(57)【要約】【課題】ワイパモータ及び駆動回路の各々の定格を拡大することなく、過負荷に対応可能であり、かつ消費電力を低減することが可能な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、電流検出部８２によって検出した電圧生成回路５６Ｂとワイパモータ１８とを流れる電流が、チップサーミスタＲＴによって検出した電圧生成回路５６Ｂを構成するスイッチング素子の制限電流値を超えた場合は、ワイパモータ１８を駆動させる電圧を低下させるように駆動回路５６を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のスイッチング制御に応じて変換した電圧をワイパモータに供給する電源供給回路と、
前記複数のスイッチング素子の中の少なくとも１つのスイッチング素子の温度に関連する温度を検出する温度検出部と、
前記複数のスイッチング素子のいずれかのスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出された電流が、前記温度検出部で検出された温度における制限電流を超えた場合に、前記ワイパモータに供給する電圧が低下するように前記スイッチング素子のスイッチング制御を行う制御部と、
を含むワイパ装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのスイッチング素子の温度に関する温度は、前記複数のスイッチング素子を収納するケースの表面温度である請求項１に記載のワイパ装置。
【請求項３】
前記制限電流は、前記温度検出部で検出された温度、前記スイッチング素子のジャンクション温度の最大許容温度、前記スイッチング素子のオン抵抗、及び前記スイッチング素子のジャンクションと前記スイッチング素子のケースとの間の熱抵抗に基づいて算出される請求項１又は２に記載のワイパ装置。
【請求項４】
前記温度検出部で検出された温度に対する前記制限電流を予め記憶した記憶部を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のワイパ装置。
【請求項５】
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を含み、
前記制御部は、前記電流検出部が検出した電流が前記制限電流を超えた際に、前記回転角度検出部が検出した前記出力軸の回転角度が示すワイパブレードの位置が反転位置近くの所定位置から前記反転位置までの所定領域に存在する場合は、前記ワイパモータに供給する電圧が低下するように前記スイッチング素子のスイッチング制御を行い、前記ワイパブレードの位置が前記所定領域外の場合は、前記ワイパモータへの電圧の供給を停止する請求項１〜４のいずれか１項に記載のワイパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウィンドシールドガラス（ウィンドシールド）表面を払拭するワイパ装置は、ウィンドシールドガラス上に雪溜まり等の障害物が存在する場合、ワイパ装置の駆動源であるワイパモータの負荷が増大する。その結果、ワイパモータに供給する電力を生成する駆動回路のスイッチング素子の温度が上がり、当該スイッチング素子が、熱で損傷するおそれがある。
【０００３】
駆動回路のスイッチング素子には、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等が用いられるが、ＦＥＴを構成するシリコン系半導体は熱に弱く、回路の過熱は深刻な問題であった。
【０００４】
ワイパモータ及び駆動回路の定格を大きくすることにより、過負荷に対処することは可能であるが、ワイパ装置を構成する機器が大型化すると共に、ワイパ装置の製造コストが嵩む上、ワイパ装置の消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００５】
特許文献１には、ワイパ装置のリンク機構による変速比の変化に応じて、ワイパモータの主力軸のトルクを制御することにより、ワイパモータの負荷を抑制す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】特開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の制御方法は、ワイパモータが過負荷になった場合の、駆動回路の発熱対策は行っていないので、ウィンドシールドガラス上に雪溜まり等の障害物が存在する場合には、駆動回路が損傷するおそれがあった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、ワイパモータ及び駆動回路の各々の定格を拡大することなく、過負荷に対応可能であり、かつ消費電力を低減することが可能な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】
【０００９】
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、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のスイッチング制御に応じて変換した電圧をワイパモータに供給する電源供給回路と、前記複数のスイッチング素子の中の少なくとも１つのスイッチング素子の温度に関連する温度を検出する温度検出部と、前記複数のスイッチング素子のいずれかのスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出された電流が、前記温度検出部で検出された温度における制限電流を超えた場合に、前記ワイパモータに供給する電圧が低下するように前記スイッチング素子のスイッチング制御を行う制御部と、を含んでいる。
【００１０】
このワイパ装置によれば、電流検出部が検出した電流が、温度検出部で検出した温度での制限電流値を超えた場合に、ワイパモータを駆動させる電圧を低下させることにより、ワイパモータ及び駆動回路の各々の定格を拡大することなく、過負荷に対応可能なワイパ装置を提供することができ、かつ消費電力を低減することができる。
【００１１】
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、前記少なくとも１つのスイッチング素子の温度に関する温度は、前記複数のスイッチング素子を収納するケースの表面温度である。
【００１２】
このワイパ装置によれば、検出が容易なスイッチング素子のケース温度に基づいて、ワイパ装置の過負荷状態を検出できる。
【００１３】
請求項３に記載のワイパ装置は、請求項１又は２に記載のワイパ装置において、前記制限電流は、前記温度検出部で検出された温度、前記スイッチング素子のジャンクション温度の最大許容温度、前記スイッチング素子のオン抵抗、及び前記スイッチング素子のジャンクションと前記スイッチング素子のケースとの間の熱抵抗に基づいて算出される。
【００１４】
このワイパ装置によれば、温度検出部によって検出されたケース温度に応じて制限電流値を算出する。制限電流値は温度依存性があり、高温の場合には低下傾向を示すので、電流検出部が検出した電流が当該制限電流値を超えた場合に、ワイパモータを駆動する電圧を低下させる制御を行うことにより、ワイパモータ及び駆動回路の各々の定格を拡大することなく、過負荷に対応でき、かつ消費電力を低減することができる。
【００１５】
請求項４に記載のワイパ装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のワイパ装置において、前記温度検出部で検出された温度に対する前記制限電流を予め記憶した記憶部を含んでいる。
【００１６】
このワイパ装置によれば、温度検出部で検出された温度に対する制限電流値を予め記憶しておくことにより、制御部の演算負荷を軽減できる。
【００１７】
請求項５に記載のワイパ装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のワイパ装置において、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を含み、前記制御部は、前記電流検出部が検出した電流が前記制限電流を超えた際に、前記回転角度検出部が検出した前記出力軸の回転角度が示すワイパブレードの位置が反転位置近くの所定位置から前記反転位置までの所定領域に存在する場合は、前記ワイパモータに供給する電圧が低下するように前記スイッチング素子のスイッチング制御を行い、前記ワイパブレードの位置が前記所定領域外の場合は、前記ワイパモータへの電圧の供給を停止する。
【００１８】
このワイパ装置によれば、電流検出部が検出した電流が制限電流値を超えた際に、雪溜まり等の障害物で払拭動作が阻害されやすい所定位置から反転位置までの所定領域にワイパブレードが位置している場合、最低限のトルクで雪溜まり等の障害物を除去可能な払拭機能を維持しつつワイパモータの過熱を防止できる。また、電流検出部が検出した電流が制限電流値を超えた際に、所定領域の外にワイパブレードが位置している場合、ワイパ装置に何らかの障害が発生しているとみなしてワイパモータへの電力供給を停止することにより、ワイパ装置の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】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装置の雪溜まりが発生しやすい雪溜まり領域を示した説明図である。
【図６】ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗の温度特性の一例を示したグラフである。
【図７】検出温度に対する制限電流値の一例を示したグラフである。
【図８】本発明の実施の形態に係るワイパ装置の制御のメイン処理の一例を示したフローチャートである。
【図９】図８のステップ８１４の処理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】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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と信号入力回路６２と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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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の複数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、バッテリ８０の電圧（電源電圧）からワイパモータ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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施の形態に係るワイパ制御装置１０の駆動回路５６の基板上には、駆動回路５６を構成するスイッチング素子のケース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。
【００４５】
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、後述するように、当該温度に基づいてワイパモータ１８のコイルと電圧生成回路５６Ｂとの電流（モータ電流）の制限電流値を算出する。そして、電流検出部８２で検出したモータ電流が、制限電流値を超えた場合、ワイパモータ１８に供給する電圧のデューティ比を下げる、又はワイパモータ１８への電力供給を停止する処理を行う。
【００４６】
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、当該電流値が後述する制限電流値を超えた場合に、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等の処理を行う。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
図５は、本実施の形態に係るワイパ装置１００の雪溜まりが発生しやすい雪溜まり領域１２２Ａ、１２２Ｂを示した説明図である。図５に示したように、雪溜まり領域１２２Ａは、上反転位置Ｐ１近くの所定位置ＰＸから上反転位置Ｐ１までの領域であり、雪溜まり領域１２２Ｂは下反転位置Ｐ２近くの所定位置ＰＹから下反転位置Ｐ２までの領域である。しかしながら、雪溜まり領域１２２Ａ、１２２Ｂ以外の通常領域１２０には、雪溜まりはあまり発生しない。雪溜まりは、通常領域１２０に積もった雪がワイパブレード２８、３０で上反転位置Ｐ１又は下反転位置Ｐ２に掃き寄せられた結果生じるからである。
【００６２】
従って、ワイパブレード２８、３０の払拭動作が阻害され、ワイパモータ１８が過負荷になるのは、ワイパブレード２８、３０が、上反転位置Ｐ１近くで、かつ下反転位置Ｐ２寄りの所定位置ＰＸから上反転位置Ｐ１までの雪溜まり領域１２２Ａ、又は下反転位置Ｐ２近くで、かつ上反転位置Ｐ１寄りの所定位置ＰＹから下反転位置Ｐ２までの雪溜まり領域１２２Ｂに存在している場合に多発する。
【００６３】
本実施の形態では、チップサーミスタＲＴで検出した温度に基づいて、モータ電流の制限電流値を算出する。そして、電流検出部８２で検出したモータ電流が、制限電流値を超えた際に、ワイパブレード２８、３０が雪溜まり領域１２２Ａ、１２２Ｂに存在する場合はワイパモータ１８に供給する電圧のデューティ比を下げ、ワイパモータ１８の負荷を低減する。このようにワイパモータ１８の負荷を軽減することにより、領域１２２Ａ、１２２Ｂにワイパブレード２８、３０が位置している場合、最低限のトルクで雪溜まり等の障害物を除去可能な払拭機能を維持しつつワイパモータ１８の過熱を防止できる。しかしながら、ワイパブレード２８、３０が通常領域に存在する場合は、ワイパ装置１００に何らかの異常が生じている蓋然性が高いので、ワイパモータ１８への電力供給を停止する処理を行う。
【００６４】
駆動回路５６を構成するスイッチング素子がＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）の場合、ＭＯＳＦＥＴのジャンクション温度ＴJと、ＭＯＳＦＥＴのケース（パッケージ）表面の温度であるケース温度ＴCと、ＭＯＳＦＥＴを流れる電流（モータ電流）Ｉと、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗ＲDSと、ＭＯＳＦＥＴのジャンクション−ケース間の熱抵抗ＲTHJCとには、下記の式（１）が成立する。
2019189185.tif 000003
【００６５】
式（１）に含まれるＭＯＳＦＥＴのオン抵抗ＲDSは、より具体的には、オン状態になったＭＯＳＦＥＴのドレインとソースとの間の電気抵抗である。ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗ＲDSは、定数ではなく、温度によって変化する変数である。図６は、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗ＲDSの温度特性の一例を示したグラフである。図６に示したように、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗ＲDSは、温度に応じて単調増加する。
【００６６】
また、チップサーミスタＲＴをＭＯＳＦＥＴの近傍に設けたのであれば、チップサーミスタＲＴが検出した温度（検出温度）を、ＭＯＳＦＥＴのケース温度ＴCとみなしてよい。かかる場合、チップサーミスタＲＴは、最も近傍のＭＯＳＦＥＴのケース温度ＴCを検出する。また、複数のＭＯＳＦＥＴを含む駆動回路５６が、１のパッケージとなっている場合は、チップサーミスタＲＴを当該パッケージの近傍に設け、チップサーミスタＲＴの検出温度をＭＯＳＦＥＴのケース温度ＴCとみなしてよい。
【００６７】
本実施の形態では、上記の式（１）と、図６に示したＭＯＳＦＥＴのオン抵抗ＲDSの温度特性と、により、ワイパモータ１８に供給する電力の制限電流値を検出温度に応じて算出する。
【００６８】
具体的には、式（１）において、ＭＯＳＦＥＴのジャンクション温度ＴJが最大許容温度（一例として１７５℃）の場合のモータ電流Ｉを、ＭＯＳＦＥＴのケース温度ＴC（検出温度）に応じて算出する。
【００６９】
図７は、式（１）に基づいて算出した、検出温度に対する制限電流値１３０の一例を示したグラフである。図７に示したように、制限電流値１３０は温度依存性があり、高温の場合には低下傾向を示す。制限電流値１３０は、後述するように、マイクロコンピュータ５８の制御周期毎に、チップサーミスタＲＴの検出温度に基づいて算出するが、検出温度に対する制限電流値１３０を予めメモリ４８に記憶してもよい。
【００７０】
本実施の形態では、図７に示した、制限電流値１３０以下の使用可能領域の電流をワイパモータ１８に通電することで、ＭＯＳＦＥＴのジャンクション温度ＴJが最大許容温度未満になるように、ワイパモータ１８の回転を制御する。
【００７１】
図８は、本実施の形態に係るワイパ装置１００の制御のメイン処理の一例を示したフローチャートである。図８の処理は、ワイパスイッチ５０がオンになると開始され、ステップ８００では、ワイパ装置１００のワイパモータ制御回路２２（マイクロコンピュータ５８）の初期化が行われる。ステップ８０２では、ワイパスイッチ５０がオフになったか否かを判定し、ワイパスイッチがオフになった場合は処理を終了し、ワイパスイッチがオンの場合は、ステップ８０４で、マイクロコンピュータ５８への割込処理の許可を行う。
【００７２】
ステップ８０６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のウィンドシールドガラス１２上の位置を算出する。
【００７３】
ステップ８０８では、チップサーミスタＲＴにより、ＭＯＳＦＥＴのケース温度ＴCに相当する検出温度を取得し、ステップ８１０では、電流検出部８２により、モータ電流Ｉを取得する。
【００７４】
ステップ８１２では、上記の式（１）を用いて、検出温度によるモータ電流Ｉの制限電流値１３０を算出し、ステップ８１４では、ステップ８１２で算出した制限電流値１３０を考慮したワイパモータ１８の回転制御が実行される。
【００７５】
ステップ８１６では、制御周期待ちの処理が実行された後、手順は、ステップ８０２に戻る。
【００７６】
図９は、図８のステップ８１４の処理を示したフローチャートである。ステップ９００では、車両ＥＣＵ９２と、信号入力回路６２とを介して入力された指令信号に基づいて、ワイパモータ１８の回転速度の目標値であるモータ制御目標を算出する。
【００７７】
ステップ９０２では、電流検出部８２で検出したモータ電流Ｉが、制限可能範囲内か否か、すなわち、制限電流値１３０以下であるか否かを判定する。ステップ９０２で、モータ電流Ｉが制限電流値１３０以下の場合は、ステップ９０４でワイパモータ１８の回転をモータ制御目標に従って制御して処理をリターンする。
【００７８】
ステップ９０２で、モータ電流Ｉが制限電流値１３０を超えている場合は、ステップ９０６で、ワイパブレード２８、３０の位置が雪溜まり領域１２２Ａ、１２２Ｂか否かを判定する。
【００７９】
ステップ９０６で、ワイパブレード２８、３０の位置が雪溜まり領域１２２Ａ、１２２Ｂである場合は、ステップ９０８でモータ制御目標を再算出して、手順をステップ９０４に移行する。ステップ９０８でのモータ制御目標の再算出では、電流検出部８２で検出するモータ電流Ｉが、制限電流値１３０以下となるように、ワイパモータ１８に供給する電圧のデューティ比を低下させる。
【００８０】
ステップ９０６でワイパブレード２８、３０の位置が通常領域１２０の場合は、雪溜まり等の障害物による過負荷ではなく、ワイパ装置１００の何らかの障害が発生した蓋然性が高いので、ステップ９１０で駆動回路５６からワイパモータ１８への電力供給を停止して、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装置によれば、チップサーミスタＲＴの検出温度からモータ電流の制限電流値１３０を算出し、電流検出部８２で検出したモータ電流が制限電流値を超えないように、ワイパモータ１８に供給する電圧のデューティ比を制御することにより、ワイパモータ１８及び駆動回路５６の各々の定格を拡大することなく、過負荷に対応可能なワイパ装置１００を提供することができる。
【００８２】
また、本実施の形態に係るワイパ装置１００によれば、ワイパモータ１８及び駆動回路５６の各々の定格が小さくてもワイパモータ１８及び駆動回路５６の各々が過負荷状態になることを回避できるので、製品の小型化及び低コスト化が可能になる。さらには、定格を小さくすることにより、製品の消費電力を抑制することが可能になる。
【符号の説明】
【００８３】
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…電流検出部、８２Ａ…シャント抵抗、８２Ｂ…アンプ、９２…車両ＥＣＵ、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…通常領域、１２２Ａ，１２２Ｂ…雪溜まり領域、θ１，θ２…回転角、Ｃ１，Ｃ２…電解コンデンサ、Ｉ…モータ電流、Ｐ１…上反転位置、Ｐ２…下反転位置、Ｐ３…格納位置、ＰＸ，ＰＹ…所定位置、ＲDS…オン抵抗、ＲTHJC…ＭＯＳＦＥＴのジャンクション−ケース間の熱抵抗、ＲＴ…チップサーミスタ、Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４…トランジスタ、ＴC…ケース温度、ＴJ…ジャンクション温度
【図１】
2019189185.tif 000004
【図２】
2019189185.tif 000005
【図３】
2019189185.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019189185.tif 000010
【図８】
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【図９】
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