| 【発明の名称】 |
パワーウインド装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】菅原 健人
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| 【要約】 |
【課題】短い時間で確実に挟み込みを検知し、全開でも全閉でも挟み込みでもないのにウインドの開閉が誤まって停止したり反転したりする誤動作の少ないパワーウインド装置を提供すること。
【解決手段】挟み込みは、モータ１１の極数に比例した回数発生するリプル電流を測定し、間隔が長くなった時に挟み込みとし、全開／全閉は、正確に発生するモータ１１の回転軸に取り付けられ、モータ１１の回転に応じてパルスを発生するパルス発生器１５の発生するパルスの発生数を計測し、所定値となったときに全開／全閉とし、モータ１１を停止させる制御部１４を備えた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転に応じてリプル電流を発生するとともに自動車のウインドを開閉するための正逆回転可能なモータと、前記モータの回転軸に取り付けられ、前記モータの回転に応じてパルスを発生するパルス発生器と、前記モータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記リプル電流の発生間隔を測定するとともに前記パルスの発生数を計測し、前記発生間隔が所定値より長くなったときに前記モータを停止又は反転させ、前記発生数が所定値となったときに前記モータを停止させるようにしたことを特徴とするパワーウインド装置。
【請求項２】 前記制御部は、前記発生間隔が所定値より複数回以上連続して長くなったときに、前記モータを停止又は反転させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のパワーウインド装置。
【請求項３】 前記リプル電流を整形する波形整形器を備え、前記制御部は、前記波形整形器によって整形されたリプル電流の発生間隔を測定するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーウインド装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のパワーウインド装置に関し、特に、ウインドが全開又は全閉状態の時やウインドに異物が挟み込まれた時に、ウインドの開閉動作を停止させるための制御部を備えたパワーウインド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車に用いられ、ウインドをモータで開閉するパワーウインド装置において、ウインド開閉時に、ウインドが全開あるいは全閉になったときにモータに過負荷をかけないためにモータを停止させ、また、ウインドに異物が挟み込まれたときにモータに過負荷をかけないため、及び、挟み込まれたものを保護するためにモータを停止または反転させる制御部を備えたパワーウインド装置が提案されている。
【０００３】このような従来のパワーウインド装置は、図４に構成を示すように、ウインドを開閉するための正逆回転可能なモータ５１、モータ５１に電源を供給するモータ駆動部５２、手動操作によりウインドの開閉のための信号となる電圧を出力する操作スイッチ部５３、操作スイッチ部５３の操作に応じてモータ５１の回転をモータ駆動部５２を介して制御する制御部５４（以下「ＣＰＵ」という。）、モータ５１の回転に対応して正確にパルスを発生するパルス発生器５５、を備えている。そして、操作スイッチ部５３の、いずれかのスイッチが操作されると、操作されたスイッチに対応した信号がＣＰＵ５４の入力端子（Ｐ０２、Ｐ０３、Ｐ０４）に入力され、ＣＰＵ５４は、入力された信号に応じて出力端子（Ｐ０５、Ｐ０６）から信号をモータ駆動部５２に出力し、モータ駆動部５２は、入力された信号に対応してモータ５１に＋／−の電源を供給することで、モータ５１が正／逆回転し、ウインドが開／閉するように構成されている。
【０００４】ここで、モータ５１が回転すると、パルス発生器５５は、モータ５１の回転に連動して１相または２相のパルスを発生し、ＣＰＵ５４に出力する。また、モータ５１の１回転ではウインドは、モータやドアによって異なるが、例えば、約１ｍｍ移動する。この時、ＣＰＵ５４は、このパルス発生器５５が発生するパルスの幅をウインドの移動速度に換算し、移動速度が低下した時に、すなわちパルスの幅が長くなったときに、ウインドに異物の挟み込みが発生したと判断してモータ５１を停止または反転させるようになっていた。そして、挟み込みが発生していないのに誤って挟み込みを検知し、突然ウインドの開閉が停止または反対方向に動作するという誤動作によって、運転者が動転し、安全運転が損なわれる危険性を防止するために、ＣＰＵ５４は、３〜４回のパルスを測定し、パルス幅を平均したり、１回前のパルス幅との比較を繰り返し行ったりすることで、挟み込み検知の精度を上げ、誤動作を防止していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような、モータ５１の１回転当たりに１回または２回のパルスしか発生させないパルス発生器５５が発生するパルスを使用して挟み込みを検出するパワーウインド装置では、誤動作を防止するために、例えば、３〜４回のパルスを測定し判断しているので、３〜４回のパルスを測定する間にウインドは、モータやドアによって異なるが、例えば、約１．５ｍｍ〜４ｍｍ移動してしまい、挟みこみ検知の精度が下がっていた。
【０００６】本発明は、この問題を解決するもので、その目的は、短い時間で確実に挟み込みを検知し、誤動作の少ないパワーウインド装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため、本発明は、回転に応じてリプル電流を発生するとともに自動車のウインドを開閉するための正逆回転可能なモータと、モータの回転軸に取り付けられ、モータの回転に応じてパルスを発生するパルス発生器と、モータの回転を制御する制御部とを備え、制御部は、リプル電流の発生間隔を測定するとともにパルスの発生数を計測し、発生間隔が所定値より長くなったときにモータを停止又は反転させ、発生数が所定値となったときにモータを停止させるようにした。
【０００８】さらに、本発明の制御部は、発生間隔が所定値より複数回以上連続して長くなったときに、モータを停止又は反転させるようにした。
【０００９】また、本発明は、リプル電流を整形する波形整形器を備え、本発明の制御部は、波形整形器によって整形されたリプル電流の発生間隔を測定するようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のパワーウインド装置の実施の形態を図１〜図３を参照して説明する。
【００１１】図１は、本発明のパワーウインド装置の実施の形態の構成を示す図である。パワーウインド装置は、モータ１１、モータ駆動部１２、操作スイッチ部１３、制御部（以下「ＣＰＵ」という。）１４、パルス発生器１５、波形整形器１６、車載電源端子１７、１８、１９を備えている。
【００１２】モータ１１は、ウインドを開閉させるための正逆回転可能なモータで、図１に示す回路において、上側から下側に電流が流れるとき（ＵＰ）は、ウインドを閉じるように回転し、下側から上側に電流が流れるとき（ＤＯＷＮ）は、ウインドを開けるように回転し、１回転当たりウインドは、モータやドアによって異なるが、例えば、約１ｍｍ移動する。また、モータ１１は、動作時に極数に比例した回数のリプル電流を発生し、極数の多い、例えば、１０極のモータを使用しているので、１回転当たりにリプル電流は１０回発生する。
【００１３】モータ駆動部１２は、モータ１１に車載電源端子１７からの電源を供給するための回路で、リレー２０ｕ、２０ｄ、スイッチトランジスタ２１ｕ、２１ｄを備えている。リレー２０ｕ、２０ｄは、それぞれ、可動接点はモータ１１の互いに異なる端子に接続され、一方の固定接点は車載電源端子１７に接続され、他方の固定接点はグランドに接続されている。また、各々の可動接点は、通常はグランド側の固定接点に接続されているが、リレー２０ｕ、２０ｄに制御電流が流れている間だけ車載電源端子１７側の固定接点に接続される。トランジスタ２１ｕは、べースがＣＰＵ１４の出力端子Ｐ０５に接続され、コレクタがリレー２０ｕを介して接地され、エミッタが車載電源端子１８と接続されている。また、トランジスタ２１ｄは、べースがＣＰＵ１４の出力端子Ｐ０６に接続され、コレクタがリレー２０ｄを介して接地され、エミッタが車載電源端子１８と接続されている。
【００１４】操作スイッチ部１３は、マニュアルウインド閉スイッチ（ＵＰ）２２ｕ、マニュアルウインド開スイッチ（Ｄｏｗｎ）２２ｄ、オートウインド閉スイッチ（Ｕ−ＡＵＴＯ）２３ｕ、オートウインド開スイッチ（Ｄ−ＡＵＴＯ）２３ｄ、を備えている。マニュアルウインド閉スイッチ２２ｕの可動接点はインバータを介して、ＣＰＵ１４の入力端子Ｐ０２に接続され、一方の固定接点が車載電源端子１９に接続され、他方の固定接点がグランドに接続されている。また、マニュアルウインド開スイッチ２２ｄの可動接点は、インバータを介してＣＰＵ１４の入力端子Ｐ０３に接続され、一方の固定接点が車載電源端子１９に接続され、他方の固定接点がグランドに接続されている。さらに、オートウインド閉スイッチ２３ｕ、オートウインド開スイッチ２３ｄは、それぞれ、一端が接地され、他端がＣＰＵ１４の入力端子Ｐ０４に接続されている。
【００１５】ＣＰＵ１４は、入出力用の複数の端子を有し、入力用端子（Ｐ０２、Ｐ０３、Ｐ０４）には、操作スイッチ部１３からの信号となる電圧が印加され、出力用端子（Ｐ０５、Ｐ０６）へ、トランジスタ２１ｕ、２１ｄのベースに各トランジスタをオン／オフさせるための信号となる電圧を出力する。また、入力端子Ｐ０７は、波形整形器１６に接続され、モータ１１の発生するリプル電流を整形した電流が入力され、また、入力端子Ｐ０８は、パルス発生器１５に接続され、パルス発生器１５の発生するパルスが入力されている。そして、図２、図３に示す制御を実行する機能を有している。
【００１６】パルス発生器１５は、例えば、モータ１１の回転軸に取り付けられたギアの山を利用するものや、ホールＩＣとセンサ用マグネットを用い、モータ１１の回転に基づく磁界の反転を検出するものなどで、モータ１１の回転に連動して１相または２相のパルスを正確に発生し、ＣＰＵ１４に出力する。波形整形器１６は、ＣＰＵ１４とリレー２０ｕ、２０ｄのグランド側端子との間に接続され、モータ１１の駆動時に発生するリプル電流を検知しやすくするために波形を整形し、ＣＰＵ１４に出力する。車載電源端子１７、１８、１９は、それぞれ、車載電源の正の電極（＋Ｖｂ）に接続され、車載電源を各部に供給している。
【００１７】以上の構成において、マニュアルウインド閉スイッチ２２ｕを操作し、可動接点を車載電源端子１９側にすると、車載電源端子１９からの電圧が信号となりマニュアルウインド閉スイッチ２２ｕとインバータとを介してＣＰＵ１４の入力端子Ｐ０２に入力される。次に、ＣＰＵ１４は、トランジスタ２１ｕをオンさせるための信号を出力端子Ｐ０５から出力する。そうすると、トランジスタ２１ｕはオンとなり、車載電源端子１８からの電流が、エミッタ、コレクタを通してリレー２０ｕに流れ、リレー２０ｕの可動接点が車載電源端子１７側に切り替わり、車載電源端子１７からの電圧が、モータ１１にウインドを閉じるように印加され、ウインドが閉じて行く。ここで、オートウインド閉スイッチ２３ｕが操作されると、接地電圧が信号となりＣＰＵ１４の入力端子Ｐ０４に入力され、この時は、マニュアルウインド閉スイッチ２２ｕの操作を止めても、ＣＰＵ１４はトランジスタ２１ｕをオンさせるための信号を出力端子Ｐ０５から出力し続け、ウインドは閉じ続ける。また、オートウインド閉スイッチ２３ｕを操作せずに、マニュアルウインド閉スイッチ２２ｕの操作を止めた場合は、可動接点が車載電源端子１９から離れ、接地電圧がインバータを介してＣＰＵ１４の入力端子Ｐ０２に入力される。次に、ＣＰＵ１４は、トランジスタ２１ｕをオフさせるための信号を出力端子Ｐ０５に出力する。そうすると、トランジスタ２１ｕはオフとなり、リレー２０ｕに制御電流が流れなくなり、リレー２０ｕの可動接点が接地側に切り替わり、モータ１１に電圧が印加されなくなり、モータ１１の回転が止まり、ウインドが停止する。
【００１８】同様に、マニュアルウインド開スイッチ２２ｄを操作し、可動接点を車載電源端子１９側にすると、車載電源端子１９からの電圧が信号となりマニュアルウインド開スイッチ２２ｄとインバータとを介してＣＰＵ１４の入力端子Ｐ０３に入力される。次に、ＣＰＵ１４は、トランジスタ２１ｄをオンさせるための信号を出力端子Ｐ０６から出力する。そうすると、トランジスタ２１ｄは、オンとなり、車載電源端子１８からの電流が、エミッタ、コレクタを通してリレー２０ｕに流れ、リレー２０ｄの可動接点が車載電源端子１７側に切り替わり、車載電源端子１７からの電圧が、モータ１１にウインドを開けるように印加され、ウインドが開いて行く。ここで、オートウインド開スイッチ２３ｄが操作されると、接地電圧が信号となりＣＰＵ１４の入力端子Ｐ０５に入力され、この時は、マニュアルウインド開スイッチ２２ｄの操作を止めても、ＣＰＵ１４は、トランジスタ２１ｄをオンさせるための信号を出力端子Ｐ０６から出力し続け、ウインドは開き続ける。また、オートウインド開スイッチ２３ｄを操作せずに、マニュアルウインド開スイッチ２２ｄの操作を止めた場合は、可動接点が車載電源端子１９から離れ、接地電圧がインバータを介してＣＰＵ１４の入力端子Ｐ０３に入力される。次に、ＣＰＵ１４は、トランジスタ２１ｄをオフさせるための信号を出力端子Ｐ０６に出力する。そうすると、トランジスタ２１ｄはオフとなり、リレー２０ｄに制御電流が流れなくなり、リレー２０ｄの可動接点が接地側に切り替わり、モータ１１に電圧が印加されなくなり、モータ１１の回転が止まり、ウインドが停止する。以上のような、構成と動作によって、操作スイッチ部１３の各スイッチの操作に応じて、ＣＰＵ１４が、モータ１１を制御し、ウインドが開閉する。
【００１９】次に、前述のウインド開閉時において、ＣＰＵ１４にパルスが入力された時の制御の流れを図２を参照して説明する。予め、パルス回数を設定し、フラッシュメモリなどに記憶させておく。例えば、全閉時＝０、とし、以下の計算式により、全開時を設定する。全開時の回数＝（ウインドの最大移動長）／（モータ１１の１回転当たりのウインドの移動距離）Ｘ（モータ１１の１回転当たりのパルスの発生数）以下、所定の回数とは、０、及び、全開時の回数をいう。ＣＰＵ１４は、入力端子Ｐ０８にパルスが入力される（Ｓ３１）と、ウインドの開／閉動作に応じて、パルスの発生数を記憶するカウンターをアップ／ダウンし（Ｓ３２）、所定の回数と等しいか比較する（Ｓ３３）。所定の回数でない場合（Ｎｏ）は、そのまま終了し（Ｓ３４）、次のパルスを待つ。所定の回数になった時（Ｙｅｓ）は、全開又は全閉になったと判断し、全開の場合は出力端子Ｐ０５からトランジスタ２１ｕをオフさせる信号を出力し、全閉の場合は出力端子Ｐ０６からトランジスタ２１ｄをオフさせる信号を出力し（Ｓ３５）、終了する（Ｓ３４）。以上のようなＣＰＵ１４の制御により、正確に発生するパルス発生器１５の発生するパルスの発生数を使用して全開／全閉状態を判断しているので、全開／全閉状態時に正確にモータ１１を停止させることが可能である。
【００２０】また、前述のウインド開閉時において、ＣＰＵ１４がリプル電流を検知した時の制御の流れを図３を参照して説明する。予め、所定の間隔をパルス幅を平均したり、１回前のパルス幅との比較を繰り返し行うことで決定し、記憶させておく。ＣＰＵ１４は、入力端子Ｐ０７に入力されるリプル電流を測定する（Ｓ４１）と、前回測定したときからの間隔をタイマより得る（Ｓ４２）。そして、所定の間隔より長いか比較する（Ｓ４３）。所定の間隔以下の場合（Ｎｏ）は、リプル電流の遅延回数を記憶するためのカウンタをゼロクリア（Ｓ４４）し、終了（Ｓ４５）する。所定の間隔より長い場合（Ｙｅｓ）は、カウンタをカウントアップ（Ｓ４６）し、カウントアップされたカウンタが、例えば、複数回を３回とした時は、”３”と等しいか比較する（Ｓ４７）。”３”でない場合（Ｎｏ）は、終了（Ｓ４５）する。”３”と等しい場合（Ｙｅｓ）は、ウインドに挟み込みが発生したと判断し、ウインドを閉じている時は出力端子Ｐ０５からトランジスタ２１ｕをオフさせる信号を出力し、ウインドを開けている時は出力端子Ｐ０６からトランジスタ２１ｄをオフさせる信号を出力（Ｓ４８）する。そして、カウンタをゼロクリア（Ｓ４９）し、終了（Ｓ４５）する。以上のようなＣＰＵ１４の制御により、リプル電流の発生間隔が長くなった時に挟み込みと判断し、モータ１１を停止させている。
【００２１】なお、ステップＳ４８では、一方のトランジスタ２１ｄ、又は、２１ｕをオフさせる信号を出力した後、他方のトランジスタ２１ｕ、又は、２１ｄをオンさせる信号を数秒出力するようにし、モータ１１を反転させ、ウインドを数ｍｍ逆方向に移動させるようにしても良い。
【００２２】ところで、モータ１１の発生するリプル電流パルスは、モータ１１の起動時の突入電流が発生しているときやモータ１１が停止するときのモータフリーラン（電源を切っても慣性でモータが駆動する）時にパルスロスト（パルスを生成できない）する可能性がある。また、モータの耐久後、ブラシが磨耗して極に接触しないロストパルス（リプル電流パルスの抜け）がでる。そこで、本発明においては、挟み込みの検知にリプル電流パルスを使用しているが、あまりパルス幅の精度がないリプル電流パルスでも複数回一致（例えば、３回連続）方式で挟み込みを判断しているので、リプル電流パルスはモータ１１の１回転に１０回発生するため、例えば、４回のリプル電流パルスの測定でもモータ１１は半回転以下しか回転せず、すなわち、ウインドの移動距離が、モータやドアによって異なるが、例えば、約０．５ｍｍ以下で挟み込みを検知することが可能となっていて、挟み込まれたものを素早く保護することができる。また、複数回（３回以上）のリプル電流パルスの発生間隔を測定し挟み込みと判断しているので、パルスロストやロストパルスが起きても、挟み込みが発生していないのに誤って挟み込みと判断し、突然ウインドの開閉が停止または反対方向に動作するという誤動作を起こすことが少ない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれば、回転に応じてリプル電流を発生するとともに自動車のウインドを開閉するための正逆回転可能なモータと、モータの回転軸に取り付けられ、モータの回転に応じてパルスを発生するパルス発生器と、モータの回転を制御する制御部とを備え、制御部は、リプル電流の発生間隔を測定するとともにパルスの発生数を計測し、発生間隔が所定値より長くなったときにモータを停止又は反転させ、発生数が所定値となったときにモータを停止させるようにしたので、全開／全閉状態の検知と挟み込みの検知とを別々にすることができ、制御が容易になるとともに、リプル電流によって挟み込みを検知しているので、極数の多いモータを使用することによって、短い時間で挟み込みを検知することが可能となる。
【００２４】また、本発明の制御部は、発生間隔が所定値より複数回以上連続して長くなったときに、モータを停止又は反転させるようにしたので、挟み込みの検出精度が上がり、挟み込んでいないのに、モータが停止又は反転してしまう誤動作を起きにくくすることが可能となる。
【００２５】また、本発明は、リプル電流を整形する波形整形器を備え、本発明の制御部は、波形整形器によって整形されたリプル電流の発生間隔を測定するようにしたので、リプル電流の発生間隔をより正確に測定でき、挟み込んでいないのに、モータが停止又は反転してしまう誤動作をより起きにくくすることが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００９８
【氏名又は名称】アルプス電気株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月５日（２０００．６．５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３４９１３６（Ｐ２００１−３４９１３６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月２１日（２００１．１２．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１７２０１７（Ｐ２０００−１７２０１７） |
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