JP3934369B2 - 移動体駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のバックドア等の移動体をモータを用いて駆動する際に、移動体が所定の速度で移動操作されるように、移動体の駆動制御を行う移動体駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のバックドアやスライドドア等の移動体を、モータを駆動源として移動操作させて自動開閉させる技術が提案されている。このようなバックドアやスライドドア等を自動開閉させる場合には、これらの移動速度を所定の速度に制御して、開閉動作をスムーズに行うことが要求される。
【０００３】
モータを駆動源として移動体を移動操作させる場合、移動体の移動速度はモータに対するバッテリ通電に応じて変化することになる。このため、移動体の移動速度の制御は、通常、モータへのバッテリ通電のためのパルス信号をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御することで行われる。
【０００４】
ところで、坂道に停車している車両のスライドドアを移動操作する場合等においては、移動体であるスライドドアの自重の影響が大きく、ＰＷＭ制御でモータへのバッテリ通電のためのパルス信号のデューティ比を最低レベルとしても、移動体の移動速度が目標速度を上回る場合がある。また、車両の上下方向に開閉するバックドアにおいては、その構造上、閉動作の際には自重の影響を大きく受け、また開動作の際にはガスステー等の付勢部材による付勢力を受けることになるので、ＰＷＭ制御でモータへのバッテリ通電のためのパルス信号のデューティ比を最低レベルとしても、移動体の移動速度が目標速度を上回る場合がある。
【０００５】
以上のような点を考慮して、例えば、特開平１０−２４６０６１号公報等においては、モータのＰＷＭ制御だけでは移動体の移動速度を目標速度にまで低下させることができない場合に、モータを回生ブレーキ状態にして移動体に対して制動力を働かせることで、移動体の移動速度を目標速度に近づける技術が提案されている。この場合、移動体に加わる制動力が大きくなりすぎると、移動体の移動速度が急激に低下して移動体のスムーズな動きが阻害されてしまうことになる。そこで、特開平１０−２４６０６１号公報では、モータの回生ブレーキにより移動体に制動力を働かせる際に、回生ブレーキ状態と、回生ブレーキを解除したフリーな状態とを交互に設定することで、移動体に与える制動力が大きくなりすぎないように調整して、移動体の移動速度を制御することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のように、回生ブレーキ状態とフリー状態とを交互に設定することで移動体に加わる制動力を調整するようにした場合、フリー状態では移動体に対して何ら駆動負荷が与えられていないために、移動体が振動や風等のような外乱の影響を受けやすく、これに起因して、移動体の移動速度を安定的に制御することが困難になるといった問題があった。
【０００７】
また、移動体に駆動力を与えて移動速度を高める制御と、移動体に制動力を与えて移動体の移動速度を低下させる制御とを個別に行うようにした場合、モータのトルク変化に対する回転数の変化が大きく、特に、目標速度に近い状態で回生ブレーキにより移動体に僅かな制動力を働かせようとする際には、回生ブレーキトルクを僅かに変化させるだけでモータの回転数が大きく変化することになる。このため、移動体の移動速度を高精度に制御することが困難になるといった問題もあった。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、外乱による影響を受けることなく移動体の移動速度を安定的に制御できると共に、移動体の移動速度を高精度に制御できる移動体駆動制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、少なくとも第１のモータ及び第２のモータにより駆動される移動体が所定の目標速度で移動するように前記移動体を駆動制御する移動体駆動制御装置において、前記第１のモータを駆動状態とすると同時に前記第２のモータを回生ブレーキ状態とするモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路に組み込まれ、回生ブレーキ状態の前記第２のモータに対して少なくとも１つの抵抗を接続した状態と当該抵抗を切り離した状態とを選択的に切替えることにより前記第２のモータによる制動力の大きさを調整する制動力調整手段と、前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段の検出結果に基づいて前記モータ駆動回路を制御して、前記第１のモータによる駆動力の大きさと前記第２のモータによる制動力の大きさとを相互にバランスさせることで、前記移動体の移動速度を目標速度に近づける制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、少なくとも第１のモータ及び第２のモータにより駆動される移動体が所定の目標速度で移動するように前記移動体を駆動制御する移動体駆動制御装置において、前記第１のモータを駆動状態とすると同時に前記第２のモータを回生ブレーキ状態とするモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路に組み込まれ、回生ブレーキ状態の前記第２のモータに接続されるトランジスタを有し、当該トランジスタに供給する入力信号のレベルを調整することにより前記第２のモータによる制動力の大きさを調整する制動力調整手段と、前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段の検出結果に基づいて前記モータ駆動回路を制御して、前記第１のモータによる駆動力の大きさと前記第２のモータによる制動力の大きさとを相互にバランスさせることで、前記移動体の移動速度を目標速度に近づける制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の移動体駆動制御装置において、前記第１のモータを駆動するための駆動パルスをパルス幅変調制御することにより前記第１のモータによる駆動力の大きさを調整する駆動力調整手段をさらに備えることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
まず、本発明を適用した実施形態の具体的な説明に先立ち、本発明の基本原理について説明する。
【００２１】
本発明の基本原理を概念的に説明すると、本発明では、図１に示すように、移動体１００に対して、モータＭによる駆動力ＴＫと制動力ＴＢとを同時に、或いは、短時間で切り換えながら交互に働かせて、移動体１００に常に駆動負荷が与えられた状態となるようにしている。そして、本発明では、モータＭにより移動体１００に与えられる駆動力ＴＫの大きさと制動力ＴＢの大きさとを相互にバランスさせることで、移動体１００が所定の目標速度で図１中矢印Ａ方向に移動するように、移動体１００を駆動制御するようにしている。
【００２２】
移動体１００を駆動制御する際に、移動体１００に駆動力ＴＫも制動力ＴＢも与えられない、すなわち、モータＭによる駆動負荷が与えられないフリーな状態があると、移動体１００が振動や風等のような外乱の影響を受けやすくなり、移動体１００を所定の目標速度で移動するように駆動制御することが難しくなる。これに対して、本発明では、移動体１００に常に駆動負荷が与えられた状態となるようにすることで、移動体１００が外乱の影響を受けにくくし、移動体１００の移動速度を安定的に制御できるようにしている。
【００２３】
また、移動体１００にモータＭによる駆動力ＴＫを働かせる駆動制御と、移動体１００にモータＭによる制動力ＴＢを働かせる制動制御とを切り離して行った場合、駆動制御は図２（ａ）に示す駆動トルク線Ｔ１上において行われ、制動制御は図２（ａ）に示す制動トルク線Ｔ２上において行われることになる。そして、駆動制御時においては、モータＭの駆動トルクの変化ΔＴａに対する回転数の変化ΔＶａが大きく、また、制動制御時においては、モータＭの制動トルクの変化ΔＴｂに対する回転数の変化ΔＶｂが大きくなる。このため、僅かなトルク変化でモータＭの回転数が大きく変化することになり、移動体１００の駆動制御を高精度に行うことが困難となる。
【００２４】
これに対して、本発明では、モータＭにより移動体１００に与えられる駆動力ＴＫの大きさと制動力ＴＢの大きさとを相互にバランスさせることで、移動体１００を所定の移動速度で移動させるようにしているので、移動体１００の駆動制御が、図２（ｂ）に示すように、駆動トルク線Ｔ１と制動トルク線Ｔ２とを合成した合成トルク線Ｔ上において行われることになる。したがって、モータＭのトルク変化ΔＴ（上述した駆動トルクの変化ΔＴａ及び制動トルクの変化ΔＴｂに相当）に対する回転数の変化ΔＶが、上述した駆動制御と制動制御とを切り離して行った場合に比べて小さくなる。このため、移動体１００の駆動制御を高精度に行うことが可能となっている。
【００２５】
以上のような本発明は、例えば、車両の後部に設けられたバックドアをモータの駆動により自動開閉する装置に適用される。以下、本発明をバックドアの自動開閉装置に適用した具体的な一例について、図３乃至図１０に基づいて説明する。
【００２６】
本発明を適用したバックドアの自動開閉装置（移動体駆動制御装置）１は、図３に示すように、移動体であるバックドアを駆動するモータ２と、このモータ２の回転パルスを検出するロータリエンコーダ３と、電源４と、コントローラ５とを備えて構成されている。そして、このバックドアの自動開閉装置１では、コントローラ５に、ロータリエンコーダ３により検出されたモータ２の回転パルスをもとにバックドアの移動速度を算出し、バックドアの移動速度を所定の目標速度に近づけるための駆動パルスを生成する駆動パルス生成回路６と、この駆動パルス生成回路６により生成された駆動パルスに応じてモータ２を駆動するモータ駆動回路７とが設けられている。
【００２７】
モータ駆動回路７は、図４に示すように、モータ２に接続された４つのＭＯＳ型ＮチャンネルのＦＥＴ（電解効果型トランジスタ）１１〜１４を有している。これら４つのＦＥＴ１１〜１４のうち、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２はドレインを共通としてそれぞれ電源４に接続されている。また、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４はソースを共通としてそれぞれグランドに接続されている。そして、ＦＥＴ１１のソースとＦＥＴ１３のドレインとがモータ２の一方の端子に接続され、ＦＥＴ１２のソースとＦＥＴ１４のドレインとがモータ２の他方の端子に接続されている。更に、これら４つのＦＥＴ１１〜１４のゲートには、駆動パルス生成回路６により生成された駆動パルスＰ１〜Ｐ４がそれぞれ入力されるようになっている。
【００２８】
このモータ駆動回路７は、４つのＦＥＴ１１〜１４のオン／オフが駆動パルスＰ１〜Ｐ４によって制御されることで、電源４からモータ２への通電方向を制御して、モータ２を正転駆動或いは逆転駆動させるようになっている。
【００２９】
すなわち、ＦＥＴ１１に供給される駆動パルスＰ１及びＦＥＴ１４に供給される駆動パルスＰ４がＨｉレベルで、ＦＥＴ１２に供給される駆動パルスＰ２及びＦＥＴ１３に供給される駆動パルスＰ３がＬｏレベルのとき、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１４がオンとなり、ＦＥＴ１２及びＦＥＴ１３がオフとなって、モータ２が正転駆動されることになる。そして、モータ２が正転駆動されることで、移動体であるバックドアに、例えば開く方向での駆動力が働くことになる。
【００３０】
一方、ＦＥＴ１１に供給される駆動パルスＰ１及びＦＥＴ１４に供給される駆動パルスＰ４がＬｏレベルで、ＦＥＴ１２に供給される駆動パルスＰ２及びＦＥＴ１３に供給される駆動パルスＰ３がＨｉレベルのとき、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１４がオフとなり、ＦＥＴ１２及びＦＥＴ１３がオンとなって、モータ２が逆転駆動されることになる。そして、モータ２が逆転駆動されることで、移動体であるバックドアに、例えば閉じる方向での駆動力が働くことになる。
【００３１】
また、このモータ制御回路７は、４つのＦＥＴ１１〜１４のオン／オフが駆動パルスＰ１〜Ｐ４によって制御されて閉回路とされることによって、モータ２を発電制動状態として、モータ２に回生ブレーキを働かせるようになっている。
【００３２】
すなわち、ＦＥＴ１１に供給される駆動パルスＰ１及びＦＥＴ１２に供給される駆動パルスＰ２がＬｏレベルで、ＦＥＴ１３に供給される駆動パルスＰ３及びＦＥＴ１４に供給される駆動パルスＰ４がＨｉレベルのとき、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２がオフとなり、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４がオンとなって閉回路が構成され、モータ２が正転回生ブレーキ状態となる。そして、モータ２が正転回生ブレーキ状態となると、移動体であるバックドアに、例えば開く方向での駆動力を抑える制動力が働くことになる。
【００３３】
また、ＦＥＴ１１に供給される駆動パルスＰ１及びＦＥＴ１２に供給される駆動パルスＰ２がＨｉレベルで、ＦＥＴ１３に供給される駆動パルスＰ３及びＦＥＴ１４に供給される駆動パルスＰ４がＬｏレベルのとき、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２がオンとなり、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４がオフとなって閉回路が構成され、モータ２が逆転回生ブレーキ状態となる。そして、モータ２が逆転回生ブレーキ状態となると、移動体であるバックドアに、例えば閉じる方向での駆動力を抑える制動力が働くことになる。
【００３４】
そして、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、バックドアを開く方向で移動操作させる際には、例えば図５のタイミングチャートで示すようにモータ駆動回路７のＦＥＴ１１〜１４のオン／オフを制御することで、正転駆動状態と正転回生ブレーキ状態とを交互させ、モータ２がバックドアに対して駆動力と制動力とを交互に働かせるようにしている。そして、正転駆動期間における駆動力の大きさと正転回生ブレーキ期間における制動力の大きさをそれぞれ調整し、これらを相互にバランスさせることで、バックドアが所定の目標速度で開くように、バックドアの移動速度を調整するようにしている。
【００３５】
また、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、バックドアを閉じる方向で移動操作させる際には、例えば図６のタイミングチャートで示すようにモータ駆動回路７のＦＥＴ１１〜１４のオン／オフを制御することで、逆転駆動状態と逆転回生ブレーキ状態とを交互させ、モータ２がバックドアに対して駆動力と制動力とを交互に働かせるようにしている。そして、逆転駆動期間における駆動力の大きさと逆転回生ブレーキ期間における制動力の大きさをそれぞれ調整し、これらを相互にバランスさせることで、バックドアが所定の目標速度で閉じるように、バックドアの移動速度を調整するようにしている。
【００３６】
以上のように、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、バックドアに対して駆動力と制動力とを交互に働かせながらバックドアを開く方向及び閉じる方向の双方向に移動操作させるようにしているので、バックドアが移動中は、バックドアに常時駆動負荷が与えられた状態となる。したがって、移動中のバックドアが振動や風等の外乱の影響を受けにくくなり、使用環境に左右されることなくバックドアの移動速度を適切に制御して、バックドアを所定の目標速度で安定的に開閉させることができる。
【００３７】
なお、正転駆動状態と正転回生ブレーキ状態との切り換え時や、逆転駆動状態と逆転回生ブレーキ状態との切り換え時においては、これらの状態がオーバーラップすることでモータ２の負担が過剰となる不都合を避けるために、モータ駆動回路７を瞬間的に開回路としてモータ２をフリーな状態としている。したがって、厳密にはこの瞬間はバックドアに駆動負荷が与えられないことになるが、この無負荷状態は１μｓｅｃ以下程度の極めて短い時間であるので無視することができる。
【００３８】
また、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、正転駆動期間や逆転駆動期間における駆動力の大きさと、正転回生ブレーキ期間や逆転回生ブレーキ期間における制動力の大きさをそれぞれ調整し、これら駆動力と制動力とを相互にバランスさせることで、バックドアの移動速度が所定の目標速度となるように調整しているので、例えば、バックドアの駆動制御を行う中で駆動力を０としてもバックドアの移動速度が所定の目標速度を上回る場合に制動制御に切り換えるといったように、バックドアの駆動制御と制動制御とを切り離して行う場合に比べて、モータ２のトルク変化に対する回転数変化が小さくなる。したがって、モータ２の回転数をきめ細かく制御することができ、バックドアの移動速度を高精度に制御することが可能となる。
【００３９】
ところで、正転駆動期間或いは逆転駆動期間における駆動力の大きさや、正転回生ブレーキ期間或いは逆転回生ブレーキ期間における制動力の大きさは、これら駆動期間や回生ブレーキ期間の時間幅を変化させることで調整できるが、これら駆動期間や回生ブレーキ期間の時間幅を一定とし、これら各期間でＰＷＭ制御を行って、これら各期間における駆動デューティや回生ブレーキデューティを変化させることで調整するようにしてもよい。
【００４０】
すなわち、図７のタイミングチャートで示すように、正転駆動期間にＦＥＴ１４にＰＷＭ変調された駆動パルスＰ４を供給することで、正転駆動期間における駆動力の大きさを調整することができ、図８のタイミングチャートで示すように、逆転駆動期間にＦＥＴ１３にＰＷＭ制御された駆動パルスＰ３を供給することで、逆転駆動期間における駆動力の大きさを調整することができる。
【００４１】
また、図９のタイミングチャートで示すように、正転回生ブレーキ期間にＦＥＴ１３にＰＷＭ変調された駆動パルスＰ３を供給することで、正転回生ブレーキ期間における制動力の大きさを調整することができ、図１０のタイミングチャートで示すように、逆転回生ブレーキ期間にＦＥＴ１４にＰＷＭ変調された駆動パルスＰ４を供給することで、逆転回生ブレーキ期間における制動力の大きさを調整することができる。
【００４２】
そして、以上のように調整された駆動期間における駆動力と回生ブレーキ期間における制動力とを相互にバランスさせることで、移動体であるバックドアの自動開閉時における移動速度を所定の目標速度に近づくように調整することができる。
【００４３】
以上のように、駆動期間や回生ブレーキ期間でＰＷＭ制御を行い、これら各期間における駆動デューティや回生ブレーキデューティを変化させることで、駆動期間における駆動力の大きさや回生ブレーキ期間における制動力の大きさを調整するようにした場合には、モータ２による消費電力の低減を図ることができると共に、駆動力及び制動力の調整をきめ細かく行って、移動体であるバックドアの移動速度の制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００４４】
なお、駆動期間や回生ブレーキ期間でＰＷＭ制御を行うようにした場合、各駆動期間内や回生ブレーキ期間内において、移動体であるバックドアに駆動負荷が与えられる状態と駆動負荷が与えられない無負荷状態とが極めて短い周期で連続的に切り換えられることになり、厳密には各駆動期間や回生ブレーキ期間内に無負荷状態が存在することになる。しかしながら、これらの切り換え周期は極めて短く、無負荷状態となる時間間隔は極めて短時間であるので、各駆動期間や回生ブレーキ期間では、移動体であるバックドアに常時駆動負荷が与えられているものとみなすことができる。
【００４５】
本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、以上のようなバックドアの駆動制御を、バックドアの移動範囲の全域に亘って行うようにしてもよいが、バックドアの移動速度が不安定となりやすい範囲でのみ行うようにしてもよい。すなわち、バックドアの移動速度を安定的に制御可能な領域では、従来と同様にＰＷＭ制御によって移動速度を目標速度に近づけるようにし、バックドアの移動速度が不安定となりやすい領域では、バックドアに対して駆動力と制動力とを交互に働かせながら、これら駆動力の大きさと制動力の大きさとを相互にバランスさせることで、バックドアの移動速度を目標速度に近づけるようにしてもよい。
【００４６】
次に、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置の他の例について、図１１乃至図１８に基づいて説明する。ここで説明するバックドアの自動開閉装置は、バックドアを駆動するモータとして２つのモータ２ａ，２ｂを使用する場合の一例を示したものであり、一方のモータ２ａを駆動状態としながら、他方のモータ２ｂを回生ブレーキ状態とすることによって、バックドアに対して駆動力と制動力とを同時に働かせるようにしている。そして、このバックドアの自動開閉装置では、これら一方のモータ２ａの駆動力と他方のモータ２ｂの制動力とを相互にバランスさせることで、バックドアの移動速度を目標速度に近づけるようにしている。
【００４７】
このバックドアの自動開閉装置は、上述したバックドアの自動開閉装置１が備えるモータ駆動回路７に変えて、例えば図１１に示すようなモータ駆動回路８を備えている。
【００４８】
この図１１に示すモータ駆動回路８では、リレー２１及びリレー２２のオン／オフを切り換えることで、モータ２ａを正転駆動或いは逆転駆動させるようになっている。また、このモータ駆動回路８では、リレー２３及びリレー２４のオン／オフを切り換えることで、モータ２ｂを正転駆動或いは逆転駆動させ、また、モータ２ｂに回生ブレーキを働かせるようになっている。更に、このモータ駆動回路８では、リレー２５及びリレー２６のオン／オフを切り換えることで、回生ブレーキによる制動力の大きさを３段階で切り換えられるようになっている。
【００４９】
具体的には、例えば図１２のタイミングチャートで示すように、リレー２１をオンすると共にリレー２２をオフすることによって、モータ２ａが正転駆動状態とされ、リレー２３をオンすると共にリレー２４をオフすることにより、モータ２ｂが正転駆動状態とされる。すなわち、この期間では、２つのモータ２ａ，２ｂが共に正転駆動状態となる。
【００５０】
このとき、リレー２３をオフすると、リレー２３とリレー２４間において閉回路が構成され、モータ２ｂが発電制動状態とされて、モータ２ｂに回生ブレーキが働くことになる。すなわち、この期間では、一方のモータ２ａが正転駆動状態で、他方のモータ２ｂが正転回生ブレーキ状態となっている。これにより、バックドアに対しては、モータ２ａによる駆動力とモータ２ｂによる制動力とが同時に働くことになる。
【００５１】
また、例えば図１３のタイミングチャートで示すように、リレー２１をオフすると共にリレー２２をオンすることによって、モータ２ａが逆転駆動状態とされ、リレー２３をオフすると共にリレー２４をオンすることにより、モータ２ｂが逆転駆動状態とされる。すなわち、この期間では、２つのモータ２ａ，２ｂが共に逆転駆動状態となる。
【００５２】
このとき、リレー２４をオフすると、リレー２３とリレー２４間において閉回路が構成され、モータ２ｂが発電制動状態とされて、モータ２ｂに回生ブレーキが働くことになる。すなわち、この期間では、一方のモータ２ａが逆転駆動状態で、他方のモータ２ｂが逆転回生ブレーキ状態となっている。これにより、バックドアに対しては、モータ２ａによる駆動力とモータ２ｂによる制動力とが同時に働くことになる。
【００５３】
モータ２ｂを回生ブレーキ状態としたとき、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力は、リレー２５及びリレー２６のオン／オフの切り換えによって、３段階で切り換えられることになる。すなわち、リレー２５をオンすると共にリレー２６をオフしたときは、抵抗値の大きい抵抗Ｒ１を有する閉回路が構成されることになり、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力は比較的小さい。また、リレー２５及びリレー２６を共にオンしたときは、抵抗Ｒ１よりも抵抗値の小さい抵抗Ｒ２を有する閉回路が構成されることになり、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力は、リレー２５をオンすると共にリレー２６をオフした場合に比べて大きくなる。また、リレー２５をオフしたときは、抵抗Ｒ１，Ｒ２のない（抵抗値の極めて小さい）閉回路が構成されることになり、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力は極めて大きくなる。
【００５４】
本例におけるバックドアの自動開閉装置では、移動体であるバックドアに対してモータ２ａによる駆動力とモータ２ｂによる制動力とを同時に働かせながら、モータ２ｂによる制動力の大きさを以上のような方法で調整することによって、バックドアに与えられる制動力と駆動力とを相互にバランスさせ、バックドアの移動速度を所定の目標速度に近づけるようになっている。これにより、上述したバックドアの自動制御装置１と同様に、バックドアの移動速度を安定的且つ高精度に制御することができる。
【００５５】
なお、本例におけるバックドアの自動開閉装置において、制動力の大きさだけでなく駆動力の大きさも調整して、バックドアに与えられる駆動力と制動力とを相互にバランスさせる場合には、図１４に示すように、リレー２２とグランドとの間にＦＥＴ３１を接続すると共に、リレー２４とグランドとの間にＦＥＴ３２を接続し、これらＦＥＴ３１及びＦＥＴ３２にＰＷＭ制御された駆動パルスを供給するようにすればよい。これにより、駆動デューティが制御されて駆動力の大きさが調整されることになる。このように、制動力の大きさだけでなく駆動力の大きさも調整して、バックドアに与えられる駆動力と制動力とを相互にバランスさせるようにした場合には、移動体であるバックドアの移動速度の制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００５６】
また、本例におけるバックドアの自動開閉装置では、モータ駆動回路を例えば図１５に示すような構成としてもよい。
【００５７】
この図１５に示すモータ駆動回路９では、図１１及び図１４に示したモータ駆動回路８が備える抵抗Ｒ１，Ｒ２に代えて、トランジスタＴα，Ｔβが設けられており、これらトランジスタＴα，Ｔβに供給する入力信号のレベルを調整することによって、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力の大きさをアナログ的に調整できるようになっている。このように、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力の大きさをアナログ的に調整するようにすれば、移動体であるバックドアの移動速度の制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００５８】
具体的に説明すると、このモータ駆動回路９では、例えば図１６のタイミングチャートで示すように、リレー２１をオンすると共にリレー２２をオフすることによって、モータ２ａが正転駆動状態とされ、リレー２３をオンすると共にリレー２４をオフすることにより、モータ２ｂが正転駆動状態とされる。すなわち、この期間では、２つのモータ２ａ，２ｂが共に正転駆動状態となる。
【００５９】
このとき、リレー２３をオフすると共に、リレー２５をオン、リレー２６をオフとすると、モータ２ｂが正転回生ブレーキ状態とされる。すなわち、この期間では、一方のモータ２ａが正転駆動状態で、他方のモータ２ｂが正転回生ブレーキ状態となる。そして、このようにモータ２ｂが正転回生ブレーキ状態となったときに、トランジスタＴαに供給される入力信号のレベルが調整されることで、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力の大きさがアナログ的に調整されることになる。
【００６０】
また、このモータ駆動回路９では、例えば図１７のタイミングチャートで示すように、リレー２１をオフすると共にリレー２２をオンすることによって、モータ２ａが逆転駆動状態とされ、リレー２３をオフすると共にリレー２４をオンすることにより、モータ２ｂが逆転駆動状態とされる。すなわち、この期間では、２つのモータ２ａ，２ｂが共に逆転駆動状態となる。
【００６１】
このとき、リレー２４をオフすると共に、リレー２５をオフ、リレー２６をオンとすると、モータ２ｂが逆転回生ブレーキ状態とされる。すなわち、この期間では、一方のモータ２ａが逆転駆動状態で、他方のモータ２ｂが逆転回生ブレーキ状態となる。そして、このようにモータ２ｂが逆転回生ブレーキ状態となったときに、トランジスタＴβに供給される入力信号のレベルが調整されることで、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力の大きさがアナログ的に調整されることになる。
【００６２】
なお、このモータ駆動回路９においても、図１８に示すように、リレー２２とグランドとの間にＦＥＴ３１を接続すると共に、リレー２４とグランドとの間にＦＥＴ３２を接続し、これらＦＥＴ３１及びＦＥＴ３２にＰＷＭ制御された駆動パルスを供給するようにすれば、モータ２ａ，２ｂの駆動デューティが制御されて駆動力の大きさが調整されることになる。このように、制動力の大きさだけでなく駆動力の大きさも調整して、バックドアに与えられる駆動力と制動力とを相互にバランスさせるようにした場合には、移動体であるバックドアの移動速度の制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００６３】
また、以上の例では、バックドアを駆動するモータとして２つのモータ２ａ，２ｂを使用するようにしているが、３つ以上のモータを用いて、そのうちの少なくとも１つを駆動状態としながら、他の少なくとも１つを回生ブレーキ状態とすることによって、バックドアに対して駆動力と制動力とを同時に働かせるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
以上、本発明をバックドアの自動開閉装置に適用した例について具体的に説明したが、本発明は、以上の例に限定されるものではなく、例えば、車両のスライドドアを所定の目標速度で自動開閉させるスライドドアの自動開閉装置に対しても有効に適用可能である。また、車両のドアに限らず、モータにより駆動されるあらゆる移動体を駆動制御する移動体駆動制御装置に対して、本発明は広く適用可能である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、移動体に対してモータによる駆動負荷を常時与えた状態で、モータによる駆動力の大きさと制動力の大きさとをバランスさせることで、移動体の移動速度を制御するようにしているので、移動体に対する外乱の影響を抑制して移動体の移動速度を安定的に制御することができると共に、駆動制御と制動制御とを切り離して行う場合に比べて、モータのトルク変化に対する回転数の変化を小さくし、移動体の移動速度の制御を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本原理を概念的に示す模式図である。
【図２】本発明の基本原理を説明する図であり、（ａ）は駆動制御と制動制御とを切り離して行う場合のモータのトルク変化に対する回転数の変化を示し、（ｂ）は本発明を適用した場合のモータのトルク変化に対する回転数の変化を示したものである。
【図３】本発明を適用したバックドアの自動開閉装置を概略的に示すブロック図である。
【図４】前記バックドアの自動開閉装置が備えるモータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図５】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、正転駆動期間と正転回生ブレーキ期間とを交互させる例を示したものである。
【図６】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、逆転駆動期間と逆転回生ブレーキ期間とを交互させる例を示したものである。
【図７】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、正転駆動期間でＰＷＭ制御を行うようにした例を示したものである。
【図８】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、逆転駆動期間でＰＷＭ制御を行うようにした例を示したものである。
【図９】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、正転回生ブレーキ期間でＰＷＭ制御を行うようにした例を示したものである。
【図１０】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、逆転回生ブレーキ期間でＰＷＭ制御を行うようにした例を示したものである。
【図１１】本発明を適用したバックドアの自動開閉装置の他の例を説明する図であり、このバックドアの自動開閉装置が備えるモータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図１２】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、一方のモータを正転駆動状態、他方のモータを正転回生ブレーキ状態とした例を示したものである。
【図１３】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、一方のモータを逆転駆動状態、他方のモータを逆転回生ブレーキ状態とした例を示したものである。
【図１４】前記モータ駆動回路において駆動力の大きさを調整できるようにした変形例を示す回路図である。
【図１５】前記モータ駆動回路の他の例を示す回路図である。
【図１６】前記他のモータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、一方のモータを正転駆動状態、他方のモータを正転回生ブレーキ状態とした例を示したものである。
【図１７】前記他のモータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、一方のモータを逆転駆動状態、他方のモータを逆転回生ブレーキ状態とした例を示したものである。
【図１８】前記他のモータ駆動回路において駆動力の大きさを調整できるようにした変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ バックドアの自動開閉装置
２，２ａ，２ｂ モータ
５ コントローラ
６ 駆動パルス生成回路
７，８，９ モータ駆動回路
１１〜１４ ＦＥＴ
２１〜２６ リレー
３１，３２ ＦＥＴ
１００ 移動体
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のバックドア等の移動体をモータを用いて駆動する際に、移動体が所定の速度で移動操作されるように、移動体の駆動制御を行う移動体駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のバックドアやスライドドア等の移動体を、モータを駆動源として移動操作させて自動開閉させる技術が提案されている。このようなバックドアやスライドドア等を自動開閉させる場合には、これらの移動速度を所定の速度に制御して、開閉動作をスムーズに行うことが要求される。
【０００３】
モータを駆動源として移動体を移動操作させる場合、移動体の移動速度はモータに対するバッテリ通電に応じて変化することになる。このため、移動体の移動速度の制御は、通常、モータへのバッテリ通電のためのパルス信号をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御することで行われる。
【０００４】
ところで、坂道に停車している車両のスライドドアを移動操作する場合等においては、移動体であるスライドドアの自重の影響が大きく、ＰＷＭ制御でモータへのバッテリ通電のためのパルス信号のデューティ比を最低レベルとしても、移動体の移動速度が目標速度を上回る場合がある。また、車両の上下方向に開閉するバックドアにおいては、その構造上、閉動作の際には自重の影響を大きく受け、また開動作の際にはガスステー等の付勢部材による付勢力を受けることになるので、ＰＷＭ制御でモータへのバッテリ通電のためのパルス信号のデューティ比を最低レベルとしても、移動体の移動速度が目標速度を上回る場合がある。
【０００５】
以上のような点を考慮して、例えば、特開平１０−２４６０６１号公報等においては、モータのＰＷＭ制御だけでは移動体の移動速度を目標速度にまで低下させることができない場合に、モータを回生ブレーキ状態にして移動体に対して制動力を働かせることで、移動体の移動速度を目標速度に近づける技術が提案されている。この場合、移動体に加わる制動力が大きくなりすぎると、移動体の移動速度が急激に低下して移動体のスムーズな動きが阻害されてしまうことになる。そこで、特開平１０−２４６０６１号公報では、モータの回生ブレーキにより移動体に制動力を働かせる際に、回生ブレーキ状態と、回生ブレーキを解除したフリーな状態とを交互に設定することで、移動体に与える制動力が大きくなりすぎないように調整して、移動体の移動速度を制御することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のように、回生ブレーキ状態とフリー状態とを交互に設定することで移動体に加わる制動力を調整するようにした場合、フリー状態では移動体に対して何ら駆動負荷が与えられていないために、移動体が振動や風等のような外乱の影響を受けやすく、これに起因して、移動体の移動速度を安定的に制御することが困難になるといった問題があった。
【０００７】
また、移動体に駆動力を与えて移動速度を高める制御と、移動体に制動力を与えて移動体の移動速度を低下させる制御とを個別に行うようにした場合、モータのトルク変化に対する回転数の変化が大きく、特に、目標速度に近い状態で回生ブレーキにより移動体に僅かな制動力を働かせようとする際には、回生ブレーキトルクを僅かに変化させるだけでモータの回転数が大きく変化することになる。このため、移動体の移動速度を高精度に制御することが困難になるといった問題もあった。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、外乱による影響を受けることなく移動体の移動速度を安定的に制御できると共に、移動体の移動速度を高精度に制御できる移動体駆動制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、少なくとも第１のモータ及び第２のモータにより駆動される移動体が所定の目標速度で移動するように前記移動体を駆動制御する移動体駆動制御装置において、前記第１のモータを駆動状態とすると同時に前記第２のモータを回生ブレーキ状態とするモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路に組み込まれ、回生ブレーキ状態の前記第２のモータに対して少なくとも１つの抵抗を接続した状態と当該抵抗を切り離した状態とを選択的に切替えることにより前記第２のモータによる制動力の大きさを調整する制動力調整手段と、前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段の検出結果に基づいて前記モータ駆動回路を制御して、前記第１のモータによる駆動力の大きさと前記第２のモータによる制動力の大きさとを相互にバランスさせることで、前記移動体の移動速度を目標速度に近づける制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、少なくとも第１のモータ及び第２のモータにより駆動される移動体が所定の目標速度で移動するように前記移動体を駆動制御する移動体駆動制御装置において、前記第１のモータを駆動状態とすると同時に前記第２のモータを回生ブレーキ状態とするモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路に組み込まれ、回生ブレーキ状態の前記第２のモータに接続されるトランジスタを有し、当該トランジスタに供給する入力信号のレベルを調整することにより前記第２のモータによる制動力の大きさを調整する制動力調整手段と、前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段の検出結果に基づいて前記モータ駆動回路を制御して、前記第１のモータによる駆動力の大きさと前記第２のモータによる制動力の大きさとを相互にバランスさせることで、前記移動体の移動速度を目標速度に近づける制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の移動体駆動制御装置において、前記第１のモータを駆動するための駆動パルスをパルス幅変調制御することにより前記第１のモータによる駆動力の大きさを調整する駆動力調整手段をさらに備えることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
まず、本発明を適用した実施形態の具体的な説明に先立ち、本発明の基本原理について説明する。
【００２１】
本発明の基本原理を概念的に説明すると、本発明では、図１に示すように、移動体１００に対して、モータＭによる駆動力ＴＫと制動力ＴＢとを同時に、或いは、短時間で切り換えながら交互に働かせて、移動体１００に常に駆動負荷が与えられた状態となるようにしている。そして、本発明では、モータＭにより移動体１００に与えられる駆動力ＴＫの大きさと制動力ＴＢの大きさとを相互にバランスさせることで、移動体１００が所定の目標速度で図１中矢印Ａ方向に移動するように、移動体１００を駆動制御するようにしている。
【００２２】
移動体１００を駆動制御する際に、移動体１００に駆動力ＴＫも制動力ＴＢも与えられない、すなわち、モータＭによる駆動負荷が与えられないフリーな状態があると、移動体１００が振動や風等のような外乱の影響を受けやすくなり、移動体１００を所定の目標速度で移動するように駆動制御することが難しくなる。これに対して、本発明では、移動体１００に常に駆動負荷が与えられた状態となるようにすることで、移動体１００が外乱の影響を受けにくくし、移動体１００の移動速度を安定的に制御できるようにしている。
【００２３】
また、移動体１００にモータＭによる駆動力ＴＫを働かせる駆動制御と、移動体１００にモータＭによる制動力ＴＢを働かせる制動制御とを切り離して行った場合、駆動制御は図２（ａ）に示す駆動トルク線Ｔ１上において行われ、制動制御は図２（ａ）に示す制動トルク線Ｔ２上において行われることになる。そして、駆動制御時においては、モータＭの駆動トルクの変化ΔＴａに対する回転数の変化ΔＶａが大きく、また、制動制御時においては、モータＭの制動トルクの変化ΔＴｂに対する回転数の変化ΔＶｂが大きくなる。このため、僅かなトルク変化でモータＭの回転数が大きく変化することになり、移動体１００の駆動制御を高精度に行うことが困難となる。
【００２４】
これに対して、本発明では、モータＭにより移動体１００に与えられる駆動力ＴＫの大きさと制動力ＴＢの大きさとを相互にバランスさせることで、移動体１００を所定の移動速度で移動させるようにしているので、移動体１００の駆動制御が、図２（ｂ）に示すように、駆動トルク線Ｔ１と制動トルク線Ｔ２とを合成した合成トルク線Ｔ上において行われることになる。したがって、モータＭのトルク変化ΔＴ（上述した駆動トルクの変化ΔＴａ及び制動トルクの変化ΔＴｂに相当）に対する回転数の変化ΔＶが、上述した駆動制御と制動制御とを切り離して行った場合に比べて小さくなる。このため、移動体１００の駆動制御を高精度に行うことが可能となっている。
【００２５】
以上のような本発明は、例えば、車両の後部に設けられたバックドアをモータの駆動により自動開閉する装置に適用される。以下、本発明をバックドアの自動開閉装置に適用した具体的な一例について、図３乃至図１０に基づいて説明する。
【００２６】
本発明を適用したバックドアの自動開閉装置（移動体駆動制御装置）１は、図３に示すように、移動体であるバックドアを駆動するモータ２と、このモータ２の回転パルスを検出するロータリエンコーダ３と、電源４と、コントローラ５とを備えて構成されている。そして、このバックドアの自動開閉装置１では、コントローラ５に、ロータリエンコーダ３により検出されたモータ２の回転パルスをもとにバックドアの移動速度を算出し、バックドアの移動速度を所定の目標速度に近づけるための駆動パルスを生成する駆動パルス生成回路６と、この駆動パルス生成回路６により生成された駆動パルスに応じてモータ２を駆動するモータ駆動回路７とが設けられている。
【００２７】
モータ駆動回路７は、図４に示すように、モータ２に接続された４つのＭＯＳ型ＮチャンネルのＦＥＴ（電解効果型トランジスタ）１１〜１４を有している。これら４つのＦＥＴ１１〜１４のうち、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２はドレインを共通としてそれぞれ電源４に接続されている。また、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４はソースを共通としてそれぞれグランドに接続されている。そして、ＦＥＴ１１のソースとＦＥＴ１３のドレインとがモータ２の一方の端子に接続され、ＦＥＴ１２のソースとＦＥＴ１４のドレインとがモータ２の他方の端子に接続されている。更に、これら４つのＦＥＴ１１〜１４のゲートには、駆動パルス生成回路６により生成された駆動パルスＰ１〜Ｐ４がそれぞれ入力されるようになっている。
【００２８】
このモータ駆動回路７は、４つのＦＥＴ１１〜１４のオン／オフが駆動パルスＰ１〜Ｐ４によって制御されることで、電源４からモータ２への通電方向を制御して、モータ２を正転駆動或いは逆転駆動させるようになっている。
【００２９】
すなわち、ＦＥＴ１１に供給される駆動パルスＰ１及びＦＥＴ１４に供給される駆動パルスＰ４がＨｉレベルで、ＦＥＴ１２に供給される駆動パルスＰ２及びＦＥＴ１３に供給される駆動パルスＰ３がＬｏレベルのとき、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１４がオンとなり、ＦＥＴ１２及びＦＥＴ１３がオフとなって、モータ２が正転駆動されることになる。そして、モータ２が正転駆動されることで、移動体であるバックドアに、例えば開く方向での駆動力が働くことになる。
【００３０】
一方、ＦＥＴ１１に供給される駆動パルスＰ１及びＦＥＴ１４に供給される駆動パルスＰ４がＬｏレベルで、ＦＥＴ１２に供給される駆動パルスＰ２及びＦＥＴ１３に供給される駆動パルスＰ３がＨｉレベルのとき、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１４がオフとなり、ＦＥＴ１２及びＦＥＴ１３がオンとなって、モータ２が逆転駆動されることになる。そして、モータ２が逆転駆動されることで、移動体であるバックドアに、例えば閉じる方向での駆動力が働くことになる。
【００３１】
また、このモータ制御回路７は、４つのＦＥＴ１１〜１４のオン／オフが駆動パルスＰ１〜Ｐ４によって制御されて閉回路とされることによって、モータ２を発電制動状態として、モータ２に回生ブレーキを働かせるようになっている。
【００３２】
すなわち、ＦＥＴ１１に供給される駆動パルスＰ１及びＦＥＴ１２に供給される駆動パルスＰ２がＬｏレベルで、ＦＥＴ１３に供給される駆動パルスＰ３及びＦＥＴ１４に供給される駆動パルスＰ４がＨｉレベルのとき、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２がオフとなり、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４がオンとなって閉回路が構成され、モータ２が正転回生ブレーキ状態となる。そして、モータ２が正転回生ブレーキ状態となると、移動体であるバックドアに、例えば開く方向での駆動力を抑える制動力が働くことになる。
【００３３】
また、ＦＥＴ１１に供給される駆動パルスＰ１及びＦＥＴ１２に供給される駆動パルスＰ２がＨｉレベルで、ＦＥＴ１３に供給される駆動パルスＰ３及びＦＥＴ１４に供給される駆動パルスＰ４がＬｏレベルのとき、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２がオンとなり、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４がオフとなって閉回路が構成され、モータ２が逆転回生ブレーキ状態となる。そして、モータ２が逆転回生ブレーキ状態となると、移動体であるバックドアに、例えば閉じる方向での駆動力を抑える制動力が働くことになる。
【００３４】
そして、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、バックドアを開く方向で移動操作させる際には、例えば図５のタイミングチャートで示すようにモータ駆動回路７のＦＥＴ１１〜１４のオン／オフを制御することで、正転駆動状態と正転回生ブレーキ状態とを交互させ、モータ２がバックドアに対して駆動力と制動力とを交互に働かせるようにしている。そして、正転駆動期間における駆動力の大きさと正転回生ブレーキ期間における制動力の大きさをそれぞれ調整し、これらを相互にバランスさせることで、バックドアが所定の目標速度で開くように、バックドアの移動速度を調整するようにしている。
【００３５】
また、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、バックドアを閉じる方向で移動操作させる際には、例えば図６のタイミングチャートで示すようにモータ駆動回路７のＦＥＴ１１〜１４のオン／オフを制御することで、逆転駆動状態と逆転回生ブレーキ状態とを交互させ、モータ２がバックドアに対して駆動力と制動力とを交互に働かせるようにしている。そして、逆転駆動期間における駆動力の大きさと逆転回生ブレーキ期間における制動力の大きさをそれぞれ調整し、これらを相互にバランスさせることで、バックドアが所定の目標速度で閉じるように、バックドアの移動速度を調整するようにしている。
【００３６】
以上のように、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、バックドアに対して駆動力と制動力とを交互に働かせながらバックドアを開く方向及び閉じる方向の双方向に移動操作させるようにしているので、バックドアが移動中は、バックドアに常時駆動負荷が与えられた状態となる。したがって、移動中のバックドアが振動や風等の外乱の影響を受けにくくなり、使用環境に左右されることなくバックドアの移動速度を適切に制御して、バックドアを所定の目標速度で安定的に開閉させることができる。
【００３７】
なお、正転駆動状態と正転回生ブレーキ状態との切り換え時や、逆転駆動状態と逆転回生ブレーキ状態との切り換え時においては、これらの状態がオーバーラップすることでモータ２の負担が過剰となる不都合を避けるために、モータ駆動回路７を瞬間的に開回路としてモータ２をフリーな状態としている。したがって、厳密にはこの瞬間はバックドアに駆動負荷が与えられないことになるが、この無負荷状態は１μｓｅｃ以下程度の極めて短い時間であるので無視することができる。
【００３８】
また、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、正転駆動期間や逆転駆動期間における駆動力の大きさと、正転回生ブレーキ期間や逆転回生ブレーキ期間における制動力の大きさをそれぞれ調整し、これら駆動力と制動力とを相互にバランスさせることで、バックドアの移動速度が所定の目標速度となるように調整しているので、例えば、バックドアの駆動制御を行う中で駆動力を０としてもバックドアの移動速度が所定の目標速度を上回る場合に制動制御に切り換えるといったように、バックドアの駆動制御と制動制御とを切り離して行う場合に比べて、モータ２のトルク変化に対する回転数変化が小さくなる。したがって、モータ２の回転数をきめ細かく制御することができ、バックドアの移動速度を高精度に制御することが可能となる。
【００３９】
ところで、正転駆動期間或いは逆転駆動期間における駆動力の大きさや、正転回生ブレーキ期間或いは逆転回生ブレーキ期間における制動力の大きさは、これら駆動期間や回生ブレーキ期間の時間幅を変化させることで調整できるが、これら駆動期間や回生ブレーキ期間の時間幅を一定とし、これら各期間でＰＷＭ制御を行って、これら各期間における駆動デューティや回生ブレーキデューティを変化させることで調整するようにしてもよい。
【００４０】
すなわち、図７のタイミングチャートで示すように、正転駆動期間にＦＥＴ１４にＰＷＭ変調された駆動パルスＰ４を供給することで、正転駆動期間における駆動力の大きさを調整することができ、図８のタイミングチャートで示すように、逆転駆動期間にＦＥＴ１３にＰＷＭ制御された駆動パルスＰ３を供給することで、逆転駆動期間における駆動力の大きさを調整することができる。
【００４１】
また、図９のタイミングチャートで示すように、正転回生ブレーキ期間にＦＥＴ１３にＰＷＭ変調された駆動パルスＰ３を供給することで、正転回生ブレーキ期間における制動力の大きさを調整することができ、図１０のタイミングチャートで示すように、逆転回生ブレーキ期間にＦＥＴ１４にＰＷＭ変調された駆動パルスＰ４を供給することで、逆転回生ブレーキ期間における制動力の大きさを調整することができる。
【００４２】
そして、以上のように調整された駆動期間における駆動力と回生ブレーキ期間における制動力とを相互にバランスさせることで、移動体であるバックドアの自動開閉時における移動速度を所定の目標速度に近づくように調整することができる。
【００４３】
以上のように、駆動期間や回生ブレーキ期間でＰＷＭ制御を行い、これら各期間における駆動デューティや回生ブレーキデューティを変化させることで、駆動期間における駆動力の大きさや回生ブレーキ期間における制動力の大きさを調整するようにした場合には、モータ２による消費電力の低減を図ることができると共に、駆動力及び制動力の調整をきめ細かく行って、移動体であるバックドアの移動速度の制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００４４】
なお、駆動期間や回生ブレーキ期間でＰＷＭ制御を行うようにした場合、各駆動期間内や回生ブレーキ期間内において、移動体であるバックドアに駆動負荷が与えられる状態と駆動負荷が与えられない無負荷状態とが極めて短い周期で連続的に切り換えられることになり、厳密には各駆動期間や回生ブレーキ期間内に無負荷状態が存在することになる。しかしながら、これらの切り換え周期は極めて短く、無負荷状態となる時間間隔は極めて短時間であるので、各駆動期間や回生ブレーキ期間では、移動体であるバックドアに常時駆動負荷が与えられているものとみなすことができる。
【００４５】
本発明を適用したバックドアの自動開閉装置１では、以上のようなバックドアの駆動制御を、バックドアの移動範囲の全域に亘って行うようにしてもよいが、バックドアの移動速度が不安定となりやすい範囲でのみ行うようにしてもよい。すなわち、バックドアの移動速度を安定的に制御可能な領域では、従来と同様にＰＷＭ制御によって移動速度を目標速度に近づけるようにし、バックドアの移動速度が不安定となりやすい領域では、バックドアに対して駆動力と制動力とを交互に働かせながら、これら駆動力の大きさと制動力の大きさとを相互にバランスさせることで、バックドアの移動速度を目標速度に近づけるようにしてもよい。
【００４６】
次に、本発明を適用したバックドアの自動開閉装置の他の例について、図１１乃至図１８に基づいて説明する。ここで説明するバックドアの自動開閉装置は、バックドアを駆動するモータとして２つのモータ２ａ，２ｂを使用する場合の一例を示したものであり、一方のモータ２ａを駆動状態としながら、他方のモータ２ｂを回生ブレーキ状態とすることによって、バックドアに対して駆動力と制動力とを同時に働かせるようにしている。そして、このバックドアの自動開閉装置では、これら一方のモータ２ａの駆動力と他方のモータ２ｂの制動力とを相互にバランスさせることで、バックドアの移動速度を目標速度に近づけるようにしている。
【００４７】
このバックドアの自動開閉装置は、上述したバックドアの自動開閉装置１が備えるモータ駆動回路７に変えて、例えば図１１に示すようなモータ駆動回路８を備えている。
【００４８】
この図１１に示すモータ駆動回路８では、リレー２１及びリレー２２のオン／オフを切り換えることで、モータ２ａを正転駆動或いは逆転駆動させるようになっている。また、このモータ駆動回路８では、リレー２３及びリレー２４のオン／オフを切り換えることで、モータ２ｂを正転駆動或いは逆転駆動させ、また、モータ２ｂに回生ブレーキを働かせるようになっている。更に、このモータ駆動回路８では、リレー２５及びリレー２６のオン／オフを切り換えることで、回生ブレーキによる制動力の大きさを３段階で切り換えられるようになっている。
【００４９】
具体的には、例えば図１２のタイミングチャートで示すように、リレー２１をオンすると共にリレー２２をオフすることによって、モータ２ａが正転駆動状態とされ、リレー２３をオンすると共にリレー２４をオフすることにより、モータ２ｂが正転駆動状態とされる。すなわち、この期間では、２つのモータ２ａ，２ｂが共に正転駆動状態となる。
【００５０】
このとき、リレー２３をオフすると、リレー２３とリレー２４間において閉回路が構成され、モータ２ｂが発電制動状態とされて、モータ２ｂに回生ブレーキが働くことになる。すなわち、この期間では、一方のモータ２ａが正転駆動状態で、他方のモータ２ｂが正転回生ブレーキ状態となっている。これにより、バックドアに対しては、モータ２ａによる駆動力とモータ２ｂによる制動力とが同時に働くことになる。
【００５１】
また、例えば図１３のタイミングチャートで示すように、リレー２１をオフすると共にリレー２２をオンすることによって、モータ２ａが逆転駆動状態とされ、リレー２３をオフすると共にリレー２４をオンすることにより、モータ２ｂが逆転駆動状態とされる。すなわち、この期間では、２つのモータ２ａ，２ｂが共に逆転駆動状態となる。
【００５２】
このとき、リレー２４をオフすると、リレー２３とリレー２４間において閉回路が構成され、モータ２ｂが発電制動状態とされて、モータ２ｂに回生ブレーキが働くことになる。すなわち、この期間では、一方のモータ２ａが逆転駆動状態で、他方のモータ２ｂが逆転回生ブレーキ状態となっている。これにより、バックドアに対しては、モータ２ａによる駆動力とモータ２ｂによる制動力とが同時に働くことになる。
【００５３】
モータ２ｂを回生ブレーキ状態としたとき、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力は、リレー２５及びリレー２６のオン／オフの切り換えによって、３段階で切り換えられることになる。すなわち、リレー２５をオンすると共にリレー２６をオフしたときは、抵抗値の大きい抵抗Ｒ１を有する閉回路が構成されることになり、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力は比較的小さい。また、リレー２５及びリレー２６を共にオンしたときは、抵抗Ｒ１よりも抵抗値の小さい抵抗Ｒ２を有する閉回路が構成されることになり、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力は、リレー２５をオンすると共にリレー２６をオフした場合に比べて大きくなる。また、リレー２５をオフしたときは、抵抗Ｒ１，Ｒ２のない（抵抗値の極めて小さい）閉回路が構成されることになり、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力は極めて大きくなる。
【００５４】
本例におけるバックドアの自動開閉装置では、移動体であるバックドアに対してモータ２ａによる駆動力とモータ２ｂによる制動力とを同時に働かせながら、モータ２ｂによる制動力の大きさを以上のような方法で調整することによって、バックドアに与えられる制動力と駆動力とを相互にバランスさせ、バックドアの移動速度を所定の目標速度に近づけるようになっている。これにより、上述したバックドアの自動制御装置１と同様に、バックドアの移動速度を安定的且つ高精度に制御することができる。
【００５５】
なお、本例におけるバックドアの自動開閉装置において、制動力の大きさだけでなく駆動力の大きさも調整して、バックドアに与えられる駆動力と制動力とを相互にバランスさせる場合には、図１４に示すように、リレー２２とグランドとの間にＦＥＴ３１を接続すると共に、リレー２４とグランドとの間にＦＥＴ３２を接続し、これらＦＥＴ３１及びＦＥＴ３２にＰＷＭ制御された駆動パルスを供給するようにすればよい。これにより、駆動デューティが制御されて駆動力の大きさが調整されることになる。このように、制動力の大きさだけでなく駆動力の大きさも調整して、バックドアに与えられる駆動力と制動力とを相互にバランスさせるようにした場合には、移動体であるバックドアの移動速度の制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００５６】
また、本例におけるバックドアの自動開閉装置では、モータ駆動回路を例えば図１５に示すような構成としてもよい。
【００５７】
この図１５に示すモータ駆動回路９では、図１１及び図１４に示したモータ駆動回路８が備える抵抗Ｒ１，Ｒ２に代えて、トランジスタＴα，Ｔβが設けられており、これらトランジスタＴα，Ｔβに供給する入力信号のレベルを調整することによって、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力の大きさをアナログ的に調整できるようになっている。このように、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力の大きさをアナログ的に調整するようにすれば、移動体であるバックドアの移動速度の制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００５８】
具体的に説明すると、このモータ駆動回路９では、例えば図１６のタイミングチャートで示すように、リレー２１をオンすると共にリレー２２をオフすることによって、モータ２ａが正転駆動状態とされ、リレー２３をオンすると共にリレー２４をオフすることにより、モータ２ｂが正転駆動状態とされる。すなわち、この期間では、２つのモータ２ａ，２ｂが共に正転駆動状態となる。
【００５９】
このとき、リレー２３をオフすると共に、リレー２５をオン、リレー２６をオフとすると、モータ２ｂが正転回生ブレーキ状態とされる。すなわち、この期間では、一方のモータ２ａが正転駆動状態で、他方のモータ２ｂが正転回生ブレーキ状態となる。そして、このようにモータ２ｂが正転回生ブレーキ状態となったときに、トランジスタＴαに供給される入力信号のレベルが調整されることで、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力の大きさがアナログ的に調整されることになる。
【００６０】
また、このモータ駆動回路９では、例えば図１７のタイミングチャートで示すように、リレー２１をオフすると共にリレー２２をオンすることによって、モータ２ａが逆転駆動状態とされ、リレー２３をオフすると共にリレー２４をオンすることにより、モータ２ｂが逆転駆動状態とされる。すなわち、この期間では、２つのモータ２ａ，２ｂが共に逆転駆動状態となる。
【００６１】
このとき、リレー２４をオフすると共に、リレー２５をオフ、リレー２６をオンとすると、モータ２ｂが逆転回生ブレーキ状態とされる。すなわち、この期間では、一方のモータ２ａが逆転駆動状態で、他方のモータ２ｂが逆転回生ブレーキ状態となる。そして、このようにモータ２ｂが逆転回生ブレーキ状態となったときに、トランジスタＴβに供給される入力信号のレベルが調整されることで、モータ２ｂの回生ブレーキによる制動力の大きさがアナログ的に調整されることになる。
【００６２】
なお、このモータ駆動回路９においても、図１８に示すように、リレー２２とグランドとの間にＦＥＴ３１を接続すると共に、リレー２４とグランドとの間にＦＥＴ３２を接続し、これらＦＥＴ３１及びＦＥＴ３２にＰＷＭ制御された駆動パルスを供給するようにすれば、モータ２ａ，２ｂの駆動デューティが制御されて駆動力の大きさが調整されることになる。このように、制動力の大きさだけでなく駆動力の大きさも調整して、バックドアに与えられる駆動力と制動力とを相互にバランスさせるようにした場合には、移動体であるバックドアの移動速度の制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００６３】
また、以上の例では、バックドアを駆動するモータとして２つのモータ２ａ，２ｂを使用するようにしているが、３つ以上のモータを用いて、そのうちの少なくとも１つを駆動状態としながら、他の少なくとも１つを回生ブレーキ状態とすることによって、バックドアに対して駆動力と制動力とを同時に働かせるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
以上、本発明をバックドアの自動開閉装置に適用した例について具体的に説明したが、本発明は、以上の例に限定されるものではなく、例えば、車両のスライドドアを所定の目標速度で自動開閉させるスライドドアの自動開閉装置に対しても有効に適用可能である。また、車両のドアに限らず、モータにより駆動されるあらゆる移動体を駆動制御する移動体駆動制御装置に対して、本発明は広く適用可能である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、移動体に対してモータによる駆動負荷を常時与えた状態で、モータによる駆動力の大きさと制動力の大きさとをバランスさせることで、移動体の移動速度を制御するようにしているので、移動体に対する外乱の影響を抑制して移動体の移動速度を安定的に制御することができると共に、駆動制御と制動制御とを切り離して行う場合に比べて、モータのトルク変化に対する回転数の変化を小さくし、移動体の移動速度の制御を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本原理を概念的に示す模式図である。
【図２】本発明の基本原理を説明する図であり、（ａ）は駆動制御と制動制御とを切り離して行う場合のモータのトルク変化に対する回転数の変化を示し、（ｂ）は本発明を適用した場合のモータのトルク変化に対する回転数の変化を示したものである。
【図３】本発明を適用したバックドアの自動開閉装置を概略的に示すブロック図である。
【図４】前記バックドアの自動開閉装置が備えるモータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図５】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、正転駆動期間と正転回生ブレーキ期間とを交互させる例を示したものである。
【図６】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、逆転駆動期間と逆転回生ブレーキ期間とを交互させる例を示したものである。
【図７】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、正転駆動期間でＰＷＭ制御を行うようにした例を示したものである。
【図８】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、逆転駆動期間でＰＷＭ制御を行うようにした例を示したものである。
【図９】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、正転回生ブレーキ期間でＰＷＭ制御を行うようにした例を示したものである。
【図１０】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、逆転回生ブレーキ期間でＰＷＭ制御を行うようにした例を示したものである。
【図１１】本発明を適用したバックドアの自動開閉装置の他の例を説明する図であり、このバックドアの自動開閉装置が備えるモータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図１２】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、一方のモータを正転駆動状態、他方のモータを正転回生ブレーキ状態とした例を示したものである。
【図１３】前記モータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、一方のモータを逆転駆動状態、他方のモータを逆転回生ブレーキ状態とした例を示したものである。
【図１４】前記モータ駆動回路において駆動力の大きさを調整できるようにした変形例を示す回路図である。
【図１５】前記モータ駆動回路の他の例を示す回路図である。
【図１６】前記他のモータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、一方のモータを正転駆動状態、他方のモータを正転回生ブレーキ状態とした例を示したものである。
【図１７】前記他のモータ駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、一方のモータを逆転駆動状態、他方のモータを逆転回生ブレーキ状態とした例を示したものである。
【図１８】前記他のモータ駆動回路において駆動力の大きさを調整できるようにした変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ バックドアの自動開閉装置
２，２ａ，２ｂ モータ
５ コントローラ
６ 駆動パルス生成回路
７，８，９ モータ駆動回路
１１〜１４ ＦＥＴ
２１〜２６ リレー
３１，３２ ＦＥＴ
１００ 移動体
Claims (3)
- 少なくとも第１のモータ及び第２のモータにより駆動される移動体が所定の目標速度で移動するように前記移動体を駆動制御する移動体駆動制御装置において、
前記第１のモータを駆動状態とすると同時に前記第２のモータを回生ブレーキ状態とするモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路に組み込まれ、回生ブレーキ状態の前記第２のモータに対して少なくとも１つの抵抗を接続した状態と当該抵抗を切り離した状態とを選択的に切替えることにより前記第２のモータによる制動力の大きさを調整する制動力調整手段と、
前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段の検出結果に基づいて前記モータ駆動回路を制御して、前記第１のモータによる駆動力の大きさと前記第２のモータによる制動力の大きさとを相互にバランスさせることで、前記移動体の移動速度を目標速度に近づける制御手段とを備えること
を特徴とする移動体駆動制御装置。 - 少なくとも第１のモータ及び第２のモータにより駆動される移動体が所定の目標速度で移動するように前記移動体を駆動制御する移動体駆動制御装置において、
前記第１のモータを駆動状態とすると同時に前記第２のモータを回生ブレーキ状態とするモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路に組み込まれ、回生ブレーキ状態の前記第２のモータに接続されるトランジスタを有し、当該トランジスタに供給する入力信号のレベルを調整することにより前記第２のモータによる制動力の大きさを調整する制動力調整手段と、
前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段の検出結果に基づいて前記モータ駆動回路を制御して、前記第１のモータによる駆動力の大きさと前記第２のモータによる制動力の大きさとを相互にバランスさせることで、前記移動体の移動速度を目標速度に近づける制御手段とを備えること
を特徴とする移動体駆動制御装置。 - 前記第１のモータを駆動するための駆動パルスをパルス幅変調制御することにより前記第１のモータによる駆動力の大きさを調整する駆動力調整手段をさらに備えること
を特徴とする請求項１又は２に記載の移動体駆動制御装置。
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