モータ制御装置及びモータ制御方法
【課題】機構部品と組み合わせて使用される電動モータの制御処理にて、従来切り分けが困難であったセンサ等の故障と異物による障害とを区別する。
【解決手段】ＣＰＵ５１は、機構部品が持つたわみと停止後のシステムの挙動に着目し、モータ停止後のセンサ信号値の変化を見ることにより、「故障」と「障害」を識別する。ＣＰＵ５１には、角度センサ４８からの角度検出信号の有無を判定する角度センサ信号認識部６１と、角度検出信号が得られない場合、モータ本体３１の動作を停止させるモータ動作規制部６２を備えている。また、ＣＰＵ５１には、角度検出信号を受信し、モータ停止後における角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部６３と、モータ停止後の角度検出信号の有無により「障害」と「故障」を区別する障害・故障判定部６４が設けられている。
【解決手段】ＣＰＵ５１は、機構部品が持つたわみと停止後のシステムの挙動に着目し、モータ停止後のセンサ信号値の変化を見ることにより、「故障」と「障害」を識別する。ＣＰＵ５１には、角度センサ４８からの角度検出信号の有無を判定する角度センサ信号認識部６１と、角度検出信号が得られない場合、モータ本体３１の動作を停止させるモータ動作規制部６２を備えている。また、ＣＰＵ５１には、角度検出信号を受信し、モータ停止後における角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部６３と、モータ停止後の角度検出信号の有無により「障害」と「故障」を区別する障害・故障判定部６４が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ワイパ装置など、機構部品と組み合わせて使用される電動モータの制御技術に関し、特に、出力軸の固着やセンサ類の不調などの故障と、雪等の異物による障害とを区別可能なモータ制御装置・制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用のワイパシステムや、スライドドアシステム、パワーウインドシステムなどでは、モータの回転出力をリンク等の機構部品によって所望の動作に変換し、ワイパアームやドア、窓ガラスなどを作動させている。このようなシステムでは、モータ出力軸の回転角度を角度センサによって検出し、この検出値に基づいてワイパアーム等の位置を把握してモータの動作を制御している。
【０００３】
一方、これらのシステムでは、異物等によってワイパアーム等の動作に何らかの障害が発生し、モータ出力中に角度センサの信号値に変化がない場合、モータ回転速度が０になったと判断し、モータロックと判定する。その場合、例えば、ワイパシステムでは、モータロックと判定された時点で一旦モータ出力を止め、その後一定時間が経過した時点で改めて出力を再開する。そして、モータロックが所定回数連続して検出された場合、「障害物検出」と判定し、モータへの通電を中止し、払拭動作を停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開 WO2007/52503号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前述のシステムでは、角度センサが故障し、センサからの信号に変化がない場合もモータ回転速度が０と判断される。このため、センサ故障の場合も「障害物検出」となってしまい、異物による障害とセンサ故障の区別が付かない場合が存在する。角度センサが故障している場合、モータ出力軸の回転角度が把握できず、例えば、ワイパシステムでは、ワイパアームの位置を制御装置側にて認識することができない。従って、ワイパアームが動いているにもかかわらず、センサ信号によってワイパアームの位置を把握できず、ワイパブレードがピラー等に干渉してしまうおそれがある、という問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、機構部品と組み合わせて使用される電動モータの制御処理にて、従来切り分けが困難であったセンサ等の故障と異物による障害とを区別することにある。
【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、正逆回転する出力軸を有するモータと、前記出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、前記出力軸に接続された機構部品を介して前記モータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにおける前記モータの制御装置であって、前記角度検出信号を受信し、前記角度センサからの信号の有無を判定する角度センサ信号認識部と、前記角度検出信号が得られない場合、前記モータを停止させるモータ動作規制部と、前記角度検出信号を受信し、前記モータ動作規制部によって前記モータを停止させた後の前記角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部と、前記モータ停止後の前記角度検出信号の有無により、前記モータに生じた異常を障害と故障に識別する障害・故障判定部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、角度検出信号が得られない場合、モータ出力を停止し、その後の角度検出信号の変化を見ることにより、「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理を適切に取ることが可能となる。
【０００９】
前記モータ制御装置において、前記障害・故障判定部により、前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信された場合は、当該システムが、前記被動部材の動作が異物によって妨げられている障害状態にあると判定し、前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信されない場合は、当該システムが、前記出力軸の固着又は前記角度センサの不調による故障状態にあると判定するようにしても良い。また、前記システムとして、前記機構部品を介して前記出力軸の回転が伝達されるワイパアームを有するワイパシステムを採用し、前記被動部材として、前記ワイパアームに連結され、ガラス面上を払拭するワイパブレードを設けても良い。
【００１０】
本発明のモータ制御方法は、正逆回転する出力軸を有するモータと、前記出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、前記出力軸に接続された機構部品を介して前記モータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにおける前記モータの制御方法であって、前記角度検出信号の有無を判定し、前記角度検出信号が得られない場合、前記モータを停止させ、前記モータを停止させた後、前記角度検出信号の変化の有無を判定し、前記モータ停止後の前記角度検出信号の有無により、前記モータに生じた異常を障害と故障に識別することを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、角度検出信号が得られない場合、モータ出力を停止し、その後の角度検出信号の変化を見ることにより、「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理を適切に取ることが可能となる。
【００１２】
前記モータ制御方法において、前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信された場合は、当該システムが、前記被動部材の動作が異物によって妨げられている障害状態にあると判定し、前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信されない場合は、当該システムが、前記出力軸の固着又は前記角度センサの不調による故障状態にあると判定するようにしても良い。また、前記システムとして、前記機構部品を介して前記出力軸の回転が伝達されるワイパアームを有するワイパシステムを採用し、前記被動部材として、前記ワイパアームに連結され、ガラス面上を払拭するワイパブレードを設けても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のモータ制御装置によれば、正逆回転する出力軸を有するモータと、出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、出力軸に接続された機構部品を介してモータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにて、角度検出信号の有無を判定する角度センサ信号認識部と、角度検出信号が得られない場合モータを停止させるモータ動作規制部と、モータを停止後の角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部と、モータ停止後の角度検出信号の有無によりモータに生じた異常を障害と故障に識別する障害・故障判定部と、を設けたので、モータに生じる「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理を適切に取ることが可能となる。
【００１４】
本発明のモータ制御方法によれば、正逆回転する出力軸を有するモータと、出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、出力軸に接続された機構部品を介してモータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにて、角度検出信号の有無を判定し、角度検出信号が得られない場合、モータを停止させ、モータ停止後、角度検出信号の変化の有無を判定し、モータ停止後の角度検出信号の有無により、モータに生じた異常を障害と故障に識別するようにしたので、モータに生じる「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理を適切に取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例である制御処理が適用されるワイパモータを備えたワイパシステムを示す説明図である。
【図２】ＤＲ側のワイパモータの構成を示す断面図である。
【図３】本発明におけるモータ制御系の構成を示す説明図である。
【図４】ＣＰＵにおける障害・故障判定系の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施例である制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、本発明の一実施例である制御処理が適用されるワイパモータを備えたワイパシステムを示す説明図である。図１のワイパシステム１１は、自動車のウインドガラス（フロントガラス）１２に付着した雨水等を拭き取って運転者の視界を確保するために設けられている。
【００１７】
ワイパシステム１１には、被動部材として、ウインドガラス１２に弾圧的に接触する運転席側（ＤＲ側）のワイパブレード１３ａと、助手席側（ＡＳ側）のワイパブレード１３ｂが設けられている。ワイパブレード１３ａはワイパアーム１４ａに、ワイパブレード１３ｂはワイパアーム１４ｂにそれぞれ取り付けられている。ワイパアーム１４ａ,１４ｂは、車体の左右両側部に配置されたワイパ軸１５ａ,１５ｂに取り付けられており、ワイパ軸１５ａ,１５ｂの回転に伴い、所定の角度範囲で揺動する。ワイパシステム１１は対向払拭型の装置となっており、ワイパブレード１３ａ,１３ｂは、ウインドガラス１２の左右両側の上反転位置と、中央部の下反転位置との間の払拭範囲で揺動（往復動）する。
【００１８】
ＤＲ側のワイパアーム１４ａを揺動させるため、車体にはワイパモータ２１ａが取り付けられている。ワイパモータ２１ａは、出力軸２２ａが所定の範囲で正逆回転し、出力軸２２ａは、伝達機構を介してワイパ軸１５ａと接続されている。伝達機構は、出力軸２２ａに固定されたクランクアーム２３ａ、クランクアーム２３ａに接続された連結ロッド２４ａ、連結ロッド２４ａに接続されワイパ軸１５ａに固定された駆動レバー２５ａなどの機構部品から構成されている。ワイパモータ２１ａが作動し出力軸２２ａが回転すると、その回転運動が伝達機構を介してワイパ軸１５ａに伝わり、ワイパアーム１４ａとワイパブレード１３ａが揺動する。
【００１９】
ＡＳ側もＤＲ側と同様の構成となっており、車体には、ワイパアーム１４ｂを揺動駆動するためのワイパモータ２１ｂが取り付けられている。ワイパモータ２１ｂもまた、出力軸２２ｂが所定の範囲で正逆回転し、ワイパモータ２１ｂの出力軸２２ｂは、ＤＲ側と同様に、伝達機構を介してワイパ軸１５ｂと接続されている。伝達機構は、出力軸２２ｂに固定されたクランクアーム２３ｂ、クランクアーム２３ｂに接続された連結ロッド２４ｂ、連結ロッド２４ｂに接続されワイパ軸１５ｂに固定された駆動レバー２５ｂなどの機構部品から構成されている。ワイパモータ２１ｂが作動し出力軸２２ｂが回転すると、その回転運動が伝達機構を介してワイパ軸１５ｂに伝わり、ワイパアーム１４ｂとワイパブレード１３ｂが揺動する。
【００２０】
次に、各ワイパモータ２１ａ,２１ｂの構造について説明する。図２は、ＤＲ側のワイパモータ２１ａの構成を示す断面図である。なお、ＤＲ側のワイパモータ２１ａとＡＳ側のワイパモータ２１ｂは基本的に同様の構造となっているため、以下では主にＤＲ側のワイパモータ２１ａについて説明する。
【００２１】
図２に示すように、ワイパモータ２１ａは減速機構付き電動モータとなっており、モータ本体３１と減速機３２とを有している。モータ本体３１は、いわゆるブラシ付き直流モータとなっている。モータ本体３１は、有底筒状に形成されたモータヨーク３３を有している。モータヨーク３３の内部には、アマチュア軸３４ａを備えたアマチュア３４が回転自在に収容されている。アマチュア軸３４ａには、コミュテータ３５が固定されている。コミュテータ３５には、ブラシホルダ３６に保持された一対のブラシ３７（図中では一方のみを示す）が摺接している。ブラシ３７を介してアマチュア３４に駆動電流が供給されると、その駆動電流の向きに応じて、アマチュア軸３４ａが正転または逆転方向に回転する。
【００２２】
減速機３２は、ギヤケース３８を有している。ギヤケース３８は、バスタブ状に形成された金属製のケース本体３８ａと、ケース本体３８ａを閉塞する樹脂製のカバー３８ｂとを備えている。ケース本体３８ａは、モータ本体３１のモータヨーク３３に固定されている。ギヤケース３８の内部には、減速機構４１が収容されている。アマチュア軸３４ａの回転は、この減速機構４１によって所定の回転数にまで減速され、出力軸２２ａから出力される。
【００２３】
減速機構４１は、ウォームギヤ機構となっている。減速機構４１のウォーム４１ａは、ケース本体３８ａの内部に突出するアマチュア軸３４ａの外周面に、アマチュア軸３４ａと一体に形成されている。ウォーム４１ａに噛み合うウォームホイル４１ｂは、ケース本体３８ａの内部に突出する出力軸２２ａの基端部に固定されている。ケース本体３８ａにはボス部３８ｃが設けられており、出力軸２２ａは、このボス部３８ｃに回転自在に支持されている。出力軸２２ａの先端部は、ギヤケース３８の外部に突出し、前述のクランクアーム２３ａに連結されている。
【００２４】
モータ本体３１の動作を制御するため、ワイパモータ２１ａには、制御基板４２が設けられている。制御基板４２は、カバー３８ｂの内側に固定された状態でギヤケース３８の内部に収容されている。制御基板４２は、配線が施された基板４２ａを備えており、基板４２ａ上には、複数の電気部品４２ｂ（図中には一つのみ示す）が搭載されている。電気部品４２ｂとしては、モータ制御装置であるＣＰＵ５１やＲＯＭ５２，ＲＡＭ５３等の制御系の素子と、ＦＥＴ５４等のパワー系の素子等が搭載されている。
【００２５】
図３は、本発明におけるモータ制御系の構成を示す説明図である。図３に示すように、ＣＰＵ５１は、イグニッションスイッチ４３を介してバッテリ４４と接続されており、ワイパスイッチ５５によってワイパアーム１４ａ,１４ｂの動作形態（ＯＦＦ,ＩＮＴ,ＬＯ,ＨＩ）を切り替えられるようになっている。また、アマチュア軸３４ａの回転を検出するため、制御基板４２には一対の回転センサ４６ａ,４６ｂが設けられており、これに対応して、アマチュア軸３４ａには第１のセンサマグネット４５が固定されている。さらに、出力軸２２ａの回転角度を検出するため、制御基板４２には角度センサ４８が設けられており、これに対応して、出力軸２２ａの基端部には第２のセンサマグネット４７が固定されている。ＣＰＵ５１は、回転センサ４６ａ,４６ｂから入力されるパルス信号と、角度センサ４８から入力される角度検出信号に基づいて、モータ本体３１の動作を制御する。
【００２６】
第１のセンサマグネット４５は、多極着磁マグネットとなっており、環状（リング状）に形成されている。第１のセンサマグネット４５の外周には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように１０極の磁極が着磁されている。第１のセンサマグネット４５は、アマチュア軸３４ａに嵌合固定され、アマチュア軸３４ａと共に回転する。回転センサ４６ａ,４６ｂには、ホール素子センサ（ホールＩＣ）が使用されている。回転センサ４６ａ,４６ｂは、それぞれ互いに所定の間隔を空けて制御基板４２上に固定され、第１のセンサマグネット４５の外周面に対向している。アマチュア軸３４ａが回転すると、回転センサ４６ａ,４６ｂからは、アマチュア軸３４ａの回転速度に応じた周期のパルス信号が出力される。回転センサ４６ａ,４６ｂは、出力されるパルス信号の位相が互いに９０度ずれるように所定の間隔を空けて配置されており、位相のずれ方向は、アマチュア軸３４ａの回転方向に応じて反転する。
【００２７】
回転センサ４６ａ,４６ｂは、ＣＰＵ５１に配線を介して接続されており、回転センサ４６ａ,４６ｂが出力するパルス信号は、ＣＰＵ５１に入力される。回転センサ４６ａ,４６ｂからパルス信号が入力されると、ＣＰＵ５１は、各パルス信号の出現順に基づいてアマチュア軸３４ａの回転方向を認識すると共に、各パルス信号の周期に基づいてアマチュア軸３４ａの回転速度を認識する。そして、これらの認識情報に基づいて、モータ本体３１の動作を制御する。
【００２８】
一方、第２のセンサマグネット４７は円錐台状に形成されており、その外周には、周方向に並ぶ一対の磁極が着磁されている。第２のセンサマグネット４７は、出力軸２２ａと同軸となるように、当該出力軸２２ａの基端部に、制御基板４２に対向して固定されている。出力軸２２ａが回転すると、第２のセンサマグネット４７は出力軸２２ａと共に回転する。角度センサ４８は、第２のセンサマグネット４７の軸方向端面に対向するように制御基板４２上に固定されている。角度センサ４８は、磁気抵抗素子センサ（ＭＲセンサ）となっており、出力軸２２ａが回転すると、角度センサ４８からは出力軸２２ａの基準位置Ｐｓ１からの回転角度ａ１に応じた角度検出信号が出力される。
【００２９】
本実施例では、ワイパアーム１４ａの下反転位置に対応する位置が基準位置Ｐｓ１とされている。基準位置Ｐｓ１から、ワイパアーム１４ａの上反転位置に対応する位置まで出力軸２２ａが回転すると、その回転角度ａ１に比例した角度検出信号が角度センサ４８から出力される。つまり、角度センサ４８は、ワイパアーム１４ａの上下反転位置間にて、出力軸２２ａの回転角度ａ１に比例した角度検出信号を出力する。
【００３０】
角度センサ４８もまたＣＰＵ５１に配線を介して接続されており、ＣＰＵ５１には角度センサ４８からの角度検出信号が入力される。ＣＰＵ５１は、角度センサ４８から角度検出信号が入力されると、この角度検出信号に基づいて、出力軸２２ａの回転角度ａ１、つまり、ワイパアーム１４ａの絶対位置を認識する。ＣＰＵ５１は、この認識情報に基づいて、モータ本体３１の動作を制御する。
【００３１】
なお、ＤＲ側のワイパモータ２１ａの制御基板４２と、ＡＳ側のワイパモータ２１ｂの制御基板４２は、互いに通信線４９ａ,４９ｂによって接続されている。ワイパモータ２１ａの角度センサ４８が出力した角度検出信号は、ワイパモータ２１ｂのＣＰＵ５１にも入力される。また、ワイパモータ２１ｂの角度センサ４８が出力した角度検出信号は、ワイパモータ２１ａのＣＰＵ５１にも入力される。ＤＲ側とＡＳ側のＣＰＵ５１は、それぞれ相手方の角度検出信号を取得して両ワイパアーム１４ａ,１４ｂの位置を認識し、両者が干渉しないようにモータ本体３１を作動させる。
【００３２】
ここで、従来のシステムでは、前述のように、角度センサが故障し、センサからの信号に変化がない場合もモータ回転速度が０と判断される。このため、センサ故障と異物による障害は、その原因や対処方法が全く異なるにもかかわらず、両者の切り分けができていなかった。そこで、本発明による制御処理では、機構部品が持つたわみと停止後のシステムの挙動に着目し、「故障」と「障害」の切り分けを図っている。
【００３３】
一般に、ワイパアームなどの制御対象とセンサ位置（モータ）の間に機構部品が介在するシステムでは、機構部品にたわみ成分が存在する。このため、障害物によりモータロックした場合は、モータ出力を停止させると、その後、機構部品のたわみによる反力を受けてモータが逆転する。従って、「障害」の場合には、モータ停止直後に、機構部品の反動によって出力軸２２ａが若干逆転し、その動きにより角度センサ４８からの信号が変化する。これに対し、出力軸２２ａの固着や角度センサ４８の故障の場合は、出力停止の際に出力軸２２ａがまったく変動しないか、変動した旨の信号が出力されない。つまり、角度センサ４８からの信号が変化しない。
【００３４】
従って、モータ出力中に角度センサの信号値に変化がなく、モータロックと判定した後、モータへの出力を停止しているにもかかわらず、角度センサ４８の信号値に変化がない場合は、「障害」ではなく「故障」と判定することができる。図４は、このような制御処理を行うＣＰＵ５１における障害・故障判定系の構成を示すブロック図である。図４に示すように、ＣＰＵ５１には、モータ速度やブレード位置等に基づいてワイパモータ２１ａをフィードバック制御するモータ駆動指令部６０に加えて、角度センサ４８の出力信号（角度検出信号）を受信し、その有無を判定する角度センサ信号認識部６１と、角度検出信号が得られない場合、モータ本体３１の動作を停止させるモータ動作規制部６２を備えている。また、ＣＰＵ５１には、角度検出信号を受信し、モータ停止後における角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部６３と、モータ停止後の角度検出信号の有無により「障害」と「故障」を区別する障害・故障判定部６４が設けられている。
【００３５】
このような装置構成と処理系を備えたワイパシステム１１では、次のようにしてワイパモータ２１ａ,２１ｂが駆動制御される。図５は、そのフローチャートである。まず、イグニッションスイッチ４３がオンされると、制御基板４２上のＣＰＵ５１等に電源が供給される。このときＣＰＵ５１は、ワイパアーム１４ａが下反転位置にあるときには、角度センサ４８からの角度検出信号に基づいて、ワイパアーム１４ａが下反転位置つまり基準位置Ｐｓ１にあると認識する。この状態でワイパスイッチ５５がオンされると、ＣＰＵ５１は、ワイパアーム１４ａを上反転位置に向けて移動させるようにモータ本体３１を作動させる（ステップＳ１）。モータ本体３１が作動すると、ＣＰＵ５１は、回転センサ４６ａ,４６ｂからのパルス信号に基づいてアマチュア軸３４ａの回転速度を認識し、認識した回転速度を目標速度マップに参照して、ＰＷＭ制御にてモータ本体３１の速度制御を行う。
【００３６】
ワイパアーム１４ａが上反転位置にまで達すると、ＣＰＵ５１は、角度センサ４８からの角度検出信号に基づいてワイパアーム１４ａが上反転位置に達したことを認識する。上反転位置への到達を認識したＣＰＵ５１は、モータ本体３１の作動方向を反転させ、ワイパアーム１４ａを上反転位置から下反転位置に向けて移動させる。そして、ワイパアーム１４ａが下反転位置に達すると、ＣＰＵ５１は、角度センサ４８からの角度検出信号によりワイパアーム１４ａが下反転位置に達したことを認識し、モータ本体３１の動作方向を再度反転させる。以下、同様の行程を繰り返すことにより、ワイパアーム１４ａが所定の角度範囲で揺動払拭動作を行う。
【００３７】
一方、モータ出力中は、角度センサ信号認識部６１によって、角度センサ４８からの角度検出信号の値（以下、センサ信号値と言う）が変化しているか否かが常時監視されている（ステップＳ２）。ステップＳ２では、センサ信号値が規定時間Ａの間に変化しているか否かが判定され、変化がある場合には「障害」や「故障」はないと判断されルーチンを抜ける。これに対し、センサ信号値が規定時間Ａを超えて変化しない場合は、モータ回転速度＝０と判断されステップＳ３に進む。このように、モータ出力中であるにも関わらず、モータ回転速度＝０となっている状況は、「障害」や「故障」のような何らかの異常がシステムに生じていると考えられ、ステップＳ３では、モータ動作規制部６２によってモータ出力を停止し、モータ本体３１を停止させる。
【００３８】
ステップＳ３にてモータ本体３１を停止させた後、ステップＳ４に進み、信号変化検出部６３によって、センサ信号値が規定時間Ｂの間に変化したか否かが判定される。なお、規定時間Ｂは、前記規定時間Ａと同じ値でも良い。前述のように、機構部品が介在するシステムでは、障害物によりモータがロックした場合は、出力停止後にたわみによる反力を受けてモータが逆転する。従って、「障害」の場合には、ステップＳ４にて、規定時間Ｂの間にセンサ信号値の変化が検出される。一方、出力軸２２ａの固着や角度センサ４８の故障の場合は、出力停止後にセンサ信号値は変化しない。そこで、センサ信号値に変化があった場合は、障害・故障判定部６４は、センサ故障ではなく「障害」と判断し、ステップＳ５に進んでモータロックカウンタが所定数（例えば３）に達しているかどうかが判断される。
【００３９】
モータロックカウンタが所定数に達していない場合はステップＳ６に進み、モータロックカウンタを１つインクリメントしてステップＳ１に戻り、モータを再作動させる。異物等によりワイパアームの動作が妨げられている場合、モータを再作動させて障害が除去されれば、ステップＳ２にて信号変化が捉えられ、障害は解決したとしてルーチンを抜ける。これに対して、モータを再作動させても障害が除去されない場合は、Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５と進み、さらにモータロックカウンタを１つインクリメントする。そして、障害により、モータロックが５回連続した場合、すなわち、モータロックカウンタが３となった場合は、ステップＳ５からステップＳ７に進み、当該ワイパシステムが「障害」状態にあると判断し、障害検知処理（例えば、障害発生警告や該当エラーコードの設定等）が実行される。
【００４０】
一方、ステップＳ４にて、センサ信号値が規定時間Ｂの間に変化しなかった場合は、出力軸２２ａの固着によってシステムが全く作動していないか、角度センサ４８が故障してセンサ信号が全く変化しないかの何れかである。そこで、この場合は、障害・故障判定部６４は、当該ワイパシステムが「故障」状態にあると判断し、ステップＳ８に進んで故障処理（例えば、センサ故障警告やモータ故障警告、該当エラーコードの設定等）が実行される。
【００４１】
このように、本発明の制御処理によれば、機構部品が持つたわみと停止後のシステムの挙動に着目し、センサ信号値が変化せずモータ回転速度＝０と判断された場合、モータ出力を停止し、その後のセンサ信号値の変化を見ることにより、「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理（該当エラーコードの設定や、障害排除、部品交換等）を適切に取ることが可能となる。
【００４２】
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、本発明をワイパシステムに適用した例を示したが、本発明は、スライドドアシステムやパワーウインドシステムにも適用可能であり、さらに、機構部品と組み合わせて使用される電動モータの制御全般に応用することが可能である。なお、障害物の検出に際しては、ウインドガラス１２を監視するカメラを設けたり、ワイパブレード１３ａ,１３ｂに圧力センサを埋め込み障害物を検出したりすることも可能である。
【００４３】
また、前述の実施例では、運転席側と助手席側それぞれにモータを配した対向払拭型のワイパシステムに本発明を適用した例について説明したが、１個のモータを駆動源とし、リンク機構によって運転席側と助手席側のワイパアームを連動させる平行払拭型のリバーシングワイパシステムなどにも本発明は適用可能である。
【００４４】
さらに、本実施例では、ワイパアームの絶対位置検出に、磁界の変化を電気抵抗の変化として検出する非接触式の磁気センサ（ＭＲセンサ）を用いているが、基準位置にて信号を出力するセンサ（ホールＩＣなど）と回転センサ４６ａ,４６ｂの組み合わせによってワイパアームの位置検出を行っても良い。この場合、前述のステップＳ２やＳ４では、角度センサ４８からの角度検出信号に代えて、回転センサ４６ａ,４６ｂからのパルス信号を角度検出信号として使用し、その入力や変化の有無を判断する。そして、前記ステップＳ４では、回転センサ４６ａ,４６ｂからのパルス信号が入力されない場合、センサ信号値に変化なしと判断して「故障」と判定する。
【符号の説明】
【００４５】
１１ ワイパシステム
１２ ウインドガラス
１３ａ,１３ｂ ワイパブレード（被動部材）
１４ａ,１４ｂ ワイパアーム
１５ａ,１５ｂ ワイパ軸
２１ａ,２１ｂ ワイパモータ
２２ａ,２２ｂ 出力軸
２３ａ,２３ｂ クランクアーム
２４ａ,２４ｂ 連結ロッド
２５ａ,２５ｂ 駆動レバー
３１ モータ本体
３２ 減速機
３３ モータヨーク
３４ アマチュア
３４ａ アマチュア軸
３５ コミュテータ
３６ ブラシホルダ
３７ ブラシ
３８ ギヤケース
３８ａ ケース本体
３８ｂ カバー
３８ｃ ボス部
４１ 減速機構
４１ａ ウォーム
４１ｂ ウォームホイル
４２ 制御基板
４２ａ 基板
４２ｂ 電気部品
４３ イグニッションスイッチ
４４ バッテリ
４５ 第１のセンサマグネット
４６ａ,４６ｂ 回転センサ
４７ 第２のセンサマグネット
４８ 角度センサ
４９ａ,４９ｂ 通信線
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ ＦＥＴ
５５ ワイパスイッチ
６０ モータ駆動指令部
６１ 角度センサ信号認識部
６２ モータ動作規制部
６３ 信号変化検出部
６４ 障害・故障判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ワイパ装置など、機構部品と組み合わせて使用される電動モータの制御技術に関し、特に、出力軸の固着やセンサ類の不調などの故障と、雪等の異物による障害とを区別可能なモータ制御装置・制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用のワイパシステムや、スライドドアシステム、パワーウインドシステムなどでは、モータの回転出力をリンク等の機構部品によって所望の動作に変換し、ワイパアームやドア、窓ガラスなどを作動させている。このようなシステムでは、モータ出力軸の回転角度を角度センサによって検出し、この検出値に基づいてワイパアーム等の位置を把握してモータの動作を制御している。
【０００３】
一方、これらのシステムでは、異物等によってワイパアーム等の動作に何らかの障害が発生し、モータ出力中に角度センサの信号値に変化がない場合、モータ回転速度が０になったと判断し、モータロックと判定する。その場合、例えば、ワイパシステムでは、モータロックと判定された時点で一旦モータ出力を止め、その後一定時間が経過した時点で改めて出力を再開する。そして、モータロックが所定回数連続して検出された場合、「障害物検出」と判定し、モータへの通電を中止し、払拭動作を停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開 WO2007/52503号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前述のシステムでは、角度センサが故障し、センサからの信号に変化がない場合もモータ回転速度が０と判断される。このため、センサ故障の場合も「障害物検出」となってしまい、異物による障害とセンサ故障の区別が付かない場合が存在する。角度センサが故障している場合、モータ出力軸の回転角度が把握できず、例えば、ワイパシステムでは、ワイパアームの位置を制御装置側にて認識することができない。従って、ワイパアームが動いているにもかかわらず、センサ信号によってワイパアームの位置を把握できず、ワイパブレードがピラー等に干渉してしまうおそれがある、という問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、機構部品と組み合わせて使用される電動モータの制御処理にて、従来切り分けが困難であったセンサ等の故障と異物による障害とを区別することにある。
【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、正逆回転する出力軸を有するモータと、前記出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、前記出力軸に接続された機構部品を介して前記モータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにおける前記モータの制御装置であって、前記角度検出信号を受信し、前記角度センサからの信号の有無を判定する角度センサ信号認識部と、前記角度検出信号が得られない場合、前記モータを停止させるモータ動作規制部と、前記角度検出信号を受信し、前記モータ動作規制部によって前記モータを停止させた後の前記角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部と、前記モータ停止後の前記角度検出信号の有無により、前記モータに生じた異常を障害と故障に識別する障害・故障判定部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、角度検出信号が得られない場合、モータ出力を停止し、その後の角度検出信号の変化を見ることにより、「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理を適切に取ることが可能となる。
【０００９】
前記モータ制御装置において、前記障害・故障判定部により、前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信された場合は、当該システムが、前記被動部材の動作が異物によって妨げられている障害状態にあると判定し、前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信されない場合は、当該システムが、前記出力軸の固着又は前記角度センサの不調による故障状態にあると判定するようにしても良い。また、前記システムとして、前記機構部品を介して前記出力軸の回転が伝達されるワイパアームを有するワイパシステムを採用し、前記被動部材として、前記ワイパアームに連結され、ガラス面上を払拭するワイパブレードを設けても良い。
【００１０】
本発明のモータ制御方法は、正逆回転する出力軸を有するモータと、前記出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、前記出力軸に接続された機構部品を介して前記モータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにおける前記モータの制御方法であって、前記角度検出信号の有無を判定し、前記角度検出信号が得られない場合、前記モータを停止させ、前記モータを停止させた後、前記角度検出信号の変化の有無を判定し、前記モータ停止後の前記角度検出信号の有無により、前記モータに生じた異常を障害と故障に識別することを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、角度検出信号が得られない場合、モータ出力を停止し、その後の角度検出信号の変化を見ることにより、「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理を適切に取ることが可能となる。
【００１２】
前記モータ制御方法において、前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信された場合は、当該システムが、前記被動部材の動作が異物によって妨げられている障害状態にあると判定し、前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信されない場合は、当該システムが、前記出力軸の固着又は前記角度センサの不調による故障状態にあると判定するようにしても良い。また、前記システムとして、前記機構部品を介して前記出力軸の回転が伝達されるワイパアームを有するワイパシステムを採用し、前記被動部材として、前記ワイパアームに連結され、ガラス面上を払拭するワイパブレードを設けても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のモータ制御装置によれば、正逆回転する出力軸を有するモータと、出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、出力軸に接続された機構部品を介してモータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにて、角度検出信号の有無を判定する角度センサ信号認識部と、角度検出信号が得られない場合モータを停止させるモータ動作規制部と、モータを停止後の角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部と、モータ停止後の角度検出信号の有無によりモータに生じた異常を障害と故障に識別する障害・故障判定部と、を設けたので、モータに生じる「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理を適切に取ることが可能となる。
【００１４】
本発明のモータ制御方法によれば、正逆回転する出力軸を有するモータと、出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、出力軸に接続された機構部品を介してモータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにて、角度検出信号の有無を判定し、角度検出信号が得られない場合、モータを停止させ、モータ停止後、角度検出信号の変化の有無を判定し、モータ停止後の角度検出信号の有無により、モータに生じた異常を障害と故障に識別するようにしたので、モータに生じる「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理を適切に取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例である制御処理が適用されるワイパモータを備えたワイパシステムを示す説明図である。
【図２】ＤＲ側のワイパモータの構成を示す断面図である。
【図３】本発明におけるモータ制御系の構成を示す説明図である。
【図４】ＣＰＵにおける障害・故障判定系の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施例である制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、本発明の一実施例である制御処理が適用されるワイパモータを備えたワイパシステムを示す説明図である。図１のワイパシステム１１は、自動車のウインドガラス（フロントガラス）１２に付着した雨水等を拭き取って運転者の視界を確保するために設けられている。
【００１７】
ワイパシステム１１には、被動部材として、ウインドガラス１２に弾圧的に接触する運転席側（ＤＲ側）のワイパブレード１３ａと、助手席側（ＡＳ側）のワイパブレード１３ｂが設けられている。ワイパブレード１３ａはワイパアーム１４ａに、ワイパブレード１３ｂはワイパアーム１４ｂにそれぞれ取り付けられている。ワイパアーム１４ａ,１４ｂは、車体の左右両側部に配置されたワイパ軸１５ａ,１５ｂに取り付けられており、ワイパ軸１５ａ,１５ｂの回転に伴い、所定の角度範囲で揺動する。ワイパシステム１１は対向払拭型の装置となっており、ワイパブレード１３ａ,１３ｂは、ウインドガラス１２の左右両側の上反転位置と、中央部の下反転位置との間の払拭範囲で揺動（往復動）する。
【００１８】
ＤＲ側のワイパアーム１４ａを揺動させるため、車体にはワイパモータ２１ａが取り付けられている。ワイパモータ２１ａは、出力軸２２ａが所定の範囲で正逆回転し、出力軸２２ａは、伝達機構を介してワイパ軸１５ａと接続されている。伝達機構は、出力軸２２ａに固定されたクランクアーム２３ａ、クランクアーム２３ａに接続された連結ロッド２４ａ、連結ロッド２４ａに接続されワイパ軸１５ａに固定された駆動レバー２５ａなどの機構部品から構成されている。ワイパモータ２１ａが作動し出力軸２２ａが回転すると、その回転運動が伝達機構を介してワイパ軸１５ａに伝わり、ワイパアーム１４ａとワイパブレード１３ａが揺動する。
【００１９】
ＡＳ側もＤＲ側と同様の構成となっており、車体には、ワイパアーム１４ｂを揺動駆動するためのワイパモータ２１ｂが取り付けられている。ワイパモータ２１ｂもまた、出力軸２２ｂが所定の範囲で正逆回転し、ワイパモータ２１ｂの出力軸２２ｂは、ＤＲ側と同様に、伝達機構を介してワイパ軸１５ｂと接続されている。伝達機構は、出力軸２２ｂに固定されたクランクアーム２３ｂ、クランクアーム２３ｂに接続された連結ロッド２４ｂ、連結ロッド２４ｂに接続されワイパ軸１５ｂに固定された駆動レバー２５ｂなどの機構部品から構成されている。ワイパモータ２１ｂが作動し出力軸２２ｂが回転すると、その回転運動が伝達機構を介してワイパ軸１５ｂに伝わり、ワイパアーム１４ｂとワイパブレード１３ｂが揺動する。
【００２０】
次に、各ワイパモータ２１ａ,２１ｂの構造について説明する。図２は、ＤＲ側のワイパモータ２１ａの構成を示す断面図である。なお、ＤＲ側のワイパモータ２１ａとＡＳ側のワイパモータ２１ｂは基本的に同様の構造となっているため、以下では主にＤＲ側のワイパモータ２１ａについて説明する。
【００２１】
図２に示すように、ワイパモータ２１ａは減速機構付き電動モータとなっており、モータ本体３１と減速機３２とを有している。モータ本体３１は、いわゆるブラシ付き直流モータとなっている。モータ本体３１は、有底筒状に形成されたモータヨーク３３を有している。モータヨーク３３の内部には、アマチュア軸３４ａを備えたアマチュア３４が回転自在に収容されている。アマチュア軸３４ａには、コミュテータ３５が固定されている。コミュテータ３５には、ブラシホルダ３６に保持された一対のブラシ３７（図中では一方のみを示す）が摺接している。ブラシ３７を介してアマチュア３４に駆動電流が供給されると、その駆動電流の向きに応じて、アマチュア軸３４ａが正転または逆転方向に回転する。
【００２２】
減速機３２は、ギヤケース３８を有している。ギヤケース３８は、バスタブ状に形成された金属製のケース本体３８ａと、ケース本体３８ａを閉塞する樹脂製のカバー３８ｂとを備えている。ケース本体３８ａは、モータ本体３１のモータヨーク３３に固定されている。ギヤケース３８の内部には、減速機構４１が収容されている。アマチュア軸３４ａの回転は、この減速機構４１によって所定の回転数にまで減速され、出力軸２２ａから出力される。
【００２３】
減速機構４１は、ウォームギヤ機構となっている。減速機構４１のウォーム４１ａは、ケース本体３８ａの内部に突出するアマチュア軸３４ａの外周面に、アマチュア軸３４ａと一体に形成されている。ウォーム４１ａに噛み合うウォームホイル４１ｂは、ケース本体３８ａの内部に突出する出力軸２２ａの基端部に固定されている。ケース本体３８ａにはボス部３８ｃが設けられており、出力軸２２ａは、このボス部３８ｃに回転自在に支持されている。出力軸２２ａの先端部は、ギヤケース３８の外部に突出し、前述のクランクアーム２３ａに連結されている。
【００２４】
モータ本体３１の動作を制御するため、ワイパモータ２１ａには、制御基板４２が設けられている。制御基板４２は、カバー３８ｂの内側に固定された状態でギヤケース３８の内部に収容されている。制御基板４２は、配線が施された基板４２ａを備えており、基板４２ａ上には、複数の電気部品４２ｂ（図中には一つのみ示す）が搭載されている。電気部品４２ｂとしては、モータ制御装置であるＣＰＵ５１やＲＯＭ５２，ＲＡＭ５３等の制御系の素子と、ＦＥＴ５４等のパワー系の素子等が搭載されている。
【００２５】
図３は、本発明におけるモータ制御系の構成を示す説明図である。図３に示すように、ＣＰＵ５１は、イグニッションスイッチ４３を介してバッテリ４４と接続されており、ワイパスイッチ５５によってワイパアーム１４ａ,１４ｂの動作形態（ＯＦＦ,ＩＮＴ,ＬＯ,ＨＩ）を切り替えられるようになっている。また、アマチュア軸３４ａの回転を検出するため、制御基板４２には一対の回転センサ４６ａ,４６ｂが設けられており、これに対応して、アマチュア軸３４ａには第１のセンサマグネット４５が固定されている。さらに、出力軸２２ａの回転角度を検出するため、制御基板４２には角度センサ４８が設けられており、これに対応して、出力軸２２ａの基端部には第２のセンサマグネット４７が固定されている。ＣＰＵ５１は、回転センサ４６ａ,４６ｂから入力されるパルス信号と、角度センサ４８から入力される角度検出信号に基づいて、モータ本体３１の動作を制御する。
【００２６】
第１のセンサマグネット４５は、多極着磁マグネットとなっており、環状（リング状）に形成されている。第１のセンサマグネット４５の外周には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように１０極の磁極が着磁されている。第１のセンサマグネット４５は、アマチュア軸３４ａに嵌合固定され、アマチュア軸３４ａと共に回転する。回転センサ４６ａ,４６ｂには、ホール素子センサ（ホールＩＣ）が使用されている。回転センサ４６ａ,４６ｂは、それぞれ互いに所定の間隔を空けて制御基板４２上に固定され、第１のセンサマグネット４５の外周面に対向している。アマチュア軸３４ａが回転すると、回転センサ４６ａ,４６ｂからは、アマチュア軸３４ａの回転速度に応じた周期のパルス信号が出力される。回転センサ４６ａ,４６ｂは、出力されるパルス信号の位相が互いに９０度ずれるように所定の間隔を空けて配置されており、位相のずれ方向は、アマチュア軸３４ａの回転方向に応じて反転する。
【００２７】
回転センサ４６ａ,４６ｂは、ＣＰＵ５１に配線を介して接続されており、回転センサ４６ａ,４６ｂが出力するパルス信号は、ＣＰＵ５１に入力される。回転センサ４６ａ,４６ｂからパルス信号が入力されると、ＣＰＵ５１は、各パルス信号の出現順に基づいてアマチュア軸３４ａの回転方向を認識すると共に、各パルス信号の周期に基づいてアマチュア軸３４ａの回転速度を認識する。そして、これらの認識情報に基づいて、モータ本体３１の動作を制御する。
【００２８】
一方、第２のセンサマグネット４７は円錐台状に形成されており、その外周には、周方向に並ぶ一対の磁極が着磁されている。第２のセンサマグネット４７は、出力軸２２ａと同軸となるように、当該出力軸２２ａの基端部に、制御基板４２に対向して固定されている。出力軸２２ａが回転すると、第２のセンサマグネット４７は出力軸２２ａと共に回転する。角度センサ４８は、第２のセンサマグネット４７の軸方向端面に対向するように制御基板４２上に固定されている。角度センサ４８は、磁気抵抗素子センサ（ＭＲセンサ）となっており、出力軸２２ａが回転すると、角度センサ４８からは出力軸２２ａの基準位置Ｐｓ１からの回転角度ａ１に応じた角度検出信号が出力される。
【００２９】
本実施例では、ワイパアーム１４ａの下反転位置に対応する位置が基準位置Ｐｓ１とされている。基準位置Ｐｓ１から、ワイパアーム１４ａの上反転位置に対応する位置まで出力軸２２ａが回転すると、その回転角度ａ１に比例した角度検出信号が角度センサ４８から出力される。つまり、角度センサ４８は、ワイパアーム１４ａの上下反転位置間にて、出力軸２２ａの回転角度ａ１に比例した角度検出信号を出力する。
【００３０】
角度センサ４８もまたＣＰＵ５１に配線を介して接続されており、ＣＰＵ５１には角度センサ４８からの角度検出信号が入力される。ＣＰＵ５１は、角度センサ４８から角度検出信号が入力されると、この角度検出信号に基づいて、出力軸２２ａの回転角度ａ１、つまり、ワイパアーム１４ａの絶対位置を認識する。ＣＰＵ５１は、この認識情報に基づいて、モータ本体３１の動作を制御する。
【００３１】
なお、ＤＲ側のワイパモータ２１ａの制御基板４２と、ＡＳ側のワイパモータ２１ｂの制御基板４２は、互いに通信線４９ａ,４９ｂによって接続されている。ワイパモータ２１ａの角度センサ４８が出力した角度検出信号は、ワイパモータ２１ｂのＣＰＵ５１にも入力される。また、ワイパモータ２１ｂの角度センサ４８が出力した角度検出信号は、ワイパモータ２１ａのＣＰＵ５１にも入力される。ＤＲ側とＡＳ側のＣＰＵ５１は、それぞれ相手方の角度検出信号を取得して両ワイパアーム１４ａ,１４ｂの位置を認識し、両者が干渉しないようにモータ本体３１を作動させる。
【００３２】
ここで、従来のシステムでは、前述のように、角度センサが故障し、センサからの信号に変化がない場合もモータ回転速度が０と判断される。このため、センサ故障と異物による障害は、その原因や対処方法が全く異なるにもかかわらず、両者の切り分けができていなかった。そこで、本発明による制御処理では、機構部品が持つたわみと停止後のシステムの挙動に着目し、「故障」と「障害」の切り分けを図っている。
【００３３】
一般に、ワイパアームなどの制御対象とセンサ位置（モータ）の間に機構部品が介在するシステムでは、機構部品にたわみ成分が存在する。このため、障害物によりモータロックした場合は、モータ出力を停止させると、その後、機構部品のたわみによる反力を受けてモータが逆転する。従って、「障害」の場合には、モータ停止直後に、機構部品の反動によって出力軸２２ａが若干逆転し、その動きにより角度センサ４８からの信号が変化する。これに対し、出力軸２２ａの固着や角度センサ４８の故障の場合は、出力停止の際に出力軸２２ａがまったく変動しないか、変動した旨の信号が出力されない。つまり、角度センサ４８からの信号が変化しない。
【００３４】
従って、モータ出力中に角度センサの信号値に変化がなく、モータロックと判定した後、モータへの出力を停止しているにもかかわらず、角度センサ４８の信号値に変化がない場合は、「障害」ではなく「故障」と判定することができる。図４は、このような制御処理を行うＣＰＵ５１における障害・故障判定系の構成を示すブロック図である。図４に示すように、ＣＰＵ５１には、モータ速度やブレード位置等に基づいてワイパモータ２１ａをフィードバック制御するモータ駆動指令部６０に加えて、角度センサ４８の出力信号（角度検出信号）を受信し、その有無を判定する角度センサ信号認識部６１と、角度検出信号が得られない場合、モータ本体３１の動作を停止させるモータ動作規制部６２を備えている。また、ＣＰＵ５１には、角度検出信号を受信し、モータ停止後における角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部６３と、モータ停止後の角度検出信号の有無により「障害」と「故障」を区別する障害・故障判定部６４が設けられている。
【００３５】
このような装置構成と処理系を備えたワイパシステム１１では、次のようにしてワイパモータ２１ａ,２１ｂが駆動制御される。図５は、そのフローチャートである。まず、イグニッションスイッチ４３がオンされると、制御基板４２上のＣＰＵ５１等に電源が供給される。このときＣＰＵ５１は、ワイパアーム１４ａが下反転位置にあるときには、角度センサ４８からの角度検出信号に基づいて、ワイパアーム１４ａが下反転位置つまり基準位置Ｐｓ１にあると認識する。この状態でワイパスイッチ５５がオンされると、ＣＰＵ５１は、ワイパアーム１４ａを上反転位置に向けて移動させるようにモータ本体３１を作動させる（ステップＳ１）。モータ本体３１が作動すると、ＣＰＵ５１は、回転センサ４６ａ,４６ｂからのパルス信号に基づいてアマチュア軸３４ａの回転速度を認識し、認識した回転速度を目標速度マップに参照して、ＰＷＭ制御にてモータ本体３１の速度制御を行う。
【００３６】
ワイパアーム１４ａが上反転位置にまで達すると、ＣＰＵ５１は、角度センサ４８からの角度検出信号に基づいてワイパアーム１４ａが上反転位置に達したことを認識する。上反転位置への到達を認識したＣＰＵ５１は、モータ本体３１の作動方向を反転させ、ワイパアーム１４ａを上反転位置から下反転位置に向けて移動させる。そして、ワイパアーム１４ａが下反転位置に達すると、ＣＰＵ５１は、角度センサ４８からの角度検出信号によりワイパアーム１４ａが下反転位置に達したことを認識し、モータ本体３１の動作方向を再度反転させる。以下、同様の行程を繰り返すことにより、ワイパアーム１４ａが所定の角度範囲で揺動払拭動作を行う。
【００３７】
一方、モータ出力中は、角度センサ信号認識部６１によって、角度センサ４８からの角度検出信号の値（以下、センサ信号値と言う）が変化しているか否かが常時監視されている（ステップＳ２）。ステップＳ２では、センサ信号値が規定時間Ａの間に変化しているか否かが判定され、変化がある場合には「障害」や「故障」はないと判断されルーチンを抜ける。これに対し、センサ信号値が規定時間Ａを超えて変化しない場合は、モータ回転速度＝０と判断されステップＳ３に進む。このように、モータ出力中であるにも関わらず、モータ回転速度＝０となっている状況は、「障害」や「故障」のような何らかの異常がシステムに生じていると考えられ、ステップＳ３では、モータ動作規制部６２によってモータ出力を停止し、モータ本体３１を停止させる。
【００３８】
ステップＳ３にてモータ本体３１を停止させた後、ステップＳ４に進み、信号変化検出部６３によって、センサ信号値が規定時間Ｂの間に変化したか否かが判定される。なお、規定時間Ｂは、前記規定時間Ａと同じ値でも良い。前述のように、機構部品が介在するシステムでは、障害物によりモータがロックした場合は、出力停止後にたわみによる反力を受けてモータが逆転する。従って、「障害」の場合には、ステップＳ４にて、規定時間Ｂの間にセンサ信号値の変化が検出される。一方、出力軸２２ａの固着や角度センサ４８の故障の場合は、出力停止後にセンサ信号値は変化しない。そこで、センサ信号値に変化があった場合は、障害・故障判定部６４は、センサ故障ではなく「障害」と判断し、ステップＳ５に進んでモータロックカウンタが所定数（例えば３）に達しているかどうかが判断される。
【００３９】
モータロックカウンタが所定数に達していない場合はステップＳ６に進み、モータロックカウンタを１つインクリメントしてステップＳ１に戻り、モータを再作動させる。異物等によりワイパアームの動作が妨げられている場合、モータを再作動させて障害が除去されれば、ステップＳ２にて信号変化が捉えられ、障害は解決したとしてルーチンを抜ける。これに対して、モータを再作動させても障害が除去されない場合は、Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５と進み、さらにモータロックカウンタを１つインクリメントする。そして、障害により、モータロックが５回連続した場合、すなわち、モータロックカウンタが３となった場合は、ステップＳ５からステップＳ７に進み、当該ワイパシステムが「障害」状態にあると判断し、障害検知処理（例えば、障害発生警告や該当エラーコードの設定等）が実行される。
【００４０】
一方、ステップＳ４にて、センサ信号値が規定時間Ｂの間に変化しなかった場合は、出力軸２２ａの固着によってシステムが全く作動していないか、角度センサ４８が故障してセンサ信号が全く変化しないかの何れかである。そこで、この場合は、障害・故障判定部６４は、当該ワイパシステムが「故障」状態にあると判断し、ステップＳ８に進んで故障処理（例えば、センサ故障警告やモータ故障警告、該当エラーコードの設定等）が実行される。
【００４１】
このように、本発明の制御処理によれば、機構部品が持つたわみと停止後のシステムの挙動に着目し、センサ信号値が変化せずモータ回転速度＝０と判断された場合、モータ出力を停止し、その後のセンサ信号値の変化を見ることにより、「故障」と「障害」を識別することができる。これにより、従来、識別不能であった「故障」と「障害」を確実に切り分けることができ、その後の処理（該当エラーコードの設定や、障害排除、部品交換等）を適切に取ることが可能となる。
【００４２】
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、本発明をワイパシステムに適用した例を示したが、本発明は、スライドドアシステムやパワーウインドシステムにも適用可能であり、さらに、機構部品と組み合わせて使用される電動モータの制御全般に応用することが可能である。なお、障害物の検出に際しては、ウインドガラス１２を監視するカメラを設けたり、ワイパブレード１３ａ,１３ｂに圧力センサを埋め込み障害物を検出したりすることも可能である。
【００４３】
また、前述の実施例では、運転席側と助手席側それぞれにモータを配した対向払拭型のワイパシステムに本発明を適用した例について説明したが、１個のモータを駆動源とし、リンク機構によって運転席側と助手席側のワイパアームを連動させる平行払拭型のリバーシングワイパシステムなどにも本発明は適用可能である。
【００４４】
さらに、本実施例では、ワイパアームの絶対位置検出に、磁界の変化を電気抵抗の変化として検出する非接触式の磁気センサ（ＭＲセンサ）を用いているが、基準位置にて信号を出力するセンサ（ホールＩＣなど）と回転センサ４６ａ,４６ｂの組み合わせによってワイパアームの位置検出を行っても良い。この場合、前述のステップＳ２やＳ４では、角度センサ４８からの角度検出信号に代えて、回転センサ４６ａ,４６ｂからのパルス信号を角度検出信号として使用し、その入力や変化の有無を判断する。そして、前記ステップＳ４では、回転センサ４６ａ,４６ｂからのパルス信号が入力されない場合、センサ信号値に変化なしと判断して「故障」と判定する。
【符号の説明】
【００４５】
１１ ワイパシステム
１２ ウインドガラス
１３ａ,１３ｂ ワイパブレード（被動部材）
１４ａ,１４ｂ ワイパアーム
１５ａ,１５ｂ ワイパ軸
２１ａ,２１ｂ ワイパモータ
２２ａ,２２ｂ 出力軸
２３ａ,２３ｂ クランクアーム
２４ａ,２４ｂ 連結ロッド
２５ａ,２５ｂ 駆動レバー
３１ モータ本体
３２ 減速機
３３ モータヨーク
３４ アマチュア
３４ａ アマチュア軸
３５ コミュテータ
３６ ブラシホルダ
３７ ブラシ
３８ ギヤケース
３８ａ ケース本体
３８ｂ カバー
３８ｃ ボス部
４１ 減速機構
４１ａ ウォーム
４１ｂ ウォームホイル
４２ 制御基板
４２ａ 基板
４２ｂ 電気部品
４３ イグニッションスイッチ
４４ バッテリ
４５ 第１のセンサマグネット
４６ａ,４６ｂ 回転センサ
４７ 第２のセンサマグネット
４８ 角度センサ
４９ａ,４９ｂ 通信線
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ ＦＥＴ
５５ ワイパスイッチ
６０ モータ駆動指令部
６１ 角度センサ信号認識部
６２ モータ動作規制部
６３ 信号変化検出部
６４ 障害・故障判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正逆回転する出力軸を有するモータと、
前記出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、
前記出力軸に接続された機構部品を介して前記モータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにおける前記モータの制御装置であって、
前記角度検出信号を受信し、前記角度センサからの信号の有無を判定する角度センサ信号認識部と、
前記角度検出信号が得られない場合、前記モータを停止させるモータ動作規制部と、
前記角度検出信号を受信し、前記モータ動作規制部によって前記モータを停止させた後の前記角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部と、
前記モータ停止後の前記角度検出信号の有無により、前記モータに生じた異常を障害と故障に識別する障害・故障判定部と、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、前記障害・故障判定部は、
前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信された場合は、当該システムが、前記被動部材の動作が異物によって妨げられている障害状態にあると判定し、
前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信されない場合は、当該システムが、前記出力軸の固着又は前記角度センサの不調による故障状態にあると判定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、
前記システムは、前記機構部品を介して前記出力軸の回転が伝達されるワイパアームを有するワイパシステムであり、
前記被動部材は、前記ワイパアームに連結され、ガラス面上を払拭するワイパブレードであることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
正逆回転する出力軸を有するモータと、
前記出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、
前記出力軸に接続された機構部品を介して前記モータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにおける前記モータの制御方法であって、
前記角度検出信号の有無を判定し、前記角度検出信号が得られない場合、前記モータを停止させ、
前記モータを停止させた後、前記角度検出信号の変化の有無を判定し、
前記モータ停止後の前記角度検出信号の有無により、前記モータに生じた異常を障害と故障に識別することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項５】
請求項１記載のモータ制御方法において、
前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信された場合は、当該システムが、前記被動部材の動作が異物によって妨げられている障害状態にあると判定し、
前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信されない場合は、当該システムが、前記出力軸の固着又は前記角度センサの不調による故障状態にあると判定することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載のモータ制御方法において、
前記システムは、前記機構部品を介して前記出力軸の回転が伝達されるワイパアームを有するワイパシステムであり、
前記被動部材は、前記ワイパアームに連結され、ガラス面上を払拭するワイパブレードであることを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１】
正逆回転する出力軸を有するモータと、
前記出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、
前記出力軸に接続された機構部品を介して前記モータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにおける前記モータの制御装置であって、
前記角度検出信号を受信し、前記角度センサからの信号の有無を判定する角度センサ信号認識部と、
前記角度検出信号が得られない場合、前記モータを停止させるモータ動作規制部と、
前記角度検出信号を受信し、前記モータ動作規制部によって前記モータを停止させた後の前記角度検出信号の変化の有無を判定する信号変化検出部と、
前記モータ停止後の前記角度検出信号の有無により、前記モータに生じた異常を障害と故障に識別する障害・故障判定部と、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、前記障害・故障判定部は、
前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信された場合は、当該システムが、前記被動部材の動作が異物によって妨げられている障害状態にあると判定し、
前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信されない場合は、当該システムが、前記出力軸の固着又は前記角度センサの不調による故障状態にあると判定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、
前記システムは、前記機構部品を介して前記出力軸の回転が伝達されるワイパアームを有するワイパシステムであり、
前記被動部材は、前記ワイパアームに連結され、ガラス面上を払拭するワイパブレードであることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
正逆回転する出力軸を有するモータと、
前記出力軸の回転角度を検出し、角度検出信号を出力する角度センサと、
前記出力軸に接続された機構部品を介して前記モータによって駆動される被動部材と、を有するシステムにおける前記モータの制御方法であって、
前記角度検出信号の有無を判定し、前記角度検出信号が得られない場合、前記モータを停止させ、
前記モータを停止させた後、前記角度検出信号の変化の有無を判定し、
前記モータ停止後の前記角度検出信号の有無により、前記モータに生じた異常を障害と故障に識別することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項５】
請求項１記載のモータ制御方法において、
前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信された場合は、当該システムが、前記被動部材の動作が異物によって妨げられている障害状態にあると判定し、
前記モータ停止後に前記角度検出信号が受信されない場合は、当該システムが、前記出力軸の固着又は前記角度センサの不調による故障状態にあると判定することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載のモータ制御方法において、
前記システムは、前記機構部品を介して前記出力軸の回転が伝達されるワイパアームを有するワイパシステムであり、
前記被動部材は、前記ワイパアームに連結され、ガラス面上を払拭するワイパブレードであ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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２４５８６７（Ｐ２０１２−２４５８６７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８７３４（Ｐ２０１１−１１８７３４）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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