(57)【要約】【課題】  速度センサを用いることがないようにしてコストを抑制しつつ、精度良くドア速度を推定できるドア開閉アシスト装置を提供すること。【解決手段】  目標加速度を積分して目標ドア速度を演算する目標速度演算部２０３と、ドア開閉操作力と前記ドア位置から、車両のドア速度を推定する推定速度演算部８１２と、推定ドア速度が目標ドア速度に近づくようにモータ１への駆動指令値を演算する駆動指令値演算部８１４を備え、推定速度演算部８１２は、モータ１、駆動アーム５、支持部材７、ベルト９によりドアを移動させる機構、ギア２ａ〜２ｅ、駆動プーリ３による減速機構、クラッチ１６の動特性を含むモデル（図９）から設定したオブザーバによりドア速度を推定する構成にした。【選択図】        図１
2008106485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ドアの操作力をアシストするアクチュエータと、
ベルトの駆動により前記車両ドアを移動させるベルト移動機構と、
前記アクチュエータの駆動力を減速して前記ベルト移動機構へ伝達する減速機構と、
前記アクチュエータの駆動力の伝達状態、非伝達状態を切り替えるクラッチ手段と、
車両のドアノブへのドア開閉操作力を検出する操作力検出手段と、
車両のドア位置を検出するドア位置検出手段と、
前記ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標加速度を演算する目標加速度演算手段と、
前記目標加速度を積分して目標ドア速度を演算する目標速度演算手段と、
前記ドア開閉操作力と前記ドア位置から、車両のドア速度を推定するドア速度推定手段と、
推定ドア速度が目標ドア速度に近づくように前記アクチュエータへの駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、
を備え、
前記ドア速度推定手段は、前記アクチュエータ、前記ベルト移動機構、前記減速機構、前記クラッチ手段の動特性を含むモデルから設定したオブザーバによりドア速度を推定する構成にした、
ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
【請求項２】
請求項１に記載のドア開閉アシスト装置において、
前記ドア速度推定手段がオブザーバの設定に用いるモデルは、前記クラッチ手段の剛性を無限大にすることで簡略化した、ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のドア開閉アシスト装置において、
前記ドア速度推定手段がオブザーバの設定に用いるモデルは、前記ベルトの剛性を無限大にすることで簡略化した、ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のドア開閉アシスト装置において、
前記ドア速度推定手段がオブザーバの設定に用いるモデルは、前記モータの印加電圧から電流への換算に含まれるモータ特性を省略することで簡略化した、ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のドアを軽い力で操作できるようアクチュエータの力をアシストするドア開閉アシスト装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
目標電流信号設定手段、加速度演算手段、加速度係数発生手段、速度係数発生手段、補正手段、偏差演算手段、駆動制御手段からなる制御手段を備え、トルク信号に対応した目標電流信号、加速度信号に対応した加速度係数、及び速度信号に対応した速度係数に対応した補正信号を発生し、補正信号に基づいて電動機を駆動してアシスト力（開閉補助力）を発生し、小さい操作力でドアを操作できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−３２８９５７号公報（第２−１１頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来においては、速度信号に速度係数を対応させ、その速度係数に対応して発生させる補正信号に基づいてアシスト力を発生させていた。この速度信号を得るためには、速度センサにより速度を検出するか、位置センサにより検出したドア位置の微分、または加速度センサにより検出したドア加速度の積分によりドア速度を演算により得ていた。しかしながら、速度センサを用いる場合には、その分のコストが増加するものであり、演算によりドア速度を得る場合には、演算精度が充分でないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、速度センサを用いることがないようにしてコストを抑制しつつ、精度良くドア速度を推定できるドア開閉アシスト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、車両ドアの操作力をアシストするアクチュエータと、ベルトの駆動により前記車両ドアを移動させるベルト移動機構と、前記アクチュエータの駆動力を減速して前記ベルト移動機構へ伝達する減速機構と、前記アクチュエータの駆動力の伝達状態、非伝達状態を切り替えるクラッチ手段と、車両のドアノブへのドア開閉操作力を検出する操作力検出手段と、車両のドア位置を検出するドア位置検出手段と、前記ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標加速度を演算する目標加速度演算手段と、前記目標加速度を積分して目標ドア速度を演算する目標速度演算手段と、前記ドア開閉操作力と前記ドア位置から、車両のドア速度を推定するドア速度推定手段と、推定ドア速度が目標ドア速度に近づくように前記アクチュエータへの駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、を備え、前記ドア速度推定手段は、前記アクチュエータ、前記ベルト移動機構、前記減速機構、前記クラッチ手段の動特性を含むモデルから設定したオブザーバによりドア速度を推定する構成にした、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、速度センサを用いることがないようにしてコストを抑制しつつ、精度良くドア速度を推定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のドア開閉アシスト装置を実現する実施の形態を、請求項１に対応する実施例１と、請求項１，２に対応する実施例２と、請求項１，３に対応する実施例３、請求項１，４に対応する実施例４、請求項１〜４に対応する実施例５に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のドア開閉アシスト装置の概略を示す説明図である。図２は実施例１のドア開閉アシスト装置を車両に搭載した車両の説明図である。図３は実施例１のドア開閉アシスト装置のトルクセンサの説明図である。
【０００９】
実施例１のドア開閉アシスト装置は、モータ１、減速機構２ａ〜２ｅ、駆動プーリ３、ガイドプーリ４ａ，４ｂ、駆動アーム５、スライドドア６、支持部材７、位置センサ７１、コントローラ８、クラッチ１６を主要な構成としている。
モータ１は、コントローラ８の制御により、出力軸へアシストのための駆動力を出力する。
減速機構のギア２ａ〜２ｅは、ギアの歯数の比により、モータ１の出力に対して、一定の減速を行い、その減速した分、大きなトルクを得る。
【００１０】
駆動プーリ３は、減速機構のギア２ａ〜２ｅに係合して所定の回転速度で回転するとともに、ベルト９を回転させる。
ガイドプーリ４ａ，４ｂは、自由回転により、ベルト９を設定した経路に張り渡しつつ、スムーズに回転させる。
駆動アーム５は、一端を支持部材７に取り付け、他端をスライドドア６に取り付け、支持部材７の移動する力をスライドドア６に伝達する。
スライドドア６は、図２に示すように車両の側面で、回動する開閉ではなく、車両の側面に沿ってスライド移動することにより開閉するドアである。（以下、ドアと記載の場合は、スライドドア６を指すものとする）
【００１１】
支持部材７は、ベルト９に固定され、ベルト９の回転する力を駆動アーム５に伝達する。
なお、支持部材７の内部には、支持部材７の位置を検出することで、スライドドア６の開閉位置を検出する位置センサ７１を設ける。
クラッチ１６は、コントローラ８の制御によって、減速機構のギア２ａ〜２ｅのギア２ｂとギア２ｃの間の回転伝達のオンオフ切替を行う。
【００１２】
本実施例１では、図２に示すように、ドアの操作力の検出をドアノブ部分に設けたトルクセンサ１０により行う。
トルクセンサ１０は、基板１１、ブラシ１２、ドアノブ１３、バネ１４により主に構成されている。
基板１１は、ブラシ１２との接触位置の変化を抵抗の変化として検出する。
ブラシ１２は、ドアノブ１３のドア内部に基端側を取り付けられ、基板１１に先端部が接触し、ドアノブ１３のスライドする動きにともなって、基板１１に接触したまま、スライドする。
【００１３】
ドアノブ１３は、ドアの開閉の際に操作者が持ち、開、閉のそれぞれの方向に力を加える部分であり、本実施例１では、ドアノブ１３は、開、閉のそれぞれの方向に所定の量スライドする構造である。
バネ１４は、ドアノブ１３を開閉の中立位置に保持させるよう力を加えており、操作によりドアノブ１３に開、閉いずれかの方向の力を加えると、ばね性に応じた変位量を生じるものである。
【００１４】
つまり、操作力が加えられるドアノブ１３をバネ１４で中立位置に保持し、ドアノブ１３に取り付けたブラシ１２と基板１１が摺動式のポテンショメータを構成することで、ポテンショメータで検出される位置変化は、バネ１４の圧縮もしくは引っ張りの変位量に相当するため、ドアノブへ加えられる操作力が検出されるのである。
【００１５】
また、実施例１では、図２に示すように、ドアノブの部分に、自動ドアとして作動を操作者が指示するための操作入力部（スイッチ）である自動ドア指示部１６を設ける。
【００１６】
コントローラ８は、トルクセンサ１０、位置センサ７１の検出情報を処理して、その結果に基づいてモータ１を制御する。
図４に示すのは、ドア開閉アシスト装置のコントローラ８のブロック図である。
コントローラ８は、ドア開閉制御演算部８１とモータ駆動制御部８２を主要な構成としている。
ドア開閉制御演算部８１は、トルクセンサ１０からのドア開閉操作力と、位置センサ７１からのドア位置からアシスト力を演算して、駆動指令値を出力する。
モータ駆動制御部８２は、駆動指令値に従って、モータ１を駆動させる。
【００１７】
図５に示すのは、実施例１のドア開閉制御演算部８１のブロック図である。
ドア開閉制御演算部８１は、目標速度演算部８１１、推定速度演算部８１２、加算器８１３、駆動指令値演算部８１４を主要な構成としている。
目標速度演算部８１１は、ドア開閉操作力、理想摩擦力から理想ドアの目標速度を演算する。より具体的には、ドア開閉操作力から、ドア開閉操作力と目標速度から演算した理想摩擦力を減算し、理想ドア質量で割ることで目標加速度を演算し、目標加速度を積分することで目標速度を演算する。
【００１８】
推定速度演算部８１２は、ドア開閉操作力、駆動指令値、実ドア位置から推定速度を演算する。より具体的には、ドア開閉操作力と駆動指令値から演算した推定位置と、実ドア位置との差分値に所定のゲイン（オブザーバゲイン）を乗じ、フィードバックを行うことで推定速度を演算する。
加算器８１３は、目標ドア速度と、推定速度の偏差を演算する。
駆動指令値演算部８１４は、目標ドア速度と推定速度の差分値に所定ゲインを乗じることで駆動指令値を演算する。
【００１９】
次に減速機構について説明する。
図６は実施例１のドア開閉アシスト装置の減速機構部分の説明上面図である。図７は実施例１のドア開閉アシスト装置の減速機構部分の説明側面図である。
減速機構のギア２ａ〜２ｅは、ベルト９と係合する駆動プーリ３の半径をＲ５ａとし、駆動プーリ３と同軸のギア２ａの半径をＲ５ｂとする。
次に、ギア２ａと歯面が係合するギア２ｂの半径をＲ４とする。
【００２０】
このギア２ｂの回転軸とギア２ｃの回転軸をクラッチ１６で接続し、回転を伝達する状態と非伝達状態を切替える。
ギア２ｃは、半径をＲ３とする。ギア２ｃと歯面で係合するギア２ｄは、半径をＲ２ｂとする。そして、ギア２ｄと同軸で歯面がモータ１の出力軸と係合するギア２ｅの半径をＲ２ａとする。
【００２１】
次に推定速度演算部８１２について説明する。
図８は実施例１のドア開閉アシスト装置の推定速度演算部のブロック図である。
実施例１の推定速度演算部のブロック構成では、乗算器９１，９４〜９６，９８、加算器９２，９７、積分器９３を主要な構成としている。
本ブロック構成の説明において、Ｋはオブザーバゲインであり、Ａ，Ｂ，Ｃは、プラントを状態空間表現した際のそれぞれの行列式である。
乗算器９１は、ドア開閉操作力とモータ１の駆動指令値を入力とし、行列式であるＢを乗じる演算を行う。
加算器９２は、乗算器９１の出力と乗算器９５の出力との和から乗算器９８の出力を減じる演算を行う。
【００２２】
積分器９３は、加算器９２の出力を積分する演算を行う。
乗算器９４は、積分器９３の出力に、行列式であるＣを乗じる演算を行い、推定値位置を出力する。
乗算器９５は、積分器９３の出力に、行列式であるＡを乗じる演算を行う。
乗算器９６は、積分器９３の出力に、行列式[０１]を乗じる演算を行い、推定速度を出力する。
加算器９７は、位置センサ７１からのドア位置の検出値（実値）とドア位置の推定値の偏差を演算する。
乗算器９８は、ドア位置の検出値と推定値の偏差にオブザーバゲインＫを乗じる。
【００２３】
次に、実施例１で設定しているプラントモデルについて説明する。
図９は実施例１のドア開閉アシスト装置のプラントモデルのブロック図である。このプラントモデルが、推定速度演算部８１２に組み込まれる。
このブロック図において、モータやクラッチ等は、演算ブロックとして配置されるため、別符号を付して説明する。
実施例１のドア開閉アシスト装置において、オブザーバ等に組み込まれるよう設定されたプラントモデルは、モータ１３０、ギア変速部１３１，１３２、ドア１３３、加算器１３４，１３６、クラッチ１３５、ケーブル１３７を主要な構成としている。
【００２４】
モータ１３０は、デューティ％である駆動指令値と、モータ回転角速度(rad/sec)を入力として、モータトルク(N)を出力する。
ギア変速部１３１は、ギア２ｃ〜２ｅに相当し、モータトルクとクラッチトルクを入力とし、ギア２ｃの回転角度(rad)とモータ回転角速度を出力する。
ここで、ギア変速部１３１では、以下に示す数式１によりモータ回転加速度を演算する。
【００２５】
【数１】
2008106485.tif 000003
【００２６】
そして、モータ回転角速度は、モータ回転角速度＝モータ回転角加速度／Ｓ、つまり積分演算により得る。
次に、ギア２ｃの回転速度は、ギア回転速度＝モータ回転角速度×１／（Ｇ・η）×Ｒ２ｂ／Ｒ３を演算して得る。
さらに、ギア２ｃの回転角度は、ギア回転角度＝ギア２ｃの回転速度／Ｓ、つまり積分演算により得る。
ギア変速部１３２は、駆動プーリ３、ギア２ａ，２ｂに相当し、クラッチトルク(N)とアシスト力(N)を入力とし、ギア２ｂの回転角度(rad)と駆動プーリ３の回転移動距離(m)を出力する。
ここで、ギア変速部１３２では、以下に示す数式２によりギア２ｂの回転角加速度を演算する。
【００２７】
【数２】
2008106485.tif 000004
【００２８】
そして、ギア２ｂの回転角速度は、回転角速度＝ギア２ｂの回転角加速度／Ｓ、つまり積分演算により得る。
次に、ギア２ｂの回転角度は、回転角度＝ギア２ｂの回転角速度／Ｓ、つまり積分演算に得る。
【００２９】
ドア１３３は、ドア開閉操作力(N)とアシスト力(N)を入力とし、ドア位置(m)を出力する。
ここで、ドア１３３では、ドア加速度を次の式で演算する。ドア加速度＝（ドア開閉操作力＋アシスト力−摩擦力）／Ｍｄである。
そして、ドア速度は、ドア速度＝ドア加速度／Ｓ、つまり積分演算により得る。さらに、ドア位置は、ドア位置＝ドア速度／Ｓ、つまり積分演算により得る。
加算器１３４は、ギア２ｃの回転角度からギア２ｂの回転角度を減じ、回転角度の偏差を出力する。
【００３０】
クラッチ１３５は、ギア２ｂとギア２ｃの回転角度の偏差にＫｃｌを乗じて、クラッチトルク(N)を出力する。ゲインＫｃｌは、クラッチの歪量にクラッチ剛性を乗じて、クラッチトルクを演算するゲインである。
加算器１３６は、駆動プーリ３の回転移動距離(m)からドア位置(m)を減じる演算を行い、その偏差を出力する。
ケーブル１３７は、駆動プーリ３の回転移動距離(m)とドア位置(m)の偏差にＫcableを乗じてアシスト力を出力する。ゲインＫcableは、ケーブル剛性を乗じ、アシスト力を演算するゲインである。
【００３１】
次に作用を説明する。
[アシスト制御処理]
実施例１のドア開閉アシスト装置では、トルクセンサ１０で検出するドアの開閉操作力、位置センサ７１で検出するドアの開閉位置、そして、推定するドア速度により得るに応じて、理想ドアを操作するように軽い操作が行えるように駆動指令値を演算し、モータ１を駆動してアシストを行う。
【００３２】
[精度のよいドア速度の推定作用]
実施例１のドア開閉アシスト装置では、精度よくドア速度を推定することによって、目標値に対して実測値との偏差によりフィードバック制御を行うのでは、なく、敢えて目標値に対して推定値との偏差によりフィードバック制御を行う。
これを精度よく行なうことにより、従来及び通常のフィードバック制御では、目標値としてドア速度を用いる場合には、ドア速度を直接、実測するか、加速度からの演算を用いていたものを、ドア速度、ドア加速度を検出することなく行えるようにする。
【００３３】
実施例１のドア開閉アシスト装置において、モータ１の駆動をドアに伝達する主要部分は、図６，図７に示す部分であり、途中にクラッチ１６を介する複数のギア２ａ〜ギア２ｅと、ベルト９を駆動する駆動プーリ３である。
この駆動力の伝達は、図９に示すようにモデル化され、オブザーバとして、推定速度演算部８１２に組み込まれる。
そのため、各ギア特性、クラッチトルク、ベルト特性、ドア質量等が考慮されたものになる。
また、推定速度演算部８１２では、バッテリ電圧、モータ巻線抵抗、トルク定数、逆起電力等が考慮された推定演算となり、さらに、推定速度演算部８１２ではモータ１について、ドア質量、各ギア半径、ギア効率等が考慮されたものになる。
【００３４】
このように精度のよいモデルがオブザーバとして組み込まれることにより、トルクセンサ１０により検出されるドア開閉操作力と、位置センサ７１で検出されるドア位置から、精度よくドア速度を推定し、目標ドア速度と推定ドア速度の偏差に対するフィードバック制御を行う。
【００３５】
これにより、位置センサに比較してコストが高い加速度センサや速度センサを省略して、コストを抑制する効果を得るとともに、精度のよいドア速度の推定による良好な制御の実現ができることになる。
つまり、精度のよいモデルを組み込んでドア速度を推定することは、フィードバック制御で用いるドア速度の推定値を得るとともに、各特性を充分に把握した制御となるため安定した制御となる。
【００３６】
(1)車両ドアの操作力をアシストするモータ１と、ベルト９の駆動により車両ドアを移動させる駆動アーム５、支持部材７、ベルト９によるドアを移動させる機構と、モータ１の駆動力を減速してベルトによる移動機構へ伝達するギア２ａ〜２ｅ、駆動プーリ３による減速機構と、モータ１の駆動力の伝達状態、非伝達状態を切り替えるクラッチ１６と、車両のドアノブへのドア開閉操作力を検出するトルクセンサ１０と、車両のドア位置を検出する位置センサ７１と、ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標加速度を演算する目標加速度演算部２０２と、目標加速度を積分して目標ドア速度を演算する目標速度演算部２０３と、ドア開閉操作力と前記ドア位置から、車両のドア速度を推定する推定速度演算部８１２と、推定ドア速度が目標ドア速度に近づくようにモータ１への駆動指令値を演算する駆動指令値演算部８１４を備え、推定速度演算部８１２は、モータ１、駆動アーム５、支持部材７、ベルト９によりドアを移動させる機構、ギア２ａ〜２ｅ、駆動プーリ３による減速機構、クラッチ１６の動特性を含むモデル（図９）から設定したオブザーバによりドア速度を推定する構成にしたため、速度センサ及び加速度センサを用いることがないようにしてコストを抑制しつつ、精度良くドア速度を推定できる。
【実施例２】
【００３７】
実施例２のドア開閉アシスト装置は、オブザーバとして組み込むプラントモデルを実施例１より簡略化した例である。
図１０は実施例２のドア開閉アシスト装置のプラントモデルのブロック図である。
【００３８】
ギア変速部２５０は、モータトルク、アシスト力から、駆動プーリ３の回転移動量、モータ回転角速度を演算する。
このギア変側部２５０においては、以下の数式３によりまずモータ回転角加速度を演算する。
【００３９】
【数３】
2008106485.tif 000005
【００４０】
次に、モータ回転角速度をモータ回転角速度＝モータ回転角加速度／ｓ、つまり積分演算により得る。
次に、モータ回転角度をモータ回転角度＝モータ回転角速度／ｓ、つまり積分演算により得る。
そして、駆動プーリ３の回転移動量を、回転移動量＝モータ回転角度×（１／Ｇ）×（Ｒ２ｂ・Ｒ４・Ｒ５ａ）／（Ｒ３・Ｒ５ｂ）の演算により得る。
また、実施例１の図９と比較し、ギア変速部１３１，１３２、加算器１３４、乗算器１３５が省略される。
その他構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
作用を説明する。
[プラントモデルの簡略化作用]
実施例２では、クラッチ剛性を無限大としている。すると、ギア２ｃの回転角度はギア２ｂと等しくなる。クラッチは歪が生じないとものとすることでプラントが簡略化でき、簡略化したプラントモデルでオブザーバの設定を行うことで、実施例１と同等の推定精度を維持しつつ計算量を減らすことができる。
その他作用は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００４２】
効果を説明する。
実施例２のドア開閉アシスト装置にあっては、上記(1)の効果に加えて以下の効果を有する。
(2)推定速度演算部８１２がオブザーバの設定に用いるモデルは、クラッチ１６の剛性を無限大にすることで簡略化したため、推定精度を高く保ちつつ計算量を少なくすることができる。
【実施例３】
【００４３】
実施例３のドア開閉アシスト装置は、オブザーバとして組み込むプラントモデルを実施例１より簡略化した例である。
図１１は実施例３のドア開閉アシスト装置のプラントモデルのブロック図である。
ギア変速・ドア部３０１は、クラッチトルク、ドア開閉操作力からギア２ｂの回転角度を演算する。
また、実施例１の図９と比較し、ギア変速部１３２、ドア１３３、加算器１３６、乗算器１３７が省略される。
その他構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００４４】
作用を説明する。
[プラントモデルの簡略化作用]
実施例２では、ベルト９の剛性を無限大とする。すると、ギア２ａと同軸で一体に回転する駆動プーリ３の回転移動距離はドア位置に等しくなる。
ベルト９は歪が生じないものとすることによりプラントが簡略化でき、簡略化したプラントでオブザーバを設定することで、実施例１と同等の推定精度を維持しながら、計算量を減らすことができる。
【００４５】
効果を説明する。
実施例３のドア開閉アシスト装置にあっては、上記(1)の効果に加えて以下の効果を有する。
(3)推定速度演算部８１２がオブザーバの設定に用いるモデルは、ベルト９の剛性を無限大にすることで簡略化したため、推定精度を高く保ちつつ計算量を少なくすることができる。
【実施例４】
【００４６】
実施例４のドア開閉アシスト装置は、オブザーバとして組み込むプラントモデルを実施例１より簡略化した例である。
図１２は推定速度演算部のＬＲ回路を考慮したモータ部分のブロック図である。図１３は実施例４の推定速度演算部のモータとして演算される部分を示すブロック図である。
【００４７】
作用を説明する。
[プラントモデルの簡略化作用]
推定速度演算部にオブザーバとして組み込まれるプラントモデルのモータ部分の等価回路はＬＲ回路となるため、図１２に示すようになる。これに対して、実施例４では、ＬＲ回路の一次遅れの時定数はメカの時定数に比べて非常に速いため、無視できることに着目し、図１３に示すように簡略化を行う。
具体的には、図１２において、１／（Ｌｓ＋Ｒ）を演算する演算部１５０を省略し、１／Ｒを乗じる乗算器１０３を設けることにより簡略化を行う。
これにより推定精度を高く維持しつつ、計算量を減らすことになる。
実施例４のドア開閉アシスト装置にあっては、上記(1)の効果に加えて、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４８】
(4)推定速度演算部８１２がオブザーバの設定に用いるモデルは、モータ１の印加電圧から電流への換算に含まれるモータ特性を省略することで簡略化したため、推定精度を高く維持しつつ、計算量を減らすことができる。
【実施例５】
【００４９】
実施例５のドア開閉アシスト装置は、実施例２から実施例４までのモデルの簡略化を行った例である。
構成を説明する。
まず、実施例５の推定速度演算部８１２について具体的に説明する。
図１４は実施例５のドア開閉アシスト装置の推定速度演算部のブロック図である。
実施例１の推定速度演算部８１２は、乗算器１０１，１０３，１０４，１０６，１０７，１０８，１０９，１１１、加算器１０２，１１２、積分器１１０、モータ回転角速度演算部１０５を主要な構成としている。
乗算器１０１は、駆動指令値であるデューティ％にＶｂ／１００、つまりモータ１の電源電圧／１００を乗じ、モータ印加電圧（Ｖ）を出力する。
ここでＶｂはバッテリ電圧（Ｖ）とする。
【００５０】
加算器１０２は、駆動指令値から演算したモータ印加電圧と、モータ回転角速度演算部１０５の推定値から演算したモータ印加電圧の偏差を演算する。
乗算器１０３は、モータ印加電圧の偏差に、１／Ｒを乗じて、偏差分の電流値を演算する。
ここでＲはモータ巻線抵抗（Ω）とする。
乗算器１０４は、偏差分の電流値にゲインＫｔを乗じて、偏差分のモータトルクを演算し、モータ回転角速度演算部１０５に入力する。
ここでＫｔはトルク定数（Ｎｍ／Ａ）とする。
【００５１】
モータ回転角速度演算部１０５は、入力値からモータ回転角速度の推定値を演算する。
乗算器１０６は、モータ回転角速度にゲインＫｅを乗じて、モータ印加電圧の推定値を演算する。
ここで、Ｋｅは逆起電力（Ｖ・ｓ／ｒａｄ）とする。
乗算器１０７は、モータ回転角速度にゲインＧ４を乗じて、ドア速度の推定値を演算する。
【００５２】
乗算器１０８は、ドア位置の推定値とドア位置の実値（検出値）の偏差にオブザーバゲインＫ１を乗じて、オブザーバフィードバック値１としてモータ回転角速度演算部１０５に入力する。
乗算器１０９は、ドア位置の推定値とドア位置の実値（検出値）の偏差にオブザーバゲインＫ２を乗じて、オブザーバフィードバック値２としてモータ回転角速度演算部１０５に入力する。
【００５３】
積分器１１０は、モータ回転角速度の推定値を積分して、モータ回転角度を推定する演算を行う。
乗算器１１１は、モータ回転角度の推定値に、ゲインＧ４を乗じてドア位置の推定値を演算する。
Ｇ４はドア速度を演算するゲインであり、以下のように設定する。
Ｇ４＝（１／Ｇ）×（Ｒ２ｂ・Ｒ４・Ｒ５ａ）／（Ｒ３・Ｒ５ｂ）とすると、ドア速度＝モータ回転角速度×Ｇ４となる。
なお、Ｒ２ｂはギア２ｄの半径、Ｒ４はギア２ｂの半径、Ｒ５ａは駆動プーリ３の半径、Ｒ３はギア２ｃの半径、Ｒ５ｂはギア２ａの半径である（図６，図７参照）。Ｇはモータ１の出力部に設けたウォームギアの減速比である。
加算器１１２は、ドア位置の推定値とドア位置の検出値（実値）の偏差を演算する。
【００５４】
次に、モータ回転角速度演算部１０５について説明する。
図１５は実施例５のモータ回転角速度演算部のブロック図である。
実施例１のモータ回転角速度演算部１０５は、乗算器１２１，１２４，１２７〜１２９、加算器１２２，１２３，１２５、積分器１２６を主要な構成としている。
乗算器１２１は、トルクセンサ１０の検出値にゲインＧ１を乗じる演算を行う。
ゲインＧ１は、モータ軸上トルクに変換するゲインであり、Ｇ１＝１／（Ｇ・η）×（Ｒ２ｂ・Ｒ４・Ｒ５ａ）／（Ｒ３・Ｒ５ｂ）と設定し、モータ軸上換算操作力＝操作力×Ｇ１とする。
なお、ηはギア効率とする。
【００５５】
加算器１２２は、乗算器１０４の出力と乗算器１２１の出力の和から乗算器１２７の出力を減じる演算を行う。
加算器１２３は、加算器１２２の出力と乗算器１０８からのオブザーバフィードバック値１との偏差を演算する。
乗算器１２４は、加算器１２３の出力に、ゲインＧ２を乗じる演算を行う。
ゲインＧ２は、モータ回転角加速度を演算するゲインであり、以下の数式１のように設定する。
【００５６】
【数４】
2008106485.tif 000006
【００５７】
数式１において、ＪＡはモータとクラッチ間の等価慣性（kgm２）であり、ＪＢはクラッチとドラム間の等価慣性（kgm２）、Ｍｄはドア質量（ｋｇ）とする。
そして、モータ回転角加速度＝トルク×Ｇ２とする。
加算器１２５は、乗算器１２４の出力と乗算器１０９からのオブザーバフィードバック値２との偏差を演算する。
【００５８】
積分器１２６は、加算器１２５の出力を積分して、モータ回転角速度の推定値を演算する。
乗算器１２７は、乗算器１２８の出力にゲインＧ１を乗じる演算を行う。
乗算器１２８は、乗算器１２９の出力にゲインＧ３を乗じる演算を行う。
ゲインＧ３は、ドアにかかる摩擦力を演算するゲインであり、ドア速度とドア開閉操作力の関係の傾きとして設定したものである（図１８参照）。
乗算器１２９は、積分器１２６の出力にゲインＧ４を乗じる演算を行う。
【００５９】
次に実施例５のドア開閉アシスト装置の目標速度演算部８１１について説明する。
図１６は実施例５のドア開閉アシスト装置の目標速度演算部８１１のブロック構成を示す図である。
実施例５の目標速度演算部８１１は、加算器２０１、目標加速度演算部２０２、目標速度演算部２０３、理想摩擦演算部２０４を主要な構成としている。
【００６０】
加算器２０１は、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算する。
目標加速度演算部２０２は、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算した値を理想ドア質量で除算（割り算）し、目標加速度を演算する。
目標速度演算部２０３は、目標加速度を積分し、目標速度を演算する。
理想摩擦演算部２０４は、ドア開閉操作力、目標速度より理想摩擦力を演算する。
【００６１】
次に実施例５のドア開閉アシスト装置の目標速度演算部８１１の理想摩擦演算部２０４について説明する。
図１７は実施例５の理想摩擦演算部２０４の処理状態の流れを示す状態遷移図である。
実施例５の目標速度演算部８１１の理想摩擦演算部２０４は、理想ドアの静止摩擦力はドア開閉操作力と同等の量を出力し、一度ドア開閉操作力が静止摩擦力を超えると所定の理想摩擦力を出力する。
符号Ｓ１で示す状態１では、操作開始後の理想摩擦力は、ドア開閉操作力とする。そして、ドア開閉操作力が理想静止摩擦を超えると状態１（Ｓ１）から状態２（Ｓ２）へ移行する。
符号Ｓ２で示す状態２では、理想摩擦力は、動的なものを考慮した所定値とする。そして、ドア目標速度が０となった際に、状態２（Ｓ２）から状態１（Ｓ１）へ移行する。
【００６２】
作用を説明する。
[精度の維持と計算量の減少の両立作用]
実施例５では、クラッチ剛性を無限大として、ギア２ｃの回転角度とギア２ｂが等しくなるとして、プラントモデルを簡略化している。
また、ベルト９の剛性を無限大として、ギア２ａと同軸で一体に回転する駆動プーリ３の回転移動距離はドア位置に等しくなるとして、プラントモデルを簡略化している。
さらに、ＬＲ回路の一次遅れの省略を行い、プラントモデルを簡略化している。
【００６３】
このように簡略化したプラントモデルをオブザーバとして、推定速度演算部８１２に組み込まれることによって（図１４参照）、計算量が低減される。
また、このように簡略化したプラントモデルであっても、精度よくドア速度が推定されるため、速度センサや加速度センサを設けることなく、フィードバック制御を行うことができる。
図１９は実施例５のドア開閉アシスト装置において、ドア開閉操作を行った際のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
図２０は実施例５のドア開閉アシスト装置において、ドア開閉操作を行った際の実機での試験結果を示すグラフ図である。
【００６４】
この図１９のシミュレーション結果及び図２０の実機での試験結果において、ドア開閉操作力を付与して操作を行った際のドア速度の推定値と実値は、シミュレーションと実機のどちらもよく合ったものとなっており、推定速度演算部８１２の推定が精度よく行なわれていることがわかる（図１９(b)，図２０(b)参照）。
また、ドア速度の目標値に対しても、実値がよく合っており、フィードバック制御が良好に機能し、車両のドアを軽い操作で、操作できるようアシスト制御が行われていることがわかる（図１９(b)，図２０(b)参照）。
【００６５】
また、ドア位置の推定位置と実値もよく合っており、オブザーバが精度よく機能していることがわかる（図１９(c)，図２０(c)参照）。
また、制御が良好に機能していることは、駆動指令値のシミュレーション結果と実機での試験結果がよく合っていることからもわかる（図１９(d)，図２０(d)参照）。
【００６６】
効果を説明する。
実施例５のドア開閉アシスト装置にあっては、上記(1)〜(4)の効果により非常に計算量、コストを抑制し、精度よく良好なアシスト制御を行うことができる。
【００６７】
以上、本発明のドア開閉アシスト装置を実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６８】
理想ドアとして設定する軽いドアは、一定質量とする必要はなく、例えば、操作初期、移動状態、操作終了期等で、又は非線形的に変わるようにしてもよい。
アクチュエータとしては、モータを例として挙げたが、空気圧や油圧を用いるものであってもよく、モータに限らない。
トルクセンサは、磁歪式のものであってもよい。
位置センサは、接触式や非接触式のものなどがあるが、精度を満たせば、どの方式、構成のものであってもよい。
【００６９】
ここで、本請求項及び本明細書に記載の「理想ドア」について説明しておく。
本請求項及び本明細書における理想ドアは、従来のように、スイッチあるいは操作を基点にして、自動的にドアが所定速度で開閉するようなものではなく、操作者の意思を強く反映して開閉されるドアを理想とする。
例えば、極端な例を言えば、家屋の建具である襖や障子は、軽く、開閉操作を途中で止めることで開度が変更される。
これは極端な例であり、実際には５０kg程度のドアを軽い１０kg程度することを理想とし、その上で、操作者が主体で操作意思が反映され、開閉操作を途中で止めることで開度が変更され、自然な軽いドアを操作しているフィーリングを得ることができるドアを理想とする。
このため、「理想ドア」とある場合には、質量などの値が上記のようなことを考慮して設定されたものを「理想ドア」とする。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本願は、移動体のドアへの利用のほか、建物のドアへの利用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１のドア開閉アシスト装置の概略を示す説明図である。
【図２】実施例１のドア開閉アシスト装置を車両に搭載した車両の説明図である。
【図３】実施例１のドア開閉アシスト装置のトルクセンサの説明図である。
【図４】実施例１のドア開閉アシスト装置のコントローラのブロック図である。
【図５】ドア開閉制御演算部のブロック図である。
【図６】実施例１のドア開閉アシスト装置の減速機構部分の説明上面図である。
【図７】実施例１のドア開閉アシスト装置の減速機構部分の説明側面図である。
【図８】実施例１のドア開閉アシスト装置の推定速度演算部のブロック図である。
【図９】実施例１のドア開閉アシスト装置のプラントモデルのブロック図である。
【図１０】実施例２のドア開閉アシスト装置のプラントモデルのブロック図である。
【図１１】実施例３のドア開閉アシスト装置のプラントモデルのブロック図である。
【図１２】推定速度演算部のＬＲ回路を考慮したモータ部分のブロック図である。
【図１３】実施例４の推定速度演算部のモータとして演算される部分を示すブロック図である。
【図１４】実施例５のドア開閉アシスト装置の推定速度演算部のブロック図である。
【図１５】実施例５のモータ回転角速度演算部のブロック図である。
【図１６】実施例５のドア開閉アシスト装置の目標速度演算部のブロック構成を示す図である。
【図１７】実施例５の理想摩擦演算部２０４の処理状態の流れを示す状態遷移図である。
【図１８】ゲインＧ３の算出方法を示す説明グラフ図である。
【図１９】実施例５のドア開閉アシスト装置において、ドア開閉操作を行った際のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図２０】実施例５のドア開閉アシスト装置において、ドア開閉操作を行った際の実機での試験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  モータ
２ａ  （減速機構の）ギア
２ｂ  （減速機構の）ギア
２ｃ  （減速機構の）ギア
２ｄ  （減速機構の）ギア
２ｅ  （減速機構の）ギア
３  駆動プーリ
４ａ，４ｂ  ガイドプーリ
５  駆動アーム
６  スライドドア
７  支持部材
７１  位置センサ
８  コントローラ
８１  ドア開閉制御演算部
８１１  目標速度演算部
２０１  加算器
２０２  目標加速度演算部
２０３  目標速度演算部
２０４  理想摩擦演算部
８１２  推定速度演算部
９１  乗算器
９２  加算器
９３  積分器
９４  乗算器
９５  乗算器
９６  乗算器
９７  加算器
９８  乗算器
１０１  乗算器
１０２  加算器
１０３  乗算器
１０４  乗算器
１０５  モータ回転角速度演算部
１２１  乗算器
１２２  加算器
１２３  加算器
１２４  乗算器
１２５  加算器
１２６  積分器
１２７〜１２９  乗算器
１０６〜１０９  乗算器
１１０  積分器
１１１  乗算器
１１２  加算器
８１３  加算器
８１４  駆動司令値演算部
８２  モータ駆動制御部
９  ベルト
１０  トルクセンサ
１１  基板
１２  ブラシ
１３  ドアノブ
１４  バネ
１５  装置設置位置
１６  クラッチ
１３０  モータ
１３１  ギア変速部
１３２  ギア変速部
１３３  ドア
１３４  加算器
１３５  乗算器
１３６  加算器
１３７  乗算器
１５０  演算部
２５０  ギア変速部
３０１  ギア変速・ドア部
【図１】
2008106485.tif 000007
【図２】
2008106485.tif 000008
【図３】
2008106485.tif 000009
【図４】
2008106485.tif 000010
【図５】
2008106485.tif 000011
【図６】
2008106485.tif 000012
【図７】
2008106485.tif 000013
【図８】
2008106485.tif 000014
【図９】
2008106485.tif 000015
【図１０】
2008106485.tif 000016
【図１１】
2008106485.tif 000017
【図１２】
2008106485.tif 000018
【図１３】
2008106485.tif 000019
【図１４】
2008106485.tif 000020
【図１５】
2008106485.tif 000021
【図１６】
2008106485.tif 000022
【図１７】
2008106485.tif 000023
【図１８】
2008106485.tif 000024
【図１９】
2008106485.tif 000025
【図２０】
2008106485.tif 000026