JP2011213134A - 車両用乗降補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ回転数とモータ駆動力との関係を調整して任意の特性を得ることができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を「Ｘ＝α＋βＮ」の演算式で求め（Ｓ１）、演算した仮ＤＵＴＹＸがＤｎ（７０％）以上であった場合には、ｄｕｔｙ比Ｄを、Ｄｎ（７０％）に設定して（Ｓ３）、メインルーチンでｄｕｔｙ比が７０％のＰＷＭ信号をモータへ出力する。仮ＤＵＴＹＸがＤｍｉｎ（５０％）未満であった場合、ｄｕｔｙ比Ｄを、Ｄｍｉｎ（５０％）に設定し（Ｓ４）、ｄｕｔｙ比が５０％のＰＷＭ信号をモータへ出力する。仮ＤＵＴＹＸがＤｍｉｎ（５０％）以上であってＤｎ（７０％）未満の場合、演算結果Ｘをｄｕｔｙ比Ｄに設定し（Ｓ５）、メインルーチンで演算結果Ｘのｄｕｔｙ比のＰＷＭ信号をモータへ出力する。
【選択図】図４

Description

本発明は、駆動機構等のモータを制御する車両用乗降補助装置に関する。

従来、モータを制御する装置としては、車両用開閉体の駆動速度を制御する速度制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この速度制御装置では、開閉体の速度と上限値及び下限値とから適合差を検出し、その適合差に基づいて、目標速度に修正を加える為の調整量を調整するように構成されている。これにより、前記開閉体の速度を一定に保てるように構成されている。

このような制御装置においては、モータに出力するＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を可変することで当該モータを制御する方式が広く採用されている。

特開平９−１２５８１８号公報

しかしながら、このような従来の車両用乗降補助装置にあっては、直流モータの特性上、無負荷時の作動速度及び高負荷時のモータ駆動力は、モータに加えるＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比の増加に比例して大きくなる。

このため、作動速度を上げようとすると高負荷時のモータ駆動力も増大するので、高負荷時でのモータ駆動力を抑える為には、通常時の作動速度を遅くしなければならなかった。

したがって、高負荷要因となり得る異物挟み込み時にモータ駆動力を抑えることと、通常動作時で作動速度を速くすることとは相反し、両立することは不可能であった。

一方、外的負荷によってモータ回転数が低下すると、モータ電流の増加に伴ってモータ駆動力が増大する。このため、前記モータは、一時的な過負荷によってモータ回転数が低下した場合であっても、そのモータ回転数は、過負荷が解除された時点から前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比で定められた回転数に復帰しようとする。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、モータ回転数とモータ駆動力との関係を調整して任意の特性を得ることができる車両用乗降補助装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明の請求項１の車両用乗降補助装置にあっては、モータに出力するＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を可変して前記モータを制御する車両用乗降補助装置において、負荷状況を複数の領域に分類し、それぞれの負荷状況に応じたＤＵＴＹ算出式を用いて次の時点の前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を決定するとともに、その中の一つ以上の領域では、前記モータの回転数が低下するに従って前記ｄｕｔｙ比を小さくする。

すなわち、無負荷時におけるモータの回転数及び拘束時の駆動力は、ＰＷＭ信号のｄｕｔｙに応じて定められる。このとき、このｄｕｔｙ比は、前記回転数の変化に従って変更される。

このため、前記モータの回転数と前記ｄｕｔｙ比との関係を、ＤＵＴＹ算出式に従って定めることにより、前記回転数と前記駆動力との関係が定められる。

このとき、一つ以上の領域では、前記モータの回転数が低下するに従って前記ｄｕｔｙ比を小さくする。

ここで、一般的に、モータの回転数が低下した場合、モータ電流の増加に伴って駆動力が増大する傾向にある。しかし、前記モータの回転数が低下するに従って前記ｄｕｔｙ比を小さくすることで、このｄｕｔｙ比に比例して変化する駆動力が抑えられる。

さらに、請求項２の車両用乗降補助装置においては、前記モータの回転数が所定値より低下した際に前記モータを逆転させる為に該モータへの出力する極性を反転する反転手段を備えた。

例えば、前記モータに過負荷が発生し、該モータの回転数が所定値より低下した場合、当該モータは、逆転される。これにより、このモータにより駆動される駆動体は、反転する。

以上説明したように本発明の請求項１の車両用乗降補助装置にあっては、モータの回転数と、該モータに出力されるＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比との関係を、ＤＵＴＹ算出式を用いて定めることで、前記回転数と前記モータの駆動力との関係を任意に設定することができる。

これにより、通常駆動時での作動速度を犠牲にすることなく、過負荷による回転数低下時には、駆動力を抑制する等の制御が可能となる。

また、負荷状態が低減した場合でも、回転数が一定以上とならないように制御したり、摺動抵抗に起因して回転数が低下した際には一定の回転数領域において駆動力を一定に保つといった制御も可能となる。

このように、前記回転数と前記駆動力との関係を任意に設定することで、所望のモータ特性を得ることができる。

これにより、例えば以下の特性を実現することが可能となる。

（１）高速作動と低駆動力とを両立した特性

（２）低速作動と高駆動力とを両立した特性

（３）負荷変化に対する速度変化が少ない特性

（４）温度変化に対する速度変化が少ない特性

また、前記モータの回転数が低下するに従って前記ｄｕｔｙ比を小さくすることで、このｄｕｔｙ比に比例して変化する駆動力を抑えることができる。

このため、前記モータで駆動される駆動体に拘束力が加わって前記モータの回転数が低下した際には、その駆動力を抑えることができる。これにより、駆動機構部に加わる無理な力を抑えることができ、耐久性を高めることができる。

そして、請求項２の車両用乗降補助装置では、前記モータで駆動される駆動体において、その駆動方向への作動が拘束物によって阻止された場合、過負荷が発生する。すると、前記モータの回転数が所定値より低下するので、当該モータは逆転される。

このとき、当該モータで駆動される駆動体は、その駆動方向が反転される。これにより、前記拘束物による拘束状態を解錠することができる。

本発明の第一の実施の形態を示すブロック図である。 同実施の形態を示す説明図である。 同実施の形態のモータの基本特性を示す図である。 同実施の形態の動作を示すフローチャートである。 同実施の形態の特性を示す説明図である。 本発明の第二の実施の形態の特性を示す説明図である。 本発明の第三の実施の形態の特性を示す説明図である。 本発明の第四の実施の形態の特性を示す説明図である。

（第一の実施の形態）

以下、本発明の第一の実施の形態を図に従って説明する。

図１は、本実施の形態にかかる車両用乗降補助装置１を示す図であり、該車両用乗降補助装置１は、直流式のモータ２を制御する装置である。

この車両用乗降補助装置５としては、ドア開口部と路面間に延出されるステップの駆動機構や、乗降時にシートを回転する回転シートの駆動機構や、車室外と車室内との間でシートを昇降するスライドアップシートの駆動機構や、車両への車椅子の乗り入れを支援するリフターの駆動機構等が挙げられ、本実施の形態では、図２に示すように、回転昇降シート３の駆動機構に適用した場合を例に挙げて説明する。

すなわち、車両１１の助手席１２側には、シート１３が設けられており、該シート１３は、回転昇降機構を介してフロア１４に支持されている。このシート１３は、昇降時においてドア開口部１５側へ向けて回転できるように構成されており、該ドア開口部１５へ向けた状態において当該シート１３を車室外へ移動できるよう構成されている。

これにより、着座者２１がシート１３に着座した状態において、当該シート１３をドア開口部１５へ向けて回動するとともに車室外へ移動することで、当該車両１１への乗降を容易に行えるように構成されている。

前記車両用乗降補助装置１は、図１に示したように、ＥＣＵ３１を中心に構成されており、該ＥＣＵ３１は、ＲＯＭ及びＲＡＭを内蔵したマイコンを中心に構成されている。このＥＣＵ３１には、前記モータ２が接続されており、該モータ２に出力するＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を可変することで当該モータ２を制御するように構成されている。

前記ＥＣＵ３１には、回転数検出装置４１が接続されている。該回転数検出装置４１は、例えば前記モータ２が回転する毎にパルスを出力するホールＩＣ等によって構成されており、前記ＥＣＵ３１が入力されるパルスの間隔を測定することで前記モータ２の回転数を検出できるように構成されている。

前記モータ２は、前記回転昇降機構における回転駆動部の駆動源を構成しており、当該モータ２によって前記シート１３が前方へ向いた前向き位置と前記ドア開口部１５側へ向いた横向き位置との間で回動できるように構成されている。

図３は、前記モータ２のモータ回転数と当該モータから出力するモータトルクとの関係を示す特性図４２であり、当該モータ２にｄｕｔｙ比１００％のＰＷＭ信号を出力した際のモータ回転数とモータトルクとの関係が示されている。この図において示された制御領域４３において、当該モータ２を制御できることが示されている。

図４は、当該車両用乗降補助装置１の動作を示すフローチャートであり、前記ＥＣＵ３１内のマイコンがＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作することで、図５に示した特性５１を実現できるように構成されている。

この特性５１では、モータ回転数が０〜１１．３ｒｐｍの範囲を高負荷領域５２、モータ回転数が１１．３〜２５ｒｐｍの範囲を第一中負荷領域５３、モータ回転数が２５〜４５．４ｒｐｍの範囲を第二中負荷領域５４、モータ回転数が４５．４〜９０ｒｐｍの範囲を低負荷領域５５に設定されている。

前記低負荷領域５５及び前記第二中負荷領域５４では、前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を７０％で出力し、前記第一中負荷領域５３では、前記ｄｕｔｙ比を前記モータ２の回転数に応じて可変するように構成されている。また、前記高負荷領域５２では、前記ｄｕｔｙ比を５０％に固定することで、低回転化に伴うモータトルクの上昇を、７０％ｄｕｔｙで低回転化した場合に比べて、抑制できるように構成されている。

前記モータ２の回転数に応じてｄｕｔｙ比を可変する前記第一中負荷領域５３では、以下の条件に従って、前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を「Ｘ＝α＋βＮ」の演算式で算出するように構成されている。

フルＤＵＴＹ Ｄｆ＝１００％

通常ＤＵＴＹ Ｄｎ＝７０％

下限ＤＵＴＹ Ｄｍｉｎ＝５０％

フルＤＵＴＹ適用回転数 Ｎｍａｘ＝４５．４

下限ＤＵＴＹ適用回転数 Ｎｍｉｎ＝１１．３

α＝Ｄｍｉｎ−βＮｍｉｎ

β＝（Ｄｆ−Ｄｍｉｎ）／（Ｎｍａｘ−Ｎｍｉｎ）

これにより、前記第一中負荷領域５３では、前記モータ２の回転数が低下するに従って前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を小さくするように構成されており、前記モータ２の回転数の変化に従って前記ｄｕｔｙ比を変更できるように構成されている。

これに伴って、外的負荷による回転数の低下に起因した電流増大に伴うモータトルクの増大を前記第一中負荷領域５３において抑えられるように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態の動作を、図４に示したフローチャートに従って説明する。

なお、このフローチャートにおけるステップＳ１１とステップＳ１２の動作に付いては、第二の実施の形態で説明する為、本実施の形態では説明を割愛する。

また、このフローチャートでは、前記回転数をＮ、仮ＤＵＴＹをＸ、前記ｄｕｔｙ比をＤとして示す。

すなわち、前記ＥＣＵ３１に設けられた前記マイコンがＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作すると、メインルーチンでは、モータ制御処理をサブルーチンとして定期的に呼び出して実行する。

該モータ制御処理では、前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を仮ＤＵＴＹＸとして前述した「Ｘ＝α＋βＮ」の演算式（ＤＵＴＹ算出式）により求め（Ｓ１）、仮ＤＵＴＹＸがＤｎ（７０％）以上であるか、Ｄｍｉｎ（５０％）以上であってＤｎ（７０％）未満であるか、Ｄｍｉｎ（５０％）未満であるかを判断する（Ｓ２）。

このとき、演算した仮ＤＵＴＹＸがＤｎ（７０％）以上であった場合には、ｄｕｔｙ比Ｄを、Ｄｎ（７０％）に設定して（Ｓ３）、メインルーチンへ戻り、当該メインルーチンにおいて前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を７０％として前記モータ２へ出力する。

また、前記ステップＳ１において演算した仮ＤＵＴＹＸがＤｍｉｎ（５０％）未満であった場合には、ｄｕｔｙ比Ｄを、Ｄｍｉｎ（５０％）に設定して（Ｓ４）、メインルーチンへ戻り、当該メインルーチンにおいて前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を５０％として前記モータ２へ出力する。

一方、前記ステップＳ１において演算した仮ＤＵＴＹＸがＤｍｉｎ（５０％）以上であってＤｎ（７０％）未満の場合には、前述の演算式「Ｘ＝α＋βＮ」で演算した演算結果Ｘをｄｕｔｙ比Ｄに設定して（Ｓ５）、メインルーチンへ戻り、当該メインルーチンにおいて演算結果Ｘのｄｕｔｙ比のＰＷＭ信号を前記モータ２へ出力する。

これにより、図５に示した特性５１を実現することができる。

このように、前記第一中負荷領域５３において、前記モータ２の回転数Ｎと該モータ２に出力されるＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比との関係を、前述した演算式「Ｘ＝α＋βＮ」を用いて算出することにより任意の条件に従って定めることができ、前記回転数Ｎと前記モータ２のモータトルクとの関係を、図５に示したように、任意に設定することができる。

これにより、前記低負荷領域５５及び前記第二中負荷領域５４等の通常駆動時での作動速度を犠牲にすることなく、過負荷による回転数低下時には、モータトルクを抑制する等の制御が可能となる。

したがって、前記モータ２の回転数Ｎとモータトルクとの関係を調整して任意の特性５１を得ることができる。

ここで、一般的にモータ２の回転数Ｎが低下した場合、モータ電流の増加に伴ってモータトルクが増大する傾向にある。しかし、前記第一中負荷領域５３では、前記モータ２の回転数Ｎが低下するに従って前記ｄｕｔｙ比を小さくすることで、このｄｕｔｙ比に比例して変化するモータトルクを抑えることができる。

このため、図２に示したように、前記モータ２で駆動される前記回転昇降シート３の着座者２１の足６１が当該車両１１のピラー６２に干渉し、当該回転昇降シート３の駆動機構が拘束され、当該駆動機構の駆動源である前記モータ２の回転数Ｎが低下した際には、出力するモータトルクを抑えることができる。

これにより、駆動機構部に加わる無理な力を抑えることができ、耐久性の向上に寄与することができる。

（第二の実施の形態）

一方、図４に示したフローチャートにおいては、ステップＳ１１とステップＳ１２の処理を加えることができる。

具体的に説明すると、本実施の形態では、最初にステップＳ１１を実行し、前記回転数Ｎが、反転閾値Ｎｈ（１０．４ｒｐｍ）以下であるか否かを判断する（Ｓ１１）。

このとき、前記回転数Ｎが、反転閾値Ｎｈ（１０．４ｒｐｍ）を超えていた場合には、前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を仮ＤＵＴＹＸとして前述した「Ｘ＝α＋βＮ」の演算式により求め（Ｓ１）、仮ＤＵＴＹＸがＤｎ（７０％）以上であるか、Ｄｍｉｎ（５０％）以上であってＤｎ（７０％）未満であるか、Ｄｍｉｎ（５０％）未満であるかを判断する（Ｓ２）。

このとき、演算した仮ＤＵＴＹＸがＤｎ（７０％）以上であった場合には、ｄｕｔｙ比Ｄを、Ｄｎ（７０％）に設定して（Ｓ３）、メインルーチンへ戻り、当該メインルーチンにおいて前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を７０％として前記モータ２へ出力する。

また、前記ステップＳ１において演算した仮ＤＵＴＹＸがＤｍｉｎ（５０％）以上であってＤｎ（７０％）未満の場合には、前述の演算式「Ｘ＝α＋βＮ」で演算した演算結果Ｘをｄｕｔｙ比Ｄに設定して（Ｓ５）、メインルーチンへ戻り、当該メインルーチンにおいて演算結果Ｘのｄｕｔｙ比のＰＷＭ信号を前記モータ２へ出力する。

そして、前記ステップＳ１において演算した仮ＤＵＴＹＸがＤｍｉｎ（５０％）未満であった場合には、ｄｕｔｙ比Ｄを、Ｄｍｉｎ（５０％）に設定して（Ｓ４）、メインルーチンへ戻り、当該メインルーチンにおいて前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を５０％として前記モータ２へ出力する。

一方、前記ステップＳ１１において、前記回転数Ｎが、反転閾値Ｎｈ（１０．４ｒｐｍ）以下であると判断した際には（Ｓ１１）、前記モータ２を反転するための反転フラグをセットする等して（Ｓ１２）、メインルーチンへ戻り、当該メインルーチンにおいて、前記モータ２への出力極性を反転することで、前記モータ２を逆転制御する為の逆転出力を行う。

これにより、図６に示したように、回転数Ｎが１０．４未満では、前記モータ２が逆転制御される反転領域７１を備えた特性７２を実現することができる。

このように、前記モータ２の回転数Ｎが反転閾値Ｎｈ（１０．４）以下の場合には、前記モータ２を逆転させる為の信号を出力することができるので、前記着座者の２１足６１が前記ピラー６２に干渉し前記駆動機構が拘束されることによって前記モータ２に過負荷が発生し、該モータ２の回転数Ｎが反転閾値Ｎｈ（１０．４）より低下した場合は、当該モータ２を逆転することができる。

これにより、このモータ２により駆動される前記シート１３を反転することができるので、前記ピラー６２への足６１の当接状態を解消することができ、前記駆動機構の長期に亘る拘束状態を回避することができるとともに、前記モータ２に生じ得るロック電流の通流時間を最小限に抑えることができる。

（第三の実施の形態）

前述したように前記回転数Ｎと前記モータトルクとの関係を任意に設定できるので、図７に示すような特性８１を得ることができる。

すなわち、低回転領域８２ではｄｕｔｙ比を一定にすることで、回転数Ｎの低下に比例してモータトルクを上昇させる。一方、回転数Ｎが所定値より大きくなる回転領域８３では、回転数Ｎが上昇するに従ってｄｕｔｙ比を小さくすることで、出力されるモータトルクを抑えることができる。

これにより、駆動機構に加わる負荷が増大した際には、モータトルクを上げる一方、駆動機構に加わる負荷が低減し回転数Ｎが上昇した際には、モータトルクを下げることによって、通常時にはゆっくり駆動するとともに、回転数Ｎを一定とする制御が可能となる。

（第四の実施の形態）

また、前記回転数Ｎと前記モータトルクとの関係を任意に設定することで、図８に示すような特性９１を得ることができる。

すなわち、回転数Ｎが所定値より大きくなる高回転領域１０１では、回転数Ｎが上昇するに従ってｄｕｔｙ比を緩やかに下げることで、出力されるモータトルクを徐々に抑えることができる。また、回転数Ｎが前記所定値より低い低回転領域１０２では、回転数Ｎの低下に伴ってｄｕｔｙ比を小さくすることで、出力されるモータトルクを一定に保つことができる。

これにより、駆動機構の摺動抵抗等に起因して回転数Ｎが低下する場合には、前記低回転領域においてモータトルクを一定に保つといった制御も可能となり、摺動抵抗や温度変化等の外乱による回転数Ｎの変化を抑制することができる。

このように、前記回転数Ｎと前記モータトルクとの関係を任意に設定することで、所望のモータ特性を得ることができる。

これにより、例えば以下の特性を実現することが可能となる。

（１）高速作動と低駆動力とを両立した特性

（２）低速作動と高駆動力とを両立した特性

（３）負荷変化に対する速度変化が少ない特性

（４）温度変化に対する速度変化が少ない特性

１ 車両用乗降補助装置
２ モータ
３１ ＥＣＵ
４１ 回転数検出装置
５１ 特性
５３ 第一中負荷領域
７２ 特性
７１ 反転領域
８１ 特性
９１ 特性

Claims (2)

1. モータに出力するＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を可変して前記モータを制御する車両用乗降補助装置において、
   負荷状況を複数の領域に分類し、それぞれの負荷状況に応じたＤＵＴＹ算出式を用いて次の時点の前記ＰＷＭ信号のｄｕｔｙ比を決定するとともに、その中の一つ以上の領域では、前記モータの回転数が低下するに従って前記ｄｕｔｙ比を小さくすることを特徴とした車両用乗降補助装置。
2. 前記モータの回転数が所定値より低下した際に前記モータを逆転させる為に該モータへの出力する極性を反転する反転手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両用乗降補助装置。

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