JP2020048401A - ブラシレスモータ、ブラシレスモータの制御方法およびワイパ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適切にフリーレス通電制御と矩形波通電制御とを切り替えることができるブラシレスモータおよびブラシレスモータの制御方法を提供する。【解決手段】本実施形態のブラシレスモータは、三相巻線を有するステータと、永久磁石を有し、ステータに対向した状態で回転するロータと、複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子をオンまたはオフすることで三相巻線に交流電流を通電するインバータと、ロータの回転に応じた三相巻線の各相の通電状態の変化を表す通電パターンをフリーレス通電パターンまたは矩形波通電パターンに切り替えて複数のスイッチング素子のオンまたはオフの状態を制御する制御部と、を備え、制御部は、ロータの負荷に応じて決定される負荷積算値が所定の第１の閾値未満の場合に通電パターンをフリーレス通電パターンに切り替え、負荷積算値が所定の第１の閾値以上の場合に通電パターンを矩形波通電パターンに切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスモータ、ブラシレスモータの制御方法およびワイパ装置の制御方法に関する。

特許文献１では、ブラシレスモータ駆動で、３相のうちＯＦＦ相（相開放期間に対応する。以下、フリー相と呼ぶことがある）にＤｕｔｙの１／２を出力する制御方法を出願している。以下、この制御方法を、フリーレス駆動・通電と言う。

このフリーレス駆動・通電方式では、モータ作動音が低減されるが、矩形波通電方式と比べて、モータの特性が低下してしまうという課題が生じてしまう。

特開２０１７−１０３９２５号公報

そのため、特許文献１記載のフリーレス駆動・通電方式を行うブラシレスモータを使用してワイパアームを揺動運動させるためのワイパ装置を設計すると、ブラシレスモータの高負荷状態ではワイパが払拭できなくなる可能性がある。すなわち、特許文献１記載のフリーレス駆動・通電方式では、矩形波通電方式と比べて、モータの特性が低下してしまうため、高負荷状態ではワイパが払拭できなくなる可能性が生じてしまう。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、適切にフリーレス通電制御と矩形波通電制御とを切り替えることができるブラシレスモータ、ブラシレスモータの制御方法およびワイパ装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、三相巻線を有するステータと、永久磁石を有し、前記ステータに対向した状態で回転するロータと、複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子をオンまたはオフすることで前記三相巻線に交流電流を通電するインバータと、前記ロータの回転に応じた前記三相巻線の各相の通電状態の変化を表す通電パターンをフリーレス通電パターンまたは矩形波通電パターンに切り替えて前記複数のスイッチング素子のオンまたはオフの状態を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ロータの負荷に応じて決定される負荷積算値が所定の第１の閾値未満の場合に前記通電パターンを前記フリーレス通電パターンに切り替え、前記負荷積算値が前記所定の第１の閾値以上の場合に前記通電パターンを前記矩形波通電パターンに切り替える、ブラシレスモータである。

また、本発明の一態様は、上記ブラシレスモータであって、前記矩形波通電パターンは、前記スイッチング素子が継続的にオンされた状態である第１状態、若しくは前記スイッチング素子が継続的にオフされた状態である第２状態、またはＰＷＭ制御された状態である第３状態のいずれかの組み合わせである通電パターンを含み、前記フリーレス通電パターンは、前記スイッチング素子が前記第３状態でのＰＷＭ制御よりも大きな最大デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第４状態、若しくは前記スイッチング素子が前記第３状態でのＰＷＭ制御よりも小さな最小デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第５状態、または前記最大デューティ比と前記最小デューティ比との間の中間のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第６状態のいずれかの組み合わせである通電パターンを含む。

また、本発明の一態様は、上記ブラシレスモータであって、前記矩形波通電パターンは、前記スイッチング素子が継続的にオンされた状態である第１状態、若しくは前記スイッチング素子が継続的にオフされた状態である第２状態、またはＰＷＭ制御された状態である第３状態のいずれかの組み合わせである通電パターンを含み、前記フリーレス通電パターンは、前記スイッチング素子が継続的にオンされた状態である第７状態、若しくは前記スイッチング素子が外部から入力される指示デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第８状態、または前記指示デューティ比の１／２のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第９状態のいずれかの組み合わせである通電パターンを含む。

また、本発明の一態様は、上記ブラシレスモータであって、前記制御部は、前記負荷積算値が前記所定の第１の閾値以上になったのちに、前記負荷積算値が前記所定の第１の閾値より小さい所定の第２の閾値未満の場合になった場合に前記通電パターンを前記フリーレス通電パターンに切り替える。

また、本発明の一態様は、上記ブラシレスモータであって、前記負荷積算値は、前記インバータに供給される電源電圧と、前記ロータの回転速度と、フリーレス通電パターンまたは矩形波通電パターンを構成する通電状態のうちＰＷＭ制御された状態でのＰＷＭ信号のデューティ比と、を所定の間隔で検出し、検出した３つの値に基づいて算出される負荷ポイント値を累積した値である。

また、本発明の一態様は、三相巻線を有するステータと、永久磁石を有し、前記ステータに対向した状態で回転するロータと、複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子をオンまたはオフすることで前記三相巻線に交流電流を通電するインバータと、前記ロータの回転に応じた前記三相巻線の各相の通電状態の変化を表す通電パターンをフリーレス通電パターンまたは矩形波通電パターンに切り替えて前記複数のスイッチング素子のオンまたはオフの状態を制御する制御部と、を備えたブラシレスモータの制御方法であって、前記制御部は、前記ロータの負荷に応じて決定される負荷積算値が所定の第１の閾値未満の場合に前記通電パターンを前記フリーレス通電パターンに切り替え、前記負荷積算値が前記所定の第１の閾値以上の場合に前記通電パターンを前記矩形波通電パターンに切り替える、ブラシレスモータの制御方法である。

また、本発明の一態様は、上記ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータにより揺動されるワイパアームと、前記ワイパアームに接続され、車両の払拭領域を往復払拭するワイパブレードと、備えたワイパ装置の制御方法であって、前記制御部は、前記ワイパブレードの位置が前記払拭領域中の反転位置にあるとき、前記通電パターンを切り替える、ワイパ装置の制御方法である。

また、本発明の一態様は、上記ワイパ装置の制御方法であって、さらに、前記制御部は、前記矩形波通電パターンにおけるワイパブレードの払拭回数をカウントし、前記払拭回数が所定値以上の場合に前記矩形波通電パターンから前記フリーレス通電パターンに切り替える。

本発明によれば、ロータの負荷に応じて決定される負荷積算値に応じて適切にフリーレス通電制御と矩形波通電制御とを切り替えることができる。

本発明の一実施形態に係るワイパ装置を示す模式図である。 図１に示すブラシレスモータ１ａの構成例を示す構成図である。 制御部１２における高負荷検出処理系の構成を示すブロック図である。 負荷ポイントマップ１２ｂの構成を示す説明図である。 負荷ポイントマップ１２ｂの構成を示す説明図である。 累積ポイント値（負荷積算値）及び閾値とブラシレスモータ１ａの運転状態との関係を示す説明図である。 矩形波通電パターンの一例を説明するための図である。 図７に示す矩形波通電パターンの一例をテーブルとしてまとめたものである。 第１実施形態に係るフリーレス通電パターンの一例を説明するための図である。 図９に示すフリーレス通電パターンの一例をテーブルとしてまとめたものである。 第２実施形態に係るフリーレス通電パターンの一例を説明するための図である。 図１１に示すフリーレス通電パターンの一例をテーブルとしてまとめたものである。 制御部１２による通電制御切り替え動作の一例を示すフローチャートである。 制御部１２による通電制御切り替え動作の他の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るワイパ装置１０の全体構成を示す模式図である。図１に示すワイパ装置１０は、車体に揺動自在に設けられた運転席側のワイパアーム３ａと助手席側のワイパアーム３ｂとを有している。各ワイパアーム３ａおよび３ｂには、運転席側のワイパブレード４ａと助手席側のワイパブレード４ｂが取り付けられている。ワイパブレード４ａおよび４ｂはワイパアーム３ａおよび３ｂ内に内装された図示していないばね部材等によってフロントガラス３００に押しつけられる形で接触している。車体には２つのワイパ軸９ａおよび９ｂが設けられており、ワイパアーム３ａおよび３ｂはその基端部でワイパ軸９ａおよび９ｂにそれぞれ取り付けられている。

ワイパアーム３ａおよび３ｂを揺動運動させるため、ワイパ装置１０には２つのモータ装置１００ａおよび１００ｂが設けられている。ワイパ装置１０は、２つのモータ装置１００ａおよび１００ｂを同期させて正逆転制御することでワイパブレード４ａおよび４ｂが一点鎖線で示す払拭範囲５ａおよび５ｂにおいて揺動運動する。モータ装置１００ａは、ブラシレスモータ（以下、単にモータという場合がある）１ａと減速機構２ａとによって構成されている。モータ装置１００ｂは、ブラシレスモータ１ｂと減速機構２ｂとによって構成されている。ブラシレスモータ１ａは、車両側のコントローラであるＥＣＵ２００と車載ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）４００を介して接続されている。ＥＣＵ２００からブラシレスモータ１ａに対しては、ワイパスイッチのＯＮ／ＯＦＦや、ＬｏおよびＨｉおよびＩＮＴ（間欠作動）などのスイッチ情報やエンジン起動情報、車速情報等が車載ＬＡＮ４００を介して入力される。ブラシレスモータ１ａおよび１ｂ間は通信線５００で接続されている。図１に示すワイパ装置１０では、通信線５００を介して所定の情報を送受信することでブラシレスモータ１ａとブラシレスモータ１ｂが協働してワイパブレード４ａおよび４ｂの動作を制御する。ブラシレスモータ１ａとブラシレスモータ１ｂは一部のプログラムの内容等が異なるが、基本的な構成は同一とすることができる。

次に、図２を参照して図１に示すブラシレスモータ１ａの構成例について説明する。ブラシレスモータ１ａは、インバータ１１と、制御部１２と、ロータ１３と、ステータ１４と、ホールセンサ１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗとを備える。

ステータ１４は、図示していないステータコアと、そのステータコアが有する複数のスロットに巻回された巻線１４ｕ、１４ｖおよび１４ｗとを有する。巻線１４ｕ、１４ｖおよび１４ｗは、デルタ結線された三相巻線である。ただし、デルタ結線に限らず、スター結線であってもよい。

ロータ１３は、回転軸と、回転軸の周方向に複数の永久磁石が固定され、ステータ１４の内側に対向して配置された状態で回転する。ロータ１３は、ステータ１４の外側に配置されたアウターロータ形の構造であってもよい。ロータ１３およびステータ１４の構造に限定はないが、例えば、Ｎ極およびＳ極からなる永久磁石の極数を４極、ステータ１４のスロット数を６とする４極６スロット構造とすることができる。

ホールセンサ（位置検出部）１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗは、ホール素子を用いてロータ１３に固定された複数の永久磁石、またはロータの回転軸上に固定され、複数の磁極を有するマグネットの回転位置を検出し、検出した結果を出力する。ホールセンサ１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗは、それぞれ電気角で１２０°毎ずれた位置を検出する。ホールセンサ１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗは、例えば、ホール素子を用いて発生した磁界に比例した大きさのアナログ信号をコンパレータによってハイレベル（Ｈレベル）またはローレベル（Ｌレベル）の信号に変換したデジタル信号を制御部１２に対して出力する。本実施形態では、ホールセンサ１５ｕがＵ相に対応するデジタル信号（位置検出信号Ｈｕ）を出力し、ホールセンサ１５ｖがＶ相に対応するデジタル信号（位置検出信号Ｈｖ）を出力し、ホールセンサ１５ｗがＷ相に対応するデジタル信号（位置検出信号Ｈｗ）を出力する。本実施形態のホールセンサ１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗは、ホールセンサ１５ｕ、１５ｖまたは１５ｗの出力信号のレベルが変化する各位置すなわち出力信号にエッジが発生する各位置で直ちにインバータ１１の出力を変化させた場合に電気角で３０°の進角となるようにロータ１３に対して設置されている。

インバータ１１は、複数のスイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬを有し、外部電源６００を直流電源として複数のスイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬを所定の組み合わせでオンまたはオフすることで三相巻線である巻線１４ｕ、１４ｖおよび１４ｗに交流電流を通電する。外部電源６００は、例えば車両に搭載されたバッテリ、キャパシタ等を含む。図２に示す例では、６個のスイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）で構成されている。スイッチング素子ＵＨ、ＶＨおよびＷＨは、各ドレインが共通に外部電源６００の正極に接続されている。スイッチング素子ＵＨのソースは、巻線１４ｕと巻線１４ｗとの接続端子（Ｕ相端子とする）とスイッチング素子ＵＬのドレインに接続されている。スイッチング素子ＶＨのソースは、巻線１４ｖと巻線１４ｕとの接続端子（Ｖ相端子とする）とスイッチング素子ＶＬのドレインに接続されている。スイッチング素子ＷＨのソースは、巻線１４ｗと巻線１４ｖとの接続端子（Ｗ相端子とする）とスイッチング素子ＷＬのドレインに接続されている。スイッチング素子ＵＬ、ＶＬおよびＷＬは、各ソースが共通に外部電源６００の負極（例えば接地端子）に接続されている。なお、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬのオンまたはオフ動作は制御部１２によって制御される。

制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等を備えたマイクロコンピュータとその周辺回路とを含み、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬを制御する。また、制御部１２は、ＥＣＵ２００およびブラシレスモータ１ｂとの間で所定の情報を送受信する。また、制御部１２は、ロータ１３の回転に応じた三相巻線の各相の巻線１４ｕ、１４ｖおよび１４ｗの通電状態の変化を表す通電パターンを第１通電パターン（フリーレス（Ｆｒｅｅｌｅｓｓ）通電パターン）または第２通電パターン（矩形波通電パターン）に切り替えて複数のスイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬのオンまたはオフの状態を制御する。すなわち、制御部１２は、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗに基づいて各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬの通電パターンを制御するための、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬの各ゲートへ印加する駆動信号を出力する。

ブラシレスモータ１ａは、ホールセンサ（位置検出部）１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗの出力信号である位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗ（モータパルス）からロータ１３の回転速度（モータ速度ともいう）が検出される。また、制御部１２は、複数のスイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬをオンまたはオフ状態に制御する際に、ロータ１３の回転速度が所定の目標値となるように、ＰＷＭ（パルス幅変調）を用いて一定周期毎のデューティ比（Ｄｕｔｙ出力値ともいう）を制御する。なお、デューティ比とは、制御部１２が出力するＰＷＭ信号の１周期におけるオン時間をオン時間とオフ時間の合計値で除した値である。

また、制御部１２では、このようにして算出、設定されたロータ１３の回転速度とデューティ比に基づいてロータ１３の高負荷検出処理が行われる。この制御処理では、モータ速度（ロータ１３の回転速度）とデューティ比から負荷ポイント値を算出，累積し、累積ポイント値（負荷積算値）が所定の基準値を超えたとき高負荷状態と判断し、通電パターンを第１通電パターン（フリーレス通電パターン）から第２通電パターン（矩形波通電パターン）への切り替え処理が実行される。以下、この高負荷検出処理について説明する。なお、以下に説明する高負荷検出の手法は、株式会社ミツバが特許権者である特許第４６１５８８５号に記載の手法に基づいている。

図３は制御部１２における高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、制御部１２には、モータ速度（ロータ１３の回転速度）とデューティ比から負荷ポイント値を算出するポイント値算出部１２ａがまず設けられている。ポイント値算出部１２ａは、制御部１２におけるＲＯＭに予め格納された負荷ポイントマップ１２ｂにアクセスし負荷ポイント値を算出する。

ポイント値算出部１２ａの後段には、算出した負荷ポイント値を累積するポイント値累積部１２ｃが設けられている。また、制御部１２には、ポイント値累積部１２ｃにて累積された負荷ポイント値（負荷積算値）を、制御部１２におけるＲＯＭに格納された基準値と比較するポイント値比較部１２ｄが設けられている。さらに、ポイント値比較部１２ｄの後段には、比較結果に基づきブラシレスモータ１ａにおけるインバータ１１に対し動作指令を行う指令部１２ｅが設けられている。

制御部１２では、ブラシレスモータ１ａの作動時に次のような高負荷検出処理が、所定の間隔（例えば１０ｍｓ間隔）で実施される。ここではまず、モータ速度（ロータ１３の回転速度）とデューティ比及び電源電圧（インバータ１１に供給される外部電源６００からの直流の電源電圧）が検出される。モータ速度は、ホールセンサ１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗの出力信号（モータパルス信号）を用いて検出され、ここではモータパルス信号の周期をそのままモータ速度として使用する。デューティ比は、モータパルス信号に基づいてフィードバック制御されているブラシレスモータ１ａの現在のデューティ比がここで取得される。

ポイント値算出部１２ａは、モータ速度とデューティ比及び電源電圧を取得した後、負荷ポイントマップ１２ｂを参照して負荷ポイント値を算出する。図４、５は、負荷ポイントマップ１２ｂの構成を示す説明図である。負荷ポイントマップ１２ｂは、電源電圧ごとにモータ速度（Ｈｚ）とＤｕｔｙ（デューティ比）（％）をパラメータとして形成されており、図４は電源電圧が１２Ｖの場合（負荷ポイントマップ１２ｂ−１２）、図５は電源電圧が１５Ｖの場合（負荷ポイントマップ１２ｂ−１５）を示している。負荷ポイントマップ１２ｂは、モータ速度とＤｕｔｙに応じてポイント値が設定されており、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となっている。

例えば、図４の負荷ポイントマップ１２ｂ−１２において、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。

一方、電源電圧が１５Ｖとなると、負荷ポイントマップ１２ｂの得点分布も変化し、負荷ポイントマップ１２ｂ−１５のようになる。この場合、電源電圧の上昇により電流量が増加するため、図５に示すように、前述同様の条件（Ｄｕｔｙ：８０％、モータ速度：２５０Ｈｚ）の場合でも負荷ポイント値が「＋１５」となる。これに対し、電源電圧が低下すると電流量が減少する。このため、電源電圧が１２Ｖ未満の場合に対処すべく、同様の条件の場合でも負荷ポイント値が小さくなるよう設定された負荷ポイントマップ１２ｂが用意されている。低電圧時の負荷ポイントマップ１２ｂは図示しないが、１０Ｖ用や１１Ｖ用などが設けられている。

ポイント値算出部１２ａは、このような負荷ポイントマップ１２ｂにアクセスし、それを参照しつつブラシレスモータ１ａの現状に応じた負荷ポイント値を取得する。負荷ポイント値を取得した後、ポイント値累積部１２ｃによって、その値をこれまでに取得した負荷ポイント値に積算する。この積算された累積ポイント値は制御部１２におけるＲＡＭに格納され、次回の処理のとき、ポイント値累積部１２ｃから呼び出される。

累積ポイント値（負荷積算値）は、高負荷状態が続くと＋（正）の負荷ポイント値が連続するため、正の大きな値となる。一方、通常負荷や軽負荷の状態が続くと、０や−（負）の負荷ポイント値が連続するため、０以下となる。なお、ここでは累積ポイント値は０以下の場合は全て０としており、ブラシレスモータ１ａが通常に作動しているときには累積ポイント値は０を示す。また、一旦高負荷状態にあったが、その後、制御可能な領域まで負荷が軽減した場合には、累積負荷ポイント値は徐々に減算され、やがて０又は正の小さな値に収束する。従って、累積ポイント値を見れば、現在、ブラシレスモータ１ａがどのような状況にあるかが分かり、その値が一定以上となった場合には高負荷と判断することができる。

そこで、制御部１２におけるポイント値比較部１２ｄは、累積ポイント値が得られると、その値を高負荷状態を判別する閾値（所定の第１の閾値）と比較する。この閾値は、予め実験によって、これがある値以上となると高負荷となるポイントを測定しておき、それを制御部１２におけるＲＯＭに格納しておく。例えば、累積ポイント値が「１００」を超えると高負荷状態と言える場合には、閾値として「１００」を設定する。累積ポイント値が閾値を超えない場合には、高負荷状態には至っていないと判断する。これに対し、累積ポイント値が閾値を超えた場合には、運転モードの切り替え等の過負荷対応処理を行う。

図６は、累積ポイント値（負荷積算値）及び閾値とブラシレスモータ１ａの運転状態との関係を示す説明図である。ブラシレスモータ１ａでは、例えば図６のように、通電パターンを第１通電パターン（フリーレス通電パターン）とした通電パターンによる運転が行われ高負荷状態となると、累積ポイント値が上昇して行き閾値Ｓ１（所定の第１の閾値）に達する。累積ポイント値が閾値Ｓ１以上（所定の第１の閾値以上）の値となると、指令部１２ｅは高負荷状態と判断し、高負荷対応処理として、ブラシレスモータ１ａの通電パターンを第１通電パターンから第２通電パターン（矩形波通電パターン）に切り替える。

一方、累積ポイント値の減算調整処理は、累積ポイント値が閾値Ｓ２（所定の第２の閾値）以下となるまで実行される。閾値Ｓ２は、フリーレス通電パターンによる制御をこの値から制御が開始されても、累積ポイント値による高負荷検出に大きな影響がない値が設定されている。つまり、ブラシレスモータ１ａがある程度冷却され、フリーレス通電パターンによる制御に際し、閾値Ｓ２から制御が開始されても、あるいは累積ポイント値＝０から制御が開始されても、その後の高負荷検出時期に大きな差異が生じない値に閾値Ｓ２は設定される。
すなわち、累積ポイント値が閾値Ｓ２未満（所定の第２の閾値未満）となった場合は、指令部１２ｅは、高負荷対応処理として、ブラシレスモータ１ａの通電パターンを第２通電パターン（矩形波通電パターン）から第１通電パターン（フリーレス通電パターン）に切り替える。
なお、高負荷検出方法は、上述の通り、ロータの負荷に応じて決定される負荷積算値が、閾値Ｓ１、Ｓ２を超えるか超えないかのタイミングで通電制御を切り替える処理によって行っている。しかしながら、シャント抵抗をモータ給電ラインに設置し、接地されたシャント抵抗を流れるモータ電流値から判定する手法により行ってもよい。

次に、図７〜図１２を参照して、矩形波通電パターンの一例、第１実施形態に係るフリーレス通電パターンの一例および第２実施形態に係るフリーレス通電パターンの一例について説明する。
ここで、図７、図９および図１１においては、ホールセンサ１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗが出力した位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗと、インバータ回路６の通電制御における進角および通電角の一例を説明するための説明図である。図７、図９および図１１は、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗとスイッチング素子ＶＨがオンされる角度領域との対応関係を示す。横軸は、ブラシレスモータ１ａのロータの磁極の回転位置を電気角で表す。位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗは、電気角３６０°を１周期として、互いに１２０°の位相差を有し、１８０°毎にＨまたはＬレベルに変化する。本実施形態では、位置検出信号ＨｕのＬからＨへの変化をホールエッジＨＥ１と称し、ＨからＬへの変化をホールエッジＨＥ４と称する。また、位置検出信号ＨｖのＬからＨへの変化をホールエッジＨＥ３と称し、ＨからＬへの変化をホールエッジＨＥ６と称する。また、位置検出信号ＨｗのＬからＨへの変化をホールエッジＨＥ５と称し、ＨからＬへの変化をホールエッジＨＥ２と称する。ホールセンサ１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗが出力した位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗが誤差を含んでいないとすると（図３に示す例は位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗが誤差を含んでいない場合である）、各ホールエッジ間の電気角は６０°である。また、ホールエッジＨＥ１とホールエッジＨＥ２の間をホールステージ１（以下、単にステージ１という（以下、同様））と称し、ホールエッジＨＥ２とホールエッジＨＥ３の間をステージ２と称し、ホールエッジＨＥ３とホールエッジＨＥ４の間をステージ３と称する。また、ホールエッジＨＥ４とホールエッジＨＥ５の間をステージ４と称し、ホールエッジＨＥ５とホールエッジＨＥ６の間をステージ５と称し、ホールエッジＨＥ６とホールエッジＨＥ１の間をステージ６と称する。

図７は、矩形波通電パターンの一例を説明するための図である。図７は、横軸を電気角とし、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗと、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬの通電パターンとの対応関係を示す図である。図７に示す通電制御の例は、進角２０°で通電角１３０°とする場合である。
通電パターンは、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬが、継続的にオンされた状態（「ＯＮ」）もしくは継続的にオフ「ＯＦＦ」された状態（「ＯＮ」または「ＰＷＭ」以外の期間であって、フリー相の期間とも言う）または一定の周期でオンまたはオフに制御された状態（ＰＷＭ制御された状態）（「ＰＷＭ」）のいずれかの組み合わせである。各ステージ１〜６は、さらに３つの区間Ａ’、Ｂ’およびＣ’にそれぞれ区分されている。区間Ａ’、Ｂ’およびＣ’に対しては個別に通電パターンが設定されている。区間Ａ’、Ｂ’およびＣ’の期間（電気角）は、進角の値と通電角の値によって変化する。

例えば、ホールエッジＨＥ１とホールエッジＨＥ２で囲まれたステージ１では、区間Ａ’の通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＯＮ」、「ＯＦＦ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＦＦ」、および「ＯＦＦ」の組み合わせである。また、区間Ｂ’の通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＯＮ」、「ＯＦＦ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＮ」、および「ＯＦＦ」の組み合わせである。また、区間Ｃ’の通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＯＦＦ」、「ＯＦＦ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＮ」、および「ＯＦＦ」の組み合わせである。

また、図８は、図７に示す矩形波通電パターンの一例をテーブルとしてまとめたものである。制御部１２におけるＲＯＭは、例えば、図８に示すような形式で矩形波通電パターンを記憶する。図８において、「１」はオン、「０」はオフ、「Ｐ」はＰＷＭを表す。

矩形波通電パターンを構成する組み合わせは、上述したように、下記（１）〜（３）の３つの状態がある。
（１）第１状態：各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬが、継続的にオンされた状態（「ＯＮ」）にある。
（２）第２状態：各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬが、継続的にオフ「ＯＦＦ」された状態（「ＯＮ」または「ＰＷＭ」以外の期間）にある。
（３）第３状態：各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬが、一定の周期でオンまたはオフに制御された状態（ＰＷＭ制御された状態）（「ＰＷＭ」）にある。

ここで、フリーレス通電パターンによる駆動・通電の制御方法としては２つの方法がある。１つ目の方法では、３相のうちの１相のコイルに接続されたスイッチング素子に対するＰＷＭ信号のデューティ比を、他の２相のコイルに接続されたスイッチング素子に対するそれぞれのＰＷＭ信号のデューティ比の中間の値に設定する。また、２つ目の方法では、３相のうちの１相のコイルに接続されたスイッチング素子に対するＰＷＭ信号のデューティ比を、外部から入力される指示デューティ比の１／２とし、他の２相のコイルに接続されたスイッチング素子に対するそれぞれのＰＷＭ信号のデューティ比を、それぞれ指示デューティ比と同じ値と、１００％とに設定する。

まず、第１実施形態として、１つ目の方法を用いたフリーレス通電パターンについて説明する。１つ目の方法を用いたフリーレス通電パターンによる駆動・通電では、上記（１）〜（３）各状態を、それぞれ下記（４）〜（６）の３つの状態に変更する。
（４）第４状態：第１状態を、第３状態でのＰＷＭ制御よりも大きな最大デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第４状態（以下、「ＰＬ」状態と言う）へと変更する。
（５）第５状態：第３状態を、第３状態でのＰＷＭ制御よりも小さな最小デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第５状態（以下、「ＰＳ」状態と言う）へと変更する。
（６）第６状態：第２状態を、最大デューティ比と最小デューティ比と間の中間のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第６状態（以下、「ＰＭ」状態と言う）へと変更する。
つまり、フリーレス通電パターンにおいてＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルがそれぞれPM状態（第６状態）となるタイミングは、矩形波通電パターンにおいてＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルがそれぞれＯＦＦ相のコイル（第２状態）となるタイミングと同じである。
これにより、通電パターンが第１状態から第２状態へ切り替わる際に、ブラシレスモータの入力端子に負電圧が発生したときに、スイッチング素子を駆動する制御回路（制御部１２）が誤動作するという問題に対応できる。また、１２０°矩形波通電ではフリーとなるタイミング（相開放期間：第２状態にある期間）においても、第６状態のようにＰＷＭ制御することにより、結果的に１８０°通電となり、転流時の電流波形が滑らかになることで駆動音が静かになる(モータ作動音を低減する)効果が期待できる。

ここで、本実施形態において、中間のデューティ比は５０％である。また、最大デューティ比は、中間のデューティ比に、外部から入力される指示デューティ比の半分のデューティ比を加算したデューティ比である。また、最小デューティ比は、中間のデューティ比から、指示デューティ比の半分のデューティ比を減算したデューティ比である。
例えば、指示デューティ比が８０％の場合、中間のデューティ比は予め５０％に設定されているため、最大デューティ比は５０＋８０÷２により９０％となり、最小デューティ比は５０−８０÷２により１０％となる。
なお、指示デューティ比は、予めユーザーにより制御部１２が有するＲＯＭに記憶される構成としておけばよい。
ここで、負極側のスイッチング素子ＵＬ、ＶＬおよびＷＬは、正極側のスイッチング素子ＵＨ、ＶＨおよびＷＨに入力されるＰＷＭ信号とは逆相のＰＷＭ信号が入力される。そこで、対をなすスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比は、正極側と負極側とでは異なるが、本実施形態においては、正極側のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を、対をなすスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比という。

図９は、第１実施形態に係るフリーレス通電パターンの一例を説明するための図である。図９は、横軸を電気角とし、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗと、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬの通電パターンとの対応関係を示す図である。図９に示す通電制御の例は、進角２０°で通電角１３０°とする場合である。通電パターンは、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬが、継続的にオンされた状態（「ＯＮ」）、すなわち「ＯＮ」（第１状態）から「ＰＬ」(第４状態)へ変更した状態と、継続的にオフ「ＯＦＦ」された状態（「ＯＮ」または「ＰＷＭ」以外の期間）、すなわち、「ＯＦＦ」（第２状態）から「ＰＭ」（第６状態）へ変更した状態と、一定の周期でオンまたはオフに制御された状態（ＰＷＭ制御された状態）（「ＰＷＭ」）、すなわち、「ＰＷＭ」（第３状態）から「ＰＳ」（第５状態）へ変更した状態と、のいずれかの組み合わせである。各ステージ１〜６は、さらに３つの区間Ａ、ＢおよびＣにそれぞれ区分されている。区間Ａ、ＢおよびＣに対しては個別に通電パターンが設定されている。区間Ａ、ＢおよびＣの期間（電気角）は、進角の値と通電角の値によって変化する。
なお、ＰＷＭ制御された状態において各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬはそれぞれＯＮとＯＦＦとを繰り返すため、正確には波形は複数の凹凸を有する矩形波状となるが、図９および後述の図１１では便宜上、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬのＯＮ／ＯＦＦを明記せず、「ＰＷＭ相」と表記した。ここで、図９において、「ＰＬ」状態を「ＰＷＭ相（ＭＡＸ Ｄｕｔｙ）」、「ＰＳ」状態を「ＰＷＭ相（ＭＩＮ Ｄｕｔｙ）」、「ＰＭ」状態を「ＰＷＭ相（Ｄｕｔｙ＝５０）」と表記する。

例えば、ホールエッジＨＥ１とホールエッジＨＥ２で囲まれたステージ１では、区間Ａの通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＰＬ」、「ＰＬ」、「ＰＳ」、「ＰＳ」、「ＰＭ」、および「ＰＭ」の組み合わせである。また、区間Ｂの通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＰＬ」、「ＰＬ」、「ＰＳ」、「ＰＳ」、「ＰＬ」、および「ＰＬ」の組み合わせである。また、区間Ｃの通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＰＭ」、「ＰＭ」、「ＰＳ」、「ＰＳ」、「ＰＬ」、および「ＰＬ」の組み合わせである。

また、図１０は、図９に示すフリーレス通電パターンの一例をテーブルとしてまとめたものである。制御部１２におけるＲＯＭは、例えば、図１０に示すような形式でフリーレス通電パターンを記憶する。なお、図１０において、「ＰＬ」は最大デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第４状態、「ＰＳ」は最小デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第５状態、「ＰＭ」は最大デューティ比と最小デューティ比と間の中間のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第６状態を、それぞれ表す。

次に、第２実施形態として、２つ目の方法を用いたフリーレス通電パターンについて説明する。２つ目の方法を用いたフリーレス通電パターンによる駆動・通電では、上記（１）〜（３）の状態を、それぞれ下記（７）〜（９）の３つの状態に変更する。なお、（１）の状態と（７）の状態とにおいて、各スイッチング素子に対する制御は同じであるため、実際には状態は変化していない。
（７）第７状態：第１状態を維持し、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬが、継続的にオンされた状態（「ＯＮ」）とする。
（８）第８状態：第３状態を、外部から入力される指示デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第８状態（以下、「Ｐ１ 」状態と言う）へと変更する。
（９）第９状態：第２状態を、外部から入力される指示デューティ比の１／２のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第９状態（以下、「Ｐ２」状態と言う）へと変更する。
つまり、フリーレス通電パターンにおいてＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルがそれぞれＰ２状態（第９状態）となるタイミングは、矩形波通電パターンにおいてＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルがそれぞれＯＦＦ相のコイル（第２状態）となるタイミングと同じである。
これにより、通電パターンが第１状態から第２状態へ切り替わる際に、ブラシレスモータの入力端子に負電圧が発生したときに、スイッチング素子を駆動する制御回路（制御部１２）が誤動作するという問題に対応できる。また、１２０°矩形波通電ではフリーとなるタイミング（相開放期間：第２状態にある期間）においても、第９状態のようにＰＷＭ制御することにより、結果的に１８０°通電となり、転流時の電流波形が滑らかになることで駆動音が静かになる(モータ作動音を低減する)効果が期待できる。
すなわち、第１実施形態および第２実施形態のどちらのフリーレス通電パターンによる駆動・通電方法を用いても、同様の効果が期待できる。

ここで、本実施形態において、第７状態におけるデューティ比は１００％である。例えば、指示デューティ比が８０％の場合、第８状態におけるデューティ比は８０％となり、第９状態におけるデューティ比は８０÷２により４０％となる。なお、指示デューティ比は、予めユーザーにより制御部１２が有するＲＯＭに記憶される構成としておけばよい。

図１１は、第２実施形態に係るフリーレス通電パターンの一例を説明するための図である。図１１は、横軸を電気角とし、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗと、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬの通電パターンとの対応関係を示す図である。図１１に示す通電制御の例は、進角２０°で通電角１３０°とする場合である。通電パターンは、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬが、継続的にオンされた状態（「ＯＮ」）、すなわち「ＯＮ」（第１状態）を維持している状態（第７状態）と、継続的にオフ「ＯＦＦ」された状態（「ＯＮ」または「ＰＷＭ」以外の期間）、すなわち、「ＯＦＦ」（第２状態）から「Ｐ２」（第９状態）へ変更した状態と、一定の周期でオンまたはオフに制御された状態（ＰＷＭ制御された状態）（「ＰＷＭ」）、すなわち、「ＰＷＭ」（第３状態）から「Ｐ１」（第８状態）へ変更した状態と、のいずれかの組み合わせである。各ステージ１〜６は、さらに３つの区間Ａ”、Ｂ”およびＣ”にそれぞれ区分されている。区間Ａ”、Ｂ”およびＣ”に対しては個別に通電パターンが設定されている。区間Ａ”、Ｂ”およびＣ”の期間（電気角）は、進角の値と通電角の値によって変化する。ここで、図１１において、「Ｐ１」状態を「ＰＷＭ相（指示Ｄｕｔｙ）」、「Ｐ２」状態を「ＰＷＭ相（１／２ Ｄｕｔｙ）」と表記する。

例えば、ホールエッジＨＥ１とホールエッジＨＥ２で囲まれたステージ１では、区間Ａ”の通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「１」、「０」、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「Ｐ２」、および「Ｐ２」の組み合わせである。また、区間Ｂ”の通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「１」、「０」、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「１」、および「０」の組み合わせである。また、区間Ｃ”の通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「Ｐ２」、「Ｐ２」、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「１」、および「０」の組み合わせである。

また、図１２は、図１１に示すフリーレス通電パターンの一例をテーブルとしてまとめたものである。制御部１２におけるＲＯＭは、例えば、図１２に示すような形式でフリーレス通電パターンを記憶する。なお、図１２において、「Ｐ１」は外部から入力される指示デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第８状態、「Ｐ２」は指示デューティ比の１／２のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第９状態、「１」はオン、「０」はオフを、それぞれ表す。

次に、図１３を参照して制御部１２による矩形波通電制御とフリーレス通電制御の切り替え動作について説明する。図１３は、制御部１２による通電制御切り替え動作の一例を示すフローチャートである。制御部１２は、動作開始後は例えば一定周期で図１３に示す処理を繰り返し実行する。なお、制御部１２は、動作開始時は常にフリーレス通電制御を選択する。

ワイパＯＮの状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
具体的には、制御部１２は、ブラシレスモータ１ａに対して、ワイパスイッチのＯＮのスイッチ情報が入力されたか否かを判定する。
ワイパＯＮの状態にない場合（ステップＳ１１−Ｎｏ）、格納・停止処理が実施される（ステップＳ１２）。
具体的には、制御部１２は、ワイパアーム３ａおよび３ｂを、払拭範囲５ａおよび５ｂの下反転位置の下方に設けられた格納位置に格納し、ブラシレスモータ１ａを停止状態にする。

一方、ワイパＯＮの状態にある場合（ステップＳ１１−Ｙｅｓ）、ロータ１３の負荷が高負荷であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
具体的には、制御部１２におけるポイント値比較部１２ｄは、累積ポイント値（負荷積算値）が閾値Ｓ１（所定の第１の閾値）以上であるか否かを判定する。なお、このときの累積ポイント値算出の際には、デューティ比としては、第１実施形態のフリーレス通電パターンにおいては、第４状態（「ＰＬ」状態）、第５状態（「ＰＳ」状態）および第６状態（「ＰＭ」状態）での３つのデューティ比のステージ１〜６期間での時間的な平均値が用いられる。もっとも、例えば、フリーレス通電パターンの第６状態（「ＰＭ」状態）でのデューティ比を用いてもよい。
また、第２実施形態のフリーレス通電パターンにおいては、第７状態、第８状態（「Ｐ１」状態）および第９状態（「Ｐ２」状態）での３つのデューティ比のステージ１〜６期間での時間的な平均値や、第９状態（「Ｐ２」状態）でのデューティ比用いて、累積ポイント値算出を行ってもよい。
累積ポイント値が閾値Ｓ１未満（所定の第１の閾値未満）の場合（ステップＳ１３−Ｎｏ）、フリーレス通電制御を継続する（ステップＳ１４）。具体的には、制御部１２における指令部１２ｅは、現在切り替えている通電パターンであるフリーレス通電パターンを継続する（ステップＳ１４）。

一方、累積ポイント値が閾値Ｓ１以上（所定の第１の閾値以上）である場合（ステップＳ１３−Ｙｅｓ）、矩形波通電制御を行う。具体的には、制御部１２における指令部１２ｅは、通電パターンを矩形波通電パターンに切り替える（ステップＳ１５）。
ここで、通電パターンの変更タイミング（切り替えタイミング）は、ワイパアーム３ａおよび３ｂを、払拭途中で切り替えすると、挙動異常となる可能性があるため、ワイパアーム３ａおよび３ｂが、払拭範囲５ａおよび５ｂの反転位置（下反転位置、上反転位置）に位置したタイミングである。

続いて、矩形波通電制御が終了したか否かを判定する（ステップＳ１６）。
具体的には、制御部１２におけるポイント値比較部１２ｄは、累積ポイント値（負荷積算値）が閾値Ｓ２（第１の閾値より小さい所定の第２の閾値）未満か否かを判定する。なお、このときの累積ポイント値算出の際には、デューティ比としては、矩形波通電パターンの第１状態（「ＯＮ」状態、デューティ比として１００％となる）、第２状態（「ＯＦＦ」状態、デューティ比として０％となる）および第３状態（「ＰＷＭ」状態、デューティ比として０〜１００％となる）での３つのデューティ比のステージ１〜６期間での時間的な平均値が用いられる。もっとも、例えば、矩形波通電パターンの第３状態（「ＰＷＭ」状態）でのデューティ比を用いてもよい。
また、ロータ１３の負荷が同じである場合、矩形波通電パターンのデューティ比の時間的な平均値、或いは第３状態（「ＰＷＭ」状態）でのデューティ比は、フリーレス通電パターンのデューティ比の時間的な平均値、或いは第６状態（「ＰＭ」状態）でのデューティ比より小さい値となるため、矩形波通電の方がフリーレス通電よりモータ特性が向上する。

累積ポイント値が閾値Ｓ２以上の場合（ステップＳ１６−Ｎｏ）、ステップＳ１５に戻って、矩形波通電制御を継続する。一方、累積ポイント値が閾値Ｓ２未満（所定の第２の閾値未満）の場合（ステップＳ１６−Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に戻って、ワイパスイッチのＯＮのスイッチ情報が入力されたか否かを判定する。
このステップＳ１１の判定結果により、ステップＳ１１−Ｎｏの場合、上述したステップＳ１２の処理（格納・停止処理）を行う。
一方、ステップＳ１１−Ｙｅｓの場合、このときは累積ポイント値が閾値Ｓ１未満（所定の第１の閾値未満）であるので、ステップＳ１３の結果（ステップＳ１３−Ｎｏ）により、ステップＳ１４の処理（フリーレス通電制御）を行う。
すなわち、矩形波通電制御の終了タイミングは、ロータ１３の負荷が低負荷となり、その後にフリーレス通電制御となる場合や、払拭終了のタイミングである。

以上のように、本発明の実施形態によれば、ロータ１３の負荷が高負荷である場合には、フリーレス通電制御を矩形波通電制御に切り替えることにより、モータ特性が向上するので、負荷負けせずに払拭を継続することが可能となる。一方、ロータ１３の負荷が低負荷である場合には、払拭動作時のモータ作動音が大きくなってしまうという矩形波通電制御を、フリーレス通電制御に切り替えることにより、モータ作動音を低減することが可能となる。
すなわち、本発明の実施形態によれば、ロータの負荷に応じて決定される負荷積算値に応じて適切にフリーレス通電制御と矩形波通電制御とを切り替えることができる。
また、ステップＳ１６において、矩形波通電制御からフリーレス通電制御へ切り替える際の累積ポイント値の閾値Ｓ２を、閾値Ｓ１より小さい値とすることで、負荷の変動が激しい場合であっても、通電パターンの切り替え頻度を下げ、乗員に与える違和感を緩和できる。

また、図１４は、制御部１２による通電制御切り替え動作の他の一例を示すフローチャートである。図１３の実施形態と同一のステップについては同一の符号を付与するとともに、説明を省略する。本実施形態は、ステップＳ１３の前にステップＳ１７及びステップＳ１８がある点が図１３に示すフローチャートと異なる。なお、制御部１２は、図１３の実施形態と同様、動作開始時は常にフリーレス通電制御を選択する。

ここで、制御部１２は、ブラシレスモータ１ａ、１ｂに設けられたホールセンサ１５ｕ、１５ｖおよび１５ｗの出力信号に基づいて、ブラシレスモータ１ａ、１ｂの回転速度を検出する。また、制御部１２は、ブラシレスモータ１ａ、１ｂに設けられた絶体角度センサ（不図示）の出力信号に基づいて、ブラシレスモータ１ａ、１ｂの回転角度を検出する。なお、ブラシレスモータ１ａ、１ｂの回転速度とワイパブレード４ａ、４ｂの回転速度との間には、減速比及びリンク動作比に基づく相関関係があり、ブラシレスモータ１ａ、１ｂの回転数（回転速度）からワイパブレード４ａ、４ｂの回転位置および払拭回数を算出できる。

図１４に示すように、ワイパＯＮの状態にある場合（ステップＳ１１−Ｙｅｓ）、制御部１２は、矩形波通電パターンによる払拭回数が０回または所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。ここで、矩形波通電による払拭回数は、フリーレス通電から矩形波通電に切り替わってからカウントを始め、後述するステップＳ２２において矩形波通電からフリーレス通電に切り替わった時にカウントがリセットされる。矩形波通電による払拭回数の所定値は、例えば１０回に設定される。
矩形波通電パターンによる払拭回数が０回でなく、所定値以上でもない場合（ステップＳ１７−Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻り現在実行中の通電パターンを継続する。
矩形波通電パターンによる払拭回数が０回または所定値以上の場合（ステップＳ１７−Ｙｅｓ）、制御部１２は、ワイパブレード４ａ、４ｂが下反転位置にあるか否かを判定する（ステップＳ１８）。
ワイパブレード４ａ、４ｂが下反転位置にない場合（ステップＳ１８−Ｎｏ）、ワイパブレード４ａ、４ｂが下反転位置に到達するまで現在実行中の通電パターンを継続する。
ワイパブレード４ａ、４ｂが下反転位置にある場合（ステップＳ１８−Ｙｅｓ）、ステップＳ１３へ移行する。ステップＳ１３において、累積ポイント値が閾値Ｓ１以上（所定の第１の閾値以上）である場合（ステップＳ１３−Ｙｅｓ）、矩形波通電制御（ステップＳ１５）を行い、ステップＳ１６へ移行する。

以上のような実施形態においても、図１３に示す実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、ステップＳ１８において、フリーレス通電と矩形波通電との切り替えは、ワイパブレード４ａ、４ｂが下反転位置にある場合に行うという条件を加えたことで、通電パターンに切り替えに起因する払拭リズムの変化を乗員に気づかせにくくできる。なお、上記実施形態では、ステップＳ１８におけるワイパブレード４ａ、４ｂの位置の条件を下反転位置として説明したが、上反転位置であっても同様の効果が得られる。また、矩形波通電からフリーレス通電への切り替え時に、ステップＳ１７において矩形波通電パターンによる払拭回数の条件を加えることで、負荷の変動が激しい場合であっても、通電パターンの切り替え頻度を下げ、乗員に与える違和感を緩和できる。

なお、本発明の実施形態は上記のものに限定されない。例えば、上記実施形態では、ロータ１３およびステータ１４と、インバータ１１および制御部１２を一体的に構成しているが、例えば、制御部１２をその他の構成から分離して構成したり、制御部１２とインバータ１１をその他の構成から分離して構成したりしてもよい。また、上記実施形態は、ワイパ装置１０には２つのモータ装置１００ａおよび１００ｂが設けられている構成としたが、この構成に限定されず、例えば、１つのモータ装置でリンク機構を介しワイパアーム３ａおよび３ｂを揺動運動させる構成としてもよい。また、上記実施形態は、ブラシレスモータ１ａおよび１ｂを、ワイパ装置１０の構成要素としているが、適用分野はワイパ装置に限定されない。

１ａ、１ｂ ブラシレスモータ
１０ ワイパ装置
１００ａ、１００ｂ モータ装置
１１ インバータ
ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ スイッチング素子
１２ 制御部
１２ａ ポイント値算出部
１２ｂ 負荷ポイントマップ
１２ｃ ポイント値累積部
１２ｄ ポイント値比較部
１２ｅ 指令部
１３ ロータ
１４ ステータ
１４ｕ、１４ｖ、１４ｗ 巻線
１５ｕ、１５ｖ、１５ｗ ホールセンサ

Claims (8)

1. 三相巻線を有するステータと、
   永久磁石を有し、前記ステータに対向した状態で回転するロータと、
   複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子をオンまたはオフすることで前記三相巻線に交流電流を通電するインバータと、
   前記ロータの回転に応じた前記三相巻線の各相の通電状態の変化を表す通電パターンをフリーレス通電パターンまたは矩形波通電パターンに切り替えて前記複数のスイッチング素子のオンまたはオフの状態を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記ロータの負荷に応じて決定される負荷積算値が所定の第１の閾値未満の場合に前記通電パターンを前記フリーレス通電パターンに切り替え、前記負荷積算値が前記所定の第１の閾値以上の場合に前記通電パターンを前記矩形波通電パターンに切り替える、
   ブラシレスモータ。
2. 前記矩形波通電パターンは、前記スイッチング素子が継続的にオンされた状態である第１状態、若しくは前記スイッチング素子が継続的にオフされた状態である第２状態、またはＰＷＭ制御された状態である第３状態のいずれかの組み合わせである通電パターンを含み、
   前記フリーレス通電パターンは、前記スイッチング素子が前記第３状態でのＰＷＭ制御よりも大きな最大デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第４状態、若しくは前記スイッチング素子が前記第３状態でのＰＷＭ制御よりも小さな最小デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第５状態、または前記最大デューティ比と前記最小デューティ比との間の中間のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第６状態のいずれかの組み合わせである通電パターンを含む、
   請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記矩形波通電パターンは、前記スイッチング素子が継続的にオンされた状態である第１状態、若しくは前記スイッチング素子が継続的にオフされた状態である第２状態、またはＰＷＭ制御された状態である第３状態のいずれかの組み合わせである通電パターンを含み、
   前記フリーレス通電パターンは、前記スイッチング素子が継続的にオンされた状態である第７状態、若しくは前記スイッチング素子が外部から入力される指示デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第８状態、または前記指示デューティ比の１／２のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態である第９状態のいずれかの組み合わせである通電パターンを含む、
   請求項１に記載のブラシレスモータ。
4. 前記制御部は、
   前記負荷積算値が前記所定の第１の閾値以上になったのちに、前記負荷積算値が前記所定の第１の閾値より小さい所定の第２の閾値未満の場合になった場合に前記通電パターンを前記フリーレス通電パターンに切り替える、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。
5. 前記負荷積算値は、前記インバータに供給される電源電圧と、前記ロータの回転速度と、フリーレス通電パターンまたは矩形波通電パターンを構成する通電状態のうちＰＷＭ制御された状態でのＰＷＭ信号のデューティ比と、を所定の間隔で検出し、検出した３つの値に基づいて算出される負荷ポイント値を累積した値である、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。
6. 三相巻線を有するステータと、
   永久磁石を有し、前記ステータに対向した状態で回転するロータと、
   複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子をオンまたはオフすることで前記三相巻線に交流電流を通電するインバータと、
   前記ロータの回転に応じた前記三相巻線の各相の通電状態の変化を表す通電パターンをフリーレス通電パターンまたは矩形波通電パターンに切り替えて前記複数のスイッチング素子のオンまたはオフの状態を制御する制御部と、
   を備えたブラシレスモータの制御方法であって、
   前記制御部は、
   前記ロータの負荷に応じて決定される負荷積算値が所定の第１の閾値未満の場合に前記通電パターンを前記フリーレス通電パターンに切り替え、前記負荷積算値が前記所定の第１の閾値以上の場合に前記通電パターンを前記矩形波通電パターンに切り替える、
   ブラシレスモータの制御方法。
7. 請求項６に記載のブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータにより揺動されるワイパアームと、
   前記ワイパアームに接続され、車両の払拭領域を往復払拭するワイパブレードと、
   を備えたワイパ装置の制御方法であって、
   前記制御部は、前記ワイパブレードの位置が前記払拭領域中の反転位置にあるとき、前記通電パターンを切り替える、
   ワイパ装置の制御方法。
8. 請求項７に記載のワイパ装置の制御方法であって、
   さらに、前記制御部は、前記矩形波通電パターンにおけるワイパブレードの払拭回数をカウントし、前記払拭回数が所定値以上の場合に前記矩形波通電パターンから前記フリーレス通電パターンに切り替える、
   ワイパ装置の制御方法。

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