JP4922974B2 - 開閉体の駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、開閉体の駆動制御装置に関し、より詳細には、車両のパワーウインドウ装置に関するものである。

従来、自動車のパワーウインドウ装置は、ウインドウガラスと、電動モータと、モータの回転駆動をウインドウガラスの開閉方向へのスライド移動に変換する昇降機構とにより構成されている。パワーウインドウ装置は、ウインドウガラスの開閉位置を認識し、全閉位置と全開位置の間でウインドウガラスを開閉制御する。パワーウインドウ装置は、ウインドウガラスの開閉位置を、モータの回転軸に設けられた例えばホールＩＣ等から構成される回転センサから出力されるパルスに基づき、ウインドウガラスの全閉位置または全開位置を基準として算出し認識している。

ウインドウガラスの全閉位置および全開位置では、ウインドウガラスの移動が機械的に制限されてモータがロックされる。そのため、昇降機構にストレスが加わり、またモータにロック電流が流れるという問題が生じる。この問題に対して、全閉位置および全開位置に到達する直前にモータに流す駆動電流を停止し、惰性でウインドウガラスを全閉位置および全開位置に到達させるようにしたものがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１に係る発明では、回転センサにより発生されるパルスを計数することにより開閉位置を算出し、算出した開閉位置が全閉位置または全開位置の近傍に設定される電流遮断位置に到達したときにモータを停止するように制御している。また、開閉位置が電流遮断位置を通過した回数を積算計測し、通過回数が所定値に達した場合に全開位置および全閉位置を現実の位置に基づいて設定し直し（更新し）、算出される開閉位置が現実の開閉位置から乖離しないようにしている。全開位置および全閉位置は、ウェザーストリップの経年劣化や回転センサ信号の受信ミス等により設定された全閉または全開位置にずれが生じるためである。なお、全閉および全開位置の更新時には、現実の全閉および全開位置を確認するためにモータがロックする位置までウインドウガラスを移動させる必要があるため、更新作業の回数は少ない方が好ましい。
特開２００３−３７４３号公報

しかしながら、特許文献１に係る全閉位置および全開位置の更新方法では、更新間隔が一定されず、開閉位置を適切に維持することができない。ウインドウガラスは常に全閉位置から全開位置に、または全開位置から全閉位置に移動されるのみではなく、電流遮断位置を通過しない範囲で開閉が繰り返されることがある。そのため、電流遮断位置の通過回数を更新の基準とすると、更新間隔が変動し開閉位置を適切に更新できないという問題が生じる。

本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであって、モータ回転に伴うパルスに基づいて開閉位置を算出し制御する開閉体の駆動制御装置において、基準となる全閉位置または全開位置を一定した間隔で更新設定することができる開閉体の駆動制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の発明は、開閉体（１）と、開閉体を開閉駆動するモータ（２）と、モータの回転に応じてパルスを発生するパルス発生手段（５）と、モータのロック状態を検出するモータロック検出手段（１２）と、開閉体の開閉位置における全開位置または全閉位置を原点位置として設定する原点位置設定手段（１３）と、モータの回転方向と、当該回転方向についてのパルスの発生数とに基づいて、原点位置からの開閉体の開閉位置を算出する開閉位置算出手段（１０）と、原点位置設定手段が原点位置を設定したときから後に発生した開閉方向全てのパルスを積算計数するパルス計数手段（１１）とを有し、原点位置設定手段は、パルス計数手段により積算計数されたパルスの数が所定の値に達した後に、開閉体が原点位置に向けて駆動されてモータのロック状態が検出された際に、ロック状態が検出されたときの開閉位置を新しい原点位置として設定することを特徴とする。

これによれば、原点位置の更新設定は前回の原点位置設定を行ったときから開閉方向に拘わらず積算計数したパルス数が所定値に達した場合に行われる。すなわち、開閉体の移動距離が所定距離に達した場合に更新設定が行われるようになる。そのため、原点位置の更新設定は移動距離に基づいて所定の間隔で行われるようになり、パルスの計数により算出される開閉位置の正確性が維持される。

第２の発明は、第１の発明において、開閉体を全閉位置に向けて駆動する際に、全閉位置より手前の所定の距離に設定された第１開閉位置でモータへの駆動電流を停止する制御を行い、かつ開閉体を全開位置に向けて駆動する際に、全開位置より手前の所定の距離に設定された第２開閉位置でモータへの駆動電流を停止する制御を行う駆動制御手段（９）を有し、駆動制御手段は、パルス計数手段により積算計数されたパルスの数が所定の値に達した後は、モータロック検出手段によりロック状態が検出されるまで、開閉体の開閉位置が第１開閉位置または第２開閉位置に達しても前記モータへの駆動電流を停止しない制御を行うことを特徴とする

これによれば、開閉体の駆動制御装置は、通常の開閉作動時においてはモータがロック状態となることを防止し、原点位置の更新時のみモータをロック状態にし、モータへの負荷を最小限とすることができる。

本発明によれば、開閉体の回転に伴うパルスに基づき全開位置または全閉位置を基準として開閉位置を算出する開閉体の駆動制御装置において、基準となる全開位置または全閉位置（原点）を開閉体の移動距離に応じて、一定の間隔をおいて更新設定することができ、算出される開閉位置の正確さを適切に維持することができる。

以下、図面を参照して、本発明を自動車のパワーウインドウ装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係るパワーウインドウ装置の概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、パワーウインドウ装置は、開閉体としてのウインドウガラス１と、駆動手段としての電動モータ２と、操作入力手段としての開閉スイッチ３と、パワーウインドウＥＣＵ（電子制御ユニット）４と、回転センサ５とを備えている。ウインドウガラス１は、車両のサイドドアに設けられた開口に上下方向にスライド移動可能に設けられている。モータ２は、直流モータであって、パワーウインドウＥＣＵ４によって駆動制御されている。モータ２が回転駆動されることにより、昇降機構（図示しない）が駆動されてウインドウガラス１が全閉位置と全開位置の間を昇降（開閉）する。本実施形態では、モータ２が正方向に回転することによりウインドウガラス１が開作動（下降）され、逆方向に回転することによりウインドウガラスが閉作動（上昇）される。

開閉スイッチ３は、オン操作している間のみ開指令信号を出力する開スイッチと、オン操作している間のみ閉指令信号を出力する閉スイッチと備えている。また、開閉スイッチ３は、一度のオン操作でウインドウガラスが全開位置に達するまで開作動させる自動開指令信号を出力する自動開スイッチと、一度のオン操作でウインドウガラスが全閉位置に達するまで閉作動させる自動閉指令信号を出力する自動閉スイッチとを備えてもよい。開閉スイッチ３は、各サイドドアの車室側の壁面に設けられたライニングにそれぞれ設けられている。開指令信号または閉指令信号は、パワーウインドウＥＣＵ４に出力される。

回転センサ５は、モータ２の回転軸に設けられた複数極の磁石と、当該磁石の近傍に所定の位相差を有して配置された２つのホールＩＣとから構成されている。モータ２の回転に応じて発生されるパルスを２つのホールＩＣが検出し、回転センサ５は２相のパルス検出信号としてパワーウインドウＥＣＵ４に出力する。なお、回転センサ５には、ホールＩＣに替えて、ロータリエンコーダやレゾルバ等の公知の回転センサを用いてもよい。

パワーウインドウＥＣＵ４は、モータ駆動回路６と、メモリ７と、開閉制御部８とを備えている。開閉制御部８は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、駆動制御部９と、開閉位置算出部１０と、パルス積算計数部１１と、モータロック検出部１２と、原点位置設定部１３と、モータ駆動電圧検出部１４とを備えている。モータ駆動回路６は、例えばリレー、トランジスタおよびＦＥＴ等のスイッチ手段によって構成されており、さらに前述のスイッチ手段の動作および故障を確認するためのモニタ信号を開閉制御部８に送っている。メモリ７は、例えばＲＡＭおよびＲＯＭによって構成されている。

開閉位置算出部１０は、回転センサ５からパルス検出信号を受けてウインドウガラス１の開閉位置を算出する。開閉位置は全閉位置を原点（０）とし、開方向に移動するにつれて数値が増加するように表される。開閉位置算出部１０は、回転センサ５から出力される２相のパルス検出信号に基づきモータ２の回転方向を決定し、それぞれの回転方向について発生したパルス検出信号の数を計数する。開閉位置算出部１０は、メモリ７に記憶されている開閉位置（Ｐ）を読み出し、開閉位置（Ｐ）に所定の時間差分（Δｔ）間に受けたモータ２の正方向回転（ウインドウガラス１の開方向）に対して発生されたパルス検出信号数をプラスし、逆方向回転（ウインドウガラス１の閉方向）に対して発生されたパルス検出信号数をマイナスすることによって現在の開閉位置（Ｐ）を算出する。開閉位置算出部１０は、メモリ７に記憶されている開閉位置を現在の開閉位置（Ｐ）に書き換えるとともに、現在の開閉位置（Ｐ）を開閉位置信号として駆動制御部９に出力する。

パルス積算計数部１１は、回転センサ５からパルス検出信号を受けて、モータ２の回転方向に拘わらず、受けたパルス検出信号を全て累積的に計数する。パルス積算計数部１１は、積算パルス検出信号を積算計数した積算パルス数（Ｃ）が所定の規定値（Ｃｄ）に到達した場合に更新指令信号を駆動制御部９と原点位置設定部１３に出力する。また、パルス積算計数部１１は、原点位置設定部１３が原点位置の更新を行ったときに出力する更新完了信号を受けた際に、パルス検出信号の積算計数値を０にリセットする。

モータロック検出部１２は、後述する駆動制御部９から正転信号または逆転信号を継続して受けている場合において、回転センサ５からパルス検出信号を所定期間受けない場合にモータ２がロックしているとしてロック検出信号を駆動制御部９および原点位置設定部１３に出力する。なお、他の実施形態においては、モータ２に流れるロック電流を検出してモータ２のロック状態を検出してもよい。

原点位置設定部１３は、開閉位置算出部１０がパルス検出信号に基づき算出するウインドウガラス１の開閉位置の基準となる原点位置を設定する。原点位置設定部１３は、パルス積算計数部１１から更新指令信号を受け、かつモータロック検出部１２からロック検出信号を受けた場合に、メモリ７に記憶されている開閉位置（Ｐ）に後述するモータ駆動電圧検出部１４から入力される駆動電圧信号に応じた値を格納する。モータ駆動電圧に対する値はマップとしてメモリ７に記憶されており、原点位置設定部１３は駆動電圧に基づきメモリ７に格納されたマップを参照し所定の値を決定して開閉位置（Ｐ）に格納する。

例えば、モータ駆動電圧が通常のモータ駆動時にモータに加わる電圧として設定された所定の電圧である場合は、ウインドウガラス１がサイドドアの開口の周縁部に設けられたウェザーストリップに当接してモータ２の駆動が制限された状態（全閉状態）が適切な全閉状態であるとして、現在の開閉位置（Ｐ）を０とし、原点を設定する。また、モータ駆動電圧が所定の電圧よりも高い場合は、所定の電圧で駆動される場合よりもモータ２の回転速度は速くなるため、ウインドウガラス１の昇降速度も速くなり、ロック検出信号を受けた際の開閉位置（P）は、モータ駆動電圧が所定の電圧である場合の全閉状態の開閉位置（P）よりも値が小さくなる。すなわち、ウインドウガラス１は適切な全閉位置よりも上昇した状態で停止している。そのため、原点位置の調整のためにモータ駆動電圧の上昇に応じたマイナスの値を現在の開閉位置（P）に格納する。原点位置設定部１３は、原点位置の更新を行った際には更新完了信号をパルス積算計数部１１に出力する。

モータ駆動電圧検出部１４は、モータ駆動時の駆動電圧を検出し、駆動電圧信号として原点位置設定部１３に出力する。

駆動制御部９は、開閉スイッチ３から受ける開指令信号または閉指令信号と、開閉位置算出部１０から受ける開閉位置信号と、パルス積算計数部１１から受ける更新指令信号と、モータロック検出部１２から受けるロック検出信号とに基づき、正転信号または逆転信号をモータ駆動回路６に出力して、モータ２を駆動制御する。また、駆動制御部９は、モータ２のロック検出のためモータロック検出部１２に正転信号または逆転信号を出力する。

駆動制御部９は、開指令信号を受けた場合に、正転信号をモータ駆動回路６に出力してウインドウガラス１を開作動させる。そして、駆動制御部９は開閉位置が第２開閉位置としての全開側電流遮断位置（Ｐ２）の値より大きくなったと判定した場合に、開指令信号の有無に拘わらず、モータ２に流れる電流を停止するべくモータ駆動回路６を制御する。全開側電流遮断位置（Ｐ２）は、全開位置から所定の距離だけ閉側に移動した位置であり、ウインドウガラス１が開作動されている場合において、当該位置でモータ２に流れる電流を停止しても惰性で全開位置までウインドウガラス１が移動することができる位置に設定されている。

駆動制御部９は、閉指令信号を受けた場合に、逆転信号をモータ駆動回路６に出力してウインドウガラス１を閉作動させる。そして、駆動制御部９は開閉位置が第１開閉位置としての全閉側電流遮断位置（Ｐ１）の値より小さくなったと判定した場合に、閉指令信号の有無に拘わらず、モータ２に流れる電流を停止するべくモータ駆動回路６を制御する。全閉側電流遮断位置（Ｐ１）は、全閉位置から所定の距離だけ開側に移動した位置であり、ウインドウガラス１が閉作動されている場合において、当該位置でモータ２に流れる電流を停止しても惰性で全閉位置までウインドウガラス１が移動することができる位置に設定されている。

駆動制御部９は、更新指令信号を受けた場合には、その後の閉作動時において、開閉位置と全閉側電流遮断位置（Ｐ１）との比較判定は行わない。そのため、閉作動を行うとウインドウガラス１はウェザーストリップに当接してモータ２がロック状態となるまで、閉作動が継続される。駆動制御部９は、ロック検出信号を受けた際に、モータ駆動回路６を制御してモータ２に流れる電流を停止してモータ２の駆動を停止させる。駆動制御部９は、ロック検出信号を受けた場合には、開閉位置と全閉側電流遮断位置（Ｐ１）との比較判定を再開する。

また、駆動制御部９は開閉位置信号に基づいてモータ２の正または逆転方向への回転速度を算出し、回転速度の低下からウインドウガラス１による物体の挟み込みを検出するようにしてもよい。そして、駆動制御部９は挟み込みを検出した際にウインドウガラスの移動方向を反転させる等の公知の挟み込み解消制御を含んでもよい。

以上のように構成されたパワーウインドウ装置の原点更新の手順を図２のフロー図を参照して説明する。図２は実施形態に係るパワーウインドウ装置による原点更新制御を示すフロー図である。

ステップＳＴ１では、モータ駆動回路６からのモニタ信号に基づきモータ２の駆動が停止しているか否かが判定される。判定がＹｅｓの場合には、リターンに進み制御は行われない。判定がＮｏの場合には、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、パルス積算計数部１１が回転センサ５から受けるパルス検出信号に基づき積算パルス数を増加させる。処理が完了した後はステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、駆動制御部９がモータ駆動回路６からのモニタ信号に基づき、ウインドウガラス１の移動が閉作動であるかを判定する。判定がＹｅｓ、すなわち閉作動である場合にはステップＳＴ４に進み、判定がＮｏ、すなわち開作動である場合にはステップＳＴ１１に進む。

ステップＳＴ４では、駆動制御部９が、開閉位置（Ｐ）の値が全閉側電流遮断位置（Ｐ１）の値以下となったか否かを判定する。判定が、Ｙｅｓの場合にはステップＳＴ５に進み、Ｎｏの場合にはリターンに進む。

ステップＳＴ５では、パルス積算計数部１１が積算パルス数（Ｃ）が規定値（Ｃｄ）に到達したか否かを判定する。判定が、Ｙｅｓの場合にはパルス積算計数部１１は駆動制御部９および原点位置設定部１３に更新指令信号を出力してステップＳＴ７に進み、Ｎｏの場合にはステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ６では、駆動制御部９はパルス積算計数部１１より更新指令信号を受けていないため、モータ駆動回路６を制御してモータ２に流れる電流を遮断する。これにより、モータ２は惰性で全閉位置近傍まで移動する。処理が完了した後はリターンに進む。

ステップＳＴ７では、駆動制御部９は更新指令信号を受けているため、開閉位置（Ｐ）が全閉側電流遮断位置（Ｐ１）以下となってもウインドウガラス１の閉作動は継続されている。ステップＳＴ７では、モータロック検出部１２がモータ２のロック状態を検出したか否かを判定する。判定が、Ｙｅｓの場合にはモータロック検出部１２が駆動制御部９および原点位置設定部１３にロック検出信号を出力してステップＳＴ８に進み、Ｎｏの場合にはリターンに進む。

ステップＳＴ８では、駆動制御部９がロック検出信号を受け、モータ駆動回路６を制御してモータ２の駆動を停止する。続いてステップＳＴ９に進む。

ステップＳＴ９では、原点位置設定部１３が更新指令信号およびロック検出信号を受けて、モータ駆動電圧検出部１４から入力される駆動電圧信号に基づきメモリ７に記憶されたマップを参照して所定の値を決定し、当該値を記憶メモリ７に記憶されている開閉位置（Ｐ）に記憶する。このとき、モータ２のロック状態が検出されていることから、ウインドウガラス１はウェザーストリップと当接している状態である。本ステップでの処理により、現実の全閉位置が原点として設定される。

ステップＳＴ１０では、パルス積算計数部１１が原点位置設定部より受ける更新完了信号に基づき、積算パルス数（Ｃ）を０にする。処理が完了した後はリターンに進む。

ステップＳＴ１１では、開作動時において、駆動制御部９が、開閉位置（Ｐ）の値が全開側電流遮断位置（Ｐ２）の値以上となったか否かを判定する。判定が、Ｙｅｓの場合にはステップＳＴ１２に進み、Ｎｏの場合にはリターンに進む。

ステップＳＴ１２では、駆動制御部９が、モータ駆動回路６を制御してモータ２に流れる電流を遮断する。これにより、モータ２は惰性で全開位置まで移動する。処理が完了した後はリターンに進む。

以上のように構成した実施形態の作用効果について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係るパワーウインドウ装置による開閉位置および積算パルス数の推移を示すグラフである。図３に示すように、前回原点設定からウインドウガラスの開作動または閉作動がなされることにより、積算パルス数（Ｃ）は０から積算されて増加していく。積算パルス数（Ｃ）が所定の値（Ｃｄ）以上となるまでは、駆動制御部９は更新指令信号を受けず、開閉位置（Ｐ）がＰ２以上またはＰ１以下となるとモータ駆動回路６を制御してモータ２に流れる電流を停止する。

積算パルス数（Ｃ）が所定の値（Ｃｄ）以上となると（点Ａ）、パルス積算計数部１１は、更新指令信号を駆動制御部９に出力し、駆動制御部９は更新指令信号を受け、開閉位置（Ｐ）がＰ１以下となってもモータ駆動回路６を制御しなくなる（点Ｂ）。これにより、モータ２の閉方向への回転駆動は継続され、ウインドウガラス１がウェザーストリップに当接してモータ２のロック状態が発生する（点Ｃ）。モータ２のロック状態はモータロック検出部１２より検出され、駆動制御部９は、モータロック検出部１２から受けるロック検出信号に基づきモータ駆動回路６を制御してモータ２を停止する。

点Ｃの状態にあるときに、原点位置設定部１３は、更新指令信号およびロック検出信号を受けているため、メモリ７に記憶されている開閉位置（Ｐ）を駆動電圧信号に基づいた値にする（点Ｄ）。これにより、前回原点設定時に設定された原点は、現在の原点（全閉位置）に調整される。

原点位置は、ウェザーストリップの経時劣化により、ウインドウガラス１の可動範囲が機械的に変化することによって変化する。また、原点位置はパルス検出信号の発信または受信ミスにより計算上変化する。本実施形態では、ウインドウガラスの移動距離に応じて、一定の間隔で原点位置の更新を行うようにしたため原点位置の更新が適切に行われるようになる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、実施形態では全閉位置を原点としたが全開位置を原点としてもよい。その他、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

実施形態に係るパワーウインドウ装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態に係るパワーウインドウ装置による原点更新制御を示すフロー図である。 実施形態に係るパワーウインドウ装置による開閉位置および積算パルス数の推移を示すグラフである。

符号の説明

１ ウインドウガラス
２ モータ
３ 開閉スイッチ
４ パワーウインドウＥＣＵ
５ 回転センサ
６ モータ駆動回路
７ メモリ
８ 開閉制御部
９ 駆動制御部
１０ 開閉位置算出部
１１ パルス積算計数部
１２ モータロック検出部
１３ 原点位置設定部
１４ モータ駆動電圧検出部

Claims (2)

1. 開閉体と、
   前記開閉体を開閉駆動するモータと、
   前記モータの回転に応じてパルスを発生するパルス発生手段と、
   前記モータのロック状態を検出するモータロック検出手段と、
   前記開閉体の開閉位置における全開位置または全閉位置を原点位置として設定する原点位置設定手段と、
   前記モータの回転方向と、当該回転方向についての前記パルスの発生数とに基づいて、前記原点位置からの前記開閉体の開閉位置を算出する開閉位置算出手段と、
   前記原点位置設定手段が前記原点位置を設定したときから後に発生した開閉方向全ての前記パルスを積算計数するパルス計数手段と
   を有し、
   前記原点位置設定手段は、前記パルス計数手段により積算計数された前記パルスの数が所定の値に達した後に、前記開閉体が前記原点位置に向けて駆動されて前記モータのロック状態が検出された際に、前記ロック状態が検出されたときの開閉位置を新しい原点位置として設定することを特徴とする開閉体の駆動制御装置。
2. 前記開閉体を前記全閉位置に向けて駆動する際に、前記全閉位置より手前の所定の距離に設定された第１開閉位置で前記モータへの駆動電流を停止する制御を行い、かつ前記開閉体を前記全開位置に向けて駆動する際に、前記全開位置より手前の所定の距離に設定された第２開閉位置で前記モータへの駆動電流を停止する制御を行う駆動制御手段を有し、
   前記駆動制御手段は、前記パルス計数手段により積算計数された前記パルスの数が所定の値に達した後は、前記モータロック検出手段により前記ロック状態が検出されるまで、前記開閉体の前記開閉位置が前記第１開閉位置または前記第２開閉位置に達しても前記モータへの駆動電流を停止しない制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の開閉体の駆動制御装置。

Images