JP3927439B2 - パワーウィンドウの挟み込み検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のパワーウィンドウにおいて窓ガラスに異物が挟み込まれたことを検出するパワーウィンドウの挟み込み検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自動車には、乗用車に代表されるように、ドアウィンドウ等の窓ガラスの開閉をスイッチ操作に応じたモータの駆動により自動的に行うパワーウィンドウが広く採用されている。近年では、パワーウィンドウに、ドアフレームと窓ガラスの間に物品や身体の一部等の異物が挟まったか否かを検出する挟み込み検出装置が付設されつつある。
【０００３】
このような装置の従来例の一つとして、例えば特開２００２−４７１７号公報に示されるパワーウインドウ駆動制御装置がある。図５はその概要を示すブロック構成図である。この装置は窓ガラスを昇降駆動するモータＭに流れる電流の変化（以下、電流変化と記載する。）ｄｉ／ｄｔを検出し、この電流変化ｄｉ／ｄｔが一定以上になったときに挟み込みを検知する。
この検知方法は、ドアフレームと窓ガラスとの間に異物が挟み込まれると窓ガラスを上昇駆動しているモータに過大負荷がかかりモ−タ電流が急激に上昇するため、モータＭに流れる電流変化ｄｉ／ｄｔを測定することで挟まれを検知することができる。
【０００４】
従来装置の構成としては、図５に示すようにプラス電源＋Ｖとグランド間にモータＭと供に直列接続され、モータＭに流れるモータ電流を検出して瞬時値ｉｎｓとして出力する電流センサＣＳと、モータ電流を一定時定数で平均化して平均値ａｖとして出力する平均値回路ＡＶ、瞬時値ｉｎｓと平均値ａｖとを比較し瞬時値ｉｎｓが平均値ａｖを超えた時に挟まれ検知用の異常出力ＣＰＯＵＴを出力する挟まれ検知回路ＪＤ、異常出力ＣＰＯＵＴ出力期間に、後述するモータＭの負荷電流の制限を行い、モータＭのトルク制御を行う電界効果トランジスタ（後述する）をＯＮ／ＯＦＦ制御するＯＮ／ＯＦＦ信号からなるＤＵＭＭＹ信号を出力するｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ、異常出力ＣＰＯＵＴ出力期間中に、前記ＤＵＭＭＹ信号のＯＮ又はＯＦＦ回数を計数し、この計数値が予め設定された挟み込み判定回数に至ったならば挟まれ判定出力ＪＳを図示しないモータ制御回路に出力してモータＭを窓ガラス開方向に回転制御させる比較器ＣＭＰを備える。
【０００５】
図５に示す電流センサＣＳは、図６に示すように電源端子＋Ｖとグランド間にモータＭと共に直列に接続された電流センサＣＳを構成するシャント抵抗ＲＳの両端電圧よりモータ電流ｉを電圧変換して検出し、この検出電圧を増幅器ＡＭＰで増幅した後に、ハイパスフィルタＨＰを通してモータ電流ｉの脈動成分を取り出し、波形整形回路Ｗにかけて脈動パルスに変換する。
【０００６】
脈動パルスへの変換方法としては脈動成分の電圧レベルが予め設定したしきい値レベルを超えている間、［Ｈ］レベル信号を出力する公知のＰＷＭ方式を用いる。脈動パルスの周期はモータ回転数が上昇するほど短くなる。
【０００７】
脈動パルスに変換された検出電圧は瞬時値ｉｎｓとして出力されると共に、図７にその構成を示すように平均値回路ＡＶに入力され、一定の時定数が設定された平滑部で平均化され平均値ａｖとして挟まれ検知回路ＪＤを構成する比較器ＣＭＰの一方の入力端子に入力される。平均値回路ＡＶは時定数を定めるコンデンサＣを備える。
【０００８】
また、増幅器ＡＭＰの出力端子と比較器ＣＭＰの他方の入力端子との間には、瞬時値ｉｎｓのレベルを常時平均値ａｖ以下に引き下げるため瞬時値ｉｎｓをＶｔｈ（判定しきい値）分プルダウンさせるしきい値設定部（図示せず）を備える。電圧レベル引き下げ後の瞬時値ｉｎｓと平均値ａｖとを比較するため比較器ＣＭＰに入力される。
【０００９】
通常、平均値ａｖは図８に示すように瞬時値ｉｎｓに対して判定しきい値Ｖｔｈ分間隔を開けて追従する。しかし、挟み込み発生による負荷の増大でモータ電流が急激に変化し、瞬時値ｉｎｓが急激に上昇変化すると、平均値ａｖは瞬時値ｉｎｓに追従できなくなり、瞬時値ｉｎｓは平均値ａｖより大きくなる。その結果、挟まれ検知回路ＪＤを構成する比較回路ＣＭＰから挟まれ検知信号としてＣＰＯＵＴが出力される。
【００１０】
また、ｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴの構成としては、図９に示すように、電源端子＋Ｖに接続されたモータＭの通電方向切換回路（図示しない）とグランドとの間にモータＭと共に直列に接続された電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインは、電流制限抵抗Ｒ１３を通して挟み込み判定を行うコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子（＋入力端子）に接続される。コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子（−入力端子）には電源ＶＢとグランド間に直列接続された分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１４の接続点が接続される。
【００１１】
グランド側に接続された分圧抵抗Ｒ１４には、抵抗Ｒ１５と電界効果トランジスタＦＥＴ２との直列回路が並列接続され、電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートにはコンパレータＣＭＰ１の出力端子が接続される。
【００１２】
コンパレータＣＭＰ１の出力端子にはプルアップ抵抗Ｒ１６が接続される。また、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインと電源ＶＢの間には抵抗Ｒ１１が接続され、ドレインに微少電流を流すようにしている。
【００１３】
更に、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートにはゲート制御部ＧＴが設けられ、このゲート制御部ＧＴはＤＵＭＭＹ信号とＣＰＯＵＴとが入力されるＯＲゲート１、ＯＲゲート１の出力と図示しないモータ制御部よりＵＰリレー出力が入力されるＡＮＤゲート２、ＡＮＤゲート２の出力と同じくモータ制御部よりＤＯＷＮリレー出力が入力されると、［Ｈ］信号をゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力するＯＲゲート３を備える。
【００１４】
次に従来装置の動作の概要を説明するならば、図８に示すようにモータＭに過負荷がかからない限り、平均値ａｖは判定しきい値レベルＶｔｈを空けて瞬時値による電流変化（ｄｉ／ｄｔ▲１▼）に追従する。
瞬時値ｉｎｓは常に平均値ａｖより判定しきい値レベルＶｔｈ以下の値を維持することから、挟まれ検知回路ＪＤは挟まれ検知出力ＣＰＯＵＴを出力することはない。
【００１５】
しかし、ウィンドウ全閉時に窓ガラスに指等の異物が挟ってモータＭに過大負荷が係り、モータ電流が急激に増加し瞬時値ｉｎｓが変化（ｄｉ／ｄｔ▲２▼）すると、平均値ａｖは瞬時値ｉｎｓの変化に追従できず、瞬時値ｉｎｓは平均値ａｖを超えて挟まれ検知回路ＪＤに入力される。
この結果、挟まれ検知回路ＪＤはＣＰＯＵＴを比較器ＣＭＰ１とｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴに出力する。ｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴはＣＰＯＵＴが入力されている間、Ｈ／ＬのＯＮ／ＯＦＦ信号からなるＤＵＭＭＹ信号を出力する。
【００１６】
比較器ＣＭＰ１はＣＰＯＵＴが入力されている間、ｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴより出力されるＤＵＭＭＹ信号の回数を計数し、この回数と予め設定された挟まれ判定回数３１とを比較し、ＤＵＭＭＹ信号が３１回計数されたならば挟まれ判定を行う。
【００１７】
以下、従来装置の動作の詳細を特に図９のｏｎ／ｏｆｆ制御回路と図１０のタイミングチャートを参照して説明する。
通常の窓ガラスアップ動作時
窓ガラスに異物の挟み込みが検知されていない通常の窓ガラスアップ動作時は、図１０のタイミングチャートに示すように、挟み込みが検知されずＣＰＯＵＴが［Ｈ］の時に、ＵＰリレー出力が［Ｌ」より［Ｈ］に反転すると、ＯＲゲート１の出力は［Ｈ］となってＡＮＤゲート２の一方の入力端子に入力される。
ＡＮＤゲート２の他方の入力端子に［Ｈ］のＵＰリレー出力が入力されるため、ＡＮＤゲート２からの［Ｈ］の出力はＯＲゲート３を通して［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力され電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮする。
【００１８】
電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮによりドレイン電圧は０Ｖ付近に低下し、抵抗Ｒ１３を通してコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に入力される。この時、コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子には、抵抗Ｒ１２，Ｒ１４，Ｒ１５により決まる０Ｖより高い電源電圧ＶＢの分圧電圧が入力されているため、コンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」に反転する。
【００１９】
ＤＵＭＭＹ信号は図５に示す比較器ＣＭＰに出力されると共に、ＯＲゲート１の入力端子に戻される。ＯＲゲート１には［Ｈ］のＣＰＯＵＴが入力されているため、ＯＲゲート１から［Ｈ］の信号がＡＮＤゲート２に入力される。ＡＮＤゲート２からの［Ｈ］の信号はＯＲゲート３に入力される。
【００２０】
ＯＲゲート３の出力は［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力されるため、電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＮ状態を保ち、前記説明したように［Ｌ」のＤＵＭＭＹ信号をＣＰＯＵＴ信号と共に、図５に示す比較器ＣＭＰに入力する。
【００２１】
しかし、この時、入力したＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」レベルを維持しているため、比較器ＣＭＰは、ＤＵＭＭＹ信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを判定して計数しないため、ＤＵＭＭＹ信号は挟まれ判定に供されることはない。
【００２２】
挟み込み検知時
しかし、窓ガラス全閉動作時に、挟み込みが検知されるとＣＰＯＵＴ信号は［Ｈ］から［Ｌ」に反転してＯＲゲート１に入力される。この時、ＯＲゲート１に入力されるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」であるためＯＲゲート１の出力は［Ｌ」に反転されてＡＮＤゲート２に入力される。この結果、ＡＮＤゲート２の出力は［Ｌ」のＤＯＷＮリレー出力が入力されているＯＲゲート３に入力される。従って、ＯＲゲート３からは「Ｌ」のゲート電圧ＶＧが電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力されるため、電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＦＦとなる。
【００２３】
ＯＦＦにより、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン電圧は０Ｖ付近から電源電圧ＶＢ付近に上昇し抵抗Ｒ１３を通してコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に入力される。この時コンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートに印加されるため、電界効果トランジスタＦＥＴ２はＯＦＦとなり、抵抗Ｒ１２には抵抗Ｒ１４のみが直列接続され、これら抵抗Ｒ１２，Ｒ１４の比で決まる電源電圧ＶＢの分圧電圧は３＊ＶＢ／４（<ＶＢ）となってコンパレータＣＭＰ１の反転入力端子に入力される。
【００２４】
コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子には抵抗Ｒ１１，Ｒ１３を通して電源電圧ＶＢが入力されているため、コンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ］に反転され電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートに入力されて、電界効果トランジスタＦＥＴ２をＯＮすることで抵抗Ｒ１２には抵抗Ｒ１４，Ｒ１５の並列回路が直列されることで、電源電圧ＶＢの分圧電圧は１＊ＶＢ／４（<ＶＢ）となってＣＭＰ１の反転入力端子に入力される。
【００２５】
また、ＤＵＭＭＹ信号の入力により［Ｈ］となったＯＲゲート１の出力はＡＮＤゲート２の一方の入力端子に入力される。ＡＮＤゲート２の他方の入力端子に［Ｈ］のＵＰリレー出力が入力されていることから［Ｈ］の信号を、ＯＲゲート３に入力する。この結果、ＯＲゲート３の出力は［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに入力されることでＯＮ動作する。
【００２６】
電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン電圧が低下を始め、反転入力端子にかかっている１＊ＶＢ／４以下になるとコンパレータＣＭＰ１は［Ｌ」に反転することからＤＵＭＭＹ信号も［Ｌ」となってＯＲゲート１に入力されると前記説明したようにゲート電圧ＶＧは［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＦＦする。
ＤＵＭＭＹ信号の［Ｌ」により電界効果トランジスタＦＥＴ２はＯＦＦとなり、コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に係る電圧は３＊ＶＢ／４となる。
【００２７】
電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＦＦにより、ドレイン電圧が電源電圧ＶＢに向けて上昇を開始し、３＊ＶＢ／４以上になるとコンパレータＣＭＰ１の出力は［Ｈ］に反転し、［Ｈ］のＤＵＭＭＹ信号をＯＲゲート１に入力する。ＤＵＭＭＹ信号が［Ｈ］になるとゲート電圧ＶＧは［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ１は［Ｈ］となり、ドレイン電圧が再び低下し１＊ＶＢ／４以下になるとコンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」となる。
【００２８】
以上のように挟み込み検知時には、ゲート電圧ＶＧのＯＮ／ＯＦＦ変化に伴ってＤＵＭＭＹ信号もＯＮ／ＯＦＦ変化するため、ＤＵＭＭＹ信号の例えば立ち上がりエッジ回数を比較器ＣＭＰに入力して計数し、計数値が挟まれ判定回数である３１になったならば、挟み込みを判定する。
【００２９】
従来の装置は以上のように、通常動作時には緩やかに変化する平均値ａｖを瞬時値ｉｎｓに追従させる。そして、挟まれが発生すると、平均値ａｖは急激に変化する瞬時値ｉｎｓに追従できず瞬時値ｉｎｓが平均値ａｖを超えた時に、挟み込みを検知して電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦ制御することで負荷電流を制限してモータトルクを制御し挟まれ荷重を低減させる。
【００３０】
また、一旦、挟み込みを検出した後でも、ＯＮ／ＯＦＦ制御中に挟み込みが解消されるとＣＰＯＵＴが「Ｈ」となり、ＤＵＭＭＹ信号は「Ｌ」を維持するため通常動作に復帰することができる。これにより挟み込み誤判定をおそれて挟み込み荷重を高く設定する必要がなくなる。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の挟み込み検出装置は、以上のように挟み込み検出後は、電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦ制御して、負荷電流の制限を行い、モータトルクの制御を行うことで挟み込み荷重を低めに設定している。しかし、挟み込み検出後は実際電界効果トランジスタＦＥＴ１を数十μｓｅｃ周期でターンオン、ターンオフを行うと電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチング特性によってはターンオフの応答性が低下し過大負荷電流が長時間流れて電界効果トランジスタＦＥＴ１が発熱することがある。
【００３２】
また、実際に挟み込み検出時から電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦ制御を開始して負荷電流の制限を行い、モータトルクを制御しながら窓ガラスを上昇駆動すると、電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦの繰り返し数を３１回計数して初めて挟み込みを判定してモータを逆回転する。
【００３３】
これは、モータトルクを制御しながらも、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し数が３１回に至るまで異物である例えば人の指に挟み込み荷重を与え続けることになる。
この結果、ＦＭＶＳＳ（Federal Motor Vehicle Safety Standard）で規定されている１００ニュートン以上の力が異物に加えられる前にモータを逆回転することができず、ＦＭＶＳＳの規定を満たすような挟み込み荷重の低減は期待できないという不具合がある。
【００３４】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、挟み込み荷重を低減できると共に、ＦＭＶＳＳ規定を満たすことができるパワーウィンドウ挟み込み検出装置を得ることを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るパワーウィンドウの挟み込み検出装置は、図１の基本構成図に示すように、車両のウィンドウガラスＷＧをモータＭにて開閉させるパ ワーウィンドウの異物ＡＳの挟み込みを検出する装置であって、前記パワーウィンドウ駆動時に供給される制御信号により制御され、電源ＶＢから前記モータＭ への電力供給を制御する半導体スイッチング素子ＳＳと、前記パワーウィンドウ駆動時に、前記モータＭに流れる負荷電流ＩＬを検出する電流検出手段ＣＤと、 前記検出された負荷電流ＩＬの値に基づいて挟まれ検知を行う挟まれ検知手段Ｊと、前記挟まれが検知されている間、前記半導体スイッチング素子ＳＳをオン／ オフ制御するオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力する制御信号出力手段ＣＳと、挟まれ検知時より第１の時間に亘り、前記出力されている前記オン／オフ 制御信号Ｓon/offの前記半導体スイッチング素子ＳＳへの入力を無効として前記半導体スイッチング素子をオフ制御するＯＮ／ＯＦＦ制御手段Ｃon/offと、前記第１の時間が経過 した後の第２の所定時間に至っても前記オン／オフ制御信号Ｓon/offが出力されているときに挟まれ判定を行う挟まれ判定手段ＤＪとを備えたものである。
この発明によれば、挟まれ検知信号の出力に基づき半導体スイッチング素子ＳＳのオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力すると共に、半導体スイッチング 素子ＳＳを第１の時間オフした状態で、このオフ時間中を含めてオン／オフ制御信号Ｓon/offの出力時間を計時し予め設定された第２の時間に至ったなら ば挟み込みを判定することで、挟まれ検知時には半導体スイッチング素子ＳＳを第１の時間に亘ってオフすることでトータル的に半導体スイッチング素子ＳＳへ の過大負荷電流の通電時間を減らして発熱を阻止し、また挟み込みを判定する間での第２の時間には半導体スイッチング素子ＳＳをオフしている第１の時間も含 まれるため実際には少ない窓ガラス移動量で挟み込みを判定できるため、挟み込み荷重を低減できる。
【００３６】
請求項２の発明に係るパワーウィンドウの挟み込み検出装置における前記ＯＮ／ＯＦＦ制御手段Ｃon/offが、挟まれ検知信号の入力時に前記半導体スイッチング素子ＳＳに第１の時間に亘ってオフ制御信号を出力するタイマ手段Ｔｍを備えたものである。この発明によれば、挟まれ検知信号の出力に基づき半導体スイッチング素子ＳＳのオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力すると共に、半導体スイッチング素子ＳＳをタイマ手段Ｔｍによって設定した第１の時間オフしている期間中よりオン／オフ制御信号Ｓon/offの出力時間を計時し、第１の時間が終了したならばオン／オフ制御信号Ｓon/offにより半導体スイッチング素子ＳＳをオン／オフ制御することで、半導体スイッチング素子ＳＳを第１の時間の間、確実にオフ制御してからオン／オフ制御へ移行することができるため、挟まれ検知時より挟まれ判定に至るまでの間、過大負荷電流の通電時間を押さえることができる。
【００３７】
請求項３の発明に係るパワーウィンドウの挟み込み検出装置における挟まれ判定手段ＤＪは、半導体スイッチング素子ＳＳのオフ制御開始時よりオン／オフ制御信号出力時間を計時する。
この発明によれば、挟まれ検知時より挟まれ判定に至るまでの間オン／オフ制御信号が出力されている時間は半導体スイッチング素子ＳＳをオフ制御している時間が含まれているため、実際にオン／オフ制御信号により半導体スイッチング素子ＳＳをオン／オフ制御してモータのトルク制御を行いながらウィンドウガラスＷＧを上昇移動させた場合に、挟み込み判定に至るまでのウィンドウガラス移動量を少なくできるため挟み込み荷重を低減させることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
実施の形態
図２は本発明による挟み込み検出装置のシステム構成を示す図である。
本装置は、例えばドアー内側の肘掛け部の上面に配置された窓ガラス閉成用スイッチＳＷ１、窓ガラス開放用スイッチＳＷ２の動作により窓ガラス駆動用モータ（以下、モータと記載する。）Ｍをアップ動作させるためのＵＰ駆動信号ＳＵ、モータＭをダウン動作させるためのＤＯＷＮ駆動信号ＳＤを出力すると共に、挟まれ検知時にモータＭに流れる電流を一定範囲に制限してモータＭをトルク制御するために後述する電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力したり、挟まれ判定信号ＪＳを入力時にＤＯＷＮ駆動信号ＳＤを出力する制御回路ＣＴ１、モータＭに流す電流の方向を切り換え、モータ回転方向を切り換えるリレーＲｙ、ＵＰ駆動信号ＳＵまたはＤＯＷＮ駆動信号ＳＤよりＯＮ動作してリレーＲｙを駆動するトランジスタＱ１，Ｑ２、リレーＲｙを通してモータＭに接続され、モータ電流を制限してモータトルクを制御する電界効果トランジスタＦＥＴ１、電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースとグランド間に接続され、電界効果トランジスタＦＥＴ１に流れるモータ電流を電圧変換して検出するシャント抵抗ＲＳ、シャント抵抗ＲＳの両端の電位を検出しモータ電流の瞬時値ｉｎｓとして出力する電流センサＣＳ、同じくシャント抵抗ＲＳの両端の電位を検出して予め設定された時定数の平滑回路で平滑化し、モータ電流の平均値ａｖとして出力する平均値回路ＡＶ、平均値ａｖと瞬時値ｉｎｓとを比較し瞬時値ｉｎｓが平均値ａｖを超えたとき窓ガラスと窓枠との間における異物の挟まれを検知し、異常出力ＣＰＯＵＴを出力する挟まれ検知回路ＪＤ、挟まれ検知時に電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦ動作させてモータ電流を制限し、モータＭのトルクを制御するｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２、電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦ動作に伴いｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２より出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号からなるＤＵＭＭＹ信号を計数し、その計数値と予め設定された挟まれ判定回数とを比較し、その比較結果に基づいて挟まれ判定信号ＪＳを制御回路ＣＴ１に出力する比較器ＣＭＰ１を備える。
窓ガラス開放用スイッチＳＷ２および窓ガラス閉成用スイッチＳＷ１の制御回路ＣＴ１への接続側には、スイッチがＯＦＦ時に制御回路ＣＴ１の入力を「Ｌ」レベルに維持するよう一端が接地されたプルダウン抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続されている。
【００３９】
尚、平均値回路ＡＶ、電流センサＣＳ、挟まれ検知回路ＪＤ、比較器ＣＭＰの構成、動作に関しては従来の技術で述べたものと同様である。
【００４０】
リレーＲｙにおける各励磁コイルＣＬ１，ＣＬ２の一端は、アノードにモータ駆動用のバッテリＢＴの＋端子が接続された逆流防止用ダイオ−ドＤのカソードに共通接続され、各励磁コイルＣＬ１，ＣＬ２の他端はエミッタが接地されたトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタにそれぞれ接続される。リレーＲｙの各共通接点Ｃ１，Ｃ２間にはモータＭが接続され、共通接点Ｃ１に対応する常開接点ａ１と共通接点Ｃ２に対応する常開接点ａ２はバッテリＢＴの＋端子に共通接続され、共通接点Ｃ１に対応する常閉接点ｂ１と共通接点Ｃ２に対応する常閉接点ｂ２はモータ電流制御用の電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに共通接続される。
【００４１】
窓ガラス閉成用スイッチＳＷ１のＯＮ動作でトランジスタＱ１をＯＮし、窓ガラス開放用スイッチＳＷ２を無動作でトランジスタＱ２をＯＦＦすると励磁コイルＣＬ１が励磁されて常開接点ａ１は閉成する。この結果、バッテリＢＴより常開接点ａ１−モータＭ−常閉接点ｂ２を通して電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに電流が流れ、モータＭは窓ガラスを上昇（閉成）する方向に回転する。
【００４２】
窓ガラス閉成用スイッチＳＷ１の無動作でトランジスタＱ１をＯＦＦし、窓ガラス開放用スイッチＳＷ２のＯＮ動作でトランジスタＱ２をＯＮすると励磁コイルＣＬ２が励磁されて常開接点ａ２は閉成する。この結果、バッテリＢＴより常開接点ａ２−モータＭ−常閉接点ｂ１を通して電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに電流が流れ、モータＭは窓ガラスを降下（開放）する方向に回転する。この時、モータＭに流れる電流の方向は窓ガラス閉成時と逆である。
【００４３】
尚、窓ガラス全閉動作時および全開動作時には、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートには制御回路ＣＴより［Ｈ］のゲート電圧ＶＧが出力されているためＯＮ状態である。
【００４４】
本実施の形態に係るｏｎ／ｏｆｆ制御回路を図３に示す。図においてモータＭ、電界効果トランジスタＦＥＴ１およびシャント抵抗ＲＳは、図２に示すモータＭ、電界効果トランジスタＦＥＴ１およびシャント抵抗ＲＳを示す。
電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインは、挟み込み判定を行うコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に電流制限抵抗Ｒ１３を通して接続される。反転入力端子には電源ＶＢの＋端子とグランド間に直列接続された分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１４の接続点が接続される。
【００４５】
グランド側に接続された分圧抵抗Ｒ１４には、抵抗Ｒ１５と電界効果トランジスタＦＥＴ２との直列回路が並列接続され、電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートにはコンパレータＣＭＰ１の出力端子が接続される。
【００４６】
コンパレータＣＭＰ１の出力端子にはプルアップ抵抗Ｒ１６が接続される。また、電源ＶＢの＋端子と電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインとの間には抵抗値の大きい抵抗Ｒ１１が接続され、ドレインに電源ＶＢより微少電流を流すようにしている。
【００４７】
更に、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートにはゲート制御部ＧＴａが設けられ、このゲート制御部ＧＴａはＤＵＭＭＹ信号と挟まれ検知回路ＪＤ（図２を参照）から出力されるＣＰＯＵＴとが入力されるＯＲゲート１、ＯＲゲート１の出力と制御回路ＣＴ１より出力されたＵＰリレー駆動信号ＳＵが入力されるＡＮＤゲート２、ＡＮＤゲート２の出力と同じく制御回路ＣＴ１より出力されたＤＯＷＮ駆動信号ＳＤが入力されるＯＲゲート３、ＣＰＯＵＴの立ち下がりエッジに同期して２ｍｓ間［Ｌ」信号を出力するタイマＴ、タイマＴの出力とＯＲゲート３の出力を入力し、その出力を電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに入力するＡＮＤゲート４より構成される。
【００４８】
２ｍｓの間「Ｌ」信号が出力されると、電界効果トランジスタＦＥＴ１は２ｍｓの間ＯＦＦし、２ｍｓ経過した後もＣＰＯＵＴが出力されている場合は、ＤＵＭＭＹ信号に同期してＯＮ／ＯＦＦ動作を従来の挟み込み検知時と同様に行う。尚、ここでコンパレータＣＭＰ１は図２のシステム構成図に示された比較器ＣＭＰと同様である。
【００４９】
次に本実施の形態の動作の概要を説明する。
窓ガラスへの異物の挟まれによりモータＭに過大負荷がかかり、モータ電流が急激に増加しない限り、図８に示すように平均値ａｖは判定しきい値レベルＶｔｈを空けて瞬時値ｉｎｓに追従する。
そのため、瞬時値ｉｎｓは常に平均値ａｖより判定しきい値レベルＶｔｈ以下の値を維持することから、図７に示す挟まれ検知回路ＪＤは挟まれ検知の異常出力ＣＰＯＵＴを出力することはない。
【００５０】
しかし、ウィンドウ全閉時に窓ガラスに指等の異物が挟まり、モータトルクが変化することでモータＭに過電流が流れると、瞬時値ｉｎｓは平均値回路ＡＶの時定数より速い速度で変化（ｄｉ／ｄｔ▲２▼）するため、瞬時値ｉｎｓは緩やかに変化している平均値ａｖを超えて挟まれ検知回路ＪＤに入力される。この結果、挟まれ検知回路ＪＤはＣＰＯＵＴを比較器ＣＭＰ１とｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２に出力する。ｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２はＣＰＯＵＴを入力されている間、Ｈ／ＬのＯＮ／ＯＦＦ信号からなるＤＵＭＭＹ信号を出力する。
【００５１】
出力されたＤＵＭＭＹ信号が「Ｈ」に立ち上がったならば、タイマＴを稼働させ電界効果トランジスタＦＥＴ１を２ｍｓに亘ってＯＦＦする信号を出力すると共にＤＵＭＭＹ信号の計数を開始する。２ｍｓ経過し電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＮに復帰した後もＣＰＯＵＴが出力されＤＵＭＭＹ信号が出力されていたならば継続してＤＵＭＭＹ信号を計数する。比較器ＣＭＰはＤＵＭＭＹ信号の計数結果と予め設定された挟まれ判定回数３１とを比較し、ＤＵＭＭＹ信号が３１回計数されたならば挟まれ判定を行う。
【００５２】
次に本実施の形態の動作の詳細をｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２を中心に図４のタイミングチャートに従って説明する。
通常の窓ガラスアップ動作時
窓ガラスに異物の挟み込みが検知されていない通常の窓ガラスアップ動作時は、図４のタイミングチャートに示すように、挟み込みが検知されずＣＰＯＵＴが［Ｈ］の時に、ＵＰリレー出力が［Ｌ」より［Ｈ］に反転すると、ＯＲゲート１の出力は［Ｈ］となってＡＮＤゲート２の一方の入力端子に入力される。
【００５３】
ＡＮＤゲート２の他方の入力端子に［Ｈ］のＵＰリレー出力が入力されるため、ＡＮＤゲート２からの［Ｈ］の出力はＯＲゲート３を通して［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力され、電界効果トランジスタＦＥＴ１は導通する。
【００５４】
電界効果トランジスタＦＥＴ１の導通によりドレイン−ソース電圧は０Ｖ付近に低下し、抵抗Ｒ１３を通してコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に入力される。この時、コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子には、抵抗Ｒ１２，Ｒ１４，Ｒ１５により決まる０Ｖより高い電源電圧ＶＢの分圧電圧が入力されているため、コンパレータＣＭＰ１出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」に反転する。
【００５５】
ＤＵＭＭＹ信号は図５に示す比較器ＣＭＰに出力されると共に、ＯＲゲート１の入力端子に戻される。ＯＲゲート１には［Ｈ］のＣＰＯＵＴが入力されているため、ＯＲゲート１から［Ｈ］の信号がＡＮＤゲート２に入力される。ＡＮＤゲート２からの［Ｈ］の信号はＯＲゲート３に入力される。ＯＲゲート３の出力は［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力されるため電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＮ状態を保ち、前記説明したように［Ｌ」のＤＵＭＭＹ信号をＣＰＯＵＴ信号と共に、図５に示す比較器ＣＭＰに入力する。しかし、この時ＣＰＯＵＴは［Ｈ］であるため、入力したＤＵＭＭＹ信号は挟まれ判定に供されることはない。
【００５６】
挟み込み検知時
しかし、挟み込みが検知されると、ＣＰＯＵＴ信号は［Ｈ］から［Ｌ」に反転する。この時、ダミー信号は［Ｌ」であるためＯＲゲート１の出力が［Ｌ」に反転されてＡＮＤゲート２に入力されると、ＡＮＤゲート２の出力は［Ｌ」のＤＯＷＮリレー出力が入力されているＯＲゲート３に入力される。従って、ＡＮＤゲート４の出力は「Ｌ」に反転され、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力される。
【００５７】
この結果、電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＦＦとなるため、ドレイン−ソース間電圧は０Ｖ付近から電源電圧ＶＢ付近に上昇してコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に入力される。この時ＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」であるため電界効果トランジスタＦＥＴ２はＯＦＦとなり、抵抗Ｒ１２には抵抗Ｒ１４のみが直列接続され、これら抵抗Ｒ１２，Ｒ１４の比で決まる電源電圧ＶＢの分圧電圧は３＊ＶＢ／４（<ＶＢ）となってコンパレータＣＭＰ１の反転入力端子に入力される。
【００５８】
コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子には抵抗Ｒ１１，Ｒ１３を通して電源電圧ＶＢが入力されているため、コンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ］に反転される。ＤＵＭＭＹ信号が［Ｈ］になると、タイマＴが稼働し［Ｌ」信号を２ｍｓに亘ってＡＮＤゲート４の一方の入力端子に入力する。
【００５９】
この結果、ゲート電圧ＶＧが２ｍｓ継続して［Ｌ」となり電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＦＦすることで、モータ電流を確実に２ｍｓＯＦＦしモータの駆動を停止する。電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＦＦによりドレイン電圧は電源電圧ＶＢを維持する。
そしてコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子にはＶＢが印加される。このときＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ」であるため電界効果トランジスタＦＥＴ２はＯＮとなり、コンパレータＣＭＰに反転入力端子には１＊ＶＢ／４が印加されるためコンパレータＣＭＰ１出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ］となる。
【００６０】
次に、［Ｈ］のＤＵＭＭＹ信号が電界効果トランジスタＦＥＴ２に印加されると、コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子には１＊ＶＢ／４が印加される。このとき、抵抗１４に抵抗１５が並列接続され抵抗値が減る、従って電源ＶＢより大きな電流が流れ抵抗Ｒ１１による電圧降下が増加し、ＣＭＰ３の非反転入力端子にかかる電位は１＊ＶＢ／４より低下するためコンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」に反転する。
【００６１】
［Ｌ」に反転したＤＵＭＭＹ信号が電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートに印加されるとＯＦＦとなり、合成抵抗（抵抗Ｒ１２＋抵抗Ｒ１４）は大きくなるため電源ＶＢより流れる電流は少なくなる。よって、抵抗Ｒ１１による電圧降下は小さく、非反転入力端子にかかる３＊ＶＢ／４より大きくなりコンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ」に反転する。
【００６２】
従って、電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＦＦでありモータ電流がＯＦＦの間でもＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ］，［Ｌ」を繰り返す。このＤＵＭＭＹ信号は電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＦＦであっても計数される。
【００６３】
電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲート電圧が「Ｈ」となり、電界効果トランジスタＦＥＴ２がＯＮすると抵抗１２には抵抗Ｒ１４，Ｒ１５の並列回路が直列されることで、電源電圧ＶＢの分圧電圧は１＊ＶＢ／４（<ＶＢ）となってＣＭＰ３の反転入力端子に入力される。
【００６４】
また、ダミー信号の入力により［Ｈ］となったＯＲゲート１の出力はＡＮＤゲート２の一方の入力端子に入力される。ＡＮＤゲート２の他方の入力端子に［Ｈ］のＵＰリレー出力が入力されていることから、［Ｈ］の信号をＯＲゲート３に入力すると、ＯＲゲート３の出力は［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに入力されることでＯＮ動作する。
【００６５】
この結果、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン−ソース間電圧は低下を始め、１＊ＶＢ／４以下になるとコンパレータＣＭＰ１は［Ｌ」に反転することからＤＵＭＭＹ信号も［Ｌ」となってＯＲゲート１に入力されると前記説明したようにゲート電圧ＶＧは［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＦＦする。
【００６６】
この結果、ドレイン−ソース間の電圧が電源電圧ＶＢに向けて上昇を開始し、１＊ＶＢ／４以上になるとコンパレータＣＭＰ１の出力は［Ｈ］に反転し、［Ｈ］のＤＵＭＭＹ信号をＯＲゲート１に入力する。ＤＵＭＭＹ信号が［Ｈ］になるとゲート電圧ＶＧは［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＮとなり、ドレイン−ソース間電圧は再び低下し３＊ＶＢ／４以下になるとＣＭＰの出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」となる。
【００６７】
以上のように、２ｍｓ経過した時点でＤＵＭＭＹ信号が［Ｈ］であり、挟まれ検知によりＣＰＯＵＴが出力されていると、電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦに伴うドレイン−ソース間の変化でコンパレータＣＭＰの出力（ＤＵＭＭＹ信号）も［Ｈ］，［Ｌ」を繰り返す。このＤＵＭＭＹ信号をゲート電流ＯＦＦ期間中に計数されたＤＵＭＭＹ信号に引き続き計数されトータルの計数値が３１であれば挟まれ判定を行う。
【００６８】
このように挟まれ検知時にはモータ電流をカットしモータＭの駆動を停止することで挟まれ荷重を低減できる。更にモータ電流のカット終了後から挟まれ判定に至るまではモータＭの回転トルクを低減しながら窓移動量を少なくすることができるため、ＦＭＶＳＳを満足させる荷重低減が可能となる。
尚、本実施の形態ではＤＵＭＭＹ信号の計数回数が３１のときの挟まれ判定を行ったが、電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦ制御してモータＭのトルク制御を行い、トルクが１００ニュートンに至るときのＯＮ／ＯＦＦ制御回数を予めモータＭ毎に測定し、その回数に基づいてＤＵＭＭＹ信号の挟まれ判定回数を決める等して、１００ニュートンに至ると思われるＯＮ／ＯＦＦ制御回数をモータＭ毎に任意に変更してもよい。
また、ＦＭＶＳＳを満足させる荷重低減であれば、トルクは特に１００ニュートンに限定することはない。従って、ＤＵＭＭＹ信号の挟まれ判定回数も無論、設定したトルクに応じて決めることができる。
【００６９】
【発明の効果】
この発明によれば、挟まれ検知信号の出力に基づき半導体スイッチング素子ＳＳのオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力して挟み込み荷重を低減すると共に、半導体スイッチング 素子ＳＳを第１の時間オフした状態を設け、このオフ時間中を含めてオン／オフ制御信号Ｓon/offの出力時間を計時し予め設定された第２の時間に至ったなら ば挟み込みを判定しているので、挟まれ検知時には半導体スイッチング素子ＳＳを第１の時間に亘ってオフすることでトータル的に半導体スイッチング素子ＳＳへ の過大負荷電流の通電時間を減らし発熱を阻止し、また挟み込みを判定する間での第２の時間には半導体スイッチング素子ＳＳをオフしている第１の時間も含ま れるため実際には少ない窓ガラス移動量で挟み込みを判定できるため、挟み込み荷重を低減できるという効果がある。
【００７０】
この発明によれば、（挟まれ検知信号の出力に基づき半導体スイッチング素子ＳＳのオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力すると共に、半導体スイッチング素子ＳＳをタイマ手段Ｔｍによって設定した第１の時間オフしている期間中よりオン／オフ制御信号Ｓon/offの出力時間を計時し、第１の時間が終了したならばオン／オフ制御信号Ｓon/offにより半導体スイッチング素子ＳＳをオン／オフ制御することで、半導体スイッチング素子ＳＳを第１の時間の間、確実にオフ制御してからオン／オフ制御へ移行することができるため挟まれ検知時より挟まれ判定に至るまでの間、過大負荷電流の通電時間を押さえることができるので半導体スイッチング素子ＳＳの発熱を防止できるという効果がある。
【００７１】
この発明によれば、挟まれ検知時より挟まれ判定に至るまでの間オン／オフ制御信号が出力されている時間は半導体スイッチング素子ＳＳをオフ制御している時間が含まれているため、実際にオン／オフ制御信号により半導体スイッチング素子ＳＳをオン／オフ制御してモータのトルク制御を行いながら窓ガスを上昇移動させた場合に、挟み込み判定に至るまでの窓ガラス移動量を少なくできるため挟み込み荷重を低減させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置の基本構成を示す図である。
【図２】図２は本実施の形態に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置のシステム構成を示す図である。
【図３】図３は本実施の形態に係るｏｎ／ｏｆｆ制御回路の構成図である。
【図４】図４は図３に示すｏｎ／ｏｆｆ制御回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】図５は従来のパワーウィンドウ挟み込み検出装置の概要を示すブロック図である。
【図６】図６は図５に示す電流センサの動作を説明する図である。
【図７】図７は図５に示す平均値回路の動作を説明する図である。
【図８】図８は図５に示す挟まれ検知回路の動作を説明する図である。
【図９】図９は図５に示すｏｎ／ｏｆｆ制御回路の構成を示す図である。
【図１０】図１０は図５に示すｏｎ／ｏｆｆ制御回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
ＷＧ ウィンドウガラス
Ｍ モータ
ＡＳ 異物
ＳＳ 半導体スイッチング素子
ＩＬ 負荷電流
ＣＤ 電流検出手段
Ｊ 挟まれ検知手段
Ｓon/off オン／オフ制御信号
ＣＳ 制御信号出力手段
Ｃon/off ＯＮ／ＯＦＦ制御手段
ＤＪ 挟まれ判定手段
Ｓoff オフ制御信号
Ｔm タイマ手段
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のパワーウィンドウにおいて窓ガラスに異物が挟み込まれたことを検出するパワーウィンドウの挟み込み検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自動車には、乗用車に代表されるように、ドアウィンドウ等の窓ガラスの開閉をスイッチ操作に応じたモータの駆動により自動的に行うパワーウィンドウが広く採用されている。近年では、パワーウィンドウに、ドアフレームと窓ガラスの間に物品や身体の一部等の異物が挟まったか否かを検出する挟み込み検出装置が付設されつつある。
【０００３】
このような装置の従来例の一つとして、例えば特開２００２−４７１７号公報に示されるパワーウインドウ駆動制御装置がある。図５はその概要を示すブロック構成図である。この装置は窓ガラスを昇降駆動するモータＭに流れる電流の変化（以下、電流変化と記載する。）ｄｉ／ｄｔを検出し、この電流変化ｄｉ／ｄｔが一定以上になったときに挟み込みを検知する。
この検知方法は、ドアフレームと窓ガラスとの間に異物が挟み込まれると窓ガラスを上昇駆動しているモータに過大負荷がかかりモ−タ電流が急激に上昇するため、モータＭに流れる電流変化ｄｉ／ｄｔを測定することで挟まれを検知することができる。
【０００４】
従来装置の構成としては、図５に示すようにプラス電源＋Ｖとグランド間にモータＭと供に直列接続され、モータＭに流れるモータ電流を検出して瞬時値ｉｎｓとして出力する電流センサＣＳと、モータ電流を一定時定数で平均化して平均値ａｖとして出力する平均値回路ＡＶ、瞬時値ｉｎｓと平均値ａｖとを比較し瞬時値ｉｎｓが平均値ａｖを超えた時に挟まれ検知用の異常出力ＣＰＯＵＴを出力する挟まれ検知回路ＪＤ、異常出力ＣＰＯＵＴ出力期間に、後述するモータＭの負荷電流の制限を行い、モータＭのトルク制御を行う電界効果トランジスタ（後述する）をＯＮ／ＯＦＦ制御するＯＮ／ＯＦＦ信号からなるＤＵＭＭＹ信号を出力するｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ、異常出力ＣＰＯＵＴ出力期間中に、前記ＤＵＭＭＹ信号のＯＮ又はＯＦＦ回数を計数し、この計数値が予め設定された挟み込み判定回数に至ったならば挟まれ判定出力ＪＳを図示しないモータ制御回路に出力してモータＭを窓ガラス開方向に回転制御させる比較器ＣＭＰを備える。
【０００５】
図５に示す電流センサＣＳは、図６に示すように電源端子＋Ｖとグランド間にモータＭと共に直列に接続された電流センサＣＳを構成するシャント抵抗ＲＳの両端電圧よりモータ電流ｉを電圧変換して検出し、この検出電圧を増幅器ＡＭＰで増幅した後に、ハイパスフィルタＨＰを通してモータ電流ｉの脈動成分を取り出し、波形整形回路Ｗにかけて脈動パルスに変換する。
【０００６】
脈動パルスへの変換方法としては脈動成分の電圧レベルが予め設定したしきい値レベルを超えている間、［Ｈ］レベル信号を出力する公知のＰＷＭ方式を用いる。脈動パルスの周期はモータ回転数が上昇するほど短くなる。
【０００７】
脈動パルスに変換された検出電圧は瞬時値ｉｎｓとして出力されると共に、図７にその構成を示すように平均値回路ＡＶに入力され、一定の時定数が設定された平滑部で平均化され平均値ａｖとして挟まれ検知回路ＪＤを構成する比較器ＣＭＰの一方の入力端子に入力される。平均値回路ＡＶは時定数を定めるコンデンサＣを備える。
【０００８】
また、増幅器ＡＭＰの出力端子と比較器ＣＭＰの他方の入力端子との間には、瞬時値ｉｎｓのレベルを常時平均値ａｖ以下に引き下げるため瞬時値ｉｎｓをＶｔｈ（判定しきい値）分プルダウンさせるしきい値設定部（図示せず）を備える。電圧レベル引き下げ後の瞬時値ｉｎｓと平均値ａｖとを比較するため比較器ＣＭＰに入力される。
【０００９】
通常、平均値ａｖは図８に示すように瞬時値ｉｎｓに対して判定しきい値Ｖｔｈ分間隔を開けて追従する。しかし、挟み込み発生による負荷の増大でモータ電流が急激に変化し、瞬時値ｉｎｓが急激に上昇変化すると、平均値ａｖは瞬時値ｉｎｓに追従できなくなり、瞬時値ｉｎｓは平均値ａｖより大きくなる。その結果、挟まれ検知回路ＪＤを構成する比較回路ＣＭＰから挟まれ検知信号としてＣＰＯＵＴが出力される。
【００１０】
また、ｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴの構成としては、図９に示すように、電源端子＋Ｖに接続されたモータＭの通電方向切換回路（図示しない）とグランドとの間にモータＭと共に直列に接続された電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインは、電流制限抵抗Ｒ１３を通して挟み込み判定を行うコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子（＋入力端子）に接続される。コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子（−入力端子）には電源ＶＢとグランド間に直列接続された分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１４の接続点が接続される。
【００１１】
グランド側に接続された分圧抵抗Ｒ１４には、抵抗Ｒ１５と電界効果トランジスタＦＥＴ２との直列回路が並列接続され、電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートにはコンパレータＣＭＰ１の出力端子が接続される。
【００１２】
コンパレータＣＭＰ１の出力端子にはプルアップ抵抗Ｒ１６が接続される。また、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインと電源ＶＢの間には抵抗Ｒ１１が接続され、ドレインに微少電流を流すようにしている。
【００１３】
更に、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートにはゲート制御部ＧＴが設けられ、このゲート制御部ＧＴはＤＵＭＭＹ信号とＣＰＯＵＴとが入力されるＯＲゲート１、ＯＲゲート１の出力と図示しないモータ制御部よりＵＰリレー出力が入力されるＡＮＤゲート２、ＡＮＤゲート２の出力と同じくモータ制御部よりＤＯＷＮリレー出力が入力されると、［Ｈ］信号をゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力するＯＲゲート３を備える。
【００１４】
次に従来装置の動作の概要を説明するならば、図８に示すようにモータＭに過負荷がかからない限り、平均値ａｖは判定しきい値レベルＶｔｈを空けて瞬時値による電流変化（ｄｉ／ｄｔ▲１▼）に追従する。
瞬時値ｉｎｓは常に平均値ａｖより判定しきい値レベルＶｔｈ以下の値を維持することから、挟まれ検知回路ＪＤは挟まれ検知出力ＣＰＯＵＴを出力することはない。
【００１５】
しかし、ウィンドウ全閉時に窓ガラスに指等の異物が挟ってモータＭに過大負荷が係り、モータ電流が急激に増加し瞬時値ｉｎｓが変化（ｄｉ／ｄｔ▲２▼）すると、平均値ａｖは瞬時値ｉｎｓの変化に追従できず、瞬時値ｉｎｓは平均値ａｖを超えて挟まれ検知回路ＪＤに入力される。
この結果、挟まれ検知回路ＪＤはＣＰＯＵＴを比較器ＣＭＰ１とｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴに出力する。ｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴはＣＰＯＵＴが入力されている間、Ｈ／ＬのＯＮ／ＯＦＦ信号からなるＤＵＭＭＹ信号を出力する。
【００１６】
比較器ＣＭＰ１はＣＰＯＵＴが入力されている間、ｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴより出力されるＤＵＭＭＹ信号の回数を計数し、この回数と予め設定された挟まれ判定回数３１とを比較し、ＤＵＭＭＹ信号が３１回計数されたならば挟まれ判定を行う。
【００１７】
以下、従来装置の動作の詳細を特に図９のｏｎ／ｏｆｆ制御回路と図１０のタイミングチャートを参照して説明する。
通常の窓ガラスアップ動作時
窓ガラスに異物の挟み込みが検知されていない通常の窓ガラスアップ動作時は、図１０のタイミングチャートに示すように、挟み込みが検知されずＣＰＯＵＴが［Ｈ］の時に、ＵＰリレー出力が［Ｌ」より［Ｈ］に反転すると、ＯＲゲート１の出力は［Ｈ］となってＡＮＤゲート２の一方の入力端子に入力される。
ＡＮＤゲート２の他方の入力端子に［Ｈ］のＵＰリレー出力が入力されるため、ＡＮＤゲート２からの［Ｈ］の出力はＯＲゲート３を通して［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力され電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮする。
【００１８】
電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮによりドレイン電圧は０Ｖ付近に低下し、抵抗Ｒ１３を通してコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に入力される。この時、コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子には、抵抗Ｒ１２，Ｒ１４，Ｒ１５により決まる０Ｖより高い電源電圧ＶＢの分圧電圧が入力されているため、コンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」に反転する。
【００１９】
ＤＵＭＭＹ信号は図５に示す比較器ＣＭＰに出力されると共に、ＯＲゲート１の入力端子に戻される。ＯＲゲート１には［Ｈ］のＣＰＯＵＴが入力されているため、ＯＲゲート１から［Ｈ］の信号がＡＮＤゲート２に入力される。ＡＮＤゲート２からの［Ｈ］の信号はＯＲゲート３に入力される。
【００２０】
ＯＲゲート３の出力は［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力されるため、電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＮ状態を保ち、前記説明したように［Ｌ」のＤＵＭＭＹ信号をＣＰＯＵＴ信号と共に、図５に示す比較器ＣＭＰに入力する。
【００２１】
しかし、この時、入力したＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」レベルを維持しているため、比較器ＣＭＰは、ＤＵＭＭＹ信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを判定して計数しないため、ＤＵＭＭＹ信号は挟まれ判定に供されることはない。
【００２２】
挟み込み検知時
しかし、窓ガラス全閉動作時に、挟み込みが検知されるとＣＰＯＵＴ信号は［Ｈ］から［Ｌ」に反転してＯＲゲート１に入力される。この時、ＯＲゲート１に入力されるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」であるためＯＲゲート１の出力は［Ｌ」に反転されてＡＮＤゲート２に入力される。この結果、ＡＮＤゲート２の出力は［Ｌ」のＤＯＷＮリレー出力が入力されているＯＲゲート３に入力される。従って、ＯＲゲート３からは「Ｌ」のゲート電圧ＶＧが電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力されるため、電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＦＦとなる。
【００２３】
ＯＦＦにより、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン電圧は０Ｖ付近から電源電圧ＶＢ付近に上昇し抵抗Ｒ１３を通してコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に入力される。この時コンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートに印加されるため、電界効果トランジスタＦＥＴ２はＯＦＦとなり、抵抗Ｒ１２には抵抗Ｒ１４のみが直列接続され、これら抵抗Ｒ１２，Ｒ１４の比で決まる電源電圧ＶＢの分圧電圧は３＊ＶＢ／４（<ＶＢ）となってコンパレータＣＭＰ１の反転入力端子に入力される。
【００２４】
コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子には抵抗Ｒ１１，Ｒ１３を通して電源電圧ＶＢが入力されているため、コンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ］に反転され電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートに入力されて、電界効果トランジスタＦＥＴ２をＯＮすることで抵抗Ｒ１２には抵抗Ｒ１４，Ｒ１５の並列回路が直列されることで、電源電圧ＶＢの分圧電圧は１＊ＶＢ／４（<ＶＢ）となってＣＭＰ１の反転入力端子に入力される。
【００２５】
また、ＤＵＭＭＹ信号の入力により［Ｈ］となったＯＲゲート１の出力はＡＮＤゲート２の一方の入力端子に入力される。ＡＮＤゲート２の他方の入力端子に［Ｈ］のＵＰリレー出力が入力されていることから［Ｈ］の信号を、ＯＲゲート３に入力する。この結果、ＯＲゲート３の出力は［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに入力されることでＯＮ動作する。
【００２６】
電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン電圧が低下を始め、反転入力端子にかかっている１＊ＶＢ／４以下になるとコンパレータＣＭＰ１は［Ｌ」に反転することからＤＵＭＭＹ信号も［Ｌ」となってＯＲゲート１に入力されると前記説明したようにゲート電圧ＶＧは［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＦＦする。
ＤＵＭＭＹ信号の［Ｌ」により電界効果トランジスタＦＥＴ２はＯＦＦとなり、コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に係る電圧は３＊ＶＢ／４となる。
【００２７】
電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＦＦにより、ドレイン電圧が電源電圧ＶＢに向けて上昇を開始し、３＊ＶＢ／４以上になるとコンパレータＣＭＰ１の出力は［Ｈ］に反転し、［Ｈ］のＤＵＭＭＹ信号をＯＲゲート１に入力する。ＤＵＭＭＹ信号が［Ｈ］になるとゲート電圧ＶＧは［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ１は［Ｈ］となり、ドレイン電圧が再び低下し１＊ＶＢ／４以下になるとコンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」となる。
【００２８】
以上のように挟み込み検知時には、ゲート電圧ＶＧのＯＮ／ＯＦＦ変化に伴ってＤＵＭＭＹ信号もＯＮ／ＯＦＦ変化するため、ＤＵＭＭＹ信号の例えば立ち上がりエッジ回数を比較器ＣＭＰに入力して計数し、計数値が挟まれ判定回数である３１になったならば、挟み込みを判定する。
【００２９】
従来の装置は以上のように、通常動作時には緩やかに変化する平均値ａｖを瞬時値ｉｎｓに追従させる。そして、挟まれが発生すると、平均値ａｖは急激に変化する瞬時値ｉｎｓに追従できず瞬時値ｉｎｓが平均値ａｖを超えた時に、挟み込みを検知して電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦ制御することで負荷電流を制限してモータトルクを制御し挟まれ荷重を低減させる。
【００３０】
また、一旦、挟み込みを検出した後でも、ＯＮ／ＯＦＦ制御中に挟み込みが解消されるとＣＰＯＵＴが「Ｈ」となり、ＤＵＭＭＹ信号は「Ｌ」を維持するため通常動作に復帰することができる。これにより挟み込み誤判定をおそれて挟み込み荷重を高く設定する必要がなくなる。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の挟み込み検出装置は、以上のように挟み込み検出後は、電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦ制御して、負荷電流の制限を行い、モータトルクの制御を行うことで挟み込み荷重を低めに設定している。しかし、挟み込み検出後は実際電界効果トランジスタＦＥＴ１を数十μｓｅｃ周期でターンオン、ターンオフを行うと電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチング特性によってはターンオフの応答性が低下し過大負荷電流が長時間流れて電界効果トランジスタＦＥＴ１が発熱することがある。
【００３２】
また、実際に挟み込み検出時から電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦ制御を開始して負荷電流の制限を行い、モータトルクを制御しながら窓ガラスを上昇駆動すると、電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦの繰り返し数を３１回計数して初めて挟み込みを判定してモータを逆回転する。
【００３３】
これは、モータトルクを制御しながらも、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し数が３１回に至るまで異物である例えば人の指に挟み込み荷重を与え続けることになる。
この結果、ＦＭＶＳＳ（Federal Motor Vehicle Safety Standard）で規定されている１００ニュートン以上の力が異物に加えられる前にモータを逆回転することができず、ＦＭＶＳＳの規定を満たすような挟み込み荷重の低減は期待できないという不具合がある。
【００３４】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、挟み込み荷重を低減できると共に、ＦＭＶＳＳ規定を満たすことができるパワーウィンドウ挟み込み検出装置を得ることを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るパワーウィンドウの挟み込み検出装置は、図１の基本構成図に示すように、車両のウィンドウガラスＷＧをモータＭにて開閉させるパ ワーウィンドウの異物ＡＳの挟み込みを検出する装置であって、前記パワーウィンドウ駆動時に供給される制御信号により制御され、電源ＶＢから前記モータＭ への電力供給を制御する半導体スイッチング素子ＳＳと、前記パワーウィンドウ駆動時に、前記モータＭに流れる負荷電流ＩＬを検出する電流検出手段ＣＤと、 前記検出された負荷電流ＩＬの値に基づいて挟まれ検知を行う挟まれ検知手段Ｊと、前記挟まれが検知されている間、前記半導体スイッチング素子ＳＳをオン／ オフ制御するオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力する制御信号出力手段ＣＳと、挟まれ検知時より第１の時間に亘り、前記出力されている前記オン／オフ 制御信号Ｓon/offの前記半導体スイッチング素子ＳＳへの入力を無効として前記半導体スイッチング素子をオフ制御するＯＮ／ＯＦＦ制御手段Ｃon/offと、前記第１の時間が経過 した後の第２の所定時間に至っても前記オン／オフ制御信号Ｓon/offが出力されているときに挟まれ判定を行う挟まれ判定手段ＤＪとを備えたものである。
この発明によれば、挟まれ検知信号の出力に基づき半導体スイッチング素子ＳＳのオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力すると共に、半導体スイッチング 素子ＳＳを第１の時間オフした状態で、このオフ時間中を含めてオン／オフ制御信号Ｓon/offの出力時間を計時し予め設定された第２の時間に至ったなら ば挟み込みを判定することで、挟まれ検知時には半導体スイッチング素子ＳＳを第１の時間に亘ってオフすることでトータル的に半導体スイッチング素子ＳＳへ の過大負荷電流の通電時間を減らして発熱を阻止し、また挟み込みを判定する間での第２の時間には半導体スイッチング素子ＳＳをオフしている第１の時間も含 まれるため実際には少ない窓ガラス移動量で挟み込みを判定できるため、挟み込み荷重を低減できる。
【００３６】
請求項２の発明に係るパワーウィンドウの挟み込み検出装置における前記ＯＮ／ＯＦＦ制御手段Ｃon/offが、挟まれ検知信号の入力時に前記半導体スイッチング素子ＳＳに第１の時間に亘ってオフ制御信号を出力するタイマ手段Ｔｍを備えたものである。この発明によれば、挟まれ検知信号の出力に基づき半導体スイッチング素子ＳＳのオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力すると共に、半導体スイッチング素子ＳＳをタイマ手段Ｔｍによって設定した第１の時間オフしている期間中よりオン／オフ制御信号Ｓon/offの出力時間を計時し、第１の時間が終了したならばオン／オフ制御信号Ｓon/offにより半導体スイッチング素子ＳＳをオン／オフ制御することで、半導体スイッチング素子ＳＳを第１の時間の間、確実にオフ制御してからオン／オフ制御へ移行することができるため、挟まれ検知時より挟まれ判定に至るまでの間、過大負荷電流の通電時間を押さえることができる。
【００３７】
請求項３の発明に係るパワーウィンドウの挟み込み検出装置における挟まれ判定手段ＤＪは、半導体スイッチング素子ＳＳのオフ制御開始時よりオン／オフ制御信号出力時間を計時する。
この発明によれば、挟まれ検知時より挟まれ判定に至るまでの間オン／オフ制御信号が出力されている時間は半導体スイッチング素子ＳＳをオフ制御している時間が含まれているため、実際にオン／オフ制御信号により半導体スイッチング素子ＳＳをオン／オフ制御してモータのトルク制御を行いながらウィンドウガラスＷＧを上昇移動させた場合に、挟み込み判定に至るまでのウィンドウガラス移動量を少なくできるため挟み込み荷重を低減させることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
実施の形態
図２は本発明による挟み込み検出装置のシステム構成を示す図である。
本装置は、例えばドアー内側の肘掛け部の上面に配置された窓ガラス閉成用スイッチＳＷ１、窓ガラス開放用スイッチＳＷ２の動作により窓ガラス駆動用モータ（以下、モータと記載する。）Ｍをアップ動作させるためのＵＰ駆動信号ＳＵ、モータＭをダウン動作させるためのＤＯＷＮ駆動信号ＳＤを出力すると共に、挟まれ検知時にモータＭに流れる電流を一定範囲に制限してモータＭをトルク制御するために後述する電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力したり、挟まれ判定信号ＪＳを入力時にＤＯＷＮ駆動信号ＳＤを出力する制御回路ＣＴ１、モータＭに流す電流の方向を切り換え、モータ回転方向を切り換えるリレーＲｙ、ＵＰ駆動信号ＳＵまたはＤＯＷＮ駆動信号ＳＤよりＯＮ動作してリレーＲｙを駆動するトランジスタＱ１，Ｑ２、リレーＲｙを通してモータＭに接続され、モータ電流を制限してモータトルクを制御する電界効果トランジスタＦＥＴ１、電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースとグランド間に接続され、電界効果トランジスタＦＥＴ１に流れるモータ電流を電圧変換して検出するシャント抵抗ＲＳ、シャント抵抗ＲＳの両端の電位を検出しモータ電流の瞬時値ｉｎｓとして出力する電流センサＣＳ、同じくシャント抵抗ＲＳの両端の電位を検出して予め設定された時定数の平滑回路で平滑化し、モータ電流の平均値ａｖとして出力する平均値回路ＡＶ、平均値ａｖと瞬時値ｉｎｓとを比較し瞬時値ｉｎｓが平均値ａｖを超えたとき窓ガラスと窓枠との間における異物の挟まれを検知し、異常出力ＣＰＯＵＴを出力する挟まれ検知回路ＪＤ、挟まれ検知時に電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦ動作させてモータ電流を制限し、モータＭのトルクを制御するｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２、電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦ動作に伴いｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２より出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号からなるＤＵＭＭＹ信号を計数し、その計数値と予め設定された挟まれ判定回数とを比較し、その比較結果に基づいて挟まれ判定信号ＪＳを制御回路ＣＴ１に出力する比較器ＣＭＰ１を備える。
窓ガラス開放用スイッチＳＷ２および窓ガラス閉成用スイッチＳＷ１の制御回路ＣＴ１への接続側には、スイッチがＯＦＦ時に制御回路ＣＴ１の入力を「Ｌ」レベルに維持するよう一端が接地されたプルダウン抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続されている。
【００３９】
尚、平均値回路ＡＶ、電流センサＣＳ、挟まれ検知回路ＪＤ、比較器ＣＭＰの構成、動作に関しては従来の技術で述べたものと同様である。
【００４０】
リレーＲｙにおける各励磁コイルＣＬ１，ＣＬ２の一端は、アノードにモータ駆動用のバッテリＢＴの＋端子が接続された逆流防止用ダイオ−ドＤのカソードに共通接続され、各励磁コイルＣＬ１，ＣＬ２の他端はエミッタが接地されたトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタにそれぞれ接続される。リレーＲｙの各共通接点Ｃ１，Ｃ２間にはモータＭが接続され、共通接点Ｃ１に対応する常開接点ａ１と共通接点Ｃ２に対応する常開接点ａ２はバッテリＢＴの＋端子に共通接続され、共通接点Ｃ１に対応する常閉接点ｂ１と共通接点Ｃ２に対応する常閉接点ｂ２はモータ電流制御用の電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに共通接続される。
【００４１】
窓ガラス閉成用スイッチＳＷ１のＯＮ動作でトランジスタＱ１をＯＮし、窓ガラス開放用スイッチＳＷ２を無動作でトランジスタＱ２をＯＦＦすると励磁コイルＣＬ１が励磁されて常開接点ａ１は閉成する。この結果、バッテリＢＴより常開接点ａ１−モータＭ−常閉接点ｂ２を通して電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに電流が流れ、モータＭは窓ガラスを上昇（閉成）する方向に回転する。
【００４２】
窓ガラス閉成用スイッチＳＷ１の無動作でトランジスタＱ１をＯＦＦし、窓ガラス開放用スイッチＳＷ２のＯＮ動作でトランジスタＱ２をＯＮすると励磁コイルＣＬ２が励磁されて常開接点ａ２は閉成する。この結果、バッテリＢＴより常開接点ａ２−モータＭ−常閉接点ｂ１を通して電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに電流が流れ、モータＭは窓ガラスを降下（開放）する方向に回転する。この時、モータＭに流れる電流の方向は窓ガラス閉成時と逆である。
【００４３】
尚、窓ガラス全閉動作時および全開動作時には、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートには制御回路ＣＴより［Ｈ］のゲート電圧ＶＧが出力されているためＯＮ状態である。
【００４４】
本実施の形態に係るｏｎ／ｏｆｆ制御回路を図３に示す。図においてモータＭ、電界効果トランジスタＦＥＴ１およびシャント抵抗ＲＳは、図２に示すモータＭ、電界効果トランジスタＦＥＴ１およびシャント抵抗ＲＳを示す。
電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインは、挟み込み判定を行うコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に電流制限抵抗Ｒ１３を通して接続される。反転入力端子には電源ＶＢの＋端子とグランド間に直列接続された分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１４の接続点が接続される。
【００４５】
グランド側に接続された分圧抵抗Ｒ１４には、抵抗Ｒ１５と電界効果トランジスタＦＥＴ２との直列回路が並列接続され、電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートにはコンパレータＣＭＰ１の出力端子が接続される。
【００４６】
コンパレータＣＭＰ１の出力端子にはプルアップ抵抗Ｒ１６が接続される。また、電源ＶＢの＋端子と電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインとの間には抵抗値の大きい抵抗Ｒ１１が接続され、ドレインに電源ＶＢより微少電流を流すようにしている。
【００４７】
更に、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートにはゲート制御部ＧＴａが設けられ、このゲート制御部ＧＴａはＤＵＭＭＹ信号と挟まれ検知回路ＪＤ（図２を参照）から出力されるＣＰＯＵＴとが入力されるＯＲゲート１、ＯＲゲート１の出力と制御回路ＣＴ１より出力されたＵＰリレー駆動信号ＳＵが入力されるＡＮＤゲート２、ＡＮＤゲート２の出力と同じく制御回路ＣＴ１より出力されたＤＯＷＮ駆動信号ＳＤが入力されるＯＲゲート３、ＣＰＯＵＴの立ち下がりエッジに同期して２ｍｓ間［Ｌ」信号を出力するタイマＴ、タイマＴの出力とＯＲゲート３の出力を入力し、その出力を電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに入力するＡＮＤゲート４より構成される。
【００４８】
２ｍｓの間「Ｌ」信号が出力されると、電界効果トランジスタＦＥＴ１は２ｍｓの間ＯＦＦし、２ｍｓ経過した後もＣＰＯＵＴが出力されている場合は、ＤＵＭＭＹ信号に同期してＯＮ／ＯＦＦ動作を従来の挟み込み検知時と同様に行う。尚、ここでコンパレータＣＭＰ１は図２のシステム構成図に示された比較器ＣＭＰと同様である。
【００４９】
次に本実施の形態の動作の概要を説明する。
窓ガラスへの異物の挟まれによりモータＭに過大負荷がかかり、モータ電流が急激に増加しない限り、図８に示すように平均値ａｖは判定しきい値レベルＶｔｈを空けて瞬時値ｉｎｓに追従する。
そのため、瞬時値ｉｎｓは常に平均値ａｖより判定しきい値レベルＶｔｈ以下の値を維持することから、図７に示す挟まれ検知回路ＪＤは挟まれ検知の異常出力ＣＰＯＵＴを出力することはない。
【００５０】
しかし、ウィンドウ全閉時に窓ガラスに指等の異物が挟まり、モータトルクが変化することでモータＭに過電流が流れると、瞬時値ｉｎｓは平均値回路ＡＶの時定数より速い速度で変化（ｄｉ／ｄｔ▲２▼）するため、瞬時値ｉｎｓは緩やかに変化している平均値ａｖを超えて挟まれ検知回路ＪＤに入力される。この結果、挟まれ検知回路ＪＤはＣＰＯＵＴを比較器ＣＭＰ１とｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２に出力する。ｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２はＣＰＯＵＴを入力されている間、Ｈ／ＬのＯＮ／ＯＦＦ信号からなるＤＵＭＭＹ信号を出力する。
【００５１】
出力されたＤＵＭＭＹ信号が「Ｈ」に立ち上がったならば、タイマＴを稼働させ電界効果トランジスタＦＥＴ１を２ｍｓに亘ってＯＦＦする信号を出力すると共にＤＵＭＭＹ信号の計数を開始する。２ｍｓ経過し電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＮに復帰した後もＣＰＯＵＴが出力されＤＵＭＭＹ信号が出力されていたならば継続してＤＵＭＭＹ信号を計数する。比較器ＣＭＰはＤＵＭＭＹ信号の計数結果と予め設定された挟まれ判定回数３１とを比較し、ＤＵＭＭＹ信号が３１回計数されたならば挟まれ判定を行う。
【００５２】
次に本実施の形態の動作の詳細をｏｎ／ｏｆｆ制御回路ＣＴ２を中心に図４のタイミングチャートに従って説明する。
通常の窓ガラスアップ動作時
窓ガラスに異物の挟み込みが検知されていない通常の窓ガラスアップ動作時は、図４のタイミングチャートに示すように、挟み込みが検知されずＣＰＯＵＴが［Ｈ］の時に、ＵＰリレー出力が［Ｌ」より［Ｈ］に反転すると、ＯＲゲート１の出力は［Ｈ］となってＡＮＤゲート２の一方の入力端子に入力される。
【００５３】
ＡＮＤゲート２の他方の入力端子に［Ｈ］のＵＰリレー出力が入力されるため、ＡＮＤゲート２からの［Ｈ］の出力はＯＲゲート３を通して［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力され、電界効果トランジスタＦＥＴ１は導通する。
【００５４】
電界効果トランジスタＦＥＴ１の導通によりドレイン−ソース電圧は０Ｖ付近に低下し、抵抗Ｒ１３を通してコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に入力される。この時、コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子には、抵抗Ｒ１２，Ｒ１４，Ｒ１５により決まる０Ｖより高い電源電圧ＶＢの分圧電圧が入力されているため、コンパレータＣＭＰ１出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」に反転する。
【００５５】
ＤＵＭＭＹ信号は図５に示す比較器ＣＭＰに出力されると共に、ＯＲゲート１の入力端子に戻される。ＯＲゲート１には［Ｈ］のＣＰＯＵＴが入力されているため、ＯＲゲート１から［Ｈ］の信号がＡＮＤゲート２に入力される。ＡＮＤゲート２からの［Ｈ］の信号はＯＲゲート３に入力される。ＯＲゲート３の出力は［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力されるため電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＮ状態を保ち、前記説明したように［Ｌ」のＤＵＭＭＹ信号をＣＰＯＵＴ信号と共に、図５に示す比較器ＣＭＰに入力する。しかし、この時ＣＰＯＵＴは［Ｈ］であるため、入力したＤＵＭＭＹ信号は挟まれ判定に供されることはない。
【００５６】
挟み込み検知時
しかし、挟み込みが検知されると、ＣＰＯＵＴ信号は［Ｈ］から［Ｌ」に反転する。この時、ダミー信号は［Ｌ」であるためＯＲゲート１の出力が［Ｌ」に反転されてＡＮＤゲート２に入力されると、ＡＮＤゲート２の出力は［Ｌ」のＤＯＷＮリレー出力が入力されているＯＲゲート３に入力される。従って、ＡＮＤゲート４の出力は「Ｌ」に反転され、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１に入力される。
【００５７】
この結果、電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＦＦとなるため、ドレイン−ソース間電圧は０Ｖ付近から電源電圧ＶＢ付近に上昇してコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子に入力される。この時ＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」であるため電界効果トランジスタＦＥＴ２はＯＦＦとなり、抵抗Ｒ１２には抵抗Ｒ１４のみが直列接続され、これら抵抗Ｒ１２，Ｒ１４の比で決まる電源電圧ＶＢの分圧電圧は３＊ＶＢ／４（<ＶＢ）となってコンパレータＣＭＰ１の反転入力端子に入力される。
【００５８】
コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子には抵抗Ｒ１１，Ｒ１３を通して電源電圧ＶＢが入力されているため、コンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ］に反転される。ＤＵＭＭＹ信号が［Ｈ］になると、タイマＴが稼働し［Ｌ」信号を２ｍｓに亘ってＡＮＤゲート４の一方の入力端子に入力する。
【００５９】
この結果、ゲート電圧ＶＧが２ｍｓ継続して［Ｌ」となり電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＦＦすることで、モータ電流を確実に２ｍｓＯＦＦしモータの駆動を停止する。電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＦＦによりドレイン電圧は電源電圧ＶＢを維持する。
そしてコンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子にはＶＢが印加される。このときＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ」であるため電界効果トランジスタＦＥＴ２はＯＮとなり、コンパレータＣＭＰに反転入力端子には１＊ＶＢ／４が印加されるためコンパレータＣＭＰ１出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ］となる。
【００６０】
次に、［Ｈ］のＤＵＭＭＹ信号が電界効果トランジスタＦＥＴ２に印加されると、コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子には１＊ＶＢ／４が印加される。このとき、抵抗１４に抵抗１５が並列接続され抵抗値が減る、従って電源ＶＢより大きな電流が流れ抵抗Ｒ１１による電圧降下が増加し、ＣＭＰ３の非反転入力端子にかかる電位は１＊ＶＢ／４より低下するためコンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」に反転する。
【００６１】
［Ｌ」に反転したＤＵＭＭＹ信号が電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートに印加されるとＯＦＦとなり、合成抵抗（抵抗Ｒ１２＋抵抗Ｒ１４）は大きくなるため電源ＶＢより流れる電流は少なくなる。よって、抵抗Ｒ１１による電圧降下は小さく、非反転入力端子にかかる３＊ＶＢ／４より大きくなりコンパレータＣＭＰ１の出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ」に反転する。
【００６２】
従って、電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＦＦでありモータ電流がＯＦＦの間でもＤＵＭＭＹ信号は［Ｈ］，［Ｌ」を繰り返す。このＤＵＭＭＹ信号は電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＦＦであっても計数される。
【００６３】
電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲート電圧が「Ｈ」となり、電界効果トランジスタＦＥＴ２がＯＮすると抵抗１２には抵抗Ｒ１４，Ｒ１５の並列回路が直列されることで、電源電圧ＶＢの分圧電圧は１＊ＶＢ／４（<ＶＢ）となってＣＭＰ３の反転入力端子に入力される。
【００６４】
また、ダミー信号の入力により［Ｈ］となったＯＲゲート１の出力はＡＮＤゲート２の一方の入力端子に入力される。ＡＮＤゲート２の他方の入力端子に［Ｈ］のＵＰリレー出力が入力されていることから、［Ｈ］の信号をＯＲゲート３に入力すると、ＯＲゲート３の出力は［Ｈ］のゲート電圧ＶＧとして電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに入力されることでＯＮ動作する。
【００６５】
この結果、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン−ソース間電圧は低下を始め、１＊ＶＢ／４以下になるとコンパレータＣＭＰ１は［Ｌ」に反転することからＤＵＭＭＹ信号も［Ｌ」となってＯＲゲート１に入力されると前記説明したようにゲート電圧ＶＧは［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＦＦする。
【００６６】
この結果、ドレイン−ソース間の電圧が電源電圧ＶＢに向けて上昇を開始し、１＊ＶＢ／４以上になるとコンパレータＣＭＰ１の出力は［Ｈ］に反転し、［Ｈ］のＤＵＭＭＹ信号をＯＲゲート１に入力する。ＤＵＭＭＹ信号が［Ｈ］になるとゲート電圧ＶＧは［Ｌ」となって電界効果トランジスタＦＥＴ１はＯＮとなり、ドレイン−ソース間電圧は再び低下し３＊ＶＢ／４以下になるとＣＭＰの出力であるＤＵＭＭＹ信号は［Ｌ」となる。
【００６７】
以上のように、２ｍｓ経過した時点でＤＵＭＭＹ信号が［Ｈ］であり、挟まれ検知によりＣＰＯＵＴが出力されていると、電界効果トランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦに伴うドレイン−ソース間の変化でコンパレータＣＭＰの出力（ＤＵＭＭＹ信号）も［Ｈ］，［Ｌ」を繰り返す。このＤＵＭＭＹ信号をゲート電流ＯＦＦ期間中に計数されたＤＵＭＭＹ信号に引き続き計数されトータルの計数値が３１であれば挟まれ判定を行う。
【００６８】
このように挟まれ検知時にはモータ電流をカットしモータＭの駆動を停止することで挟まれ荷重を低減できる。更にモータ電流のカット終了後から挟まれ判定に至るまではモータＭの回転トルクを低減しながら窓移動量を少なくすることができるため、ＦＭＶＳＳを満足させる荷重低減が可能となる。
尚、本実施の形態ではＤＵＭＭＹ信号の計数回数が３１のときの挟まれ判定を行ったが、電界効果トランジスタＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦ制御してモータＭのトルク制御を行い、トルクが１００ニュートンに至るときのＯＮ／ＯＦＦ制御回数を予めモータＭ毎に測定し、その回数に基づいてＤＵＭＭＹ信号の挟まれ判定回数を決める等して、１００ニュートンに至ると思われるＯＮ／ＯＦＦ制御回数をモータＭ毎に任意に変更してもよい。
また、ＦＭＶＳＳを満足させる荷重低減であれば、トルクは特に１００ニュートンに限定することはない。従って、ＤＵＭＭＹ信号の挟まれ判定回数も無論、設定したトルクに応じて決めることができる。
【００６９】
【発明の効果】
この発明によれば、挟まれ検知信号の出力に基づき半導体スイッチング素子ＳＳのオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力して挟み込み荷重を低減すると共に、半導体スイッチング 素子ＳＳを第１の時間オフした状態を設け、このオフ時間中を含めてオン／オフ制御信号Ｓon/offの出力時間を計時し予め設定された第２の時間に至ったなら ば挟み込みを判定しているので、挟まれ検知時には半導体スイッチング素子ＳＳを第１の時間に亘ってオフすることでトータル的に半導体スイッチング素子ＳＳへ の過大負荷電流の通電時間を減らし発熱を阻止し、また挟み込みを判定する間での第２の時間には半導体スイッチング素子ＳＳをオフしている第１の時間も含ま れるため実際には少ない窓ガラス移動量で挟み込みを判定できるため、挟み込み荷重を低減できるという効果がある。
【００７０】
この発明によれば、（挟まれ検知信号の出力に基づき半導体スイッチング素子ＳＳのオン／オフ制御信号Ｓon/offを出力すると共に、半導体スイッチング素子ＳＳをタイマ手段Ｔｍによって設定した第１の時間オフしている期間中よりオン／オフ制御信号Ｓon/offの出力時間を計時し、第１の時間が終了したならばオン／オフ制御信号Ｓon/offにより半導体スイッチング素子ＳＳをオン／オフ制御することで、半導体スイッチング素子ＳＳを第１の時間の間、確実にオフ制御してからオン／オフ制御へ移行することができるため挟まれ検知時より挟まれ判定に至るまでの間、過大負荷電流の通電時間を押さえることができるので半導体スイッチング素子ＳＳの発熱を防止できるという効果がある。
【００７１】
この発明によれば、挟まれ検知時より挟まれ判定に至るまでの間オン／オフ制御信号が出力されている時間は半導体スイッチング素子ＳＳをオフ制御している時間が含まれているため、実際にオン／オフ制御信号により半導体スイッチング素子ＳＳをオン／オフ制御してモータのトルク制御を行いながら窓ガスを上昇移動させた場合に、挟み込み判定に至るまでの窓ガラス移動量を少なくできるため挟み込み荷重を低減させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置の基本構成を示す図である。
【図２】図２は本実施の形態に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置のシステム構成を示す図である。
【図３】図３は本実施の形態に係るｏｎ／ｏｆｆ制御回路の構成図である。
【図４】図４は図３に示すｏｎ／ｏｆｆ制御回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】図５は従来のパワーウィンドウ挟み込み検出装置の概要を示すブロック図である。
【図６】図６は図５に示す電流センサの動作を説明する図である。
【図７】図７は図５に示す平均値回路の動作を説明する図である。
【図８】図８は図５に示す挟まれ検知回路の動作を説明する図である。
【図９】図９は図５に示すｏｎ／ｏｆｆ制御回路の構成を示す図である。
【図１０】図１０は図５に示すｏｎ／ｏｆｆ制御回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
ＷＧ ウィンドウガラス
Ｍ モータ
ＡＳ 異物
ＳＳ 半導体スイッチング素子
ＩＬ 負荷電流
ＣＤ 電流検出手段
Ｊ 挟まれ検知手段
Ｓon/off オン／オフ制御信号
ＣＳ 制御信号出力手段
Ｃon/off ＯＮ／ＯＦＦ制御手段
ＤＪ 挟まれ判定手段
Ｓoff オフ制御信号
Ｔm タイマ手段
Claims (3)
- 車両のウィンドウガラスをモータにて開閉させるパワーウィンドウの異物の挟み込みを検出する装置であって、
前記パワーウィンドウ駆動時に供給される制御信号により制御され、電源から電力供給を制御する半導体スイッチング素子と、
前記パワーウィンドウ駆動時に、前記モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、
前記検出された負荷電流の値に基づいて挟まれ検知を行う挟まれ検知手段と、
前記挟まれが検知されている間、前記半導体スイッチング素子をオン／オフ制御するオン／オフ制御信号を出力する制御信号出力手段と、
挟まれ検知時より第１の時間に亘り、前記出力されている前記オン／オフ制御信号の前記半導体スイッチング素子への入力を無効として前記半導体スイッチング素子をオフ制御するＯＮ／ＯＦＦ制御手段と、
前記第１の時間が経過した後の第２の所定時間に至っても前記オン／オフ制御信号が出力されているときに、挟まれ判定を行う挟まれ判定手段と、を備えたことを特徴とするパワーウィンドウの挟み込み検出装置。 - 前記ＯＮ／ＯＦＦ制御手段が、挟まれ検知信号の入力時に前記半導体スイッチング素子に第１の時間に亘ってオフ制御信号を出力するタイマ手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のパワーウィンドウの挟み込み検出装置。
- 前記挟まれ判定手段は半導体スイッチング素子のオフ制御開始時よりオン／オフ制御信号の出力時間を計時することを特徴とする請求項１に記載のパワーウィンドウの挟み込み検出装置。
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|---|---|---|---|
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| JP2002111613A JP3927439B2 (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | パワーウィンドウの挟み込み検出装置 |
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