JP2541229B2 - 挾み込み検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は挟み込み検出装置に関し、詳しくは被駆動体
を駆動するモータの負荷に基づいて挟み込みを検出する
装置に関する。

［従来の技術］ 従来、モータを駆動源として駆動される被駆動体、例
えば車両窓ガラスによる異物の挟み込みを検出する装置
が、種々提案されている。こうした装置では、簡易な構
成で被駆動体の駆動トルクを実測することが困難なた
め、被駆動体を駆動するモータの所定のパラメータに基
づいて挟み込み検出を行なっている。例えば、直流モー
タの負荷をその駆動電流で推定するものとし、被駆動体
の位置に応じて直流モータに流れるであろうとして予め
設定された値の基準電流と実際の駆動電流とを比較し
て、挟み込みの検出を行うのである。この場合、モータ
起動直後の始動時電流は定常時の電流よりかなり大きい
ため、この始動時電流によって誤検出が生じないようモ
ータ起動後一定期間は挟み込みの検出を行なわせない時
限手段を設けたものが提案されている（例えば、特開昭
59−172924号公報記載の「モータの過負荷保護駆動装
置」）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、こうした検出装置では、時限手段が働
いている間は挟み込みの検出が行な得ないという問題が
あった。このため、モータ駆動直後に挟み込みが生じた
場合には、一定期間これを検出することができず、被駆
動体を駆動する機構の安全性を十分なものとすることが
できない。

誤検出を回避するために必要とされるこの期間（挟み
込み検出を実施しない期間）は、モータのパラメータか
らモータの特性を利用してその実負荷を推定し挟み込み
検出を行なっている装置では何等かの形で必要となり、
直流モータの駆動電流をパラメータとして負荷を推定す
るものに限らず問題となる。

本発明は上記問題点を解決し、挟み込みを正確に検出
することを目的としてなされた。

発明の構成 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明
する。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の挟み込み検出装置は、第１図に例示するよう
に、 被駆動体M1を駆動するモータM2の正常駆動時の負荷基
準値を求める基準値設定手段M3と、 前記モータM2のパラメータから、該モータM2の特性に
基づいて、該モータM2の実負荷を推定する実負荷推定手
段M4と、 前記算出された負荷基準値と前記検出された実負荷と
を比較して、前記被駆動体M1による挟み込みを検出する
挟み込み検出手段M5と を備えた挟み込み検出装置において、 前記基準値設定手段M3は、 前記被駆動体M1の開閉位置を検出する位置検出手段M6
と、 該検出された被駆動体M1の開閉位置に応じて前記モー
タM2に加わる負荷を推定する仮想負荷推定手段M7と、 モータM2が起動されてからの時間の経過を検出する経
過時間検出手段M8と、 該検出された経過時間と前記推定された仮想負荷とに
基づいて、前記負荷基準値を算出する算出手段M9と を備えたことを特徴とする。

ここで、被駆動体M1としては、挟み込みの検出を行な
うべきものであれば対象は問わないが、例えば、車両パ
ワーウィンドウにおける窓ガラス、電動シャッタ、自動
ドア等種々の対象を考えることができる。また、モータ
M2は、直流モータのみならず、交流モータ等を含む。

実負荷推定手段M4は、モータM2のパラメータ、例えば
直流モータの電機子電流を検出し、モータM2の特性に基
づいて、その負荷を推定するもの等を考えることができ
る。いわゆるトルクメータを用いるのではなく、モータ
M2の電流や電圧、あるいは回転数等のひとつまたはいく
つかから、モータM2の特性に基づいて、その実負荷を推
定するものであれば、どのようなものでも差し支えな
い。

挟み込み検出手段M5は、コンパレータ等を用いたディ
スクリートな構成により実現してもよい、基準値設定手
段M3等と共に算術論理演算回路として構成してもよい。

基準値設定手段M3は、位置検出手段M6,仮想負荷推定
手段M7,経過時間検出手段M8,算出手段M9を備え、被駆動
体M1の正常駆動時の負荷基準値を求めるものである。位
置検出手段M6は、被駆動体M1の位置を直接検出するセン
サとして構成してもよいし、モータM2の回転角度や回転
数を計測するエンコーダ等により間接的にその位置を検
出するよう構成してもよい。仮想負荷推定手段M7は、被
駆動体M1の位置に応じて負荷を推定する手段であり、例
えば、被駆動体M1の位置とモータ負荷との関係を予め記
憶手段に記憶しておき、被駆動体M1の位置に基づいてこ
の記憶手段を参照し、基準となる負荷を推定する構成等
を考えることができる。もとより、被駆動体M1を駆動す
る機構が、被駆動体M1の位置によって負荷が一意に決ま
るものであれば、そうした関係に基づいて基準となる仮
想負荷を推定するものとしてもよい。

経過時間検出手段M8は、モータM2の起動後の時間の経
過を検出するものであり、例えば時間をある単位（ミリ
セカンド等）で計測するものでもよいし、所定時間が経
過したときこれを報知するものでもよい。算出手段M9
は、経過時間と仮想負荷とに基づいて、負荷基準値を算
出するものであり、モータM2起動からの時間に応じて仮
想負荷を補正して負荷基準値を求める構成としてもよ
く、所定時間の経過前と経過後とで単に仮想負荷に基づ
く負荷基準値を代える構成としてもよい。

［作用］ 上記構成を有する本発明の挟み込み検出装置は、モー
タM2によって駆動される被駆動体M1の挟み込みを、基準
値設定手段M3によって設定された負荷基準値と、実負荷
推定手段M4によって推定されたモータの実負荷とを、挟
み込み検出手段M5によって比較することにより検出す
る。しかも、本発明の挟み込み検出装置は、負荷基準値
を、次のように設定する。即ち、位置検出手段M6により
検出された被駆動体M1の位置に基づいて、仮想負荷推定
手段M7により、被駆動体M1の位置に対応してモータM2に
加わる負荷を推定し、推定されたこの仮想負荷と、経過
時間検出手段M8によって検出されたモータM2が起動され
てからの経過時間とに基づいて、算出手段M9により、負
荷基準値を算出するのである。

この結果、挟み込みの検出に用いられる負荷基準値
は、モータM2が起動されてからの経過時間に依存する実
負荷の推定の態様に対応した値となる。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにする
ために、以下本発明の挟み込み検出装置の好適な実施例
について説明する。第２図は、本発明一実施例としての
挟み込み検出装置を備えたウィンドウモータ駆動装置の
構成を示すブロック図である。

図示するように、ウィンドウモータ駆動装置は、車両
に備えられたウィンドウを昇降させる直流モータ１を駆
動するものであり、車両内の操作容易な箇所に設けられ
乗員が操作するアップダウンスイッチ（以下、単にスイ
ッチという）２と、直流モータ１の電源としてのバッテ
リ３と、スイッチ２の操作を受けて直流モータ１を制御
する電子制御装置４とから構成されている。

電子制御装置４は、周知のCPU5,ROM6,RAM7,バックア
ップRAM7a,タイマ８等から算術論理演算回路として構成
されており、これらの素子は、バス９を介して相互に接
続され、更に、外部との入出力を行なう入出力ポート10
にも接続されている。入出力ポート10には、スイッチ２
に接続されたバッファ11、２個のリレー12,13の各々に
接続された駆動回路16,17、トランス18に接続された回
転角検出回路20、電流検出用抵抗器22に接続された負荷
検出回路25が接続されている。

バッファ11に接続されたスイッチ２は、モメンタリタ
イプのものであり、ウィンドウを昇降させようとする乗
員によって、中立位置（ノーマルオープンNO）から、ア
ップUP,ダウンDOWNの位置に操作される。バッファ11
は、スイッチ２の状態を電気信号に変換するものであ
り、この信号は、入出力ポート10を介して、CPU5に読み
込まれる。

駆動回路16,17に接続されたリレー12,13等は、直流モ
ータ１を駆動する電機子電流を流す回路を形成する。即
ち、両リレー12,13のノーマルオープン接点Nbは、バッ
テリ３のプラス側端子に接続されており、一方、両リレ
ー12,13のノーマルクローズ側接点Naは、電流検出用抵
抗器22,トランス18の一次側巻線を介してバッテリ３の
接地されているマイナス側端子に接続されており、更
に、リレー12,13のコモン側Ncは、各々直流モータ１に
接続されている。従って、CPU5からの制御信号により、
リレー12,13が排他的にオン状態に切り換えられると、
直流モータ１にはリレー12,13の動作状態に応じて正逆
いずれかの方向に電流が流れ、直流モータ１は正転もし
くは反転方向に駆動される。

この直流モータ１の電機子電流は、トランス18の一次
側巻線を流れるから、トランス18の二次側には、電機子
電流の脈動に応じた誘起電圧が相互誘導される。回転角
検出回路20は、これを波形整形し、パルス信号として出
力するものである。従って、CPU5は、入出力ポート10を
介してこの信号の変化を読み取ることにより、直流モー
タ１のブラシに接する整流子のセグメント数とから、直
流モータ１の回転を所定の回転角毎に検出することがで
きる。

電機子電流は、トランス18の一次側巻線と共に電流検
出用抵抗器22も流れ、この抵抗器22の両端に、電流値に
応じた電位差を生じさせる。負荷検出手段25は、この電
位差を積分して平均値を求め、これをアナログ／ディジ
タル変換して出力する。従って、入出力ポート10を介し
て負荷検出回路25の出力を読み取ることにより、直流モ
ータ１に流れる電機子電流を検出することができる。電
機子電流は、直流モータ１が定常状態で駆動されている
ときには、その負荷を反映するパラメータと見ることが
できる。

次に、上述した構成を有するウィンドウモータ駆動装
置の実行する制御について、第３図のフローチャートに
拠って説明し、併せて挟み込み検出装置としての働きに
ついて説明する。ウィンドウモータ駆動装置は、電源が
投入されると、第３図に示すウィンドウ制御ルーチンを
実行し、まずステップ100において、いわゆる初期化の
処理を行なう。初期化の処理としては、例えばRAM7のク
リアや、前回開閉が終了した時点でのウィンドウの位置
Ｘに対応した位置カウンタXcの値をバックアップRAM7a
から読み出し現在のカウンタXcの初期値としてRAM7の所
定のアドレスにセットする処理や、更には、ウィンドウ
の位置に拠って定まる仮想負荷HYの前回までの学習値を
RAM7上に展開する処理等がある。尚、ウィンドウの位置
Ｘに対応する位置カウンタXcは、ウィンドウの全閉位置
で値200に、全開位置で値０に、各々設定されるもので
ある。

初期化の処理の終了後、アップダウンスイッチ２の状
態について判別する（ステップ110）。バッファ11を介
して読み込まれるスイッチ２が、アップUP側に操作され
ている場合には、駆動回路16を介してリレー12をオン状
態とし、直流モータ１を回転してウィンドウを上昇させ
る（ステップ120）。続いて、位置カウンタXcの値か
ら、ウィンドウの位置Ｘを算出し（ステップ130）、更
に、負荷検出回路25によって、直流モータ１に流れる電
機子電流を検出して、直流モータ１の実負荷Ｙを推定す
る処理を行なう（ステップ140）。

その後、タイマ８をアクセスして、直流モータ１を起
動してからの経過時間ｔを計測する処理を行ない（ステ
ップ150）、経過時間ｔが、予め定められた時間Ｔを越
えているか否かの判断を行なう（ステップ160）。経過
時間ｔが所定時間Ｔに至っていない場合には、挟み込み
の検出に用いる負荷基準値HYを、ウィンドウの位置Ｘと
経過時間ｔとから算出し（ステップ170）、一方、所定
時間Ｔの経過後は、負荷基準値HYをウィンドウの位置Ｘ
に基づいて算出する（ステップ180）。従って、直流モ
ータ１を起動した後の負荷基準値HYは、第４図にその一
例を示すように、所定時間Ｔの経過までは直流モータ１
の始動時電流を考慮した値となり、所定時間Ｔの経過後
は予めウィンドウの位置に応じて定められた仮想負荷KY
に対応した値となる（第４図実線Ｊ）。

上述した負荷基準値HYを設定するステップ170もしく
は180の処理の後、ステップ140で推定された実負荷Ｙが
負荷基準値HYを越えているか否かの判断を行ない（ステ
ップ190）、実負荷Ｙが負荷基準値HY未満の場合には、
モータ１の実負荷Ｙと負荷基準値HYとに基づいて新たな
負荷基準値HYを算出する処理（負荷基準値HYの更新処
理）を行なう（ステップ200）。負荷基準値HYのこうし
た更新処理は、ウィンドウを移動するのに必要となる駆
動力、換言すれば直流モータ１の負荷が、ウィンドウ駆
動系の潤滑油の減少や窓枠に設けられたパッキングの劣
化等により変化するため、これに応じて挟み込み検出に
用いる負荷基準値を学習する目的で行なわれる。

その後、ウィンドウが移動に伴うパルス検出およびウ
ィンドウの停止処理を行なう（ステップ210）。即ち、
予め定められた時間Tout以内に回転角検出回路20により
回転角パルスが入力されたか否かを判定し（ステップ21
2）、入力された場合には、ウィンドウの位置を表すカ
ウンタXcを値１だけインクリメントし（ステップ21
4）、時間Toutが経過しても回転角パルスが入力されな
い場合で、しかもカウンタXcの値が指などを挟む可能性
のない全閉位置に近いウィンドウ位置を示す特定値XLよ
り大きい場合（ステップ215）には、ウィンドウは全閉
位置に至ったとしてカウンタXcに値200をセットし（ス
テップ216）、リレー12をオフ状態としてウィンドウを
停止させる（ステップ218）のである。

一方、直流モータ１の推定された実負荷Ｙが、負荷基
準値HYを越えていた場合には、挟み込みが生じたと判断
できるから、処理はステップ190からステップ220以降に
移行し、ウィンドウを幅Ｗだけ下降させる処理を行なっ
た後、ステップ200以下と同様に、負荷基準値HYを更新
し（ステップ230）、パルス検出およびウィンドウ停止
処理（ステップ240）を行なう。ウィンドウを幅Ｗだけ
下降させるステップ220の処理において、リレー12をオ
フとすると共にリレー13をオン状態とすることはいうま
でもない。また、パルス検出等を行なうステップ240で
は、パルスを検出する度にカウンタXcを値１だけデクリ
メントし、ウィンドウが幅Ｗだけ下降したとき、もしく
はパルスを検出しなくなったとき（即ち全開位置に至っ
たとき）、リレー13をオフ状態としてウィンドウを停止
させる。

以上説明した処理の終了後、再びステップ110ないし
ステップ240の処理を繰り返すが、ウィンドウの上昇中
にスイッチ２がアップUPの位置からオフNOの位置に戻さ
れた場合には、ステップ110での判断により、処理はス
テップ250に移行し、リレー12をオフし、ウィンドウの
動きを停止する。

次に、スイッチ２がダウンDOWNの位置に操作された場
合の処理について説明する。この場合には、処理はステ
ップ110からステップ260以下に移行し、まずリレー13を
オン状態とし直流モータ１を回転してウィンドウを下降
させ（ステップ260）、ウィンドウの位置ＸをカウンタX
cの値から計算し（ステップ270）、更に、パルス検出お
よびウィンドウの停止処理を行なう（ステップ280）。
ステップ280における処理は、既述したステップ210もし
くは240と同様のものであり、回転角検出回路20からの
パルス信号が所定の時間Tout以内に入力されればカウン
タXcの値をデクリメントし、入力がなければウィンドウ
が全開の位置に至ったとしてウィンドウを停止するので
ある。

以上の構成を有するウィンドウモータ駆動装置は、ス
ィッチ２の操作に応じてウィンドウを昇降するが、特
に、その一部に組み込まれた本実施例の挟み込み検出装
置は、ウィンドウの挟み込み検出を、直流モータ１の始
動時電流を考慮して行なう。一例として、ウィンドウ
が、第５図に示すように、約70パーセント開いた位置Wa
から全閉方向に動き始め（このタイミングを時刻taとす
る）、位置Wb（到達時刻tb）を通って位置Wc（到達時刻
tc）まで閉じられる場合を例に挙げて説明する。

この場合、挟み込み検出に用いる負荷基準値HYをウィ
ンドウの位置によって定まる値（第５図に示す仮想負荷
KY）とする従来の装置では、第４図に示すように、起動
時taから所定期間Ｔの間で仮想負荷KYを用いれば始動時
電流によって挟み込みが生じたとの誤検出がなされてし
まい、所定時間Ｔの間で挟み込みの検出を禁止すればウ
ィンドウ上昇直後の挟み込みを検出することができな
い。

これに対して、本実施例の挟み込み検出装置では、位
置Waからウィンドウが動き始めたとき、そのタイミング
taから所定時間Ｔの間は、ウィンドウの位置のみなら
ず、経過時間ｔにも基づいて負荷基準値HYを算出する
（第３図ステップ170参照）。従って、起動（時刻ta）
から時刻tbまでの間は、直流モータ１の始動時電流を考
慮した負荷基準値HYを用いて挟み込みの検出を行なうこ
とができ、時刻tbからウィンドウが停止するとき（時刻
tc）までは、直流モータ１が定常状態にあるとみなし、
仮想負荷に対応した値を負荷基準値HYとして用いて挟み
込みの検出を行なうことができる。

この結果、挟み込みの検出を、極めて精度よく、かつ
ウィンドウの全閉位置から全開位置に亘って行なうこと
ができる。即ち、直流モータ１の電機子電流からモータ
の実負荷を推定する場合の誤差に基づく挟み込みの誤検
出という問題を十分に解消し、起動直後でも挟み込みを
正確に検出することができるのである。

また、本実施例では、挟み込みの検出がなされた場合
には、ウィンドウを所定の幅Ｗだけ下降させるので、直
ちに挟み込みの状態を解除することができ、パワーウィ
ンドウ装置の安全性を一層確実なものとしている。更
に、本実施例では、負荷基準値HYをウィンドウの上昇時
に学習しているので、装置の経時変化に伴う負荷の変動
にも十分に対応して、正確な挟み込み検出を継続するこ
とができる。従って、調整等の手間も要しない。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
うした実施例に何等限定されるものではなく、例えば所
定時間Ｔの経過後も経過時間ｔを猶考慮して負荷基準値
を求める構成や、ウィンドウの位置を検出するエンコー
ダやリミットスイッチ等を設けた構成、あるいは被駆動
体を駆動する交流モータやステッピングモータの実負荷
を電機子電流等のパラメータを用いて推定する構成等、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様
で実施し得ることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の挟み込み検出装置によ
れば、検出するモータのパラメータを増やすことなく、
被駆動体を駆動するモータの起動直後においても、挟み
込みを精度よく検出することができるという極めて優れ
た効果を奏する。従って、挟み込みの検出を、モータの
起動直後から行なうことができ、誤検出の問題も回避さ
れる。

この結果、本発明の挟み込み検出装置を用いれば、装
置の安全性を一層確実なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の挟み込み検出装置の基本的構成を例示
するブロック図、第２図は本発明一実施例としての挟み
込み検出装置を組み込んだウィンドウ駆動装置の概略構
成図、第３図は同じくその電子制御装置４が実行するウ
ィンドウ制御ルーチンを示すフローチャート、第４図は
負荷基準値HYの一例を示すグラフ、第５図はウィンドウ
開度に対する仮想負荷KYの変化の一例を示すグラフ、で
ある。 １……直流モータ ２……アップダウンスイッチ（スイッチ） ３……バッテリ ４……電子制御装置 12,13……リレー 16,17……駆動回路 18……トランス 20……回転角検出回路 22……電流検出用抵抗器 25……負荷検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−20289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−59087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−172924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−141984（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−30987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−60981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−64982（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−42671（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−61874（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被駆動体を駆動するモータの正常駆動時の
   負荷基準値を求める基準値設定手段と、 前記モータのパラメータから、該モータの特性に基づい
   て、該モータの実負荷を推定する実負荷推定手段と、 前記算出された負荷基準値と前記推定された実負荷とを
   比較して、前記被駆動体による挟み込みを検出する挟み
   込み検出手段と を備えた挟み込み検出装置において、 前記基準値設定手段は、 前記被駆動体の開閉位置を検出する位置検出手段と、 該検出された被駆動体の開閉位置に応じて前記モータに
   加わる負荷を推定する仮想負荷推定手段と、 モータが起動されてからの時間の経過を検出する経過時
   間検出手段と、 該検出された経過時間と前記推定された仮想負荷とに基
   づいて、前記負荷基準値を算出する算出手段と を備えたことを特徴とする挟み込み検出装置。