JP5043354B2

JP5043354B2 - モータ制御装置及びモータのデューティ制御方法

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Publication number: JP5043354B2
Application number: JP2006097829A
Authority: JP
Inventors: 泰啓下村; 博史守屋
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: EP1840685A1; CN101046137A; US20070241704A1; CN101046137B; JP2007270523A; US7701157B2

Description

本発明は、モータの駆動状態を制御するモータ制御装置と、そのモータ駆動制御時に用いられるモータのデューティ制御方法に関する。

従来、多くの車両には、ドアガラスを開閉する際の操作を楽に行うために、モータを駆動源としてドアガラスを自動で昇降させるパワーウインドウ装置が搭載されている。このパワーウインドウ装置の中には、モータに加える電圧をデューティ制御することで、モータに印可される電圧の値を制御することにより、ドアガラスの昇降速度を制御可能なものがある。この種のパワーウインドウ装置においては、例えばドアガラスが全閉状態または全開状態になるとき、ドアガラスの移動速度を低くすることにより、ドアガラスがドアのフレームに接触するときの衝撃音を小さく押さえる機種がある。

しかし、この種のパワーウインドウ装置においては、衝撃音低減や高級感確保を目的として、ドアガラスが全閉状態または全開状態になる手前で移動速度が低く抑えられる、このため、その全閉時手前や全開時手前の状態において、ドアガラスを昇降させるに充分なモータトルクが発生しないことがある。このような場合には、ドアガラスが完全に閉じ切らなかったり、或いは完全に開ききらなかったりすることになり、これを回避する対策が必要となる。そこで、例えば特許文献１には、ドアガラスが全閉となる直前で、モータへのデューティ比を高くすることにより、ドアガラスに高トルクを付与する技術が開示されている。
特開２００２−３２７５７４号公報

しかし、ドアガラスが全閉状態となる直前でドアガラスに高トルクを付与する処理を行うとしても、ただ単にトルクを上げるだけでは、大きめのトルクが加えられた際には、ドアガラスが閉じ切るときに、ドアガラスが勢いよくドアのフレームに接触することがある。この場合、ドアガラスが閉じ切り時において、ドアガラスとドアのフレームとが接触する際、この接触により衝撃音が発生することから、ただ単にトルクを上げるのではなく、ある種の工夫を持たせた対応策が望まれていた。

本発明の目的は、開閉体を開閉する際に、その開閉体をより確実に閉じ切ったり開き切ったりすることができ、しかも、このような対応を行ったとしても、開閉体が閉じ切ったり開き切ったりする際に生じる衝撃音を低く抑えることができるモータ制御装置及びモータのデューティ制御方法を提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明では、操作手段が操作された際、モータ回路の結線上に設けられたリレー回路が、当該操作手段の操作に応じた接点状態をとることにより、前記モータが操作手段の操作に応じた駆動状態をとって開閉体が作動し、当該駆動状態のとき、前記モータ回路の結線上に設けられたスイッチング素子にデューティ信号を出力することにより、前記モータの回転数をデューティ制御するモータ制御装置において、前記モータの前記回転数を検出する検出手段と、前記デューティ制御を行う際に、前記デューティ信号を前記検出手段の検出信号の波形に基づくデューティ比で前記スイッチング素子に出力することにより、前記モータを前記検出信号の波形内容に応じた回転数で回転させるモータ制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、前記開閉体が全閉状態となる手前で該開閉体の移動速度を減速する全閉減速領域と、前記開閉体が全開状態となる際の手前で該開閉体の移動速度を減速する全開減速領域との２つの領域のうち、少なくとも一方の領域で前記モータ制御を行い、前記モータ制御は、前記検出手段の検出信号から前記モータの回転数が低下したことを検出すると、前記デューティ信号のデューティ比を上げ、前記デューティ信号のデューティ比を上げても前記モータの回転数が低下するとき、前記デューティ比を更に上げるという一連の処理を、デューティ比が１００％になるまで、又は全閉もしくは全開となるまで繰り返し行う制御であることを要旨とする。

この構成によれば、操作手段が操作されると、リレー回路の接点状態が操作手段の操作に応じた状態に切り換わり、モータがその時の操作手段の操作に応じた回転方向や回転速度で回転する。このとき、モータ回路に接続されたスイッチング素子がデューティ制御され、モータがそのデューティ比に応じた回転数で回転する。よって、モータがデューティ比に応じたトルクを開閉体に付与し、開閉体がそのモータトルクによって全閉方向若しくは全開方向に移動する。

ところで、この種の開閉体においては、例えば開閉体が閉じ切るときや開き切るときに、デューティ比を低くしてモータの回転数を低下させ、開閉体が閉じ切ったり開き切ったりする際の枠体との衝撃音を小さく抑える処理を行う場合がある。しかし、このようにモータの回転数を低くすると、開閉体を閉じ切ったり開き切ったりするのに充分なトルクがモータに発生せず、開閉体が完全に閉じ切らなかったり開き切らなかったりする場合が考えられる。

そこで、本発明においては、モータ回転時、モータの回転数を検出手段で検出し、その検出信号の波形に基づくデューティ比でモータをデューティ制御する。これにより、開閉体が全閉或いは全開となる手前で、仮に開閉体を開閉するのに充分なトルクが足らなくなった場合には、スイッチング素子に加えられるデューティ信号のデューティ比が上げられ、モータに今までよりも高電圧が加えられる。よって、モータが開閉体に付与するトルクが大きくなり、開閉体を閉じ切ったり開き切ったりするのに必要なトルクが確保される。

また、開閉体の全閉状態及び全閉状態を確保すべくモータに加えるデューティ比を上げるにしても、これはその時々のモータの回転数に応じた値で上げられる。よって、開閉体を全閉または全開する際のその時々において、最低限必要な上げ分のトルクが付与されることになり、そのトルクであれば、開閉体が全閉または全開になったときに枠体と接触する際の衝撃音はできる限り小さく済む。これにより、開閉体を開閉する際に、その開閉体をより確実に全閉状態及び全開状態とすることが可能となり、しかも、このような対応を行ったとしても開閉体が閉じ切ったり開き切ったりする際に生じる衝撃音を低く抑えることが可能となる。また、本発明のモータ制御が全閉減速領域及び全開減速領域の少なくとも一方の領域で行われるので、開閉体をその全閉や全開となる手前で減速させたとしても、開閉体を確実に閉じ切ったり、或いは確実に開き切ったりすることが可能となる。また、検出手段が出力する検出信号の波形内容に基づき、モータの回転数が低下するに際して、モータにかかるデューティ比を徐々に上げるモータ制御が行われる。ここで、仮に検出信号の波形内容に応じたデューティ比をスイッチング素子に加えることにより、その波形内容に応じたトルクをモータに発生させるモータ制御を実施したとすると、その時のモータの回転数に応じて、モータに加えるトルクをその都度変更する必要が生じ、モータ制御が複雑化する。しかし、本発明のようなモータ制御を行えば、デューティ比をその都度変更するような処理は不要となり、モータ制御が複雑化しない。

本発明では、前記検出手段は、前記モータの回転数に応じたパルス長のパルス信号を出力するパルスセンサであり、前記制御手段は、前記パルス信号のパルス長に基づき、前記デューティ信号を当該パルス長に応じたデューティ比で前記スイッチング素子に出力することにより、前記モータをデューティ制御することを要旨とする。

この構成によれば、モータの回転数をパルスセンサが検出し、このパルスセンサが出力するパルス信号のパルス長さを見ることにより、モータ（開閉体）の駆動状態を認識する。ところで、この種のパルスセンサは、モータの回転数を見るために予め設けられていることが多いことから、このパルスセンサを用いれば、本発明のモータ制御を実施するに際して、モータの駆動状態を見るための新たなセンサを設ける必要がない。

本発明では、前記検出手段は、前記モータ回路に流れる電流の変化量を検出する抵抗素子であり、前記制御手段は、前記抵抗素子で検出した前記電流の変化量に基づき、前記デューティ信号を前記変化量に応じたデューティ比で前記スイッチング素子に出力することにより、前記モータをデューティ制御することを要旨とする。

この構成によれば、定電圧をモータに印加しているにも関わらず、仮にモータがロックして開閉体の動きが停止すると、モータ回路に流れる電流量が変化することから、この電流の変化量を見れば、その時のモータ（開閉）の駆動状態を検出することが可能である。よって、モータ回路に流れる電流の変化量を見ることによっても、本発明のモータ制御を実施することが可能となる。

本発明では、前記モータ制御は、前記検出手段の検出信号の波形に応じたデューティ比の前記デューティ信号で前記スイッチング素子をオンオフする制御であることを要旨とする。

この構成によれば、モータ制御を行うに際して、検出手段が出力する検出信号のその時々のパルス長に応じたデューティ比でスイッチング素子を制御することにより、その時々のパルス長に応じたトルクをモータに発生させる。従って、その状況時に応じた最適なトルクがモータから発生することになり、モータ制御の高精度化に効果が高い。

本発明では、前記開閉体として車両のウインドウガラスを開閉するパワーウインドウ装置、前記開閉体として車両のスライドルーフを開閉するスライドルーフ装置、前記開閉体として前記車両のスライドドアを開閉するスライドドア装置のいずれかに用いられることを要旨とする。

この構成によれば、パワーウインドウ装置、スライドルーフ装置及びスライドドア装置等において、開閉体を開閉する際に、その開閉体をより確実に全閉状態及び全開状態とすることが可能となり、しかも、このような対応を行ったとしても開閉体が閉じ切ったり開き切ったりする際に生じる衝撃音を低く抑えることが可能となる。

本発明では、操作手段が操作された際、モータ回路の結線上に設けられたリレー回路が、当該操作手段の操作に応じた接点状態をとることにより、前記モータが操作手段の操作に応じた駆動状態をとって開閉体が作動し、当該駆動状態のとき、前記モータ回路の結線上に設けられたスイッチング素子にデューティ信号を出力することにより、前記モータの回転数をデューティ制御するモータのデューティ制御方法において、前記モータの前記回転数を検出手段で検出し、制御手段が前記デューティ制御を行う際に、当該制御手段は、前記検出手段の検出信号の波形に基づくデューティ比で前記デューティ信号を前記スイッチング素子に出力することにより、前記モータを前記検出信号の波形内容に応じた回転数で回転させ、前記制御手段は、前記開閉体が全閉状態となる手前で該開閉体の移動速度を減速する全閉減速領域と、前記開閉体が全開状態となる際の手前で該開閉体の移動速度を減速する全開減速領域との２つの領域のうち、少なくとも一方の領域でモータ制御を行い、前記モータ制御は、前記検出手段の検出信号から前記モータの回転数が低下したことを検出すると、前記デューティ信号のデューティ比を上げ、前記デューティ信号のデューティ比を上げても前記モータの回転数が低下するとき、前記デューティ比を更に上げるという一連の処理を、デューティ比が１００％になるまで、又は全閉もしくは全開となるまで繰り返し行う制御であることを要旨とする。

本発明によれば、開閉体を開閉する際に、その開閉体をより確実に閉じ切ったり開き切ったりすることができ、しかも、このような対応を行ったとしても、開閉体が閉じ切ったり開き切ったりする際に生じる衝撃音を低く抑えることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化したモータ制御装置及びモータのデューティ制御方法の第１実施形態を図１〜図４に従って説明する。

図１に示すように、車両１には、スイッチ操作により自動で各種ウインドウガラスを昇降させるパワーウインドウ装置２が搭載されている。このパワーウインドウ装置２は、車両１の各ドアガラス３を昇降させる複数のパワーウインドウユニット４ａ〜４ｄを備えている。これらパワーウインドウユニット４ａ〜４ｄは、ドアガラス３ごとに各々設けられ、運転席から助手席やリヤ席のドアガラスを操作できるように、運転席のパワーウインドウユニット４ａがマスター、助手席及びリヤ席のパワーウインドウユニット４ｂ〜４ｄがスレーブとなった接続関係をとる。なお、ドアガラス３が開閉体（ウインドウガラス）に相当する。

図３に示すように、各パワーウインドウユニット４ａ〜４ｄには、スイッチ系の各種部品を備えたスイッチユニット５と、モータ系の各種部品を備えたモータユニット６とが設けられている。モータユニット６には、ドアガラス昇降時の駆動源となるモータ７が内蔵されている。スイッチユニット５は、モータユニット６と複数の配線８を介して電気的に接続され、そのモータ回路９に流れる電流方向や、モータ７に加わる電圧量を制御することにより、ドアガラス３の昇降制御を行う。

スイッチユニット５には、パワーウインドウユニット４ａ〜４ｄを統括制御するＣＰＵ１０が搭載されている。ＣＰＵ１０には、中立位置を基準にアップ側またはダウン側にクリック操作可能なドアスイッチ１１が接続されている。ドアスイッチ１１がアップ側に１段操作されると、その操作期間中においてドアガラス３が上昇し、ドアスイッチ１１がダウン側に１段操作されると、その期間中においてドアガラス３が下降する。また、ドアスイッチ１１がアップ側に２段操作されると、ドアガラス３が全閉状態またはドアスイッチ１１がダウン側に操作されるまで、ドアガラス３が自動上昇し、ドアスイッチ１１がダウン側に２段操作されると、ドアガラス３が全開状態またはドアスイッチ１１がアップ側に操作されるまで、ドアガラス３が自動下降する。なお、ＣＰＵ１０が制御手段に相当し、ドアスイッチ１１が操作手段に相当する。

ＣＰＵ１０には、モータ回路９に流れる電流の向きを切り換えるリレー回路１２が接続されている。このリレー回路１２には、トランスファ接点（１Ｃ接点）から成るアップリレー１３及びダウンリレー１４が設けられている。アップリレー１３は、可動接点１３ａがモータ７の一方の端子（例えば＋端子）に接続され、第１固定接点１３ｂがバッテリに接続され、第２固定接点１３ｃがＧＮＤに接続されている。また、ダウンリレー１４は、可動接点１４ａがモータ７の他方の端子（例えば−端子）に接続され、第１固定接点１４ｂがバッテリに接続され、第２固定接点１４ｃがＧＮＤに接続されている。

アップリレー１３の近傍には、同リレー１３のオンオフを切り換えるアップ側コイル１５が設けられている。アップ側コイル１５は、一端がバッテリに接続され、他端がＣＰＵ１０に接続されている。ＣＰＵ１０がアップ側コイル１５を通電すると、アップリレー１３の可動接点１３ａが第２固定接点１３ｃから第１固定接点１３ｂに接続状態が切り換わり、アップリレー１３がオン状態となる。

ダウンリレー１４の近傍には、同リレー１４のオンオフを切り換えるダウン側コイル１６が設けられている。ダウン側コイル１６は、一端がバッテリに接続され、他端がＣＰＵ１０に接続されている。ＣＰＵ１０がダウン側コイル１６を通電すると、ダウンリレー１４の可動接点１４ａが第２固定接点１４ｃから第１固定接点１４ｂに接続状態が切り換わり、ダウンリレー１４がオン状態となる。各コイル１５，１６の端子間には、回路保護用のダイオード１７，１８が各々接続されている。

第２固定接点１３ｃ，１４ｃからＧＮＤに繋がる経路上には、ＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide-Semiconductor FET)等から成るＦＥＴ(Field Effect Transistor)１９が接続されている。ＦＥＴ１９は、ドレイン端子が各リレー１３，１４の第２固定接点１３ｃ，１４ｃに接続され、ソース端子がＧＮＤに接続され、ゲート端子がＣＰＵ１０に接続されている。ＦＥＴ１９は、ＣＰＵ１０からの指令としてデューティ信号（電圧信号）Ｓdutyをゲート端子で入力し、このデューティ信号ＳdutyのHighレベルまたはLoレベルのレベル状態に合わせて、オンオフ状態が切り換わり、モータ回路９を開回路としたり、或いは閉回路としたりする。なお、ＦＥＴ１９がスイッチング素子に相当する。

ＣＰＵ１０は、ＦＥＴ１９に出力するデューティ信号Ｓdutyのデューティ比を変えることにより、モータ７をデューティ制御して、ドアガラス３の昇降速度を制御する。ところで、モータ７に印加される電圧値は、ＦＥＴ１９の一定周期当たりのオン時間、つまりＣＰＵ１０がＦＥＴ１９に出力するデューティ信号Ｓdutyのデューティ比に応じて決まる。よって、ＣＰＵ１０は、ＦＥＴ１９に出力するデューティ比を制御する、いわゆるデューティ制御を行うことにより、モータ７に印加される電圧値を変えて、ドアガラス３の昇降速度を制御する。

モータ７の近傍には、モータ７の回転を検出するパルスセンサ２０，２１が２つ設けられている。このパルスセンサ２０，２１としては、例えばホール素子やＭＲＥ（磁気抵抗素子）などの磁気式のセンサが用いられ、モータ７の回転を検出した際には、その回転数（回転速度）に応じた周期のパルス信号Ｓpls1，Ｓpls2をＣＰＵ１０に各々出力する。なお、パルスセンサ２０，２１は、この種の磁気式センサに限らず、例えば光学式センサ等の他の検出方式のセンサを採用してもよい。なお、パルスセンサ２０，２１が検出手段に相当し、パルス信号Ｓpls1，Ｓpls2が検出信号に相当する。

ＣＰＵ１０は、モータ７が回転した際、その時に各パルスセンサ２０，２１から入力するパルス信号Ｓpls1，Ｓpls2のパルスのエッジの順番により、モータ７の回転方向を検出し、この回転方向からドアガラス３の移動方向を検出する。また、ＣＰＵ１０は、パルスセンサ２０（パルスセンサ２１でも可）のパルス信号Ｓpls1のパルス数をカウントすることにより、モータ７の回転数をドアガラス３の移動量として検出し、この移動量とドアガラス３の移動方向とからドアガラス３の位置を検出する。更に、ＣＰＵ１０は、パルスセンサ２０（パルスセンサ２１でも可）のパルス信号Ｓpls1のパルス長（パルス間隔）Ｌpls1により、モータ７の回転速度の変化を検出し、これをドアガラス３の移動速度の変化として検出する。

ＣＰＵ１０は、ドアガラス３が全閉または全開になる手前の位置（即ち、図３に示す全閉減速領域Ｅ１或いは全開減速領域Ｅ２）に到達したとき、ドアガラス３の昇降速度を減速させる減速制御を実施する。この減速制御は、ＣＰＵ１０がＦＥＴ１９に加えるデューティ信号Ｓdutyのデューティ比を下げることにより、モータ７の回転数を低下させるデューティ制御である。

スイッチユニット５には、ドアガラス３の昇降に関わる各種制御プログラムを記憶したＲＯＭ２２が設けられている。このＲＯＭ２２には、ドアガラス３の開閉動作時においてドアガラス３を確実に全閉または全開させる全閉全開制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ１０は、ドアガラス３が全閉減速領域Ｅ１又は全開減速領域Ｅ２にある際に、全閉全開制御プログラムを実行することによって全閉全開制御を実施し、ドアガラス３が閉じ切らなかったり或いは開き切らなかったりすることを防止する。全閉全開制御の開始は、ドアガラス３が全閉減速領域Ｅ１又は全開減速領域Ｅ２に入り込んだその時に限らず、その開始タイミングは領域Ｅ１，Ｅ２内であれば適宜自由に設定可能である。なお、全閉全開制御がモータ制御に相当する。

また、ＣＰＵ１０は、パルスセンサ２０，２１のパルス信号Ｓpls1，Ｓpls2から算出したドアガラス３の速度変化（パルス信号Ｓpls1のパルス長短）を用いることにより、ドアガラス３の挟み込み防止制御を行う。この挟み込み防止制御は、パルス信号Ｓpls1から求めたドアガラス３の移動速度の変化から、ドアガラス３にかかる荷重を認識し、過荷重が加わった際にはドアガラス３を停止または移動方向を反転させる制御である。挟み込み防止制御は、全閉全開制御が行われる以外の領域で実施される。

次に、本例のパワーウインドウ装置２の動作を説明する。

ドアスイッチ１１がアップ操作されると、この操作を検出したＣＰＵ１０は、ダウンリレー１４をオフしたままでアップリレー１３をオンすることにより、ドアガラス３の上昇動作を開始する。これにより、モータ７がドアガラス３を上昇させる側に回転し、この駆動力によってドアガラス３が上昇を開始する。なお、ドアスイッチ１１がアップ側に１段クリック操作された際は、スイッチ操作が行われている間、ドアガラス３が上昇し、ドアスイッチ１１がアップ側に２段クリックされると、ドアガラス３がオート上昇する。

このとき、ドアガラス３がその上昇途中で全閉減速領域Ｅ１に入り込んでいなければ、ＣＰＵ１０は、図２（ａ）に示すように、通常制御として例えばデューティ比が１００％のデューティ信号ＳdutyをＦＥＴ１９に出力し、このデューティ比Ｄ０に応じた電圧をモータに印加する。これにより、モータ７がデューティ比Ｄ０に応じた高速の回転速度で回転し、ドアガラス３がその回転速度に応じた移動速度、つまりデューティ比Ｄ０に応じた高速の移動速度で上昇する。

ＣＰＵ１０は、ドアガラス３が全閉減速領域Ｅ１に入り込んだことを認識すると、減速制御を実施することにより、ドアガラス３の移動速度を低下させる。この減速制御として、例えばＣＰＵ１０は、図２（ａ）に示すように、デューティ比がＤ１（＜Ｄ０）のデューティ信号ＳdutyをＦＥＴ１９に出力し、デューティ比Ｄ１に応じた電圧をモータ７に印加する。これにより、モータ７がデューティ比Ｄ１に応じた低速の回転速度で回転し、ドアガラス３がその回転速度に応じた移動速度、つまりデューティ比Ｄ１に応じた低速の移動速度で上昇する。

ＣＰＵ１０は、ドアガラス３がその上昇に伴って全閉手前領域Ｅａに入り込んだことを認識すると、全閉全開制御プログラムを実行して全閉全開制御を開始する。この全閉全開制御として、まずＣＰＵ１０は、図２（ｂ）に示すように、パルスセンサ２０（パルスセンサ２１でも可）が出力するパルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1を監視し、このパルス長Ｌpls1と第１閾値Ｌxaとを比較する。この第１閾値Ｌxaは、ドアガラス３の昇降時においてにドアガラス３に付与される過荷重を見る際の第１段階目の閾値として設定される値である。パルス長Ｌpls1が第１閾値Ｌxa以下を維持する場合、ＣＰＵ１０はそれまでと同じデューティ比Ｄ１でＦＥＴ１９をデューティ制御する。

一方、パルス長Ｌpls1が第１閾値Ｌxaを超えると、これを認識したＣＰＵ１０は、ドアガラス３に過荷重がかかっていると判断し、ドアガラス３を閉じ切るには、今までよりも大きなトルクでドアガラス３を上昇させる必要があると判断する。よって、ＣＰＵ１０は、デューティ信号Ｓdutyのデューティ比を上昇すべく、デューティ信号Ｓdutyのデューティ比をＤ１からＤ２（＞Ｄ１）に切り換える。これにより、モータ７には、デューティ比Ｄ２に応じた電圧が印加されることから、デューティ比Ｄ１のときよりも大きなトルクが、上昇トルクとしてドアガラス３に付与される。ドアガラス３にかかる過荷重がそれほど大きくなければ、デューティ比Ｄ２のトルクでドアガラス３が上昇を継続する。

なお、ＣＰＵ１０は、パルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1を監視する際、パルス信号Ｓpls1のエッジが立ち上がってからのHighレベルの間のパルス長Ｌpls1のみを見るだけに限らず、エッジが立ち下がった後のLoレベルの間のパルス長Ｌpls2も計測する。そして、ＣＰＵ１０は、これら２つパルス長Ｌpls1，Ｌpls2を第１閾値Ｌxaと比較し、これら２つのうち一方のパルス長が第１閾値Ｌxaを超えれば、ドアガラス３に過荷重が加わっていると判断する。

続いて、ＣＰＵ１０は、パルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)と第２閾値Ｌxbとを比較する。この第２閾値Ｌxbは、ドアガラス３の昇降時においてドアガラス３に付与される過荷重を見る第２段階目の閾値として設定される値であって、第１閾値Ｌxaよりも大きな値（Ｌxb＞Ｌxa）に設定されている。パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第２閾値Ｌxb以下を維持する場合、ＣＰＵ１０はデューティ比Ｄ２でＦＥＴ１９を制御する状態を維持する。

一方、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第２閾値Ｌxbを超えると、これを認識したＣＰＵ１０は、最初に考えるよりも大きな荷重がドアガラス３にかかっていて、デューティ比Ｄ２ではドアガラス３を上昇できないと判断し、ドアガラス３を今までよりも大きなトルクで上昇させる必要があると判断する。よって、ＣＰＵ１０は、その時のデューティ比を更に上昇すべく、デューティ信号Ｓdutyのデューティ比をＤ２からＤ３（＞Ｄ２）に切り換える。これにより、モータ７には、デューティ比Ｄ３に応じた電圧が印加されることから、デューティ比Ｄ２のときよりも大きなトルクが、上昇トルクとしてドアガラス３に付与される。デューティ比Ｄ３のトルクで問題なければ、このトルクでドアガラス３が上昇を継続する。

そして、ＣＰＵ１０は、パルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)を監視しつつ、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が大きくなるとデューティ信号Ｓdutyのデューティ比を上げるという一連の処理を、デューティ比が１００％となるまで繰り返し実施する。ＣＰＵ１０は、デューティ比が１００％になった後に、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が最大閾値Ｌx100を超えたことを認識すると、ドアガラス３に異常な荷重がかかっていると認識する。この最大閾値Ｌx100は、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)がこの値を超えると、ドアガラス３を強制停止すべきと判断し得る値である。パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が最大閾値Ｌx100を超えると認識したＣＰＵ１０は、アップリレー１３及びダウンリレー１４をともにオフしてモータ７の出力を停止することにより、全閉全開制御を終了し、ドアガラス３の上昇動作を終了する。

また、ＣＰＵ１０は、パルス信号Ｓpls1のデューティ比が１００％になる前に、ドアガラス３が全閉状態になったことを検出すると、その時点で全閉全開制御を終了する。なお、ドアガラス３を全開するときも、全閉のときと同様の処理が行われることから、ドアガラス３を全開するときの動作については詳細を省略する。

次に、全閉全開制御時にＣＰＵ１０が行う処理を図４のフローチャートに従って説明する。

ステップ１００では、ＦＥＴ１９をデューティ比Ｄ１で制御する。

ステップ１０１では、パルスセンサ２０から入力したパルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第１閾値Ｌxaを超えるか否かを判断する。ここで、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第１閾値Ｌxaを超えていなければ、ステップ１００に戻り、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第１閾値Ｌxaを超えていれば、ステップ１０２に移行する。

ステップ１０２では、ＦＥＴ１９をデューティ比Ｄ２で制御する。

ステップ１０３では、パルスセンサ２０から入力したパルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第２閾値Ｌxbを超えるか否かを判断する。ここで、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第２閾値Ｌxbを超えていなければ、ステップ１０２に戻り、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第２閾値Ｌxbを超えていれば、ステップ１０４に移行する。

ステップ１０４では、ＦＥＴ１９をデューティ比Ｄｎで制御する。

ステップ１０５では、パルスセンサ２０から入力したパルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第ｎ閾値Ｌxnを超えるか否かを判断する。ここで、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第ｎ閾値Ｌxnを超えていなければ、ステップ１０４に戻り、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が第ｎ閾値Ｌxnを超えていれば、ステップ１０６に移行する。

ステップ１０６では、ＦＥＴ１９をデューティ比１００％で制御する。

ステップ１０７では、パルスセンサ２０から入力したパルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が最大閾値Ｌx100を超えるか否かを判断する。ここで、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が最大閾値Ｌ100を超えていなければ、ステップ１０６に戻り、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が最大閾値Ｌx100を超えていれば、ステップ１０８に移行する。

ステップ１０８では、アップリレー１３及びダウンリレー１４の両方をオフにすることにより、モータ７の出力を停止する。

従って、本例においては、モータ７の回転数を検出するパルスセンサ２０（パルスセンサ２１でも可）から出力されるパルス信号Ｓpls1を監視し、ドアガラス３が全閉手前領域Ｅａに位置する際、このパルス信号Ｓpls1が各閾値（第１閾値Ｌxa、第２閾値Ｌxb…）を超える度に、モータ７に加えられるデューティ比を徐々に上昇させる。よって、モータ７を減速制御することにより、閉じ切り又は全開時におけるドアガラス３による衝撃音を低く抑えるようにしたとしても、ドアガラス３の昇降に必要なトルクが不足する状況が生じ難くなり、ドアガラス３が閉じ切らなかったり、或いは開き切らなかったりするようなことが生じ難くなる。

また、モータ７のトルクが不足する際に、本例のように通常よりもデューティ比を上げてそれを補うようにしても、その時に補助するトルクは、パルス長Ｌpls1の長さ、つまりその時々のモータ７の回転数（回転速度）に応じた値のトルクが加えられる。従って、モータ７のトルク不足時においてその不足分のトルクを補うようにしたとしても、その時に必要な最低限のトルクがモータ７から発生されることになり、トルクを通常より上昇させるにしても、ドアガラス３がドアフレームに衝突する際の衝撃音をできる限り低く抑えることが可能である。

従って、本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。

（１）ドアガラス３の全閉動作時及び全開動作時において、モータ７のトルクが不足するときには、パルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1を見ながらトルクを徐々に上昇させる。従って、ドアガラス３を開閉する際に、ドアガラス３をより確実に閉じ切ったり開き切ったりすることができ、しかも、このような対応を行ったとしても、ドアガラス３が全閉または全開となる際においてドアフレームとの間に生じる衝撃音をできる限り小さく抑えることもできる。

（２）全閉全開制御を行うに際しては、パルスセンサ２０が出力するパルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)を見ることにより、モータ７の回転状態が判断される。ところで、この種のパルスセンサ２０は、モータ７の回転数を検出すべく予め設けられていることが多いことから、このパルスセンサ２０を用いれば、本例の全閉全開制御を行うに際して、新たなセンサを用意する必要がない。

（３）ドアガラス３が全閉または全開となる際の衝撃音を低く抑えたり、この動作の高級感を持たせたりするために、全閉直前または全開直前に減速制御を行うと、この減速制御を実施している領域において、モータ７がトルク不足に陥り易い。しかし、本例の全閉全開制御は、この減速制御を行う領域（全閉減速領域Ｅ１、全開減速領域Ｅ２）で実施されるので、閉じ切り直前や開き切り直前に行われるので、減速制御を行う場合であっても、ドアガラス３が閉じ切らなかったり、或いは開き切らなかったりするような状況が生じ難い。

（４）本例の全閉全開制御においては、モータ７の回転数が減少してパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が閾値を超えて長くなると、デューティ信号Ｓdutyのデューティ比を上げてトルクを上昇させ、パルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が次の閾値を超えるまでそのデューティ比を維持し、そのパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が次の閾値を超えるとデューティ比を更に上げるとういう一連の処理を繰り返し行う。ところで、仮にパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)に応じて一義的にデューティ比を設定し、そのデューティ比でモータ７を制御することも考えられるが、この制御はパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が変わる度にデューティ比を変える必要があり、制御自体が複雑化する。しかし、本例の全閉全開制御は、このような制御体系はとらないので、制御が複雑化する問題は生じない。

（５）本例の全閉全開制御をパワーウインドウ装置に採用したので、ドアガラス３の昇降時においてトルクが不足することなく、しかも全閉または全開時の衝撃音が小さいパワーウインドウ装置を提供することができる。

（６）パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が閾値を超えるか否かを監視するに際しては、パルス信号Ｓpls1の立ち上がりからのパルス長Ｌpls1と、立ち下がりからのパルス長Ｌpls2との両方を求め、これらのパルス長Ｌpls1，Ｌpls2のうち一方が閾値を超えれば、トルク上昇の必要性を認識する。従って、これらパルス長Ｌpls1，Ｌpls2のうち一方のみを見る場合に比べ、より確実にパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が閾値を超えるか否かを監視することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図５に従って説明する。なお、第２実施形態は、トルク不足の検出手法として電流検出式を用いている。よって、本例はトルク不足の検出手法が第１実施形態と異なっているのみであり、その他の基本的な構成については同様であるため、同じ部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。なお、この種の電流検出式においては、第１実施形態で述べたパルスセンサ２０，２１が不要となる。

図５に示すように、ＦＥＴ１９のＧＮＤ側には、シャント抵抗４１が接続されている。シャント抵抗４１は、モータ回路９に流れる電流量の変化を検出する素子であって、その両端の各端子がＣＰＵ１０のＡ／Ｄ端子に接続されている。ＣＰＵ１０は、モータ回路９に流れる電流の変化量（電流変化量ΔＩ）を、シャント抵抗４１を介して検出し、電流変化量の大小を見ることにより、モータ７のトルク不足の有無を判断する。なお、シャント抵抗４１が抵抗素子に相当し、電流変化量ΔＩが変化量に相当する。

ところで、例えば、仮にドアガラス３に荷重がかかってモータ７がロックすると、モータ回路９に流れる電流量が多くなる。ＣＰＵ１０は、ドアガラス３の減速制御時において、シャント抵抗４１から求めた電流変化量ΔＩと第１閾値Ｉａとを比較し、電流変化量ΔＩが第１閾値を超えれば、モータ７のトルク不足を認識し、モータ７のデューティ比を通常のＤ０からＤ１に上昇させる。続いて、ＣＰＵ１０は、電流変化量ΔＩと第２閾値Ｉｂ（＞Ｉａ）とを比較し、電流変化量ΔＩが第２閾値Ｉｂを超えれば、更にモータ７のトルクを上昇すべきと判断してモータ７のデューティ比をＤ１からＤ２（＞Ｄ１）に上昇させる。そして、ＣＰＵ１０は、この一連の処理を、デューティ比が１００％になるまで繰り返し行う。

本例においては、モータ７に定電圧を印加しているにも関わらず、仮にドアガラス３に過荷重がかかってモータ７がロック状態になり、ドアガラス３の動きが減速すると、その時にモータ回路９に流れる電流量が変化する。よって、ＣＰＵ１０は、シャント抵抗４１を用いてこの電流変化量ΔＩを見れば、モータ７のトルク不足の有無を判断することが可能である。従って、モータ回路９に流れる電流変化量ΔＩを見ることによっても、全閉全開制御を実施することが可能となる。

従って、本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（３）〜（５）と同様の効果が得られるとともに、以下に記載の効果を得ることができる。

（７）モータ回路９に流れる電流変化量ΔＩを見ることによっても、全閉全開制御を実施することができる。

なお、本実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。

・第１及び第２実施形態において、全閉全開制御は、パルス信号Ｓpls1のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)が閾値を超える度に、徐々にデューティ比を上げる制御に限定されない。例えば、その時々のパルス長Ｌpls1(Ｌpls2)から一義的にデューティ比を決め、パルス長Ｌpls1(Ｌpls2)の長さに応じてデューティ比が設定される制御でもよい。

・全閉全開制御時においてパルス長判断時に用いる閾値は、１段階前の値に比べて必ずしも大きい値であることに限定されない。例えば、第１閾値Ｌxaと第２閾値Ｌxbを見た場合、これら値が同じ値であってもよいし、或いは第１閾値Ｌxaよりも第２閾値Ｌxbの方が小さい値（Ｌxb＜Ｌxa）でもよい。

・第１及び第２実施形態において、スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴから成るＦＥＴ１９に限定されず、例えば接合型ＦＥＴ等の他の素子を使用することも可能である。

・第１及び第２実施形態において、全閉全開制御の実施領域は、ドアガラス３の全閉手前領域Ｅａや全開手前領域に限定されず、ドアガラス３の全閉位置から全開位置までの間の領域において自由に設定することが可能である。

・第１及び第２実施形態において、挟み込み防止制御は必ずしも実施する必要はなく、この制御を省略してもよい。

・第１及び第２実施形態において、減速制御は、デューティ比をそれまでのデューティ比から、比率を１段階落とす制御に限定されず、例えば段階的にデューティ比を下げていく制御でもよい。

・第１及び第２実施形態において、本例の全閉全開制御の採用対象は、ドアガラス３を昇降させるパワーウインドウ装置に限定されない。例えば、車両のスライドルーフを開閉するスライドルーフ装置や、車両のスライドドアを開閉するスライドドア装置に採用してもよい。また、この種の車両に本例の全閉全開制御を採用することに限定されず、例えば住宅のウインドウに採用してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。

（１）請求項１〜５のいずれかにおいて、前記操作手段が開操作されると、前記モータが一方側に回転することにより、前記開閉体が往動し、前記操作手段が閉操作されると、前記モータが他方側に回転することにより、前記開閉体が復動する。この場合、往復道する開閉体において、その開閉体を開閉する際に、開閉体をより確実に閉じ切ったり開き切ったりすることができ、しかも、このような対応を行ったとしても開閉体が閉じ切ったり開き切ったりする際に生じる衝撃音を低く抑えることができる。

第１実施形態におけるパワーウインドウ装置の配置位置を示す車両の斜視図（ａ）は、モータにかかるデューティ比の値を示す波形図、（ｂ）はパルスセンサが出力するパルス信号の波形図。パワーウインドウ装置の構成を示す回路図。ＣＰＵが行う全閉全開制御の処理内容を示すフローチャート。第２実施形態におけるパワーウインドウ装置の構成を示す回路図。

符号の説明

１…車両、２…パワーウインドウ装置、３…開閉体（ウインドウガラス）としてのドアガラス、７…モータ、９…モータ回路、１０…制御手段としてのＣＰＵ、１１…操作手段としてのドアスイッチ、１２…リレー回路、１９…スイッチング素子としてのＦＥＴ、２０，２１…検出手段としてのパルスセンサ、４１…抵抗素子としてのシャント抵抗、Ｓduty…デューティ信号、Ｓpls1，Ｓpls2…検出信号としてのパルス信号、Ｌpls1、Ｌpls2…パルス長、Ｄ０〜Ｄ３、Ｄｎ…デューティ比、ΔＩ…変化量としての電流変化量、Ｅ１…全閉減速領域、Ｅ２…全開減速領域。

Claims

操作手段が操作された際、モータ回路の結線上に設けられたリレー回路が、当該操作手段の操作に応じた接点状態をとることにより、前記モータが操作手段の操作に応じた駆動状態をとって開閉体が作動し、当該駆動状態のとき、前記モータ回路の結線上に設けられたスイッチング素子にデューティ信号を出力することにより、前記モータの回転数をデューティ制御するモータ制御装置において、
前記モータの前記回転数を検出する検出手段と、
前記デューティ制御を行う際に、前記デューティ信号を前記検出手段の検出信号の波形に基づくデューティ比で前記スイッチング素子に出力することにより、前記モータを前記検出信号の波形内容に応じた回転数で回転させるモータ制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記開閉体が全閉状態となる手前で該開閉体の移動速度を減速する全閉減速領域と、前記開閉体が全開状態となる際の手前で該開閉体の移動速度を減速する全開減速領域との２つの領域のうち、少なくとも一方の領域で前記モータ制御を行い、
前記モータ制御は、前記検出手段の検出信号から前記モータの回転数が低下したことを検出すると、前記デューティ信号のデューティ比を上げ、前記デューティ信号のデューティ比を上げても前記モータの回転数が低下するとき、前記デューティ比を更に上げるという一連の処理を、デューティ比が１００％になるまで、又は全閉もしくは全開となるまで繰り返し行う制御であることを特徴とするモータ制御装置。
前記検出手段は、前記モータの回転数に応じたパルス長のパルス信号を出力するパルスセンサであり、前記制御手段は、前記パルス信号のパルス長に基づき、前記デューティ信号を当該パルス長に応じたデューティ比で前記スイッチング素子に出力することにより、前記モータをデューティ制御することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
前記検出手段は、前記モータ回路に流れる電流の変化量を検出する抵抗素子であり、
前記制御手段は、前記抵抗素子で検出した前記電流の変化量に基づき、前記デューティ信号を前記変化量に応じたデューティ比で前記スイッチング素子に出力することにより、前記モータをデューティ制御することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
前記モータ制御は、前記検出手段の検出信号の波形に応じたデューティ比の前記デューティ信号で前記スイッチング素子をオンオフする制御であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のモータ制御装置。
前記開閉体として車両のウインドウガラスを開閉するパワーウインドウ装置、前記開閉体として車両のスライドルーフを開閉するスライドルーフ装置、前記開閉体として前記車両のスライドドアを開閉するスライドドア装置のいずれかに用いられることを特徴とする請求項１〜４うちいずれか一項に記載のモータ制御装置。
操作手段が操作された際、モータ回路の結線上に設けられたリレー回路が、当該操作手段の操作に応じた接点状態をとることにより、前記モータが操作手段の操作に応じた駆動状態をとって開閉体が作動し、当該駆動状態のとき、前記モータ回路の結線上に設けられたスイッチング素子にデューティ信号を出力することにより、前記モータの回転数をデューティ制御するモータのデューティ制御方法において、
前記モータの前記回転数を検出手段で検出し、制御手段が前記デューティ制御を行う際に、当該制御手段は、前記検出手段の検出信号の波形に基づくデューティ比で前記デューティ信号を前記スイッチング素子に出力することにより、前記モータを前記検出信号の波形内容に応じた回転数で回転させ、前記制御手段は、前記開閉体が全閉状態となる手前で該開閉体の移動速度を減速する全閉減速領域と、前記開閉体が全開状態となる際の手前で該開閉体の移動速度を減速する全開減速領域との２つの領域のうち、少なくとも一方の領域でモータ制御を行い、前記モータ制御は、前記検出手段の検出信号から前記モータの回転数が低下したことを検出すると、前記デューティ信号のデューティ比を上げ、前記デューティ信号のデューティ比を上げても前記モータの回転数が低下するとき、前記デューティ比を更に上げるという一連の処理を、デューティ比が１００％になるまで、又は全閉もしくは全開となるまで繰り返し行う制御であることを特徴とするモータのデューティ制御方法。