JP4787722B2

JP4787722B2 - 直流モータ駆動制御装置

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Publication number: JP4787722B2
Application number: JP2006301966A
Authority: JP
Inventors: 元哉山本; 寛人井嶋
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-11-07
Also published as: JP2008118823A

Description

本発明は、所定の負荷が課せられた状態で動作する被動作部材へ、回転駆動力を減速手段を介して付与することで前記被動作部材を動作させる直流モータに対して、正転指示、逆転指示を交互に切り替えるように制御すると共に当該直流モータの回転速度を制御する制御手段を備え、前記被動作部材を所定の範囲内で往復移動させるように、前記直流モータの駆動を制御する直流モータ駆動制御装置に関するものである。

直流モータの正転動作、逆転動作を利用して被動作部材を往復移動させる機構として、車両のワイパー駆動装置がある。

従来、ワイパー駆動装置では、直流モータをＨブリッジを用いて制御している。Ｈブリッジは、ＦＥＴ等のスイッチング素子を直列接続した２本の通電線を並列に接続し、その一端に電源を接続し、他端をアース接続した構造となっている。直流モータの両極は、各通電線におけるスイッチ素子の間に接続されている。このとき、通電線における直流モータの電極との接続点を境として、上流側スイッチング素子、下流側スイッチング素子とする。

上記構造において、直流モータは、一方の通電線の上流側のスイッチング素子と他方の通電線の下流側スイッチング素子をオンすることで正転し、他方の通電線の上流側のスイッチング素子と他方の通電線の下流側のスイッチング素子をオンすることで逆転する。

なお、このとき、それぞれの回転方向において、上流側のスイッチング素子は、正転又は逆転を切替えるためのスイッチング素子として適用され、下流側のスイッチング素子は、回転時の回転速度を制御（例えば、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御））するスイッチング素子として適用される。なお、回転速度の制御は、目標回転速度パターンデータを用いてＰＩＤ制御される。

前記ワイパー駆動装置では、直流モータを正転させることでウィンドウ上で略水平位置（最下位置）から略垂直位置（最上位置）へ移動し、逆転させることでウィンドウ上で最上位置から最下位置へ移動する。この正転、逆転の切り替え時期は、ワイパーブレードが直接、或いはリンク機構を介して取り付けられている出力軸に設けられたパルスエンコーダから出力されるパルス信号に基づいて設定している。すなわち、パルスエンコーダでは、出力軸の回転に応じて、互いに位相の異なるパルス信号が出力されるため、その位相の相対位置関係で出力軸の回転方向が判別でき、出力パルス数で回転位置が判別できる。

従って、予め設定したパルス数をカウントしたら、正転／逆転を切り替えればよい。

ここで、特許文献１には、直流モータの回転方向を変更（正転駆動から逆転駆動、逆転駆動から正転駆動）する条件として、反転位置（ポジション）到達前の、前もって定められている個数のパルスに依存することが開示されている。また、参考として特許文献２には、ワイパー装置として、モータの回転方向を変える際に、高い電流の発生を回避することが提案されている。
特表２０００−５１１４９２公報特表平１０−５０００８２号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来の技術では、直流モータの回転方向の変更位置が固定されることになり、環境条件の変化（ウィンドウ面の摩擦力、温度、バッテリ電圧の変動等）に起因して、実際のワイパーの反転位置がばらつくことになる。

より詳細に言えば、ワイパーは、ウィンドウの払拭面積（往復回転角度範囲）が広ければ広いほどよいが、ワイパーブレードがウィンドウを超えて、例えばＡピラー（フロントウィンドウの左右の周縁を支持するピラー）まで至るのは好ましくない。そこで、払拭速度が早い（勢いの強い）「Ｈｉ」モードでのワイパー駆動の際にウィンドウを超えないようにすればよいが、この場合、払拭速度が遅い（勢いの弱い）「Ｌｏ」モードでのワイパー駆動の際に適正な反転位置に到達するまえに反転してしまいウィンドウの払拭面積が小さくなってしまう。

一方、実際の雨天時の運転においては、「Ｈｉ」モードよりも「Ｌｏ」モードをする場合が多いため、結果として、「Ｌｏ」モードで適正な払拭面積を確保する設計となり、パルス数カウントによる固定位置での反転制御では、環境条件によっては、前述したＡピラーまで至ることが懸念される。

本発明は上記事実を考慮し、負荷の状態に関わらず、被動作部材を、予め設定した動作範囲の下限及び上限を逸脱することなく、所定の動作範囲を確保して動作させることができる直流モータ駆動制御装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明は、所定の負荷が課せられた状態で動作する被動作部材へ、回転駆動力を減速手段を介して付与することで前記被動作部材を動作させる直流モータに対して、正転指示、逆転指示を交互に切り替えるように制御すると共に当該直流モータの回転速度を制御する制御手段を備え、前記被動作部材を所定の範囲内で往復移動させるように、前記直流モータの駆動を制御する直流モータ駆動制御装置であって、前記被動作部材の移動に応じて位相差をもって一対のパルス信号が出力されるパルスエンコーダを備え、当該パルス信号のパルス数に基づいて前記被動作部材の移動位置を判別し、並びに前記一対のパルス信号の相対位置に基づいて前記被動作部材の移動方向を判別する被動作状態判別手段と、前記被動作部材を所定の速度パターンで移動させるための前記直流モータの目標回転速度パターンデータを記憶する目標回転速度パターンデータ記憶手段と、前記直流モータの実回転速度を検出する実回転速度検出手段と、前記実回転速度検出手段で検出された適宜時期の実回転速度と、前記目標回転速度パターンデータ記憶手段に記憶された目標回転速度パターンデータにおける同時期のデータとを比較して、前記目標回転速度とするために前記制御手段へ指示する速度データを予測演算する速度データ予測演算手段と、前記速度データ予測演算手段の演算結果が、現在の直流モータの回転方向と異なる方向への駆動指示となった時点を、前記制御手段における前記直流モータの回転方向切替時期に設定する回転方向切替時期設定手段と、前記回転方向切替時期設定手段で設定された回転方向切替時期での切替による反転位置が、予め前記パルス数に基づいて設定された被動作部材の反転位置に到達しない場合に、前記回転方向の再切替を禁止する禁止手段と、を有している。

請求項１記載の発明によれば、制御手段では、直流モータに対して回転速度を制御すると共に、正転又は逆転を交互に切り替えるように指示する。

基本的に、被動作部材は、パルスエンコーダから出力されるパルス信号を例えばカウントすることで、被動作部材の移動位置を判別することができ、正転又は逆転の切り替え時期をこのパルス信号のカウント数で定めればよい。

また、直流モータの回転速度は予め目標回転速度パターンデータが記憶されており、これと実回転速度との比較により制御手段で制御する速度データを予測演算する。

これにより、被動作部材は所定の範囲内で、所定の回転速度パターンに基づいて往復移動することになる。しかし、この被動作部材の往復移動に際し、所定の負荷が課せられているため、当該負荷の量により被動作部材の移動速度が変化したり、正転から逆転、或いは逆転から正転の時期が変動する可能性がある。

そこで、回転方向切替時期設定手段では、速度データ予測演算手段の演算結果が、現在の直流モータの回転方向と異なる方向への駆動指示となった時点を、前記制御手段における前記直流モータの回転方向切替時期に設定する。これは、パルス信号のカウント値で言えば、もうすぐ反転のパルス信号のカウントになる直前であり、言い換えれば、モータに対して、ブレーキをかけるように指令と出したことになる。

さらに、言い換えれば、モータに対してブレーキをかけるということは、駆動方向を反転することと同意であるため、この時期を反転時期とすることで、制御手段による速度制御に忠実な制御と言うことができる。

また、制御手段による速度制御は、実回転速度との目標回転速度との差に基づいて実行されるため、所謂負荷のかかり具合が加味された制御であるため、いかなるときであっても、適正な反転時期となり得る。

従って、被動作部材は、負荷の状態に関わらず、予め設定した動作範囲の下限及び上限を逸脱せず、所定の動作範囲内で動作する。

ところで、上記の如く被動作部材の移動にブレーキをかけるとき、当該ブレーキの効き具合が環境条件によって変化する場合がある。このため、所謂ブレーキのかかり過ぎが生じると、再度被動作部材の移動を促進する必要があるが、これを許容すると被動作部材はぎこちない挙動を起こす。そこで、禁止手段では、回転方向切替時期設定手段で設定された回転方向切替時期での切替による反転位置が、予めパルス数に基づいて設定された被動作部材の反転位置に到達しない場合に、回転方向の再切替を禁止する。これにより、被動作部材のぎこちない動きを回避することができる。

請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記被動作部材が所定の角度の範囲で往復回転する出力回転軸であることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、被動作部材は出力回転軸であり、直流モータの回転に対して減速されて回転する。パルスエンコーダはこの出力回転軸の回転状態に基づいてパルス信号を出力する。

請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の発明において、前記出力回転軸には、車両用ワイパーが直接、又はリンク機構を介して取り付けられ、前記負荷が当該車両用ワイパーの動作時に加わる、ウィンドウ面との摩擦力、走行時の風圧、電源電圧の変動を含む環境変化によって変動することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、出力回転軸には、直接、又はリンク機構を介して車両用ワイパーが取り付けられている。従って、直流モータの駆動は、車両用ワイパーをウィンドウ面上で最下位置、最上位置間を往復させ、払拭する役目を有することになる。このとき、車両用ワイパーは、ウィンドウ面との摩擦力、走行時の風圧、電源電圧の変動を含む環境変化によって負荷が変動し、その負荷変動は直流モータの駆動に影響を及ぼし、特に最上位置での反転時期がずれることが本願発明の課題となっており、この課題を解決するべく、現在の直流モータの回転方向と異なる方向への駆動指示となった時点を、前記制御手段における前記直流モータの回転方向切替時期に設定する。

請求項４に記載の発明は、前記請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の発明において、前記制御手段が、２個のスイッチング素子が直列に接続された２本の通電線が並列接続され、その一端が電源に接続され、他端がアースされ、各通電線における２個のスイッチング素子間が、それぞれ直流モータの電極に接続されたＨブリッジ回路であることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、Ｈブリッジを用いて直流モータを制御することで、その反転制御、速度制御が容易となる。

請求項５に記載の発明は、前記請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の発明において、前記駆動信号データ予測演算手段による演算が、比例制御、積分制御、微分制御の少なくとも１つ、或いは２以上の組合わせ制御による演算であることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、比例制御、積分制御、微分制御の少なくとも１つ、或いは２以上の組合わせ制御は、オン・オフ制御に比べ精度が高く（特に、全てを組み合わせたＰＩＤ制御は顕著である。）、目標回転速度パターンに対する追従性がよい。従って、このＰＩＤ制御における現在の直流モータの回転方向と異なる方向への駆動指示（演算結果がマイナスデータ）時を直流モータの回転方向切替時期とすることで、精度よく目標とする反転時期に反転させることができる。

図１には、本実施の形態に係るワイパー駆動制御装置１０が示されている。

ワイパーユニット１２は、金属製のワイパーアーム１４と、このワイパーアーム１４の先端部から所定の長さの範囲に取り付けられたゴム製のワイパーブレード１６を含んで構成されている。このワイパーユニット１２の一端部は、リンク機構１８を介してワイパー駆動ユニット２０の出力軸２２の回転駆動力を受け、図１の実線位置（最下位置）と、図１の鎖線位置（最上位置）との間を往復移動（往復回転）するようになっている。なお、図示はしなかったが、ワイパーユニット１２の不使用時は、図１の実線位置よりもさらに下位置の格納位置に格納される場合もある。また、前記リンク機構１８を介さずに、出力軸２２に直接ワイパーユニット１２が取り付けられる構造であってもよい。

ワイパー駆動ユニット２０の出力軸２２には、同軸上にウォームホイール２４が取り付けられ、ワイパーモータ２６の回転軸２６Ａに取り付けられたウォームギヤ２８と噛み合い（図１では、簡易的に平歯車の如く図示している。）、所定の減速比でワイパーモータ２６の回転軸２６Ａの回転駆動力を出力軸２２に伝達している。

このワイパーモータ２６は、ワイパースイッチ３０の操作状態によって、その駆動が制御される。一般的にワイパースイッチ３０は、車両のステアリングコラムから半径方向に突出したレバーの先端に設けられ、回転操作によって、「ＯＦＦ」、「ＩＮＴ」、「Ｌｏ」、「Ｈｉ」のそれぞれの指示をすることができるようになっている。

なお、「ＯＦＦ」はワイパーモータ２６の駆動停止指示、「ＩＮＴ」は間欠駆動、「Ｌｏ」は低速連続駆動、「Ｈｉ」高速連続駆動である。上記指示の他、ウォッシャー液の吐出と連携して駆動する「ＷＡＳＨ」等の指示を設定することも可能である。

このワイパースイッチ３０は、スイッチ状態検出部３２に接続されている。スイッチ状態検出部３２は、ワイパースイッチ３０の操作状態を検出し、現在の指示内容を把握するものである。

このスイッチ状態検出部３２は、状態制御部３４及び目標回転速度算出部３６に接続されている。

状態制御部３４には、現在位置検出部３８が接続されており、前記スイッチ状態検出部３２からのスイッチの指示状態と、現在のワイパーユニット１２の位置に基づいて移動方向を反転する時期を判別する。この反転時期の判別は、従来から実施されているワイパーモータ２６の回転軸２６Ａの駆動パルス数のカウント値に基づくものであり、本実施の形態では、補助的な反転時期判別の手段として適用されるようになっている。

状態制御部３４は、モータ駆動部４０に接続されている。状態制御部３４は、モータ駆動部４０に対して、ワイパーモータ２６の回転軸２６Ａの駆動パルス数のカウント値に基づく反転時期を判別した時点で、反転指示信号を出力する。

前記ワイパーモータ２６の回転軸２６Ａには、パルスエンコーダ４２が取り付けられ、互いに位相が９０°異なる２種の駆動パルス信号を出力するようになっている。

パルスエンコーダ４２は、パルス信号解析部４４に接続されている。パルス信号解析部４４では、前記駆動パルス信号をカウントするカウント機能と、パルス幅を測定するパルス幅測定機能と、を備えている。なお、パルス信号解析部４４では、位相のずれにより反転（立ち上がり時期の後先）したことで、ワイパーモータ２６が正転しているか逆転しているかを判別することもできる。

なお、パルス信号解析部４４における駆動パルス信号のカウントは、ワイパーモータ２６が正転（ワイパーユニット１２の最上位置方向への移動）時に加算、ワイパーモータ２６が逆転（ワイパーユニット１２の最下位置方向への移動）時に減算するようになっており、０〜１１０４パルスを往復する。また、このとき、ワイパーユニット１２の最下位位置からの回転角度との換算において、９２パルス目をワイパーユニット１２の回転角度が１５°、４６０パルス目を７５°、７３６パルス目を１２０°にリセットするようにしている。

パルス信号解析部４４は、現在位置検出部３８及びモータ回転速度検出部４８に接続されている。現在位置検出部３８には、パルスカウント値が入力されるようになっており、このパルスカウント値の入力によりワイパーユニット１２の現在位置が認識可能である。

一方、モータ回転速度検出部４８には、パルス幅が入力されるようになっており、このパルス幅の入力により、ワイパーモータ２６の回転軸２６Ａの回転速度（実測）が演算されるようになっている。

現在位置検出部３８は、前述した状態制御部３４の他、目標回転速度算出部３６に接続されている。この目標回転速度算出部３６には、目標回転速度パターンデータメモリ４６が接続され、前記スイッチ状態検出部３２から目標回転速度パターン選択指示信号に基づいて、基本的には「Ｌｏ」又は「Ｈｉ」の何れかのパターンデータが読み出されるようになっている。

ここで、現像位置検出部３８からワイパーユニット１２の現在位置（移動方向を含む）が入力されると、この現在位置に基づく目標回転速度を算出して、目標値としてＰＩＤ制御部５０へ送出する。

一方、モータ回転速度検出部４８では、ワイパーモータ２６の回転軸２６Ａの回転速度の実測値が演算されており、この実測値が、ＰＩＤ制御部５０へ送出されるようになっている。

これにより、ＰＩＤ制御部５０では、目標値と実測値とに基づいて、比例制御、積分制御及び微分制御の結果、デューティが演算され、モータ駆動部４０へ送出される。

図２は、前記モータ駆動部４０を構成する直流モータ駆動制御のためのＨブリッジ回路４０Ｈを示している。

Ｈブリッジ回路４０Ｈは、直流定電圧が出力される電源５２、電源５２からの電流を供給して回転するワイパーモータ２６、第１のＦＥＴ５４、第２のＦＥＴ５６、第３のＦＥＴ５８、第４のＦＥＴ６０を備えている。

第１のＦＥＴ５４と第２のＦＥＴ５６とは、一端が前記電源５２に接続された第１の通電線６２に直列接続されており、第１の通電線６２の他端はアース６４に接続されている。

第３のＦＥＴ５８と第４のＦＥＴ６０とは、一端が前記電源５２に接続された第２の通電線６６に直列接続されており、第２の通電線６６の他端はアース６４に接続されている。

すなわち、第１の通電線６２、第２の通電線６６は互いに並列接続されている。これにより、第１の通電線６２と第２の通電線６６は、Ｈブリッジ回路４０Ｈを構成することができる。

制御回路６８は、第１のＦＥＴ５４、第２のＦＥＴ５６、第３のＦＥＴ５８、第４のＦＥＴ６０の各ゲートに信号を適宜に入力することにより第１のＦＥＴ５４、第２のＦＥＴ５６、第３のＦＥＴ５８、第４のＦＥＴ６０のそれぞれをオン・オフする。

ここで、ワイパーモータ２６はその両極がそれぞれ第１の通電線６２の第１のＦＥＴ５４と第２のＦＥＴ５６との間、並びに第２の通電線６６の第３のＦＥＴ５８と第４のＦＥＴ６０との間にそれぞれ接続されている。

以下、このワイパーモータ２６の両極が接続された点を境界として、第１の通電線６２の第１のＦＥＴ５４と第２の通電線６６の第３のＦＥＴ５８を上流側ＦＥＴとし、第１の通電線６２の第２のＦＥＴ５６と第２の通電線６６の第４のＦＥＴ６０を下流側ＦＥＴとする。

前記制御回路６８では、上流側のＦＥＴ（第１のＦＥＴ５４、第３のＦＥＴ５８）のオン・オフ制御によりワイパーモータ２６の回転方向を制御し、下流側のＦＥＴ（第２のＦＥＴ５６、第４のＦＥＴ６０）のＰＷＭ制御によりワイパーモータ２６の回転速度を制御する。

すなわち、第１のＦＥＴ５４をオンすることで、第４のＦＥＴ６０によるＰＷＭ制御により正転駆動を実行することができる。また、第３のＦＥＴ５８がオンすることで、第２のＦＥＴ５６によるＰＷＭ制御により逆転駆動を実行することができる。

上記構成において、図１に示される如く、ＰＩＤ制御部５０からモータ駆動部４０へ送出されるデューティーがマイナスであった場合、従来はマイナスのデータは全て「０」に置き換え、結果としてワイパーモータ２６への通電をオフ状態としていた。この結果、ワイパーユニット１２は惰性（慣性力）で現在の移動方向を維持しつつ、パルスカウント値が反転時期になるのをまっていた。しかし、これでは、ワイパーユニット１２にかかる環境条件の差により、反転位置が変動する。すなわち、ウィンドウ面とワイパブレードとの摩擦係数の変化（温度、湿度の変化やウィンドウ面のワックスの付着等が要因で摩擦係数が変化する）や、車両走行中の風圧等により、ワイパーユニット１２は不安定に移動することになる。

これに対して本実施の形態では、モータ駆動部４０において、前記ＰＩＤ制御部５０によるデューティの演算結果がマイナスとなった時点を反転時期とした。これは、パルスカウント値よりもかならず先に起こりうる現象であり、しかも、マイナスのデューティーに対して、ワイパーモータ２６を反転するといことは、デューティーの演算結果に忠実に従った制御ということができる。

ところで、マイナスのデューティーにより、ワイパーモータ２６を反転すると、現在の移動方向に対してブレーキがかかることになる。このブレーキのかかり具合は、前述した環境条件によって異なるため、所謂「ブレーキのかかり過ぎ」が発生する場合がある。

ブレーキのかかり過ぎが発生すると、現在のワイパーモータ２６の回転速度が早く下がりすぎ、目標とする反転位置（ここでは、ワイパーモータ２６の回転軸２６Ａの回転に基づくパルスカウント値）に達しないことがある。その対応策として、所定時間、通電を元に戻す必要が生じる（図３の想像線参照）。

このような、通電切替後の所定時間の通電方向の復帰（元に戻す動作）は、ワイパーユニットのぎこちない動作を助長することになる。

そこで、本実施の形態では、目標回転速度を下回りＰＩＤ演算時にマイナスのデューティになって、ワイパーモータ２６の通電方向が反転（切替）された時点で、パルスカウント値による反転時期の判断をキャンセルするようにしている。

具体的には、デューティーの演算結果がマイナスとなった時点でブレーキ中フラグＦをオンにし、このフラグＦがオンであり、かつワイパーモータ２６の実際の回転速度が目標の回転速度を下回った時点を目標とする反転位置に到達したと認識させるようにしている。

以下に本実施の形態の作用を図３のタイミングチャートを参照し、図４のフローチャートに従い説明する。

ステップ１００では、ワイパーユニット１２の位置が最上位置に到達したか否かが判断される。これは、従前のパルスカウント値に基づく判断である。

このステップ１００で否定判定された場合は、ステップ１００Ａに移行してブレーキ中フラグＦ（後述するステップ１１７又はステップ１１９によって設定）がオンか否かが判断され、肯定判定されるとステップ１００Ｂへ移行して回転速度の実測値が目標値を下回ったか否かが判断される。このステップ１００Ｂで肯定判定された場合には、ワイパー位置が最上位置に到達したと認識し、ステップ１０４へ移行する。また、ステップ１００で肯定判定された場合もステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、ワイパーモータ２６の通電方向を、ワイパーユニット１２が最下位置方向へ移行するように切替設定し（ここでは、設定のみ）、ステップ１０８へ移行する。

また、ステップ１００Ａ又はステップ１００Ｂの何れかで否定判定されると、ステップ１０２へ移行して、ワイパーユニット１２の位置が最下位置に到達したか否かが判断される。これは、従前のパルスカウント値に基づく判断である。

このステップ１０２で否定判定された場合は、ステップ１０２Ａに移行してブレーキ中フラグＦ（後述するステップ１１７又はステップ１１９によって設定）がオンか否かが判断され、肯定判定されるとステップ１０２Ｂへ移行して回転速度の実測値が目標値を下回ったか否かが判断される。このステップ１０２Ｂで肯定判定された場合には、ワイパー位置が最上位置に到達したと認識し、ステップ１０６へ移行する。また、ステップ１０２で肯定判定された場合もステップ１０６へ移行する。

ステップ１０６では、ワイパーモータ２６の通電方向を、ワイパーユニット１２が最上位置方向へ移行するように切替設定し（ここでは、設定のみ）、ステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８では、ワイパーモータ２６の通電方向が正方向、すなわち現在移動しているワイパーユニット１２が最上位置方向へ移動しているか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ１１０へ移行して最上位置方向の目標回転速度パターンデータを読出し、ステップ１１４へ移行する。また、ステップ１０８で否定判定されると、ステップ１１２へ移行して最下位置方向の目標回転速度パターンデータを読出し、ステップ１１４へ移行する。

ステップ１１４では、ＰＩＤ演算が実行され、モータ駆動部４０におけるＰＷＭ制御のデューティが決定される。

次のステップ１１６では、前記ＰＩＤ演算の結果、デューティーがマイナス値か否かが判断される。

このステップ１１６で肯定判定されると、現在のワイパーユニット１２の移動方向にブレーキをかける必要がある（移動範囲の上限を超える可能性がある）と判断し、ステップ１１７でブレーキ中フラグＦをオンとし、次いで、ステップ１１８へ移行してワイパーモータ２６の通電方向を切替（反転）、すなわちワイパーユニット１２が最上位置方向へ移動中は最下位置方向へ反転、或いは、最下位置方向へ移動中は最上位置方向へ反転させるように設定し（ここでは、設定のみ）、ステップ１２０へ移行する。

また、ステップ１１６で否定判定されるとステップ１１９へ移行してブレーキ中フラグＦをオフとし、ステップ１２０へ移行する。

ステップ１２０では、ステップ１０４又はステップ１０６、或いはステップ１１８における通電方向の切替設定に従い実行指示を出力し、次いで、ステップ１２２でＰＩＤ制御結果に基づき、モータ駆動制御実行を指示し、このルーチンは終了する。

このように本実施の形態では、ＰＩＤ制御部５０において、デューティーの演算結果がマイナスとなった時点で、ワイパーモータ２６の回転を反転させるようにした。デューティーがマイナスになったときにワイパーモータ２６が反転すると、ワイパーユニット１２の動作的においては、所謂ブレーキがかかるのと同等となり、ワイパーユニット１２の移動範囲の上限を逸脱することを確実に防止することが可能となる。従って、ワイパーユニット１２の動作として、頻繁に使用される方（すなわち、「Ｌｏ」）に基づいて、パルスカウント値による反転時期の設定を行っておけば、ワイパーユニットの移動範囲（すなわち、払拭面積）を拡大することができる。また、パルスカウント値に基づく目標とする反転位置に到達しなくても、再度ブレーキを解除（ワイパーモータ２６の通電方向の再反転）を禁止するようにしたので、ワイパーユニット１２のぎこちない動きを防止することができる。

本実施の形態に係るワイパー駆動制御装置の概略構成図である。本実施の形態に係るモータ駆動部の詳細を示す回路図（Ｈブリッジ回路図）である。本実施の形態に係るワイパーユニットの駆動制御状態を示すタイミングチャートである。本実施の形態に係るワイパーユニットの駆動制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０・・・ワイパー駆動制御装置、１２・・・ワイパーユニット、１４・・・ワイパーアーム、１６・・・ワイパーブレード、１８・・・リンク機構、２０・・・ワイパー駆動ユニット、２２・・・出力軸、２４・・・ウォームホイール、２６・・・ワイパーモータ（直流モータ）、２６Ａ・・・回転軸、２８・・・ウォームギヤ、３０・・・ワイパースイッチ、３２・・・スイッチ状態検出部、３４・・・状態制御部、３６・・・目標回転速度算出部、３８・・・現在位置検出部、４０・・・モータ駆動部（回転方向切替時期設定手段）、４０Ｈ・・・Ｈブリッジ回路、４２・・・パルスエンコーダ（実回転速度検出手段）、４４・・・パルス信号解析部、４６・・・目標回転速度パターンデータメモリ（パターンデータ記憶手段）、４８・・・モータ回転速度検出部（実回転速度検出手段）、５０・・・ＰＩＤ制御部（速度データ予測演算手段）、５２・・・電源、５４・・・第１のＦＥＴ、５６・・・第２のＦＥＴ、５８・・・第３のＦＥＴ、６０・・・第４のＦＥＴ、６２・・・第１の通電線、６４・・・アース、６６・・・第２の通電線、６８・・・制御回路

Claims

所定の負荷が課せられた状態で動作する被動作部材へ、回転駆動力を減速手段を介して付与することで前記被動作部材を動作させる直流モータに対して、正転指示、逆転指示を交互に切り替えるように制御すると共に当該直流モータの回転速度を制御する制御手段を備え、前記被動作部材を所定の範囲内で往復移動させるように、前記直流モータの駆動を制御する直流モータ駆動制御装置であって、
前記被動作部材の移動に応じて位相差をもって一対のパルス信号が出力されるパルスエンコーダを備え、当該パルス信号のパルス数に基づいて前記被動作部材の移動位置を判別し、並びに前記一対のパルス信号の相対位置に基づいて前記被動作部材の移動方向を判別する被動作状態判別手段と、
前記被動作部材を所定の速度パターンで移動させるための前記直流モータの目標回転速度パターンデータを記憶する目標回転速度パターンデータ記憶手段と、
前記直流モータの実回転速度を検出する実回転速度検出手段と、
前記実回転速度検出手段で検出された適宜時期の実回転速度と、前記目標回転速度パターンデータ記憶手段に記憶された目標回転速度パターンデータにおける同時期のデータとを比較して、前記目標回転速度とするために前記制御手段へ指示する速度データを予測演算する速度データ予測演算手段と、
前記速度データ予測演算手段の演算結果が、現在の直流モータの回転方向と異なる方向への駆動指示となった時点を、前記制御手段における前記直流モータの回転方向切替時期に設定する回転方向切替時期設定手段と、
前記回転方向切替時期設定手段で設定された回転方向切替時期での切替による反転位置が、予め前記パルス数に基づいて設定された被動作部材の反転位置に到達しない場合に、前記回転方向の再切替を禁止する禁止手段と、
を有する直流モータ駆動制御装置。
前記被動作部材が所定の角度の範囲で往復回転する出力回転軸であることを特徴とする請求項１記載の直流モータ駆動制御装置。
前記出力回転軸には、車両用ワイパーが直接、又はリンク機構を介して取り付けられ、前記負荷が当該車両用ワイパーの動作時に加わる、ウィンドウ面との摩擦力、走行時の風圧、電源電圧の変動を含む環境変化によって変動することを特徴とする請求項２記載の直流モータ駆動制御装置。
前記制御手段が、２個のスイッチング素子が直列に接続された２本の通電線が並列接続され、その一端が電源に接続され、他端がアースされ、各通電線における２個のスイッチング素子間が、それぞれ直流モータの電極に接続されたＨブリッジ回路であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の直流モータ駆動制御装置。
前記駆動信号データ予測演算手段による演算が、比例制御、積分制御、微分制御の少なくとも１つ、或いは２以上の組合わせ制御による演算であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の直流モータ駆動制御装置。