JP2023103512A - Motor unit and motor control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータユニットおよびモータ制御方法に関する。 The present invention relates to a motor unit and a motor control method.
車両などのワイパは、モータの動力により往復移動することで、窓などの対象面を払拭する。一般に、ワイパ駆動用のモータは、センサを用いたフィードバック制御により、回転軸が所定角度になると回転の向き(正/逆)を反転する。ワイパは、モータのかかる反転動作により、例えば窓などの対象面の左右方向に往復移動して、対象面の塵などを払拭する。以下、ワイパ駆動用のモータを、「ワイパモータ」、「正逆回転モータ」などと称する場合がある。 A wiper of a vehicle or the like wipes a target surface such as a window by reciprocating with the power of a motor. In general, a wiper drive motor reverses the direction of rotation (forward/reverse) when the rotation axis reaches a predetermined angle by feedback control using a sensor. The wiper reciprocates in the left-right direction of a target surface such as a window due to the reversal operation of the motor, thereby wiping dust and the like from the target surface. Hereinafter, the wiper drive motor may be referred to as a "wiper motor", a "forward/reverse rotation motor", or the like.
ワイパの往復移動する角度を検知するために、従来、アナログ出力のMRセンサを用いたワイパモータがある(例えば特許文献1を参照)。アナログ出力のセンサは、デジタル出力のセンサに比べ、分解能が高く、安価である。
Conventionally, there is a wiper motor that uses an analog output MR sensor to detect the reciprocating angle of the wiper (see
一方、MRセンサは、種々の外乱によって、特に、外部からの磁束の影響(例えば、電気自動車の駆動用モータに流れる大電流による磁束等)によって、誤差を生じる場合がある。MRセンサに誤差が生じた場合、ワイパモータが過剰に回転してしまうおそれがある。 On the other hand, the MR sensor may generate errors due to various disturbances, particularly due to the influence of magnetic flux from the outside (for example, magnetic flux due to a large current flowing in the drive motor of an electric vehicle). If an error occurs in the MR sensor, the wiper motor may rotate excessively.
特に、車両用のワイパモータ(回転軸および出力軸)が過剰に回転した場合、車体にワイパ装置が干渉し、車体およびワイパ装置が損傷するおそれがある。このため、上記のような外乱によるMRセンサの誤差発生の問題に対処することが求められていた。 In particular, when a wiper motor (rotary shaft and output shaft) for a vehicle rotates excessively, the wiper device may interfere with the vehicle body and damage the vehicle body and the wiper device. For this reason, it has been desired to deal with the problem of the occurrence of errors in the MR sensor due to the above disturbances.
本発明の他の課題は、後述する明細書および図面等の詳細な説明から明らかになるであろう。 Other subjects of the present invention will become clear from detailed descriptions such as the specification and drawings to be described later.
本発明に係るモータユニットは、
2つの反転位置の間で正逆回転する回転軸と、
前記回転軸の回転角度に応じてアナログ信号を出力する回転軸センサと、
前記アナログ信号から前記回転軸の回転角度を算出する回転角度算出部と、
前記アナログ信号から前記回転軸の回転方向を算出する回転方向算出部と、
前記アナログ信号のベクトル長を算出するベクトル長算出部と、
外部装置により測定された前記回転軸の実際の回転角度と、外乱の無い状態における前記ベクトル長である理想ベクトル長とを予め記憶した記憶部と、
前記回転軸の回転角度が前記反転位置よりも手前の規定位置に対応する角度のときの、前記ベクトル長と前記理想ベクトル長との誤差であるベクトル長誤差を算出するベクトル長誤差算出部と、
前記ベクトル長誤差が閾値の範囲外である場合、前記反転位置を変更する反転位置変更部と、を備える。
A motor unit according to the present invention includes:
a rotating shaft that rotates forward and backward between two reversing positions;
a rotating shaft sensor that outputs an analog signal according to the rotation angle of the rotating shaft;
a rotation angle calculation unit that calculates the rotation angle of the rotation shaft from the analog signal;
a rotation direction calculation unit that calculates the rotation direction of the rotation shaft from the analog signal;
a vector length calculator that calculates the vector length of the analog signal;
a storage unit that stores in advance the actual rotation angle of the rotation shaft measured by an external device and the ideal vector length that is the vector length in a state without disturbance;
a vector length error calculation unit for calculating a vector length error, which is an error between the vector length and the ideal vector length, when the rotation angle of the rotating shaft is an angle corresponding to a specified position before the reversal position;
and a reversal position changing unit that changes the reversal position when the vector length error is out of a threshold range.
本発明によれば、外乱の発生に対応しワイパの反転位置の精度の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of the wiper reversal position in response to the occurrence of disturbance.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一または類似の機能を有する部分については同一または類似の符号を付して、適宜その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, parts having the same or similar functions are denoted by the same or similar reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
まず、図1および図2を参照して、本開示の回転角度補正装置が適用され得るワイパ装置およびワイパ用のモータアセンブリ(以下、単にモータと略称する場合がある)の一具体例について説明する。図1は、ワイパ装置の一具体例を説明する図である。また、図2は、ワイパ用のモータの一具体例を説明する図である。 First, with reference to FIGS. 1 and 2, a specific example of a wiper device and a wiper motor assembly (hereinafter sometimes simply referred to as a motor) to which the rotation angle correcting device of the present disclosure can be applied will be described. . FIG. 1 is a diagram illustrating a specific example of a wiper device. FIG. 2 is a diagram for explaining a specific example of a wiper motor.
図1に示すように、自動車等の車両10には、ウィンドシールドとしてのフロントガラス11が設けられ、当該フロントガラス11に近接するようにしてワイパ装置12が搭載される。ワイパ装置12は、車室内のワイパスイッチ(図示せず)をオン操作することで作動し、フロントガラス11に付着した付着物を払拭する。
As shown in FIG. 1, a
ワイパ装置12は、モータ20と、モータ20の揺動運動を各ピボット軸13a,13bに伝達する動力伝達機構14と、基端側が各ピボット軸13a,13bにそれぞれ固定され、先端側が各ピボット軸13a,13bの揺動運動によりフロントガラス11上で往復の払拭動作を行う一対のワイパ部材15a,15bとを備える。モータ20は、例えば、ブラシレスモータである。各ワイパ部材15a,15bは、それぞれ、運転席側および助手席側に対応して設けられ、ワイパアーム16a,16bと、各ワイパアーム16a,16bに装着されたワイパブレード17a,17bと、を備える。
The
モータ20は、ワイパ部材15a,15bに往復の払拭動作を行わせる。すなわち、モータ20が回転すると、モータ20の揺動運動が動力伝達機構14を介して各ピボット軸13a,13bに伝達され、各ピボット軸13a,13bは、揺動運動するようになる。このようにして、モータ20の駆動力が各ワイパ部材15a,15bに伝達され、各ワイパブレード17a,17bは、フロントガラス11の各払拭範囲11a,11b内に付着した付着物を払拭する。なお、明細書では、各ワイパ部材15a,15bを総称してワイパ部材15と呼ぶ。
The
図2において、モータ20は、モータ本体部30と減速機構部40とを備える。モータ本体部30は、鋼板をプレス加工等することにより有底筒状に形成されたヨーク31を備え、当該ヨーク31の内部には、環状に形成されたステータ32が固定されている。ステータ32には、U相,V相,W相(3相)のコイルが、スター結線の巻き方で巻装されている。
In FIG. 2 , the
図2に示すように、ステータ32の内側には、所定の隙間(エアギャップ)を介してロータ33が回転自在に設けられる。ロータ33は、ここでは、複数極の永久磁石を埋設したIPM(Interior Permanent Magnet)構造となっている。実施の形態では、交互に極性が異なる永久磁石がロータ33の周方向に沿って60°間隔で配置された6極構造を例とするが、4極構造や、8極構造等であってもよい。また、ロータ33は、IPM構造に限らず、ロータの外周表面に複数の永久磁石を貼り付けたSPM(Surface Permanent Magnet)構造であってもよい。
As shown in FIG. 2, a
ロータ33の回転中心には、回転軸33bが貫通して固定される。回転軸33bの基端側(図2中の上側)は、ヨーク31の底部に設けられた軸受(図示せず)によって回転自在に支持され、回転軸33bの先端側(図2中の下側)は、減速機構部40を形成するギヤハウジング41の内部にまで延在している。回転軸33bのギヤハウジング41内への延在部分、すなわち回転軸33bのギヤハウジング41内に位置する先端側および略中央部分は、ギヤハウジング41に設けられた一対の軸受(図示せず)によってそれぞれ回転自在に支持される。
A rotating
回転軸33bの先端側には、減速機構50を形成するウォーム51が一体に設けられる。また、回転軸33bのウォーム51とロータ33との間でウォーム51寄りの部分には、環状に形成された回転軸用磁石34が一体に設けられる。回転軸用磁石34は、回転軸33bのギヤハウジング41内への延在部分に設けられ、回転軸33bの周方向に沿って配置された複数極の永久磁石を備える。回転軸用磁石34の永久磁石は、例えば、前述したロータ33の永久磁石と同じ極数で構成され、この例では、回転軸用磁石34の周方向に沿って60°間隔で配置された6極構造となっている。
A
回転軸用磁石34は、回転軸33bの回転速度を検出するために用いられるのに加えて、ロータ33のステータ32に対する回転位置を、回転軸33bを介して検出するために用いられる。したがって、回転軸用磁石34の永久磁石は、回転軸33bの回転位置に対するロータ33の永久磁石の極性と、回転軸用磁石34の永久磁石の極性とが逐次一致するように取り付けられる。このように互いに極性を一致させることで、ロータ33の回転位置を検出する際に、極性の位相ズレ等を補正するための補正制御が不要となり、ひいてはモータ20の制御の複雑化を回避できるようになる。
The rotating
なお、回転軸用磁石34の永久磁石の極数は、必ずしもロータ33の永久磁石の極数と同じである必要はなく、整数倍であってもよい。すなわち、回転軸用磁石34は、ロータ33の永久磁石の極性が変化する回転軸33bの各回転位置において、回転軸用磁石34の永久磁石の極性も変化するような構成であればよい。回転軸用磁石34の永久磁石の極数をロータ33の永久磁石の極数の2倍以上にすると、ロータ33のステータ32に対する回転位置がより細分化して得られるため、より細かなロータ33の制御が可能となる場合がある。
The number of permanent magnet poles of the
図2に示すように、減速機構部40は、アルミ製のギヤハウジング41と、ギヤハウジング41の開口部41a(図2中の手前側)を閉塞するプラスチック製のギヤカバー42とを備える。ギヤハウジング41には、図示しない締結部材(固定ネジ等)を介してヨーク31が固定される。これにより、モータ本体部30と減速機構部40は、一体化され、回転軸33bに設けたウォーム51と回転軸用磁石34は、ギヤハウジング41内に配置されることになる。
As shown in FIG. 2, the
ギヤハウジング41の内部には、ウォームホイール52(詳細図示せず)が回転自在に設けられる。ウォームホイール52は、例えばPOM(ポリアセタール)プラスチック等の樹脂材料により円盤状に形成され、その外周部分にはギヤ歯52a(詳細図示せず)が形成される。ウォームホイール52のギヤ歯52aは、ウォーム51と噛み合わされており、ウォームホイール52はウォーム51と共に減速機構50を構成する。
A worm wheel 52 (not shown in detail) is rotatably provided inside the
ウォームホイール52の回転中心には、出力軸52bの基端側が固定されており、出力軸52bは、ギヤハウジング41のボス部41bに、軸受(図示せず)を介して回転自在に支持される。出力軸52bの先端側は、ギヤハウジング41の外部に延出し、当該出力軸52bの先端部分には、図1に示すように動力伝達機構14が固定される。これにより、回転軸33bの回転速度がウォーム51およびウォームホイール52(減速機構50)を介して減速され、この減速によって高トルク化された出力が、出力軸52bを介して動力伝達機構14に出力されるようになっている。なお、本発明における「回転軸」とは専ら出力軸52bの方を意味しており、符号を用いずに「回転軸」の用語を使用する場合、出力軸52bを意味している。
A proximal end of an
図2に示すように、出力軸52b(回転軸)のギヤハウジング41内への延出部分には、ウォームホイール52を介してタブレット状の出力軸用磁石53が設けられる。出力軸用磁石53は、出力軸52bと一体で回転するように取り付けられる。出力軸用磁石53は、その周方向に沿う略180°の範囲がS極に着磁され、その他の略180°の範囲がN極に着磁される。当該出力軸用磁石53は、出力軸52bのギヤハウジング41に対する回転位置を検出するために用いられる。
As shown in FIG. 2 , a tablet-shaped
ギヤハウジング41の開口部41aは、ギヤハウジング41の内部にウォームホイール52等の構成部品を収容するために形成され、当該開口部41aは、ギヤカバー(図示せず)によって閉塞される。ギヤハウジング41とギヤカバーとの間にはシール部材(図示せず)が設けられ、これによりギヤハウジング41とギヤカバーとの間から減速機構部40の内部に雨水等が浸入するのを防止している。ギヤカバーの内側には、図2に示すように制御基板60が装着される。当該制御基板60は、ギヤカバーに設けたコネクタ接続部(図示せず)に接続される車両10側の外部コネクタ(図示せず)を介して、外部電源100およびワイパスイッチに電気的に接続される。
An
制御基板60には、図2に示すように、3つの回転軸センサ65a,65b,65cと、出力軸センサ66とが実装される。3つの回転軸センサ65a,65b,65cは、それぞれ、3相(U相,V相,W相)に対応して設けられ、ホールICで構成される。ホールICは、極性の変化(N極からS極への変化またはS極からN極への変化)に応じて論理レベルが推移するホール信号(パルス信号)を生成する。出力軸センサ66は、例えば、磁気抵抗素子よりなるMRセンサで構成される。MRセンサは、磁界の大きさに応じた出力電圧を生成する。
On the
各回転軸センサ65a~65cは、回転軸用磁石34と対向する位置に実装される。具体的には、各回転軸センサ65a~65cは、回転軸用磁石34の外周面(側面)と対向するよう、それぞれ等間隔で並んで制御基板60に実装される。これにより、各回転軸センサ65a~65cは、回転軸用磁石34の回転に伴って、所定の位相差でホール信号を順次生成する。なお、明細書では、各回転軸センサ65a~65cを総称して回転軸センサ65と呼ぶ。出力軸センサ66は、制御基板60上で、出力軸用磁石53と対向する位置に実装される。これにより、各出力軸センサ66は、出力軸用磁石53の回転に応じて電圧値が連続的に変化するセンサ信号を生成する。
Each of the
モータ20には、図2に示すように、モータ20の温度を検出する温度センサ45が設けられる。温度センサ45は、例えば、サーミスタ素子であり、ここでは、ロータ33の近辺に設けられる。制御基板60は、温度センサ45を介して、モータ20(特にロータ33)の温度を検出することができる。
The
以下、従来技術の課題について、図3~図5を参照して説明する。ここで、図3は、従来技術の課題を詳述するためのMRセンサのアナログ出力値を例示するグラフである。また、図4は、図3のサイン(SIN(a))波SWをX座標、コサイン(COS(a))波CWをY座標とした外乱磁束による磁束を説明する図である。 Problems of the prior art will be described below with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. Here, FIG. 3 is a graph illustrating analog output values of the MR sensor for detailing the problems of the prior art. FIG. 4 is a diagram for explaining magnetic flux due to disturbance magnetic flux, with the sine (SIN(a)) wave SW of FIG. 3 as the X coordinate and the cosine (COS(a)) wave CW as the Y coordinate.
従来、ワイパ装置12(以下、従前におけるモータおよび制御機能付きワイパ(ワイパシステム)を制御ワイパと称する)の構成要素である回転軸センサ65として、モータ20の出力軸のワイパ作動角度を検出するために、アナログ出力の絶対角度検出用MRセンサが使用される場合がある。
Conventionally, the wiper operating angle of the output shaft of the
かかるアナログ出力の絶対角度検出用MRセンサは、図3のグラフ中にサイン(SIN(a))波SWおよびコサイン(COS(a))波CWとして示すような、直交位相差の関係を有する(言い換えると90度位相の異なる)2つの正弦波を出力する。図3のグラフにおいて、横軸はモータ20の出力軸の角度(a)〔°〕を示し、縦軸は、サイン(SIN(a))波SWおよびコサイン(COS(a))波CWの各々の出力値を示す。そして、これら二つの波形のアークタンジェント(arctan)が計算されることによって、モータ20の出力軸のワイパ作動角度が算出される。
Such an analog output absolute angle detection MR sensor has a quadrature phase difference relationship shown as sine (SIN(a)) wave SW and cosine (COS(a)) wave CW in the graph of FIG. In other words, it outputs two sine waves with a phase difference of 90 degrees. In the graph of FIG. 3, the horizontal axis indicates the angle (a) [°] of the output shaft of the
図4では、基準点Pを中心として、図3中のモータ20の出力軸を360°回転させたときのサイン(SIN(a))波SWの出力の値(縦軸の値)をX座標(横軸)とし、コサイン(COS(a))波CWの出力の値(縦軸の値)をY座標(縦軸)として表している。
In FIG. 4, the output value (value on the vertical axis) of the sine (SIN(a)) wave SW when the output shaft of the
図4中にIで示す円は、モータ20(マグネットを備えるロータ33)の回転時における出力値の誤差のない理想的な図形である。この場合、基準点P(すなわちX=0,Y=0)を中心とした一定距離の円を描くため、ベクトル長=√(X2+Y2)は、どの角度においても一定値となる。
A circle indicated by I in FIG. 4 is an ideal figure with no output value error when the motor 20 (
一方、図4中の基準点Pから水平方向に伸びるように示す外乱、この例では外部からの外乱磁束EMが印加された場合、合成磁束I‘として、上述した円Iから右にずれた円で示すように、基準点P(X=0,Y=0)から外乱磁束分だけずれたX値およびY値が出力される。この場合、上記のベクトル長、言い換えると基準点Pからの距離が角度によって変化し、当該変化に応じてワイパの反転位置の誤差が発生する。 On the other hand, when a disturbance extending in the horizontal direction from the reference point P in FIG. , an X value and a Y value shifted from the reference point P (X=0, Y=0) by the disturbance magnetic flux are output. In this case, the vector length, in other words, the distance from the reference point P changes depending on the angle, and an error in the wiper reversal position occurs according to the change.
上述したような外乱磁束が印加された場合の角度誤差とベクトル長誤差の関係性を示すグラフを図5に示す。図5のグラフにおいて、横軸は回転角度すなわち図3と同様にモータ20の出力軸の角度〔°〕を示し、誤差の値を示す。また、図5中、曲線AEは角度誤差を示し、曲線BEは、ベクトル長誤差を示す。
FIG. 5 shows a graph showing the relationship between the angle error and the vector length error when the disturbance magnetic flux as described above is applied. In the graph of FIG. 5, the horizontal axis indicates the rotation angle, that is, the angle [°] of the output shaft of the
ここで、角度誤差AEの曲線は、モータ20の実際の出力軸の回転角度におけるセンサ値を算出し、かかる算出値(センサ値)を実際の回転角度と比較して、その誤差値をグラフ上に記した曲線である。一方、ベクトル長誤差BEの曲線は、モータ20の実際の出力軸の回転角度における算出されたベクトル長と、予め取得された正常時のベクトル長の平均値であるベクトル長基準値と、を比較して、その誤差値をグラフ上に記した曲線である。これら曲線AEおよびBEを比較すると、図4で上述したような一方向から外乱磁束が印加された場合、ベクトル長誤差BEと角度誤差AEとの関係は、約90°ずれて現れることが分かる。
Here, the curve of the angle error AE is obtained by calculating the sensor value at the actual rotation angle of the output shaft of the
上述のような課題および知見等に基づき、本実施の形態では、以下のような基本原理に基づくモータ制御方法およびモータ等を提案する。ここで、図6は、本開示の実施の形態における角度誤差の判定方法等を説明するための、ワイパの上反転位置における外乱磁束予測点を示す図である。 Based on the problems and findings as described above, the present embodiment proposes a motor control method, a motor, and the like based on the following basic principles. Here, FIG. 6 is a diagram showing disturbance magnetic flux prediction points at the up-reversing position of the wiper for explaining a method of determining an angle error and the like in the embodiment of the present disclosure.
図6に示すように、ワイパ部材の2つの反転位置は、一般に、「上反転位置」および「下反転位置」と称される。ここで、上述のようにワイパモータに外乱磁束が印加された場合、ワイパの上反転位置および下反転位置に誤差(本来反転すべき位置からのずれ)が発生することになり、商品性さらにはワイパ部材や車両等の耐久性に影響を及ぼす。 As shown in Figure 6, the two flipped positions of the wiper member are commonly referred to as the "top flipped position" and the "bottom flipped position". Here, when a disturbance magnetic flux is applied to the wiper motor as described above, an error (deviation from the original position where the wiper should be reversed) will occur in the upper and lower reverse positions of the wiper. It affects the durability of components and vehicles.
そこで、本実施の形態では、上述したような特性を利用し、以下のような検出方法にて外乱磁束が印加されたか否かの判定を行う。なお、以下に説明する処理は、例えばマイコン、CPU、GPU、MPUなどの任意のプロセッサ(制御部)で実行でき、かつ使用するプロセッサの数も任意であることは当業者に自明であるが、説明の便宜により、処理主体が単数のプロセッサ(制御部)であると仮定する。さらには、紙面の都合等により、適宜、処理主体の記載が省略される場合があり得る。 Therefore, in the present embodiment, using the characteristics described above, it is determined whether or not a disturbance magnetic flux has been applied by the following detection method. It is obvious to those skilled in the art that the processing described below can be executed by any processor (control unit) such as a microcomputer, CPU, GPU, or MPU, and any number of processors can be used. For convenience of explanation, it is assumed that the processing subject is a single processor (control unit). Furthermore, due to space limitations, etc., the description of the subject of processing may be omitted as appropriate.
本実施形態において、制御部は、上反転位置または下反転位置(以下、総称して「上下反転位置」と称する場合がある。)の手前90°の角度にて、上述したX値およびY値よりベクトル長計算値D(アナログ信号のベクトル長)を算出する。そして、制御部は、算出されたベクトル長計算値Dが、ベクトル長基準値Oとその余裕度Qの範囲にあるか否かを確認し、範囲外である場合、90°回転後にある上下反転位置において外乱磁束が印加された(ワイパの角度誤差が発生した)旨の判定を行う。 In the present embodiment, the controller controls the above-described X value and Y value at an angle of 90° in front of the upside-down position or downside position (hereinafter sometimes collectively referred to as the “upside-down position”). Then, the vector length calculation value D (vector length of analog signal) is calculated. Then, the control unit confirms whether or not the calculated vector length calculation value D is within the range of the vector length reference value O and its margin Q. It is determined that a disturbance magnetic flux has been applied at the position (an angular error of the wiper has occurred).
上記の検出方法にて外乱磁束が印加された旨の判定が行われた場合、制御部は、絶対角度検出用MRセンサの値が外乱磁束によって誤差が生じている状態と認識して、外乱磁束印加時制御に切り替える。この外乱磁束印加時制御では、制御部は、ワイパ部材の上下反転位置を内側にずらすようにモータの反転位置を制御する。このように、ワイパ部材が車両のボディやピラーに干渉しない状態での制御継続を行うことにより、ワイパを継続的に作動させる(ワイパの機能を維持する)ことができる。 When it is determined that a disturbance magnetic flux has been applied by the above detection method, the control unit recognizes that the value of the MR sensor for absolute angle detection is in error due to the disturbance magnetic flux, Switch to on-force control. In this disturbance magnetic flux application time control, the control unit controls the reversing position of the motor so as to shift the vertical reversing position of the wiper member inward. In this way, by continuing control in a state where the wiper member does not interfere with the body or pillars of the vehicle, the wiper can be continuously operated (the wiper function can be maintained).
図7は、本実施の形態における制御モード移行を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining control mode transition in the present embodiment.
本実施の形態では、制御部は、上記の検出方法にて外乱磁束が印加されていない旨が判定された場合、図7中に示す通常時モードを維持し、この通常時モードではワイパモータの制御を従来と同様に行う。これに対し、制御部は、上記の検出方法にて外乱磁束が印加された旨が判定された場合、通常時モードから図7中に示す外乱磁束印加時モードに切り替え、上述した外乱磁束印加時制御を行う。 In the present embodiment, when it is determined by the above detection method that no disturbance magnetic flux is applied, the control unit maintains the normal mode shown in FIG. are performed in the same way as before. On the other hand, when it is determined that the disturbance magnetic flux is applied by the above detection method, the control unit switches from the normal mode to the disturbance magnetic flux applied mode shown in FIG. control.
以下、制御部が行う外乱磁束印加時制御を、より詳しく説明する。制御部は、通常時モードから外乱磁束印加時モードへの切り替えを、図7中の上側に示す式、すなわち、
(O-Q)>D or (O+Q)<D
の式を満たした場合に行う。ここで、左の式(O-Q)>Dは上反転位置に適用され、右の式(O+Q)<Dは、下反転位置に適用される式である。
The following describes in more detail the control performed by the controller during application of disturbance magnetic flux. The control unit performs switching from the normal mode to the disturbance magnetic flux application mode using the equation shown on the upper side in FIG. 7, that is,
(O−Q)>D or (O+Q)<D
It is done when the following formula is satisfied. Here, the equation (O−Q)>D on the left applies to the top flip position, and the equation on the right (O+Q)<D applies to the bottom flip position.
すなわち、制御部は、上反転位置に関し、ベクトル長計算値Dが、ベクトル長基準値Oからベクトル長基準値余裕度Qを引いた値よりも小さい場合、通常時モードから外乱磁束印加時モードへの切り替えを行う。一方、制御部は、下反転位置に関し、ベクトル長計算値Dが、ベクトル長基準値Oとベクトル長基準値余裕度Qとを加えた値よりも大きい場合、通常時モードから外乱磁束印加時モードへの切り替えを行う。このことは、上反転位置と下反転位置につき、個別に外乱磁束印加時モードへの切り替えを行うことができることを意味する。例えば、制御部は、上反転位置が通常時モードの制御のままで、一方、下反転位置については、外乱磁束印加時モードの制御によりワイパ部材の反転位置を内側(手前側)にする、といった制御(反転動作)を行うことができる。 That is, when the vector length calculated value D is smaller than the value obtained by subtracting the vector length reference value margin Q from the vector length reference value O, the control unit switches from the normal mode to the disturbance magnetic flux applied mode. switch. On the other hand, regarding the lower reversing position, if the vector length calculated value D is greater than the sum of the vector length reference value O and the vector length reference value margin Q, the control unit shifts from the normal mode to the disturbance magnetic flux application mode. switch to This means that switching to the disturbance magnetic flux applied mode can be performed individually for the upper reversal position and the lower reversal position. For example, the control unit keeps the upper reversing position under normal mode control, while controlling the lower reversing position in the disturbance magnetic flux applied mode control so that the reversing position of the wiper member is set to the inner side (front side). Control (reversal operation) can be performed.
これに対し、制御部は、図7中の下側に示す式、すなわち、
(O-R)≦D(up) and D(dn)≦(O+R)
の式を満たした場合、外乱磁束印加時モードから通常時モードへの切り替えを行う。なお、Rは、上述したQと同様にベクトル長基準値余裕度を示すが、Qよりも小さい値、すなわちQ>Rの関係となる。
On the other hand, the control unit uses the formula shown on the lower side in FIG. 7, that is,
(OR)≤D(up) and D(dn)≤(O+R)
When the following expression is satisfied, the mode is switched from the disturbance magnetic flux applied mode to the normal mode. Note that R indicates the vector length reference value margin like Q described above, but has a smaller value than Q, that is, Q>R.
かくして、制御部は、上反転時のベクトル長計算値D(up)が、(O-R)以上(ベクトル長基準値Oからベクトル長基準値余裕度Rを引いた値以上)である場合、かつ、下反転時のベクトル長計算値D(dn)が、(O+R)以下(ベクトル長基準値Oとベクトル長基準値余裕度Rとを加えた値以下)である場合に、外乱磁束印加時モードから通常時モードへの切り替えを行う。 Thus, when the vector length calculated value D(up) at the time of upward reversal is (OR) or more (the value obtained by subtracting the vector length reference value margin R from the vector length reference value O) or more, the control unit In addition, when the vector length calculation value D(dn) at the time of downward reversal is (O+R) or less (below the sum of the vector length reference value O and the vector length reference value margin R), when the disturbance magnetic flux is applied Switch from mode to normal mode.
なお、上述したベクトル長基準値余裕度Q、Rは、MRセンサの出力時の電圧、温度、経年劣化などによるベクトル長変化を加味した値が設定される。また、ベクトル長基準値余裕度についてQ>Rの関係を持たせる(外乱磁束印加時モードと通常時モードとの切り替えに使用する余裕度の値を異ならせる)ことにより、モードが頻繁に移行してワイパ部材の動作が不自然に見えてしまうことを防ぐことができる。 Note that the vector length reference value margins Q and R described above are set to values that take into account changes in the vector length due to voltage at the time of output from the MR sensor, temperature, deterioration over time, and the like. In addition, by giving the vector length reference value margin a relationship of Q>R (different values of the margin used for switching between the disturbance magnetic flux applied mode and the normal mode), the mode shifts frequently. Therefore, it is possible to prevent the operation of the wiper member from appearing unnatural.
図8は、本実施の形態におけるモータアセンブリ(本開示のモータユニット)の電気的構成の一例を示すブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the motor assembly (motor unit of the present disclosure) according to the present embodiment.
モータアセンブリは、ワイパ部材を駆動するモータ20と、回転軸センサ65と、モータ20に電力を供給するインバータ500と、インバータ500に駆動信号を出力することでモータ20の動作(2つの反転位置の間での正逆回転)を制御する制御部70と、を備える。
The motor assembly includes a
図8に示す一具体例では、モータ20は、デルタ結線された電機子コイル210u、210v、210wを内蔵した固定子210を備える三相モータである。また、モータ20の回転部材となるロータ(図8中に示さない)は、磁性(磁極Nと磁極S)が90°の位相で配置される構造であり、ギヤ等の減速機構(図8中に示さない)が連結されている。さらに、モータ20の減速機構により減速されワイパ部材に結合される出力軸は、磁性(磁極Nと磁極S)が90°の位相で配置される構造となっている(適宜、図2を参照)。また、一具体例では、この出力軸(本開示の「回転軸」)には、回転軸センサ65が設けられている。回転軸センサ65は、モータ20の回転軸の回転角度に応じてアナログ信号(適宜、図3を参照)を出力するセンサであり、各種のエンコーダなどを使用することができる。
In one embodiment shown in FIG. 8, the
インバータ500は、三相ブリッジによって接続された6つのスイッチング素子510a~510fと、スイッチング素子のコレクタおよびエミッタ間に逆平行に接続されたダイオード520a~520fとを含む。ダイオード520a~520cのカソードには定電圧電源300の正極が接続され、ダイオード520d~520fのアノードには定電圧電源300の負極が接続されている。スイッチング素子510a~510fのそれぞれは、例えば、FET(電界効果トランジスタ;電界効果トランジスタ)またはIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ;絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。6つのブリッジ接続されたスイッチング素子510a~510fの各ゲートは、制御部70の制御ユニット54に接続されている。
スイッチング素子510aから510fまでのドレインまたはソース(コレクタまたはエミッタ)は、デルタ接続された電機子コイル210u、210v、210wに接続されている。より具体的には、スイッチング素子510aのソースとスイッチング素子510dのドレインとの間の接続点である中性点N1は、電機子コイル210wと電機子コイル210uの接続点210aに接続されている。スイッチング素子510bのソースとスイッチング素子510eのドレインとの間の接続点である中性点N2は、電機子コイル210wと電機子コイル210vの接続点210bに接続されている。スイッチング素子510cのソースとスイッチング素子510fのドレインとの間の接続点である中性点N3は、電機子コイル210vおよび電機子コイル210uの接続点210cに接続されている。
The drains or sources (collectors or emitters) of switching elements 510a to 510f are connected to delta-connected
上記の構成に基づき、インバータ500の6つのスイッチング素子510a~510fは、制御部70の駆動信号生成部77から出力される駆動信号(ゲート信号)に基づいてスイッチング動作を行うことで、定電圧電源300の直流電圧を交流に変換する。そして、インバータ500は、中性点N1~N3から出力される3相(U相、V相、W相)の交流電圧を、モータ20の電機子コイル21u、21v、21wに通電信号として供給することで、ロータひいては出力軸を回転させる。
Based on the above configuration, the six switching elements 510a to 510f of the
制御部70は、図8に示すように、回転角度算出部71、回転方向算出部72、ベクトル長算出部73、記憶部74、ベクトル長誤差算出部75、反転位置変更部76、および駆動信号生成部77を備える。これら各部は、それぞれ別個のハードウェア(専用のプロセッサなど)を用いることができ、或いは、単数または複数のハードウェア(CPU、GPU、MPUなど)を用いて、上記の各部(図中のブロック)の機能を適宜に分担する構成としてもよい。
As shown in FIG. 8, the
上記のうち、回転軸センサ65から出力されるアナログ信号は、回転角度算出部71と、回転方向算出部72とにそれぞれ供給される。
Of the above, the analog signal output from the
回転角度算出部71は、入力したアナログ信号からモータ20の回転軸の回転角度を算出し、かかる算出値(回転角度)をベクトル長算出部73に供給する。
The
回転方向算出部72は、入力したアナログ信号からモータ20の回転軸の回転方向を算出し、かかる算出値(回転方向)をベクトル長算出部73に供給する。ここで、回転方向は、ワイパ部材の移動(正/逆)方向に対応する。
The
ベクトル長算出部73は、入力した回転角度および回転方向から、回転軸センサ65から出力されるアナログ信号のベクトル長を算出し、かかる算出値(各々の回転角度におけるベクトル長)をベクトル長誤差算出部75に供給する。
The
記憶部74は、予め外部装置(図示せず)により測定されたモータ20の回転軸の実際の回転角度と、外乱の無い状態におけるベクトル長である理想ベクトル長と、の対応関係を規定したテーブルを記憶する。記憶部74は、HDD、フラッシュメモリ、などの各種の記憶媒体を使用することができる。
The storage unit 74 is a table that defines the correspondence relationship between the actual rotation angle of the rotation shaft of the
ベクトル長誤差算出部75は、上記のテーブルのデータ(各々の回転角度における理想ベクトル長)を読み出すとともに、ベクトル長算出部73から入力したベクトル長と、対応する回転角度における理想ベクトル長との差分を、ベクトル長誤差として算出する。ベクトル長誤差算出部75は、算出されたベクトル長誤差を反転位置変更部76に供給する。
The vector
一具体例では、ベクトル長誤差算出部75は、モータ20の回転軸の回転角度が反転位置よりも手前の規定位置に対応する角度のときの、ベクトル長と理想ベクトル長との誤差であるベクトル長誤差を算出する。
As a specific example, the vector
ここで、規定位置(または規定位置に対応する角度)は、特に限定されるものではないが、好適な例としては、反転位置から90°手前の位置(反転位置の角度を0°とした場合に90°をなす角度の位置)とする。この理由は、図5に示す波形からも理解できるように、90°をなす角度の位置が、角度誤差AEの波形(ベクトル)とベクトル長誤差BEの波形(ベクトル)とのずれが最も良く分かる位置になるからである。 Here, the specified position (or the angle corresponding to the specified position) is not particularly limited. position at an angle forming 90° at ). The reason for this is that, as can be understood from the waveforms shown in FIG. 5, the deviation between the waveform (vector) of the angle error AE and the waveform (vector) of the vector length error BE can be seen most clearly at the position of the angle forming 90°. This is because it becomes a position.
言い換えると、規定位置(または規定位置に対応する角度)は、角度誤差AEの波形(ベクトル)とベクトル長誤差BEの波形(ベクトル)とのずれが分かる位置(角度)であればよいため、反転位置から90°をなす角度の位置に限定されず、例えば、反転位置(0°)から80°などの他の手前の位置であってもよい。 In other words, the prescribed position (or the angle corresponding to the prescribed position) may be any position (angle) where the deviation between the waveform (vector) of the angular error AE and the waveform (vector) of the vector length error BE is known. It is not limited to the position at an angle of 90° from the position, and may be other front positions such as 80° from the reverse position (0°), for example.
反転位置変更部76は、入力されたベクトル長誤差の値と予め定められた閾値とを比較して、ベクトル長誤差が閾値の範囲外であるかを判定する。ここで、反転位置変更部76は、ベクトル長誤差が閾値の範囲外ではないと判定した場合、駆動信号生成部77に信号を出力することなく、上記の比較および判定を続行する。一方、反転位置変更部76は、ベクトル長誤差が閾値の範囲外であると判定した場合、通常時モードから外乱磁束印加時モードに移行すべき旨の信号、言い換えるとモータ20の反転位置を手前側に変更する旨の信号(反転位置変更信号)を、駆動信号生成部77に出力する。この反転位置変更信号には、モータ20のいずれの方向(上又は下)の反転位置を手前側に変更するかを指定する情報が含まれる。
The inversion
駆動信号生成部77は、反転位置変更部76から反転位置変更信号が入力されない場合は、通常の反転動作を行うようにインバータ500に駆動信号を出力する。一方、駆動信号生成部77は、反転位置変更部76から反転位置変更信号が入力されると、かかる信号に応答して、指定された方向(上又は下)におけるモータの反転位置を手前側に変更するように、インバータ500に駆動信号を出力する。
When the reversal position change signal is not input from the
以下、図9を参照して、通常時モードおよび外乱磁束印加時モードにおける処理の流れについて説明する。図9は、本実施の形態における通常時モードおよび外乱磁束印加時モードにおける制御を説明するためのフローチャートである。なお、図9に示す一連の処理は、ワイパの動作1回毎に実行される。 Hereinafter, the flow of processing in the normal mode and the disturbance magnetic flux applied mode will be described with reference to FIG. 9 . FIG. 9 is a flow chart for explaining control in the normal mode and the disturbance magnetic flux applied mode in this embodiment. A series of processes shown in FIG. 9 are executed each time the wiper is operated.
ステップS1において、制御部70は、記憶部74または他のメモリ(図示せず)に格納された制御履歴を参照して、前回の動作モードが外乱磁束印加時モードであったか否かを判定する。
In step S1, the
ここで、制御部70は、前回の動作モードが外乱磁束印加時モードではなかったと判定した場合(ステップS1、NO)、前回の動作モードは通常時モードだった又は履歴なしと判断して、通常時モードの処理を行うべく、ステップS2に移行する。
Here, if the
一方、制御部70は、前回の動作モードが外乱磁束印加時モードであったと判定した場合(ステップS1、YES)、外乱磁束印加時モードの処理を行うべく、ステップS5に移行する。
On the other hand, when the
制御部70は、通常時モードのステップS2において、回転角度算出部71の算出結果すなわちモータ20の出力軸52bの回転角度が所定角度になったか否かを判定する。ここで、制御部70は、NOすなわち所定角度になっていないと判定した場合にはステップS2の判定を繰り返し行う。一方、制御部70は、所定角度になったと判定した場合(ステップS2、YES)、ステップS3に移行する。
In step S2 of the normal mode, the
ここで、図10を参照して、「所定角度」について、より具体的に説明する。図10は、本実施の形態における通常時モードおよび外乱磁束印加時モードにおけるワイパの動作角の一例を示す図である。 Here, with reference to FIG. 10, the "predetermined angle" will be described more specifically. FIG. 10 is a diagram showing an example of the operating angles of the wiper in the normal mode and the disturbance magnetic flux applied mode in this embodiment.
図10に示す例では、「所定角度」は、出力軸52bおよびワイパ部材(以下、ワイパ等という)が正(上)方向に回転中の場合と逆(下)方向に回転中の場合とで異なった角度になる。この例の場合、図10に示すように、通常時モードでの下反転位置を0°とした場合、ワイパ等が正(上)方向に回転中の場合は下反転位置から45°をなす角度が「所定角度」(以下、第1角度という)となり、ワイパ等が逆(下)方向に回転中の場合は下反転位置から90°をなす角度が「所定角度」(以下、第2角度という)となる。
In the example shown in FIG. 10, the "predetermined angle" is used when the
言い換えると、制御部70は、ステップS2において、ワイパ等が正方向回転中かつ第1角度か、または逆方向回転中かつ第2角度か、を判定し、判定結果がYESの場合にステップS3に移行する。
In other words, in step S2, the
ステップS3において、制御部70は、ベクトル長誤差算出部75から出力されたベクトル長誤差が、第1閾値以内であるか否かを判定する。なお、第1閾値は、上述したベクトル長基準値余裕度Qに対応する値である。
In step S3, the
制御部70は、ベクトル長誤差算出部75から出力されたベクトル長誤差が第1閾値以内であると判定した場合(ステップS3、YES)、外乱なしと判断し、通常時モードの処理を続行すべく、ステップS4に移行する。そして、ステップS4において、制御部70は、通常の位置でワイパ等を反転させるように、駆動信号生成部77からインバータ500に駆動信号を出力し、ステップS2に戻って次のワイパ等の動作の制御を続行する。
If the
一方、制御部70は、ベクトル長誤差算出部75から出力されたベクトル長誤差が第1閾値以内ではない(第1閾値の範囲外である)と判定した場合(ステップS3、NO)、外乱ありと判断し、外乱磁束印加時モードの処理を行うべく、ステップS7に移行する。そして、ステップS7において、制御部70は、通常の位置よりも手前側(内側)の補正位置でワイパ等を反転させる制御を行う(この例では反転位置変更部76から駆動信号生成部77に反転位置変更信号を出力し、駆動信号生成部77からインバータ500に上述した駆動信号を出力する)。この後、制御部70は、外乱磁束印加時モードのステップS5に戻って、次のワイパ等の動作の制御を続行する。
On the other hand, when the
なお、通常の位置よりも手前側(内側)の補正位置の例としては、通常の反転位置よりも5°~10°程度内側の位置が挙げられる。より具体的な例としては、図10に示すように、下反転時の場合には基準位置(0°)に対して5°をなす位置(補正下反転位置)、上反転時の場合には通常の反転位置(通常上反転位置)が135°である場合には10°内側の、上記0°に対して125°をなす位置(補正上反転位置)が挙げられる。 An example of the correction position on the front side (inner side) of the normal position is a position about 5° to 10° inward of the normal reversal position. As a more specific example, as shown in FIG. 10, a position (corrected lower reversal position) forming 5° with respect to the reference position (0°) in the case of downward reversal, and If the normal reversal position (normal upper reversal position) is 135°, the position (corrected upper reversal position) forming 125° with respect to the above 0°, which is 10° inside, can be used.
外乱磁束印加時モードのステップS5において、制御部70は、回転角度算出部71の算出結果すなわちワイパ等の回転角度が所定角度になったか否かを判定する。ここで、制御部70は、NOすなわち所定角度になっていないと判定した場合にはステップS5の判定を繰り返し行う。一方、制御部70は、所定角度になったと判定した場合(ステップS5、YES)、ステップS6に移行する。
In step S5 of the disturbance magnetic flux application time mode, the
ここで、「所定角度」は、上述した通常時モードでの所定角度と同一の角度である。すなわち、制御部70は、ステップS5において、ワイパ等が正方向回転中かつ第1角度か、または逆方向回転中かつ第2角度か、を判定し、判定結果がYESの場合にステップS6に移行する。
Here, the "predetermined angle" is the same angle as the predetermined angle in the normal mode described above. That is, in step S5, the
ステップS6において、制御部70は、ベクトル長誤差算出部75から出力されたベクトル長誤差が、第2閾値以内であるか否かを判定する。
In step S6, the
なお、第2閾値は、上述したベクトル長基準値余裕度Rに対応する値であり、通常時モードにおけるベクトル長基準値余裕度Qよりも狭い(より厳しい)値、すなわちQ>Rの関係を有する。言い換えると、外乱磁束印加時モードから通常時モードに移行する基準を厳格にする(通常時モードに戻り難くする)ことにより、ワイパ等の動作が継続されやすくなる。 The second threshold is a value corresponding to the vector length reference value margin R described above, and is a narrower (stricter) value than the vector length reference value margin Q in the normal mode, that is, the relationship Q>R. have. In other words, by making the criteria for transition from the disturbance magnetic flux applied mode to the normal mode stricter (making it difficult to return to the normal mode), the operation of the wipers and the like is likely to be continued.
制御部70は、ベクトル長誤差算出部75から出力されたベクトル長誤差が第2閾値以内であると判定した場合(ステップS6、YES)、外乱なしと判断し、通常時モードの処理を行うべく、上述したステップS4の処理(通常位置での反転の処理)を経て、上述したステップS2の処理に戻る。
If the
一方、制御部70は、ベクトル長誤差算出部75から出力されたベクトル長誤差が第2閾値以内ではない(第2閾値の範囲外である)と判定した場合(ステップS6、NO)、外乱ありと判断し、外乱磁束印加時モードの処理を続行すべく、ステップS7に移行する。
On the other hand, if the
上述したように、ステップS7において、制御部70は、通常の位置よりも手前側(内側)の補正位置でワイパ等を反転させる制御を行う(この例では反転位置変更部76から駆動信号生成部77に反転位置変更信号を出力し、駆動信号生成部77からインバータ500に上述した駆動信号を出力する)。この後、制御部70は、外乱磁束印加時モードのステップS5に戻って、次のワイパ等の動作の制御を続行する。
As described above, in step S7, the
上述のような制御を行う本実施の形態の構成によれば、車両10のボディ又はピラーへの干渉の可能性がある上又は下の反転位置における誤差を所定角度(この例では90°)手前の角度にて事前に予測して対処することができる。言い換えると、本実施の形態の構成によれば、ワイパ部材15の干渉が発生する前に、外乱磁束による角度異常判定(異常予測)を行って、外乱磁束による誤差を考慮したモータ20およびワイパ部材15の動作を行うことで、車両10のボディ又はピラーへの干渉を起こさない制御が可能となる。
According to the configuration of the present embodiment that performs control as described above, the error in the upper or lower reversal position, which may interfere with the body or pillar of the
<ワイパ等の角度の予測点についての代替例>
ワイパ等の角度の予測点の設定に関し、上述した例では、ワイパ等の動作1回につき1個の予測点を設定したが、他にも種々の方法が考えられる。例えば、ワイパ等の動作1回につき「一定角度」毎にベクトル長を計算し、該計算値を基準値と比較し、当該角度に対するベクトル長誤差の変化から、上下反転位置の角度予測を行う方法である。この方法によれば、ベクトル長を計算する「一定角度」の値を小さく設定するほど、1回のワイパ等の動作におけるベクトル長誤差の値が多く得られるため、予測ひいては反転位置の補正の精度が向上することが期待できる。
<Alternative example of angle prediction points for wipers, etc.>
Regarding the setting of the angle prediction point of the wiper, etc., in the above example, one prediction point is set for each operation of the wiper, etc., but various other methods are conceivable. For example, a method of calculating the vector length for each "fixed angle" per operation of the wiper, etc., comparing the calculated value with a reference value, and predicting the angle of the vertical reversal position from the change in the vector length error for the angle. is. According to this method, the smaller the value of the "constant angle" for calculating the vector length is set, the larger the vector length error value obtained in one operation of the wiper or the like. can be expected to improve.
上述した例では、外乱磁束が印加されたと判断された場合にワイパ等の上下反転位置を外乱磁束印加時モードに切り替えているが、他にも、以下の(1)~(4)に挙げるような種々の制御方法が考えられる。 In the above example, when it is determined that a disturbance magnetic flux has been applied, the upside-down position of the wiper or the like is switched to the disturbance magnetic flux applied mode. Various control methods are conceivable.
(1)上述したX,Y値を上記の「一定角度」毎に取得し、ベクトル長基準値との変化量を計算し、外乱磁束の方向を特定し、arctan(X/Y)から算出された角度に補正を行うようにしてもよい。この方法によれば、同様に「一定角度」の値を小さく設定するほど、1回のワイパ等の動作におけるベクトル長基準値との変化量の値が多く得られるため、外乱磁束の方向を特定しやすくなり、反転位置の補正の精度が向上することが期待できる。 (1) Acquire the above-mentioned X and Y values for each "constant angle", calculate the amount of change from the vector length reference value, specify the direction of the disturbance magnetic flux, and calculate from arctan (X / Y) The angle may be corrected. According to this method, similarly, the smaller the value of the "fixed angle" is set, the larger the value of the amount of change from the vector length reference value in one wiper operation, etc. can be obtained, so the direction of the disturbance magnetic flux can be specified. It can be expected that the accuracy of the correction of the reverse position will be improved.
(2)上下反転位置ワイパ角度予測点にて計算したベクトル長基準値との誤差より、上下反転位置の誤差を予測し、反転角度を決定するようにしてもよい。この方法は、例えば上述した外乱磁束印加時モードにおいて、反転位置が通常位置よりも手前に変更された段階で実行することにより、反転位置をより適切な位置に修正することが期待できる。 (2) The error in the vertical inversion position may be predicted from the error from the vector length reference value calculated at the vertical inversion position wiper angle prediction point, and the inversion angle may be determined. This method can be expected to correct the reversal position to a more appropriate position by executing this method at a stage where the reversal position has been changed before the normal position, for example, in the disturbance magnetic flux application time mode described above.
(3)モータ20の出力軸52bの回転角度の検出に代えて、ロータ33の回転角度を検出するために設けられたMRセンサ(図2で上述した3つの回転軸センサ65a,65b,65c)の数値をカウントする制御に切り替えるようにしてもよい。
(3) MR sensors (the three
(4)上述したX,Y値を上記の「一定角度」毎に取得し、ベクトル長基準値との誤差最大量を、外乱磁束印加時において角度変化がない基準角度であると認識し(みなし)、ブラシレスモータのロータ回転角度検出用に設けられたMRセンサの数値をカウントし、基準角度より上下反転位置を算出してもよい。 (4) The above-described X and Y values are obtained for each "constant angle", and the maximum amount of error from the vector length reference value is recognized as the reference angle that does not change when the disturbance magnetic flux is applied (deemed ), the numerical value of the MR sensor provided for detecting the rotor rotation angle of the brushless motor may be counted, and the upside down position may be calculated from the reference angle.
以上、詳細に説明したように、本実施の形態に係るモータアセンブリ(本開示のモータ)は、2つの反転位置の間で正逆回転する回転軸(出力軸52bまたは回転軸33b、以下同じ)と、回転軸の回転角度に応じてアナログ信号を出力する回転軸センサ65と、上記のアナログ信号から回転軸の回転角度を算出する回転角度算出部71と、上記のアナログ信号から回転軸の回転方向を算出する回転方向算出部72と、上記のアナログ信号のベクトル長を算出するベクトル長算出部73と、外部装置により測定された回転軸の実際の回転角度と、外乱の無い状態におけるベクトル長である理想ベクトル長とを予め記憶した記憶部74と、回転軸の回転角度が反転位置よりも手前の規定位置に対応する角度のときの、ベクトル長と理想ベクトル長との誤差であるベクトル長誤差を算出するベクトル長誤差算出部75と、ベクトル長誤差が閾値の範囲外である場合、反転位置を変更する反転位置変更部76と、を備える。
As described in detail above, the motor assembly (motor of the present disclosure) according to the present embodiment has a rotating shaft (
上記構成を備えるモータアセンブリによれば、外乱磁束が印加された場合にモータ回転角を挟角とする、すなわち通常の反転位置の手前にずらすように変更することができ、よってロータ33ひいては出力軸52bおよびワイパ部材15が過剰に回転してしまう問題を防止することができる。
According to the motor assembly having the above configuration, when a disturbance magnetic flux is applied, the motor rotation angle can be changed to a narrow angle, that is, to be shifted before the normal reversal position, so that the
また、反転位置変更部76は、反転位置を通常位置の手前にずらすように変更した後、ベクトル長誤差算出部75により算出された前記ベクトル長誤差が、前記閾値よりも小さい第2の閾値の範囲外であるか否かを判定し、第2の閾値の範囲外であると判定した場合、反転位置を前記通常位置の手前にずらす制御を続行し、第2の閾値の範囲外でないと判定した場合、反転位置を前記通常位置に戻す制御を行う。
In addition, the reversing
上記の制御を行うことにより、反転位置が頻繁に変更されるのを防ぎ、ロータ33ひいては出力軸52bおよびワイパ部材15の挙動を安定させることができる。
By performing the above control, it is possible to prevent the reversal position from being changed frequently, and stabilize the behavior of the
また、上記の構成を、ワイパ部材15を駆動するためのワイパモータに適用することにより、ロータ33の過剰な回転の抑制を通じて、ワイパ装置の払拭範囲を、車両等に干渉しない位置に変更(補正)することができる。さらには、払拭位置の変更(補正)後にベクトル長誤差が第2の閾値の範囲内にある場合に通常動作に戻すことにより、払拭範囲を例えばピラーの近くまで拡大することができる。
Further, by applying the above configuration to the wiper motor for driving the wiper member 15, excessive rotation of the
また、上述した実施の形態に係るモータおよびモータ制御方法によれば、ワイパの反転位置精度のばらつきが製品間でなくなり、ひいては製造時における不良品の発生が抑えられるので、全体的にエネルギーの消費を抑えることができる。よって、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)において、特に目標7(手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギーへのアクセスを確保する)および目標13(気候変動とその影響に立ち向かうため、緊急対策を取る)に貢献することが可能となる。 In addition, according to the motor and the motor control method according to the above-described embodiments, the variation in the accuracy of the wiper reversing position is eliminated between products, and the occurrence of defective products at the time of manufacturing can be suppressed. can be suppressed. Therefore, the Sustainable Development Goals (SDGs) led by the United Nations include in particular Goal 7 (Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy) and Goal 13 (Combat climate change and its impacts). Therefore, it will be possible to contribute to the implementation of emergency measures.
なお、上述した実施の形態や変形例は、本発明を適用した具体例の一部を述べたにすぎず、他にも様々な形態で実現可能である。 It should be noted that the above-described embodiments and modifications are only part of specific examples to which the present invention is applied, and can be implemented in various other forms.
10:車両,11:フロントガラス,12:ワイパ装置,15:ワイパ部材,20,20A:モータ,33:ロータ,33b:回転軸,52b:出力軸(回転軸),65:回転軸センサ,70:制御部,71:回転角度算出部,72:回転方向算出部,73:ベクトル長算出部,74:記憶部,75:ベクトル長誤差算出部,76:反転位置変更部,77:駆動信号生成部,500:インバータ,AE:角度誤差,BE:ベクトル長誤差, EM:外乱磁束 10: vehicle, 11: windshield, 12: wiper device, 15: wiper member, 20, 20A: motor, 33: rotor, 33b: rotating shaft, 52b: output shaft (rotating shaft), 65: rotating shaft sensor, 70 : control unit 71: rotation angle calculation unit 72: rotation direction calculation unit 73: vector length calculation unit 74: storage unit 75: vector length error calculation unit 76: reversal position change unit 77: drive signal generation Part, 500: Inverter, AE: Angle error, BE: Vector length error, EM: Disturbance magnetic flux
Claims (6)
前記回転軸の回転角度に応じてアナログ信号を出力する回転軸センサと、
前記アナログ信号から前記回転軸の回転角度を算出する回転角度算出部と、
前記アナログ信号から前記回転軸の回転方向を算出する回転方向算出部と、
前記アナログ信号のベクトル長を算出するベクトル長算出部と、
外部装置により測定された前記回転軸の実際の回転角度と、外乱の無い状態における前記ベクトル長である理想ベクトル長とを予め記憶した記憶部と、
前記回転軸の回転角度が前記反転位置よりも手前の規定位置に対応する角度のときの、前記ベクトル長と前記理想ベクトル長との誤差であるベクトル長誤差を算出するベクトル長誤差算出部と、
前記ベクトル長誤差が閾値の範囲外である場合、前記反転位置を変更する反転位置変更部と、を備える、
モータユニット。 a rotating shaft that rotates forward and backward between two reversing positions;
a rotating shaft sensor that outputs an analog signal according to the rotation angle of the rotating shaft;
a rotation angle calculation unit that calculates the rotation angle of the rotation shaft from the analog signal;
a rotation direction calculation unit that calculates the rotation direction of the rotation shaft from the analog signal;
a vector length calculator that calculates the vector length of the analog signal;
a storage unit that stores in advance the actual rotation angle of the rotation shaft measured by an external device and the ideal vector length that is the vector length in a state without disturbance;
a vector length error calculation unit for calculating a vector length error, which is an error between the vector length and the ideal vector length, when the rotation angle of the rotating shaft is an angle corresponding to a specified position before the reversal position;
a reversal position changing unit that changes the reversal position when the vector length error is outside the threshold range;
motor unit.
請求項1に記載のモータユニット。 When the vector length error is out of the threshold range, the reversal position change unit changes the reversal position so as to shift it before the normal position.
The motor unit according to claim 1.
前記ベクトル長誤差算出部は、前記回転角度算出部、前記回転方向算出部、および前記ベクトル長算出部の各々の算出結果に基づき、前記回転軸の回転角度が前記反転位置より90°手前の位置のときの、前記ベクトル長誤差を算出する、
請求項1または請求項2に記載のモータユニット。 The prescribed position is a position 90° before the reversal position,
The vector length error calculator determines a position where the rotation angle of the rotary shaft is 90 degrees before the reverse position based on the calculation results of the rotation angle calculator, the rotation direction calculator, and the vector length calculator. calculating the vector length error when
The motor unit according to claim 1 or 2.
ベクトル長誤差算出部により算出された前記ベクトル長誤差が、前記閾値よりも小さい第2の閾値の範囲外であるか否かを判定し、
第2の閾値の範囲外であると判定した場合、前記反転位置を前記通常位置の手前にずらす制御を続行し、
第2の閾値の範囲外でないと判定した場合、前記反転位置を前記通常位置に戻す制御を行う、
請求項2に記載のモータユニット。 After changing the reversing position so as to shift the reversing position to the front of the normal position,
determining whether the vector length error calculated by the vector length error calculating unit is outside the range of a second threshold smaller than the threshold;
If it is determined to be out of the range of the second threshold, continuing the control of shifting the reverse position to the front of the normal position,
If it is determined that it is not out of the range of the second threshold, perform control to return the reverse position to the normal position;
The motor unit according to claim 2.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のモータユニット。 wherein the motor unit comprises a wiper motor for driving the wiper member;
The motor unit according to any one of claims 1 to 4.
前記回転軸の回転角度に応じてアナログ信号を出力し、
前記アナログ信号から前記回転軸の回転角度を算出し、
前記アナログ信号から前記回転軸の回転方向を算出し、
前記アナログ信号のベクトル長を算出し、
外部装置により測定された前記回転軸の実際の回転角度と、外乱の無い状態における前記ベクトル長である理想ベクトル長とを予め記憶し、
前記回転軸の回転角度が前記反転位置よりも手前の規定位置に対応する角度のときの、前記ベクトル長と前記理想ベクトル長との誤差であるベクトル長誤差を算出し、
前記ベクトル長誤差が閾値の範囲外である場合、前記反転位置を変更する、
モータ制御方法。 A method for controlling the operation of a motor having a rotating shaft that reciprocally rotates between two reversal positions, comprising:
outputting an analog signal according to the rotation angle of the rotating shaft;
calculating the rotation angle of the rotating shaft from the analog signal;
calculating the direction of rotation of the rotating shaft from the analog signal;
calculating the vector length of the analog signal;
storing in advance the actual rotation angle of the rotation shaft measured by an external device and the ideal vector length, which is the vector length in a state without disturbance;
calculating a vector length error, which is an error between the vector length and the ideal vector length when the rotation angle of the rotating shaft is an angle corresponding to a specified position before the reversal position;
changing the reversal position if the vector length error is outside a threshold;
motor control method.
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