專利名稱：開閉體的夾入檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相對于固定部件開閉體進(jìn)行開閉動作的開閉體的夾入檢測裝置，特別涉及夾入檢測裝置的控制。
在這樣進(jìn)行夾入的檢測的方法中，已知有根據(jù)電機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)進(jìn)行檢測的方法。該方法，利用霍耳元件等的轉(zhuǎn)動檢測傳感器檢測驅(qū)動開閉體的電機的電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)的變化，根據(jù)轉(zhuǎn)動檢測傳感器的脈沖信息，進(jìn)行夾入檢測。
例如，在特開平6-280446號公報中，公開了一種如果開閉體驅(qū)動用的電機的驅(qū)動速度和驅(qū)動加速度在對開閉體的驅(qū)動速度或驅(qū)動加速度設(shè)定的給定閾值以下，則判定發(fā)生了夾入的開閉控制裝置。在該公報所示的裝置中，由電機位置檢測傳感器檢測驅(qū)動開閉體的電機的轉(zhuǎn)動，計算電機轉(zhuǎn)動速度以及電機轉(zhuǎn)動加速度。然后，如果電機轉(zhuǎn)動速度的變化正常時將電機轉(zhuǎn)動速度與速度閾值進(jìn)行比較，如果電機轉(zhuǎn)動速度的變化不正常時將電機轉(zhuǎn)動加速度與加速度閾值進(jìn)行比較，進(jìn)行電機的反向控制。這時，這些閾值根據(jù)驅(qū)動電壓和開閉體的滑動阻抗等進(jìn)行校正。
但是，將上述公報所示的裝置適用于車輛上時，會產(chǎn)生以下問題。即，在車輛中對裝置的電源供給，通常是從蓄電池(例如直流12V)供給。為此，根據(jù)與蓄電池連接的負(fù)載狀態(tài)，電壓發(fā)生變動。如果由電壓發(fā)生變動的蓄電池驅(qū)動用于驅(qū)動開閉體的電機，電機電壓的變動造成電機速度的變動。在通過將蓄電池電壓發(fā)生變動的電機的電機速度與給定速度閾值進(jìn)行比較來檢測夾入的方法中，由于電機速度的變動，有可能引起在開閉體的移動中誤檢測到夾入的情況。
為此，為了防止由于電機速度的變動引起夾入的誤檢測的情況，采用將判定的閾值降低(即朝不容易判定夾入的方向校正)方法，但是如果僅僅采用將判定的閾值降低的方法，閾值降低后，會延長從產(chǎn)生夾入到實際檢測到夾入之間的時間。由于該原因，延遲了夾入檢測的判定時間，產(chǎn)生夾入時夾入物體的承受負(fù)荷(夾入負(fù)荷)增加。為此，降低了裝置的可靠性。
為此，本發(fā)明正是針對上述問題的發(fā)明，其目的在于在發(fā)生夾入的情況時可以正確判定夾入，以期提高夾入檢測裝置的可靠性。
依據(jù)上述裝置，由速度檢測模塊檢測電機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)(例如電機轉(zhuǎn)動數(shù)、電機速度等)。然后，根據(jù)向電機施加的驅(qū)動電壓求出電機的轉(zhuǎn)動速度。當(dāng)求出電機的轉(zhuǎn)動速度后，計算電機的推測速度，按時間保存所運算的推測速度。然后，求出由速度檢測模塊求出的實際速度、和所保存的給定時間前的推測速度之間的差，根據(jù)其差校正推測速度，在考慮驅(qū)動電壓的變動后根據(jù)校正后的推測速度和實際速度之間的差的變化狀態(tài)(例如變化量、變化率)，判定開閉體處于夾入狀態(tài)。
即使電機的驅(qū)動電壓變化，由于根據(jù)驅(qū)動電壓的變化，求出考慮了驅(qū)動電壓的電機的速度的推測速度，可以提高推測速度的精度。又，由于根據(jù)電機的實際速度和給定時間前的推測速度，校正推測速度，根據(jù)在給定時間前(例如電機啟動時的上升中由延遲時間和一時延遲等確定的時間)的穩(wěn)定狀態(tài)下推測的推測速度，對推測速度實施校正。根據(jù)該電機的實際速度和給定時間前的推測速度的差進(jìn)行的推測速度的校正，只是在對電機施加驅(qū)動電壓的初次時進(jìn)行。因此，由于提高了根據(jù)該推測求出的電機的推測速度的精度，在將推測速度用于夾入的判定時，可以正確進(jìn)行夾入檢測。
這時，夾入判定模塊，當(dāng)校正后的推測速度和實際速度之間的差超過給定閾值時，判定處于夾入狀態(tài)，通過將校正后的推測速度和實際速度之間的差與給定閾值進(jìn)行簡單比較就可以檢測夾入狀態(tài)。由于不需要改變檢測夾入的閾值，和現(xiàn)有技術(shù)相比，判定不會延遲。為此，當(dāng)發(fā)生開閉體的夾入時，可以防止由于判定延遲而引起的增大夾入負(fù)載的情況。
又，夾入判定模塊，如果對校正后的推測速度和實際速度之間的差實施高通濾波處理，根據(jù)高通濾波后的濾波值，當(dāng)濾波值超過給定閾值時，判定處于夾入狀態(tài)，通過對校正后的推測速度和實際速度之間的差實施高通濾波處理，可以防止其差偏離零點(偏置)，可以高精度進(jìn)行夾入的判定，提高夾入檢測裝置的可靠性。
圖2表示

圖1所述夾入檢測裝置的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖3表示圖2所示CPU進(jìn)行的夾入判定處理的流程圖。
圖4表示電機驅(qū)動電壓和電機轉(zhuǎn)動數(shù)的關(guān)系曲線。
圖5表示電機驅(qū)動時電機的無效時間和偏置校正的說明圖。
圖6表示電機的驅(qū)動電壓和電機轉(zhuǎn)動速度之間的關(guān)系中溫度狀態(tài)的曲線。
圖7表示圖6所示夾入判定的曲線。符號說明1-控制裝置(控制模塊)、2-電機、4-輸入I/F、5-CPU(控制模塊、實際速度確定模塊、推測速度計算模塊、推測速度保存模塊、推測速度校正模塊、夾入判定模塊、電壓檢測模塊)、7-電機轉(zhuǎn)動數(shù)傳感器(速度檢測模塊)、10-敞蓬裝置(夾入檢測裝置)、22-敞蓬車頂(開閉體)。
在以下所示的實施方案中，作為一例雖然是對將開閉體的夾入檢測裝置適用于車輛的敞蓬裝置中的情況進(jìn)行說明，但并不限定于此。例如，開閉體的夾入檢測裝置，也可以適用于在車輛領(lǐng)域的讓窗戶上下移動的玻璃窗升降裝置、讓側(cè)門在車輛的前后方向上滑動自動進(jìn)行開閉的滑動門裝置、在建筑物中的自動門裝置等中。又，在本實施方案中，以敞蓬車頂22、夾入檢測裝置構(gòu)成敞蓬裝置10為例，對開閉體進(jìn)行說明。
圖1表示在車輛20上安裝具有夾入檢測功能的敞蓬裝置(稱為本裝置)10時的安裝圖，在該圖1中，在車輛20的車頂21中設(shè)置呈長方形狀的開口21a，作為開口21a的蓋件設(shè)置敞蓬車頂(成為車頂玻璃)22。該車頂玻璃22采用周知的滑動機構(gòu)在車輛前后方向上滑動，采用周知的搖動機構(gòu)在車輛的上下方向上進(jìn)行搖動動作。
驅(qū)動車頂玻璃22的驅(qū)動單元23，配置在開口21a的前方的車頂內(nèi)，驅(qū)動單元23由電機2和齒輪組25一體構(gòu)成。在結(jié)構(gòu)上，齒輪組25的輸出軸與滑動機構(gòu)以及搖動機構(gòu)連接，如果采用圖2所示的控制裝置1驅(qū)動控制電機2，車頂玻璃22動作，進(jìn)行滑動動作和搖動動作等一系列動作。
圖2表示讓車頂玻璃22動作的控制裝置1的外部連接狀態(tài)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。驅(qū)動車頂玻璃22的控制裝置1，是指示車頂玻璃22的開閉動作的裝置，從根據(jù)車頂玻璃22的位置動作的位置檢測開關(guān)9以及讓車頂玻璃22動作的開閉操作開關(guān)8輸入信號，根據(jù)這些信號的狀態(tài)，向電機2輸出驅(qū)動信號。車頂玻璃22根據(jù)控制裝置1輸出的驅(qū)動信號動作。
進(jìn)一步，在本裝置10中，當(dāng)在車頂玻璃22和車輛的開口21a之間夾入了物體(例如人手指或者物體)時，妨礙電機2的轉(zhuǎn)動而讓轉(zhuǎn)動數(shù)減少，以此為著眼點，在車頂玻璃22向閉方向動作時利用電機2的轉(zhuǎn)動狀態(tài)進(jìn)行夾入檢測，當(dāng)夾入發(fā)生時，立即讓車頂玻璃22停止向閉方向的動作，方向驅(qū)動電機讓其向開方向動作，從安全性的角度附加有這樣的夾入檢測功能。
實施車頂玻璃22的控制以及夾入檢測的控制的控制裝置1，在內(nèi)部主要由包括保存程序的ROM、保存程序處理中所需要的數(shù)值的RAM、輸出與電機2的轉(zhuǎn)動同步的脈沖的電機轉(zhuǎn)動傳感器7、進(jìn)行周期檢測的定時器、以及將所輸入的蓄電池電壓等的模擬值變換成數(shù)字值的A/D轉(zhuǎn)換器等的CPU5、讓輸入信號與CPU5之間電匹配的輸入接口(輸入I/F)4、當(dāng)車頂玻璃22滑動時具有切換開閉方向上的動作的功能、讓電機2正向轉(zhuǎn)動(開方向)或者方向轉(zhuǎn)動(閉方向)的繼電器6、從車輛的蓄電池BAT供給電源(通常為12V)，形成穩(wěn)定的恒定電壓(例如5V)的電源電路3、所構(gòu)成。電源電路3所形成的恒定電壓向CPU5供給。又，向控制裝置1的輸入I/F4供給蓄電池電壓，向電機2供給蓄電池電壓。
在控制裝置1中，輸入從采用霍耳元件檢測設(shè)置在電機2的輸出軸上的圖中未畫出的磁鐵(例如N極和S極成對設(shè)置)每轉(zhuǎn)動1周產(chǎn)生一個脈沖的周期信息的電機轉(zhuǎn)動數(shù)傳感器7輸出的信號、從檢查車頂玻璃22的位置的位置檢測開關(guān)輸出的信號、從讓車頂玻璃22開閉的手動操作開關(guān)8輸出的信號。所輸入的信號通過輸入接口I/F電路4向CPU5輸入。來自電機轉(zhuǎn)動數(shù)傳感器7的信號是與電機轉(zhuǎn)動同步、反復(fù)交互ON/OFF的脈沖輸出，向CPU5輸入。CPU5從所輸入的脈沖信號與信號電平進(jìn)行比較，檢測脈沖沿。
CPU5具有指示電機控制的功能，這是根據(jù)從傳感器7以及開關(guān)8、9輸入的信號，向繼電器6輸出驅(qū)動電機2的信號，通過切換繼電器6的通電狀態(tài)以及通電方向，讓電機2停止，或者讓電機2正向/反向轉(zhuǎn)動，以下，參照圖3所示的流程圖對控制裝置1中夾入判定處理進(jìn)行說明。在以下所示的說明中，程序的步驟簡稱為「S」。又，在以下所示的說明中，對于通過開閉操作開關(guān)8的開關(guān)操作進(jìn)行的通常的車頂玻璃22的開閉控制，由于采用的是周知的采用開關(guān)狀態(tài)驅(qū)動電機的方法，在此省略其說明。
圖3所示的夾入判定處理，在給定周期內(nèi)(例如數(shù)ms)運行一次，在S1，CPU5從電機轉(zhuǎn)動數(shù)傳感器7輸入傳感器信號，同時輸入電機驅(qū)動電壓。往此，電機2由于由蓄電池電壓驅(qū)動，在電機驅(qū)動電壓的輸入中，該時刻的蓄電池電壓的輸入通過輸入I/F 4進(jìn)行。根據(jù)電機轉(zhuǎn)動數(shù)傳感器7輸出的脈沖(例如，正旋波，矩形波等)，CPU5計算電機轉(zhuǎn)動速度。在此所謂電機轉(zhuǎn)動速度，例如作為一例利用電機轉(zhuǎn)動速度與電機驅(qū)動電壓成正比的靜態(tài)特性，從圖4所示的曲線中求出。又，電機2的實際速度，例如通過檢測出電機的上升沿或者下降沿，在給定時間內(nèi)檢測到幾個脈沖沿的方式求出。在本實施方案中，電機轉(zhuǎn)動速度、雖然由電機轉(zhuǎn)動數(shù)傳感器7檢測，但并不限定于此，也可以利用光反射的光學(xué)方法、利用聲音反射的音響方法等進(jìn)行檢測，或者也可以通過速度傳感器直接檢測電機2的轉(zhuǎn)動狀態(tài)(例如電機轉(zhuǎn)動數(shù)、電機速度)。
在S1中求出電機轉(zhuǎn)動速度后，然后，在S2進(jìn)行為求出電機2的推測速度的推測電機速度運算。在該推測電機速度運算中，通過運算從電機轉(zhuǎn)動速度推測電機速度，并作為推測電機速度。在此，假定電機轉(zhuǎn)動速度為mv、驅(qū)動電機2的一方端子電壓為Vb、比例增益為a、偏置為b0，則一般下式成立。
式1mv＝a×Vb+b0一般，如圖5(a)所示，當(dāng)向電機2施加步進(jìn)輸入時，電機的轉(zhuǎn)動速度，在施加步進(jìn)輸入的時刻，如(b)所示，延遲一定時間后開始上升，一次延遲后逐漸上升。又，這時，如果采用二次、三次和高次模型化，雖然可以更加提高精度，但在本實施方案中，作為一例只考慮一次模型化的情況。
對該電壓變化的動態(tài)電機轉(zhuǎn)動數(shù)的特性，如果考慮時間常數(shù)Ts和無效時間dly，則由下式表示。
式2mv=aTs·S+1e-dly·s·Vb+b0]]>但是，電機2的特性，如圖2所示的直線，如圖6所示那樣，會隨溫度上下變動。即，在電機特性上，電機2，隨著溫度的變化，雖然增益(圖4的斜率)a不變動，但車頂玻璃22在車頂21的開口內(nèi)滑動時，如果電機2的溫度是高溫，由于在開口部密封車頂玻璃22和車頂21的圖中未畫出的密封部件變軟，提高滑動性。其結(jié)果會加速電機轉(zhuǎn)動速度。與此相反，如果電機2的溫度變低，由于密封部件變硬，滑動性變差，電機轉(zhuǎn)動速度變慢。為此，如果電機2的溫度變化，將改變調(diào)整誤差的偏置b0這樣，如果加入偏置b0的考慮，改寫式2后，由下式表示。又，Δb表示偏置的偏差。
式3mv=aTs·S+1e-dly·s·Vb+(b0+Δb)]]>在此，為了減少式2的運算的誤差，在本實施方案中，在S4中，根據(jù)與電機2的實際速度的比較校正Δb。在進(jìn)行該校正時，如S3所示那樣，電機2的轉(zhuǎn)動穩(wěn)定經(jīng)過一定時間后，例如，只是在向電機2施加驅(qū)動電壓的初次時進(jìn)行。電機2，如圖5(a)所示，開始驅(qū)動時，如圖5(b)所示具有一定延遲后開始上升，然后，經(jīng)過一定延時而上升后，這時，如S3所示，一定時間是指從指示電機2的驅(qū)動開始到電機轉(zhuǎn)動速度穩(wěn)定為止的時間Ta，根據(jù)是否經(jīng)過該時間Ta進(jìn)行判定即可。在沒有經(jīng)過該時間Ta(例如數(shù)msec)的期間，由于電機轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定，不進(jìn)行偏置校正。
然后，根據(jù)電機2的脈沖輸出的實際速度，從電機驅(qū)動后經(jīng)過一定時間后處于穩(wěn)定狀態(tài)，在S5獲取電機2的實轉(zhuǎn)動速度(實際速度)rmv和推測轉(zhuǎn)動速度(推測速度)emv之間的差err(速度偏差)，以該速度偏差err作為偏置校正值Δb(＝rmv-emv)(參見圖5(b))。
該偏置校正值Δb，如上所述，雖然可以根據(jù)在某一給定時間(定點時間)對電機2的實際速度rmv和推測速度emv之間的速度偏差err的運算求出，但并不限定于此，當(dāng)需要精確校正偏置校正值Δb時，也可以采用某一時間間隔的速度偏差err的平均值，或者對某一時間間隔的速度偏差err進(jìn)行讓給定頻率以下通過的周知的低通濾波器處理。
然后，在S6中，對校正后的推測速度，進(jìn)行讓給定頻率以上通過的高通濾波器后，在S7進(jìn)行夾入判定。在此的夾入判定，根據(jù)推測速度和實際速度的差，通過運算校正后的推測速度和實際速度之間的差，判定夾入。這時，推測速度由于根據(jù)電機驅(qū)動電壓求出，會跟隨電機驅(qū)動電壓的變動而變化。在此，車頂玻璃22在閉動作中限制移動動作，其結(jié)果降低電機2的實際速度時，相對于推測電機轉(zhuǎn)動速度降低電機2的實際速度。其結(jié)果，當(dāng)該速度偏差err超過預(yù)先設(shè)定的給定閾值時，CPU5則判定在車頂玻璃22的動作中出現(xiàn)夾入而限制了電機轉(zhuǎn)動。這時，CPU5雖然通過速度偏差err的濾波后的值的變化狀態(tài)判定夾入，這里所示的變化狀態(tài)，也可以是變化量、變化率。又，也可以利用速度偏差err的微分檢測速度偏差err的變化狀態(tài)，由此CPU5判定夾入。
根據(jù)這樣的理由進(jìn)行夾入判定的結(jié)果，如圖7所示。圖7的(a)表示電機2的驅(qū)動電壓，(b)表示電機2的實際速度和通過運算獲得的推測電機轉(zhuǎn)動速度。根據(jù)這2條曲線表明，推測速度跟隨電機的驅(qū)動電壓。又，(c)表示速度偏差err和對速度偏差err進(jìn)行高通濾波處理后的曲線。該曲線表明，進(jìn)行周知的高通濾波處理后，除去通常的偏置，高通濾波后的值接近零點。進(jìn)一步，根據(jù)該濾波后的值，當(dāng)濾波后的值在被認(rèn)作為夾入的給定閾值以上時，可以判定車頂玻璃22在閉動作中發(fā)生了夾入。
依據(jù)該判定方法，由于夾入的閾值預(yù)先設(shè)定，而且可以不隨電機驅(qū)動電壓等變化，沒有夾入判定的時間延遲。因此，在發(fā)生夾入時，所夾入的物體承受的夾入負(fù)載如(d)所示，雖然增加，但由于判定不會延遲，因而可以防止夾入負(fù)載的增加。
根據(jù)以上的說明表明，在本實施方案中，CPU5不僅是進(jìn)行夾入的控制的控制裝置，而且還包括施加到電機2的電壓的電壓檢測模塊、確定實際速度的實際速度確定模塊、進(jìn)行推測速度的運算的推測速度運算模塊、保存推測速度的推測速度存儲模塊、進(jìn)行推測速度的校正的推測速度校正模塊、判定夾入狀態(tài)的夾入判定模塊的功能。
發(fā)明的效果依據(jù)本發(fā)明，根據(jù)驅(qū)動電壓進(jìn)行電機轉(zhuǎn)動數(shù)的推測，運算電機的推測速度，根據(jù)電機實際速度和給定時間前的推測速度之間的差，可以校正推測速度。因此，即使電機的驅(qū)動電壓變化，由于在考慮驅(qū)動電壓的變動后進(jìn)行電機轉(zhuǎn)動數(shù)的推測，可以提高電機的推測速度的運算精度。又，由于根據(jù)電機實際速度和給定時間前的推測速度之間的差，對通過運算求出的推測速度進(jìn)行校正，根據(jù)在電機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后的狀態(tài)下推測的推測速度，對推測速度進(jìn)行校正。因此，可以提高根據(jù)該推定求出的電機的推測速度的精度。因此，采用推測速度進(jìn)行夾入的判定時，可以正確檢測夾入。
這時，夾入判定模塊，當(dāng)校正后的推測速度和實際速度之間的差超過給定閾值時，判定是夾入狀態(tài)，通過將校正后的推測速度和實際速度之間的差與給定閾值進(jìn)行簡單比較就可以檢測夾入狀態(tài)。由于不需要改變檢測夾入的閾值，和現(xiàn)有技術(shù)相比，判定不會延遲。為此，當(dāng)發(fā)生夾入時，可以防止由于判定延遲而引起的增大夾入負(fù)載的情況。
又，控制模塊，如果對校正后的推測速度和實際速度之間的差實施高通濾波處理，根據(jù)高通濾波后的濾波值，當(dāng)濾波值超過給定閾值時，判定是夾入狀態(tài)，通過對校正后的推測速度和實際速度之間的差實施高通濾波處理，可以防止其差偏離零點(偏置)，可以高精度進(jìn)行夾入的判定，提高夾入檢測裝置的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種開閉體的夾入檢測裝置，該夾入檢測裝置包括開閉驅(qū)動開閉體的電機、檢測該電機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)的速度檢測模塊、根據(jù)該速度檢測模塊所獲得的信息進(jìn)行所述開閉體驅(qū)動中的夾入檢測、當(dāng)檢測到所述開閉體的夾入時、反向驅(qū)動所述電機的控制模塊，其特征在于，包括檢測向所述電機施加的驅(qū)動所述電機的驅(qū)動電壓的電壓檢測模塊、根據(jù)所述速度檢測模塊求出所述電機的轉(zhuǎn)動的實際速度的實際速度確定模塊、根據(jù)所述驅(qū)動電壓、計算所述電機轉(zhuǎn)動的推測速度的推測速度運算模塊、在時間上保存所述推測速度的推測速度存儲模塊、根據(jù)所述實際速度和給定時間前的推測速度的差、校正所述推測速度的推測速度校正模塊、根據(jù)校正后的推測速度和所述實際速度之間的差的變化狀態(tài)、判定所述開閉體的夾入狀態(tài)的夾入判定模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開閉體的夾入檢測裝置，其特征是所述夾入判定模塊，當(dāng)校正后的推測速度和所述實際速度之間的差超過給定閾值時，判定處于夾入狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開閉體的夾入檢測裝置，其特征是所述夾入判定模塊，對校正后的推測速度和所述實際速度之間的差進(jìn)行高通濾波處理，根據(jù)通過高通濾波器后的濾波值，當(dāng)濾波值超過給定閾值時，判定處于夾入狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了開閉體的夾入檢測裝置，在發(fā)生夾入的情況時可以正確判定夾入，以期提高夾入檢測裝置的可靠性。采用電機轉(zhuǎn)動數(shù)傳感器7檢測驅(qū)動開閉體22的電機2的轉(zhuǎn)動，根據(jù)所檢測的電機轉(zhuǎn)動數(shù)求出電機2的實際速度。然后，通過比較實際速度和速度閾值，進(jìn)行開閉體動作中的夾入檢測，當(dāng)檢測到開閉體22的夾入時，反向控制電機2的控制裝置1，根據(jù)驅(qū)動電機2的驅(qū)動電壓推測電機轉(zhuǎn)動數(shù)(S2)、根據(jù)實際速度和給定時間前的推測速度之間的差(S5)校正推測速度(S6)，根據(jù)校正后的推測速度和實際速度之間的差進(jìn)行夾入判定(S7)。
文檔編號E05F15/00GK1470408SQ0314908
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者小野沢智, 菊田岳史, 田野井務(wù), 務(wù), 史, 小野 智 申請人:愛信精機株式會社