(57)【要約】【課題】レインセンサの配置位置が異なる車種の車両において、雨滴量検出期間又は範囲を低コストに最適化できる雨滴量検出装置、ワイパ制御装置及び雨滴量検出方法を提供すること。【解決手段】雨滴量を検出するレインセンサ１１と、ワイパブレード１２の払拭位置を検出する位置検出手段２６、３５、５４と、レインセンサの位置に対し予め定められた仮の禁止範囲を、ワイパブレードが払拭している場合、前記雨滴量を示す雨滴量情報をマスクする禁止範囲設定手段５１と、払拭位置と雨滴量に基づきレインセンサ１１の検知位置を検出し、検知位置に応じて禁止範囲を修正する修正手段５３と、を有することを特徴とする雨滴量検出装置１００を提供する。【選択図】図１
2010202090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雨滴量を検出するレインセンサと、
ワイパブレードの払拭位置を検出する位置検出手段と、
前記レインセンサの位置に対し予め定められた仮の禁止範囲を、ワイパブレードが払拭している場合、前記雨滴量を示す雨滴量情報をマスクする禁止範囲設定手段と、
前記払拭位置と前記雨滴量に基づきレインセンサの検知位置を検出し、該検知位置に応じて禁止範囲を修正する修正手段と、
を有することを特徴とする雨滴量検出装置。
【請求項２】
前記修正手段は、前記雨滴量が周期的にピークを示した際に、前記位置検出手段が検出した前記払拭位置を前記検知位置として検出し、該検知位置の前後の所定範囲を禁止範囲に修正する、
ことを特徴とする請求項１記載の雨滴量検出装置。
【請求項３】
レインセンサが検出した雨滴量と閾値を比較して払拭速度を決定し、上下の反転位置の払拭範囲の間を、ワイパブレードに往復払拭させるワイパモータの駆動手段を有し、
前記修正手段は、前記雨滴量が周期的に前記閾値を超えた際に、前記位置検出手段が検出した前記払拭位置を前記検知位置として検出する、
ことを特徴とする請求項２記載の雨滴量検出装置。
【請求項４】
前記所定範囲は、ワイパブレードの払拭速度に応じて予め定められている、
ことを特徴とする請求項２記載の雨滴量検出装置。
【請求項５】
前記位置検出手段は、
ワイパブレードに往復払拭させるワイパモータの出力軸と一体に回転する回転面の、半径方向と円周方向に配置された、複数の磁石の位置をホール素子により検出して、前記払拭位置を検出する、
ことを特徴とする請求項１記載の雨滴量検出装置。
【請求項６】
前記修正手段は、前記雨滴量の変化を監視し、第1の所定値以上に変化量が増大した後、変化量が２回略ゼロになり、その後、第２の所定値以下に変化量が減少した場合、
第１の所定値以上に変化量が増大した前記払拭位置から、第２の所定値以下に変化量が減少した前記払拭位置までを、禁止範囲に修正する、
ことを特徴とする請求項１記載の雨滴量検出装置。
【請求項７】
請求項１〜４いずれか1項記載の雨滴量検出装置と、
ワイパブレードを往復払拭させるワイパモータと、
雨滴量検出装置が検出した雨滴量に応じてワイパモータを駆動する制御部と、
前記ワイパモータによりウィンドシールドを払拭するよう駆動されるワイパブレードと、
を有することを特徴とするワイパ制御装置。
【請求項８】
レインセンサが雨滴量を検出するステップと、
位置検出手段が、ワイパブレードの払拭位置を検出するステップと、
禁止範囲設定手段が、前記レインセンサの位置に対し予め定められた仮の禁止範囲を、ワイパブレードが払拭している場合、前記雨滴量を示す雨滴量情報をマスクするステップと、
修正手段が、前記払拭位置と前記雨滴量に基づきレインセンサの検知位置を検出し、該検知位置に応じて禁止範囲を修正するステップと、
を有することを特徴とする雨滴量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイパブレードの払拭動作を雨滴量に適したものとする雨滴量検出装置、ワイパ制御装置及び雨滴量検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両には、雨滴を検出してワイパブレードの駆動を開始又は停止したり、雨滴量に応じて払拭速度を自動的に切り替えるオートワイパ装置が搭載されることがある。このため、車両の例えばウィンドシールドには雨滴量を検出するレインセンサが搭載されている。レインセンサは、ワイパブレードの払拭範囲に配置されている必要があるため、運転者や助手席乗員の視界を遮らないウィンドシールドの例えば略中央上端付近に配置されることが多かった。
【０００３】
しかしながら、オートワイパ装置を搭載する車両の車種拡大に伴い、ウィンドシールドの略中央上端付近だけでなく、ウィンドシールドの端や下部にレインセンサを配置したいという要望が増えてきている。ところが、ワイパブレードがレインセンサの検知エリアを通過する際は、検知エリアに到達するまでにワイパブレードが拭った雨滴が検知エリアに進入することになり、レインセンサが正確な雨滴量を検出できないおそれがある。このため、レインセンサの検知エリアをワイパブレードが通過する際は、レインセンサが雨滴量を検出しない検出禁止区間を設けることが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１には、カムスイッチからの動作信号を基準に復路の雨滴量検出禁止期間を、ワイパモータに対する駆動指示信号を基準に往路の雨滴量検出禁止期間をそれぞれ設けた、雨滴量検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の雨滴量検出装置は、レインセンサの配置位置に応じて、動作信号を基準にした時間Ｔ３，Ｔ４及び駆動指示信号を基準にした時間Ｔ１，Ｔ２を予め測定しておき、時間Ｔ３，Ｔ４から復路の雨滴量検出禁止期間を、時間Ｔ１、Ｔ２から往路の雨滴検出禁止期間を、それぞれ設定する必要がある。このため、レインセンサの配置位置が違う車種では、車種毎に往路と復路の雨滴量検出禁止期間を設定する必要があるため、コスト増をもたらすという問題がある。
【０００７】
多車種に対応した１、２個の雨滴量検出禁止期間を設定することも可能だが、この場合、多車種の最大公約数的な雨滴量検出禁止期間を設定することになるので、雨滴量検出禁止期間が長くなり、雨滴量の検出精度が低下してしまう。特に、払拭速度が「Ｈｉ」の場合、雨滴量の検出時間が短くなるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、レインセンサの配置位置が異なる車種の車両において、雨滴量検出期間又は範囲を低コストに最適化できる雨滴量検出装置、ワイパ制御装置及び雨滴量検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、雨滴量を検出するレインセンサと、ワイパブレードの払拭位置を検出する位置検出手段と、レインセンサの位置に対し予め定められた仮の禁止範囲を、ワイパブレードが払拭している場合、前記雨滴量を示す雨滴量情報をマスクする禁止範囲設定手段と、払拭位置と前記雨滴量に基づきレインセンサの検知位置を検出し、検知位置に応じて禁止範囲を修正する修正手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
レインセンサの配置位置が異なる車種の車両において、雨滴量検出期間又は範囲を低コストに最適化できる雨滴量検出装置、ワイパ制御装置及び雨滴量検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】雨滴量検出装置による払拭範囲とレインセンサの配置の一例を説明する図の一例である。
【図２】ワイパブレードの動作の概略を示す図の一例である。
【図３】ワイパモータとワイパＥＣＵの分解斜視図の一例である。
【図４】ワイパＥＣＵのハードウェア構成図の一例である。
【図５】ワイパブレードの払拭位置の検出を説明するための図である。
【図６】マイコンが制御するワイパブレードの払拭速度の一例を示す図である。
【図７】レインセンサが検出する雨滴量の一例を示す図である。
【図８】ワイパＥＣＵの機能ブロック図の一例である。
【図９】雨滴量のピークを説明するための図の一例である。
【図１０】雨滴量の変化を模式的に説明する図の一例である。
【図１１】レインセンサの位置を検出して禁止範囲を最適化する手順を示すフローチャート図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の雨滴量検出装置１００による払拭範囲とレインセンサ１１の配置の一例を説明する図の一例である。雨滴量検出装置１００は、レインセンサ１１が検出した雨滴量をワイパの払拭速度に反映させない禁止範囲を設けるか、又は、レインセンサ１１が雨滴量を検出することを禁止する禁止範囲を設ける（以下、単に、「雨滴量をマスクする」という。）。
【００１３】
そして、雨滴量検出装置１００は、この禁止範囲をレインセンサ１１の位置に応じて最適化することを特徴とする。なお、レインセンサ１１の検知エリアは、レインセンサ１１がウィンドシールドと接触する面積の一部なので、以下では、レインセンサ１１とレインセンサ１１の検知エリアを区別せず、レインセンサ１１の位置という。実際には、レインセンサ１１の検知エリアを知りたいので、レインセンサ１１の位置とその検知エリアが異なるレインセンサ１１が存在する場合、レインセンサ１１の検知エリアが検出の対象となる。
【００１４】
図１（ａ）は、初期状態の禁止範囲の一例を示すものである。ワイパブレード１２は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順（正転方向）に払拭範囲を払拭し、位置Ｄに達するとＤ、Ｃ、Ｂ、Ａの順（逆転方向）に払拭範囲を払拭する。図１（ａ）では、レインセンサ１１がウィンドシールドの略中央上端付近に配置されている。初期状態の禁止範囲は、レインセンサ１１の位置を充分にカバーできる範囲に設定される。図１（ａ）では、位置Ｃ〜Ｄの範囲をワイパブレード１２が払拭している場合、雨滴量検出装置１００は雨滴量をマスクする。換言すれば、ワイパブレード１２が位置Ｂ〜Ｃを払拭している場合に、雨滴量検出装置１００は払拭速度を制御する。
【００１５】
雨滴量検出装置１００は、レインセンサ１１が雨滴量を検出することでワイパブレード１２がレインセンサ１１を通過したことを検出できることを利用して、最適化された禁止範囲（以下、最適化禁止範囲）を設定する。図１（ｂ）では、位置Ｅ〜Ｆの範囲をワイパブレード１２が払拭している場合は、雨滴量検出装置１００は雨滴量をマスクする。
【００１６】
レインセンサ１１の位置を検出するので、最適化禁止範囲を最小限に抑制することができる。また、車両毎にレインセンサ１１の位置を検出して最適化禁止範囲を設定するので、車種毎にレインセンサ１１が配置される位置が異なっても、車両（車種）毎に禁止範囲を設定する必要がない。
【００１７】
図２は、ワイパブレード１２の動作の概略を示す図の一例である。ワイパブレード１２の長手方向の約中央が、ワイパーアーム１６の先端と接続されている。ワイパーアーム１６の他端はピボット軸１８を介して、レバー１５に対し回動可能に連結されている。レバー１５の一部はワイパロッド１４と回動可能にピン接続され、また、レバー１５の一部はリンクロッド１７と回動可能にピン接続されている。なお、リンクロッド１７の先にはもう１つのレバー１５を介してワイパブレード１２が設けられているが図示を省略した。２つのワイパブレード１２はそれぞれ、運転席側と助手席側の払拭範囲を形成する。
【００１８】
ワイパモータ１３は、正転と逆回転とが切り替え可能になっており、ワイパモータ１３が正転方向に回転すると減速された回転速度でワイパロッド１４が回転し、ピボット軸１８が扇形状に移動して、ワイパブレード１２が図示する払拭範囲を形成する。ワイパブレード１２が上反転位置に到達すると、ワイパモータ１３が逆回転方向に回転し、ワイパブレード１２が下反転位置に到達すると、ワイパモータ１３が正転方向に回転する。これを繰り返すことで、ワイパブレード１２が往復払拭を繰り返す。
【００１９】
図３は、ワイパモータ１３とワイパＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２３の平面図の一例を示す。ワイパＥＣＵ２３はハウジングカバーとギヤハウジングとで構成される筐体３２内に固定されることで、外気と遮蔽され、防水されている。排熱等のため筐体３２に呼吸穴を設けてもよい。
【００２０】
モータ１３は、アーマチャ（回転子）２５を有し、アーマチャ２５と一体の回転軸３３が筐体３２に対し相対的に回転する。アーマチャ２５の回転軸３３にはウォーム２７が形成されており、ギヤシャフト３３と一体に回転するホイール３４と噛合する。このホイール３４の回転軸となるギヤシャフト３３が、ワイパロッド１４を回転させる出力軸となる。なお、出力軸は、防水キャップを介して筐体３２に対し回転可能に支持されている。
【００２１】
アーマチャ２５の回転軸３３にはモータ１３の回転軸角（以下、単に「回転位置」という）及び回転速度を検出するため、２つの回転速度センサ２６が配置されている。回転速度センサ２６は、マグネット型のセンサ又はエンコーダセンサであり、アーマチャ２５が１回転する間に１０００程度の分解能で、パルス状の信号を出力する。
【００２２】
また、ギヤシャフト３３と一体に回転するホイール３４と同軸の円盤には、ギヤシャフト３３の回転方向の軸位置を検出するための軸位置検出用マグネット３５Ａが複数個、配置されている。軸位置検出用マグネット３５Ａは、例えば、マグネット型のセンサであり、ホイール３４の円周に沿った複数のトラックにそれぞれ1個又は複数個の軸位置検出用マグネット３５Ａが配置されている。
【００２３】
ワイパＥＣＵ２３はホール素子３５Ｂを有する。ホール素子３５Ｂが、軸位置検出用マグネット３５Ａのマグネットが形成する磁界の変化を検出できる位置に、ワイパＥＣＵ２３が固定される。ワイパＥＣＵ２３がこの軸位置検出用マグネット３５Ａの位置を検出することで、ギヤシャフト３３の軸位置が検出できるようになっている。なお、回転速度センサ２６が出力するパルス状の信号はワイパＥＣＵ２３に入力される。したがって、ワイパＥＣＵ２３は、ワイパモータ１３の回転位置、回転速度、及び、ギヤシャフト３３の軸位置を検出している。
【００２４】
以上のような構成から、アーマチャ２５が回転するとウォームとホイール３４により減速された回転速度で、ギヤシャフト３３（出力軸）が回転する。出力軸が回転すると連動してワイパロッド１４が回転するので、払拭範囲をワイパブレード１２が払拭する。ワイパＥＣＵ２３は、回転速度センサ２６と軸位置検出用マグネット３５Ａからワイパブレード１２の払拭位置を検出し、下反転位置で逆転方向から正転方向へワイパモータ１３の回転を切り替え、上反転位置で正転方向から逆転方向へワイパモータ１３の回転を切り替える。また、ワイパブレード１２を停止させる場合は、逆転方向のまま下反転位置から格納位置までワイパブレード１２を移動させるようワイパモータ１３を駆動する。
【００２５】
図４は、ワイパＥＣＵ２３のハードウェア構成図の一例を示す。ワイパＥＣＵ２３は、マイコン４６により制御される。マイコン４６には、入力回路４３、通信回路４４、５Ｖレギュレータ４５、プリドライバ４７、駆動回路４８、回転速度センサ２６、及び、ホール素子３５Ｂが接続されている。また、入力回路４３にはワイパスイッチ４１及び車速センサ４２が、通信回路４４にはレインセンサ１１がそれぞれ接続されている。通信回路４４は、例えば、ＬＩＮ（Local  Interconnect  Network）プロトコルを用いた通信を実行するもので、レインセンサ１１も同様の回路を有する。なお、マイコン４６は、ＣＰＵ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等が内部バスで接続されたコンピュータを実体とする。ＣＰＵは、ＥＥＰＲＯＭに記憶されたプログラムを実行して駆動回路４８を制御することでワイパモータ１３を回転駆動する。
【００２６】
マイコン４６は、乗員によるワイパスイッチ４１の操作位置を検出することでワイパブレード１２の動作モードを決定する。ワイパスイッチ４１には、「Ｈｉ」「Ｌｏｗ」「ＩＮＴ」「ＡＵＴＯ」等の操作位置がある。「Ｈｉ」は高速な連続払拭を、「Ｌｏｗ」は低速な連続払拭を、「ＩＮＴ」は間欠動作を、それぞれ意味する。なお、ワイパスイッチ４１が「ＩＮＴ」の場合、乗員が動作時間を調整できるようになっている。また、「AUTO」は後述するレインセンサ１１が検出した雨滴量に応じて、マイコン４６が、払拭の有無、「ＩＮＴ」払拭、「Ｈｉ」払拭、「Ｌｏｗ」払拭、をそれぞれ切り替えることを意味する。
【００２７】
なお、車速センサ４２は、車両の速度を検出してマイコン４６に入力する。マイコン４６は、ワイパスイッチ４１が「ＩＮＴ」の時、車速と閾値（例えば、２０〜３０Ｋｍ／ｈ）を比較して、閾値より低ければ作動間隔を長くし（長時間停止させ）、閾値以上であれば作動間隔を短くする。
【００２８】
マイコン４６は、プリドライバ４７にワイパモータ１３の回転方向、払拭速度（Ｈｉ、Ｌｏｗ）、停止要求等の制御信号を出力する。駆動回路４８は、４つのスイッチ素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）を有しており、スイッチ素子４８ａ、４８ｄがオン（スイッチ素子４８ｂ、４８ｃはオフ）になるとワイパモータ１３は正転し、スイッチ素子４８ｂ、４８ｃがオン（スイッチ素子４８ａ、４８ｄはオフ）になると、ワイパモータ１３が逆転する。オン時間が長くなりワイパモータ１３に流れる電流が大きくなれば、ワイパモータ１３が高速で回転する。プリドライバ４７は、マイコン４６から指示された払拭速度に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を、ワイパモータ１３の回転方向に応じて、スイッチ素子４８ａ、４８ｄ又はスイッチ素子４８ｂ、４８ｃに供給することで、ワイパモータ１３の回転方向と回転速度を制御する。
【００２９】
図５に基づき、マイコン４６が検出するワイパブレード１２の払拭位置について説明する。図５において、信号Ａ〜Ｄは、ホール素子３５Ｂが軸位置検出用マグネット３５Ａを検出した検出結果の信号のタイムチャートを、信号Ｅ、Ｆは回転速度センサ２６から検出したパルス信号のタイムチャートをそれぞれ示す。２つの回転速度センサ２６は、信号ＥとＦの位相が略９０度ずれるように、ワイパモータ１３の回転方向に位置をずらして配置されている。この結果、信号ＥとＦは、（Ｈｉ、Ｌｏｗ）、（Ｈｉ、Ｈｉ）、（Ｌｏｗ、Ｈｉ）、（Ｌｏｗ、Ｌｏｗ）、の４つの状態を取る。このため、マイコン４６は、信号Ｅ又はＦの数の４倍の精度でワイパモータ１３の回転位置を検出できる。マイコン４６は、４つの状態の変化をカウントして回転位置を検出すると共に、単位時間当たりに４つの状態が変化した回数（エッジの立ちが上がりと立ち下がりの回数）から回転速度を検出する。
【００３０】
同様に、ギヤシャフト３３の回転方向及び半径方向に適切に配置された複数の軸位置検出用マグネット３５Ａの位置を検出することで、信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ、ワイパブレード１２の払拭位置に応じて、図示するＨｉ状態とＬｏｗ状態を示す。すなわち、信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、状態Ｔ１は（Ｈｉ、Ｈｉ、Ｌｏｗ、Ｌｏｗ）、状態Ｔ２は（Ｌｏｗ、Ｈｉ、Ｌｏｗ、Ｌｏｗ）、状態Ｔ３は（Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｌｏｗ）、状態Ｔ４は（Ｈｉ、Ｌｏｗ、Ｈｉ、Ｈｉ）、状態Ｔ５は（Ｈｉ、Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｈｉ）、状態Ｔ６は（Ｈｉ、Ｌｏｗ、Ｈｉ、Ｈｉ）、状態Ｔ７は（Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｈｉ、Ｈｉ）、状態Ｔ８は（Ｌｏｗ、Ｈｉ、Ｈｉ、Ｈｉ）、状態Ｔ９は（Ｌｏｗ、Ｈｉ、Ｈｉ、Ｌｏｗ）の状態を取る。マイコン４６は、信号Ａ〜Ｄの状態に基づき、ワイパブレード１２の格納位置、下反転位置及び上反転位置を検出する。具体的には、状態Ｔ２から状態Ｔ１に遷移した時、ワイパブレード１２が格納位置にあることを、状態Ｔ２から状態Ｔ３又は状態Ｔ３から状態Ｔ２に遷移した時、ワイパブレード１２が下反転位置格納位置にあることを、状態Ｔ８から状態Ｔ９に遷移した時、ワイパブレード１２が反転領域にあることを、それぞれ検出する。なお、反転領域は状態Ｔ９と同等であり、状態Ｔ９が終了するまでにワイパブレード１２の払拭方向が反転する、幅のある領域である。
【００３１】
また、図５に示したように、マイコン４６は信号Ａ〜Ｄの状態に基づき状態Ｔ３から状態Ｔ４に又は状態Ｔ４から状態Ｔ３に遷移したことを検出できる。したがって、格納位置、下反転位置及び上反転位置に限らず、ワイパブレード１２の払拭位置IIIを検出することができる。払拭位置III又は上反転位置からレインセンサ１１の位置までは距離が短いので、払拭位置IIIから信号Ｅ，Ｆを監視することで、又は、上反転位置から信号Ｅ，Ｆを監視することで、下反転位置から信号Ｅ，Ｆを監視するよりもワイパブレード１２の払拭位置を正確に検出することができる。
【００３２】
図６は、マイコン４６が制御するワイパブレード１２の払拭速度の一例を示す。マイコン４６は、ワイパブレード１２が下反転位置に到達したことを検出すると、ワイパブレード１２の払拭位置とワイパモータ３１の回転速度に応じて払拭速度をフィードバック制御しながら上反転位置まで正転方向にワイパモータ１３を駆動する。すなわち、ワイパブレード１２は下反転位置から急速に払拭速度が速くなり、上反転位置に近づくと急速に払拭速度が遅くなる。また、マイコン４６は、ワイパブレード１２が上反転位置に到達したことを検出すると、ワイパブレード１２の払拭位置とワイパモータ３１の回転速度に応じて払拭速度をフィードバック制御しながら下反転位置まで逆転方向にワイパモータ１３を駆動する。同様に、ワイパブレード１２は上反転位置から急速に払拭速度が速くなり、下反転位置に近づくと急速に払拭速度が遅くなる。こうすることで、運転者や助手席の乗員の視線近くをワイパブレード１２が通過する際のワイパブレード１２の払拭速度を最高にすることができるので、視界をさえ切る時間を最小限に抑制できる。
【００３３】
また、マイコン４６は、払拭中にワイパスイッチ４１がオフになったこと、又は、レインセンサ１１が検出する雨滴量が所定値（後述する閾値１）未満となったことを検出すると、ワイパブレード１２を格納位置に格納する。このため、マイコン４６は、ワイパブレード１２が下反転位置に到達したことを検出すると、ワイパモータ１３の回転方向を切り替えることなく、ワイパブレード１２の払拭位置とワイパモータ３１の回転速度に応じて払拭速度を制御しながら格納位置まで逆転方向にワイパモータ１３を駆動する。格納位置はボンネットよりも低い位置にあるので、ワイパブレード１２が駆動されていない状態の車両の意匠性を向上できる。
【００３４】
レインセンサ１１について説明する。レインセンサ１１は、例えばウィンドシールドに向けて発光した赤外線の反射光を利用して雨滴量を検出する。このため、レインセンサ１１は、赤外線発光ダイオードの発光素子、フォトダイオードにより構成された受光素子を有する。ウィンドシールドに雨滴が付着していない場合、発光素子が発した赤外線は、室内側からウィンドシールドの外壁まで到達するが、その外壁で反射するため赤外線の一部は、受光素子２９に入射する。
【００３５】
一方、ウィンドシールドに雨滴が付着している場合、ウィンドシールドの外壁まで到達した赤外線は、ガラスと雨滴に対する赤外線の屈折率の違いにより、外壁で反射せずに直進する光量が増える。このため、ウィンドシールドの外壁による反射量が減るため、ウィンドシールドの外壁に雨滴が付着していない場合に比べて、受光素子に入射される赤外線の光量が低下する。レインセンサ１１は、赤外線の光量が低下したことから雨滴が付着していることを検出する。また、受光素子が受光する光量は、雨滴量と相関しているので、レインセンサ１１は光量から雨滴量を検出する。なお、受光素子は、発光素子が赤外線を発生したタイミングで受光により得られた信号を増幅することで、発光素子が発した赤外線以外の光を受光することを防止している。
【００３６】
ワイパスイッチ４１が「ＡＵＴＯ」に操作されている場合、レインセンサ１１は、検出した雨滴量をワイパＥＣＵ２３に送信する。ワイパＥＣＵ２３は通信回路４４を介して雨滴量を受信する。これにより、ワイパＥＣＵ２３は雨滴量に応じてワイパブレード１２の払拭速度を適切に制御することができる。
【００３７】
図７に、レインセンサ１１が検出する雨滴量の一例を示す。発光素子はサイクル時間Ａ（例えば、数ミリ秒）毎に赤外線を発光し、雨滴量を検出している。そして、レインセンサ１１はサイクル時間Ｂ（サイクル時間Ａ×１０〜２０程度）の間に検出した雨滴量を積算して、サイクル時間Ｂ毎に雨滴量をマイコン４６に送信する。すなわち、マイコン４６はサイクル時間Ｂ毎に雨滴量を取得できる。なお、図７ではサイクル時間Bの長さが一定でないが、これは時間を省略して図示したものであって、実際はほぼ一定である。
【００３８】
マイコン４６は、ワイパスイッチ４１が「ＡＵＴＯ」に操作されている場合、この雨滴量と閾値１〜３を比較して、閾値１以上であればワイパモータ１３を「ＩＮＴ」で駆動し、閾値２以上であればワイパモータ１３を「Ｌｏｗ」で駆動し、閾値３以上であればワイパモータ１３を「Ｈｉ」で駆動する。
【００３９】
つづいて、この雨滴量を利用したレインセンサ１１の位置の検出について説明する。図８は、ワイパＥＣＵ２３の機能ブロック図の一例を示す。ワイパブレード１２がレインセンサ１１の雨滴の検出を阻害することを防止するには（雨滴量をマスクするには）、ワイパブレード１２が禁止範囲又は最適化禁止範囲を払拭している間にレインセンサ１１から送信された雨滴量をマイコン４６がワイパモータ１３の回転速度の制御に用いない（無視する）方法と、レインセンサ１１が雨滴量を検出しない方法とがある。本実施形態ではいずれの方法を利用してもよいが、前者を例にして説明する。
【００４０】
払拭位置検出部５４は、ホール素子３５Ｂが検出した信号Ａ〜Ｄと回転速度センサ２６が検出した信号Ｅ、Ｆに基づき、ワイパブレード１２の払拭位置を検出する。上記のように、払拭位置検出部５４は、格納位置、下反転位置及び上反転位置を検出すると共に、ワイパブレード１２の払拭位置を、格納位置から上反転位置の間を１０００程度に区切った精度で検出する。払拭位置は、禁止範囲設定部５１と最適化禁止範囲決定部５３に送出される。
【００４１】
禁止範囲設定部５１は、最適化禁止範囲決定部５３が最適化禁止範囲を決定するまでの禁止範囲を払拭速度決定部５５に送出する。こうすることで、例えば、ワイパスイッチ４１が「ＡＵＴＯ」に設定された直後、ワイパブレード１２が禁止範囲を払拭している間、レインセンサ１１が雨滴量を検出してもワイパブレード１２の払拭速度を制御しないよう、禁止範囲設定部５１は禁止範囲を払拭速度決定部５５に設定することができる。
【００４２】
図９（ａ）は禁止範囲を説明する図の一例である。ワイパスイッチ４１が「ＡＵＴＯ」に設定された直後は、レインセンサ１１の位置が不明（一度、検出したレインセンサ１１の位置を記憶しておいてもよい）なので、禁止範囲は禁止範囲設定部５１に予め登録されている。図９（ａ）では、払拭位置Ｃ〜Ｄの区間が禁止範囲である。払拭位置Cが図５の払拭位置IIIに、払拭位置Ｄが図５の払拭位置VIIIにそれぞれ対応する。この初期の禁止範囲は、車両の出荷時にレインセンサ１１のおよその位置に基づき登録されている。レインセンサ１１はもともと視界を遮らないようにウィンドシールドの略中央上端付近又は下部に配置されているため、該車両におけるレインセンサ１１の位置に応じて車両の出荷時に登録しておけばよいからである。レインセンサ１１の位置は、このように上方か下方かしかないので、全車種でも２〜３箇所の禁止範囲を設定すればよいことになり、コスト増となることはない。
【００４３】
払拭速度決定部５５は、雨滴量に基づき払拭速度を決定するか否かを決定するフラグ（オン：払拭速度を決定し  オフ：払拭速度を決定しない）５６を有する。禁止範囲設定部５１は、例えば、往路のワイパブレード１２の払拭位置が払拭位置Ｃに到達すると、このフラグ５６をオフにして、復路のワイパブレード１２の払拭位置が払拭位置Ｃに到達すると、フラグ５６をオンにする。払拭速度決定部５５は、フラグ５６がオフの間、すなわち、ワイパブレード１２が払拭位置C〜Ｄを払拭している間、雨滴量取得部５２が雨滴量を取得しても、ワイパブレード１２の払拭速度に反映させない。
【００４４】
また、雨滴量取得部５２は、レインセンサ１１から取得した雨滴量を最適化禁止範囲決定部５３に送出する。この雨滴量は、ワイパブレード１２の払拭位置に関係なく、サイクル時間Ｂ毎に最適化禁止範囲決定部５３に送出される。最適化禁止範囲決定部５３は、雨滴量を監視して、レインセンサ１１の位置を推定し、推定したレインセンサ１１の位置に基づき最適化禁止範囲を決定する。レインセンサ１１の位置は、ワイパブレード１２の払拭位置として検出される。
【００４５】
天候が急激に変化したり、前方車両や街路樹から雨滴が落ちてこなければ、サイクル時間Ｂ毎に検出される雨滴量はほぼ同じとしてよい。これに対し、図９（ｂ）に示すように、レインセンサ１１がウィンドシールドの上方に配置された場合、往路のワイパブレード１２が払拭しながらレインセンサ１１の位置に到達するまでに拭った雨滴が、レインセンサ１１の検知対象になる。したがって、ワイパブレード１２がレインセンサ１１に到達する直前に、レインセンサ１１が検出する雨滴量はピークを示す。
【００４６】
図９（ｃ）は雨滴量と時間の関係を示す。例えば、「Ｈｉ」又は「Ｌｏｗ」の一定速度で、ワイパブレード１２が払拭している場合、雨滴量は周期的にピークを示すことになる。なお、ピークの直後に雨滴量が小さくなるのは、ワイパブレード１２がレインセンサ１１の近くの雨滴をぬぐい去るためである。また、レインセンサ１１がウィンドシールドの上方に配置された場合、復路のワイパブレード１２がレインセンサ１１の位置に到達する際は、ワイパブレード１２が雨滴を拭った直後なので、雨滴量はピークを示さない。
【００４７】
雨滴量がピークを示した時のワイパブレード１２の払拭位置は払拭位置検出部５４が検出しているので、最適化禁止範囲決定部５３は、周期的に、雨滴量がピークを示す場合、ピークを示した払拭位置にレインセンサ１１があると推定する。雨滴量が周期的にピークを示す結果、周期的に閾値１〜３を超えることが多い。したがって、最適化禁止範囲決定部５３は、周期的に、雨滴量が閾値１〜３のいずれかを超える場合、ピークを示した払拭位置にレインセンサ１１があると推定してもよい。
【００４８】
そして、最適化禁止範囲決定部５３は、ピークを示した払拭位置を含む、前後の所定範囲を最適化禁止範囲に決定する。所定範囲は、例えば、ワイパブレード１２の回転角度に換算して５度〜１０度程度、又は、１０度〜２０度程度である。このように、最適化禁止範囲を狭くすることで、レインセンサ１１が雨滴量を検出する時間を長く確保することができ、払拭速度が速くなっても雨滴量を精度よく検出することができる。適切な最適化禁止範囲は、ワイパブレードの払拭速度に応じて異なるので、上記の所定範囲は払拭速度毎に定められていることが好ましい。所定範囲は、払拭速度が速いほど広くなるように定められている。
【００４９】
また、最適化禁止範囲決定部５３は、予め定められたピークを示した払拭位置を含む所定範囲でなく、雨滴量に応じて最適化禁止範囲を決定してもよい。図１０は、雨滴量の変化を模式的に説明する図の一例である。雨滴量は、ピークを示す前に徐々に増大すると考えられるので、雨滴量を例えば時間微分することで雨滴量の変化を検出し、雨滴量の変化が所定値以上になったワイパブレード１２の払拭位置を、最適化禁止範囲の始端とすることができる。その後、雨滴量の変化はピークにおいて略ゼロになり、ピークの直後に雨滴量が小さくなるので、雨滴量の変化は再度、略ゼロになる。その後、雨滴量が安定するまで雨滴量が増大するが、雨滴量の変化は徐々に減少するので、雨滴量の変化が所定値未満になったワイパブレード１２の払拭位置を、最適化禁止範囲の後端とすることができる。実際の雨量（天候）やワイパブレードの払拭速度に応じて最適化禁止範囲は異なると考えられるので、雨滴量の変化に応じて最適化禁止範囲を決定することで、最適化禁止範囲を雨量（天候）や払拭速度に適したものとすることができる。
【００５０】
最適化禁止範囲決定部５３は、以上のようにして払拭位置Ｅ〜Ｆを最適化禁止範囲に決定する。最適化禁止範囲を決定すると、禁止範囲設定部５１にフラグ５６の操作を禁止させ、禁止範囲設定部５１にかわってフラグ５６を操作する。すなわち、最適化禁止範囲決定部５３は、例えば、往路のワイパブレード１２の払拭位置が払拭位置Ｅに到達するとこのフラグ５６をオフにして、払拭位置が払拭位置Ｆに到達するとこのフラグ５６をオンにする。また、最適化禁止範囲決定部５３は、例えば、復路のワイパブレード１２の払拭位置が払拭位置Ｆに到達するとこのフラグ５６をオフにして、払拭位置が払拭位置Ｅに到達するとこのフラグ５６をオンにする。
【００５１】
こうすることで、払拭速度決定部５５は、ワイパブレード１２が払拭位置Ｅ〜Ｆを払拭している間、雨滴量取得部５２が雨滴量を取得しても、ワイパブレード１２の払拭速度に反映させないことができる。
【００５２】
フラグ操作の主体を切り替えるタイミングは、レインセンサ１１がウィンドシールドの上方に配置されている場合はワイパブレード１２が下反転位置の付近に存在する時であり、レインセンサ１１がウィンドシールドの下方に配置されている場合はワイパブレード１２が上反転位置の付近に存在する時である。こうすることで、ワイパブレード１２が禁止範囲にも最適化禁止範囲にも存在しないタイミングで、禁止範囲から最適化禁止範囲に切り替えことができ、フラグ操作の整合性を保つことができる。
【００５３】
なお、最適化禁止範囲決定部５３が最適化禁止範囲を決定した後は、最適化禁止範囲をワイパブレード１２が払拭している間、レインセンサ１１に雨滴量の送信を禁止するよう要求してもよい。この場合、最適化禁止範囲決定部５３は、往路のワイパブレード１２の払拭位置が払拭位置Ｅに到達するとこのレインセンサ１１に禁止信号を送信し、払拭位置が払拭位置Ｆに到達するとレインセンサ１１に許可信号を送信する。また、最適化禁止範囲決定部５３は、復路のワイパブレード１２の払拭位置が払拭位置Ｆに到達するとレインセンサ１１に禁止信号を送信し、払拭位置が払拭位置Fに到達するとレインセンサ１１に許可信号を送信する。レインセンサ１１は、許可信号を受信してから禁止信号を受信するまでの間のみ、マイコン４６に雨滴量を送信することで、最適化禁止範囲にワイパブレード１２が存在する間、マイコン４６が雨滴量を受信することを防止できる。
【００５４】
図１１（ａ）はレインセンサ１１の位置を検出して禁止範囲を最適化する手順を、図１１（ｂ）はワイパＥＣＵ２３がワイパブレード１２の払拭速度を決定する手順を、それぞれ示すフローチャート図の一例である。図１１（ａ）（ｂ）の手順は、例えばワイパスイッチ４１が「AUTO」になるとスタートし、それぞれ時間的に並行に実行される。
【００５５】
雨滴量取得部５２は、サイクル時間B毎にレインセンサ１１から雨滴量を取得する（Ｓ１０）。最適化禁止範囲決定部５３は、雨滴量を監視して、周期的に雨滴量がピーク示すか否かを判定する（Ｓ２０）。ピークを示すことに加え、閾値１〜３のいずれかを超えることを条件としてもよい。さらに、閾値１よりも閾値２、閾値２よりも閾値３を周期的に超えることを条件とすることで、レインセンサ１１の位置を誤検知することを防止しやすくできる。
【００５６】
周期的に雨滴量がピーク示す場合（Ｓ２０のＹｅｓ）、雨滴量がピークの時にワイパブレード１２が払拭している位置にレインセンサ１１があると考えられるので、最適化禁止範囲決定部５３は雨滴量がピークを示した払拭位置を含む、前後の所定範囲を最適化禁止範囲に決定する（Ｓ３０）。周期的に雨滴量がピーク示さない場合（Ｓ２０のＮｏ）、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。
【００５７】
また、ワイパスイッチ４１が「AUTO」になると、禁止範囲設定部５１は予め登録されている禁止範囲に基づき、払拭速度決定部５５のフラグ５６を操作する（Ｓ１１０）。こうすることで、雨滴量取得部５２がサイクル時間Ｂ毎に雨滴量を検出しても、禁止範囲をワイパブレード１２が払拭している間の雨滴量に基づき払拭速度決定部５５がワイパブレード１２の払拭速度を決定することを防止できる。
【００５８】
ついで、最適化禁止範囲決定部５３は最適化禁止範囲を決定できたか否かを判定する（Ｓ１２０）。最適化禁止範囲を決定できた場合（Ｓ１２０のＹｅｓ）、最適化禁止範囲決定部５３は禁止範囲から最適化禁止範囲に切り替える（Ｓ１３０）。具体的には、その車両に搭載されたレインセンサ１１の位置を正確に検出できたことになるので、最適化禁止範囲決定部５３は禁止範囲設定部５１にフラグ５６の操作を禁止させ、以降は、最適化禁止範囲とワイパブレード１２の払拭位置に応じてフラグ５６を操作する。こうすることで、払拭速度決定部５５は、最適化禁止範囲以外にワイパブレード１２がある場合にのみ雨滴量に応じて、駆動速度を決定することができる（Ｓ１４０）。最適化禁止範囲は、レインセンサ１１の位置に対し最適化されているので、レインセンサ１１は雨滴量を精度よく検出することができる。
【００５９】
最適化禁止範囲を決定できない場合（Ｓ１２０のＮｏ）、最適化禁止範囲決定部５３は禁止範囲から最適化禁止範囲に切り替えないので、払拭速度決定部５５は、禁止範囲以外に、ワイパブレード１２がある場合にのみ雨滴量に応じて、駆動速度を決定することができる（Ｓ１５０）。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の雨滴量検出装置１００は、レインセンサ１１の位置を検出するので、最適化禁止範囲を最小限に抑制し、雨滴量に基づき払拭時間を制御する時間を最大化することができる。車両毎に異なる位置にレインセンサ１１が配置されても、最適化禁止範囲を設定するので、車両（車種）毎に禁止範囲を設定する必要がない。払拭位置III又は上反転位置からレインセンサ１１の位置を検出するので、ワイパブレード１２の払拭位置を正確に検出することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１１      レインセンサ
１２      ワイパブレード
１３      ワイパモータ
２３      ワイパＥＣＵ
２６      回転速度センサ
２７      軸位置検出用マグネット
４１      ワイパスイッチ
４６      マイコン
１００    雨滴量検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図５】
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