JP2011131779A

JP2011131779A - ワイパ制御装置及びワイパ制御方法

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Publication number: JP2011131779A
Application number: JP2009294025A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Amagasa; 俊之天笠
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: JP5460306B2

Abstract

【課題】高速走行時の負荷と異常負荷時の負荷とを識別し、負荷の種類に応じて、ワイパ装置を適切な動作モードに移行させ得るワイパ制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】モータの負荷状態に対応したポイント値を設定する。モータの負荷状態を検出し、電動モータの負荷ポイントを算出し累積する（Ｓ３,Ｓ４）。ワイパ動作モードを識別し（Ｓ６）、往路、復路の各累積負荷ポイントや往路・復路の累積負荷ポイントの差と、各閾値ＳＶ１,ＳＶ２Ｈ,ＳＶ２Ｌ,ＳＶ３とを比較し（Ｓ７,Ｓ９,Ｓ１０,Ｓ１２,Ｓ１４,Ｓ１５）、各比較結果に基づいて、負荷状態を識別する。異常負荷状態や高速走行負荷状態と判断した場合には、モータの回転数を低下させ（Ｓ８,Ｓ１１,Ｓ１３,Ｓ１６）、モータの過負荷保護処理を実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用ワイパ装置における過負荷対応技術に関し、特に、高速走行時の負荷と異常負荷時の負荷とを識別し、負荷の種類に応じてワイパ装置を適切に作動させるワイパ制御装置及びワイパ制御方法に関する。

近年、自動車等に搭載される車両用ワイパ装置では、モータの過負荷対策として、従来のサーキットブレーカによる電流遮断（特許文献１）に代えて、モータの作動状況に基づいて負荷状態を予測し、この予測に応じてモータ回転数を適宜減少させる制御形態が採用されている。例えば、特許文献２には、モータの運転状態（モータ回転数やＰＷＭ制御のＤＵＴＹ値、電圧等）や雰囲気温度に応じて負荷ポイント値を算出すると共に、負荷ポイント値を累積して算出した累積負荷ポイントＰｔに基づいてモータの駆動制御を行うワイパ装置用モータの制御方法が記載されている。

特開2001-268852号公報特開2008-245473号公報

ところが、負荷ポイント値を累積する前述のような制御形態では、払拭動作全体の負荷ポイント値の累積値によって負荷状態を判断しているため、通常有り得ない負荷が突然加わった場合でも、累積値が所定の閾値に至るまで、モータが作動し続けてしまうという問題があった。この場合、高速走行による高負荷や、ガラスが乾いている状態（ＤＲＹ状態）での動作では、モータの出力を増大させて対処することは適切な制御形態とも言えるが、この状態が長期間継続すると、モータや制御回路の過熱を招き好ましくない。

また、払拭領域に突然に異物が生じたり、ワイパアームを手で押さえたりするような異常事態では、モータの出力を上げるよりも、むしろ、出力を低下させてモータの過負荷を回避する制御形態が好ましい。しかしながら、前述の制御処理では、後者の場合にもモータ出力を増大させる対処がなされ、モータ等の過負荷や過熱を招き易いという問題があった。

本発明の目的は、高速走行時の負荷と異常負荷時の負荷とを識別し、負荷の種類に応じて、ワイパ装置を適切な動作モードに移行させ得るワイパ制御装置及び制御方法を提供することにある。

本発明のワイパ制御装置は、払拭面上に配置されたワイパブレードと、前記ワイパブレードを駆動する電動モータと、を備えたワイパ装置の駆動制御を行うワイパ制御装置であって、前記電動モータの負荷状態に対応して設定されたポイント値を格納する格納部と、前記電動モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記格納部の前記ポイント値に基づいて、前記電動モータの負荷ポイント値を算出するポイント値算出部と、前記負荷ポイント値を累積して累積負荷ポイントを算出するポイント値加算部と、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントと第１閾値、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントと第２閾値、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差と第３閾値を、それぞれ比較するポイント比較部と、前記ポイント比較部における比較結果に基づいて、前記電動モータの現在の負荷状況を識別する負荷識別部と、前記負荷識別部における識別結果に基づき、前記電動モータに対し動作指令を行うモータ駆動指令部と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、モータの負荷状態に対応して設定されたポイント値を、ワイパブレード往路動作の合計値と、復路動作の合計値と、それらの差に分類し、モータの負荷状態をより細かく分類する。そして、各値を所定の閾値と比較することにより、現在の負荷状況が、例えば、異常負荷なのか、ＤＲＹ負荷なのか、高速走行によるものか、などに識別し、これらの状況に合わせたワイパ動作、例えば、異常負荷の場合には、モータ保護の動作として回転数を下げるなど、負荷状況に合わせたワイパ動作を実行する。

前記ワイパ制御装置において、前記負荷識別部により、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値以上となった場合、前記電動モータに異常な負荷が作用していると判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの回転数を低下させる指示を行うようにしても良い。また、前記負荷識別部により、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値未満で、かつ、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントが前記第２閾値未満の場合、前記電動モータの負荷は正常と判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの現在の制御状態を維持する指示を行うようにしても良い。

さらに、前記負荷識別部により、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値未満で、かつ、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントが前記第２閾値以上の場合、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差が前記第３閾値以上となったとき、前記電動モータに対し高速走行負荷が作用していると判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの回転数を低下させる指示を行うようにしても良い。加えて、前記負荷識別部により、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値未満で、かつ、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントが前記第２閾値以上の場合、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差が前記第３閾値未満のときは、前記電動モータの負荷は正常と判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの現在の制御状態を維持する指示を行うようにしても良い。

前記ワイパ制御装置において、前記第１〜第３閾値として、前記ワイパブレードの動作がＨｉの場合とＬｏの場合とで異なる値を設定しても良く、これにより、さらにモータの負荷状態がより細かく分類され、制御精度の向上が図られる。

本発明のワイパ制御方法は、払拭面上に配置されたワイパブレードと、前記ワイパブレードを駆動する電動モータと、を備えたワイパ装置に適用されるワイパ制御方法であって、前記電動モータの負荷状態に対応したポイント値を設定し、前記電動モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記ポイント値に基づいて、前記電動モータの負荷ポイント値を算出し、前記負荷ポイント値を累積して累積負荷ポイントを算出し、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントと第１閾値、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントと第２閾値、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差と第３閾値を、それぞれ比較し、前記比較結果に基づいて、前記電動モータの現在の負荷状況を識別し、該識別結果に基づき、前記電動モータの動作を制御することを特徴とする。

前記モータ制御方法において、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値以上となった場合、前記電動モータに異常な負荷が作用していると判断し、前記電動モータの回転数を低下させるようにしても良い。また、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値未満で、かつ、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントが前記第２閾値以上の場合、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差が前記第３閾値以上となったとき、前記電動モータに対し高速走行負荷が作用していると判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの回転数を低下させるようにしても良い。

さらに、前記モータ制御方法において、前記第１〜第３閾値として、前記ワイパブレードの動作がＨｉの場合とＬｏの場合とで異なる値を設定しても良く、これにより、さらにモータの負荷状態がより細かく分類され、制御精度の向上が図られる。

本発明のワイパ制御装置によれば、電動モータの負荷状態に対応して設定されたポイント値を格納する格納部と、電動モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、電動モータの負荷ポイント値を算出するポイント値算出部と、負荷ポイント値を累積して累積負荷ポイントを算出するポイント値加算部と、ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントと第１閾値、復路動作における累積負荷ポイントと第２閾値、往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差と第３閾値を、それぞれ比較するポイント比較部と、ポイント比較部における比較結果に基づいて、電動モータの現在の負荷状況を識別する負荷識別部と、負荷識別部における識別結果に基づき、電動モータに対し動作指令を行うモータ駆動指令部と、を設けることにより、モータの負荷状態をより細かく分類し、現在の負荷状況を識別しつつ、その状況に合わせたワイパ動作を実行させることが可能となる。

従って、ワイパ動作に異常事態が生じた場合であっても、適切な動作モードにワイパ動作が移行するので、モータの出力を上げ続け、モータが過負荷状態となったり、モータや回路が過熱状態となったりするという事態を回避することができる。

本発明のワイパ制御方法によれば、電動モータの負荷状態に対応したポイント値を設定し、電動モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、電動モータの負荷ポイント値を算出すると共に、負荷ポイント値を累積して累積負荷ポイントを算出し、ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントと第１閾値、復路動作における累積負荷ポイントと第２閾値、往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差と第３閾値を、それぞれ比較し、この比較結果に基づいて、電動モータの現在の負荷状況を識別し、該識別結果に基づいて電動モータの動作を制御するようにしたので、モータの負荷状態をより細かく分類し、現在の負荷状況を識別しつつ、その状況に合わせたワイパ動作を実行させることが可能となる。

本発明の一実施例である制御装置・制御方法によって駆動されるワイパ装置のモータユニットの構成を示す説明図である。本発明によるワイパ制御装置の制御系の構成を示すブロック図である。本発明のワイパ制御装置のＣＰＵにおける負荷識別処理系の構成を示すブロック図である。本発明によるワイパ制御方法の処理手順を示すフローチャートである。往路のワイパ動作における累積負荷ポイントを示すグラフである。復路のワイパ動作における累積負荷ポイントを示すグラフである。往路のワイパ動作における累積負荷ポイントと復路のワイパ動作における累積負荷ポイントの差（往復差）を示すグラフである。正逆回転モータの説明図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例である制御装置・制御方法によって駆動されるワイパ装置に使用されるモータユニットの構成を示す説明図である。図１のモータユニット１は、自動車用ワイパ装置の駆動源として使用され、図示しないリンク機構等を介して、ワイパアームと接続される。ワイパアームにはワイパブレード（以下、ブレードと略記する）が取り付けられており、ブレードが上下反転位置に達すると、モータユニット１に搭載されたモータ２の正逆回転が切り替えられる。これにより、フロントガラス面上にてブレードが往復動し、ガラス面上の水滴や埃が払拭される。

モータユニット１は、モータ２と、ギアボックス３とから構成される。モータ２のモータ軸４の回転は、ギアボックス３内にて減速され、出力軸５に出力される。モータ軸４は、有底筒状のヨーク６に回動自在に軸承される。モータ軸４には、コイルが巻装されたアーマチュアコア７と、コンミテータ８が取り付けられている。ヨーク６の内面には、複数の永久磁石９が固定されている。コンミテータ８には、給電用のブラシ１０が摺接している。モータ２の回転数（速度）は、ブラシ１０に対する供給電流量によって制御される。

ヨーク６の開口側端縁部には、ギアボックス３のケースフレーム１１が取り付けられている。モータ軸４の先端部は、ヨーク６から突出してケースフレーム１１内に収納される。モータ軸４の先端部には、ウォーム１２が形成されている。ウォーム１２には、ケースフレーム１１に回動自在に支持されたウォーム歯車１３が噛合している。ウォーム歯車１３には、その同軸上に小径の第１ギア１４が一体的に設けられている。第１ギア１４には、大径の第２ギア１５が噛合している。第２ギア１５には、ケースフレーム１１に回動自在に軸承される出力軸５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４には、前記ウォーム１２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いる。当該ウォームは、ウォーム歯車１３、第１ギア１４と同様の減速部材により、第２ギア１５に動力伝達される。

モータ２の駆動力は、ウォーム１２、ウォーム歯車１３、第１ギア１４、第２ギア１５を経て減速された状態で出力軸５に出力される。出力軸５には、ワイパ装置のクランクアーム（図示せず）が取り付けられている。モータ２が作動すると、出力軸５を介してクランクアームが駆動され、クランクアームと接続されたリンク機構を介してワイパアームが作動する。

モータ軸４には、多極着磁マグネット１６（以下、マグネット１６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１１内には、マグネット１６の外周部と対向するように、ホールＩＣ１７が設けられている。ホールＩＣ１７は、モータ軸４の中心に対して９０度の角度差を持った位置に２個設けられている。モータ２では、マグネット１６は６極に着磁されており、モータ軸４が１回転すると各ホールＩＣ１７からは６周期分のパルス出力が得られる。２個のホールＩＣ１７からは、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ＩＣ１７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４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。また、ホールＩＣ１７の何れか一方のパルス出力の周期から、モータ軸４の回転速度も検出できる。モータ軸４の回転数とブレードの速度との間には、減速比及びリンク動作比に基づく相関関係が存在しており、モータ軸４の回転数からブレードの速度も算出できる。

第２ギア１５の底面には、絶対位置検出用のマグネット１８が取り付けられている。ケースフレーム１１には、プリント基板１９が取り付けられている。プリント基板１９の上には、マグネット１８と対向するようにホールＩＣ２０が配置されている。マグネット１８は、第２ギア１５の底面上に１個設けられており、ブレードが下反転位置に来たときホールＩＣ２０と対向する。第２ギア１５は、前述のようにクランクアームが取り付けられ、ブレードを往復動させるため１８０度回転する。第２ギア１５が回転しブレードが下反転位置に来ると、ホールＩＣ２０とマグネット１８が対向してパルス信号が出力される。

ホールＩＣ１７,２０からのパルス出力は、ワイパ駆動制御装置（モータ制御装置）２１に送られる。図２は、モータ２の制御系の構成を示す説明図である。ワイパ駆動制御装置２１のＣＰＵ（制御部）２２は、イグニッションスイッチ３１を介してバッテリ３２と接続されており、ワイパスイッチ３３によってワイパ装置の動作形態を切り替えられるようになっている。ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ２０,１７と接続されており、ホールＩＣ２０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の位置を認識する。ホールＩＣ１７からのパルス信号は、ブレードの相対位置信号として用いられる。ＣＰＵ２２は、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、ブレードの現在位置を認識する。ここでは、ホールＩＣ２０からの下反転位置を示す絶対位置信号と、ホールＩＣ１７からのパルス数の組み合わせによって、ブレードの現在位置を検出する。このようにしてワイパ駆動制御装置２１はブレードの現在位置と速度を認識し、そのデータに基づいてモータ２を制御する。

ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ１７のモータパルスから、モータ２の回転数を検出する。モータ２は、検出された回転数に基づいて、フィードバック制御される。モータ２にはＰＷＭ制御が実行され、ＣＰＵ２２は、制御条件や検出回転数に応じて、印加電圧を適宜ＯＮ／ＯＦＦさせて、ＯＮ時間の比率を適宜変更する。すなわち、ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ１７のモータパルスに基づいてモータ回転数を算出すると共に、その値に応じてＰＷＭ制御のＯＮ期間の時比率(Duty)を設定する。これにより、モータ２に対する印加電圧が実効的に変化し、モータ２の回転数が所望の値に制御される。なお、ＣＰＵ２２では、モータパルスの周期(Hz)をそのまま回転数として処理するが、パルス周期から求めた回転数(rpm)によって制御を行っても良い。

一方、ＣＰＵ２２では、このようにして算出、設定されたモータ回転数とＰＷＭ Dutyに基づいて負荷識別処理が行われる。この制御処理では、モータ回転数とDutyから負荷ポイント値を算出，加算し、累積した負荷ポイント値を、（１）往路の合計値、（２）復路の合計値、（３）両者の差、の３つに分類する。次に、払拭モード（Ｈｉ／Ｌｏ）と（１）〜（３）の値を組み合わせることにより、負荷状況をより細かく分類する。そして、得られたデータに基づいて、現在の負荷が、異常負荷なのか、ＤＲＹ状態に起因するのか、高速走行によるものなのかを識別し、状況に応じたワイパ動作を実施する。

図３は、ＣＰＵ２２における過負荷検出処理系の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＣＰＵ２２には、まず、モータ２の回転数を算出するモータ回転数算出部２３と、モータ回転数に基づいて、ＰＩＤ制御等により、ＰＷＭ Duty値を算出するフィードバック制御演算処理部２４が設けられている。フィードバック制御演算処理部２４の後段には、算出されたモータ回転数とDutyから、負荷ポイント値を算出するポイント値算出部２５が設けられている。ポイント値算出部２５は、ＲＯＭ４１に予め格納された負荷ポイントマップ４２にアクセスし、モータ回転数やDuty等に基づいて、負荷ポイント値を算出する。

ポイント値算出部２５の後段には、算出された負荷ポイント値を、バッテリ電圧に基づいて補正するポイント電圧補正部２６が設けられている。ＲＯＭ４１には、前述の負荷ポイントマップ４２と共に、電圧補正ポイントマップ４３が格納されている。ポイント電圧補正部２６は、ＲＯＭ４１からこの電圧補正ポイントを取得し、ポイント値算出部２５にて算出した負荷ポイント値に、バッテリ電圧に応じて、取得した電圧補正ポイントを適宜加減してポイント値の電圧補正を行う。ポイント電圧補正部２６の後段には、ポイント値加算部２７が設けられている。ポイント値加算部２７は、ＲＡＭ４５に格納されている負荷ポイント値を累積加算して累積負荷ポイントＰｔを算出する。算出された累積負荷ポイントＰｔは、ＲＡＭ４５に格納される。

また、ＣＰＵ２２には、ポイント値加算部２７にて算出された累積負荷ポイントＰｔを、ＲＯＭ４１に格納された幾つかの基準値と比較するポイント比較部２８が設けられている。ＲＯＭ４１内には、基準値格納部４４が設けられており、基準値格納部４４には、累積負荷ポイントＰｔに関する複数個の閾値（Ｈｉ動作時の往路／復路／往復差，Ｌｏ動作時の往路／復路／往復差）が格納されている。ポイント比較部２８は、累積負荷ポイントＰｔをこれらの閾値と適宜比較し、その結果を後段の負荷識別部２９に通知する。

負荷識別部２９は、累積負荷ポイントＰｔと各閾値との比較結果に基づいて、現在の負荷状況、すなわち、通常負荷なのか、異常負荷なのか、高速走行負荷なのか、を識別する。負荷識別部２９の後段にはさらに、負荷識別部２９での識別結果に基づき、モータ２に対し動作指令を行うモータ駆動指令部３０が設けられている。

ＣＰＵ２２では、ワイパ作動時に、例えば、ワイパアームが下反転位置に来たとき、次のような負荷識別処理が実施される。図４は、そのフローチャートである。図４に示すように、ここではまず、ステップＳ１にて、モータ回転数算出部２３によって、モータ２の回転数が検出される。ホールＩＣ１７からは、モータ２の回転に伴ってモータパルスが出力されており、モータ回転数算出部２３は、このモータパルスから、モータ２の回転数を検出する。モータ回転数を取得した後、ステップＳ２にて、モータ２の回転数に基づいて、フィードバック制御演算処理部２４により、ＰＷＭ Duty値の演算処理が行われる。

ＰＷＭ Duty値を算出した後、ステップＳ３に進み、ポイント値算出部２５により、モータ回転数とＰＷＭ Duty値から、負荷ポイントマップ４２を参照しつつ、負荷ポイント値が算出される。負荷ポイントマップ４２は、モータ回転数(Hz)とDuty(%)をパラメータとして形成されており、高負荷によりDutyが高い場合や回転数が低下している状況では高いポイント値が設定されている。例えば、Dutyが８０％でモータ速度（モータパルス）が２５０Hzのときは、「＋１０」が負荷ポイント値となる。Dutyが同じ８０％の場合でも、モータ速度が５００Hzの場合には負荷が軽いと判断され、負荷ポイント値は「０」となるが、モータ速度が２００Hzの場合には負荷が重いと判断され、その値は「＋１５」となる。また、モータ速度が同じ２５０Hzの場合でも、Dutyが６０％の場合には通常負荷と判断され「０」となるが、Dutyが１００％の場合には負荷が重いと判断され「＋１５」が負荷ポイント値となる。これに対し、Dutyが８０％の場合でもモータ速度が１０００Hzになると、負荷が軽いと判断され負荷ポイント値は「−５」となる。なお、モータ停止時には、負荷ポイント値として「−２０」が設定されている。

ステップＳ３にて負荷ポイント値を算出した後、ステップＳ４に進み、ポイント電圧補正部２６により、バッテリ電圧に応じて、負荷ポイント値を補正する。なお、電源電圧ごとに、モータ回転数とDutyをパラメータとして負荷ポイントマップ４２を形成し、ステップＳ３にて、電源電圧も含めて負荷ポイント値を算出しても良い。この場合、負荷ポイントマップ４２は、モータ回転数とDutyをパラメータとしたマップが電源電圧ごとに積み重なったような３次元構造となり、電源電圧の変化に伴いポイント分布が徐々にずれて行く形となる。つまり、１２Ｖを基準として、電圧が高くなるほど＋側に、電圧が低くなるほど−側にシフトするように、各電圧間で負荷ポイント値が連続的に変化するように設定される。例えば、電源電圧が１３.５Ｖの場合、Duty：１００％，モータ速度：３３３Hzのとき、負荷ポイント値は「＋１５」に設定される（１２Ｖ，１３Ｖのときは同条件で「＋１０」）。

負荷ポイント値を補正した後、ステップＳ５に進み、算出した負荷ポイント値を累積する。負荷ポイント値の累積は、ポイント値加算部２７にて行われ、算出された累積負荷ポイントＰｔは、ＲＡＭ４５に格納される。

このようにして、負荷ポイント値を算出、補正、累積して累積負荷ポイントＰｔを求めた後、ステップＳ６に進み、現在の払拭モード（Ｈｉか、Ｌｏか）が判定される。前述のように、本発明による制御処理では、累積負荷ポイントＰｔについて、Ｈｉ,Ｌｏの各動作モードに分けて各３個（往路／復路／往復差）の閾値が設定されている。Ｓ６以降では、これらの閾値との比較により、現在の負荷状況を識別し、モータ２の動作（ワイパの動作）を適宜制御する。

図５〜７は、各条件における累積負荷ポイントＰｔを示すグラフであり、図５は往路、図６は復路、図７は往復差をそれぞれ示している。なお、図５〜７において、ＷＥＴとは、フロントガラス上に水滴が付着している状態であり、通常のワイパ払拭動作を示している。また、ＤＲＹとは、ガラスが乾いている状態でのワイパ払拭動作を示している。図５〜７では、ＷＥＴとＤＲＹについては、車速（左縦軸）と累積負荷ポイントＰｔとの関係が示されている。一方、パウダとは、異常負荷状態を実験的に再現するため、出力軸５をパウダクラッチに接続して負荷を加えた状態を示している。図５〜７では、異常負荷状態として、パウダクラッチによる負荷（右縦軸）と累積負荷ポイントＰｔとの関係が示されている。

図５に示すように、往路のワイパ動作では、通常作動であるＷＥＴ状態の場合、車速による累積負荷ポイントＰｔの変化は少なく、ポイント値も０未満である。一方、ＤＲＹ状態の場合、車速として１３０ｋｍ／ｈ（高速道路での最高速度１００ｋｍ／ｈ＋マージン３０ｋｍ／ｈ）以下を想定すると、ＤＲＹ状態がＰｔ≧１００となる。従って、判定閾値として、Ｐｔ＝１００を設定すれば、１３０ｋｍ／ｈ以下でのＤＲＹ状態を判定できる。また、累積負荷ポイントＰｔ＝１００に設定した場合、パウダクラッチ負荷が６.５Ｎ以上となる場合を判定でき、異物や手押さえによる異常では、通常、負荷が６.５Ｎ以上となることから、このような異常事態も判別できる。そこで、往路における判定閾値ＳＶ１として、累積負荷ポイントＰｔ＝１００を設定する。

次に、図６を見ると、復路のワイパ動作では、Ｌｏ作動の場合、判定閾値ＳＶ２_Ｌとして、Ｐｔ＝１００を設定すれば、パウダクラッチ負荷が６.５Ｎ以上となる場合を判定できる。また、Ｈｉ作動の場合、判定閾値ＳＶ２_Ｈとして、Ｐｔ＝４００を設定すれば、パウダクラッチ負荷が６.５Ｎ以上となる場合を判定できる。一方、復路動作では、ＤＲＹ状態の場合、低速走行時からＰｔが１５００以上となっており、ＳＶ２_Ｌ,ＳＶ２_Ｈを前述の値に設定すれば、その状態を十分に判定可能である。しかしながら、ＳＶ２_Ｈを４００とすると、車速１５０ｋｍ／ｈにおけるＷＥＴ状態の累積負荷ポイントＰｔが、近接しており、誤検知の可能性がある。そこで、誤検知を回避するため、ここでは、ＳＶ２_ＨとしてＰｔ＝５００を設定する（判定閾値ＳＶ２_Ｌは、Ｐｔ＝１００）。

さらに、図７を見ると、ＷＥＴ状態とパウダクラッチ負荷では、車速や負荷の変化に対して、累積負荷ポイントＰｔの往復差が少ない。これに対して、ＤＲＹ状態では、車速の変化に対し、累積負荷ポイントＰｔの往復差の変化が著しく大きく、Ｐｔの差が８００以上と大きくなる。これは、換言すれば、Ｐｔの差が８００未満であれば、ＤＲＹ状態ではない、とも言える。また、ＷＥＴ状態やパウダクラッチ負荷では、累積負荷ポイントＰｔが８００以上となるのは、車速が２５０ｋｍ／ｈを超えた時点である。従って、判定閾値ＳＶ３として、Ｐｔ＝８００を設定することにより、ＤＲＹ状態か、車速が２５０ｋｍ／ｈの高速状態（あるいは、強風の向かい風）となっていることを判別することができる。

そこで、Ｓ６にて現在の払拭モードを判定し、現在Ｈｉ作動中の場合には、ステップＳ７に進み、往路の累積負荷ポイントＰｔと判定閾値ＳＶ１（ここでは、前述のように１００）を比較する。ＰｔがＳＶ１以上の場合、前述のように、ＤＲＹ状態での作動が考えられる。そこで、ステップＳ８に進み、負荷識別部２９は異常事態発生と判断し、モータ駆動指令部３０は、これを受けて、モータ２の回転数を下げるように指示（例えば、Ｌｏ作動への移行）してルーチンを抜ける。これにより、異常事態発生時に、モータ２が長時間高出力にて継続作動してしまうことを回避でき、モータの過熱を防止し、モータ保護を図ることが可能となる。従って、ワイパ動作に異常事態が生じた場合であっても、適切な動作モードにワイパ動作が移行するので、モータの出力を上げ続け、モータが過負荷状態となったり、モータや回路が過熱状態となったりするという事態を回避することができ、ワイパシステムの信頼性向上が図られる。

Ｓ７にてＰｔがＳＶ１未満の場合には、ステップＳ９に進み、今度は、復路の累積負荷ポイントＰｔと判定閾値ＳＶ２_Ｈ（ここでは、前述のように５００）を比較する。ＰｔがＳＶ２_Ｈ未満の場合（Ｐｔ＜ＳＶ１かつＰｔ＜ＳＶ２_Ｈ）は、ＤＲＹ状態ではなく、異物や手押さえ等の異常事態も生じていない、と判断し、そのままＰＷＭ制御による通常払拭動作を継続させてルーチンを抜ける。これに対して、ＰｔがＳＶ２_Ｈ以上の場合には、ステップＳ１０に進み、さらに、累積負荷ポイントＰｔの往復差と判定閾値ＳＶ３（ここでは、前述のように８００）を比較する。累積負荷ポイントＰｔの往復差がＳＶ３未満の場合には、復路の累積負荷ポイントＰｔは大きかったものの、ＤＲＹ状態ではなく、２５０ｋｍ／ｈ超の高速状態等でもないため、ＰＷＭ制御による通常払拭動作を継続させてルーチンを抜ける。

Ｓ１０にてＰｔがＳＶ３以上の場合には、ステップＳ１１に進む。Ｐｔ≧ＳＶ３とは、ＤＲＹ状態か、車速が２５０ｋｍ／ｈの高速状態等の状態であるが、Ｓ７にて、既にＤＲＹ状態ではない（Ｐｔ＜ＳＶ１）ことが判定されている。従って、負荷識別部２９は、高速状態等と判断し、モータ駆動指令部３０は、これを受けて、モータ２の回転数を下げるように指示（例えば、Ｌｏ作動への移行）してルーチンを抜ける。これにより、高速走行時に、モータ２が長時間高出力にて継続作動してしまうことを回避できる。

一方、Ｓ６にて現在の払拭モードを判定し、現在Ｌｏ作動中の場合には、ステップＳ１２に進み、往路の累積負荷ポイントＰｔと判定閾値ＳＶ１（前述同様、１００）を比較する。ＰｔがＳＶ１以上の場合、ＤＲＹ状態での作動が考えられため、ステップＳ１３に進み、モータ２の回転数を下げたり、ＩＮＴ作動に移行したりしてルーチンを抜ける。これにより、異常事態発生時に、モータ２が長時間継続作動してしまうことを回避でき、モータの過熱を防止し、モータ保護を図ることが可能となる。

Ｓ１２にてＰｔがＳＶ１未満の場合には、ステップＳ１４に進み、今度は、復路の累積負荷ポイントＰｔと判定閾値ＳＶ２_Ｌ（ここでは、前述のように１００）を比較する。ＰｔがＳＶ２_Ｌ未満の場合（Ｐｔ＜ＳＶ１かつＰｔ＜ＳＶ２_Ｌ）は、ＤＲＹ状態ではなく、異物や手押さえ等の異常事態も生じていない、と判断し、そのままＰＷＭ制御による通常払拭動作を継続させてルーチンを抜ける。これに対して、ＰｔがＳＶ２_Ｈ以上の場合には、ステップＳ１５に進み、さらに、累積負荷ポイントＰｔの往復差と判定閾値ＳＶ３（前述のように、８００）を比較する。累積負荷ポイントＰｔの往復差がＳＶ３未満の場合には、復路の累積負荷ポイントＰｔは大きかったものの、ＤＲＹ状態ではなく、２５０ｋｍ／ｈ超の高速状態等でもないため、ＰＷＭ制御による通常払拭動作を継続させてルーチンを抜ける。

Ｓ１５にてＰｔがＳＶ３以上の場合には、ステップＳ１６に進み、前述同様、負荷識別部２９は、高速状態等と判断する。そして、モータ駆動指令部３０は、これを受けて、モータ２の回転数を下げるように指示（例えば、Ｌｏ作動への移行）してルーチンを抜ける。これにより、高速走行時に、モータ２が長時間にて継続作動してしまうことを回避できる。

本発明は前記実施例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言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、判定閾値ＳＶ１を往路・復路共通の値としたが、それらを別個の値とすることも可能である。また、前述の判定閾値はあくまでも一例であり、本発明が前述の数値に限定されないことは言うまでもない。さらに、ステップＳ８,Ｓ１１,Ｓ１３,Ｓ１６におけるモータ回転数の低下処理は、Ｈｉ→Ｌｏ→ＩＮＴのような処理には限定されず、モータ回転数を所定回転数まで徐々に低下させるような制御形態であっても良い。例えば、６０(cpm=cycle/min)にて駆動されているワイパの払拭速度を、３０回の払拭にて３０(cpm)に低下させるような、制御形態でも良い。加えて、Ｓ８,Ｓ１３に進むような異常事態が継続して検出される場合には、モータ保護の観点から、モータ２自体を停止させる処理を行うことも可能である。

一方、図８には、図２で開示されたモータとは異なるモータが開示されており、Ｈブリッジ回路３４を備える正逆回転モータが開示されている。本発明は、このような正逆回転モータにも適用可能である。ＣＰＵ２２とワイパスイッチ３３とが通信線３５を介して接続されており、通信線３５から伝達される制御情報に応じてワイパが制御される。なお、図８で開示されている図番は図２と共通のものは同じ番号を使用している。

また、前述の実施例では、ホールＩＣを２個用いていたが、ウォームホイールにのみマグネットを設けてＭＲセンサなどの１個の絶対位置検出センサで検出することも可能である。

１モータユニット
２モータ
３ギアボックス
４モータ軸
５出力軸
６ヨーク
７アーマチュアコア
８コンミテータ
９永久磁石
１０ブラシ
１１ケースフレーム
１２ウォーム
１３ウォーム歯車
１４第１ギア
１５第２ギア
１６マグネット
１７ホールＩＣ
１８マグネット
１９プリント基板
２０ホールＩＣ
２１ワイパ駆動制御装置
２２ＣＰＵ
２３モータ回転数算出部
２４フィードバック制御演算処理部
２５ポイント値算出部
２６ポイント電圧補正部
２７ポイント値加算部
２８ポイント比較部
２９負荷識別部
３０モータ駆動指令部
３１イグニッションスイッチ
３２バッテリ
３３ワイパスイッチ
３４Ｈブリッジ回路
３５通信線
４１ＲＯＭ
４２負荷ポイントマップ
４３電圧補正ポイントマップ
４４基準値格納部
４５ＲＡＭ
Ｐｔ累積負荷ポイント
ＳＶ１判定閾値（往路）
ＳＶ２_Ｈ判定閾値（復路・Ｈｉ作動時）
ＳＶ２_Ｌ判定閾値（復路・Ｌｏ作動時）
ＳＶ３判定閾値（往復差）

Claims

払拭面上に配置されたワイパブレードと、前記ワイパブレードを駆動する電動モータと、を備えたワイパ装置の駆動制御を行うワイパ制御装置であって、
前記電動モータの負荷状態に対応して設定されたポイント値を格納する格納部と、
前記電動モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記格納部の前記ポイント値に基づいて、前記電動モータの負荷ポイント値を算出するポイント値算出部と、
前記負荷ポイント値を累積して累積負荷ポイントを算出するポイント値加算部と、
前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントと第１閾値、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントと第２閾値、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差と第３閾値を、それぞれ比較するポイント比較部と、
前記ポイント比較部における比較結果に基づいて、前記電動モータの現在の負荷状況を識別する負荷識別部と、
前記負荷識別部における識別結果に基づき、前記電動モータに対し動作指令を行うモータ駆動指令部と、を有することを特徴とするワイパ制御装置。
請求項１記載のワイパ制御装置において、前記負荷識別部は、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値以上となった場合、前記電動モータに異常な負荷が作用していると判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの回転数を低下させる指示を行うことを特徴とするワイパ制御装置。
請求項１記載のワイパ制御装置において、前記負荷識別部は、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値未満で、かつ、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントが前記第２閾値未満の場合、前記電動モータの負荷は正常と判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの現在の制御状態を維持する指示を行うことを特徴とするワイパ制御装置。
請求項１記載のワイパ制御装置において、前記負荷識別部は、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値未満で、かつ、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントが前記第２閾値以上の場合、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差が前記第３閾値以上となったとき、前記電動モータに対し高速走行負荷が作用していると判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの回転数を低下させる指示を行うことを特徴とするワイパ制御装置。
請求項１記載のワイパ制御装置において、前記負荷識別部は、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値未満で、かつ、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントが前記第２閾値以上の場合、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差が前記第３閾値未満のときは、前記電動モータの負荷は正常と判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの現在の制御状態を維持する指示を行うことを特徴とするワイパ制御装置。
請求項１〜５の何れか１項に記載のワイパ制御装置において、前記第１〜第３閾値は、前記ワイパブレードの動作がＨｉの場合とＬｏの場合とで異なる値が設定されることを特徴とするワイパ制御装置。
払拭面上に配置されたワイパブレードと、前記ワイパブレードを駆動する電動モータと、を備えたワイパ装置に適用されるワイパ制御方法であって、
前記電動モータの負荷状態に対応したポイント値を設定し、
前記電動モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記ポイント値に基づいて、前記電動モータの負荷ポイント値を算出し、
前記負荷ポイント値を累積して累積負荷ポイントを算出し、
前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントと第１閾値、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントと第２閾値、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差と第３閾値を、それぞれ比較し、
前記比較結果に基づいて、前記電動モータの現在の負荷状況を識別し、該識別結果に基づき、前記電動モータの動作を制御することを特徴とするワイパ制御方法。
請求項７記載のモータ制御方法において、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値以上となった場合、前記電動モータに異常な負荷が作用していると判断し、前記電動モータの回転数を低下させることを特徴とするワイパ制御方法。
請求項７記載のモータ制御方法において、前記ワイパブレードの往路動作における累積負荷ポイントが前記第１閾値未満で、かつ、前記ワイパブレードの復路動作における累積負荷ポイントが前記第２閾値以上の場合、前記ワイパブレードの往路動作と復路動作の各累積負荷ポイントの差が前記第３閾値以上となったとき、前記電動モータに対し高速走行負荷が作用していると判断し、前記モータ駆動指令部に対して、前記電動モータの回転数を低下させることを特徴とするワイパ制御方法。
請求項７〜９の何れか１項に記載のワイパ制御方法において、前記第１〜第３閾値として、前記ワイパブレードの動作がＨｉの場合とＬｏの場合とで異なる値を設定することを特徴とするワイパ制御方法。