JP7142534B2 - ワイパモータおよび制御方法 - Google Patents
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本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、モータの過熱保護を行う際の故障判定を、温度検出センサを使用して実施することができるワイパモータおよび制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明の一態様は、上記ワイパモータであって、前記制御部は、前記第1の温度センサと前記第2の温度センサとの温度差を算出する温度差算出部を有し、前記判定部は、前記第1の温度センサと前記第2の温度センサとの温度差が第1閾値を超えた状態を判定し、前記異常判定タイマは、前記判定部によって、前記温度差が前記第1閾値を超えたときからの経過時間を計測し、前記モータ回転状態変更部は、前記温度差が前記第1閾値を超え、かつ、前記異常判定タイマによって計測された時間が第1の所定の時間を超えたときに前記モータ部の回転を変更することを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記制御方法であって、前記制御部は、前記第1の温度センサと前記第2の温度センサとの温度差を算出する温度差算出部を有し、前記判定部は、前記第1の温度センサと前記第2の温度センサとの温度差が第1閾値を超えた状態を判定し、前記異常判定タイマは、前記判定部によって、前記温度差が前記第1閾値を超えたときからの経過時間を計測し、前記モータ回転状態変更部は、前記温度差が前記第1閾値を超え、かつ、前記異常判定タイマによって計測された時間が第1の所定の時間を超えたときに前記モータ部の回転を変更することを特徴とする。
減速機構2a(および2b)においては、ロータ13から延びるロータシャフトの端部にはウォームが形成される。当該ウォームは、出力軸(ギヤ部)と一体に形成されたウォームホイールと噛みあっている。本実施の形態では、ウォームとウォームホイールとで、減速機構2a(および2b)を構成する。ウォームとウォームホイールとが噛みあうことによって、ロータ13の回転を所定の減速比で減速して出力軸9aおよび9bに伝達することが可能となっている。
また、減速機構2a(および2b)は、モータの回転を減速するウォームホイールおよび出力軸(ギヤ部)を収容するギヤハウジングに、モータ部の回転を制御する制御部12を備えた構成を有する。
制御部12は、モータ位置推定部12aと、指令値算出部12bと、モータ回転状態変更部12cと、第1の温度センサ12dと、第2の温度センサ12eと、温度差算出部12fと、判定部12gと、異常判定タイマ12hと、復帰判定タイマ12iと、を含んで構成される。
なお、制御部12を搭載する制御基板は、図2に示すインバータ11を搭載している。また、当該制御基板は、モータの回転を減速するウォームホイールおよび出力軸(ギヤ部)を収容するギヤハウジングの内部に配置される。
また、モータ回転状態変更部12cは、ブラシレスモータ1a(および1b)の回転速度(回転)を変更する制御を行うが、これについては、温度差算出部12fと、判定部12gと、異常判定タイマ12hと、復帰判定タイマ12iとの動作を説明した後、詳述する。
(判定条件1)判定部12gは、第1の温度センサ12dと第2の温度センサ12eとの温度差が第1閾値を超えた状態にあるか否かを判定する。
(判定条件2)判定部12gは、第1の温度センサ12dおよび第2の温度センサ12eの少なくとも一方が検出した温度が、温度の上限である第2閾値を超えた状態、または、温度の下限値である第3閾値未満となった状態にあるか否かを判定する。
(判定条件3)判定部12gは、上記判定条件2の状態になったと判定した後に、第1の温度センサ12dと第2の温度センサ12eとの温度差が第1閾値以下になり、かつ、第1の温度センサ12dおよび第2の温度センサ12eの両方が検出した温度が、温度の上限である第2閾値より所定の温度低い温度値(以下、第4閾値という)以下、かつ、温度の下限値である第3閾値より所定の電圧高い温度値(以下、第5閾値という)以上となった状態にあるか否かを判定する。
具体的には、異常判定タイマ12hは、判定部12gが、上記(判定条件1)~(判定条件2)において、「状態にある」と判定されたときからの経過時間を計測する。
復帰判定タイマ12iは、判定部12gが、上記(判定条件3)において、「状態にある」と判定されたときからの経過時間を計測する。
ここで、モータ部の回転を変更する制御とは、ロータ13の回転速度に係る指令信号(この順番に払拭動作の時間間隔が長くなるHi、Lo、INT(間欠)の3種類の作動モードのいずれかに設定された指令信号)に基づいて作動モードが設定されているモータ部(ブラシレスモータ1a、1b)の作動モードを、当該設定された作動モードに応じた回転(回転数)から回転を変更する制御である。
(変更条件1)モータ回転状態変更部12cは、判定部12gが、上記(判定条件1)において、「第1の温度センサ12dと第2の温度センサ12eとの温度差が第1閾値を超えた状態にある」と判定し、異常判定タイマ12hが計測した経過時間が、第1の所定時間を超えたときに、モータ部の回転を変更する制御を行う。
(変更条件2)モータ回転状態変更部12cは、判定部12gが、上記(判定条件2)において、「第1の温度センサ12dおよび第2の温度センサ12eの少なくとも一方が検出した温度が、温度の上限である第2閾値を超えた状態、または、温度の下限値である第3閾値未満となった状態にある」と判定し、異常判定タイマ12hが計測した経過時間が、第2の所定時間を超えたときに、モータ部の回転を変更する制御を行う。なお、変更条件2に、変更条件1が含まれる構成としてもよい。
(変更条件3)モータ回転状態変更部12cは、判定部12gが、上記(判定条件3)において、「上記判定条件2の状態になったと判定した後に、第1の温度センサ12dと第2の温度センサ12eとの温度差が第1閾値以下になり、かつ、第1の温度センサ12dおよび第2の温度センサ12eの両方が検出した温度が、第4閾値以下、かつ、第5閾値以上となった状態にある」と判定し、復帰判定タイマ12iが計測した経過時間が、第3の所定時間を超えたときに、モータ部の回転を変更する制御を行う。
あるいは、モータ回転状態変更部12cは、例えば、Hi、Loの2種類の作動モードのいずれかに設定された作動モードをINT(間欠)作動に変更する制御を行う。
続いて、図4~図6を参照して、上述の(変更条件1)~(変更条件3)におけるモータ回転状態変更部12cが行う、モータ部の回転を変更する制御について説明する。
図4においては、温度センサ1(第1の温度センサ12d)および温度センサ2(第2の温度センサ12e)が検出した温度の時間(Time)変化、異常判定タイマ(異常判定タイマ12h)の計測時間の時間変化を示している。
また、ワイパ動作として、Hiまたは(or)Loの作動モードからINT(間欠)作動に切り替わる時刻を示すために、「温度検出回路異常」で示す信号を便宜的に考え、当該信号がL(Low)レベルからH(High)レベルへ切り替わる時刻において、モータ回転状態変更部12cがモータ部の回転を変更するものとした。
図4においては、時刻t11において、判定部12gは、第1の温度センサ12dと第2の温度センサ12eとの温度差が第1閾値(30℃)を超えた状態にあるか否かを判定する。この判定結果は超えているという判定結果である。
異常判定タイマ12hは、判定部12gが(判定条件1)において、「超えた状態にある」と判定されたときからの経過時間を計測する。しかしながら、時刻t12において、判定部12gが(判定条件1)において、「超えた状態にない」と判定するため、異常判定タイマ12hは、経過時間を0ms(millisecond;ミリ秒)にリセットする。
なお、この判定部12gが(判定条件1)において、「超えた状態にない」と判定するのは、図に示すように第1の温度センサ12dの検出温度がばらついており、温度差が第1閾値(30℃)以下となってしまったのが理由としてあげられる。
時刻t13において、図に示すように第1の温度センサ12dの検出温度のばらつきがなくなったため、温度差が第1閾値(30℃)を超え、異常判定タイマ12hは、判定部12gが(判定条件1)において、「超えた状態にある」と判定されたときからの経過時間を再度計測する。
なお、図4で示す上限である第2閾値(160℃)、下限である第3閾値(-50℃)は、それぞれ温度センサが検出可能な正常な温度範囲における上限、下限である。
すなわち、温度センサが検出可能な正常な温度値は、第2閾値≧温度値≧第3閾値という正常値範囲で表される。一方、温度センサが検出可能な異常な温度は、第2閾値<温度、または温度<第3閾値という異常値範囲で表される。
このように、本実施形態におけるブラシレスモータ1aおよび1b(ワイパモータ)では、回路異常(温度センサ値が正常値範囲内で貼りつき)があった場合でも、故障判定を可能とし、コントローラ(制御部12およびインバータ11)の温度上昇でモータが破壊される可能性を低減できる効果がある。すなわち、2つの温度センサの温度、温度差を検出することにより故障判定を実施し、モータの過熱保護を適切に行えることができる。
図5においては、温度センサ1(第1の温度センサ12d)および温度センサ2(第2の温度センサ12e)が検出した温度の時間(Time)変化、異常判定タイマ(異常判定タイマ12h)の計測時間の時間変化を示している。
また、ワイパ動作として、Hiまたは(or)Loの作動モードからINT(間欠)作動に切り替わる時刻を示すために、「温度検出回路異常」で示す信号を便宜的に考え、当該信号がL(Low)レベルからH(High)レベルへ切り替わる時刻において、モータ回転状態変更部12cがモータ部の回転を変更するものとした。
図5においては、時刻t21において、第1の温度センサ12dの検出温度が上昇し始め、時刻t22において、判定部12gは、第1の温度センサ12dの検出温度が上限である第2閾値(160℃)を超えた状態にあるか否かを判定する。この判定結果は超えているという判定結果である。
そして、時刻t23において、異常判定タイマ12hの計測する経過時間が第2の所定時間(108ms)を超えたときに、モータ回転状態変更部12cはモータ部の回転を、HiまたはLo作動からINT(間欠)作動へと変更する制御を行う。
図6においては、温度センサ1(第1の温度センサ12d)および温度センサ2(第2の温度センサ12e)が検出した温度の時間(Time)変化、異常判定タイマ(異常判定タイマ12h)および復帰判定タイマ(復帰判定タイマ12i)の計測時間の時間変化を示している。
また、ワイパ動作として、Hiまたは(or)Loの作動モードからINT(間欠)作動に切り替わる時刻、或いはINT(間欠)作動の作動モードからHiまたは(or)Lo作動に切り替わる時刻を示すために、「温度検出回路異常」で示す信号を便宜的に考え、当該信号がL(Low)レベルからH(High)レベルへ切り替わる時刻、或いはHレベルからLレベルへ切り替わる時刻において、モータ回転状態変更部12cがモータ部の回転を変更するものとした。
図6においては、時刻t31において、第1の温度センサ12dの検出温度が上昇し始め、時刻t32において、判定部12gは、第1の温度センサ12dの検出温度が上限である第2閾値(160℃)を超えた状態にあるか否かを判定する。この判定結果は超えているという判定結果である。
そして、時刻t33において、異常判定タイマ12hの計測する経過時間が第2の所定時間(108ms)を超えたときに、モータ回転状態変更部12cはモータ部の回転を、HiまたはLo作動からINT(間欠)作動へと変更する制御を行う。
以上の動作は、図5に示した(変更条件2)における動作と同一であり、本(変更条件3)における動作は、INT(間欠)作動からHiまたはLo作動に切り替わる復帰許可条件を含む動作である。
また、復帰判定タイマ12iは、時刻t34において、判定部12gが(判定条件3)において、「かかる状態にある」と判定されたときからの経過時間を計測する。なお、異常判定タイマ12hは、経過時間を第2の所定時間(108ms)から0msにリセットする。
そして、時刻t34において、復帰判定タイマ12iの計測する経過時間が第3の所定時間(108ms)を超えたときに、モータ回転状態変更部12cはモータ部の回転を、INT(間欠)作動からHiまたはLo作動へと変更する制御を行う。
なお、図6で示す第4閾値(140℃)、図5では不図示の第5閾値(-30℃)は、それぞれ温度センサが検出可能な正常な温度範囲における上限値である第2閾値(160℃)、下限値である第3閾値(-50℃)から所定の温度値低い、或いは高い温度値である。
すなわち、温度センサが検出可能な正常な温度値は、第2閾値>第4閾値≧温度値≧第5閾値>第3閾値という正常値範囲で表される。
このように、本実施形態におけるブラシレスモータ1aおよび1b(ワイパモータ)では、回路異常(温度センサ値が正常値範囲内で貼りつき)があった場合でも、故障判定を可能とし、コントローラ(制御部12およびインバータ11)の温度上昇でモータが破壊される可能性を低減できる効果がある。
10 ワイパ装置
100a、100b モータ装置
11 インバータ
11u1、11u2、11v1、11v2、11w1、11w2 スイッチング素子
12 制御部
12a モータ位置推定部
12b 指令値算出部
12c モータ回転状態変更部
12d 第1の温度センサ
12e 第2の温度センサ
12f 温度差算出部
12g 判定部12g
12h 異常判定タイマ
12i 復帰判定タイマ
13 ロータ
14 ステータ
14u、14v、14w 巻線
15u、15v、15w ホールセンサ
Claims (8)
- モータ部と、
前記モータ部に結合され、前記モータ部の回転を減速するギヤ部と、前記ギヤ部を収納するギヤハウジングと、前記ギヤハウジングに収容され、前記モータ部の回転を制御する制御部を備えた減速機構部と、
を備えたワイパモータであって、
前記制御部は、
前記ワイパモータの温度を検出する第1の温度センサと、
前記ワイパモータの温度を検出し、前記第1の温度センサに近接して配置された第2の温度センサと、
前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方によって検出された温度の上限値である第2閾値を超えた状態、又は前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方によって検出された温度の下限値である第3閾値未満の状態を判定する判定部と、
前記判定部によって、前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方によって検出された温度が、前記第2閾値を超えたときから、又は前記第3閾値未満となったときからの経過時間を計測する異常判定タイマと、
前記判定部によって、前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方で検出された温度が、前記第3閾値よりも低い、又は前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方で検出された温度が、前記第2閾値よりも高い状態であって、前記異常判定タイマによって計測された時間が第2の所定の時間を超えた状態であるときに、前記モータ部の回転を変更するモータ回転状態変更部と、
を有することを特徴とするワイパモータ。 - 前記モータ回転状態変更部によって、前記温度を検出した時点の前記モータ部の回転数よりも、前記モータ部の回転数を低くする
ことを特徴とする請求項1に記載のワイパモータ。 - 前記モータ回転状態変更部によって、前記モータ部を間欠作動に変更させる
ことを特徴とする請求項1に記載のワイパモータ。 - 前記制御部は、
前記第1の温度センサと前記第2の温度センサとの温度差を算出する温度差算出部を有し、
前記判定部は、前記第1の温度センサと前記第2の温度センサとの温度差が第1閾値を超えた状態を判定し、
前記異常判定タイマは、前記判定部によって、前記温度差が前記第1閾値を超えたときからの経過時間を計測し、
前記モータ回転状態変更部は、前記温度差が前記第1閾値を超え、かつ、前記異常判定タイマによって計測された時間が第1の所定の時間を超えたときに前記モータ部の回転を変更する
ことを特徴とする請求項1から請求項3いずれか一項に記載のワイパモータ。 - 前記制御部は、
前記第1の温度センサと前記第2の温度センサとの温度差を算出する温度差算出部と、
前記判定部によって、前記温度差が第1閾値以下となったときからの経過時間を計測する復帰判定タイマと、を有し、
前記異常判定タイマによって計測された時間が第2の所定の時間を超えた状態であるときに、
前記判定部は、前記第1の温度センサと第2の温度センサとの温度差が前記第1閾値以下になり、かつ、前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの両方が検出した温度が、温度の上限である第2閾値より所定の温度低い温度値である第4閾値以下、かつ、温度の下限値である第3閾値より所定の電圧高い温度値である第5閾値以上となった状態にあることを判定し、
前記復帰判定タイマは、前記判定部によって温度差および温度が当該状態にあると判定してから、経過時間を計測し、
前記モータ回転状態変更部は、前記復帰判定タイマによって計測された時間が第3の所定の時間を超えた状態であるときに、前記モータ部の回転を変更する
ことを特徴とする請求項1から請求項4いずれか一項に記載のワイパモータ。 - 前記第1の温度センサ及び前記第2の温度センサは、
前記制御部の制御基板上に配置されている
ことを特徴とする請求項1から請求項5いずれか一項に記載のワイパモータ。 - モータ部と、
前記モータ部に結合され、前記モータ部の回転を減速するギヤ部と、前記ギヤ部を収納するギヤハウジングと、前記ギヤハウジングに収容され、前記モータ部の回転を制御する制御部を備えた減速機構部と、
を備えたワイパモータの制御方法であって、
前記制御部は、第1の温度センサと、前記第1の温度センサに近接して配置された第2の温度センサと、判定部と、異常判定タイマと、モータ回転状態変更部と、を有し、
前記第1の温度センサは、前記ワイパモータの温度を検出し、
前記第2の温度センサは、前記ワイパモータの温度を検出し、
前記判定部は、前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方によって検出された温度の上限値である第2閾値を超えた状態、又は前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方によって検出された温度の下限値である第3閾値未満の状態を判定し、
前記異常判定タイマは、前記判定部によって、前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方によって検出された温度が、前記第2閾値を超えたときから、又は前記第3閾値未満となったときからの経過時間を計測し、
前記モータ回転状態変更部は、前記判定部によって、前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方で検出された温度が、前記第3閾値よりも低い、又は前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの少なくとも一方で検出された温度が、前記第2閾値よりも高い状態であって、前記異常判定タイマによって計測された時間が第2の所定の時間を超えた状態であるときに、前記モータ部の回転を変更する
ことを特徴とする制御方法。 - 前記制御部は、
前記第1の温度センサと前記第2の温度センサとの温度差を算出する温度差算出部を有し、
前記判定部は、前記第1の温度センサと前記第2の温度センサとの温度差が第1閾値を超えた状態を判定し、
前記異常判定タイマは、前記判定部によって、前記温度差が前記第1閾値を超えたときからの経過時間を計測し、
前記モータ回転状態変更部は、前記温度差が前記第1閾値を超え、かつ、前記異常判定タイマによって計測された時間が第1の所定の時間を超えたときに前記モータ部の回転を変更する
ことを特徴とする請求項7に記載の制御方法。
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