JP3741358B2

JP3741358B2 - Power window drive control device

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Publication number: JP3741358B2
Application number: JP2000271860A
Authority: JP
Inventors: 一賀小笠原
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JP2002084782A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等の窓ガラスをモータの駆動力によって上下移動させるパワーウインドウ駆動制御装置に関し、より詳しくは、センサ等を不要として装置構成をシンプルなものとし、低コストで、高精度で高速に異物の挟み込み検出を行うことができ、しかも調整作業も排除し得るパワーウインドウ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパワーウインドウ駆動制御装置としては、例えば図４に示すようなものがある。本従来例のパワーウインドウ駆動制御装置は、モータの回転速度をパルスセンサで検知することにより異物の挟み込みを検出し、モータの駆動を停止または反転させるものである。
【０００３】
図４において、本従来例のパワーウインドウ駆動制御装置は、モータユニット５０１と、モータ駆動制御ユニット５０２と、オート（自動）スイッチ５０３と、マニュアル（手動）スイッチ５０４とを備えて構成されている。
ここで、モータユニット５０１は、窓ガラスを上下移動させるモータ５１１と、モータ５１１の回転数に応じたパルスを生成して、モータ５１１の回転速度を検出するパルスセンサ５１２と、パルスセンサ５１２を不感帯を設定するリミットスイッチ５１３とを備えた構成である。
【０００４】
また、モータ駆動制御ユニット５０２は、電源回路５２１と、オートスイッチ５０３、マニュアルスイッチ５０４等からの操作指示を制御マイコン５２３に伝える操作インタフェース部５２２と、パルスセンサ５１２からの検出信号等を制御マイコン５２３に伝える検出インタフェース部５２６と、操作指示やパルスセンサ５１２からの検出信号に基づき駆動回路５２４にモータ５１１の駆動指示を与える制御マイコン５２３と、リレー接点を備えたリレースイッチ部５２５と、制御マイコン５２３からの駆動指示に基づきリレースイッチ部５２５のリレー接点を開閉して、モータ５１１の回転方向および速度を制御する駆動回路５２４とを備えた構成である。
【０００５】
オートスイッチ５０３では、アップ側接点またはダウン側接点がオンされると、手を離してもモータ５１１の駆動は継続され、全閉または全開まで窓ガラスが移動する。例えば、この窓ガラスを全開状態から全閉状態へ移動する場合、窓ガラスが全閉状態になると、窓枠等によりこのような移動が阻止されてモータ５１１の回転速度が変動する。このモータ５１１の回転速度の変化量をパルスセンサ５１２を介して検出し、所定値を越えた時に窓ガラスの移動が終了したと判別してモータ５１１を停止させている。
一方、マニュアルスイッチ５０４は、窓ガラスの上下動をマニュアル操作するものである。つまり、乗員がスイッチを所望の方向（アップ／ダウン）側にオンすることによって、そのオンした方向にオンしている時間だけ窓ガラスを移動させるもので、窓ガラスを所定位置に停止させることができる。
【０００６】
このような従来のパワーウインドウ駆動制御装置において、オートアップ作動中に異物を挟み込んだ状態の検出、即ち、挟み込み検出は次のようにして行われている。つまり、制御マイコン５２３において、パルスセンサ５１２からの検出パルスの立上りおよび立下りの両エッジを検出して、パワーウィンドウ上昇時のモータ５１１の回転速度を算出し、回転速度の変化で挟み込みを検出する。
より具体的には、パワーウィンドウ上昇中において、モータ５１１の回転速度の低下方向の変化率が予め設定されたしきい値を下回った時に、異物が挟み込まれたと判断する。また、パワーウィンドウ上昇中において、モータ５１１の回転速度が予め設定されたしきい値を下回った時に、異物が既に挟み込まれていたと判断する。
なお、このような挟み込み検出の検出範囲は窓ガラスの作動範囲であるが、ウィンドウ上昇開始から２０個のパルスが入力されるまでの間は、動作速度の変動を吸収するために不感帯とされ、また、窓ガラスが全閉状態から４［ｍｍ］開状態までの間も、リミットスイッチ５１３をオフにして不感帯としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパワーウインドウ駆動制御装置にあっては、一般にコスト低減を図るため、パルスセンサ５１２として、モータ５１１の１回転で１個のパルスを生成するような低分解能なものを使用することから、速度検出の精度が低いという事情があった。
また、異物の挟み込み検出後の反転荷重を一定にするためには、挟み込み判定におけるしきい値を、電源電圧変動、周囲温度変動、モータ特性のばらつき、ドアの立て付けのばらつき（初期、経年変化）、高速走行中の風圧による影響、悪路走行時のウィンドウのがたつき、ハーネスの配線抵抗等々の諸項目について補正する必要があり、調整作業工数が大きいという事情もあった。
【０００８】
また、ノイズやしきい値ばらつきによる誤動作を防止するために、複数個のパルスセンサを設けたり、きめの細かい処理で正確な判断を行う手法も提案されているが、複雑な処理で判断が遅れた場合には規定値以上のトルクで異物を挟み込むことになって危険である等の事情もあった。
さらに、制御マイコン５２３、パルスセンサ５１２、駆動回路５２４および補正回路等を具備する必要があり、部品点数が多く、システム構成も複雑であり、システム規模を縮小したり装置コストを低減するのが難しいという事情もあった。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来の事情を解決することにあり、センサ等を不要として装置構成をシンプルなものとし、低コストで、高精度で高速に異物の挟み込み検出を行うことができ、しかも調整作業も排除し得るパワーウインドウ駆動制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明のパワーウインドウ駆動制御装置は、モータを備え、前記モータの駆動力で窓ガラスを開閉移動させるパワーウインドウ駆動制御装置であって、制御信号入力端子へ供給される制御信号に応じてスイッチング制御され、電源から前記モータへの電力供給を制御する半導体スイッチと、半導体スイッチおよび前記モータに並列接続され、前記制御信号に応じてスイッチング制御される第２半導体スイッチと第２負荷とを直列接続した回路を備え、前記第２半導体スイッチの端子間電圧を前記半導体スイッチの端子間電圧の電圧特性とほぼ等価な電圧特性を持つ基準電圧として生成する基準電圧生成手段と、前記半導体スイッチの端子間電圧と前記基準電圧との差を検出する検出手段と、検出された端子間電圧と基準電圧との差に応じて前記半導体スイッチをオン／オフ制御する制御手段とを具備するものである。
【００１１】
また、請求項２に係るパワーウインドウ駆動制御装置は、請求項１に記載のパワーウインドウ駆動制御装置において、前記半導体スイッチをオン／オフ制御する制御信号、または、前記モータの電圧に基づき、前記モータまたは前記窓ガラスの開閉移動の異常を判断するものである。
【００１２】
また、請求項３に係るパワーウインドウ駆動制御装置は、請求項１または２に記載のパワーウインドウ駆動制御装置において、前記窓ガラスの開閉移動を自動または手動で行うよう指示する操作スイッチと、前記操作スイッチの指示内容に応じて前記第２負荷の抵抗値を切り替え設定する切替手段とを具備するものである。
【００１３】
また、請求項４に係るパワーウインドウ駆動制御装置は、請求項１、２または３に記載のパワーウインドウ駆動制御装置において、前記半導体スイッチと前記第２半導体スイッチは、オフ状態からオン状態へ遷移する際の端子間電圧の過渡的な電圧特性について等価な特性を持つものである。
【００１４】
さらに、請求項５に係るパワーウインドウ駆動制御装置は、請求項１、２、３または４に記載のパワーウインドウ駆動制御装置において、前記第２半導体スイッチの電流容量は前記半導体スイッチの電流容量よりも小さく、前記モータおよび前記第２負荷の抵抗値比は前記半導体スイッチおよび第２半導体スイッチの電流容量比と極力反比例するように設定したものである。
【００１５】
ここで、半導体スイッチおよび第２半導体スイッチには、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ：Field-Effect Transistor）や静電誘導型トランジスタ（ＳＩＴ：Static Inducted Transistor）、或いは、エミッタスイッチド・サイリスタ（ＥＳＴ）、ＭＯＳ制御サイリスタ（ＭＣＴ）等のＭＯＳ複合型デバイスやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の他の絶縁ゲート型パワーデバイス等のスイッチング素子が該当する。なお、これらのスイッチング素子はｎチャネル型、ｐチャネル型の何れであってもかまわない。
【００１６】
本発明の請求項１，２，３，４および５に係るパワーウインドウ駆動制御装置では、電源からモータへの電力供給を半導体スイッチによってスイッチング制御する際に、基準電圧生成手段により、第２半導体スイッチの端子間電圧を半導体スイッチの端子間電圧の電圧特性とほぼ等価な電圧特性を持つ基準電圧として生成し、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧との差を検出手段によって検出し、制御手段により該検出された端子間電圧と基準電圧との差に応じて半導体スイッチをオン／オフ制御する。
【００１７】
半導体スイッチとして例えばＦＥＴを使用した場合、電力供給経路の一部を成すＦＥＴの端子間電圧（ドレイン−ソース間電圧）は、オフ状態からオン状態へ遷移する際の（例えば、ｎチャネル型ＦＥＴの場合の立ち下がり）電圧特性において、電力供給経路およびモータの状態、即ち、経路が持つ配線インダクタンス並びに配線抵抗および短絡抵抗に基づく時定数に応じて変化する。本発明は、このような半導体スイッチにおけるオフ状態からオン状態に遷移する際の過渡的な半導体スイッチの電圧特性を利用して、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧生成手段によって生成された基準電圧（正常状態）との差を検出することによって、電力供給経路の一部を成す半導体スイッチの端子間電圧（即ち、電力供給経路の電流）が正常状態から逸脱している程度を判定するものである。
【００１８】
例えば、窓ガラスが異物を挟み込んだ時には、モータの回転数が低下して逆起電力が減少するので負荷電流が急増することとなり、半導体スイッチの端子間電圧も急激に変化するが、この場合、制御手段は、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧との差が第１所定値を超えたときに窓ガラスが異物を挟み込んだことを検知して、半導体スイッチをオフ制御し、該オフ制御により半導体スイッチの端子間電圧が増大してその値が第２所定値を超えたとき半導体スイッチをオン制御するという具合に、半導体スイッチのオン／オフ制御を繰り返し行って、負荷電流、即ちモータトルクを制限するようにしている。
【００１９】
また、モータの電機子逆起電力が低下して、該モータの回転数が低下し、該モータがロック状態に至った場合でも、半導体スイッチをオン／オフ制御して、モータを流れる電流の範囲を制限し、モータトルクを制限するようにしている。
【００２０】
つまり、従来のパルス方式のように回転速度や回転速度の変化率に基づき挟み込みを検出するものと比較して、本発明では負荷電流を直接検出して挟み込みを検出するため、モータのトルクを直接的に検出することができ、検出精度を上げることができる。
【００２１】
また、挟み込み検出後は、半導体スイッチをオン／オフ制御して、負荷電流の電流制限を行い、モータのトルク制御を行うことができ、また、一旦挟み込みを検出した後でも、オン／オフ制御中に荷重が正常になると通常動作に復帰することができる。これにより、誤作動を恐れて判定荷重を高く設定する必要がなくなり、判定荷重を低めに設定することができる。その結果として高精度な検出が可能となる。
【００２２】
さらに、従来のようにセンサ等を必要とせず、簡単な構成であるので、パワーウインドウ駆動制御装置のシステム規模を縮小することができると共に、低コストでの実現が可能となる。また、従来は挟み込み判定しきい値の補正を行う必要があり、調整作業の工数が問題となっていたが、これを排除することが可能となる。
【００２３】
また特に、請求項２に係るパワーウインドウ駆動制御装置では、半導体スイッチをオン／オフ制御する制御信号、または、モータの電圧に基づき、モータまたは窓ガラスの開閉移動の異常を判断するのが望ましい。例えば、窓ガラスが異物を挟み込んだ時とモータがロック状態に至った時とでは、半導体スイッチの端子間電圧の変化の度合いが異なるため、半導体スイッチのオン／オフ制御の繰り返し周期が異なる。つまり、挟み込み発生時よりもロック発生時の方が半導体スイッチの端子間電圧の変化が大きいことから、半導体スイッチのオン／オフ制御の繰り返し周期がより短いものとなる。このような回路特性から、半導体スイッチをオン／オフ制御する制御信号、または、モータの電圧の変化を見ることによって、モータ側でどのような異常が発生しているかを判断することができる。
【００２４】
また特に、請求項３に係るパワーウインドウ駆動制御装置では、切替手段により、窓ガラスの開閉移動を自動または手動で行うよう指示する操作スイッチの指示内容に応じて、第２負荷の抵抗値を切り替え設定するのが望ましい。上述のように、挟み込み発生時よりもロック発生時の方が半導体スイッチの端子間電圧の変化が大きく、また、窓ガラスが異物を挟む挟み込みの発生は、自動で窓ガラスを閉移動している時にのみ発生することから、自動で窓ガラスを閉移動している時とそれ以外の時とで第２負荷の抵抗値を切り替え設定することにより、挟み込みまたはロックの異常検出をより的確に行うことが可能となる。より具体的には、挟み込み発生時よりもロック発生時の方が半導体スイッチの端子間電圧の変化が大きいので、挟み込み検出用の第２負荷の抵抗値はロック発生検出用の第２負荷の抵抗値よりも大きな値に設定されることになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るパワーウインドウ駆動制御装置の実施の形態例について、図１乃至図３を参照して詳細に説明する。ここで、図１は本発明の一実施形態に係るパワーウインドウ駆動制御装置の構成図、図２は実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置において使用するスイッチングデバイスの構成図、図３は異常発生時のモータの電圧波形を説明する説明図である。
【００２６】
〔実施形態で使用するスイッチングデバイス〕
実施形態の詳細な説明を行う前に、先ず、実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置において使用するスイッチングデバイス（以下、ＹＡＳＦＥＴという）について、図２を参照して説明する。
ＹＡＳＦＥＴは、電源１０１の出力電圧ＶＢを負荷１０２に供給する経路に、半導体スイッチとしての主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳＡを直列接続して、該主制御ＦＥＴＱＡのスイッチング制御により電力供給を制御するもので、該主制御ＦＥＴＱＡに駆動手段、保護手段および負荷電流検出手段等を合わせて、１チップ１１０上に集積化した集積回路である。
【００２７】
図２において、ＹＡＳＦＥＴ１１０は、主制御ＦＥＴＱＡの駆動手段としてチャージポンプ３０５および駆動回路１１１を備えている。駆動回路１１１は、コレクタ側がチャージポンプ３０５の出力に接続されたソーストランジスタと、エミッタ側が接地電位に接続されたシンクトランジスタとを直列接続して備え、スイッチＳＷ１のオン／オフ切換えによる切換え信号に基づき、これらソーストランジスタおよびシンクトランジスタをオン／オフ制御して、主制御ＦＥＴＱＡを駆動制御する信号を出力している。なお、電源１０１の出力電圧ＶＢが例えば１２［Ｖ］の時、チャージポンプ３０５の出力電圧は例えばＶＢ＋１０［Ｖ］とされる。
【００２８】
次に、主制御ＦＥＴＱＡの保護手段として、ＹＡＳＦＥＴ１１０は過熱遮断保護回路３０６を備えている。過熱遮断保護回路３０６は、一般の温度センサ内蔵ＦＥＴにも付加されている過熱遮断保護機能を実現するものであり、主制御ＦＥＴＱＡが規定以上の温度まで上昇したことを内蔵の温度センサによって検出した場合には、その旨の検出情報がラッチ回路に保持されると共に、主制御ＦＥＴＱＡのゲートＴＧ−ソースＳＡ間に接続されている過熱遮断用ＦＥＴをオン状態に遷移させることによって、主制御ＦＥＴＱＡを強制的にオフ制御するものである。なお、ラッチ回路の保持情報は端子Ｔ１４を介して出力され、ダイアグノシス（診断）情報として利用可能である。
【００２９】
次に、主制御ＦＥＴＱＡの負荷電流検出手段として、ＹＡＳＦＥＴ１１０は過電流検出機能と過小電流検出機能を備えている。
先ず、過電流検出機能は、具体的には、第１リファレンスＦＥＴＱＢ、抵抗Ｒ１〜Ｒ９，Ｒｒ１、ダイオードＤ１〜Ｄ３およびコンパレータＣＭＰ１によって実現されている。すなわち、第１リファレンスＦＥＴＱＢおよび抵抗Ｒｒ１は、過電流検出における第１基準電圧を発生する手段であり、第１リファレンスＦＥＴＱＢのソース（ＳＢ）電位が抵抗Ｒ６を介してコンパレータＣＭＰ１の“−”入力端子に供給されている。また、コンパレータＣＭＰ１の“＋”入力端子には、主制御ＦＥＴＱＡのソース（ＳＡ）電位が抵抗Ｒ５を介して供給されている。
【００３０】
なお、コンパレータＣＭＰ１の“＋”入力端子および“−”入力端子の電位は抵抗Ｒ１〜Ｒ３およびダイオードＤ２，Ｄ３によるダイオードクランプ回路によって、それぞれ電位ＶＣおよびＶＥ（厳密には、電位ＶＣおよびＶＥにそれぞれダイオードの順方向電位を差し引いた電位）にクランプされている。また、コンパレータＣＭＰ１の“＋”入力端子に接続されている抵抗Ｒ９およびダイオードＤ１はコンパレータＣＭＰ１にヒステリシスを持たせるための回路である。
【００３１】
つまり、過電流検出機能は、主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶDSAとほぼ等価な電圧特性を持つ第１基準電圧を同一チップ１１０上の第１リファレンスＦＥＴＱＢとチップ１１０外の抵抗Ｒｒ１とによって生成し、コンパレータＣＭＰ１において、該第１基準電圧と主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶDSAとの差を検出することによって実現されている。
【００３２】
したがって、負荷１０２側で完全短絡（デッドショート）が発生した時には、コンパレータＣＭＰ１の出力が“Ｌ”レベルとなって、駆動回路１１１により主制御ＦＥＴＱＡをオフ制御する。また、完全短絡（デッドショート）が発生しているときに、主制御ＦＥＴＱＡがオフ状態からオン状態に遷移した場合や、ある程度の短絡抵抗を持つ不完全短絡（レアショート）が発生している場合には、主制御ＦＥＴＱＡのオン／オフ制御を繰り返し行って周期的発熱作用で主制御ＦＥＴＱＡを過熱し、上記過熱遮断保護機能により主制御ＦＥＴＱＡの過熱遮断を速めるようにしている。
【００３３】
ここで、第１基準電圧の設定、即ち抵抗Ｒｒ１の設定は次のようにして行われる。すなわち、通常、主制御ＦＥＴＱＡはｎ個のＦＥＴ（第１リファレンスＦＥＴＱＢと同等の特性を持つ）を並列接続して構成されるので、抵抗Ｒｒ１を（負荷１０２の抵抗値×ｎ）に設定すれば良いが、負荷１０２の抵抗値として不完全短絡（レアショート）時の短絡抵抗程度の値を設定するのが望ましい。また、図３では、コンパレータＣＭＰ１の出力を駆動回路１１１にのみ供給する構成としているが、端子を介して外部に出力するようにして、他の制御等に利用することも可能である。
【００３４】
次に、過小電流検出機能は、具体的には、第２リファレンスＦＥＴＱＣ、抵抗Ｒｒ２およびコンパレータＣＭＰ２によって実現されている。すなわち、第２リファレンスＦＥＴＱＣおよび抵抗Ｒｒ２は、過小電流検出における第２基準電圧を発生する手段であり、第２リファレンスＦＥＴＱＣのソース（ＳＣ）電位がコンパレータＣＭＰ２の“−”入力端子に供給されている。また、コンパレータＣＭＰ２の“＋”入力端子には、主制御ＦＥＴＱＡのソース（ＳＡ）電位が供給されている。
【００３５】
つまり、過小電流検出機能は、主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳＡ間電圧ＶDSAとほぼ等価な電圧特性を持つ第２基準電圧を同一チップ１１０上の第２リファレンスＦＥＴＱＣとチップ１１０外の抵抗Ｒｒ２とによって生成し、コンパレータＣＭＰ２において、該第２基準電圧と主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶDSAとの差を検出することによって実現されている。
【００３６】
したがって、負荷１０２側で断線故障等が発生した時には、コンパレータＣＭＰ２の出力が有効（“Ｌ”レベル）となって、端子Ｔ１５を介してチップ１１０外部に出力されることとなる。ここで、第２基準電圧の設定、即ち抵抗Ｒｒ２の設定は次のようにして行われる。第１基準電圧（抵抗Ｒｒ１）と同様に、抵抗Ｒｒ２を（負荷１０２の抵抗値×ｎ）に設定すれば良いが、負荷１０２の抵抗値として断線故障時の負荷抵抗程度の値を設定するのが望ましい。
【００３７】
以上説明した駆動手段、保護手段および負荷電流検出手段の他に、ＹＡＳＦＥＴ１１０には、電源イネーブル回路３０２、突入電流による過電流判定を回避する突入電流マスク回路３０３、オン／オフ回数の積算による遮断制御を行なうオン／オフ回数積算回路３０４についても表記されているが、本発明と直接的には関係しないので説明を省略する。
【００３８】
最後に、ＹＡＳＦＥＴ１１０の特徴をまとめれば、第１に、電流検出用のシャント抵抗を不要として電源供給経路の電力消費を抑制できることから大電流回路に有利である点、第２に、電流感度が高く電流検出精度が高い点、第３に、シンプルな駆動制御で主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御することができ、過熱遮断機能やオン／オフ回数積算回路３０４によりマイコン等のプログラム処理に比して高速処理が可能である点、第４に、ワンチップ化により回路構成を小型化でき、実装スペースを縮小できると共に、装置コストを削減できる点、第５に、電流検出が主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSA と第１基準電圧および第２基準電圧との差の検出によって行われることから、同一チップ上に第１リファレンスＦＥＴＱＢ，第２リファレンスＦＥＴＱＣおよび主制御ＦＥＴＱＡを形成することにより、電流検出における同相的誤差要因、即ち電源電圧、温度ドリフトやロット間のバラツキによる影響を排除することができる点、等々を挙げることができる。
【００３９】
〔実施形態〕
次に、本発明の一実施形態に係るパワーウインドウ駆動制御装置について、図１を参照して説明する。図１は実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置の構成図である。本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置はＰＷモータ１０２を備え、ＰＷモータ１０２の駆動力で窓ガラスを開閉移動させるものである。
【００４０】
図１において、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置は、特許請求の範囲にいう操作スイッチに該当するオート（自動）スイッチ２０３およびマニュアル（手動）スイッチ２０４と、操作指示やスイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０からの信号２５５に基づきスイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０内の駆動回路１１１にＰＷモータ１０２の駆動指示を与える制御マイコン２２３と、オートスイッチ２０３およびマニュアルスイッチ２０４等からの操作指示を制御マイコン５２３に伝える操作インタフェース部５２２と、スイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０とを備えて構成されている。
【００４１】
ここで、スイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０は上述した構成（図２参照）を備えるが、端子Ｔ１には電源電圧ＶＢが供給され、端子Ｔ２には制御マイコン２２３からの制御信号２５１が供給され、端子Ｔ３には負荷としてＰＷモータ１０２が接続されている。また、端子Ｔ１７には、過電流検出機能における第１基準電圧を設定するために、直列接続された抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２が接続されており、抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２の接続点には、ゲートに供給される制御マイコン２２３からの信号２５３によってオン／オフ制御されるトランジスタＴＲ１のコレクタが接続されている。さらに、端子Ｔ１６には、過小電流検出機能における第２基準電圧を設定するための抵抗Ｒｒ２が接続されている。
【００４２】
また、本実施形態において、特許請求の範囲にいう半導体スイッチは主制御ＦＥＴＱＡが、第２半導体スイッチは第１リファレンスＦＥＴＱＢが、第２負荷は抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２が、検出手段はコンパレータＣＭＰ１が、制御手段は駆動回路１１１が、切替手段はトランジスタＴＲ１が、それぞれ該当する。
【００４３】
次に、各構成要素の機能を説明しながら、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置の動作について説明していく。
先ず、操作スイッチは従来例と同様に、オートスイッチ２０３では、アップ側接点またはダウン側接点がオンされると、手を離してもＰＷモータ１０２の駆動は継続され、全閉または全開まで窓ガラスが移動する。一方、マニュアルスイッチ２０４は、窓ガラスの上下動をマニュアル操作するものである。つまり、乗員がスイッチを所望の方向（アップ／ダウン）側にオンすることによって、そのオンした方向にオンしている時間だけ窓ガラスを移動させるもので、窓ガラスを所定位置に停止させることができる。
【００４４】
次に、図２において、スイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０における基本的動作は、ＰＷモータ１０２への電源電圧ＶＢの供給を主制御ＦＥＴＱＡによってスイッチング制御する際に、第１リファレンスＦＥＴＱＢのドレイン−ソース間電圧ＶDSBを主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAの電圧特性とほぼ等価な電圧特性を持つ第１基準電圧として生成し、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAと第１基準電圧（ＶDSB）との差をコンパレータＣＭＰ１によって検出し、駆動回路１１１により、コンパレータＣＭＰ１の比較結果に応じて主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御するものである。
【００４５】
窓ガラスが異物を挟み込んで挟み込みが発生した時には、ＰＷモータ１０２の回転数が低下してＰＷモータ１０２の逆起電力が減少するので、負荷電流が急増することとなり、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAも急激に変化することになる。この場合、コンパレータＣＭＰ１において、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAと第１基準電圧（ＶDSB）との差がダイオードクランプ回路によって設定される第１所定値を超えたとき、コンパレータＣＭＰ１の出力が“Ｌ”レベルとなって、駆動回路１１１により主制御ＦＥＴＱＡをオフ制御する。その後、該オフ制御により主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAが増大して、その値がダイオードクランプ回路によって設定される第２所定値を超えたとき、コンパレータＣＭＰ１の出力が“Ｈ”レベルとなって、駆動回路１１１により主制御ＦＥＴＱＡをオン制御するという具合に、主制御ＦＥＴＱＡのオン／オフ制御を繰り返し行って、負荷電流、即ちＰＷモータ１０２のトルクを制限するようにしている。
【００４６】
また、ＰＷモータ１０２の電機子逆起電力が低下して、該ＰＷモータ１０２の回転数が低下し、該ＰＷモータ１０２がロック状態に至った場合でも、主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御して、ＰＷモータ１０２を流れる電流の範囲を制限し、ＰＷモータ１０２のトルクを制限するようにしている。
【００４７】
従来例（パルス方式）のように、回転速度や回転速度の変化率に基づき挟み込みを検出するものと比較して、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置では、負荷電流を直接検出して挟み込みを検知するため、ＰＷモータ１０２のトルクを直接的に検出することができ、検出精度を上げることができるのである。
【００４８】
また、挟み込み検知後は、主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御して、負荷電流の電流制限を行い、ＰＷモータ１０２のトルク制御を行うことができ、また、一旦挟み込みを検出した後でも、オン／オフ制御中に荷重が正常になると通常動作に復帰することができる。これにより、誤作動を恐れて判定荷重を高く設定する必要がなくなり、判定荷重を低めに設定することができ、その結果として高精度な検出が可能となる。
【００４９】
さらに、従来例のようにセンサ等を必要とせず、簡単な構成であるので、パワーウインドウ駆動制御装置のシステム規模を縮小することができると共に、低コストでの実現が可能となる。また、従来は挟み込み判定しきい値の補正を行う必要があり、調整作業の工数が問題となっていたが、これを排除することが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置では、トランジスタＴＲ１のオン／オフ制御によって端子Ｔ１７に接続される抵抗をＲｒ１１とＲｒ１１およびＲｒ１２とに切り替えることにより、第１基準電圧の設定を切り替え設定することができる。
【００５１】
異物の挟み込みが発生した時とＰＷモータ１０２がロック状態に至った時とでは、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAの変化の度合いが異なり、挟み込み発生時よりもロック発生時の方が主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAの変化が大きい。また、異物の挟み込みの発生は、オートスイッチ２０３がオンでマニュアルスイッチ２０４がアップ側にオンされている時、即ち、
自動で窓ガラスを閉移動している時（オートアップ時）にのみ発生する。したがって、オートアップ時とそれ以外の時（ダウン時およびマニュアルアップ時）とで、第２負荷の抵抗値を切り替え設定することにより、挟み込みまたはモータロックの異常検出をより的確に行うことが可能となる。
【００５２】
本実施形態では、オートアップ時か、或いはそれ以外の時（ダウン時およびマニュアルアップ時）であるかを、制御マイコン２２３が判断し、オートアップ時には、信号２５３を“Ｈ”レベルにしてトランジスタＴＲ１をオン制御し、挟み込み検出用の第２負荷の抵抗値をＲｒ１１およびＲｒ１２の直列合成抵抗値とし、それ以外の時（ダウン時およびマニュアルアップ時）には、信号２５３を“Ｌ”レベルにしてトランジスタＴＲ１をオフ制御し、ロック発生検出用の第２負荷の抵抗値をＲｒ１１の抵抗値としている。
【００５３】
また、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置では、上述したように、挟み込みまたはモータロックの異常が発生した時には、主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御して、ＰＷモータ１０２を流れる電流を制限し、ＰＷモータ１０２のトルクを制限しているが、ＰＷモータ１０２の負荷電圧（ＶＬ）を信号２５５を介して制御マイコン２２３に取り込んでおり、ＰＷモータ１０２の負荷電圧（ＶＬ）に基づき、挟み込みまたはモータロックの何れの異常が発生したかを判断することができる。制御マイコン２２３は、この判断にしたがって、例えばモータロックが発生した時に、制御信号２５１を介してＰＷモータ１０２の駆動を強制的に停止させることができる。
【００５４】
異物の挟み込み発生時とモータロック発生時とでは、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAの変化の度合いが異なるため、主制御ＦＥＴＱＡのオン／オフ制御の繰り返し周期が異なる。つまり、図３（ａ），（ｂ）に示すように、挟み込み発生時（図３（ｂ）参照）よりもロック発生時（図３（ａ）参照）の方が、主制御ＦＥＴＱＡのオン／オフ制御の繰り返し周期がより短いものとなる。したがって、ＰＷモータ１０２の負荷電圧（ＶＬ）の信号波形を診断することによってＰＷモータ１０２側でどのような異常が発生しているかを判断することができる。なお、ＰＷモータ１０２の負荷電圧（ＶＬ）の代わりに、主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御する駆動回路１１１の出力信号をスイッチングデバイス１１０から取り出して診断するようにしても良い。
【００５５】
なお、抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２の抵抗値設定については、次のようにするのが望ましい。先ず、挟み込み検出用の抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２の合成抵抗値は、ＰＷモータ１０２のトルクが挟まれトルク規定値以下となるように設定して、最大トルクを安全な大きさにしておく。また、モータロック発生検出用の抵抗Ｒｒ１１は、ＰＷモータ１０２のトルクが挟まれトルク規定値以上で且つＰＷモータ１０２を流れる電流がロック電流以下となるように設定しておく。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のパワーウインドウ駆動制御装置によれば、電源からモータへの電力供給を半導体スイッチによってスイッチング制御する際に、基準電圧生成手段により、第２半導体スイッチの端子間電圧を半導体スイッチの端子間電圧の電圧特性とほぼ等価な電圧特性を持つ基準電圧として生成し、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧との差を検出手段によって検出し、制御手段により該検出された端子間電圧と基準電圧との差に応じて半導体スイッチをオン／オフ制御することとし、例えば、窓ガラスが異物を挟み込んだ時には、モータの回転数が低下して逆起電力が減少するので負荷電流が急増して、半導体スイッチの端子間電圧も急激に変化するが、制御手段は、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧との差が第１所定値を超えたときに窓ガラスが異物を挟み込んだことを検知して、半導体スイッチをオフ制御し、該オフ制御により半導体スイッチの端子間電圧が増大してその値が第２所定値を超えたとき半導体スイッチをオン制御するという具合に、半導体スイッチのオン／オフ制御を繰り返し行って、負荷電流、即ちモータトルクを制限することとしており、負荷電流を直接検出して挟み込みを検出するため、モータのトルクを直接的に検出することができ、検出精度を上げることができる。
【００５７】
また、挟み込み検出後は、半導体スイッチをオン／オフ制御して、負荷電流の電流制限を行い、モータのトルク制御を行うことができ、また、一旦挟み込みを検出した後でも、オン／オフ制御中に荷重が正常になると通常動作に復帰することができる。さらに、従来のようにセンサ等を必要とせず、簡単な構成であるので、パワーウインドウ駆動制御装置のシステム規模を縮小することができると共に、低コストでの実現が可能となる。また、従来は挟み込み判定しきい値の補正を行う必要があり、調整作業の工数が問題となっていたが、これを排除することが可能となる。
【００５８】
また、本発明によれば、切替手段により、例えば自動で窓ガラスを閉移動している時とそれ以外の時とで第２負荷の抵抗値を切り替え設定することにより、挟み込みまたはロックの異常検出をより的確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るパワーウインドウ駆動制御装置の構成図である。
【図２】実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置において使用するスイッチングデバイスの構成図である。
【図３】異常発生時のモータの電圧波形を説明する説明図である。
【図４】従来例のパワーウインドウ駆動制御装置の構成図である。
【符号の説明】
１０１電源
１０２ＰＷモータ
１１０ＹＡＳＦＥＴ（チップ構成部分）
１１１駆動回路（制御手段）
２０３，２０４スイッチ（操作スイッチ）
２２２インタフェース回路
２２３制御マイコン
３０１過電流検出機能
３０２電源イネーブル回路
３０３突入電流マスク回路（マスキング）
３０４オン／オフ回数積算回路
３０５チャージポンプ
３０６過熱遮断保護回路
ＱＡ主制御ＦＥＴ
ＱＢ第１リファレンスＦＥＴ
ＱＣ第２リファレンスＦＥＴ
ＴＲ１トランジスタ（切替手段）
ＲＧ内部抵抗
Ｒｒ１，Ｒｒ１１，Ｒｒ１２抵抗（第２負荷）
Ｒ１〜Ｒ１０，Ｒｒ２抵抗
ＣＭＰ１，ＣＭＰ２コンパレータ（検出手段）
ＺＤ１ツェナーダイオード
Ｄ１ダイオード
ＳＷ１スイッチ
ＶＢ電源電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power window drive control device that moves a window glass of a vehicle or the like up and down by a driving force of a motor. More specifically, the device configuration is simplified by eliminating the need for a sensor and the like, and at low cost, high accuracy, and high speed. The present invention relates to a power window drive control device that can detect the trapping of foreign matter and can also eliminate adjustment work.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional power window drive control device is shown in FIG. The power window drive control device of this conventional example detects the trapping of foreign matter by detecting the rotational speed of the motor with a pulse sensor, and stops or reverses the drive of the motor.
[0003]
In FIG. 4, the power window drive control device of this conventional example includes a motor unit 501, a motor drive control unit 502, an auto (automatic) switch 503, and a manual (manual) switch 504.
Here, the motor unit 501 generates a motor 511 for moving the window glass up and down, a pulse according to the number of rotations of the motor 511, a pulse sensor 512 for detecting the rotation speed of the motor 511, and a dead zone for the pulse sensor 512. And a limit switch 513 for setting.
[0004]
The motor drive control unit 502 also includes a power supply circuit 521, an operation interface unit 522 that transmits operation instructions from the auto switch 503, manual switch 504, and the like to the control microcomputer 523, a detection signal from the pulse sensor 512, and the like. , A control microcomputer 523 for giving a drive instruction for the motor 511 to the drive circuit 524 based on an operation instruction or a detection signal from the pulse sensor 512, a relay switch part 525 having a relay contact, and a control microcomputer 523 And a drive circuit 524 that controls the rotational direction and speed of the motor 511 by opening and closing the relay contact of the relay switch unit 525 based on a drive instruction from the motor 511.
[0005]
In the auto switch 503, when the up-side contact or the down-side contact is turned on, the driving of the motor 511 is continued even if the hand is released, and the window glass moves until it is fully closed or fully opened. For example, when the window glass is moved from the fully open state to the fully closed state, when the window glass is in the fully closed state, such movement is prevented by the window frame or the like, and the rotation speed of the motor 511 varies. The amount of change in the rotational speed of the motor 511 is detected via the pulse sensor 512, and when it exceeds a predetermined value, it is determined that the movement of the window glass has ended, and the motor 511 is stopped.
On the other hand, the manual switch 504 is for manually operating the window glass up and down. In other words, when the occupant turns on the switch in a desired direction (up / down), the window glass is moved only in the on direction, and the window glass can be stopped at a predetermined position. it can.
[0006]
In such a conventional power window drive control device, detection of a state in which a foreign object is caught during auto-up operation, that is, pinching detection is performed as follows. That is, the control microcomputer 523 detects both rising and falling edges of the detection pulse from the pulse sensor 512, calculates the rotational speed of the motor 511 when the power window is raised, and detects pinching by a change in the rotational speed. .
More specifically, when the rate of change in the direction of decrease in the rotational speed of the motor 511 falls below a preset threshold value while the power window is rising, it is determined that a foreign object has been caught. Further, when the rotational speed of the motor 511 falls below a preset threshold value while the power window is rising, it is determined that a foreign object has already been caught.
In addition, although the detection range of such pinching detection is the operating range of the window glass, it is a dead zone in order to absorb fluctuations in the operation speed until 20 pulses are input from the start of the window rise, Further, the limit switch 513 is turned off to make a dead zone even when the window glass is in the fully closed state to the 4 mm open state.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional power window drive control device, in order to reduce the cost in general, as the pulse sensor 512, a low resolution device that generates one pulse by one rotation of the motor 511 is used. Therefore, there was a situation that the accuracy of speed detection was low.
Also, in order to make the reversal load after detecting foreign object pinching constant, the threshold value for pinching detection is set to supply voltage fluctuation, ambient temperature fluctuation, motor characteristic fluctuation, door standing fluctuation (initial, secular change) ), It is necessary to correct various items such as the influence of wind pressure during high-speed driving, the rattling of the window when driving on rough roads, the wiring resistance of the harness, and so on.
[0008]
In addition, in order to prevent malfunctions due to noise and threshold fluctuations, methods have been proposed to provide multiple pulse sensors or make accurate judgments with fine processing, but judgments are delayed due to complicated processing. In such a case, there is a situation in which a foreign object is caught with a torque exceeding a specified value, which is dangerous.
Furthermore, it is necessary to provide a control microcomputer 523, a pulse sensor 512, a drive circuit 524, a correction circuit, etc., and there are many parts, the system configuration is complicated, and it is difficult to reduce the system scale or the apparatus cost. There was also a situation.
[0009]
An object of the present invention is to solve the above-described conventional circumstances, and can simplify the apparatus configuration by eliminating the need for a sensor and the like, and can detect pinching of foreign matters at low cost with high accuracy and at high speed. It is an object of the present invention to provide a power window drive control device that can eliminate adjustment work.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described object, a power window drive control device of the present invention is a power window drive control device that includes a motor and moves the window glass by the driving force of the motor, and is supplied to a control signal input terminal. A semiconductor switch that is controlled in response to a control signal to control power supply from a power source to the motor, and a second semiconductor switch that is connected in parallel to the semiconductor switch and the motor and is controlled to switch in response to the control signal. A reference voltage generating means comprising a circuit in which a second load is connected in series, and generating a voltage across the second semiconductor switch as a reference voltage having a voltage characteristic substantially equivalent to a voltage characteristic of the voltage across the semiconductor switch; Detecting means for detecting a difference between the terminal voltage of the semiconductor switch and the reference voltage, and the detected terminal voltage In which and a control means for turning on / off control of the semiconductor switch in accordance with the difference between the reference voltage.
[0011]
A power window drive control device according to claim 2 is the power window drive control device according to claim 1, wherein the motor is controlled based on a control signal for on / off control of the semiconductor switch or a voltage of the motor. Alternatively, an abnormality in opening / closing movement of the window glass is determined.
[0012]
A power window drive control device according to claim 3 is the power window drive control device according to claim 1 or 2, wherein the operation switch for instructing the window glass to be opened or closed automatically or manually, and the operation Switching means for switching and setting the resistance value of the second load according to the instruction content of the switch.
[0013]
A power window drive control device according to claim 4 is the power window drive control device according to claim 1, 2, or 3, wherein the semiconductor switch and the second semiconductor switch transition from an off state to an on state. It has a characteristic equivalent to the transient voltage characteristic of the inter-terminal voltage.
[0014]
Furthermore, the power window drive control device according to claim 5 is the power window drive control device according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the current capacity of the second semiconductor switch is larger than the current capacity of the semiconductor switch. The resistance value ratio of the motor and the second load is set to be as inversely proportional as possible to the current capacity ratio of the semiconductor switch and the second semiconductor switch.
[0015]
Here, the semiconductor switch and the second semiconductor switch include a field-effect transistor (FET), a static induction transistor (SIT), an emitter-switched thyristor (EST), A switching element such as a MOS composite device such as a MOS control thyristor (MCT) or another insulated gate power device such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is applicable. These switching elements may be either n-channel type or p-channel type.
[0016]
In the power window drive control device according to the first, second, third, fourth and fifth aspects of the present invention, when the power supply from the power source to the motor is controlled by the semiconductor switch, the second semiconductor switch is provided by the reference voltage generating means. Is generated as a reference voltage having a voltage characteristic substantially equivalent to the voltage characteristic of the terminal voltage of the semiconductor switch, the difference between the terminal voltage of the semiconductor switch and the reference voltage is detected by the detection means, and the control means The semiconductor switch is turned on / off according to the difference between the detected terminal voltage and the reference voltage.
[0017]
When, for example, an FET is used as the semiconductor switch, the voltage between the terminals (drain-source voltage) of the FET forming a part of the power supply path is changed from the off state to the on state (for example, the n-channel FET). In the case of the voltage fall, the power supply path and the state of the motor change, that is, the time constant based on the wiring inductance, wiring resistance, and short-circuit resistance of the path. The present invention utilizes the voltage characteristics of the semiconductor switch that is transient when the semiconductor switch transitions from the OFF state to the ON state, and the voltage between the terminals of the semiconductor switch and the reference voltage generated by the reference voltage generating means. By detecting the difference from the (normal state), the degree to which the voltage between the terminals of the semiconductor switch forming a part of the power supply path (that is, the current in the power supply path) deviates from the normal state is determined. is there.
[0018]
For example, when the window glass sandwiches a foreign object, the rotational speed of the motor decreases and the back electromotive force decreases, so the load current increases rapidly, and the voltage between the terminals of the semiconductor switch also changes abruptly. The control means detects that the window glass has caught a foreign object when the difference between the voltage between the terminals of the semiconductor switch and the reference voltage exceeds the first predetermined value, and controls the semiconductor switch to be turned off. When the voltage between the terminals of the semiconductor switch increases and its value exceeds the second predetermined value, the semiconductor switch is turned on repeatedly. For example, the on / off control of the semiconductor switch is repeatedly performed to reduce the load current, that is, the motor torque. I try to limit it.
[0019]
Even if the armature back electromotive force of the motor decreases, the rotation speed of the motor decreases, and the motor reaches a locked state, the semiconductor switch is controlled to be turned on / off, and the range of current flowing through the motor The motor torque is limited.
[0020]
In other words, compared to the conventional pulse method that detects pinching based on the rotation speed and the rate of change in rotation speed, the present invention directly detects the load current and detects pinching, so the motor torque is directly Therefore, the detection accuracy can be improved.
[0021]
After pinching is detected, the semiconductor switch can be turned on / off to limit the current of the load current and the motor torque can be controlled. Even after pinching is detected, the on / off control is still in progress. When the load becomes normal, normal operation can be restored. Thereby, it is not necessary to set the determination load high in fear of malfunction, and the determination load can be set low. As a result, highly accurate detection is possible.
[0022]
Furthermore, since it does not require a sensor or the like as in the prior art and has a simple configuration, it is possible to reduce the system scale of the power window drive control device and realize it at a low cost. Further, conventionally, it has been necessary to correct the pinching determination threshold value, and the man-hour of the adjustment work has become a problem, but this can be eliminated.
[0023]
In particular, in the power window drive control device according to the second aspect, it is desirable to determine an abnormality in the opening / closing movement of the motor or the window glass based on a control signal for on / off control of the semiconductor switch or a voltage of the motor. For example, since the degree of change in the voltage between the terminals of the semiconductor switch is different between when the foreign object is caught in the window glass and when the motor is in the locked state, the repetition cycle of the on / off control of the semiconductor switch is different. That is, since the change in the voltage between the terminals of the semiconductor switch is larger when the lock occurs than when the pinch occurs, the repetition cycle of the on / off control of the semiconductor switch becomes shorter. From such circuit characteristics, it is possible to determine what abnormality has occurred on the motor side by observing a control signal for controlling on / off of the semiconductor switch or a change in the voltage of the motor.
[0024]
In particular, in the power window drive control device according to claim 3, the switching means switches the resistance value of the second load in accordance with the instruction content of the operation switch instructing the window glass to be opened or closed automatically or manually. It is desirable to set. As described above, the change in the voltage between the terminals of the semiconductor switch is larger when the lock occurs than when the pinch occurs, and the window glass automatically closes and moves when the window glass pinches foreign objects. Because it occurs only at the time, it is possible to more accurately detect pinching or locking abnormality by switching the resistance value of the second load between when the window glass is automatically closed and when it is not. Is possible. More specifically, since the change in the voltage between the terminals of the semiconductor switch is larger when the lock occurs than when the pinch occurs, the resistance value of the second load for pinch detection is the resistance of the second load for lock occurrence detection A value larger than the value is set.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a power window drive control device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3. Here, FIG. 1 is a configuration diagram of a power window drive control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a switching device used in the power window drive control device of the embodiment, and FIG. It is explanatory drawing explaining the voltage waveform of a motor.
[0026]
[Switching device used in the embodiment]
Prior to detailed description of the embodiment, first, a switching device (hereinafter referred to as YASFET) used in the power window drive control device of the embodiment will be described with reference to FIG.
In the YASFET, the drain D-source SA of the main control FET QA as a semiconductor switch is connected in series to the path for supplying the output voltage VB of the power supply 101 to the load 102, and the power supply is controlled by switching control of the main control FET QA. The integrated circuit is integrated on a single chip 110 by combining the main control FET QA with drive means, protection means, load current detection means, and the like.
[0027]
In FIG. 2, the YASFET 110 includes a charge pump 305 and a drive circuit 111 as drive means for the main control FET QA. The drive circuit 111 includes a source transistor whose collector side is connected to the output of the charge pump 305 and a sink transistor whose emitter side is connected to the ground potential. The drive circuit 111 is based on a switching signal by switching on / off of the switch SW1. The source transistor and the sink transistor are turned on / off to output a signal for driving and controlling the main control FET QA. Note that when the output voltage VB of the power supply 101 is, for example, 12 [V], the output voltage of the charge pump 305 is, for example, VB + 10 [V].
[0028]
Next, the YASFET 110 includes an overheat cutoff protection circuit 306 as protection means for the main control FET QA. The overheat cutoff protection circuit 306 realizes an overheat cutoff protection function added to a general temperature sensor built-in FET. The built-in temperature sensor detects that the main control FET QA has risen to a temperature higher than a specified level. In such a case, the detection information to that effect is held in the latch circuit, and the overheat cutoff FET connected between the gate TG and the source SA of the main control FET QA is changed to the ON state, whereby the main control FET QA is turned on. It is forcibly turned off. The information held in the latch circuit is output via the terminal T14 and can be used as diagnosis (diagnosis) information.
[0029]
Next, as a load current detection means of the main control FET QA, the YASFET 110 has an overcurrent detection function and an undercurrent detection function.
First, the overcurrent detection function is specifically realized by the first reference FET QB, the resistors R1 to R9, Rr1, the diodes D1 to D3, and the comparator CMP1. That is, the first reference FET QB and the resistor Rr1 are means for generating a first reference voltage in overcurrent detection, and the source (SB) potential of the first reference FET QB is “−” input terminal of the comparator CMP1 via the resistor R6. Has been supplied to. Further, the source (SA) potential of the main control FET QA is supplied to the “+” input terminal of the comparator CMP1 via the resistor R5.
[0030]
Note that the potentials of the “+” input terminal and the “−” input terminal of the comparator CMP1 are respectively set to the potentials VC and VE (strictly, the potentials VC and VE are respectively determined by the diode clamp circuit including the resistors R1 to R3 and the diodes D2 and D3. Clamped to the potential obtained by subtracting the forward potential of the diode). The resistor R9 and the diode D1 connected to the “+” input terminal of the comparator CMP1 are a circuit for providing the comparator CMP1 with hysteresis.
[0031]
That is, the overcurrent detection function uses a first reference voltage QB on the same chip 110 and a resistor Rr1 outside the chip 110 as the first reference voltage having a voltage characteristic substantially equivalent to the drain D-source S voltage VDSA of the main control FET QA. This is realized by detecting the difference between the first reference voltage and the drain D-source S voltage VDSA of the main control FET QA in the comparator CMP1.
[0032]
Therefore, when a complete short circuit (dead short) occurs on the load 102 side, the output of the comparator CMP1 becomes “L” level, and the drive circuit 111 controls the main control FET QA to be turned off. Also, when a complete short circuit (dead short) occurs, the main control FET QA transitions from an off state to an on state, or an incomplete short circuit (rare short) with some short circuit resistance occurs. The main control FET QA is repeatedly turned on / off to overheat the main control FET QA by a periodic heat generation action, and the overheat cutoff protection function accelerates the overheat cutoff of the main control FET QA.
[0033]
Here, the setting of the first reference voltage, that is, the setting of the resistor Rr1, is performed as follows. That is, normally, the main control FET QA is configured by connecting n FETs (having characteristics equivalent to those of the first reference FET QB) in parallel, so if the resistor Rr1 is set to (resistance value of the load 102 × n). Although it is good, it is desirable to set the resistance value of the load 102 to a value about the short-circuit resistance at the time of incomplete short circuit (rare short). In FIG. 3, the output of the comparator CMP1 is supplied only to the drive circuit 111. However, the output can be output to the outside via a terminal and used for other control.
[0034]
Next, the undercurrent detection function is specifically realized by the second reference FET QC, the resistor Rr2, and the comparator CMP2. That is, the second reference FET QC and the resistor Rr2 are means for generating a second reference voltage in detecting an undercurrent, and the source (SC) potential of the second reference FET QC is supplied to the “−” input terminal of the comparator CMP2. . The source (SA) potential of the main control FET QA is supplied to the “+” input terminal of the comparator CMP2.
[0035]
That is, the undercurrent detection function uses the second reference voltage QC on the same chip 110 and the resistor Rr2 outside the chip 110 as the second reference voltage having a voltage characteristic substantially equivalent to the drain D-source SA voltage VDSA of the main control FET QA. This is realized by detecting the difference between the second reference voltage and the drain D-source S voltage VDSA of the main control FET QA in the comparator CMP2.
[0036]
Therefore, when a disconnection failure or the like occurs on the load 102 side, the output of the comparator CMP2 becomes valid (“L” level) and is output to the outside of the chip 110 via the terminal T15. Here, the setting of the second reference voltage, that is, the setting of the resistor Rr2 is performed as follows. Like the first reference voltage (resistor Rr1), the resistor Rr2 may be set to (resistance value of the load 102 × n). However, the resistance value of the load 102 is set to a value about the load resistance at the time of the disconnection failure. Is desirable.
[0037]
In addition to the drive means, the protection means, and the load current detection means described above, the YASFET 110 includes a power supply enable circuit 302, an inrush current mask circuit 303 that avoids overcurrent determination due to an inrush current, and cutoff control by integrating the number of on / off times. Although the ON / OFF count integration circuit 304 that performs the above is also described, the description thereof is omitted because it is not directly related to the present invention.
[0038]
Finally, the characteristics of YASFET 110 can be summarized as follows. First, it is advantageous for a large current circuit because it eliminates the need for a shunt resistor for current detection and suppresses power consumption in the power supply path. Second, it has high current sensitivity. Third, the current control accuracy is high. Third, the main control FET QA can be turned on / off with simple drive control. Compared to the program processing of a microcomputer or the like by the overheat cutoff function and the on / off frequency integration circuit 304. Fourth, the high-speed processing is possible. Fourth, the circuit configuration can be reduced by one-chip integration, the mounting space can be reduced, and the device cost can be reduced. Fifth, the current detection is performed on the drain of the main control FET QA. Since the detection is performed by detecting the difference between the source voltage VDSA and the first reference voltage and the second reference voltage, the first reference FET QB, By forming the two reference FET QC and the main control FET QA, it is possible to eliminate the influence of common mode error factors in current detection, that is, the influence of power supply voltage, temperature drift and lot-to-lot variation.
[0039]
Embodiment
Next, a power window drive control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of a power window drive control device of an embodiment. The power window drive control device of the present embodiment includes a PW motor 102 and moves the window glass by opening and closing with the driving force of the PW motor 102.
[0040]
In FIG. 1, the power window drive control device of the present embodiment includes an auto switch 203 and a manual switch 204 corresponding to the operation switches described in the claims, an operation instruction and a switching device (YASFET) 110. The control microcomputer 223 for giving a drive instruction for the PW motor 102 to the drive circuit 111 in the switching device (YASFET) 110 based on the signal 255 from the control device, and the operation for transmitting the operation instructions from the auto switch 203 and the manual switch 204 to the control microcomputer 523 The interface unit 522 and a switching device (YASFET) 110 are provided.
[0041]
Here, the switching device (YASFET) 110 has the above-described configuration (see FIG. 2), but the power supply voltage VB is supplied to the terminal T1, the control signal 251 from the control microcomputer 223 is supplied to the terminal T2, and the terminal A PW motor 102 is connected to T3 as a load. The terminal T17 is connected to resistors Rr11 and Rr12 connected in series in order to set the first reference voltage in the overcurrent detection function, and is supplied to the gate at the connection point of the resistors Rr11 and Rr12. The collector of a transistor TR1 that is on / off controlled by a signal 253 from the control microcomputer 223 is connected. Further, a resistor Rr2 for setting the second reference voltage in the undercurrent detection function is connected to the terminal T16.
[0042]
In the present embodiment, the semiconductor switch referred to in the claims is controlled by the main control FET QA, the second semiconductor switch is controlled by the first reference FET QB, the second load is controlled by the resistors Rr11 and Rr12, and the detection means is controlled by the comparator CMP1. The means corresponds to the drive circuit 111, and the switching means corresponds to the transistor TR1.
[0043]
Next, the operation of the power window drive control device of this embodiment will be described while explaining the function of each component.
First, as in the conventional example, when the up-side contact or the down-side contact is turned on in the auto switch 203, the operation switch continues to drive the PW motor 102 even if the hand is released. Move. On the other hand, the manual switch 204 is for manually operating the vertical movement of the window glass. In other words, when the occupant turns on the switch in a desired direction (up / down), the window glass is moved only in the on direction, and the window glass can be stopped at a predetermined position. it can.
[0044]
Next, in FIG. 2, the basic operation of the switching device (YASFET) 110 is that when the supply control of the power supply voltage VB to the PW motor 102 is switched by the main control FET QA, the drain-source voltage of the first reference FET QB. VDSB is generated as a first reference voltage having a voltage characteristic substantially equivalent to the voltage characteristic of the drain-source voltage VDSA of the main control FET QA, and the drain-source voltage VDSA and the first reference voltage (VDSB) of the main control FET QA are This difference is detected by the comparator CMP1, and the driving circuit 111 controls the main control FET QA on / off according to the comparison result of the comparator CMP1.
[0045]
When the window glass pinches foreign matter and the pinch occurs, the rotational speed of the PW motor 102 decreases and the counter electromotive force of the PW motor 102 decreases, so the load current increases rapidly and the drain-source of the main control FET QA increases. The inter-voltage VDSA also changes abruptly. In this case, when the difference between the drain-source voltage VDSA of the main control FET QA and the first reference voltage (VDSB) exceeds the first predetermined value set by the diode clamp circuit in the comparator CMP1, the output of the comparator CMP1 is At the “L” level, the main control FET QA is turned off by the drive circuit 111. Thereafter, when the drain-source voltage VDSA of the main control FET QA is increased by the off control and the value exceeds a second predetermined value set by the diode clamp circuit, the output of the comparator CMP1 becomes the “H” level. Thus, the on / off control of the main control FET QA is repeatedly performed so that the main control FET QA is on-controlled by the drive circuit 111, and the load current, that is, the torque of the PW motor 102 is limited.
[0046]
Further, even when the armature back electromotive force of the PW motor 102 decreases, the rotation speed of the PW motor 102 decreases, and the PW motor 102 reaches a locked state, the main control FET QA is controlled on / off. The range of current flowing through the PW motor 102 is limited, and the torque of the PW motor 102 is limited.
[0047]
Compared with the conventional example (pulse method) that detects the pinching based on the rotation speed and the rate of change of the rotation speed, the power window drive control device of this embodiment directly detects the load current and does not pinch the pinch. In order to detect, the torque of the PW motor 102 can be directly detected, and the detection accuracy can be increased.
[0048]
Further, after the pinching is detected, the main control FET QA is turned on / off to limit the current of the load current, and the torque control of the PW motor 102 can be performed. When the load becomes normal during the off-control, the normal operation can be restored. Thereby, it is not necessary to set the determination load high because of fear of malfunction, and the determination load can be set low, and as a result, highly accurate detection is possible.
[0049]
Furthermore, since a sensor or the like is not required as in the conventional example and the configuration is simple, it is possible to reduce the system scale of the power window drive control device and realize it at a low cost. Further, conventionally, it has been necessary to correct the pinching determination threshold value, and the man-hour of the adjustment work has become a problem, but this can be eliminated.
[0050]
In the power window drive control device of this embodiment, the setting of the first reference voltage is switched by switching the resistance connected to the terminal T17 to Rr11, Rr11, and Rr12 by the on / off control of the transistor TR1. be able to.
[0051]
The degree of change in the drain-source voltage VDSA of the main control FET QA is different between when the foreign object is caught and when the PW motor 102 is in the locked state. The change of the drain-source voltage VDSA of the control FET QA is large. Also, the occurrence of foreign object pinching occurs when the auto switch 203 is turned on and the manual switch 204 is turned on, that is,
Occurs only when the window glass is automatically closed (automatically up). Therefore, it is possible to detect pinching or motor lock abnormality more accurately by switching and setting the resistance value of the second load between auto up and other times (down and manual up). Become.
[0052]
In this embodiment, the control microcomputer 223 determines whether the time is auto up or other times (down time and manual up time). At the time of auto up, the signal 253 is set to the “H” level and the transistor TR1. Is turned on, and the resistance value of the second load for pinching detection is set to the series combined resistance value of Rr11 and Rr12. At other times (down and manual up), the signal 253 is set to the “L” level. The transistor TR1 is turned off, and the resistance value of the second load for detecting the occurrence of lock is the resistance value of Rr11.
[0053]
In the power window drive control device of the present embodiment, as described above, when pinching or motor lock abnormality occurs, the main control FET QA is controlled to be turned on / off to limit the current flowing through the PW motor 102, Although the torque of the PW motor 102 is limited, the load voltage (VL) of the PW motor 102 is taken into the control microcomputer 223 via the signal 255, and the jamming or motor is performed based on the load voltage (VL) of the PW motor 102. It is possible to determine which lock abnormality has occurred. The control microcomputer 223 can forcibly stop the driving of the PW motor 102 via the control signal 251 according to this determination, for example, when a motor lock occurs.
[0054]
Since the degree of change in the drain-source voltage VDSA of the main control FET QA is different between the occurrence of foreign object pinching and the occurrence of motor lock, the repetition cycle of the on / off control of the main control FET QA is different. That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the main control FET QA is turned on / off more when the lock is generated (see FIG. 3A) than when the pinching is generated (see FIG. 3B). The repetition cycle of the off control becomes shorter. Therefore, it is possible to determine what abnormality has occurred on the PW motor 102 side by diagnosing the signal waveform of the load voltage (VL) of the PW motor 102. Instead of the load voltage (VL) of the PW motor 102, the output signal of the drive circuit 111 that controls on / off of the main control FET QA may be extracted from the switching device 110 and diagnosed.
[0055]
The resistance values of the resistors Rr11 and Rr12 are preferably set as follows. First, the combined resistance value of the sandwiching detection resistors Rr11 and Rr12 is set so that the torque of the PW motor 102 is sandwiched and is equal to or less than the prescribed torque value, and the maximum torque is set to a safe magnitude. Further, the resistance Rr11 for detecting the occurrence of motor lock is set so that the torque of the PW motor 102 is sandwiched and is not less than a specified torque value, and the current flowing through the PW motor 102 is not more than the lock current.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the power window drive control device of the present invention, when the power supply from the power source to the motor is controlled by the semiconductor switch, the voltage across the terminals of the second semiconductor switch is set by the reference voltage generating means. It is generated as a reference voltage having a voltage characteristic substantially equivalent to the voltage characteristic of the voltage between the terminals of the semiconductor switch, the difference between the voltage between the terminals of the semiconductor switch and the reference voltage is detected by the detection means, and the detected terminal by the control means The semiconductor switch is controlled to be turned on / off according to the difference between the inter-voltage and the reference voltage. For example, when the window glass has a foreign object in between, the motor speed decreases and the back electromotive force decreases. The voltage between the terminals of the semiconductor switch also changes abruptly, but the control means has a difference between the voltage between the terminals of the semiconductor switch and the reference voltage. When it exceeds a predetermined value, it detects that the window glass has caught a foreign object, and controls the semiconductor switch to turn off. By this off control, the voltage across the terminals of the semiconductor switch increases and its value exceeds the second predetermined value. When the semiconductor switch is turned on, the on / off control of the semiconductor switch is repeatedly performed to limit the load current, that is, the motor torque, and the load current is directly detected to detect the pinching. The torque of the motor can be detected directly, and the detection accuracy can be increased.
[0057]
After pinching is detected, the semiconductor switch can be turned on / off to limit the current of the load current and the motor torque can be controlled. Even after pinching is detected, the on / off control is still in progress. When the load becomes normal, normal operation can be restored. Furthermore, since it does not require a sensor or the like as in the prior art and has a simple configuration, it is possible to reduce the system scale of the power window drive control device and realize it at a low cost. Further, conventionally, it has been necessary to correct the pinching determination threshold value, and the man-hour of the adjustment work has become a problem, but this can be eliminated.
[0058]
In addition, according to the present invention, the switching means detects, for example, pinching or locking abnormality by switching and setting the resistance value of the second load between when the window glass is automatically closed and when it is not. Can be performed more accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a power window drive control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a switching device used in the power window drive control device of the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a voltage waveform of a motor when an abnormality occurs.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional power window drive control device.
[Explanation of symbols]
101 power supply
102 PW motor
110 YASFET (chip component)
111 Drive circuit (control means)
203,204 switch (operation switch)
222 Interface circuit
223 Control microcomputer
301 Overcurrent detection function
302 Power enable circuit
303 Inrush current mask circuit (masking)
304 ON / OFF count integration circuit
305 Charge pump
306 Overheat protection circuit
QA main control FET
QB first reference FET
QC second reference FET
TR1 transistor (switching means)
RG internal resistance
Rr1, Rr11, Rr12 resistance (second load)
R1-R10, Rr2 resistance
CMP1, CMP2 comparator (detection means)
ZD1 Zener diode
D1 diode
SW1 switch
VB power supply voltage

Claims

A power window drive control device that includes a motor and moves the window glass to open and close by the driving force of the motor,
A semiconductor switch that is switching-controlled according to a control signal supplied to a control signal input terminal, and that controls power supply from a power source to the motor;
A semiconductor switch and a circuit connected in parallel to the motor and connected in series with a second semiconductor switch that is switch-controlled in response to the control signal, and a voltage between the terminals of the second semiconductor switch are provided. A reference voltage generating means for generating a reference voltage having a voltage characteristic substantially equivalent to the voltage characteristic of the terminal voltage of
Detecting means for detecting a difference between the terminal voltage of the semiconductor switch and the reference voltage;
And a control means for controlling on / off of the semiconductor switch according to a difference between the detected inter-terminal voltage and a reference voltage.

2. The power window drive control according to claim 1, wherein an abnormality in opening / closing movement of the motor or the window glass is determined based on a control signal for controlling on / off of the semiconductor switch or a voltage of the motor. apparatus.

An operation switch for instructing to open or close the window glass automatically or manually;
Switching means for switching and setting the resistance value of the second load according to the instruction content of the operation switch;
The power window drive control device according to claim 1, wherein:

The said semiconductor switch and the said 2nd semiconductor switch have a characteristic equivalent about the transient voltage characteristic of the voltage between terminals at the time of making a transition from an OFF state to an ON state. Power window drive control device.

The current capacity of the second semiconductor switch is smaller than the current capacity of the semiconductor switch, and the resistance value ratio of the motor and the second load is set to be as inversely proportional as possible to the current capacity ratio of the semiconductor switch and the second semiconductor switch. 5. The power window drive control device according to claim 1, 2, 3 or 4.