(57)【要約】  本発明は、モータ駆動式開閉システムに対する挟み込み防止方法および装置に関する。この方法は、以下のステップを有する：すなわち、減少したモータ速度を識別するステップと、モータを遮断するステップと、センサ信号を解析して挟み込み状況を識別するステップと、挟み込み状況が発生しているか否かを決定するステップと、挟み込み状況の識別に依存してモータを制御するステップとを有する。上記の挟み込み状況を識別する装置は、モータと、識別ユニットと、制御ユニットと、少なくとも１つのセンサとを有している。この装置は、本発明の方法を実施するために設けられた装置である。
2009519696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動式開閉システムに対する挟み込み防止方法において、
減少したモータ速度を識別するステップと、
モータを遮断するステップと、
センサ信号を解析して挟み込み状況を識別するステップと、
挟み込み状況が発生しているか否かを決定するステップと、
当該の挟み込み状況の識別に依存して前記のモータを制御するステップとを有することを特徴とする
挟み込み防止方法。
【請求項２】
前記の挟み込み状況をあらかじめ定めた時間（tdec）内に識別する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の時間（tdec）は、前記の遮断後にモータが停止するまでの時間（tstop）よりも短い、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
挟み込み状況を識別するため、前記のモータの回転数を検出して評価する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
挟み込み状況を識別するため、監視センサの前記センサ信号を評価する、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記の開閉システムに対象物が挟み込まれていることが識別される場合、前記のモータの回転方向を逆転してモータ速度を増大させる、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記の開閉システムに対象物が挟み込まれていないことが識別される場合、前記のモータを再びオンにして同じ回転方向で作動させる、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記の解析したセンサ信号を除去する、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記の挟み込み状況を識別する際、モータ遮断の特性曲線を考慮する、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
挟み込み状況を識別する装置において、
該装置は、モータと、識別ユニットと、制御ユニットと、少なくとも１つのセンサとを有しており、
該装置は、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法を実施するために設けられていることを特徴とする、
挟み込み状況を識別する装置。
【請求項１１】
前記のモータは、自動車におけるパワーウィンドウ装置またはスライディングルーフ装置またはテールゲート装置に対する駆動装置として設けられている、
請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動式開閉システムに対する挟みこみ防止方法および装置に関する。
【０００２】
従来の技術
電気駆動装置を有するモータ駆動式開閉システムは、自動車において、例えばパワーウィンドウ装置およびスライディングルーフ装置に使用される。モータ駆動式テールゲート開閉装置に対しても、モータおよび開閉システムが使用される。人員の危険および対象物の損傷を回避するため、このようなシステムには挟み込み防止装置が必要である。このためには挟み込み状況を確実に識別しなければならない。
【０００３】
挟み込み状況を識別するため、例えば、複数のスイッチ素子を介して駆動モータを制御する。これらのスイッチ素子そのものはモータ監視段によって制御される。このために、例えば、所定の静的なモータ電流値からリセット信号を導出し、またモータ電流の少なくとも一時的な時間変化から別のリセット信号を導出する。この装置では、静的および動的なモータ電流監視が行われる。これにより、例えばウィンドウが障害物に当たって急激なトルク変化ないしは電流増大が発生した場合に、モータは遮断されるかまたはその回転方向が逆転するのである。これは、瞬時の電流値が比較的小さい場合にも行われる。しかしながらこのモータは、短絡電流に近い値にまで電流が緩慢に増大してさらなる急激な電流増大がもはや可能でない場合にも遮断される。すなわち静的なモータ電流および電流の時間変化が評価されて挟み込み状況が識別されるのである。
【０００４】
モータの回転数監視を行って、自動車の調整駆動装置において力の制限および挟み込み防止を保証することも広く知られている。この回転数監視は例えばホールセンサによって行われ、これによって緩慢な変化または急峻な変化が検出されて所要のモータ制御信号が導出されるのである。
【０００５】
挟み込み状況は、従来技術においてモータのアーマチュアに誘導される電圧から識別され、ここでこの誘導される電圧は、モータ端子に加わる電圧と、モータアーマチュアに流れる電流とから求められる。
【０００６】
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成を有する、モータ駆動式開閉システムに対する本発明の挟み込み防止方法の利点は、この方法が、挟み込み状況を識別するために２段階に構成されており、ひいては殊に迅速、確実かつ安全に開閉システムにおける挟み込みを防止することである。第１ステップでは、減少したモータ速度が直ちに識別される。これにしたがい、このモータは遮断され、遮断過程中にモータ速度がさらに減少する。ここでセンサ信号が解析されて挟み込み状況が識別される。ここでは挟み込み状況が発生しているか否かが決定される。つぎのステップでは上記のモータが、挟み込み状況の認識に依存して制御される。この方法の利点は、モータ速度がわずかに偏差したことが識別されるだけで、このモータが直ちに遮断されることである。これによってモータは減速する。したがってこのモータが伝達することの可能なトルクないしは力が同時に小さくなる。つぎのステップでは、モータの遮断過程中にセンサ信号を評価して、挟み込み状況を確実に識別する。この方法の大きな利点は、この方法が極めて安全なことである。それはモータが直ちに遮断されるからである。これによって人員の保護が、高い信頼性で保証されるのである。
【０００７】
従属請求項には、本発明の有利な発展形態が記載されている。
【０００８】
殊に有利であることが判明したのは、あらかじめ定めた時間tdec内に挟み込み状況を識別するこの方法の実施形態である。この時間内にセンサ信号の解析および挟み込み状況の発生の有無についての決定が行われる。モータ制御は、この時間tdecの終わりに行われる。
【０００９】
上記のあらかじめ定められる時間tdecは有利には、モータが停止するまでの時間tstopよりも短い。つまりこのモータは、挟み込み状況発生について決定を行っている間にはまだ運動しているのであり、すなわちこのモータはまだ速度ゼロに減速されないのである。上記の時間tstopは有利には、要求および国内規則に応じて約５〜２０ミリ秒である。付加的にはモータノイズが、時間制限を行う項（Glied）としてこの時間に影響を及ぼすことも可能である。上記の時間tdecは相応に小さく、時間tstopの約４分の１である。すなわちこの時間は約１．２５〜５ミリ秒である。
【００１０】
本発明の方法の有利な変形実施形態では、挟み込み状況を識別するため、モータの回転数を検出して評価する。これによって第１にはモータ速度を決定することができ、第２にはこの回転数が、センサ信号として利用でき、この信号を評価して挟み込み状況を識別する。上記のモータ回転数は、ホールセンサを介して、またはモータ電流を測定することによって検出することができる。ここではモータの集電子におけるリップルが評価される。最初のリップルが発生するやいなや、本発明の方法の第１ステップにおいて、モータ速度の減少が識別されてこのモータが遮断される。つぎに挟み込み状況を識別するため、モータの電流信号ないしは発生するリップルをさらに解析して、約３〜８つのリップルの後、挟み込み状況を確実に評価することができる。
【００１１】
挟み込み状況を識別するため、有利には監視センサのセンサ信号を評価する。このセンサは、ただ１つの機能として挟み込み状況の監視および識別を有することができる。このようなセンサは、開閉システムを駆動するモータに配置することができる。この場合、この駆動モータの速度、電流、力、モーメントまたは電圧を複数のセンサによって検出する。択一的には例えば、閉じるべきウィンドウまたはスライディングルーフにセンサを配置してウィンドウないしはスライディングルーフの運動を検出することもできる。このためには赤外線センサまたは光学式センサを使用可能である。超音波センサ、容量式センサまたはコンタクトテープも、挟み込み状況を識別するためのベースとして有利である。
【００１２】
この方法によれば、有利には挟み込み状況が識別される場合にモータの回転方向を逆転させてモータ速度を増大させる。この場合、モータの遮断過程を速めさせて、モータ速度を可能な限りに迅速にゼロに減少させ、つぎにこのモータ速度を逆回転方向に動作速度ないしは最大速度で制御する。これにより、挟み込み状況を識別した際にウィンドウのガラスないしはスライディングルーフが再び開くため、挟み込まれた人員が負傷する危険性または挟み込まれた対象物の損傷が低減される。
【００１３】
有利には本発明の方法により、挟み込み状況が発生していないことが識別される場合、モータは再びスイッチオンされて同じ回転方向に作動される。すなわち、開閉システムに対象物が挟み込まれていない場合、モータは再び加速されて、スライディングルーフまたはウィンドウガラスの閉動作が継続されるのである。例えば、車両が凸凹の道路を走行して衝撃が発生し、この衝撃がボディひいては開閉システムに伝わる場合に、開閉システムの駆動モータのモータ速度が減少することがある。しかしながらこの場合にモータ速度の減少は個別の衝撃に制限されるため、センサ信号を評価することによって、挟み込み状況が発生していないことを識別することができる。挟み込み状況について決定の時点にモータはまだ閉方向に運動しているので、閉動作は実質的に遅延なしに継続される。上記のモータ速度の減少はわずかであり、この減少がドライバないしは車両搭乗者に気づかれることはない。これにより、凸凹の道路であっても、ウィンドウガラスないしはスライディングルーフの閉動作は快適に継続される。したがって、例えば、走行路からの衝撃が車両ボディに伝わっただけでウィンドウが絶えず上下に動いてしまうという状況が確実に回避される。
【００１４】
殊に有利には、挟み込み状況が発生していない場合に、解析されたセンサ信号が選別される。これによって、凸凹の道路においてボディに何回も衝撃が発生した場合、これらの障害信号を消去して、挟み込み状況を判定するためにもはやこれらの信号に着目しなくてもよいようにすることができる。これにより、挟み込み状況の識別が一層確実かつ高速になる。搭乗者に対するないしは挟み込まれる対象物に対する安全性は保たれたままである。この方法によれば、有利には、挟み込み状況を識別する際、遮断中にモータの特性曲線を考慮する。通常の場合、挟み込み状況を識別するため、比較的一定のモータ速度から出発する。しかしながら本発明の方法によれば、センサ信号を解析して挟み込み状況を識別している間、モータは減速される。これにより、モータ速度の特性曲線が変化する。このモータ特性曲線は、モータの動作ないしは最大速度からこのモータの停止状態に向かって降下する曲線である。センサ信号を評価する際、例えばモータ電流またはこのモータに誘導される電圧をベースとして採用する場合、この特性曲線を考慮しなければならない。これによって挟み込み状況を識別する際の信頼性が改善される。これにより、人員に対する、殊に車両搭乗者に対する上記の開閉システムの安全性が格段に増大する。
【００１５】
挟み込み状況を識別する本発明の方法は、モータ、識別ユニット、制御ユニットおよび少なくとも１つのセンサを有する装置によって実施される。このセンサにより、この装置を駆動するモータが監視される。このセンサ信号は、識別ユニットによって評価される。ここではモータ速度の変化および挟み込み状況がこのセンサ信号の解析によって識別される。挟み込み状況が識別された後ないしはモータ速度の減少が確認された際、上記の制御ユニットにより、モータは、減速されるか、回転方向が逆転してモータ速度が増大されるか、ないし同じ回転方向で引き続き駆動される。モータは直ちに減速されるため、すなわち、挟み込み状況を最終的に識別する前にすでに減速されるため、モータが発生されるトルクないしは力が低減される。これにより、簡単かつコスト的に有利な電子コンポーネントを用いて、厳しい規範的要件を実現することができる。
【００１６】
殊に有利には、挟み込み状況を識別する装置のモータは、自動車のパワーウィンドウ装置またはスライディングルーフ装置またはテールゲート装置に対する駆動装置として設けられている。
【００１７】
図面
以下では有利な実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。図面において、
図１は、挟み込み状況が識別される場合に、本発明の方法を適用した際のモータ速度を表す線図であり、
図２は、挟み込み状況が発生していない場合のモータ速度を示す線図であり、
図３は、本発明の方法を説明するための流れ図である。
【００１８】
実施例の説明
以下では図１に基づき、パワーウィンドウのモータ速度の時間経過を説明する。図１には、車両が平らな道路上にあるかまたは平らな道路上で運動している場合、すなわち衝撃などがモータに加わっていない場合の、種々異なる状況におけるモータ速度ないしは回転数が示されている。
【００１９】
図１の破線の曲線１は、参照符号４で示した時点T0において通常動作のモータが遮断された場合に、時間に伴ってモータ速度が、動作ないしは最大速度から降下する様子を示している。この場合、例えばパワーウィンドウはその最終的な位置に走行するか、車両搭乗者によって停止させられる。
【００２０】
曲線２は、対象物がパワーウィンドウによって挟み込まれたために時点T0にモータ速度の減少が識別された場合のモータ速度の経過を示している。このモータはこれによって遮断される。挟み込み状況が発生しているか否かの確認のためにセンサ信号を解析することなくこの遮断過程が継続することになれば、参照符号６で示した時点Tstopにモータ速度はゼロに減少することになる。この時点にモータは停止状態に入ることになる。曲線２は曲線１よりも大きな傾きで経過する。それは、ウィンドウガラスとウィンドウフレームとの間に挟み込まれた対象物による動作モード「挟み込み防止」において、このモータは、上記の通常動作モードよりも大きく減速されるからである。
【００２１】
図１の曲線３は、挟み込み状況が識別されまたモータが本発明の方法にしたがって制御される場合のモータ速度経過を示している。参照符号４で示した時点T0に、減少したモータ速度が識別されてモータが遮断される。つぎにモータの速度は曲線２を辿る。つぎに参照符号４で示した時点T0以後の時間tdec内に、挟み込み状況が発生しているか否かが決定される。参照符号５の時点Tdecに挟み込み状況が発生している場合、モータ回転方向を逆転してモータ速度を再び最大速度に増大させる。これによってモータ速度は曲線３を辿る。ここで確認すべきであるのは、極めて短い時間の後、参照符号７の時点Tuにすでにモータが逆転していることである。
【００２２】
図２にも同様にモータ速度の時間経過が示されているが、これは外部からモータに衝撃が伝わる場合についての時間経過である。これは、車両が凸凹の道路を走行するか、例えば縁石を走行する場合である。
【００２３】
ここで曲線１が示しているのは、時点T0（参照符号４）に車両が、例えば縁石に乗り上げて走行する場合である。車両に作用する衝撃は、モータに伝わる。モータの速度ないしは回転数はこれによって変化するため、モータの速度は曲線１を辿る。ここでは挟み込み状況は発生していない。
【００２４】
図２には参照符号４の時点T0においてモータ速度の減少が識別される場合が示されている。これによってモータは遮断される。モータ速度は曲線２を辿る。T0と、参照符号５のTdecとの間の期間内に、挟み込み状況が発生していないことが識別される。この場合、挟み込み状況が発生していないという決定の後、直ちにモータ速度を再び増大させる。識別時点TErk以後、モータ速度は、曲線３を辿り、曲線２を辿ることはない。この場合、曲線３は基本的に曲線１の経過を辿る。それは発生した衝撃がこの状況においてもモータに伝わるからである。
【００２５】
図３には本発明の方法によるモータ制御を説明する流れ図が示されている。
【００２６】
遮断されたモータから出発して、ステップＳ１では、開閉システム、例えばパワーウィンドウを閉じるべきか否かを問い合わせる。このような信号が発生していない場合、モータは遮断されたままである。
【００２７】
開閉システムを閉じるという要求がある場合、ステップＳ２においてこのモータを作動させ、同時にモータ速度を監視する。これと同時にモータはスイッチオンされて回転し始める。ステップＳ３ではモータ速度の減少が発生しているか否か、殊に通常でない減少が識別されるか否かが求められる。
【００２８】
モータ速度の減少が識別されない場合、このフローはステップＳ２に戻り、引き続いてモータ速度を監視する。
【００２９】
ステップＳ３においてモータ速度の減少が識別される場合、ステップＳ４においてモータを遮断し、センサ信号が解析して挟み込み状況を識別する。ここでこの方法は、モータ速度ないしは回転数がごくわずかに偏差した場合でもすでに反応することができる。モータは直ちに遮断されるため、モータの回転数およびトルクは低減される。上記のセンサ信号に基づいて、挟み込み状況が発生しているか否かが決定される。これは時間tdec内に行われる。
【００３０】
つぎのステップＳ５では、挟み込み状況が識別されるか否かが決定される。挟み込み状況が発生している場合、ステップＳ６においてモータ回転方向を変更し、最大速度に達するまでこのモータを逆回転方向で加速する。あらかじめ定めた位置に達すると直ちに、すなわち例えばパワーウィンドウにより、ウィンドウガラスがあらかじめ定めた距離だけ下に移動すると直ちに、モータを停止させる。図３の流れ図によれば、このために位置「モータオフ」に戻る。
【００３１】
ステップＳ５において挟み込み状況が発生していない場合、ないしは挟み込み状況が発生していないことが決定される場合、ステップＳ７においてモータ速度を再び増大させ、モータを同じ回転方向で引き続き走行させる。付加的には上記の解析したセンサ信号を記憶およびフィルタで除去し、つぎの処理ステップにおいてこのようなセンサ信号にもはや着目しなくもよいようにする。これは、上記のフィルタで除去される信号が、走行路の凸凹および良好でない走行路面に起因するボディへの衝撃によって発生する場合には殊に有利である。
【００３２】
引き続いてＳ２に相応してモータ速度を監視する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】挟み込み状況が識別される場合に、本発明の方法を適用した際のモータ速度を表す線図である。
【図２】挟み込み状況が発生していない場合のモータ速度を示す線図である。
【図３】本発明の方法を説明するための流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2009519696.tif 000007
2009519696.tif 000008
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