JP4739563B2

JP4739563B2 - 開閉体の挟み込み判定制御方法

Info

Publication number: JP4739563B2
Application number: JP2001099624A
Authority: JP
Inventors: 正弘笛木; 孝之川倉; 成光小堀; 小野　　浩; 貴男新井; 良夫森嶋
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002295127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉体の挟み込み判定制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車両用開閉体としてウィンドウやサンルーフパネルまたはスライドドアにおいて、電動モータを用いて自動で開閉するようにしたものがある。そのような自動開閉装置にあっては、特に開閉体を閉じる際に異物等が挟み込まれたことを検出したら反転させるなどの挟み込み防止制御を行うようにしている。
【０００３】
上記挟み込み防止制御を行うようにしたパワーウィンドウ装置の一例を図７及び図８により以下に示す。本パワーウィンドウ装置にあっては、図７に概略を示されるように、運転席などに設けられたオート操作スイッチ２２からの開閉操作用の各信号が制御部２１に入力し、制御部２１によりは各操作信号に応じてモータ３を正逆転駆動制御する。そして、モータ３に連結されたウィンドウ８が開閉動作し、またモータ３の回転を検出する回転センサ９を設け、その回転パルス信号を制御部２１に入力して、ウィンドウ８の挙動を検出するようにしている。
【０００４】
図８は上記パワーウィンドウ装置における挟み込み防止のための挟み込み判定制御を説明するためのタイムチャートである。この挟み込み判定制御にあっては、回転センサ９からの回転パルス信号の例えば立ち下がりエッジ毎のタイミングで挟み込み判定（Ｗ１・Ｗ２・Ｗ３・Ｗ４）を行うようにしている。その挟み込み判定方法は、各回転パルス信号間の長さからなる判定時間Ｔw1・Ｔw2・Ｔw3・Ｔw4としきい値Ｔdとを比較して行う。
【０００５】
例えば挟み込み判定時Ｗ２後に異物等の挟み込みでモータの回転速度が低下して回転パルス周期が延びるようになった場合で、図８では、次の挟み込み判定時Ｗ３における判定時間Ｔw3がしきい値Ｔdよりも短く、その時点では挟み込みであると判定しないが、その次の挟み込み判定時Ｗ４における判定時間Ｔw4がしきい値Ｔdよりも長く、挟み込み判定Ｗ４の時に挟み込みであると判定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような挟み込み判定制御にあっては、使用環境の違いや経年劣化による速度変化によって誤判定をしてしまうという問題がある。
【０００７】
また、挟み込まれた異物等の硬さの違いにより、上記したような時間経過のみの判定では判定時の挟み込み荷重に対する判定時間が異なり、挟み込み対象物の硬さの違いに応じた挟み込み判定を行うことができないという問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、経年劣化による速度低下や挟み込み対象物の硬さの違いがある場合でも確実に挟み込みを判定するために、本発明に於いては、開閉体をモータにより駆動して閉じる際の異物等の挟み込みを判定するべく、前記モータの角加速度を算出し、前記角加速度が負の値になったら経過時間の計測を始め、前記角加速度の変化から前記モータの角加速度変化量を算出し、前記角加速度変化量に対応しかつ前記経過時間に応じて変化するしきい値と、前記角加速度変化量とを比較して、前記角速度変化量が前記しきい値を超えた場合に挟み込みを判定するものとした。
【０００９】
これによれば、角加速度変化量を用いて挟み込み検知を行うことから、周期や速度の変化から判断する場合の経年劣化による速度低下に対して角加速度が影響されることがないため、上記速度低下による誤判定を防止し得ると共に、角加速度変化量に挟み込み対象物の硬さの違いにより挟み込み荷重に至る時間に違いがあり、挟み込み対象物の硬さの違いに応じた挟み込み判定を行うことができる。
【００１０】
また、前記しきい値が、挟み込み対象物の硬さの違いによる挟み込み検知荷重に至る前記角加速度変化量の時間変化からなること、また、前記角加速度変化量が０以下になった状態における最小値を求め、前記経過時間に応じて変化する前記しきい値と前記最小値とを比較し、前記最小値が前記しきい値を超えた時に挟み込みであると判定すること、あるいは、前記角加速度が負の状態でありかつ前記最小値が前記しきい値を越えてから所定時間経過したら挟み込みであると判定すると良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明が適用されたパワーウィンドウ装置の一例を示すブロック図である。なお、従来例で示した図４と同様の部分については同一の符合を付してその詳しい説明を省略する。図に示されるように、制御部１には、運転席などに設けられたオート操作スイッチ２ａ及びマニュアル操作スイッチ２ｂの各開閉操作信号に応じて自動または手動開閉制御信号を出力するオート制御回路１ａと、その開閉制御信号に応じてモータ３を正逆転駆動制御するための駆動回路４と、駆動回路４に挟み込み判定信号を出力する判定回路５と、判定回路５に角加速度信号を出力する角加速度算出回路６とが設けられている。
【００１３】
そして、駆動回路３からの駆動信号応じてモータ３が正逆転して、ウィンドウ８が開閉動作する。また、モータ３の回転を検出するための回転センサ９が設けられており、その回転センサ９からの回転パルス信号が上記判定回路５と角加速度算出回路６とに入力するようになっている。なお、オート制御回路１ａでは、オート操作スイッチ２ａの開閉信号が入力された場合には連続した開閉制御信号を出力し、マニュアル操作スイッチ２ｂの開閉信号が入力された場合には操作されている間だけ開閉制御信号を出力する。
【００１４】
次に、このようにして構成されたパワーウィンドウ装置による挟み込み判定制御の一例を図２のフロー図を参照して以下に示す。第１ステップＳＴ１では各操作スイッチ２ａ・２ｂによる閉じ操作が行われたか否かを判別し、閉じ操作が行われていないと判別した場合には第２ステップＳＴ２に進み、そこで他の各作動に対する制御（開操作信号の判別、開作動制御など）を行う。第１ステップＳＴ１で閉じ操作が行われた判別した場合には第３ステップＳＴ３に進む。
【００１５】
第３ステップＳＴ３ではウィンドウ８の位置が挟み込み判定範囲内であるか否かを判別する。このウィンドウ８の位置は、回転パルス信号をカウントすることにより検知可能であり、挟み込み判定範囲としては全開位置から例えば全閉位置手前４ｍｍであって良い。この第３ステップＳＴ３で挟み込み判定範囲外であると判別された場合には第２ステップＳＴ２に進み、挟み込み判定を行わない。
【００１６】
第３ステップＳＴ３で挟み込み判定範囲内であると判別された場合には第４ステップＳＴ４に進む。例えば閉じ方向をモータ３の正転方向とした場合には第４ステップＳＴ４でモータ３を正転駆動する。次の第５ステップＳＴ５では、図３に示されるように、回転センサ９のパルス信号から各パルス信号間の周期を計測し、次の第６ステップＳＴ６では上記周期データから角加速度dωを算出する。なお、回転センサ９に１回転当たりのパルス数が多いものを用いることにより、この角加速度データを高精度化し得る。
【００１７】
次の第７ステップＳＴ７では、角加速度dωが負の値であるか否かを判別する。例えば閉じ動作時に図３に示されるように時刻Ｔ１から異物等の挟み込みが発生したとすると、角速度（モータ回転速度）ωが低下して図に示されるように角加速度dωが負の値となる。その時刻Ｔ１に至る前の角加速度dωが負の値になっていない場合には、第７ステップＳＴ７から第８ステップＳＴ８を経て本ルーチンを終了し、次サイクル時に第１ステップＳＴ１から始める。なお、第８ステップＳＴ８では、後記する角加速度変化量Δdωの最小値Δdωminを初期化する（０とする）。
【００１８】
挟み込みとなる図３の時刻Ｔ１以後には、上記したように角加速度dωが負の値になることから、第７ステップＳＴ７から第９ステップＳＴ９に進む。第９ステップＳＴ９では、角加速度dωが負の値になってからの経過時間ｔの計測を行う。次の第１０ステップＳＴ１０では上記経過時間ｔに対応して図３の中段に想像線で示される角加速度変化量のしきい値Δｄω(t)を求める。
【００１９】
このしきい値曲線は、図４に示される実験データから求めるものであって良い。図４は、挟み込み開始時から所定の挟み込み荷重（例えば５０Ｎ）に達するまでの挟み込み対象物の硬さの違いによる時間と、その時の角加速度変化量とを示すものである。このように、硬い場合にはその硬さが軟らかくなるに連れて角加速度変化量が負側に大きくなり、軟らかい場合にはその軟らかさが軟らかくなるに連れて角加速度変化量が０に近づく傾向があり、その傾向を図４で実線により示したものを上記しきい値としている。
【００２０】
次の第１１ステップＳＴ１１では、角加速度dωの微分値としての角加速度変化量Δdωを次式により算出する。
Δdω(n)＝dω(n)−dω(n-1)
ここで、nは任意の計算タイミングを示すものであり、上記式では、今回と前回との各タイミングで算出された角加速度の差分を求めている。
【００２１】
そして、第１２ステップＳＴ１２では、第１０ステップＳＴ１０で算出された角加速度変化量Δdωが上記最小値Δdωminより低下（負側に増大）したか否かを判別し、低下している場合には第１３ステップＳＴ１３に進み、そこで角加速度変化量Δdωを新たな最小値Δdωminとし、低下していない場合には第１４ステップＳＴ１４に進む。なお、初めて第１２ステップＳＴ１２に来た場合には、最小値Δdωminは上記第８ステップＳＴ８により０であり、それに対して角加速度変化量Δdωが負の値であることから、第１３ステップＳＴ１３に進むことになる。
【００２２】
次の第１４ステップＳＴ１４では角加速度変化量Δdωがしきい値を越えたか否かを判別する。角加速度変化量Δdωがしきい値を越えた場合には第１５ステップＳＴ１５に進み、そこで挟み込みが生じたとする挟み込み判定を行う。角加速度変化量Δdωがしきい値を越えていなかった場合には第１６ステップＳＴ１６に進み、今度は最小値Δdωminがしきい値を越えた（低下した）か否かを判別し、越えた場合には第１５ステップＳＴ１５に進み、上記したように挟み込み状態であるという判定が確定される。なお、第１６ステップＳＴ１６で最小値Δdωminがしきい値以下であると判別された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
【００２３】
図３に示されるように、時刻Ｔ１後に角加速度変化量Δdωが負側に増大した際の最大値が、その後の正側への上昇に関わらず最小値Δdωminとして保存され、その最小値Δdωminがしきい値を横切るまでの時間ｔａ経過後が上記挟み込み検知の時となる。したがって、角加速度dωが負の値になってから時間ｔａが経過するまでは、第１４ステップＳＴ１４では挟み込みが検知されない。
【００２４】
そして、第１５ステップＳＴ１５の次の第１７ステップＳＴ１７で、挟み込み防止処理としてモータ３を逆転（反転）させて、本ルーチンを終了する。
【００２５】
このように、角加速度変化量における挟み込み対象物の硬さの違いに対応したしきい値を用いて挟み込み検知を行うことから、図５に示されるように、想像線で示される硬い物に対しては短い時間ｔｂで挟み込みを検知し、その後の判定時間Ｔｄ経過後の判定確定を比較的早く行うことができる。また、破線で示される軟らかい物の場合には、時間をかけて挟み込み判定をすることになり、一時的なフリクション増大のように角加速度変化量の最小値が小さい場合には長時間挟み込み検知状態に至らないので、そのような場合の誤判定を防止することができる。
【００２６】
また、上記角加速度変化量Δdωを算出する際には、図６に示されるように、角速度ωを第１フィルタ１１に通してノイズを除去し、そのフィルタ処理されたフィルタ角速度ωfを第１遅延回路１２に通すものとバイパスさせるものとに分けた後に両者を加算して角加速度dωを算出し、その角加速度dωを第２フィルタ１３に通してノイズを除去し、そのフィルタ処理されたフィルタ角加速度dωfを第２遅延回路１４に通すものとバイパスさせるものとに分けた後に両者を加算して角加速度変化量Δdωを算出すると良い。
【００２７】
角加速度dωをフィルタ処理しないでノイズを除去できない場合には、そのノイズを最小値として認識する虞があり、そのようなノイズを認識しないようなしきい値の設定が困難である。それに対して、上記したように角加速度dωをフィルタ処理することにより、外乱成分（ノイズ）を除去でき、角加速度変化量Δdωの変化をなだらかに抑えることができるため、挟み込み判定のしきい値を設定し易くなる。なお、上記フィルタ処理を回路構成で示したが、プログラムによる計算処理で行うようにして良い。
【００２８】
【発明の効果】
このように本発明によれば、角加速度変化量を用いて挟み込み検知を行うことから、周期や速度の変化から判断する場合の経年劣化による速度低下に対して角加速度が影響されることがないため、上記速度低下による誤判定を防止し得ると共に、角加速度変化量に挟み込み対象物の硬さの違いにより挟み込み荷重に至る時間に違いがあり、挟み込み対象物の硬さに違いがあっても、設定した挟み込み荷重に応じた挟み込み判定を行うことができる。
【００２９】
また、しきい値が、挟み込み対象物の硬さの違いによる挟み込み検知荷重に至る角加速度変化量の時間変化からなること、また、角加速度変化量が０以下になった状態における最小値を求め、角加速度が負の状態でありかつ最小値がしきい値を越えてから所定時間経過したら挟み込みであると判定することにより、より一層高精度に挟み込みを判定することができる。あるいは、角加速度がフィルタ処理されていることによれば、外乱成分（ノイズ）を除去でき、誤判定してしまうことを防止することができると共に、角加速度変化量の変化をなだらかに抑えることができるため、挟み込み判定のしきい値を設定し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたパワーウィンドウ装置の一例を示すブロック図。
【図２】本パワーウィンドウ装置の制御フロー図。
【図３】本発明に基づく制御要領を示すタイムチャート。
【図４】挟み込み対象物の硬さの違いによる角加速度変化量の変化を示す図。
【図５】挟み込み対象物の硬さの違いによる判定時間の違いを示す説明図。
【図６】フィルタ処理を示す説明図。
【図７】従来のパワーウィンドウ装置の一例を示すブロック図。
【図８】従来の制御要領を示す説明図。
【符号の説明】
１制御部
２ａオート操作スイッチ、２ｂマニュアル操作スイッチ
３モータ
４駆動回路
５判定回路
６角加速度算出回路
８ウィンドウ
９回転センサ
１１第１フィルタ
１２第１遅延回路
１３第２フィルタ
１４第２遅延回路
２１制御部
２２オート操作スイッチ

Claims

開閉体をモータにより駆動して閉じる際の異物等の挟み込みを判定するべく、
前記モータの角加速度を算出し、
前記角加速度が負の値になったら経過時間の計測を始め、
前記角加速度の変化から前記モータの角加速度変化量を算出し、
前記角加速度変化量に対応しかつ前記経過時間に応じて変化するしきい値と、前記角加速度変化量とを比較して、前記角速度変化量が前記しきい値を超えた場合に挟み込みを判定することを特徴とする開閉体の挟み込み判定制御方法。
前記しきい値が、挟み込み対象物の硬さの違いによる挟み込み検知荷重に至る前記角加速度変化量の時間変化からなることを特徴とする請求項１に記載の開閉体の挟み込み判定制御方法。
前記角加速度変化量が０以下になった状態における最小値を求め、
前記経過時間に応じて変化する前記しきい値と前記最小値とを比較し、前記最小値が前記しきい値を超えた時に挟み込みであると判定することを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の開閉体の挟み込み判定制御方法。
前記角加速度が負の状態でありかつ前記最小値が前記しきい値を越えてから所定時間経過したら挟み込みであると判定することを特徴とする請求項３に記載の開閉体の挟み込み判定制御方法。