JP2001095289A

JP2001095289A - 故障診断装置および故障診断方法

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Publication number: JP2001095289A
Application number: JP27073699A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nagashima; 良和長嶋
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ワイパの異常を判断してワイパのロック状態
を未然に防ぐと共に、ロック状態の判定をより確実に行
うことができる故障診断装置を提供する。【解決手段】制御信号に応じてスイッチング制御され
電源からワイパモータ１０２への電力供給を制御するサ
ーマルＦＥＴＱＡを備えた故障診断装置において、コン
パレータＣＭＰ２は、ワイパモータ１０２に流れる負荷
電流を所定のしきい値と比較する。周期カウンタ１０７
は、コンパレータＣＭＰ２の経時的な比較結果からワイ
パモータ１０２の動作周期を検出し、周期判定回路１０
８は、周期カウンタ１０７で検出された動作周期に基づ
きワイパ１０２の異常を判定する。そして、ＰＷＭ制御
部１０９は、周期判定回路１０８からの出力に基づきＰ
ＷＭ制御信号１５２のディーティ比を変えるか、或い
は、ワイパモータの駆動を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷の異常を判定
し、電源から負荷への電力供給を制御する電源供給制御
装置における故障診断装置に係り、より詳しくは車両等
に設けられるワイパの故障を診断（または異常を判定）
し、電源からワイパモータへの電力供給制御に反映させ
た故障診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のフロントウインドウ等に設けられ
るワイパ駆動装置は、少なくとも１つのワイパブレード
（以下、ワイパと称す。）を有し、ワイパを車両のフロ
ントウインドまたはリヤウインド上の２つの反転位置の
間で往復動作させることによって、雨などの水滴を拭き
取るものである。近年、ワイパの速度制御では、ＰＷＭ
制御により任意にかつ無段階に速度を調整することが可
能であり、降雨時などにおける車両のワイパの速度操作
がより快適なものとなっている。

【０００３】従来のＰＷＭ制御によるワイパモータ駆動
制御装置としては、例えば特開平１１−４８９１６号公
報に開示の「ワイパ駆動装置」がある。図５に、本従来
例のワイパモータ駆動制御装置の構成図を示す。

【０００４】同図において、本従来例のワイパモータ駆
動制御装置は、電源をワイパモータ２のコイルに接続す
る経路に、電磁リレー３を介してＦＥＴ４のドレイン−
ソースを直列接続して、該ＦＥＴ４のスイッチング制御
により、ワイパモータ２への電力供給を制御するもので
ある。

【０００５】ここで、ＦＥＴ４としては、いわゆる電界
効果型トランジスタで、大電流回路のスイッチングが可
能な例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（ metal oxide semicon
ductorfield effect transistor ）を使用している。ま
た、ＦＥＴ４は、Ｎチャネル型であり、ゲート電圧が
“Ｈ”レベルになると、ドレイン−ソース間が導通す
る。そして、ＦＥＴ４は、ＩＣ６の出力であるパルス信
号（駆動信号）により駆動され、該パルス信号によるオ
ン／オフ動作によりスイッチング機能が実現される。な
お、ＦＥＴ４として、Ｐチャネル型を使用することもで
き、この場合には、ＩＣ７（チャージポンプ回路）は不
要である。

【０００６】また、電磁リレー３は、励磁コイル３ａ
と、ａ端子，ｂ端子およびｃ端子を有する接点部３ｂと
を有する。電磁リレー３のｃ端子はワイパモータ２のコ
イルの一端に接続され、ｂ端子はＦＥＴ４のソース端子
に接続され、ａ端子は接地電位（ＧＮＤ）に接続されて
いる。また、励磁コイル３ａの他端は、トランジスタ５
を介して接地電位に接続されており、トランジスタ５の
オン／オフ制御により発生する励磁電流によって接点部
３ｂの接続が制御される。すなわち、ワイパスイッチ１
によりワイパの作動が指令される（ワイパスイッチ１が
閉状態となる）と、トランジスタ５はオン動作して、接
点部３ｂはｃ端子とｂ端子が接続された状態となり、Ｆ
ＥＴ４のドレイン−ソース間と、電磁リレー３のｃ端子
およびｂ端子を経由する信号経路によって、ワイパモー
タ２のコイルに電源電圧が印加されることになる。

【０００７】また、ＩＣ６は、電圧入力端子（ｆ端子，
ｖ端子）、パルス信号出力端子（ｏｕｔ端子）およびイ
ネーブル信号入力端子（Ｅ端子）を有する電圧−周波数
変換器である。ワイパスイッチ１を閉状態とすることに
より、イネーブル信号は“Ｈ”レベルとなり、ＩＣ１６
が稼動する。ＩＣ１６は、ｏｕｔ端子からパルス信号を
出力するが、その周波数はｆ端子に接続された抵抗Ｒお
よびコンデンサＣの回路定数で決定される。また、該パ
ルス信号のデューティ比はｖ端子に接続された可変抵抗
ＶＲの抵抗値によって決定される。ここで、デューティ
比は、信号が一周期のうち“Ｈ”レベルとなっている時
間的割合のことである。

【０００８】そして、ＩＣ６（電圧−周波数変換器）か
ら出力されたパルス信号は、ＩＣ７（チャージポンプ回
路）によって昇圧され、ＦＥＴ４のゲート端子に供給さ
れており、ワイパスイッチ１によりワイパの作動が指令
される（ワイパスイッチ１が閉状態となる）と、可変抵
抗ＶＲの抵抗値に応じたデューティ比のパルス信号によ
りＦＥＴ４のオン／オフをＰＷＭ（ pulse width modul
ation;パルス幅変調）制御することとなる。

【０００９】このように、電源からワイパモータ２に供
給される電圧は、可変抵抗ＶＲの抵抗値に応じたデュー
ティ比を持つパルス信号によりＰＷＭ制御され、ワイパ
モータ２の動作速度が可変抵抗ＶＲの抵抗値に応じた速
度となる。したがって、運転者等が可変抵抗ＶＲを操作
すれば、ワイパの動作速度を任意の大きさに調整可能に
なる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、本従来例の
ワイパモータ駆動制御装置では、凍結や障害物に引っ掛
かることによりワイパがロックされた場合、ワイパの拭
き取り抵抗が大きくなり過負荷状態となる。これに伴
い、ワイパモータには過電流が流れることとなり、モー
タ駆動素子であるＦＥＴ、電磁リレーなどが、発熱によ
り劣化したり破壊したりする恐れがあるという問題点が
あった。

【００１１】このような問題に対して、従来では、ワイ
パのロック検出方法として、負荷電流に比例する測定電
圧を取り出すためのシャント抵抗、並びに、このシャン
ト抵抗からの測定電圧と所定のしきい値電圧とを比較す
るコンパレータ等の比較器を備え、この比較器の入力側
にシャント抵抗からの測定電圧としきい値となる所定の
電圧を印加して比較することによりワイパのロック状態
を検出していた。つまり、しきい値以上の測定電圧が検
出された場合には、ワイパモータは過電流状態であり、
ワイパがロック状態であると判定され、ワイパモータの
駆動停止などの制御が行われる。

【００１２】また、従来の他のワイパロック検出方法と
しては、ワイパーロック検知手段を設け、ワイパの駆動
トルクが所定値を超えている場合にロック状態と判定し
たり、ワイパが一定時間以内に定位置に戻らない場合に
ロック状態と判定する方法もある。

【００１３】しかしながら、上記従来のワイパモータ駆
動制御装置にあっては、拭き取り抵抗等による負荷電流
の変動が大きく、また、ノイズ的な雑音に影響されて正
確な判断がしにくいという問題や、電流検出、トルク検
出またはワイパ位置検出によりワイパが完全にロックし
たことを検出可能であるが、完全なロック状態になる前
にワイパの異常を検出して完全なロック状態になること
を未然に防ぐことができないという問題がある。

【００１４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、ワイパの異常を判断してワイパが完
全なロック状態になることを未然に防ぐと共に、ロック
状態の判定をより確実に行うことができる故障診断装置
および故障診断方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る故障診断装置は、制御信号
に応じてスイッチング制御され電源から負荷への電力供
給を制御するスイッチング手段を備えた故障診断装置に
おいて、前記負荷に流れる負荷電流を所定のしきい値と
比較する比較手段と、前記比較手段の経時的な比較結果
から前記負荷の動作周期を検出する周期検出手段と、前
記周期検出手段で検出された動作周期に基づき前記負荷
の異常を判定する判定手段とを備えたものである。

【００１６】また、本発明の請求項２に係る故障診断装
置は、前記判定手段が異常と判定したときに、前記制御
信号により前記電源から前記負荷への電力供給を増大さ
せるように前記スイッチング手段を制御するスイッチン
グ制御手段を有するものである。

【００１７】また、本発明の請求項３に係る故障診断装
置は、前記判定手段が異常と判定したときに、前記制御
信号により前記電源から前記負荷への電力供給を停止さ
せるように前記スイッチング手段を制御するスイッチン
グ制御手段を有するものである。

【００１８】また、本発明の請求項４に係る故障診断方
法は、制御信号に応じてスイッチング制御され電源から
負荷への電力供給を制御するスイッチング手段を備えた
故障診断装置において、前記負荷に流れる負荷電流を所
定のしきい値と比較する比較ステップと、前記比較ステ
ップの経時的な比較結果から前記負荷の動作周期を検出
する周期検出ステップと、前記周期検出ステップで検出
された動作周期に基づき前記負荷の異常を判定する判定
ステップとを有するものである。

【００１９】さらに、本発明の請求項５の故障診断方法
は、前記判定ステップにおいて異常と判定されたとき
に、前記制御信号により前記電源から前記負荷への電力
供給を増大させるように前記スイッチング手段を制御す
るスイッチング制御ステップを有するものである。

【００２０】さらに、本発明の請求項６の故障診断方法
は、前記判定ステップにおいて異常と判定されたとき
に、前記制御信号により前記電源から前記負荷への電力
供給を停止させるように前記スイッチング手段を制御す
るスイッチング制御ステップを有するものである。

【００２１】本発明の請求項１、２および３に係る故障
診断装置では、制御信号に応じてスイッチング制御され
電源から負荷への電力供給を制御するスイッチング手段
を備えた故障診断装置において、比較手段により負荷に
流れる負荷電流を所定のしきい値と比較し、周期検出手
段により比較手段の経時的な比較結果からモータの動作
周期を検出し、判定手段により周期検出手段で検出され
た動作周期に基づき負荷の異常を判定し、スイッチング
制御手段により判定手段が異常と判定したときに、制御
信号により電源から負荷への電力供給を増大または停止
させるようにスイッチング手段を制御するようにしてい
る。これにより、負荷の動作周期を正確に検出して負荷
の動作状態（異常の状態）を正確に判断して負荷への電
力供給を制御できるので、装置が自己復旧不能な異常状
態に至ることを未然に防止することができる。

【００２２】本発明の請求項４、５および６に係る故障
診断方法では、制御信号に応じてスイッチング制御され
電源から負荷への電力供給を制御するスイッチング手段
を備えた故障診断装置の故障診断方法において、比較ス
テップにより負荷に流れる負荷電流を所定のしきい値と
比較し、周期検出ステップにより該経時的な比較結果か
ら負荷の動作周期を検出し、検出された負荷の動作周期
に基づき判定ステップにより負荷の異常を判定し、異常
と判定されたときに、スイッチング制御ステップにおい
て制御信号により電源から負荷への電力供給を増大また
は停止させるようにスイッチング手段を制御するように
している。これにより、負荷の動作周期を正確に検出し
て負荷の動作状態（異常の状態）を正確に判断して負荷
への電力供給を制御できるので、装置が自己復旧不能な
異常状態に至ることを未然に防止することができる。

【００２３】例えば、車両のワイパモータの故障を診断
（または異常を判定）する場合には、ワイパモータに流
れる負荷電流を所定のしきい値と比較し、その経時的な
結果からワイパモータの動作周期を検出し、検出された
ワイパモータの動作周期からワイパの異常を判定し、異
常と判定されたときに負荷への電力供給を増大または停
止させるようにしている。このように、ワイパモータの
動作周期を正確に検出して、ワイパモータの異常状態を
正確に判断してワイパモータへの電力供給制御（即ち、
速度制御）を行なうことができるので、ワイパが完全な
ロック状態となることを未然に防止することができる。
また、ワイパのロック状態をより確実に判断し、ワイパ
モータの駆動を停止させたり、或いは、ワイパモータに
大きなトルクを発生させてロック状態から回避させるこ
とができるので、ロックによるモータ駆動素子の発熱お
よびそれによる損傷、並びに、電源の無駄な消費を防ぐ
ことも可能である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る故障診断装置
および故障診断方法の実施の形態について図面を参照し
て説明する。ここで、図１は本発明の実施形態に係る故
障診断装置の構成図、図２は実施形態の故障診断装置に
おいて使用するスイッチングデバイスの構成図、図３は
ワイパの動きとそれに伴うワイパモータの負荷電流およ
びステータス信号ＳＴの時間的経過を示す説明図、図４
は実施形態の故障診断装置における動作を示すフローチ
ャートである。

【００２５】実施形態の詳細な説明を行う前に、先ず、
実施形態の故障診断装置において使用するスイッチング
デバイス（以下、ＹＡＳＦＥＴ）について、図２を参照
して説明する。ＹＡＳＦＥＴは、電源１０１の出力電圧
ＶＢを負荷１０２に供給する経路に、半導体スイッチと
してのサーマルＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳを直
列接続して、該サーマルＦＥＴＱＡのスイッチング制御
により電力供給を制御するもので、該サーマルＦＥＴＱ
Ａに駆動手段、保護手段および負荷電流検出手段等を合
わせて、１チップ１１０に集積化した集積回路である。

【００２６】図２において、ＹＡＳＦＥＴ１１０は、サ
ーマルＦＥＴＱＡの駆動手段としてチャージポンプ３０
５および駆動回路１１１を備えている。駆動回路１１１
は、コレクタ側がチャージポンプ３０５の出力に接続さ
れたソーストランジスタと、エミッタ側が接地電位に接
続されたシンクトランジスタとを直列接続して備え、ス
イッチＳＷ１のオン／オフ切換えによる切換え信号に基
づき、これらソーストランジスタおよびシンクトランジ
スタをオン／オフ制御して、サーマルＦＥＴＱＡを駆動
制御する信号を出力する。なお、電源１０１の出力電圧
ＶＢが例えば１２［Ｖ］の時、チャージポンプの出力電
圧は例えばＶＢ＋１０［Ｖ］とされる。

【００２７】次に、サーマルＦＥＴＱＡの保護手段とし
て、ＹＡＳＦＥＴ１１０は遮断ラッチ回路３０６を備え
ている。遮断ラッチ回路３０６は、一般のサーマルＦＥ
Ｔにも付加されている過熱遮断保護機能を実現するもの
であり、サーマルＦＥＴＱＡが規定以上の温度まで上昇
したことを内蔵の温度センサによって検出した場合に
は、その旨の検出情報がラッチ回路に保持され、サーマ
ルＦＥＴＱＡのゲート−ソース間に接続されている過熱
遮断用ＦＥＴをオン状態に遷移させることによって、サ
ーマルＦＥＴＱＡを強制的にオフ制御する。なお、ラッ
チ回路の保持情報は端子Ｔ１４を介して出力され、ダイ
アグ（診断）情報として利用可能である。

【００２８】次に、サーマルＦＥＴＱＡの負荷電流検出
手段として、ＹＡＳＦＥＴ１１０は過電流検出機能３０
１と過小電流検出機能を備えている。先ず、過電流検出
機能３０１は、具体的には、ＦＥＴＱＢ、抵抗Ｒ１〜Ｒ
５，Ｒｒ１、ダイオードＤ１およびコンパレータＣＭＰ
１によって実現されている。すなわち、ＦＥＴＱＢおよ
び抵抗Ｒｒ１は、過電流検出における第１基準電圧を発
生する手段であり、ＦＥＴＱＢのソースＳＢ電位がコン
パレータＣＭＰ１の反転端子（−）に供給されている。
また、コンパレータＣＭＰ１の非反転端子（＋）には、
サーマルＦＥＴＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶＤ
ＳＡを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで分圧した電圧が抵抗Ｒ５
を介して供給されている。

【００２９】つまり、サーマルＦＥＴＱＡのドレインＤ
−ソースＳ間電圧ＶＤＳＡとほぼ等価な電圧特性を持つ
第１基準電圧を同一チップ１１０上のＦＥＴＱＢとチッ
プ１１０外の抵抗Ｒｒ１とによって生成し、コンパレー
タＣＭＰ１において、該第１基準電圧とサーマルＦＥＴ
ＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶＤＳＡとの差を検
出することによって、過電流検出を行っている。

【００３０】したがって、負荷１０２側で完全短絡（デ
ッドショート）が発生した時には、コンパレータＣＭＰ
１の出力が有効（“Ｈ”レベル）となって、駆動回路１
１１によりサーマルＦＥＴＱＡをオフ制御する。また、
完全短絡（デッドショート）が発生している場合に、サ
ーマルＦＥＴＱＡがオフ状態からオン状態に遷移した場
合やある程度の短絡抵抗を持つ不完全短絡（レアショー
ト）が発生している場合には、サーマルＦＥＴＱＡのオ
ン／オフ制御を繰り返し行って周期的発熱作用でサーマ
ルＦＥＴＱＡを過熱し、上記過熱遮断保護機能によりサ
ーマルＦＥＴＱＡの過熱遮断を速めるようにしている。

【００３１】第１基準電圧の設定、即ち抵抗Ｒｒ１の設
定は次のようにして行われる。すなわち、通常、サーマ
ルＦＥＴＱＡはｎ個のＦＥＴ（ＦＥＴＱＢと同等の特性
を持つ）を並列接続して構成されるので、抵抗Ｒｒ１を
（負荷１０２の抵抗値×ｎ）に設定すれば良いが、負荷
１０２の抵抗値として不完全短絡（レアショート）時の
短絡抵抗程度の値を設定するのが望ましい。また、図２
では、コンパレータＣＭＰ１の出力を駆動回路１１１に
のみ供給する構成としているが、端子を介して外部に出
力するようにして、他の制御等に利用することも可能で
ある。

【００３２】次に、過小電流検出機能は、具体的には、
ＦＥＴＱＣ、抵抗Ｒｒ２およびコンパレータＣＭＰ２に
よって実現されている。すなわち、ＦＥＴＱＣおよび抵
抗Ｒｒ２は、過小電流検出における第２基準電圧を発生
する手段であり、ＦＥＴＱＣのソースＳＣ電位がコンパ
レータＣＭＰ２の反転端子（−）に供給されている。ま
た、コンパレータＣＭＰ２の非反転端子（＋）には、サ
ーマルＦＥＴＱＡのソースＳＡ電位が供給されている。

【００３３】つまり、サーマルＦＥＴＱＡのドレインＤ
−ソースＳ間電圧ＶＤＳＡとほぼ等価な電圧特性を持つ
第２基準電圧を同一チップ１１０上のＦＥＴＱＣとチッ
プ１１０外の抵抗Ｒｒ２とによって生成し、コンパレー
タＣＭＰ２において、該第２基準電圧とサーマルＦＥＴ
ＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶＤＳＡとの差を検
出することによって、過小電流検出を行っている。

【００３４】したがって、負荷１０２側で断線故障等が
発生した時には、コンパレータＣＭＰ２の出力が有効
（“Ｌ”レベル）となって、端子Ｔ１５を介してチップ
１１０外部に出力される。ここで、第２基準電圧の設
定、即ち抵抗Ｒｒ２の設定は次のようにして行われる。
第１基準電圧（抵抗Ｒｒ１）と同様に、抵抗Ｒｒ２を
（負荷１０２の抵抗値×ｎ）に設定すれば良いが、負荷
１０２の抵抗値として断線故障時の負荷抵抗程度の値を
設定するのが望ましい。

【００３５】以上説明した駆動手段、保護手段および負
荷電流検出手段の他に、ＹＡＳＦＥＴ１１０には、電源
Ｅｎａｂｌｅ３０２、突入電流の過電流判定を回避する
マスキング（突入電流マスク回路）３０３、オン／オフ
回数の積算による遮断制御を行なうＯＮ／ＯＦＦ計数積
算回路３０４についても表記されているが、本発明と直
接的には関係しないので説明を省略する。

【００３６】最後に、ＹＡＳＦＥＴ１１０の特徴をまと
めれば、第１に、電流検出用のシャント抵抗を不要とし
て電源供給経路の電力消費を抑制できることから大電流
回路に有利である点、第２に、電流感度が高く電流検出
精度が高い点、第３に、シンプルな駆動制御でサーマル
ＦＥＴＱＡをオン／オフ制御することができ、過熱遮断
機能やＯＮ／ＯＦＦ計数積算回路３０４によりマイコン
等のプログラム処理に比して高速処理が可能である点、
第４に、ワンチップ化により回路構成を小型化でき、実
装スペースを縮小できるとともに、装置コストを削減で
きる点、第５に、電流検出がサーマルＦＥＴＱＡのドレ
イン−ソース間電圧ＶＤＳＡと第１基準電圧および第２
基準電圧との差の検出によって行われることから、同一
チップ上にＦＥＴＱＢ，ＱＣおよびサーマルＦＥＴＱＡ
を形成することにより、電流検出における同相的誤差要
因、即ち電源電圧、温度ドリフトやロット間のバラツキ
による影響を排除することができる点、等々を挙げるこ
とができる。

【００３７】次に、本実施形態の故障診断装置につい
て、図１を参照して説明する。本実施形態の故障診断装
置は、上述したＹＡＳＦＥＴ１１０の過小電流検出機能
を使用して車両のワイパモータ（負荷）の動作周期を求
め、その結果に基づいてＰＷＭ制御信号のデューティ比
を変えてワイパモータの速度制御を行うことにより、外
因的要因によってワイパが完全なロック状態になること
を未然に防ぐものである。また、ワイパのロック状態を
より確実に判定して、ワイパモータの駆動停止や、大ト
ルクの発生によってロック状態からの回避を図るもので
ある。

【００３８】図１において、本実施形態の故障診断装置
の主要な回路構成要素（ＦＥＴＱＣ、抵抗Ｒｒ２、コン
パレータＣＭＰ２、周期カウンタ１０７、周期判定回路
１０８、ＰＷＭ制御部１０９）以外の構成要素の機能お
よび動作については、上記ＹＡＳＦＥＴ１１０について
説明した内容と同様である。

【００３９】同図において、本実施形態の故障診断装置
は、主要な回路構成要素として、過小電流検出機能を実
現するＦＥＴＱＣ、抵抗Ｒｒ２およびコンパレータＣＭ
Ｐ２と、ワイパモータ（負荷）１０２の動作周期を検出
するための周期カウンタ１０７と、ワイパモータ１０２
の動作周期が所望の周期（本来設定したい速度の周期お
よびロック状態を判定する周期のしきい値）と比較判定
するための周期判定回路１０８と、ワイパモータ１０２
の動作速度を制御するＰＷＭ制御部１０９とを備えて構
成されている。

【００４０】ここで、コンパレータＣＭＰ２は、ワイパ
モータ１０２に流れる負荷電流を所定のしきい値と比較
する比較手段に該当する。また、ＦＥＴＱＣおよび抵抗
Ｒｒ２は、この負荷電流の所定のしきい値となる第２基
準電圧を発生する手段である。コンパレータＣＭＰ２の
反転端子（−）にはＦＥＴＱＣのソースＳＣ電位が供給
され、コンパレータＣＭＰ２の非反転端子（＋）には、
サーマルＦＥＴＱＡのソースＳＡ電位が供給されてお
り、このコンパレータＣＭＰ２の２つの入力端子に供給
される電位を比較することにより、ワイパモータ１０２
の動作周期を表わすステータス信号ＳＴを生成する。

【００４１】つまり、サーマルＦＥＴＱＡのドレインＤ
−ソースＳ間電圧ＶＤＳＡとほぼ等価な電圧特性を持つ
第２基準電圧を同一チップ１１０上のＦＥＴＱＣとチッ
プ１１０外の抵抗Ｒｒ２とによって生成し、コンパレー
タＣＭＰ２において、該第２基準電圧とサーマルＦＥＴ
ＱＡのドレインＤ−ソースＳ間電圧ＶＤＳＡとの差を検
出することによって過小電流検出を行い、過小電流検出
の結果としてステータス信号ＳＴを生成している。

【００４２】ワイパモータ１０２に流れる負荷電流は、
車両のフロントウインドウ上の２つの反転位置間で往復
するワイパの動きに応じて値が変化する特性があり、ワ
イパの反転時にほぼゼロに近い値を有し、また、ワイパ
が反転位置を過ぎると上昇する。

【００４３】本実施形態では、この特性を利用して負荷
電流が流れなくなるタイミングの検出によりステータス
信号ＳＴを生成している。過負荷が発生していない通常
の動作時のワイパの動きに対応した負荷電流およびステ
ータス信号ＳＴを示せば、それぞれ図３（ｂ），（ｃ）
の如く表わされる。ここで、図３（ａ），（ｂ），
（ｃ）はワイパの動きとそれに伴うワイパモータ１０２
の負荷電流およびステータス信号ＳＴの時間的経過を示
す説明図である。

【００４４】例えば、ＰＷＭ制御時における負荷電流の
定格値（本来、設定した速度に応じた値）が１０［Ａ］
である場合、第２基準電圧を発生する手段の抵抗Ｒｒ２
の値を、基準電流５［Ａ］以下の負荷電流を検出できる
ように設定する。これにより、コンパレータＣＭＰ２の
“−”入力端子には、上記基準電流５［Ａ］に相当する
第２基準電圧ＦＥＴＱＣのソース電圧ＶＳＣが供給され
ることになる。

【００４５】したがって、コンパレータＣＭＰ２の出力
は、コンパレータＣＭＰ２の“−”入力端子に供給され
る基準電流５［Ａ］に相当する電位より“＋”入力端子
に供給される負荷電流に相当する電位が大きいときに無
効（“Ｈ”レベル）となり、また、“−”入力端子に供
給される電位より“＋”入力端子に供給される電位が小
さいときに有効（“Ｌ”レベル）となり、図３に示すよ
うなパルス信号（ステータス信号ＳＴ）が出力されるこ
ととなる。ここで、図３（ｃ）は、コンパレータＣＭＰ
２から出力されるステータス信号ＳＴの信号波形を示し
ている。

【００４６】図３に示すように、ステータス信号ＳＴ
は、ワイパの反転時において負荷電流がほぼ流れなくな
る（基準電流５［Ａ］以下）と“Ｌ”レベルになり、ワ
イパが反転位置から離れる（基準電流５［Ａ］以上）と
“Ｈ”レベルになる。したがって、ステータス信号ＳＴ
の立下がり（ターンオフ）から次の立下がりの期間（負
荷の動作周期ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃，...）を計時することによ
り、ワイパモータ１０２の動作周期を求めることができ
る。

【００４７】次に、周期カウンタ１０７は、コンパレー
タＣＭＰ２の経時的な比較結果からワイパモータ１０２
の動作周期を検出する周期検出手段に該当する。すなわ
ち、周期カウント１０７では、コンパレータＣＭＰ２か
ら出力されたステータス信号ＳＴに基づいてワイパモー
タ１０２の動作周期（ワイパの反転周期）をカウント
し、周期判定回路１０８に対してワイパモータ１０２の
動作周期ｔ_xを表わすデジタル値１５０を出力する。周
期カウンタ１０７の具体的な構成としては、ステータス
信号ＳＴの立下がり（ターンオフ）から次の立下がりま
での期間、所定のクロックのパルスをカウントするよう
な構成が考えられる。ここでクロックとしては、当該故
障診断装置の全体的な制御を司るＣＰＵ（図示せず）の
動作クロック等を使用すればよい。すなわち、ワイパモ
ータ１０２の動作周期の実際の値は、動作クロックの周
期×パルスカウント数で求めることができる。

【００４８】また、周期判定回路１０８は、周期カウン
タ１０７で検出された動作周期に基づきワイパモータ１
０２の異常を判定する判断手段に該当する。すなわち、
周期判定回路１０８では、周期カウンタ１０７からのワ
イパモータ１０２の動作周期ｔ_xを所望の周期（本来設
定したい速度の周期）ｔ_typおよびロック判定周期（ロ
ック状態を判定する周期のしきい値）ｔ_maxと比較す
る。そして、この比較結果により、ワイパモータ１０２
の動作速度の増減を決定し、その増減によるＰＷＭ制御
信号１５２のデューティ比を変えるための速度制御信号
１５１を出力する。また、ＰＷＭ制御信号１５２のデュ
ーティ比を１００［％］に変化させても所望の動作速度
を得られなかった場合は、ワイパが異常（ロック状態）
であると確定し、ワイパモータ１０２の駆動を停止する
べく駆動停止信号１５３を出力する。

【００４９】また、ＰＷＭ制御部１０９は、周期判定回
路１０８が異常（ロック状態）と判定したときに、制御
信号により電源からワイパロック１０２への電力供給を
増大または停止させるようにスイッチング手段を制御す
るスイッチング制御手段に該当する。すなわち、周期判
定回路１０８から周期カウンタ１０７により検出された
ワイパモータ１０２の動作周期ｔ_xに基づいた速度制御
信号１５１を受け取り、ＰＷＭ制御信号１５２のデュー
ティ比を変えてワイパモータ１０２の動作速度を制御す
るか、或いは、駆動停止信号１５３を受取ってワイパモ
ータ１０２の駆動を停止する。

【００５０】次に、以上説明した構成を備える本実施形
態の故障診断装置における動作、即ち故障診断方法につ
いて図４のフローチャートを参照して、詳細に説明す
る。図４は本実施形態の故障診断装置の動作を示すフロ
ーチャートである。

【００５１】先ず、ステップＳ４０１では、インデック
スｘをゼロに設定する。ここでインデックスｘは、ワイ
パモータ１０２のロック状態の判定をより確かなものに
するため、ステータス信号ＳＴから求められたワイパモ
ータ１０２の動作周期ｔ_xをロック判定周期ｔ_maxと判定
する回数を示すものである。

【００５２】次に、ステップＳ４０２では、コンパレー
タＣＭＰ２において、ステータス信号ＳＴが生成され
る。具体的には、先ず、負荷電流と所定のしきい値を比
較する。すなわち、抵抗Ｒｒ２の値を判定値となる基準
電流以下の負荷電流を検出できるように設定し、そして
コンパレータＣＭＰ２の２つの入力端子にそれぞれ入力
される負荷電流に相当するサーマルＦＥＴＱＡのソース
電圧ＶＳＡと基準電流に相当するＦＥＴＱＣのソース電
圧ＶＳＣが比較される。

【００５３】そして、負荷電流が所定のしきい値よりも
大きい場合には、“Ｈ”レベルが出力され、一方、負荷
電流が所定のしきい値よりも小さい場合には、“Ｌ”レ
ベルが出力され、これを所定期間繰返すことによりパル
ス状のステータス信号ＳＴが生成される。

【００５４】ステップＳ４０３では、周期カウンタ１０
７において、ステップＳ４０２で生成されたステータス
信号ＳＴからワイパモータ１０２（負荷）の動作周期ｔ
_xを検出する。具体的には、ステータス信号ＳＴの立下
がりによりカウンタを起動して次の立下がりまでの時間
を計時する。

【００５５】ステップＳ４０４では、周期判定回路１０
８において、検出された負荷の動作周期ｔ_xを所望の周
期（本来設定したい速度の周期）ｔ_typと比較する。そ
して、負荷の動作周期ｔ_xが所望の周期ｔ_typよりも短い
場合、つまりワイパが所望の動作速度よりも早い場合に
は、ワイパモータ１０２の動作速度を遅めるために、Ｐ
ＷＭ制御信号１５２のデューティ比を小さくする（ステ
ップＳ４１０）。

【００５６】一方、ステップＳ４０４で負荷の動作周期
ｔ_xが所望の周期ｔ_typよりも長い場合、つまりワイパが
所望の動作速度よりも遅い場合には、負荷の動作周期ｔ
_xについて更に、ロック判定周期（ロック状態を判定す
る周期のしきい値）ｔ_maxと比較する（ステップＳ４０
５）。

【００５７】ステップＳ４０５において、負荷の動作周
期ｔ_xがロック判定周期ｔ_maxよりも短い場合、即ちワイ
パが所望の動作速度よりも遅く且つロック状態でない場
合には、ワイパモータ１０２の動作速度を早めるため
に、ＰＷＭ制御信号１５２のデューティ比を大きくする
（ステップＳ４０９）。

【００５８】また、ステップＳ４０５で負荷の動作周期
ｔ_xがロック判定周期ｔ_maxよりも長い場合、即ちワイパ
がロック状態と判定された場合には、この判定をより確
かなものにするために、ステップＳ４０３〜Ｓ４０７を
ｘ回繰り返し（ｘ≧１０）行う。つまり、ｘ回（１０
回）連続して負荷の動作周期ｔ_xがロック判定周期ｔ_max
より長いと判断されなかった場合は、ロック状態である
と確定しないで、ステップＳ４０９またはＳ４１０にお
いてＰＷＭ制御信号のデューティ比が変更されることに
なる。

【００５９】ステップＳ４０３〜Ｓ４０７で１０回連続
して負荷の動作周期ｔ_xがロック判定周期ｔ_maxより長い
と判断された場合は、ワイパが完全なロック状態の直前
にあるかまたは完全なロック状態であると確定して、ス
テップＳ４０８において、ロック対応処理が行われる。
このロック対応処理では、ワイパモータ１０２の駆動停
止信号１５３を出力してワイパモータ１０２の駆動を停
止する。なお、その後の再判定は禁止となるように設定
される。

【００６０】なお、ロック対応処理として、ステップＳ
４０９およびＳ４１１と同様に、ＰＷＭ制御信号のデュ
ーティ比を大きくしてワイパモータに大きなトルクを発
生させて、ロック状態からの回避を図る方法も考えられ
る。この場合、デューティ比の変化量は、ステップＳ４
０９の数倍の変化量とするのが望ましい。

【００６１】また、ステップＳ４１１では、ステップＳ
４０９またはＳ４１０で変更されたデューティ比のＰＷ
Ｍ制御信号１５２に応じてサーマルＦＥＴＱＡのスイッ
チング制御が行われる。つまり、ＰＷＭ制御信号１５２
のデューティ比の変化に基づき、駆動回路１１１がサー
マルＦＥＴＱＡを駆動制御する信号を出力し、サーマル
ＦＥＴＱＡがスイッチング制御によりワイパモータ１０
２への電力供給が制御される。

【００６２】なお、本実施形態の変形として、周期カウ
ンタ１０７および周期判定回路１０８をマイコン（ＣＰ
Ｕ）で実現することも可能である。すなわち、ステータ
ス信号ＳＴをマイコン（ＣＰＵ）に取り込み、ステータ
ス信号ＳＴが立下がりのタイミングでソフトウエアタイ
マーを起動し、次のステータス信号ＳＴの立下がりのタ
イミングまでの時間を計測して動作周期ｔ_xを検出する
もので、図４のステップＳ４０３〜Ｓ４１０の処理をマ
イコン（ＣＰＵ）のプログラムによって実現するもので
ある。

【００６３】このようにマイコン（ＣＰＵ）のプログラ
ムによって、ステップＳ４０３〜Ｓ４１０の処理を実現
する場合には、より複雑な制御とすることも可能であ
る。すなわち、ステップＳ４０４およびＳ４０５の比較
において、ワイパモータ（負荷）１０２の動作周期ｔ_x
と所望の周期（本来設定したい速度の周期）ｔ_typまた
はロック判定周期（ロック状態を判定する周期のしきい
値）ｔ_maxの両者の差を検出し、その差に応じてステッ
プＳ４０９およびＳ４１０におけるデューティ比の変化
量を変えるようにすれば、より短い時間で最適な速度
（所望の周期）に到達させることができる。

【００６４】以上のように、本実施形態の故障診断装置
および故障診断方法では、ワイパモータ１０２に流れる
負荷電流を所定のしきい値と比較し、その経時的な結果
からワイパモータ１０２の動作周期を検出し、ワイパが
ロック状態となる前にワイパの異常を判定し、異常と判
定されたときに負荷への電力供給を増大または停止させ
ている。このように、ワイパモータの動作周期を正確に
検出してワイパモータの異常状態を正確に判断してワイ
パモータへの電力供給制御（即ち、速度制御）を行うこ
とができるので、ワイパが完全なロック状態となること
を未然に防止することができる。また、ワイパのロック
状態をより確実に判断し、ワイパモータの駆動を停止さ
せたり、或いは、ワイパモータに大きなトルクを発生さ
せて、ロック状態から回避させることも可能であるの
で、ロックによるモータ駆動素子の発熱およびそれによ
る損傷、並びに、電源の無駄な消費を防ぐこともでき
る。

【００６５】なお、本実施形態の故障診断装置において
は、ステータス信号ＳＴを生成するのにＹＡＳＦＥＴ１
１０過小電流検出手段を用いたが、ＹＡＳＦＥＴ１１０
コンパレータＣＭＰ１の出力を端子１５を介してＹＡＳ
ＦＥＴ１１０の外部に出力するように変形し、過電流検
出機能を実現するＦＥＴＱＢ、抵抗Ｒ１〜Ｒ５，Ｒｒ
１、ダイオードＤ１およびコンパレータＣＭＰ１によ
り、ステータス信号ＳＴを生成することも可能である。

【００６６】この場合、コンパレータＣＭＰ１における
基準値（判定値）は、負荷電流の最大値（図３では２０
[Ａ]）よりも少し小さい電流値（１７〜１８［Ａ］）が
設定されることになろう。

【００６７】また、本実施形態においては、ワイパの異
常状態の判定は、ステータス信号ＳＴの１周期ごとに行
うものとしたが、複数回周期を測定した後に異常と判断
してワイパモータの動作制御を行うことも可能であり、
これにより、より正確な判定を行うことができる。ま
た、ワイパのロック状態の確定は、１０回連続してパル
ス周期ｔ_x＞最大許容周期ｔ_maxとなった場合に行うもの
としたが、この回数に限定されない。

【００６８】また、本実施形態においては、本発明の故
障診断装置および故障診断方法を、車両におけるワイパ
モータの動作周期に基づきワイパモータの異常状態を判
定して、ワイパモータの速度制御に反映させる装置に適
用した実施の形態例について説明したが、本発明はこの
ような形態に限定されるものではなく、負荷の動作に周
期性があり、電源から負荷への電力供給をスイッチング
制御する電源供給制御装置であればどのような形態であ
っても適用可能である。

【００６９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の故障診
断装置および故障診断方法によれば、負荷の動作周期を
正確に検出して負荷の動作状態（異常の状態）を正確に
判断して負荷への電力供給を制御できるので、装置が自
己復旧不能な異常状態に至ることを未然に防止すること
ができる。例えば車両のワイパモータの故障を診断（異
常を判定）する場合には、ワイパの異常を判断してワイ
パのロック状態を未然に防ぐと共に、ロック状態の判定
をより確実に行うことができ、ロックによるモータ駆動
素子の発熱およびバッテリ電圧の無駄な消費を防ぐこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る故障診断装置の構成図
である。

【図２】実施形態の故障診断装置において使用するスイ
ッチングデバイスの構成図である。

【図３】ワイパの動きとそれに伴うワイパモータの負荷
電流およびステータス信号ＳＴの時間的経過を示す説明
図である。

【図４】実施形態の故障診断装置の動作を示すフローチ
ャートである。

【図５】従来例のワイパ駆動装置の構成図である。

【符号の説明】

１０１電源１０２負荷（ワイパモータ）１０７周期カウンタ１０８周期判定回路１０９ＰＷＭ制御部１１０ＹＡＳＦＥＴ（チップ構成部分）１１１駆動回路１５０デジタル値１５１速度制御信号１５２ＰＷＭ制御信号１５３駆動停止信号３０１過電流検出機能３０２電源イネーブル（電源Ｅｎａｂｌｅ）３０３突入電流マスク回路（マスキング）３０４ＯＮ／ＯＦＦ計数積算回路３０５チャージポンプ３０６遮断ラッチ回路ＱＡサーマルＦＥＴＱＢ，ＱＣＦＥＴＲＧ内部抵抗Ｒ１〜Ｒ１０，Ｒｒ１，Ｒｒ２抵抗ＣＭＰ１，ＣＭＰ２コンパレータＺＤ１ツェナーダイオードＤ１ダイオードＳＷ１スイッチＶＢ電源電圧ＳＴステータス信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御信号に応じてスイッチング制御され
電源から負荷への電力供給を制御するスイッチング手段
を備えた故障診断装置において、前記負荷に流れる負荷電流を所定のしきい値と比較する
比較手段と、前記比較手段の経時的な比較結果から前記負荷の動作周
期を検出する周期検出手段と、前記周期検出手段で検出された動作周期に基づき前記負
荷の異常を判定する判定手段と、を備えること特徴とす
る故障診断装置。
【請求項２】前記判定手段が異常と判定したときに、
前記制御信号により前記電源から前記負荷への電力供給
を増大させるように前記スイッチング手段を制御するス
イッチング制御手段を有することを特徴とする請求項１
に記載の故障診断装置。
【請求項３】前記判定手段が異常と判定したときに、
前記制御信号により前記電源から前記負荷への電力供給
を停止させるように前記スイッチング手段を制御するス
イッチング制御手段を有することを特徴とする請求項１
に記載の故障診断装置。
【請求項４】制御信号に応じてスイッチング制御され
電源から負荷への電力供給を制御するスイッチング手段
を備えた故障診断装置において、前記負荷に流れる負荷電流を所定のしきい値と比較する
比較ステップと、前記比較ステップの経時的な比較結果から前記負荷の動
作周期を検出する周期検出ステップと、前記周期検出ステップで検出された動作周期に基づき前
記負荷の異常を判定する判定ステップと、を有すること
特徴とする故障診断方法。
【請求項５】前記判定ステップにおいて異常と判定さ
れたときに、前記制御信号により前記電源から前記負荷
への電力供給を増大させるように前記スイッチング手段
を制御するスイッチング制御ステップを有することを特
徴とする請求項４に記載の故障診断方法。
【請求項６】前記判定ステップにおいて異常と判定さ
れたときに、前記制御信号により前記電源から前記負荷
への電力供給を停止させるように前記スイッチング手段
を制御するスイッチング制御ステップを有することを特
徴とする請求項４に記載の故障診断方法。