JP2007271520A - 位置計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源瞬断等による誤ったパルスカウントを防止可能な位置計測装置を提供すること。
【解決手段】パルスエンコーダ１９からの出力は、計数部２１及びエッジ検出部２２に入力される。エッジ検出部２２は、Ａ相パルス、Ｂ相パルス双方のパルスエッジを検出する。エッジ検出部２２により検出されたパルスエッジは、異常検出部２７に出力される。異常検出部２７は、連続するパルスエッジの間隔が所定値以下（同時の場合も含む）のとき異常と判定する。異常と判定されると補正制御部２６に異常状態が通知される。補正制御部２６は、異常状態が通知されると、アルゴリズム記憶部２８を参照することにより、異常状態と判定されたパルスエッジの現出順序に応じて補正処理を実行し、計数部２１の計数値を補正する。これにより、電源瞬断時の異常パルスによる誤カウントを正常値に修正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、位相のずれた２つの正弦波パルスを駆動量に応じて出力するパルス発生器から出力されるいずれか一方のパルスのパルスエッジをカウントして、被駆動部材の移動量又は移動位置を計測するパルスエンコーダ等の位置計測装置に関し、特に、自動車等のハッチバックドア又は車両の側面に設けたスライドドアを、モータ等の駆動源によって開閉移動する車両用スライドドアの使用に適する位置計測装置に関する。

従来から、車両の後部のドア（ハッチバックドア）を自動的に開閉するドア開閉装置や、自動車等の車両の車体側面に、前後方向にスライド移動可能なスライドドアを取り付け、このスライドドアをモータ等の駆動源によって開閉移動させるようにした車両用スライドドアの自動開閉装置が知られている。

この装置は、運転席またはドアハンドルの近くに設けたドア開閉用の操作子を操作することで、あるいは車外からワイヤレスリモコンを操作することで、車内に設置した制御装置によって駆動源を起動し、ハッチバックドアやスライドドアを自動的に開閉し、または開閉移動させるものである。

これらの車両用のハッチバックドアやスライドドアにおいては、全閉位置状態にあるドアを駆動源によって開方向に駆動する場合、ドアのドアロック機構を解除した後に駆動し、開いた状態のドアを閉じる場合にはドアを閉方向に駆動して全閉位置でロックする。ドアの開閉動作はモータ等の駆動源により駆動され、開閉動作は位置検出装置から出力されるドアの位置データに基づいて制御される。スライドドアの位置データは、モータ等の駆動源に設けられた、またはドアの移動に連動して動作するエンコーダまたはホールＩＣ等のパルス発生器の出力パルスに基づいて、位置検出装置により算出される。

従って、この位置データが誤っていると、ドアのロックの制御、開閉動作の制御に不具合が発生してドア機構の破損を招くおそれがあるだけでなく、ドアの開閉ができなくなることがある。例えば特許文献１に記載の自動ドア開閉制御装置では、駆動装置を制御してスライドドアの押し付け強さなど調整しながら、スライドドアの実際の閉位置と位置検出装置により算出した閉位置の位置データとを整合させている。整合させた位置データは記憶され、以後の制御データとして使用している。また、特許文献２に記載の発明では、２相パルス出力のエンコーダを使いモータ速度を検出してモータの速度を制御するモータ速度制御装置において、デューティ不均衡量及び前記２相パルス相互の所定位相差から定常位相誤差をパルス数に換算して、パルスカウントの誤差を補正している。
特開２００１−２５４５６７号公報 特開平１０−９０２９３号公報

しかし、特許文献１に記載の発明のように、スライドドアの実際位置と位置データを整合させて正しく記憶したとしても、スライドドアの動作中に駆動源から出力されるパルスに異常が発生した場合、または電源の瞬断等によりノイズを拾った場合等に、パルス異常が発生することがある。

これらの異常パルスの発生により位置データの計数を誤ると、位置検出装置のデータは誤ったものとなり、実際のドアの位置と位置検出装置による位置データにずれが生じることになる。このようなずれが発生すると、ドア開閉制御部はドア開閉機構を正しく制御することができない。例えば、電源の瞬断が繰り返されると、エンコーダ出力にパルス状のノイズが発生し、ノイズエッジにより誤ったカウントが行われることがある。

本発明は、電源瞬断等による誤ったパルスカウントを防止可能な位置計測装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び作用効果

上記課題を解決するため、請求項１に記載の位置計測装置は、位相のずれたＡ相、Ｂ相の正弦波パルスを駆動量に応じて出力するパルス発生器から出力されるいずれか一方のパルスのパルスエッジをカウントすることにより、被駆動部材の移動量又は移動位置を計測する位置計測装置において、前記Ａ相パルスおよび前記Ｂ相パルスの立ち上がりまたは立下りエッジの間隔が所定値以下のときに、連続して現れるＡ相パルスエッジまたはＢ相パルスエッジの順序に応じて、パルスカウントを中止し、またはカウント値を補正するカウント補正部を備えることを特徴とする。

この態様では、パルスエッジ間隔が所定値以下のときに、パルス異常と判断した場合には、連続して現れるパルスエッジの順序に応じて、補正処理を行っている。これにより、電源瞬断等の異常パルスの特徴に合せて、補正値を記憶しておくことにより、これらの異常パルスによるカウントを補正することが可能となる。

請求項２に記載の位置計測装置は、前記カウント補正部が、連続するパルスエッジ間隔を監視し、連続する前記パルスエッジ間隔が所定の値以下のときに異常と判定するエッジ監視部と、前記エッジ監視部により異常と判定されたときに、予め記憶した所定のアルゴリズムに従って、異常と判定された前記連続するパルスエッジの発生順序に応じて前記カウント値を補正する補正制御部とを備えることを特徴とする。

この態様では、単純に異常パルスの特徴を記憶しておき、それとマッチする場合に補正するだけでなく、異常パルスの特徴パターンに整合する所定の補正アルゴリズムを記憶しておくことにより、当該アルゴリズムに基づいて補正処理を行う。これにより、より迅速かつ簡単に補正処理を行うことが可能となる。

請求項３に記載の位置計測装置は、前記補正制御部が、異常と判定された２連続するパルスエッジが非カウント位相のパルスエッジからカウントすべき位相のパルスエッジに変化したときは、当該近接するパルスエッジによるカウントを中止し、２連続するパルスエッジがカウントすべき位相のパルスエッジから非カウント位相のパルスエッジに変化したときは、前記異常と判定されたパルスエッジによるカウント値をその直前のカウント値に戻すことを特徴とする。

この態様は、電源瞬断時に２連続して発生した異常パルスエッジによるカウントの補正を行うアルゴリズムの一例を具体化したものである。例えば、２連続する異常パルスの最初のパルスエッジにおいて、＋１カウントしたときには、後続の非カウント位相のパルスエッジにおいてカウント値を−１カウント（ディクリメント）する補正をし、逆に最初のパルスエッジにおいて、−１カウントしたときには、後続の非カウント位相のパルスエッジにおいてカウント値を＋１カウント（インクリメント）する補正をする。これにより、電源瞬断による誤ったカウント値を正しく修正（補正）することができる。

請求項４に記載の位置計測装置は、さらに、前記パルスエッジが４連続して異常と判定された場合において、前記補正制御部の補正処理により、直前の前記カウントすべき位相のパルスエッジのカウントを中止したときは、後続する非カウント位相のパルスエッジでは補正処理を中止することを特徴とする。この態様は、電源瞬断時に４連続発生した異常パルスエッジによるカウントの補正するため、２連続パルスエッジの一部を修正するアルゴリズムの一例を具体化したものである。連続して発生した先行する異常パルスにより補正処理がなされている場合には、所定の条件下において、＋１カウントまたは−１カウントする補正処理を中止する。これにより、電源瞬断時のカウントエラーをより正確に補正することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、モータ等の駆動部１１によって開閉移動する車両用スライドドアの開閉制御装置の構成を模式的に示す構成図である。図において、スライドドア開閉制御装置１０は、スライドドア５０、駆動部１１、駆動回路１２、ドア開閉制御部１３、位置計測部１４、伝達機構３０を備えている。また、スライドドア５０を閉じた位置には、閉位置にあることを検知するリミットスイッチ等の閉位置センサ部１５及びスライドドアを閉位置に維持する閉位置ラッチ部１６を備えている。必要に応じて、全開位置にリミットスイッチ等の開位置センサ部１７及びスライドドアを開位置に維持する開位置ラッチ部１８を設けることができる。

スライドドア５０は、ベルト等３０の伝達機構を介してモータ等の駆動部１１により左右方向に駆動される。駆動部１１には回転軸に設けられたエンコーダ１９等が設けられ、該エンコーダ１９から１／４周期ずれたＡ相φ１とＢ相のφ２の２つの位相のパルスが出力される。パルス発生器１９は、ドアの移動に同期してパルスを発生するものであればよく、必ずしも駆動部１１の回転軸に設ける必要はない。

開閉制御部１３は、開扉命令、閉扉命令に応じて駆動回路１２を制御して駆動部１１の動作を制御することによりスライドドア５０を開閉動作させ、ラッチ部１６、１８、ロック機構（図示せず）等の駆動を制御する。開閉制御部１３は、位置計測部１４からの位置データ、閉位置センサ部１５、開位置センサ１７等からのデータに基づいて、スライドドア５０の開閉、ラッチ起動／解除、ロック起動／解除等の制御を行う。

駆動部１１が駆動されると、図１に示すように、エンコーダ１９から位相が９０度ずれたパルス正弦波であるＡ相φ１、Ｂ相φ２が出力される。位置計測部１４は、この位相の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジをカウントして、スライドドアの位置を認識する。

図５を用いて、より詳しく説明する。図５は、駆動部が正方向に駆動されているとき、Ａ相、Ｂ相パルスのパルスカウントの原理を説明する図である。Ａ相（パルスＡφ１）とＢ相（パルスＢφ２）の状態により駆動部の回転方向すなわちスライドドアの移動方向を知ることができる。図５に示すように、Ａ相がＢ相より９０度位相が進んでいるときを正方向の回転とし、Ｂ相の立ち上がりエッジ及び立下りエッジをカウントして、そのカウント数を位置データとする場合について説明する。この場合には、Ａ相がハイレベル（以下、「Ｈレベル」と称する）のときＢ相の立ち上がりエッジが現れ、Ａ相がローレベル（以下、「Ｌレベル」と称する）のときにＢ相の立下りエッジが現れる場合には、先にＡ相がＢ相より９０度進んでいることがわかるので、正方向の回転であることがわかる。従ってこの場合には、Ｂ相のエッジを検出するごとに累積カウント数に＋１インクリメントする。パルスカウント数が増えるほど、正方向の移動量が増えることになる。

逆にＡ相がＬレベルのときにＢ相が立ち上がり、Ａ相がＨレベルのときにＢ相が立ち下がる場合には、Ｂ相の位相の方が先に進んでいることがわかるので、逆方向に回転していることがわかる（図１参照）。従ってこの場合には、Ｂ相のエッジを検出するごとに累積カウント数を−１する（ディクリメント）する。

このようにして、位置計測部１４は、パルス数をカウント（インクリメントまたはディクリメント）しながら累積カウント数を生成する。累積カウント数は駆動部１１の正方向駆動量と逆方向移動駆動量の差し引いた量を示しているので、結局駆動部の駆動量、すなわちスライドドアの位置を示していることになる。従って、累積カウントの数値とスライドドアの実際の位置とを関連付けることにより、スライドドアの位置データとして使用することが可能となる。

判りやすく単純化して例示すると、例えば、カウント数“０”をスライドドアは閉位置とし、ドアが開いていくごとにカウント数が増加していき、カウント数１００００のときに全開位置となる。逆にドアが全開位置から閉まる場合には、カウント数１００００から閉まる方向に移動する場合、累積カウント数がディクリメントされ、スライドドアが閉まると０になる。

Ａ相、Ｂ相パルスが正常に現れる場合には、Ａ相とＢ相は９０度位相がずれた状態であるから、Ａ相のエッジ間隔と、Ｂ相のエッジ間隔は一定のはずである。しかし、ノイズ等が発生すると、パルスエッジの間隔が不均一となる。正常時のパルスエッジ間隔は、駆動装置の駆動速度（回転速度）が早くなるほど短くなるが、駆動装置の最高速度は限定されるので、正常な場合の最も短いパルスエッジ間隔は予測可能である。

例えば電源の瞬断等が発生すると、エンコーダパルスのカウントに誤りが発生する場合がある。図６は、電源瞬断テストに用いたイミュニティ波形を示す。このようなイミュニティ波形を印加して誘導負荷遮断テストを行った。

本発明の位置計測装置は、このような電源瞬断等によるパルス異常発生時に、パルスカウントを補正して、パルスカウント値（位置データ）を正常に保つことができるようにするものである。図２を用いて説明する。図２は、本発明の位置計測装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。計数部２１、エッジ検出部２２、及びカウント補正部２３を備えている。カウント補正部２３は、さらに、補正制御部２６、異常検出部２７、アルゴリズム記憶部２８を備えている。パルスエンコーダ１９からの出力は、計数部２１及びエッジ検出部２２に入力される。エッジ検出部２２は、Ａ相パルス、Ｂ相パルス双方のパルスエッジを検出する。エッジ検出部２２により検出されたパルスエッジは、異常検出部２７に出力される。異常検出部２７は、連続するパルスエッジの間隔が所定値以下（同時の場合も含む）のとき異常と判定する。異常と判定されると補正制御部２６に異常状態が通知される。補正制御部２６は、異常状態が通知されると、アルゴリズム記憶部２８を参照することにより、異常状態と判定されたパルスエッジの現出順序に応じて補正処理を実行し、計数部２１の計数値を補正する。

図３及び図４に、電源瞬断等によりＡ相Ｂ相パルスがほとんど同時または僅かにずれた状態でハイからローに落ちた場合の補正アルゴリズムの一例を示している。図中「→」は、その左右に示すパルスエッジが左から右に短い時間又はほぼ同時に連続して発生した場合を示しており、「〜」は所定の長さ以上の時間間隔を置いてその左右に示すパルスエッジが発生した場合を示している。また、「＋」はプラス１カウントを示し、「−」は、−１カウントを示している。「×」は、カウントを停止する補正、「補正」の文字は、異常パルスエッジのＢ相エッジ端でカウントした値をカウント直前の値に戻す（−１または＋１）の補正を行うことを意味する。「＊」は補正中止を意味する。

図３及び図４に示す基本的な補正アルゴリズムは、２連続する異常パルスエッジの後続パルスエッジのタイミングで補正その他の変則処理を行うものである。また、２連続するパルスエッジが非カウント波形（Ａ相）のパルスエッジからカウント波形（Ｂ相）のパルスエッジに変化した場合には、後ろのパルスエッジがカウントパルスであってもそのパルスエッジのカウントを中止し（Ｂ相のカウントを中止）、２連続するパルスエッジがカウント波形（Ｂ相）のパルスエッジから非カウント波形（Ａ相）のパルスエッジに変化したときは、カウント値をその直前のカウント値に戻す（−１またはー１カウントする）ものである。

図３（ａ）は、電源瞬断によりＡ相とＢ相の立下りパルスエッジが短い間隔または同時に２つ連続し、しばらく間隔を置いて立ち上がりエッジで２つ連続する場合において、パルスエッジで＋１を検出した場合を示している。

図３（ａ）の（１）は、パルスエッジがＢ→Ａ〜Ｂ→Ａと変化する場合の補正アルゴリズムを示している。まず、Ｂ相が現れるので、＋１カウントし、短い時間に連続してＡ相が現れるので、先の＋１を下に戻す（−１する）補正をする。次に少し時間が経過してＢ相が現れるのでさらにカウントし（＋１）、その次のＡ相で補正（−１）する。これで最終的なパルスカウントは０となり、瞬断パルスはカウント値に影響しない。

図３（ａ）の（２）は、Ｂ相が長い瞬断パルスで、比較的短いＡ相の瞬断パルスがＢ相の瞬断パルス中に入っている場合を示している。この場合、エッジは、Ｂ→Ａ―Ａ→Ｂという順序であらわれる。この場合もＢ相でカウントし（＋１）、Ａ相で補正する。次の異常な２連続パルスエッジはＡ→Ｂであるので、Ｂ相でもカウントしない。（３）は、Ａ相が先に現れる場合を示している（Ａ→Ｂ−Ａ→Ｂ）。この場合は、非カウントパルスＡ相が先にあらわれるので、いずれのＢ相もカウントしない。（４）は、（２）の逆であり、Ｂ相が短い場合である。Ａ相が先に現れるとＢ相でもカウントせず、Ｂ相が先に現れるとＡ相が現れたときに補正（−１）する。

図３（ｂ）は、短い電源瞬断によりＡ相とＢ相の立下り及び立ち上がりパルスエッジが短い間隔または同時に、４連続して現れる場合を示している。この場合、上述の２連続パルスの補正アルゴリズムに一部特例修正を加えている。その修正とは、異常発生時の直前のカウントパルスエッジを異常補正アルゴリズムによりカウントしなかったときには、後続する異常状態の非カウントパルスエッジでは−１する補正を行わない（補正中止）というものである。

図３（ｂ）の（５）と、（７）にその例が現れている。（５）では、短いパルスエッジ間隔で、Ｂ→Ａ→Ｂ→Ａと続いている。最初のＢ→Ａ、次のＡ→Ｂは、２連続のアルゴリズムと同じであるが、最後のＢ→Ａは、このＢ相がカウントをしていないので、この特例修正条件に合致し、Ａ相による補正を行わない。同様に（７）の場合もＡ→Ｂ→Ａ→Ｂの２番目のＢ→Ａにおいて、Ｂ相ではカウントを行わないのでＡ相では補正を行わない。尚、図３（ｂ）の（６）と（８）は、２連続の場合と同じアルゴリズムであるので、説明しない。

上述のように、電源瞬断特有の異常パルスパターンにより、不正パルスカウントの発生を、そのパターンに応じた所定のアルゴリズムにより、補正することにより、電源瞬断による誤ったカウントを正しく修正することが可能となる。これにより、電源瞬断の場合であっても、正しいカウント値を維持することができる。

図３（ａ）、（ｂ）では、パルスエッジで＋１を検出した場合の補正アルゴリズムを示したが、パルスエッジで−１を検出した場合にも同様の補正処理を行う。但し、この場合には、カウントが逆になるので、パルスエッジで−１を検出した場合には、前の状態に戻す補正処理においては＋１を行う。この場合の補正処理のアルゴリズムを図４（ａ）、（ｂ）に示す。図４の補正処理では、Ｂ相のパルスエッジにおいて−１カウントし、その補正処理として＋１カウントする点が図３の場合と異なるだけであり、他の点はまったく同じであるので、これ以上説明しない。

以上のような補正により、電源瞬断による誤ったカウント値を正しい値に修正することができる。しかし、イレギュラーでランダムなノイズの影響等により、カウント値の誤りを修正できない場合も発生する。このような場合には、以下のような処理により、位置データを回復補正するような構成とすることが望ましい。

例えばノイズ等により、カウント値（位置データ）が実際のスライド位置よりもより開いた方向にずれた値となっている場合、実際にはドアは閉じているか半ドアの状態なのに、開閉制御部１３は位置測定部１４からの誤った位置データに基づいてスライドドア５０が開いていると認識してしまう虞がでてくる。この場合には、開扉命令を発してもドアを開くことができなくなってしまう。

そこで、このようなパルスカウント異常を発見したときには、開閉制御部１３により、位置計測部のパルスカウント値（位置データ）を強制的に正しい値に修正するようにする。すなわち、スライドドア５０の閉位置に設けられた閉位置センサ部１５が、スライドドアが閉まっていることを検知したときに、位置計測部１４の位置データが予め決められている閉位置を示す所定の範囲内にないときには、現在の位置データに誤りが発生しているものとして、位置計測部のデータを強制的に閉位置のデータに設定し直す。これにより、カウント値とスライドドア５０の位置を整合させることができるので、正しい制御に戻すことが可能となる。

モータ等の駆動部によって開閉移動する車両用スライドドアの開閉制御装置の構成を模式的に示す構成図である。 本発明の位置計測装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。本 電源瞬断によりＡ相Ｂ相パルスがほとんど同時または僅かにずれた状態でハイからローに落ちた場合の補正アルゴリズムの一例を示している。 電源瞬断によりＡ相、Ｂ相パルスがほとんど同時または僅かにずれた状態でハイからローに落ちた場合に−１カウントした場合の補正アルゴリズムの一例を示している。 駆動部が正方向に駆動されているとき、Ａ相、Ｂ相パルスのパルスカウントの原理を説明する図である。 電源瞬断テストに用いたイミュニティ波形を示す。 このように立ち下がり時間にずれが生じた場合を正弦波パルスの形で摸式的に示す。

符号の説明

１０ スライドドア開閉制御装置
１１ 駆動部
１２ 駆動回路
１３ 開閉制御部
１４ 位置計測部
１５ 閉位置センサ部
１６ 閉位置ラッチ部
１７ 開位置センサ部
２１ 計数部
２２ エッジ検出部
２６ 補正制御部
２７ 異常検出部
２８ アルゴリズム記憶部

Claims (4)

1. 位相のずれたＡ相、Ｂ相の正弦波パルスを駆動量に応じて出力するパルス発生器から出力されるいずれか一方のパルスのパルスエッジをカウントすることにより、被駆動部材の移動量又は移動位置を計測する位置計測装置において
   前記Ａ相パルスおよび前記Ｂ相パルスの立ち上がりまたは立下りエッジの間隔が所定値以下のときに、連続して現れるＡ相パルスエッジまたはＢ相パルスエッジの順序に応じて、パルスカウントを中止し、またはカウント値を補正するカウント補正部を備えることを特徴とする位置計測装置。
2. 前記カウント補正部は、連続するパルスエッジ間隔を監視し、連続する前記パルスエッジ間隔が所定の値以下のときに異常と判定するエッジ監視部と、
   前記エッジ監視部により異常と判定されたときに、予め記憶した所定のアルゴリズムに従って、異常と判定された前記連続するパルスエッジの発生順序に応じて前記カウント値を補正する補正制御部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
3. 前記補正制御部は、異常と判定された２連続するパルスエッジが非カウント位相のパルスエッジからカウントすべき位相のパルスエッジに変化したときは、当該近接するパルスエッジによるカウントを中止し、２連続するパルスエッジがカウントすべき位相のパルスエッジから非カウント位相のパルスエッジに変化したときは、前記異常と判定されたパルスエッジによるカウント値をその直前のカウント値に戻すことを特徴とする請求項２に記載の位置計測装置。
4. さらに、前記パルスエッジが４連続して異常と判定された場合において、前記補正制御部の補正処理により、直前の前記カウントすべき位相のパルスエッジのカウントを中止したときは、後続する非カウント位相のパルスエッジでは補正処理を中止することを特徴とする請求項３に記載の位置計測装置。
   

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