JP2022535070A - 車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路、車両、及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両（４）のウィンドウリフタ（３）の電気モータ（２）を制御する回路（１）に関し、電気モータ（２）は、第１の極（５）に電源電位（ＵＳ）が印加され、且つ、同時に第２の極（６）にグランド電位（ＵＭ）が印加された場合に、ウィンドウリフタ（３）に対応するウィンドウ（７）を開くように構成されている。本発明は以下を提供する。回路（１）は操作素子（９）を備え、その操作素子は、操作された場合に、補助回路（１２）の第１の入力端子（１１）に操作信号（１０）を供給するように構成されている。その際、補助回路（１２）は、操作信号（１０）が第１の入力端子（１１）に印加され、且つ、同時にアクティブ化信号（１５）が補助回路（１２）の第２の入力端子（１３）に印加された場合に、電気モータ（２）の第１の極（５）に第２の電源電位（ＵＳ２）を供給するように構成されている。

Description

本発明は、車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路、ウィンドウリフタの電気モータを制御する回路を備えた車両、及び車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路の動作方法に関する。

車両のウィンドウを開閉するウィンドウリフタは、手動で又は電動で動作することができる。電動のウィンドウリフタは電気モータを有し、その電気モータは、回転方向に応じて、開閉するためにそれぞれのウィンドウをガイドに沿って上下する。電気モータを制御するために、ウィンドウリフタは電気モータの回転方向を設定するための電気回路を有する。電動ウィンドウリフタによってウィンドウを開閉する場合に、通常、運転者がウィンドウリフタのスイッチを操作する必要がある。特定の状況下において、運転者によるウィンドウリフタのスイッチの意識的又は偶発的な操作によって、ウィンドウが閉じてしまうことを防止することが見込まれる。このような状況としては、例えば、車両内への水の浸入がある。この具体的なケースにおいては、運転者はウィンドウを開けることのみが必要である。

この目的のために、ウィンドウリフタの電気モータを制御する電気回路の一部は、特定の状況下においてはウィンドウの閉じを防止する補助回路を有する。この補助回路は、多くの場合、リレー回路である。純粋にリレーをベースにした回路においては、電気モータの速度制御ができないという欠点がある。なぜなら、その速度制御は、通常、半導体スイッチ素子を使用して行われるパルス幅変調によって行われるからである。この欠点を克服するために、リレー及び半導体スイッチ素子の両方を含む混合回路が提供されている。半導体スイッチ素子によって、通常動作においては、速度制御付きウィンドウリフタの動作が可能になる。水の侵入を検知した場合には、リレーをベースにした補助回路によって制御が行われる。しかしながら、この混合回路はコスト高となる。

米国特許第６５１５３７７号明細書には、車両の電動ウィンドウ、スライディングルーフ、又はドアロックを制御する回路が開示されている。この回路は、回路の部品の機能的な停止又は機能的な故障を検知した後、緊急動作を開始するように構成されている。

特開２０１６－０７４３３２号公報は、アクチュエータのコントローラを開示している。このコントローラは、水の侵入が発生した場合に、ユーザの操作に応じてアクチュエータの適切な動作を保証するように構成されている。

本発明の課題は、水の侵入時の安全な動作と、通常動作時の速度制御とを可能にする回路を、既知の解決策よりも低コストにおいて提供することである。

本発明は、車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路を含む。その際、以下のことが提供される。電気モータの第１の極は、第１のスイッチ素子を介して電源電位に接続される。電気モータの第１の極は、第３のスイッチ素子を介してグランド電位に接続される。電気モータの第２の極は、第２のスイッチ素子を介して電源電位に接続される。第４のスイッチ素子を介して、電気モータの第２の極はグランド電位に接続される。言い換えれば、電気モータの極は、スイッチ素子を介して、グランド電位又は電源電位に接続される。これによって、スイッチ素子の状態によって、電気モータを流れる電流の方向、したがって、電気モータの回転方向を設定することができる。回路は制御ユニットを備え、その制御ユニットは、スイッチ素子のそれぞれの制御端子にそれぞれの制御信号を印加することによって、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を導通状態又は遮断状態にスイッチするように構成されている。言い換えれば、制御ユニットは、スイッチ素子の制御端子に制御信号を供給することによって、それぞれのスイッチ素子を導通状態又は遮断状態にするように構成されている。電気モータは、第１の極に電源電位が印加され、且つ、同時に第２の極にグランド電位が印加された場合に、ウィンドウリフタに対応するウィンドウを開くように構成されている。言い換えれば、電源電位が第１の極に印加され、且つグランド電位が第２の極に印加された場合において、電気モータに電流が流れた場合にウィンドウが開くように、電気モータが構成されている。逆に、電源電位が第２の極に印加され、同時にグランド電位が第１の極に印加された場合には、ウィンドウリフタに対応するウィンドウが閉まるように、電気モータが構成されている。そのため、スイッチ素子Ｔ１及びＴ４がそれぞれ導通状態に設定され、且つ、スイッチ素子Ｔ２及びＴ３がそれぞれ遮断状態に設定された場合に、ウィンドウは開かれる。スイッチ素子Ｔ２及びＴ３がそれぞれ導通状態に設定され、且つ、スイッチ素子Ｔ１及びＴ４がそれぞれ遮断状態に設定された場合に、ウィンドウは閉じられる。以下のことが提供される。回路は操作素子を備えており、その操作素子は、操作された場合に、補助回路の第１の入力端子に操作信号を供給するように構成されている。補助回路は、操作信号が第１の入力端子に印加され、且つ、同時にアクティブ化信号が補助回路の第２の入力端子に印加された場合に、電気モータの第１の極に第２の電源電位を提供するように構成されている。言い換えれば、電気モータの第１の極は、補助回路を介して第２の電源電位に接続される。その際、アクティブ化信号が補助回路の第２の入力端子に印加され、且つ、操作信号が補助回路の第１の入力端子に印加される場合にのみ補助回路が導通するように構成されている。

本発明には、電気モータの第１の極を、２つの異なる接続部を介してそれぞれの電源電位に接続できるという利点がある。

例えば、電気モータがいわゆるペアブリッジ回路（Ｐａａｒｂｒｕｅｃｋｅｎｓｃｈａｌｔｕｎｇ）内に配置されていることを提供することができる。その際、電気モータの２つの極は、それぞれのスイッチ素子Ｔ１及びＴ２を介して電源電位に接続することができる。２つのスイッチ素子Ｔ１及びＴ２は、その際、いわゆるハイサイドスイッチ素子として機能することができ、それぞれの制御端子に制御信号が印加されていない状態において遮断機能を有し、それによって、自身に電流が流れないようにすることができる。また、２つの極は、２つのスイッチ素子Ｔ３及びＴ４を介して、グランド電位に接続することができる。その際、スイッチ素子Ｔ３及びＴ４は、ローサイドスイッチ素子であってもよく、同様に、各制御端子に制御信号が印加されていない状態において遮断機能を有することができる。上記回路は、いわゆるＨ回路とも呼ばれ、それぞれの極を電源電位又はグランド電位に接続することが可能であり、それによって電気モータを介して両方向に電流を流すことができる。これによって、電気モータの運動方向を決定することができる。スイッチ素子を用いたパルス幅変調によって、すなわち導通状態と遮断状態とのスイッチングによって、電気モータの回転速度を制御することができる。スイッチ素子の状態を制御可能にするために、スイッチ素子のそれぞれの制御端子を制御ユニットに接続することができる。制御ユニットは、それぞれのスイッチユニットを導通状態又は遮断状態にスイッチするために、スイッチユニットのそれぞれの制御端子に制御信号を供給することができる。第１の極は、補助回路を介して第２の電源電位に接続することができる。アクティブ化信号が補助回路の第２の入力端子に印加され、且つ、同時に操作信号が補助回路の第１の端子に印加された場合に、第２の電源電位を、補助回路を介して第１の極に供給することができる。それによって、第１の極に電源電位を提供し、その結果、ウィンドウを開ける方向に電気モータを回転させる方向に、電気モータを介して電流を流すことができるということに、２つの可能性が生じる。第１の可能性は、電気モータの第２の極がグランド電位に接続され、第１の極がスイッチ素子Ｔ１を介して電源電位に接続されるということにある。第２の可能性は、電気モータの第２の極がグランド電位に接続され、第１の極が補助回路を介して第２の電源電位に接続されるということにある。

本発明は、更なる利点が得られる更なる形態も含む。

本発明の更なる一形態によれば、補助回路は、第５のスイッチ素子Ｔ５と第６のスイッチ素子Ｔ６とを有している。その際、電気モータの第１の極は、第５のスイッチ素子Ｔ５を介して第２の電源電位に接続されることが提供される。第５のスイッチ素子Ｔ５の制御端子は、第６のスイッチ素子Ｔ６を介して補助回路の第１の入力端子に接続される。第６のスイッチ素子Ｔ６のアクティブ化端子は、補助回路の第２の入力端子に接続されている。第６のスイッチ素子Ｔ６は、第６のスイッチ素子Ｔ６の制御端子にアクティブ化信号が印加された場合に、導通状態にスイッチされるように構成されている。第５のスイッチ素子Ｔ５は、第５のスイッチ素子Ｔ５の制御端子に操作信号が印加された場合に、導通状態にスイッチされるように構成されている。

言い換えれば、補助回路によって論理的なＡＮＤ演算が提供される。この目的のために、電気モータの第１の極が第２の電源電位に接続される。この接続は、第５のスイッチ素子を介して行われ、第５のスイッチ素子は、第５のスイッチ素子の制御端子に操作信号が印加される場合に導通状態に設定される。操作信号は、補助回路の第１の入力端子に印加することができる。第１の入力端子と第５のスイッチ素子の制御端子との間には、導通状態又は遮断状態が可能な第６のスイッチ素子が配置されている。そのため、第６のスイッチ素子が導通状態に設定されている場合にのみ、第５のスイッチ素子の制御端子に操作信号を伝達することができる。しかしながら、第６のスイッチ素子Ｔ６は、第６のスイッチ素子のアクティブ化端子にアクティブ化信号が印加されている場合にのみ、導通状態に設定される。アクティブ化信号は、補助回路によって第２の入力端子において受け取ることができる。この回路は、アクティブ化信号と操作信号との両方がそれぞれの入力端子に同時に供給された場合にのみ、電気モータの第１の極に第２の電源電位が供給されるという結果をもたらす。

本発明の更なる一形態は、第５のスイッチ素子Ｔ５は、第１のスイッチ素子Ｔ１と並列に接続されており、第２の電源電位として電源電位に接続されること、を提供する。言い換えれば、電気モータの第１の極は、第１のスイッチ素子と、第１のスイッチ素子と並列に配置された第５のスイッチ素子との両方を介して、電源電位に接続される。そのため、第２の電源電位は、電源電位と同一である。それによって、電源電位源を１つだけ用意すればよいという利点がある。

本発明の更なる一形態は、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及びＴ４は、それぞれのアクティブ化端子を有しており、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２及びＴ３は、アクティブ化信号がそれぞれのアクティブ化端子に印加された場合に、遮断状態にスイッチするように構成されており、スイッチ素子Ｔ４は、アクティブ化信号がアクティブ化端子に印加された場合に、導通状態にスイッチするように構成されていること、を提供する。言い換えれば、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及びＴ４は、アクティブ化信号の印加によって、それぞれのスイッチ素子を所定の状態にするためのそれぞれのアクティブ化端子を有している。具体的には、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２及びＴ３は、それぞれのアクティブ化端子にアクティブ化信号が印加される場合に、遮断状態にスイッチするように構成されている。スイッチ素子Ｔ４は、アクティブ化端子にアクティブ化信号が印加される場合に、導通状態にスイッチするように構成されている。それによって、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及びＴ４は、アクティブ化信号が印加される場合に、ウィンドウガラスの下降が可能であり、同時にウィンドウガラスの上昇が不可能であるようにスイッチされるという利点がある。この回路においては、電気モータの第１の極から電気モータの第２の極への電流の流れは可能であるが、電気モータの第２の極から電気モータの第１の極への電流の流れはない。アクティブ化端子は、スイッチ素子がリレーの場合、リレーの制御端子であってもよい、又は、リレーに接続されていてもよい。アクティブ化端子は、スイッチ素子が半導体スイッチ素子の場合、半導体スイッチ素子のゲート端子であってもよい、又は、半導体スイッチ素子に接続されていてもよい。スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２及びＴ３のアクティブ化端子は、例えば、トランジスタのゲート端子に、導通状態にスイッチするためにアクティブ化信号が印加され得るトランジスタを有していてもよい。それによって、グランド電位をスイッチ素子のゲートに接続することができ、延いてはスイッチ素子を遮断状態に設定することができる。また、スイッチ素子Ｔ４のアクティブ化端子は、ブロッキングダイオードを有し得る。その際、アクティブ化信号は、ブロッキングダイオードのアノードに供給され、カソードは、スイッチ素子Ｔ４の制御端子に接続することができる。

本発明の更なる一形態は、制御ユニットは、アクティブ化端子を有し、制御ユニットは、アクティブ化信号がアクティブ化端子に印加された場合に非アクティブ化されるように構成されていること、を提供する。言い換えれば、制御ユニットのアクティブ化端子にアクティブ化信号が供給された場合に、制御ユニットによるスイッチ素子の制御端子への制御信号の供給が阻止される。これによって、制御ユニットによる、スイッチ素子の制御、したがってモータの運動方向の決定が非アクティブ化されるという利点がある。その結果、例えば、特定の状況下において誤って動作する制御ユニットが、ウィンドウリフタの動作を妨害することを防止できる。それに代わって、ウィンドウリフタの制御をフェイルセーフ要素によって行うことができる。

本発明の更なる一形態は、回路はセンサ回路を備え、そのセンサ回路は、所定の状態を検知した場合に、アクティブ化信号をアクティブ化端子に供給するように構成されていること、を提供する。言い換えれば、回路は、所定の状態を検知するためにセンサ回路を備える。センサ回路は，センサ回路によって所定の状態が検知された場合に，スイッチ素子及び／又は制御ユニットのアクティブ化端子にアクティブ化信号を供給するように構成されている。それによって、所定の状態を検知した場合には、モータのフェイルセーフ制御がアクティブ化されるという利点がある。例えば、センサ回路によって所定の状態として機能的な故障が検知された場合には、制御ユニットによる電気モータの制御を停止することが、必要となり得る。このことは、機能的な故障の場合には、ウィンドウリフタの無エラー動作が、状況によっては保証されなくなる可能性があるため、必要となり得る。この場合、補助回路を介したウィンドウリフタの制御は、よりフェイルセーフであり、したがって、所定の状態において、有利であり得る。センサ回路は、例えば、ゲート端子が所定の抵抗とコンデンサを介してグランド電位に接続されたトランジスタを含むことができる。ソース端子に電源電位を印加することができる。トランジスタを遮断状態とすることができる。水の浸入の場合には、ゲート端子の電位が変化し、それによってトランジスタは導通することができる。それによって、トランジスタは、電源電位をドレイン端子に供給し、その際、電源電位はアクティブ化信号であってもよい。

本発明の更なる一形態は、センサ回路は、水侵入センサとして形成されており、所定の状態として車両内への水侵入を検知するように構成されていること、を提供する。言い換えれば、センサ回路は、車両内への水の侵入を検知できる回路である。センサ回路は、例えば、車両内の水分を検知し、それに応じてアクティブ化信号を供給することができる。それによって、水が浸入した場合にウィンドウの上昇を防止できるという利点がある。例えば、誤ったウィンドウの上昇を回避するために、水が侵入した際にウィンドウの上昇を防止することが必要となり得る。

本発明の更なる一形態は、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６は、半導体スイッチ素子として形成されていること、を提供する。言い換えれば、スイッチ素子は、トランジスタ、又は、半導体効果に基づいて機能する他の素子である。それによって、パルス幅変調によってモータの速度を制御できるという利点がある。

本発明の更なる一形態は、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及びＴ４がＮチャネル電界効果トランジスタとして形成されていること、を提供する。言い換えれば、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及びＴ４は、正の電位が印加された場合に導通するトランジスタである。それによって、制御信号が印加された場合にのみスイッチ素子が導通するという利点がある。

本発明の更なる一形態は、スイッチ素子Ｔ６は、Ｐチャネル電界効果トランジスタとして形成されていること、を提供する。言い換えれば、スイッチ素子Ｔ６は、アクティブ化端子に負の電位が印加されるとすぐ導通状態に設定される電界効果トランジスタである。

本発明の更なる一形態は、スイッチ素子Ｔ６は、ＰＮＰトランジスタとして形成されていること、を提供する。言い換えれば、スイッチ素子Ｔ６は、正－負－正の配置のトランジスタであり、アクティブ化端子がＰＮＰトランジスタのベースに接続されている。

本発明の更なる一形態は、回路は、所定のエラー信号によって第３及び第４のスイッチ素子を遮断状態にスイッチするように構成された機能安全回路を備えること、を提供する。その際，機能安全回路は、機能安全回路の第８のスイッチ素子のアクティブ化端子にアクティブ化信号が印加された場合に，非アクティブ化されるように構成されていること、を提供する。

本発明の更なる一形態は、補助回路はツェナーダイオードを有し、第５のスイッチ素子の制御端子は、ツェナーダイオードを介して第６のスイッチ素子に接続されており、第５のスイッチ素子の制御端子は、抵抗を介して電源電位に接続されていること、を提供する。

また、本発明には、車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路を備えた車両が属する。車両は、例えば、乗用車又はトラックのような自動車であってもよい。

さらに本発明には、車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路の動作方法が属する。その際、回路の操作素子が操作された場合に、その操作素子によって、操作信号を補助回路の第１の入力端子に供給すること、が提供される。操作信号が第１の入力端子に印加され、且つ、同時にアクティブ化信号が補助回路の第２の入力端子に印加された場合に、補助回路によって、第２の電源電位を電気モータの第１の極に供給する。電気モータによって、ウィンドウリフタに対応するウィンドウを開く。

また、本発明には、本発明による回路の更なる形態に関連して既に説明したような特徴を有する、本発明による方法及び本発明による車両の更なる形態が属する。この理由によって、本発明による方法及び本発明による車両の対応する更なる形態については、ここでは改めて説明しない。

また、本発明は、説明した実施形態の特徴の組み合わせも含む。

以下において、本発明の実施例を説明する。

車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路を示す図である。 センサ回路を示す図である。 制御ユニットを示す図である。 スイッチ状態を示す図である。 スイッチ状態を示す図である。 スイッチ状態を示す図である。 方法の過程を示す図である。 車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する更なる回路を示す図である。

以下に説明する実施例は、本発明の好ましい実施形態である。実施例では、記載された実施形態の構成要素はそれぞれ、互いに独立して考慮されるべき本発明の個々の特徴を表している。その特徴は、それぞれが互いに独立して本発明をさらに形成するものであり、したがって、個別に又は図示されたもの以外の組み合わせにおいて本発明の構成要素とみなされるものでもある。さらに、記載する実施形態は、すでに記載した本発明の更なる特徴によって補完することもできる。

図中において、機能的に同一の要素にはそれぞれ同一の参照符号が付される。

図１は、車両４のウィンドウリフタ３の電気モータ２を制御する回路１を示している。電気モータ２は、例えば、直流電気モータであってもよく、２つの極５，６を有することができる。電気モータ２の第１の極５は、第１のスイッチ素子Ｔ１を介して電源電位ＵＳに接続することができる。第３のスイッチ素子Ｔ３を介して、電気モータ２の第１の極５は、グランド電位ＵＭに接続することができる。電気モータ２の第２の極６は、第２のスイッチ素子Ｔ２を介して電源電位ＵＳに接続することができ、第４のスイッチ素子Ｔ４を介してグランド電位ＵＭに接続することができる。したがって、電気モータ２は、いわゆるＨブリッジ内に配置することができ、これによって、スイッチ素子Ｔ１及びＴ２は、ハイサイドスイッチ素子とすることができ、スイッチ素子Ｔ３及びＴ４は、ローサイドスイッチ素子とすることができる。この配置によって、ウィンドウリフタ３のウィンドウ７を開閉するために、電気モータ２に２つの電流方向に電流を供給することができる。ウィンドウ７の開放を可能にするために、スイッチ素子Ｔ１とスイッチ素子Ｔ４とを導通状態に設定し、スイッチ素子Ｔ２及びＴ３を遮断状態に設定することができる。それによって、電源電位ＵＳが電気モータ２の第１の極５に印加され、グランド電位ＵＭが電気モータ２の第２の極６に印加される。スイッチ素子Ｔ３及びＴ２が導通状態にスイッチされ、スイッチ素子Ｔ１及びＴ４が遮断状態にスイッチされた場合に、ウィンドウ７を閉じるように設定することができる。スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及びＴ４は、例えば、リレー又は半導体スイッチ素子であってもよい。スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及びＴ４をＮチャネル電界効果トランジスタとして形成することができる。なお、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及びＴ４は、それぞれのスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の所定の状態を設定するために、制御信号８が印加されるそれぞれの制御端子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４を有することができる。例えば、それぞれの制御端子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に制御信号８が印加されていない場合に、それぞれのスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を遮断状態にスイッチすることができる。スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、それぞれの制御端子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に制御信号８が印加された場合に導通状態に設定されるように構成することができる。

回路１は、グランド電位ＵＭに接続可能な操作素子９を有することができる。操作素子９は、操作素子９の操作の際に、操作信号１０を補助回路１２の第１の入力端子１１に供給するように構成することができる。第１の入力端子１１は、第５のスイッチ素子Ｔ５の制御端子Ｇ５に接続することができる。第５のスイッチ素子Ｔ５は、電源電位ＵＳと電気モータ２の第１の極５とに接続することができる。補助回路１２は、第１の入力端子１１と第５のスイッチ素子Ｔ５の制御端子Ｇ５との間に配置され得る第６のスイッチ素子Ｔ６を有することができる。第６のスイッチ素子Ｔ６は、補助回路１２の第２の入力端子１３に接続され得るアクティブ化端子Ａ６を有することができる。スイッチ素子Ｔ６は、通常の状態、すなわち、そのアクティブ化端子Ａ６にアクティブ化信号１５が印加されていない場合には、遮断状態にスイッチすることができる。

回路１は、所定の状態を検知するように設けられたセンサ回路１４を有することができる。所定の状態は、例えば、車両４内への水の浸入であり得る。センサ回路１４は、所定の状態を検知するやいなや、アクティブ化信号１５を供給するように構成することができる。センサ回路１４は、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ６のそれぞれのアクティブ化端子Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ６に接続することができる。スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２及びＴ３は、それぞれのアクティブ化端子Ａ１，Ａ２，Ａ３にアクティブ化信号１５が印加された場合に、遮断状態にスイッチするように構成することができる。スイッチ素子Ｔ４及びＴ６は、それぞれのアクティブ化端子Ａ４，Ａ６にアクティブ化信号１５が印加された場合に、導通状態にスイッチするように構成することができる。スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２及びＴ３の遮断と、同時にスイッチ素子Ｔ４の導通スイッチングとによって、ウィンドウ７の閉鎖を防止することができる。スイッチ素子Ｔ６のアクティブ化とその導通スイッチングとによって、操作信号１０をスイッチ素子Ｔ５の制御端子Ｇ５に伝達することが可能となる。この場合、電気モータ２の第１の極を電源電位ＵＳに接続するために、スイッチ素子Ｔ５を導通状態にスイッチすることができる。

リレーが不要なため、コスト削減のメリットがある。さらに、回路基板及びハウジング面積も節約できる。センサ回路１４によってアクティブ化信号１５が供給されないことを特徴とする通常動作においては、フルブリッジドライバを介して電気モータ２を制御することができる。水の浸入があった場合には、センサ回路１４を介してアクティブ化信号１５が供給される。ウィンドウリフタの下げ動作の場合に導通しているローサイドＮチャネルＦＥＴ（Ｔ４）は、アクティブ化信号１５によって導通状態にスイッチされる。そのため、ウィンドウリフタの上げ動作は不可能である。同時に、フルブリッジの他のすべてのＮチャネルＦＥＴ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）は、アクティブ化信号１５によって遮断状態にスイッチされる。同時に、制御ユニット１６を非アクティブ化することも可能である。同時に、スイッチ素子Ｔ６のアクティブ化端子Ａ６にアクティブ化信号１５を印加することによって、ＰチャネルＦＥＴ（Ｔ５）の制御端子Ｇ５から操作素子９への接続が導通状態にスイッチされる。その操作素子は、ウィンドウリフタの下げ動作を信号で知らせるものである。通常動作時においてはその接続を解除することによって、ウィンドウリフタのスイッチは、通常動作時においては、接続されているマイコン又は制御ユニット１６によって読み込まれ得る。ウィンドウリフトの下げ動作を知らせる操作素子９のアクティブ化の場合にのみ、ＰチャネルＦＥＴ（Ｔ５）が導通状態にスイッチされ、その結果、電気モータ２が下げ動作方向に通電されてウィンドウ７が開かれる。抵抗ＲＰは、水の抵抗がＰチャネルＦＥＴ（Ｔ５）をアクティブにさせるのには十分でないような、低抵抗の値でなければならない。

図２は、センサ回路１４を示している。センサ回路１４は、第７のスイッチ素子Ｔ７を有していてもよい。その際、ソース端子Ｓ７には電源電位ＵＳが印加され、ドレイン端子Ｄ７は、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ６のアクティブ化端子Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ６に接続されている。ゲート端子Ｇ７にグランド電位ＵＭを印加することが可能であり、そのグランド電位は、コンデンサＣと抵抗Ｒとを介してゲート端子Ｇ７に接続されてもよい。なお、車両４内に水が浸入した場合に、第７のスイッチ素子Ｔ７が導通状態になることが、提供され得る。

図３は、制御ユニット１６を示している。その制御ユニットは、それぞれの制御端子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４に制御信号８を供給することによってスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の状態を提供するように構成されている。制御ユニット１６のリセット端子（リセット）Ｒ１６には、アクティブ化端子Ａ１６を有するスイッチ素子Ｔ１６が接続可能である。そのアクティブ化端子は、リセット端子Ｒ１６をグランド電位ＵＭに接続することができる。アクティブ化端子Ａ１６にアクティブ化信号１５が供給された場合に、スイッチ素子Ｔ１６が導通状態に設定され、それによってグランド電位ＵＭがリセット端子Ｒ１６に供給されることが、提供され得る。制御ユニット１６は、リセット端子Ｒ１６にグランド電位が印加された場合に非アクティブ化されるように構成することができる。

図４は、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４及びＴ６のアクティブ化端子Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ６にアクティブ化信号１５が印加されていない回路１の状態におけるスイッチ状態を示している。この状態においては、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、印加された制御信号８に応じて開閉することができる。スイッチ素子Ｔ６は、アクティブ化信号１５が印加されていない場合には遮断状態にある。それによって、この場合においてはスイッチ素子Ｔ５も同様に遮断状態にある。操作素子９が操作された場合に、スイッチ素子Ｔ５が導通状態にスイッチすることができず、それによって、電源電位ＵＳから電気モータ２を介してグランド電位ＵＮへの接続は形成されない。

図５は，操作素子９が閉じており、且つ、アクティブ化信号１５が印加されている場合のスイッチ素子の状態を示している。印加されたアクティブ化信号１５によって、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は遮断状態にスイッチされ、スイッチ素子Ｔ４及びＴ６は導通状態にスイッチされる。その結果、操作素子９が閉じている場合に、操作信号１０をスイッチ素子Ｔ５の制御端子Ｇ５に供給することができ、それによってスイッチ素子Ｔ５が導電状態になることができる。スイッチ素子Ｔ４及びＴ５を導通状態にスイッチすることによって、電源電位ＵＳからグランド電位ＵＭに電流を流すことができ、これによって、ウィンドウ７が開くように電気モータ２が通電される。

図６は，アクティブ化信号１５が供給され，且つ、操作素子９が開いている場合のスイッチ状態を示している。アクティブ化信号１５が供給された場合、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２及びＴ３は遮断状態にスイッチされ、一方、スイッチ素子Ｔ４及びＴ６は導通状態に設定される。操作素子９が操作されず、それによってスイッチ素子Ｔ５の制御端子Ｇ５に操作信号１０が供給されない場合、スイッチ素子Ｔ５は遮断状態にある。

図７は、方法の過程を示す。第１のステップＰ１においては、所定の状態をセンサ回路１４によって検知することができ、それによって、アクティブ化信号１５が供給される。

アクティブ化信号１５の供給によって、スイッチ素子Ｔ４は導通状態にスイッチされる（Ｐ２）。

同時に、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２及びＴ３は遮断状態にスイッチされる（Ｐ３）。

スイッチ素子Ｔ６は、アクティブ化信号の印加によって導通状態に設定され、それによって、補助回路１２の第１の入力端子１１と第５のスイッチ素子Ｔ５の制御端子Ｇ５との間の接続が行われる（Ｐ４）。

制御ユニット１６は、そのアクティブ化端子Ａ６においてアクティブ化信号１５を受け取ることによって、非アクティブ化することができる（Ｐ５）。

ステップＰ６においては、操作素子９を操作することが可能であり、それによって、この操作素子は操作信号１０を供給することができる。それによって、スイッチ素子Ｔ５が導通状態に設定され、これによって、電気モータ２が下げ動作方向に通電され、ウィンドウ７が開く。

日本におけるいわゆる水侵入要求においては、車両４内に水が侵入した場合に、電動式のウィンドウリフタ３がウィンドウ７の開きを可能にすると同時に、ウィンドウ７の閉まりを防止するという要件が重要である。これまでは、スイッチ素子としてリレーを有するウィンドウリフタ３の回路が提供されることによって、その要求に応じられてきた。リレーをベースにした回路によるウィンドウリフタ３の制御は、ウィンドウ７の開閉動作時における電気モータ２の速度制御の可能性を提供できなかった。リレーと半導体スイッチ素子とを有する混合解決策は、純粋なリレーベースの回路に比べて高価である。

提示された回路１のアイデアは、電気モータ２が配置されたウィンドウリフト・フルブリッジ回路を使用することにある。このウィンドウリフト・フルブリッジ回路は、いわゆるゲートドライバ又はフルブリッジドライバ構成要素となり得る制御ユニット１６を介してて制御することができる。ウィンドウリフト・フルブリッジ回路は、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４としてＮチャネルＦＥＴを有していてもよい。そのスイッチ素子の状態は、制御端子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に制御信号８を供給することによって、制御ユニット１６によって決定することができる。回路１は、補助回路１２を有することができ、その補助回路によって、ハイサイド経路において、存在するスイッチ素子Ｔ１と並列に、ＰチャネルＦＥＴをスイッチ素子Ｔ５として接続することができる。スイッチ素子Ｔ１としての上記ＮチャネルＦＥＴは、ウィンドウ７の下降中においては導通状態にスイッチされる。ＰチャネルＦＥＴとして提供されたスイッチ素子Ｔ５は、水が浸入した場合に、ウィンドウリフタのスイッチであり得る操作素子９によってアクティブ化され、それによって導通状態にスイッチすることができる。その際、ＰチャネルＦＥＴの制御端子Ｇ５であるゲートは、そのＦＥＴのソース端子に、抵抗を介して比較的低い抵抗値において接続されている。この低抵抗値における接続は、スイッチ素子Ｔ５が水によってアクティブ化されることを防止する。ＰチャネルＦＥＴ（Ｔ５）は、絶対的に低抵抗値の操作素子９がアクティブ化された場合にのみアクティブ化される。その際、ＰチャネルＦＥＴ（Ｔ５）の制御端子Ｇ５と操作素子９との接続は、センサ回路１４によって水の浸入が検知された場合にのみ許可される。さらに、追加の回路によって、ウィンドウリフタの上げ動作が行われ得ることを防止する。これは、ウィンドウリフタの下げ動作中にアクティブ化されねばならないローサイドのＮチャネルＦＥＴ（Ｔ４）を、センサ回路１４によってアクティブ化させることによって達成される。さらに、他のすべてのＮチャネルＦＥＴ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のゲートは、センサ回路１４によってグランド電位ＵＭに引き込まれるため、遮断状態にスイッチされる。同様に、センサ回路１４によって、制御ユニット１６を非アクティブ化させることもできる。ＰチャネルＦＥＴに代えて、ＰＮＰトランジスタを第５のスイッチ素子Ｔ５として用いることもできる。

図８は、車両４のウィンドウリフタ３の電気モータ２を制御するための更なる回路１を示す。回路１は、図１に示した回路１の拡張された実施形態とすることができる。図１に示した回路１と比較して、図８に示した回路１は、機能安全回路１７（略してＦｕＳｉともいう）によって拡張することができる。機能安全回路１７は、ＮチャネルＦＥＴである２つのスイッチ素子Ｔ９及びＴ１０を有することができる。２つのスイッチ素子Ｔ９及びＴ１０は、それぞれのグランド電位ＵＭをスイッチ素子Ｔ３，Ｔ４のゲート端子に接続することができ、水の浸入が検知されない場合には、導通状態にスイッチされる。その結果、スイッチ素子Ｔ３及びＴ４は、接続されたグランド電位ＵＭによって遮断状態にスイッチされる。水が浸入していない動作においては、フルブリッジのスイッチ素子Ｔ３及びＴ４の２つのローサイドＮチャネルＦＥＴゲート端子に接続された２つのスイッチ素子Ｔ９及びＴ１０によって、電気モータ２への電圧供給を遮断することができる。これは、例えば、所定のエラー信号が存在する場合に起こり得る。しかしながら、水の浸入があった場合には、遮断を除外する必要がある。

この機能安全回路１７は、スイッチ素子Ｔ８のアクティブ化端子Ａ８にアクティブ化信号１５を与えることによって、センサ回路１４による水の侵入検知後に、トランジスタであってもよいスイッチ素子Ｔ８によって非アクティブ化することができる。また、機能安全回路１７のための回路は、基本的には他の置き換えが可能である。回路１にとって重要なのは、水の浸入が検知された場合に、スイッチ素子Ｔ４が、機能安全回路１７によって誤って遮断状態にスイッチされないことである。

スイッチ素子Ｔ５が、１．５～２．５Ｖの閾電圧（ゲートソース閾値）を有するＰチャネルＦＥＴである場合、スイッチ素子Ｔ５が意図せずに導通状態にスイッチングされることを防止するために、１０Ω以下の極めて低抵抗値のプルアップ抵抗ＲＰを使用する必要がある。プルアップ抵抗ＲＰの抵抗値が低いと、操作素子９を介する電流が極端に大きくなってしまう。そのため、このような設計は必須というわけではない。

これを避けるために、ＰチャネルＦＥＴとして形成されたスイッチ素子Ｔ５のゲートに、ツェナーダイオード１８と、さらにプルアップ用の抵抗Ｒとを接続することができる。この場合、回路１、並びに、特にＰチャネルＦＥＴ（Ｇ５）のゲート及びツェナーダイオード１８が防水塗装されていることが重要である。

ツェナーダイオード１８による拡張がない場合においても、回路１全体を防水塗装することが有効であり得る。これによって、ＮチャネルＦＥＴ及びＧ２，Ｇ１，Ｇ３を非アクティブ化させるためのＮＰＮトランジスタを、機能安全回路１７及び制御ユニット１６（フルブリッジドライバ）のリセット端子Ｒ１６において、小型化することができる。それは、この場合、ＮＰＮトランジスタに、電源電位ＵＳ，ＵＳ２から侵入水を介して流れ得る電流が流れないためである。

全体として、本実施例は、水侵入要求を満たす半導体ベースの回路を、本発明によってどのように提供することが可能であるかを示している。

１ 回路
２ 電気モータ
３ ウィンドウリフタ
４ 車両
５ 第１の極
６ 第２の極
７ ウィンドウ
８ 制御信号
９ 操作素子
１０ 操作信号
１１ 第１の入力端子
１２ 補助回路
１３ 第２の入力端子
１４ センサ回路
１５ アクティブ化信号
１６ 制御ユニット
１７ 機能安全回路
１８ ツェナーダイオード
Ｐ１～Ｐ６ 方法ステップ
Ｔ１－Ｔ１０スイッチ素子
Ｔ１６ 制御ユニットのスイッチ素子
Ｇ１－Ｇ１０ 制御端子
Ａ１－Ａ８ スイッチ素子のアクティブ化端子
Ａ１６ 制御ユニットのアクティブ化端子
Ｒ１６ 制御ユニットのリセット端子
ＵＳ 電源電位
ＵＳ２ 第２の電源電位
ＵＭ グランド電位
Ｃ コンデンサ
Ｒ 抵抗
ＲＰ 抵抗

Claims (15)

1. 車両（４）のウィンドウリフタ（３）の電気モータ（２）を制御する回路（１）であって、
   前記電気モータ（２）の第１の極（５）は、第１のスイッチ素子（Ｔ１）を介して電源電位（ＵＳ）に接続され、第３のスイッチ素子（Ｔ３）を介してグランド電位（ＵＭ）に接続され、
   前記電気モータ（２）の第２の極（６）は、第２のスイッチ素子（Ｔ２）を介して前記電源電位（ＵＳ）に接続され、第４のスイッチ素子（Ｔ４）を介して前記グランド電位（ＵＭ）に接続され、
   前記回路（１）は制御ユニット（１６）を備え、その制御ユニットは、それぞれの前記スイッチ素子（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）の制御端子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）にそれぞれの制御信号（８）を印加することによって、前記スイッチ素子（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）を導通状態又は遮断状態にスイッチするように構成されており、
   前記電気モータ（２）は、前記第１の極（５）に前記電源電位（ＵＳ）が印加され、且つ、同時に前記第２の極（６）に前記グランド電位（ＵＭ）が印加された場合に、前記ウィンドウリフタ（３）に対応するウィンドウ（７）を開くように構成されている、車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路（１）において、
   前記回路（１）は操作素子（９）を備えており、その操作素子は、操作された場合に、補助回路（１２）の第１の入力端子（１１）に操作信号（１０）を供給するように構成されており、
   前記補助回路（１２）は、前記操作信号（１０）が前記第１の入力端子（１１）に印加され、且つ、同時にアクティブ化信号（１５）が前記補助回路（１２）の第２の入力端子（１３）に印加された場合に、前記電気モータ（２）の前記第１の極（５）に第２の電源電位（ＵＳ２）を供給するように構成されていることを特徴とする、車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路（１）。
2. 前記補助回路（１２）は、第５のスイッチ素子（Ｔ５）と第６のスイッチ素子（Ｔ６）とを有しており、
   前記電気モータ（２）の前記第１の極（５）は、前記第５のスイッチ素子（Ｔ５）を介して前記第２の電源電位（ＵＳ２）に接続され、
   前記第５のスイッチ素子Ｔ５の制御端子（Ｇ５）は、前記第６のスイッチ素子（Ｔ６）を介して、前記補助回路（１２）の前記第１の入力端子（１１）に接続され、
   前記第６のスイッチ素子Ｔ６のアクティブ化端子（Ａ６）は、前記補助回路（１２）の前記第２の入力端子（１３）に接続され、
   前記第６のスイッチ素子（Ｔ６）は、前記第６のスイッチ素子（Ｔ６）の前記アクティブ化端子（Ａ６）に前記アクティブ化信号（１５）が印加された場合に、導通状態にスイッチされるように構成されており、
   前記第５のスイッチ素子（Ｔ５）は、前記第５のスイッチ素子（Ｔ５）の前記制御端子（Ｇ５）に前記操作信号（１０）が印加された場合に、導通状態にスイッチされるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
3. 前記第５のスイッチ素子（Ｔ５）は、前記第１のスイッチ素子（Ｔ１）と並列に接続されており、第２の電源電位（ＵＳ２）として前記電源電位（ＵＳ）に接続されることを特徴とする、請求項２に記載の回路（１）。
4. 前記スイッチ素子（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）は、それぞれのアクティブ化端子（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）を有しており、
   前記スイッチ素子（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）は、前記アクティブ化信号（１５）が前記それぞれのアクティブ化端子（Ａ１，Ａ２，Ａ３）に印加された場合に、遮断状態にスイッチするように構成されており、
   前記スイッチ素子（Ｔ４）は、前記アクティブ化信号（１５）が前記アクティブ化端子（Ａ４）に印加された場合に、導通状態にスイッチするように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の回路（１）。
5. 前記制御ユニット（１６）は、アクティブ化端子（Ａ１６）を有し、
   前記制御ユニット（１６）は、前記アクティブ化信号（１５）が前記アクティブ化端子（Ａ１６）に印加された場合に非アクティブ化されるように構成されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の回路（１）。
6. 前記回路（１）はセンサ回路（１４）を備え、そのセンサ回路は、所定の状態を検知した場合に、少なくとも前記アクティブ化端子（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）に前記アクティブ化信号（１５）を供給するように構成されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の回路（１）。
7. 前記センサ回路（１４）は、水侵入センサとして形成されており、前記所定の状態として前記車両（４）内への水の浸入を検知するように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の回路（１）。
8. 前記スイッチ素子（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６）は、半導体スイッチ素子として形成されていることを特徴とする、請求項２～７のいずれか一項に記載の回路（１）。
9. 前記スイッチ素子（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）は、ＮチャネルＦＥＴとして形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の回路（１）。
10. 前記スイッチ素子（Ｔ６）は、ＰチャネルＦＥＴとして形成されていることを特徴とする、請求項８又は９に記載の回路（１）。
11. 前記スイッチ素子（Ｔ６）は、ＰＮＰトランジスタとして形成されていることを特徴とすることを特徴とする、請求項８又は９に記載の回路（１）。
12. 前記回路は、所定のエラー信号によって前記スイッチ素子（Ｔ３，Ｔ４）を遮断状態にスイッチするように構成された機能安全回路（１７）を備え、
    前記機能安全回路（１７）は、前記機能安全回路（１７）のスイッチ素子（Ｔ８）のアクティブ化端子（Ａ８）に前記アクティブ化信号（１５）が印加された場合に、非アクティブ化されるように構成されていることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の回路（１）。
13. 前記補助回路（１２）はツェナーダイオード（１８）を有し、
    前記第５のスイッチ素子（Ｔ５）の前記制御端子（Ｇ５）は、前記ツェナーダイオード（１８）を介して前記第６のスイッチ素子（Ｔ６）に接続されており、
    前記制御端子（Ｇ５）は、抵抗（Ｒ）を介して前記電源電位（ＵＳ）に接続されていることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の回路（１）。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の回路（１）を備えた車両（４）。
15. 車両（４）のウィンドウリフタ（３）の電気モータ（２）を制御する回路（１）の動作方法であって、
    前記回路（１）の操作素子（９）が操作された場合に、その操作素子によって、操作信号（１０）を補助回路（１２）の第１の入力端子（１１）に供給し、
    前記操作信号（１０）が前記第１の入力端子（１１）に印加され、且つ、同時にアクティブ化信号（１５）が前記補助回路（１２）の第２の入力端子（１３）に印加された場合に、前記補助回路（１２）によって、第２の電源電位（ＵＳ２）を電気モータ（２）の第１の極（５）に供給し、
    前記電気モータ（２）によって、前記ウィンドウリフタ（３）に対応するウィンドウ（７）を開く、車両のウィンドウリフタの電気モータを制御する回路の動作方法。

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