JP6430911B2 - 開閉体制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、開閉体の作動を制御する開閉体制御装置に関する。

従来、ウィンドウガラスに静電容量式のセンサ電極を設け、このセンサ電極からの出力を基にウィンドウガラスによる物体の挟み込みを検出する挟み込み防止機能を備えたパワーウィンドウ装置が周知である（特許文献１等参照）。この挟み込み防止機能では、物体がセンサ電極に接近又は接触すると、センサ電極の静電容量が増加することを用い、静電容量が所定値以上となったとき、物体の挟み込みを防止するために、上昇作動中のウィンドウガラスを反転させる。

特開２００５−３１４９４９号公報

ところで、この種のセンサ電極は、ウィンドウガラスによる物体の挟み込みを検出する必要があるため、ウィンドウガラスの上端に設けられることが多い。そうすると、例えばウィンドウガラスが閉じ切られるときにセンサ電極に衝撃が加わったり、走行時の車体の振動がセンサ電極に加わったりし易いので、これがセンサ電極の断線に繋がる可能性があった。センサ電極が断線のままであると、挟み込みを検出することができないので、何らかの対策が必要であった。

本発明の目的は、センサ電極の断線を検出することができる開閉体制御装置を提供することにある。

前記問題点を解決する開閉体制御装置は、開閉体の端部に設けられた静電容量式のセンサ電極から出力される検出信号を基に、当該検出信号と挟み込み判定閾値とを比較することにより、作動中の前記開閉体による物体の挟み込みの有無を判定し、挟み込みが検出されれば作動中の前記開閉体を反転又は停止させる構成において、前記開閉体の開閉位置を検出する開閉位置検出部と、前記センサ電極の断線の有無を判定するときに用いる断線閾値と、前記センサ電極の検出信号と前記断線閾値とに基づき、当該センサ電極が断線していると判定する断線判定部とを備え、前記断線判定部は、挟み込み判定をしない領域に前記開閉体が位置するとき、前記断線閾値を用いた断線有無の判定を実行する。

本構成によれば、センサ電極の静電容量から断線を判定することが可能な断線閾値を設け、センサ電極の静電容量と断線閾値とを比較することにより、センサ電極の断線有無を監視する。よって、センサ電極の断線を検出することが可能となる。また、本構成においては、挟み込み判定をしない領域において断線判定を行うので、開閉体の位置に応じて、挟み込み判定又は断線判定を切り分けることが可能となる。

前記開閉体制御装置において、前記開閉体は、開閉するときの相手側となるフレームの開口を閉じたときに閉状態となり、当該フレームの開口を開けたときに開状態となり、挟み込み判定をしない前記領域は、金属製の前記フレームが前記センサ電極を覆うことが可能な領域に相当することが好ましい。この構成によれば、金属製のフレームがセンサ電極を覆ったときには、金属製のフレームに影響を受けてセンサ電極の静電容量が大きく変化することを利用する。これを踏まえ、本構成のように、金属製のフレームがセンサ電極を覆うことが可能な領域において断線有無の判定をすれば、本来であれば静電容量がフレームに影響を受けて変化するはずのところ、この変化をとらずに静電容量が断線閾値未満となることをもって、断線を検出することが可能となる。よって、断線の検出を、より正しく行うのに有利となる。

前記開閉体制御装置において、挟み込み判定をしない前記領域は、前記開閉体が閉状態となる付近の領域であることが好ましい。この構成によれば、開閉体が閉状態となる付近は金属製のフレームに影響を受け易い領域であるので、この領域でセンサ電極の静電容量が断線閾値未満となれば、センサ電極に断線が発生している可能性が極めて高い。よって、断線の検出を、より正しく行うのに有利となる。

前記開閉体制御装置において、前記断線閾値は、前記開閉体が前記領域に位置するときに物体を検知していない状態下において前記センサ電極から出力される静電容量よりも低い値に設定されていることが好ましい。この構成によれば、断線閾値の値を、断線有無を判定するのに必要な好適な値に設定することが可能となる。

前記開閉体制御装置において、前記断線判定部は、前記センサ電極から出力される静電容量の値から、前記断線の発生位置を判定することが好ましい。この構成によれば、センサ電極に断線が発生したとき、断線がセンサ電極のどの位置で発生したのかを判定することが可能となる。

本発明によれば、センサ電極の断線を検出することができる。

パワーウィンドウ装置の概要図。 挟み込み防止機能を備えたパワーウィンドウ装置の電気構成図。 ウィンドウガラスの閉じ切り付近の模式図。 ウィンドウガラスの開閉位置に応じた静電容量の出力変化図。 センサ電極が断線したときの静電容量の出力変化図。 （ａ），（ｂ）は別例の挟み込み防止機能の例示図。

以下、開閉体制御装置の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、車両等に設けられたパワーウィンドウ装置１は、ドア（以降、車両ドア２と記す）に設けられた可動式のウィンドウガラス３を、アクチュエータ４を駆動源として自動で開閉させるものである。ウィンドウガラス３は、フレーム（以降、ドアフレーム５と記す）の開口６において、車両ドア２の全閉位置と全開位置との間を直線方向（スライド方向）に往復動可能となっている。アクチュエータ４は、例えばモータであることが好ましい。

図２に示すように、パワーウィンドウ装置１は、パワーウィンドウ装置１の動作を制御するコントローラ９を備える。コントローラ９は、例えば車載電装品の電源を管理するボディＥＣＵ（Electronic Control Unit）であることが好ましい。コントローラ９には、パワーウィンドウ装置１を作動するときに操作される操作部１０から操作信号が入力される。操作部１０は、例えば車両ドア２に設けられ、上昇操作、下降操作、オート上昇操作、オート下降操作等が可能である。コントローラ９は、操作部１０から入力する操作信号を基に、アクチュエータ４を通じてウィンドウガラス３を上下動させる。

コントローラ９は、開閉体１３（本例はウィンドウガラス３）の位置（開閉位置）を検出可能な開閉位置検出部１４から入力する検出信号を基に、ウィンドウガラス３の開閉位置を認識可能である。開閉位置検出部１４は、例えばパルスセンサであることが好ましい。

パワーウィンドウ装置１は、開閉体１３による物体（人体等）の挟み込みを防止する挟み込み防止機能を有する開閉体制御装置１７を備える。本例の開閉体制御装置１７は、開閉体１３（本例はウィンドウガラス３、以下同様）の端部に設けられた静電容量式のセンサ電極１８から出力される検出信号Ｓｖを基に、開閉体１３による物体の挟み込み有無を判定し、挟み込みが検出されれば、作動中の開閉体１３を反転又は停止させるものである。

本例の場合、センサ電極１８は、ウィンドウガラス３の閉方向の端部に設けられている。具体的にいうと、センサ電極１８は、ウィンドウガラス３の上端（上端面３ａの一帯）に配置されている。センサ電極１８は、物体の接近及び接触に応じた静電容量を検出する。すなわち、センサ電極１８は、物体の接触のみならず、物体が接近することも検出可能である。センサ電極１８は、物体が近くに存在しないとき、低めの値の静電容量を検出し、物体が接近又は接触するとき、静電容量が高くなる。

開閉体制御装置１７は、挟み込み防止機能の作動を管理する挟み込み制御部１９を備える。挟み込み制御部１９は、コントローラ９に設けられる。また、開閉体制御装置１７は、挟み込み有無の判定を行うときに用いる挟み込み判定閾値Ｃ１を備える。挟み込み判定閾値Ｃ１は、例えばコントローラ９のメモリ（図示略）に書き込み保存される。挟み込み制御部１９は、ウィンドウガラス３を上昇させている最中において、センサ電極１８から出力される静電容量（検出信号Ｓｖ）と挟み込み判定閾値Ｃ１とを比較する。そして、挟み込み制御部１９は、静電容量が挟み込み判定閾値Ｃ１以上となると、ウィンドウガラス３に挟み込みが発生したと認識し、ウィンドウガラス３を下方に反転、又はその場で停止させる。

図３に示すように、本例の挟み込み防止機能は、例えばウィンドウガラス３が全開位置をとるときと、ある程度の高さ位置をとるときとの間において、挟み込み有無の判定を実行し、それ以外の領域Ｅを、挟み込みを実施しない領域としている。挟み込み判定をしない領域Ｅは、物体の挟み込み有無を見ない「不感帯領域」であるともいえる。ところで、ドアフレーム５は金属製であり、ウィンドウガラス３が閉じ切り付近に近づいてきて、センサ電極１８が金属製のドアフレーム５に接近すると、金属製のドアフレーム５に影響を受けて、センサ電極１８の静電容量が大きく上昇する現状がある。そこで、本例の挟み込み防止機能の場合、ウィンドウガラス３の閉じ切り付近である領域Ｅにおいて、挟み込み判定を実施しないようにすることにより、閉じ切り付近において挟み込み防止機能が意図せず作動しないようにする。

図２に戻り、開閉体制御装置１７は、センサ電極１８の断線を検出可能な断線検出機能を備える。本例の断線検出機能は、通電されているセンサ電極１８に断線が発生するとセンサ電極１８の出力（静電容量）が低下することに着目し、センサ電極１８の静電容量の低下を監視することにより、センサ電極１８が断線有無を判定するものである。

この場合、開閉体制御装置１７は、センサ電極１８の断線の有無を判定するときに用いる断線閾値Ｃ２を備える。断線閾値Ｃ２は、例えばコントローラ９のメモリ（図示略）に書き込み保存されていることが好ましい。

開閉体制御装置１７は、断線閾値Ｃ２を用いた断線有無の判定を実行する断線判定部２１を備える。断線判定部２１は、コントローラ９に設けられている。断線判定部２１は、センサ電極１８の静電容量（検出信号Ｓｖ）が断線閾値Ｃ２未満となったとき、センサ電極１８が断線していると判定する。また、本例の断線判定部２１は、挟み込み判定をしない領域Ｅにウィンドウガラス３が位置するとき、断線閾値Ｃ２を用いた断線有無の判定を実行する。挟み込み判定をしない領域Ｅ、すなわち断線検出を実施する領域は、金属製のドアフレーム５がウィンドウガラス３を覆うことが可能な領域、換言すると、ウィンドウガラス３が閉状態となる付近の領域であることが好ましい。

次に、図４及び図５を用いて、パワーウィンドウ装置１（挟み込み防止機能及び断線検出機能）の動作を説明する。
図４に示すように、センサ電極１８に物体が接近又は接触していないとき、センサ電極１８の出力（静電容量）は、挟み込み判定閾値Ｃ１よりも低い値「Ｃ０」をとる。なお、領域Ｅにおいてセンサ電極１８の静電容量「Ｃ０」が挟み込み判定閾値Ｃ１よりも高くなっているのは、前述の通り、金属製のドアフレーム５に影響を受けているからである。なお、物体の接近又は接触がないときの静電容量「Ｃ０」は、例えば車両電源がオンされたとき、都度設定がなされる。

ウィンドウガラス３が全閉位置から開方向に作動すると、センサ電極１８に物体が接近又は接触しない状態をとっていれば、センサ電極１８の出力（静電容量）は徐々に低下していく変化をとる。すなわち、閉→開の作動時、センサ電極１８は、金属製のドアフレーム５から徐々に離れて行く動きをとるので、これに応じて静電容量が低下していく変化をとる。

ここで、開状態のウィンドウガラス３が閉方向に作動（上昇作動）を開始したとする。このとき、物体がセンサ電極１８（ウィンドウガラス３の上端面３ａ）に接近又は接触すると、センサ電極１８の静電容量が「Ｃｘ」に増加する。すなわち、人体の一部がセンサ電極１８に接近又は接触すると、人体に影響を受けて、センサ電極１８の出力が増加する。挟み込み制御部１９は、ウィンドウガラス３の上昇作動時、センサ電極１８の静電容量が挟み込み判定閾値Ｃ１以上となったことを確認すると、ウィンドウガラス３を反転又は停止させる。これにより、ウィンドウガラス３の上昇作動時、ユーザの指等がウィンドウガラス３に挟まれてしまうことがない。

図５に、センサ電極１８に断線が発生したときのセンサ出力の変化波形を図示する。ところで、断線閾値Ｃ２は、ウィンドウガラス３が領域Ｅ（挟み込みを判定しない領域）に位置するときに物体を検知していない状態下においてセンサ電極１８から出力される静電容量「Ｃ０」よりも低い値に設定されている。なお、断線有無の判定は、領域Ｅの全範囲で実施されることに限らず、領域Ｅの所定範囲のみとしてもよい。

通電状態にあるセンサ電極１８が断線したときには、センサ電極１８が途中で切れた状態となるので、センサ電極１８の静電容量は、物体の接近又は接触がないときの値「Ｃ０」よりも低い値「Ｃｋ」をとる。すなわち、コントローラ９によって通電されるセンサ電極１８の全長が断線によって短くなり、これによりセンサ電極１８の出力が低下する。断線判定部２１は、センサ電極１８の静電容量が断線閾値Ｃ２未満となったことを確認すると、センサ電極１８が断線したと判断する。断線判定部２１は、センサ電極１８の断線を検出したとき、その旨を車内の報知部（図示略）によってユーザに報知することが好ましい。

このように、本例の場合、センサ電極１８の断線有無を判定可能な断線閾値Ｃ２を設けたので、仮にセンサ電極１８が断線してしまっても、これを検出することが可能となる。また、ウィンドウガラス３の全閉時は、金属製のドアフレーム５にセンサ電極１８が近接するので、センサ電極１８の静電容量が外来ノイズに影響を受け難くなる。すなわち、全閉時には、静電容量の変動が少ない。よって、全閉付近において断線の有無を監視するようにすれば、センサ電極１８の断線を安定して検出するのに有利となる。

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）ウィンドウガラス３に設けたセンサ電極１８の静電容量によって挟み込みの有無を判定するパワーウィンドウ装置１において、センサ電極１８の静電容量から断線を判定することが可能な断線閾値Ｃ２を設け、センサ電極１８の静電容量と断線閾値Ｃ２とを比較することにより、センサ電極１８の断線有無を監視する。よって、センサ電極１８から挟み込み有無を判定するパワーウィンドウ装置１において、センサ電極１８の断線を検出することができる。従って、断線検出時において、例えば断線の通知やウィンドウガラス３のオートアップ禁止など、適切な対応をとることができる。

（２）断線判定部２１は、挟み込み判定をしない領域Ｅにウィンドウガラス３が位置するとき、断線閾値Ｃ２を用いた断線有無の判定を実行する。よって、挟み込み判定又は断線判定のどちらを実施するのかを、ウィンドウガラス３の位置（開閉位置）に応じて、適切に切り分けることができる。

（３）挟み込みを判定しない領域Ｅ、すなわち断線有無の判定を実施する領域は、金属製のドアフレーム５がセンサ電極１８を覆うことが可能な領域に相当する。ところで、金属製のドアフレーム５がセンサ電極１８を覆ったときには、金属製のドアフレーム５に影響を受けてセンサ電極１８の静電容量が大きく変化する。これを踏まえ、本例のように、金属製のドアフレーム５がセンサ電極１８を覆うことが可能な領域において断線有無の判定をすれば、本来であれば静電容量がドアフレーム５に影響を受けて変化するはずのところ、この変化をとらずに静電容量が断線閾値Ｃ２未満となることをもって、断線を検出することが可能となる。よって、断線の検出を、より正しく行うのに有利となる。

（４）挟み込みを判定しない領域Ｅ、すなわち断線有無の判定を実施する領域は、ウィンドウガラス３が閉状態となる付近の領域である。ところで、ウィンドウガラス３が閉状態となる付近は金属製のドアフレーム５に影響を受け易い領域であるので、この領域でセンサ電極１８の静電容量が断線閾値Ｃ２未満となれば、センサ電極１８に断線が発生している可能性が極めて高い。よって、断線の検出を、より正しく行うのに有利となる。

（５）断線閾値Ｃ２は、ウィンドウガラス３が領域Ｅに位置するときに物体を検知していない状態下においてセンサ電極１８から出力される静電容量よりも低い値に設定されている。よって、断線閾値Ｃ２の値を、断線有無を判定するのに必要な好適な値に設定することができる。

（６）開閉体１３は、車両ドア２のウィンドウガラス３である。よって、ウィンドウガラス３による挟み込みの有無を、ウィンドウガラス３に設けたセンサ電極１８の出力から判定するにあたって、このセンサ電極１８の断線有無を検出することができる。

なお、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。
・図６に示すように、センサ電極１８は、断線の位置に応じて静電容量の値が変化する。すなわち、図６（ａ）に示すように、センサ電極１８が地点Ｐａで断線すると、静電容量は「Ｃａ」となり、センサ電極１８が地点Ｐｂで断線すると、図６（ｂ）に示すように、静電容量は「Ｃｂ」となる。これを踏まえ、断線判定部２１は、センサ電極１８から出力される静電容量の値から、センサ電極１８の断線位置を判定してもよい。こうすれば、センサ電極１８がどの位置で断線しているのかをユーザに通知することが可能となる。

・断線判定を行う領域は、ウィンドウガラス３の閉じ切り付近や、金属製のドアフレーム５がセンサ電極１８を覆うことが可能な領域であることに限定されず、他の領域に適宜変更することができる。

・断線閾値Ｃ２は、固定値に限らず、可変値としてもよい。この場合、例えば車両電源がオンされたとき、静電容量の現在値や周囲環境に応じて適宜設定されることが好ましい。

・挟み込み判定閾値Ｃ１も、固定値に限らず、可変値としてもよい。
・センサ電極１８は、ウィンドウガラス３のどの位置に配置されてもよい。また、ウィンドウガラス３の長さも適宜変更可能である。

・開閉体１３は、ガラスに限定されず、種々の動くものに変更可能である。
・本例の挟み込み防止機能は、車両に適用されることに限らず、例えば建物のドアなど、他の装置や機器にも適用可能である。

２…ドア（車両ドア）、３…開閉体の一例であるウィンドウガラス、５…フレーム（ドアフレーム）、６…フレームの開口、１３…開閉体、１４…開閉位置検出部、１７…開閉体制御装置、１８…センサ電極、２１…断線判定部、Ｓｖ…検出信号、Ｃ１…挟み込み判定閾値、Ｃ２…断線閾値、Ｅ…領域。

Claims (5)

1. 開閉体の端部に設けられた静電容量式のセンサ電極から出力される検出信号を基に、当該検出信号と挟み込み判定閾値とを比較することにより、作動中の前記開閉体による物体の挟み込みの有無を判定し、挟み込みが検出されれば作動中の前記開閉体を反転又は停止させる開閉体制御装置において、
   前記開閉体の開閉位置を検出する開閉位置検出部と、
   前記センサ電極の断線の有無を判定するときに用いる断線閾値と、
   前記センサ電極の検出信号と前記断線閾値とに基づき、当該センサ電極が断線していると判定する断線判定部とを備え、
   前記断線判定部は、挟み込み判定をしない領域に前記開閉体が位置するとき、前記断線閾値を用いた断線有無の判定を実行する
   ことを特徴とする開閉体制御装置。
2. 前記開閉体は、開閉するときの相手側となるフレームの開口を閉じたときに閉状態となり、当該フレームの開口を開けたときに開状態となり、
   挟み込み判定をしない前記領域は、金属製の前記フレームが前記センサ電極を覆うことが可能な領域に相当する
   請求項１に記載の開閉体制御装置。
3. 挟み込み判定をしない前記領域は、前記開閉体が閉状態となる付近の領域である
   請求項１又は２に記載の開閉体制御装置。
4. 前記断線閾値は、前記開閉体が前記領域に位置するときに物体を検知していない状態下において前記センサ電極から出力される静電容量よりも低い値に設定されている
   請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の開閉体制御装置。
5. 前記断線判定部は、前記センサ電極から出力される静電容量の値から、前記断線の発生位置を判定する
   請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の開閉体制御装置。

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