JP4119212B2 - 車両用開閉体の駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のスライドドアやバックドア等の車両用開閉体をモータを用いて駆動制御するための駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のスライドドアやバックドア等の車両用開閉体を、モータの正転駆動や逆転駆動によって自動開閉させる駆動制御装置が提案され、実用化されるに至っている。このような車両用開閉体の駆動制御装置では、通常、複数の電解効果型トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）等の半導体スイッチを用いてモータ駆動回路を構成し、これら複数の半導体スイッチのオン／オフを制御してモータに対する通電方向を切り替えることで、車両用開閉体を開方向と閉方向との双方向に移動させるようにしている。また、この種の駆動制御装置では、これら複数の半導体スイッチへのパルス入力をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御することで、その開閉速度を制御するようにしているのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、車両が急坂に停車している場合等においては、自重の影響で車両用開閉体の開閉速度が目標速度を上回る場合があり、この点を考慮して、ＰＷＭ制御だけでは車両用開閉体の開閉速度を目標速度に抑えることができない場合に、モータ駆動回路を閉回路にしてモータを回生ブレーキ状態とし、車両用開閉体に対して制動力を働かせることで、その開閉速度を目標速度に近づける技術も提案されている。この場合、回生ブレーキによる制動力が大きくなりすぎると、車両用開閉体の開閉速度が急激に低下してスムーズな開閉動作が阻害されてしまうので、半導体スイッチのオン／オフを高速で切り替えながら、回生ブレーキ状態と、回生ブレーキを解除したフリーな状態とを交互に設定し、車両用開閉体に与える制動力を調整している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３０３５０５号公報
【特許文献２】
特開平１０−２４６０６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の駆動制御装置では、４つのスイッチング手段をモータに接続してモータ駆動回路を構成しており、モータ駆動時のＰＷＭ制御による速度調整と、回生ブレーキ時における制動力調整との双方を実現できるように、これら４つのスイッチング手段の少なくとも２つに、高速でオン／オフの切り替えが可能なＦＥＴ等の半導体スイッチを用いていた。
【０００６】
しかしながら、ＦＥＴ等の半導体スイッチはそれ自体が比較的高価なため、このような半導体スイッチを複数用いた回路構成とすると、モータ駆動回路の低コスト化を図る上で障害となるといった問題がある。また、半導体スイッチは動作時の発熱量が大きいため、このような半導体スイッチを複数用いたモータ駆動回路では、大がかりな放熱機構の設置が要求され、この点からもモータ駆動回路の低コスト化が困難であるといった問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、１つの半導体スイッチでモータ駆動時のＰＷＭ制御による速度調整と回生ブレーキ時の制動力調整との双方を実現でき、低コスト化を図る上で有利な構成の車両用開閉体の駆動制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、モータを正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れかで動作させて、車両用開閉体の開閉動作及びその開閉速度を制御する車両用開閉体の駆動制御装置であって、前記モータの一端側とバッテリとの間、前記モータの他端側と前記バッテリとの間にそれぞれ設けられ、前記モータと前記バッテリとの接続状態を切り替えるための機械的接点機構である第１及び第２のリレーと、前記第１及び第２のリレーの双方とグラウンドとの間に各々設けられ、前記モータと前記グラウンドとの接続状態を切り替えるための機械的接点機構である第３及び第４のリレーと、前記第３のリレーと前記第４のリレーとの間に設けられ、パルス入力によって動作する半導体スイッチとを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
この請求項１に記載の車両用開閉体の駆動制御装置では、モータが正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れの状態であっても、第３のリレーと第４のリレーとの間に設けられた半導体スイッチが必ず回路中に介在することになるので、この半導体スイッチのオン／オフを高速に切り替えることで、モータが正転駆動状態及び逆転駆動状態のときは、ＰＷＭ制御による高精度な速度調整が実現されると共に、モータが正転回生ブレーキ状態及び逆転回生ブレーキ状態のときは、高精度な制動力の調整が実現できる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用開閉体の駆動制御装置において、前記第３のリレーと第４のリレーとが、２回路２接点のリレーとして構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この請求項２に記載の車両用開閉体の駆動制御装置では、第３のリレーと第４のリレーとが２回路２接点のリレーとして構成されており、これら第３のリレー及び第４のリレーの切り替えが共通の入力によって同時に制御されるので、これらの切り替え制御を簡便に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明を適用した車両用開閉体の駆動制御装置の全体構成を図１に概略的に示す。この駆動制御装置１は、車両のスライドドアやバックドア等の車両用開閉体を開閉動作させる際の駆動源となるモータ２と、このモータ２の回転パルスを検出するロータリエンコーダ３と、車両の乗員によって操作される操作スイッチ４と、バッテリ５と、コントローラ６とを備えて構成される。そして、この駆動制御装置１では、ロータリエンコーダ３により検出されたモータ２の回転パルスをもとに車両用開閉体の開閉速度を算出し、その開閉速度を所定の目標速度に近づけるためのパルス信号を生成するパルス生成回路７と、操作スイッチ４からの操作入力及びパルス生成回路７により算出された車両用開閉体の開閉速度に応じて、後述するモータ駆動回路が備える各リレーを切り替え制御するリレー制御回路８と、モータ２を駆動するモータ駆動回路９とが、コントローラ６に設けられている。
【００１４】
モータ駆動回路９は、図２に示すように、モータ２の一端側とバッテリ５との間に設けられた機械的接点機構である第１のリレー１１と、モータ２の他端側とバッテリ５との間に設けられた機械的接点機構である第２のリレー１２と、第１のリレー１１及び第２のリレー１２の双方とグラウンドＧＮＤとの間に設けられた機械的接点機構である第３のリレー１３及び第４のリレー１４と、これら第３のリレー１３と第４のリレー１４との間に設けられた半導体スイッチであるＭＯＳ型ＮチャンネルのＦＥＴ１５とを備えている。
【００１５】
第１のリレー１１と第２のリレー１２とは、常開接点ＮＯを共通にしてバッテリ５にそれぞれ接続されている。また、第１のリレー１１の常閉接点ＮＣは、第３のリレー１３の常閉接点ＮＣ及び第４のリレー１４の常開接点ＮＯに接続され、第２のリレー１２の常閉接点ＮＣは、第３のリレー１３の常開接点ＮＯ及び第４のリレー１４の常閉接点ＮＣに接続されている。また、第１のリレー１１の可動接点ＴＲは、モータ２の一方の端子に接続され、第２のリレー１２の可動接点ＴＲは、モータ２の他方の端子に接続されている。そして、このモータ駆動回路９では、第１のリレー１１及び第２のリレー１２が、モータ２とバッテリ５との接続状態を切り替えるためのスイッチとして機能するようになっている。
【００１６】
また、第３のリレー１３の可動接点ＴＲは、ＦＥＴ１５のドレインに接続され、第４のリレー１４の可動接点ＴＲとＦＥＴ１５のソースとがグラウンドＧＮＤに接続されている。すなわち、第３のリレー１３の可動接点ＴＲと第４のリレー１４の可動接点ＴＲとの間に、ＦＥＴ１５が介在した構成となっている。また、第３のリレー１３と第４のリレー１４とは、２回路２接点のリレーとして構成されており、共通の入力で同時に切り替え操作が行われるようになっている。そして、このモータ駆動回路９では、第３のリレー１３及び第４のリレー１４が、モータ２とグラウンドＧＮＤとの接続状態を切り替えるためのスイッチとして機能するようになっている。
【００１７】
また、ＦＥＴ１５のゲートには、パルス生成回路７により生成されたパルス信号Ｐ１が入力されるようになっており、このパルス入力によってＦＥＴ１５が動作してオン／オフの切り替えを高速に行えるようになっている。なお、半導体スイッチとしては、このようなＭＯＳ型ＮチャンネルのＦＥＴ１５に限らず、パルス入力によってオン／オフを高速で切り替え可能なあらゆる半導体スイッチが適用可能である。
【００１８】
以上のように構成されるモータ駆動回路９では、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１、第２のリレー１２、第３及び第４のリレー１３がそれぞれ切り替え制御されることで、モータ２を正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れかで動作させるようになっている。
【００１９】
すなわち、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１を通電状態として可動接点ＴＲを常開接点ＮＯに接触させ、第２のリレー１２を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。また、第３のリレー１３及び第４のリレー１４を通電状態として、それぞれの可動接点ＴＲを常開接点ＮＯに接触させる。これにより、図３に示すように、バッテリ５、第１のリレー１１、モータ２、第２のリレー１２、第３のリレー１３、ＦＥＴ１５、グラウンドＧＮＤの順で電流が流れる回路が構成され、モータ２が正転駆動状態で動作されることになる。そして、モータ２が正転駆動状態で動作されることで、スライドドアやバックドア等の車両用開閉体に、例えば開く方向での駆動力が働くことになる。
【００２０】
このとき、パルス生成回路７によってモータ２の回転速度に応じてＰＷＭ制御されたパルス信号Ｐ１が生成され、ＦＥＴ１５のオン／オフがこのパルス信号Ｐ１に応じて高速で切り替えられることでモータ２の回転速度が制御されて、車両用開閉体の開く速度が目標速度に近付くように、高精度に速度調整されることになる。
【００２１】
また、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させ、第２のリレー１２を通電状態として可動接点ＴＲを常開接点ＮＯに接触させる。また、第３のリレー１３及び第４のリレー１４を非通電状態として、それぞれの可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。これにより、図４に示すように、バッテリ５、第２のリレー１２、モータ２、第１のリレー１１、第３のリレー１３、ＦＥＴ１５、グラウンドＧＮＤの順で電流が流れる回路が構成され、モータ２が逆転駆動状態で動作されることになる。そして、モータ２が逆転駆動状態で動作されることで、スライドドアやバックドア等の車両用開閉体に、例えば閉じる方向での駆動力が働くことになる。
【００２２】
このとき、パルス生成回路７によってモータ２の回転速度に応じてＰＷＭ制御されたパルス信号Ｐ１が生成され、ＦＥＴ１５のオン／オフがこのパルス信号Ｐ１に応じて高速で切り替えられることでモータ２の回転速度が制御されて、車両用開閉体の閉じる速度が目標速度に近付くように、高精度に速度調整されることになる。
【００２３】
また、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させ、第２のリレー１２を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。また、第３のリレー１３及び第４のリレー１４を非通電状態として、それぞれの可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。これにより、図５に示すように、モータ２、第１のリレー１１、第３のリレー１３、ＦＥＴ１５、第４のリレー１４、第２のリレー１２、モータ２の順で循環する閉回路が構成され、モータ２が発電制動状態である正転回生ブレーキ状態で動作されることになる。そして、モータ２が正転回生ブレーキ状態で動作されることで、スライドドアやバックドア等の車両用開閉体に、例えば開く方向での駆動力を抑える制動力が働くことになる。
【００２４】
このとき、パルス生成回路７によって生成された周期的な繰り返しによるパルス信号Ｐ１でＦＥＴ１５を動作させると、パルス信号Ｐ１がＬｏレベルの期間はＦＥＴ１５がオフとなって開回路が構成され、モータ２は回生ブレーキを解除したフリーな状態とされる。そして、パルス信号Ｐ１に応じてＦＥＴ１５のオン／オフが高速で切り替えられることで、正転回生ブレーキ状態とフリーな状態とが交互に設定され、これにより、車両用開閉体に働く制動力の大きさが調整されることになる。また、この場合も、正転駆動時或いは逆転駆動時におけるＰＷＭ制御と同様に、モータ２の回転速度、すなわち車両用開閉体の移動速度に応じてパルス信号Ｐ１のＨｉレベルの期間とＬｏレベルの期間のデューティを変化させることで、制動力の大きさを更にきめ細かく調整することができる。
【００２５】
また、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させ、第２のリレー１２を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。また、第３のリレー１３及び第４のリレー１４を通電状態として、それぞれの可動接点ＴＲを常開接点ＮＯに接触させる。これにより、図６に示すように、モータ２、第２のリレー１２、第３のリレー１３、ＦＥＴ１５、第４のリレー１４、第１のリレー１１、モータ２の順で循環する閉回路が構成され、モータ２が発電制動状態である逆転回生ブレーキ状態で動作されることになる。そして、モータ２が逆転回生ブレーキ状態で動作されることで、スライドドアやバックドア等の車両用開閉体に、例えば閉じる方向での駆動力を抑える制動力が働くことになる。
【００２６】
このとき、パルス生成回路７によって生成された周期的な繰り返しによるパルス信号Ｐ１でＦＥＴ１５のオン／オフを高速で切り替え、逆転回生ブレーキ状態とフリーな状態とを交互に設定することにより、車両用開閉体に働く制動力の大きさが調整されることになる。また、この場合も、正転駆動時或いは逆転駆動時におけるＰＷＭ制御と同様に、モータ２の回転速度、すなわち車両用開閉体の移動速度に応じてパルス信号Ｐ１のＨｉレベルの期間とＬｏレベルの期間のデューティを変化させることで、制動力の大きさを更にきめ細かく調整することができる。
【００２７】
モータ２を以上のような正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の各パターンで動作させる場合に、第１乃至第４のリレー１１，１２，１３，１４の切り替えをどのように行うかを図７に一覧で示す。この図７で示すように第１乃至第４のリレー１１，１２，１３，１４の切り替えを行うことによって、モータ２を正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れのパターンで動作させるようにした場合でも、回路中に必ずＦＥＴ１５が介在することになる。
【００２８】
したがって、モータ２を正転駆動状態或いは逆転駆動状態で動作させるときは、ＰＷＭ制御されたパルス信号Ｐ１でＦＥＴ１５のオン／オフを高速に切り替えることで、モータ２の回転速度を調整して、車両用開閉体の開閉速度を目標速度に近付けることができる。また、モータ２を正転回生ブレーキ状態或いは逆転回生ブレーキ状態で動作させるときは、パルス信号Ｐ１でＦＥＴ１５のオン／オフを高速に切り替えてモータ２を回生ブレーキ状態とフリーな状態とに交互させることで、車両用開閉体に与える制動力の大きさを高精度に調整することができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明を適用した車両用開閉体の駆動制御装置１では、コントローラ２のモータ駆動回路９が４つの機械的接点機構である第１乃至第４のリレー１１，１２，１３，１４と、１つの半導体スイッチであるＦＥＴ１５を用いて構成され、第１乃至第４のリレー１１，１２，１３，１４の切り替えによってモータ２を正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れかで動作させると共に、ＦＥＴ１５のオン／オフを高速に切り替えることで、正転駆動時或いは逆転駆動時には車両用開閉体の開閉速度を高精度に制御し、また、正転回生ブレーキ時或いは逆転回生ブレーキ時には車両用開閉体に働く制動力を高精度に調整するようになっている。すなわち、この駆動制御装置１は、従来技術では複数のＦＥＴを用いて実現されていた機能と同様の機能を１つのＦＥＴ１５で実現できるようになっている。
【００３０】
したがって、この駆動制御装置１では、従来複数のＦＥＴを用いてモータ駆動回路を構成していたことに起因する問題、すなわち、ＦＥＴ自体が比較的高価であることに加えて、複数のＦＥＴから発生する大量の熱を放熱するための大がかりな放熱機構の設置が要求されて低コスト化を図る上で支障をきたすといった問題を生じさせることなく、車両用開閉体の開閉動作及びその開閉速度を高精度に制御することができる。
【００３１】
また、この駆動制御装置１では、モータ駆動回路９の第３のリレー１３と第４のリレー１４とが２回路２接点のリレーとして構成されており、これら第３のリレー１３及び第４のリレー１４の切り替えが共通の入力によって同時に制御されるようになっているので、これらの切り替え制御を簡便に行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、機械的接点機構である第１乃至第４のリレーと１つの半導体スイッチとを用い、これらの切り替えによって駆動源となるモータの動作状態を制御して、車両用開閉体の開閉動作及びその開閉速度を制御するようにしているので、複数の半導体スイッチを用いた場合には困難とされてきた装置コストの低コスト化を実現しながら、車両用開閉体の開閉動作及びその開閉速度の制御を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両用開閉体の駆動制御装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】前記車両用開閉体の駆動制御装置が備えるモータ駆動回路を示す回路図である。
【図３】前記モータ駆動回路によりモータを正転駆動状態で動作させた様子を示す動作説明図である。
【図４】前記モータ駆動回路によりモータを逆転駆動状態で動作させた様子を示す動作説明図である。
【図５】前記モータ駆動回路によりモータを正転回生ブレーキ状態で動作させた様子を示す動作説明図である。
【図６】前記モータ駆動回路によりモータを逆転回生ブレーキ状態で動作させた様子を示す動作説明図である。
【図７】前記モータの動作状態と第１乃至第４のリレーの切り替え制御との関係を一覧で示す図である。
【符号の説明】
１ 車両用開閉体の駆動制御装置
２ モータ
５ バッテリ
６ コントローラ
９ モータ駆動回路
１１ 第１のリレー
１２ 第２のリレー
１３ 第３のリレー
１４ 第４のリレー
１５ ＦＥＴ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のスライドドアやバックドア等の車両用開閉体をモータを用いて駆動制御するための駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のスライドドアやバックドア等の車両用開閉体を、モータの正転駆動や逆転駆動によって自動開閉させる駆動制御装置が提案され、実用化されるに至っている。このような車両用開閉体の駆動制御装置では、通常、複数の電解効果型トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）等の半導体スイッチを用いてモータ駆動回路を構成し、これら複数の半導体スイッチのオン／オフを制御してモータに対する通電方向を切り替えることで、車両用開閉体を開方向と閉方向との双方向に移動させるようにしている。また、この種の駆動制御装置では、これら複数の半導体スイッチへのパルス入力をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御することで、その開閉速度を制御するようにしているのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、車両が急坂に停車している場合等においては、自重の影響で車両用開閉体の開閉速度が目標速度を上回る場合があり、この点を考慮して、ＰＷＭ制御だけでは車両用開閉体の開閉速度を目標速度に抑えることができない場合に、モータ駆動回路を閉回路にしてモータを回生ブレーキ状態とし、車両用開閉体に対して制動力を働かせることで、その開閉速度を目標速度に近づける技術も提案されている。この場合、回生ブレーキによる制動力が大きくなりすぎると、車両用開閉体の開閉速度が急激に低下してスムーズな開閉動作が阻害されてしまうので、半導体スイッチのオン／オフを高速で切り替えながら、回生ブレーキ状態と、回生ブレーキを解除したフリーな状態とを交互に設定し、車両用開閉体に与える制動力を調整している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３０３５０５号公報
【特許文献２】
特開平１０−２４６０６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の駆動制御装置では、４つのスイッチング手段をモータに接続してモータ駆動回路を構成しており、モータ駆動時のＰＷＭ制御による速度調整と、回生ブレーキ時における制動力調整との双方を実現できるように、これら４つのスイッチング手段の少なくとも２つに、高速でオン／オフの切り替えが可能なＦＥＴ等の半導体スイッチを用いていた。
【０００６】
しかしながら、ＦＥＴ等の半導体スイッチはそれ自体が比較的高価なため、このような半導体スイッチを複数用いた回路構成とすると、モータ駆動回路の低コスト化を図る上で障害となるといった問題がある。また、半導体スイッチは動作時の発熱量が大きいため、このような半導体スイッチを複数用いたモータ駆動回路では、大がかりな放熱機構の設置が要求され、この点からもモータ駆動回路の低コスト化が困難であるといった問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、１つの半導体スイッチでモータ駆動時のＰＷＭ制御による速度調整と回生ブレーキ時の制動力調整との双方を実現でき、低コスト化を図る上で有利な構成の車両用開閉体の駆動制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、モータを正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れかで動作させて、車両用開閉体の開閉動作及びその開閉速度を制御する車両用開閉体の駆動制御装置であって、前記モータの一端側とバッテリとの間、前記モータの他端側と前記バッテリとの間にそれぞれ設けられ、前記モータと前記バッテリとの接続状態を切り替えるための機械的接点機構である第１及び第２のリレーと、前記第１及び第２のリレーの双方とグラウンドとの間に各々設けられ、前記モータと前記グラウンドとの接続状態を切り替えるための機械的接点機構である第３及び第４のリレーと、前記第３のリレーと前記第４のリレーとの間に設けられ、パルス入力によって動作する半導体スイッチとを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
この請求項１に記載の車両用開閉体の駆動制御装置では、モータが正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れの状態であっても、第３のリレーと第４のリレーとの間に設けられた半導体スイッチが必ず回路中に介在することになるので、この半導体スイッチのオン／オフを高速に切り替えることで、モータが正転駆動状態及び逆転駆動状態のときは、ＰＷＭ制御による高精度な速度調整が実現されると共に、モータが正転回生ブレーキ状態及び逆転回生ブレーキ状態のときは、高精度な制動力の調整が実現できる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用開閉体の駆動制御装置において、前記第３のリレーと第４のリレーとが、２回路２接点のリレーとして構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この請求項２に記載の車両用開閉体の駆動制御装置では、第３のリレーと第４のリレーとが２回路２接点のリレーとして構成されており、これら第３のリレー及び第４のリレーの切り替えが共通の入力によって同時に制御されるので、これらの切り替え制御を簡便に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明を適用した車両用開閉体の駆動制御装置の全体構成を図１に概略的に示す。この駆動制御装置１は、車両のスライドドアやバックドア等の車両用開閉体を開閉動作させる際の駆動源となるモータ２と、このモータ２の回転パルスを検出するロータリエンコーダ３と、車両の乗員によって操作される操作スイッチ４と、バッテリ５と、コントローラ６とを備えて構成される。そして、この駆動制御装置１では、ロータリエンコーダ３により検出されたモータ２の回転パルスをもとに車両用開閉体の開閉速度を算出し、その開閉速度を所定の目標速度に近づけるためのパルス信号を生成するパルス生成回路７と、操作スイッチ４からの操作入力及びパルス生成回路７により算出された車両用開閉体の開閉速度に応じて、後述するモータ駆動回路が備える各リレーを切り替え制御するリレー制御回路８と、モータ２を駆動するモータ駆動回路９とが、コントローラ６に設けられている。
【００１４】
モータ駆動回路９は、図２に示すように、モータ２の一端側とバッテリ５との間に設けられた機械的接点機構である第１のリレー１１と、モータ２の他端側とバッテリ５との間に設けられた機械的接点機構である第２のリレー１２と、第１のリレー１１及び第２のリレー１２の双方とグラウンドＧＮＤとの間に設けられた機械的接点機構である第３のリレー１３及び第４のリレー１４と、これら第３のリレー１３と第４のリレー１４との間に設けられた半導体スイッチであるＭＯＳ型ＮチャンネルのＦＥＴ１５とを備えている。
【００１５】
第１のリレー１１と第２のリレー１２とは、常開接点ＮＯを共通にしてバッテリ５にそれぞれ接続されている。また、第１のリレー１１の常閉接点ＮＣは、第３のリレー１３の常閉接点ＮＣ及び第４のリレー１４の常開接点ＮＯに接続され、第２のリレー１２の常閉接点ＮＣは、第３のリレー１３の常開接点ＮＯ及び第４のリレー１４の常閉接点ＮＣに接続されている。また、第１のリレー１１の可動接点ＴＲは、モータ２の一方の端子に接続され、第２のリレー１２の可動接点ＴＲは、モータ２の他方の端子に接続されている。そして、このモータ駆動回路９では、第１のリレー１１及び第２のリレー１２が、モータ２とバッテリ５との接続状態を切り替えるためのスイッチとして機能するようになっている。
【００１６】
また、第３のリレー１３の可動接点ＴＲは、ＦＥＴ１５のドレインに接続され、第４のリレー１４の可動接点ＴＲとＦＥＴ１５のソースとがグラウンドＧＮＤに接続されている。すなわち、第３のリレー１３の可動接点ＴＲと第４のリレー１４の可動接点ＴＲとの間に、ＦＥＴ１５が介在した構成となっている。また、第３のリレー１３と第４のリレー１４とは、２回路２接点のリレーとして構成されており、共通の入力で同時に切り替え操作が行われるようになっている。そして、このモータ駆動回路９では、第３のリレー１３及び第４のリレー１４が、モータ２とグラウンドＧＮＤとの接続状態を切り替えるためのスイッチとして機能するようになっている。
【００１７】
また、ＦＥＴ１５のゲートには、パルス生成回路７により生成されたパルス信号Ｐ１が入力されるようになっており、このパルス入力によってＦＥＴ１５が動作してオン／オフの切り替えを高速に行えるようになっている。なお、半導体スイッチとしては、このようなＭＯＳ型ＮチャンネルのＦＥＴ１５に限らず、パルス入力によってオン／オフを高速で切り替え可能なあらゆる半導体スイッチが適用可能である。
【００１８】
以上のように構成されるモータ駆動回路９では、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１、第２のリレー１２、第３及び第４のリレー１３がそれぞれ切り替え制御されることで、モータ２を正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れかで動作させるようになっている。
【００１９】
すなわち、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１を通電状態として可動接点ＴＲを常開接点ＮＯに接触させ、第２のリレー１２を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。また、第３のリレー１３及び第４のリレー１４を通電状態として、それぞれの可動接点ＴＲを常開接点ＮＯに接触させる。これにより、図３に示すように、バッテリ５、第１のリレー１１、モータ２、第２のリレー１２、第３のリレー１３、ＦＥＴ１５、グラウンドＧＮＤの順で電流が流れる回路が構成され、モータ２が正転駆動状態で動作されることになる。そして、モータ２が正転駆動状態で動作されることで、スライドドアやバックドア等の車両用開閉体に、例えば開く方向での駆動力が働くことになる。
【００２０】
このとき、パルス生成回路７によってモータ２の回転速度に応じてＰＷＭ制御されたパルス信号Ｐ１が生成され、ＦＥＴ１５のオン／オフがこのパルス信号Ｐ１に応じて高速で切り替えられることでモータ２の回転速度が制御されて、車両用開閉体の開く速度が目標速度に近付くように、高精度に速度調整されることになる。
【００２１】
また、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させ、第２のリレー１２を通電状態として可動接点ＴＲを常開接点ＮＯに接触させる。また、第３のリレー１３及び第４のリレー１４を非通電状態として、それぞれの可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。これにより、図４に示すように、バッテリ５、第２のリレー１２、モータ２、第１のリレー１１、第３のリレー１３、ＦＥＴ１５、グラウンドＧＮＤの順で電流が流れる回路が構成され、モータ２が逆転駆動状態で動作されることになる。そして、モータ２が逆転駆動状態で動作されることで、スライドドアやバックドア等の車両用開閉体に、例えば閉じる方向での駆動力が働くことになる。
【００２２】
このとき、パルス生成回路７によってモータ２の回転速度に応じてＰＷＭ制御されたパルス信号Ｐ１が生成され、ＦＥＴ１５のオン／オフがこのパルス信号Ｐ１に応じて高速で切り替えられることでモータ２の回転速度が制御されて、車両用開閉体の閉じる速度が目標速度に近付くように、高精度に速度調整されることになる。
【００２３】
また、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させ、第２のリレー１２を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。また、第３のリレー１３及び第４のリレー１４を非通電状態として、それぞれの可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。これにより、図５に示すように、モータ２、第１のリレー１１、第３のリレー１３、ＦＥＴ１５、第４のリレー１４、第２のリレー１２、モータ２の順で循環する閉回路が構成され、モータ２が発電制動状態である正転回生ブレーキ状態で動作されることになる。そして、モータ２が正転回生ブレーキ状態で動作されることで、スライドドアやバックドア等の車両用開閉体に、例えば開く方向での駆動力を抑える制動力が働くことになる。
【００２４】
このとき、パルス生成回路７によって生成された周期的な繰り返しによるパルス信号Ｐ１でＦＥＴ１５を動作させると、パルス信号Ｐ１がＬｏレベルの期間はＦＥＴ１５がオフとなって開回路が構成され、モータ２は回生ブレーキを解除したフリーな状態とされる。そして、パルス信号Ｐ１に応じてＦＥＴ１５のオン／オフが高速で切り替えられることで、正転回生ブレーキ状態とフリーな状態とが交互に設定され、これにより、車両用開閉体に働く制動力の大きさが調整されることになる。また、この場合も、正転駆動時或いは逆転駆動時におけるＰＷＭ制御と同様に、モータ２の回転速度、すなわち車両用開閉体の移動速度に応じてパルス信号Ｐ１のＨｉレベルの期間とＬｏレベルの期間のデューティを変化させることで、制動力の大きさを更にきめ細かく調整することができる。
【００２５】
また、リレー制御回路８からの制御信号に応じて、第１のリレー１１を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させ、第２のリレー１２を非通電状態として可動接点ＴＲを常閉接点ＮＣに接触させる。また、第３のリレー１３及び第４のリレー１４を通電状態として、それぞれの可動接点ＴＲを常開接点ＮＯに接触させる。これにより、図６に示すように、モータ２、第２のリレー１２、第３のリレー１３、ＦＥＴ１５、第４のリレー１４、第１のリレー１１、モータ２の順で循環する閉回路が構成され、モータ２が発電制動状態である逆転回生ブレーキ状態で動作されることになる。そして、モータ２が逆転回生ブレーキ状態で動作されることで、スライドドアやバックドア等の車両用開閉体に、例えば閉じる方向での駆動力を抑える制動力が働くことになる。
【００２６】
このとき、パルス生成回路７によって生成された周期的な繰り返しによるパルス信号Ｐ１でＦＥＴ１５のオン／オフを高速で切り替え、逆転回生ブレーキ状態とフリーな状態とを交互に設定することにより、車両用開閉体に働く制動力の大きさが調整されることになる。また、この場合も、正転駆動時或いは逆転駆動時におけるＰＷＭ制御と同様に、モータ２の回転速度、すなわち車両用開閉体の移動速度に応じてパルス信号Ｐ１のＨｉレベルの期間とＬｏレベルの期間のデューティを変化させることで、制動力の大きさを更にきめ細かく調整することができる。
【００２７】
モータ２を以上のような正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の各パターンで動作させる場合に、第１乃至第４のリレー１１，１２，１３，１４の切り替えをどのように行うかを図７に一覧で示す。この図７で示すように第１乃至第４のリレー１１，１２，１３，１４の切り替えを行うことによって、モータ２を正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れのパターンで動作させるようにした場合でも、回路中に必ずＦＥＴ１５が介在することになる。
【００２８】
したがって、モータ２を正転駆動状態或いは逆転駆動状態で動作させるときは、ＰＷＭ制御されたパルス信号Ｐ１でＦＥＴ１５のオン／オフを高速に切り替えることで、モータ２の回転速度を調整して、車両用開閉体の開閉速度を目標速度に近付けることができる。また、モータ２を正転回生ブレーキ状態或いは逆転回生ブレーキ状態で動作させるときは、パルス信号Ｐ１でＦＥＴ１５のオン／オフを高速に切り替えてモータ２を回生ブレーキ状態とフリーな状態とに交互させることで、車両用開閉体に与える制動力の大きさを高精度に調整することができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明を適用した車両用開閉体の駆動制御装置１では、コントローラ２のモータ駆動回路９が４つの機械的接点機構である第１乃至第４のリレー１１，１２，１３，１４と、１つの半導体スイッチであるＦＥＴ１５を用いて構成され、第１乃至第４のリレー１１，１２，１３，１４の切り替えによってモータ２を正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れかで動作させると共に、ＦＥＴ１５のオン／オフを高速に切り替えることで、正転駆動時或いは逆転駆動時には車両用開閉体の開閉速度を高精度に制御し、また、正転回生ブレーキ時或いは逆転回生ブレーキ時には車両用開閉体に働く制動力を高精度に調整するようになっている。すなわち、この駆動制御装置１は、従来技術では複数のＦＥＴを用いて実現されていた機能と同様の機能を１つのＦＥＴ１５で実現できるようになっている。
【００３０】
したがって、この駆動制御装置１では、従来複数のＦＥＴを用いてモータ駆動回路を構成していたことに起因する問題、すなわち、ＦＥＴ自体が比較的高価であることに加えて、複数のＦＥＴから発生する大量の熱を放熱するための大がかりな放熱機構の設置が要求されて低コスト化を図る上で支障をきたすといった問題を生じさせることなく、車両用開閉体の開閉動作及びその開閉速度を高精度に制御することができる。
【００３１】
また、この駆動制御装置１では、モータ駆動回路９の第３のリレー１３と第４のリレー１４とが２回路２接点のリレーとして構成されており、これら第３のリレー１３及び第４のリレー１４の切り替えが共通の入力によって同時に制御されるようになっているので、これらの切り替え制御を簡便に行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、機械的接点機構である第１乃至第４のリレーと１つの半導体スイッチとを用い、これらの切り替えによって駆動源となるモータの動作状態を制御して、車両用開閉体の開閉動作及びその開閉速度を制御するようにしているので、複数の半導体スイッチを用いた場合には困難とされてきた装置コストの低コスト化を実現しながら、車両用開閉体の開閉動作及びその開閉速度の制御を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両用開閉体の駆動制御装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】前記車両用開閉体の駆動制御装置が備えるモータ駆動回路を示す回路図である。
【図３】前記モータ駆動回路によりモータを正転駆動状態で動作させた様子を示す動作説明図である。
【図４】前記モータ駆動回路によりモータを逆転駆動状態で動作させた様子を示す動作説明図である。
【図５】前記モータ駆動回路によりモータを正転回生ブレーキ状態で動作させた様子を示す動作説明図である。
【図６】前記モータ駆動回路によりモータを逆転回生ブレーキ状態で動作させた様子を示す動作説明図である。
【図７】前記モータの動作状態と第１乃至第４のリレーの切り替え制御との関係を一覧で示す図である。
【符号の説明】
１ 車両用開閉体の駆動制御装置
２ モータ
５ バッテリ
６ コントローラ
９ モータ駆動回路
１１ 第１のリレー
１２ 第２のリレー
１３ 第３のリレー
１４ 第４のリレー
１５ ＦＥＴ
Claims (2)
- モータを正転駆動状態、正転回生ブレーキ状態、逆転駆動状態、逆転回生ブレーキ状態の何れかで動作させて、車両用開閉体の開閉動作及びその開閉速度を制御する車両用開閉体の駆動制御装置であって、
前記モータの一端側とバッテリとの間、前記モータの他端側と前記バッテリとの間にそれぞれ設けられ、前記モータと前記バッテリとの接続状態を切り替えるための機械的接点機構である第１及び第２のリレーと、
前記第１及び第２のリレーの双方とグラウンドとの間に各々設けられ、前記モータと前記グラウンドとの接続状態を切り替えるための機械的接点機構である第３及び第４のリレーと、
前記第３のリレーと前記第４のリレーとの間に設けられ、パルス入力によって動作する半導体スイッチとを備えること
を特徴とする車両用開閉体の駆動制御装置。 - 前記第３のリレーと第４のリレーとが、２回路２接点のリレーとして構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の車両用開閉体の駆動制御装置。
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