(57)【要約】【課題】始動電圧を車種毎に設定するといったことを無くすることが可能なパワーウインドウ装置を提供すること。【解決手段】モータに対する印加電圧がゼロから上昇された初期の段階（時点Ａ〜時点Ｂ）では、未だモータの回転がロックされており、よってこの場合、モータに対する印加電圧をモータのコイル抵抗で除することで得られる仮想電流特性に沿ったロック電流（停動電流）がモータに流れる。そして、モータに対する印加電圧が上昇されることに伴って、やがてモータの回転が開始されるようになると、そのモータには、前記仮想電流特性を下回る電流が流れるようになる（時点Ｂ〜時点Ｃ）。コントローラは、このような電流の挙動があったとき、つまり前記仮想電流特性に沿ったロック電流がモータに流れている状態から前記仮想電流特性を下回る電流がモータに流れたとき、モータの回転が開始されたものと判定する。【選択図】図３
2008156942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転駆動力によってウインドウガラスを自動的に開閉駆動するパワーウインドウ装置において、
前記モータの回転がロックされているとき、前記モータに対する印加電圧を前記モータのコイル抵抗で除することで得られる仮想電流特性に沿ったロック電流が前記モータに流れ、
前記モータに対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、前記仮想電流特性に沿ったロック電流が前記モータに流れている状態から前記仮想電流特性を下回る電流が前記モータに流れたとき、前記モータの回転が開始されたものと判定する回転開始判定手段を備えていることを特徴とするパワーウインドウ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーウインドウ装置において、
前記回転開始判定手段は、前記モータに対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、前記モータに流れる電流が前記仮想電流特性を下回る１回目の挙動があったとき、前記モータは回転するが前記ウインドウガラスは駆動されない態様での前記モータの回転が開始されたものと判定することを特徴とするパワーウインドウ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のパワーウインドウ装置において、
前記回転開始判定手段は、前記モータに対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、前記モータに流れる電流が前記仮想電流特性を下回る２回目の挙動があったとき、前記モータの回転駆動力によって前記ウインドウガラスが駆動される態様での前記モータの回転が開始されたものと判定することを特徴とするパワーウインドウ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転駆動力によってウインドウガラスを自動的に開閉駆動するパワーウインドウ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、閉駆動中のウインドウガラスに異物が挟み込まれた場合に、そのことを検出する機能（挟み込み検知機能）を備えたパワーウィンドウ装置に関する技術が開示されている。この種のパワーウインドウ装置では、ウインドウガラスに挟み込まれた異物に加わる荷重を小さなものにすること、及び予め異物が挟み込まれているような場合において、閉駆動が開始されてからできるだけ早い段階で挟み込みの発生を検知できるようにすること等が重要である。
【０００３】
そこで、閉駆動開始直後において、モータは回転するがウインドウガラスは駆動されないような電圧（始動電圧）をモータに対して印加することが考えられる。尚、この始動電圧は、各種ギヤ間のガタやレギュレータのガタ、それにダンパのたわみ等といった機械的な隙間が無くなるまで印加すればよい。ここで、モータに対して印加する始動電圧が高い程、同モータの回転速度が大きくなるから、より早い段階で機械的な隙間を無くすことができる。従って、ウインドウガラスが駆動されないような電圧の最大値を始動電圧として予め設定しておき、その始動電圧をモータに対して印加することが望ましい。
【特許文献１】特開平９−３２４５８１号公報（段落番号０００２〜０００９、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ウインドウガラスが駆動されないような電圧の最大値というのは、ウインドウガラスの重量やウインドウガラスの摺動抵抗等によって異なるから、前記始動電圧を車種毎に設定する必要があり、よって設計者にしてみれば、開発工数が増して煩雑である。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、始動電圧を車種毎に設定するといったことを無くすることが可能なパワーウインドウ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モータの回転駆動力によってウインドウガラスを自動的に開閉駆動するパワーウインドウ装置において、前記モータの回転がロックされているとき、前記モータに対する印加電圧を前記モータのコイル抵抗で除することで得られる仮想電流特性に沿ったロック電流が前記モータに流れ、前記モータに対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、前記仮想電流特性に沿ったロック電流が前記モータに流れている状態から前記仮想電流特性を下回る電流が前記モータに流れたとき、前記モータの回転が開始されたものと判定する回転開始判定手段を備えていることをその要旨としている。
【０００７】
同構成によると、モータの回転がロックされているとき、そのモータにはロック電流が流れるとともに、モータが回転されるようになると、そのモータにはロック電流よりも小さな電流が流れる、という原理が用いられている。つまり、モータの回転がロックされているのであれば、そのモータに流れる電流は仮想電流特性に沿ったものとなるが、途中でモータが回転されるようになると、そのモータに流れる電流は仮想電流特性を下回ることとなる。要は、始動電圧なるものを予め設定しておかなくても、モータに対する印加電圧をゼロから上昇してゆくことで、やがてモータの回転が開始されることとなり、そしてそれを検出することができる。従って、始動電圧を車種毎に設定するといったことを無くすることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパワーウインドウ装置において、前記回転開始判定手段は、前記モータに対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、前記モータに流れる電流が前記仮想電流特性を下回る１回目の挙動があったとき、前記モータは回転するが前記ウインドウガラスは駆動されない態様での前記モータの回転が開始されたものと判定することをその要旨としている。
【０００９】
同構成によると、モータに対する印加電圧が低いものであるとき、それによりモータの回転が開始されたとしても、ウインドウガラスが駆動されるには至らない、といったことが想定されている。つまり、この場合、モータの回転駆動力をウインドウガラスに伝達する経路上の機械的な隙間を無くす方向に事が進められる。要は、モータの回転が開始されたことを示唆する１回目の電流の挙動があったことを根拠として、機械的な隙間を無くすことを目的としたモータの回転が開始されたことを検出することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のパワーウインドウ装置において、前記回転開始判定手段は、前記モータに対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、前記モータに流れる電流が前記仮想電流特性を下回る２回目の挙動があったとき、前記モータの回転駆動力によって前記ウインドウガラスが駆動される態様での前記モータの回転が開始されたものと判定することをその要旨としている。
【００１１】
同構成によると、機械的な隙間が無くなった後の段階において、未だウインドウガラスが駆動されるには至らない電圧がモータに対して印加されているような状況では、モータに再びロック電流が流れるとともに、そのモータに対する印加電圧がさらに上昇されると、モータの回転が再び開始されることに伴って、今度はウインドウガラスが駆動される、といったことが想定されている。要は、モータの回転が開始されたことを示唆する２回目の電流の挙動があったことを根拠として、ウインドウガラスを駆動することを目的としたモータの回転が開始されたことを検出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
本発明によれば、始動電圧を車種毎に設定するといったことを無くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように、パワーウインドウ装置１は、モータ２を駆動源としてウインドウガラス３を開閉駆動するアクチュエータ４と、モータ２に対する駆動電力の供給を通じてアクチュエータ４の作動を制御するＥＣＵ５とを備えている。
【００１４】
本実施形態では、モータ２には直流モータが採用されており、同モータ２は、その通電方向に応じて正逆回転する。そして、アクチュエータ４は、このモータ２の回転を減速機構６により減速してウインドウレギュレータ（図示略）に伝達することにより、ウインドウガラス３を開閉駆動するようになっている。
【００１５】
一方、ＥＣＵ５は、ウインドウガラス３の開閉駆動判定を行うコントローラ８と、車載電源７とモータ２との間の電力供給経路の途中に設けられ、コントローラ８に制御されることによりモータ２に対する駆動電力の供給及びその通電方向の切り替えを行う駆動回路９とを備えている。
【００１６】
詳述すると、コントローラ８には、ウインドウガラス３を開閉作動させるべく操作されるスイッチ群１０が接続されており、コントローラ８は、これらスイッチ群１０から入力される操作信号（マニュアル開／閉信号、及びオート開／閉信号）に基づいて、ウインドウガラス３の開閉駆動判定を実行する。一方、本実施形態の駆動回路９は、直列接続された一対のスイッチング素子（ＦＥＴ）からなる一組の直列回路（アーム）を並列接続することにより形成されている。具体的には、駆動回路９は、ＦＥＴ９ａ，９ｂの直列回路とＦＥＴ９ｃ，９ｄの直列回路とが並列接続されてなり、ＦＥＴ９ａ，９ｂの接続点Ｐ１、及びＦＥＴ９ｃ，９ｄの接続点Ｐ２は、それぞれモータ２の給電端子と接続され、各ＦＥＴ９ａ〜９ｄのゲート端子は、コントローラ８に接続されている。そして、コントローラ８は、これら各ＦＥＴ９ａ〜９ｄにゲートオン／オフ信号Ｓ１〜Ｓ４を出力し該各ＦＥＴ９ａ〜９ｄをオン／オフ制御することにより、モータ２に対する駆動電力の供給及びその通電方向の切り替え、即ちアクチュエータ４の作動を制御するようになっている。
【００１７】
本実施形態では、モータ２は、駆動回路９においてＦＥＴ９ａがオン（ＦＥＴ９ｂはオフ）且つＦＥＴ９ｄがオン（ＦＥＴ９ｃはオフ）となった場合に正回転し、ＦＥＴ９ｂがオン（ＦＥＴ９ａはオフ）且つＦＥＴ９ｃがオン（ＦＥＴ９ｄはオフ）となった場合に逆回転するよう同駆動回路９（の各接続点Ｐ１，Ｐ２）と接続されている。そして、アクチュエータ４は、モータ２の正回転によりウインドウガラス３を開駆動し、その逆回転により同ウインドウガラス３を閉駆動するように構成されている。
【００１８】
ここで、モータ２に発生するトルクと同モータ２に流れる電流との関係（モータ２の「トルク−電流特性」）について説明する。図２に示すように、モータ２に停動トルクが発生しているとき、つまりモータ２の回転がロックされているとき、そのモータ２にはロック電流（停動電流）が流れるとともに、このとき、モータ２に流れる電流は最大となる。そして、モータ２に発生するトルクが停動トルクから次第に小さくなるに連れて、つまりモータ２に対する負荷が無負荷に近付くに連れて、そのモータ２に流れる電流がロック電流から線形に減少するとともに、無負荷状態ではモータ２に無負荷電流が流れ、このときモータ２に流れる電流は最小となる。
【００１９】
尚、図２には、このようなモータ２の「トルク−電流特性」に加えて、モータ２に発生するトルクと同モータ２の回転数との関係（モータ２の「トルク−回転数特性」）が示されている。これによると、モータ２に停動トルクが発生しているとき、つまりモータ２の回転がロックされているとき、そのモータ２の回転数はゼロであり、このときモータ２の回転数は最小となる。そして、モータ２に発生するトルクが停動トルクから次第に小さくなるに連れて、つまりモータ２に対する負荷が無負荷に近付くに連れて、そのモータ２の回転数がゼロから線形に上昇するとともに、無負荷状態ではモータ２は無負荷回転数で回転され、このときモータ２の回転数は最大となる。
【００２０】
そして、このようにモータ２に流れる電流が、図１に示される電流検出回路１１によって検出されるとともに、この電流がコントローラ８で検知されるようになっている。そして、本実施形態では、モータ２に流れる電流の挙動を基にして、モータ２の回転が開始されたかどうかがコントローラ８で判定されるようになっている。
【００２１】
次に、コントローラ８によるこのような回転開始判定手法について説明する。尚、コントローラ８は、モータ２の回転が開始されたかどうかを判定するべく、図３（ａ）に示すように、モータ２に対する印加電圧をゼロから線形に上昇させてゆく。尚、これは、ＦＥＴ９ａ，９ｄをオフ且つＦＥＴ９ｂをオンさせるとともに、ＦＥＴ９ｃに対するオンデューティをゼロから線形に上昇させることで実現されるようになっている。つまり、このとき、コントローラ８は、モータ２を逆回転させる態様（ウインドウガラス３を閉駆動させる態様）でのＰＷＭ制御を行うようになっている。
【００２２】
そして、このようにモータ２に対して電圧が印加されると、そのモータ２には、図３（ｂ）に示される態様で電流が流れることとなる。
これについて説明すると、まず、モータ２に対する印加電圧がゼロから上昇された初期の段階（時点Ａ〜時点Ｂ）では、未だモータ２の回転がロックされており、よってこの場合、モータ２に対する印加電圧をモータ２のコイル抵抗で除することで得られる仮想電流特性に沿ったロック電流（停動電流）がモータ２に流れる。尚、図３（ｂ）には、図３（ａ）に示す態様でモータ２に対して電圧が印加された場合において、その印加電圧をモータ２のコイル抵抗で除することで得られる仮想電流特性が破線で示されている。
【００２３】
そして、モータ２に対する印加電圧が上昇されることに伴って、やがてモータ２の回転が開始されるようになると、そのモータ２には、前記仮想電流特性を下回る電流が流れるようになる（時点Ｂ〜時点Ｃ）。この理由を図２に示されるモータ２の「トルク−電流特性」を参照して説明すると、モータ２の回転が開始されることで同モータ２に発生するトルクが停動トルクから次第に小さくなり、よってモータ２に流れる電流が停動電流（ロック電流）から次第に小さくなるからである。
【００２４】
そして、コントローラ８は、電流検出回路１１による検出内容を解析した結果、図３（ｂ）に矢印αで示されるこのような電流の挙動があったとき、つまり前記仮想電流特性に沿ったロック電流がモータ２に流れている状態から前記仮想電流特性を下回る電流がモータ２に流れたとき、モータ２の回転が開始されたものと判定する。
【００２５】
尚、モータ２に対する印加電圧が低いものであるとき、それによりモータ２の回転が開始されたとしても、ウインドウガラス３が駆動されるには至らない。つまり、時点Ｂ〜時点Ｃでは、モータ２が回転されることに伴って、アクチュエータ４に含まれる機械的な隙間（各種ギヤ間のガタ、レギュレータのガタ、ダンパのたわみ等）を無くす方向に事が進められる。本実施形態では、このようなことが想定されており、コントローラ８は、モータ２に対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、モータ２に流れる電流が前記仮想電流特性を下回る１回目の挙動があったとき、モータ２は回転するがウインドウガラス３は駆動されない態様でのモータ２の回転が開始されたものと判定するようになっている。
【００２６】
そして、このようにモータ２が回転されることに伴って、やがて機械的な隙間が無くなるのであるが（時点Ｃ）、未だウインドウガラス３が駆動されるには至らない電圧がモータ２に対して印加されているような状況では、モータ２の回転が再びロックされる（時点Ｃ〜時点Ｄ）。従って、時点Ｃ〜時点Ｄでは、前記仮想電流特性に沿ったロック電流がモータ２に流れることになる。
【００２７】
そして、モータ２に対する印加電圧がさらに上昇されることに伴って、やがてモータ２の回転が再び開始されるようになると、そのモータ２には、再び前記仮想電流特性を下回る電流が流れるようになる（時点Ｄ以降）。尚、これは先程と同じ理由による。
【００２８】
そして、コントローラ８は、電流検出回路１１による検出内容を解析した結果、図３（ｂ）に矢印βで示されるこのような電流の挙動があったとき、つまり前記仮想電流特性に沿ったロック電流がモータ２に流れている状態から前記仮想電流特性を下回る電流がモータ２に流れたとき、モータ２の回転が開始されたものと判定する。
【００２９】
尚、時点Ｃの段階で既に機械的な隙間は無くなっているので、それ以後にモータ２の回転が開始されたということは、今度はウインドウガラス３が駆動されたということになる。本実施形態では、このようなことが想定されており、コントローラ８は、モータ２に対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、モータ２に流れる電流が前記仮想電流特性を下回る２回目の挙動があったとき、モータ２の回転駆動力によってウインドウガラス３が駆動される態様でのモータ２の回転が開始されたものと判定するようになっている。
【００３０】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）モータ２の回転がロックされているとき、そのモータ２にはロック電流が流れるとともに、モータ２が回転されるようになると、そのモータ２にはロック電流よりも小さな電流が流れる、という原理が用いられている。つまり、モータ２の回転がロックされているのであれば、そのモータ２に流れる電流は、図３（ｂ）に破線で示された仮想電流特性に沿ったものとなるが、途中でモータ２が回転されるようになると、そのモータ２に流れる電流は、矢印αや矢印βで示されるように仮想電流特性を下回ることとなる。要は、始動電圧なるものを予め設定しておかなくても、モータ２に対する印加電圧をゼロから上昇してゆくことで、やがてモータ２の回転が開始されることとなり、そしてそれを検出することができる。従って、始動電圧を車種毎に設定するといったことを無くすることができる。
【００３１】
（２）モータ２に対する印加電圧が低いものであるとき、それによりモータ２の回転が開始されたとしても、ウインドウガラス３が駆動されるには至らない、といったことが想定されている。つまり、この場合、モータ２の回転駆動力をウインドウガラス３に伝達する経路上の機械的な隙間を無くす方向に事が進められる。要は、モータ２の回転が開始されたことを示唆する１回目の電流の挙動があったことを根拠として、機械的な隙間を無くすことを目的としたモータ２の回転が開始されたことを検出することができる。
【００３２】
（３）機械的な隙間が無くなった後の段階において、未だウインドウガラス３が駆動されるには至らない電圧がモータ２に対して印加されているような状況では、モータ２に再びロック電流が流れるとともに、そのモータ２に対する印加電圧がさらに上昇されると、モータ２の回転が再び開始されることに伴って、今度はウインドウガラス３が駆動される、といったことが想定されている。要は、モータ２の回転が開始されたことを示唆する２回目の電流の挙動があったことを根拠として、ウインドウガラス３を駆動することを目的としたモータ２の回転が開始されたことを検出することができる。
【００３３】
（４）本実施形態の構成とは異なり、モータ２の回転に同期したパルス信号を生成するセンサを設けるとともに、そのパルス信号のエッジ（立ち上がりや立ち下がり）が検出されたことを根拠として、モータ２の回転が開始されたものと判定する構成を採用することも考えられる。しかし、このような構成では、モータ２の回転が開始されてから最初のエッジが検出されるまでのタイムラグを否定することができず、よってモータ２の回転が開始されたことの検出が遅れることになる。これに対して、本実施形態の構成では、パルス検知方式ではなく電流検知方式によりモータ２の回転が開始されたものと判定する構成を採用しているので、リアルタイムの電流挙動に基づいて即座にそれを検出することができる。
【００３４】
尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・電流検知方式によるモータ２の回転開始判定を応用して、電流検知方式による回転停止判定を行うこととし、それを挟み込み検知機能に適用してもよい。この場合、ウインドウガラス３が閉駆動中であることを前提とし、モータ２に対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、モータ２の回転が開始されたことを示唆する２回目の電流の挙動があった後の段階で、ウインドウガラス３が全閉位置に達していないにも拘わらず、モータ２の回転がロック（停止）されたことを示唆する電流の挙動があったとき、挟み込みがあったものと判定される。尚、モータ２の回転がロック（停止）されたことを示唆する電流の挙動とは、図３に破線で示された仮想電流特性に沿ったロック電流がモータ２に流れることである。
【００３５】
このように構成すれば、モータ２の回転がロック（停止）されたことの検出を即座に行えるので、つまりはウインドウガラス３に挟み込まれた異物に大きな荷重が加わる前に挟み込み検知がなされるので、よって異物に生じる応力を小さなもので済ませることができる。
【００３６】
・モータ２に対する印加電圧をゼロから上昇するときの傾きを大きなものとすれば、より早い段階でウインドウガラス３の駆動を開始させることができる。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
【００３７】
（イ）請求項３に記載のパワーウインドウ装置において、前記ウインドウガラスが閉駆動中であることを前提とし、前記モータに対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、前記モータに流れる電流が前記仮想電流特性を下回る２回目の挙動があった後の段階で、前記ウインドウガラスが全閉位置に達していないにも拘わらず、前記仮想電流特性に沿ったロック電流がモータに流れたとき、前記ウインドウガラスに異物が挟み込まれたものと判定する挟み込み判定手段を備えていることを特徴とするパワーウインドウ装置。
【００３８】
同構成によると、モータの回転がロックされたことの検出を即座に行えるので、つまりはウインドウガラスに挟み込まれた異物に大きな荷重が加わる前に挟み込み検知がなされるので、よって異物に生じる応力を小さなもので済ませることができる。尚、前記実施形態においてコントローラ８は挟み込み判定手段に相当する。
【００３９】
（ロ）請求項１〜請求項３、上記（イ）のいずれか１項に記載のパワーウインドウ装置において、前記モータに対する印加電圧がゼロから上昇されてゆくことに伴って、前記モータの回転が開始されたとの判定が前記回転開始判定手段によりなされた後の段階で、前記仮想電流特性に沿ったロック電流が前記モータに流れたとき、前記モータの回転が停止されたものと判定する回転停止判定手段を備えていることを特徴とするパワーウインドウ装置。
【００４０】
同構成によると、電流検知方式によるモータの回転開始判定を応用して、電流検知方式による回転停止判定を行うことができる。尚、前記実施形態においてコントローラ８は回転停止判定手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】パワーウインドウ装置の概略構成図。
【図２】モータの「トルク−電流特性」とモータの「トルク−回転数特性」。
【図３】（ａ）はモータに対する印加電圧がゼロから線形に上昇される様子を示すグラフであり、（ｂ）はそのような電圧がモータに印加されたときに同モータにどのような電流が流れるのかその様子を示したグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
１…パワーウインドウ装置、２…モータ、３…ウインドウガラス、８…コントローラ（回転開始判定手段）。
【図１】
2008156942.tif 000003
【図２】
2008156942.tif 000004
【図３】
2008156942.tif 000005