JP5683700B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に備えられるワイパー装置等を動作させるモータの回転を制御するモータ制御装置に関する。
本願は、２０１１年７月６日に、日本に出願された特願２０１１−１５０１０８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

車両には、ウインドシールドに付着した雨や前車の飛沫等を拭き取り、運転者の視界を確保するワイパー装置が設けられている。ワイパー装置は、ワイパー駆動装置によって揺動制御されるワイパーアームを有し、ワイパーアームの先端にウインドシールドに当接させられるワイパーブレードが装着されている。ワイパーブレードが装着されたワイパーアームが往復運動することにより、ウインドシールドの払拭が行われることになる。ワイパーアームは、モータの回転運動をリンク機構によって往復運動に変えることにより、払拭動作が行われる。

このようなワイパー装置において、払拭周期のバラツキを抑えつつ、反転時におけるブレードのオーバーランを制御するワイパー制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このワイパー制御装置は、経過時間とモータの目標回転数を取得し、ブレード現在位置とモータの現在回転数を算出して、ブレード現在状況を判断し、それに基づきモータ回転数を適宜補正するものである。まず、モータ回転数の補正値を算出する。続いて、補正値と目標回転数とから補正目標回転数を設定して、補正加算上限値を算出する。次に、目標回転数に補正加算上限値を加えて上限回転数を算出する。そして、上限回転数と補正目標回転数の比較結果から、上限回転数を最終目標回転数として設定することにより、モータ回転数の上昇を抑える。これにより、反転時のブレード速度を抑制することができる。

特開２０１０−１７３３３８号公報

ところで、従来のワイパー装置は、マイクロコンピュータを搭載し、目標値に追従するように、速度制御が行なわれている。このようなワイパー装置では、目標値を「角度毎の目標速度」や「経過時間毎の目標角度」や「経過時間毎の目標速度」などの関係を一定または任意の間隔を持たせて配列化し、直接その値を用いたり、補間して制御したりしている。図６は、ワイパーアームの角度毎に、モータの目標回転数（目標回転速度）が関係付けられたテーブルのテーブル構造を示す図である。ワイパー装置の制御装置は、図６に示すテーブルを参照して、ワイパーアームの角度毎にモータの回転数を制御することにより、滑らかな払拭動作を実現することができる。

しかしながら、図６に示すワイパーアームの角度毎に、モータの目標回転数が関係付けられたテーブルを備えるワイパー装置にあっては、制御分解能を上げたり、複数の車種データを持たせたりする場合、目標回転数のデータを記憶しておくための多くのメモリ容量が必要となる。このような場合、メモリ容量の大きなメモリを備える高価なマイクロコンピュータを用いなければならず、ワイパー装置のコストが高くなってしまうという問題がある。また、図６に示す角度と目標回転数の関係付けたテーブルは、通常の払拭動作を行うために、ワイパーアームの払拭範囲の角度が定義されている。そして、払拭範囲を変化させたり、払拭速度を変化させたりする場合は、ワイパーアームの動作に応じた数のテーブルを用意しなければならない。このため、通常の払拭動作ではない特殊な動作を行うためには、制御の処理動作において特殊な処理を行う必要がある。この結果、制御装置が複雑になり、制御装置のコストが高くなってしまうという問題もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、少ないメモリ容量でモータの回転を制御することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、制御対象物がリンク機構によって接続されたモータの回転を制御するモータ制御装置であって、前記制御対象物の動作開始位置及び動作終了位置の情報と、前記モータの最大回転速度情報と、回転速度の加算量情報と、回転速度の減算量情報とからなる前記モータの制御に必要なパラメータを入力するパラメータ入力手段と、前記制御対象物の位置を検出する位置検出手段と、前記動作開始位置及び動作終了位置の情報から減速開始位置を算出し、前記動作開始位置から前記動作終了位置まで前記制御対象物を動作させる際に、最大回転速度と現時点の回転速度との差と、前記加算量情報とから目標回転速度を加算していき、前記位置検出手段により前記制御対象物が前記減速開始位置に到達したことが検出されるまで、前記目標回転速度で回転するように前記モータを加速しながら駆動し、前記制御対象物が前記減速開始位置に到達したことが検出された時点で、前記最大回転速度と現時点の回転速度との差と、前記減算量情報とから目標回転速度を減算していき、前記位置検出手段により前記制御対象物が前記動作終了位置に到達したことが検出されるまで、前記目標回転速度で回転するように前記モータを減速しながら駆動する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、制御対象物がリンク機構によって接続されたモータの回転を制御するモータ制御装置であって、外部から信号を入力する信号入力手段と、前記信号入力手段によって入力した入力信号パターンと、前記制御対象物の動作開始位置及び動作終了位置の情報と、前記モータの最大回転速度情報と、回転速度の加算量情報と、回転速度の減算量情報とからなる前記モータの制御に必要なパラメータとが予め関係付けられて記憶したパラメータ記憶手段と、前記制御対象物の位置を検出する位置検出手段と、前記信号入力手段によって入力した入力信号パターンに関係付けられ、前記モータの制御に必要なパラメータを前記パラメータ記憶手段から読み出し、前記動作開始位置及び動作終了位置の情報から減速開始位置を算出し、前記動作開始位置から前記動作終了位置まで前記制御対象物を動作させる際に、最大回転速度と現時点の回転速度との差と、前記加算量情報とから目標回転速度を加算していき、前記位置検出手段により前記制御対象物が前記減速開始位置に到達したことが検出されるまで、前記目標回転速度で回転するように前記モータを加速しながら駆動し、前記制御対象物が前記減速開始位置に到達したことが検出された時点で、前記最大回転速度と現時点の回転速度との差と、前記減算量情報とから目標回転速度を減算していき、前記位置検出手段により前記制御対象物が前記動作終了位置に到達したことが検出されるまで、前記目標回転速度で回転するように前記モータを減速しながら駆動する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、前記制御対象物が車両に備えられるワイパー装置であることを特徴とする。

本発明によれば、目標回転速度を演算によって求めるようにしたため、角度毎の目標回転速度を記憶しておく必要がなくなる。このため、メモリ容量の小さいマイクロコンピュータが適用可能となり、制御装置のコスト増大することを防止することができることができるという効果が得られる。また、制御パラメータに基づきモータの回転制御を行うようにしたため、制御対象物の位置と目標回転速度の関係を定義したテーブルを増やすことなく、動作範囲を狭くしたり、目標回転速度を変更した動作を実現したりすることができる。また、直線補間ではないため、滑らかな目標回転速度を設定することが可能となる。

本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示すパラメータ記憶部のテーブル構造を示す説明図である。 図１に示すモータの動作を示す説明図である。 図１に示すモータの動作を示す説明図である。 図１に示す制御部の動作を示すフローチャートである。 ワイパーアームの角度毎に、モータの目標回転数が関係付けられたテーブルのテーブル構造を示す説明図である。（図７〜図１５Ｂ １０Ｐ００１６９に対応） 本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図である。 図７に示すパラメータ記憶部のテーブル構造を示す説明図である。 図７に示すモータの動作を示す説明図である。 図７に示すモータの動作を示す説明図である。 図７に示す制御部の動作を示すフローチャートである。 モータの回転動作を示す説明図である。 モータの回転動作を示す説明図である。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態によるモータ制御装置を説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。ここでは、モータ制御装置によって制御されるモータの回転によって制御される制御対象物として、車両に備えられるワイパー装置を例にして説明する。この図において、符号１は、ウインドシールドを払拭するワイパーアームである。符号２は、ワイパーアーム１に払拭動作を行わせるためのモータである。ワイパーアーム１は、モータ２の回転軸とリンク機構によって接続されており、回転軸の回転方向を正回転と逆回転で切り替えることによりワイパーアーム１を往復運動させることにより、払拭動作を行う。符号２１は、モータの回転軸の回転角度を検出して出力する角度センサである。ここでは、説明を簡単にするために、モータ２の回転軸の回転角度とワイパーアーム１の動作角度が一致しているものとして説明する。すなわち、ワイパーアーム１の動作角度が０度〜１５０度であれば、モータ２の回転軸の回転角度も０度〜１５０度の間を往復運動するものとする。符号３は、駆動指令に応じて、供給する電力を制御してモータ２を駆動するモータ駆動部である。

符号４は、モータ２の回転を制御するために、モータ駆動部３に対して駆動指令を出力する制御部であり、マイクロコンピュータで構成する。符号４１は、車両内に備えられた車内ＬＡＮ、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）を介して、車両内で送受信される信号を入力する信号入力部である。信号入力部４１によって入力した信号には、ワイパー装置に対して払拭動作開始／停止を指示するワイパースイッチの状態を示す信号や払拭動作の速さ（低速、高速、間欠等）を示す信号が含まれる。また、信号入力部４１には、車両の車速を示す信号やボンネットの開閉状態を示す信号も入力する。

符号４２は、信号入力部４１において入力した信号に基づき、モータ２の動作を制御することにより、ワイパーアーム１の払拭動作を制御する駆動制御部である。符号４３は、信号入力部４１において入力された入力信号のパターンと、モータ２を制御するためのパラメータとを予め関係付けて記憶したパラメータ記憶部である。

次に、図２を参照して、図１に示すパラメータ記憶部４３のテーブル構造を説明する。
図２は、図１に示すパラメータ記憶部４３のテーブル構造を示す図である。パラメータ記憶部４３は、入力信号パターン毎に、制御パラメータが関係付けられて記憶されている。
入力信号パターンとは、信号入力部４１に３系統の信号が入力される場合、３系統の信号の場合分けをしたものである。入力される信号が、ワイパースイッチ信号、ボンネット開閉信号、車速信号である場合、それぞれの信号値毎に場合分けしたものである。例えば、１番目の入力信号パターンは、ワイパースイッチが、低速払拭動作を表す「Ｌｏ」、ボンネット開閉信号が「閉」、車速信号が６０ｋｍ／ｈ以下の場合である。このような場合分けが、信号入力部４１に入力する信号に応じて、ワイパー装置の動作を制御する必要がある場合全てについて予め関係付けて記憶されている。

制御パラメータには、「最大回転速度」、「動作開始位置」、「動作終了位置」、「加算量」、「減算量」の５つのパラメータがある。「最大回転速度」とは、ワイパーアーム１が現在位置または所定位置から目的の位置までに動作する際に、モータ２の回転速度の最大値である。ここでは、回転速度を回転数［ｒｐｍ］で表現する。「動作開始位置」とは、所定の動作を開始させる時点のワイパーアーム１の位置のことである。ここでは、ワイパーアーム１の位置を角度で表現し、ワイパーアーム１の格納位置を０度とし、最大の払拭範囲におけるワイパーアーム１の折り返し位置を１５０度であるものとする。

「動作終了位置」とは、所定の動作を終了させるときのワイパーアーム１の位置のことである。例えば、ワイパーアームを最大の払拭範囲で払拭させる場合の「動作開始位置」は０度であり、「動作終了位置」は、１５０度である。「加算量」とは、ワイパーアーム１を最大回転速度まで加速させるときに、制御周期毎に回転速度量を加算する値である。「減算量」とは、ワイパーアーム１を最大回転速度から減速させるときに、制御周期毎に回転速度量を減算する値である。

次に、図３を参照して、モータ２の動作を説明する。図３は、ワイパーアーム１を動作開始位置から動作終了位置まで動作させる場合のモータ２の回転速度の変化を示した図である。駆動制御部４２は、入力信号パターンに応じて、５つの制御パラメータ（最大回転速度、動作開始位置、動作終了位置、加算量、減算量）が特定されると、まず、動作開始位置と動作終了位置とから減速開始位置を演算によって求める。そして、減速開始位置の角度において、モータ２の回転速度が最大回転速度になるように、回転速度を加速させる。

続いて、減速開始位置になった時点（最大回転速度になった時点）で、回転速度を減速に転じ、動作終了位置の角度において回転速度が０になるように、回転速度を減速させる。このとき、図３に示すカーブのように、回転速度を滑らかに変化させることにより、違和感のないワイパーアーム１の動作を実現することができる。ワイパーアーム１の動作は、図３に示す動作の動作開始位置と動作終了位置を入れ換えることにより、ワイパーアーム１が往復運動となり、払拭動作とすることができる。

次に、図４を参照して、モータ２の回転速度を加速させる動作を説明する。図４は、モータ２の回転速度を加速させる動作を示す図である。駆動制御部４２は、まず、動作開始位置において、予め決められた初速値を目標回転速度の指令値として出力し、モータ２の回転を開始させる。そして、制御周期に到達した時点で、最大回転速度と現時点の回転速度（ここでは初速値）の差（最大回転速度−初速）に対して、加算量（パラメータ記憶部４３から得られた値で、例えば、１／Ｘ１）を乗算して得られた値（（最大回転速度−初速）×１／Ｘ１）を現時点の目標回転速度に加算した値（初速＋（最大回転速度−初速）×１／Ｘ１）が新たな目標回転速度となる（図４に示す点Ｐ１）。図４に示す例においては、Ｘ１の値が４の例である。そして、次の制御周期に到達した時点で、現時点の目標回転速度（ここでは点Ｐ１）と最大回転速度の差に１／４を乗算して得られた値を現時点の目標回転速度に加算した値（図４に示す点Ｐ２）を新たな目標回転速度とする。同様の処理を繰り返して、点Ｐ３、点Ｐ４を新たな目標回転速度としてモータ３の回転軸の回転動作を制御する。

また、減速開始位置まで到達した後は、現時点の目標回転速度から減算量（パラメータ記憶部４３から得られた値で、例えば、１／（Ｘ２−１））を制御周期毎に減算していき、最終的に目標回転速度を０に近づけて、動作終了位置に到達した時点で、モータ２の回転軸の回転を停止する。

次に、図５を参照して、図１に示す制御部４がモータ２の回転を制御する動作を説明する。まず、信号入力部４１は、入力信号を読み取り、駆動制御部４２に対して、読み取った入力信号を出力する（ステップＳ１）。駆動制御部４２は、信号入力部４１から出力された入力信号のパターンを特定し、特定した入力信号パターンと一致する入力信号パターンに関係付けられている制御パラメータをパラメータ記憶部４３から読み込む（ステップＳ２）。ここでは、制御パラメータとして、最大回転速度「６５」、動作開始位置「０」、動作終了位置「１５０」、加算量「１／４」（Ｘ１＝４）、減算量「１／（４−１）」（Ｘ２＝４）が読み出されたものとして説明する。

次に、駆動制御部４２は、動作開始位置「０」と、動作終了位置「１５０」とから減速開始位置を算出する（ステップＳ３）。減速開始位置は、例えば、動作開始位置と動作終了位置の中間点（（０＋１５０）／２＝７５）とする。そして、駆動制御部４２は、予め決められた初速値を目標回転速度とする指令をモータ駆動部３に対して出力する（ステップＳ４）。これにより、モータ２が回転を開始する。

次に、駆動制御部４２は、角度センサ２１の出力である角度値を読み取る（ステップＳ５）。角度センサ２１が出力する角度値は、ワイパーアーム１の位置を示す値に相当する。
そして、駆動制御部４２は、読み取った角度値が、減速開始位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ６）。この判定の結果、減速開始位置に到達していなければ、駆動制御部４２は、制御周期のトリガが入力されたか否かを判定しながら制御周期のトリガが入力するまで待機する（ステップＳ７、Ｓ８）。

そして、制御周期のトリガが入力された時点で、現時点の目標回転速度（回転数）に加算量を加算することにより新たな目標回転速度（回転数）を求め、求めた目標回転速度値を新たな目標回転速度とする指令をモータ駆動部３に対して出力する（ステップＳ９）。
駆動制御部４２は、減速開始位置に到達するまで、ステップＳ５〜Ｓ９の処理動作を繰り返し行う。これにより、モータ２は、図３に示すように、動作開始位置から回転速度が上がりながら、減速開始位置に到達することになる。

次に、減速開始位置に到達した時点で、駆動制御部４２は、角度センサ２１の出力である角度値を読み取る（ステップＳ１０）。そして、駆動制御部４２は、読み取った角度値が、動作終了位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定の結果、動作終了位置に到達していなければ、駆動制御部４２は、制御周期のトリガが入力されたか否かを判定しながら制御周期のトリガが入力するまで待機する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。

そして、制御周期のトリガが入力された時点で、現時点の目標回転速度（回転数）から減算量を減算することにより新たな目標回転速度（回転数）を求め、求めた目標回転速度値を新たな目標回転速度とする指令をモータ駆動部３に対して出力する（ステップＳ１４）。駆動制御部４２は、動作終了位置に到達するまで、ステップＳ１０〜Ｓ１４の処理動作を繰り返し行い、動作終了位置に到達して時点でモータ２の回転が停止する。これにより、モータ２は、図３に示すように回転速度が下がりながら、動作終了位置に到達することになる。

なお、前述した説明においては、入力信号パターン毎に５つの制御パラメータを関係付けて記憶したパラメータ記憶部４３を制御部４内に設け、入力された信号に応じて、５つの制御パラメータを選択し、この選択した制御パラメータに基づき、モータ２の回転制御を行うようにしたが、５つの制御パラメータを制御部４の外部（例えば、車両の動作を統括的に制御するコンピュータ等）から入力し、駆動制御部４２は、入力した５つの制御パラメータに基づきモータ２の回転制御を行うようにしてもよい。これは、駆動制御部４２内部において、目標回転速度を演算によって求めるようにしたからこそ可能となる。

以上説明したように、制御部４内部には、入力信号パターン毎に５つの制御パラメータのみを記憶しておき、時々刻々変化する目標回転速度（回転数）を演算によって求めるようにしたため、角度毎の目標回転速度（回転数）を記憶しておく必要がなくなる。このため、メモリ容量の小さいマイクロコンピュータが適用可能となり、ワイパー装置のコスト増大することを防止することができる。また、パラメータ記憶部４３は、入力信号パターン毎に５つの制御パラメータのみを記憶するようにしたため、角度と目標回転速度の関係を定義したテーブルを増やすことがない。このため、入力信号パターンに応じて払拭範囲を狭くしたり、目標回転速度を変更した払拭動作を実現することができる。また、直線補間ではないため、滑らかな目標回転速度を設定することが可能となる。

また、図１における制御部４の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりワイパーの制御処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとするまた、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

［第２実施形態］（１０Ｐ００１６９に対応）
以下、図面を参照して、本発明の第２実施形態によるモータ制御装置を説明する。図７は同実施形態の構成を示すブロック図である。ここでは、モータ制御装置によって制御されるモータの回転によって制御される制御対象物として、車両に備えられるワイパー装置を例にして説明する。この図において、符号１０１は、ウインドシールドを払拭するワイパーアームである。符号１０２は、ワイパーアーム１０１に払拭動作を行わせるためのモータである。ワイパーアーム１０１は、モータ１０２の回転軸とリンク機構によって接続されており、回転軸の回転方向を正回転と逆回転で切り替えることによりワイパーアーム１０１を往復運動させることにより、払拭動作を行う。

符号１２１は、モータの回転軸の回転角度を検出するための信号を出力する回転検出部である。回転検出部１２１は、１点の原点を検出するセンサと、回転軸の回転に応じてパルスを出力する。原点を検出するセンサは、原点を検出した時点で、原点を検出したことを示す信号を出力する。また、回転を示すパルスは、所定の回転角に応じてパルスを出力する。例えば、回転角１度毎にパルスを出力する構成であるとすると、出力されたパルスの数をカウントすることにより、回転角を求めることが可能となる。原点を検出してから発生したパルスの数をカウントすることにより、絶対的な回転角を求めることが可能となる。

ここでは、説明を簡単にするために、モータ１０２の回転軸の回転角度とワイパーアーム１０１の動作角度が一致しているものとして説明する。すなわち、ワイパーアーム１０１の動作角度が０度〜１５０度であれば、モータ１０２の回転軸の回転角度も０度〜１５０度の間を正回転と逆回転によって往復運動するものとする。符号１０３は、駆動指令に応じて、供給する電力を制御してモータ１０２を駆動するモータ駆動部である。

符号１０４は、モータ１０２の回転を制御するために、モータ駆動部１０３に対して駆動指令を出力する制御部であり、マイクロコンピュータで構成する。符号１４１は、車両内に備えられた車内ＬＡＮ、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）を介して、車両内で送受信される信号を入力する信号入力部である。信号入力部１４１によって入力した信号には、ワイパー装置に対して払拭動作開始／停止を指示するワイパースイッチの状態を示す信号や払拭動作の速さ（低速、高速、間欠等）を示す信号が含まれる。また、信号入力部１４１には、車両の車速を示す信号やボンネットの開閉状態を示す信号も入力する。

符号１４２は、信号入力部１４１において入力した信号と、回転検出部１２１が出力するモータの回転角度を検出するための信号に基づき、モータ１０２の回転動作を制御することにより、ワイパーアーム１０１の払拭動作を制御する駆動制御部である。符号１４３は、信号入力部４１において入力された入力信号のパターンと、モータ１０２を制御するためのパラメータとを予め関係付けて記憶したパラメータ記憶部である。

次に、図８を参照して、図７に示すパラメータ記憶部１４３のテーブル構造を説明する。
図８は、図７に示すパラメータ記憶部１４３のテーブル構造を示す図である。パラメータ記憶部１４３は、入力信号パターン毎に、制御パラメータが関係付けられて記憶されている。
入力信号パターンとは、信号入力部１４１に３系統の信号が入力される場合、３系統の信号の場合分けをしたものである。入力される信号が、ワイパースイッチ信号、ボンネット開閉信号、車速信号である場合、それぞれの信号値毎に場合分けしたものである。例えば、１番目の入力信号パターンは、ワイパースイッチが、低速払拭動作を表す「Ｌｏ」、ボンネット開閉信号が「閉」、車速信号が６０ｋｍ／ｈ以下の場合である。このような場合分けが、信号入力部１４１に入力する信号に応じて、ワイパー装置の動作を制御する必要がある場合全てについて予め関係付けて記憶されている。

制御パラメータには、「最大回転速度」、「動作開始位置」、「動作終了位置」、「加算量」、「減算量」の５つのパラメータがある。「最大回転速度」とは、ワイパーアーム１０１が現在位置または所定位置から目的の位置までに動作する際に、モータ１０２の回転速度の最大値である。ここでは、回転速度を回転数［ｒｐｍ］で表現する。「動作開始位置」とは、所定の動作を開始させる時点のワイパーアーム１０１の位置のことである。ここでは、ワイパーアーム１０１の位置を角度で表現し、ワイパーアーム１０１の格納位置を０度とし、最大の払拭範囲におけるワイパーアーム１０１の折り返し位置を１５０度であるものとする。

「動作終了位置」とは、所定の動作を終了させるときのワイパーアーム１０１の位置のことである。例えば、ワイパーアームを最大の払拭範囲で払拭させる場合の「動作開始位置」は０度であり、「動作終了位置」は、１５０度である。「加算量」とは、ワイパーアーム１０１を最大回転速度まで加速させるときに、制御周期毎に回転速度量を加算する値である。「減算量」とは、ワイパーアーム１０１を最大回転速度から減速させるときに、制御周期毎に回転速度量を減算する値である。

次に、図９を参照して、モータ１０２の動作を説明する。図９は、ワイパーアーム１０１を動作開始位置から動作終了位置まで動作させる場合のモータ１０２の回転速度の変化を示した図である。駆動制御部１４２は、入力信号パターンに応じて、５つの制御パラメータ（最大回転速度、動作開始位置、動作終了位置、加算量、減算量）が特定されると、まず、動作開始位置と動作終了位置とから減速開始位置を演算によって求める。そして、減速開始位置の角度において、モータ１０２の回転速度が最大回転速度になるように、回転速度を加速させる。

続いて、減速開始位置になった時点（最大回転速度になった時点）で、回転速度を減速に転じ、動作終了位置の角度において回転速度が０になるように、回転速度を減速させる。このとき、図９に示すカーブのように、回転速度を滑らかに変化させることにより、違和感のないワイパーアーム１０１の動作を実現することができる。ワイパーアーム１０１の動作は、図９に示す動作の動作開始位置と動作終了位置を入れ換えることにより、ワイパーアーム１０１が往復運動となり、払拭動作とすることができる。

次に、図１０を参照して、モータ１０２の回転速度を加速させる動作を説明する。図１０は、モータ１０２の回転速度を加速させる動作を示す図である。駆動制御部１４２は、まず、動作開始位置において、予め決められた初速値を目標回転速度の指令値として出力し、モータ１０２の回転を開始させる。そして、制御周期に到達した時点で、最大回転速度と現時点の回転速度（ここでは初速値）の差（最大回転速度−初速）に対して、加算量（パラメータ記憶部１４３から得られた値で、例えば、１／Ｘ１）を乗算して得られた値（（最大回転速度−初速）×１／Ｘ１）を現時点の目標回転速度に加算した値（初速＋（最大回転速度−初速）×１／Ｘ１）が新たな目標回転速度となる（図１０に示す点Ｐ１０１）。図１０に示す例においては、Ｘ１の値が４の例である。そして、次の制御周期に到達した時点で、現時点の目標回転速度（ここでは点Ｐ１０１）と最大回転速度の差に１／４を乗算して得られた値を現時点の目標回転速度に加算した値（図１０に示す点Ｐ１０２）を新たな目標回転速度とする。同様の処理を繰り返して、点Ｐ１０３、点Ｐ１０４を新たな目標回転速度としてモータ１０３の回転軸の回転動作を制御する。

また、減速開始位置まで到達した後は、現時点の目標回転速度から減算量（パラメータ記憶部１４３から得られた値で、例えば、１／（Ｘ２−１））を制御周期毎に減算していき、最終的に目標回転速度を０に近づけて、動作終了位置に到達した時点で、モータ１０２の回転軸の回転を停止する。

次に、図１１を参照して、図７に示す制御部１０４がモータ１０２の回転を制御する動作を説明する。まず、信号入力部１４１は、入力信号を読み取り、駆動制御部１４２に対して、読み取った入力信号を出力する（ステップＳ１０１）。駆動制御部１４２は、信号入力部１４１から出力された入力信号のパターンを特定し、特定した入力信号パターンと一致する入力信号パターンに関係付けられている制御パラメータをパラメータ記憶部１４３から読み込む（ステップＳ１０２）。ここでは、制御パラメータとして、最大回転速度「６５」、動作開始位置「０」、動作終了位置「１５０」、加算量「１／４」（Ｘ１＝４）、減算量「１／（４−１）」（Ｘ２＝４）が読み出されたものとして説明する。

次に、駆動制御部１４２は、動作開始位置「０」と、動作終了位置「１５０」とから減速開始位置を算出する（ステップＳ１０３）。減速開始位置は、例えば、動作開始位置と動作終了位置の中間点（（０＋１５０）／２＝７５）とする。そして、駆動制御部１４２は、予め決められた初速値を目標回転速度とする指令をモータ駆動部１０３に対して出力する（ステップＳ１０４）。これにより、モータ１０２が回転を開始する。

次に、駆動制御部１４２は、回転検出部１２１から出力する信号を読み取り、読み取った信号のパルスをカウントし、回転角度を特定する（ステップＳ１０５）。ここで特定した回転角度は、ワイパーアーム１０１の位置を示す値に相当する。また、駆動制御部１４２は、回転検出部１２１から原点を検出したことを示す信号が出力された場合、現時点において、出力パルスをカウントすることにより特定した回転角度と、原点との差異が大きいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

この判定の結果、現時点で特定されている回転角度と原点位置との差異が大きい場合、駆動制御部１４２は、現時点の回転角度を原点位置にリセットするとともに、制御パラメータと減速開始位置を再設定する（ステップＳ１０７）。すなわち、新たに動作終了位置、最大回転速度及び減速開始位置を再計算して設定し直す（図１２Ａ、図１２Ｂ参照）。一方、現時点で特定されている回転角度と原点位置との差異が小さい（急激な速度変化が発生しない程度）場合、または差異がない場合は、制御パラメータと減速開始位置の再設定を行わない。

次に、駆動制御部１４２は、特定した角度値が、減速開始位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。この判定の結果、減速開始位置に到達していなければ、駆動制御部１４２は、制御周期のトリガが入力されたか否かを判定しながら制御周期のトリガが入力するまで待機する（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）。

そして、制御周期のトリガが入力された時点で、現時点の目標回転速度（回転数）に加算量を加算することにより新たな目標回転速度（回転数）を求め、求めた目標回転速度値を新たな目標回転速度とする指令をモータ駆動部１０３に対して出力する（ステップＳ１１１）。駆動制御部１４２は、減速開始位置に到達するまで、ステップＳ１０５〜Ｓ１１１の処理動作を繰り返し行う。これにより、モータ２は、図９に示すように、動作開始位置から回転速度が上がりながら、減速開始位置に到達することになる。

次に、減速開始位置に到達した時点で、駆動制御部１４２は、回転検出部１２１から出力する信号を読み取り、読み取った信号のパルスをカウントし、回転角度を特定する（ステップＳ１１２）。また、駆動制御部１４２は、回転検出部１２１から原点を検出したことを示す信号が出力された場合、現時点において、出力パルスをカウントすることにより特定した回転角度と、原点との差異が大きいか否かを判定する（ステップＳ１１３）。

この判定の結果、現時点で特定されている回転角度と原点位置との差異が大きい場合、駆動制御部１４２は、現時点の回転角度を原点位置にリセットするとともに、制御パラメータを再設定する（ステップＳ１１４）。すなわち、新たに動作終了位置及び最大回転速度を再計算して設定し直す。一方、現時点で特定されている回転角度と原点位置との差異が小さい（急激な速度変化が発生しない程度）場合、または差異がない場合は、制御パラメータの再設定を行わない。

次に、駆動制御部１４２は、特定した角度値が、動作終了位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１１５）。この判定の結果、動作終了位置に到達していなければ、駆動制御部１４２は、制御周期のトリガが入力されたか否かを判定しながら制御周期のトリガが入力するまで待機する（ステップＳ１１６、Ｓ１１７）。

そして、制御周期のトリガが入力された時点で、現時点の目標回転速度（回転数）から減算量を減算することにより新たな目標回転速度（回転数）を求め、求めた目標回転速度値を新たな目標回転速度とする指令をモータ駆動部１０３に対して出力する（ステップＳ１１８）。駆動制御部１４２は、動作終了位置に到達するまで、ステップＳ１１２〜Ｓ１１８の処理動作を繰り返し行い、動作終了位置に到達して時点でモータ１０２の回転が停止する。これにより、モータ１０２は、図９に示すように回転速度が下がりながら、動作終了位置に到達することになる。

なお、前述した説明においては、入力信号パターン毎に５つの制御パラメータを関係付けて記憶したパラメータ記憶部１４３を制御部１０４内に設け、入力された信号に応じて、５つの制御パラメータを選択し、この選択した制御パラメータに基づき、モータ２の回転制御を行うようにしたが、５つの制御パラメータを制御部１０４の外部（例えば、車両の動作を統括的に制御するコンピュータ等）から入力し、駆動制御部１４２は、入力した５つの制御パラメータに基づきモータ１０２の回転制御を行うようにしてもよい。これは、駆動制御部１４２内部において、目標回転速度を演算によって求めるようにしたからこそ可能となる。

また、前述した説明においては、パルスカウントによって特定した回転角度と原点との差異が大きい場合に制御パラメータと減速開始位置を再設定する例を説明したが、制御部１０４に入力する動作の要求が払拭動作中に変化した場合などにも適用可能である。例えば、所定の払拭動作中に、最大回転速度を変更するような要求が入力された場合に、制御パラメータと減速開始位置を再設定することにより、急激な速度変化が発生することを抑えることができるため、違和感のない払拭動作を続行させることが可能である。近年の高機能なワイパー装置にあっては、基本的な払拭動作中に車速が急激に変化した場合などに制御パラメータを変更する機能を備えている。このようなワイパー装置に適用することにより、ワイパーアームの動作に違和感を感じる動作が発生することを抑制することが可能となる。

以上説明したように、制御部１０４内部には、入力信号パターン毎に５つの制御パラメータのみを記憶しておき、時々刻々変化する目標回転速度（回転数）を演算によって求めるようにした。このため、角度毎の目標回転速度（回転数）を記憶しておく必要がなくなり、メモリ容量の小さいマイクロコンピュータが適用可能となり、ワイパー装置のコスト増大することを防止することができる。

また、原点が検出され、現時点で特定されている回転角度との差異が大きい場合は、再度制御パラメータと減速開始位置を再計算し、この計算結果に基づき、制御パラメータと減速開始位置を再設定するようにした。このため、急激な速度変化が発生することを防止することができ、滑らかな払拭動作を実現できる。

また、パラメータ記憶部１４３は、入力信号パターン毎に５つの制御パラメータのみを記憶するようにした。このため、角度と目標回転速度の関係を定義したテーブルを増やすことなく、入力信号パターンに応じて払拭範囲を狭くしたり、目標回転速度を変更した払拭動作を実現したりすることができる。また、直線補間ではないため、滑らかな目標回転速度を設定することが可能となる。

また、図７における制御部４の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりワイパーの制御処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとするまた、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

モータの回転軸に接続されたリンク機構を介して、制御対象物の動作を制御することが不可欠な用途に適用でき、例えば、車両に備えられる電動のテイルゲート、スライドドア、パワーウインド等の動作の制御にも適用可能である。

１・・・ワイパーアーム、２・・・モータ、２１・・・角度センサ、３・・・モータ駆動部、４・・・制御部、４１・・・信号入力部、４２・・・駆動制御部、４３・・・パラメータ記憶部

Claims (3)

1. 制御対象物がリンク機構によって接続されたモータの回転を制御するモータ制御装置であって、
   前記制御対象物の動作開始位置及び動作終了位置の情報と、前記モータの最大回転速度情報と、回転速度の加算量情報と、回転速度の減算量情報とからなる前記モータの制御に必要なパラメータを入力するパラメータ入力手段と、
   前記制御対象物の位置を検出する位置検出手段と、
   前記動作開始位置及び動作終了位置の情報から減速開始位置を算出し、
   前記動作開始位置から前記動作終了位置まで前記制御対象物を動作させる際に、最大回転速度と現時点の回転速度との差と、前記加算量情報とから目標回転速度を加算していき、前記位置検出手段により前記制御対象物が前記減速開始位置に到達したことが検出されるまで、前記目標回転速度で回転するように前記モータを加速しながら駆動し、
   前記制御対象物が前記減速開始位置に到達したことが検出された時点で、前記最大回転速度と現時点の回転速度との差と、前記減算量情報とから目標回転速度を減算していき、前記位置検出手段により前記制御対象物が前記動作終了位置に到達したことが検出されるまで、前記目標回転速度で回転するように前記モータを減速しながら駆動する駆動制御手段と
   を備えたモータ制御装置。
2. 制御対象物がリンク機構によって接続されたモータの回転を制御するモータ制御装置であって、
   外部から信号を入力する信号入力手段と、
   前記信号入力手段によって入力した入力信号パターンと、前記制御対象物の動作開始位置及び動作終了位置の情報と、前記モータの最大回転速度情報と、回転速度の加算量情報と、回転速度の減算量情報とからなる前記モータの制御に必要なパラメータとが予め関係付けられて記憶したパラメータ記憶手段と、
   前記制御対象物の位置を検出する位置検出手段と、
   前記信号入力手段によって入力した入力信号パターンに関係付けられ、前記モータの制御に必要なパラメータを前記パラメータ記憶手段から読み出し、
   前記動作開始位置及び動作終了位置の情報から減速開始位置を算出し、
   前記動作開始位置から前記動作終了位置まで前記制御対象物を動作させる際に、最大回転速度と現時点の回転速度との差と、前記加算量情報とから目標回転速度を加算していき、前記位置検出手段により前記制御対象物が前記減速開始位置に到達したことが検出されるまで、前記目標回転速度で回転するように前記モータを加速しながら駆動し、
   前記制御対象物が前記減速開始位置に到達したことが検出された時点で、前記最大回転速度と現時点の回転速度との差と、前記減算量情報とから目標回転速度を減算していき、前記位置検出手段により前記制御対象物が前記動作終了位置に到達したことが検出されるまで、前記目標回転速度で回転するように前記モータを減速しながら駆動する駆動制御手段と
   を備えたモータ制御装置。
3. 前記制御対象物が車両に備えられるワイパー装置である請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。

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