JP2010119210A - Control device for use in vehicle switchgear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用の開閉装置に用いられる制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device used in an opening / closing device for a vehicle.
車両用の開閉装置に用いられる制御装置にあっては、その開閉装置を駆動する電機子の負荷を電機子の端子電圧と電機子に流れる電流とから求めることができるが、たとえば電流の検出のために電流ピックアップコイルを用いたり、微少抵抗のシャント抵抗を用いたりすると部品点数が増加してコストアップになるなどの問題があった。 In a control device used in a switchgear for a vehicle, the load of the armature that drives the switchgear can be obtained from the terminal voltage of the armature and the current flowing through the armature. For this reason, when a current pickup coil is used or a shunt resistor having a very small resistance is used, the number of parts is increased and the cost is increased.
そのような問題を解決するために、端子電圧と回転数との関数を数式あるいは2次元テーブルとして予め負荷特性記憶手段に記憶しておき、端子電圧及び回転数検出値に基づき負荷特性記憶手段の内容から負荷を推定するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照。)。 In order to solve such a problem, the function of the terminal voltage and the rotational speed is stored in advance in the load characteristic storage means as a mathematical expression or a two-dimensional table, and the load characteristic storage means is based on the terminal voltage and the rotational speed detection value. There is one in which the load is estimated from the contents (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記負荷特性記憶手段を用いるものにあっては、予め記憶しておく負荷特性を、使用される状態でテストしてデータを取得することが好ましく、さらに高精度に制御するためには測定ポイントを多くする必要があり、それらの作業のため高コスト化するという問題がある。また、例えば自動車のウィンドウの挟み込み防止装置に適用しようとすると、挟み込みの対象となる物体の剛性が種々であり、あらゆるものに対応した測定は極めて困難である。 However, in the case of using the load characteristic storage means, it is preferable to acquire the data by testing the load characteristic stored in advance in a state in which it is used. There is a problem that it is necessary to increase the number of points, and the cost is increased due to these operations. For example, if it is intended to be applied to an automobile window pinching prevention device, the object to be pinched has various rigidity, and measurement corresponding to everything is extremely difficult.
このような課題を解決して、種々の負荷に対応可能な車両用開閉装置に用いられる制御装置を実現するために、本発明に於いては、正逆回転可能な直流モータと、作スイッチが発生する開閉操作信号に応じて制御信号を出力するオート制御回路と、前記オート制御回路が発生する制御信号に応じて、前記直流モータを駆動制御する駆動信号を発生するモータ駆動制御回路と、前記直流モータの回転に連動してパルス信号を出力する回転センサと、前記回転センサからのパルス信号に基づいて前記直流モータの回転速度を角速度信号として算出する角速度算出回路と、前記角速度算出回路からの角速度信号に基づいて前記直流モータの回転の角加速度信号を算出する角加速度算出部と、前記直流モータの駆動電圧を検出する電圧検出回路と、前記角速度算出回路の角速度信号と、前記角加速度算出部の角加速度信号と、前記電圧検出回路の駆動電圧とから推定荷重を算出する推定荷重算出部と、前記推定荷重算出部が算出した推定荷重と、予め定められた閾値とを比較し、推定荷重が予め定められた閾値より大きいと前記モータ駆動制御回路が発生する駆動信号を停止させる判定部と、を有する車両用開閉装置に用いられる制御装置であって、前記モータ駆動制御回路が、直流電圧の駆動信号により前記直流モータを駆動制御するモータ駆動制御回路、または、PWMの駆動信号により前記直流モータを駆動制御するモータ駆動制御回路のいずれかであり、前記推定荷重算出部は、予め得られた角速度定常値(ω0)から角速度(ω)を減算した角速度差(ω0−ω)に粘性係数(Bm)を有する係数(Bm+a)を乗算する角速度差項と、電圧信号(V)から予め得られた電圧信号(V0)を減算した電圧差項(V−V0)と、角加速度(dω)に予め定められた定数Jm×gを乗算する角加速度項と、に基づいて、推定トルクTを下式により算出して推定荷重を得るものとした。
T=(Bm+a)(ω0−ω)+b(V−V0)−Jm・g・dω
(a,bは予め定められた定数、gは予め定められたゲイン、Jmは予め定められた慣性モーメント)
In order to solve such problems and realize a control device used in a vehicle switchgear that can cope with various loads, in the present invention, a DC motor capable of forward and reverse rotation and a work switch are provided. An auto control circuit that outputs a control signal in response to an open / close operation signal that is generated; a motor drive control circuit that generates a drive signal for driving and controlling the DC motor in response to a control signal generated by the auto control circuit; A rotation sensor that outputs a pulse signal in conjunction with the rotation of the DC motor, an angular velocity calculation circuit that calculates the rotation speed of the DC motor as an angular velocity signal based on the pulse signal from the rotation sensor, and an angular velocity calculation circuit An angular acceleration calculation unit that calculates an angular acceleration signal of rotation of the DC motor based on an angular velocity signal; a voltage detection circuit that detects a drive voltage of the DC motor; An estimated load calculating unit that calculates an estimated load from an angular velocity signal of the angular velocity calculating circuit, an angular acceleration signal of the angular acceleration calculating unit, and a driving voltage of the voltage detecting circuit; and an estimated load calculated by the estimated load calculating unit A control unit used in a vehicle opening / closing device having a determination unit that compares a predetermined threshold value and stops a drive signal generated by the motor drive control circuit when an estimated load is larger than a predetermined threshold value The motor drive control circuit is either a motor drive control circuit that drives and controls the DC motor by a DC voltage drive signal, or a motor drive control circuit that drives and controls the DC motor by a PWM drive signal. The estimated load calculation unit calculates the viscosity coefficient (Bm) to the angular velocity difference (ω0−ω) obtained by subtracting the angular velocity (ω) from the angular velocity steady value (ω0) obtained in advance. An angular velocity difference term that is multiplied by a coefficient (Bm + a), a voltage difference term (V−V0) obtained by subtracting a voltage signal (V0) obtained in advance from the voltage signal (V), and an angular acceleration (dω). Based on the angular acceleration term multiplied by the constant Jm × g, the estimated torque T is calculated by the following equation to obtain the estimated load.
T = (Bm + a) (ω0−ω) + b (V−V0) −Jm · g · dω
(A and b are predetermined constants, g is a predetermined gain, Jm is a predetermined moment of inertia)
外部負荷が無負荷の状態を定常状態として直流モータにより被駆動体を駆動するものにおいて定電圧制御やPWM制御があるが、そのような制御における定常状態の駆動に対して被駆動体に外部負荷が加わった場合には、モータの回転速度が低下する。そして、定電圧制御にあってはさらにモータ駆動電圧が低下し、PWM制御にあっては、低下したモータの回転速度を目標速度に補正する制御が働くため、モータ駆動電圧に相当するデューティ比が増加する。このように、外部負荷が加わった場合には、推定荷重を算出する項における回転速度変化項と電圧変化項とが変化することになるため、それらの項の各係数を適宜定めることにより、外部負荷を推定荷重として算出することができる。このようにして算出された推定荷重をしきい値と比較することにより、例えば自動車用パワーウィンドウ装置における挟み込みを荷重により検出することができるため、速やかにかつ確実な挟み込み判定を行い得る。 There are constant voltage control and PWM control for driving a driven body by a DC motor with the external load being in a no-load state, but there is an external load on the driven body for steady-state driving in such control. When is added, the rotational speed of the motor decreases. In constant voltage control, the motor drive voltage further decreases, and in PWM control, control for correcting the reduced motor rotation speed to the target speed works. Therefore, the duty ratio corresponding to the motor drive voltage is To increase. As described above, when an external load is applied, the rotational speed change term and the voltage change term in the term for calculating the estimated load change, so by appropriately determining the coefficients of those terms, The load can be calculated as an estimated load. By comparing the estimated load calculated in this way with a threshold value, for example, pinching in a power window device for an automobile can be detected by the load, so that quick and reliable pinching determination can be performed.
特に、前記回転速度項の係数に、前記モータの内部負荷の粘性係数を含めた係数を用いると良い。パワーウィンドウ装置における挟み込み対象物には粘性減衰が存在するため、単純な速度低下では挟み込み時の荷重を正確に算出することができないが、粘性減衰の影響を考慮して回転速度変化項を求めることにより、高精度な推定荷重を算出し得る。 In particular, a coefficient including the viscosity coefficient of the internal load of the motor may be used as the coefficient of the rotational speed term. Since there is viscous damping in the object to be pinched in the power window device, the load at the time of pinching cannot be accurately calculated with a simple speed reduction, but the rotational speed change term should be calculated in consideration of the effect of viscous damping. Thus, a highly accurate estimated load can be calculated.
このように本発明によれば、外部負荷が加わった場合に推定荷重を算出する項における回転速度変化項と電圧変化項とが変化することになるため、それらの項の各係数を適宜定めた推定荷重算出式を用いて外部負荷を推定荷重として算出することができ、その推定荷重をしきい値と比較することにより、例えば自動車用パワーウィンドウ装置における挟み込みを荷重により検出することができるため、速やかにかつ確実な挟み込み判定を行い得る。特に、パワーウィンドウ装置における挟み込み対象物には柔らかい物があるため、単純な速度低下では挟み込み時の荷重を正確に算出することができないが、モータの内部負荷の粘性係数を回転速度変化項に含めることにより、上記柔らかい物の挟み込み時の推定荷重を高精度に算出し得る。 As described above, according to the present invention, when an external load is applied, the rotational speed change term and the voltage change term in the term for calculating the estimated load change, so that the coefficients of these terms are appropriately determined. The external load can be calculated as an estimated load using the estimated load calculation formula, and by comparing the estimated load with a threshold value, for example, pinching in a power window device for an automobile can be detected by the load. Immediate and reliable pinching determination can be performed. In particular, because there are soft objects in the power window device, the load at the time of pinching cannot be accurately calculated with a simple speed reduction, but the viscosity coefficient of the internal load of the motor is included in the rotational speed change term. Thus, the estimated load when the soft object is caught can be calculated with high accuracy.
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the accompanying drawings.
図1は、本発明に基づく車両用開閉装置に用いられる制御装置を自動車用パワーウィンドウ装置に適用した一例を示すブロック図である。図に示されるように、制御部1には、運転席などに設けられたオート操作スイッチ2a及びマニュアル操作スイッチ2bの各開閉操作信号に応じて自動または手動開閉制御信号を出力するオート制御回路1aと、その開閉制御信号に応じて直流モータ3を正逆転駆動制御するためのモータ駆動制御回路としての駆動回路4と、モータ3の駆動電圧を検出する電圧検出回路5と、モータ3の回転に連動する回転速度検出手段としての回転センサ6からのパルス信号の間隔に基づいてモータ3の回転速度を角速度として算出する角速度算出回路7と、制御部1の主制御を行うCPU8とが設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an example in which a control device used in a vehicle opening / closing device according to the present invention is applied to an automotive power window device. As shown in the drawing, the control unit 1 outputs an automatic or manual opening / closing control signal to the control unit 1 according to each opening / closing operation signal of the
CPU8には、上記角速度算出回路7からの角速度信号に基づいて角加速度を算出する角加速度算出部8aと、駆動電圧と角速度と角加速度とに基づいてモータ3の外部負荷となる推定荷重を算出する推定荷重算出手段としての推定荷重算出部8bと、推定荷重に基づいて挟み込みの判定を行う判定部8cとが設けられている。なお、角加速度算出部8aと推定荷重算出部8bと判定部8cとは、CPU8内でのプログラム処理で行われるものであって良い。
The
そして、駆動回路4からの駆動信号応じてモータ3が正回転または逆回転して、例えばモータ3にリンクまたはワイヤなどを介して連結された被駆動体としてのウィンドウ9が開閉動作する。なお、オート制御回路1aでは、オート操作スイッチ2aの開/閉の信号が入力された場合には連続した開/閉制御信号を出力し、マニュアル操作スイッチ2bの開/閉信号が入力された場合には操作されている間だけ開/閉制御信号を出力する。
Then, the
次に、このようにして構成されたパワーウィンドウ装置による挟み込み判定制御の一例を図2のフロー図を参照して以下に示す。なお、図2のフローは、例えば回転センサ6のパルスカウント毎にCPU8内のプログラム処理により行う。
Next, an example of pinching determination control by the power window device configured as described above will be described below with reference to the flowchart of FIG. 2 is performed by program processing in the
まず、ステップST1では回転センサ6から出力されるパルス信号が切り替わったか否かを判別し、パルス信号が切り替わっていないと判別された場合にはこのステップST1を繰り返す。パルス信号が切り替わったと判別された場合にはステップST2に進む。ステップST2ではモータ3の端子電圧Vを電圧検出回路5で検出してA/D変換し、ステップST3に進む。
First, in step ST1, it is determined whether or not the pulse signal output from the
ステップST3では、角速度算出回路7が回転センサ6から供給される各パルス信号間の間隔を基に周期tを算出し、その値から角速度信号としての角速度ω(=2π/t)を算出し、出力する。この算出にあっては、パルス間隔を時間に換算し、角速度サンプリングレート変換により線形補間して行う。この角速度サンプリングレート変換としては、例えば上記したように求めたモータ3の角速度ωをパルス信号入力毎に算出し、前回値と今回値とから角速度ωの変化を推測し、その推測した変化に基づいて次のパルス信号入力までサンプリングタイミング毎に推定角速度を算出することにより、パルス間隔から時間への変換を行うものであって良い。次のステップST4では、ステップST3で角速度算出回路7により算出された角速度ωに基づいて角加速度算出部8aが角加速度信号としての角加速度dωを算出し、出力する。そしてステップST5に進む。
In step ST3, the angular
ステップST5では、推定荷重算出部8bにて、端子電圧V(平均電圧)と角速度ωと角加速度dωとに基づいて、モータ3の外部負荷となる推定荷重Pに対応する推定トルクTを次式により求める。
T=(Bm+a)(ω0−ω)+b(V−V0)−Jm・g・dω…(1)
ここで、Bmはモータ内部負荷の粘性係数、aは定数、(ω0−ω)は角速度差(ω0は外部無負荷時の角速度定常値)、bは定数、(V−V0)は電圧差(V0は外部無負荷時のモータ3に印加される電圧定常値)、Jmがモータ3を含む装置(本図示例ではウィンドウ開閉装置)の慣性モーメント、gが調整ゲインである。上記(1)式中で、(Bm+a)(ω0−ω)が角速度差演算項、b(V−V0)が電圧差演算項、Jm・g・dωが角加速度演算項となる。
In step ST5, the estimated
T = (Bm + a) (ω0−ω) + b (V−V0) −Jm · g · dω (1)
Here, Bm is the viscosity coefficient of the motor internal load, a is a constant, (ω0−ω) is the angular velocity difference (ω0 is the steady angular velocity value when no external load is applied), b is the constant, and (V−V0) is the voltage difference ( V0 is a steady voltage value applied to the
次のステップST6では、ステップST5で求められた推定トルクTから求められる推定荷重Pが予め定められた閾値としての荷重閾値PL以上であるか否かを判別し、推定荷重Pが荷重閾値PL以上の場合にはステップST7に進み、推定荷重Pが荷重閾値PL未満の場合にはステップST8に進む。ステップST7では、検知状態を継続する回数をカウントアップするべく、検知状態継続回数に1を加える。ステップST8では、検知状態継続回数をクリアして0にして、ステップST1に戻る。 In the next step ST6, it is determined whether or not the estimated load P obtained from the estimated torque T obtained in step ST5 is greater than or equal to a load threshold PL as a predetermined threshold, and the estimated load P is greater than or equal to the load threshold PL. In this case, the process proceeds to step ST7, and when the estimated load P is less than the load threshold PL, the process proceeds to step ST8. In step ST7, 1 is added to the number of detection state continuations in order to count up the number of times the detection state is continued. In step ST8, the detection state continuation count is cleared to 0, and the process returns to step ST1.
ステップST7の次のステップST9では、検知状態継続回数が所定の判定回数以上になったか否かを判別する。この判定回数を2以上としておくことにより、推定荷重Pが荷重閾値PL以上の状態が継続した場合を判断することができる。突発的なノイズなどにより推定荷重Pが一瞬荷重閾値PL以上になった場合には、ステップST8で検知状態継続回数がクリアされるため、瞬間的な推定荷重Pの増大による誤判定を防止することができる。 In step ST9 following step ST7, it is determined whether or not the number of detection state continuations is equal to or greater than a predetermined determination number. By setting the number of times of determination to 2 or more, it is possible to determine a case where the estimated load P continues to be equal to or greater than the load threshold PL. When the estimated load P exceeds the momentary load threshold PL due to sudden noise or the like, the detection state continuation count is cleared in step ST8, so that erroneous determination due to an instantaneous increase in the estimated load P is prevented. Can do.
ステップST9で検知状態継続回数が判定回数以上になっていないと判別された場合にはステップST1に戻る。検知状態継続回数が判定回数以上になったと判別された場合にはステップST10に進み、そこで挟み込み判定を確定する。なお、挟み込み判定が確定された場合には他の処理ルーチン進み、そこで例えばモータ3を停止する処理を行う。挟み込み対象物が取り除かれた後には、ステップST6からステップST8に進み得るため、通常の開閉制御状態に戻ることができる。
If it is determined in step ST9 that the detection state continuation count is not greater than or equal to the determination count, the process returns to step ST1. If it is determined that the number of detection state continuation times is equal to or greater than the determination number, the process proceeds to step ST10 where the pinching determination is confirmed. In addition, when the pinching determination is confirmed, another processing routine proceeds, and for example, processing for stopping the
次に、上記(1)式の算出について以下に示す。まず、図3に(1)式を導き出すためのモータモデルを示す。図では、モータ3が矢印Aの向きに角度θ回転した場合に、その時のモータトルクTmに対して、Bm・ωの摩擦トルクと負荷トルクTLとが逆向きに作用していることを示している。なお、Jmは上記した慣性モーメントである。
Next, calculation of the above equation (1) will be described below. First, FIG. 3 shows a motor model for deriving equation (1). In the figure, when the
まず、モータモデルから、次式が導き出される。
ω=∫{(Tm−TL−Bm・ω)/Jm}dt…(2)
(2)式中のモータトルクTmは次式で表せる。
Tm=Kt・i…(3)
ここで、iはモータに流れる電流、Ktは電流iからトルクを換算する場合のトルク定数。
First, the following equation is derived from the motor model.
ω = ∫ {(Tm−TL−Bm · ω) / Jm} dt (2)
The motor torque Tm in the equation (2) can be expressed by the following equation.
Tm = Kt · i (3)
Here, i is a current flowing through the motor, and Kt is a torque constant when torque is converted from the current i.
また、(2)式中の負荷トルクTLは次式で表せる。
TL=k・θ・R+TL0…(4)
ここで、kは挟み込み対象物のばね定数、Rは回転体の半径、TL0は初期負荷トルク(定格負荷)。
Further, the load torque TL in the equation (2) can be expressed by the following equation.
TL = k · θ · R + TL0 (4)
Here, k is the spring constant of the sandwiched object, R is the radius of the rotating body, and TL0 is the initial load torque (rated load).
上記(2)式をtで微分して整理すると、
Tm=Jm・dω+Bm・ω+TL…(5)
となり、上記(3)、(4)式を(5)式に代入すると、
Kt・i=Jm・dω+Bm・ω+k・θ・R+TL0…(6)
となる。ここで、θ=0の時、dωを0とすることにより、(6)式は、
Kt・i0=Bm・ω0+TL0
となることから、
TL0=Kt・i0−Bm・ω0…(7)
となる。
When the above equation (2) is differentiated by t and arranged,
Tm = Jm · dω + Bm · ω + TL (5)
When the above equations (3) and (4) are substituted into equation (5),
Kt.i = Jm.d.omega. + Bm..omega. + K..theta..R + TL0 (6)
It becomes. Here, when θ = 0, by setting dω to 0, the equation (6) becomes
Kt · i 0 = Bm · ω 0 + TL0
Because
TL0 = Kt · i 0 -Bm ·
It becomes.
上記(7)式を(6)式に代入すると、
Kt・i=Jm・dω+Bm・ω+k・θ・R+Kt・i0−Bm・ω0…(8)
となる。この(8)式中で、推定荷重Pに対応する推定トルクTがk・θ・Rとなるため、
k・θ・R=Bm(ω0−ω)+Kt(i−i0)−Jm・dω…(9)
と整理される。この(9)式中のKt(i−i0)を(3)式でモータトルクに置き換えると、
k・θ・R=Bm(ω0−ω)+(Tm−Tm0)−Jm・dω…(10)
となる。
Substituting the above equation (7) into equation (6),
Kt · i = Jm · dω + Bm · ω + k · θ · R + Kt · i 0 -Bm ·
It becomes. In this equation (8), the estimated torque T corresponding to the estimated load P is k · θ · R.
k · θ · R = Bm (ω 0 −ω) + Kt (i−i 0 ) −Jm · dω (9)
Are arranged. If Kt (i−i 0 ) in equation (9) is replaced with motor torque in equation (3),
k · θ · R = Bm (ω 0 −ω) + (Tm−Tm 0 ) −Jm · dω (10)
It becomes.
ここで、(Tm−Tm0)を電圧と回転速度とに分解して次式で表すことができる。
Tm=−a・ω+b・V+c…(11)
この(11)式は、図4に示されるモータ特性から求められるものである。図4は、回転速度ωとトルクTmとの関係を電圧Vの違い(V0<V1<V2)で示した図である。このモータ特性を関数化したり、マップにしたりして、定数としてROMに記憶しておくことができる。なお、同型のモータを使用した装置にあっては、そのモータの特性として同一のデータを用いて良く、装置毎にデータを取る必要はない。
Here, (Tm−Tm 0 ) can be decomposed into a voltage and a rotational speed and expressed by the following equation.
Tm = −a · ω + b · V + c (11)
This equation (11) is obtained from the motor characteristics shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the rotational speed ω and the torque Tm by the difference in the voltage V (V0 <V1 <V2). This motor characteristic can be converted into a function or a map and stored in the ROM as a constant. In a device using the same type of motor, the same data may be used as the characteristics of the motor, and it is not necessary to take data for each device.
そして、(11)式を(10)式に代入すると、
k・θ・R=(Bm+a)(ω0−ω)+b(V−V0)−Jm・dω…(12)
となる。この(12)式の左辺のk・θ・Rが(1)式の推定荷重Pに相当する推定トルクTとなる。なお、(1)式中での角加速度演算項のゲインgを1とした場合が(12)式になる。実用上はゲイン調整器を設けて、装置に応じた高精度な調整を可能にすることができ、その場合には(1)式を用いる。
And when substituting equation (11) into equation (10),
k · θ · R = (Bm + a) (ω 0 −ω) + b (V−V 0) −Jm · dω (12)
It becomes. K · θ · R on the left side of the equation (12) is the estimated torque T corresponding to the estimated load P in the equation (1). When the gain g of the angular acceleration calculation term in equation (1) is 1, equation (12) is obtained. In practice, a gain adjuster can be provided to enable high-accuracy adjustment according to the apparatus, in which case equation (1) is used.
また、推定トルクT(推定荷重P)を算出する式に、モータ内部負荷の粘性係数Bmを含めた係数(Bm+a)を速度変化項(ω0−ω)に用いている。これは、装置別に外部負荷となるものがある程度特定できる場合に有効である。上記例のように自動車用パワーウィンドウ装置における挟み込み対象物として、柔らかい物体を考慮し、上記粘性摩擦係数Bmを用いることにより、挟み込み時の推定荷重を高精度化し得る。他の装置の場合には、それぞれに応じて考えられる外部負荷の粘性摩擦係数を設定すれば良く、使用状態に応じた高精度な推定荷重を算出し得る。 In addition, a coefficient (Bm + a) including a viscosity coefficient Bm of the motor internal load is used as a speed change term (ω 0 −ω) in an equation for calculating the estimated torque T (estimated load P). This is effective when the external load for each device can be specified to some extent. As in the above example, a soft object is considered as the object to be sandwiched in the automotive power window device, and the viscous friction coefficient Bm is used, so that the estimated load at the time of sandwiching can be made highly accurate. In the case of other devices, it is only necessary to set a viscous friction coefficient of an external load that can be considered according to each device, and it is possible to calculate a highly accurate estimated load according to the use state.
また、上記した例では電源から直流電圧が供給される直流電圧制御について示したが、本発明によれば、他のモータ駆動制御にも適用可能なものである。その一例としてPWM制御がある。上記(1)式において、PWM制御を行った時の変化として見受けられる項は、速度(角速度)変化を表す項の変数である(ω0−ω)と、電圧変化を表す項の変数である(V−V0)とになる。 In the above example, the direct-current voltage control in which the direct-current voltage is supplied from the power source is shown. However, according to the present invention, the present invention can be applied to other motor drive control. One example is PWM control. In the above equation (1), terms that can be seen as changes when PWM control is performed are (ω 0 −ω) that is a variable of a term that represents a change in speed (angular velocity) and a variable that is a term that represents a change in voltage. (V-V0).
まず、速度変化で見た場合には、定電圧制御における速度変化は図5(a)に示されるように変化する。図に示されるように、挟み込み前にあっては、外部負荷が無負荷状態であることから定速度で推移し、挟み込み開始から速度が低下していく。例えば、速度で挟み込み検出を行う場合には挟み込み検出レベルωLを図に示されるように設定する。 First, when viewed from a speed change, the speed change in the constant voltage control changes as shown in FIG. As shown in the figure, before the sandwiching, the external load is in a no-load state, so that the transition is made at a constant speed, and the speed is decreased from the start of the sandwiching. For example, when pinching detection is performed at a speed, the pinching detection level ωL is set as shown in the figure.
それに対して、PWM制御における速度変化は図5(b)に示されるように変化する。図に示されるように、挟み込み開始により速度が一端低下するが、PWM制御によりデューティ比を高めるように制御した場合には速度の低下が抑制されるようになる。このPWM制御において、上記定電圧制御と同じ挟み込み検出レベルωLを設定すると図に示されるようになる。このように挟み込みを速度変化で見ると、PWM制御の場合よりも定電圧制御の場合の方が速度の変化量が大きい。 On the other hand, the speed change in the PWM control changes as shown in FIG. As shown in the figure, the speed is once reduced by the start of pinching, but when the duty ratio is controlled to be increased by PWM control, the speed reduction is suppressed. In this PWM control, when the same pinching detection level ωL as in the constant voltage control is set, it is as shown in the figure. Thus, when the pinching is viewed as a speed change, the speed change amount is larger in the constant voltage control than in the PWM control.
次に、電圧(モータ駆動電圧)変化で見た場合には、定電圧制御における電圧変化は図6(a)に示されるように変化する。上記図5(a)と同様に挟み込み前にあっては、外部負荷が無負荷状態であることから定電圧で推移する。挟み込みが発生すると、モータ3に負荷が掛かることにより逆起電力により電源に向けて逆起電流が流れるため、挟み込み状態が進むに連れて、図に示されるようにモータ3の端子電圧の低下が起きる。
Next, when viewed in terms of voltage (motor drive voltage) change, the voltage change in constant voltage control changes as shown in FIG. In the same manner as in FIG. 5A, before the pinching, since the external load is in a no-load state, the voltage changes at a constant voltage. When pinching occurs, a load is applied to the
PWM制御では、電源電圧にデューティ比を乗じることによりモータ駆動電圧とすることができるため、上記電圧に相当するものはデューティ比と見なすことができる。そのデューティ比の変化は図6(b)に示されるようになる。図では、挟み込み開始後にデューティ比が増加するようになることが示されている。これは、挟み込みによりモータ回転速度が低下すると、PWM制御により目標速度に維持しようとしてデューティ比を上げるためである。このように挟み込みを電圧変化で見ると、定電圧制御では挟み込みが進むに連れて定電圧を維持できなくなって電圧低下してしまい、PWM制御では電圧を増加させるようになる。 In PWM control, the motor drive voltage can be obtained by multiplying the power supply voltage by the duty ratio, and therefore, the voltage corresponding to the voltage can be regarded as the duty ratio. The change in the duty ratio is as shown in FIG. In the figure, it is shown that the duty ratio increases after the start of sandwiching. This is because when the motor rotation speed decreases due to the pinching, the duty ratio is increased to maintain the target speed by PWM control. In this way, when the pinching is viewed as a voltage change, the constant voltage cannot be maintained as the pinching progresses, and the voltage drops because of the pinching, and the voltage is increased in the PWM control.
このように、定電圧制御とPWM制御とでは、速度変化項(Bm+a)(ω0−ω)と電圧変化項b(V−V0)との挟み込み時の変化が異なるが、速度変化項にあっては定電圧制御の方が大きく低下するのに対してPWM制御の方は緩やかに低下し、電圧変化項にあっては定電圧制御の方が低下するのに対してPWM制御の方は大きく増加する。 Thus, the constant voltage control and the PWM control are different in the speed change term (Bm + a) (ω 0 −ω) and the voltage change term b (V−V 0), but are different in the speed change term. In contrast, the constant voltage control is greatly reduced, while the PWM control is gradually reduced. In the voltage change term, the constant voltage control is reduced, whereas the PWM control is large. To increase.
定電圧制御では、速度変化項が正の値で大きく増加し、電圧変化項が負の値で緩やかに増加する。PWM制御では、速度変化項が正の値で緩やかに増加し、電圧変化項が正の値で大きく増加する。各項の総和に対する影響が電圧変化項よりも速度変化項の方が大きい場合には、各項の総和としての推定トルクT(推定荷重P)が変化しないようになり、制御方法に左右されない車両用開閉装置に用いられる制御装置を確立することができる。なお、本実施の形態にあっては、自動車のパワーウィンドウ装置に適した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他に自動車のサイドスライドドア、また、バックドアやトランクリッド等の開閉装置に適用することもできる。 In constant voltage control, the speed change term increases greatly with a positive value, and the voltage change term increases slowly with a negative value. In PWM control, the speed change term increases slowly at a positive value, and the voltage change term increases greatly at a positive value. When the influence on the sum of each term is greater in the speed change term than in the voltage change term, the estimated torque T (estimated load P) as the sum of each term does not change, and the vehicle does not depend on the control method. It is possible to establish a control device used for the switchgear for a vehicle. In the present embodiment, an example suitable for a power window device for an automobile has been shown, but the present invention is not limited to this, and other side slide doors for automobiles, back doors, The present invention can also be applied to an opening / closing device such as a trunk lid.
1 制御部
2a オート操作スイッチ、2b マニュアル操作スイッチ
3 モータ
4 駆動回路
5 電圧検出回路
6 回転センサ
7 角速度算出回路
8 CPU
8a 角加速度算出部、8b 推定荷重算出部、8c 判定部
9 ウィンドウ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
8a angular acceleration calculation unit, 8b estimated load calculation unit,
Claims (1)
操作スイッチが発生する開閉操作信号に応じて制御信号を出力するオート制御回路と、
前記オート制御回路が発生する制御信号に応じて、前記直流モータを駆動制御する駆動信号を発生するモータ駆動制御回路と、
前記直流モータの回転に連動してパルス信号を出力する回転センサと、
前記回転センサからのパルス信号に基づいて前記直流モータの回転速度を角速度信号として算出する角速度算出回路と、
前記角速度算出回路からの角速度信号に基づいて前記直流モータの回転の角加速度信号を算出する角加速度算出部と、
前記直流モータの駆動電圧を検出する電圧検出回路と、
前記角速度算出回路の角速度信号と、前記角加速度算出部の角加速度信号と、前記電圧検出回路の駆動電圧とから推定荷重を算出する推定荷重算出部と、
前記推定荷重算出部が算出した推定荷重と、予め定められた閾値とを比較し、推定荷重が予め定められた閾値より大きいと前記モータ駆動制御回路が発生する駆動信号を停止させる判定部と、
を有する車両用開閉装置に用いられる制御装置であって、
前記モータ駆動制御回路が、直流電圧の駆動信号により前記直流モータを駆動制御するモータ駆動制御回路、または、PWMの駆動信号により前記直流モータを駆動制御するモータ駆動制御回路のいずれかであり、
前記推定荷重算出部は、
予め得られた角速度定常値(ω0)から角速度(ω)を減算した角速度差(ω0−ω)に粘性係数(Bm)を有する係数(Bm+a)を乗算する角速度差項と、
電圧信号(V)から予め得られた電圧信号(V0)を減算した電圧差項(V−V0)と、
角加速度(dω)に予め定められた定数Jm×gを乗算する角加速度項と、に基づいて、推定トルクTを下式により算出して推定荷重を得ることを特徴とする車両用開閉装置に用いられる制御装置。
T=(Bm+a)(ω0−ω)+b(V−V0)−Jm・g・dω
(a,bは予め定められた定数、gは予め定められたゲイン、Jmは予め定められた慣性モーメント) DC motor that can rotate forward and reverse,
An auto control circuit that outputs a control signal in response to an opening / closing operation signal generated by the operation switch;
A motor drive control circuit for generating a drive signal for driving and controlling the DC motor in response to a control signal generated by the auto control circuit;
A rotation sensor that outputs a pulse signal in conjunction with the rotation of the DC motor;
An angular velocity calculation circuit for calculating a rotational velocity of the DC motor as an angular velocity signal based on a pulse signal from the rotation sensor;
An angular acceleration calculation unit that calculates an angular acceleration signal of rotation of the DC motor based on an angular velocity signal from the angular velocity calculation circuit;
A voltage detection circuit for detecting a drive voltage of the DC motor;
An estimated load calculating unit that calculates an estimated load from an angular velocity signal of the angular velocity calculating circuit, an angular acceleration signal of the angular acceleration calculating unit, and a driving voltage of the voltage detecting circuit;
A determination unit that compares the estimated load calculated by the estimated load calculation unit with a predetermined threshold value, and stops a drive signal generated by the motor drive control circuit when the estimated load is greater than a predetermined threshold value;
A control device used in a vehicle opening and closing device having
The motor drive control circuit is either a motor drive control circuit for driving and controlling the DC motor by a DC voltage drive signal, or a motor drive control circuit for driving and controlling the DC motor by a PWM drive signal,
The estimated load calculation unit
An angular velocity difference term which is obtained by multiplying an angular velocity difference (ω0−ω) obtained by subtracting the angular velocity (ω) from a previously obtained angular velocity steady value (ω0) by a coefficient (Bm + a) having a viscosity coefficient (Bm);
A voltage difference term (V-V0) obtained by subtracting a voltage signal (V0) obtained in advance from the voltage signal (V);
An opening / closing device for a vehicle characterized in that an estimated load is obtained by calculating an estimated torque T according to the following equation based on an angular acceleration term obtained by multiplying an angular acceleration (dω) by a predetermined constant Jm × g. Control device used.
T = (Bm + a) (ω0−ω) + b (V−V0) −Jm · g · dω
(A and b are predetermined constants, g is a predetermined gain, Jm is a predetermined moment of inertia)
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