JP2669273B2 - 窓開閉動作制御方法および窓開閉動作制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、窓開閉動作制御装置
に関するものであり、特に、その窓閉動作制御の適正化
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車のパワーウインドウ等に
は事故防止装置が設けられている。このような事故防止
装置は、パワーウインドウの閉動作中に異物を挟み込ん
だ場合には、それを検知して窓を自動的に停止すること
により、事故を防止する装置である。その方法として、
次のような方法が知られている。

【０００３】まず、窓の開動作に要した基準時間をあら
かじめ記憶しておく。そして、閉動作を開始してからパ
ワーウインドウの駆動モータの停止までの停止所要時間
を計測する。正常に閉動作が終了する場合は、基準時間
と停止所要時間が等しくなる。これに対して、閉動作中
に異物を挟み込んでパワーウインドウの駆動モータが停
止した場合は、基準時間と停止所要時間が異なる。両者
の差がある程度以上になった場合は、異常が生じたと認
識して、窓の閉動作を停止する。これにより、挟み込み
による事故を防止することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような窓開閉動作制御装置においては、次のような問題
点があった。閉動作中に異物を挟み込んでパワーウイン
ドウの駆動モータが停止するまでは、なんら事故防止処
理を行なわない。したがって、たとえば、人体が挟まれ
た場合、駆動モータが停止するまでの時間、挟まれたま
まで我慢する必要があった。これにより、人体に重大な
損傷が生ずるおそれがあった。

【０００５】この発明は、上記のような問題点を解決
し、閉動作中に異物を挟み込んだか否かを迅速かつ正確
に検出でき、安全な窓閉動作を行なうことができる窓開
閉動作制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる窓開閉
動作制御装置は、駆動手段により駆動される窓の移動速
度を検出する移動速度検出手段、前記駆動手段に与える
駆動電圧を検出する駆動電圧検出手段、前記移動速度お
よび前記駆動電圧に基づき駆動速度特徴量を演算する演
算手段、複数組の推論知識を記憶する推論知識記憶手
段、前記駆動電圧の変化に応じて、複数組の推論知識か
ら１組の推論用知識を選択する知識選択手段、前記窓の
閉動作中に異物を挟み込んだか否かを推論する推論手段
であって、前記駆動速度特徴量に基づき、選択された推
論知識を用いて推論を行なう推論手段、を備えたことを
特徴とする。

【０００７】請求項２にかかる窓開閉動作制御方法は、
駆動手段により駆動される窓の移動速度を検出し、前記
駆動手段に与える駆動電圧を検出し、前記移動速度およ
び前記駆動電圧に基づき駆動速度特徴量を演算し、前記
駆動電圧の変化に応じて、複数組の推論知識から１組の
推論用知識を選択し、前記駆動速度特徴量に基づき、前
記窓の閉動作中に異物を挟み込んだか否かの推論を行な
うことを特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１、請求項２にかかる窓開閉動作制御方
法またはその装置においては、駆動手段により駆動され
る窓の移動速度および前記駆動手段に与える駆動電圧に
基づいて、駆動速度特徴量を演算し、前記窓の閉動作中
に異物を挟み込んだか否かの推論を行なう。したがっ
て、適切な推論を得ることができる。

【０００９】さらにその推論の際、前記駆動電圧の変化
に応じて、複数組の推論知識から１組の推論用知識を選
択し、選択された推論知識を用いて推論を行なう。した
がって、前記駆動電圧が変化しても、適切な推論を得る
ことができる。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。図１に窓開閉動作制御装置１の機能ブロック図を示
す。窓開閉動作制御装置１は、移動速度検出手段３、駆
動電圧検出手段５、演算手段７、推論知識記憶手段９、
知識選択手段１１、および推論手段１３を備えている。

【００１１】駆動電圧検出手段５にはバッテリ１９が接
続されている。バッテリ１９はモータ１７に駆動電圧を
与え、これにより、窓２１が開閉される。窓２１の移動
速度は移動速度検出手段３により検出される。モータ１
７を駆動する電圧は駆動電圧検出手段５によって検出さ
れる。

【００１２】検出された駆動電圧の変化に応じて、知識
選択手段１１は、推論知識記憶手段９に記憶された複数
組の推論知識から、１組の推論用知識を選択する。演算
手段７は、窓２１の移動速度およびモータ１７の駆動電
圧の変化に基づいて駆動速度特徴量を演算する。

【００１３】推論手段１７は、選択された推論知識を用
いて、前記駆動速度特徴量に基づき、前記窓の閉動作中
に異物を挟み込んだか否かを推論する。得られた推論結
果は、モータ制御手段１５に与えられ、モータ１７が制
御される。異物を挟み込んだと推論した場合は、モータ
１７を逆回転させる。これにより、挟み込みを防止する
ことができる。

【００１４】図２に他の実施例を示す。本実施例は、本
発明を自動車用のパワーウインドウの制御装置に用いた
ものである。パワーウインドウ制御装置５０は、パワー
ウインドウ操作スイッチ３３、タイミング制御装置３
５、パワーウインドウ駆動モータ３７、回転検出センサ
３９、サンプリング装置４１、エッジ数計測装置４３、
特徴量計算装置４５、駆動電圧検出手段である駆動電圧
検出装置４７、知識切り替え装置４９、ファジィ推論装
置５１、および判定処理装置５３を備えている。パワー
ウインドウ操作スイッチ３３は、本システム全体の起動
又は停止を指示する信号を出力する。パワーウインドウ
駆動モータ３７には、バッテリ５５が接続されており、
供給される電圧により、パワーウインドウ駆動モータ３
７は、窓（図示せず）を上昇又は降下させるパンタグラ
フ（図示せず）に駆動力を与える。

【００１５】回転検出センサ３９は、パワーウインドウ
駆動モータ３７のシャフト部に取付けられており、シャ
フトが１回転すると、パルスを１つ出力する。このパル
スを計測することにより、パワーウインドウ駆動モータ
３７の回転状況を検出することができる。タイミング制
御装置３５は、データ取得タイミングを制御するもので
ある。本実施例においては、サンプリング周期として0.
976msec、エッジ計測時間として、31.25msecの周期で、
タイミング信号を出力するようにした。

【００１６】サンプリング装置４１は、タイミング制御
装置３５から出力されるサンプリング周期ｄ（図４Ｂ参
照）に基づき、回転検出センサ３９から出力されたパル
ス信号を読み込む。読み込まれたパルス信号は、所定の
しきい値で、図４Ｂに示すような、オン／オフを意味す
る信号に変換する。エッジ数計測装置４３は、サンプリ
ング装置４１から出力されたオン／オフ信号を受け取
り、エッジ計測時間におけるパルスの立上がりと立ち下
がりの数（以下エッジ数という）の合計を計測する。

【００１７】駆動電圧検出装置４７は、バッテリ５５か
らパワーウインドウ駆動モータ３７に供給される駆動電
圧値を計測する。特徴量計算装置４５は、エッジ数計測
装置４３により計測されたエッジ数の合計および、パワ
ーウインドウ駆動モータ３７の駆動電圧値を受け取り、
これらのエッジ数および駆動電圧値に基づいてファジィ
推論装置５１に与える特徴量を計算する。

【００１８】知識切り替え装置４９は、計測されたパワ
ーウインドウ駆動モータ３７の駆動電圧値を受け取り、
ファジィ推論装置５１でどのメンバーシップ関数を用い
るかを決定する為の識別信号を出力する。ファジィ推論
装置５１は、知識切り替え装置４９から出力された識別
信号から、用いるメンバーシップ関数を決定し、さら
に、固定されたルールを用いて、特徴量計算装置４５で
計算された特徴量に対するファジィ推論を行なう。

【００１９】判定処理装置５３は、ファジィ推論装置５
１で行なわれたファジィ推論結果に基づき、判定処理を
行ないパワーウインドウ駆動モータ３７を制御する。

【００２０】つぎに図３のＰＡＤチャートを用いて、パ
ワーウインドウ制御装置５０の窓締め動作の制御方法に
ついて説明する。

【００２１】まず、パワーウインドウ操作スイッチ３３
が操作され、窓閉動作が開始される（ＳＴ１）。これに
より、窓締め動作中となり、ＳＴ２１からＳＴ２８の動
作を繰り返す（ＳＴ２）。

【００２２】つぎに、サンプリング装置４１は、回転検
出センサ３９からの出力を、あるタイミングで読み込
み、オン／オフを意味する数値にし、エッジ数計測装置
４３に出力する。エッジ数計測装置４３は、送られてき
たデータを変数［samp-data］に代入する（ＳＴ２
１）。このようにデータを予め１回先読みしておくの
は、新たにサンプリングしたパルスデータと比較して、
両者が異なる場合は、パルスの立上がりまたは立ち下が
りが発生したことを検出する為である。

【００２３】さらに、エッジ数計測装置４３は、異物検
知用変数の初期化を行なう（ＳＴ２２）。本実施例にお
いては、異物検知用変数として、変数［pls-old］、変
数［pls-new］、変数［pls-count］を用いた。また、変
数［pls-old］に前回サンプリングしたパルスデータ
を、変数［pls-new］に今回サンプリングしたパルスデ
ータを、変数［pls-count］にパルスのエッジ数を代入
するようにした。すなわち、初期化することにより、変
数［pls-old］にはＳＴ６において予めサンプリングし
た結果（オンかオフか）が代入され、変数［pls-new］
はオフ、変数［pls-count］には０が代入される。

【００２４】つぎに、エッジ数計測動作に入り、エッジ
計測時間が経過するまで、ＳＴ２３１からＳＴ２３３の
動作が繰り返される（ＳＴ２３）。サンプリング装置４
１は、回転検出センサ３９から出力されたパルス信号を
読み込み、オン／オフを意味する信号に変換し、エッジ
数計測装置４３に出力する（ＳＴ２３１）。エッジ数計
測装置４３は、送られてきたデータを変数［samp-dat
a］に代入する。変数［samp-data］に代入された値は、
変数［pls-new］に代入される。つぎに、変数［pls-ol
d］と変数［pls-new］を比較する。両者が異なる場合
は、パルスの立上がりまたは立ち下がりが発生している
ので（図４Ｂのsp1,sp2参照）、変数［pls-count］に１
加算する（ＳＴ２３２）。変数［pls-new］の値を変数
［pls-old］に代入し、サンプリング周期が経過するま
で待機する（ＳＴ２３３）。このような動作をエッジ計
測時間となるまで繰り返し、得られた結果は、特徴量計
算装置４５に出力される。

【００２５】つぎに、駆動電圧検出装置４７は、バッテ
リ５５の駆動電圧値を計測する。計測された駆動電圧値
は、小数点第１桁で四捨五入され、整数化される（ＳＴ
２４）。たとえば、計測された値が12.3ボルトであれ
ば、12ボルトとなる。このように駆動電圧検出装置４７
で整数化された駆動電圧値は、特徴量計算装置４５に出
力される。

【００２６】特徴量計算装置４５は、エッジ数計測装置
４３によって計測されたエッジ数および駆動電圧検出装
置４７で整数化された駆動電圧値に基づいて、特徴量１
および特徴量２を計算する（ＳＴ２５）。つぎに、特徴
量１および特徴量２の計算処理について説明する。

【００２７】まず、特徴量１および特徴量２の計算の基
礎となる「エッジ数［i］に対するスパンの値」（以下
「spn［i］」と略する）について説明する。「spn
［i］」とは、エッジ数が初めて［i−１］の値を取った
時から、エッジ数が初めて［i−２］の値を取るまでに
要したエッジ計測区間の数をいう。したがって、図５に
おいては、エッジ数１０に対するスパンの値（「spn
［１０］」）は、時間ｔ１の間にエッジ計測区間がいく
つあるかで決定される。このような定義を行なうことに
より、エッジ数［i］が時系列的に変動するとしても、
正確な値を得ることができる。

【００２８】なお、単位時間あたりのエッジ数は、窓の
上昇速度を意味する。したがって、スパンが短いほど、
窓の上昇速度の変化率が高いことになる。

【００２９】このような「spn［i］」に基づいて、２種
類の特徴量を演算する。特徴量１、および特徴量２は以
下の式で求められる。

【００３０】 特徴量１＝「spn［i］」−Ｋ（ｐ） ・・・(1) 特徴量２＝「spn［j］」−Ｋ（ｑ） ・・・(2) 特徴量２は、窓の上昇速度がある程度以上、遅くなった
時点における速度変化をとらえるために演算するもので
ある。特徴量１は、特徴量２よりも窓の上昇速度が遅く
なってからの速度変化をとらえるために演算するもので
ある。したがって、特徴量１および特徴量２の計算に用
いるエッジ数［i、j］の区間（ｍ、ｎ）は、窓の動作の
うち止まる直前の部分を意味する。なお、特徴量１は、
特徴量２よりも窓の上昇速度が遅くなってからの速度変
化をとらえるものであるから、区間（ｎ）よりも区間
（ｍ）のほうが時系列的にいうと後に位置する。

【００３１】また、Ｋ（ｐ、ｑ）の値を正常に閉動作す
る時のスパンの値としておけば、特徴量１および特徴量
２の値は正常動作時における窓動作速度変化の大きさの
偏差を表わすこととなる。さらに、正常に閉動作する時
のエッジ数［i、j］は、パワーウインドウ駆動モータ３
７に供給される電圧に応じて、決定される。パワーウイ
ンドウ駆動モータ３７に供給される電圧は、駆動電圧検
出装置４７によって計測されているので、特徴量１、お
よび特徴量２を求めることができる。

【００３２】本実施例において、求めた特徴量１、およ
び特徴量２を図６Ａに示す。同図Ａに示すように、駆動
電圧が高くなるにつれて、特徴量１および特徴量２の値
となる「spn［i］」の［i］の値が高くなっている。こ
れは、駆動電圧が高くなると、窓を駆動するパワーウイ
ンドウ駆動モータ３７の軸トルクが高くなり、エッジ数
計測時間が同じでも、単位時間あたりに計測されるエッ
ジ数が増加する。したがって、特徴量の基になる「spn
［i］」の［i］の値を高くしないと正確な演算ができな
くなるからである。

【００３３】また、駆動電圧が高くなるにつれて、特徴
量１および特徴量２の値となる「spn［i］−ｋ」のｋの
値が低くなっている。これは、駆動電圧が高くなると、
窓を駆動するパワーウインドウ駆動モータ３７の軸トル
クが高くなり、計測されるエッジ数の絶対数が減少す
る。したがって、ｋの値が高いと演算された特徴量が同
じ値になってしまう為である。当然、特徴量２のほうが
「spn［i］」の［i］の値が高い状態を検出しているの
で、ｋの値が特徴量１の場合に比べて、低くなってい
る。

【００３４】また、電圧で１０ボルト以下と１２ボルト
以上とで、ｋの値が変動しているのは、パワーウインド
ウ駆動モータ３７の軸トルクが１２ボルト付近を境にし
て、特性が変化する為である。

【００３５】一方、駆動電圧検出装置４７で整数化され
た駆動電圧値は、知識切り替え装置４９に出力される。
知識切り替え装置４９は整数化された駆動電圧値を受け
取ると、ファジィ推論装置５１でどのメンバーシップ関
数を用いるかを決定する為の識別信号を出力する（ＳＴ
２６）。本実施例においては、図６Ｂに示すような複数
のメンバーシップ関数を用意し、同図Ｂに示すように、
整数化された駆動電圧値によって、そのうちの１組のメ
ンバーシップ関数用の識別信号を出力するようにしてい
る。

【００３６】たとえば、駆動電圧値が１２ボルトのとき
には、特徴量１のメンバーシップ関数はタイプ１，特徴
量２のメンバーシップ関数はタイプ２という識別信号が
出力される。

【００３７】なお、整数化された駆動電圧値が７ボルト
のときに、特徴量２には用いるメンバーシップ関数なし
となっているのは、駆動電圧値が７ボルトのときには、
特徴量２は０であるので、常に正常となる為である。

【００３８】つぎに、特徴量１および特徴量２が、ファ
ジィ推論装置５１に入力される。さらに、ファジィ推論
装置５１は、ＳＴ２５で計算された２種類の特徴量およ
びＳＴ２６で付与された識別信号に基づいて、図８に示
すルールを用いて、ファジィ推論を行なう（ＳＴ２
７）。

【００３９】たとえば、駆動電圧値が１２ボルトのとき
には、特徴量１および特徴量２は以下の式で求められ
る。

【００４０】特徴量１＝spn［７］−２５・・・(3) 特徴量２＝spn［８］−５ ・・・(4) また特徴量１のメンバーシップ関数として図６Ｂのタイ
プ１，特徴量２のメンバーシップ関数としてタイプ３が
用いられ、図８に示すルールを用いて、ファジィ推論が
行なわれる。

【００４１】すなわち、各ルールについて前件部の適合
度を図７のメンバーシップ関数から求め、これに基づい
て、後件部の適合度を決定する。さらに各ルール毎の後
件部の適合度に基づいて、図９のメンバーシップ関数を
用いて、重み付き平均をとる。得られた平均値が0.5未
満であれば正常であると、0.5以上であれば異常である
と、判断する。正常であると判定した場合はそのまま窓
締め動作を続行し、異常であると判定した場合は窓締め
動作を中止するように、パワーウインドウ駆動モータ３
７を制御して、窓の開動作を行なう（ＳＴ２８）。窓締
め動作が終了すると、制御動作が終了する（ＳＴ３）。

【００４２】上記の様に、本実施例においては、メンバ
ーシップ関数およびルールにより推論知識を構成してい
る。また、特徴量１および特徴量２によって、駆動速度
特徴量を構成している。

【００４３】なお、本実施例においては、正常、異常の
判定のしきい値を0.5としたが、安全性を高くするので
あれば、しきい値を低く、逆の場合は高くすればよい。

【００４４】また、本実施例においては、特徴量１およ
び特徴量２に基づいて、ファジィ推論を行ない、異常で
あると判定した場合は窓締め動作を中止するようにして
いる。しかし、これに限られることなく、他の推論方法
であってもよい。

【００４５】また、本実施例においては、回転検出セン
サ３９によって、パワーウインドウ駆動モータ３７のシ
ャフトの回転を計測することにより、間接的に窓の移動
速度を計測するようにしたが、センサ等により直接窓の
移動速度を計測するようにしてもよい。

【００４６】なお、本実施例においては、図８に示すル
ールは固定としたが、特にこれに限られることなく、Ｓ
Ｔ２５で計算された２種類の特徴量およびＳＴ２６で付
与された識別信号に基づいて、用いるルールを変更する
ようにしてもよい。

【００４７】また、本実施例においては、特徴量１およ
び特徴量２の２種類の特徴量を用いて、ファジィ推論を
行なっている。一般的に人間の首の様に柔らかい異物を
挟み込んだ時には、窓の上昇速度変化は徐々に鈍くな
る。一方、正常に窓が閉る時には、窓の上昇速度は急激
に変化する。したがって、このように、時系列的にずれ
た区間の速度変化を捉らえることにより、挟み込んだ異
物が固いものか柔らかいものかをも判断することができ
る。

【００４８】なお、本実施例においては、特徴量１およ
び特徴量２が演算されるまでは、各々の値として０をフ
ァジィ推論装置５１に出力するようにしている。これに
より、なんら特殊な手順を必要とせず、正確な推論を行
なうことができる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１、請求項２にかかる窓開閉動作
制御方法またはその装置においては、駆動手段により駆
動される窓の移動速度および前記駆動手段に与える駆動
電圧に基づいて、駆動速度特徴量を演算し、前記窓の閉
動作中に異物を挟み込んだか否かの推論を行なう。した
がって、適切な推論を得ることができる。

【００５０】さらにその推論の際、前記駆動電圧の変化
に応じて、複数組の推論知識から１組の推論用知識を選
択し、選択された推論知識を用いて推論を行なう。した
がって、前記駆動電圧が変化しても、適切な推論を得る
ことができる。

【００５１】これにより、閉動作中に異物を挟み込んだ
か否かを迅速かつ正確に検出でき、安全な窓閉動作を行
なうことができる窓開閉動作制御装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】窓開閉動作制御装置１の機能ブロック図を示す
図である。

【図２】パワーウインドウ制御装置５０の構造を示すブ
ロック図である。

【図３】パワーウインドウ制御装置５０の窓締め動作制
御のＰＡＤチャートを示す図である。

【図４】回転検出センサ３９からの出力信号とエッジ数
計測装置４３の出力信号を示す図である。

【図５】エッジ数［i］に対するスパンの値を説明する
ための図である。

【図６】駆動電圧と特徴量との関係を示す図である。

【図７】前後件部のメンバーシップ関数を示す図であ
る。

【図８】推論のルールを示す図である。

【図９】後件部のメンバーシップ関数を示す図である。

【符号の説明】

３・・・移動速度検出手段 ５・・・駆動電圧検出手段 ７・・・演算手段 ９・・・推論知識記憶手段 １１・・・知識選択手段 １３・・・推論手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動手段により駆動される窓の移動速度を
   検出する移動速度検出手段、 前記駆動手段に与える駆動電圧を検出する駆動電圧検出
   手段、 前記移動速度および前記駆動電圧に基づき駆動速度特徴
   量を演算する演算手段、 複数組の推論知識を記憶する推論知識記憶手段、 前記駆動電圧の変化に応じて、複数組の推論知識から１
   組の推論用知識を選択する知識選択手段、 前記窓の閉動作中に異物を挟み込んだか否かを推論する
   推論手段であって、前記駆動速度特徴量に基づき、選択
   された推論知識を用いて推論を行なう推論手段、を備え
   たことを特徴とする窓開閉動作制御装置。
2. 【請求項２】駆動手段により駆動される窓の移動速度を
   検出し、 前記駆動手段に与える駆動電圧を検出し、 前記移動速度および前記駆動電圧に基づき駆動速度特徴
   量を演算し、 前記駆動電圧の変化に応じて、複数組の推論知識から１
   組の推論用知識を選択し、 前記駆動速度特徴量に基づき、前記窓の閉動作中に異物
   を挟み込んだか否かの推論を行なうこと、を特徴とする
   窓開閉動作制御方法。