JP4244412B2 - 直流モータのモータ回転パルス生成回路およびその回路を用いた挟み込み検知装置 - Google Patents
直流モータのモータ回転パルス生成回路およびその回路を用いた挟み込み検知装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシを有する直流モータの回転に応じてパルスを生成するモータ回転パルス生成回路に関するものであり、モータ回転パルス生成回路を用いて正確なモータ回転の状態を検出したり、モータ回転により動く可動部材の動作位置を検出する装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、直流モータの回転検出装置は、回転数から位置制御を行ったり、モータ回転数の変化から挟み込み等の発生を検出する装置に用いられている。例えば、このような車両の挟み込み検知装置はセルシオ新型車解説書（トヨタ自動車株式会社 １９９４年１０月発行）の４−１００頁に示されるようにウインドレギュレータやサンルーフ等に適用されており、モータの出力トルクの変化から挟み込みの発生を検知している。
【０００３】
モータトルクから挟み込みを検知する方法は、例えば、モータがロック時にはモータに流れる電流が急激に上昇することに着目し、モータ電流を一定時間の間隔でモニタして、電流の時間当たりの変化量が所定のしきい値をこえた場合に挟み込みと判定するのであるが、挟み込み時のモータ電流の急激な増加により挟み込みの検知を行う方法は、一定時間の間隔でモータに流れる電流を検知するものであるため、挟み込みに直流モータを使用した場合には、次のような問題が生じてしまう。
【０００４】
つまり、直流モータが回転する場合、整流子の複数あるセグメントがブラシを通過する際に接続されるコイルの数が回転に伴い変化するため、つながるコイルの数が変化し、つながるコイルの数により抵抗値が変化してコイルに流れる電流が変化する。このため、電流検知を行うと電流波形にはリップルがのってしまうものとなり、リップルがのった電流を基に挟み込みの制御を行った場合には挟み込みを正確に判定できなくなり、挟み込みの設定荷重が変化してしまう。
【０００５】
また、モータの回転数が早い場合と遅い場合とでは、一定時間にガラス等の進む量に差があるために、挟み込みを判定するまでの作動量に差が生じ、安定した挟み込み荷重とするには難しいものとなる。
【０００６】
更に、挟み込みによるモータロックをモータに流れる電流で判定する場合には、モータを駆動する電圧や温度特性による機械的なばらつきにより正確に判定できないものとなってしまう。
【０００７】
そこで、上記の問題点を解決するため、特開平１０−１０９５３４号公報では次のような提案がなされている。この公報に示される装置は、直流モータを流れる電流に比例した電圧を制御装置に入力し、Ａ／Ｄ入力の取り込みタイミングをフィルタ回路、第１および第２微分回路、電圧比較回路により構成される入力タイミング回路からの出力により決定し、入力タイミング回路から得られた信号のタイミングでＡ／Ｄ入力をして挟み込みの検知を行うようにしている。
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】
直流モータを駆動するときに流れるモータ電流は、モータトルクに比例するＤＣ電流と回転数に比例するリップル成分、およびノイズ成分により構成されている。しかしながら、上記に示す方法ではノイズ成分をフィルタ回路により減衰するが、フィルタの遮断周波数は変化するモータの回転数に対応させるため、最大モータ回転数に設定され、低電圧駆動時や低温等には挟み込みが発生していない場合でもモータ回転は遅くなる。このようにモータ回転数が遅くなったとき、フィルタ回路で十分減衰できない遮断周波数近傍のノイズ成分の影響により、ノイズが原因で異常パルス（例えば、パルスが出ない場所でパルスが出てしまうこと）が生成される場合がある。よって、ノイズにより発生した異常パルスにより電流変化量を正確に検出できない場合が起こり、フィルタで減衰しきれないノイズ成分は、モータ回転数が遅くなったとき顕著になることが実験の結果、判明した。
【０００９】
そこで、モータ回転数が遅くなったときでも直流モータの回転パルスが生成される回路を特願平１０−１８０９８１号において提案した。この回路はモータ電流に含まれるリップル成分をローパスフィルタ、微分回路、増幅器、比較器等から成るアナログ回路によってパルス化を図るものであり、低周波フィルタと高周波フィルタを含むローパスフィルタＬＰＦによりノイズを除去し、第１微分回路によりローパスフィルタの出力を微分し直流成分の減衰を行うと共に、第１増幅器により第１微分回路の出力を増幅し、第２微分回路により第１増幅器の出力を微分して位相をシフトさせ、比較器により第２微分回路の出力と第１増幅器の出力を比較して、低周波フィルタと高周波フィルタを切り替えることにより、遮断周波数を切り替えるものである。
【００１０】
しかしながら、低周波および高周波フィルタ（フィルタ定数）をスイッチにより切り替える固定定数回路では、モータ回転数よりモータ電流の波形を基にローパスフィルタの定数を数段階で切り替え、正確なパルス成形を行う必要がある。例えば、ノイズ成分の大きなモータを使用した場合には、ノイズ除去のためにフィルタの減衰率をより大きなものにしなければならず、減衰率を大きくすると、パルス成形の正しく行えるモータ回転数範囲が狭くなるため、多段化して定数の切り替えを行わなければならず、このように多段化することは切り替え回路が複雑になり、切り替え制御が複雑化するものとなってしまう。
【００１１】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で直流モータの回転状態を示す正確なパルスの生成を行うことを第１の技術的課題とし、その回路を用いて直流モータのモータ電流を基に挟み込みの検知を行った場合、正確な挟み込み検知が可能な装置を提供することを技術的課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた第１技術的手段は、クロック入力（入力されるクロック周波数）により遮断周波数が決まり、直流モータからの入力信号のノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタ、スイッチト・キャパシタ・フィルタの出力に対し波形成形を行い直流モータの回転状態を示すリップルパルスを生成するパルス成形回路、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えるパルス発生回路とを備えたことである。
【００１３】
上記の構成により、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えることにより、スイッチト・キャパシタ・フィルタの遮断周波数がリップルパルスの変動が発生してもリニアに追従するものとなる。このことから、リップルの周波数変動にスイッチト・キャパシタ・フィルタの遮断周波数はリニアに追従できるものとなり、リップル周波数以上のノイズを常に大きく減衰することが可能である。また、従来のようにフィルタ遮断周波数を多段で切り替えるために多段の定数切替回路をもつ必要がなく、回路構成およびフィルタ定数の切り替え制御は必要なくなり、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することが可能となる。
【００１４】
この場合、リップルパルスをフィードバックした信号がスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に入力されるようにすれば、モータ回転により確実に追従し、リップルパルスに基づくリニアな制御がし易くなる。
【００１５】
また、上記の課題を解決するために講じた第２技術的手段は、固定部材と、固定部材に対し可動自在な可動部材と、可動部材を駆動する直流モータと、直流モータに正転または逆転の指示を与えるスイッチ部材と、スイッチ部材の操作により直流モータを制御すると共に固定部材と可動部材との間の挟み込みを検知し、挟み込み検知時には前記直流モータを逆転させる制御手段とを備えた挟み込み検知装置において、
クロック入力により遮断周波数が決まり、直流モータからの入力信号のノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタ、スイッチト・キャパシタ・フィルタの出力に対し波形成形を行い直流モータの回転状態を示すリップルパルスを生成するパルス成形回路、リップルパルスをフィードバックし、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えるパルス発生回路とを備えた直流モータのモータ回転パルス生成回路を用い、モータ回転パルス生成回路の出力するパルスに基づき挟み込み検知を行うようにしたことである。
【００１６】
これによれば、パルス成形回路より得られたリップルパルスをフィードバックし、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えることにより遮断周波数がリニアに変化することから、リップルの周波数変動に遮断周波数はリニアに追従でき、フィルタの減衰率はノイズに合わせて大きくすることが可能となる。また、従来のような多段化されたフィルタ定数切替回路をもつ必要がなく、しかもフィルタ定数の切り替え制御は必要なくなり、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することが可能となるため、挟み込み検知装置にこの回路を用いた場合、正確な挟み込み検知が行えるものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、直流モータ１１の回転数に応じてパルス出力（リップルパルスを生成）するモータ回転パルス生成回路３を示している。この回路３は内部にスイッチト・キャパシタ・フィルタ（ＳＣＦ）３ａ、リップルパルス成形回路３ｂ、パルス発生回路から構成されており、パルス発生回路はＰＬＬ（フェーズ・ロックト・ループ）３ｃ、分周回路３ｄ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３ｅ、加減算回路３ｆから成り立っている。
【００１９】
スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａは、基本的には図２の（ａ）に示されるようにアナログスイッチとコンデンサで構成された回路（スイッチト・キャパシタ回路）をフィルタに応用したものであり、図２の動作説明図に示すように基本的には２個のスイッチとコンデンサから構成されており、スイッチＳ１，Ｓ２を周期Ｔで交互にオン／オフすることにより、電流ｉが、ｉ＝Ｖ／（１／ｆＣ）で流れる。
【００２０】
このことから、スイッチト・キャパシタは抵抗と等価であるとみなせる。これを応用した抵抗とコンデンサより成るＣＲフィルタの場合（（ｂ）参照）には、その回路の遮断周波数ｆｃは２つのスイッチをオン／オフする周波数（スイッチト・キャパシタ・フィルタの場合にはクロック入力）により可変となり、遮断周波数ｆｃは（ｂ）のように表わされる。尚、ここではノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタには市販のＩＣ（ＭＦ６−５０）を使用しており、このＩＣの遮断周波数ｆｃはｆｃ＝ｆCLK（クロック入力周波数）／Ｎ（定数、例えば、定数：５０）で表わされるものとする。
【００２１】
リップルパルス成形回路３ｂは、図３に示される回路構成から成り立っている。この回路３ｂは内部に高周波アクティブフィルタ（フィルタ）ＦＬ２、第１および第２微分回路ＤＣ１，ＤＣ２、増幅器ＡＰ１、比較器（電圧比較器）ＣＭを備えている。
【００２２】
高周波アクティブフィルタＦＬ２は、抵抗Ｒ３，Ｒ４がオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力され、反転入力端子には更に抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されたコンデンサＣ２が接続される。また、反転入力端子と抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点にはコンデンサＣ３が接続され、出力に対してフィードバックがかけられている。このフィルタＦＬ２は高周波成分の除去を行うもので、例えば、モータ１１の最高回転数（例えば、６０００ｒｐｍ）以上のノイズ成分を減衰量を大きくして確実に除去することができ、フィルタＦＬ２により、直流モータの回転信号（リップル周波数）にのるノイズが除去できるローパスフィルタＬＰＦとして機能する。
【００２３】
第１微分回路ＤＣ１は、ローパスフィルタＬＰＦの出力（ｂ）に接続されており、入力信号を微分して直流成分の減衰を行うものである。第１微分回路ＤＣ１はオペアンプＯＰ２の反転入力端子に、抵抗Ｒ７とカップリングコンデンサＣ５が直列接続されている。一方、非反転入力端子には抵抗Ｒ５とＲ６の分圧された電圧が印加され、分圧点にはバイパスコンデンサＣ４が接続されている。また、反転入力端子とオペアンプＯＰ２の出力との間には抵抗Ｒ８とコンデンサＣ６が並列接続されている。
【００２４】
増幅器ＡＰ１は、第１微分回路ＤＣ１の出力（ｃ）を増幅するものであり、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子には抵抗Ｒ９，Ｒ１０が直列接続され、更に非反転入力端子にはコンデンサＣ９が接続されている。また、反転入力端子と、抵抗Ｒ９，Ｒ１０の接続点にはコンデンサＣ７が抵抗Ｒ１１を介して接地された状態で接続されており、オペアンプＯＰ３の出力との間にコンデンサＣ８および抵抗Ｒ１２が並列接続されている。
【００２５】
第２微分回路ＤＣ２は、増幅器ＡＰ１の出力（ｄ）を微分して位相を９０°シフトさせるものであり、オペアンプＯＰ４の非反転入力端子には増幅器ＡＰ１の出力（ｄ）が抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ１１のフィルタを介して接続されている。一方、反転入力端子には抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ１０が直列接続され、更にオペアンプＯＰ４の出力（ｅ）と非反転入力端子の間に抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１２が並列接続されている。
【００２６】
比較器ＣＭは、第２微分回路ＤＣ２の出力（ｅ）と増幅回路ＡＰ１の出力（ｄ）を比較するものであり、オペアンプＯＰ５の反転入力には抵抗Ｒ１７を介して増幅回路ＡＰ１の出力（ｄ）が接続されており、非反転入力端子には抵抗Ｒ１６を介して第２微分回路ＤＣ２の出力（ｅ）が接続され、更にオペアンプＯＰ５の出力（ｆ）との間には抵抗Ｒ１８が接続され、出力（ｆ）からリップル周波数に合致した矩形状のパルス出力（リップルパルス）が出力され、このパルス出力（ｆ）が、制御装置１のＣＰＵ２に入力されている。
【００２７】
上記した、リップルパルス成形回路３ｂの各部における出力波形を、図４を参照に簡単に説明すると、まず最初、図１に示すモータ１１に流れる電流は電流に比例した電圧信号（モータ回転信号）に換えられる。この信号には直流モータ特有のリップルがノイズと共にのっている（ａ波形）。リップルは直流モータ１１を用いた場合に発生するもので、その原因は整流子の複数あるセグメントがブラシを通過する際に接続されるコイルの数が回転に伴い変化するために、並列につながるコイルの数が変化し、モータ回転時の抵抗値の変化によってコイルに流れる電流が変化することで発生する。
【００２８】
このリップルがのった信号をスイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａを通すことにより、リップルノイズは除去されるが、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａのクロック入力（クロック周波数ｆCLK）によるノイズが出力に表れ、ローパスフィルタＬＰＦを通すことにより、平滑化されｂ波形のようにノイズ成分が除去される。次に、ローパスフィルタＬＰＦを通過した信号（ｂ波形）を第１微分回路ＤＣ１に通すと、信号は微分され直流成分の減衰を行いリプル成分のみのｃ波形になる。更に、ｃ波形に対して増幅器ＡＰ１を通すと、ｃ波形の振幅が増幅されてｄの波形になり、その後、第２微分回路ＤＣ２を通すとｃ波形に対して位相が９０°遅れ、第２微分回路ＤＣ２後の波形がe波形となる。次に、増幅器ＡＰ１の出力（ｄ波形）と第２微分回路の出力（ｅ波形）を比較器ＣＭで比較することによって、パルス出力（ｆ波形）が得られる。
【００２９】
本発明ではパルス出力（リップルパルス）の波形をフィードバックし、リップルパルスの周波数がスイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの遮断周波数ｆｃとなるような回路構成としている。つまり、ＰＬＬ３ｃに入力されるリップルパルス（ｆ波形）の周波数ｆｐに対し、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの出力の遮断周波数の関係式（ｆｃ＝ｆCLK／Ｎ）の定数Ｎ（＝５０）に基づく周波数（５０ｆｐ）をＰＬＬ３ｃは出力するようにしている。ＰＬＬ３ｃの出力（周波数：５０ｆｐ）は、入力周波数ｆｐに対して分周回路３ｄにより５０分周され、分周回路３ｄはＰＬＬ３ｃに対して周波数ｆｐを出力する。つまり、ＰＬＬ３ｃに入力されたリップルパルスの周波数ｆｐに一致するように発振が制御され、分周回路３ｄの出力信号の位相制御がなされる。このことから、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの遮断周波数ｆｃはパルス出力（リップルパルス）の状態に基づきリニアに変化するものとなる。
【００３０】
更に、ＰＬＬ３ｃにはパルス発生回路の起動時にＰＬＬ３ｃからの出力を安定化させるため、ＬＰＦ３ｅ，加減算回路３ｆが付加されている。パルス発生回路の起動時に加減算回路３ｆにモータ１１を駆動するバッテリー電圧Ｖｂを外部信号として与えることで、ＰＬＬ３ｃの発振を初期状態で一定の電圧レベルに保持し、発振が安定となった定常時にはＰＬＬ３ｃに入力されるリップルパルスに依存する発振を行う構成をとっている。
【００３１】
これを各位置の波形（分周回路３ｄの出力波形ｊ、ＰＬＬ３ｃからＬＰＦ３ｅへの出力波形ｇ、ＬＰＦからの出力波形ｈ，パルス出力波形ｆ）で見てみると、図５の（ａ）では起動時の波形を示し、（ｂ）では定常時の波形を示している。この場合、ＰＬＬ３ｃのＬＰＦ３ｅに対する信号はリップルパルスと分周回路３ｄからの信号の位相差に比例した信号が表れ、リップルパルスｆに分周回路３ｄからの出力を合わせ込むように、位相制御が行われる。
【００３２】
図６ではモータ回転信号のモータノイズを除去するローパスフィルタＬＰＦのフィルタ定数の切り替えを行い、ＬＰＦのフィルタ遮断周波数の切り替えを行った場合と、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａを用い、リップルパルスに基づきスイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの遮断周波数を変化させた場合を示している。尚、図６では遮断周波数を変化させる回路以外は両者同じもので比較したものであり、図３の（ｅ）および（ｆ）位置における波形の比較図である。従来のようにフィルタ切り替えを行う方法（例えば、図３のローパスフィルタのフィルタ定数をスイッチ等により切り替える方法）では、パルス出力（リップルパルス）にパルス減（パルス飛び）やパルス増が発生してしまうものとなり、モータ回転に正確に同期した信号を得ることができなくなってしまう。
【００３３】
そこで、図１に示すパルス出力（リップルパルス）をフィードバックし、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの遮断周波数ｆｃをリニアに変化させることで、パルス出力（ｆ波形）は、リップルがのった電流波形に対して誤差成分が含まれないところで正確に切り換わり、誤差成分ののらない安定した波形を得ることができる。つまり、パルス出力（ｆ波形）は整流子の動きに同期しているものとなり、直流モータ１１を用いてもリップルによる誤差成分がＡ／Ｄ入力時に影響しないものとなる。このようにして得られるモータ回転に同期した正確なリップルパルスを基に制御がなされるようにする。具体的に、ＣＰＵ２ではこの入力されたリップルパルスの切り換わるタイミングでＣＰＵ２に取り込まれるようにすることで、正確な制御が可能となる。つまり、上記した構成のモータ回転パルス生成回路３は、直流モータ１１の回転に同期して、正確にパルス出力を行う装置に用いることができる。例えば、車両等においてはサンルーフのルーフへの挟み込みを検知したり、ウォンドレギュレータ装置において窓ガラスへの挟み込みを検知したりする挟み込み検知装置や、運転者の体型や態様に応じて正確なシート位置、ルームミラー位置、バックミラー位置、ステアリング位置等を記憶する車両等のメモリ装置にも適用が可能であるが、ここでは、一実施形態として挟み込み検知装置に適用した場合について説明する。
【００３４】
図７はサンルーフＳＲの動作時に挟み込みを検知する挟み込み検知装置のシステム構成図を示し、図８はその制御装置１の挟み込み検知の処理を示すフローチャートである。この挟み込み検知の制御を行う制御装置１には、バッテリー１２のプラス端子がＩＧ１に接続され、マイナス端子がＧＮＤに接続されている。バッテリー１２のプラス端子はイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）１３を介してＩＧ２に接続されており、ＩＧスイッチ１３をオンすることにより、制御装置１に電源が供給されるようになっている。制御装置１に入力された電圧は内部の電源回路４に入力され、電源回路４により安定化された電圧がＣＰＵ（コントローラ）２に入力される。ＩＧスイッチ１３がオンになった場合、ＩＧ２に入力されたバッテリー１２からの電圧は電源回路４に入力されると共にＣＰＵ２に入力される。
【００３５】
図２に示すサンルーフ（可動部材）ＳＲは、ルーフ（固定部材）に対して上下及びスライド方向に可動するものであり、直流モータであるサンルーフモータ（以下、モータと称す）１１によりチルトアップ／ダウン、スライド動作がなされるように制御装置１により制御される。尚、モータ１１によりサンルーフＳＲをチルトアップ／ダウン及びスライド動作させて可動させる構造は公知であり、また、サンルーフＳＲのチルトアップ／ダウンに関しては、ここでは説明を省略する。
【００３６】
サンルーフＳＲを駆動するモータ１１は、制御装置１のＭＴ＋とＭＴ−に接続されている。ＭＴ＋の端子はリレー９の切替端子に接続され、ＭＴ−はリレー１０の切替え端子に接続されている。このリレー９はＣＰＵ２により制御され、リレー９のコイルに電流を流すことにより、リレー接点が切り換わりモータ１１に電流が流れることによって正転または逆転し、その結果、回転してサンルーフＳＲがルーフＲＦの開口部に対して駆動される。また、リレー９から、モータ駆動時、モータ１１に流れる電流（モータ電流）を検知するよう、モータ電流信号（抵抗により分圧された電圧）はモータ回転パルス生成回路３に入力され、モータ回転パルス生成回路３の出力はＣＰＵ２に入力されている。
【００３７】
この制御装置１においてスイッチ７（７ａ，７ｂ），８は２組存在し、サンルーフ位置検出スイッチ７とサンルーフ操作スイッチ８を備える。サンルーフ位置検出スイッチ７はそれぞれ２つのリミットスイッチから成り立っており、サンルーフＳＲの全閉位置から４ｍｍ（不感帯領域）および２００ｍｍ（挟み込み発生時にモータ１１が逆転した後、モータ動作を停める位置）下がった位置の検出を行えるように形成されたものであり、米国規定のＦＭＶＳＳの規定を満足させるように設けられたものである。これは、モータ１１と一体となった図示しない減速機構に取り付けられ、入力インターフェース（入力Ｉ／Ｆ）６を介してＣＰＵ２に入力され、サンルーフＳＲの全閉位置からの所定位置（４ｍｍ，２００ｍｍ）を検知するものである。また、サンルーフ操作スイッチ８は、サンルーフＳＲの状態を操作するスイッチであり、同じく入力Ｉ／Ｆ６を介してＣＰＵ２に入力され、バッテリ電圧も入力Ｉ／Ｆ６を介してＣＰＵ２に入力されている。
【００３８】
次に、挟み込み検知の処理について、図８を参照して説明する。車両において車両キー（図示せず）をキーシリンダ（図示せず）に差し込み車両キーを回すとイグニッションスイッチ１３がオンされ、バッテリ１２から制御装置１に電源が供給される。その後、電源が供給され始めると制御装置１はＣＰＵ２のＲＯＭの中に記憶されたプログラム（メインルーチン ２ｍｓｅｃ毎）を実行する。
【００３９】
メインルーチンではまず最初にイニシャルが行われる。このイニシャルではＲＯＭおよびＲＡＭのチェック、必要な定数のメモリ設定、およびシステムが正常に動作するかのチェックがなされる。その後、スイッチ類７，８の入力を行い、サンルーフ制御を一定周期で行う。そこで、このサンルーフ制御について図８を参照して説明する。
【００４０】
ステップＳ１０１では手動のサンルーフ操作スイッチ（ここでは、閉操作スイッチ）８が操作され、オンされたかが判定される。ここで、閉操作スイッチ８がオンされていない場合（ルーフ開要求無）には以下の処理を行わないが、閉操作スイッチがオンされた場合（つまり、サンルーフＳＲを閉める要求有）、ステップＳ１０２においてサンルーフＳＲを閉める信号をリレー９に対して出力し、モータ１１を駆動してサンルーフＳＲを開口部に対して閉める動作を行う。
【００４１】
次のステップＳ１０３ではサンルーフ位置検出スイッチ（リミットスイッチ１）７ａがオンであるかが判定される。ここで、オンである場合（全閉から４ｍｍ以内にサンルーフＳＲがある場合）、ステップＳ１０４において次にモータ１１が全閉したかが判定される。全閉状態の検出は、リッミットスイッチ１がオン（全閉から４ｍｍ開いた位置）になってから、モータ回転パルスがどれだけ入ったかにより検出することができる。ここで、全閉していない場合には前の処理状態を維持するが、全閉状態である場合にはステップＳ１０５においてサンルーフＳＲが全閉位置まで閉じきったものとしてサンルーフ制御（サンルーフ閉動作）を停止する。
【００４２】
一方、ステップＳ１０３において、位置検出スイッチ（リミットスイッチ１）７ａがオンの場合にはモータ回転パルス生成回路３からのリップルパルス（ｆ波形）の入力があるかが判定される。この場合、パルスエッジ（立ち上がりまたは立ち下がりエッジ）の入力はＣＰＵ内の割り込み処理によりなされ、パルスエッジが入力されない場合には以下の処理を行わないが、割り込み処理によりパルスエッジが入力された場合にはステップＳ１０７において、モータ電流をモータ駆動ラインから信号をもらい、Ａ／Ｄポートより入力して読み込み所定のメモリに記憶して、ステップＳ１０８においてモータ電流差演算を行う。ここでは、比較電流値（数パルス前（例えば、１００パルス前）の電流値）から現在電流値の差をとったものをモータ電流変化量としてメモリ記憶する。この場合、比較電流値として電流値の所定パルス前の状態が記憶されるようメモリの更新がなされる。次に、ステップＳ１０９により算出したモータ電流変化量と所定のしきい値との比較がなさる。このしきい値はモータを駆動するモータ駆動電圧Ｖｂにより可変されるものであり、Ｖｂが高い場合にはモータ１１は回転が速くなることからしきい値を下げ、Ｖｂが低い場合にはしきい値を上げることによりモータ１１の駆動電圧Ｖｂに基づくしきい値の設定が行えるようになっている。ここで、モータ電流変化量が所定のしきい値より小さい場合には、挟み込みによるモータ電流の増加がないものとしてこの処理を終了するが、モータ電流変化量がしきい値以上である場合には、ステップＳ１１０において今度は起動マスク中であるかが判定される。
【００４３】
この起動マスク中というのは電源投入初期において入力されるパルスの状態が安定するまで一定の時間のパルス入力に対して不感帯を設けるものであり、電源投入初期（起動マスク中）では挟み込み制御を行わないが、起動マスク中でない場合にはステップＳ１１１を行う。このステップＳ１１１においてサンルーフＳＲの開口動作を行う。
【００４４】
次のステップＳ１１２において、今度は位置検出スイッチ（リミットスイッチ２）７ｂがオンされたかが判定される。このスイッチはサンルーフＳＲの開動作を行うとき全閉から２００ｍｍ開いた位置でスイッチの状態がオンに切り換わるものである。ここで、スイッチ７ｂがオンしていない場合（全閉から２００ｍｍ以内で動作しているとき）にはステップＳ１１３において今度はモータロックしたかが判定される。モータロックしていない場合にはステップＳ１１１に戻り、サンルーフＳＲの開口を続けるがモータロックした場合にはステップＳ１１４に移り、ステップＳ１１４においてサンルーフ制御を停止する。
【００４５】
つまり、サンルーフＳＲを閉めているとき挟み込みが発生しモータ１１の回転動作を反転させ開口させるが、ルーフ開口後、ルーフ位置が全閉状態から２００ｍｍになったときにルーフの動作を停止する。このように、モータ回転パルス生成回路３によりサンルーフ制御はリップルの周波数変動に遮断周波数はリニアに追従できることから、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することが可能となるため、正確な挟み込み検知が行えるものとなる。
【００４６】
尚、ここではサンルーフＳＲの挟み込みに適用したもので説明を行ったが、これに限定されず、モータ回転パルス生成回路３を用いて正確なモータ回転の状態を検出したり、モータ回転により動く可動部材の動作位置を検出する装置に適用が可能である。
【００４７】
【効果】
第１の発明によれば、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えることによりスイッチト・キャパシタ・フィルタの遮断周波数がリップルパルスの変動が発生してもリニアに追従することから、リップルの周波数変動にスイッチト・キャパシタ・フィルタの遮断周波数はリニアに追従できるものとなる。この場合、フィルタの減衰率はノイズに合わせて大きくすることが可能となり、従来のようにフィルタ遮断周波数を多段で切り替えるために多段の定数切替回路をもつ必要がなく、回路構成およびフィルタ定数の切り替え制御は必要なくなり、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することができる。
【００４８】
この場合、リップルパルスをフィードバックした信号がスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に入力されるようにすれば、モータ回転により確実に追従し、リップルパルスに基づくリニアな制御がし易くなる。
【００４９】
また、第２の発明によれば、固定部材と、固定部材に対し可動自在な可動部材と、可動部材を駆動する直流モータと、直流モータに正転または逆転の指示を与えるスイッチ部材と、スイッチ部材の操作により直流モータを制御すると共に固定部材と可動部材との間の挟み込みを検知し、挟み込み検知時には前記直流モータを逆転させる制御手段とを備えた挟み込み検知装置において、
クロック入力により遮断周波数が決まり、直流モータからの入力信号のノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタ、スイッチト・キャパシタ・フィルタの出力に対し波形成形を行い直流モータの回転状態を示すリップルパルスを生成するパルス成形回路、リップルパルスをフィードバックし、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えるパルス発生回路とを備えた直流モータのモータ回転パルス生成回路を用い、モータ回転パルス生成回路の出力するパルスに基づき挟み込み検知を行うようにしたことにより、パルス成形回路より得られたリップルパルスをフィードバックし、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えることにより遮断周波数がリニアに変化する。このことから、リップルの周波数変動に遮断周波数はリニアに追従でき、フィルタの減衰率はノイズに合わせて大きくすることが可能となり、従来のような多段化されたフィルタ定数切替回路をもつ必要がなく、しかもフィルタ定数の切り替え制御は必要なくなり、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することが可能となるため、挟み込み検知装置にこの回路を用いた場合、正確な挟み込み検知が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態におけるモータ回転パルス生成回路の回路ブロック図ある。
【図２】 本発明の一実施形態におけるモータ回転パルス生成回路のスイッチト・キャパシタ・フィルタの動作説明する説明図である。
【図３】 図１に示すリップルパルス成形回路の電気回路図である。
【図４】 図３に示すパルス成形回路の各点における波形を示したタイミングチャートである。
【図５】 図１に示すパルス発生回路のタイミングチャートであり、（ａ）は起動時、（ｂ）は定常時の波形を示す。
【図６】 フィルタ切り替えを行い遮断周波数を切り替えたときと、スイッチト・キャパシタ・フィルタで遮断周波数を切り替えたときのパルス出力を示す図である。
【図７】 モータ回転パルス生成回路を挟み込み検知に用いた場合の構成図である。
【図８】 図７に示す制御装置の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 制御装置
２ ＣＰＵ（制御手段）
３ モータ回転パルス生成回路
３ａ スイッチト・キャパシタ・フィルタ
３ｂ リップルパルス成形回路（パルス成形回路）
３ｃ ＰＬＬ（パルス発生回路）
３ｄ 分周回路（パルス発生回路）
３ｅ ＬＰＦ（パルス発生回路）
３ｆ 加減算回路（パルス発生回路）
７ ルーフ位置検出スイッチ（スイッチ部材）
８ サンルーフ操作スイッチ（スイッチ部材）
１１ 直流モータ（モータ）
ＲＦ ルーフ（固定部材）
ＳＲ サンルーフ（可動部材）
ｆCLK クロック入力の周波数
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシを有する直流モータの回転に応じてパルスを生成するモータ回転パルス生成回路に関するものであり、モータ回転パルス生成回路を用いて正確なモータ回転の状態を検出したり、モータ回転により動く可動部材の動作位置を検出する装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、直流モータの回転検出装置は、回転数から位置制御を行ったり、モータ回転数の変化から挟み込み等の発生を検出する装置に用いられている。例えば、このような車両の挟み込み検知装置はセルシオ新型車解説書（トヨタ自動車株式会社 １９９４年１０月発行）の４−１００頁に示されるようにウインドレギュレータやサンルーフ等に適用されており、モータの出力トルクの変化から挟み込みの発生を検知している。
【０００３】
モータトルクから挟み込みを検知する方法は、例えば、モータがロック時にはモータに流れる電流が急激に上昇することに着目し、モータ電流を一定時間の間隔でモニタして、電流の時間当たりの変化量が所定のしきい値をこえた場合に挟み込みと判定するのであるが、挟み込み時のモータ電流の急激な増加により挟み込みの検知を行う方法は、一定時間の間隔でモータに流れる電流を検知するものであるため、挟み込みに直流モータを使用した場合には、次のような問題が生じてしまう。
【０００４】
つまり、直流モータが回転する場合、整流子の複数あるセグメントがブラシを通過する際に接続されるコイルの数が回転に伴い変化するため、つながるコイルの数が変化し、つながるコイルの数により抵抗値が変化してコイルに流れる電流が変化する。このため、電流検知を行うと電流波形にはリップルがのってしまうものとなり、リップルがのった電流を基に挟み込みの制御を行った場合には挟み込みを正確に判定できなくなり、挟み込みの設定荷重が変化してしまう。
【０００５】
また、モータの回転数が早い場合と遅い場合とでは、一定時間にガラス等の進む量に差があるために、挟み込みを判定するまでの作動量に差が生じ、安定した挟み込み荷重とするには難しいものとなる。
【０００６】
更に、挟み込みによるモータロックをモータに流れる電流で判定する場合には、モータを駆動する電圧や温度特性による機械的なばらつきにより正確に判定できないものとなってしまう。
【０００７】
そこで、上記の問題点を解決するため、特開平１０−１０９５３４号公報では次のような提案がなされている。この公報に示される装置は、直流モータを流れる電流に比例した電圧を制御装置に入力し、Ａ／Ｄ入力の取り込みタイミングをフィルタ回路、第１および第２微分回路、電圧比較回路により構成される入力タイミング回路からの出力により決定し、入力タイミング回路から得られた信号のタイミングでＡ／Ｄ入力をして挟み込みの検知を行うようにしている。
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】
直流モータを駆動するときに流れるモータ電流は、モータトルクに比例するＤＣ電流と回転数に比例するリップル成分、およびノイズ成分により構成されている。しかしながら、上記に示す方法ではノイズ成分をフィルタ回路により減衰するが、フィルタの遮断周波数は変化するモータの回転数に対応させるため、最大モータ回転数に設定され、低電圧駆動時や低温等には挟み込みが発生していない場合でもモータ回転は遅くなる。このようにモータ回転数が遅くなったとき、フィルタ回路で十分減衰できない遮断周波数近傍のノイズ成分の影響により、ノイズが原因で異常パルス（例えば、パルスが出ない場所でパルスが出てしまうこと）が生成される場合がある。よって、ノイズにより発生した異常パルスにより電流変化量を正確に検出できない場合が起こり、フィルタで減衰しきれないノイズ成分は、モータ回転数が遅くなったとき顕著になることが実験の結果、判明した。
【０００９】
そこで、モータ回転数が遅くなったときでも直流モータの回転パルスが生成される回路を特願平１０−１８０９８１号において提案した。この回路はモータ電流に含まれるリップル成分をローパスフィルタ、微分回路、増幅器、比較器等から成るアナログ回路によってパルス化を図るものであり、低周波フィルタと高周波フィルタを含むローパスフィルタＬＰＦによりノイズを除去し、第１微分回路によりローパスフィルタの出力を微分し直流成分の減衰を行うと共に、第１増幅器により第１微分回路の出力を増幅し、第２微分回路により第１増幅器の出力を微分して位相をシフトさせ、比較器により第２微分回路の出力と第１増幅器の出力を比較して、低周波フィルタと高周波フィルタを切り替えることにより、遮断周波数を切り替えるものである。
【００１０】
しかしながら、低周波および高周波フィルタ（フィルタ定数）をスイッチにより切り替える固定定数回路では、モータ回転数よりモータ電流の波形を基にローパスフィルタの定数を数段階で切り替え、正確なパルス成形を行う必要がある。例えば、ノイズ成分の大きなモータを使用した場合には、ノイズ除去のためにフィルタの減衰率をより大きなものにしなければならず、減衰率を大きくすると、パルス成形の正しく行えるモータ回転数範囲が狭くなるため、多段化して定数の切り替えを行わなければならず、このように多段化することは切り替え回路が複雑になり、切り替え制御が複雑化するものとなってしまう。
【００１１】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で直流モータの回転状態を示す正確なパルスの生成を行うことを第１の技術的課題とし、その回路を用いて直流モータのモータ電流を基に挟み込みの検知を行った場合、正確な挟み込み検知が可能な装置を提供することを技術的課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた第１技術的手段は、クロック入力（入力されるクロック周波数）により遮断周波数が決まり、直流モータからの入力信号のノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタ、スイッチト・キャパシタ・フィルタの出力に対し波形成形を行い直流モータの回転状態を示すリップルパルスを生成するパルス成形回路、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えるパルス発生回路とを備えたことである。
【００１３】
上記の構成により、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えることにより、スイッチト・キャパシタ・フィルタの遮断周波数がリップルパルスの変動が発生してもリニアに追従するものとなる。このことから、リップルの周波数変動にスイッチト・キャパシタ・フィルタの遮断周波数はリニアに追従できるものとなり、リップル周波数以上のノイズを常に大きく減衰することが可能である。また、従来のようにフィルタ遮断周波数を多段で切り替えるために多段の定数切替回路をもつ必要がなく、回路構成およびフィルタ定数の切り替え制御は必要なくなり、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することが可能となる。
【００１４】
この場合、リップルパルスをフィードバックした信号がスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に入力されるようにすれば、モータ回転により確実に追従し、リップルパルスに基づくリニアな制御がし易くなる。
【００１５】
また、上記の課題を解決するために講じた第２技術的手段は、固定部材と、固定部材に対し可動自在な可動部材と、可動部材を駆動する直流モータと、直流モータに正転または逆転の指示を与えるスイッチ部材と、スイッチ部材の操作により直流モータを制御すると共に固定部材と可動部材との間の挟み込みを検知し、挟み込み検知時には前記直流モータを逆転させる制御手段とを備えた挟み込み検知装置において、
クロック入力により遮断周波数が決まり、直流モータからの入力信号のノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタ、スイッチト・キャパシタ・フィルタの出力に対し波形成形を行い直流モータの回転状態を示すリップルパルスを生成するパルス成形回路、リップルパルスをフィードバックし、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えるパルス発生回路とを備えた直流モータのモータ回転パルス生成回路を用い、モータ回転パルス生成回路の出力するパルスに基づき挟み込み検知を行うようにしたことである。
【００１６】
これによれば、パルス成形回路より得られたリップルパルスをフィードバックし、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えることにより遮断周波数がリニアに変化することから、リップルの周波数変動に遮断周波数はリニアに追従でき、フィルタの減衰率はノイズに合わせて大きくすることが可能となる。また、従来のような多段化されたフィルタ定数切替回路をもつ必要がなく、しかもフィルタ定数の切り替え制御は必要なくなり、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することが可能となるため、挟み込み検知装置にこの回路を用いた場合、正確な挟み込み検知が行えるものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、直流モータ１１の回転数に応じてパルス出力（リップルパルスを生成）するモータ回転パルス生成回路３を示している。この回路３は内部にスイッチト・キャパシタ・フィルタ（ＳＣＦ）３ａ、リップルパルス成形回路３ｂ、パルス発生回路から構成されており、パルス発生回路はＰＬＬ（フェーズ・ロックト・ループ）３ｃ、分周回路３ｄ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３ｅ、加減算回路３ｆから成り立っている。
【００１９】
スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａは、基本的には図２の（ａ）に示されるようにアナログスイッチとコンデンサで構成された回路（スイッチト・キャパシタ回路）をフィルタに応用したものであり、図２の動作説明図に示すように基本的には２個のスイッチとコンデンサから構成されており、スイッチＳ１，Ｓ２を周期Ｔで交互にオン／オフすることにより、電流ｉが、ｉ＝Ｖ／（１／ｆＣ）で流れる。
【００２０】
このことから、スイッチト・キャパシタは抵抗と等価であるとみなせる。これを応用した抵抗とコンデンサより成るＣＲフィルタの場合（（ｂ）参照）には、その回路の遮断周波数ｆｃは２つのスイッチをオン／オフする周波数（スイッチト・キャパシタ・フィルタの場合にはクロック入力）により可変となり、遮断周波数ｆｃは（ｂ）のように表わされる。尚、ここではノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタには市販のＩＣ（ＭＦ６−５０）を使用しており、このＩＣの遮断周波数ｆｃはｆｃ＝ｆCLK（クロック入力周波数）／Ｎ（定数、例えば、定数：５０）で表わされるものとする。
【００２１】
リップルパルス成形回路３ｂは、図３に示される回路構成から成り立っている。この回路３ｂは内部に高周波アクティブフィルタ（フィルタ）ＦＬ２、第１および第２微分回路ＤＣ１，ＤＣ２、増幅器ＡＰ１、比較器（電圧比較器）ＣＭを備えている。
【００２２】
高周波アクティブフィルタＦＬ２は、抵抗Ｒ３，Ｒ４がオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力され、反転入力端子には更に抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されたコンデンサＣ２が接続される。また、反転入力端子と抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点にはコンデンサＣ３が接続され、出力に対してフィードバックがかけられている。このフィルタＦＬ２は高周波成分の除去を行うもので、例えば、モータ１１の最高回転数（例えば、６０００ｒｐｍ）以上のノイズ成分を減衰量を大きくして確実に除去することができ、フィルタＦＬ２により、直流モータの回転信号（リップル周波数）にのるノイズが除去できるローパスフィルタＬＰＦとして機能する。
【００２３】
第１微分回路ＤＣ１は、ローパスフィルタＬＰＦの出力（ｂ）に接続されており、入力信号を微分して直流成分の減衰を行うものである。第１微分回路ＤＣ１はオペアンプＯＰ２の反転入力端子に、抵抗Ｒ７とカップリングコンデンサＣ５が直列接続されている。一方、非反転入力端子には抵抗Ｒ５とＲ６の分圧された電圧が印加され、分圧点にはバイパスコンデンサＣ４が接続されている。また、反転入力端子とオペアンプＯＰ２の出力との間には抵抗Ｒ８とコンデンサＣ６が並列接続されている。
【００２４】
増幅器ＡＰ１は、第１微分回路ＤＣ１の出力（ｃ）を増幅するものであり、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子には抵抗Ｒ９，Ｒ１０が直列接続され、更に非反転入力端子にはコンデンサＣ９が接続されている。また、反転入力端子と、抵抗Ｒ９，Ｒ１０の接続点にはコンデンサＣ７が抵抗Ｒ１１を介して接地された状態で接続されており、オペアンプＯＰ３の出力との間にコンデンサＣ８および抵抗Ｒ１２が並列接続されている。
【００２５】
第２微分回路ＤＣ２は、増幅器ＡＰ１の出力（ｄ）を微分して位相を９０°シフトさせるものであり、オペアンプＯＰ４の非反転入力端子には増幅器ＡＰ１の出力（ｄ）が抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ１１のフィルタを介して接続されている。一方、反転入力端子には抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ１０が直列接続され、更にオペアンプＯＰ４の出力（ｅ）と非反転入力端子の間に抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１２が並列接続されている。
【００２６】
比較器ＣＭは、第２微分回路ＤＣ２の出力（ｅ）と増幅回路ＡＰ１の出力（ｄ）を比較するものであり、オペアンプＯＰ５の反転入力には抵抗Ｒ１７を介して増幅回路ＡＰ１の出力（ｄ）が接続されており、非反転入力端子には抵抗Ｒ１６を介して第２微分回路ＤＣ２の出力（ｅ）が接続され、更にオペアンプＯＰ５の出力（ｆ）との間には抵抗Ｒ１８が接続され、出力（ｆ）からリップル周波数に合致した矩形状のパルス出力（リップルパルス）が出力され、このパルス出力（ｆ）が、制御装置１のＣＰＵ２に入力されている。
【００２７】
上記した、リップルパルス成形回路３ｂの各部における出力波形を、図４を参照に簡単に説明すると、まず最初、図１に示すモータ１１に流れる電流は電流に比例した電圧信号（モータ回転信号）に換えられる。この信号には直流モータ特有のリップルがノイズと共にのっている（ａ波形）。リップルは直流モータ１１を用いた場合に発生するもので、その原因は整流子の複数あるセグメントがブラシを通過する際に接続されるコイルの数が回転に伴い変化するために、並列につながるコイルの数が変化し、モータ回転時の抵抗値の変化によってコイルに流れる電流が変化することで発生する。
【００２８】
このリップルがのった信号をスイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａを通すことにより、リップルノイズは除去されるが、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａのクロック入力（クロック周波数ｆCLK）によるノイズが出力に表れ、ローパスフィルタＬＰＦを通すことにより、平滑化されｂ波形のようにノイズ成分が除去される。次に、ローパスフィルタＬＰＦを通過した信号（ｂ波形）を第１微分回路ＤＣ１に通すと、信号は微分され直流成分の減衰を行いリプル成分のみのｃ波形になる。更に、ｃ波形に対して増幅器ＡＰ１を通すと、ｃ波形の振幅が増幅されてｄの波形になり、その後、第２微分回路ＤＣ２を通すとｃ波形に対して位相が９０°遅れ、第２微分回路ＤＣ２後の波形がe波形となる。次に、増幅器ＡＰ１の出力（ｄ波形）と第２微分回路の出力（ｅ波形）を比較器ＣＭで比較することによって、パルス出力（ｆ波形）が得られる。
【００２９】
本発明ではパルス出力（リップルパルス）の波形をフィードバックし、リップルパルスの周波数がスイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの遮断周波数ｆｃとなるような回路構成としている。つまり、ＰＬＬ３ｃに入力されるリップルパルス（ｆ波形）の周波数ｆｐに対し、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの出力の遮断周波数の関係式（ｆｃ＝ｆCLK／Ｎ）の定数Ｎ（＝５０）に基づく周波数（５０ｆｐ）をＰＬＬ３ｃは出力するようにしている。ＰＬＬ３ｃの出力（周波数：５０ｆｐ）は、入力周波数ｆｐに対して分周回路３ｄにより５０分周され、分周回路３ｄはＰＬＬ３ｃに対して周波数ｆｐを出力する。つまり、ＰＬＬ３ｃに入力されたリップルパルスの周波数ｆｐに一致するように発振が制御され、分周回路３ｄの出力信号の位相制御がなされる。このことから、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの遮断周波数ｆｃはパルス出力（リップルパルス）の状態に基づきリニアに変化するものとなる。
【００３０】
更に、ＰＬＬ３ｃにはパルス発生回路の起動時にＰＬＬ３ｃからの出力を安定化させるため、ＬＰＦ３ｅ，加減算回路３ｆが付加されている。パルス発生回路の起動時に加減算回路３ｆにモータ１１を駆動するバッテリー電圧Ｖｂを外部信号として与えることで、ＰＬＬ３ｃの発振を初期状態で一定の電圧レベルに保持し、発振が安定となった定常時にはＰＬＬ３ｃに入力されるリップルパルスに依存する発振を行う構成をとっている。
【００３１】
これを各位置の波形（分周回路３ｄの出力波形ｊ、ＰＬＬ３ｃからＬＰＦ３ｅへの出力波形ｇ、ＬＰＦからの出力波形ｈ，パルス出力波形ｆ）で見てみると、図５の（ａ）では起動時の波形を示し、（ｂ）では定常時の波形を示している。この場合、ＰＬＬ３ｃのＬＰＦ３ｅに対する信号はリップルパルスと分周回路３ｄからの信号の位相差に比例した信号が表れ、リップルパルスｆに分周回路３ｄからの出力を合わせ込むように、位相制御が行われる。
【００３２】
図６ではモータ回転信号のモータノイズを除去するローパスフィルタＬＰＦのフィルタ定数の切り替えを行い、ＬＰＦのフィルタ遮断周波数の切り替えを行った場合と、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａを用い、リップルパルスに基づきスイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの遮断周波数を変化させた場合を示している。尚、図６では遮断周波数を変化させる回路以外は両者同じもので比較したものであり、図３の（ｅ）および（ｆ）位置における波形の比較図である。従来のようにフィルタ切り替えを行う方法（例えば、図３のローパスフィルタのフィルタ定数をスイッチ等により切り替える方法）では、パルス出力（リップルパルス）にパルス減（パルス飛び）やパルス増が発生してしまうものとなり、モータ回転に正確に同期した信号を得ることができなくなってしまう。
【００３３】
そこで、図１に示すパルス出力（リップルパルス）をフィードバックし、スイッチト・キャパシタ・フィルタ３ａの遮断周波数ｆｃをリニアに変化させることで、パルス出力（ｆ波形）は、リップルがのった電流波形に対して誤差成分が含まれないところで正確に切り換わり、誤差成分ののらない安定した波形を得ることができる。つまり、パルス出力（ｆ波形）は整流子の動きに同期しているものとなり、直流モータ１１を用いてもリップルによる誤差成分がＡ／Ｄ入力時に影響しないものとなる。このようにして得られるモータ回転に同期した正確なリップルパルスを基に制御がなされるようにする。具体的に、ＣＰＵ２ではこの入力されたリップルパルスの切り換わるタイミングでＣＰＵ２に取り込まれるようにすることで、正確な制御が可能となる。つまり、上記した構成のモータ回転パルス生成回路３は、直流モータ１１の回転に同期して、正確にパルス出力を行う装置に用いることができる。例えば、車両等においてはサンルーフのルーフへの挟み込みを検知したり、ウォンドレギュレータ装置において窓ガラスへの挟み込みを検知したりする挟み込み検知装置や、運転者の体型や態様に応じて正確なシート位置、ルームミラー位置、バックミラー位置、ステアリング位置等を記憶する車両等のメモリ装置にも適用が可能であるが、ここでは、一実施形態として挟み込み検知装置に適用した場合について説明する。
【００３４】
図７はサンルーフＳＲの動作時に挟み込みを検知する挟み込み検知装置のシステム構成図を示し、図８はその制御装置１の挟み込み検知の処理を示すフローチャートである。この挟み込み検知の制御を行う制御装置１には、バッテリー１２のプラス端子がＩＧ１に接続され、マイナス端子がＧＮＤに接続されている。バッテリー１２のプラス端子はイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）１３を介してＩＧ２に接続されており、ＩＧスイッチ１３をオンすることにより、制御装置１に電源が供給されるようになっている。制御装置１に入力された電圧は内部の電源回路４に入力され、電源回路４により安定化された電圧がＣＰＵ（コントローラ）２に入力される。ＩＧスイッチ１３がオンになった場合、ＩＧ２に入力されたバッテリー１２からの電圧は電源回路４に入力されると共にＣＰＵ２に入力される。
【００３５】
図２に示すサンルーフ（可動部材）ＳＲは、ルーフ（固定部材）に対して上下及びスライド方向に可動するものであり、直流モータであるサンルーフモータ（以下、モータと称す）１１によりチルトアップ／ダウン、スライド動作がなされるように制御装置１により制御される。尚、モータ１１によりサンルーフＳＲをチルトアップ／ダウン及びスライド動作させて可動させる構造は公知であり、また、サンルーフＳＲのチルトアップ／ダウンに関しては、ここでは説明を省略する。
【００３６】
サンルーフＳＲを駆動するモータ１１は、制御装置１のＭＴ＋とＭＴ−に接続されている。ＭＴ＋の端子はリレー９の切替端子に接続され、ＭＴ−はリレー１０の切替え端子に接続されている。このリレー９はＣＰＵ２により制御され、リレー９のコイルに電流を流すことにより、リレー接点が切り換わりモータ１１に電流が流れることによって正転または逆転し、その結果、回転してサンルーフＳＲがルーフＲＦの開口部に対して駆動される。また、リレー９から、モータ駆動時、モータ１１に流れる電流（モータ電流）を検知するよう、モータ電流信号（抵抗により分圧された電圧）はモータ回転パルス生成回路３に入力され、モータ回転パルス生成回路３の出力はＣＰＵ２に入力されている。
【００３７】
この制御装置１においてスイッチ７（７ａ，７ｂ），８は２組存在し、サンルーフ位置検出スイッチ７とサンルーフ操作スイッチ８を備える。サンルーフ位置検出スイッチ７はそれぞれ２つのリミットスイッチから成り立っており、サンルーフＳＲの全閉位置から４ｍｍ（不感帯領域）および２００ｍｍ（挟み込み発生時にモータ１１が逆転した後、モータ動作を停める位置）下がった位置の検出を行えるように形成されたものであり、米国規定のＦＭＶＳＳの規定を満足させるように設けられたものである。これは、モータ１１と一体となった図示しない減速機構に取り付けられ、入力インターフェース（入力Ｉ／Ｆ）６を介してＣＰＵ２に入力され、サンルーフＳＲの全閉位置からの所定位置（４ｍｍ，２００ｍｍ）を検知するものである。また、サンルーフ操作スイッチ８は、サンルーフＳＲの状態を操作するスイッチであり、同じく入力Ｉ／Ｆ６を介してＣＰＵ２に入力され、バッテリ電圧も入力Ｉ／Ｆ６を介してＣＰＵ２に入力されている。
【００３８】
次に、挟み込み検知の処理について、図８を参照して説明する。車両において車両キー（図示せず）をキーシリンダ（図示せず）に差し込み車両キーを回すとイグニッションスイッチ１３がオンされ、バッテリ１２から制御装置１に電源が供給される。その後、電源が供給され始めると制御装置１はＣＰＵ２のＲＯＭの中に記憶されたプログラム（メインルーチン ２ｍｓｅｃ毎）を実行する。
【００３９】
メインルーチンではまず最初にイニシャルが行われる。このイニシャルではＲＯＭおよびＲＡＭのチェック、必要な定数のメモリ設定、およびシステムが正常に動作するかのチェックがなされる。その後、スイッチ類７，８の入力を行い、サンルーフ制御を一定周期で行う。そこで、このサンルーフ制御について図８を参照して説明する。
【００４０】
ステップＳ１０１では手動のサンルーフ操作スイッチ（ここでは、閉操作スイッチ）８が操作され、オンされたかが判定される。ここで、閉操作スイッチ８がオンされていない場合（ルーフ開要求無）には以下の処理を行わないが、閉操作スイッチがオンされた場合（つまり、サンルーフＳＲを閉める要求有）、ステップＳ１０２においてサンルーフＳＲを閉める信号をリレー９に対して出力し、モータ１１を駆動してサンルーフＳＲを開口部に対して閉める動作を行う。
【００４１】
次のステップＳ１０３ではサンルーフ位置検出スイッチ（リミットスイッチ１）７ａがオンであるかが判定される。ここで、オンである場合（全閉から４ｍｍ以内にサンルーフＳＲがある場合）、ステップＳ１０４において次にモータ１１が全閉したかが判定される。全閉状態の検出は、リッミットスイッチ１がオン（全閉から４ｍｍ開いた位置）になってから、モータ回転パルスがどれだけ入ったかにより検出することができる。ここで、全閉していない場合には前の処理状態を維持するが、全閉状態である場合にはステップＳ１０５においてサンルーフＳＲが全閉位置まで閉じきったものとしてサンルーフ制御（サンルーフ閉動作）を停止する。
【００４２】
一方、ステップＳ１０３において、位置検出スイッチ（リミットスイッチ１）７ａがオンの場合にはモータ回転パルス生成回路３からのリップルパルス（ｆ波形）の入力があるかが判定される。この場合、パルスエッジ（立ち上がりまたは立ち下がりエッジ）の入力はＣＰＵ内の割り込み処理によりなされ、パルスエッジが入力されない場合には以下の処理を行わないが、割り込み処理によりパルスエッジが入力された場合にはステップＳ１０７において、モータ電流をモータ駆動ラインから信号をもらい、Ａ／Ｄポートより入力して読み込み所定のメモリに記憶して、ステップＳ１０８においてモータ電流差演算を行う。ここでは、比較電流値（数パルス前（例えば、１００パルス前）の電流値）から現在電流値の差をとったものをモータ電流変化量としてメモリ記憶する。この場合、比較電流値として電流値の所定パルス前の状態が記憶されるようメモリの更新がなされる。次に、ステップＳ１０９により算出したモータ電流変化量と所定のしきい値との比較がなさる。このしきい値はモータを駆動するモータ駆動電圧Ｖｂにより可変されるものであり、Ｖｂが高い場合にはモータ１１は回転が速くなることからしきい値を下げ、Ｖｂが低い場合にはしきい値を上げることによりモータ１１の駆動電圧Ｖｂに基づくしきい値の設定が行えるようになっている。ここで、モータ電流変化量が所定のしきい値より小さい場合には、挟み込みによるモータ電流の増加がないものとしてこの処理を終了するが、モータ電流変化量がしきい値以上である場合には、ステップＳ１１０において今度は起動マスク中であるかが判定される。
【００４３】
この起動マスク中というのは電源投入初期において入力されるパルスの状態が安定するまで一定の時間のパルス入力に対して不感帯を設けるものであり、電源投入初期（起動マスク中）では挟み込み制御を行わないが、起動マスク中でない場合にはステップＳ１１１を行う。このステップＳ１１１においてサンルーフＳＲの開口動作を行う。
【００４４】
次のステップＳ１１２において、今度は位置検出スイッチ（リミットスイッチ２）７ｂがオンされたかが判定される。このスイッチはサンルーフＳＲの開動作を行うとき全閉から２００ｍｍ開いた位置でスイッチの状態がオンに切り換わるものである。ここで、スイッチ７ｂがオンしていない場合（全閉から２００ｍｍ以内で動作しているとき）にはステップＳ１１３において今度はモータロックしたかが判定される。モータロックしていない場合にはステップＳ１１１に戻り、サンルーフＳＲの開口を続けるがモータロックした場合にはステップＳ１１４に移り、ステップＳ１１４においてサンルーフ制御を停止する。
【００４５】
つまり、サンルーフＳＲを閉めているとき挟み込みが発生しモータ１１の回転動作を反転させ開口させるが、ルーフ開口後、ルーフ位置が全閉状態から２００ｍｍになったときにルーフの動作を停止する。このように、モータ回転パルス生成回路３によりサンルーフ制御はリップルの周波数変動に遮断周波数はリニアに追従できることから、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することが可能となるため、正確な挟み込み検知が行えるものとなる。
【００４６】
尚、ここではサンルーフＳＲの挟み込みに適用したもので説明を行ったが、これに限定されず、モータ回転パルス生成回路３を用いて正確なモータ回転の状態を検出したり、モータ回転により動く可動部材の動作位置を検出する装置に適用が可能である。
【００４７】
【効果】
第１の発明によれば、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えることによりスイッチト・キャパシタ・フィルタの遮断周波数がリップルパルスの変動が発生してもリニアに追従することから、リップルの周波数変動にスイッチト・キャパシタ・フィルタの遮断周波数はリニアに追従できるものとなる。この場合、フィルタの減衰率はノイズに合わせて大きくすることが可能となり、従来のようにフィルタ遮断周波数を多段で切り替えるために多段の定数切替回路をもつ必要がなく、回路構成およびフィルタ定数の切り替え制御は必要なくなり、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することができる。
【００４８】
この場合、リップルパルスをフィードバックした信号がスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に入力されるようにすれば、モータ回転により確実に追従し、リップルパルスに基づくリニアな制御がし易くなる。
【００４９】
また、第２の発明によれば、固定部材と、固定部材に対し可動自在な可動部材と、可動部材を駆動する直流モータと、直流モータに正転または逆転の指示を与えるスイッチ部材と、スイッチ部材の操作により直流モータを制御すると共に固定部材と可動部材との間の挟み込みを検知し、挟み込み検知時には前記直流モータを逆転させる制御手段とを備えた挟み込み検知装置において、
クロック入力により遮断周波数が決まり、直流モータからの入力信号のノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタ、スイッチト・キャパシタ・フィルタの出力に対し波形成形を行い直流モータの回転状態を示すリップルパルスを生成するパルス成形回路、リップルパルスをフィードバックし、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えるパルス発生回路とを備えた直流モータのモータ回転パルス生成回路を用い、モータ回転パルス生成回路の出力するパルスに基づき挟み込み検知を行うようにしたことにより、パルス成形回路より得られたリップルパルスをフィードバックし、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスをスイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えることにより遮断周波数がリニアに変化する。このことから、リップルの周波数変動に遮断周波数はリニアに追従でき、フィルタの減衰率はノイズに合わせて大きくすることが可能となり、従来のような多段化されたフィルタ定数切替回路をもつ必要がなく、しかもフィルタ定数の切り替え制御は必要なくなり、モータ回転に基づく正確なリップルパルスを生成することが可能となるため、挟み込み検知装置にこの回路を用いた場合、正確な挟み込み検知が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態におけるモータ回転パルス生成回路の回路ブロック図ある。
【図２】 本発明の一実施形態におけるモータ回転パルス生成回路のスイッチト・キャパシタ・フィルタの動作説明する説明図である。
【図３】 図１に示すリップルパルス成形回路の電気回路図である。
【図４】 図３に示すパルス成形回路の各点における波形を示したタイミングチャートである。
【図５】 図１に示すパルス発生回路のタイミングチャートであり、（ａ）は起動時、（ｂ）は定常時の波形を示す。
【図６】 フィルタ切り替えを行い遮断周波数を切り替えたときと、スイッチト・キャパシタ・フィルタで遮断周波数を切り替えたときのパルス出力を示す図である。
【図７】 モータ回転パルス生成回路を挟み込み検知に用いた場合の構成図である。
【図８】 図７に示す制御装置の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 制御装置
２ ＣＰＵ（制御手段）
３ モータ回転パルス生成回路
３ａ スイッチト・キャパシタ・フィルタ
３ｂ リップルパルス成形回路（パルス成形回路）
３ｃ ＰＬＬ（パルス発生回路）
３ｄ 分周回路（パルス発生回路）
３ｅ ＬＰＦ（パルス発生回路）
３ｆ 加減算回路（パルス発生回路）
７ ルーフ位置検出スイッチ（スイッチ部材）
８ サンルーフ操作スイッチ（スイッチ部材）
１１ 直流モータ（モータ）
ＲＦ ルーフ（固定部材）
ＳＲ サンルーフ（可動部材）
ｆCLK クロック入力の周波数
Claims (2)
- クロック入力により遮断周波数が決まり、直流モータからの入力信号のノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタ、
該スイッチト・キャパシタ・フィルタの出力に対し波形成形を行い直流モータの回転状態を示すリップルパルスを生成するパルス成形回路、
リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスを前記スイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えるパルス発生回路とを備え、
リップルパルスをフィードバックした信号が前記スイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に入力される
ことを特徴とする直流モータのモータ回転パルス生成回路。 - 固定部材と、該固定部材に対し可動自在な可動部材と、該可動部材を駆動する直流モータと、該直流モータに正転または逆転の指示を与えるスイッチ部材と、該スイッチ部材の操作により前記直流モータを制御すると共に前記固定部材と前記可動部材との間の挟み込みを検知し、挟み込み検知時には前記直流モータを逆転させる制御手段とを備えた挟み込み検知装置において、
クロック入力により遮断周波数が決まり、直流モータからの入力信号のノイズを除去するスイッチト・キャパシタ・フィルタ、該スイッチト・キャパシタ・フィルタの出力に対し波形成形を行い直流モータの回転状態を示すリップルパルスを生成するパルス成形回路、リップルパルスをフィードバックし、リップルパルスの周波数が遮断周波数となるパルスを前記スイッチト・キャパシタ・フィルタのクロック入力に与えるパルス発生回路とを備えた直流モータのモータ回転パルス生成回路を用い、該モータ回転パルス生成回路の出力するパルスに基づき挟み込み検知を行うことを特徴とする挟み込み検知装置。
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