JPWO2012086555A1 - 開閉部の挟み込み判定装置、その装置を備えた車両および開閉部の挟み込み判定方法 - Google Patents

開閉部の挟み込み判定装置、その装置を備えた車両および開閉部の挟み込み判定方法 Download PDF

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極めて簡素な構成でありながら、電源電圧の変動が激しい車両においても誤動作が発生することなく、確実に挟み込みを判定することができる開閉部の挟み込み判定装置、その装置を備えた車両および開閉部の挟み込み判定方法を提供する。この発明は、モータにより開閉する車両の開閉部の変位量を検出するセンサと、電源電圧の変動に合わせて調節された相対時間を計測する時間計測部と、この相対時間を基準にした前記変位量の変化から求めた相対速度の変化によって前記開閉部での異物の挟み込みを判定する挟み込み判定部を備えることを特徴とする開閉部の挟み込み判定装置である。

Description

本発明は、開閉部の挟み込み判定装置、その装置を備えた車両および開閉部の挟み込み判定方法に関する。
パワーウィンドウ装置はスイッチ操作によって車両の開閉部である窓を開閉することが出来るものであるが、窓の閉動作時に身体などが挟まれたときに、大きな力が加わらないようにする安全装置が発明され、実用化されるに至っている。そして、特許文献１（特開２００７−１２６９６０号公報）にはモータ回転速度の現在値と過去値とに基づいて回転速度の変化量を算出して、この変化量を用いて挟み込みを検出することが記載されている。
図２１は従来のパワーウィンドウ装置９０の構成を説明する図であり、車両のバッテリ９１に接続されたパワーウィンドウ制御部９２に、操作スイッチ９３、モータ駆動回路９４、各窓のモータ９５…、ロータリーエンコーダ９６…、荷重センサ９７…、温度センサ９８…、加速度センサ９９…を接続してなる。
前記パワーウィンドウ制御部９２は操作スイッチ９３の入力によって指定された窓に設けたモータ９５に対して電力を供給するようにモータ駆動回路９４に信号を出力し、モータ駆動回路９４は当該モータ９５に電力を供給する。このとき、ロータリーエンコーダ９６が回転し、パワーウィンドウ制御部９２はロータリーエンコーダ９６からの信号を入力することにより、モータ９５の回転速度を求め、さらにこのモータ９５によって開閉する窓の変位量を計算し、フィードバック制御を行う。加えて、予め記憶させたモータ９５の過去の回転速度と現在の回転位置とを比較することにより、挟み込みが発生した場合には例えばモータ９５を逆回転させることにより、危険を回避することができる。
特開２００７−１２６９６０号公報
しかしながら、特許文献１のようなパワーウィンドウ装置９０を用いて挟み込み判定を行う場合には、確実に動作させるために、パワーウィンドウ装置９０に、荷重センサ９７、温度センサ９８、加速度センサ９９などの各種センサを取り付けて、これらを判定基準に用いることが行われ、多数のセンサ９７〜９９を用いることにより、部品点数が増加するという問題があった。そして、センサ９７〜９９の数が増えれば増えるほどこれらのセンサ９７〜９９の取り付けや設定位置の調整に必要な手間が多くなり、製造コストが引き上げられるという問題があった。とりわけ、アナログ値を出力するセンサを用いる場合には、信号処理のためにデジタル変換するためのＡ／Ｄ変換器が必要とあるが、これがコストアップの原因となっていた。
また、センサ９７〜９９の数が増えれば増えるほど各センサ９７〜９９の出力値を用いて行う信号処理が複雑化するので、パワーウィンドウ装置９０にマイクロコンピュータなどの情報処理装置を用いて高度な信号処理を行う必要が生じ、複雑な信号処理を行うためのプログラムを作成し、このプログラムを入力する必要がある。さらに、情報処理装置による信号処理は時間的な遅れの原因となるだけでなく、ノイズによる暴走などの問題が発生する可能性もあり、動作の信頼性を低下させるものとなる。
加えて、車両に搭載されたパワーウィンドウ装置９０のモータ９５は電源電圧の変動に伴って、その回転速度が大いに変動するが、窓の開閉は同時に行われることが多く、複数のモータ９５…が同時に稼動すると、バッテリ９１の内部抵抗などによる電源電圧の低下が著しくなり、それだけで各モータ９５の回転速度が遅くなることがある。これに加えて、近年の車両では電動パワーステアリング９１Ｒなど、動作時に大電流を必要とするデバイスにより、バッテリ９１の負荷が多くなり、それだけ電圧変動が激しくなるため、電源電圧変動に伴う速度の変動によっても挟み込みの誤動作が発生しないように複雑で高度な演算処理をして閾値を設定する必要があるが、誤作動を恐れる余り複雑すぎる演算処理を行なった場合は、逆に実際に挟み込みが発生したときに、これを検出できないという事態が発生することも考えられる。
さらに、パワーウィンドウ装置９０を駆動するモータ９５は、その種類によって特性が異なるので、パワーウィンドウ装置９０の設計時に適切なモータ９５を取捨選択する必要があるが、このモータ９５の特性に合わせた挟み込み判定の閾値を調整したり、前記信号処理のプログラムを書き換える必要が生じるので、前記情報処理装置に汎用性がなく、モータ９５などの仕様変更を容易に行うことができないという問題もあった。
本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであり、極めて簡素な構成でありながら、電源電圧の変動が激しい車両においても誤動作が発生することなく、確実に挟み込みを判定することができる開閉部の挟み込み判定装置、その装置を備えた車両および開閉部の挟み込み判定方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、第１発明は、モータにより開閉する車両の開閉部の変位量を検出するセンサと、電源電圧の変動に合わせて調節された相対時間を計測する時間計測部と、この相対時間を基準にした前記変位量の変化から求めた相対速度の変化によって前記開閉部での異物の挟み込みを判定する挟み込み判定部を備えることを特徴とする開閉部の挟み込み判定装置を提供する。（請求項１）
車両の電源であるバッテリはその劣化や温度条件に加えて充電状態によって起電圧が変動するだけでなく、大電流を流している状態ではその内部抵抗に加えて電線などの抵抗によって電圧降下するために変動するが、前記時間計測部は電源電圧の変動に合わせて調節された相対時間を計測するので、この相対時間を基準にするなら、電源電圧の低下に伴うモータの回転速度の低下の影響をキャンセルすることができる。なお、電源電圧の変動に合わせて調節される相対時間の調節量はモータの特性に合わせて任意に選択できる。
時間計測部によって計測される相対時間を、開閉部が前記センサによって検出可能な微小変位量を移動する時間に比べて、短く設定した場合には、前記相対時間を基準にした変位量の変化は、開閉部の微小な所定変位を検出する間に計測された相対時間のカウント数によって求めることが考えられ、その逆数が相対的な開閉部の移動速度（本明細書においてはこれを相対速度という）である。逆に、前記相対時間内に移動する開閉部の変位量に比べて、前記センサによって検出可能な微小変位量が小さい場合には、前記相対時間を基準にした変位量の変化は、相対時間内の開閉部の変位量を意味し、これを相対速度として求めることが考えられる。
つまり、本明細書において相対時間とは、負荷系による変化を一定にするために電源電圧に合わせて調整された時間軸を意味しており、この相対時間の時間軸で求めた速度が相対速度である。以下の説明において、実際には開閉部の微小な所定変位を検出する間に計測された相対時間のカウント数から求められる相対速度の逆数を用いて挟み込みの判定を行う場合にも、実質的には相対速度の変化（すなわち相対加速度）によって挟み込みの判定を行っていると表現する。なお、相対加速度の判定に用いる閾値は相対加速度閾値ということができる。
上述のように相対時間を基準とすることにより相対時間内に回転するモータの回転速度が電源の電圧変動に伴って変動しても、これが電源電圧の変動に起因するものであれば、開閉部の相対速度は常に一定にすることができる。したがって、挟み込みが発生していない状態では同じ負荷がかかったモータの相対速度は変化しないので、従来のように複雑な演算処理を行わなくても相対速度変化によって無条件に厳密な閾値を設定して挟み込み判定を行うことができる。ゆえに、電源電圧の高低に関係なく挟み込みが発生した時には、挟まれた身体などにほとんど衝撃を与えることがない状態でこれを検知できる。もちろん、人間工学的には開閉部の位置に対して挟み込み判定の閾値を変動させて、例えば、開閉部が全開の状態では挟み込み判定を鈍感に行い、全閉の状態に近づけば近づくほど挟み込み判定の閾値を厳密なものとして鋭敏に反応するように設定することも可能である。
前記電圧変動に対して調整される相対時間の長さはモータの特性によって微調整することが好ましいが、どの直流モータにおいても電源電圧が低下すればするほど回転速度が遅くなるので、その個体差が大きく現れることは無く、電源電圧に対してほぼ直線的に相対時間の長さを調節すればよい。なお、モータの出力Ｐと可動部分の相対速度Ｖｔと可動部分の質量ｍには、Ｐ＝ｍＶt２の関係があり、挟まれた場合に使用者が受ける衝撃はモータの出力Ｐに比例すると考えられるので、相対速度Ｖｔの２乗が一定になるように、相対時間を調節することがさらに好ましい。さらに加えて、人間工学的に人間の感覚で同程度の衝撃を受けるように調整された相対速度Ｖｔの関数（例えば相対速度Ｖｔの１〜２乗の最適な累乗積）が一定になるように、相対時間を調整してもよい。いずれにしても、本発明の開閉部の挟み込み判定装置はモータを選ぶことがなく汎用性がある。
また、挟み込み判定のために従来のように様々なセンサを多数設けたり、煩雑な信号処理を行う必要がないので、高精度の挟み込み判定を行う開閉部の挟み込み判定装置の製造コストを低く抑えることができるだけでなく、動作の安定性が確保でき、それだけ信頼性が高くなる。なお、前記相対速度の計算処理および／またはこの相対速度の変化から挟み込みを判定する判定処理を演算回路などの処理部からなるハードウェアのみならず、マイクロコンピュータなどの演算処理部によって実行可能なソフトウェアを用いて行ってもよく、前記処理を通信手段によって接続された複数の処理部によって分散的に行っても良いことはいうまでもない。
なお、本明細書における開閉部とは、車両の側面に設けたガラス窓のみならず、車両の屋根部に設けたルーフ窓やリア窓であっても、車両の側部に設けたスライドドアや車両の後に設けたテールゲートやトランクルームの扉であってもよい。
前記センサは開閉部の変位量を検出するものであり、例えばモータに設けたロータリーエンコーダであることにより、できるだけ簡素な構成とすることが可能であるから、製造コストの削減を達成できるが、開閉部そのものの変位量を直接検知して一相のパルスを発生するエンコーダや、モータに給電する電圧または電流のリプルを用いてパルスエンコーダと同等のパルスを生成させる信号処理回路や、アナログ信号を出力する直線変位センサなどのポテンショメータであることにより、現在位置を正確に判断することができる。センサがポテンショメータである場合にはＡＤ変換器と組み合わせて、開閉部の現在位置を示すデジタル信号を得るようにしてもよい。
なお、前記センサとして開閉部を駆動するモータの回転角を検出するロータリーエンコーダや回転角度センサを用いる場合には、開閉部の現在位置は回転角の測定値を積算して求めることができる。また、求められた開閉部の位置情報は電源切断時にＥＥＰ−ＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶させ、電源投入時に再び不揮発性メモリから読み出すことにより、電源切断状態においても保持させるようにしてもよい。本発明における不揮発性メモリとは記憶させた電源切断時においても記憶内容が保持されるメモリを意味し、バッテリや大容量コンデンサなどの二次電源によってバックアップされることにより不揮発となる揮発性メモリ（ＲＡＭ）を含むものである。また、現在位置を積算する積算回路を前記二次電源によってバックアップすることにより、電源切断時における積算された位置情報を保持させるようにしてもよい。
前記時間計測部は電源電圧の低下によって引き下げた周波数の基準パルスを発信する電圧制御発振器であり、前記挟み込み判定部はセンサが開閉部の微小変位を検出する間に計測された基準パルスの計数値の逆数を開閉部の相対速度として、その変化が閾値以上になったときに挟み込みを判定するものである場合（請求項２）には、基準パルスの周期によって相対時間を計測することができ、これを物差しとすることができる。既存の電圧制御発振器（ＶＣＯ）を用いて相対時間を計測することにより、回路の簡素化と小型化と安定化を図ることができ、かつ、その製造コストを削減することができる。
図２２は電源電圧とモータの回転速度の関係を示す図であり、横軸にバッテリの電源電圧、縦軸に開閉部が微小な所定変位する間に計測された基準パルスのカウント数およびＶＣＯの発振周波数を示す図である。図２２において、符号Ａに示すように、基準パルスの発振周波数を固定にした場合、電源電圧が低いときはモータの回転数が低くなるので、開閉部の微小変位を検出する間が長くなり、その間に計数する基準パルスのカウント数は多く、電源電圧が高くなればなるほどモータの回転数が高くなるので、開閉部の微小変位を検出する間に計数する基準パルスのカウント数は少なくなる。従って、符号Ｂに示すように、ＶＣＯを用いて電源電圧の低下によって基準パルスの発振周波数を下げることにより、符号Ｃに示すように、電源電圧が変動したとしても可変周波数の基準パルスの計数値はほぼ一定となり、電源電圧の変動をキャンセルすることができる。
また、前記Ｐ＝ｍＶt２の関係を考慮に入れると、モータの出力Ｐを一定にするためには、前記符号Ｃに示す関係が、符号Ｄに示すように相対速度Ｖｔの二乗を一定になるように調整することがさらに好ましい。加えて、人間工学的にさらにふさわしい関係があればこれに合わせて相対速度Ｖｔの関数が一定になるように調整することもできる。
前記挟み込み判定部はモータに流れる電流の大きさを測定し、この電流の大きさに合わせて前記相対時間を微調整する調整回路を備える場合（請求項３）には、モータに流れる電流の大きさが例えば電流測定部によって測定され、この電流の大きさに合わせて前記相対速度を上げる方向に相対時間を調整することにより、自己モータに流れる電流の変動による回転数の変動も考慮に入れて補正することができる。
前記センサがモータの回転により一相のパルスを発生するパルス発生器であり、開閉部の閉状態およびその近傍を検知する閉鎖位置検出スイッチを備え、前記挟み込み判定部は現在位置が基準位置の近傍でない場合にのみ挟み込み判定を行うものである場合（請求項４）には、モータへの給電電圧の極性によって方向判定を行うことができ、モータに備えたパルス発生器によって求められる開閉部の微小変位を積算して開閉部の現在位置を求めることが可能である。また、閉鎖位置検出スイッチによる閉鎖位置の検出によって開閉部の位置を基準位置に調整し、方向判定と変位量から現在位置を算出することができるので、現在位置が基準位置の近傍であるときにこれを閉鎖位置検出スイッチによって挟み込み判定をするかどうかを判断し、基準位置の近傍で無い場合にのみ挟み込み判定を行うことができる。
前記閉鎖位置検出スイッチは開閉部が基準位置にあることを検出するものであるから、高価なホールＩＣ（ホール効果を応用した近接磁気センサの一例である磁界検出スイッチ）を用いなくても、一般的なリミットスイッチであってもよい。もちろん、基準位置（原点）を保証するためには、パルスの数ではなく、断線検出が可能なリミットスイッチが必要であるから、閉鎖位置検出スイッチは２ビット以上のグレイコードを出力できるものであることが好ましい。しかしながら、閉鎖位置検出スイッチは基準位置付近における開閉部の位置によって変動する可変抵抗などのアナログ素子を有する直線変位センサであってもよい。
また、閉鎖位置検出スイッチによって開閉部の基準位置近傍であることが検出されたときには挟み込み判定を行わない構成にすれば、開閉部の現在位置を記憶させたり、エンコーダの出力を用いて開閉部の現在位置を計算する必要もないので、それだけ開閉部の挟み込み判定装置の回路がシンプルになる。加えて、挟み込み判別を開閉部制御装置（ＥＣＵなど）から開閉部の位置情報を入力する必要がないので、ローカル処理することができ、それだけ配線が簡素になる。
前記パルス発生器がモータに給電する電圧または電流に生じるリプルを抽出することによりモータの回転角度に合わせたパルスを生成する信号処理回路である場合（請求項５）には、モータがロータリーエンコーダやパルスエンコーダなどのパルス発生器を備えていない場合にも、このモータの回転角を検出できこれによって開閉部の変位量を計算することができるので、それだけ、製造コストの削減を図ることができる。加えて、挟み込み判定を行わない既存の車両に対して窓の挟み込み判定装置を取り付けて挟み込み判定を行うことができる。
前記挟み込み判定部は、開閉部の開閉操作スイッチとモータとの間の回路に介在し、回路電源の電圧を計測するための電源接続部と、モータ接続部とを備えるユニットである場合（請求項６）には、このユニットを既存の開閉部制御装置に容易に取り付けることができる。
第２発明は、前記第１発明の開閉部の挟み込み判定装置を搭載して、開閉部を閉鎖するときに挟み込みの判定を行い、挟み込みを判定した時には開閉部を少し解放させる開閉部制御装置を備えた車両を提供する（請求項７）。
前記車両はより厳密な挟み込み判定を行って挟み込みが発生したときには開閉部を少し開放させることができる。とりわけ、車両に搭載したバッテリの電源電圧が高い状態で開閉部が高速に動く場合にも、挟み込みが発生したときに身体などに与えるショックを一定に抑えることができるので、極めて安全性に優れている。もちろん、人間工学的には開閉部の位置に対して挟み込み判定の閾値を変動させて、例えば、開閉部が全開の状態では挟み込み判定を鈍感に行い、全閉の状態に近づけば近づくほど挟み込み判定の閾値を厳密なものとして鋭敏に反応するように設定することも可能である。
第３発明は、モータの回転によって開閉する車両の開閉部における挟み込みを判定する挟み込み判定方法であって、開閉部の移動に合わせて変位量を検出し、演算器によって電源電圧に合わせて長くなるように調節した相対時間を物差しにして前記変位量から相対速度変化を求め、この相対速度変化を加速度閾値と比較することにより異物の挟み込みを判定することを特徴とする開閉部の挟み込み判定方法を提供する。（請求項８）
前記相対速度変化は演算器によって電源電圧に合わせて調節した相対時間を物差しにして求めるので、電源電圧の変動によってモータの回転数が変動しても、この相対時間を物差しにして求めた速度は相対的に一定とすることができる。したがって、この相対速度に対して挟み込み判定のための加速度閾値を厳密に設定して、より確実に挟み込み判定を行うことができる。直流モータにおいて電圧変動の影響は、モータの出力Ｐ、可動部分の相対速度Ｖｔ、可動部分の質量ｍとするときに、Ｐ＝ｍＶt２の関係があるので、この二次関数に合わせて生じるが、ほぼ一様に直線的に速度に影響するため、電圧変動に対して所定の割合で相対時間を長く設定することにより、電圧変動の影響を消去することができる。
前記相対加速度変化の演算や加速度閾値との比較は演算器や比較機などを用いて容易に行うことができる。なお、挟み込み判定によって挟み込みを検出した場合には、開閉部を少し開く方向にモータを逆回転させることが考えられる。
電圧制御発振器を用いて電源電圧の低下に伴って低い周波数の発振信号を発生させて、この発振信号の周期により相対時間を計測し、開閉部が微小の所定変位量だけ変位する間に計数する発振信号の数の逆数によって前記相対加速度を求める場合（請求項９）には、既存の電圧制御発振器（ＶＣＯ）によって電源電圧の降下に伴った低い周波数の発振信号を得ることができるので、相対時間は発信信号の周期（またはその定数倍）により確実に得ることができる。
前記相対時間をモータに流れる電流の増加に伴って長くなるように微調整する場合（請求項１０）には、モータに流れる電流による微小な変動も考慮に入れて相対時間を補正することができる。
開閉部の閉状態を閉鎖位置検出スイッチのグレイコードによって検出し、この閉鎖位置の検出によって開閉部の位置を基準位置に調整し、モータへの給電電圧の極性による方向判定およびモータに設けたデコーダの回転に伴って生じるパルスの計数によって現在位置を算出し、この現在位置が基準位置の近傍でない場合にのみ前記挟み込み判定を行うものである場合（請求項１１）には、閉鎖位置検出スイッチのみを設けるだけで高価な磁気センサのようなものを用いる必要がなく、それだけ、製造コストを削減することができる。開閉部の挟み込み判定をより簡潔な方法で正確に行うことができるので、開閉部制御のＥＣＵなどと開閉部の現在位置を通信する必要がなく、ローカル処理を行うことができる。
前述したように、本発明によれば、車両の開閉部を開閉駆動するモータの回転数が、車両に搭載されたバッテリなどの電源電圧の変動によって増減する場合にも、この電圧変動に合わせて調整した相対時間を基準とした開閉部の変位量の変化（相対速度）は電圧変動の影響を受けることがなく、この相対速度の変化によって異物の挟み込みを確実に検出することができる。
つまり、複数の開閉部を同時に開閉したり、電動パワーステアリングなど大電流を必要とする負荷が稼働しているときに、開閉部の開閉の動作速度が遅くなっても誤動作を起こすことなく確実に挟み込みを検出することができる。
本発明の開閉部の挟み込み判定装置を取り付けた車両を示す図であり、１（Ａ）は側面図、１（Ｂ）は平面図である。 第１実施形態の開閉部の挟み込み判定装置を取り付けた開閉部制御装置を示す図である。 前記開閉部の挟み込み判定装置および開閉部の挟み込み判定方法を示す図である。 前記開閉部の挟み込み判定装置のさらに詳細な構成を示す図である。 電源電圧が高い状態における動作を説明する図である。 電源電圧が低い状態における動作を説明する図である。 電流補正を行わない場合の基準パルスを示す図である。 電流補正を行った場合の基準パルスを示す図である。 第２実施形態の開閉部の挟み込み判定装置の構成を示す図である。 前記開閉部の挟み込み判定装置の動作を説明する図であり、１０（Ａ）はバックアップ動作を説明し、１０（Ｂ）はリストア動作を説明する図である。 前記開閉部の挟み込み判定装置の動作を従来方式と比較して説明する図であり、１１（Ａ）〜１１（Ｃ）は従来方式の速度の検出方法を示し、１１（Ｄ）〜１１（Ｆ）は本発明による相対速度の検出方法を示す図である。 前記開閉部の挟み込み判定装置の全体構成を示す図である。 前記開閉部の挟み込み判定装置の変形例を示す図である。 第３実施形態の開閉部の挟み込み判定装置を取り付けた開閉部制御装置を示す図である。 前記開閉部の挟み込み判定装置および開閉部の挟み込み判定方法を示す図である。 電源電圧が高い状態における完全閉動作を説明する図である。 電源電圧が低い状態における完全閉動作を説明する図である。 第４実施形態の開閉部の挟み込み判定装置を取り付けた開閉部制御装置を示す図である。 前記開閉部の挟み込み判定装置の構成を説明する図である。 前記開閉部の挟み込み判定装置の信号処理の例を示す図である。 従来のパワーウィンドウ装置の構成を説明する図である。 電源電圧とモータの回転速度の関係を示す図である。
以下、図１〜図８を用いて、本発明の第１実施形態に係る開閉部の挟み込み判定装置１、その装置を備えた車両２および開閉部の挟み込み判定方法を説明する。図１は本発明の開閉部の挟み込み判定装置１を取り付けた車両２を示す。
図１に示すように、車両２には後部の両側面にそれぞれスライドドア３Ａを備えると共に、前方の運転席側ドア、助手席側ドアに加えて後方左右のスライドドア３Ａにそれぞれ窓３Ｂを備え、屋根には開閉可能なルーフ窓３Ｃを備える。また、これらのスライドドア３Ａは左右方向に、窓３Ｂは上下方向に、ルーフ窓３Ｃは前後方向に変位可能に構成され、これらが本発明の開閉部３の実施例である。Ｂａｔは車両のバッテリであり、このバッテリＢａｔに全ての電気負荷が接続される。また、本実施形態の開閉部の挟み込み判定装置１はスライドドア制御、パワーウィンドウ制御、サンルーフ制御（サンルーフ窓の開閉制御）、パワーテールゲート制御（テールゲートの開閉制御）、パワートランク制御（トランクルームの開閉制御）を行うＥＣＵ(Electronic Control Unit）にそれぞれ設ける。
本発明の開閉部の挟み込み判定装置１を備えるＥＣＵは同乗者が開閉部３に身体などを挟むといった事態が発生したときに、この挟み込みを瞬時に判定して、開閉部３を開方向に幾らか駆動して挟み込みを解除する。とりわけ、バッテリＢａｔはその充電量によって起電圧に変動が生じ、かつ、他の電気負荷に大電流が流れる場合にはバッテリＢａｔの内部抵抗や電線その他の抵抗損失などによって電源電圧が大いに変動し、この電源電圧は８〜１５Ｖ程度になるため、これらの開閉部３を同時に開閉させるときには、その動作速度が著しく低下することがあるが、本発明の開閉部の挟み込み判定装置１を備えるＥＣＵは電源電圧の変動に伴う開閉部３の動作速度の低下に影響されること無く、挟み込みの判定をより正確に行うことができる。
従って、本実施形態の窓の挟み込み判定装置１を設けた車両２はたとえ使用者が誤って身体を開閉部３に挟むことがあっても、より少ない衝撃で挟み込みを判定して安全性に優れており、使用者は安心して車両２を利用することができる。（尚、この開閉部の挟み込み判定装置１の詳細な構成や開閉部の挟み込み判定方法の詳細については後述する。）
図２は前記開閉部の挟み込み判定装置１を取り付ける開閉部制御装置の一例として前記窓３Ｂを開閉制御するパワーウィンドウ装置１０の構成を示す図である。このパワーウィンドウ装置１０としては、種々の構成が考えられるが、本実施形態では長手方向を縦にしてドアに固定させたガイドレール１１と、このガイドレール１１に沿って上下方向に移動可能であると共に、窓３Ｂの下端部を支持する摺動体１２と、ガイドレール１１の上下に配置されたプーリ１３に巻回されて一部を摺動体１２の連結部１２Ａに連結させたワイヤ１４と、このワイヤ１４を回動させることにより窓３Ｂを開閉駆動する動力を供給するモータ１５と、このモータ１５に電力を供給して正逆回転させることにより窓３Ｂの開閉を制御するパワーウィンドウ制御機能を備えるＥＣＵ１６と、使用者による開閉操作を入力可能とする開閉操作スイッチ１７とを備える。なお、本発明の開閉部の挟み込み判定装置１は前記パワーウィンドウ制御機能を備えるＥＣＵ１６とは独立して動作するものであってもよく、この場合にはＥＣＵ１６を省略可能である。
前記開閉操作スイッチ１７は前方後方の左右両側の窓３Ｂ…にそれぞれ対応する４つのボタン１７Ａを備える。つまり、図面を簡単にするために図示を省略するが、４枚の窓３Ｂ…のそれぞれに各部材１１〜１５および開閉部の挟み込み判定装置１が形成され、ボタン１７Ａ…によってそれぞれの窓３Ｂ…を別々に操作することができるように構成してある。このため、操作者がすべてのボタン１７Ａを同時に操作するなどした場合にはすべての窓３Ｂ…のモータ１５…が一斉に回動し、バッテリＢａｔにかかる負荷が大きくなるため、電源電圧が降下して各モータ１５の回転速度が遅くなるという事態が発生する。
図３は本実施形態の開閉部の挟み込み判定装置１の構成を説明し、これによって開閉部の挟み込み判定方法を説明する図である。前記モータ１５はその回転により９０度位相の異なるＡ相パルスＰａとＢ相パルスＰｂを発生することにより、２ビットのグレイコードを出力して窓３Ｂの変位量を検出するセンサの一例であるロータリーエンコーダ１５Ａ、１５Ｂを備える。
２０はこれらのパルスＰａ，Ｐｂによる回転方向および回転角の検出とその積分による窓３Ｂの位置検出を行う方向／位置検出部、２１は電源電圧Ｖｂを計測する電圧計測部、２２はモータに流れるモータ電流Ｉｍを計測する電流計測部、２３は電源電圧Ｖｂの低下によって引き下げた周波数の基準パルスＰｍ（このパルスの周期が相対速度を算出するための相対時間となる）を発振する電圧制御発振器（時間計測部の一例であり、以下、ＶＣＯという）、２４は前記Ａ相パルスＰａの立ち上がりによって窓３Ｂが微小変位する間を計測してこの間に前記基準パルスＰｍの数を計数し、この計数値の逆数を窓３Ｂの相対速度Ｖｔとして微小時間Δｔ内における相対速度の変化から相対加速度を計算する相対加速度計算部、２５は相対加速度の閾値を設定する相対加速度閾値設定部、２６は前記相対加速度と加速度閾値を比較することにより、挟み込み判定を行う比較部、２７は比較器によって挟み込みが発生していると判断しているときでかつ前記方向／位置検出器２０が窓３Ｂの閉鎖方向で閉鎖直前でないと判断した時に挟み込み判定信号Ｏｕｔを出力する論理演算部である。
したがって、本実施形態においては、前記比較部２６および論理演算部２７は異物の挟み込みを判定する挟み込み判定部である。なお、前記ＥＣＵ１６は前記ボタン１７Ａの操作に合わせて窓３Ｂへの開閉信号Ｓ１を出力する処理部１６Ａと、この開閉信号Ｓ１によって制御された方向でモータ１５に電力を供給するドライバ１６Ｂとを備え、処理部１６Ａは前記論理演算部２７から挟み込み判定信号Ｏｕｔが出力されるときに、前記モータ１５の回転方向を少し逆転させることにより挟み込み状態を解除する逆転制御部Ｒ１（本実施形態の場合は処理部１６Ａによって逆転処理プログラムを実行することにより実現されるものであり、判定信号Ｏｕｔを入力してから数百ｍ秒〜数秒の間、窓３Ｂを開方向に駆動するものである）を備える。
図４は前記開閉部の挟み込み判定装置１のさらに詳細な構成を説明する図である。図４に示すように、前記処理部１６Ａはボタン１７Ａの操作に従って開閉部への制御信号を生成するウィンドウ制御部Ｐと、前記挟み込み判定信号Ｏｕｔを入力して数百〜数秒の時間を計測するタイマＲａと、このタイマＲａが前記時間を計測する間窓３Ｂを開方向に駆動させる逆転部Ｒｂとを備える。
前記方向／位置検出部２０は前記パルスＰａ，Ｐｂの間の位相差を用いてモータ１５の回転方向ｄを判別する方向判別部２０Ａと、この回転方向ｄが示す正逆の方向に前記パルスＰａを計数した値を積分することにより開閉部３Ｂの現在位置Ｌを検出する現在位置検出部２０Ｂとを備える。また、この現在位置検出部２０Ｂは開閉部の挟み込み判定装置１への電源供給が途絶えるときに計数中の開閉部３Ｂの現在位置（位置情報）バックアップをとり、再び電源供給が再開されたときにバックアップ８を用いて位置情報を回復させる不揮発メモリＭを備える。また、前記ＶＣＯ２３は前記電流計測部２２によって測定された電流Ｉｍの大きさに合わせて基準パルスＰｍの周期（相対時間）を微調整する調整回路２３Ａを備える。
前記加速度閾値設定部２４は前記パルスＰａの１周期毎に基準パルスＰｍを計数することにより相対速度Ｖｔの逆数（１／Ｖｔ）を求めるカウンタ２４Ａと、このカウンタ２４Ａの出力（１／Ｖｔ）の移動平均を演算する第１の移動平均演算器２４Ｂと、Δｔ秒前の移動平均を演算する第２の移動平均演算器２４Ｃと、これらの時間差Δｔのある移動平均の差を計算することにより、Δｔ秒間の相対速度（１／Ｖｔ）の変化（以下の明細書においてこれを相対加速度ａとする）を求める減算処理部２４Ｄとを備える。なお、前記移動平均演算器２４Ｂ，２４Ｃはカウンタ２４Ａの出力（１／Ｖｔ）をまず相対速度Ｖｔに換算した後に移動平均を求めるものであってもよい。すなわち、逆数になっているかいないかにかかわりなく相対加速度ａは微小時間Δｔ内における相対速度Ｖｔの変化であるということができる。
また、前記相対加速度閾値設定部２５は前記位置情報Ｌに合わせて閾値の調整を行うものである。すなわち、窓３Ｂが全開に近い状態では相対加速度の閾値を挟み込み判定が鈍感になるように相対加速度閾値を調整し、窓３Ｂが全閉に近づけば近づくほど閾値を挟み込み判定が敏感になるように相対加速度閾値を調整することにより、窓３Ｂが閉まる時に使用者の腕や顔などが挟まれたときには使用者が衝撃を感じない程度の速度変化が発生しただけで挟み込みを速やかに検知できると共に、窓３Ｂが全開に近い状態では僅かな抵抗が発生しただけでは挟み込みと判定しないようにすることができる。
本実施形態に示すように、ＶＣＯ２３を活用して電源電圧Ｖｂの測定値を用いて基準パルスＰｍを出力し、この基準パルスＰｍの１周期が示す相対時間を物差しにして窓３Ｂの変位量から相対加速度を求めるという極めてシンプルな回路を設けることにより、図１７の符号Ｃに示すように、電源電圧Ｖｂの変動に影響されることなく相対速度を安定させることができる。したがって、この相対速度の変化、すなわち相対加速度を用いて異物の挟み込みを判定することにより、正確な挟み込み判定を行うことができる。つまり、バッテリＢａｔには複数の電気負荷Ｌｄを接続しているので、この電気負荷Ｌｄに大電流が流れるときには電源電圧Ｖｂが低下するが、挟み込み判定がその影響を受けることがない。
図５は電源電圧Ｖｂが１５Ｖであるときに、モータ１５が高速で回転する場合の各部の信号の例を示す図であり、図６は電源電圧Ｖｂが１０Ｖであるときに、モータ１５が低速で回転する場合の各部の信号の例を示す図である。図５，図６において、符号３０，３１に示すグラフは、Ａ相パルスＰａの１周期によって計測される微小時間の間に前記基準パルスＰｍの数を計数して得られる値であり、この値が相対速度Ｖｔの逆数（１／Ｖｔ）を意味する。また、λ１，λ２は前記パルスＰａの１周期、Ｃ１，Ｃ２はこの１周期λ１，λ２の間に計数した基準パルスＰｍの計数値、Ａｐ１，Ａｐ２は前記計数値Ｃ１，Ｃ２を平滑する近似曲線、Ｖｒ１，Ｖｒ２はパルスＰａの１周期間における前記計数値（相対速度の逆数１／Ｖｔ，１／（Ｖｔ−Δｔ））Ｃ１，Ｃ２の差分を示している。
図５，図６に示すように、近似曲線Ａｐ１，Ａｐ２の傾きは異なるように見えるが、パルスＰａの１周期λ１，λ２間の差分Ｖｒ１，Ｖｒ２はほとんど同じ大きさとなり、これを相対加速度として、相対加速度閾値と比較して用いることができる。つまり、電源電圧Ｖｂの変動に合わせてその周期が調節された基準パルスＰｍの１周期（相対時間）を基準にして求められた計数値Ｃ１，Ｃ２は相対時間をいわば物差しにしているので、電源電圧Ｖｂの変動によってパルスＰａの幅が変動することがあってもほぼ一定にすることが可能である。ゆえに、相対速度Ｖｔから求めた相対加速度を相対加速度閾値と比較して挟み込み判定を行うことにより、モータ１５の回転速度に関係なく挟み込みによって一定の衝撃をうけたときにこれを判定することができる。
前記各部材２０〜２７はいずれも、簡単なハードウェアによって容易に形成することができるので、製造コストを削減できるだけでなく、信号処理を瞬時に行うことができ、かつ、ノイズなどの影響を受けることがなく、開閉部の挟み込み判定装置１の動作を安定させることができる。しかしながら、前記各部２０〜２７をパワーウィンドウ制御ＥＣＵ１６内の演算処理装置によって実行可能なプログラムによって実現させてもよい。
図７，図８は前記モータ１５に流れる電流Ｉｍの大きさに合わせて調整される基準パルスＰｍの波長（相対時間）の例を示す図である。図７，図８に示すＰｍ１はモータ１５に流れる電流Ｉｍによる調整回路２３Ａが無い状態（電流Ｉｍ＝０である場合）におけるＶＣＯ２３の出力パルス、Ｐｍ２はモータ１５に流れる電流Ｉｍによる調整回路２３Ａを設けた場合におけるＶＣＯ２３の出力パルス、Ｔ１は前記出力パルスＰｍ１の１周期からなる相対時間、Ｔ２は前記出力パルスＰｍ２の１周期からなる相対時間である。前記出力パルスＰｍ１，Ｐｍ２を比較すると、Ｔ２＞Ｔ１であり、電流Ｉｍが大きくなればなるほど相対速度を上げる方向に相対時間Ｔ１，Ｔ２を調整することができるので、自己のモータ１５に流れる電流Ｉｍによって回転数が変動することがあったとしても、その変動を補正することができる。
図９は第２実施形態の開閉部の挟み込み判定装置４０の構成を示す図、図１０，１１はこの挟み込み判定装置４０の動作を説明する図である。これらの図９〜１１において、図１〜８と同じ符号を付した部分は同一または同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。
第２実施形態の背景として、従来の車両の開閉部の挟み込み判定は、モータ１５直近に搭載された専用マイコンで行なわれていたため、すべての開閉部３に挟み込み判定のための専用マイコンを搭載する必要が生じ、開閉部３の数と同じ個数の専用マイコンが必要となり、それだけ、コストが高くなるという課題がある。
そこで、各開閉部３の挟み込み検知制御を車体制御ＥＣＵで一括集中制御するような形にする場合、制御のために必要なモータ検出パルスや、モータ１５直近の電源電圧を、車体制御ＥＣＵにハーネスで接続して読み込ませる必要があるため、モータ１５と車体制御ＥＣＵの距離が離れている場合、配線インピーダンスや外来ノイズの影響により、パルス検出誤り、実際の電圧値と読み込んだＡ／Ｄ変換値の誤差が発生するだけでなく、車体ハーネスの増加などの課題があった。
また、各開閉部３に安価な通信用ロジックＩＣを搭載し、制御に必要なモータ１５検出パルスやモータ１５直近の電源電圧をシリアル通信で車体制御ＥＣＵに送信する方法も考えられるが、一般的に安価なロジックＩＣにはＡ／Ｄ変換地変換器が搭載されていないため、外部のＡ／Ｄ変換器およびインターフェースが必要となり、結局部品コストが上昇し、マイコンを不要とすることによるコストダウンの効果が薄まってしまう。また、電源オフ時の現在位置のバックアップのためにロジックＩＣに不揮発メモリを搭載すると、さらにコスト上昇となるという課題がある。
つまり、第２実施形態は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、車両の開閉部３の挟み込み検知制御を車体制御ＥＣＵで一括して行ない、各開閉部３の専用マイコンを不要とする代わりに、安価な通信用ロジックＩＣを搭載し、かつ、Ａ／Ｄ変換器が不要になる開閉部の制御装置を提供するものである。
図９に示す第２実施形態において、開閉部の挟み込み判定装置４０は、車両２の各開閉部３に配置されたモータ１５の直近に配置される開閉部制御ユニット４０Ａと、この開閉部制御ユニット４０Ａに接続されて挟み込み判定を一括集中制御する車体制御ＥＣＵ４０Ｂとを有する。
前記センサ１５Ａ，１５Ｂは前記モータ１５の回転に同期したパルスを出力する回転検出手段（ロータリーエンコーダ）であり、前記時間計測部２３Ｂはモータ１５直近の電源電圧の変動を周波数の相対変化に変換して生成した基準パルスＰｍを出力する電圧−周波数変換手段（ＶＣＯ）である。
前記開閉部制御ユニット４０Ａは、演算部４１と、センサ側通信部４２とを備えるワンチップのロジックＩＣ４３を有し、この演算部４１は、前記基準パルスＰｍをカウントクロックとしてロータリーエンコーダ１５Ａ，１５Ｂの出力パルスＰａ，Ｐｂから開閉部３の相対速度Ｖｔを算出する速度検出部４１Ａと、出力パルスＰａ，Ｐｂから移動方向（モータの回転方向）ｄを判定する移動方向検出部４１Ｂと、出力パルスＰａ，Ｐｂを用いて現在位置Ｌを求める現在位置検出部４１Ｃとを備える。
また、前記センサ側通信部４２は直流電力線搬送通信（ＤＣ−ＰＬＣ：Power Line Communication）を行なうものであり、ロジックＩＣ４３の電源線４４に前記情報Ｖｔ，ｄ、Ｌを重畳させる送信部４２Ｔと、電源線４４に重畳する制御信号Ｃ，Ｌを受信する受信部４２Ｒとを備える。つまり、本実施形態において電源線４４が通信線として機能する。
他方、車体制御ＥＣＵ４０Ｂは、センサ側通信部４２と通信線４４によって接続された状態で前記相対速度Ｖｔを受信可能である制御側通信部４５と、受信した相対速度Ｖｔの変化によって挟み込み判定を行なう挟み込み判定部４６を備える。また、４７は制御側通信部４５を介して受信した開閉部３の現在位置Ｌを記憶することによりバックアップする現在位置保存部（不揮発性メモリ）である。
図１０は本実施形態における開閉部の挟み込み判定装置４０の動作を説明する図である。図１０（Ａ）に示すように、イグニッションオフをトリガとして起動し（ステップＳｂ１）、前記現在位置検出部４１Ｃが現在位置Ｌをセンサ側通信部４２を介して送信すると共に制御側通信部４５が受信した現在位置Ｌを不揮発性メモリ４７に記憶させるバックアップ動作を行い（ステップＳｂ２）、バックアップ動作を終了する（ステップＳｂ３）ことにより、不揮発性メモリ４７にイグニッションオフの間、現在位置Ｌをバックアップすることができる。
なお、前記現在位置検出部４１Ｃによる現在位置Ｌの送信は常時行っていることが好ましく、この場合にはステップＳｂ２によるバックアップ動作は常時受信している現在位置Ｌをイグニッションオフに伴って保存する。また、現在位置Ｌのバックアップは図示を省略する不揮発性メモリ４７によって行われるが、この不揮発性メモリ４７は常時通電される揮発性メモリであってもよい。
次いで、図１０（Ｂ）に示すように、イグニッションオンをトリガとして起動し（ステップＳｒ１）、不揮発メモリに記憶させた現在位置Ｌを制御側通信部４５を介して送信すると共にセンサ側通信部４２が受信した現在位置Ｌを現在位置検出部４１Ｃに復元させることによりリストア動作を行い（ステップＳｒ２）、リストア動作を終了する（ステップＳｒ３）ことができる。
上述のように不揮発性メモリへの現在位置Ｌのバックアップおよびリストアを行うことにより、個々の開閉部制御ユニット４０Ａは現在位置Ｌを保持させる必要がなく、それだけ開閉部制御ユニット４０Ａの構成を簡略にすることができる。
図１１は開閉部制御ユニット４０が出力する相対速度Ｖｔを従来方式で測定した速度と比較するものであり、図１１（Ａ）はモータ１４に供給される電圧が通常状態であるとき、図１１（Ｂ）はモータ１４に供給される電圧が高いとき、図１１（Ｃ）はモータ１５に供給される電圧が低いときの従来方式の速度の測定値を示し、図１１（Ｄ）はモータ１４に供給される電圧が通常状態であるとき、図１１（Ｅ）はモータ１４に供給される電圧が高いとき、図１１（Ｆ）はモータ１５に供給される電圧が低いときの相対速度の測定値を示す図である。
つまり、本発明ではモータ直近の電源電圧の変動を周波数の相対変化に変換して生成した基準パルスＰｍをカウントクロックとして前記回転検出手段１５Ａ，１５Ｂの出力パルスＰａ（Ｐｂでもよい）から開閉部３の相対速度Ｖｔを求めており、たとえば図示するように出力パルスＰａの１周期（半周期でもよい）中に計数した基準パルスＰｍのカウント数は相対速度Ｖｔの逆数である。基準パルスＰｍを用いることによって得られるカウント数は、図１１（Ｄ）〜図１１（Ｆ）に示すように、電源電圧の変動に伴ってモータ１５の回転速度が変化しても１０カウントの一定値である。他方、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示す従来方式のように、一定の周波数で発信するクロックＣｌｋを基準にした場合には電源電圧の変動に伴って速度が変動する。なお、本実施形態では相対速度Ｖｔとして前記カウント数を用いることによりさらなる簡素化を図っている。
したがって、車体制御ＥＣＵ４０Ｂは前記カウント数によって相対速度Ｖｔを得ることにより、電源電圧の変動の影響によるモータ１５の回転速度の変化をキャンセルすることが可能であるから、この相対速度Ｖｔを基準にその速度変化から、挟み込みの判断を正確に行なうことが可能となる。また、開閉部３の現在位置Ｌおよび移動方向ｄも受信することが可能であるから、前記挟み込み判定部４６は異物の挟み込みが発生しかねない開閉部３の位置および移動方向ｄにおいて相対速度Ｖｔの低下が発生するときには、直ちに挟み込みと判断してモータ１５を逆転させるための制御信号Ｃを当該開閉部３の開閉部制御ユニット４０Ａに送信することができる。
前記制御信号Ｃを受信した開閉部制御ユニット４０Ａはその受信部４２Ｒが制御信号Ｃを受信すると、これをドライバ１６Ｂに送ってモータ１５を逆転駆動することができる。つまり、挟み込みの発生を即座に検知して開閉部３を逆方向に移動させることが出来るので、挟み込まれた異物を安全に取除くことができる。また、開閉部制御ユニット４０Ａと車体制御ＥＣＵ４０Ｂの間の通信はすべてデジタル信号であり、アナログ変換を行なう必要が無いので外乱ノイズによる影響をほとんど受けることが無く、誤動作を皆無とすることができるだけでなく、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がなく、それだけ各開閉部制御ユニット４０Ａの製造コストを可及的に引き下げることができる。
図１２は本実施形態の開閉部の挟み込み判定装置４０による車両２全体の構成を示す図である。図１２に示すように、一つの車体制御ＥＣＵ４０Ｂが複数の開閉部制御ユニット４０Ａに接続されており、各開閉部制御ユニット４０Ａはそれぞれ対応する開閉部３のモータ１５に接続されている。各開閉部制御ユニット４０Ａと車体制御ＥＣＵ４０Ｂの間で通信される信号はすべて同じ信号Ｖｔ，ｄ，Ｌ，Ｃであり、挟み込み判定部４６は演算処理部として情報処理装置（マイクロコンピュータ）を用いることにより、各開閉部３に対応させて同じ信号処理を実行するソフトウェア処理することができ、それだけ生産コストを削減できる。同様に、不揮発性メモリ４７もすべての開閉部３の現在位置Ｌを一つのメモリ内に記憶すれば良いので、構成の簡略化を図ることができる。
図１３は前記第２実施形態の変形例を示す図である。図１３において、図９に示すものとの相違点は現在位置保存部４７’を開閉部制御ユニット４０Ａ側に設け、この現在位置保存部４７’をバッテリＢａｔによりバックアップされたメモリ（すなわち不揮発性を備えたメモリ）とした点である。本変形例のように構成することにより、開閉部制御ユニット４０Ａと車体制御ＥＣＵ４０Ｂとの間の通信をできるだけ少なくすることができる。
上述のように、第２実施形態に係る開閉部の挟み込み判定装置において、前記センサは前記モータ１５の回転に同期したパルスＰａ，Ｐｂを出力する回転検出手段１５Ａ．１５Ｂであり、前記時間計測部はモータ１５直近の電源電圧の変動を周波数の相対変化に変換して生成した基準パルスＰｍを出力する電圧−周波数変換手段２３Ｂであり、かつ、前記基準パルスＰｍをカウントクロックとして回転検出手段１５ａ，１５ｂの出力パルスＰａ，Ｐｂから開閉部３の相対速度Ｖｔを算出して送信するセンサ側通信部４２と、このセンサ側通信部４２と通信線４４によって接続された状態で前記相対速度Ｖｔを受信可能である制御側通信部４５とを備え、かつ、前記挟み込み判定部４６は受信した相対速度Ｖｔの変化によって挟み込み判定を行なうものであるから、低コストなロジックＩＣ４３から車体制御ＥＣＵ４０Ｂに電圧変動補正済みの相対速度Ｖｔと開閉部３の現在位置Ｌを送信して車体制御ＥＣＵ側で挟み込み検知制御を行なうことにより、専用マイクロコンピュータまたは外部Ａ／Ｄ変換器を不要としてコストダウンを図ることができる。
また、一つの車体制御ＥＣＵ４０Ｂに設けた挟み込み判定部４６が前記通信線４４を介して複数の回転検出手段１５ａ，１５ｂ、および、電圧−周波数変換手段２３Ｂと接続され、複数の開閉部３における挟み込み判定を一括集中制御するものである場合には、車両２の複数の開閉部３の情報を通信機能を備えたロジックＩＣ４３から車体制御ＥＣＵ４０Ｂに送り、全ての開閉部３の挟み込み検知制御を１台の車体制御ＥＣＵ４０Ｂで一括集中制御することにより、各開閉部３ごとの専用マイコンが不要になるので、さらなる低コスト化を実現できる。
さらに、前記センサ側通信部４２および制御側通信部４５は電源線４４に信号を重畳させることにより電源線を通信線として用いる直流電力線搬送通信を行なうものである場合には、車体制御ＥＣＵ４０Ｂと各開閉部制御ユニット４０Ａの接続が簡素になり、それだけ製造コストの削減を図ることができるだけでなく、配線などの施工が容易となる。
加えて、前記パルスＰａ，Ｐｂを計数することにより開閉部３の現在位置Ｌを求める現在位置検出部４１Ｃを備え、この現在位置検出部４１Ｃはイグニッションオフに伴って前記現在位置Ｌを前記センサ側通信部４２を介して送信させるものであると共に、制御側通信部４５を介して受信した現在位置Ｌを不揮発性メモリに記憶させる現在位置保存部４７を備え、この位置情報保存部４７はイグニッションオンに伴って不揮発性メモリに記憶させた現在位置を制御側通信部４５を介して送信させるものであり、かつ、前記現在位置検出部４１Ｃはセンサ側通信部４２を介して受信した情報を基に現在位置Ｌを復元させるものである場合には、イグニッションオフとなって開閉部制御ユニット４０Ａへの給電がとぎれることがあっても、車体制御ＥＣＵ４０Ｂにおいて開閉部３の現在位置Ｌをバックアップしているので、低コストにて安定した動作をさせることができる。
あるいは、開閉部制御ユニット４０Ａが、前記パルスＰａ，Ｐｂを計数することにより開閉部の現在位置Ｌを求める現在位置検出部４１Ｃを備え、この現在位置検出部４１Ｃはイグニッションオフ時にも通電によって不揮発性を備えたメモリ４７’による現在位置Ｌのバックアップを行なうものである場合には、各開閉部制御ユニット４０Ａにおいて必要最小限のメモリ４７’だけ給電させて現在位置Ｌをバックアップすることができる。
図１４は第３実施形態の開閉部の挟み込み判定装置５０をパワーウィンドウ装置１０に設けた例を示す図、図１５は前記開閉部の挟み込み判定装置５０の詳細な構成を示す図、図１６，１７はこれらの開閉部の挟み込み判定装置５０の動作を説明する図である。これらの図１４〜図１７において図１〜図１３と同じ符号を付した部分は同一または同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。
本実施形態において、１６Ｃは操作スイッチ１７Ａの操作入力に従って窓３Ｂの開閉操作信号を出力する操作信号出力部、５１は前記ワイヤ１４に設けた当り部５２を用いて窓３Ｂの閉状態を検知し２ビットのグレイコードによるリミット信号Ｌｍを出力する閉鎖位置検出スイッチ（リミットスイッチ）、５３はモータ１５に設けて１相のパルスＰｃを出力するエンコーダ、５４は前記リミット信号Ｌｍを用いて基準点位置を検出する基準点位置検出部、５５はパルスＰｃと前記基準パルスＰｍによって窓３Ｂの相対速度Ｖｔを求める相対加速度計算部である。また、この相対加速度計算部５５は前記パルスＰｃとモータ１５に給電する電圧の極性によって方向判定を行い前記基準パルスＰｍの計数により現在位置を算出することも可能である。
前記構成の開閉部の挟み込み判定装置５０は閉鎖位置検出スイッチ５１によって窓３Ｂの閉状態およびその近傍を検知することができるので、窓３Ｂが閉状態の近傍にあるときに、挟み込み判定を行わないで窓３Ｂの現在位置が基準位置の近傍でない場合にのみ挟み込み判定を行うことが可能である。なお、閉鎖位置検出スイッチ５１が２ビットのグレイコードによるリミット信号Ｌｍを出力する場合には断線検知も行うことができるので、原点位置をより確実に検知できる。しかしながら、閉鎖位置検出スイッチ５１がアナログのポテンショメータのようなものであってもよい。
さらに、本実施形態の開閉部の挟み込み判定装置５０は窓３Ｂが閉鎖位置およびその近傍にあることを前記閉鎖位置検出スイッチ５１によって行うことができるので、開閉部の挟み込み判定装置５０は上位情報処理装置から窓３Ｂの位置を入力する必要がないのでローカル処理を行うことができる。
図１６は電源電圧Ｖｂが１５Ｖであるときに、モータ１５が高速で回転する場合に開閉部３ｂを閉鎖するときの各部の信号の例を示す図であり、図１７は電源電圧Ｖｂが１０Ｖである場合の例を示す図である。図１６，１７において、符号５６，５７に示すグラフは、パルスＰｃの１周期の間に相対時間を示す前記基準パルスＰｍの数を計数して得られる値であり、Ｌｍａ，Ｌｍｂは２ビットのリミット信号Ｌｍである。このリミット信号Ｌｍによって窓３Ｂが閉状態およびその近傍にある状態では、前記挟み込み判定を行わないことにより、窓３Ｂを完全に閉鎖することが可能である。なお、完全閉鎖状態は閉鎖位置検出スイッチ４１によって窓３Ｂの閉鎖端を検出することによって検出してもよい。
図１８は第４実施形態の開閉部の挟み込み判定装置６０をパワーウィンドウ装置１０に設けた例を示す図、図１９は前記開閉部の挟み込み判定装置６０の詳細な構成を示す図、図２０はモータ１５の回転によってモータ１５に流れる電流Ｉｒに生じるリプルを示す図である示す図である。これらの図１８〜図２０において図１〜図１７と同じ符号を付した部分は同一または同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。
本実施形態において、１６Ｄは操作スイッチ１７Ａの操作入力に従ってモータ１５を駆動する電力Ｐｗの供給を行なうモータドライブ回路、６１はモータドライブ回路１６Ｄに接続されてモータ１５に流れる電流Ｉｍに生じるリプルを抽出することにより、モータ１５の回転角度に合わせてパルスエンコーダと同等のパルスＰｃを生成するフィルタ回路からなる信号処理回路、６２は前記モータドライブ回路１６Ｄの出力からの供給される電力Ｐｗの極性を確認してモータ１５の回転方向を確認すると共に前記信号処理回路６１の出力パルスＰｃを計数することにより窓３Ｂの現在位置Ｌを計算する方向／位置検出回路、６３は基準パルスＰｍと現在位置Ｌを用いて相対加速度を計算する相対加速度計演算部６３，６４は挟み込み判定が行われたときに所定時間だけモータ１５の回転を逆回転させて窓３Ｂを開方向に移動させる逆転制御部である。
また、６５は電源に接続される電源接続部、６６は前記モータドライブ回路１６Ｄに接続されるスイッチ接続部、６７は前記モータ１５を接続するためのモータ接続部である。つまり、本実施形態の窓の挟み込み判定装置６０は接続部６５〜６７によってユニット化されて操作スイッチ１７Ａからモータ１５の間に介在させることにより、既存の窓３Ｂに対しても窓の挟み込み判定を行うことができる。モータ１５にはパルスエンコーダを必要としていないので、既存の車両に対して開閉部の挟み込み判定装置６０を容易に取り付けることができる。
本発明に係る開閉部の挟み込み判定装置、その装置を備えた車両および開閉部の挟み込み判定方法は、電圧変動に伴うモータ回転速度の変動をキャンセルした上で、モータの回転速度の変化量によって挟み込みの判断を行なうことが出来るので、極めて簡単な回路構成および／またはソフトウェア処理によって電圧変動によるモータの回転速度変化を異物の挟み込みと誤検知することがなく、確実な挟み込み判定を行なうことができるので、車両の窓、スライドドア、ルーフ窓などの開閉部に用いられる。
１，４０，５０，６０ 開閉部の挟み込み判定装置
２ 車両
３ 開閉部
３Ａ スライドドア
３Ｂ 窓
３Ｃ ルーフ窓
１０ パワーウィンドウ装置（開閉部制御装置）
１５ モータ
１５Ａ センサ（エンコーダ）
１６ 開閉部制御装置
１７ 操作スイッチ
２２ 調整回路
２３ 電圧制御発振器
５１ 閉鎖位置検出スイッチ
６１ 信号処理回路
６５ 電源接続部
６７ モータ接続部
Ｖｂ 電源電圧
Ｔ１，Ｔ２ 相対時間

Claims (11)

  1. モータにより開閉する車両の開閉部の変位量を検出するセンサと、電源電圧の変動に合わせて調節された相対時間を計測する時間計測部と、この相対時間を基準にした前記変位量の変化から求めた相対速度の変化によって前記開閉部での異物の挟み込みを判定する挟み込み判定部を備えることを特徴とする開閉部の挟み込み判定装置。
  2. 前記時間計測部は電源電圧の低下によって引き下げた周波数の基準パルスを発信する電圧制御発振器であり、前記挟み込み判定部はセンサが開閉部の微小変位を検出する間に計測された基準パルスの計数値の逆数を開閉部の相対速度として、その変化が閾値以上になったときに挟み込みを判定するものである請求項１に記載の開閉部の挟み込み判定装置。
  3. 前記挟み込み判定部はモータに流れる電流の大きさを測定し、この電流の大きさに合わせて前記相対時間を微調整する調整回路を備える請求項１又は２に記載の開閉部の挟み込み判定装置。
  4. 前記センサがモータの回転により一相のパルスを発生するパルス発生器であり、開閉部の閉状態およびその近傍を検知する閉鎖位置検出スイッチを備え、前記挟み込み判定部は現在位置が基準位置の近傍でない場合にのみ挟み込み判定を行うものである請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の開閉部の挟み込み判定装置。
  5. 前記パルス発生器がモータに給電する電圧または電流に生じるリプルを抽出することによりモータの回転角度に合わせたパルスエンコーダと同等のパルスを生成する信号処理回路である請求項４に記載の開閉部の挟み込み判定装置。
  6. 前記挟み込み判定部は、開閉部の開閉操作スイッチとモータとの間の回路に介在し、回路電源の電圧を計測するための電源接続部と、モータ接続部とを備えるユニットである請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の開閉部の挟み込み判定装置。
  7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の開閉部の挟み込み判定装置を搭載して、開閉部を閉鎖するときに挟み込みの判定を行い、挟み込みを判定した時には開閉部を少し解放させる開閉部制御装置を備えた車両。
  8. モータの回転によって開閉する車両の開閉部における挟み込みを判定する挟み込み判定方法であって、開閉部の移動に合わせて変位量を検出し、演算器によって電源電圧に合わせて長くなるように調節した相対時間を物差しにして前記変位量から相対速度変化を求め、この相対速度変化を加速度閾値と比較することにより異物の挟み込みを判定することを特徴とする開閉部の挟み込み判定方法。
  9. 電圧制御発振器を用いて電源電圧の低下に伴って低い周波数の発振信号を発生させて、この発振信号の周期により相対時間を計測し、開閉部が微小の所定変位量だけ変位する間に計数する発振信号の数の逆数によって前記相対加速度を求める請求項８に記載の開閉部の挟み込み判定方法。
  10. 前記相対時間をモータに流れる電流の増加に伴って長くなるように微調整する請求項８または請求項９に記載の開閉部の挟み込み判定方法。
  11. 開閉部の閉状態を閉鎖位置検出スイッチのグレイコードによって検出し、この閉鎖位置の検出によって開閉部の位置を基準位置に調整し、モータへの給電電圧の極性による方向判定およびモータに設けたデコーダの回転に伴って生じるパルスの計数によって現在位置を算出し、この現在位置が基準位置の近傍でない場合にのみ前記挟み込み判定を行う請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の開閉部の挟み込み判定方法。
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