JP5248178B2 - シートベルト用モータ制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両搭載装置、特に車両に搭載されたシートベルトリトラクタ用のモータ制御装置に関する。

従来、サーミスタや電流検出回路に頼らないモータ制御装置の駆動制限方法には、モータの制御を開始してからある一定の時間が経過した時点で、モータまたはモータ制御装置の発熱により信頼性が損なわれると判定してモータに駆動制限をかける方法がある（特許文献１）。

しかし、上記従来技術では乗員を拘束するシートベルト用モータの制御としては、モータが動作している途中で、突然駆動制限がかかったときに乗員拘束中のベルトの張力が激しく変動するおそれがあった。また、乗員快適フィッティング付きシートベルト用モータの場合、快適フィッティング時に駆動制限がかかるほどモータを動作させてしまった後に、緊急時に乗員の安全性を高める機能を動作させようとした時に、当該機能を十分に行えないおそれがあった。

特開２００２−１１２６７９号公報

本発明の課題は、駆動用の半導体素子の破壊を防止し、乗客に対する快適性及び安全性が向上させることである。

そこで本発明では、あらかじめモータを駆動する前に、モータ駆動中に駆動制限がかからないことを確認し、問題無いときのみモータを駆動する。また、駆動制限をかける条件として、快適フィッティング時と緊急拘束時での判断閾値を別々に設ける。

これによって快適フィッティング時にはより低い判断閾値で駆動制限がかかるように設定し、緊急拘束時の駆動制限判断閾値はより高く設定する。これにより快適フィッティング時に駆動制限がかかる状態であっても、緊急拘束時のためのモータ駆動分発熱の余裕が残してあるため、緊急拘束時にはモータを駆動することができる。

また、具体的には、複数のスイッチング素子により構成され、モータに交流電力を供給する駆動回路部と、前記駆動回路部の駆動を制御する制御回路部と、を備えたシートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、前記制御回路部は、乗員を拘束するシートベルトの自動フィッティングや自動格納のための快適フィッティング時に前記モータを駆動させるとともに、車両が障害物と衝突するか否かを判断する衝突判断コントローラが障害物と衝突すると判断した緊急拘束時に前記シートベルトによる乗員拘束力が前記快適フィッティング時よりも大きくなるように前記モータを駆動させ、さらに、前記スイッチング素子の温度変化に応じて変化するカウンタ値を、前記快適フィッティング時に対応して設定された快適フィッティング駆動制限閾値、及び前記緊急拘束時に対応して設定された前記快適フィッティング駆動制限閾値より大きい緊急拘束駆動制限閾値と比較する比較部と、前記比較部の比較結果が、前記快適フィッティング時に対する前記モータの駆動条件が成立したときの前記カウンタ値が快適フィッティング駆動制限閾値より大きいとき、又は、前記緊急拘束時に対する前記モータの駆動条件が成立したときの前記カウンタ値が前記緊急拘束駆動制限閾値より大きいとき、前記制御回路部は前記駆動回路部の駆動を禁止するシートベルトリトラクタ用モータ制御装置である。

さらに好ましくは、上記シートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、前記制御回路部は、前記緊急拘束時に対する前記モータの駆動条件が成立して前記モータを所定期間駆動させた後に、前記カウンタ値が前記緊急拘束駆動制限閾値を超えたとき、前記制御回路部は、前記駆動回路部の駆動を禁止するシートベルトリトラクタ用モータ制御装置である。

さらに好ましくは、上記シートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、前記制御回路部は、前記快適フィッティング時に対する前記モータの駆動条件が成立して前記モータを所定期間駆動させた後に、前記カウンタ値が前記快適フィッティング駆動制限閾値を超えたとき、前記制御回路部は、前記駆動回路部の駆動を禁止するシートベルトリトラクタ用モータ制御装置である。

さらに好ましくは、上記シートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、前記制御回路部は、前記緊急拘束時に対する前記モータの駆動条件が成立して前記モータを所定期間駆動させた後に、前記カウンタ値が前記緊急拘束駆動制限閾値より小さくなったとき、前記駆動回路部の駆動を許可するシートベルトリトラクタ用モータ制御装置である。

さらに好ましくは、前記制御回路部は、前記快適フィッティング時に対する前記モータの駆動条件が成立して前記モータを所定期間駆動させた後に、前記カウンタ値が前記快適フィッティング駆動制限閾値より小さくなったとき、前記駆動回路部の駆動を許可するシートベルトリトラクタ用モータ制御装置である。なお、前記緊急拘束駆動制限閾値は、前記所定期間として一回分のモータ駆動パターンを出力可能なように余裕をもって設定するのが好ましい。

本発明により、駆動用の半導体素子の破壊を防止し、乗員拘束中のベルトの張力が激しく変動することなく、乗客に対する快適性及び安全性が向上する。

以下、図を参照にして本発明の好適な実施形態を説明する。

最初に、図５を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクタ装置を用いる車両の衝突安全装置の構成について説明する。

図５は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクタ装置を用いる車両の衝突安全装置の構成を示す斜視図である。

車両１１２の車両前方部には、障害物との距離に応じた信号を出力する障害物センサ１０２が取り付けられている。障害物センサ１０２の出力信号は、障害物センサ１０２と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。また、車両の速度に応じた信号を出力する車輪速度センサ１０４の信号も、車輪速度センサ１０４と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。

衝突判断コントローラ１０６は、障害物センサ１０２と車輪速度センサ１０４の信号に基づき、車両１１２が障害物と衝突するか否かを判断する。例えば、障害物センサ１０２の出力信号から得られた障害物との距離が所定の値より短く、かつ、車輪速度センサ１０４の出力信号から得られた車両速度が所定の値より速い場合には、衝突判断コントローラ１０６は車両１１２が障害物と衝突すると判断する。衝突判断コントローラ１０６が障害物と衝突すると判断すると、車両１１２が障害物と衝突する前に、ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型シートベルトリトラクタ１００に指令信号を出力する。

ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型シートベルトリトラクタ１００は、衝突判断コントローラ１０６と電気的に接続されている。ブレーキアシスト装置１０８は、衝突判断コントローラ１０６の指令信号に基づき、例えば、ブレーキを掛ける。また、機電一体型シートベルトリトラクタ１００は、衝突判断コントローラ１０６の指令信号に基づき、例えば、シートベルトを巻き取る。

図１は本発明を用いたシートベルトのシステムの概略構成である。

本システムでは、駆動装置２２はモータ２１を駆動してシートベルト２０の巻き取りを行う。シートベルト２０の巻き取り動作には、乗員２３の安全を図ることを目的とした緊急時の拘束力増大、乗員２３の快適性向上を目的としたバックル２５への装着時自動フィッティング、車両の見栄え向上を目的としたシートベルト２０のリトラクタ２４への自動格納、などがある。

図６は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクタ装置の構成を示す分解斜視図である。

機電一体型シートベルトリトラクタ１００には、シートベルト２０（図２に示した）を巻き取るためのスプール２００と、スプール２００を軸方向に保持するフレーム２０２が取り付けられている。また、フレーム２０２には、緊急時にシートベルト２０がスプール２０２よりリリースされないようにロックするロック機構２０４が取り付けられている。ロック機構２０４には、スプール２００の回転速度を検出し、ロック機構２０４を活性化する速度検出部２０６が付設されている。

また、スプール２００に対してロック機構２０４と反対側に、プリテンショナ部２１４とリターンスプリング２１６が位置している。リターンスプリング２１６の回転軸は、スプール２００の回転軸と同期して回転するよう構成されている。モータ２１とスプール２００の間には、スプール２００にモータ２１の回転力を伝達するモータ動力伝達機構部２１８が設けられている。モータ動力伝達機構部２１８は、複数個の平歯車にて形成されている。モータ２１の出力軸に固定されたモータギア２１０が、モータ動力伝達機構部２１８の平歯車に係合している。

スプール２００の回転面と並行位置に、制御回路基板３１４が配置される構成となっている。制御回路基板３１４には、８ビットもしくは１６ビットの計算が可能なマイコン４９と、モータ２１にモータ端子２１２を介して電力を供給するモータ駆動回路４４と、そして、不揮発性メモリ４０８とが実装されている。また、制御回路基板３１４の上には、車両用コネクタ２２０が実装されており、バッテリより制御回路基板に電力を供給する役割や、衝突判断コントローラ１０６からの指令信号を入力する役割を果たしている。さらに、制御回路基板３１４の上には、モータ２１に流れる電流を検出する電流センサ４１２が設けられている。

制御回路基板３１４とモータ２１との電気的な接続には、ワイヤーを半田で制御回路基板３１４およびモータ端子３１０に固定する方法や、両端がメス形状に成形された中継端子を用いる事で、半田を用いることなく接続する方法等が用いられる。モータ２１より発生する電気的ノイズを抑制する為には、制御回路基板３１４とモータ２１間の配線長を短くすることが有用であり、この目的においては、中継端子を用いる方法が好ましい。また、制御回路基板３１４を水滴等の外乱から保護するため、カバー２２２が制御回路基板３１４の外側に配置される構造となっている。

本実施における駆動装置２２の内部回路構成を図２に示す。駆動装置２２はバックルスイッチ４１やブレーキストロークセンサ４２などの各種アクチュエータや、ＣＡＮＢＵＳ通信線５１のデータなどをもとに、必要に応じてモータ２１を駆動してシートベルトの巻き取り動作を行う。

モータ駆動回路４４は、本実施例においては４つのトランジスタ６１で構成されるＨブリッジ回路であり、マイコン４９によって制御される。Ｈブリッジ回路の上流にはリレー４３があり、マイコン４９は、モータ駆動回路４４に電源を供給する場合、リレー制御信号５０によってリレー制御用のトランジスタ５８をＯＮすることによってリレー４３をＯＮさせる。また、マイコン４９はモータ駆動回路４４が暴走した場合、リレー制御信号５０によってリレー制御用のトランジスタ５８をＯＦＦすることによってリレー４３をＯＦＦして、電源の供給を遮断させる。マイコン４９が暴走した場合は、監視回路５９がトランジスタ６０をＯＮすることによってリレー４３はＯＦＦされ、電源の供給を遮断させる。

モータ駆動回路４４に流れるモータ駆動電流５０は、マイコン４９によって制御される。このモータ駆動電流５０により、モータ駆動回路４４のトランジスタ６１が発熱する。モータ駆動回路４４は、トランジスタ６１の温度上昇により機能を損なう危険性がある。そこで、マイコン４９は、トランジスタ６１の温度上昇を一定の値以下に抑えるために、モータ駆動の駆動制限を行う。

この駆動制限の様子を図３に示す。モータ駆動を制限するために、マイコン４９は、緊急拘束駆動制限閾値（ａ）と、快適フィッティング駆動制限閾値（ｂ）を記憶している。

快適フィッティングとは、バックル２５への装着時自動フィッティングやリトラクタ２４への自動格納等である。これらの快適フィッティングのためにモータ２１を駆動する毎にマイコン４９は、温度上昇カウンタ値（ｃ）の値を一定量加算する（（ｄ），（ｅ），（ｆ））。

このときの加算量は、モータの駆動パターンによって変えることができるようになっていて、モータ駆動回路４４にとって温度上昇幅の小さいバックル２５への装着時自動フィッティングでは温度上昇カウンタ値（ｃ）への加算量を小さく、温度上昇幅の大きいリトラクタ２４への自動格納では温度上昇カウンタ値（ｃ）への加算量を大きくすることができるようになっている。温度上昇カウンタ値（ｃ）が快適フィッティング駆動制限閾値（ｂ）を越えていた場合は、マイコン４９はこれらの快適フィッティングを行わない制御とする（ｇ）。

モータ駆動回路４４は放熱によって温度が下がっていくため、温度上昇カウンタ値（ｃ）はモータ２１を駆動していない間は一定時間毎に一定量を減算される（Δｔ１及びΔｔ２の区間）。温度上昇カウンタ値（ｃ）が快適フィッティング時の判断閾値（ｂ）以下となった場合は再びこれらの快適フィッティングを行うことが可能と判断し、マイコン４９はバックルスイッチ４１の切り替えなどにより、快適フィッティング動作の条件が成立した場合には快適フィッティングのためのモータ駆動を行う（ｈ）。

緊急拘束時のモータ駆動は乗員２３の安全を確保することが目的であるため、快適フィッティングのためのモータ駆動よりも優先されるべきである。そのため、緊急拘束駆動制限閾値（ａ）は、快適フィッティング駆動制限閾値（ｂ）はより高く設定される。

前記の通り、温度上昇カウンタ値（ｃ）が快適フィッティング駆動制限閾値（ｂ）よりも高い場合、バックル２５への装着時自動フィッティングとリトラクタ２４への自動格納は行わないが、緊急拘束駆動制限閾値（ａ）よりも低い場合、乗員２３の安全を図ることを目的としたシートベルト２０の拘束力増大のためのモータ駆動は行うようになっている。

この様子を図４に示す。温度上昇カウンタ値（ｃ）が快適フィッティング駆動制限閾値（ｂ）よりも高いため快適フィッティング動作を行わない場合（ｊ）でも、緊急ブレーキなどにより緊急拘束駆動条件が成立したとき、温度上昇カウンタ値（ｃ）は緊急拘束駆動制限閾値（ａ）よりも低いため、モータ駆動が行われる（（ｋ），（ｌ））。

また、このときも温度上昇カウンタ値（ｃ）は一定量加算される。このときの加算量はモータの駆動パターンによって違い、より拘束力を強く発生させるモータ駆動パターンであった場合、温度上昇カウンタ値（ｃ）への加算量はより大きくするようにすることができる。

緊急拘束時のモータ駆動を繰り返し、温度上昇カウンタ値（ｃ）が緊急拘束駆動制限閾値（ａ）よりも高くなった場合モータ２１の駆動は一切行われない（ｍ）。一定時間毎の温度上昇カウンタ値（ｃ）の減算により、温度上昇カウンタ値（ｃ）が緊急拘束駆動制限閾値（ａ）よりも低くなった場合、再び緊急ブレーキなどの発生によってモータ駆動を行うことが可能となる。

モータ駆動中に駆動制限がかかり、モータ２１が突然停止するようなことがあった場合、シートベルト２０の張力が著しく変化するため乗員２３にとって不快となる。このため緊急拘束駆動制限閾値（ａ）は、モータ駆動回路４４にとって一回分のモータ駆動パターンを出力可能なように余裕をもって設定をされている。

図４、（ｌ）は、温度上昇カウンタ値（ｃ）が緊急拘束駆動制限閾値（ａ）よりもわずかに低く、緊急ブレーキなどの発生によって緊急拘束のモータ駆動が行われた場合である。この場合、温度上昇カウンタ値（ｃ）は加算され緊急拘束駆動制限閾値（ａ）を越えるが、モータ駆動自体は行われ、駆動パターンの途中でモータ２１が突然停止するようなことはない。モータ駆動パターンが終了し、温度上昇カウンタ値（ｃ）が緊急拘束駆動制限閾値（ａ）よりも低くなる前に、もう一度緊急ブレーキなどが発生した場合には最初からモータ２１を駆動しない（ｍ）。この場合はリトラクタ２４内部の機構部品により、モータ２１の駆動によらないシートベルト２０の引き込みのみが行われる。

これにより、モータ２１は駆動中に突然停止してシートベルト２０の張力を著しく変化させるようなことがない。また緊急拘束駆動制限閾値（ａ）は、温度上昇カウンタ値（ｃ）がその値よりも低ければ、あらゆるモータ駆動パターン１回分のモータ駆動パターンは出力可能であるように設定されているため、モータ駆動回路４４は温度の上昇により機能を損なうようなことは無い。

本発明の形態に係るシートベルトのシステムである。 本発明の形態に係るモータ制御装置の内部回路構成である。 実施例１の形態に係るシートベルトのモータ制御装置の制御パターンと内部カウンタ状態のタイミングを示す図である。 実施例１の形態に係るシートベルトのモータ制御装置の制御パターンと内部カウンタ状態のタイミングを示す図である。 本実施形態に係るシートベルトリトラクタ装置を用いた車両の衝突安全装置の構成図である。 本実施形態に係る機電一体型シートベルトリトラクタの分解斜視図である。

符号の説明

２０ シートベルト
２１ モータ
２２ 駆動装置
２３ 乗員
２４ リトラクタ
２５ バックル
４３ リレー
４４ モータ駆動回路
４９ マイコン
１００ 機電一体型シートベルトリトラクタ
１０２ 障害物センサ
１０４ 車輪速度センサ
１０６ 衝突判断コントローラ
１０８ ブレーキアシスト装置
１１２ 車両

Claims (6)

1. 複数のスイッチング素子により構成され、モータに交流電力を供給する駆動回路部と、
   前記駆動回路部の駆動を制御する制御回路部と、
   を備えたシートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、
   前記制御回路部は、
   乗員を拘束するシートベルトの自動フィッティングや自動格納のための快適フィッティング時に前記モータを駆動させるとともに、
   車両が障害物と衝突するか否かを判断する衝突判断コントローラが障害物と衝突すると判断した緊急拘束時に前記シートベルトによる乗員拘束力が前記快適フィッティング時よりも大きくなるように前記モータを駆動させ、
   さらに、前記スイッチング素子の温度変化に応じて変化するカウンタ値を、前記快適フィッティング時に対応して設定された快適フィッティング駆動制限閾値、及び前記緊急拘束時に対応して設定された前記快適フィッティング駆動制限閾値より大きい緊急拘束駆動制限閾値と比較する比較部と、
   前記比較部の比較結果が、前記快適フィッティング時に対する前記モータの駆動条件が成立したときの前記カウンタ値が快適フィッティング駆動制限閾値より大きいとき、又は、前記緊急拘束時に対する前記モータの駆動条件が成立したときの前記カウンタ値が前記緊急拘束駆動制限閾値より大きいとき、前記制御回路部は前記駆動回路部の駆動を禁止する
   シートベルトリトラクタ用モータ制御装置。
2. 請求項１に記載のシートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、
   前記制御回路部は、前記緊急拘束時に対する前記モータの駆動条件が成立して前記モータを所定期間駆動させた後に、前記カウンタ値が前記緊急拘束駆動制限閾値を超えたとき、前記制御回路部は、前記駆動回路部の駆動を禁止する
   シートベルトリトラクタ用モータ制御装置。
3. 請求項１に記載のシートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、
   前記制御回路部は、前記快適フィッティング時に対する前記モータの駆動条件が成立して前記モータを所定期間駆動させた後に、前記カウンタ値が前記快適フィッティング駆動制限閾値を超えたとき、前記制御回路部は、前記駆動回路部の駆動を禁止する
   シートベルトリトラクタ用モータ制御装置。
4. 請求項２に記載のシートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、
   前記制御回路部は、前記緊急拘束時に対する前記モータの駆動条件が成立して前記モータを所定期間駆動させた後に、前記カウンタ値が前記緊急拘束駆動制限閾値より小さくなったとき、前記駆動回路部の駆動を許可する
   シートベルトリトラクタ用モータ制御装置。
5. 請求項３に記載のシートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、
   前記制御回路部は、前記快適フィッティング時に対する前記モータの駆動条件が成立して前記モータを所定期間駆動させた後に、前記カウンタ値が前記快適フィッティング駆動制限閾値より小さくなったとき、前記駆動回路部の駆動を許可する
   シートベルトリトラクタ用モータ制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５に記載のシートベルトリトラクタ用モータ制御装置であって、
   前記緊急拘束駆動制限閾値は、前記所定期間として一回分のモータ駆動パターンを出力可能なように余裕をもって設定されている
   シートベルトリトラクタ用モータ制御装置。
   

Images