JP2006506262A - デュアルモータワイパ装置のための制御装置 - Google Patents

Abstract

２つの電気モータを有するデュアルモータワイパ装置のための電子制御装置が提案され、この制御装置は３つのハーフブリッジの並列回路を含み、これらの３つのハーフブリッジのうちの１つは２つの電気モータの共通制御のために設けられている。さらにこのような制御装置の制御のための方法が提案される。

Description

本発明は、とりわけ自動車のための２つの電気モータを有するデュアルモータワイパ装置のための電子制御装置及びこのような制御装置の制御のための方法に関する。

近年はいわゆるデュアルモータワイパ装置（ＺＭＷ）が自動車のウィンドウワイパ装置として使用される。従来のこのようなワイパ装置は運転者側及び運転助手側の駆動部のためにそれぞれ電気モータ、有利にはＤＣモータを使用し、これらの電気モータの各々が制御電子装置を有する別個の制御機器によって制御される。各制御電子装置はパワーエレクトロニクスのスイッチエレメント、とりわけパワーＭＯＳＦＥＴを有するＨブリッジを含む。Ｈブリッジの各々は２つのハーフブリッジの並列回路を含み、ハーフブリッジの各々は２つのスイッチエレメントの直列回路を有する。従って、従来の制御電子装置はデュアルモータワイパ装置のモータ毎に４つのスイッチエレメントを有する。よって、全体として２つのモータのための制御電子装置は全部で８個のスイッチエレメントを含む。

これらの８個のスイッチエレメントによって、電気モータを駆動する制御電圧の正負の符号を極性に従って変化させ、従ってモータの回転方向反転を実現することが可能である。さらに、スイッチエレメントに対する選択可能なスイッチング乃至はクロック周波数によって、給電電圧の効率的な大きさ及びこれにより電気モータの回転数を調整することが可能である。

本発明の課題はデュアルモータワイパ装置のためのコスト的により有利な制御電子装置を提供することである。

上記課題は本発明によれば特許請求項１の特徴部分記載の構成を有する電子制御装置ならびに特許請求項４の特徴部分記載の構成を有するこのような制御装置の動作のための方法によって解決される。

本発明の装置及び本発明の方法の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明によれば、デュアルモータワイパ装置のための電子制御装置は３つのハーフブリッジを含み、これらの３つのハーフブリッジの各々は２つのスイッチエレメントの直列回路を有する。これらの３つのハーフブリッジはそれぞれ並列に２つの電気モータの給電直流電圧に接続されている。これらの電気モータの各々は２つのハーフブリッジによって制御され、これらのハーフブリッジのうちの中間のハーフブリッジは２つの電気モータを共に制御する。

有利には、スイッチエレメントの個数は従来技術の従来の制御電子装置に比べて６個に低減される。２つのスイッチエレメントの節減によってデュアルモータワイパ装置の制御機器のパワー出力段のコスト的により有利な構成が実現される。

有利には本発明の制御装置によってデュアルモータワイパ装置の製造、取り付け及びメンテナンス時間乃至はコストの低減が実現される。

パワー半導体スイッチエレメントの個数の低減によって、さらに、有利には、統計的に発生する故障の間の平均時間間隔（ＭＴＢＦタイム）を長くすることが可能である。従って、本発明の制御装置の高められた信頼性が達成可能である。さらにスイッチエレメントの低減された個数によって従来の制御装置に比べて本発明の制御装置のエネルギ消費が低下する。

本発明の制御装置の第１の有利な実施形態では中間のハーフブリッジによる２つの電気モータの同時制御が可能である。

電子制御装置のさらに別の有利な実施形態では中間のハーフブリッジによる２つの電気モータの交互の制御が可能である。

本発明を次に添付図面に基づいて詳しく説明する。

図１は自動車のデュアルモータワイパ装置の概略図を示し、
図２は本発明の制御装置の実施形態の原理的な回路図を示し、
図３は本発明の制御装置の第１の有利な動作方法の概略的な説明を示し、
図４は本発明の制御装置の更に別の有利な動作方法の概略的な説明を示す。

図１は自動車のウィンドウ２のデュアルモータワイパ装置の概略図を示す。２つのワイパアーム３は２つの電気モータＭ１、Ｍ２によって駆動され、これらのワイパアーム３の各々は別個の電気モータによって駆動される。

本発明の制御装置の実施形態は図２に図示されている。この図は２つの直流モータＭ１、Ｍ２を有する自動車のデュアルモータワイパ装置１及び本発明の電子制御装置４を示す。制御装置４は３つのハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ２、ＨＢ３を含み、第１のハーフブリッジＨＢ１は第１の及び第４のスイッチエレメントＳ１、Ｓ４の直列回路を含む。第２の、中間のハーフブリッジＨＢ２は第２の及び第５のスイッチエレメントＳ２、Ｓ５の直列回路を含む。第３のハーフブリッジＨＢ３は第３の及び第６のスイッチエレメントＳ３、Ｓ６の直列回路を含む。正の電圧に割り当てられているスイッチエレメントＳ１、Ｓ２、Ｓ３はそれぞれ割り当てられたハーフブリッジのいわゆるハイサイドスイッチである。アース電位にわりあてられているスイッチエレメントＳ４、Ｓ５、Ｓ６はそれぞれのハーフブリッジのいわゆるローサイドスイッチである。

３つのハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ２、ＨＢ３は互いに並列接続され、給電電圧Ｕ_Ｂ乃至はアース電位に接続されており、それぞれこれらのハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ２、ＨＢ３のうちの１つのハーフブリッジの第１のスイッチエレメントとこれらのハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ２、ＨＢ３のうちの１つのハーフブリッジの第２のスイッチエレメントとの間の接続点はそれぞれ電気モータＭ１、Ｍ２の電機子巻線のうちの１つに導通接続されている。第２のハーフブリッジＨＢ２の第２のスイッチエレメントＳ２と第５のスイッチエレメントＳ５との間の接続点は両方の電気モータＭ１、Ｍ２のそれぞれの電機子巻線に導通接続されている。

従って、これら２つの電気モータＭ１、Ｍ２の各々はそれぞれ２つのハーフブリッジによって制御され、第１の電気モータＭ１は第１の及び第２のハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ２によって制御され、第２の電気モータＭ２は第２の及び第３のハーフブリッジＨＢ２、ＨＢ３によって制御される。よって、第２のハーフブリッジＨＢ２は２つの電気モータＭ１、Ｍ２の共通制御のために構成されている。

図３は本発明の制御装置４の第１の有利な動作方法の概略図を示す。この場合、第２の、中間ハーフブリッジＨＢ２が２つの電気モータＭ１、Ｍ２の同時制御のために利用される。これら２つの電気モータを動作させてかつこれら２つのモータの統一的な回転方向を保証するための制御電圧の所望される極性に応じて、この第２のハーフブリッジＨＢ２の第２のスイッチエレメントＳ２か又は第５のスイッチエレメントＳ５かのいずれかが閉じられる。図３では第２のスイッチエレメントＳ２が閉じられ、すなわち導通切り換えされて動作される様子が図示されている。第１のハーフブリッジＨＢ１の第４のスイッチエレメントＳ４及び第３のハーフブリッジＨＢ３の第６のスイッチエレメントＳ６はクロック制御されて動作される。

これは、クロック制御されて動作される第４及び第６のスイッチエレメントＳ４、Ｓ６のクロック周波数に応じて２つの電気モータＭ１、Ｍ２に対する効率的な電圧の大きさが調整されうることを意味している。スイッチエレメントのクロック制御された動作において同一のハーフブリッジの中のそれぞれ別のスイッチエレメントが正反対にクロック制御され、この結果、第１の及び第３のハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ３の別のスイッチエレメント、電気モータ及び第２の、中間ハーフブリッジＨＢ２の導通切り換えされたスイッチエレメントを介してフリーホイール電流が形成される。図示された実施例では、従って、第２のスイッチエレメントＳ２、第１の電気モータＭ１及び第４のスイッチエレメントＳ４を介する電流Ｉ１が形成される。さらに第２のスイッチエレメントＳ２、第２の電気モータＭ２及び第６のスイッチエレメントＳ６を介して電流Ｉ２が流れる。

図３に示された動作方法によって簡単かつ快適なやり方で電気モータＭ１、Ｍ２の回転数を制御することが可能である。第２のハーフブリッジＨＢ２が２つの電気モータを同時に制御するという事実から、第２のハーフブリッジＨＢ２を流れる高められた電流フローが結果的に得られる。よって、有利には、第２のハーフブリッジＨＢ２のスイッチエレメントは第１の及び第３のハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ３のスイッチエレメントに比べて性能的により強力になるように設計仕様される。

電気モータＭ１、Ｍ２の回転方向は図３に示された実施例では簡単に次のことによって反転される。すなわち、第２のスイッチエレメントＳ２の代わりに第２のハーフブリッジＨＢ２の第５のスイッチエレメントＳ５が導通切り換えされることによって反転される。さらに、このために第１のハーフブリッジＨＢ１の第１のスイッチエレメントＳ１及び第３のハーフブリッジＨＢ３の第３のスイッチエレメントＳ３がクロック制御されて動作される必要がある。

さらに、図３に示された本発明の制御装置４の実施形態では、第２のハーフブリッジＨＢ２のスイッチエレメントのうちの一方をクロック制御して動作させ、かつ、第１の及び第３のハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ３のスイッチエレメントのうちの一つを導通切り換えして動作させることも可能である。これはとりわけ電気モータＭ１、Ｍ２に対する精確に一致する制御電圧を実現すべき場合に有利である。

図４は本発明の制御装置４の更に別の有利な動作方法の概略図を示す。この場合、第２のハーフブリッジＨＢ２は２つの電気モータＭ１、Ｍ２の共通及び交互制御のために使用される。第２のハーフブリッジＨＢ２はクロック制御されて動作されるが、これに対して第１の及び第３のハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ３はクロック制御されて動作されない。これは、これらの電気モータＭ１、Ｍ２に対する動作電圧の極性を決定する第１の及び第３のハーフブリッジＨＢ１、ＨＢ３のスイッチエレメントが永続的に導通切り換えされることを意味する。

図４に示された実施形態では第１のハーフブリッジＨＢ１の第４のスイッチエレメントＳ４及び第３のハーフブリッジＨＢ３の第３のスイッチエレメントＳ３が永続的にスイッチオンされている。第２のハーフブリッジＨＢ２の第２のスイッチエレメントＳ２及び第５のスイッチエレメントＳ５は正反対にクロック制御されて動作され、すなわち第２のスイッチエレメントＳ２及び第５のスイッチエレメントＳ５はそれぞれ正反対に開かれる乃至は導通切り換えされる。これによって、第２のスイッチエレメントＳ２、第１の電気モータＭ１及び第４のスイッチエレメントＳ４を介する電流Ｉ１が形成される。さらに、第３のスイッチエレメントＳ３、第２の電気モータＭ２及び第５のスイッチエレメントＳ５を介する電流Ｉ２が形成される。

図４に示されている有利な動作方法では、電気モータＭ１、Ｍ２の各々を最大に制御するための効率的な制御電圧が第２のハーフブリッジＨＢ２のハイサイドスイッチとローサイドスイッチとのスイッチオン比率（Einschaltverhaeltnisse）に従って分配される。これによって、各電気モータに対して効率的に給電電圧Ｕ_Ｂの所定のパーセンテージだけが使用される。例えば、５０：５０のスイッチオン比率の場合には、２つの電気モータＭ１、Ｍ２の各々に対して半分の給電電圧Ｕ_Ｂがそれぞれ使用される。

自動車のデュアルモータワイパ装置の概略図を示す。 本発明の制御装置の実施形態の原理的な回路図を示す。 本発明の制御装置の第１の有利な動作方法の概略的な説明を示す。 本発明の制御装置の更に別の有利な動作方法の概略的な説明を示す。

符号の説明

１ デュアルモータワイパ装置
２ ウィンドウ
３ ワイパアーム
４ 本発明の電子制御装置
Ｍ１ 第１の電気モータ
Ｍ２ 第２の電気モータ
ＨＢ１ 第１のハーフブリッジ
ＨＢ２ 第２のハーフブリッジ
ＨＢ３ 第３のハーフブリッジ
Ｕ_Ｂ 給電電圧
Ｓ１ 第１のスイッチエレメント
Ｓ２ 第２のスイッチエレメント
Ｓ３ 第３のスイッチエレメント
Ｓ４ 第４のスイッチエレメント
Ｓ５ 第５のスイッチエレメント
Ｓ６ 第６のスイッチエレメント
Ｉ１ 電流
Ｉ２ 電流

Claims (8)

1. とりわけ自動車のための２つの電気モータ（Ｍ１、Ｍ２）を有するデュアルモータワイパ装置のための電子制御装置（４）であって、該制御装置（４）は３つの制御ユニット（ＨＢ１、ＨＢ２、ＨＢ３）を有し、これらの制御ユニット（ＨＢ１、ＨＢ２、ＨＢ３）の各々は第１のスイッチエレメント（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）及び第２のスイッチエレメント（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）を含み、それぞれ第１のスイッチエレメント（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）及び第２のスイッチエレメント（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）は直列配置で接続されており、前記３つの制御ユニット（ＨＢ１、ＨＢ２、ＨＢ３）は並列に配置されかつ２つの電位の間に接続されており、それぞれ第１のスイッチエレメント（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と第２のスイッチエレメント（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）との間にそれぞれ接続点が形成されており、第１の制御ユニット（ＨＢ１）の接続点が第１の電気モータ（Ｍ１）の第１の端子と接続され、第２の制御ユニット（ＨＢ２）の接続点が第１の電気モータ（Ｍ１）の第２の端子と接続され、第３の制御ユニット（ＨＢ３）の接続点が第２の電気モータ（Ｍ２）の第２の端子と接続されている、とりわけ自動車のための２つの電気モータ（Ｍ１、Ｍ２）を有するデュアルモータワイパ装置のための電子制御装置（４）において、
   第２の制御ユニット（ＨＢ２）の接続点が第２の電気モータ（Ｍ２）の第１の端子に導通接続されていることを特徴とする、とりわけ自動車のための２つの電気モータ（Ｍ１、Ｍ２）を有するデュアルモータワイパ装置のための電子制御装置（４）。
2. ２つの電気モータ（Ｍ１、Ｍ２）は第２の制御ユニット（ＨＢ２）によって同時に制御可能であることを特徴とする、請求項１記載の制御装置。
3. ２つの電気モータ（Ｍ１、Ｍ２）は第２の制御ユニット（ＨＢ２）によって交互に制御可能であることを特徴とする、請求項１記載の制御装置。
4. 自動車のデュアルモータワイパ装置（１）の２つの電気モータ（Ｍ１、Ｍ２）の制御のための方法であって、ハーフブリッジ（ＨＢ１、ＨＢ２、ＨＢ３）が制御のために使用され、第１の及び第２のハーフブリッジ（ＨＢ１、ＨＢ２）によって第１のモータ（Ｍ１）が制御される、自動車のデュアルモータワイパ装置（１）の２つの電気モータ（Ｍ１、Ｍ２）の制御のための方法において、
   第２のモータ（Ｍ２）は第２のハーフブリッジ（ＨＢ２）によって及び第３のハーフブリッジ（ＨＢ３）によって制御されることを特徴とする、自動車のデュアルモータワイパ装置（１）の２つの電気モータ（Ｍ１、Ｍ２）の制御のための方法。
5. ２つのモータ（Ｍ１、Ｍ２）は第２のハーフブリッジ（ＨＢ２）によって同時に制御されることを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. 第２のハーフブリッジ（ＨＢ２）の第１のスイッチエレメントは開かれており、第２のハーフブリッジの第２のスイッチエレメントは永続的に又はクロック制御されて導通切り換えされることを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. ２つのモータ（Ｍ１、Ｍ２）は第２のハーフブリッジ（ＨＢ２）によって交互に制御されることを特徴とする、請求項４記載の方法。
8. 第２のハーフブリッジの第１のスイッチエレメントは第２のハーフブリッジ（ＨＢ２）の第２のスイッチエレメントとは正反対にクロック制御されて導通切り換えされ、第１の及び第３のハーフブリッジ（ＨＢ１、Ｈ３）のスイッチエレメントのうちのそれぞれ１つは永続的に導通切り換えされることを特徴とする、請求項７記載の方法。

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