WO2019044287A1 - ワイパ装置 - Google Patents

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WO2019044287A1
WO2019044287A1 PCT/JP2018/027804 JP2018027804W WO2019044287A1 WO 2019044287 A1 WO2019044287 A1 WO 2019044287A1 JP 2018027804 W JP2018027804 W JP 2018027804W WO 2019044287 A1 WO2019044287 A1 WO 2019044287A1
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WO
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motor
protection
unit
wiper
temperature
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PCT/JP2018/027804
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English (en)
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Inventor
貴 田井
尚志 阿左美
Original Assignee
株式会社ミツバ
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Publication date
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Priority to US16/642,381 priority patent/US11101766B2/en
Priority to CN201880055575.XA priority patent/CN111095783B/zh
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/66—Controlling or determining the temperature of the rotor
    • H02P29/662—Controlling or determining the temperature of the rotor the rotor having permanent magnets
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    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
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    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
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    • B60S1/16—Means for transmitting drive
    • B60S1/166—Means for transmitting drive characterised by the combination of a motor-reduction unit and a mechanism for converting rotary into oscillatory movement

Definitions

  • the present invention relates to a wiper apparatus that swings and drives a wiper member that wipes deposits attached to a windshield.
  • a vehicle such as a car is equipped with a wiper device for removing rain water, dust and the like adhering to a windshield.
  • the wiper apparatus includes a wiper member that performs a rocking motion on a windshield, and a motor for causing the wiper member to perform a rocking movement.
  • the motor is rotationally driven, and in response, the wiper member performs reciprocating wiping operation on the windshield to wipe off the deposit.
  • a wiper device described in Patent Document 1 As a technique of such a wiper device, for example, a wiper device described in Patent Document 1 is known.
  • the wiper device supplies a current to the armature coil at an energization timing at which the advance angle and the energization angle are larger than in the low speed mode.
  • field weakening control can be performed to make the rotating magnetic field weaker than in the low speed mode, and it is possible to increase the rotational speed and torque of the rotor.
  • Demagnetization occurs in a magnet due to temperature, external magnetic field or the like.
  • Demagnetization is a phenomenon in which the magnetic force of the magnet decreases and does not recover.
  • field weakening control as described in Patent Document 1 is performed
  • an external magnetic field in the reverse direction to the magnetic field of the rotor is applied to the magnets of the rotor by field weakening. Therefore, when field weakening control is performed particularly when the magnet of the rotor is at high temperature, demagnetization may occur depending on the size.
  • the demagnetization occurs, the characteristics of the motor deteriorate, resulting in insufficient torque, an increase in current value, and the like.
  • An object of the present invention is to provide a wiper device capable of preventing demagnetization of a motor.
  • the wiper apparatus is a wiper apparatus that controls a duty ratio according to a target rotational speed instructed by an operation of a wiper switch and causes a wiper member to perform a wiping operation using a motor, and the temperature of the motor
  • the advance accompanying the energization of the motor according to the target rotational speed A boost control unit that changes an angle and a conduction angle, and a first protection control that monitors a load state of the motor and lowers a rotational speed of the motor when it is detected that the load state is a high load state; And receiving an operation signal from the wiper switch when the temperature detected by the temperature sensor exceeds a first threshold and the first protection control is being performed.
  • the second protection control that fixes the advance angle and the conduction angle of the motor by prohibiting the operation of the boost control unit when the first condition is satisfied.
  • a second protection control that fixes the advance angle and the conduction angle of the motor by prohibiting the operation of the boost control unit when the first condition is satisfied.
  • a second protection control that fixes the
  • the second protection unit sets the second condition that the temperature detected by the temperature sensor exceeds the second threshold higher than the first threshold.
  • the second protection control is performed when the condition 1 or the second condition is satisfied.
  • the second protection unit when performing the second protection control, detects a temperature detected by the temperature sensor below a third threshold lower than the first threshold. In this case, the second protection control is released.
  • the second protection unit releases the second protection control when the first protection control is released while performing the second protection control. Do.
  • the wiper device is a wiper device that controls a duty ratio according to a target rotation speed instructed by the operation of a wiper switch, and swings and drives a wiper member by a motor, and detects the temperature of the motor When the rotational speed of the motor falls below the target rotational speed when the duty ratio reaches a predetermined upper limit value, an advancing angle associated with energization of the motor according to the target rotational speed.
  • a boost control unit that changes the conduction angle, a load condition monitoring unit that monitors the load condition of the motor, and a temperature detected by the temperature sensor exceeds a first threshold, and the load condition monitoring unit performs a high load condition And a protection unit that fixes the advance angle and the conduction angle of the motor by prohibiting the operation of the boost control unit.
  • the protection unit prohibits the operation of the boost control unit even when the temperature detected by the temperature sensor exceeds the second threshold higher than the first threshold. This fixes the advance angle and the conduction angle of the motor.
  • the present invention when the temperature of the motor exceeds the first threshold and protection control is performed to reduce the rotational speed of the motor according to the high load state, an operation signal from the wiper switch is received. In addition, it is possible to prohibit boost control that changes the advance angle and the conduction angle accompanying the energization of the motor.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a detailed operation example of the energy mode determination unit in FIG.
  • FIG. 4 It is a flowchart which shows the detailed operation example of the over-temperature protection part in FIG. It is a flowchart which shows the detailed operation example of the de-magnetization protection part in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a detailed operation example of a boost control unit in FIG. 4; It is a timing chart which shows an example of a Hall signal from a rotation axis sensor in Drawing 3, and a sensor signal from an output axis sensor. It is a figure which shows an example of the drive sequence of the motor using the control board used as the comparative example of FIG.
  • FIG. 14 is a supplementary view of FIG. 13 schematically showing an example of a drive waveform of a motor. It is a figure which shows an example of a change of the peak current accompanying the drive sequence of FIG.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of a part of a vehicle equipped with a wiper apparatus
  • FIG. 2 is an external view showing an example of the configuration of a motor included in the wiper apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a bottom view showing an example of the internal structure of the motor of FIG. 2, and shows a state in which the gear cover is removed from the gear housing provided in the motor of FIG.
  • a windshield 10 as a windshield is provided in a vehicle 10 such as an automobile, and a wiper device 12 is mounted so as to be close to the windshield 11.
  • the wiper device 12 is activated by turning on a wiper switch 70 (not shown) in the vehicle compartment, and wipes the deposit adhering to the windshield 11.
  • the wiper device 12 is fixed to the motor 20, the power transmission mechanism 14 for transmitting the swinging motion of the motor 20 to the pivot shafts 13a and 13b, and the base end side to the pivot shafts 13a and 13b, respectively, It has a pair of wiper members 15a and 15b which perform reciprocating wiping operation on the windshield 11 by the swinging motion of 13a and 13b.
  • the motor 20 is, for example, a brushless motor.
  • Each wiper member 15a, 15b is provided corresponding to the driver's seat side and the passenger seat side, and includes wiper arms 16a, 16b and wiper blades 17a, 17b attached to the wiper arms 16a, 16b.
  • the motor 20 causes the wiper members 15a and 15b to perform reciprocating wiping operation. That is, when the motor 20 rotates, the swinging motion of the motor 20 is transmitted to the pivot shafts 13a and 13b via the power transmission mechanism 14, and the pivot shafts 13a and 13b swing. In this manner, the driving force of the motor 20 is transmitted to the wiper members 15a and 15b, and the wiper blades 17a and 17b wipe the deposits adhering to the wiping areas 11a and 11b of the windshield 11.
  • the motor 20 includes a motor main body 30 and a speed reduction mechanism 40.
  • the motor main body 30 includes a yoke 31 formed in a bottomed cylindrical shape by pressing a steel plate or the like, and a stator 32 formed in an annular shape is fixed to the inside of the yoke 31.
  • U-phase, V-phase, and W-phase (three-phase) coils (32a, 32b, and 32c in FIG. 4 described later) are wound around the stator 32 in a star-connection manner.
  • the rotor 33 is rotatably provided inside the stator 32 via a predetermined gap (air gap).
  • the rotor 33 has an IPM (Interior Permanent Magnet) structure in which a plurality of permanent magnets are embedded.
  • IPM Interior Permanent Magnet
  • a six-pole structure in which permanent magnets having different polarities alternately arranged at intervals of 60 ° along the circumferential direction of the rotor 33 is taken as an example, but a four-pole structure or an eight-pole structure Or the like.
  • the rotor 33 is not limited to the IPM structure, and may be an SPM (Surface Permanent Magnet) structure in which a plurality of permanent magnets are attached to the outer peripheral surface of the rotor.
  • the rotation shaft 33 b is fixed to penetrate the rotation center of the rotor 33.
  • the proximal end side (upper side in FIG. 3) of the rotary shaft 33b is rotatably supported by a bearing (not shown) provided at the bottom of the yoke 31 and the distal end side of the rotary shaft 33b (lower side in FIG. 3) ) Extend to the inside of the gear housing 41 that forms the speed reduction mechanism 40.
  • the extending portion of the rotating shaft 33b into the gear housing 41 that is, the tip end side and the substantially central portion of the rotating shaft 33b located in the gear housing 41, are formed by a pair of bearings (not shown) provided on the gear housing 41. Each is rotatably supported.
  • a worm 51 forming the speed reduction mechanism 50 is integrally provided on the tip end side of the rotation shaft 33 b. Further, a rotary shaft magnet 34 formed in an annular shape is integrally provided at a portion near the worm 51 between the worm 51 and the rotor 33 of the rotary shaft 33 b. The rotary shaft magnet 34 is provided on a portion of the rotary shaft 33b extending into the gear housing 41, and includes a plurality of permanent magnets arranged along the circumferential direction of the rotary shaft 33b.
  • the permanent magnets of the rotary shaft magnet 34 are configured, for example, with the same number of poles as the permanent magnets of the rotor 33 described above, and in this example, the permanent magnets are arranged at 60 ° intervals along the circumferential direction of the rotary shaft magnet 34 It has a polar structure.
  • the rotary shaft magnet 34 is used to detect the rotational position of the rotor 33 relative to the stator 32 via the rotary shaft 33b. Therefore, the permanent magnet of the rotary shaft magnet 34 is attached such that the polarity of the permanent magnet of the rotor 33 with respect to the rotational position of the rotary shaft 33b and the polarity of the permanent magnet of the rotary shaft magnet 34 successively match. As described above, by making the polarities coincide with each other, when detecting the rotational position of the rotor 33, the correction control for correcting the phase shift of the polarity, etc. becomes unnecessary, and thus complication of control of the motor 20 can be avoided. become.
  • the number of permanent magnets of the rotary shaft magnet 34 is not necessarily the same as the number of permanent magnets of the rotor 33, and may be an integral multiple. That is, the rotary shaft magnet 34 may be configured to change the polarity of the permanent magnet of the rotary shaft magnet 34 at each rotational position of the rotary shaft 33 b where the polarity of the permanent magnet of the rotor 33 changes. If the number of permanent magnets of the rotary shaft magnet 34 is more than twice the number of permanent magnets of the rotor 33, the rotational position of the rotor 33 relative to the stator 32 can be further subdivided, so the finer rotor 33 can be obtained. Control may be possible.
  • the reduction gear mechanism portion 40 includes an aluminum gear housing 41 and a plastic gear cover 42 closing the opening 41a (front side in FIG. 3) of the gear housing 41. .
  • the yoke 31 is fixed to the gear housing 41 via a fastening member (a fixing screw or the like) not shown.
  • a fastening member a fixing screw or the like
  • a worm wheel 52 (not shown) is rotatably provided inside the gear housing 41.
  • the worm wheel 52 is formed in a disk shape, for example, with a resin material such as POM (polyacetal) plastic, and gear teeth 52a (not shown) are formed on the outer peripheral portion thereof.
  • the gear teeth 52 a of the worm wheel 52 are in mesh with the worm 51, and the worm wheel 52 constitutes a reduction mechanism 50 together with the worm 51.
  • the proximal end side of the output shaft 52b is fixed to the rotation center of the worm wheel 52, and the output shaft 52b is rotatably supported by a boss portion 41b of the gear housing 41 via a bearing (not shown). .
  • the front end side of the output shaft 52b extends outside the gear housing 41, and the power transmission mechanism 14 is fixed to the front end portion of the output shaft 52b as shown in FIG.
  • the rotational speed of the rotary shaft 33b is decelerated via the worm 51 and the worm wheel 52 (deceleration mechanism 50), and the torque-increased output by this deceleration is output to the power transmission mechanism 14 via the output shaft 52b. It is supposed to be
  • a tablet-like magnet 53 for the output shaft is provided via the worm wheel 52 at the extension of the output shaft 52 b into the gear housing 41.
  • the output shaft magnet 53 is attached to rotate integrally with the output shaft 52b.
  • the output shaft magnet 53 is magnetized in the range of approximately 180 ° along the circumferential direction to the S pole, and the other approximately 180 ° in the range is magnetized to the N pole.
  • the output shaft magnet 53 is used to detect the rotational position of the output shaft 52b with respect to the gear housing 41.
  • the opening 41a of the gear housing 41 is formed to accommodate components such as the worm wheel 52 inside the gear housing 41, and the opening 41a is closed by a gear cover 42 as shown in FIG.
  • a seal member (not shown) is provided between the gear housing 41 and the gear cover 42, thereby preventing rainwater or the like from entering the inside of the reduction gear mechanism 40 from between the gear housing 41 and the gear cover 42.
  • a control board 60 is mounted on the inside of the gear cover 42 as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the control board 60 has an external power supply 100 and a wiper switch 70 (see FIG. 4) via an external connector (not shown) on the vehicle 10 side connected to a connector connection (not shown) provided on the gear cover 42. Electrically connected to
  • three rotation axis sensors 65 a, 65 b and 65 c and an output axis sensor 66 are mounted on the control board 60.
  • the three rotation axis sensors 65a, 65b, 65c are provided corresponding to the three phases (U phase, V phase, W phase), respectively, and are constituted by Hall ICs.
  • the Hall IC generates a Hall signal (pulse signal) whose logic level shifts in response to a change in polarity (a change from N pole to S pole or a change from S pole to N pole).
  • the output shaft sensor 66 is, for example, an MR sensor made of a magnetoresistive element. The MR sensor generates an output voltage according to the magnitude of the magnetic field.
  • Each of the rotation axis sensors 65a to 65c is mounted at a position facing the rotation axis magnet 34.
  • the rotary shaft sensors 65a to 65c are mounted on the control board 60 at equal intervals so as to face the outer peripheral surface (side surface) of the rotary shaft magnet 34.
  • each of the rotation axis sensors 65a to 65c sequentially generates Hall signals with a predetermined phase difference as the rotation axis magnet 34 rotates.
  • each of the rotation axis sensors 65a to 65c is collectively referred to as a rotation axis sensor 65.
  • the output shaft sensor 66 is mounted on the control substrate 60 at a position facing the output shaft magnet 53. Thereby, each output shaft sensor 66 generates a sensor signal in which the voltage value changes continuously according to the rotation of the output shaft magnet 53.
  • the motor 20 is provided with a temperature sensor 45 that detects the temperature of the motor 20.
  • the temperature sensor 45 is, for example, a thermistor element, and is provided in the vicinity of the rotor 33 here.
  • the control board 60 can detect the temperature of the motor 20 (particularly, the rotor 33) via the temperature sensor 45.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the control board in FIG. 2 and FIG.
  • FIG. 12 is a timing chart showing an example of the Hall signal from the rotation axis sensor in FIG. 3 and the sensor signal from the output axis sensor.
  • a control unit 71, a PWM signal generation unit 72, and a three-phase inverter circuit 73 are mounted on the control substrate 60.
  • the control unit 71 and the PWM signal generation unit 72 are configured by program processing by a microcomputer including, for example, a CPU, a RAM, a ROM, and the like.
  • dedicated hardware may be provided instead of the program processing, or part of the program processing may be carried by the dedicated hardware.
  • the three-phase inverter circuit 73 is not shown, for example, high-side switch elements and low-side switch elements of three phases (U phase, V phase, W phase) constituted by FET etc. And a driver circuit for switching control of the switch element.
  • the three-phase high-side switch device is coupled between the positive electrode of the external power supply 100 (for example, battery power supply) and the three-phase output terminal (Vu, Vv, Vw), and the three-phase low-side switch device is It is respectively coupled between the negative electrode of the external power supply and the three phase output terminals (Vu, Vv, Vw).
  • the control unit 71 includes an advance angle / energization angle setting unit 75, a rotation speed detection unit 76, a target rotation speed command unit 77, a wiper position detection unit 78, a demagnetization protection unit 79, and an energy mode determination unit 80. And an over-temperature protection unit 81, a thermal protection mode determination unit 82, and a voltage value detection unit 83. Voltage value detection unit 83 detects the voltage value of external power supply 100.
  • the rotation speed detection unit 76 detects the rotation speed of the motor 20 by counting the Hall signals from the rotation axis sensor 65, and notifies the PWM signal generation unit 72 of the detected rotation speed.
  • the wiper position detection unit 78 detects the position of the wiper (for example, the wiper blades 17a and 17b in FIG. 1) based on the sensor signal from the output shaft sensor 66.
  • Hall signals different in electrical angle by 120 ° are output according to the rotation position of the rotor 33.
  • the rotational speed detection unit 76 can detect the rotational speed of the motor 20 by counting the number of pulses of each Hall signal.
  • the output shaft sensor 66 outputs a sensor signal representing the rotational position of the output shaft 52b (that is, the position of the wiper).
  • the output shaft 52b is driven to rotate normally in a period of 0 seconds to 1 second, and the wiper blades 17a and 17b are rotated at a stage where the output shaft 52b rotates in the forward rotation direction by a predetermined angle ( ⁇ 360 °). The upper inversion position is reached.
  • the output shaft 52b is reversely driven in a period of 1 to 2 seconds, and the wiper blades 17a and 17b return to the lower reverse position at the stage when the output shaft 52b rotates in the reverse direction by a predetermined angle. That is, the wiper blades 17a and 17b reciprocate on the windshield 11 in two seconds.
  • the resistance value of the output shaft sensor (here, the MR sensor) 66 changes in accordance with the magnitude of the magnetic field that changes as the output shaft magnet 53 rotates.
  • the output shaft sensor 66 outputs a sensor signal that changes substantially linearly in a predetermined voltage range (for example, 0 to 500 mV).
  • the output shaft sensor 66 is installed so as to output the maximum voltage at the time of 1 second which is the reverse position of each wiper blade 17a, 17b.
  • the wiper position detection unit 78 can detect the positions of the wiper blades 17a and 17b based on such a sensor signal.
  • each Hall signal and the sensor signal are symmetrical with respect to the reversal position (the timing of one second).
  • the target rotational speed command unit 77 sends the motor to the PWM signal generation unit 72 according to the operation signal of the wiper switch 70 provided in the compartment of the vehicle 10 and the detection result of the wiper position detection unit 78. Indicate the 20 target rotational speeds as appropriate.
  • the operation signal of the wiper switch 70 is a signal for the operator to instruct, for example, a high speed wiping mode, a low speed wiping mode, an intermittent wiping mode, etc. In other words, to indicate a target rotational speed of the motor 20 Signal.
  • the target rotational speed command unit 77 includes, for example, a speed map in which the correspondence between the position of the wiper and the target rotational speed of the motor 20 is determined for each wiping mode.
  • the speed map for example, after the target rotational speed is gradually increased from the lower reversing position of the wiper toward the middle portion and the predetermined target rotating speed is maintained at the middle portion, the target is gradually increased toward the upper reversing position of the wiper. Contents such as reducing the rotational speed are defined.
  • the target rotational speed is relatively faster in the high-speed wiping mode than in the low-speed wiping mode.
  • the target rotational speed command unit 77 sequentially instructs the PWM signal generation unit 72 on the basis of the speed map.
  • the advance angle / energization angle setting unit 75 advances or energizes the PWM signal generation unit 72 according to, for example, the target rotation speed from the target rotation speed command unit 77, the duty ratio from the PWM signal generation unit 72, or the like. Indicate the corner.
  • the demagnetization protection unit 79, the energy mode determination unit 80, the overtemperature protection unit 81, and the thermal protection mode determination unit 82 are responsible for various types of protection of the motor. Details of these will be described later.
  • the PWM signal generation unit 72 includes a PI control unit 85 and an advance angle / energization angle control unit 86.
  • the PI control unit 85 performs PI control (proportional / integral control) with an error between the rotational speed from the rotational speed detection unit 76 and the target rotational speed from the target rotational speed command unit 77 as input, and sets the error to zero.
  • the duty ratio of the PWM signal to make it close is determined.
  • the PWM signal generation unit 72 determines the conduction timing of the three phases (U phase, V phase, W phase) based on the Hall signals from the rotation axis sensor 65 (hall ICs 65a to 65c).
  • the advance / conduction angle control unit 86 controls the advance angle and the conduction angle of the conduction timing based on the instruction from the advance / conduction angle setting unit 75.
  • the advance angle / energization angle control unit 86 includes a boost control unit 87.
  • Boost control unit 87 energizes motor 20 according to the target rotation speed when the rotation speed of motor 20 falls below the target rotation speed when the duty ratio from PI control unit 85 reaches a predetermined upper limit value. Change the advance angle and the conduction angle accompanying.
  • the boost control unit 87 increases the advance angle and the conduction angle as the target rotational speed increases, and increases the rotational speed of the motor using field weakening control.
  • the PWM signal generation unit 72 determines the energization timing based on the Hall signal, it may be a method (so-called sensorless method) of detecting the induction voltage and determining the energization timing.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a drive sequence of a motor using a control board which is a comparative example of FIG.
  • FIG. 14 is a supplementary view of FIG. 13 and is a view schematically showing an example of a drive waveform of a motor.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a change in peak current accompanying the drive sequence of FIG.
  • the demagnetization protection unit 79 in FIG. 4 is not provided in the control substrate according to the comparative example.
  • the period from time t1 to t2 is a period during which the wiper blades 17a and 17b move from the lower reversing position to the upper reversing position, and during the period from time t2 to t3, the wiper blades 17a and 17b are at the upper reversing position. It is a period from which it returns to a lower inversion position.
  • the target rotational speed command unit 77 gradually increases the target rotational speed. Further, the lead angle and conduction angle setting unit 75 sets the lead angle 103 to 30 ° and the conduction angle 102 to 120 °.
  • the PWM signal generation unit 72 raises the duty ratio 91 according to the increase of the target rotational speed, and the PWM signal with the set duty ratio is output to the three-phase output terminal at the conduction timing with the lead angle and the conduction angle set. Output to (Vu, Vv, Vw).
  • the advance / energization angle setting unit 75 sets the advance angle 103 to 20 ° and the conduction angle 102 to 150 °. To each (time ts1).
  • the PWM signal generation unit 72 energizes the high side switch element at an energization angle of 120 ° according to one edge of the Hall signal of each phase (only the U phase is illustrated here).
  • the low-side switch element is energized at an energization angle of 120 ° in accordance with the other edge of the Hall signal. For this reason, a non-energization period of an electrical angle of 60 ° is provided between the energization period of the high side switch element and the energization period of the low side switch element.
  • the PWM signal generation unit 72 drives each phase with the PWM signal in which a predetermined duty ratio is set.
  • the duty ratio represents the ratio of the on period Ton of the corresponding switch element in the PWM cycle Tpwm, and when the duty ratio is increased, the on period Ton is extended.
  • the energization timing of each phase is synchronized with the induced voltage of the corresponding phase (here, only the U phase is illustrated).
  • the drive voltage is applied based on the energization timing. Therefore, the phase of the drive current is delayed with respect to the energization timing according to the ratio of the inductance component and the resistance component of the motor 20, and the like. Therefore, immediately after time t1 in FIG. 13, the motor 20 starts to rotate with the advance angle ⁇ a set to 30 ° and the conduction angle ⁇ w set to 120 ° or the like.
  • the motor efficiency is enhanced by making the waveform shape closer to a sine wave while compensating for the phase delay of the drive current. .
  • the target rotational speed is kept substantially constant by the target rotational speed command unit 77, and the PWM signal generation unit 72 appropriately controls the duty ratio 91 according to the load state of the motor 20. .
  • the target rotational speed commander 77 instructs the target rotational speed to be gradually decreased, and in response to this, the PWM signal generator 72 gradually lowers the duty ratio 91.
  • upper limit value 90 is set in advance for duty ratio 91 in order to protect motor 20. In this example, a lower upper limit is set when the target rotational speed is low, and a higher upper limit (here, approximately 100%) is set when the target rotational speed is high. That is, in spite of the low target rotational speed, a situation where the duty ratio becomes excessively high (a situation where a large current flows) is prevented.
  • the period from time t2 to t3 is almost the same as the period from time t1 to t2.
  • the duty ratio 91 reaches the upper limit value 90 (approximately 100%).
  • this period 104 for example, the speed of the vehicle 10 is high, and there is a situation where the wiper blades 17a and 17b can not be returned to the lower reversing position at a predetermined target rotation speed due to a high load condition accompanying wind pressure. In other words, there is a situation where sufficient torque (i.e., drive current) necessary to reach the target rotational speed (or to maintain the target rotational speed) can not be obtained.
  • the boost control unit 87 in FIG. 13 is performed to increase the advance angle and the conduction angle according to (specifically, for example, an error between the target rotation speed and the rotation speed).
  • the advance angle 103 increases from 60 degrees to 20 degrees
  • the conduction angle 102 increases to 165 degrees from 150 degrees. That is, in FIG. 14, the boost control unit 87 increases the advance angle increment ⁇ a and the conduction angle amplification ⁇ w.
  • torque is increased by utilizing field weakening control to increase the rotational speed.
  • a field weakening (a field in the direction opposite to the field direction of the rotor 33) is generated, and as a result, a reduction in the induced voltage results in a drive current (ie, torque). And further increase the rotational speed.
  • torque reactance torque
  • boost control field weakening control
  • the peak current increases, and accordingly, a large magnetic field is generated from the stator 32.
  • a large external magnetic field field weakening
  • demagnetization of the magnet may occur.
  • the magnet is, for example, a neodymium magnet or the like. If demagnetization occurs, the characteristics of the motor 20 deteriorate, resulting in insufficient torque, an increase in current value for obtaining a required torque (and a decrease in motor efficiency), and the like.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a drive sequence of a motor using the control board of FIG.
  • the drive sequence shown in FIG. 5 differs from the drive sequence shown in FIG. 13 in that boost control is prohibited in period 94 and lead angle 93 and conduction angle 92 of motor 20 are fixed at 20 ° and 150 °, respectively.
  • the energy mode determination unit 80 illustrated in FIG. 4 functions as a load condition monitoring unit that monitors the load condition of the motor 20, and detects a high load condition.
  • the high load state is, for example, a state where the duty ratio from the PWM signal generation unit 72 is larger than the rotation speed of the motor 20 detected by the rotation speed detection unit 76 (that is, the drive current is large). As described above, for example, the wind pressure is large.
  • the demagnetization protection unit (second protection unit) 79 detects that the temperature detected by the temperature sensor 45 exceeds a first threshold (for example, 65.degree. C.) and the energy mode determination unit 80 detects a high load state.
  • the advance angle 93 and the conduction angle 92 are fixed by prohibiting the operation of the boost control unit 87.
  • the demagnetization protection unit 79 also prohibits the operation of the boost control unit 87 even when the temperature detected by the temperature sensor 45 exceeds a second threshold (for example, 95 ° C.).
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a change in peak current accompanying the drive sequence of FIG.
  • boost control since boost control is prohibited, as shown in a period 95 of FIG. 6, it is possible to suppress an increase in peak current unlike the case of the period 105 of FIG.
  • a situation where a large external magnetic field is applied from the stator 32 to the rotor 33 does not occur, and demagnetization of the magnet of the rotor 33 can be prevented.
  • this can prevent the occurrence of insufficient torque, an increase in current value, and the like.
  • the motor 20 is generally driven such that the rotational speed and the torque are balanced with respect to a drive voltage that is proportional to the duty ratio.
  • torque i.e., drive current
  • A rotational speed is very fast
  • rotational speed is relatively slow
  • torque i.e., drive current
  • the demagnetization protection unit 79 prohibits the boost control when the temperature of the rotor 33 exceeds the second threshold (95 ° C.).
  • the demagnetization protection unit 79 detects that the temperature has exceeded the first threshold (65 ° C.) when the high load state is detected (that is, when the situation where the drive current can be very large is detected). In this case, prohibit boost control.
  • the wiping speed of the wiper may be slower than the target, but protection of the motor 20 is given priority over that, and the wiping speed of the wiper is the fastest that can achieve protection of the motor 20. It will be limited to the wiping speed. For example, when the operator has an intention to increase the wiping speed of the wiper, the wiper apparatus performs the wiping operation at the fastest wiping speed at which protection can be achieved while reflecting the intention of the operator.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a detailed operation example of the heat protection mode determination unit in FIG.
  • the heat protection mode determination unit 82 repeatedly executes the flow.
  • the thermal protection mode determination unit 82 sets the thermal protection mode to an invalid state as an initial state.
  • the thermal protection mode determination unit 82 first determines whether the temperature detected by the temperature sensor 45 exceeds the activation temperature (a second threshold (for example, 95 ° C.)) (step S101). If the activation temperature is exceeded, the thermal protection mode determination unit 82 determines whether the thermal protection mode is in the valid state (step S102). If the thermal protection mode is not in the valid state, the thermal protection mode is activated (step S103). ).
  • the activation temperature a second threshold (for example, 95 ° C.)
  • step S101 when the temperature detected by the temperature sensor 45 does not reach the activation temperature, the thermal protection mode determination unit 82 determines whether the temperature detected by the temperature sensor 45 falls below the release temperature (for example, 93.degree. C.). (Step S104). If the temperature is lower than the release temperature, the thermal protection mode determination unit 82 determines whether the thermal protection mode is in the invalid state (step S105). If the thermal protection mode is not in the invalid state, the thermal protection mode is invalidated (step S106). In step S104, if the temperature detected by the temperature sensor 45 does not fall below the release temperature (for example, in the case of 94.degree. C., etc.), the thermal protection mode determination unit 82 determines whether the thermal protection mode has been enabled / disabled. Keep it as it is. As a result, for example, once the detected temperature exceeds 95 ° C., the thermal protection mode is maintained in an effective state until the temperature falls below 93 ° C.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a detailed operation example of the energy mode determination unit in FIG.
  • the energy mode determination unit 80 repeatedly executes the flow.
  • the energy mode determination unit 80 sets the energy mode to an invalid state as an initial state.
  • the energy mode determination unit 80 first obtains the duty ratio from the PWM signal generation unit 72, the rotation speed from the rotation speed detection unit 76, and the voltage value from the voltage value detection unit 83 (step S201).
  • the energy mode determination unit 80 calculates the duty point (DP), the motor rotational speed point (RP), and the voltage point (VP) (step S202).
  • the duty point (DP) is a value proportional to the magnitude of the acquired duty ratio, and is calculated by multiplying the duty ratio by a predetermined coefficient.
  • the motor rotational speed point (RP) is a value proportional to the acquired rotational speed, and is calculated by multiplying the rotational speed by a predetermined coefficient.
  • the voltage point (VP) is a value proportional to the acquired voltage value, and is calculated by multiplying the voltage value by a predetermined coefficient.
  • the energy mode determination unit 80 calculates a load point (LP) (step S203).
  • the load point (LP) is calculated, for example, by “duty point (DP) ⁇ motor rotational speed point (RP) + voltage point (VP)”.
  • the load point (LP) increases as the duty point (DP) or the voltage point (VP) increases (that is, as the duty ratio or the voltage value of the external power supply 100 increases), and the motor rotational speed point (RP) The smaller it is (ie, the lower the rotational speed) the larger.
  • the energy mode determination unit 80 determines whether the load point (LP) has exceeded the activation threshold (step S204). If the activation threshold is exceeded, the energy mode determination unit 80 determines whether or not the energy mode is in the enabled state (step S205), and if not, the energy mode is enabled (step S206).
  • the enabled state of the energy mode means that the loaded state is high.
  • the energy mode determination unit 80 determines whether the load point (LP) falls below the release threshold ( ⁇ activation threshold) (step S207). ). If less than the release threshold value, the energy mode determination unit 80 determines whether the energy mode is in the invalid state (step S208). If not, the energy mode is invalidated (step S209). Further, in step S207, when the load point (LP) does not fall below the release threshold, the energy mode determination unit 80 maintains the valid state / invalid state of the energy mode so far. As a result, for example, once the load point (LP) exceeds the activation threshold, the energy mode is maintained in the active state until the load threshold (LP) falls below the release threshold.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a detailed operation example of the overtemperature protection unit in FIG.
  • the overtemperature protection unit 81 first determines whether the thermal protection mode is in the valid state (step S301). If the thermal protection mode is in the valid state, the over temperature protection unit 81 issues an instruction to lower the wiping mode to the target rotational speed command unit 77 (step S302). In response to this, for example, when the high speed wiping mode is instructed by the operation of the wiper switch 70, the target rotational speed command unit 77 changes the speed map to the low speed wiping mode, and the low speed wiping mode is instructed. In the case, change to the speed map of intermittent wiping mode. As described above, when the temperature of the motor 20 exceeds the activation temperature (second threshold (95 ° C.)) described in FIG. 7, the overtemperature protection unit 81 reduces the wiping mode of the motor 20 to lower the motor 20. Cool down.
  • second threshold 95 ° C.
  • the over temperature protection unit (first protective unit) 81 determines whether the energy mode is in the valid state (step S303). When the energy mode is in the valid state, the over temperature protection unit 81 issues an instruction to the target rotation speed command unit 77 to gradually reduce the rotation speed of the motor 20 (step S304). In response to this, the target rotational speed command unit 77 gradually reduces the target rotational speed over time, for example, in order to reduce the current target rotational speed to half that speed.
  • the target rotational speed command unit 77 also includes a speed map for such an energy mode.
  • the overtemperature protection unit (first protection unit) 81 reduces the rotational speed of the motor 20 when the energy mode is in the active state (that is, when the high load state is detected). Perform protection control (first protection control).
  • the overtemperature protection unit 81 causes the operator to clearly recognize the reduction in speed by gradually reducing the rotational speed of the motor 20 over time. While preventing this, the temperature of the motor 20 is prevented from rising. That is, since the high load state is a state in which the heat protection mode is easily reached, the overtemperature protection unit 81 prevents energy by the energy mode before that.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a detailed operation example of the demagnetization protection unit in FIG.
  • the demagnetization protection unit (second protection unit) 79 sets boost control to the permitted state.
  • the demagnetization protection unit 79 first determines whether the thermal protection mode is in the valid state (step S401). When the thermal protection mode is in the valid state, the demagnetization protection unit 79 determines whether the boost control is in the inhibition state (step S402), and when the inhibition mode is not the inhibition state, sets the boost control in the inhibition state (step S403).
  • the demagnetization protection unit 79 determines whether the energy mode is in the effective state (step S404). When the energy mode is in the invalid state, the demagnetization protection unit 79 determines whether or not the boost control is in the permission state (step S407). If the energy mode is not in the permission state, the boost control is set to the permission state (step S408). On the other hand, when the energy mode is in the valid state, the demagnetization protection unit 79 determines whether the temperature detected by the temperature sensor 45 exceeds the activation temperature (first threshold) (for example, 65 ° C.) (step S405).
  • first threshold for example, 65 ° C.
  • step S405 determines whether the operation signal of the wiper switch 70 (specifically, the operation signal for speeding up) has been received (step S406).
  • the demagnetization protection unit 79 sets the boost control to the prohibited state when receiving the operation signal (steps S402 and S403), and sets the boost control to the permitted state when not receiving the operation signal (step S407, S408).
  • step S405 when the temperature detected by the temperature sensor 45 falls below the activation temperature (first threshold (65 ° C.)) in step S405, the demagnetization protection unit 79 further releases the temperature to a release temperature (third threshold (eg 55 ° C.) It is determined whether or not it is less than)) (step S409).
  • a release temperature third threshold (eg 55 ° C.) It is determined whether or not it is less than)
  • the demagnetization protection unit 79 sets the boost control to the permitted state (steps S407 and S408).
  • the current state of boost control is maintained.
  • boost control is performed when the thermal protection mode is in the active state, that is, when the temperature detected by the temperature sensor 45 exceeds the start temperature (second threshold (95 ° C.) in FIG. 7) (second condition) ) Is set to the prohibited state (steps S401 to S403).
  • boost control receives an operation signal from wiper switch 70 when the energy mode is in the enabled state and when the temperature detected by the temperature sensor exceeds the activation temperature (first threshold (65 ° C.)) In the case (first condition), a prohibited state is set (steps S404 to S406, S402, and S403).
  • the protection control first protection control for reducing the rotational speed of the motor is performed. Is the case.
  • the boost control set to the prohibited state is permitted when the energy mode is disabled or when the temperature detected by the temperature sensor falls below the release temperature (third threshold (55 ° C.))
  • the state is changed (steps S404, S405, and S407 to S409).
  • the boost control set in the inhibition state by exceeding the activation temperature (first threshold) (65 ° C.) is maintained in the inhibition state until it falls below the release temperature (third threshold) (55 ° C.).
  • FIG. 11 is a flowchart showing a detailed operation example of the boost control unit in FIG.
  • the boost control unit 87 determines whether the duty ratio from the PI control unit 85 has reached a predetermined upper limit value (step S501). If the upper limit value has been reached, boost control unit 87 determines whether or not boost control is set to the prohibited state by demagnetization protection unit 79 (step S502). When the boost control is set to the prohibited state, the boost control unit 87 determines the conduction timing with the advance angle and the conduction angle fixed as shown in FIG. 5 (step S503).
  • the boost control unit 87 determines the target rotational speed (specifically, for example, an error between the target rotational speed and the rotational speed) as shown in FIG.
  • the energization timing in which the advance angle and the energization angle are changed is determined (step S504).
  • the temperature detected by the temperature sensor 45 exceeds the activation temperature (first threshold (65.degree. C.)), and the load state monitoring unit When it is detected, the operation of the boost control unit 87 is prohibited.
  • the energy mode determination unit 80 is used as the load state monitoring unit.
  • the protection control to reduce the rotational speed of the motor when the energy mode is in the valid state (that is, when the high load state is detected) (first Since the protection control works, the boost control is difficult to be performed, and the protection against the demagnetization also substantially works.
  • the demagnetization protection unit 79 sets the boost control to the prohibited state on condition that the operation signal from the wiper switch 70 has been received.
  • the rotational speed of the motor for example, which has been decelerated normally by half with the energy mode, will rise to the fastest rotational speed that can be increased without using boost control according to an instruction from the operator.
  • demagnetization protection can be performed more efficiently by performing demagnetization protection in combination with protection control in the energy mode as described above.
  • the energy mode can provide demagnetization protection in addition to overtemperature protection, and a situation where this protection is forcibly released (ie, an instruction for speeding up from the operator has occurred) Demagnetization protection can be covered by the demagnetization protection unit 79. Therefore, even when a magnet having a property of demagnetizing with temperature rise such as a neodymium magnet is used as a permanent magnet or magnet 34 for a rotating shaft, the demagnetization of each magnet is suppressed and the performance of the motor 20 is deteriorated. It can prevent.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
  • the motor 20 is used as a drive source of the wiper device 12 whose wiping pattern is a tandem type.
  • the present invention is not limited to this. It can also be used as a drive source of the wiper device.
  • the load state monitoring unit detects the high load state based on the relationship between the duty ratio and the rotational speed of the motor 20 as shown in FIG. It may be a method of detecting a high load state.
  • the wiper device is used to swing and drive a wiper member that wipes a windshield provided in an automobile or the like to improve the visibility of the driver or the like.

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Abstract

モータの減磁を防止することが可能なワイパ装置を提供する。そこで、ブースト制御部８７は、デューティ比が予め定めた上限値に達した場合で、モータの回転速度が目標回転速度を下回る場合に、目標回転速度に応じてモータの通電に伴う進角と通電角を変化させる。過温度保護部８１は、モータの負荷状態を監視し、高負荷状態であることを検出した場合に、モータの回転速度を低下させる第１の保護制御を行う。減磁保護部は、温度センサ４５による検出温度が第１の閾値を超え、かつ、第１の保護制御が行われている時に、ワイパスイッチ７０からの操作信号を受信した場合に、ブースト制御部８７の動作を禁止することでモータの進角と通電角を固定化する第２の保護制御を行う。

Description

ワイパ装置
　本発明は、ウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ部材を揺動駆動するワイパ装置に関する。
　従来、自動車等の車両には、ウィンドシールドに付着した雨水や埃等を払拭するためのワイパ装置が搭載されている。ワイパ装置は、ウィンドシールド上を揺動運動するワイパ部材と、当該ワイパ部材を揺動運動させるためのモータとを備えている。操作者が車室内に設けられたワイパスイッチをオン操作すると、モータは回転駆動し、これに応じて、ワイパ部材は、ウィンドシールド上で往復の払拭動作を行い付着物を払拭する。
　このようなワイパ装置の技術として、例えば、特許文献１に記載されたワイパ装置が知られている。当該ワイパ装置は、払拭モードが高速モードの際には、低速モードの際よりも進角および通電角が大きい通電タイミングで電機子コイルに電流を供給する。これにより、回転磁界を低速モードの時よりも弱くする弱め界磁制御を行うことができ、ロータの回転速度・トルクを上昇させることが可能になる。
特開２０１４－１９５３８９号公報
　一般的に、マグネットは、温度や外部磁界等によって減磁が生じることが知られている。減磁とは、マグネットの磁力が低下し、回復しない現象である。例えば、特許文献１に示されるような弱め界磁制御を行うと、弱め界磁によって、ロータのマグネットには、ロータの磁界とは逆方向の外部磁界が印加される。したがって、特に、ロータのマグネットが高温の際に弱め界磁制御を行うと、その大きさによっては減磁の発生が懸念される。減磁が生じると、モータの特性が劣化し、トルク不足や電流値の増加等を招くことになる。
　本発明の目的は、モータの減磁を防止することが可能なワイパ装置を提供することにある。
　本発明のワイパ装置は、ワイパスイッチの操作によって指示される目標回転速度に応じてデューティ比を制御し、モータを用いてワイパ部材に払拭動作を行わせるワイパ装置であって、前記モータの温度を検出する温度センサと、前記デューティ比が予め定めた上限値に達した場合で、前記モータの回転速度が前記目標回転速度を下回る場合に、前記目標回転速度に応じて前記モータの通電に伴う進角と通電角を変化させるブースト制御部と、前記モータの負荷状態を監視し、高負荷状態であることを検出した場合に、前記モータの回転速度を低下させる第１の保護制御を行う第１の保護部と、前記温度センサによる検出温度が第１の閾値を超え、かつ、前記第１の保護制御が行われている時に、前記ワイパスイッチからの操作信号を受信したことを第１の条件として、前記第１の条件を満たした場合に、前記ブースト制御部の動作を禁止することで前記モータの進角と通電角を固定化する第２の保護制御を行う第２の保護部と、を有する。
　本発明の他の態様では、前記第２の保護部は、前記温度センサによる検出温度が、前記第１の閾値よりも高い前記第２の閾値を超えたことを第２の条件として、前記第１の条件または前記第２の条件を満たした場合に、前記第２の保護制御を行う。
　本発明の他の態様では、前記第２の保護部は、前記第２の保護制御を行っているときに、前記温度センサによる検出温度が前記第１の閾値よりも低い第３の閾値を下回る場合に、前記第２の保護制御を解除する。
　本発明の他の態様では、前記第２の保護部は、前記第２の保護制御を行っているときに、前記第１の保護制御が解除された場合に、前記第２の保護制御を解除する。
　また、本発明のワイパ装置は、ワイパスイッチの操作によって指示される目標回転速度に応じてデューティ比を制御し、モータによってワイパ部材を揺動駆動するワイパ装置であって、前記モータの温度を検出する温度センサと、前記デューティ比が予め定めた上限値に達した場合で、前記モータの回転速度が前記目標回転速度を下回る場合に、前記目標回転速度に応じて前記モータの通電に伴う進角と通電角を変化させるブースト制御部と、前記モータの負荷状態を監視する負荷状態監視部と、前記温度センサによる検出温度が第１の閾値を超え、かつ、前記負荷状態監視部によって高負荷状態が検出された場合に、前記ブースト制御部の動作を禁止することで前記モータの進角と通電角を固定化する保護部と、を有する。
　本発明の他の態様では、前記保護部は、前記温度センサによる検出温度が、前記第１の閾値よりも高い前記第２の閾値を超えた場合にも、前記ブースト制御部の動作を禁止することで前記モータの進角と通電角を固定化する。
　本発明によれば、モータの温度が第１の閾値を超え、かつ、高負荷状態に伴いモータの回転速度を低下させる保護制御を行われている時に、ワイパスイッチからの操作信号を受信した場合に、モータの通電に伴う進角と通電角を変化させるブースト制御を禁止することができる。
　これにより、ロータのマグネットの減磁を防止することが可能になる。また、これによって、トルク不足や、電流値の増加等が生じる事態を防止できる。さらに、減磁に対するマージンを拡大するためのモータ構造の変更等も不要となる。
ワイパ装置を搭載した車両の一部の構成例を示す概要図である。 図１のワイパ装置に含まれるモータの構成例を示す外観図である。 図２のモータの内部構造例を示す底面図である。 図２および図３における制御基板の構成例を示すブロック図である。 図４の制御基板を用いたモータの駆動シーケンスの一例を示す図である。 図５の駆動シーケンスに伴うピーク電流の変化の一例を示す図である。 図４における熱保護モード判定部の詳細な動作例を示すフロー図である。 図４におけるエナジーモード判定部の詳細な動作例を示すフロー図である。 図４における過温度保護部の詳細な動作例を示すフロー図である。 図４における減磁保護部の詳細な動作例を示すフロー図である。 図４におけるブースト制御部の詳細な動作例を示すフロー図である。 図３における回転軸センサからのホール信号および出力軸センサからのセンサ信号の一例を示すタイミングチャートである。 図４の比較例となる制御基板を用いたモータの駆動シーケンスの一例を示す図である。 図１３の補足図であり、モータの駆動波形の一例を模式的に示す図である。 図１３の駆動シーケンスに伴うピーク電流の変化の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　《ワイパ装置の概略構成》
　図１は、ワイパ装置を搭載した車両の一部の構成例を示す概要図であり、図２は、図１のワイパ装置に含まれるモータの構成例を示す外観図である。図３は、図２のモータの内部構造例を示す底面図であり、図２のモータが備えるギヤハウジングからギヤカバーを取り外した状態を示している。図１に示すように、自動車等の車両１０には、ウィンドシールドとしてのフロントガラス１１が設けられ、当該フロントガラス１１に近接するようにしてワイパ装置１２が搭載される。ワイパ装置１２は、車室内のワイパスイッチ７０（図示せず）をオン操作することで作動し、フロントガラス１１に付着した付着物を払拭する。
　ワイパ装置１２は、モータ２０と、モータ２０の揺動運動を各ピボット軸１３ａ，１３ｂに伝達する動力伝達機構１４と、基端側が各ピボット軸１３ａ，１３ｂにそれぞれ固定され、先端側が各ピボット軸１３ａ，１３ｂの揺動運動によりフロントガラス１１上で往復の払拭動作を行う一対のワイパ部材１５ａ，１５ｂとを備える。モータ２０は、例えば、ブラシレスモータである。各ワイパ部材１５ａ，１５ｂは、それぞれ、運転席側および助手席側に対応して設けられ、ワイパアーム１６ａ，１６ｂと、各ワイパアーム１６ａ，１６ｂに装着されたワイパブレード１７ａ，１７ｂとを備える。
　モータ２０は、ワイパ部材１５ａ，１５ｂに往復の払拭動作を行わせる。すなわち、モータ２０が回転すると、モータ２０の揺動運動が動力伝達機構１４を介して各ピボット軸１３ａ，１３ｂに伝達され、各ピボット軸１３ａ，１３ｂは、揺動運動するようになる。このようにして、モータ２０の駆動力が各ワイパ部材１５ａ，１５ｂに伝達され、各ワイパブレード１７ａ，１７ｂは、フロントガラス１１の各払拭範囲１１ａ，１１ｂ内に付着した付着物を払拭する。
　図２および図３において、モータ２０は、モータ本体部３０と減速機構部４０とを備える。モータ本体部３０は、鋼板をプレス加工等することにより有底筒状に形成されたヨーク３１を備え、当該ヨーク３１の内部には、環状に形成されたステータ３２が固定されている。ステータ３２には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相（３相）のコイル（後述する図４の３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）が、スター結線の巻き方で巻装されている。
　図３に示すように、ステータ３２の内側には、所定の隙間（エアギャップ）を介してロータ３３が回転自在に設けられる。ロータ３３は、ここでは、複数極の永久磁石を埋設したＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）構造となっている。実施の形態では、交互に極性が異なる永久磁石がロータ３３の周方向に沿って６０°間隔で配置された６極構造（図４参照）を例とするが、４極構造や、８極構造等であってもよい。また、ロータ３３は、ＩＰＭ構造に限らず、ロータの外周表面に複数の永久磁石を貼り付けたＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）構造であってもよい。
　ロータ３３の回転中心には、回転軸３３ｂが貫通して固定される。回転軸３３ｂの基端側（図３中の上側）は、ヨーク３１の底部に設けられた軸受（図示せず）によって回転自在に支持され、回転軸３３ｂの先端側（図３中の下側）は、減速機構部４０を形成するギヤハウジング４１の内部にまで延在している。回転軸３３ｂのギヤハウジング４１内への延在部分、つまり回転軸３３ｂのギヤハウジング４１内に位置する先端側および略中央部分は、ギヤハウジング４１に設けられた一対の軸受（図示せず）によってそれぞれ回転自在に支持される。
　回転軸３３ｂの先端側には、減速機構５０を形成するウォーム５１が一体に設けられる。また、回転軸３３ｂのウォーム５１とロータ３３との間でウォーム５１寄りの部分には、環状に形成された回転軸用磁石３４が一体に設けられる。回転軸用磁石３４は、回転軸３３ｂのギヤハウジング４１内への延在部分に設けられ、回転軸３３ｂの周方向に沿って配置された複数極の永久磁石を備える。回転軸用磁石３４の永久磁石は、例えば、前述したロータ３３の永久磁石と同じ極数で構成され、この例では、回転軸用磁石３４の周方向に沿って６０°間隔で配置された６極構造となっている。
　回転軸用磁石３４は、回転軸３３ｂの回転速度を検出するために用いられるのに加えて、ロータ３３のステータ３２に対する回転位置を、回転軸３３ｂを介して検出するために用いられる。したがって、回転軸用磁石３４の永久磁石は、回転軸３３ｂの回転位置に対するロータ３３の永久磁石の極性と、回転軸用磁石３４の永久磁石の極性とが逐次一致するように取り付けられる。このように互いに極性を一致させることで、ロータ３３の回転位置を検出する際に、極性の位相ズレ等を補正するための補正制御が不要となり、ひいてはモータ２０の制御の複雑化を回避できるようになる。
　なお、回転軸用磁石３４の永久磁石の極数は、必ずしもロータ３３の永久磁石の極数と同じである必要はなく、整数倍であってもよい。すなわち、回転軸用磁石３４は、ロータ３３の永久磁石の極性が変化する回転軸３３ｂの各回転位置において、回転軸用磁石３４の永久磁石の極性も変化するような構成であればよい。回転軸用磁石３４の永久磁石の極数をロータ３３の永久磁石の極数の２倍以上にすると、ロータ３３のステータ３２に対する回転位置がより細分化して得られるため、より細かなロータ３３の制御が可能となる場合がある。
　図２および図３に示すように、減速機構部４０は、アルミ製のギヤハウジング４１と、ギヤハウジング４１の開口部４１ａ（図３中の手前側）を閉塞するプラスチック製のギヤカバー４２とを備える。ギヤハウジング４１には、図示しない締結部材（固定ネジ等）を介してヨーク３１が固定される。これにより、モータ本体部３０と減速機構部４０は、一体化され、回転軸３３ｂに設けたウォーム５１と回転軸用磁石３４は、ギヤハウジング４１内に配置されることになる。
　ギヤハウジング４１の内部には、ウォームホイール５２（詳細図示せず）が回転自在に設けられる。ウォームホイール５２は、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）プラスチック等の樹脂材料により円盤状に形成され、その外周部分にはギヤ歯５２ａ（詳細図示せず）が形成される。ウォームホイール５２のギヤ歯５２ａは、ウォーム５１と噛み合わされており、ウォームホイール５２はウォーム５１と共に減速機構５０を構成する。
　ウォームホイール５２の回転中心には、出力軸５２ｂの基端側が固定されており、出力軸５２ｂは、ギヤハウジング４１のボス部４１ｂに、軸受（図示せず）を介して回転自在に支持される。出力軸５２ｂの先端側は、ギヤハウジング４１の外部に延出し、当該出力軸５２ｂの先端部分には、図１に示すように動力伝達機構１４が固定される。これにより、回転軸３３ｂの回転速度がウォーム５１およびウォームホイール５２（減速機構５０）を介して減速され、この減速によって高トルク化された出力が、出力軸５２ｂを介して動力伝達機構１４に出力されるようになっている。
　図３に示すように、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１内への延出部分には、ウォームホイール５２を介してタブレット状の出力軸用磁石５３が設けられる。出力軸用磁石５３は、出力軸５２ｂと一体で回転するように取り付けられる。出力軸用磁石５３は、その周方向に沿う略１８０°の範囲がＳ極に着磁され、その他の略１８０°の範囲がＮ極に着磁される。当該出力軸用磁石５３は、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１に対する回転位置を検出するために用いられる。
　ギヤハウジング４１の開口部４１ａは、ギヤハウジング４１の内部にウォームホイール５２等の構成部品を収容するために形成され、当該開口部４１ａは、図２に示すようにギヤカバー４２によって閉塞される。ギヤハウジング４１とギヤカバー４２との間にはシール部材（図示せず）が設けられ、これによりギヤハウジング４１とギヤカバー４２との間から減速機構部４０の内部に雨水等が浸入するのを防止している。ギヤカバー４２の内側には、図２および図３に示すように制御基板６０が装着される。当該制御基板６０は、ギヤカバー４２に設けたコネクタ接続部（図示せず）に接続される車両１０側の外部コネクタ（図示せず）を介して、外部電源１００およびワイパスイッチ７０（図４参照）に電気的に接続される。
　制御基板６０には、図３に示すように、３つの回転軸センサ６５ａ，６５ｂ，６５ｃと、出力軸センサ６６とが実装される。３つの回転軸センサ６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、それぞれ、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に対応して設けられ、ホールＩＣで構成される。ホールＩＣは、極性の変化（Ｎ極からＳ極への変化またはＳ極からＮ極への変化）に応じて論理レベルが推移するホール信号（パルス信号）を生成する。出力軸センサ６６は、例えば、磁気抵抗素子よりなるＭＲセンサで構成される。ＭＲセンサは、磁界の大きさに応じた出力電圧を生成する。
　各回転軸センサ６５ａ～６５ｃは、回転軸用磁石３４と対向する位置に実装される。具体的には、各回転軸センサ６５ａ～６５ｃは、回転軸用磁石３４の外周面（側面）と対向するよう、それぞれ等間隔で並んで制御基板６０に実装される。これにより、各回転軸センサ６５ａ～６５ｃは、回転軸用磁石３４の回転に伴って、所定の位相差でホール信号を順次生成する。なお、明細書では、各回転軸センサ６５ａ～６５ｃを総称して回転軸センサ６５と呼ぶ。出力軸センサ６６は、制御基板６０上で、出力軸用磁石５３と対向する位置に実装される。これにより、各出力軸センサ６６は、出力軸用磁石５３の回転に応じて電圧値が連続的に変化するセンサ信号を生成する。
　モータ２０には、図３に示すように、モータ２０の温度を検出する温度センサ４５が設けられる。温度センサ４５は、例えば、サーミスタ素子であり、ここでは、ロータ３３の近辺に設けられる。制御基板６０は、温度センサ４５を介して、モータ２０（特にロータ３３）の温度を検出することができる。
　《制御基板の詳細》
　図４は、図２および図３における制御基板の構成例を示すブロック図である。図１２は、図３における回転軸センサからのホール信号および出力軸センサからのセンサ信号の一例を示すタイミングチャートである。図４において、制御基板６０には、前述した回転軸センサ６５および出力軸センサ６６に加えて、制御部７１と、ＰＷＭ信号生成部７２と、３相インバータ回路７３とが実装される。制御部７１およびＰＷＭ信号生成部７２は、例えば、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を含んだマイクロコンピュータによるプログラム処理によって構成される。ただし、勿論、当該プログラム処理の代わりに専用のハードウェアを設けることや、あるいは、当該プログラム処理の一部を専用のハードウェアに担わせることも可能である。
　３相インバータ回路７３は、図示は省略されているが、例えばＦＥＴ等によって構成される３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のハイサイドスイッチ素子およびロウサイドスイッチ素子と、当該６個のスイッチ素子をスイッチング制御するドライバ回路とを備える。３相のハイサイドスイッチ素子は、外部電源１００（例えばバッテリ電源）の正極と、３相の出力端子（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）との間にそれぞれ結合され、３相のロウサイドスイッチ素子は、外部電源の負極と、３相の出力端子（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）との間にそれぞれ結合される。
　制御部７１は、進角・通電角設定部７５と、回転速度検出部７６と、目標回転速度指令部７７と、ワイパ位置検出部７８と、減磁保護部７９と、エナジーモード判定部８０と、過温度保護部８１と、熱保護モード判定部８２と、電圧値検出部８３とを備える。電圧値検出部８３は、外部電源１００の電圧値を検出する。回転速度検出部７６は、回転軸センサ６５からのホール信号をカウントすることで、モータ２０の回転速度を検出し、当該検出した回転速度をＰＷＭ信号生成部７２へ通知する。ワイパ位置検出部７８は、出力軸センサ６６からのセンサ信号に基づいて、ワイパ（例えば図１のワイパブレード１７ａ，１７ｂ）の位置を検出する。
　具体的には、図１２に示されるように、各回転軸センサ６５ａ，６５ｂ，６５ｃからは、ロータ３３の回転位置に応じて、それぞれ電気角が１２０°異なるホール信号が出力される。ロータ３３が６極構造の場合、ロータ３３が１回転する間に（すなわち３６０°の機械角の中に）に３６０°の電気角の周期が３周期分含まれることになる。回転速度検出部７６は、このような各ホール信号のパルス数をカウントすることでモータ２０の回転速度を検出することができる。
　一方、出力軸センサ６６からは、出力軸５２ｂの回転位置（ひいてはワイパの位置）を表すセンサ信号が出力される。この例では、出力軸５２ｂは、０秒～１秒の期間で正転駆動され、ワイパブレード１７ａ，１７ｂは、出力軸５２ｂが正転方向に所定の角度（＜３６０°）だけ回転した段階で上反転位置に到達する。一方、出力軸５２ｂは、１秒～２秒の期間で逆転駆動され、ワイパブレード１７ａ，１７ｂは、出力軸５２ｂが逆転方向に所定の角度だけ回転した段階で下反転位置に戻る。すなわち、ワイパブレード１７ａ，１７ｂは、２秒間でフロントガラス１１上を一往復する。
　出力軸センサ（ここではＭＲセンサ）６６は、出力軸用磁石５３の回転に伴い変化する磁界の大きさに応じて抵抗値が変化する。これにより、出力軸センサ６６は、所定の電圧範囲（例えば、０～５００ｍＶ）で略リニア状に変化するセンサ信号を出力する。また、出力軸センサ６６は、各ワイパブレード１７ａ，１７ｂの反転位置となる１秒の時点で最大電圧を出力するように設置される。ワイパ位置検出部７８は、このようなセンサ信号に基づき、ワイパブレード１７ａ，１７ｂの位置を検出することができる。なお、このような動作に伴い、各ホール信号およびセンサ信号は、反転位置（１秒のタイミング）を境界に左右対称となる。
　図４に戻り、目標回転速度指令部７７は、車両１０の車室内に設けられたワイパスイッチ７０の操作信号と、ワイパ位置検出部７８の検出結果とに応じて、ＰＷＭ信号生成部７２へモータ２０の目標回転速度を適宜指示する。ワイパスイッチ７０の操作信号は、操作者が、例えば、高速払拭モードや、低速払拭モードや、間欠払拭モード等を指示するための信号であり、言い換えれば、モータ２０の目標回転速度を指示するための信号である。
　目標回転速度指令部７７は、例えば、払拭モード毎に、ワイパの位置とモータ２０の目標回転速度との対応関係を定めた速度マップを備える。当該速度マップでは、例えば、ワイパの下反転位置から中間部分に向けて徐々に目標回転速度を上げ、中間部分で所定の目標回転速度を維持したのち、ワイパの上反転位置に向けて徐々に目標回転速度を下げるといった内容が定められる。当該目標回転速度は、低速払拭モードに比べて高速払拭モードの方が相対的に速くなる。目標回転速度指令部７７は、当該速度マップに基づき、ＰＷＭ信号生成部７２へ、順次、目標回転速度を指示する。
　進角・通電角設定部７５は、例えば、目標回転速度指令部７７からの目標回転速度、またはＰＷＭ信号生成部７２からのデューティ比等に応じて、ＰＷＭ信号生成部７２へ、進角および通電角を指示する。減磁保護部７９、エナジーモード判定部８０、過温度保護部８１および熱保護モード判定部８２は、モータの各種保護を担う。これらの詳細に関しては後述する。
　ＰＷＭ信号生成部７２は、ＰＩ制御部８５や、進角・通電角制御部８６を備える。ＰＩ制御部８５は、回転速度検出部７６からの回転速度と、目標回転速度指令部７７からの目標回転速度との誤差を入力としてＰＩ制御（比例・積分制御）を行い、当該誤差をゼロに近づけるためのＰＷＭ信号のデューティ比を決定する。また、ＰＷＭ信号生成部７２は、回転軸センサ６５（ホールＩＣ６５ａ～６５ｃ）からのホール信号に基づき、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の通電タイミングを定める。この際に、進角・通電角制御部８６は、進角・通電角設定部７５からの指示に基づき、当該通電タイミングの進角および通電角を制御する。
　ここで、進角・通電角制御部８６は、ブースト制御部８７を備える。ブースト制御部８７は、ＰＩ制御部８５からのデューティ比が予め定めた上限値に達した場合で、モータ２０の回転速度が目標回転速度を下回る場合に、目標回転速度に応じてモータ２０の通電に伴う進角と通電角を変化させる。具体的には、ブースト制御部８７は、目標回転速度が速くなるにつれて進角と通電角を大きくし、弱め界磁制御を利用してモータの回転速度を上昇させる。なお、ここでは、ＰＷＭ信号生成部７２は、ホール信号に基づき通電タイミングを定めたが、誘起電圧を検出して通電タイミングを定める方式（所謂センサレス方式）であってもよい。
　《モータの駆動方法（比較例）》
　図１３は、図４の比較例となる制御基板を用いたモータの駆動シーケンスの一例を示す図である。図１４は、図１３の補足図であり、モータの駆動波形の一例を模式的に示す図である。図１５は、図１３の駆動シーケンスに伴うピーク電流の変化の一例を示す図である。比較例となる制御基板では、図４における減磁保護部７９が設けられない。図１３において、例えば、時刻ｔ１～ｔ２の期間は、ワイパブレード１７ａ，１７ｂが下反転位置から上反転位置へ向かう期間であり、時刻ｔ２～ｔ３の期間は、ワイパブレード１７ａ，１７ｂが上反転位置から下反転位置へ戻る期間である。
　時刻ｔ１の後、目標回転速度指令部７７は、目標回転速度を徐々に上げていく。また、進角・通電角設定部７５は、進角１０３を３０°に、通電角１０２を１２０°にそれぞれ設定する。ＰＷＭ信号生成部７２は、目標回転速度の上昇に応じてデューティ比９１を上げ、当該デューティ比が設定されたＰＷＭ信号を、当該進角および通電角が設定された通電タイミングで３相の出力端子（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に出力する。その後、目標回転速度が所定の速度に達すると（または、デューティ比が所定の値に達すると）、進角・通電角設定部７５は、進角１０３を２０°に、通電角１０２を１５０°にそれぞれ変更する（時刻ｔｓ１）。
　図１４には、進角が０°、通電角が１２０°の場合の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の通電タイミングと、これを基準に、進角および通電角を変更した場合の通電タイミングとが示される。進角が０°の場合、ＰＷＭ信号生成部７２は、各相のホール信号（ここではＵ相のみを図示）の一方のエッジに応じて、通電角１２０°でハイサイドスイッチ素子の通電を行い、ホール信号の他方のエッジに応じて、通電角１２０°でロウサイドスイッチ素子の通電を行う。このため、ハイサイドスイッチ素子の通電期間と、ロウサイドスイッチ素子の通電期間との間には、電気角６０°の無通電期間が設けられる。
　また、各通電期間において、ＰＷＭ信号生成部７２は、所定のデューティ比が設定されたＰＷＭ信号で各相を駆動する。デューティ比は、ＰＷＭ周期Ｔｐｗｍにおける対応するスイッチ素子のオン期間Ｔｏｎの比率を表し、デューティ比を上げると、オン期間Ｔｏｎが延びる。このような通電タイミングを用いると、各相の通電タイミングは、対応相の誘起電圧（ここではＵ相のみを図示）に同期する。
　ここで、モータ効率を高めるためには、各相において誘起電圧と駆動電流を同期させる必要があるが、実際の動作では、通電タイミングに基づき駆動電圧が印加されることになる。このため、駆動電流の位相は、モータ２０のインダクタンス成分と抵抗成分の比率等に応じて、通電タイミングに対して遅れることになる。そこで、図１３における時刻ｔ１直後では、進角θａを３０°、通電角θｗを１２０°等に設定した状態でモータ２０の回転を開始する。そして、時刻ｔｃでは、進角θａを２０°、通電角θｗを１５０°等に変更することで、駆動電流の位相遅れを補償しつつ、波形形状をより正弦波に近づけることでモータ効率を高める。
　図１３の時刻ｔｓ１～ｔｓ２の期間では、目標回転速度指令部７７によって目標回転速度が略一定に保たれ、ＰＷＭ信号生成部７２は、モータ２０の負荷状態に応じてデューティ比９１を適宜制御する。時刻ｔｓ２～ｔ２の期間では、目標回転速度指令部７７によって徐々に低下する目標回転速度が指示され、これに応じて、ＰＷＭ信号生成部７２は、デューティ比９１を徐々に下げる。また、デューティ比９１に対しては、モータ２０を保護するため、予め上限値９０が設定される。この例では、目標回転速度が低い場合には、低めの上限値が設定され、目標回転速度が高い場合には、高めの上限値（ここでは略１００％）が設定される。すなわち、目標回転速度が低いにも関わらず、デューティ比が過剰に高くなるような事態（ひいては、大電流が流れるような事態）を防止している。
　時刻ｔ２～ｔ３の期間に関しても、時刻ｔ１～ｔ２の期間とほぼ同様である。ただし、この例では、時刻ｔ１～ｔ２の期間と異なり、デューティ比９１が上限値９０（略１００％）に達する期間１０４が生じている。この期間１０４では、例えば、車両１０の速度が高く、風圧に伴う高負荷状態によって、ワイパブレード１７ａ，１７ｂを所定の目標回転速度で下反転位置へ戻せないような状況が生じている。言い換えれば、目標回転速度に達するのに（または目標回転速度を維持するのに）必要なトルク（すなわち、駆動電流）が十分に得られないような状況が生じている。
　このように、デューティ比９１が上限値９０に達した場合で、モータ２０の回転速度が目標回転速度を下回る場合、図４のブースト制御部８７は、図１３に示されるように、目標回転速度（具体的には、例えば目標回転速度と回転速度の誤差）に応じて進角および通電角を大きくするブースト制御を行う。この例では、進角１０３は、２０°の状態から６０°に向けて大きくなり、通電角１０２は、１５０°の状態から１６５°に向けて大きくなっている。すなわち、ブースト制御部８７は、図１４において、進角の増分Δθａと通電角の増幅Δθｗを共に大きくしている。
　当該ブースト制御では、弱め界磁制御を利用してトルクを上げ、回転速度を速めている。具体的には、進角を大きくすることで弱め界磁（ロータ３３の界磁方向とは逆方向の界磁）を生成し、その結果、誘起電圧を下げることで、駆動電流（すなわちトルク）の更なる増加や、回転速度の更なる上昇を図っている。この際には、特に、ＩＰＭ構造のロータ３３を用いると、弱め界磁によってもトルク（リアクタンストルク）を発生させることが可能となる。
　しかし、このようなブースト制御（弱め界磁制御）を行うと、図１５の期間１０５に示されるように、ピーク電流が増大し、これに伴い、ステータ３２から大きな磁界が生成される。特に、ロータ３３のマグネットが高温の際に、ステータ３２から大きな外部磁界（弱め界磁）が印加されると、マグネットに減磁が生じる恐れがある。マグネットは、例えば、ネオジウム磁石等である。減磁が生じると、モータ２０の特性が劣化し、トルク不足や、必要なトルクを得るための電流値の増加（ひいてはモータ効率の低下）等を招くことになる。
　《モータの駆動方法（実施の形態）》
　図５は、図４の制御基板を用いたモータの駆動シーケンスの一例を示す図である。図５に示す駆動シーケンスは、図１３に示した駆動シーケンスと異なり、期間９４において、ブースト制御が禁止され、モータ２０の進角９３と通電角９２がそれぞれ２０°と１５０°に固定化されている。概略的には、図４に示したエナジーモード判定部８０は、モータ２０の負荷状態を監視する負荷状態監視部として機能し、高負荷状態を検出する。高負荷状態とは、例えば、回転速度検出部７６で検出されたモータ２０の回転速度に対して、ＰＷＭ信号生成部７２からのデューティ比が大きい（すなわち駆動電流が大きい）状態であり、図１３で述べたように、例えば、風圧が大きいような状態である。
　減磁保護部（第２の保護部）７９は、温度センサ４５による検出温度が第１の閾値（例えば６５℃）を超え、かつ、エナジーモード判定部８０によって高負荷状態が検出された場合に、ブースト制御部８７の動作を禁止することで進角９３と通電角９２を固定化する。また、減磁保護部７９は、温度センサ４５による検出温度が、第２の閾値（例えば９５℃）を超えた場合にも、ブースト制御部８７の動作を禁止する。
　図６は、図５の駆動シーケンスに伴うピーク電流の変化の一例を示す図である。図５の駆動シーケンスを用いることで、ブースト制御が禁止されるため、図６の期間９５に示されるように、図１５の期間１０５の場合と異なりピーク電流の増大を抑制できる。その結果、ステータ３２からロータ３３に対して大きな外部磁界が印加される事態が生じず、ロータ３３のマグネットの減磁を防止することが可能になる。また、これによって、トルク不足や、電流値の増加等が生じる事態を防止できる。さらに、減磁に対するマージンを拡大するためのモータ構造の変更等も不要となる。
　ここで、モータ２０は、一般的に、デューティ比に比例する駆動電圧に対して、回転速度とトルクとがバランスするように駆動される。デューティ比が上限値に達する状況として、例えば、トルク（すなわち駆動電流）はさほど大きくはないが、回転速度が非常に速い状況（Ａ）と、回転速度は比較的遅いが、トルク（すなわち駆動電流）が非常に大きい状況（Ｂ）とが考えられる。
　前者の状況（Ａ）では、駆動電流はさほど大きくはなく、駆動電流の観点からは減磁に対してある程度のマージンがあるが、温度が過大になると、駆動電流の観点からも減磁に対するマージンが低下する。そこで、減磁保護部７９は、ロータ３３の温度が第２の閾値（９５℃）を超えた場合には、ブースト制御を禁止する。一方、後者の状況では、駆動電流が非常に大きいため、温度が第２の閾値（９５℃）よりもある程度低い場合であっても、減磁に対するマージンが低下する。そこで、減磁保護部７９は、高負荷状態が検出された場合（すなわち、駆動電流が非常に大きくなり得る状況が検出された場合）で、温度が第１の閾値（６５℃）を超えた場合には、ブースト制御を禁止する。
　このように、第２の閾値（９５℃）を超えた場合と、第１の閾値（６５℃）を超え、かつ、高負荷状態である場合との２通りの条件を用いることで、いずれか一方のみの条件を用いる場合と比較して、減磁に対する保護をより適切に図ることが可能になる。なお、ブースト制御を禁止すると、ワイパの払拭速度が目標よりも遅い状態になり得るが、それよりもモータ２０の保護の方が優先され、ワイパの払拭速度は、モータ２０の保護を図れる最速の払拭速度に制限されることになる。例えば、ワイパ装置は、操作者がワイパの払拭速度を速めたいような意向を持つ場合、操作者の意向を反映しつつ、保護が図れる最速の払拭速度で払拭動作を行う。
　《モータ保護の詳細》
　図７は、図４における熱保護モード判定部の詳細な動作例を示すフロー図である。熱保護モード判定部８２は、当該フローを繰り返し実行する。また、ここでは、熱保護モード判定部８２は、初期状態として、熱保護モードを無効状態に設定しているものとする。図７において、熱保護モード判定部８２は、まず、温度センサ４５による検出温度が起動温度（第２の閾値（例えば９５℃））を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。起動温度を超えた場合、熱保護モード判定部８２は、熱保護モードが有効状態か否かを判定し（ステップＳ１０２）、有効状態で無い場合には、熱保護モードを有効化する（ステップＳ１０３）。
　一方、ステップＳ１０１において、温度センサ４５による検出温度が起動温度に満たない場合、熱保護モード判定部８２は、温度センサ４５による検出温度が解除温度（例えば９３℃）を下回ったか否かを判定する（ステップＳ１０４）。解除温度を下回る場合、熱保護モード判定部８２は、熱保護モードが無効状態か否かを判定し（ステップＳ１０５）、無効状態でない場合には、熱保護モードを無効化する（ステップＳ１０６）。また、ステップＳ１０４において、温度センサ４５による検出温度が解除温度を下回らない場合（例えば、９４℃等の場合）、熱保護モード判定部８２は、これまでの熱保護モードの有効状態／無効状態をそのまま維持する。その結果、例えば、検出温度が、一旦、９５℃を超えた場合、９３℃を下回るまでは、熱保護モードの有効状態が維持される。
　図８は、図４におけるエナジーモード判定部の詳細な動作例を示すフロー図である。エナジーモード判定部８０は、当該フローを繰り返し実行する。また、ここでは、エナジーモード判定部８０は、初期状態として、エナジーモードを無効状態に設定しているものとする。図８において、エナジーモード判定部８０は、まず、ＰＷＭ信号生成部７２からのデューティ比と、回転速度検出部７６からの回転速度と、電圧値検出部８３からの電圧値とを取得する（ステップＳ２０１）。
　続いて、エナジーモード判定部８０は、デューティポイント（ＤＰ）、モータ回転速度ポイント（ＲＰ）、および電圧ポイント（ＶＰ）を算出する（ステップＳ２０２）。デューティポイント（ＤＰ）は、取得したデューティ比の大きさに比例する値であり、当該デューティ比に所定の係数を乗算することで算出される。モータ回転速度ポイント（ＲＰ）は、取得した回転速度に比例する値であり、当該回転速度に所定の係数を乗算することで算出される。電圧ポイント（ＶＰ）は、取得した電圧値に比例する値であり、当該電圧値に所定の係数を乗算することで算出される。
　次いで、エナジーモード判定部８０は、負荷ポイント（ＬＰ）を算出する（ステップＳ２０３）。負荷ポイント（ＬＰ）は、例えば、“デューティポイント（ＤＰ）－モータ回転速度ポイント（ＲＰ）＋電圧ポイント（ＶＰ）”によって算出される。負荷ポイント（ＬＰ）は、例えば、デューティポイント（ＤＰ）や電圧ポイント（ＶＰ）が大きくなるほど（すなわち、デューティ比や外部電源１００の電圧値が上がるほど）、また、モータ回転速度ポイント（ＲＰ）が小さくなるほど（すなわち、回転速度が低くなるほど）大きくなる。
　続いて、エナジーモード判定部８０は、負荷ポイント（ＬＰ）が起動閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。起動閾値を超えた場合、エナジーモード判定部８０は、エナジーモードが有効状態か否かを判定し（ステップＳ２０５）、有効状態でない場合には、エナジーモードを有効化する（ステップＳ２０６）。ここで、エナジーモードの有効状態とは、高負荷状態であることを意味する。
　一方、ステップＳ２０４において、負荷ポイント（ＬＰ）が起動閾値に満たない場合、エナジーモード判定部８０は、負荷ポイント（ＬＰ）が解除閾値（＜起動閾値）を下回ったか否かを判定する（ステップＳ２０７）。解除閾値を下回る場合、エナジーモード判定部８０は、エナジーモードが無効状態か否かを判定し（ステップＳ２０８）、無効状態でない場合には、エナジーモードを無効化する（ステップＳ２０９）。また、ステップＳ２０７において、負荷ポイント（ＬＰ）が解除閾値を下回らない場合、エナジーモード判定部８０は、これまでのエナジーモードの有効状態／無効状態をそのまま維持する。その結果、例えば、負荷ポイント（ＬＰ）が、一旦、起動閾値を超えた場合、解除閾値を下回るまでは、エナジーモードの有効状態が維持される。
　図９は、図４における過温度保護部の詳細な動作例を示すフロー図である。図９において、過温度保護部８１は、まず、熱保護モードが有効状態か否かを判定する（ステップＳ３０１）。熱保護モードが有効状態の場合、過温度保護部８１は、目標回転速度指令部７７へ、払拭モードを下げる指示を発行する（ステップＳ３０２）。これに応じて、目標回転速度指令部７７は、例えば、ワイパスイッチ７０の操作によって高速払拭モードが指示されている場合には低速払拭モードの速度マップに変更し、低速払拭モードが指示されている場合には間欠払拭モードの速度マップに変更する。このように、過温度保護部８１は、モータ２０の温度が図７で述べた起動温度（第２の閾値（９５℃））を超える場合には、モータ２０の払拭モードを下げることでモータ２０を冷ます。
　一方、ステップＳ３０１で熱保護モードが無効状態の場合、過温度保護部（第１の保護部）８１は、エナジーモードが有効状態か否かを判定する（ステップＳ３０３）。エナジーモードが有効状態の場合、過温度保護部８１は、目標回転速度指令部７７へ、モータ２０の回転速度を段階的に下げる指示を発行する（ステップＳ３０４）。これに応じて、目標回転速度指令部７７は、例えば、現在の目標回転速度をその半分の速度に落とすべく、目標回転速度を時間をかけて段階的に下げていく。目標回転速度指令部７７は、このようなエナジーモード用の速度マップも備えている。
　このように、過温度保護部（第１の保護部）８１は、エナジーモードが有効状態の場合（すなわち、高負荷状態であることを検出した場合）には、モータ２０の回転速度を低下させる保護制御（第１の保護制御）を行う。この際には、過温度保護部８１は、熱保護モードの場合と異なり、モータ２０の回転速度を時間をかけて段階的に下げていくことで、操作者に速度低下の認識を明確に生じさせないようにしつつ、モータ２０の温度が上昇するのを防止する。すなわち、高負荷状態は、熱保護モードに到達し易い状況であるため、過温度保護部８１は、その前に、エナジーモードによって予防を図る。
　図１０は、図４における減磁保護部の詳細な動作例を示すフロー図である。ここでは、減磁保護部（第２の保護部）７９は、初期状態として、ブースト制御を許可状態に設定しているものとする。図１０において、減磁保護部７９は、まず、熱保護モードが有効状態か否かを判定する（ステップＳ４０１）。熱保護モードが有効状態の場合、減磁保護部７９は、ブースト制御が禁止状態か否かを判定し（ステップＳ４０２）、禁止状態でなければ、ブースト制御を禁止状態に設定する（ステップＳ４０３）。
　一方、ステップＳ４０１で熱保護モードが無効状態の場合、減磁保護部７９は、エナジーモードが有効状態か否かを判定する（ステップＳ４０４）。エナジーモードが無効状態の場合、減磁保護部７９は、ブースト制御が許可状態か否かを判定し（ステップＳ４０７）、許可状態でなければ、ブースト制御を許可状態に設定する（ステップＳ４０８）。一方、エナジーモードが有効状態の場合、減磁保護部７９は、温度センサ４５による検出温度が起動温度（第１の閾値）（例えば６５℃）を超えたか否かを判定する（ステップＳ４０５）。
　ステップＳ４０５で起動温度を超えた場合、減磁保護部７９は、ワイパスイッチ７０の操作信号（詳細には、速度アップの操作信号）を受信したか否かを判定する（ステップＳ４０６）。減磁保護部７９は、操作信号を受信した場合にはブースト制御を禁止状態に設定し（ステップＳ４０２，Ｓ４０３）、操作信号を受信しない場合にはブースト制御を許可状態に設定する（ステップＳ４０７，Ｓ４０８）。
　一方、ステップＳ４０５で温度センサ４５による検出温度が起動温度（第１の閾値（６５℃））を下回る場合、減磁保護部７９は、当該温度が更に解除温度（第３の閾値（例えば５５℃））を下回ったか否かを判定する（ステップＳ４０９）。減磁保護部７９は、解除温度を下回った場合、ブースト制御を許可状態に設定し（ステップＳ４０７，Ｓ４０８）、解除温度を下回らない場合、現在のブースト制御の状態をそのまま維持する。
　このように、ブースト制御は、熱保護モードが有効状態の場合、つまり、温度センサ４５による検出温度が図７の起動温度（第２の閾値（９５℃））を超えた場合（第２の条件）に、禁止状態に設定される（ステップＳ４０１～Ｓ４０３）。または、ブースト制御は、エナジーモードが有効状態の場合、かつ、温度センサによる検出温度が起動温度（第１の閾値（６５℃））を超えた場合で、ワイパスイッチ７０からの操作信号を受信した場合（第１の条件）に、禁止状態に設定される（ステップＳ４０４～Ｓ４０６，Ｓ４０２，Ｓ４０３）。ここで、エナジーモードが有効状態の場合とは、図８および図９に示したように、高負荷状態が検出され、モータの回転速度を低下させる保護制御（第１の保護制御）が行われている場合である。
　一方、禁止状態に設定されたブースト制御は、エナジーモードが無効状態となった場合か、または、温度センサによる検出温度が解除温度（第３の閾値（５５℃））を下回った場合に、許可状態に変更される（ステップＳ４０４，Ｓ４０５，Ｓ４０７～Ｓ４０９）。例えば、起動温度（第１の閾値）（６５℃）を超えて禁止状態に設定されたブースト制御は、解除温度（第３の閾値）（５５℃）を下回るまで禁止状態に維持される。このようなヒステリシス制御によって、例えば、ブースト制御が、禁止状態から許可状態に変更されたのち、即座に禁止状態に戻るといった不安定な状況を回避することができる。
　図１１は、図４におけるブースト制御部の詳細な動作例を示すフロー図である。ブースト制御部８７は、ＰＩ制御部８５からのデューティ比が予め定めた上限値に達したか否かを判定する（ステップＳ５０１）。上限値に達した場合、ブースト制御部８７は、減磁保護部７９によってブースト制御が禁止状態に設定されているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。ブースト制御が禁止状態に設定されている場合、ブースト制御部８７は、図５に示したように、進角および通電角を固定化した通電タイミングを定める（ステップＳ５０３）。一方、ブースト制御が許可状態に設定されている場合、ブースト制御部８７は、図１３に示したように、目標回転速度（具体的には、例えば目標回転速度と回転速度の誤差）に応じて進角および通電角を変化させた通電タイミングを定める（ステップＳ５０４）。
　前述したように、減磁保護部７９は、概略的には、温度センサ４５による検出温度が起動温度（第１の閾値（６５℃））を超え、かつ、負荷状態監視部によって高負荷状態が検出された場合に、ブースト制御部８７の動作を禁止する。この際に、実施の形態では、負荷状態監視部として、図８および図１０に示したように、エナジーモード判定部８０を利用している。エナジーモード判定部８０を利用すると、図９に示したように、エナジーモードが有効状態の場合（すなわち高負荷状態が検出された場合）に、モータの回転速度を低下させる保護制御（第１の保護制御）が働くため、ブースト制御は行われ難くなり、実質的に、減磁に対しても保護が働くことになる。
　ただし、この状態で、操作者から速度アップの操作信号を受信した場合に問題が生じる。この場合、操作者は、例えば、前方の視界を確保するために速度アップの指示を発行することもあるため、ワイパ装置は、エナジーモードよりも操作者の指示を優先し、速度アップの制御が行う必要がある。そうすると、高負荷状態で速度アップの制御が行われるため、そのままではブースト制御が生じ、減磁の問題が発生する。
　そこで、図１０の例では、減磁保護部７９は、ステップＳ４０６に示したように、ワイパスイッチ７０からの操作信号を受信したことを条件として、ブースト制御を禁止状態に設定する。これにより、エナジーモードに伴い例えば通常の半分適度に減速されたモータの回転速度は、操作者からの指示に応じて、ブースト制御を用いずに上昇可能な最速の回転速度まで上昇することになる。また、このように、エナジーモードによる保護制御を併用して減磁保護を行うことで、より効率的に減磁保護を行うことができる。すなわち、基本的には、エナジーモードによって、過温度保護に加えて減磁保護を行うことができ、この保護が強制的に解除される状況（すなわち、操作者からの速度アップの指示が生じた状況）での減磁保護を減磁保護部７９によってカバーすることができる。よって、永久磁石や回転軸用磁石３４としてネオジム磁石などの温度上昇に伴い減磁する性質をもつ磁石を使用した場合であっても、各磁石の減磁を抑え、モータ２０の性能の悪化を防ぐことができる。
　本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態では、モータ２０を、払拭パターンがタンデム型のワイパ装置１２の駆動源に用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、対向払拭型等、他の払拭パターンのワイパ装置の駆動源にも用いることができる。
　また、上記各実施の形態では、モータ２０を、車両１０の前方側に設けられたワイパ装置１２に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、車両１０の後方側，鉄道車両および航空機等に設けられるワイパ装置に適用することもできる。さらに、ここでは、負荷状態監視部は、図８に示したように、デューティ比とモータ２０の回転速度との関係に基づき、高負荷状態を検出したが、駆動電流を直接検出することで、高負荷状態を検出する方式であってもよい。
　その他、上記各実施の形態における各構成要素の材質，形状，寸法，数，設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記各実施の形態に限定されない。
　ワイパ装置は、自動車等に設けられるウィンドシールドを払拭して運転者等の視界を良好にするワイパ部材を揺動駆動するのに用いられる。

Claims (6)

  1. 　ワイパスイッチの操作によって指示される目標回転速度に応じてデューティ比を制御し、モータを用いてワイパ部材に払拭動作を行わせるワイパ装置であって、
    　前記モータの温度を検出する温度センサと、
    　前記デューティ比が予め定めた上限値に達した場合で、前記モータの回転速度が前記目標回転速度を下回る場合に、前記目標回転速度に応じて前記モータの通電に伴う進角と通電角を変化させるブースト制御部と、
    　前記モータの負荷状態を監視し、高負荷状態であることを検出した場合に、前記モータの回転速度を低下させる第１の保護制御を行う第１の保護部と、
    　前記温度センサによる検出温度が第１の閾値を超え、かつ、前記第１の保護制御が行われている時に、前記ワイパスイッチからの操作信号を受信したことを第１の条件として、前記第１の条件を満たした場合に、前記ブースト制御部の動作を禁止することで前記モータの進角と通電角を固定化する第２の保護制御を行う第２の保護部と、
    を有する、
    ワイパ装置。
  2. 　請求項１記載のワイパ装置において、
    　前記第２の保護部は、前記温度センサによる検出温度が、前記第１の閾値よりも高い前記第２の閾値を超えたことを第２の条件として、前記第１の条件または前記第２の条件を満たした場合に、前記第２の保護制御を行う、
    ワイパ装置。
  3. 　請求項１記載のワイパ装置において、
    　前記第２の保護部は、前記第２の保護制御を行っているときに、前記温度センサによる検出温度が前記第１の閾値よりも低い第３の閾値を下回る場合に、前記第２の保護制御を解除する、
    ワイパ装置。
  4. 　請求項１記載のワイパ装置において、
    　前記第２の保護部は、前記第２の保護制御を行っているときに、前記第１の保護制御が解除された場合に、前記第２の保護制御を解除する、
    ワイパ装置。
  5. 　ワイパスイッチの操作によって指示される目標回転速度に応じてデューティ比を制御し、モータによってワイパ部材を揺動駆動するワイパ装置であって、
    　前記モータの温度を検出する温度センサと、
    　前記デューティ比が予め定めた上限値に達した場合で、前記モータの回転速度が前記目標回転速度を下回る場合に、前記目標回転速度に応じて前記モータの通電に伴う進角と通電角を変化させるブースト制御部と、
    　前記モータの負荷状態を監視する負荷状態監視部と、
    　前記温度センサによる検出温度が第１の閾値を超え、かつ、前記負荷状態監視部によって高負荷状態が検出された場合に、前記ブースト制御部の動作を禁止することで前記モータの進角と通電角を固定化する保護部と、
    を有する、
    ワイパ装置。
  6. 　請求項５記載のワイパ装置において、
    　前記保護部は、前記温度センサによる検出温度が、前記第１の閾値よりも高い前記第２の閾値を超えた場合にも、前記ブースト制御部の動作を禁止することで前記モータの進角と通電角を固定化する、
    ワイパ装置。
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