JP2018127172A

JP2018127172A - ワイパ装置

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Publication number: JP2018127172A
Application number: JP2017023256A
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Inventors: 裕太土井; Yuta Doi
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Abstract

【課題】簡易な構成でワイパモータが過負荷の際に払拭動作を円滑に制御できるワイパ装置を提供する。【解決手段】ワイパモータ制御回路２２は、目標速度と出力軸３２の実速度との偏差を解消する電圧を駆動回路５６が生成してワイパモータ１８に供給する制御を行うと共に、目標速度と実速度との偏差が偏差閾値以上の状態が所定時間以上継続した場合に、目標速度を低下させ、当該低下させた目標速度と出力軸３２の実速度との偏差を解消する電圧を駆動回路５６が生成してワイパモータ１８に供給する制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイパ装置に関する。

ワイパ装置では、図７に示したような目標速度１９０にワイパモータの出力軸の実速度１９２を追従させるようにワイパモータの回転を制御する。具体的には、払拭動作によりワイパブレードが作動開始位置Ｐαから目標位置Ｐβに至るまでの目標速度１９０と実速度１９２との偏差εを減少させる制御を行う。図７下段は、かかる制御における偏差εの時系列での変化の一例であり、ワイパブレードが作動開始位置Ｐαから払拭動作を開始した時間ｔ００と、ワイパブレードが目標位置Ｐβに到達した時間ｔ０２では、偏差εはやや大きいが、払拭動作の中盤近くの時間ｔ０１では、偏差εは略０になっている。

しかしながら、ウィンドシールドガラスの汚れ、乾燥又は積雪等に基づく外力により、ウィンドシールドガラス上を往復払拭動作するワイパブレードの抵抗が大きくなると、ワイパブレードを駆動させるワイパモータの負荷が大きくなる。一般に、モータは負荷が大きくなると出力軸の実速度が低下する。負荷が高い状態では、出力軸の実速度を目標速度１９０に追従させることが困難になる。

図８は、ワイパモータが過負荷になった場合の目標速度１９０と、実速度１９４と、両者の偏差εとを対比させた説明図である。図８ではワイパモータの負荷が大きくなった結果、時間ｔ０３には偏差ε_αが生じ、出力軸の実速度１９４が不安定に乱れている。かかる状態でも出力軸の実速度１９４を目標速度１９０まで加速する制御を行うと、目標位置Ｐβ近くの時間ｔ０４で実速度１９４の減速に追従できず、時間ｔ０５でワイパブレードが目標位置Ｐβから逸脱するオーバーランを起こすおそれがあった。

特許文献１に記載のワイパ制御装置では、例えば、ワイパブレードが高速で動作するＨＩＧＨモード中に過負荷状態を検知した場合に、ワイパブレードの動作速度をＨＩＧＨモードよりも低速なＬＯＷモード、さらには間欠動作のＩＮＴモードに変更して、過負荷状態を解消している。

特許文献２に記載のワイパ制御装置では、例えば、ワイパブレードが高速で動作するＨＩＧＨモード中に過負荷状態を検知した場合に、ワイパモータの回転速度を低下させて、過負荷状態を解消している。

特許第５１２２８４５号公報特許第５１３０３０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のワイパ制御装置は、ワイパモータを駆動させる電圧のデューティ比とワイパモータの出力軸の回転速度との関係から駆動電圧のワイパモータの負荷を算出するプロセスが煩雑であり、当該プロセスの演算処理の負荷が高いという問題があった。

また、上記引用文献２に記載のワイパ制御装置は、ワイパモータの負荷トルクを検出するための負荷検出器を別途要し、ワイパ装置の構成が複雑かつ高コストになるという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、簡易な構成でワイパモータが過負荷の際に払拭動作を円滑に制御できるワイパ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１記載のワイパ装置は、ワイパブレードを払拭動作させるワイパモータと、前記ワイパモータの回転速度を検出する速度検出部と、前記ワイパモータに供給する電圧を生成する駆動部と、速度指令値が示す目標回転速度と前記速度検出部で検出した前記ワイパモータの出力軸の回転速度との偏差を解消する駆動用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御すると共に、前記偏差が所定値以上の状態が所定時間以上継続した場合に、前記駆動用電圧よりも低い減速用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御する制御部と、を含んでいる。

このワイパ装置によれば、速度指令値が示す回転速度と出力軸の実際の回転速度との偏差が所定値以上の状態が所定時間継続した場合にワイパモータが過負荷であるとみなし、出力軸の回転速度を低下させる。出力軸の回転速度を低下させることでワイパモータの負荷が軽減されると共に、負荷に抗して出力軸を無理に回転させることを抑制し、ワイパブレードのオーバーランを防止できる。その結果、簡易な構成でワイパモータが過負荷の際に払拭動作を円滑に制御できる。

請求項２に記載のワイパ装置は、請求項１に記載のワイパ装置において、前記制御部は、前記速度指令値が示す目標回転速度を低下させることにより、前記減速用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御する。

このワイパ装置によれば、ワイパモータが過負荷であるとみなした場合に、目標回転速度を低下させ、低下させた目標回転速度にワイパモータの出力軸の回転速度を追従させることにより、負荷に抗して出力軸を無理に回転させることを抑制し、払拭動作を円滑に制御できる。

請求項３に記載のワイパ装置は、請求項１又は２に記載のワイパ装置において、前記出力軸の回転角度を検出する回転角度検出部を備え、前記制御部は、前記偏差が所定値以上の状態が所定時間以上継続し、かつ前記回転角度検出部が検出した回転角度が前記出力軸の回転角度の範囲の中間角度に近い所定の切替角度に到達した場合に、前記減速用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御する。

このワイパ装置によれば、ワイパモータが回転速度を減速させる中間角度にワイパモータの出力軸の回転角度が達した場合に、ワイパモータに供給する電圧を低下させることにより、ワイパモータが過負荷の際に払拭動作を円滑に制御できる。

請求項４に記載のワイパ装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のワイパ装置において、前記制御部は、前記駆動用電圧から前記減速用電圧まで徐々に低下させた電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御した後、前記減速用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御する。

このワイパ装置によれば、電圧を徐々に低下させることにより、ワイパモータが過負荷の際に払拭動作を円滑に制御できる。

本発明の実施の形態に係るワイパ装置を含むワイパシステムの構成を示す概略図である。本発明の実施の形態に係るワイパ装置の構成の一例の概略を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係るワイパ装置のワイパモータ制御回路における実速度及び外乱を考慮したフィードバック制御モデルのブロック図である。本発明の実施の形態に係るワイパ装置において、ワイパモータが過負荷になった場合の目標速度と、実速度と、両者の偏差とを対比させた説明図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態での出力軸の回転角度を横軸にした高速作動モードでの目標速度の一例を、（Ｂ）は、本実施の形態における高速作動モードでのデューティ比の変化を、（Ｃ）は、本実施の形態における低速作動モードでのデューティ比の変化を、（Ｄ）は、本実施の形態における高速作動モードでワイパモータが過負荷になった場合のデューティ比の変化を、各々示した説明図である。本発明の実施の形態に係るワイパ装置の過負荷状態判定処理の一例を示したフローチャートである。ワイパモータの目標速度と、実速度と、両者の偏差とを対比させた説明図である。ワイパモータが過負荷になった場合の目標速度と、実速度と、両者の偏差とを対比させた説明図である。

図１は、本実施の形態に係るワイパ装置１０を含むワイパシステム１００の構成を示す概略図である。ワイパシステム１００は、例えば、乗用自動車等の車両に備えられたウィンドシールドガラス１２を払拭するためのものであり、一対のワイパ１４、１６と、ワイパモータ１８と、リンク機構２０と、ワイパ装置１０とを備えている。

ワイパ１４、１６は、それぞれワイパアーム２４、２６とワイパブレード２８、３０とにより構成されている。ワイパアーム２４、２６の基端部は、後述するピボット軸４２、４４に各々固定されており、ワイパブレード２８、３０は、ワイパアーム２４、２６の先端部に各々固定されている。

ワイパ１４、１６は、ワイパアーム２４、２６の動作に伴ってワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２上を往復動作し、ワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２を払拭する。

ワイパモータ１８は、主にウォームギアで構成された減速機構５２を介して、正逆回転可能な出力軸３２を有している。リンク機構２０は、クランクアーム３４と、第１リンクロッド３６と、一対のピボットレバー３８、４０と、一対のピボット軸４２、４４と、第２リンクロッド４６とを備えている。

クランクアーム３４の一端側は、出力軸３２に固定されており、クランクアーム３４の他端側は、第１リンクロッド３６の一端側に動作可能に連結されている。また、第１リンクロッド３６の他端側は、ピボットレバー３８のピボット軸４２を有する端とは異なる端寄りの箇所に動作可能に連結されており、ピボットレバー３８のピボット軸４２を有する端とは異なる端及びピボットレバー４０におけるピボットレバー３８の当該端に対応する端には、第２リンクロッド４６の両端がそれぞれ動作可能に連結されている。

また、ピボット軸４２、４４は、車体に設けられた図示しないピボットホルダによって動作可能に支持されており、ピボットレバー３８、４０におけるピボット軸４２、４４を有する端は、ピボット軸４２、４４を介してワイパアーム２４、２６が各々固定されている。

本実施の形態に係るワイパ装置１０を含むワイパシステム１００では、出力軸３２が所定の範囲の回転角θ１で正逆回転されると、この出力軸３２の回転力がリンク機構２０を介してワイパアーム２４、２６に伝達され、このワイパアーム２４、２６の往復動作に伴ってワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２上における下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間で往復動作をする。θ１の値は、ワイパ装置１０のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施の形態では、一例として１４０°である。

本実施の形態に係るワイパ装置１０を含むワイパシステム１００では、図１に示されるように、ワイパブレード２８、３０が格納位置Ｐ３に位置された場合には、クランクアーム３４と第１リンクロッド３６とが直線状をなす構成とされている。

格納位置Ｐ３は、下反転位置Ｐ２の下方に設けられている。ワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２にある状態から、出力軸３２がθ２回転することにより、ワイパブレード２８、３０は格納位置Ｐ３に動作する。θ２の値は、ワイパ装置１０のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施の形態では、一例として１０°とする。

なお、θ２が「０」の場合は、下反転位置Ｐ２と格納位置Ｐ３は一致し、ワイパブレード２８、３０は、下反転位置Ｐ２で停止し、格納される。

ワイパモータ１８には、ワイパモータ１８の回転を制御するためのワイパモータ制御回路２２が接続されている。本実施の形態に係るワイパモータ制御回路２２は、ワイパモータ１８の回路基板に設けられたサーミスタから出力された信号に基づいて、回路基板の温度を検出する温度検出回路９０とマイクロコンピュータとを含む。

ワイパモータ制御回路２２のマイクロコンピュータ５８は、ワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度及び回転角を検知する回転角度センサ５４の検知結果に基づいてワイパモータ１８の回転速度を制御する。回転角度センサ５４は、ワイパモータ１８の減速機構５２内に設けられ、出力軸３２に連動して回転するセンサマグネットの磁界（磁力）を電流に変換して検出する。

本実施の形態に係るワイパモータ１８は、前述のように減速機構５２を有しているので、出力軸３２の回転速度及び回転角は、ワイパモータ本体の回転速度及び回転角と同一ではない。しかしながら、本実施の形態では、ワイパモータ本体と減速機構５２は一体不可分に構成されているので、以下、出力軸３２の回転速度及び回転角を、ワイパモータ１８の回転速度及び回転角とみなすものとする。

マイクロコンピュータ５８は、回転角度センサ５４が検出した出力軸３２の回転角からワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上での位置を算出可能で当該位置に応じて出力軸３２の回転速度が変化するように駆動回路５６を制御する。駆動回路５６は、ワイパモータ制御回路２２の制御に基づいてワイパモータ１８に印加する電圧を生成する回路であり、電源である車両のバッテリの電力をスイッチングしてワイパモータ１８に印加する電圧を生成する。

また、ワイパモータ制御回路２２のマイクロコンピュータ５８には、車両のエンジンの制御等を行う主ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９２を介してワイパスイッチ５０が接続されている。ワイパスイッチ５０は、車両のバッテリからワイパモータ１８に供給される電力をオン又はオフするスイッチである。ワイパスイッチ５０は、ワイパブレード２８、３０を、低速で動作させる低速作動モード選択位置（ＬＯＷ）、高速で動作させる高速作動モード選択位置（ＨＩＧＨ）、一定周期で間欠的に動作させる間欠作動モード選択位置（ＩＮＴ）、レインセンサ９８が雨滴を検知した場合に動作させるＡＵＴＯ（オート）作動モード選択位置（ＡＵＴＯ）、停止モード選択位置（ＯＦＦ）に切替可能である。また、各モードの選択位置に応じてワイパモータ１８を回転させるための指令信号を主ＥＣＵ９２を介してマイクロコンピュータ５８に出力する。例えば、ワイパスイッチ５０が、高速作動モード選択位置ではワイパモータ１８を高速で回転させ、低速作動モード選択位置ではワイパモータ１８を低速で回転させ、間欠作動モード選択位置ではワイパモータ１８を間欠的に回転させる。

ワイパスイッチ５０から各モードの選択位置に応じて出力された信号が主ＥＣＵ９２を介してマイクロコンピュータ５８に入力されると、マイクロコンピュータ５８はワイパスイッチ５０からの指令信号に対応する制御を行う。具体的には、マイクロコンピュータ５８は、ワイパスイッチ５０からの指令信号に基づいて、所望する往復払拭周期でワイパブレード２８、３０が作動するように、出力軸３２の回転信号を読み取ってワイパモータ１８に印加する電圧を制御する。

ウィンドシールドガラス１２の車室内側の表面には、ウィンドシールドガラス１２表面の水を検知し、ウィンドシールドガラス１２表面の水量に応じた信号を出力するレインセンサ９８が設けられ、レインセンサ９８はマイクロコンピュータ５８に接続されている。

レインセンサ９８は、例えば、赤外線の発光素子であるＬＥＤ、受光素子であるフォトダイオード、赤外線の光路を形成するレンズ及び制御回路を含んでいる。ＬＥＤから放射された赤外線はウィンドシールドガラス１２で全反射するが、ウィンドシールドガラス１２の表面に水滴が存在すると赤外線の一部が水滴を透過して外部に放出されるため、ウィンドシールドガラス１２での反射量が減少する。その結果、受光素子であるフォトダイオードに入る光量が減少する。本実施の形態では、フォトダイオードの赤外線の受光光量の減少量から雨量を算出し、ワイパ装置１０の制御を行う。

図２は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の構成の一例の概略を示すブロック図である。また、図２示したワイパモータ１８は、一例として、ブラシ付きＤＣモータである。

図２に示したワイパ装置１０は、ワイパモータ１８の巻線の端子に印加する電圧を生成する駆動回路５６と、駆動回路５６を構成するスイッチング素子のオン及びオフを制御するマイクロコンピュータ５８を有するワイパモータ制御回路２２とを含んでいる。マイクロコンピュータ５８には、ダイオード６８を介してバッテリ８０の電力が供給されると共に、供給される電力の電圧は、ダイオード６８とマイクロコンピュータ５８との間に設けられた電圧検出回路６０によって検知され、検知結果はマイクロコンピュータ５８に出力される。また、ダイオード６８とマイクロコンピュータ５８との間に一端が接続され、他端（−）が接地された電解コンデンサＣ１が設けられている。電解コンデンサＣ１は、マイクロコンピュータ５８の電源を安定化するためのコンデンサである。電解コンデンサＣ１は、例えば、サージ等の突発的な高電圧を蓄え、接地領域に放電することにより、マイクロコンピュータ５８を保護する。

マイクロコンピュータ５８には信号入力回路６２を介してワイパスイッチ５０から主ＥＣＵ９２を介してワイパモータ１８の回転速度を指示するための信号が入力される。ワイパスイッチ５０から出力された信号はアナログ信号なので、当該信号は信号入力回路６２においてデジタル化されてマイクロコンピュータ５８に入力される。

また、マイクロコンピュータ５８には、出力軸３２の回転に応じて変化するセンサマグネット７０の磁界を検知する回転角度センサ５４が接続されている。マイクロコンピュータ５８は、回転角度センサ５４が出力した信号に基づいて、出力軸の回転角度を算出することにより、ワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上での位置を特定する。

さらに、マイクロコンピュータ５８は、メモリ４８に記憶されているワイパブレード２８、３０の位置に応じて規定されたワイパモータ１８の回転速度のデータを参照して、ワイパモータ１８の回転が、特定したワイパブレード２８、３０の位置に応じた回転数になるように駆動回路５６を制御する。

駆動回路５６は、図２に示すように、スイッチング素子にＮ型のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であるトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４を用いている。トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ２は、ドレインがノイズ防止コイル６６を介してバッテリ８０に各々接続されており、ソースがトランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ４のドレインに各々接続されている。また、トランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ４のソースは接地されている。

また、トランジスタＴｒ１のソース及びトランジスタＴｒ３のドレインは、ワイパモータ１８の巻線の一端に接続されており、トランジスタＴｒ２のソース及びトランジスタＴｒ４のドレインは、ワイパモータ１８の巻線の他端に接続されている。

トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ４の各々のゲートにハイレベル信号が入力されることにより、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ４がオンになり、ワイパモータ１８には例えばワイパブレード２８、３０を車室側から見て時計回りに動作させるＣＷ電流７２が流れる。さらに、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ４の一方をオン制御しているとき、他方をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、小刻みにオンオフ制御することにより、ＣＷ電流７２の電圧を変調できる。

また、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３の各々のゲートにハイレベル信号が入力されることにより、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３がオンになり、ワイパモータ１８には例えばワイパブレード２８、３０を車室側から見て反時計回りに動作させるＣＣＷ電流７４が流れる。さらに、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３の一方をオン制御しているとき、他方をＰＷＭ制御により、小刻みにオンオフ制御することにより、ＣＣＷ電流７４の電圧を変調できる。

駆動回路５６の回路基板には温度検知のためのサーミスタＲＴと抵抗Ｒ１とで構成された分圧回路が実装されている。サーミスタＲＴは、温度に応じて抵抗値が変化する素子である。サーミスタＲＴの抵抗値が変化すると、サーミスタＲＴと抵抗Ｒ１とで構成された分圧回路によって分圧された電圧が変化する。マイクロコンピュータ５８は、当該分圧回路で分圧された電圧は、温度検出回路９０でマイクロコンピュータ５８が処理可能なデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータ５８に入力される。マイクロコンピュータ５８は、サーミスタＲＴと抵抗Ｒ１とで構成された分圧回路で分圧された電圧の変化から駆動回路５６が実装されている回路基板の温度を算出する。本実施の形態では、サーミスタＲＴが検知した温度を、ワイパモータ１８の負荷を示す物理量として扱う。

サーミスタＲＴは、ワイパモータ１８の負荷に応じて温度が変化し、かつ発熱が顕著な箇所であれば、駆動回路５６が実装されている回路基板以外の箇所に設けてもよい。例えば、可能であれば、ワイパモータ１８のハウジング内部に実装してもよい。

本実施の形態では、電源であるバッテリ８０と駆動回路５６との間には逆接続保護回路６４及びノイズ防止コイル６６が設けられると共に、駆動回路５６に対して並列になるように電解コンデンサＣ２が設けられている。ノイズ防止コイル６６は、駆動回路５６のスイッチングによって発生するノイズを抑制するための素子である。

電解コンデンサＣ２は、駆動回路５６から生じるノイズを緩和すると共に、サージ等の突発的な高電圧を蓄え、接地領域に放電することにより、駆動回路５６に過大な電流が入力されるのを防止するための素子である。

逆接続保護回路６４は、バッテリ８０の正極と負極が図２に示した場合とは逆に接続された場合に、ワイパ装置１０を構成する素子を保護するための回路である。逆接続保護回路６４は、一例として、自身のドレインとゲートを接続した、いわゆるダイオード接続されたＦＥＴ等で構成される。

図３は、本実施の形態に係るワイパ装置１０のワイパモータ制御回路２２における実速度及び外乱を考慮したフィードバック制御モデルのブロック図である。図３に示した入力側には、ワイパスイッチ５０の操作に基づく目標速度が指令信号として入力されると共に、回転角度センサ５４の検知結果から算出される出力軸３２の実速度がフィードバックされる。多くの場合、目標速度と実速度は一致しないので、両者を比較した結果、偏差ε（ｔ）が生じる。本実施の形態では、生じた偏差ε（ｔ）を低減することで実速度を目標速度に近づけるＰＩ制御（Proportional-Integral Controller）が用いられる。ＰＩ制御は補償要素部８２において行われ、ＰＩ制御によって決定されたデューティ比の電圧がワイパモータ１８のコイルに印加されるように駆動回路５６を制御する。

しかしながら、ウィンドシールドガラス１２の汚れ、乾燥又は積雪等に基づく外力により、往復払拭動作するワイパブレード２８、３０の抵抗が大きくなると、ワイパモータ１８の出力軸３２の実速度が低下して、偏差ε（ｔ）が大きくなる。ワイパモータ１８の出力軸３２のトルクに余裕があれば、ＰＩ制御によって拡大した偏差ε（ｔ）を解消できるが、出力軸３２のトルクに余裕がない場合は、ワイパモータ１８の出力を上げても拡大した偏差ε（ｔ）を解消できず、前述の図８に示したようにワイパブレード２８、３０がオーバーランするおそれがある。

図４は、本実施の形態に係るワイパ装置１０において、ワイパモータ１８が過負荷になった場合の目標速度１０２と、実速度１０４と、両者の偏差１０６とを対比させた説明図である。図４に示したように、時間ｔ０でワイパブレード２８、３０が作動開始位置Ｐαから払拭動作を開始した後、時間ｔ１で目標速度１０２と実速度１０４との偏差１０６が偏差閾値以上になっている。偏差１０６が偏差閾値以上の状態が所定時間Ｔ以上継続した場合、本実施の形態では目標速度１０２を減速する処理を実行する。具体的には、図４に示したように、時間ｔ２で偏差１０６が偏差閾値以上の状態が所定時間Ｔ以上継続した場合、所定の切替角度θ_DGに出力軸３２の回転角度が到達する時間ｔ３から目標速度１０２を減速する処理を開始し、時間ｔ４で目標速度１０２の減速を完了する。そして、時間ｔ４以後は、減速した目標速度１０２と実速度１０４との偏差１０６を解消するＰＩ制御を行う。

その結果、時間ｔ５から時間ｔ６の間で、実速度１０４が目標速度１０２より若干大きくなるものの、ワイパブレード２８、３０は致命的なオーバーランをせずに目標位置Ｐβに到達する。偏差閾値、所定時間Ｔ、切替角度θ_DG、及び目標速度１０２の減速の程度は、ワイパ装置１０の仕様によって異なるので、設計段階での検討、及び実機による試験を通じて具体的に決定する。例えば、切替角度θ_DGは、作動開始位置Ｐαにおける出力軸３２の回転角度と、目標位置Ｐβにおける出力軸３２の回転角度との中間角度、換言すれば、出力軸３２の回転角度の範囲の中間角度であってもよい。なお、作動開始位置Ｐαは、格納位置Ｐ３、下反転位置Ｐ２及び上反転位置Ｐ１のいずれかである。目標位置Ｐβは、作動開始位置Ｐαが格納位置Ｐ３及び下反転位置Ｐ２のいずれかである場合には上反転位置Ｐ１であり、作動開始位置Ｐαが上反転位置Ｐ１である場合には下反転位置Ｐ２及び格納位置Ｐ３のいずれかである。ワイパブレード２８、３０はウィンドシールドガラス１２上を往復払拭動作するので、本実施の形態の制御の説明では、上反転位置Ｐ１、下反転位置Ｐ２及び格納位置Ｐ３の別ではなく、作動開始位置Ｐα及び目標位置Ｐβとして、各々の反転位置を識別する。

図５（Ａ）は、本実施の形態での出力軸３２の回転角度を横軸にした高速作動モードでの目標速度の一例を、図５（Ｂ）は、本実施の形態における高速作動モードでのデューティ比の変化を、図５（Ｃ）は、本実施の形態における低速作動モードでのデューティ比の変化を、図５（Ｄ）は、本実施の形態における高速作動モードでワイパモータ１８が過負荷になった場合のデューティ比の変化を、各々示した説明図である。

図５（Ａ）に示したように、本実施の形態に係るワイパ装置１０の目標速度は、上に凸の曲線となる。高速作動モードと低速作動モードとでは目標速度が異なるが、各々規定されているモータ回転速度が前者はより高速であるという点を除けば、上に凸の曲線なのは共通するので、低速作動モードの目標速度についての詳細な説明は省略する。

図５（Ｂ）に示したように、高速作動モードにおけるデューティ比は、作動開始位置Ｐαを示す回転角度θ_aから単調増加して回転角度θ_bで最大の１００％となり、回転角度θ_cから単調減少して目標位置Ｐβを示す回転角度θ_dで０となる。

図５（Ｃ）に示したように、低速作動モードにおけるデューティ比は、作動開始位置Ｐαを示す回転角度θ_aから単調増加して、回転角度θ_aと回転角度θ_dの中間角度付近で極大となり、その後は単調減少に転じ、目標位置Ｐβを示す回転角度θ_dで０となる。

図５（Ｄ）に示したように、本実施の形態における高速作動モードでワイパモータ１８が過負荷になった場合のデューティ比は、図４に示したように、偏差１０６が偏差閾値以上の状態が所定時間Ｔ以上継続した場合に適用される。所定の切替角度θ_DGに出力軸３２の回転角度が到達した際にデューティ比の低下を開始し、所定の時間ｔαの間に徐々にデューティ比を低下させる処理を行う。かかるデューティ比の低下による実効電圧の低下により、図４の目標速度１０２に実速度１０４が追従するようにワイパモータ１８の回転を制御する。

図６は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の過負荷状態判定処理の一例を示したフローチャートである。ステップ６００では、ワイパスイッチ５０がオンになり、かつサーミスタＲＴによって検知された回路基板の温度がワイパ装置１０が作動可能な範囲である等の、作動可能な条件を充足するか判定する。ステップ６００で、肯定判定の場合には手順をステップ６０２に移行させ、否定判定の場合には処理をリターンする。

ステップ６０２では、通常時の目標速度、すなわち、図５（Ａ）に示したような速度指令値である目標速度にワイパモータ１８の実速度を追従させる制御を行う。ステップ６０４では、目標速度と実速度のとの偏差が偏差閾値を超えたか否かを判定し、肯定判定の場合には手順をステップ６０６に移行させ、否定判定の場合には通常時の目標速度に実速度を追従させる制御を継続する。

ステップ６０６では、出力軸３２の回転角度が切替角度θ_DG未満か否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ６０８で過負荷フラグをオンにして、手順をステップ６０６に戻す。

ステップ６０６で否定判定の場合には、ステップ６１０で過負荷フラグがオンか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ６１２で過負荷時の目標速度、すなわち、図４に示した目標速度１０２にワイパモータ１８の実速度を追従させる制御を行う。当該制御では、所定の時間ｔα内に通常時の目標速度に実速度を追従させる電圧から過負荷時の目標速度に実速度を追従させる電圧まで徐々に低下させた電圧を駆動回路５６が生成してワイパモータ１８に印加するようにした後、過負荷時の目標速度に実速度を追従させる電圧を駆動回路５６が生成してワイパモータ１８に印加する制御を行う

ステップ６１４では、ワイパブレード２８、３０が目標位置Ｐβに到着したか否かを、回転角度センサ５４によって検出した出力軸３２の回転角度から判定し、肯定判定の場合には手順をステップ６１６に移行させ、ステップ６１６で過負荷フラグをオフにして処理をリターンする。ステップ６１４で否定判定の場合には過負荷時の目標速度に実速度を追従させる制御を継続する。

ステップ６１０で否定判定の場合には、ステップ６１８でワイパブレード２８、３０が目標位置Ｐβに到着したか否かを、回転角度センサ５４によって検出した出力軸３２の回転角度から判定し、肯定判定の場合には処理をリターンする。ステップ６１８で否定判定の場合には、通常時の目標速度に実速度を追従させる制御を継続する。

以上説明したように、本実施の形態では、目標速度とワイパモータ１８の出力軸３２の実速度との偏差が所定の偏差閾値を超えた場合にワイパモータ１８が過負荷であるとみなし、目標速度を低下させ、かつ低下させた目標速度に実速度が追従するようにワイパモータ１８の回転を制御する。かかる制御により、ワイパブレード２８、３０の払拭動作の抵抗が大きくなって出力軸３２の実速度が低下した場合でも、低下させた目標速度に実速度を追従させる制御が可能となり、ワイパブレード２８、３０のオーバーランを防止することができ、払拭動作を円滑に制御できる。

また、本実施の形態では、目標速度と出力軸３２の実速度との偏差に基づいてワイパモータ１８が過負荷か否かを判定するので、既存のワイパ装置１０の構成を変更することなく、簡易な構成でワイパモータ１８の過負荷状態を検出し、払拭動作を上述のように円滑に制御できる。

１０…ワイパ装置、１２…ウィンドシールドガラス、１４，１６…ワイパ、１８…ワイパモータ、２０…リンク機構、２２…ワイパモータ制御回路、２４，２６…ワイパアーム、２８，３０…ワイパブレード、３２…出力軸、３４…クランクアーム、３６…リンクロッド、３８，４０…ピボットレバー、４２，４４…ピボット軸、４６…リンクロッド、４８…メモリ、５０…ワイパスイッチ、５２…減速機構、５４…回転角度センサ、５６…駆動回路、５８…マイクロコンピュータ、６０…電圧検出回路、６２…信号入力回路、６４…逆接続保護回路、６６…ノイズ防止コイル、６８…ダイオード、７０…センサマグネット、７２…ＣＷ電流、７４…ＣＣＷ電流、８０…バッテリ、８２…補償要素部、９０…温度検出回路、９２…主ＥＣＵ、９８…レインセンサ、１００…ワイパシステム、１０２…目標速度、１０４…実速度、１０６…偏差、１９０…目標速度、１９２，１９４…実速度、ε，ε_α，ε（ｔ）…偏差、θ_DG…切替角度、θ_a，θ_b，θ_c，θ_d…回転角度、θ１…回転角、Ｃ１，Ｃ２…電解コンデンサ、Ｐ１…上反転位置、Ｐ２…下反転位置、Ｐ３…格納位置、Ｐα…作動開始位置、Ｐβ…目標位置、Ｒ１…抵抗、ＲＴ…サーミスタ、Ｔ…所定時間、Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４…トランジスタ、ｔ００，ｔ０１，ｔ０２，ｔ０３，ｔ０４，ｔ０５，ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔα…時間

Claims

ワイパブレードを払拭動作させるワイパモータと、
前記ワイパモータの回転速度を検出する速度検出部と、
前記ワイパモータに供給する電圧を生成する駆動部と、
速度指令値が示す目標回転速度と前記速度検出部で検出した前記ワイパモータの出力軸の回転速度との偏差を解消する駆動用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御すると共に、前記偏差が所定値以上の状態が所定時間以上継続した場合に、前記駆動用電圧よりも低い減速用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御する制御部と、
を含むワイパ装置。
前記制御部は、前記速度指令値が示す目標回転速度を低下させることにより、前記減速用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御する請求項１に記載のワイパ装置。
前記出力軸の回転角度を検出する回転角度検出部を備え、
前記制御部は、前記偏差が所定値以上の状態が所定時間以上継続し、かつ前記回転角度検出部が検出した回転角度が前記出力軸の回転角度の範囲の中間角度に近い所定の切替角度に到達した場合に、前記減速用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御する請求項１又は２に記載のワイパ装置。
前記制御部は、前記駆動用電圧から前記減速用電圧まで徐々に低下させた電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御した後、前記減速用電圧が前記ワイパモータに供給されるように前記駆動部を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載のワイパ装置。