JP6050597B2 - 車両のワイパーモータの制御システム - Google Patents
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Description
このようなワイパー装置は、ワイパーモータにより回転するワイパーブレードの動作によりガラスを拭き取る装置であって、運転者の視野を確保する機能を有する。
最近、ワイパー装置には、各種電子制御システムやセンサ、そして様々なスイッチなどが加えられ、より便利で安全な動作が行なえるようになっている。
例えば、図1は、車両のワイパー装置の構成を示す回路図であって、IGN2スイッチなどの各種スイッチの信号を入力として、BCM18(Body Control Module)がワイパーモータ11を制御するためにワイパーリレー21を出力制御する関係を示している。
図2に示すように、ワイパーモータのパーキングスイッチ10には、シャフトの回転により一体回転するプレート13と、M/F(multifunction)スイッチに接続され、プレートの中央から、「作動」に対応するB端子、「停止」に対応するP端子、車体に接地されるE端子が順次設けられている。
したがって、図3に示すように、運転者がM/Fスイッチを操作することによりワイパーモータに電源が供給されてGND(定位置停止区間)、B+(作動区間)、OPEN(死区間)を1サイクルにしてワイパーモータが作動し、それによって、ワイパーブレードがガラスを拭き取る。
しかしながら、従来のワイパー装置は、ワイパーモータ内のプレート接点の接触によりワイパーモータに電源及びGNDを供給して作動させる方式であるため、精密制御に限界があり、それに伴うワイパー作動に関連した様々な問題があった。
一方、一部の大手企業では、ワイパー装置の短所を改善するために、PWM制御によりワイパーモータの速度を制御しているが、ワイパーモータとリンケージなど主要部品を全て新規開発しなければならない問題があり、Hブリッジ、ホールIC(Hall IC)などの高価のシステムを適用しなければならない問題がある。
また、本発明は、無線送信機による遠隔操作を入力とするスマートECW(Electric Control Wiper)制御モジュールを実現することで、運転者が車両に搭乗する前にワイパーを無線で制御することにより、運転者の便宜を図り、安全運行を誘導できる車両のワイパーモータの制御システムを提供することに他の目的がある。
第1に、パーキングスイッチの状態をモニタリングしてB+条件、OPEN条件、GND条件でワイパーモータの出力を可変的にデューティーPWM制御することにより、ワイパーブレードの方向転換中に発生する騒音問題を完全に排除し、各区間毎に差別化された適切な速度を維持することにより拭き取り性を向上させることができる。
これを応用して上端と下端の中間区間でワイパーブレードの速度を高速にする制御ロジックを実現することができるため、運転者の視野を確保することができる。
第3に、運転者が車両に搭乗する前にTX無線送信機を用いてワイパーを作動させるシステムを採択することにより、雨天時や黄砂の発生時、車両を運行する前に遠隔で前方ガラスを拭き取って搭乗前の視野を確保し、それによって、運転者に便宜性を提供し、安全運行を誘導することができる。
図4は、本発明の一実施例によるワイパーモータの制御システムを示すブロック図であり、図5は、本発明の一実施例によるワイパーモータの制御システムでパーキングスイッチのプレート構造を示す概略図である。
図4と図5に示すように、前記ワイパーモータの制御システムは、スマートECW12でパーキングスイッチ10をモニタリングしてワイパーモータ11の出力(速度)を制御するシステムである。
すなわち、スマートECW12は、パーキングスイッチ10の信号を入力としてワイパーモータ11の作動を制御する。
このために、スマートECW12は、各種スイッチの信号を入力としてワイパーリレー(図示せず)の出力を制御することによりワイパーモータ11の作動を制御する。
ここで、前記スマートECWとワイパー装置の各種スイッチ及びワイパーモータ、そしてM/Wスイッチとの回路構成、ワイパーリレーなどとの回路構成は、従来と同一であるため、その具体的な説明は省略する。
パーキングスイッチ10は、B+電源側に接続されるB端子、GND側に接続されるE端子、及びスマートECW12側に接続されるP端子を含み、それによって、パーキングスイッチ10からの信号、例えば電圧がP端子を介してスマートECW12側に入力される。
したがって、パーキングスイッチ10からの信号がスマートECW12に入力されると、この時のスマートECW12は、パーキングスイッチ10の各区間毎の信号に応じてワイパーモータ11の出力を可変制御することができる。
このようにパーキングスイッチ10に設けられた2ケ所のOPEN区間14から得られる信号を入力としてワイパーモータ11の出力を可変制御するシステムを構成することによりコストの側面で有効になり、結局、経済的な制御システムを実現することができる。
図6に示すように、スマートECW12には、内部PCBでパーキングスイッチ10の信号を区分するための回路が設けられている。
例えば、PCB内部回路は、MCU15で電圧差によりパーキングスイッチ10の区間を3つに分け、具体的には、作動区間(B+)、定位置停止区間(GND)、及び死区間(OPEN)に分けて感知するように構成されている。
このために、スマートECW12は、電圧差によりパーキングスイッチの各区間の状態を3つに分けて感知するMCU15、MCU15との回路を構成する複数の抵抗16、パーキングスイッチ10のP端側に接続される入力端17などを含む回路構成を有する。
例えば、スマートECW12は、パーキングスイッチ10の作動区間(B+)、定位置停止区間(GND)、及び死区間(OPEN)でそれぞれ入力される信号に応じて下記のようにワイパーモータの作動状態、定位置停止状態、死区間状態の3つに分けて判断することができる。
B+12〜14V、通常、12Vの電源が供給され、スマートECW12内の抵抗による一定電圧が発生するため、これをMCU15で感知してワイパーモータが作動状態にあると判断する。
2.ワイパーモータの定位置停止状態
パーキングスイッチ10がE端、すなわちGND(0V)に接続された状態であり、これをMCU15でパーキングスイッチが定位置停止状態にあると判断する。
3.パーキングスイッチの死区間状態
パーキングスイッチ10が作動状態や定位置停止状態ではない死区間にある状態であって、スマートECW12内のB+電源による分圧により発生した一定電圧をMCU15で感知してパーキングスイッチが死区間状態にあると判断する。
特に、スマートECW12は、上記のようにパーキングスイッチ10から入力される各区間毎の信号に応じてワイパーモータの出力をデューティ率を用いたPWM制御して可変制御することができる。
ワイパーモータの作動時、時間によるパーキングスイッチ信号とプレート位置を把握するために、図7のようなタイムチャートを構成することができ、これによって、ワイパーモータの位置は下記のように3つの区間に分けられる(感知信号:B+、GND、OPEN)。
1.ワイパーモータの作動区間:パーキングスイッチがB+(12V)信号を発生する。
2.ワイパーモータの定位置停止区間:パーキングスイッチがGND(0V)信号を発生する。
3.ワイパーモータの死区間:パーキングスイッチがB+やGNDではないOPEN信号を発生する。
すなわち、スマートECW12では、ワイパーモータの作動状態でデューティー100%のPWM制御を行い、ワイパーモータの定位置停止状態でデューティー30%のPWM制御を行い、ワイパーモータ死区間状態でデューティー50%のPWM制御を行うことになる。
すなわち、ワイパーブレードの1回往復時、パーキングスイッチのプレートが有する他の1つのOPEN区間から入力される信号を用いてワイパーブレードが上端地点で方向を転換する場合、ワイパーモータの速度を段階的に減少させ(デューティー50%のPWM制御)、方向が変わる時点から再び段階的に増加させる(デューティー50%のPWM制御)ことにより、ワイパーブレードの方向転換時に発生するノイズを最小化させることができる。
例えば、ワイパー装置のギア類とその一側に設けられたホールセンサ(図示せず)を備え、ホールセンサから出力される信号、例えば0Vまたは5Vの電圧をスマートECWに提供することにより、スマートECWでは、入力される信号に基づいてワイパーモータの出力をデューティー30%、50%、100%などに適切に可変的に制御することができる。
図8に示すように、スマートECW12は、BCM18及びM/Fスイッチ19にCAN通信ラインにより接続され、運転者の無線送信機20との無線通信が可能な制御ロジックを有するようになる。
これによって、スマートECW12は、運転者操作による無線送信機20の信号を入力としてワイパーモータの作動を制御することができる。
例えば、運転者が車両に搭乗する前にTX無線送信機を用いてワイパー作動を所望する場合、作動モードに進んでワイパーモータを遠隔で一定時間制御することにより、雨天時や黄砂の発生時、車両を運行する前に遠隔で前方ガラスを拭き、結局、搭乗前に運転視野を確保して運転者に便宜性を提供すると共に安全運行を誘導することができる。
例えば、SUVやRV車両のように車両が大きい場合、ワイパーブレードを容易に交換するために、ワイパーブレードを中間に停止させておくことにより、交換を便利に行うことができる利点がある。
このために、無線送信機の操作により作動モードに進んだ後、パーキングスイッチをモニタリングしてワイパーモータを中間位置に停止するように制御することにより、ワイパーブレードを中間に停止させ、結局、ワイパーブレードの交換時の便宜性を向上させる。
図9には、ワイパーモータの無線及びPWM制御方法を示す。
ワイパーを作動するための無線信号入力やIGN2スイッチのON状態でワイパースイッチがONすると、パーキングスイッチ状態(各区間毎の状態)を感知してGND条件であればデューティー30%制御、OPEN条件であればデューティー50%制御、B+条件であればデューティー100%制御が行われる。
この時、ロー、ハイ、ミスト、INT制御と関連したワイパースイッチは、ON状態を維持し、ワイパーを作動するための無線信号は、無線送信機の別途のスイッチによる場合、無線送信機を2秒以内に連続して2回以上作動する場合、無線信号の後、センサで雨滴またはホコリを感知した場合などに信号が用いられる。
ワイパーを作動するための無線信号が入力されると、次のパーキングスイッチ信号を検出する段階に進み、ワイパーを作動するための無線信号がない場合はIGN2スイッチのON及びワイパースイッチ状態のONがあるか否かを判断して2つのスイッチが全てON状態であれば次のパーキングスイッチ信号を検出する段階に進む。
この時、2つのスイッチのうち何れか1つがON状態でない場合は最初の段階に戻る。
次に、パーキングスイッチ信号を検出する段階が行われ、その結果、パーキングスイッチの各区間毎の信号によりワイパーモータの出力を適切に可変制御することができる。
このように、本発明は、従来のワイパーシステムと異なり、通信を適用することにより回路が簡単で、ワイヤーを少ししか必要としないため、全体システムの重量が低下し、アフターサービスに有効である。
また、従来のワイパーシステムは、リンケージにおいて、新たな構造の設計と装着のために、先ず、レイアウトを検討しなければならなかったが、本発明は、既に検証された従来システムのリンケージ構造を活用できるため、機構上の安定性を維持することができる。
また、従来のワイパーシステムでは不可能であった新機能を実現することが可能であり、特に無線制御により便利な機能を加え、パーキングスイッチの状態をモニタリングするため、これを活用して診断することができる。
また、本発明は、従来システムのリンケージ構造を活用できるため、機構上の安定性を維持し、コストアップを抑制することができる。
11 ワイパーモータ
12 スマートECW
13 プレート
14 OPEN区間
15 MCU
16 抵抗
17 入力端
18 BCM
19 M/Fスイッチ
20 無線送信機
Claims (7)
- 車両のワイパーモータの制御システムであって、
パーキングスイッチ(10)の信号を入力としてワイパーモータ(11)の作動を制御するスマートECW(12)を含み、
前記パーキングスイッチ(10)のプレート(13)は、2ケ所のOPEN区間(14)を有するように形成され、前記パーキングスイッチ(10)のB端子にはB+電源が接続されると共にE端子はGNDに接続され、P端子はスマートECW(12)側に回路が接続されて、パーキングスイッチ(10)の信号がスマートECW(12)に入力されるようにすることにより、前記スマートECW(12)はパーキングスイッチ(10)に設けられた2ケ所のOPEN区間(14)から得られる信号を入力としてワイパーモータ(11)の出力を可変制御することを特徴とする車両のワイパーモータの制御システム。
- 前記パーキングスイッチ(10)のプレート(13)に形成される2ケ所のOPEN区間(14)は、180°の位相差をもって位置することを特徴とする請求項1に記載の車両のワイパーモータの制御システム。
- 前記スマートECW(12)は、電圧差によりパーキングスイッチ(10)の区間を3つの区間に分けて感知するMCU(15)と、前記MCU(15)との回路を構成する複数の抵抗(16)と、パーキングスイッチ(10)のP端子に接続される入力端(17)を含み、パーキングスイッチ信号が入力されると、内部の回路による分圧により発生した一定電圧を感知する方式でワイパーモータの出力を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両のワイパーモータの制御システム。
- 前記スマートECW(12)は、パーキングスイッチ(10)の作動区間(B+)、定位置停止区間(GND)、及び死区間(OPEN)でそれぞれ入力される信号によりワイパーモータを作動状態、定位置停止状態、死区間状態の3つに分けて判断することを特徴とする請求項1または3に記載の車両のワイパーモータの制御システム。
- 前記スマートECW(12)は、パーキングスイッチ(10)の信号を入力としてワイパーモータの作動状態ではデューティー率100%のPWM制御を行い、ワイパーモータの定位置停止状態ではデューティー率30%のPWM制御を行い、ワイパーモータ死区間状態ではデューティー率50%のPWM制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の車両のワイパーモータの制御システム。
- 前記スマートECW(12)は、ワイパーモータを1サイクル制御する時、ワイパーモータの作動状態でのデューティー率100%のPWM制御の遂行中に、少なくとも1回の死区間状態でのデューティー率50%のPWM制御を行うことを特徴とする請求項1または5に記載の車両のワイパーモータの制御システム。
- 前記スマートECW(12)は、BCM(18)及びM/Fスイッチ(19)にCAN通信ラインにより接続されると共に運転者の無線送信機(20)との無線通信が可能なように構成され、無線送信機の信号を入力としてワイパーモータの作動を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両のワイパーモータの制御システム。
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