JP2016129449A - 車両シート制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異物の挟み込み判定の精度の低下を抑えることができる車両シート制御装置を提供する。【解決手段】車両シート制御装置１０は、ＦＢ制御部２４によって演算される電圧指令値Ｖｄを基に、モータＭに掛かる負荷が低負荷であるか高負荷であるかを判定する負荷判定部２８と、負荷判定部２８にて低負荷判定された場合には電圧指令値Ｖｄに基づいて車両シート１による異物の挟み込みを判定し、負荷判定部２８にて高負荷判定された場合にはモータＭの回転速度検出値ω（実速度）に基づいて車両シート１による異物の挟み込みを判定する挟み込み判定部２９とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両シート制御装置に関するものである。

従来、前後のスライド移動やシートバックの傾動等を、モータを駆動源として電動駆動可能とした車両用電動シートがある。このようなものでは、モータの駆動が車両シートに内蔵の減速機構等を介してシートクッションやシートバックに伝達され、それらの電動駆動が実現される。

ところで、このような車両用電動シートを制御する制御装置において、例えば特許文献１に示すものでは、モータの回転速度の実速度を速度指令値（目標速度）に追従させるべく速度フィードバック制御が実装され、モータの定速駆動が可能となっている。また、特許文献１のものでは、車両シートの電動駆動時の異物の挟み込みを検出する制御が実装されている。

特許第５４７１１５８号公報

車両シートに着座する者の体重等によってモータに掛かる負荷が異なることから、上記のような速度フィードバック制御を備える場合、どのパラメータを基に異物の挟み込み判定を行えば、挟み込み判定の精度の低下を抑えられるかの判断が難しい。例えばモータの回転速度を基に異物の挟み込み判定を行う場合、モータに掛かる負荷が小さいとき（例えば、低体重者が着座しているとき等）には、車両シートが異物と接触しても速度フィードバック制御によってしばらく速度が落ちず挟み込み判定が正しくなされないおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、異物の挟み込み判定の精度の低下を抑えることができる車両シート制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する車両シート制御装置は、モータの回転力に基づく車両シートの電動駆動を制御する車両シート制御装置であって、前記モータの回転速度を速度指令値に追従させるべく該速度指令値と前記モータの回転速度の実速度との差分を基に電圧指令値を演算して出力するフィードバック制御手段と、前記電圧指令値に基づく駆動電力を前記モータに出力する駆動回路と、前記電圧指令値、又は前記モータの回転速度の実速度が前記速度指令値に追従するまでに掛かる時間を基に、前記モータに掛かる負荷が低負荷であるか高負荷であるかを判定する負荷判定手段と、前記負荷判定手段にて低負荷判定された場合には前記電圧指令値に基づいて前記車両シートによる異物の挟み込みを判定し、前記負荷判定手段にて高負荷判定された場合には前記モータの回転速度の実速度に基づいて前記車両シートによる異物の挟み込みを判定する挟み込み判定手段とを備える。

この構成によれば、負荷判定手段にて低負荷判定された場合、挟み込み判定手段は電圧指令値に基づいて車両シートによる異物の挟み込みを判定する。つまり、電動駆動中の車両シートが異物と接触したとき、フィードバック制御手段によって演算される電圧指令値が変動し、その変動に基づき異物の挟み込み判定がなされるため、速度フィードバック制御によってモータの回転速度が一定（又は速度変動が微少）となる状態においても異物の挟み込みを検出することができる。一方、負荷判定手段にて高負荷判定された場合には、モータの回転速度の実速度に基づいて車両シートによる異物の挟み込みを判定する。モータに掛かる負荷が大きいときには、フィードバック制御手段によって演算される電圧指令値が最大値に張り付き、車両シートが異物を挟み込んでも該電圧指令値が変動しない場合があるが、この高負荷時においてはモータの回転速度の実速度に基づいて異物の挟み込みを検出することができる。このように、モータに掛かる負荷の大小に応じて挟み込み判定に用いるパラメータ（電圧指令値又はモータの実速度）を別にすることで、異物の挟み込み判定の精度の低下を抑えることができる。

上記車両シート制御装置において、前記フィードバック制御手段による速度フィードバック制御によって前記モータを一定の高速度で駆動させる高速区間と、前記モータの始動から前記高速区間までの区間であって前記モータを前記高速度よりも遅い速度で駆動させる低速区間とが設定され、前記負荷判定手段は、前記低速区間において、前記モータに掛かる負荷が低負荷であるか高負荷であるかを判定することが好ましい。

この構成によれば、低速区間では、フィードバック制御手段によって演算される電圧指令値の最大値までの余裕があるため、この低速区間において負荷判定手段にて電圧指令値を基に負荷判定させることで、より好適に負荷判定を行うことが可能となる。

本発明の車両シート制御装置によれば、異物の挟み込み判定の精度の低下を抑えることができる。

実施形態の車両シート制御装置の電気ブロック図である。 （ａ）（ｂ）モータに掛かる負荷が小さいときの制御態様を説明するための説明図である。 （ａ）（ｂ）モータに掛かる負荷が大きいときの制御態様を説明するための説明図である。

以下、車両シート制御装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の車両シート制御装置１０は、車両シート１を前後方向にスライド動作させるための駆動源としてのモータＭを備える。モータＭは、給電ブラシ及び整流子（ともに図示略）を有するブラシ付きモータにて構成されている。モータＭの回転は、車両シート１が備える減速機構（図示略）を介して該車両シート１の前後移動（スライド移動）に変換される。

車両シート制御装置１０は、モータＭに駆動電力を供給する駆動回路１１と、駆動回路１１を介してモータＭの駆動を制御する制御回路１２と、モータＭの回転を検出する回転センサ１３と、例えば車両シート１の側面に設けられた操作スイッチＳＷとを備える。操作スイッチＳＷが例えば搭乗者によって操作されると、操作スイッチＳＷから操作信号Ｓｍが制御回路１２に出力され、制御回路１２は操作信号Ｓｍの入力に基づいて駆動回路１１を通じてモータＭを回転駆動させ、車両シート１をスライド移動させる。

回転センサ１３は、例えばモータＭに搭載されたホールＩＣ等からなり、モータＭの回転に応じた回転検出信号Ｓｐ（パルス信号）を出力する。制御回路１２は、回転センサ１３から出力される回転検出信号Ｓｐに基づいて制御信号（ＰＷＭ駆動信号）Ｓｃを生成し、その制御信号Ｓｃを駆動回路１１に出力することにより駆動回路１１をＰＷＭ駆動させ、モータＭの駆動を制御する。

制御回路１２は、速度算出部２１、減算器２２、速度指令値設定部２３、ＦＢ制御部（フィードバック制御部）２４、ＰＷＭ制御部２５、位置カウント部２６、負荷判定部２８及び挟み込み判定部２９及びを備えている。

速度算出部２１は、回転センサ１３から出力される回転検出信号Ｓｐに基づいて回転速度検出値ωを算出する。減算器２２は、速度指令値設定部２３から出力された速度指令値ωｄと、速度算出部２１により演算されたモータＭの回転速度検出値ωとの差分値（速度偏差Δω＝ωｄ−ω）を演算し、演算した速度偏差ΔωをＦＢ制御部２４に出力する。

ＦＢ制御部２４は、速度偏差Δωに基づいて速度フィードバック制御を実行する。本実施形態のＦＢ制御部２４が実行する速度フィードバック制御はＰＩ制御である。すなわち、ＦＢ制御部２４は速度偏差ΔωにＰ（比例）制御の比例ゲインＫｐを乗ずることにより比例成分を演算するとともに、速度偏差Δωの積分値にＩ（積分）制御の積分ゲインＫｉを乗ずることにより積分成分を演算する。そして、これら比例成分及び積分成分を加算することにより電圧指令値Ｖｄを演算し、これをＰＷＭ制御部２５に出力する。

ＰＷＭ制御部２５は、電圧指令値Ｖｄに基づくＤＵＴＹ指令値を演算するとともに、そのＤＵＴＹ指令値に示されるオンＤＵＴＹ比を有する制御信号Ｓｃを生成して駆動回路１１に出力することで、駆動回路１１をＰＷＭ駆動させる。これにより、制御信号Ｓｃに応じた駆動電力が駆動回路１１からモータＭに出力される。

位置カウント部２６は、回転センサ１３から出力される回転検出信号Ｓｐに基づいて車両シート１の位置情報Ｐを算出し、これを速度指令値設定部２３に出力する。車両シート１の位置情報Ｐは、例えば、車両シート１の前後方向の位置に対応する回転検出信号Ｓｐの立ち上がり及び立ち下がりのカウント数である。

速度指令値設定部２３は、車両シート１の位置情報Ｐに対応する速度指令マップが格納されたメモリ２７を有している。速度指令値設定部２３は、操作スイッチＳＷから制御回路１２への操作信号Ｓｍの入力に基づき、前記速度指令マップから参照した値を速度指令値ωｄとして減算器２２に出力する。

負荷判定部２８は、ＦＢ制御部２４から入力される電圧指令値Ｖｄに基づき、車両シート１に掛かる負荷が高負荷であるか低負荷であるかを判定し、その判定に応じた負荷判定信号Ｓｋを挟み込み判定部２９に出力する。

挟み込み判定部２９は、負荷判定部２８から入力される負荷判定信号Ｓｋに基づき、後述する挟み込み判定のモードを低負荷モード及び高負荷モードのいずれかに決定する。挟み込み判定部２９は、低負荷モードにおいては、ＦＢ制御部２４から入力される電圧指令値Ｖｄを基に異物の挟み込み判定を行う。一方、高負荷モードにおいては、速度算出部２１から入力される回転速度検出値ωを基に異物の挟み込み判定を行う。その各モードにおいて、挟み込み判定部２９は、車両シート１のスライド移動中の異物挟み込みを検出すると、挟み込み判定信号ＳｉをＰＷＭ制御部２５に出力する。そして、ＰＷＭ制御部２５は、挟み込み判定信号Ｓｉに基づき駆動回路１１の駆動を停止してモータＭを停止させる。

次に、本実施形態の車両シート制御装置１０の制御態様とその作用を説明する。
図２（ａ）に示すように、操作スイッチＳＷの操作によって操作信号Ｓｍが制御回路１２に出力されると、上記の速度フィードバック制御によってモータＭが低速度ωＬで定速駆動され、車両シート１が一定の低速度でスライド移動する（低速一定区間ＬＳ）。この低速一定区間ＬＳにおいて、上記のように速度偏差Δωを基に演算される電圧指令値Ｖｄを低電圧値ＶＬとしている。なお、低速一定区間ＬＳでは、車両シート１の位置の微調整を容易に行うことが可能となっている。

その後、作動開始時刻ｔ０からの作動継続時間が所定時間Δｔに達すると、速度指令値設定部２３から出力される速度指令値ωｄが、時間の経過につれて例えば一次関数的に増加される増速区間ＩＳに移行する。増速区間ＩＳでは、モータＭの回転速度が低速度ωＬから高速度ωＨまで増加され、それに伴って車両シート１のスライド動作も増速される。

増速区間ＩＳを経た後、上記の速度フィードバック制御によってモータＭが高速度ωＨで定速駆動される高速区間ＨＳに移行する。高速区間ＨＳでは、車両シート１が一定の高速度でスライド移動する。この高速区間ＨＳにおいて、上記のように速度偏差Δωを基に演算される電圧指令値Ｖｄを高電圧値ＶＨとしている。なお、図２（ａ）（ｂ）は、車両シート１に掛かる負荷が小さいとき（例えば、低体重者が着座しているとき等）の一例であって、高速区間ＨＳでモータＭを高速度ωＨで駆動させるときの電圧指令値Ｖｄ（高電圧値ＶＨ）が、電圧指令値Ｖｄの最大値Ｖｍａｘ未満となる場合の一例を示している。

［負荷判定について］
ここで、図３（ａ）（ｂ）には、車両シート１に掛かる負荷が大きいとき（例えば、高体重者が着座しているとき等）の、モータＭの回転速度及び電圧指令値Ｖｄの変化を示している。図３（ａ）（ｂ）に示すように、操作スイッチＳＷの操作によって操作信号Ｓｍが制御回路１２に出力されると、上記の速度フィードバック制御によってモータＭが低速度ωＬで定速駆動される。このときの電圧指令値Ｖｄ（低電圧値ＶＬ）は、低負荷時（図２（ｂ）参照）に比べて高くなる。

この低速一定区間ＬＳにおいて、負荷判定部２８は低電圧値ＶＬと所定の閾値Ｖ１とを比較し、低電圧値ＶＬが閾値Ｖ１未満の場合（図２（ｂ）参照）に、車両シート１（モータＭ）に掛かる負荷が低負荷であると判定する。一方、低電圧値ＶＬが閾値Ｖ１以上の場合（図３（ｂ）参照）に、車両シート１（モータＭ）に掛かる負荷が高負荷であると判定する。そして、それぞれの判定に応じた負荷判定信号Ｓｋを挟み込み判定部２９に出力する。挟み込み判定部２９は、負荷判定信号Ｓｋに基づいて挟み込み判定のモードを低負荷モード及び高負荷モードのいずれかに決定する。

[低負荷モードにおける挟み込み判定]
図２（ａ）（ｂ）に示すように、車両シート１の低負荷時のスライド移動において、車両シート１が異物と接触すると、その接触開始時点で微少に回転速度が低下するが、速度フィードバック制御によって電圧指令値Ｖｄが上昇し、モータＭの回転速度が高速度ωＨに復帰する。なお、この例では、スライド移動する車両シート１によって異物が押されたり、車両シート１表面のクッションが異物に圧縮されたりすることで、異物との接触開始からしばらくの間、モータＭの回転速度が高速度ωＨに維持されることを想定している。

そして、この低負荷時では、挟み込み判定のモードが上記決定態様によって低負荷モードとされており、挟み込み判定部２９は、ＦＢ制御部２４から入力される電圧指令値Ｖｄを基に異物の挟み込み判定を行う。詳しくは、挟み込み判定部２９は、電圧指令値Ｖｄが所定値（本実施形態では最大値Ｖｍａｘ）に達したとき、車両シート１が異物を挟み込んだと判定し、挟み込み判定信号ＳｉをＰＷＭ制御部２５に出力する。そして、ＰＷＭ制御部２５は、挟み込み判定信号Ｓｉに基づき駆動回路１１の駆動を停止してモータＭを停止させる。

[高負荷モードにおける挟み込み判定]
図３（ａ）（ｂ）は、車両シート１の高負荷時の一例であって、モータＭの回転速度が速度指令値ωｄに基づく高速度ωＨに達する前に、電圧指令値Ｖｄが最大値Ｖｍａｘに到達する例を示している。この場合、高速区間ＨＳで電圧指令値Ｖｄが常に最大値Ｖｍａｘとなり、モータＭの回転速度は、高速度ωＨよりも遅い速度ωＨ１となる。このような車両シート１の高負荷時のスライド移動では、車両シート１が異物と接触すると、その接触開始時点からモータＭの回転速度が低下する。

そして、この高負荷時では、挟み込み判定のモードが上記決定態様によって高負荷モードとされており、挟み込み判定部２９は、速度算出部２１から入力される回転速度検出値ωの変動量を基に異物の挟み込み判定を行う。詳しくは、挟み込み判定部２９は、速度算出部２１により演算された回転速度検出値ωの単位時間当りの速度変動量を算出する。そして、その速度変動量と閾値を比較し、速度変動量が該閾値以上である場合に、車両シート１が異物を挟み込んだと判定し、挟み込み判定信号ＳｉをＰＷＭ制御部２５に出力する。そして、ＰＷＭ制御部２５は、挟み込み判定信号Ｓｉに基づき駆動回路１１の駆動を停止してモータＭを停止させる。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）車両シート制御装置１０は、ＦＢ制御部２４によって演算される電圧指令値Ｖｄを基に、モータＭに掛かる負荷が低負荷であるか高負荷であるかを判定する負荷判定部２８と、負荷判定部２８にて低負荷判定された場合には電圧指令値Ｖｄに基づいて車両シート１による異物の挟み込みを判定し、負荷判定部２８にて高負荷判定された場合にはモータＭの回転速度検出値ω（実速度）に基づいて車両シート１による異物の挟み込みを判定する挟み込み判定部２９とを備える。

この構成によれば、負荷判定部２８にて低負荷判定された場合、挟み込み判定部２９は電圧指令値Ｖｄに基づいて車両シート１による異物の挟み込みを判定する。つまり、電動駆動中の車両シート１が異物と接触したとき、ＦＢ制御部２４によって演算される電圧指令値Ｖｄが変動（上昇）し、その変動に基づき異物の挟み込み判定がなされるため、速度フィードバック制御によってモータＭの回転速度が一定（又は速度変動が微少）となる状態においても異物の挟み込みを検出することができる。

一方、負荷判定部２８にて高負荷判定された場合には、モータＭの回転速度検出値ωに基づいて車両シート１による異物の挟み込みを判定する。モータＭに掛かる負荷が大きいときには、ＦＢ制御部２４によって演算される電圧指令値Ｖｄが最大値Ｖｍａｘに張り付き、車両シート１が異物を挟み込んでも該電圧指令値Ｖｄが変動しない場合があるが、この高負荷時においてはモータＭの回転速度検出値ωに基づいて異物の挟み込みを検出することができる。

このように、モータＭに掛かる負荷の大小に応じて挟み込み判定に用いるパラメータ（電圧指令値Ｖｄ又は回転速度検出値ω）を別にすることで、異物の挟み込み判定の精度の低下を抑えることができる。

（２）速度フィードバック制御によってモータＭを一定の高速度ωＨで駆動させる高速区間ＨＳと、モータＭの始動から高速区間ＨＳまでの区間であってモータＭを高速度ωＨよりも遅い速度で駆動させる低速区間（低速一定区間ＬＳ及び増速区間ＩＳ）とが設定される。そして、負荷判定部２８は、低速一定区間ＬＳにおいて、モータＭに掛かる負荷が低負荷であるか高負荷であるかを判定する。この構成によれば、低速一定区間ＬＳでは、ＦＢ制御部２４によって演算される電圧指令値Ｖｄの最大値Ｖｍａｘまでの余裕があるため、この低速一定区間ＬＳにおいて電圧指令値Ｖｄを基に負荷判定することで、より好適に負荷判定を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、作動開始時刻ｔ０からの作動継続時間が所定時間Δｔに達したときに、低速一定区間ＬＳから増速区間ＩＳに移行されるが、これ以外に例えば、車両シート１の変位量が所定値に達したときに低速一定区間ＬＳから増速区間ＩＳに移行させてもよい。

・上記実施形態では、モータＭの始動から高速区間ＨＳまでの低速区間は、低速一定区間ＬＳと増速区間ＩＳとからなるが、これ以外に例えば、モータＭの始動から高速区間ＨＳまでの低速区間全体を低速一定区間ＬＳとしてもよい。また、モータＭの始動から高速区間ＨＳまでの低速区間全体を、モータの回転速度が高速度ωＨまで徐々に増速する増速区間としてもよい。この増速区間においても負荷判定部２８による負荷判定は可能である。

・上記実施形態では、モータＭの始動直後の低速区間（低速一定区間ＬＳ及び増速区間ＩＳ）を経てモータＭを一定の高速度ωＨで駆動させる高速区間ＨＳに移行させているが、これに限定されるものではなく、モータＭの始動直後からモータＭを一定の高速度ωＨで駆動させてもよい。

・上記実施形態では、挟み込み判定部２９は、低負荷モードにおいて、電圧指令値Ｖｄが最大値Ｖｍａｘに達したとき、車両シート１が異物を挟み込んだと判定したが、これに限らず、例えば、電圧指令値Ｖｄが最大値Ｖｍａｘ未満の所定値に達したとき、異物を挟み込んだと判定してもよい。また、電圧指令値Ｖｄが所定値（例えば最大値Ｖｍａｘ）以上となった状態の継続時間が所定時間に達したとき、異物を挟み込んだと判定してもよい。

・上記実施形態では、挟み込み判定部２９は、高負荷モードにおいて、モータＭの回転速度検出値ωから算出されたモータＭの速度変動量に基づいて挟み込み判定を行ったが、これに特に限定されるものではなく、例えば、速度偏差Δωや回転センサ１３からの回転検出信号Ｓｐ等に基づいて挟み込み判定を行ってもよい。

・上記実施形態では、負荷判定部２８は、電圧指令値Ｖｄを基にモータＭに掛かる負荷の大小判定を行うが、これ以外に例えば、モータＭの回転速度検出値ωが速度指令値ωｄに追従するまでに掛かる時間を基に負荷の大小判定を行ってもよい。

・上記実施形態では、ＰＷＭ制御部２５は、挟み込み判定信号Ｓｉに基づき駆動回路１１の駆動を停止してモータＭを停止させるが、これ以外に例えば、挟み込み判定信号Ｓｉに基づきモータＭを所定量（又は所定時間）逆回転させるように駆動回路１１を駆動してもよい。

・上記実施形態における速度フィードバック制御を、Ｐ制御やＰＩＤ制御等に変更してもよい。
・上記実施形態では、車両シート１の前後のスライド移動を制御する車両シート制御装置１０に適用したが、これに特に限定されるものではなく、例えば、シートバックの傾動やシートクッションの高さ調整動作（リフタ動作）等を制御する制御装置に適用してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）請求項１又は２に記載の車両シート制御装置において、
前記負荷判定手段は、前記電圧指令値と所定の閾値とを比較し、前記電圧指令値が前記閾値未満の場合に、前記モータに掛かる負荷が低負荷であると判定し、前記電圧指令値が前記閾値以上の場合に、前記モータに掛かる負荷が高負荷であると判定することを特徴とする車両シート制御装置。

この構成によれば、電圧指令値に基づいてモータ（ひいては車両シート）に掛かる負荷の大小を判定することができる。
（ロ）請求項２に記載の車両シート制御装置において、
前記低速区間は、前記モータの始動からの所定の区間であって前記速度フィードバック制御によって前記モータを前記高速度よりも低い一定の低速度で駆動させる低速一定区間を含むことを特徴とする車両シート制御装置。

この構成によれば、低速一定区間において車両シートの位置の微調整を容易に行うことが可能となる。
（ハ）上記付記（ロ）に記載の車両シート制御装置において、
前記負荷判定手段は、前記低速一定区間において、前記モータに掛かる負荷が低負荷であるか高負荷であるかを判定することを特徴とする車両シート制御装置。

この構成によれば、低速一定区間において負荷判定手段にて電圧指令値を基に負荷判定させることで、より好適に負荷判定を行うことが可能となる。

１…車両シート、１０…車両シート制御装置、１１…駆動回路、１２…制御回路、２４…ＦＢ制御部（フィードバック制御手段）、２８…負荷判定部（負荷判定手段）、２９…挟み込み判定部（挟み込み判定手段）、Ｍ…モータ。

Claims (2)

1. モータの回転力に基づく車両シートの電動駆動を制御する車両シート制御装置であって、
   前記モータの回転速度を速度指令値に追従させるべく該速度指令値と前記モータの回転速度の実速度との差分を基に電圧指令値を演算して出力するフィードバック制御手段と、
   前記電圧指令値に基づく駆動電力を前記モータに出力する駆動回路と、
   前記電圧指令値、又は前記モータの回転速度の実速度が前記速度指令値に追従するまでに掛かる時間を基に、前記モータに掛かる負荷が低負荷であるか高負荷であるかを判定する負荷判定手段と、
   前記負荷判定手段にて低負荷判定された場合には前記電圧指令値に基づいて前記車両シートによる異物の挟み込みを判定し、前記負荷判定手段にて高負荷判定された場合には前記モータの回転速度の実速度に基づいて前記車両シートによる異物の挟み込みを判定する挟み込み判定手段と
   を備えたことを特徴とする車両シート制御装置。
2. 請求項１に記載の車両シート制御装置において、
   前記フィードバック制御手段による速度フィードバック制御によって前記モータを一定の高速度で駆動させる高速区間と、前記モータの始動から前記高速区間までの区間であって前記モータを前記高速度よりも遅い速度で駆動させる低速区間とが設定され、
   前記負荷判定手段は、前記低速区間において、前記モータに掛かる負荷が低負荷であるか高負荷であるかを判定することを特徴とする車両シート制御装置。