CN110192339B - 雨刮器装置 - Google Patents

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Abstract

一种雨刮器装置，包括：雨刮器电动机，所述雨刮器电动机包括转子和产生旋转磁场的线圈，所述雨刮器电动机通过转子响应于旋转磁场的旋转而使雨刮片进行拂拭动作；驱动部，所述驱动部对线圈通电而产生旋转磁场，从而驱动雨刮器电动机旋转；以及控制部，所述控制部在至少基于转子的旋转位置对线圈通电的时刻控制驱动部。

Description

雨刮器装置
技术领域
本发明涉及一种雨刮器装置。
背景技术
在驱动雨刮器装置的雨刮器电动机中，存在使用无刷DC电动机的情况，该无刷DC电动机将永磁体用于旋转件(转子)，将电磁体(线圈)用于固定件(定子)。作为同步电动机的无刷DC电动机一般具有如下性质：当施加于线圈的电压变高时，转子的转速上升，但设置于转子中心的输出轴的转矩降低。此外，无刷DC电动机具有如下性质：输出轴的转矩会受到流过电动机的线圈的电流(以下简称为“电动机电流”)影响。无刷DC电动机还具有如下性质：当输出轴的旋转受到外力的作用而处于高负载的状态时，输出轴的转速降低，但输出轴的转矩变大。
在无刷DC电动机中，通过脉冲宽度调制(PWM)生成施加于线圈的电压。在PWM中，通过利用开关元件的接通断开使直流的电源的电压以脉冲状的矩形波状变化，从而使有效电压变化。无刷DC电动机通过利用PWM使施加于线圈的电压变化，从而使输出轴的旋转速度变化。
在使无刷DC电动机的输出轴的转矩变化时，仅利用因PWM实现的电压变化的话是很难应对的。
图12是示出一般的无刷DC电动机中输出轴的转速(旋转速度)和流过雨刮器电动机的线圈的电流相对于输出轴的转矩的变化的说明图。如图12的表示输出轴转矩与输出轴转速的关系的直线296R所示，输出轴的转速随着输出轴的转矩变大而降低。
在雨刮器装置的情况下，在作用于雨刮器电动机输出轴的外力中，作为一例，存在因挡风玻璃上的积雪导致的拂拭动作的阻力。若由雨刮器电动机驱动的雨刮片的拂拭动作被积雪阻碍，则雨刮器电动机过负载，流过雨刮器电动机的线圈的电流(以下简称为“电动机电流”)变大，如图12的表示输出轴转矩与电动机电流的关系的直线296I所示，若转矩变大，则雨刮器电动机的发热和消耗电力增大。若电动机电流超过雨刮器电动机的额定电流，则可能损伤雨刮器电动机和雨刮器电动机的驱动电路。
在与图12所示的除雪时所需的转矩对应的除雪时动作点Pβ处，电动机电流达到表示为除雪时电动机电流I5的值，可能会超过作为通常拂拭时动作范围98所允许的电流值。
例如，在日本专利公开公报的特开2015-126547号中公开了一种雨刮器装置的发明，通过改变将电压施加于无刷DC电动机线圈的时间，从而增大无刷DC电动机的输出轴的转矩。
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，特开2015-126547号所公开的技术是为了消除无刷DC电动机的转子旋转的转矩变动即转矩脉动，若增大无刷DC电动机的输出轴的转矩，则电动机电流增大，无刷DC电动机可能会过负载、过热。
图8是示出一般的无刷DC电动机中输出轴的转速(旋转速度)和电动机电流相对于输出轴的转矩的变化的说明图。如图8所示的表示输出轴的转矩与输出轴的转速的关系的直线96R、98R所示，即使旋转速度如直线96R上的转速R3与直线98R上的转速R4那样不同，在输出轴的转矩相同的情况下，电动机电流也大致同为I3。根据图8，为了确保所需转矩，即使输出轴的旋转速度为低速，也要使与旋转速度为高速的情况相同的电动机电流流过线圈，会增大电动机的发热和消耗电力。若电动机电流超过电动机的额定电流，则可能损伤电动机和电动机的驱动电路。
本发明鉴于上述而作，提供一种雨刮器装置，通过抑制雨刮器电动机的负载来抑制消耗电力，并且防止雨刮器电动机过热，同时能够在低速区域至高速区域控制雨刮器电动机的输出轴的旋转速度。
此外，本发明提供一种雨刮器装置，通过抑制雨刮器电动机的负载来抑制消耗电力，并且防止雨刮器电动机过热，同时能够提高雨刮器电动机的输出轴的转矩。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的第一方式的雨刮器装置包括：雨刮器电动机，所述雨刮器电动机包括转子和产生旋转磁场的线圈，所述雨刮器电动机通过所述转子响应于旋转磁场的旋转而使雨刮片进行拂拭动作；驱动部，所述驱动部对所述线圈通电而产生旋转磁场，从而驱动所述雨刮器电动机旋转；以及控制部，所述控制部控制所述驱动部。所述控制部在至少基于所述转子的旋转位置对所述线圈通电的时刻控制所述驱动部。
根据该雨刮器装置，在至少基于转子的旋转位置对线圈通电的时刻控制驱动部，由此，能够根据转子的旋转位置在适当的时刻控制雨刮器电动机的旋转，因此，能够适当地控制流过线圈的电动机电流，从而能够抑制雨刮器电动机的负载。
本发明第二方式的雨刮器装置是在本发明第一方式的雨刮器装置的基础上，所述控制部以如下方式控制所述驱动部：在速度指令为第一旋转速度的情况下进行第一旋转控制，在所述第一旋转控制中，在与所述转子的旋转位置对应的时刻对所述线圈通电，并且，所述控制部控制所述驱动部以进行第二旋转控制和第三旋转控制中的至少一种控制，在速度指令为比所述第一旋转速度高的第二旋转速度的情况下进行第二旋转控制，在所述第二旋转控制中，在比所述第一旋转控制的时刻提前电角度的时刻，对所述线圈通电比所述第一旋转控制的情况的电压高的有效电压，在速度指令为比所述第一旋转速度低的第三旋转速度的情况下进行第三旋转控制，在所述第三旋转控制中，在比所述第一旋转控制的时刻延迟电角度的时刻，对所述线圈通电比所述第一旋转控制的情况的电压低的有效电压。
根据该雨刮器装置，提高向雨刮器电动机的线圈通电的有效电压，并且使通电的时刻提前而与输出轴的高速旋转对应，降低向雨刮器电动机的线圈通电的有效电压，并且使通电的时刻延迟而与输出轴的高转矩且低速旋转对应，由此，能够抑制雨刮器电动机的负载，并且能够在低速区域至高速区域控制雨刮器电动机的输出轴的旋转速度。
本发明第三方式的雨刮器装置是在本发明第二方式的雨刮器装置的基础上，所述雨刮器装置包括温度检测部，所述温度检测部检测所述驱动部的温度，所述控制部以如下方式控制所述驱动部：在所述雨刮片拂拭动作中所述温度超过规定的阈值温度的情况下，进行所述第三旋转控制。
根据该雨刮器装置，在驱动部的电路的温度为阈值温度以上的情况下，进行与低速旋转对应的第三旋转控制，由此，可防止雨刮器电动机过负载。
本发明第四方式的雨刮器装置是在本发明第二方式的雨刮器装置的基础上，所述雨刮器装置包括电流检测部，所述电流检测部检测所述线圈的电流值，所述控制部以如下方式控制所述驱动部：在所述雨刮片拂拭动作中所述电流值为规定的阈值以上的情况下，进行所述第三旋转控制。
根据该雨刮器装置，在雨刮器电动机的线圈的电流为规定的阈值以上的情况下，进行与低速旋转对应的第三旋转控制，由此，可防止雨刮器电动机过负载。
本发明第五方式的雨刮器装置是在本发明第二方式的雨刮器装置的基础上，在速度指令表示的所述第二旋转速度与所述雨刮器电动机的当前旋转速度之差大的情况下，所述控制部以如下方式控制所述驱动部：逐级提高向所述线圈通电的有效电压，并且逐级提前该通电的时刻，使所述雨刮器电动机的旋转速度达到速度指令表示的旋转速度，在所述雨刮器电动机的当前旋转速度与速度指令表示的所述第三旋转速度之差大的情况下，所述控制部以如下方式控制所述驱动部：逐级降低向所述线圈通电的有效电压，并且逐级延迟该通电的时刻，使所述雨刮器电动机的旋转速度达到速度指令表示的旋转速度。
根据该雨刮器装置，在目标旋转速度与当前旋转速度的速度差大的情况下，通过逐级改变通电的有效电压和通电时刻的提前角度，可使雨刮器电动机的旋转速度顺畅地变化。
本发明第六方式的雨刮器装置是在本发明第一方式的雨刮器装置的基础上，在提高所述雨刮器电动机的旋转速度的情况下，所述控制部以进行高转速控制的方式控制所述驱动部，在所述高转速控制中，在比与所述转子的旋转位置对应的时刻提前电角度的时刻，对所述线圈通电，在提高所述雨刮器电动机的转矩的情况下，所述控制部以进行高转矩旋转控制的方式控制所述驱动部，在所述高转矩旋转控制中，通过在与所述转子的旋转位置对应的时刻对所述线圈通电，从而以比所述高转速控制低的电流获得相同的转矩。
根据该雨刮器装置，以与转子的旋转位置对应的时刻为基点，使向线圈通电的电角度提前，由此，能够将控制模式从高转矩旋转控制切换为高转速控制。换言之，通过进行使驱动部生成在比高转速控制的时刻晚的时刻变化的电压的高转矩旋转控制，可提高雨刮器电动机的输出轴的转矩，并且流过雨刮器电动机的电流变小，能够防止雨刮器电动机过负载。
本发明第七方式的雨刮器装置是在本发明第六方式的雨刮器装置的基础上，提高所述雨刮器电动机的转矩的情况是所述雨刮片的拂拭动作被阻碍的情况。
根据该雨刮器装置，在拂拭动作被积雪等障碍物阻碍的情况下，进行提高输出轴转矩的高转矩旋转控制，由此，能够排除该障碍物并再次开始拂拭动作。
本发明第八方式的雨刮器装置是在本发明第七方式的雨刮器装置的基础上，所述雨刮器装置包括电流检测部，所述电流检测部检测所述线圈的电流值，在所述雨刮片的拂拭动作中所述电流值超过规定的阈值的情况下，所述控制部判断所述雨刮片的拂拭动作被阻碍。
根据该雨刮器装置，在线圈的电流过大的情况下判断拂拭动作被阻碍，并进行高转矩旋转控制，由此，能够排除障碍物并再次开始拂拭动作。
本发明第九方式的雨刮器装置是在本发明第七方式的雨刮器装置的基础上，所述雨刮器装置包括温度检测部，所述温度检测部检测所述驱动部的温度，在所述雨刮片的拂拭动作中所述温度超过规定的阈值温度的情况下，所述控制部判断所述雨刮片的拂拭动作被阻碍。
根据该雨刮器装置，在驱动部变为高温的情况下判断拂拭动作被阻碍，并进行高转矩旋转控制，由此，能够排除障碍物并再次开始拂拭动作。
本发明第十方式的雨刮器装置是在本发明第七方式的雨刮器装置的基础上，所述雨刮器装置包括旋转角度检测部，所述旋转角度检测部对所述雨刮器电动机的输出轴的旋转角度进行检测，
在所述雨刮片的拂拭动作中所述旋转角度检测部检测到的所述输出轴的旋转角度没有变化的情况下，所述控制部判断所述雨刮片的拂拭动作被阻碍。
根据该雨刮器装置，在输出轴的旋转角度没有变化的情况下判断拂拭动作被阻碍，并进行高转矩旋转控制，由此，能够排除障碍物并再次开始拂拭动作。
附图说明
图1是示出本发明第一实施方式和第二实施方式的雨刮器装置的结构的示意图。
图2是示出本发明第一实施方式和第二实施方式的右雨刮器装置的雨刮器控制电路的结构的一例示意的框图。
图3是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机中输出轴的转速(旋转速度)和电动机电流相对于输出轴的转矩的变化的说明图。
图4A是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机中输出轴的转速为中等的情况下进行的中转速控制中向线圈通电的通电方式的一例的时序图。
图4B是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机中输出轴的高转速控制中向线圈通电的通电方式的一例的时序图。
图4C是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机中输出轴的低转速控制中向线圈通电的通电方式的一例的时序图。
图5A是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机中使输出轴的转速从低速变为高速的情况下的、提前角度和施加到线圈的电压的占空比中各自随时间序列变化的一例的时序图。
图5B是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机中使输出轴的转速从高速变为低速的情况下的、提前角度和施加到线圈的电压的占空比中各自随时间序列变化的一例的时序图。
图6是示出在本发明第一实施方式的雨刮器装置中，雨刮器电动机过负载的情况下的、提前角度和施加到线圈的电压的占空比中各自随时间序列变化的一例的时序图。
图7是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置的提前角度量可变控制处理的一例的流程图。
图8是示出一般的无刷DC电动机中输出轴的转速(旋转速度)和电动机电流相对于输出轴的转矩的变化的说明图。
图9是示出本发明第二实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机中输出轴的转速(旋转速度)和电动机电流相对于输出轴的转矩的变化的说明图。
图10A是示出本发明第二实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机中输出轴的高转矩旋转控制中向线圈通电的通电方式的一例的时序图。
图10B是示出本发明第二实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机中输出轴的高转速控制中向线圈通电的通电方式的一例的时序图。
图11是示出本发明第二实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机的旋转控制处理的一例的流程图。
图12是示出一般的无刷DC电动机中输出轴的转速(旋转速度)和电动机电流相对于输出轴的转矩的变化的说明图。
具体实施方式
使用图1至图7，对本发明第一实施方式的雨刮器装置进行说明。
图1是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置10的结构的示意图。作为一例，雨刮器装置10是分别在车辆的挡风玻璃12的下部左侧(副驾驶座侧)具有左雨刮器装置14、在车辆的挡风玻璃12的下部右侧(驾驶座侧)具有右雨刮器装置16的直接驱动的串联式雨刮器装置。另外，本发明第一实施方式中的左右是从车厢内观察到的左右。本发明第一实施方式的雨刮器装置10使左雨刮器装置14的雨刮臂26和右雨刮器装置16的雨刮臂28分别沿同一方向转动。因此，使左雨刮器装置14的输出轴36和右雨刮器装置16的输出轴38分别沿同一方向旋转。
左雨刮器装置14和右雨刮器装置16分别包括雨刮器电动机18、20、减速机构22、24、雨刮臂26、28以及雨刮片30、32。雨刮器电动机18、20分别设于挡风玻璃12的左下方和右下方。
左雨刮器装置14和右雨刮器装置16利用减速机构22、24分别使雨刮器电动机18、20的正转反转减速，利用由减速机构22、24减速了的正转反转分别使输出轴36、38旋转。此外，输出轴36、38的正转反转的旋转力分别作用于雨刮臂26、28，从而使雨刮臂26、28从收纳位置P3移动至下反转位置P2，在下反转位置P2与上反转位置P1之间进行往复动作。利用上述雨刮臂26、28的动作，从而使分别设于雨刮臂26、28的前端的雨刮片30、32在挡风玻璃12表面的下反转位置P2与上反转位置P1之间拂拭。另外，减速机构22、24例如由蜗轮等构成，将雨刮器电动机18、20的旋转分别减速成适合雨刮片30、32在挡风玻璃12表面进行拂拭的旋转速度，分别使输出轴36、38以该旋转速度旋转。
如上所述，本发明第一实施方式的雨刮器电动机18、20分别具有由蜗轮构成的减速机构22、24，因此，输出轴36、38的旋转速度和旋转角度与雨刮器电动机18、20主体的旋转速度和旋转角度不同。然而，在本发明第一实施方式中，雨刮器电动机18、20分别与减速机构22、24构成为一体不可分割，因此，以下，将输出轴36、38的旋转速度和旋转角度看作雨刮器电动机18、20各自的旋转速度和旋转角度。在本发明第一实施方式中，例如，通过使左雨刮器装置14的输出轴36的旋转方向与右雨刮器装置16的输出轴38的旋转方向同步，从而使输出轴36和输出轴38分别沿同一方向旋转。
雨刮器电动机18、20分别与用于控制雨刮器电动机18、20旋转的雨刮器控制电路60、62连接。本发明第一实施方式的雨刮器控制电路60包括用作驱动部的驱动电路60A和用作控制部的雨刮器ECU 60B，雨刮器控制电路62包括用作驱动部的驱动电路62A和用作控制部的雨刮器ECU 62B。
雨刮器ECU 60B与对雨刮器电动机18的输出轴36的旋转速度和旋转角度分别进行检测的用作旋转角度检测部的旋转角度传感器42连接。雨刮器ECU 62B与对雨刮器电动机20的输出轴38的旋转速度和旋转角度分别进行检测的用作旋转角度检测部的旋转角度传感器44连接。雨刮器ECU 60B、62B基于来自旋转角度传感器42、44的信号，分别对挡风玻璃12上的雨刮片30、32的位置进行计算。此外，雨刮器ECU 60B、62B根据计算出的位置分别对驱动电路60A、62A进行控制以改变输出轴36、38的旋转速度。另外，旋转角度传感器42、44分别设于雨刮器电动机18、20的减速机构22、24内，将与输出轴36、38联动而旋转的励磁线圈或磁体的磁场(磁力)转换为电流并进行检测。此外，参照存储于后述储存器等的、与雨刮片30、32的位置相应地规定输出轴36、38的旋转速度的速度图表(未图示)，进行输出轴36、38的旋转速度的控制。
驱动电路60A、62A利用PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制生成用于分别使雨刮器电动机18、20运转的电压(电流)，并分别向雨刮器电动机18、20供给。驱动电路60A、62A包括在开关元件中使用有场效应晶体管(MOSFET)的电路，驱动电路60A、驱动电路62A分别通过雨刮器ECU 60B、雨刮器ECU 62B的控制而输出规定占空比的电压。
雨刮器ECU 60B和雨刮器ECU 62B通过采用有例如LIN(Local InterconnectNetwork：局部互联网络)等协议的通信而协作，从而使左雨刮器装置14和右雨刮器装置16的动作同步。此外，雨刮器控制电路62的雨刮器ECU 62B通过车辆控制电路64与雨刮器开关66连接。
雨刮器开关66是将从车辆的电池供给至雨刮器电动机18、20的电接通或断开的开关。雨刮器开关66可以使雨刮片30、32在以下位置中切换：以低速运转的低速运转模式选择位置、以高速运转的高速运转模式选择位置、以一定周期间歇地运转的间歇运转模式选择位置、停止模式选择位置。此外，通过车辆控制电路64将根据各模式的选择位置使雨刮器电动机18、20旋转的指令信号向雨刮器ECU 62B输出。此外，利用上述采用LIN等协议的通信也可以将输入至雨刮器ECU 62B的指令信号输入至雨刮器ECU 60B。在图1中，为了方便起见，将右雨刮器装置16设为主雨刮器，将左雨刮器装置14设为副雨刮器。
根据各模式的选择位置而从雨刮器开关66输出的信号被输入至雨刮器ECU 60B、62B，从而雨刮器ECU 60B、62B进行与来自雨刮器开关66的输出信号对应的控制。具体而言，雨刮器ECU 60B、62B基于来自雨刮器开关66的指令信号和上述速度图表对输出轴36、38的旋转速度进行计算。此外，雨刮器ECU 60B、62B对驱动电路60A、62A进行控制，以使输出轴36、38以计算出的旋转速度旋转。
图2是表示本发明第一实施方式的右雨刮器装置16的雨刮器控制电路62的结构的一个示例的概略的框图。此外，作为一例，图2所示的雨刮器电动机20是无刷DC电动机，但也可以是带电刷DC电动机。另外，由于左雨刮器装置14的雨刮器控制电路60的结构与右雨刮器装置16的雨刮器控制电路62相同，因此，省略其详细说明。
图2所示的雨刮器控制电路62包括：驱动电路62A，上述驱动电路62A生成向雨刮器电动机20的固定件(定子)的线圈40U、40V、40W的端子施加的电压；以及雨刮器ECU 62B，上述雨刮器ECU 62B对构成驱动电路62A的开关元件的接通和断开进行控制。
雨刮器电动机20的转子72构造成为：由各三个S极和N极的永磁体构成，并追随定子的线圈产生的旋转磁场而旋转。通过霍尔传感器70来检测转子72的磁场。霍尔传感器70也可以对与转子72的永磁体的极性对应、与转子72分开设置的传感器磁体的磁场进行检测。霍尔传感器70检测转子72或传感器磁体的磁场，以作为表示转子72的位置的磁场。
霍尔传感器70是用于通过检测由转子72或传感器磁体形成的磁场来检测转子72的位置的传感器。霍尔传感器70包括与U、V、W各相对应的三个霍尔元件。霍尔传感器70以近似于正弦波的电压变化的信号输出因转子72的旋转而产生的磁场变化。
霍尔传感器70输出的信号被输入作为控制电路的雨刮器ECU 62B。雨刮器ECU 62B是集成电路，并通过待机电路50来控制从作为电源的电池80供给的电力。
从霍尔传感器70输入雨刮器ECU 62B的模拟波形信号被输入位于雨刮器ECU 62B内的霍尔传感器边缘检测部56，该霍尔传感器边缘检测部56包括将比较器等的模拟信号转换为数字信号的电路。在霍尔传感器边缘检测部56中，将输入的模拟波形转换为数字波形，并从数字波形中检测出边缘部分。
数字波形和边缘的信息被输入至电动机位置推定部54，从而计算出转子72的位置。计算出的转子72的位置的信息被输入至通电控制部58。
此外，在雨刮器ECU 62B的指令值计算部52中，从雨刮器开关66输入有用于指示雨刮器电动机20(转子72)的旋转速度的信号。指令值计算部52从由雨刮器开关66输入的信号中抽出与雨刮器电动机20的旋转速度相关的指令，并输入至通电控制部58。
通电控制部58对根据电动机位置推定部54计算出的转子72的磁极的位置而变化的电压的相位进行计算，并基于计算出的相位和由雨刮器开关66指示的转子72的旋转速度来决定驱动占空比值。此外，通电控制部58进行PWM控制，在该PWM控制中，生成与驱动占空比值对应的脉冲信号即PWM信号并输出至驱动电路62A。通过该PWM控制，驱动电路62A生成在基于转子72的磁极位置的时刻变化的电压，并施加于定子40的线圈40U、40V、40W。在施加有该电压的线圈40U、40V、40W中，产生使转子72旋转的旋转磁场。
驱动电路62A包括三相(U相、V相、W相)逆变器。如图2所示，驱动电路62A包括：分别作为上级开关元件的三个N通道场效应晶体管(MOSFET)74U、74V、74W(以下称为“FET 74U、74V、74W”)；以及分别作为下级开关元件的三个N通道场效应晶体管76U、76V、76W(以下称为“FET 76U、76V、76W”)。另外，FET 74U、74V、74W和FET 76U、76V、76W在不需要分别区分的情况下统称为“FET74”、“FET76”，在需要分别区分的情况下，标注“U”、“V”、“W”的符号加以称谓。
在FET 74、FET 76中，FET 74U的源极和FET 76U的漏极连接于线圈40U的端子，FET74V的源极和FET 76V的漏极连接于线圈40V的端子，FET 74W的源极和FET 76W的漏极连接于线圈40W的端子。
FET 74和FET 76的栅极连接于通电控制部58，并供PWM信号输入。FET 74和FET 76在高电平的PWM信号输入栅极时变为接通状态，电流从漏极流至源极。此外，在低电平的PWM信号输入栅极时变为断开状态，变为电流没有从漏极流至源极的状态。
此外，在本发明第一实施方式的雨刮器控制电路62中构成有电池80、噪音防止线圈82和平滑电容器84A、84B等。电池80、噪音防止线圈82和平滑电容器84A、84B大致构成直流电源。
此外，在本发明第一实施方式的雨刮器控制电路62的基板上安装有用作温度检测部的芯片热敏电阻RT，该芯片热敏电阻RT的一端经由电阻R1施加有控制电压Vcc，另一端接地，且检测基板的温度作为电阻值。本发明第一实施方式所使用的芯片热敏电阻RT是电阻随着温度上升而减小的NTC(负温度系数)热敏电阻，芯片热敏电阻RT的电阻值随着温度上升而减小。另外，也可以通过共用反转电路而使用电阻值随着温度上升而增大的PTC(正温度系数)热敏电阻。
芯片热敏电阻RT和电阻R1构成一种分压电路，从芯片热敏电阻的与电阻R1连接的一端输出基于芯片热敏电阻RT的电阻值变化的电压。在通电控制部58中将从芯片热敏电阻RT的一端输出的电压与过热判断值进行比较，在从芯片热敏电阻RT的一端输出的电压为过热判断值以下的情况下，判断雨刮器控制电路62为过热状态。如上所述，由于本发明第一实施方式的芯片热敏电阻RT是电阻随着温度上升而减小的类型，因此，从芯片热敏电阻RT中同时作为由电阻R1和芯片热敏电阻RT构成的分压电路的输出端的一端输出的电压随着温度上升而降低。在从芯片热敏电阻RT的一端输出的电压为过热判断值以下的情况下，通电控制部58判断电路过热。过热判断值根据安装于基板的元件和芯片热敏电阻RT的位置等而变化，作为一例，过热判断值是145℃时芯片热敏电阻RT和电阻R1的分压电路输出的电压。
此外，在FET 76U、76V、76W各自的源极与电池80之间设置有用作电流检测部的电流检测部68。电流检测部68包括：电阻值为0.2mΩ～几Ω左右的分流电阻；以及放大器，该放大器使分流电阻两端的电位差增幅并将与分流电阻的电流成比例的电压值作为信号输出，放大器输出的信号被输入至通电控制部58。在通电控制部58中，对电流检测部68输出的信号与过电流判断值进行比较，在电流检测部68输出的信号为过电流判断值以上的情况下，判断电动机电流为过电流。另外，虽然在图2中未图示，但在雨刮器控制电路60、62的基板上安装有对电池80的电压进行检测的电压传感器等。
以下，对本发明第一实施方式的雨刮器装置10的作用和效果进行说明。图3是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置10的雨刮器电动机18、20中输出轴36、38的转速(旋转速度)和电动机电流相对于输出轴36、38的转矩的变化的说明图。图3的直线92R表示在输出轴36、38的转速为高速的情况下进行的高转速控制中的输出轴36、38的转矩与输出轴36、38的转速的关系，图3的直线92I表示高转速控制中的输出轴36、38的转矩与电动机电流的关系。如图3所示，若增大输出轴36、38的转矩，则转速降低而电动机电流变大。
在图3中示出在高转速控制中使输出轴36、38以转矩N1旋转时，转速为R1，电动机电流为I1。在使输出轴36、38以比转矩N1大的转矩旋转时，转速进一步变得比R1更低，电动机电流变得比I1更大。因此，在高转速控制中增大输出轴36、38的转矩时，尽管转速会降低，但会使电动机电流增大，雨刮器电动机18、20过负载。
在本发明第一实施方式中，例如，在输出轴36、38的转矩变为N1以上的情况下，进行抑制电动机电流的同时增大输出轴36、38的转矩的低转速控制。
图3的直线94R表示在输出轴36、38的转速降低且转矩增大的低转速控制中的输出轴36、38的转矩与输出轴36、38的转速的关系，直线94I表示低转速控制中的输出轴36、38的转矩与电动机电流的关系。如直线94R所示，低转速控制时的转速与高转速控制时的转速相比降低了，但如直线94I所示，低转速控制时的电动机电流与高转速控制时的电动机电流相比也降低了。其结果是，在低转速控制中使输出轴36、38以转矩N1旋转的情况下的电动机电流表示为比在高转速控制中使输出轴36、38以转矩N1旋转的情况下的电动机电流I1低的I2。此外，在低转速控制中，即使在输出轴36、38的转矩变为N1以上的情况下，由于电动机电流的增大没有像高转速控制的电动机电流那样激烈，因此，雨刮器电动机18、20不易过负载。另外，在低转速控制中，即使增大输出轴36、38的转矩，由于输出轴36、38的转速的降低没有像高转速控制那样激烈，因此，在使输出轴36、38以大转矩旋转的情况下，低转速控制比高转速控制更实用。
图4A是示出在输出轴36、38的转速为中等的情况下进行的中转速控制中向线圈40U、40V、40W通电的通电方式的一例的时序图。图4A中以矩形表示的通电102U、102V、102W和通电104U、104V、104W表示向线圈40U、40V、40W通电的时刻。在图4A至图4C中，为了方便起见，通电102U、102V、102W和通电104U、104V、104W以矩形表示，但在实际的通电中，通过PWM调制为脉冲状的电压施加到线圈40U、40V、40W。另外，图4A至图4C的单位时间(例如，时间t0至时间t1之间)为转子72旋转60°电角度的时间。此外，图4A中的通电的时刻是与由霍尔传感器70检测出的转子72的磁极的位置对应的时刻。
在时间t0至时间t1，FET 74W和FET 76V接通，从线圈40W向线圈40V通电。在时间t1至时间t2，FET 74U和FET 76V接通，从线圈40U向线圈40V通电。在时间t2至时间t3，FET 74U和FET 76W接通，从线圈40U向线圈40W通电。在时间t3至时间t4，FET 74V和FET 76W接通，从线圈40V向线圈40W通电。在时间t4至时间t5，FET 74V和FET 76U接通，从线圈40V向线圈40U通电。在时间t5至时间t6，FET 74W和FET 76U接通，从线圈40W向线圈40U通电。在时间t6至时间t7，FET 74W和FET 76V接通，从线圈40W向线圈40V通电。在时间t7至时间t8，FET 74U和FET 76V接通，从线圈40U向线圈40V通电。
图4B是示出高转速控制中向线圈40U、40V、40W通电的通电方式的一例的时序图。在图4B中，在比图4A的通电102U、102V、102W、104U、104V、104W的通电时刻分别早(提前)tα的时刻，进行通电106U、106V、106W、108U、108V、108W。tα根据雨刮器电动机的规格等不同而不同，因此，具体通过设计时的模拟或使用实际机器的实验来决定。此外，tα并不固定，也可以设为随着输出轴36、38的转速变大而增大tα。
为了方便起见，通电106U、106V、106W、108U、108V、108W以矩形表示，但在实际的通电中，通过PWM调制为脉冲状的电压施加到线圈40U、40V、40W。为了使输出轴36、38以高速旋转，需要提高施加到线圈40U、40V、40W的电压的有效电压值，因此，通电106U、106V、106W、108U、108V、108W的占空比大于图4A的通电102U、102V、102W、104U、104V、104W的占空比。
图4C是示出低转速控制中向线圈40U、40V、40W通电的通电方式的一例的时序图。在图4C中，在比图4A的通电102U、102V、102W、104U、104V、104W的通电时刻分别晚(延迟)tβ的时刻，进行通电110U、110V、110W、112U、112V、112W。tβ根据雨刮器电动机的规格等不同而不同，因此，具体通过设计时的模拟或使用实际机器的实验来决定。此外，tβ并不固定，也可以设为随着输出轴36、38的转速变小而增大tβ。
为了方便起见，通电110U、110V、110W、112U、1122V、112W以矩形表示，但在实际的通电中，通过PWM调制为脉冲状的电压施加到线圈40U、40V、40W。为了使输出轴36、38以低速旋转，需要降低施加到线圈40U、40V、40W的电压的有效电压值，因此，通电110U、110V、110W、112U、112V、112W的占空比小于图4A的通电102U、102V、102W、104U、104V、104W的占空比。
一般在无刷DC电动机中，在应对高速旋转时，增大施加于U、V、W各相的电压的占空比而提高有效电压，并且使向各相通电的通电时刻比与通过霍尔传感器70检测出的转子72的磁极位置对应的时刻提前电角度较为有效。此外，在应对低速旋转并提高输出轴的转矩且抑制电动机电流时，减小施加于U、V、W各相的电压的占空比而降低有效电压，并且使向U、V、W各相通电的通电时刻比与通过霍尔传感器70检测出的转子72的磁极位置对应的时刻延迟电角度较为有效。在本发明第一实施方式中，在使雨刮器电动机18、20的输出轴36、38高速旋转的情况下，如图4B所示提前通电时刻。此外，在本发明第一实施方式中，在使雨刮器电动机18、20的输出轴36、38低速旋转并且确保输出轴转矩的同时抑制电动机电流的情况下，如图4C所示延迟通电时刻。
另外，在图4C所示的情况下，虽然存在tβ增大时雨刮器电动机18、20的输出轴36、38的转矩进一步提高的情况，但电动机电流具有增大的倾向。在上述状态下，若进一步增大tβ，则雨刮器电动机18、20可能无法维持输出轴36、38的旋转而失去同步。
图5A是示出使输出轴36、38的转速从低速变为高速的情况下的、提前角度(tα、tβ)和施加到线圈40U、40V、40W的电压的占空比中各自随时间序列变化的一例的时序图，图5B是示出使输出轴36、38的转速从高速变为低速的情况下的、提前角度(tβ、tα)和施加到线圈40U、40V、40W的电压的占空比中各自随时间序列变化的一例的时序图。
图5A是例如雨刮器开关66从低速运转模式选择位置切换为高速运转模式选择位置的情况。在高速运转模式的目标旋转速度与当前输出轴36、38的旋转速度之差大的情况下，若急剧增大提前角度和占空比而使输出轴36、38的旋转急加速，则存在输出轴36、38的旋转紊乱的情况，因此，在本发明第一实施方式中，如图5A的折线114所示，通过逐级提高提前角度和占空比，从而逐级加速输出轴36、38的旋转。另外，在高速运转模式的目标旋转速度与当前输出轴36、38的旋转速度之差大的情况下，存在该差大了与将提前角度和占空比增大一级所对应的旋转速度差以上的情况。此外，一级的提前角度和占空比的变化量是在雨刮器电动机18、20的输出轴36、38的旋转不会不协调的范围内，基于雨刮器电动机18、20和雨刮器装置10的规格等，通过计算或实际机器的试验来决定的。
图5B是例如雨刮器开关66从高速运转模式选择位置切换为低速运转模式选择位置的情况。在当前输出轴36、38的旋转速度与低速运转模式的目标旋转速度之差大的情况下，若急剧减小提前角度和占空比而使输出轴36、38的旋转急减速，则存在输出轴36、38的旋转紊乱的情况，因此，在本发明第一实施方式中，如图5B的折线116所示，通过逐级降低提前角度和占空比，从而逐级减速输出轴36、38的旋转。另外，在当前输出轴36、38的旋转速度与低速运转模式的目标旋转速度之差大的情况下，存在该差大了与将提前角度和占空比减小一级所对应的旋转速度差以上的情况。此外，一级的提前角度和占空比的变化量是在雨刮器电动机18、20的输出轴36、38的旋转不会不协调的范围内，基于雨刮器电动机18、20和雨刮器装置10的规格等，通过计算或实际机器的试验来决定的。
在本发明第一实施方式中，改变前后的转速之差越大，则使提前角度和占空比以更多级变化。例如，在从低转速控制的旋转切换为高转速控制的旋转的情况下，需要从相当于提前角度的极小值的tβ(延迟角度)变化为相当于提前角度的极大值tα，并且占空比的变化量也大，因此，以多级增大提前角度和占空比。同样，在从高转速控制的旋转切换为低转速控制的旋转的情况下，也以多级减小提前角度和占空比。
图6是示出在本发明第一实施方式的雨刮器装置10中，雨刮器电动机18、20过负载的情况下的、提前角度(tβ、tα)和施加到线圈40U、40V、40W的电压的占空比中各自随时间序列变化的一例的时序图。若在雨刮器电动机18、20过负载的情况下继续当前的通电，则可能损伤雨刮器电动机18、20和驱动电路60A、62A。在本发明第一实施方式中，如图6的折线118所示，使通电时刻的提前角度和施加到线圈40U、40V、40W的电压的占空比例如急剧降低至与低转速控制对应的提前角度和占空比，并使输出轴36、38的旋转急减速。若使输出轴36、38的旋转急减速，则存在使输出轴36、38的旋转暂时紊乱的情况，但在本发明第一实施方式中，为了防止雨刮器电动机18、20和驱动电路60A、62A损伤，优先使输出轴36、38的旋转减速。
在本发明第一实施方式中，在雨刮器电动机18、20中的任一个的电动机电流为上限值以上的情况和雨刮器控制电路60、62中的任一个的基板的温度变为规定值(作为一例，145℃)以上的情况中的任一种情况下，判断雨刮器电动机18、20已过负载，并且如图6所示使提前角度和占空比变化。
图7是示出本发明第一实施方式的雨刮器装置10的提前角度量可变控制处理的一例的流程图。在步骤500中，获取雨刮器开关66的低速运转模式或高速运转模式等的拂拭模式的信息。
在步骤502中，分别通过电流检测部68获取电动机电流的电流值，通过芯片热敏电阻RT获取基板的温度，通过旋转角度传感器42、44获取雨刮器电动机18、20的输出轴36、38的旋转角度。然后，在步骤504中，基于在步骤502中获取的输出轴36、38的旋转角度来计算输出轴36、38的转速(旋转速度)。
在步骤506中，通过拂拭模式、电动机电流的电流值、基板的温度和输出轴36、38的旋转速度来决定提前角度量。例如，在拂拭模式为高速运转模式的情况下，对与转子72的磁极位置对应的时刻增大提前角度，在低速运转模式的情况下，减小提前角度量或不提前而在与转子72的磁极位置对应的时刻通电。在低速运转模式下，也可以进行使与转子72的磁极位置对应的时刻延迟电角度的低转速控制。在雨刮器电动机18、20的电动机电流低且雨刮器控制电路60、62的基板的温度低的情况下增大提前角度，但在电动机电流大的情况或温度高的情况下，即使拂拭模式为高速运转模式，也减小提前角度量。在雨刮器电动机18、20中的任一个的电动机电流为上限值以上的情况下，或者在雨刮器控制电路60、62中的任一个的基板的温度变为规定值(作为一例，145℃)以上的情况下，即使拂拭模式为高速运转模式，也进行使通电时刻延迟的低转速控制。此外，在步骤506中，基于在步骤504中计算出的输出轴36、38的旋转速度与在步骤500中获取的拂拭模式下的旋转速度的速度差，来决定使提前角度量变化的级数。在速度差大的情况下，如图5A和图5B所示使提前角度量以多级变化。但是，在电动机电流为上限值以上的情况下，或者在基板的温度变为规定值以上的情况下，如图6所示，使提前角度急剧降低。
在步骤508中，使通电时刻提前在步骤506中决定的提前角度量。在本发明第一实施方式中，与通电时刻的提前角度一起，改变施加到线圈40U、40V、40W的电压的占空比。在步骤508中实施提前之后，返回处理。
如上所述，在本发明第一实施方式中，在输出轴36、38的旋转速度为高速的情况和输出轴36、38的旋转速度为低速的情况下，改变向雨刮器电动机18、20的线圈通电的时刻。例如，在输出轴36、38的旋转速度为高速的情况，通过将向雨刮器电动机18、20的线圈通电的时刻提前，从而进行适于高速旋转的通电。此外，在缓慢进行雨刮片30、32的拂拭动作的情况下，通过在比高速旋转时的通电时刻更晚的时刻向线圈通电，能够进行适于低速旋转的通电并提高输出轴36、38的转矩。在进行适于低速旋转的通电的情况下，如图3所示，由于与高速旋转的情况相比电动机电流得到抑制，因此，能够防止雨刮器电动机18、20过负载。
另外，在本发明第一实施方式中，列举了包括左雨刮器装置14的雨刮器电动机18和右雨刮器装置16的雨刮器电动机20的直接驱动的串联式的雨刮器装置的示例，但也能够将上述低转速控制和高转速控制应用于经由连杆机构将一个雨刮器电动机的动力传递至左右的雨刮器的类型的雨刮器装置。
接着，使用图9至图12，对本发明第二实施方式的雨刮器装置进行说明。另外，本发明第二实施方式的雨刮器装置与本发明第一实施方式的雨刮器装置相同，因此对于重复的地方省略说明。此外，在本发明第二实施方式的雨刮器装置需要说明的地方中，对与本发明第一实施方式的雨刮器装置相同的结构使用相同符号进行说明。
图9是示出本发明第二实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机18、20中输出轴36、38的转速(旋转速度)和电动机电流相对于输出轴36、38的转矩的变化的说明图。如图9的表示输出轴36、38的转矩与输出轴36、38的转速的关系的直线292R所示，输出轴36、38的转速随着输出轴36、38的转矩变大而降低。此外，如图9的表示输出轴36、38的转矩与电动机电流的关系的直线292I所示，若转矩变大，则雨刮器电动机的发热和消耗电力增大。
作为一例，需要增大输出轴36、38的转矩是雨刮片30、32的拂拭动作被积雪阻碍的情况。然而，若增大输出轴36、38的转矩，则雨刮器电动机18、20变得过负载，电动机电流增大。
在图9所示与需要除雪时的转矩对应的除雪时动作点Pα处，电动机电流可能会超过作为通常拂拭时动作范围90所允许的电流值。在上述情况下，在本实施方式中，进行抑制电动机电流的同时增大输出轴36、38的转矩的旋转控制。
图9的直线294R表示在输出轴36、38的转矩增大的高转矩旋转控制时的输出轴36、38的转矩与输出轴36、38的转速的关系，图9的直线294I表示高转矩旋转控制时的输出轴36、38的转矩与电动机电流的关系。如直线294R所示，高转矩旋转控制时的转速与高转速控制时的转速相比降低了，但如直线294I所示，电动机电流与高转速控制时的电动机电流相比也降低了。其结果是，与需要除雪时的转矩对应的除雪时动作点Pα处的除雪时电动机电流I4变为作为通常拂拭时动作范围90所允许的电流值以内。
图10A是示出高转矩旋转控制中向线圈40U、40V、40W通电的通电方式的一例的时序图。图10A中以矩形表示的通电202U、202V、202W和通电204U、204V、204W表示向线圈40U、40V、40W通电的时刻。在图10A和图10B中，为了方便起见，通电202U、202V、202W和通电204U、204V、204W以矩形表示，但在实际的通电中，通过PWM调制为脉冲状的电压施加到线圈40U、40V、40W。另外，图10A和图10B的单位时间(例如，时间t0至时间t1之间)为转子72旋转60°电角度的时间。此外，图10A中的通电的时刻是与由霍尔传感器70检测出的转子72的磁极的位置对应的时刻。
在时间t0至时间t1，FET 74W和FET 76V接通，从线圈40W向线圈40V通电。在时间t1至时间t2，FET 74U和FET 76V接通，从线圈40U向线圈40V通电。在时间t2至时间t3，FET 74U和FET 76W接通，从线圈40U向线圈40V通电。在时间t3至时间t4，FET 74V和FET 76W接通，从线圈40V向线圈40W通电。在时间t4至时间t5，FET 74V和FET 76U接通，从线圈40V向线圈40U通电。在时间t5至时间t6，FET 74W和FET 76U接通，从线圈40W向线圈40U通电。在时间t6至时间t7，FET 74W和FET 76V接通，从线圈40W向线圈40V通电。在时间t7至时间t8，FET 74U和FET 76V接通，从线圈40U向线圈40V通电。
图10B是示出高转速控制中向线圈40U、40V、40W通电的通电方式的一例的时序图。在图10B中，在比图10A的通电202U、202V、202W、204U、204V、204W的通电时刻分别早(提前)tα的时刻，进行通电206U、206V、206W、208U、208V、208W。tα根据雨刮器电动机的规格等不同而不同，因此，具体通过设计时的模拟或使用实际机器的实验来决定。
一般在无刷DC电动机中，在使输出轴高速旋转的情况下，使向U、V、W各相通电的通电时刻的电角度提前较为有效。此外，为了在确保输出轴的转矩的同时抑制电动机电流，在与通过霍尔传感器70检测出的转子72的磁极位置对应的时刻，向U、V、W各相通电。在本发明第二实施方式中，在使雨刮器电动机18、20的输出轴36、38高速旋转的情况下，如图10B所示使通电时刻提前，为了在确保输出轴的转矩的同时抑制电动机电流，如图10A所示在与通过霍尔传感器70检测出的转子72的磁极位置对应的时刻，向U、V、W各相通电。另外，在比图10A所示的通电时刻延迟的时刻向U、V、W各相通电的情况下，存在雨刮器电动机18、20的输出轴36、38的转矩进一步提高的情况，但在电动机电流增大或通电时刻的延迟过大的情况下，雨刮器电动机18、20可能会无法维持输出轴36、38的旋转而失去同步。
图11是示出本发明第二实施方式的雨刮器装置的雨刮器电动机18、20的旋转控制处理的一例的流程图。
在步骤700中，分别通过电流检测部68获取电动机电流的电流值，通过芯片热敏电阻RT获取基板的温度，通过旋转角度传感器42、44获取雨刮器电动机18、20的输出轴36、38的旋转角度。
在步骤702中，判断雨刮片30、32的拂拭动作是否被阻碍。在步骤702中，作为一例，在雨刮器电动机18、20中的任一个的电动机电流为上限值以上或下限值以下的情况、雨刮器控制电路60、62中的任一个的基板的温度变为规定值(作为一例，145℃)以上的情况、以及由旋转角度传感器42、44检测出的输出轴36、38中的任一个的旋转角度无论是否对雨刮器电动机18、20通电都没有变化的情况(或者，单位时间内的角度变化为阈值以下的情况)中的任一种情况下，判断拂拭动作被阻碍。此外，除了上述以外，在电池80的电压为上限值以上或下限值以下的情况下，也可以判断拂拭动作被阻碍。另外，在旋转角度传感器42、44分别检测出的雨刮器电动机18的输出轴36的旋转角度与雨刮器电动机20的输出轴38的旋转角度之差变为规定值以上的情况下，也可以判断拂拭动作被阻碍。另外，电动机电流的上限值和下限值、每单位时间的角度变化的阈值以及电池80的电压的上限值和下限值根据雨刮器电动机18、20的额定值和规格、或者雨刮器装置的规格不同而不同，因此，具体通过产品设计时的数值计算和样品的试验等来决定。
在步骤702中为肯定判断的情况下，在步骤704中，进行在图10A所示的通电时刻对雨刮器电动机18、20的线圈通电的高转矩旋转控制，并返回处理。在步骤702中为否定判断的情况下，在步骤706中，进行在图10B所示的通电时刻对雨刮器电动机18、20的线圈通电的高转速控制，并返回处理。
如上所述，在本发明第二实施方式中，在提高输出轴36、38的旋转速度的情况和提高输出轴36、38的转矩的情况下，改变向雨刮器电动机18、20的线圈通电的时刻。例如，在提高输出轴36、38的旋转速度的情况，通过将向雨刮器电动机18、20的线圈通电的时刻提前，从而进行适于高旋转时的通电。此外，在雨刮片30、32的拂拭动作被阻碍等需要提高雨刮器电动机18、20的输出轴36、38的转矩的情况下，通过在比高旋转时的通电时刻晚的时刻向线圈通电，能够提高输出轴36、38的转矩，并且防止雨刮器电动机18、20过负载。
另外，在本发明第二实施方式中，列举了包括左雨刮器装置14的雨刮器电动机18和右雨刮器装置16的雨刮器电动机20的直接驱动的串联式的雨刮器装置的示例，但也能够将上述高转矩旋转控制和高转速控制应用于经由连杆机构将一个雨刮器电动机的动力传递至左右的雨刮器的类型的雨刮器装置。
2017年1月26日申请的日本专利申请第2017-012213号和2017年1月20日申请的日本专利申请第2017-008900号的公开内容通过参照整体并入本说明书中。
本说明书所记载的所有文献、专利申请以及技术标准通过参照并入本说明书中，其公开程度如同各文献、专利申请以及技术标准被具体且单独地记载的情况一样。

Claims (8)

1.一种雨刮器装置，其特征在于，包括：
雨刮器电动机，所述雨刮器电动机包括转子和产生旋转磁场的线圈，所述雨刮器电动机通过转子响应于旋转磁场的旋转而使雨刮片进行拂拭动作；
驱动部，所述驱动部对所述线圈通电而产生旋转磁场，从而驱动所述雨刮器电动机旋转；以及
控制部，所述控制部在至少基于所述转子的旋转位置对所述线圈通电的时刻控制所述驱动部，
所述控制部在速度指令为第一旋转速度的情况下，控制所述驱动部以进行第一旋转控制，在所述第一旋转控制中，在与所述转子的旋转位置对应的时刻对所述线圈通电，并且，所述控制部控制所述驱动部以进行第二旋转控制和第三旋转控制中的至少一种控制，在速度指令为比所述第一旋转速度高的第二旋转速度的情况下进行第二旋转控制，在所述第二旋转控制中，在比所述第一旋转控制的时刻提前电角度的时刻，对所述线圈通电比所述第一旋转控制的情况的电压高的有效电压，在速度指令为比所述第一旋转速度低的第三旋转速度的情况下进行第三旋转控制，在所述第三旋转控制中，在比所述第一旋转控制的时刻延迟电角度的时刻，对所述线圈通电比所述第一旋转控制的情况的电压低的有效电压，
在速度指令表示的所述第二旋转速度与所述雨刮器电动机的当前旋转速度之差大的情况下，所述控制部控制所述驱动部，以逐级提高向所述线圈通电的有效电压，并且逐级提前该通电的时刻，使所述雨刮器电动机的旋转速度达到速度指令表示的旋转速度，在所述雨刮器电动机的当前旋转速度与速度指令表示的所述第三旋转速度之差大的情况下，所述控制部控制所述驱动部，以逐级降低向所述线圈通电的有效电压，并且逐级延迟该通电的时刻，使所述雨刮器电动机的旋转速度达到速度指令表示的旋转速度。
2.如权利要求1所述的雨刮器装置，其特征在于，
所述雨刮器装置包括温度检测部，所述温度检测部检测所述驱动部的温度，
所述控制部在所述雨刮片的拂拭动作中所述温度超过规定的阈值温度的情况下，控制所述驱动部以进行所述第三旋转控制。
3.如权利要求1所述的雨刮器装置，其特征在于，
所述雨刮器装置包括电流检测部，所述电流检测部检测所述线圈的电流值，
所述控制部在所述雨刮片的拂拭动作中所述电流值为规定的阈值以上的情况下，控制所述驱动部以进行所述第三旋转控制。
4.如权利要求1所述的雨刮器装置，其特征在于，
在提高所述雨刮器电动机的旋转速度的情况下，所述控制部以进行高转速控制的方式控制所述驱动部，在所述高转速控制中，在比与所述转子的旋转位置对应的时刻提前电角度的时刻，对所述线圈通电，在提高所述雨刮器电动机的转矩的情况下，所述控制部以进行高转矩旋转控制的方式控制所述驱动部，在所述高转矩旋转控制中，通过在与所述转子的旋转位置对应的时刻对所述线圈通电，从而以比所述高转速控制低的电流获得相同的转矩。
5.如权利要求4所述的雨刮器装置，其特征在于，
提高所述雨刮器电动机的转矩的情况是所述雨刮片的拂拭动作被阻碍的情况。
6.如权利要求5所述的雨刮器装置，其特征在于，
所述雨刮器装置包括电流检测部，所述电流检测部检测所述线圈的电流值，
在所述雨刮片的拂拭动作中所述电流值超过规定的阈值的情况下，所述控制部判断为所述雨刮片的拂拭动作被阻碍。
7.如权利要求5所述的雨刮器装置，其特征在于，
所述雨刮器装置包括温度检测部，所述温度检测部检测所述驱动部的温度，
在所述雨刮片的拂拭动作中所述温度超过规定的阈值温度的情况下，所述控制部判断为所述雨刮片的拂拭动作被阻碍。
8.如权利要求5所述的雨刮器装置，其特征在于，
所述雨刮器装置包括旋转角度检测部，所述旋转角度检测部对所述雨刮器电动机的输出轴的旋转角度进行检测，
在所述雨刮片的拂拭动作中所述旋转角度检测部检测到的所述输出轴的旋转角度没有变化的情况下，所述控制部判断为所述雨刮片的拂拭动作被阻碍。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7396663B2 (ja) * 2020-05-18 2023-12-12 株式会社ミツバ モータ制御装置、モータユニット、モータ制御方法
DE102022213197A1 (de) 2022-12-07 2024-06-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Abtriebswellensensors eines Wischerantriebs für ein Scheibenwischersystem

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103538564A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 阿斯莫株式会社 刮水器装置
CN103947087A (zh) * 2011-11-22 2014-07-23 株式会社美姿把 雨刮器电动机
CN104272579A (zh) * 2012-04-16 2015-01-07 株式会社美姿把 无刷电动机及雨刮装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08265919A (ja) 1995-03-20 1996-10-11 Kokusan Denki Co Ltd 電動車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法
JP4433628B2 (ja) * 2001-03-12 2010-03-17 株式会社デンソー 雨滴検出装置
JP2002300792A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Mitsuba Corp ブラシレスモータの制御回路
DE102010001427A1 (de) 2010-02-01 2011-08-04 Robert Bosch GmbH, 70469 Sensoreinheit zur Befestigung an einer elektrischen Maschine sowie Motorsystem
JP5626284B2 (ja) * 2011-11-21 2014-11-19 株式会社デンソー 車両制御システム
DE102012224313A1 (de) 2012-12-21 2014-06-26 Robert Bosch Gmbh Kommutierung einer elektrischen Maschine
JP6239377B2 (ja) 2013-12-25 2017-11-29 株式会社ミツバ ブラシレスモータ及びワイパ装置
DE102014100572A1 (de) 2014-01-20 2015-07-23 Minebea Co., Ltd. Verfahren zum Betreiben eines BLDC-Motors mit sensorloser Kommutierung
JP6350413B2 (ja) 2015-06-26 2018-07-04 株式会社デンソー 医療行為支援装置
JP2017008900A (ja) 2015-06-26 2017-01-12 いすゞ自動車株式会社 天然ガスエンジン及び天然ガスエンジンの運転方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103947087A (zh) * 2011-11-22 2014-07-23 株式会社美姿把 雨刮器电动机
CN104272579A (zh) * 2012-04-16 2015-01-07 株式会社美姿把 无刷电动机及雨刮装置
CN103538564A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 阿斯莫株式会社 刮水器装置

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