(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより窓ガラスを開閉させるパワーウィンドウの異物の挟み込みを検出する装置であって、
前記モータに流れる負荷電流の瞬時値を検出する電流検出手段と、
前記モータの回転数の低下に合わせて長いパルス周期のパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、
前記パルス信号の周期に合わせた長さの時定数を設定し、その時定数に応じてレベルの変化率が変化する平均値を、前記モータに流れる負荷電流が所定の過負荷値を超えたことを判定する比較値として生成して出力する平均値生成手段と、
前記電流検出手段で検出した瞬時値と前記平均値生成手段より出力される平均値を比較し、前記瞬時値が前記平均値を超えたか否かを判定する比較手段とを備え、
前記比較手段の判定結果を基に異物の挟み込みの有無を検出することを特徴とするパワーウィンドウの挟み込み検出装置。
【請求項２】
前記平均値生成手段は、モータの回転数が低くなってパルス信号のオフ時間が長くなり、単位時間当たりのオン時間が短くなると等価的に時定数を長くすることを特徴とする請求項１に記載のパワーウィンドウの挟み込み検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のパワーウィンドウにおいて窓ガラスが異物を挟み込んだことを検出するパワーウィンドウの挟み込み検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自動車には、乗用車に代表されるように、ドアウィンドウ等の窓ガラスの開閉をスイッチ操作に応じたモータの駆動により自動的に行うパワーウィンドウが広く採用されており、近年では、パワーウィンドウに、ドアフレームと窓ガラスの間に物品や身体の一部等の異物が挟まったか否かを検出する挟み込み検出装置が付設されつつある。
【０００３】
このような装置の従来例の一つとして図６に示す挟み込み検出装置がある。この装置はドアウィンドウを駆動するモータに流れる電流変化（微分値）を検出し、この微分値が一定以上になったときに挟み込みと判定する電流微分方法が提案されている。
【０００４】
従来装置の構成としては、プラス電源＋Ｖとグランド間にモータＭの電機子と供に直列接続され、電機子に流れる電流を検出し電圧変換して出力する電流センサＳｉと、電圧変換された電機子電流を所定電圧レベルに増幅して瞬時電圧（以下、瞬時値と記載する。）Ｖｉｎｓを出力する増幅器ＡＭＰ、瞬時値Ｖｉｎｓを一定時定数で平均化し、平均値Ｖａｖとして出力する平均値回路ＡＶ、瞬時値Ｖｉｎｓと平均値Ｖａｖ間に一定レベルの判定しきい値を設定するため、増幅出力された瞬時値Ｖｉｎｓのレベルを全体的に平均値Ｖａｖ以下に引き下げるしきい値設定部（図示せず。）、電圧レベル引き下げ後の瞬時値Ｖｉｎｓと平均値Ｖａｖとを比較する比較器ＣＭＰとを備える。尚、平均値回路ＡＶには時定数を定めるコンデンサＣを備える。
【０００５】
次に従来装置の動作について説明する。
電流センサＳｉはドアウィンドウを駆動するモータＭの電機子に流れる電流を図示しない抵抗に流し、電圧変換にて電流検出を行ったならばその電圧を瞬時値Ｖｉｎｓとして増幅器ＡＭＰに送り所定の電圧レベルに増幅する。
増幅後の瞬時値Ｖｉｎｓは、一定時定数の平均値回路ＡＶに送られ平均化され平均値Ｖａｖとして比較器ＣＭＰに入力される。また、増幅後の瞬時値Ｖｉｎｓは、マイナス方向の電圧が設定されているしきい値設定部において全体レベルを恒常的に平均値Ｖａｖ以下に引き下げた後に比較器ＣＭＰに入力される。
【０００６】
瞬時値ＶｉｎｓはモータＭに過大負荷がかからない限り、図７に示すように瞬時値の電流変化（ｄｉ／ｄｔ▲１▼）は平均値回路ＡＶの時定数による変化より緩やかに判定しきい値レベルＶｓｈを空けて平均値Ｖａｖに追従する。そのため、瞬時値Ｖｉｎｓは常に平均値Ｖａｖより判定しきい値レベルＶｓｈ以下の値を維持することから、比較器ＣＭＰは挟まれ判定出力ＯＵＴ１を出力することはない。
【０００７】
しかし、ウィンドウ全閉時に窓ガラスに指等の異物が挟まり、モータＭに過電流が流れると、瞬時値Ｖｉｎｓは平均値回路ＡＶの時定数より速い速度で変化（ｄｉ／ｄｔ▲２▼）するため、瞬時値Ｖｉｎｓは緩やかに変化している平均値Ｖａｖを超えて比較器ＣＭＰに入力される。この結果、比較器ＣＭＰは挟まれ判定出力ＯＵＴ１を出す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置は以上のように瞬時値の変化率ｄｉ／ｄｔが一定以上になった場合に挟み込みと判定したが、モータ周囲の温度が低温で駆動電圧が低電圧となり定常回転数が非常に緩やかな状態のときに窓ガラスへの挟まれが発生すると、挟まれは瞬時値Ｖｉｎｓの変化より検知できないことがある。
【０００９】
これは、挟まれ判定基準値となる平均値Ｖａｖは、瞬時値Ｖｉｎｓを所定の時定数で平滑することで作っているため、この時定数より緩やかに変化する電流（瞬時値）変化に対しては、平均値は瞬時値に追従してしまうからである。
【００１０】
このような不具合を防止するために、瞬時値の緩やかな変化より更に緩やかな変化の平均値を得るべく、平均値回路の時定数を大きくして低回転数時における挟み込みを検知することも考えられる。しかし、この場合、逆に駆動電圧が高くモータ回転数が高い場合は、挟まれ以外の要因、例えば、窓ガラス機構部分の摺動抵抗が周囲温度の変化により大きくなり、窓ガラスの所定の移動箇所で摺動抵抗がモータの過負荷となり瞬時値が過大に変化すると、瞬時値は平均値を容易に超えて挟まり誤検出となるため時定数を一定値以上に大きくできない。
【００１１】
このような不具合を解消するために、低回転数の場合は各時点間における瞬時電流の差の絶対値より微分値を算出する回路を設け、瞬時値の微分値より挟まれ検知を行えない場合は、瞬時電流の差の絶対値で挟まれを検知する方法を併用する方式も提案されている。しかし、この方式であっても基準絶対値を低く設定できないため、挟まれが発生した場合、設定した基準絶対値に至るまでの値の瞬時電流が流れないと挟まれと判定できなく、挟まれ荷重が高くなるという問題点がある。
【００１２】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、モータ回転数が低い場合でも電流微分方式で挟まれ検知を行え、挟まれ荷重を下げることができると供に、モータ回転数が高い場合でも挟まれ誤検出を阻止することができるパワーウィンドウ挟み込み検出装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るパワーウィンドウの挟み込み検出装置は、図１の基本構成図に示すように、モータにより窓ガラスを開閉させるパワーウィンドウの異物の挟み込みを検出する装置であって、前記モータに流れる負荷電流の瞬時値を検出する電流検出手段と、
前記モータの回転数の低下に合わせて長いパルス周期のパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、前記パルス信号の周期に合わせた長さの時定数を設定し、その時定数に応じてレベルの変化率が変化する平均値を、前記モータに流れる負荷電流が所定の過負荷値を超えたことを判定する比較値として生成して出力する平均値生成手段と、前記電流検出手段で検出した瞬時値と前記平均値生成手段より出力される平均値を比較し、前記瞬時値が前記平均値を超えたか否かを判定する比較手段とを備え、前記比較手段の判定結果を基に異物の挟み込みの有無を検出するものである。
【００１６】
この発明によれば、過大な負荷電流ＩＬの判定値となる平均値Ｖａｖの変化率を決める時定数を実際のモータＭの回転数Ｎに応じて設定することで、モータ回転数の低い時に挟まれが発生し、検出されたモータ負荷電流の瞬時値Ｖｉｎｓが現回転数に対応した平均値Ｖａｖに向けて緩やかに変化し、瞬時値Ｖｉｎｓが平均値を超えた時に挟まれ判定出力を出す。
【００１７】
請求項２の発明に係るパワーウィンドウの挟み込み検出装置の平均値生成手段４ａは、モータＭの回転数が低くなりパルス信号ＰＴのオフ時間が長くなり、単位時間当たりのオン時間が短くなると等価的に時定数が長くなる。
【００１８】
この発明によれば、モータＭの回転数が低くなるとモータＭの回転に応じて出力される各パルスの出力周期が長くなるため単位時間当たりのオン時間が短くなり、等価的に時定数が長くなることからこの時定数に基づいて入力信号の平均値を生成することで、モータの低回転数時における負荷電流の変化に影響されない平均値を生成する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態
次に本発明に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置を各添付図面について説明する。本実施の形態によるパワーウィンドウ挟み込み検出装置は、従来装置は平均値回路における時定数が一定値であったのに対して、本実施の形態は時定数をモータＭの回転数で更新することにより、モータ回転数が低下した場合でも電流微分検出方法で挟まれを検知しやすくする。具体的には回転数が低い場合には時定数を長くし、回転数が高い場合には時定数を短くするような回路にて平均値回路を構成する。
【００２０】
図２は本実施の形態に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置の回路構成図である。尚、図中、図６と同一符号は同一または相当部分を示す。
図において、ＰＣはモータＭに流れる入力電流より脈動を検出してモータの回転数成分（以下、モータ回転数と記載する）を検出し、図３に示すようにモータ回転数に応じた周期の脈動パルスに変換して出力する脈動／パルス変換部、Ｔは同じく図３に示すように脈動パルスの立ち上がりエッジに同期して一定時間幅のパルスを、第２スイッチＳＷ２の制御信号Ｓとして出力するワンショットタイマである。
【００２１】
ここで、脈動／パルス変換部ＰＣの概略構成としては、図５に示すように電流センサＳｉを構成する抵抗Ｒの両端より検出した電圧波形を増幅器ＡＭＰで増幅した後に、ハイパスフィルタＨＰにかけてモータ入力電流の脈動成分を取り出して波形整形回路Ｗにかけて脈動パルスに変換する。
変換方法としては脈動成分の電圧レベルが予め設定したしきい値レベルを超えている間、Ｈレベル信号を出力する公知のＰＷＭ方式を用いる。脈動パルスの周期はモータ回転数が上昇するほど短くなる。
【００２２】
また、ＣＭＰ１は増幅器ＡＭＰより出力された瞬時値Ｖｉｎｓと後述するモータ回転数を基に作りだされた平均値Ｖａｖとを比較し、Ｖｉｎｓ>ＶａｖのときにＨレベルの制御信号ＯＵＴ２を、Ｖａｖ>Ｖｉｎｓのときに制御信号ＯＵＴ２をＬレベルにして出力するコンパレータ、ＳＷ１は制御信号ＯＵＴ２のＨレベル、Ｌレベルにより可動接点を定電流入力側ＣＲ１と定電流出力側ＣＲ２に切り換える第１スイッチ、ＳＷ２は第１スイッチＳＷ１の可動接点に一端が接続され、他端がコンデンサＣ１を通してグランドに接続された第２スイッチである。
【００２３】
この第２スイッチＳＷ２はワンショットタイマＴのＯＮ周期でＯＮし、ＯＦＦ周期でＯＦＦする。コンデンサＣ１の充電電圧は平均値ＶａｖとしてコンパレータＣＭＰ１の−入力端子に入力され、＋入力端子に入力された瞬時値Ｖｉｎｓと比較される。
【００２４】
以下、上記構成に基づき本実施の形態の動作について説明する。
先ず、ワンショットタイマＴは脈動／パルス変換部ＰＣより脈動パルスを入力すると、その立ち上がりエッジに同期してＯＮ時間が一定幅の制御信号Ｓを第２スイッチＳＷ２に出力する。この結果、第２スイッチＳＷはＯＮ時間の間ＯＮしコンデンサＣ１の充放電回路を形成する。
【００２５】
第２スイッチＳＷ２がＯＮとなった状態で、平均値回路を構成するコンパレータＣＭＰ１が瞬時値Ｖｉｎｓと平均値Ｖａｖとを比較すると、当初コンデンサＣ１には電荷が貯められていないため、平均値Ｖａｖは瞬時値Ｖｉｎｓより低い。その結果、コンパレータＣＭＰ１の出力ＯＵＴ２はＨレベルとなり第１スイッチＳＷ１を定電流入力側ＣＲ１に投入してコンデンサＣ１に定電流源（図示せず）より充電電流ｉを流して充電する。
【００２６】
そして充電電圧（平均値Ｖａｖ）が瞬時値Ｖｉｎｓより大きくなるとコンパレータＣＭＰ１の出力ＯＵＴ２はＬレベルとなり第１スイッチＳＷ１を定電流出力側ＣＲ２に切り換えてコンデンサＣ１の電荷を放電する。
【００２７】
以上、コンデンサＣ１の充放電動作が図４に示すようにワンショットタイマＴの出力である制御信号ＳのＯＮ時間中行われる。そしてコンデンサＣ１の充放電出力の平均値が平均値ＶａｖとしてコンパレータＣＭＰ１の−入力端子に入力される。
ここで、図３に示すようにモータ回転数が高いときはＯＦＦ時間が短く、回転数が低くなるとＯＦＦ時間は長くなる。第２スイッチＳＷ２がＯＮしている間、時定数は一定である。回転数が低くなるほど単位時間当たりの第２スイッチＳＷ２がＯＮしている時間が短く、即ち第２スイッチＳＷ２がＯＦＦしている時間が長くなり等価的に平均値回路としての時定数が長くなる。
【００２８】
このように、本実施の形態の平均値回路は、瞬時値Ｖｉｎｓの比較対象としての平均値Ｖａｖを、瞬時値Ｖｉｎｓを固定の時定数で平滑化して作るのではなく、瞬時値と独立したコンデンサの充放電電流をモータ回転数が低下するほど長くなる時定数で平滑化して平均値Ｖａｖを生成する。
【００２９】
このように生成された平均値ＶａｖはコンパレータＣＭＰ１の−入力端子に入力され、このコンパレータＣＭＰ１において瞬時値Ｖｉｎｓと比較される。この結果、図３に示すようにモータＭの定常回転数が非常に緩やか状態で挟まれが発生してモータＭに緩やかにレベルが変化する過負荷電流が流れ、瞬時値Ｖｉｎｓが現在の時定数よりも長く緩やかに変化した場合でも、平均値Ｖａｖは瞬時値Ｖｉｎｓに追従することはない。瞬時値Ｖｉｎｓが平均値Ｖａｖとクロスすると、瞬時値Ｖｉｎｓ>平均値ＶａｖとなりコンパレータＣＭＰから挟まれ判定出力ＯＵＴ１を出す。
【００３０】
上記説明では、窓ガラスへの異物の挟まれをモータ回転数の低下により説明した。しかし、モータＭの回転数は駆動電圧以外に機構部分の機械的摩擦変動等による機械的負荷の増加によって大きく変化する。そして、前記機械的摩擦変動の要因は、機構部分の温度変化以外に機構部の歪み、経年劣化等の電気的に検知できない要素であるが、モータＭは機械的負荷の増加に抗して一定トルクを得ようとして動作すると入力電流（負荷電流）が大きく変化する。
【００３１】
電流微分方法では、これらの変動要因を、瞬時値を追従しながら求めた追従平均値と瞬時値との比較結果よりモータＭの入力電流を制御すれば排除できるが、追従平均値は機械出力をフィードバックして得る訳でないため、低回転数の場合は追従平均値が瞬時値に追従してしまうという問題点が発生する。
【００３２】
しかし、本発明では平均値の時定数に瞬時値とは独立した制御対象であるモータ回転数という機械的フィードバック要素をかけることで上記問題点を解決する。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、過大負荷電流ＩＬの判定値となる平均値Ｖａｖの変化率を決める時定数を実際のモータＭの回転数Ｎに応じて設定することで、モータ回転数の低い時に挟まれが発生し、検出されたモータ負荷電流の瞬時値Ｖｉｎｓが現回転数に対応した平均値Ｖａｖに向けて緩やかに変化し、瞬時値Ｖｉｎｓが平均値を超えた時に挟まれ判定出力を出すことで、モータ回転数が低い場合でも電流微分方式で挟まれ検知を正確に行うことができるという効果がある。
【００３５】
この発明によれば、モータＭの回転数が低くなるとモータＭの回転に応じて出力されるパルスの出力周期が長くなり単位時間当たりのオン時間が短くなって等価的に時定数が長くなるため、この時定数に基づいて入力信号の平均値を生成することでモータの低回転数時における負荷電流の変化に影響されない平均値を回路的に時定数の切換を行うことなく容易に生成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置の基本構成を示す図である。
【図２】図２は本実施の形態に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置の構成を示す図である。
【図３】図３は本実施の形態に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置の動作を説明する線図である。
【図４】図４は本実施の形態に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置における時定数の設定を説明する線図である。
【図５】図５は本実施の形態に係るパワーウィンドウ挟み込み検出装置における脈動／パルス変換部の構成を説明する図である。
【図６】図６は従来のパワーウィンドウ挟み込み検出装置の構成を示す図である。
【図７】図７はパワーウィンドウ挟み込み検出装置の動作を説明する線図である。
【符号の説明】
Ｍ          モータ
Ｗ          窓ガラス
１          電流検出手段
３          パルス信号出力手段
４          比較値生成手段
４ａ        平均値生成手段
５          比較手段
ＩＬ        負荷電流
ＲＦ        比較値
Ｎ          回転数
Ｖａｖ      平均値
Ｖｉｎｓ    瞬時値
ＰＴ        パルス信号
【図１】
0003779928.tif 000002
【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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【図７】
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