(57)【要約】【課題】実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うワイパ装置及びワイパ装置の制御方法を提供する。【解決手段】マイクロコンピュータ５８は、ワイパブレード２８、３０の反転の際に回転角度センサ５４で検出されたワイパモータ１８の出力軸３２の回転角度と、目標反転位置に対応した角度との偏差が検出された場合、当該偏差に基づいて補正した目標反転位置でワイパモータ１８の回転を逆転させるように駆動回路５６を制御する。【選択図】図１
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【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、
前記回転角度検出部で検出された前記出力軸の回転角度が、予め定められた目標反転位置に対応した角度を示した際に、前記ワイパモータの回転を逆転させるように前記駆動回路を制御して、前記ワイパブレードを反転させると共に、該反転の際に前記回転角度検出部で検出された前記出力軸の回転角度と、前記目標反転位置に対応した角度との偏差に基づいて前記目標反転位置を補正する制御部と、
を含むワイパ装置。
【請求項２】
前記制御部は、一方の目標反転位置と他方の目標反転位置との間の前記出力軸の回転角度に対する前記出力軸の回転速度を予め定めた目標速度に従って前記ワイパモータの回転速度が変化するように前記駆動回路を制御し、前記偏差に基づいて補正した目標速度に従って前記ワイパモータの回転速度が変化するように前記駆動回路を制御する請求項１に記載のワイパ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記偏差をフィルタで平滑化した値で前記目標反転位置及び前記目標速度を補正する請求項２に記載のワイパ装置。
【請求項４】
回転角度検出部で検出された出力軸の回転角度が、予め定められた目標反転位置に対応した角度を示した際に、ワイパモータの回転を逆転させて、ワイパブレードを反転させる反転処理ステップと、
前記反転の際に前記回転角度検出部で検出された前記出力軸の回転角度と、前記目標反転位置に対応した角度との偏差を検出する偏差検出ステップと、
前記偏差に基づいて前記目標反転位置を補正する補正ステップと、
を含むワイパ装置の制御方法。
【請求項５】
一方の目標反転位置と他方の目標反転位置との間の前記出力軸の回転角度に対する前記出力軸の回転速度を予め定めた目標速度に従って前記ワイパモータの回転速度が変化するように前記回転速度を制御する速度制御ステップを含み、
前記速度制御ステップは、前記偏差に基づいて補正した目標速度に従って前記ワイパモータの回転速度が変化するように前記回転速度を制御する請求項４に記載のワイパ装置の制御方法。
【請求項６】
前記偏差検出ステップは、前記偏差をフィルタで平滑化し、前記補正ステップ及び前記速度制御ステップは、平滑化された偏差で前記目標反転位置及び前記目標速度を各々補正する請求項５に記載のワイパ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイパ装置及びワイパ装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反転制御式のワイパ装置は、予め設定された反転位置に払拭動作中のワイパブレードが到達したか否かを判定して、反転動作を行う。具体的には、ワイパモータの出力軸の回転角度を検出するセンサと、当該センサが検出した回転角度に基づいてワイパモータを駆動する回路とを有し、当該回路が含むマイクロコンピュータ等の制御装置を用いて、ワイパモータの回転を反転位置で反転させる制御を行う。
【０００３】
しかしながら、ウィンドシールドガラス（ウィンドシールド）の表面には水滴及び汚れ等の付着物があり、かかる付着物によりワイパブレードの払拭動作が阻害され得る。従って、予め設定された反転位置でワイパモータの回転を反転させる制御では、ワイパブレードが予め設定された反転位置で反転しないおそれがあった。
【０００４】
特許文献１には、反転位置近傍において、ワイパアームの速度と負荷とに基づいて算出した制動開始位置から減速制御を行うことにより、反転位置におけるワイパアームの停止位置のばらつきを抑制するワイパ装置の制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９６１９５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、上記特許文献１に記載のワイパ装置の制御方法は、反転位置近傍において、ワイパアームの速度と負荷とに基づいて制動開始位置を決定するものの、制動開始位置からの減速は、制動開始位置が異なっても特段の変更はないため、反転位置におけるワイパアームの停止位置のばらつきが依然として生じ得るという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うワイパ装置及びワイパ装置の制御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】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１に記載のワイパ装置は、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、前記回転角度検出部で検出された前記出力軸の回転角度が、予め定められた目標反転位置に対応した角度を示した際に、前記ワイパモータの回転を逆転させるように前記駆動回路を制御して、前記ワイパブレードを反転させると共に、該反転の際に前記回転角度検出部で検出された前記出力軸の回転角度と、前記目標反転位置に対応した角度との偏差に基づいて前記目標反転位置を補正する制御部と、を含んでいる。
【０００９】
このワイパ装置によれば、実際の反転位置と目標反転位置との偏差に基づいて目標反転位置を補正することにより、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載のワイパ装置は、請求項１に記載のワイパ装置において、前記制御部は、一方の目標反転位置と他方の目標反転位置との間の前記出力軸の回転角度に対する前記出力軸の回転速度を予め定めた目標速度に従って前記ワイパモータの回転速度が変化するように前記駆動回路を制御し、前記偏差に基づいて補正した目標速度に従って前記ワイパモータの回転速度が変化するように前記駆動回路を制御する。
【００１１】
このワイパ装置によれば、実際の反転位置と目標反転位置との偏差に基づいて目標速度を補正することにより、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載のワイパ装置は、請求項２に記載のワイパ装置において、前記制御部は、前記偏差をフィルタで平滑化した値で前記目標反転位置及び前記目標速度を補正する。
【００１３】
このワイパ装置によれば、検出された偏差を平滑化することにより、ユーザが違和感を覚えないように、実際の反転位置を徐々に修正することができる。
【００１４】
前記課題を解決するために、請求項４に記載のワイパ装置の制御方法は、回転角度検出部で検出された出力軸の回転角度が、予め定められた目標反転位置に対応した角度を示した際に、ワイパモータの回転を逆転させて、ワイパブレードを反転させる反転処理ステップと、前記反転の際に前記回転角度検出部で検出された前記出力軸の回転角度と、前記目標反転位置に対応した角度との偏差を検出する偏差検出ステップと、前記偏差に基づいて前記目標反転位置を補正する補正ステップと、を含んでいる。
【００１５】
このワイパ装置の制御方法によれば、実際の反転位置と目標反転位置との偏差に基づいて目標反転位置を補正することにより、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。
【００１６】
請求項５に記載のワイパ装置の制御方法は、請求項４に記載のワイパ装置の制御方法において、一方の目標反転位置と他方の目標反転位置との間の前記出力軸の回転角度に対する前記出力軸の回転速度を予め定めた目標速度に従って前記ワイパモータの回転速度が変化するように前記回転速度を制御する速度制御ステップを含み、前記速度制御ステップは、前記偏差に基づいて補正した目標速度に従って前記ワイパモータの回転速度が変化するように前記回転速度を制御する。
【００１７】
このワイパ装置の制御方法によれば、実際の反転位置と目標反転位置との偏差に基づいて目標速度を補正することにより、実際の反転位置が予め設定された目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。
【００１８】
請求項６に記載のワイパ装置の制御方法は、請求項５に記載のワイパ装置の制御方法において、前記偏差検出ステップは、前記偏差をフィルタで平滑化し、前記補正ステップ及び前記速度制御ステップは、平滑化された偏差で前記目標反転位置及び前記目標速度を各々補正する。
【００１９】
このワイパ装置の制御方法によれば、検出された偏差を平滑化することにより、ユーザが違和感を覚えないように、実際の反転位置を徐々に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１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】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】ワイパモータがブラシレス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５】ワイパ装置において、ワイパモータの出力軸が回転した場合の、ワイパブレードの軌跡の概略を示した説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るワイパ装置において、上反転位置を越えた位置で、ワイパブレードが反転するオーバーランが発生した場合の実際の出力軸３２の回転角度（実回転角度）及び目標回転角度の、時系列での変化を示したタイムチャートである。
【図７】ワイパブレードが下反転位置から上反転位置に移動した場合の、出力軸の回転角度の変化に対する出力軸の角速度の変化の一例を示した概略図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係るワイパ装置の反転位置補正処理の一例を示したフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係るワイパ装置において、上反転位置を越えた位置で、ワイパブレードが反転するオーバーランが発生した場合の実際の出力軸の実回転角度及び目標回転角度の、時系列での変化を示したタイムチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るワイパ装置の反転位置補正処理の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、メモリ４８に格納される。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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知部８２が設けられている。電流検知部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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
図５は、ワイパ装置１００において、ワイパモータ１８の出力軸３２が、回転角θ１で回転した場合の、ワイパブレード３０の軌跡の概略を示した説明図である。出力軸３２が回転角θ１で回転すると、ワイパブレード３０は、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間を払拭動作するが、ウィンドシールドガラス１２表面の状態及び車速等の外的要因により、ワイパブレード３０は、上反転位置Ｐ１を越えた位置Ｐ１'、又は上反転位置Ｐ１の手前の位置Ｐ１''で反転する場合がある。また、上述の外的要因により、ワイパブレード３０は、下反転位置Ｐ２を越えた位置Ｐ２'、又は下反転位置Ｐ２の手前の位置Ｐ２''で反転する場合がある。
【００６４】
図６は、本実施の形態に係るワイパ装置１００において、上反転位置Ｐ１を越えた位置Ｐ１'で、ワイパブレード２８、３０が反転するオーバーランが発生した場合の実際の出力軸３２の回転角度（実回転角度）１２２及び目標回転角度１２０の、時系列での変化を示したタイムチャートである。本実施の形態では、ワイパモータ制御回路２２は、出力軸３２の実回転角度１２２が目標回転角度１２０となるようにワイパモータ１８の回転を制御するが、上述の外的要因により、実回転角度１２２が、上反転位置Ｐ１を越えた位置Ｐ１'を示す角度になった状態で、ワイパブレード２８、３０が反転する場合がある。
【００６５】
本実施の形態では、上反転位置Ｐ１に相当する角度と位置Ｐ１'に相当する角度との差を偏差ΔＤとして抽出し、偏差ΔＤを用いて目標とする反転位置を示す角度を補正する。図６に示した補正目標上反転位置Ｇ１が、補正後の目標反転位置となる上反転位置の角度である。ワイパモータ制御回路２２は、回転角度センサ５４が検出した出力軸３２の回転角度が補正目標上反転位置Ｇ１になった場合に、ワイパブレード２８、３０を反転させる。
【００６６】
図７は、ワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２から上反転位置Ｐ１に移動した場合の、出力軸３２の回転角度の変化に対する出力軸３２の角速度の変化の一例を示した概略図である。図７に示したように、出力軸の角速度は、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２とで０ｄｅｇ／ｓｅｃを示すと共に、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との略中間で極大となる、上の凸の曲線１２４、１２６を示す。
【００６７】
図７において、曲線１２４は目標速度を示し、曲線１２６は補正後の目標速度を示している。曲線１２６で示した補正後の目標速度は、一例として、上反転位置Ｐ１でワイパブレード２８、３０がオーバーランした場合、図６に示した偏差ΔＤに基づいて、曲線１２４で示した目標速度を補正したものである。
【００６８】
ワイパモータ制御回路２２は、メモリ４８に記憶された目標速度に基づいて、ワイパモータ１８の回転速度を制御するが、前述のように、ワイパブレード２８、３０への外力の作用により、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１を越えてオーバーランする場合がある。本実施の形態では、かかる場合に、偏差ΔＤに基づいて補正した目標速度によって、ワイパモータ１８の回転速度を制御する。
【００６９】
図７に示したように、曲線１２４は出力軸の回転角度が上反転位置Ｐ１に対応する角度になった場合に角速度が０ｄｅｇ／ｓｅｃになるが、曲線１２６は上反転位置Ｐ１に対応する回転角度よりも偏差ΔＤ分、下反転位置Ｐ２寄りの角度で角速度が０ｄｅｇ／ｓｅｃになる。また、曲線１２６は、極大値を含めて全体的に角速度が曲線１２４よりも低くなっている。曲線１２６が示す角速度の各値は、曲線１２４が示す角速度の各値を偏差ΔＤに従って変化させて算出する。一例として、上反転位置Ｐ１から下反転位置Ｐ２までの出力軸３２の回転角度と偏差ΔＤとの差を上反転位置Ｐ１から下反転位置Ｐ２までの出力軸３２の回転角度で除算して得た商を、曲線１２４が示す角速度の各値に乗算することにより、曲線１２６が示す角速度の各値を算出する。
【００７０】
曲線１２６で示した補正後の目標速度は、出力軸３２の回転速度を抑制すると共に、出力軸３２の角速度が上反転位置Ｐ１よりも手前で０ｄｅｇ／ｓｅｃとなるようにすることにより、上反転位置Ｐ１で発生したオーバーランを是正する。
【００７１】
図８は、本実施の形態に係るワイパ装置１００の反転位置補正処理の一例を示したフローチャートである。ステップ９００では、回転角度センサ５４が検出した出力軸３２の回転角度に基づいて、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１又は下反転位置Ｐ２に到達したことを検出する。
【００７２】
ステップ９０２では、ワイパブレード２８、３０が反転した際に偏差ΔＤを算出する。そして、ステップ９０４では、偏差ΔＤに基づいて目標とする反転位置を補正し、ステップ９０６ではワイパモータ１８の回転を逆転させて次の反転作動を開始して処理をリターンする。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態に係るワイパ装置及びワイパ装置の制御方法よれば、ワイパブレード２８、３０のオーバーランが生じた場合、実際の反転位置と予め設定された目標反転位置との偏差ΔＤに従って目標反転位置を補正することにより、実際の反転位置が目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。
【００７４】
［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、後述するように、フィルタで平滑化した偏差ΔＤによって目標反転位置を補正する点で第１の実施の形態と相違するが、その他の構成は第１の実施の形態と同一なので、その他の構成についての詳細な説明は省略する。
【００７５】
図９は、本実施の形態に係るワイパ装置１００において、上反転位置Ｐ１を越えた位置Ｐ１'で、ワイパブレード２８、３０が反転するオーバーランが発生した場合の実際の出力軸３２の実回転角度１３０及び目標回転角度１２８の、時系列での変化を示したタイムチャートである。図９に示した処理では、偏差ΔＤをフィルタで平滑化することにより、反転位置及び目標速度の補正を徐々に行う。例えば、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタ等を用い、偏差ΔＤの上位の値を遮断して、偏差ΔＤを平滑化する。または、偏差ΔＤをデジタル化（２進数化）し、上位のビットを破棄することによって、偏差ΔＤを平滑化してもよい。
【００７６】
図９の場合、偏差ΔＤを平滑化した値によって、補正目標上反転位置Ｇ１Ａを決定し、補正目標上反転位置Ｇ１Ａに従って、補正目標速度を算出し、補正目標上反転位置Ｇ１Ａ及び補正目標速度に従って、ワイパモータ１８の回転速度を制御する。
【００７７】
しかしながら、補正目標上反転位置Ｇ１Ａ等に基づくワイパモータ１８の回転角度の制御では、実回転角度１３０と目標回転角度１２８とに、なおも偏差ΔＥが生じ得る。本実施の形態では、偏差ΔＥもフィルタによって平滑化し、平滑化した偏差ΔＥに基づいて補正目標上反転位置Ｇ１Ｂ及び補正目標速度を算出し、補正目標上反転位置Ｇ１Ｂ及び補正目標速度に従ってワイパモータ１８の回転速度を制御する。図９に示したように、なおも、偏差ΔＦが生じた場合は、フィルタによって平滑化した偏差ΔＦに基づいて補正した補正目標上反転位置Ｇ１Ｃ及び補正目標速度に従ってワイパモータ１８の回転速度を制御することにより、実回転角度１３０を目標回転角度１２８に近付ける。
【００７８】
図１０は、本実施の形態に係るワイパ装置１００の反転位置補正処理の一例を示したフローチャートである。図１０は、ステップ１１０において、偏差ΔＤをフィルタで処理して、偏差ΔＤの値を平滑化する点で、第１の実施の形態と相違するが、ステップ９００、９０２は第１の実施の形態と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００７９】
ステップ９０４では、平滑化した偏差ΔＤに基づいて目標とする反転位置を補正し、ステップ９０６ではワイパモータ１８の回転を逆転させて次の反転作動を開始して処理をリターンする。以後は、図９に示したように、なおも偏差ΔＥ等が生じる場合には、生じた偏差ΔＥ等をフィルタによって平滑化して、目標とする反転位置を補正する処理を行い、反転位置の偏差が生じないようにする。
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態に係るワイパ装置及びワイパ装置の制御方法よれば、ワイパブレード２８、３０のオーバーランが生じた場合、実際の反転位置と予め設定された目標反転位置との偏差ΔＤに従って目標反転位置を補正することにより、実際の反転位置が目標反転位置から逸脱した場合に、実際の反転位置を目標反転位置に近付ける制御を行うことができる。
【００８１】
また、本実施の形態に係るワイパ装置及びワイパ装置の制御方法によれば、偏差ΔＤを平滑化した値で目標反転位置を補正することにより、反転位置の急激な変化を抑制して、実際の反転位置を目標反転位置に徐々に近付ける制御を行うことにより、ユーザの違和感なく、ワイパブレード２８、３０のオーバーランを是正できる。
【符号の説明】
【００８２】
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、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、１２０…目標回転角度、１２２…実回転角度、１２４，１２６…曲線、１２８…目標回転角度、１３０…実回転角度、ΔＤ，ΔＥ，ΔＦ…偏差、θ１，θ２…回転角、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、ＲＴ…チップサーミスタ、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…トランジスタ
【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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【図９】
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【図１０】
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