JP4794755B2

JP4794755B2 - 開閉体の挟み込み防止制御方法

Info

Publication number: JP4794755B2
Application number: JP2001177869A
Authority: JP
Inventors: 成光小堀; 孝之川倉; 正弘笛木; 小野　　浩; 貴男新井; 良夫森嶋
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: JP2002364245A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉体の挟み込み防止制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車両用開閉体としてウィンドウやサンルーフパネルまたはスライドドアにおいて、電動モータを用いて自動で開閉するようにしたものがある。そのような開閉体自動開閉装置にあっては、特に開閉体を閉じる際に異物等が挟み込まれたことを検出したら反転させるなどの挟み込み防止制御を行うようにしている。上記挟み込み防止制御における挟み込みの判定にあっては、挟み込み時に起きるモータの回転速度の低下を、例えばモータの回転パルスを検出してそのパルス周期が所定のしきい値より長くなったことにより判別して行うことができる。
【０００３】
上記したような開閉体自動開閉装置において、例えば特開平８−１５８７３８号公報に開示されているようなパワーウィンドウ装置にあっては、図７に示されるように、モータ１１とウィンドウ駆動機構１２とがワイヤ１３を介して互いに連結されており、モータ１１を正逆転することによりウィンドウ駆動機構１２を介して図示されないウィンドウが上昇下降（開閉）するようになっている。
【０００４】
そのようなワイヤ駆動方式の場合のモータ１１の角速度の変化を図８に示す。図８では、ワイヤ１３にたるみが有る場合を実線で示し、たるみが無い場合を想像線で示している。すなわち、駆動開始前（停止）の状態にあっては、図７の実線に示されるようにワイヤ１３がたるんだ状態にあり、駆動状態ではたるみが取れて図７の想像線に示されるようにワイヤ１３が張った状態になる。
【０００５】
図８に示されるように、モータ１１の駆動開始時にワイヤ１３にたるみがある場合には、そのたるみが取れるまでは無負荷状態に相当するためモータ１１の角速度が想像線で示される負荷時に対して大きくなる。たるみが取れると負荷が加わってモータ１１の角速度が低下し、想像線で示したたるみが無い状態と同じになり、以後たるみ無しで負荷が加わった状態となるため、図に示されるように一定の角速度になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようにワイヤのたるみの影響を受ける場合には、モータ１１の角速度が一旦大きく上がった後に低下するように変化するため、その低下を挟み込みであると誤判定してしまう虞がある。その誤判定を防止するためには、上記公報に開示されているように、モータの駆動開始直後の所定区間（例えばパルスのカウント数により設定可）を挟み込み判定禁止区間として設定し、モータの駆動開始からその区間が経過するまでは挟み込み判定を行わないようにすることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、モータの駆動開始後の上記挟み込み判定禁止区間では挟み込み判定が禁止されてしまうことから、モータの駆動開始直後に挟み込みが起きた場合にはその挟み込み判定が遅れてしまうという問題がある。また、温度・電圧などの環境条件の違いが生じても挟み込み誤判定をしないように余裕を持たせた設定にすると、通常状態にとっては長めになってしまい、上記挟み込み判定がより一層遅れてしまうことになる。その結果、挟み込み判定時にモータを反転させる制御を行う場合の反転時荷重が大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、モータの駆動開始時においても速やかな挟み込み判定を行うことを実現するために、本発明に於いては、開閉体をモータにより駆動して閉じる際の異物等の挟み込みを判定するべく、前記モータの角加速度を検出し、前記角加速度の検出値が負の角加速度で設定された挟み込み判定検知用しきい値以下になったら挟み込みを検知し、前記挟み込みが検知された場合には、前記角加速度の検出値がさらに負の角加速度で設定された挟み込み判定しきい値以下になったら挟み込みであると判定すると共に、前記角加速度の検出値の過去のデータが正の値を示す場合に、前記挟み込み判定しきい値を、挟み込み判定を行う過程における前記検出値の正の値を示す過去のデータに基づいて補正するものとした。
【０００９】
これによれば、挟み込み判定を行う際に、モータの状態として例えば角速度や角加速度あるいは回転周期を検出し、その過去のデータを参照し、例えばワイヤ駆動方式におけるワイヤのたるみの影響を受けてモータの速度が大きく上がった後に低下するような場合には過去のデータにその変化を示すような値が記憶されるため、ワイヤのたるみによる場合の挟み込み判定しきい値を甘くなるように補正するようにすれば、ワイヤのたるみの影響を受けて挟み込みを誤判定してしまうことを防止することができる。その結果、挟み込み判定禁止区間を設ける必要が無くなり、駆動開始直後からの挟み込み判定を行うことができる。
【００１０】
また、前記挟み込み判定を制御サイクル毎に行うと共に、前記過去のデータが、前記挟み込み判定を行う制御サイクル時に対して常に一定のサイクル数だけ前の制御サイクル時のものであることによれば、簡単な制御プログラムで上記効果を奏することができる。
【００１１】
また、前記モータの状態変化が加速度であることによれば、ワイヤ駆動方式におけるワイヤのたるみの影響を受けてモータの速度が大きく上がった後に低下するような場合には加速度が正から負に大きく変化するため、参照した過去の加速度が正の値であればそのようなワイヤのたるみによるものとすることができ、このように加速度の変化で判定することにより、速度変化の場合に対してより確実な挟み込み判定を行うことができる。
【００１２】
さらに、前記補正する量を、前記過去の加速度が正の場合の大きさに応じて増減することによれば、使用環境の違いなどに応じた高精度な判定を行うことができ、例えば悪路走行時の振動による加速度の変化に対しても同様に処理することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明が適用されたパワーウィンドウ装置の一例を示すブロック図である。図に示されるように、制御部１には、運転席などに設けられたオート操作スイッチ２ａ及びマニュアル操作スイッチ２ｂの各開閉操作信号に応じて自動または手動開閉制御信号を出力するオート制御回路１ａと、その開閉制御信号に応じてモータ３を正逆転駆動制御するための駆動回路４と、駆動回路４に挟み込み判定信号を出力する判定回路５と、判定回路５にモータの加速度としての角加速度信号を出力する角加速度算出回路６とが設けられている。
【００１５】
そして、駆動回路４からの駆動信号応じてモータ３が正逆転して、従来例と同様にモータ３にワイヤを介して連結されたウィンドウ８が開閉動作する。また、モータ３の回転を検出するための回転センサ９が設けられており、その回転センサ９からの回転パルス信号が上記判定回路５と角加速度算出回路６とに入力するようになっている。なお、オート制御回路１ａでは、オート操作スイッチ２ａの開／閉の信号が入力された場合には連続した開／閉制御信号を出力し、マニュアル操作スイッチ２ｂの開／閉信号が入力された場合には操作されている間だけ開／閉制御信号を出力する。
【００１６】
次に、このようにして構成されたパワーウィンドウ装置による挟み込み判定制御の一例を図２のフロー図を参照して以下に示す。第１ステップＳＴ１では各操作スイッチ２ａ・２ｂによる閉じ操作が行われたか否かを判別し、閉じ操作が行われていないと判別した場合には第２ステップＳＴ２に進み、そこで他の各作動に対する制御（開操作信号の判別、開作動制御など）を行う。第１ステップＳＴ１で閉じ操作が行われたと判別した場合には第３ステップＳＴ３に進む。
【００１７】
例えば閉じ方向をモータ３の正転方向とした場合には第３ステップＳＴ３でモータ３を正転駆動する。次の第４ステップＳＴ４及び第５ステップＳＴ５ではモータ３の状態変化を検出する。すなわち第４ステップＳＴ４では、回転センサ９のパルス信号から各パルス信号間の周期ｔを計測し、その計測値から角速度ω（＝２π／ｔ）を算出する。次の第５ステップＳＴ５では上記周期データから角加速度ｄωを算出する。なお、回転センサ９に１回転当たりのパルス数が多いものを用いることにより、この角加速度データを高精度化し得る。
【００１８】
第６ステップＳＴ６では、上記角加速度ｄωに対する挟み込み検知用しきい値−Ｂ(ω)を図３に示されるテーブルデータから求める。図３のテーブルデータにあっては、その横軸に角速度ωを示し、縦軸に挟み込み検知用しきい値−Ｂ(ω)を示している。このテーブルデータは、機種に応じて予め実験値または計算値により算出して設定したものであって良く、図に示されるように、角速度ωが大きくなるに連れて０に近づくように変化する。
【００１９】
なお、図３において、角速度ωを平均値としても良く、その場合には今回算出分を含む所定回数（例えばアーマチュア１回転分）の算出角速度ωの平均値を使用することができる。これにより、ノイズなどの影響を無くすことができる。
【００２０】
そして、第７ステップＳＴ７で、上記テーブルデータから求めた挟み込み検知用しきい値−Ｂ(ω)を用いて挟み込み検知を行う。この場合には、例えば第５ステップＳＴ５で算出された角加速度ｄωが挟み込み検知用しきい値−Ｂ(ω)より低下している（ｄω＜−Ｂ(ω)）か否かを判別することであって良い。
【００２１】
第７ステップＳＴ７で、挟み込みが検知されたら第８ステップＳＴ８に進み、角加速度がしきい値より低下してないと判別された場合には本ルーチンを終了し、次制御サイクル時に第１ステップＳＴ１から実行する。
【００２２】
第８ステップＳＴ８では挟み込み判定用しきい値−Ｃ(t)を算出する。この挟み込み判定用しきい値−Ｃ(t)の算出要領を、図４を参照して以下に示す。先ず、図４（ａ）に示されるように、角速度ωの増加に応じて負の値の大きさを漸減させる曲線を描く挟み込み判定用初期値曲線から挟み込み判定用初期値−Ｃ(ω)を求める。例えば、その時の角速度が図に示されるようなω１で有った場合には、その角速度ω１に対応する挟み込み判定用初期値−Ｃ(1)が求められる。
【００２３】
次に、上記挟み込み判定用初期値−Ｃ(1)を基準点として、図４（ｂ）に示されるような折れ線形状の挟み込み判定用しきい値線Ｈ１・Ｈ２を設定する。この挟み込み判定用しきい値線Ｈ１・Ｈ２は、図に示されるように時間経過（本制御を行う制御サイクル数の増加）に伴って負のしきい値を増大させ、所定時間経過後には時間経過に伴って負のしきい値を低減させる（０に近付ける）ように変化する折れ線からなるものであって良い。
【００２４】
ここで、挟み込み判定用しきい値線Ｈ１・Ｈ２を図４（ｂ）に示されるように折れ線形状にしたのは、挟み込み処理として反転させるまでに上昇してしまう挟み込み荷重（反転時荷重）を挟み込みの種々の形態に対して常に略均一にするためである。すなわち、モータ回転速度が高い場合や異物などの剛性が高い（堅い）場合には挟み込み荷重が急激に増大するため、判定が遅れると例えば挟み込み処理として反転させる際の反転時挟み込み荷重が大きくなってしまう。それに対しては、負側の角加速度−ｄωの絶対値の増大を早い段階（しきい値線Ｈ１）で検出することで速やかな対処を可能にしている。
【００２５】
また、所定時間経過までにそのような負側の角加速度−ｄωの絶対値の増大が検出されない場合には、軟らかいものを挟み込んだような場合が想定され、その場合には挟み込み荷重の増加は緩やかであるが、判定までの時間が長くなると挟み込み荷重が大きくなる。そのため、長い時間が経過した場合には少しの角加速度でも挟み込みを判定可能にするようにしている（しきい値線Ｈ２）。
【００２６】
次の第９ステップＳＴ９では、このステップに進んだ時（例えばＮ制御サイクル時）から見て所定の制御サイクル数ｍだけ前の制御サイクル時（Ｎ−ｍ）の角加速度ｄω(Ｎ−ｍ)、すなわち挟み込み判定を行う過程における過去のデータとしての角加速度ｄω(Ｎ−ｍ)が正（加速状態）であるか否かを判別する。これにより、第７ステップＳＴ７から挟み込み判定を行うために本ステップに至るようになった場合に、過去のどのような状態から挟み込み判定を行う状態になったかを見ることができる。この第９ステップＳＴ９で角加速度ｄω(Ｎ−ｍ)が正の状態から減速状態（負の角加速度）になったと判別された場合には、第１０ステップＳＴ１０に進む。
【００２７】
この第１０ステップＳＴ１０における処理を、モータの駆動開始時からの角加速度の変化の一例を示す図５を参照して示す。図５では、横軸を時間とし、縦軸を角加速度ｄω(n)としている。なお、時間の経過を、制御サイクルｎ（１、２、…、Ｎ）により示している。
【００２８】
モータ３の駆動開始直後では、上記したようにワイヤ駆動方式のパワーウィンドウ装置にあってはワイヤのたるみが取れるまでモータの角速度上昇に伴って加速することにより角加速度ｄωが正の値となる。そして、ワイヤのたるみが取れるとウィンドウ負荷が加わって減速し始めるため、角加速度ｄωは負の値になる。図５は、モータ３の駆動開始直後のそのような状態を示すものであり、今回の制御サイクル（Ｎ）時に負の加速度（−ｄω(N)）が生じた場合を示している。
【００２９】
そして、この第１０ステップＳＴ１０では、例えば、過去の角加速度として所定の制御サイクル数ｍだけ前の制御サイクル（Ｎ−ｍ）時の角加速度ｄω(N-m)を採用し（メモリに記憶しておく）、その値に基づき、図６に示されるしきい値補正関数からしきい値補正量Δｈを求める。例えば４サイクル前のデータを過去の角加速度とする場合には、図に示されるように、その過去の角加速度ｄω(N-4)に対応するしきい値補正量Δｈ(N-4)を求めることができる。このしきい値補正量Δｈを用いて、上記した挟み込み判定用しきい値線Ｈ１を図５に示されるように補正する（Ｈ１−Δｈ）。このように補正することにより挟み込み判定を甘くすることができる。
【００３０】
なお、図では補正した挟み込み判定用しきい値線（Ｈ１−Δｈ）を直線で示しているが、それは、図における制御サイクル（Ｎ）時に求められたしきい値補正量Δｈ(N-4)に対応させて、両しきい値線Ｈ１・Ｈ２の曲折点を基点として挟み込み判定用しきい値線Ｈ１を描き直したものである。したがって、次の制御サイクル（Ｎ＋１）時には、同様の補正した挟み込み判定用しきい値線（Ｈ１−Δｈ）を描く場合には、対応する過去の制御サイクル（Ｎ−３）時の角加速度ｄω(N-3)に応じて求められたしきい値補正量Δｈ(N-3)に対応させて描くことになる。
【００３１】
それに対して、補正をせずに挟み込み判定用しきい値線Ｈ１をそのまま用いた場合には、上述したようにワイヤのたるみの影響により一旦大きく加速した後にワイヤのたるみが取れた際に大きな減速度（負の加速度）が生じて角加速度ｄωが図５の実線のように変化すると、上記した今回の制御サイクル（Ｎ）時の次の制御サイクル（Ｎ＋１）時に挟み込みであると誤判定してしまう。
【００３２】
本発明によれば、挟み込み判定用しきい値線Ｈ１を補正して図５の二点鎖線に示されるように挟み込み判定補正処理を行うことにより、負の加速度（−ｄω）がより一層大きくならないとしきい値を越えないようにしている。このようにすることにより、一瞬大きな減速度が発生しても、時間経過に伴って減速度が収まって小さくなるような場合には挟み込みではないとすることができる。そのため、特にワイヤ駆動方式における駆動開始時のワイヤのたるみが取れた際の減速度を挟み込みであるとしてしまう誤判定を防止することができる。
【００３３】
なお、所定の制御サイクル数ｍだけ前の制御サイクル（Ｎ−ｍ）時の角加速度ｄω(N-m)のみを採用することに限らず、その前後の複数の過去の角加速度を参照対象とすることができる。
【００３４】
例えば、それらの合計値または平均値を求めると良く、上記図示例の場合には過去の３つの制御サイクル（Ｎ−５）・（Ｎ−４）・（Ｎ−３）時の各角加速度ｄω（N-5）・ｄω（N-4）・ｄω（N-3）を参照対象として良い。そして、合計値の場合には、図６における横軸を合計値に置き換えると共にそれに応じたグラフを用いる。また、平均値の場合には、合計値を３で除算して平均値を求め、その平均値を過去の角加速度ｄω（N-m）として、図６からしきい値補正量Δｈを求めることができる。そして、それぞれ次の制御サイクル（Ｎ＋１）時には、１つずらした過去の３つの制御サイクル（Ｎ−４）・（Ｎ−３）・（Ｎ−２）時の各角加速度を参照し、以後同様に処理すれば良い。
【００３５】
また、本発明による上述した補正処理を行うことにより、ワイヤ駆動方式におけるワイヤのたるみの影響を回避できるだけでなく、例えば車両の悪路走行時に閉じ動作を行った場合にも有効である。悪路走行時の振動により負荷減少状態から負荷増加状態に変化すると、図５と同様に正の角加速度から負の角加速度に変化するようになる。その場合にあっても、上記負荷減少状態の正の角加速度を過去の角加速度として参照することができ、上記と同様の処理を行うことにより挟み込みの誤判定を防止することができる。
【００３６】
なお、上記図示例では角加速度を用いて挟み込み判定を行いかつそのしきい値を補正するようにしたが、本発明によれば角加速度に限定されるものではなく、例えば角速度や、回転パルスから算出した周期でも同様に行うことかできる。この場合には、角速度または周期の変化量や変化率などのしきい値に過去のデータに基づいた補正を行うようにすれば良い。
【００３７】
【発明の効果】
このように本発明によれば、駆動開始時から挟み込み判定を行うことができるため、挟み込みを判別する場合におけるワイヤたるみの影響を回避するための駆動開始後の挟み込み判定禁止区間を設ける必要がなく、その結果、駆動開始直後に挟み込みが生じても速やかに挟み込み判定を行うことができ、挟み込みを判定するまでに荷重が大きく増大することを防止できる。特に、加速度の変化で判定することにより高度な判定を行うことができる。
【００３８】
また、補正する量を過去の加速度を正の場合の大きさに応じて増減することにより、使用環境の違いなどに応じた高精度な判定を行うことができ、例えば悪路走行時の振動による加速度の変化に対しても同様に処理することができる。さらに、挟み込み判定を制御サイクル毎に行うと共に、過去の加速度を、挟み込み判定を行う制御サイクル時に対して常に一定のサイクル数だけ前の制御サイクル時に算出されたものとすることにより、簡単な制御プログラムで上記効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたパワーウィンドウ装置の一例を示すブロック図。
【図２】本発明に基づく挟み込み判定制御の一例を示すフロー図。
【図３】挟み込み検知用しきい値を求めるテーブルデータを示す図。
【図４】（ａ）は挟み込み判定用初期値を求めるための図であり、（ｂ）は挟み込み判定用しきい値を求めるための図。
【図５】本発明に基づく制御要領を示す波形図。
【図６】しきい値補正量を求めるための図。
【図７】ワイヤ駆動方式のパワーウィンドウ装置を示す概略図。
【図８】従来の挟み込み判定禁止区間を設けた例を示す図。
【符号の説明】
１制御部、１ａオート制御回路
２ａオート操作スイッチ、２ｂマニュアル操作スイッチ
３モータ
４駆動回路
５判定回路
６角加速度算出回路
８ウィンドウ
９回転センサ
１１モータ
１２ウィンドウ駆動機構
１３ワイヤ

Claims

開閉体をモータにより駆動して閉じる際の異物等の挟み込みを判定するべく、
前記モータの角加速度を検出し、
前記角加速度の検出値が負の角加速度で設定された挟み込み判定検知用しきい値以下になったら挟み込みを検知し、
前記挟み込みが検知された場合には、前記角加速度の検出値がさらに負の角加速度で設定された挟み込み判定しきい値以下になったら挟み込みであると判定すると共に、
前記角加速度の検出値の過去のデータが正の値を示す場合に、前記挟み込み判定しきい値を、挟み込み判定を行う過程における前記検出値の正の値を示す過去のデータに基づいて補正することを特徴とする開閉体の挟み込み防止制御方法。
前記挟み込み判定しきい値が、挟み込み判定を行う時間経過に伴って負の値を増大させ、所定時間経過から負の値を低減させるように変化する折れ線形状に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の開閉体の挟み込み防止制御方法。
前記挟み込み判定を制御サイクル毎に行うと共に、前記過去のデータが、前記挟み込み判定を行う制御サイクル時に対して常に一定のサイクル数だけ前の制御サイクル時のものであることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の開閉体の挟み込み防止制御方法。
前記補正する量を、前記過去の加速度が正の場合の大きさに応じて増減することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の開閉体の挟み込み防止制御方法。