(57)【要約】【課題】モータの回転制御を行う際に、回転角度の検出を精度良く行えるようにする。【解決手段】モータ制御装置は、位相差を設けて配置した２つの磁気抵抗センサのアナログ信号をそれぞれ受け取り、２つのアナログ信号の大小関係に応じて場合分けを行って一方のアナログ信号を参照して角度検出を行う。サイン波形の出力信号Ｓ１よりコサイン波形の出力信号Ｓ２の信号強度が大きい場合には（ステップＳ１０１）、２つの出力信号Ｓ１，Ｓ２の交点に相当する信号値Ｌ，Ｈの間に出力信号Ｓ１があれば（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、検出値を出力信号Ｓ１から交点の信号のうち信号強度の小さい信号値Ｌを引いた値とする（ステップＳ１０３）。【選択図】図５
2008160957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部の回転を減速する減速部の出力軸に取り付けられ、回転方向に複数の磁極が着磁されたマグネットと、
前記マグネットの磁束を検出するために前記マグネットから所定距離をおいて配置され、所定角度の位相差をもって配置された第１、第２のセンサと、
前記第１のセンサから出力されるサイン波の出力信号と、前記第２のセンサから出力されるコサイン波の出力信号の大小を調べて、これら出力信号の一方を参照して前記出力軸の回転角度を検出する制御部と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの出力信号の交点に相当する信号値を保有し、前記交点に相当する信号値に達するごとに前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの出力信号を交互に参照することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記出力軸の回転をワイパアームの揺動運動に変換するワイパ装置に用いられ、前記制御部は前記ワイパアームの絶対位置を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転制御を行うモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサを用いて回転体の絶対角度を検出する際には、２つのブリッジ回路を４５°ずらして配置し、これらのブリッジ回路の一方から出力されるサイン波の信号と、他方のブリッジ回路から出力されるコサイン波の信号とを用いて角度検出することが行われている。この際、サイン波をコサイン波で割り算して得られる比から角度を算出すると、０°〜１８０°の角度しか検出できないので、従来ではコサイン波にオフセット値を加算してから比を算出することで、０°〜３６０°の角度を検出できるように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００４−５０７７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、サイン波の波形とコサイン波の波形の比を取って角度を検出する手法では、角度の検出精度がアナログデータをデジタルデータに変換する際の分解能に制限されるため、角度検出の精度を高めることができなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、モータの回転制御を行う際に、回転角度の検出を精度良く行えるようにすることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、モータ部の回転を減速する減速部の出力軸に取り付けられ、回転方向に複数の磁極が着磁されたマグネットと、前記マグネットの磁束を検出するために前記マグネットから所定距離をおいて配置され、所定角度の位相差をもって配置された第１、第２のセンサと、前記第１のセンサから出力されるサイン波の出力信号と、前記第２のセンサから出力されるコサイン波の出力信号の大小を調べて、これら出力信号の一方を参照して前記出力軸の回転角度を検出する制御部と、を備えるモータ制御装置とした。
このモータ制御装置は、サイン波の出力信号とコサイン波の出力信号を合成せずに、２つの信号の強度を比較することで、一方の出力信号に対して信号処理を行って角度検出を行う。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記制御部は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの出力信号の交点に相当する信号値を保有し、前記交点に相当する信号値に達するごとに前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの出力信号を交互に参照することを特徴とする。
このモータ制御装置は、２つの出力信号の大小関係と、２つの出力信号の交点とを指標として場合分けを行って参照する出力信号を選択して信号処理を行う。
【０００６】
請求項３に係る発明は、前記出力軸の回転をワイパアームの揺動運動に変換するワイパ装置に用いられ、前記制御部は前記ワイパアームの絶対位置を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置とした。
このモータ制御装置は、ワイパアームを揺動制御する際に、ワイパアームの絶対位置を検出するために使用される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、２つのアナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理をする際に、参照するアナログ信号を回転角度に応じて選択するようにしたので、検出角度の分解能を向上させることができる。パルスをカウントする方式に比べた場合には、検出開始直後から角度を検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。各実施の形態で同じ構成要素には、同一の符号を付している。また、重複する説明は省略する。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１にワイパ装置の全体構成を示す。ワイパ装置１は、一対のワイパアーム２Ａ，２Ｂと、ワイパアーム２Ａ，２Ｂを揺動させるリンク機構３と、リンク機構３を駆動させるワイパモータ４とを有している。ワイパモータ４には、後述するようにモータ制御装置が内蔵されている。
【００１０】
ワイパアーム２Ａ，２Ｂは、ピボット軸１１でリンク機構３に連結されており、先端に車両１２のガラス面１３の汚れ等を払拭するワイパブレード１４Ａ，１４Ｂが着脱自在に取り付けられている。
リンク機構３は、ワイパモータ４の出力軸１５に連結されたクランクアーム１６の回転をワイパアーム２Ａ，２Ｂの揺動に変換する構成を有する。
【００１１】
ワイパモータ４は、ブラシモータからなるモータ部２１と、モータ部２１の回転を減速してリンク機構３に伝達する減速部２２とからなる。
モータ部２１は、有底筒状のヨーク２４を有し、ヨーク２４がブラケット２５を介して減速部２２に固定されている。ヨーク２４の内周には、界磁用の永久磁石が固定されると共に、アーマチュア２６が回転自在に収容されている。アーマチュア２６は、回転軸２７を有し、回転軸２７にはコイル２８がコアを介して巻装されている。コイル２８の巻線は、回転軸２７に固定されたコンミテータ２９に接続されている。コンミテータ２９には、ブラケット２５に収容されたブラシ３０が摺接させられており、ブラシ３０を介してコイル２８に給電されるようになっている。なお、モータ部２１は、ブラシレスモータで構成しても良い。
【００１２】
減速部２２は、ギヤハウジング３１と、ハウジングカバー３２とが形成する空間内に減速機構３３を収容した構成になっている。減速機構３３は、ウォームホイール３４と、ウォーム３５とからなり、ウォームホイール３４に出力軸１５が固定されている。出力軸１５は、ギヤハウジング３１のボス部３１Ａに回転自在に支持されている。ウォーム３５は、モータ部２１の回転軸２７が回転方向に係合されている。回転軸２７は、軸受け３６によってギヤハウジング３１に回転自在に支持されている。
【００１３】
ここで、出力軸１５において、減速部２２でハウジングカバー３２に臨む端部１５Ａには、マグネット３７が取り付けられている。マグネット３７は、回転方向に均等になるようにＮ極とＳ極が順番に着磁されている。
ハウジングカバー３２の内面には、モータ制御装置４１が取り付けられている。モータ制御装置４１は、基板４１上に所定の素子が実装されるなどして形成した回路を有する。基板４１上で、マグネット３７に臨む位置には、マグネット３７の磁束を検出する絶対座標センサ４３が基板から所定距離おいて配置されている。絶対座標センサ４３は、所定の位相差をもたせた第１のセンサ４３Ａと、第２のセンサ４３Ｂとからなる。これらセンサ４３Ａ，４３Ｂとしては、磁気抵抗センサがあげられる。なお、この実施の形態で２つのセンサ４３Ａ，４３Ｂを配置する際の位相差は、９０°に設定されている。
【００１４】
図３に示すように、モータ制御装置４１は、外部の電源５１から駆動用の電力を取り込む電源回路５２と、制御部５３と、スイッチング素子などから構成されるモータ駆動回路５４と、前記の絶対座標センサ４３とから構成されている。
制御部５３は、ＣＰＵ（中央演算装置）や、制御用のプログラムやデータが格納されるメモリ、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換機などから構成され、絶対座標センサ４３のそれぞれのセンサ４３Ａ，４３Ｂから出力されるアナログ信号に基づいてモータ部２１の回転制御を行う。
【００１５】
次に、この実施の形態におけるモータ制御装置４１及びワイパ装置１の動作について説明する。
ワイパ装置１を駆動させるときは、モータ制御装置４１の制御部５３から駆動指令がモータ駆動回路５４に出力される。モータ駆動回路５４は、所定のブラシ３０を介してコイル２８に通電し、コイル２８とヨーク２４に固定されたマグネットの間に発生する磁界によってアーマチュア２６が回転する。アーマチュア２６の回転は、減速機構３３で減速され、出力軸１５に固定されたクランクアーム１６を回転させる。クランクアーム１６の回転がリンク機構３によって一対のワイパアーム２Ａ，２Ｂの揺動に変換され、ワイパアーム２Ａに装着されたワイパブレード１４Ａが運転席側のガラス面１３の汚れ等を払拭する。同様に、ワイパアーム２Ｂに装着されたワイパブレード１４Ｂが助手席側のガラス面１３の汚れ等を払拭する。
【００１６】
減速部２２で出力軸１５が回転すると、端部１５Ａに取り付けられたマグネット３７も回転するので、出力軸１５の回転に伴って絶対座標センサ４３が信号を出力する。絶対座標センサ４３は、２つのセンサ４３Ａ，４３Ｂのそれぞれが出力軸１５側のマグネット３７が作る磁束によって、サイン波のアナログ信号とコサイン波のアナログ信号をそれぞれ出力する。
制御部５３は、２つのセンサ４３Ａ，４３Ｂのそれぞれからの出力される信号の位相をそれぞれ４５°遅らせる。その結果、図４に示すような周期的な一対のアナログ信号が得られる。なお、図４において、横軸は位相（角度）に相当し、縦軸は信号強度（電圧）に相当する。出力信号Ｓ１は、第１のセンサ４３Ａから出力されるサイン波であり、出力信号Ｓ２は、第２のセンサ４３Ｂから出力されるコサイン波である。
これらの波形から、２つの出力信号Ｓ１，Ｓ２の波形が交差する電圧、及び出力信号Ｓ１，Ｓ２の大小関係から、それぞれの波形を場合分けして、各出力信号Ｓ１，Ｓ２の特性が角度に対してリニアとみなせる部分を使って角度検知をする。
【００１７】
制御部５３が行う角度検知の場合分け処理を図５のフローチャートに示す。最初に、出力信号Ｓ２が出力信号Ｓ１より大きいか調べる（ステップＳ１０１）。コサイン波に相当する出力信号Ｓ２の方が大きい場合には（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、サイン波に相当する出力信号Ｓ１と、信号値Ｌ及び信号Ｈとの大小関係を調べる（ステップＳ１０２）。ここで、信号値Ｌは、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２が等しい値となる交点のうち、電圧値が小さい方の値である。信号値Ｈは、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２が等しい値となる交点のうち、電圧値が大きい方の値である。
【００１８】
出力信号Ｓ１が信号値Ｌ以上で、かつ信号値Ｈ未満であれば（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、検出値Ａを出力信号Ｓ１の値から信号値Ｌを引いた値とする（ステップＳ１０３）。これに倒して、出力信号Ｓ１が信号値Ｌ未満、又は信号値Ｈ以上であれば（ステップＳ１０２でＮｏ）、検出値Ａは、信号値Ｄの３倍に出力信号Ｓ２を足した値から信号値Ｌを引いた値とする（ステップＳ１０４）。なお、信号値Ｄは、信号値Ｈから信号Ｌを引いた値で、一定の値である。
【００１９】
一方、ステップＳ１０１でＮｏの場合、つまりコサイン波に相当する出力信号Ｓ２がサイン波に相当する出力信号Ｓ１以下の場合についてもステップＳ１０５でサイン波に相当する出力信号Ｓ１と、信号値Ｌ及び信号Ｈとの大小関係を調べる。
出力信号Ｓ１が信号値Ｌ以上で、かつ信号値Ｈ未満であれば（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、検出値Ａは信号値Ｄの３倍から出力信号Ｓ１を引き、さらに信号値Ｌを引いた値とする（ステップＳ１０６）。これに対して、出力信号Ｓ１が信号値Ｌ未満、又は信号値Ｈ以上であれば（ステップＳ１０５でＮｏ）、検出値Ａは信号値Ｄの２倍から出力信号Ｓ１と信号値Ｌをそれぞれ引いた値とする（ステップＳ１０７）。
【００２０】
このように、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６、ステップＳ１０７の四通りに場合分けがなされ、ステップＳ１０３を０〜４５°の角度範囲で使用し、ステップＳ１０４を１３５から１８０°の角度範囲で使用する。さらに、ステップＳ１０６を９０〜１３５°の角度範囲で使用し、ステップＳ１０７を４５〜９０°の角度範囲で使用する。すなわち、図５の信号Ｌ３に模式的に示すように、０〜４５°の範囲では出力信号Ｓ１の略リニアな部分Ｓ１１を用い、４５〜９０°の範囲では出力信号Ｓ２の略リニアな部分Ｓ２１を反転したものを用い、９０〜１３５°の範囲では出力信号Ｓ１の略リニアな部分Ｓ１２を反転したもの用い、１３５〜１８０°の範囲では出力信号Ｓ２の略リニアな部分Ｓ２２を用い、角度によって略リニアに増加するラインを形成し、出力信号Ｓ１、出力信号Ｓ２のいずれか一方の検出値に基づいて角度を検出する。
【００２１】
この実施の形態によれば、簡単な回路構成で角度検出を行えるようになる。出力信号Ｓ１，Ｓ２のリニアとみなせる部分を繋ぎ合わせることで、Ａ／Ｄ変換器の分解能を越える精度で角度検出が行えるようになる。各出力信号Ｓ１，Ｓ２のリニアとみなせる部分のみを使用することで、信号値から角度に変換する処理が容易になる。
従来のパルス数をカウントして角度検出する場合では、電源投入時から絶対角度を検出することはできないが、この実施の形態では各出力信号Ｓ１，Ｓ２の大小関係から採用する出力信号Ｓ１，Ｓ２を決定して角度を検出するので、電源投入後すぐに角度を検出できる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図７に本実施の形態のワイパ装置の概略構成を示す。このワイパ装置は、対向払拭式のワイパ装置である。
ワイパ装置１は、一対のワイパアーム２Ａ，２Ｂと、ワイパアーム２Ａ，２Ｂを揺動させる伝達機構としてのリンク機構３Ａ，３Ｂと、リンク機構３Ａ，３Ｂをそれぞれ駆動させるワイパモータ４Ａ，４Ｂとを有している。ワイパモータ４Ａ，４Ｂのそれぞれには、モータ制御装置４１Ａ，４１Ｂが１つずつ内蔵されている。各モータ制御装置４１Ａ，４１Ｂは、互いに通信可能になっている他は第１の実施の形態のモータ制御装置４１と同じ構成である。
ワイパアーム２Ａ，２Ｂは、ガラス面の幅方向の両端にピボット軸１１Ａ，１１Ｂでリンク機構３Ａ，３Ｂに連結されており、先端に車両１２のガラス面１３の汚れ等を払拭するワイパブレード１４Ａ，１４Ｂが着脱自在に取り付けられている。
リンク機構３Ａ，３Ｂは、ワイパモータ４Ａ，４Ｂの出力軸１５Ａ，１５Ｂにそれぞれ連結されたクランクアーム１６Ａ，１６Ｂの回転をワイパアーム２Ａ，２Ｂの揺動に変換する構成を有する。
【００２３】
このワイパ装置１では、ワイパモータ４Ａ，４Ｂのそれぞれのモータ制御装置４１が通信線６Ａ〜６Ｃを介して通信制御部５５Ａ，５５Ｂの間で通信を行いながら各制御部５３Ａ，５３Ｂが一対のワイパアーム２Ａ，２Ｂを揺動制御する。各ワイパモータ４Ａ，４Ｂの回転位置は、絶対座標センサ４３で検出し、２つのセンサ４３Ａ，４３Ｂの出力から各制御部５３Ａ，５３Ｂが図５に示す場合分けに従って回転位置を検出する。
この実施の形態によれば、ワイパモータ４Ａ，４Ｂの位置検出の精度を向上させることができるため、ワイパブレード１４Ａ，１４Ｂが作動しているときに、互いのワイパブレード１４Ａ，１４Ｂ同士が干渉することを抑えることできる。
【００２４】
なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、絶対座標センサ４３は、サイン波とコサイン波を出力する構成であれば良く、レゾルバ等でも良い。
信号値Ｌと信号値Ｈの間の曲線波形をそのまま繋ぎ合わせるようにして角度検知を行っても良い。
ステップＳ１０２及びステップＳ１０５では、出力信号Ｓ２と信号値Ｌ，Ｈとの大小関係を調べたが、出力信号Ｓ１と信号値Ｌ，Ｈとの大小関係を調べて場合分けしても良い。
０〜９０°の範囲内、又は９０〜１８０の範囲内であれば、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２の大小関係のみで一方の出力信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて角度を検出しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係るワイパ制御装置を含むワイパ装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であって、ワイパモータの構成を示す図である。
【図３】モータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】絶対座標センサの２つの磁気抵抗センサの出力するアナログ信号の位相を４５°遅らせたときの波形を示す図である。
【図５】角度検知のための場合分けの処理を説明するフローチャートである。
【図６】場合分けに従って各信号の略リニアな部分を選択的に使用することを模式的に説明する図である。
【図７】本発明のワイパモータを対向払拭式ワイパ装置に適用した図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      ワイパ装置
２Ａ，２Ｂ      ワイパアーム
３      リンク機構
４      ワイパモータ
１５      出力軸
２１      モータ部
２２      減速部
３７      マグネット
４１      モータ制御装置
４３Ａ      第１のセンサ
４３Ｂ      第２のセンサ
５３      制御部
【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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