(57)【要約】【課題】比較判定回路に入力される信号のレベルがドリフト等しても挟み込み検知を確実に行えるようにする。【解決手段】挟み込み検出装置１０は、スライドドアに取り付けられた圧電素子８と、圧電素子８の出力信号を処理する比較装置１１とを有する。比較装置１１は、圧電素子８からの信号を増幅回路２１で増幅して比較対象波形ＬＳを作成し、ローパスフィルタ２２で比較対照波形ＬＳから高周波成分を除去した基準信号ＤＳと、第１、第２の固定閾値Ｒ１，Ｒ２から比較対照波形ＬＳに応じて変動する第１、第２の変動閾値ＨＲ，ＬＲを生成し、これら閾値ＨＲ，ＬＲと比較対照波形ＬＳを比較する。【選択図】図２
2008072570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の入力部と、
該入力部に入力される入力信号の高周波成分を除去し、比較信号を出力する高周波除去手段と、
基準電位を生成する基準電位生成手段と、
前記比較信号の変化に追従するよう、前記基準電位に最新の前記比較信号を加算して、変動閾値を生成する加算手段と、
前記変動閾値と前記入力信号を比較する比較回路と、
前記比較回路により比較された結果を出力する出力部と、
を有することを特徴とした信号監視装置。
【請求項２】
ドアの端部もしくは該ドアの取り付けられる車体開口縁に沿って取り付けられた圧電素子からの出力信号によって異物の接触を判定する車両用開閉体の異物接触検出装置であって、
前記圧電素子から出力される出力信号から高周波成分を除去し、比較信号を出力する高周波除去手段と、
第１の基準電位を生成する第１の基準電位生成手段と、
前記比較信号の変化に追従するよう、前記第１の基準電位に最新の前記比較信号を加算して、第１の変動閾値を生成する第１の加算手段と、
前記第１の変動閾値と前記出力信号を比較し、前記出力信号が前記第１の変動閾値より大きい場合は第１のエラー信号を出力する第１の比較回路と、
該第１のエラー信号に基づき、異物の接触を判定する制御手段と、
を有することを特徴とする車両用開閉体の異物接触検出装置。
【請求項３】
さらに、前記車両用開閉体の異物接触検出装置は、
前記第１の基準電位よりも信号レベルの低い第２の基準電位を生成する第２の基準電位生成手段と、
前記比較信号の変化に追従するよう、前記第２の基準電位に最新の前記比較信号を加算して、第２の変動閾値を生成する第２の加算手段と、
前記第２の変動閾値と前記出力信号を比較し、前記比較信号が前記第２の変動閾値より小さい場合は第２のエラー信号を出力する第２の比較回路とを備え、
前記制御手段は、前記第１と第２のエラー信号に基づき、異物の接触を判定することを特徴とする請求項２に記載の車両用開閉体の異物接触検出装置。
【請求項４】
高周波除去手段により、該入力部に入力される信号の高周波成分を除去して比較信号を出力し、
基準電位生成手段により基準電位を生成し、
加算手段により、前記基準電位に最新の前記比較信号を加算して、変動閾値を生成し、
比較回路により前記変動閾値と前記比較信号を比較し、
前記比較回路により比較された結果を出力部より出力するようにした信号監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号の判定を行う信号監視装置と信号監視方法、信号監視装置を用いて車両のドア等の挟み込みを検出する異物接触検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の電動スライドドアや、パワーウィンドウのようにモータでドアや窓ガラスを移動させる構成では、ドアや窓ガラスが人体や衣類等を挟み込む可能性があるので、挟み込みを検出したらモータを反転駆動させて安全を確保するように構成したものがある。
挟み込みを検出する場合には、ドアや窓ガラスに圧電素子を配設しておき、圧電素子からの出力信号を増幅回路で増幅してから比較回路に入力する。比較回路は、入力信号に対する第１の論理閾値電圧を決定する第１のインバータと、入力信号に対する第２の論理閾値電圧を決定する第２のインバータとを有し、入力信号のレベルが第１、第２の論理閾値電圧の間にあるときは高レベルの信号を出力し、第１の論理閾値電圧以下又は第２の論理閾値電圧以上のときは低レベルの信号を出力するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−１６４２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電源投入による異物接触検出装置の立ち上がり時などの過渡期には、比較回路に入力される信号波形が電源投入による電源回路の立ち上がりに伴う信号電位の変化を含んで変動することがある。このような場合には、比較判定回路に入力される信号波形が第１、第２の論理閾値電圧で規定される範囲から外れてしまって正しい判定処理をできないことがあった。例えば、スライドドアの挟み込み検出装置である異物接触検出装置では、圧電素子の出力信号を増幅する増幅回路に電力を供給する電源回路の立ち上がりに伴う信号電位の変化が安定するまでに数秒から１０秒程度かかることがあるので、この間でも挟み込み検出を精度良く行えるようにすることが望まれていた。例えば、スライドドアの挟み込み検出装置では、電源回路の立ち上がり時に増幅回路の電圧が安定するまでに数秒から１０秒程度かかることがあるので、この間は圧電素子の出力信号を増幅した信号が電圧変動によって大きく変動してしまう。このように電圧電動する場合でも、挟み込み検出を精度良く行えるようにすることが望まれていた。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、比較回路に入力される信号のレベルがドリフト等しても挟み込み検知を確実に行えるようにすることを主な目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、信号の入力部と、入力部に入力される入力信号の高周波成分を除去し、比較信号を出力する高周波除去手段と、基準電位を生成する基準電位生成手段と、比較信号の変化に追従するよう、基準電位に最新の前記比較信号を加算して、変動閾値を生成する加算手段と、変動閾値と入力信号を比較する比較回路と、比較回路により比較された結果を出力する出力部と、を有することを特徴とした信号監視装置とした。
この信号監視装置は、比較対象となる信号を判定するための閾値が高周波除去手段の出力に従って変動する。つまり、入力された信号がドリフト等していた場合には、それに応じて変動閾値が変化する。変動閾値は、入力された信号から高周波成分を除いた信号から閾値信号だけ大きい（又は小さい）信号になるので、変動信号と入力された信号を比較すれば入力信号がドリフト等していているときでも正確に信号の監視が行える。
【０００５】
請求項２に係る発明は、ドアの端部もしくはドアの取り付けられる車体開口縁に沿って取り付けられた圧電素子からの出力信号によって異物の接触を判定する車両用開閉体の異物接触検出装置であって、圧電素子から出力される出力信号から高周波成分を除去し、比較信号を出力する高周波除去手段と、第１の基準電位を生成する第１の基準電位生成手段と、比較信号の変化に追従するよう、第１の基準電位に最新の前記比較信号を加算して、第１の変動閾値を生成する第１の加算手段と、第１の変動閾値と出力信号を比較し、出力信号が第１の変動閾値より大きい場合は第１のエラー信号を出力する第１の比較回路と、第１のエラー信号に基づき、異物の接触を判定する制御手段と、を有することを特徴とする車両用開閉体の異物接触検出装置とした。
この車両用開閉体の異物接触検出装置では、圧電素子から出力された信号に基づいて生成された信号（比較対象となる信号）に基づいてドアが異物を挟み込んだか否かを判定する。挟み込みを検出する閾値は、高周波除去手段の出力に従って変動するので、例えば比較対象となる信号がドリフト等していた場合には、それに対応するように第１の変動閾値が変化する。なお、第１の変動閾値は、入力された信号から高周波成分を除いた信号から第１の固定閾値だけ大きい（又は小さい）信号になる。
【０００６】
請求項３に係る発明は、さらに、車両用開閉体の異物接触検出装置は、第１の基準電位よりも信号レベルの低い第２の基準電位を生成する第２の基準電位生成手段と、比較信号の変化に追従するよう、第２の基準電位に最新の比較信号を加算して、第２の変動閾値を生成する第２の加算手段と、第２の変動閾値と出力信号を比較し、比較信号が第２の変動閾値より小さい場合は第２のエラー信号を出力する第２の比較回路とを備え、制御手段は、第１と第２のエラー信号に基づき、異物の接触を判定することを特徴とする請求項２に記載の車両用開閉体の異物接触検出装置とした。
この車両用開閉体の異物接触検出装置では、比較対象となる信号から高周波成分を除いた信号が変動した場合に、これに追従して変化した第２の変動閾値が生成される。第１の変動閾値が上限値になって第２の変動閾値が下限値になり、これら変動閾値と比較対象となる信号が比較される。
【０００７】
請求項４に係る発明は、高周波除去手段により、入力部に入力される信号の高周波成分を除去して比較信号を出力し、基準電位生成手段により基準電位を生成し、加算手段により、基準電位に最新の比較信号を加算して、変動閾値を生成し、比較回路により変動閾値と比較信号を比較し、比較回路により比較された結果を出力部より出力するようにした信号監視方法とした。
この信号監視方法は、比較対象となる信号を判定するための閾値が高周波除去手段の出力に従って変動する。つまり、入力された信号がドリフト等していた場合には、それに応じて変動閾値が変化する。変動閾値は、入力された信号から高周波成分を除いた信号から閾値信号だけ大きい（又は小さい）信号になるので、変動信号と入力された信号を比較すれば入力信号がドリフト等していているときでも正確に信号の監視が行える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、比較対象となる信号の変動に従って閾値を変動させ、この際に作成された変動閾値と比較対象となる比較信号とを比較するようにしたので、比較対象となる信号が過渡的に変化する場合などでも比較処理を確実に行える。車両用開閉体の異物接触検出装置に使用した場合は、装置の立ち上がり時などでも異物の接触による挟み込みを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に車両用開閉体の異物接触検出装置を含むスライドドアの開閉駆動装置の概略構成を示す。スライドドア１は、車体２に設けられたガイドレール３に沿って前後方向にスライド自在に取り付けられており、後席への乗降用に使用される。スライドドア１を電動で開閉動作させるドライブユニットは、モータ４と、モータ４に電磁クラッチ５を介して接続される駆動部６から構成されている。駆動部６としては、例えば、２つのプーリの間にケーブルを掛け回し、モータ４でプーリを回転させてケーブルに連結されたスライドドア１を移動させる構成があげられる。モータ４の回転量は、モータ４に取り付けられたセンサ（不図示）で検出されており、制御装置７にフィードバックされている。
【００１０】
スライドドア１には、挟み込み検出センサとしての圧電素子８（入力部）が閉方向側の端部に車体の開口縁に略沿うようにスライドドア１の略全高にわたって細長に取り付けられている。圧電素子８は、例えば、可撓性の電極に圧電層と、シールド電極を積層した構成を有する。圧電層は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミックから製造されている。なお、圧電素子８が変形すると、変形する加速度に応じた信号が出力される。圧電層を変形させていた力が取り除かれると、変形が復元する加速度に応じた信号が出力される。したがって、圧電層が変形又は復元すると、基準電圧に対してプラス側やマイナス側に増減する波形の信号が出力される。この検出信号は、短い時間で変化する波形であり、高い周波数成分の波形である。
【００１１】
制御装置７は、バッテリ９に接続され、操作スイッチを通して入力される開閉指令の信号を受けてモータ４を回転駆動させ、車両用開閉体としてのスライドドア１を電動で開閉させる。さらに、圧電素子８の出力信号に応じて異物の接触による挟み込みが検出されたら、挟み込み検出動作を実行する。図２に制御装置７の一部を含んで構成される異物接触検出装置である挟み込み検出装置１０の構成を示す。挟み込み検出装置１０は、圧電素子８と、圧電素子が接続される信号監視装置としての比較装置１１（制御装置７）とを有する。
【００１２】
比較装置１１は、圧電素子８の検出信号が入力信号として入力される増幅回路２１を有する。増幅回路２１はバッテリ９（図１参照）から入力される電圧を利用して検出信号を増幅する。増幅回路２１には、検出信号のノイズを除去するフィルタ回路も設けられている。増幅回路２１の出力は、ローパスフィルタ２２（高周波除去手段）を通して第１の加算器２３及び第２の加算器２４のそれぞれの第１の入力端子に接続されている。ローパスフィルタ２２は、可変抵抗とコンデンサを組み合わして構成されており、フィルタ特性は増幅回路から出力される信号から圧電素子８の変形に起因する波形（周波数の高い信号）を取り除くように調整されている。第１の加算器２３の第２の入力端子には、可変容量ダイオード２５（基準電位生成手段）で基準電位から高電位側に引き上げた第１の固定閾値（第１の基準電位）が入力される。第１の加算器２３の出力信号は、比較回路である第１のコンパレータ２６の逆転入力端子に接続されている。第２の加算器２４には、可変容量ダイオード２７（基準電位生成手段）で基準電位から低電位側に引き上げた第２の固定閾値（第２の基準電位）が入力される。第２の加算器２４の出力信号は、比較回路である第２のコンパレータ２８の逆転入力端子に接続されている。
【００１３】
第１のコンパレータ２６の正転入力端子には、増幅回路２１の出力が接続されている。第１のコンパレータ２６の出力端子は、出力部であるラッチ回路３０に接続されている。第２のコンパレータ２８の正転入力端子には、増幅回路２１の出力が接続されている。第１のコンパレータ２６の出力端子は、出力部であるラッチ回路３１に接続されている。２つのラッチ回路３０，３１のそれぞれの出力端子は、モータ４の駆動制御回路（不図示）に接続されている。ラッチされている情報は、リセット信号ＲＳでリセットすることができる。
【００１４】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
スライドドア１を閉じるときに、人や荷物などが圧電素子８を押圧すると、圧電素子８が変形し、変形の加速度に応じた検出信号が圧電素子８から出力される。増幅回路２１に入力される電圧が変動している場合には、増幅回路２１で増幅された信号は、変動する信号に検出信号の波形が重畳した信号になる。例えば、時間の経過と共にベースとなる信号の電位が増加するような過渡期では、増幅回路２１の出力信号であって比較対象波形ＬＳは、図３に示すようになる。この比較対象波形ＬＳは、２つのコンパレータ２６，２８のそれぞれの対応する端子に入力される。さらに、比較対象波形ＬＳは、ローパスフィルタ２２に入力される。ローパスフィルタ２２では、比較対象波形ＬＳから高周波成分、つまり検出信号Ｌｍが除去された基準信号ＤＳが生成される。ローパスフィルタ２２は、可変抵抗の値を変化させることで、時定数を調整して高周波応答性を調整する。基準信号ＤＳは、２つの加算器２３，２４のそれぞれの対応する端子に入力される。
【００１５】
第１の加算器２３では、基準信号ＤＳに可変容量ダイオード２５で生成した第１の固定閾値Ｒ１（第１の基準電位）が加算されて第１の変動閾値ＨＲが作成される。第１の変動閾値ＨＲは、基準信号ＤＳよりも電位が高いＨｉｇｈレベル側のレファレンス信号であり、基準信号ＤＳに連動して増減する信号である。第１の変動閾値ＨＲは、第１のコンパレータ２６で比較対象波形ＬＳと比較される。比較した結果として第１のコンパレータ２６から出力される信号ＣＨは、比較対象波形ＬＳで示される最新の比較信号の信号レベルが第１の変動閾値ＨＲ以下の場合に出力がＬｏｗになり、比較対象波形ＬＳで示される最新の比較信号の信号レベルが第１の変動閾値ＨＲを上回ると出力がＨｉｇｈになる。この信号ＣＨは、ラッチ回路３０にラッチされる。ラッチ回路３０は、信号ＣＨのレベルが変化したとき、つまりＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り替わったときに、第１のエラー信号Ｅ１を出力する。第１のエラー信号Ｅ１は、圧電素子８の検出信号Ｌｍが高電位側で第１の固定閾値Ｒ１に相当する閾値を越えたことを示す信号である。
【００１６】
同様に、第２の加算器２４では、基準信号ＤＳに可変容量ダイオード２７で生成した第２の固定閾値Ｒ２（第２の基準電位）が加算されて第２の変動閾値ＬＲが作成される。第２の変動閾値ＬＲは、基準信号ＤＳよりも電位が低いＬＯｗレベル側のレファレンス信号であり、基準信号ＤＳに連動して増減する信号である。第２の変動閾値ＬＲは、第２のコンパレータ２８で比較対象波形ＬＳと比較される。比較の結果として第２のコンパレータ２８から出力される信号ＣＬは、比較対象波形ＬＳで示される最新の比較信号の信号レベルが第２の変動閾値ＬＲ以上の場合に出力がＬｏｗになり、比較対象波形ＬＳで示される最新の比較信号の信号レベルが第２の変動閾値ＬＲを下回ると出力がＨｉｇｈになる。この信号ＣＬは、ラッチ回路３１にラッチされる。ラッチ回路３１は、信号ＣＬのレベルが変化したとき、つまりＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り替わったときに、第２のエラー信号Ｅ２を出力する。第２のエラー信号Ｅ２は、圧電素子８の検出信号Ｌｍが低電位側で第２の固定閾値Ｒ１に相当する閾値を下回ったことを示す信号である。
【００１７】
モータ４の駆動制御回路は、挟み込み検出装置１０から第１のエラー信号Ｅ１又は第２のエラー信号Ｅ２が出力されたらモータ４を逆転駆動し、スライドドア１を反転動作させる。これにより、スライドドア１が人体又は荷物から離れるように移動する。圧電素子８の圧電層が復元し終わると、検出信号Ｌｍが出力されなくなって比較対象波形ＬＳのレベルが第１、第２の変動閾値ＨＲ，ＬＲの範囲内に収まるようになる。ラッチ回路３０，２０をリセット信号ＲＳでリセットすると、再び挟み込み検知が可能になる。なお、モータ４の駆動制御回路は、エラー信号Ｅ１，Ｅ２を受けてモータ４を停止させたり、電磁クラッチ５を切ったりするようにしても良い。スライドドア１を停止させることで、人体や荷物がさらに挟み込まれることを防止できる。
増幅回路２１の電圧が安定した後などのように、比較対象波形ＬＳが略一定レベルの信号になった場合、これに追従して第１、第２の変動閾値ＨＲ，ＬＲが略一定の閾値になる。この場合も略一定レベルの信号に対して検出信号Ｌｍが現れたら、第１、第２の変動閾値ＨＲ，ＬＲを使用して挟み込み判定が行われる。
【００１８】
この実施の形態によれば、比較対象波形ＬＳの信号のレベル変動に従って変化する第１、第２の変動閾値ＨＲ，ＬＲを作成し、これら閾値を利用してウィンドウコンパレータによる閾値判定を行うようにしたので、過渡期などのように検出信号を増幅した信号がドリフト等する場合であっても適切な判定を実施できる。過渡的な比較対象波形ＬＳが低周波のうねりを有する場合でも、第１、第２の変動閾値ＨＲ，ＬＲが追従して変動させることができるので、適切な判定を行える。
スライドドア１の挟み込み検出のように、電圧変動などによって過渡的な信号が出力される場合であっても判定処理が行えるようになる。
【００１９】
なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、この挟み込み検出装置１０は、スライドドア１に限定されずに、他の開閉ドアやパワーウィンドウにおける挟み込み検出に使用することができる。
この挟み込み検出装置１０を直流モータの回転数が変化したときに変動する電流にレアショート等の発生したときの過渡電流を検出する検出装置として使用することが可能である。また、この挟み込み検出装置を超低周波域の波形に重畳される中高周波域のコンパレート信号を抽出する検出装置として使用することが可能である。
第１の固定閾値Ｒ１及び第１の変動閾値ＨＲのみを用い、スライドドアに物体が接触したことを検出するようにしても良い。第２の固定閾値Ｒ２及び第２の変動閾値ＬＲのみを用い、接触状態から離れたことを検出するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る比較装置及び車両用開閉体の挟み込み検出装置を含んで構成されるスライドドアの開閉構造を模式的に示す図である。
【図２】比較装置及び車両用開閉体の挟み込み検出装置のブロック図である。
【図３】比較回路における信号処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００２１】
１      スライドドア（車両用開閉体）
４      モータ
８      圧電素子
１０      挟み込み検出装置（異物接触検出装置）
１１      比較装置（信号監視装置）
２２      ローパスフィルタ（高周波除去手段）
２３      第１の加算器
２４      第２の加算器
２５，２７      可変容量ダイオード（基準電位生成手段）
２６      第１のコンパレータ（比較回路）
２８      第２のコンパレータ（比較回路）
３０，３１      ラッチ回路（出力部）
Ｅ１      第１のエラー信号
Ｅ２      第２のエラー信号
ＨＲ      第１の変動閾値
ＬＲ      第２の変動閾値
ＬＳ      比較対象波形（比較信号）
Ｒ１      第１の固定閾値（第１の基準電位）
Ｒ２      第２の固定閾値（第２の基準電位）
【図１】
2008072570.tif 000003
【図２】
2008072570.tif 000004
【図３】
2008072570.tif 000005