JP2009145227A

JP2009145227A - 雨滴検出装置

Info

Publication number: JP2009145227A
Application number: JP2007323428A
Authority: JP
Inventors: Keigo Hikita; 圭吾疋田
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】検出対象領域を大きくした場合であっても、雨滴の検出感度の低下を防ぐことができる雨滴検出装置を提供する。
【解決手段】検出対象領域３２を分割した各分割領域３４に対応して複数のセンサ部１２を設け、各センサ部１２の静電容量を測定し、測定された各センサ部１２の静電容量に基づき、検出対象領域３２への雨滴の付着状況を検出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、雨滴検出装置に係り、特に、検出対象とする検出対象領域への雨滴の付着状況を検出する雨滴検出装置に関する。

従来、自動車のワイパの制御を行なうためにウィンドシールドガラスに雨滴を検出するセンサを設ける提案が各種されている。

このような雨滴を検出するセンサとしては、例えば、特許文献１に示すような光学式のものが一般的である。

しかし、光学式のセンサは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）やプリズムが必要となり、構造が複雑で高価となる上、雨滴を検出可能な検出面積が狭く、ドライバの感性に合わないといった問題があった。また、対向車のヘッドライトにより誤作動してしまう恐れがあった。

そこで、構造が簡単で安価である静電容量方式のセンサが各種提案されている。

しかしながら、このような静電容量方式のセンサでは、ウィンドシールドガラス越しに雨滴を検出することととなり、十分なセンサ出力を得ることができない、という問題点があった。

そこで、特許文献２には、合わせガラスの中に電極を配置してガラスの厚さによる影響を小さくする技術が提案されている。
特開昭５７−８８３４６号公報特開平５−２６４４９６号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術を用いて、ウィンドシールドガラスを合わせガラスにし、その中に電極を配置した場合、ウィンドシールドガラスの生産性、保守性の面で好ましくない。

また、静電容量方式のセンサは、雨滴による微少な静電容量の変化（例えば、０．０１Ｆ程度の変化）を検出する必要があるため、初期の静電容量Ｃ_０を小さくする必要がある（例えば、静電容量Ｃ_０を１０ｐＦ程度）。

しかし、検出対象領域が大きくなるほど、配置される電極が大きくなり、電極の静電容量Ｃ_０が大きくなるため、雨滴の検出感度が低下する、という問題点があった

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、検出対象領域を大きくした場合であっても、雨滴の検出感度の低下を防ぐことができる雨滴検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、検出対象とする検出対象領域を分割した各分割領域に対応して設けられ、各々対応する分割領域に雨滴が付着した場合に静電容量が変化する複数のセンサ部と、前記複数のセンサ部と各々接続され、各センサ部の静電容量を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された各センサ部の静電容量に基づき、前記検出対象領域への雨滴の付着状況を検出する検出手段と、を備えている。

請求項１記載の発明によれば、各々対応する分割領域に雨滴が付着した場合に静電容量が変化する複数のセンサ部が、検出対象とする検出対象領域を分割した各分割領域に対応して設けられている。

そして、本発明では、複数のセンサ部と各々接続された測定手段により、各センサ部の静電容量が測定され、検出手段により、測定手段により測定された各センサ部の静電容量に基づき、検出対象領域への雨滴の付着状況が検出される。

このように請求項１記載の発明によれば、検出対象領域を分割した各分割領域に対応して複数のセンサ部を設け、各センサ部の静電容量を測定し、測定された各センサ部の静電容量に基づいて検出対象領域への雨滴の付着状況を検出しているので、検出対象領域を大きくした場合であっても、雨滴の検出感度の低下を防ぐことができる。

なお、本発明の測定手段は、請求項２記載の発明のように、各々測定タイミングをずらして各センサ部の静電容量を測定してもよい。

この請求項２記載の発明によれば、センサ部の静電容量を同時に測定した場合に生じる電界の相互作用による静電容量に誤差を低減することができる。

また、本発明の検出手段は、請求項３記載の発明のように、各センサ部の静電容量の変化の総和から雨量を検出してもよい。

この請求項３記載の発明によれば、各センサ部の静電容量の変化を精度良く検出できるため、検出対象領域に対する雨量を精度良く検出することができる。

また、本発明の検出手段は、請求項４記載の発明のように、単位時間当たりの各センサ部の静電容量の変化の総和から雨量を検出してもよい。

この請求項４記載の発明によれば、温度などの外乱の影響を抑えて検出対象領域に対する雨量を精度良く検出することができる。

さらに、本発明の検出手段は、請求項５記載の発明のように、何れか１つのセンサ部の静電容量を基準として当該基準の静電容量と他のセンサ部の静電容量の差分から雨滴の付着を検出してもよい。

この請求項５記載の発明によれば、温度などの外乱の影響を抑えて検出対象領域に対する雨量を精度良く検出することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、本発明を、車両に搭載され、ワイパを往復動作させることにより車両のフロントに設けられたウィンドシールドガラス（以下「フロントガラス」ともいう。）に付着した雨滴を払拭するワイパ装置に適用した場合について説明する。

図１には、本実施の形態に係るワイパ装置１０の機能的な構成が示されている。

同図に示されるようにワイパ装置１０は、検出対象とする検出対象領域３２に雨滴が付着した場合に静電容量が変化するセンサ部１２と、センサ部１２と接続され、センサ部１２の静電容量を測定する静電容量測定部１４と、静電容量測定部１４により測定されたセンサ部１２の静電容量に基づき、検出対象領域への雨滴の付着を検出する信号処理回路１６と、信号処理回路１６による検出結果に基づいてワイパの動作を制御する制御信号を出力するワイパ制御装置１８と、ワイパ制御装置１８から入力された制御信号に応じた動作速度でモータを駆動させてワイパを往復動作させることによりフロントガラスを払拭させるワイパ駆動装置２０と、を備えている。

本実施の形態では、図２に示すように、フロントガラス３０のワイパにより払拭される払拭領域３１内の上部部分に、雨滴の検出対象とする検出対象領域３２が設けられている。

この検出対象領域３２は、図３に示すように、水平方向に均等に複数（本実施の形態では、３つ）の分割領域３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに分割されいる。各分割領域３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃには、各々対応してセンサ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが設けられている。なお、以下、分割領域３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを特に区別しない場合は、分割領域３４と記し、センサ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを特に区別しない場合は、センサ部１２と記す。

本実施の形態に係る各センサ部１２は、図４に示すように、櫛歯型の一対のセンサ電極１３Ａ、１３Ｂにより構成されている。

静電容量測定部１４（図１参照。）は、各センサ部１２と各々接続されている。静電容量測定部１４は、各センサ部１２のセンサ電極１３Ａ、１３Ｂにそれぞれ交流電圧を印加し、各センサ部１２の静電容量の変化に応じてセンサ電極１３Ａ、１３Ｂに流れる電流の周波数の変化を検出することにより、各センサ部１２の静電容量を個別に測定するものとされている。静電容量測定部１４は、各センサ部１２毎に、各センサ部１２の測定した静電容量に応じた電圧レベルの電気信号を信号処理回路１６へ出力する。

なお、各センサ部１２の静電容量を同時に測定した場合、各センサ電極１３Ａ、１３Ｂに印加される交流電圧により生じる電界の相互作用により、測定される静電容量に誤差が生じる場合がある。そこで、本実施の形態に係る静電容量測定部１４は、各々測定タイミングをずらして各センサ部１２の静電容量を測定することにより、電界の相互作用の影響を低減させている。

信号処理回路１６は、静電容量測定部１４により測定された各センサ部１２の静電容量に基づき、検出対象領域３２への雨滴の付着を検出しており、予め記憶している所定の初期状態の静電容量からの各センサ部１２の静電容量の変化の総和を求めることにより、雨量を検出する。この雨量は、例えば、静電容量の変化量と雨量との関係を予め求めて、静電容量の変化量と雨量との関係を示す変換情報として信号処理回路１６に予め設定しておき、当該変換情報に基づいて、求められた各センサ部１２の静電容量の変化の総和から検出する。

なお、各センサ部１２の静電容量は、温度などの外乱の影響を受けて変動する場合がある。そこで、信号処理回路１６は、各センサ部１２の静電容量の絶対値ではなく、単位時間当たりの各センサ部１２の静電容量の変化の総和から雨量を検出するようにしてもよい。

ワイパ制御装置１８は、信号処理回路１６による検出結果に基づいてフロントガラス３０の状態を判別し、ワイパの動作を制御する制御信号を出力する。例えば、第１の閾値及び当該第１の閾値よりも高い第２の閾値を予め定めておき、検出結果、雨量が第２の閾値以上である場合は、ワイパを高速動作させる高速モードでワイパを往復動作させ、雨量が雨量が第１の閾値以上且つ第２の閾値未満である場合は、ワイパを低速動作させる低速モードでワイパを往復動作させるようにワイパ駆動装置２０を制御する。一方、雨量が第１の閾値未満である場合は、ワイパの動作速度を低下させたり、あるいはワイパを往復動作させるインターバルを長くするようにワイパ駆動装置２０を制御する。また、フロントガラス３０の状態がドライ状態（乾燥状態）である場合は、ワイパの往復移動を停止させるようにワイパ駆動装置２０を制御する。

次に、本実施の形態に係るワイパ装置１０の作用を説明する。

図５には、本実施の形態に係るワイパ装置１０において、検出対象領域への雨滴の付着を検出してワイパの動作を制御する際の制御処理の流れが示されている。なお、本制御処理は、例えば、ドライバによってワイパ装置１０の動作を制御する不図示の動作切替スイッチが切替えられてオートモードに設定された場合に処理が開始される。

同図のステップ１００では、センサ部１２Ａの静電容量を測定し、次のステップ１０２では、センサ部１２Ｂの静電容量を測定し、次のステップ１０４では、センサ部１２Ｃの静電容量を測定する。

次のステップ１０６では、予め記憶している所定の初期状態の静電容量からの各センサ部１２の静電容量の変化の総和を求める。

次のステップ１０８では、求められた各センサ部１２の静電容量の変化の総和から雨量を検出する。

次のステップ１１０では、推定された雨量に基づき、ワイパの動作モードを決定し、ワイパ駆動装置２０を制御する。

次のステップ１１２では、ワイパ装置１０の動作を制御する不図示の動作切替スイッチがオフされたか否かを判定し、否定判定となった場合はステップ１００へ移行する一方、肯定判定となった場合は本制御処理は終了となる。

ここで、図６には、本実施の形態のように検出対象領域３２を分割領域３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに３分割し、各分割領域３４に対応する各センサ部１２の静電容量を測定した場合と、検出対象領域３２全体に１つのセンサ部５０を設けて静電容量を測定した場合と、を比較した結果の一例が示されている。

同図に示されるように、センサ部５０の初期の静電容量Ｃ_０は、各分割領域３４に対応して設けられた１つのセンサ部１２の初期の静電容量Ｃ_０よりも大きくなる。図６に示すケースでは、センサ部５０の初期の静電容量Ｃ_０は、センサ部１２の初期の静電容量Ｃ_０の約３倍となっている。

このため、センサ部１２とセンサ部５０にそれぞれ１つの雨滴が付着した場合の静電容量の変化率は、センサ部１２よりもセンサ部５０の方が小さい。図６に示すケースでは、センサ部１２に１つの雨滴が付着した場合と同じ変化率だけセンサ部５０の静電容量が変化するには、センサ部５０に３つの雨滴が付着する必要があり、センサ部１２の方がセンサ部５０よりも雨滴の検出感度が高い。

以上のように本実施の形態によれば、検出対象領域３２が大きくなるほど、配置される電極が大きくなり、電極の静電容量Ｃ_０が大きくなるため、雨滴の検出感度が低下するが、検出対象領域３２を分割した各分割領域３４に対応して複数のセンサ部１２を設け、各センサ部１２の静電容量を測定し、測定された各センサ部１２の静電容量に基づき、検出対象領域３２への雨滴の付着状況を検出することにより、検出対象領域３２を大きくした場合であっても、雨滴の検出感度の低下を防ぐことができる。すなわち、検出対象領域３２を大きくしたい場合には、分割する分割領域３４の数を増やすことにより、雨滴の検出感度の低下を防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、図３に示すように、検出対象領域３２を水平方向に均等に分割する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図７（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、分割領域３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに分割してもよい。

また、本実施の形態では、センサ部１２として一対のセンサ電極１３Ａ、１３Ｂを櫛歯型に配置する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１１に示すように、センサ電極１３Ａ、１３Ｂを平行型、同心型、放射型、螺旋型に配置してももよい。

また、本実施の形態では、各センサ部１２の静電容量の変化の総和から雨量を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、何れか１つのセンサ部１２の静電容量を基準として当該基準の静電容量と他のセンサ部１２の静電容量の差分から雨滴の付着を検出するようにしてもよい。

すなわち、上述したように、センサ部１２の静電容量は、温度などの外乱の影響を受けて変動する場合がある。

そこで、例えば、図８に示すように、検出対象領域３２を分割領域３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに３分割し、分割領域３４Ａのセンサ部１２Ａを基準センサとして、図９に示すように、基準センサ（センサ部１２Ａ）のセンサ電極１３Ａ、１３Ｂの電極間隔を、他のセンサ部１２Ｂ、１２Ｂのセンサ電極１３Ａ、１３Ｂの電極間隔よりも小さくしてフロントガラス３０の内側に配設する（適切な電極間隔は、フロントガラス３０の厚さによって異なるが、例えば、フロントガラス３０の厚さが５ｍｍ、他のセンサ部１２Ｂ、１２Ｂのセンサ電極１３Ａ、１３Ｂの電極間隔を６ｍｍとしたときに、基準センサのセンサ電極１３Ａ、１３Ｂの電極間隔を１ｍｍ程度とするのがよい）。これにより、図１０（Ａ）に示すように、他のセンサ部１２Ｂ、１２Ｂは、雨滴の付着により静電容量が変化するが、基準センサは、雨滴の付着により静電容量がほとんど変化しない。また、基準センサと他のセンサ部１２Ｂ、１２Ｂは、温度変化によって静電容量が同様に変化する。

そこで、図１０（Ｂ）に示すように、この基準センサの静電容量を基準として当該基準の静電容量と他のセンサ部１２の静電容量の差分から雨滴の付着を検出することにより、温度などの外乱の影響を抑えて雨量を精度良く検出することができる。

その他、上記各実施の形態で説明したワイパ装置１０の構成（図１参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、上記各実施の形態で説明した制御処理（図５参照。）の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、上記各実施形態で説明したワイパ装置１０は、車両に搭載され、ワイパを往復動作させることによりフロントガラス３０に付着した雨滴を払拭するものであったが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、車両に搭載されたものに限定されるものでなく、また、払拭対象はフロントガラス３０に限定されるものでない。

実施の形態に係るワイパ装置の構成を示す機能ブロック図である。実施の形態に係る検出対象領域の一例を示す図である。実施の形態に係る検出対象領域を分割した分割領域の一例を示す図である。実施の形態に係るセンサ部のセンサ電極の配置構成の一例を示す図である。実施の形態に係るワイパの動作を制御する制御処理の処理の流れを示すフローチャートである。実施の形態に係るワイパ装置の構成の効果の説明に供する図である。検出対象領域を分割した分割領域の他の例を示す図である。検出対象領域に基準センサを設ける場合の例を示す図である。基準センサと他のセンサ部のセンサ電極の電極間隔の一例を示した図である。（Ａ）は基準センサと他のセンサ部の静電容量の変化の一例を示したグラフであり、（Ａ）は基準センサの静電容量を基準として他のセンサ部の静電容量との差分を示したグラフである。センサ部のセンサ電極の別な配置構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０…ワイパ装置、１２…センサ部、１４…静電容量測定部（測定手段）、１６…信号処理回路（検出手段）、３２…検出対象領域、３４…各分割領域

Claims

検出対象とする検出対象領域を分割した各分割領域に対応して設けられ、各々対応する分割領域に雨滴が付着した場合に静電容量が変化する複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部と各々接続され、各センサ部の静電容量を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された各センサ部の静電容量に基づき、前記検出対象領域への雨滴の付着状況を検出する検出手段と、
を備えた雨滴検出装置。
前記測定手段は、各々測定タイミングをずらして各センサ部の静電容量を測定する
請求項１記載の雨滴検出装置。
前記検出手段は、各センサ部の静電容量の変化の総和から雨量を検出する
請求項１又は請求項２記載の雨滴検出装置。
前記検出手段は、単位時間当たりの各センサ部の静電容量の変化の総和から雨量を検出する
請求項１又は請求項２記載の雨滴検出装置。
前記検出手段は、何れか１つのセンサ部の静電容量を基準として当該基準の静電容量と他のセンサ部の静電容量の差分から雨滴の付着を検出する
請求項１又は請求項２記載の雨滴検出装置。