JP2002264771A

JP2002264771A - ワイパ装置の制御方法

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Publication number: JP2002264771A
Application number: JP2001060293A
Authority: JP
Inventors: Toru Furusawa; 透古沢; Katsuhiko Kawabata; 克彦川端; Tamotsu Iwasaki; 保岩崎; Toshiyuki Amagasa; 俊之天笠; Takashi Hoshino; 孝星野
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】風圧やモータ特性等の種々の変動条件を吸収
し、スムーズなブレード動作を実現し得るワイパ装置の
制御方法を提供する。【解決手段】それぞれ別個のモータ３ａ，３ｂによっ
て左右のワイパブレード２ａ，２ｂを駆動させる。ワイ
パブレード２ａ，２ｂの現在の速度と、位置角度に応じ
て予め設定された目標速度との偏差を演算し、この偏差
と、偏差の積分値および偏差の微分値とに基づいて、ワ
イパブレードの払拭速度を個別にＰＩＤ制御する。ＰＩ
Ｄ制御におけるゲイン係数は、ワイパブレード２ａ，２
ｂの往路と復路にて異なる値に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用ワイパ装置
の制御技術に関し、特に、対向払拭型のワイパ装置に適
用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フロントガラスの大型化に伴う払拭面積
増大や横方向の視界向上のため、フロントガラスの左右
両端側にワイパアームの回転中心を配し、フロントガラ
スの両サイドから中央に向かってワイパブレード（以
下、適宜ブレードと略記する）が作動するいわゆる対向
払拭型のワイパ装置が採用されてきている。

【０００３】この種の対向払拭型のワイパ装置として
は、従来より、車両中央部に１個のワイパ駆動用のモー
タを配置し、リンク機構を介して左右のワイパブレード
を対向作動させる構成のものが知られている。しかしな
がら、ブレードを１個のモータで駆動しようとすると、
ほぼ車両の全幅に等しい駆動機構を要し、機構が大がか
りとなり、かつその重量も大きくなるという問題があ
る。そこで、左右のブレードをそれぞれ別個にモータ駆
動し、装置の小型化、軽量化を図る方式が検討され、実
用化が図られている。

【０００４】ところが、左右のブレードを別個のモータ
にて駆動すると、モータ特性の違いや負荷変動によるモ
ータ速度の変化により両ブレードの動きが同期しなくな
るおそれがある。かかる非同期状態が生じると、左右の
ブレードの動きがバラバラとなり、ブレード同士が干渉
してしまうという問題が生じる。そこで、このような問
題を解決すべく、特開平１１−３０１４０９号公報に
は、他方のブレードの位置角度を見ながらモータを個別
に制御してブレードをスムーズに駆動させる方式が提案
されている。

【０００５】そこでは、予め左右のブレード間の目標角
度差が設定され、他方のブレードの位置角度を参照しつ
つ目標角度差と実測角度差との差が小さくなるように左
右のモータが個別に制御される。また、ブレードの払拭
速度についても位置角度に応じた目標速度が設定されて
おり、ブレード払拭速度がこの目標速度となるように速
度制御が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなワイパ装置では、風圧や払拭面の状況の違い等によ
り、往路と復路ではブレードが受ける負荷に差があるた
め、一様な角度制御や速度制御では、往路と復路でワイ
パ動作に差が生じてしまうという問題があった。すなわ
ち、例えば、走行中の車両ではフロントガラスに沿って
上昇する気流が発生するため、それが往路ではブレード
を押し上げる力となる一方、復路では動作抵抗となり、
往路と復路では負荷が変動する。このため、復路の払拭
時間が往路よりも長くなり、特に高速走行中ではそれが
著しくなるため、見栄えが悪く運転者の運転フィーリン
グを損なうなどの弊害があった。

【０００７】また、モータ特性も正転時と逆転時とでは
必ずしも一定ではなく、さらに、モータ個体間にも特性
差が存在する。加えて、ブレードを作動させるためのリ
ンク機構は、上下死点に向かうほど負荷が重くなるな
ど、ブレード位置角度により動作負荷が変化する。この
ため、一様な制御形態では、往路・復路共に、両ブレー
ドがぶつからず、かつ、目標速度通りで滑らかな動作を
行わせるのは困難であり、種々の変動条件を吸収して微
妙なセッティングを行い得る制御形態が望まれていた。

【０００８】本発明の目的は、風圧やモータ特性等の種
々の変動条件を吸収し、スムーズなブレード動作を実現
し得るワイパ装置の制御方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のワイパ装置の制
御方法は、モータによって駆動されるワイパブレードを
有してなるワイパ装置の制御方法であって、前記ワイパ
ブレードの現在の速度と、前記ワイパブレードの位置角
度に応じて予め設定された目標速度との偏差を演算し、
前記偏差と、前記偏差の積分値および前記偏差の微分値
とに基づいて、前記ワイパブレードの払拭速度を個別に
ＰＩＤ制御することを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、ワイパブレードの速度が
ＰＩＤ制御されるので、より高精度なワイパ速度制御が
可能となる。すなわち、比例制御単独の場合に比して、
積分値の利用により、目標速度近傍における残留偏差が
減少し、目標速度への収束性が向上する。また、微分値
の利用により、周期変化の傾向から追従応答性を判断し
て制御を行うので、速度変化に対する応答性が向上す
る。

【００１１】また、本発明のワイパ装置の制御方法は、
それぞれ別個のモータによって駆動される左右のワイパ
ブレードを有してなるワイパ装置の制御方法であって、
前記左右のワイパブレード間の位置角度差と、前記ワイ
パブレードの位置角度に応じて予め設定された前記ワイ
パーブレード間の目標角度差との偏差を演算し、前記偏
差と、前記偏差の積分値および前記偏差の微分値とに基
づいて、前記ワイパブレードの位置角度を個別にＰＩＤ
制御することを特徴とする。

【００１２】本発明によれば、ワイパブレードの位置角
度差がＰＩＤ制御されるので、より高精度なワイパ角度
制御が可能となる。すなわち、比例制御単独の場合に比
して、積分値の利用により、目標角度差近傍における残
留偏差が減少し、目標角度差への収束性が向上する。ま
た、微分値の利用により、角度差変化の傾向から追従応
答性を判断して制御を行うので、角度差変化に対する応
答性が向上する。なお、ワイパブレードのＰＩＤ速度制
御とＰＩＤ角度差制御を同時に実行することも可能であ
る。

【００１３】また、前記ワイパ装置の制御方法におい
て、前記ＰＩＤ制御におけるゲイン係数を、前記ワイパ
ブレードの往路と復路にて異なる値に設定しても良い。
これにより、往路と復路とで異なる風圧による負荷変動
や、リンク機構における位置角度による負荷変化、モー
タ個体差による特性のバラツキ、モータ正逆転時の特性
の違いなどの制御上の負の要因を吸収することが可能と
なる。

【００１４】さらに、前記ワイパブレードの速度制御形
態に基づいて車両走行速度を推定し、前記推定速度に従
い前記ワイパブレードの前記ゲイン係数を調整しても良
い。これにより、復路におけるブレード速度が車速に応
じて設定されるため、往路と復路の間のブレード動作の
差を最小限に抑えることができる。

【００１５】加えて、前記ワイパ装置の制御方法におい
て、前記ＰＩＤ制御におけるゲイン係数を、前記左右の
ワイパブレードによって異なる値に設定しても良い。こ
れにより、さらに詳細な制御形態を採ることが可能とな
り、左右のモータ間のバラツキ等を吸収することが可能
となる。

【００１６】一方、ワイパ装置の制御方法を、前記左右
のワイパブレードを、フロントガラスの両端側に設定さ
れた上反転位置と前記フロントガラスの下端中央部に設
定された下反転位置との間で対向的に払拭作動させてな
る対向払拭型ワイパ装置に適用することが可能である。
これにより、ブレード同士の干渉などが起こり易い対向
払拭型のワイパ装置において、スムーズなブレード動作
を実現し、運転者の運転フィーリング向上を図ることが
可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明による制御
方法を適用した対向払拭型のワイパ装置における駆動系
ならびに制御系の概略を示す説明図である。

【００１８】図１において、符号１は本発明によるワイ
パ制御方法を適用したワイパ装置である。当該ワイパ装
置１は、ＤＲ側とＡＳ側を対向配置しＤＲ側ワイパブレ
ード２ａとＡＳ側ワイパーブレード２ｂ（以下、ブレー
ド２ａ,２ｂと略記する）を下反転位置において上下に
重合させたいわゆる対向払拭型の構成となっている。こ
のワイパ装置１では、ＤＲ側とＡＳ側にそれぞれＤＲ側
モータ３ａとＡＳ側モータ３ｂ（以下、モータ３ａ,３
ｂと略す）が別個に設けられている。

【００１９】モータ３ａ,３ｂはモータユニット１２
ａ，１２ｂに収容されており、ユニット内に設けられた
センサにより相対位置信号や絶対位置信号が出力され
る。すなわち、モータユニット１２ａ，１２ｂからは、
モータの回転に伴って発生するパルス信号からなる相対
位置信号と、ブレード２ａ，２ｂが下反転位置に来たと
きに発せられる絶対位置信号が出力されている。これら
の信号は、ワイパ駆動制御装置１０に送出され、それに
基づき各ブレード２ａ,２ｂの位置情報（位置角度）が
算出され、モータ３ａ，３ｂが各々別個に制御されるよ
うになっている。なお、符号における「ａ,ｂ」は、そ
れぞれＤＲ側とＡＳ側に関連する部材や部分であること
を示している。

【００２０】ブレード２ａ,２ｂには、図示しないブレ
ードラバー部材が取り付けられている。そして、このブ
レードラバー部材を車両のフロントガラス上に密着させ
て移動させることにより、図１に２点鎖線にて示した払
拭領域４ａ,４ｂに存在する水滴等が払拭される。ま
た、ブレード２ａ,２ｂは駆動系３２ａ，３２ｂによっ
て駆動される。駆動系３２ａ，３２ｂは、駆動源として
のモータ３ａ，３ｂと、クランクアーム９ａ,９ｂ、連
結ロッド８ａ,８ｂ、駆動レバー７ａ,７ｂおよびワイパ
アーム６ａ，６ｂからなるリンク機構から構成されてい
る。

【００２１】ブレード２ａ,２ｂは、ワイパ軸５ａ,５ｂ
の先端に固定されるワイパアーム６ａ,６ｂに支持され
ており、左右に揺動運動を行うようになっている。ま
た、ワイパ軸５ａ,５ｂの他端には駆動レバー７ａ,７ｂ
が配設されている。さらに、駆動レバー７ａ,７ｂの端
部には連結ロッド８ａ,８ｂが取り付けられている。こ
の連結ロッド８ａ,８ｂの他端側は、モータ３ａ,３ｂに
よって回転されるクランクアーム９ａ,９ｂの先端部に
接続されている。モータ３ａ,３ｂが回転すると、クラ
ンクアーム９ａ,９ｂが回転し、この動きが連結ロッド
８ａ,８ｂを介して駆動レバー７ａ,７ｂへと伝達され
る。そして、モータ３ａ,３ｂの回転運動がワイパアー
ム６ａ,６ｂの揺動運動に変換される。すなわち、ブレ
ード２ａ，２ｂが駆動系３２ａ，３２ｂによって駆動さ
れる。

【００２２】図２は、駆動系３２ａ，３２ｂにおけるリ
ンク機構の構成を示す説明図である。また、図３はブレ
ードの動作特性を示す説明図であり、横軸はクランクア
ーム回転角度、縦軸はワイパアームの角速度を示してい
る。なお、図２，３ではＤＲ側を例に採って説明してい
るが、ＡＳ側も同様の構成となっている。

【００２３】図２に示すように、ワイパ装置１では、モ
ータ３ａによって駆動されるクランクアーム９ａがＡ→
Ｂ→Ｃと１８０度回転移動することにより、連結ロッド
８ａがＡ’→Ｂ’→Ｃ’と移動する。これに伴い、駆動
レバー７ａもワイパ軸５ａを中心に揺動し、ワイパアー
ム６ａが格納位置Ｚから上反転位置Ｘまで移動し、ブレ
ード２ａの往路動作が行われる。一方、当該ワイパ装置
１では、ワイパアーム６ａの揺動運動は、モータ３ａの
正逆転によって行われる。図２のようなリンク構成で
は、クランクアーム９ａを３６０度回転させて揺動運動
を得ることも可能であるが、ここではモータ３ａの逆転
により、クランクアーム９ａをＣ→Ｂ→Ｅと回転移動さ
せ復路動作を行わせている。

【００２４】払拭動作を継続させる場合には、復路動作
にてクランクアーム９ａをＥ点にて停止させ、そこを下
反転位置Ｙとする。そして、クランクアーム９ａはＥ点
から再び往路方向（正転方向）に駆動され、下反転位置
Ｙから往路動作が開始される。これらの反転動作は、モ
ータ３ａを電気的に逆転制御することによって行われ
る。また、ワイパスイッチがＯＦＦされ払拭動作を停止
させる場合には、復路においてクランクアーム９ａをＥ
点で停止させずＡ点まで駆動する。これにより、ワイパ
アーム６ａおよびブレード２ａは格納位置Ｚまで駆動さ
れ停止状態となる。

【００２５】このようなリンク機構により駆動されるブ
レード２ａは、図３に示すように、その角速度はＡ点か
らＣ点まで略正弦曲線を描いて変化する。なお、図中１
８０度以降の点線は、クランクアーム９ａを逆転させず
に１回転させた場合の角速度変化を示している。図３か
らわかるように、ブレード２ａの角速度は、Ｂ点を過ぎ
た後徐々に低下し、リンク上の死点に当たるＣ点に至り
ゼロとなる。すなわち、ブレード２ａは上反転位置Ｘに
向かって制動がかかり、上反転位置Ｘではリンクが伸び
きり停止状態となった後モータ３ａが逆転され、復路の
払拭動作が行われる。従って、上反転位置Ｘでは、機械
的な停止作用が働き反転動作が行われることになる。

【００２６】これに対し下反転位置Ｙでは、図３からわ
かるように、対応するＥ点においては角速度はゼロには
なっていない。当該ワイパ装置１では、このＥ点にてモ
ータ３ａを電気的に反転させて往路払拭動作へと切り換
えており、クランクアーム９ａはＥ点にて急激な制動を
受ける。従って、ブレード２ａやワイパアーム６ａ、ク
ランクアーム９ａ等の慣性が作用し、ブレード２ａをス
ムーズに反転させることが上反転位置Ｘよりも難しくな
るが、本実施の形態では、モータ３ａはそれを緩和する
ように逆転制御される。

【００２７】モータ３ａ,３ｂは、それぞれ別個に設け
られた駆動回路によって駆動される。この駆動回路はワ
イパ駆動制御装置１０内に格納されており、ＣＰＵ１１
により制御される。ワイパ駆動制御装置１０は、ＣＰＵ
１１を中心として、図示しないＩ／Ｏインターフェース
や、タイマ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等がバスラインを介して互
いに接続されたマイクロコンピュータと、その周辺回路
とから構成される。そして、各モータユニット１２ａ,
１２ｂからの信号を処理し、各モータ３ａ，３ｂに対し
モータ駆動出力信号を送出してその動作を制御する。

【００２８】図４は、モータユニット１２ａの構成を示
す説明図である。なお、モータユニット１２ａはＤＲ側
の装置であるが、その内部の部材、部品等の符号には添
字「ａ」を付さずに示す。また、モータユニット１２ｂ
も図４と同様の構成となっていることは言うまでもな
い。

【００２９】モータユニット１２ａは、モータ３ａとギ
アボックス１３とから構成され、モータ３ａのモータ軸
１４の回転がギアボックス１３内にて減速され、出力軸
１５に出力される。モータ軸１４は、有底筒状のヨーク
１６に回動自在に軸承され、コイルが巻装されたアーマ
チュアコア１７およびコンミテータ１８が取り付けられ
ている。ヨーク１６の内面には複数の永久磁石１９が固
定されている。また、コンミテータ１８には、給電用の
ブラシ２０が摺接している。

【００３０】ヨーク１６の開口側端縁部には、ギアボッ
クス１３のケースフレーム２１が取り付けられている。
モータ軸１４の先端部は、ヨーク１６から突出してケー
スフレーム２１内に収納される。モータ軸１４の先端部
には、ウォーム２２が形成されており、このウォーム２
２には、ケースフレーム２１に回動自在に支持されたウ
ォーム歯車２３が噛合している。このウォーム歯車２３
には、その同軸上に小径の第１ギア２４が一体的に設け
られている。第１ギア２４には、大径の第２ギア２５が
噛合されている。第２ギア２５には、ケースフレーム２
１に回動自在に軸承される出力軸１５が一体に取り付け
られている。なお、図示されないが、モータ軸１４には
前記ウォーム２２に隣接してそのねじ方向とは逆向きの
もう１つのウォームが形成されており、ウォーム歯車２
３、第１ギア２４と同様の減速部材により第２ギア２５
に動力伝達されるようになっている。

【００３１】モータ３ａの駆動力は、ウォーム２２、ウ
ォーム歯車２３、第１ギア２４、第２ギア２５を経て減
速された状態で出力軸１５に出力される。出力軸１５に
は、クランクアーム９ａが取り付けられている。そし
て、モータ３ａの回転により出力軸１５を介してクラン
クアーム９ａが駆動され、前述のようにワイパアーム６
ａが作動する。

【００３２】また、モータ軸１４には、多極着磁マグネ
ット２６（以下、マグネット２６と略記する）が取り付
けられている。これに対しケースフレーム２１内には、
マグネット２６の外周部と対向するように相対位置検出
用ホールＩＣ２７（以下、ホールＩＣ２７と略記する）
が設けられている。図５は、マグネット２６とホールＩ
Ｃ２７の関係およびホールＩＣ２７の出力信号（モータ
パルス）を示す説明図である。

【００３３】ホールＩＣ２７は、図５に示すように、モ
ータ軸１４の中心に対して９０度の角度差を持った位置
に２個（２７Ａ，２７Ｂ）設けられている。当該モータ
３ａでは、マグネット２６は６極に着磁されており、モ
ータ軸１４が１回転すると各ホールＩＣ２７からは６周
期分のパルス出力が得られるようになっている。また、
ホールＩＣ２７Ａ，２７Ｂからは、図５の右側に示すよ
うに、その位相が１／４周期ずれたパルス信号が出力さ
れる。従って、ホールＩＣ２７Ａ，２７Ｂからのパルス
の出現タイミングを検出することにより、モータ軸１４
の回転方向が判別でき、これによりワイパ動作の往路／
復路の判別を行うことができる。

【００３４】さらに、ホールＩＣ２７Ａ，２７Ｂの何れ
か一方のパルス出力の周期からモータ軸１４の回転速度
を検出することができる。モータ軸１４の回転数とブレ
ード２ａの速度との間には、減速比およびリンク動作比
に基づく相関関係が存在しており、モータパルス周期か
らブレード２ａの速度を知ることができる。当該ワイパ
装置１では、ブレード２ａ，２ｂの位置角度（パルス
数）ごとの目標速度を示す速度マップとして、モータパ
ルスの周期マップがＲＯＭに格納されており、これに基
づきブレード速度制御が行われる。

【００３５】一方、第２ギア２５の底面には、絶対位置
検出用マグネット２８（以下、マグネット２８と略記す
る）が取り付けられている。また、ケースフレーム２１
にはプリント基板２９が取り付けられ、その上には、絶
対位置検出用マグネット２８と対向するように絶対位置
検出用ホールＩＣ３０（以下、ホールＩＣ３０と略記す
る）が配設されている。マグネット２８は、第２ギア２
５の底面上に３個設けられており、ブレード２ａが上反
転位置Ｘ、下反転位置Ｙ、格納位置Ｚの各位置に来たと
き、ホールＩＣ３０と対向するようになっている。第２
ギア２５は、前述のようにクランクアーム９ａが取り付
けられ、ブレード２ａを往復動させるため１８０度回転
する。そして、第２ギア２５が回転し、ブレード２ａが
各位置に来るとホールＩＣ３０とマグネット２８が対向
し、パルス信号が出力される。

【００３６】そして、ホールＩＣ２７，３０からのパル
ス出力は、ワイパ駆動制御装置１０に送られ、ＣＰＵ１
１はホールＩＣ３０からのパルス出力を絶対位置信号と
して用いてブレード２ａの位置を認識する。また、ホー
ルＩＣ２７からのパルス信号は、ブレード２ａの相対位
置信号として用いられ、絶対位置信号が得られた後のパ
ルス数をカウントすることにより、ＣＰＵ１１はブレー
ド２ａの現在位置を認識する。

【００３７】すなわち、モータ軸１４の回転数と出力軸
１５の回転数は、減速比に基づく一定関係にあることか
ら、ホールＩＣ２７からのパルス数によって出力軸１５
の回転角度を算出することができる。一方、出力軸１５
の回転角度とブレード２ａの移動角度は、図２に示した
リンク機構に基づき一定の相関関係を有している。従っ
て、ホールＩＣ２７からのパルス数を積算することでブ
レード２ａの移動角度を知ることができる。そこで、ワ
イパ駆動制御装置１０は、ホールＩＣ３０からの各位置
を示す絶対位置信号と、ホールＩＣ２７からのパルス数
の組み合わせによって、ブレード２ａの現在位置を検出
する。

【００３８】このようにしてワイパ駆動制御装置１０は
ブレード２ａ，２ｂの現在位置を認識すると共に、その
データに基づいてモータ３ａ，３ｂを制御する。この場
合、ＣＰＵ１１では、相対位置信号のパルス累積数をそ
のまま位置角度として取り扱い、パルス数に基づいて以
下の処理を行っている。但し、パルス数とブレード２
ａ,２ｂの位置角度θａ,θｂ（deg）との関係を予めマ
ップ等によってＲＯＭに格納しておき、角度（deg）に
よって以下の処理を行っても良い。

【００３９】ＣＰＵ１１では、まず第１に、ブレード２
ａ,２ｂの現在の位置角度（パルス積算数）から、ＤＲ
側,ＡＳ側のそれぞれの立場で見た両ブレード２ａ,２ｂ
間の実際の角度差を算出する。この場合、ＤＲ側,ＡＳ
側のそれぞれの立場で見た実測角度差とは、例えばＤＲ
側では、ＤＲ側ブレード２ａの位置角度を基準としてＡ
Ｓ側ブレード２ｂの位置角度との差を求めることによっ
て得られる角度差（パルス数差）の絶対値である。つま
り、例えばＤＲ側が「１０」パルスの位置角度にあると
きＡＳ側が「４」パルスの位置角度である場合、ＤＲ側
の位置角度からＡＳ側の位置角度を減じて「６」（１０
−４）となる。一方、これをＡＳ側から見ると、ＡＳ側
ブレード２ｂの位置角度を基準として、ＡＳ側の位置角
度からＤＲ側の位置角度を減じて「６」（４−１０＝−
６の絶対値）となる。

【００４０】次に、ＣＰＵ１１は、現在の位置角度にお
ける両ブレード２ａ,２ｂ間の位置角度差の目標値であ
る目標角度差と先に求めた実測角度差とを比較して、現
時点における実測角度差と目標角度差との差を示す角度
差情報を算出する。ここで、比較対象となる目標角度差
は、ＲＯＭに予め格納されたＤＲ側目標角度差マップ３
１ａとＡＳ側目標角度差マップ３１ｂからそれぞれ読み
出される。図６にこれらの構成を示す。図６（ａ）はＤ
Ｒ側の位置角度を基準とした目標角度差を示すＤＲ側目
標角度差マップ３１ａであり、図６（ｂ）はＡＳ側の位
置角度を基準とした目標角度差を示すＡＳ側目標角度差
マップ３１ｂである。

【００４１】図６（ａ）のＤＲ側目標角度差マップ３１
ａを見ると、例えばＤＲ側の位置角度が「１０」パルス
であるときＡＳ側の位置角度目標は「４」パルスであ
り、両者の間の目標角度差は「６」であることがわか
る。従って、例えば「ＤＲ＝１０,ＡＳ＝７」で実測角
度差「３」との位置情報が得られている場合は、目標角
度差に対して「３」（６−３）というＤＲ側角度差情報
を算出する。これは、先行するＤＲ側から見てＡＳ側が
目標位置角度よりも「３」パルス分進んでいる（近付い
ている）状態を表している。

【００４２】これに対し図６（ｂ）のＡＳ側目標角度差
マップ３１ｂでは、前記の例の場合（「ＤＲ＝１０,Ａ
Ｓ＝７」）、ＡＳ側の位置角度が「７」パルスのときＤ
Ｒ側の位置角度目標は「３２」パルスであり、両者の間
の目標角度差は「２５」となる。これに対して、先の例
では実測角度差は「３」（７−１０）であり、目標角度
差に対して「２２」（２５−３））というＡＳ側角度差
情報を算出する。これは、追従するＡＳ側から見てＤＲ
側が目標位置角度よりも「２２」パルス分遅れている
（近付いている）状態を表している。

【００４３】また、当該ワイパ装置１では、上反転位置
Ｘを境に先行側と追従側が逆転する。すなわち、復路に
おいてはＡＳ側がＤＲ側に先行することになる。モータ
３ａ，３ｂでは、下反転位置の絶対位置信号出力後に相
対位置信号のパルス累積数が「１６０」となったとき上
反転位置Ｘとなるように設定されている。そして、復路
では相対位置信号入力ごとにパルス数を「１６０」から
減算して位置角度を算出する。各目標角度差マップ３１
ａ,３１ｂでは、目標角度差が絶対値で示されており、
先行と追従の違いはあるが、復路においても当該マップ
にてブレード２ａ，２ｂの位置制御ができるようになっ
ている。なお、図６のマップはあくまでも一例であり、
マップ形態やその中の数値が図６のものに限定されない
ことは言うまでもない。

【００４４】このように、ワイパ駆動制御装置１０で
は、ＤＲ側とＡＳ側のそれぞれに相手方との対応を有す
るマップを個々に持たせ、移動速度の異なるブレード２
ａ,２ｂを自らの位置角度のみならず他方の位置角度を
も勘案して制御する。そして、何れか一方の側にモータ
３ａまたは３ｂからのパルスが入力されると両モータ３
ａ,３ｂの制御が開始される。

【００４５】一方、ＣＰＵ１１ではさらに、得られた角
度差情報に基づいて各モータ３ａ,３ｂの出力を算出、
決定する。ここでは、先の角度差情報により、目標角度
差と実測角度差との間の差が小さくなるような各モータ
３ａ,３ｂの出力をそれぞれ算出し、それをモータ駆動
出力としてモータユニット１２ａ，１２ｂに送出する。

【００４６】すなわち、ＣＰＵ１１では、先の例によれ
ば、ＤＲ側角度差情報として「３」という値を取得し、
これに基づいて以後のＤＲ側モータ３ａの出力を算出す
る。この場合、取得した角度差情報からＡＳ側が目標値
よりも「３」パルス分近付いていることが認識され、こ
の認識に従い、位置角度差を広げて目標値に近付けるべ
くＤＲ側について現在よりも高い出力（回転数）が算出
される。そして、この出力を実現するようにＤＲ側のモ
ータユニット１２ａに制御信号が送出される。

【００４７】また、ＡＳ側については、先の例によれ
ば、ＡＳ側角度差情報として「２２」という値を取得
し、これに基づいて以後のＡＳ側モータ３ｂの出力を算
出する。この場合、取得した角度差情報からＤＲ側が目
標値よりも「２２」パルス分近付いていることが認識さ
れ、この認識に従い、位置角度差を広げて目標値に近付
けるべくＡＳ側について現在よりも低い出力（回転数）
が算出される。そして、この出力を実現するようにＡＳ
側のモータユニット１２ｂに制御信号が送出される。

【００４８】なお、図６によれば、ＤＲ側とＡＳ側は４
パルス目までは同時に駆動され、その後、５パルス目以
降ではＤＲ側はそのまま駆動されるが、ＡＳ側はＤＲ側
が３２パルスとなるまで４パルスの状態で待機する。つ
まり、ＤＲ側を３２パルスの位置角度まで先行させ、ブ
レード２ａ，２ｂ間に３２パルス分（約３２度）の距離
を持たせる。従って、前述の例（「ＤＲ＝１０,ＡＳ＝
７」）では、ＤＲ側に対してＡＳ側が進みすぎているこ
とになり、ＡＳ側はパルス７の位置角度にて停止し、Ｄ
Ｒ側の進行を待つことになる。

【００４９】次に、ＤＲ側が３２パルスの位置角度に至
ると、ＡＳ側は２７パルスの位置角度まで駆動される。
つまり、ＤＲ側が５〜３１パルスの間停止状態にあった
ＡＳ側は、ＤＲ側が３２パルスとなるとき再始動し、一
気に２７パルスの位置角度まで移動し両者の間の位置角
度差は「５」とされる。その後、ＤＲ側が３７パルスま
ではＡＳ側は２７パルスの位置にとどまり、ＤＲ側が３
８パルスとなると１パルス分進行して２８パルスの位置
に移動する。

【００５０】さらに、図６（ｂ）からわかるように、Ｄ
Ｒ側が４４パルスの位置に至るとＡＳ側は１パルス進ん
で２９パルスの位置へ移動し、ＤＲ側が５０パルスとな
ると３０パルスの位置に移動する。つまり、ＤＲ側のパ
ルスが「３９→４３」あるいは「４５→４９」と積算さ
れる間、ＡＳ側はそれぞれ「２８」、「２９」パルスの
位置で保持される。

【００５１】このように、ワイパ駆動制御装置１０は、
ブレード２ａ,２ｂ間の実測角度差が目標角度差に近付
くように各モータ３ａ,３ｂを独自に制御する。すなわ
ち、両ブレード２ａ,２ｂの位置角度差が目標よりも小
さくなったとき（近付いたとき）は、前述の例のように
先行側の出力を上げ、追従側の出力を下げて目標位置角
度との差を縮めるようにする。また、位置角度差が目標
よりも大きくなったとき（離れたとき）は、先行側の出
力を下げ、追従側の出力を上げ目標位置角度との差を縮
める。このため、外力負荷変動等によりブレード２ａ,
２ｂの位置角度差に変動が生じても、その変動に対して
逐次両方のモータ３ａ,３ｂの出力を可変できるため目
標角度差マップに示された目標位置角度差に速やかに収
束される。従って、ブレード２ａ,２ｂの位置角度差の
バラツキを抑えることが可能となる。

【００５２】また、ワイパ駆動制御装置１０では、目標
角度差による制御に加えてブレード２ａ,２ｂのフィー
ドバック速度制御も行っている。この速度制御は、ホー
ルＩＣ２７Ａ，２７Ｂの何れか一方のパルス出力の周期
を用い、予め定めた速度目標値に基づいてモータ３ａ，
３ｂをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御すること
により行われる。本実施の形態では、ホールＩＣ２７Ａ
からのパルス信号によりブレード２ａの速度を検出し、
前述のようにこれを周期マップと比較することにより、
ブレード２ａ，２ｂが位置角度に応じた目標速度となる
ように制御している。

【００５３】ところで、本発明によるワイパ装置１で
は、このブレード速度制御ならびに前述の位置角度角度
制御について、いわゆるＰＩＤ制御を採用している。こ
のＰＩＤ制御では、モータパルス周期と目標周期の差
や、目標角度差と実測角度差との差に対して、Ｐ項（比
例項）、Ｉ項（積分項）、Ｄ項（微分項）を設け、それ
ぞれに所定のゲイン係数を乗じてモータのdutyを設定し
ている。本実施の形態では、通常制御時は、先行側のブ
レードに対してはＰＩＤ速度制御を行い、追従側のブレ
ードには、ＰＩＤ速度制御に加えて、前述の目標角度差
マップ３１ａ，３１ｂに基づいてＰＩＤ角度差制御を行
っている。

【００５４】この場合、先行側のブレードは、次の式
（１）によりモータのＰＷＭdutyが設定される。

【００５５】

【数１】

【００５６】式（１）において、Ｆ_AMは目標周期であ
り、Ｆ_AはホールＩＣ２７Ａからのパルス信号の周期で
ある。式（１）は、それらの偏差ｅ（＝Ｆ_AM−Ｆ_A）に
対し、偏差ｅに比例する出力を出す比例動作(Proportio
nal action:Ｐ項)と、偏差ｅの積分に比例する出力を出
す積分動作(Integral action:Ｉ項)と、偏差ｅの微分に
比例する出力を出す微分動作(Derivative action:Ｄ項)
から構成されている。この際、各項には制御係数とし
て、Ｐゲイン係数kfp、Ｉゲイン係数kfi、Ｄゲイン係数
kfdが設定されている。なお、ｋは調整用の全体制御ゲ
イン係数、btkはバッテリー電圧によって変更されるバ
ッテリー補正係数である。

【００５７】これに対し追従側のブレードは、次の式
（２）によりモータのＰＷＭdutyが設定される。

【００５８】

【数２】

【００５９】式（２）において、θ_EMは先行ブレードと
追従ブレードとの間の目標角度差であり、θ_Eは実測角
度差である。式（２）では、目標周期とパルス信号周期
との偏差ｅ（＝Ｆ_AM−Ｆ_A）によるＰＩＤ制御に加え、
θ_EMとθ_Eの偏差（θ_E−θ_EM）をＰ制御した結果を加え
てモータ制御が行われる。なお、kθpは、角度差制御係
数としてのＰゲイン係数である。

【００６０】そして、例えば往路では、先行するＤＲ側
ブレード２ａを駆動するモータ３ａからのパルス信号と
目標周期から両者の偏差を求め、この値から式（１）に
基づきモータ３ａのdutyを算出して、ブレード２ａの速
度を制御する。また、追従側のＡＳブレード２ｂでは、
モータ３ｂからのパルス信号と目標周期から両者の偏差
を求めると共に、ブレード２ａとの位置角度差と目標角
度差とから角度差の偏差を求め、それらの値から式
（２）に基づきモータ３ｂのdutyを算出して、ブレード
２ｂの速度と位置角度を制御する。

【００６１】このように、本発明によるワイパ装置の制
御方法では、ＰＩＤ制御によってワイパブレードの速度
や角度差を制御するので、より高精度なワイパ動作制御
が可能となる。すなわち、周期差や角度差に基づく比例
制御単独の場合に比して、目標値近傍における残留偏差
が減少して目標角度差への収束性が向上する（Ｉ項）。
また、周期変化の傾向から追従応答性を判断して制御を
行うので、角度差変化に対する応答性が向上する（Ｄ
項）。また、ＰＩＤ制御によるブレード速度の安定化に
伴い、より正確な角度差制御を行うことができると共
に、角度制御自身もＰＩＤ制御による高精度の制御形態
が実現される。これにより、例えば、風圧や積雪等によ
りブレードの速度やブレード間の角度差が変化した場合
でも、目標速度や目標角度差を維持すべく、式（１）
（２）に基づき最適なduty値が算出され、ブレード速度
や角度差は負荷変動によらず略一定に保たれる。

【００６２】一方、一般にＰＩＤ制御による自動制御に
おいては、ゲイン係数の調整を予め行うことにより、あ
る程度の負荷変動には対応可能ではある。しかしなが
ら、ワイパ装置においては、走行時の風圧やモータ特性
の相違、リンク機構の作動負荷等、種々の変動要因が複
雑に絡み合っており、負荷変動の様相も単純ではない。
そこで、当該ワイパ装置１では、前述のような通常制御
においても、往路と復路とで異なるゲイン係数を設定
し、負荷変動時の応答性を向上させると共に、ワイパ動
作の変化を最小限に抑えている。

【００６３】すなわち、例えば、（１）式において、往
路における各係数が「kfp＝０．７，kfi＝０．０４，kf
d＝１，ｋ＝０．１」と設定されている場合、復路では
各係数を「kfp＝０．７７，kfi＝０．０４４，kfd＝１.
１，ｋ＝０．１１」に設定する。これにより、往路と復
路とで異なる風圧による負荷変動や、リンク機構におけ
る位置角度による負荷変化、モータ個体差による特性の
バラツキ、モータ正逆転時の特性の違いなどの負の要因
を制御上にて吸収することが可能となる。

【００６４】また、往路と復路との間で車両速度の変化
は少ないことから、往路における制御形態を参照して復
路におけるゲイン係数を設定しても良い。通常、ブレー
ドは、往路払拭時には風圧によりマイナスの負荷の影響
を受ける。すなわち、風圧によって押し上げられる方向
の力を受け、オーバースピードとなる。そして、目標速
度を超えると、ブレード速度を維持すべくブレーキ制御
が行われる。この風圧の影響は車速が高いほど大きく、
高速時ほどブレーキ制御も頻繁に行われる。従って、ブ
レーキ制御回数と車両速度との間には、ある程度の相関
関係が認められる。そこで、それらの関係を予め測定し
てマップを作成し、ブレーキ制御の実行回数から現在車
速を推定することも可能である。

【００６５】一方、復路では逆に風圧によりスピードが
落ち、増速制御が行われる。この際、復路では、負荷変
動に対応可能なようにゲイン係数を調整してはいるが、
車速は時々刻々と変化するものであり、現在の車速に応
じてゲイン係数を調整するのが好ましい。そこで、往路
と復路とでは車速変化が少ないことに鑑み、先に往路で
のブレーキ制御回数にて推定した車速を適用して、復路
のゲイン係数を設定すれば、より適切な制御形態を採る
ことが可能となる。これにより、復路におけるブレード
速度が車速に応じて設定されるため、往路と復路の間の
ブレード動作の差を最小限に抑えることができる。ま
た、たとえ往路と復路で車速変化があっても、より現在
車速に近い制御がなされるため、一定のゲイン係数を設
定した場合に比して、より精度の高い速度制御が可能と
なる。

【００６６】さらに、式（１）（２）のゲイン係数を、
左右のモータで個別に設定しても良い。つまり、ゲイン
係数を「ＤＲ側往路」「ＤＲ側復路」「ＡＳ側往路」
「ＡＳ側復路」のように４種類設定することもできる。
これにより、さらに詳細な制御形態を採ることが可能と
なり、左右のモータ間のバラツキを吸収することなどが
可能となる。

【００６７】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。例えば、前述の実施の形態
におけるゲイン係数の設定値はあくまでも一例であり、
本発明による制御形態がそれらに限定されないのは言う
までもない。また、ゲイン係数を「ＤＲ側往路」「ＤＲ
側復路」「ＡＳ側往路」「ＡＳ側復路」について、どれ
とどれを異なる値に設定するかは、設計上任意に決定し
得る。すなわち、全てを同じ値に設定する場合から全て
異なる値とする場合まで、種々の制御形態が設定可能で
ある。

【００６８】さらに、前述の実施の形態では、対向払拭
型のワイパ装置に本発明を適用した例を示したが、適用
対象となるワイパ装置は対向払拭型には限られず、両ブ
レードが同方向に作動する通常のワイパ装置にも適用可
能である。加えて、前述の実施の形態では、往路の速度
制御形態に基づき車両走行速度を推定して復路のゲイン
係数を調整しているが、復路の速度制御形態に基づき車
両走行速度を推定して往路のゲイン係数を調整しても良
く、さらに両者を組み合わせても良い。

【００６９】また、本実施の形態においては、絶対位置
検出用のマグネット２８を３個用いているが、必要に応
じて増減させることもできる。例えば、第２ギア２５の
下反転位置Ｙに対応する部分のみにマグネット２８を設
けて、ここを基準として、上反転位置Ｘと格納位置Ｚを
パルスの向きと数とで検出するようにしても良い。

【００７０】

【発明の効果】本発明のワイパ装置制御方法によれば、
ワイパブレードの速度をＰＩＤ制御するようにしたの
で、比例制御単独の場合に比して、目標速度への収束性
向上や速度変化に対する応答性向上が図られ、より高精
度なワイパ速度制御が可能となる。

【００７１】また、本発明のワイパ装置の制御方法によ
れば、ワイパブレードの位置角度差をＰＩＤ制御するよ
うにしたので、比例制御単独の場合に比して、目標角度
差への収束性向上や角度差変化に対する応答性向上が図
られ、より高精度なワイパ速度制御が可能となる。

【００７２】さらに、ＰＩＤ制御におけるゲイン係数を
ワイパブレードの往路と復路にて異なる値に設定するこ
とにより、往路と復路とで異なる様々な制御上の負の要
因を吸収することができる。この場合、往路の速度制御
形態から車両走行速度を推定し、その推定速度に従い復
路のゲイン係数を調整することにより、復路のブレード
速度が車速に応じて設定され、現状に即したより高精度
の制御を行うことが可能となる。また、ＰＩＤ制御にお
けるゲイン係数を左右のワイパブレードによって異なる
値に設定することにより、さらに詳細な制御形態を採る
ことが可能となる。

【００７３】加えて、本発明によるワイパ装置の制御方
法を対向払拭型ワイパ装置に適用することにより、ブレ
ード同士が干渉することなく、また、往路と復路におけ
る動作状態に差異のない、スムーズなブレード動作を行
う対向払拭型ワイパ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法を適用した対向払拭型のワイ
パ装置における駆動系ならびに制御系の概略を示す説明
図である。

【図２】図１のワイパ装置における駆動系のリンク機構
の構成を示す説明図である。

【図３】ワイパブレードの動作特性を示す説明図であ
る。

【図４】モータユニットの構成を示す説明図である。

【図５】マグネットとホールＩＣの関係およびホールＩ
Ｃからの出力信号を示す説明図である。

【図６】（ａ）はＤＲ側の位置角度を基準とした目標角
度差を示すＤＲ側目標角度差マップであり、（ｂ）はＡ
Ｓ側の位置角度を基準とした目標角度差を示すＡＳ側目
標角度差マップである。

【符号の説明】

１ワイパ装置２ａＤＲ側ワイパブレード２ｂＡＳ側ワイパーブレード３ａＤＲ側モータ３ｂＡＳ側モータ４ａ，４ｂ払拭領域５ａ，５ｂワイパ軸６ａ，６ｂワイパアーム７ａ，７ｂ駆動レバー８ａ，８ｂ連結ロッド９ａ，９ｂクランクアーム１０ワイパ駆動制御装置１１ＣＰＵ１２ａ，１２ｂモータユニット１３ギアボックス１４モータ軸１５出力軸１６ヨーク１７アーマチュアコア１８コンミテータ１９永久磁石２０ブラシ２１ケースフレーム２２ウォーム２３ウォーム歯車２４第１ギア２５第２ギア２６多極着磁マグネット２７（２７Ａ，２７Ｂ）相対位置検出用ホールＩＣ２８絶対位置検出用マグネット２９プリント基板３０絶対位置検出用ホールＩＣ３１ａＤＲ側目標角度差マップ３１ｂＡＳ側目標角度差マップ３２ａ，３２ｂ駆動系Ｘ上反転位置Ｙ下反転位置Ｚ格納位置Ｆ_AM 目標周期Ｆ_A 相対位置信号周期ｅ偏差 kfp，kfi，kfd，kθp，ｋゲイン係数 btk バッテリー補正係数 θ_EM 目標角度差 θ_E 実測角度差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩崎保群馬県桐生市広沢町１丁目2681番地株式会社ミツバ内 (72)発明者天笠俊之群馬県桐生市広沢町１丁目2681番地株式会社ミツバ内 (72)発明者星野孝群馬県桐生市広沢町１丁目2681番地株式会社ミツバ内Ｆターム(参考） 3D025 AE02 AE57 AE73 AE78 AE79 5H001 AA07 AB11 AB12 AD06 5H530 AA12 BB20 CC02 CD01 CD23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータによって駆動されるワイパブレー
ドを有してなるワイパ装置の制御方法であって、前記ワイパブレードの現在の速度と、前記ワイパブレー
ドの位置角度に応じて予め設定された目標速度との偏差
を演算し、前記偏差と、前記偏差の積分値および前記偏差の微分値
とに基づいて、前記ワイパブレードの払拭速度を個別に
ＰＩＤ制御することを特徴とするワイパ装置の制御方
法。
【請求項２】それぞれ別個のモータによって駆動され
る左右のワイパブレードを有してなるワイパ装置の制御
方法であって、前記左右のワイパブレード間の位置角度差と、前記ワイ
パブレードの位置角度に応じて予め設定された前記ワイ
パーブレード間の目標角度差との偏差を演算し、前記偏差と、前記偏差の積分値および前記偏差の微分値
とに基づいて、前記ワイパブレードの位置角度を個別に
ＰＩＤ制御することを特徴とするワイパ装置の制御方
法。
【請求項３】請求項１または２記載のワイパ装置の制
御方法において、前記ＰＩＤ制御は、前記ワイパブレー
ドの往路と復路にて異なるゲイン係数を有することを特
徴とするワイパ装置の制御方法。
【請求項４】請求項３記載のワイパ装置の制御方法に
おいて、前記ワイパブレードの速度制御形態に基づいて
車両走行速度を推定し、前記推定速度に従い前記ワイパ
ブレードの前記ゲイン係数を調整することを特徴とする
ワイパ装置の制御方法。
【請求項５】請求項１〜４の何れか１項に記載のワイ
パ装置の制御方法において、前記ＰＩＤ制御は、前記左
右のワイパブレードによって異なるゲイン係数を有する
ことを特徴とするワイパ装置の制御方法。
【請求項６】請求項１〜５の何れか１項に記載のワイ
パ装置の制御方法において、前記ワイパ装置は、前記左
右のワイパブレードを、フロントガラスの両端側に設定
された上反転位置と前記フロントガラスの下端中央部に
設定された下反転位置との間で対向的に払拭作動させて
なる対向払拭型ワイパ装置であることを特徴とするワイ
パ装置の制御方法。