JP2023133359A - 車両開閉体の開閉制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両開閉体を短時間で停止させる。【解決手段】車両開閉体３の開閉制御装置は、車両の開口部２を開閉する車両開閉体３を開閉駆動する開閉駆動部４と、開閉駆動体３の回動速度が予め設定された目標速度となるように、開閉駆動部４をフィードバック制御する制御部２９とを備える。制御部２９は、車両開閉体３の回動速度が前記目標速度を下回ることにより、開閉駆動部４を駆動制御して、設定時間で車両開閉体３の回動速度が減速するように目標速度ＴＳを停止用目標速度ＳＴＳに変更し、停止用目標速度ＳＴＳに従って開閉駆動部４を駆動制御し、設定時間の経過後に車両開閉体３の回動動作を停止させる挟込検出処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両開閉体の開閉制御装置に関する。

従来、車両開閉体を停止する必要が生じた場合、即時に車両開閉体の回動を停止する挟込検出処理（ショートブレーキ：モータの正極と負極を短絡させてモータの駆動を停止させる処理）を実行するようにした車両開閉体の開閉制御装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、車両開閉体の移動速度が速いときに前記挟込検出処理を実行した場合、車両開閉体が急停止し、その反動で車両開閉体が振動してしまう。車両開閉体と車体との間に異物を挟み込んでいる場合、車両開閉体の回動方向を反転させる反転処理を行う必要があるが、車両開閉体が振動している状態では反転処理は実行できない。また、振動が収まるまでの時間は、路面の傾斜や気温、ドアの開度等によって相違する。このため、挟込検出処理を実行してから反転処理を実行するまでの待機時間（ショートブレーキ出力時間）を予測して設定するのは難しく、待機時間を必要以上に長く設定せざるを得ない。

特開２０１５－７４９０７号公報

本発明は、車両開閉体を短時間で停止させることのできる車両開閉体の開閉制御装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、車体の開口部を開閉する車両開閉体を開閉駆動する開閉駆動部と、前記車両開閉体の回動速度が予め設定された目標速度となるように、前記開閉駆動部をフィードバック制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記車両開閉体の回動速度が前記目標速度を下回ることにより、前記開閉駆動部を駆動制御して、設定時間で前記車両開閉体の回動速度が減速するように前記目標速度を停止用目標速度に変更し、前記停止用目標速度に従って前記開閉駆動部を駆動制御し、前記設定時間の経過後に前記車両開閉体の回動動作を停止させる挟込検出処理を実行する、車両開閉体の開閉制御装置を提供する。

この構成によれば、車両開閉体の回動が妨げられていることを検出しても、即座に車両開閉体の回動動作を停止させるのではなく、車両開閉体の回動速度を十分に減速させてから停止するようにしている。このため、車両開閉体から振動が発生しにくくなり、車両開閉体の回動動作の停止開始から完全に停止するまでに要する時間を短縮化することができる。

前記制御部は、前記挟込検出処理の終了後、前記開閉駆動部を駆動制御して、前記車両開閉体を開放動作させる反転処理を実行するのが好ましい。

この構成によれば、車両開閉体が振動しないようにスムーズに停止させた後、反転処理を実行するようにしているので、挟込検出処理から短時間で反転処理を開始させることができる。

前記制御部は、自動閉鎖時に、前記車両開閉体が異物を挟み込んだことを検出することにより、前記挟込検出処理を開始してもよい。

前記制御部は、自動開放時に、前記車両開閉体が異物に衝突して回動を妨げられたことを検出することにより、前記挟込検出処理を開始してもよい。

前記制御部は、前記車両開閉体の回動速度が前記目標速度となるように、前記開閉駆動部の駆動回路に送信するＰＷＭ信号のデューティ比をフィードバック制御するのが好ましい。

この構成によれば、車両開閉体の回動速度をスムーズに低下させることができ、停止状態で振動が発生することを防止しやすくなる。

前記制御部は、前記車両開閉体の回動速度が予め設定した設定速度以下であれば、前記車両開閉体の回動動作を直ちに停止するのが好ましい。

この構成によれば、車両開閉体の回動速度が十分に低下していれば、車両開閉体の回動動作を直ちに停止しても、車両開閉体には殆ど振動が発生しない。これにより、反転処理にもスムーズに移行することができる。

本発明によれば、車両開閉体を停止させる場合であっても、その回動動作を直ちに停止させるのではなく、減速させてから停止させるようにしている。このため、車両開閉体が振動しにくくなり、結果として停止時間を短縮化することができる。

本実施形態に係る車両の後方部を示す斜視図である。 図１のスピンドルドライブ機構を示す断面図である。 本実施形態に係る開閉制御装置を示すブロック図である。 図２の開閉制御装置で実行する自動開放処理を示すフローチャートである。 図４の認証処理を示すフローチャートである。 図４の解錠処理を示すフローチャートである。 図４の開閉処理を示すフローチャートである。 図１に示すバックドアの開閉位置と回動速度の関係を示すグラフである。 図２の開閉制御装置で実行する挟込検出処理を示すフローチャートである。 本実施形態に係る開閉制御装置で挟込検出処理を実行する場合のバックドアの目標速度と実際の回動速度の変化を示すグラフである。 従来の方法でバックドアを停止させる場合のバックドアの目標速度と実際の回動速度の変化を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。

図１に示すように、車体１の後方部には開口部２が形成されている。開口部２には車両開閉体の一例であるバックドア３が設けられている。バックドア３は、上方部に設けた支軸（図示せず）を中心として車体１に回動可能に取り付けられている。バックドア３は、開閉駆動部の一例であるスピンドルドライブ機構４により回動する。すなわち、スピンドルドライブ機構４は、バックドア３の両側にそれぞれ配置され、駆動によりバックドア３を、支軸を中心として開口部２を開放する全開位置と、開口部２を閉鎖する全閉位置との間で回動させる。

図２に示すように、各スピンドルドライブ機構４は、電動モータ等が収容される第１ハウジング５と、スピンドル等が収容される第２ハウジング６とを備える。

第１ハウジング５の一端部にはドア側連結部材７が固定されている。ドア側連結部材７は、バックドア３に設けたジョイントボール８と回動可能に連結されている。第１ハウジング５内には電動モータ９が収容されている。電動モータ９の回転数は回転センサ１０によって検出されるようになっている。回転センサ１０には、ホール素子を使用する磁気センサ、ＬＥＤ（発光ダイオード）及びＰＤ（フォトダイオード）を使用する光学センサ等が使用できる。電動モータ９の回転軸９ａは、減速ギア機構１１を介して第２ハウジング６内のスピンドル１２に接続されている。第１ハウジング５の他端部は第２ハウジング６に連結されている。

第２ハウジング６には、スピンドル１２とスピンドルナット１３が収容されている。スピンドル１２にはスピンドルナット１３が螺合している。スピンドルナット１３は、スピンドル１２の正逆回転により第２ハウジング６内を軸方向に往復移動する。スピンドルナット１３の前端部には筒状のプッシュロッド１４の後端部が固定されている。プッシュロッド１４の前端部には外筒１５の前端部が固定されている。プッシュロッド１４と外筒１５は同軸上に配置されている。プッシュロッド１４と外筒１５の間には、外径側にコイルスプリング１６が、内径側に内筒１７がそれぞれ配置されている。また、プッシュロッド１４の前端部には車体側連結部材１８が固定されている。車体側連結部材１８は車体１に設けたジョイントボール１９と回動可能に連結されている。

スピンドルドライブ機構４では、電動モータ９を駆動して回転軸９ａを正回転させると、スピンドル１２が正回転し、スピンドルナット１３が第２ハウジング６の他端側へと移動する。これにより、第２ハウジング６に対する外筒１５及びプッシュロッド１４の突出量が増加し、バックドア３が開方向に回動する。また、電動モータ９を駆動して回転軸９ａを逆回転させると、スピンドルナット１３も逆回転し、スピンドルナット１３が第２ハウジング６の一端側へと移動する。これにより、第２ハウジング６に対する外筒１５及びプッシュロッド１４の突出量が減少し、バックドア３が閉方向に回動する。

図３に示すように、バックドア３には、ドアラッチ装置２０、バックドア開閉装置２１、ドア開スイッチ２２、ドア閉スイッチ２３、等が設けられている。ここでは、ドア開スイッチ２２とドア閉スイッチ２３で機能を分けているが、両方の機能を備えたドア開閉スイッチとしてもよい。また、ドア開スイッチ２２とドア閉スイッチ２３は、バックドア３の外側に設けられるハンドルスイッチ、内部に設けられるゲートスイッチ、運転席にあるドライバ用スイッチ等（これらスイッチを設ける位置は特に限定されるものではない。）で代用してもよいし、電子キー２６にある操作スイッチで代用してもよい。

ドアラッチ装置２０は、ラッチ２４を正逆回転させるラッチモータ２５を備える。ラッチ２４の回転位置は、フルラッチスイッチ２６、ハーフラッチスイッチ２７及びリリーススイッチ２８などによってそれぞれ検出される。フルラッチスイッチ２６は、ラッチ２４が車体１の開口部２に露出するストライカに完全に係合するフルラッチ位置を検出する。リリーススイッチ２８は、ラッチ２４がストライカから離脱可能な状態に移行したリリース位置を検出する。ハーフラッチスイッチ２７は、フルラッチ位置とリリース位置の間のハーフラッチ位置を検出する。

ドア開スイッチ２２及びドア閉スイッチ２３はバックドア３の外面に設けられている。ドア開スイッチ２２又はドア閉スイッチ２３を操作すると、ドア開操作信号又はドア閉操作信号が制御装置２９に出力される。制御装置２９では、ドア開操作信号又はドア閉操作信号に基づいてスピンドルドライブ機構４にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力する。スピンドルドライブ機構４は、モータ駆動回路３０にてＰＷＭ信号を受信し、このＰＷＭ信号に基づいて電動モータ９を駆動制御してバックドア３を全閉位置から全開位置又はその逆へと回動させる。

続いて、バックドア３の自動開放処理について説明する。

図４に示すように、バックドア３の自動開放処理は、認証処理（ステップＳ１００）、解錠処理（ステップＳ２００）及び開閉処理（ステップＳ３００）により行う。

図５に示すように、認証処理では、制御装置２９で、ドア開スイッチ２２からドア開操作信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。ドア開操作信号を受信すれば、ＢＣＭ３０に電子キーの認証を要求する（ステップＳ１１１）。

ＢＣＭ３０では、制御装置２９からの認証要求を受けると（ステップＳ１２０）、電子キーに対して認証コードの送信要求を行う（ステップＳ１２１）。ＢＣＭ３０で、電子キーから送信された認証コードを受信すれば（ステップＳ１２２）、受信した認証コードと、予め登録されている正規コードとを比較し（ステップＳ１２３）、比較結果を制御装置２９に送信する（ステップＳ１２４）。

制御装置２９では、比較結果に基づいて、認証コードと正規コードが合致していれば（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、解錠処理を実行し（ステップＳ１１３）、合致していなければ（ステップＳ１１２：ＮＯ）、自動開放処理を終了する。

図６に示すように、解錠処理（ステップＳ２００）では、ドアラッチ装置２０にリリース信号を出力する（ステップＳ２０１）。ドアラッチ装置２０では、入力されたリリース信号に基づいてラッチモータ２５を駆動する。ここで、リリーススイッチ２８によってラッチ２４がリリース位置に回動しているか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ラッチ２４がリリース位置に回動し、リリーススイッチ２８からオン信号が入力されれば、開閉処理（ステップＳ３００）を実行する。所定時間内にリリーススイッチ２８からオン信号が入力されなければ、ドアラッチ装置２０で不具合が発生したとしてエラーを報知し（ステップＳ２０３）、自動開放処理を終了する。

図７に示すように、開閉処理（ステップＳ３００）では、スピンドルドライブ機構４にＰＷＭ信号を出力し（ステップＳ３０１）、バックドア３の開放動作を開始させる。この間、回動位置算出処理を実行する。回動位置算出処理では、回転センサ１０によって電動モータ９の回転数を検出する（ステップＳ３０２）。そして、バックドア３の全閉位置からの電動モータ９の回転数に基づいて、バックドア３の回動位置を算出する（ステップＳ３０３）。

本実施形態では、回転センサ１０は、一方のスピンドルドライブ機構４に設けられており、他方のスピンドルドライブ機構４は、この回転センサ１０によって検出された回転速度に基づいて、モータ駆動回路３０に出力するＰＷＭ信号のデューティ比がフィードバック制御される。但し、回転センサ１０を両方のスピンドルドライブ機構４に設け、検出される回転速度の平均値を算出し、スピンドルドライブ機構４毎に制御を行ってもよい。また、両方で算出された平均値に基づいて両方のスピンドルドライブ機構４をフィードバック制御するようにしてもよい。

バックドア３の開放動作は、全閉位置から全開位置までを、加速域、定速域、減速域の３段階で行う。図８のグラフでは、横軸がバックドア３の開閉位置（電動モータ９の回転数）、縦軸がバックドア３の回動速度（電動モータ９の回転速度：回転軸９ａの単位時間当たりの回転数）をそれぞれ示す。原点Ｏが全閉位置、右端Ｘが全開位置、左側の直角三角形が加速域、中央の長方形が定速域、右側の直角三角形が減速域である。台形状のグラフが目標速度ＴＳの変化を示す。

加速域では、目標速度ＴＳは電動モータ９の回転数に対して回転速度が徐々に大きくなる加速用目標速度ＡＴＳに設定されている。そして、この加速用目標速度ＡＴＳが得られるように、モータ駆動回路３０に出力するＰＷＭ信号のデューティ比をフィードバック制御する。これにより、バックドア３は停止状態から加速しながら回動する。

定速域では、目標速度ＴＳは電動モータ９の回転速度が一定値に維持される定速用目標速度ＣＴＳに設定されている。そして、この定速用目標速度ＣＴＳが得られるように、モータ駆動回路３０に出力するＰＷＭ信号のデューティ比をフィードバック制御する。これにより、バックドア３は一定速度で回動する。

減速域では、目標速度ＴＳは電動モータ９の回転速度が徐々に減少する減速用目標速度ＤＴＳに設定されている。そして、この減速用目標速度ＤＴＳが得られるように、モータ駆動回路３０に出力するＰＷＭ信号のデューティ比をフィードバック制御する。これにより、バックドア３の回動速度が徐々に低下して全開位置で停止する。

以上のようにしてバックドア３が全開位置に回動したと判断すれば（ステップＳ３０４）、スピンドルドライブ機構４の電動モータ９へのＰＷＭ信号の出力を停止し（ステップＳ３０５）、ドアの自動開放処理を終了する。なお、バックドア３が全開位置に回動したか否かは、例えば、ステップＳ３０３で算出したバックドア３の回動位置や、電動モータ９の駆動開始からの経過時間等に基づいて判断すればよい。

なお、バックドア３の自動閉鎖処理は、前述の自動開放処理とバックドア３の回動方向が相違する以外は同じであり、加速域、定速域及び減速域の３段階で、同様な制御により行われる。よって、ここでの自動閉鎖処理についての説明は省略する。

自動開放処理の途中で、バックドア３が障害物に衝突した場合、あるいは自動閉鎖処理の実行途中で、バックドア３と車体１との間に異物が挟まった場合には、次のようにしてバックドア３の挟込検出処理を実行し、後述するようにして反転処理を実行する。

まず、自動閉鎖処理の実行途中で、バックドア３と車体１の間に異物が挟まった場合のバックドア３の挟込検出処理について説明する。

図９に示すように、挟込検出処理では、バックドア３の実際（現時点）の回動位置と、その実際の回動位置に於ける目標速度とを読み込む（ステップＳ４０１）。また、このときのバックドア３の実際の回動速度を読み込む（ステップＳ４０２）。バックドア３の実際の回動位置は、バックドア３の全閉位置又は全開位置からの電動モータ９の回転数から得られる。バックドア３の実際の回動速度は、電動モータ９の回転速度から得られる。

目標速度と実際の回転速度との差を算出する（ステップＳ４０３）。そして、この速度差が予め設定した閾値を超えるか否かを判断する（ステップＳ４０４）。閾値は、通常のバックドア３の開閉で電動モータ９の回転速度Ｓが変動する範囲を超えた値とすればよい。電動モータ９の回転速度Ｓが目標速度ＴＳに対して（±α）の変動があるとすれば、閾値ＴＬは、ＴＬ＞｜ＴＳ－Ｓ｜＋αを満足するように設定すればよい。

速度差が閾値を超えていれば、バックドア３の回動速度が遅く、バックドア３の回動動作が何らかの理由により妨げられていると判断し、バックドア３の回動動作を次のようにして停止させる。バックドア３の回動動作が途中で停止される要因として、例えば、バックドア３の自動閉鎖処理を実行しているとき、バックドア３と車体１との間に異物を挟み込み、それ以上バックドアをドア閉方向に回動できない場合がある。また、バックドア３の自動開放処理を実行しているとき、車庫の天井等がバックドア３に当接し、それ以上バックドアをドア開方向に回動できない場合もある。

バックドア３の回動動作の停止では、目標速度ＴＳを予め設定した停止用目標速度ＳＴＳに変更して回動速度を徐々に減速させる（ステップＳ４０５）。停止用目標速度ＳＴＳは、自動開閉処理の減速域でバックドア３の回動速度を低下させる場合の減速用目標速度ＤＴＳよりも、電動モータ９の回転数に対する回転速度の低下度合い（減速度合い）が大きく設定されている。但し、直ちに停止させる場合のような減速度合いよりも小さく設定されている。これにより、バックドア３の回動速度を無理なくスムーズに低下させることができる。

バックドア３の回動速度が十分に減速され、許容速度範囲内となれば（ステップＳ４０６）、その回動動作を完全に停止させる（ステップＳ４０７）。ここで、許容速度範囲には、バックドア３の回動動作が完全に停止している状態と、バックドア３の回動動作を停止させたとしても、バックドア３に発生する振動が許容範囲に抑えられている状態とが含まれる。また、振動の許容範囲とは、バックドア３の振動がほぼないか、あったとしても後述する反転処理で不具合を発生させない範囲を意味する。

バックドア３が停止すれば、続いてバックドア３の反転処理を実行する。

バックドア３の反転処理では、モータ駆動回路３０にＰＷＭ信号を出力し、電動モータ９を逆回転させる。バックドア３を逆方向に回動させるのは、通常、挟込検出処理で異物が挟み込まれた状態であるため、バックドアを逆方向に回動させる必要がある。特に、挟み込まれた異物が人であれば、早急にその挟込状態を解消しなければならない。そこで、反転処理での目標速度（反転目標速度）を設定し、バックドア３が反転目標速度で回動するように、モータ駆動回路３０に出力するＰＷＭ信号のデューティ比をフィードバック制御により増減させる。これにより、ユーザの意思に応じた制御を行うことができる。すなわち、異物、特に、その異物が身体の一部の挟込状態を早急に解消することができる。なお、反転処理でバックドア３を完全に全開位置まで回動させる必要はないが、再度挟込状態とならないように、十分に挟込状態を解消できる位置まで回動させるのが好ましい。

図１０に、自動開放処理によってバックドア３を回動させ、前記挟込検出処理によって停止させ、前記反転処理によって回動を再開する場合の目標速度ＴＳと実際の回動速度ＲＳの変化を示す。また、図１１に、自動開放処理によってバックドア３を回動させ、前記挟込検出処理を実行することなく、直ちに停止させた場合の目標速度と実際の速度の変化を示す。

図１１に示すように、バックドア３の回動を直ちに停止させた（実線で示す目標速度ＴＳに従ってフィードバック制御を行わず、直ちに挟込検出処理を実行した）場合、停止後にバックドア３の実際の回動速度ＲＳが１点鎖線で示すように変動し、バックドア３が大きく振動していることが分かる。バックドア３が振動している状態での再駆動すなわち反転駆動では、フィードバック制御しようとしても、外乱が大きくて速度が安定しないため、正常に行うことができない。このため、振動が収まるまで待機する必要がある。そこで、電動モータ９の再駆動には、バックドア３の振動が収まる時間よりも長い十分な時間を確保している。

一方、図１０に示すように、前記挟込検出処理によってバックドア３の回動を停止させる場合、（実線で示す）目標速度ＴＳに従って徐々に（１点鎖線で示す）回動速度ＲＳを低下させるための時間は必要となるが、その後にバックドア３の回動速度ＲＳが変動、すなわち振動することが殆どない。したがって、電動モータ９を再駆動するまでの待機時間を短く設定することができ、全体としてバックドア３の回動停止から再び回動させるまでに要する時間を短縮化することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

前記実施形態では、バックドア３を減速させながら停止させるようにしたが、その回動速度が予め設定した設定速度以下であれば、減速させる必要がないため、直ちにその回動動作を停止させるようにしてもよい。バックドア３の回動速度が設定速度以下であるか否かの判断は、回転センサ１０で検出される電動モータ９の回転軸９ａの回転速度に基づいて判断すればよい。検出される回転速度が予め設定した値よりも小さければ、バックドア３の回動速度を減速させることなく、直ちに停止させようにすればよい。

前記実施形態では、車両開閉体の一例としてバックドア３を開閉制御する場合について説明したが、スライドドアやガルウィング等の他のタイプのドアであっても同様に開閉制御することができる。

前記実施形態では、スピンドルドライブ機構４を２つ設ける場合について説明したが、１又は３以上設ける場合であっても同様に開閉制御するようにすればよい。

前記実施形態では、前述の各処理をソフトウェアで実行する構成としたが、これらの処理を実行するハードウェアで構成することもできる。

１…車体
２…開口部
３…バックドア
４…スピンドルドライブ機構
５…第１ハウジング
６…第２ハウジング
７…ドア側連結部材
８…ジョイントボール
９…電動モータ
１０…回転センサ
１１…減速ギア機構
１２…スピンドル
１３…スピンドルナット
１４…プッシュロッド
１５…外筒
１６…コイルスプリング
１７…内筒
１８…車体側連結部材
１９…ジョイントボール
２０…ドアラッチ装置
２１…バックドア開閉装置
２２…ドア開スイッチ
２３…ドア閉スイッチ
２４…ラッチ
２５…ラッチモータ
２６…フルラッチスイッチ
２７…ハーフラッチスイッチ
２８…リリーススイッチ
２９…制御装置
３０…モータ駆動回路

Claims (6)

1. 車体の開口部を開閉する車両開閉体を開閉駆動する開閉駆動部と、
   前記車両開閉体の回動速度が予め設定された目標速度となるように、前記開閉駆動部をフィードバック制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記車両開閉体の回動速度が前記目標速度を下回ることにより、前記開閉駆動部を駆動制御して、設定時間で前記車両開閉体の回動速度が減速するように前記目標速度を停止用目標速度に変更し、前記停止用目標速度に従って前記開閉駆動部を駆動制御し、前記設定時間の経過後に前記車両開閉体の回動動作を停止させる挟込検出処理を実行する、車両開閉体の開閉制御装置。
2. 前記制御部は、前記挟込検出処理の終了後、前記開閉駆動部を駆動制御して、前記車両開閉体を開放動作させる反転処理を実行する、請求項１に記載の車両開閉体の開閉制御装置。
3. 前記制御部は、自動閉鎖時に、前記車両開閉体が異物を挟み込んだことを検出することにより、前記挟込検出処理を開始する、請求項１又は２に記載の車両開閉体の開閉制御装置。
4. 前記制御部は、自動開放時に、前記車両開閉体が異物に衝突して回動を妨げられたことを検出することにより、前記挟込検出処理を開始する、請求項１又は２に記載の車両開閉体の開閉制御装置。
5. 前記制御部は、前記車両開閉体の回動速度が前記目標速度となるように、前記開閉駆動部の駆動回路に送信するＰＷＭ信号のデューティ比をフィードバック制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の車両開閉体の開閉制御装置。
6. 前記制御部は、前記車両開閉体の回動速度が予め設定した設定速度以下であれば、前記車両開閉体の回動動作を直ちに停止する、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両開閉体の開閉制御装置。

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