(57)【要約】【課題】  異物の挟まれからモーター電流に生じる異常電流を誤認無く確実に検出してモーター電流を制限する改良されたパワーウインド挟み込み防止装置を提供すること。【解決手段】  電流制限回路(7a)は、モーター電流(ID)をOn/Off動作により減少させ且つ当該On/Off動作回数をパルス数で示すOn/Off回数カウント用信号(DUMMY)を挟み込み判定回路(6a)に出力する。挟み込み判定回路(6a)は、On/Off回数カウント用信号(DUMMY)の１回目のパルスを受けた際、電流制限回路(7a)のOn/Off動作を予め定められた一定時間(Tm)の終了時まで禁止するマスク信号(MASK)を出力する。そして、電流制限回路(7a)が、前記予め定められた一定時間(Tm)の終了時に、モーター電流(ID)の増加量が所定値を超えていることを示す電流制限制御信号(CPOUT_B)を受けている場合、On/Off動作を行なってモーター電流(ID)を所定の範囲で減少させる。【選択図】      図１
2005082970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウインドガラスによる異物の挟み込みをモーター電流の変化から検出するパワーウインド挟み込み防止装置であって、
パワーウインドモーターに流れるモーター電流を検出する電流検出回路と、前記モーター電流の増加量が所定値を超えた際に前記電流検出回路から出力される電流制限制御信号に従って前記モーター電流を所定の範囲で減少および増加させる電流制限回路と、前記モーター電流の増加から挟まれを判定し、前記パワーウインドモーターを反転させる挟み込み判定回路と、を備え、
前記電流制限回路が、前記モーター電流をＯｎ／Ｏｆｆ動作により減少させ且つ当該Ｏｎ／Ｏｆｆ動作回数をパルス数で示すＯｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号を前記挟み込み判定回路に出力し、
前記挟み込み判定回路が、前記Ｏｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号の１回目のパルスを受けた際、前記電流制限回路のＯｎ／Ｏｆｆ動作を予め定められた一定時間の終了時まで禁止するマスク信号を出力し、そして、
前記電流制限回路が、前記予め定められた一定時間の終了時に、前記モーター電流の増加量が所定値を超えていることを示す前記電流制限制御信号を受けている場合、Ｏｎ／Ｏｆｆ動作を行なって前記モーター電流を所定の範囲で減少させることを特徴とするパワーウインド挟み込み防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のパワーウインドによる異物（例えば、人の手指、首、等）の挟み込みを防止する装置に関し、特に、異物の挟まれを誤認無く迅速に判定するパワーウインド挟み込み防止装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のウインドガラスを自動開閉する装置は、一般にパワーウインドと呼ばれ、モーターによりウインドガラスを開閉させる装置である。パワーウインドにはウインドガラスによる異物の挟まれを防止する対策としてジャミング・プロテクション（即ち、Jamming protection）を備えるためにパワーウインド挟み込み防止装置が採用されているが、一般的なパワーウインド挟み込み防止装置では、ウインドガラスの上昇中に異物の挟まれが発生した際、挟まれた異物に掛かる荷重がモーター電流の増加により著しく増大してしまうため、このモーター電流の増加を抑制するようにモーター電流を制限する必要があった。
【０００３】
そこで、上記事情に鑑みて改良されたパワーウインド挟み込み防止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２９５１２９号公報
【０００４】
以下の図面の記載において、同一または機能的に類似する部分には同一または類似の符号を付している。
【０００５】
特許文献１で提案されているパワーウインド挟み込み防止装置について添付図面を参照して詳細に説明する。
（パワーウインド挟み込み防止装置の概要）
図６は、特許文献１で提案されているパワーウインド挟み込み防止装置の一例のブロック図である。このパワーウインド挟み込み防止装置は、挟まれ等による異常電流検出回路２と、正転・反転回路を備えたパワーウインドモーター５と、挟み込み判定回路６と、モーター電流制限回路７と、を有している。尚、正転・反転回路を備えたパワーウインドモーター５は、パワーウインドモーターを含んだ正転・反転回路５と考えてもよい。電流検出回路２と、正転・反転回路５と、電流制限回路７の三つの回路は、モーター電流ＩＤの流れる電線１に直列に接続されて電源供給装置ＶＢに接続される。
（挟まれ等による異常電流検出回路２の概要）
電流検出回路２は、モーター電流ＩＤの挟まれ等による異常電流を検出して、信号線９を介して異常電流検出信号（電流制限制御信号）を電流制限回路７に出力する。電流検出回路２は、マルチソース電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）またはマルチ抵抗と、電流追随回路３と、スタート回路４と、を有している。
【０００６】
マルチソースＦＥＴは、メインＦＥＴとリファレンス（Reference）ＦＥＴで構成される。また、マルチ抵抗は、シャント抵抗とリファレンス（Reference）抵抗で構成される。マルチソースＦＥＴまたはマルチ抵抗のカレントセンシングレシオ（ｎ：Current Sensing Ratio）すなわち、例えばメイン抵抗に対するリファレンス抵抗の抵抗成分の比を１を超えて好ましくは１００以上に設定する。モーター電流ＩＤをメインＦＥＴまたはシャント抵抗に流す。そして、ID=n＊Irefの条件を満たすリファレンス電流IrefがリファレンスＦＥＴまたはリファレンス抵抗に流れるように、リファレンス電流Irefを制御する。
【０００７】
メインFETまたはシャント抵抗がモーターのハイサイド（High side：モーターに対して電源側）に有る場合には、メインFET のソース電位またはシャント抵抗のモーター側電位VSAと、リファレンスFET のソース電位またはリファレンス抵抗の接地側電位VSBとは、上記ID=n＊Irefの条件を満足するために、VSA=VSBの条件を満足する必要がある。モーターが正常回転しているとき、ウインドガラスの駆動力の変動によりモーター電流IDが変化するとメインFET のソース電位等VSAも変化するが、リファレンス電流Irefを制御してVSA=VSBの条件を維持する。
【０００８】
次に、挟まれ（Jamming）等によって発生する異常電流を検出する方法について説明する。リファレンス電流Irefを追随速度の異なる２つの電流成分に分ける。リファレンス電流Irefは、追随速度の遅い電流成分Iref-sと、追随速度の速い成分Iref-fとに分けられて流れる。追随速度の遅い電流成分Iref-sはモーターが正常に回転しているときのモーター電流IDの変化には追随するが、挟まれが発生したときのモーター電流IDの急激な変化には追随できないように設定する。一方、追随速度の速い電流成分Iref-fは挟まれが発生したときの電流変化のみならず、モーター電流ＩＤの中に含まれる脈動成分にも追随できるように設定する。追随速度の速い電流成分Iref-fの追随性を良くすればするほど、追随速度の遅い電流成分Iref-sは変化する必要がなくなり安定してくる。このような条件を満足させるため、追随速度の速い電流成分Iref-fの追随速度は、追随速度の遅い電流成分Irsf-sの８００〜１０００倍の速さに設定する。
【０００９】
このように設定すると、半導体スイッチング素子のOn/Off動作時を除けば追随速度の速い電流成分Iref-fはモーター電流IDの変化を正確に反映する。追随速度の速い電流成分Iref-f を、リファレンス抵抗より抵抗値の大きい抵抗に流すことによりモーター電流IDの変化を電圧に変換する。この電圧の変換により、モーター電流IDの変化をシャント抵抗またはメインＦＥＴのオン抵抗で電圧に変換して得られる微小変動を増幅した変動が検出できる。
【００１０】
挟まれが発生すると追随速度の速い電流成分Iref-fはモーター電流IDに追随して増加するが、追随速度の遅い電流成分Iref-sはほとんど変化しない。そのため追随速度の速い電流成分Iref-fの平均値と追随速度の遅い電流成分Iref-sの間には差が生じ、（Iref-fの平均値）＞（Iref-s）の大小関係となる。この大小の差があらかじめ設定した値を超えたら、異常電流検出信号を発生させ、モーターのハイサイド（High side）にあるマルチソースFETまたはモーターのロウサイド（Low side：接地側）にある電流制限回路７の半導体スイッチング素子（FETまたはバイポーラ（Bipolar）トランジスタ）をオフする。
【００１１】
その後、挟み込みが発生している間、マルチソースFETまたはモーターのロウサイドにある半導体スイッチング素子がOn/Off動作と連続On動作を繰り返す動作を行なう。このOn/Off動作と連続On動作を繰り返す動作により、以下に説明するがモーター電流ＩＤの増加を制限することができる。
（モーター電流制限回路７の概要）
電流制限回路７は、異常電流検出信号を入力されて、モーター電流ＩＤが増加していかないように制限する。この制限は、マルチソースＦＥＴまたはモーターのロウサイドにある半導体スイッチング素子がOn/Off動作と連続On動作を交互に繰り返すことにより行なわれ、このOn/Off動作と連続On動作を繰り返す動作の信号が信号線１０を介して挟み込み判定回路６に出力される。電流制限回路７は、モーター電流ＩＤをＯｎＯｆｆすることが可能なFET等の半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子のＯｎの基準電圧とＯｆｆの基準電圧を生成する基準電圧回路８と、を有している。
【００１２】
モーター電流ＩＤが、On/Off動作と連続Onを繰り返す動作に入ると、モーター電流IDは電流制限されて、その平均値は挟まれ発生直前より若干大きい値に維持される。モータートルクはモーター電流に比例するので、これによりモータートルクはウインドガラスの駆動に要するトルクより若干大きいトルクに保持される。このような必要最小限のトルクを確保することで、悪路等によるガラス駆動力の瞬間的変動があっても誤反転しないという条件下での、最小の挟まれ荷重を実現することが可能となる。
（挟み込み判定回路６の概要）
挟み込み判定回路６は、入力したOn/Off動作と連続On動作を繰り返す動作の信号に基づいて挟み込みか否かを判定する。挟み込みと判定した場合は、信号線１１を介してウインドガラスを開ける旨のウインドダウン信号を正転・反転回路５に出力する。
【００１３】
挟み込みの判定には、挟まれによりモーター回転数が低下するに連れて、半導体スイッチング素子のOn/Off動作の期間が長くなり、半導体スイッチング素子の連続On動作の期間が短くなることを利用する。例えば、On/Off動作の期間が一定の長さに達したときに、挟み込みと判定する。挟み込みと判定すると、マルチソースFETまたは半導体スイッチング素子を遮断して、モーターを停止させ、一定時間経過後、モーター５を反転駆動させる。このことにより、ウインドガラスが開き、挟まれた異物の挟み込みを防止することができる。
（正転・反転回路を備えたパワーウインドモーター５の概要）
正転・反転回路５は、ウインドアップの信号を入力することにより、ウインドガラスを閉める方向にモーターを回転させ、ウインドダウンの信号を入力することにより、ウインドガラスを開ける方向にモーターを回転させる。さらに、信号線１１を介してウインドダウン信号を入力した場合は、ウインドガラスを閉める方向から開ける方向にモーターの回転を反転させる。正転・反転回路５は、Ｈブリッジ回路またはリレー回路を有している。Ｈブリッジ回路を用いる場合、Ｈブリッジ回路を構成、あるいは接続する４個のFETを用いる。４個のFET のうちハイサイドのトランジスタを用いて電流検出回路２および電流制限回路７を構成してもよいし、ハイサイドのトランジスタを用いて電流検出回路２を構成し、ロウサイドのトランジスタを用いて電流制限回路７を構成してもよい。
【００１４】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、パワーウインド挟み込み防止装置のブロック図の変形例を示している。すなわち、電流検出回路２は、電源供給装置ＶＢのプラス端子またはマイナス端子と等価なグランドに接続し、正転・反転回路５および電流制限回路７についてはモーター電流ＩＤを流す順番は構わない。具体的には、図７（ａ）に示されるように電流検出回路２→電流制限回路７→正転・反転回路６といった順番、図７（ｂ）に示されるように電流検出回路２→正転・反転回路５→電流制限回路７といった順番（即ち、図６に示される順番と同じ順番）、図７（ｃ）に示されるように正転・反転回路５→電流制限回路７→電流検出回路２といった順番、等でもよく、これらのような順番の違いによりパワーウインド挟み込み防止装置の作用や効果に大きな違いは生じないものと考えて良い。
【００１５】
図８は、パワーウインド挟み込み防止装置の回路図の一例を示している。パワーウインド挟み込み防止装置における電流検出回路２、電流制限回路７および挟み込み判定回路５の回路構成と回路の動作について、ここで詳細に説明する。
１．電流検出回路２の説明
１−１．電流検出回路２の回路構成
シャント抵抗とリファレンス抵抗を用い、リファレンス電流Irefを２つの追随速度の異なる電流成分Iref-sとIref-fに分けて異常電流を検出する回路について説明する。
【００１６】
図８の電流検出回路２は、電源供給装置ＶＢのプラス端子に接続するシャント抵抗Ｒ１とリファレンス抵抗Ｒ２０と、その抵抗Ｒ１とＲ２０に接続する電流追随回路３と、電流追随回路３にプラス入力端子とマイナス入力端子が接続し出力端子が電流制限回路７に接続するコンパレータＣＭＰ２と、５Ｖ電源とＣＭＰ２の出力端子間に接続する抵抗Ｒ２５と、を有している。
【００１７】
電流追随回路３は、プラス入力端子がリファレンス抵抗Ｒ２０に接続し、マイナス入力端子がシャント抵抗Ｒ１に接続するコンパレータＣＭＰ１と、ＣＭＰ１の出力端子に接続し、抵抗Ｒ２１と接地するコンデンサＣ１を直列接続して構成される第１の充放電回路と、ＣＭＰ１の出力端子に接続し、抵抗Ｒ２２と接地するコンデンサＣ２を直列接続して構成される第２の充放電回路と、コンデンサＣ１とＣ２の間に接続される抵抗Ｒ２８と、ドレイン端子がＣＭＰ１のプラス入力端子に接続されゲート端子がコンデンサＣ１に接続されるｎＭＯＳＦＥＴ（Ｔ２１）と、一端がＦＥＴ（Ｔ２１）のソース端子とＣＭＰ２のプラス入力端子に接続し他端が接地する抵抗Ｒ２３とで構成される第１のソースフォロア回路と、ドレイン端子がＣＭＰ１のプラス入力端子に接続されゲート端子がコンデンサＣ２に接続されるｎＭＯＳＦＥＴ（Ｔ２２）と、アノード端子がＦＥＴ（Ｔ２２）のソース端子と接続するダイオードＤ２１と、一端がダイオードＤ２１のカソード端子とＣＭＰ２のマイナス入力端子に接続し他端が接地する抵抗Ｒ２４とで構成される第２のソースフォロア回路と、を有している。
【００１８】
尚、図８中の抵抗Ｒ２１等に添えられた９１０Ｋは、抵抗Ｒ２１の抵抗値が９１０ＫΩであることを表している。同様に、コンデンサＣ２等に添えられた０．１ｕｆは、コンデンサＣ２の容量が０．１μＦであることを表している。
１−２．電流検出回路２の動作説明
図８ではシャント抵抗Ｒ１、正転・反転リレー回路５とOn/Off動作を行なう半導体スイッチング素子（FET）Ｔ１が、モーター電流ＩＤの流れる電線１に対して直列に接続され、電源供給装置（例えば、バッテリ）ＶＢのプラス端子およびマイナス端子に接続されている。正転・反転リレー回路５の正転・反転リレーはトランジスタＴ２およびＴ３により駆動され、正転（アップ（Ｕｐ）動作）ではＴ２がオンし、反転（ダウン（Ｄｏｗｎ）動作）ではＴ３がオンする。マルチ抵抗はシャント抵抗Ｒ１とリファレンス抵抗R２０で構成される。図８の回路例ではR１の抵抗値は３４ｍΩ、Ｒ２０の抵抗値は５５Ωに設定されている。モーター電流IDはシャント抵抗Ｒ１を流れ、リファレンス電流Irefはリファレンス抵抗Ｒ２０を流れる。抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ２等の抵抗値及び容量を便宜上抵抗Ｒ１等の符号Ｒ１と同じＲ１等と表記する。そこで、Ｒ１＊ID＝Ｒ２０＊Irefの条件を満足するときの電流比ｎは式１のようになる。
【００１９】
ｎ＝ID／Iref＝Ｒ２０／Ｒ１＝55／0.034＝1618  …式１
コンパレータCMP1はオペアンプからなり、CMP1のマイナス入力端子にはシャント抵抗Ｒ１のモーター側電位が入力され、CMP1のプラス入力端子にはリファレンス抵抗Ｒ２０の接地側電位が入力される。CMP1の出力と接地電位レベル（ＧＮＤ）間には抵抗Ｒ２１とコンデンサＣ１を直列接続した第１の充放電回路が接続され、コンデンサＣ１はCMP1の出力により、抵抗Ｒ２１を介して充放電される。コンデンサＣ１の非接地側はFET Ｔ２１のゲート端子に接続され、FET Ｔ２１のドレイン端子はリファレンス抵抗Ｒ２０に接続され、Ｔ２１のソース端子は抵抗Ｒ２３を通して接地されている。FET Ｔ２１と抵抗Ｒ２３は第１のソースフォロア回路を構成するので、FET Ｔ２１および抵抗Ｒ２３にはコンデンサＣ１の電位に比例した電流が流れる。この電流がリファレンス電流Irefの追随速度の遅い電流成分Iref-sになる。一方、コンパレータCMP1の出力と接地電位レベル（ＧＮＤ）間には抵抗Ｒ２２とコンデンサＣ２を直列接続した第２の充放電回路が接続され、コンデンサＣ２はCMP1の出力により、抵抗Ｒ２２を介して充放電される。コンデンサＣ２の非接地側はFET Ｔ２２のゲート端子に抵抗Ｒ２８を介して接続され、FET Ｔ２２のドレイン端子はリファレンス抵抗Ｒ２０に接続され、Ｔ２２のソース端子はダイオードＤ２１と抵抗Ｒ２４を通して接地されている。FET Ｔ２２とダイオードＤ２１および抵抗Ｒ２４は第２のソースフォロア回路を構成するので、FET Ｔ２２、ダイオードＤ２１、および抵抗Ｒ２４にはコンデンサＣ２の電位に比例した電流が流れる。これがリファレンス電流Irefにおける追随速度の速い電流成分Iref-fになる。コンデンサＣ１とＣ２の非接地側は抵抗Ｒ２８で接続され、モーター電流ＩＤが変化しないときはＣ１およびＣ２の電位が等しくなるようなっている。すなわち、コンパレータCMP1の出力にはコンデンサＣ１、Ｃ２と抵抗Ｒ２１、Ｒ２２からなる２つの充放電回路が並列に接続され、それぞれのコンデンサＣ１、Ｃ２の電位に比例した電流を流す２つのソースフォロア回路がリファレンス抵抗Ｒ２０と接地間に並列接続されることになる。第１の充放電回路の時定数は第２の充放電回路の時定数より大きく設定される。この回路例では第１の充放電回路の時定数は式２のようになり、第２の充放電回路の時定数は式３のようになり、その比は1：894となる。
【００２０】
（第１の充放電回路の時定数）＝R21＊(R22＋R28)／(R21＋R22＋R28)＊C1
＝910K＊(5.1K＋910K)／(910K＋5.1K＋910K)＊1μf＝456ms  …式２
（第２の充放電回路の時定数）＝R22＊C2＝5.1K＊0.1μf＝0.51ms  …式３
挟み込みの検出はコンパレータCMP2で行なう。CMP2のプラス入力端子にはＴ２１のソース電位が入力され、マイナス入力端子にはＴ２２のソース電位よりダイオードＤ２１の順方向電圧降下約０．７Ｖだけ低下した電位が入力される。Ｔ２１とＴ２２のゲート〜ソース間電位はほぼ等しいので、Ｄ２１の電圧降下分が挟み込みにより増加する異常電流の検出値となる。挟み込みが発生してIref-fが増加するとCMP2の出力（電流制限制御信号ＣＰＯＵＴ＿Ｂ）がHレベルからＬレベルに変化する。そして、電流制限回路７のＮＯＲ１の出力がHレベルになり、トランジスタＴ３１がオンし、半導体スイッチング素子であるトランジスタＴ１がオフする。このときの挟み込みによる異常電流の検出は次のようにしてなされる。
【００２１】
（ａ）まず、リファレンス電流Irefを図８のように追随速度の遅い成分Iref-sと速い成分Iref-fに分けて構成する。モーター電流IDの変化は脈動成分まで含めてIref-fに現れ、Ｔ２２のソース電位、すなわちCMP2のマイナス入力端子電圧（Ｖｉｎｓ）に正確に反映される。その結果、Iref-s側のＴ２１のソース電位、すなわちCMP2のプラス入力端子電圧（Ｖｃ）はモーター電流ＩＤの速い変動の影響を受けなくなり、長い期間の平均値のみが反映される。このため挟み込みが発生して電流制限を行なう間はほぼ一定の電位を保ち、理想的な基準電圧を実現することができる。
【００２２】
（ｂ）追随速度の速い成分Iref-fにはモーター電流の脈動成分による変動分が含まれている。脈動電流の振幅をΔID-rip、Iref-fの脈動成分をΔIref-f-ripとするとΔIref-f-rip＝ΔID-rip／ｎとなる。ΔIref-f-ripにより抵抗Ｒ２４に発生する電圧変動分ΔＶripは、式４のようにＲ２４＝１．５KΩ、ΔID-rip＝0.5Aの場合は、0.46Vとなる。
【００２３】
ΔＶrip＝ΔIref-f-rip＊Ｒ２４
＝ΔID-rip／ｎ＊Ｒ２４＝0.5A／1618＊1.5K＝0.46V  …式４
すなわち、CMP2のマイナス入力端子電圧は脈動成分により、振幅±0.23V（±ΔＶrip／2）で振動している。 従ってIref-fの平均値が0.47V（＝0.7V−0.23V）増加するとCMP2の出力はHレベルからＬレベルに反転することになる。
【００２４】
この0.47Vをモーター電流ＩＤに換算すると0.51A（＝0.47V／Ｒ２４＊ｎ＝0.47V／1.5K＊1618）となる。すなわち、図８の回路例では挟み込みによりモーター電流ＩＤの平均値が0.51A増加するとCMP2出力はＬレベルとなり、Ｔ３１がオンしＴ１はオフ状態に向かう。
【００２５】
（ｃ）図９に示すように、CMP2の出力がＬレベルに反転する前（時間ｔ１の前）はモーター電流ＩＤが増加しているので、CMP1の出力はＨレベルになっている。Ｔ３１がオンするとＴ１のゲートに過充電された電荷が放電する時間だけ遅れてモーター電流IDは減少し始める。この時点でCMP1の出力はＨ→Ｌレベルに遷移し始めるが、CMP1はオペアンプで構成されているので、オペアンプの応答遅れのため、出力がHからLに変化するのに遅れ時間が発生する。
【００２６】
CMP2の出力がＬレベルに反転してからCMP1出力がHレベルから低下してコンデンサＣ２の電位に等しくなるまでの時間ｔ１の間はＣ２が充電されるので、Iref-fは増加し、CMP2のマイナス入力端子電圧は増大する。その後、CMP1の出力がＣ２電位より低くなるとＣ２は放電され始め、時間ｔ１の間に充電された電荷量が放電し終わるまでの時間ｔ２の後にCMP2のマイナス入力端子電圧は元の電圧、すなわちCMP2出力がＨ → Ｌに遷移し始めたときの電圧に戻る。この間プラス入力端子電圧は変化しない。
【００２７】
時間ｔ２を過ぎるとCMP2出力はHレベルに反転し、FET Ｔ１はオンする。すなわち、モーター電流IDが増加してCMP2の出力がＬレベルに反転してから時間ｔ１＋ｔ２の間はCMP2出力はＬレベルを維持する。Ｃ２の電位がCMP1の出力のＨレベルとＬレベルの中間にあるとｔ１≒ｔ２の関係となる。時間ｔ１＋ｔ２はＴ１のターンオフ遅れ時間、オペアンプの応答速度およびモーター電流IDの減少速度により決まるが、Ｔ１のターンオフ遅れ時間とオペアンプの応答速度は一定であるので、時間ｔ１＋ｔ２はモーター電流IDの減少速度に依存し、減少速度が遅くなるに連れて長くなる。
【００２８】
CMP2出力が再度Ｌ→Ｈになり、Ｔ１がオンするとモーター電流IDが増加し始める。このため、CMP1の出力はＬからＨに向かうが、CMP1の出力がＣ２の電位より低い間、Ｃ２は放電され続ける。CMP2の出力がＨレベルに反転してからCMP1出力がコンデンサＣ２の電位に等しくなるまでの時間を時間ｔ３とする。CMP1の出力がＣ２電位を超えるとＣ２は充電され始める。時間ｔ３に放電した電荷量と同量の電荷が充電されるまでの時間ｔ４を経過するとCMP2の出力は反転してＬになり、Ｔ１はオフする。すなわち、時間ｔ３＋ｔ４の間はCMP2の出力がＨレベルを維持する。時間ｔ３＋ｔ４はオペアンプの応答速度およびモーター電流IDの増加速度により決まるが、オペアンプの応答速度は一定であるので、時間ｔ１＋ｔ２はモーター電流IDの増加速度に依存し、増加速度が速くなるに連れて短くなる。
【００２９】
（ｄ）挟み込み検出値の設定にダイオードＤ２１の順方向電圧降下を用いたのはモーター電流ＩＤが変化して、Iref-fの平均値が変化しても挟み込み検出値を一定にするためである。しかし、この方法では挟み込み検出値を変更する必要がある場合はダイオードＤ２１の順方向電圧降下を変更できないので、抵抗Ｒ２４の値を調整して行なうことになる。上述の（ｂ）項の説明から判るようにＲ２４の値を大きくすると挟み込み検出値は小さくなり、逆にＲ２４の値を小さくすると挟み込み検出値が大きくなる。
【００３０】
（ｅ）挟み込み検出値の設定をダイオードD２１に代えて抵抗を用いて行なうことも可能である。この場合、モーター電流ＩＤが増加するとそれに比例して挟み込み検出値が大きくなる。
２．電流制限回路７の説明
２−１．電流制限回路７の回路構成
図８の電流制限回路７は、入力端子がＣＭＰ２の出力端子に接続するＮＯＲゲートＮＯＲ１と、出力端子がＮＯＲ１の入力端子に接続するコンパレータＣＭＰ３と、ＣＭＰ３のマイナス入力端子に接続する基準電圧回路８と、ドレイン端子がＣＭＰ３のプラス入力端子に接続し、ソース端子が接地された半導体スイッチング素子Ｔ１と、スイッチング素子Ｔ１のゲート端子に接続された可変抵抗Ｒ３２と、ゲート端子がＮＯＲ１の出力端子に接続し、ドレイン端子が抵抗Ｒ３２に接続し、ソースが接地されたＦＥＴ（Ｔ３１）と、電源供給装置ＶＢのプラス端子とＴ３１のドレイン端子間に接続された抵抗Ｒ３１と、ＣＭＰ３のプラス入力端子と接地間に接続された抵抗Ｒ３３と、ＣＭＰ３の出力端子と５Ｖ電源間に接続された抵抗Ｒ３７と、を有している。
【００３１】
基準電圧回路８は、ＣＭＰ３のマイナス入力端子と電源供給装置ＶＢ間に接続された抵抗Ｒ３５と、ＣＭＰ３のマイナス入力端子と接地間に接続された抵抗Ｒ３６と、ＣＭＰ３のマイナス入力端子に接続された抵抗Ｒ３４と、アノード端子が抵抗Ｒ３４に接続されたダイオードＤ３１と、ドレイン端子がダイオードＤ３１のカソード端子に接続し、ソース端子が接地され、ゲート端子がＣＭＰ３の出力端子に接続されたＦＥＴ（Ｔ３２）と、を有している。
２−２．電流制限回路７の動作説明
モーター電流ＩＤの制限は図８の電流検出回路２と電流制限回路７を組み合わせて行なう。
【００３２】
始めに電流制限回路７の動作について説明する。電流検出回路２のコンパレータCMP2の出力がＨレベルのときはＮＯＲゲートNOR1の出力がＬレベルとなり、トランジスタＴ３１はオフとなり、スイッチング素子（トランジスタ）Ｔ１がオンする。Ｔ１がFETの場合について説明すると、このときコンパレータCMP3のプラス入力端子電圧はＴ１のドレイン端子に接続しているので、ほぼ接地電位レベルが入力される。一方、CMP3のマイナス入力端子電圧は、Ｒ３４、Ｒ３５、Ｒ３６、ダイオードＤ３１とトランジスタＴ３２で構成される基準電圧回路８で決まり、Ｒ３４＝３．３ＫΩ、Ｒ３５＝１０ＫΩ、Ｒ３６＝２４ＫΩに設定すると電源電圧ＶＢが１２．５Ｖのとき、Ｔ３２がオフであれば８．８２Ｖとなり、Ｔ３２がオンであれば３．０３Ｖになる。いずれにせよ３．０３Ｖ以下には低下しないので、CMP3出力（Ｏｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号：ＤＵＭＭＹ）はＬレベルとなる。従って、Ｔ３２はオフになっている。挟まれが発生してコンパレータCMP2の出力がＬレベルになるとNOR1の出力がＨレベルになり、Ｔ３１がオンし、Ｔ１がオフする。Ｔ１のドレイン電圧VDSは接地電位レベルから上昇を始める。Ｔ３２がオフになっているので、CMP3のマイナス入力端子電圧は８．８２Ｖであり、Ｔ１のドレイン電圧VDSが８．８２Ｖ以上になるとCMP3の出力はＨレベルに反転し、NOR1の出力がＬレベルになり、Ｔ３１がオフし、Ｔ１がオンする。このとき同時にＴ３２もオンするので、CMP3のマイナス入力電圧は３．０３Ｖに低下する。従ってＴ１は一旦オンするとドレイン電圧VDSが３．０３Ｖ以下に低下するまでオン状態を維持する。Ｔ１のドレイン電圧VDSが３．０３Ｖ以下になるとCMP3の出力は再度Ｌレベルになり、Ｔ１がオフし、同時にＴ３２がオフして、CMP3のマイナス端子入力は８．８２Ｖに上昇する。Ｔ１のドレイン電圧VDSが８．８２Ｖを超えるまでＴ１はオフを続ける。これがOn/Off動作の１周期で、この状態はCMP2の出力がＬレベルである限り継続する。
●On/Off動作におけるモーター電流IDの不変性について
次に上記On/Off動作を行なうとき、On/Off動作の１周期ではモーター電流ＩＤがほとんど変化しないことを説明する。図１０にFET Ｔ１の負荷線を付加した静特性曲線を示す。挟まれが発生する以前のモーターが正常に回転しているとき、Ｔ１はＡ点で動作している。モーター負荷電流IDが変化すると動作点はオーミック領域の例えばＡ点とＢ点の間で上下する。挟まれが発生するとモーター負荷電流IDは増加し、Ｔ１の動作点は上方に移動して、Ｂ点に達するとＴ１はオフする。Ｂ点とＡ点の電流差が挟み込み検出値である。Ｔ１がオフするとドレイン〜ソース間電圧VDSは拡大するが、そのときのＴ１の動作点はＢ点を通る水平線上を右側に向かって移動する。言い換えれば、ドレイン電流ID（＝モーター負荷電流）はＴ１がオフしたときの値を維持したままＴ１のドレイン〜ソース間電圧VDSは拡大する。これはＴ１のドレイン〜ソース間電圧VDSが接地電位レベルと電源電圧の間を移動しているときはＴ１のゲート〜ドレイン間容量がミラー（Miller）効果により、見かけ上大きくなり、ゲート〜ソース間電圧VGSがほとんど変化しなくなるからである。
●ミラー効果について
図１１は、スイッチング素子Ｔ１の等価回路図である。ゲートドライバーによる充電で、ゲート〜ソース間電圧VGSが微小電圧ΔVGS上昇したとする。これによりモーター電流IDがΔID増加し、モーターのインダクタンスLにより逆起電力Ec（=L＊dID/dt）が発生する。ゲート〜ドレイン間容量CGDに充電される電荷ΔQは、式５で表される。
【００３３】
ΔQ=CGD＊(ΔVGS+ΔID＊Ra+Ec)  …式５
ここでRaは電機子抵抗である。また、ゲート端子から見たCGDの容量Cmは式６で表される。
【００３４】
Cm=ΔQ/ΔVGS=CGD＊(1+ΔID＊Ra／ΔVGS +Ec／ΔVGS)  …式６
容量Cmが“Miller容量”で、容量CGDの両端の電圧変化がΔVGSよりはるかに大きいことから生じる見かけ上の容量である。 ゲートドライバーがゲート抵抗RGを介してFETのゲート電荷を充放電するときドライバー側から見える容量はCGDではなくてCmとなる。モーターのインダクタンスLが大きいと容量CmはCGDに比べて大きな値になり、On/Off動作時、ゲートドライバーがＴ１のゲートを充放電してもゲート〜ソース間電圧VGSはほとんど変化しなくなる。但しMiller効果が有効なのはメインFET（Ｔ１）のドレイン電位VDSが接地電位レベル（GND）と電源電圧（VB）の間にあって自由に変化できるときだけある。このときＴ１はピンチオフ領域にあるので、Ｔ１の伝達コンダクタンスをGmとするとID＝Gm＊VGS が成立する。この式からVGSがほぼ一定となればIDも変化せず、ほぼ一定になることが判る。
【００３５】
図８においてトランジスタＴ３２がオンおよびオフしているときのコンパレータCMP3のマイナス入力端子電圧を図１０においてそれぞれVLおよびVHとする。この回路例ではVL＝3.03V、VH＝8.82Vとなる。Ｔ１の動作点が図１０のＢ点を通る水平線上を右側に移動して電圧VHよりドレイン電圧VDSが大きくなるとCMP3出力がHレベルになり、Ｔ１はオンする。実際の回路では回路の遅れによりVHを超えてしばらくしてから、オンする。図１０ではＶＤＳが１０Ｖを超えたC点でオンし、VDSは接地電位レベルに向かって低下していく。VDSが電圧VLより小さくなるとCMP3の出力はＬレベルになり、Ｔ１は再びオフする。このようにしてＴ１はCMP2の出力がＬレベルである限り、On/Off動作を継続する。
●On/Off動作によるIDの減少について
次にOn/Off動作を継続している間にドレイン電流IDが徐々に減少することを説明する。On/Off動作を開始したとき、Ｔ１のドレイン電圧VDSは基準電圧VLおよびVHで規制されるので、Ｔ１の動作点は、図１０のC点〜D点間で振動する。このときのVDSの平均値はG点であり、ほぼＣ点〜Ｄ点間の中央になる。Ｇ点はＴ１のDC的動作点である。これに対して線分CDはＡＣ動作曲線となる。図１０において直線ａは、電源供給装置ＶＢが１２．５Ｖの場合のモーターが停止しているときのＴ１の負荷直線であり、その勾配は電機子抵抗Raで決まる。直線ｂ〜ｇは直線ａに平行で、それらの横軸上への投影はドレイン電流ＩＤ（＝モーター電流）がモーターに流れたときの電圧降下量を表わすことができる。
【００３６】
まず、挟まれが発生する直前について考察する。このときのＴ１の動作点はA点である。モーター逆起電力をEmotor-A、ドレイン〜ソース間電圧をVDSonとすると、式７が成立する。
【００３７】
VB＝VDSon＋Ra＊ID＋Emotor-A  …式７
次に、挟まれが発生し、On/Off動作を開始した直後について考察する。IDはOn/Off動作に同期して変動するＡＣ成分IDAとそれ以外のＤＣ的成分IDDからなる。すなわちＩＤは、ID＝IDA＋IDDの関係を有する。IDDが変化するとモーターインダクタンスＬにより逆起電力Eonoffが発生する。その大きさは式８から求まる。
【００３８】
Eonoff＝Ｌ＊d(IDD)/dt  …式８
On/Off動作時に置けるＴ１のドレイン〜ソース間電圧VDSの平均値をVDSonoffとするとこれは図１０おけるG点に相当する。On/Off動作１周期の間はモーターの回転数が変化しないと仮定する。一方IDも変化しないから式９が成立する。
【００３９】
VB＝VDSonoff＋Ra＊ID＋Emotor-A＋Eonoff  …式９
式７の両辺から式９の両辺を引くことにより、式１０を得ることができる。
【００４０】
０＝VDSon−VDSonoff−Eonoff
Eonoff＝VDSon−VDSonoff  …式１０
ここで、VDSonは連続On時のドレイン〜ソース間電圧で約0.3Vである。VDSonoffはG点の電圧で、おおよそ6.5Vである。これによりEonoffは式１０より−6.2Vのマイナスの値となる。そして、Eonoffがマイナスの値になるので、式８よりIDDが減少することがわかる。
●最小の反転荷重の実現（悪路等による誤作動防止）について
ＩＤのＤＣ的成分IDDがOn/Off動作を行ないながら動作点Ｇから動作点Ｈに向かって減少すると、Iref-fがIDDに追随して減少し、ＩＤＤが図１０のＨ点に達するとCMP2がＬレベルからＨレベルに反転し、FET Ｔ１の動作点はＨ点からＦ点に移動して、Ｔ１は連続Onの状態になる。連続Ｏｎ状態になるとIDは増加し、Ａ点を経由してＢ点に至り、Ｔ１は再びOn/Off動作に入る。この間Iref-sは変化しないから、CMP2のプラス入力端子電圧は変化しないので、A点が固定され、それに伴いB〜Ｆ点も変化しない。従ってOn/Off動作と連続Onの状態を繰り返す間は電流ＩＤの電流値が一定範囲に制限される。
【００４１】
この一定範囲に制限された電流IDの平均値は、電流制限動作に入る直前のＩＤの電流値よりわずかに大きい値に維持される。このことは２つの重要な意味を持つ。
【００４２】
１つ目は、モータートルクは電流に比例するから、モータートルクを一定範囲に制限できることである。これにより、挟み込み荷重を制限することができる。
【００４３】
２つ目は、悪路等を走行して挟み込みが発生しないにも関わらず反転するという誤作動を防止できることである。悪路等を走行中にパワーウインドを動作させたとき、車体の上下動により、ウインドガラスの駆動力が変化し、瞬間的に駆動力が増加して、それに伴いモーター回転数が低下して、IDが増加し、Ｔ１がオフし、電流制限モードに入る可能性がある。しかし、電流制限モードに入ってもその直前のガラス駆動力を維持しているので、上下動による荷重増加が無くなったときモーター回転数を元に回復させ、誤反転を回避することができる。但し、ガラス駆動力はこの間変化しないということが前提となる。そして、この前提は大部分のケースで成立する。以上の特徴により、悪路等による瞬間的駆動力の増加では誤反転を起さないという条件下で最小の反転荷重を実現することができる。
●モーター回転数の低下に伴うOn/Off動作期間と連続On期間の変化について
次に式７と式９を一般化した場合を考える。挟まれが発生してしばらく経過すると、モーター回転数は低下する。モーター逆起電力はモーター回転数に比例するから、そのときのモーター逆起電力を図１０に示すEmotor-Bとすると、Emotor-B＜Emotor-Aの関係となる。この低下した回転数すなわちEmotor-Bの大きさの逆起電力で、Ｔ１が連続Onの状態になるとIDの増加スピードは以前と違って速くなり、モーターのインダクタンスＬにより、逆起電力Eonが発生する。Eon＝Ｌ＊dID／dtとなる。Eonは式７にはなかったもので、これを用いて式７を書きなおすと式１１のようになる。
【００４４】
VB＝VDSon＋Ra＊ID＋Emotor-B＋Eon  …式１１
式１１に対応するOn/Off動作の式は連続OnとOn/Off動作でモーター回転数が変わらないと仮定すると式９のEmotor-AをEmotor-Bに置き換えることにより、式１２となる。
【００４５】
VB＝VDSonoff＋Ra＊ID＋Emotor-B＋Eonoff  …式１２
式１１と式１２から式１３が得られる。
【００４６】
Eon−Eonoff＝VDSonoff−VDSon＝6.5V−0.3V＝6.2V  …式１３
Eonの符号はプラス、Eonoffの符号はマイナスであるから、式１３の意味することは連続On時の逆起電力EonとOn/Off動作時の逆起電力Eonoffは符号が反対でその絶対値の和は一定となり、それぞれのVDSの差VDSonoff−VDSonに等しいということである。VDSの差はモーター回転数には関係なく一定である。モーター回転数が低下するに連れて、Emotor-Bが小さくなるので、Eonoffの絶対値は小さくなり、Eonの絶対値は大きくなる。すなわち、モーター回転数が低下するとOn/Off動作時のIDの減少速度は低下し、連続On時のIDの増加速度は速くなることが判る。
【００４７】
更に、図１０から判るように、On/Off動作に入った直後（Ｇ点）のEonoff（図１０のEonoff-D）より、On/Off動作を抜け出すとき（Ｈ点）のEonoff（図１０のEonoff-C）の方が小さくなる。これはOn/Off動作期間中に電流の減少率が段々小さくなることを表わしている。また図１０でEon-Fより、Eon-Eの方が小さいことは連続On期間中に電流の増加率が段々小さくなることを表わしている。
●On/Off動作の周期について
Ｔ３１がオンするとＴ１のゲート電荷はＲ３２を通して放電され、Ｔ１のゲート〜ソース間電圧VGSが低下し始める。ID＝Gm＊VGSであるから、IDが減少し始める。IDの減少によりモーターのインダクタンスＬによる逆起電力Ecが発生し、且つ電機子抵抗Raによる電圧降下もわずかではあるが縮小する。すなわち、モーターの電圧降下が降下分ΔVM（＝Ec＋Ra＊ΔID）だけ縮小する。ここでΔIDはIDの減少分を表わす。また、逆起電力EcはEc＝Ｌ＊ΔID／Δtで求まる。尚、On/Off動作１周期の間にモーター回転数は変化しないと仮定している。
【００４８】
モーターの電圧降下の縮小分ΔVMによりＴ１のドレイン電圧VDS（ソースが接地されているので、ドレイン〜ソース間電圧に等しい）は上昇し始める。Ｔ１のゲート〜ドレイン間電圧がΔVMだけ拡大し、ゲート〜ドレイン間容量CGDがΔVMだけ充電される。この充電によりゲートに電荷が供給されるので、Ｒ３２を通して電荷が放電されてもゲート電荷は減少しない。従って、ゲート〜ソース間電圧VGSは実質的にほとんど減少しない。これがMiller効果である。
【００４９】
Ｒ３２を通しての放電が続くとVDSは増加し、基準電圧VHを超えるとT３１がオフし、Ｔ１のゲートには電源電圧VBから抵抗R31とR32を経由して電流が流れ、ゲートは充電され始める。ゲートの充電によりゲート〜ソース間電圧VGSが増加し始めるとIDが増加し、ゲート電荷放電の場合と同じようにMiller効果により、ゲート電荷が吸収される。このためゲート〜ソース間電圧VGSは実質的にほとんど変化しない。すなわち、R31とR32を経由して充電される電荷はMiller効果によりキャンセルされる。ゲートの充電が進むとVDSが低下し、基準電圧VLを下回るとCMP3出力がLになり、Ｔ１はオフ状態に入る。
【００５０】
Miller効果によりＴ１のゲートに電荷を供給するまたはキャンセルする電荷量は基準電圧VLとVHで決まり、一定量である。この電荷量をゲート回路が充電し、その後放電するに要する時間がOn/off動作の１周期になる。ゲートの充電時間は電源電圧とゲート抵抗R31＋R32で決まり、放電時間はゲート抵抗R32で決まる。すなわちOn/Off動作の周期は基準電圧VLとVH、電源電圧VB、およびゲート抵抗R31とR32により決まる。従って、On/Off動作の周期はゲート抵抗、より具体的には抵抗Ｒ３２を変えることにより変更できる。
３．挟み込み判定回路６の説明
３−１．挟み込み判定回路６の回路構成
図８の挟み込み判定回路６は、入力端子が電流制限回路７のＣＭＰ３の出力端子に接続され、８０μ秒間カウントしないとリセットする１６パルスカウンタで構成できる。
３−２、挟み込み判定回路６の動作説明
パワーウインド挟み込み防止装置は、電流検出回路２で挟み込みを検知し、電流制限回路７で電流制限してモーター電流ＩＤを一定範囲に保った後、挟み込み判定回路６で挟み込みか否かを判定する。その判定方法について説明する。挟み込みによりモーター回転数が低下してくるとＴ１のOn/Off動作期間が長くなり、Ｔ１の連続On期間が短くなる。この特性を利用して、挟み込みか否かを判定する。具体的な判定方法は下記の３通りがある。
【００５１】
（ａ）連続On期間とOn/Off動作期間の比を検出して一定値に達したら挟み込みと判定する。連続On期間、およびOn/Off期間はCMP2出力で判る。CMP2の出力がHレベルであれば連続Onで、ＬレベルであればOn/Off動作である。従ってCMP2の出力をアナログ信号として平均化すれば目的とする比を検出できる。
【００５２】
（ｂ）連続On期間またはOn/Off動作期間を計時して、一定値に達したら挟み込みと判定する。CMP2の出力のH期間またはL期間を計時して判定する。
【００５３】
（ｃ）On/Off動作期間内のOn/Off回数をカウントして、一定値に達したら挟み込みと判定する。図８に示すように、CMP3の出力レベルの立ち上がり回数をカウントし、図８の例では１６パルスに達すると挟み込みと判定する。このとき連続Onの期間を含んでカウントしないように、パルスが一定期間途切れたら、カウンタをリセットするようにしている。図８の例では８０μｓ間、CMP3出力が変化しないとカウンタをリセットする。挟み込みと判定するときの回転数は、挟み込み発生以前の回転数より約６０％低下した状態に設定している。この設定値は悪路等で発生する衝撃的負荷変動による回転数の落ち込みでは発生しないレベルの値である。
●挟み込み判定値の設定方法について
挟み込み判定値の設定方法についてまとめると次のようになる。
【００５４】
（ｉ）悪路等で生じる衝撃的負荷変動によるモーター回転数の落ち込みでは発生しないレベルに判定値を設定する。
【００５５】
（ii）On/Off動作の継続期間はＴ１のオフ遅れ時間とCMP1に用いるオペアンプの応答性に依存するので、これらの特性の標準値を前提にして上記判定値に相当するOn/Off回数を決め、カウンタ値を設定する。
【００５６】
（iii）Ｔ１のオフ遅れ時間とオペアンプ応答性がばらついて判定値を調整する必要があるときはＴ１のゲート直列抵抗を変更してOn/Off動作の周期を変化させることにより、これらのばらつきに対処する。Ｔ１のオフ遅れ時間とオペアンプの応答性がばらついても、これによりカウンタ値を固定することが可能になる。カウンタ値の固定はＩＣ化する場合に好都合である。
●On/Off動作時におけるモーター回転数の変化について
モーター回転数の低下によりOn/Off動作期間が長くなり、連続On期間が短くなると説明してきたが、これには仮定があった。すなわち、On/Off動作１周期でモーター回転数がほとんど変化しないという仮定である。これはOn/Off動作時でもモーターは一定の力でガラスを押しつづけているという方法で実現させている。On/Off動作時のモーター端子間電圧はVB−VDSonoffあるので、モーター出力をPmとすると式１４のようになる。
【００５７】
Pm＝（VB−VDSonoff）＊ID−Ra＊ID2
＝（VB−VDSonoff−Ra＊ID）＊ID
＝（Emotor−Eonoff）＊ID    …式１４
式１４より次のことが判る。
【００５８】
（ｉ）On/Off動作中、モーターは回転数に関わらずほぼ一定の出力を出している。
【００５９】
（ii）On/Off動作では連続On時よりVDSonoff＊IDだけ出力が低下する。
【００６０】
すなわち、On/Off動作中もモーターは一定の出力を出し、ウインドガラスを駆動している。これはウインドガラスを押し続けていることを意味し、モーター回転数は常にウインドガラスの速度とリンクしている。ウインドガラスの動きはゆっくりしているので、On/Off１周期ではほとんど変化しない。従ってOn/Off１周期ではモーター回転数もほとんど変化しないことになり、仮定は成立する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００６１】
上述のパワーウインド挟み込み防止装置ならびに特許文献１に開示されている他の実施形態および変形例によれば、異物の挟まれを誤認無く迅速に判定してモーター電流を制限できるが、パワーウインドモーターの動作中に、例えば、ウインドガラスの建付け状態やウインドガラス枠の経年変化等による瞬間的なフリクション増加で生じるモーター回転数の落ち込み、車両の悪路走行等による瞬間的な衝撃的負荷変動で生じるモーター回転数の落ち込み、等によりモーター電流が瞬間的に急増した際の誤停止防止ならびに誤反転防止性能を向上させると更に好ましい。具体的には、図１２に一例が示されるようにパワーウインド挟み込み防止装置がモーター電流ＩＤの瞬間的な急増に伴い誤停止動作ならびに誤反転動作しないことが望まれる。図１２は、例えば衝撃等によりモーター電流ＩＤが瞬間的に急増し、それを異物の挟み込みとしてパワーウインド挟み込み防止装置が誤認するに至る例をモーター電流ＩＤ、リファレンス電流Iref、ＣＭＰ２の出力（ＣＰＯＵＴ＿Ｂ）、Ｔ１（ｎＭＯＳＦＥＴ）のゲート電圧、ＣＭＰ３の出力（ＤＵＭＭＹ）、およびＴ１のドレイン〜ソース間電圧（ＶＤＳ）それぞれの推移を用いて示している。図１２に示されるように、急激なモーター電流ＩＤの変化（即ち、（１）の状態）にリファレンス電流Irefが追随出来ず挟まれと検知されてＣＰＯＵＴ＿ＢがＨレベルからＬレベルに推移し、これに伴いＴ１のゲート電圧がＨレベルからＬレベルとなってＴ１がＯｆｆ状態へ向かう。このＴ１がＯｆｆ状態へ向かう過程でＶＤＳが約3/4ＶＢまで上昇するとＤＵＭＭＹがＬレベルからＨレベルに推移すると共にＴ１のゲート電圧がＬレベルからＨレベルとなってＴ１がＯｎ状態へ向かう。このＴ１がＯｎ状態へ向かう過程でＶＤＳが約1/4ＶＢまで低下するとＤＵＭＭＹがＨレベルからＬレベルに推移すると共にＴ１のゲート電圧がＨレベルからＬレベルとなり、再びＴ１がＯｆｆ状態へ向かう。このようにして電流制限回路８のＯｎ／Ｏｆｆ動作は繰り返される。挟み込み判定回路６は、ＤＵＭＭＹのパルスの立ち上がり回数をカウントして、その回数が例えば８０μｓの間に一定値（例えば、１６パルス）に達したら挟まれと判定する。図１２に示されるように、ＤＵＭＭＹのパルスの立ち上がり回数が一定値に達して、挟み込み判定回路６が挟まれと誤検出（誤判定）してしまうと、パワーウインドモーター５は停止させられた後、反転させられる。モーター電流ＩＤは、パワーウインドモーター５の停止時、０Ａとなり、そしてパワーウインドモーター５の反転起動時、急増して（即ち、突入電流となり）、その後安定する（即ち、（２）の状態）。尚、パワーウインドモーター５の停止時、ＣＰＯＵＴ＿ＢはＬレベルからＨレベルに推移し、これに伴いＴ１のゲート電圧がＨレベルからＬレベルとなってＶＤＳがＶＢと等しくなりＨレベルのＤＵＭＭＹが維持される。
【００６２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウインドガラスによる異物の挟み込みをモーター電流の変化から検出するパワーウインド挟み込み防止装置において、異物の挟まれからモーター電流に生じる異常電流を誤認無く確実に検出してモーター電流を制限する改良されたパワーウインド挟み込み防止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００６３】
前述した目的を達成するために、本発明のパワーウインド挟み込み防止装置は、請求項１に記載したように、
ウインドガラスによる異物の挟み込みをモーター電流の変化から検出するパワーウインド挟み込み防止装置であって、
パワーウインドモーターに流れるモーター電流を検出する電流検出回路と、前記モーター電流の増加量が所定値を超えた際に前記電流検出回路から出力される電流制限制御信号に従って前記モーター電流を所定の範囲で減少および増加させる電流制限回路と、前記モーター電流の増加から挟まれを判定し、前記パワーウインドモーターを反転させる挟み込み判定回路と、を備え、
前記電流制限回路が、前記モーター電流をＯｎ／Ｏｆｆ動作により減少させ且つ当該Ｏｎ／Ｏｆｆ動作回数をパルス数で示すＯｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号を前記挟み込み判定回路に出力し、
前記挟み込み判定回路が、前記Ｏｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号の１回目のパルスを受けた際、前記電流制限回路のＯｎ／Ｏｆｆ動作を予め定められた一定時間の終了時まで禁止するマスク信号を出力し、そして、
前記電流制限回路が、前記予め定められた一定時間の終了時に、前記モーター電流の増加量が所定値を超えていることを示す前記電流制限制御信号を受けている場合、Ｏｎ／Ｏｆｆ動作を行なって前記モーター電流を所定の範囲で減少させることを特徴としている。
【００６４】
請求項１に記載の発明によれば、パワーウインド挟み込み防止装置において、電流制限回路が、モーター電流をＯｎ／Ｏｆｆ動作により減少させ且つ当該Ｏｎ／Ｏｆｆ動作回数をパルス数で示すＯｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号を挟み込み判定回路に出力し、当該挟み込み判定回路が、Ｏｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号の１回目のパルスを受けた際、電流制限回路のＯｎ／Ｏｆｆ動作を予め定められた一定時間の終了時まで禁止するマスク信号を出力し、そして、電流制限回路が、前記予め定められた一定時間の終了時に、モーター電流の増加量が所定値を超えていることを示す電流制限制御信号を受けている場合、Ｏｎ／Ｏｆｆ動作を行なってモーター電流を所定の範囲で減少させるので、異物の挟まれからモーター電流に生じる異常電流を誤認無く確実に検出してモーター電流を制限することができる。また、パワーウインドモーターの動作中に、異物の挟み込みが生じていないにも拘わらず、例えば、ウインドガラスの建付け状態やウインドガラス枠の経年変化等による瞬間的なフリクション増加で生じるモーター回転数の落ち込み、車両の悪路走行等による瞬間的な衝撃的負荷変動で生じるモーター回転数の落ち込み、等によりモーター電流が瞬間的に急増した際のパワーウインド挟み込み防止装置の誤停止防止ならびに誤反転防止性能が向上する。
【発明の効果】
【００６５】
本発明によれば、パワーウインド挟み込み防止装置において、電流制限回路が、モーター電流をＯｎ／Ｏｆｆ動作により減少させ且つ当該Ｏｎ／Ｏｆｆ動作回数をパルス数で示すＯｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号を挟み込み判定回路に出力し、当該挟み込み判定回路が、Ｏｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号の１回目のパルスを受けた際、電流制限回路のＯｎ／Ｏｆｆ動作を予め定められた一定時間の終了時まで禁止するマスク信号を出力し、そして、電流制限回路が、前記予め定められた一定時間の終了時に、モーター電流の増加量が所定値を超えていることを示す電流制限制御信号を受けている場合、Ｏｎ／Ｏｆｆ動作を行なってモーター電流を所定の範囲で減少させるので、異物の挟まれからモーター電流に生じる異常電流を誤認無く確実に検出してモーター電流を制限することができる。また、パワーウインドモーターの動作中に、異物の挟み込みが生じていないにも拘わらず、例えば、ウインドガラスの建付け状態やウインドガラス枠の経年変化等による瞬間的なフリクション増加で生じるモーター回転数の落ち込み、車両の悪路走行等による瞬間的な衝撃的負荷変動で生じるモーター回転数の落ち込み、等によりモーター電流が瞬間的に急増した際のパワーウインド挟み込み防止装置の誤停止防止ならびに誤反転防止性能が向上する。
【００６６】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
以下、本発明に係る好適な実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明に係る一実施形態であるパワーウインド挟み込み防止装置を模式的に示す回路図、図２はパワーウインドの動作中における挟まれ発生から図１のパワーウインド挟み込み防止装置により挟まれが検出されるまでに至るモーター電流ＩＤ、第２基準電圧Ｖｉｎｓ、第３基準電圧Ｖｃ、およびコンパレータＣＭＰ２の出力（ＣＰＯＵＴ＿Ｂ）それぞれの推移を示す特性図（タイミングチャート）、図３は図１のパワーウインド挟み込み防止装置における挟み込み判定回路６ａおよび電流制限回路７ａの動作例を模式的に示す動作フローチャート、図４は挟み込み判定回路６ａによるマスク制御動作を模式的に示す動作フローチャート、そして図５はパワーウインドモーターの動作中における図１のパワーウインド挟み込み防止装置の挟み込み判定回路６ａおよび電流制限回路７ａによる制御動作をモーター電流ＩＤ、リファレンス電流Iref、ＣＭＰ２の出力（ＣＰＯＵＴ＿Ｂ）、Ｔ１のゲート電圧、ＣＭＰ３の出力（ＤＵＭＭＹ）、挟み込み判定回路６ａ（カウンター回路６ｂ）の出力（ＭＡＳＫ）、およびＴ１のドレイン〜ソース間電圧（ＶＤＳ）それぞれの推移を用いて示す特性図（タイミングチャート）である。
【００６８】
図１に示される本発明のパワーウインド挟み込み防止装置は、図８のパワーウインド挟み込み防止装置を既に説明したように図７（ｃ）の如く変形し、ダイオードＤ２１に代えて抵抗を用いて変形した電流検出回路の一例（２ａ）と、８０μｓタイマ機能を取り除き且つマスクタイマ機能を付加した挟み込み判定回路の一例（６ａ）と、挟み込み判定回路６ａに対応して変形した電流制限回路の一例（７ａ）と、を備える。尚、更に本発明のパワーウインド挟み込み防止装置の電流検出回路２ａでは、シャント抵抗Ｒ１とリファレンス抵抗Ｒ２０がパワーウインドモーター５のロウサイド（即ち、接地側）に配置され、これに応じて電流追随回路の回路構成も変更されている。
【００６９】
図１に示されるように、本発明のパワーウインド挟み込み防止装置は、正転・反転回路を備えたパワーウインドモーター５に流れるモーター電流ＩＤの増加を検出する電流検出回路２ａと、モーター電流ＩＤの増加量が所定値を超えた際に電流検出回路２ａから出力される電流制限制御信号ＣＰＯＵＴ＿Ｂに従ってモーター電流ＩＤを所定の範囲で減少および増加させる電流制限回路７ａと、当該電流制限回路７ａとパワーウインドモーター５とに接続され、モーター電流ＩＤの増加から挟まれを判定してパワーウインドモーター５を反転させる挟み込み判定回路６ａと、を備えている。尚、パワーウインドモーター５の回路構成は図８のパワーウインド挟み込み防止装置の回路構成と実質的に同じである。
【００７０】
電流検出回路２ａは、パワーウインドモーター５および電流制限回路７ａに直列に接続され且つ一端が電源供給装置ＶＢのマイナス端子（即ち、接地端子；グランド）に接続されてモーター電流ＩＤが電源供給装置ＶＢから流されるシャント抵抗Ｒ１と、該シャント抵抗Ｒ１のｎ倍の抵抗値を有し、一端が電源供給装置ＶＢのマイナス端子に接続されたリファレンス抵抗Ｒ２０と、該リファレンス抵抗Ｒ２０およびシャント抵抗Ｒ１それぞれの他端に接続され、該シャント抵抗Ｒ１に掛かる電圧に基づいて、リファレンス抵抗Ｒ２０に流すリファレンス電流Irefを増減させる電流追随回路３ａと、電流追随回路３ａにプラス入力端子とマイナス入力端子が接続し且つ出力端子が電流制限回路７ａのＯＲ２の入力端子に接続するコンパレータ（第２のコンパレータ）ＣＭＰ２と、５Ｖ電源とＣＭＰ２の出力端子間に接続されて電流制限制御信号ＣＰＯＵＴ＿Ｂをプルアップする抵抗Ｒ２５と、を有している。
【００７１】
電流追随回路３ａは、モーター電流ＩＤのｎ分の１となるリファレンス電流の増減を制御するリファレンス電流制御回路を有する。当該リファレンス電流制御回路は、電線１に一端が接続された抵抗Ｒ２４と、当該抵抗Ｒ２４の他端に一端が接続され且つその抵抗Ｒ２４との接続線にＣＭＰ２のプラス入力端子が接続された抵抗Ｒ２７と、当該抵抗Ｒ２７の他端にドレイン端子が接続され且つソース端子がリファレンス抵抗Ｒ２０の他端に接続されるように抵抗Ｒ２７とリファレンス抵抗Ｒ２０との間に設けられたｎＭＯＳＦＥＴＴ２２と、当該Ｔ２２のソース端子にプラス入力端子が接続され且つ出力端子がＴ２２のゲート端子に接続されたオペアンプＡＭＰ１と、当該オペアンプＡＭＰ１のマイナス入力端子に一端が接続され且つ他端がシャント抵抗Ｒ１の他端に接続された抵抗Ｒ２９と、電線１に一端が接続された抵抗Ｒ２３と、当該抵抗Ｒ２３の他端にエミッタ端子が接続され且つコレクタ端子がＴ２２のソース端子に接続されたＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＴ２３と、当該Ｔ２３のエミッタ端子にマイナス入力端子が接続され、出力端子がＴ２３のベース端子に接続され、そしてプラス入力端子がＣＭＰ２のマイナス入力端子に接続されたオペアンプＡＭＰ２と、を含む。
【００７２】
オペアンプＡＭＰ１は、シャント抵抗Ｒ１に流れるモーター電流ＩＤの増減に応じてＴ２２からリファレンス抵抗Ｒ２０に電流Iref-fが流されるように、出力端子からＴ２２のゲート端子に適宜な電圧を印可して制御する。この制御では、モーター電流ＩＤが増加すると瞬時にＡＭＰ１の入力端子電圧が高くなるのでＡＭＰ１からＴ２２のゲート端子に印加される電圧が高くなって電流Iref-fが多く流され、そして逆にモーター電流ＩＤが減少するとＡＭＰ１の入力端子電圧が瞬時に低くなるのでＡＭＰ１からＴ２２のゲート端子に印加される電圧が低くなって電流Iref-fが少なくなる。尚、ＡＭＰ１のマイナス入力端子とシャント抵抗Ｒ１との間には抵抗Ｒ２９が設けられているが、この抵抗Ｒ２９はＡＭＰ１の入力インピーダンス調整用抵抗であり、設けなくてもよい。抵抗Ｒ２９を設けない場合、シャント抵抗Ｒ１とリファレンス抵抗Ｒ２０それぞれに掛かる電圧が常に等しくなるようにリファレンス電流Irefがリファレンス抵抗Ｒ２０に流されることとなる。
【００７３】
電流追随回路３ａは、更に、オペアンプＡＭＰ２のプラス入力端子にマイナス入力端子が接続され且つプラス入力端子がＴ２２のドレイン端子（即ち、抵抗Ｒ２７の他端）に接続された第１のコンパレータＣＭＰ１、および充放電回路を有する。当該充放電回路は、一端が電線１に接続され且つ他端がＣＭＰ１のマイナス入力端子に接続されたコンデンサＣ１と、当該コンデンサＣ１と並列接続され、入力側端子が電線１に接続された第１の電流源ＡＳ１と、当該電流源ＡＳ１の出力側端子に接続され且つＣＭＰ１の出力端子に接続されて当該ＣＭＰ１の出力に従いＯｎ／Ｏｆｆ動作する半導体スイッチＳＳＷ１と、当該半導体スイッチＳＳＷ１に入力側端子が接続され且つ出力側端子が電源供給装置ＶＢのマイナス端子に接続された第２の電流源ＡＳ２と、を含む。
【００７４】
電流追随回路３ａでは、Ｔ２２のドレイン端子（即ち、抵抗Ｒ２７の他端）の電位である第１基準電圧Ｖｃ２がコンパレータＣＭＰ１のプラス入力端子に印加される。また、ＣＭＰ２のプラス入力端子に印加される第２基準電圧Ｖｉｎｓは抵抗Ｒ２７の分だけＶｃ２よりも高い電圧値を示す。また、Ｖｃ２の平均値となるように制御されて第３基準電圧ＶｃがコンデンサＣ１の充放電により生成され、ＣＭＰ１のマイナス入力端子ならびにＣＭＰ２のマイナス入力端子に印加される。Ｖｃ２、ＶｉｎｓならびにＶｃは、リファレンス電流Irefがリファレンス電流制御回路を通ることによって生成され、ＶｃとＶｃ２との差はＶｃとＶｉｎｓとの差に比例するようになっている。
【００７５】
オペアンプＡＭＰ２は、電流Iref-sの電流値が、抵抗Ｒ２３の両端に掛かる電圧（即ち、電線１の電位とＶｃとの差分電圧）をＲ２３の抵抗値で割ったものであるので、その出力端子からＴ２３のベース端子に適宜な電圧を印可して抵抗Ｒ２３に電流Iref-sが流れるようにＴ２３を制御する。この制御では、モーター電流ＩＤが増加するとＡＭＰ２の入力端子電圧（Ｖｃ）が主にコンデンサＣ１の充放電によって遅れて低くなるのでＡＭＰ２からＴ２３のベース端子に印加される電圧がゆっくりと低くなって電流Iref-sが多く流され、そして逆にモーター電流ＩＤが減少するとＡＭＰ２の入力端子電圧（Ｖｃ）が主にコンデンサＣ１の充放電によって遅れて高くなるのでＡＭＰ２からＴ２３のベース端子に印加される電圧がゆっくりと高くなって電流Iref-sが少なくなる。
【００７６】
尚、リファレンス抵抗Ｒ２０に流れるリファレンス電流Irefは、抵抗Ｒ２４および抵抗Ｒ２７に流れる電流Iref-fと抵抗Ｒ２３に流れる電流Iref-sの合計であり、図８の回路構成の場合と同様にモーター電流ＩＤの数千〜数万分の１に相当する電流であって、モーター電流ＩＤと同様に脈動している。Ｖｉｎｓは抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２７との間の電位を示すものであり、このＶｉｎｓから抵抗Ｒ２７により或る値だけ電圧降下した電位がＶｃ２であるので、このＶｃ２もＶｉｎｓと同様に脈動する。但し、ＶｉｎｓとＶｃ２の脈動波形が、モーター電流ＩＤの脈動波形に対して反転されることは言うまでもない。
【００７７】
ＣＭＰ１は、Ｖｃ２の脈動電圧がＶｃ以上になるとＨレベルの信号を出力し、そしてＶｃ２がＶｃ以下になるとＬレベルの信号を出力する。このようにＣＭＰ１はＨレベルとＬレベルといった２つの電圧レベルを交互に推移させる信号を出力する。ＣＭＰ１からＨレベルの出力信号を半導体スイッチＳＳＷ１が受けると、回路がオープンされて第１の電流源ＡＳ１からの電流ＩによりコンデンサＣ１が充電される。一方、ＣＭＰ１からＬレベルの出力信号を半導体スイッチＳＳＷ１が受けると、回路がショートされて第２の電流源ＡＳ２からグランドへ前記電流Ｉの２倍の電流２Ｉが流れることにより、第１の電流源ＡＳ１から第２の電流源ＡＳ２へ電流Ｉが流れ、そしてコンデンサＣ１からは電流Ｉが第２の電流源ＡＳ２へ流れて当該コンデンサＣ１が放電させられる。このようにして充放電回路において安定した基準電圧ＶｃがコンデンサＣ１の充放電により生成されＶｉｎｓに追随するように制御される。
【００７８】
図１のパワーウインド挟み込み防止装置では、図２に示されるように、ウインドガラスのアップ動作中に挟まれが発生してモーター電流ＩＤが急増すると、モーター電流ＩＤの瞬時値を示すＣＭＰ２のプラス入力端子電圧（Ｖｉｎｓ）が下がり、コンデンサＣ１の充放電のためＶｉｎｓの低下に遅れながらも追随してＣＭＰ２のマイナス入力端子電圧（Ｖｃ）もゆっくりと下がっていく。そしてＶｉｎｓとＶｃとがクロスし（即ち、Ｖｉｎｓの電位がＶｃの電位以下となり）、このクロスしている間ＣＭＰ２の出力（ＣＰＯＵＴ＿Ｂ）がＨレベルからＬレベルへと推移する。そしてＣＰＯＵＴ＿ＢがＬレベルとなったとき、電流制限回路７ａにおいて半導体スイッチング素子Ｔ１がOn/Off制御され、このOn/Off動作期間内のOn/Off回数を挟み込み判定回路６ａが電流制限回路７ａのＣＭＰ３の出力パルスの立ち上がり回数を基にカウントして、一定値（例えば、１６パルス）に達したら挟まれと判定する。
【００７９】
電流制限回路７ａは、出力端子が信号線１０に接続され且つ当該出力端子からＤＵＭＭＹ（Ｏｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号）を出力するコンパレータ（第３のコンパレータ）ＣＭＰ３と、当該ＣＭＰ３の出力端子と５Ｖ電源間に接続されてＤＵＭＭＹをプルアップする抵抗Ｒ３７と、ＣＭＰ３の出力端子、プラス入力端子、およびマイナス入力端子に接続された基準電圧回路８ａと、ドレイン端子が基準電圧回路８ａおよびパワーウインドモーター５に接続され、そしてソース端子がシャント抵抗Ｒ１の他端に接続された半導体スイッチング素子（本実施形態ではｎＭＯＳＦＥＴを用いた。）Ｔ１と、信号線９および信号線１０に接続されてＣＰＯＵＴ＿ＢおよびＤＵＭＭＹが入力され且つＴ１のゲート端子に接続されてＴ１のＯｎ／Ｏｆｆ動作を制御する半導体スイッチング素子制御回路７ｂと、を含む。このように電流制限回路７ａには、図８のパワーウインド挟み込み防止装置の電流制限回路７と比較して、ＮＯＲ１、Ｔ３１、Ｒ３１、およびＲ３２が設けられていない代わりに半導体スイッチング素子制御回路７ｂが設けられている。いずれにしても、電流制限回路７ａはＣＭＰ２の出力（ＣＰＯＵＴ＿Ｂ）がＬレベルでないとＣＭＰ３からＨレベルのＤＵＭＭＹが出力されないように構成されている。
【００８０】
挟み込み判定回路６ａは、信号線９、信号線１０、信号線１１（パワーウインドモーター５）、および電流制限回路７ａの半導体スイッチング素子制御回路７ｂに接続されている。この挟み込み判定回路６ａは、信号線９および信号線１０に接続されてＣＰＯＵＴ＿ＢおよびＤＵＭＭＹがそれぞれ入力され且つ半導体スイッチング素子制御回路７ｂへマスク信号ＭＡＳＫを送出するカウンター回路（マスクタイマ制御回路）６ｂを備えている。このカウンター回路６ｂは、ＤＵＭＭＹおよびＣＰＯＵＴ＿Ｂそれぞれの電圧レベルを監視する。カウンター回路６ｂは、ＤＵＭＭＹがＬレベルからＨレベルになると、予め定められた一定時間（マスク期間）Ｔｍの終了時まで、ＨレベルのＭＡＳＫを出力する。このＨレベルのＭＡＳＫの出力はＤＵＭＭＹの１回目のパルスの立ち上がりエッジをトリガーとして開始される。そしてカウンター回路６ｂは、一定時間Ｔｍの終了と同時にＭＡＳＫをＬレベルにして、そのときＣＰＯＵＴ＿ＢがＬレベルであればＤＵＭＭＹのパルス数のカウントを開始する。このカウンター回路６ｂのカウント動作はＣＰＯＵＴ＿ＢがＬレベルとなっている期間実行されるが、そのカウント数は、ＣＰＯＵＴ＿ＢがＬレベルからＨレベルになる際の立ち上がりエッジを検出する都度クリア（即ち、０（ゼロ）にリセット）される。尚、一定時間Ｔｍは、パワーウインド（サンプル）を用い、ウインドガラスの建付け状態やウインドガラス枠の経年変化等による瞬間的なフリクション増加で生じるモーター回転数の落ち込み、車両の悪路走行等による瞬間的な衝撃的負荷変動で生じるモーター回転数の落ち込み、等により異物の挟み込みが生じていないにも拘わらずモーター電流ＩＤが瞬間的に急増する期間を予め測定して、当該期間よりも僅かに長くなるような値でカウンター回路６ｂの記憶領域にプリセットされている。この一定時間Ｔｍは例えば５．６ｍｓ（Ｔｙｐ．）である。尚、カウンター回路６ｂは、複数のマスク期間Ｔｍが連続して生じないように、ＤＵＭＭＹの１回目のパルスの立ち上がりエッジから予め定められた一定時間Ｔｓ（例えば９６ｍｓ（Ｔｙｐ．））の終了時までは次のマスク動作を行なわない（即ち、時間Ｔｓから時間Ｔｍを差し引いた期間はＭＡＳＫをＨレベルにしない）ように構成されている。
【００８１】
半導体スイッチング素子制御回路７ｂは、一方の入力端子が信号線９を介してＣＭＰ２の出力端子に接続されてＣＰＯＵＴ＿Ｂが入力され、そして他方の入力端子が信号線１０を介してＣＭＰ３の出力端子に接続されてＤＵＭＭＹが入力される第１ＯＲ回路（第１論理和回路）ＯＲ２と、一方の入力端子がカウンター回路６ｂの出力端子に接続されてＭＡＳＫが入力され、そして他方の入力端子がＯＲ２の出力端子に接続された第２ＯＲ回路（第２論理和回路）ＯＲ３と、当該ＯＲ３の出力端子に一方の入力端子が接続され、そして他方の入力端子にウインドガラスの閉動作を指示するウインドアップ信号（Ｕｐ）が入力されるＡＮＤ回路（論理積回路）ＡＮＤ３と、当該ＡＮＤ３の出力端子に一方の入力端子が接続され、そして他方の入力端子にウインドガラスの開動作を指示するウインドダウン信号（Ｄｏｗｎ）が入力される第３ＯＲ回路（第３論理和回路）ＯＲ４と、を有している。
【００８２】
基準電圧回路８ａは、一端が電線１に接続され且つ他端がＣＭＰ３のマイナス入力端子に接続された抵抗Ｒ３５と、一端がＣＭＰ３のマイナス入力端子に接続され且つ他端が電源供給装置ＶＢのマイナス端子に接続された抵抗Ｒ３６と、一端がＣＭＰ３のプラス入力端子に接続され且つ他端がＴ１のドレイン端子に接続された抵抗Ｒ３８と、一端が電線１に接続され且つ他端がＴ１のドレイン端子に接続された抵抗Ｒ３３と、一端がＣＭＰ３のマイナス入力端子に接続された抵抗Ｒ３４と、当該Ｒ３４の他端にドレイン端子が接続され、ソース端子が電源供給装置ＶＢのマイナス端子に接続され、そしてゲート端子がＣＭＰ３の出力端子に接続されたＦＥＴＴ３２と、を有している。この基準電圧回路８ａは、図８のパワーウインド挟み込み防止装置の基準電圧回路８と比較して、ダイオードＤ３１を持たないが、これに応じて抵抗Ｒ３３および抵抗Ｒ３８が電流制限回路７ａに設けられているので、その動作は基準電圧回路８とほぼ同じと考えてよい。
【００８３】
次に、挟み込み判定回路６ａ（特にカウンター回路６ｂ）および電流制限回路７ａ（特に半導体スイッチング素子制御回路７ｂ）の動作例を図３に示される動作フローチャートを参照しながら説明する。先ず、ウインドアップ信号（Ｕｐ）がＨレベルとなってウインドガラスの閉動作が指示されているパワーウインドモーター５の動作中において（即ち、ステップＳ１がＹｅｓ）、ＶｉｎｓとＶｃとがクロスしない、電流検出回路２ａのＣＭＰ２の出力（ＣＰＯＵＴ＿Ｂ）がＨレベル（即ち、ステップＳ２がＮｏ）のときは、ＣＭＰ３の出力（ＤＵＭＭＹ）がＬレベルであるので半導体スイッチング素子制御回路７ｂのＯＲ２の出力はＨレベルである。このとき、ＤＵＭＭＹがＬレベルであるためカウンター回路６ｂからはＬレベルのＭＡＳＫが出力されているのでＯＲ３の出力はＨレベルである。よって、ＡＮＤ３の出力はＨレベル、そしてウインドダウン信号（Ｄｏｗｎ）はＬレベルであるので、ＯＲ４の出力（即ち、Ｔ１のゲート電圧）はＨレベルである（即ち、ステップＳ６）。尚、ウインドダウン信号（Ｄｏｗｎ）がＨレベルとなってウインドガラスの開動作が指示されているパワーウインドモーター５の動作中において、ＶｉｎｓとＶｃとがクロスしない、ＣＰＯＵＴ＿ＢがＨレベルのときも、ＤＵＭＭＹがＬレベルであるのでＯＲ２の出力はＨレベルである。このとき、ＤＵＭＭＹがＬレベルであるためカウンター回路６ｂからはＬレベルのＭＡＳＫが出力されているのでＯＲ３の出力はＨレベルであり、そしてウインドアップ信号（Ｕｐ）がＬレベルであるので、ＡＮＤ３の出力はＬレベルである。よって、ＯＲ４の出力（即ち、Ｔ１のゲート電圧）はＨレベルである。
【００８４】
次に、ウインドアップ信号（Ｕｐ）がＨレベルとなってウインドガラスの閉動作が指示されているパワーウインドモーター５の動作中において（即ち、ステップＳ１がＹｅｓ）、異物の挟み込みによるモーター電流ＩＤの急増にリファレンス電流Irefが追随できずＶｉｎｓとＶｃとがクロスすると、ＣＰＯＵＴ＿ＢがＨレベルからＬレベル（即ち、ステップＳ２がＹｅｓ）になる。このときマスク期間Ｔｍ内（ステップＳ３がＹｅｓ）、即ち、ＭＡＳＫがＨレベルであれば、Ｔ１のゲート電圧がＨレベルとなり、他方、マスク期間Ｔｍ内でなければ（ステップＳ３がＮｏ）、即ち、ＭＡＳＫがＬレベルであれば、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４において、ＤＵＭＭＹがＬレベルであれば、ステップＳ５へ進んでＴ１のゲート電圧がＬレベルとなり、他方、ＤＵＭＭＹがＬレベルでなければ、ステップＳ６へ進んでＴ１のゲート電圧がＨレベルとなる。
【００８５】
挟み込み判定回路６ａ（カウンター回路６ｂ）によるマスク制御動作は、図４に模式的に示されるように、ＤＵＭＭＹの１回目のパルスの立ち上がりエッジを検出すると（即ち、ステップＳ１１がＹｅｓ）、ステップＳ１２へ進んでＭＡＳＫをＨレベルにして、それを一定時間Ｔｍ終了時まで維持し（即ち、ステップＳ１３）、ＭＡＳＫをＬレベルにするというものである。
【００８６】
図５には、パワーウインドモーター５の動作中において挟まれが発生していないにも拘わらずモーター電流ＩＤが瞬間的に急増したときの挟み込み判定回路６ａおよび電流制限回路７ａによる作用・効果が示されている。図５に示されるように、パワーウインドモーター５の動作中に、例えば、ウインドガラスの建付け状態やウインドガラス枠の経年変化等による瞬間的なフリクション増加で生じるモーター回転数の落ち込み、車両の悪路走行等による瞬間的な衝撃的負荷変動で生じるモーター回転数の落ち込み、等によりモーター電流ＩＤが瞬間的に急増し且つ、この急激なモーター電流ＩＤの変化にリファレンス電流Irefが追随出来ないと、ＣＰＯＵＴ＿ＢがＨレベルからＬレベルに推移し、これに伴いＴ１のゲート電圧がＨレベルからＬレベルとなってＴ１がＯｆｆ状態へ向かう。このＴ１がＯｆｆ状態へ向かう過程でＶＤＳが約3/4ＶＢまで上昇すると、ＤＵＭＭＹがＬレベルからＨレベルに推移すると共にＭＡＳＫがＬレベルからＨレベルとなるのでＴ１のゲート電圧がＬレベルからＨレベルとなる。ＭＡＳＫは一定時間Ｔｍ内Ｈレベルとなるので、この一定時間Ｔｍ内はＴ１のゲート電圧もＨレベルを維持されてＴ１が連続Ｏｎ状態（ＶＤＳがほぼ０（ゼロ）Ｖ）となる。この一定時間Ｔｍ終了時、図５に示されるように、ＣＰＯＵＴ＿ＢがＨレベルとなっていれば、定常状態のモーター電流ＩＤにリファレンス電流Irefが追随し、Ｔ１のゲート電圧がＨレベル、そしてＤＵＭＭＹがＬレベルのまま推移する。このように、モーター電流ＩＤが瞬間的に急増しても、挟み込み判定回路６ａからＨレベルのマスク信号ＭＡＳＫが出力される一定時間Ｔｍ内は電流制限回路７ａのＯｎ／Ｏｆｆ動作が禁止されてＤＵＭＭＹのパルス数（換言すれば、ゲート電圧パルス数）が増加しないため、Ｔ１のＯｎ／Ｏｆｆ動作が抑制されて、パワーウインドモーター５の誤停止ならびに誤反転が防止されている。
【００８７】
また、図５には、挟まれが発生したときの挟み込み判定回路６ａおよび電流制限回路７ａによる作用も示されている。図５に示されるように、挟まれが発生してモーター電流ＩＤが急増し、このモーター電流ＩＤの急増にリファレンス電流Irefが追随出来ずＣＰＯＵＴ＿ＢがＨレベルからＬレベルに推移すると、これに伴いＴ１のゲート電圧がＨレベルからＬレベルとなってＴ１がＯｆｆ状態へ向かう。このＴ１がＯｆｆ状態へ向かう過程でＶＤＳが約3/4ＶＢまで上昇すると、ＤＵＭＭＹがＬレベルからＨレベルに推移すると共にＭＡＳＫがＬレベルからＨレベルとなるのでＴ１のゲート電圧がＬレベルからＨレベルとなる。ＭＡＳＫは一定時間Ｔｍ内Ｈレベルとなるので、この一定時間Ｔｍ内はＴ１のゲート電圧もＨレベルを維持されてＴ１が連続Ｏｎ状態（ＶＤＳがほぼ０（ゼロ）Ｖ）となる。この一定時間Ｔｍの終了時、半導体スイッチング素子制御回路７ｂが受けているＣＰＯＵＴ＿Ｂが図５に示されるようにＬレベルである場合、ＭＡＳＫは一定時間Ｔｓ経過しない限り再度Ｈレベルにはならないので、再びＴ１のゲート電圧がＨレベルからＬレベルとなってＴ１がＯｆｆ状態へ向かう。このＴ１がＯｆｆ状態へ向かう過程でＶＤＳが約3/4ＶＢまで上昇するとＤＵＭＭＹがＬレベルからＨレベルに推移すると共にＴ１のゲート電圧が再びＬレベルからＨレベルとなってＴ１がＯｎ状態へ向かう。このＴ１がＯｎ状態へ向かう過程でＶＤＳが約1/4ＶＢまで低下するとＤＵＭＭＹがＨレベルからＬレベルに推移すると共にＴ１のゲート電圧がＨレベルからＬレベルとなり、再びＴ１がＯｆｆ状態へ向かう。このようにして電流制限回路７ａはＯｎ／Ｏｆｆ動作を繰り返してモーター電流ＩＤを所定の範囲で減少させ、そして挟み込み判定回路６ａ（カウンター回路６ｂ）が、ＤＵＭＭＹのパルスの立ち上がり回数をカウントして、その回数が一定値（例えば、１６パルス）に達したら挟まれと判定し、パワーウインドモーター５が停止させられた後、反転させられる。
【００８８】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形，改良，等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の形態，数，配置個所，等および数値，波形，等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る一実施形態であるパワーウインド挟み込み防止装置を模式的に示す回路図である。
【図２】パワーウインドの動作中における挟まれ発生から図１のパワーウインド挟み込み防止装置により挟まれが検出されるまでに至るモーター電流、第２基準電圧、第３基準電圧、およびコンパレータの出力それぞれの推移を示す特性図（タイミングチャート）である。
【図３】図１のパワーウインド挟み込み防止装置における挟み込み判定回路および電流制限回路の動作例を模式的に示す動作フローチャートである。
【図４】挟み込み判定回路によるマスク制御動作を模式的に示す動作フローチャートである。
【図５】パワーウインドモーターの動作中における図１のパワーウインド挟み込み防止装置の挟み込み判定回路および電流制限回路による制御動作をモーター電流、リファレンス電流、ＣＭＰ２の出力、Ｔ１のゲート電圧、ＣＭＰ３の出力、カウンター回路の出力、およびＴ１のドレイン〜ソース間電圧、それぞれの推移を用いて示す特性図（タイミングチャート）である。
【図６】従来のパワーウインド挟み込み防止装置のブロック図である。
【図７】従来のパワーウインド挟み込み防止装置の変形例を説明するためのブロック図である。
【図８】従来のパワーウインド挟み込み防止装置の回路図である。
【図９】従来のパワーウインド挟み込み防止装置の電流検出回路のＯｎｏｆｆ動作を説明するための図である。
【図１０】従来のパワーウインド挟み込み防止装置の電流制限回路の半導体スイッチング素子の動作を説明するための負荷線を付加した静特性曲線図である。
【図１１】従来のパワーウインド挟み込み防止装置の電流制限回路の半導体スイッチング素子の動作を説明するための等価回路図である。
【図１２】挟まれが生じていないにも拘わらずモーター電流ＩＤが瞬間的に急増し、それを異物の挟み込みとして誤認するに至る例をモーター電流、リファレンス電流、ＣＭＰ２の出力、Ｔ１のゲート電圧、ＣＭＰ３の出力、およびＴ１のドレイン〜ソース間電圧、それぞれの特性の推移を用いて示す特性図（タイミングチャート）である。
【符号の説明】
【００９０】
５：    パワーウインドモーター
ＩＤ：  モーター電流
２ａ：  電流検出回路
ＣＰＯＵＴ＿Ｂ：  電流制限制御信号
７ａ：  電流制限回路
６ａ：  挟み込み判定回路
ＶＢ：  電源供給装置
Ｒ１：  シャント抵抗
Ｒ２０：  リファレンス抵抗
３ａ：  電流追随回路
Ｖｃ２：  第１基準電圧
Ｖｉｎｓ：  第２基準電圧
Ｖｃ：  第３基準電圧
ＣＭＰ１：  第１のコンパレータ
Ｃ１：  コンデンサ
ＡＳ１：  第１の電流源
ＳＳＷ１：  半導体スイッチ
ＡＳ２：  第２の電流源
ＣＭＰ２：  第２のコンパレータ
ＣＭＰ３：  第３のコンパレータ
８ａ：  基準電圧回路
６ｂ：  カウンター回路（マスクタイマ制御回路）
７ｂ：  半導体スイッチング素子制御回路
ＤＵＭＭＹ：  Ｏｎ／Ｏｆｆ回数カウント用信号
ＭＡＳＫ：  マスク信号
Ｔ１：  半導体スイッチング素子
【図１】
2005082970.tif 000003
【図２】
2005082970.tif 000004
【図３】
2005082970.tif 000005
【図４】
2005082970.tif 000006
【図５】
2005082970.tif 000007
【図６】
2005082970.tif 000008
【図７】
2005082970.tif 000009
【図８】
2005082970.tif 000010
【図９】
2005082970.tif 000011
【図１０】
2005082970.tif 000012
【図１１】
2005082970.tif 000013
【図１２】
2005082970.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月3日(2004.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、パワーウインド挟み込み防止装置のブロック図の変形例を示している。すなわち、電流検出回路２は、電源供給装置ＶＢのプラス端子またはマイナス端子と等価なグランドに接続し、正転・反転回路５および電流制限回路７についてはモーター電流ＩＤを流す順番は構わない。具体的には、図７（ａ）に示されるように電流検出回路２→電流制限回路７→正転・反転回路５といった順番、図７（ｂ）に示されるように電流検出回路２→正転・反転回路５→電流制限回路７といった順番（即ち、図６に示される順番と同じ順番）、図７（ｃ）に示されるように正転・反転回路５→電流制限回路７→電流検出回路２といった順番、等でもよく、これらのような順番の違いによりパワーウインド挟み込み防止装置の作用や効果に大きな違いは生じないものと考えて良い。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図８は、パワーウインド挟み込み防止装置の回路図の一例を示している。パワーウインド挟み込み防止装置における電流検出回路２、電流制限回路７および挟み込み判定回路６の回路構成と回路の動作について、ここで詳細に説明する。  
１．電流検出回路２の説明
１−１．電流検出回路２の回路構成
シャント抵抗とリファレンス抵抗を用い、リファレンス電流Irefを２つの追随速度の異なる電流成分Iref-sとIref-fに分けて異常電流を検出する回路について説明する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
Eonoff＝Ｌ＊d(IDD)/dt  …式８
On/Off動作時におけるＴ１のドレイン〜ソース間電圧VDSの平均値をVDSonoffとするとこれは図１０おけるG点に相当する。On/Off動作１周期の間はモーターの回転数が変化しないと仮定する。一方IDも変化しないから式９が成立する。