JP2019182003A - ワイパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過負荷状態を回避して、ウィンドシールドガラス上の障害物を除去できるワイパ装置を提供する。【解決手段】ワイパＥＣＵ５８は、異物除去スイッチ７８がオンになった場合、及びワイパモータ１８の回転速度が所定値以下になると共にワイパモータ１８の巻線の電流が閾値以上の場合のいずれかで、ワイパブレード２８、３０が振動して払拭動作をするようにワイパモータ１８を回転させる制御をワイパモータ駆動回路５６Ｂに対して行う。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイパ装置に関する。

車両のウィンドシールドガラス（ウィンドシールド）を払拭するワイパ装置は、図８に示したように、雪溜まり１３０、１３２等のウィンドシールドガラス上の障害物により、払拭動作が阻害される場合がある。特許文献１には、ワイパモータのトルクを向上させる高トルク制御を行うワイパ装置の発明が開示されている。

特開２０１５−２７８５９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明は、障害物１３０、１３２に対抗して高トルクでワイパモータを回転させると、ワイパモータの巻線を流れる電流（モータ電流）が過大となり、ワイパ装置が過負荷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、過負荷状態を回避して、ウィンドシールドガラス上の障害物を除去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を駆動する駆動回路と、前記ワイパブレードを予め定められた回転速度で往復払拭動作させる第１動作が行われるように前記駆動回路を制御すると共に、前記第１動作が行われるように前記駆動回路を制御している間に予め定められた条件が成立した場合、前記ワイパモータの回転速度を前記予め定められた回転速度に対して振動させた回転速度で払拭動作させる第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する制御回路と、を含んでいる。

このワイパ装置によれば、ワイパブレードを振動させて払拭動作させることにより、高トルクでワイパモータを連続回転させる場合よりも、ワイパモータの負荷を低減し、かつウィンドシールドガラス上の障害物を効果的に除去することができる。

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、前記制御回路は、前記予め定められた回転速度に対して、加速及び減速を繰り返すことにより、前記第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する。

このワイパ装置によれば、ワイパモータの回転が周期的に加速と減速とを繰り返すようにすることで、ワイパブレードを振動させると共に、減速によってワイパモータの負荷を低減する。その結果、過負荷状態を回避して、ウィンドシールドガラス上の障害物を除去することができる。

請求項３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、前記制御回路は、前記予め定められた回転速度に対して、加速、減速及び回転方向の逆転を順次繰り返すことにより、前記第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する。

このワイパ装置によれば、ワイパモータの回転が周期的に加速、減速及び逆転を順次繰り返すようにすることで、ワイパブレードを大きく振動させて、ウィンドシールドガラス上の障害物を除去することができる。また、減速によって、ワイパモータの負荷を低減できるので、過負荷状態を回避して、ウィンドシールドガラス上の障害物を除去することができる。

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、前記制御回路は、前記第２動作の払拭動作が所定回又は所定時間繰り返されるように、前記駆動回路を制御する。

このワイパ装置によれば、ワイパブレードを振動させる払拭動作を所定回又は所定時間繰り返した後、通常の払拭動作に復帰できる。

請求項５に記載のワイパ装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のワイパ装置において、操作された場合に信号を出力する異物除去スイッチを含み、前記制御回路は、前記異物除去スイッチから信号が入力された場合に、前記第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する。

このワイパ装置によれば、スイッチ操作により、ワイパブレードを振動させて、ウィンドシールドガラス上の障害物を除去することができる。

請求項６に記載のワイパ装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のワイパ装置において、前記ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角度検出部と、前記ワイパモータの巻線の電流を検出する電流検出部と、を含み、前記制御回路は、前記回転角度検出部が検出した回転角度に基づく前記ワイパモータの回転速度が所定値以下となり、かつ前記電流検出部で検出した電流が閾値以上の場合に、前記第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する。

本発明の実施の形態に係るワイパ装置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を示すブロック図である。 ワイパモータがブラシ付きモータの場合のワイパモータ駆動回路の一例を示したブロック図である。いたＨブリッジ回路である。 ワイパモータがブラシレスモータの場合のワイパモータ駆動回路の一例を示したブロック図である。 （Ａ）は、本実施の形態に係るワイパ装置の異物除去モードにおけるワイパブレードの払拭速度の時系列での変化の一例を示したタイムチャートであり、（Ｂ）は、本実施の形態に係るワイパ装置の異物除去モードにおけるワイパブレードの払拭速度の時系列での変化の他の例を示したタイムチャートである。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置の異物除去処理の一例を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置の異物除去処理の他の例を示したフローチャートである。 雪溜まり等のウィンドシールドガラス上の障害物により、払拭動作が阻害された場合を示した概略図である。

図１は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の構成を示す概略図である。ワイパ装置１０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（ウィンドシールド）１を洗浄するためのものであり、一対のワイパ１４、１６、ワイパモータ１８及びリンク機構２０を含むワイパ装置と、制御回路２２と、ウォッシャ装置７０と、を備えている。

図１は、右ハンドル車の場合を示しているので、車両の右側（図１の左側）が運転席側、車両の左側（図１の右側）が助手席側である。車両が左ハンドル車の場合には、車両の左側（図１の右側）が運転席側、車両の右側（図１の左側）が助手席側になる。また、車両が左ハンドル車の場合には、ワイパ１４、１６の構成が左右反対になる。

ウィンドシールドガラス１の外縁部は、可視光及び紫外線を遮るため、セラミックス系の黒色顔料が塗布された遮光部１Ａとなっている。黒色顔料は、ウィンドシールドガラス１の車室内側の外縁部に塗布された後、所定温度で加熱されることにより溶融し、ウィンドシールドガラス１の車室側表面に定着される。ウィンドシールドガラス１は、外縁部に塗布された接着剤により車体に固定されるが、図１に示したように、紫外線を透過させない遮光部１Ａを外縁部に設けることにより、紫外線による当該接着剤の劣化を抑制する。

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１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１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４８を介して、正逆回転可能な出力軸３２を有し、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。

ワイパ装置１０では、出力軸３２が所定の範囲の回転角度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１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１１０°とする。

本実施の形態に係るワイパ装置１０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。回転角度θ２の値は、ワイパ装置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制御回路２２が接続されている。本実施の形態に係る制御回路２２は、例えば、ワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度及び回転角度を検知する回転角度センサ５４が検知したワイパモータ１８の出力軸３２の回転方向、回転位置、回転速度及び回転角度に基づいて、ワイパモータ１８に印加する電圧のデューティ比を算出する。回転角度センサ５４は、ワイパモータ１８の減速機構４８内に設けられ、出力軸３２に連動して回転する励磁コイル又はマグネットの磁界（磁力）を電流に変換して検出する。

制御回路２２は、回転角度センサ５４が検出した出力軸３２の回転角度からワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１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ワイパモータ駆動回路５６Ｂを制御するワイパＥＣＵ（Electronic Control Unit）５８を有する。

制御回路２２には、ウォッシャ駆動回路５６Ａ及びワイパモータ駆動回路５６Ｂの制御に用いるデータ及びプログラムを記憶した記憶装置であるメモリ６０が設けられている。メモリ６０は、一例として、ワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１上の位置を示すワイパモータ１８の出力軸３２の回転角度に応じてワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度等（回転角度を含む）を算出するためのデータ及びプログラムを記憶している。

本実施の形態では、ワイパモータ１８に印加する電圧を、電源である車載バッテリの電圧（略１２Ｖ）をスイッチング素子によってオンオフしてパルス状の波形に変調するパルス幅変調（ＰＷＭ）によって生成する。本実施の形態でデューティ比は、ＰＷＭによって生成される電圧の波形の１周期間に対する前述のスイッチング素子がオンになったことで生じる１のパルスの時間の割合である。また、ＰＷＭによって生成される電圧の波形の１周期は、前述の１のパルスの時間と前述のスイッチング素子がオフになりパルスが生じない時間との和である。ワイパモータ駆動回路５６Ｂは、制御回路２２によって算出されたデューティ比に従ってワイパモータ駆動回路５６Ｂ内のスイッチング素子をオンオフさせてワイパモータ１８に印加する電圧を生成し、生成した電圧をワイパモータ１８の巻線の端子に印加する。ワイパモータ駆動回路５６Ｂは、ワイパモータ１８が、ブラシレスモータの場合と、ブラシ付きモータの場合とでは、後述するように構成が異なる。

また、制御回路２２のワイパＥＣＵ５８は、ウォッシャ装置７０のウォッシャポンプ６６を駆動するウォッシャモータ６４に印加する電圧のデューティ比を決定し、当該デューティ比の電圧をＰＷＭで生成するようにウォッシャ駆動回路５６Ａを制御する。ウォッシャモータ６４に印加する電圧のデューティ比に係るデータ、ウォッシャ駆動回路５６Ａの制御に係るプログラムは、メモリ６０に記憶されている。

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４８を有しているので、出力軸３２の回転速度及び回転角度は、ワイパモータ本体の回転速度及び回転角度と同一ではない。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４８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度を、ワイパモータ１８の回転速度及び回転角度とみなすものとする。

また、ワイパＥＣＵ５８には、車両のエンジン等の制御を統括する車両ＥＣＵ１００が接続されている。また、車両ＥＣＵ１００には、ワイパスイッチ５０、ウォッシャスイッチ６２、ウィンドシールドガラス１上に障害物が存在する場合に、ワイパブレード２８、３０の払拭動作を変化させて当該異物を除去する異物除去スイッチ７８、車両の外気温を検出する外気温センサ８４、ＧＰＳ（Global Positioning System）により位置情報を取得するＧＰＳセンサ８６及びその他の車両の搭載機器を制御するための他ＥＣＵ９８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、高速で動作させる高速作動モード選択位置、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、レインセンサ（図示せず）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、格納（停止）モード選択位置に切替可能である。また、各モードの選択位置に応じた信号を、車両ＥＣＵ１００を介してワイパＥＣＵ５８に出力する。

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車両ＥＣＵ１００を介してワイパＥＣＵ５８に入力されると、ワイパＥＣＵ５８がワイパスイッチ５０からの出力信号に対応する制御をメモリ６０に記憶されたデータ及びプログラムを用いて行う。

ウォッシャスイッチ６２は、車両のバッテリからウォッシャモータ６４及びワイパモータ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。ウォッシャスイッチ６２は、例えば、前述のワイパスイッチ５０を備えたレバー等の操作手段に一体に設けられ、当該レバー等を乗員が手元に引く等の操作によりオンになる。ワイパＥＣＵ５８は、ウォッシャスイッチ６２がオンになると、ウォッシャモータ６４及びワイパモータ１８を作動させる。

ウォッシャスイッチ６２がオンになっている間は、ウォッシャ装置７０が備えるウォッシャモータ６４の回転でウォッシャポンプ６６が駆動される。ウォッシャポンプ６６はウォッシャタンク６８内のウォッシャ液を運転席側ホース７２Ａ又は助手席側ホース７２Ｂに圧送する。運転席側ホース７２Ａは、ウィンドシールドガラス１の運転席側の下方に設けられた運転席側ノズル７４Ａに接続されている。また、助手席側ホース７２Ｂは、ウィンドシールドガラス１の助手席側の下方に設けられた助手席側ノズル７４Ｂに接続されている。圧送されたウォッシャ液は、運転席側ノズル７４Ａ及び助手席側ノズル７４Ｂからウィンドシールドガラス１上に噴射される。ウィンドシールドガラス１上に付着したウォッシャ液は、動作しているワイパブレード２８、３０によってウィンドシールドガラス１上の汚れと一緒に払拭される。

ワイパＥＣＵ５８は、ウォッシャスイッチ６２がオンになっている間のみ動作するようにウォッシャモータ６４を制御する。また、ワイパＥＣＵ５８は、ウォッシャスイッチ６２がオフになってもワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２に達するまで動作を継続するようにワイパモータ１８を制御する。

異物除去スイッチ７８は、オン状態で、後述するように、ワイパブレード２８、３０を振動させながら払拭動作を行う異物除去モードに設定するスイッチである。異物除去スイッチ７８は、ワイパスイッチ５０またはウォッシャスイッチ６２の近傍に設けてもよいし、車両のダッシュボードまたはインスツルメントパネルに設けてもよい。

図２は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の構成の一例を示すブロック図である。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ワイパモータ駆動回路５６Ｂと、ワイパモータ駆動回路５６Ｂ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ワイパＥＣＵ５８を有する制御回路２２とを含んでいる。ワイパＥＣＵ５８には、ダイオード９４を介してバッテリ８０の電力が供給されると共に、バッテリ８０から供給される電力の電圧は、ダイオード９４とワイパＥＣＵ５８との間に設けられた電圧検出回路８８によって検知され、検知結果はワイパＥＣＵ５８に出力される。また、ダイオード９４とワイパＥＣＵ５８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、ワイパＥＣＵ５８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、ワイパＥＣＵ５８を保護する。

ワイパＥＣＵ５８にはワイパスイッチ５０から車両ＥＣＵ１００及び信号入力回路９０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。

また、ワイパＥＣＵ５８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７６の磁界を検知する回転角度センサ５４が接続されている。ワイパＥＣＵ５８は、回転角度センサ５４が出力した信号に基づいて、出力軸３２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、ワイパＥＣＵ５８は、メモリ６０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ワイパモータ駆動回路５６Ｂを制御する。かかるデータは、メモリ６０に格納される。

ワイパモータ駆動回路５６Ｂは、ワイパＥＣＵ５８が出力したワイパモータ駆動回路５６Ｂの制御信号から、電圧生成回路５６Ｄのスイッチング素子をオンオフさせる駆動信号を生成するプリドライバ５６Ｃと、プリドライバ５６Ｃが出力した駆動信号に従ってスイッチング素子を動作させてワイパモータ１８のコイルに印加する電圧を生成する電圧生成回路５６Ｄと、含む。

本実施の形態では、電源であるバッテリ８０とワイパモータ駆動回路５６Ｂとの間には逆接続保護回路９６及びノイズ防止コイル９２が設けられると共に、ワイパモータ駆動回路５６Ｂ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９２は、ワイパモータ駆動回路５６Ｂ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、ワイパモータ駆動回路５６Ｂ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、ワイパモータ駆動回路５６Ｂ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９６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９６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。

本実施の形態に係るワイパ装置１０の基板上には、基板の温度を抵抗値として検知するチップサーミスタＲＴが実装されている。本実施の形態に用いられるチップサーミスタＲＴは、一例として、温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ (Negative Temperature Coefficient)サーミスタである。なお、反転回路を併用することで、温度が上昇するにつれて抵抗値が増大するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを使用してもよい。

チップサーミスタＲＴは一種の分圧回路を構成しており、チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端からは、チップサーミスタＲＴの抵抗値に基づいて変化する電圧が出力される。ワイパＥＣＵ５８は、チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端から出力された電圧に基づいてワイパ装置１０の基板の温度を算出し、当該温度が所定の閾値温度を超えた場合は、ワイパ装置１０の動作を停止させる処理を行う。

また、電圧生成回路５６Ｄを構成するスイッチング素子の各々のソースとバッテリ８０との間にはワイパモータ１８のコイルと電圧生成回路５６Ｄとの電流（モータ電流）を検知するための電流検知部８２が設けられている。電流検知部８２は、抵抗値が０．２ｍΩ〜数Ω程度のシャント抵抗８２Ａと、電圧生成回路５６Ｄの電流に応じて変化するシャント抵抗８２Ａの両端の電位差を検知すると共に検知した電位差の信号を増幅するアンプ８２Ｂとを含む。ワイパＥＣＵ５８は、アンプ８２Ｂが出力した信号からモータ電流の電流値を算出し、当該電流値が所定の閾値を超えた場合に、後述するように、電圧生成回路５６Ｄによる電圧生成を停止してワイパモータ１８の回転を停止させる処理を行う。

図３は、ワイパモータ１８がブラシ付きモータの場合のワイパモータ駆動回路５６Ｂの一例を示したブロック図である。ワイパモータ駆動回路５６Ｂは、ワイパＥＣＵ５８から入力された制御信号に基づいて、電圧生成回路５６Ｄ１のスイッチング素子を動作させる駆動信号を生成して電圧生成回路５６Ｄ１に出力するプリドライバ５６Ｃ１と、駆動信号に基づいたスイッチング素子の動作によりワイパモータ１８に供給する電力を生成する電圧生成回路５６Ｄ１と、を備えている。

電圧生成回路５６Ｄ１は、図３に示すように、スイッチング素子にＮ型のＦＥＴであるトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を用いたＨブリッジ回路である。トランジスタＴ１及びトランジスタＴ２は、ドレインがバッテリの正極に各々接続されており、ソースがトランジスタＴ３及びトランジスタＴ４のドレインに各々接続されている。また、トランジスタＴ３及びトランジスタＴ４のソースは接地されている。

また、トランジスタＴ１のソース及びトランジスタＴ３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Ｔ２のソース及びトランジスタＴ４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Ｔ１及びトランジスタＴ４の各々のゲートにＨレベルな駆動信号が入力されることにより、トランジスタＴ１及びトランジスタＴ４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電流が流れる。さらに、トランジスタＴ１及びトランジスタＴ４の一方をオン制御しているとき、他方をＰＷＭにより、小刻みにオンオフ制御することにより、当該電流の電圧を変調できる。

また、トランジスタＴ２及びトランジスタＴ３の各々のゲートにＨレベルな駆動信号が入力されることにより、トランジスタＴ２及びトランジスタＴ３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電流が流れる。さらに、トランジスタＴ２及びトランジスタＴ３の一方をオン制御しているとき、他方をＰＷＭにより、小刻みにオンオフ制御することにより、当該電流の電圧を変調できる。

図４は、ワイパモータ１８がブラシレスモータの場合のワイパモータ駆動回路５６Ｂの一例を示したブロック図である。電圧生成回路５６Ｄ２は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）インバータにより構成されている。

ワイパモータ１８がブラシレスモータの場合、ワイパモータ１８の回転制御は、回転するロータ１１８の永久磁石の磁極の位置に応じた位相の三相交流に近似した電圧を生成して、ステータ１１４のコイル１１６Ｕ、１１６Ｖ、１１６Ｗに印加することを要する。当該電圧が印加されたコイル１１６Ｕ、１１６Ｖ、１１６Ｗには、ロータ１１８を回転させる回転磁界が生じ、ロータ１１８は、回転磁界に応じて回転する。

ロータ１１８の磁極の位置は、ロータ１１８又はロータ１１８に対応した磁極を備えるセンサマグネットの磁界の変化を、ホール素子を用いたホールセンサ等（図示せず）で検出し、検出した磁界の変化からワイパＥＣＵ５８が算出する。

ワイパＥＣＵ５８には、車両ＥＣＵ１００を介して、ワイパスイッチ５０からワイパモータ１８（ロータ１１８）の回転速度を指示するための信号が入力される。ワイパＥＣＵ５８は、ロータ１１８の磁極の位置に基づいて、ワイパモータ１８のコイルに印加する電圧の位相を算出すると共に、算出した位相及びワイパスイッチ５０により指示されたロータ１１８の回転速度に基づいてワイパモータ駆動回路５６Ｂを制御する制御信号を生成してプリドライバ５６Ｃ２に出力する。

プリドライバ５６Ｃ２は、入力された制御信号に基づいて、電圧生成回路５６Ｄ２のスイッチング素子を動作させる駆動信号を生成し、電圧生成回路５６Ｄ２に出力する。

図４に示すように、電圧生成回路５６Ｄ２は、各々が上段スイッチング素子としての３つのＮ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１１１Ｕ、１１１Ｖ、１１１Ｗ（以下、「ＦＥＴ１１１Ｕ、１１１Ｖ、１１１Ｗ」と言う）、各々が下段スイッチング素子としての３つのＮ型の電界効果トランジスタ１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗ（以下、「ＦＥＴ１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗ」と言う）とを備えている。なお、ＦＥＴ１１１Ｕ、１１１Ｖ、１１１Ｗ及びＦＥＴ１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗは、各々、個々を区別する必要がない場合は「ＦＥＴ１１１」、「ＦＥＴ１１２」と総称し、個々を区別する必要がある場合は、「Ｕ」、「Ｖ」、「Ｗ」の符号を付して称する。

ＦＥＴ１１１、ＦＥＴ１１２のうち、ＦＥＴ１１１Ｕのソース及びＦＥＴ１１２Ｕのドレインは、コイル１１６Ｕの端子に接続されており、ＦＥＴ１１１Ｖのソース及びＦＥＴ１１２Ｖのドレインは、コイル１１６Ｖの端子に接続されており、ＦＥＴ１１１Ｗのソース及びＦＥＴ１１２Ｗのドレインは、コイル１１６Ｗの端子に接続されている。

ＦＥＴ１１１及びＦＥＴ１１２のゲートはプリドライバ５６Ｃ２に接続されており、駆動信号が入力される。ＦＥＴ１１１及びＦＥＴ１１２は、ゲートにＨレベルの駆動信号が入力されるとオン状態になり、ドレインからソースに電流が流れる。また、ゲートにＬレベルの駆動信号が入力されるとオフ状態になり、ドレインからソースへ電流が流れない状態になる。

電圧生成回路５６Ｄ２のＦＥＴ１１１、１１２の各々を、駆動信号に応じてオンオフさせるＰＷＭにより、ロータ１１８の磁極の位置に応じて変化し、かつ、ワイパスイッチ５０により指示された回転速度でロータ１１８を回転させる電圧を生成する。

ウォッシャモータ６４は、ワイパモータ１８ほど回転制御を厳密に行う必要性は有しないので、一般的には、ブラシ付きモータが用いられ、かかる場合のウォッシャ駆動回路５６Ａは、図３に示したワイパモータ駆動回路５６Ｂと同様の構成となる。しかしながら、ウォッシャモータ６４にブラシレスモータを用いた場合のウォッシャ駆動回路５６Ａは、図４に示したワイパモータ駆動回路５６Ｂと同様の構成となる。

図５（Ａ）は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の異物除去モードにおけるワイパブレード２８、３０の払拭速度の時系列での変化の一例を示したタイムチャートであり、図５（Ｂ）は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の異物除去モードにおけるワイパブレード２８、３０の払拭速度の時系列での変化の他の例を示したタイムチャートである。図５（Ａ）、（Ｂ）に各々示した（Ｐ１）、（Ｐ２）は、ワイパブレード２８、３０が、上反転位置Ｐ１、下反転位置（Ｐ２）に各々到達した時間を示している。

図５（Ａ）に示したタイムチャートでは、時系列で正弦波状に滑らかに変化する目標払拭速度１２０に対して、曲線１２２で示したように、ワイパブレード２８、３０の払拭速度に緩急の変化をさせる。通常の払拭動作では、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間の払拭速度が、目標払拭速度１２０のように滑らかに変化するようにワイパモータ１８の回転を制御するが、ワイパブレード２８、３０の払拭速度を急にすることで、雪溜まり等のウィンドシールドガラス１表面の障害物を強く排除する。

しかしながら、障害物がウィンドシールドガラス１表面に強固に貼り付いている場合、ワイパブレード２８、３０の払拭速度を徒に急にしても、当該障害物を排除できない場合がある。かかる状況で、払拭速度を急にしたまま障害物をワイパブレード２８、３０で押し出そうとすると、ワイパモータ１８が過負荷になりやすい。

本実施の形態では、一時的にワイパブレード２８、３０の払拭速度を急にした後、当該払拭速度を緩め、再び当該払拭速度を急にするという、払拭速度が周期的に波状的に変化するように、すなわちワイパモータ１８の回転が加速及び減速を周期的に繰り返すようにワイパモータ駆動回路５６Ｂを制御することにより、ワイパモータ１８が過負荷になることを抑制しながら、障害物を効果的に排除する。

異物除去モードで払拭速度を波状的に変化させた場合、目標払拭速度に従って上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間を払拭動作した場合よりも、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間で払拭に要する時間が長くなるおそれがある。しかしながら、本実施の形態では、払拭速度の緩急の程度を最適化して、異物除去モードでも、通常の払拭動作と同じ時間で、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間を払拭動作するように、ワイパモータ１８の回転を制御する。

図５（Ｂ）の場合は、ワイパブレード２８、３０の払拭速度を曲線１２４のように、図５（Ａ）の場合よりもさらに顕著に変化させている。曲線１２４はが示す払拭速度は、急激に高くなった後、横軸を超えるほど大きく低下する。その結果、ワイパブレード２８、３０は、急速に前進した後、若干後退し、再び急速に前進することを繰り返して、ウィンドシールドガラス１表面の障害物を排除する。具体的には、ワイパモータ１８の回転が周期的に加速、減速及び逆転を順次繰り返すようにワイパモータ駆動回路５６Ｂを制御する。

図５（Ｂ）の場合も、図５（Ａ）の場合と同様に、払拭速度の緩急の程度を最適化して、異物除去モードでも、通常の払拭動作と同じ時間で、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間を払拭動作するように、ワイパモータ１８の回転を制御する。

図５（Ａ）、（Ｂ）では、横軸を時間にしたが、横軸を出力軸３２の回転角度としてもよい。かかる場合は、出力軸３２の回転速度が、回転角度センサ５４で検出した出力軸３２の回転角度に対応する目標払拭速度となるように、ワイパモータ駆動回路５６Ｂを制御する。

また、異物除去モードでは、出力軸３２の回転速度が、回転角度センサ５４で検出した出力軸３２の回転角度に対応して、曲線１２２、１２４のように変化するように、ワイパモータ駆動回路５６Ｂを制御する。

図６は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の異物除去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、異物除去スイッチ７８から信号が出力され、異物除去スイッチ７８がオンになっているか否かを判定し、異物除去スイッチ７８がオンになっている場合には、ステップ６０２で、図５の曲線１２２、１２４のような払拭速度になるように、ワイパモータ１８の回転を制御して、処理をリターンする。

ステップ６００で、異物除去スイッチ７８がオフの場合は、処理をリターンする。図６に示した異物除去処理は、異物除去スイッチ７８がオンになっている間、ステップ６０２のワイパブレード２８、３０を振動させる払拭動作を行ってもよいが、後述する図７の異物除去処理のように、所定回繰り返された場合に、通常の払拭動作に復帰するようにしてもよい。

図７は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の異物除去処理の他の例を示したフローチャートである。図７に示した異物除去処理は、異物除去スイッチ７８がオフの場合に行われる。ステップ７００では、ワイパブレード２８、３０の払拭動作が阻害されたか否かを判定する。払拭動作の阻害を検出するには種々の方法が考えられるが、例えば、回転角度センサ５４で検出した出力軸３２の回転速度が所定値以下になった場合で、かつ電流検知部８２で検出したモータ電流が閾値を超えた場合に、ワイパブレード２８、３０の払拭動作が阻害されたと判定する。

ステップ７００で払拭動作が阻害されたと判定した場合は、ステップ７０２で、異物除去モードに移行して、図５の曲線１２２、１２４のような払拭速度になるように、ワイパモータ１８の回転を制御する。ステップ７００で払拭動作が阻害されていないと判定した場合は、処理をリターンする。

ステップ７０４では、異物除去モードの払拭動作が所定時間行われたか否か、又は異物除去モードの払拭動作により、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間を所定回数移動したか否かを判定する。ステップ７０４で、異物除去モードの払拭動作が所定時間又は所定回数行われた場合は、処理をリターンする。ステップ７０４で、異物除去モードの払拭動作が所定時間又は所定回数行われていない場合は、手順をステップ７０２に戻して、異物除去モードでの払拭動作を継続する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ワイパモータ１８の回転が周期的に加速と減速とを繰り返すようにする、又はワイパモータ１８の回転が周期的に加速、減速及び逆転を順次繰り返すようにすることで、ワイパブレードを振動させて、ウィンドシールドガラス１上の障害物を除去することができる。また、減速によって、ワイパモータの負荷を低減できるので、過負荷状態を回避して、ウィンドシールドガラス１上の障害物を除去することができる。

１…ウィンドシールドガラス、１Ａ…遮光部、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…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…減速機構、５０…ワイパスイッチ、５４…回転角度センサ、５６Ａ…ウォッシャ駆動回路、５６Ｂ…ワイパモータ駆動回路、５６Ｃ，５６Ｃ１，５６Ｃ２…プリドライバ、５６Ｄ，５６Ｄ１，５６Ｄ２…電圧生成回路、５８…ワイパＥＣＵ、６０…メモリ、６２…ウォッシャスイッチ、６４…ウォッシャモータ、６６…ウォッシャポンプ、６８…ウォッシャタンク、７０…ウォッシャ装置、７２Ａ…運転席側ホース、７２Ｂ…助手席側ホース、７４Ａ…運転席側ノズル、７４Ｂ…助手席側ノズル、７６…センサマグネット、７８…異物除去スイッチ、８０…バッテリ、８２…電流検知部、８２Ａ…シャント抵抗、８２Ｂ…アンプ、８４…外気温センサ、８６…ＧＰＳセンサ、８８…電圧検出回路、９０…信号入力回路、９２…ノイズ防止コイル、９４…ダイオード、９６…逆接続保護回路、９８…他ＥＣＵ、１００…車両ＥＣＵ、１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ，１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ…電界効果トランジスタ、１１４…ステータ、１１６Ｕ，１１６Ｖ，１１６Ｗ…コイル、１１８…ロータ、１２０…目標払拭速度、１２２，１２４…曲線、１３０，１３２…障害物、θ１，θ２…回転角度、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、ＲＴ…チップサーミスタ、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…トランジスタ

Claims (6)

1. ワイパブレードを払拭動作させるワイパモータを駆動する駆動回路と、
   前記ワイパブレードを予め定められた回転速度で往復払拭動作させる第１動作が行われるように前記駆動回路を制御すると共に、前記第１動作が行われるように前記駆動回路を制御している間に予め定められた条件が成立した場合、前記ワイパモータの回転速度を前記予め定められた回転速度に対して振動させた回転速度で払拭動作させる第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する制御回路と、
   を含むワイパ装置。
2. 前記制御回路は、前記予め定められた回転速度に対して、加速及び減速を繰り返すことにより、前記第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する請求項１に記載のワイパ装置。
3. 前記制御回路は、前記予め定められた回転速度に対して、加速、減速及び回転方向の逆転を順次繰り返すことにより、前記第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する請求項１に記載のワイパ装置。
4. 前記制御回路は、前記第２動作の払拭動作が所定回又は所定時間繰り返されるように、前記駆動回路を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載のワイパ装置。
5. 操作された場合に信号を出力する異物除去スイッチを含み、
   前記制御回路は、前記異物除去スイッチから信号が入力された場合に、前記第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する請求項１〜４のいずれか１項に記載のワイパ装置。
6. 前記ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角度検出部と、
   前記ワイパモータの巻線の電流を検出する電流検出部と、
   を含み、
   前記制御回路は、前記回転角度検出部が検出した回転角度に基づく前記ワイパモータの回転速度が所定値以下となり、かつ前記電流検出部で検出した電流が閾値以上の場合に、前記第２動作が行われるように前記駆動回路を制御する請求項１〜４のいずれか１項に記載のワイパ装置。