特開 2023-89445 開閉体制御装置、開閉体制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023089445

(43)【公開日】2023-06-28

(54)【発明の名称】開閉体制御装置、開閉体制御方法

(51)【国際特許分類】

   E05F 15/695 20150101AFI20230621BHJP

   E05F 11/48 20060101ALI20230621BHJP

   B60J 1/17 20060101ALI20230621BHJP

   B60J 1/00 20060101ALI20230621BHJP

【ＦＩ】

E05F15/695

E05F11/48 A

B60J1/17 A

B60J1/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021203940

(22)【出願日】2021-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】510123839

【氏名又は名称】ニデックモビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101786

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 秀行

(72)【発明者】

【氏名】町井 紀善

【テーマコード（参考）】

2E052

3D127

【Ｆターム（参考）】

2E052AA09

2E052DA03

2E052DB03

2E052EA14

2E052EB01

2E052EC01

2E052GB15

2E052GC07

2E052GD07

3D127AA02

3D127BB01

3D127CB05

3D127CC05

3D127DF33

3D127FF03

3D127FF19

(57)【要約】

【課題】過剰な機械的ストレスを発生させることなく、開閉体を確実に閉め切ることが可能な開閉体制御装置を提供する。
【解決手段】開閉体が閉め切り位置Ｐ４より手前にある第１位置Ｐ１に到達した時点から、モータの目標速度が開閉体を閉め切る際の閉切目標速度Ｖ２に設定され、モータ速度がこの閉切目標速度Ｖ２と等しくなるような印加電圧がモータ駆動部から出力される。開閉体が第１位置Ｐ１よりも閉め切り位置Ｐ４に近い第２位置Ｐ２に到達した後、モータ速度が閉切目標速度Ｖ２を下回ると、モータの印加電圧を、開閉体を確実に閉め切ることが可能な閉切保証電圧Ｚまで上昇させるとともに、当該印加電圧が閉切保証電圧Ｚを超えないように制限をかける。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

開閉体を開閉するためのモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータの速度をフィードバック制御するための制御指令を出力する制御ユニットと、を備え、
前記モータ駆動部は、前記制御ユニットからの前記制御指令に基づいて、前記モータへ所定の印加電圧を出力する開閉体制御装置において、
前記制御ユニットは、
前記開閉体が閉め切り位置より手前にある第１位置に到達した時点から、前記モータの目標速度を、前記開閉体を閉め切る際の目標速度である閉切目標速度に設定するとともに、前記モータの速度が前記閉切目標速度と等しくなるような印加電圧を前記モータ駆動部が出力するように、当該モータ駆動部に対して前記制御指令を出力し、
前記開閉体が前記第１位置よりも前記閉め切り位置に近い第２位置に到達した後、前記モータの速度が前記閉切目標速度を下回ると、前記モータの印加電圧が開閉体を確実に閉め切ることが可能な閉切保証電圧まで上昇するように、前記モータ駆動部に対して前記制御指令を出力するとともに、当該印加電圧が前記閉切保証電圧を超えないように制限をかける、ことを特徴とする開閉体制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の開閉体制御装置において、
前記閉切保証電圧は、前記開閉体が前記第２位置に到達したときの前記モータの印加電圧に、所定の電圧補正値を加算した値である、ことを特徴とする開閉体制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載の開閉体制御装置において、
前記電圧補正値は、前記開閉体を確実に閉め切ることが可能な閉切保証速度と前記閉切目標速度との差分に、前記モータの誘起電圧定数を乗じた値である、ことを特徴とする開閉体制御装置。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の開閉体制御装置において、
前記制御ユニットは、
前記開閉体が前記第１位置に到達するまでの間は、前記閉切目標速度よりも大きい通常目標速度に基いてフィードバック制御を行い、
前記開閉体が前記第１位置に到達すると、前記閉切目標速度に基づくフィードバック制御を開始し、
前記開閉体が前記第２位置に到達した後も、前記閉切目標速度に基づくフィードバック制御を継続する、ことを特徴とする開閉体制御装置。

【請求項5】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の開閉体制御装置において、
前記制御ユニットは、
前記開閉体が前記第１位置に到達するまでの間は、前記モータの印加電圧が最大電圧となるように、前記モータ駆動部を制御し、
前記開閉体が前記第１位置に到達すると、前記閉切目標速度に基づくフィードバック制御を開始し、
前記開閉体が前記第２位置に到達した後も、前記閉切目標速度に基づくフィードバック制御を継続する、ことを特徴とする開閉体制御装置。

【請求項6】

請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の開閉体制御装置において、
前記開閉体の閉動作中に異物が挟み込まれたことを検知する挟み込み検知部をさらに備え、
前記閉め切り位置の手前に、前記挟み込み検知部による検知を禁止する禁止領域が設定されており、
前記第２位置は、前記開閉体が前記禁止領域に到達するときの位置である、ことを特徴とする開閉体制御装置。

【請求項7】

請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の開閉体制御装置において、
前記制御ユニットは、
前記開閉体が前記第１位置に到達すると、前記モータの目標速度を漸減させ、当該目標速度が一定値まで低下すると、そのときの目標速度を前記閉切目標速度として設定する、ことを特徴とする開閉体制御装置。

【請求項8】

モータにより開閉動作を行う開閉体を制御する方法であって、
前記開閉体が閉め切り位置より手前にある第１位置に到達した時点から、前記モータの目標速度を、前記開閉体を閉め切る際の目標速度である閉切目標速度に設定する手順と、
前記モータの速度が前記閉切目標速度と等しくなるような印加電圧を前記モータへ出力する手順と、
前記開閉体が前記第１位置よりも前記閉め切り位置に近い第２位置に到達した後、前記モータの速度が前記閉切目標速度を下回ると、前記モータの印加電圧を、前記開閉体を確実に閉め切ることが可能な閉切保証電圧まで上昇させる手順と、
前記印加電圧が前記閉切保証電圧を超えないように制限をかける手順と、を含むことを特徴とする開閉体制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータにより開閉動作を行う開閉体の制御装置に関し、特に、開閉体を確実に閉め切るための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、車両に搭載される開閉体制御装置として、窓の開閉動作を制御するパワーウインドウ装置がある。この装置では、アクチュエータとしてモータを使用し、スイッチ操作によりモータを正転または逆転させることで、開閉体である窓を開けたり閉めたりする。詳しくは、モータと窓との間に、モータと連動して作動する開閉機構（レギュレータ）が設けられており、モータを正転させると、開閉機構を介して窓が上昇し、窓の閉動作が行われる。また、モータを逆転させると、開閉機構を介して窓が下降し、窓の開動作が行われる。

【0003】

窓の閉動作において、窓を確実に閉め切るためには、窓枠に設けられたゴム製のランチャンネルに窓の上端部が接触した後も、モータの駆動を継続し、窓がランチャンネルに完全に押し当てられて、モータが失速しロック状態になった時点で、モータを停止させる。窓の閉め切り力が小さいと、窓と窓枠との間に隙間が生じ、この隙間から雨水が車内に浸入したり、風切音が発生したりする。

【0004】

特許文献１～３には、窓を確実に閉め切るための技術が示されている。特許文献１および特許文献２では、窓の全閉位置より手前の所定領域において、モータの印加電圧を上昇させることで、窓を完全に閉め切るようにしている。特許文献３では、外気温が常温から逸脱した状態下で、モータの印加電圧を常温時より高くすることで、窓の閉め切り力の低下を抑えている。

【0005】

ところで、パワーウインドウ装置においては、モータの速度を制御する方式として、フィードバック制御が一般に採用されている。詳しくは、モータの速度を検出してその検出値を目標速度と比較し、それらの偏差がゼロとなるように、すなわちモータの速度が目標速度と一致するように、モータ駆動回路から出力されるモータの印加電圧を制御する。この場合、窓が閉め切り位置の手前の所定位置まで上昇すると、窓のランチャンネルへの強い衝突を回避するために、目標速度をそれまでの目標速度より小さい値に切り換えて、フィードバック制御を行う。

【0006】

しかるに、目標速度が小さいとモータの速度が減少するので、窓の閉め切りが不完全となるおそれがある。一方、目標速度が大きいとモータの速度が増加するので、窓を閉め切ることはできても、窓が高速でランチャンネルに衝突して、その反力が過剰な機械的ストレスとして窓からドアに伝わり、ドアの変形をひき起こすことがある。加えて、フィードバック制御に用いる窓の閉め切り時の目標速度は、実際に窓を確実に閉め切るのに必要なトルクを出力できるモータ速度と一致するとは限らないため、モータが目標速度で回転しても窓を完全に閉め切ることができない場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７－２７０５２３号公報

【特許文献2】特開２０２０－１２２７９号公報

【特許文献3】特開２０２０－１２２３１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の課題は、過剰な機械的ストレスを発生させることなく、開閉体を確実に閉め切ることが可能な開閉体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】

【0009】

本発明に係る開閉体制御装置は、開閉体を開閉するためのモータを駆動するモータ駆動部と、モータの速度をフィードバック制御するための制御指令を出力する制御ユニットとを備えている。モータ駆動部は、制御ユニットからの制御指令に基づいて、モータへ所定の印加電圧を出力する。制御ユニットは、開閉体が閉め切り位置より手前にある第１位置に到達した時点から、モータの目標速度を、開閉体を閉め切る際の目標速度である閉切目標速度に設定する。また、制御ユニットは、モータの速度が閉切目標速度と等しくなるような印加電圧をモータ駆動部が出力するように、当該モータ駆動部に対して制御指令を出力する。開閉体が第１位置よりも閉め切り位置に近い第２位置に到達した後、モータの速度が閉切目標速度を下回ると、モータの印加電圧が開閉体を確実に閉め切ることが可能な閉切保証電圧まで上昇するように、制御ユニットからモータ駆動部に対して制御指令が出力される。制御ユニットは、さらに、モータの印加電圧が閉切保証電圧を超えないように制限をかける。

【0010】

このようにすれば、開閉体が第２位置に到達した後、閉め切り位置の直前でモータの速度が閉切目標速度を下回ると、その時点からモータの印加電圧が閉切保証電圧まで上昇してゆくので、モータが開閉体の閉め切りに必要なトルクを発生して、開閉体を確実に閉め切ることができる。また、モータの印加電圧は、閉切保証電圧に達するとそれ以上増加しないので、開閉体の閉め切り時に過剰な反力が開閉体に作用するのを回避することができる。

【0011】

本発明において、閉切保証電圧は、たとえば、開閉体が第２位置に到達したときのモータの印加電圧に、所定の電圧補正値を加算した値である。この電圧補正値は、閉切保証速度と閉切目標速度との差分に、モータの誘起電圧定数を乗じた値として算出することができる。

【0012】

本発明において、制御ユニットは、開閉体が第１位置に到達するまでの間は、閉切目標速度よりも大きい通常目標速度に基いてフィードバック制御を行ってもよい。この場合、制御ユニットは、開閉体が第１位置に到達すると、閉切目標速度に基づくフィードバック制御を開始し、開閉体が第２位置に到達した後も、閉切目標速度に基づくフィードバック制御を継続する。

【0013】

本発明において、制御ユニットは、開閉体が第１位置に到達するまでの間は、モータの印加電圧が最大電圧となるように、モータ駆動部を制御してもよい。この場合も、制御ユニットは、開閉体が第１位置に到達すると、閉切目標速度に基づくフィードバック制御を開始し、開閉体が第２位置に到達した後も、閉切目標速度に基づくフィードバック制御を継続する。

【0014】

本発明において、開閉体の閉動作中に異物が挟み込まれたことを検知する挟み込み検知部が設けられていて、閉め切り位置の手前に、挟み込み検知部による検知を禁止する禁止領域が設定されている場合は、開閉体がこの禁止領域に到達するときの位置を第２位置としてもよい。

【0015】

本発明において、制御ユニットは、開閉体が第１位置に到達すると、モータの目標速度を漸減させ、当該目標速度が一定値まで低下すると、そのときの目標速度を閉切目標速度として設定してもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、過剰な機械的ストレスを発生させることなく、開閉体を確実に閉め切ることができる開閉体制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態を示したブロック図である。

【図2】開閉機構の概略構成図である。

【図3】窓に作用する力を説明する図である。

【図4】第１実施形態における制御手順を説明する図である。

【図5】図４の続きの制御手順を説明する図である。

【図6】図５の続きの制御手順を説明する図である。

【図7】窓位置に対するモータ速度、印加電圧、およびモータ出力の変化を示した図である。

【図8】本発明の第２実施形態を示したブロック図である。

【図9】第２実施形態における制御手順を説明する図である。

【図10】図９の続きの制御手順を説明する図である。

【図11】図１０の続きの制御手順を説明する図である。

【図12】第１実施形態の変形例を説明する図である。

【図13】第２実施形態の変形例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。以下では、開閉体制御装置として、車両に搭載されるパワーウインドウ装置を例に挙げる。

【0019】

図１は、本発明の第１実施形態によるパワーウインドウ装置を示している。パワーウインドウ装置１００は、操作スイッチ３０の操作により開閉機構１０を作動させ、車両の窓Ｗを開閉する装置である。パワーウインドウ装置１００には、制御ユニット１と、モータ駆動部２と、モータ３と、センサ４とが備わっている。窓Ｗは、本発明における「開閉体」の一例である。

【0020】

制御ユニット１は、たとえばマイクロコンピュータからなり、速度検出部１１、位置検出部１２、目標速度選択部１３、速度制御部１４、印加電圧補正部１５、および速度記憶部１６を有している。１１～１５の各ブロックの機能は、実際にはソフトウェアによって実現される。制御ユニット１には、上記以外にも各種のブロックが設けられているが、本発明とは直接関係しないため、図示を省略してある。

【0021】

速度検出部１１は、後述するセンサ４から入力されるパルス信号に基づいてモータ３の回転速度を検出するブロックである。位置検出部１２は、上記パルス信号に基づいて窓Ｗの位置を検出するブロックである。目標速度選択部１３は、速度記憶部１６に記憶されている目標速度Ｖ１、Ｖ２のいずれかを選択するブロックである。速度制御部１４は、目標速度選択部１３で選択された目標速度と、速度検出部１１で検出されたモータ３の回転速度との偏差に基づいて、モータ３の回転速度が目標速度となるようにフィードバック制御を行うブロックである。印加電圧補正部１５は、窓Ｗが閉め切り位置の直前に達したときに、モータ３の印加電圧を補正して閉切保証電圧（後述）まで上昇させるとともに、当該印加電圧が閉切保証電圧を超えないように制限をかけるブロックである。速度記憶部１６は、通常目標速度Ｖ１、閉切目標速度Ｖ２、および閉切保証速度Ｖ３を記憶したブロックである。

【0022】

モータ駆動部２は、制御ユニット１からの制御指令に基づいて動作し、モータ３へ所定の印加電圧を供給する。モータ駆動部２には、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路２１と、ブリッジ接続された４個のＦＥＴ（Field Effect Transistor）を含むスイッチング回路２２とが設けられている。

【0023】

モータ３は、直流モータからなり、モータ駆動部２から供給される印加電圧に基づいて、所定の速度で回転する。モータ３の回転速度は、印加電圧が高いほど大きくなる。モータ３には、後述する開閉機構１０が連結されている。

【0024】

センサ４は、ロータリエンコーダやポテンショメータなどからなり、モータ３の回転状態を検出する。詳しくは、センサ４は、モータ３の回転に同期したパルス信号を生成し、制御ユニット１へ出力する。制御ユニット１の速度検出部１１は、パルス信号のパルス間隔などに基づいて、モータ３の回転速度を検出する。制御ユニット１の位置検出部１２は、パルス信号の立上がりや立下りの数を計数し、その計数値に基づいて窓Ｗの位置を検出する。

【0025】

開閉機構１０（レギュレータ）は、モータ３の回転と連動して作動し、窓Ｗを開いたり閉めたりする。図２（ａ）に示すように、開閉機構１０は、モータ３と窓Ｗとの間に介在している。窓Ｗは、窓枠４０の内側に設けられているゴム製のランチャンネル５０の溝と嵌合するように、窓枠４０に昇降自在に取り付けられている。図中のＦａは、窓Ｗが上昇する際に、窓Ｗに作用する力を表している（詳細は後述）。

【0026】

図２（ｂ）は、開閉機構１０の一例を示している。開閉機構１０は、上部に位置する第１ドラム１０ａと、下部に位置する第２ドラム１０ｂと、これらのドラム間に掛け渡されたワイヤ１０ｃと、このワイヤ１０ｃに固定された昇降部材１０ｄとから構成されている。第２ドラム１０ｂは、モータ３の回転軸３ａに連結されていて、モータ３の回転に伴って回転する。昇降部材１０ｄは窓Ｗに連結されていて、モータ３の回転に伴って上下方向に移動する。

【0027】

たとえば、モータ３が正転すると、第２ドラム１０ｂが反時計回りに回転し、ワイヤ１０ｃを介して昇降部材１０ｄが上昇する。これにより、窓Ｗは昇降部材１０ｄとともに上昇し、閉じてゆく（閉動作）。また、モータ３が逆転すると、第２ドラム１０ｂが時計回りに回転し、ワイヤ１０ｃを介して昇降部材１０ｄが下降する。これにより、窓Ｗは昇降部材１０ｄとともに下降し、開いてゆく（開動作）。

【0028】

図３は、窓Ｗが閉動作を行う場合の、窓Ｗに作用する力を表した図である。（ａ）は窓Ｗが上昇中の状態、（ｂ）は窓Ｗが閉め切り位置に到達した状態、（ｃ）は窓Ｗがさらに上昇して停止位置に到達した状態を示している。

【0029】

図３（ａ）のように、窓Ｗが上昇している状態では、窓Ｗに働く力は、定常負荷力Ｆａのみである。したがって、このときのモータ３の出力（トルク）は、
モータ出力＝定常負荷力Ｆａ
となる。定常負荷力Ｆａは、主に、図２（ａ）に示す前後のランチャンネル５０ａ、５０ｂと窓Ｗの側部との間の摩擦、および窓Ｗのガラスの自重によるものである。

【0030】

図３（ｂ）のように、窓Ｗが閉め切り位置に到達すると、窓Ｗには、上述した定常負荷力Ｆａに加えて、窓Ｗの閉め切りに必要な力（閉め切り力）Ｆｂが働く。したがって、このときのモータ３の出力（トルク）は、
モータ出力＝定常負荷力Ｆａ＋閉め切り力Ｆｂ
となる。閉め切り力Ｆｂは、図２（ａ）に示す上部のランチャンネル５０ｃと、窓Ｗの上端部との間の摩擦によるものである。

【0031】

図３（ｃ）のように、窓Ｗが閉め切り位置を越えて停止位置に到達すると、窓Ｗには、上述した定常負荷力Ｆａと閉め切り力Ｆｂとに加えて、過剰力Ｆｃが働く。したがって、このときのモータ３の出力（トルク）は、
モータ出力＝定常負荷力Ｆａ＋閉め切り力Ｆｂ＋過剰力Ｆｃ
となる。過剰力Ｆｃは、窓Ｗが上部のランチャンネル５０ｃに突き当たることによって、ランチャンネル５０ｃから受ける反力であり、窓Ｗの速度が大きいほど過剰力Ｆｃは大きくなる。

【0032】

上記のような過剰力Ｆｃが窓Ｗに加わると、この過剰力Ｆｃは、窓枠４０、開閉機構１０、および開閉機構１０と車両のドア（図示省略）との連結部などを介して、ドア自体に伝わり、冒頭でも述べたように、ドアの変形をひき起こすことがある。そこで、本実施形態では、窓Ｗが閉め切り位置より手前の所定位置に達するとモータ３の速度を低下させ、その後、閉め切り位置の直前で窓Ｗとランチャンネル５０ｃとの摩擦によりモータ速度が目標速度を下回ると、モータ３の印加電圧を上昇させて窓Ｗを確実に閉め切る一方、印加電圧に上限値を設けることによって、窓Ｗに加わる過剰力Ｆｃを抑制している。以下、その詳細について図４～図７を参照しながら説明する。

【0033】

図４～図６は、図１の制御ユニット１による制御手順を説明する図である。図７は、窓Ｗの位置に対するモータ３の速度、印加電圧、および出力（トルク）の変化を示した図である。図４～図６に示されているスイッチＳＷ１～ＳＷ３は、説明の便宜上のものであり、図１の構成において、これらのスイッチＳＷ１～ＳＷ３が実際に設けられているわけではない（図９～図１３のスイッチＳＷ１～ＳＷ４についても同様）。

【0034】

スイッチＳＷ１は、図１の位置検出部１２に対応し、窓Ｗの位置に応じて、中立位置（図４）、Ｐ１側（図５）、Ｐ２側（図６）に切り換わる。Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ、図７に示されている目標速度切換位置、電圧制限開始位置を表している（詳細は後述）。

【0035】

スイッチＳＷ２は、図１の目標速度選択部１３に対応し、スイッチＳＷ１の状態に応じて、モータ３の目標速度を、通常目標速度Ｖ１と閉切目標速度Ｖ２とに切り換える。ここで、Ｖ１とＶ２は、Ｖ１＞Ｖ２の関係にある。また、閉切目標速度Ｖ２は、窓Ｗの閉め切り時のトルクに対応した速度に設定されている。窓Ｗの閉め切り時のトルクとは、図３（ｂ）で説明した閉め切り力Ｆｂと釣り合うトルクのことである。

【0036】

スイッチＳＷ３は、スイッチＳＷ１とともに、図１の位置検出部１２に対応し、スイッチＳＷ１に連動して切り換わる。詳しくは、スイッチＳＷ１が中立状態およびＰ１側に切り換わっている状態では、スイッチＳＷ３は、図４および図５に示すようにｂ側に切り換わっており、スイッチＳＷ１がＰ２側に切り換わると、スイッチＳＷ３は、図６に示すようにａ側に切り換わる。

【0037】

図４は、窓Ｗの上端部が、図７の目標速度切換位置Ｐ１よりも手前（図７で左側）の領域にあるときの制御状態を示している。この場合、スイッチＳＷ１は中立位置にあり、スイッチＳＷ２は通常目標速度Ｖ１を選択しており、スイッチＳＷ３はｂ側に切り換わっている。このため、図１の速度制御部１４により、通常目標速度Ｖ１に基づく速度制御（フィードバック制御）が行なわれる。

【0038】

詳しくは、速度制御部１４は、通常目標速度Ｖ１と、速度検出部１１で検出されたモータ３の回転速度との偏差を演算し、当該偏差がゼロとなるように（すなわちモータ３の回転速度が通常目標速度Ｖ１となるように）、モータ駆動部２のＰＷＭ回路２１が生成するＰＷＭ信号のデューティを決定し、これを制御指令としてモータ駆動部２へ出力する。モータ駆動部２のＰＷＭ回路２１は、指令されたデューティを有するＰＷＭ信号を生成してスイッチング回路２２を動作させ、スイッチング回路２２から所定値の印加電圧がモータ３へ出力される。この場合、スイッチＳＷ３がｂ側に切り換わっているため、モータ３の印加電圧は、印加電圧補正部１５（図１）によって補正されない。

【0039】

その後、窓Ｗが上昇して、その上端部が図７の目標速度切換位置Ｐ１に到達すると、図５のような制御状態へ移行する。図５では、スイッチＳＷ１がＰ１側に切り換わり、これに応じてスイッチＳＷ２も切り換わって、閉切目標速度Ｖ２が選択される。スイッチＳＷ３の状態に変化はない。ここで、前述したようにＶ１＞Ｖ２であるから、目標速度切換位置Ｐ１では、目標速度がそれまでの目標速度より低く設定されることになる。そして、速度制御部１４は、閉切目標速度Ｖ２に基づいて、モータ速度のフィードバック制御を行う。この場合も、スイッチＳＷ３がｂ側に切り換わっているため、モータ３の印加電圧は、印加電圧補正部１５によって補正されない。

【0040】

窓Ｗがさらに上昇して、その上端部が図７の電圧制限開始位置Ｐ２に到達すると、図６のような制御状態へ移行する。図６では、スイッチＳＷ１がＰ２側に切り換わり、これに応じてスイッチＳＷ３もａ側に切り換わる。そして、印加電圧補正部１５が、モータ３の印加電圧の補正値を算出し、この電圧補正値に基づいて印加電圧を補正する。以下、その詳細について説明する。

【0041】

図７において、横軸は窓Ｗの位置を表しており、窓Ｗが閉じる場合は、窓位置は左から右に向って変化する。窓Ｗが目標速度切換位置Ｐ１に到達するまでは、通常目標速度Ｖ１に基づくフィードバック制御が行われている。目標速度切換位置Ｐ１は、本発明における「第１位置」に相当する。

【0042】

窓Ｗが上昇して目標速度切換位置Ｐ１に到達すると、図１の目標速度選択部１３によって、前述したように、目標速度が通常目標速度Ｖ１から閉切目標速度Ｖ２に切り換わる。このため、モータ３の回転速度が閉切目標速度Ｖ２となるように、フィードバック制御が行われる。このフィードバック制御への移行を円滑に行うため、図７では、Ｐ１の位置で目標速度をＶ１からＶ２に直ちに切り換えるのではなく、目標速度をそれまでのＶ１から漸減させて一定値まで低下したときの目標速度を閉切目標速度Ｖ２としている。そして、Ｖ２はＶ１より小さいので、目標速度が切り換わった後は、モータ３の回転速度が低下し、これに応じて窓Ｗの上昇速度も低下する。一方、窓Ｗが目標速度切換位置Ｐ１に到達しても、それまでと同様、窓Ｗには図３の定常負荷力Ｆａのみが作用するので、モータ出力（トルク）は変化しない（モータ出力＝定常負荷力Ｆａ）。

【0043】

窓Ｗがさらに上昇して電圧制限開始位置Ｐ２に到達すると、印加電圧補正部１５は、電圧補正値αを算出するとともに、この電圧補正値αを用いて閉切保証電圧Ｚを設定する。この閉切保証電圧Ｚは、窓Wを確実に閉め切ることが可能なトルクをモータ３が出力するのに必要な印加電圧である。図７で示したように、窓Ｗが電圧制限開始位置Ｐ２に到達したときのモータ３の印加電圧をＥとしたとき、閉切保証電圧Ｚは
Ｚ＝Ｅ＋α
となる。ここで、電圧補正値αは、閉切目標速度Ｖ２と閉切保証速度Ｖ３、およびモータ３の誘起電圧定数Ｋｅを用いて、
α＝Ｋｅ・（Ｖ３－Ｖ２）
により算出することができる。また、閉切保証速度Ｖ３は、窓Wを確実に閉め切るために必要なトルクをモータ３が出力する際のモータ速度であって、当該モータ３に固有のＮＴ特性（速度－トルク特性）から決まる値である。

【0044】

なお、電圧制限開始位置Ｐ２においても、窓Ｗに作用する力は定常負荷力Ｆａのみであるので、モータ出力は変化しない（モータ出力＝定常負荷力Ｆａ）。電圧制限開始位置Ｐ２は、本発明における「第２位置」に相当する。

【0045】

窓Wがさらに上昇して、上部ランチャンネル５０ｃ（図２）と接触する接触位置Ｐ３に到達すると、モータ３の回転は継続されるが、窓Ｗとランチャンネル５０ｃとの接触による摩擦力が作用し始めるため、これ以降は、モータ速度が次第に低下するとともに、当該摩擦力に応じてモータ出力（トルク）が増加してゆく。なお、窓Wが接触位置Ｐ３に到達した後も、閉切目標速度Ｖ２に基づくフィードバック制御は継続される。そして、印加電圧補正部１５は、モータ３の速度が閉切目標速度Ｖ２を下回ると、モータ３の印加電圧を閉切保証電圧Ｚまで上昇させてゆく。

【0046】

窓Ｗが閉め切り位置Ｐ４に到達すると（図３（ｂ）の状態）、モータ３の回転は継続されるが、窓Ｗの閉め切りに必要な閉め切り力Ｆｂの作用により、モータ速度がさらに低下する一方、モータ出力はさらに増大する（モータ出力＝定常負荷力Ｆａ＋閉め切り力Ｆｂ）。このときの閉め切り力Ｆｂは、閉切保証電圧Ｚが印加されたモータ３より出力されるトルクに相当するので、閉め切り位置Ｐ４において窓Ｗを確実に閉め切ることができる。

【0047】

また一方で、印加電圧補正部１５は、窓Ｗが閉め切り位置Ｐ４（またはその直前もしくは直後）に到達すると、モータ３の印加電圧が閉切保証電圧Ｚを超えないように制限をかける。これにより、印加電圧は閉切保証電圧Ｚに達するとそれ以上増加しないので、窓Wが高速で上部ランチャンネル５０ｃと衝突することによる過剰な反力が、窓Wに作用するのを回避することができる。

【0048】

窓Ｗが閉め切り位置Ｐ４に至った後も、モータ３が回転を続けるので、窓Ｗは閉め切り位置Ｐ４を越えて停止位置Ｐ５まで上昇する。窓Ｗが停止位置Ｐ５に到達すると、窓Ｗはランチャンネル５０ｃに押し付けられて上昇できなくなるため、モータ３は失速して停止する（ロック状態）。これと同時に、モータ駆動部２からモータ３へ印加電圧が供給されなくなる。その結果、窓Ｗは停止位置Ｐ５において停止する（図３（ｃ）の状態）。なお、前述した電圧補正値αがゼロの場合（α＝０）、すなわち閉切目標速度Ｖ２と閉切保証速度Ｖ３とが等しい場合（Ｖ２＝Ｖ３）は、印加電圧が閉切保証電圧Ｚまで上昇しないので、モータ３は二点鎖線で示したように、α≠０の場合の停止位置Ｐ５よりも手前で停止する。

【0049】

停止位置Ｐ５では、窓Ｗとランチャンネル５０ｃとの衝突により、反力である過剰力Ｆｃが生じるが、この過剰力Ｆｃは従来のものと比べて小さい。すなわち、図７で一点鎖線で示したように、本発明の制御を行わない場合は、上部ランチャンネル接触位置Ｐ３までモータ３の速度が低下しないので、モータ３が停止するまでの時間が長くなり、窓Ｗは停止位置Ｐ５を越えた停止位置Ｐ６で停止する。このため、停止位置Ｐ６において、ランチャンネル５０ｃからの反力、つまり過剰力Ｆｃが大きくなり、これが機械的ストレスとなって車両のドアが変形することがある。

【0050】

これに対し、本発明の場合は、実線で示したように、目標速度切換位置Ｐ１において目標速度を低下させるので、モータ３は停止位置Ｐ６より手前の停止位置Ｐ５で停止する。このため、停止位置Ｐ５における過剰力Ｆｃは、符号ｙで示した分だけ小さくなり、機械的ストレスが抑制される。しかも、窓Ｗが停止位置Ｐ５で停止する直前まで、モータ３の印加電圧が上限値（閉切保証電圧Ｖ）に制限されるので、過剰力Ｆｃをより一層抑えることができる。

【0051】

以上述べたように、第１実施形態のパワーウインドウ装置１００によれば、窓Ｗが電圧制限開始位置Ｐ２に到達した後、閉め切り位置Ｐ４の直前でモータ３の速度が閉切目標速度Ｖ２を下回ると、その時点からモータ３の印加電圧が閉切保証電圧Ｖまで上昇してゆくので、モータ３が窓Ｗの閉め切りに必要なトルクを発生して、窓Ｗを確実に閉め切ることができる。また、モータ３の印加電圧は、閉切保証電圧Ｖに達するとそれ以上増加しないので、窓Ｗの閉め切り時に過剰な反力が窓Ｗに作用するのを回避することができる。

【0052】

図８は、本発明の第２実施形態によるパワーウインドウ装置を示している。パワーウインドウ装置２００において、第１実施形態のパワーウインドウ装置１００（図１）と相違する点は、制御ユニット１に挟み込み検知部１７が設けられていることである。その他の構成については、第１実施形態と同じであるので、図１と同一の部分には同一の符号を付して、重複説明は省略する。

【0053】

挟み込み検知部１７は、窓Ｗの閉動作中に異物が挟み込まれたことを検知するブロックである。挟み込みを検知する方法はよく知られているので、ここでは説明を省略する。挟み込みの検知は、窓Ｗの全移動領域に渡って行われるのではなく、閉め切り位置Ｐ４（図７）の手前に、挟み込み検知部１７による検知を禁止する禁止領域が設定される。これは、窓Ｗを閉め切る際にモータ速度が低下するので、これを以って挟み込みが発生したと誤検知するのを回避するためである。第２実施形態では、この禁止領域に窓Ｗが到達するときの位置を、電圧制限開始位置Ｐ２としている。これにより、窓Ｗが禁止領域に到達した際に位置検出部１２から出力される既存の信号（検知禁止信号）を利用して、モータ３の印加電圧を補正ないし制限するための処理を開始することができる。

【0054】

図９～図１１は、図８の制御ユニット１による制御手順を説明する図である。スイッチＳＷ１～ＳＷ３については、図４～図６と同じである。スイッチＳＷ４は、常時は図９の実線のようにｄ側に切り換わった状態にあり、挟み込みが検知されると、破線のようにｃ側に切り換わって、モータ３への印加電圧の供給を停止する。

【0055】

図９は、窓Ｗの上端部が、図７の目標速度切換位置Ｐ１よりも手前の領域にあるときの制御状態を示している。この場合、スイッチＳＷ１は中立位置にあり、スイッチＳＷ２は通常目標速度Ｖ１を選択しており、スイッチＳＷ３はｂ側に切り換わっており、スイッチＳＷ４はｄ側に切り換わっている。このため、図８の速度制御部１４により、通常目標速度Ｖ１に基づく速度制御（フィードバック制御）が行なわれる。この場合、印加電圧補正部１５は、モータ３の印加電圧を補正しない。

【0056】

その後、窓Ｗの上端部が図７の目標速度切換位置Ｐ１に到達すると、図１０のような制御状態へ移行する。図１０では、スイッチＳＷ１がＰ１側に切り換わり、スイッチＳＷ２も切り換わって、閉切目標速度Ｖ２が選択される。そして、速度制御部１４は、閉切目標速度Ｖ２に基づいて、速度のフィードバック制御を行う。この場合も、印加電圧補正部１５は、モータ３の印加電圧を補正しない。

【0057】

窓Ｗがさらに上昇して、その上端部が図７の電圧制限開始位置Ｐ２に到達すると、図１１のような制御状態へ移行する。図１１では、スイッチＳＷ１がＰ２側に切り換わるとともに、挟み込みの検知を禁止する検知禁止信号に基づいて、スイッチＳＷ３がａ側に切り換わる。そして、印加電圧補正部１５による印加電圧の補正が行われ、モータ３の印加電圧は、前述した閉切保証電圧Ｚまで上昇してゆく。また、印加電圧は閉切保証電圧Ｚを超えないように制限される。

【0058】

以上のような第２実施形態のパワーウインドウ装置２００においても、第１実施形態と同様に、モータ３が窓Ｗの閉め切りに必要なトルクを発生して、窓Ｗを確実に閉め切ることができる。また、モータ３の印加電圧の上昇を制限することにより、窓Ｗの閉め切り時に過剰な反力が窓Ｗに作用するのを回避することができる。

【0059】

本発明では、上述した実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。

【0060】

上述した各実施形態においては、窓Ｗが図７の目標速度切換位置Ｐ１に到達する前は、通常目標速度Ｖ１に基づくフィードバック制御を行ったが、目標速度切換位置Ｐ１より手前の領域では、フィードバック制御を行わずに、モータ３の印加電圧を最大値に固定して、最大電圧でモータ３を駆動してもよい。

【0061】

この場合、第１実施形態の図４に対応する図は図１２のようになり、スイッチＳＷ２は、窓Ｗが目標速度切換位置Ｐ１に到達した時点でオンして、閉切目標速度Ｖ２のみを選択することになる。また、第２実施形態の図９に対応する図は図１３のようになり、この場合も、スイッチＳＷ２は閉切目標速度Ｖ２のみを選択することになる。

【0062】

また、上述した各実施形態においては、モータ３の回転速度や窓Ｗの位置を検出するために、ロータリエンコーダやポテンショメータなどのセンサ４を用いたが、センサ４に代えて、モータ３に流れる電流を検出する電流検出回路を設けてもよい。そして、電流検出回路で検出されたリプル電流（脈流）に基づいて、モータ３の速度や窓Ｗの位置を検出してもよい。

【0063】

また、上述した各実施形態においては、モータ駆動部２が制御ユニット１から分離して設けられている例を挙げたが、モータ駆動部２を制御ユニット１に組み込んでもよい。

【0064】

また、上述した各実施形態においては、パワーウインドウ装置１００、２００にモータ３が備わっている例を挙げたが、モータ３は、パワーウインドウ装置１００、２００と別に設けてもよい。

【0065】

また、図２においては、開閉機構の例として、ドラム１０ａ、１０ｂと、ワイヤ１０ｃと、昇降部材１０ｄとを備えた開閉機構１０を例に挙げたが、これに代えて、たとえば特開２０１６－１０８８０７号公報に示されているような、Ｘ形アームを備えた開閉機構を用いてもよい。

【0066】

さらに、上述した各実施形態においては、開閉体制御装置として車両用のパワーウインドウ装置を例に挙げたが、本発明は、車両のサンルーフの開閉を制御する装置などにも適用することができる。さらに、車両以外の分野における各種の開閉体の制御装置にも、本発明は適用が可能である。

【符号の説明】

【0067】

１ 制御ユニット
２ モータ駆動部
３ モータ
４ センサ
１０ 開閉機構
１１ 速度検出部
１２ 位置検出部
１３ 目標速度選択部
１４ 速度制御部
１５ 印加電圧補正部
１６ 速度記憶部
１７ 挟み込み検知部
４０ 窓枠
５０ ランチャンネル
１００、２００ パワーウインドウ装置（開閉体制御装置）
Ｐ１ 目標速度切換位置（第１位置）
Ｐ２ 電圧制限開始位置（第２位置）
Ｐ４ 閉め切り位置
Ｐ５ 停止位置
Ｖ１ 通常目標速度
Ｖ２ 閉切目標速度
Ｖ３ 閉切保証速度
Ｗ 窓（開閉体）
Ｚ 閉切保証電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】