JP5380080B2 - 車両用ワイパー駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、フロントガラスやリヤガラスに取り付けられたワイパーを駆動する車両用ワイパー駆動装置に関する。

従来、フロントガラスやリヤガラスに取り付けられたワイパーを駆動する際の問題として、ピラーやルーバー付近に溜まった雪や泥等によって、ワイパーが上限位置又は下限位置まで移動できなくなる（以下、この状態を「ワイパーが拘束された」と称する）という問題が存在する。例えばフロントガラスの上部付近でワイパーが拘束されると、それ以上上側にワイパーを動かそうとしても駆動モータ等に負担が生じるし、ワイパーが停止することによって、その拘束された位置の下側の領域にも雨や雪が降り積もってしまう。従って、ワイパーが拘束された場合、ワイパーの駆動方向を速やかに反転させるのが望ましいのである。

係る点を考慮した装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、ワイパーを駆動するモータの過電流を検出した際に、ワイパーの駆動方向を反転させるものとしている。

特許第２５０３９７０号公報

上記従来の装置は、回路構成における所定点の電圧低下を一定の閾値と比較し、閾値を上回った場合にモータに過電流が流れたと判定する構成となっている。

しかしながら、ワイパーが拘束された際のモータを流れる電流値（上記従来の装置では電圧値を用いている）は、種々の要因によって変動する。従って、上記従来の装置の如く一定の閾値を用いて過電流を検出する構成であると、ワイパーが拘束されたことを看過する場合や、誤検出する場合が生じうる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ワイパーが拘束されたことをより正確に認識してワイパーの反転制御を行なうことが可能な車両用ワイパー駆動装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
ワイパーを双方向に駆動するモータと、
前記モータを流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記モータ電流検出手段により検出された電流が閾値を超えた場合に前記モータの駆動方向が反転するように前記モータを制御する制御手段と、を備える車両用ワイパー装置であって、
前記モータに供給される電圧を検出する供給電圧検出手段を備え、
前記制御手段は、前記供給電圧検出手段により検出された電圧が低下するのに応じて前記閾値が低下するように、前記閾値を変更し、
前記モータの温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が上昇するのに応じて前記閾値が低下するように、前記閾値を変更することを特徴とする、
車両用ワイパー駆動装置である。

この本発明の一態様によれば、モータに供給される電圧の低下に起因するワイパー拘束時電流の低下に柔軟に対応することができる。従って、ワイパーが拘束されたことを看過したり、誤検出したりする不都合を抑制することができる。この結果、ワイパーが拘束されたことをより正確に認識して、ワイパーの反転制御を行なうことができる。

また、モータに供給される電圧の低下及びモータの温度上昇に起因するワイパー拘束時電流の低下に柔軟に対応することができる。従って、ワイパーが拘束されたことを看過したり、誤検出したりする不都合を抑制することができる。この結果、ワイパーが拘束されたことをより正確に認識して、ワイパーの反転制御を行なうことができる。

本発明によれば、ワイパーが拘束されたことをより正確に認識して、ワイパーの反転制御を行なうことが可能な車両用ワイパー駆動装置を提供することができる。

本発明の第１実施例に係る車両用ワイパー駆動装置１のシステム構成例である。 第１実施例における供給電圧Ｖｂと閾値Ｉｘとの関係を例示した図である。 第１実施例に係る制御部４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。 本発明の第２実施例に係る車両用ワイパー駆動装置２のシステム構成例である。 第２実施例における温度Ｔ及び供給電圧Ｖｂと閾値Ｉｘとの関係を例示した図である。 第２実施例に係る制御部４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

＜第１実施例＞
以下、本発明の第１実施例に係る車両用ワイパー駆動装置１について説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る車両用ワイパー駆動装置１のシステム構成例である。車両用ワイパー駆動装置１は、主要な構成として、電源１０と、電源電圧監視回路２０と、モータ３０及びモータ駆動回路３２と、モータ電流検出回路３４と、制御部４０と、ワイパースイッチ５０と、入力回路５２と、を備える。

電源１０は、例えば鉛蓄電池等の二次電池である。これに代えて、スイッチング電源装置等が電源１０として用いられてもよい。

電源電圧監視回路２０は、電源１０からモータ３０に電力供給するための電力ライン（モータ３０やモータ駆動回路３２の内部配線を含んでよい）から分岐して取り付けられ、検出用抵抗等を有する。電源電圧監視回路２０は、当該分岐点の対グランド比電位（＝電源１０の供給電圧Ｖｂ）を検出して制御部４０に出力する。

モータ３０は、例えば周知のＤＣモータであり、その出力軸が、車両のワイパーを駆動するための駆動機構に連結されている。駆動機構の具体的態様に特段の制限は無いが、例えばモータ３０の出力軸の回転を増速又は減速するための機構、ワイパーの移動限界点でワイパーを停止させるためのストッパー等を有する。

モータ駆動回路３２は、例えばＨブリッジ状に配置された４個のブリッジ用半導体スイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ等）を有するＨブリッジ回路である。モータ駆動回路３２は、対向するブリッジ用半導体スイッチング素子が同時にオン状態となるように制御されることによって、極性の異なる電力をモータ３０に印加する、これによって、モータ駆動回路３２は、モータ３０を双方向に駆動することができる。

モータ電流検出回路３４は、電源１０からモータ３０に電力供給するための電力ライン（モータ３０やモータ駆動回路３２の内部配線を含んでよい）の途中に直列に接続された検出用抵抗、及び検出用抵抗の両端電圧を検出する電圧センサーを有する。モータ電流検出回路３４は、こうして検出された電圧信号（モータ３０を流れる電流Ｉを示す電圧信号；以下、単に電流Ｉと表記する）を制御部４０に出力する。

制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターであり、その他、一時記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

制御部４０には、入力回路５２を介してワイパースイッチ５０からの入力信号が入力されている。制御部４０は、運転者の操作によりワイパースイッチ５０がオン状態とされたときに、モータ駆動回路３２を制御してモータ３０を双方向に駆動する。

また、制御部４０は、モータ３０の過電流を検出した際に、モータ駆動回路３２においてオン状態とするブリッジ用半導体スイッチング素子の組を変更してモータ３０に印加する電力の極性を反転させ、モータ３０の駆動方向、すなわちワイパーの駆動方向を反転させる制御を行なっている。

本実施例において、モータ３０の過電流が生じたか否かは、モータ電流検出回路３４から入力され電流Ｉが閾値Ｉｘを超えたか否かによって判定する。

前述の如く、モータ３０の過電流は、ピラーやルーバー付近に溜まった雪や泥等によって、ワイパーが上限位置又は下限位置まで移動できなくなる、すなわちワイパーが拘束されたときに発生する。ワイパーが拘束された場合、ワイパーの駆動方向を速やかに反転させるのが望ましい。

ところが、ワイパーが拘束された際にモータ３０に流れる電流は、電源１０からモータ３０に供給される電圧によって異なるものとなる。従って、一定の閾値を用いてモータ３０に過電流が生じたか否かを判定すると、ワイパーが拘束されたことを看過する場合や誤検出する場合が生じうる。

そこで、本実施例に係る制御部４０では、電源電圧監視回路２０により検出された電源１０の供給電圧Ｖｂが低下するのに応じて閾値Ｉｘが低下するように、閾値Ｉｘを変更している。

図２は、第１実施例における供給電圧Ｖｂと閾値Ｉｘとの関係を例示した図である。図中、基準電圧Ｖ１は、例えば電源１０が通常時に１２［Ｖ］の電圧を供給する場合、電源１０の電力供給性能が低下し始める１１［Ｖ］程度とする。係る関係は、制御部４０のＲＯＭに予めマップとして記憶されていてもよいし、関数により導出されてもよい。次式（１）は、係る関係を数式で表したものである。

Ｉｘ＝α （Ｖｂ≧Ｖ１），
＝α−β（Ｖ１−Ｖｂ） （Ｖｂ＜Ｖ１） …（１）

閾値Ｉｘにおける一定部分の値αは、モータ３０の温度限界値（モータ３０の通常の使用に伴ってモータ３０が発熱した際の温度限界値；例えば摂氏１００〜１２０度程度）Ｔｍａｘに応じた値に定められている。ここで、モータ３０が発熱すると、モータ３０やモータ駆動回路３２の内部配線の抵抗値が上昇するため、モータ３０に過電流が生じた際にモータ３０を流れる電流（ワイパー拘束時電流）は低下することとなる。従って、モータ３０が発熱した場合でもワイパーの拘束を適切に検知できるように、供給電圧Ｖｂが電圧Ａ以上であり、且つモータ３０の温度が温度限界値Ｔｍａｘである場合のワイパー拘束時電流よりも若干低い値に、値αを定めている。式（１）における値βは、閾値Ｉｘの傾斜部分の傾きを示している。

図３は、第１実施例に係る制御部４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。制御部４０は、このような処理を所定時間毎に繰り返し実行している。

まず、供給電圧Ｖｂが基準電圧Ｖ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１００）。

供給電圧Ｖｂが基準電圧Ｖ１以上である場合は、値αを閾値Ｉｘに設定する（Ｓ１０２）。

一方、供給電圧Ｖｂが基準電圧Ｖ１未満である場合は、値｛α−β（Ｖ１−Ｖｂ）｝を閾値Ｉｘに設定する（Ｓ１０４）。

そして、設定した閾値Ｉｘを用いて、電流Ｉが閾値Ｉｘを超えたか否かを判定する（Ｓ１０６）。電流Ｉが閾値Ｉｘを超えたと判定した場合には、ワイパーの駆動方向を反転させる（Ｓ１０８）。係るＳ１０６及びＳ１０８の処理は、Ｓ１００〜Ｓ１０４の処理とは別のフローにより並行して行なわれてもよい。

なお、ワイパーの駆動に何ら障害がない場合のワイパーの駆動方向の反転制御については詳細な説明を省略するが、限界点までワイパーが移動したことを何らかの手段で検知してもよいし、限界まで移動したことによりワイパーが拘束された状態と同様の状態になることを利用して、ワイパー拘束時の反転制御と同様の処理を行なってもよい。

以上説明した本実施例の車両用ワイパー駆動装置１によれば、電源１０の供給電圧Ｖｂの低下に起因するワイパー拘束時電流の低下に柔軟に対応することができる。従って、ワイパーが拘束されたことを看過したり、誤検出したりする不都合を抑制することができる。この結果、ワイパーが拘束されたことをより正確に認識してワイパーの反転制御を行なうことができる。

＜第２実施例＞
以下、本発明の第２実施例に係る車両用ワイパー駆動装置２について説明する。図４は、本発明の第２実施例に係る車両用ワイパー駆動装置２のシステム構成例である。本実施例においては、第１実施例と共通する構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違部分を中心に説明する。

車両用ワイパー駆動装置２は、第１実施例に係る車両用ワイパー駆動装置１が有する構成に加え、温度検出回路６０を備える。

温度検出回路６０は、モータ３０の温度を検出するための回路である。モータ３０以外の構成要素がモータ３０と同一の筐体内に配設されている場合、制御部４０の基板上等に取り付けられてよい。温度検出回路６０により検出された温度Ｔは、制御部４０に出力される。

本実施例に係る制御部４０は、第１実施例と同様に、電源電圧監視回路２０により検出された電源１０の供給電圧Ｖｂに応じて閾値Ｉｘを変更するのに加えて、温度検出回路６０から入力された温度Ｔに応じて閾値Ｉｘを変更している。

図５は、第２実施例における温度Ｔ及び供給電圧Ｖｂと閾値Ｉｘとの関係を例示した図である。図示する如く、本実施例に係る制御部４０では、電源電圧監視回路２０により検出された電源１０の供給電圧Ｖｂが低下するのに応じて閾値Ｉｘが低下するように、且つ、温度検出回路６０から入力された温度Ｔが上昇するのに応じて閾値Ｉｘが低下するように、閾値Ｉｘを変更する。

図６は、第１実施例に係る制御部４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。制御部４０は、このような処理を所定時間毎に繰り返し実行している。

まず、供給電圧Ｖｂが基準電圧Ｖ１以上であるか否かを判定する（Ｓ２００）。

供給電圧Ｖｂが基準電圧Ｖ１以上である場合は、値αを閾値Ｉｘに設定する（Ｓ２０２）。

一方、供給電圧Ｖｂが基準電圧Ｖ１未満である場合は、値｛α−β（Ｖ１−Ｖｂ）｝を閾値Ｉｘに設定する（Ｓ２０４）。

続いて、温度Ｔが第１の温度範囲（例えば、摂氏２０度以下の範囲）内であるか否かを判定する（Ｓ２０６）。第１の温度範囲内である場合は、閾値Ｉｘに乗数Ｗ１（Ｗ１＞１）を乗じて閾値Ｉｘを再設定する（Ｓ２０８）。

温度Ｔが第１の温度範囲内でなければ、温度Ｔが第２の温度範囲（例えば、摂氏２０度〜摂氏４０度の範囲）内であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。第２の温度範囲内である場合は、閾値Ｉｘに乗数Ｗ２（Ｗ１＞Ｗ２＞１）を乗じて閾値Ｉｘを再設定する（Ｓ２１２）。

温度Ｔが第２の温度範囲内でなければ、温度Ｔが第３の温度範囲（例えば、摂氏４０度〜摂氏７０度の範囲）内であるか否かを判定する（Ｓ２１４）。第２の温度範囲内である場合は、閾値Ｉｘに乗数Ｗ３（Ｗ２＞Ｗ３＞１）を乗じて閾値Ｉｘを再設定する（Ｓ２１６）。

温度Ｔが第３の温度範囲内でなければ、Ｓ２００〜Ｓ２０４で設定された閾値Ｉｘをそのまま使用する。

そして、設定した閾値Ｉｘを用いて、電流Ｉが閾値Ｉｘを超えたか否かを判定し（Ｓ２１８）。電流Ｉが閾値Ｉｘを超えたと判定した場合には、ワイパーの駆動方向を反転させる（Ｓ２２０）。係るＳ２１８及びＳ２２０の処理は、Ｓ２００〜Ｓ２１６の処理とは別のフローにより並行して行なわれてもよい。

以上説明した本実施例の車両用ワイパー駆動装置２によれば、電源１０の供給電圧Ｖｂの低下やモータ３０の温度上昇に起因するワイパー拘束時電流の低下に柔軟に対応することができる。従って、ワイパーが拘束されたことを看過したり、誤検出したりする不都合を抑制することができる。この結果、ワイパーが拘束されたことをより正確に認識してワイパーの反転制御を行なうことができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

１、２ 車両用ワイパー駆動装置
１０ 電源
２０ 電源電圧監視回路
３０ モータ
３２ モータ駆動回路
３４ モータ電流検出回路
４０ 制御部
５０ ワイパースイッチ
５２ 入力回路
６０ 温度検出回路

Claims (1)

1. ワイパーを双方向に駆動するモータと、
   前記モータを流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、
   前記モータ電流検出手段により検出された電流が閾値を超えた場合に前記モータの駆動方向が反転するように前記モータを制御する制御手段と、を備える車両用ワイパー装置であって、
   前記モータに供給される電圧を検出する供給電圧検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記供給電圧検出手段により検出された電圧が低下するのに応じて前記閾値が低下するように、前記閾値を変更し、
   前記モータの温度を検出する温度検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が上昇するのに応じて前記閾値が低下するように、前記閾値を変更することを特徴とする、
   車両用ワイパー駆動装置。

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