JP6752527B2 - 電動スライドドアのモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のスライドドアの開閉動作の駆動源であるモータを制御する制御装置に関する。

ワンボックスタイプやミニバンタイプの車両には、後部サイドドアに前後方向のスライドにより開閉するスライドドアが採用されており、オプションまたはグレードによっては標準で、そのスライドドアをモータの駆動力により開閉する機能、いわゆる電動スライドドア（パワースライドドア）が装備されている。

スライドドアの駆動機構の一例では、モータが減速機および電磁クラッチを介してプーリ（ドラム）に接続されており、モータの駆動力によりプーリが回転されて、スライドドアに接続されているワイヤ（ケーブル）がプーリに巻取／操出されることにより、スライドドアが開方向および閉方向にスライドする。この駆動機構では、電磁クラッチの通電を制御することにより、スライドドアの移動速度を調節することができ、また、スライドドアの停止状態を維持することができる。電磁クラッチによりモータとプーリとを切り離せば、ドアを手動で開閉操作することが可能となる。

かかる構成から電磁クラッチを廃止することにより、駆動機構のコストの低減を図ることができる。ただし、そのクラッチレスの駆動機構では、モータの通電制御により、スライドドアの移動速度を調節しなければならない。また、モータとプーリ（スライドドア）とが常に接続されているので、スライドドアを手動で開閉操作可能にするためには、モータのフリクションおよび減速機の減速比を低減せざるを得ない。そのため、スライドドアが開閉途中で停止した状態を保持するためには、モータに制動電流を供給して、モータを制動させる必要がある。

特開平１０−２６６６９１号公報

ところが、モータに供給される制動電流が大きいと、スライドドアが開閉途中で停止した状態を長時間保持する場合に、消費電力が大きくなり、バッテリ上がりが生じやすく、モータの経年劣化を助長するおそれがある。

本発明の目的は、スライドドアが開閉途中で停止した状態を保持する場合に、その保持状態でモータに供給される電流の低減を図ることができる、電動スライドドアのモータ制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る電動スライドドアの制御装置は、車両のスライドドアの開閉動作の駆動源であるモータを制御する制御装置であって、モータの回転速度の目標値を０に設定して、モータの回転速度が０に一致するようフィードバック制御するフィードバック制御手段と、モータの回転速度が０に保持される範囲内で、モータに供給される電流を低減させる電流低減手段とを含む。

この構成によれば、モータの回転速度の目標値を０に設定して、モータの回転速度をその目標値、つまり０に一致させるフィードバック制御を行うことにより、スライドドアを停止した状態に保持することができる。そして、モータの回転速度が０に保持される範囲内において、モータに供給される電流を低減させることにより、スライドドアが停止した状態を保持しつつ、その保持状態でモータに供給される電流の低減を図ることができる。その結果、モータへの低電流の供給で、スライドドアを停止状態に安定して保持することができる。

本発明によれば、スライドドアが開閉途中で停止した状態を保持する場合に、その保持状態でモータに供給される電流の低減を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る電動スライドドア制御装置が搭載される車両の右側面図である。 スライドドアの開閉動作の制御に関する電気的構成を示すブロック図である。 スライドドアの開閉動作中に実行されるドア一時保持処理の流れを示すフローチャート（その１）である。 ドア一時保持処理の流れを示すフローチャート（その２）である。 ドア一時保持処理の流れを示すフローチャート（その３）である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る電動スライドドア制御装置が搭載される車両１の右側面図である。

車両１は、たとえば、ミニバンタイプの自動車である。図１には、車両１の右側面のみが示されているが、車両１の左右の両側面には、フロントドア開口２およびリヤドア開口３が形成されており、そのフロントドア開口２およびリヤドア開口３をそれぞれ開閉するヒンジドア４およびスライドドア５が設けられている。

ヒンジドア４は、その前端部に配置されたヒンジを支点とする揺動により、フロントドア開口２を開閉する。スライドドア５は、図１に二点鎖線と実線とで示されるように、前後方向のスライドにより、リヤドア開口３を開閉する。ヒンジドア４の外表面には、ヒンジドア４を開閉するために操作されるアウトドアハンドル６が設けられている。また、スライドドア５の外表面には、スライドドア５を開閉するために操作されるアウトドアハンドル７が設けられている。

なお、図示されないが、ヒンジドア４およびスライドドア５の車室内側の面にも、それぞれヒンジドア４およびスライドドア５を開閉するために操作されるドアハンドル（インドアハンドル）が設けられている。以下の説明において、スライドドア５のアウトドアハンドル７とインドアハンドルとを区別する必要がないので、これらを総称して「ドアハンドル７」という。

＜電動スライドドア＞
図２は、スライドドア５の開閉動作の制御に関する電気的構成を示すブロック図である。

スライドドア５には、電動スライドドア（パワースライドドア）が採用されており、電動開閉のためのドアモータユニット１１が設けられている。ドアモータユニット１１には、たとえば、ドアモータ１２と、ドアモータ１２の動力によりスライドドア５を前後方向にスライドさせるドア駆動機構１３と、スライドドア５の位置を取得するためのドア位置センサ１４と、ドアモータ１２に供給される電流を取得するためのモータ電流センサ１５と、ドアモータ１２の回転速度などを取得するためのモータ回転センサ１６とが備えられている。ドア駆動機構１３は、電磁クラッチを備えておらずドアモータ１２の駆動力がスライドドア５に常に伝達可能なクラッチレスの構成である。

車両１には、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が搭載されている。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ、データフラッシュ（フラッシュメモリ）などが内蔵されている。図２には、スライドドア５の開閉動作を制御するためのＥＣＵ（スライドドアＥＣＵ）２１のみが示されているが、車両１には、各部を制御するため、複数のＥＣＵが搭載されている。スライドドアＥＣＵ２１を含む複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

スライドドアＥＣＵ２１には、ドア位置センサ１４、モータ電流センサ１５およびモータ回転センサ１６の各検出信号が入力される。

ドア位置センサ１４は、たとえば、スライドドア５の移動に伴って回転する回転体（ローラなど）に関連して設けられ、その回転体の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。スライドドアＥＣＵ２１は、ドア位置センサ１４から入力されるパルス信号の数に基づいて、スライドドア５の位置を取得する。

モータ電流センサ１５は、ドアモータ１２に供給される電流に応じた検出信号を出力する。スライドドアＥＣＵ２１は、モータ電流センサ１５の検出信号からドアモータ１２に流れる電流値を取得する。

モータ回転センサ１６は、ドアモータ１２のロータの回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。スライドドアＥＣＵ２１は、モータ回転センサ１６の検出信号からドアモータ１２の回転数（回転速度）を演算により取得し、さらに、その回転数からドアモータ１２の回転加速度を演算により取得する。

また、スライドドアＥＣＵ２１には、ドアハンドルスイッチ３１、ドア開閉スイッチ３２、ワンタッチスイッチ３３およびキーレススイッチ３４などのオン／オフ信号が入力される。ドアハンドルスイッチ３１、ドア開閉スイッチ３２、ワンタッチスイッチ３３およびキーレススイッチ３４は、いずれもモーメンタリ動作式のスイッチである。

ドアハンドルスイッチ３１は、ユーザによりドアハンドル７（図１参照）を手前に引き寄せる操作（以下、単に「操作」という。）がなされている間はオンに保持され、その操作がなされていない間はオフに保持される。

ドア開閉スイッチ３２は、ユーザが運転席に着座した状態で操作可能な位置に配置されている。ドア開閉スイッチ３２は、スライドドア５の開動作を指示するために押操作される開スイッチと、スライドドア５の閉動作を指示するために押操作される閉スイッチとで構成される。

ワンタッチスイッチ３３は、ドアハンドル７またはドアハンドル７の近傍に配置されている。

キーレススイッチ３４は、キーをキーシリンダに差し込まずにドアのロック（施錠）／アンロック（開錠）を行えるシステム、いわゆるキーフリーシステム（キーレスエントリシステム）における携帯用のリモートコントローラに設けられている。

たとえば、スライドドア５が全閉位置に位置する全閉状態で、ドアハンドル７の操作、または、ドア開閉スイッチ３２の開スイッチ、ワンタッチスイッチ３３もしくはキーレススイッチ３４の押操作がなされると、スライドドアＥＣＵ２１により、ドアモータ１２に流れる電流値およびドアモータ１２の回転加速度などに基づいて、スライドドア５が開動作するように、車両１に搭載されているバッテリからドアモータ１２に供給される電流が制御される。また、スライドドア５が全開位置に位置する全開状態で、ドアハンドル７の操作、または、ドア開閉スイッチ３２の閉スイッチ、ワンタッチスイッチ３３もしくはキーレススイッチ３４の押操作がなされると、スライドドアＥＣＵ２１により、ドアモータ１２に流れる電流値およびドアモータ１２の回転加速度などに基づいて、スライドドア５が閉動作するように、車両１に搭載されているバッテリからドアモータ１２に供給される電流が制御される。

＜ドア一時保持処理＞
スライドドア５の開閉動作中は、スライドドアＥＣＵ２１により、図３Ａおよび図３Ｂに示されるドア一時保持処理が実行される。

ドア一時保持処理では、スライドドア５を開閉動作の途中で一時停止した状態に保持（一時保持）する要因が発生したか否かが判別される（ステップＳ１）。スライドドア５を途中停止状態で一時保持する要因は、たとえば、スライドドア５の開閉動作中に、ドアハンドル７の操作、または、ドア開閉スイッチ３２、ワンタッチスイッチ３３もしくはキーレススイッチ３４の押操作が行われると発生する。また、スライドドア５を途中停止状態で一時保持する要因は、スライドドア５と他部材（たとえば、ヒンジドア４、Ｂピラーなど）との間での異物の挟み込みが検出されると発生する。

スライドドア５を途中停止状態で一時保持する要因が発生すると（ステップＳ１）、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative：比例−積分−微分）制御により、ドアモータ１２の回転速度が０に一致するように、ドアモータ１２に供給される電力が調節される（ステップＳ２）。具体的には、ドアモータ１２の回転速度の目標値が０に設定されて、その目標値とモータ回転センサ１６の検出信号からドアモータ１２の回転速度（実回転速度）との偏差が求められ、比例動作、積分動作および微分動作により、その偏差に応じた制御指示値が設定される。そして、その制御指示値に基づいて、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、ドアモータ１２に供給される電力が調節される。

ドアモータ１２の回転速度が０になり、モータ回転センサ１６からのパルス信号の出力が停止すると（ステップＳ３のＹＥＳ）、タイマが作動される（ステップＳ４）。タイマにより、ドアモータ１２の回転速度が０になってからの経過時間、つまりドアモータ１２の停止によるスライドドア５の途中停止状態での一時保持の開始からの経過時間が計測される。

その後、ＰＷＭ制御のデューティが分解能で定まる１段階だけ低減される（ステップＳ５）。

デューティの低減後、モータ回転センサ１６からのパルス信号の出力が未だ停止しているか否かが判別される（ステップＳ６）。

モータ回転センサ１６からのパルス信号の出力の停止が続いている場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、モータ電流センサ１５の検出信号から取得される電流値が０であるか否かが判別される（ステップＳ７）。

電流が０でない場合（ステップＳ７のＮＯ）、ＰＷＭ制御のデューティがさらに１段階低減されて（ステップＳ５）、それでもなおモータ回転センサ１６からのパルス信号の出力が停止しているか否かが判別される（ステップＳ６）。

デューティの低減により、ドアモータ１２に供給される電流が低減し、モータ電流センサ１５の検出信号から取得される電流値が０になると（ステップＳ７のＹＥＳ）、ドアモータ１２の駆動回路が閉回路に切り替えられて、発電ブレーキ（回生ブレーキ）により、ドアモータ１２が制動される（ステップＳ８）。

一方、デューティの低減後、ドアモータ１２が回転し、モータ回転センサ１６からパルス信号が出力された場合には（ステップＳ６のＮＯ）、ＰＩＤ制御により、ドアモータ１２の回転速度が０に一致するように、ドアモータ１２に供給される電力が調節される（ステップＳ９）。これにより、ドアモータ１２の回転速度が再び０になる。

こうして、ドアモータ１２の回転速度が０に保持され、また、ドアモータ１２に供給される電流が低減された後、モータ保護条件が成立したか否かが判別される（ステップＳ１０）。モータ保護条件は、たとえば、ドアモータ１２の回転速度が０に保持されている期間、つまりスライドドア５の途中停止状態での一時保持が継続している期間にドアモータ１２に供給される電流の積算値がドアモータ１２の損傷および寿命低下を考慮して設定された電流積算閾値を超えるという条件である。

モータ保護条件が成立していない場合（ステップＳ１０のＮＯ）、タイマによる計測時間が所定時間以上になったか否か、つまりスライドドア５の途中停止状態での一時保持が継続している時間が所定時間以上になったか否かが判別される（ステップＳ１１）。

タイマによる計測時間が所定時間未満である場合（ステップＳ１１のＮＯ）、ドアハンドル７の操作、または、ドア開閉スイッチ３２、ワンタッチスイッチ３３もしくはキーレススイッチ３４の押操作が行われたか否かが判別される（ステップＳ１２）。

いずれの操作も行われていない場合には（ステップＳ１２のＮＯ）、モータ回転センサ１６からのパルス信号の出力が停止しているか否かが判別される（ステップＳ１３）。

モータ回転センサ１６からのパルス信号の出力が停止している場合（ステップＳ１３のＮＯ）、モータ保護条件が成立しているか否かが再び判別され（ステップＳ１０）、モータ保護条件が成立してない場合には（ステップＳ１０のＮＯ）、タイマによる経過時間が所定時間以上になったか否かが判別されるというようにして、ステップＳ１０〜Ｓ１３の処理が繰り返される。

この間に、たとえば、ユーザによりスライドドア５が手動操作されると、モータ回転センサ１６からパルス信号が出力される。この場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、ＰＩＤ制御により、ドアモータ１２の回転速度が０に一致するように、ドアモータ１２に供給される電力が調節される（ステップＳ２）。これにより、ドアモータ１２の回転速度が再び０になり、スライドドア５が停止する。

また、モータ保護条件が成立するか（ステップＳ１０のＹＥＳ）、または、タイマによる計測時間が所定時間以上になった場合には（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ドアモータ１２を損傷から保護するため、スライドドア５の途中停止状態での一時保持が解除される。その解除に先立ち、解除を報知するため、ブザー４１（図２参照）が吹鳴される（ステップＳ１４）。

ブザー４１の吹鳴後、スライドドア５の途中停止状態での一時保持に至った要因がスライドドア５と他部材との間での異物の挟み込みであったか否かが判別される（ステップＳ１５）。

挟み込みが一時保持に至った要因であった場合には（ステップＳ１５のＹＥＳ）、スライドドア５が一時保持前の動作方向と反転方向（逆方向）に動作するよう、ドアモータ１２に供給される電流が制御される（ステップＳ１６）。このとき、スライドドア５が通常よりも低速で開閉動作するよう、ドアモータ１２に供給される電流が制御される（低速モード）。

一方、挟み込み以外が一時保持に至った要因でなかった場合には（ステップＳ１５のＮＯ）、スライドドア５が開動作するよう、ドアモータ１２に供給される電流が制御される（ステップＳ１７）。このときにも、スライドドア５が通常よりも低速で開動作するよう、ドアモータ１２に供給される電流が制御される（低速モード）。

その後、スライドドア５の動作中に挟み込みが発生したか否かが判別される（ステップＳ１８）。

スライドドア５の開閉動作中に、スライドドア５と他部材との間で異物の挟み込みが発生した場合、スライドドア５の開閉速度が急減し、これに伴って、ドアモータ１２の回転加速度が変化する。このドアモータ１２の回転加速度の変化に応じて、ドアモータ１２の回転速度が所定速度に保持されるように、ドアモータ１２に供給される電流が増大する。したがって、ドアモータ１２に供給される電流が所定の挟み込み判定閾値を超えたか否かにより、挟み込みが発生したか否かを検出することができる。

挟み込みが発生せずに（ステップＳ１８のＮＯ）、スライドドア５が全開位置または全閉位置に達すると（ステップＳ１９のＹＥＳ）、ドア一時保持処理が終了される。

挟み込みが発生した場合には（ステップＳ１８のＹＥＳ）、ドアモータ１２の保護よりも挟み込みによる異物へのダメージの軽減を優先して、ドアモータ１２の回転速度が０になるように、ドアモータ１２に供給される電流が制御される（ステップＳ２０）。このとき、ドアモータ１２に供給される電流値に上限が設けられてもよい。

また、スライドドア５が途中停止状態で一時保持されている間に、ドアハンドル７の操作、または、ドア開閉スイッチ３２、ワンタッチスイッチ３３もしくはキーレススイッチ３４の押操作が行われた場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、スライドドア５の一時保持が解除される（ステップＳ２１）。

そして、ユーザにより行われた操作がインドアハンドルの操作またはドア開閉スイッチ３２の押操作であった場合には（図３ＣのステップＳ２２のＹＥＳ）、その操作により指示される方向にスライドドア５が動作するよう、ドアモータ１２に供給される電流が制御される（ステップＳ２３）。その後は、図３ＢのステップＳ１８以降の処理が実行される。

ユーザにより行われた操作がアウトドアハンドル７の操作またはワンタッチスイッチ３３もしくはキーレススイッチ３４の押操作であった場合には（ステップＳ２２のＮＯ）、スライドドア５が開動作するよう、ドアモータ１２に供給される電流が制御される（ステップＳ２４）。

スライドドア５の開動作中に、アウトドアハンドル７の操作またはワンタッチスイッチ３３もしくはキーレススイッチ３４の押操作が再び行われた場合には（ステップＳ２５のＹＥＳ）、スライドドア５の動作方向が反転するよう、ドアモータ１２に供給される電流が制御される（ステップＳ２６）。その後は、図３ＢのステップＳ１８以降の処理が実行される。アウトドアハンドル７の操作またはワンタッチスイッチ３３もしくはキーレススイッチ３４の押操作が行われない場合は（ステップＳ２５のＮＯ）、そのまま開動作が継続されて、図３ＢのステップＳ１８以降の処理が実行される。

＜作用効果＞
以上のように、スライドドア５を途中停止状態で一時保持する要因が発生すると、ＰＩＤ制御により、ドアモータ１２の回転速度が０に一致するように、ドアモータ１２に供給される電力が調節される。ドアモータ１２の回転速度を０に保持することにより、スライドドア５を停止した状態に保持することができる。そして、ドアモータ１２の回転速度が０に保持される範囲内において、ドアモータ１２に供給される電流が低減される。これにより、スライドドア５が停止した状態を保持しつつ、その保持状態でドアモータ１２に供給される電流の低減を図ることができる。その結果、ドアモータ１２への低電流の供給でスライドドア５を停止状態に安定して保持することができる。ドアモータ１２に流れる電流が低電流であるから、通電によるドアモータ１２の損傷の発生を抑制でき、ひいては、損傷の発生による寿命の短縮を抑制することができる。

また、ドアモータ１２のロータが停止した状態では、たとえ低電流であってもその通電による発熱が局所的に発生して、ドアモータ１２（とくに、ロータ）が損傷したり、その寿命が低下したりするおそれがある。そのため、ドアモータ１２の回転速度が０に保持されている状態で、モータ保護条件が成立するか、または、その保持の開始から所定時間が経過した場合には、スライドドア５の途中停止状態での一時保持が解除される。これにより、ドアモータ１２を損傷から保護することができ、ドアモータ１２の寿命を長期化することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、スライドドアＥＣＵ２１がそれ単独で１つのＥＣＵとして構成されているが、１つのＥＣＵにスライドドアＥＣＵ２１の機能と他のＥＣＵの機能とが組み込まれてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
５：スライドドア
１２：ドアモータ（モータ）
２１：スライドドアＥＣＵ（モータ制御装置、フィードバック制御手段、電流低減手段）

Claims (1)

1. 車両のスライドドアの開閉動作の駆動源であるモータを制御する制御装置であって、
   前記モータの回転速度の目標値を０に設定して、前記モータの回転速度が０に一致するようフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
   前記モータの回転速度が０に保持される範囲内で、前記モータに供給される電流を低減させる電流低減手段とを含む、電動スライドドアのモータ制御装置。

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