(57)【要約】【課題】走行風等の外力の作用を考慮してワイパモータの回転制御を行うワイパ制御装置を提供する。【解決手段】マイクロコンピュータ５８は、電流検出部８２で検出したモータ電流から推定される出力軸３２のトルクが、回転角度センサ５４で検出された回転角度に応じた基本制限トルク以下になるように駆動回路５６を制御すると共に、車速センサ９４で車速を検出した場合は、出力軸３２のトルクが、当該車速に応じて補正した基本制限トルク以下になるように駆動回路５６を制御する。【選択図】図２
2019193536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイパブレードを払拭動作させるワイパモータを駆動する駆動回路と、
前記ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角度検出部と、
前記出力軸の回転角度に対応した前記出力軸の基本制限トルクを記憶した記憶部と、
前記ワイパモータの巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、
車速または車両の外気温を環境情報として取得する環境情報取得部と、
前記電流検出部で検出した電流から推定される前記出力軸のトルクが、前記回転角度検出部で検出された回転角度に応じた基本制限トルク以下になるように前記駆動回路を制御すると共に、前記出力軸のトルクが、前記環境情報取得部が環境情報を取得した環境情報に応じて補正した基本制限トルク以下になるように前記駆動回路を制御する制御部と、
を含むワイパ制御装置。
【請求項２】
前記環境情報が車速の場合、前記ワイパブレードが下反転位置から上反転位置に払拭動作する際に、前記基本制限トルクを前記車速の２乗に従って低下させる補正を行い、前記ワイパブレードが上反転位置から下反転位置に払拭動作する際に、前記基本制限トルクを前記車速の２乗に従って増大させる補正を行う請求項１に記載のワイパ制御装置。
【請求項３】
前記環境情報である外気温が所定の閾値以下の場合、前記基本制限トルクを増大させる補正を行う請求項１に記載のワイパ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイパ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反転制御式のワイパ装置は、ワイパモータを正回転及び逆回転させて、ワイパブレードを予め設定された反転位置間で往復払拭動作させる。図７は、反転制御式のワイパ装置の一例を示した概略図である。図７に示したワイパ装置は、バッテリ８０から供給された電力８４によりワイパモータ１８の出力軸３２を回転させ、出力軸３２の回転を、リンク機構２０を介してワイパアーム２４、２６に伝達してワイパブレード２８、３０を払拭動作させる。
【０００３】
リンク機構２０は、一種の梃子として機能する。図８（Ａ）はリンク機構２０によるトルク増幅の一例を示した概略図である。リンク機構２０によるトルク増幅は、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１又は下反転位置Ｐ２付近に位置している際に増大し、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との中間位置Ｐ４付近で極小となる。従って、ワイパモータ１８の出力軸３２のトルクの制限値（制限トルク）は、図８（Ｂ）に示したような、中間位置Ｐ４付近で極大となる、上に凸の曲線状として変化することにより、ワイパアーム２４、２６に作用する負荷、特に、ウィンドシールドガラス（ウィンドシールド）表面に存在する障害物等によってワイパブレード２８、３０の払拭動作が阻害された場合の負荷を、図８（Ｃ）に示したように、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間で一定にすることができる。ワイパモータ１８の回転制御には、種々の方式が考えられるが、出力軸３２のトルクに着目した場合、リンク機構２０を有するワイパ装置のワイパモータ１８の出力軸３２のトルクの上限（制限）を、図８（Ｂ）に示した曲線のように設定することがある。
【０００４】
図８（Ｂ）に示したワイパモータ１８の出力軸３２のトルク制限は低いほど、ワイパモータ１８をはじめとするワイパ装置の構成への負荷は低くなる。しかしながら、出力軸３２のトルク制限が低すぎると、走行風等の外力の作用によってワイパブレード２８、３０の払拭動作が影響を受け、払拭動作が不安定になる問題があった。
【０００５】
特許文献１には、ワイパブレード２８、３０の位置に対応するワイパモータの出力軸に連結されたクランクの回転角度に応じて、出力軸のトルクを変化させるワイパ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５０２５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載のワイパ装置は、車両の走行風等の外力の影響を考慮していないので、実際に車両で使用された場合に、ワイパモータの出力軸のトルクが適切に制御されないおそれがあった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、走行風等の外力の作用を考慮してワイパモータの回転制御を行うワイパ制御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】
【０００９】
請求項１に記載のワイパ制御装置は、ワイパブレードを払拭動作させるワイパモータを駆動する駆動回路と、前記ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角度検出部と、前記出力軸の回転角度に対応した前記出力軸の基本制限トルクを記憶した記憶部と、前記ワイパモータの巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、車速または車両の外気温を環境情報として取得する環境情報取得部と、前記電流検出部で検出した電流から推定される前記出力軸のトルクが、前記回転角度検出部で検出された回転角度に応じた基本制限トルク以下になるように前記駆動回路を制御すると共に、前記出力軸のトルクが、前記環境情報取得部が環境情報を取得した環境情報に応じて補正した基本制限トルク以下になるように前記駆動回路を制御する制御部と、を含んでいる。
【００１０】
このワイパ制御装置によれば、ワイパモータの出力軸の制限トルクを走行風等の外力に応じて補正することにより、当該外力の作用を考慮してワイパモータの回転制御を行うことができる。
【００１１】
請求項２に記載のワイパ制御装置は、請求項１に記載のワイパ制御装置において、前記環境情報が車速の場合、前記ワイパブレードが下反転位置から上反転位置に払拭動作する際に、前記基本制限トルクを前記車速の２乗に従って低下させる補正を行い、前記ワイパブレードが上反転位置から下反転位置に払拭動作する際に、前記基本制限トルクを前記車速の２乗に従って増大させる補正を行う。
【００１２】
このワイパ制御装置によれば、ワイパブレードが下反転位置から上反転位置に払拭動作する際には、走行風が払拭動作の追い風になるので、基本制限トルクを車速の２乗に従って低下させる補正を行い、ワイパブレードが上反転位置から下反転位置に払拭動作する際には、走行風が向かい風になるので、基本制限トルクを車速の２乗に従って増大させる補正を行うことにより、走行風等の外力の作用を考慮してワイパモータの回転制御を行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載のワイパ制御装置は、請求項１に記載のワイパ制御装置において、前記環境情報である外気温が所定の閾値以下の場合、前記基本制限トルクを増大させる補正を行う。
【００１４】
このワイパ制御装置によれば、外気温が低く、積雪又はウィンドシールドガラスの凍結により、ワイパモータの負荷が増大する場合は、基本制限トルクを増大させることにより、凍結や雪溜まりによる外力の作用を考慮してワイパモータの回転制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るワイパ装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明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】本発明の実施の形態に係るワイパモータがブラシ付きモータの場合の駆動回路の一例を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るワイパモータがブラシレスモータの場合の電圧生成回路の一例を示したブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るワイパ制御装置における、車速及び払拭動作の方向に応じた出力軸のトルク制限の一例を示した説明図である。
【図６】本実施の形態に係るワイパ制御装置のモータ駆動制御の一例を示したフローチャートである。
【図７】反転制御式のワイパ装置の一例を示した概略図である。
【図８】（Ａ）はリンク機構によるトルク増幅の一例を示した概略図であり、（Ｂ）はワイパモータのトルク制限の一例を示した概略図であり、（Ｃ）はワイパアーム拘束時のワイパ装置の負荷を示した概略図である。る。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置１００の構成を示す概略図である。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とを備えている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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を有している。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
本実施の形態に係るワイパ装置１００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、ワイパ装置１００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１１０°である。
【００２３】
本実施の形態に係るワイパ装置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。
【００２４】
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。回転角θ２の値は、ワイパ装置１００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。
【００２５】
なお、回転角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。
【００２６】
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モータ制御回路２２が接続されている。本実施の形態に係るワイパモータ制御回路２２は、マイクロコンピュータ５８を含む。また、ワイパモータ制御回路２２は、駆動回路５６等と共に、ワイパ制御装置１０を構成する。
【００２７】
ワイパモータ制御回路２２のマイクロコンピュータ５８は、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の検知結果に基づいてワイパモータ１８の回転速度を制御する。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。
【００２８】
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。
【００２９】
マイクロコンピュータ５８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。駆動回路５６は、ワイパモータ制御回路２２の制御に基づいてワイパモータ１８に印加する電圧を生成する回路であり、電源である車両のバッテリの電力をスイッチングしてワイパモータ１８に印加する電圧を生成する。
【００３０】
また、ワイパモータ制御回路２２のマイクロコンピュータ５８には、車両のエンジンの制御等を行う車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９２を介してワイパスイッチ５０が接続されている。ワイパスイッチ５０は、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、低速で動作させる低速作動モード選択位置（ＬＯＷ）、高速で動作させる高速作動モード選択位置（ＨＩＧＨ）、一定周期で間欠的に動作させる間欠作動モード選択位置（ＩＮＴ）、停止モード選択位置（ＯＦＦ）に切替可能である。また、各モードの選択位置に応じてワイパモータ１８を回転させるための指令信号を車両ＥＣＵ９２と信号入力回路６２とを介してマイクロコンピュータ５８に出力する。例えば、ワイパスイッチ５０が、高速作動モード選択位置ではワイパモータ１８を高速で回転させ、低速作動モード選択位置ではワイパモータ１８を低速で回転させ、間欠作動モード選択位置ではワイパモータ１８を間欠的に回転させる。
【００３１】
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車両ＥＣＵ９２と信号入力回路６２とを介して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からの指令信号に対応する制御を行う。具体的には、マイクロコンピュータ５８は、ワイパスイッチ５０からの指令信号に基づいて、所望する往復払拭周期でワイパブレード２８、３０が作動するように、出力軸３２の回転信号を読み取ってワイパモータ１８に印加する電圧を制御する。
【００３２】
車両ＥＣＵ９２には、車両の速度を検出する車速センサ９４が接続されている。なお、車両ＥＣＵ９２と信号入力回路６２との通信は、一例としてプロトコルにＬＩＮ（Local Interconnect Network）を用いる。
【００３３】
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。図２に示したワイパ制御装置１０は、ワイパモータ１８の巻線の端子に印加する電圧を生成する駆動回路５６と、駆動回路５６を構成するスイッチング素子のオン及びオフを制御するマイクロコンピュータ５８を有するワイパモータ制御回路２２とを含んでいる。マイクロコンピュータ５８には、ダイオード６８を介してバッテリ８０の電力が供給されると共に、バッテリ８０から供給される電力の電圧は、ダイオード６８とマイクロコンピュータ５８との間に設けられた電圧検出回路６０によって検知され、検知結果はマイクロコンピュータ５８に出力される。また、ダイオード６８とマイクロコンピュータ５８との間に一端が接続され、他端（−）が接地された電解コンデンサＣ１が設けられている。電解コンデンサＣ１は、マイクロコンピュータ５８の電源を安定化するためのコンデンサである。電解コンデンサＣ１は、例えば、サージ等の突発的な高電圧を蓄え、接地領域に放電することにより、マイクロコンピュータ５８を保護する。
【００３４】
マイクロコンピュータ５８には、ワイパスイッチ５０から車両ＥＣＵ９２及び信号入力回路６２を介してワイパモータ１８の回転速度を指示するための信号が入力される。マイクロコンピュータ５８には、車速センサ９４からの信号も、車両ＥＣＵ９２及び信号入力回路６２を介して入力される。
【００３５】
また、マイクロコンピュータ５８には、出力軸３２の回転に応じて変化するセンサマグネット７０の磁界を検知する回転角度センサ５４が接続されている。マイクロコンピュータ５８は、回転角度センサ５４が出力した信号に基づいて、出力軸３２の回転角度を算出することにより、ワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上での位置を特定する。
【００３６】
さらに、マイクロコンピュータ５８は、メモリ４８に記憶されているワイパブレード２８、３０の位置に応じて規定されたワイパモータ１８の回転速度のデータを参照して、ワイパモータ１８の回転が、特定したワイパブレード２８、３０の位置に応じた回転数になるように駆動回路５６を制御する。かかるデータは、後述する出力軸３２の制限トルクのデータと共に、メモリ４８に格納される。
【００３７】
駆動回路５６は、マイクロコンピュータ５８が出力した駆動回路５６の制御信号から、電圧生成回路５６Ｂのスイッチング素子をオンオフさせる駆動信号を生成するプリドライバ５６Ａと、プリドライバ５６Ａが出力した駆動信号に従ってスイッチング素子を動作させてワイパモータ１８のコイルに印加する電圧を生成する電圧生成回路５６Ｂと、含む。
【００３８】
本実施の形態では、電源であるバッテリ８０と駆動回路５６との間には逆接続保護回路６４及びノイズ防止コイル６６が設けられると共に、駆動回路５６に対して並列になるように電解コンデンサＣ２が設けられている。ノイズ防止コイル６６は、駆動回路５６のスイッチングによって発生するノイズを抑制するための素子である。
【００３９】
電解コンデンサＣ２は、駆動回路５６から生じるノイズを緩和すると共に、サージ等の突発的な高電圧を蓄え、接地領域に放電することにより、駆動回路５６に過大な電流が入力されるのを防止するための素子である。
【００４０】
逆接続保護回路６４は、バッテリ８０の正極と負極が図２に示した場合とは逆に接続された場合に、ワイパ制御装置１０を構成する素子を保護するための回路である。逆接続保護回路６４は、一例として、自身のドレインとゲートを接続した、いわゆるダイオード接続されたＦＥＴ等で構成される。
【００４１】
本実施の形態に係るワイパ制御装置１０の基板上には、基板の温度を抵抗値として検知するチップサーミスタＲＴが実装されている。本実施の形態に用いられるチップサーミスタＲＴは、一例として、温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ (Negative Temperature Coefficient)サーミスタである。なお、反転回路を併用することで、温度が上昇するにつれて抵抗値が増大するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを使用してもよい。
【００４２】
チップサーミスタＲＴは一種の分圧回路を構成しており、チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端からは、チップサーミスタＲＴの抵抗値に基づいて変化する電圧が出力される。マイクロコンピュータ５８は、チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端から出力された電圧に基づいてワイパ制御装置１０の基板の温度を算出し、当該温度が所定の閾値温度を超えた場合は、ワイパ制御装置１０の動作を停止させる処理を行う。
【００４３】
また、電圧生成回路５６Ｂを構成するスイッチング素子の各々のソースとバッテリ８０との間にはワイパモータ１８のコイルと電圧生成回路５６Ｂとの電流（モータ電流）を検知するための電流検出部８２が設けられている。電流検出部８２は、抵抗値が０．２ｍΩ〜数Ω程度のシャント抵抗８２Ａと、電圧生成回路５６Ｂの電流に応じて変化するシャント抵抗８２Ａの両端の電位差を検知すると共に検知した電位差の信号を増幅するアンプ８２Ｂとを含む。マイクロコンピュータ５８は、アンプ８２Ｂが出力した信号からモータ電流の電流値を算出し、当該電流値が所定の閾値を超えた場合に、電圧生成回路５６Ｂによる電圧生成を停止してワイパモータ１８の回転を停止させる処理を行う。
【００４４】
図３は、ワイパモータ１８がブラシ付きモータの場合の駆動回路５６の一例を示したブロック図である。駆動回路５６は、マイクロコンピュータ５８から入力された制御信号に基づいて、電圧生成回路５６ＢＨのスイッチング素子を動作させる駆動信号を生成して電圧生成回路５６ＢＨに出力するプリドライバ５６ＡＰと、駆動信号に基づいたスイッチング素子の動作によりワイパモータ１８に供給する電力を生成する電圧生成回路５６ＢＨと、を備えている。
【００４５】
電圧生成回路５６ＢＨは、図３に示すように、スイッチング素子にＮ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であるトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を用いたＨブリッジ回路である。トランジスタＴ１及びトランジスタＴ２は、ドレインがバッテリの正極に各々接続されており、ソースがトランジスタＴ３及びトランジスタＴ４のドレインに各々接続されている。また、トランジスタＴ３及びトランジスタＴ４のソースは接地されている。
【００４６】
また、トランジスタＴ１のソース及びトランジスタＴ３のドレインは、ワイパモータ１８の巻線の一端に接続されており、トランジスタＴ２のソース及びトランジスタＴ４のドレインは、ワイパモータ１８の巻線の他端に接続されている。
【００４７】
トランジスタＴ１及びトランジスタＴ４の各々のゲートにＨレベルな駆動信号が入力されることにより、トランジスタＴ１及びトランジスタＴ４がオンになり、ワイパモータ１８には例えばワイパブレード２８、３０を車室側から見て時計回りに動作させる電流が流れる。さらに、トランジスタＴ１及びトランジスタＴ４の一方をオン制御しているとき、他方をＰＷＭにより、小刻みにオンオフ制御することにより、当該電流の電圧を変調できる。
【００４８】
また、トランジスタＴ２及びトランジスタＴ３の各々のゲートにＨレベルな駆動信号が入力されることにより、トランジスタＴ２及びトランジスタＴ３がオンになり、ワイパモータ１８には例えばワイパブレード２８、３０を車室側から見て反時計回りに動作させる電流が流れる。さらに、トランジスタＴ２及びトランジスタＴ３の一方をオン制御しているとき、他方をＰＷＭにより、小刻みにオンオフ制御することにより、当該電流の電圧を変調できる。
【００４９】
図４は、ワイパモータ１８がブラシレスモータの場合の電圧生成回路５６Ｂの一例を示したブロック図である。電圧生成回路５６ＢＩは、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）インバータにより構成されている。
【００５０】
ワイパモータ１８がブラシレスモータの場合、ワイパモータ１８の回転制御は、回転するロータ１１８の永久磁石の磁極の位置に応じた位相の三相交流に近似した電圧を生成して、ステータ１１４のコイル１１６Ｕ、１１６Ｖ、１１６Ｗに印加することを要する。当該電圧が印加されたコイル１１６Ｕ、１１６Ｖ、１１６Ｗには、ロータ１１８を回転させる回転磁界が生じ、ロータ１１８は、回転磁界に応じて回転する。
【００５１】
ロータ１１８の磁極の位置は、ロータ１１８又はロータ１１８に対応した磁極を備えるセンサマグネットの磁界の変化を、ホール素子を用いたホールセンサ等（図示せず）で検出し、検出した磁界の変化からマイクロコンピュータ５８が算出する。
【００５２】
マイクロコンピュータ５８には、車両ＥＣＵ９２を介して、ワイパスイッチ５０からワイパモータ１８（ロータ１１８）の回転速度を指示するための信号が入力される。マイクロコンピュータ５８は、ロータ１１８の磁極の位置に基づいて、ワイパモータ１８のコイルに印加する電圧の位相を算出すると共に、算出した位相及びワイパスイッチ５０により指示されたロータ１１８の回転速度に基づいて電圧生成回路５６Ｂを制御する制御信号を生成してプリドライバ５６ＡＱに出力する。
【００５３】
プリドライバ５６ＡＱは、入力された制御信号に基づいて、電圧生成回路５６ＢＩのスイッチング素子を動作させる駆動信号を生成し、電圧生成回路５６ＢＩに出力する。
【００５４】
図４に示すように、電圧生成回路５６ＢＩは、各々が上段スイッチング素子としての３つのＮ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１１１Ｕ、１１１Ｖ、１１１Ｗ（以下、「ＦＥＴ１１１Ｕ、１１１Ｖ、１１１Ｗ」と言う）、各々が下段スイッチング素子としての３つのＮ型の電界効果トランジスタ１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗ（以下、「ＦＥＴ１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗ」と言う）とを備えている。なお、ＦＥＴ１１１Ｕ、１１１Ｖ、１１１Ｗ及びＦＥＴ１１２Ｕ、１１２Ｖ、１１２Ｗは、各々、個々を区別する必要がない場合は「ＦＥＴ１１１」、「ＦＥＴ１１２」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。
【００５５】
ＦＥＴ１１１、ＦＥＴ１１２のうち、ＦＥＴ１１１Ｕのソース及びＦＥＴ１１２Ｕのドレインは、コイル１１６Ｕの端子に接続されており、ＦＥＴ１１１Ｖのソース及びＦＥＴ１１２Ｖのドレインは、コイル１１６Ｖの端子に接続されており、ＦＥＴ１１１Ｗのソース及びＦＥＴ１１２Ｗのドレインは、コイル１１６Ｗの端子に接続されている。
【００５６】
ＦＥＴ１１１及びＦＥＴ１１２のゲートはプリドライバ５６ＡＱに接続されており、駆動信号が入力される。ＦＥＴ１１１及びＦＥＴ１１２は、ゲートにＨレベルの駆動信号が入力され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レベルの駆動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。
【００５７】
電圧生成回路５６ＢＩのＦＥＴ１１１、１１２の各々を、駆動信号に応じてオンオフさせるＰＷＭにより、ロータ１１８の磁極の位置に応じて変化し、かつ、ワイパスイッチ５０により指示された回転速度でロータ１１８を回転させる電圧を生成する。
【００５８】
図５は、本実施の形態に係るワイパ制御装置１０における、車速及び払拭動作の方向に応じた出力軸３２のトルク制限の一例を示した説明図である。本実施の形態では、車速センサ９４によって検出した車速及び払拭動作の方向に応じて、出力軸３２の制限トルクを変更する。本実施の形態では、基本となる基本制限トルクＴBASEを設定し、車速Ｖspd及び払拭動作の方向に応じて基本制限トルクＴBASEの値を加減して、制限トルクＴLimitを算出する。
【００５９】
例えば、払拭動作の方向が下反転位置Ｐ２から上反転位置Ｐ１に向かう、いわゆるＯＰＥＮ動作の場合、制限トルクＴL_OPは、正の補正係数Ａを含む、下記の式（１）によって算出される。
ＴL_OP＝ＴBASE−Ａ×Ｖspd2          …（１）
【００６０】
また、例えば、払拭動作の方向が上反転位置Ｐ１から下反転位置Ｐ２に向かう、いわゆるＣＬＯＳＥ動作の場合、制限トルクＴL_CLは、正の補正係数Ｂを含む、下記の式（２）によって算出される。
ＴL_CL＝ＴBASE＋Ｂ×Ｖspd2          …（２）
【００６１】
本実施の形態では、ワイパ装置１００がＯＰＥＮ動作の場合には、走行風によりワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１方向に押し上げられるので、制限トルクＴL_OPは、基本制限トルクＴBASEよりも小さくなる。また、ワイパ装置１００がＣＬＯＳＥ動作の場合には、走行風に抗してワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２方向に移動するので、制限トルクＴL_CLは、基本制限トルクＴBASEよりも大きくなる。
【００６２】
図５の上段は、停車時（車速０ｋｍ／ｈ）の出力軸３２のトルク制限の一例を示している。図５の上段に示したように、停車時は、Ｖspd＝０であるから、制限トルクＴL_OP及び制限トルクＴL_CLは、共に基本制限トルクＴBASEと等しくなる。
【００６３】
図５の下段は、走行時（車速Ｖxｋｍ／ｈ）の出力軸３２のトルク制限の一例を示している。ＯＰＥＮ動作の場合、制限トルクＴL_OPは、上記の式（１）に車速Ｖxを代入した下記の式（３）によって算出される。
ＴL_OP＝ＴBASE−Ａ×ＶX2          …（３）
【００６４】
補正係数Ａは、正の値なので、式（３）で算出される制限トルクＴL_OPは、基本制限トルクＴBASEよりも小さくなる。
【００６５】
また、ＣＬＯＳＥ動作の場合、制限トルクＴL_CLは、上記の式（２）に車速Ｖxを代入した下記の式（４）によって算出される。
ＴL_CL＝ＴBASE＋Ｂ×ＶX2          …（４）
【００６６】
補正係数Ｂは、正の値なので、式（４）で算出される制限トルクＴL_CLは、基本制限トルクＴBASEよりも大きくなる。
【００６７】
図５に示したように、本実施の形態では、環境情報である車速と払拭動作の方向に応じて出力軸３２の制限トルクＴL_OP、ＴL_CLを算出し、マイクロコンピュータ５８は、出力軸３２のトルクが制限トルクＴL_OP、ＴL_CL以下となるように、ワイパモータ１８に供給する電圧を生成するＰＷＭのデューティ比を制御する。なお、出力軸３２の制限トルクＴL_OP、ＴL_CLは、車速毎に予め算出して、メモリ４８に記憶していてもよい。
【００６８】
出力軸３２の制限トルクＴL_OP、ＴL_CLを、環境情報のいかんにかかわらず一定にすると、最も負荷が高い場合（例えば、高速走行時のＣＬＯＳＥ動作）での制限トルクＴL_CLに余裕をもって対応できるワイパモータ１８及び駆動回路５６の定格を設定することを要するので、ワイパモータ１８及び駆動回路５６が大型化すると共に、消費電力が増大し、さらには製品の製造コストが嵩む。しかしながら、本実施の形態によれば、制限トルクＴL_OP、ＴL_CLを環境情報に応じて変更することにより、最も負荷が高い場合の頻度が少なければ、最も負荷が高い場合での制限トルクＴL_CLを対応できる制限トルクＴLimitの上限とすることができ、環境情報のいかんによらず制限トルクＴLimitを変更しない場合よりも、ワイパモータ１８及び駆動回路５６の定格を小さくできる。その結果、ワイパ装置１００の低コスト化、及び省電力化が可能になる。
【００６９】
図５では、環境情報として車速を採用したが、車速以外にも、車両の外気温センサ（図示せず）によって取得した外気温を環境情報に採用し、外気温に応じて制限トルクＴLimitを設定してもよい。例えば、外気温が低い場合は、積雪又はウィンドシールドガラス１２の凍結により、ワイパモータ１８の負荷が高くなるので、外気温センサで検出した外気温が、所定の閾値温度以下の場合には、制限トルクＴLimitを、外気温が所定の閾値温度を超えている場合よりも大きくする。
【００７０】
出力軸３２のトルクが制限トルクＴL_OP、ＴL_CL以下となるか否かの判定は、例えば、トルクセンサを出力軸３２に設け、当該トルクセンサが検出したトルクが制限トルクＴL_OP、ＴL_CL以下となるようにＰＷＭのデューティ比を決定し、当該デューティ比で電圧を生成するように駆動回路５６を制御してもよいが、出力軸３２のトルクと、電流検出部８２が検出するモータ電流との間には、比例関係が成立するので、本実施の形態では、電流検出部８２が検出したモータ電流に基づいて、出力軸３２のトルクの制御を行う。
【００７１】
図６は、本実施の形態に係るワイパ制御装置１０のモータ駆動制御の一例を示したフローチャートである。ステップ６００では、電源電圧、モータ電流、ワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上の位置及び払拭動作の方向等のモータ情報を取得する。電源電圧は、電圧検出回路６０によって検出され、モータ電流は、電流検出部８２によって検出される。ワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上の位置及び払拭動作の方向は、回転角度センサ５４で検出した出力軸３２の回転角度から算出する。
【００７２】
ステップ６０２では、ワイパスイッチ５０の操作に基づく作動要求、車速センサ９４からの車速情報、及び外気温等の車両側情報を取得する。
【００７３】
ステップ６０４では、作動要求があり、かつワイパ装置１００の状況が作動可能な作動許可状態であるか否かを判定する。ワイパ装置１００の作動許可状態は、例えば、ワイパ装置１００が過負荷になっておらず、故障等が存在しない状態である。
【００７４】
ステップ６０４で、作動要求があり、かつ作動許可状態の場合は、手順をステップ６０６に移行する。ステップ６０４で、作動要求がない、又は作動許可状態ではない場合は、手順をステップ６００に戻す。
【００７５】
ステップ６０６では、図５で示したように、トルク制限値（制限トルクＴLimit）を算出し、算出したトルク制限値に基づいて、モータ出力電圧の上限値を算出する。モータ出力電圧の上限値は、例えば、駆動回路５６がワイパモータ１８に供給する電圧の上限値である。
【００７６】
ステップ６０８では、電流検出部８２で検出したモータ電流が、ワイパ装置１００の制限値未満であるか否かを判定し、モータ電流が制限値未満の場合には、ステップ６１０で作動要求に基づいてモータに出力する電圧のデューティ比を算出する。ステップ６１０では、ワイパ装置１００は過負荷状態ではないので、原則として作動要求に従ったデューティ比が算出される。
【００７７】
ステップ６１２では、算出されたデューティ比でワイパモータ１８に供給する電圧を生成するように駆動回路５６を制御して処理をリターンする。
【００７８】
ステップ６０８で、モータ電流が制限値以上の場合には、作動要求に基づくモータ出力電圧が上限値を超えているか否かを判定し、上限値以下の場合は、手順をステップ６１０に移行し、上限値を超えている場合は、手順をステップ６１６に移行する。
【００７９】
ステップ６１６では、作動要求に基づいてモータに出力する電圧のデューティ比を算出する。ステップ６１０では、ワイパ装置１００は過負荷状態なので、原則として作動要求に従ったデューティ比よりも低いデューティ比が決定される。過負荷状態でない場合よりも、どの程度デューティ比を下げるかは、ワイパ装置１００、ワイパモータ１８及び駆動回路５６の仕様によって異なるので、実機等を用いた実験を通じて最終的に決定する。
【００８０】
ステップ６１２では、算出されたデューティ比でワイパモータ１８に供給する電圧を生成するように駆動回路５６を制御して処理をリターンする。
【００８１】
以上説明したように、本実施の形態に係るワイパ制御装置よれば、ワイパモータ１８の出力軸３２の制限トルクＴLimitを、車速及び気温等の環境情報に応じて設定し、設定した制限トルクＴLimitに応じて、ワイパモータ１８に供給する電圧のデューティ比を決定するので、定格が小さいワイパモータ１８及び駆動回路５６でも、過負荷状態を回避して、ワイパ装置１００の払拭動作を継続することができる。
【００８２】
仮に、ワイパ装置１００が過負荷状態に陥った場合でも、図６のステップ６１６に示したように、出力制限を行うことにより、ワイパ装置１００の負荷を低減するので、ワイパモータ１８及び駆動回路５６の定格が小さいワイパ装置１００でも、過負荷によって装置が損傷することを防止しながら、払拭動作を継続することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態に係るワイパ制御装置１０は、反転制御式のワイパ装置１００に用いたが、ワイパモータの出力軸が３６０°回転する毎に、ワイパブレードが下反転位置と上反転位置との間を往復払拭動作する非反転制御式のワイパ装置に用いてもよい。
【００８４】
非反転制御式のワイパ装置においても、ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角度センサにより、出力軸の回転角度に応じたトルクが、図５に示した制限トルク以下になるように、ワイパモータに供給する電圧のデューティ比を制御する。
【符号の説明】
【００８５】
１０…ワイパ制御装置、１２…ウィンドシールドガラス、１４，１６…ワイパ、１８…ワイパモータ、２０…リンク機構、２２…ワイパモータ制御回路、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、５６Ａ，５６ＡＰ，５６ＡＱ…プリドライバ、５６Ｂ，５６ＢＨ，５６ＢＩ…電圧生成回路、５８…マイクロコンピュータ、６０…電圧検出回路、６２…信号入力回路、６４…逆接続保護回路、６６…ノイズ防止コイル、６８…ダイオード、７０…センサマグネット、８０…バッテリ、８２…電流検知部、８２Ａ…シャント抵抗、８２Ｂ…アンプ、８４…電力、９２…車両ＥＣＵ、９４…車速センサ、１００…ワイパ装置、１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ，１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ…電界効果トランジスタ、１１４…ステータ、１１６Ｕ，１１６Ｖ，１１６Ｗ…コイル、１１８…ロータ、θ１，θ２…回転角、Ａ，Ｂ…補正係数、Ｃ１，Ｃ２…電解コンデンサ、Ｇ１，Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ１Ｃ…補正目標上反転位置、Ｐ１…上反転位置、Ｐ１…反転位置、Ｐ１'，Ｐ１''，Ｐ２'，Ｐ２''…位置、Ｐ２…下反転位置、Ｐ３…格納位置、Ｐ４…中間位置、ＲＴ…チップサーミスタ、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…トランジスタ、ＴBASE…基本制限トルク、ＴLimit，ＴL_CL，ＴL_OP…制限トルク、Ｖspd，Ｖx…車速
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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