JP7067022B2 - 開閉体制御装置、開閉体駆動モータ及び開閉体駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、車両のパワーウインドやスライドルーフ、スライドドア等の自動開閉を行うための開閉体制御装置、開閉体駆動モータ及び開閉体駆動システムに関するものである。

例えば、車両ドアのウインドガラスの制御装置では、ウインドガラスの作動の駆動源となるモータ本体に供給する駆動電力をＰＷＭ制御により調整してウインドガラスの作動態様を変更可能に制御するＰＷＭ制御部を備えたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７－１７１２８０号公報

本発明者は、上記のような開閉体制御装置を備える車両において、虫や獣などを車両から遠ざけることを、開閉体の開閉作動に直接的に関与するモータ本体を用いて簡易に実現できないかを検討していた。

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、虫の撃退を簡易に実行できる開閉体制御装置、開閉体駆動モータ及び開閉体駆動システムを提供することにある。

上記課題を解決する開閉体制御装置は、車両の開閉体を自動開閉するためのモータ本体に供給する駆動電力をＰＷＭ制御により調整し前記モータ本体を通じて前記開閉体の作動態様を変更可能に制御するＰＷＭ制御部を備え、前記ＰＷＭ制御部は、ＰＷＭ制御の制御周波数を、虫が忌避する６ｋＨｚ～９ｋＨｚ又は１６ｋＨｚ～１８ｋＨｚを周波数として前記モータ本体から忌避音波を生じさせるものであって、前記ＰＷＭ制御部は、前記開閉体の作動停止状態において前記モータ本体から前記忌避音波を生じさせる。

上記態様によれば、車両から遠ざけたい虫が忌避する周波数をもつ忌避音波をモータ本体から生じさせることで、虫を車両から遠ざけることが可能となる。これにより、開閉体が開いているときの虫の車内への侵入を抑制でき、また、車内に居る虫を、開閉体を開けて車外に逃がしやすくなる。また、開閉体の開閉作動に直接的に関与するモータ本体から忌避音波を生じさせる構成であるため、忌避音波を発生させるために、車載のスピーカを用いたり、特段の音波発生装置などを別途設けたりする必要がなく、簡易な構成で忌避音波を発生させることができる。

上記態様によれば、モータ本体に供給する駆動電力を開閉体の作動に必要な電圧よりも低い電圧としても、モータ本体から忌避音波を生じさせることができ、より好適である。
上記開閉体制御装置において、前記ＰＷＭ制御部は、全閉位置にある前記開閉体の作動停止状態において前記モータ本体から前記忌避音波を生じさせる。

上記開閉体制御装置において、前記ＰＷＭ制御部は、操作スイッチの操作に基づいて、前記モータ本体から前記忌避音波を生じさせる。
上記態様によれば、操作スイッチの操作によって、使用者が所望のタイミングで忌避音波を発生させることが可能となる。

上記開閉体制御装置において、前記開閉体は、車両ドアに設けられたウインドガラスであり、前記モータ本体は、前記車両ドア内に設けられている。
上記態様によれば、モータ本体から発せられる忌避音波を、車両ドアの内部（ドアパネル間など）で反響させて、該車両ドアから車室内外に放出させることができ、より効果的に虫を車両から遠ざけることができる。

上記課題を解決する開閉体駆動モータは、開閉体を自動開閉するためのモータ本体と、上記の開閉体制御装置とを備える。
上記態様によれば、虫の撃退を簡易に実行できる、制御装置一体のモータを提供できる。

上記課題を解決する開閉体駆動システムは、車両に搭載される開閉体と、前記開閉体を自動開閉するためのモータ本体を含む開閉体駆動モータと、上記の開閉体制御装置とを備える。

上記態様によれば、虫の撃退を簡易に実行できる開閉体駆動システムを提供できる。

本発明の開閉体制御装置、開閉体駆動モータ及び開閉体駆動システムによれば、虫の撃退を簡易に実行できる。

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。 忌避音波発生動作における制御態様を説明するためのタイムチャート。

以下、開閉体制御装置、開閉体駆動モータ及び開閉体駆動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の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。また、パワーウインドモータ１１は、車両ドアＤＲの内部（具体的には、車両ドアを構成するインナドアパネルとアウタドアパネルの間）に取り付けられるものである。

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の動作速度の変更を行う。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、車両の例えば車両ドアＤＲ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、モータ本体１２の駆動情報（回転速度や電流値など）に基づいて、閉作動中のウインドガラスＷＧにて異物の挟み込みが行われたか否かの判定を行う。異物の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の動作について説明する。
Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、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制御にて調整する。これにより、例えば、全閉位置の手前でウインドガラスＷＧの作動を減速させる、いわゆるスローストップ制御などを含むウインドガラスＷＧの速度制御が可能となっている。

また、ＰＷＭ制御部１４ａは、開閉スイッチ２０の所定の操作に基づいて、モータ本体１２から忌避音波を生じさせる忌避音波発生動作を実行する。
忌避音波発生動作の態様の一例を図２に示す。同図に示すように、Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、リレー回路１３ａのＯＦＦ状態（すなわち、ウインドガラスＷＧの作動停止状態）において、開閉スイッチ２０の閉指令（上動指令）のオン操作が所定時間（例えば数秒）内に所定回数（図２の例では３回）なされたとき、忌避音波発生動作を開始する。なお、このとき、Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、開閉スイッチ２０の継続的なオン操作が所定の規定時間以内（例えば１秒以内）であるときに、リレー回路１３ａのオフ状態を維持するとともにオン操作の操作回数をカウントする。そして、開閉スイッチ２０の継続的なオン操作の時間が前記規定時間に達した場合には、当該操作による開閉スイッチ２０からの信号が通常の閉指令信号であると認識し、モータ本体１２を通常駆動させてウインドガラスＷＧを閉作動させる。

上記の開閉スイッチ２０の所定操作に基づく忌避音波発生動作では、Ｐ／ＷＥＣＵ１４はリレー回路１３ａをＯＮに切り替え、ＰＷＭ制御部１４ａは、モータ印加電圧が、ウインドガラスＷＧの通常作動時の電圧値（例えば１．２［Ｖ］）よりも小さい電圧値Ｖ１（例えば０．５［Ｖ］）となるようにＰＷＭ制御する。また、このとき、ＰＷＭ制御部１４ａは、ＰＷＭ制御の制御周波数（ＰＷＭ周波数）を、ウインドガラスＷＧの通常作動時の周波数ｆ１（例えば２０ｋ［Ｈｚ］）から、予め設定された、虫が忌避する忌避周波数ｆ２に切り替える。これにより、モータ本体１２（具体的にはコイルを含むアーマチャ）が忌避周波数ｆ２で振動し、モータ本体１２から忌避周波数ｆ２の音波（忌避音波）が発生されることとなる。

不快害虫の一例として蚊を挙げると、蚊が忌避する周波数はおよそ６ｋ～９ｋ［Ｈｚ］、及びおよそ１６ｋ～１８ｋ［Ｈｚ］である。忌避周波数ｆ２をこの範囲内の値に設定することで、忌避音波発生動作において、蚊が忌避する忌避音波（６ｋ～９ｋ又は１６ｋ～１８ｋ［Ｈｚ］の音波）がモータ本体１２から発生する。これにより、蚊を車両から遠ざけることが可能となっている。

Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、忌避音波発生動作を開始してからの時間（動作継続時間）が予め設定された所定時間Ｔに達したら、忌避音波発生動作を停止、すなわち、リレー回路１３ａをオフして、モータ印加電圧を０［ｖ］とする。

本実施形態の作用について説明する。
ウインドガラスＷＧの作動停止状態において、開閉スイッチ２０の所定の操作がなされると、虫が忌避する忌避周波数ｆ２をもつ忌避音波がモータ本体１２から発せられて、虫を車両から遠ざけることが可能となっている。この忌避音波発生動作時のモータ印加電圧は、ウインドガラスＷＧの通常作動時（閉作動時又は開作動時）の電圧値よりも小さい電圧値Ｖ１が設定され、忌避音波発生動作時にはウインドガラスＷＧが開閉作動しないようになっている。また、忌避音波発生動作の開始の条件として、ウインドガラスＷＧの開閉位置は問わず、ウインドガラスＷＧが全閉、全開、又は半開であっても、開閉スイッチ２０の所定の操作に基づいて忌避音波発生動作が実行されるようになっている。

本実施形態の効果について説明する。
（１）モータ本体１２に供給する駆動電力をＰＷＭ制御により調整するＰＷＭ制御部１４ａは、該ＰＷＭ制御の制御周波数を、虫が忌避する周波数としてモータ本体１２から忌避音波を生じさせる。従って、虫が忌避する周波数をもつ忌避音波がモータ本体１２から発生するため、虫を車両から遠ざけることが可能となる。これにより、ウインドガラスＷＧが開いているときの虫の車内への侵入を抑制でき、また、車内に居る虫を車外に逃がしやすくなる。また、ウインドガラスＷＧの開閉作動に直接的に関与するモータ本体１２から忌避音波を生じさせる構成であるため、忌避音波を発生させるために、車載のスピーカを用いたり、特段の音波発生装置などを別途設けたりする必要がなく、簡易な構成で忌避音波を発生させることができる。

（２）ＰＷＭ制御部１４ａは、ウインドガラスＷＧの作動停止状態においてモータ本体１２から忌避音波を生じさせる。これにより、忌避音波発生動作時にモータ本体１２に印加する電圧値Ｖ１を、ウインドガラスＷＧの作動に必要な電圧値よりも低い値としても、モータ本体１２から忌避音波を生じさせることができ、より好適である。

（３）ＰＷＭ制御部１４ａは、開閉スイッチ２０の所定の操作に基づいて、モータ本体１２から忌避音波を生じさせる。これにより、開閉スイッチ２０の操作によって、使用者が所望のタイミングで忌避音波を発生させることが可能となる。

（４）モータ本体１２は、車両ドアＤＲ内に設けられている。このため、モータ本体１２から発せられる忌避音波を、車両ドアＤＲの内部（ドアパネル間など）で反響させて、該車両ドアＤＲから車室内外に放出させることができ、より効果的に虫を車両から遠ざけることができる。なお、車両ドアＤＲのドアパネル内で反響した忌避音波は、該ドアパネルから直接的に車室内外に放出されるとともに、ベルトモールの隙間などからも放出され、これにより、忌避音波を車室内外により効果的に放出できる。

（５）ウインドガラスＷＧの開閉作動用の開閉スイッチ２０の操作に基づいて、忌避音波発生動作が実行される。このため、忌避音波発生用のスイッチや忌避音波発生用の信号を別途用意することなく、忌避音波発生動作を実行させることができる。

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。
・忌避音波発生動作におけるＰＷＭ制御の制御周波数（忌避周波数ｆ２）を、獣（例えば猫やねずみなど）が忌避する周波数や、虫及び獣の両方が忌避する周波数に設定してもよい。

・開閉スイッチ２０の開指令（下動指令）のオン操作が所定時間内に所定回数なされたとき、忌避音波発生動作が実行される態様としてもよい。
・忌避音波発生用のスイッチを開閉スイッチ２０とは別に設け、該忌避音波発生用のスイッチの操作に基づいて忌避音波発生動作が実行される態様としてもよい。

・ワイヤレスキーなどの携帯機に設けられた操作スイッチの所定操作（例えば、ドアロックスイッチを所定時間内に所定回数操作）に基づいて、忌避音波発生動作が実行される態様としてもよい。これによれば、使用者が車外に居る場合でも、携帯機の操作によって忌避音波発生動作を実行させることが可能となる。このため、例えば、使用者が車両に乗り込む前に忌避音波を発生させて、車両ドアＤＲを開けた時に虫及び獣が車室内に侵入することを防ぐことが可能となる。

・Ｐ／ＷＥＣＵ１４は、ウインドガラスＷＧが開いている状態で、忌避音波発生動作を開始させるための開閉スイッチ２０の所定の操作（上記実施形態参照）がなされたとき、まず、ウインドガラスＷＧを全閉位置まで閉作動させ、その後、忌避音波発生動作を実行する態様としてもよい。

・ウインドガラスＷＧの開作動中又は閉作動中（つまりモータ本体１２の回転駆動中）に、モータ本体１２から忌避音波を発生させる忌避音波発生動作を実行する態様としてもよい。

・ＰＷＭ制御の制御周波数やモータ印加電圧などにおいて示した数値は一例であり、適宜変更してもよい。
・ウインドガラスＷＧの位置情報をモータ本体１２の回転センサ１５から得る構成としていたが、例えばモータ本体１２の電流リップルを検出可能な電流センサにてウインドガラスＷＧの位置情報を得る構成としてもよい。

・上記実施形態では、パワーウインドモータ１１に駆動回路１３及びＰ／ＷＥＣＵ１４を一体に設ける構成としていたが、駆動回路１３及びＰ／ＷＥＣＵ１４を例えば開閉スイッチ２０側や、車両ドアＤＲに関する電装品を統合制御するドア統合ＥＣＵ側に設けてもよい。

・上記実施形態では特に言及しなかったが、パワーウインドモータ１１のモータ本体１２はブラシ付きモータでもよく、ブラシレスモータであってもよい。
・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やスライドドアを駆動するモータ（システム）に適用してもよい。

１０…パワーウインドシステム（開閉体駆動システム）、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（開閉体制御装置）、１４ａ…ＰＷＭ制御部、２０…開閉スイッチ（操作スイッチ）、ＤＲ…車両ドア、ＷＧ…ウインドガラス（開閉体）。

Claims (6)

1. 車両の開閉体を自動開閉するためのモータ本体に供給する駆動電力をＰＷＭ制御により調整し前記モータ本体を通じて前記開閉体の作動態様を変更可能に制御するＰＷＭ制御部を備え、
   前記ＰＷＭ制御部は、ＰＷＭ制御の制御周波数を、虫が忌避する６ｋＨｚ～９ｋＨｚ又は１６ｋＨｚ～１８ｋＨｚを周波数として前記モータ本体から忌避音波を生じさせるものであって、
   前記ＰＷＭ制御部は、前記開閉体の作動停止状態において前記モータ本体から前記忌避音波を生じさせることを特徴とする開閉体制御装置。
2. 前記ＰＷＭ制御部は、全閉位置にある前記開閉体の作動停止状態において前記モータ本体から前記忌避音波を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の開閉体制御装置。
3. 前記ＰＷＭ制御部は、操作スイッチの操作に基づいて、前記モータ本体から前記忌避音波を生じさせることを特徴とする請求項１又は２に記載の開閉体制御装置。
4. 前記開閉体は、車両ドアに設けられたウインドガラスであり、
   前記モータ本体は、前記車両ドア内に設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の開閉体制御装置。
5. 開閉体を自動開閉するためのモータ本体と、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の開閉体制御装置と
   を備えたことを特徴とする開閉体駆動モータ。
6. 車両に搭載される開閉体と、
   前記開閉体を自動開閉するためのモータ本体を含む開閉体駆動モータと、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の開閉体制御装置と
   を備えたことを特徴とする開閉体駆動システム。

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