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JP2018149919A - Wiper device - Google Patents

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JP2018149919A JP2017047623A JP2017047623A JP2018149919A JP 2018149919 A JP2018149919 A JP 2018149919A JP 2017047623 A JP2017047623 A JP 2017047623A JP 2017047623 A JP2017047623 A JP 2017047623A JP 2018149919 A JP2018149919 A JP 2018149919A
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Abstract

【課題】ワイパモータの出力軸のトルクを向上させると共にワイパモータが過負荷になることを防止できるワイパ装置を提供する。【解決手段】ワイパECU60B、62Bは、ワイパモータ18、20の目標回転速度が低速の場合に、ロータの回転位置に対応したタイミングでパルス幅変調によって生成した電圧をワイパモータ18、20のコイルに通電する第1回転制御が行われるように駆動回路60A、62Aを制御すると共に、目標回転速度が高速の場合に、第1回転制御のタイミングより電気角で進角したタイミングでワイパモータ18、20コイルにパルス幅変調なしで生成した電圧の通電を開始し、かつ第1回転制御の通電終了のタイミングより電気角で遅角したタイミングでワイパモータ18、20のコイルへの通電を終了する第2回転制御が行われるように駆動回路60A、60B部を制御する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiper device capable of improving the torque of an output shaft of a wiper motor and preventing the wiper motor from being overloaded. When the target rotation speeds of the wiper motors 18 and 20 are low, the wiper ECUs 60B and 62B apply a voltage generated by pulse width modulation to the coils of the wiper motors 18 and 20 at a timing corresponding to the rotation position of the rotor. The drive circuits 60A and 62A are controlled so that the first rotation control is performed, and when the target rotation speed is high, the wiper motors 18 and 20 coils are pulsed at the timing advanced by the electric angle from the timing of the first rotation control. The second rotation control that starts energization of the voltage generated without width modulation and ends the energization of the coils of the wiper motors 18 and 20 at the timing retarded by the electric angle from the timing of the end of energization of the first rotation control is performed. The drive circuits 60A and 60B are controlled so as to be used. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、ワイパ装置に関する。   The present invention relates to a wiper device.

ワイパ装置は、ワイパブレードを、低速で払拭動作させると共に、高速で払拭動作させることが可能になっている。ワイパブレードを低速で払拭動作させる場合には、ワイパモータの回転速度を低くし、ワイパブレードを高速で払拭動作させる場合には、ワイパモータの回転速度を高くする。   In the wiper device, the wiper blade can be wiped at a low speed and can be wiped at a high speed. When the wiper blade is wiped at a low speed, the rotation speed of the wiper motor is lowered. When the wiper blade is wiped at a high speed, the rotation speed of the wiper motor is increased.

ワイパモータには、回転子(ロータ)に永久磁石を用い、固定子(ステータ)に電磁石(コイル)を用いたブラシレスDCモータが使われる場合があるが、同期モータであるブラシレスDCモータは、一般に、コイルに印加される電圧が高くなるとロータの回転数が上がるものの、ロータの中心に設けられた出力軸のトルクは低下する性質を有している。   A brushless DC motor using a permanent magnet for the rotor (rotor) and an electromagnet (coil) for the stator (stator) may be used for the wiper motor. When the voltage applied to the coil increases, the rotational speed of the rotor increases, but the torque of the output shaft provided at the center of the rotor has a property of decreasing.

図12は、ブラシレスDCモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転速度を示した説明図である。図12の直線92は、ワイパブレードを高速で払拭動作させる場合のワイパモータの出力軸のトルクに対する出力軸の回転速度を示し、図12の直線94は、ワイパブレードを低速で払拭動作させる場合のワイパモータの出力軸のトルクに対する出力軸の回転速度を示している。直線の出力軸のトルクと出力軸の回転数との関係を示す直線96に示したように、出力軸のトルクが大きくなるに従って出力軸の回転数は低下する。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing the rotation speed of the output shaft relative to the torque of the output shaft in the brushless DC motor. A straight line 92 in FIG. 12 indicates the rotation speed of the output shaft with respect to the torque of the output shaft of the wiper motor when the wiper blade is wiped at a high speed, and a straight line 94 in FIG. 12 indicates the wiper motor when the wiper blade is wiped at a low speed. The rotational speed of the output shaft with respect to the torque of the output shaft is shown. As indicated by a straight line 96 indicating the relationship between the straight output shaft torque and the output shaft rotation speed, the output shaft rotation speed decreases as the output shaft torque increases.

モータの出力において、トルクと回転速度は二律背反の関係にあり、出力軸の回転速度を高くすると、出力軸のトルクは下がり、出力軸のトルクを上げると、出力軸の回転速度は下がる。直線92が示すように、ワイパモータの出力軸を高速で回転させると、トルクの向上は期待できず、直線94が示すように、ワイパモータの出力軸のトルクを大きくすると、回転速度の向上は難しくなる。   In the output of the motor, the torque and the rotational speed are in a trade-off relationship. When the rotational speed of the output shaft is increased, the torque of the output shaft decreases, and when the torque of the output shaft is increased, the rotational speed of the output shaft decreases. As shown by the straight line 92, if the output shaft of the wiper motor is rotated at high speed, the torque cannot be improved. As shown by the straight line 94, if the torque of the output shaft of the wiper motor is increased, it is difficult to improve the rotational speed. .

図12の直線92、94で示された特性を1つのモータでカバーするには、直線96で示したようなトルク及び回転速度でモータの出力軸を回転させることを要する。しかしながら、直線96で示したような大トルクかつ高回転を実現可能なモータは定格を大きくする必要があり、その結果、モータ本体は重く大きくならざるを得ず、さらには、コスト高になるという問題があった。   In order to cover the characteristics indicated by the straight lines 92 and 94 in FIG. 12 with one motor, it is necessary to rotate the output shaft of the motor at the torque and rotational speed indicated by the straight line 96. However, a motor capable of realizing a large torque and high rotation as shown by the straight line 96 needs to have a large rating, and as a result, the motor body must be heavy and large, and further, the cost is high. There was a problem.

特許文献1には、払拭速度が低速の場合には、120度の電気角でモータのコイルに通電し、払拭動作が高速の場合には、通電タイミングを低速の場合よりも30度進角すると共に、135〜165度の電気角でモータのコイルに通電するワイパ装置が開示されている。   In Patent Document 1, when the wiping speed is low, the motor coil is energized at an electrical angle of 120 degrees, and when the wiping operation is high speed, the energization timing is advanced by 30 degrees as compared with the case of low speed. In addition, a wiper device is disclosed that energizes a motor coil with an electrical angle of 135 to 165 degrees.

国際公開第2015/098789号International Publication No. 2015/098789

上記特許文献1に開示された技術は、払拭速度が高速の場合に、通電タイミングの進角と、通電時間の延長により、モータの出力軸を高速かつ高トルクで回転させる。しかしながら、上記特許文献1に開示された技術は、通電タイミングの進角と、通電時間の延長が十分とは言えず、例えば、ウィンドシールドガラス上に雪溜まり等の障害物が存在した場合、当該障害物をワイパブレードの払拭動作で排除するに足る出力を実現することが困難であるという問題があった。   The technique disclosed in Patent Document 1 rotates the output shaft of the motor at high speed and high torque by advancing the energization timing and extending the energization time when the wiping speed is high. However, the technique disclosed in Patent Document 1 cannot be said that the advance angle of the energization timing and the extension of the energization time are sufficient, for example, when an obstacle such as a snow pool exists on the windshield glass, There is a problem that it is difficult to realize an output sufficient to eliminate an obstacle by the wiper blade wiping operation.

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ワイパモータの出力軸の回転速度とトルクを共に向上させるワイパ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a wiper device that improves both the rotational speed and torque of the output shaft of a wiper motor.

前記課題を解決するために、請求項1に記載のワイパ装置は、ロータ、及び回転磁界を発生するコイルを備え、回転磁界に応じたロータの回転によりワイパブレードを払拭動作させるワイパモータを回転駆動する駆動部と、指令値が第1基準回転速度の場合には、パルス幅変調によって生成した電圧を、前記ロータの回転位置に応じたタイミングで前記コイルに通電して、前記ワイパモータの回転速度を前記第1基準回転速度に制御する第1回転制御が行われるように前記駆動部を制御し、前記指令値が前記第1基準回転速度より速い第2基準回転速度の場合には、通電開始から通電終了まで連続通電するように生成した電圧を、前記第1回転制御の通電開始タイミングより電気角で進角したタイミングで通電を開始し、前記第1回転制御の通電終了タイミングより電気角で遅角したタイミングで通電を終了して、前記ワイパモータの回転速度を前記第2基準回転速度に制御する第2回転制御が行われるように前記駆動部を制御する制御部と、を含んでいる。   In order to solve the above-mentioned problem, the wiper device according to claim 1 includes a rotor and a coil that generates a rotating magnetic field, and rotationally drives a wiper motor that wipes the wiper blade by rotating the rotor according to the rotating magnetic field. When the drive unit and the command value are the first reference rotational speed, a voltage generated by pulse width modulation is supplied to the coil at a timing corresponding to the rotational position of the rotor, and the rotational speed of the wiper motor is The drive unit is controlled so that the first rotation control for controlling to the first reference rotation speed is performed. If the command value is the second reference rotation speed faster than the first reference rotation speed, the energization is started from the start of energization. Energization is started at a timing at which the voltage generated so as to be continuously energized until the end is advanced by an electrical angle from the energization start timing of the first rotation control. A control unit that controls the driving unit so that the second rotation control for controlling the rotation speed of the wiper motor to the second reference rotation speed is performed by stopping energization at a timing delayed by an electrical angle from the end timing of power generation. And.

このワイパ装置によれば、第1回転制御のタイミングより電気角で進角したタイミングでコイルにパルス幅変調なしで生成した電圧の通電を開始し、かつ第1回転制御の通電終了のタイミングより電気角で遅角したタイミングでコイルへの通電を終了する第2回転制御を行うことにより、ワイパモータの出力軸の回転速度とトルクを共に向上させることができる。   According to this wiper device, energization of the voltage generated without pulse width modulation to the coil is started at a timing advanced by an electrical angle from the timing of the first rotation control, and the electric current is started from the timing of the end of energization of the first rotation control. By performing the second rotation control that ends energization of the coil at the timing delayed by the angle, both the rotational speed and torque of the output shaft of the wiper motor can be improved.

請求項2に記載のワイパ装置は、請求項1に記載のワイパ装置において、前記制御部は、前記指令値が前記第2基準回転速度より速い第3基準回転速度の場合には、通電開始から通電終了まで連続通電するように生成した電圧を、前記第2回転制御の通電開始タイミングより電気角で進角したタイミングで通電を開始し、前記第1回転制御の通電終了タイミングと略同じタイミングで通電を終了し、通電開始から通電終了までの通電区間を前記第2回転制御の通電区間以上に拡大して、前記ワイパモータの回転速度を前記第3基準回転速度に制御する第3回転制御が行われるように前記駆動部を制御する。   The wiper device according to a second aspect is the wiper device according to the first aspect, wherein the control unit starts from energization when the command value is a third reference rotational speed that is faster than the second reference rotational speed. Energization is started at a timing advanced by an electrical angle from the energization start timing of the second rotation control at a voltage generated so as to continue energization until the end of energization, and at substantially the same timing as the energization end timing of the first rotation control. The third rotation control for controlling the rotation speed of the wiper motor to the third reference rotation speed by energizing and expanding the energization section from the start of energization to the end of energization beyond the energization section of the second rotation control is performed. The driving unit is controlled as shown in FIG.

このワイパ装置によれば、第2回転制御のタイミングより電気角で進角したタイミングでコイルにパルス幅変調なしで生成した電圧の通電を開始すると共に第1回転制御の通電終了のタイミングと同じタイミングでコイルへの通電を終了し、通電開始から通電終了までの通電区間を第2回転制御の通電区間以上に拡大した第3回転制御を行うことにより、ワイパモータの出力軸の回転速度及びトルクをさらに向上させることができる。   According to this wiper device, energization of the voltage generated without pulse width modulation to the coil is started at a timing advanced by an electrical angle from the timing of the second rotation control, and at the same timing as the energization end timing of the first rotation control. In step 3, the rotation speed and torque of the output shaft of the wiper motor are further increased by performing the third rotation control in which the energization section from the start of energization to the end of energization is expanded beyond the energization section of the second rotation control. Can be improved.

請求項3に記載のワイパ装置は、請求項2に記載のワイパ装置において、前記制御部は、前記指令値が前記第3基準回転速度より速い第4基準回転速度の場合には、通電開始から通電終了まで連続通電するように生成した電圧を、前記第3回転制御の通電開始タイミングより電気角で進角したタイミングで通電を開始し、前記第1回転制御の通電終了タイミングより電気角で進角したタイミングで通電を終了し、通電開始から通電終了までの通電区間を前記第2回転制御の通電区間以上に拡大して、前記ワイパモータの回転速度を前記第4基準回転速度に制御する第4回転制御が行われるように前記駆動部を制御する。   The wiper device according to a third aspect is the wiper device according to the second aspect, wherein the control unit starts from energization when the command value is a fourth reference rotational speed that is faster than the third reference rotational speed. The voltage generated so as to be continuously energized until the end of energization starts energization at a timing advanced by an electrical angle from the energization start timing of the third rotation control, and advances by an electrical angle from the energization end timing of the first rotation control. Energization is terminated at an angled timing, the energization section from the start of energization to the end of energization is expanded beyond the energization section of the second rotation control, and the rotation speed of the wiper motor is controlled to the fourth reference rotation speed. The drive unit is controlled so that rotation control is performed.

このワイパ装置によれば、第3回転制御のタイミングより電気角で進角したタイミングでコイルにパルス幅変調なしで生成した電圧の通電を開始すると共に第1回転制御の通電終了のタイミングより電気角で進角したタイミングでコイルへの通電を終了し、通電開始から通電終了までの通電区間を前記第2回転制御の通電区間以上に拡大した第4回転制御を行うことにより、ワイパモータの出力軸の回転速度及びトルクをさらに向上させることができる。   According to this wiper device, energization of a voltage generated without pulse width modulation to the coil is started at a timing advanced by an electrical angle from the timing of the third rotation control, and at the electrical angle from the timing of the end of energization of the first rotation control. By energizing the coil at the timing advanced at, and performing the fourth rotation control in which the energization section from the start of energization to the end of energization is expanded beyond the energization section of the second rotation control, the output shaft of the wiper motor The rotational speed and torque can be further improved.

請求項4に記載のワイパ装置は、請求項3に記載のワイパ装置において、前記制御部は、前記指令値に応じて算出されたパルス幅変調のデューティ比が100%未満の場合に前記第1回転制御を行うと共に、前記指令値に応じて算出されたデューティ比が100%になった場合に前記第2回転制御を開始し、以後、前記指令値に応じて前記第2回転制御、前記第3回転制御及び前記第4回転制御のいずれかを行う。   The wiper device according to a fourth aspect is the wiper device according to the third aspect, wherein the control unit is configured to perform the first operation when a duty ratio of pulse width modulation calculated according to the command value is less than 100%. The rotation control is performed, and the second rotation control is started when the duty ratio calculated according to the command value reaches 100%. Thereafter, the second rotation control, the second rotation control according to the command value, and the second rotation control. One of the three rotation control and the fourth rotation control is performed.

このワイパ装置によれば、デューティ比が100%になった場合に第2回転制御を開始し、以後、指令値に応じて第2回転制御、第3回転制御及び第4回転制御のいずれかを行うことにより、指令値に応じてワイパモータの出力軸の回転速度とトルクを制御することができる。   According to this wiper device, the second rotation control is started when the duty ratio reaches 100%, and thereafter any one of the second rotation control, the third rotation control, and the fourth rotation control is performed according to the command value. By doing so, the rotational speed and torque of the output shaft of the wiper motor can be controlled according to the command value.

本発明の実施の形態に係るワイパ装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the wiper apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る右ワイパ装置のワイパ制御回路の構成の一例の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of an example of a structure of the wiper control circuit of the right wiper apparatus which concerns on embodiment of this invention. (A)はブラシレスDCモータ等の同期モータで一般に行われている電気角120度での矩形波通電に含まれる交流1次成分の一例を示した説明図であり、(B)は、電気角180度での矩形波通電に含まれる交流1次成分の一例を示した説明図である。(A) is explanatory drawing which showed an example of the alternating current primary component contained in rectangular wave energization with the electrical angle of 120 degrees generally performed with synchronous motors, such as a brushless DC motor, (B) is an electrical angle. It is explanatory drawing which showed an example of the alternating current primary component contained in the rectangular wave energization at 180 degree | times. ワイパモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転速度を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the rotational speed of the output shaft with respect to the torque of the output shaft in a wiper motor. ワイパモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転速度を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the rotational speed of the output shaft with respect to the torque of the output shaft in a wiper motor. コイルに通電する電圧のデューティ比を変更する過程の一例を示した説明図であり、(A)は、デューティ比が低い場合を、(B)はデューティ比が中程度の場合を、(C)はデューティ比が最も高い100%の場合を、各々示している。It is explanatory drawing which showed an example of the process which changes the duty ratio of the voltage which supplies with electricity to a coil, (A) is a case where a duty ratio is low, (B) is a case where a duty ratio is medium, (C) Indicates the case where the duty ratio is 100%, which is the highest. コイルに通電する電圧のデューティ比を100%にした後、通電幅を変更する過程の一例を示した説明図であり、(A)は通電幅120度の場合を、(B)は通電幅を120度から180度未満の範囲で拡大した場合を、(C)は、通電幅を180度近くまで拡大した場合を、各々示している。It is explanatory drawing which showed an example of the process of changing an energization width after setting the duty ratio of the voltage energized to a coil to 100%, (A) is a case where the energization width is 120 degrees, (B) is an energization width. (C) shows the case where the energization width is enlarged to nearly 180 degrees, respectively, in the case of enlarging in the range of 120 degrees to less than 180 degrees. 通電幅を180度近くまで拡大した後、通電タイミングを変更する過程の一例を示した説明図であり、(A)は通電タイミングを進角させない場合を、(B)は通電タイミングを0度から60度未満の範囲で進角した場合を、(C)は通電タイミングを60度近くまで進角した場合を、各々示している。It is explanatory drawing which showed an example of the process of changing an energization timing after energizing width is expanded to near 180 degree | times, (A) is a case where an energization timing is not advanced, (B) is an energization timing from 0 degree | times. (C) shows the case where the advance angle is advanced to near 60 degrees when the angle is advanced within a range of less than 60 degrees. (A)は通電幅120度で通電タイミングを進角しない場合のコイルへの通電パターンの一例を示したタイムチャートであり、(B)は、通電幅180度近くで、通電タイミングを進角した場合のコイルへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。(A) is a time chart showing an example of the energization pattern to the coil when the energization timing is not advanced at an energization width of 120 degrees, and (B) is an advancement of the energization timing at an energization width of approximately 180 degrees. It is the time chart which showed an example of the electricity supply pattern to the coil in the case. (A)は、ワイパブレードを下反転位置から上反転位置に高速で払拭動作させる場合の通電幅の変化の一例を示した説明図であり、(B)は、ワイパブレードを下反転位置から上反転位置に高速で払拭動作させる場合のワイパモータに印加される電圧のデューティ比の変化の一例を示した説明図である。(A) is an explanatory view showing an example of a change in energization width when the wiper blade is wiped at a high speed from the lower inversion position to the upper inversion position, and (B) is an upper view of the wiper blade from the lower inversion position. It is explanatory drawing which showed an example of the change of the duty ratio of the voltage applied to the wiper motor in the case of making a wiping operation | movement to a reverse position at high speed. 本発明の実施の形態に係るワイパ装置における通電幅、進角制御の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the energization width and advance angle control in the wiper apparatus which concerns on embodiment of this invention. ブラシレスDCモータにおける出力軸のトルクに対する出力軸の回転速度を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the rotational speed of the output shaft with respect to the torque of the output shaft in a brushless DC motor.

図1は、本実施の形態に係るワイパ装置10の構成を示す概略図である。ワイパ装置10は、一例として、車両のウィンドシールドガラス12の下部の左(助手席側)に左ワイパ装置14、車両のウィンドシールドガラス12の下部の右(運転席側)に右ワイパ装置16を各々備えたダイレクトドライブによるタンデム式のワイパ装置である。なお、本実施の形態における左右は、車室内から見ての左右である。本実施の形態に係るワイパ装置10は、左ワイパ装置14のワイパアーム26と、右ワイパ装置16のワイパアーム28とを、各々同一方向に回動させる。従って、左ワイパ装置14の出力軸36と、右ワイパ装置16の出力軸38とを、各々同一方向に回転させている。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wiper device 10 according to the present embodiment. For example, the wiper device 10 includes a left wiper device 14 on the left (passenger seat side) of the lower portion of the windshield glass 12 of the vehicle and a right wiper device 16 on the right (driver's seat side) of the lower portion of the windshield glass 12 of the vehicle. It is a tandem wiper device with direct drive provided. The left and right in the present embodiment are the left and right as viewed from the passenger compartment. The wiper device 10 according to the present embodiment rotates the wiper arm 26 of the left wiper device 14 and the wiper arm 28 of the right wiper device 16 in the same direction. Therefore, the output shaft 36 of the left wiper device 14 and the output shaft 38 of the right wiper device 16 are each rotated in the same direction.

左ワイパ装置14及び右ワイパ装置16は、ワイパモータ18、20、減速機構22、24、ワイパアーム26、28及びワイパブレード30、32を各々備えている。ワイパモータ18、20は、ウィンドシールドガラス12の左下方及び右下方の各々に設けられている。   The left wiper device 14 and the right wiper device 16 include wiper motors 18 and 20, speed reduction mechanisms 22 and 24, wiper arms 26 and 28, and wiper blades 30 and 32, respectively. The wiper motors 18 and 20 are provided on the lower left and lower right of the windshield glass 12, respectively.

左ワイパ装置14及び右ワイパ装置16は、ワイパモータ18、20の正逆回転が減速機構22、24で各々減速され、減速機構22、24によって減速された正逆回転で出力軸36、38が各々回転する。さらに、出力軸36、38の正逆回転の回転力がワイパアーム26、28に各々作用することによりワイパアーム26、28が格納位置P3から下反転位置P2に移動し、下反転位置P2と上反転位置P1との間を往復動作する。かかるワイパアーム26、28の動作により、ワイパアーム26、28の先端に各々設けられたワイパブレード30、32がウィンドシールドガラス12表面の下反転位置P2から上反転位置P1の間を払拭する。なお、減速機構22、24は、例えばウォームギア等で構成され、ワイパモータ18、20の回転を、ワイパブレード30、32によるウィンドシールドガラス12表面の払拭に適した回転速度に各々減速し、当該回転速度で出力軸36、38を各々回転させる。   In the left wiper device 14 and the right wiper device 16, the forward and reverse rotations of the wiper motors 18 and 20 are respectively decelerated by the speed reduction mechanisms 22 and 24, and the output shafts 36 and 38 are respectively rotated by the forward and reverse rotations decelerated by the speed reduction mechanisms 22 and 24. Rotate. Further, the rotational forces of the forward and reverse rotations of the output shafts 36 and 38 act on the wiper arms 26 and 28, respectively, so that the wiper arms 26 and 28 move from the storage position P3 to the lower inversion position P2, and the lower inversion position P2 and the upper inversion position. It reciprocates between P1. By the operation of the wiper arms 26 and 28, the wiper blades 30 and 32 respectively provided at the tips of the wiper arms 26 and 28 wipe between the lower inversion position P2 and the upper inversion position P1 on the surface of the windshield glass 12. The speed reduction mechanisms 22 and 24 are constituted by, for example, worm gears, and reduce the rotations of the wiper motors 18 and 20 to rotation speeds suitable for wiping the surface of the windshield glass 12 by the wiper blades 30 and 32, respectively. To rotate the output shafts 36 and 38 respectively.

本実施の形態に係るワイパモータ18、20は、上述のように、ウォームギアで構成された減速機構22、24を各々有しているので、出力軸36、38の回転速度及び回転角度は、ワイパモータ18、20本体の回転速度及び回転角度と同一ではない。しかしながら、本実施の形態では、ワイパモータ18、20と減速機構22、24は各々一体不可分に構成されているので、以下、出力軸36、38の回転速度及び回転角度を、ワイパモータ18、20の各々の回転速度及び回転角度とみなす。本実施の形態では、例えば、左ワイパ装置14の出力軸36の回転方向を、右ワイパ装置16の出力軸38の回転方向に同期させることにより、出力軸36及び出力軸38を各々同一方向に回転させている。   As described above, the wiper motors 18 and 20 according to the present embodiment have the speed reduction mechanisms 22 and 24 each composed of a worm gear. Therefore, the rotation speed and rotation angle of the output shafts 36 and 38 are determined by the wiper motor 18. , 20 is not the same as the rotation speed and rotation angle of the main body. However, in the present embodiment, since the wiper motors 18 and 20 and the speed reduction mechanisms 22 and 24 are inseparably configured, the rotational speeds and rotation angles of the output shafts 36 and 38 are hereinafter referred to as the wiper motors 18 and 20, respectively. The rotation speed and rotation angle are considered. In the present embodiment, for example, by synchronizing the rotation direction of the output shaft 36 of the left wiper device 14 with the rotation direction of the output shaft 38 of the right wiper device 16, the output shaft 36 and the output shaft 38 are respectively in the same direction. It is rotating.

ワイパモータ18、20には、ワイパモータ18、20の回転を制御するためのワイパ制御回路60、62が各々接続されている。本実施の形態に係るワイパ制御回路60は駆動回路60A及びワイパECU60Bを、ワイパ制御回路62は、駆動回路62A及びワイパECU62Bを、各々含む。   Wiper control circuits 60 and 62 for controlling the rotation of the wiper motors 18 and 20 are connected to the wiper motors 18 and 20, respectively. The wiper control circuit 60 according to the present embodiment includes a drive circuit 60A and a wiper ECU 60B, and the wiper control circuit 62 includes a drive circuit 62A and a wiper ECU 62B.

ワイパECU60Bには、ワイパモータ18の出力軸36の回転速度及び回転角度を各々検知する回転角度センサ42が接続されている。ワイパECU62Bには、ワイパモータ20の出力軸38の回転速度及び回転角度を各々検知する回転角度センサ44が接続されている。ワイパECU60B、62Bは、回転角度センサ42、44からの信号に基づいて、ウィンドシールドガラス12上でのワイパブレード30、32の位置を各々算出する。また、ワイパECU60B、62Bは、算出した位置に応じて出力軸36、38の回転速度が変化するように駆動回路60A、62Aを各々制御する。なお、回転角度センサ42、44は、ワイパモータ18、20の減速機構22、24内に各々設けられ、出力軸36、38に連動して回転する励磁コイル又はマグネットの磁界(磁力)を電流に変換して検出する。また、出力軸36、38の回転速度の制御は、後述するメモリ等に記憶された、ワイパブレード30、32の位置に応じて出力軸36、38の回転速度を規定した速度マップ(図示せず)を参照して行う。   A rotation angle sensor 42 that detects the rotation speed and rotation angle of the output shaft 36 of the wiper motor 18 is connected to the wiper ECU 60B. A rotation angle sensor 44 that detects the rotation speed and rotation angle of the output shaft 38 of the wiper motor 20 is connected to the wiper ECU 62B. The wiper ECUs 60B and 62B calculate the positions of the wiper blades 30 and 32 on the windshield glass 12 based on the signals from the rotation angle sensors 42 and 44, respectively. The wiper ECUs 60B and 62B control the drive circuits 60A and 62A so that the rotation speeds of the output shafts 36 and 38 change according to the calculated positions. The rotation angle sensors 42 and 44 are provided in the speed reduction mechanisms 22 and 24 of the wiper motors 18 and 20, respectively, and convert the magnetic field (magnetic force) of the excitation coil or magnet that rotates in conjunction with the output shafts 36 and 38 into current. To detect. The rotational speed of the output shafts 36 and 38 is controlled by a speed map (not shown) that defines the rotational speeds of the output shafts 36 and 38 according to the positions of the wiper blades 30 and 32, which is stored in a memory or the like described later. ).

駆動回路60A、62Aは、ワイパモータ18、20を各々作動させるための電圧(電流)をPWM(Pulse Width Modulation)制御によって生成してワイパモータ18、20に各々供給する。駆動回路60A、62Aは、スイッチング素子に電界効果トランジスタ(MOSFET)を使用した回路を含み、駆動回路60AはワイパECU60Bの、駆動回路62AはワイパECU62Bの、各々の制御によって、所定のデューティ比の電圧を出力する。   The drive circuits 60A and 62A generate voltages (currents) for operating the wiper motors 18 and 20, respectively, by PWM (Pulse Width Modulation) control and supply them to the wiper motors 18 and 20, respectively. The drive circuits 60A and 62A include a circuit using a field effect transistor (MOSFET) as a switching element. The drive circuit 60A is a wiper ECU 60B, and the drive circuit 62A is a wiper ECU 62B. Is output.

ワイパECU60BとワイパECU62Bとは、例えば、LIN(Local Interconnect Network)等のプロトコルを用いた通信で連携させることにより、左ワイパ装置14及び右ワイパ装置16の動作を同期させている。また、ワイパ制御回路62のワイパECU62Bには、車両制御回路64を介して、ワイパスイッチ66が接続されている。   The wiper ECU 60B and the wiper ECU 62B synchronize the operations of the left wiper device 14 and the right wiper device 16 by, for example, linking with communication using a protocol such as LIN (Local Interconnect Network). A wiper switch 66 is connected to the wiper ECU 62 </ b> B of the wiper control circuit 62 via the vehicle control circuit 64.

ワイパスイッチ66は、車両のバッテリからワイパモータ18、20に供給される電力をオン又はオフするスイッチである。ワイパスイッチ66は、ワイパブレード30、32を、低速で動作させる低速作動モード選択位置、高速で動作させる高速作動モード選択位置、一定周期で間欠的に動作させる間欠作動モード選択位置、停止モード選択位置に切替可能である。また、各モードの選択位置に応じてワイパモータ18、20を回転させるための指令信号を車両制御回路64を介してワイパECU62Bに出力する。また、ワイパECU62Bに入力された指令信号は、前述のLIN等のプロトコルを用いた通信によってワイパECU60Bにも入力される。図1では、便宜上、右ワイパ装置16をマスタワイパ、左ワイパ装置14をスレーブワイパとする。   The wiper switch 66 is a switch for turning on or off the electric power supplied from the vehicle battery to the wiper motors 18 and 20. The wiper switch 66 includes a low speed operation mode selection position for operating the wiper blades 30 and 32 at a low speed, a high speed operation mode selection position for operating at a high speed, an intermittent operation mode selection position for intermittent operation at a constant period, and a stop mode selection position. Can be switched to. Further, a command signal for rotating the wiper motors 18 and 20 according to the selected position in each mode is output to the wiper ECU 62B via the vehicle control circuit 64. The command signal input to the wiper ECU 62B is also input to the wiper ECU 60B by communication using the protocol such as the LIN described above. In FIG. 1, for the sake of convenience, the right wiper device 16 is a master wiper and the left wiper device 14 is a slave wiper.

ワイパスイッチ66から各モードの選択位置に応じて出力された信号がワイパECU60B、62Bに入力されると、ワイパECU60B、62Bがワイパスイッチ66からの出力信号に対応する制御を行う。具体的には、ワイパECU60B、62Bは、ワイパスイッチ66からの指令信号と前述の速度マップとに基づいて出力軸36、38の回転速度を算出する。さらにワイパECU60B、62Bは、算出した回転速度で出力軸36、38が回転するように駆動回路60A、62Aを制御する。   When signals output from the wiper switch 66 according to the selected position of each mode are input to the wiper ECUs 60B and 62B, the wiper ECUs 60B and 62B perform control corresponding to the output signals from the wiper switch 66. Specifically, the wiper ECUs 60B and 62B calculate the rotational speeds of the output shafts 36 and 38 based on the command signal from the wiper switch 66 and the above-described speed map. Further, the wiper ECUs 60B and 62B control the drive circuits 60A and 62A so that the output shafts 36 and 38 rotate at the calculated rotational speed.

図2は、本実施の形態に係る右ワイパ装置16のワイパ制御回路62の構成の一例の概略を示すブロック図である。また、図2示したワイパモータ20は、一例として、ブラシレスDCモータである。なお、左ワイパ装置14のワイパ制御回路60の構成は、右ワイパ装置16のワイパ制御回路62と同様なので、その詳細な説明は省略する。   FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating an example of the configuration of the wiper control circuit 62 of the right wiper device 16 according to the present embodiment. Moreover, the wiper motor 20 shown in FIG. 2 is a brushless DC motor as an example. The configuration of the wiper control circuit 60 of the left wiper device 14 is the same as that of the wiper control circuit 62 of the right wiper device 16, and thus detailed description thereof is omitted.

図2に示したワイパ制御回路62は、ワイパモータ20の固定子(ステータ40)のコイル40U、40V、40Wの端子に印加する電圧を生成する駆動回路62Aと、駆動回路62Aを構成するスイッチング素子のオン及びオフを制御するワイパECU62Bとを含んでいる。   The wiper control circuit 62 shown in FIG. 2 includes a drive circuit 62A that generates a voltage to be applied to terminals of the coils 40U, 40V, and 40W of the stator (stator 40) of the wiper motor 20, and switching elements that constitute the drive circuit 62A. And a wiper ECU 62B for controlling on and off.

ワイパモータ20のロータ72は、各々3つのS極及びN極の永久磁石で構成されており、ステータ40のコイル40U、40V、40Wに生じた回転磁界に追随して回転するように構成されている。ロータ72の磁界は、ホールセンサ70によって検知される。ホールセンサ70は、ロータ72の永久磁石の極性に対応してロータ72とは別に設けられたセンサマグネットの磁界を検知してもよい。ホールセンサ70は、ロータ72又はセンサマグネットの磁界を、ロータ72の位置を示す磁界として検知する。   The rotor 72 of the wiper motor 20 is composed of three S-pole and N-pole permanent magnets, respectively, and is configured to rotate following the rotating magnetic field generated in the coils 40U, 40V, and 40W of the stator 40. . The magnetic field of the rotor 72 is detected by the hall sensor 70. The Hall sensor 70 may detect a magnetic field of a sensor magnet provided separately from the rotor 72 corresponding to the polarity of the permanent magnet of the rotor 72. The hall sensor 70 detects the magnetic field of the rotor 72 or the sensor magnet as a magnetic field indicating the position of the rotor 72.

ホールセンサ70は、ロータ72又はセンサマグネットにより形成された磁界を検出することにより、ロータ72の位置を検出するためのセンサである。ホールセンサ70は、U、V、Wの各相に対応する3つのホール素子を含んでいる。ホールセンサ70は、ロータ72の回転によって生じた磁界の変化を、正弦波に近似した電圧の変化の信号として出力する。   The hall sensor 70 is a sensor for detecting the position of the rotor 72 by detecting a magnetic field formed by the rotor 72 or a sensor magnet. The hall sensor 70 includes three hall elements corresponding to U, V, and W phases. The Hall sensor 70 outputs a change in magnetic field generated by the rotation of the rotor 72 as a voltage change signal approximating a sine wave.

ホールセンサ70が出力した信号は、制御回路であるワイパECU62Bに入力される。ワイパECU62Bは、集積回路であり、スタンバイ回路50によって電源であるバッテリ80から供給される電力が制御されている。   The signal output from the hall sensor 70 is input to the wiper ECU 62B which is a control circuit. The wiper ECU 62B is an integrated circuit, and the power supplied from the battery 80 as a power source is controlled by the standby circuit 50.

ホールセンサ70からワイパECU62Bに入力されたアナログ波形の信号は、ワイパECU62B内にある、コンパレータ等のアナログ信号をデジタル信号に変換する回路を備えたホールセンサエッジ検出部56に入力される。ホールセンサエッジ検出部56では、入力されたアナログ波形をデジタル波形に変換し、デジタル波形からエッジ部分を検出する。   The analog waveform signal input from the hall sensor 70 to the wiper ECU 62B is input to the hall sensor edge detection unit 56 including a circuit for converting an analog signal such as a comparator into a digital signal in the wiper ECU 62B. The hall sensor edge detector 56 converts the input analog waveform into a digital waveform, and detects an edge portion from the digital waveform.

デジタル波形及びエッジの情報はモータ位置推定部54に入力され、ロータ72の位置が算出される。算出されたロータ72の位置の情報は、通電制御部58に入力される。   The digital waveform and edge information are input to the motor position estimation unit 54, and the position of the rotor 72 is calculated. Information on the calculated position of the rotor 72 is input to the energization control unit 58.

また、ワイパECU62Bの指令値算出部52には、ワイパスイッチ66からワイパモータ20(ロータ72)の回転速度を指示するための信号が入力される。指令値算出部52は、ワイパスイッチ66から入力された信号からワイパモータ20の回転速度に係る指令を抽出して、通電制御部58に入力する。   A signal for instructing the rotational speed of the wiper motor 20 (rotor 72) is input from the wiper switch 66 to the command value calculation unit 52 of the wiper ECU 62B. The command value calculation unit 52 extracts a command related to the rotation speed of the wiper motor 20 from the signal input from the wiper switch 66 and inputs the command to the energization control unit 58.

通電制御部58は、モータ位置推定部54で算出されたロータ72の磁極の位置に応じて変化する電圧の位相を算出すると共に、算出した位相及びワイパスイッチ66により指示されたロータ72の回転速度に基づいて駆動デューティ値を決定する。また、通電制御部58は、駆動デューティ値に応じたパルス信号であるPWM信号を生成して駆動回路62Aに出力するPWM制御を行う。当該PWM制御により、駆動回路62Aは、ロータ72の磁極の位置に基づいたタイミングで変化する電圧を生成し、ステータ40のコイル40U、40V、40Wに印加する。当該電圧が印加されたコイル40U、40V、40Wには、ロータ72を回転させる回転磁界が生じる。   The energization control unit 58 calculates the phase of the voltage that changes according to the magnetic pole position of the rotor 72 calculated by the motor position estimation unit 54, and also calculates the calculated phase and the rotation speed of the rotor 72 indicated by the wiper switch 66. The driving duty value is determined based on the above. The energization control unit 58 performs PWM control that generates a PWM signal that is a pulse signal corresponding to the drive duty value and outputs the PWM signal to the drive circuit 62A. By the PWM control, the drive circuit 62A generates a voltage that changes at a timing based on the position of the magnetic pole of the rotor 72 and applies the voltage to the coils 40U, 40V, and 40W of the stator 40. A rotating magnetic field that rotates the rotor 72 is generated in the coils 40U, 40V, and 40W to which the voltage is applied.

駆動回路62Aは、三相(U相、V相、W相)インバータにより構成されている。図2に示すように、駆動回路62Aは、各々が上段スイッチング素子としての3つのNチャンネル電界効果トランジスタ(MOSFET)74U、74V、74W(以下、「FET74U、74V、74W」と言う)、各々が下段スイッチング素子としての3つのNチャンネル電界効果トランジスタ76U、76V、76W(以下、「FET76U、76V、76W」と言う)とを備えている。なお、FET74U、74V、74W及びFET76U、76V、76Wは、各々、個々を区別する必要がない場合は「FET74」、「FET76」と総称し、個々を区別する必要がある場合は、「U」、「V」、「W」の符号を付して称する。   The drive circuit 62A is configured by a three-phase (U phase, V phase, W phase) inverter. As shown in FIG. 2, the drive circuit 62A includes three N-channel field effect transistors (MOSFETs) 74U, 74V, and 74W (hereinafter referred to as “FETs 74U, 74V, and 74W”) each serving as an upper stage switching element. Three N-channel field effect transistors 76U, 76V, 76W (hereinafter referred to as “FETs 76U, 76V, 76W”) as lower-stage switching elements are provided. The FETs 74U, 74V, and 74W and the FETs 76U, 76V, and 76W are collectively referred to as “FET74” and “FET76” when they do not need to be distinguished from each other, and “U” when they need to be distinguished from each other. , “V”, “W” are attached with symbols.

FET74、FET76のうち、FET74Uのソース及びFET76Uのドレインは、コイル40Uの端子に接続されており、FET74Vのソース及びFET76Vのドレインは、コイル40Vの端子に接続されており、FET74Wのソース及びFET76Wのドレインは、コイル40Wの端子に接続されている。   Among the FETs 74 and 76, the source of the FET 74U and the drain of the FET 76U are connected to the terminal of the coil 40U, the source of the FET 74V and the drain of the FET 76V are connected to the terminal of the coil 40V, the source of the FET 74W and the FET 76W. The drain is connected to the terminal of the coil 40W.

FET74及びFET76のゲートは通電制御部58に接続されており、PWM信号が入力される。FET74及びFET76は、ゲートにHレベルのPWM信号が入力するとオン状態になり、ドレインからソースに電流が流れる。また、ゲートにLレベルのPWM信号が入力されるとオフ状態になり、ドレインからソースへ電流が流れない状態になる。   The gates of the FET 74 and the FET 76 are connected to the energization control unit 58, and a PWM signal is input. The FET 74 and FET 76 are turned on when an H level PWM signal is input to the gate, and current flows from the drain to the source. Further, when an L level PWM signal is input to the gate, the transistor is turned off and no current flows from the drain to the source.

また、本実施の形態のワイパ制御回路62には、バッテリ80、ノイズ防止コイル82、及び平滑コンデンサ84A、84B等が構成されている。バッテリ80、ノイズ防止コイル82、及び平滑コンデンサ84A、84Bは略直流電源を構成している。   Further, the wiper control circuit 62 of the present embodiment includes a battery 80, a noise prevention coil 82, smoothing capacitors 84A and 84B, and the like. The battery 80, the noise prevention coil 82, and the smoothing capacitors 84A and 84B constitute a substantially DC power source.

また、本実施の形態のワイパ制御回路62の基板上には、抵抗R1を介して一端に制御電圧Vccが印加されると共に他端が接地され、基板の温度を抵抗値として検知するチップサーミスタRTが実装されている。本実施の形態に用いられるチップサーミスタRTは温度の上昇に対して抵抗が減少するNTC (Negative Temperature Coefficient)サーミスタであり、温度が上昇するにつれてチップサーミスタRTの抵抗値は減少する。なお、反転回路を併用することで、温度が上昇するにつれて抵抗値が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタを使用してもよい。   Further, on the substrate of the wiper control circuit 62 of the present embodiment, a chip thermistor RT is applied with a control voltage Vcc applied to one end via a resistor R1 and the other end grounded to detect the temperature of the substrate as a resistance value. Has been implemented. The chip thermistor RT used in this embodiment is an NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor whose resistance decreases with increasing temperature, and the resistance value of the chip thermistor RT decreases with increasing temperature. Note that a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor whose resistance value increases as the temperature rises by using an inverting circuit together may be used.

チップサーミスタRT及び抵抗R1は、一種の分圧回路を構成しており、抵抗R1と接続されているチップサーミスタRTの一端からは、チップサーミスタRTの抵抗値に基づいて変化する電圧が出力される。チップサーミスタRTの一端から出力された電圧は通電制御部58において過熱判定値と比較され、チップサーミスタRTの一端から出力された電圧が過熱判定値以下の場合には、ワイパ制御回路62が過熱状態であると判定する。前述のように、本実施の形態に係るチップサーミスタRTは、温度の上昇に対して抵抗が減少するタイプなので、抵抗R1とチップサーミスタRTとで構成された分圧回路の出力端でもあるチップサーミスタRTの一端から出力される電圧は、温度の上昇に応じて低下する。通電制御部58は、チップサーミスタRTの一端から出力された電圧が過熱判定値以下の場合に回路が過熱していると判定する。過熱判定値は基板に実装される素子及びチップサーミスタRTの位置等によって変化するが、一例として145℃においてチップサーミスタRTと抵抗R1との分圧回路が出力する電圧である。   The chip thermistor RT and the resistor R1 form a kind of voltage dividing circuit, and a voltage that changes based on the resistance value of the chip thermistor RT is output from one end of the chip thermistor RT connected to the resistor R1. . The voltage output from one end of the chip thermistor RT is compared with the overheat determination value in the energization control unit 58, and when the voltage output from one end of the chip thermistor RT is equal to or lower than the overheat determination value, the wiper control circuit 62 is in an overheat state. It is determined that As described above, since the chip thermistor RT according to the present embodiment is a type in which the resistance decreases as the temperature rises, the chip thermistor that is also the output terminal of the voltage dividing circuit composed of the resistor R1 and the chip thermistor RT. The voltage output from one end of RT decreases as the temperature increases. The energization control unit 58 determines that the circuit is overheated when the voltage output from one end of the chip thermistor RT is equal to or lower than the overheat determination value. The overheat determination value varies depending on the element mounted on the substrate, the position of the chip thermistor RT, and the like. As an example, the overheat determination value is a voltage output from the voltage dividing circuit of the chip thermistor RT and the resistor R1 at 145 ° C.

また、FET76U、76V、76Wの各々のソースとバッテリ80との間には電流検知部68が設けられている。電流検知部68は、抵抗値が0.2mΩ〜数Ω程度のシャント抵抗と、シャント抵抗の両端の電位差を増幅してシャント抵抗の電流に比例する電圧値を信号として出力するアンプとを含み、アンプが出力した信号は、通電制御部58に入力される。通電制御部58では、電流検知部68が出力した信号と過電流判定値とを比較し、電流検知部68が出力した信号が過電流判定値以上の場合にモータ電流が過電流であると判定する。なお、図2には図示していないが、ワイパ制御回路60、62の基板上には、バッテリ80の電圧を検出する電圧センサ等が実装されている。   In addition, a current detection unit 68 is provided between each source of the FETs 76U, 76V, and 76W and the battery 80. The current detector 68 includes a shunt resistor having a resistance value of about 0.2 mΩ to several Ω, and an amplifier that amplifies a potential difference between both ends of the shunt resistor and outputs a voltage value proportional to the current of the shunt resistor as a signal. The signal output from the amplifier is input to the energization control unit 58. The energization control unit 58 compares the signal output from the current detection unit 68 with the overcurrent determination value, and determines that the motor current is overcurrent when the signal output from the current detection unit 68 is equal to or greater than the overcurrent determination value. To do. Although not shown in FIG. 2, a voltage sensor or the like for detecting the voltage of the battery 80 is mounted on the substrates of the wiper control circuits 60 and 62.

以下、本実施の形態に係るワイパ装置10の作用及び効果について説明する。図3(A)はブラシレスDCモータ等の同期モータで一般に行われている電気角120度での矩形波通電86Aに含まれる交流1次成分86Bの一例を示した説明図であり、図3(B)は、電気角180度での矩形波通電88Aに含まれる交流1次成分88Bの一例を示した説明図である。   Hereinafter, an operation and effect of wiper device 10 concerning this embodiment is explained. FIG. 3A is an explanatory diagram showing an example of an AC primary component 86B included in a rectangular wave energization 86A at an electrical angle of 120 degrees, which is generally performed in a synchronous motor such as a brushless DC motor. B) is an explanatory diagram showing an example of an AC primary component 88B included in the rectangular wave energization 88A at an electrical angle of 180 degrees.

図3(B)の交流1次成分88Bは、図3(A)の交流1次成分86Bよりも電圧の極大値が大きくなっている。すなわち、通電の電気角(以下、「通電幅」と呼称する)を120度よりも大きくすると、モータのコイルへの印加電圧を高めた場合と同様の効果が生じ、モータの回転速度及びトルクを向上させる。   The AC primary component 88B shown in FIG. 3B has a voltage maximum value larger than that of the AC primary component 86B shown in FIG. That is, when the electrical angle of energization (hereinafter referred to as “energization width”) is greater than 120 degrees, the same effect as when the applied voltage to the motor coil is increased, and the rotational speed and torque of the motor are reduced. Improve.

通電幅の拡大は、PWMのデューティ比が100%の場合にさらにモータの回転速度を向上させたい場合に有効である。デューティ比は100%以上の場合、PWMではモータへの印加電圧をそれ以上高めることはできないが、図3(B)に示したように、通電幅を拡大することにより、印加電圧を高めることが可能になる。   Enlarging the energization width is effective when it is desired to further increase the rotation speed of the motor when the PWM duty ratio is 100%. When the duty ratio is 100% or more, the applied voltage to the motor cannot be increased further by PWM, but the applied voltage can be increased by expanding the energization width as shown in FIG. It becomes possible.

図4は、ワイパモータ18、20における出力軸36、38のトルクに対する出力軸36、38の回転速度を示した説明図である。図4の直線114は、ワイパブレード30、32を高速で払拭動作させる場合のワイパモータ18、20の出力軸36、38のトルクに対する出力軸36、38の回転速度を示し、図4の直線116は、ワイパブレード30、32を低速で払拭動作させる場合のワイパモータ18、20の出力軸36、38のトルクに対する出力軸36、38の回転速度を示している。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing the rotational speed of the output shafts 36 and 38 with respect to the torque of the output shafts 36 and 38 in the wiper motors 18 and 20. 4 indicates the rotation speed of the output shafts 36 and 38 with respect to the torque of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 when the wiper blades 30 and 32 are wiped at a high speed. The straight line 116 of FIG. The rotational speed of the output shafts 36 and 38 with respect to the torque of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 when the wiper blades 30 and 32 are wiped at a low speed is shown.

図4の直線110は、通電幅が120度の場合のワイパモータ18、20の出力軸36、38のトルクに対する出力軸36、38の回転速度を示している。通電幅120度では、図4の範囲118、120に示したトルク及び回転速度でワイパモータ18、20の出力軸36、38を回転させることはできない。   A straight line 110 in FIG. 4 indicates the rotation speed of the output shafts 36 and 38 with respect to the torque of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 when the energization width is 120 degrees. When the energization width is 120 degrees, the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 cannot be rotated at the torque and rotational speed shown in the ranges 118 and 120 of FIG.

しかしながら、通電幅を180度近くまで拡大すると、直線112で示したトルク及び回転速度でワイパモータ18、20の出力軸36、38を回転させることが可能になり、範囲118、120に示したトルク及び回転速度でワイパモータ18、20を動作させることができる。通電幅は180度に近いが180度未満に設定する。通電幅が180を超えると、例えば、並列接続されているFET74UとFET76Uと(又はFET74VとFET76Vと、FET74WとFET76Wと)に貫通電流が流れ、FET74U、76Uを損傷するおそれがあるからである。   However, when the energization width is increased to nearly 180 degrees, the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 can be rotated at the torque and rotational speed indicated by the straight line 112. The wiper motors 18 and 20 can be operated at the rotational speed. The energization width is set to be close to 180 degrees but less than 180 degrees. This is because if the energization width exceeds 180, for example, a through current flows through the FET 74U and FET 76U (or FET 74V and FET 76V, FET 74W and FET 76W) connected in parallel, and the FETs 74U and 76U may be damaged.

さらに、通電タイミングを進角することにより、ワイパモータ18、20の出力軸36、38の回転速度を向上させることができる。図5は、ワイパモータ18、20における出力軸36、38のトルクに対する出力軸36、38の回転速度を示した説明図である。図5の直線114Aは、ワイパブレード30、32を高速で払拭動作させる際に通電タイミングを進角させた場合のワイパモータ18、20の出力軸36、38のトルクに対する出力軸36、38の回転速度を示している。通電幅を180度近くまで拡大すると共に通電タイミングを進角させることにより、直線112で示した通電幅を180度近くまで拡大した場合の回転速度よりもさらに高速で出力軸36、38を回転させることが可能になり、図5の範囲122に示したトルク及び回転速度でワイパモータ18、20を動作させることができる。   Furthermore, the rotational speed of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 can be improved by advancing the energization timing. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the rotational speed of the output shafts 36 and 38 with respect to the torque of the output shafts 36 and 38 in the wiper motors 18 and 20. A straight line 114A in FIG. 5 indicates the rotational speed of the output shafts 36 and 38 with respect to the torque of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 when the wiper blades 30 and 32 are wiped at a high speed. Is shown. By enlarging the energization width to nearly 180 degrees and advancing the energization timing, the output shafts 36 and 38 are rotated at a higher speed than the rotation speed when the energization width indicated by the straight line 112 is expanded to nearly 180 degrees. Accordingly, the wiper motors 18 and 20 can be operated at the torque and the rotational speed shown in the range 122 of FIG.

図6は、コイル40U、40V、40Wに通電する電圧のデューティ比を変更する過程の一例を示した説明図である。図6(A)は、デューティ比が低い場合を、図6(B)はデューティ比が中程度の場合を、図6(C)はデューティ比が最も高い100%の場合、すなわちPWMなしで電圧を生成する場合を、各々示している。図6(A)〜(C)の場合では、デューティ比を変更するだけで、通電幅(特許請求の範囲の記載では「通電区間」)を拡大せず、通電タイミングも進角していない。図6では、電気角30度から通電を開始し、電気角150度で通電を終了するので通電幅は120度である。図6に示した場合は、特許請求の範囲に記載の「第1回転制御」の場合に相当する。また、特許請求の範囲に記載の「基準速度」は、本実施の形態では、一例として、ワイパスイッチ66が低速作動モード選択位置の場合のワイパモータ18、20の出力軸36、38の目標回転速度である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a process of changing the duty ratio of the voltage applied to the coils 40U, 40V, and 40W. 6A shows a case where the duty ratio is low, FIG. 6B shows a case where the duty ratio is medium, and FIG. 6C shows a case where the duty ratio is 100%, that is, the voltage without PWM. The cases of generating are respectively shown. In the case of FIGS. 6A to 6C, the energization width (“energization section” in the claims) is not enlarged and the energization timing is not advanced only by changing the duty ratio. In FIG. 6, energization starts at an electrical angle of 30 degrees, and energization ends at an electrical angle of 150 degrees, so the energization width is 120 degrees. The case shown in FIG. 6 corresponds to the “first rotation control” described in the claims. In the present embodiment, the “reference speed” described in the claims is, for example, the target rotational speed of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 when the wiper switch 66 is in the low-speed operation mode selection position. It is.

図7は、デューティ比を100%にした後、通電幅を変更する過程の一例を示した説明図である。本実施の形態では、目標回転速度が「基準速度」を超えた場合、通電幅を図7(A)に示したような120度よりも拡大する。具体的には、図7(B)に示したように、例えば電気角30度より進角側から通電を開始し、電気角150度より遅角側で通電を終了することにより、通電幅を120度から180度未満の間に設定する。図7(B)に示したように通電幅を120度よりも大きくすることにより、ワイパモータ18、20の出力軸36、38の回転速度及びトルクを向上させる。さらに図7(C)では、通電幅を180度近くまで拡大している。図7(B)、(C)は、「第1回転制御」のタイミングより電気角で進角したタイミングでコイル40U、40V、40WにPWMなしで生成した電圧の通電を開始し、かつ「第1回転制御」の通電終了のタイミングより電気角で遅角したタイミングでコイル40U、40V、40Wへの通電を終了する、特許請求の範囲に記載の「第2回転制御」に相当する。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a process of changing the energization width after the duty ratio is set to 100%. In the present embodiment, when the target rotational speed exceeds the “reference speed”, the energization width is expanded beyond 120 degrees as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 7B, for example, the energization width is reduced by starting energization from the advance side from an electrical angle of 30 degrees and ending energization from the retard side from an electrical angle of 150 degrees. Set between 120 degrees and less than 180 degrees. As shown in FIG. 7B, the rotational speed and torque of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 are improved by making the energization width larger than 120 degrees. Further, in FIG. 7C, the energization width is expanded to nearly 180 degrees. 7B and 7C start energizing the coils 40U, 40V, and 40W with no PWM generated at a timing advanced by an electrical angle from the timing of the “first rotation control”, and This corresponds to the “second rotation control” described in the claims, in which the energization to the coils 40U, 40V, and 40W is terminated at a timing delayed by an electrical angle from the timing of the end of energization of “one rotation control”.

図8は、通電幅を180度近くまで拡大した後、通電タイミングを変更する過程の一例を示した説明図である。本実施の形態では、目標回転速度が「第2回転制御」よりも高速な場合、図8(A)に示した「第2回転制御」での進角0度の通電タイミングを進角させることにより、ワイパモータ18、20の出力軸36、38の回転速度をさらに向上させる。図8(B)に示した場合では、通電タイミングを0度から60度未満の範囲で進角している。図8(B)の場合は、「第2回転制御」のタイミングより電気角で進角したタイミングでコイル40U、40V、40WにPWMなしで生成した電圧の通電を開始すると共に図6(C)に示した「第1回転制御」の通電終了のタイミングと略同じタイミングでコイル40U、40V、40Wへの通電を終了する。図8(B)の場合は、特許請求の範囲に記載の「第3回転制御」に相当する。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a process of changing the energization timing after enlarging the energization width to nearly 180 degrees. In the present embodiment, when the target rotation speed is higher than “second rotation control”, the energization timing of 0 degree advance in “second rotation control” shown in FIG. 8A is advanced. Thus, the rotational speeds of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 are further improved. In the case shown in FIG. 8B, the energization timing is advanced in the range of 0 degrees to less than 60 degrees. In the case of FIG. 8B, energization of the voltage generated without PWM to the coils 40U, 40V, and 40W is started at the timing advanced by the electrical angle from the timing of “second rotation control”, and FIG. Energization of the coils 40U, 40V, and 40W is terminated at substantially the same timing as the energization termination timing of the “first rotation control” shown in FIG. The case of FIG. 8B corresponds to “third rotation control” described in the claims.

図8(C)では、通電タイミングをさらに進角している。図8(C)の場合は、目標回転速度が「第3回転制御」よりも高速な場合、「第3回転制御」のタイミングより電気角で進角したタイミングでコイル40U、40V、40WにPWMなしで生成した電圧の通電を開始すると共に図6(C)に示した「第1回転制御」の通電終了のタイミングより電気角で進角したタイミングでコイル40U、40V、40Wへの通電を終了する、特許請求の範囲に記載の「第4回転制御」に相当する。図8(B)、(C)に示したように、通電タイミングを進角すると、回転子の磁束を弱める効果があり、その結果、ワイパモータ18、20の出力軸36、38のトルクは「第2回転制御」の場合よりも低下するが、回転速度は「第2回転制御」の場合よりも向上する。   In FIG. 8C, the energization timing is further advanced. In the case of FIG. 8C, when the target rotational speed is higher than the “third rotation control”, the coils 40U, 40V, and 40W are PWMed at the timing advanced by the electrical angle from the timing of the “third rotation control”. The energization of the coils 40U, 40V, and 40W is completed at the timing advanced by the electrical angle from the timing of the energization end of the “first rotation control” shown in FIG. 6C. This corresponds to “fourth rotation control” recited in the claims. As shown in FIGS. 8B and 8C, when the energization timing is advanced, there is an effect of weakening the magnetic flux of the rotor. As a result, the torques of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 are “first”. Although the speed is lower than in the case of “two rotation control”, the rotation speed is improved as compared with the case of “second rotation control”.

図9(A)は通電幅120度で通電タイミングを進角しない場合のコイル40U、40V、40Wへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。図9(A)において矩形で示された通電102U、102V、102W及び通電104U、104V、104Wは、コイル40U、40V、40Wへ通電されるタイミングを示している。図9において、通電102U、102V、102W及び通電104U、104V、104Wは、便宜上、矩形で示されているが、実際の通電では、PWMによりパルス状に変調された電圧がコイル40U、40V、40Wに印加される。なお、図9の単位時間(例えば、時間t0から時間t1の間)は、ロータ72が電気角で60°回転する時間である。また、図9(A)における通電のタイミングは、ホールセンサ70によって検出したロータ72の磁極の位置に対応したタイミングである。   FIG. 9A is a time chart showing an example of an energization pattern to the coils 40U, 40V, and 40W when the energization timing is 120 degrees and the energization timing is not advanced. Energizations 102U, 102V, and 102W and energizations 104U, 104V, and 104W indicated by rectangles in FIG. 9A indicate timings when the coils 40U, 40V, and 40W are energized. In FIG. 9, the energizations 102U, 102V, and 102W and the energizations 104U, 104V, and 104W are shown as rectangles for convenience. However, in actual energization, the voltage modulated in a pulse shape by PWM is the coils 40U, 40V, and 40W. To be applied. Note that the unit time in FIG. 9 (for example, between the time t0 and the time t1) is a time during which the rotor 72 rotates 60 degrees in electrical angle. 9A is a timing corresponding to the magnetic pole position of the rotor 72 detected by the Hall sensor 70. In FIG.

時間t0から時間t1までは、FET74WとFET76Vとがオンになり、コイル40Wからコイル40Vへ通電される。時間t1から時間t2では、FET74UとFET76Vとがオンになり、コイル40Uからコイル40Vへ通電される。時間t2から時間t3では、FET74UとFET76Wとがオンになり、コイル40Uからコイル40Wへ通電される。時間t3から時間t4では、FET74VとFET76Wとがオンになり、コイル40Vからコイル40Wへ通電される。時間t4から時間t5では、FET74VとFET76Uとがオンになり、コイル40Vからコイル40Uへ通電される。時間t5から時間t6では、FET74WとFET76Uとがオンになり、コイル40Wからコイル40Uへ通電される。時間t6から時間t7では、FET74WとFET76Vとがオンになり、コイル40Wからコイル40Vへ通電される。時間t7から時間t8では、FET74UとFET76Vとがオンになり、コイル40Uからコイル40Vへ通電される。   From time t0 to time t1, the FET 74W and the FET 76V are turned on, and the coil 40W is energized from the coil 40V. From time t1 to time t2, the FET 74U and the FET 76V are turned on, and the coil 40U is energized from the coil 40V. From time t2 to time t3, the FET 74U and the FET 76W are turned on, and the coil 40U is energized from the coil 40W. From time t3 to time t4, the FET 74V and the FET 76W are turned on, and the coil 40V is energized from the coil 40W. From time t4 to time t5, the FET 74V and the FET 76U are turned on, and the coil 40V is energized to the coil 40U. From time t5 to time t6, the FET 74W and the FET 76U are turned on, and the coil 40W is energized to the coil 40U. From time t6 to time t7, the FET 74W and the FET 76V are turned on, and the coil 40W is energized to the coil 40V. From time t7 to time t8, the FET 74U and the FET 76V are turned on, and the coil 40U is energized from the coil 40V.

図9(B)は、通電幅180度近くで、通電タイミングを進角した、特許請求の範囲に記載の「第3回転制御」の場合のコイル40U、40V、40Wへの通電パターンの一例を示したタイムチャートである。図9(B)では、図9(A)の通電102U、102V、102W、104U、104V、104Wに対して通電のタイミングを進角させ、かつ通電幅を拡大した通電106U、106V、106W、108U、108V、108Wを行っている。図9(B)の場合は、図9(A)の場合と異なり、PWMによりバッテリ80の電圧をパルス状に変調することはせず、矩形波で示したような電圧をコイル40U、40V、40Wに通電する。   FIG. 9B shows an example of an energization pattern to the coils 40U, 40V, and 40W in the case of the “third rotation control” according to the claims, in which the energization timing is advanced with an energization width near 180 degrees. It is the time chart shown. 9B, the energization timings of the energizations 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, and 104W in FIG. 9A are advanced and the energization widths are increased, and the energizations 106U, 106V, 106W, and 108U are expanded. , 108V, 108W. In the case of FIG. 9 (B), unlike the case of FIG. 9 (A), the voltage of the battery 80 is not modulated in a pulse form by PWM, but the voltage shown by the rectangular wave is applied to the coils 40U, 40V, Energize 40W.

一般にブラシレスDCモータでは、出力軸を高速回転させる場合に、U、V、Wの各相への通電タイミングの電気角を進角させることが効果的である。本実施の形態では、ワイパモータ18、20の出力軸36、38を高速回転させる場合には図9(B)に示したように通電幅を拡大すると共に通電タイミングを進角させる。出力軸36、38を高速で回転させることを要しない場合は、図9(A)に示したように通電幅120度で、ホールセンサ70によって検出したロータ72の磁極の位置に対応したタイミングでU、V、Wの各相へ通電する。   In general, in a brushless DC motor, when the output shaft is rotated at a high speed, it is effective to advance the electrical angle of the energization timing to each phase of U, V, and W. In the present embodiment, when the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 are rotated at a high speed, the energization width is expanded and the energization timing is advanced as shown in FIG. When it is not necessary to rotate the output shafts 36 and 38 at a high speed, the energization width is 120 degrees as shown in FIG. 9A, and the timing corresponds to the magnetic pole position of the rotor 72 detected by the Hall sensor 70. Energize each phase of U, V, and W.

図10(A)は、ワイパブレード30、32を下反転位置P2から上反転位置P1に高速で払拭動作させる場合の通電幅の変化の一例を示した説明図であり、図10(B)は、ワイパブレード30、32を下反転位置P2から上反転位置P1に高速で払拭動作させる場合のワイパモータ18、20に印加される電圧のデューティ比の変化の一例を示した説明図である。図10(A)、(B)の横軸は時間であるが、θ1〜θ4で示したように、出力軸36、38の回転角度で示されるワイパブレード30、32の位置に対応した時間を示している。 FIG. 10A is an explanatory view showing an example of a change in energization width when the wiper blades 30 and 32 are wiped at a high speed from the lower inversion position P2 to the upper inversion position P1, and FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a change in duty ratio of a voltage applied to the wiper motors 18 and 20 when the wiper blades 30 and 32 are wiped at a high speed from the lower inversion position P2 to the upper inversion position P1. The horizontal axes in FIGS. 10A and 10B are time, but correspond to the positions of the wiper blades 30 and 32 indicated by the rotation angles of the output shafts 36 and 38 as indicated by θ 1 to θ 4 . Shows time.

図10(A)に示したように、出力軸36、38の回転角度がθ0からθ1までの区間(1)では通電幅は120度であるが、通電幅はθ1からθ2までの区間(2)で拡大され、θ2で通電幅は極大値である180度近くになる。そして、通電幅はθ2からθ3までの区間(3)で縮小し、θ3からθ4までの区間(4)では、通電幅は120度に戻る。 As shown in FIG. 10A, in the section (1) where the rotation angles of the output shafts 36 and 38 are θ 0 to θ 1 , the energization width is 120 degrees, but the energization width is from θ 1 to θ 2. is enlarged in the section (2), the conducting width in theta 2 is near 180 degrees is the maximum value. The energization width decreases in the section (3) from θ 2 to θ 3 , and the energization width returns to 120 degrees in the section (4) from θ 3 to θ 4 .

図10(B)に示したように、デューティ比はθ0から増大し、θ1で最大の100%に達する。以降、θ1からθ3までデューティ比は100%であり、θ3からデューティ比は減少に転じ、θ4で「0」になる。 As shown in FIG. 10B, the duty ratio increases from θ 0 and reaches the maximum of 100% at θ 1 . Thereafter, the duty ratio is 100% from θ 1 to θ 3, the duty ratio starts to decrease from θ 3 , and becomes “0” at θ 4 .

本実施の形態では、図10の区間(2)、(3)でデューティ比が100%になっても、θ2で「最高速時」となるように通電幅を制御する。図10(A)に示したように、θ2で通電幅を180度近くまで拡大することにより、出力軸36、38がより高速で回転するようにする。図10には示していないが、本実施の形態では、通電幅を拡大すると共に、通電タイミングを進角させることにより、出力軸36、38を高速で回転させる。 In this embodiment, even when the duty ratio becomes 100% in the sections (2) and (3) in FIG. 10, the energization width is controlled so that “maximum speed” is obtained at θ 2 . As shown in FIG. 10A, the output shafts 36 and 38 are rotated at a higher speed by enlarging the energization width to nearly 180 degrees with θ 2 . Although not shown in FIG. 10, in the present embodiment, the output shafts 36 and 38 are rotated at high speed by enlarging the energization width and advancing the energization timing.

図11は、本実施の形態に係るワイパ装置10における通電幅、進角制御の一例を示したフローチャートである。ステップ900では、ワイパスイッチ66の操作に基づく指令信号からワイパ装置10の作動モードを決定する。   FIG. 11 is a flowchart showing an example of energization width and advance angle control in the wiper apparatus 10 according to the present embodiment. In step 900, the operation mode of the wiper device 10 is determined from a command signal based on the operation of the wiper switch 66.

ステップ902では、指令信号が示す目標回転速度に基づいてPWMのデューティ比を算出し、ステップ904では、ワイパ作動モードが高速作動モードで、かつステップ902で算出したデューティ比が100%を超えるか否かを判定する。本実施の形態でデューティ比が100%を超える場合は、ワイパモータ18、20を高速で回転させる要求がある場合である。指令信号が示す目標回転速度が高速なほど、デューティ比は高くなり、本実施の形態では、100%を超える場合がある。実際には、デューティ比を100%以上にしてワイパモータ18、20への印加電圧を生成することは不可能なので、本実施の形態では、算出されたデューティ比が100%を超える場合には、前述のように通電幅を拡大し、さらには通電タイミングを進角させる。   In step 902, the PWM duty ratio is calculated based on the target rotational speed indicated by the command signal. In step 904, whether the wiper operation mode is the high speed operation mode and whether the duty ratio calculated in step 902 exceeds 100%. Determine whether. When the duty ratio exceeds 100% in the present embodiment, there is a request to rotate the wiper motors 18 and 20 at a high speed. The higher the target rotation speed indicated by the command signal, the higher the duty ratio. In this embodiment, the duty ratio may exceed 100%. Actually, it is impossible to generate a voltage applied to the wiper motors 18 and 20 with a duty ratio of 100% or more. In the present embodiment, when the calculated duty ratio exceeds 100%, In this way, the energization width is expanded and the energization timing is advanced.

ステップ904で肯定判定の場合には、ステップ906でデューティ比が115%を超えたか否かを判定する。ステップ906で肯定判定の場合には、ステップ908で通電幅を180度近く、具体的には、FET74とFET76とが同時にオンにならないように設定されたスイッチング動作の遅延時間であるデットタイムを考慮した180度未満の通電幅にする。   If the determination in step 904 is affirmative, it is determined in step 906 whether or not the duty ratio exceeds 115%. If the determination in step 906 is affirmative, the current-carrying width is close to 180 degrees in step 908. Specifically, the dead time which is the delay time of the switching operation set so that the FET 74 and FET 76 are not turned on at the same time is considered. The energization width is less than 180 degrees.

ステップ910では、回転角度センサ42、44で検出した出力軸36、38の回転角度から算出された出力軸36、38の回転速度の現在値が、指令信号が示す目標値未満か否かを判定する。ステップ910で肯定判定の場合には、ステップ912で通電タイミングを進角してPWMなしで生成した電圧を通電し、手順をステップ920に移行させる。ステップ910で否定判定の場合には、ステップ914で通電タイミングの進角を減少させてPWMなしで生成した電圧を通電し、手順をステップ920に移行させる。   In step 910, it is determined whether the current value of the rotation speed of the output shafts 36, 38 calculated from the rotation angles of the output shafts 36, 38 detected by the rotation angle sensors 42, 44 is less than the target value indicated by the command signal. To do. If the determination in step 910 is affirmative, the energization timing is advanced in step 912 to energize the voltage generated without PWM, and the procedure proceeds to step 920. If a negative determination is made in step 910, the advance angle of the energization timing is decreased in step 914 to energize the voltage generated without PWM, and the procedure proceeds to step 920.

ステップ904で否定判定の場合には、ステップ916で通電幅を120度、通電タイミングの進角なしでPWMによって生成した電圧を通電し、手順をステップ920に移行させる。   In the case of negative determination in step 904, the voltage generated by PWM is energized at step 916 with an energization width of 120 degrees and no advance timing, and the procedure proceeds to step 920.

ステップ906で否定判定の場合には、ステップ918で通電幅を120度からデットタイムを考慮した180度近くの間に設定し、通電タイミングの進角なしでPWMなしで生成した電圧を通電し、手順をステップ920に移行させる。通電幅は、指令信号が示す回転速度に応じて算出されたデューティ比が高いほど拡大する。また、ステップ918の「進角なし(進角=0度)」は、拡大した通電幅の電気角と120度との差の1/2分、ロータ72の磁極の位置に対応したタイミングで通電される通電幅120度での通電開始のタイミングよりも進角させたタイミングで通電を開始し、当該差の1/2分、通電幅120度での通電開始のタイミングよりも遅角させたタイミングで通電を終了することを意味している。   In the case of negative determination in step 906, in step 918, the energization width is set between 120 degrees and nearly 180 degrees in consideration of the dead time, and the voltage generated without PWM without energization timing advance is energized. The procedure moves to step 920. The energization width increases as the duty ratio calculated according to the rotation speed indicated by the command signal increases. In step 918, “no advance angle (advance angle = 0 degree)” is energized at a timing corresponding to the position of the magnetic pole of the rotor 72 by 1/2 of the difference between the electrical angle of the enlarged energization width and 120 degrees. The energization is started at a timing advanced from the energization start timing at the energization width of 120 degrees, and the timing is delayed by 1/2 of the difference from the energization start timing at the energization width of 120 degrees. This means that energization is terminated.

ステップ920では、ワイパブレード30、32の払拭動作が積雪等の障害物によって阻害されたか否かを検出する雪溜まり検出を行う。本実施の形態では、一例として、出力軸36、38の回転速度が閾値速度以下になった場合、または電流検知部68で検出したモータ電流が閾値電流以上になった場合等にステップ920で肯定判定を行う。ステップ920で肯定判定の場合には、ステップ922で通電幅を120度からデットタイムを考慮した180度近くの間に設定し、通電タイミングの進角なしでPWMなしで生成した電圧を通電し、処理をリターンする。ステップ920で否定判定の場合には、処理をリターンする。なお、ステップ922の「進角なし(進角=0度)」も、ステップ918の「進角なし(進角=0度)」と同様である。   In step 920, snow puddle detection is performed to detect whether or not the wiping operation of the wiper blades 30 and 32 is hindered by an obstacle such as snow. In the present embodiment, as an example, when the rotational speed of the output shafts 36 and 38 is equal to or lower than the threshold speed, or when the motor current detected by the current detection unit 68 is equal to or higher than the threshold current, the result is affirmative in step 920. Make a decision. In the case of an affirmative determination at step 920, the energization width is set between 120 degrees and nearly 180 degrees in consideration of the dead time in step 922, and the voltage generated without PWM without energization timing advance is energized. Return processing. If the determination in step 920 is negative, the process returns. Note that “no advance angle (advance angle = 0 degree)” in step 922 is the same as “no advance angle (advance angle = 0 degree)” in step 918.

以上説明したように、本実施の形態では、ワイパモータ18、20の印加電圧の通電幅を拡大すると共に、通電タイミングを進角させることにより、ワイパモータ18、20の出力軸36、38の回転速度とトルクを共に向上させることが可能になる。かかる制御により、PWMのデューティ比が100%に達した場合よりもさらに高速でワイパモータ18、20の出力軸36、38を回転させることができる。   As described above, in the present embodiment, the energization width of the applied voltage of the wiper motors 18 and 20 is expanded and the energization timing is advanced, so that the rotational speeds of the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 are increased. Both torques can be improved. With this control, the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 can be rotated at a higher speed than when the PWM duty ratio reaches 100%.

本実施の形態によれば、電源電圧に上限があり、デューティ比100%、すなわち電源電圧の上限と同じ電圧をワイパモータ18、20に印加した場合よりも、ワイパモータ18、20の出力軸36、38を高速かつ高トルクで回転させることが可能になり、ウィンドシールドガラス12上の雪溜まり等の障害物の排除が容易になる。また、ワイパモータ18、20の定格が小さくても、出力軸36、38を高速かつ高トルクで回転させることができる。   According to the present embodiment, the power supply voltage has an upper limit, and the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 are higher than when the duty ratio is 100%, that is, the same voltage as the upper limit of the power supply voltage is applied to the wiper motors 18 and 20. Can be rotated at high speed and with high torque, and it becomes easy to eliminate obstacles such as a snow pool on the windshield glass 12. Even if the wiper motors 18 and 20 have a small rating, the output shafts 36 and 38 can be rotated at high speed and with high torque.

また、本実施の形態では、ワイパモータ18、20の出力軸36、38を高速回転させる場合に、デューティ比を100%とすることでFET74U〜76Wをスイッチング動作させずにワイパモータ18、20への印加電圧を生成できる。FET等のスイッチング素子は、スイッチング動作させると電力をロスするスイッチング損失が生じると共に、電磁ノイズが発生するが、デューティ比を100%にすることにより、スイッチング損失及び電磁ノイズの発生を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, when the output shafts 36 and 38 of the wiper motors 18 and 20 are rotated at high speed, the duty ratio is set to 100% so that the FETs 74U to 76W are not switched and the application to the wiper motors 18 and 20 is performed. A voltage can be generated. Switching elements such as FETs cause switching loss that loses power when switching operation occurs, and electromagnetic noise is generated. By setting the duty ratio to 100%, switching loss and generation of electromagnetic noise can be suppressed. it can.

なお、本実施の形態では、左ワイパ装置14のワイパモータ18と右ワイパ装置16のワイパモータ20とを備えたダイレクトドライブによるタンデム式のワイパ装置を例にしたが、1つのワイパモータの動力をリンク機構を介して左右のワイパに伝達するタイプのワイパ装置に、上述の回転制御を適用することも可能である。   In this embodiment, a direct drive tandem type wiper device provided with the wiper motor 18 of the left wiper device 14 and the wiper motor 20 of the right wiper device 16 is taken as an example. It is also possible to apply the rotation control described above to a wiper device of a type that transmits to the left and right wipers.

10…ワイパ装置、12…ウィンドシールドガラス、14…左ワイパ装置、16…右ワイパ装置、18,20…ワイパモータ、22…減速機構、26,28…ワイパアーム、30,32…ワイパブレード、36,38…出力軸、40…ステータ、40U,40V,40W…コイル、42,44…回転角度センサ、50…スタンバイ回路、52…指令値算出部、54…モータ位置推定部、56…ホールセンサエッジ検出部、58…通電制御部、60…ワイパ制御回路、60A…駆動回路、60B…ワイパECU、62…ワイパ制御回路、62A…駆動回路、62B…ワイパECU、64…車両制御回路、66…ワイパスイッチ、68…電流検知部、70…ホールセンサ、72…ロータ、74U,74V,74w,76U,76V,76W…FET、80…バッテリ、82…ノイズ防止コイル、84A,84B…平滑コンデンサ、86A…矩形波通電、86B…交流1次成分、88A…矩形波通電、88B…交流1次成分、92,94,96…直線、102U,102V,102W,104U,104V,104W,106U,106V,106W,108U,108V,108W…通電、110,112,114,114A,116…直線、118…範囲、122…範囲、P1…上反転位置、P2…下反転位置、P3…格納位置、R1…抵抗、RT…チップサーミスタ、Vcc…制御電圧、t0,t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8…時間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wiper apparatus, 12 ... Wind shield glass, 14 ... Left wiper apparatus, 16 ... Right wiper apparatus, 18, 20 ... Wiper motor, 22 ... Deceleration mechanism, 26, 28 ... Wiper arm, 30, 32 ... Wiper blade, 36, 38 ... Output shaft, 40 ... Stator, 40U, 40V, 40W ... Coil, 42, 44 ... Rotation angle sensor, 50 ... Standby circuit, 52 ... Command value calculation unit, 54 ... Motor position estimation unit, 56 ... Hall sensor edge detection unit , 58 ... energization control unit, 60 ... wiper control circuit, 60 A ... drive circuit, 60 B ... wiper ECU, 62 ... wiper control circuit, 62 A ... drive circuit, 62 B ... wiper ECU, 64 ... vehicle control circuit, 66 ... wiper switch, 68 ... Current detection unit, 70 ... Hall sensor, 72 ... Rotor, 74U, 74V, 74w, 76U, 76V, 76W ... FE 80 ... battery, 82 ... noise prevention coil, 84A, 84B ... smoothing capacitor, 86A ... rectangular wave energization, 86B ... AC primary component, 88A ... rectangular wave energization, 88B ... AC primary component, 92, 94, 96 ... Straight line, 102U, 102V, 102W, 104U, 104V, 104W, 106U, 106V, 106W, 108U, 108V, 108W ... energization, 110, 112, 114, 114A, 116 ... straight line, 118 ... range, 122 ... range, P1 ... Upper inversion position, P2 ... Lower inversion position, P3 ... Storage position, R1 ... Resistance, RT ... Chip thermistor, Vcc ... Control voltage, t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8 ... Time

Claims (4)

ロータ、及び回転磁界を発生するコイルを備え、回転磁界に応じたロータの回転によりワイパブレードを払拭動作させるワイパモータを回転駆動する駆動部と、
指令値が第1基準回転速度の場合には、パルス幅変調によって生成した電圧を、前記ロータの回転位置に応じたタイミングで前記コイルに通電して、前記ワイパモータの回転速度を前記第1基準回転速度に制御する第1回転制御が行われるように前記駆動部を制御し、
前記指令値が前記第1基準回転速度より速い第2基準回転速度の場合には、通電開始から通電終了まで連続通電するように生成した電圧を、前記第1回転制御の通電開始タイミングより電気角で進角したタイミングで通電を開始し、前記第1回転制御の通電終了タイミングより電気角で遅角したタイミングで通電を終了して、前記ワイパモータの回転速度を前記第2基準回転速度に制御する第2回転制御が行われるように前記駆動部を制御する制御部と、
を含むワイパ装置。
A drive unit that rotationally drives a wiper motor that includes a rotor and a coil that generates a rotating magnetic field, and that wipes the wiper blade by rotating the rotor according to the rotating magnetic field;
When the command value is the first reference rotation speed, a voltage generated by pulse width modulation is applied to the coil at a timing corresponding to the rotation position of the rotor, and the rotation speed of the wiper motor is set to the first reference rotation speed. Controlling the drive unit so that the first rotation control to control the speed is performed,
When the command value is a second reference rotational speed that is faster than the first reference rotational speed, a voltage generated so as to be continuously energized from the start of energization to the end of energization is an electrical angle from the energization start timing of the first rotation control. Energization is started at the timing advanced by, and energization is terminated at a timing delayed by an electrical angle from the energization end timing of the first rotation control, and the rotation speed of the wiper motor is controlled to the second reference rotation speed. A control unit that controls the drive unit so that the second rotation control is performed;
Including wiper device.
前記制御部は、前記指令値が前記第2基準回転速度より速い第3基準回転速度の場合には、通電開始から通電終了まで連続通電するように生成した電圧を、前記第2回転制御の通電開始タイミングより電気角で進角したタイミングで通電を開始し、前記第1回転制御の通電終了タイミングと略同じタイミングで通電を終了し、通電開始から通電終了までの通電区間を前記第2回転制御の通電区間以上に拡大して、前記ワイパモータの回転速度を前記第3基準回転速度に制御する第3回転制御が行われるように前記駆動部を制御する請求項1に記載のワイパ装置。   When the command value is a third reference rotational speed that is faster than the second reference rotational speed, the control unit generates a voltage generated so as to be continuously energized from the start of energization to the end of energization. Energization is started at a timing advanced by an electrical angle from the start timing, the energization is terminated at substantially the same timing as the energization end timing of the first rotation control, and the energization section from the energization start to the energization end is set in the second rotation control. 2. The wiper device according to claim 1, wherein the drive unit is controlled so that a third rotation control is performed in which the rotation speed of the wiper motor is controlled to the third reference rotation speed by expanding beyond the energization section. 前記制御部は、前記指令値が前記第3基準回転速度より速い第4基準回転速度の場合には、通電開始から通電終了まで連続通電するように生成した電圧を、前記第3回転制御の通電開始タイミングより電気角で進角したタイミングで通電を開始し、前記第1回転制御の通電終了タイミングより電気角で進角したタイミングで通電を終了し、通電開始から通電終了までの通電区間を前記第2回転制御の通電区間以上に拡大して、前記ワイパモータの回転速度を前記第4基準回転速度に制御する第4回転制御が行われるように前記駆動部を制御する請求項2に記載のワイパ装置。   When the command value is a fourth reference rotational speed that is faster than the third reference rotational speed, the control unit generates a voltage generated so as to be continuously energized from the start of energization to the end of energization. Energization is started at a timing advanced by an electrical angle from the start timing, and energization is terminated at a timing advanced by an electrical angle from the energization end timing of the first rotation control. 3. The wiper according to claim 2, wherein the drive unit is controlled to perform a fourth rotation control that controls the rotation speed of the wiper motor to the fourth reference rotation speed by enlarging the energization section of the second rotation control. apparatus. 前記制御部は、前記指令値に応じて算出されたパルス幅変調のデューティ比が100%未満の場合に前記第1回転制御を行うと共に、前記指令値に応じて算出されたデューティ比が100%になった場合に前記第2回転制御を開始し、以後、前記指令値に応じて前記第2回転制御、前記第3回転制御及び前記第4回転制御のいずれかを行う請求項3に記載のワイパ装置。   The control unit performs the first rotation control when the duty ratio of the pulse width modulation calculated according to the command value is less than 100%, and the duty ratio calculated according to the command value is 100% The said 2nd rotation control is started when it becomes, and after that, any one of the said 2nd rotation control, the said 3rd rotation control, and the said 4th rotation control is performed according to the said command value. Wiper device.
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