WO2018135218A1 - ワイパ装置 - Google Patents

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WO2018135218A1
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rotation
coil
speed
motor
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暁弘 内海
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株式会社デンソー
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Definitions

  • This disclosure relates to a wiper device.
  • a brushless DC motor using a permanent magnet for a rotor (rotor) and an electromagnet (coil) for a stator (stator) may be used.
  • a brushless DC motor which is a synchronous motor, generally has a property that the rotational speed of a rotor increases as the voltage applied to a coil increases, but the torque of an output shaft provided at the center of the rotor decreases. Further, the brushless DC motor has a property that the current flowing through the motor coil (hereinafter abbreviated as “motor current”) is affected by the torque of the output shaft. Further, the brushless DC motor has the property that when the output shaft is prevented from rotating by the action of an external force and is in a high load state, the output shaft torque decreases but the output shaft torque increases.
  • the voltage applied to the coil is generated by pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • the brushless DC motor changes the rotation speed of the output shaft by changing the voltage applied to the coil by PWM.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing changes in the rotational speed (rotational speed) of the output shaft and the current flowing through the coil of the wiper motor with respect to the torque of the output shaft in a general brushless DC motor. As indicated by a straight line 296R showing the relationship between the output shaft torque and the output shaft speed in FIG. 12, the output shaft speed decreases as the output shaft torque increases.
  • the external force acting on the output shaft of the wiper motor has, for example, resistance to wiping operation due to snow on the windshield glass.
  • the wiper motor is overloaded, and the current flowing through the wiper motor coil (hereinafter abbreviated as “motor current”) increases, and the output shaft of FIG.
  • motor current the current flowing through the wiper motor coil
  • the heat generation and power consumption of the wiper motor increase as the torque increases.
  • the motor current exceeds the wiper motor rating, there is a concern that the wiper motor and the wiper motor drive circuit may be damaged.
  • the motor current reaches the value shown as the motor current I5 at the time of snow removal and exceeds the current value allowed as the operation range 98 at the time of normal wiping. Concerned.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-126547 discloses an invention of a wiper device that increases the torque of the output shaft of a brushless DC motor by changing the time for applying a voltage to the coil of the brushless DC motor. It is disclosed.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing changes in the rotational speed (rotational speed) of the output shaft and the motor current with respect to the torque of the output shaft in a general brushless DC motor.
  • the rotational speeds are different as indicated by the rotational speed R3 in the straight line 96R and the rotational speed R4 in the straight line 98R.
  • the motor current also becomes substantially the same I3.
  • the motor current flows through the coil as when the rotation speed is high. Will increase. When the motor current exceeds the motor rating, there is a concern that the motor and the motor drive circuit may be damaged.
  • the present disclosure has been made in view of the above.
  • the power consumption is suppressed and the wiper motor is prevented from being overheated, and the rotation speed of the output shaft of the wiper motor is changed from the low speed range to the high speed range.
  • a wiper device that can be controlled up to
  • the present disclosure provides a wiper device capable of improving the torque of the output shaft of the wiper motor while suppressing power consumption by suppressing the load of the wiper motor and preventing the wiper motor from being overheated.
  • a wiper device includes a rotor and a coil that generates a rotating magnetic field, and a wiper motor that wipes a wiper blade by rotating the rotor according to the rotating magnetic field;
  • a drive unit that generates a magnetic field and rotationally drives the wiper motor, and a control unit that controls the drive unit are provided.
  • the control unit controls the drive unit at a timing of energizing the coil based on at least the rotational position of the rotor.
  • the rotation of the wiper motor can be controlled at an appropriate timing according to the rotational position of the rotor by controlling the drive unit at the timing of energizing the coil based on at least the rotational position of the rotor,
  • the flowing motor current can be appropriately controlled, and the load on the wiper motor can be suppressed.
  • the wiper device is the wiper device according to the first aspect of the present disclosure.
  • the control unit When the speed command is the first rotational speed, the control unit The drive unit is controlled such that the first rotation control for energizing the coil is performed, and the voltage in the case of the first rotation control when the speed command is a second rotation speed higher than the first rotation speed.
  • a second rotation control in which a higher effective voltage is applied to the coil at a timing advanced by an electrical angle than the timing of the first rotation control, and a third rotation speed whose speed command is lower than the first rotation speed.
  • at least one control of the third rotation control in which an effective voltage lower than the voltage in the case of the first rotation control is supplied to the coil at a timing delayed by an electrical angle from the timing of the first rotation control. It controls the drive unit such is performed.
  • the effective voltage for energizing the coil of the wiper motor is increased, the timing of energization is advanced to support high-speed rotation of the output shaft, the effective voltage for energizing the coil of the wiper motor is decreased, By delaying the energization timing to cope with high torque and low speed rotation of the output shaft, the load on the wiper motor can be suppressed and the rotational speed of the output shaft of the wiper motor can be controlled from the low speed range to the high speed range.
  • a wiper device is the wiper device according to the second aspect of the present disclosure, including a temperature detection unit that detects a temperature of the drive unit, and the control unit is performing a wiping operation of the wiper blade When the temperature exceeds a predetermined threshold temperature, the drive unit is controlled so that the third rotation control is performed.
  • the wiper motor is prevented from being overloaded by performing the third rotation control corresponding to the low-speed rotation when the temperature of the circuit of the drive unit exceeds the threshold temperature.
  • a wiper device is the wiper device according to the second aspect of the present disclosure, including a current detection unit that detects a current value of the coil, and the control unit is performing a wiping operation of the wiper blade.
  • the drive unit is controlled so that the third rotation control is performed.
  • the wiper motor is prevented from being overloaded by performing the third rotation control corresponding to the low speed rotation when the current of the coil of the wiper motor exceeds a predetermined threshold value.
  • a wiper device is the wiper device according to the second aspect of the present disclosure. If larger, the effective voltage for energizing the coil is increased stepwise and the energization timing is advanced stepwise so that the rotational speed of the wiper motor reaches the rotational speed indicated by the speed command. When the difference between the current rotation speed of the wiper motor and the third rotation speed indicated by the speed command is large, the effective voltage for energizing the coil is decreased stepwise and the timing of the energization is stepped. The drive unit is controlled so that the rotational speed of the wiper motor reaches the rotational speed indicated by the speed command.
  • the rotational speed of the wiper motor is changed by gradually changing the energization effective voltage and the advance timing of the energization timing. Change smoothly.
  • a wiper device is the wiper device according to the first aspect of the present disclosure.
  • the control unit when the rotational speed of the wiper motor is increased, the control unit is based on the timing corresponding to the rotational position of the rotor.
  • the drive unit is controlled so that high rotation control for energizing the coil is performed at a timing advanced by an electrical angle, and the torque of the wiper motor is improved, the timing at a timing corresponding to the rotational position of the rotor
  • the drive unit is controlled such that high torque rotation control is obtained to obtain equivalent torque at a lower current than the high rotation control.
  • the control mode can be switched from the high torque rotation control to the high rotation control by advancing the electrical angle with respect to the timing corresponding to the rotational position of the rotor for energizing the coil.
  • high torque rotation control that causes the drive unit to generate a voltage that changes at a timing later than the timing of the high rotation control, the torque of the output shaft of the wiper motor is improved and the current flowing through the wiper motor is reduced. Can be prevented from becoming overloaded.
  • a wiper device is the wiper device according to the seventh aspect of the present disclosure, including a current detection unit that detects a current value of the coil, and the control unit is performing a wiping operation of the wiper blade When the current value exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the wiping operation of the wiper blade is inhibited.
  • a wiper device is the wiper device according to the seventh aspect of the present disclosure, including a temperature detection unit that detects the temperature of the drive unit, and the control unit is performing a wiping operation of the wiper blade When the temperature exceeds a predetermined threshold temperature, it is determined that the wiping operation of the wiper blade is hindered.
  • this wiper device it is possible to determine that the wiping operation is inhibited when the drive unit becomes high temperature and perform high torque rotation control, thereby eliminating the obstacle and restarting the wiping operation.
  • a wiper device is the wiper device according to the seventh aspect of the present disclosure, including a rotation angle detection unit that detects a rotation angle of the output shaft of the wiper motor, The control unit determines that the wiping operation of the wiper blade is hindered when the rotation angle of the output shaft detected by the rotation angle detection unit does not change during the wiping operation of the wiper blade.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of an advance amount variable control process of the wiper device according to the first embodiment of the present disclosure. It is explanatory drawing which showed the rotation speed (rotation speed) of the output shaft with respect to the torque of the output shaft in a common brushless DC motor, and the change of a motor current. It is explanatory drawing which showed the rotation speed (rotation speed) of the output shaft with respect to the torque of the output shaft in the wiper motor of the wiper device which concerns on 2nd Embodiment of this indication, and the change of a motor current. It is the time chart which showed an example of the energization pattern to the coil in the high torque rotation control of the output shaft in the wiper motor of the wiper device concerning a 2nd embodiment of this indication.
  • FIG. 6 is a time chart illustrating an example of a current supply pattern to a coil in high rotation control of an output shaft in a wiper motor of a wiper device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • 14 is a flowchart illustrating an example of a rotation control process of a wiper motor of a wiper device according to a second embodiment of the present disclosure. It is explanatory drawing which showed the rotation speed (rotation speed) of the output shaft with respect to the torque of the output shaft in a common brushless DC motor, and the change of a motor current.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wiper device 10 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the wiper device 10 includes a left wiper device 14 on the left (passenger seat side) of the lower portion of the windshield glass 12 of the vehicle and a right wiper device 16 on the right (driver's seat side) of the lower portion of the windshield glass 12 of the vehicle. It is a tandem wiper device with direct drive provided.
  • the left and right in the first embodiment of the present disclosure are the left and right as viewed from the passenger compartment.
  • the wiper device 10 according to the first embodiment of the present disclosure rotates the wiper arm 26 of the left wiper device 14 and the wiper arm 28 of the right wiper device 16 in the same direction. Therefore, the output shaft 36 of the left wiper device 14 and the output shaft 38 of the right wiper device 16 are each rotated in the same direction.
  • the left wiper device 14 and the right wiper device 16 include wiper motors 18 and 20, speed reduction mechanisms 22 and 24, wiper arms 26 and 28, and wiper blades 30 and 32, respectively.
  • the wiper motors 18 and 20 are provided on the lower left and lower right of the windshield glass 12, respectively.
  • the forward and reverse rotations of the wiper motors 18 and 20 are respectively decelerated by the speed reduction mechanisms 22 and 24, and the output shafts 36 and 38 are respectively rotated by the forward and reverse rotations decelerated by the speed reduction mechanisms 22 and 24. Rotate. Further, the rotational forces of the forward and reverse rotations of the output shafts 36 and 38 act on the wiper arms 26 and 28, respectively, so that the wiper arms 26 and 28 move from the storage position P3 to the lower inversion position P2, and the lower inversion position P2 and the upper inversion position. It reciprocates between P1.
  • the speed reduction mechanisms 22 and 24 are constituted by, for example, worm gears, and reduce the rotations of the wiper motors 18 and 20 to rotation speeds suitable for wiping the surface of the windshield glass 12 by the wiper blades 30 and 32, respectively. To rotate the output shafts 36 and 38 respectively.
  • the rotation speed and rotation angle of the output shafts 36 and 38 are as follows.
  • the rotation speed and rotation angle of the wiper motors 18 and 20 are not the same.
  • the wiper motors 18 and 20 and the speed reduction mechanisms 22 and 24 are inseparably configured. Therefore, hereinafter, the rotation speed and the rotation angle of the output shafts 36 and 38 are determined as the wiper motor 18, 20 rotation speeds and rotation angles are considered.
  • the output shaft 36 and the output shaft 38 are respectively It is rotating in the same direction.
  • the wiper motors 18 and 20 are connected to wiper control circuits 60 and 62 for controlling the rotation of the wiper motors 18 and 20, respectively.
  • the wiper control circuit 60 according to the first embodiment of the present disclosure includes a drive circuit 60A and a wiper ECU 60B, and the wiper control circuit 62 includes a drive circuit 62A and a wiper ECU 62B.
  • a rotation angle sensor 42 for detecting the rotation speed and rotation angle of the output shaft 36 of the wiper motor 18 is connected to the wiper ECU 60B.
  • a rotation angle sensor 44 that detects the rotation speed and rotation angle of the output shaft 38 of the wiper motor 20 is connected to the wiper ECU 62B.
  • the wiper ECUs 60B and 62B calculate the positions of the wiper blades 30 and 32 on the windshield glass 12 based on the signals from the rotation angle sensors 42 and 44, respectively.
  • the wiper ECUs 60B and 62B control the drive circuits 60A and 62A so that the rotation speeds of the output shafts 36 and 38 change according to the calculated positions.
  • the rotation angle sensors 42 and 44 are provided in the speed reduction mechanisms 22 and 24 of the wiper motors 18 and 20, respectively, and convert the magnetic field (magnetic force) of the excitation coil or magnet that rotates in conjunction with the output shafts 36 and 38 into current. To detect.
  • the rotational speed of the output shafts 36 and 38 is controlled by a speed map (not shown) that defines the rotational speeds of the output shafts 36 and 38 according to the positions of the wiper blades 30 and 32, which is stored in a memory or the like described later. ).
  • the drive circuits 60A and 62A generate voltages (currents) for operating the wiper motors 18 and 20 by PWM (Pulse Width Modulation) control and supply them to the wiper motors 18 and 20, respectively.
  • the drive circuits 60A and 62A include a circuit using a field effect transistor (MOSFET) as a switching element.
  • MOSFET field effect transistor
  • the drive circuit 60A is a wiper ECU 60B, and the drive circuit 62A is a wiper ECU 62B. Is output.
  • the wiper ECU 60B and the wiper ECU 62B for example, synchronize the operations of the left wiper device 14 and the right wiper device 16 by being linked by communication using a protocol such as LIN (Local Interconnect Network).
  • a wiper switch 66 is connected to the wiper ECU 62 ⁇ / b> B of the wiper control circuit 62 via the vehicle control circuit 64.
  • the wiper switch 66 is a switch for turning on or off the power supplied to the wiper motors 18 and 20 from the vehicle battery.
  • the wiper switch 66 includes a low speed operation mode selection position for operating the wiper blades 30 and 32 at a low speed, a high speed operation mode selection position for operating at a high speed, an intermittent operation mode selection position for intermittent operation at a constant period, and a stop mode selection position. Can be switched to.
  • a command signal for rotating the wiper motors 18 and 20 according to the selected position in each mode is output to the wiper ECU 62B via the vehicle control circuit 64.
  • the command signal input to the wiper ECU 62B is also input to the wiper ECU 60B by communication using the protocol such as the LIN described above.
  • the right wiper device 16 is a master wiper and the left wiper device 14 is a slave wiper.
  • the wiper ECUs 60B and 62B When a signal output from the wiper switch 66 according to the selected position of each mode is input to the wiper ECUs 60B and 62B, the wiper ECUs 60B and 62B perform control corresponding to the output signal from the wiper switch 66. Specifically, the wiper ECUs 60B and 62B calculate the rotational speeds of the output shafts 36 and 38 based on the command signal from the wiper switch 66 and the above-described speed map. Further, the wiper ECUs 60B and 62B control the drive circuits 60A and 62A so that the output shafts 36 and 38 rotate at the calculated rotational speed.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an outline of an exemplary configuration of the wiper control circuit 62 of the right wiper device 16 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the wiper motor 20 shown in FIG. 2 is a brushless DC motor as an example, but may be a brushed DC motor.
  • the configuration of the wiper control circuit 60 of the left wiper device 14 is the same as that of the wiper control circuit 62 of the right wiper device 16, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the wiper control circuit 62 shown in FIG. 2 includes a drive circuit 62A that generates a voltage to be applied to the terminals of the stator (stator) coils 40U, 40V, and 40W of the wiper motor 20, and an ON state of the switching elements that constitute the drive circuit 62A. And a wiper ECU 62B for controlling the turning-off.
  • the rotor 72 of the wiper motor 20 is composed of three S-pole and N-pole permanent magnets, and is configured to rotate following the rotating magnetic field generated in the stator coil.
  • the magnetic field of the rotor 72 is detected by the hall sensor 70.
  • the Hall sensor 70 may detect a magnetic field of a sensor magnet provided separately from the rotor 72 corresponding to the polarity of the permanent magnet of the rotor 72.
  • the hall sensor 70 detects the magnetic field of the rotor 72 or the sensor magnet as a magnetic field indicating the position of the rotor 72.
  • the hall sensor 70 is a sensor for detecting the position of the rotor 72 by detecting a magnetic field formed by the rotor 72 or the sensor magnet.
  • the hall sensor 70 includes three hall elements corresponding to U, V, and W phases.
  • the Hall sensor 70 outputs a change in magnetic field generated by the rotation of the rotor 72 as a voltage change signal approximating a sine wave.
  • the signal output from the hall sensor 70 is input to the wiper ECU 62B which is a control circuit.
  • the wiper ECU 62B is an integrated circuit, and the power supplied from the battery 80 as a power source is controlled by the standby circuit 50.
  • the analog waveform signal input from the hall sensor 70 to the wiper ECU 62B is input to the hall sensor edge detector 56 provided with a circuit for converting an analog signal such as a comparator into a digital signal in the wiper ECU 62B.
  • the hall sensor edge detector 56 converts the input analog waveform into a digital waveform, and detects an edge portion from the digital waveform.
  • the digital waveform and edge information are input to the motor position estimation unit 54, and the position of the rotor 72 is calculated. Information on the calculated position of the rotor 72 is input to the energization control unit 58.
  • a signal for instructing the rotational speed of the wiper motor 20 (rotor 72) is input from the wiper switch 66 to the command value calculation unit 52 of the wiper ECU 62B.
  • the command value calculation unit 52 extracts a command related to the rotation speed of the wiper motor 20 from the signal input from the wiper switch 66 and inputs the command to the energization control unit 58.
  • the energization control unit 58 calculates the phase of the voltage that changes according to the magnetic pole position of the rotor 72 calculated by the motor position estimation unit 54, and also calculates the calculated phase and the rotation speed of the rotor 72 indicated by the wiper switch 66.
  • the driving duty value is determined based on the above.
  • the energization control unit 58 performs PWM control that generates a PWM signal that is a pulse signal corresponding to the drive duty value and outputs the PWM signal to the drive circuit 62A.
  • the drive circuit 62A generates a voltage that changes at a timing based on the position of the magnetic pole of the rotor 72 and applies the voltage to the coils 40U, 40V, and 40W of the stator 40.
  • a rotating magnetic field that rotates the rotor 72 is generated in the coils 40U, 40V, and 40W to which the voltage is applied.
  • the drive circuit 62A is configured by a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) inverter. As shown in FIG. 2, the drive circuit 62A includes three N-channel field effect transistors (MOSFETs) 74U, 74V, and 74W (hereinafter referred to as “FETs 74U, 74V, and 74W”) each serving as an upper stage switching element. Three N-channel field effect transistors 76U, 76V, 76W (hereinafter referred to as “FETs 76U, 76V, 76W”) as lower-stage switching elements are provided.
  • MOSFETs N-channel field effect transistors
  • FET74 The FETs 74U, 74V, and 74W and the FETs 76U, 76V, and 76W are collectively referred to as “FET74” and “FET76” when they do not need to be distinguished from each other, and “U” when they need to be distinguished from each other. , “V”, “W” are attached with symbols.
  • the source of the FET 74U and the drain of the FET 76U are connected to the terminal of the coil 40U
  • the source of the FET 74V and the drain of the FET 76V are connected to the terminal of the coil 40V
  • the source of the FET 74W and the FET 76W is connected to the terminal of the coil 40W.
  • the gates of the FET 74 and the FET 76 are connected to the energization control unit 58, and a PWM signal is input.
  • the FET 74 and FET 76 are turned on when an H level PWM signal is input to the gate, and current flows from the drain to the source. Further, when an L level PWM signal is input to the gate, the transistor is turned off and no current flows from the drain to the source.
  • the wiper control circuit 62 includes a battery 80, a noise prevention coil 82, smoothing capacitors 84A and 84B, and the like.
  • the battery 80, the noise prevention coil 82, and the smoothing capacitors 84A and 84B constitute a substantially DC power source.
  • the control voltage Vcc is applied to one end via the resistor R1 and the other end is grounded, and the temperature of the substrate is detected as a resistance value.
  • a chip thermistor RT is mounted.
  • the chip thermistor RT used in the first embodiment of the present disclosure is an NTC® (Negative Temperature Coefficient) thermistor whose resistance decreases with increasing temperature, and the resistance value of the chip thermistor RT decreases with increasing temperature. Note that a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor whose resistance value increases as the temperature rises by using an inverting circuit together may be used.
  • the chip thermistor RT and the resistor R1 form a kind of voltage dividing circuit, and a voltage that changes based on the resistance value of the chip thermistor RT is output from one end of the chip thermistor RT connected to the resistor R1. .
  • the voltage output from one end of the chip thermistor RT is compared with the overheat determination value in the energization control unit 58, and when the voltage output from one end of the chip thermistor RT is equal to or lower than the overheat determination value, the wiper control circuit 62 is in an overheat state. It is determined that As described above, the chip thermistor RT according to the first embodiment of the present disclosure is a type in which the resistance decreases as the temperature rises.
  • the energization control unit 58 determines that the circuit is overheated when the voltage output from one end of the chip thermistor RT is equal to or lower than the overheat determination value.
  • the overheat determination value varies depending on the element mounted on the substrate, the position of the chip thermistor RT, and the like. As an example, the overheat determination value is a voltage output from the voltage dividing circuit of the chip thermistor RT and the resistor R1 at 145 ° C.
  • a current detection unit 68 is provided between each source of the FETs 76U, 76V, and 76W and the battery 80.
  • the current detection unit 68 includes a shunt resistor having a resistance value of about 0.2 m ⁇ to several ⁇ , and an amplifier that amplifies the potential difference between both ends of the shunt resistor and outputs a voltage value proportional to the current of the shunt resistor as a signal.
  • the signal output from the amplifier is input to the energization control unit 58.
  • the energization control unit 58 compares the signal output from the current detection unit 68 with the overcurrent determination value, and determines that the motor current is overcurrent when the signal output from the current detection unit 68 is equal to or greater than the overcurrent determination value. To do.
  • a voltage sensor or the like for detecting the voltage of the battery 80 is mounted on the substrates of the wiper control circuits 60 and 62.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating changes in the rotational speed (rotational speed) of the output shafts 36 and 38 and the motor current with respect to the torque of the output shafts 36 and 38 in the wiper motors 18 and 20 of the wiper apparatus 10 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. A straight line 92R in FIG. 3 shows the relationship between the torque of the output shafts 36 and 38 and the rotational speed of the output shafts 36 and 38 in the high rotation control performed when the rotational speeds of the output shafts 36 and 38 are high.
  • a straight line 92I of 3 indicates the relationship between the torque of the output shafts 36 and 38 and the motor current in the high rotation control. As shown in FIG. 3, when the torque of the output shafts 36 and 38 is increased, the rotational speed is decreased while the motor current is increased.
  • low rotation control is performed to increase the torque of the output shafts 36 and 38 while suppressing the motor current.
  • a straight line 94R in FIG. 3 shows the relationship between the torque of the output shafts 36 and 38 and the rotational speed of the output shafts 36 and 38 in the low rotation control in which the rotational speed of the output shafts 36 and 38 is lowered and the torque is increased.
  • a straight line 94I indicates the relationship between the torque of the output shafts 36 and 38 and the motor current in the low rotation control.
  • the motor current when the output shafts 36 and 38 are rotated at the torque N1 by the low rotation control is larger than the motor current I1 when the output shafts 36 and 38 are rotated at the torque N1 by the high rotation control. Shows low I2.
  • the increase in the motor current is not as rapid as the motor current in the high rotation control, so that the wiper motors 18 and 20 are not easily overloaded.
  • the low rotation control even if the torque of the output shafts 36 and 38 is increased, the decrease in the rotation speed of the output shafts 36 and 38 is not as rapid as in the high rotation control. When rotating, low rotation control is more practical than high rotation control.
  • FIG. 4A is a time chart showing an example of an energization pattern to the coils 40U, 40V, and 40W in the medium rotation control performed when the rotation speed of the output shafts 36 and 38 is medium.
  • Energizations 102U, 102V, and 102W and energizations 104U, 104V, and 104W indicated by rectangles in FIG. 4A indicate timings when the coils 40U, 40V, and 40W are energized.
  • the energizations 102U, 102V, and 102W and the energizations 104U, 104V, and 104W are shown as rectangles for convenience.
  • the voltage modulated in a pulse shape by PWM is the coil 40U, Applied to 40V and 40W.
  • 4A to 4C (for example, between time t0 and time t1) is the time for which the rotor 72 rotates 60 degrees in electrical angle.
  • 4A corresponds to the position of the magnetic pole of the rotor 72 detected by the Hall sensor 70.
  • the FET 74W and the FET 76V are turned on, and the coil 40W is energized to the coil 40V.
  • the FET 74U and the FET 76V are turned on, and the coil 40U is energized from the coil 40V.
  • the FET 74U and the FET 76W are turned on, and the coil 40U is energized from the coil 40W.
  • the FET 74V and the FET 76W are turned on, and the coil 40V is energized from the coil 40W.
  • FIG. 4B is a time chart showing an example of an energization pattern to the coils 40U, 40V, and 40W in the high rotation control.
  • the energization timings of the energizations 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, and 104W of FIG. 4A are respectively advanced by 106, U, 106W, 108U, 108V, and 108W. It is carried out. Since t ⁇ varies depending on the specifications of the wiper motor and the like, it is specifically determined through a simulation at the time of design or an experiment using an actual machine. Further, t ⁇ is not fixed, and may be increased as the rotational speed of the output shafts 36 and 38 increases.
  • the energizations 106U, 106V, 106W, 108U, 108V, and 108W are shown as rectangles for convenience, but in actual energization, voltages modulated in a pulse form by PWM are applied to the coils 40U, 40V, and 40W.
  • the duty ratio of the energizations 106U, 106V, 106W, 108U, 108V, 108W is The duty ratio of the energizations 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, and 104W in FIG.
  • FIG. 4C is a time chart showing an example of an energization pattern to the coils 40U, 40V, and 40W in the low rotation control.
  • energization 110U, 110V, 110W, 112U, 112V, 112W is performed at a timing in which the energization timing is delayed by (delayed) by t ⁇ with respect to energization 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, 104W in FIG. 4A. It is carried out. Since t ⁇ varies depending on the specifications of the wiper motor and the like, it is specifically determined through a simulation at the time of design or an experiment using an actual machine. In addition, t ⁇ is not fixed, and t ⁇ may be increased as the rotational speed of the output shafts 36 and 38 decreases.
  • the energizations 110U, 110V, 110W, 112U, 112V, and 112W are shown as rectangles for convenience, but in actual energization, a voltage modulated in a pulse shape by PWM is applied to the coils 40U, 40V, and 40W.
  • a voltage modulated in a pulse shape by PWM is applied to the coils 40U, 40V, and 40W.
  • the duty ratio of the energization 110U, 110V, 110W, 112U, 112V, and 112W Is smaller than the duty ratio of the energizations 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, 104W in FIG. 4A.
  • the duty ratio of the voltage applied to each phase of U, V, and W is increased to increase the effective voltage, and the energization timing of each phase is controlled by the Hall sensor 70. It is more effective to advance the electrical angle than the timing corresponding to the detected magnetic pole position of the rotor 72.
  • the effective voltage is lowered by reducing the duty ratio of the voltage applied to each phase of U, V, and W. It is effective to delay the energization timing of each phase of, U, V, and W by an electrical angle from the timing corresponding to the position of the magnetic pole of the rotor 72 detected by the Hall sensor 70.
  • the energization timing is advanced as shown in FIG. 4B.
  • the energization is performed as shown in FIG. 4C. Delay the timing.
  • FIG. 5A shows the advance angle (t ⁇ , t ⁇ ) and the duty ratio of the voltage applied to the coils 40U, 40V, 40W in the time series when the rotation speed of the output shafts 36, 38 is changed from low speed to high speed.
  • FIG. 5B is a time chart showing an example of the change, and FIG. 5B shows an advance angle (t ⁇ , t ⁇ ) and an application to the coils 40U, 40V, and 40W when the rotation speed of the output shafts 36 and 38 is changed from high speed to low speed. It is the time chart which showed an example of the change in each time series of the duty ratio of a voltage.
  • FIG. 5A shows a case where the wiper switch 66 is switched from the low speed operation mode selection position to the high speed operation mode selection position, for example.
  • the advance angle and the duty ratio are suddenly increased, and the rotation of the output shafts 36 and 38 is rapidly accelerated. Since the rotation of the output shafts 36 and 38 may be disturbed, in the first embodiment of the present disclosure, the output shaft is increased by gradually increasing the advance angle and the duty ratio as indicated by the broken line 114 in FIG. 5A.
  • the rotations of 36 and 38 are accelerated stepwise.
  • the difference between the target rotational speed in the high-speed operation mode and the current rotational speed of the output shafts 36 and 38 is large, the difference exceeds the rotational speed difference that can be handled by increasing the advance angle and duty ratio in one stage. Is the case. Further, the amount of change in the advance angle and duty ratio in one stage is calculated based on the specifications of the wiper motors 18 and 20 and the wiper device 10 within a range in which the rotation of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 is not disturbed. Or, determine through actual machine tests.
  • FIG. 5B shows the case where the wiper switch 66 is switched from the high speed operation mode selection position to the low speed operation mode selection position, for example.
  • the advance angle and the duty ratio are rapidly decreased, and the rotation of the output shafts 36 and 38 is rapidly decelerated. Since the rotations of the output shafts 36 and 38 may be disturbed, in the first embodiment of the present disclosure, as shown by the broken line 116 in FIG. The rotation of the shafts 36 and 38 is decelerated stepwise.
  • the difference between the current rotational speed of the output shafts 36 and 38 and the target rotational speed in the low-speed operation mode is large, the difference exceeds the rotational speed difference that can be handled by reducing the advance angle and duty ratio in one stage. Is the case. Further, the amount of change in the advance angle and duty ratio in one stage is calculated based on the specifications of the wiper motors 18 and 20 and the wiper device 10 within a range in which the rotation of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 is not disturbed. Or, determine through actual machine tests.
  • the advance angle and the duty ratio are changed in multiple steps as the difference between the rotation speeds before and after the change is larger. For example, when switching from rotation by low rotation control to rotation by high rotation control, it is necessary to change from t ⁇ (retard angle) corresponding to the minimum value of advance angle to t ⁇ corresponding to the maximum value of advance angle, In addition, since the amount of change in the duty ratio is large, the advance angle and the duty ratio are increased in multiple stages. Similarly, when switching from rotation by high rotation control to rotation by low rotation control, the advance angle and the duty ratio are reduced in multiple stages.
  • FIG. 6 shows the advance angle (t ⁇ , t ⁇ ) and the voltage applied to the coils 40U, 40V, and 40W when the wiper motors 18 and 20 are overloaded in the wiper device 10 according to the first embodiment of the present disclosure. It is the time chart which showed an example of the change in each time series of duty ratio. If the current energization is continued while the wiper motors 18 and 20 are overloaded, the wiper motors 18 and 20 and the drive circuits 60A and 62A may be damaged. In the first embodiment of the present disclosure, as indicated by the broken line 118 in FIG.
  • the advance angle of the energization timing and the duty ratio of the voltage applied to the coils 40U, 40V, 40W are set to, for example, the advance angle corresponding to the low rotation control. Then, the rotation of the output shafts 36 and 38 is rapidly decelerated by rapidly decreasing the duty ratio. If the rotation of the output shafts 36 and 38 is suddenly decelerated, the rotation of the output shafts 36 and 38 may be temporarily disturbed. However, in the first embodiment of the present disclosure, the wiper motors 18 and 20 and the drive circuits 60A and 62A are damaged. In order to prevent this, priority is given to decelerating the rotation of the output shafts 36 and 38.
  • the motor current of one of the wiper motors 18 and 20 is equal to or higher than the upper limit value, and the temperature of the substrate of either of the wiper control circuits 60 and 62 is equal to or higher than a predetermined value (for example, 145 °). If any of the above is true, it is determined that the wiper motors 18 and 20 are overloaded, and the advance angle and duty ratio are changed as shown in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the advance amount variable control process of the wiper device 10 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • step 500 information on the wiping mode such as the low speed operation mode or the high speed operation mode of the wiper switch 66 is acquired.
  • step 502 the current value of the motor current is acquired by the current detection unit 68, the temperature of the substrate is acquired by the chip thermistor RT, and the rotation angles of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 are acquired by the rotation angle sensors 42 and 44, respectively. .
  • step 504 the rotational speed (rotational speed) of the output shafts 36 and 38 is calculated based on the rotation angle of the output shafts 36 and 38 acquired in step 502.
  • the advance amount is determined based on the wiping mode, the current value of the motor current, the temperature of the substrate, and the rotation speed of the output shafts 36 and 38. For example, when the wiping mode is the high speed operation mode, the advance amount is increased with respect to the timing corresponding to the magnetic pole position of the rotor 72, and when the wiping mode is the low speed operation mode, the advance amount is decreased or the rotor is not advanced. Energization is performed at a timing corresponding to the position of 72 magnetic poles. In the low speed operation mode, low rotation control may be performed in which the timing corresponding to the magnetic pole position of the rotor 72 is retarded by an electrical angle.
  • the advance angle is increased.
  • the motor current of any of the wiper motors 18 and 20 is equal to or higher than the upper limit value, or when the temperature of any of the substrates of the wiper control circuits 60 and 62 is equal to or higher than a predetermined value (145 ° as an example), Even when the wiping mode is the high-speed operation mode, the low rotation control for retarding the energization timing is performed.
  • step 506 the number of steps for changing the advance amount is determined based on the speed difference between the rotation speed of the output shafts 36 and 38 calculated in step 504 and the rotation speed in the wiping mode acquired in step 500. To do. This is because when the speed difference is large, the advance amount is changed in multiple stages as shown in FIG. However, when the motor current is equal to or higher than the upper limit value, or when the substrate temperature becomes equal to or higher than a predetermined value, the advance angle is rapidly decreased as shown in FIG.
  • step 508 the energization timing is advanced by the advance amount determined in step 506.
  • the duty ratio of the voltage applied to the coils 40U, 40V, and 40W is also changed along with the advance angle of the energization timing. After advancement is performed in step 508, the process is returned.
  • the timing of energizing the coils of the wiper motors 18 and 20 is determined when the rotation speeds of the output shafts 36 and 38 are high and the rotation speeds of the output shafts 36 and 38 are high. It changes with the case of low speed. For example, when the rotation speed of the output shafts 36 and 38 is high, energization suitable for high-speed rotation is performed by advancing the timing of energizing the coils of the wiper motors 18 and 20.
  • the coils are energized at a timing later than the energization timing at the time of high-speed rotation, thereby energizing suitable for low-speed rotation and the output shafts 36 and 38. Torque can be improved.
  • the motor current is suppressed as compared with the case of high-speed rotation, as shown in FIG. 3, so that the wiper motors 18 and 20 can be prevented from being overloaded.
  • a tandem wiper device using a direct drive including the wiper motor 18 of the left wiper device 14 and the wiper motor 20 of the right wiper device 16 is taken as an example, but the power of one wiper motor is used. It is also possible to apply the above-described low rotation control and high rotation control to a wiper device of a type that transmits to the left and right wipers via a link mechanism.
  • FIGS. 9 to 12 a wiper device according to a second embodiment of the present disclosure will be described using FIGS. 9 to 12.
  • the wiper apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this indication is the same as that of the wiper apparatus which concerns on 1st Embodiment of this indication, description is abbreviate
  • the same configurations as those of the wiper device according to the first embodiment of the present disclosure will be described using the same reference numerals.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating changes in the rotational speed (rotational speed) of the output shafts 36 and 38 and the motor current with respect to the torque of the output shafts 36 and 38 in the wiper motors 18 and 20 of the wiper device according to the second embodiment of the present disclosure. It is. As indicated by a straight line 292R indicating the relationship between the torque of the output shafts 36 and 38 and the rotational speed of the output shafts 36 and 38, the rotation of the output shafts 36 and 38 increases as the torque of the output shafts 36 and 38 increases. The number drops. Further, as indicated by a straight line 292I indicating the relationship between the torque of the output shafts 36 and 38 and the motor current in FIG. 9, the heat generation and power consumption of the wiper motor increase as the torque increases.
  • the motor current may exceed the current value permitted as the normal wiping operation range 90.
  • rotation control is performed to increase the torque of the output shafts 36 and 38 while suppressing the motor current.
  • a straight line 294R in FIG. 9 shows the relationship between the torque of the output shafts 36 and 38 and the rotational speed of the output shafts 36 and 38 at the time of high torque rotation control for increasing the torque of the output shafts 36 and 38.
  • a straight line 294I indicates the relationship between the torque of the output shafts 36 and 38 and the motor current during the high torque rotation control.
  • the motor current is the motor current at the time of high rotation control as indicated by the straight line 294I. Less than.
  • the snow removal motor current I4 at the snow removal operating point P ⁇ corresponding to the torque required for snow removal is within the current value allowed as the normal wiping operation range 90.
  • FIG. 10A is a time chart showing an example of an energization pattern to the coils 40U, 40V, and 40W in the high torque rotation control.
  • Energizations 202U, 202V, and 202W and energizations 204U, 204V, and 204W indicated by rectangles in FIG. 10A indicate timings when the coils 40U, 40V, and 40W are energized.
  • 10A and 10B, energizations 202U, 202V, 202W and energizations 204U, 204V, 204W are shown as rectangles for convenience, but in actual energization, the voltage modulated in a pulse form by PWM is the coil 40U, Applied to 40V and 40W.
  • 10A and 10B (for example, between time t0 and time t1) is a time during which the rotor 72 rotates 60 degrees in electrical angle. Further, the energization timing in FIG. 10A corresponds to the position of the magnetic pole of the rotor 72 detected by the Hall sensor 70.
  • the FET 74W and the FET 76V are turned on, and the coil 40W is energized to the coil 40V.
  • the FET 74U and the FET 76V are turned on, and the coil 40U is energized from the coil 40V.
  • the FET 74U and the FET 76W are turned on, and the coil 40U is energized from the coil 40W.
  • the FET 74V and the FET 76W are turned on, and the coil 40V is energized from the coil 40W.
  • FIG. 10B is a time chart showing an example of an energization pattern to the coils 40U, 40V, and 40W in the high rotation control. 10B, the energization timings of the energization 202U, 202V, 202W, 204U, 204V, and 204W of FIG. It is carried out. Since t ⁇ varies depending on the specifications of the wiper motor and the like, it is specifically determined through a simulation at the time of design or an experiment using an actual machine.
  • a brushless DC motor it is effective to advance the electrical angle of the energization timing to each phase of U, V, and W when the output shaft is rotated at high speed. Further, in order to suppress the motor current while ensuring the torque of the output shaft, the U, V, and W phases are energized at a timing corresponding to the magnetic pole position of the rotor 72 detected by the Hall sensor 70.
  • the energization timing is advanced as shown in FIG. 10B, and the motor current is secured while ensuring the torque of the output shaft. As shown in FIG.
  • the U, V, and W phases are energized at a timing corresponding to the magnetic pole position of the rotor 72 detected by the Hall sensor 70. Note that when the U, V, and W phases are energized at a timing delayed from the energization timing shown in FIG. 10A, the torque of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 may be further improved. However, if the motor current increases and the delay timing of the energization timing is excessive, the wiper motors 18 and 20 may not maintain the rotation of the output shafts 36 and 38 and may step out.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of rotation control processing of the wiper motors 18 and 20 of the wiper device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • step 700 the current value of the motor current is acquired by the current detection unit 68, the temperature of the substrate is acquired by the chip thermistor RT, and the rotation angles of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 are acquired by the rotation angle sensors 42 and 44, respectively.
  • step 702 it is determined whether or not the wiping operation of the wiper blades 30 and 32 is hindered.
  • step 702 as an example, when the motor current of any one of the wiper motors 18 and 20 is equal to or higher than the upper limit value or lower than the lower limit value, the temperature of either substrate of the wiper control circuits 60 and 62 is a predetermined value (145 ° as an example).
  • the rotation angle of the output shafts 36 and 38 detected by the rotation angle sensors 42 and 44 does not change even when the wiper motors 18 and 20 are energized (or within a unit time) If the angle change is equal to or less than the threshold value), it is determined that the wiping operation is inhibited.
  • the wiping operation is inhibited even when the voltage of the battery 80 is equal to or higher than the upper limit value or lower than the lower limit value. Further, when the difference between the rotation angle of the output shaft 36 of the wiper motor 18 detected by the rotation angle sensors 42 and 44 and the rotation angle of the output shaft 38 of the wiper motor 20 exceeds a predetermined value, the wiping operation is hindered. It may be determined that Note that the upper and lower limits of the motor current, the angle change threshold per unit time, and the upper and lower limits of the voltage of the battery 80 vary depending on the ratings and specifications of the wiper motors 18 and 20, or the specifications of the wiper device. Specific decision will be made through numerical calculation at the time of product design and testing of prototypes.
  • step 704 If the determination in step 702 is affirmative, in step 704, high torque rotation control is performed to energize the coils of the wiper motors 18 and 20 at the energization timing shown in FIG. 10A, and the process returns. If a negative determination is made in step 702, high-rotation control is performed in step 706 to energize the coils of the wiper motors 18 and 20 at the energization timing shown in FIG. 10B, and the process returns.
  • the timing of energizing the coils of the wiper motors 18 and 20 is increased when the rotational speed of the output shafts 36 and 38 is increased and when the torque of the output shafts 36 and 38 is increased. And it has changed. For example, when the rotational speed of the output shafts 36 and 38 is increased, energization suitable for high rotation is performed by increasing the timing of energizing the coils of the wiper motors 18 and 20.
  • the coil is delayed at a timing later than the energization timing at the time of high rotation.
  • the torque of the output shafts 36 and 38 can be improved and the wiper motors 18 and 20 can be prevented from being overloaded.
  • a tandem wiper device using a direct drive including the wiper motor 18 of the left wiper device 14 and the wiper motor 20 of the right wiper device 16 is taken as an example, but the power of one wiper motor is used. It is also possible to apply the above-described high torque rotation control and high rotation control to a wiper device of a type that transmits to the left and right wipers via a link mechanism.

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Abstract

ロータ、及び回転磁界を発生するコイルを備え、回転磁界に応じたロータの回転によりワイパブレードを払拭動作させるワイパモータと、コイルに通電して回転磁界を発生させ、ワイパモータを回転駆動する駆動部と、少なくともロータの回転位置に基づいたコイルに通電するタイミングで駆動部を制御する制御部とを含むワイパ装置。

Description

ワイパ装置
　本開示は、ワイパ装置に関する。
　ワイパ装置を駆動させるワイパモータには、回転子（ロータ）に永久磁石を用い、固定子（ステータ）に電磁石（コイル）を用いたブラシレスＤＣモータが使われる場合がある。同期モータであるブラシレスＤＣモータは、一般に、コイルに印加される電圧が高くなるとロータの回転数が上がるものの、ロータの中心に設けられた出力軸のトルクは低下する性質を有している。また、ブラシレスＤＣモータは、出力軸のトルクにモータのコイルを流れる電流（以下、「モータ電流」と略記）が影響されるという性質を有している。さらに、ブラシレスＤＣモータは、外力の作用により出力軸の回転が妨げられて高負荷の状態になると、出力軸の回転数は低下するものの出力軸のトルクは大きくなるという性質を有している。
　ブラシレスＤＣモータでは、コイルに印加される電圧を、パルス幅変調（ＰＷＭ）によって生成している。ＰＷＭは直流である電源の電圧をスイッチング素子のオンオフによりパルス状の矩形波状に変化させることにより実効電圧を変化させる。ブラシレスＤＣモータは、ＰＷＭによってコイルに印加される電圧を変化させることにより、出力軸の回転速度を変化させる。
　ブラシレスＤＣモータの出力軸のトルクを変化させるには、ＰＷＭによる電圧の変化だけでは対応が難しい。
　図１２は、一般的なブラシレスＤＣモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転数（回転速度）及びワイパモータのコイルを流れる電流の変化を示した説明図である。図１２の出力軸のトルクと出力軸の回転数との関係を示す直線２９６Ｒに示したように、出力軸のトルクが大きくなるに従って出力軸の回転数は低下する。
　ワイパ装置の場合、ワイパモータの出力軸に作用する外力には、一例としてウィンドシールドガラス上の積雪による払拭動作の抵抗がある。ワイパモータで駆動されるワイパブレードの払拭動作が積雪で阻害されると、ワイパモータは過負荷になり、ワイパモータのコイルを流れる電流（以下、「モータ電流」と略記）が大きくなり、図１２の出力軸のトルクとモータ電流との関係を示す直線２９６Ｉに示すように、トルクが大きくなるとワイパモータの発熱及び消費電力が増大する。そして、モータ電流がワイパモータの定格を超えると、ワイパモータ及びワイパモータの駆動回路を損傷することが懸念される。
　図１２に示した除雪時に要するトルクに対応した除雪時動作点Ｐβでは、モータ電流が除雪時モータ電流Ｉ５として示した値に達し、通常払拭時動作範囲９８として許容される電流値を超えることが懸念される。
　例えば、日本国特許公開公報の特開２０１５－１２６５４７号には、ブラシレスＤＣモータのコイルに電圧を印加する時間を変更することにより、ブラシレスＤＣモータの出力軸のトルクを増大させるワイパ装置の発明が開示されている。
 
　しかしながら、特開２０１５－１２６５４７号に開示された技術は、ブラシレスＤＣモータのロータの回転のトルク変動であるトルクリップルを解消するためのものであり、ブラシレスＤＣモータの出力軸のトルクを増大させると、モータ電流が増大し、ブラシレスＤＣモータが過負荷になり、過熱されることが懸念される。
　図８は、一般的なブラシレスＤＣモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転数（回転速度）及びモータ電流の変化を示した説明図である。図８に示した出力軸のトルクと出力軸の回転数との関係を示す直線９６Ｒ、９８Ｒに示したように、直線９６Ｒにおける回転数Ｒ３と直線９８Ｒにおける回転数Ｒ４のように回転速度が異なっていても、出力軸のトルクが同じ場合は、モータ電流も略同じＩ３になる。図８によれば、必要なトルクを確保するには、出力軸の回転速度が低速であっても回転速度が高速の場合と同じモータ電流がコイルに流れることになり、モータの発熱及び消費電力が増大する。そして、モータ電流がモータの定格を超えると、モータ及びモータの駆動回路を損傷することが懸念される。
　本開示は上記に鑑みてなされたもので、ワイパモータの負荷を抑制することで消費電力を抑制すると共にワイパモータが過熱されることを防止しつつ、ワイパモータの出力軸の回転速度を低速域から高速域まで制御可能なワイパ装置を提供する。
　また、本開示は、ワイパモータの負荷を抑制することで消費電力を抑制すると共にワイパモータが過熱されることを防止しつつ、ワイパモータの出力軸のトルクを向上させることができるワイパ装置を提供する。
　本開示の第１の態様のワイパ装置は、ロータ、及び回転磁界を発生するコイルを備え、回転磁界に応じた前記ロータの回転によりワイパブレードを払拭動作させるワイパモータと、前記コイルに通電して回転磁界を発生させ、前記ワイパモータを回転駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部を備える。前記制御部は、少なくとも前記ロータの回転位置に基づいた前記コイルに通電するタイミングで前記駆動部を制御する。
　このワイパ装置によれば、少なくともロータの回転位置に基づいたコイルに通電するタイミングで駆動部を制御することにより、ロータの回転位置に応じてワイパモータの回転を適切なタイミングで制御できるため、コイルに流れるモータ電流を適切に制御でき、ワイパモータの負荷を抑制できる。
　本開示の第２の態様のワイパ装置は、本開示の第１の態様のワイパ装置において、前記制御部は、速度指令が第１回転速度の場合に、前記ロータの回転位置に対応したタイミングで前記コイルに通電する第１回転制御が行われるように前記駆動部を制御すると共に、速度指令が前記第１回転速度より高速な第２回転速度の場合に、前記第１回転制御の場合の電圧よりも高い実効電圧を、前記第１回転制御のタイミングより電気角で進角したタイミングで前記コイルに通電する第２回転制御、及び速度指令が前記第１回転速度より低速な第３回転速度の場合に、前記第１回転制御の場合の電圧よりも低い実効電圧を、前記第１回転制御のタイミングより電気角で遅角したタイミングで前記コイルに通電する第３回転制御の少なくとも一方の制御が行われるように前記駆動部を制御する。
　このワイパ装置によれば、ワイパモータのコイルへの通電の実効電圧を上げると共に、通電のタイミングを進角させて出力軸の高速回転に対応し、ワイパモータのコイルへの通電の実効電圧を下げると共に、通電のタイミングを遅角させて出力軸の高トルクかつ低速回転に対応することにより、ワイパモータの負荷を抑制すると共にワイパモータの出力軸の回転速度を低速域から高速域まで制御できる。
　本開示の第３の態様のワイパ装置は、本開示の第２の態様のワイパ装置において、前記駆動部の温度を検出する温度検出部を備え、前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記温度が所定の閾値温度を超えた場合に前記第３回転制御が行われるように前記駆動部を制御する。
　このワイパ装置によれば、駆動部の回路の温度が閾値温度以上になった場合に低速回転に対応した第３回転制御を行うことにより、ワイパモータが過負荷になることを防止する。
　本開示の第４の態様のワイパ装置は、本開示の第２の態様のワイパ装置において、前記コイルの電流値を検出する電流検出部を備え、前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記電流値が所定の閾値以上の場合に前記第３回転制御が行われるように前記駆動部を制御する。
　このワイパ装置によれば、ワイパモータのコイルの電流が所定の閾値以上になった場合に低速回転に対応した第３回転制御を行うことにより、ワイパモータが過負荷になることを防止する。
　本開示の第５の態様のワイパ装置は、本開示の第２の態様のワイパ装置において、前記制御部は、速度指令が示す前記第２回転速度と前記ワイパモータの現在の回転速度との差が大きい場合は、前記コイルへの通電の実効電圧を段階的に高めると共に該通電のタイミングを段階的に進角させて前記ワイパモータの回転速度が速度指令が示す回転速度に到達するように前記駆動部を制御し、前記ワイパモータの現在の回転速度と速度指令が示す前記第３回転速度との差が大きい場合は、前記コイルへの通電の実効電圧を段階的に低下させると共に該通電のタイミングを段階的に遅角させて前記ワイパモータの回転速度が速度指令が示す回転速度に到達するように前記駆動部を制御する。
　このワイパ装置によれば、目標回転速度と現在の回転速度との速度差が大きい場合には、通電の実効電圧と、通電のタイミングの進角を段階的に変更することにより、ワイパモータの回転速度を円滑に変化させる。
　本開示の第６の態様のワイパ装置は、本開示の第１の態様のワイパ装置において、前記制御部は、前記ワイパモータの回転速度を向上させる場合に、前記ロータの回転位置に対応したタイミングより電気角で進角したタイミングで前記コイルに通電する高回転制御が行われるように前記駆動部を制御すると共に、前記ワイパモータのトルクを向上させる場合に、前記ロータの回転位置に対応したタイミングで前記コイルに通電することにより、前記高回転制御よりも低電流で同等のトルクを得る高トルク回転制御が行われるように前記駆動部を制御する。
　このワイパ装置によれば、コイルへの通電をロータの回転位置に対応したタイミングを基点として電気角を進角させることで、高トルク回転制御から高回転制御へと制御モードを切り替えることができる。言い換えれば、高回転制御のタイミングよりも遅いタイミングで変化する電圧を駆動部に生成させる高トルク回転制御を行うことにより、ワイパモータの出力軸のトルクを向上させると共にワイパモータに流れる電流が小さくなり、ワイパモータが過負荷になることを防止できる。
　本開示の第７の態様のワイパ装置は、本開示の第６の態様のワイパ装置において、前記ワイパモータのトルクを向上させる場合は、前記ワイパブレードの払拭動作が阻害された場合である。
　このワイパ装置によれば、払拭動作が積雪等の障害物で阻害された場合に、出力軸のトルクを向上させる高トルク回転制御を行うことにより、当該障害物を排除して払拭動作を再開させることができる。
　本開示の第８の態様のワイパ装置は、本開示の第７の態様のワイパ装置において、前記コイルの電流値を検出する電流検出部を備え、前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記電流値が所定の閾値を超えた場合に前記ワイパブレードの払拭動作が阻害されたと判定する。
　このワイパ装置によれば、コイルの電流が過大になった場合に払拭動作が阻害されたと判定し、高トルク回転制御を行うことにより、障害物を排除して払拭動作を再開させることができる。
　本開示の第９の態様のワイパ装置は、本開示の第７の態様のワイパ装置において、前記駆動部の温度を検出する温度検出部を備え、前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記温度が所定の閾値温度を超えた場合に前記ワイパブレードの払拭動作が阻害されたと判定する。
　このワイパ装置によれば、駆動部が高温になった場合に払拭動作が阻害されたと判定し、高トルク回転制御を行うことにより、障害物を排除して払拭動作を再開させることができる。
　本開示の第１０の態様のワイパ装置は、本開示の第７の態様のワイパ装置において、前記ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角度検出部を備え、
　前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記回転角度検出部が検出した前記出力軸の回転角度が変化しない場合に前記ワイパブレードの払拭動作が阻害されたと判定する。
　このワイパ装置によれば、出力軸の回転角度が変化しない場合に払拭動作が阻害されたと判定し、高トルク回転制御を行うことにより、障害物を排除して払拭動作を再開させることができる。
本開示の第１実施形態及び第２実施形態に係るワイパ装置の構成を示す概略図である。 本開示の第１実施形態及び第２実施形態に係る右ワイパ装置のワイパ制御回路の構成の一例の概略を示すブロック図である。 本開示の第１実施形態のワイパ装置のワイパモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転数（回転速度）及びモータ電流の変化を示した説明図である。 本開示の第１実施形態のワイパ装置のワイパモータにおける出力軸の回転数が中庸の場合に行われる中回転制御におけるコイルへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。 本開示の第１実施形態のワイパ装置のワイパモータにおける出力軸の高回転制御におけるコイルへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。 本開示の第１実施形態のワイパ装置のワイパモータにおける出力軸の低回転制御におけるコイルへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。 本開示の第１実施形態のワイパ装置のワイパモータにおける出力軸の回転数を低速から高速へ変化させる場合の、進角及びコイルへ印加する電圧のデューティ比の各々の時系列での変化の一例を示したタイムチャートである。 本開示の第１実施形態のワイパ装置のワイパモータにおける出力軸の回転数を高速から低速へ変化させる場合の、進角及びコイルへ印加する電圧のデューティ比の各々の時系列での変化の一例を示したタイムチャートである。 本開示の第１実施形態に係るワイパ装置において、ワイパモータが過負荷になった場合の、進角及びコイルへ印加する電圧のデューティ比の各々の時系列での変化の一例を示したタイムチャートである。 本開示の第１実施形態に係るワイパ装置の進角量可変制御処理の一例を示したフローチャートである。 一般的なブラシレスＤＣモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転数（回転速度）及びモータ電流の変化を示した説明図である。 本開示の第２実施形態に係るワイパ装置のワイパモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転数（回転速度）及びモータ電流の変化を示した説明図である。 本開示の第２実施形態に係るワイパ装置のワイパモータにおける出力軸の高トルク回転制御におけるコイルへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。 本開示の第２実施形態に係るワイパ装置のワイパモータにおける出力軸の高回転制御におけるコイルへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。 本開示の第２実施形態に係るワイパ装置のワイパモータの回転制御処理の一例を示したフローチャートである。 一般的なブラシレスＤＣモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転数（回転速度）及びモータ電流の変化を示した説明図である。
　図１から図７を用いて、本開示の第１実施形態に係るワイパ装置について説明する。
　図１は、本開示の第１実施形態に係るワイパ装置１０の構成を示す概略図である。ワイパ装置１０は、一例として、車両のウィンドシールドガラス１２の下部の左（助手席側）に左ワイパ装置１４、車両のウィンドシールドガラス１２の下部の右（運転席側）に右ワイパ装置１６を各々備えたダイレクトドライブによるタンデム式のワイパ装置である。なお、本開示の第１実施形態における左右は、車室内から見ての左右である。本開示の第１実施形態に係るワイパ装置１０は、左ワイパ装置１４のワイパアーム２６と、右ワイパ装置１６のワイパアーム２８とを、各々同一方向に回動させる。従って、左ワイパ装置１４の出力軸３６と、右ワイパ装置１６の出力軸３８とを、各々同一方向に回転させている。
　左ワイパ装置１４及び右ワイパ装置１６は、ワイパモータ１８、２０、減速機構２２、２４、ワイパアーム２６、２８及びワイパブレード３０、３２を各々備えている。ワイパモータ１８、２０は、ウィンドシールドガラス１２の左下方及び右下方の各々に設けられている。
　左ワイパ装置１４及び右ワイパ装置１６は、ワイパモータ１８、２０の正逆回転が減速機構２２、２４で各々減速され、減速機構２２、２４によって減速された正逆回転で出力軸３６、３８が各々回転する。さらに、出力軸３６、３８の正逆回転の回転力がワイパアーム２６、２８に各々作用することによりワイパアーム２６、２８が格納位置Ｐ３から下反転位置Ｐ２に移動し、下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間を往復動作する。かかるワイパアーム２６、２８の動作により、ワイパアーム２６、２８の先端に各々設けられたワイパブレード３０、３２がウィンドシールドガラス１２表面の下反転位置Ｐ２から上反転位置Ｐ１の間を払拭する。なお、減速機構２２、２４は、例えばウォームギア等で構成され、ワイパモータ１８、２０の回転を、ワイパブレード３０、３２によるウィンドシールドガラス１２表面の払拭に適した回転速度に各々減速し、当該回転速度で出力軸３６、３８を各々回転させる。
　本開示の第１実施形態に係るワイパモータ１８、２０は、上述のように、ウォームギアで構成された減速機構２２、２４を各々有しているので、出力軸３６、３８の回転速度及び回転角度は、ワイパモータ１８、２０本体の回転速度及び回転角度と同一ではない。しかしながら、本開示の第１実施形態では、ワイパモータ１８、２０と減速機構２２、２４は各々一体不可分に構成されているので、以下、出力軸３６、３８の回転速度及び回転角度を、ワイパモータ１８、２０の各々の回転速度及び回転角度とみなす。本開示の第１実施形態では、例えば、左ワイパ装置１４の出力軸３６の回転方向を、右ワイパ装置１６の出力軸３８の回転方向に同期させることにより、出力軸３６及び出力軸３８を各々同一方向に回転させている。
　ワイパモータ１８、２０には、ワイパモータ１８、２０の回転を制御するためのワイパ制御回路６０、６２が各々接続されている。本開示の第１実施形態に係るワイパ制御回路６０は駆動回路６０Ａ及びワイパＥＣＵ６０Ｂを、ワイパ制御回路６２は、駆動回路６２Ａ及びワイパＥＣＵ６２Ｂを、各々含む。
　ワイパＥＣＵ６０Ｂには、ワイパモータ１８の出力軸３６の回転速度及び回転角度を各々検知する回転角度センサ４２が接続されている。ワイパＥＣＵ６２Ｂには、ワイパモータ２０の出力軸３８の回転速度及び回転角度を各々検知する回転角度センサ４４が接続されている。ワイパＥＣＵ６０Ｂ、６２Ｂは、回転角度センサ４２、４４からの信号に基づいて、ウィンドシールドガラス１２上でのワイパブレード３０、３２の位置を各々算出する。また、ワイパＥＣＵ６０Ｂ、６２Ｂは、算出した位置に応じて出力軸３６、３８の回転速度が変化するように駆動回路６０Ａ、６２Ａを各々制御する。なお、回転角度センサ４２、４４は、ワイパモータ１８、２０の減速機構２２、２４内に各々設けられ、出力軸３６、３８に連動して回転する励磁コイル又はマグネットの磁界（磁力）を電流に変換して検出する。また、出力軸３６、３８の回転速度の制御は、後述するメモリ等に記憶された、ワイパブレード３０、３２の位置に応じて出力軸３６、３８の回転速度を規定した速度マップ（図示せず）を参照して行う。
　駆動回路６０Ａ、６２Ａは、ワイパモータ１８、２０を各々作動させるための電圧（電流）をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって生成してワイパモータ１８、２０に各々供給する。駆動回路６０Ａ、６２Ａは、スイッチング素子に電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を使用した回路を含み、駆動回路６０ＡはワイパＥＣＵ６０Ｂの、駆動回路６２ＡはワイパＥＣＵ６２Ｂの、各々の制御によって、所定のデューティ比の電圧を出力する。
　ワイパＥＣＵ６０ＢとワイパＥＣＵ６２Ｂとは、例えば、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のプロトコルを用いた通信で連携させることにより、左ワイパ装置１４及び右ワイパ装置１６の動作を同期させている。また、ワイパ制御回路６２のワイパＥＣＵ６２Ｂには、車両制御回路６４を介して、ワイパスイッチ６６が接続されている。
　ワイパスイッチ６６は、車両のバッテリからワイパモータ１８、２０に供給される電力をオン又はオフするスイッチである。ワイパスイッチ６６は、ワイパブレード３０、３２を、低速で動作させる低速作動モード選択位置、高速で動作させる高速作動モード選択位置、一定周期で間欠的に動作させる間欠作動モード選択位置、停止モード選択位置に切替可能である。また、各モードの選択位置に応じてワイパモータ１８、２０を回転させるための指令信号を車両制御回路６４を介してワイパＥＣＵ６２Ｂに出力する。また、ワイパＥＣＵ６２Ｂに入力された指令信号は、前述のＬＩＮ等のプロトコルを用いた通信によってワイパＥＣＵ６０Ｂにも入力される。図１では、便宜上、右ワイパ装置１６をマスタワイパ、左ワイパ装置１４をスレーブワイパとする。
　ワイパスイッチ６６から各モードの選択位置に応じて出力された信号がワイパＥＣＵ６０Ｂ、６２Ｂに入力されると、ワイパＥＣＵ６０Ｂ、６２Ｂがワイパスイッチ６６からの出力信号に対応する制御を行う。具体的には、ワイパＥＣＵ６０Ｂ、６２Ｂは、ワイパスイッチ６６からの指令信号と前述の速度マップとに基づいて出力軸３６、３８の回転速度を算出する。さらにワイパＥＣＵ６０Ｂ、６２Ｂは、算出した回転速度で出力軸３６、３８が回転するように駆動回路６０Ａ、６２Ａを制御する。
　図２は、本開示の第１実施形態に係る右ワイパ装置１６のワイパ制御回路６２の構成の一例の概略を示すブロック図である。また、図２に示したワイパモータ２０は、一例として、ブラシレスＤＣモータであるが、ブラシ付きＤＣモータであってもよい。なお、左ワイパ装置１４のワイパ制御回路６０の構成は、右ワイパ装置１６のワイパ制御回路６２と同様なので、その詳細な説明は省略する。
　図２に示したワイパ制御回路６２は、ワイパモータ２０の固定子（ステータ）のコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗの端子に印加する電圧を生成する駆動回路６２Ａと、駆動回路６２Ａを構成するスイッチング素子のオン及びオフを制御するワイパＥＣＵ６２Ｂとを含んでいる。
　ワイパモータ２０のロータ７２は、各々３つのＳ極及びＮ極の永久磁石で構成されており、ステータのコイルに生じた回転磁界に追随して回転するように構成されている。ロータ７２の磁界は、ホールセンサ７０によって検知される。ホールセンサ７０は、ロータ７２の永久磁石の極性に対応してロータ７２とは別に設けられたセンサマグネットの磁界を検知してもよい。ホールセンサ７０は、ロータ７２又はセンサマグネットの磁界を、ロータ７２の位置を示す磁界として検知する。
　ホールセンサ７０は、ロータ７２又はセンサマグネットにより形成された磁界を検出することにより、ロータ７２の位置を検出するためのセンサである。ホールセンサ７０は、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に対応する３つのホール素子を含んでいる。ホールセンサ７０は、ロータ７２の回転によって生じた磁界の変化を、正弦波に近似した電圧の変化の信号として出力する。
　ホールセンサ７０が出力した信号は、制御回路であるワイパＥＣＵ６２Ｂに入力される。ワイパＥＣＵ６２Ｂは、集積回路であり、スタンバイ回路５０によって電源であるバッテリ８０から供給される電力が制御されている。
　ホールセンサ７０からワイパＥＣＵ６２Ｂに入力されたアナログ波形の信号は、ワイパＥＣＵ６２Ｂ内にある、コンパレータ等のアナログ信号をデジタル信号に変換する回路を備えたホールセンサエッジ検出部５６に入力される。ホールセンサエッジ検出部５６では、入力されたアナログ波形をデジタル波形に変換し、デジタル波形からエッジ部分を検出する。
　デジタル波形及びエッジの情報はモータ位置推定部５４に入力され、ロータ７２の位置が算出される。算出されたロータ７２の位置の情報は、通電制御部５８に入力される。
　また、ワイパＥＣＵ６２Ｂの指令値算出部５２には、ワイパスイッチ６６からワイパモータ２０（ロータ７２）の回転速度を指示するための信号が入力される。指令値算出部５２は、ワイパスイッチ６６から入力された信号からワイパモータ２０の回転速度に係る指令を抽出して、通電制御部５８に入力する。
　通電制御部５８は、モータ位置推定部５４で算出されたロータ７２の磁極の位置に応じて変化する電圧の位相を算出すると共に、算出した位相及びワイパスイッチ６６により指示されたロータ７２の回転速度に基づいて駆動デューティ値を決定する。また、通電制御部５８は、駆動デューティ値に応じたパルス信号であるＰＷＭ信号を生成して駆動回路６２Ａに出力するＰＷＭ制御を行う。当該ＰＷＭ制御により、駆動回路６２Ａは、ロータ７２の磁極の位置に基づいたタイミングで変化する電圧を生成し、ステータ４０のコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗに印加する。当該電圧が印加されたコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗには、ロータ７２を回転させる回転磁界が生じる。
　駆動回路６２Ａは、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）インバータにより構成されている。図２に示すように、駆動回路６２Ａは、各々が上段スイッチング素子としての３つのＮチャンネル電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ（以下、「ＦＥＴ７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ」と言う）、各々が下段スイッチング素子としての３つのＮチャンネル電界効果トランジスタ７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗ（以下、「ＦＥＴ７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗ」と言う）とを備えている。なお、ＦＥＴ７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ及びＦＥＴ７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗは、各々、個々を区別する必要がない場合は「ＦＥＴ７４」、「ＦＥＴ７６」と総称し、個々を区別する必要がある場合は、「Ｕ」、「Ｖ」、「Ｗ」の符号を付して称する。
　ＦＥＴ７４、ＦＥＴ７６のうち、ＦＥＴ７４Ｕのソース及びＦＥＴ７６Ｕのドレインは、コイル４０Ｕの端子に接続されており、ＦＥＴ７４Ｖのソース及びＦＥＴ７６Ｖのドレインは、コイル４０Ｖの端子に接続されており、ＦＥＴ７４Ｗのソース及びＦＥＴ７６Ｗのドレインは、コイル４０Ｗの端子に接続されている。
　ＦＥＴ７４及びＦＥＴ７６のゲートは通電制御部５８に接続されており、ＰＷＭ信号が入力される。ＦＥＴ７４及びＦＥＴ７６は、ゲートにＨレベルのＰＷＭ信号が入力するとオン状態になり、ドレインからソースに電流が流れる。また、ゲートにＬレベルのＰＷＭ信号が入力されるとオフ状態になり、ドレインからソースへ電流が流れない状態になる。
　また、本開示の第１実施形態のワイパ制御回路６２には、バッテリ８０、ノイズ防止コイル８２、及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂ等が構成されている。バッテリ８０、ノイズ防止コイル８２、及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂは略直流電源を構成している。
　また、本開示の第１実施形態のワイパ制御回路６２の基板上には、抵抗Ｒ１を介して一端に制御電圧Ｖｃｃが印加されると共に他端が接地され、基板の温度を抵抗値として検知するチップサーミスタＲＴが実装されている。本開示の第１実施形態に用いられるチップサーミスタＲＴは温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ (Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ)サーミスタであり、温度が上昇するにつれてチップサーミスタＲＴの抵抗値は減少する。なお、反転回路を併用することで、温度が上昇するにつれて抵抗値が増大するＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタを使用してもよい。
　チップサーミスタＲＴ及び抵抗Ｒ１は、一種の分圧回路を構成しており、抵抗Ｒ１と接続されているチップサーミスタＲＴの一端からは、チップサーミスタＲＴの抵抗値に基づいて変化する電圧が出力される。チップサーミスタＲＴの一端から出力された電圧は通電制御部５８において過熱判定値と比較され、チップサーミスタＲＴの一端から出力された電圧が過熱判定値以下の場合には、ワイパ制御回路６２が過熱状態であると判定する。前述のように、本開示の第１実施形態に係るチップサーミスタＲＴは、温度の上昇に対して抵抗が減少するタイプなので、抵抗Ｒ１とチップサーミスタＲＴとで構成された分圧回路の出力端でもあるチップサーミスタＲＴの一端から出力される電圧は、温度の上昇に応じて低下する。通電制御部５８は、チップサーミスタＲＴの一端から出力された電圧が過熱判定値以下の場合に回路が過熱していると判定する。過熱判定値は基板に実装される素子及びチップサーミスタＲＴの位置等によって変化するが、一例として１４５℃においてチップサーミスタＲＴと抵抗Ｒ１との分圧回路が出力する電圧である。
　また、ＦＥＴ７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗの各々のソースとバッテリ８０との間には電流検知部６８が設けられている。電流検知部６８は、抵抗値が０．２ｍΩ～数Ω程度のシャント抵抗と、シャント抵抗の両端の電位差を増幅してシャント抵抗の電流に比例する電圧値を信号として出力するアンプとを含み、アンプが出力した信号は、通電制御部５８に入力される。通電制御部５８では、電流検知部６８が出力した信号と過電流判定値とを比較し、電流検知部６８が出力した信号が過電流判定値以上の場合にモータ電流が過電流であると判定する。なお、図２には図示していないが、ワイパ制御回路６０、６２の基板上には、バッテリ８０の電圧を検出する電圧センサ等が実装されている。
　以下、本開示の第１実施形態に係るワイパ装置１０の作用及び効果について説明する。図３は、本開示の第１実施形態のワイパ装置１０のワイパモータ１８、２０における出力軸３６、３８のトルクに対する出力軸３６、３８の回転数（回転速度）及びモータ電流の変化を示した説明図である。図３の直線９２Ｒは、出力軸３６、３８の回転数が高速な場合に行われる高回転制御での出力軸３６、３８のトルクと出力軸３６、３８の回転数との関係を示し、図３の直線９２Ｉは、高回転制御での出力軸３６、３８のトルクとモータ電流との関係を示している。図３に示したように、出力軸３６、３８のトルクを増大させると、回転数は低下する一方、モータ電流は大きくなる。
　図３において、高回転制御で出力軸３６、３８をトルクＮ１で回転させると、回転数はＲ１、モータ電流はＩ１を示す。出力軸３６、３８をトルクＮ１よりも大きなトルクで回転させると、回転数はＲ１よりもさらに低くなり、モータ電流はI１よりも大きくなる。従って、高回転制御で出力軸３６、３８を大きくすると、回転数が低下するにもかかわらず、モータ電流が増大して、ワイパモータ１８、２０が過負荷になる。
　本開示の第１実施形態では、例えば、出力軸３６、３８のトルクがＮ１以上になる場合は、モータ電流を抑制しながら出力軸３６、３８のトルクを増大させる低回転制御を行う。
　図３の直線９４Ｒは、出力軸３６、３８の回転数を低くすると共にトルクを大きくする低回転制御での出力軸３６、３８のトルクと出力軸３６、３８の回転数との関係を示し、直線９４Ｉは、低回転制御での出力軸３６、３８のトルクとモータ電流との関係を示している。低回転制御時の回転数は、直線９４Ｒが示すように、高回転制御時の回転数に比して低下するものの、低回転制御時のモータ電流は、直線９４Ｉが示すように、高回転制御時のモータ電流よりも低下する。その結果、低回転制御で出力軸３６、３８をトルクＮ１で回転させた場合のモータ電流は、高回転制御で出力軸３６、３８をトルクＮ１で回転させた場合のモータ電流であるＩ１よりも低いＩ２を示す。また、低回転制御では、出力軸３６、３８のトルクがＮ１以上になる場合でも、モータ電流の増大は、高回転制御のモータ電流ほど急激ではないので、ワイパモータ１８、２０が過負荷になりにくい。さらに、低回転制御では、出力軸３６、３８のトルクを増大させても、出力軸３６、３８の回転数の低下は、高回転制御ほど急激ではないので、出力軸３６、３８を大トルクで回転させる場合は、高回転制御よりも低回転制御の方が実用的である。
　図４Ａは出力軸３６、３８の回転数が中庸の場合に行われる中回転制御におけるコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。図４Ａにおいて矩形で示された通電１０２Ｕ、１０２Ｖ、１０２Ｗ及び通電１０４Ｕ、１０４Ｖ、１０４Ｗは、コイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへ通電されるタイミングを示している。図４Ａから図４Ｃにおいて、通電１０２Ｕ、１０２Ｖ、１０２Ｗ及び通電１０４Ｕ、１０４Ｖ、１０４Ｗは、便宜上、矩形で示されているが、実際の通電では、ＰＷＭによりパルス状に変調された電圧がコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗに印加される。なお、図４Ａから図４Ｃの単位時間（例えば、時間ｔ０から時間ｔ１の間）は、ロータ７２が電気角で６０°回転する時間である。また、図４Ａにおける通電のタイミングは、ホールセンサ７０によって検出したロータ７２の磁極の位置に対応したタイミングである。
　時間ｔ０から時間ｔ１までは、ＦＥＴ７４ＷとＦＥＴ７６Ｖとがオンになり、コイル４０Ｗからコイル４０Ｖへ通電される。時間ｔ１から時間ｔ２では、ＦＥＴ７４ＵとＦＥＴ７６Ｖとがオンになり、コイル４０Ｕからコイル４０Ｖへ通電される。時間ｔ２から時間ｔ３では、ＦＥＴ７４ＵとＦＥＴ７６Ｗとがオンになり、コイル４０Ｕからコイル４０Ｗへ通電される。時間ｔ３から時間ｔ４では、ＦＥＴ７４ＶとＦＥＴ７６Ｗとがオンになり、コイル４０Ｖからコイル４０Ｗへ通電される。時間ｔ４から時間ｔ５では、ＦＥＴ７４ＶとＦＥＴ７６Ｕとがオンになり、コイル４０Ｖからコイル４０Ｕへ通電される。時間ｔ５から時間ｔ６では、ＦＥＴ７４ＷとＦＥＴ７６Ｕとがオンになり、コイル４０Ｗからコイル４０Ｕへ通電される。時間ｔ６から時間ｔ７では、ＦＥＴ７４ＷとＦＥＴ７６Ｖとがオンになり、コイル４０Ｗからコイル４０Ｖへ通電される。時間ｔ７から時間ｔ８では、ＦＥＴ７４ＵとＦＥＴ７６Ｖとがオンになり、コイル４０Ｕからコイル４０Ｖへ通電される。
　図４Ｂは、高回転制御におけるコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。図４Ｂでは、図４Ａの通電１０２Ｕ、１０２Ｖ、１０２Ｗ、１０４Ｕ、１０４Ｖ、１０４Ｗに対して通電のタイミングを各々ｔα早めた（進角させた）タイミングで通電１０６Ｕ、１０６Ｖ、１０６Ｗ、１０８Ｕ、１０８Ｖ、１０８Ｗを行っている。ｔαは、ワイパモータの仕様等によって異なるので、設計時のシミュレーション、又は実機を用いた実験を通じて具体的に決定する。また、ｔαは固定ではなく、出力軸３６、３８の回転数が大きくなるに従ってｔαを大きくするようにしてもよい。
　通電１０６Ｕ、１０６Ｖ、１０６Ｗ、１０８Ｕ、１０８Ｖ、１０８Ｗは、便宜上、矩形で示されているが、実際の通電では、ＰＷＭによりパルス状に変調された電圧がコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗに印加される。出力軸３６、３８を高速で回転させるには、コイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗに印加する電圧の実効電圧値を高めることを要するので、通電１０６Ｕ、１０６Ｖ、１０６Ｗ、１０８Ｕ、１０８Ｖ、１０８Ｗのデューティ比は、図４Ａの通電１０２Ｕ、１０２Ｖ、１０２Ｗ、１０４Ｕ、１０４Ｖ、１０４Ｗのデューティ比よりも大きくなる。
　図４Ｃは、低回転制御におけるコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。図４Ｃでは、図４Ａの通電１０２Ｕ、１０２Ｖ、１０２Ｗ、１０４Ｕ、１０４Ｖ、１０４Ｗに対して通電のタイミングを各々ｔβ遅らせた（遅角させた）タイミングで通電１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０Ｗ、１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗを行っている。ｔβは、ワイパモータの仕様等によって異なるので、設計時のシミュレーション、又は実機を用いた実験を通じて具体的に決定する。また、ｔβは固定ではなく、出力軸３６、３８の回転数が小さくなるに従ってｔβを大きくするようにしてもよい。
　通電１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０Ｗ、１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗは、便宜上、矩形で示されているが、実際の通電では、ＰＷＭによりパルス状に変調された電圧がコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗに印加される。出力軸３６、３８を低速で回転させるには、コイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗに印加する電圧の実効電圧値を低下させることを要するので、通電１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０Ｗ、１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗのデューティ比は、図４Ａの通電１０２Ｕ、１０２Ｖ、１０２Ｗ、１０４Ｕ、１０４Ｖ、１０４Ｗのデューティ比よりも小さくなる。
　一般にブラシレスＤＣモータでは、高速回転に対応させるには、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に印加する電圧のデューティ比を大きくして実効電圧を高めると共に、各相への通電タイミングをホールセンサ７０によって検出したロータ７２の磁極の位置に対応したタイミングよりも電気角で進角させることが効果的である。また、低速回転に対応させると共に出力軸のトルクを向上させ、かつモータ電流を抑制するには、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に印加する電圧のデューティ比を小さくして実効電圧を低下させると共に、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相への通電タイミングを、ホールセンサ７０によって検出したロータ７２の磁極の位置に対応したタイミングよりも電気角で遅角させることが効果的である。本開示の第１実施形態では、ワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８を高速回転させる場合には図４Ｂに示したように通電タイミングを進角する。また、本開示の第１実施形態では、ワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８を低速回転させると共に出力軸のトルクを担保しつつモータ電流を抑制する場合には図４Ｃに示したように通電タイミングを遅角させる。
　なお、図４Ｃに示した場合で、ｔβを大きくすると、ワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８のトルクがさらに向上する場合があるが、モータ電流は増大する傾向がある。かかる状態でｔβをさらに大きくすると、ワイパモータ１８、２０は出力軸３６、３８の回転を維持できず脱調するおそれがある。
　図５Ａは、出力軸３６、３８の回転数を低速から高速へ変化させる場合の、進角（ｔα、ｔβ）及びコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへ印加する電圧のデューティ比の各々の時系列での変化の一例を示したタイムチャートであり、図５Ｂは、出力軸３６、３８の回転数を高速から低速へ変化させる場合の、進角（ｔβ、ｔα）及びコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへ印加する電圧のデューティ比の各々の時系列での変化の一例を示したタイムチャートである。
　図５Ａは、例えば、ワイパスイッチ６６が低速作動モード選択位置から高速作動モード選択位置に切り替えられた場合である。高速作動モードでの目標回転速度と現在の出力軸３６、３８の回転速度との差が大きい場合に、進角及びデューティ比を急激に大きくして、出力軸３６、３８の回転を急加速すると、出力軸３６、３８の回転が乱れる場合があるので、本開示の第１実施形態では、図５Ａの折れ線１１４に示したように、進角及びデューティ比を段階的に高めることにより、出力軸３６、３８の回転を段階的に加速する。なお、高速作動モードでの目標回転速度と現在の出力軸３６、３８の回転速度との差が大きい場合は、１段階で進角及びデューティ比を大きくして対応できる回転速度差以上に当該差が大きい場合である。また、１段階での進角及びデューティ比の変化量は、ワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８の回転が乱調しない範囲で、ワイパモータ１８、２０及びワイパ装置１０の仕様等に基づいて、計算または実機の試験を通じて決定する。
　図５Ｂは、例えば、ワイパスイッチ６６が高速作動モード選択位置から低速作動モード選択位置に切り替えられた場合である。現在の出力軸３６、３８の回転速度と低速作動モードでの目標回転速度との差が大きい場合に、進角及びデューティ比を急激に小さくして、出力軸３６、３８の回転を急減速すると、出力軸３６、３８の回転が乱れる場合があるので、本開示の第１実施形態では、図５Ｂの折れ線１１６に示したように、進角及びデューティ比を段階的に低下させることにより、出力軸３６、３８の回転を段階的に減速する。なお、現在の出力軸３６、３８の回転速度と低速作動モードでの目標回転速度との差が大きい場合は、１段階で進角及びデューティ比を小さくして対応できる回転速度差以上に当該差が大きい場合である。また、１段階での進角及びデューティ比の変化量は、ワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８の回転が乱調しない範囲で、ワイパモータ１８、２０及びワイパ装置１０の仕様等に基づいて、計算または実機の試験を通じて決定する。
　本開示の第１実施形態では、変更前後の回転数の差が大きいほど、進角及びデューティ比を多段階で変化させる。例えば、低回転制御による回転から高回転制御による回転に切り替える場合には、進角の極小値に相当するｔβ（遅角）から進角の極大値に相当するｔαまで変化させることを要し、かつデューティ比の変化量も大きいので、進角及びデューティ比を多段階で大きくする。同様に、高回転制御による回転から低回転制御による回転に切り替える場合も、進角及びデューティ比を多段階で小さくする。
　図６は、本開示の第１実施形態に係るワイパ装置１０において、ワイパモータ１８、２０が過負荷になった場合の、進角（ｔα、ｔβ）及びコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへ印加する電圧のデューティ比の各々の時系列での変化の一例を示したタイムチャートである。ワイパモータ１８、２０が過負荷になったまま現状の通電を継続すると、ワイパモータ１８、２０及び駆動回路６０Ａ、６２Ａを損傷するおそれがある。本開示の第１実施形態では、図６の折れ線１１８が示すように、通電タイミングの進角及びコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへ印加する電圧のデューティ比を、例えば、低回転制御に対応した進角及びデューティ比まで急激に低下させて、出力軸３６、３８の回転を急減速する。出力軸３６、３８の回転を急減速すると出力軸３６、３８の回転が一時的に乱れる場合があるが、本開示の第１実施形態では、ワイパモータ１８、２０及び駆動回路６０Ａ、６２Ａの損傷を防止するため、出力軸３６、３８の回転を減速することを優先する。
　本開示の第１実施形態では、ワイパモータ１８、２０のいずれかのモータ電流が上限値以上の場合、及びワイパ制御回路６０、６２のいずれかの基板の温度が所定値（一例として１４５°）以上になった場合、のいずれかに該当するのであれば、ワイパモータ１８、２０が過負荷になったと判定し、図６に示したように進角及びデューティ比を変化させる。
　図７は、本開示の第１実施形態に係るワイパ装置１０の進角量可変制御処理の一例を示したフローチャートである。ステップ５００では、ワイパスイッチ６６の低速作動モード又は高速作動モード等の払拭モードの情報を取得する。
　ステップ５０２では、電流検知部６８によってモータ電流の電流値を、チップサーミスタＲＴによって基板の温度を、回転角度センサ４２、４４によってワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８の回転角度を、各々取得する。そして、ステップ５０４では、ステップ５０２で取得した出力軸３６、３８の回転角度に基づいて出力軸３６、３８の回転数（回転速度）を算出する。
　ステップ５０６では、払拭モード、モータ電流の電流値、基板の温度及び出力軸３６、３８の回転速度により進角量を決定する。例えば、払拭モードが高速作動モードの場合は、ロータ７２の磁極の位置に対応したタイミングに対する進角量を大きくし、低速作動モードの場合は進角量を小さくする、又は進角させずにロータ７２の磁極の位置に対応したタイミングで通電する。低速作動モードでは、ロータ７２の磁極の位置に対応したタイミングを電気角で遅角させる低回転制御を行ってもよい。ワイパモータ１８、２０のモータ電流が低く、かつワイパ制御回路６０、６２の基板の温度が低い場合は、進角を大きくするが、モータ電流が大きい場合又は温度が高い場合には、払拭モードが高速作動モードであっても進角量は小さくする。そして、ワイパモータ１８、２０のいずれかのモータ電流が上限値以上の場合、又はワイパ制御回路６０、６２のいずれかの基板の温度が所定値（一例として１４５°）以上になった場合には、払拭モードが高速作動モードであっても、通電タイミングを遅角させる低回転制御を行う。また、ステップ５０６では、ステップ５０４で算出した出力軸３６、３８の回転速度と、ステップ５００で取得した払拭モードでの回転速度との速度差に基づいて、進角量を変化させる段階数を決定する。速度差が大きい場合は、図５に示したように進角量を多段階で変化させるからである。ただし、モータ電流が上限値以上の場合、又は基板の温度が所定値以上になった場合には、図６に示したように、進角を急激に低下させる。
　ステップ５０８では、ステップ５０６で決定した進角量で通電タイミングを進角させる。本開示の第１実施形態では、通電タイミングの進角と共に、コイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗに印加する電圧のデューティ比も変更される。ステップ５０８で進角を実施した後は、処理をリターンする。
　以上説明したように、本開示の第１実施形態では、ワイパモータ１８、２０のコイルに通電するタイミングを、出力軸３６、３８の回転速度が高速の場合と、出力軸３６、３８の回転速度が低速の場合とで変更している。例えば、出力軸３６、３８の回転速度が高速の場合では、ワイパモータ１８、２０のコイルに通電するタイミングを早めることにより、高速回転に適した通電を行う。また、ワイパブレード３０、３２の払拭動作をゆっくり行う場合には、高速回転時の通電タイミングよりも遅いタイミングでコイルに通電することにより、低速回転に適した通電を行うと共に出力軸３６、３８のトルクを向上させることが可能になる。低速回転に適した通電を行う場合は、図３に示したように、モータ電流は高速回転の場合よりも抑制されるので、ワイパモータ１８、２０が過負荷になることを防止できる。
　なお、本開示の第１実施形態では、左ワイパ装置１４のワイパモータ１８と右ワイパ装置１６のワイパモータ２０とを備えたダイレクトドライブによるタンデム式のワイパ装置を例にしたが、１つのワイパモータの動力をリンク機構を介して左右のワイパに伝達するタイプのワイパ装置に、上述の低回転制御及び高回転制御を適用することも可能である。
　次に、図９から図１２を用いて、本開示の第２実施形態に係るワイパ装置について説明する。なお、本開示の第２実施形態に係るワイパ装置は、本開示の第１実施形態に係るワイパ装置と同様であるため、重複する箇所については説明を省略する。また、本開示の第２実施形態に係るワイパ装置について説明が必要な箇所のうち、本開示の第１実施形態に係るワイパ装置と同じ構成については同じ符号を用いて説明する。
　図９は、本開示の第２実施形態のワイパ装置のワイパモータ１８、２０における出力軸３６、３８のトルクに対する出力軸３６、３８の回転数（回転速度）及びモータ電流の変化を示した説明図である。図９の出力軸３６、３８のトルクと出力軸３６、３８の回転数との関係を示す直線２９２Ｒに示したように、出力軸３６、３８のトルクが大きくなるに従って出力軸３６、３８の回転数は低下する。また、図９の出力軸３６、３８のトルクとモータ電流との関係を示す直線２９２Ｉに示すように、トルクが大きくなるとワイパモータの発熱及び消費電力が増大する。
　出力軸３６、３８のトルクを大きくすることを要するのは、一例として、ワイパブレード３０、３２の払拭動作が積雪で阻害された場合である。しかしながら、出力軸３６、３８のトルクを大きくすると、ワイパモータ１８、２０は過負荷になり、モータ電流が増大する。
　図９に示した除雪時に要するトルクに対応した除雪時動作点Ｐαでは、モータ電流が通常払拭時動作範囲９０として許容される電流値を超えるおそれがある。かかる場合に本実施の形態では、モータ電流を抑制しながら出力軸３６、３８のトルクを増大させる回転制御を行う。
　図９の直線２９４Ｒは、出力軸３６、３８のトルクを大きくする高トルク回転制御時の出力軸３６、３８のトルクと出力軸３６、３８の回転数との関係を示しており、図９の直線２９４Ｉは、高トルク回転制御時の出力軸３６、３８のトルクとモータ電流との関係を示している。高トルク回転制御時の回転数は、直線２９４Ｒが示すように、高回転制御時の回転数に比して低下するものの、モータ電流は、直線２９４Ｉが示すように、高回転制御時のモータ電流よりも低下する。その結果、除雪時に要するトルクに対応した除雪時動作点Ｐαでの除雪時モータ電流Ｉ４は通常払拭時動作範囲９０として許容される電流値以内になる。
　図１０Ａは高トルク回転制御におけるコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。図１０Ａにおいて矩形で示された通電２０２Ｕ、２０２Ｖ、２０２Ｗ及び通電２０４Ｕ、２０４Ｖ、２０４Ｗは、コイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへ通電されるタイミングを示している。図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、通電２０２Ｕ、２０２Ｖ、２０２Ｗ及び通電２０４Ｕ、２０４Ｖ、２０４Ｗは、便宜上、矩形で示されているが、実際の通電では、ＰＷＭによりパルス状に変調された電圧がコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗに印加される。なお、図１０Ａ及び図１０Ｂの単位時間（例えば、時間ｔ０から時間ｔ１の間）は、ロータ７２が電気角で６０°回転する時間である。また、図１０Ａにおける通電のタイミングは、ホールセンサ７０によって検出したロータ７２の磁極の位置に対応したタイミングである。
　時間ｔ０から時間ｔ１までは、ＦＥＴ７４ＷとＦＥＴ７６Ｖとがオンになり、コイル４０Ｗからコイル４０Ｖへ通電される。時間ｔ１から時間ｔ２では、ＦＥＴ７４ＵとＦＥＴ７６Ｖとがオンになり、コイル４０Ｕからコイル４０Ｖへ通電される。時間ｔ２から時間ｔ３では、ＦＥＴ７４ＵとＦＥＴ７６Ｗとがオンになり、コイル４０Ｕからコイル４０Ｗへ通電される。時間ｔ３から時間ｔ４では、ＦＥＴ７４ＶとＦＥＴ７６Ｗとがオンになり、コイル４０Ｖからコイル４０Ｗへ通電される。時間ｔ４から時間ｔ５では、ＦＥＴ７４ＶとＦＥＴ７６Ｕとがオンになり、コイル４０Ｖからコイル４０Ｕへ通電される。時間ｔ５から時間ｔ６では、ＦＥＴ７４ＷとＦＥＴ７６Ｕとがオンになり、コイル４０Ｗからコイル４０Ｕへ通電される。時間ｔ６から時間ｔ７では、ＦＥＴ７４ＷとＦＥＴ７６Ｖとがオンになり、コイル４０Ｗからコイル４０Ｖへ通電される。時間ｔ７から時間ｔ８では、ＦＥＴ７４ＵとＦＥＴ７６Ｖとがオンになり、コイル４０Ｕからコイル４０Ｖへ通電される。
　図１０Ｂは、高回転制御におけるコイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。図１０Ｂでは、図１０Ａの通電２０２Ｕ、２０２Ｖ、２０２Ｗ、２０４Ｕ、２０４Ｖ、２０４Ｗに対して通電のタイミングを各々ｔα早めた（進角させた）タイミングで通電２０６Ｕ、２０６Ｖ、２０６Ｗ、２０８Ｕ、２０８Ｖ、２０８Ｗを行っている。ｔαは、ワイパモータの仕様等によって異なるので、設計時のシミュレーション、又は実機を用いた実験を通じて具体的に決定する。
　一般にブラシレスＤＣモータでは、出力軸を高速回転させる場合に、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相への通電タイミングの電気角を進角させることが効果的である。また、出力軸のトルクを担保しつつモータ電流を抑制するには、ホールセンサ７０によって検出したロータ７２の磁極の位置に対応したタイミングでＵ、Ｖ、Ｗの各相へ通電する。本開示の第２実施形態では、ワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８を高速回転させる場合には図１０Ｂに示したように通電タイミングを進角させ、出力軸のトルクを担保しつつモータ電流を抑制するには図１０Ａに示したようにホールセンサ７０によって検出したロータ７２の磁極の位置に対応したタイミングでＵ、Ｖ、Ｗの各相へ通電する。なお、図１０Ａに示した通電タイミングよりも遅角させたタイミングでＵ、Ｖ、Ｗの各相に通電した場合は、ワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８のトルクがさらに向上する場合があるが、モータ電流は増大し、また、通電タイミングの遅角が過大な場合には、ワイパモータ１８、２０は出力軸３６、３８の回転を維持できず脱調するおそれがある。
　図１１は、本開示の第２実施形態に係るワイパ装置のワイパモータ１８、２０の回転制御処理の一例を示したフローチャートである。
　ステップ７００では、電流検知部６８によってモータ電流の電流値を、チップサーミスタＲＴによって基板の温度を、回転角度センサ４２、４４によってワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８の回転角度を、各々取得する。
　ステップ７０２では、ワイパブレード３０、３２の払拭動作が阻害されたか否かを判定する。ステップ７０２では、一例として、ワイパモータ１８、２０のいずれかのモータ電流が上限値以上又は下限値以下の場合、ワイパ制御回路６０、６２のいずれかの基板の温度が所定値（一例として１４５°）以上になった場合及び回転角度センサ４２、４４で検出された出力軸３６、３８のいずれかの回転角度がワイパモータ１８、２０に通電しているにもかかわらず変化しない場合（または、単位時間内の角度変化が閾値以下の場合）、のいずれかに該当するのであれば、払拭動作が阻害されたと判定する。または、上記に加えて、バッテリ８０の電圧が上限値以上又は下限値以下の場合にも、払拭動作が阻害されたと判定してもよい。さらには、回転角度センサ４２、４４が各々検出したワイパモータ１８の出力軸３６の回転角度とワイパモータ２０の出力軸３８の回転角度との差が所定値以上となった場合にも払拭動作が阻害されたと判定してもよい。なお、モータ電流の上限値及び下限値、単位時間あたりの角度変化の閾値並びにバッテリ８０の電圧の上限値及び下限値は、ワイパモータ１８、２０の定格及び仕様、又はワイパ装置の仕様によって異なるので、製品設計時の数値計算及び試作品の試験等を通じて具体的に決定する。
　ステップ７０２で肯定判定の場合には、ステップ７０４で図１０Ａに示した通電タイミングでワイパモータ１８、２０のコイルに通電する高トルク回転制御を行って処理をリターンする。ステップ７０２で否定判定の場合には、ステップ７０６で図１０Ｂに示した通電タイミングでワイパモータ１８、２０のコイルに通電する高回転制御を行って処理をリターンする。
　以上説明したように、本開示の第２実施形態では、ワイパモータ１８、２０のコイルに通電するタイミングを、出力軸３６、３８の回転速度を高める場合と、出力軸３６、３８のトルクを高める場合とで変更している。例えば、出力軸３６、３８の回転速度を高める場合では、ワイパモータ１８、２０のコイルに通電するタイミングを早めることにより、高回転時に適した通電を行う。また、ワイパブレード３０、３２の払拭動作が阻害された等のワイパモータ１８、２０の出力軸３６、３８のトルクを向上させる必要がある場合には、高回転時の通電タイミングよりも遅いタイミングでコイルに通電することにより、出力軸３６、３８のトルクを向上させると共にワイパモータ１８、２０が過負荷になることを防止できる。
　なお、本開示の第２実施形態では、左ワイパ装置１４のワイパモータ１８と右ワイパ装置１６のワイパモータ２０とを備えたダイレクトドライブによるタンデム式のワイパ装置を例にしたが、１つのワイパモータの動力をリンク機構を介して左右のワイパに伝達するタイプのワイパ装置に、上述の高トルク回転制御及び高回転制御を適用することも可能である。
　２０１７年１月２６日に出願された日本国特許出願２０１７－０１２２１３号、及び２０１７年１月２０日に出願された日本国特許出願２０１７－００８９００号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的にかつ個々に記載された場合と同様に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (10)

  1. 　ロータ、及び回転磁界を発生するコイルを備え、回転磁界に応じたロータの回転によりワイパブレードを払拭動作させるワイパモータと、
    　前記コイルに通電して回転磁界を発生させ、前記ワイパモータを回転駆動する駆動部と、
    　少なくとも前記ロータの回転位置に基づいた前記コイルに通電するタイミングで前記駆動部を制御する制御する制御部と、
    　を含むワイパ装置。
  2. 　前記制御部は、速度指令が第１回転速度の場合に、前記ロータの回転位置に対応したタイミングで前記コイルに通電する第１回転制御が行われるように前記駆動部を制御すると共に、速度指令が前記第１回転速度より高速な第２回転速度の場合に、前記第１回転制御の場合の電圧よりも高い実効電圧を、前記第１回転制御のタイミングより電気角で進角したタイミングで前記コイルに通電する第２回転制御、及び速度指令が前記第１回転速度より低速な第３回転速度の場合に、前記第１回転制御の場合の電圧よりも低い実効電圧を、前記第１回転制御のタイミングより電気角で遅角したタイミングで前記コイルに通電する第３回転制御の少なくとも一方の制御が行われるように前記駆動部を制御する、請求項１に記載のワイパ装置。
  3. 　前記駆動部の温度を検出する温度検出部を備え、
    　前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記温度が所定の閾値温度を超えた場合に前記第３回転制御が行われるように前記駆動部を制御する請求項２に記載のワイパ装置。
  4. 　前記コイルの電流値を検出する電流検出部を備え、
    　前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記電流値が所定の閾値以上の場合に前記第３回転制御が行われるように前記駆動部を制御する請求項２に記載のワイパ装置。
  5. 　前記制御部は、速度指令が示す前記第２回転速度と前記ワイパモータの現在の回転速度との差が大きい場合は、前記コイルへの通電の実効電圧を段階的に高めると共に該通電のタイミングを段階的に進角させて前記ワイパモータの回転速度が速度指令が示す回転速度に到達するように前記駆動部を制御し、前記ワイパモータの現在の回転速度と速度指令が示す前記第３回転速度との差が大きい場合は、前記コイルへの通電の実効電圧を段階的に低下させると共に該通電のタイミングを段階的に遅角させて前記ワイパモータの回転速度が速度指令が示す回転速度に到達するように前記駆動部を制御する請求項２に記載のワイパ装置。
  6. 　前記制御部は、前記ワイパモータの回転速度を向上させる場合に、前記ロータの回転位置に対応したタイミングより電気角で進角したタイミングで前記コイルに通電する高回転制御が行われるように前記駆動部を制御すると共に、前記ワイパモータのトルクを向上させる場合に、前記ロータの回転位置に対応したタイミングで前記コイルに通電することにより、前記高回転制御よりも低電流で同等のトルクを得る高トルク回転制御が行われるように前記駆動部を制御する請求項１に記載のワイパ装置。
  7. 　前記ワイパモータのトルクを向上させる場合は、前記ワイパブレードの払拭動作が阻害された場合である請求項６に記載のワイパ装置。
  8. 　前記コイルの電流値を検出する電流検出部を備え、
    　前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記電流値が所定の閾値を超えた場合に前記ワイパブレードの払拭動作が阻害されたと判定する請求項７に記載のワイパ装置。
  9. 　前記駆動部の温度を検出する温度検出部を備え、
    　前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記温度が所定の閾値温度を超えた場合に前記ワイパブレードの払拭動作が阻害されたと判定する請求項７に記載のワイパ装置。
  10. 　前記ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角度検出部を備え、
    　前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭動作中に前記回転角度検出部が検出した前記出力軸の回転角度が変化しない場合に前記ワイパブレードの払拭動作が阻害されたと判定する請求項７に記載のワイパ装置。
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