JP2004274804A - モータ制御方法及びモータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】センサ位置のバラツキによるワイパアーム位置制御のズレを防止する。
【解決手段】下限位置と上限位置との間で回転角度が規制される出力軸にセンサマグネットを設け、ホールＩＣを対向配置する。モータ回転軸にも多極着磁マグネットを設け、ホールＩＣを対向配置する。出力軸を下限位置から上限位置に向かって回転させ（Ｓ１２，１３）、基準信号を得たときは（Ｓ１４）、それまでのホールＩＣのパルスカウント値を第１基準値として保存する（Ｓ１５）。その後、出力軸を上限位置まで回転させ（Ｓ１６）、上限位置から下限位置に向かって回転させる（Ｓ１７）。基準信号を得たときは（Ｓ１８）、それまでのホールＩＣのパルスカウント値を第２基準値として保存する（Ｓ１９）。モータ作動時に基準信号を得たとき、回転方向に応じて、第１又は第２基準値を用いてパルスカウント値をリセットする。
【選択図】 図８
【解決手段】下限位置と上限位置との間で回転角度が規制される出力軸にセンサマグネットを設け、ホールＩＣを対向配置する。モータ回転軸にも多極着磁マグネットを設け、ホールＩＣを対向配置する。出力軸を下限位置から上限位置に向かって回転させ（Ｓ１２，１３）、基準信号を得たときは（Ｓ１４）、それまでのホールＩＣのパルスカウント値を第１基準値として保存する（Ｓ１５）。その後、出力軸を上限位置まで回転させ（Ｓ１６）、上限位置から下限位置に向かって回転させる（Ｓ１７）。基準信号を得たときは（Ｓ１８）、それまでのホールＩＣのパルスカウント値を第２基準値として保存する（Ｓ１９）。モータ作動時に基準信号を得たとき、回転方向に応じて、第１又は第２基準値を用いてパルスカウント値をリセットする。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの制御方法及び制御装置に関し、特に、自動車用ワイパ装置のモータの初期設定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイパーシステムの取り付けスペースは、エンジンの大型化、ブレーキのマスターパワーの大型化により、年々小さくなって来ている。このため、近年では、モータを１８０°以内で正逆転させることにより、リンクの作動面積を半分以下に抑え、ワイパを小さなスペースで駆動可能とした方式も実用化されている。このモータ正逆転方式では、払拭角度内の任意の場所で反転動作可能なことから、下反転位置を設定した上でさらにその下方に格納位置を設定できる。そこで、高級車などでは、この方式を採用しワイパ格納機能を盛り込んだものも多く見受けられる。
【０００３】
ワイパシステムにおいてモータ正逆転を行うには、任意の位置でモータ正逆転を行わせるため、ワイパアーム位置の検出が必要となる。ワイパアーム位置検出は、モータの回転に連動して発生するパルス数の加減算によって行われる。モータ回転軸には多極着磁マグネットが取り付けられ、その回転に伴う磁極変化を捉えてパルス信号を出力するホールＩＣ等のセンサがマグネットに対向して配置される。パルスのカウントは、モータユニット出力軸の回転位置の基準となる１点（原点位置）でリセットされパルスズレの発生を防止している。
【０００４】
図１０は、パルスリセット信号を得るための構成を示す説明図である。モータユニットの出力軸には、図１０に示すようなセンサマグネット５１が取り付けられる。センサマグネット５１に対しては、所定の基準位置にその磁極が差し掛かると基準信号が出力されるようにホールＩＣ等のセンサ５２が配置される。センサ５２からリセット信号が出力されると、その時点からのパルス加減算により、基準位置からのモータ回転角度が算出される。
【０００５】
モータ回転角度が分かれば、これに減速比やリンク比等を考慮すると現在のワイパアーム位置が検出できる。また、モータ回転パルスの周期から、ワイパアーム移動速度も検出できる。なお、実際の制御上は、ワイパアーム位置やアーム速度はパルスカウント数やパルス周期にて認識される。そして、モータの制御系には、ＦＥＴを用いたＨブリッジ回路等の正逆転回路や、モータの速度や回転角度を制御するＣＰＵ等の制御手段が設けられ、ワイパアームの位置や速度に基づいてモータの駆動制御が行われる。
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５６１８８６号公報
【特許文献２】特開平１４−２６２５１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワイパシステム全体を見ると、システム構成部品の寸法や組み付けのバラツキ、センサ自体の特性のバラツキ、センサマグネット５１の着磁のバラツキなど、種々の寸法変動要因が存在する。このため、従来のモータ制御方法では、製品毎にセンサ５２によるリセット位置が微妙にずれ、ワイパアームの反転位置精度を製品全体で共通的に維持することが難しいという問題があった。
【０００８】
図１１は、パルスカウントとワイパ位置との関係を示す説明図であり、（ａ）はセンサ５２が正規の位置にある場合、（ｂ）はセンサ５２が誤差分だけずれた位置にある場合を示している。当該システムでは、センサ５２からのリセット信号が入ると、パルスカウント値は基準値Ｓにリセットされる。図１１（ａ）に示すように、センサ５２が正規位置にあれば、パルスカウント値は正しい位置で基準値Ｓにリセットされる。従って、パルスカウント値が正規値であれば、その値は図１１（ａ）のように切れ目なく直線的に積算される。また、パルスカウント値に誤りがあれば、正しい位置にあるセンサ５２のリセット信号により、その位置での正しいパルスカウント値（基準値Ｓ）にリセットされ、パルスカウント値が補正される。
【０００９】
ところが、センサ５２が正規位置にない場合、パルスカウント値は誤った位置で基準値Ｓにリセットされる。すなわち、図１１（ｂ）のように、ずれた取付位置を正規位置と誤解し、この誤差位置にてパルスカウント値がリセットされる。このため、パルスカウント値はその後、誤差分を含んだ形で積算され、誤差分だけワイパ反転位置がずれてしまうことになる。
【００１０】
一般に、ワイパアームの作動範囲は機械的に制限されており、ワイパ反転位置がずれると、ワイパアームがこの範囲を超えてオーバーランするおそれがある。その場合、機械的な作動制限手段が作用してワイパアームは停止するが、それに伴いモータがロックしてしまう可能性がある。また、ワイパアーム停止時に異音が発生したり、ワイパアームが衝撃的に停止したりするなど、かかる事態は動作フィーリングや装置耐久性の面でも好ましくなく、その改善が求められていた。
【００１１】
本発明の目的は、センサ位置のバラツキによるワイパアーム位置制御のズレを防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータ制御方法は、回転軸を有するモータ本体と、減速機構を介して前記回転軸の回転が減速して伝達され、第１限界位置と第２限界位置との間で回転角度が規制される出力軸と、前記出力軸と連動する被検出部材に対向して設けられ、前記被検出部材の所定部位が対向したとき基準信号を出力する第１センサと、前記回転軸に設けられた被検出部材に対向して設けられ、前記回転軸の回転に伴ってパルス信号を出力する第２センサとを有してなるモータの制御方法であって、前記出力軸を前記第１限界位置から前記第２限界位置に向かって回転させ、前記第１限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記第２センサが出力した前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第１位置情報を作成し、前記モータ作動時に前記基準信号を得たとき、前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正することを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、予め第１センサの第１位置情報を作成して、その値によりパルスカウント値を補正するので、現実のセンサ位置を反映してパルスカウント値が補正される。このため、第１センサの取付位置がずれてもパルスカウントにズレが生じない。従って、例えば、当該モータをワイパ装置に適用した場合、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持するが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【００１４】
前記モータ制御方法において、前記出力軸を前記第２限界位置から前記第１限界位置に向かって回転させ、前記第２限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記第２センサが出力した前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第２位置情報を作成しても良い。
【００１５】
また、前記モータ制御方法において、前記出力軸が前記第１限界位置側から前記第２限界位置側に向かって回転するときは前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正し、前記出力軸が前記第２限界位置側から前記第１限界位置側に向かって回転するときは前記第２位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正するようにしても良い。これにより、第１センサの特性により、第１位置情報と第２位置情報に差が生じる場合であっても、被検出部材の通過方向によって適切な位置情報を用いてパルスカウント値が補正され、センサ特性に起因するパルスズレを防止できる。
【００１６】
さらに、モータ制御方法において、前記被検出部材としてマグネットを使用すると共に、前記第１及び第２センサとしてホールＩＣを使用しても良い。
【００１７】
一方、本発明のモータ制御装置は、回転軸を有するモータ本体と、減速機構を介して前記回転軸の回転が減速して伝達され、第１限界位置と第２限界位置との間で回転角度が規制される出力軸と、前記出力軸と連動する被検出部材に対向して設けられ、前記被検出部材の所定部位が対向したとき基準信号を出力する第１センサと、前記回転軸に設けられた被検出部材に対向して設けられ、前記回転軸の回転に伴ってパルス信号を出力する第２センサとを有してなるモータの制御装置であって、前記第２センサから出力される前記パルス信号をカウントするパルスカウント手段と、前記出力軸を前記第１限界位置から前記第２限界位置に向かって回転させ、前記第１限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記パルスカウント手段によって算出された前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第１位置情報を作成する第１位置情報作成手段と、前記モータ作動時に前記基準信号を得たとき、前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正するパルスカウント補正手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、第１位置情報作成手段によって予め第１センサの第１位置情報を作成し、その値によりパルスカウント手段によって算出されるパルスカウント値を補正するので、現実のセンサ位置を反映してパルスカウント値が補正される。このため、第１センサの取付位置がずれてもパルスカウントにズレが生じない。従って、例えば、当該モータをワイパ装置に適用した場合、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持するが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【００１９】
前記モータ制御装置において、前記モータ制御装置に、前記出力軸を前記第２限界位置から前記第１限界位置に向かって回転させ、前記第２限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記パルスカウント手段によって算出された前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第２位置情報を作成する第２位置情報作成手段をさらに設けても良い。
【００２０】
また、前記モータ制御装置において、前記モータ制御装置に、前記第１及び第２位置情報を保存する記憶手段をさらに設け、前記パルスカウント補正手段は、前記記憶手段に保存された前記第１及び第２位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正するようにしても良い。
【００２１】
加えて、前記モータ制御装置において、前記パルスカウント補正手段により、前記出力軸が前記第１限界位置側から前記第２限界位置側に向かって回転するときは前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正し、前記出力軸が前記第２限界位置側から前記第１限界位置側に向かって回転するときは前記第２位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正するようにしても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。図１のモータユニット１は自動車用ワイパ装置の駆動源として使用され、ワイパブレード（以下、ブレードと略記する）が上下反転位置に達すると正逆回転が切り替えられる。
【００２３】
モータユニット１は、モータ２とギアボックス３とから構成され、モータ２の回転軸４の回転がギアボックス３内にて減速され、出力軸５に出力される。回転軸４は、有底筒状のヨーク６に回動自在に軸承され、コイルが巻装されたアーマチュアコア７及びコンミテータ８が取り付けられている。ヨーク６の内面には複数の永久磁石９が固定されている。コンミテータ８には、給電用のブラシ１０が摺接している。モータ２の速度（回転数）は、ブラシ１０に対する供給電流量によって制御される。
【００２４】
ヨーク６の開口側端縁部には、ギアボックス３のケースフレーム１１が取り付けられている。回転軸４の先端部は、ヨーク６から突出してケースフレーム１１内に収納される。回転軸４の先端部には、ウォーム１２が形成されており、ウォーム１２にはケースフレーム１１に回動自在に支持されたウォーム歯車１３が噛合している。ウォーム歯車１３には、その同軸上に小径の第１ギア１４が一体的に設けられている。第１ギア１４には、大径の第２ギア１５が噛合している。第２ギア１５には、ケースフレーム１１に回動自在に軸承される出力軸５が一体に取り付けられている。なお、図示されないが、回転軸４には前記ウォーム１２に隣接してそのねじ方向とは逆向きのもう１つのウォームが形成されており、ウォーム歯車１３、第１ギア１４と同様の減速部材により第２ギア１５に動力伝達される。
【００２５】
モータ２の駆動力は、ウォーム１２、ウォーム歯車１３、第１ギア１４、第２ギア１５を経て減速された状態で出力軸５に出力される。出力軸５には、ワイパ装置のリンク機構（図示せず）接続されている。モータ２が作動すると出力軸５を介してリンク部材が駆動され、他のリンク部材と連動してワイパアームが作動する。
【００２６】
回転軸４には、多極着磁マグネット１６（以下、マグネット１６と略記する）が取り付けられている。これに対しケースフレーム１１内には、マグネット１６の外周部と対向するように、ホールＩＣ１７（第２センサ）が設けられている。図２は、マグネット１６とホールＩＣ１７の関係及びホールＩＣ１７の出力信号（モータパルス）を示す説明図である。
【００２７】
ホールＩＣ１７は、図２に示すように、回転軸４の中心に対して９０度の角度差を持った位置に２個（１７Ａ，１７Ｂ）設けられている。モータ２では、マグネット１６は６極に着磁されており、回転軸４が１回転すると各ホールＩＣ１７からは６周期分のパルス出力が得られる。ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂからは、図２の右側に示すように、その位相が１／４周期ずれたパルス信号が出力される。従って、ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂからのパルスの出現タイミングを検出することにより、回転軸４の回転方向が判別でき、これによりワイパ動作の往路／復路の判別を行うことができる。
【００２８】
ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂでは、その何れか一方のパルス出力の周期から回転軸４の回転速度を検出できる。回転軸４の回転数とブレードの速度との間には、減速比及びリンク動作比に基づく相関関係が存在しており、回転軸４の回転数からブレードの速度も算出できる。
【００２９】
第２ギア１５の底面には、ブレードの絶対位置検出用のリングマグネット１８が取り付けられている。ケースフレーム１１にはプリント基板１９が取り付けられ、その上には、リングマグネット１８と対向するようにホールＩＣ２０（第１センサ）が配設されている。第２ギア１５は、前述のようにクランクアームが取り付けられ、ブレードを往復動させるため約１８０度回転する。第２ギア１５が回転しブレードが予め設定された基準位置に来ると、ホールＩＣ２０とリングマグネット１８が対向し絶対位置を示す基準信号が出力される。
【００３０】
このようなモータユニット１によって、ブレードは下反転位置と上反転位置との間を揺動運動し、フロントガラスに付着した雨や雪などを払拭する。図３は、ブレードの作動範囲を示す説明図である。ブレードは、払拭動作中、図中実線にて示した上下反転位置間の払拭範囲内を往復運動する。ワイパ休止時には、ブレードは下反転位置よりも下側に位置する格納位置へ移動して格納部に格納される。格納部は、図示しない車体のボンネット内部に設けられている。
【００３１】
ブレードには上下反転位置の外側に上限位置（第２限界位置）と下限位置（第１限界位置）が設けられている。これらの上下限位置は、モータユニット１内において機械的に設定される。例えば、ケースフレーム１１に図示しないピンを突設し、第２ギア１５にこのピンが収容される溝（図示せず）を設ける。この溝は、上限位置と下限位置の間の角度分だけ没設されており、第２ギア１５の回転に伴い溝内をピンが移動する。ピンが溝両端部に来るとその移動が規制され、そこがブレードの上限位置と下限位置となる。
【００３２】
また、払拭範囲の中央やや下反転位置寄りには、ホールＩＣ２０から基準信号が出力される基準位置が設けられている。図４は、ホールＩＣ２０とリングマグネット１８の関係を示す説明図である。図４に示すように、リングマグネット１８は２極構成となっている。ブレードが基準位置に来るとリングマグネット１８の極性が変化し（Ｎ→Ｓ）、ホールＩＣ２０からは基準信号が出力される。ブレードの位置は、この基準信号とホールＩＣ１７からのパルス信号（モータパルス）によって検知される。図５は、モータパルスカウント数とブレード位置との関係を示す説明図である。
【００３３】
ホールＩＣ２０からの出力信号は、ブレードの絶対位置を示す基準信号として使用される。すなわち、この基準信号が得られたときには、ブレードが図３に示す基準位置を通過したと判断される。これに対し、ホールＩＣ１７からのモータパルスは相対位置信号として使用される。モータパルスは回転軸４の回転角度に比例して出力され、そのパルスカウント値（累積数）は回転角度量に対応する。従って、基準信号が得られた後のモータパルスをカウントすれば、ブレードが基準位置からどれだけ移動したかを知ることができる。
【００３４】
一方、払拭障害等の何らかの原因により、ブレード作動中にモータパルスカウント数にズレが生じる可能性もある。このため、当該システムでは、基準信号を得た時点でモータパルスカウント値のリセットを行っている。基準位置は予め定まった位置であり、下反転位置から基準位置までに得られるモータパルス数は決まった値となる。そこで、基準位置におけるパルスカウント値を予め基準値Ｓとして設定しておき、基準信号が得られたときには、パルスカウント値をその値にリセットする。これにより、パルスカウント値は基準位置にて常に基準値Ｓに補正され、パルスズレによるブレード位置制御のバラツキを防止している。
【００３５】
ところが、前述のように、基準位置となるホールＩＣ２０の設置位置に誤差が生じると、図１０，１１に示すように、ワイパ位置にズレが生じ種々の問題が生じる。そこで、本発明のモータ制御方法では、モータ設置当初にまずホールＩＣ２０の位置を確認する基準位置の学習処理を行い、基準位置の絶対位置を把握した上で前述のようなブレード位置制御を実施する。
【００３６】
図６は、モータユニット１のワイパ装置組付時における初期設定手順を示すフローチャートである。本発明の制御方法では、ワイパ装置への組付の際に、ユニット内のホールＩＣ２０によるモータ初期位置セット（ステップＳ１）を行った後、ワイパ装置への機械的取り付けが行われる（ステップＳ２）。そして、個別のモータユニット１毎の基準位置学習処理が実施され（ステップＳ３）、センサ位置のバラツキを吸収した後、車体組付状態にセットされる（ステップＳ４）。
【００３７】
ここではまず、モータユニット１を組付初期位置にセットし、機械的組付に先立ち出力軸５の位置を一定状態に揃える（ステップＳ１）。この組付初期位置とは、ワイパ装置のリンク部材とモータユニット１を組み付ける際の出力軸５の位置を言い、車種に応じて基準位置から所定角度回転した位置が予め設定されている。そこで、ワイパ装置にモータユニット１を組み付ける前に、一旦モータ２に通電し、基準信号を得た時点から所定パルス数だけ駆動させ停止させる。この作業により、出力軸５は基準位置から所定角度回転した位置に停止し、組付初期位置にセットされる。
【００３８】
出力軸５を組付初期位置にセットした後、ワイパ装置とモータユニット１を組み付ける（ステップＳ２）。すなわち、ワイパ装置のリンク部材を所定の状態とし、そこに組付初期位置にセットされた出力軸５を取り付ける。これにより、ブレード位置と出力軸５の位置が関係付けられた状態で、モータユニット１がワイパ装置に取り付けられる。
【００３９】
出力軸５を所定位置にてワイパ装置に組み付けた後、本発明による基準位置学習処理が実施される（ステップＳ３）。図７はこの基準位置学習処理を行う制御装置の構成を示すブロック図である。当該制御装置は、図７に示すように、ＣＰＵ２１と、ＥＥＰＲＯＭ２２を備えている。ＣＰＵ２１には、ホールＩＣ１７からのパルス信号を受け、そのパルス数をカウントするパルスカウント手段２３と、ホールＩＣ２０の位置を示す第１位置情報を作成する第１位置情報作成手段２４及び第２位置情報を作成する第２位置情報作成手段２５が設けられている。
【００４０】
第１位置情報作成手段２４は、ホールＩＣ２０からの基準信号信号を受け、出力軸５を下限位置から上限位置に向かって回転させたとき、下限位置から基準信号を得た位置までにパルスカウント手段２３によって算出されたパルス信号のパルスカウント値に基づきホールＩＣ２０の第１位置情報を作成する。第２位置情報作成手段２５は、ホールＩＣ２０からの基準信号信号を受け、出力軸５を上限位置から下限位置に向かって回転させたとき、上限位置から基準信号を得た位置までにパルスカウント手段２３によって算出されたパルス信号のパルスカウント値に基づきホールＩＣ２０の第２位置情報を作成する。第１位置情報作成手段２４及び第２位置情報作成手段２５にて作成された第１位置情報と第２位置情報は、記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ２２に格納される。
【００４１】
また、ＣＰＵ２１には、パルスカウント補正手段２６と駆動指令手段２７が設けられている。パルスカウント補正手段２６は、モータ作動時に基準信号を得たとき、第１及び第２位置情報の少なくとも何れか一方を用いてパルスカウント値を補正する。駆動指令手段２７は、モータ２のパルスカウント値に基づいてモータ２を駆動制御する。
【００４２】
このような制御装置によって次のような基準位置学習処理が実施される。図８は基準位置学習処理の手順を示すフローチャートである。ここではまず、駆動指令手段２７によってモータ２を逆転駆動させ（ステップＳ１１）、ブレードを下限位置まで移動させる（ステップＳ１２）。次に、モータ２を正転駆動し（ステップＳ１３）、ブレードを上限位置側に向かって移動させる。その際、基準信号の入力の有無が監視される（ステップＳ１４）。基準信号を取得した場合にはステップＳ１５に進み、第１位置情報作成手段２４はその時点におけるモータパルスの累積カウント値をＥＥＰＲＯＭ２２に保存する。これにより、当該装置における下限位置から基準位置までの距離（パルスカウント値）が検出され、これが基準位置における第１基準値（第１位置情報）となる。
【００４３】
基準信号を得た後もさらにモータ２を駆動し、ブレードを上限位置まで移動させる（ステップＳ１６）。なお、ブレードが上限位置に来たときのパルスカウント値を読むことにより、ブレード上下限位置間の機械的作動角を検知できる。そして、ブレードが上限位置に到達した後、モータを再び逆転駆動させ（ステップＳ１７）、ブレードを下限位置側に向かって移動させる。この際もまた基準信号の入力の有無が監視される（ステップＳ１８）。基準信号を取得した場合にはステップＳ１９に進み、第２位置情報作成手段２５はその時点におけるモータパルスの累積カウント値をＥＥＰＲＯＭ２２に保存する。これにより、当該装置における上限位置から基準位置までの距離が算出でき、これは第２基準値（第２位置情報）となる。なお、第１及び第２基準値は、制御装置に使用されるフラッシュマイコンのＲＯＭ領域に書き込んでも良い。
【００４４】
基準信号を得た後もさらにモータ２を駆動し、ブレードを下限位置まで移動させ（ステップＳ２０）ルーチンを抜ける。これにより基準位置学習処理を終え、装置固有の基準位置に関する情報が取得される。基準位置学習処理の後、図６の処理に戻ってワイパ装置を車体組付位置にセットし（ステップＳ４）、ルーチンを抜ける。モータユニット１が取り付けられこれらの処理が終了したワイパ装置は、適宜車体に取り付けられる。なお、組付初期位置は車体組付位置と同じ状態に設定しても良い。
【００４５】
図９は、モータユニット１に本発明の制御方法を適用した場合のパルスカウントとワイパ位置との関係を示す説明図であり、（ａ）はホールＩＣ２０が正規の位置にある場合、（ｂ）はホールＩＣ２０がずれた位置に取り付けられている場合を示している。前述の学習処理を行わない場合、図１１のようにワイパ位置にズレが生じる。これに対して、学習処理を行ったモータでは、現実のホールＩＣ２０の位置を反映してパルスカウント値がリセットされる。このため、ホールＩＣ２０の取付位置がずれてもワイパ位置にズレが生じない。
【００４６】
まず、学習処理を行ったモータでは、ＥＥＰＲＯＭ２２に保存された第１及び第２基準値によってパルスカウント値が現実の取付位置にてリセットされる。図９（ａ）に示すようにホールＩＣ２０が正規位置（例えば、下反転位置から４５°）にあれば、パルスカウント補正手段２６によってパルスカウント値は正規の第１基準値Ｓ０にリセットされる。ワイパ作動中、基準位置におけるパルスカウント値が正規値であれば、その値は切れ目なく直線的に積算される。パルスカウント値に誤りがあれば、正しい位置にあるホールＩＣ２０のリセット信号により、４５°位置の正しい値（第１基準値Ｓ０）にリセットされ、パルスカウント値が補正される。
【００４７】
一方、ホールＩＣ２０が正規位置にない場合（例えば、下反転位置から５０°）には、次のようになる。この場合、前述の学習処理によって、ずれた取付位置（５０°）が予め検知されており、５０°が当該装置の基準位置となる。また、この基準位置では、５０°位置におけるパルスカウント値が第１基準値Ｓ１として設定されＥＥＰＲＯＭ２２に保存されている。そして、図９（ｂ）のように、取付位置にてホールＩＣ２０から基準信号が得られると、パルスカウント補正手段２６によりパルスカウント値が５０°位置における正しい値（第１基準値Ｓ１）にリセットされる。従って、パルスカウント値はその後も誤差を含まない形で積算され、ホールＩＣ２０の取付位置がずれているにもかかわらず、ワイパ位置はずれることなく制御される。
【００４８】
このため、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持することが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【００４９】
なお、ホールＩＣ２０には対向する極性がＮからＳに変わるときと、ＳからＮに変わるときとでは、素子の持つヒステリシスにより、基準信号を出力する位置に差異が生じる場合がある。従って、先の例とは逆に上反転位置から基準位置に至った場合に第１基準値Ｓ１を用いてリセットを行うと、このヒステリシスによりパルスズレが生じるおそれがある。そこで、この場合には、先のステップＳ１９にて求めた第２基準値を使用してリセットを行えば、このパルスズレも解消できる。
【００５０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、図８の処理は、組付初期位置が基準位置よりも下限位置側にある場合を想定しているが、上限位置側にある場合にも動作を逆にすることにより基準位置の学習が可能である。すなわち、ステップＳ１１にてモータを正転駆動してブレードを上限位置側に移動させ、そこから基準位置を探すことによりホールＩＣ２０の現実の取付位置を学習することができる。また、前述のモータユニット１では、第２センサとしてホールＩＣ２０を１個使用したものを示したが、第２センサを複数個使用したモータにも本発明は適用可能である。その場合、各センサの位置は前述の学習処理により個々に認識される。
【００５１】
また、前述の実施の形態では、絶対位置信号や相対位置信号を得るためのセンサとしてホールＩＣを用いているが、センサの種類はこれには限られず、フォトダイオードなどを用いた光学式のエンコーダや赤外線センサなど、他の方式のセンサを用いても良い。
【００５２】
さらに、本発明をワイパ装置用モータに適用した例を示したが、その適用対象はこれには限定されず、自動車のテールゲートやスライドドア、パワーウインド、サンルーフ等の車両用電装部品に使用されるモータにも適用可能である。なお、パワーウインドのように限界位置までモータを駆動して使用するものは、突き当て位置を利用して常時正確な位置でリセット信号を得ることができる。この点、ワイパ装置は機械的規制のない上下反転位置にてモータ正逆転を行うため、パルスズレが生じやすく、また、オーバーランの概念も生じる。このため、前述のような学習処理は特にワイパ装置において有効である。さらに、本発明の制御方法・装置は、自動車用のみならず、各種電動機器用のモータにも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のモータ制御方法によれば、予め出力軸を第１限界位置から第２限界位置に向かって回転させ、第１限界位置から基準信号を得た位置までに第２センサが出力したパルス信号のパルスカウント値に基づき第１センサの第１位置情報を作成し、モータ作動時に基準信号を得たとき、第１位置情報を用いてパルス信号のパルスカウント値を補正するようにしたので、現実のセンサ位置を反映してパルスカウント値が補正される。このため、第１センサの取付位置がずれてもパルスカウントにズレが生じない。
【００５４】
従って、例えば、当該モータをワイパ装置に適用した場合、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持するが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【００５５】
また、本発明のモータ制御装置によれば、第１位置情報作成手段によって予め第１センサの第１位置情報を作成し、その値によりパルスカウント手段によって算出されるパルスカウント値を補正するので、現実のセンサ位置を反映してパルスカウント値が補正される。このため、第１センサの取付位置がずれてもパルスカウントにズレが生じない。
【００５６】
従って、例えば、当該モータ制御装置を用いたモータをワイパ装置に適用した場合、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持するが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。
【図２】マグネットとホールＩＣの関係及びホールＩＣの出力信号（モータパルス）を示す説明図である。
【図３】ブレードの作動範囲を示す説明図である。
【図４】ホールＩＣとリングマグネットの関係を示す説明図である。
【図５】モータパルスカウント数とブレード位置との関係を示す説明図である。
【図６】モータユニットの初期設定手順を示すフローチャートである。
【図７】基準位置学習処理を行う制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】基準位置学習処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】図１のモータユニットに本発明の制御方法を適用した場合のパルスカウントとワイパ位置との関係を示す説明図であり、（ａ）はホールＩＣが正規の位置にある場合、（ｂ）はホールＩＣがずれた位置に取り付けられている場合を示している。
【図１０】パルスリセット信号を得るための構成を示す説明図である。
【図１１】パルスカウントとワイパ位置との関係を示す説明図であり、（ａ）はセンサが正規の位置にある場合、（ｂ）はセンサが誤差分だけずれた位置にある場合を示している。
【符号の説明】
１ モータユニット
２ モータ
３ ギアボックス
４ 回転軸
５ 出力軸
６ ヨーク
７ アーマチュアコア
８ コンミテータ
９ 永久磁石
１０ ブラシ
１１ ケースフレーム
１２ ウォーム
１３ ウォーム歯車
１４ 第１ギア
１５ 第２ギア
１６ 多極着磁マグネット
１７，１７Ａ，１７Ｂ ホールＩＣ
１８ リングマグネット
１９ プリント基板
２０ ホールＩＣ
２１ ＣＰＵ
２２ ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）
２３ パルスカウント手段
２４ 第１位置情報作成手段
２５ 第２位置情報作成手段が設けられている。
２６ パルスカウント補正手段
２７ 駆動指令手段
５１ センサマグネット
５２ センサ
Ｓ 基準値
Ｓ０ 第１基準値
Ｓ１ 第１基準値
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの制御方法及び制御装置に関し、特に、自動車用ワイパ装置のモータの初期設定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイパーシステムの取り付けスペースは、エンジンの大型化、ブレーキのマスターパワーの大型化により、年々小さくなって来ている。このため、近年では、モータを１８０°以内で正逆転させることにより、リンクの作動面積を半分以下に抑え、ワイパを小さなスペースで駆動可能とした方式も実用化されている。このモータ正逆転方式では、払拭角度内の任意の場所で反転動作可能なことから、下反転位置を設定した上でさらにその下方に格納位置を設定できる。そこで、高級車などでは、この方式を採用しワイパ格納機能を盛り込んだものも多く見受けられる。
【０００３】
ワイパシステムにおいてモータ正逆転を行うには、任意の位置でモータ正逆転を行わせるため、ワイパアーム位置の検出が必要となる。ワイパアーム位置検出は、モータの回転に連動して発生するパルス数の加減算によって行われる。モータ回転軸には多極着磁マグネットが取り付けられ、その回転に伴う磁極変化を捉えてパルス信号を出力するホールＩＣ等のセンサがマグネットに対向して配置される。パルスのカウントは、モータユニット出力軸の回転位置の基準となる１点（原点位置）でリセットされパルスズレの発生を防止している。
【０００４】
図１０は、パルスリセット信号を得るための構成を示す説明図である。モータユニットの出力軸には、図１０に示すようなセンサマグネット５１が取り付けられる。センサマグネット５１に対しては、所定の基準位置にその磁極が差し掛かると基準信号が出力されるようにホールＩＣ等のセンサ５２が配置される。センサ５２からリセット信号が出力されると、その時点からのパルス加減算により、基準位置からのモータ回転角度が算出される。
【０００５】
モータ回転角度が分かれば、これに減速比やリンク比等を考慮すると現在のワイパアーム位置が検出できる。また、モータ回転パルスの周期から、ワイパアーム移動速度も検出できる。なお、実際の制御上は、ワイパアーム位置やアーム速度はパルスカウント数やパルス周期にて認識される。そして、モータの制御系には、ＦＥＴを用いたＨブリッジ回路等の正逆転回路や、モータの速度や回転角度を制御するＣＰＵ等の制御手段が設けられ、ワイパアームの位置や速度に基づいてモータの駆動制御が行われる。
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５６１８８６号公報
【特許文献２】特開平１４−２６２５１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワイパシステム全体を見ると、システム構成部品の寸法や組み付けのバラツキ、センサ自体の特性のバラツキ、センサマグネット５１の着磁のバラツキなど、種々の寸法変動要因が存在する。このため、従来のモータ制御方法では、製品毎にセンサ５２によるリセット位置が微妙にずれ、ワイパアームの反転位置精度を製品全体で共通的に維持することが難しいという問題があった。
【０００８】
図１１は、パルスカウントとワイパ位置との関係を示す説明図であり、（ａ）はセンサ５２が正規の位置にある場合、（ｂ）はセンサ５２が誤差分だけずれた位置にある場合を示している。当該システムでは、センサ５２からのリセット信号が入ると、パルスカウント値は基準値Ｓにリセットされる。図１１（ａ）に示すように、センサ５２が正規位置にあれば、パルスカウント値は正しい位置で基準値Ｓにリセットされる。従って、パルスカウント値が正規値であれば、その値は図１１（ａ）のように切れ目なく直線的に積算される。また、パルスカウント値に誤りがあれば、正しい位置にあるセンサ５２のリセット信号により、その位置での正しいパルスカウント値（基準値Ｓ）にリセットされ、パルスカウント値が補正される。
【０００９】
ところが、センサ５２が正規位置にない場合、パルスカウント値は誤った位置で基準値Ｓにリセットされる。すなわち、図１１（ｂ）のように、ずれた取付位置を正規位置と誤解し、この誤差位置にてパルスカウント値がリセットされる。このため、パルスカウント値はその後、誤差分を含んだ形で積算され、誤差分だけワイパ反転位置がずれてしまうことになる。
【００１０】
一般に、ワイパアームの作動範囲は機械的に制限されており、ワイパ反転位置がずれると、ワイパアームがこの範囲を超えてオーバーランするおそれがある。その場合、機械的な作動制限手段が作用してワイパアームは停止するが、それに伴いモータがロックしてしまう可能性がある。また、ワイパアーム停止時に異音が発生したり、ワイパアームが衝撃的に停止したりするなど、かかる事態は動作フィーリングや装置耐久性の面でも好ましくなく、その改善が求められていた。
【００１１】
本発明の目的は、センサ位置のバラツキによるワイパアーム位置制御のズレを防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータ制御方法は、回転軸を有するモータ本体と、減速機構を介して前記回転軸の回転が減速して伝達され、第１限界位置と第２限界位置との間で回転角度が規制される出力軸と、前記出力軸と連動する被検出部材に対向して設けられ、前記被検出部材の所定部位が対向したとき基準信号を出力する第１センサと、前記回転軸に設けられた被検出部材に対向して設けられ、前記回転軸の回転に伴ってパルス信号を出力する第２センサとを有してなるモータの制御方法であって、前記出力軸を前記第１限界位置から前記第２限界位置に向かって回転させ、前記第１限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記第２センサが出力した前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第１位置情報を作成し、前記モータ作動時に前記基準信号を得たとき、前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正することを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、予め第１センサの第１位置情報を作成して、その値によりパルスカウント値を補正するので、現実のセンサ位置を反映してパルスカウント値が補正される。このため、第１センサの取付位置がずれてもパルスカウントにズレが生じない。従って、例えば、当該モータをワイパ装置に適用した場合、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持するが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【００１４】
前記モータ制御方法において、前記出力軸を前記第２限界位置から前記第１限界位置に向かって回転させ、前記第２限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記第２センサが出力した前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第２位置情報を作成しても良い。
【００１５】
また、前記モータ制御方法において、前記出力軸が前記第１限界位置側から前記第２限界位置側に向かって回転するときは前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正し、前記出力軸が前記第２限界位置側から前記第１限界位置側に向かって回転するときは前記第２位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正するようにしても良い。これにより、第１センサの特性により、第１位置情報と第２位置情報に差が生じる場合であっても、被検出部材の通過方向によって適切な位置情報を用いてパルスカウント値が補正され、センサ特性に起因するパルスズレを防止できる。
【００１６】
さらに、モータ制御方法において、前記被検出部材としてマグネットを使用すると共に、前記第１及び第２センサとしてホールＩＣを使用しても良い。
【００１７】
一方、本発明のモータ制御装置は、回転軸を有するモータ本体と、減速機構を介して前記回転軸の回転が減速して伝達され、第１限界位置と第２限界位置との間で回転角度が規制される出力軸と、前記出力軸と連動する被検出部材に対向して設けられ、前記被検出部材の所定部位が対向したとき基準信号を出力する第１センサと、前記回転軸に設けられた被検出部材に対向して設けられ、前記回転軸の回転に伴ってパルス信号を出力する第２センサとを有してなるモータの制御装置であって、前記第２センサから出力される前記パルス信号をカウントするパルスカウント手段と、前記出力軸を前記第１限界位置から前記第２限界位置に向かって回転させ、前記第１限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記パルスカウント手段によって算出された前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第１位置情報を作成する第１位置情報作成手段と、前記モータ作動時に前記基準信号を得たとき、前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正するパルスカウント補正手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、第１位置情報作成手段によって予め第１センサの第１位置情報を作成し、その値によりパルスカウント手段によって算出されるパルスカウント値を補正するので、現実のセンサ位置を反映してパルスカウント値が補正される。このため、第１センサの取付位置がずれてもパルスカウントにズレが生じない。従って、例えば、当該モータをワイパ装置に適用した場合、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持するが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【００１９】
前記モータ制御装置において、前記モータ制御装置に、前記出力軸を前記第２限界位置から前記第１限界位置に向かって回転させ、前記第２限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記パルスカウント手段によって算出された前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第２位置情報を作成する第２位置情報作成手段をさらに設けても良い。
【００２０】
また、前記モータ制御装置において、前記モータ制御装置に、前記第１及び第２位置情報を保存する記憶手段をさらに設け、前記パルスカウント補正手段は、前記記憶手段に保存された前記第１及び第２位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正するようにしても良い。
【００２１】
加えて、前記モータ制御装置において、前記パルスカウント補正手段により、前記出力軸が前記第１限界位置側から前記第２限界位置側に向かって回転するときは前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正し、前記出力軸が前記第２限界位置側から前記第１限界位置側に向かって回転するときは前記第２位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正するようにしても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。図１のモータユニット１は自動車用ワイパ装置の駆動源として使用され、ワイパブレード（以下、ブレードと略記する）が上下反転位置に達すると正逆回転が切り替えられる。
【００２３】
モータユニット１は、モータ２とギアボックス３とから構成され、モータ２の回転軸４の回転がギアボックス３内にて減速され、出力軸５に出力される。回転軸４は、有底筒状のヨーク６に回動自在に軸承され、コイルが巻装されたアーマチュアコア７及びコンミテータ８が取り付けられている。ヨーク６の内面には複数の永久磁石９が固定されている。コンミテータ８には、給電用のブラシ１０が摺接している。モータ２の速度（回転数）は、ブラシ１０に対する供給電流量によって制御される。
【００２４】
ヨーク６の開口側端縁部には、ギアボックス３のケースフレーム１１が取り付けられている。回転軸４の先端部は、ヨーク６から突出してケースフレーム１１内に収納される。回転軸４の先端部には、ウォーム１２が形成されており、ウォーム１２にはケースフレーム１１に回動自在に支持されたウォーム歯車１３が噛合している。ウォーム歯車１３には、その同軸上に小径の第１ギア１４が一体的に設けられている。第１ギア１４には、大径の第２ギア１５が噛合している。第２ギア１５には、ケースフレーム１１に回動自在に軸承される出力軸５が一体に取り付けられている。なお、図示されないが、回転軸４には前記ウォーム１２に隣接してそのねじ方向とは逆向きのもう１つのウォームが形成されており、ウォーム歯車１３、第１ギア１４と同様の減速部材により第２ギア１５に動力伝達される。
【００２５】
モータ２の駆動力は、ウォーム１２、ウォーム歯車１３、第１ギア１４、第２ギア１５を経て減速された状態で出力軸５に出力される。出力軸５には、ワイパ装置のリンク機構（図示せず）接続されている。モータ２が作動すると出力軸５を介してリンク部材が駆動され、他のリンク部材と連動してワイパアームが作動する。
【００２６】
回転軸４には、多極着磁マグネット１６（以下、マグネット１６と略記する）が取り付けられている。これに対しケースフレーム１１内には、マグネット１６の外周部と対向するように、ホールＩＣ１７（第２センサ）が設けられている。図２は、マグネット１６とホールＩＣ１７の関係及びホールＩＣ１７の出力信号（モータパルス）を示す説明図である。
【００２７】
ホールＩＣ１７は、図２に示すように、回転軸４の中心に対して９０度の角度差を持った位置に２個（１７Ａ，１７Ｂ）設けられている。モータ２では、マグネット１６は６極に着磁されており、回転軸４が１回転すると各ホールＩＣ１７からは６周期分のパルス出力が得られる。ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂからは、図２の右側に示すように、その位相が１／４周期ずれたパルス信号が出力される。従って、ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂからのパルスの出現タイミングを検出することにより、回転軸４の回転方向が判別でき、これによりワイパ動作の往路／復路の判別を行うことができる。
【００２８】
ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂでは、その何れか一方のパルス出力の周期から回転軸４の回転速度を検出できる。回転軸４の回転数とブレードの速度との間には、減速比及びリンク動作比に基づく相関関係が存在しており、回転軸４の回転数からブレードの速度も算出できる。
【００２９】
第２ギア１５の底面には、ブレードの絶対位置検出用のリングマグネット１８が取り付けられている。ケースフレーム１１にはプリント基板１９が取り付けられ、その上には、リングマグネット１８と対向するようにホールＩＣ２０（第１センサ）が配設されている。第２ギア１５は、前述のようにクランクアームが取り付けられ、ブレードを往復動させるため約１８０度回転する。第２ギア１５が回転しブレードが予め設定された基準位置に来ると、ホールＩＣ２０とリングマグネット１８が対向し絶対位置を示す基準信号が出力される。
【００３０】
このようなモータユニット１によって、ブレードは下反転位置と上反転位置との間を揺動運動し、フロントガラスに付着した雨や雪などを払拭する。図３は、ブレードの作動範囲を示す説明図である。ブレードは、払拭動作中、図中実線にて示した上下反転位置間の払拭範囲内を往復運動する。ワイパ休止時には、ブレードは下反転位置よりも下側に位置する格納位置へ移動して格納部に格納される。格納部は、図示しない車体のボンネット内部に設けられている。
【００３１】
ブレードには上下反転位置の外側に上限位置（第２限界位置）と下限位置（第１限界位置）が設けられている。これらの上下限位置は、モータユニット１内において機械的に設定される。例えば、ケースフレーム１１に図示しないピンを突設し、第２ギア１５にこのピンが収容される溝（図示せず）を設ける。この溝は、上限位置と下限位置の間の角度分だけ没設されており、第２ギア１５の回転に伴い溝内をピンが移動する。ピンが溝両端部に来るとその移動が規制され、そこがブレードの上限位置と下限位置となる。
【００３２】
また、払拭範囲の中央やや下反転位置寄りには、ホールＩＣ２０から基準信号が出力される基準位置が設けられている。図４は、ホールＩＣ２０とリングマグネット１８の関係を示す説明図である。図４に示すように、リングマグネット１８は２極構成となっている。ブレードが基準位置に来るとリングマグネット１８の極性が変化し（Ｎ→Ｓ）、ホールＩＣ２０からは基準信号が出力される。ブレードの位置は、この基準信号とホールＩＣ１７からのパルス信号（モータパルス）によって検知される。図５は、モータパルスカウント数とブレード位置との関係を示す説明図である。
【００３３】
ホールＩＣ２０からの出力信号は、ブレードの絶対位置を示す基準信号として使用される。すなわち、この基準信号が得られたときには、ブレードが図３に示す基準位置を通過したと判断される。これに対し、ホールＩＣ１７からのモータパルスは相対位置信号として使用される。モータパルスは回転軸４の回転角度に比例して出力され、そのパルスカウント値（累積数）は回転角度量に対応する。従って、基準信号が得られた後のモータパルスをカウントすれば、ブレードが基準位置からどれだけ移動したかを知ることができる。
【００３４】
一方、払拭障害等の何らかの原因により、ブレード作動中にモータパルスカウント数にズレが生じる可能性もある。このため、当該システムでは、基準信号を得た時点でモータパルスカウント値のリセットを行っている。基準位置は予め定まった位置であり、下反転位置から基準位置までに得られるモータパルス数は決まった値となる。そこで、基準位置におけるパルスカウント値を予め基準値Ｓとして設定しておき、基準信号が得られたときには、パルスカウント値をその値にリセットする。これにより、パルスカウント値は基準位置にて常に基準値Ｓに補正され、パルスズレによるブレード位置制御のバラツキを防止している。
【００３５】
ところが、前述のように、基準位置となるホールＩＣ２０の設置位置に誤差が生じると、図１０，１１に示すように、ワイパ位置にズレが生じ種々の問題が生じる。そこで、本発明のモータ制御方法では、モータ設置当初にまずホールＩＣ２０の位置を確認する基準位置の学習処理を行い、基準位置の絶対位置を把握した上で前述のようなブレード位置制御を実施する。
【００３６】
図６は、モータユニット１のワイパ装置組付時における初期設定手順を示すフローチャートである。本発明の制御方法では、ワイパ装置への組付の際に、ユニット内のホールＩＣ２０によるモータ初期位置セット（ステップＳ１）を行った後、ワイパ装置への機械的取り付けが行われる（ステップＳ２）。そして、個別のモータユニット１毎の基準位置学習処理が実施され（ステップＳ３）、センサ位置のバラツキを吸収した後、車体組付状態にセットされる（ステップＳ４）。
【００３７】
ここではまず、モータユニット１を組付初期位置にセットし、機械的組付に先立ち出力軸５の位置を一定状態に揃える（ステップＳ１）。この組付初期位置とは、ワイパ装置のリンク部材とモータユニット１を組み付ける際の出力軸５の位置を言い、車種に応じて基準位置から所定角度回転した位置が予め設定されている。そこで、ワイパ装置にモータユニット１を組み付ける前に、一旦モータ２に通電し、基準信号を得た時点から所定パルス数だけ駆動させ停止させる。この作業により、出力軸５は基準位置から所定角度回転した位置に停止し、組付初期位置にセットされる。
【００３８】
出力軸５を組付初期位置にセットした後、ワイパ装置とモータユニット１を組み付ける（ステップＳ２）。すなわち、ワイパ装置のリンク部材を所定の状態とし、そこに組付初期位置にセットされた出力軸５を取り付ける。これにより、ブレード位置と出力軸５の位置が関係付けられた状態で、モータユニット１がワイパ装置に取り付けられる。
【００３９】
出力軸５を所定位置にてワイパ装置に組み付けた後、本発明による基準位置学習処理が実施される（ステップＳ３）。図７はこの基準位置学習処理を行う制御装置の構成を示すブロック図である。当該制御装置は、図７に示すように、ＣＰＵ２１と、ＥＥＰＲＯＭ２２を備えている。ＣＰＵ２１には、ホールＩＣ１７からのパルス信号を受け、そのパルス数をカウントするパルスカウント手段２３と、ホールＩＣ２０の位置を示す第１位置情報を作成する第１位置情報作成手段２４及び第２位置情報を作成する第２位置情報作成手段２５が設けられている。
【００４０】
第１位置情報作成手段２４は、ホールＩＣ２０からの基準信号信号を受け、出力軸５を下限位置から上限位置に向かって回転させたとき、下限位置から基準信号を得た位置までにパルスカウント手段２３によって算出されたパルス信号のパルスカウント値に基づきホールＩＣ２０の第１位置情報を作成する。第２位置情報作成手段２５は、ホールＩＣ２０からの基準信号信号を受け、出力軸５を上限位置から下限位置に向かって回転させたとき、上限位置から基準信号を得た位置までにパルスカウント手段２３によって算出されたパルス信号のパルスカウント値に基づきホールＩＣ２０の第２位置情報を作成する。第１位置情報作成手段２４及び第２位置情報作成手段２５にて作成された第１位置情報と第２位置情報は、記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ２２に格納される。
【００４１】
また、ＣＰＵ２１には、パルスカウント補正手段２６と駆動指令手段２７が設けられている。パルスカウント補正手段２６は、モータ作動時に基準信号を得たとき、第１及び第２位置情報の少なくとも何れか一方を用いてパルスカウント値を補正する。駆動指令手段２７は、モータ２のパルスカウント値に基づいてモータ２を駆動制御する。
【００４２】
このような制御装置によって次のような基準位置学習処理が実施される。図８は基準位置学習処理の手順を示すフローチャートである。ここではまず、駆動指令手段２７によってモータ２を逆転駆動させ（ステップＳ１１）、ブレードを下限位置まで移動させる（ステップＳ１２）。次に、モータ２を正転駆動し（ステップＳ１３）、ブレードを上限位置側に向かって移動させる。その際、基準信号の入力の有無が監視される（ステップＳ１４）。基準信号を取得した場合にはステップＳ１５に進み、第１位置情報作成手段２４はその時点におけるモータパルスの累積カウント値をＥＥＰＲＯＭ２２に保存する。これにより、当該装置における下限位置から基準位置までの距離（パルスカウント値）が検出され、これが基準位置における第１基準値（第１位置情報）となる。
【００４３】
基準信号を得た後もさらにモータ２を駆動し、ブレードを上限位置まで移動させる（ステップＳ１６）。なお、ブレードが上限位置に来たときのパルスカウント値を読むことにより、ブレード上下限位置間の機械的作動角を検知できる。そして、ブレードが上限位置に到達した後、モータを再び逆転駆動させ（ステップＳ１７）、ブレードを下限位置側に向かって移動させる。この際もまた基準信号の入力の有無が監視される（ステップＳ１８）。基準信号を取得した場合にはステップＳ１９に進み、第２位置情報作成手段２５はその時点におけるモータパルスの累積カウント値をＥＥＰＲＯＭ２２に保存する。これにより、当該装置における上限位置から基準位置までの距離が算出でき、これは第２基準値（第２位置情報）となる。なお、第１及び第２基準値は、制御装置に使用されるフラッシュマイコンのＲＯＭ領域に書き込んでも良い。
【００４４】
基準信号を得た後もさらにモータ２を駆動し、ブレードを下限位置まで移動させ（ステップＳ２０）ルーチンを抜ける。これにより基準位置学習処理を終え、装置固有の基準位置に関する情報が取得される。基準位置学習処理の後、図６の処理に戻ってワイパ装置を車体組付位置にセットし（ステップＳ４）、ルーチンを抜ける。モータユニット１が取り付けられこれらの処理が終了したワイパ装置は、適宜車体に取り付けられる。なお、組付初期位置は車体組付位置と同じ状態に設定しても良い。
【００４５】
図９は、モータユニット１に本発明の制御方法を適用した場合のパルスカウントとワイパ位置との関係を示す説明図であり、（ａ）はホールＩＣ２０が正規の位置にある場合、（ｂ）はホールＩＣ２０がずれた位置に取り付けられている場合を示している。前述の学習処理を行わない場合、図１１のようにワイパ位置にズレが生じる。これに対して、学習処理を行ったモータでは、現実のホールＩＣ２０の位置を反映してパルスカウント値がリセットされる。このため、ホールＩＣ２０の取付位置がずれてもワイパ位置にズレが生じない。
【００４６】
まず、学習処理を行ったモータでは、ＥＥＰＲＯＭ２２に保存された第１及び第２基準値によってパルスカウント値が現実の取付位置にてリセットされる。図９（ａ）に示すようにホールＩＣ２０が正規位置（例えば、下反転位置から４５°）にあれば、パルスカウント補正手段２６によってパルスカウント値は正規の第１基準値Ｓ０にリセットされる。ワイパ作動中、基準位置におけるパルスカウント値が正規値であれば、その値は切れ目なく直線的に積算される。パルスカウント値に誤りがあれば、正しい位置にあるホールＩＣ２０のリセット信号により、４５°位置の正しい値（第１基準値Ｓ０）にリセットされ、パルスカウント値が補正される。
【００４７】
一方、ホールＩＣ２０が正規位置にない場合（例えば、下反転位置から５０°）には、次のようになる。この場合、前述の学習処理によって、ずれた取付位置（５０°）が予め検知されており、５０°が当該装置の基準位置となる。また、この基準位置では、５０°位置におけるパルスカウント値が第１基準値Ｓ１として設定されＥＥＰＲＯＭ２２に保存されている。そして、図９（ｂ）のように、取付位置にてホールＩＣ２０から基準信号が得られると、パルスカウント補正手段２６によりパルスカウント値が５０°位置における正しい値（第１基準値Ｓ１）にリセットされる。従って、パルスカウント値はその後も誤差を含まない形で積算され、ホールＩＣ２０の取付位置がずれているにもかかわらず、ワイパ位置はずれることなく制御される。
【００４８】
このため、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持することが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【００４９】
なお、ホールＩＣ２０には対向する極性がＮからＳに変わるときと、ＳからＮに変わるときとでは、素子の持つヒステリシスにより、基準信号を出力する位置に差異が生じる場合がある。従って、先の例とは逆に上反転位置から基準位置に至った場合に第１基準値Ｓ１を用いてリセットを行うと、このヒステリシスによりパルスズレが生じるおそれがある。そこで、この場合には、先のステップＳ１９にて求めた第２基準値を使用してリセットを行えば、このパルスズレも解消できる。
【００５０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、図８の処理は、組付初期位置が基準位置よりも下限位置側にある場合を想定しているが、上限位置側にある場合にも動作を逆にすることにより基準位置の学習が可能である。すなわち、ステップＳ１１にてモータを正転駆動してブレードを上限位置側に移動させ、そこから基準位置を探すことによりホールＩＣ２０の現実の取付位置を学習することができる。また、前述のモータユニット１では、第２センサとしてホールＩＣ２０を１個使用したものを示したが、第２センサを複数個使用したモータにも本発明は適用可能である。その場合、各センサの位置は前述の学習処理により個々に認識される。
【００５１】
また、前述の実施の形態では、絶対位置信号や相対位置信号を得るためのセンサとしてホールＩＣを用いているが、センサの種類はこれには限られず、フォトダイオードなどを用いた光学式のエンコーダや赤外線センサなど、他の方式のセンサを用いても良い。
【００５２】
さらに、本発明をワイパ装置用モータに適用した例を示したが、その適用対象はこれには限定されず、自動車のテールゲートやスライドドア、パワーウインド、サンルーフ等の車両用電装部品に使用されるモータにも適用可能である。なお、パワーウインドのように限界位置までモータを駆動して使用するものは、突き当て位置を利用して常時正確な位置でリセット信号を得ることができる。この点、ワイパ装置は機械的規制のない上下反転位置にてモータ正逆転を行うため、パルスズレが生じやすく、また、オーバーランの概念も生じる。このため、前述のような学習処理は特にワイパ装置において有効である。さらに、本発明の制御方法・装置は、自動車用のみならず、各種電動機器用のモータにも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のモータ制御方法によれば、予め出力軸を第１限界位置から第２限界位置に向かって回転させ、第１限界位置から基準信号を得た位置までに第２センサが出力したパルス信号のパルスカウント値に基づき第１センサの第１位置情報を作成し、モータ作動時に基準信号を得たとき、第１位置情報を用いてパルス信号のパルスカウント値を補正するようにしたので、現実のセンサ位置を反映してパルスカウント値が補正される。このため、第１センサの取付位置がずれてもパルスカウントにズレが生じない。
【００５４】
従って、例えば、当該モータをワイパ装置に適用した場合、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持するが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【００５５】
また、本発明のモータ制御装置によれば、第１位置情報作成手段によって予め第１センサの第１位置情報を作成し、その値によりパルスカウント手段によって算出されるパルスカウント値を補正するので、現実のセンサ位置を反映してパルスカウント値が補正される。このため、第１センサの取付位置がずれてもパルスカウントにズレが生じない。
【００５６】
従って、例えば、当該モータ制御装置を用いたモータをワイパ装置に適用した場合、製品毎にブレードの反転位置がずれることがなく、反転位置精度を製品全体で共通的に維持するが可能となる。また、ブレードのオーバーランを防止することもでき、機械的な突き当たりによるワイパアームの停止を回避できる。従って、モータのロックや異音発生、ワイパアームの衝撃的な停止等を防止でき、動作フィーリングや装置耐久性の改善が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。
【図２】マグネットとホールＩＣの関係及びホールＩＣの出力信号（モータパルス）を示す説明図である。
【図３】ブレードの作動範囲を示す説明図である。
【図４】ホールＩＣとリングマグネットの関係を示す説明図である。
【図５】モータパルスカウント数とブレード位置との関係を示す説明図である。
【図６】モータユニットの初期設定手順を示すフローチャートである。
【図７】基準位置学習処理を行う制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】基準位置学習処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】図１のモータユニットに本発明の制御方法を適用した場合のパルスカウントとワイパ位置との関係を示す説明図であり、（ａ）はホールＩＣが正規の位置にある場合、（ｂ）はホールＩＣがずれた位置に取り付けられている場合を示している。
【図１０】パルスリセット信号を得るための構成を示す説明図である。
【図１１】パルスカウントとワイパ位置との関係を示す説明図であり、（ａ）はセンサが正規の位置にある場合、（ｂ）はセンサが誤差分だけずれた位置にある場合を示している。
【符号の説明】
１ モータユニット
２ モータ
３ ギアボックス
４ 回転軸
５ 出力軸
６ ヨーク
７ アーマチュアコア
８ コンミテータ
９ 永久磁石
１０ ブラシ
１１ ケースフレーム
１２ ウォーム
１３ ウォーム歯車
１４ 第１ギア
１５ 第２ギア
１６ 多極着磁マグネット
１７，１７Ａ，１７Ｂ ホールＩＣ
１８ リングマグネット
１９ プリント基板
２０ ホールＩＣ
２１ ＣＰＵ
２２ ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）
２３ パルスカウント手段
２４ 第１位置情報作成手段
２５ 第２位置情報作成手段が設けられている。
２６ パルスカウント補正手段
２７ 駆動指令手段
５１ センサマグネット
５２ センサ
Ｓ 基準値
Ｓ０ 第１基準値
Ｓ１ 第１基準値
Claims (8)
- 回転軸を有するモータ本体と、減速機構を介して前記回転軸の回転が減速して伝達され、第１限界位置と第２限界位置との間で回転角度が規制される出力軸と、前記出力軸と連動する被検出部材に対向して設けられ、前記被検出部材の所定部位が対向したとき基準信号を出力する第１センサと、前記回転軸に設けられた被検出部材に対向して設けられ、前記回転軸の回転に伴ってパルス信号を出力する第２センサとを有してなるモータの制御方法であって、
前記出力軸を前記第１限界位置から前記第２限界位置に向かって回転させ、前記第１限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記第２センサが出力した前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第１位置情報を作成し、
前記モータ作動時に前記基準信号を得たとき、前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正することを特徴とするモータ制御方法。 - 請求項１記載のモータ制御方法において、前記出力軸を前記第２限界位置から前記第１限界位置に向かって回転させ、前記第２限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記第２センサが出力した前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第２位置情報を作成することを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項２記載のモータ制御方法において、前記出力軸が前記第１限界位置側から前記第２限界位置側に向かって回転するときは前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正し、前記出力軸が前記第２限界位置側から前記第１限界位置側に向かって回転するときは前記第２位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正することを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１〜３の何れか１項に記載のモータ制御方法において、前記被検出部材はマグネットであり、前記第１及び第２センサはホールＩＣであることを特徴とするモータ制御方法。
- 回転軸を有するモータ本体と、減速機構を介して前記回転軸の回転が減速して伝達され、第１限界位置と第２限界位置との間で回転角度が規制される出力軸と、前記出力軸と連動する被検出部材に対向して設けられ、前記被検出部材の所定部位が対向したとき基準信号を出力する第１センサと、前記回転軸に設けられた被検出部材に対向して設けられ、前記回転軸の回転に伴ってパルス信号を出力する第２センサとを有してなるモータの制御装置であって、
前記第２センサから出力される前記パルス信号をカウントするパルスカウント手段と、
前記出力軸を前記第１限界位置から前記第２限界位置に向かって回転させ、前記第１限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記パルスカウント手段によって算出された前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第１位置情報を作成する第１位置情報作成手段と、
前記モータ作動時に前記基準信号を得たとき、前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正するパルスカウント補正手段とを有することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項５記載のモータ制御装置において、前記モータ制御装置はさらに、前記出力軸を前記第２限界位置から前記第１限界位置に向かって回転させ、前記第２限界位置から前記基準信号を得た位置までに前記パルスカウント手段によって算出された前記パルス信号のパルスカウント値に基づき前記第１センサの第２位置情報を作成する第２位置情報作成手段を有することを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項６記載のモータ制御装置において、前記モータ制御装置はさらに、前記第１及び第２位置情報を保存する記憶手段を有し、前記パルスカウント補正手段は、前記記憶手段に保存された前記第１及び第２位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正することを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項６又は７記載のモータ制御装置において、前記パルスカウント補正手段は、前記出力軸が前記第１限界位置側から前記第２限界位置側に向かって回転するときは前記第１位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正し、前記出力軸が前記第２限界位置側から前記第１限界位置側に向かって回転するときは前記第２位置情報を用いて前記パルス信号のパルスカウント値を補正することを特徴とするモータ制御装置。
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