JP2019209915A - ワイパ装置及びワイパ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うワイパ装置及びワイパ装置の制御方法を提供する。【解決手段】マイクロコンピュータ５８は、駆動回路５６の制御信号を出力する制御器５８Ａと、当該制御信号に基づく理想回転角度及び理想回転角速度を算出する推定機能５８Ｂと、理想回転角度と回転角度センサ５４で検出されたワイパモータ１８の出力軸３２の実回転角度との偏差、又は理想回転角速度と実回転角度の微分値である実回転角速度との偏差から制御信号の補正値を算出する補正機能部５８Ｃと、を含み、制御器５８Ａは、当該補正値に基づいて制御信号を補正する。【選択図】図５

Description

本発明は、ワイパ装置及びワイパ装置の制御方法に関する。

反転制御式のワイパ装置は、予め設定された反転位置に払拭動作中のワイパブレードが到達したか否かを判定して、反転動作を行う。具体的には、ワイパモータの出力軸の回転角度を検出するセンサと、当該センサが検出した回転角度に基づいてワイパモータを駆動する回路とを有し、当該回路が含むマイクロコンピュータ等の制御装置を用いて、ワイパモータの回転を反転位置で反転させる制御を行う。

しかしながら、ウィンドシールドガラス（ウィンドシールド）の表面には水滴及び汚れ等の付着物があり、かかる付着物によりワイパブレードの払拭動作が阻害され得る。また、走行風等の外的要因がワイパブレードの払拭動作に影響する場合もある。従って、予め設定された反転位置でワイパモータの回転を反転させる制御では、ワイパブレードが予め設定された反転位置で反転しないおそれがあった。

特許文献１には、反転位置を調整して反転位置におけるワイパアームの停止位置のばらつきを抑制するワイパ装置の制御方法が開示されている。

米国特許出願公開第２００３／０１１７１０２号明細書

しかしながら、上記特許文献１に記載のワイパ装置の制御方法は、反転位置を調整するものの、払拭速度の制御に特段の変更はないため、反転位置におけるワイパアームの停止位置のばらつきが依然として生じ得るという問題点があった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うワイパ装置及びワイパ装置の制御方法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に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、供給された制御信号に基づいて駆動する駆動回路と、前記ワイパモータの出力軸の実回転角度を検出する回転角度検出部と、前記駆動回路に前記制御信号を供給する制御部と、前記制御信号に対する前記出力軸の理想的な回転角度と前記回転角度検出部で検出された前記実回転角度との間、又は前記制御信号に対する前記出力軸の理想的な回転角速度と前記実回転角度の微分値である実回転角速度との間に偏差が生じた場合に、前記制御信号を前記偏差の大きさに応じて補正する制御信号補正部と、を含んでいる。

このワイパ装置によれば、制御信号に対する前記出力軸の理想的な回転角度と実回転角度との偏差又は理想的な回転角速度と実回転角速度との偏差に基づいて駆動回路の制御信号を補正することにより、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。

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、前記制御信号補正部は、前記制御信号から前記出力軸の理想的な回転角度及び回転角速度を算出する。

このワイパ装置によれば、制御部が出力した制御信号に基づいて出力軸の理想的な回転角度及び理想的な回転角速度を算出する。理想的な回転角度と実回転角度との偏差又は理想的な回転角速度と実回転角速度との偏差に基づいて駆動回路の制御信号を補正することにより、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。

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、前記出力軸の理想的な回転角度及び回転角速度を予め記憶した記憶部を含んでいる。

このワイパ装置によれば、記憶部に予め記憶した出力軸の理想的な回転角度と実回転角度との偏差又は記憶部に予め記憶した出力軸の理想的な回転角速度と実回転角速度との偏差に基づいて駆動回路の制御信号を補正することにより、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。

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、前記制御信号は、前記偏差を解消するＰＩ制御を用いて補正される。

このワイパ装置によれば、出力軸の理想的な回転角度と実回転角度との偏差を解消するＰＩ制御（Proportional-Integral Controller）によって駆動回路の制御信号を補正することにより、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。

本発明の第１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。 本発明の第１の実施の形態に係るワイパ制御装置の構成の一例の概略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駆動回路の一例を示したブロック図である。 ワイパモータがブラシレスモータの場合の電圧生成回路の一例を示したブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るワイパ装置のワイパ制御装置の、払拭動作補正処理に係る機能ブロック図の一例である。 本発明の第１の実施の形態に係るワイパ装置において、払拭動作補正処理による実回転角度と理想回転角度との、時系列での変化を示したタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るワイパ装置において、ワイパモータに印加する電圧のＤｕｔｙ比の、補正なしの制御信号に基づいたＤｕｔｙ比と、補正後の制御信号に基づいたＤｕｔｙ比との、時系列での変化を示したタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るワイパ装置における、払拭動作補正処理の一例を示したフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るワイパ装置１００のワイパ制御装置２１０の、払拭動作補正処理に係る機能ブロック図の一例である。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るワイパ装置１００の構成を示す概略図である。ワイパ装置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１００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１００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°である。

本実施の形態に係るワイパ装置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１００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、回転角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、マイクロコンピュータ５８を含む。また、ワイパモータ制御回路２２は、駆動回路５６等と共に、ワイパ制御装置１０を構成する。

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車両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）、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車両ＥＣＵ９２と信号入力回路６２と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車両ＥＣＵ９２と信号入力回路６２と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。

車両ＥＣＵ９２には、車両の速度を検出する車速センサ９４が接続されている。なお、車両ＥＣＵ９２と信号入力回路６２との通信は、一例としてプロトコルにＬＩＮ（Local Interconnect Network）を用いる。

図２は、本実施の形態に係るワイパ制御装置１０の構成の一例の概略を示すブロック図である。図２に示したワイパ制御装置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、バッテリ８０から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、ワイパスイッチ５０から車両ＥＣＵ９２及び信号入力回路６２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。マイクロコンピュータ５８には、車速センサ９４からの信号も、車両ＥＣＵ９２及び信号入力回路６２を介して入力される。

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、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。かかるデータは、メモリ４８に格納される。

駆動回路５６は、マイクロコンピュータ５８が出力した駆動回路５６の制御信号から、電圧生成回路５６Ｂ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５６Ａと、プリドライバ５６Ａ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５６Ｂと、含む。

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、ワイパ制御装置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。

本実施の形態に係るワイパ制御装置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。マイクロコンピュータ５８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制御装置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、ワイパ制御装置１０の動作を停止させる処理を行う。

また、電圧生成回路５６Ｂ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５６Ｂ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５６Ｂ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。マイクロコンピュータ５８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、電圧生成回路５６Ｂ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駆動回路５６の一例を示したブロック図である。駆動回路５６は、マイクロコンピュータ５８から入力された制御信号に基づいて、電圧生成回路５６ＢＨ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５６ＢＨに出力するプリドライバ５６ＡＰ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５６ＢＨと、を備えている。

電圧生成回路５６ＢＨは、図３に示すように、スイッチング素子にＮ型の電界効果トランジスタ（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電圧生成回路５６Ｂの一例を示したブロック図である。電圧生成回路５６ＢＩ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マイクロコンピュータ５８が算出する。

マイクロコンピュータ５８には、車両ＥＣＵ９２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。マイクロコンピュータ５８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電圧生成回路５６Ｂを制御する制御信号を生成してプリドライバ５６ＡＱに出力する。

プリドライバ５６ＡＱは、入力された制御信号に基づいて、電圧生成回路５６ＢＩ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５６ＢＩに出力する。

図４に示すように、電圧生成回路５６ＢＩ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５６ＡＱ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５６ＢＩ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。

図５は、本実施の形態に係るワイパ装置１００のワイパ制御装置１０の、払拭動作補正処理に係る機能ブロック図の一例である。マイクロコンピュータ５８は、駆動回路５６に対して、ワイパモータ１８に供給する電力を生成させる制御信号を出力（制御出力）する制御器５８Ａと、制御器５８Ａが出力した制御信号（制御出力）に対するワイパモータ１８の出力軸３２の理想的な回転角度（理想回転角度）及び出力軸３２の理想的な回転角速度（理想回転角速度）を算出する、一種のシミュレータである推定機能５８Ｂと、回転角度センサ５４が実測した出力軸３２の回転角度（実回転角度）と、推定機能５８Ｂが算出した理想回転角度との偏差（ズレ量）、並びに出力軸３２の実際の回転角速度（実回転角速度）と、推定機能５８Ｂが算出した理想回転角速度との偏差に基づいて、制御信号の補正値を算出する補正機能部５８Ｃと、を含む。制御信号の補正値を算出するに際して、理想回転角度及び理想回転角速度は、教師情報として扱われる。なお、角速度は、角度の微分値なので、本実施の形態では、マイクロコンピュータ５８により理想回転角度及び実回転角度の各々を微分することにより、理想回転角速度及び実回転角速度を算出する。

補正機能部５８Ｃは、実回転角度と理想回転角度との偏差、及び実回転角速度と理想回転角速度との偏差の各々を解消するように、補正値を算出する。偏差解消の補正値の算出は、一例として、ＰＩ制御等が用いられる。

図６は、本実施の形態に係るワイパ装置１００において、払拭動作補正処理による実回転角度１２０と理想回転角度１２２との、時系列での変化を示したタイムチャートである。図６に示したように、実回転角度１２０と理想回転角度１２２とには、偏差ΔＤが存在するが、補正機能部５８Ｃにおいて、偏差ΔＤに基づく補正値を算出し、制御器５８Ａが補正値に基づいて制御信号を補正することにより、偏差ΔＤは徐々に解消される。

図７は、本実施の形態に係るワイパ装置１００において、ワイパモータ１８に印加する電圧のＤｕｔｙ比の、補正なしの制御信号に基づいたＤｕｔｙ比１２４と、補正後の制御信号に基づいたＤｕｔｙ比１２６との、時系列での変化を示したタイムチャートである。

Ｄｕｔｙ比１２６は、図６に示した偏差ΔＤを解消する補正値で制御信号を補正することにより、補正なしのＤｕｔｙ１１４との乖離が生じるが、補正により、実回転角度１２０が理想回転角度１２２と略同じ位相を呈するようになると、補正されたＤｕｔｙ比１２６も、補正なしのＤｕｔｙ比１２４と略同じ位相を呈するようになる。

図６及び図７では、実回転角度１２０と理想回転角度１２２との偏差ΔＤを解消する場合を示したが、実回転角速度と理想回転角速度との偏差を解消するようにしてもよい。本実施の形態では、一例として、実回転角度１２０と理想回転角度１２２との偏差ΔＤを解消した後も、実回転角速度と理想回転角速度との偏差が解消していない場合は、当該偏差が解消するまで制御信号の補正を継続する。

図８は、本実施の形態に係るワイパ装置１００における、払拭動作補正処理の一例を示したフローチャートである。ステップ８００では、理想値（理想回転角度、理想回転角速度）と実測値（実回転角度、実回転速度）との偏差を演算する。偏差は、上述のように、理想回転角度１２２と、実回転角度１２０と差、及び理想回転角速度と実回転角速度との差に基づく。

ステップ８０２では、ステップ８００で算出した偏差に基づき、補正値を演算し、ステップ８０４では、当該補正値によって補正した制御信号の出力を実行して、処理をリターンする。

以後は、なおも偏差が生じる場合には、生じた偏差に基づいて制御信号を補正する処理を行い、理想回転角度１２２と実回転角度１２０との偏差、及び理想回転角速度と実回転角速度との偏差が生じないようにする。

以上説明したように、本実施の形態に係るワイパ装置及びワイパ装置の制御方法よれば、制御信号に基づいた理想回転角度１２２と実回転角度１２０との偏差、及び制御信号に基づいた理想回転角速度と実回転角速度との偏差を算出し、算出した各々の偏差を解消するように算出された補正値によって制御信号を補正することにより、実際の反転位置が目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。

また、一般にワイパ装置は、製品のばらつきにより払拭動作の反転位置に個体差が生じ得るのみならず、経年変化によっても、反転位置に変化が生じ得るが、本実施の形態によれば、教師情報である理想回転角度１２２及び理想回転角速度と、実回転角度１２０及び実回転角速度との各々の偏差を解消する補正値に基づいて制御信号を補正することにより、ワイパ装置の経年変化による反転位置の変化も抑制できる。

なお、教師情報である理想回転角度及び理想回転角速度は、本実施の形態のように、制御信号から逐次算出するのみならず、後述する第２の実施の形態のように、メモリ４８に予め保持していてもよいし、メモリ４８以外の、外部の記憶装置に保持し、マイクロコンピュータ５８が、当該外部の記憶装置に保持された教師情報を参照してもよい。

また、理想回転角度１２２と実回転角度１２０との偏差の解消、及び理想回転角速度と実回転角速度との偏差の解消に加えて、理想回転角速度の微分値である理想回転角加速度と実回転角速度の微分値である実回転角加速度との偏差を解消するようにしてもよい。

また、制御を簡略化するために、理想回転角度１２２と実回転角度１２０との偏差の解消のみ、又は理想回転角速度と実回転角速度との偏差の解消のみ、を行うようにしてもよい。

［第２の実施の形態］
続いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、後述するように、メモリ４８に、理想的な状態でワイパ装置１００を作動させた場合の回転角度センサ５４のセンサ情報を教師情報として保持する点で相違する。

図９は、本実施の形態に係るワイパ装置１００のワイパ制御装置２１０の、払拭動作補正処理に係る機能ブロック図の一例である。マイクロコンピュータ１５８は、駆動回路５６に制御信号を出力する制御器１５８Ａと、理想的な状態でワイパ装置１００を作動させた場合の回転角度センサ５４のセンサ情報から予め算出した理想回転角度及び理想回転角速度を教師情報として保持するメモリ４８と、回転角度センサ５４が実測した出力軸３２の実回転角度及び実回転角速度とメモリ４８が保持する教師情報との偏差（ズレ量）に基づいて、制御信号の補正値を算出する補正機能部１５８Ｂと、を含む。

補正機能部１５８Ｂは、実回転角度と教師情報との偏差を解消するように、補正値を算出する。偏差解消の補正値の算出は、一例として、ＰＩ制御等が用いられる。

以上説明したように、本実施の形態に係るワイパ装置及びワイパ装置の制御方法によれば、メモリ４８に保持された教師情報と、回転角度センサ５４によって検出された実回転角度及び実回転角速度との偏差を算出し、算出した偏差を解消するように算出された補正値によって制御信号を補正することにより、実際の反転位置が目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。

また、第１の実施の形態では本実施の形態の教師情報に相当する理想回転角度及び理想回転角速度を、ワイパ装置１００が動作中に算出していいたが、本実施の形態では、教師情報は予めメモリ４８に保持されているので、理想回転角度及び理想回転角速度を算出する負荷がマイクロコンピュータ１５８にかからない。従って、本実施の形態に係るマイクロコンピュータ１５８は、第１の実施の形態のマイクロコンピュータ５８よりも低スペックでもよいので、ワイパ装置１００の製品の製造コストを抑制することができる。

本実施の形態では、教師情報として、理想回転角度及び理想回転角速度をメモリ４８に保持したが、さらに、理想回転角速度の微分値である理想回転角加速度をメモリ４８に保持し、理想回転角加速度と実回転角速度の微分値である実回転角加速度との偏差を解消するようにしてもよい。

また、制御を簡略化するために、理想回転角度のみ、又は理想回転角速度のみ、をメモリ４８に保持するようにしてもよい。

１０…ワイパ制御装置、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、５６Ａ，５６ＡＰ，５６ＡＱ…プリドライバ、５６Ｂ，５６ＢＨ，５６ＢＩ…電圧生成回路、５８…マイクロコンピュータ、５８Ａ…制御器、５８Ｂ…推定機能、５８Ｃ…補正機能部、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、８０…バッテリ、８２…電流検知部、８２Ａ…シャント抵抗、８２Ｂ…アンプ、９２…車両ＥＣＵ、９４…車速センサ、１００…ワイパ装置、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…実回転角度、１２２…理想回転角度、１２４，１２６…Ｄｕｔｙ比、１５８…マイクロコンピュータ、１５８Ａ…制御器、１５８Ｂ…補正機能部、２１０…ワイパ制御装置、ΔＤ…偏差、θ１，θ２…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、ＲＴ…チップサーミスタ、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…トランジスタ

Claims (4)

1. ワイパブレードを払拭動作させるワイパモータを、供給された制御信号に基づいて駆動する駆動回路と、
   前記ワイパモータの出力軸の実回転角度を検出する回転角度検出部と、
   前記駆動回路に前記制御信号を供給する制御部と、
   前記制御信号に対する前記出力軸の理想的な回転角度と前記回転角度検出部で検出された前記実回転角度との間、又は前記制御信号に対する前記出力軸の理想的な回転角速度と前記実回転角度の微分値である実回転角速度との間に偏差が生じた場合に、前記制御信号を前記偏差の大きさに応じて補正する制御信号補正部と、
   を含むワイパ装置。
2. 前記制御信号補正部は、前記制御信号から前記出力軸の理想的な回転角度及び回転角速度を算出する請求項１に記載のワイパ装置。
3. 前記出力軸の理想的な回転角度及び回転角速度を予め記憶した記憶部を含む請求項１に記載のワイパ装置。
4. 前記制御信号は、前記偏差を解消するＰＩ制御を用いて補正される請求項１〜３のいずれか１項に記載のワイパ装置。