JP5074142B2 - ワイパー制御装置 - Google Patents
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Description
光学方式を用いる従来の雨滴センサでは、発光素子から発せられた光を検知面で反射させ、反射した光を受光素子で受光して雨滴の検出を行う。具体的には、検知面に水等が付着していると検知面における光の反射条件が変化して受光素子での光の受光量が変化するので、受光素子の受光量の変化を捉えて、検知面に付着した雨滴の検出を行う。
そのため、同じような降雨状態であっても雨滴センサの出力値が異なることがあり、雨滴センサによる検出結果をそのままワイパーの動作制御に反映させると、ワイパーの適切な制御を行えないことがある。よって、雨滴センサによる検出結果を所定時間モニタして検出結果の妥当性を判断した上でワイパーの動作制御をする必要があり、検出結果をワイパーの制御にフィードバックするのに時間を要することになる。
この場合、降雨状態の急激な変化を検出してワイパーの制御に反映させることが困難となり、例えば、強い降雨状態のもとでワイパーを高速で動作させている際に車両がトンネル内に突入しても、ワイパーの払拭速度の高速から低速への切り替えや、ワイパーのオフが即座に行われないこととなり、運転者がワイパーの動作に不愉快を感じることがある。
ウインドシールドガラスが雨などの水により十分濡れているときには、水が潤滑剤として作用してワイパーの払拭速度が速くなる傾向があるが、水の量が減少すると、ワイパーとウインドシールドガラスとの摩擦が増大してワイパーの払拭動作が遅くなる傾向がある。そのため、降雨状態の変化などによりウインドシールドガラスに付着する水の量が減少すると、減少量に応じてワイパーの実動作時間が延びて基準動作時間との差が大きくなり、ワイパーの遅延時間が増大する。
よって、ワイパーの遅延時間に基づいて、降雨状態の変化などに起因するウインドシールドガラスに付着する水の量の変化を捉えて、ワイパーの動作を停止する、遅くするなどのワイパー動作の変更の要否を判断することで、降雨状態の変化に応じたワイパーの的確な制御を行うことができる。
さらに、短時間で求めることのできるワイパーの遅延時間に基づいて、ワイパー動作を即座に調整できるので、運転者がワイパーの動作に不愉快を感じることを防止できる。
図1は、実施例にかかるワイパー制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。
図2は、ワイパー制御装置のセンサ部の構成を説明する説明図であり、(a)はセンサ部が取り付けられたウインドシールドガラスを断面方向から見た図、(b)はウインドシールドガラスに付着した雨滴の検出原理を説明する説明図である。
発光素子11および受光素子12とウインドシールドガラスGとの間にはレンズ14が介在しており、レンズ14は、発光素子11から照射された光をウインドシールドガラスGに誘導して、ウインドシールドガラスGの表面に所定の大きさの検知面Dを形成すると共に、検知面Dで反射した反射光を受光素子12に誘導する。
図2の(b)に示すように、検知面Dに雨滴Sなどが付着していると、発光素子11から照射された光は雨滴Sにより一部拡散されるので、受光素子12の受光量が検知面Dに付着した雨滴Sの量に応じて減少する。したがって、受光素子12は、検知面Dに付着した雨滴Sに応じて異なるレベルの出力を与える。この際、検知面Dに付着する雨滴の量が多いほど出力値は小さくなるので、受光素子12の出力値に基づいて、検知面Dに付着した雨滴の量を検出できる。
図3は、ワイパー制御装置における処理を説明するフローチャートである。
ステップ101において、ワイパー動作時間測定部40は、ワイパーを駆動するワイパーモータから入力されるA/S信号に基づいて、ワイパー動作時間を測定する。
ワイパー動作時間測定部40は、所定時間間隔毎(例えば、16ms毎)に、A/S信号に基づいてワイパーモータのオン/オフを判断し、判断結果に基づいて、ワイパー動作時間を測定する。
ワイパー動作時間測定部40に入力するA/S信号の経時的な変化を示す波形は、例えば図4に示すような波形になる。この図において、A/S信号が「オン」である期間はワイパーモータが動作しており、「オフ」である期間はワイパーモータが停止していることを示している。
ワイパー動作時間測定部40は、A/S信号がオンからオフに変わった時点で、A/S信号がオンであった時間を求め、求めた時間をワイパー動作時間とする。
例えば図4の場合、時刻t1において、A/S信号がオンからオフに変わっているので、A/S信号がオンであった時刻t0からt1までの時間T1を、ワイパー動作時間とする。そして、求めたワイパー動作時間を示す動作時間情報を生成し、基準動作時間設定部50と、遅延時間算出部60とに出力する。
よって、時刻t2から時刻t3までの時間T2が、次に生成される動作時間情報において規定されているワイパー動作時間となる。
図5を参照して、ワイパーの基準動作時間の設定を説明する。
ステップ201において、基準動作時間設定部50は、ワイパー動作時間が測定されたか否かを、動作時間情報がワイパー動作時間測定部40から入力されたか否かに基づき確認する。
ステップ201においてワイパー動作時間が測定されたことが確認された場合、ステップ202において、基準動作時間が既に設定されているか否かを確認する。ワイパーが停止状態から初めて駆動されたか否かを確認するためである。
ステップ202において基準動作時間が既に設定されている場合は、ステップ204において、今回のワイパー動作時間と、基準動作時間とを比較して、今回のワイパー動作時間が、既に設定されている基準動作時間よりも短いか否かを確認する。既に設定されている基準動作時間が最小であるか否かを確認するためである。
ステップ204において今回のワイパー動作時間が基準動作時間よりも短い場合は、ステップ206において今回のワイパー動作時間を新たな基準動作時間とする。
このようにして、基準動作時間設定部50は、基準動作時間が常に最小となるようにして、ワイパー動作時間の遅延の発生をより迅速に検出できるようにしている。
ステップ103において、遅延時間算出部60は、ワイパーの遅延が生じているか否かを確認する。
ワイパーの遅延が生じるとワイパー動作時間が長くなる。よって、遅延時間算出部60は、ワイパー動作時間が基準動作時間よりも長い場合に、ワイパーの遅延が生じたと判定する。
ステップ103においてワイパーの遅延が生じていると確認された場合、ステップ104において、遅延時間算出部60は、ワイパー動作時間から基準動作時間を減算して求めた時間差をワイパーの遅延時間とする。そして、ワイパーの遅延時間に基づいて、図示しない記憶部に記憶された遅延時間マップを参照して、ワイパーの遅延時間の程度(レベル)を特定する。
遅延時間マップでは、ワイパーの遅延時間のレベル(ワイパー遅延レベル)と、ワイパーの遅延時間との関係が規定されており、遅延時間に基づきワイパー遅延レベルが特定できるようになっている。例えば、遅延時間が20msである場合はワイパー遅延レベルが「1」であり、90msである場合は「5」であると特定される。
図7は、補正係数マップを説明する説明図である。
補正係数マップでは、ワイパー遅延レベルとワイパー停止補正係数との関係が規定されており、ワイパー遅延レベルに基づいて、ワイパー停止補正係数が特定できるようになっている。例えば、ワイパー遅延レベルが「5」である場合は、ワイパー停止補正係数が「1」であると特定される。
また、基準動作時間からの遅延時間が64ms以上(ワイパー遅延レベルが「4」以上)となった場合に、ワイパーの払拭速度に遅延が生じていると判断して、ワイパー停止補正係数を設定し、後記する動作変更判断部70において、ワイパー停止補正係数に基づいてワイパー動作の停止の要否を判断するようにしている。
なお、この補正係数マップでは、遅延時間のレベルが「3」未満である場合は、ワイパー停止補正係数が「0」となるように設定されている。これは、A/S信号に基づき求められるワイパー動作時間の誤差が、動作変更判断部70における判断に影響するのを防止するためである。
ワイパーがウインドシールドガラスGの表面に設定した検知面Dを通過すると、検知面Dに付着した雨滴がワイパーにより払拭されて検知面Dでの光の反射条件が大きく変化するので、受光素子12の出力値はワイパーの通過時に大きく変化する。
ここで、点aにおける出力値と点bにおける出力値の差(図中、符号Cで示す)が、ワイパーが払拭した水の量にほぼ相当するので、符号aで示す点の出力値に基づき雨滴の量を求めると、ワイパーが払拭した水の量が判る。
そして、今回の評価値のほうが前回の評価値よりも大きい場合(ワイパーが払拭した水の量が減少した場合)、今回の評価値から前回の評価値を減算して評価値の差を求め、求めた差に基づいて、図示しない記憶部に記憶されたワイパー払拭水マップを参照して、ワイパーが払拭した水の量を特定する。
ワイパー払拭水マップでは、ワイパー通過時の評価値の変化量と、ワイパーが払拭した水の量の関係が規定されており、ワイパー通過時の評価値の変化量を求めることでワイパーが払拭した水の量の程度(ワイパー水レベル)が特定できるようになっている。例えば、変化量が100である場合はワイパー水レベルが「3」であり、300である場合は「9」であると特定される。
ワイパー水測定部30は、ワイパーが払拭した水の量のワイパー水レベルが特定されると、ワイパー水レベルを示す払拭水情報を生成する。
具体的には、ワイパー水測定部30が生成した払拭水情報と、遅延時間算出部60により特定されたワイパー停止補正係数とに基づいて、図示しない記憶部に記憶された判断マップを参照して、ワイパー動作の停止の要否を判断する。
判断マップでは、ワイパー動作の停止の要否を判断する際の、ワイパーが払拭した水の量(ワイパー水レベル)とワイパー停止補正係数との関係が規定されている。
例えば、ワイパー停止補正係数が0(遅延時間がゼロ)のときは、ワイパー水レベルが2未満の場合にワイパーの停止を決定し、ワイパー停止補正係数が1(遅延時間が短い)のときは、ワイパー水レベルが4未満の場合にワイパーの停止を決定し、ワイパー停止補正係数が3(遅延時間が長い)のときは、ワイパー水レベルが16未満の場合にワイパーの停止を決定するように、規定されている。
ここで、ウインドシールドガラスGに付着する水の量が少なくなってワイパーの遅延時間が大きくなるほど、ワイパーの停止の判断が行われ易くなるように設定されている。
ちなみに、ワイパーの遅延が発生しない場合には、受光素子12の出力値に基づいて検知面Dに付着した雨滴の量を求め、求めた雨滴の量から推測した降雨状態に基づいてワイパーの動作が行われる。
これにより、ワイパーの遅延時間の発生により、ウインドシールドガラスに付着する水の量の減少を捉えることができ、さらに遅延時間の程度により、水の量の減少の程度を捉えることができる。
また、ウインドシールドガラスに付着する水の量が減少した場合にはワイパーが払拭する水の量が減少するので、ワイパーが払拭する水の量の減少割合と、ワイパーの遅延時間とにより、ウインドシールドガラスに付着する水の量の減少変化をより的確に捉えることができる。
よって、ワイパーの遅延時間とワイパーが払拭する水の量とに基づいて、例えば降雨状態の変化などによるウインドシールドガラスに付着する水の量の変化を捉えて、ワイパーの動作速度を落とす、ワイパーを停止するなどのワイパー動作の変更の要否を判断し、ワイパー動作を即座に調整できるので、運転者がワイパーの動作に不愉快を感じることを防止できる。
これにより、ウインドシールドガラスGに付着する水の量が少なくなってワイパーの遅延時間が大きくなるほど、ワイパーの停止の判断が行われ易くなる。よって、雨が止んだ場合のような降雨状態の変化を的確に捉えて、ワイパーの制御に反映させることができる。
これにより、基準動作時間は、ワイパーの実際の動作を反映した最も短い時間に設定されるので、ワイパー動作時間の遅延の発生をより迅速に検出できる。
しかし、遅延時間は、ワイパーの動作モード(連続動作、間欠動作)や、車両の走行モード、オートワイパー用の感度ボリュームに応じて、64ms以外の時間に変更しても良い。
図12は、ワイパーの動作モードの経時的な切り替わりと、その際に動作モード毎に有効に設定されている基準動作時間との対応関係を示す図である。この図において、符号「○」は、基準動作時間が有効に設定されていること、符号「×」は、基準動作時間が無効に設定されていることを示している。
この場合、ワイパーの遅延時間の発生によって降雨状態の変化を捉え、遅延時間の程度によって降雨状態の変化の程度を捉えることができるので、例えばワイパーの遅延時間が所定時間(300ms)よりも長くなった場合に、ワイパーを停止させることを予め決めておくことなどで、遅延時間に応じたワイパーの適切な制御が可能となる。
よって、短時間で求めることのできるワイパーの遅延時間に基づいて、ワイパー動作を即座に調整できるので、運転者がワイパーの動作に不愉快を感じることを防止できる。
また、降雨状態の変化によるウインドシールドガラスの表面の濡れ状態の変化により、ワイパーの動作時間(払拭時間)が徐々に遅くなるような場合であっても、遅延時間の発生とその程度を正確に捉えて、より適切にワイパーを制御できる。
バッテリ電圧は、エアコンやパワーウインドウなどの車載電装品のオン/オフによる負荷に応じて変動する。例えば、バッテリ電圧が14Vのときに毎分42回転するワイパーモータの場合、バッテリ電圧が12Vになると、回転数が毎分36回転まで低下する。
そのため、払拭領域内をワイパーが往復移動する際のワイパーモータの動作時間は、バッテリ電圧が低くなるほど長くなる。よって、バッテリ電圧の変動を考慮せずに、ワイパー動作時間測定部40がA/S信号に基づいてワイパー動作時間を求めると、バッテリ電圧が低下しているときに、ワイパーの遅延が生じていないにも拘わらずワイパーが遅延していると判断されてしまうことがある。
例えば、ワイパーが往復移動する際のワイパーモータの回転角が320度である場合、バッテリ電圧が14Vのときに毎分42回転するワイパーモータの動作時間は1.27sであるが、バッテリ電圧が12Vに低下すると回転数が毎分36回転まで低下して動作時間が1.482sとなるので、0.212sの遅延が生じていると判断されてしまう。
Tk=ΔV×k,ΔV=Vstd−Vave (1)
T’=T+Tk (2)
ここで、ΔV:ワイパー動作電圧差、k:ワイパーモータ補正係数、Vstd:基準電圧、Vave:ワイパー動作中(A/S信号がオンである時間)における平均バッテリ電圧である。
例えば、バッテリ電圧が14Vのときに毎分42回転するワイパーモータの動作時間の、バッテリ電圧値が12Vときの回転数が毎分36回転であり、これら異なる電圧値でワイパーモータを動作させてワイパーを往復移動させた際のワイパー動作時間の差が、212msであるとすると、ワイパー補正係数(k)=212ms/(14−12)V=106ms/Vとなる。
図中において、符号A、Bで示す楕円で囲った領域においてバッテリ電圧が大きく変動している。かかる場合、ワイパー動作時間測定部40が、測定したワイパー動作時間をバッテリ電圧に応じて補正しない場合、バッテリ電圧の変動によりワイパー動作時間が大きく変動していることが確認できる。一方、ワイパー動作時間を補正した場合には、ワイパー動作時間の変動が認められないことが判る。
これにより、バッテリ電圧の変動による影響を除外できるので、より正確にワイパーの遅延時間の発生の検出と、遅延時間のレベルの特定とを行うことができるので、降雨状態に応じた的確なワイパー制御が可能となる。
10 センサ部
11 発光素子
12 受光素子
13 制御基板
14 レンズ
20 信号処理部
30 ワイパー水測定部
40 ワイパー動作時間測定部
50 基準動作時間設定部
60 遅延時間算出部
70 動作変更判断部
80 ワイパー制御部
D 検知面
G ウインドシールドガラス
S 雨滴
Claims (6)
- 車両のウインドシールドガラスに付着した雨滴を検出し、検出結果に基づいてワイパーを制御するワイパー制御装置において、
ワイパーを駆動するワイパーモータのオン/オフ信号に基づいて、前記ワイパーの実動作時間を求めるワイパー動作時間測定部と、
前記ワイパーの基準動作時間と前記実動作時間とを比較して、前記ワイパーの遅延時間を求める遅延時間算出部と、
前記ワイパーの遅延時間に基づいて、前記ワイパーの動作の変更の要否を判断する動作
変更判断部と、
前記ワイパーが払拭した水の量を測定するワイパー水測定部と、を備え、
前記動作変更判断部は、
前記ワイパーの遅延時間と前記ワイパーが払拭した水の量とに基づいて、前記ワイパー
動作の変更の要否を判断する
ことを特徴とするワイパー制御装置。 - 前記基準動作時間を設定する基準動作時間設定部をさらに備え、
前記基準動作時間設定部は、前記ワイパーの実動作時間が現在設定されている基準動作時間よりも短い場合、前記ワイパーの実動作時間を新たな基準動作時間として設定する
ことを特徴とする請求項1に記載のワイパー制御装置。 - 前記ワイパー動作時間測定部は、
前記ワイパーモータを駆動するバッテリ電圧に基づいて、前記ワイパーの実動作時間を
補正する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のワイパー制御装置。 - 前記基準動作時間は、前記ワイパーの動作モード毎に設定されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れか一項に記載のワイパー制御装置。 - 前記動作変更判断部は、前記ワイパーの遅延時間が所定の閾値の時間よりも長い場合に、前記ワイパーの動作の停止を判断する
ことを特徴とする請求項1に記載のワイパー制御装置。 - 前記動作変更判断部は、前記ワイパーが払拭した水の量が前記ワイパーの遅延時間に応じて決まる閾値の水の量よりも少ない場合に、前記ワイパーの動作の停止を判断し、
前記閾値は、前記ワイパーの遅延時間が長くなるほど大きくなるように設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載のワイパー制御装置。
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