JP2008148412A - Motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの回転駆動力を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機を備えたモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device including a reduction gear that receives a rotational driving force of a motor and decelerates a rotation speed at a predetermined reduction ratio.
従来、例えば、車両用のウィンドウを払拭するために、ワイパブレードが取り付けられた一対のワイパアームには、互いに独立して駆動される構造がある(車両用対向式ワイパシステム)。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a pair of wiper arms to which wiper blades are attached in order to wipe a vehicle window has a structure that is driven independently of each other (vehicle facing wiper system).
車両用対向式ワイパシステムでは、一般的には、ワイパアームが払拭範囲を同一方向に同一周期で下反転位置から上反転位置まで往復移動しながら払拭している。このとき、ワイパアームが互いに接触しないように、また、視界の妨げにならないように、ワイパアームの位置によってワイパアームの速度を変化させて作動させている。このため、ワイパアームの角度を検出する必要がある。 Generally, in a vehicular facing wiper system, a wiper arm wipes a wiping range while reciprocating from a lower inversion position to an upper inversion position in the same direction and in the same cycle. At this time, the wiper arms are operated by changing the speed of the wiper arms according to the position of the wiper arms so that the wiper arms do not contact each other and do not disturb the field of view. For this reason, it is necessary to detect the angle of the wiper arm.
ワイパアームの角度の検出には、ワイパアームを駆動させるための減速機の出力軸に2極のマグネットを取り付け、その磁場の方向を磁気センサで検出するものが知られている(ホールセンサ等)。この場合、マグネットと磁気センサの位置関係や、マグネットの着磁状態によって、実際のワイパアームの角度と検出される角度とに誤差が生じることがある。言い換えれば、精度はあまり良い方ではない。 In order to detect the angle of the wiper arm, there is known one in which a two-pole magnet is attached to the output shaft of a speed reducer for driving the wiper arm, and the direction of the magnetic field is detected by a magnetic sensor (such as a hall sensor). In this case, an error may occur between the actual angle of the wiper arm and the detected angle depending on the positional relationship between the magnet and the magnetic sensor and the magnetized state of the magnet. In other words, accuracy is not very good.
この精度の悪さを解消するため、払拭領域をいくつか(例えば4つ)のゾーンに分け、各ワイパアームがどのゾーン内に位置するかを検出するために、ワイパアームを駆動させるための減速機の出力軸にセンサを取り付けることが提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1では、各ワイパアームが前記センサ(絶対角センサ)により検出された範囲のどこに位置するのかを検出するために、減速機を駆動させるためのモータのモータ軸に相対角センサを取り付けて、ワイパアームの位置を検出している。
しかしながら、従来のモータ制御装置では、車両の種類等によって払拭領域が変わると、ワイパアームがどの範囲に位置するかを検出するために用いるプレートを変更する必要があり、検出するためのセンサの検出精度によって、ワイパアームの角度を精度良く検出できない。 However, in the conventional motor control device, if the wiping area changes depending on the type of vehicle, etc., it is necessary to change the plate used to detect the range in which the wiper arm is located, and the detection accuracy of the sensor for detection Therefore, the angle of the wiper arm cannot be detected with high accuracy.
また、相対角センサ、絶対角センサの何れかが故障するとワイパアームの作動も不能となる。 Further, when either the relative angle sensor or the absolute angle sensor fails, the wiper arm cannot be operated.
本発明は上記事実を考慮し、ワイパアームの角度を精度良く検出し、ワイパアームの角度を補正することができるモータ制御装置を提供することが目的である。 In consideration of the above facts, the present invention has an object to provide a motor control device that can accurately detect the angle of the wiper arm and correct the angle of the wiper arm.
請求項1に記載の発明は、モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、前記絶対角センサの絶対角度を前記相対角センサの相対角度を用いて補正する補正手段と、を有している。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an absolute angle sensor that detects an absolute angle from a reference position with respect to an output shaft of a speed reducer that receives rotational driving of a motor and decelerates a rotational speed at a predetermined reduction ratio. A relative angle sensor for detecting a relative angle for recognizing a rotation state without having a reference position with respect to an input shaft of the speed reducer connected to a rotation shaft of the motor, and an absolute angle of the absolute angle sensor. Correction means for correcting using the relative angle of the relative angle sensor.
請求項1に記載の発明によれば、絶対角センサの検出値を、相対角センサを用いて補正することで、比較的精度の低い絶対角センサであっても精度の高い角度認識が可能となる。 According to the first aspect of the invention, by correcting the detection value of the absolute angle sensor using the relative angle sensor, it is possible to recognize the angle with high accuracy even if the absolute angle sensor has relatively low accuracy. Become.
請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載の発明において、前記補正手段が、前記絶対角センサと、前記相対角センサとのそれぞれの検出値の相関関係に基づいて、前記絶対角センサによる検出値の補正データを生成することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the correction unit is configured to determine the absolute angle based on a correlation between detection values of the absolute angle sensor and the relative angle sensor. It is characterized by generating correction data of a detection value by a sensor.
請求項2に記載の発明によれば、補正手段は、絶対角センサと相対角センサとのそれぞれの検出値の相関関係に基づいて補正データを生成する。これにより、精度の高い相対角センサの角度検出を絶対角センサの検出値に反映させることができる。 According to the second aspect of the present invention, the correction means generates correction data based on the correlation between the detected values of the absolute angle sensor and the relative angle sensor. Thereby, the angle detection of the relative angle sensor with high accuracy can be reflected in the detection value of the absolute angle sensor.
請求項3に記載の発明は、前記請求項2に記載の発明において、前記補正データを、予め記憶する記憶手段をさらに有することを特徴としている。
The invention described in claim 3 is the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、絶対角センサの補正の実施態様として、予め補正データを記憶しておくことで、演算処理に遅れがなく、常に精度の高い角度の認識が可能である。 According to the third aspect of the present invention, the correction data is stored in advance as an embodiment of the correction of the absolute angle sensor, so that the calculation process is not delayed and the highly accurate angle can always be recognized. .
請求項4に記載の発明は、モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、前記モータへの通電情報、並びに前記絶対角センサで検出した絶対角度又は前記相対角センサで検出した相対角度に基づいて、前記絶対角センサ又は前記相対角センサの不具合を判断することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an absolute angle sensor that detects an absolute angle from a reference position with respect to an output shaft of a speed reducer that receives rotational driving of a motor and decelerates a rotational speed at a predetermined reduction ratio. A relative angle sensor for detecting a relative angle for recognizing a rotation state without having a reference position with respect to the input shaft of the speed reducer connected to the rotation shaft of the motor, A failure of the absolute angle sensor or the relative angle sensor is determined based on energization information and the absolute angle detected by the absolute angle sensor or the relative angle detected by the relative angle sensor.
請求項4に記載の発明によれば、絶対角センサ又は相対角センサの何れかの不具合がわかる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to know a problem of either the absolute angle sensor or the relative angle sensor.
請求項5に記載の発明は、前記請求項1乃至請求項4の何れか1項記載の発明において、前記絶対角センサ又は前記相対角センサのいずれかが不具合を生じた場合、不具合の生じていない方を用いて前記出力軸の絶対角度を得ることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, if any of the absolute angle sensor or the relative angle sensor has a problem, a problem has occurred. The absolute angle of the output shaft is obtained by using the one that is not present.
請求項5に記載の発明によれば、何れかのセンサが故障した場合は、直ちに使用不能とせず、故障していないセンサを代用することで、非定常的ではあるが継続使用が可能である。 According to the fifth aspect of the present invention, if any sensor fails, it is not disabled immediately and can be used continuously by substituting a sensor that is not malfunctioning. .
請求項6に記載の発明は、モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、前記モータへの通電情報、並びに前記絶対角センサで検出した絶対角度又は前記相対角センサで検出した相対角度に基づいて、前記減速機の異常を検出することを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an absolute angle sensor that detects an absolute angle from a reference position with respect to an output shaft of a speed reducer that receives a rotational drive of a motor and decelerates a rotational speed at a predetermined reduction ratio. A relative angle sensor for detecting a relative angle for recognizing a rotation state without having a reference position with respect to the input shaft of the speed reducer connected to the rotation shaft of the motor, An abnormality of the speed reducer is detected based on energization information and an absolute angle detected by the absolute angle sensor or a relative angle detected by the relative angle sensor.
請求項6に記載の発明によれば、入力軸に相対角センサ、出力軸に絶対角センサがあるため、減速機の異常を判別することができる。 According to the sixth aspect of the invention, since there is a relative angle sensor on the input shaft and an absolute angle sensor on the output shaft, it is possible to determine the abnormality of the speed reducer.
請求項7に記載の発明は、モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、前記減速機の弾性変形の係数を予め求めておき、当該係数と、前記絶対角センサの絶対角度と前記相対角センサの相対角度との差から、前記減速機の弾性変形分を許容した前記出力軸の負荷トルクを算出することを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an absolute angle sensor that detects an absolute angle from a reference position with respect to an output shaft of a speed reducer that receives a rotational drive of a motor and decelerates a rotational speed at a predetermined reduction ratio. A relative angle sensor for detecting a relative angle for recognizing a rotation state without having a reference position with respect to an input shaft of the speed reducer connected to a rotation shaft of the motor, and The output shaft load torque allowing the elastic deformation of the speed reducer based on the difference between the coefficient and the absolute angle of the absolute angle sensor and the relative angle of the relative angle sensor. It is characterized by calculating.
請求項7に記載の発明によれば、入力軸の相対角センサの検出値と、出力軸の絶対角センサの検出値との差は、負荷トルクに相関する。一方、減速機は、例えば歯車の噛み合い公差等による弾性変形が生じているため、この弾性変形の係数を求めておく。これにより、減速機の弾性変形分を許容した出力軸の負荷トルクを算出することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the difference between the detected value of the relative angle sensor of the input shaft and the detected value of the absolute angle sensor of the output shaft correlates with the load torque. On the other hand, since the reduction gear is elastically deformed due to, for example, a gear meshing tolerance, a coefficient of this elastic deformation is obtained. As a result, the load torque of the output shaft that allows the elastic deformation of the speed reducer can be calculated.
請求項8に記載の発明は、前記請求項1乃至請求項7の何れか1項記載の発明において、前記出力軸には、出力軸の駆動負荷として車両ウィンドウガラスを払拭するワイパアームが取り付けられ、前記モータの正転及び逆転により、前記ワイパアームが車両ウィンドウを往復移動することを特徴としている。
The invention according to
請求項8に記載の発明によれば、ワイパアームは車両の走行状態、環境変化によって負荷が大きく変化する。この変化に対して精度の高い角度を得ることは、例えば、併設した2ユニットのワイパアームを同時に作動させる場合の互いの干渉を回避し、かつ広い払拭面積を確保することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the load of the wiper arm greatly changes depending on the running state of the vehicle and the environmental change. Obtaining a highly accurate angle with respect to this change can avoid, for example, mutual interference when simultaneously operating two unit wiper arms provided side by side, and ensure a wide wiping area.
請求項9に記載の発明は、前記請求項7に記載の発明において、前記出力軸には、出力軸の駆動負荷として車両ウィンドウガラスを払拭するワイパアームが取り付けられ、前記モータの正転及び逆転により、前記ワイパアームが前記車両ウィンドウガラスを往復移動し、算出される前記負荷トルクから前記ワイパアームにかかる摩擦状態を判断することを特徴としている。
The invention according to
請求項9に記載の発明によれば、入力軸の相対角センサの検出値と、出力軸の絶対角センサの検出値との差から算出される負荷トルクを用いて摩擦状態を判断することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the friction state can be determined using the load torque calculated from the difference between the detected value of the relative angle sensor of the input shaft and the detected value of the absolute angle sensor of the output shaft. it can.
請求項10に記載の発明は、前記請求項9に記載の発明において、前記摩擦状態に応じて前記相対角センサにより検出される前記相対角を補正する相対角補正手段をさらに有している。 A tenth aspect of the invention further includes a relative angle correction unit that corrects the relative angle detected by the relative angle sensor in accordance with the friction state in the invention of the ninth aspect.
請求項10に記載の発明によれば、摩擦状態に応じて相対角を補正することにより、ワイパアームが払拭範囲を正確に往復移動することができる。
According to the invention described in
請求項11に記載の発明は、前記請求項10に記載の発明において、前記摩擦状態に応じて、前記ワイパアームの位置に対応させて前記モータへ供給する電力を変更することを特徴としている。
The invention described in claim 11 is characterized in that, in the invention described in
請求項11に記載の発明によれば、摩擦が大きい場合に、モータへ供給する電力を増すことにより、摩擦が小さい場合と同様にワイパアームを作動させることができる。 According to the eleventh aspect of the invention, when the friction is large, the wiper arm can be operated similarly to the case where the friction is small by increasing the electric power supplied to the motor.
請求項12に記載の発明は、前記請求項10に記載の発明において、前記摩擦状態から摩擦係数が高い場合には、前記モータの正転及び逆転の位置が、前記ワイパアームが前記車両ウィンドウを往復移動する所定の範囲よりも拡幅する方向に制御することを特徴としている。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention of the tenth aspect, when the friction coefficient is high from the friction state, the forward rotation and reverse rotation positions of the motor indicate that the wiper arm reciprocates the vehicle window. Control is performed in a direction that is wider than a predetermined range of movement.
請求項12に記載の発明によれば、摩擦係数が高い場合、払拭角度が狭くなるため、所定の反転位置よりも拡幅する方向に制御することにより、ワイパアームが払拭範囲を正確に往復移動することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, when the friction coefficient is high, the wiping angle is narrowed. Therefore, the wiper arm accurately reciprocates in the wiping range by controlling in a direction wider than the predetermined inversion position. Can do.
請求項13に記載の発明は、前記請求項12に記載の発明において、前記モータの正転位置及び反転位置付近で前記トルクの算出を行うことを特徴としている。 According to a thirteenth aspect of the invention, in the invention of the twelfth aspect, the torque is calculated in the vicinity of the forward rotation position and the reverse rotation position of the motor.
請求項13に記載の発明によれば、ワイパアームが払拭すると払拭角度の中央付近と反転位置付近とでは摩擦状態が変化するために、反転位置付近でトルクを算出することにより、払拭角度を拡幅する方向に制御して、正確にワイパアームが払拭範囲を往復移動することができる。 According to the thirteenth aspect of the invention, when the wiper arm wipes, the frictional state changes near the center of the wiping angle and near the reversing position. Therefore, the wiping angle is widened by calculating the torque near the reversing position. By controlling the direction, the wiper arm can reciprocate accurately in the wiping range.
請求項14に記載の発明は、前記請求項9乃至請求項13の何れか1項記載の発明において、前記摩擦状態が、前記ワイパアームが前記車両ウィンドウガラスを払拭するのに必要な慣性トルクと摩擦トルクとの合計であることを特徴としている。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the ninth to thirteenth aspects, the friction state includes an inertia torque and a friction required for the wiper arm to wipe the vehicle window glass. It is characterized by the total torque.
請求項14に記載の発明によれば、慣性トルクと摩擦トルクとの合計を演算することにより、摩擦状態を判断することができる。 According to the fourteenth aspect of the present invention, the friction state can be determined by calculating the sum of the inertia torque and the friction torque.
(第1の実施の形態)
図1は、本実施の形態に係るワイパシステムの制御の流れを示す概略説明図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram illustrating a control flow of the wiper system according to the present embodiment.
図1に示すように、ワイパスイッチ10は、コントローラ12に接続されている。ワイパスイッチ10は、ワイパアーム14の作動や作動速度等の作動信号をコントローラ12に送出する。
As shown in FIG. 1, the
コントローラ12は、メモリ16を備えている。コントローラ12は、前記ワイパアーム14の駆動源であるモータ18に接続されている。コントローラ12では、ワイパスイッチ10からの作動信号に基づいて、モータ18を駆動制御し、ワイパアーム14を作動させる。
The
メモリ16は、ワイパアーム14の作動状態、すなわち、所定の基準位置(例えば、下反転位置)からの回転角度(図4に示す絶対角度(θ2))の補正情報が記憶されている。補正情報に関しては、後述する。
The
モータ18の回転軸は、減速機20に連結されている。減速機20は、前記モータ18の回転軸と同軸上に結合(共通でもよい)された入力軸22と、この入力軸22に取り付けられたウォームギヤ24と、ウォームギヤ24に噛み合っているウォームホイール26と、を備えている。前記ウォームホイール26の中心に出力軸28が取り付けられている。モータ18は、コントローラ12から供給される電力に基づいて、入力軸22を回転させ、入力軸22に連動して作動するウォームギヤ24、ウォームホイール26を介して回転速度を減速し、出力軸28に取り付けられたワイパアーム14を作動させる。
The rotation shaft of the
減速機20では、所定の減速比により、出力軸28を360度の範囲で正転・逆転可能であるが、ワイパアーム14が車両ウィンドウを払拭する払拭範囲に応じて回転角度範囲が決定される。言い換えれば、360度の位置を全て認識しておけば、全ての払拭範囲に対応できる。
In the
ここで、前記入力軸22には相対角センサ30が設けられ、出力軸28には絶対角センサ32が設けられている。相対角センサ30、絶対角センサ32は、それぞれコントローラ12に接続され、それぞれの検出値をコントローラ12へ送出する。
Here, the
相対角センサ30は、モータパルスエンコーダで構成され、入力軸22の回転状態(図4に示す相対角度(θ1))を検出し、検出結果をコントローラ12へ送出する。
The
絶対角センサ32は、マグネットと磁気センサの位置関係やマグネットの着磁状態によって誤差が生じるおそれのある出力軸パルスエンコーダで構成されている。具体的には、絶対角センサ32は、出力軸28が比較的粗い所定の角度を回転するとパルスを出力するホールIC等で構成され、予め基準位置が設定され、当該基準位置からの出力軸28の回転角度(図4に示す絶対角度(θ2))を検出し、検出結果をコントローラ12へ送出する。
The
コントローラ12のメモリ16には、前述した補正情報が記憶されている。この補正情報は、予め、無負荷状態(すなわち、ワイパアーム14の非装着状態)で測定した入力軸22の相対角度(図4のθ1)の変化に対する出力軸28の絶対角度(図4のθ2)の変化の値から、出力軸28の1回転(360度)分の誤差に基づいて演算されるようになっている。なお、メモリ16には、補正情報ではなく、補正情報を演算する補正演算式を記憶させてもよい。
The above-described correction information is stored in the
(絶対角センサ32の補正情報の作成根拠)
図4に示される如く、x−y軸のx軸を相対角センサ30による検出角度θ1、y軸を絶対角センサ32による検出角度θ2とすると、本来であれば、同一系統の駆動軸(入力軸22と出力軸28)であるため、θ1とθ2とは正比例の関係であり、図4(A)の実線のように直線状に右上がりの特性曲線となる。
(Generation basis for correction information of the absolute angle sensor 32)
As shown in FIG. 4, if the x-axis of the x-y axis is the detection angle θ1 by the
しかし、θ2を検出する絶対角センサ32は、マグネットと磁気センサの位置関係や、マグネットの着磁状態によって、実際のワイパアーム14の角度と検出される角度とに誤差が生じるため、絶対角センサ32と相対角センサ30との検出値には検出差が生じ、図4(A)の鎖線のような相関関係となる。
However, the
そこで、相対角センサ30の検出値θ1を信頼して、絶対角センサ32の必要な角度での誤差eを検出する(e=θ1−θ2)。
Therefore, the error e at the required angle of the
この誤差を、コントローラ12のメモリ16に予め記憶させておき、絶対角センサ32で検出した検出値θ2を補正するようにすれば、相対角センサ30で正確なワイパアーム14の払拭動作角度を得ることができる(θ2’=θ1)。なお、上記補正は、コントローラ12のメモリ16に、絶対角センサ32での検出値に対する補正値のマップを記憶しておいてもよいし、絶対角センサ32での検出値をパラメータとした補正演算式を記憶しておいてもよい。
If this error is stored in advance in the
また、上記相対角センサ30と絶対角センサ32とは、それぞれ入力軸22と出力軸28とに取り付けられているため、これら相対角センサ30と絶対角センサ32との検出状態によって、様々な不具合が判別可能である。なお、この不具合判別については、第2の実施の形態で詳細に説明する(表1参照)。
Further, since the
図4(A)では、モータ18が反転したときのウォームギヤ24とウォームホイール26との歯部の噛み合い公差に基づくガタをθbで示している。このガタを認識すると、減速機20内での弾性変形分が確定されるため、コントローラ12のメモリ16にこれを弾性係数kとして記憶しておき、相対角センサ30と絶対角センサ32との検出値に基づいて、ワイパアーム14作動中の外的負荷によるトルクを監視することが可能となる。
In FIG. 4A, the play based on the meshing tolerance of the teeth of the
以下、第1の実施の形態の作用を説明する。 The operation of the first embodiment will be described below.
ワイパスイッチ10からワイパアーム14を作動するための作動信号がコントローラ12に送出されると、コントローラ12はモータ18を駆動制御する。モータ18は、コントローラ12によって供給される電力に基づいて入力軸22を回転させる。入力軸22の回転に伴って、ウォームギヤ24、ウォームホイール26が回転することにより、出力軸28に取り付けられたワイパアーム14が作動する。これにより、ワイパアーム14が車両ウィンドウの払拭領域を下反転位置から上反転位置まで払拭する。ワイパアーム14が下反転位置もしくは上反転位置に回転したことを検出すると、コントローラ12は、モータ18を正転・逆転させ、これを繰り返すことによりワイパアーム14が車両ウィンドウの払拭領域を往復移動する。
When an operation signal for operating the wiper arm 14 is sent from the
相対角センサ30と絶対角センサ32とからワイパアーム14の回転角度を検出し、目標値と比較して角度にずれが生じている場合は、モータ18へ供給する電力を制御して角度を補正する。
The rotation angle of the wiper arm 14 is detected from the
図2に補正情報を作成する流れを示す。 FIG. 2 shows a flow of creating correction information.
図2に示される如く、外的負荷トルクがない無負荷状態、つまり出力軸28にワイパアーム14が取り付けられていない状態で、相対角センサ30による回転角度の検出と、絶対角センサ32による回転角度の検出を行う。
As shown in FIG. 2, the rotation angle is detected by the
ステップ100では、絶対角センサ32の初期設定として、減速機20の出力軸28の回転角度を検出するための基準位置を決定する。この基準位置から、出力軸28が回転した回転角度(図4に示す絶対角度(θ2))が検出される。基準位置を決定すると、ステップ102へ移行する。
In
ステップ102では、相対角センサ30の初期設定として、入力軸22の回転状態(図4に示す相対角度(θ1))を検出するモータパルスエンコーダのカウント値をリセット、つまり「0」にして、ステップ104へ移行する。
In
ステップ104では、モータ18の回転を開始し、ステップ106へ移行する。
In
ステップ106では、出力軸28を、ステップ100で決定した基準位置から1回転(360度)させ、ステップ108へ移行する。
In
図3に示される如く、絶対角センサ32は、出力軸28がステップ100で決めた基準値から回転する所定の角度毎にパルスが検出される。相対角センサ30は、ステップ102でモータパルスエンコーダのカウント値をリセットした時点からの回転状態(図4に示す相対角度(θ1))が検出される。
As shown in FIG. 3, the
ステップ108では、出力軸28が360度回転する間の出力軸28の所定の回転角度(図4に示す絶対角度(θ2))に対する、入力軸22の回転状態(図4に示す相対角度(θ1))、つまりモータパルスエンコーダのパルスカウント値MCを読み取り、ステップ110へ移行する。
In
ステップ110では、所定の角度(図4に示す絶対角度(θ2))に対応した360度分の各位置の誤差(差分)を演算する。誤差(差分)は、出力軸28の角度(図4に示す絶対角度(θ2))に対応して検出される角度(図4に示す相対角度(θ1))から、補正配列e=θ1−θ2を作成する。補正値をθ2’=θ2+eとすることで、θ2’=θ1となる。誤差を演算して、ステップ112へ移行する。
In
ステップ112では、誤差が解消する補正値或いは、出力軸パルスエンコーダのカウント値をパラメータとする補正演算式をメモリ16に記憶して、このルーチンは終了する。
In
図4は、相対角度(θ1)と絶対角度(θ2)とから補正配列、補正値との関係を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the correction array and the correction value based on the relative angle (θ1) and the absolute angle (θ2).
入力軸22が回転する相対角度(θ1)に比例して、出力軸28が回転(絶対角度(θ2))することを目標としているが、実際には図4(A)の鎖線に示されるように回転する。そこで、図4(B)に示される如く、補正配列e=θ1−θ2に対する相対角度(θ1)を演算し、図4(A)に示される如く、補正値(θ2’)を演算することができる。
The target is to rotate the output shaft 28 (absolute angle (θ2)) in proportion to the relative angle (θ1) that the
さらに、図4(A)に示される如く、モータ18を逆回転すると、入力軸22の相対角度(θ1)に対して出力軸28の相対角度(θ2)が変化するまでの差を検出できる。これにより、減速機20が逆回転するときのガタ(θb)も検出することができる。
Further, as shown in FIG. 4A, when the
補正データを演算するために、出力軸28を360度回転させているが、ワイパアーム14で車両ウィンドウを払拭するには、搭載される車両によってワイパアーム14の回転角度が異なる。そこで、コントローラ12では、図3に示される如く、出力軸28の回転角度(θ2)のうち、下反転位置の角度と上反転位置の角度とを検出すると、位置に応じてモータ18を正転又は逆転するように制御する。
In order to calculate the correction data, the
出力軸28の絶対角度(θ2)より、ワイパアーム14の位置を検出でき、補正値(θ2’)を用いて補正できることから、ワイパアーム14の動作中に電源が切断されたような状態から電源が復帰した場合でも、ワイパアーム14の正確な角度を検出して、入力軸22の相対角度(θ1)の初期値を決定し、モータ18を制御することができる。
Since the position of the wiper arm 14 can be detected from the absolute angle (θ2) of the
精度の高いモータパルスエンコーダから検出される相対角度(θ1)に基づいて、出力軸パルスエンコーダから検出される絶対角度(θ2)に対する補正データ(θ2’)を予め作成しておくことで、ワイパアーム14の角度検出の精度を上げることができる。 Based on the relative angle (θ1) detected from the highly accurate motor pulse encoder, correction data (θ2 ′) for the absolute angle (θ2) detected from the output shaft pulse encoder is created in advance, so that the wiper arm 14 The accuracy of angle detection can be improved.
(第2の実施の形態)
以下に本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、この第2の実施の形態において、前記第1の実施の形態と同一構成部分について、同一の符号を付してその構成の説明を省略する。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention will be described below. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description of the configuration is omitted.
第2の実施の特徴は、第1の実施の形態で、ワイパアーム14の角度を精度良く検出し、角度を補正するために相対角センサ30と絶対角センサ32とを併用したことにより、表1に示される如く不具合のセンサや原因等の特定がし易くなり、トルクの演算が可能となることである。
The second embodiment is characterized in that the angle of the wiper arm 14 is accurately detected in the first embodiment, and the
モータ18へ電力を供給している状態で、入力軸22の相対角度(θ1)に変化があり、出力軸28の絶対角度(θ2)にも変化があって、絶対角度(θ2)と相対角度(θ1)との角度差が小さい場合は、正常と判断される。正常と判断された場合は、相対角度(θ1)を優先に制御し、後述する負荷トルクを検出することができる。
In the state where electric power is supplied to the
モータ18へ電力を供給している状態で、入力軸22の相対角度(θ1)には変化はあるが、出力軸28の絶対角度(θ2)には変化が無い場合は、出力軸28の絶対角度(θ2)を検出する絶対角センサ32に不具合が生じたと判断し、入力軸22の相対角度(θ1)のみを用いて制御する。
If the relative angle (θ1) of the
逆に、モータ18へ電力を供給している状態で、出力軸28の絶対角度(θ2)に変化はあるが、入力軸22の相対角度(θ1)に変化が無い場合には、入力軸22を検出する相対角センサ30に不具合が生じたと判断し、補正値(θ2’)のみを用いて制御する。
Conversely, when power is being supplied to the
また、相対角センサ30、絶対角センサ32の何れかに不具合が生じたと判断した場合は、上位のエレクトロニック・コントロール・ユニット(ECU)に対して不具合情報を伝達する。
If it is determined that a problem has occurred in either the
モータ18への電力の供給が所定のデューティ以下で、入力軸22の相対角度(θ1)に変化があるが、出力軸28の絶対角度(θ2)に変化が無い場合には、出力軸28の負荷がモータ18に伝わっていないと判断できるため、減速機20の異常を検出できる。
When the supply of electric power to the
ワイパアーム14は車両の走行状態、環境変化などにより、通常よりも出力軸28に負荷が加わると、出力軸28の絶対角度(θ2)または補正した角度(θ2’)と、減速機20の入力軸22の相対角度(θ1)との間に差が生じる。予め、減速機20の弾性変形の係数(k)を求めておくことにより、出力軸28の負荷トルク(T)は、角度差(θ2’−θ1)に減速機20の弾性係数(k)を掛けたT=k×(θ2’−θ1)を用いて演算することができる。
When the load is applied to the
特に、角度差から負荷トルクを検出し、減速機20に異常を来たす可能性のある所定以上のトルクが掛かった後に、減速機20の入力軸22の相対角度(θ1)に変化はあるが出力軸28の絶対角度(θ2)に変化が無い場合には、減速機20が異常を来たしたと判断できる。もし、相対角度(θ1)と絶対角度(θ2)との間に、ウォームギヤ1枚分の角度差が生じた場合には、ウォームギヤが1枚破損したと判断し、補正データ(θ2’)を基準として制御する。
In particular, the load torque is detected from the angle difference, and after the torque of a predetermined level or more that may cause an abnormality in the
出力軸28の負荷トルクが検出できることにより、減速機20に異常を来たす可能性のある所定のトルクを検出した場合、減速機20を強制的に停止させ、ウォームギヤの破損等を防止することができる。
Since the load torque of the
なお、減速機20の入力軸22の相対角度(θ1)を検出する相対角センサ30は、リングマグネットとホールICの様に、信号をカウントするものでよい。
Note that the
また、出力軸28の絶対角度(θ2)を検出する絶対角センサ32は、出力軸28と結合されたマグネットと、その磁場の方向を検出するホール素子の組み合わせ又は磁気抵抗素子の組み合わせ、レゾルバ、2進数化された絶対角形のロータリーエンコーダでもよい。
The
(第3の実施の形態)
以下に本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、この第3の実施の形態において、前記第1の実施の形態、前記第2の実施の形態と同一構成部分について、同一の符号を付してその構成の説明を省略する。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention will be described below. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description of the configuration is omitted.
第3の実施の特徴は、第2の実施の形態で、ワイパアーム14の払拭角度を補正するために相対角センサ30と絶対角センサ32とを併用したことにより負荷トルクの演算が可能となり、その算出された負荷トルクからワイパブレードの摩擦状態に応じてワイパアーム14を精度良く制御できることである。
A feature of the third embodiment is that in the second embodiment, the load torque can be calculated by using the
図5は、第3の実施の形態に掛かるワイパシステムの制御の流れを示す概略説明図である。 FIG. 5 is a schematic explanatory diagram illustrating a flow of control of the wiper system according to the third embodiment.
ゴム製のワイパブレード34は、ワイパアーム14に連結されている。ワイパブレード34は、ワイパアーム14の作動に応じて、ウィンドウガラスに接触して払拭する。
The
図5に示される如く、ワイパアーム14には、減速機20の出力軸28の負荷トルクと、ウィンドウガラスとワイパブレード34との摩擦負荷とがかかり、ワイパアーム14は変形する。
As shown in FIG. 5, the load torque of the
ウィンドウガラスとワイパブレード34の摩擦係数は、ウィンドウガラスが濡れている状態と乾いている状態とでは大きく変化し、その摩擦係数の変化に伴いワイパアーム14に加わる力も変化する。ウィンドウガラスが乾いているときは摩擦係数が大きく、仮に濡れているときに適正な払拭角度に設定してあった場合、ワイパアーム14と減速機20を接続する減速機20の出力軸28が、設定された払拭角度で作動したとしても、ウィンドウガラスとワイパブレード34との摩擦力によってワイパアーム14が変形し、設定された払拭角度より狭い範囲で作動する。従って、ウィンドウガラスが乾いているか濡れているかによって、ワイパアーム14の動作状態が異なる。
The friction coefficient between the window glass and the
そこで、演算される負荷トルク(T)に基づいて、ワイパアーム14にかかる摩擦係数を推定し、当該摩擦係数に基づく摩擦状態の変化に対応してワイパアーム14を制御する。 Therefore, the friction coefficient applied to the wiper arm 14 is estimated based on the calculated load torque (T), and the wiper arm 14 is controlled in accordance with the change in the friction state based on the friction coefficient.
ここで、出力軸28には、慣性トルク(T1)と摩擦トルク(T2)とを合わせた合計トルク(T1+T2)が発生する。
Here, the
慣性トルク(T1)は、ワイパアーム14を加減速するためにワイパアーム14の角加速度をαとすると、イナーシャ(J)に基づき、T1=J・α[N・m]により演算される。 The inertia torque (T1) is calculated by T1 = J · α [N · m] based on inertia (J), where α is the angular acceleration of the wiper arm 14 to accelerate and decelerate the wiper arm 14.
摩擦トルク(T2)は、ウィンドウガラスとワイパブレード34との摩擦係数(μ)、ワイパアーム14がワイパブレード34を抑える力をF[N]、ワイパアーム14の長さをr[m]とすると、T2=μ・F・r[N・m]により演算される。
Friction torque (T2) is expressed as follows: friction coefficient (μ) between the window glass and the
摩擦係数以外の値は大きく変化しないが、摩擦係数(μ)は、ウィンドウガラスが濡れている状態(Wet時)では0.1〜0.3程度であるのに対し、乾いた状態(Dry時)では1.0〜1.3程度となる。このため、Wet時に比べてDry時では、出力軸28の摩擦トルク(T2)は上昇する。
Values other than the friction coefficient do not change greatly, but the friction coefficient (μ) is about 0.1 to 0.3 when the window glass is wet (when wet), whereas it is dry (when dry). ) Is about 1.0 to 1.3. For this reason, the friction torque (T2) of the
出力軸28に負荷が加わると、第2の実施の形態で既述したように、出力軸28の絶対角度(図4では検出データθ2と補正データθ2’を記載したが、ここではθ2という)と、入力軸22の相対角度(図4に示すθ1)との間に差が生じ、予め、弾性変形の係数(k)を求めておくことにより、出力軸28の負荷トルク(T)はT=k×(θ2−θ1)を用いて演算される。
When a load is applied to the
図6は、x−y軸のx軸を時間(t)、y軸を絶対角度と相対角度との差(θ2−θ1)としたときの、摩擦係数の変化を表わしたグラフである。 FIG. 6 is a graph showing a change in the coefficient of friction when the x-y axis is the time (t) and the y-axis is the difference between the absolute angle and the relative angle (θ2−θ1).
時間の経過に伴って変化する出力軸28の絶対角度(図4に示すθ2)と、入力軸22の相対角度(図4に示すθ1)との差(θ2−θ1)によって表わされる出力軸28の負荷トルク(T)の変化により、摩擦状態が、鎖線で示されるWet時であるのか、実線で示されるDry時であるのかを推定することができる。
The
この摩擦状態(Wetの場合、並びにDryの場合)から摩擦トルク(T2)の摩擦係数(μ)を推定することができる。この摩擦係数(μ)に応じてモータ18を制御する。
The friction coefficient (μ) of the friction torque (T2) can be estimated from this friction state (in the case of Wet and in the case of Dry). The
図7は、x−y軸のx軸を時間(t)、y軸を電圧(v)としたときの、電力の増減を表わすグラフである。なお、電力の増減は、モータ駆動電圧のゲイン(例えば、デューティ制御)によって実行される。 FIG. 7 is a graph showing increase / decrease in power when the x-axis of the xy axis is time (t) and the y-axis is voltage (v). In addition, increase / decrease in electric power is performed by the gain (for example, duty control) of a motor drive voltage.
摩擦により出力軸28に対する負荷が増すと、モータ18の回転数が低下するため、ウィンドウガラスを払拭するのに要する作動時間が長くなる。そこで、摩擦状態(図6参照)から摩擦係数を推定し、その摩擦係数に応じて制御量を変化させ、モータ16に供給する電力を増減させる。これにより、ワイパアーム14の動作角度位置に拘らず、安定した動作が可能となる。また、Wet時(鎖線)からDry時(実線)等、大きく摩擦状態が変化しても摩擦係数に応じて電力をその分増加することにより、ワイパアーム14の動作時間を安定させ、払拭することができる。
When the load on the
なお、第3の実施の形態では、摩擦状態に応じてモータ16へ供給する電力を変更することにより一定の払拭時間を維持しているが、出力軸28の絶対角度(図4に示すθ2)を変更することにより、一定の払拭角度を維持するようにしてもよい。
In the third embodiment, the constant wiping time is maintained by changing the power supplied to the
図8は、x−y軸のx軸を時間(t)、y軸を絶対角度(θ2)としたときの、払拭角度の変化を表わすグラフである。 FIG. 8 is a graph showing changes in the wiping angle when the x-axis of the xy axis is time (t) and the y-axis is an absolute angle (θ2).
出力軸28の負荷トルクの反力は、ワイパアーム14に係る。従って、Wet時に比べてDry時では、ワイパアーム14により大きな摩擦がかかる。そのため、Dry時では、Wet時で設定していた払拭角度よりも狭い払拭角度で作動することになる。
The reaction force of the load torque of the
摩擦係数が高いDry時(実線)では、Wet時(鎖線)に比べて、目標となる払拭角度を広く設定することにより、摩擦状態が変化してもワイパアーム14が所定の払拭角度を維持し、安定した払拭角度で払拭することができる。 When the friction coefficient is high (solid line), the wiper arm 14 maintains a predetermined wiping angle even if the friction state changes, by setting a target wiping angle wider than when wetting (dashed line). Wiping can be performed at a stable wiping angle.
ワイパアーム14の払拭動作により、下反転位置付近と上反転位置付近には、ワイパブレード34が払拭した水分が堆積し易く、その部分は、他の払拭範囲と摩擦係数が異なることがある。そのため、制御量を変化させて制御することにより安定した作業時間で払拭するには、払拭角度のほぼ全域で摩擦係数の推定を行うほうがよい。一方、払拭角度が拡大するように変更して、安定した払拭角度で払拭するためには、反転位置付近で摩擦係数の推定を行うほうがよい。
Due to the wiping operation of the wiper arm 14, the moisture wiped by the
12・・コントローラ、14・・ワイパアーム、18・・モータ、20・・減速機、22・・入力軸、28・・出力軸、30・・相対角センサ、32・・絶対角センサ 12 .... Controller, 14 .... Wiper arm, 18 .... Motor, 20 .... Reducer, 22 .... Input shaft, 28 ... Output shaft, 30 ... Relative angle sensor, 32 ... Absolute angle sensor
Claims (14)
前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、
前記絶対角センサの絶対角度を前記相対角センサの相対角度を用いて補正する補正手段と、
を有するモータ制御装置。 An absolute angle sensor that detects an absolute angle from a reference position with respect to an output shaft of a speed reducer that receives rotational driving of the motor and decelerates the rotational speed at a predetermined reduction ratio;
A relative angle sensor for detecting a relative angle for recognizing a rotation state without having a reference position with respect to an input shaft of the speed reducer connected to a rotation shaft of the motor;
Correction means for correcting the absolute angle of the absolute angle sensor using the relative angle of the relative angle sensor;
A motor control device.
前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、
前記モータへの通電情報、並びに前記絶対角センサで検出した絶対角度又は前記相対角センサで検出した相対角度に基づいて、前記絶対角センサ又は前記相対角センサの不具合を判断することを特徴とするモータ制御装置。 An absolute angle sensor that detects an absolute angle from a reference position with respect to an output shaft of a speed reducer that receives rotational driving of the motor and decelerates the rotational speed at a predetermined reduction ratio;
A relative angle sensor for detecting a relative angle for recognizing a rotation state without having a reference position with respect to an input shaft of the speed reducer connected to a rotation shaft of the motor;
A failure of the absolute angle sensor or the relative angle sensor is determined based on energization information to the motor and an absolute angle detected by the absolute angle sensor or a relative angle detected by the relative angle sensor. Motor control device.
前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、
前記モータへの通電情報、並びに前記絶対角センサで検出した絶対角度又は前記相対角センサで検出した相対角度に基づいて、前記減速機の異常を検出することを特徴とするモータ制御装置。 An absolute angle sensor that detects an absolute angle from a reference position with respect to an output shaft of a speed reducer that receives rotational driving of the motor and decelerates the rotational speed at a predetermined reduction ratio;
A relative angle sensor for detecting a relative angle for recognizing a rotation state without having a reference position with respect to an input shaft of the speed reducer connected to a rotation shaft of the motor;
A motor control device that detects an abnormality of the speed reducer based on energization information to the motor and an absolute angle detected by the absolute angle sensor or a relative angle detected by the relative angle sensor.
前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、
前記減速機の弾性変形の係数を予め求めておき、当該係数と、前記絶対角センサの絶対角度と前記相対角センサの相対角度との差から、前記減速機の弾性変形分を許容した前記出力軸の負荷トルクを算出することを特徴とするモータ制御装置。 An absolute angle sensor that detects an absolute angle from a reference position with respect to an output shaft of a speed reducer that receives rotational driving of the motor and decelerates the rotational speed at a predetermined reduction ratio;
A relative angle sensor for detecting a relative angle for recognizing a rotation state without having a reference position with respect to an input shaft of the speed reducer connected to a rotation shaft of the motor;
The output of allowing the elastic deformation of the speed reducer based on the difference between the coefficient and the absolute angle of the absolute angle sensor and the relative angle of the relative angle sensor. A motor control device for calculating a load torque of a shaft.
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