記振動負荷値判定部により条件を満たすと判定された場合に、前記推定負荷算出部により算出される推定負荷の算出値を、前記振動負荷算出部により算出される振動負荷の算出値により補正することを特徴とする。
この車両用開閉体の制御装置では、伝達関数H(s)が、1次、2次、または3次の遅れ伝達関数である場合は、推定負荷foの振動外乱による波形と、振動負荷算出部により算出される振動負荷fとの波形の類似性が高くない。しかしながら、初回目のピーク点を含む波形の部分については波形の類似性が高いため、この部分についてのみ限定して補正を行う(2回目以降のピーク点を含む振動波形の部分は、機械系の“高次周波数による余振動”との足し算になるため波形の類似性が低下する)。
このため、振動負荷fが規定値(閾値)f1以上となった場合に、その後、規定時間T1の間(時間T1以内)に限定して、推定負荷算出部により算出された推定負荷foの算出値を、振動負荷算出部により算出された振動負荷fの算出値により補正する。
このように、伝達関数H(s)が1次、2次、または3次の遅れ伝達関数である場合においても、所定時間T1の間だけ、推定負荷foに対して振動負荷fにより補正を行うことにより、推定負荷foから振動外乱(振動負荷f)をキャンセルすることができる。
The invention according to claim 5 is the control device for a vehicle opening / closing body according to claim 3, wherein the transfer function is a first-order, second-order, or third-order lag transfer function, and the vibration When it is determined whether the load exceeds a predetermined threshold, and when it is determined that the vibration load exceeds the predetermined threshold, the vibration load further exceeds the threshold first. A vibration load value determination unit that determines whether or not the vibration load is calculated within a predetermined time after the vibration load value determination unit determines that the vibration load value determination unit satisfies the condition Furthermore, the calculated value of the estimated load calculated by the estimated load calculating unit is corrected by the calculated value of the vibration load calculated by the vibrating load calculating unit.
In this vehicle opening / closing body control device, when the transfer function H (s) is a first-order, second-order, or third-order delayed transfer function, a waveform due to vibration disturbance of the estimated load fo and a vibration load calculation unit The similarity of the waveform with the vibration load f calculated by is not high. However, since the waveform portion including the first peak point is highly similar to the waveform, correction is limited only to this portion (the portion of the vibration waveform including the second and subsequent peak points is Waveform similarity is reduced because it is added to “extra-vibration due to higher-order frequencies”).
For this reason, when the vibration load f becomes equal to or greater than the specified value (threshold value) f1, the calculation of the estimated load fo calculated by the estimated load calculating unit is limited to the specified time T1 (within the time T1) thereafter. The value is corrected by the calculated value of the vibration load f calculated by the vibration load calculation unit.
Thus, even when the transfer function H (s) is a first-order, second-order, or third-order delay transfer function, the estimated load fo is corrected by the vibration load f only during the predetermined time T1. Thus, the vibration disturbance (vibration load f) can be canceled from the estimated load fo.

また、請求項6係わる発明は、請求項5に記載の車両用開閉体の制御装置であって、前記所定の時間は、前記加速度センサを用いて検出される加速度検出信号の波形において最初のピーク点を含む振動波形の部分の周期に応じて設定されることを特徴とする。
この車両用開閉体の制御装置では、伝達関数H(s)が1次、2次、または3次の遅れ伝達関数である場合において、推定負荷foに対して補正を行う時間T1を、加速度検出信号pの初回目のピーク点を含む波形部分の周期に基づいて設定する。
これにより、伝達関数H(s)が1次、2次、または3次の遅れ伝達関数である場合においても、推定負荷foから振動外乱(振動負荷f)を除外することができる。
The invention according to claim 6 is the control device for a vehicle opening / closing body according to claim 5, wherein the predetermined time is a first peak in a waveform of an acceleration detection signal detected by using the acceleration sensor. It is set according to the period of the portion of the vibration waveform including the point.
In this vehicle opening / closing body control apparatus, when the transfer function H (s) is a first-order, second-order, or third-order delayed transfer function, the time T1 for correcting the estimated load fo is detected as an acceleration. It is set based on the period of the waveform portion including the first peak point of the signal p.
Thereby, even when the transfer function H (s) is a first-order, second-order, or third-order delayed transfer function, the vibration disturbance (vibration load f) can be excluded from the estimated load fo.

また、請求項7に係わる発明は、請求項1から6のいずれかに記載の車両用開閉体の制御装置であって、前記加速度センサは、モータの制御回路が搭載される制御基板上に設けられることを特徴とする。
これにより、加速度センサをモータ制御回路と一体化して設備することができ、レイアウト性よく加速度センサを搭載することができる。
The invention according to claim 7 is the control device for a vehicle opening / closing body according to any one of claims 1 to 6, wherein the acceleration sensor is provided on a control board on which a motor control circuit is mounted. It is characterized by being able to.
Thereby, an acceleration sensor can be integrated with a motor control circuit and installed, and the acceleration sensor can be mounted with good layout.

また、請求項8に係わる発明は、請求項1から7のいずれかに記載の車両用開閉体の制御装置であって、さらに、前記モータの回転速度を検出する回転速度算出部と、前記モータの回転加速度を検出する回転加速度算出部と、前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出部と、を有し、前記推定負荷算出部は、前記モータの回転速度、回転加速度及び駆動電圧から推定負荷を算出することを特徴とする。
これにより、推定負荷算出部が、モータの回転速度、回転加速度及び駆動電圧を用いてモータの推定負荷foを算出するため、モータの推定負荷を高精度に算出することができる。
The invention according to claim 8 is the control device for a vehicle opening / closing body according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a rotation speed calculation unit that detects a rotation speed of the motor; and the motor A rotational acceleration calculation unit that detects the rotational acceleration of the motor, and a voltage detection unit that detects the drive voltage of the motor, and the estimated load calculation unit calculates the estimated load from the rotational speed, rotational acceleration, and drive voltage of the motor. Is calculated.
As a result, the estimated load calculation unit calculates the estimated load fo of the motor using the rotation speed, rotational acceleration, and drive voltage of the motor, so that the estimated load of the motor can be calculated with high accuracy.

また、請求項9に係わる発明は、請求項1から8のいずれかに記載の車両用開閉体の制御装置であって、前記車両用開閉体が車両の窓を開閉するパワーウィンドウであることを特徴とする。
これにより、パワーウィンドウにおいて、早期に挟み込み検出が可能になり、かつ挟み込みを判定するための検知荷重を小さく設定することができる。
The invention according to claim 9 is the control device for a vehicle opening / closing body according to any one of claims 1 to 8, wherein the vehicle opening / closing body is a power window for opening and closing a vehicle window. Features.
Thereby, in a power window, pinching detection can be performed at an early stage, and the detection load for determining pinching can be set small.

本発明の車両用開閉体の制御装置では、モータの回転速度、回転加速度及び駆動電圧からモータの推定負荷foを算出し、車両(例えば、モータの制御基板や、ECU等)に取り付けた加速度センサにより検出した加速度検出信号pと、所定の伝達関数H(s)とを用いてモータの振動負荷fを算出する。そして、推定負荷foの算出値を、振動負荷fの算出値により補正する。
このように、モータの推定負荷foから振動外乱(振動負荷f)を除外することにより、早期に挟み込み検出が可能になり、かつ挟み込みを判定するための検知荷重を小さく設定することができる。
In the control device for a vehicle opening / closing body according to the present invention, an estimated load fo of the motor is calculated from the rotational speed, rotational acceleration, and driving voltage of the motor, and the acceleration sensor is attached to the vehicle (for example, a motor control board or ECU). The vibration load f of the motor is calculated using the acceleration detection signal p detected by the above and a predetermined transfer function H (s). Then, the calculated value of the estimated load fo is corrected by the calculated value of the vibration load f.
Thus, by eliminating the vibration disturbance (vibration load f) from the estimated load fo of the motor, it is possible to detect pinching at an early stage and to set a small detection load for determining pinching.

本発明の第1の実施形態に係わるパワーウィンドウ駆動装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the power window drive device concerning the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control part shown in FIG. 加速度検出信号pの波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the acceleration detection signal p. 振動負荷算出部15において用いられる伝達関数H(s)の例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the transfer function H (s) used in the vibration load calculation part 15. FIG. 図2に示す制御部の動作について説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the control part shown in FIG. 本発明の第2の実施の形態に係わる制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control part concerning the 2nd Embodiment of this invention. 図6に示す制御部の動作について説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the control part shown in FIG. 図6に示す制御部の動作について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the control part shown in FIG. パワーウィンドウ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a power window apparatus. パワーウィンドウ駆動装置の挟み込み検出における問題点の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the problem in the pinch detection of a power window drive device.

次に、この発明の実施形態を図1〜図8に基づいて説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる車両用開閉体の制御装置の例として、本発明を自動車用のパワーウィンドウ駆動装置に適用した場合の例を示す図である。
図1に示すように、パワーウィンドウ駆動装置1は、車両のウィンドウガラス122を開閉するための駆動装置であって、モータ(DCモータ)2と、モータ2の回転を検出する回転センサ3と、モータ2の両端(プラス端子、マイナス端子)に接続されたスイッチング手段としてのリレー回路4と、モータ2の駆動電圧を検出する電圧検出回路5と、モータ2を駆動するバッテリ等から降圧などにより生成される電源6と、ウィンドウガラス122を開閉する際に使用される操作スイッチ7と、加速度センサ8と、パワーウィンドウ駆動装置1の主制御を行う制御部10とが設けられている。なお、この制御部10は、例えば、マイクロコントローラや、カスタムマイクロコンピュータ等であり、内部にROM、RAM、A/D変換器(所望の場合にはD/A変換器も含む)、カウンタ、I/Oポート、及びバッファ出力回路等を内蔵している。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an example in which the present invention is applied to a power window driving device for an automobile, as an example of a control device for a vehicle opening / closing body according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the power window driving device 1 is a driving device for opening and closing a window glass 122 of a vehicle, and includes a motor (DC motor) 2, a rotation sensor 3 that detects the rotation of the motor 2, Generated by step-down or the like from a relay circuit 4 as switching means connected to both ends (plus terminal, minus terminal) of the motor 2, a voltage detection circuit 5 for detecting the drive voltage of the motor 2, a battery for driving the motor 2, etc. There are provided a power source 6, an operation switch 7 used when opening and closing the window glass 122, an acceleration sensor 8, and a control unit 10 that performs main control of the power window driving device 1. The control unit 10 is, for example, a microcontroller, a custom microcomputer, or the like, and includes a ROM, a RAM, an A / D converter (including a D / A converter if desired), a counter, an I, and the like. / O port, buffer output circuit, etc. are built-in.

リレー回路4には、スイッチング素子であるUP側(ウィンドウガラスの閉動作側)のリレーとDOWN側(ウィンドウガラスの開動作側)の2つのリレーを含み構成され、これら2つのリレーがそれぞれモータ2の両端端子に接続されている。すなわち、制御部10からの出力信号がUP(閉)信号である場合、UP側のリレーがオンとなり、DOWN側のリレーがオフとなる。これに対し、制御部10からの出力信号がDOWN(開)信号である場合、UP側のリレーがオフとなり、DOWN側のリレーがオンとなる。このように、制御部10からの出力信号がUP(閉)とDOWN(開)とに切り替わることによって、モータ2に流れる電流の向きが正/逆反対となり、モータ2の回転方向が変わるようになっている。これによって、モータ2に連係されているウィンドウガラス122が上昇(UP)したり下降(DOWN)したりして開閉動作を行う。   The relay circuit 4 is configured to include two relays on the UP side (window glass closing operation side) and DOWN side (window glass opening operation side), which are switching elements, and these two relays are respectively motor 2. Is connected to both terminals. That is, when the output signal from the control unit 10 is an UP (closed) signal, the UP-side relay is turned on and the DOWN-side relay is turned off. On the other hand, when the output signal from the control unit 10 is a DOWN (open) signal, the UP-side relay is turned off and the DOWN-side relay is turned on. As described above, when the output signal from the control unit 10 is switched between UP (closed) and DOWN (open), the direction of the current flowing in the motor 2 is reversed in the forward and reverse directions, and the rotation direction of the motor 2 is changed. It has become. As a result, the window glass 122 linked to the motor 2 is raised (UP) or lowered (DOWN) to perform an opening / closing operation.

また、回転センサ3は、例えば、ロータリエンコーダや、ホールIC等により構成される。回転センサ3が、ホールICで構成される場合、モータ2の図示しない回転軸に組みつけられた図示しないセンサマグネットにより、回転センサ3はモータ2の回転軸の回転に合わせて位相のずれた(例えば、A相、B相)2つの信号が制御部10に出力されるようになっている。そして、A相及びB相の信号の位相差により、モータ2の回転速度及び回転方向(正回転と逆回転と)の判定が行われる。電圧検出回路5は、例えば抵抗分圧回路とフィルタ回路で構成されており、モータ2の駆動電圧(端子電圧)を制御部10の入力ポート(A/D変換器に繋がるポート)に適合する信号レベルに変換するための回路である。   Moreover, the rotation sensor 3 is comprised by a rotary encoder, Hall IC, etc., for example. When the rotation sensor 3 is composed of a Hall IC, the rotation sensor 3 is out of phase with the rotation of the rotation shaft of the motor 2 by a sensor magnet (not shown) assembled to the rotation shaft (not shown) of the motor 2 ( For example, two signals (A phase and B phase) are output to the control unit 10. Then, the rotational speed and rotational direction (forward rotation and reverse rotation) of the motor 2 are determined based on the phase difference between the A-phase and B-phase signals. The voltage detection circuit 5 includes, for example, a resistance voltage dividing circuit and a filter circuit, and a signal that matches the drive voltage (terminal voltage) of the motor 2 with the input port (port connected to the A / D converter) of the control unit 10. It is a circuit for converting to a level.

操作スイッチ7は、運転席などに設けられたスイッチである。この操作スイッチ7は、オート操作スイッチ7a及びマニュアル操作スイッチ7bで構成される。このオート操作スイッチ7a及びマニュアル操作スイッチ7bの各開閉操作信号(UP/DOWN操作信号)に応じて、制御部10によりリレー回路4内のリレーがON/OFF制御され、このリレー回路4によりモータ2が正転または逆転駆動されることによりウィンドウガラス122の開閉が行われる。   The operation switch 7 is a switch provided in a driver's seat or the like. The operation switch 7 includes an automatic operation switch 7a and a manual operation switch 7b. In accordance with each open / close operation signal (UP / DOWN operation signal) of the automatic operation switch 7a and the manual operation switch 7b, the relay in the relay circuit 4 is ON / OFF controlled by the control unit 10, and the motor 2 The window glass 122 is opened and closed by rotating forward or reverse.

加速度センサ8は、車両(車体)の振動を検出するためのセンサである。この加速度センサ8は、車両の振動がモータ負荷(モータ出力トルク)に与える影響(外乱)を検出するためのものである。後述するように、この加速度センサ8の加速度検出波形からモータ負荷の外乱による振動負荷fを推定し、この振動負荷fによりモータ2の推定負荷foを補正する。
この加速度センサ8の取り付け位置としては、車両(例えば、ドアパネル)、モータ2の制御装置(制御基板上に搭載)、制御基板上のマイコン(カスタムマイクロコンピュータ等)に搭載する等、種々の場所に搭載することができるが、製品モジュール化が容易なモータ2と制御装置とを一体化した制御モジュール内に搭載することが好適である。例えば、図9に示すように、モータ2に一体化されて付設される制御モジュール1A内の制御基板上に加速度センサ8を搭載することができる。
なお、加速度センサ8をウィンドウガラスに搭載すると、通常挟み込み時の加速度も検出してしまうため、ウィンドウガラスへの搭載は避ける必要がある。また、この加速度センサ8としては、ピエゾ抵抗素子型(piezo-resistive)のセンサを使用できる他に、圧電型や静電容量型などを用いることができる。
The acceleration sensor 8 is a sensor for detecting the vibration of the vehicle (vehicle body). The acceleration sensor 8 is for detecting the influence (disturbance) that the vibration of the vehicle has on the motor load (motor output torque). As will be described later, the vibration load f due to the disturbance of the motor load is estimated from the acceleration detection waveform of the acceleration sensor 8, and the estimated load fo of the motor 2 is corrected by the vibration load f.
The acceleration sensor 8 can be attached to various places such as a vehicle (for example, a door panel), a motor 2 control device (mounted on a control board), a microcomputer (custom microcomputer, etc.) on the control board, and the like. Although it can be mounted, it is preferable to mount the motor 2 and the control device that can be easily modularized in a control module. For example, as shown in FIG. 9, the acceleration sensor 8 can be mounted on a control board in a control module 1 </ b> A that is integrated and attached to the motor 2.
When the acceleration sensor 8 is mounted on the window glass, it is necessary to avoid mounting on the window glass because the acceleration during normal sandwiching is also detected. As the acceleration sensor 8, a piezo-resistive sensor can be used, and a piezoelectric type or a capacitance type can be used.

(制御部10の構成の説明)
図2は、パワーウィンドウ駆動装置1の制御部10の構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、制御部10には、その制御構成として、電圧検出部11と、回転速度算出部12と、モータ加速度算出部12Aと、モータ位置算出部12Bと、推定負荷算出部13と、振動検出部14と、振動負荷算出部15と、振動除去負荷算出部16と、挟込判定部17と、駆動制御部18とを有している。
(Description of the configuration of the control unit 10)
FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the control unit 10 of the power window driving apparatus 1.
As shown in the figure, the control unit 10 includes, as its control configuration, a voltage detection unit 11, a rotation speed calculation unit 12, a motor acceleration calculation unit 12A, a motor position calculation unit 12B, and an estimated load calculation unit 13. A vibration detection unit 14, a vibration load calculation unit 15, a vibration removal load calculation unit 16, a pinch determination unit 17, and a drive control unit 18.

電圧検出部11は、モータ2の駆動電圧の信号(電圧検出回路5によりレベル変換された信号)が入力され、モータ2の電圧を検出する。この電圧検出部11で検出されたモータ2の駆動電圧Vの信号は、推定負荷算出部13に出力される。
回転速度算出部12は、モータ2の回転に連動する回転センサ3から出力される信号に基づいてモータ2の回転速度を算出する。例えば、回転センサ3がロータリエンコーダにより構成される場合、制御部10内のカウンタ(図示せず)を用いて所定周期ごとに、回転センサ3から出力されるパルス信号の数(またはパルス間隔)を計測して、モータ2の回転方向及び回転速度(角速度)ωを算出する。また、この回転速度算出部12は、回転センサ3がホールICで構成される場合、回転センサ3から入力される位相の異なる2相(A,B相)のパルス波形、およびパルス間隔に基づいて、モータ2の回転方向及び回転速度ωを算出する。
また、回転速度算出部12は、回転方向の信号と回転速度ωの信号とを、モータ加速度算出部12A、モータ位置算出部12B、及び推定負荷算出部13に出力する。
The voltage detection unit 11 receives a drive voltage signal of the motor 2 (a signal whose level has been converted by the voltage detection circuit 5) and detects the voltage of the motor 2. The signal of the drive voltage V of the motor 2 detected by the voltage detector 11 is output to the estimated load calculator 13.
The rotation speed calculation unit 12 calculates the rotation speed of the motor 2 based on a signal output from the rotation sensor 3 interlocked with the rotation of the motor 2. For example, when the rotation sensor 3 is composed of a rotary encoder, the number (or pulse interval) of pulse signals output from the rotation sensor 3 is determined at predetermined intervals using a counter (not shown) in the control unit 10. By measuring, the rotation direction and rotation speed (angular velocity) ω of the motor 2 are calculated. In addition, when the rotation sensor 3 is configured with a Hall IC, the rotation speed calculation unit 12 is based on two-phase (A phase and B phase) pulse waveforms and pulse intervals input from the rotation sensor 3. Then, the rotational direction and rotational speed ω of the motor 2 are calculated.
The rotation speed calculation unit 12 outputs a rotation direction signal and a rotation speed ω signal to the motor acceleration calculation unit 12A, the motor position calculation unit 12B, and the estimated load calculation unit 13.

モータ加速度算出部12Aは、回転速度算出部12から入力した回転速度(角速度)ωの信号に基づいてモータ加速度(角加速度)dωを算出し、このモータ加速度dωの信号を推定負荷算出部13に出力する。モータ位置算出部12Bは、回転速度算出部12から入力した回転速度ωの信号とモータ2の回転方向の信号とに基づいて、全閉から全開に至るウィンドウガラス122の位置に対応するモータ2の回転位置θを算出する。より詳細には回転センサ3から出力されるパルス信号の数をカウントし、このカウント値を回転位置θとしている。この回転位置θの信号は推定負荷算出部13に出力される。   The motor acceleration calculation unit 12A calculates the motor acceleration (angular acceleration) dω based on the rotation speed (angular velocity) ω signal input from the rotation speed calculation unit 12, and sends the motor acceleration dω signal to the estimated load calculation unit 13. Output. Based on the rotational speed ω signal input from the rotational speed calculator 12 and the rotational direction signal of the motor 2, the motor position calculator 12 </ b> B corresponds to the position of the window glass 122 corresponding to the position of the window glass 122 from fully closed to fully open. The rotational position θ is calculated. More specifically, the number of pulse signals output from the rotation sensor 3 is counted, and this count value is set as the rotation position θ. The signal of the rotational position θ is output to the estimated load calculation unit 13.

推定負荷算出部13は、モータ2の駆動電圧Vと、モータ2の回転速度(角速度)ωと、モータ加速度(角加速度)dωとに基づいて、モータ2の推定負荷foを算出する。ここで推定負荷foは、以下の式(1)により算出することができる(特許文献1を参照)。   The estimated load calculation unit 13 calculates the estimated load fo of the motor 2 based on the drive voltage V of the motor 2, the rotational speed (angular velocity) ω of the motor 2, and the motor acceleration (angular acceleration) dω. Here, the estimated load fo can be calculated by the following equation (1) (see Patent Document 1).

fo=(Bm+a)(ω0−ω)+b(V−V0)−Jm・dω …(1)         fo = (Bm + a) (ω0−ω) + b (V−V0) −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、Jmはモータ2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、a、bはモータ2に固有の定数である。なお、(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。   Here, Bm is the viscosity coefficient of the motor internal load, ω is the angular velocity, ω0 is the steady value of the angular velocity when no external load is applied, Jm is the moment of inertia of the device including the motor 2 (for example, the window opening and closing device), dω is the angular acceleration, a , B are constants specific to the motor 2. Note that (Bm + a) (ω0−ω) may be referred to as an angular velocity difference calculation term, b (V−V0) as a voltage difference calculation term, and Jm · dω as an angular acceleration calculation term (or inertia term).

振動検出部14は、加速度センサ8により検出された加速度信号Gから加速度検出信号(波形信号)pを算出する。例えば、図3に示すように、加速度検出信号pの波形信号を算出する。図3は、横軸に時間経過をとっており、縦方向に、加速度検出信号p、および振動負荷fを並べて示している。
振動負荷算出部15は、加速度検出信号pから振動負荷fを算出する。この振動負荷fは、車両の振動により生じるモータ2の負荷外乱を推定するものである。この振動負荷算出部15では、図3に示すように、時刻t1において発生する加速度検出信号pに基づいて、伝達関数H(s)を用いて振動負荷fを算出する。なお、伝達関数H(s)の詳細については後述する。
The vibration detection unit 14 calculates an acceleration detection signal (waveform signal) p from the acceleration signal G detected by the acceleration sensor 8. For example, as shown in FIG. 3, the waveform signal of the acceleration detection signal p is calculated. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the passage of time, and the acceleration detection signal p and the vibration load f are shown side by side in the vertical direction.
The vibration load calculation unit 15 calculates the vibration load f from the acceleration detection signal p. This vibration load f estimates the load disturbance of the motor 2 caused by the vibration of the vehicle. As shown in FIG. 3, the vibration load calculator 15 calculates the vibration load f using the transfer function H (s) based on the acceleration detection signal p generated at time t1. Details of the transfer function H (s) will be described later.

振動除去負荷算出部16では、振動負荷算出部15から振動負荷fの信号が入力され、推定負荷算出部13から推定負荷foの信号が入力される。振動除去負荷算出部16では、入力した推定負荷foに対して振動負荷fを減算し、振動除去推定負荷fo’(fo’=fo−f)を算出する。振動除去負荷算出部16は、この振動除去推定負荷fo’の信号を挟込判定部17に出力する。挟込判定部17では、振動除去負荷算出部16から入力した振動除去推定負荷fo’が所定の閾値(検知荷重)fhを超えるか否かを判定する。挟込判定部17では、振動除去推定負荷fo’が所定の閾値fhを超える場合に、パワーウィンドウにおいて異物の挟み込みが発生したと判定し、挟込判定信号hを駆動制御部18に出力する。
駆動制御部18では、挟込判定部17から挟み込み信号hを入力すると、リレー回路4を駆動し、パワーウィンドウDOWN側(下降側)に駆動するか、またはパワーウィンドウの開閉動作を停止するようにモータ2を制御する。
In the vibration removal load calculation unit 16, a signal of the vibration load f is input from the vibration load calculation unit 15, and a signal of the estimated load fo is input from the estimated load calculation unit 13. The vibration removal load calculating unit 16 subtracts the vibration load f from the input estimated load fo to calculate a vibration removal estimated load fo ′ (fo ′ = fo−f). The vibration removal load calculating unit 16 outputs a signal of the vibration removal estimated load fo ′ to the sandwiching determination unit 17. The pinch determination unit 17 determines whether or not the vibration removal estimated load fo ′ input from the vibration removal load calculation unit 16 exceeds a predetermined threshold (detected load) fh. When the estimated vibration removal load fo ′ exceeds a predetermined threshold value fh, the pinch determination unit 17 determines that a foreign object has been pinched in the power window, and outputs a pinch determination signal h to the drive control unit 18.
When the sandwiching signal h is input from the sandwiching determination unit 17, the drive control unit 18 drives the relay circuit 4 to drive to the power window DOWN side (downward side) or to stop the power window opening / closing operation. The motor 2 is controlled.

なお、上述の各機能部は、制御部10内に備えられたマイクロコントローラのCPUが、マイクロコントローラに内蔵されたROMに記憶されたプログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、実現されるようにしてもよい。   In addition, each of the above-described functional units is configured such that the CPU of the microcontroller provided in the control unit 10 reads the program stored in the ROM built in the microcontroller and executes information processing and arithmetic processing. May be realized.

(振動負荷算出部15の構成の説明)
制御部10内の振動負荷算出部15は、振動検出部14により生成される加速度検出信号pに基づいて、モータ出力における振動外乱による振動負荷fを算出する。
この振動負荷fの算出において、振動負荷算出部15では、車両の振動がモータ負荷に至るまでの機械系の遅れに相当する伝達関数H(s)により、加速度検出信号pから振動負荷fを求める。そして、振動除去負荷算出部16では、推定負荷foの算出値から振動負荷fの算出値を減算することにより、振動による負荷変動が相殺された振動除去推定負荷fo’を算出する。
(Description of the configuration of the vibration load calculation unit 15)
A vibration load calculation unit 15 in the control unit 10 calculates a vibration load f due to vibration disturbance in the motor output based on the acceleration detection signal p generated by the vibration detection unit 14.
In the calculation of the vibration load f, the vibration load calculation unit 15 obtains the vibration load f from the acceleration detection signal p by a transfer function H (s) corresponding to a delay of the mechanical system until the vehicle vibration reaches the motor load. . Then, the vibration removal load calculating unit 16 calculates the vibration removal estimated load fo ′ in which the load fluctuation due to vibration is canceled by subtracting the calculated value of the vibration load f from the calculated value of the estimated load fo.

以下、この伝達関数H(s)の算出方法について説明する。
図4は、伝達関数H(s)の算出方法について説明するための図である。図4(A)に示すように、車両21の振動は、ウィンドウガラス(窓ガラス)122と、このウィンドウガラス122を開閉する開閉機構とを通してモータ2の出力軸に伝わり、モータ2の振動負荷fとなる。
図4(A)において、p:車両振動(加速度G)、y1:車両変位、y2:窓ガラス変位(モータ2から見た相対変位)、k1:車両と窓ガラス間の弾性係数、k2:窓ガラスとモータ間の弾性係数、c1:車両と窓ガラス間の減衰係数、c2:窓ガラスとモータ間の減衰係数、f:モータ負荷(振動負荷)、とする。これにより、図4(A)に示すシステムの運動方程式は、次式(1−1)〜(1−3)に示すようになる。
Hereinafter, a method for calculating the transfer function H (s) will be described.
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating the transfer function H (s). As shown in FIG. 4A, the vibration of the vehicle 21 is transmitted to the output shaft of the motor 2 through the window glass (window glass) 122 and an opening / closing mechanism that opens and closes the window glass 122, and the vibration load f of the motor 2 It becomes.
In FIG. 4 (A), p: vehicle vibration (acceleration G), y1: vehicle displacement, y2: window glass displacement (relative displacement seen from motor 2), k1: elastic coefficient between vehicle and window glass, k2: window Elastic coefficient between glass and motor, c1: damping coefficient between vehicle and window glass, c2: damping coefficient between window glass and motor, f: motor load (vibration load). As a result, the equations of motion of the system shown in FIG. 4A are as shown in the following equations (1-1) to (1-3).

Figure 2011132686
Figure 2011132686

上記の運動方程式(1−1)〜(1−3)をラプラス変換することにより、以下に示すラプラス変換式(2−1)〜(2−3)が得られる。   Laplace transform equations (2-1) to (2-3) shown below are obtained by performing Laplace transform on the equations of motion (1-1) to (1-3).

Figure 2011132686
Figure 2011132686

このラプラス変換式(2−1)〜(2−3)より、以下の式(3−1)〜(3−3)が得られる。   From the Laplace conversion equations (2-1) to (2-3), the following equations (3-1) to (3-3) are obtained.

Figure 2011132686
Figure 2011132686

式(3−2)より、以下の式が得られる。   From the formula (3-2), the following formula is obtained.

Figure 2011132686
Figure 2011132686

これを、式(3−1)に代入すると、以下の式(5−1)が得られる。   By substituting this into the equation (3-1), the following equation (5-1) is obtained.

Figure 2011132686
Figure 2011132686

また、式(3−3)より、以下の式(6−1)が得られる。   Moreover, the following formula (6-1) is obtained from the formula (3-3).

Figure 2011132686
Figure 2011132686

上記式(5−1)、式(6−1)により、伝達関数H(s)は、以下の式(7−1)となる。   From the above equations (5-1) and (6-1), the transfer function H (s) becomes the following equation (7-1).

Figure 2011132686
Figure 2011132686

上記伝達関数H(s)を離散化し、差分方程式によりソフトウェア処理を行う。この場合、図4(B)に示すように、まず、上記のように求めた連続時間表現の伝達関数H(s)(以下の式(8−1))に対して、「Z=e−ST」を用いて離散化(例えば、双一次変換)し、離散時間表現の式(9−1)における係数A,B、C,D、E,a,b,c,dを得る。 The transfer function H (s) is discretized and software processing is performed using a difference equation. In this case, as shown in FIG. 4B, first, with respect to the transfer function H (s) of the continuous time expression obtained as described above (the following equation (8-1)), “Z = e − ST ”is used for discretization (for example, bilinear transformation) to obtain coefficients A, B, C, D, E, a, b, c, and d in Equation (9-1) of the discrete time expression.

Figure 2011132686
Figure 2011132686

Figure 2011132686
Figure 2011132686

上記離散表現の式(9−1)に基づいて、加速度検出信号pと振動負荷fについての4周期前のサンプリング値から現在に至るまでサンプリング値により、以下に示す差分方程式(10−1)を用いたソウトウェア処理により、振動負荷Fを算出する。   Based on the discrete expression (9-1), the differential equation (10-1) shown below is obtained by using the sampling values from the previous four cycles of the acceleration detection signal p and the vibration load f to the present. The vibration load F is calculated by the used software processing.

Figure 2011132686
Figure 2011132686

なお、各係数は、図4(A)に示すバネ・マス・ダンパ系が連結したシステム構成において、理論(物性値)により求めることができる他に、実測(システム同定)より求めることができる。この実測より求める方法では、車両に振動を印加した際の加速度検出信号のデータと、モータ負荷データ(振動外乱データ)とに基づいて、4次のシステムとして各係数を同定する。   Each coefficient can be obtained by actual measurement (system identification) in addition to the theory (physical property value) in the system configuration in which the spring / mass / damper system shown in FIG. In the method obtained from this actual measurement, each coefficient is identified as a fourth-order system based on the data of the acceleration detection signal when the vibration is applied to the vehicle and the motor load data (vibration disturbance data).

(制御部10の動作の説明)
以下、図5を参照して制御部10の具体的な制御動作を説明する。
図5は、制御部10の行う挟み込み検出における振動負荷、推定負荷を示す波形図である。同図では、時刻t=0において、パワーウィンドウのUP側動作(ウィンドウガラスの上昇動作)が既に開始されているものとする。
(Description of operation of control unit 10)
Hereinafter, a specific control operation of the control unit 10 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a waveform diagram showing the vibration load and the estimated load in the pinch detection performed by the control unit 10. In the figure, it is assumed that the power window UP side operation (window glass raising operation) has already started at time t = 0.

図5において、図5(A)は、加速度検出信号(波形信号)pに対して生成される振動負荷fの波形例を示す図である。同図において、横軸は時間を示し、縦軸はそれぞれの信号のレベル(加速度、負荷)を示している。
また、図5(B)は、振動負荷算出部15、振動除去負荷算出部16、および挟込判定部17の動作を説明するための図である。図5(B)では、横軸に時間の経過をとっており、縦方向に、振動負荷fの正負の極性を反転した波形(−f)と、符号aで示す異物の挟み込み時における振動除去推定負荷fo’と、符号bで示す振動外乱時における振動除去推定負荷fo’を並べて示している。また、挟込判定部17において挟み込み判定に使用される検知荷重をfhとしている。
5A is a diagram illustrating a waveform example of the vibration load f generated with respect to the acceleration detection signal (waveform signal) p. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the level (acceleration, load) of each signal.
FIG. 5B is a diagram for explaining operations of the vibration load calculation unit 15, the vibration removal load calculation unit 16, and the pinch determination unit 17. In FIG. 5 (B), the horizontal axis indicates the passage of time. In the vertical direction, the waveform (−f) obtained by inverting the positive / negative polarity of the vibration load f, and the vibration removal when the foreign object indicated by the symbol a is sandwiched. The estimated load fo ′ and the vibration removal estimated load fo ′ at the time of the vibration disturbance indicated by the symbol b are shown side by side. Further, the detection load used for the pinching determination in the pinching determination unit 17 is set to fh.

図5(A)に示すように、時刻t1において車両(車体)に振動が発生し、この振動が加速度センサ8により検出され、振動検出部14により加速度検出信号pが生成される。この加速度検出信号pは振動負荷算出部15に出力される。振動負荷算出部15では、加速度検出信号pに基づいて、伝達関数H(s)により振動負荷fを算出する。より正確には、加速度検出信号pをサンプリングした信号により、前述した差分方程式(図4(B)の差分方程式F(t)を参照)により振動負荷f(t)を算出する。   As shown in FIG. 5A, vibration is generated in the vehicle (vehicle body) at time t1, this vibration is detected by the acceleration sensor 8, and the acceleration detection signal p is generated by the vibration detector 14. The acceleration detection signal p is output to the vibration load calculation unit 15. The vibration load calculation unit 15 calculates the vibration load f by the transfer function H (s) based on the acceleration detection signal p. More precisely, the vibration load f (t) is calculated from the signal obtained by sampling the acceleration detection signal p by the above-described difference equation (see the difference equation F (t) in FIG. 4B).

(振動外乱がなく挟み込みによりモータ推定負荷foが増加する場合の例)
次に、外乱(車両の振動)による振動負荷fが発生しておらず、異物の挟み込みが発生してモータ推定負荷foが次第に増加する場合の挟み込み検出処理の例について、図5(B)を参照して説明する。なお、図5(B)に示すように、時刻t=0において、パワーウィンドウが既にUP側(ウィンドウガラスの上昇側)に動作しており、推定負荷算出部13から推定負荷foの算出値fcの信号が出力されているものとする。
この状態において、時刻t2において挟み込みが発生する。この挟み込みの発生により、推定負荷算出部13から出力される推定負荷fo(符号aで示す波形)は負荷算出値fcから次第に増加する。また、振動除去負荷算出部16から出力される振動除去推定負荷fo’(符号aで示す波形)も次第に増加する(この例では、振動負荷fは発生していないので、「fo’=fo」である)。
(Example when there is no vibration disturbance and the estimated motor load fo increases due to pinching)
Next, FIG. 5B shows an example of the pinching detection process in the case where the vibration load f due to disturbance (vehicle vibration) is not generated, the foreign object is pinched and the motor estimated load fo gradually increases. The description will be given with reference. As shown in FIG. 5B, at time t = 0, the power window is already operating on the UP side (the rising side of the window glass), and the estimated load fo is calculated from the estimated load fo. It is assumed that the following signal is output.
In this state, pinching occurs at time t2. Due to the occurrence of the pinching, the estimated load fo (waveform indicated by the symbol a) output from the estimated load calculation unit 13 gradually increases from the load calculation value fc. Further, the vibration removal estimated load fo ′ (the waveform indicated by the symbol a) output from the vibration removal load calculating unit 16 gradually increases (in this example, since the vibration load f is not generated, “fo ′ = fo”). Is).

この振動除去負荷算出部16から出力される振動除去推定負荷fo’(符号aで示す波形)が、時刻t2から次第に増加し、時刻t3において、挟み込み検知荷重fhに到達すると、挟込判定部17により挟み込みの発生が検出される。この場合に、挟み込み検知荷重fhは、パワーウィンドウがUP側に通常動作する負荷fcよりΔfだけ大きい検知荷重値fhに設定されている。
こうして、時刻t3において、挟込判定部17により異物の挟み込みが検出されることにより、挟込判定部17から駆動制御部18に挟込判定信号hが出力される。駆動制御部18は、挟込判定部17から入力した挟込判定信号hに基づいてリレー回路4を駆動し、モータ2を逆転させてガラス窓を下降側に駆動するか、又はモータ2を停止させる。
When the vibration removal estimated load fo ′ (waveform indicated by the symbol a) output from the vibration removal load calculating unit 16 gradually increases from time t2, and reaches the pinching detection load fh at time t3, the pinching determination unit 17 Occurrence of pinching is detected. In this case, the pinching detection load fh is set to a detection load value fh whose power window is larger by Δf than the load fc that normally operates on the UP side.
Thus, at time t3, the pinch determination unit 17 detects the pinch of the foreign matter, and the pinch determination unit 17 outputs the pinch determination signal h to the drive control unit 18. The drive control unit 18 drives the relay circuit 4 based on the pinch determination signal h input from the pinch determination unit 17 and reverses the motor 2 to drive the glass window downward, or stops the motor 2. Let

(振動負荷が発生する場合の例)
次に、車両に振動が印加されモータ出力に振動外乱(振動負荷f)が発生し、かつ異物の挟み込みが発生していない場合の例について説明する。図5(A)に示すように、時刻t1において、車体に振動が発生し、この振動が加速度センサ8により検出され、振動検出部14から加速度検出信号pが生成される。この加速度検出信号pに基づいて、振動負荷算出部15では、伝達関数H(s)(より正確には差分方程式F(t))により振動負荷fを算出し、この振動負荷fが振動除去負荷算出部16に出力される。
(Example when vibration load occurs)
Next, an example will be described in which vibration is applied to the vehicle, vibration disturbance (vibration load f) is generated in the motor output, and no foreign matter is caught. As shown in FIG. 5A, at time t1, vibration is generated in the vehicle body, this vibration is detected by the acceleration sensor 8, and an acceleration detection signal p is generated from the vibration detector 14. Based on the acceleration detection signal p, the vibration load calculation unit 15 calculates the vibration load f by the transfer function H (s) (more precisely, the difference equation F (t)), and the vibration load f is the vibration removal load. It is output to the calculation unit 16.

一方、図5(B)に示すように、推定負荷算出部13からは、時刻t2から車体の振動の影響により、ウィンドウガラスの上昇に伴う負荷fcに振動負荷が加わった推定負荷foが出力される(符号b’で示す波形)。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, the estimated load calculation unit 13 outputs an estimated load fo in which a vibration load is added to the load fc accompanying the rise of the window glass due to the influence of the vibration of the vehicle body from time t2. (Waveform indicated by symbol b ′).

振動除去負荷算出部16は、推定負荷算出部13から出力される推定負荷fo(波形b’)の負荷算出値から、振動負荷fの算出値を減算する処理を行い(fo’=fo−f)、振動により発生する推定負荷foの振動外乱(波形b’)を、振動負荷fによりキャンセルした振動除去推定負荷fo’(波形b)を出力する。これにより、振動除去推定負荷fo’の算出値が検知荷重fhを超えることはなく、振動による挟み込みの誤検出を回避することができる。
その結果、挟み込み検出を早期に行うことができるとともに、挟み込み検出の判定に使用する検知荷重fhを低く設定することができる。
The vibration removal load calculation unit 16 performs a process of subtracting the calculated value of the vibration load f from the load calculation value of the estimated load fo (waveform b ′) output from the estimated load calculation unit 13 (fo ′ = fo−f). ), A vibration removal estimated load fo ′ (waveform b) obtained by canceling the vibration disturbance (waveform b ′) of the estimated load fo caused by the vibration is output. Thereby, the calculated value of the estimated vibration removal load fo ′ does not exceed the detected load fh, and erroneous detection of pinching due to vibration can be avoided.
As a result, the pinching detection can be performed at an early stage, and the detection load fh used for the pinching detection determination can be set low.

以上説明したように、車両の振動(加速度センサ8による加速度検出信号)とモータ負荷(振動による外乱負荷)には相関があり、バネ系(弾性系)、マス系(質量系)、およびダンパ系(減衰系)が連結したn次遅れ伝達関数で表現できる。
そして、加速度検出信号pと伝達関数とを用いて振動負荷fを算出し、この振動負荷fにより推定負荷foを補正することにより、振動時のモータ2の負荷変動(振動外乱による負荷変動)を相殺し、振動による外乱の影響を受けることなく挟み込み検出の判定を行うことができる。
これにより、振動外乱を許容するために挟み込み検知荷重を大きくしたり、挟み込み検出のタイミングを遅らせる設定をする必要がなくなり、早期に挟み込み検出が可能になり、また、挟み込み検知荷重を低く設定することができる。また、振動外乱による誤検出を防ぐために挟み込み検出の感度を鈍くする処理が不要となるので、振動中に挟み込みが起こっても振動なしの時と同様に、低い検知荷重により挟み込みを検出できる。
As described above, there is a correlation between vehicle vibration (acceleration detection signal from the acceleration sensor 8) and motor load (disturbance load due to vibration), a spring system (elastic system), a mass system (mass system), and a damper system. It can be expressed by an nth-order lag transfer function in which (attenuation system) is connected.
Then, the vibration load f is calculated using the acceleration detection signal p and the transfer function, and the estimated load fo is corrected by the vibration load f, whereby the load fluctuation of the motor 2 during vibration (load fluctuation due to vibration disturbance) is calculated. It is possible to cancel and detect jamming detection without being affected by disturbance due to vibration.
This eliminates the need to increase the pinch detection load or allow the pinch detection timing to be delayed in order to allow for vibration disturbance, enabling pinch detection early and setting the pinch detection load low. Can do. In addition, since it is not necessary to reduce the sensitivity of pinching detection in order to prevent erroneous detection due to vibration disturbance, pinching can be detected with a low detection load as in the case of no vibration even when pinching occurs during vibration.

さらに、加速度センサ8を2軸に採用すれば、走行による垂直振動と、ドア閉め時の水平振動とを個別に検出でき、それぞれ固有の係数を設定し演算することができる。これらの係数は、理論(物性値)もしくは実測(システム同定)より求めることができる。   Furthermore, if the acceleration sensor 8 is employed on two axes, it is possible to individually detect vertical vibration due to traveling and horizontal vibration when the door is closed, and to set and calculate a specific coefficient for each. These coefficients can be obtained from theory (physical property values) or actual measurement (system identification).

[第2の実施形態]
上述した例では、伝達関数H(s)として4次遅れの伝達関数を用いる例について説明したが、演算速度を高速化するために、1次、2次あるいは3次の低次の遅れ伝達関数H(s)を用いることもできる。本発明の第2の実施形態として、伝達関数H(s)として、1次、2次あるいは3次の低次の遅れ伝達関数H(s)を用いる場合の例について説明する。
[Second Embodiment]
In the example described above, an example in which a fourth-order lag transfer function is used as the transfer function H (s) has been described. However, in order to increase the calculation speed, a first-order, second-order, or third-order lag transfer function is used. H (s) can also be used. As a second embodiment of the present invention, an example in which a first-order, second-order, or third-order low-order delay transfer function H (s) is used as the transfer function H (s) will be described.

この1次、2次あるいは3次の低次の遅れ伝達関数H(s)を用いる合、振動負荷fの初回目のピーク点を含む振動波形の部分は、推定負荷foと類似した波形になるが、2回目以降の振動波形は、機械系の“高次周波数による余振動”との足し算になるため波形が異なってくる。このため、初回目のピーク点を含む波形の部分に限定して、推定負荷foに対して振動負荷fによる補正処理を行う。   When this first-order, second-order or third-order low-order delay transfer function H (s) is used, the portion of the vibration waveform including the first peak point of the vibration load f has a waveform similar to the estimated load fo. However, since the second and subsequent vibration waveforms are added to the “extra-vibration due to higher-order frequencies” of the mechanical system, the waveforms are different. For this reason, the correction process using the vibration load f is performed on the estimated load fo only in the waveform portion including the first peak point.

図6は、本発明の第2の実施の形態に係わる制御部10Aの構成を示す図である。図60に示す制御部10Aが、図2に示す制御部10と構成上異なるのは、図2に示す制御部10に、図6示す振動負荷値判定部19を新たに追加した点であり、他の構成は図2に示す制御部10と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the control unit 10A according to the second embodiment of the present invention. The control unit 10A shown in FIG. 60 is structurally different from the control unit 10 shown in FIG. 2 in that a vibration load value determination unit 19 shown in FIG. 6 is newly added to the control unit 10 shown in FIG. Other configurations are the same as those of the control unit 10 shown in FIG. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted.

振動負荷値判定部19では、振動負荷算出部15から振動負荷fの信号を入力し、この振動負荷fが所定の条件を満たすか否かを判定する。この所定の条件としては、後述するように、振動負荷fが所定の規定値(閾値f1)を超えるとともに(f≧f1)、この閾値f1を超える状態が、最初に閾値f1を超えてから所定時間T1以内であるか否かが用いられる。そして、この条件を満たす場合に、振動負荷fの信号(fの算出値)を振動除去負荷算出部16に出力する。   The vibration load value determination unit 19 inputs a signal of the vibration load f from the vibration load calculation unit 15 and determines whether or not the vibration load f satisfies a predetermined condition. As the predetermined condition, as will be described later, the vibration load f exceeds a predetermined specified value (threshold value f1) (f ≧ f1), and a state in which the vibration load f exceeds the threshold value f1 first exceeds the threshold value f1. Whether or not it is within time T1 is used. When this condition is satisfied, a signal of the vibration load f (calculated value of f) is output to the vibration removal load calculation unit 16.

上記制御部10A内で実現される制御部の構成において、以下、図7を参照して、その制御動作について説明する。なお、図7においては、時刻t=0において、パワーウィンドウのUP側動作(ウィンドウガラスの上昇動作)が既に開始されているものとする。   In the configuration of the control unit realized in the control unit 10A, the control operation will be described below with reference to FIG. In FIG. 7, it is assumed that the power window UP-side operation (window glass raising operation) has already started at time t = 0.

図7において、図7(A)は、加速度検出信号(波形信号)pに対して生成される振動負荷fの波形例を示している。横軸は時間を示し、縦軸は加速度検出信号p、及び振動負荷fのレベルを示している。
また、図7(B)は、振動負荷算出部15、振動負荷値判定部19、振動除去負荷算出部16、および挟込判定部17の動作を説明するための図である。符号aで示す波形は、異物の挟み込み時における振動除去推定負荷fo’であり、符号bで示す波形は、振動外乱時における振動除去推定負荷fo’である。図7(B)では、横軸は時間を示し、縦軸は振動負荷fの正負の極性を反転した波形(−f)と、異物の挟み込み時及び振動外乱時振動それぞれの除去推定負荷fo’とのそれぞれの大きさを示している。また、挟込判定部17において挟み込み判定に使用される検知荷重をfhとして示している。
7A shows a waveform example of the vibration load f generated with respect to the acceleration detection signal (waveform signal) p. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the level of the acceleration detection signal p and the vibration load f.
FIG. 7B is a diagram for explaining operations of the vibration load calculation unit 15, the vibration load value determination unit 19, the vibration removal load calculation unit 16, and the pinch determination unit 17. The waveform indicated by the symbol a is the vibration removal estimated load fo ′ when the foreign object is caught, and the waveform indicated by the symbol b is the vibration removal estimated load fo ′ during the vibration disturbance. In FIG. 7B, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates a waveform (−f) in which the positive and negative polarities of the vibration load f are reversed, and the estimated removal loads fo ′ for each of the foreign object vibration and vibration disturbance vibration. The respective sizes are shown. Moreover, the detection load used for the pinch determination in the pinch determination unit 17 is indicated as fh.

図7(A)に示すように、時刻t1において車両(車体)に振動が発生し、この振動が加速度センサ8により検出され、振動検出部14により加速度検出信号pが生成される。この加速度検出信号pに基づいて、振動負荷算出部15では、振動負荷fを生成して振動負荷値判定部19に出力する。   As shown in FIG. 7A, vibration is generated in the vehicle (vehicle body) at time t1, this vibration is detected by the acceleration sensor 8, and the acceleration detection signal p is generated by the vibration detector 14. Based on the acceleration detection signal p, the vibration load calculation unit 15 generates a vibration load f and outputs it to the vibration load value determination unit 19.

(振動外乱がなく挟み込みによりモータ推定負荷foが増加する場合の例)
次に、外乱(車両の振動)による振動負荷fが発生しておらず、異物の挟み込みが発生してモータ推定負荷foが次第に増加する場合の挟み込み検出処理の例について、図7(B)を参照して説明する。なお、図7(B)に示すように、時刻t=0において、パワーウィンドウが既にUP側(ウィンドウガラスの上昇側)に動作しており、推定負荷算出部13から推定負荷foの算出値fcの信号が出力されているものとする。
この状態において、時刻t2において挟み込みが発生する。この挟み込みの発生により、推定負荷算出部13から出力される推定負荷fo(符号aで示す波形)は負荷算出値fcから次第に増加する。また、振動除去負荷算出部16から出力される振動除去推定負荷fo’(符号aで示す波形)も次第に増加する(この例では、振動負荷fは発生していないので、「fo’=fo」である)。
(Example when there is no vibration disturbance and the estimated motor load fo increases due to pinching)
Next, FIG. 7B shows an example of the pinching detection process in the case where the vibration load f due to disturbance (vehicle vibration) is not generated and the foreign object is pinched and the motor estimated load fo gradually increases. The description will be given with reference. As shown in FIG. 7B, at time t = 0, the power window is already operating on the UP side (the rising side of the window glass) and the estimated load fo is calculated from the estimated load fo by the calculated value fc. It is assumed that the following signal is output.
In this state, pinching occurs at time t2. Due to the occurrence of the pinching, the estimated load fo (waveform indicated by the symbol a) output from the estimated load calculation unit 13 gradually increases from the load calculation value fc. Further, the vibration removal estimated load fo ′ (the waveform indicated by the symbol a) output from the vibration removal load calculating unit 16 gradually increases (in this example, since the vibration load f is not generated, “fo ′ = fo”). Is).

この振動除去負荷算出部16から出力される振動除去推定負荷fo’(符号aで示す波形)が、時刻t2から次第に増加し、時刻t4において、挟み込み検知荷重fhに到達すると、挟込判定部17により挟み込みの発生が検出される。この場合に、挟み込み検知荷重fhは、パワーウィンドウがUP側に通常動作する負荷fcよりΔfだけ大きい検知荷重値fhに設定されている。
こうして、時刻t4において、挟込判定部17により異物の挟み込みが検出されることにより、駆動制御部18は、リレー回路4を通してモータ2を逆転させウィンドウガラスを下降側に駆動するか、またはモータ2を停止させウィンドウガラスの開閉を停止させる。
When the estimated vibration removal load fo ′ (the waveform indicated by symbol a) output from the vibration removal load calculation unit 16 gradually increases from time t2, and reaches the pinching detection load fh at time t4, the pinch determination unit 17 Occurrence of pinching is detected. In this case, the pinching detection load fh is set to a detection load value fh whose power window is larger by Δf than the load fc that normally operates on the UP side.
Thus, at time t4, when the pinch determination unit 17 detects the pinching of the foreign object, the drive control unit 18 reverses the motor 2 through the relay circuit 4 to drive the window glass downward, or the motor 2 To stop opening and closing the window glass.

(振動負荷が発生する場合の例)
次に、車両に振動が印加されモータ出力に振動外乱が発生し、かつ異物の挟み込みが発生していない場合の例について説明する。図7(A)に示すように、時刻t1において、車体に振動が発生し、この振動が加速度センサ8により検出され、振動検出部14から加速度検出信号pが生成される。この加速度検出信号pに基づいて、振動負荷算出部15は伝達関数H(s)により振動負荷fを算出し、この算出した振動負荷fを振動負荷値判定部19に出力する。
(Example when vibration load occurs)
Next, an example will be described in which vibration is applied to the vehicle, vibration disturbance occurs in the motor output, and no foreign object is caught. As shown in FIG. 7A, at time t1, vibration is generated in the vehicle body, this vibration is detected by the acceleration sensor 8, and an acceleration detection signal p is generated from the vibration detector 14. Based on the acceleration detection signal p, the vibration load calculation unit 15 calculates the vibration load f by the transfer function H (s), and outputs the calculated vibration load f to the vibration load value determination unit 19.

一方、図7(B)に示すように、時刻t2から後、車体の振動の影響により、推定負荷算出部13から、ウィンドウガラスの上昇に伴う負荷fcに振動外乱が加わった推定負荷foが出力される(符号b’で示す波形)。
そして、時刻t3において、振動負荷算出部15から出力される振動負荷fが、閾値f1を超えると、振動負荷値判定部19から振動除去負荷算出部16に対して振動負荷fの信号が出力される。ここで、閾値f1は、挟み込みの誤検出が生じない範囲の小振動の振幅値以上、かつ挟み込み検出しきい値(検知荷重fh)以下に設定される。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, after time t2, an estimated load fo in which vibration disturbance is added to the load fc accompanying the rise of the window glass is output from the estimated load calculation unit 13 due to the influence of the vibration of the vehicle body. (Waveform indicated by symbol b ′).
At time t3, when the vibration load f output from the vibration load calculation unit 15 exceeds the threshold f1, a signal of the vibration load f is output from the vibration load value determination unit 19 to the vibration removal load calculation unit 16. The Here, the threshold value f1 is set to be not less than the amplitude value of small vibrations in a range where no erroneous detection of pinching occurs and not more than the pinching detection threshold value (detection load fh).

時刻t3において、振動負荷値判定部19から振動除去負荷算出部16に対して振動負荷fの信号が出力されると、振動除去負荷算出部16では、時刻t5までの時間T1の間だけ、推定負荷算出部13から入力した推定負荷foに対する補正処理を行う。この補正処理では、推定負荷fo(波形b’)の算出値から振動負荷fの算出値を減算する処理が行われる(fo’=fo−f)。   When a signal of the vibration load f is output from the vibration load value determination unit 19 to the vibration removal load calculation unit 16 at time t3, the vibration removal load calculation unit 16 estimates only during time T1 until time t5. Correction processing for the estimated load fo input from the load calculation unit 13 is performed. In this correction process, a process of subtracting the calculated value of the vibration load f from the calculated value of the estimated load fo (waveform b ′) is performed (fo ′ = fo−f).

このため、時刻t3から時刻t5までの時間T1の間において、振動除去負荷算出部16の出力fo’(波形b)は、推定負荷fo(符号b’の波形)から振動負荷fをキャンセルした(推定負荷foに逆極性の振動負荷−fを加算した)状態となる。従って、時間T1の区間で、振動除去負荷算出部16の出力(振動除去推定負荷fo’)は、波形bで示すように一定の値となり、検知荷重fhを超えることがなくなり、挟込判定部17により挟み込みの誤検出が行われることを回避できる。
このように、振動により発生する推定負荷foの振動外乱を、振動負荷fによりキャンセルすることができるため、挟み込み検出を早期に行うことができるとともに、挟み込み検出の判定に使用する検知荷重を低く設定することができる。
For this reason, during the time T1 from time t3 to time t5, the output fo ′ (waveform b) of the vibration removal load calculating unit 16 cancels the vibration load f from the estimated load fo (waveform of the symbol b ′) ( The estimated load fo is added to the vibration load -f having the reverse polarity. Accordingly, the output of the vibration removal load calculation unit 16 (vibration removal estimated load fo ′) becomes a constant value as shown by the waveform b during the time T1, and does not exceed the detected load fh. 17 can avoid erroneous detection of pinching.
In this way, vibration disturbance of the estimated load fo caused by vibration can be canceled by the vibration load f, so that pinch detection can be performed at an early stage, and the detection load used for pinch detection determination is set low. can do.

また、図8は、上述した制御部10Aにおける振動負荷の補正処理の流れをフローチャートで示したものである。以下、図8に示すフローチャートを参照して、制御部10Aにおける振動負荷の補正処理の流れについて説明する。
振動負荷算出部15では、振動検出部14により算出された加速度検出信号pに基づいて、伝達関数H(s)(より正確には前述の差分方程式F(t))により振動負荷fを求める(ステップS11)。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the vibration load correction process in the control unit 10A described above. Hereinafter, the flow of the vibration load correction processing in the control unit 10A will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
The vibration load calculation unit 15 obtains the vibration load f by the transfer function H (s) (more precisely, the above-described difference equation F (t)) based on the acceleration detection signal p calculated by the vibration detection unit 14 ( Step S11).

そして、振動負荷値判定部19では、振動負荷fが規定値(閾値)f1以上であると判定した場合に、さらに、当該振動負荷fが、振動負荷fが最初に規定値f1以上(f≧f1)になってから規定時間T1の間(規定時間T1以内)であるか否かを判定する(ステップS12)。この規定値f1は、挟み込み検出において誤検出処理を行わない範囲の小振動の振幅値以上、かつ挟み込み検出しきい値(検知荷重fh)以下に設定される。また、時間T1は「f≧f1」を検出後、初回目のピーク点を有するプラス振動がなくなるまでの時間を設定するが、図3に示すように、加速度検出信号pの初回目のプラス振動がなくなるまでの時間T(時刻t1〜時刻t2)に基づいて設定する。例えば、時間T1を、図3に示す時間Tの近似値とする。   When the vibration load value determination unit 19 determines that the vibration load f is greater than or equal to the specified value (threshold value) f1, the vibration load f is further increased by the vibration load f initially greater than or equal to the specified value f1 (f ≧ It is determined whether or not it is during the specified time T1 (within the specified time T1) after the time f1) is reached (step S12). This specified value f1 is set to be not less than the amplitude value of the small vibration in the range where no erroneous detection processing is performed in the pinch detection and not more than the pinch detection threshold (detection load fh). The time T1 is set to the time until the positive vibration having the first peak after the detection of “f ≧ f1” is eliminated. As shown in FIG. 3, the first positive vibration of the acceleration detection signal p is set. It is set based on time T (time t1 to time t2) until there is no more. For example, the time T1 is an approximate value of the time T shown in FIG.

なお、図7(B)の波形b’で示す推定負荷foの初回目のピーク点を含む振動波形の部分(時間T1の範囲)は、加速度検出信号pに基づいて算出される振動負荷fと波形が同じ形になるが、2回目以降の振動波形は、機械系の“高次周波数による余振動”との足し算になるため波形が異なってくる。このため、時間T1に限定して、補正処理が行われる。なお、参考例として、走行振動については、加速度Gは1〜20G程度であり、その振動周波数は、2〜30Hz程度である。また、ドア閉め振動については、加速度Gは20〜40G程度であり、その振動周波数は、2〜50Hz程度である。   The portion of the vibration waveform (range of time T1) including the first peak point of the estimated load fo indicated by the waveform b ′ in FIG. 7B is the vibration load f calculated based on the acceleration detection signal p. Although the waveforms have the same shape, the second and subsequent vibration waveforms are different from each other because they are added to the “extra-vibration due to higher-order frequencies” of the mechanical system. Therefore, the correction process is performed only for the time T1. As a reference example, for running vibration, the acceleration G is about 1 to 20 G, and the vibration frequency is about 2 to 30 Hz. As for the door closing vibration, the acceleration G is about 20 to 40 G, and the vibration frequency is about 2 to 50 Hz.

図8のフローチャートに戻り、ステップS12において、「f≧f1」でないか、または規定時間T1の間(T1以内)でないと判定された場合は(ステップS12でNo)、振動除去負荷算出部16では、振動負荷fにより補正演算を行うことなく、推定負荷foをそのまま振動除去推定負荷fo’として挟込判定部17に出力する(fo’=fo)(ステップS13)。この場合は、振動負荷fが小さいか(小振動)、または加速度検出信号pに基づいて算出される振動負荷fの波形と、推定負荷foにおける振動外乱の波形との相似性が良くないため、「fo’=f」とする。   Returning to the flowchart of FIG. 8, if it is determined in step S12 that “f ≧ f1” is not satisfied or not within the specified time T1 (within T1) (No in step S12), the vibration removal load calculating unit 16 Then, the estimated load fo is output as it is as the vibration removal estimated load fo ′ to the pinching determination unit 17 without performing a correction operation with the vibration load f (fo ′ = fo) (step S13). In this case, the vibration load f is small (small vibration), or the similarity between the waveform of the vibration load f calculated based on the acceleration detection signal p and the vibration disturbance waveform in the estimated load fo is not good. Let “fo ′ = f”.

一方、ステップS12において、「f≧f1」であり、かつ規定時間T1の間(T以内)であると判定された場合は(ステップS12でYes)、振動除去負荷算出部16では、まず、振動負荷fが正であるかどうかを判定する(ステップS14)。
そして、fが負値(f<0)の場合は(ステップS14でNo)、推定負荷foをそのまま振動除去推定負荷fo’として挟込判定部17に出力する(fo’=fo)(ステップS15)。これは、振動負荷fの位相がずれて振幅が大きくなる方向に補正されるのを防ぐためである。
On the other hand, if it is determined in step S12 that “f ≧ f1” and the time is within the specified time T1 (within T) (Yes in step S12), the vibration removal load calculating unit 16 firstly generates vibration. It is determined whether or not the load f is positive (step S14).
If f is a negative value (f <0) (No in step S14), the estimated load fo is directly output to the pinch determination unit 17 as the vibration removal estimated load fo ′ (fo ′ = fo) (step S15). ). This is to prevent correction in the direction in which the phase of the vibration load f shifts and the amplitude increases.

また、ステップS14において「f≧0」と判定された場合は(ステップS14でYes)、推定負荷foから振動負荷fを減算し、大振動時の負荷変動が相殺された振動除去推定負荷fo’を求める(ステップS16)。   On the other hand, if “f ≧ 0” is determined in step S14 (Yes in step S14), the vibration load f is subtracted from the estimated load fo, and the vibration removal estimated load fo ′ in which the load fluctuation at the time of large vibration is offset is canceled. Is obtained (step S16).

このように、第2の実施形態では、4次の高次の伝達関数H(s)を用いずに、1次、2次、または3次の伝達関数H(s)を用いて振動負荷fを算出して、モータ負荷の振動外乱を除去することができる。これにより、振動負荷fの算出に伴う演算量を減らして演算時間を短縮することができるとともに、モータ2の推定負荷foから振動外乱を除外することにより、早期に挟み込み検出が可能になり、かつ挟み込みを判定するための検知荷重を小さく設定することができる。   As described above, in the second embodiment, the vibration load f is used using the first-order, second-order, or third-order transfer function H (s) without using the fourth-order higher-order transfer function H (s). Can be calculated and the vibration disturbance of the motor load can be removed. As a result, the calculation amount associated with the calculation of the vibration load f can be reduced and the calculation time can be shortened. Further, by excluding vibration disturbance from the estimated load fo of the motor 2, it becomes possible to detect jamming at an early stage, and The detection load for determining the pinching can be set small.

なお、上述した第1および第2の実施形態では、車両用開閉体の制御装置の例として、車両のウィンドウガラスを開閉動作させるパワーウィンドウ駆動装置の例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、本発明の車両用開閉体の制御装置を、サンルーフ、スライドドアの開閉用に用いてもよい。   In the first and second embodiments described above, the example of the power window driving device that opens and closes the window glass of the vehicle has been described as an example of the control device of the vehicle opening / closing body. However, the present invention is not limited to this. Absent. For example, the control device for a vehicle opening / closing body of the present invention may be used for opening / closing a sunroof and a sliding door.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の車両用開閉体の制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the control apparatus of the vehicle opening / closing body of this invention is not limited only to the above-mentioned illustration example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it changes variously. Of course, can be added.

1…パワーウィンドウ駆動装置、1A…制御モジュール、2…モータ、3…回転センサ、4…リレー回路、5…電圧検出回路、6…電源、7…操作スイッチ、8…加速度センサ、10,10A…制御部、11…電圧検出部、12…回転速度算出部、12A…モータ加速度算出部、12B…モータ位置算出部、13…推定負荷算出部、14…振動検出部、15…振動負荷算出部、16…振動除去負荷算出部、17…挟込判定部、18…駆動制御部、19…振動負荷値判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power window drive device, 1A ... Control module, 2 ... Motor, 3 ... Rotation sensor, 4 ... Relay circuit, 5 ... Voltage detection circuit, 6 ... Power supply, 7 ... Operation switch, 8 ... Acceleration sensor 10, 10A ... Control unit, 11 ... voltage detection unit, 12 ... rotational speed calculation unit, 12A ... motor acceleration calculation unit, 12B ... motor position calculation unit, 13 ... estimated load calculation unit, 14 ... vibration detection unit, 15 ... vibration load calculation unit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Vibration removal load calculation part, 17 ... Pinch determination part, 18 ... Drive control part, 19 ... Vibration load value determination part

Claims (9)

車両に取り付けられた開閉体をモータで駆動する車両用開閉体の制御装置であって、
車両の振動を加速度センサを用いて加速度検出信号として検出する振動検出部と、
前記モータの推定負荷を算出する推定負荷算出部と、
前記振動検出部により検出される加速度検出信号と所定の伝達関数とに基づいて、前記振動が前記モータの負荷として現れる振動負荷を算出する振動負荷算出部と、
前記推定負荷算出部で算出された推定負荷の算出値を、前記振動負荷算出部で算出された振動負荷の算出値により補正する振動除去負荷算出部と、
前記振動除去負荷算出部により補正された負荷算出値に基づいて物体の挟み込みの有無を判定する挟込判定部と、
を備えることを特徴とする車両用開閉体の制御装置。
A control device for a vehicle opening / closing body that drives an opening / closing body attached to a vehicle with a motor,
A vibration detector that detects the vibration of the vehicle as an acceleration detection signal using an acceleration sensor;
An estimated load calculation unit for calculating an estimated load of the motor;
Based on an acceleration detection signal detected by the vibration detection unit and a predetermined transfer function, a vibration load calculation unit that calculates a vibration load in which the vibration appears as a load on the motor;
A vibration removal load calculation unit that corrects the calculated value of the estimated load calculated by the estimated load calculation unit with the calculated value of the vibration load calculated by the vibration load calculation unit;
A pinch determination unit that determines the presence or absence of pinching of an object based on the load calculation value corrected by the vibration removal load calculation unit;
A control device for an opening / closing body for a vehicle.
前記加速度検出信号に基づいて前記振動負荷を算出する際に用いられる伝達関数は、
前記振動検出部により検出される加速度検出信号と、前記車両の振動が前記開閉体を介してモータの負荷として現れる振動負荷の信号との間の関係を示す伝達関数である
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。
The transfer function used when calculating the vibration load based on the acceleration detection signal is:
The transfer function indicating a relationship between an acceleration detection signal detected by the vibration detection unit and a vibration load signal in which the vibration of the vehicle appears as a motor load via the opening / closing body. Item 2. The control device for a vehicle opening / closing member according to Item 1.
前記伝達関数は、
車両と、車両に取り付けられた車両用開閉体と、モータにより駆動される車両用開閉体の駆動機構とを構成要素とする弾性系、質量系、および減衰系が連結したn次遅れ伝達関数で表される
ことを特徴とする請求項2に記載の車両用開閉体の制御装置。
The transfer function is
An nth-order lag transfer function in which an elastic system, a mass system, and a damping system including a vehicle, a vehicle opening / closing body attached to the vehicle, and a vehicle opening / closing body driving mechanism driven by a motor are connected. The control device for a vehicle opening / closing body according to claim 2, characterized in that:
前記伝達関数は、分子に2次のラプラス変換演算子を有し、分母に4次のラプラス変換演算子を有する4次の遅れ伝達関数である
ことを特徴とする請求項3に記載の車両用開閉体の制御装置。
4. The vehicle transfer device according to claim 3, wherein the transfer function is a fourth-order delayed transfer function having a second-order Laplace transform operator in a numerator and a fourth-order Laplace transform operator in a denominator. Control device for opening and closing body.
前記伝達関数は、1次、2次、または3次遅れ伝達関数であると共に、
前記振動負荷が所定の閾値を超えているか否かを判定するとともに、該振動負荷が所定の閾値を超えていると判定した場合に、さらに、当該振動負荷が、前記振動負荷が最初に前記閾値を超えてから所定時間以内に算出された振動負荷であるか否かを判定する振動負荷値判定部を備え、
前記振動除去負荷算出部は、
前記振動負荷値判定部により条件を満たすと判定された場合に、前記推定負荷算出部により算出される推定負荷の算出値を、前記振動負荷算出部により算出される振動負荷の算出値により補正する
ことを特徴とする請求項3に記載の車両用開閉体の制御装置。
The transfer function is a first-order, second-order, or third-order lag transfer function;
When it is determined whether or not the vibration load exceeds a predetermined threshold, and when it is determined that the vibration load exceeds a predetermined threshold, the vibration load A vibration load value determination unit that determines whether or not the vibration load is calculated within a predetermined time after exceeding
The vibration removal load calculating unit
When it is determined that the condition is satisfied by the vibration load value determination unit, the calculated value of the estimated load calculated by the estimated load calculation unit is corrected by the calculated value of the vibration load calculated by the vibration load calculation unit. The control device for a vehicle opening / closing body according to claim 3.
前記所定の時間は、前記加速度センサを用いて検出される加速度検出信号の波形において最初のピーク点を含む振動波形の部分の周期に応じて設定される
ことを特徴とする請求項5に記載の車両用開閉体の制御装置。
The said predetermined time is set according to the period of the part of the vibration waveform including the first peak point in the waveform of the acceleration detection signal detected using the said acceleration sensor. Control device for vehicle opening / closing body.
前記加速度センサは、モータの制御回路が搭載される制御基板上に設けられる
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の車両用開閉体の制御装置。
The control device for a vehicle opening / closing body according to any one of claims 1 to 6, wherein the acceleration sensor is provided on a control board on which a motor control circuit is mounted.
前記車両用開閉体の制御装置は、さらに
前記モータの回転速度を検出する回転速度算出部と、
前記モータの回転加速度を検出する回転加速度算出部と、
前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出部と、
を有し、
前記推定負荷算出部は、前記モータの回転速度、回転加速度及び駆動電圧から推定負荷を算出することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の車両用開閉体の制御装置。
The control device for the opening and closing body for a vehicle further includes a rotation speed calculation unit that detects a rotation speed of the motor,
A rotational acceleration calculator for detecting rotational acceleration of the motor;
A voltage detector for detecting a driving voltage of the motor;
Have
The control device for a vehicle opening / closing body according to any one of claims 1 to 7, wherein the estimated load calculation unit calculates an estimated load from a rotation speed, a rotation acceleration, and a drive voltage of the motor.
前記車両用開閉体が車両の窓を開閉するパワーウィンドウである
ことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の車両用開閉体の制御装置。
The control device for a vehicle opening / closing body according to any one of claims 1 to 8, wherein the vehicle opening / closing body is a power window for opening and closing a vehicle window.
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