モータ制御装置及びモータ制御方法
【課題】エネルギの浪費を抑えつつ、過熱時におけるモータの突然停止を防止し得るモータ制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】モータの負荷状態に対応したポイント値を設定する。モータの負荷状態を検出し、ワイパモータのモータ負荷ポイントPointFを算出する（Ｓ１）。モータ負荷ポイントPointFと閾値Ａ〜Ｃとを比較し（Ｓ３〜Ｓ５）、各比較結果に基づいて、モータの回転数を徐々に低下させるエナジー払拭モード（Ｓ６）や、間欠払拭動作（Ｓ７）、モータ停止（Ｓ８）などの過熱保護処理を実行する。過熱保護処理は、モータ負荷ポイントPointFが解除閾値Ｘ以下となった場合や、ワイパスイッチがオフされた場合は解除される（Ｓ１０〜Ｓ１２）。
【解決手段】モータの負荷状態に対応したポイント値を設定する。モータの負荷状態を検出し、ワイパモータのモータ負荷ポイントPointFを算出する（Ｓ１）。モータ負荷ポイントPointFと閾値Ａ〜Ｃとを比較し（Ｓ３〜Ｓ５）、各比較結果に基づいて、モータの回転数を徐々に低下させるエナジー払拭モード（Ｓ６）や、間欠払拭動作（Ｓ７）、モータ停止（Ｓ８）などの過熱保護処理を実行する。過熱保護処理は、モータ負荷ポイントPointFが解除閾値Ｘ以下となった場合や、ワイパスイッチがオフされた場合は解除される（Ｓ１０〜Ｓ１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常負荷等に対するモータの過熱防止に関し、特に、自動車用ワイパモータの発熱保護技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータの過熱防止対策としては、サーキットブレーカによる電流遮断や、制御装置にてモータ温度を推定し、モータ供給電流を適宜制御する方式などが知られている。例えば、特許文献１のモータでは、前者の方式が採用されており、ブラシに直列接続されるチョークコイルと、過電流によるモータ焼損を防止するためのサーキットブレーカが設けられている。サーキットブレーカは、チョークコイルの近傍に配置され、チョークコイルの発熱に基づいて作動する。モータが過負荷状態となると、過電流によりチョークコイルが発熱し、その熱により、サーキットブレーカが作動してモータへの電流供給を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2001-268852号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、このような過熱防止システムでは、サーキットブレーカによる電流遮断回路が働いた場合や、制御装置にてモータの異常発熱を検出した場合、通常、その時点でモータ動作が停止してしまう。しかしながら、例えば、自動車等の車両に搭載されているワイパ駆動用モータでは、発熱によりモータが停止すると、雨天走行中にワイパ動作が突然停止する可能性があり、安全走行上、好ましくない。また、サーキットブレーカの作動により、モータが一旦停止すると、モータの温度が低くなるまで、システムを再始動させることができない。このため、ワイパモータの場合も、モータ発熱保護が働くと、その後しばらくワイパアームを作動できなくなってしまうというおそれがあった。
【０００５】
さらに、従来の過熱防止システムでは、ユーザの要求通りに作動を続ける必要がない場合でも、モータ発熱保護が働く場合もある。例えば、ユーザが、ワイパスイッチを切り忘れ、ガラスが乾いている状態（ＤＲＹ状態）でワイパを作動させているケースなどでも、過熱状態となるまでモータが作動し発熱保護が働く場合がある。このようなモータ動作は、エネルギの浪費であり、発熱によって、装置各部の温度劣化につながるため、好ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、過熱に至る過程においてモータ回転数を徐々に低下させることにより、エネルギの浪費を抑えると共に、過熱時におけるモータの突然停止を防止し得るモータ制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のモータ制御装置は、例えば、ワイパアームの往復揺動によって、上反転位置と下反転位置の間にて払拭動作を行う自動車用ワイパ装置の駆動源として使用されるモータの駆動制御に使用され、モータの負荷状態に対応して設定されたポイント値を格納する格納部と、前記モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記格納部の前記ポイント値に基づいて、前記ワイパモータのモータ負荷ポイントを算出するモータ負荷ポイント算出部と、前記モータ負荷ポイント算出部によって算出された前記モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較するポイント比較部と、前記ポイント比較部における比較結果に基づいて、前記モータの回転を制御するモータ駆動指令部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のモータ制御装置にあっては、モータ負荷ポイント算出部にて、モータの現在の負荷状態を検出してモータ負荷ポイントを算出し、ポイント比較部にて、モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較する。モータ負荷が大きくなった場合には、ポイント比較部における比較結果に基づいて、例えば、モータの回転数を徐々に低下させたり、モータを間欠作動させたりするなどの駆動制御を実施する。これにより、システムが突然停止してしまうことを防止しつつ、モータの発熱が抑えられる。
【０００９】
前記モータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値や、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値や、前記モータを停止させる第３制御状態を設けても良い。また、これらの第１〜第３閾値を設定すると共に、前記モータ駆動指令部によって、前記モータの負荷状態に応じて、通常制御状態と、前記第１制御状態、前記第２制御状態、前記第３制御状態を適宜切り替えるようにしても良い。
【００１０】
また、前記閾値として、前記第１〜第３制御状態が実施されている際に、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記第１〜第３制御状態を解除する解除閾値を設定しても良い。
【００１１】
さらに、前記モータを自動車用ワイパ装置の駆動源として使用した場合、前記ポイントポイント比較部により、自動車の車速に応じて、前記閾値を適宜変更するようにしても良い。
【００１２】
一方、本発明のモータ制御方法は、モータの負荷状態に対応したポイント値を設定し、前記モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記ポイント値に基づいて、前記ワイパモータのモータ負荷ポイントを算出し、前記モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較し、該比較結果に基づいて、前記モータの回転を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明のモータ制御方法にあっては、モータの現在の負荷状態を検出してモータ負荷ポイントを算出し、このモータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較する。モータ負荷が大きくなった場合には、ポイント比較部における比較結果に基づいて、例えば、モータの回転数を徐々に低下させたり、モータを間欠作動させたりするなどの駆動制御を実施する。これにより、システムが突然停止してしまうことを防止しつつ、モータの発熱が抑えられる。
【００１４】
前記モータ制御方法において、前記閾値として、前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値と、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値と、前記モータを停止させる第３制御状態が実施される第３閾値を設定し、前記モータの負荷状態に応じて、通常制御状態と、前記第１制御状態、前記第２制御状態、前記第３制御状態を切り替えるようにしても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモータ制御装置によれば、モータの現在の負荷状態を検出してモータ負荷ポイントを算出するモータ負荷ポイント算出部と、モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較するポイント比較部と、ポイント比較部における比較結果に基づいて、モータの回転を制御するモータ駆動指令部とを設けたので、モータ負荷が大きくなった場合には、例えば、モータの回転数を徐々に低下させたり、モータを間欠作動させたりするなどの駆動制御を実施することが可能となる。これにより、システムが突然停止してしまうことを防止しつつ、モータの発熱が抑えられ、モータが過熱状態となるのを防止することが可能となる。
【００１６】
本発明のモータ制御方法によれば、モータの現在の負荷状態を検出してモータ負荷ポイントを算出し、モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、モータの回転を制御するようにしたので、モータ負荷が大きくなった場合には、例えば、モータの回転数を徐々に低下させたり、モータを間欠作動させたりするなどの駆動制御を実施することが可能となる。これにより、システムが突然停止してしまうことを防止しつつ、モータの発熱が抑えられ、モータが過熱状態となるのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。
【図２】図１のモータにおける制御系の構成を示す説明図である。
【図３】本発明のモータ制御装置のＣＰＵにおける過熱保護処理系の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明による過熱保護処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】モータ負荷ポイント算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、総合負荷ポイントPointSとモータ負荷ポイントPointFとの関係を示す表、（ｂ）は、これらの関係を示すグラフである。
【図７】正逆回転モータの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。図１のモータユニット１は、例えば、自動車用ワイパ装置など車両用電装部品の駆動源として使用される。モータユニット１は、図示しないリンク機構等を介して、ワイパブレード（以下、ブレードと略記する）と接続され、ブレードが上下反転位置に達すると、正逆回転が切り替えられる。
【００１９】
モータユニット１は、モータ２と、ギアボックス３とから構成される。モータ２のモータ軸４の回転は、ギアボックス３内にて減速され、出力軸５に出力される。モータ軸４は、有底筒状のヨーク６に回動自在に軸承される。モータ軸４には、コイルが巻装されたアーマチュアコア７と、コンミテータ８が取り付けられている。ヨーク６の内面には、複数の永久磁石９が固定されている。コンミテータ８には、給電用のブラシ１０が摺接している。モータ２の速度（回転数）は、ブラシ１０に対する供給電流量によって制御される。
【００２０】
ヨーク６の開口側端縁部には、ギアボックス３のケースフレーム１１が取り付けられている。モータ軸４の先端部は、ヨーク６から突出してケースフレーム１１内に収納される。モータ軸４の先端部には、ウォーム１２が形成されている。ウォーム１２には、ケースフレーム１１に回動自在に支持されたウォーム歯車１３が噛合している。ウォーム歯車１３には、その同軸上に小径の第１ギア１４が一体的に設けられている。第１ギア１４には、大径の第２ギア１５が噛合している。第２ギア１５には、ケースフレーム１１に回動自在に軸承される出力軸５が一体に取り付けられている。なお、図示されないが、モータ軸４には、前記ウォーム１２に隣接して、そのねじ方向とは逆向きのもう１つのウォームが形成されている。当該ウォームは、ウォーム歯車１３、第１ギア１４と同様の減速部材により、第２ギア１５に動力伝達される。
【００２１】
モータ２の駆動力は、ウォーム１２、ウォーム歯車１３、第１ギア１４、第２ギア１５を経て減速された状態で出力軸５に出力される。出力軸５には、ワイパ装置のクランクアーム（図示せず）が取り付けられている。モータ２が作動すると、出力軸５を介してクランクアームが駆動され、クランクアームと接続されたリンク機構を介してワイパアームが作動する。
【００２２】
モータ軸４には、多極着磁マグネット１６（以下、マグネット１６と略記する）が取り付けられている。これに対し、ケースフレーム１１内には、マグネット１６の外周部と対向するように、ホールＩＣ１７が設けられている。ホールＩＣ１７は、モータ軸４の中心に対して９０度の角度差を持った位置に２個設けられている。モータ２では、マグネット１６は６極に着磁されており、モータ軸４が１回転すると各ホールＩＣ１７からは６周期分のパルス出力が得られる。２個のホールＩＣ１７からは、位相が１／４周期ずれたパルス信号が出力される。
【００２３】
従って、ホールＩＣ１７からのパルスの出現タイミングを検出することにより、モータ軸４の回転方向が判別でき、これによりワイパ動作の往路／復路の判別を行うことができる。また、ホールＩＣ１７の何れか一方のパルス出力の周期から、モータ軸４の回転速度も検出できる。モータ軸４の回転数とブレードの速度との間には、減速比及びリンク動作比に基づく相関関係が存在しており、モータ軸４の回転数からブレードの速度も算出できる。
【００２４】
第２ギア１５の底面には、絶対位置検出用のマグネット１８が取り付けられている。ケースフレーム１１には、プリント基板１９が取り付けられている。プリント基板１９の上には、マグネット１８と対向するようにホールＩＣ２０が配置されている。マグネット１８は、第２ギア１５の底面上に１個設けられており、ブレードが下反転位置に来たときホールＩＣ２０と対向する。第２ギア１５は、前述のようにクランクアームが取り付けられ、ブレードを往復動させるため１８０度回転する。第２ギア１５が回転しブレードが下反転位置に来ると、ホールＩＣ２０とマグネット１８が対向してパルス信号が出力される。
【００２５】
ホールＩＣ１７,２０からのパルス出力は、ワイパ駆動制御装置（モータ制御装置）２１に送られる。図２は、モータ２の制御系の構成を示す説明図である。ワイパ駆動制御装置２１のＣＰＵ（制御部）２２は、イグニッションスイッチ３１を介してバッテリ３２と接続されており、ワイパスイッチ３３によってワイパ装置の動作形態を切り替えられるようになっている。ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ２０,１７と接続されており、ホールＩＣ２０からのパルス出力を絶対位置信号として用いてブレードの位置を認識する。ホールＩＣ１７からのパルス信号は、ブレードの相対位置信号として用いられる。ＣＰＵ２２は、絶対位置信号が得られた後のパルス数をカウントすることにより、ブレードの現在位置を認識する。ここでは、ホールＩＣ２０からの下反転位置を示す絶対位置信号と、ホールＩＣ１７からのパルス数の組み合わせによって、ブレードの現在位置を検出する。このようにしてワイパ駆動制御装置２１はブレードの現在位置と速度を認識し、そのデータに基づいてモータ２を制御する。
【００２６】
ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ１７のモータパルスから、モータ２の速度（回転数）を検出する。モータ２は、検出された速度に基づいて、フィードバック制御される。モータ２にはＰＷＭ制御が実行され、ＣＰＵ２２は、制御条件や検出速度に応じて、印加電圧を適宜ＯＮ／ＯＦＦさせて、ＯＮ時間の比率を適宜変更する。すなわち、ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ１７のモータパルスに基づいてモータ速度を算出すると共に、その値に応じてＰＷＭ制御のＯＮ期間の時比率(Duty)を設定する。これにより、モータ２に対する印加電圧が実効的に変化し、モータ２の速度が所望の値に制御される。なお、ＣＰＵ２２では、モータパルスの周期(Hz)をそのまま速度として処理するが、パルス周期から求めた回転数(rpm)によって制御を行っても良い。
【００２７】
一方、ＣＰＵ２２では、検出されたモータ速度と、前述のようにして設定されたDutyと、電源電圧（バッテリ電圧）に基づいて過熱保護処理が行われる。この制御処理では、モータ速度とDuty及び電源電圧からモータ負荷ポイントを算出し、このモータ負荷ポイントが所定の閾値を超えたとき過熱状態と判断し、モータ保護処理が実行される。
【００２８】
図３は、ＣＰＵ２２における過熱保護処理系の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＣＰＵ２２には、負荷状態検出部として、モータ速度、Duty及び電源電圧からモータ負荷ポイントを算出するモータ負荷ポイント算出部２３がまず設けられている。モータ負荷ポイント算出部２３は、ＲＯＭ（格納部）２６に予め格納された負荷ポイントマップ２７にアクセスし、モータ速度やDuty等に基づいて、モータ負荷ポイントを算出する。算出されたモータ負荷ポイントは、適宜ＲＡＭ２８に格納される。モータ負荷ポイント算出部２３の後段には、モータ負荷ポイントを、ＲＯＭ２６に格納された基準値（閾値）と比較するポイント比較部２４が設けられている。ポイント比較部２４の後段にはさらに、比較結果に基づき、モータ２に対し動作指令を行うモータ駆動指令部２５が設けられている。
【００２９】
ＣＰＵ２２では、モータ２の作動時に、次のような過熱保護処理が、例えば１０ms間隔で実施される。図４は、そのフローチャートである。図４に示すように、ここではまず、ステップＳ１にて、モータ負荷ポイントの算出処理が行われる。モータ負荷ポイント算出の後、ステップＳ２に進み、現在、モータの過熱保護処理が実行されているか否かを示すフラグを確認する。過熱保護処理が実行されていない場合には、ポイント比較部２４にて、算出したモータ負荷ポイントを所定の検出閾値Ａ〜Ｃと比較する（ステップＳ３,Ｓ４,Ｓ５）。そして、各検出閾値Ａ〜Ｃとの比較結果に応じて、モータ駆動指令部２５により、各状態に対応したモータ過熱保護処理が実行される（ステップＳ６,Ｓ７,Ｓ８）。過熱保護処理が実行されている場合は、モータ負荷ポイントが所定の解除閾値Ｘと比較された後（ステップＳ１０）、ステップＳ３以下に進む。
【００３０】
ステップＳ１のモータ負荷ポイント算出処理では、モータ負荷ポイント算出部２３によって、モータ速度、Duty及び電源電圧から、現在のモータ２の負荷状態を示すモータ負荷ポイントが算出される。図５は、モータ負荷ポイント算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、ここではまず、ステップＳ２１〜２３にて、モータ速度、Duty、電源電圧がそれぞれ検出される。各ステップＳ２１〜２３は順不同であり、何れを先に行っても良い。モータ速度等の各検出値を取得した後、ステップＳ２４にて、各検出値から個別の負荷ポイント値（モータ速度：freqP，Duty：dutyP，電源電圧：voltP）を、負荷ポイントマップ２７を用いて算出する。
【００３１】
モータ速度の負荷ポイント値freqPは、モータパルス周波数[Hz]×係数にて表され、モータ回転数が、０→０.５→１.０→１.５→２.０(rpm)・・・と上がると、それに連れて、０→１→２→３→４のように大きくなる。Dutyの負荷ポイント値dutyPは、モータ駆動PWM Duty×係数にて表され、Duty値が０→１００（％）と上がるに連れて、０→２５５のように大きくなる。電源電圧の負荷ポイント値voltPは、電圧アナログデータ値×係数にて表され、１３Ｖを境に下はマイナス、上はプラスの値となる。すなわち、バッテリ電圧が１３ＶのときvoltP＝０となり、例えば、バッテリ電圧が８.５ＶのときvoltP＝−３０、１６ＶのときvoltP＝２０、などの値が設定される。
【００３２】
個別の負荷ポイント値（freqP,dutyP,voltP）を、ステップＳ２４にてそれぞれ算出した後、ステップＳ２５に進み、各負荷ポイント値から総合負荷ポイントPointSを求める。PointSは、次式（PointS = dutyP − freqP ＋ voltP）にて算出される。Ｓ２５にて求めた総合負荷ポイントPointSは、外力によってモータ２が回されている状態（モータが発電機となり発熱する）では、比較的大きな負の値（例えば、−１００超）となり、PointSは、＋,−何れの値ともなる。そこで、ステップＳ２６にて、PointSの正負を判定し、負の値の場合には、その絶対値を取る（ステップＳ２７）。そして、正の値のPointSに基づき、ステップＳ２８にて、負荷ポイントマップ２７からモータ負荷ポイントPointFを算出し、ルーチンを抜ける。なお、モータ負荷ポイントPointFは、誤作動防止のため、過去の複数回（例えば、１０回）払拭分の平均値を採用する。
【００３３】
図６（ａ）は、総合負荷ポイントPointSとモータ負荷ポイントPointFとの関係を示す表、同（ｂ）は、これらの関係を示すグラフである。図６に示すように、PointFは、PointSの値に対応して設定されており、PointSが０,１,２のような小さな値のときは−６のような負の値となり、PointSが１００近傍にて０となる。PointSは、「０,１,２」や「９６〜１０３」のように、複数個の値がグループ化されており、PointFは、各グループに対応する形で複数に区切られている（PointS＝０,１,２→PointF＝−６，PointS＝９６〜１０３→PointF＝０）。PointFは、PointSの増加と共に増大し、PointSが２５５のとき、PointF＝１２７となる。なお、
【００３４】
このようにして、モータ負荷ポイントPointFを算出した後、ステップＳ３にて、PointFと検出閾値Ａ（第１閾値）を比較する。PointFと検出閾値との比較は、ＲＯＭ２６を参照しつつ、ポイント比較部２４によって行われる。その際、PointFが検出閾値Ａ（例えば、０）未満の場合には、負荷状態に問題はない。従って、特に過熱保護処理は行わずルーチンを抜け、ワイパスイッチ３３の状態に応じて、通常払拭動作（絶対位置信号と相対位置信号に基づいて、ワイパアームを上下反転位置間にて往復動させる通常のワイパ動作）が実施される。これに対して、PointFが検出閾値Ａ以上の場合には、ＤＲＹ状態相当以上の負荷が想定されるため、ステップＳ４に進み、PointFと検出閾値Ｂ（第１閾値、例えば、３０）を比較する。この時、PointFが検出閾値Ｂ未満の場合には、ＤＲＹ状態相当の負荷ではあるが、過負荷とまでは言えない状態であり、ステップＳ６に進み、第１段階の過熱保護処理として、モータ速度（ワイパ払拭速度）を所定速度まで徐々に低下させるエナジー払拭モード（第１制御状態）を実行する。
【００３５】
エナジー払拭モードでは、例えば、６０(cpm=cycle/min)にて駆動されているワイパの払拭速度を、３０回の払拭にて３０(cpm)に低下させる。つまり、現在の払拭速度Ｖｃを、所定回数Ｎ（ここでは、３０回）にてエナジーモード速度Ｖｅ（ここでは、３０(cpm)）に低下させるべく、１払拭毎に（Ｖｃ−Ｖｅ）／Ｎずつ、ワイパ速度を低下させる。従って、当該過熱保護処理では、モータ２の過熱を検出しても、ワイパが突然停止してしまうことがなく、モータ２の過熱を抑えつつ、ワイパ動作が徐々に遅くなる。
【００３６】
このように、エナジー払拭モードでは、このまま作動を続けると、発熱による作動停止に至る場合や、システムを継続して作動させる必要がない場合に、ユーザが違和感を持たないように、モータ２の作動速度を徐々に落としてモータ２の発熱を防止する。これにより、モータ発熱が抑えられ、システムとしては作動を継続することが可能となる。また、従来のシステムのように、システムが突然停止してしまうことを防止できる。さらに、モータ発熱が抑えられるため、モータ各部の温度劣化を防止できる。加えて、モータ速度を落とすことにより、時間当たりの消費エネルギが削減されると共に、ＤＲＹ払拭のような、不要なワイパ動作によるエネルギ浪費を抑えることができ、環境に優しいシステムを提供することが可能となる。
【００３７】
一方、ステップＳ４にて、PointFが検出閾値Ｂ以上の場合には、ＤＲＹ状態相当を超えた過負荷状態であるため、更なる過熱保護処理を行うべく、ステップＳ５に進み、検出閾値Ｃ（第３閾値、例えば、１２０）との比較を行う。この時、PointFが検出閾値Ｃ未満の場合には、ＤＲＹ状態相当の負荷を超える過負荷ではあるが、異常負荷とまでは言えない状態であり、ステップＳ７に進み、第２段階の過熱保護処理として、ワイパの動作状態を間欠作動状態（第２制御状態）に変更する。エナジー払拭モードでは、速度が低下したとは言え、モータ２が連続的に作動しているが、Ｓ７の処理では、モータ停止時間が設定され、モータ２の負荷がエナジー払拭モードよりも低減される。これにより、ワイパが突然停止することなく、モータ２の過熱が抑えられ、モータ各部の温度劣化も防止できる。なお、Ｓ７の間欠作動移行処理は、ワイパ動作が顕著に変化するため、ユーザに各負荷状態を認知させる契機ともなる。
【００３８】
これに対し、ステップＳ５にて、PointFが検出閾値Ｃ以上の場合には、モータ２に大きな負荷が掛かっており、異常負荷と判断し、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、第３段階の過熱保護処理として、緊急処理であるモータ２の作動停止（第３制御状態）を実行する。PointFが検出閾値Ｃ以上となるのは、異物によりワイパアームの動作が妨げられている場合や、外力によってワイパアームが異常に動かされている場合など、システムに尋常ならざる状態が生じている可能性があることが想定される。従って、この場合には、ワイパ動作の継続よりも、システムの保護を優先して、モータ２を停止させる。
【００３９】
このような３段階の過熱保護処理を行った後は、ステップＳ９に進み、過熱保護処理を行っている旨を示すフラグ（過熱保護実行フラグ）を立て、ルーチンを抜ける。ステップＳ９に立てられたフラグは、次の処理機会のステップＳ２にて確認され、フラグが立っている場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、PointFが解除閾値Ｘ（例えば、−２）と比較される。PointFが解除閾値Ｘ（例えば、−２）より大きい場合には、過熱保護処理が必要な状況が継続していると判断し、ステップＳ３以下の処理に進む。これに対し、PointFが解除閾値Ｘ（例えば、−２）以下の場合には、過熱保護処理が必要な状況は解消したと判断し、ステップＳ１１にてフラグを取り下げた後、ワイパを通常払拭動作に戻し（ステップＳ１２）、ルーチンを抜ける。なお、ワイパスイッチ３３がオフされた場合も過熱保護処理は解除され、次回作動時は通常払拭動作が行われる。
【００４０】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、検出閾値Ａ〜Ｃを固定値として前記処理を行っているが、車速に応じてその値を適宜変更しても良い。自動車が走行している場合、走行風により、モータ２が冷却されることが考えられ、例えば、図４のフローチャートのＳ３前段に、車速の有無を判定するステップと、車速有りの場合に検出閾値Ａ〜Ｃを変更するステップを設けても良い。その際、検出閾値Ａ〜Ｃは、前述の例で言えば、検出閾値Ａ＝０→４０、検出閾値Ｂ＝３０→７５、検出閾値Ｃ＝１２０→１５０、のように変更される。なお、車速の有無のみならず、高速時は検出閾値Ａ〜Ｃを大きく、低速時は検出閾値Ａ〜Ｃを小さくするなど、速度の大小に応じて検出閾値Ａ〜Ｃを適宜変更しても良い。
【００４１】
また、モータ負荷ポイントPointFとして、過去の複数回払拭分の平均値を採用する例を示したが、モータ負荷ポイントを累積し、その累積値を所定の閾値と比較して前述同様の処理を行っても良い。この場合、検出閾値Ａ〜Ｃは、例えば、検出閾値Ａ＝０、検出閾値Ｂ＝３０００、検出閾値Ｃ＝１２０００、のように設定され、累積値と各閾値との比較により、エナジー払拭モードや間欠作動、モータ停止などの各処理が実行される。さらに、前述の実施例では、総合負荷ポイントPointSから、負荷ポイントマップ２７用いてモータ負荷ポイントPointFを算出する処理形態を示したが、総合負荷ポイントPointSを直接過負荷判断の対象とすることも可能である。但し、モータ負荷ポイントPointFへの換算処理を行う方が、制御が必要以上に細かくならず、ＣＰＵ２２への負荷も少なくなる。
【００４２】
一方、図７には、図２で開示されたモータとは異なるモータが開示されており、Ｈブリッジ回路３４を備える正逆回転モータが開示されている。本発明は、このような正逆回転モータにも適用可能である。ＣＰＵ２２とワイパスイッチ３３とが通信線３５を介して接続されており、通信線３５から伝達される制御情報に応じてワイパが制御される。なお、図７で開示されている図番は図２と共通のものは同じ番号を使用している。
【００４３】
また、前述の実施例では、本発明をワイパ装置用モータの制御に適用した例を示したが、その適用対象はこれには限定されず、自動車のテールゲートやスライドドア、パワーウインド、サンルーフなどに使用されるモータにも適用可能である。加えて、本発明の制御方法・装置は、自動車用のみならず、各種電動機器用のモータにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１ モータユニット
２ モータ
３ ギアボックス
４ モータ軸
５ 出力軸
６ ヨーク
７ アーマチュアコア
８ コンミテータ
９ 永久磁石
１０ ブラシ
１１ ケースフレーム
１２ ウォーム
１３ ウォーム歯車
１４ 第１ギア
１５ 第２ギア
１６ マグネット
１７ ホールＩＣ
１８ マグネット
１９ プリント基板
２０ ホールＩＣ
２１ ワイパ駆動制御装置
２２ ＣＰＵ
２３ モータ負荷ポイント算出部
２４ ポイント比較部
２５ モータ駆動指令部
２６ ＲＯＭ（格納部）
２７ 負荷ポイントマップ
２８ ＲＡＭ
３１ イグニッションスイッチ
３２ バッテリ
３３ ワイパスイッチ
３４ Ｈブリッジ回路
３５ 通信線
PointF モータ負荷ポイント
PointS 総合ポイント値
dutyP 負荷ポイント値（Duty）
freqP 負荷ポイント値（モータ速度）
voltP 負荷ポイント値（電源電圧）
Ａ 検出閾値（第１閾値）
Ｂ 検出閾値（第２閾値）
Ｃ 検出閾値（第３閾値）
Ｘ 解除閾値
Ｖｃ 現在払拭速度
Ｖｅ エナジーモード払拭速度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常負荷等に対するモータの過熱防止に関し、特に、自動車用ワイパモータの発熱保護技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータの過熱防止対策としては、サーキットブレーカによる電流遮断や、制御装置にてモータ温度を推定し、モータ供給電流を適宜制御する方式などが知られている。例えば、特許文献１のモータでは、前者の方式が採用されており、ブラシに直列接続されるチョークコイルと、過電流によるモータ焼損を防止するためのサーキットブレーカが設けられている。サーキットブレーカは、チョークコイルの近傍に配置され、チョークコイルの発熱に基づいて作動する。モータが過負荷状態となると、過電流によりチョークコイルが発熱し、その熱により、サーキットブレーカが作動してモータへの電流供給を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2001-268852号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、このような過熱防止システムでは、サーキットブレーカによる電流遮断回路が働いた場合や、制御装置にてモータの異常発熱を検出した場合、通常、その時点でモータ動作が停止してしまう。しかしながら、例えば、自動車等の車両に搭載されているワイパ駆動用モータでは、発熱によりモータが停止すると、雨天走行中にワイパ動作が突然停止する可能性があり、安全走行上、好ましくない。また、サーキットブレーカの作動により、モータが一旦停止すると、モータの温度が低くなるまで、システムを再始動させることができない。このため、ワイパモータの場合も、モータ発熱保護が働くと、その後しばらくワイパアームを作動できなくなってしまうというおそれがあった。
【０００５】
さらに、従来の過熱防止システムでは、ユーザの要求通りに作動を続ける必要がない場合でも、モータ発熱保護が働く場合もある。例えば、ユーザが、ワイパスイッチを切り忘れ、ガラスが乾いている状態（ＤＲＹ状態）でワイパを作動させているケースなどでも、過熱状態となるまでモータが作動し発熱保護が働く場合がある。このようなモータ動作は、エネルギの浪費であり、発熱によって、装置各部の温度劣化につながるため、好ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、過熱に至る過程においてモータ回転数を徐々に低下させることにより、エネルギの浪費を抑えると共に、過熱時におけるモータの突然停止を防止し得るモータ制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のモータ制御装置は、例えば、ワイパアームの往復揺動によって、上反転位置と下反転位置の間にて払拭動作を行う自動車用ワイパ装置の駆動源として使用されるモータの駆動制御に使用され、モータの負荷状態に対応して設定されたポイント値を格納する格納部と、前記モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記格納部の前記ポイント値に基づいて、前記ワイパモータのモータ負荷ポイントを算出するモータ負荷ポイント算出部と、前記モータ負荷ポイント算出部によって算出された前記モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較するポイント比較部と、前記ポイント比較部における比較結果に基づいて、前記モータの回転を制御するモータ駆動指令部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のモータ制御装置にあっては、モータ負荷ポイント算出部にて、モータの現在の負荷状態を検出してモータ負荷ポイントを算出し、ポイント比較部にて、モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較する。モータ負荷が大きくなった場合には、ポイント比較部における比較結果に基づいて、例えば、モータの回転数を徐々に低下させたり、モータを間欠作動させたりするなどの駆動制御を実施する。これにより、システムが突然停止してしまうことを防止しつつ、モータの発熱が抑えられる。
【０００９】
前記モータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値や、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値や、前記モータを停止させる第３制御状態を設けても良い。また、これらの第１〜第３閾値を設定すると共に、前記モータ駆動指令部によって、前記モータの負荷状態に応じて、通常制御状態と、前記第１制御状態、前記第２制御状態、前記第３制御状態を適宜切り替えるようにしても良い。
【００１０】
また、前記閾値として、前記第１〜第３制御状態が実施されている際に、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記第１〜第３制御状態を解除する解除閾値を設定しても良い。
【００１１】
さらに、前記モータを自動車用ワイパ装置の駆動源として使用した場合、前記ポイントポイント比較部により、自動車の車速に応じて、前記閾値を適宜変更するようにしても良い。
【００１２】
一方、本発明のモータ制御方法は、モータの負荷状態に対応したポイント値を設定し、前記モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記ポイント値に基づいて、前記ワイパモータのモータ負荷ポイントを算出し、前記モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較し、該比較結果に基づいて、前記モータの回転を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明のモータ制御方法にあっては、モータの現在の負荷状態を検出してモータ負荷ポイントを算出し、このモータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較する。モータ負荷が大きくなった場合には、ポイント比較部における比較結果に基づいて、例えば、モータの回転数を徐々に低下させたり、モータを間欠作動させたりするなどの駆動制御を実施する。これにより、システムが突然停止してしまうことを防止しつつ、モータの発熱が抑えられる。
【００１４】
前記モータ制御方法において、前記閾値として、前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値と、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値と、前記モータを停止させる第３制御状態が実施される第３閾値を設定し、前記モータの負荷状態に応じて、通常制御状態と、前記第１制御状態、前記第２制御状態、前記第３制御状態を切り替えるようにしても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモータ制御装置によれば、モータの現在の負荷状態を検出してモータ負荷ポイントを算出するモータ負荷ポイント算出部と、モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較するポイント比較部と、ポイント比較部における比較結果に基づいて、モータの回転を制御するモータ駆動指令部とを設けたので、モータ負荷が大きくなった場合には、例えば、モータの回転数を徐々に低下させたり、モータを間欠作動させたりするなどの駆動制御を実施することが可能となる。これにより、システムが突然停止してしまうことを防止しつつ、モータの発熱が抑えられ、モータが過熱状態となるのを防止することが可能となる。
【００１６】
本発明のモータ制御方法によれば、モータの現在の負荷状態を検出してモータ負荷ポイントを算出し、モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、モータの回転を制御するようにしたので、モータ負荷が大きくなった場合には、例えば、モータの回転数を徐々に低下させたり、モータを間欠作動させたりするなどの駆動制御を実施することが可能となる。これにより、システムが突然停止してしまうことを防止しつつ、モータの発熱が抑えられ、モータが過熱状態となるのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。
【図２】図１のモータにおける制御系の構成を示す説明図である。
【図３】本発明のモータ制御装置のＣＰＵにおける過熱保護処理系の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明による過熱保護処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】モータ負荷ポイント算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、総合負荷ポイントPointSとモータ負荷ポイントPointFとの関係を示す表、（ｂ）は、これらの関係を示すグラフである。
【図７】正逆回転モータの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。図１のモータユニット１は、例えば、自動車用ワイパ装置など車両用電装部品の駆動源として使用される。モータユニット１は、図示しないリンク機構等を介して、ワイパブレード（以下、ブレードと略記する）と接続され、ブレードが上下反転位置に達すると、正逆回転が切り替えられる。
【００１９】
モータユニット１は、モータ２と、ギアボックス３とから構成される。モータ２のモータ軸４の回転は、ギアボックス３内にて減速され、出力軸５に出力される。モータ軸４は、有底筒状のヨーク６に回動自在に軸承される。モータ軸４には、コイルが巻装されたアーマチュアコア７と、コンミテータ８が取り付けられている。ヨーク６の内面には、複数の永久磁石９が固定されている。コンミテータ８には、給電用のブラシ１０が摺接している。モータ２の速度（回転数）は、ブラシ１０に対する供給電流量によって制御される。
【００２０】
ヨーク６の開口側端縁部には、ギアボックス３のケースフレーム１１が取り付けられている。モータ軸４の先端部は、ヨーク６から突出してケースフレーム１１内に収納される。モータ軸４の先端部には、ウォーム１２が形成されている。ウォーム１２には、ケースフレーム１１に回動自在に支持されたウォーム歯車１３が噛合している。ウォーム歯車１３には、その同軸上に小径の第１ギア１４が一体的に設けられている。第１ギア１４には、大径の第２ギア１５が噛合している。第２ギア１５には、ケースフレーム１１に回動自在に軸承される出力軸５が一体に取り付けられている。なお、図示されないが、モータ軸４には、前記ウォーム１２に隣接して、そのねじ方向とは逆向きのもう１つのウォームが形成されている。当該ウォームは、ウォーム歯車１３、第１ギア１４と同様の減速部材により、第２ギア１５に動力伝達される。
【００２１】
モータ２の駆動力は、ウォーム１２、ウォーム歯車１３、第１ギア１４、第２ギア１５を経て減速された状態で出力軸５に出力される。出力軸５には、ワイパ装置のクランクアーム（図示せず）が取り付けられている。モータ２が作動すると、出力軸５を介してクランクアームが駆動され、クランクアームと接続されたリンク機構を介してワイパアームが作動する。
【００２２】
モータ軸４には、多極着磁マグネット１６（以下、マグネット１６と略記する）が取り付けられている。これに対し、ケースフレーム１１内には、マグネット１６の外周部と対向するように、ホールＩＣ１７が設けられている。ホールＩＣ１７は、モータ軸４の中心に対して９０度の角度差を持った位置に２個設けられている。モータ２では、マグネット１６は６極に着磁されており、モータ軸４が１回転すると各ホールＩＣ１７からは６周期分のパルス出力が得られる。２個のホールＩＣ１７からは、位相が１／４周期ずれたパルス信号が出力される。
【００２３】
従って、ホールＩＣ１７からのパルスの出現タイミングを検出することにより、モータ軸４の回転方向が判別でき、これによりワイパ動作の往路／復路の判別を行うことができる。また、ホールＩＣ１７の何れか一方のパルス出力の周期から、モータ軸４の回転速度も検出できる。モータ軸４の回転数とブレードの速度との間には、減速比及びリンク動作比に基づく相関関係が存在しており、モータ軸４の回転数からブレードの速度も算出できる。
【００２４】
第２ギア１５の底面には、絶対位置検出用のマグネット１８が取り付けられている。ケースフレーム１１には、プリント基板１９が取り付けられている。プリント基板１９の上には、マグネット１８と対向するようにホールＩＣ２０が配置されている。マグネット１８は、第２ギア１５の底面上に１個設けられており、ブレードが下反転位置に来たときホールＩＣ２０と対向する。第２ギア１５は、前述のようにクランクアームが取り付けられ、ブレードを往復動させるため１８０度回転する。第２ギア１５が回転しブレードが下反転位置に来ると、ホールＩＣ２０とマグネット１８が対向してパルス信号が出力される。
【００２５】
ホールＩＣ１７,２０からのパルス出力は、ワイパ駆動制御装置（モータ制御装置）２１に送られる。図２は、モータ２の制御系の構成を示す説明図である。ワイパ駆動制御装置２１のＣＰＵ（制御部）２２は、イグニッションスイッチ３１を介してバッテリ３２と接続されており、ワイパスイッチ３３によってワイパ装置の動作形態を切り替えられるようになっている。ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ２０,１７と接続されており、ホールＩＣ２０からのパルス出力を絶対位置信号として用いてブレードの位置を認識する。ホールＩＣ１７からのパルス信号は、ブレードの相対位置信号として用いられる。ＣＰＵ２２は、絶対位置信号が得られた後のパルス数をカウントすることにより、ブレードの現在位置を認識する。ここでは、ホールＩＣ２０からの下反転位置を示す絶対位置信号と、ホールＩＣ１７からのパルス数の組み合わせによって、ブレードの現在位置を検出する。このようにしてワイパ駆動制御装置２１はブレードの現在位置と速度を認識し、そのデータに基づいてモータ２を制御する。
【００２６】
ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ１７のモータパルスから、モータ２の速度（回転数）を検出する。モータ２は、検出された速度に基づいて、フィードバック制御される。モータ２にはＰＷＭ制御が実行され、ＣＰＵ２２は、制御条件や検出速度に応じて、印加電圧を適宜ＯＮ／ＯＦＦさせて、ＯＮ時間の比率を適宜変更する。すなわち、ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ１７のモータパルスに基づいてモータ速度を算出すると共に、その値に応じてＰＷＭ制御のＯＮ期間の時比率(Duty)を設定する。これにより、モータ２に対する印加電圧が実効的に変化し、モータ２の速度が所望の値に制御される。なお、ＣＰＵ２２では、モータパルスの周期(Hz)をそのまま速度として処理するが、パルス周期から求めた回転数(rpm)によって制御を行っても良い。
【００２７】
一方、ＣＰＵ２２では、検出されたモータ速度と、前述のようにして設定されたDutyと、電源電圧（バッテリ電圧）に基づいて過熱保護処理が行われる。この制御処理では、モータ速度とDuty及び電源電圧からモータ負荷ポイントを算出し、このモータ負荷ポイントが所定の閾値を超えたとき過熱状態と判断し、モータ保護処理が実行される。
【００２８】
図３は、ＣＰＵ２２における過熱保護処理系の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＣＰＵ２２には、負荷状態検出部として、モータ速度、Duty及び電源電圧からモータ負荷ポイントを算出するモータ負荷ポイント算出部２３がまず設けられている。モータ負荷ポイント算出部２３は、ＲＯＭ（格納部）２６に予め格納された負荷ポイントマップ２７にアクセスし、モータ速度やDuty等に基づいて、モータ負荷ポイントを算出する。算出されたモータ負荷ポイントは、適宜ＲＡＭ２８に格納される。モータ負荷ポイント算出部２３の後段には、モータ負荷ポイントを、ＲＯＭ２６に格納された基準値（閾値）と比較するポイント比較部２４が設けられている。ポイント比較部２４の後段にはさらに、比較結果に基づき、モータ２に対し動作指令を行うモータ駆動指令部２５が設けられている。
【００２９】
ＣＰＵ２２では、モータ２の作動時に、次のような過熱保護処理が、例えば１０ms間隔で実施される。図４は、そのフローチャートである。図４に示すように、ここではまず、ステップＳ１にて、モータ負荷ポイントの算出処理が行われる。モータ負荷ポイント算出の後、ステップＳ２に進み、現在、モータの過熱保護処理が実行されているか否かを示すフラグを確認する。過熱保護処理が実行されていない場合には、ポイント比較部２４にて、算出したモータ負荷ポイントを所定の検出閾値Ａ〜Ｃと比較する（ステップＳ３,Ｓ４,Ｓ５）。そして、各検出閾値Ａ〜Ｃとの比較結果に応じて、モータ駆動指令部２５により、各状態に対応したモータ過熱保護処理が実行される（ステップＳ６,Ｓ７,Ｓ８）。過熱保護処理が実行されている場合は、モータ負荷ポイントが所定の解除閾値Ｘと比較された後（ステップＳ１０）、ステップＳ３以下に進む。
【００３０】
ステップＳ１のモータ負荷ポイント算出処理では、モータ負荷ポイント算出部２３によって、モータ速度、Duty及び電源電圧から、現在のモータ２の負荷状態を示すモータ負荷ポイントが算出される。図５は、モータ負荷ポイント算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、ここではまず、ステップＳ２１〜２３にて、モータ速度、Duty、電源電圧がそれぞれ検出される。各ステップＳ２１〜２３は順不同であり、何れを先に行っても良い。モータ速度等の各検出値を取得した後、ステップＳ２４にて、各検出値から個別の負荷ポイント値（モータ速度：freqP，Duty：dutyP，電源電圧：voltP）を、負荷ポイントマップ２７を用いて算出する。
【００３１】
モータ速度の負荷ポイント値freqPは、モータパルス周波数[Hz]×係数にて表され、モータ回転数が、０→０.５→１.０→１.５→２.０(rpm)・・・と上がると、それに連れて、０→１→２→３→４のように大きくなる。Dutyの負荷ポイント値dutyPは、モータ駆動PWM Duty×係数にて表され、Duty値が０→１００（％）と上がるに連れて、０→２５５のように大きくなる。電源電圧の負荷ポイント値voltPは、電圧アナログデータ値×係数にて表され、１３Ｖを境に下はマイナス、上はプラスの値となる。すなわち、バッテリ電圧が１３ＶのときvoltP＝０となり、例えば、バッテリ電圧が８.５ＶのときvoltP＝−３０、１６ＶのときvoltP＝２０、などの値が設定される。
【００３２】
個別の負荷ポイント値（freqP,dutyP,voltP）を、ステップＳ２４にてそれぞれ算出した後、ステップＳ２５に進み、各負荷ポイント値から総合負荷ポイントPointSを求める。PointSは、次式（PointS = dutyP − freqP ＋ voltP）にて算出される。Ｓ２５にて求めた総合負荷ポイントPointSは、外力によってモータ２が回されている状態（モータが発電機となり発熱する）では、比較的大きな負の値（例えば、−１００超）となり、PointSは、＋,−何れの値ともなる。そこで、ステップＳ２６にて、PointSの正負を判定し、負の値の場合には、その絶対値を取る（ステップＳ２７）。そして、正の値のPointSに基づき、ステップＳ２８にて、負荷ポイントマップ２７からモータ負荷ポイントPointFを算出し、ルーチンを抜ける。なお、モータ負荷ポイントPointFは、誤作動防止のため、過去の複数回（例えば、１０回）払拭分の平均値を採用する。
【００３３】
図６（ａ）は、総合負荷ポイントPointSとモータ負荷ポイントPointFとの関係を示す表、同（ｂ）は、これらの関係を示すグラフである。図６に示すように、PointFは、PointSの値に対応して設定されており、PointSが０,１,２のような小さな値のときは−６のような負の値となり、PointSが１００近傍にて０となる。PointSは、「０,１,２」や「９６〜１０３」のように、複数個の値がグループ化されており、PointFは、各グループに対応する形で複数に区切られている（PointS＝０,１,２→PointF＝−６，PointS＝９６〜１０３→PointF＝０）。PointFは、PointSの増加と共に増大し、PointSが２５５のとき、PointF＝１２７となる。なお、
【００３４】
このようにして、モータ負荷ポイントPointFを算出した後、ステップＳ３にて、PointFと検出閾値Ａ（第１閾値）を比較する。PointFと検出閾値との比較は、ＲＯＭ２６を参照しつつ、ポイント比較部２４によって行われる。その際、PointFが検出閾値Ａ（例えば、０）未満の場合には、負荷状態に問題はない。従って、特に過熱保護処理は行わずルーチンを抜け、ワイパスイッチ３３の状態に応じて、通常払拭動作（絶対位置信号と相対位置信号に基づいて、ワイパアームを上下反転位置間にて往復動させる通常のワイパ動作）が実施される。これに対して、PointFが検出閾値Ａ以上の場合には、ＤＲＹ状態相当以上の負荷が想定されるため、ステップＳ４に進み、PointFと検出閾値Ｂ（第１閾値、例えば、３０）を比較する。この時、PointFが検出閾値Ｂ未満の場合には、ＤＲＹ状態相当の負荷ではあるが、過負荷とまでは言えない状態であり、ステップＳ６に進み、第１段階の過熱保護処理として、モータ速度（ワイパ払拭速度）を所定速度まで徐々に低下させるエナジー払拭モード（第１制御状態）を実行する。
【００３５】
エナジー払拭モードでは、例えば、６０(cpm=cycle/min)にて駆動されているワイパの払拭速度を、３０回の払拭にて３０(cpm)に低下させる。つまり、現在の払拭速度Ｖｃを、所定回数Ｎ（ここでは、３０回）にてエナジーモード速度Ｖｅ（ここでは、３０(cpm)）に低下させるべく、１払拭毎に（Ｖｃ−Ｖｅ）／Ｎずつ、ワイパ速度を低下させる。従って、当該過熱保護処理では、モータ２の過熱を検出しても、ワイパが突然停止してしまうことがなく、モータ２の過熱を抑えつつ、ワイパ動作が徐々に遅くなる。
【００３６】
このように、エナジー払拭モードでは、このまま作動を続けると、発熱による作動停止に至る場合や、システムを継続して作動させる必要がない場合に、ユーザが違和感を持たないように、モータ２の作動速度を徐々に落としてモータ２の発熱を防止する。これにより、モータ発熱が抑えられ、システムとしては作動を継続することが可能となる。また、従来のシステムのように、システムが突然停止してしまうことを防止できる。さらに、モータ発熱が抑えられるため、モータ各部の温度劣化を防止できる。加えて、モータ速度を落とすことにより、時間当たりの消費エネルギが削減されると共に、ＤＲＹ払拭のような、不要なワイパ動作によるエネルギ浪費を抑えることができ、環境に優しいシステムを提供することが可能となる。
【００３７】
一方、ステップＳ４にて、PointFが検出閾値Ｂ以上の場合には、ＤＲＹ状態相当を超えた過負荷状態であるため、更なる過熱保護処理を行うべく、ステップＳ５に進み、検出閾値Ｃ（第３閾値、例えば、１２０）との比較を行う。この時、PointFが検出閾値Ｃ未満の場合には、ＤＲＹ状態相当の負荷を超える過負荷ではあるが、異常負荷とまでは言えない状態であり、ステップＳ７に進み、第２段階の過熱保護処理として、ワイパの動作状態を間欠作動状態（第２制御状態）に変更する。エナジー払拭モードでは、速度が低下したとは言え、モータ２が連続的に作動しているが、Ｓ７の処理では、モータ停止時間が設定され、モータ２の負荷がエナジー払拭モードよりも低減される。これにより、ワイパが突然停止することなく、モータ２の過熱が抑えられ、モータ各部の温度劣化も防止できる。なお、Ｓ７の間欠作動移行処理は、ワイパ動作が顕著に変化するため、ユーザに各負荷状態を認知させる契機ともなる。
【００３８】
これに対し、ステップＳ５にて、PointFが検出閾値Ｃ以上の場合には、モータ２に大きな負荷が掛かっており、異常負荷と判断し、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、第３段階の過熱保護処理として、緊急処理であるモータ２の作動停止（第３制御状態）を実行する。PointFが検出閾値Ｃ以上となるのは、異物によりワイパアームの動作が妨げられている場合や、外力によってワイパアームが異常に動かされている場合など、システムに尋常ならざる状態が生じている可能性があることが想定される。従って、この場合には、ワイパ動作の継続よりも、システムの保護を優先して、モータ２を停止させる。
【００３９】
このような３段階の過熱保護処理を行った後は、ステップＳ９に進み、過熱保護処理を行っている旨を示すフラグ（過熱保護実行フラグ）を立て、ルーチンを抜ける。ステップＳ９に立てられたフラグは、次の処理機会のステップＳ２にて確認され、フラグが立っている場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、PointFが解除閾値Ｘ（例えば、−２）と比較される。PointFが解除閾値Ｘ（例えば、−２）より大きい場合には、過熱保護処理が必要な状況が継続していると判断し、ステップＳ３以下の処理に進む。これに対し、PointFが解除閾値Ｘ（例えば、−２）以下の場合には、過熱保護処理が必要な状況は解消したと判断し、ステップＳ１１にてフラグを取り下げた後、ワイパを通常払拭動作に戻し（ステップＳ１２）、ルーチンを抜ける。なお、ワイパスイッチ３３がオフされた場合も過熱保護処理は解除され、次回作動時は通常払拭動作が行われる。
【００４０】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、検出閾値Ａ〜Ｃを固定値として前記処理を行っているが、車速に応じてその値を適宜変更しても良い。自動車が走行している場合、走行風により、モータ２が冷却されることが考えられ、例えば、図４のフローチャートのＳ３前段に、車速の有無を判定するステップと、車速有りの場合に検出閾値Ａ〜Ｃを変更するステップを設けても良い。その際、検出閾値Ａ〜Ｃは、前述の例で言えば、検出閾値Ａ＝０→４０、検出閾値Ｂ＝３０→７５、検出閾値Ｃ＝１２０→１５０、のように変更される。なお、車速の有無のみならず、高速時は検出閾値Ａ〜Ｃを大きく、低速時は検出閾値Ａ〜Ｃを小さくするなど、速度の大小に応じて検出閾値Ａ〜Ｃを適宜変更しても良い。
【００４１】
また、モータ負荷ポイントPointFとして、過去の複数回払拭分の平均値を採用する例を示したが、モータ負荷ポイントを累積し、その累積値を所定の閾値と比較して前述同様の処理を行っても良い。この場合、検出閾値Ａ〜Ｃは、例えば、検出閾値Ａ＝０、検出閾値Ｂ＝３０００、検出閾値Ｃ＝１２０００、のように設定され、累積値と各閾値との比較により、エナジー払拭モードや間欠作動、モータ停止などの各処理が実行される。さらに、前述の実施例では、総合負荷ポイントPointSから、負荷ポイントマップ２７用いてモータ負荷ポイントPointFを算出する処理形態を示したが、総合負荷ポイントPointSを直接過負荷判断の対象とすることも可能である。但し、モータ負荷ポイントPointFへの換算処理を行う方が、制御が必要以上に細かくならず、ＣＰＵ２２への負荷も少なくなる。
【００４２】
一方、図７には、図２で開示されたモータとは異なるモータが開示されており、Ｈブリッジ回路３４を備える正逆回転モータが開示されている。本発明は、このような正逆回転モータにも適用可能である。ＣＰＵ２２とワイパスイッチ３３とが通信線３５を介して接続されており、通信線３５から伝達される制御情報に応じてワイパが制御される。なお、図７で開示されている図番は図２と共通のものは同じ番号を使用している。
【００４３】
また、前述の実施例では、本発明をワイパ装置用モータの制御に適用した例を示したが、その適用対象はこれには限定されず、自動車のテールゲートやスライドドア、パワーウインド、サンルーフなどに使用されるモータにも適用可能である。加えて、本発明の制御方法・装置は、自動車用のみならず、各種電動機器用のモータにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１ モータユニット
２ モータ
３ ギアボックス
４ モータ軸
５ 出力軸
６ ヨーク
７ アーマチュアコア
８ コンミテータ
９ 永久磁石
１０ ブラシ
１１ ケースフレーム
１２ ウォーム
１３ ウォーム歯車
１４ 第１ギア
１５ 第２ギア
１６ マグネット
１７ ホールＩＣ
１８ マグネット
１９ プリント基板
２０ ホールＩＣ
２１ ワイパ駆動制御装置
２２ ＣＰＵ
２３ モータ負荷ポイント算出部
２４ ポイント比較部
２５ モータ駆動指令部
２６ ＲＯＭ（格納部）
２７ 負荷ポイントマップ
２８ ＲＡＭ
３１ イグニッションスイッチ
３２ バッテリ
３３ ワイパスイッチ
３４ Ｈブリッジ回路
３５ 通信線
PointF モータ負荷ポイント
PointS 総合ポイント値
dutyP 負荷ポイント値（Duty）
freqP 負荷ポイント値（モータ速度）
voltP 負荷ポイント値（電源電圧）
Ａ 検出閾値（第１閾値）
Ｂ 検出閾値（第２閾値）
Ｃ 検出閾値（第３閾値）
Ｘ 解除閾値
Ｖｃ 現在払拭速度
Ｖｅ エナジーモード払拭速度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの負荷状態に対応して設定されたポイント値を格納する格納部と、
前記モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記格納部の前記ポイント値に基づいて、前記ワイパモータのモータ負荷ポイントを算出するモータ負荷ポイント算出部と、
前記モータ負荷ポイント算出部によって算出された前記モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較するポイント比較部と、
前記ポイント比較部における比較結果に基づいて、前記モータの回転を制御するモータ駆動指令部と、を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３記載の何れか１項に記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータを停止させる第３制御状態が実施される第３閾値を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値と、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値と、前記モータを停止させる第３制御状態が実施される第３閾値を有し、
前記モータ駆動指令部は、前記モータの負荷状態に応じて、通常制御状態と、前記第１制御状態、前記第２制御状態、前記第３制御状態を切り替えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５記載の何れか１項に記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記第１〜第３制御状態が実施されている際に、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記第１〜第３制御状態を解除する解除閾値を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６記載の何れか１項に記載のモータ制御装置において、前記モータは、ワイパアームの往復揺動によって、上反転位置と下反転位置の間を払拭する自動車用ワイパ装置の駆動源として使用されることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
請求項７記載のモータ制御装置において、前記ポイント比較部は、自動車の車速に応じて前記閾値を変更することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項９】
モータの負荷状態に対応したポイント値を設定し、
前記モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記ポイント値に基づいて、前記ワイパモータのモータ負荷ポイントを算出し、
前記モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較し、該比較結果に基づいて、前記モータの回転を制御することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１０】
請求項９記載のモータ制御方法において、前記閾値として、前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値と、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値と、前記モータを停止させる第３制御状態が実施される第３閾値を設定し、
前記モータの負荷状態に応じて、通常制御状態と、前記第１制御状態、前記第２制御状態、前記第３制御状態を切り替えることを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１】
モータの負荷状態に対応して設定されたポイント値を格納する格納部と、
前記モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記格納部の前記ポイント値に基づいて、前記ワイパモータのモータ負荷ポイントを算出するモータ負荷ポイント算出部と、
前記モータ負荷ポイント算出部によって算出された前記モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較するポイント比較部と、
前記ポイント比較部における比較結果に基づいて、前記モータの回転を制御するモータ駆動指令部と、を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３記載の何れか１項に記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータを停止させる第３制御状態が実施される第３閾値を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値と、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値と、前記モータを停止させる第３制御状態が実施される第３閾値を有し、
前記モータ駆動指令部は、前記モータの負荷状態に応じて、通常制御状態と、前記第１制御状態、前記第２制御状態、前記第３制御状態を切り替えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５記載の何れか１項に記載のモータ制御装置において、前記閾値として、前記第１〜第３制御状態が実施されている際に、前記ポイント比較部における前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記第１〜第３制御状態を解除する解除閾値を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６記載の何れか１項に記載のモータ制御装置において、前記モータは、ワイパアームの往復揺動によって、上反転位置と下反転位置の間を払拭する自動車用ワイパ装置の駆動源として使用されることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
請求項７記載のモータ制御装置において、前記ポイント比較部は、自動車の車速に応じて前記閾値を変更することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項９】
モータの負荷状態に対応したポイント値を設定し、
前記モータの現在の負荷状態を検出し、該負荷状態から、前記ポイント値に基づいて、前記ワイパモータのモータ負荷ポイントを算出し、
前記モータ負荷ポイントと所定の閾値とを比較し、該比較結果に基づいて、前記モータの回転を制御することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１０】
請求項９記載のモータ制御方法において、前記閾値として、前記モータ負荷ポイントとの比較の結果、前記モータの回転数を徐々に低下させる第１制御状態が実施される第１閾値と、前記モータを間欠作動させる第２制御状態が実施される第２閾値と、前記モータを停止させる第３制御状態が実施される第３閾値を設定し、
前記モータの負荷状態に応じて、通常制御状態と、前記第１制御状態、前記第２制御状態、前記第３制御状態を切り替えることを特徴とするモータ制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１３０５９６（Ｐ２０１１−１３０５９６Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８７１６０（Ｐ２００９−２８７１６０）
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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