WO2015064003A1

WO2015064003A1 - 車両用開閉体の制御装置、制御方法、及び該制御装置を備えた車両用開閉体

Info

Publication number: WO2015064003A1
Application number: PCT/JP2014/004792
Authority: WO
Inventors: 浩司浦瀬; 泰弘横井; 祐也安保; 健錦邉; 前田　敏朗
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2015-05-07
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Abstract

　車両用開閉体の制御装置において、車両用開閉体の開閉モータの一端に印加される電源電圧と他端に印加される駆動電圧のうち、駆動電圧を示す電圧信号を入力する入力回路と、駆動電圧が所定範囲外である場合に、短絡状態であると判断する短絡状態判断部と、短絡状態であると判断された場合に、開閉モータに印加される電圧を減少させるための制御信号を出力する出力回路とを備える。

Description

車両用開閉体の制御装置、制御方法、及び該制御装置を備えた車両用開閉体

　本発明は、フェールセーフ制御を実現する車両用開閉体の制御装置、制御方法、及び該制御装置を備えた車両用開閉体に関するものである。

　モータによって開閉動作を自動で行うことが可能な車両の開閉体が知られている。特許文献１には、モータ１を動作させるためのＦＥＴ３、プリドライブ回路５、ＣＰＵ４、状態検出回路６及びプリドライブ回路状態検出回路７を備えた駆動回路２が開示されている（特許文献１の図１及び図８を参照）。駆動回路２は、ＣＰＵ４から出力したＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）信号を、プリドライブ回路５を介してＦＥＴ３のゲート端子に印加することで、モータのＰＷＭ制御を行う。

　状態検出回路６は、ＦＥＴ３のドレイン端子の電圧を測定し、プリドライブ回路状態検出回路７はＦＥＴ３に入力するゲート端子の電圧を測定する。状態検出回路６で測定された電圧とプリドライブ回路状態検出回路７で測定された電圧とを比較することにより、ＣＰＵ４はＦＥＴ３及びプリドライブ回路５内のトランジスタの故障を検出する。このような故障検出機構を有する駆動回路２を車両用開閉体のモータに適用することにより、ＦＥＴ３及びプリドライブ回路５内のトランジスタの故障時に停止制御を行うことができ、操作者の意図に反する動作を防止できる。

特開２００５－２９５６５５号公報

　特許文献１に開示された駆動回路２において、駆動回路２、モータ１、電源等は配線で接続されている。これらの配線は車両内部の温度変化、振動、湿気、荷重等によるストレスが大きい環境下に配設されるため、配線の絶縁被覆の劣化、配線接続部の離脱、配線の破断等によって、配線同士の短絡が発生し得る。また、同様の理由により配線とグランド電位を持つ車体との短絡も発生し得る。このような原因により短絡が発生した場合にも、モータが誤動作をする場合がある。例えば、開閉体が開状態のときに短絡が発生すると、モータが誤動作して意図に反して開閉体が閉動作する可能性がある。しかしながら、特許文献１に開示された駆動回路２は短絡の検出手段及び誤動作を抑制する制御手段を備えていない。

　また、特許文献１では、ＣＰＵ４はプリドライブ回路５のＦＥＴ３にＰＷＭ信号を印加することで、モータ１への印加電力を制御している。この場合、例えばＦＥＴ３とモータ１を接続する配線がグランドと短絡すると、大電力がモータ１に印加される。これにより、開閉体が高速に開動作又は閉動作する誤動作が起こる可能性もある。そのため、短絡発生時に、短絡を検出して誤動作を抑制する制御装置を備えた車両用開閉体が求められている。

　本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、増幅回路、開閉駆動装置、電源等を接続する配線が短絡した際に、短絡の発生を検出し、開閉体の誤動作を抑制することができる車両用開閉体の制御装置を提供することにある。

　本発明の一態様は、車両用開閉体の開閉モータの一端に印加される電源電圧と他端に印加される駆動電圧のうち、駆動電圧を示す電圧信号を入力する入力回路と、駆動電圧が所定範囲外である場合に、短絡状態であると判断する短絡状態判断部と、短絡状態であると判断された場合に、開閉モータに印加される電圧を減少させるための制御信号を出力する出力回路とを備える車両用開閉体の制御装置を提供する。

　本発明の一態様により提供される車両用状態検出装置は増幅回路、開閉駆動装置、電源等を接続する配線が短絡した際に、短絡の発生を検出し、開閉体の誤動作を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両の概略側面図である。本発明の一実施形態に係るスライドドアの概略構成図である。本発明の一実施形態に係る開閉駆動装置の概略断面図である。本発明の一実施形態に係る車両用開閉体の制御装置のブロック図である。本発明の一実施形態に係る制御装置の回路構成を示す図である。ＰＷＭ信号の波形を示す図である。デューティー比が大きい場合のＰＷＭ信号の波形を示す図である。本発明の一実施形態に係る回路構成におけるゲート電圧、検出電圧、モータ回転数を示す図である。本発明の一実施形態に係る回路構成の短絡ケース１におけるゲート電圧、検出電圧、モータ回転数を示す図である。本発明の一実施形態に係る回路構成の短絡ケース２におけるゲート電圧、検出電圧、モータ回転数を示す図である。本発明の一実施形態に係る回路構成の短絡ケース３におけるゲート電圧、検出電圧、モータ回転数を示す図である。本発明の一実施形態に係る回路構成の短絡ケース４におけるゲート電圧、検出電圧、モータ回転数を示す図である。本発明の一実施形態に係る回路構成の短絡ケース５におけるゲート電圧、検出電圧、モータ回転数を示す図である。本発明の一実施形態に係る回路構成の短絡ケース６及び８におけるゲート電圧、検出電圧、モータ回転数を示す図である。本発明の一実施形態に係る回路構成の短絡ケース７におけるゲート電圧、検出電圧、モータ回転数を示す図である。本発明の一実施形態に係る車両用開閉体の制御装置の制御フロー図である。本発明の変形例に係る車両用開閉体の制御装置の制御フロー図である。

　以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。

＜車両の構成＞
　図１は、本発明の一実施形態に係る車両１００の概略側面図である。車両１００は、車両用開閉体としてのスライドドア１０１を備える。スライドドア１０１は、電力により駆動される開閉機構を備え、センターレール１１２、アッパーレール１１４及びロアレール１１６により、車両ボデー１００ａに対して車両１００の前後方向に移動自在に支持されている。車両用開閉体は、スライドドア１０１に限らず、スイングドア１３０又はバックドア１４０であってもよい。

＜車両用開閉体の構成＞
　図２Ａは、車両用開閉体としてのスライドドア１０１の概略構成図であり、図２Ｂは、開閉駆動装置１０２の概略断面図である。以下、スライドドア１０１の構成について詳細に説明する。

　スライドドア１０１には、開閉駆動装置１０２及び、ＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）２００が取り付けられている。なお、ＥＣＵ２００は、スライドドア１０１に限らず、車両１００内の所望の場所に取り付けられ得る。

　スライドドア１０１は、センターレール１１２、アッパーレール１１４及びロアレール１１６に、それぞれセンターローラ１１０、アッパーローラ１１３及びロアローラ１１５を介して車両１００の前後方向に移動自在に支持されている。

　ＥＣＵ２００は、開閉駆動装置１０２に接続された出力回路内のリレーを制御することにより、開閉モータ１０２ｃに印加される電圧の極性を反転させる。これにより、開閉モータ１０２ｃの回転方向が変更され、スライドドア１０１の開閉方向が制御される。なお、電磁クラッチ１０２ｂがつながっていない状態、すなわち非接続状態では、ユーザは、スライドドア１０１を手動で開閉することができる。

　パルスセンサ１０２ａは、ホール素子等であり、互いに位相の異なる対のパルス信号をＥＣＵ２００に出力する。ＥＣＵ２００は、該パルス信号に基づいて、開閉モータ１０２ｃの回転量、回転速度及び回転方向を検出し、スライドドア１０１の位置、移動速度及び移動方向を判断することができる。

　図２Ｂに示すように、開閉駆動装置１０２は、パルスセンサ１０２ａ、電磁クラッチ１０２ｂ、開閉モータ１０２ｃ及びドラム１０２ｄを含む駆動機構を備える。ケーブル１０７の一端がドラム１０２ｄに固定され、ケーブル１０７の他端がガイドプーリ１０９及びセンターレール１１２にガイドされて車両ボデー１００ａに固定されている。このため、ＥＣＵ２００が、電磁クラッチ１０２ｂをつなぎ、すなわち電磁クラッチ１０２ｂを接続状態にし、開閉モータ１０２ｃを駆動させる。これにより、開閉モータ１０２ｃの動力が、電磁クラッチ１０２ｂ、ドラム１０２ｄ及びケーブル１０７を介してスライドドア１０１に伝わる。このように、開閉駆動装置１０２は、ＥＣＵ２００から出力された制御信号に応じて、スライドドア１０１を開閉駆動することができる。

＜車両用開閉体の制御装置の構成＞
　図３は、車両用開閉体の制御装置としてのＥＣＵ２００等のブロック図である。以下、車両用開閉体の制御装置としてのＥＣＵ２００の構成について詳細に説明する。

　ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）２０１、メモリ２０２、制御部２０３、入力回路２０５、出力回路２０７及びシステムバス２１０を備える。制御部２０３は、ＣＰＵ２０１やメモリ２０２と協働して、ＥＣＵ２００に入力された信号を処理し、開閉駆動装置１０２及びスイッチ３０４を制御するための所定の機能を備える。なお、制御部２０３は、ＣＰＵ２０１により実行される機能を記したソフトウェアプログラムとしてメモリ２０２内に記憶されていてもよいし、ハードウェア素子としてＥＣＵ２００内に実装されていてもよい。また、ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ２０１にクロック周波数を提供する発振器や、カウンタ回路等のハードウェア素子をさらに備えていてもよい。

　制御部２０３は、短絡状態判断部２０４を含む。ＥＣＵ２００の各構成要素は、システムバス２１０を介して互いに信号のやりとりを行う。

　ＣＰＵ２０１は、所定の機能を実現するための演算処理を行い、メモリ２０２は、プログラムを記憶するためのＲＯＭ（Read　Only　Memory）や、一時記憶のためのＲＡＭ（Random　Access　Memory）等を備える。

　入力回路２０５は、開閉駆動装置１０２からの電圧信号（駆動電圧を示す電圧信号）を分圧回路３０６を介して入力する。入力回路２０５は、電圧信号入力部２０６を備える。電圧信号入力部２０６は入力した電圧信号をＣＰＵ２０１で処理可能なデジタル信号に変換する。分圧回路３０６は開閉駆動装置１０２からの電圧信号を所定の比率で分圧して、ＣＰＵ２０１での処理に適した電圧（例えば０～５Ｖ）に変換する。

　出力回路２０７は、モータ制御信号出力部２０８及び遮断信号出力部２０９を備える。モータ制御信号出力部２０８は、システムバス２１０を介して入力した信号をアナログ信号に変換し、増幅回路３０７を介して開閉駆動装置１０２に制御信号として出力する。増幅回路３０７はモータ制御信号出力部２０８から出力された制御信号を開閉モータ１０２ｃの制御に適した所定の電圧（例えば０～１２Ｖ）に増幅する。遮断信号出力部２０９は、スイッチ３０４にスイッチの開閉のための制御信号を出力し、開閉駆動装置１０２と電源３０５の間の接続又は開放を切り替える。

　短絡状態判断部２０４は、開閉駆動装置１０２から出力された信号に基づき、開閉駆動装置１０２内の回路が電源又はスイッチと短絡を起こしていないかどうかを判断する。

　制御部２０３は、短絡状態判断部２０４での判断結果を基に開閉モータ１０２ｃ及びスイッチ３０４を制御するための制御信号を、それぞれに向けて出力する。ＥＣＵ２００から出力された制御信号に応じて、開閉モータ１０２ｃ及びスイッチ３０４は所定の動作を行う。

＜車両用開閉体の駆動回路構成＞
　図４に本実施形態の車両用開閉体の駆動回路４００を示す。車両用開閉体の駆動に係る回路構成を、図４を用いて説明する。駆動回路４００は車両用開閉体の制御装置であるＥＣＵ２００、開閉駆動装置１０２、スイッチ３０４、電源３０５、分圧回路３０６及び増幅回路３０７を含む。

　ＥＣＵ２００は電圧信号入力部２０６、モータ制御信号出力部２０８及び遮断信号出力部２０９を備える。増幅回路３０７は配線４３２によりＥＣＵ２００のモータ制御出力部２０８に接続される。増幅回路３０７と、開閉駆動装置１０２と、分圧回路３０６とは配線４３３によりそれぞれ相互に接続される。分圧回路３０６は配線４３４によりＥＣＵ２００の電圧信号入力部２０６に接続される。配線４３２、４３３、４３４等は電源供給及び電気信号の送受信に用いる電気配線である。なお、本明細書において、「配線」は電気配線すべてを含むものであり、一例としては、電線、電線を接続するコネクタ、クリップ等の固定具及びこれらを複合して構成したワイヤハーネス並びに半導体素子及びプリント基板上の電極パターンを含む。

　モータ制御信号出力部２０８は増幅回路３０７に車両用開閉体を駆動するためのＰＷＭ信号を送信する。増幅回路３０７はプリドライブ回路４０１及びＦＥＴ４０２を備える。プリドライブ回路４０１は配線４３２によりＥＣＵ２００のモータ制御信号出力部２０８と接続されており、配線４０３により、ＦＥＴ４０２と接続されている。プリドライブ回路４０１はＥＣＵ２００から受信したＰＷＭ信号を増幅してＦＥＴ４０２に出力する回路であり、例えばトランジスタ等を含む。プリドライブ回路４０１は電源電圧が印加される配線４３１と接続され、配線４３１から増幅に必要な電力の供給を受ける。ＦＥＴ４０２はｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor　Field　Effect　Transistor）であり、ドレイン端子４０２ａ、ゲート端子４０２ｂ及びソース端子４０２ｃを有する。ゲート端子４０２ｂは配線４０３によりプリドライブ回路４０１と接続され、増幅されたＰＷＭ信号を受信する。ソース端子４０２ｃはグランドに接続されている。ドレイン端子４０２ａは配線４３３により開閉駆動装置１０２及び入力回路２１４と接続されている。また、ドレイン端子４０２ａ、ソース端子４０２ｃ間には、開閉モータ１０２ｃの逆起電力からＦＥＴ４０２を保護するためのダイオードが設けられている。

　電圧信号入力部２０６は駆動回路４００の短絡を検出するため、配線４３４の電圧を電気信号として取得する機能を有する。この機能は例えば、電圧信号入力部２０６内に備えられたＡ／Ｄコンバータにより配線４３４の電圧をデジタル信号に変換して処理することにより実現できる。

　分圧回路３０６は抵抗４２１及び抵抗４２２を備える。抵抗４２１の一端は配線４３４を介して増幅回路３０７及び開閉駆動装置１０２と接続され、他端は配線４３４を介して電圧信号入力部２０６及び抵抗４２２の一端と接続される。抵抗４２２の他端はグランドと接続される。配線４３３の電圧をＶ_４３３、抵抗４２１の抵抗値をＲ_４２１、抵抗４２２の抵抗値をＲ_４２２とすると、配線４３４の電圧Ｖ_４３４は、Ｖ_４３４＝Ｖ_４３３・Ｒ_４２２／（Ｒ_４１１＋Ｒ_４２２）となる。したがって、配線４３４の電圧は分圧回路３０６によって所定の比率で分圧されてから電圧信号入力部２０６に印加される。例えば配線４３３に印加され得る最大電圧が１２Ｖで、電圧信号入力部２０６に入力可能な最大電圧が５Ｖである場合、Ｒ_４２２／（Ｒ_４１１＋Ｒ_４２２）＝５／１２以下となるようにＲ_４２１及びＲ_４２２の値を選択する。そうすることで、電圧信号入力部２０６に入力される電圧が最大電圧を超えることによる誤測定等の問題が抑制される。

　開閉駆動装置１０２は、開閉モータ１０２ｃと、抵抗４１２とを備える。開閉モータ１０２ｃの一端は配線４１３を介して抵抗４１２と接続され、他端は配線４３３を介して増幅回路３０７及び分圧回路３０６と接続される。抵抗４１２には配線４３１を介して電源電圧が供給される。開閉モータ１０２ｃに電圧が供給されると、開閉モータ１０２ｃから車両１００のスライドドア１０１に動力が供給され、スライドドア１０１は開動作又は閉動作する。

　車両１００に備えられた電源３０５は配線４３５を介してスイッチ３０４と接続される。スイッチ３０４は配線４３１を介して開閉駆動装置１０２と接続される。スイッチ３０４は例えば電磁リレー、ＦＥＴスイッチ等で構成され、配線４３５と配線４３１の間の接続、非接続を切り替える。スイッチ３０４が閉の場合、開閉モータ１０２ｃに電力が供給され、開の場合、電力は供給されない。スイッチ３０４の切り替えはＥＣＵ２００の遮断信号出力部２０９から配線４３６を介して受信した信号によって行われる。電源３０５には、例えば１２Ｖ程度のＤＣ電圧を供給する鉛蓄電池等の２次電池が用いられる。

＜車両用開閉体の回路動作＞
　ＰＷＭ制御について説明する。ＰＷＭ制御に用いられるＰＷＭ信号の例を図５Ａに示す。ＰＷＭ信号は高電圧Ｖ_Ｈ、低電圧Ｖ_Ｌを繰り返すパルス信号である。高電圧状態を維持する時間がＴ_Ｈ、低電圧状態を維持する時間がＴ_Ｌのとき、デューティー比（Ｄ＝Ｔ_Ｈ／（Ｔ_Ｈ＋Ｔ_Ｌ））が印加電力を決定するパラメータとなる。例えば、ＰＷＭ信号が高電圧Ｖ_Ｈのとき負荷に電力が印加されるとすると、図５Ｂに示すようにＰＷＭ信号のデューティー比を大きくすると、電力が印加される時間割合が増加するので負荷に印加される電力は大きくなる。すなわち、電圧値を変化させなくてもデューティー比を変化させることにより、電力が供給される時間の割合を調整して、供給電力を連続的に変化させることができる。ＣＰＵの出力はデジタル信号であるため、電圧を連続的に変化させることよりもパルス信号のＯＮ／ＯＦＦを調整することの方が容易である。そのため、ＰＷＭ制御は回転数の制御を要するモータの電力制御等に用いられる。

　駆動回路４００の動作について説明する。図６はＦＥＴ４０２のゲート端子４０２ｂの電圧（ゲート電圧）、電圧信号入力部２０６に印加される電圧（検出電圧）、及び開閉モータ１０２ｃの回転数（モータ回転数）の時間経過を示す図である。上述の通り、開閉モータ１０２ｃに印加する電力はＥＣＵ２００及びモータ制御信号出力部２０８によってＰＷＭ制御される。モータ制御信号出力部２０８から出力されたＰＷＭ信号は、プリドライブ回路４０１で増幅され、ゲート端子４０２ｂに印加される。ＰＷＭ信号は所定のデューティー比及び周期で高電圧と低電圧を交互に繰り返すパルス信号である。そのため、図６の上段に示すように、ゲート電圧は電圧Ｖ_Ｇ０ＨとＶ_Ｇ０Ｌを交互に繰り返すパルス波となる。本実施例ではＦＥＴ４０２はｎチャネル型であるため、ゲート電圧がＶ_Ｇ０Ｈのときに、Ｖ_Ｇ０Ｌのときよりも、ドレイン端子４０２ａからソース端子４０２ｃに向かって多くの電流が流れる。したがって、ドレイン端子４０２ａの電圧（ドレイン電圧）はゲート電圧がＶ_Ｇ０Ｈの時刻に低電圧、Ｖ_Ｇ０Ｌの時刻に高電圧となる。このようにして、配線４３３を介してドレイン端子４０２ａと接続された開閉モータ１０２ｃにはＰＷＭ制御により生成されたパルス電圧が供給される。

　このとき、電圧信号入力部２０６には分圧回路３０６によって分圧されたドレイン電圧が印加される。上述の通り、ＦＥＴ４０２のゲート電圧とドレイン電圧は反転するので、検出電圧は図５の中段のようにゲート電圧と反転した（半周期ずれた）波形となる。

　ＰＷＭ信号の周期を開閉モータ１０２ｃの時定数に比べて十分に小さくすると、開閉モータ１０２ｃの回転数を安定化することができる。この場合、モータ回転数は電圧の周期的変化によって揺らぐことはない。すなわち、図６下段に示すようにモータ回転数は一定値となる。

　上述の通り、駆動回路４００は複数の配線を有する。これらの配線は車両１００のスライドドア１０１の裏側等の温度変化、振動、湿気、荷重等によるストレスが大きい環境下に配設される。そのため、配線の絶縁被覆の劣化や、接続部の離脱、配線の破断等の原因によって、配線同士の短絡が発生し得る。さらに同様の原因により、配線と車両ボデー１００ａ等のグランド電位を持つ部材との短絡も発生し得る。このような原因により、配線４０３、４１３、４３２、４３３が電源電圧を持つ配線やグランドと短絡した場合の、検出電圧及び開閉モータ１０２ｃの動作について述べる。以下、電源電位を持つ配線等との短絡を「電源と短絡」、グランド配線やグランドとして機能する車両ボデー１００ａ等の部材との短絡を「グランドと短絡」のように表記する。なお、初期状態において、開閉モータ１０２ｃは停止し、また、スライドドア１０１も開状態又は閉状態で停止している。電流が配線４１３から４３３に向かって流れると開閉モータ１０２は回転し、スライドドア１０１の開動作又は閉動作が行われる。開閉モータ１０２ｃは逆起電力防止用ダイオード（不図示）を備えているため、短絡により電流が逆向きに流れてもモータの逆回転は起こらない。

＜配線４１３が電源と短絡した場合の回路動作（短絡ケース１）＞
　図７に、配線４１３が電源と時刻ｔ_０に短絡した場合のゲート電圧、検出電圧及びモータ回転数の時間経過を示す。短絡が発生すると配線４１３が電源と同電位となり、抵抗４１２による電圧降下が無くなるため、開閉モータ１０２ｃに印加される電圧は大きくなる。よって、図６下段に示すようにモータ回転数は短絡発生前に比べて徐々に上昇する。したがって、スライドドア１０１が開動作又は閉動作する誤動作が発生する。また、配線４１３の電圧が大きくなるため、図６中段に示すように、検出電圧はＰＷＭ制御によるパルス波形を維持しつつ上昇する。

＜配線４１３がグランドと短絡した場合の回路動作（短絡ケース２）＞
　図８に、配線４１３がグランドと時刻ｔ_０に短絡した場合のゲート電圧、検出電圧及びモータ回転数の時間経過を示す。短絡が発生すると配線４１３がグランド電位（０Ｖ）となり、開閉モータ１０２ｃには電圧が印加されない。よって、図８下段に示すようにモータ回転数はゼロのままであり、スライドドア１０１は誤動作しない。また、電圧の供給が無くなるため、検出電圧は図８中段に示すようにゼロとなる。

＜配線４３３が電源と短絡した場合の回路動作（短絡ケース３）＞
　図９に、配線４３３が電源と時刻ｔ_０に短絡した場合のゲート電圧、検出電圧及びモータ回転数の時間経過を示す。短絡が発生すると開閉モータ１０２ｃの両端にはいずれも電源電圧が印加される。すなわち、開閉モータ１０２ｃの両端の電位差はゼロである。よって、図９下段に示すようにモータ回転数はゼロのままであり、スライドドア１０１は誤動作しない。また、配線４３３に直接電源電圧が供給されるため、検出電圧は図９中段に示すように高電圧状態で一定値（Ｖ_Ｄ３Ｈ）となり、ＰＷＭ信号によるパルスは検出されない。

＜配線４３３がグランドと短絡した場合の回路動作（短絡ケース４）＞
　図１０に、配線４３３がグランドと時刻ｔ_０に短絡した場合のゲート電圧、検出電圧及びモータ回転数の時間経過を示す。短絡が発生すると配線４３３がグランド電位（０Ｖ）となり、開閉モータ１０２ｃの両端の電位差が大きくなる。よって、図１０下段に示すようにモータ回転数は短絡発生前に比べて徐々に上昇する。したがって、スライドドア１０１が開動作又は閉動作する誤動作が発生する。また、配線４３３の電圧はゼロになり、検出電圧も図１０中段に示すようにゼロとなる。なお、このケースでは、ＰＷＭ制御ができず、開閉モータ１０２ｃに常時電力が供給されるようになるため、短絡ケース１の場合よりも、開閉モータ１０２ｃの回転数の上昇が急激であり、スライドドア１０１の開動作又は閉動作も高速である。

＜配線４０３が電源と短絡した場合の回路動作（短絡ケース５）＞
　図１１に、配線４０３が電源と時刻ｔ_０に短絡した場合のゲート電圧、検出電圧及びモータ回転数の時間経過を示す。短絡が発生すると配線４０３が電源４３１と同電位となり、図１０上段に示すようにゲート電圧は短絡前の高電圧側電圧Ｖ_Ｇ０Ｈよりも大きいＶ_Ｇ５Ｈで一定値となる。このとき、ＦＥＴ４０２のゲート端子４０２ｂには常に高電圧が印加され続けるので、ドレイン端子４０２ａからソース端子４０２ｃに向かって電流が流れ続け、開閉モータ１０２ｃの両端には常に一定の高電圧がかかる。よって、図１１下段に示すようにモータ回転数は短絡発生前に比べて徐々に上昇する。したがって、スライドドア１０１が開動作又は閉動作する誤動作が発生する。また、配線４３３の電圧は低電圧のままになるため検出電圧は図１１中段に示すように低電圧Ｖ_Ｄ５Ｌで一定となり、ＰＷＭ信号によるパルスは検出されない。

＜配線４０３がグランドと短絡した場合の回路動作（短絡ケース６）＞
　図１２に、配線４０３がグランドと時刻ｔ_０に短絡した場合のゲート電圧、検出電圧及びモータ回転数の時間経過を示す。短絡が発生すると配線４０３がグランド電位となり、図１２上段に示すようにゲート電圧は０Ｖとなる。このとき、ドレイン端子４０２ａからソース端子４０２ｃには電流が流れなくなるので、開閉モータ１０２ｃの両端にかかる電圧は短絡前よりも小さくなる。よって、図１２下段に示すようにモータ回転数はゼロのままであり、スライドドア１０１は誤動作しない。また、検出電圧は図１１中段に示すように高電圧Ｖ_Ｄ０Ｈで一定となり、ＰＷＭ信号によるパルスは検出されない。

＜配線４３２が電源と短絡した場合の回路動作（短絡ケース７）＞
　図１３に、配線４３２が電源と時刻ｔ_０に短絡した場合のゲート電圧、検出電圧及びモータ回転数の時間経過を示す。短絡が発生すると配線４３２が電源４３１と同電位となり、電源電圧がプリドライブ回路４０１に印加される。すなわち、プリドライブ回路の出力が短絡前よりも高電圧かつ一定値になるので、図１３上段に示すようにゲート電圧は短絡前の高電圧側電圧Ｖ_Ｇ０Ｈよりも大きいＶ_Ｇ７Ｈで一定値となる。このとき、ＦＥＴ４０２のゲートには常に高電圧が印加されるので、ドレイン端子４０２ａからソース端子４０２ｃに向かって電流が流れ続け、開閉モータ１０２ｃの両端には常に高電圧がかかる。よって、図１３下段に示すようにモータ回転数は短絡発生前に比べて徐々に上昇する。したがって、スライドドア１０１が開動作又は閉動作する誤動作が発生する。また、配線４３３の電圧は低電圧のままになるため検出電圧は図１３中段に示すように低電圧Ｖ_Ｄ５Ｌで一定となり、ＰＷＭ信号によるパルスは検出されない。

＜配線４３２がグランドと短絡した場合の回路動作（短絡ケース８）＞
　配線４０３がグランドと短絡した場合、短絡ケース６の場合と同様の現象が起こる。すなわち、この場合のゲート電圧、検出電圧及びモータ回転数の時間経過は図１２と同様になる。よって、図１２下段に示すようにモータ回転数はゼロのままであり、スライドドア１０１は誤動作しない。

＜短絡の検出方法及び開閉体の誤動作の抑制方法＞
　配線４０３、４３１、４３２又は４３３が電源４３１又はグランドと短絡したときの、それぞれの場合（短絡ケース１～８）における入力端子２０１ｂにおける検出電圧及び開閉モータ１０２ｃの動作は以上の通りである。これらを整理した表を以下に示す。

　表１は、各短絡ケースにおける短絡の発生状況、ゲート電圧の変化、検出電圧の変化、モータ回転数の変化及び短絡後のＰＷＭ制御の可否を示す。モータ回転数が上昇する短絡ケース１、４、５及び７では、スライドドア１０１が開動作又は閉動作する誤動作が発生する。したがって、単に短絡を検出するだけでなく、検出結果に基づいてスライドドア１０１の誤動作を抑制する制御を行うことも必要となる。また、短絡ケース４、５及び７では、スライドドア１０１の低速化又は停止する制御にＰＷＭ制御を用いることができなくなる。

　検出電圧に基づく短絡ケース１、４、５及び７の検出方法について説明する。表１に示した通り、短絡ケース１では検出電圧が上昇し、短絡ケース４では検出電圧がゼロになり、短絡ケース５及び７では検出電圧が低下する。また、短絡ケース４、５及び７では検出電圧が一定値すなわち、ＰＷＭ信号の波形が検出されなくなる。すなわち、検出電圧が上昇しているがＰＷＭ信号波形は維持されていることを検出した場合は短絡ケース１が発生した可能性があると推定される。これに対し、検出電圧が低下し、かつＰＷＭ信号の波形が消失したことを検出した場合は短絡ケース４、５又は７が発生した可能性があると推定される。なお、測定される電圧は通常時又は短絡ケース１ではパルス電圧である。このような場合判断の基準とする電圧情報には、高電圧側の電圧Ｖ_Ｈ、低電圧側の電圧Ｖ_Ｌ、これらの電圧の単純平均電圧（（Ｖ_Ｈ＋Ｖ_Ｌ）／２）、デューティー比Ｄによる重み付け平均電圧（ＤＶ_Ｈ＋（１－Ｄ）Ｖ_Ｌ）等から少なくとも１つを選択して用いることができる。電圧情報を数値として定量化することで、検出電圧が所定範囲内にあるかどうかを明確に判断できる。また、デューティー比Ｄによる重み付け平均電圧を用いることが特に望ましい。デューティー比Ｄによる重み付け平均電圧は、開閉モータ１０２ｃに供給される電力と良く相関するパラメータである。したがって、デューティー比Ｄによる重み付け平均電圧を適用することで短絡を検出する閾値を良好な検出精度となるように設定することができる。

　各短絡ケースでのスライドドア１０１を低速化又は停止する制御について説明する。
　短絡ケース１、４、５及び７のいずれかを検出したとき、ＥＣＵ２００の遮断信号出力部２０９から制御信号を送信してスイッチ３０４を動作させ、閉にする。すると、モータに電圧が印加されなくなるので、スライドドア１０１を低速化又は停止することができる。また、短絡ケース１の場合はスイッチ３０４での電源遮断及びＰＷＭ制御の両方が可能である。したがって、上述の電源遮断だけでなく、ＥＣＵ２００のモータ制御信号出力部２０８から出力されるＰＷＭ信号のデューティー比を調整することで、モータの回転数を下げてスライドドア１０１を低速化又は停止することもできる。この場合、電源を遮断しないので、モータの制御装置以外の電気駆動する装置の動作に影響を与えることがないという利点がある。

＜車両用開閉体の制御方法＞
　上述の短絡ケース１、４、５及び７を検出し、スライドドア１０１の誤動作を抑制する制御方法のフローチャートを図１４に示す。

　ステップＳ１４１０で、ＥＣＵ２００は、電圧信号入力部２０６に入力される電圧を測定する。通常時ではＦＥＴ４０２に印加される信号はＰＷＭ信号であるため、測定される電圧も高電圧と低電圧を繰り返すパルス電圧である。そのため、電圧値だけでなく測定された電圧がパルス電圧であるか否かも検出し、次ステップ以降でその情報を参照してもよい。

　ステップＳ１４２０で、ＥＣＵ２００は、短絡状態判断部２０４において、ステップＳ１４１０にて測定された電圧に基づいて短絡状態の判断を行う。検出電圧が上昇又は低下して所定範囲外となった場合、上述の短絡ケース１、４、５及び７の少なくとも１つが発生した可能性があると判断して、ステップＳ１４３０に進む。そうでない場合、ステップＳ１４１０に戻り、電圧の測定を継続する。

　ステップＳ１４３０で、ＥＣＵ２００は、遮断信号出力部２０９において、スイッチ３０４を開に切り替えてモータに供給される電力を遮断するための制御信号を送信する。開閉モータ１０２ｃに供給される電力を遮断することにより、スライドドア１０１の誤動作を抑制することができる。

　本実施形態に係る車両用開閉体の制御装置は、開閉モータを制御する回路の短絡を判断し、回路が誤動作を発生し得る短絡状態であると判断した場合に車両用開閉体の誤動作を停止させることができる。したがって、車両の走行中又は停車中に意図に反してドアが開く誤動作や、ドアが開状態のときに意図に反してドアが閉まる誤動作を防ぐことができる。

＜制御フローに係る変形例＞
　変形例に係る制御方法のフローチャートを図１５に示す。本変形例では、ＰＷＭ制御が可能な短絡ケース１が発生したことを判断した場合において、ステップＳ１４３０に代えてＰＷＭ制御による制御を行うステップを設けたことを特徴とする。ステップＳ１４１０及びＳ１４３０は前述のフローと略同様であり、説明を省略する。

　ステップＳ１５１０で、ＥＣＵ２００は、短絡状態判断部２０４において、ステップＳ１４１０にて測定された電圧に基づいて短絡状態の判断を行う。検出電圧が上昇して所定範囲以上となった場合、上述の短絡ケース１が発生した可能性があると判断して、ステップＳ１５２０に進む。そうでない場合、ステップＳ１５３０に進む。

　ステップＳ１４２０で、ＥＣＵ２００は、短絡状態判断部２０４において、ステップＳ１４１０にて測定された電圧に基づいて短絡状態の判断を行う。検出電圧が低下して所定範囲以下となった場合、上述の短絡ケース４、５及び７の少なくとも１つが発生した可能性があると判断して、ステップＳ１４３０に進む。そうでない場合、ステップＳ１４１０に戻り、電圧の測定を継続する。

　ステップＳ１５２０で、ＥＣＵ２００は、モータ制御信号出力部２０８において、ＰＷＭ信号のデューティー比等のパラメータを調整する制御信号を送信する。開閉モータ１０２ｃに供給される電力を所定値に制御することにより、スライドドア１０１の誤動作を抑制することができる。

　本変形例に係る車両用開閉体の制御装置は、開閉モータを制御する回路においてＰＷＭ制御が可能な短絡ケース１が発生したことを判断した場合に、電力の遮断ではなくＰＷＭ制御によって車両用開閉体の誤動作を停止させることができる。これにより、短絡ケース１では、電力が遮断されないので、車両内の他の電装系への電力供給が妨げられない。

　ステップＳ１５２０において、ステップＳ１４３０を併用してもよい。そうすることで、より確実に車両用開閉体の誤動作を停止させることができる。

　ステップＳ１５２０又はステップＳ１４３０の後、短絡のケースを示す情報をメモリ１０２に保存するステップをさらに備えてもよい。短絡箇所の情報を修理担当者が得ることができ、短絡箇所の修理を効率的に行うことができる。

　この出願は２０１３年１０月２９日に出願された日本国特許出願第２０１３－２２４０６６号からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。

１００　車両
１０２　開閉駆動装置
１０２ｃ　開閉モータ
２００　ＥＣＵ
２０４　短絡状態判断部
２０５　入力回路
２０６　電圧信号入力部
２０７　出力回路
２０８　モータ制御信号出力部
２０９　遮断信号出力部
３０４　スイッチ
３０５　電源

Claims

　車両用開閉体の開閉モータの一端に印加される電源電圧と他端に印加される駆動電圧のうち、前記駆動電圧を示す電圧信号を入力する入力回路と、
　前記駆動電圧が所定範囲外である場合に、短絡状態であると判断する短絡状態判断部と、
　前記短絡状態であると判断された場合に、前記開閉モータに印加される電圧を減少させるための制御信号を出力する出力回路と
を備える車両用開閉体の制御装置。
　前記制御信号は、前記開閉モータの電源電圧の印加を遮断することで前記開閉モータに印加される電圧を減少させるためのものである、請求項１に記載の車両用開閉体の制御装置。
　前記短絡状態判断部は前記駆動電圧が前記所定範囲外であることを判断する際に前記駆動電圧が前記所定範囲以上であるか、又は前記所定範囲以下であるかをさらに判断し、前記出力回路は、前記短絡状態判断部により前記駆動電圧が、前記所定範囲以上であると判断された場合と、前記所定範囲以下であると判断された場合とで異なる制御信号を出力する、請求項１に記載の車両用開閉体の制御装置。
　前記出力回路は、モータ制御信号出力部及び遮断信号出力部をさらに備え、
　前記駆動電圧が前記所定範囲以上である場合、前記モータ制御信号出力部は前記駆動電圧を変化させることで前記開閉モータに印加される電圧を減少させるための第１の制御信号を出力し、
　前記駆動電圧が前記所定範囲を下回っている場合、前記遮断信号出力部は電源電圧の印加を遮断することで前記開閉モータに印加される電圧を減少させるための第２の制御信号を出力する
請求項３に記載の車両用開閉体の制御装置。
　前記駆動電圧は周期的に変化するパルス電圧であって、前記短絡状態判断部は前記パルス電圧の高電圧側の電圧Ｖ_Ｈ、低電圧側の電圧Ｖ_Ｌ、これらの電圧の単純平均電圧（（Ｖ_Ｈ＋Ｖ_Ｌ）／２）、デューティー比Ｄによる重み付け平均電圧（ＤＶ_Ｈ＋（１－Ｄ）Ｖ_Ｌ）の少なくとも１つに基づいて前記判断を行う、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用開閉体の制御装置。
　車両用開閉体の開閉モータの一端に印加される電源電圧と他端に印加される駆動電圧のうち、前記駆動電圧を示す電圧信号を入力するステップと、
　前記駆動電圧が所定範囲外である場合に、短絡状態であると判断するステップと、
　前記短絡状態であると判断された場合に、前記開閉モータに印加する電圧を減少させるための制御信号を出力するステップと
を備える車両用開閉体の制御方法。
　電力を印加することによって車両用開閉体を駆動する開閉モータと、
　車両用開閉体の開閉モータの一端に印加される電源電圧と他端に印加される駆動電圧のうち、前記駆動電圧を示す電圧信号を入力し、前記駆動電圧が所定範囲外である場合に、制御信号を出力する制御装置と、
　前記制御信号が入力されると前記開閉モータに印加される電力の供給を遮断するスイッチと
を備える車両用開閉体。