開閉體控制設備和開閉體控制方法

開閉體控制設備和開閉體控制方法
【專利摘要】開閉體控制設備和開閉體控制方法。開閉體控制設備利用電動機控制開閉體的打開或關閉。開閉體控制設備包括：橋接電路，其包括連接至電動機的開關元件；以及控制單元，其對開關元件的接通或關斷狀態進行控制。在執行用于全閉或全開所述開閉體的控制的情況下，所述控制單元控制所述開關元件的接通或關斷狀態，使得所述橋接電路進入再生狀態。在人執行所述開閉體的操作的情況下，所述控制單元控制所述開關元件的接通或關斷狀態，使得所述橋接電路不進入所述再生狀態。
【專利說明】開閉體控制設備和開閉體控制方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請基于2015年3月26日提交的日本專利申請N0.2015-064896并要求其優先權，以引證方式將其全部內容合并于此。
技術領域
[0003]本發明的一個或更多個實施方式涉及用于能夠電動開閉的開閉體的控制設備和控制方法。
【背景技術】
[0004]目前已知提供橋接電路對電動開閉體執行驅動和再生制動控制的技術。例如，JP-A-2008-005656公開了一種車輛自動開閉設備，其增大了電動機的再生制動力，以增加與開閉體的目標速度的可跟隨性(followability)。在車輛自動開閉設備中，驅動及打開或關閉滑動門的電動機連接至H橋接電路，利用H橋接電路執行對電動機的驅動控制和再生制動控制，對H橋接電路的開關元件執行脈寬調制(PffM)控制，以執行滑動門的速度控制從而匹配目標速度。當滑動門的開閉速度比目標速度快時，執行電動機的再生制動，將HVM信號的載頻設置為低于驅動電動機時的載頻，增大占空比等等，提高了電動機的再生制動力(對于等效技術，參見JP-A-2008-184740和JP-A-H10-246061)。
[0005]JP-A-2013-174077公開了一種在可以執行人工操作的工作狀態下防止開閉體快速移動的開閉體控制設備。該開閉體控制設備包括門開閉控制設備、滑動門和門開閉電動機，該門開閉電動機驅動滑動門，在驅動滑動門時向門開閉電動機供電，并在停止滑動門時切斷供向門開閉電動機的電力。隨后，門開閉體控制設備包括對門開閉電動機進行控制的電動機控制電路，以及制動控制電路，當電動機控制電路切斷到門開閉電動機的電力時，制動控制電路使用由于滑動門的操作而產生的再生電力對門開閉電動機施加制動。
[0006]JP-A-2011-236697公開了一種提供舒適操作感的電力輔助門。該電力輔助門是如下的電力輔助門，其檢測門的移動，利用電動機的電力在移動方向上輔助門的移動，并基于在電動機中流動的電流和門移動速度的改變而調節對電動機的電力饋送量。當速度改變處于速度改變閾值的范圍內時，電力輔助門執行靜態控制以維持到電動機的電力饋送量，并相對于電流值設置按升序上升的第一電流值閾值和第二電流值閾值，當該電流值小于第一電流值閾值時執行加速控制，并且當該電流值大于第二電流值閾值時執行減速控制。
[0007]JP-A-2012-107387公開了一種提供舒適操作感的電力輔助門。該電力輔助門是如下的電力輔助門，其利用電動機的電力輔助門的移動，并且具有設置在門把手附近用于檢測門的移動操作的檢測裝置，以及控制單元，如果在門停止于全閉狀態或者全開狀態的狀態下由檢測裝置檢測到門的移動操作，則該控制單元執行用于向電動機施加給定電壓的初始移動控制，并且執行基于電動機中流動的電流來調節到電動機的電力饋送量的正常控制。
[0008]JP-A-2004-027824公開了一種車內門操作系統，其自動打開或關閉門，并且例如在由于下雪等導致門的重量增加的情況下防止意外操作。在后門從被驅動機構自動操作的狀態切換到可以進行人工操作的驅動釋放狀態后該后門落下的情況下，該操作系統間歇性地操作驅動機構來執行制動操作。

【發明內容】

[0009]本發明的一個或更多個實施方式提供了一種開閉體控制設備，其根據人是否執行了電動開閉體的操作而優化開閉體的驅動控制和再生制動控制，并提高了用戶友好性。
[0010]為了解決上述問題，根據本發明的一個或更多個實施方式，利用電動機對開閉體的打開或關閉進行控制的開閉體控制設備包括:橋接電路，其包括連接至電動機的開關元件；以及控制單元，其對開關元件的接通或關斷狀態進行控制。在執行用于全閉或全開所述開閉體的控制的情況下，所述控制單元控制所述開關元件的接通或關斷狀態，使得所述橋接電路進入再生狀態，并且在人執行所述開閉體的操作的情況下，所述控制單元控制所述開關元件的接通或關斷狀態，使得所述橋接電路不進入所述再生狀態。
[0011]利用上述配置，在執行用于全閉或全開開閉體的控制的情況下控制開關元件進入再生狀態，并且在人執行開閉體的操作的情況下控制開關元件不進入再生狀態，由此能夠提供一種開閉體控制設備，其根據人是否執行了對電動開閉體的操作而優化開閉體的驅動控制和再生制動控制，并提高用戶友好性。
[0012]此外，在本發明的一個或更多個實施方式中，在上述開閉體控制設備中，所述控制單元執行用于全閉或全開所述開閉體的控制的情況可以是所述控制單元控制用于全閉或全開所述開閉體的速度的情況。
[0013]利用上述配置，在控制用于全閉或全開開閉體的速度的情況下，控制開關元件進入再生狀態，由此能夠在人執行開閉體的操作的情況下進一步優化開閉體的驅動控制和再生制動控制，并提尚用戶友好性。
[0014]為了解決上述問題，根據本發明的一個或更多個實施方式，利用電動機控制開閉體的打開或關閉的開閉體控制方法包括:在執行用于全閉或全開所述開閉體的控制的情況下，執行驅動控制和再生制動控制，以及在人執行所述開閉體的操作的情況下，禁止所述再生制動控制。
[0015]利用上述配置，在執行用于全閉或全開開閉體的控制的情況下，執行驅動控制和再生制動控制，而在人執行開閉體的操作的情況下，不執行再生制動控制，由此能夠提供一種開閉體控制方法，其根據人是否執行了電動開閉體的操作而優化開閉體的驅動控制和再生制動控制，并提高了用戶友好性。
[0016]如上所述，根據本發明的一個或更多個實施方式，可以提供一種開閉體控制設備和開閉體控制方法，其根據人是否執行了電動開閉體的操作而優化開閉體的驅動控制和再生制動控制，并提尚用戶友好性。
【附圖說明】
[0017]圖1是根據本發明的一個實施方式的開閉體控制設備的電路圖；
[0018]圖2是示出根據本發明的該實施方式的開閉體控制設備中的控制方法的流程圖；
[0019]圖3A是根據本發明的該實施方式的開閉體控制設備中用于第一驅動模式的驅動控制的示例性電路圖；
[0020]圖3B是根據本發明的該實施方式的開閉體控制設備中用于第一驅動模式的再生制動控制的不例性電路圖；
[0021]圖3C是根據本發明的該實施方式的開閉體控制設備中用于第二驅動模式的驅動控制的示例性電路圖；
[0022]圖3D是根據本發明的該實施方式的開閉體控制設備中用于除了第二驅動模式的驅動控制以外的控制的示例性電路圖；
[0023]圖4A是根據本發明的該實施方式的開閉體控制設備中的第一驅動模式的控制圖；
[0024]圖4B是根據本發明的該實施方式的開閉體控制設備中的第二驅動模式的控制圖；
[0025]圖5A是示出根據本發明的該實施方式的開閉體控制設備中第一驅動模式下的目標速度與實際速度之間的關系的示例圖，圖5B是示出根據本發明的該實施方式的開閉體控制設備中第二驅動模式下的目標電流與實際電流之間的關系的示例圖。
【具體實施方式】
[0026]在本發明的實施方式中，為了提供對本發明的充分理解而描述了許多具體細節。然而，對本領域技術人員而言明顯的是，在沒有這些具體細節的情況下也可以實現本發明。在其他情況下，并未詳細描述公知的特征以避免使本發明晦澀難懂。
[0027]下面，將參照附圖描述本發明的實施方式。
[0028]將參照圖1描述該實施方式中的開閉體控制設備10。該開閉體控制設備10包括連接至電動機M的橋接電路12，以及連接至橋接電路12并對該橋接電路12進行控制的控制單元Il0
[0029]橋接電路12包括分別為場效應晶體管(FET)的四個開關元件SWl至SW4。橋接電路12包括一端連接至電動機M的一個端子Tl而另一端連接至電源BAT的正極的正轉用第一開關元件SWl，一端連接至電動機M的另一個端子T2而另一端連接至電源BAT的負極的正轉用第二開關元件SW4，一端連接至電動機M的另一個端子T2而另一端連接至電源BAT的正極的逆轉用第一開關元件SW2，以及一端連接至電動機M的一個端子Tl而另一端連接至電源BAT的負極的逆轉用第二開關元件SW3。亦即，橋接電路12具有四個開關元件SWl至SW4橋接至電動機M的構造。
[0030]電動機M是自動打開或關閉開閉體30的開閉體驅動機構20的電源，該開閉體30例如是車輛I側部的滑動門或者后部的電動尾門。在電動機M中，為了在打開和關閉方向上都能驅動開閉體30，如下所述，旋轉方向在正轉與逆轉之間切換，并且通過PWM控制來控制旋轉速度。開閉體驅動機構20是指由電動機M驅動并且打開或關閉開閉體30所需的機械機構。
[0031]控制單元11按預定組合將四個開關元件SWl至SW4切換(接通或關斷)為導通狀態或切斷狀態，由此控制電動機M的旋轉方向(正轉和逆轉)和旋轉速度。例如，接通兩個正轉用開關元件SWl和SW4，關斷兩個逆轉用開關元件SW2和SW3，由此電流可以通過開關元件SWl和SW4在電動機M的兩個端子之間流動以使電動機M正轉。相反，接通兩個逆轉用開關元件SW2和SW3，關斷兩個正轉用開關元件SWl和SW4，由此與正轉相反的電流可以在這兩個端子之間流動以使電動機M逆轉。
[0032]接通正轉用第二開關元件SW4和逆轉用第二開關元件SW3、或者正轉用第一開關元件SWl和逆轉用第一開關元件SW2，由此通過開關元件可以使電動機M的兩個端子短路，以執行電動機M的再生制動。
[0033]對于開關元件SWl至SW4，通常使用半導體開關，例如場效應晶體管(FET)。對于作為控制裝置的控制單元11，使用包括中央處理器(CPU)、驅動器1C、存儲器等的微型計算機。存儲器存儲開關元件SWl至SW4的正轉用控制方法和逆轉用控制方法，以及控制電動機M的旋轉速度(亦即，開閉體30的開閉速度)的控制方法，具體而言，下述控制方法。控制單元11根據這些控制方法向各個開關元件SWl至SW4發出控制信號，并按預定組合驅動開關元件SWl 至 SW4。
[0034]控制單元11使用橋接電路12執行對電動機M的驅動控制和再生制動控制。控制單元11執行對橋接電路12的開關元件SWl至SW4的脈寬調制(PffM)控制，以執行速度控制，使得開閉體30(例如滑動門或電動尾門)的驅動速度匹配目標速度。如圖5A中所示，通常，將滑動門等控制為在全開位置和全閉位置附近變得較慢而在中間位置變得較快。控制單元11在執行P麗控制的同時適當執行驅動控制和再生制動控制，使得開閉體30跟隨要控制的目標速度(虛線)，并執行控制使得實際速度(實線)盡可能接近目標速度(虛線)。
[0035]例如，在將開閉體30從全閉位置切換到全開位置的情況下，控制單元11通過在改變(增大)占空比的同時執行PWM控制而執行驅動控制，使得開閉體30首先以慢速度開始打開(正轉)，并逐漸增大速度。控制單元11具有預先確定為在中間位置達到恒定速度的目標速度，并且以恒定占空比對電動機M執行驅動控制。然而，控制單元11在開閉體30的打開速度比目標速度快的情況下(此圖中箭頭所示的時區)執行對電動機M的再生制動控制，即使在該情況下也執行PWM控制，并且執行控制使得開閉體30的打開速度跟隨目標速度。如果開閉體30接近全開位置，則通過在改變(減小)占空比的同時執行PffM控制來執行驅動控制，使得正轉速度逐漸變慢。在開閉體30從全開位置切換到全閉位置的情況下，相反地執行同樣的控制。
[0036]在本發明的實施方式中，在檢測到用戶對開閉體30的關閉操作或打開操作的情況下，如圖5B所示，即使在開閉體30的打開速度比目標速度更快的情況下，也不對電動機M執行再生制動控制。結果，避免了在抵消用戶的操作力的方向上作用的再生制動，并且控制電動機M的關閉動作或打開動作以輔助用戶的關閉操作或打開操作。
[0037]將參照圖2描述開閉體控制設備1的控制單元11的控制方法。注意，流程圖中的S表示步驟。在SlOO中，控制單元11持續監視車輛I的用戶利用在打開或關閉車輛I的開閉體30時使用的遠程控制等執行或已經執行全開或全閉開閉體30的操作(0N操作)。在檢測到已執行了ON操作的情況下，亦即，在執行了用于全閉或全開開閉體30的控制的情況下，在S102中，控制單元11將驅動模式設置為執行下述再生制動的第一驅動模式。
[0038]在檢測到未執行ON操作的情況下，在S104中，控制單元11監視是否檢測到用戶對開閉體30的關閉操作或打開操作。例如，控制單元11監視在停止開閉體30的狀態下用戶是否執行關閉操作或打開操作使得執行關閉動作或打開動作。基于是否存在來自對電動機的旋轉進行檢測的傳感器的輸出值和輸出值的旋轉方向來執行監視。在檢測到用戶執行了對開閉體30的操作的情況下，在步驟S106中，控制單元11將驅動模式設置為不執行下述再生制動的第二驅動模式。在未檢測到用戶執行對開閉體30的操作的情況下，控制單元11不做任何特定事情。
[0039]下面將參照圖3A至圖3D和圖4A至圖4B描述控制單元11的更詳細的控制方法。圖3A、3B和4A是例示第一驅動模式的圖，圖3C、3D和4B是例示第二驅動模式的圖。
[0040]在第一驅動模式中，如下控制各個開關元件。開關元件SWl和SW3經受PMW驅動控制。在該控制期間，當開關元件SWl為ON(接通)時，開關元件SW3為OFF(關斷)。相反，當開關元件SWl為OFF時，開關元件SW3為0N。將開關元件SW2控制為總是處于OFF狀態。將開關元件SW4控制為總是處于ON狀態。
[0041 ]在圖3A中，為了使電動機M正轉，控制單元11使橋接電路12的開關元件SWl進入執行PffM控制的狀態(PMW-1)并使開關元件SW4進入ON狀態。此外，為了使電動機M逆轉，控制單元11使開關元件SW2進入OFF狀態，并且使開關元件SW3進入執行PMff控制的狀態(PWM-3)。該圖示出了在P麗控制中當開關元件SWl是0Ν(Ρ麗-1 =ON)并且開關元件SW3是0FF(P麗-3 =OFF)時的情形。然后，由虛線表示的電流在橋接電路12中流動以使電動機M正轉(箭頭方向)，并且控制單元11根據針對開關元件SWl的占空比對電動機M的旋轉速度(亦即開閉體30的打開速度)進行控制。
[0042]圖3B示出了在執行參照圖5A描述的再生制動的第一驅動模式下的再生狀態。在再生狀態下，控制單元11在執行PWM控制的同時根據電動機M的正轉(箭頭方向)而關斷開關元件SW1(PWM-1 =OFF)并接通開關元件SW3(PWM-3 = 0N)。此時，虛線所示的與正轉相反的電流在橋接電路12中流動，并且控制單元11根據針對開關元件SW3的占空比執行再生制動控制以減小電動機M的旋轉速度(亦即，開閉體30的打開速度)。
[0043]圖4A是在占空比為大約0.5的情況下第一驅動模式中的開關元件SWl至SW4的控制圖。如上所述，開關元件SWl和SW3經受PffM控制，交替地且重復地處于ON和OFF，開關元件SW2總是處于OFF，而開關元件SW4總是處于0N。占空比0.5是用于例示，執行控制使得在電動機M正轉驅動的情況下增大開關元件SWl的占空比，并且使得在執行電動機M的再生制動的情況下增大開關元件SW3的占空比。當再生制動時，橋接電路12中的路徑短路，阻抗較小，負電流容易地流動使得能夠容易地施加制動，功耗較小，并且熱量產生也較小。
[0044]在第二驅動模式中，如下控制各個開關元件。開關元件SWl經受PWM驅動控制。然后，將開關元件SW2控制為總是處于OFF狀態。將開關元件SW3控制為總是處于OFF狀態。將開關元件SW4控制為總是處于ON狀態。
[0045]在圖3C中，控制單元11使橋接電路12的讓電動機M正轉的開關元件SWl進入執行PffM控制的狀態(PWM-1)，開關元件SW4進入ON狀態，并且開關元件SW2和SW3進入OFF狀態。該圖示出了在PWM控制中當開關元件SWI為ON (PffM-1 = ON)時的情形。然后，由虛線表示的電流在橋接電路12中流動以使電動機M正轉(箭頭方向)，并且控制單元11根據針對開關元件SWl的占空比對電動機M的旋轉速度(亦即開閉體30的打開速度)進行控制。
[0046]圖3D示出了不執行參照圖5B描述的再生制動的第二驅動模式的狀態。此時，開關元件SWl是OFF狀態。由于在開關元件SWl中存在寄生二極管，因此假設即使開關元件SWl處于OFF狀態時電流也沿相反方向流動。隨后，假設由雙點畫線表示的電流在橋接電路12中流動。然而，在該雙點畫線表示的路徑中，施加電源BAT的電壓，由于路徑較長而使得阻抗較大，并且反方向的電流(亦即，負電流)幾乎不能流動。為此，幾乎難以施加電動機M的制動。在檢測到用戶執行開閉體30的操作的情況下，將驅動模式設置為不執行再生制動的第二驅動模式，由此能夠避免作用于抵消用戶的關閉操作或打開操作的力的方向的再生制動。可以通過檢測開閉體30的工作脈沖而檢測用戶的開閉操作。
[0047]圖4B是在占空比為0.5的情況下在第二驅動模式下的開關元件SWl至SW4的控制圖。如上所述，開關元件SWl經受PffM控制并重復地處于ON和OFF，為了抑制再生制動，開關元件SW3總是處于0FF，正轉用開關元件SW2總是處于0FF，而開關元件SW4總是處于0N。
[0048]如上所述，開閉體控制設備10包括具有連接至電動機M的開關元件SWl至SW4的橋接電路12以及對開關元件SWl至SW4的接通或關斷狀態進行控制的控制單元11，并且控制單元11控制開關元件SWl至SW4的接通或關斷狀態，使得在執行用于全閉或全開開閉體30的控制的情況下橋接電路12進入再生狀態，并且控制開關兀件SWl至SW4的接通或關斷狀態，使得在用戶執行開閉體30的操作的情況下橋接電路12不進入再生狀態。再生狀態是指控制單元11執行再生制動的狀態。
[0049]這樣，在沒有檢測到用戶執行開閉體30的操作的情況下，執行驅動控制和再生制動控制，由此以對目標速度的高可跟隨性執行用于打開或關閉開閉體的控制，并且在檢測到用戶執行開閉體30的操作的情況下，不執行再生制動，由此避免了作用于抵消用戶的關閉操作或打開操作的力的方向上的再生制動。結果，能夠提供一種開閉體控制設備，其根據用戶是否執行了對電動開閉體30的操作而優化對開閉體30的驅動控制和再生制動控制，輔助用戶的關閉操作或打開操作以提高用戶友好性，并實現對開閉體的目標速度的可跟隨性，容易由人進行開閉操作。
[0050]上述內容可以視為利用電動機M對開閉體30的打開或關閉進行控制的開閉體控制方法。亦即，該方法是如下開閉體控制方法，其在執行用于全閉或全開開閉體30的控制的情況下執行驅動控制和再生制動控制，并且在人執行開閉體30的操作的情況下禁止再生制動控制。利用該配置，可以提供一種開閉體控制方法，該方法根據人是否執行了對電動開閉體30的操作而優化開閉體30的驅動控制和再生制動控制，并提高了用戶友好性。
[0051]控制單元11對全閉或全開開閉體30執行控制的情形可以是控制單元11控制用于全閉或全開開閉體30的速度的情形。亦即，控制單元11可以控制開關元件SWl至SW4的接通或關斷狀態，使得在全閉或全開開閉體30的過程中通過PWM控制來控制速度的同時橋接電路12不進入再生狀態。利用該配置，在執行PWM驅動控制的情況下，即使在人執行開閉體30的操作的情況下，也能夠進一步優化開閉體30的驅動控制和再生制動控制，并提高用戶友好性。
[0052]本發明不限于這些實施方式，并且在不脫離本發明的范圍的情況下，可以做出任何配置。亦即，在本發明中，雖然在附圖中主要例示并描述了【具體實施方式】，但在不脫離本發明的技術思想或范圍的情況下，本領域技術人員可以在部件數量、應用例子以及其他詳細配置方面對上述實施方式做出多種修改。
[0053]例如，在上述例子中，雖然作為例子描述了例如車輛的門或電動尾門之類的開閉體，但本發明可以用于例如建筑物中的百葉窗之類的開閉體。
[0054]雖然已經參照有限數量的實施方式描述了本發明，但得益于本公開的本領域技術人員將會理解，可以設計出不脫離此處公開的本發明的范圍的其他實施方式。因而，本發明的范圍應當僅由所附權利要求書限定。
【主權項】
1.一種利用電動機對開閉體的打開或關閉進行控制的開閉體控制設備，所述開閉體控制設備包括: 橋接電路，其包括連接至所述電動機的開關元件；以及 控制單元，其對所述開關元件的接通或關斷狀態進行控制， 其中，在執行用于全閉或全開所述開閉體的控制的情況下，所述控制單元控制所述開關元件的接通或關斷狀態，使得所述橋接電路進入再生狀態，并且 其中，在人執行所述開閉體的操作的情況下，所述控制單元控制所述開關元件的接通或關斷狀態，使得所述橋接電路不進入所述再生狀態。2.根據權利要求1所述的開閉體控制設備， 其中，所述控制單元執行用于全閉或全開所述開閉體的控制的情況包括所述控制單元控制全閉或全開所述開閉體的速度的情況。3.—種利用電動機控制開閉體的打開或關閉的開閉體控制方法，所述開閉體控制方法包括: 在執行用于全閉或全開所述開閉體的控制的情況下，執行驅動控制和再生制動控制，以及 在人執行所述開閉體的操作的情況下，禁止所述再生制動控制。
【文檔編號】E05F15/603GK106014063SQ201610104110
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年2月25日
【發明人】洼田孝, 洼田一孝, 藤本啟吾
【申請人】歐姆龍汽車電子株式會社