特許 7341027 車両開閉体の開閉装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-31

(45)【発行日】2023-09-08

(54)【発明の名称】車両開閉体の開閉装置

(51)【国際特許分類】

   E05F 15/63 20150101AFI20230901BHJP

   E05F 11/54 20060101ALI20230901BHJP

【ＦＩ】

E05F15/63

E05F11/54 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019192351

(22)【出願日】2019-10-22

(65)【公開番号】P2021067064

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-09-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000138462

【氏名又は名称】株式会社ユーシン

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】堂本 真史

【審査官】野尻 悠平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１８４７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８９４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３０１６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００１７３１１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０５Ｆ １５／００－１５／７９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体の開口部を開閉する車体開閉体を開閉駆動する開閉駆動部と、
前記開閉駆動部の回転数を検出する回転センサと、
前記回転センサからの入力信号に基づいて得られる前記開閉駆動部の回転数から、前記車体開閉体の開閉駆動位置を検出する位置検出部と、
前記回転センサからの入力信号に基づいて前記開閉駆動部の回転速度を検出する速度検出部と、
前記開閉駆動部を制御する開閉制御部と
を備え、
前記開閉制御部は、
前記車体開閉体が第１開閉位置から第２開閉位置に移動するまでの前記開閉駆動部の目標速度を設定し、前記目標速度は、前記第１開閉位置から始まる加速域と、前記加速域に続く定速域とを備える、目標速度設定部と、
前記位置検出部で検出された前記車体開閉体の開閉位置における前記速度検出部で検出された前記開閉駆動部の回転速度を、前記目標速度設定部に設定された前記目標速度に追従させるフィードバック制御における、前記開閉駆動部に供給されるパルス幅変調信号のデューティ比を算出する第１デューティ比算出部と、
前記車体開閉体の開閉位置毎に設定された、前記デューティ比に対するオフセット値を記憶し、前記オフセット値は前記第１開閉位置から前記加速域の終了位置に向かって減少するように設定されている、オフセット値算出部と、
第１デューティ比算出部で算出された前記デューティ比に前記オフセット値算出部で算出された前記オフセット値を加算した補正デューティ比を算出する第２デューティ比算出部と、
前記補正デューティ比を前記開閉駆動部に出力するデューティ比出力部と
を備える、車両開閉体の開閉装置。

【請求項2】

前記オフセット値は、前記加速域の終了位置よりも前記第１開閉位置側で零になるように設定されている、請求項１に記載の車両開閉体の開閉装置。

【請求項3】

前記オフセット値の初期値は前記第１開閉位置に応じて異なる、請求項１又は２に記載の開閉装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両開閉体の開閉装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両の開口部を開閉する車両開閉体を開閉駆動するための開閉駆動部（動力源として電動モータを備える）に対して、目標速度と入力速度の差分に基づいて、フィードバック制御を行うことが知られている。より具体的には、環境温度、路面傾斜、車両開閉体の開度によるトルク変動があった場合でも車両開閉体を既定の速度で動作させるために、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御により速度制御を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、ＰＩＤ制御は、比例（Ｐ）・積分（Ｉ）・微分（Ｄ）制御（これらの３つの要素（Ｐ，Ｉ，Ｄ）によって行う制御）である。一方、これら３つの要素のうちの１つ、又は２つの要素の組み合わせによる制御については、以下では、例えば、比例制御（Ｐ制御）、比例・微分制御（ＰＤ制御）、比例・積分制御（ＰＩ制御）と呼ぶ。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－０８９４５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車両開閉体がバックドアである場合、環境温度、路面傾斜、車両開閉体の開度によるトルク変動があった場合でも開閉駆動部に対してフィードバック制御を行い、開閉駆動部に出力するＰＷＭ信号のデューティ比を調整することにより、車両開閉体を既定の速度で動作させることが可能である。しかし、１種類のみの比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲインを使用し、定速域における振動を抑制するように、これらのゲインを調節した場合、バックドアの開閉開始時、つまり電動モータ始動時には、電動モータのコギングトルク、バックドアの開閉動作による反力等の外乱により、バックドアの動作が安定しないことがある。詳細には、バックドアの速度の過度な上昇や、バックドアが動かないという状態が起こりえる。

【0005】

本発明は、車両開閉体の開閉装置において、開閉開始時の車両開閉体の安定した動作を実現することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、車体の開口部を開閉する車体開閉体を開閉駆動する開閉駆動部と、前記開閉駆動部の回転数を検出する回転センサと、前記回転センサからの入力信号に基づいて得られる前記開閉駆動部の回転数から、前記車体開閉体の開閉駆動位置を検出する位置検出部と、前記回転センサからの入力信号に基づいて前記開閉駆動部の回転速度を検出する速度検出部と、前記開閉駆動部を制御する開閉制御部とを備え、前記開閉制御部は、前記車体開閉体が第１開閉位置から第２開閉位置に移動するまでの前記開閉駆動部の目標速度を設定し、前記目標速度は、前記第１開閉位置から始まる加速域と、前記加速域に続く定速域とを備える、目標速度設定部と、前記位置検出部で検出された前記車体開閉体の開閉位置における前記速度検出部で検出された前記開閉駆動部の回転速度を、前記目標速度設定部に設定された前記目標速度に追従させるフィードバック制御における、前記開閉駆動部に供給されるパルス幅変調信号のデューティ比を算出する第１デューティ比算出部と、前記車体開閉体の開閉位置毎に設定された、前記デューティ比に対するオフセット値を記憶し、前記オフセット値は前記第１開閉位置から前記加速域の終了位置に向かって減少するように設定されている、オフセット値算出部と、第１デューティ比算出部で算出された前記デューティ比に前記オフセット値算出部で算出された前記オフセット値を加算した補正デューティ比を算出する第２デューティ比算出部と、前記補正デューティ比を前記開閉駆動部に出力するデューティ比出力部とを備える、車両開閉体の開閉装置を提供する。

【0007】

前記オフセット値は、前記加速域の終了位置よりも前記第１開閉位置側で零になるように設定されている。

【0008】

車体開閉体の開閉開始時には、フィードバック制御のデューティ比そのものではなく、デューティ比にオフセット値を加えた補正デューティ比が開閉駆動部に供給される。そのため、モータ始動時には、コギングトルク、車両開閉体の開閉動作による反力等の外乱によって開閉駆動部が発生する必要があるトルクが増大した場合でも、トルクの増大をオフセット値で相殺できる。その結果、車両開閉体の不安定な動作、つまり速度の過度な上昇、動き出しの遅れ、故障誤検知により車両開閉体が動かない等の不具合を回避できる。

【0009】

前記オフセット値の初期値は前記第１開閉位置に応じて異なっていてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る車両開閉体の開閉装置は、開閉開始時の車両開閉体の安定した動作を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るバックドア開閉装置が搭載された車体の後方から見た斜視図。

【図2】図１のバックドア開閉装置が備えるスピンドルドライブ機構の縦断面図。

【図3】図１のバックドア開閉装置のブロック図。

【図4】図３の開閉制御部のブロック図。

【図5】バックドアを全閉位置から全開位置まで駆動する場合の目標速度を示す模式的なグラフ。

【図6】本発明の実施形態におけるデューティ比に対するオフセット値を示す模式的なグラフ。

【図7】図３の開閉制御部により実行される制御を説明するためのブロック図。

【図8】本発明の実施形態に係るバックドア開閉装置により実行される制御を説明するためのフローチャート。

【図9】図８の開閉処理の詳細を示すフローチャート。

【図10】電動モータの回転回数の推移に対する、電動モータの目標速度、電動モータの回転速度の検出値、オフセット値、デューティ比、及び補正ディーティ比の変化を示す模式的なグラフ。

【図11】時間推移に対する、電動モータの目標速度、電動モータの回転速度の検出値、オフセット値、デューティ比、及び補正ディーティ比の変化を示す模式的なグラフ。

【図12】オフセット値の第１の代案を示す模式的なグラフ。

【図13】オフセット値の第２の代案を示す模式的なグラフ。

【図14】オフセット値の第３の代案を示す模式的なグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0013】

図１は、本発明の実施形態のバックドア開閉装置１７(図３に示す)が搭載された車体１の後部を示す概略図である。

【0014】

車体１の後部には開口部２が設けられている。この開口部２は、車体開閉体の一例としてのバックドア３によって開閉される。

【0015】

バックドア３の上側端部は、回動軸(図示せず)を介して開口部２の上側縁部に取り付けられている。バックドア３は、この回動軸を中心にして、開口部２を全閉する全閉位置と、開口部２を全開にする全開位置との間を上下方向に回動可能である。バックドア３は、一対のスピンドルドライブ機構（開閉駆動部）４で駆動されて回動する。

【0016】

バックドア３の外側の表面には、バックドア３を開放するときに操作されるドア開スイッチ１９が設けられている。また、バックドア３の下側端部の中央には、バックドア３を閉鎖するときに操作されるドア閉スイッチ１８が設けられている。さらに、バックドア３の下側端部の中央には、ドア閉スイッチ１８に隣接して、ドアラッチ装置２０が設けられている。

【0017】

ドアラッチ装置２０のラッチ(図示せず)は、バックドア３の閉鎖時、開口部２の下側縁部に設けられたストライカ５０に係合して、バックドア３の開方向の回動を禁止する。バックドア３の開放時には、ラッチとストライカ５０の係合は解除される。

【0018】

図２を参照すると、各スピンドルドライブ機構４は、電動モータ５等が収容された第１ハウジング６と、スピンドル９等が収容される第２ハウジング７とを備える。

【0019】

第１ハウジング６の一端（図２において右端）には、ドア側連結部材５１が固定されている。ドア側連結部材５１は、バックドア３に設けたジョイントボール３ａと回動可能に連結されている。第１ハウジング６内には電動モータ５が収容されている。電動モータ５の回転軸５ａは、減速ギア機構８を介して第２ハウジング７内のスピンドル９に接続されている。

【0020】

第１ハウジング６に収容された回転センサ１５は、電動モータ５の回転、より具体的には電動モータ５の回転軸５ａの回転を検出する。回転センサ１５には、ホール素子を使用する磁気センサ、ＬＥＤ（発光ダイオード）及びＰＤ（フォトダイオード）を使用する光学センサ等が使用できる。回転センサ１５の出力信号は、電動モータ５の回転軸５ａの回転回数と回転速度の検出のために、制御装置３１（図３参照）に入力される。

【0021】

第２ハウジング７は、第１ハウジング６の他端（図２において左端）に連結されている。第２ハウジング７には、スピンドル９とスピンドルナット１０が収容されている。スピンドル９にはスピンドルナット１０が螺合している。スピンドルナット１０は、スピンドル９の正逆回転により第２ハウジング７内を軸方向に往復移動する。スピンドルナット１０には、筒状のプッシュロッド１１の後端（図２において右端）が固定されている。プッシュロッド１１の前端（図２において左端）には、外筒１３の前端が固定されている。プッシュロッド１１と外筒１３は、同軸に配置されている。プッシュロッド１１と外筒１３の間には、径方向外側にコイルスプリング１２が、径方向内側に内筒１４がそれぞれ配置されている。内筒１４の後端（図２において右端）は第２ハウジング７に固定されている。プッッシュロッド１１の前端（図２において右端）には車体側連結部材５２が固定されている。車体側連結部材５２は車体１に設けたジョイントボール１ａと回動可能に連結されている。

【0022】

スピンドルドライブ機構４では、電動モータ５を駆動して回転軸５ａを正転させると、スピンドル９が正転し、スピンドルナット１０が第２ハウジング７の他端側（図２では左側）へと移動する。これにより、第２ハウジング７に対する外筒１３及びプッシュロッド１１の突出量が増加し、バックドア３が全開位置に向かって回動する。また、電動モータ５を駆動して回転軸５ａを逆転させると、スピンドル９も逆回転し、スピンドルナット１０が第２ハウジング７の一端側（図２において右側）へと移動する。これにより、第２ハウジング７に対する外筒１３及びプッシュロッド１１の突出量が減少し、バックドア３が全閉位置に向かって回動する。

【0023】

図３は、バックドア開閉装置１７の構成を説明するためのブロック図である。図３では、図１及び図２の同一の要素には符号を付している。

【0024】

バックドア開閉装置１７は、制御装置３１を備えている。制御装置３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウエアと、それに実装されたプログラムによって構築される。この制御装置３１には、スピンドルドライブ機構４、ドアラッチ装置２０、ドア閉スイッチ１８、ドア開スイッチ１９、ＢＣＭ(Body Control Module：ボディコントロールモジュール)２５等が電気的に接続されている。また、制御装置３１は、ＢＣＭ２５を介して電子キー２６と通信し、後述する認証処理を実行する。なお、ドア閉スイッチ１８及びドア開スイッチ１９に代えて、開閉操作可能なドア開閉操作スイッチを設けてもよい。その他、運転席にあるドライバ用スイッチ、電子キー２６にある操作スイッチ等にドア開閉のトリガースイッチとしての機能を持たせてもよい。

【0025】

ドアラッチ装置２０は、ラッチを正逆回転駆動するラッチモータ２１と、フルラッチスイッチ２２と、ハーフラッチスイッチ２３と、リリーススイッチ２４とを有している。フルラッチスイッチ２２、ハーフラッチスイッチ２３、及びリリーススイッチ２４は、ラッチの位置を検出する。ラッチの位置とは、ラッチがストライカ５０に完全に係合する位置(フルラッチ位置)と、ラッチがストライカ５０に完全に係合しない位置(リリース位置)と、これらの位置の中間の位置(ハーフラッチ位置)とのうちのいずれかを指す。これらのスイッチ２１～２４の検出状態は、制御装置３１に入力される。

【0026】

ドア閉スイッチ１８は、バックドア３を全閉位置に移動させるためのドア閉操作信号を制御装置３１へ出力する。ドア閉操作信号が入力され制御装置３１は、スピンドルドライブ機構４にＰＷＭ(Pulse Width Modulation：パルス幅変調)信号を出力して、バックドア３を閉方向へ回動させる。

【0027】

ドア開スイッチ１９は、バックドア３を全開位置に移動させるためのドア開操作信号を制御装置３１へ出力する。ドア開操作信号が入力された制御装置３１はスピンドルドライブ機構４にＰＷＭ信号を出力して、バックドア３を開方向へ回動させる。

【0028】

制御装置３１は、位置検出部１０１、速度検出部１０２、及び開閉制御部１０３を備える。

【0029】

位置検出部１０１は、回転センサ１５からの入力信号に基づいて、電動モータ５の回転回数Cn（n=0,1,2,3・・・）を算出ないし検出する。回転回数Cnは、電動モータ５の回転軸５ａが基準の状態から正転又は逆転した回数を意味する。例えば、回転回数Cnはバックドア３の全閉位置を基準として電動モータ５の回転軸５ａが正転方向に何回回転しているかを示す。従って、回転回数Cnは、バックドア３が全開位置と全閉位置との間のいずれの開閉位置にあるのかを示す。つまり、位置検出部１０１は、バックドア３が全開位置から全閉位置までの間のどの開閉位置にあるのかを、回転センサ１５からの入力信号に基づいて、算出ないし検出する。以下の説明では、バックドア３の全閉位置に相当する電動モータ５の回転回数を回転回数C1で表し、バックドア３の全開位置に相当する電動モータ５の回転回数を回転数C4で表す。

【0030】

速度検出部１０２は、回転センサ１５からの入力信号に基づいて、電動モータ５の回転速度を検出する。つまり、速度検出部１０２は、バックドア３が全開位置又は全閉位置に向かって回動する速度を、回転センサ１５からの入力信号に基づいて、電動モータ５の回転速度を算出ないし検出する。後述する目標速度Vtagと区別するためには、以下の説明では、速度検出部１０２によって検出される電動モータ５の回転速度を符号Vdetで表す。

【0031】

開閉制御部１０３は、一対のスピンドルドライブ機構４を制御する。具体的には、開閉制御部１０３は、電動モータ５の駆動回路３０にＰＷＭ信号を供給し、ＰＷＭ信号のデューティ比を変更することで、電動モータ５の発生するトルクを制御する。より具体的には、開閉制御部１０３は、速度検出部１０２で検出されたバックドア３の回転速度Vdetが、目標速度設定部１１１に記憶された目標速度Vtagに追従するように、スピンドルドライブ機構４の電動モータ５をフィードバック制御の一例であるＰＩＤ制御により制御する。

【0032】

本実施形態では、一対のスピンドルドライブ機構４のうちの一方が備える回転センサ１５の入力信号から回転回数Cnを位置検出部１０１が検出し、それと並行して速度検出部１０２が回転速度Vdetを検出し、これらを開閉制御部１０３でＰＩＤ制御に使用している。代案としては、一対のスピンドルドライブ機構４の両方の回転センサ１５からの入力信号に基づいて位置検出部１０１が２つの回転回数Cnを、速度検出部１０２が２つの回転速度Vdetをそれぞれ検出し、これらの平均値を開閉制御部１０３でＰＩＤ制御に使用してもよい。

【0033】

図４を併せて参照すると、開閉制御部１０３は、目標速度設定部１１１、オフセット値算出部１１２、第１ディーティ比算出部１１３、第２デューティ比算出部１１４、及びデューティ比出力部１１５を備える。

【0034】

目標速度設定部１１１は、電動モータ５のＰＩＤ制御に使用される目標速度Ｖtag、より具体的には電動モータ５の回転回数Cn（前述のようにバックドア３の開閉位置に相当）と目標速度Ｖtagの関係を管理している。（全開位置から全閉位置への閉駆動、全閉位置から全開位置への開駆動については、電動モータ５の回転回数Cnと目標速度Vtagの関係を記憶している。一方、途中位置から全開位置へ開方向へ駆動する場合、全閉位置への閉方向に駆動する場合には、電動モータ５の回転回数Cnと目標速度Vtagの関係を算出している。）

【0035】

図５は、目標速度設定部１１１に記憶されている、回転回数C1から回転回数C4まで回動する場合の目標速度Vtagを示す。バックドア３は回転回数C1で回動を開始し、回転回数C1から回転回数C2の加速域Zaでは、目標速度Vtagは回転回数Cnの増加に伴って増加する。加速域Zaに続く定速域Zc（回転回数C2から回転回数C3）では、目標速度Vtagは回転回数Cnが増加しても一定に保持される。定速域Zcに続く減速域Zd（回転回数C3から回転回数C4）では、目標速度Vtagは回転回数Cnの増加に伴って減少する。バックドア３は回転回数C4で回動を終了する。

【0036】

バックドア３が開方向に回動する場合、回動開始時の回転回数（バックドア３の第１開閉位置）を回転回数C11で表し、全閉位置では回転回数C1に相当する。また、全閉位置と全開位置の間の位置では、回転回数C11で表す。一方、バックドア３の回動終了時の回転回数（バックドア３の第２開閉位置）を回転回数C14で表し、この場合には、回転回数C14は、バックドア３の全開位置に相当する。また、バックドア３が閉方向に回動する場合、回動開始時の回転回数C11は全開位置では、回転回数C4に相当する。又は全閉位置と全開位置の間の位置では、回転回数C14で表す。バックドア３の回動終了時の回転回数C14はバックドア３の全閉位置C1に相当する。

【0037】

第１デューティ比算出部１１３は、回転センサ１５からの入力信号に基づいて、速度検出部１０２によって検出された電動モータの回転速度Vdet（バックドア３の開閉速度に対応)を、目標速度設定部１１１で設定された目標速度Vtagを追従させるＰＩＤ制御における、電動モータ５の駆動回路３０に供給されるＰＷＭ信号のデューティ比を算出する。後述する補正デューティ比Duty_amと区別するために、第１デューティ比算出部１１３で算出されるデューティ比について符号Duty_orgを使用する。

【0038】

ＰＩＤ制御の概念は、以下の式（１）で表すことができる。

【0039】

【数1】

u(t)：時刻ｔにおけるＰＷＭ デューティ比の操作量
e(t)：時刻ｔにおける目標速度に対する検出された回転速度の差分
kp：比例ゲイン
Ki：積分ゲイン
Kd：微分ゲイン

【0040】

第１デューティ比算出部１１３で算出されるデューティ比Duty_orgは、前回のデューティ比Duty_orgに、式（１）の時刻ｔにおけるＰＷＭ デューティ比の操作量u（ｔ）を加算したものに相当する。つまり、デューティ比Duty_orgについて以下の式（２）が成立する。

【0041】

【数2】

【0042】

デューティ比Duty_orgの初期値、つまりＰＩＤ制御による電動モータ５の駆動開始時のデューティ比Duty_org0は、予め定められた固定値である。

【0043】

オフセット値算出部１１２は、デューティ比Duty_orgに対するオフセット値Duty_ostを設定している。オフセット値Duty_ostは電動モータ５の回転回数Cn毎に設定されている。

【0044】

図６は、本実施形態における、バックドア３を全閉位置C1から開方向C4に回動する場合のオフセット値Duty_ostを示す。この場合、回転回数C11（バックドア３の第１の開閉位置）は回転回数C1に相当し、回転回数C14（バックドア３の第２の開閉位置）は回転回数C4に相当する。図５も併せて参照すると、オフセット値Duty_ostは、回転回数C1において初期値Duty_ost0に設定されている。オフセット値Duty_ostは、回転回数C1から加速域Zaの終了位置、つまり回転回数C2に向かって減少するように設定されている。また、オフセット値Duty_ostは加速域Zaの終了位置、つまり回転回数C2よりも回転回数C1側の回転回数C21において零になるように設定されている。オフセット値Duty_ostは、回転回数C21においていったん零となった後、つまり補正域Zaの終了後は、回転回数C4まで零に維持される。本実施形態では、オフセット値Duty_ostは、回転回数C1の初期値Duty_ost0から回転回数C20（回転回数C21よりも回転回数C1側）まで、回転回数Cnの変化に対して一定の割合で減少し、回転回数C20から回転回数21までは、より小さい一定の割合で減少している。

【0045】

回転回数C1における初期値Duty_ost0が零になるまでの補正域Zaの長さは、加速域Zaの長さに応じて適宜設定できる。例えば、下限値を０．１倍とし、上限値は０．９倍と設定してもよい。

【0046】

第２デューティ比算出部１１４は、第１デユーティ比算出部１１３で算出されたデューティ比Duty_orgにオフセット値算出部１１２に記憶されたオフセットDuty_ostを加算した補正デューティ比Duty_amを算出する。

【0047】

デューティ比出力部１１５は、第２デューティ比算出部１１４で算出された補正デューティ比Duty_amを、スピンドルドライブ機構４、より具体的には電動モータ５の駆動回路３０に出力する。

【0048】

前述のように補正域Zamを超えると、オフセット値Duty_ostは零に維持される。従って、補正域Zamを超えると、補正デューティ比Duty_amは第１デューティ比算出部１１３で算出されたデューティ比Duty_orgと等しい。言い換えれば、補正域Zamを超えると、第１デューティ比算出部１１３で算出されたデューティ比Duty_orgが、そのままスピンドルドライブ機構４に出力される。

【0049】

図７を参照すると、第１デューティ比算出部１１３で算出されたデューティ比Duty_orgにオフセット値Duty_ostを加算した補正デューティDuty_amは、スピンドルドライブ機構４には出力されるが、速度検出部１０２で検出された電動モータ５の回転速度Vdetと目標速度Vtagの差分に基づいたデューティ比Duty_orgの算出には使用されない。

【0050】

次に、図８及び図９のフローチャートを参照して、制御装置３１により実行されるスピンドルドライブ機構４の制御を説明する。

【0051】

図８のステップＳ１０１において、ドア開スイッチ１９からのドア開操作信号が入力されると、ステップＳ１０２において電子キー２６の認証処理が実行される。この認証処理では、制御装置３１がＢＣＭ２５に電子キー２６の認証を要求する。ＢＣＭ２５は、電子キー２６に対して認証コードの送信要求を行った後、図示しない照合手段が、電子キー２６から受信した認証コードと、予め登録されている正規コードとを比較し、この比較の結果を制御装置３１に送信する。制御装置３１は、上記比較の結果に基づいて、認証コードが正規コードと一致していれば認証処理を成功とし、使用者がドア開スイッチ１９を操作したと判定して、認証処理が完了し、次のステップに進む。なお、認証処理が失敗に終わったとき、または、上記認証コードが上記正規コードと不一致であるとき、制御が終了する。

【0052】

認証処理が成功した場合、ステップＳ１０３で、ラッチとストライカ５０との係合を解除するためのラッチリリース信号をドアラッチ装置２０に出力する。これにより、ラッチモータ２１が駆動する。

【0053】

次に、ステップＳ１０４で、ラッチがストライカ５０に完全に係合しない位置(リリース位置)にあるか否か、つまりバックドア３は安全に開放できる状態であるか否かが判定される。

【0054】

ステップＳ１０４でリリース位置が検出されると、ステップＳ１０５において、開閉制御部１０４によるバックドア３の開方向の回動処理（ドア開駆動処理）が実行される。

【0055】

ドア開駆動処理では、フィードバック制御を行うため、まず、図９のステップＳ２０１において、駆動回路３０に供給するＰＷＭ制御のデューティ比が決定され、ステップＳ２０２において、そのＰＷＭ信号が駆動回路３０に供給され、電動モータ５が駆動される。

【0056】

次に、図９のステップＳ２０３において、位置検出部１０１が、回転センサ１５から入力される信号に基づいて、電動モータ５の回転回数Cn（バックドア３の開閉位置に相当）を検出する。また、ステップＳ２０４において、速度検出部１０２が、同じく回転センサ１５から入力される信号に基づいて、電動モータ５の回転速度Vdet（バックドア３の速度に相当）を検出する。

【0057】

次に、ステップＳ２０５において、第１デューティ比算出部１１３は、ステップＳ２０１で検出した回転回数Cnにおける目標速度Vtagを目標速度設定部１１１から取得する。また、ステップＳ２０４において、第１デューティ比算出部１１３は、ステップＳ２０２で検出した回転速度VdetとステップＳ２０３で取得した目標速度Vtagを使用し、デューティ比Durty_orgを算出する。

【0058】

次に、ステップＳ２０７において、第２デューティ比算出部１１４は、ステップＳ２０１で検出した回転回数Cnにおけるオフセット値Duty_ostをオフセット値算出部１１２から取得する。また、第２デューティ比算出部１１４は、取得したオフセット値Duty_ostをステップＳ２０６で算出したデューティ比Durty_orgに加算して補正デューティ比Duty_amを算出する。なお、駆動開始時は、電動モータ５は回転していないため、回転回数Cn及び回転速度Vdetは零であり、補正デューティ比Duty_amは、Duty_org0にDuty_ost0が加算された数値となる。

【0059】

ステップＳ２０８において、ステップＳ２０５で算出された補正デューティ比Duty_amがデューティ比出力部１１５から駆動回路３０に供給され、電動モータ５が駆動される。

【0060】

次に、ステップＳ２０９において、回転センサ１５から入力される信号に基づいて、電動モータ５の回転回数Cn（バックドア３の開閉位置に相当）が検出される。

【0061】

ステップＳ２１０において、ステップＳ２０７で検出した電動モータ５の回転回数Cnが回転回数C4（バックドア３の全開位置に相当）に達したと判断されるまで、ステップＳ２０４～Ｓ２０９の処理が繰り返される。

【0062】

図１０及び図１１のグラフは、本実施形態のバックドア開閉装置１７の動作の、全閉から開方向に駆動した場合の概念的な一例を示す。図１０のグラフの横軸は電動モータ５の回転数である。図１０では、電動モータ５の回転開始、つまりバックドア３の回動開始位置である全閉位置の回転回数C1から加速域Zaの終了（回転回数C2）までと、定速域Zcの一部を示している。図１１のグラフは、図１０のように電動モータ５が回転した場合について、横軸を時間として表している。

【0063】

図１０を参照すると、第１デューティ比算出部１１３で算出されるＰＩＤ制御のデューティ比Duty_orgは、加速域Zaの最初の領域では駆動開始時の初期値Duty_org0から徐々に増加する。この徐々に増加するデューティ比Duty_orgに対して、補正域Zamではオフセット値Duty_ostが加算された補正デューティ比Duty_amが電動モータ５の駆動回路３０に供給される。オフセット値Duty_ostは駆動開始時の初期値Duty_ost0が最も大きく、その後は徐々に減少する。そのため、検出速度Vdetは電動モータ５の始動時は、目標速度Vdetを比較的大きな差分で上回るが、その後、速やかに目標速度Vdetに追従する。

【0064】

図１１を参照すると、時刻t0～t1の期間、例えばコギングトルクの影響で電動モータ５は回転していない。この時刻t0～t1の期間の期間も第１デューティ比算出部１１３で算出されるＰＩＤ制御のデューティ比Duty_orgは徐々に増加する。一方、この時刻t0～t1の期間、電動モータ５は回転していないのでオフセット値Duty_ostは初期値Duty_ost0に維持される。つまり、時刻t0～t1の期間、徐々に増加するデューティ比Duty_orgにオフセット値の初期値Duty_ost0を加えたものが補正デューティ比Duty_amとして電動モータ５の駆動回路３０に出力される。

【0065】

時刻t1を経過すると電動モータ５が回転を開始し、時刻t1～t2の期間に回転回数C1から回転回数C20まで低速で回転する。時刻t2以降、電動モータ５の回転速度が上昇する。時刻t3に電動モータ５が回転回数C21に達するとオフセット値Duty_ostが零になるので（図６及び図１０参照）、それ以降は、電動モータ５の駆動回路３０に出力される補正デューティ比Duty_amは、デューティ比Duty_orgと等しくなる。

【0066】

バックドア３の開閉開始時、つまり電動モータ５の始動時に、電動モータ５のコギングトルク、バックドア３の開閉動作による反力等の外乱によりバックドア３を回動させるために電動モータ５が発生すべきトルクが増大している場合がある。この場合、
仮にデューティ比Duty_org（初期値Duty_org0）をそのまま電動モータ５の駆動回路３０に供給してＰＩＤ制御を開始したとすると、電動モータ５の発生するトルクが不足し、それに起因して電動モータ５の回転（バックドア３の動作）が安定しない。詳細には、電動モータ５の回転速度の過度な上昇（バックドア３の速度の過度な上昇）、電動モータ５の回転開始の遅れ（バックドア３の動き出しの遅れ）、故障誤検知により電動モータ５が回転しない（バックドアが動かない）等の状態が起こりえる。

【0067】

これに対して、本実施形態では、電動モータ５の始動時にＰＩＤ制御のデューティ比Duty_orgをそのまま電動モータ５の駆動回路３０に供給するのではなく、ＰＩＤ制御のデューティ比Duty_orgにオフセット値Duty_ostを加算した補正デューティ比Duty_amを電動モータ５の駆動回路３０に供給している。デューティ比Duty_orgに加算するオフセット値Duty_ostにより、電動モータ５のコギングトルク、バックドア３の開閉動作による反力等の外乱に起因する電動モータ５が発生すべきトルクの増大を相殺できる。その結果、電動モータ５の回転速度の過度な上昇（バックドア３の速度の過度な上昇）、電動モータ５の回転開始の遅れ（バックドア３の動き出しの遅れ）、故障誤検知により電動モータ５が回転しない（バックドアが動かない）等の不具合を回避できる。

【0068】

また、ＰＩＤ制御のデューティ比Duty_orgにオフセット値Duty_ostを加算した補正デューティ比Duty_amを電動モータ５の駆動回路３０に出力する補正域Zamは、加速域Zaよりも短い。そのため、オフセット値Duty_ostの加算が、定速域Zcにおける振動や定常偏差の増大を招かない。

【0069】

図１２から図１４は、オフセット値Duty_ostの代案を示す。図１２では、オフセット値Duty_ostは、回転回数C11(バックドア３の第１開閉位置)における初期値Duty_ost0から補正期間終了の回転回数C21で零になるまで一定の割合で減少している。図１３では、オフセット値Duty_ostは、回転回数C11における初期値Duty_ost0から補正期間終了の回転回数C21で零になるまで、４段階で段階的に減少している。図１４では、オフセット値Duty_ostは、回転回数C1における初期値Duty_ost0から補正期間終了の回転回数C21で零になるまで、凹曲線状の特性を示して減少している。

【0070】

オフセット値Duty_ostの初期値Duty_ost0は、バックドア３の回動開始時の回転回数C11（バックドア３の第１開閉位置）に応じて異ならせてもよい。回動方向に関係なく、バックドア３の回動開始時に回転回数C11が、全閉位置側となるにつれて電動モータ５が発生する必要のトルクが大きくなり、全開位置側になるにつれて小さくなる傾向がある。そのため、バックドア３の回動開始時の回転回数C11が全閉位置側の初期値Duty_ost0を、バックドア３の回動開始時の回転回数C11が全開位置側の初期値Duty_ost0よりも大きく設定することで、バックドア３を回動させる際の開閉開始時のバックドア３の動作をより安定させることができる。

【0071】

本発明は、バックドアに限定されず、ガルウィングドア、スライドドアのような他の車体開閉体の開閉装置や、蝶番を軸に開閉する開き戸、水平方向に旋回する引き戸のような一般的なドアの開閉装置にも適用できる。

【符号の説明】

【0072】

１ 車体
１ａ ボールジョイント
２ 開口部
３ バックドア（開閉体）
３ａ ジョイントボール
４ スピンドルドライブ機構（開閉駆動部）
５ 電動モータ
５ａ 回転軸
６ 第１ハウジング
７ 第２ハウジング
８ 減速ギア機構
９ スピンドル
１０ スピンドルナット
１１ プッシュロッド
１２ コイルスプリング
１３ 外筒
１４ 内筒
１５ 回転センサ
１７ バックドア開閉装置（車両開閉体の開閉装置）
１８ ドア閉スイッチ
１９ ドア閉スイッチ
２０ ドアラッチ装置
２１ ラッチモータ
２２ フルラッチスイッチ
２３ ハーフラッチスイッチ
２４ リリーススイッチ
２５ ＢＣＭ
２６ 電子キー
３１ 制御装置
５０ ストライカ
５１ ドア側連結部材
５２ 車体側連結部材
１０１ 位置検出部
１０２ 速度検出部
１０３ 開閉制御部
１１１ 目標速度設定部
１１２ オフセット値設定部
１１３ 第１デューティ比算出部
１１４ 第２デューティ比算出部
１１５ デューティ比出力部

【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】

【図14】