(57)【要約】  【課題】モータの速度をきめ細かく算出することにより、なめらかで高精度なフィードバック制御を行えるようにする。  【解決手段】モータの回転により発生したパルスのエッジを検出し、このエッジに基づきモータの速度を算出する場合において、先のエッジＥ１が取得されてから前回エッジ周期Ｔ０の時間に至るまでの間に次のエッジＥ２が取得されない場合、次のエッジＥ２が取得されるまでの間、所定のサンプリング周期で先のエッジＥ１の取得時点ｔ０からの経過時間Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３に応じた推定速度Ｖ０１，Ｖ０２，Ｖ０３を算出し、これらの推定速度を用いてフィードバック制御を行う。【選択図】  図５
2006217697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転により発生したパルスのエッジを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出されたパルスのエッジに基づき前記モータの速度を算出する速度算出手段と、
前記速度算出手段で算出された速度を予め定められた目標値と比較して、当該速度が目標値となるように前記モータを制御する制御手段と、
を備えたモータの速度制御装置において、
前記速度算出手段は、前記パルスの先のエッジが取得されてから所定時間内に次のエッジが取得されない場合に、次のエッジが取得されるまでの間、所定のタイミングで、先のエッジの取得時点からの経過時間に応じた推定速度を算出し、
前記制御手段は、前記所定時間が経過してから次のエッジの取得時点までの区間において、前記推定速度と目標値とに基づき前記モータの速度を制御することを特徴とするモータの速度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータの速度制御装置において、
前記所定時間は、先のエッジとそれより１つ前のエッジとの間の時間を表す前回エッジ周期であることを特徴とするモータの速度制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のモータの速度制御装置において、
前記速度算出手段は、一定のサンプリング周期でモータの速度を算出し、先のエッジが取得されてから前記所定時間に達するまでは、サンプリングのたびに前回エッジ周期に基づいて速度を算出し、前記所定時間が経過した後は、次のエッジが取得されるまでの間、先のエッジの取得時点から各サンプリング時点までの時間に基づいて前記推定速度を算出することを特徴とするモータの速度制御装置。
【請求項４】
車両の後部扉を開閉するためのモータの速度を加速・定速・減速の複数段階に制御する装置であって、
前記複数段階のそれぞれに対応して予め定められた速度の目標値を記憶した記憶手段と、
前記モータの回転により発生したパルスのエッジを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出されたパルスのエッジに基づき前記モータの速度を算出する速度算出手段と、
前記速度算出手段で算出されたモータの速度に対応する後部扉の先端速度を、前記記憶手段に記憶されている所定の目標値と比較して、当該先端速度が前記目標値となるように前記モータを制御する制御手段と、
を備えたモータの速度制御装置において、
前記速度算出手段は、前記モータが減速状態にあって、かつ、前記パルスの先のエッジが取得されてから所定時間内に次のエッジが取得されない場合に、次のエッジが取得されるまでの間、所定のタイミングで、先のエッジの取得時点からの経過時間に応じた推定速度を算出し、
前記制御手段は、前記所定時間が経過してから次のエッジの取得時点までの区間において、前記推定速度と目標値とに基づき前記モータの速度を制御することを特徴とするモータの速度制御装置。
【請求項５】
開閉体を駆動するためのモータの速度を制御するとともに、前記開閉体に異物が挟み込まれたことを検知する装置であって、
挟み込みを検知するための閾値を記憶した記憶手段と、
前記モータの回転により発生するパルスのエッジを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出されたパルスのエッジに基づき前記モータの速度を算出する速度算出手段と、
前記速度算出手段で算出されたモータの速度の変動量を算出する変動量算出手段と、
前記変動量算出手段で算出された速度変動量を、前記記憶手段に記憶されている閾値と比較し、この比較結果に基づいて前記開閉体に異物が挟み込まれたことを検知した場合に、前記モータを停止させるように制御する制御手段と、
を備えたモータの速度制御装置において、
前記速度算出手段は、前記パルスの先のエッジが取得されてから次のエッジが取得されるまでの間、所定のタイミングで、先のエッジの取得時点からの経過時間に応じた推定速度を算出し、
前記変動量算出手段は、前記速度算出手段が算出した推定速度に基づいてモータ速度の推定変動量を算出し、
前記制御手段は、前記推定変動量と閾値とに基づき異物の挟み込みを検知して、前記モータを停止制御することを特徴とするモータの速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車の後部扉や窓の開閉に用いられるモータの速度を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの制御装置は、一般に、ロータリエンコーダ、パルス検出回路、速度制御回路およびモータ駆動回路から構成されている。ロータリエンコーダは、モータの回転量に応じたパルスを出力する。例えば、窓が０．７５ｍｍ移動する毎に、ロータリエンコーダから１パルスが出力される。パルス検出回路は、ロータリエンコーダから出力されたパルスを計数して、モータの単位時間あたりの回転量を離散的に検出する。速度制御回路は、パルス検出回路で検出された単位時間あたりの回転量に基づいて速度を算出するとともに、算出された速度と予め定められた目標速度とを比較し、この比較結果に基づいてモータ駆動回路に制御量を送る。モータ駆動回路は、受取った制御量に従ってモータを駆動する。これにより、モータは目標速度に沿うように速度制御される。
【０００３】
下記の特許文献１、特許文献２には、モータの速度制御を正確に行えるようにするための技術が開示されている。特許文献１においては、モータの回転速度に応じて発生するＦＧ信号の所定周期中に、モータを定速回転させるのに必要な基準信号が存在するか否かを判定し、断線等が原因で基準信号が存在しない場合は、駆動制御信号を出力してモータへの駆動信号の供給を停止することにより、モータが逆回転暴走して誤動作するのを防止している。特許文献２においては、モータの回転周期に比例したパルスを出力する回転検出手段からの出力パルスの間隔が第１の時間より長い場合はモータを加速し、出力パルスの間隔が第１の時間より短い場合はモータの加速を停止または減速することで、モータを定速制御するとともに、加速を停止または減速しているときに、出力パルスの間隔が第２の時間より長い場合はモータの加速を行うことで、モータに十分な慣性力がなく停止制御をすると止まってしまう場合でも、定速制御を継続できるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１１１２７７号公報（段落番号０００５〜０００８）
【特許文献２】特開平７−１５４９８９号公報（段落番号０００５〜０００７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、モータの速度制御装置において、ロータリエンコーダから出力されるパルスに基づいてモータの速度を算出する場合、パルスの立上りおよび立下りのエッジを検出することによりパルスの周期を計測し、この周期からモータの速度を求める方法がある。図６はこの原理を示した図である。ここでは、サンプリング周期は５ｍｓであり、ｔ０，ｔ１，ｔ２のタイミングでパルスのエッジ情報が取得される。エッジＥ１は時刻ｔ０で取得され、この時点でパルスの周期Ｔ０（エッジＥ０からエッジＥ１までの時間）に基づき速度Ｖ０＝１／Ｔ０が算出される。なお、この速度Ｖ０は正確には周波数を表している（以下のＶ１，Ｖ２も同様）。次のエッジＥ２は、タイミングｔ１で取得され、この時点でパルスの周期Ｔ１（エッジＥ１からエッジＥ２までの時間）に基づき速度Ｖ１＝１／Ｔ１が算出される。その次のエッジＥ３は、タイミングｔ２で取得され、この時点でパルスの周期Ｔ２（エッジＥ２からエッジＥ３までの時間）に基づき速度Ｖ２＝１／Ｔ２が算出される。図６では、Ｔ０＜Ｔ１＜Ｔ２の関係にあることから、モータの速度が低下していることになる。
【０００６】
図６の速度算出方法では、例えばエッジＥ１が取得された時点ｔ０で速度Ｖ０が算出され、次のエッジＥ２が取得されるまでは、エッジＥ１の取得時点ｔ０で得られた速度Ｖ０が保持され、エッジＥ２が取得された時点ｔ１で、新たな速度Ｖ１が算出されるが、実際には、エッジＥ１からエッジＥ２までの区間においても速度は変化している。しかるに、図６の場合は、この変化している速度値をフィードバック制御に反映することができないので、制御量が離散的で粗くなり、なめらかで高精度な速度制御を行えないという問題がある。また、モータが停止してパルスのエッジが取得できなくなった場合は、速度制御が不可能になるという問題がある。さらに、窓などの開閉体を駆動するモータの場合は、開閉体に異物が挟まってモータ速度が低下しても、エッジが取得されるまでは速度減少量が算出されないため、挟み込みの検知が遅れるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するものであって、その目的とするところは、モータの速度をきめ細かく算出することにより、なめらかで高精度なフィードバック制御を行えるようにすることにある。本発明の他の目的は、モータの回転によるパルスのエッジが取得できなくなっても速度制御を可能とすることにある。本発明のさらに他の目的は、開閉体に異物が挟み込まれたことを速やかに検知してモータを停止制御できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るモータの速度制御装置は、モータの回転により発生したパルスのエッジを検出する検出手段と、この検出手段で検出されたパルスのエッジに基づきモータの速度を算出する速度算出手段と、この速度算出手段で算出された速度を予め定められた目標値と比較して、当該速度が目標値となるようにモータを制御する制御手段とを備える。速度算出手段は、パルスの先のエッジが取得されてから所定時間内に次のエッジが取得されない場合に、次のエッジが取得されるまでの間、所定のタイミングで、先のエッジの取得時点からの経過時間に応じた推定速度を算出する。制御手段は、所定時間が経過してから次のエッジの取得時点までの区間において、推定速度と目標値とに基づきモータの速度を制御する。
【０００９】
速度算出手段でモータ速度を算出するにあたっては、パルスの周期（エッジからエッジまでの時間）に基づいて速度を算出することができる。この場合、周期の逆数である周波数がモータ速度となる。したがって、本発明の速度算出手段には、周期算出手段や周波数算出手段も含まれる。
【００１０】
本発明においては、先のエッジが取得されてから所定時間内に次のエッジが取得されなければ、次のエッジが取得されるまでの間、先のエッジの取得時点からの経過時間に応じた推定速度が算出される。そして、この推定速度と目標値とを用いてフィードバック制御が行われるので、エッジ間で変化する速度をフィードバック制御に反映することができ、これによって、なめらかで高精度な速度制御を行うことができる。また、モータの負荷が大きいために低速運転時にモータが停止してしまい、パルスのエッジが取得できなくなった場合でも、速度の推定演算が行われることによってフィードバック制御が可能となり、モータを正常に運転することができる。
【００１１】
本発明において、先のエッジが取得されてからの所定時間は、たとえば、先のエッジとそれより１つ前のエッジとの間の時間（本発明では、これを「前回エッジ周期」という。）に設定される。すなわち、先のエッジの取得後、前回エッジ周期に相当する時間に至っても次のエッジが取得されない場合に、上述した先のエッジの取得時点からの経過時間に応じた推定速度が算出される。
【００１２】
この場合、速度算出手段が一定のサンプリング周期でモータの速度を算出することで、先のエッジが取得されてから所定時間（前回エッジ周期）に達するまでは、サンプリングのたびに前回エッジ周期に基づいて速度を算出することができる。また、所定時間（前回エッジ周期）が経過した後は、次のエッジが取得されるまでの間、先のエッジの取得時点から各サンプリング時点までの時間に基づいて推定速度を計算することができる。
【００１３】
本発明は、車両の後部扉を開閉するためのモータの速度を加速・定速・減速の複数段階に制御する装置に適用することができる。この場合、本発明に係るモータの速度制御装置は、複数段階のそれぞれに対応して予め定められた速度の目標値を記憶した記憶手段と、モータの回転により発生したパルスのエッジを検出する検出手段と、この検出手段で検出されたパルスのエッジに基づきモータの速度を算出する速度算出手段と、この速度算出手段で算出されたモータの速度に対応する後部扉の先端速度を、記憶手段に記憶されている所定の目標値と比較して、当該先端速度が目標値となるようにモータを制御する制御手段とを備える。速度算出手段は、モータが減速状態にあって、かつ、パルスの先のエッジが取得されてから所定時間内に次のエッジが取得されない場合に、次のエッジが取得されるまでの間、所定のタイミングで、先のエッジの取得時点からの経過時間に応じた推定速度を算出する。制御手段は、上記所定時間が経過してから次のエッジの取得時点までの区間において、推定速度と目標値とに基づきモータの速度を制御する。
【００１４】
これによると、後部扉が全開位置（または全閉位置）に近づいて扉の先端速度が減少する区間において、次のパルスエッジが取得されるまでの時間が長くなった場合でも、推定速度を用いてフィードバック制御を行うことができるので、先端速度をなめらかに精度良く制御することができる。
【００１５】
また、本発明は、開閉体を駆動するためのモータの速度を制御するとともに、開閉体に異物が挟み込まれたことを検知する装置にも適用することができる。この場合、本発明に係るモータの速度制御装置は、挟み込みを検知するための閾値を記憶した記憶手段と、モータの回転により発生するパルスのエッジを検出する検出手段と、この検出手段で検出されたパルスのエッジに基づきモータの速度を算出する速度算出手段と、この速度算出手段で算出されたモータの速度の変動量を算出する変動量算出手段と、この変動量算出手段で算出された速度変動量を記憶手段に記憶されている閾値と比較し、この比較結果に基づいて開閉体に異物が挟み込まれたことを検知した場合にモータを停止させるように制御する制御手段とを備える。速度算出手段は、パルスの先のエッジが取得されてから次のエッジが取得されるまでの間、所定のタイミングで、先のエッジの取得時点からの経過時間に応じた推定速度を算出する。変動量算出手段は、速度算出手段が算出した推定速度に基づいてモータ速度の推定変動量を算出する。制御手段は、推定変動量と閾値とに基づき異物の挟み込みを検知して、モータを停止制御する。
【００１６】
これによると、先のエッジが取得されてから次のエッジが取得されるまでの間において、先のエッジの取得時点からの経過時間に応じた推定速度が算出され、この推定速度に基づいて得られる速度の推定変動量と閾値とを比較することにより、挟み込みの検知が行われる。このため、次のエッジの取得までに挟み込みを検知してモータを停止制御することが可能となり、エッジ取得後に挟み込み検知を行う従来の場合に比べて、早い段階で挟み込みを検知することができる。また、剛体等の挟み込みによりモータが回転不能となり、パルスのエッジが検出できなくなった場合でも、速度の推定演算が行われることにより挟み込みの検知が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、パルスのエッジ間でモータの速度をきめ細かく算出することにより、なめらかで高精度なフィードバック制御を行うことができる。また、パルスのエッジが取得できなくなった場合でも、推定速度を用いて速度制御を行うことができる。さらに、開閉体に異物が挟み込まれたことを速やかに検知して、モータを停止制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明が適用される車両の後部扉開閉装置（パワーテールゲート）の概略機構図である。１は車両であって、その後部には後部扉２がヒンジ部３で回動自在に支持されている。４は後部扉２を開閉するためのモータ、５はモータ４の回転方向に応じてａ方向に回転する駆動ローラ、６は駆動ローラ５の回転方向に応じてｂ方向に往復移動するアーム、７は後部扉２が開く際にバネによる付勢力を与えるとともに、後部扉２が閉まる際にダンパーとして働くステーである。モータ４が回転すると、この回転がギヤを介して駆動ローラ５に伝達されて駆動ローラ５が回転し、駆動ローラ５の回転がギヤを介してアーム６の直線運動に変換される。アーム６の一端は後部扉２に連結されているため、アーム６の往復移動によって、後部扉２はヒンジ部３を中心としてｃ方向に回動し、車両１の後部を開閉する。
【００１９】
図２は、後部扉開閉装置の電気的構成を示したブロック図である。１１は後部扉２の開閉を指示するための扉開閉スイッチであって、車両１の運転席に設けられている。１２は後部扉２が完全に閉じたことを検出する扉全閉検出スイッチであって、車両１の後部に配備したリミットスイッチなどから構成される。１３はモータ４に電流を供給してモータ４を回転させるモータ駆動回路、１４はモータ４の回転に応じてパルスを発生するロータリエンコーダである。１５はロータリエンコーダ１４から出力されるパルスを検出するパルス検出回路、１６はパルス検出回路１５で検出されたパルスのエッジ（立上りおよび立下り）を検出するエッジ検出部である。１７はエッジ検出部１６で検出されたエッジに基づき、モータ４の速度Ｖを算出する速度算出部である。１８はモータ４の速度制御を行う制御部、１９はＲＯＭやＲＡＭ等から構成されるメモリである。メモリ１９には、本発明における目標値に相当する目標速度Ｖｒｅｆが予め記憶されている。
【００２０】
以上において、エッジ検出部１６、速度算出部１７、制御部１８およびメモリ１９により、モータ４の速度制御装置５０が構成される。また、速度制御装置５０において、エッジ検出部１６、速度算出部１７、制御部１８の各部の機能は、マイクロコンピュータにより実現することができる。ここで、エッジ検出部１６は本発明における検出手段の一実施形態を構成し、速度算出部１７は本発明における速度算出手段の一実施形態を構成し、制御部１８は本発明における制御手段の一実施形態を構成し、メモリ１９は本発明における記憶手段の一実施形態を構成する。
【００２１】
図３は、メモリ１９に記憶された目標速度Ｖｒｅｆの一例を示している。ここでは、目標速度Ｖｒｅｆは、後部扉２の先端部２Ａ（図１参照）の目標速度を表しているが、メモリ１９に記憶される目標速度は、モータ４の目標速度であってもよい。図のように、目標速度Ｖｒｅｆの値は、扉開度に応じて変化する。扉開度が小さい区間Ｘ１では、扉開度とともに増加する目標速度Ｖｒｅｆが設定されており、扉開度が大きい区間Ｘ３では、扉開度とともに減少する目標速度Ｖｒｅｆが設定されている。その中間の区間Ｘ２では、扉開度に関係なく目標速度Ｖｒｅｆが一定値に設定されている。
【００２２】
したがって、後部扉２が全閉状態から全開状態へ動作する場合（すなわち扉が開く場合）を考えると、後部扉２は、開き始めてから最初の一定時間は加速状態で開き（区間Ｘ１）、その後の一定時間は定速状態で開き（区間Ｘ２）、最後の一定時間は減速状態となって全開に至る（区間Ｘ３）。一方、後部扉２が全開状態から全閉状態へ動作する場合（すなわち扉が閉じる場合）を考えると、後部扉２は、閉じ始めてから最初の一定時間は加速状態で閉じ（区間Ｘ３）、その後の一定時間は定速状態で閉じ（区間Ｘ２）、最後の一定時間は減速状態となって全閉に至る（区間Ｘ１）。後部扉２がこのような動作を行うように、速度制御装置５０によってモータ４の速度制御が行われる。なお、後部扉２の扉開度は、ロータリエンコーダ１４のパルス出力を利用して計測することができる。制御部１８は、この扉開度に応じた目標速度Ｖｒｅｆをメモリ１９から読み出し、これに基づいてモータ駆動回路１３を介してモータ４の速度を制御する。
【００２３】
すなわち、速度算出部１７で算出されたモータ４の回転速度Ｖに所定のギヤ比を乗じて得られる扉先端速度（扉２の先端部２Ａの速度）を目標速度Ｖｒｅｆと比較し、扉先端速度が目標速度Ｖｒｅｆとなるように、制御部１８はモータ駆動回路１３に指令を与えてモータ４の速度をフィードバック制御する。図４は、このフィードバック制御における制御系を示している。ここでは、制御系は、比例ゲイン、積分器、積分ゲイン、フィードフォワードゲイン、加算器などの要素を含む公知の構成からなる。なお、実際には、この制御系はマイクロコンピュータの機能として実現される。図４の制御系は、比例と積分によるＰＩ制御を行うものであるが、これは一例であって、比例、積分、微分によるＰＩＤ制御を行うものであってもよい。
【００２４】
次に、モータ４の速度制御の詳細を図５に基づいて説明する。図５の（ａ）は速度算出部１７により算出されたモータ４の速度、（ｂ）はパルス検出回路１５から出力されるパルス、（ｃ）は速度の計算を行うタイミングを決めるサンプリングパルスをそれぞれ表している。ここでは、サンプリング周期が５ｍｓとなっており、速度算出部１７は、５ｍｓごとにモータ４の速度Ｖを算出する。なお、以下の説明では、後部扉２が開動作を行っていて扉開度が図３の区間Ｘ３にあり、モータ４の速度が減少している場合を例に挙げる。
【００２５】
図５（ｂ）のように、エッジ検出部１６で検出されたパルスのエッジＥ１がサンプリング時点ｔ０において取得されると、速度算出部１７は、確定したパルスの周期Ｔ０（エッジＥ０からエッジＥ１までの時間）に基づいて、図５（ａ）のモータ速度Ｖ０＝１／Ｔ０を算出する。この速度Ｖ０は、正確には周波数を表している（以下で算出されるモータ速度についても同様）。その後、速度算出部１７では、上記周期Ｔ０を前回エッジ周期として、エッジＥ１の取得時点ｔ０から前回エッジ周期Ｔ０の時間内に次のエッジＥ２が取得されるか否かを監視する。モータ４の速度が減少していると、パルスの周期が徐々に長くなるので、エッジＥ１を取得した後、Ｔ０の時間内では次のエッジＥ２は取得されない。そこで、この場合は、Ｔ０が経過した後の最初のサンプリング時点ｔ０１において、先のエッジＥ１の取得時点ｔ０からの経過時間Ｔ０１（＝Ｔ０＋５ｍｓ）に基づき、図５（ａ）のモータ速度Ｖ０１＝１／Ｔ０１を算出する。
【００２６】
速度算出部１７は、その後も引き続き、エッジＥ２が取得されるか否かを監視し、エッジＥ２が取得されなければ、次のサンプリング時点ｔ０２において、先のエッジＥ１の取得時点ｔ０からの経過時間Ｔ０２（＝Ｔ０＋１０ｍｓ）に基づき、図５（ａ）のモータ速度Ｖ０２＝１／Ｔ０２を算出する。速度算出部１７は、その後もさらにエッジＥ２の取得を監視し続け、エッジＥ２が取得されなければ、次のサンプリング時点ｔ０３において、先のエッジＥ１の取得時点ｔ０からの経過時間Ｔ０３（＝Ｔ０＋１５ｍｓ）に基づき、図５（ａ）のモータ速度Ｖ０３＝１／Ｔ０３を算出する。その後、パルスが立ち上がって、エッジ検出部１６でパルスのエッジＥ２が検出されると、速度算出部１７は次のサンプリング時点ｔ１においてエッジＥ２を取得する。そして、確定したパルスの周期Ｔ１（エッジＥ１からエッジＥ２までの時間）に基づき、図５（ａ）のモータ速度Ｖ１＝１／Ｔ１を算出する。
【００２７】
これ以降は、周期Ｔ１を新たな前回エッジ周期とし、エッジＥ２の取得時点ｔ１からＴ１の時間内に次のエッジＥ３が取得されるか否かを監視する。そして、Ｔ１の時間内に次のエッジＥ３が取得されなければ、Ｔ１が経過した後の最初のサンプリング時点ｔ１１において、先のエッジＥ２の取得時点ｔ１からの経過時間Ｔ１１（＝Ｔ１＋５ｍｓ）に基づき、図５（ａ）のモータ速度Ｖ１１＝１／Ｔ１１を算出する。以下同様にして、次のエッジＥ３が取得されるまで、各サンプリング時点において、先のエッジＥ２の取得時点ｔ１からの経過時間に基づき、モータ速度を算出する。その後、パルスが立ち下って、エッジ検出部１６でパルスのエッジＥ３が検出されると、速度算出部１７はサンプリング時点ｔ２においてエッジＥ３を取得する。そして、確定したパルスの周期Ｔ２（エッジＥ２からエッジＥ３までの時間）に基づき、図５（ａ）のモータ速度Ｖ２＝１／Ｔ２を算出する。以降は、周期Ｔ２を新たな前回エッジ周期とし、上述した動作を反復する。
【００２８】
以上のようにして、速度算出部１７は、先のエッジが取得されてから前回エッジ周期の時間に至るまでの間に次のエッジが取得されない場合、次のエッジが取得されるまでの間、５ｍｓのサンプリング周期で先のエッジの取得時点からの経過時間に応じたモータ速度（Ｖ０１，Ｖ０２，Ｖ０３等）を算出する。このモータ速度は、確定したパルス周期から算出された実速度（Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２）ではなく、上記経過時間に基づいて計算された推定速度である。図５（ａ）に示した速度推定区間は、この推定速度を求めている区間を示している。
【００２９】
図６の従来の場合は、パルスのエッジが取得されるまで速度が算出されないので、粗い速度情報しか得られないが、本発明の場合は、エッジが取得された時点だけでなく、それ以前の速度推定区間においても速度が算出されるので、きめ細かい速度情報を得ることができる。この結果、速度推定区間で得られた速度情報をフィードバック制御に反映することが可能となる。すなわち、速度推定区間では、制御部１８は、モータの推定速度にギヤ比を乗じて前述の扉先端速度を求め、この扉先端速度と目標速度Ｖｒｅｆとを比較して、扉先端速度が目標速度Ｖｒｅｆより遅い場合は、扉先端速度が目標速度Ｖｒｅｆまで増加するようにモータ４の速度を制御し、扉先端速度が目標速度Ｖｒｅｆより速い場合は、扉先端速度が目標速度Ｖｒｅｆまで減少するようにモータ４の速度を制御する。
【００３０】
したがって、後部扉２が全開位置に近づいて先端速度が減速状態に入り（図３の区間Ｘ３）、モータ４の速度が徐々に減少して次のパルスエッジが取得されるまでの時間が長くなった場合でも、速度推定区間で演算した推定速度を用いてフィードバック制御を行うことができるので、後部扉２の先端速度をなめらかに精度良く制御することができる。また、モータ４の負荷が大きいためにモータ４が途中で停止してしまい、パルスのエッジが取得できなくなった場合でも、速度の推定演算が継続されてフィードバック制御を行えるので、モータ４を駆動して後部扉２を最後まで開けることができる。
【００３１】
図７は、速度算出の手順を示したフローチャートであって、（ａ）は５ｍｓのサンプリング周期で実行される処理、（ｂ）はパルスのエッジが検出されたときの割り込み処理を示している。図７（ａ）において、まず周期カウンタのカウンタ値Ｃ５ｍに１を加算する（ステップＳ１）。周期カウンタは、図２のメモリ１９の所定領域に設けられている。次に、先のエッジを取得してからの経過時間Ｔ０ｍを算出する（ステップＳ２）。この経過時間Ｔ０ｍは、周期カウンタのカウンタ値Ｃ５ｍにサンプリング周期の５ｍｓを乗算することにより得られる。図５（ｂ）のＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３がここでの経過時間Ｔ０ｍに該当する。そして、算出された経過時間Ｔ０ｍと前回エッジ周期Ｔｉとを比較して、経過時間Ｔ０ｍが前回エッジ周期Ｔｉを超えたかどうかを判定する（ステップＳ３）。
【００３２】
ステップＳ３での判定の結果、経過時間Ｔ０ｍが前回エッジ周期Ｔｉを超えておれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、モータ速度ＶをＶ＝１／Ｔ０ｍとして算出するとともに（ステップＳ４）、扉先端速度ＶａをＶａ＝１／Ｔ０ｍ×Ｇ（Ｇはギヤ比）により算出する（ステップＳ５）。ここで、ギヤ比Ｇはモータ４の速度を後部扉２の先端速度に換算するためのパラメータであって、扉開度に応じて異なる値をとる。このギヤ比Ｇはメモリ１９に記憶されている。一方、ステップＳ３での判定の結果、経過時間Ｔ０ｍが前回エッジ周期Ｔｉを超えてなければ（ステップＳ３：ＮＯ）、モータ速度ＶをＶ＝１／Ｔｉとして算出するとともに（ステップＳ６）、扉先端速度ＶａをＶａ＝１／Ｔｉ×Ｇにより算出する（ステップＳ７）。
【００３３】
また、エッジ検出部１６でパルスのエッジが検出されると、その時点で図７（ｂ）の割り込み処理へ移行し、エッジ検出によって確定したパルス周期（エッジからエッジまでの時間）が新たな前回エッジ周期Ｔｉとしてメモリ１９に記憶される（ステップＳ８）。そして、この割り込み処理の終了後、再び図７（ａ）の定常ルーチンへ戻り、サンプリングごとに扉先端速度Ｖａを算出する。このとき、ステップＳ３における前回エッジ周期Ｔｉは、ステップＳ８でメモリ１９に記憶した新たな前回エッジ周期に更新される。
【００３４】
以上は、後部扉２の開動作時にモータ４が減速状態（図３の区間Ｘ３）にある場合の例であるが、後部扉２の閉動作時にモータ４が減速状態（図３の区間Ｘ１）にある場合も、同様の原理に基づき速度制御が行われる。なお、モータ４が加速または定速状態にある区間では、従来と同じ方法で速度制御を行うことが可能である。モータ４が減速状態にあるか否かは、次のいずれかにより判定することができる。
（１）現在の目標速度Ｖｒｅｆが、過去の目標速度Ｖｒｅｆに対して減少している場合に、減速状態にあると判定する。
（２）計測したモータ４の速度が、過去に計測したモータ４の速度に対して減少している場合に、減速状態にあると判定する。
本発明は、このようにモータ４が減速状態にあってパルスのエッジ間隔が長くなる減速区間（Ｘ３またはＸ１）において特に有効であるが、以上述べた速度制御の処理は、図３の全区間Ｘ１〜Ｘ３にわたって行ってもよい。
【００３５】
図８は、本発明を挟み込み検知に適用した場合の実施形態を示すブロック図である。２１は車両の窓の開閉を指示するための窓開閉スイッチであって、運転席に設けられている。２２は窓開閉用のモータ２３に電流を供給してモータ２３を回転させるモータ駆動回路、２４はモータ２３の回転に応じてパルスを発生するロータリエンコーダである。２５はロータリエンコーダ２４から出力されるパルスを検出するパルス検出回路、２６はパルス検出回路２５で検出されたパルスのエッジ（立上りおよび立下り）を検出するエッジ検出部である。２７はエッジ検出部２６で検出されたエッジに基づき、モータ２３の速度Ｖを算出する速度算出部である。２８は速度算出部２７で算出された速度に基づいて、速度変動量（現在の速度と所定時間前の速度との差）ΔＶを算出する変動量算出部である。２９はモータ２３の速度制御を行う制御部、３０はＲＯＭやＲＡＭ等から構成されるメモリである。メモリ３０には、後述する挟込閾値Ｋが予め記憶されている。
【００３６】
以上において、エッジ検出部２６、速度算出部２７、変動量算出部２８、制御部２９およびメモリ３０により、モータ２３の速度制御装置６０が構成される。また、エッジ検出部２６、速度算出部２７、変動量算出部２８、制御部２９の各部の機能は、マイクロコンピュータにより実現することができる。ここで、エッジ検出部２６は本発明における検出手段の一実施形態を構成し、速度算出部２７は本発明における速度検出手段の一実施形態を構成し、変動量算出部２８は本発明における変動量算出手段の一実施形態を構成し、制御部２９は本発明における制御手段の一実施形態を構成し、メモリ３０は本発明における記憶手段の一実施形態を構成する。
【００３７】
次に、挟み込み検知の詳細につき、図９〜図１１を参照して説明する。図９は、挟み込みの検知方法を従来と本発明とで対比して示したタイムチャートである。ｔはサンプリング周期（例えば５ｍｓ）を表している。従来では、パルスのエッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３が取得されたサンプリング時点ａ，ｄ，ｈにおいて挟み込みの検知が行われる。すなわち、エッジＥ１が取得された時点ａで、確定したパルス周期Ｔ０をモータ周期Ｔとし、モータ速度１／Ｔ０を算出する。次に、エッジＥ２が取得された時点ｄで、確定したパルス周期Ｔ１をモータ周期Ｔとし、モータ速度１／Ｔ１を算出する。さらに、エッジＥ３が取得された時点ｈで、確定したパルス周期Ｔ２をモータ周期Ｔとし、モータ速度１／Ｔ２を算出する。このようにして、エッジが取得されたサンプリング時点ごとにモータ速度を算出し、その都度、モータ速度の変動量を求める。そして、この変動量（減少量）が所定の閾値を超えたか否かを判定し、閾値を超えた場合に異物の挟み込みがあったものと判定する。
【００３８】
上述した従来の方法では、エッジの取得タイミングａ，ｄ，ｈでのみ挟み込み検知を行っているので、異物の挟み込みによってモータ２３の速度が低下した場合、次のエッジを取得するまでに時間を要し、挟み込みを検知するタイミングが遅れることになる。この結果、例えば、窓に挟まれた腕や首などに大きな加重がかかって、危険な状態を招来することがある。これを回避するために、モータ２３に流れる電流を検出して挟み込み検知を行う方法があるが、この場合は電流検出装置が必要となって、コストが高くなるという問題がある。
【００３９】
これに対して、本発明の場合は、図９からわかるように、エッジの取得タイミングａ，ｄ，ｈだけでなく、その間の各サンプリング時点ｂ，ｃ，ｅ，ｆ，ｇにおいても挟み込み検知を行う。すなわち、エッジＥ１が取得された時点ａでは、従来と同様に、確定したパルス周期Ｔ０をモータ周期Ｔとし、モータ速度１／Ｔ０を算出する。次のサンプリング時点ｂにおいては、エッジが取得されないが、エッジ取得の有無にかかわらず、先のエッジ取得時点ａからの経過時間ｔに基づき、モータ周期ＴをＴ＝ｔとし、モータ速度１／ｔを算出する。このモータ速度は、確定したパルス周期から算出された実速度ではなく、経過時間ｔに基づいて計算された推定速度である。次のサンプリング時点ｃにおいてもエッジは取得されないが、この場合もエッジ取得の有無にかかわらず、先のエッジ取得時点ａからの経過時間２ｔに基づき、モータ周期ＴをＴ＝２ｔとし、モータ速度（推定速度）１／２ｔを算出する。
【００４０】
次のサンプリング時点ｄではエッジＥ２が取得され、パルス周期Ｔ１が確定するので、このパルス周期Ｔ１をモータ周期Ｔとし、モータ速度（実速度）１／Ｔ１を算出する。次のサンプリング時点ｅにおいては、エッジが取得されないが、エッジ取得の有無にかかわらず、先のエッジ取得時点ｄからの経過時間ｔに基づき、モータ周期ＴをＴ＝ｔとし、モータ速度（推定速度）１／ｔを算出する。以後同様にして、サンプリング時点ｆ，ｇにおいて、先のエッジ取得時点ｄからの経過時間に基づき、モータ周期ＴをそれぞれＴ＝２ｔ，Ｔ＝３ｔとし、モータ速度（推定速度）１／２ｔ，１／３ｔを算出する。そして、サンプリング時点ｈでエッジＥ３が取得されると、確定したパルス周期Ｔ２に基づき、モータ周期ＴをＴ＝Ｔ２とし、モータ速度（実速度）１／Ｔ２を算出する。
【００４１】
このようにして、全てのサンプリング時点でモータ速度を算出し、その都度、モータ速度の変動量を求める。この変動量は、今回のモータ周期から得られるモータ速度と、前回のパルス周期（前回エッジ周期）から得られるモータ速度との差として算出される。例えば、サンプリング時点ｃでは、モータ速度の変動量は（１／２ｔ）−（１／Ｔ０）として算出される。そして、サンプリングのたびに変動量（減少量）が所定の閾値を超えたか否かを判定し、閾値を超えた場合に挟み込みがあったものと判定する。挟み込みが検知されると、制御部２９は、モータ駆動回路２２へ指令を与えて、モータ２３を一旦停止させた後、逆転駆動するように制御する。これによって窓が開き、異物の挟み込みが解除される。
【００４２】
以上のような挟み込み検知方法によると、先のエッジが取得されてから次のエッジが取得されるまでの間の各サンプリング時点で、先のエッジの取得時点からの経過時間に応じたモータの推定速度を計算し、これに基づいて速度の推定変動量を演算しているため、異物の挟み込みによってモータの速度が低下した場合、次のエッジの取得までに挟み込みを検知することが可能となり、エッジ取得後に挟み込み検知を行う従来の場合に比べて、早い段階で挟み込みを検知することができる。また、剛体が挟み込まれたことによりモータが停止し、パルスのエッジが検出できなくなった場合でも、推定変動量の演算が行われることにより挟み込みの検知が可能となる。
【００４３】
図１０は、挟み込み検知のタイミングを示したタイムチャートである。図のように、モータ速度が低下して次のパルスのエッジＥが発生するまでに時間がかかる場合でも、本発明では、次のエッジＥまでに一定時間間隔でモータ速度を求めて速度変動量（減少量）を算出しているため、速度変動量が挟込閾値Ｋを越えるｔａの時点で挟み込みが検知される。一方、従来の場合は、エッジＥが発生した後のｔｂの時点で速度変動量が算出され、挟み込みが検知される。したがって、本発明のほうが従来よりも早いタイミングで挟み込みを検知することができる。この結果、本発明では、例えば腕や首などが窓に挟まれた場合、挟み込みをすみやかに検知してモータを停止させた後、モータを逆転駆動して窓を開けることにより、人体へ危害が及ぶのを回避することができる。また、電流検出装置を必要としないため、コストが高くなるという問題も生じない。
【００４４】
図１１は、挟み込み検知の手順を示したフローチャートであって、５ｍｓのサンプリング周期で実行される処理を示している。最初に、パルスのエッジを取得したか否かを判定する（ステップＳ１１）。エッジを取得した場合は（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、前回エッジ周期Ｔｉに基づいてモータ速度Ｖを算出する（ステップＳ１６）。エッジ取得直後のモータ速度Ｖは、Ｖ＝１／Ｔｉにより算出される。次に、モータ速度Ｖと前回エッジ周期Ｔｉから速度変動量ΔＶを算出する（ステップＳ１７）。エッジ取得直後の速度変動量ΔＶは、ΔＶ＝１／Ｔｉ−１／Ｔｉ＝０となる。
【００４５】
一方、エッジを取得しなかった場合は（ステップＳ１１：ＮＯ）、周期カウンタのカウンタ値Ｃ５ｍに１を加算する（ステップＳ１２）。周期カウンタは、図８のメモリ３０の所定領域に設けられている。次に、先のエッジを取得してからの経過時間Ｔ０ｍを算出する（ステップＳ１３）。この経過時間Ｔ０ｍは、周期カウンタのカウンタ値Ｃ５ｍにサンプリング周期の５ｍｓを乗算することにより得られる。図９のＴ＝ｔ，Ｔ＝２ｔ，Ｔ＝３ｔがここでの経過時間Ｔ０ｍに該当する。続いて、経過時間Ｔ０ｍに基づき、モータ速度（推定速度）ＶをＶ＝１／Ｔ０ｍとして算出する（ステップＳ１４）。また、このモータ速度Ｖと前回エッジ周期Ｔｉから速度変動量（推定変動量）ΔＶをΔＶ＝１／Ｔ０ｍ−１／Ｔｉとして算出する（ステップＳ１５）。
【００４６】
ステップＳ１５、Ｓ１７の実行後、ステップＳ１８へ移り、算出した速度変動量ΔＶと挟込閾値Ｋとの比較を行う。比較の結果、ΔＶ＞Ｋであれば（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、挟み込みがあったものと判定して、挟込検知信号を出力する（ステップＳ１９）。また、比較の結果、ΔＶ＞Ｋでなければ（ステップＳ１８：ＮＯ）、挟み込みがないものと判定して、ステップＳ１９を実行せずに終了する。
【００４７】
上述した実施形態では、本発明を車両における後部扉開閉装置と挟み込み検知装置に適用した例を挙げたが、本発明はこれに限らず、モータの速度を制御する装置全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明が適用される車両の後部扉開閉装置の概略機構図である。
【図２】後部扉開閉装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】メモリに記憶された目標速度を示す図である。
【図４】フィードバック制御における制御系を示す図である。
【図５】モータの速度制御の詳細を説明する図である。
【図６】従来のモータの速度制御を説明する図である。
【図７】速度算出の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図９】挟み込みの検知方法を説明するタイムチャートである。
【図１０】挟み込み検知のタイミングを示すタイムチャートである。
【図１１】挟み込み検知の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１    車両
２    後部扉
４    モータ
１３  モータ駆動回路
１４  ロータリエンコーダ
１５  パルス検出回路
１６  エッジ検出部
１７  速度算出部
１８  制御部
１９  メモリ
２２  モータ駆動回路
２３  モータ
２４  ロータリエンコーダ
２５  パルス検出回路
２６  エッジ検出部
２７  速度算出部
２８  変動量算出部
２９  制御部
３０  メモリ
５０  速度制御装置
６０  速度制御装置
Ｖｒｅｆ  目標値
Ｋ    挟込閾値
Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３  パルスのエッジ
Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２  パルスの周期（前回エッジ周期）
Ｖ    モータ速度
ΔＶ  速度変動量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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