DE112017006874B4 - Scheibenwischervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Scheibenwischervorrichtung (10) mit:einem Scheibenwischermotor (18, 20), der einen Rotor (72) und eine Spule (40U, 40V, 40W) umfasst, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, und der durch Rotation des Rotors gemäß dem rotierenden Magnetfeld dafür sorgt, dass ein Scheibenwischerblatt (30, 32) einen Scheibenwischbetrieb durchführt;einem Ansteuerabschnitt (60A, 62A), der die Rotation des Scheibenwischermotors durch Durchführung von Stromeinschaltung in der Spule ansteuert, um das rotierende Magnetfeld zu erzeugen; undeiner Steuereinrichtung (60B, 62B), die den Ansteuerabschnitt durch einen Zeitpunkt zur Stromeinschaltung in der Spule basierend auf zumindest einer Rotationsposition des Rotors steuert, wobeiin einem Fall, in dem bestimmt wird, dass ein Scheibenwischerbetrieb durch das Scheibenwischerblatt nicht behindert worden ist, die Steuereinrichtung (60B, 62B) den Ansteuerabschnitt (60A, 62A) so steuert, dass eine hohe Rotationssteuerung durchgeführt wird, indem Stromeinschaltung in der Spule zu einem vorgeschobenen Zeitpunkt durchgeführt wird, der im elektrischen Winkel in Bezug auf einen Zeitpunkt entsprechend der Rotationsposition des Rotors vorgeschoben ist; undin einem Fall, in dem bestimmt wird, dass der Scheibenwischerbetrieb durch das Scheibenwischerblatt behindert worden ist, die Steuereinrichtung (60B, 62B) den Ansteuerabschnitt (60A, 62A) so steuert, dass eine hohe Drehmomentrotationssteuerung durchgeführt wird, in der ein äquivalentes Drehmoment bei einem niedrigeren Strom als in der hohen Rotationssteuerung erreicht wird, indem Stromeinschaltung in der Spule zu einem Zeitpunkt entsprechend der Rotationsposition des Rotors durchgeführt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Scheibenwischervorrichtung.
  • Technischer Hintergrund
  • Ein bürstenloser DC-Motor, der einen Permanentmagneten als einen Rotor einsetzt und einen Elektromagneten (Spule) als einen Stator einsetzt, kann als ein Scheibenwischermotor eingesetzt werden, der verwendet wird, um eine Scheibenwischervorrichtung anzusteuern. Im Allgemeinen ist eine Eigenschaft der bürstenlosen DC-Motoren, die Synchronmotoren sind, dass obwohl die Drehzahl des Rotors mit der an der Spule angelegten Spannung steigt, das Drehmoment einer Ausgangswelle, die im Zentrum des Rotors bereitgestellt ist, in solchen Situationen abnimmt. Eine Eigenschaft von bürstenlosen DC-Motoren ist, dass der Strom, der in der Motorspule fließt (nachfolgend abgekürzt als „Motorstrom“), von dem Drehmoment der Ausgangswelle betroffen ist. Außerdem ist eine Eigenschaft der bürstenlosen DC-Motoren in einem hochbelasteten Zustand, in dem die Rotation der Ausgangswelle durch die Einwirkung einer externen Kraft erschwert wird, dass obwohl die Drehzahl der Ausgangswelle abnimmt, das Drehmoment der Ausgangswelle in solchen Situationen zunimmt.
  • Die an die Spule eines bürstenlosen DC-Motors angelegte Spannung wird durch eine Pulsweitenmodulation (PWM) erzeugt. PWM wandelt eine Gleichstromenergiequellenspannung in eine effektive Spannung durch Transformation der Energiequellenspannung in eine pulsgeformte Rechteckwelle durch AN- und AUS-Schalten eines Schaltelements um. In einem bürstenlosen DC-Motor wird die Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswelle durch Änderung der an die Spule angelegten Spannung unter Verwendung von PWM variiert.
  • Variieren des Drehmoments der Ausgangswelle eines bürstenlosen DC-Motors ist ausschließlich durch Änderung der Spannung mit Hilfe von PWM schwierig zu erreichen.
  • 12 ist ein erklärendes Diagramm, das veranschaulicht, wie die Drehzahl (Rotationsgeschwindigkeit) einer Ausgangswelle und der Strom, der durch eine Scheibenwischermotorspule fließt, sich in Bezug auf das Drehmoment der Ausgangswelle in einem generellen bürstenlosen DC-Motor ändern. Wie durch die gerade Linie 296R in 12 dargestellt, die eine Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswelle und der Drehzahl der Ausgangswelle veranschaulicht, sinkt die Drehzahl der Ausgangswelle mit steigendem Drehmoment der Ausgangswelle.
  • In Scheibenwischervorrichtungen ist ein Beispiel einer externen Kraft, die auf die Ausgangswelle des Scheibenwischermotors wirkt, der Widerstand gegen einen Scheibenwischbetrieb von angesammeltem Schnee auf einer Windschutzscheibe. Wenn der Scheibenwischbetrieb durch ein durch den Scheibenwischermotor angetriebenes Scheibenwischerblatt durch angesammelten Schnee blockiert ist, wird der Scheibenwischermotor überlastet und der Strom, der durch die Scheibenwischermotorspule fließt (nachfolgend abgekürzt als „Motorstrom“) nimmt zu. Wie durch die gerade Linie 2961 in 12 veranschaulicht, die eine Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswelle und dem Motorstrom veranschaulicht, nimmt mit Zunahme des Drehmoments die Wärmeerzeugung und der Energieverbrauch des Scheibenwischermotors zu. Es besteht auch die Sorge, dass Schäden an dem Scheibenwischermotor und den Ansteuerschaltungen des Scheibenwischermotors entstehen, falls der Motorstrom die Auslegung des Scheibenwischermotors übersteigt.
  • Wie in 12 dargestellt, erreicht der Motorstrom bei einem Schneeräumungsbetriebspunkt Pβ, der dem Drehmoment das beim Schneeräumen benötigt wird entspricht, einen Wert der als ein Schneeräumungsmotorstrom 15 veranschaulicht ist. Es besteht eine Sorge, dass dieser die erlaubten Stromwerte innerhalb eines normalen Scheibenwischbetriebsbereichs 98 übersteigt.
  • Zum Beispiel offenbart die japanische Patentoffenlegung JP-2015-126 547 A eine Erfindung, die eine Scheibenwischervorrichtung betrifft, in der das Drehmoment einer Ausgangswelle des bürstenlosen DC-Motors durch Änderung einer Anlegedauer der Spannung an eine bürstenlose DC-Motorspule zunimmt.
  • Des Weiteren offenbart die Druckschrift DE 102012224313 A1 „Kommutierung einer elektrischen Maschine“ eine Technik zur elektronischen Kommutierung einer elektrischen Maschine während des Anlaufens, die Druckschrift DE 102010001427 A1 „Sensoreinheit zur Befestigung an einer elektrischen Maschine sowie Motorsystem“ Sensoreinheiten zur Ermittlung einer Läuferlage zum Betreiben von elektronisch kommutierten elektrischen Maschinen sowie ein Motorsystem mit einer elektronisch kommutierten Maschine und die Druckschrift DE 102014100572 A1 „Verfahren zum Betreiben eines BLDC-Motors mit sensorloser Kommutierung“ eine Verfahren zum Betreiben eines sensorlosen, elektronisch kommutierten Gleichstrommotors (BLDC-Motor).
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Jedoch zielt die Technologie, die in JP 2015-126 547 A offenbart ist auf die Eliminierung von Drehmomentwelligkeit ab, die Drehmomentschwankungen während der Rotation eines bürstenlosen DC-Motorrotors entspricht. Falls das Drehmoment der Ausgangswelle des bürstenlosen DC-Motors erhöht werden sollte, dann würde der Motorstrom zunehmen, und daher würde eine Sorge bestehen, dass der bürstenlose DC-Motor überlastet und überhitzt werden würde.
  • 8 ist ein erklärendes Diagramm, das veranschaulicht, wie die Drehzahl (Rotationsgeschwindigkeit) einer Ausgangswelle und der Motorstrom sich in Bezug auf das Drehmoment der Ausgangswelle in einem generellen bürstenlosen DC-Motor ändern. Wie durch die geraden Linien 96R, 98R in 8 dargestellt, die eine Beziehung zwischen dem Ausgangswellendrehmoment und der Ausgangswellendrehzahl darstellen, wird selbst wenn die Rotationsgeschwindigkeit zwischen der Drehzahl R3 auf der geraden Linie 96R und der Drehzahl R4 auf der geraden Linie 98R verschieden ist, für das gleiche Ausgangswellendrehmoment der Motorstrom im Wesentlichen der Gleiche sein, das heißt 13. Gemäß 8 fließt der gleiche Motorstrom durch die Spule wie wenn die Ausgangswellenrotationsgeschwindigkeit eine hohe Geschwindigkeit ist, auch wenn die Ausgangswellenrotationsgeschwindigkeit eine niedrige Geschwindigkeit ist, um das notwendige Drehmoment sicherzustellen, wodurch die Wärmeerzeugung und Energieverbrauch des Motors zunimmt. Eine Besorgnis von Schäden an dem Motor oder den Ansteuerschaltungen des Motors entsteht dementsprechend, falls der Motorstrom die Auslegung des Motors übersteigt.
  • In Anbetracht der vorhergehenden Gegebenheiten stellt die vorliegende Offenbarung eine Scheibenwischervorrichtung bereit, die die Rotationsgeschwindigkeit einer Ausgangswelle eines Scheibenwischermotors von einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich zu einem hohen Geschwindigkeitsbereich steuern kann, während sie auch einen Energieverbrauch unterdrückt und ein Überhitzen des Scheibenwischermotors vermeidet, indem sie die Last auf den Scheibenwischermotor unterdrückt.
  • Außerdem stellt die vorliegende Offenbarung eine Scheibenwischervorrichtung bereit, die das Drehmoment der Ausgangswelle des Scheibenwischermotors steigern kann, während sie einen Energieverbrauch unterdrückt und ein Überhitzen des Scheibenwischermotors verhindert, indem sie die Last auf den Scheibenwischermotor unterdrückt.
  • Lösung des Problems
  • Eine Scheibenwischervorrichtung eines ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Scheibenwischermotor, der einen Rotor und eine Spule umfasst, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, und der durch Rotation des Rotors gemäß dem rotierenden Magnetfeld dafür sorgt, dass ein Scheibenwischerblatt einen Scheibenwischbetrieb ausführt, einen Ansteuerabschnitt, der die Rotation des Scheibenwischermotors durch Durchführung von Stromeinschaltung in der Spule ansteuert, um das rotierende Magnetfeld zu erzeugen, und eine Steuereinrichtung, die den Ansteuerabschnitt steuert. Die Steuereinrichtung steuert den Ansteuerabschnitt durch einen Zeitpunkt zur Stromeinschaltung in der Spule basierend auf zumindest einer Rotationsposition des Rotors. In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass ein Scheibenwischerbetrieb durch das Scheibenwischerblatt nicht behindert worden ist, steuert die Steuereinrichtung den Ansteuerabschnitt so, dass eine hohe Rotationssteuerung durchgeführt wird, indem Stromeinschaltung in der Spule zu einem vorgeschobenen Zeitpunkt durchgeführt wird, der im elektrischen Winkel in Bezug auf einen Zeitpunkt entsprechend der Rotationsposition des Rotors vorgeschoben ist. In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass der Scheibenwischerbetrieb durch das Scheibenwischerblatt behindert worden ist, steuert die Steuereinrichtung den Ansteuerabschnitt so, dass eine hohe Drehmomentrotationssteuerung durchgeführt wird, in der ein äquivalentes Drehmoment bei einem niedrigeren Strom als in der hohen Rotationssteuerung erreicht wird, indem Stromeinschaltung in der Spule zu einem Zeitpunkt entsprechend der Rotationsposition des Rotors durchgeführt wird.
  • In dieser Scheibenwischervorrichtung, wird der Ansteuerabschnitt durch den Zeitpunkt der Stromeinschaltung in der Spule basierend auf zumindest einer Rotationsposition des Rotors gesteuert. Rotation des Scheibenwischermotors kann dementsprechend unter Verwendung eines geeigneten Zeitpunkts gemäß der Rotationsposition des Rotors gesteuert werden, was ermöglicht, dass der in der Spule fließende Motorstrom geeignet gesteuert werden kann, und was ermöglicht, dass die Last auf den Scheibenwischermotor unterdrückt werden kann.
  • Eine Scheibenwischervorrichtung eines achten Aspekts der vorliegenden Offenbarung ist die Scheibenwischervorrichtung des ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung, die des Weiteren einen Stromerfassungsabschnitt umfasst, der einen Stromwert der Spule erfasst. Die Steuereinrichtung bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb durch das Scheibenwischerblatt behindert worden ist, in einem Fall, in dem der Stromwert einen vorbestimmten Schwellwert während des Scheibenwischbetriebs durch das Scheibenwischerblatt überschritten hat.
  • In dieser Scheibenwischervorrichtung wird bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb behindert worden ist, in einem Fall, in dem der Spulenstrom übermäßig groß geworden ist. Die hohe Drehmomentrotationssteuerung wird dann durchgeführt, was ermöglicht, das Hindernis zu entfernen und den Scheibenwischbetrieb wiederaufzunehmen.
  • Eine Scheibenwischervorrichtung eines neunten Aspekts der vorliegenden Offenbarung ist die Scheibenwischervorrichtung des ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung, die des Weiteren einen Temperaturerfassungsabschnitt umfasst, der eine Temperatur des Ansteuerabschnitts erfasst. Die Steuereinrichtung bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb durch das Scheibenwischerblatt behindert worden ist, in einem Fall, in dem die Temperatur eine vorbestimmte Schwelltemperatur während des Scheibenwischbetriebs durch das Scheibenwischerblatt überschritten hat.
  • In dieser Scheibenwischervorrichtung wird bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb behindert worden ist, in einem Fall, in dem der Ansteuerabschnitt eine hohe Temperatur hat. Die hohe Drehmomentrotationssteuerung wird dann durchgeführt, was ermöglicht, das Hindernis zu entfernen und den Scheibenwischbetrieb wiederaufzunehmen.
  • Eine Scheibenwischervorrichtung eines zehnten Aspekts der vorliegenden Offenbarung ist die Scheibenwischervorrichtung des ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung, die des Weiteren einen Rotationswinkelerfassungsabschnitt umfasst, der einen Rotationswinkel einer Ausgangswelle des Scheibenwischermotors erfasst.
  • Die Steuereinrichtung bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb durch das Scheibenwischerblatt behindert worden ist, in einem Fall, in dem ein Rotationswinkel der Ausgangswelle, der durch den Rotationswinkelerfassungsabschnitt erfasst wird, sich nicht während des Scheibenwischbetriebs durch das Scheibenwischerblatt ändert.
  • In dieser Scheibenwischervorrichtung wird bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb behindert worden ist, in einem Fall, in dem sich ein Rotationswinkel der Ausgangswelle nicht ändert. Die hohe Drehmomentrotationssteuerung wird dann durchgeführt, was ermöglicht, das Hindernis zu entfernen und den Scheibenwischbetrieb wiederaufzunehmen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Scheibenwischervorrichtung gemäß einem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel und einem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Scheibenwischersteuerschaltung einer rechten Scheibenwischervorrichtung gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel und dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel in der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 3 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Änderung in der Drehzahl (Rotationsgeschwindigkeit) einer Ausgangswelle und eines Motorstroms in Bezug auf das Drehmoment der Ausgangswelle in einem Scheibenwischermotor einer Scheibenwischervorrichtung des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 4A ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas der Stromeinschaltung zu den Spulen unter mittlerer Rotationssteuerung veranschaulicht, die in einem Fall durchgeführt wird, in dem die Drehzahl einer Ausgangswelle eines Scheibenwischermotors einer Scheibenwischervorrichtung des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung eine mittlere Geschwindigkeit ist.
    • 4B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas der Stromeinschaltung zu den Spulen unter hoher Rotationssteuerung einer Ausgangswelle eines Scheibenwischermotors einer Scheibenwischervorrichtung des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 4C ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas der Stromeinschaltung zu den Spulen unter niedriger Rotationssteuerung einer Ausgangswelle eines Scheibenwischermotors einer Scheibenwischervorrichtung des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 5A ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel einer Zeitreihe von Änderungen in Vorschubwinkeln und dem Sollverhältnis einer Spannung, die an die Spulen angelegt wird, in einem Fall veranschaulicht, in dem die Drehzahl einer Ausgangswelle eines Scheibenwischermotors einer Scheibenwischervorrichtung des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung von einer niedrigen Geschwindigkeit zu einer hohen Geschwindigkeit geändert wird.
    • 5B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel einer Zeitreihe von Änderungen in Vorschubwinkeln und dem Sollverhältnis einer Spannung, die an die Spulen angelegt wird, in einem Fall veranschaulicht, in dem die Drehzahl einer Ausgangswelle eines Scheibenwischermotors einer Scheibenwischervorrichtung des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung von einer hohen Geschwindigkeit zu einer niedrigen Geschwindigkeit geändert wird.
    • 6 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel einer Zeitreihe von Änderungen in Vorschubwinkeln und dem Sollverhältnis einer Spannung, die an die Spulen angelegt wird, in einem Fall veranschaulicht, in dem ein Scheibenwischermotor in einer Scheibenwischervorrichtung gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung überlastet ist.
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel von Vorschubwinkelanpassungssteuerungsverarbeitung in einer Scheibenwischervorrichtung gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 8 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Änderung in der Drehzahl der Ausgangswelle (Rotationsgeschwindigkeit) und des Motorstroms mit Bezug auf das Drehmoment einer Ausgangswelle eines generellen bürstenlosen DC-Motors veranschaulicht.
    • 9 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Änderung in der Drehzahl der Ausgangswelle (Rotationsgeschwindigkeit) und des Motorstroms mit Bezug auf das Drehmoment einer Ausgangswelle eines Scheibenwischermotors einer Scheibenwischervorrichtung gemäß dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 10A ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas der Stromeinschaltung zu den Spulen bei hoher Drehmomentrotationssteuerung einer Ausgangswelle eines Scheibenwischermotors einer Scheibenwischervorrichtung gemäß dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 10B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas von Stromeinschaltung zu den Spulen unter hoher Rotationssteuerung einer Ausgangswelle eines Scheibenwischermotors einer Scheibenwischervorrichtung gemäß dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 11 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Rotationssteuerverarbeitung eines Scheibenwischermotors einer Scheibenwischervorrichtung gemäß dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 12 ist ein beispielhaftes Diagramm, das eine Änderung in der Drehzahl der Ausgangswelle (Rotationsgeschwindigkeit) und des Motorstroms in Bezug auf das Drehmoment einer Ausgangswelle eines generellen bürstenlosen DC-Motors veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Es folgt eine Erklärung bezüglich einer Scheibenwischervorrichtung gemäß einem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 1 bis 7.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Scheibenwischervorrichtung 10 gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Als ein Beispiel ist die Scheibenwischervorrichtung 10 eine direkt angetriebene Tandemscheibenwischervorrichtung, die eine linke Scheibenwischervorrichtung 14 auf der linken (Beifahrersitzseite) eines unteren Abschnitts der Windschutzscheibe 12 eines Fahrzeugs und eine rechte Scheibenwischervorrichtung 16 auf der rechten (Fahrersitzseite) des unteren Abschnitts der Windschutzscheibe 12 des Fahrzeugs umfasst. Es gilt zu beachten, dass links und rechts in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung der linken und rechten Seite aus Sicht des Fahrzeuginnenraums entsprechen. In der Scheibenwischervorrichtung 10 gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung werden ein Scheibenwischerarm 26 der linken Scheibenwischervorrichtung 14 und ein Scheibenwischerarm 28 der rechten Scheibenwischervorrichtung 16 in die gleiche Richtung zueinander geschwenkt. Dementsprechend rotieren eine Ausgangswelle 36 der linken Scheibenwischervorrichtung 14 und eine Ausgangswelle 38 der rechten Scheibenwischervorrichtung 16 in die gleiche Richtung zueinander.
  • Die linke Scheibenwischervorrichtung 14 und die rechte Scheibenwischervorrichtung 16 umfassen jeweils Scheibenwischermotoren 18, 20, Geschwindigkeitsreduktionsmechanismen 22, 24, die Scheibenwischerarme 26, 28 und Scheibenwischerblätter 30, 32. Die Scheibenwischermotoren 18, 20 werden jeweils an dem unteren linken und den unteren rechten Bereich der Windschutzscheibe 12 bereitgestellt.
  • In der linken Scheibenwischervorrichtung 14 und der rechten Scheibenwischervorrichtung 16 wird die Geschwindigkeit der Vorwärtsrotierung und der Rückwärtsrotierung der Scheibenwischermotoren 18, 20 durch die jeweiligen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismen 22, 24 reduziert. Die Ausgangswellen 36, 38 werden nach der Geschwindigkeitsreduktion durch die jeweiligen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismen 22, 24 vorwärts und rückwärts rotiert. Außerdem wirkt eine Rotationskraft an die jeweiligen Scheibenwischerarme 26, 28, um die Ausgangswellen 36, 38 vorwärts und rückwärts zu rotieren, um die Scheibenwischerarme 26, 28 von einer Ruheposition P3 zu einer unteren Rückkehrposition P2 zu bewegen, und um einen Hin- und Her-Scheibenwischbetrieb zwischen der unteren Rückkehrposition P2 und der oberen Rückkehrposition P1 durchzuführen. Aufgrund dieses Betriebs der Scheibenwischerarme 26, 28 wischen die Scheibenwischerblätter 30, 32, die an den vorderen Enden der jeweiligen Scheibenwischerarme 26, 28 bereitgestellt sind, die Oberfläche der Windschutzscheibe 12 zwischen der unteren Rückkehrposition P2 und der oberen Rückkehrposition P1. Es gilt zu beachten, dass die Geschwindigkeitsreduktionsmechanismen 22, 24 durch beispielsweise Schneckengetriebe eingerichtet sind und die Geschwindigkeit der Rotation der Scheibenwischermotoren 18, 20 auf die Rotationsgeschwindigkeiten reduziert wird, die zum Wischen der Oberfläche der Windschutzscheibe 12 mit den Scheibenwischerblättern 30, 32 geeignet ist, sodass die Ausgangswellen 36, 38 mit diesen Rotationsgeschwindigkeiten rotiert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, umfassen die Scheibenwischermotoren 18, 20 gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung die jeweiligen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismen 22, 24, die durch Schneckengetriebe eingerichtet sind. Die Rotationsgeschwindigkeiten und die Rotationswinkel der Ausgangswellen 36, 38 sind nicht die Gleichen wie die Rotationsgeschwindigkeiten und Rotationswinkel der Scheibenwischermotoren 18, 20. Jedoch, da die Scheibenwischermotoren 18, 20 und die Geschwindigkeitsreduktionsmechanismen 22, 24 in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ganzheitlich und untrennbar sind, werden die Rotationsgeschwindigkeiten und Rotationswinkel der Ausgangswellen 36, 38 so behandelt, als wenn sie die Rotationsgeschwindigkeiten und Rotationswinkel der Scheibenwischermotoren 18, 20 wären. In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird beispielsweise die Rotationsrichtung der Ausgangswelle 36 der linken Scheibenwischervorrichtung 14 mit der Rotationsrichtung der Ausgangswelle 38 der rechten Scheibenwischervorrichtung 16 synchronisiert, sodass die Ausgangswelle 36 und die Ausgangswelle 38 in die gleiche Richtung zueinander rotiert werden.
  • Scheibenwischersteuerschaltungen 60, 62 zur Steuerung der Rotation der jeweiligen Scheibenwischermotoren 18, 20 sind mit den Scheibenwischermotoren 18, 20 verbunden. In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst die Scheibenwischersteuerschaltung 60 eine als ein Ansteuerabschnitt dienende Ansteuerschaltung 60A und eine als eine Steuereinrichtung dienende Scheibenwischer-ECU 60B und die Scheibenwischersteuerschaltung 62 umfasst eine als ein Ansteuerabschnitt dienende Ansteuerschaltung 62A und eine als eine Steuereinrichtung dienende Scheibenwischer-ECU 62B.
  • Ein als ein Rotationswinkelerfassungsabschnitt dienender Rotationswinkelsensor 42 zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit und des Rotationswinkels der Ausgangswelle 36 des Scheibenwischermotors 18 ist mit der Scheibenwischer-ECU 60B verbunden. Ein als ein Rotationswinkelerfassungsabschnitt dienender Rotationswinkelsensor 44 zur Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit und des Rotationswinkels der Ausgangswelle 38 des Scheibenwischermotors 20 ist mit der Scheibenwischer-ECU 62B verbunden. Die Scheibenwischer-ECUs 60B, 62B berechnen die jeweiligen Positionen der Scheibenwischerblätter 30, 32 auf der Windschutzscheibe 12 basierend auf Signalen von den Rotationswinkelsensoren 42, 44. Die Scheibenwischer-ECUs 60B, 62B steuern auch die jeweiligen Ansteuerschaltungen 60A, 62A, um die Rotationsgeschwindigkeiten der Ausgangswellen 36, 38 gemäß den berechneten Positionen zu ändern. Es gilt zu beachten, dass die Rotationswinkelsensoren 42, 44 innerhalb der Geschwindigkeitsreduktionsmechanismen 22, 24 der jeweiligen Scheibenwischermotoren 18, 20 mit den Ausgangswellen 36, 38 in Drehverbindung bereitgestellt sind und ein Magnetfeld (magnetische Kraft) der Anregung der Spulen oder der Magneten in einen Strom zur Erfassung konvertieren. Wie später beschrieben wird Steuerung der Rotationsgeschwindigkeiten der Ausgangswellen 36, 38 in Bezug auf eine Geschwindigkeitskarte (nicht in den Zeichnungen dargestellt) durchgeführt. Die Geschwindigkeitskarte ist in einem Speicher oder dergleichen gespeichert und definiert Rotationsgeschwindigkeiten der Ausgangswellen 36, 38 gemäß den Positionen der Scheibenwischerblätter 30, 32.
  • Die Ansteuerschaltungen 60A, 62A versorgen die jeweiligen Scheibenwischermotoren 18, 20 mit Spannungen (Strömen), die verwendet werden, um die Scheibenwischermotoren 18, 20 zu betätigen, und die unter Verwendung von Pulsweitenmodulationssteuerung (PWM) erzeugt werden. Die Ansteuerschaltungen 60A, 62A umfassen jeweils eine Schaltung, die einen Feldeffekttransistor (MOSFET) als ein Schaltelement verwendet. Die Ansteuerschaltungen 60A, 62A geben Spannungen bei einem vorbestimmten Sollverhältnis aus, wobei die Ansteuerschaltung 60A sich unter Steuerung der Scheibenwischer-ECU 60B und die Ansteuerschaltung 62A sich unter Steuerung der Scheibenwischer-ECU 62B befindet.
  • Der Betrieb der linken Scheibenwischervorrichtung 14 und der rechten Scheibenwischervorrichtung 16 ist durch einen Kommunikationslink zwischen der Scheibenwischer-ECU 60B und der Scheibenwischer-ECU 62B unter Verwendung eines lokalen Verbindungsnetz-(LIN) Protokolls oder dergleichen synchronisiert. Ein Scheibenwischerschalter 66 ist mit der Scheibenwischer-ECU 62B der Scheibenwischersteuerungsschaltung 62 über eine Fahrzeugsteuerschaltung 64 verbunden.
  • Der Scheibenwischerschalter 66 ist ein Schalter zum AN- und AUS-Schalten der Energieversorgung von einer Fahrzeugbatterie zu den Scheibenwischermotoren 18, 20. Der Scheibenwischerschalter 66 ist in der Lage zwischen einer niedrigen Geschwindigkeitsbetriebsmodusauswahlposition zum Betreiben der Scheibenwischerblätter 30, 32 bei einer niedrigen Geschwindigkeit und einer hohen Geschwindigkeitsbetriebsmodusauswahlposition zum Betreiben der Scheibenwischerblätter 30, 32 bei einer hohen Geschwindigkeit zu schalten, einer unterbrochenen Betriebsmodusauswahlposition, um die Scheibenwischerblätter 30, 32 in einem festen Intervall unterbrochen zu betätigen und einer stationären Modusauswahlposition. Anweisungssignale, um die Scheibenwischermotoren 18, 20 gemäß den jeweiligen Modusauswahlpositionen zu rotieren, werden an die Scheibenwischer-ECU 62B über die Fahrzeugsteuerschaltung 64 ausgegeben. Die Anweisungssignale, die in die Scheibenwischer-ECU 62B eingegeben werden, werden auch in die Scheibenwischer-ECU 60B über Kommunikation über das LIN-Protokoll oder dergleichen wie vorstehend beschrieben eingegeben. Der Einfachheit halber ist die rechte Scheibenwischervorrichtung 16 in 1 ein Hauptscheibenwischer und die linke Scheibenwischervorrichtung 14 darin ist ein Nebenscheibenwischer.
  • Wenn eine Signalausgabe gemäß der entsprechenden Modusauswahlposition an die Scheibenwischer-ECUs 60B, 62B von dem Scheibenwischerschalter 66 eingegeben wird, führen die Scheibenwischer-ECUs 60B, 62B eine Steuerung als Rückmeldung zu dem Ausgabesignal von dem Scheibenwischerschalter 66 durch. Konkret berechnen die Scheibenwischer-ECUs 60B, 62B Rotationsgeschwindigkeiten für die Ausgangswellen 36, 38 basierend auf dem Anweisungssignal von dem Scheibenwischerschalter 66 und der vorstehend genannten Geschwindigkeitskarte. Die Scheibenwischer-ECUs 60B, 62B steuern dann die Ansteuerschaltungen 60A, 62A, sodass die Ausgangswellen 36, 38 mit den berechneten Rotationsgeschwindigkeiten rotieren.
  • 2 ist in Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel einer Konfiguration der Scheibenwischersteuerschaltung 62 der rechten Scheibenwischervorrichtung 16 gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. Obwohl der Scheibenwischermotor 20, der in 2 dargestellt ist, beispielsweise ein bürstenloser DC-Motor ist, kann der Scheibenwischermotor 20 ein gebürsteter DC-Motor sein. Es gilt zu beachten, dass die Konfiguration der Scheibenwischersteuerschaltung 60 der linken Scheibenwischervorrichtung 14 ähnlich der Scheibenwischersteuerschaltung 62 der rechten Scheibenwischervorrichtung 16 ist und eine detaillierte Erklärung von dieser daher vernachlässigt wird.
  • Die in 2 dargestellte Scheibenwischersteuerschaltung 62 umfasst die Ansteuerschaltung 62A und die Scheibenwischer-ECU 62B. Die Ansteuerschaltung 62A erzeugt eine Spannung, die an die Terminals der Spulen 40U, 40V, 40W des Stators in dem Scheibenwischermotor 20 angelegt werden soll. Die Scheibenwischer-ECU 62B steuert AN- und AUS-Schalten der Schaltelemente, die die Ansteuerschaltung 62A bilden.
  • Ein Rotor 62 des Scheibenwischermotors 20 umfasst drei S-Pole und drei N-Pole, die durch Permanentmagneten eingerichtet sind, und ist dazu eingerichtet, einem durch die Statorspulen erzeugten rotierenden Magnetfeld folgend zu rotieren. Das Magnetfeld des Rotors 72 wird durch einen Hall-Sensor 70 erfasst. Der Hall-Sensor 70 kann ein Magnetfeld von Sensormagneten erfassen, die dem Rotor 72 separat bereitgestellt werden und eine Polarität entsprechend der Permanentmagneten des Rotors 72 haben. Der Hall-Sensor 70 erfasst das Magnetfeld des Rotors 72 oder der Sensormagneten als ein Magnetfeld, das die Position des Rotors 72 angibt.
  • Der Hall-Sensor 70 ist ein Sensor, der das Magnetfeld erfasst, das durch den Rotor 72 oder durch die Sensormagneten gebildet wird, um die Position des Rotors 72 zu erfassen. Der Hall-Sensor 70 umfasst drei Hall-Elemente, die jeweils zu den U-, V- und W-Phasen korrespondieren. Der Hall-Sensor 70 gibt Änderungen in dem Magnetfeld, die durch Rotation des Rotors 72 erzeugt werden, als Spannungsänderungssignale angenähert an eine Sinuswelle aus.
  • Die Signale, die durch den Hall-Sensor 70 ausgegeben werden, werden an die Scheibenwischer-ECU 62B eingegeben, die eine Steuerschaltung ist. Die Scheibenwischer-ECU 62B ist eine integrierte Schaltung und Energie, die von einer Batterie 80 bereitgestellt wird, dient als eine Energiequelle und wird durch eine Standby-Schaltung 50 gesteuert.
  • Analoge Wellenformensignale, die an die Scheibenwischer-ECU 62B von dem Hall-Sensor 70 eingegeben werden, werden an einen Hall-Sensor-Kantenerfassungsabschnitt 56B innerhalb der Scheibenwischer-ECU 62B eingegeben, der eine Schaltung wie einen Komparator umfasst, um die Analogsignale in digitale Signale zu konvertieren. In dem Hall-Sensor-Kantenerfassungsabschnitt 56 wird die eingegebene analoge Wellenform in eine digitale Wellenform konvertiert und es werden die Kantenabschnitte in der digitalen Wellenform erfasst.
  • Die digitale Wellenform und die Kanteninformationen werden an einen Motorpositionsschätzabschnitt 54 eingegeben, um die Position des Rotors 72 zu berechnen. Informationen bezüglich der berechneten Position des Rotors 72 werden an eine Stromeinschaltsteuerung 58 eingeben.
  • Ein Abschnitt zur Berechnung des Sollwerts 52 der Scheibenwischer-ECU 62B wird ein Signal von dem Scheibenwischerschalter 66 eingeben, um die Rotationsgeschwindigkeit des Scheibenwischermotors 20 (des Rotors 72) anzuweisen. Der Abschnitt zur Berechnung des Sollwerts 52 extrahiert eine Anweisung aus dem von dem Scheibenwischerschalter 66 eingegebenen Signal, die sich auf die Rotationsgeschwindigkeit des Scheibenwischermotors 20 bezieht und gibt die Anweisung an die Stromeinschaltsteuerung 58 ein.
  • Die Stromeinschaltsteuerung 58 berechnet eine Phase der Spannung, die gemäß den Positionen der Magnetpole des Rotors 72 geändert werden soll, wie durch den Motorpositionsschätzabschnitt 54 berechnet, und entscheidet einen Ansteuersollwert basierend auf der berechneten Phase und der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 72, die durch den Scheibenwischerschalter 66 angewiesen wird. Die Stromeinschaltsteuerung 58 führt auch PWM-Steuerung durch, um ein PWM-Signal zu erzeugen, welches ein Pulssignal gemäß dem Ansteuersollwert ist und um das PWM-Signal an die Ansteuerschaltung 62A auszugeben. Unter dieser PWM-Steuerung erzeugt die Ansteuerschaltung 62A eine Spannung, die sich an Zeitpunkten basierend auf den Positionen der Magnetpole des Rotors 72 ändert, und legt diese Spannung an die Spulen 40U, 40V, 40W des Stators 40 an. Die Spulen 40U, 40V, 40W, an die die Spannung angelegt wird, erzeugen ein rotierendes Magnetfeld, das den Rotor 72 rotiert.
  • Die Ansteuerschaltung 62A ist durch einen Dreiphaseninverter (eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase) eingerichtet. Wie in 2 dargestellt, umfasst die Ansteuerschaltung 62A drei N-Kanalfeldeffekttransistoren (MOSFETs) 74U, 74V, 74W (nachfolgend referenziert als FETs 74U, 74V, 74W), die als obere Stufenschaltelemente dienen und drei N-Kanalfeldeffekttransistoren 76U, 76V, 76W (nachfolgend referenziert als FETs 76U, 76V, 76W), die als untere Stufenschaltelemente dienen. Es gilt zu beachten, dass die FETs 74U, 74V, 74W und die FETs 76U, 76V, 76W kollektiv referenziert werden als die FETs 74 und die FETs 76, wenn keine Notwendigkeit besteht zwischen ihnen individuell zu unterscheiden und mit einem Suffix U, V oder W versehen werden, wenn die Notwendigkeit besteht individuell zwischen ihnen zu unterscheiden.
  • Innerhalb der FETs 74 und der FETs 76 sind die Source des FETs 74U und der Drain des FETs 76U mit einem Terminal der Spule 40U verbunden, die Source des FETs 74V und der Drain des FETs 76V sind mit einem Terminal der Spule 40V verbunden und die Source des FETs 74W und der Drain des FETs 76W sind mit einem Terminal der Spule 40W verbunden.
  • Die Gates der FETs 74 und FETs 76 sind mit der Stromeinschaltsteuerung 58 verbunden und ihnen werden PWM-Signale eingegeben. Wenn H-Level PWM-Signale in die Gates der FETs 74 und FETs 76 eingegeben werden, werden die FETs 74 und die FETs 76 in einen EIN-Zustand geschalten und der Strom fließt von den Drains zu den Sourcen. Wenn L-Level PWM-Signale in die Gates der FETs 74 und FETs 76 eingegeben werden, werden die FETs 74 und die FETs 76 in einen AUS-Zustand geschalten, was in einen Zustand resultiert, in dem Strom nicht von den Drains zu den Sourcen fließt.
  • Die Scheibenwischersteuerschaltung 62 des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung ist durch die Batterie 80, eine Rauschunterdrückungsspule 82, glättende Kapazitäten 84A, 84B und dergleichen eingerichtet. Die Batterie 80, die Rauschunterdrückungsspule 82 und die glättenden Kapazitäten 84A, 84B bilden eine im Wesentlichen Gleichstromenergiequelle.
  • Ein als ein Temperaturerfassungsabschnitt dienender Chip-Thermistor RT ist auf einem Substrat der Scheibenwischersteuerschaltung 62 des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung befestigt. An einem Terminal des Chip-Thermistors RT wird eine Steuerspannung Vcc über einen Widerstand R1 angelegt und ein anderes Terminal des Chip-Thermistors RT ist mit Ground verbunden. Der Chip-Thermistor RT erfasst die Temperatur des Substrats als ein Widerstandswert. Der Chip-Thermistor RT, der in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, ist ein negativer Temperaturkoeffizient-(NTC) Thermistor, in dem der Widerstand in Bezug auf Temperaturzunahme abnimmt, sodass ein Widerstandswert des Chip-Thermistors RT mit steigender Temperatur abnimmt. Es gilt zu beachten, dass der Chip-Thermistor RT in Kombination mit einer Inverterschaltung verwendet werden kann, um als ein positiver Temperaturkoeffizient-(PTC) Thermistor verwendet zu werden, in dem der Widerstandswert mit steigender Temperatur zunimmt.
  • Der Chip-Thermistor RT und der Widerstand R1 bilden einen Typ einer Spannungsteilerschaltung. Ein Terminal des Chip-Thermistors RT, das mit dem Widerstand R1 verbunden ist, gibt eine Spannung aus, die sich basierend auf dem Widerstandswert des Chip-Thermistors RT ändert. Die von dem einen Terminal des Chip-Thermistors RT ausgegebene Spannung wird mit einem Überhitzungsbestimmungswert durch die Stromeinschaltsteuerung 58 verglichen und die Scheibenwischersteuerschaltung 62 wird als überhitzt bestimmt, wenn die Spannung, die von dem einen Terminal des Chip-Thermistors RT ausgegeben wird, der Überhitzungsbestimmungswert ist oder darunterliegt. Wie vorstehend beschrieben, ist der Chip-Thermistor RT gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein Typ, in dem der Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt, sodass die Spannung, die von dem einen Terminal des Chip-Thermistors RT ausgegeben wird mit steigender Temperatur sinkt, das auch ein Ausgabeterminal der Spannungsteilerschaltung ist, die durch den Widerstand R1 und dem Chip-Thermistor RT gebildet wird. Die Stromeinschaltsteuerung 58 bestimmt, dass die Schaltung überhitzt ist, wenn die Spannung, die von dem einen Terminal des Chip-Thermistors RT ausgegeben wird, der Überhitzungsbestimmungswert ist oder darunterliegt. Der Überhitzungsbestimmungswert variiert entsprechend der Positionen der Elemente, die auf dem Substrat befestigt sind, der Position des Chip-Thermistors RT und dergleichen, aber ist beispielsweise eine Spannung bei einer Temperatur von 145°C, die durch die Spannungsteilerschaltung ausgegeben wird, die durch den Chip-Thermistor RT und den Widerstand R1 eingerichtet ist.
  • Ein als ein Stromerfassungsabschnitt dienender Stromerfassungsabschnitt 68 ist zwischen den jeweiligen Sourcen der FETs 76U, 76V, 76W und der Batterie 80 bereitgestellt. Der Stromerfassungsabschnitt 68 umfasst einen Shuntwiderstand mit einem Widerstandswert in dem Bereich von 0,2 mΩ bis einigen Ω und umfasst einen Verstärker, der eine Potentialdifferenz zwischen den zwei Terminals des Shuntwiderstands verstärkt und ein Signal mit einem Spannungswert ausgibt, das proportional zu dem Strom in dem Shuntwiderstand ist. Das Signal, das von dem Verstärker ausgegeben wird, wird in die Stromeinschaltsteuerung 58 eingegeben. Die Stromeinschaltsteuerung 58 vergleicht das Signal, das von dem Stromerfassungsabschnitt 68 ausgegeben wird mit einem Überschussstrombestimmungswert, und bestimmt, dass der Motorstrom ein Überschussstrom ist, in einem Fall, in dem das Signal, das durch den Stromerfassungsabschnitt 68 ausgegeben wird, der Überschussstrombestimmungswert ist oder darüber liegt. Es gilt zu beachten, dass Spannungssensoren, um die Spannung der Batterie 80 und dergleichen zu erfassen an den Substraten der Scheibenwischersteuerschaltungen 60, 62 angebracht sind, obwohl sie nicht in 2 dargestellt sind.
  • Es folgt eine Erklärung bezüglich des Betriebs und vorteilhafte Wirkungen der Scheibenwischervorrichtung 10 gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. 3 ist ein erklärendes Diagramm, das veranschaulicht, wie sich die Drehzahl (Rotationsgeschwindigkeit) der Ausgangswellen 36, 38 und der Motorstrom ändert/n in Bezug auf das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 der Scheibenwischervorrichtung 10 des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung. Die gerade Linie 92R in 3 veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 und der Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 während hoher Rotationssteuerung, die durchgeführt wird, wenn die Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 eine hohe Geschwindigkeit ist. Die gerade Linie 921 in 3 veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 und dem Motorstrom unter hoher Rotationssteuerung. Wie in 3 dargestellt, wird der Motorstrom größer, obwohl die Drehzahl sinkt, wenn das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 abnimmt.
  • 3 gibt an, dass wenn die Ausgangswellen 36, 38 bei einem Drehmoment N1 bei hoher Rotationssteuerung rotiert werden, die Drehzahl R1 und der Motorstrom I1 ist. Wenn die Ausgangswellen 36, 38 bei einem höheren Drehmoment als dem Drehmoment N1 rotiert werden, wird die Drehzahl kleiner als R1 und der Motorstrom wird größer als I1. Dementsprechend steigt der Motorstrom, wenn die Drehmomente der Ausgangswellen 36, 38 unter hoher Rotationssteuerung erhöht werden, auch wenn die Drehzahl sinkt, was dazu führt, dass die Scheibenwischermotoren 18, 20 überlastet werden.
  • Daher wird in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung niedrige Rotationssteuerung in einem Fall durchgeführt, in dem zum Beispiel das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 N1 oder höher wird, um das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 zu erhöhen während der Motorstrom unterdrückt wird.
  • Die gerade Linie 94R in 3 veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 und der Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 bei niedriger Rotationssteuerung, bei der die Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 abgesenkt und das Drehmoment erhöht wird. Die gerade Linie 941 veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 und dem Motorstrom bei niedriger Rotationssteuerung. Obwohl die Drehzahl während der niedrigen Rotationssteuerung niedriger ist als die Drehzahl während der hohen Rotationssteuerung, wie durch die gerade Linie 94R dargestellt, ist der Motorstrom während der niedrigen Rotationssteuerung niedriger als der Motorstrom während der hohen Rotationssteuerung, wie durch die gerade Linie 941 dargestellt. Als ein Ergebnis ist der Motorstrom 12, wenn die Ausgangswellen 36, 38 bei dem Drehmoment N1 bei niedriger Rotationssteuerung rotiert werden, wobei dieser niedriger ist als der Motorstrom I1, wenn die Ausgangswellen 36, 38 bei dem Drehmoment N1 bei hoher Rotationssteuerung rotiert werden. Außerdem ist, selbst wenn das Drehmoment bei der niedrigen Rotationssteuerung der Ausgangswellen 36, 38 N1 oder höher ist, die Zunahme im Motorstrom nicht so steil wie der Motorstrom bei hoher Rotationssteuerung, was die Scheibenwischermotoren 18, 20 weniger anfällig macht überlastet zu werden. Außerdem, wenn das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 bei der niedrigen Rotationssteuerung erhöht wird, ist die Verminderung in der Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 nicht so steil wie die bei der hohen Rotationssteuerung. Niedrige Rotationssteuerung ist dementsprechend besser anwendbar als die hohe Rotationssteuerung in einem Fall, in dem die Ausgangswellen 36, 38 bei einem hohen Drehmoment rotiert werden.
  • 4A ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas der Stromeinschaltung zu den Spulen 40U, 40V, 40W unter mittlerer Rotationssteuerung zeigt, die in einem Fall durchgeführt wird, in dem die Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 eine mittlere Geschwindigkeit ist. Stromeinschaltungen 102U, 102V, 102W und Stromeinschaltungen 104U, 104V, 104W, die in 4A in Rechteckform dargestellt sind, repräsentieren Zeitpunkte, an denen Stromeinschaltung an den Spulen 40U, 40V, 40W durchgeführt wird. Obwohl die Stromeinschaltungen 102U, 102V, 102W und die Stromeinschaltungen 104U, 104V, 104W in 4A bis 4C der Einfachheit halber in Rechteckform veranschaulicht sind, wird bei einer tatsächlichen Stromeinschaltung eine Spannung, die in einem Pulsschema unter Verwendung von PWM moduliert ist, an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegt. Es gilt zu beachten, dass eine Einheitszeit in 4A bis 4C (zum Beispiel der Zeitabschnitt von einem Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t1) die Zeit ist, die der Rotor 72 benötigt, um einen elektrischen Winkel von 60° zu rotieren. Die Zeitpunkte der Stromeinschaltung in 4A sind Zeitpunkte entsprechend den durch den Hall-Sensor 70 erfassten Positionen der Magnetpole des Rotors 72.
  • Der FET 74W und der FET 76V sind vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 AN und der Strom von der Spule 40W zu der Spule 40V ist eingeschaltet. Der FET 74U und der FET 76V sind vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 AN und der Strom von der Spule 40U zu der Spule 40V ist eingeschaltet. Der FET 74U und der FET 76W sind vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 AN und der Strom von der Spule 40U zu der Spule 40W ist eingeschaltet. Der FET 74V und der FET 76W sind vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 AN und der Strom von der Spule 40V zur Spule 40W ist eingeschaltet. Der FET 74V und der FET 76U sind von dem Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5 AN und der Strom von der Spule 40V zur Spule 40U ist eingeschaltet. Der FET 74W und der FET 76U sind von dem Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t6 AN und der Strom von der Spule 40W zur Spule 40U ist eingeschaltet. Der FET 74W und der FET 76V sind von dem Zeitpunkt t6 bis zum Zeitpunkt t7 AN und der Strom von der Spule 40W zur Spule 40V ist eingeschaltet. Der FET 74U und der FET 76V sind von dem Zeitpunkt t7 bis zum Zeitpunkt t8 AN und der Strom von der Spule 40U zur Spule 40V ist eingeschaltet.
  • 4B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas der Stromeinschaltung zu den Spulen 40U, 40V, 40W unter hoher Rotationssteuerung veranschaulicht. In 4B werden Stromeinschaltungen 106U, 106V, 106W, 108U, 108V, 108W an Zeitpunkten durchgeführt, die jeweils um to früher sind als (vorgeschoben in Bezug auf) die Stromeinschaltzeitpunkte der Stromeinschaltungen 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, 104W in 4A. Da tα entsprechend den Scheibenwischermotorspezifikationen und dergleichen verschieden ist, wird tα im Speziellen über Simulationen in der Designphase oder durch Testen unter Verwendung der tatsächlichen Vorrichtungen beschlossen. Konfigurationen können solche sein, dass tα nicht fixiert ist, und tα größer wird umso größer die Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 ist.
  • Obwohl die Stromeinschaltungen 106U, 106V, 106W, 108U, 108V, 108W der Einfachheit halber in Rechteckform veranschaulicht sind, wird bei tatsächlicher Stromeinschaltung eine Spannung, die in einem Pulsschema unter Verwendung von PWM moduliert wird, an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegt. Da es notwendig ist, die effektiven Spannungswerte der an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegten Spannung zu erhöhen, um die Ausgangswellen 36, 38 bei einer hohen Geschwindigkeit zu rotieren, sind die Sollverhältnisse der Stromeinschaltungen 106U, 106V, 106W, 108U, 108V, 108W größer als die Sollverhältnisse der Stromeinschaltungen 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, 104W in 4A.
  • 4C ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas der Stromeinschaltung an die Spulen 40U, 40V, 40W unter niedriger Rotationssteuerung veranschaulicht. In 4C werden die Stromeinschaltungen 110U, 110V, 110W, 112U, 112V, 112W an Zeitpunkten durchgeführt, die jeweils verzögert (zurückgeblieben) um tβ in Bezug auf die Stromeinschaltungszeitpunkte der Stromeinschaltungen 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, 104W in 4A sind. Da tβ entsprechend der Scheibenwischermotorspezifikation und dergleichen abweicht, wird tβ im Speziellen über Simulationen in der Designphase oder durch Testen der tatsächlichen Vorrichtungen beschlossen. Konfigurationen können solche sein, dass tβ nicht fixiert ist, und tβ größer wird umso niedriger die Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 ist.
  • Obwohl die Stromeinschaltungen 110U, 110V, 110W, 112U, 112V, 112W der Einfachheit halber in Rechteckform veranschaulicht sind, wird bei tatsächlicher Stromeinschaltung eine Spannung, die in einem Pulsschema unter Verwendung von PWM moduliert wird, an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegt. Da es notwendig ist, die effektiven Spannungswerte der an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegten Spannung zu vermindern, um die Ausgangswellen 36, 38 bei einer niedrigen Geschwindigkeit zu rotieren, sind die Sollverhältnisse der Stromeinschaltungen 110U, 110V, 110W, 112U, 112V, 112W kleiner als die Sollverhältnisse der Stromeinschaltungen 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, 104W in 4A.
  • Effektive Wege, um hohe Geschwindigkeitsrotation mit bürstenlosen DC-Motoren anzupassen, umfassen im Allgemeinen Steigerung des Sollverhältnisses der Spannung, die an die jeweiligen Phasen U, V, W angelegt wird, um die effektive Spannung zu erhöhen, sowie Vorschieben des elektrischen Winkels der Stromeinschaltzeitpunkte der jeweiligen Phasen in Bezug auf die Zeitpunkte, die den Positionen der Magnetpole des Rotors 72 entsprechen, die durch den Hall-Sensor 70 erfasst werden. Effektive Wege, um niedrige Rotationsgeschwindigkeiten anzupassen sowie das Ausgangswellendrehmoment zu erhöhen und den Motorstrom zu unterdrücken, umfassen Reduzieren des Sollverhältnisses der an die jeweiligen U-, V-, W-Phasen angelegten Spannung, um die effektive Spannung zu vermindern und Zurückbleiben des elektrischen Winkels der Stromeinschaltzeitpunkte der jeweiligen U-, V-, W-Phasen in Bezug auf die Zeitpunkte, die den Positionen der Magnetpole des Rotors 72 entsprechen, die durch den Hall-Sensor 70 erfasst werden. In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung werden die Stromeinschaltzeitpunkte vorgeschoben, wie in 4B veranschaulicht, wenn die Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 bei hoher Geschwindigkeit rotiert werden sollen. Außerdem werden in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung die Stromeinschaltzeitpunkte verzögert, wie in 4C dargestellt, wenn die Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 bei niedriger Geschwindigkeit rotiert werden sollen, wenn der Motorstrom unterdrückt wird, während das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 sichergestellt wird.
  • In dem Fall, der in 4C dargestellt ist würde, obwohl das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 weiter zunimmt wenn tβ größer wäre, dies zu einer Zunahme im Motorstrom führen. Weitere Steigerung von tβ von diesem Zustand könnte verursachen, dass die Scheibenwischermotoren 18, 20 aufhören, die Rotation der Ausgangswellen 36, 38 aufrechtzuerhalten und Ausschlag auftritt.
  • 5A ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel einer Zeitreihe von Änderungen in den Vorschubwinkeln (tα, tβ) und dem Sollverhältnis der an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegten Spannung zeigt, die angepasst werden, wenn die Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 von einer niedrigen Geschwindigkeit zu einer hohen Geschwindigkeit geändert wird. 5B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel einer Zeitreihe von Änderungen in den Vorschubwinkeln (tα, tβ) und dem Sollverhältnis der an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegten Spannung veranschaulicht, wenn die Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 von einer hohen Geschwindigkeit zu einer niedrigen Geschwindigkeit geändert wird.
  • Zum Beispiel veranschaulicht 5A einen Fall, in dem der Scheibenwischerschalter 66 von einer niedrigen Geschwindigkeitsbetriebsmodusauswahlposition zu einer hohen Geschwindigkeitsbetriebsmodusauswahlposition geschalten wurde. In einem Fall, in dem eine großer Differenz zwischen einer Sollrotationsgeschwindigkeit in dem hohen Geschwindigkeitsbetriebsmodus und der derzeitigen Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 vorliegt, falls der Vorschubwinkel und das Sollverhältnis scharf erhöht werden, sodass die Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 scharf beschleunigt wird, könnte die Rotation der Ausgangswellen 36, 38 gestört werden. Dementsprechend wird in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wie durch die Polygonal-Linie 114 in 5A veranschaulicht, die Rotation der Ausgangswellen 36, 38 schrittweise beschleunigt, durch schrittweise Erhöhung des Vorschubwinkels und des Sollverhältnisses. Es gilt zu beachten, dass in einem Fall, in dem die Differenz zwischen der Sollrotationsgeschwindigkeit in dem hohen Geschwindigkeitsbetriebsmodus und der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 groß ist, manchmal die Differenz größer sein kann als eine Rotationsgeschwindigkeitsdifferenz, die durch Erhöhung des Vorschubwinkels und des Sollverhältnisses durch einen einfachen Sprung angepasst werden kann. Die Änderungsmengen des Vorschubwinkels und des Sollverhältnisses in einem einzigen Schritt werden durch Berechnungen oder Testen basierend auf den Spezifikationen der Scheibenwischermotoren 18, 20 und der Scheibenwischervorrichtung 10 und dergleichen an tatsächlichen Vorrichtungen beschlossen, um innerhalb eines Bereichs zu liegen, der nicht darin resultiert, dass die Rotation der Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 nachstellt.
  • Zum Beispiel veranschaulicht 5B einen Fall, in dem der Scheibenwischerschalter 66 von der hohen Geschwindigkeitsbetriebsmodusauswahlposition zu der niedrigen Geschwindigkeitsbetriebsauswahlposition geschalten wird. In einem Fall, in dem eine große Differenz zwischen der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 und einer Sollrotationsgeschwindigkeit in dem niedrigen Geschwindigkeitsbetriebsmodus vorliegt, falls der Vorschubwinkel und das Sollverhältnis scharf vermindert werden, sodass die Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 scharf abnimmt, könnte die Rotation der Ausgangswellen 36, 38 gestört werden. Dementsprechend wird in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wie durch die Polygonal-Linie 116 in 5B dargestellt, die Rotation der Ausgangswellen 36, 38 schrittweise durch schrittweise Verminderung des Vorschubwinkels und des Sollverhältnisses verlangsamt. Es gilt zu beachten, dass in einem Fall, in dem die Differenz zwischen der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 und der Sollrotationsgeschwindigkeit in dem niedrigen Geschwindigkeitsbetriebsmodus groß ist, manchmal die Differenz größer sein kann als eine Rotationsgeschwindigkeitsdifferenz, die durch Reduzierung des Vorschubwinkels und des Sollverhältnisses in einem einzigen Sprung angepasst werden kann. Die Änderungsmenge des Vorschubwinkels und des Sollverhältnisses in einem einzigen Schritt werden durch Berechnungen oder Tests basierend auf den Spezifikationen der Scheibenwischermotoren 18, 20 und der Scheibenwischervorrichtung 10 und dergleichen an tatsächlichen Vorrichtungen beschlossen, sodass sie sich innerhalb eines Bereichs befinden, der nicht darin resultiert, dass die Rotation der Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 nachstellt.
  • In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist bei umso größerer Differenz zwischen der Drehzahl vor und nach der Änderung die Anzahl der Schritte umso größer über die der Vorschubwinkel und das Sollverhältnis geändert werden. Zum Beispiel in einem Fall, in dem die Rotation unter niedriger Rotationssteuerung zu der Rotation unter hoher Rotationssteuerung geschalten wird, muss eine Änderung von tβ (Verzögerung) entsprechend des kleinsten Vorschubwinkels zu tα entsprechend des größten Vorschubwinkels durchgeführt werden. Außerdem, da die Änderungsmenge in dem Sollverhältnis auch groß ist, werden der Vorschubwinkel und das Sollverhältnis über mehrere Schritte verändert bzw. erhöht. Ähnlich werden in einem Fall, in dem die Rotation unter hoher Rotationssteuerung zu Rotation unter niedriger Rotationssteuerung geschalten wird, der Vorschubwinkel und das Sollverhältnis über mehrere Schritte reduziert.
  • 6 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel einer Zeitreihe von Änderungen in den Vorschubwinkeln (tα, tβ) und dem Sollverhältnis einer an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegten Spannungen veranschaulicht, in einem Fall, in dem die Scheibenwischermotoren 18, 20 in der Scheibenwischervorrichtung 10 gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung überlastet sind. Es besteht ein Risiko, dass die Scheibenwischermotoren 18, 20 und die Ansteuerschaltungen 60A, 62A beschädigt werden, falls die vorliegende Situation der Stromeinschaltungen unverändert fortgesetzt wird, wenn die Scheibenwischermotoren 18, 20 überlastet worden sind. In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung werden, wie durch die Polygonal-Linie 118 in 6 veranschaulicht, der Vorschubwinkel und die Stromeinschaltzeitpunkte und das Sollverhältnis der an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegten Spannungen beispielsweise auf einen Vorschubwinkel und ein Sollverhältnis entsprechend der niedrigen Rotationssteuerung scharf vermindert, sodass die Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 scharf abnimmt. Obwohl eine vorübergehende Störung der Rotation der Ausgangswellen 36, 38 auftreten kann, wenn die Rotation der Ausgangswellen 36, 38 scharf vermindert wird, wird Schaden an den Scheibenwischermotoren 18, 20 und der Ansteuerschaltungen 60A, 62A in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung verhindert. Verlangsamen der Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 wird daher priorisiert.
  • In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung werden die Scheibenwischermotoren 18, 20 als überlastet bestimmt, sowohl in einem Fall, in dem der Motorstrom eines der Scheibenwischermotoren 18, 20 einen oberen Grenzwert erreicht hat oder größer ist, als auch in einem Fall, in dem die Temperatur des Substrats von einer der Scheibenwischersteuerschaltungen 60, 62 einen vorbestimmten Wert (zum Beispiel 145°C) oder darüber erreicht hat. Der Vorschubwinkel und das Sollverhältnis werden dementsprechend wie in 6 veranschaulicht geändert.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Vorschubwinkelanpasssteuerungsverarbeitung in der Scheibenwischervorrichtung 10 gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. In Schritt 500 werden Scheibenwischmodusinformationen erlangt, solche wie ob der Scheibenwischerschalter 66 in dem niedrigen Geschwindigkeitsbetriebsmodus oder dem hohen Geschwindigkeitsbetriebsmodus ist.
  • In Schritt 502 wird der Stromwert des Motorstroms durch den Stromerfassungsabschnitt 68 erlangt, die Substrattemperaturen werden durch den Chip-Thermistor RT erlangt und die Rotationswinkel der Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 werden durch die Rotationswinkelsensoren 42, 44 erlangt. In Schritt 504 wird die Drehzahl (Rotationsgeschwindigkeit) der Ausgangswellen 36, 38 basierend auf den in Schritt 502 erlangten Rotationswinkeln der Ausgangswellen 36, 38 berechnet.
  • In Schritt 506 wird ein Vorschubwinkel basierend auf dem Scheibenwischmodus, dem Stromwert des Motorstroms, den Substrattemperaturen und den Rotationsgeschwindigkeiten der Ausgangswellen 36, 38 beschlossen. Zum Beispiel wird in einem Fall, in dem der Scheibenwischmodus der hohe Geschwindigkeitsbetriebsmodus ist, der Vorschubwinkel in Bezug auf die Zeitpunkte entsprechend den Positionen der Magnetpole des Rotors 72 erhöht, und in einem Fall, in dem der Scheibenwischmodus der niedrige Geschwindigkeitsbetriebsmodus ist, wird der Vorschubwinkel vermindert oder Stromeinschaltung wird zu Zeitpunkten entsprechend den Positionen der Magnetpole des Rotors 72 ohne irgendeinen Vorschub durchgeführt. In dem niedrigen Geschwindigkeitsbetriebsmodus kann niedrige Rotationssteuerung durchgeführt werden, um durch den elektrischen Winkel die Zeitpunkte entsprechend der Positionen der Magnetpole des Rotors 72 zu verzögern. Der Vorschubwinkel wird in einem Fall erhöht, in dem der Motorstrom der Scheibenwischermotoren 18, 20 niedrig ist und die Temperaturen der Substrate der Scheibenwischersteuerschaltungen 60, 62 auch niedrig sind. Jedoch wird der Vorschubwinkel in einem Fall reduziert, in dem der Motorstrom groß ist, oder in einem Fall, in dem die Temperatur groß ist, selbst wenn der Scheibenwischermodus der hohe Geschwindigkeitsbetriebsmodus ist. In einem Fall, in dem der Motorstrom von einem der Scheibenwischermotoren 18, 20 bei dem oberen Grenzwert ist oder größer ist, oder in einem Fall, in dem die Temperatur des Substrats eines der Scheibenwischerschaltungen 60, 62 der vorbestimmte Wert (zum Beispiel 145°C) oder größer ist, wird niedrige Rotationssteuerung durchgeführt, sodass die Stromeinschaltzeitpunkte verzögert werden, selbst wenn der Scheibenwischermodus der hohe Geschwindigkeitsbetriebsmodus ist. Außerdem wird in Schritt 506 die Anzahl der Schritte beschlossen, über die die Änderung des Vorschubwinkels durchgeführt werden soll, basierend auf der Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38, die in Schritt 504 berechnet wurden, und der Differenz in der Geschwindigkeit zu der Rotationsgeschwindigkeit in dem Scheibenwischmodus, der in Schritt 500 erlangt wurde. Dies wird durchgeführt, um den Vorschubwinkel über mehrere Schritte zu ändern, in einem Fall, in dem die Geschwindigkeitsdifferenz groß ist, wie in 5 dargestellt. Es gilt zu beachten, dass der Vorschubwinkel in einem Fall scharf reduziert wird, wie in 6 dargestellt, in dem der Motorstrom der obere Grenzwert oder größer ist, und auch in einem Fall, in dem die Substrattemperatur der vorbestimmte Wert oder größer ist.
  • In Schritt 508 werden die Stromeinschaltzeitpunkte um den Vorschubwinkel nach vorne verschoben, der in Schritt 506 beschlossen wurde. In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird das Sollverhältnis der an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegten Spannung auch zusammen mit dem Vorschieben der Stromeinschaltzeitpunkte geändert. Die Verarbeitung kehrt zurück nachdem der Vorschub in Schritt 508 implementiert wurde.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel die Zeitpunkte, an denen die Stromeinschaltung durch die Spulen der Scheibenwischermotoren 18, 20 durchgeführt wird, zwischen einem Fall, in dem die Ausgangswellen 36, 38 eine hohe Rotationsgeschwindigkeit haben, und einem Fall, in dem die Ausgangswellen 36, 38 eine niedrige Rotationsgeschwindigkeit haben, variiert. Beispielsweise in einem Fall, in dem die Ausgangswellen 36, 38 eine hohe Rotationsgeschwindigkeit haben, werden die Zeitpunkte der Stromeinschaltung in den Spulen der Scheibenwischermotoren 18, 20 nach vorne verschoben, sodass die Stromeinschaltung in einer Weise durchgeführt wird, die für die hohe Geschwindigkeitsrotation geeignet ist. In einem Fall, in dem der Scheibenwischbetrieb durch die Scheibenwischerblätter 30, 32 langsam ist, wird die Stromeinschaltung durch die Spulen an späteren Zeitpunkten durchgeführt, als die Stromeinschaltungszeitpunkte während der hohen Rotationsgeschwindigkeit, was ermöglicht, die Stromeinschaltung in einer Weise durchzuführen, die für die niedrige Geschwindigkeitsrotation geeignet ist, und ermöglicht, das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 zu erhöhen. Wenn die Stromeinschaltung in einer Weise durchgeführt wird, die für die niedrige Geschwindigkeitsrotation geeignet ist, wird der Motorstrom im Vergleich zu dem Motorstrom während der hohen Geschwindigkeitsrotation unterdrückt, wie in 3 veranschaulicht ist. Dies ermöglicht zu verhindern, dass die Scheibenwischermotoren 18, 20 überlastet werden.
  • Es gilt zu beachten, dass in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, obwohl eine Erklärung bezüglich eines Beispiels einer direkt angetriebenen Tandemscheibenwischervorrichtung gegeben wurde, die den Scheibenwischermotor 18 der linken Scheibenwischervorrichtung 14 und den Scheibenwischermotor 20 der rechten Scheibenwischervorrichtung 16 umfasst, die niedrige Rotationssteuerung und die hohe Rotationssteuerung, die vorstehend beschrieben wurden, auch für eine Scheibenwischervorrichtung angewendet werden können, in der die Antriebskraft eines einzigen Scheibenwischermotors an das linke und rechte Scheibenwischerblatt über einen Linkmechanismus übertragen wird.
  • Als nächstes folgt eine Erklärung bezüglich einer Scheibenwischervorrichtung gemäß einem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 9 bis 12. Es gilt zu beachten, dass die Scheibenwischervorrichtung gemäß dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ähnlich zu der Scheibenwischervorrichtung des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung ist und deswegen eine Erklärung bezüglich der gemeinsamen Orte vernachlässigt wird. Außerdem werden Orte der Scheibenwischervorrichtung gemäß dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, die einer Erklärung bedürfen und die gleiche Konfiguration wie die Scheibenwischervorrichtung gemäß dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung haben unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen beschrieben.
  • 9 ist ein erklärendes Diagramm, das Änderungen der Drehzahl (Rotationsgeschwindigkeit) der Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 und Änderungen im Motorstrom in Bezug auf das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 in der Scheibenwischervorrichtung des zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie durch die gerade Linie 292R veranschaulicht, die die Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 und der Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 in 9 veranschaulicht, sinkt die Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 mit Zunahme des Drehmoments der Ausgangswellen 36, 38. Außerdem, wie durch die gerade Linie 2921 veranschaulicht, die die Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 und dem Motorstrom in 9 veranschaulicht, steigt Hitzeerzeugung und Energieverbrauch der Scheibenwischermotoren mit Zunahme des Drehmoments.
  • Situationen, in denen ein erhöhtes Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 erforderlich ist, umfassen beispielsweise einen Fall, in dem angesammelter Schnee einen Scheibenwischbetrieb durch die Scheibenwischerblätter 30, 32 behindert. Jedoch werden die Scheibenwischermotoren 18, 20 überlastet und der Motorstrom steigt, wenn das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 erhöht wird.
  • Es besteht an dem in 9 dargestellten Schneeräumbetriebspunkt Pα, der dem Drehmoment entspricht, das benötigt wird, wenn Schnee geräumt wird, die Möglichkeit, dass der Motorstrom erlaubte Stromwerte innerhalb eines normalen Scheibenwischbetriebsbereichs 90 übersteigt. In einem solchen Fall wird die Rotationssteuerung in dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel durchgeführt, um das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 zu erhöhen, während der Motorstrom unterdrückt wird.
  • Die gerade Linie 294R in 9 veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 und der Drehzahl der Ausgangswellen 36, 38 während hoher Drehmomentrotationssteuerung, um das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 zu erhöhen. Die gerade Linie 2941 in 9 veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 und dem Motorstrom während hoher Drehmomentrotationssteuerung. Obwohl die Drehzahl während der hohen Drehmomentrotationssteuerung niedriger ist als die Drehzahl während hoher Rotationssteuerung, wie durch die gerade Linie 294R veranschaulicht, ist der Motorstrom niedriger als der Motorstrom während hoher Rotationssteuerung, wie durch die gerade Linie 2941 veranschaulicht. Dementsprechend befindet sich ein Schneeräummotorstrom 14 bei dem Schneeräumbetriebspunkt Pα, der dem notwendigen Drehmoment beim Schneeräumen entspricht, innerhalb der erlaubten Stromwerte des normalen Scheibenwischbetriebsbereichs 90.
  • 10A ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas der Stromeinschaltung in den Spulen 40U, 40V, 40W bei hoher Drehmomentrotationssteuerung veranschaulicht. Stromeinschaltungen 202U, 202V, 202W und Stromeinschaltungen 204U, 204V, 204W, die in 10A in Rechteckform dargestellt sind, repräsentieren Zeitpunkte, an denen Stromeinschaltung an den Spulen 40U, 40V, 40W durchgeführt wird. Obwohl die Stromeinschaltungen 202U, 202V, 202W und die Stromeinschaltungen 204U, 204V, 204W in 10A und 10B in Rechteckform veranschaulicht sind, wird bei einer tatsächlichen Stromeinschaltung eine Spannung, die in einem Pulsschema unter Verwendung von PWM moduliert ist, an die Spulen 40U, 40V, 40W angelegt. Es gilt zu beachten, dass eine Einheitszeit in 10A und 10B (zum Beispiel der Zeitabschnitt von einem Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t1) die Zeit ist, die der Rotor 72 benötigt, um einen elektrischen Winkel von 60° zu rotieren. Die Zeitpunkte der Stromeinschaltung in 10A sind Zeitpunkte entsprechend den durch den Hall-Sensor 70 erfassten Positionen der Magnetpole des Rotors 72.
  • Der FET 74W und der FET 76V sind vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 AN und der Strom von der Spule 40W zu der Spule 40V ist eingeschaltet. Der FET 74U und der FET 76V sind vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 AN und der Strom von der Spule 40U zu der Spule 40V ist eingeschaltet. Der FET 74U und der FET 76W sind vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 AN und der Strom von der Spule 40U zu der Spule 40W ist eingeschaltet. Der FET 74V und der FET 76W sind vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 AN und der Strom von der Spule 40V zur Spule 40W ist eingeschaltet. Der FET 74V und der FET 76U sind von dem Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5 AN und der Strom von der Spule 40V zur Spule 40U ist eingeschaltet. Der FET 74W und der FET 76U sind von dem Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t6 AN und der Strom von der Spule 40W zur Spule 40U ist eingeschaltet. Der FET 74W und der FET 76V sind von dem Zeitpunkt t6 bis zum Zeitpunkt t7 AN und der Strom von der Spule 40W zur Spule 40V ist eingeschaltet. Der FET 74U und der FET 76V sind von dem Zeitpunkt t7 bis zum Zeitpunkt t8 AN und der Strom von der Spule 40U zur Spule 40V ist eingeschaltet.
  • 10B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Schemas der Stromeinschaltung zu den Spulen 40U, 40V, 40W unter hoher Rotationssteuerung veranschaulicht. In 10B werden Stromeinschaltungen 206U, 206V, 206W, 208U, 208V, 208W an Zeitpunkten durchgeführt, die jeweils um to früher sind als (vorgeschoben in Bezug auf) die Stromeinschaltzeitpunkte der Stromeinschaltungen 202U, 202V, 202W, 204U, 204V, 204W in 10A. Da to entsprechend den Scheibenwischermotorspezifikationen und dergleichen verschieden ist, wird tα im Speziellen über Simulationen in der Designphase oder durch Testen unter Verwendung der tatsächlichen Vorrichtungen beschlossen.
  • Effektive Wege die Ausgangswellen bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten mit bürstenlosen DC-Motoren zu rotieren, umfassen im Allgemeinen Vorschieben des elektrischen Winkels des Zeitpunkts der Stromeinschaltung für die jeweiligen U-, V-, W-Phasen. Außerdem umfassen effektive Wege den Motorstrom zu unterdrücken während das Ausgangswellendrehmoment sichergestellt wird, Durchführung von Stromeinschaltung an den jeweiligen U-, V-, W-Phasen an Zeitpunkten entsprechend der Positionen der Magnetpole des Rotors 72, die durch den Hall-Sensor 70 erfasst werden. In dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung werden wenn die Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 bei hoher Geschwindigkeit rotiert werden sollen, die Stromeinschaltzeitpunkte vorgeschoben, wie in 10B veranschaulicht, und die Stromeinschaltung wird an die jeweiligen U-, V-, W-Phase an Zeitpunkten durchgeführt, die den Positionen der Magnetpole des Rotors 72 entsprechen, die durch den Hall-Sensor 70 erfasst werden, wie in 10A dargestellt, um den Motorstrom zu unterdrücken während der Sicherung des Ausgangswellendrehmoments. Es gilt zu beachten, dass in einem Fall, in dem die Stromeinschaltung an die jeweilige U-, V-, W-Phase an Zeitpunkten verzögert durchgeführt wird in Bezug auf die Stromeinschaltzeitpunkte, die in 10A dargestellt werden, obwohl das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 weiter steigen kann, der Motorstrom steigen würde, oder in einem Fall, in dem die Stromeinschaltzeitpunkte exzessiv verzögert sind, dazu führen könnte, dass die Scheibenwischermotoren 18, 20 aufhören die Rotation der Ausgangswellen 36, 38 aufrechtzuerhalten und Ausschlag auftritt.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der Rotationssteuerverarbeitung der Scheibenwischermotoren 18, 20 der Scheibenwischervorrichtung gemäß dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • In Schritt 700 wird der Stromwert des Motorstroms durch den Stromerfassungsabschnitt 68 erlangt, die Substrattemperaturen werden durch den Chip-Thermistor RT erlangt und die Rotationswinkel der Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 werden durch die Rotationswinkelsensoren 42, 44 erlangt.
  • In Schritt 702 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Scheibenwischbetrieb durch die Scheibenwischerblätter 30, 32 behindert wird oder nicht. In Schritt 702 wird als ein Beispiel bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb behindert ist, wenn der Motorstrom eines der Scheibenwischermotoren 18, 20 der obere Grenzwert oder höher ist oder der untere Grenzwert oder niedriger ist, wenn die Temperatur des Substrats von einem der Scheibenwischersteuerschaltungen 60, 62 einen vorbestimmten Wert erreicht hat (zum Beispiel 145°C) oder höher ist, oder wenn der Rotationswinkel eines der beiden Ausgangswellen 36, 38, der durch die Rotationswinkelsensoren 42, 44 erfasst wird, sich nicht ändert, selbst wenn Stromeinschaltung in den Scheibenwischermotoren 18, 20 durchgeführt wird (alternativ, in einem Fall, in dem eine Winkeländerung pro Einheitszeit ein Schwellwert ist oder niedriger). Alternativ kann zusätzlich zu dem Vorstehenden der Scheibenwischbetrieb als behindert bestimmt werden, wenn die Spannung der Batterie 80 ein oberer Grenzwert oder höher ist oder ein niedriger Grenzwert oder niedriger ist. Außerdem kann der Scheibenwischbetrieb auch als behindert bestimmt werden, in einem Fall, in dem eine Differenz zwischen einem Rotationswinkel der Ausgangswelle 36 des Scheibenwischermotors 18 und des Rotationswinkels der Ausgangswelle 38 des Scheibenwischermotors 20, die jeweils durch die Rotationswinkelsensoren 42, 44 erfasst werden, einen vorbestimmten Wert oder höher erreicht. Es gilt zu beachten, dass der obere Grenzwert und der untere Grenzwert für den Motorstrom, der Schwellwert für die Winkeländerung pro Einheitszeit und der obere Grenzwert und der untere Grenzwert der Spannung der Batterie 80 entsprechend der Bewertung und Spezifikation der Scheibenwischermotoren 18, 20 oder der Spezifikation der Scheibenwischervorrichtung verschieden sind und daher im Speziellen durch Berechnungen in der Designphase oder beim Prototypentest oder dergleichen beschlossen werden.
  • In einem Fall, in dem die Bestimmung in Schritt 702 affirmativ ist, wird hohe Drehmomentrotationssteuerung in Schritt 704 durchgeführt, sodass die Stromeinschaltung in den Spulen der Scheibenwischermotoren 18, 20 zu Stromeinschaltzeitpunkten durchgeführt wird, die in 10A veranschaulicht sind, und dann kehrt die Verarbeitung zurück. In einem Fall, in dem die Bestimmung in Schritt 702 negativ ist, wird hohe Drehmomentrotationssteuerung in Schritt 706 durchgeführt, sodass die Stromeinschaltung in den Spulen der Scheibenwischermotoren 18, 20 zu Stromeinschaltzeitpunkten durchgeführt wird, die in 10B veranschaulicht sind, und dann kehrt die Verarbeitung zurück.
  • Wie vorstehend beschrieben, variieren in dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung die Zeitpunkte an denen die Stromeinschaltung in den Spulen der Scheibenwischermotoren 18, 20 durchgeführt wird zwischen einem Fall, in dem eine Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 erhöht wird, und einem Fall, in dem das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 erhöht wird. Beispielsweise in einem Fall, in dem die Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswellen 36, 38 durch Vorschieben der Zeitpunkte der Stromeinschaltungen zu den Spulen der Scheibenwischermotoren 18, 20 erhöht wird, wird Stromeinschaltung in einer Weise durchgeführt, die für hohe Rotation geeignet ist. Außerdem, in einem Fall, in dem der Scheibenwischbetrieb durch die Scheibenwischerblätter 30, 32 behindert ist oder dergleichen und es notwendig ist das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 der Scheibenwischermotoren 18, 20 zu erhöhen, wird die Stromeinschaltung in den Spulen zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt, als die Stromeinschaltungszeitpunkte während hoher Rotation. Dies ermöglicht dementsprechend das Drehmoment der Ausgangswellen 36, 38 zu erhöhen und zu verhindern, dass die Scheibenwischermotoren 18, 20 überlastet werden.
  • Es gilt zu beachten, dass in dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, obwohl eine Erklärung bezüglich eines Beispiels einer direkt angetriebenen Tandemscheibenwischervorrichtung gegeben wurde, die den Scheibenwischermotor 18 der linken Scheibenwischervorrichtung 14 und den Scheibenwischermotor 20 der rechten Scheibenwischervorrichtung 16 umfasst, die hohe Drehmomentrotationssteuerung und die hohe Rotationssteuerung, die vorstehend beschrieben wurden, für eine Scheibenwischervorrichtung angewendet werden können, in der die Antriebskraft eines einzigen Scheibenwischermotors an das linke und rechte Scheibenwischerblatt über einen Linkmechanismus übertragen wird.

Claims (4)

  1. Scheibenwischervorrichtung (10) mit: einem Scheibenwischermotor (18, 20), der einen Rotor (72) und eine Spule (40U, 40V, 40W) umfasst, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, und der durch Rotation des Rotors gemäß dem rotierenden Magnetfeld dafür sorgt, dass ein Scheibenwischerblatt (30, 32) einen Scheibenwischbetrieb durchführt; einem Ansteuerabschnitt (60A, 62A), der die Rotation des Scheibenwischermotors durch Durchführung von Stromeinschaltung in der Spule ansteuert, um das rotierende Magnetfeld zu erzeugen; und einer Steuereinrichtung (60B, 62B), die den Ansteuerabschnitt durch einen Zeitpunkt zur Stromeinschaltung in der Spule basierend auf zumindest einer Rotationsposition des Rotors steuert, wobei in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass ein Scheibenwischerbetrieb durch das Scheibenwischerblatt nicht behindert worden ist, die Steuereinrichtung (60B, 62B) den Ansteuerabschnitt (60A, 62A) so steuert, dass eine hohe Rotationssteuerung durchgeführt wird, indem Stromeinschaltung in der Spule zu einem vorgeschobenen Zeitpunkt durchgeführt wird, der im elektrischen Winkel in Bezug auf einen Zeitpunkt entsprechend der Rotationsposition des Rotors vorgeschoben ist; und in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass der Scheibenwischerbetrieb durch das Scheibenwischerblatt behindert worden ist, die Steuereinrichtung (60B, 62B) den Ansteuerabschnitt (60A, 62A) so steuert, dass eine hohe Drehmomentrotationssteuerung durchgeführt wird, in der ein äquivalentes Drehmoment bei einem niedrigeren Strom als in der hohen Rotationssteuerung erreicht wird, indem Stromeinschaltung in der Spule zu einem Zeitpunkt entsprechend der Rotationsposition des Rotors durchgeführt wird.
  2. Scheibenwischervorrichtung (10) nach Anspruch 1, umfasst des Weiteren einen Stromerfassungsabschnitt, der einen Stromwert der Spule erfasst, wobei die Steuereinrichtung bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb durch das Scheibenwischerblatt behindert worden ist, in einem Fall, in dem der Stromwert einen vorbestimmten Schwellwert während des Scheibenwischbetriebs durch das Scheibenwischerblatt überschritten hat.
  3. Scheibenwischervorrichtung (10) nach Anspruch 1, umfasst des Weiteren einen Temperaturerfassungsabschnitt, der eine Temperatur des Ansteuerabschnitts erfasst, wobei die Steuereinrichtung bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb durch das Scheibenwischerblatt behindert worden ist, in einem Fall, in dem die Temperatur eine vorbestimmte Schwelltemperatur während dem Scheibenwischbetrieb durch das Scheibenwischerblatt überschritten hat.
  4. Scheibenwischervorrichtung (10) nach Anspruch 1, umfasst des Weiteren einen Rotationswinkelerfassungsabschnitt (42, 44), der einen Rotationswinkel einer Ausgangswelle des Scheibenwischermotors erfasst, wobei die Steuereinrichtung bestimmt, dass der Scheibenwischbetrieb durch das Scheibenwischerblatt behindert worden ist, in einem Fall, in dem der Rotationswinkel der Ausgangswelle, der durch den Rotationswinkelerfassungsabschnitt erfasst wird, sich nicht während des Scheibenwischbetriebs durch das Scheibenwischerblatt ändert.
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