(57)【要約】【課題】モータ駆動開始時における過電流の発生を高精度に検出して回路を保護することのできるモータ制御装置を提供する。【解決手段】挟み込み検出回路５は、パワーウインドウ１を駆動するモータＭ１のオン、オフを切り替えるＦＥＴの温度を検出することにより、モータＭ１に過電流が流れていることを検出する。また、モータＭ１の駆動開始時に、ＦＥＴを複数回オン、オフ動作させ、このとき、過電流が流れている時間が所定の閾値時間以上となった場合には、パワーウインドウ１の上昇時に初期挟まれが発生しているものと判断して回路を遮断する。これにより、迅速、且つ高精度にモータＭ１を停止させることができるので、安全性を向上させることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される直流モータと電源との間に介置されたスイッチ手段を有し、該スイッチ手段のオン、オフを切り替えることにより、前記直流モータの駆動を制御すると共に、過電流が流れた際には前記スイッチ手段を遮断して回路を保護するモータ制御装置において、
前記直流モータに過電流が流れた際にこれを検出する過電流検出手段を備え、前記直流モータの駆動開始時に、前記スイッチ手段を複数回オン、オフ動作させ、前記過電流検出手段による過電流の検出時間が予め設定した所定の閾値時間以上継続して発生したことが検出された際に、前記スイッチ手段を遮断することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記スイッチ手段は、半導体スイッチであり、前記過電流検出手段は、前記半導体スイッチの温度を測定することにより、過電流の発生を検出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記過電流検出手段は、前記直流モータと電源とを接続する配線に設けられたシャント抵抗を備え、該シャント抵抗に生じる電圧を測定することにより、過電流の発生を検出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記直流モータは、車両に搭載されるパワーウインドの昇降駆動用のモータであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される直流モータの駆動を制御するモータ制御装置に係り、特に、回転駆動開始時に回転が阻止された際に、これを高精度に検知して直流モータの駆動を停止させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両に搭載され直流モータにより昇降動作するパワーウインドは、閉方向への動作時に異物を挟み込む場合があり、従来より挟み込みによるトラブルを回避するために、異物の挟み込みが検出された際には、直流モータを停止させるか、或いは若干反転させることにより、異物或いはウインドガラスの損傷を回避する技術が知られている。
【０００３】
このようなモータ制御装置の従来例として、例えば、特開２００２−１７４０７７号公報に記載されたものが公知である。
【特許文献１】特開２００２−１７４０７７号公報
【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、従来におけるモータ制御装置では、駆動開始時における異物の挟み込み（以下、これを「初期挟まれ」という）を高精度に検出することができない。即ち、モータの駆動開始時においては、過大な過渡電流が流れるので、挟み込みを検知するための過電流の閾値を大きく設定するか、或いはウェイト時間を設定しこの時間を不感帯としている場合が多く、このような場合には、実際に異物の挟み込みが発生した場合でも、即時にモータを停止させることができず、過剰な挟み込み荷重が加えられてしまうという問題があった。
【０００５】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モータ駆動開始時における過電流の発生を高精度に検出して回路を保護することのできるモータ制御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】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、車両に搭載される直流モータと電源との間に介置されたスイッチ手段を有し、該スイッチ手段のオン、オフを切り替えることにより、前記直流モータの駆動を制御すると共に、過電流が流れた際には前記スイッチ手段を遮断して回路を保護するモータ制御装置において、前記直流モータに過電流が流れた際にこれを検出する過電流検出手段を備え、前記直流モータの駆動開始時に、前記スイッチ手段を複数回オン、オフ動作させ、前記過電流検出手段による過電流の検出時間が予め設定した所定の閾値時間以上継続して発生したことが検出された際に、前記スイッチ手段を遮断することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記スイッチ手段は、半導体スイッチであり、前記過電流検出手段は、前記半導体スイッチの温度を測定することにより、過電流の発生を検出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記過電流検出手段は、前記直流モータと電源とを接続する配線に設けられたシャント抵抗を備え、該シャント抵抗に生じる電圧を測定することにより、過電流の発生を検出することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記直流モータは、車両に搭載されるパワーウインドの昇降駆動用のモータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願請求項１に係る発明では、モータの駆動開始時にスイッチ手段を複数回オン、オフ動作させ、このときに流れる過電流が所定時間（例えば、１０［msec］）以上継続した場合には、モータの駆動を阻止する不慮の力が働いているものと判断してモータを停止させる。従って、モータ、或いは回路に負担をかけることなく高精度、且つ迅速にモータを停止させることができる。
【００１１】
請求項２の発明では、モータの駆動、停止を切り替えるスイッチ手段として、ＦＥＴ等の半導体スイッチを用いており、該半導体スイッチの温度上昇を検出してモータに過電流が流れているかどうかを判断するので、過電流の発生を高精度に検出することができる。
【００１２】
請求項３の発明では、シャント抵抗を用いて過電流の発生を検知するので、過電流の発生を高精度に検知することができる。
【００１３】
請求項４の発明では、車両に搭載されるパワーウインド駆動用のモータを制御するので、パワーウインドを上昇させる際の上昇開始時に異物を挟み込んだ際に、確実にこれを検知してモータを停止させることができる。また、モータ駆動開始時における突入電流が納まった後に生じる電流の変動、即ち、リンギングの発生を防止することができるので、電流値が安定した後における過電流検出の閾値を小さくすることができ、挟み込み検出の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態として、車両に搭載されるパワーウインド駆動用のモータを制御するモータ制御装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、このモータ制御装置は、車両に搭載されるウインドウ１の昇降動作を制御するものであり、ウインドウ１を上昇、或いは下降方向に動作させるウインドウレギュレータ２と、該ウインドウレギュレータ２に駆動力を与えるモータＭ１とを備えている。
【００１５】
更に、ウインドウ１の上昇、下降を操作するスイッチ３と、スイッチ３よりウインドウ１を上昇させる操作信号が入力された際に、オン、オフ動作を所定回数行い、その後継続してオンとする操作指令信号を出力するマイコン４を備えている。
【００１６】
また、半導体スイッチとしてのＦＥＴを有し、マイコン４より出力される操作指令信号に基づいて車両に搭載されるバッテリ（直流電源）より供給される電圧をオン、オフ制御して、モータＭ１の駆動、停止を制御するモータ駆動回路６と、ＦＥＴの発熱量を検出し、更にこの検出値を電圧信号に変換し、この電圧信号と所定の閾値電圧とを比較して、閾値電圧を超えている時間が所定の閾値時間を超えたと判断された際に異物の挟み込みが発生しているものと判断する挟み込み検出回路（過電流検出手段）５と、モータＭ１の回転数を検出し、この検出信号をマイコン４に出力するエンコーダ７とを備えている。
【００１７】
次に、図２に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態に係るモータ制御装置の動作について説明する。まず、スイッチ３が操作されたかどうかが判断され（ステップＳＴ１）、操作された場合には（ステップＳＴ１でＹＥＳ）、この操作がウインドウ１を上昇させる動作（閉動作）であるかどうかが判断される（ステップＳＴ２）。
【００１８】
閉動作である場合には（ステップＳＴ２でＹＥＳ）、駆動開始時にモータ駆動回路６が有するＦＥＴを所定の設定数（例えば、５回）オン、オフ動作させ（ステップＳＴ３）、その後継続したオン状態とする。これにより、モータＭ１には始動直後に断続的に直流電圧が印加され、その後継続した直流電圧が印加されることになる。
【００１９】
その後、挟み込み検出回路５では、ＦＥＴの温度上昇に基づく電圧を検出し、検出された電圧が閾値電圧を超えた際に、この継続時間（信号幅）を求める（ステップＳＴ４）。そして、ＦＥＴのオン、オフ回数が設定数に達するまでの間に（ステップＳＴ５）、継続時間が閾値時間を超えたかどうかが判断され（ステップＳＴ６）、閾値時間を超えたと判断された場合には（ステップＳＴ６でＹＥＳ）、異物が挟み込まれたものと判断して、ウインドウ１の上昇を停止させるか、或いは反転させることにより安全な状態とする（ステップＳＴ７）。
【００２０】
次に、モータＭ１に流れる電流及び挟み込み検出信号の変化について、図３，図４に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。図３は、異物が存在しない場合、即ち、通常時における各種の信号の変化を示しており、Ｓ２はモータ駆動信号、Ｓ３はモータＭ１に流れる電流、Ｓ１は挟み込み検知信号をそれぞれ示している。
【００２１】
曲線Ｓ２に示すように、モータ駆動信号は、駆動開始時において１０［msec］のオン時間と、３［msec］のオフ時間が交互に５回繰り返され、その後継続したオン状態となっている。このオン、オフ動作に伴って、曲線Ｓ３に示すモータ電流は、上昇と下降を繰り返しながら、徐々に安定した電流値に近づいていく。
【００２２】
更に、曲線Ｓ１に示すように、モータ駆動回路６が有するスイッチとしてのＦＥＴの温度上昇に基づく電圧は、負荷電流変化が大きいときには閾値を超えるのでＨレベルとなる。そして、領域Ｒ１に示すように、このＨレベルとなっている時間（信号幅）は時間経過とともに徐々に短くなっていく。この例では、Ｈレベルとなっている信号の時間が数［msec］以下となっているので閾値時間を超えることはなく、挟み込み検出回路５では挟み込みを検出しない。
【００２３】
他方、図４は、ウインドウ１を上昇させる際に既にウインドウ１の上方に異物が存在して、ウインドウ１の上昇が阻止される場合の各種の信号の変化を示している。同図に示すＳ１２はモータ駆動信号、Ｓ１３はモータＭ１に流れる電流、Ｓ１１は挟み込み検知信号、Ｓ１４は異物に加えられる荷重を示している。
【００２４】
上述した曲線Ｓ２と同様に、曲線Ｓ１２に示すモータ駆動信号は、駆動開始時において１０［msec］のオン時間と、３［msec］のオフ時間が交互に５回繰り返され、その後継続したオン状態となっている。また、このオン、オフ動作に伴って、曲線Ｓ１３に示すモータ電流は、上昇と下降を繰り返すが、異物が挟み込まれていることにより電流は下降して安定せず、図３に示したＳ３と比較して高い電流値となっている。
【００２５】
この際、モータ駆動回路６が有するＦＥＴの温度上昇に基づく電圧が閾値を超えている時間が長くなり、図４の領域Ｒ２に示すように、所定の閾値時間（例えば、１０［msec］）を超えると、挟み込み検出回路５では異物の挟み込みを検出して、モータ駆動信号を遮断する。或いは、モータＭ１を反転させてウインドウ１を若干下降させる。
【００２６】
こうして、ウインドウ１駆動時における異物の初期挟まれの発生を確実に検出することができるのである。
【００２７】
このようにして、本実施形態に係るモータ制御装置では、ウインドウ１を上昇させる際に、モータＭ１を所定回数オン、オフ動作させ、このとき生じる挟み込み検出信号の出力時間に基づいて、初期挟まれが発生しているかどうかを判定している。従って、ウインドウ１の上昇開始直後における過渡電流発生時においても、確実且つ迅速に異物の挟み込みを検出することができる。
【００２８】
また、異物検出時にウインド１を反転させる動作を行う場合には、反転動作を即時に行うことができ、異物挟まれ時における荷重を低下させることができ、ウインドウ１或いは異物の損傷を防止することができる。
【００２９】
更に、本実施形態に係るモータ制御装置では、モータ１の駆動開始時にてＦＥＴをオン、オフ動作させることにより、リンギングの発生を防止することができる。
【００３０】
即ち、モータＭ１の始動時には、回転速度が瞬間的に増大し、その後、急激に低下する現象（バックラッシュ）やウインドウレギュレータ２の構造に起因して、突入電流後に電流の変動（リンギング）が発生する。図５は、本発明を適用せずにモータＭ１を始動させた場合のモータＭ１に流れる電流変化を示すタイミングチャートであり、同図の曲線Ｓ２１に示すタイミングでモータＭ１を始動させると、モータＭ１に流れる電流は曲線Ｓ２２に示すように、突入電流が減少した後、符号Ｒ３に示す領域で上下方向に変動する。これがリンギングである。
【００３１】
本実施形態では、モータＭ１始動時において、ＦＥＴをオン、オフ動作させるので、図６に示すように、リンギングの発生を抑制することができる。同図に示す曲線Ｓ３１は、モータＭ１の駆動信号を示し、Ｓ３２はモータ電流を示しており、符号Ｒ４に示す領域内において、モータ電流は安定しており、リンギングが発生していないことが理解される。
【００３２】
そして、リンギングの発生を抑制することにより、通常時（始動時の突入電流が低下した後）における異物挟み込みを検知する際の閾値を小さい値に設定することができるので、より高精度に挟み込みの発生を検出することができるようになる。
【００３３】
また、モータＭ１に流れる電流の変化をシャント抵抗を用いて求めるようにすることも可能である。このような構成においても上記と同様に、高精度な初期挟まれの検出が可能となる。
【００３４】
以上、本発明のモータ制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。例えば、本実施形態では、車両に搭載されるモータとして、パワーウインドウの昇降用のモータを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バックミラーの電動格納用のモータ、或いはオートスライドドアの駆動用モータなどにおいても適用することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、モータ始動時に、１０［msec］のオン時間と３［msec］のオフ時間からなる断続的な始動信号を５回出力する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のオン、オフ時間、或いは出力回数に設定することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
パワーウインドウの初期挟まれを高精度に検出する上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】パワーウインドウが異物を挟み込まない場合の、モータ駆動信号、電流変化、及び挟み込み検知信号の変化を示す特性図である。
【図４】パワーウインドウが異物を挟み込んだ場合の、モータ駆動信号、電流変化、挟み込み検知信号、及び挟み込み荷重の変化を示す特性図である。
【図５】パワーウインド始動時に、モータ駆動信号をオン、オフ動作させないときの電流変化を示す特性図である。
【図６】パワーウインド始動時に、モータ駆動信号をオン、オフ動作させた場合の電流変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ウインドウ
２  ウインドウレギュレータ
３  スイッチ
４  マイコン
５  挟み込み検出回路
６  モータ駆動回路
７  エンコーダ
Ｍ１  モータ
【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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