JP6939447B2 - 車両用開閉体制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用開閉体制御装置に関する。

特許文献１には、車両用開閉体制御装置の一例として、車内操作スイッチ及び携帯式操作スイッチなどの操作によりモータを駆動してスライドドア（開閉体）を自動的に開閉作動する電動スライドドアの駆動装置が記載されている。この駆動装置は、自動開閉作動中のスライドドアのドアハンドルに利用者が開閉操作力を付与したことを検出した場合、モータのデューティ比を増加し、スライドドアの移動速度を増加させる。すなわち、駆動装置は、モータの駆動力だけで、スライドドアを自動で開閉作動（自動開閉作動）したり、利用者の開閉操作力及びモータの駆動力により、スライドドアを高速で開閉作動（アシスト開閉作動）したりすることを可能としている。

特開２００２−２４２５３３号公報

ところで、上記の駆動装置は、モータに印加する電圧のデューティ比の変更だけでスライドドアの移動速度の変化に対応している。このため、上記の駆動装置は、スライドドアの移動速度の変化に対応できるだけの性能を有するモータを選定する必要がある。言い換えれば、スライドドアの移動速度を変化できる範囲が、モータの性能によって影響を受ける。本発明の目的は、自動開閉作動及びアシスト開閉作動を行う際に、モータの性能の影響を受けにくい車両用開閉体制御装置を提供することである。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する車両用開閉体制御装置は、モータの駆動力により車両の開閉体を自動で開閉させる自動開閉作動と、前記開閉体に対する手動操作力を前記モータの駆動力でアシストして前記開閉体を開閉させるアシスト開閉作動と、を行う作動制御部と、前記モータに駆動電力を供給するためのモータ制御信号を出力する制御信号出力部と、前記アシスト開閉作動時には、前記自動開閉作動時よりも、前記モータ制御信号の位相を進角させるための進角値を設定する進角値設定部と、を備える。

上記構成によれば、アシスト開閉作動時には、開閉体が利用者の手動操作力及びモータの駆動力で開閉作動される一方、自動開閉作動時には、開閉体がモータの駆動力で開閉作動される。このため、アシスト開閉作動時の開閉体の移動速度は、自動開閉作動時の開閉体の移動速度よりも高速になりやすい。その結果、アシスト開閉作動時には、自動開閉作動時よりもモータの回転速度が高くなりやすい。

そこで、上記構成の車両用開閉体制御装置は、アシスト開閉作動時には、自動開閉作動時よりも、モータ制御信号の位相を進角させる。したがって、車両用開閉体制御装置は、自動開閉作動時のモータの特性を低回転・高トルクのＮ−Ｔ特性（回転速度−トルク特性）としたり、アシスト開閉作動時のモータの特性を高回転・低トルクのＮ−Ｔ特性としたりできる。こうして、車両用開閉体制御装置は、自動開閉作動及びアシスト開閉作動を行う際に、モータの性能の影響を受けにくくなる。

上記車両用開閉体制御装置において、前記進角値設定部は、前記自動開閉作動時には、前記進角値を設定しない一方、前記アシスト開閉作動時には、前記進角値を設定することが好ましい。

上記構成によれば、車両用開閉体制御装置は、自動開閉作動時に進角値を設定しなくてもよくなる。このため、車両用開閉体制御装置は、自動開閉作動時とアシスト開閉作動時とで、モータのＮ−Ｔ特性を容易に切り替えることができる。

上記車両用開閉体制御装置において、前記進角値設定部は、前記アシスト開閉作動時において、前記開閉体の移動速度が大きい場合には、前記開閉体の移動速度が小さい場合よりも、前記進角値を大きくすることが好ましい。

アシスト開閉作動時には、利用者の手動操作力の大きさによって、開閉体の移動速度が変化する場合がある。この点、上記構成の車両用開閉体制御装置は、開閉体の速度に応じて進角値を設定するため、アシスト開閉作動時に要求されるモータのＮ−Ｔ特性をより適切なものにできる。

車両用開閉体制御装置によれば、自動開閉作動及びアシスト開閉作動を行う際に、モータの性能の影響を受けにくくなる。

一実施形態に係る車両用開閉体制御装置を備える車両の概略構成を示す側面図。 上記車両のパワースライドドア装置の概略構成を示す模式図。 上記パワースライドドア装置の制御構成を示すブロック図。 進角値が異なる場合におけるモータのＮ−Ｔ特性を示すグラフ。 回転速度に応じた進角値を設定するためのマップ。 自動開閉作動又はアシスト開閉作動を行うために、ドアＥＣＵが実行する処理の流れを示すフローチャート。

以下、一実施形態に係る車両用開閉体制御装置を備えた車両について、図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、車両１は、車体２の側面２ｓに設けられたドア開口部３を開閉するスライドドア４を備えている。具体的には、車両１には、車両前後方向に延びる複数（三本）のガイドレール５（５ａ〜５ｃ）と、複数のガイドレール５に連結される複数のガイドローラユニット６（６ａ〜６ｃ）と、が設けられている。スライドドア４は、ガイドレール５及びガイドローラユニット６を介して車体２の側面２ｓに支持されている。また、ガイドレール５及びガイドローラユニット６は、ガイドレール５の延伸方向に沿って、ガイドレール５に対するガイドローラユニット６の係合位置を変化させることが可能となっている。こうして、スライドドア４は、車体２の側面２ｓに沿う状態で車両前後方向に移動する。

スライドドア４は、車両前方に移動することにより、ドア開口部３を閉塞する全閉状態となり、車両後方に移動することにより、ドア開口部３を介して車両１の乗員が乗降可能な全開状態となる。

図２に示すように、スライドドア４には、スライドドア４を開閉操作するためのドアハンドル１０（アウトサイドドアハンドル及びインサイドドアハンドル）が設けられる。また、スライドドア４には、スライドドア４を全閉位置で拘束する全閉ロック１１ａとスライドドア４を全開位置で拘束するための全開ロック１１ｂとを有するロック装置１１が設けられる。ロック装置１１は、リモコン１２を介してドアハンドル１０に連結されている。

そして、スライドドア４において、ドアハンドル１０が操作されると、ロック装置１１による拘束状態が解除される。また、スライドドア４は、ドアハンドル１０を把持部として、手動により開閉作動させることが可能となっている。なお、スライドドア４は、乗員が車室内に設けられた操作スイッチ又は携帯機等を操作することにより、ロック装置１１による拘束状態を解除可能に構成してもよい。

スライドドア４には、モータ２０を駆動源とするドアアクチュエータ２１が設けられている。ドアアクチュエータ２１のモータ２０は、「車両用開閉体制御装置」の一例としてのドアＥＣＵ２２から駆動電力の供給を受けることにより回転する。すなわち、ドアＥＣＵ２２は、モータ２０に対する駆動電力の供給を通じてドアアクチュエータ２１を制御する。そして、車両１においては、モータ２０の駆動力に基づきスライドドア４を開閉作動させることが可能なパワースライドドア装置３０が構成されている。

ドアアクチュエータ２１は、モータ２０の駆動力に基づき図示しない駆動ケーブルを介してスライドドア４を開閉駆動する開閉駆動部３１を備えている。ドアアクチュエータ２１には、開閉駆動部３１の動作に同期したパルス信号Ｓｐを出力するパルスセンサ３２が設けられている。ドアＥＣＵ２２は、パルスセンサ３２のパルス出力に基づいて、ドアアクチュエータ２１に駆動されたスライドドア４の移動位置Ｘ及び移動速度Ｖｄｒを検出する。

また、ドアＥＣＵ２２には、ドアハンドル１０や車室内、或いは携帯機等に設けられた第１操作部３３の出力信号（操作信号Ｓ１）及びセンターコンソールなど運転席の周囲に設けられた第２操作部３４の出力信号（切替信号Ｓ２）が入力される。第１操作部３３は、後述する自動開閉作動を開始させる際に利用者に操作され、第２操作部３４は、後述する自動開閉作動及びアシスト開閉作動の何れの開閉作動を行うかを選択するために利用者に操作される。そして、ドアＥＣＵ２２は、操作信号Ｓ１及び切替信号Ｓ２に基づいて、ドアアクチュエータ２１を制御する。

図３に示すように、ドアＥＣＵ２２は、モータ２０の制御目標εを演算する制御目標演算部４１と、制御目標εに基づいてモータ制御信号Ｓｍｃを出力する制御信号出力部４２と、を備えている。また、ドアＥＣＵ２２は、モータ制御信号Ｓｍｃに基づいてモータ２０に駆動電力を出力する駆動回路４３と、モータ制御信号Ｓｍｃの位相を進角させるための進角値αを設定する進角値設定部４４と、を備えている。

制御目標演算部４１は、利用者の作動要求を示す操作信号Ｓ１、スライドドア４の移動位置Ｘ及び移動速度Ｖｄｒ並びに車速等の各種の車両状態量に基づいて、モータ２０の制御目標εを演算する。制御目標εは、モータ２０の回転方向及びデューティ比（オンデューティ比）を示す。モータ２０には、ブラシレスモータが採用されており、制御信号出力部４２には、回転角センサ４５により検出されたモータ２０の回転角（電気角）θが入力される。そして、制御信号出力部４２は、モータ２０の回転角θに応じて位相が変化するモータ制御信号Ｓｍｃを出力する。

駆動回路４３には、不図示の複数のスイッチング素子（ＦＥＴ：Field effect transistor）をブリッジ状に接続してなる周知のＰＷＭインバータが用いられる。このため、モータ制御信号Ｓｍｃは、駆動回路４３のスイッチング素子について、モータ２０の回転角θに応じたオン／オフパターンの組み合わせとともに、制御目標演算部４１が出力する制御目標εに示されたオンデューティ比に対応したオン／オフタイミングを規定するＰＷＭ制御信号となっている。こうして、駆動回路４３は、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力をモータ２０に出力する。

進角値設定部４４は、第２操作部３４からの切替信号Ｓ２及びモータ２０の回転速度Ｎに応じて設定した進角値αを制御信号出力部４２に出力する。そして、ドアＥＣＵ２２は、進角値αにより位相を進めたモータ制御信号Ｓｍｃによって、モータ２０に駆動電力を供給する。以降の説明では、進角値αにより位相を進めたモータ制御信号Ｓｍｃによって、モータ２０を駆動することを「進角制御」とも言う。

次に、図４を参照して、進角制御によるモータ２０のＮ−Ｔ特性の変化について説明する。
図４は、進角値αが異なる場合のモータ２０のＮ−Ｔ特性を示している。図４は、進角値αが第０の進角値α０の場合のモータ２０のＮ−Ｔ特性を実線で示し、進角値αが第１の進角値α１の場合のモータ２０のＮ−Ｔ特性を破線で示し、進角値αが第２の進角値α２の場合のモータ２０のＮ−Ｔ特性を一点鎖線で示している。なお、第０の進角値α０は、「０（零）」であるため、進角制御の進角値αが第０の進角値α０の場合とは、進角制御を実行しない場合とも言える。また、第１の進角値α１は、第０の進角値α０よりも大きく、第２の進角値α２は、第１の進角値α１よりも大きい。

図４に示すように、進角制御を実行することによるモータ２０の増速作用は、進角値αが大きくなるに従って、より顕著なものとなる。すなわち、進角制御を実行しない場合を基準としたとき、進角値αが大きくなるほど、モータ２０のＮ−Ｔ特性は、高回転・低トルク型に変化する。

したがって、ドアＥＣＵ２２は、低回転・高トルクのモータ２０のＮ−Ｔ特性が必要とされる場合には進角値αを小さな値とすればよく、高回転・低トルクのモータ２０のＮ−Ｔ特性が必要とされる場合には進角値αを大きな値とすればよい。なお、進角制御の進角値αとモータ２０のＮ−Ｔ特性との関係は、予め実験又はシミュレーション等により把握しておくことが好ましい。

次に、ドアＥＣＵ２２によるスライドドア４の開閉作動について説明する。
上述したように、ドアＥＣＵ２２は、ドアアクチュエータ２１を駆動し、スライドドア４を開閉作動させる。詳しくは、ドアＥＣＵ２２は、モータ２０の駆動力でスライドドア４を自動で開閉作動させる自動開閉作動と、利用者の手動操作力をモータ２０の駆動力でアシストしてスライドドア４を開閉作動させるアシスト開閉作動と、を行う。本実施形態では、ドアＥＣＵ２２は、第２操作部３４から切替信号Ｓ２が入力されている場合に自動開閉作動を行い、第２操作部３４から切替信号Ｓ２が入力されていない場合にアシスト開閉作動を行う。なお、手動操作力とは、スライドドア４を開閉作動させるために、利用者がドアハンドル１０を介してスライドドア４に付与する力である。

自動開閉作動は、モータ２０の駆動力のみでスライドドア４を比較的低速で開閉作動するため、自動開閉作動時に必要なモータ２０のＮ−Ｔ特性は、低回転・高トルクのＮ−Ｔ特性となる。一方、アシスト開閉作動は、利用者の手動操作力及びモータ２０の駆動力でスライドドア４を比較的高速で開閉作動するため、アシスト開閉作動時に必要なモータ２０のＮ−Ｔ特性は、高回転・低トルクのＮ−Ｔ特性となる。この場合、モータ２０のオンデューティ比を大きくするだけでは、モータ２０が自動開閉作動に必要とされるトルクを出力できなかったり、モータ２０がアシスト開閉作動に必要される回転速度Ｎで回転できなかったりする可能性がある。

そこで、進角値設定部４４（ドアＥＣＵ２２）は、アシスト開閉作動時には、自動開閉作動時よりもモータ制御信号Ｓｍｃの位相を進角させるための進角値αを設定する。詳しくは、進角値設定部４４は、自動開閉作動時には、進角値αを設定しない一方、アシスト開閉作動時には０（零）よりも大きな進角値αを設定する。言い換えれば、進角値設定部４４は、自動開閉作動時には、進角値αを０（零）とする。

また、アシスト開閉作動時には、利用者の手動操作力の大きさによって、スライドドア４の移動速度Ｖｄｒ、すなわち、モータ２０の回転速度Ｎが大きくなる場合がある。この場合には、オンデューティ比を大きくするだけでは、モータ２０の回転速度Ｎをスライドドア４の移動速度Ｖｄｒに応じた回転速度Ｎとできない場合がある。そこで、ドアＥＣＵ２２は、アシスト開閉作動時において、スライドドア４の移動速度に基づいて、進角値αを変更する。詳しくは、進角値設定部４４は、図５に示すマップに基づいて、進角値αを選択する。

図５は、モータ２０の回転速度Ｎに応じて進角値αを設定するためのマップである。図５に示すように、モータ２０の回転速度Ｎが第１の回転速度Ｎ１の場合の第１の進角値α１は、モータ２０の回転速度Ｎが第１の回転速度Ｎ１よりも大きな第２の回転速度Ｎ２の場合の第２の進角値α２よりも小さく設定される。言い換えれば、モータ２０の回転速度Ｎが所定の判定回転速度Ｎｔｈ未満の場合、進角値αが第１の進角値α１に設定され、モータ２０の回転速度Ｎが判定回転速度Ｎｔｈ以上の場合、進角値αが第２の進角値α２に設定される。

次に、図６に示すフローチャートを参照して、自動開閉作動及びアシスト開閉作動を行うために、ドアＥＣＵ２２が実行する処理の流れについて説明する。
図６に示すように、ドアＥＣＵ２２は、第２操作部３４からの切替信号Ｓ２が入力されているか否かを判定する（ステップＳ１１）、第２操作部３４から切替信号Ｓ２が入力される場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ドアＥＣＵ２２は、自動開閉作動の開始条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。自動開閉作動の開始条件は、例えば、第１操作部３３から操作信号Ｓ１が入力される場合に成立する条件とすればよい。自動開閉作動の開始条件が成立していない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ドアＥＣＵ２２は、本処理を終了する。

一方、自動開閉作動の開始条件が成立している場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ドアＥＣＵ２２は、自動開閉作動を行う（ステップＳ１３）。すなわち、ドアＥＣＵ２２は、進角制御をしないで、ドアアクチュエータ２１のモータ２０を駆動し、スライドドア４を自動で開作動させたり閉作動させたりする。続いて、ドアＥＣＵ２２は、自動開閉作動の終了条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１４）。自動開閉作動の終了条件は、例えば、第１操作部３３からスライドドア４を停止させるための信号が入力される場合、スライドドア４が全閉位置又は全開位置に配置される場合、スライドドア４が障害物に接触した場合などに成立する条件とすればよい。

自動開閉作動の終了条件が成立していない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、ドアＥＣＵ２２は、その処理を先のステップＳ１３に移行する。一方、自動開閉作動の終了条件が成立している場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ドアＥＣＵ２２は、ドアアクチュエータ２１のモータ２０を停止し、本処理を終了する。

先のステップＳ１１において、第２操作部３４から切替信号Ｓ２が入力されない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ドアＥＣＵ２２は、アシスト開閉作動の終了条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。アシスト開閉作動の開始条件は、例えば、スライドドア４の移動速度Ｖｄｒが所定の判定速度以上である場合などに成立する条件とすればよい。アシスト開閉作動の開始条件が成立していない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ドアＥＣＵ２２は、本処理を終了する。

一方、アシスト開閉作動の開始条件が成立している場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ドアＥＣＵ２２は、モータ２０の回転速度Ｎを取得する（ステップＳ１６）。続いて、ドアＥＣＵ２２は、図５に示すマップを参照し、ステップＳ１６で取得したモータ２０の回転速度Ｎに応じた進角値αを設定する（ステップＳ１７）。そして、ドアＥＣＵ２２は、アシスト開閉作動を行う（ステップＳ１８）。すなわち、ドアＥＣＵ２２は、進角制御により、ドアアクチュエータ２１のモータ２０を駆動する。こうして、ドアＥＣＵ２２は、利用者の手動操作力をモータ２０の駆動力でアシストして、スライドドア４を開作動させたり閉作動させたりする。

続いて、ドアＥＣＵ２２は、アシスト開閉作動の終了条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１９）。アシスト開閉作動の終了条件は、例えば、スライドドア４が全開位置又は全閉位置などの所定の位置に位置した場合及び利用者がスライドドア４の操作を停止した場合に成立する条件とすればよい。詳しくは、ドアＥＣＵ２２は、利用者によるスライドドア４の操作の停止を、手動操作力の減少に伴うモータ２０の回転速度Ｎの減少又は利用者がスライドドア４の開閉作動を止めようとすることに伴うモータ２０の負荷の増大等に基づいて判定すればよい。

アシスト開閉作動の終了条件が成立していない場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、ドアＥＣＵ２２は、その処理を先のステップＳ１６に移行する。一方、アシスト開閉作動の終了条件が成立している場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ドアＥＣＵ２２は、ドアアクチュエータ２１のモータ２０を停止し、本処理を終了する。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）ドアＥＣＵ２２は、アシスト開閉作動時には、自動開閉作動時よりも、モータ制御信号Ｓｍｃの位相を進角させる。したがって、ドアＥＣＵ２２は、自動開閉作動時にモータ２０の特性を低回転・高トルクのＮ−Ｔ特性としたり、アシスト開閉作動時にモータ２０の特性を高回転・低トルクのＮ−Ｔ特性としたりできる。こうして、ドアＥＣＵ２２は、高性能のモータ２０を採用しなくてもスライドドア４の移動速度Ｖｄｒが異なる自動開閉作動及びアシスト開閉作動を行うことができる。その結果、ドアＥＣＵ２２は、自動開閉作動及びアシスト開閉作動を行う際に、モータ２０の性能の影響を受けにくくなる。

（２）ドアＥＣＵ２２は、自動開閉作動時には、進角値αを設定しない一方、アシスト開閉作動時には、進角値αを０（零）よりも大きな値に設定する。このため、ドアＥＣＵ２２は、自動開閉作動時とアシスト開閉作動時とに要求されるモータ２０のＮ−Ｔ特性を容易に切り替えることができる。

（３）アシスト開閉作動時には、利用者の手動操作力によって、スライドドア４の移動速度Ｖｄｒが変化する場合がある。この点、ドアＥＣＵ２２は、モータ２０の回転速度Ｎ（スライドドア４の移動速度Ｖｄｒ）に応じて進角値αを設定するため、アシスト開閉作動時に要求されるモータ２０のＮ−Ｔ特性をより適切なものにできる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ドアＥＣＵ２２は、自動開閉作動時において、進角値αを０（零）よりも大きくしてもよい。この場合、ドアＥＣＵ２２は、自動開閉作動時における進角値αをアシスト開閉作動時における進角値αよりも小さくすることが好ましい。

・ドアＥＣＵ２２は、アシスト開閉作動時において、モータ２０の回転速度Ｎに関わらず進角値αを一定としてもよい。
・図５に示すマップは、回転速度Ｎに対して進角値αを３段階以上に設定するマップとしてもよい。また、図５に示すマップは、回転速度Ｎが大きくなるに連れて進角値αが次第に大きくなるようなマップとしてもよい。この場合、図５に示すマップは、回転速度Ｎに対して進角値αを線形に変化させるマップとしてもよいし、回転速度Ｎに対して進角値αを非線形に変化させるマップとしてもよい。

・ドアＥＣＵ２２としての車両用開閉体制御装置は、スライドドア４を除く車両１の開閉体の開閉作動を制御してもよい。例えば、開閉体は、スイングドアであってもよいし、車両１の後方に設けられるバックドアであってもよい。

１…車両、２…車体、２ｓ…側面、３…ドア開口部、４…スライドドア、５…ガイドレール、６…ガイドローラユニット、１０…ドアハンドル、１１…ロック装置、１１ａ…全閉ロック、１１ｂ…全開ロック、１２…リモコン、２０…モータ、２１…ドアアクチュエータ、２２…ドアＥＣＵ（車両用開閉体制御装置の一例）、３０…パワースライドドア装置、３１…開閉駆動部、３２…パルスセンサ、３３…第１操作部、３４…第２操作部、４１…制御目標演算部、４２…制御信号出力部、４３…駆動回路、４４…進角値設定部、４５…回転角センサ。

Claims (3)

1. モータの駆動力により車両の開閉体を自動で開閉させる自動開閉作動と、前記開閉体に対する手動操作力を前記モータの駆動力でアシストして前記開閉体を開閉させるアシスト開閉作動と、を行う車両用開閉体制御装置であって、
   前記モータに駆動電力を供給するためのモータ制御信号を出力する制御信号出力部と、
   前記アシスト開閉作動時には、前記自動開閉作動時よりも、前記モータ制御信号の位相を進角させるための進角値を設定する進角値設定部と、を備える
   車両用開閉体制御装置。
2. 前記進角値設定部は、前記自動開閉作動時には、前記進角値を設定しない一方、前記アシスト開閉作動時には、前記進角値を設定する
   請求項１に記載の車両用開閉体制御装置。
3. 前記進角値設定部は、前記アシスト開閉作動時において、前記開閉体の移動速度が大きい場合には、前記開閉体の移動速度が小さい場合よりも、前記進角値を大きくする
   請求項１又は請求項２に記載の車両用開閉体制御装置。

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