JP2023056249A - 開閉システム - Google Patents

Abstract

【課題】１つの回転センサのみでも開閉体の位置ずれを検知できる開閉システムを提供する。【解決手段】パワーウインドウシステム１において、マイコン６は、窓５を開閉駆動するモータ３の駆動を停止させた際に、操作スイッチ９より出力される操作信号に応じてモータ３の回転方向を判別すると共に、駆動制御における制御量とホールＩＣ１５によるパルス信号の出力数とを比較することで、窓５に位置ずれが発生したことを位置ずれの発生方向も含めて検知する。【選択図】図１

Description

本発明は、開閉体の開閉制御を行うシステムに関する。

開閉体である例えば車両の窓は、パワーウインドウシステムによって開閉制御される。窓を開閉駆動するモータには、システムの負荷変動や悪路を走行した際に車体に加わる外乱、モータの経時劣化等によって、停止させる位置にずれが発生する場合がある。すなわち、駆動回路によりモータにパルス信号を出力して駆動する際に、モータが、出力したパルス数に応じて回転しなくなることがある。これにより、窓の停止位置にもずれが生じてしまう。

このようなずれが発生した際に、位置ずれ量を補正するためには、その時の窓の状態に応じて、上下の何れの方向にずれが発生したのかを検知する必要がある。ずれの発生方向，つまりモータの回転方向を検知するには、モータに配置した２つのホールＩＣより出力されるパルス信号の位相差により判定することが行われている。

例えば特許文献１では、ホールＩＣを用いることなく、シャント抵抗を用いてモータに通電される電流を検出することで、モータの回転方向及び回転速度を検出する構成が開示されている。

特開２０２０－１２５６７１号公報

しかしながら、特許文献１では、窓の開閉制御が継続される過程において、開閉位置の誤差が所定値以上となった場合に、窓を全開位置まで動作させるなどして開閉位置をリセットするものであり、モータの停止時に発生する位置ずれを検知する構成ではない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つの回転センサのみでも開閉体の位置ずれを検知できる開閉システムを提供することにある。

請求項１記載の開閉システムによれば、制御部は、開閉体を開閉駆動するモータの駆動を停止させた際に、スイッチより出力される操作信号に応じてモータの回転方向を判別すると共に、駆動制御における制御量と回転センサによるパルス信号の出力数とを比較することで、開閉体に位置ずれが発生したことを位置ずれの発生方向も含めて検知する。このように構成すれば、回転センサを２つ使用せずとも、制御部は、開閉体の位置ずれを発生方向も含めて検知できる。したがって、部品数及び制御基板の実装面積を削減してコストダウンを図ることができる。

請求項２記載の開閉システムによれば、駆動回路に通電される電流を検出する電流検出部を備え、制御部は、モータを駆動している際に、駆動回路に通電される電流の大小関係に応じてモータの回転方向を判別し、モータの駆動を停止させた際に、駆動制御における制御量とパルス信号の出力数とを比較することで、開閉体に位置ずれが発生したことを、位置ずれの発生方向も含めて検知する。すなわち、開閉体を開方向に移動させる場合と閉方向に移動させる場合とでは、駆動回路に通電される電流量が異なる。したがって、請求項２のように構成すれば、モータの回転方向をより簡単に判別できる。

請求項３記載の開閉システムによれば、制御部は、位置ずれが発生すると、そのずれの発生量に応じて位置ずれの補正を行うので、開閉体の位置ずれを補正できる。

請求項４記載の開閉システムによれば、制御部は、開閉体の停止位置が、上限付近及び下限付近を除いた中間領域にある際には、開閉体の重量が閾値よりも大か否かに応じて位置ずれの補正を行うか否かを決定する。すなわち、開閉体の重量の大きさによっては、開閉体を移動させた方向に応じて、停止時の位置ずれに及ぼす影響度合いが変化する。したがって、重量の大きさに応じて位置ずれの補正を行うか否かを決定すれば、必要な制御だけを確実に実行できる。

第１実施形態であり、パワーウインドウシステムの構成を示す機能ブロック図 マイコンの処理内容を示すフローチャート 図２に示す処理内容の各パターンを一覧で示す図 車両のドアにおける窓の停止位置を説明する図 オートＵＰ作動によりモータがＣＣＷ方向に回転した場合の、マイコンの各入力ポートの状態を示す図 位置ずれが発生する要因を説明する、車両のドアの側面図 位置ずれが発生する要因を説明する、図６のＡ－Ａ断面図 モータが作動状態から停止状態に移行した際に、ホールＩＣより出力されるパルス信号波形の変化を示す図 第２実施形態であり、パワーウインドウシステムの構成を示す機能ブロック図 窓をＵＰ方向に移動させる場合と、ＤＯＷＮ方向に移動させる場合とに流れる電流の波形を示す図 マイコンの処理内容を示すフローチャート

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の開閉システムであるパワーウインドウシステム１では、駆動装置２によってモータ３を駆動する。モータ３は、昇降機構４を介して車両の窓５を上下方向に駆動することで、ガラス製の窓５を開閉させる。駆動装置２は、マイクロコンピュータ；マイコン６がモータ駆動回路７を介してモータ３を駆動する構成である。マイコン６及びモータ駆動回路７には、車両のバッテリ８より電源が供給される。モータ駆動回路７は、内部の図示しないリレーのオンオフ状態を切り替えることで、モータ３のコイルへの通電方向を切り替えて、モータ３の回転方向を切り替える。

操作スイッチ９は、窓５を開閉させるため車両の乗員；ユーザにより操作され、開スイッチ９ａ，閉スイッチ９ｂ及びオートスイッチ９ｃがある。操作スイッチ９の操作信号は、ＳＷ入力回路１０を介してマイコン６の入力ポートＬ０～Ｌ２に入力される。マイコン６のＳＷ入力状態判定部１１は、入力ポートＬ０～Ｌ２の入力状態に応じて、スイッチ９ａ～９ｃの何れが操作されたのかを判定する。また、操作スイッチ９には、図示しないＬＥＤが配置されており、マイコン６は、ＬＥＤ出力回路１２を介して、操作スイッチ９に配置されている図示しないＬＥＤを点灯させる。

モータ駆動回路７は、例えばリレー等で構成されており、マイコン６は、操作スイッチ９の操作状態に応じてモータ駆動回路７を制御し、モータ３の巻線への通電方向を切り替える。モータ駆動回路７の２つの出力端子は、それぞれ抵抗素子１３ａ，１３ｂを介してマイコン６の入力ポートＬ４，Ｌ５に接続されている。マイコン６のモータ出力状態判定部１４は、入力ポートＬ４，Ｌ５の電圧を検知することで、モータ駆動回路７のリレーの状態から、モータ出力状態としてモータ３の回転方向を検知する。

図５に示すように、例えばユーザにより開スイッチ９ａとオートスイッチ９ｃとが同時に操作された際には、入力ポートＬ０，Ｌ２及びＬ４が「１」となり、オートＵＰによりモータ３がＣＣＷ方向に回転したことが示される。

回転センサの一例であるホールＩＣ１５は、モータ３のロータ付近に配置されており、その出力端子は、抵抗素子１６を介してマイコン６の入力ポートＬ６に接続されている。マイコン６は、モータ３のロータの回転状態に応じてホールＩＣ１５より出力されるパルス信号の周期を検出することで、モータ３の回転速度を把握する。これにより、窓５の挟み込み検知等を行う。

ここで、窓５の位置ずれが発生する要因について説明する。図６に示すように、窓５を開ける途中でモータ３の駆動を停止させた際には、窓５の自重によって開方向に位置がずれる。また、図７に示すように、窓５を閉じ切った後にモータ３の駆動を停止させた際には、窓５が窓枠にぶつかった衝撃の反発力によって開方向に位置がずれる。尚、以下では、「位置ずれ」に伴ってホールＩＣ１５より出力されるパルス信号の数は、本来のパルス信号の数に対して「ずれ」があることから、「パルスずれ」を「位置ずれ」と同様の意味で用いることがある。図８は、モータ３が作動状態から停止状態に移行した際に、ホールＩＣ１５より出力されるパルス信号波形の変化を示す。

次に、本実施形態の作用について説明する。図２に示すように、マイコン６は、車両に組付けられると初期化を完了する（Ｓ１）。また、この時点で窓５の全閉位置を検出する。それから、「パルスずれ」の量を記憶する領域をクリアする（Ｓ２）。ユーザが操作スイッチ９を操作することでモータ３を作動させると（Ｓ３）、マイコン６は、操作スイッチ９の入力状態である入力ポートＬ０～Ｌ２の入力状態と、モータ３の出力状態である入力ポートＬ４及びＬ５の入力状態とを確認する（Ｓ４）。そして、これらの入力状態に基づいてモータ３の回転方向を判断する（Ｓ５）。

ユーザによる操作スイッチ９の操作に応じてモータ３を停止させると（Ｓ６）、パルスずれ量を確認する（Ｓ７）。マイコン６は、モータ３の作動中に、ホールＩＣ１５より出力されるパルス信号のエッジ数をカウントしている。モータ３を停止させた以後に発生したエッジのカウント数が「ずれ量」となる。

次に、その時点の窓５の停止位置が半開か否かを判断する（Ｓ８）。半開でなければ（ＮＯ）、停止位置は全閉又は全開であるから、把握したパルスずれ量を補正時に加算すると決定し（Ｓ１７）、現在の窓５の位置に対してずれ量分を補正する（Ｓ１２）。それから、ステップＳ３に戻る。ここで図４に示すように、「半開」とは、窓５が全閉状態となった場合には可動領域の上限付近にあり、全開状態となった場合には可動領域の下限付近になるとすると、それらを除いた中間領域にあることを意味する。

ステップＳ８において、窓５の停止位置が半開であれば（ＹＥＳ）、窓５の停止がＤＯＷＮ方向、つまり開方向の作動によるものか否かを判断する（Ｓ９）。ＤＯＷＮ方向の作動による停止でなければ（ＮＯ）、ＵＰ方向、つまり閉方向の作動による停止であるから、窓５の重量が閾値以上か否かを判断する（Ｓ１４）。重量が閾値以上であれば（ＹＥＳ）、窓５をＵＰ方向の作動により半開状態で停止させた場合には、把握したパルスずれ量は誤差程度であるものと見做して、ずれ量を「０」に設定する（Ｓ１５）。この場合、窓５に対して減速時に作用する力に、窓５の重量がある程度拮抗すると考えられるからである。一方、重量が閾値未満であれば（ＮＯ）、把握したパルスずれ量は無視できないとして、把握したパルスずれ量を補正時に減算すると決定する（Ｓ１６）。

また、ステップＳ９において、窓５の停止がＤＯＷＮ方向の作動によるものであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１４と同様の判断を行う（Ｓ１０）。「ＹＥＳ」の場合はステップＳ１７と同様の処理を行ない（Ｓ１１）、「ＮＯ」の場合はステップＳ１５と同様の処理を行なう（Ｓ１３）。すなわち、ＤＯＷＮ方向の作動により窓５を半開状態で停止させた場合は、窓５の重量によりＤＯＷＮ方向へのずれ量が無視できないと考えられるからである。尚、図３は、図２に示す処理内容の各パターンを一覧で示している。

以上のように本実施形態によれば、パワーウインドウシステム１において、マイコン６は、窓５を開閉駆動するモータ３の駆動を停止させた際に、操作スイッチ９より出力される操作信号に応じてモータ３の回転方向を判別すると共に、駆動制御における制御量とホールＩＣ１５によるパルス信号の出力数とを比較することで、窓５に位置ずれが発生したことを位置ずれの発生方向も含めて検知する。

このように構成すれば、ホールＩＣ１５を２つ使用せずとも、マイコン６は、窓５の位置ずれを発生方向も含めて検知できる。したがって、部品数及び制御基板の実装面積を削減し、パワーウインドウシステム１のコストダウンを図ることができる。また、マイコン６は、位置ずれが発生すると、そのずれの発生量に応じて位置ずれの補正を行うので、窓５の位置ずれを補正できる。

また、マイコン６は、窓５の停止位置が「半開」である際には、窓５の重量が閾値よりも大か否かに応じて位置ずれの補正を行うか否かを決定する。すなわち、窓５の重量の大きさによっては、窓５を移動させた方向に応じて、停止時の位置ずれに及ぼす影響度合いが変化する。したがって、重量の大きさに応じて位置ずれの補正を行うか否かを決定すれば、必要な制御だけを確実に実行できる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図９に示すように、第２実施形態のパワーウインドウシステム２１は、マイコン６に替わるマイコン２２を備えている。マイコン２２は、入力状態判定部１１及びモータ出力状態判定部１４に替えて、Ａ／Ｄ変換器２３を有している。モータ駆動回路７とグランドとの間には、シャント抵抗２４が接続されており、シャント抵抗２４の両端は、増幅回路２５及びフィルタ回路２６を介して、Ａ／Ｄ変換器２３の入力端子に接続されている。

図１０に示すように、窓５をＵＰ方向に移動させる場合に、モータ駆動回路７に流れる電流値は、窓５をＤＯＷＮ方向に移動させる場合に流れる電流値よりも大きくなる。したがって、マイコン２２がＡ／Ｄ変換器２３により、シャント抵抗２４の端子電圧を検出し、Ａ／Ｄ変換したデータを閾値と比較すれば、モータ３の回転方向を判別できる。

この場合、図１１に示す処理では、第１実施形態のステップＳ４に替わるステップＳ１８において、マイコン２２は、Ａ／Ｄ変換器２３によりシャント抵抗２４の端子電圧を検出して電流値を確認することになる。尚、Ａ／Ｄ変換器２３及びシャント抵抗２４は、電流検出部の一例である。以上により駆動装置２に替わる駆動装置２７が構成されている。

以上のように第２実施形態によれば、パワーウインドウシステム２１において、モータ駆動回路７に通電される電流を検出するＡ／Ｄ変換器２３及びシャント抵抗２４を備え、マイコン２２は、モータ３を駆動している際に、駆動回路７に通電される電流の大小関係に応じてモータ３の回転方向を判別し、モータ３の駆動を停止させた際に、駆動制御における制御量とパルス信号の出力数とを比較することで、窓５に位置ずれが発生したことを、位置ずれの発生方向も含めて検知する。したがって、第１実施形態よりも、モータ３の回転方向をより簡単に判別できる。

（その他の実施形態）
窓５の重量に応じてパルスずれ量を補正するか否かを決定する処理は、必要に応じて行えば良い。
第２実施形態において、Ａ／Ｄ変換器２３に替えて、コンパレータにより電流の大小関係を判定しても良い。
開閉体は、窓５に限らない。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１はパワーウインドウシステム、２は駆動装置、３はモータ、５は窓、６はマイクロコンピュータ、７はモータ駆動回路、９は操作スイッチ、１０はＳＷ入力回路、１１は入力状態判定部、１４はモータ出力状態判定部、１５はホールＩＣである。

Claims (4)

1. スイッチ（９）と、
   開閉体を開閉駆動するモータ（３）と、
   このモータの回転状態に応じてパルス信号を出力する回転センサ（１５）と、
   前記スイッチより出力される操作信号に応じて、前記モータを駆動制御する制御部（６）とを備え、
   前記制御部は、前記モータの駆動を停止させた際に、前記操作信号に応じて前記モータの回転方向を判別すると共に、前記駆動制御における制御量と前記パルス信号の出力数とを比較することで、前記開閉体に位置ずれが発生したことを、前記位置ずれの発生方向も含めて検知する開閉システム。
2. スイッチ（９）と、
   開閉体を開閉駆動するモータ（３）と、
   このモータを駆動する駆動回路（７）と、
   この駆動回路に通電される電流を検出する電流検出部（２３，２４）と、
   前記モータの回転状態に応じてパルス信号を出力する回転センサ（１５）と、
   前記スイッチより出力される操作信号に応じて、前記モータを駆動制御する制御部（２２）とを備え、
   前記制御部は、前記モータを駆動している際に、前記駆動回路に通電される電流の大小関係に応じて前記モータの回転方向を判別し、前記モータの駆動を停止させた際に、前記駆動制御における制御量と前記パルス信号の出力数とを比較することで、前記開閉体に位置ずれが発生したことを、前記位置ずれの発生方向も含めて検知する開閉システム。
3. 前記制御部は、前記位置ずれが発生すると、そのずれの発生量に応じて前記位置ずれの補正を行う請求項１又は２記載の開閉システム。
4. 前記制御部は、前記開閉体の停止位置が、上限付近及び下限付近を除いた中間領域にある際には、前記開閉体の重量が閾値よりも大か否かに応じて、前記位置ずれの補正を行うか否かを決定する請求項３記載の開閉システム。

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