(57)【要約】【課題】ワイパモータから発生する磁気音を低減する車両用ワイパ装置を提供する。【解決手段】マイクロコンピュータ５８は、回転角度センサ５４で検出したワイパモータ１８の出力軸３２の回転角度の変化から出力軸３２の回転速度を算出し、算出した回転速度に応じて、正弦波駆動方式、台形波駆動方式及び矩形波駆動方式のいずれかの駆動方式でワイパモータ１８に供給する電力を生成するように駆動回路５６を制御する。【選択図】図１
2019004675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイパブレードをウィンドシールド上で払拭動作させるワイパモータと、
前記ワイパモータを駆動する電力を生成する駆動部と、
前記ワイパモータの回転速度に応じた異なる駆動方式で前記電力を生成するように駆動部を制御する制御部と、
を含む車両用ワイパ装置。
【請求項２】
前記制御部は、回転速度が上昇するに従って、ワイパモータを静粛駆動する静粛駆動方式から前記静粛駆動方式より電圧利用率が高い高利用率駆動方式に変更して前記電力を生成するように前記駆動部を制御する請求項１に記載の車両用ワイパ装置。
【請求項３】
回転速度が低速払拭モードから高速払拭モードに上昇する場合、前記静粛駆動方式は、生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式、または生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式であり、前記高利用率駆動方式は、矩形波駆動方式である請求項２に記載の車両用ワイパ装置。
【請求項４】
回転速度が低速払拭モードから中速払拭モードに上昇する場合、または中速払拭モードから高速払拭モードに上昇する場合、前記静粛駆動方式は、生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式、または生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式であり、前記高利用率駆動方式は、矩形波駆動方式である請求項２に記載の車両用ワイパ装置。
【請求項５】
前記ワイパモータの回転速度を検出する回転速度検出部を含み、
前記制御部は、前記回転速度検出部で検出した回転速度が、第１速度未満の場合は生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式で、前記第１速度以上かつ前記第１速度よりも高速な第２速度未満の場合は生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式で、前記第２速度以上の場合は矩形波駆動方式で、各々電力を生成するように前記駆動部を制御する請求項１に記載の車両用ワイパ装置。
【請求項６】
前記制御部は、回転速度が上昇するに従って、電圧利用率が高い高利用率駆動方式からワイパモータを静粛駆動する静粛駆動方式に変更して前記電力を生成するように前記駆動部を制御する請求項１に記載の車両用ワイパ装置。
【請求項７】
回転速度が低速払拭モードから高速払拭モードに上昇する場合、前記高利用率駆動方式は、矩形波駆動方式であり、前記静粛駆動方式は、生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式、または生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式である請求項６に記載の車両用ワイパ装置。
【請求項８】
回転速度が低速払拭モードから中速払拭モードに上昇する場合、または中速払拭モードから高速払拭モードに上昇する場合、前記高利用率駆動方式は、矩形波駆動方式であり、前記静粛駆動方式は、生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式、または生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式である請求項６に記載の車両用ワイパ装置。
【請求項９】
前記ワイパモータの回転速度を検出する回転速度検出部を含み、
前記制御部は、前記回転速度検出部で検出した回転速度が、第１速度未満の場合は矩形波駆動方式で、前記第１速度以上かつ前記第１速度よりも高速な第２速度未満の場合は生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式で、前記第２速度以上の場合は生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式で、各々電力を生成するように前記駆動部を制御する請求項１に記載の車両用ワイパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ワイパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ワイパ装置は、ワイパアームをワイパモータの回転力で搖動させ、ワイパアームの先端部に連結されたワイパブレードで車両のウィンドシールドガラスを払拭する。払拭動作に伴い、ワイパブレードとウィンドシールドガラスとの干渉による異音、及びワイパモータの回転による磁気音等が発生し、とりわけワイパブレードが反転する際に生じる異音は顕著で、車両の静粛性を損なうおそれがあった。
【０００３】
特許文献１に記載のワイパ装置では、ワイパブレードが反転位置手前の所定の範囲に近づくに従ってワイパモータの回転速度を低下させ、反転位置に到達するまでにワイパブレードの払拭速度を確実に減速することにより、反転時の異音発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０１５１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のワイパ装置は、ワイパブレードが反転する際の異音を低減した結果、ワイパモータから発生する磁気音が耳障りになるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、ワイパモータから発生する磁気音を低減する車両用ワイパ装置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】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の車両用ワイパ装置は、ワイパブレードをウィンドシールド上で払拭動作させるワイパモータと、前記ワイパモータを駆動する電力を生成する駆動部と、前記ワイパモータの回転速度に応じた異なる駆動方式で前記電力を生成するように駆動部を制御する制御部と、を含んでいる。
【０００８】
この車両用ワイパ装置によれば、回転速度に応じて最適な駆動方式でワイパモータに供給する電力を生成することにより、ワイパモータから発生する磁気音を低減することができる。
【０００９】
請求項２に記載の車両用ワイパ装置は、請求項１に記載の車両用ワイパ装置において、前記制御部は、回転速度が上昇するに従って、ワイパモータを静粛駆動する静粛駆動方式から前記静粛駆動方式より電圧利用率が高い高利用率駆動方式に変更して前記電力を生成するように前記駆動部を制御する。
【００１０】
この車両用ワイパ装置によれば、低速回転時に磁気音が少ない静粛な駆動方式を用いることにより、払拭動作の静粛化が図れ、高速回転時に電圧利用率が良好な駆動方式を用いることにより、ワイパモータを高出力で回転させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の車両用ワイパ装置は、請求項２に記載の車両用ワイパ装置において、回転速度が低速払拭モードから高速払拭モードに上昇する場合、前記静粛駆動方式は、生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式、または生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式であり、前記高利用率駆動方式は、矩形波駆動方式である。
【００１２】
この車両用ワイパ装置によれば、低速払拭モードでワイパモータから発生する磁気音を抑制する駆動方式で電力を生成することにより払拭動作の静粛化が図れ、高速払拭モードで電圧利用率が高い駆動方式で電力を生成することによりワイパモータを大型化することなく高出力で回転させることができる。
【００１３】
請求項４に記載の車両用ワイパ装置は、請求項３に記載の車両用ワイパ装置において、回転速度が低速払拭モードから中速払拭モードに上昇する場合、または中速払拭モードから高速払拭モードに上昇する場合、前記静粛駆動方式は、生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式、または生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式であり、前記高利用率駆動方式は、矩形波駆動方式である。
【００１４】
この車両用ワイパ装置によれば、ワイパモータの回転速度低い、ワイパブレードの払拭速度が低速の場合にはワイパモータから発生する磁気音を抑制する駆動方式で電力を生成することにより払拭動作の静粛化が図れ、ワイパモータの回転速度が高く、ワイパブレードの払拭速度が高速の場合には電圧利用率が高い駆動方式で電力を生成することによりワイパモータを高出力で回転させることができる。
【００１５】
請求項５に記載の車両用ワイパ装置は、請求項１に記載の車両用ワイパ装置において、前記ワイパモータの回転速度を検出する回転速度検出部を含み、前記制御部は、前記回転速度検出部で検出した回転速度が、第１速度未満の場合は生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式で、前記第１速度以上かつ前記第１速度よりも高速な第２速度未満の場合は生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式で、前記第２速度以上の場合は矩形波駆動方式で、各々電力を生成するように前記駆動部を制御する。
【００１６】
この車両用ワイパ装置によれば、回転速度に応じて駆動方式を正弦波駆動方式、台形波駆動方式及び矩形波駆動方式のいずれかを用いることにより、磁気音を抑制すると共に高い電圧利用率でワイパモータを高出力で回転させることができる。
【００１７】
請求項６に記載の車両用ワイパ装置は、請求項１に記載の車両用ワイパ装置において、前記制御部は、回転速度が上昇するに従って、電圧利用率が高い高利用率駆動方式からワイパモータを静粛駆動する静粛駆動方式に変更して前記電力を生成するように前記駆動部を制御する。
【００１８】
この車両用ワイパ装置によれば、高速回転時に磁気音が少ない静粛な駆動方式を用いることにより、払拭動作の静粛化を図ることができる。
【００１９】
請求項７に記載の車両用ワイパ装置は、請求項６に記載の車両用ワイパ装置において、回転速度が低速払拭モードから高速払拭モードに上昇する場合、前記高利用率駆動方式は、矩形波駆動方式であり、前記静粛駆動方式は、生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式、または生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式である。
【００２０】
この車両用ワイパ装置によれば、高速払拭モードでワイパモータから発生する磁気音を抑制する駆動方式で電力を生成することにより払拭動作の静粛化を図ることができる。
【００２１】
請求項８に記載の車両用ワイパ装置は、請求項６に記載の車両用ワイパ装置において、回転速度が低速払拭モードから中速払拭モードに上昇する場合、または中速払拭モードから高速払拭モードに上昇する場合、前記高利用率駆動方式は、矩形波駆動方式であり、前記静粛駆動方式は、生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式、または生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式である。
【００２２】
この車両用ワイパ装置によれば、ワイパモータの回転速度が速い高速払拭時に磁気音の発生が少ない正弦波駆動方式を用いることにより、車両用ワイパ装置の払拭動作の静粛化を図ることができる。
【００２３】
請求項９に記載の車両用ワイパ装置は、請求項７に記載の車両用ワイパ装置において、前記ワイパモータの回転速度を検出する回転速度検出部を含み、前記制御部は、前記回転速度検出部で検出した回転速度が、第１速度未満の場合は矩形波駆動方式で、前記第１速度以上かつ前記第１速度よりも高速な第２速度未満の場合は生成した電力の電圧波形が台形波状になる台形波駆動方式で、前記第２速度以上の場合は生成した電力の電圧波形が正弦波状になる正弦波駆動方式で、各々電力を生成するように前記駆動部を制御する。
【００２４】
この車両用ワイパ装置によれば、回転速度に応じて駆動方式を正弦波駆動方式、台形波駆動方式及び矩形波駆動方式のいずれかを用いることにより、磁気音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両用ワイパ装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るワイパ制御装置の構成の一例の概略を示すブロック図である。
【図３】矩形波駆動方式におけるホールセンサ７２の出力信号とブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の波形である通電波形とを対比させたタイムチャートの一例である。
【図４】台形波駆動方式におけるホールセンサ７２の出力信号とブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の波形である通電波形とブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の実効電圧値波形とを対比させたタイムチャートの一例である。
【図５】正弦波駆動方式におけるホールセンサ７２の出力信号とブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の波形である通電波形とブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の実効電圧値波形とを対比させたタイムチャートの一例である。
【図６】正弦波電圧、３次高調波成分、重畳後電圧の関係の一例を示した説明図である。
【図７】二相変調方式による各相の電圧指令の一例を示した説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る車両用ワイパ装置のワイパモータの始動時、Ｌｏモード及びＨｉモードでの駆動方式の例を示した表である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る車両用ワイパ装置のワイパモータの回転速度に応じた駆動方式の一例を示した表である。
【図１０】ワイパブレードのウィンドシールドガラス上の位置に応じた払拭速度（すなわちワイパモータの出力軸の回転速度）の制御に用いる速度マップの例を示した概略図であり、（Ａ）は、Ｌｏモードで使用する速度マップの一例、（Ｂ）は、Ｈｉモードで使用する速度マップの一例、（Ｃ）は、Ｈｉモードで使用する速度マップの他の例である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る車両用ワイパ装置の処理の一例を示したフローチャートである。
【図１２】図１１のステップ９１６で選択した駆動方式に応じた制御の一例を示したフローチャートであり、一例として正弦波駆動方式の場合の手順を示している。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る車両用ワイパ装置のワイパモータの始動時、Ｌｏモード及びＨｉモードでの駆動方式の例を示した表である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る車両用ワイパ装置のワイパモータの回転速度に応じた駆動方式の一例を示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態に係る車両用ワイパ装置１００の構成を示す概略図である。車両用ワイパ装置１００は、例えば、乗用自動車等の車両に備えられたウィンドシールドガラス（ウィンドシールド）１２を払拭するためのものであり、一対のワイパ１４、１６と、ワイパモータ１８と、リンク機構２０と、ワイパ制御装置１０とを備えている。
【００２７】
ワイパ１４、１６は、それぞれワイパアーム２４、２６とワイパブレード２８、３０とにより構成されている。ワイパアーム２４、２６の基端部は、後述するピボット軸４２、４４に各々固定されており、ワイパブレード２８、３０は、ワイパアーム２４、２６の先端部に各々固定されている。
【００２８】
ワイパ１４、１６は、ワイパアーム２４、２６の動作に伴ってワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２上を往復動作し、ワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２を払拭する。
【００２９】
ワイパモータ１８は、永久磁石で構成されたロータの周方向に、印加される電圧の制御により回転磁界を生成する電磁石であるステータを備えたブラシレスＤＣモータである。ワイパモータ１８は、主にウォームギアで構成された減速機構５２を介して、正逆回転可能な出力軸３２を有し、リンク機構２０は、クランクアーム３４と、第１リンクロッド３６と、一対のピボットレバー３８、４０と、一対のピボット軸４２、４４と、第２リンクロッド４６とを備えている。
【００３０】
クランクアーム３４の一端側は、出力軸３２に固定されており、クランクアーム３４の他端側は、第１リンクロッド３６の一端側に動作可能に連結されている。また、第１リンクロッド３６の他端側は、ピボットレバー３８のピボット軸４２を有する端とは異なる端寄りの箇所に動作可能に連結されており、ピボットレバー３８のピボット軸４２を有する端とは異なる端及びピボットレバー４０におけるピボットレバー３８の当該端に対応する端には、第２リンクロッド４６の両端がそれぞれ動作可能に連結されている。
【００３１】
また、ピボット軸４２、４４は、車体に設けられた図示しないピボットホルダによって動作可能に支持されており、ピボットレバー３８、４０におけるピボット軸４２、４４を有する端は、ピボット軸４２、４４を介してワイパアーム２４、２６が各々固定されている。
【００３２】
本実施の形態に係るワイパ制御装置１０を含む車両用ワイパ装置１００では、出力軸３２が所定の範囲の回転角θ１で正逆回転されると、この出力軸３２の回転力がリンク機構２０を介してワイパアーム２４、２６に伝達され、このワイパアーム２４、２６の往復動作に伴ってワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２上における下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間で往復動作をする。θ１の値は、車両用ワイパ装置のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施の形態では、一例として１４０°である。
【００３３】
本実施の形態に係るワイパ制御装置１０を含む車両用ワイパ装置１００では、図１に示されるように、ワイパブレード２８、３０が格納位置Ｐ３に位置された場合には、クランクアーム３４と第１リンクロッド３６とが直線状をなす構成とされている。
【００３４】
格納位置Ｐ３は、下反転位置Ｐ２の下方に設けられている。ワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２にある状態から、出力軸３２がθ２回転することにより、ワイパブレード２８、３０は格納位置Ｐ３に動作する。θ２の値は、ワイパ装置のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施の形態では、一例として１０°とする。なお、θ２が「０」の場合は、下反転位置Ｐ２と格納位置Ｐ３は一致し、ワイパブレード２８、３０は、下反転位置Ｐ２で停止し、格納される。
【００３５】
ワイパモータ１８には、ワイパモータ１８の回転を制御するためのワイパ制御装置１０が接続されている。本実施の形態に係るワイパ制御装置１０は、例えば、ワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度及び回転角を検知する回転角度センサ５４、ワイパモータ１８を作動させるための電流をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって生成してワイパモータ１８に供給する駆動回路５６、ワイパモータ１８のロータの位置を検出するためのホールセンサ７２を有している。また、ワイパ制御装置１０の基板には、基板の温度を検知するためのサーミスタ１０２が実装されている。
【００３６】
本実施の形態ではワイパモータ１８はブラシレスＤＣモータなので、駆動回路５６は、スイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを使用したインバータ回路を含み、後述するマイクロコンピュータ５８の制御によって、所定のデューティ比の電圧を生成する。
【００３７】
本実施の形態に係るワイパモータ１８は、前述のように減速機構５２を有しているので、出力軸３２の回転速度及び回転角は、ワイパモータ本体の回転速度及び回転角と同一ではない。しかしながら、本実施の形態では、ワイパモータ本体と減速機構５２は一体不可分に構成されているので、以下、出力軸３２の回転速度及び回転角を、ワイパモータ１８の回転速度及び回転角とみなすものとする。
【００３８】
回転角度センサ５４は、ワイパモータ１８の減速機構５２内に設けられ、出力軸３２に連動して回転するセンサマグネットの磁界（磁力）を電流に変換して検出する。
【００３９】
ワイパ制御装置１０は、回転角度センサ５４が検出した出力軸３２の回転角からワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上での位置を算出可能で当該位置に応じて出力軸３２の回転速度が変化するように駆動回路５６を制御するマイクロコンピュータ５８を有する。また、ワイパ制御装置１０には、駆動回路５６の制御に用いるデータ及びプログラムを記憶したメモリ４８があり、ワイパ制御装置１０のマイクロコンピュータ５８には、上位ＥＣＵ(Electronic Control Unit)９０を介してワイパスイッチ５０が接続されている。メモリ４８は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置である。
【００４０】
マイクロコンピュータ５８は、ホールセンサ７２が出力した信号に基づいてワイパモータ１８のロータの位置を算出する。また、マイクロコンピュータ５８は、算出したロータの位置に基づいた位相を有する電圧を生成するように駆動回路５６を制御する。
【００４１】
ワイパスイッチ５０は、電源である車両のバッテリからワイパモータ１８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５０は、ワイパブレード２８、３０を、低速で動作させるＬｏモード選択位置、高速で動作させるＨｉモード選択位置、一定周期で間欠的に動作させるＩＮＴモード選択位置、格納（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た回転速度の指令の信号をマイクロコンピュータ５８に出力する。
【００４２】
ワイパスイッチ５０から各モードの選択位置に応じて出力された信号がマイクロコンピュータ５８に入力されると、マイクロコンピュータ５８はワイパスイッチ５０からの出力信号に対応する制御を行う。
【００４３】
図２は、本実施の形態に係るワイパ制御装置１０の構成の一例の概略を示すブロック図である。また、図２示したワイパモータ１８は、一例として、三相６極のＤＣブラシレスモータである。ワイパモータ１８のロータ８８は、各々３つのＳ極及びＮ極の永久磁石で構成されている。ロータ８８の磁界は、ホールセンサ７２によって検知される。ホールセンサ７２は、ロータ８８の永久磁石の極性に対応してロータ８８とは別に設けられたセンサマグネット７０の磁界を検知してもよい。ホールセンサ７２は、ロータ８８又はセンサマグネット７０の磁界を、ロータ８８の位置を示す磁界として検知する。
【００４４】
ホールセンサ７２が出力した信号は、制御回路であるマイクロコンピュータ５８に入力される。マイクロコンピュータ５８は、集積回路であり、スタンバイ回路６０によって電源８０から供給される電力が制御されている。
【００４５】
ホールセンサ７２からマイクロコンピュータ５８に入力される信号は、正弦波状のアナログ信号であるが、マイクロコンピュータ５８内のホールセンサエッジ検出部６６で矩形波状のデジタル信号に変換される。また、ホールセンサエッジ検出部６６では、デジタル信号がハイレベルからローレベルへ、又はローレベルからハイレベルへ変化する箇所であるエッジが検出される。
【００４６】
デジタル信号及びエッジの情報はモータ位置推定部６４に入力され、モータ位置推定部６４でロータ８８の位置が算出される。算出されたロータ８８の位置の情報は、通電制御部６８に入力される。
【００４７】
マイクロコンピュータ５８の指令値算出部６２には、上位ＥＣＵ９０からワイパスイッチ５０の各動作モードの選択位置に応じた「Ｌｏ」「Ｈｉ」「Ｉｎｔ」等の動作モードの信号が入力される。ワイパスイッチ５０の各動作モードの選択位置に応じて上位ＥＣＵ９０から出力された信号がマイクロコンピュータ５８に入力されると、マイクロコンピュータ５８が当該信号に対応する制御をメモリ４８に記憶されている速度マップに従って行うようになっている。メモリ４８は、ワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上の位置に応じて出力軸３２の回転速度を規定した速度マップを記憶している。なお、メモリ４８には作動時間に応じて出力軸３２の角度を規定した角度マップを記憶していてもよい。マイクロコンピュータ５８の指令値算出部６２は、上位ＥＣＵ９０から入力された動作モードの信号から動作モードに係る指令を抽出して、通電制御部６８に入力する。また、通電制御部６８には、回転角度センサ５４の信号も入力される。通電制御部６８は、回転角度センサ５４の信号からワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上での位置を算出する。
【００４８】
通電制御部６８は、モータ位置推定部６４で算出されたロータ８８の位置及びワイパブレード２８、３０の位置に応じて変化する電圧の位相を動作モードに応じた速度マップを参照して算出すると共に、算出した位相及び動作モードに応じたロータ８８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６８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５６に出力するＰＷＭ制御を行う。
【００４９】
駆動回路５６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５６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（ＭＯＳＦＥＴ）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。
【００５０】
ＦＥＴ７４、ＦＥＴ７６のうち、ＦＥＴ７４Ｕのソース及びＦＥＴ７６Ｕのドレインは、コイル８６Ｕ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８６Ｖ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８６Ｗの端子に接続されている。なお、コイル８６Ｕ、８６Ｖ、８６Ｗは、各々、個々を区別する必要がない場合は「コイル８６」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。
【００５１】
ＦＥＴ７４及びＦＥＴ７６のゲートは通電制御部６８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。
【００５２】
本実施の形態では、スイッチング素子であるＦＥＴ７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ、７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗで構成された駆動回路５６の近くにサーミスタ１０２を実装している。サーミスタ１０２は温度によって抵抗値が変化する素子であり、抵抗１０４と共に分圧回路を構成する。抵抗１０４とサーミスタ１０２によって分圧された電圧は通電制御部６８に入力される。通電制御部６８は、入力された電圧に基づいて、ＦＥＴ７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ、７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗが実装されている基板の温度を検知し、基板の温度が所定の閾値以上になった場合は、ワイパモータ１８の回転速度を低下させることにより、基板等の過熱を解消する。
【００５３】
また、本実施の形態のワイパ制御装置１０には、電源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。電源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。
【００５４】
図３は、矩形波駆動方式におけるホールセンサ７２の出力信号１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０ＷとブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の波形である通電波形１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗとを対比させたタイムチャートの一例である。
【００５５】
前述のように、ワイパモータ１８はブラシレスＤＣモータなので、ワイパモータ１８のロータの位置に応じて通電する相を変化させることを要する。ブラシレスＤＣモータのような三相同期モータでは、正回転させる場合に、一例として以下の様な通電処理を行う。以下、オンにすると言及してないＦＥＴはオフの状態である。
【００５６】
（１）出力信号１１０Ｕの立ち下がりエッジを検出した場合、ＦＥＴ７４Ｕ、７６ＶをオンにしてＵ相のコイル８６ＵからＶ相のコイル８６Ｖへ通電。
（２）上記（１）の手順開始後、出力信号１１０Ｗの立ち上りエッジを検出した場合、ＦＥＴ７４Ｕ、７６ＷをオンにしてＵ相のコイル８６ＵからＷ相のコイル８６Ｗへ通電。
（３）上記（２）の手順開始後、出力信号１１０Ｖの立ち下がりエッジを検出した場合、ＦＥＴ７４Ｖ、７６ＷをオンにしてＶ相のコイル８６ＶからＷ相のコイル８６Ｗへ通電。
（４）上記（３）の手順開始後、出力信号１１０Ｕの立ち上がりエッジを検出した場合、ＦＥＴ７４Ｖ、７６ＵをオンにしてＶ相のコイル８６ＶからＵ相のコイル８６Ｕへ通電。
（５）上記（４）の手順開始後、出力信号１１０Ｗの立ち下がりエッジを検出した場合、ＦＥＴ７４Ｗ、７６ＵをオンにしてＷ相のコイル８６ＷからＵ相のコイル８６Ｕへ通電。
（６）上記（５）の手順開始後、出力信号１１０Ｖの立ち上がりエッジを検出した場合、ＦＥＴ７４Ｗ、７６ＶをオンにしてＷ相のコイル８６ＷからＶ相のコイル８６Ｖへ通電。
【００５７】
上記（１）〜（６）の手順を反復することで、ワイパモータ１８への通電を継続する。その結果、ブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の波形は、図３に示した通電波形１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗのように矩形波状となる。従って、図３に示した通電波形の電圧を生成してモータを駆動させる駆動方式を矩形波駆動方式と称する。図３の通電波形１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗは連続する矩形波として示したが、ＰＷＭによりワイパモータ１８の各相に印加する電圧を制御した場合、通電波形１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗは、小刻みに変化するパルス状の波形となる。
【００５８】
矩形波駆動方式は、ワイパモータ１８の各相に印加する電圧の正負の切り替えが瞬時かつ明瞭なので、電圧利用率が高く電源の電力を有効に活用できる。しかしながら、ワイパモータ１８の各相に印加する電圧の正負の切り替えが瞬時かつ明瞭であるため、ワイパモータ１８のコイル８６に生じる回転磁界の変化が急激であり、その結果、ワイパモータ１８から生じる磁気音が大きいという難点がある。かかる磁気音を低減するには、後述する台形波駆動方式または正弦波駆動方式によってワイパモータ１８を駆動させる。
【００５９】
図４は、台形波駆動方式におけるホールセンサ７２の出力信号１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０ＷとブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の波形である通電波形１１４Ｕ、１１４Ｖ、１１４ＷとブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の実効電圧値波形１１６Ｕ、１１６Ｖ、１１６Ｗとを対比させたタイムチャートの一例である。
【００６０】
台形波駆動方式の通電波形１１４Ｕ、１１４Ｖ、１１４Ｗは、矩形波駆動方式の通電波形１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗに対して、通電パルス１１４ＵＴ、１１４ＶＴ、１１４ＷＴを有する点で相違する。台形波駆動方式では、通電パルス１１４ＵＴ、１１４ＶＴ、１１４ＷＴにより、実効電圧値波形１１６Ｕ、１１６Ｖ、１１６Ｗが正弦波ほどではないものの、台形波状に緩やかに変化するので、矩形波駆動方式に比して回転磁界の急激な変化が抑制される。しかしながら、電圧利用率は、矩形波駆動方式に比して若干及ばない。
【００６１】
図５は、正弦波駆動方式におけるホールセンサ７２の出力信号１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０ＷとブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の波形である通電波形１１８Ｕ、１１８、１１８ＷとブラシレスＤＣモータの各相に印加される電圧の実効電圧値波形１２０Ｕ、１２０Ｖ、１２０Ｗとを対比させたタイムチャートの一例である。
【００６２】
正弦波駆動方式では、図５に示したように、各相への通電は、通電開始時はパルス状の波形で印加される電圧のパルス幅を小さくして実効電圧値を低下させ、その後、電圧のパルス幅を徐々に大きくして実効電圧値を大きくし、パルス幅が極大すなわち実効電圧値が極大になった後、電圧のパルス幅を徐々に小さくして実効電圧値を低下させる通電処理が行われる。図５の通電波形１１８Ｕ、１１８、１１８Ｗは、通電開始時にはパルス幅が小さく、その後、パルス幅が徐々に大きくなりパルス幅が極大になった後は、パルス幅が徐々に小さくなっている。
【００６３】
その結果、ブラシレスＤＣモータの各相のコイルに印加される電圧の実効電圧値は、実効電圧値波形１２０Ｕ、１２０Ｖ、１２０Ｗのように正弦波となる。実効電圧値波形１２０Ｕ、１２０Ｖ、１２０Ｗの各々の位相差は１２０°なので、ブラシレスＤＣモータの各相のコイルに印加される電圧の実効電圧値は、実質的には三相交流と同様の波形を呈する。
【００６４】
正弦波駆動方式では、実効電圧値波形１２０Ｕ、１２０、１２０Ｗが正弦波状に緩やかに変化し、矩形波駆動方式及び台形波駆動方式に比して回転磁界の急激な変化が抑制される。しかしながら、電圧利用率は、台形波駆動方式よりもさらに低下する。
【００６５】
正弦波駆動方式では、正弦波電圧に３次高調波成分（ワイパモータ１８の電気角の周期の３分の１の周期で変化する成分）を重畳して得られる重畳後電圧を各相の電圧指令として用いることが考えられている。図６は、正弦波電圧１２２Ｕ、３次高調波成分１２６Ｕ、重畳後電圧１２４Ｕの関係の一例を示した説明図である。図６は一例としてＵ相における電圧指令を示している。図６に示したように、重畳後電圧１２４Ｕを各相の電圧指令として用いる場合、正弦波電圧１２２Ｕを各相の電圧指令として用いる場合に比して電気角９０°付近及び電気角２７０°付近で電圧の絶対値が若干小さくなるが、それら以外の電気角の範囲では重畳後電圧１２４Ｕの電圧の絶対値が正弦波電圧１２２Ｕの電圧の絶対値を上回る。その結果、重畳後電圧１２４Ｕを各相の電圧指令として用いる正弦波駆動方式では、図５に示した通常の正弦波駆動方式よりも電圧利用率が向上する。
【００６６】
また、三相のうち、二相のみでＰＷＭを行う二相変調方式によっても、正弦波駆動方式での電圧利用率を向上させることができる。図７は、二相変調方式による各相の電圧指令１２８Ｕ、１２８Ｖ、１２８Ｗの一例を示した説明図である。電圧指令１２８Ｕ、１２８Ｖ、１２８Ｗの各々の極大値及び極小値は一定値で連続する。極大値及び極小値を示した相のスイッチング素子ではＰＷＭを行わず、オン状態を継続し、他の二相のスイッチング素子でＰＷＭを行う。その結果、二相変調方式の電圧指令１２８Ｕ、１２８Ｖ、１２８Ｗの電圧の絶対値は、通常の正弦波駆動方式の電圧指令の電圧の絶対値を上回り、図５に示した通常の正弦波駆動方式よりも電圧利用率が向上する。
【００６７】
図８は、本実施の形態に係る車両用ワイパ装置１００のワイパモータ１８の始動時、Ｌｏモード及びＨｉモードでの駆動方式の例を示した表である。本実施の形態で用いる駆動方式は、矩形波駆動方式、台形波駆動方式及び正弦波駆動方式の３種類である。また、車両用ワイパ装置１００の払拭速度が高速のＨｉモードと低速のＬｏモードとである場合、払拭速度のモードによって用いられる駆動方式は、図８のようになる。
【００６８】
図８において、始動時には、いずれの場合も矩形波駆動方式を用いる。ブラシレスＤＣモータを始動するには、ロータ８８の位置を検出し、ロータ８８の位置に応じた電圧をブラシレスＤＣモータのコイルに印加し、印加する電圧を徐々に上げていく通電制御を行うので、かかる制御においては、電源電圧を単純にオンオフしてブラシレスＤＣモータへの印加電圧を生成する矩形波駆動方式が適しているからである。
【００６９】
図８に示したように、本実施の形態では、払拭速度が高速のＨｉモードでは電圧利用率が高い矩形波駆動方式または台形波駆動方式を用い、払拭速度が低速のＬｏモードではワイパモータ１８から発生する磁気音が小さい正弦波駆動方式または台形波駆動方式を用いる。一般的には、Ｌｏモードでは静粛性に優れる正弦波駆動方式を用い、Ｈｉモードでは電圧利用率が高い矩形波駆動方式を用いる（図８左列）。また、Ｈｉモードでもワイパモータ１８から発生する磁気音を抑制したい場合には、Ｌｏモードで正弦波駆動方式を用い、Ｈｉモードで台形波駆動方式を用いる（図８中列）。さらに、Ｌｏモードでも磁気音の抑制よりも電圧利用率の向上を優先する場合には、Ｌｏモードで台形波駆動方式を用い、Ｈｉモードで矩形波駆動方式を用いてもよい（図８右列）。または、Ｌｏモード及びＨｉモードで台形波駆動方式を用いてもよい。図８は、ＬｏモードとＨｉモードとの２段階で払拭速度を変更する場合を示したが、ＬｏモードとＨｉモードとの間に、中間速度のＭｉｄモードを設けてもよい。かかる場合には、Ｌｏモードで正弦波駆動方式を、Ｍｉｄモードで台形波駆動方式を、Ｈｉモードで矩形波駆動方式を各々用いる。
【００７０】
図９は、本実施の形態に係る車両用ワイパ装置１００のワイパモータ１８の回転速度に応じた駆動方式の一例を示した表である。図９は図８と異なり、払拭動作のモードで起動方式を切り替えるのではなく、ワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度、すなわちワイパブレード２８、３０の払拭速度の高低に応じて駆動方式を切り替える。
【００７１】
始動時には、図８の場合と同様に矩形波駆動方式を用いるが、以後、ワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度が高くなるに従って駆動方式を正弦波駆動方式、次いで台形波駆動方式、さらには矩形波駆動方式に変更する。
【００７２】
図１０は、ワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上の位置に応じた払拭速度（すなわちワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度）の制御に用いる速度マップの例を示した概略図である。図１０の各図において、横軸はワイパブレード２８、３０の位置であり、縦軸は目標払拭速度すなわち出力軸３２の目標回転速度である。本実施の形態では、図１０に示した速度マップを参照して、回転角度センサ５４で検出した出力軸３２の回転角度に対応したワイパブレード２８、３０の位置に応じて出力軸３２の回転速度を制御する。
【００７３】
図１０（Ａ）は、Ｌｏモードで使用する速度マップの一例である。下反転位置Ｐ２から開始される区間Ｓ０１は、ワイパモータ１８の始動時であるので、回転速度が閾値回転速度ＳＴ０に達するまで図９に示したように矩形波駆動方式でワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【００７４】
区間Ｓ０１に後続する区間Ｓ０２は第１速度ＳＴ１未満の低速度域に相当するので正弦波駆動方式で電圧を生成し、続く区間Ｓ０３は第１速度ＳＴ１以上かつ第２速度ＳＴ２未満の中速度域に相当するので台形波駆動方式で電圧を生成する。区間Ｓ０３に後続する区間Ｓ０４は低速度域に相当するので正弦波駆動方式で電圧を生成する。
【００７５】
区間Ｓ０５は、始動時における区間Ｓ０１の回転速度と同じなので、区間Ｓ０１同様に矩形波駆動方式を用いてもよいし、区間Ｓ０４で用いた正弦波駆動方式で電圧を生成してワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１に到達するようにワイパモータ１８の回転を制御してもよい。
【００７６】
ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１で反転した後は、図１０（Ａ）に示した速度マップを横軸方向でＰ１からＰ２（右から左）に向かって参照し、区間Ｓ０５で矩形波駆動方式、区間Ｓ０４で正弦波駆動方式、区間Ｓ０３で台形波駆動方式、区間Ｓ０２で正弦波駆動方式、そして区間Ｓ０１で矩形波駆動方式または正弦波駆動方式を各々用いてワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【００７７】
図１０（Ｂ）は、Ｈｉモードで使用する速度マップの一例を示した概略図である。下反転位置Ｐ２から開始される区間Ｓ１１は、ワイパモータ１８の始動時であるので、図９に示したように矩形波駆動方式でワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【００７８】
区間Ｓ１１に後続する区間Ｓ１２は低速度域に相当するので正弦波駆動方式で電圧を生成し、続く区間Ｓ１３は中速度域に相当するので台形波駆動方式で電圧を生成する。
【００７９】
区間Ｓ１４は第２速度ＳＴ２以上の高速度域に相当するので矩形波駆動方式で電圧を生成し、区間Ｓ１５は中速度域に相当するので台形波駆動方式で戦圧を生成し、区間Ｓ１６は低速度域に相当するので正弦波駆動方式で電圧を生成し、区間Ｓ１７は始動時である区間Ｓ１１と同様に矩形波駆動方式で電圧を生成してもよいし、区間Ｓ１６と同様に正弦波駆動方式で電圧を生成してもよい。
【００８０】
ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１で反転した後は、図１０（Ｂ）に示した速度マップを横軸方向でＰ１からＰ２（右から左）に向かって参照し、区間Ｓ１７で矩形波駆動方式、区間Ｓ１６で正弦波駆動方式、区間Ｓ１５で台形波駆動方式、区間Ｓ１４で矩形波駆動方式、区間Ｓ１３で台形波駆動方式、区間Ｓ１２で正弦波駆動方式、そして区間Ｓ１１で矩形波駆動方式または正弦波駆動方式を各々用いてワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【００８１】
図１０（Ｃ）は、Ｈｉモードで使用する速度マップの他の例を示した概略図である。図１０（Ｃ）は、回転速度の最大値が図１０（Ｂ）の場合よりも大きくなっている。図１０（Ｃ）に示した区間Ｓ２１は、ワイパモータ１８の始動時であるので、図９に示したように矩形波駆動方式でワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【００８２】
区間Ｓ２１に後続する区間Ｓ２２は低速度域に相当するので正弦波駆動方式で電圧を生成し、続く区間Ｓ２３は中速度域に相当するので台形波駆動方式で電圧を生成する。
【００８３】
区間Ｓ２４は高速度域に相当するので矩形波駆動方式で電圧を生成し、区間Ｓ２５は中速度域に相当するので台形波駆動方式で戦圧を生成し、区間Ｓ２６は低速度域に相当するので正弦波駆動方式で電圧を生成し、区間Ｓ２７は始動時である区間Ｓ２１と同様に矩形波駆動方式で電圧を生成してもよいし、区間Ｓ２６と同様に正弦波駆動方式で電圧を生成してもよい。
【００８４】
ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１で反転した後は、図１０（Ｃ）に示した速度マップを横軸方向でＰ１からＰ２（右から左）に向かって参照し、区間Ｓ２７で矩形波駆動方式、区間Ｓ２６で正弦波駆動方式、区間Ｓ２５で台形波駆動方式、区間Ｓ２４で矩形波駆動方式、区間Ｓ２３で台形波駆動方式、区間Ｓ２２で正弦波駆動方式、そして区間Ｓ２１で矩形波駆動方式または正弦波駆動方式を各々用いてワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【００８５】
図１１は、本実施の形態に係る車両用ワイパ装置１００の処理の一例を示したフローチャートである。図１１に示した処理は、ワイパスイッチ５０がオンになってワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２または上反転位置Ｐ１から払拭動作を開始する際に開始される。ステップ９００では、ホールセンサ７２が出力したホールセンサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジを検出する。ステップ９０２では、検出したエッジに応じて通電相を切り替え、ステップ９０４ではホールセンサ７２が出力したホールセンサ信号からワイパモータ１８のロータ８８の回転速度を算出する。
【００８６】
ステップ９００〜９０４の手順は、図９、１０に示した始動時の矩形波駆動方式で電圧を生成する段階である。ステップ９０６では、ロータ８８の回転速度が閾値回転速度以上になったか否かを判定する。閾値回転速度ＳＴ０は、始動時の矩形波駆動方式に後続する正弦波駆動方式でのロータ８８の回転速度の下限値である。閾値回転速度ＳＴ０は、例えば、図１０（Ａ）に示した区間Ｓ０１と区間Ｓ０２との境界線における回転速度である。ステップ９０６では、回転速度が閾値回転速度ＳＴ０以上の場合には手順をステップ９０８に移行し、回転速度が閾値回転速度ＳＴ０未満の場合には手順をステップ９１８に移行する。
【００８７】
ステップ９０８では、回転角度センサ５４が出力した回転角度センサ情報を取得し、ステップ９１０では、取得した回転角度センサ情報からワイパモータ１８の出力軸３２の回転角度及び回転速度を算出する。
【００８８】
ステップ９１２では、図１０に例示したような速度マップが示す目標回転速度とステップ９１０で算出した出力軸３２の回転速度（実回転速度）との偏差を算出し、ステップ９１４では、ステップ９１２で算出した偏差を解消し得る回転速度に応じた駆動方式を選択する。偏差の解消は、例えばＰＩ（Proportional-Integral）制御等の既知の方法によって行う。ステップ９１６では、選択した駆動方式に応じた制御を行って、手順をステップ９０６に移行する。
【００８９】
ステップ９１８では、ワイパブレード２８、３０が反転位置（上反転位置Ｐ１または下反転位置Ｐ２）に到達したか否かを判定し、反転位置に到達した場合は処理を終了する。ステップ９１８でワイパブレード２８、３０が反転位置に到達していない場合には手順をステップ９００に移行して、始動時の矩形波駆動方式による電圧生成を継続する。なお、図１１に示した処理は、ワイパブレード２８、３０が反転位置に到達した場合に処理を終了するが、ワイパブレード２８、３０が当該反転位置で反転した場合には、再スタートし、ステップ９００の手順を開始する。
【００９０】
図１２は、図１１のステップ９１６で選択した駆動方式に応じた制御の一例を示したフローチャートであり、一例として正弦波駆動方式の場合の手順を示している。ステップ１００では、ホールセンサ７２が出力したホールセンサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジを検出する。
【００９１】
ステップ１０２では、ホールセンサ信号からワイパモータ１８のロータ８８の回転速度を算出し、ステップ１０２では、ホールセンサ信号のエッジから算出したロータ８８の位置及びロータ８８の回転速度に従った各相の駆動デューティ比を算出し、ステップ１０６では、算出した駆動デューティ比に従った駆動指令を駆動回路５６に出力する。
【００９２】
ステップ１０８では、ホールセンサ信号にエッジが存在するか否かを判定し、エッジが存在する場合は処理をリターンし、エッジが存在しない場合には手順をステップ１０４に移行して、駆動デューティ比の算出及び駆動指令の出力を継続する。
【００９３】
図１２では、正弦波駆動方式の場合について説明したが、台形波駆動方式、矩形波駆動方式も手順自体は正弦波駆動方式の場合と大差ないので、それらについての詳細な説明は省略する。
【００９４】
以上説明したように、本実施の形態では、払拭速度が低速度域の場合は、ワイパモータ１８から発生する磁気音が少ない正弦波駆動方式によってワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。そして、払拭速度が中速度域に到達した場合は、正弦波駆動方式よりも電圧利用率が良好な台形波駆動方式によってワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成し、払拭速度が高速度域に到達した場合は、台形波駆動方式よりも電圧利用率が良好な矩形波駆動方式によってワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【００９５】
矩形波駆動方式ではワイパモータ１８から発生する磁気音が顕著になるが、電圧利用率が良好なので、Ｈｉモード等の高速度域に対応するようにワイパモータ１８を高出力で回転させることが可能となる。また、Ｈｉモード等で払拭速度を高速にした場合は、ワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２を擦過する音、及びワイパブレード２８、３０が反転位置で反転する音が顕著となるので、ワイパモータ１８から発生する磁気音がこれらの音に紛れて、それほど耳障りではなくなる場合がある。
【００９６】
また、Ｌｏモード等の低速度域では、ワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２を擦過する音、及びワイパブレード２８、３０が反転位置で反転する音がＨｉモード等の高速度域よりも低下するが、正弦波駆動方式によりワイパモータ１８から発生する磁気音も抑制されるので、車室内の静粛性が維持されるという効果を奏する。
【００９７】
［第２の実施の形態］
続いて本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、払拭速度が高速度域の場合に正弦波駆動方式を行うと共に、払拭速度が低速度域の場合に正弦波駆動方式を行う点で第１の実施の形態と相違する。その他、構成については、第１の実施の形態の車両用ワイパ装置１００と同様なので、本実施の形態に係る車両用ワイパ装置の構成についての詳細な説明は省略する。
【００９８】
図１３は、本実施の形態に係る車両用ワイパ装置１００のワイパモータ１８の始動時、Ｌｏモード及びＨｉモードでの駆動方式の例を示した表である。車両用ワイパ装置１００の払拭速度が高速のＨｉモードと低速のＬｏモードとである場合、払拭速度のモードによって用いられる駆動方式は、図１３のようになる。本実施の形態でも始動時には、第１の実施の形態と同様に矩形波駆動方式を用いる。
【００９９】
図１３に示したように、本実施の形態では、払拭速度が低速のＬｏモードでは矩形波駆動方式または台形波駆動方式を用い、払拭速度が高速のＨｉモードでは正弦波駆動方式または台形波駆動方式を用いる。低速度域ではワイパモータ１８のコイル８６に印加される電圧は低いので、磁気音が発生しやすい矩形波駆動方式でも、生じた磁気音の大きさは高速度域よりも小さくなる。また、高速度域で正弦波駆動方式を行うことにより、ワイパモータ１８から発生する磁気音を矩形波駆動方式よりも低下させることができ、低速度域から高速度域まで、磁気音を抑制したワイパモータ１８の回転制御が可能になる。
【０１００】
一般的には、Ｌｏモードでは矩形波駆動方式を用い、Ｈｉモードでは静粛性に優れる正弦波駆動方式を用いる（図１３左列）。また、Ｌｏモードでもワイパモータ１８から発生する磁気音を抑制したい場合には、Ｌｏモードで台形波駆動方式を用い、Ｈｉモードで正弦波駆動方式を用いる（図１３中列）。さらに、Ｈｉモードでも磁気音の抑制よりも電圧利用率の向上を優先する場合には、Ｈｉモードで台形波駆動方式を用い、Ｌｏモードで矩形波駆動方式を用いてもよい（図１３右列）。または、Ｌｏモード及びＨｉモードで台形波駆動方式を用いてもよい。図１３は、ＬｏモードとＨｉモードとの２段階で払拭速度を変更する場合を示したが、ＬｏモードとＨｉモードとの間に、中間速度のＭｉｄモードを設けてもよい。かかる場合には、Ｌｏモードで矩形波駆動方式を、Ｍｉｄモードで台形波駆動方式を、Ｈｉモードで正弦波駆動方式を各々用いる。
【０１０１】
図１４は、本実施の形態に係る車両用ワイパ装置１００のワイパモータ１８の回転速度に応じた駆動方式の一例を示した表である。図１４は図１３と異なり、払拭動作のモードで起動方式を切り替えるのではなく、ワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度、すなわちワイパブレード２８、３０の払拭速度の高低に応じて駆動方式を切り替える。
【０１０２】
始動時には、図１３の場合と同様に矩形波駆動方式を用いるが、以後、ワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度が高くなるに従って駆動方式を矩形波駆動方式、次いで台形波駆動方式、さらには正弦波駆動方式に変更する。図１４に示したように駆動方式を変更する場合、図１０に示した各区間での駆動方式は下記のようになる。
【０１０３】
図１０（Ａ）は、Ｌｏモードで使用する速度マップの一例であるが、下反転位置Ｐ２から開始される区間Ｓ０１は、ワイパモータ１８の始動時であるので、回転速度が閾値回転速度ＳＴ０に達するまで図１４に示したように矩形波駆動方式でワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【０１０４】
区間Ｓ０１に後続する区間Ｓ０２は第１速度ＳＴ１未満の低速度域に相当するので矩形波駆動方式で電圧を生成し、続く区間Ｓ０３は第１速度ＳＴ１以上かつ第２速度ＳＴ２未満の中速度域に相当するので台形波駆動方式で電圧を生成する。区間Ｓ０３に後続する区間Ｓ０４は低速度域に相当するので矩形波駆動方式で電圧を生成する。
【０１０５】
区間Ｓ０５は、始動時における区間Ｓ０１の回転速度と同じなので、区間Ｓ０１同様に矩形波駆動方式を用いて電圧を生成してワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１に到達するようにワイパモータ１８の回転を制御する。
【０１０６】
ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１で反転した後は、図１０（Ａ）に示した速度マップを横軸方向でＰ１からＰ２（右から左）に向かって参照し、区間Ｓ０５で矩形波駆動方式、区間Ｓ０４で矩形波駆動方式、区間Ｓ０３で台形波駆動方式、区間Ｓ０２で矩形波駆動方式、そして区間Ｓ０１で矩形波駆動方式を各々用いてワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【０１０７】
図１０（Ｂ）は、Ｈｉモードで使用する速度マップの一例を示した概略図である。下反転位置Ｐ２から開始される区間Ｓ１１は、ワイパモータ１８の始動時であるので、図１４に示したように矩形波駆動方式でワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【０１０８】
区間Ｓ１１に後続する区間Ｓ１２は低速度域に相当するので矩形波駆動方式で電圧を生成し、続く区間Ｓ１３は中速度域に相当するので台形波駆動方式で電圧を生成する。
【０１０９】
区間Ｓ１４は第２速度ＳＴ２以上の高速度域に相当するので正弦波駆動方式で電圧を生成し、区間Ｓ１５は中速度域に相当するので台形波駆動方式で戦圧を生成し、区間Ｓ１６は低速度域に相当するので矩形波駆動方式で電圧を生成し、区間Ｓ１７は始動時である区間Ｓ１１と同様に矩形波駆動方式で電圧を生成する。
【０１１０】
ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１で反転した後は、図１０（Ｂ）に示した速度マップを横軸方向でＰ１からＰ２（右から左）に向かって参照し、区間Ｓ１７で矩形波駆動方式、区間Ｓ１６で矩形波駆動方式、区間Ｓ１５で台形波駆動方式、区間Ｓ１４正弦波駆動方式、区間Ｓ１３で台形波駆動方式、区間Ｓ１２で矩形波駆動方式、そして区間Ｓ１１で矩形波駆動方式を各々用いてワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【０１１１】
図１０（Ｃ）は、Ｈｉモードで使用する速度マップの他の例を示した概略図である。図１０（Ｃ）に示した区間Ｓ２１は、ワイパモータ１８の始動時であるので、図１４に示したように矩形波駆動方式でワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【０１１２】
区間Ｓ２１に後続する区間Ｓ２２は低速度域に相当するので矩形波駆動方式で電圧を生成し、続く区間Ｓ２３は中速度域に相当するので台形波駆動方式で電圧を生成する。
【０１１３】
区間Ｓ２４は高速度域に相当するので正弦波駆動方式で電圧を生成し、区間Ｓ２５は中速度域に相当するので台形波駆動方式で戦圧を生成し、区間Ｓ２６は低速度域に相当するので矩形波駆動方式で電圧を生成し、区間Ｓ２７は始動時である区間Ｓ２１と同様に矩形波駆動方式で電圧を生成する。
【０１１４】
ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１で反転した後は、図１０（Ｃ）に示した速度マップを横軸方向でＰ１からＰ２（右から左）に向かって参照し、区間Ｓ２７で矩形波駆動方式、区間Ｓ２６で矩形波駆動方式、区間Ｓ２５で台形波駆動方式、区間Ｓ２４で正弦波駆動方式、区間Ｓ２３で台形波駆動方式、区間Ｓ２２で矩形波駆動方式、そして区間Ｓ２１で矩形波駆動方式を各々用いてワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【０１１５】
以上説明したように、本実施の形態では、払拭速度が高速度域の場合は、ワイパモータ１８から発生する磁気音が少ない正弦波駆動方式によってワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。そして、払拭速度が中速度域の場合は台形波駆動方式によってワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成し、払拭速度が低速度域の場合は矩形波駆動方式によってワイパモータ１８のコイル８６に印加する電圧を生成する。
【０１１６】
低速度域では回転磁界の変化が高速度域に比して緩慢なので、矩形波駆動方式でも磁気音の発生は高速度域よりも抑制される。また、Ｈｉモード等で払拭速度を高速にした場合は、ワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２を擦過する音、及びワイパブレード２８、３０が反転位置で反転する音が顕著となるので、正弦波駆動方式によりワイパモータ１８から発生する磁気音を抑制することによって車両用ワイパ装置１００全体から生じる騒音を低下させることが可能になるという効果を奏する。
【０１１７】
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、１モータリンク付のタンデム払拭方式の車両用ワイパ装置１００に本発明を適用したが、２モータＤＤ（ダイレクトドライブ）のタンデム払拭方式の車両用ワイパ装置及び対向払拭方式の車両用ワイパ装置に本発明を各々適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１０…ワイパ制御装置、１２…ウィンドシールドガラス（ウィンドシールド）、１４，１６…ワイパ、１８…ワイパモータ、２０…リンク機構、２４，２６…ワイパアーム、２８，３０…ワイパブレード、３２…出力軸、３４…クランクアーム、３６…リンクロッド、３８，４０…ピボットレバー、４２，４４…ピボット軸、４６…リンクロッド、４８…メモリ、５０…ワイパスイッチ、５２…減速機構、５４…回転角度センサ、５６…駆動回路、５８…マイクロコンピュータ、６０…スタンバイ回路、６２…指令値算出部、６４…モータ位置推定部、６６…ホールセンサエッジ検出部、６８…通電制御部、７０…センサマグネット、７２…ホールセンサ、７４Ｕ，７４Ｖ，７４Ｗ，７６Ｕ，７６Ｖ，７６Ｗ…ＦＥＴ、８０…電源、８２…ノイズ防止コイル、８４Ａ…平滑コンデンサ、８６Ｕ，８６Ｖ，８６Ｗ…コイル、８８…ロータ、９０…上位ＥＣＵ、１００…車両用ワイパ装置、１０２…サーミスタ、１０４…抵抗、１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗ…出力信号、１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ…通電波形、１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗ…通電波形、１１４ＵＴ，１１４ＶＴ，１１４ＷＴ…通電パルス、１１６Ｕ，１１６Ｖ，１１６Ｗ…実効電圧値波形、１１８Ｕ，１１８，１１８Ｗ…通電波形、１２０Ｕ，１２０，１２０Ｗ…実効電圧値波形、１２２Ｕ…正弦波電圧、１２４Ｕ…重畳後電圧、１２６Ｕ…３次高調波成分、１２８Ｕ，１２８Ｖ．１２８Ｗ…電圧指令、Ｐ１…上反転位置、Ｐ２…下反転位置、Ｐ３…格納位置、Ｓ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６，Ｓ２７…区間、ＳＴ０…閾値回転速度、ＳＴ１…第１速度、ＳＴ２…第２速度
【図１】
2019004675.tif 000003
【図２】
2019004675.tif 000004
【図３】
2019004675.tif 000005
【図４】
2019004675.tif 000006
【図５】
2019004675.tif 000007
【図６】
2019004675.tif 000008
【図７】
2019004675.tif 000009
【図８】
2019004675.tif 000010
【図９】
2019004675.tif 000011
【図１０】
2019004675.tif 000012
【図１１】
2019004675.tif 000013
【図１２】
2019004675.tif 000014
【図１３】
2019004675.tif 000015
【図１４】
2019004675.tif 000016