JP5866563B2 - ドアラッチ装置とそれを搭載した移動体 - Google Patents
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Description
本技術分野は、各種車両に使用されるドアラッチ装置とそれを搭載した移動体に関する。
図9は、従来のドアラッチ装置1を用いた回路のブロック図である。ドアラッチ装置1は、車両用バッテリー2およびドアハンドル3に接続されたスイッチ4と、ラッチ部5と、ラッチ部5を開動作させるためのラッチモータ6とを含む。
ドアハンドル3からドア7を開くための指示が出るとスイッチ4は閉じられて、車両用バッテリー2からラッチモータ6へと電力が供給される。そしてラッチモータ6はラッチ部5を開動作させるように駆動する。
このように、ドアラッチ装置1は、車両用バッテリー2から電力の供給を受けることで動作する。そのため、ドアラッチ装置1は機械式開動作機能を用いた場合に比べ、小型化あるいは軽量化されている。この結果として、ドアラッチ装置1を搭載した車両全体が軽量化し、燃費を向上させることができる。(例えば、特許文献1参照)。
本開示におけるドアラッチ装置は、ラッチモータ接続スイッチと、コンバータ路線部と、ラッチモータと、ラッチ部とを含む。コンバータ路線部はコンバータ電源部を有し、ラッチモータ接続スイッチの入力側に接続されている。ラッチモータはラッチモータ接続スイッチの出力側に接続され、ラッチモータ接続スイッチが閉じられた時に駆動する。ラッチ部はラッチモータが駆動することで開動作される。ラッチ部を開動作させるための指示に基づき、ラッチモータ接続スイッチが閉じるとともに、コンバータ電源部が起動してコンバータ電源部への入力電圧を昇圧させる。
この構成により、車両用バッテリーの電圧が低下したときにも、正常にラッチ部は開動作することができる。よって、非常用の機械式開動作機能を備える必要はなく、電気式開動作機能を有したドアラッチ装置のみを用いることでドアラッチ装置および車両を軽量化できる。
本実施の形態の説明に先立ち、図9に示す従来のドアラッチ装置1における課題を説明する。ドアラッチ装置1では、車両用バッテリー2の電圧が低下した場合にラッチモータ6を駆動させることができなくなり、ラッチ部5が開動作しなくなる虞がある。このため緊急時への対応として、ドアラッチ装置1に加えて機械式開動作機能を有する非常用ドアラッチ装置1Aが車両の何れかのドア7に設けられている。この結果として、ドアラッチ装置1は軽量であるものの、非常用ドアラッチ装置1Aが設けられることによる重量増が燃費向上を妨げる。
以下、種々の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
各実施の形態において、先行する実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する場合がある。
図1はドアラッチ装置8を搭載した車両14の外観図である。車両14はボディー17、ドア18と、ボディー17とドア18によって囲まれた車室19を有する。
また、開閉指示部15が車両14の車室19の内部やあるいはドア18に設けられている。開閉指示部15の代表例はドア18に設けられたドアハンドル20、21である。ユーザーが車両14の外側からドアハンドル20を操作することによって、ドア18をボディー17へ係合させているラッチ部13は開状態となる。そしてこの時、ドア18は開けられることが可能な状態となり、ユーザーは車室19へ出入りすることができる。また、ドア18の車室19の内部側にはドアハンドル21が設けられている。そして、ユーザーがドアハンドル21を車両14の車室19側から操作することによっても、ドア18をボディー17へ係合させているラッチ部13は開状態となる。これによって、ドア18は開けられることが可能な状態となる。ここでは、ドアハンドル20、21が開閉指示部15として設けられているが、開閉指示部15はハンドル式に限らずにボタン式などとして車両14に設けられていてもよい。
ここで、ドアラッチ装置8はドア18に、あるいはボディー17に、またあるいはドア18とボディー17にまたがって設けられている。以下、ドアラッチ装置8の具体例として実施の形態1〜3にてドアラッチ装置8A〜8Dを説明する。
(実施の形態1)
図2は本発明の実施の形態1によるドアラッチ装置8Aを示すブロック図である。
図2は本発明の実施の形態1によるドアラッチ装置8Aを示すブロック図である。
ドアラッチ装置8Aは、ラッチモータ接続スイッチ9、コンバータ路線部11、ラッチモータ12と、ラッチ部13とを含む。コンバータ路線部11はラッチモータ接続スイッチ9の入力側に接続されて、コンバータ電源部10を有する。ラッチモータ12はラッチモータ接続スイッチ9の出力側に接続されて、ラッチモータ接続スイッチ9が閉じられた時に駆動する。ラッチ部13はラッチモータ12が駆動することで開動作される。ここで、ユーザーによるラッチ部13を開動作させるための指示に基づき、ラッチモータ接続スイッチ9が閉じる。そして、コンバータ電源部10が起動してコンバータ電源部10へ入力された電圧を昇圧する。そして昇圧された電圧がラッチモータ接続スイッチ9へ出力される。
以上の構成により、コンバータ電源部10への入力電圧が低下したときにも、正常にラッチ部13は開動作することができる。よって、車両14は通常時用および非常用を兼ねた電気式開動作機能を有したドアラッチ装置8Aのみを備えることで非常用の機械式開動作機能を備える必要はない。その結果、車両14は軽量化される。
以下、ドアラッチ装置8Aの配置および動作について図1および図2を参照しながら説明する。
ここで、ドアハンドル20、21は一種のスイッチであるとして考慮すればよい。例えば、ユーザーがドアハンドル20を引っ張ることはドアハンドル20というスイッチが閉じられることに相当し、この動作に連動してラッチモータ接続スイッチ9が閉じられる。つまり、ユーザーがドアハンドル20を引っ張る動作はラッチモータ接続スイッチ9が閉じるための指示となる。これに加えて、ユーザーがドアハンドル20を引っ張ることによって、ドアハンドル20はコンバータ電源部10へ車両用バッテリー(以下、バッテリー)16の端子電圧を昇圧するように指示する。つまり、ユーザーがドアハンドル20を引っ張る動作は、コンバータ電源部10が起動するための指示となる。
ここで、コンバータ電源部10が起動することによってバッテリー16の端子電圧をコンバータ電源部10が昇圧する動作は、バッテリー16の端子電圧の値に関係なく行われる。そして、コンバータ電源部10から出力される昇圧後の電圧値は、ラッチモータ12を駆動するために必要な最低電圧以上であればよい。
以上の構成および動作により、バッテリーあがりなど、バッテリー16の電圧が低下した状態であっても、電気式開動作機能を用いることによってラッチ部13は開動作することができる。従って、非常用として機械式開動作機能を車両14へ設ける必要は無い。つまり、電気式開動作機能によって通常時対応と非常時対応の双方への対応が可能なドアラッチ装置8Aのみが車両14へ搭載されることで、車両14の軽量化や車両14の軽量化に伴う燃費の向上が可能となる。
また、車両14が衝突事故などに遭遇した場合であっても、バッテリー16からの電力供給が完全に停止しない限り、電気式開動作機能は起動することができる。バッテリー16からコンバータ電源部10へと至るコンバータ路線部11が切断されたり、バッテリー16が破壊されたりすると、バッテリー16からの電力供給が完全に停止する。このようなことがない限り、電気式開動作機能は起動することができる。従って、車両14に事故が生じても搭乗者自身は室内側のドアハンドル21を操作することで車外へ脱出することができる。さらに、第三者は事故後の車両14の外からドアハンドル20を操作することで搭乗者を車室19から車外へと救出することができる。
また、メンテナンス作業者はバッテリー16が不調である場合にも車両14への出入りが可能である。そのため、バッテリー16を交換するためなどに、作業者は車両14に対して容易に復旧作業ができる。そして、コンバータ電源部10はドアハンドル20が引っ張られた時に限って動作するため、車両14がエンジンを切って動作を完全に停止した放置状態で、電力を常時に消費することは無い。
ここで、コンバータ電源部10およびラッチモータ接続スイッチ9の動作を詳細に説明する。
まず、ユーザーがドアハンドル20を引っ張ると、コンバータ電源部10はドアハンドル20からコンバータ電源部10が起動するための指示を受ける。そして、コンバータ電源部10はバッテリー16の電力を用いて起動し、バッテリー16の端子電圧を測定する。
次にコンバータ電源部10は、バッテリー16の端子電圧の測定値と、予め設定されたラッチモータ12の駆動可能電圧値とを比較する。そしてこの比較結果に基づいて、コンバータ電源部10による昇圧動作やラッチモータ接続スイッチ9の開閉動作についての詳細が決定される。
先に説明した動作では、コンバータ電源部10がバッテリー16の端子電圧を昇圧する動作は、バッテリー16の端子電圧値に関係なく行う事例で説明した。この一方で、コンバータ電源部10の動作はバッテリー16の端子電圧値に応じて変化させてもよい。
例えば、コンバータ電源部10での昇圧動作の詳細は上記の比較結果に基づいて決定すればよい。まず、バッテリー16の端子電圧がラッチモータ12の駆動可能電圧値よりも高く、バッテリー16は正常であるとコンバータ電源部10が判定した場合、コンバータ電源部10での昇圧は不要であるとコンバータ電源部10は判断する。そして、コンバータ電源部10はコンバータ電源部10内の昇圧用スイッチング素子10Aにスイッチング動作をさせない。これによって、コンバータ電源部10は単なる導体路として存在することとなり、バッテリー16の端子電圧はそのままラッチモータ接続スイッチ9へと供給される。
これに対して、バッテリー16の端子電圧が低下してラッチモータ12の駆動可能電圧値よりも低くバッテリー16は異常であるとコンバータ電源部10が判定した場合、コンバータ電源部10での昇圧が必要であるとコンバータ電源部10は判断する。そして、コンバータ電源部10はコンバータ電源部10内の昇圧用スイッチング素子10Aにスイッチング動作をさせる。これにより、バッテリー16の端子電圧はコンバータ電源部10によって昇圧されてラッチモータ接続スイッチ9へと供給される。このように、コンバータ電源部10では、バッテリー16の端子電圧とラッチモータ12の駆動可能電圧値の比較動作を含めて動作期間が限定される。従って、バッテリー16が負担する電力消費は小さく抑制することができる。
また、コンバータ電源部10は、ラッチモータ12を駆動するために最低限必要な期間についてのみバッテリー16の端子電圧をラッチモータ12の駆動可能電圧値まで昇圧するように、昇圧期間および昇圧幅に制限を設けて動作すればよい。例えば、ドアハンドル20が連続して引っ張られた状態であっても、コンバータ電源部10は、ドアハンドル20がラッチ部13に対して開動作するように指示を発している期間よりも短い期間だけ動作すればよい。あるいは、ラッチモータ接続スイッチ9は、ドアハンドル20がラッチ部13に対して開動作するように指示を発している期間よりも短い期間だけ閉じればよい。これにより、コンバータ電源部10では、バッテリー16の端子電圧とラッチモータ12の駆動可能電圧値の比較動作を含めて動作期間が更に短く限定される。従って、バッテリー16が負担する電力消費は更に小さく抑制される。この結果、仮にバッテリー16の電圧が低下した状態であっても、ドアラッチ装置8Aは多くの機会に反復して動作することができる。
また、先に説明したようにコンバータ電源部10は、コンバータ電源部10が昇圧動作することを判断した時点において、バッテリー16の端子電圧に応じて昇圧用スイッチング素子10Aの動作を制御し、所定の電圧を出力する。この一方で、コンバータ電源部10はバッテリー16の端子電圧に関係なく昇圧用スイッチング素子10Aを動作させ、昇圧後の電圧を所定の値とせずに出力してもよい。以上の双方の動作は、ラッチモータ12が有する駆動可能電圧の許容範囲に応じていずれか一方が選択されればよい。
特にラッチモータ12の駆動可能電圧の上限がラッチモータ12の標準駆動電圧に対して十分に大きい場合、コンバータ電源部10は細かな制御や演算機能を備える必要は無い。従って、コンバータ電源部10は簡素な昇圧のための制御を行うことによって、ラッチモータ12が駆動可能な下限電圧以上の電圧をラッチモータ12に対して供給すればよい。また、ラッチモータ12の駆動可能電圧の上限値が低い場合は、コンバータ電源部10は出力電圧の上限値を規定して動作すればよい。つまり、コンバータ電源部10は所定の電圧を出力するのではなく、ラッチモータ12が駆動可能な上限電圧と下限電圧の間の一定の帯域内の電圧を出力すればよい。そして、コンバータ電源部10は、コンバータ電源部10の出力電圧が一定の領域内であると判断した後で、ラッチモータ12へ電力を供給する。あるいは、コンバータ電源部10は電圧を出力しつつコンバータ電源部10の出力電圧が一定の領域内であると判断した後で、コンバータ電源部10がラッチモータ接続スイッチ9を閉じさせる。このようにしてラッチモータ12へ電力を供給してもよい。
以上ではコンバータ電源部10が昇圧のために動作する場合を説明したが、コンバータ電源部10は降圧のために動作してもよい。例えば、バッテリー16の端子電圧が十分に高く、このためにコンバータ電源部10での降圧が必要であるとコンバータ電源部10が判断した場合、降圧用スイッチング素子10Bはスイッチング動作し、コンバータ電源部10は降圧後の電圧を出力する。そして、コンバータ電源部10はラッチモータ接続スイッチ9を通じてラッチモータ12へ降圧後の電圧を供給する。
つまり、コンバータ電源部10は昇圧動作に関する機能および降圧動作に関する機能の双方を有し、コンバータ電源部10への入力電圧が所定の閾値以上である場合と、所定の閾値よりも低い場合とで、コンバータ電源部10の機能は異なる。特に、ラッチモータ12の駆動可能電圧域が狭い場合、コンバータ電源部10は昇圧動作および降圧動作によって出力電圧の範囲を限定し、ラッチモータ12を適切に動作させることができる。
次に図3を参照しながら、図1、図2に示した構成におけるドアラッチ装置8(8A)の動作を説明する。図3は車両とその車両に搭載されたドアラッチ装置8Aとの動作状態を示す時系列図である。「バッテリー電圧」の曲線は主電源であるバッテリー16の電圧の変動を示す。「ドアハンドルからの指示」の曲線はドアハンドル20、21が引かれることによる開指示あるいは閉状態維持の変化を示す。「コンバータ電源部出力電圧」の曲線はコンバータ電源部10の出力電圧の変動を示す。「ラッチモータ接続スイッチ」の曲線はラッチモータ接続スイッチ9の開状態あるいは閉状態の変化を示す。「ラッチモータ端子電圧」の曲線はラッチモータ12の端子電圧の変動を示す。そして「ラッチ部動作」の曲線はラッチ部13における開動作あるいは閉状態の変化を示している。
ここで、特に「バッテリー電圧」の曲線は横軸の時間経過として数週間や数ヶ月の長い期間にわたって車両を放置した場合のバッテリー16の電圧が低下する状態を示している。これに対して、「ドアハンドルからの指示」の曲線、「コンバータ電源部出力電圧」の曲線、「ラッチモータ接続スイッチ」の曲線、「ラッチモータ端子電圧」の曲線、そして「ラッチ部動作」の曲線は数秒程度の状態の変化について示している。
また、ここでは一例として、コンバータ電源部10が昇圧動作したとき、コンバータ電源部10の出力電圧は出力規定値の10Vとなる。この電圧はラッチモータ12が駆動するために適切な値の一例でもある。
まず、バッテリー16の端子電圧が閾値の10V以上で正常な状態である場合、ユーザーがドアハンドル20を引くことで、ドアハンドルからの指示の曲線は開指示のON状態となる。コンバータ電源部10はこの開指示に応じて動作する。しかしながらバッテリー16の端子電圧が閾値以上であるためコンバータ電源部10が昇圧機能のみを有するとき、コンバータ電源部10はバッテリー16の端子電圧をそのまま出力する。この一方でコンバータ電源部10が降圧機能を有するとき、コンバータ電源部10は出力規定値である10Vを出力する。
一方、バッテリー16の端子電圧が10V未満の場合も、ユーザーがドアハンドル20、21を引くことで、「ドアハンドルからの指示」の曲線は開指示のON状態となる。コンバータ電源部10はこの開指示に応じて動作する。この場合、コンバータ電源部10の昇圧機能によりコンバータ電源部10はバッテリー16の端子電圧を昇圧して出力規定値である10Vを出力する。
なお、「ラッチモータ接続スイッチ」の曲線、「ラッチモータ端子電圧」の曲線、そして「ラッチ部動作」の曲線は、「ドアハンドルからの指示」の曲線と「コンバータ電源部出力電圧」の曲線との論理積に概ね相当し、指示、動作、そして電圧のオンオフのタイミングも概ね一致した形状を示す。
また、コンバータ電源部10が昇圧あるいは降圧のために動作する場合は、コンバータ電源部10はラッチモータ12を駆動するために最低限必要な期間に動作すればよい。このように、動作期間に制限を設けた場合、「コンバータ電源部出力電圧」の曲線、「ラッチモータ接続スイッチ」の曲線、「ラッチモータ端子電圧」の曲線、そして「ラッチ部動作」の曲線はそれぞれ破線で示すように期間が短縮された形状となる。つまり、コンバータ電源部10は、ドアハンドル20からラッチ部13を開動作させるための指示を受ける時間よりも短い時間でラッチモータ12へと電力を供給する。
またあるいは、コンバータ電源部10の動作期間は短縮せずに、ドアハンドル20からラッチ部13を開動作させるための指示を受ける時間よりも短い時間でラッチモータ接続スイッチ9が接続動作してもよい。この場合、コンバータ電源部10は開動作指示よりも短い時間だけラッチモータ12へと電力を供給する。これにより、「ラッチモータ端子電圧」の曲線と「ラッチ部動作」の曲線は、「コンバータ電源部出力電圧」の曲線と「ラッチモータ接続スイッチ」の曲線との論理積に概ね相当する。この結果、先にも述べたようにバッテリー16が負担する電力消費は抑制され、バッテリー16の電圧が低下した状態であっても、ドアラッチ装置8Aは多くの機会に反復して動作することができる。
この例では、コンバータ電源部10は、昇圧動作あるいは降圧動作のいずれかを判断するためにバッテリー16の端子電圧と所定の閾値とを比較している。そして、この閾値は10Vとし、また昇圧後や降圧後の補正値も10Vとしている。しかしながら、これらの閾値や補正値は一致させる必要は無い。例えば、昇圧動作に関する判断の閾値は9V、昇圧後の補正値は9.5Vとして規定し、昇圧動作のための感度を低下させ、昇圧の幅を縮小させてもよい。これによって、バッテリー16の劣化をさらに抑制できる。
(実施の形態2)
図4は本発明の実施の形態2によるドアラッチ装置8Bを示すブロック図である。ドアラッチ装置8Bは、ドアラッチ装置8Aの構成に加え、電源路線部22と制御部23を有する。電源路線部22は、バッテリー16とラッチモータ接続スイッチ9の入力側とを接続する。つまり、コンバータ路線部11と電源路線部22とは並列接続で配置されている。また、制御部23はドアハンドル20に接続されている。これ以外の構成はドアラッチ装置8Aと同じである。そして制御部23はコンバータ電源部10の動作を制御する。開閉指示部15がラッチ部13を開動作させるための指示をすると、ラッチモータ接続スイッチ9が閉じられる。そして、バッテリー16からコンバータ電源部10もしくは電源路線部22を通じて、ラッチモータ12へ電力が供給される。またこのとき、コンバータ電源部10が必要に応じて起動し、バッテリー16からコンバータ電源部10へと供給された電圧をコンバータ電源部10が昇圧する。
図4は本発明の実施の形態2によるドアラッチ装置8Bを示すブロック図である。ドアラッチ装置8Bは、ドアラッチ装置8Aの構成に加え、電源路線部22と制御部23を有する。電源路線部22は、バッテリー16とラッチモータ接続スイッチ9の入力側とを接続する。つまり、コンバータ路線部11と電源路線部22とは並列接続で配置されている。また、制御部23はドアハンドル20に接続されている。これ以外の構成はドアラッチ装置8Aと同じである。そして制御部23はコンバータ電源部10の動作を制御する。開閉指示部15がラッチ部13を開動作させるための指示をすると、ラッチモータ接続スイッチ9が閉じられる。そして、バッテリー16からコンバータ電源部10もしくは電源路線部22を通じて、ラッチモータ12へ電力が供給される。またこのとき、コンバータ電源部10が必要に応じて起動し、バッテリー16からコンバータ電源部10へと供給された電圧をコンバータ電源部10が昇圧する。
以上の構成により、バッテリー16の電圧が低下したときにも、正常にラッチ部13は開動作することができる。よって、通常時用および非常用を兼ねた電気式開動作機能を有したドアラッチ装置8Bのみを用いることで非常用の機械式開動作機能を備える必要はなく、ドアラッチ装置8Bおよび車両14を軽量化できる。つまり、電気式開動作機能を有したドアラッチ装置8Bのみを車両14へ搭載し、そしてバッテリー16の電圧が低下してもユーザーは車両14へ出入りでき、緊急時においての車外への脱出や、バッテリー16の交換をはじめとする車両14への復旧対応が容易となる。これに加えて車両14の燃費向上が可能となる。
また、ドアラッチ装置8Bはラッチモータ12への電力を供給するために、コンバータ路線部11と電源路線部22との並列した経路を有する。したがって、車両14が何らかの事故に遭遇した場合、コンバータ路線部11あるいは電源路線部22のいずれかが正常であればバッテリー16はラッチモータ12への電力供給を継続することができる。
以下、ドアラッチ装置8Bの配置および動作について図4を参照しながら説明する。ドアラッチ装置8Bを搭載した車両14の外観は図1と同様である。
ドアラッチ装置8Bはラッチモータ接続スイッチ9と、コンバータ路線部11と、ラッチモータ12と、ラッチ部13と、電源路線部22と、制御部23とを含む。コンバータ路線部11はラッチモータ接続スイッチ9の入力側に接続されて、コンバータ電源部10を有する。ラッチモータ12はラッチモータ接続スイッチ9の出力側に接続されて、ラッチモータ接続スイッチ9が閉じられた時に駆動する。ラッチ部13はラッチモータ12が駆動することで開動作される。電源路線部22はラッチモータ接続スイッチ9の入力側に接続されて、コンバータ路線部11に並列に接続配置されている。制御部23は電源路線部22とコンバータ電源部10とに接続されている。
ユーザーが開閉指示部15に相当するドアハンドル20を操作したときに、ラッチモータ接続スイッチ9は閉じられる。また、コンバータ電源部10がコンバータ路線部11に設けられていて、バッテリー16はコンバータ路線部11とラッチモータ接続スイッチ9を介して、あるいは電源路線部22とラッチモータ接続スイッチ9を介してラッチモータ12へ電力を供給する。
先にも述べたようにユーザーが、ラッチ部13を開状態とさせるための指示を行う。具体的には、ユーザーはドアハンドル20を車両14の外側から引っ張ることや、ドアハンドル21を車室19内から引っ張ることでラッチ部13を開状態とさせるための指示をする。従って、ドアハンドル20、21は一種のスイッチであるとして考慮すればよい。例えば、ユーザーがドアハンドル20を引っ張ることはドアハンドル20というスイッチが閉じられることに相当し、この動作に連動してラッチモータ接続スイッチ9が閉じられる。つまり、ユーザーがドアハンドル20を引っ張る動作はラッチモータ接続スイッチ9が閉じるための指示となる。
これに加えて、ユーザーがドアハンドル20を引っ張ることによって、制御部23はコンバータ電源部10がバッテリー16の端子電圧を昇圧するように指示する。つまり、ユーザーがドアハンドル20を引っ張る動作は、制御部23を起動させて、且つ、制御部23を通じてコンバータ電源部10が起動するための指示となる。
制御部23はユーザーがドアハンドル20を引っ張ることに応じて動作を始め、コンバータ電源部10の動作を制御するとともに、コンバータ電源部10と電源路線部22のそれぞれの電圧値を検知する。このとき、制御部23は特に電源路線部22の電圧値を検知し、且つ、検知した電圧と所定の閾値とを比較することによって、バッテリー16が正常な状態であるか、あるいは異常な状態であるかを判定する。
電源路線部22の電圧値が所定の閾値以上の場合、制御部23はコンバータ電源部10を起動させずに停止させたままとする。これにより、バッテリー16はコンバータ電源部10を介してラッチモータ接続スイッチ9へ電力を供給することはない。この状態はバッテリー16の端子電圧が正常であり、バッテリー16は劣化や損傷を伴わない状態に相当する。
一方、電源路線部22の電圧値が所定の閾値未満の場合、制御部23はコンバータ電源部10を起動させる。これにより、コンバータ電源部10を介して、バッテリー16はラッチモータ接続スイッチ9へ電力を供給する。この状態はバッテリー16の端子電圧が異常であり、バッテリー16は劣化や損傷を伴う状態であることに相当する。また、ここでの所定の閾値は、ラッチモータ12を駆動することが可能な電圧値を基準として規定するとよい。
そして、ユーザーによってドアハンドル20が引っ張られたときに制御部23は上記のように検知し、且つ動作した後、ラッチモータ接続スイッチ9を閉じるように制御すればよい。ラッチモータ接続スイッチ9を閉じる動作は、ドアハンドル20が引っ張られたと同時にドアハンドル20が制御してもよい。
以上の構成および動作により、バッテリー上がりなどによりバッテリー16の電圧が低下した状況であっても、ドアラッチ装置8Bは電気式開動作機能を用いてラッチ部13を開動作させることができる。このため、非常用の機械式開動作機能を車両に備える必要はない。従って、通常対応用と非常対応用とを兼ね備えた電気式開動作機能を有するドアラッチ装置8Bのみを車両に搭載することにより、車両の軽量化やこれに伴う燃費の向上が可能となる。
さらにドアラッチ装置8Bでは、バッテリー16が正常な場合、つまり、車両14が動作している期間の大部分では、電気的素子は存在しない電源路線部22を用いて、バッテリー16が電力を供給する。ここでダイオード(図示せず)が逆流を防止するために電源路線部22へバッテリー16側をカソード側として接続される場合があるが、ダイオードは順方向に動作するときには、順方向電圧による多少の電圧降下は生じるものの大きな電力の損失は生じない。これにより、バッテリー16が正常な場合、電力の損失は最低限に抑制することができる。この結果としてドアラッチ装置8Bはバッテリー16の劣化を抑制できる。また、バッテリー16が正常な場合、コンバータ電源部10は大きな電力消費を伴う動作を停止する。従ってこの点でもバッテリー16の劣化を抑制できる。
ドアラッチ装置8Bの動作において、制御部23は電源路線部22の電圧値を検知しているが、制御部23はラッチモータ接続スイッチ9の入力端の電圧値を検知してもよい。これにより、制御部23は電源路線部22における全ての部位で生じた異常を検知することができる。つまり、制御部23はラッチモータ接続スイッチ9のバッテリー16側で生じた異常を広範囲にわたって検知することができる。
さらに、図5のブロック図に示すドアラッチ装置8Cのように、切り替え素子24をコンバータ電源部10の出力側とラッチモータ接続スイッチ9との間に配置してもよい。つまり、コンバータ電源部10と切り替え素子24がコンバータ路線部11Aに配置されていてもよい。切り替え素子24はコンバータ電源部10の出力側に直列接続で配置されている。
ここで、電源路線部22の電圧値が所定の閾値以上の高い場合、制御部23はコンバータ電源部10を起動させるとともに切り替え素子24を制御して遮断状態にする。これにより、バッテリー16はコンバータ電源部10を介してラッチモータ接続スイッチ9へ電力を供給することはない。これはバッテリー16の端子電圧が正常であり、バッテリー16は劣化や損傷を伴わない状態に適用される。
一方、電源路線部22の電圧値が所定の閾値未満の場合、制御部23はコンバータ電源部10を起動させるように制御する。これに加えて、コンバータ電源部10の出力電圧が所定の値よりも高くなったことを検知したときに、制御部23は切り替え素子24を遮断状態から接続状態へと切り替えるように制御する。これにより、バッテリー16はコンバータ電源部10を介してラッチモータ接続スイッチ9へ電力を供給する。これはバッテリー16の端子電圧が異常であり、バッテリー16は劣化や損傷を伴う状態である場合に適用される。また、ここでの所定の閾値は、先に述べた場合と同様にラッチモータ12を駆動することが可能な電圧値を基準として規定するとよい。
以上で説明したように、制御部23は電源路線部22で検知した電圧と予め設定されていた閾値とを比較する。そして、電源路線部22で検知した電圧が閾値よりも低いと制御部23が判定した場合、制御部23はコンバータ電源部10に対して昇圧動作を起動するように指示を出し、且つ、切り替え素子24を遮断状態から接続状態へと切り替えるように制御する。そしてその後に、ドアハンドル20からの指示に基づいてラッチモータ接続スイッチ9が閉じられる。これによって、コンバータ電源部10で昇圧された電圧は、ラッチモータ接続スイッチ9、およびラッチモータ12へと供給される。
このとき、コンバータ電源部10によって昇圧された電圧は電源路線部22の電圧よりも高くなる。このため、コンバータ電源部10の出力側から電源路線部22を通じてバッテリー16へと向かう逆流電流が発生する虞がある。これに対応するためには、逆電流防止素子(図示せず)を電源路線部22に配置すればよい。そしてこの逆電流防止素子は、コンバータ電源部10の動作に同期して開放すればよい。またあるいは逆電流防止素子は、制御部23がコンバータ電源部10に対して昇圧動作を起動するように指示を出した後に、且つ、コンバータ電源部10の昇圧動作が始まる前に開放すればよい。
次に、図6を参照しながら、図4、図5に示した構成におけるドアラッチ装置8B、8Cの動作を説明する。図6は車両と、その車両に搭載されたドアラッチ装置8Bまたはドアラッチ装置8Cとの動作状態を示す時系列図である。各曲線はそれぞれ図3と同様の内容を示している。
まず、バッテリー16の端子電圧が閾値である10V以上でバッテリー16が正常な状態である場合、ユーザーがドアハンドル20を引くことで、「ドアハンドルからの指示」の曲線は開指示のON状態となる。コンバータ電源部10はこの開指示に応じて動作する。しかしながらバッテリー16の端子電圧が閾値以上であるとき、コンバータ電源部10は電圧を出力しない。
一方、バッテリー16の端子電圧が閾値未満である場合、ユーザーがドアハンドル20を引くことで、「ドアハンドルからの指示」の曲線は開指示のON状態となる。コンバータ電源部10はこの開指示に応じて動作する。そして、コンバータ電源部10の昇圧機能が動作してコンバータ電源部10はバッテリー16の端子電圧を昇圧して出力規定値である10Vを出力する。
以上の動作によって、バッテリー16が負担する電力消費は抑制され、バッテリー16が劣化した状態であっても、ドアラッチ装置8B、8Cは多くの機会に反復して動作することができる。
ここで説明したドアラッチ装置8B、8Cのコンバータ電源部10は昇圧動作機能を備えているが、昇圧動作と降圧動作との双方の機能を備えてもよい。そしてその場合、コンバータ電源部10は、昇圧動作あるいは降圧動作のいずれかを判断するためにバッテリー16の端子電圧と所定の閾値とを比較する。そして、図6に示すようにこの閾値は10Vとし、また昇圧後や降圧後の補正値も10Vとしている。しかしながら、これらの閾値に補正値を一致させる必要は無い。
(実施の形態3)
実施の形態1、2で説明したドアラッチ装置8A、8B、8Cは、バッテリー16が劣化した場合に動作が可能である。以下で説明するドアラッチ装置8Dは、バッテリー16が破損などにより放電できなくなった場合にも動作することができる。
実施の形態1、2で説明したドアラッチ装置8A、8B、8Cは、バッテリー16が劣化した場合に動作が可能である。以下で説明するドアラッチ装置8Dは、バッテリー16が破損などにより放電できなくなった場合にも動作することができる。
図7は本発明の実施の形態3によるドアラッチ装置8Dを示すブロック図である。ドアラッチ装置8Dは、ラッチモータ接続スイッチ9、コンバータ路線部11B、ラッチモータ12、ラッチ部13、電源路線部22と、制御部23を含む。ラッチモータ接続スイッチ9は車両14に設けられた開閉指示部15からの指示によって開閉される。コンバータ路線部11Bは車両14に配置されたバッテリー16とラッチモータ接続スイッチ9の入力側を接続する。コンバータ路線部11Bはコンバータ電源部110と連動スイッチ25とを含む。ラッチモータ12はラッチモータ接続スイッチ9の出力側に接続されている。さらに、バッテリー16とラッチモータ接続スイッチ9の入力側とは電源路線部22によって接続されている。
つまり、コンバータ路線部11Bと電源路線部22とは並列接続されている。また、制御部23はドアハンドル20に接続されている。そして制御部23は電源路線部22の電圧を検知し、且つコンバータ電源部110の動作を制御する。そしてラッチ部13は、ラッチモータ接続スイッチ9が閉じられた時にラッチモータ12が駆動することによって開動作する。したがって、開閉指示部15がラッチ部13を開動作させるために指示すると、ラッチモータ接続スイッチ9が閉じられる。そしてコンバータ電源部110から、もしくは電源路線部22を通じて、ラッチモータ12へ電力が供給される。そして、コンバータ電源部110は必要に応じて起動し、コンバータ電源部110からラッチモータ12へと電力を供給する。
ここでは、ドアラッチ装置8Dが車両14に搭載された場合の動作を一例として示している。したがって、ドアラッチ装置8Dの動作は、連動スイッチ25あるいは車両14のエンジンスイッチ26がOFFからONとなるときや、ONとなっているときを基準としている。なお、ドアラッチ装置8Dが単独で動作する場合を考慮するならば、ドアラッチ装置8Dの動作は、コンバータ電源部110への電力供給指示がOFFからONとなるときや、ONとなっているときを基準とすればよい。
ここでコンバータ電源部110は蓄電機能を有し、車両14のエンジンスイッチ26がONとなると、コンバータ電源部110は内部で充電を始める。ここで車両14のエンジンスイッチ26がONとなっているときに、制御部23は常に電源路線部22の電圧値を検知し、制御部23は電源路線部22の電圧と所定の閾値とを比較する。
まず、エンジンスイッチ26がONとなっていて電源路線部22の電圧が閾値以上の場合、コンバータ電源部110は継続し動作する。すなわち、コンバータ電源部110は昇圧と充電を続ける。この場合、制御部23がコンバータ電源部110の動作を制御すればよい。そして、電源路線部22はラッチモータ接続スイッチ9へとバッテリー16からの電力を供給する。このとき、電源路線部22の電圧が閾値以上であるので、制御部23はバッテリー16からの電力供給が正常状態であると判定する。
一方、エンジンスイッチ26への指示がONとなっているにもかかわらず、電源路線部22の電圧が閾値未満となった場合、コンバータ電源部110は動作を停止し、休止状態となって昇圧および充電を停止する。そしてその後にユーザーがドアハンドル20に対して開動作を指示し、ドアラッチ装置8Dがラッチ部13を開動作させるための指示を受けたときに、ラッチモータ接続スイッチ9が閉じる。これとともに、コンバータ電源部110は停止状態から動作状態へと移行して再度動作を始め、ラッチモータ接続スイッチ9を通じてラッチモータ12へと電力を供給する。すなわち、コンバータ電源部110は昇圧と充電とを再開する。但し、コンバータ電源部110への入力電圧が低い、あるいは無いため、実際にはコンバータ電源部110はほとんど充電されない。このとき、電源路線部22の電圧が閾値よりも低いので、制御部23はバッテリー16からの電力供給が異常状態であると判定する。
以上の構成および動作により、バッテリー16からの入力電圧が低い場合は、実施の形態1と同様に電気式開動作機能のみによってラッチ部13は開動作することができる。従って、非常用として機械式開動作機能を車両14へ設ける必要は無い。つまり、電気式開動作機能によって通常時対応と非常時対応の双方への対応が可能なドアラッチ装置8Dのみが車両14へ搭載されることで、車両14を軽量化し、それに伴い燃費を向上することが可能となる。
また、車両14が衝突事故などに遭遇した際に、特にバッテリー16が損傷した場合や、あるいは電源路線部22が切断された場合にはバッテリー16からの電力供給が途絶える。このような場合であっても、コンバータ電源部110に蓄えられた電力を用いることで電気式開動作機能は起動することができる。これによって、車両14に事故が生じても搭乗中のユーザーはドアハンドル21を操作することで車外へ脱出することができる。さらに、第三者は事故後の車両14の外からドアハンドル20を操作することで搭乗者を車室19から車外へと救出することができる。
以下、バッテリー16が電源としての機能を喪失した場合であっても、動作可能なドアラッチ装置8Dの配置および動作についての詳細を、図7を参照しながら説明する。
ドアラッチ装置8Dは、ラッチ部13と、ラッチモータ12と、ラッチモータ接続スイッチ9と、コンバータ路線部11Bと、コンバータ路線部11Bに並列接続した電源路線部22を備えている。
エンジンスイッチ26に連動する連動スイッチ25とコンバータ電源部110とが直列接続でコンバータ路線部11Bに配置されている。そして、バッテリー16はコンバータ路線部11Bとラッチモータ接続スイッチ9を介して、あるいは電源路線部22とラッチモータ接続スイッチ9を介してラッチモータ12へ電力を供給する。
実施の形態1、実施の形態2と同様に、ユーザーがラッチ部13を開状態とさせるための指示を行う。ユーザーはドアハンドル20を車両14の外側から引っ張ることや、ドアハンドル21を車室19内から引っ張ることでラッチ部13を開状態とさせる。
ドアラッチ装置8Dは、ラッチ部13を開状態とさせるために以下の順序で動作する。まず、ユーザーがドアハンドル20を引っ張る動作で制御部23を起動させる。次に制御部23は電源路線部22の電圧値を検知し、且つ、検知した電圧と所定の閾値とを比較することによって、バッテリー16が正常な状態であるかあるいは異常な状態であるかを判定する。
ここで、電源路線部22の電圧値が所定の閾値以上の場合、バッテリー16は電源路線部22を通じてラッチモータ接続スイッチ9およびラッチモータ12へと電力を供給する。そして、コンバータ電源部110は動作するものの電力を出力しない、もしくは低電圧で低電流の微弱な電力を出力する。電源路線部22の電圧値が所定の閾値以上の場合、エンジンスイッチ26およびエンジンスイッチ26に連動する連動スイッチ25がONであるときのコンバータ電源部110の動作と、OFFであるときのコンバータ電源部110の動作とは概ね同じである。
エンジンスイッチ26および連動スイッチ25がONであるときには、コンバータ電源部110は充電のために動作を継続し、且つ、電力を出力しない、もしくは微弱な電力を出力する。
ここで、コンバータ電源部110は、充電回路27、放電回路29と蓄電素子28とを有している。そして、放電回路29はラッチモータ接続スイッチ9に接続され、充電回路27は放電回路29に直列に接続され、蓄電素子28の一端が充電回路27と放電回路29との接続点に接続されている。
エンジンスイッチ26および連動スイッチ25がOFFからONへと切り替えられると、コンバータ電源部110は充電を始め、且つ、放電を始める。つまり、制御部23は充電のためにコンバータ電源部110の充電回路27を動作させて蓄電素子28を充電し、且つ、放電のために低いデューティ比で放電回路29を動作させて蓄電素子28の電力を消費させる。このとき、放電回路29からの出力電流はほぼ0Aとしている。以上がバッテリー16の端子電圧が正常であり、バッテリー16は劣化や損傷を伴わない状態に相当する。
一方、電源路線部22の電圧値が所定の閾値よりも低い場合、ドアラッチ装置8Dの動作はエンジンスイッチ26の状態に応じて異なる。
第1の状態として、エンジンスイッチ26は以前にON状態から正しくOFF状態へと切り替えられ、そのままOFFの状態のドアラッチ装置8Dの動作について説明する。この状態は例えば、車両14が長期間放置されたことによってバッテリー16の端子電圧が低下した場合などに相当する。
制御部23はドアハンドル20が引っ張られたことによって起動される。そして制御部23は電源路線部22の電圧と所定の閾値との比較の結果によって、バッテリー16の電圧が低下していると判定する。次に、制御部23は蓄電素子28に蓄えた電力を放電回路29によって昇圧させる。そして、昇圧後の電圧は閉じられたラッチモータ接続スイッチ9を通じてラッチモータ12へと供給され、ラッチ部13は開状態となる。以上の動作により、ドアラッチ装置8Dはバッテリー16の電圧が低下している状態であっても機械式開動作機能を用いずに電気式開動作機能のみによって、ドア18を開閉することができる。
次に第2の状態として、エンジンスイッチ26の指示はONであるにもかかわらず、電源路線部22の電圧が上記の所定の閾値よりも低くなった場合のドアラッチ装置8Dの動作について説明する。ここで、車両14が動作中に電源路線部22の電圧に急低下が生じる状態は、例えば、エンジンスイッチ26の指示がONの状態であって、車両14が動作中であるときに、突然にバッテリー16の端子電圧が低下して車両14が動作停止した場合などに相当する。つまり、車両14が事故に遭遇し、バッテリー16が重大な状況に陥った場合などに相当する。そして、制御部23は電源路線部22の電圧と所定の閾値との比較の結果によって、車両14およびバッテリー16が非常事態に陥ったと判定する。つぎに、制御部23はコンバータ電源部110の動作を停止させる。つまり、制御部23は充電回路27の動作を停止させ、且つ、放電回路29の動作を停止させて、蓄電素子28に蓄えられた電力を維持させる状態にコンバータ電源部110を制御する。
ここでコンバータ電源部110の停止状態は一時的な停止である。つまり、コンバータ電源部110は制御部23から指示を受けると即座に再始動することが可能な状態となっている。ここで、制御部23は蓄電素子28から制御部23が演算をはじめとする動作が可能な電力の供給を受けていて、バッテリー16の端子電圧にかかわらず動作が可能である。従って、制御部23への電力供給は、バッテリー16の端子電圧が正常な場合はバッテリー16が担い、バッテリー16の端子電圧が異常として検知されるとコンバータ電源部110が担う。そして、搭乗者やあるいは車外の救助者がドアハンドル21やドアハンドル20を引っ張ることによって、制御部23はコンバータ電源部110へ再始動を指示する。蓄電素子28および放電回路29を含むコンバータ電源部110は制御部23の指示に基づいて蓄電素子28に蓄えられた電力を、放電回路29によって昇圧し、ラッチモータ接続スイッチ9を通じてラッチモータ12へ供給する。
制御部23を起動させるための電力、ラッチモータ接続スイッチ9を開閉させるための電力、そしてコンバータ電源部110を起動させるための電力は、電源路線部22の電圧値が所定の閾値よりも高い場合あるいは低い場合にも対応可能とするために、バッテリー16もしくは蓄電素子28によって供給される。
以上の動作により、コンバータ電源部110の蓄電素子28に蓄積された電力は、制御部23の機能を維持するために適用される微弱な電力を除いて、放電回路29で昇圧した後にラッチモータ12へ供給することができる。特にドアラッチ装置8Dは、車両14が非常事態に陥って電力を喪失した場合に非常用の電力を蓄積したコンバータ電源部110がドアハンドル20から指示されたときに限って放電してラッチモータ12を起動する。このため、ドアラッチ装置8Dは事故の直後に限らずに開動作ができ、且つ、連続した開動作や断続で反復した開動作ができる。つまり、車両14が事故に遭遇してバッテリー16が重大な状況に陥り、仮にこの事故から搭乗者の救出までに大幅な時間を要する状況であっても、救助者は車両14の外側からドアラッチ装置8Dを一度のみならず反復して開動作させることができる。
また、制御部23、コンバータ電源部110、ラッチモータ接続スイッチ9、ラッチモータ12、そしてラッチ部13は、ラッチ部13を開動作させる対象のドア18の内部に集中して配置すればよい。つまり、ドアラッチ装置8D内において個々の機能要素を接続する導体である全ての接続体30は、通常の電力供給路である電源路線部22に比較して短くすればよい。特にドアラッチ装置8Dは小型化や軽量化が可能であり、かつ、事故などの非常時対応に動作する。従って、車両14が事故に遭遇した場合でも、ドアラッチ装置8Dでは接続体30が短いため断線などの損傷を被る可能性が低く、特にコンバータ電源部110の動作信頼性が向上する。つまり、電源路線部22で損傷が生じる可能性よりも接続体30で損傷が生じる可能性を低くすることによって、ドアラッチ装置8Dは機能を維持しやすくなる。
さらに、ドアラッチ装置8Dは先にも述べたように、電気式開動作によって通常時と非常時に対応ができ、ドアラッチ装置8Dは小型化、軽量化が可能である。従ってドアラッチ装置8Dはドア18の中のどこにでも配置できる。例えば、ドア18の開閉時に生じる振動の影響を避けるために、ドア18のヒンジ側の偏った位置に配置してもよい。あるいは、ユーザーが必要なドア18の開閉時の力を調整するために、ドアラッチ装置8Dはドア18に適切なモーメントが生じる位置へ配置すればよい。
また、エンジンスイッチ26がONの状態で車両14が動作中であるときに、突然にバッテリー16の端子電圧が低下し、車両14が事故に遭遇したと制御部23が判定した場合、搭乗者あるいは救助者がドアハンドル20を操作することによって、ラッチ部13は開動作し、かつ、ラッチ部13に近接して配置されているウインドウ31を開動作させてもよい。これにより、搭乗者が車両14から脱出する経路が多くなり、救助者は搭乗者を車両14からより確実に救出することができる。
次に、図8を参照しながら、ドアラッチ装置8Dの動作を説明する。図8は車両とその車両に搭載されたドアラッチ装置8Dの動作状態を示す時系列図である。「車両のエンジンスイッチ」の曲線はエンジンスイッチ26から車両14への起動および停止についての指示状態の変化を示し、「コンバータ電源部出力電圧」の曲線はコンバータ電源部110の出力電圧の変動を示している。それ以外の曲線は図3と同様である。
以下、期間A、期間B、期間C、期間D、期間Eにおける動作について順に説明する。ここで、車両14の起動はエンジンスイッチ26がOFFからONへ切り替わるタイミングを、また、車両14の停止はエンジンスイッチ26がONからOFFへ切り替わるタイミングをそれぞれ示している。
まず、ユーザーが車両14を起動させる前の期間に該当する期間Aについて説明する。ここに期間Aが始まるタイミングは図示されていないがこのタイミングは、前回の使用時に車両14を正しい手順で停止させた時点である。
エンジンスイッチ26はOFF状態であるため、期間Aで車両14は動作していない。ユーザーが車両14への出入りのためにドアハンドル20を引っ張ることによって制御部23は起動し、電源路線部22の電圧を検知する。そして、制御部23はこの電圧と所定の閾値とを比較する。ここで、所定の閾値は車両14が例えばアイドリングストップ機能などを備えていても、バッテリー16に異常がない限り下回ることがない値として設定すればよい。ここでは例として所定の閾値は6Vとして示している。期間Aでバッテリー16の電圧は正常な12Vであって閾値よりも高いため、制御部23はバッテリー16が正常であると判定する。
従って、バッテリー16の電力は電源路線部22を通じてラッチモータ12へと供給される。このとき制御部23はコンバータ電源部110を動作させないように制御している。また、バッテリー16の電圧はそのままラッチモータ12へと供給されるので、バッテリー16の端子電圧とラッチモータ12の端子電圧は、双方共に概ね12Vである。このように、期間Aでユーザーがドアハンドル20を操作することによってラッチ部13は開動作する。
次に、ユーザーが車両14を起動させてから正しい手順で停止させるまでの期間に該当する期間Bについて説明する。
エンジンスイッチ26はOFFからONへ切り替えられることによって車両14は起動する。また、車両14が起動することに対応して制御部23が起動する。制御部23はエンジンスイッチ26がON状態、すなわちエンジンスイッチ26がONの位置である間は常に電源路線部22の電圧を検知する。そして制御部23は常に電源路線部22の電圧と閾値とを比較する。期間Bでバッテリー16の電圧は正常な12Vであって閾値よりも高いため、制御部23はバッテリー16が正常であると判定する。
また、車両14が起動することに対応してコンバータ電源部110も起動する。まず、コンバータ電源部110の充電回路27が動作することによって蓄電素子28は満充電あるいはそれに近い状態へと充電される。そしてこのとき、コンバータ電源部110の放電回路29は蓄電素子28に蓄えられた電力の一部を放出し、コンバータ電源部110は小さな電力を出力する。このとき、コンバータ電源部10が出力する電圧はバッテリー16の電圧よりも低く、特に閾値よりも低い。これによって、コンバータ電源部110からの出力電流が電源路線部22へ逆流して進入することが防止できる。そして、コンバータ電源部110からの出力電流は微小電流とする。つまり、放電回路29はオンデューティが低いスイッチングによって動作する。
オンデューティが低いスイッチング動作は、後に説明する期間Cの冒頭にかけて継続する。この継続動作によって、エンジンスイッチ26がOFFとなって車両14が放置されている期間に、蓄電素子28は満充電状態にならない。特に蓄電素子28が電気二重層キャパシタである場合、制御部23あるいはコンバータ電源部10は放電回路29をこのように制御するとよい。
ここでは一例としてコンバータ電源部110からの出力電圧がバッテリー16の電圧よりも低い場合を示しているが、コンバータ電源部110からの出力電圧は、バッテリー16の電圧と同等であっても、あるいは閾値以上でバッテリー16の電圧以下であってもよい。このとき、逆流を防止するために電源路線部22へバッテリー16側をカソード側としてダイオード(図示せず)を接続して、逆流防止機能が設けられてもよい。この場合、このダイオードは順方向に動作するときは、順方向電圧による多少の電圧降下は生じるものの大きな電力の損失は生じない。
さらに、制御部23は、放電回路29の低電圧で微弱電流の微小電力を連続して、あるいは断続的に検知すればよい。これにより、コンバータ電源部110が正常に動作することが可能な状態か否かを判定することができる。
以上のように期間Bでユーザーがドアハンドル20を引っ張ると、このときもバッテリー16の電力は電源路線部22を通じてラッチモータ12へと供給される。制御部23はコンバータ電源部110を動作させるように制御している。ここでコンバータ電源部110は、閾値である6Vよりも低電圧で、かつ、微弱な電流を出力する。バッテリー16の電圧はそのままラッチモータ12へと供給されるので、バッテリー16の端子電圧とラッチモータ12の端子電圧は、双方共に概ね12Vとなる。このように、期間Bでユーザーがドアハンドル20を操作することによってラッチ部13は開動作する。
次に、ユーザーが正しい手順で車両を停止させてから、次に車両14を起動させるまでの期間に該当する期間Cについて説明する。
エンジンスイッチ26はOFF状態であるため車両14は動作していない。ドアハンドル20からの指示もないので、ドアラッチ装置8Dの他の構成要素も動作しない。期間Bに関する説明で述べたように、コンバータ電源部110は期間Bでの放電回路29による放電動作を継続しており、この動作は期間Cの途中で終了する。また、この継続時間は数分から数十分と幅を持たせても構わない。特に蓄電素子28が電気二重層キャパシタである場合、制御部23は蓄電素子28の容量を蓄電素子28の諸定数から推定し、さらに制御部23はこの推定結果に基づいて放電回路29の放電期間を設定すればよい。
ここで蓄電素子28は電気二重層キャパシタを用いて説明したが、蓄電素子28はリチウムイオン電池などの二次電池を適用してもよい。そして、コンバータ電源部110の動作特性は蓄電素子28の特性に応じて決定される。
図8では、期間Cにおいてドアハンドル20からの指示、ラッチモータ12の端子電圧、そしてラッチ部13の動作は示されていないが、期間Aの場合と同様にラッチ部13はドアハンドル20からの指示に応じて開動作する。
次に、車両利用者が車両14を起動させてから車両14が事故などに遭遇するまでの期間に相当する期間Dについて説明する。
エンジンスイッチ26はOFFからONへ切り替えられることによって車両14は起動する。また、車両14が起動することに対応して制御部23が起動し、制御部23はエンジンスイッチ26がON状態、すなわちエンジンスイッチ26がONの位置である間は常に電源路線部22の電圧を検知する。そして制御部23は常に電源路線部22の電圧と閾値とを比較する。期間Dでバッテリー16の電圧は正常な12Vであって閾値よりも高いため、制御部23はバッテリー16が正常であると判定する。これらの動作やコンバータ電源部110の動作は期間Bで説明した場合と同じである。例えば、期間Dはエンジンスイッチ26がONとなったことによって車両14が走行中あるいは停車中の状態である。
次に、車両14が事故などに遭遇したとき以降の期間に相当する期間Eについて説明する。一例として、先に説明した期間Dでバッテリー16およびコンバータ電源部110が正常に動作していたものの、車両14が事故などの非常事態に遭遇して車両14はバッテリー16からの電力供給を喪失する。期間Eは、車両14がバッテリー16からの電力供給を失った時点およびそれ以降の状態に相当する。
車両14は動作中でエンジンスイッチ26の指示はON状態であるので、すでに動作中であった制御部23は、バッテリー16の電圧を検知する。さらにその電圧が閾値よりも低くなったことによって車両14もしくはバッテリー16が非常事態に陥ったと制御部23は判定する。つまり、車両14が通常の起動による動作状態であったにもかかわらず、バッテリー16の電圧が急低下したことによって、制御部23は車両14が異常であると判定する。
このあと、制御部23は上記の判定に基づいてコンバータ電源部110の動作を停止させる。ここでのコンバータ電源部110の動作停止状態とは、充電回路27と放電回路29の動作は停止していて、且つ、後に制御部23からの指示によって直ちに放電回路29は再始動することが可能となっている状態である。このように、充電回路27と放電回路29の動作が停止するので、蓄電素子28に蓄積された電力の大半は蓄電素子28に維持される。蓄電素子28に蓄積された電力の一部は、制御部23の動作を維持するためや、コンバータ電源部110の制御機能を維持するために用いられる。これらの動作や機能を維持するために必要な電力は非常に小さい。したがって、これらの動作や機能は長時間継続することができる。
車両14に事故などによる異常が生じた後のあるタイミングで、ユーザーである搭乗者や救助者はドアハンドル21やドアハンドル20を引っ張る。これによって、制御部23はコンバータ電源部110へ再始動を指示する。蓄電素子28および放電回路29を含むコンバータ電源部110は、制御部23からの指示に基づいて蓄電素子28に蓄えられた電力を放電回路29によって昇圧する。そしてコンバータ電源部110はラッチモータ接続スイッチ9を通じてラッチモータ12へと電力を供給する。ここで、放電回路29における昇圧動作は期間Bの動作とは異なり、昇圧後の電圧はラッチモータ12が動作可能な水準でなければならない。このとき、電源路線部22は切断された状態に相当する。このため、先に述べた逆流防止対策のダイオードが接続されている、あるいは接続されていないにかかわらず、昇圧後の電圧がコンバータ電源部110の入力側に印加されることはない。放電回路29は期間Bの動作に比較してオンデューティの比率が高いスイッチングによって動作する。そして、ラッチモータ12は駆動するために大きな電力を必要とする。このため、コンバータ電源部110から出力される電流は、微弱電流でなく期間Bの電流に比較して大きな値とすればよい。これにより、電源路線部22もしくはコンバータ路線部11Bのうち何れか一方の電力供給経路を選択するための機能を設ける必要はない。特にドアラッチ装置8Dは小型化や軽量化を実現でき、かつ、不測の事態に動作させることができる。従って、電力供給経路を選択するための切り替え機能を有する装置などを削減することによって、ドアラッチ装置8Dの動作に関する信頼性が高くなる。
コンバータ電源部110はドアハンドル20やドアハンドル21が操作されたときに限って動作すればよい。つまり、電力の出力が必要とされるときのみ、放電回路29は蓄電素子28に蓄電された電力を昇圧して出力すればよい。これによって、ドアラッチ装置8Dは車両14が事故に遭遇した直後に限らず開動作ができ、且つ、連続した開動作や断続的な反復動作ができる。つまり、車両14が事故に遭遇してバッテリー16が重大な状況に陥り、仮にこの事故から搭乗者の救出までに大幅な時間を要する状況であっても、救助者は車両14の外側からドアラッチ装置8Dを一度のみならず反復して開動作させることができる。よって、ドアラッチ装置8Dは救出に関する確実性を高めることができる。
ラッチモータ接続スイッチ9が閉じる期間は、ドアハンドル20がラッチ部13を開動作させるために引っ張られる期間に一致させるとよい。あるいは、エンジンスイッチ26がON状態であるにもかかわらずバッテリー16の電圧が急に低下して閾値を下回っている間は、ラッチモータ接続スイッチ9は閉じたままとなるように設定すればよい。エンジンスイッチ26がON状態であるにもかかわらずバッテリー16の電圧が急に低下して閾値を下回っている期間は非常事態に該当する。そのため、この期間には開閉に関する動作を可能な限り少なくすることでドアラッチ装置8Dの信頼性を向上させることができる。
またあるいは、エンジンスイッチ26がON状態であるにもかかわらずバッテリー16の電圧が急に低下して閾値を下回り、かつ、この状態が所定時間を経過しても継続することがある。この場合、上記の所定時間が経過した後、かつ、バッテリー16の電圧が閾値を下回っている期間は、ラッチモータ接続スイッチ9は閉じたままとなるように設定すればよい。これにより、バッテリー16の電圧に低下は一時の偶発的な状況ではなく非常事態であることをドアラッチ装置8Dは的確に把握して動作することができる。またこの期間には、開閉に関する動作を可能な限り少なくすることでドアラッチ装置8の信頼性を向上させることができる。
以上の説明で、ドアラッチ装置8Dの動作にはバッテリー16、連動スイッチ25、そしてエンジンスイッチ26が含まれている。ここで、バッテリー16は車両14のいずれかの位置に配置されていて、かつ、ドアラッチ装置8Dの外部に配置されている。また、エンジンスイッチ26は車両14のいずれかの位置に配置されていて、かつ、ドアラッチ装置8Dの外部に配置されている。これに対し、連動スイッチ25はドアラッチ装置8Dの内部あるいは外部のどちらであってもよい。
また、連動スイッチ25は図示しているものの、連動スイッチ25を配置せずにこの部分を短絡した状態としてもよい。ドアラッチ装置8Dの制御部23による車両14の状態の判断基準は、バッテリー16の電圧に相当する電源路線部22の電圧とエンジンスイッチ26の状態を適用する。連動スイッチ25では、エンジンスイッチ26のON、OFFに連動してON、OFFが切り替わる。しかしながら、ドアラッチ装置8Dはエンジンスイッチ26を基準として用いる。よって、連動スイッチ25の部分は短絡した状態としてもよい。
以上のように実施の形態1〜3では、ドアラッチ装置8A〜8Dは車両14が正常時にも非常時にも対応が可能な電気式開動作機能を有している。しかしながらさらに第2の非常用ドアラッチ機能として機械式開動作機能を追加配置してもよい。これにより、非常時には2系統のドアラッチ機能が存在することになる。電気式開動作機能を有したドアラッチ装置8は小型、軽量であるので、さらに機械式開動作機能を付加しても車両14の重量は大幅に増えなく、かつ、安全性を向上させることができる。
また、機械式開動作機能を有する第2の非常用ドアラッチ機能は全てのドア18に設ける必要はなく、使用頻度の多いドアのみに付加して設けるとよい。また、ドアラッチ装置8A〜8Dは、バックドア(図示せず)、トランク用ドア(図示せず)、燃料供給口蓋(図示せず)に設けてもよい。これにより、ユーザーは非常時の荷物や工具を取り出すこと、あるいは不要燃料を排出することができる。
以上の説明では、制御部23は様々な機能を有し独立した単一の回路または素子として示している。これ以外に、制御部23はラッチモータ接続スイッチ9やコンバータ電源部110などに含ませ、これまでに説明した制御部23の機能を必要に応じ分散して備えてもよい。
なお、以上の説明ではドアラッチ装置8A〜8Dが備えられた車両14について説明したが、ドアラッチ装置8A〜8Bは車両に限らず船舶などの輸送用機器をはじめとして遊技機などを含め、移動体に適用することができる。
以上に述べたように本発明によれば、バッテリーの電圧が低下したときにも、正常にラッチ部は開動作することができる。従って、通常時用および非常用を兼ねた電気式開動作機能を有したドアラッチ装置のみを用いることで車両を軽量化、そして車両の低燃費化ができるので、各種車両に使用されるドアラッチ装置として有効である。
8,8A,8B,8C,8D ドアラッチ装置
9 ラッチモータ接続スイッチ
10,110 コンバータ電源部
10A 昇圧用スイッチング素子
10B 降圧用スイッチング素子
11,11A,11B コンバータ路線部
12 ラッチモータ
13 ラッチ部
14 車両
15 開閉指示部
16 車両用バッテリー(バッテリー)
17 ボディー
18 ドア
19 車室
20,21 ドアハンドル
22 電源路線部
23 制御部
24 切り替え素子
25 連動スイッチ
26 エンジンスイッチ
27 充電回路
28 蓄電素子
29 放電回路
30 接続体
31 ウインドウ
9 ラッチモータ接続スイッチ
10,110 コンバータ電源部
10A 昇圧用スイッチング素子
10B 降圧用スイッチング素子
11,11A,11B コンバータ路線部
12 ラッチモータ
13 ラッチ部
14 車両
15 開閉指示部
16 車両用バッテリー(バッテリー)
17 ボディー
18 ドア
19 車室
20,21 ドアハンドル
22 電源路線部
23 制御部
24 切り替え素子
25 連動スイッチ
26 エンジンスイッチ
27 充電回路
28 蓄電素子
29 放電回路
30 接続体
31 ウインドウ
Claims (11)
- ラッチモータ接続スイッチと、
前記ラッチモータ接続スイッチの入力側に接続されたコンバータ電源部を有するコンバータ路線部と、
前記ラッチモータ接続スイッチの出力側に接続され、前記ラッチモータ接続スイッチが閉じられた時に駆動するラッチモータと、
前記ラッチモータが駆動することで開動作されるラッチ部と、
前記ラッチモータ接続スイッチの入力側に接続されるとともに前記コンバータ路線部に並列接続された電源路線部と、
前記電源路線部の電圧を検知して、前記コンバータ電源部を起動させる制御部と、を備え、
前記ラッチ部を開動作させるための指示に基づき、前記ラッチモータ接続スイッチが閉じるとともに、前記コンバータ電源部が起動して前記コンバータ電源部への入力電圧を昇圧して前記ラッチモータ接続スイッチへ出力するドアラッチ装置。 - 前記コンバータ電源部は、前記ラッチ部を開動作させるための指示を受ける期間よりも短い期間で前記ラッチモータへと電力を供給する、
請求項1に記載のドアラッチ装置。 - 前記コンバータ電源部は昇圧動作機能および降圧動作機能を有し、
前記コンバータ電源部への前記入力電圧が閾値以上であるときは前記コンバータ電源部は降圧動作し、
前記コンバータ電源部への前記入力電圧が前記閾値よりも低いときは前記コンバータ電源部は昇圧動作する、
請求項1に記載のドアラッチ装置。 - 前記電源路線部の電圧が閾値よりも低下した状態で前記ラッチ部を開動作させるための指示が行われた場合に、
前記ラッチ部を開動作させるための指示に基づき前記ラッチモータ接続スイッチが閉じるとともに、
前記制御部の指示に基づき前記コンバータ電源部が起動する、
請求項1に記載のドアラッチ装置。 - 前記コンバータ電源部は蓄電機能を有し、前記コンバータ電源部への電力供給指示がONとなることで前記コンバータ電源部は充電を開始し、
その後に前記コンバータ電源部への前記電力供給指示がONとなっている状態で前記電源路線部の電圧が閾値以上である場合は前記コンバータ電源部が継続して動作するとともに、前記電源路線部が前記ラッチモータ接続スイッチへと電力を供給し、
前記コンバータ電源部への前記電力供給指示の指示がONとなっている状態で前記電源路線部の電圧が閾値未満となった場合は前記コンバータ電源部は動作停止し、その後に前記ラッチ部を開動作させるための指示を受け、前記ラッチモータ接続スイッチが閉じるとともに前記コンバータ電源部が停止から動作へと移行して前記コンバータ電源部は前記コンバータ電源部に充電された電力を昇圧して前記ラッチモータへ供給する、
請求項1に記載のドアラッチ装置。 - 前記コンバータ電源部は、
前記ラッチモータ接続スイッチに接続された放電回路と、
前記放電回路に直列接続された充電回路と、
前記充電回路と前記放電回路との接続点に一端を接続された蓄電素子と、を有する、
請求項5に記載のドアラッチ装置。 - 前記コンバータ電源部への前記入力電圧からの電力供給が正常状態で前記コンバータ電源部への前記電力供給指示をOFFにして前記車両を停止した場合は、前記車両の停止後にも前記放電回路は所定の期間に動作継続する、
請求項5に記載のドアラッチ装置。 - 前記ラッチモータ接続スイッチの入力側に接続されるとともに前記コンバータ路線部に並列接続された電源路線部と、
前記ラッチモータ接続スイッチの前記入力側の電圧を検知して前記コンバータ電源部を起動させる制御部と、をさらに備えた、
請求項1に記載のドアラッチ装置。 - 前記ラッチモータ接続スイッチの前記入力側の電圧が閾値よりも低下した状態で前記ラッチ部を開動作させるための指示が行われた場合に、
前記ラッチ部を開動作させるための指示に基づき前記ラッチモータ接続スイッチが閉じるとともに、
前記制御部の指示に基づき前記コンバータ電源部が起動する、
請求項8に記載のドアラッチ装置。 - 本体と、
前記本体に設けられたドアと、
前記ドアに配置されたドア開閉指示部と、
前記本体に設けられたバッテリーと、
ラッチモータ接続スイッチと、
前記バッテリーと前記ラッチモータ接続スイッチの入力側とを接続するコンバータ電源部を有するコンバータ路線部と、
前記ラッチモータ接続スイッチの出力側に接続され、前記ラッチモータ接続スイッチが閉じられた時に駆動するラッチモータと、
前記ラッチモータが駆動することで開動作されるラッチ部と、
前記ラッチモータ接続スイッチの入力側に接続されるとともに前記コンバータ路線部に並列接続された電源路線部と、
前記電源路線部の電圧を検知して、前記コンバータ電源部を起動させる制御部と、を備え、
前記ドア開閉指示部から前記ラッチ部を開動作させるための指示を受け、前記ラッチモータ接続スイッチが閉じるとともに、前記コンバータ電源部が起動して、前記バッテリーから前記コンバータ電源部への入力電圧を昇圧させる、
移動体。 - 本体と、
前記本体に設けられたドアと、
前記ドアに配置されたドア開閉指示部と、
前記本体に設けられたバッテリーと、
前記本体に設けられたエンジンスイッチと、
ラッチモータ接続スイッチと、
蓄電素子を含むコンバータ電源部を有し、前記バッテリーと前記ラッチモータ接続スイッチの入力側とを接続するコンバータ路線部と、
前記バッテリーと前記ラッチモータ接続スイッチの入力側とを接続し、かつ、前記コンバータ路線部に並列接続された電源路線部と、
前記ラッチモータ接続スイッチの出力側に接続され、前記ラッチモータ接続スイッチが閉じられた時に駆動するラッチモータと、
前記ラッチモータが駆動することで開動作されるラッチ部と、
前記電源路線部の電圧を検知し、かつ、前記コンバータ電源部を制御する制御部と、を備え、
前記エンジンスイッチがONとなると前記コンバータ電源部は前記蓄電素子への充電を開始し、
その後に、
前記エンジンスイッチがONとなっている状態で前記電源路線部の電圧が閾値以上である場合は、前記制御部は前記コンバータ電源部を継続して動作させるとともに、前記電源路線部によって前記ラッチモータ接続スイッチへと電力を供給し、
前記エンジンスイッチがONとなっている状態で前記電源路線部の電圧が閾値未満である場合は、前記制御部は前記コンバータ電源部を動作停止させ、その後に前記ドア開閉指示部から開動作の指示によって前記ラッチモータ接続スイッチを閉じるとともに前記コンバータ電源部を停止から動作へと移行させて、前記コンバータ電源部は前記コンバータ電源部に充電された電力を昇圧して前記ラッチモータへ供給する、
移動体。
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