JP2017193948A - 車両ウィンドウ上昇制御システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的サイズが小さく、故障率が低くかつ費用が妥当な車両ウィンドウ上昇制御システム、及び車両ウィンドウ上昇降制御方法を提供する。
【解決手段】車両ウィンドウ上昇制御システムは、ウィンドウ上昇モータ、モータ駆動／制御モジュール、インバータ、ロータ位置感知ユニット、及びはさみ防止モジュールを含む。ウィンドウ上昇モータはブラシレス直流モータである。はさみ防止モジュールは、ブラシレス直流モータに本来的に含まれるロータ位置感知ユニットによって生成された位置フィードバック信号に基づき、車両ウィンドウがはさみ防止領域にあるかどうか判断する。車両ウィンドウがはさみ防止領域にあるとき障害物判断ユニットが始動する。障害物があるとき、はさみ防止指令ユニットははさみ防止指令をモータ駆動／制御モジュールに送り、モータ駆動／制御モジュールははさみ防止指令に従ってインバータを駆動してモータを反対方向に回転させる。
【選択図】図２

Description

[0001] この本発明は、車両ウィンドウ上昇制御システム及びその制御方法に、特に、はさみ防止機能を備えた車両ウィンドウ上昇制御システム及びその制御方法に関する。

[0002] 多くの自動車は、ウィンドウの開閉を助長するために、電動ウィンドウを装備している。電動ウィンドウの開閉は、車両ウィンドウ上昇機構により達成される。車両ウィンドウ上昇機構は、一般に、モータ及び関連する伝動装置組立体を含む。しかしながら、伝統的に、車両ウィンドウを駆動するためのモータは、通常、ステータ、ロータ、ブラシなどのような構成部品を含むブラシ付きモータであり、それによりモータのサイズが比較的大きくなる。さらに、モータが作動するにつれて、ロータに接続された整流子及びブラシは、それらの間に相互摩擦を生じ、ブラシを容易に摩耗させる。そのため、ブラシ付きモータを利用する自動車電動ウィンドウは、故障率が高く、しかも寿命が短い。さらに、現在の自動車電動ウィンドウは、通常、自動上昇システムを含む必要があり、自動上昇システムを含む自動車電動ウィンドウは、はさみ防止機能を有する必要がある。そのため、車両ウィンドウの位置を決定するために切換え式ホールセンサを設置する必要があり、それによりブラシ付きのモータを利用する費用優位性が非常に弱まる。

[0003] 従って、比較的サイズが小さく、故障率が低くかつ費用が妥当な車両ウィンドウ上昇制御システム、及び車両ウィンドウ上昇降制御方法に対する要望がある。

[0004] 車両ウィンドウの上昇又は下降を制御するための車両ウィンドウ上昇制御システムは、ウィンドウ上昇モータ、モータ駆動／制御モジュール、インバータ、及びロータ位置感知ユニットを備える。ウィンドウ上昇モータはブラシレス直流モータである。モータ駆動／制御モジュールは、ロータ位置感知ユニットにより得たロータ位置フィードバック信号に基づきインバータを駆動して、ウィンドウ上昇モータの回転を可能にするように構成される。車両ウィンドウ上昇制御システムは、はさみ防止モジュールをさらに備える。はさみ防止モジュールは、パルス計数器、カウント比較器、障害物判断ユニット、及びはさみ防止指令ユニットを含む。パルス計数器は、車両ウィンドウの上昇中に、ロータ位置感知ユニットによって生成されたパルスの数を記録するように構成される。カウント比較器は、パルスの記録された数を予め設定された閾値と比較して車両ウィンドウがはさみ防止領域にあるかどうかを判断するように構成される。障害物判断ユニットは、車両ウィンドウがはさみ防止領域にあることが決定されたとき始動する。障害物判断ユニットが障害物の存在を決定するとき、はさみ防止指令をモータ駆動／制御モジュールに送り、モータ駆動／制御モジュールは、インバータをはさみ防止指令に従って駆動してモータを反対方向に回転させる。

[0005] 車両ウィンドウ上昇制御方法は、車両ウィンドウを駆動して上昇又は下降させるためにブラシレス直流モータを準備する工程と、ブラシレス直流モータを外部命令及びモータ位置フィードバック信号に従って作動させる工程と、ロータ位置フィードバック信号に従って車両ウィンドウがはさみ防止領域にあるかどうかを決定する工程と、車両ウィンドウがはさみ防止領域にあることが決定されたとき、上昇する車両ウィンドウが障害物に遭うかどうかをモータ作動パラメータに従って決定する工程と、上昇する車両ウィンドウが障害物に遭うことが決定されたとき、はさみ防止作動を実行するためにモータを制御する工程とを含む。

[0006] 本発明の車両ウィンドウ上昇制御システムは、ブラシレスの直流モータを利用し、はさみ防止動作は、ブラシレスの直流モータに本来的に含まれるロータ位置感知ユニットによって生成された位置フィードバック信号に基づき行なわれる。そのため、本車両ウィンドウ上昇制御システムは、サイズがより小さく、故障率がより低く、しかも費用が合理的である。

本発明の１つの実施形態による車両ウィンドウ上昇制御システムのブロック図である。 本発明の別の実施形態による車両ウィンドウ上昇制御システムのブロック図である。 図１のインバータの回路図である。 別の実施形態による図１のインバータの回路図である。 １つの実施形態による車両ウィンドウ上昇制御方法のフローチャートである。

[0012] 本発明は、次に、添付図面を参照してほんの一例として詳しく説明される。

[0013] 図１を参照して、本発明の車両ウィンドウ上昇乃至ウィンドウ昇降制御システムは、車両ウィンドウ８０を制御して上昇させ又は下降させるために使用される。車両ウィンドウ上昇制御システムは、ウィンドウ上昇モータ１０、モータ駆動／制御モジュール２０、インバータ３０、ロータ位置感知ユニット４０及びはさみ防止モジュール５０を含む。

[0014] ウィンドウ上昇乃至ウィンドウ昇降モータ１０は、三相又は単相のブラシレス直流モータである。ウィンドウ上昇モータ１０は、ギヤーボックス、牽引ケーブルなどを含む伝動装置組立体を介して車両ウィンドウ８０に接続され、ウィンドウ上昇モータ１０の回転軸から出力された動力が車両ウィンドウ８０に伝達されて牽引力を形成し、これにより車両ウィンドウ８０を駆動して上昇させ又は下降させる。

[0015] モータ駆動／制御モジュール２０は、外部命令を受け取って実行し、かつデータ処理する及びインバータ３０を駆動する機能を有するように構成される。モータ駆動／制御モジュール２０は、命令受取りユニット２１、データ処理ユニット２３及び駆動ユニット２５を含む。命令受取りユニット２１は、ボタン又はトリガーを介して入力される車両ウィンドウを上昇、下降又は停止させるような外部命令を受け取る。データ処理ユニット２３は、受け取った命令に従ってデータ処理を行ない、対応するモータ制御信号を得る。駆動ユニット２５は、モータ制御信号に従って規則的な駆動信号を獲得し、インバータ３０を駆動してウィンドウ上昇モータ１０の様々な巻線に電力を供給し又は遮断し、これによってモータ１０を所望の方向に始動させ又はモータ１０を停止させる。

[0016] ウィンドウ上昇モータ１０がブラシレス直流モータであるので、ウィンドウ上昇モータ１０の連続作動を保証するために、ロータ位置感知ユニット４０は、モータロータの位置を検出する必要があり、モータロータが予め設定された位置を越えて回転する際、モータ駆動／制御モジュール２０は、インバータ３０を駆動してウィンドウ上昇モータ１０を連続的に運転する。具体的には、モータ駆動／制御モジュール２０のデータ処理ユニット２３は、ロータ位置感知ユニット４０から位置フィードバック信号を受け取るために、ロータ位置感知ユニット４０に接続される。データ処理ユニット２３は、位置フィードバック信号に従って整流指令を生成し、駆動ユニット２５は、インバータ３０を駆動して適切な整流を行ない、それによってウィンドウ上昇モータ１０の連続的な回転を保証し、ひいては車両ウィンドウ８０の自動的な上昇又は下降の制御を達成する。ロータ位置感知ユニット４０は、１つ以上の切換え式ホールセンサを含む。各々の切換え式ホールセンサは、モータが作動すると、連続的な方形波信号を生成する。

[0017] １つの実施形態では、モータ駆動／制御モジュール２０は、モータの実際の回転方向を判断し、モータの実際の回転方向が命令受取りユニット２１によって受け取られた制御命令と一致するかどうかを判断し、モータの実際の回転方向が制御命令と一致しないとき故障信号を生成する、回転方向判断ユニット２７をさらに含む。回転方向判断ユニット２７が含まれるとき、ロータ位置感知ユニット４０は、少なくとも２つの切換え式ホールセンサを含み、回転方向判断ユニット２７は、２つの切換え式ホールセンサによって生成された２つの方形波信号のシーケンスに従ってモータ回転方向を判断することに注目されたい。

[0018] 具体的には、ウィンドウ上昇モータ１０が三相ブラシレス直流モータであるとき、ロータ位置感知ユニット４０は、３つの切換え式ホールセンサを含む。３つの切換え式ホールセンサは、三相のステータ巻線の各々に対するモータロータの位置を検出する。そのため、２つの隣接する切換え式ホールセンサの位置には、それらの間に１２０度の電気角の差がある。モータの実際の回転方向は、３つの切換え式ホールセンサのうちの任意の２つ又は全てによって生成された方形波信号のシーケンスに従って判断することができる。ウィンドウ上昇モータ１０が単相ブラシレス直流モータであるとき、回転方向判断ユニット２７を含まず、ロータ位置感知ユニット４０は、１つの切換え式ホールセンサを含む必要があるのみである。もちろん、上述したように、回転方向判断ユニット２７を含むとき、２つの切換え式ホールセンサが必要であり、そのうちの１つは、モータを作動させるために使用され、それらの両方は、モータの回転方向を判断するために組み合わせて使用される。

[0019] インバータ３０はブリッジ切換回路である。図３を参照して、三相ブラシレス直流モータを使用するとき、ブリッジ切換回路は、一般的に、６つのパワートランジスタスイッチを有する三相ブリッジ切換回路である。図４を参照して、単相ブラシレス直流モータを使用するとき、ブリッジ切換回路は、一般的に、４つのトランジスタスイッチを有するＨ型ブリッジ切換回路である。パワートランジスタスイッチは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）とすることができる。

[0020] はさみ防止モジュール５０は、パルス計数器５１、カウント比較器５３、障害物判断ユニット５５及びはさみ防止指令ユニット５７を含む。ロータ位置感知ユニット４０が１つ以上の切換え式ホールセンサを含むので、モータロータが回転すると、ロータ位置感知ユニット４０は、方形波パルス信号を生成する。パルスの数は、ロータの回転に正比例する。伝動装置モジュールには一定の減速比がある。そのため、パルスの数は、車両ウィンドウの位置に直線的に対応し、車両ウィンドウの位置は、パルスの数を記録することにより決定できる。１つの実施形態では、ウィンドウ上昇モータ１０は三相ブラシレス直流モータであり、ロータ位置感知ユニット４０は３つの切換え式ホールセンサを含み、パルス計数器５１は、車両ウィンドウ８０の上昇中に、３つの切換え式ホールセンサにより生成されたパルスの数を記録するために使用される。別の実施形態では、車両ウィンドウ８０は単相ブラシレス直流モータであり、ロータ位置感知ユニット４０は２つの切換え式ホールセンサを含み、パルス計数器５１は、車両ウィンドウ８０の上昇中に、２つの切換え式ホールセンサの一方によって生成されたパルスの数を記録するために使用される。カウント比較器５３は、パルス計数器５１に記録されたパルスの数を所定の閾値と比較するために使用され、記録されたパルスの数と閾値との関係に従って、車両ウィンドウがはさみ防止領域にあるかどうかを判断する。例えば、閾値は、閾値上限値及び閾値下限値を含む。記録されたパルスの数が閾値上限値と閾値下限値との間に収まるとき、車両ウィンドウがはさみ防止領域にあることが決定され、障害物判断ユニット５５が始動する。

[0021] 障害物判断ユニット５５は、モータ速度、モータ巻線の電流及びモータ出力トルクの少なくとも１つを測定し、測定されたパラメータを予め設定された閾値と比較することにより、上昇する車両ウィンドウが障害物に遭うかどうか判断できる。ロータ位置感知ユニット４０によって生成されたパルスの幅は、ウィンドウ上昇モータ１０の回転速度に正相関を有するので、モータ速度を示すために使用できる。１つの実施形態では、障害物判断ユニット５５は、パルス幅記録器及びパルス幅比較器を含む。パルス幅記録器は、ロータ位置感知ユニット４０によって生成されたパルスの幅を記録するために使用される。パルス幅比較器は、記録されたパルス幅を予め設定された閾値と比較するために使用される。記録されたパルス幅が予め設定された閾値よりも大きいとき、障害物判断ユニット５５は、障害物があることを決定する。車両ウィンドウ１０が三相ブラシレス直流モータであるとき、ロータ位置感知ユニット４０は３つの切換え式ホールセンサを含み、パルス幅記録器は、切換え式ホールセンサの１つによって生成されたパルスの幅を記録するために使用される。車両ウィンドウ１０が単相ブラシレス直流モータであるとき、ロータ位置感知ユニット４０は２つの切換え式ホールセンサを含み、パルス幅記録器は、切換え式ホールセンサの一方によって生成されたパルスの幅を記録するために使用される。

[0022] はさみ防止指令ユニット５７は、モータ駆動／制御モジュール２０に接続される。障害物判断ユニット５５が障害物の存在を判断したとき、はさみ防止指令ユニット５７ははさみ防止指令を生成し、モータ駆動／制御モジュール２０のデータ処理ユニット２３は、はさみ防止指令に従ってデータ処理を行ない、対応するはさみ防止制御信号を得る。モータ駆動／制御モジュール２０の駆動ユニット２５は、はさみ防止制御信号に従ってはさみ防止駆動信号を生成し、インバータ３０を駆動してはさみ防止作動を行ない、ウィンドウ上昇モータ１０を反対方向に回転させる。

[0023] 図５を参照して、本発明の１つの実施形態による車両ウィンドウ上昇乃至ウィンドウ昇降制御方法は、以下の工程を含む。

[0024] Ｓ１０：車両ウィンドウを駆動して上昇又は下降させるためにブラシレス直流モータを準備する。

[0025] ブラシレス直流モータの回転軸は、伝動機構を介して車両ウィンドウに接続される。ウィンドウ上昇モータは、ギヤーボックス、牽引ケーブルなどを含む伝動装置組立体を介して車両ウィンドウに接続され、ウィンドウ上昇モータの回転軸から出力された動力が車両ウィンドウに伝達されて牽引力を形成し、車両ウィンドウを駆動して上昇させ又は下降させる。外部電源がインバータを介してブラシレス直流モータに電力を供給する。

[0026] Ｓ２０：ブラシレス直流モータは、外部命令に従って所望の方向に始動し又は停止する。工程Ｓ２０は以下の工程を含む。
Ｓ２１：外部命令に従ってデータ処理が行なわれ、対応するモータ制御指令を得る。外部命令は、車両ウィンドウボタンを介して入力された車両ウィンドウを上げ、下げ又は止める指令を含む。
Ｓ２２：インバータは、モータ制御指令に従って駆動され、ブラシレス直流モータの様々な巻線に電力を供給し又は遮断し、モータを所望の方向に始動させ又はモータを停止させる。

[0027] Ｓ３０：ロータ位置がロータ感知ユニットで検出され、モータの実際の回転方向が、位置フィードバック信号のシーケンスに従って決定され、実際の回転方向は、制御信号によって制御された回転方向と比較される。２つの回転する方向が一貫しないとき、故障信号が生成される。

[0028] Ｓ４０：ロータ位置フィードバック信号に従ってモータの連続運転を保証するためにインバータを駆動する。

[0029] Ｓ５０：車両ウィンドウがはさみ防止領域にあるかどうかを決定する。

[0030] 工程Ｓ５０は以下の工程を含む。

[0031] Ｓ５１：位置フィードバック信号の数を記録する。１つの実施形態では、位置フィードバック信号の数の記録は、方形波パルスの数を記録するための計数器を使用して行なう。

[0032] Ｓ５２：位置フィードバック信号の記録された数は、予め設定された閾値と比較され、車両ウィンドウがはさみ防止領域にあるかどうかが、位置フィードバック信号の数と予め設定された閾値との関係に従って決定される。１つの実施形態では、予め設定された閾値は、閾値上限値及び閾値下限値を有する。フィードバック信号の数が閾値上限値と閾値下限値との間に収まるとき、車両ウィンドウははさみ防止領域にあることが決定される。

[0033] Ｓ６０：車両ウィンドウがはさみ防止領域にあると決定されたとき、上昇する車両ウィンドウが障害物に遭うかどうかが決定される。

[0034] 工程Ｓ６０は以下の工程を含む。

[0035] Ｓ６１：ブラシレス直流モータの作動パラメータを検出する。パラメータは、モータ回転速度、モータ巻線の電流、及びモータ出力トルクのうちの何れかの１つ以上を含む。ロータ位置感知ユニットによって生成されたフィードバック信号が方形波パルス信号であるとき、パルス信号のパルス幅は、モータ回転速度を示すために使用できる。１つの実施形態では、この工程は、位置感知ユニットによって生成されたパルスの幅を記録する。

[0036] Ｓ６２：ブラシレス直流モータの検出された作動パラメータは、予め設定された閾値と比較され、上昇する車両ウィンドウが障害物に遭うかどうかは、ブラシレス直流モータの検出された作動パラメータとその対応する閾値との間の関係によって決定される。１つの実施形態では、位置感知ユニットによって生成されたパルスの記録された幅が、パルス幅の閾値と比較される。位置感知ユニットによって生成されたパルスの記録幅が閾値よりも大きいとき、障害物があることが決定される。

[0037] Ｓ７０：障害物があることが決定されたとき、モータは、はさみ防止動作を行なうように制御される。

[0038] 工程Ｓ５０は以下の工程を備えることができる。

[0039] Ｓ５１：障害物があることが決定されるとき、はさみ防止指令を生成する。

[0040] Ｓ５２：対応するはさみ防止制御信号を、はさみ防止指令に従ってデータ処理により得る。

[0041] Ｓ５３：はさみ防止制御信号に従って駆動信号を生成し、それは、インバータを駆動してはさみ防止作動を行なうために使用する。はさみ防止作動は、ブラシレス直流モータを反対方向に回転させることを含む。

[0042] 本発明は、１つ以上の実施形態を参照して説明するが、実施形態の上記説明は、当業者が本発明を実行し又は使用することを可能にするためのみに使用する。本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正が可能であることが当業者によって認識されるべきである。本明細書に示した実施形態は、本発明に対する限定として解釈すべきでなく、本発明の範囲は、以下の請求項を参照して決定すべきである。

１０ ウィンドウ上昇モータ
２０ モータ駆動／制御モジュール
２１ 命令受取りユニット
２３ データ処理ユニット
２５ 駆動ユニット
３０ インバータ
４０ ロータ位置感知ユニット
５０ はさみ防止モジュール
５１ パルス計数器
５３ カウント比較器
５５ 障害物判断ユニット
５７ はさみ防止指令ユニット
８０ 車両ウィンドウ

Claims (10)

1. 車両ウィンドウの上昇又は下降を制御するための車両ウィンドウ上昇制御システムであって、該車両ウィンドウ上昇制御システムは、
   ブラシレス直流モータであるウィンドウ上昇モータと、
   インバータと、
   ロータ位置感知ユニットと、
   前記ロータ位置感知ユニットにより得たロータ位置フィードバック信号に基づき前記インバータを駆動し、前記ウィンドウ上昇モータの作動を可能にするように構成されたモータ駆動／制御モジュールと、
   はさみ防止モジュールと、を備え、該はさみ防止モジュールは、
   車両ウィンドウの上昇中に、前記ロータ位置感知ユニットによって生成されたパルスの数を記録するように構成されたパルス計数器と、
   前記パルスの記録された数を予め設定された閾値と比較して前記車両ウィンドウがはさみ防止領域にあるかどうかを判断するように構成されたカウント比較器と、
   前記車両ウィンドウが前記はさみ防止領域にあることが決定されたとき始動するように構成された障害物判断ユニットと、
   前記障害物判断ユニットが障害物の存在を決定するとき、はさみ防止指令を前記モータ駆動／制御モジュールに送り、前記モータ駆動／制御モジュールは、前記インバータを前記はさみ防止指令に従って駆動して前記モータを反対方向に回転させるように構成されたはさみ防止指令ユニットと、を備える
   ことを特徴とする車両ウィンドウ上昇制御システム。
2. 前記障害物判断ユニットは、モータ速度、モータ巻線の電流、及びモータ出力トルクから選ばれたパラメータの少なくとも１つを測定し、前記測定されたパラメータを閾値と比較することにより、障害物があるかどうかを判断するように構成される、請求項１に記載の車両ウィンドウ上昇制御システム。
3. 前記障害物判断ユニットは、パルス幅記録器及びパルス幅比較器をさらに備え、前記
   パルス幅記録器は、前記ロータ位置感知ユニットによって生成されたパルスの幅を記録するように構成され、前記パルス幅比較器は、前記記録されたパルス幅を予め設定された閾値と比較するように構成され、前記障害物判断ユニットは、前記パルス幅が前記予め設定された閾値よりも大きいとき障害物があることを判断するように構成される、請求項１に記載の車両ウィンドウ上昇制御システム。
4. 前記モータ駆動／制御モジュールは、外部命令を受け取るように構成された命令受取りユニットと、
   前記受け取った命令に従ってデータ処理を行ない、対応するモータ制御信号を得るデータ処理ユニットと、
   前記モータ制御信号に従って規則的な駆動指令を生成して前記インバータを駆動し、それによって前記ウィンドウ上昇モータを駆動する駆動ユニットと、を備える、請求項１に記載の車両ウィンドウ上昇制御システム。
5. 前記ウィンドウ上昇モータが三相ブラシレス直流モータであり、前記ロータ位置感知ユニットは３つの切換え式ホールセンサを備え、前記パルス計数器は、前記３つの切換え式ホールセンサによって生成された前記パルスの数を記録するように構成される、請求項１から４の何れか１つに記載の車両ウィンドウ上昇制御システム。
6. 前記ウィンドウ上昇モータは単相ブラシレス直流モータであり、前記ロータ位置感知ユニットは２つの切換え式ホールセンサを備え、前記パルス計数器は、前記少なくとも１つの切換え式ホールセンサの１つによって生成されたパルスの数を記録するように構成される、請求項１から４の何れか１つに記載の車両ウィンドウ上昇制御システム。
7. 前記モータ駆動／制御モジュールは、モータの実際の回転方向を検出し、前記モータの実際の回転方向が前記命令受取りユニットによって受け取られた制御命令と一致するかどうかを決定し、前記モータの実際の回転方向が前記制御命令と一致しないとき故障信号を生成する回転方向判断ユニットをさらに備える、請求項４から６の何れか１つに記載の車両ウィンドウ上昇制御システム。
8. 前記ロータ位置感知ユニットは、少なくとも２つの切換え式ホールセンサを備え、前記回転方向判断ユニットは、前記２つの切換え式ホールセンサによって生成された方形波信号のシーケンスに従って前記モータの実際の回転方向を判断するように構成される、請求項７に記載の車両ウィンドウ上昇制御システム。
9. 車両ウィンドウ上昇制御方法であって、
   車両ウィンドウを駆動して上昇又は下降させるためにブラシレス直流モータを準備する工程と、
   前記ブラシレス直流モータを外部命令及びモータ位置フィードバック信号に従って作動させる工程と、
   前記車両ウィンドウがはさみ防止領域にあるかどうかを前記ロータ位置フィードバック信号に従って決定する工程と、
   前記車両ウィンドウが前記はさみ防止領域にあることが決定されたとき、前記上昇する車両ウィンドウが障害物に遭うかどうかをモータ作動パラメータに従って決定する工程と、
   前記上昇する車両ウィンドウが障害物に遭うことが決定されたとき、はさみ防止作動を実行する工程と、を備えることを特徴とする車両ウィンドウ上昇制御方法。
10. 前記ブラシレス直流モータを外部命令及びモータ位置フィードバック信号に従って作動させる工程は、前記位置フィードバック信号のシーケンスに従ってモータの実際の回転方向モータを決定する工程と、前記実際の回転方向を制御信号によって制御された回転方向と比較する工程と、を備え、前記２つの回転方向が一致しないとき故障信号が生成される、請求項９に記載の車両ウィンドウ上昇制御方法。

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