JP6734714B2 - 開閉制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、開閉体の開閉動作を制御するパワーウインドウ装置など開閉制御装置に関するものである。

パワーウインドウ装置は、モータのトルクの変化に基づいて指や異物の挟み込みを検知する機能を備えており、挟み込みの検知時には、窓の上昇動作を下降動作に反転させる制御を行う。しかしながら、窓が窓枠の縁に到達した際にもトルクが変化するため、これを挟み込みとして検知してしまうと、窓が閉まらなくなってしまう。そこで、通常は、窓枠の縁に対して窓の位置が所定の範囲内に近づいた場合、挟み込み検知機能が無効にされる。窓の位置は、例えば、モータに内蔵されたホールセンサの出力パルス数が示すモータの回転量に基づいて検出される。窓が窓枠の縁へ到達した直近の状態を基準として、この状態からの回転量が窓の位置として検出される。

特開２０１２−１４４９２３号公報

窓が窓枠の縁に衝突すると、窓は窓枠の弾性部材に食い込んで停止する。また、窓が停止した後も、モータはダンパー特性の影響で若干の回転を生じる。従って、窓が窓枠の縁に達してから停止するまでのモータの回転量は、弾性部材の硬さの温度特性や、モータの電圧変動の影響を受けて変化する。当該回転量が小さくなったにも関わらず、挟み込み検知機能の有効と無効との境界位置を固定したままにしていると、窓枠への窓の衝突を誤って挟み込みと検知する可能性がある。

そこで、上記の特許文献１に記載されるパワーウインドウ装置では、挟み込み検知機能の有効と無効との境界位置（非検知領域の下端位置）が、モータの電圧に応じて変更される。このパワーウインドウ装置では、全閉状態の窓の位置（上端ロック位置）に対応するモータの回転量（パルス基準値）がモータの電圧に応じて補正されるとともに、境界位置に対応するモータの回転量（パルス値）がモータの電圧に応じて補正される。

しかしながら、特許文献１のパワーウインドウ装置では、全閉状態の窓の位置に対応する回転量と境界位置に対応する回転量との差（非検知領域の幅）が一定の値に設定されており、電圧が変化してもこの差は変わらない（特許文献１の図７を参照）。現実には、挟み込み検知すべき最小の厚さの物体（通常４ｍｍの厚さの物体）が挟み込まれてから窓が停止するまでの回転量は、窓枠の縁に窓が衝突してから停止するまでの回転量と同様に、モータの電圧や温度の影響を受けて変化する。前者の回転量が変化することを考慮せずに「非検知領域の幅」を固定の値に設定していると、挟み込みを検知すべき最小の厚さの物体に対して、挟み込み検知機能が働かなくなる可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、開閉体が全閉状態の位置へ到達したときに挟み込み防止制御を正確に無効化できるとともに、所定の厚みの物体が挟まれた場合には正確に挟み込み防止制御を実行できる開閉制御装置を提供することにある。

本発明の開閉制御装置は、モータの駆動による開閉体の開閉動作を制御する開閉制御装置であって、前記開閉体による物体の挟み込みを検知する挟み込み検知部と、前記モータの回転量を検出する回転量検出部と、前記モータに供給される電圧を検出する電圧検出部と、前記開閉体の全閉状態における前記回転量検出部の検出回転量を基準回転量として、該基準回転量からの前記検出回転量の変化に基づいて、前記全閉状態での位置を基準とする前記開閉体の位置を検出する位置検出部と、前記挟み込み検知部において前記挟み込みが検知された場合、前記位置検出部における前記開閉体の検出位置が、予め設定された境界位置に比べて前記全閉状態の位置から離れているならば、前記モータの回転を反転させる挟み込み防止制御を行い、前記開閉体の検出位置が前記境界位置に比べて前記全閉状態の位置に近いならば、前記挟み込み防止制御を無効にするモータ制御部と、前記境界位置を設定する境界位置設定部とを有する。前記境界位置設定部は、前記全閉状態における前記電圧検出部の検出電圧を基準電圧として、該基準電圧からの前記検出電圧の変化に応じた値を持ち、前記基準電圧からの前記検出電圧の変化に対応した前記基準回転量の変化に近似する第１回転量と、前記検出電圧に応じた値を持ち、所定の厚みを有する前記物体の前記挟み込みが検知されたことに伴う前記挟み込み防止制御によって前記開閉体が停止する位置での前記検出回転量である特定停止回転量と前記基準回転量との差に比べて小さく、かつ、前記基準回転量のばらつき量に比べて大きい前記第２回転量との和に基づいて前記境界位置を設定する。

この構成によれば、前記挟み込み防止制御を無効にする前記開閉体の位置の範囲を定める前記境界位置が、前記第１回転量と前記第２回転量との和に基づいて設定される。前記第１回転量は、前記基準電圧からの前記検出電圧の変化に対応した前記基準回転量の変化に近似するため、前記モータの電圧の変化によって前記基準回転量が変化しても、その変化に合わせて前記境界位置が適切に設定される。また、前記第２回転量は、前記特定停止回転量と前記基準回転量との差に比べて小さく、かつ、前記基準回転量のばらつき量に比べて大きい回転量であるため、前記モータの電圧の変化によって前記特定停止回転量が変化しても、その変化に合わせて前記境界位置が適切に設定される。

好適に、前記境界位置設定部は、前記基準電圧からの前記検出電圧の変化に所定の比例係数を乗じた値を持つ前記第１回転量と、前記検出電圧を変数とする所定の一次関数の値を持つ前記第２回転量との和に基づいて前記境界位置を設定する。

この構成によれば、前記第１回転量が前記基準電圧からの前記検出電圧の変化に比例するため、前記モータの電圧の変化に比例して前記基準回転量が変化する場合に、その変化に合わせて前記境界位置が適切に設定される。また、前記第２回転量が前記検出電圧の一次関数として算出されるため、前記特定停止回転量が前記検出電圧の一次関数で近似される場合に、前記モータの電圧の変化による前記特定停止回転量の変化に合わせて前記境界位置が適切に設定される。

好適に、前記検出回転量が、前記開閉体の閉動作によって小さくなり、前記開閉体の開動作によって大きくなるものとした場合に、前記基準回転量のばらつきの範囲における最小値が、前記検出電圧の一次関数である第１近似関数によって近似され、前記基準回転量のばらつきの範囲における最大値が、前記検出電圧の一次関数である第２近似関数によって近似され、前記所定の比例係数が、前記第１近似関数の係数と前記第２近似関数の係数との中間値である。

この構成によれば、前記基準回転量のばらつきの範囲における最小値と最大値とがそれぞれ前記検出電圧の一次関数として近似される場合に、その一次関数の係数の中間値が前記所定の比例係数として前記第１回転量の算出に使用される。これにより、前記基準電圧からの前記検出電圧の変化に対応した前記基準回転量の変化を適切に近似した前記第１回転量が算出される。

好適には、前記特定停止回転量のばらつきの範囲における最小値が、前記検出電圧の一次関数である第３近似式によって近似され、前記所定の一次関数が、前記第３近似式から前記第１近似関数を減じた結果の半分に相当する一次関数である。

この構成によれば、前記基準回転量のばらつきの範囲における最大値から最小値を減じて得られる前記ばらつき量を「ａ」とし、前記特定停止回転量のばらつきの範囲における最小値から前記基準回転量のばらつきの範囲における最大値を減じて得られる値（前記特定停止回転量と前記基準回転量との差の最小値）を「ｂ」とした場合に、前記第２回転量が「（ａ＋ｂ）／２」となる。従って、「ａ＜ｂ」である限り、前記第２回転量は「ｂ」に比べて小さく、かつ、「ａ」に比べて大きい条件を満たす。

好適に、前記位置検出部は、直近の前記全閉状態の前記基準回転量に対する前記検出回転量の変化を前記開閉体の位置として検出する。

この構成によれば、前記全閉状態となる度に、前記位置検出部の検出位置の基準となる前記基準回転量が更新される。

好適に、前記境界位置設定部は、直近の前記全閉状態の前記基準電圧に対する前記検出電圧の変化を算出し、当該検出電圧の変化に応じた値を持つ前記第１回転量と前記第２回転量との和に基づいて前記境界位置を設定する。

この構成によれば、前記全閉状態となる度に、前記第１回転量を求める際の基準となる前記基準電圧が更新される。

好適に、前記モータのトルクを検出するトルク検出部を有し、前記挟み込み検知部は、前記トルク検出部において検出されるトルクに基づいて前記挟み込みを検知する。

この構成によれば、前記モータのトルクに応じて前記挟み込みが的確に検知される。

本発明によれば、開閉体が全閉状態の位置へ到達したときに挟み込み防止制御を正確に無効化できるとともに、所定の厚みの物体が挟まれた場合には正確に挟み込み防止制御を実行できる。

本発明の実施形態に係る開閉制御装置の構成の一例を示す図である。 全閉状態におけるモータの回転量のばらつき範囲、及び、所定厚みの物体が挟まれた場合におけるモータの回転量のばらつき範囲から、挟み込み防止制御の有効／無効の境界位置を設定する方法を説明するための図である。 図２の方法により設定された境界位置が、他の電圧で不適切となる場合を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る開閉制御装における境界位置の設定方法の一例を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る開閉制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る開閉制御装置の境界位置の設定例を示す図である。 境界位置が他の電圧において不適切となる例を示す図である。 第２回転量を一定とした場合の例を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る開閉制御装置の構成の一例を示す図である。本実施形態に係る開閉制御装置は、モータ６の駆動による窓３（開閉体）の開閉動作を制御する装置であり、図１の例では、車両におけるドア２の窓枠４に取り付けられた窓３の開閉動作を制御する。図１に示す開閉制御装置は、モータ駆動回路１０と、電圧検出部２０と、電流検出部３０と、操作部４０と、処理部５０と、記憶部６０とを有する。

モータ駆動回路１０は、処理部５０の後述するモータ制御部５５において生成される制御信号に応じて、モータ６の駆動用の電圧を生成する。図１の例において、モータ駆動回路１０は、フルブリッジ回路を構成する４つのスイッチ素子（１１〜１４）を有する。スイッチ素子１１及び１２が、バッテリ等の電源電圧Ｖｂａｔとグランドとの間に直列接続され、その接続中点がモータ６の一方の入力端子に接続される。スイッチ素子１３及び１４が、電源電圧Ｖｂａｔとグランドとの間に直列接続され、その接続中点がモータ６の他方の入力端子に接続される。モータ６は、例えばＤＣモータであり、２つの入力端子に印加される電圧の極性に応じて回転方向が反転する。

電圧検出部２０は、モータ６に供給される電圧を検出する。図１の例において、電圧検出部２０は、増幅部２１とフィルタ部２２を有する。増幅部２１は、モータ６の２つの入力端子に印加される電圧を所定のゲインで増幅する。フィルタ部２２は、増幅部２１の出力信号からスイッチング周波数の成分を除去し、モータ６へ供給される平均的な電圧に応じた信号を出力する。電圧検出部２０は、ＡＤ変換器を備えており、モータ６に供給される電圧に応じたデジタル信号を処理部５０に出力する。

電流検出部３０は、モータ６に流れる電流を検出する。図１の例において、電流検出部３０は、シャント抵抗ＲＳと、増幅部３１と、フィルタ部３２を有する。シャント抵抗ＲＳは、モータ駆動回路１０のフルブリッジ回路（１１〜１４）とグランドとの間の電流経路に設けられており、モータ６に流れる電流に応じた電圧を生じる。増幅部３１は、シャント抵抗ＲＳに生じる電圧を所定のゲインで増幅する。フィルタ部３２は、増幅部３１の出力信号からスイッチング周波数の成分を除去し、モータ６に流れる平均的な電流に応じた信号を出力する。電流検出部３０は、ＡＤ変換器を備えており、モータ６に流れる電流に応じたデジタル信号を処理部５０に出力する。

操作部４０は、ユーザが窓３の開閉動作を操作するための信号を処理部５０へ入力する装置であり、例えばスイッチなどを含んで構成される。

処理部５０は、開閉制御装置の全体的な動作の制御を行う。処理部５０は、例えば、記憶部６０に格納されるプログラムの命令コードに従って処理を実行するコンピュータを含んで構成される。処理部５０は、全ての処理をコンピュータにより実行してもよいし、少なくとも一部の処理を専用のハードウェア回路（ランダムロジック等）によって実行してもよい。

処理部５０は、機能的なブロックとして、トルク検出部５１と、挟み込み検知部５２と、回転量検出部５３と、位置検出部５４と、モータ制御部５５と、境界位置設定部５６とを有する。

トルク検出部５１は、モータ６のトルクを検出する。例えばトルク検出部５１は、電流検出部３０において検出されたモータ６の電流Ｉｍに基づいて、次の式によりトルクτを算出する。

τ ＝ Ｋｔ×Ｉｍ−Ｔｍ …（１）

式（１）において、「Ｋｔ」及び「Ｔｍ」はモータごとに固有の定数である。
また、電流Ｉｍを次の式で計算してもよい。

Ｉｍ ＝ （Ｖ−２π・Ｋｅ／Ｔ）／Ｒｍ ・・・ （２）

式（２）において、「Ｖ」はモータの電圧［Ｖ］を示し、「Ｔ」はモータ１回転の周期［ｓ］を示し、「Ｒｍ」及び「Ｋｅ」はモータごとに固有の定数である。モータに、所定の角度の回転に応じてパルスを発生するパルス発生器が付設され、このパルスに基づいて周期Ｔが検出される。

挟み込み検知部５２は、窓３による物体の挟み込みを検知する。例えば、挟み込み検知部５２は、トルク検出部５１において検出されるモータのトルクに基づいて、挟み込みを検知する。具体的には、挟み込み検知部５２は、トルク検出部５１において検出されるトルクが所定のしきい値を超えた場合に挟み込みが発生したと判定する。

回転量検出部５３は、モータ６の回転量を検出する。例えば、回転量検出部５３は、モータ６が一定の角度だけ回転する度にモータ６の電流にリップルが生じることを利用して、回転量を検出する。具体的には、回転量検出部５３は、モータ６の電流に含まれるリップルを抽出して計数することにより、モータ６の回転量に対応したリップル計数値を取得する。

なお、回転量検出部５３は、モータ６が一定の角度だけ回転する度にパルスを発生する装置（ホールセンサ等）が設けられている場合には、そのパルスを計数することにより、モータ６の回転量に対応したパルス計数値を取得してもよい。

本実施形態では、一例として、回転量検出部５３の検出回転量が閉動作によって小さくなり、開動作によって大きくなるものとする。従って、検出回転量が小さくなると、窓３の位置が全閉状態（窓３が窓枠４の縁に当たって停止した状態）の位置に近づく。

位置検出部５４は、窓３の全閉状態における回転量検出部５３の検出回転量を「基準回転量Ｐｓ」とした場合に、この基準回転量Ｐｓからの検出回転量の変化に基づいて、全閉状態の位置を基準とする窓３の位置を検出する。例えば位置検出部５４は、直近の全閉状態の基準回転量Ｐｓに対する現在の検出回転量Ｐの変化（Ｐ−Ｐｓ）を窓３の位置の検出結果として取得する。

なお、位置検出部５４は、窓３が全閉状態で停止した場合に回転量検出部５３の検出回転量Ｐをゼロにリセットし、当該リセットの後に回転量検出部５３で得られる検出回転量Ｐをそのまま窓３の位置の検出結果として取得してもよい。これにより、全閉状態の度に基準回転量Ｐｓを記憶して「Ｐ−Ｐｓ」の減算処理を行う必要がないため、処理が簡易となる。

モータ制御部５５は、操作部４０において入力される操作信号に応じたモータ６の制御信号を生成し、モータ駆動回路１０に出力する。モータ制御部５５は、閉動作及び開動作のそれぞれについて予め設定されたモータ６の回転方向や回転速度などの条件を満たすように、モータ駆動回路１０へ出力する制御信号を生成する。

また、モータ制御部５５は、挟み込み検知部５２において物体の挟み込みが検知された場合、モータ６の回転を反転させる挟み込み防止制御を行う。ただし、モータ制御部５５は、位置検出部５４における窓３の検出位置に応じて、挟み込み防止制御を無効にする。すなわち、モータ制御部５５は、検出位置が境界位置Ｘに比べて窓３の全閉状態の位置から離れているならば、挟み込み防止制御を行い、窓３の検出位置が境界位置Ｘに比べて全閉状態の位置に近いならば、挟み込み防止制御を無効にする。境界位置Ｘは、次に述べる境界位置設定部５６によって予め設定される。

境界位置設定部５６は、モータ制御部５５による挟み込み防止制御を無効にするべき窓３の位置の境界である境界位置Ｘを、電圧検出部２０の検出電圧に基づいて設定する。すなわち、境界位置設定部５６は、全閉状態における電圧検出部２０の検出電圧（以下、「基準電圧Ｖｓ」と記す。）からの検出電圧の変化に応じた値を持つ第１回転量Ｒ１と、電圧検出部２０の検出電圧に応じた値を持つ第２回転量Ｒ２との和に基づいて、境界位置Ｘを設定する。

ここで、第１回転量Ｒ１及び第２回転量Ｒ２の説明をする前に、その前提となる境界位置Ｘの設定方法について図２及び図３を参照して説明する。

図２は、全閉状態におけるモータ６の回転量のばらつき範囲ＡＲ１、及び、所定厚みの物体９が挟まれた場合におけるモータ６の回転量のばらつき範囲ＡＲ２から、挟み込み防止制御の有効／無効の境界位置Ｘを設定する方法を説明するための図である。図２の左側は、窓枠４の上縁の弾性部材５に窓３が当たった状態を示し、図２の右側は、厚さ４ｍｍの物体９が窓３に当たって挟まれた状態を示す。窓３は、閉動作により上昇して図２の左側のように弾性部材５に当たると、点線と矢印で示すように、その位置から更に弾性部材５側に食い込んだ位置で停止する。また、窓３が停止した後も、モータ６において若干の回転が生じる。窓３の全閉状態における回転量検出部５３の検出回転量である基準回転量Ｐｓは、図２の例において「Ｐ１」から「Ｐ２」までの範囲でばらつく。

窓３が閉動作によって物体９を挟み込む場合も同様であり、図２の右側において示すように、窓３は物体９に当たった位置から更に弾性部材５側に食い込んだ位置で停止する。窓３の停止は、モータ制御部５５の挟み込み防止制御によって行われる。窓３が停止した後も、モータ６において若干の回転が生じる。所定の厚み（図２の例では４ｍｍ）を持った物体９の挟み込みが検知されたことに伴う挟み込み防止制御によって窓３が停止する位置での回転量検出部５３の検出回転量（物体の最大食い込み回転量）を「特定停止回転量Ｐｅ」とすると、特定停止回転量Ｐｅは、図２の例において「Ｐ３」から「Ｐ４」の範囲でばらつく。

もし境界位置Ｘが基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１（Ｐ１≦Ｐｓ≦Ｐ２）に含まれると、窓３が全閉状態の位置に達したにも関わらず挟み込み防止制御が行われる可能性がある。その場合、窓３は、全閉状態の位置に対して開方向側に離れた位置で停止してしまい、全閉状態にならなくなる。従って、境界位置Ｘは、基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１に含まれてはならない。基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１の幅を「ａ」とすると、境界位置Ｘは次の条件を満たす必要がある。

ａ ＜ Ｘ …（３）

また、もし境界位置Ｘが特定停止回転量Ｐｅのばらつき範囲ＡＲ２（Ｐ３≦Ｐｅ≦Ｐ４）に含まれると、窓３が物体９を挟み込んでいるにも関わらず挟み込み防止制御が無効になってしまう可能性がある。従って、境界位置Ｘは、特定停止回転量Ｐｅのばらつき範囲ＡＲ２に含まれてはならない。特定停止回転量Ｐｅのばらつき範囲ＡＲ２の最小値Ｐ３から基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１の最大値Ｐ２を減じた値（特定停止回転量Ｐｅと基準回転量Ｐｓとの差の最小値）を「ｂ」とすると、境界位置Ｘは次の条件を満たす必要がある。

Ｘ ＜ ｂ …（４）

式（３）及び（４）から、次の条件が導かれる。

ａ ＜ Ｘ ＜ ｂ …（５）

式（５）から、「ａ」は「ｂ」より小さくなくてはならないことが分かる。
また、式（５）の条件をより確実に満たすためには、「Ｘ−ａ」及び「ｂ−Ｘ」の何れか小さい方の数を選択した場合に、その選択した数が最大となるように境界位置Ｘを設定することが好ましい。これは、「Ｘ−ａ」と「ｂ−Ｘ」とが等しい場合に該当するため、この条件を満たす境界位置Ｘは次の式で表される。

Ｘ−ａ ＝ ｂ−Ｘ
Ｘ ＝ （ａ＋ｂ）／２ …（６）

図２の例では、基準回転量Ｐｓが最小値Ｐ１である場合の境界位置Ｘ（Ｐ１）と、基準回転量Ｐｓが最大値Ｐ２である場合の境界位置Ｘ（Ｐ２）とを、それぞれ鎖線で表している。境界位置Ｘ（Ｐ１）は最も基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１に近く、境界位置Ｘ（Ｐ２）は最も特定停止回転量Ｐｅのばらつき範囲ＡＲ２に近い。「ａ＜ｂ」の条件が満たされる限り、式（６）で表される境界位置Ｘは、２つのばらつき範囲ＡＲ１及びＡＲ２の何れにも含まれない。

一方、図３は、図２の方法により特定の電圧で設定された境界位置Ｘが、他の電圧で不適切となる場合を説明するための図である。図２における２つのばらつき範囲ＡＲ１及びＡＲ２は、モータ６に特定の電圧が供給されている場合のものであり、モータ６の電圧が変化すると、２つのばらつき範囲ＡＲ１及びＡＲ２は図３のように変化する。図３の例において、境界位置Ｘは、全閉状態のモータ６の電圧が「Ｖｓ」の場合における「ａ」及び「ｂ」に基づいて、式（６）により算出される。図３の「Ｘ（Ｐ１）」は、全閉状態のモータ６の電圧が「Ｖｓ」の場合における基準回転量Ｐｓの最小値Ｐ１に対して「（ａ＋ｂ）／２」だけ開方向側へシフトした値に設定される。また図３の「Ｘ（Ｐ２）」は、全閉状態のモータ６の電圧が「Ｖｓ」の場合における基準回転量Ｐｓの最大値Ｐ２に対して「（ａ＋ｂ）／２」だけ開方向側へシフトした値に設定される。図３に示すように、全閉状態のモータ６の電圧が「Ｖｓ」の場合、境界位置Ｘ（Ｐ１）及びＸ（Ｐ２）は何れも２つのばらつき範囲ＡＲ１及びＡＲ２に含まれていない。

しかしながら、基準回転量Ｐｓ及び特定停止回転量Ｐｅは、図３において示すように、モータ６の電圧に応じて変化する傾向がある。すなわち、基準回転量Ｐｓ及び特定停止回転量Ｐｅは、電圧が高くなると直線的に減少し、電圧が低くなると直線的に増大する傾向がある。そのため、モータ６の電圧が当初の「Ｖｓ」に対して変化すると、「Ｖｓ」において最適であった境界位置Ｘが、別の電圧においてばらつき範囲ＡＲ１、ＡＲ２に含まれてしまう場合がある。図３の例では、モータ６の電圧が「Ｖ１」より低くなると、境界位置Ｘ（Ｐ１）がばらつき範囲ＡＲ１の斜線の範囲に含まれる。その結果、窓閉め切り時に挟み込み防止制御が有効になり、誤反転が発生する可能性がある。また、モータ６の電圧が「Ｖ２」より高くなると、境界位置Ｘ（Ｐ２）がばらつき範囲ＡＲ２の斜線の範囲に含まれる。その結果、物体の挟み込み時に挟み込み防止制御が無効になり、窓動作が反転しない可能性がある。

このように、基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１と特定停止回転量Ｐｅのばらつき範囲ＡＲ２とがそれぞれモータ６の電圧に応じて変化する場合において、境界位置Ｘがこれらのばらつき範囲に含まれないようにするため、第１回転量Ｒ１及び第２回転量Ｒ２は、それぞれ次のように規定される。

第１回転量Ｒ１は、基準電圧Ｖｓからの検出電圧の変化ΔＶに対応した基準回転量Ｐｓの変化ΔＰｓに近似するモータ６の回転量である。基準電圧Ｖｓからの検出電圧の変化ΔＶに対して、基準回転量Ｐｓの変化ΔＰｓが比例するものと近似すると、第１回転量Ｒ１は次の式で表される。

Ｒ１ ＝ αｓ×（Ｖ−Ｖｓ） …（７）

式（７）において、「αｓ」は比例係数を示す。また「Ｖｓ」は直近の全閉状態における電圧検出部２０の検出電圧（基準電圧）を示し、「Ｖ」は第１回転量Ｒ１を算出する際の電圧検出部２０の検出電圧を示す。「Ｖ−Ｖｓ」は「ΔＶ」に相当する。

基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１における最小値Ｐ１と最大値Ｐ２は、それぞれ検出電圧Ｖの一次関数に近似することができる。最小値Ｐ１の近似関数（第１近似関数）と最大値Ｐ２の近似関数（第２近似関数）は、それぞれ次の式で表される。

Ｐ１ ＝ α１×Ｖ＋β１ …（８）
Ｐ２ ＝ α２×Ｖ＋β２ …（９）

式（７）の比例係数αｓは、例えば、第１近似関数の係数α１と第２近似関数の係数α２との中間値に設定される。この場合、比例係数αｓは次の式で表される。

αｓ ＝ （α１＋α２）／２ …（１０）

一方、第２回転量Ｒ２は、特定停止回転量Ｐｅと基準回転量Ｐｓとの差に比べて小さく、かつ、基準回転量Ｐｓのばらつき量に比べて大きいモータ６の回転量である。例えば、第２回転量Ｒ２は、モータ６の電圧に応じて変化する「ａ」「ｂ」を式（６）へ適用することにより与えられる。

具体的には、第２回転量Ｒ２は、式（６）を利用し、ばらつき範囲ＡＲ１における最小値Ｐ１及びばらつき範囲ＡＲ２の最大値Ｐ３を用いて、次の式により表される。

Ｒ２ ＝ ｛（Ｐ２−Ｐ１）＋（Ｐ３−Ｐ２）｝／２
＝ （Ｐ３−Ｐ１）／２ …（１１）

ばらつき範囲ＡＲ２の最大値Ｐ３は、検出電圧Ｖの一次関数に近似可能である。この近似関数（第３近似関数）は次の式で表される。

Ｐ３ ＝ α３×Ｖ＋β３ …（１２）

ここで、α３とβ３は係数である。
式（８）と式（１２）を式（１１）へ代入すると、第２回転量Ｒ２は次のように表される。

Ｒ２ ＝ ｛（α３−α１）×Ｖ＋（β３−β１）｝／２ …（１３）

境界位置Ｘは、第１回転量Ｒ１と第２回転量Ｒ２との和に相当する回転量であり、次の式で表される。

Ｘ ＝ Ｒ１＋Ｒ２
＝ αｔｈ×Ｖ＋βｔｈ＋αｓ×（Ｖ−Ｖｓ） …（１４）

式（１４）において、「αｔｈ」及び「βｔｈ」はそれぞれ定数であり、次の式で表される。

αｔｈ ＝ （α３−α１）／２ …（１５）
βｔｈ ＝ （β３−β１）／２ …（１６）

境界位置設定部５６は、直近の全閉状態の基準電圧Ｖｓと現在の検出電圧Ｖとに基づいて、式（１４）により境界位置Ｘを算出する。

図４は、境界位置Ｘの設定方法の一例を説明するための図である。図４の例において、直近の全閉状態の基準電圧は「Ｖｓ」であり、基準回転量は「Ｐｓ」である。また、モータ６の電圧が「Ｖｓ」の場合、ばらつき範囲ＡＲ１の幅（Ｐ２−Ｐ１）は「ａ」であり、ばらつき範囲ＡＲ２の最小値Ｐ３とばらつき範囲ＡＲ１の最大値Ｐ２との差（Ｐ３−Ｐ２）は「ｂ」である。もしモータ６の電圧が「Ｖｓ」のまま変化しないとすると、基準回転量Ｐｓに対する境界位置Ｘ（Ｐｓ）は、基準回転量Ｐｓから「（ａ＋ｂ）／２」だけ開方向側の位置に設定される。

一方、モータ６の電圧が「Ｖｓ」から「Ｖ」へ変化したとすると、直近の全閉状態の基準回転量は、「Ｐｓ」から「Ｐｓ’」へ「ΔＰｓ」だけ仮想的に増大したとみなされる。この「ΔＰｓ」に相当する第１回転量Ｒ１は、式（７）から「αｓ×（Ｖ−Ｖｓ）」で求められる。

図４の例において、モータ６の電圧が「Ｖ」のとき、ばらつき範囲ＡＲ１の幅は「ａ’」であり、ばらつき範囲ＡＲ２の最小値Ｐ３とばらつき範囲ＡＲ１の最大値Ｐ２との差は「ｂ’」である。仮想的な基準回転量Ｐｓ’に対する境界位置Ｘ（Ｐｓ’）は、基準回転量Ｐｓ’から「（ａ’＋ｂ’）／２」だけ開方向側の位置に設定される。この「（ａ’＋ｂ’）／２」が、第２回転量Ｒ２に相当する。

基準回転量Ｐｓ’に対する境界位置Ｘ（Ｐｓ’）は、基準回転量Ｐｓに対して「Ｒ１＋Ｒ２」だけ開方向側の位置に設定される。従って、直近の全閉状態の基準電圧が「Ｖｓ」、現在の検出電圧が「Ｖ」の場合における境界位置Ｘ（Ｐｓ）は、第１回転量Ｒ１と第２回転量Ｒ２との和で表され、式（１４）により算出される。
以上が、処理部５０の説明である。

図１に戻る。
記憶部６０は、処理部５０におけるコンピュータのプログラムや、処理部５０の処理に使用される定数データ、処理部５０の処理の過程で一時的に保持される変数データなどを記憶する。記憶部６０は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクなどの記憶装置を含んで構成される。

次に、上述した構成を有する本実施形態に係る開閉制御装置の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。図５に示す処理は、例えば一定期間ごとに繰り返し実行される。または、ホールセンサ等の磁気センサでモータからのパルスが変化するタイミングで実行してもよい。

境界位置設定部５６は、窓３の開閉動作が現在行われているか否かの判定を行い（ＳＴ１００）、開閉動作が行われている場合は、直近の全閉状態の基準電圧Ｖｓと現在の検出電圧Ｖとに基づいて、式（１４）により境界位置Ｘを算出する（ＳＴ１０５）。

境界位置設定部５６において境界位置Ｘが算出されると、モータ制御部５５は、位置検出部５４において検出される現在の窓３の位置が境界位置Ｘより大きいか否かを判定する（ＳＴ１１０）。窓３の位置が境界位置Ｘより大きい場合、すなわち、境界位置Ｘに比べて窓３の位置が全閉状態の位置から離れている場合、モータ制御部５５は、トルク検出部５１におけるトルクの検出値が所定の判定値より大きいか否かを更に判定する（ＳＴ１１５）。トルクの検出値が判定値より大きい場合、モータ制御部５５は、モータの回転を反転させる挟み込み防止制御を行う（ＳＴ１２０）。

一方、ステップＳＴ１１０において窓３の位置が境界位置Ｘ以下と判定した場合、すなわち、境界位置Ｘに比べて窓３の位置が全閉状態の位置に近い場合、モータ制御部５５は、窓３を全閉状態の位置まで進めさせた後でモータ６の回転を停止させる（ＳＴ１３０）。例えばモータ制御部５５は、モータ６を予め設定された時間だけ閉方向に回転させた後で回転を停止させる。モータ６の回転が停止すると、位置検出部５４は、この停止した状態の窓３の位置を新たな基準の位置として設定する（ＳＴ１３５）。具体的には、位置検出部５４は、回転量検出部５３における回転量の検出値をゼロにリセットする。また、境界位置設定部５６は、この停止状態における電圧検出部２０の検出電圧を基準電圧Ｖｓとして取得し、記憶部６０に記憶させる（ＳＴ１４０）。境界位置設定部５６は、記憶部６０に記憶させた基準電圧Ｖｓを、境界位置Ｘの算出に使用する。

図６は、本実施形態に係る開閉制御装置における境界位置Ｘの設定例を示す図である。図６において、横軸はモータ６に供給される電圧を示し、縦軸はモータ６の回転量を示す。この回転量は、モータ６において一定の角度の回転を生じる度にホールセンサ等が発生するパルスの数を単位としている。「Ｐ１」は基準回転量Ｐｓの最小値を示し、「Ｐ２」は基準回転量Ｐｓの最大値を示し、「Ｐ３」は特定停止回転量Ｐｅの最小値を示す。

図６において、上側の一点鎖線は、基準電圧Ｖｓが１０．５［Ｖ］、基準回転量Ｐｓが最小値「−１」の場合における境界位置Ｘの回転量を示し、下側の一点鎖線は、基準電圧Ｖｓが１０．５［Ｖ］、基準回転量Ｐｓが最大値「２」の場合における境界位置Ｘの回転量を示す。この２本の一点鎖線で表される境界位置Ｘの回転量は、全ての電圧範囲（１０．５［Ｖ］〜１５［Ｖ］）において、特定停止回転量Ｐｅの最小値Ｐ３より小さく、かつ、基準回転量Ｐｓの最大値Ｐ２より大きい。従って、全閉状態での窓３の停止を挟み込みとして誤検知したり、所定厚みの物体の挟み込み時に挟み込み防止制御が無効になったりすることがない。

図７及び図８は、図６に示す境界位置Ｘの設定例に対する比較例を示す。

図７は、境界位置が他の電圧において不適切となる例を示す図である。モータ６の電圧が１３．５［Ｖ］の場合、「（ａ＋ｂ）／２」の値は図７の例において「４」になる。２つの一点鎖線は、それぞれ境界位置Ｘの回転量を示しており、境界位置Ｘの回転量と基準回転量Ｐｓとの差を「４」に固定している。上側の一点鎖線において、基準回転量Ｐｓは「−３」、境界位置Ｘの回転量は「１」である。下側の一点鎖線において、基準回転量Ｐｓは「−１」、境界位置Ｘの回転量は「３」である。基準回転量Ｐｓの「−３」と「−１」は、モータ６の電圧が１３．５［Ｖ］の場合における基準回転量Ｐｓの最小値Ｐ１と最大値Ｐ２である。

図７の例では、モータ６の電圧が１１［Ｖ］以下になると（斜線の範囲）、上側の一点鎖線が基準回転量Ｐｓの最大値Ｐ２より小さくなる。そのため、この斜線の範囲では、全閉状態の窓３の停止が誤って挟み込みと検知される可能性がある。また、モータ６の電圧が１５［Ｖ］付近の場合、下側の一点鎖線が特定停止回転量Ｐｅの最小値Ｐ３（＝３）と重なる。そのため、この電圧付近では、所定厚みの物体について挟み込み防止制御が働かない可能性がある。

図８は、式（１４）で表される境界位置Ｘにおいて第２回転量Ｒ２を検出電圧Ｖによらない一定の値に置き換えた例を示す図である。上側の一点鎖線は、基準電圧Ｖｓが１０．５［Ｖ］、基準回転量Ｐｓが最小値「−１」の場合における境界位置Ｘの回転量を示し、下側の一点鎖線は、基準電圧Ｖｓが１０．５［Ｖ］、基準回転量Ｐｓが最大値「２」の場合における境界位置Ｘの回転量を示す。ただし、何れの境界位置Ｘも、第２回転量Ｒ２は「５」に固定されている。この値「５」は、モータの電圧が１０．５［Ｖ］の場合の「ａ」と「ｂ」を用いて「（ａ＋ｂ）／２」により算出されたものである。

図８の例では、モータ６の電圧が１５［Ｖ］付近の場合、下側の一点鎖線が特定停止回転量Ｐｅの最小値Ｐ３（＝３）と重なっている。これは、電圧変化に対する「Ｐ３」直線の傾きが「Ｐ１」直線及び「Ｐ２」直線の傾きに比べて大きいことによる。そのため、この１５［Ｖ］付近では、所定厚みの物体について挟み込み防止制御が働かない可能性がある。

以上説明したように、本実施形態に係る開閉制御装置によれば、挟み込み防止制御を無効にする窓３の位置の範囲を定める境界位置Ｘが、第１回転量Ｒ１と第２回転量Ｒ２との和に基づいて設定される。第１回転量Ｒ１は、基準電圧Ｖｓからの検出電圧の変化に対応した基準回転量Ｐｓの変化に近似するため、モータ６の電圧の変化によって基準回転量Ｐｓが変化しても、その変化に合わせて境界位置Ｘを適切に設定できる。また、第２回転量Ｒ２は、特定停止回転量Ｐｅと基準回転量Ｐｓとの差（ｂ）に比べて小さく、かつ、基準回転量Ｐｓのばらつき量（ａ）に比べて大きい回転量であるため、モータ６の電圧の変化によって特定停止回転量Ｐｅが変化しても、その変化に合わせて境界位置Ｘを適切に設定できる。従って、モータ６が全閉状態の位置へ到達したときに挟み込み防止制御を正確に無効化できるとともに、所定の厚みの物体６が挟まれた場合には正確に挟み込み防止制御を実行できる。

本実施形態に係る開閉制御装置によれば、第１回転量Ｒ１が基準電圧Ｖｓからの検出電圧の変化に比例するため（式（７））、モータ６の電圧の変化に比例して基準回転量Ｐｓが変化する場合に、その変化に合わせて境界位置Ｘを適切に設定できる。また、第２回転量Ｒ２が検出電圧の一次関数として算出されるため（式（１３））、特定停止回転量Ｐｅが検出電圧の一次関数で近似される場合に、モータ６の電圧の変化による特定停止回転量Ｐｅの変化に合わせて境界位置Ｘを適切に設定できる。

本実施形態に係る開閉制御装置によれば、基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１における最小値Ｐ１と最大値Ｐ２とがそれぞれ検出電圧の一次関数として近似される場合に、その一次関数の係数の中間値が比例係数αｓとして第１回転量Ｒ１の算出に使用される（式（１０））。これにより、基準電圧Ｖｓからの検出電圧の変化に対応する基準回転量Ｐｓの変化が適切に近似された第１回転量Ｒ１を算出できる。

本実施形態に係る開閉制御装置によれば、基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１における最大値Ｐ２から最小値Ｐ１を減じて得られるばらつき量「ａ」と、特定停止回転量Ｐｅのばらつき範囲ＡＲ２における最小値Ｐ３から基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１における最大値Ｐ２を減じて得られる値である「ｂ」とを用いて、第２回転量Ｒ２が「（ａ＋ｂ）／２」により算出される。従って、「ａ＜ｂ」である限り、第２回転量Ｒ２は「ｂ」に比べて小さく、かつ、「ａ」に比べて大きい条件を満たすことができる。

なお、本発明は上記の形態のみに限定されるものではなく、他の種々のバリエーションを含んでいる。

例えば、上記の実施形態では、基準回転量Ｐｓのばらつき範囲ＡＲ１における最小値Ｐ１及び最大値Ｐ２、並びに、特定停止回転量Ｐｅのばらつき範囲ＡＲ２における最小値Ｐ３がそれぞれ一次関数で近似され（式（８）、（９）、（１２））、これらの近似関数の定数が含まれた関数を用いて境界位置Ｘが算出される（式（１４））。これに対し、本発明の他の実施形態では、式（１４）に相当する境界位置Ｘのデータテーブルを予め準備し、このデータテーブルから「Ｖｓ」及び「Ｖ」に対応付けられた境界位置Ｘを取得するようにしてもよい。

上記の実施形態では、本発明を車両の窓の開閉制御装置（パワーウインドウ等）に適用した例が挙げられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、サンルールやスライド式ドアなど、他の種々の開閉制御装置にも適用可能である。

２…ドア、３…窓、４…窓枠、５…弾性部材、６…モータ、９…物体、１０…モータ駆動回路、１１〜１４…スイッチ素子、２０…電圧検出部、２１…増幅部、２２…フィルタ部、３０…電流検出部、３１…増幅部、３２…フィルタ部、４０…操作部、５０…処理部、５１…トルク検出部、５２…挟み込み検知部、５３…回転量検出部、５４…位置検出部、５５…モータ制御部、５６…境界位置設定部、６０…記憶部、Ｐｓ…基準回転量、Ｐｅ…特定停止回転量、Ｘ…境界位置、Ｖｓ…基準電圧、Ｒ１…第１回転量、Ｒ２…第２回転量

Claims (5)

1. モータの駆動による開閉体の開閉動作を制御する開閉制御装置であって、
   前記開閉体による物体の挟み込みを検知する挟み込み検知部と、
   前記モータの回転量を検出する回転量検出部と、
   前記モータに供給される電圧を検出する電圧検出部と、
   前記開閉体の全閉状態における前記回転量検出部の検出回転量を基準回転量として、該基準回転量からの前記検出回転量の変化に基づいて、前記全閉状態での位置を基準とする前記開閉体の位置を検出する位置検出部と、
   前記挟み込み検知部において前記挟み込みが検知された場合、前記位置検出部における前記開閉体の検出位置が、予め設定された境界位置に比べて前記全閉状態の位置から離れているならば、前記モータの回転を反転させる挟み込み防止制御を行い、前記開閉体の検出位置が前記境界位置に比べて前記全閉状態の位置に近いならば、前記挟み込み防止制御を無効にするモータ制御部と、
   前記境界位置を設定する境界位置設定部とを有し、
   前記境界位置設定部は、
   前記全閉状態における前記電圧検出部の検出電圧を基準電圧として、該基準電圧からの前記検出電圧の変化に応じた値を持ち、前記基準電圧からの前記検出電圧の変化に対応した前記基準回転量の変化に近似する第１回転量であって、前記基準電圧からの前記検出電圧の変化に所定の比例係数を乗じた値を持つ前記第１回転量と、
   前記検出電圧に応じた値を持ち、所定の厚みを有する前記物体の前記挟み込みが検知されたことに伴う前記挟み込み防止制御によって前記開閉体が停止する位置での前記検出回転量である特定停止回転量と前記基準回転量との差に比べて小さく、かつ、前記基準回転量のばらつき量に比べて大きい第２回転量であって、前記検出電圧を変数とする所定の一次関数の値を持つ前記第２回転量と
   の和に基づいて前記境界位置を設定し、
   前記検出回転量が、前記開閉体の閉動作によって小さくなり、前記開閉体の開動作によって大きくなるものとした場合に、
   前記基準回転量のばらつきの範囲における最小値が、前記検出電圧の一次関数である第１近似関数によって近似され、
   前記基準回転量のばらつきの範囲における最大値が、前記検出電圧の一次関数である第２近似関数によって近似され、
   前記所定の比例係数が、前記第１近似関数の係数と前記第２近似関数の係数との中間値である、
   開閉制御装置。
2. 前記特定停止回転量のばらつきの範囲における最小値が、前記検出電圧の一次関数である第３近似式によって近似され、
   前記所定の一次関数が、前記第３近似式から前記第１近似関数を減じた結果の半分に相当する一次関数である、
   請求項１に記載の開閉制御装置。
3. 前記位置検出部は、直近の前記全閉状態の前記基準回転量に対する前記検出回転量の変
   化を前記開閉体の位置として検出する、
   請求項１又は２に記載の開閉制御装置。
4. 前記境界位置設定部は、直近の前記全閉状態の前記基準電圧に対する前記検出電圧の変化を算出し、当該検出電圧の変化に応じた値を持つ前記第１回転量と前記第２回転量との和に基づいて前記境界位置を設定する、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の開閉制御装置。
5. 前記モータのトルクを検出するトルク検出部を有し、
   前記挟み込み検知部は、前記トルク検出部において検出されるトルクに基づいて前記挟み込みを検知する、
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の開閉制御装置。

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