(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを備え、前記モータの駆動力で窓ガラスを開閉移動させるパワーウインドウ駆動制御装置であって、
制御信号入力端子へ供給される制御信号に応じてスイッチング制御され、電源から前記モータへの電力供給を制御する半導体スイッチと、
半導体スイッチおよび前記モータに並列接続され、前記制御信号に応じてスイッチング制御される第２半導体スイッチと第２負荷とを直列接続した回路を備え、前記第２半導体スイッチの端子間電圧を前記半導体スイッチの端子間電圧の電圧特性とほぼ等価な電圧特性を持つ基準電圧として生成する基準電圧生成手段と、
前記半導体スイッチの端子間電圧と前記基準電圧との差を検出する検出手段と、
検出された端子間電圧と基準電圧との差に応じて前記半導体スイッチをオン／オフ制御する制御手段と、を有することを特徴とするパワーウインドウ駆動制御装置。
【請求項２】
前記半導体スイッチをオン／オフ制御する制御信号、または、前記モータの電圧に基づき、前記モータまたは前記窓ガラスの開閉移動の異常を判断することを特徴とする請求項１に記載のパワーウインドウ駆動制御装置。
【請求項３】
前記窓ガラスの開閉移動を自動または手動で行うよう指示する操作スイッチと、
前記操作スイッチの指示内容に応じて前記第２負荷の抵抗値を切り替え設定する切替手段と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載のパワーウインドウ駆動制御装置。
【請求項４】
前記半導体スイッチと前記第２半導体スイッチは、オフ状態からオン状態へ遷移する際の端子間電圧の過渡的な電圧特性について等価な特性を持つことを特徴とする請求項１、２または３に記載のパワーウインドウ駆動制御装置。
【請求項５】
前記第２半導体スイッチの電流容量は前記半導体スイッチの電流容量よりも小さく、前記モータおよび前記第２負荷の抵抗値比は前記半導体スイッチおよび第２半導体スイッチの電流容量比と極力反比例するように設定したことを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のパワーウインドウ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等の窓ガラスをモータの駆動力によって上下移動させるパワーウインドウ駆動制御装置に関し、より詳しくは、センサ等を不要として装置構成をシンプルなものとし、低コストで、高精度で高速に異物の挟み込み検出を行うことができ、しかも調整作業も排除し得るパワーウインドウ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパワーウインドウ駆動制御装置としては、例えば図４に示すようなものがある。本従来例のパワーウインドウ駆動制御装置は、モータの回転速度をパルスセンサで検知することにより異物の挟み込みを検出し、モータの駆動を停止または反転させるものである。
【０００３】
図４において、本従来例のパワーウインドウ駆動制御装置は、モータユニット５０１と、モータ駆動制御ユニット５０２と、オート（自動）スイッチ５０３と、マニュアル（手動）スイッチ５０４とを備えて構成されている。
ここで、モータユニット５０１は、窓ガラスを上下移動させるモータ５１１と、モータ５１１の回転数に応じたパルスを生成して、モータ５１１の回転速度を検出するパルスセンサ５１２と、パルスセンサ５１２を不感帯を設定するリミットスイッチ５１３とを備えた構成である。
【０００４】
また、モータ駆動制御ユニット５０２は、電源回路５２１と、オートスイッチ５０３、マニュアルスイッチ５０４等からの操作指示を制御マイコン５２３に伝える操作インタフェース部５２２と、パルスセンサ５１２からの検出信号等を制御マイコン５２３に伝える検出インタフェース部５２６と、操作指示やパルスセンサ５１２からの検出信号に基づき駆動回路５２４にモータ５１１の駆動指示を与える制御マイコン５２３と、リレー接点を備えたリレースイッチ部５２５と、制御マイコン５２３からの駆動指示に基づきリレースイッチ部５２５のリレー接点を開閉して、モータ５１１の回転方向および速度を制御する駆動回路５２４とを備えた構成である。
【０００５】
オートスイッチ５０３では、アップ側接点またはダウン側接点がオンされると、手を離してもモータ５１１の駆動は継続され、全閉または全開まで窓ガラスが移動する。例えば、この窓ガラスを全開状態から全閉状態へ移動する場合、窓ガラスが全閉状態になると、窓枠等によりこのような移動が阻止されてモータ５１１の回転速度が変動する。このモータ５１１の回転速度の変化量をパルスセンサ５１２を介して検出し、所定値を越えた時に窓ガラスの移動が終了したと判別してモータ５１１を停止させている。
一方、マニュアルスイッチ５０４は、窓ガラスの上下動をマニュアル操作するものである。つまり、乗員がスイッチを所望の方向（アップ／ダウン）側にオンすることによって、そのオンした方向にオンしている時間だけ窓ガラスを移動させるもので、窓ガラスを所定位置に停止させることができる。
【０００６】
このような従来のパワーウインドウ駆動制御装置において、オートアップ作動中に異物を挟み込んだ状態の検出、即ち、挟み込み検出は次のようにして行われている。つまり、制御マイコン５２３において、パルスセンサ５１２からの検出パルスの立上りおよび立下りの両エッジを検出して、パワーウィンドウ上昇時のモータ５１１の回転速度を算出し、回転速度の変化で挟み込みを検出する。
より具体的には、パワーウィンドウ上昇中において、モータ５１１の回転速度の低下方向の変化率が予め設定されたしきい値を下回った時に、異物が挟み込まれたと判断する。また、パワーウィンドウ上昇中において、モータ５１１の回転速度が予め設定されたしきい値を下回った時に、異物が既に挟み込まれていたと判断する。
なお、このような挟み込み検出の検出範囲は窓ガラスの作動範囲であるが、ウィンドウ上昇開始から２０個のパルスが入力されるまでの間は、動作速度の変動を吸収するために不感帯とされ、また、窓ガラスが全閉状態から４［ｍｍ］開状態までの間も、リミットスイッチ５１３をオフにして不感帯としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパワーウインドウ駆動制御装置にあっては、一般にコスト低減を図るため、パルスセンサ５１２として、モータ５１１の１回転で１個のパルスを生成するような低分解能なものを使用することから、速度検出の精度が低いという事情があった。
また、異物の挟み込み検出後の反転荷重を一定にするためには、挟み込み判定におけるしきい値を、電源電圧変動、周囲温度変動、モータ特性のばらつき、ドアの立て付けのばらつき（初期、経年変化）、高速走行中の風圧による影響、悪路走行時のウィンドウのがたつき、ハーネスの配線抵抗等々の諸項目について補正する必要があり、調整作業工数が大きいという事情もあった。
【０００８】
また、ノイズやしきい値ばらつきによる誤動作を防止するために、複数個のパルスセンサを設けたり、きめの細かい処理で正確な判断を行う手法も提案されているが、複雑な処理で判断が遅れた場合には規定値以上のトルクで異物を挟み込むことになって危険である等の事情もあった。
さらに、制御マイコン５２３、パルスセンサ５１２、駆動回路５２４および補正回路等を具備する必要があり、部品点数が多く、システム構成も複雑であり、システム規模を縮小したり装置コストを低減するのが難しいという事情もあった。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来の事情を解決することにあり、センサ等を不要として装置構成をシンプルなものとし、低コストで、高精度で高速に異物の挟み込み検出を行うことができ、しかも調整作業も排除し得るパワーウインドウ駆動制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明のパワーウインドウ駆動制御装置は、モータを備え、前記モータの駆動力で窓ガラスを開閉移動させるパワーウインドウ駆動制御装置であって、制御信号入力端子へ供給される制御信号に応じてスイッチング制御され、電源から前記モータへの電力供給を制御する半導体スイッチと、半導体スイッチおよび前記モータに並列接続され、前記制御信号に応じてスイッチング制御される第２半導体スイッチと第２負荷とを直列接続した回路を備え、前記第２半導体スイッチの端子間電圧を前記半導体スイッチの端子間電圧の電圧特性とほぼ等価な電圧特性を持つ基準電圧として生成する基準電圧生成手段と、前記半導体スイッチの端子間電圧と前記基準電圧との差を検出する検出手段と、検出された端子間電圧と基準電圧との差に応じて前記半導体スイッチをオン／オフ制御する制御手段とを具備するものである。
【００１１】
また、請求項２に係るパワーウインドウ駆動制御装置は、請求項１に記載のパワーウインドウ駆動制御装置において、前記半導体スイッチをオン／オフ制御する制御信号、または、前記モータの電圧に基づき、前記モータまたは前記窓ガラスの開閉移動の異常を判断するものである。
【００１２】
また、請求項３に係るパワーウインドウ駆動制御装置は、請求項１または２に記載のパワーウインドウ駆動制御装置において、前記窓ガラスの開閉移動を自動または手動で行うよう指示する操作スイッチと、前記操作スイッチの指示内容に応じて前記第２負荷の抵抗値を切り替え設定する切替手段とを具備するものである。
【００１３】
また、請求項４に係るパワーウインドウ駆動制御装置は、請求項１、２または３に記載のパワーウインドウ駆動制御装置において、前記半導体スイッチと前記第２半導体スイッチは、オフ状態からオン状態へ遷移する際の端子間電圧の過渡的な電圧特性について等価な特性を持つものである。
【００１４】
さらに、請求項５に係るパワーウインドウ駆動制御装置は、請求項１、２、３または４に記載のパワーウインドウ駆動制御装置において、前記第２半導体スイッチの電流容量は前記半導体スイッチの電流容量よりも小さく、前記モータおよび前記第２負荷の抵抗値比は前記半導体スイッチおよび第２半導体スイッチの電流容量比と極力反比例するように設定したものである。
【００１５】
ここで、半導体スイッチおよび第２半導体スイッチには、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ：Field-Effect Transistor）や静電誘導型トランジスタ（ＳＩＴ：Static Inducted Transistor）、或いは、エミッタスイッチド・サイリスタ（ＥＳＴ）、ＭＯＳ制御サイリスタ（ＭＣＴ）等のＭＯＳ複合型デバイスやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の他の絶縁ゲート型パワーデバイス等のスイッチング素子が該当する。なお、これらのスイッチング素子はｎチャネル型、ｐチャネル型の何れであってもかまわない。
【００１６】
本発明の請求項１，２，３，４および５に係るパワーウインドウ駆動制御装置では、電源からモータへの電力供給を半導体スイッチによってスイッチング制御する際に、基準電圧生成手段により、第２半導体スイッチの端子間電圧を半導体スイッチの端子間電圧の電圧特性とほぼ等価な電圧特性を持つ基準電圧として生成し、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧との差を検出手段によって検出し、制御手段により該検出された端子間電圧と基準電圧との差に応じて半導体スイッチをオン／オフ制御する。
【００１７】
半導体スイッチとして例えばＦＥＴを使用した場合、電力供給経路の一部を成すＦＥＴの端子間電圧（ドレイン−ソース間電圧）は、オフ状態からオン状態へ遷移する際の（例えば、ｎチャネル型ＦＥＴの場合の立ち下がり）電圧特性において、電力供給経路およびモータの状態、即ち、経路が持つ配線インダクタンス並びに配線抵抗および短絡抵抗に基づく時定数に応じて変化する。本発明は、このような半導体スイッチにおけるオフ状態からオン状態に遷移する際の過渡的な半導体スイッチの電圧特性を利用して、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧生成手段によって生成された基準電圧（正常状態）との差を検出することによって、電力供給経路の一部を成す半導体スイッチの端子間電圧（即ち、電力供給経路の電流）が正常状態から逸脱している程度を判定するものである。
【００１８】
例えば、窓ガラスが異物を挟み込んだ時には、モータの回転数が低下して逆起電力が減少するので負荷電流が急増することとなり、半導体スイッチの端子間電圧も急激に変化するが、この場合、制御手段は、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧との差が第１所定値を超えたときに窓ガラスが異物を挟み込んだことを検知して、半導体スイッチをオフ制御し、該オフ制御により半導体スイッチの端子間電圧が増大してその値が第２所定値を超えたとき半導体スイッチをオン制御するという具合に、半導体スイッチのオン／オフ制御を繰り返し行って、負荷電流、即ちモータトルクを制限するようにしている。
【００１９】
また、モータの電機子逆起電力が低下して、該モータの回転数が低下し、該モータがロック状態に至った場合でも、半導体スイッチをオン／オフ制御して、モータを流れる電流の範囲を制限し、モータトルクを制限するようにしている。
【００２０】
つまり、従来のパルス方式のように回転速度や回転速度の変化率に基づき挟み込みを検出するものと比較して、本発明では負荷電流を直接検出して挟み込みを検出するため、モータのトルクを直接的に検出することができ、検出精度を上げることができる。
【００２１】
また、挟み込み検出後は、半導体スイッチをオン／オフ制御して、負荷電流の電流制限を行い、モータのトルク制御を行うことができ、また、一旦挟み込みを検出した後でも、オン／オフ制御中に荷重が正常になると通常動作に復帰することができる。これにより、誤作動を恐れて判定荷重を高く設定する必要がなくなり、判定荷重を低めに設定することができる。その結果として高精度な検出が可能となる。
【００２２】
さらに、従来のようにセンサ等を必要とせず、簡単な構成であるので、パワーウインドウ駆動制御装置のシステム規模を縮小することができると共に、低コストでの実現が可能となる。また、従来は挟み込み判定しきい値の補正を行う必要があり、調整作業の工数が問題となっていたが、これを排除することが可能となる。
【００２３】
また特に、請求項２に係るパワーウインドウ駆動制御装置では、半導体スイッチをオン／オフ制御する制御信号、または、モータの電圧に基づき、モータまたは窓ガラスの開閉移動の異常を判断するのが望ましい。例えば、窓ガラスが異物を挟み込んだ時とモータがロック状態に至った時とでは、半導体スイッチの端子間電圧の変化の度合いが異なるため、半導体スイッチのオン／オフ制御の繰り返し周期が異なる。つまり、挟み込み発生時よりもロック発生時の方が半導体スイッチの端子間電圧の変化が大きいことから、半導体スイッチのオン／オフ制御の繰り返し周期がより短いものとなる。このような回路特性から、半導体スイッチをオン／オフ制御する制御信号、または、モータの電圧の変化を見ることによって、モータ側でどのような異常が発生しているかを判断することができる。
【００２４】
また特に、請求項３に係るパワーウインドウ駆動制御装置では、切替手段により、窓ガラスの開閉移動を自動または手動で行うよう指示する操作スイッチの指示内容に応じて、第２負荷の抵抗値を切り替え設定するのが望ましい。上述のように、挟み込み発生時よりもロック発生時の方が半導体スイッチの端子間電圧の変化が大きく、また、窓ガラスが異物を挟む挟み込みの発生は、自動で窓ガラスを閉移動している時にのみ発生することから、自動で窓ガラスを閉移動している時とそれ以外の時とで第２負荷の抵抗値を切り替え設定することにより、挟み込みまたはロックの異常検出をより的確に行うことが可能となる。より具体的には、挟み込み発生時よりもロック発生時の方が半導体スイッチの端子間電圧の変化が大きいので、挟み込み検出用の第２負荷の抵抗値はロック発生検出用の第２負荷の抵抗値よりも大きな値に設定されることになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るパワーウインドウ駆動制御装置の実施の形態例について、図１乃至図３を参照して詳細に説明する。ここで、図１は本発明の一実施形態に係るパワーウインドウ駆動制御装置の構成図、図２は実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置において使用するスイッチングデバイスの構成図、図３は異常発生時のモータの電圧波形を説明する説明図である。
【００２６】
〔実施形態で使用するスイッチングデバイス〕
実施形態の詳細な説明を行う前に、先ず、実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置において使用するスイッチングデバイス（以下、ＹＡＳＦＥＴという）について、図２を参照して説明する。
ＹＡＳＦＥＴは、電源１０１の出力電圧ＶＢを負荷１０２に供給する経路に、半導体スイッチとしての主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳＡを直列接続して、該主制御ＦＥＴＱＡのスイッチング制御により電力供給を制御するもので、該主制御ＦＥＴＱＡに駆動手段、保護手段および負荷電流検出手段等を合わせて、１チップ１１０上に集積化した集積回路である。
【００２７】
図２において、ＹＡＳＦＥＴ１１０は、主制御ＦＥＴＱＡの駆動手段としてチャージポンプ３０５および駆動回路１１１を備えている。駆動回路１１１は、コレクタ側がチャージポンプ３０５の出力に接続されたソーストランジスタと、エミッタ側が接地電位に接続されたシンクトランジスタとを直列接続して備え、スイッチＳＷ１のオン／オフ切換えによる切換え信号に基づき、これらソーストランジスタおよびシンクトランジスタをオン／オフ制御して、主制御ＦＥＴＱＡを駆動制御する信号を出力している。なお、電源１０１の出力電圧ＶＢが例えば１２［Ｖ］の時、チャージポンプ３０５の出力電圧は例えばＶＢ＋１０［Ｖ］とされる。
【００２８】
次に、主制御ＦＥＴＱＡの保護手段として、ＹＡＳＦＥＴ１１０は過熱遮断保護回路３０６を備えている。過熱遮断保護回路３０６は、一般の温度センサ内蔵ＦＥＴにも付加されている過熱遮断保護機能を実現するものであり、主制御ＦＥＴＱＡが規定以上の温度まで上昇したことを内蔵の温度センサによって検出した場合には、その旨の検出情報がラッチ回路に保持されると共に、主制御ＦＥＴＱＡのゲートＴＧ−ソースＳＡ間に接続されている過熱遮断用ＦＥＴをオン状態に遷移させることによって、主制御ＦＥＴＱＡを強制的にオフ制御するものである。なお、ラッチ回路の保持情報は端子Ｔ１４を介して出力され、ダイアグノシス（診断）情報として利用可能である。
【００２９】
次に、主制御ＦＥＴＱＡの負荷電流検出手段として、ＹＡＳＦＥＴ１１０は過電流検出機能と過小電流検出機能を備えている。
先ず、過電流検出機能は、具体的には、第１リファレンスＦＥＴＱＢ、抵抗Ｒ１〜Ｒ９，Ｒｒ１、ダイオードＤ１〜Ｄ３およびコンパレータＣＭＰ１によって実現されている。すなわち、第１リファレンスＦＥＴＱＢおよび抵抗Ｒｒ１は、過電流検出における第１基準電圧を発生する手段であり、第１リファレンスＦＥＴＱＢのソース（ＳＢ）電位が抵抗Ｒ６を介してコンパレータＣＭＰ１の“−”入力端子に供給されている。また、コンパレータＣＭＰ１の“＋”入力端子には、主制御ＦＥＴＱＡのソース（ＳＡ）電位が抵抗Ｒ５を介して供給されている。
【００３０】
なお、コンパレータＣＭＰ１の“＋”入力端子および“−”入力端子の電位は抵抗Ｒ１〜Ｒ３およびダイオードＤ２，Ｄ３によるダイオードクランプ回路によって、それぞれ電位ＶＣおよびＶＥ（厳密には、電位ＶＣおよびＶＥにそれぞれダイオードの順方向電位を差し引いた電位）にクランプされている。また、コンパレータＣＭＰ１の“＋”入力端子に接続されている抵抗Ｒ９およびダイオードＤ１はコンパレータＣＭＰ１にヒステリシスを持たせるための回路である。
【００３１】
つまり、過電流検出機能は、主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶDSAとほぼ等価な電圧特性を持つ第１基準電圧を同一チップ１１０上の第１リファレンスＦＥＴＱＢとチップ１１０外の抵抗Ｒｒ１とによって生成し、コンパレータＣＭＰ１において、該第１基準電圧と主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶDSAとの差を検出することによって実現されている。
【００３２】
したがって、負荷１０２側で完全短絡（デッドショート）が発生した時には、コンパレータＣＭＰ１の出力が“Ｌ”レベルとなって、駆動回路１１１により主制御ＦＥＴＱＡをオフ制御する。また、完全短絡（デッドショート）が発生しているときに、主制御ＦＥＴＱＡがオフ状態からオン状態に遷移した場合や、ある程度の短絡抵抗を持つ不完全短絡（レアショート）が発生している場合には、主制御ＦＥＴＱＡのオン／オフ制御を繰り返し行って周期的発熱作用で主制御ＦＥＴＱＡを過熱し、上記過熱遮断保護機能により主制御ＦＥＴＱＡの過熱遮断を速めるようにしている。
【００３３】
ここで、第１基準電圧の設定、即ち抵抗Ｒｒ１の設定は次のようにして行われる。すなわち、通常、主制御ＦＥＴＱＡはｎ個のＦＥＴ（第１リファレンスＦＥＴＱＢと同等の特性を持つ）を並列接続して構成されるので、抵抗Ｒｒ１を（負荷１０２の抵抗値×ｎ）に設定すれば良いが、負荷１０２の抵抗値として不完全短絡（レアショート）時の短絡抵抗程度の値を設定するのが望ましい。また、図３では、コンパレータＣＭＰ１の出力を駆動回路１１１にのみ供給する構成としているが、端子を介して外部に出力するようにして、他の制御等に利用することも可能である。
【００３４】
次に、過小電流検出機能は、具体的には、第２リファレンスＦＥＴＱＣ、抵抗Ｒｒ２およびコンパレータＣＭＰ２によって実現されている。すなわち、第２リファレンスＦＥＴＱＣおよび抵抗Ｒｒ２は、過小電流検出における第２基準電圧を発生する手段であり、第２リファレンスＦＥＴＱＣのソース（ＳＣ）電位がコンパレータＣＭＰ２の“−”入力端子に供給されている。また、コンパレータＣＭＰ２の“＋”入力端子には、主制御ＦＥＴＱＡのソース（ＳＡ）電位が供給されている。
【００３５】
つまり、過小電流検出機能は、主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳＡ間電圧ＶDSAとほぼ等価な電圧特性を持つ第２基準電圧を同一チップ１１０上の第２リファレンスＦＥＴＱＣとチップ１１０外の抵抗Ｒｒ２とによって生成し、コンパレータＣＭＰ２において、該第２基準電圧と主制御ＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶDSAとの差を検出することによって実現されている。
【００３６】
したがって、負荷１０２側で断線故障等が発生した時には、コンパレータＣＭＰ２の出力が有効（“Ｌ”レベル）となって、端子Ｔ１５を介してチップ１１０外部に出力されることとなる。ここで、第２基準電圧の設定、即ち抵抗Ｒｒ２の設定は次のようにして行われる。第１基準電圧（抵抗Ｒｒ１）と同様に、抵抗Ｒｒ２を（負荷１０２の抵抗値×ｎ）に設定すれば良いが、負荷１０２の抵抗値として断線故障時の負荷抵抗程度の値を設定するのが望ましい。
【００３７】
以上説明した駆動手段、保護手段および負荷電流検出手段の他に、ＹＡＳＦＥＴ１１０には、電源イネーブル回路３０２、突入電流による過電流判定を回避する突入電流マスク回路３０３、オン／オフ回数の積算による遮断制御を行なうオン／オフ回数積算回路３０４についても表記されているが、本発明と直接的には関係しないので説明を省略する。
【００３８】
最後に、ＹＡＳＦＥＴ１１０の特徴をまとめれば、第１に、電流検出用のシャント抵抗を不要として電源供給経路の電力消費を抑制できることから大電流回路に有利である点、第２に、電流感度が高く電流検出精度が高い点、第３に、シンプルな駆動制御で主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御することができ、過熱遮断機能やオン／オフ回数積算回路３０４によりマイコン等のプログラム処理に比して高速処理が可能である点、第４に、ワンチップ化により回路構成を小型化でき、実装スペースを縮小できると共に、装置コストを削減できる点、第５に、電流検出が主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSA と第１基準電圧および第２基準電圧との差の検出によって行われることから、同一チップ上に第１リファレンスＦＥＴＱＢ，第２リファレンスＦＥＴＱＣおよび主制御ＦＥＴＱＡを形成することにより、電流検出における同相的誤差要因、即ち電源電圧、温度ドリフトやロット間のバラツキによる影響を排除することができる点、等々を挙げることができる。
【００３９】
〔実施形態〕
次に、本発明の一実施形態に係るパワーウインドウ駆動制御装置について、図１を参照して説明する。図１は実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置の構成図である。本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置はＰＷモータ１０２を備え、ＰＷモータ１０２の駆動力で窓ガラスを開閉移動させるものである。
【００４０】
図１において、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置は、特許請求の範囲にいう操作スイッチに該当するオート（自動）スイッチ２０３およびマニュアル（手動）スイッチ２０４と、操作指示やスイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０からの信号２５５に基づきスイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０内の駆動回路１１１にＰＷモータ１０２の駆動指示を与える制御マイコン２２３と、オートスイッチ２０３およびマニュアルスイッチ２０４等からの操作指示を制御マイコン５２３に伝える操作インタフェース部５２２と、スイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０とを備えて構成されている。
【００４１】
ここで、スイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０は上述した構成（図２参照）を備えるが、端子Ｔ１には電源電圧ＶＢが供給され、端子Ｔ２には制御マイコン２２３からの制御信号２５１が供給され、端子Ｔ３には負荷としてＰＷモータ１０２が接続されている。また、端子Ｔ１７には、過電流検出機能における第１基準電圧を設定するために、直列接続された抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２が接続されており、抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２の接続点には、ゲートに供給される制御マイコン２２３からの信号２５３によってオン／オフ制御されるトランジスタＴＲ１のコレクタが接続されている。さらに、端子Ｔ１６には、過小電流検出機能における第２基準電圧を設定するための抵抗Ｒｒ２が接続されている。
【００４２】
また、本実施形態において、特許請求の範囲にいう半導体スイッチは主制御ＦＥＴＱＡが、第２半導体スイッチは第１リファレンスＦＥＴＱＢが、第２負荷は抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２が、検出手段はコンパレータＣＭＰ１が、制御手段は駆動回路１１１が、切替手段はトランジスタＴＲ１が、それぞれ該当する。
【００４３】
次に、各構成要素の機能を説明しながら、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置の動作について説明していく。
先ず、操作スイッチは従来例と同様に、オートスイッチ２０３では、アップ側接点またはダウン側接点がオンされると、手を離してもＰＷモータ１０２の駆動は継続され、全閉または全開まで窓ガラスが移動する。一方、マニュアルスイッチ２０４は、窓ガラスの上下動をマニュアル操作するものである。つまり、乗員がスイッチを所望の方向（アップ／ダウン）側にオンすることによって、そのオンした方向にオンしている時間だけ窓ガラスを移動させるもので、窓ガラスを所定位置に停止させることができる。
【００４４】
次に、図２において、スイッチングデバイス（ＹＡＳＦＥＴ）１１０における基本的動作は、ＰＷモータ１０２への電源電圧ＶＢの供給を主制御ＦＥＴＱＡによってスイッチング制御する際に、第１リファレンスＦＥＴＱＢのドレイン−ソース間電圧ＶDSBを主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAの電圧特性とほぼ等価な電圧特性を持つ第１基準電圧として生成し、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAと第１基準電圧（ＶDSB）との差をコンパレータＣＭＰ１によって検出し、駆動回路１１１により、コンパレータＣＭＰ１の比較結果に応じて主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御するものである。
【００４５】
窓ガラスが異物を挟み込んで挟み込みが発生した時には、ＰＷモータ１０２の回転数が低下してＰＷモータ１０２の逆起電力が減少するので、負荷電流が急増することとなり、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAも急激に変化することになる。この場合、コンパレータＣＭＰ１において、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAと第１基準電圧（ＶDSB）との差がダイオードクランプ回路によって設定される第１所定値を超えたとき、コンパレータＣＭＰ１の出力が“Ｌ”レベルとなって、駆動回路１１１により主制御ＦＥＴＱＡをオフ制御する。その後、該オフ制御により主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAが増大して、その値がダイオードクランプ回路によって設定される第２所定値を超えたとき、コンパレータＣＭＰ１の出力が“Ｈ”レベルとなって、駆動回路１１１により主制御ＦＥＴＱＡをオン制御するという具合に、主制御ＦＥＴＱＡのオン／オフ制御を繰り返し行って、負荷電流、即ちＰＷモータ１０２のトルクを制限するようにしている。
【００４６】
また、ＰＷモータ１０２の電機子逆起電力が低下して、該ＰＷモータ１０２の回転数が低下し、該ＰＷモータ１０２がロック状態に至った場合でも、主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御して、ＰＷモータ１０２を流れる電流の範囲を制限し、ＰＷモータ１０２のトルクを制限するようにしている。
【００４７】
従来例（パルス方式）のように、回転速度や回転速度の変化率に基づき挟み込みを検出するものと比較して、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置では、負荷電流を直接検出して挟み込みを検知するため、ＰＷモータ１０２のトルクを直接的に検出することができ、検出精度を上げることができるのである。
【００４８】
また、挟み込み検知後は、主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御して、負荷電流の電流制限を行い、ＰＷモータ１０２のトルク制御を行うことができ、また、一旦挟み込みを検出した後でも、オン／オフ制御中に荷重が正常になると通常動作に復帰することができる。これにより、誤作動を恐れて判定荷重を高く設定する必要がなくなり、判定荷重を低めに設定することができ、その結果として高精度な検出が可能となる。
【００４９】
さらに、従来例のようにセンサ等を必要とせず、簡単な構成であるので、パワーウインドウ駆動制御装置のシステム規模を縮小することができると共に、低コストでの実現が可能となる。また、従来は挟み込み判定しきい値の補正を行う必要があり、調整作業の工数が問題となっていたが、これを排除することが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置では、トランジスタＴＲ１のオン／オフ制御によって端子Ｔ１７に接続される抵抗をＲｒ１１とＲｒ１１およびＲｒ１２とに切り替えることにより、第１基準電圧の設定を切り替え設定することができる。
【００５１】
異物の挟み込みが発生した時とＰＷモータ１０２がロック状態に至った時とでは、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAの変化の度合いが異なり、挟み込み発生時よりもロック発生時の方が主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAの変化が大きい。また、異物の挟み込みの発生は、オートスイッチ２０３がオンでマニュアルスイッチ２０４がアップ側にオンされている時、即ち、
自動で窓ガラスを閉移動している時（オートアップ時）にのみ発生する。したがって、オートアップ時とそれ以外の時（ダウン時およびマニュアルアップ時）とで、第２負荷の抵抗値を切り替え設定することにより、挟み込みまたはモータロックの異常検出をより的確に行うことが可能となる。
【００５２】
本実施形態では、オートアップ時か、或いはそれ以外の時（ダウン時およびマニュアルアップ時）であるかを、制御マイコン２２３が判断し、オートアップ時には、信号２５３を“Ｈ”レベルにしてトランジスタＴＲ１をオン制御し、挟み込み検出用の第２負荷の抵抗値をＲｒ１１およびＲｒ１２の直列合成抵抗値とし、それ以外の時（ダウン時およびマニュアルアップ時）には、信号２５３を“Ｌ”レベルにしてトランジスタＴＲ１をオフ制御し、ロック発生検出用の第２負荷の抵抗値をＲｒ１１の抵抗値としている。
【００５３】
また、本実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置では、上述したように、挟み込みまたはモータロックの異常が発生した時には、主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御して、ＰＷモータ１０２を流れる電流を制限し、ＰＷモータ１０２のトルクを制限しているが、ＰＷモータ１０２の負荷電圧（ＶＬ）を信号２５５を介して制御マイコン２２３に取り込んでおり、ＰＷモータ１０２の負荷電圧（ＶＬ）に基づき、挟み込みまたはモータロックの何れの異常が発生したかを判断することができる。制御マイコン２２３は、この判断にしたがって、例えばモータロックが発生した時に、制御信号２５１を介してＰＷモータ１０２の駆動を強制的に停止させることができる。
【００５４】
異物の挟み込み発生時とモータロック発生時とでは、主制御ＦＥＴＱＡのドレイン−ソース間電圧ＶDSAの変化の度合いが異なるため、主制御ＦＥＴＱＡのオン／オフ制御の繰り返し周期が異なる。つまり、図３（ａ），（ｂ）に示すように、挟み込み発生時（図３（ｂ）参照）よりもロック発生時（図３（ａ）参照）の方が、主制御ＦＥＴＱＡのオン／オフ制御の繰り返し周期がより短いものとなる。したがって、ＰＷモータ１０２の負荷電圧（ＶＬ）の信号波形を診断することによってＰＷモータ１０２側でどのような異常が発生しているかを判断することができる。なお、ＰＷモータ１０２の負荷電圧（ＶＬ）の代わりに、主制御ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御する駆動回路１１１の出力信号をスイッチングデバイス１１０から取り出して診断するようにしても良い。
【００５５】
なお、抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２の抵抗値設定については、次のようにするのが望ましい。先ず、挟み込み検出用の抵抗Ｒｒ１１およびＲｒ１２の合成抵抗値は、ＰＷモータ１０２のトルクが挟まれトルク規定値以下となるように設定して、最大トルクを安全な大きさにしておく。また、モータロック発生検出用の抵抗Ｒｒ１１は、ＰＷモータ１０２のトルクが挟まれトルク規定値以上で且つＰＷモータ１０２を流れる電流がロック電流以下となるように設定しておく。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のパワーウインドウ駆動制御装置によれば、電源からモータへの電力供給を半導体スイッチによってスイッチング制御する際に、基準電圧生成手段により、第２半導体スイッチの端子間電圧を半導体スイッチの端子間電圧の電圧特性とほぼ等価な電圧特性を持つ基準電圧として生成し、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧との差を検出手段によって検出し、制御手段により該検出された端子間電圧と基準電圧との差に応じて半導体スイッチをオン／オフ制御することとし、例えば、窓ガラスが異物を挟み込んだ時には、モータの回転数が低下して逆起電力が減少するので負荷電流が急増して、半導体スイッチの端子間電圧も急激に変化するが、制御手段は、半導体スイッチの端子間電圧と基準電圧との差が第１所定値を超えたときに窓ガラスが異物を挟み込んだことを検知して、半導体スイッチをオフ制御し、該オフ制御により半導体スイッチの端子間電圧が増大してその値が第２所定値を超えたとき半導体スイッチをオン制御するという具合に、半導体スイッチのオン／オフ制御を繰り返し行って、負荷電流、即ちモータトルクを制限することとしており、負荷電流を直接検出して挟み込みを検出するため、モータのトルクを直接的に検出することができ、検出精度を上げることができる。
【００５７】
また、挟み込み検出後は、半導体スイッチをオン／オフ制御して、負荷電流の電流制限を行い、モータのトルク制御を行うことができ、また、一旦挟み込みを検出した後でも、オン／オフ制御中に荷重が正常になると通常動作に復帰することができる。さらに、従来のようにセンサ等を必要とせず、簡単な構成であるので、パワーウインドウ駆動制御装置のシステム規模を縮小することができると共に、低コストでの実現が可能となる。また、従来は挟み込み判定しきい値の補正を行う必要があり、調整作業の工数が問題となっていたが、これを排除することが可能となる。
【００５８】
また、本発明によれば、切替手段により、例えば自動で窓ガラスを閉移動している時とそれ以外の時とで第２負荷の抵抗値を切り替え設定することにより、挟み込みまたはロックの異常検出をより的確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るパワーウインドウ駆動制御装置の構成図である。
【図２】実施形態のパワーウインドウ駆動制御装置において使用するスイッチングデバイスの構成図である。
【図３】異常発生時のモータの電圧波形を説明する説明図である。
【図４】従来例のパワーウインドウ駆動制御装置の構成図である。
【符号の説明】
１０１    電源
１０２    ＰＷモータ
１１０    ＹＡＳＦＥＴ（チップ構成部分）
１１１    駆動回路（制御手段）
２０３，２０４    スイッチ（操作スイッチ）
２２２    インタフェース回路
２２３    制御マイコン
３０１    過電流検出機能
３０２    電源イネーブル回路
３０３    突入電流マスク回路（マスキング）
３０４    オン／オフ回数積算回路
３０５    チャージポンプ
３０６    過熱遮断保護回路
ＱＡ      主制御ＦＥＴ
ＱＢ    第１リファレンスＦＥＴ
ＱＣ    第２リファレンスＦＥＴ
ＴＲ１    トランジスタ（切替手段）
ＲＧ      内部抵抗
Ｒｒ１，Ｒｒ１１，Ｒｒ１２    抵抗（第２負荷）
Ｒ１〜Ｒ１０，Ｒｒ２    抵抗
ＣＭＰ１，ＣＭＰ２    コンパレータ（検出手段）
ＺＤ１    ツェナーダイオード
Ｄ１    ダイオード
ＳＷ１    スイッチ
ＶＢ    電源電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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