JP6610397B2 - 開閉体駆動モータ - Google Patents

Description

本発明は、車両に備えられたパワーウインドやスライドルーフ等の自動開閉を行う開閉体駆動モータに関する。

従来、例えばパワーウインドの開閉を行う開閉体駆動モータは、ウインドガラスを全閉位置と全開位置との間で開閉させるためのモータ本体と、ウインドガラスの位置情報に基づいてモータ本体に印加する印加電圧を可変することで該モータ本体を通じてウインドガラスの作動態様を制御する制御部とを備えている。そして、このような開閉体駆動モータの制御部では、作動中のウインドガラスをその可動範囲の端位置（全閉位置及び全開位置）に到達する手前で徐々に減速させる所謂スローストップ制御を行うものがある（例えば特許文献１参照）。これによれば、ウインドガラスが端位置に到達する時における、ウインドレギュレータや減速機構等の駆動系での異音の発生を抑制できるようになっている。

特開２００７−６３８８９号公報

ところで、上記のような開閉体駆動モータでは、ウインドガラスの作動中の負荷に応じて変動するモータ本体の回転速度が所定の閾値以下となったとき、ウインドガラスが端位置（全閉位置又は全開位置）に到達したと判断してモータ駆動を停止する。しかしながら、ウインドガラス作動中の負荷（例えば、ウインドガラスと車両ドアのベルトモールとの摺動負荷）は、使用環境によって変動するものであり、該負荷が想定以上に大きくなる環境下では、減速作動中（スローストップ制御中）のウインドガラスがまだ端位置に到達していないにも関わらず、モータ本体の回転速度が前記閾値以下となってモータ駆動が停止されてしまうおそれがある。このことは、ウインドガラスを閉めきることができない状態（ウインドガラスを全閉位置まで作動できない状態）が生じる点で特に望ましくない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、スローストップ機能を備えた開閉体駆動モータにおいて、開閉体が可動範囲の端位置の手前で意図せず停止されることを抑制することにある。

上記課題を解決する開閉体駆動モータは、車両の開閉体を所定の可動範囲で開閉させるためのモータ本体と、前記モータ本体に印加するモータ印加電圧を前記開閉体の位置情報に基づいて可変することで該モータ本体を通じて前記開閉体の作動態様を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記開閉体を前記可動範囲の端位置に向かって作動させるとき、前記モータ印加電圧を一定値とする第１区間と前記端位置との間に設定された第２区間において前記モータ印加電圧を前記一定値から漸減させる減速制御と、前記モータ本体の回転速度が第１閾値以下となったときに前記モータ本体の駆動を停止させる停止制御とを実行する開閉体駆動モータであって、前記制御部は、前記第１区間又は前記第２区間における前記モータ本体の回転速度が、前記第１閾値よりも大きい第２閾値以下となったとき、当該時点での前記モータ印加電圧以上の電圧値を、当該時点から前記開閉体が前記端位置に到達して前記停止制御が実行されるまでの間の前記モータ印加電圧に設定する。

この構成によれば、モータ印加電圧が一定値とされる第１区間、又はモータ印加電圧がその一定値から漸減される第２区間において、モータ本体の回転速度がモータ駆動停止用の閾値である第１閾値よりも大きい第２閾値以下となったとき、その時点でのモータ印加電圧が下限とされる。これにより、開閉体の作動中の負荷が想定以上に大きい場合であっても、開閉体が可動範囲の端位置に到達する手前でモータ本体の回転速度が第１閾値以下となってモータ本体の駆動が停止されることを抑制できる。

上記開閉体駆動モータにおいて、前記開閉体の前記端位置は、前記開閉体の全閉位置であることが好ましい。
この構成によれば、開閉体の作動中の負荷が想定以上に大きい場合であっても、開閉体が全閉位置に到達する手前でモータ本体の駆動が停止されることを抑制できる。つまり、ウインドガラスを閉めきることができなくなる不具合の発生を抑制できる。

上記開閉体駆動モータにおいて、前記モータ本体の開閉対象である前記開閉体は、車両ドアに備えられるウインドガラスであることが好ましい。
この構成によれば、車両ドアに備えられるウインドガラスを自動開閉するパワーウインドモータにおいて、スローストップ機能を備えつつも、ウインドガラスが可動範囲の端位置の手前で意図せず停止されることを抑制できる。

本発明の開閉体駆動モータによれば、スローストップ機能を備えつつも、開閉体が可動範囲の端位置の手前で意図せず停止されることを抑制できる。

実施形態におけるパワーウインドモータを含むシステムの概略構成図。 （ａ）（ｂ）同形態における動作を説明するための動作説明図。 （ａ）（ｂ）変形例における動作を説明するための動作説明図。 （ａ）（ｂ）変形例における動作を説明するための動作説明図。

以下、開閉体駆動モータを備えた開閉体駆動システムとしてのパワーウインドシステムの一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両に搭載されるパワーウインドシステム１０は、車両ドアＤＲのウインドガラスＷＧの自動開閉を行うために該車両ドアＤＲ内に取り付けられるパワーウインドモータ１１と、パワーウインドモータ１１と通信可能に接続されるボディＥＣＵ（Electric Control Unit:電子制御装置）２１とを備える。

パワーウインドモータ１１は、モータ本体１２と、駆動回路１３と、パワーウインドＥＣＵ（Ｐ／ＷＥＣＵ）１４とが一体に組み付けられて構成されている。
モータ本体１２は、駆動回路１３からの駆動電力の供給に基づいて回転駆動し、ウインドレギュレータ（図示略）を介してウインドガラスＷＧを上下方向に開閉作動させる。

駆動回路１３は、リレー回路１３ａと、ＦＥＴ（Field effect transistor）１３ｂとを備える。リレー回路１３ａは、車両搭載のバッテリＢＴからの電力供給を受けてモータ本体１２に対する正逆転駆動のための駆動電力の供給及び停止を行う回路である。また、半導体スイッチング素子であるＦＥＴ１３ｂは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が行われ、リレー回路１３ａから出力する駆動電力の調整を行う。つまり、リレー回路１３ａは、モータ本体１２の正転又は逆転駆動とその駆動停止、即ちウインドガラスＷＧの開又は閉方向への作動とその作動停止を行い、ＦＥＴ１３ｂは、モータ本体１２の回転速度の変更、即ちウインドガラスＷＧの作動速度の変更を行う。リレー回路１３ａ及びＦＥＴ１３ｂは、Ｐ／ＷＥＣＵ１４にて制御される。

Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、ＰＷＭ制御部１４ａと、位置速度検出部１４ｂと、挟み込み処理部１４ｃとを備える。Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、これらＰＷＭ制御部１４ａ、位置速度検出部１４ｂ、及び挟み込み処理部１４ｃ等を用い、ウインドガラスＷＧの開閉作動に係る各種制御を行う。ここで、各種制御を行うに際し、Ｐ／ＷＥＣＵ１４には、モータ本体１２の回転に同期した回転パルス信号が回転センサ１５から入力される。また、Ｐ／ＷＥＣＵ１４には、車両ドアＤＲ等に備えられる開閉スイッチ２０からの開又は閉指令信号が入力される。

Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、開指令信号の入力の場合にはリレー回路１３ａに対してモータ本体１２を例えば正転させるための給電方向で、閉指令信号の入力の場合にはモータ本体１２を例えば逆転させるための給電方向で、それぞれ給電可能な状態（ＯＮ）に切り替える。またこの場合、Ｐ／ＷＥＣＵ１４のＰＷＭ制御部１４ａは、ＦＥＴ１３ｂの制御端子にＰＷＭ制御信号を出力し、ＦＥＴ１３ｂがオン固定（デューティ１００％）、若しくは所定周波数でオンオフ駆動（デューティ可変）するように切り替える。開閉指令信号の入力が無くなると、Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、リレー回路１３ａに対してモータ本体１２への給電を停止（ＯＦＦ）し、ＰＷＭ制御部１４ａは、ＰＷＭ制御信号を通じてＦＥＴ１３ｂをオフに切り替える。

位置速度検出部１４ｂは、モータ本体１２の回転に同期した回転パルス信号に基づいて、具体的にはパルス信号のエッジのカウントに基づいて、モータ本体１２の回転位置、即ちウインドガラスＷＧの位置検出を行う。ウインドガラスＷＧの位置情報は、Ｐ／ＷＥＣＵ１４内のメモリ（図示略）に都度記憶される。また、同じく回転パルス信号に基づいて、具体的にはパルス信号の周期の長短に基づいて、位置速度検出部１４ｂは、モータ本体１２の回転速度（ウインドガラスＷＧの作動速度）の検出を行う。モータ本体１２の回転速度が遅くなる程、回転パルス信号の周期は長くなる。

挟み込み処理部１４ｃは、ウインドガラスＷＧを閉作動しているモータ本体１２の回転速度が基準速度以下に低下した場合、閉作動中のウインドガラスＷＧと車両ドアＤＲとの間で異物の挟み込みが生じたと判定する。この場合、ウインドガラスＷＧの作動速度をウインドガラスＷＧの位置等に応じて途中で変更させている場合では、挟み込みを判定するための基準速度も適宜変更される。そして、挟み込みが生じたと判定した場合、挟み込み処理部１４ｃは、挟み込んだ異物を解放可能とすべくウインドガラスＷＧを例えば所定量開作動させるようにリレー回路１３ａ及びＦＥＴ１３ｂを制御する。なお、挟み込み処理部１４ｃにて、開作動中のウインドガラスＷＧと車両ドアＤＲとの間で生じる異物の巻き込みの判定を行ってもよく、この場合、挟み込み処理部１４ｃは、巻き込んだ異物を解放可能とすべくウインドガラスＷＧを例えば所定量閉作動させるようにリレー回路１３ａ及びＦＥＴ１３ｂを制御する。

Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、上位ＥＣＵであるボディＥＣＵ２１と車両通信システムを介して通信可能に接続されている。車両通信システムとしては、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信や、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信等がある。Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、必要な各種の車両情報をボディＥＣＵ２１から取得する。

次に、パワーウインドシステム１０の動作（作用）について説明する。
Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、位置速度検出部１４ｂにてウインドガラスＷＧの開閉位置を認識しつつ、駆動回路１３からモータ本体１２に供給する駆動電力（モータ印加電圧）をＦＥＴ１３ｂのＰＷＭ制御にて調整しウインドガラスＷＧの開閉作動の速度制御を行っている。その内、ウインドガラスＷＧを閉作動させる場合において、Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、図２（ａ）（ｂ）の実線にて示すように（ウインドガラスＷＧの位置を窓位置と表記）、全閉付近になると通常速度から所定態様で減速するスローストップ制御を行っている。

例えば、ウインドガラスＷＧの閉作動の全工程の内で、全閉位置Ｐｘを含む全閉付近の区間がスローストップ区間Ａ１に設定されている。スローストップ区間Ａ１は、スローストップを開始するスロー開始位置Ｐ０から全閉位置Ｐｘまでの区間である。また、スローストップ区間Ａ１の中間位置には第１位置Ｐ１が設定されている。

そして、スローストップ区間Ａ１より手前でウインドガラスＷＧが通常速度で閉作動させるのに対し、ウインドガラスＷＧがスロー開始位置Ｐ０となると次の第１位置Ｐ１まで減速区間Ａ２とし、ウインドガラスＷＧの作動速度を通常速度から所定低速度まで漸次減速する。その後、ウインドガラスＷＧが第１位置Ｐ１となると全閉位置Ｐｘまで低速一定区間Ａ３とし、ウインドガラスＷＧの作動速度を所定の低速度で一定とする。

上記態様の速度制御を行うにあたり、図２（ｂ）の実線にて示すように、スローストップ区間Ａ１の手前の通常定速区間Ａ４（スロー開始位置Ｐ０よりも全開位置側の区間）でウインドガラスＷＧを通常速度で閉作動する場合においては、ＰＷＭ制御部１４ａは、ＦＥＴ１３ｂをオン固定（デューティ１００％）としている。つまり、ＰＷＭ制御部１４ａは、モータ本体１２に対するモータ印加電圧をバッテリ電圧Ｖｂとする。

次いで、スローストップ区間Ａ１において通常速度よりも低速とする場合では、ＰＷＭ制御部１４ａは、デューティを１００％から下側で調整し、ＦＥＴ１３ｂをオンオフ駆動させる。スロー開始位置Ｐ０から第１位置Ｐ１までの減速区間Ａ２では、ＰＷＭ制御部１４ａは、モータ印加電圧をバッテリ電圧Ｖｂ（デューティ１００％）から低速駆動電圧Ｖａまで次第に低下させる。そして、第１位置Ｐ１から全閉位置Ｐｘまでの低速一定区間Ａ３では、ＰＷＭ制御部１４ａは、モータ印加電圧を低速駆動電圧Ｖａで一定とする。

このようにスローストップ区間Ａ１を設定したウインドガラスＷＧの全閉位置Ｐｘを含む全閉付近では、先ずその全閉位置Ｐｘが機械的ロック位置でもあるため、通常速度で閉め切るよりも低速とすることで、全閉位置ＰｘにてウインドガラスＷＧが機械的にロックされる際に生じる異音の抑制や、衝撃の軽減が図られている。また、閉作動中のウインドガラスＷＧでは、車両ドアＤＲとの間で異物挟持も懸念されるため、スローストップ区間Ａ１を設けてウインドガラスＷＧの閉作動を低速とすることで、その異物挟持が生じ難い状況としている。

また、Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、位置速度検出部１４ｂにて検出されるモータ本体１２の回転速度（モータ回転速度）が第１閾値Ｓｔ１以下となったときに、モータ本体１２の駆動を停止、つまり、リレー回路１３ａによるバッテリＢＴからモータ本体１２へのモータ印加電圧の供給を停止させる停止制御を行う。これにより、ウインドガラスＷＧが機械的ロック位置である全閉位置Ｐｘに到達したときに、モータ本体１２の駆動を停止させることができる。

次に、ウインドガラスＷＧの作動中の負荷（例えば、ウインドガラスＷＧと車両ドアＤＲのベルトモール（図示略）との摺動負荷）が、使用環境等によって想定以上に大きくなる場合について、図２（ａ）（ｂ）中の二点鎖線に従って説明する。この場合、通常定速区間Ａ４及びスローストップ区間Ａ１におけるモータ本体１２の回転速度が前記負荷によって遅くなる。

Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、減速区間Ａ２において、モータ本体１２の回転速度と第１閾値Ｓｔ１よりも大きい値である第２閾値Ｓｔ２とを比較する。そして、モータ本体１２の回転速度が第２閾値Ｓｔ２以下となったとき、ＰＷＭ制御部１４ａは、その時点（ウインドガラスＷＧが図２（ａ）（ｂ）における位置Ｐ２に達した時点）でのモータ印加電圧の電圧値Ｖｃを、それ以降のモータ印加電圧に設定する。これにより、ウインドガラスＷＧの位置Ｐ２から全閉位置Ｐｘ側への閉作動では、モータ本体１２が電圧値Ｖｃに基づく回転速度で駆動される。そして、ウインドガラスＷＧが全閉位置Ｐｘに到達してモータ本体１２の回転速度が第１閾値Ｓｔ１以下となったとき、モータ本体１２の駆動が停止される。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）Ｐ／ＷＥＣＵ１４（ＰＷＭ制御部１４ａ）は、ウインドガラスＷＧを全閉位置Ｐｘ（可動範囲の端位置）に向かって作動させるとき、モータ印加電圧を一定値とする通常定速区間Ａ４（第１区間）と全閉位置Ｐｘとの間に設定された減速区間Ａ２（第２区間）においてモータ印加電圧を前記一定値から漸減させる減速制御を実行する。また、Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、モータ本体１２の回転速度が第１閾値Ｓｔ１以下となったときにモータ本体１２の駆動を停止させる停止制御を実行する。そして、ＰＷＭ制御部１４ａは、減速区間Ａ２におけるモータ本体１２の回転速度が、第１閾値Ｓｔ１よりも大きい第２閾値Ｓｔ２以下となったとき、当該時点でのモータ印加電圧の電圧値Ｖｃを、当該時点からウインドガラスＷＧが全閉位置Ｐｘに到達して停止制御が実行されるまでの間のモータ印加電圧に設定する。

この構成によれば、モータ印加電圧が通常定速区間Ａ４での一定値から漸減される減速区間Ａ２において、モータ本体１２の回転速度がモータ駆動停止用の閾値である第１閾値Ｓｔ１よりも大きい第２閾値Ｓｔ２以下となったとき、その時点でのモータ印加電圧（電圧値Ｖｃ）が下限とされる。これにより、ウインドガラスＷＧの作動中の負荷が想定以上に大きい場合であっても、ウインドガラスＷＧが全閉位置Ｐｘに到達する手前でモータ本体１２の回転速度が第１閾値Ｓｔ１以下となってモータ本体１２の駆動が停止されることを抑制できる。従って、ウインドガラスを閉めきることができなくなる不具合の発生を抑制できる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ウインドガラスＷＧの閉作動（全閉位置Ｐｘに向かう作動）における制御態様を例にとって説明したが、ウインドガラスＷＧの開作動（全開位置に向かう作動）に適用してもよい。

・上記実施形態のＰＷＭ制御部１４ａは、減速区間Ａ２におけるモータ本体１２の回転速度が第２閾値Ｓｔ２以下となったとき、その時点でのモータ印加電圧の電圧値Ｖｃを、それ以降のモータ印加電圧に設定するが、これに特に限定されるものではない。例えば、図３（ａ）に示すように、減速区間Ａ２におけるモータ本体１２の回転速度が第２閾値Ｓｔ２以下となったとき、図３（ｂ）に示すように、その時点（ウインドガラスＷＧが図３（ａ）（ｂ）における位置Ｐ２に達した時点）以降のモータ印加電圧をバッテリ電圧Ｖｂで一定としてもよい。これによれば、ウインドガラスＷＧの位置Ｐ２から全閉位置Ｐｘ側への閉作動では、モータ本体１２が通常定速区間Ａ４と同等の回転速度で駆動される（図３（ａ）参照）。このため、上記実施形態と同様に、ウインドガラスＷＧの作動中の負荷が想定以上に大きい場合であっても、減速区間Ａ２においてモータ本体１２の回転速度がモータ本体１２の回転速度が第１閾値Ｓｔ１以下となってモータ本体１２の駆動が停止されることを抑制できる。

・上記実施形態では、Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、減速区間Ａ２においてモータ本体１２の回転速度と第２閾値Ｓｔ２とを比較するが、これに限らず、図４（ａ）に示すように、通常定速区間Ａ４においてモータ本体１２の回転速度と第２閾値Ｓｔ２とを比較してもよい。この場合においても、通常定速区間Ａ４におけるモータ本体１２の回転速度が第２閾値Ｓｔ２以下となったとき、ＰＷＭ制御部１４ａは、その時点でのモータ印加電圧（本例ではバッテリ電圧Ｖｂ）を、それ以降のモータ印加電圧に設定する（図４（ｂ）参照）。つまり、ウインドガラスＷＧの作動中の負荷が想定以上に大きく、通常定速区間Ａ４におけるモータ本体１２の回転速度が第２閾値Ｓｔ２以下となったときには、ＰＷＭ制御部１４ａは、スローストップ区間Ａ１においてもモータ印加電圧（モータ本体１２の回転速度）を下降させないようにＦＥＴ１３ｂを制御する。このような制御によっても、ウインドガラスＷＧが全閉位置Ｐｘに到達する手前でモータ本体１２の回転速度が第１閾値Ｓｔ１以下となってモータ本体１２の駆動が停止されることを抑制できる。

・スローストップ区間Ａ１における減速の態様は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、全閉位置Ｐｘの手前の低速一定区間Ａ３を設けずに、スロー開始位置Ｐ０から全閉位置Ｐｘに到達するまでウインドガラスＷＧの作動速度を減速させてもよい（つまり、スロー開始位置Ｐ０から全閉位置Ｐｘまでを減速区間Ａ２としてもよい）。

・上記実施形態では、ＰＷＭ制御部１４ａは、通常定速区間Ａ４においてＦＥＴ１３ｂをオン固定（デューティ１００％）とするが、これに限らず、通常定速区間Ａ４においてＦＥＴ１３ｂをオンオフ駆動させて１００％よりも低いデューティで一定としてもよい。

・駆動回路１３をリレー回路１３ａとＦＥＴ１３ｂとで構成したが、駆動回路の構成はこれに限らず、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を４個用いたフルブリッジ型駆動回路、半導体スイッチング素子を２個用いたハーフブリッジ型駆動回路を用いてもよい。

・開閉対象はウインドガラスＷＧでありそれを開閉するパワーウインドモータ１１（パワーウインドシステム１０）に適用したが、車両の他の開閉体駆動モータ（開閉体駆動システム）、例えばスライドルーフを駆動するモータ（システム）に適用してもよい。

・上記した実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１１…パワーウインドモータ（開閉体駆動モータ）、１２…モータ本体、１４…パワーウインドＥＣＵ（制御部）、ＤＲ…車両ドア、ＷＧ…ウインドガラス（開閉体）、Ａ２…減速区間（第２区間）、Ａ４…通常定速区間（第１区間）、Ｐｘ…全閉位置（端位置）、Ｓｔ１…第１閾値、Ｓｔ２…第２閾値。

Claims (3)

1. 車両の開閉体を所定の可動範囲で開閉させるためのモータ本体と、前記モータ本体に印加するモータ印加電圧を前記開閉体の位置情報に基づいて可変することで該モータ本体を通じて前記開閉体の作動態様を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記開閉体を前記可動範囲の端位置に向かって作動させるとき、前記モータ印加電圧を一定値とする第１区間と前記端位置との間に設定された第２区間において前記モータ印加電圧を前記一定値から漸減させる減速制御と、前記モータ本体の回転速度が第１閾値以下となったときに前記モータ本体の駆動を停止させる停止制御とを実行する開閉体駆動モータであって、
   前記制御部は、前記第１区間又は前記第２区間における前記モータ本体の回転速度が、前記第１閾値よりも大きい第２閾値以下となったとき、当該時点での前記モータ印加電圧以上の電圧値を、当該時点から前記開閉体が前記端位置に到達して前記停止制御が実行されるまでの間の前記モータ印加電圧に設定することを特徴とする開閉体駆動モータ。
2. 請求項１に記載の開閉体駆動モータにおいて、
   前記開閉体の前記端位置は、前記開閉体の全閉位置であることを特徴とする開閉体駆動モータ。
3. 請求項１又は２に記載の開閉体駆動モータにおいて、
   前記モータ本体の開閉対象である前記開閉体は、車両ドアに備えられるウインドガラスであることを特徴とする開閉体駆動モータ。

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