JP2016069878A - 窓位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサを設けることなく簡単な構成により、窓の位置を推定するのに必要な補正量を適正に書き換え補正することができる技術を提供する。【解決手段】モータＭにより移動する窓が全閉位置Ｏに到達したことが検出手段６６により検出されたときに、検出された実際の現在位置である窓の全閉位置Ｏと、推定手段６５により導出された窓の推定位置と間の誤差量が補正手段６７により導出される。そして、導出された誤差量と、モータＭの停止回数とに基づいて、記憶手段６４に記憶された補正量が補正手段６７により書き換え補正される。したがって、モータＭへの給電停止後のオーバーラン回転量が変化しても、推定手段６５が窓の推定位置を導出するのに必要な補正量を補正手段により適正に書き換え補正することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、全閉位置と全開位置との間で車両の窓をパワーウィンドウ用のモータにより移動させる際に、窓の位置を検出する技術に関する。

従来、パワーウィンドウ用のモータの回転量を、電源からモータへの駆動電流のリップル数に基づいて算出することにより、窓の現在位置を検出する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。具体的には、モータが停止する際の慣性力による駆動停止後のモータの回転量（オーバーラン回転量）に基づく補正量が予め設定されている。そして、リップル数に基づいて算出された駆動中のモータの回転量と前記補正量とに基づいて窓の現在位置が推定される。

特開２０００−２５０６２９号公報（段落００４７、図１０，１１、要約書など）

ところで、モータの駆動力を窓に伝達する伝達機構やモータそのものの経年変化、窓のガラス質量やモータ特性の個体差（ばらつき）などに起因して、給電停止後のモータのオーバーラン回転量が変化するおそれがある。しかしながら、従来では、この問題に対して対策が講じられていなかった。

本発明は、センサを用いることなく簡単な構成により、窓の位置を推定するのに必要な補正量を適正に書き換え補正することができる技術を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の窓位置検出装置は、全閉位置と全開位置との間で車両の窓を移動させるパワーウィンドウ用のモータの開、閉操作用の操作スイッチと、前記操作スイッチの開、閉操作に基づく電源から前記モータへの駆動電流のリップル数に基づいて前記モータの回転量を算出する算出手段と、前記全開位置と前記全閉位置との間を前記窓が閉方向および開方向それぞれに移動している間における前記操作スイッチの停止操作に基づく前記モータの停止回数をカウントするカウント手段と、前記操作スイッチの停止操作に基づく前記モータの停止の際の慣性力による前記モータの回転量に基づいて予め設定された補正量を記憶する記憶手段と、前記算出手段により算出された前記モータの回転量と、前記停止回数と、前記補正量とに基づいて、前記窓の推定位置を導出する推定手段と、前記モータにより移動する前記窓が前記全開位置または前記全閉位置に到達したことを検出する検出手段と、前記全開位置または前記全閉位置に前記窓が到達したことが前記検出手段により検出されたときに前記推定手段により導出された前記窓の推定位置の誤差量と、前記停止回数とに基づいて、前記補正量を書き換え補正する補正手段とを備えることを特徴としている（請求項１）。

また、前記検出手段は、前記窓が前記全閉位置に到達したことを検出し、前記補正手段は、前記全閉位置に前記窓が到達したことが前記検出手段により検出されたときに前記補正量を補正するものであり、前記検出手段は、前記電源から前記モータへの駆動電流を監視し、該電流が急激に増大したときに前記窓の移動が停止したと判定する判定部と、前記判定部により前記窓の移動が停止したと判定されたときに、前記推定手段による前記窓の推定位置に基づいて、前記全閉位置に前記窓が到達したか、もしくは、前記窓と窓枠との間に物体が挟み込まれたかを識別する識別部とを有するとよい（請求項２）。

請求項１にかかる発明によれば、操作スイッチの開、閉操作に基づく電源からモータへの駆動電流のリップル数に基づいてモータの回転量が算出手段により算出される。また、全閉位置と全開位置との間を窓が閉方向および開方向それぞれに移動している間における操作スイッチの停止操作に基づくモータの停止回数がカウント手段によりカウントされる。また、操作スイッチの停止操作に基づくモータの停止の際の慣性力によるモータの回転量（オーバーラン回転量）に基づいて予め設定された補正量が記憶手段に記憶されている。そして、算出手段により算出されたモータの回転量と、モータの停止回数と、記憶手段に記憶された補正量とに基づいて、窓の推定位置が推定手段により導出される。

また、モータにより移動する窓が全閉位置または全開位置に到達したことが検出手段により検出されたときに、検出された実際の現在位置である窓の全閉位置または全開位置と、推定手段により導出された窓の推定位置と間の誤差量が補正手段により導出される。そして、導出された誤差量と、モータの停止回数とに基づいて、記憶手段に記憶された補正量が補正手段により書き換え補正される。したがって、センサを設けることなく簡単な構成により、モータへの給電停止後のオーバーラン回転量が変化しても、推定手段が窓の推定位置を導出するのに必要な補正量を補正手段により適正に書き換え補正、つまり学習することができる。

請求項２にかかる発明によれば、窓が全閉位置に到達したことが検出手段により検出されるようになっており、全閉位置に窓が到達したことが検出手段により検出されたときに推定手段による推定に必要な補正量が補正手段により書き換え補正される。そのため、全閉位置付近における窓の推定位置を推定手段によって実際の位置により近く高精度に導出することができる。したがって、電源からモータへの駆動電流が検出手段の判定部により監視されるが、該電流が急激に増大したときに窓の移動が停止したと判定部により判定された場合に、推定手段により導出された窓の推定位置に基づいて、全閉位置に窓が到達したか、もしくは、窓と窓枠との間に物体が挟み込まれたかを検出手段の識別部により高精度に識別することができる。

本発明にかかる車両の窓位置検出装置の一実施形態の構成を示す回路ブロック図である。 窓の推定位置の推定原理を説明するための図であって、（ａ）は閉方向へ移動中の窓の推定位置を推定する原理を示し、（ｂ）は開方向へ移動中の窓の推定位置を推定する原理を示す。 窓の推定位置を導出するのに必要な補正量を書き換え補正する原理を説明するための図である。 窓と窓枠との間に物体が挟み込まれた状態を示す図である。

本発明にかかる車両１の窓位置検出装置２の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１に示すように、窓位置検出装置２は、車両１の窓３（図２〜図４参照）の位置を検出するものであり、イグニッションスイッチＩＧおよびヒューズＦ／Ｌを介して電源Ｅに接続され、リレー４、操作スイッチ５、制御装置６を備えている。また、電源Ｅと、全閉位置Ｏと全開位置Ｄｍａｘとの間で車両１の窓３を移動させるパワーウィンドウ用のモータＭとが、リレー４を介して電源ラインＬにより接続されている。また、電源ラインＬのリレー４の下流側にセンス抵抗Ｒが挿入されている。なお、図１では、説明を簡易なものとするため、１つの窓３を駆動する１つのモータＭのみが記載されている。

操作スイッチ５は、窓３（モータＭ）の開、閉操作を行うためのものであり、操作スイッチ５の開、閉操作が制御装置６により検出される。そして、リレー４の接続状態が、制御装置６から出力される制御信号により操作スイッチ５の開、閉操作に応じて切り換えられ、モータＭに接続される電源Ｅ（駆動電流Ｉ）の方向が切り換えられることによって、モータＭの回転方向（閉方向（＋Ｚ）、開方向（−Ｚ））が切り換えられる。

制御装置６は、各種電気回路、ＣＰＵ、メモリなどが組み合わされて構成されており、窓位置検出用のプログラムが実行されることにより、以下の機能を備えている。

パルス波生成回路６１は、モータＭの回転に同期するパルス信号を生成するものである。具体的には、センス抵抗Ｒの両端間の電圧を測定することにより電源ＥからモータＭへの駆動電流Ｉに含まれるリップルを検出する。そして、リップルに同期したパルス信号を生成することにより、モータＭの回転に同期するパルス信号を生成して出力する。なお、パルス波生成手段６１の構成は周知であるため、その詳細な構成の説明は省略する。

算出手段６２は、操作スイッチ５の開、閉操作に基づく電源ＥからモータＭへの駆動電流Ｉのリップル数に基づいて、駆動中のモータＭの回転量Ｍｃｎｔを算出するものである。この実施形態では、パルス波生成手段６１から出力されるモータＭの回転（リップル）に同期するパルス信号を検出してカウントすることにより、駆動中のモータＭの回転量Ｍｃｎｔを算出する。図２（ａ），（ｂ）および図３に示すように、この実施形態では、窓３の全閉位置Ｏを基準として回転量Ｍｃｎｔが算出されており、閉方向（＋Ｚ）への駆動中のモータＭの回転量をＵｃｎｔとし、開方向（−Ｚ）への駆動中のモータＭの回転量をＤｃｎｔとすると、
Ｍｃｎｔ＝Ｕｃｎｔ−Ｄｃｎｔ …（１）
と表すことができる。なお、窓３の推定位置ＤはモータＭの回転量Ｍｃｎｔに基づいて算出することができるので、以下の説明では、窓３の推定位置Ｄを、モータＭの回転量Ｍｃｎｔを用いて表している。また、Ａ／Ｄ変換器等を用いて取り込まれた駆動電流Ｉの値と、閾値とを組み合わせることにより、駆動電流Ｉのリップル数を検出するようにしてもよい。

カウント手段６３は、全開位置Ｄｍａｘと全閉位置Ｏとの間を窓が閉方向（＋Ｚ）および開方向（−Ｚ）それぞれに移動している間における操作スイッチ５の停止操作に基づくモータ５の停止回数Ａ，Ｂをカウントするものである。なお、停止回数Ａは、窓３が閉方向（＋Ｚ）に移動している間におけるモータＭの停止回数を示し、停止回数Ｂは、窓３が開方向（−Ｚ）に移動している間におけるモータＭの停止回数を示している。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、モータＭの駆動を停止させても、慣性力によりモータＭは回転を続ける（オーバーラン回転量α，β）。そのため、モータＭが停止した回数の増大に伴い、オーバーラン回転量α，βに基づく位置誤差が増大する。したがって、カウント手段６３によりカウントされた停止回数Ａ，Ｂは、算出手段６２により算出された駆動中のモータＭの回転量Ｍｃｎｔを補正するために使用される。すなわち、図２（ａ），（ｂ）に示すように、カウント手段６３によりカウントされた停止回数Ａ，Ｂと、駆動中のモータＭの回転量Ｍｃｎｔとを用いて、窓３の推定位置Ｄを、
Ｄ＝Ｍｃｎｔ＋α・Ａ−β・Ｂ …（２）
と表すことができる。

ところで、後で詳述するが、実際には、オーバーラン回転量α，βに基づいて予め設定された補正量Ｘ，Ｙを用いてが窓３の推定位置Ｄが推定される。そして、カウント手段６３によりカウントされた停止回数Ａ，Ｂは、駆動中のモータＭの回転量Ｍｃｎｔに基づいて推定される窓３の推定位置Ｄを補正するために使用される。

記憶手段６４は、フラッシュメモリやＨＤＤ等の不揮発性の記憶媒体により形成されており、操作スイッチ５の停止操作に基づくモータＭの停止の際の慣性力によるモータの回転量、すなわち、オーバーラン回転量α，βに基づいて予め設定された補正量Ｘ，Ｙを記憶するものである。なお、補正量Ｘは、閉方向（＋Ｚ）へのオーバーラン回転量αに基づいて予め設定された補正量の初期値であり、補正量Ｙは、開方向（−Ｚ）へのオーバーラン回転量βに基づいて予め設定された補正量の初期値である。

推定手段６５は、算出手段６２により算出されたモータＭの回転量Ｍｃｎｔと、カウント手段６３によりカウントされた停止回数Ａ，Ｂと、記憶手段６４に記憶された補正量Ｘ，Ｙとに基づいて、窓３の推定位置Ｄを導出するものである。具体的には、図３に示すように、窓３の推定位置Ｄは、
Ｄ＝Ｍｃｎｔ＋Ｘ・Ａ−Ｙ・Ｂ …（３）
と推定手段６５により導出される。

なお、推定手段６５は、推定位置Ｄを、前回、窓３の移動が停止したときの窓３の推定位置Ｄ’を基準とした場合に、閉方向（＋Ｚ）へ駆動中のモータＭの前回の推定位置Ｄ’からの回転量Ｕｃｎｔを用いて、
Ｄ＝Ｄ’＋Ｕｃｎｔ＋Ｘ …（４）
と導出し、開方向（−Ｚ）へ駆動中のモータＭの前回の推定位置Ｄ’からの回転量Ｄｃｎｔを用いて、
Ｄ＝Ｄ’−Ｃｃｎｔ−Ｙ …（５）
と導出してもよい。

検出手段６６は、モータＭにより移動する窓３が全閉位置Ｏに到達したことを検出するものであり、判定部６６ａおよび識別部６６ｂを備えている。

判定部６６ａは、センス抵抗Ｒの両端間の電圧を測定することにより電源ＥからモータＭへの駆動電流Ｉを監視し、該電流Ｉが急激に増大したときに窓３の移動が停止したと判定する。識別部６６ｂは、判定部６６ａにより窓３の移動が停止したと判定されたときに、推定手段６５により導出された窓３の推定位置Ｄに基づいて、全閉位置Ｏに窓３が到達したが、もしくは、窓３と窓枠７との間に物体８が挟み込まれたかを識別する。

補正手段は、図３に示すように、全閉位置Ｏに窓３が到達したことが検出手段６７により検出されたときに、推定手段により導出された窓３の推定位置Ｄの誤差量Ｃと、カウント手段６３によりカウントされた停止回数Ａ，Ｂとに基づいて、記憶手段６４に記憶された補正量Ｘ，Ｙを書き換え補正するものである。具体的には、窓３の推定位置Ｄは推定手段６５により、オーバーラン回転量αに基づいて予め設定された補正量Ｘと、オーバーラン回転量βに基づいて予め設定された補正量Ｙとを用いて、
Ｄ＝Ｍｃｎｔ＋Ｘ・Ａ−Ｙ・Ｂ …（６）
と推定されるので、誤差量Ｃを、未知値である実際のオーバーラン回転量α，βを用いて、
Ｃ＝Ｍｃｎｔ＋Ｘ・Ａ−Ｙ・Ｂ−（Ｍｃｎｔ＋α・Ｘ・Ａ−β・Ｂ）
＝（Ｘ−α）・Ａ−（Ｙ−β）・Ｂ
＝ａ・Ａ−ｂ・Ｂ（ａ＝Ｘ−α、ｂ＝Ｙ−β） …（７）
のように算出することができる。また、窓３が全閉位置Ｏに到達しており、
Ｍｃｎｔ＋α・Ｘ・Ａ−β・Ｂ＝０ …（８）
が成立するので、方程式、
Ｃ＝Ｄ＝Ｍｃｎｔ＋Ｘ・Ａ−Ｙ・Ｂ
＝ａ・Ａ−ｂ・Ｂ（ａ＝Ｘ−α、ｂ＝Ｙ−β） …（９）
が成立する。

したがって、検出手段６６により窓３が全閉位置Ｏに到達したことが検出されたときの、推定手段６５により導出された窓３の推定位置Ｄの値と、カウント手段６３によりカウントされた停止回数Ａ，Ｂの値とを式（１）に代入することにより得られる、停止回数Ａ，Ｂの値の組み合わせが異なる連立方程式や、停止回数Ａ，Ｂのいずれかが０回である方程式に基づいて、式（１）のａ、ｂが算出される。そして、補正量Ｘ，Ｙが、算出されたａ、ｂを用いて、
Ｘ←Ｘ−ａ
Ｙ←Ｙ−ｂ
のように補正手段６７により書き換え補正（学習）される。

以上のように、上記した実施形態によれば、全閉位置Ｏと全開位置Ｄｍａｚとの間で車両１の窓３を移動させるパワーウィンドウ用のモータＭの開、閉操作用の操作スイッチ５を備え、操作スイッチ５の開、閉操作に基づく電源ＥからモータＭへの駆動電流Ｉのリップル数に基づいてモータＭの回転量Ｍｃｎｔが算出手段６２により算出される。また、全閉位置Ｏと全開位置Ｄｍａｘとの間を窓３が閉方向（＋Ｚ）および開方向（−Ｚ）それぞれに移動している間における操作スイッチ５の停止操作に基づくモータＭの停止回数Ａ，Ｂがカウント手段６３によりカウントされる。また、操作スイッチ５の停止操作に基づくモータＭの停止の際の慣性力によるモータＭの回転量（オーバーラン回転量α，β）に基づいて予め設定された補正量Ｘ，Ｙが記憶手段６４に記憶されている。そして、算出手段６２により算出されたモータＭの回転量Ｍｃｎｔと、モータＭの停止回数Ａ，Ｂと、記憶手段６４に記憶された補正量Ｘ，Ｙとに基づいて、窓３の推定位置Ｄが推定手段６５により推定される。

また、モータＭにより移動する窓３が全閉位置Ｏに到達したことが検出手段６６により検出されたときに、検出された実際の現在位置である窓３の全閉位置Ｏと、推定手段６５により導出された窓３の推定位置Ｄと間の誤差量Ｃが補正手段６７により導出される。そして、導出された誤差量Ｃと、モータＭの停止回数Ａ，Ｂとに基づいて、記憶手段６４に記憶された補正量Ｘ，Ｙが補正手段６７により書き換え補正（学習）される。したがって、センサを設けることなく簡単な構成により、モータＭへの給電停止後のオーバーラン回転量α，βが変化しても、推定手段６５が窓３の推定位置Ｄを導出するのに必要な補正量Ｘ，Ｙを補正手段６７により適正に書き換え補正（学習）することができる。

また、窓３が全閉位置Ｏに到達したことが検出手段６６の判定部６６ａにより検出されるようになっており、全閉位置Ｏに窓３が到達したことが検出手段６６により検出されたときに推定手段６５による推定に必要な補正量Ｘ，Ｙが補正手段６７により書き換え補正される。そのため、全閉位置Ｏ付近における窓３の推定位置Ｄを推定手段６５によって実際の位置により近く高精度に導出することができる。したがって、電源ＥからモータＭへの駆動電流Ｉが検出手段６６の判定部６６ａにより監視されるが、該電流Ｉが急激に増大したときに窓３の移動が停止したと判定部６６ａにより判定された場合に、推定手段６５により導出された窓３の推定位置Ｄに基づいて、全閉位置Ｏに窓３が到達したか、もしくは、窓３と窓枠７との間に物体８が挟み込まれたかを検出手段６６の識別部６６ｂにより高精度に識別することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。

例えば、上記した実施形態では、全閉位置Ｏを基準にしてモータＭの回転量Ｍｃｎｔが算出手段６２により算出され、窓３が全閉位置Ｏに到達したことが検出手段６６の判定部６６ａにより検出されたときに、補正手段６７により補正量Ｘ，Ｙが書き換え補正（学習）されるように構成されているが、全開位置Ｄｍａｘを基準にしてモータＭの回転量Ｍｃｎｔが算出手段６２により算出され、窓３が全開位置Ｄｍａｘに到達したことが検出手段６６の判定部６６ａにより検出されるようにして、窓３の全開位置Ｄｍａｘへの到達が検出手段６６により検出されたときに、補正手段６７により補正量Ｘ，Ｙが書き換え補正されるように構成されてもよい。

また、窓３が全閉位置Ｏおよび全開位置Ｄｍａｘのいずれに到達した場合も検出手段６６により検出されるようにして、全閉位置Ｏおよび全開位置Ｄｍａｘの両方を算出手段６２により算出されるモータＭの回転量Ｍｃｎｔの基準としてもよい。また、窓３が全閉位置Ｏおよび全開位置Ｄｍａｘのいずれに到達した場合にも、補正手段６７により補正量Ｘ，Ｙの書き換えが行われるようにしてもよい。なお、判定部６６ａは、全閉位置Ｏと同様に、監視する駆動電流Ｉが急激に増大したときに窓３が全開位置Ｄｍａｘに到達したと判定するとよい。

また、検出手段６６の識別部６６ｂにより、窓３と窓枠７との間に物体８が挟み込まれていることが識別された場合には、窓３を開方向（−Ｚ）に移動させるようにモータＭを駆動するようにしてもよい。

そして、全閉位置と全開位置との間で車両の窓をパワーウィンドウ用のモータにより移動させる際に、窓の位置を検出する技術に本発明を広く適用することができる。

１ 車両
２ 窓位置検出装置
３ 窓
５ 操作スイッチ
６２ 算出手段
６３ カウント手段
６４ 記憶手段
６５ 推定手段
６６ 検出手段
６６ａ 判定部
６６ｂ 識別部
６７ 補正手段
７ 窓枠
８ 物体
Ａ，Ｂ 停止回数
Ｄ 推定位置
Ｄｍａｘ 全開位置
Ｅ 電源
Ｉ 駆動電流
Ｍ モータ
Ｍｃｎｔ 回転量
Ｏ 全閉位置
Ｘ，Ｙ 補正量
＋Ｚ 閉方向
−Ｚ 開方向
α，β オーバーラン回転量（慣性力によるモータの回転量）

Claims (2)

1. 全閉位置と全開位置との間で車両の窓を移動させるパワーウィンドウ用のモータの開、閉操作用の操作スイッチと、
   前記操作スイッチの開、閉操作に基づく電源から前記モータへの駆動電流のリップル数に基づいて前記モータの回転量を算出する算出手段と、
   前記全開位置と前記全閉位置との間を前記窓が閉方向および開方向それぞれに移動している間における前記操作スイッチの停止操作に基づく前記モータの停止回数をカウントするカウント手段と、
   前記操作スイッチの停止操作に基づく前記モータの停止の際の慣性力による前記モータの回転量に基づいて予め設定された補正量を記憶する記憶手段と、
   前記算出手段により算出された前記モータの回転量と、前記停止回数と、前記補正量とに基づいて、前記窓の推定位置を導出する推定手段と、
   前記モータにより移動する前記窓が前記全閉位置または前記全開位置に到達したことを検出する検出手段と、
   前記全閉位置または前記全開位置に前記窓が到達したことが前記検出手段により検出されたときに前記推定手段により導出された前記窓の推定位置の誤差量と、前記停止回数とに基づいて、前記補正量を書き換え補正する補正手段と
   を備えることを特徴とする窓位置検出装置。
2. 前記検出手段は、前記窓が前記全閉位置に到達したことを検出し、前記補正手段は、前記全閉位置に前記窓が到達したことが前記検出手段により検出されたときに前記補正量を補正するものであり、
   前記検出手段は、
   前記電源から前記モータへの駆動電流を監視し、該電流が急激に増大したときに前記窓の移動が停止したと判定する判定部と、
   前記判定部により前記窓の移動が停止したと判定されたときに、前記推定手段による前記窓の推定位置に基づいて、前記全閉位置に前記窓が到達したか、もしくは、前記窓と窓枠との間に物体が挟み込まれたかを識別する識別部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の窓位置検出装置。

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