ワイパー制御装置
【課題】モータの駆動時間から推定したり、モータ回転角度から推定することなくマスキング時間を設定し雨滴量に応じて払拭モードを決定可能なワイパー制御装置を提供すること。
【解決手段】雨滴量に応じた払拭モードで車両用ウィンドウ１１の雨滴を払拭するワイパー制御装置２１であって、一部又は全体が磁気を帯びたワイパーブレード１２と、雨滴量を検出するレインセンサ１３と、前記レインセンサに配置されたホール素子と、前記ホール素子が前記ワイパーブレードの接近に伴う磁界の変化を検出した場合、前記レインセンサが検出した雨滴量データに基づく払拭モードの決定を停止する払拭モード決定手段２１と、を有することを特徴とする。
【解決手段】雨滴量に応じた払拭モードで車両用ウィンドウ１１の雨滴を払拭するワイパー制御装置２１であって、一部又は全体が磁気を帯びたワイパーブレード１２と、雨滴量を検出するレインセンサ１３と、前記レインセンサに配置されたホール素子と、前記ホール素子が前記ワイパーブレードの接近に伴う磁界の変化を検出した場合、前記レインセンサが検出した雨滴量データに基づく払拭モードの決定を停止する払拭モード決定手段２１と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨滴量に応じた払拭モードで車両用ウィンドウの雨滴を払拭するワイパー制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
雨天走行中の乗員の視界を確保するため、車両の前面ガラスに雨滴を払拭するワイパー装置が装備されることが多い。マニュアル型のワイパー装置は、運転者によるワイパーコントロールスイッチの操作ポジション（HiやLow）に応じて、ワイパーブレードの払拭速度を変えることができる。
【０００３】
一方、オート型のワイパー装置は、雨滴を検出してワイパーブレードの駆動を開始又は停止したり、雨滴量に応じて払拭速度を自動的に切り替えることができる。このため、オート型のワイパー装置が装備された車両では、雨滴量を検出するレインセンサが搭載されている。レインセンサの位置は決められていないが、例えば、運転者や助手席乗員の視界を遮らない前面ガラスの例えば略中央上端付近に配置されることが多い。
【０００４】
しかし、ワイパーブレードがレインセンサの検知エリアを通過する際は、ワイパーブレードを雨滴と誤検知するおそれがある。また、検知エリアに到達するまでにワイパーブレードが拭った雨が検知エリアに進入することになり、レインセンサが正確な雨滴量を検出できないおそれがある。このため、レインセンサの検知エリアをワイパーブレードが通過する際は、レインセンサが雨滴量を検出しない検出禁止区間（又は時間を単位としてマスキング時間という）が設けられる。
【０００５】
ワイパー装置が検出禁止区間を決定する手法として、ワイパー装置が、ワイパブレードの駆動信号を出力した時からの経過時間を監視する手法がある（例えば、特許文献１参照。）。払拭速度が既知であれば、ワイパーブレードの停止位置（収納位置）からレインセンサまでの到達時間も分かるので、経過時間がある範囲にある間をマスキング時間とすればよい。
【０００６】
また、ワイパーブレードを駆動するモータの回転角度をホール素子などで検出する手法がある（例えば、特許文献２参照。）。モータの回転角度とワイパーブレードの払拭位置は対応しているので、モータの回転角度がある範囲にある間をマスキング時間とすればよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６３１８２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０２０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のような経過時間を監視する手法は、ワイパーブレードの払拭速度が不安定だと、マスキング時間と、実際にワイパーブレードがレインセンサの検知エリアを払拭するタイミングとがずれてしまうという問題がある。例えば、電圧の低下、温度、ガラス面の濡れ具合等により払拭速度が変化することが知られている。払拭速度が変化すると、払拭を開始したワイパーブレードがレインセンサの検知エリアに到達するまでの時間も一定にならない。一定にならないことを想定して、マスキング時間を長めに取ることもできるが、そうすると雨滴量の検出時間が短くなってしまうため、雨滴量の検出精度が低下してしまう。また、雨滴量の検出精度が低下してもよいように、雨量変化に対しワイパー装置が制御する払拭速度の応答性を低下させる必要が生じてしまう。この場合、雨滴量に対する払拭速度の応答性に対し運転者等が違和感を抱くおそれがある。
【０００９】
また、特許文献２のようなモータの回転角度をホール素子などで検出する手法では、構造が複雑化するという問題がある。モータの回転角度をホール素子で検出する場合、モータの出力回転軸に磁石を配置し、それをホール素子で電気信号（パルス）に変換する。パルスはワイヤーハーネスによりＥＣＵに送信される。ＥＣＵは入力回路でパルスを成形するなどしてＣＰＵがパルス数をカウントする。このように、この手法はワイヤーハーネスとＥＣＵを使用した処理が必要になってしまう。また、ワイパーブレードの位置は、機械部品の摩耗や劣化により、モータの回転角度とずれることがある。すなわち、ガラス面が十分に濡れていない状態や風圧が大きくなる高い車速での走行中にワイパーブレードが払拭すると、機械部品は摩耗したり劣化する。雨滴量の検知エリアは、モータから最も遠い位置にあるので、モータ出力軸からリンク機構を経て接続されるワイパーブレードの先端の位置は、モータの回転角度から推定される位置とずれる場合がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、モータの駆動時間から推定したり、モータ回転角度から推定することなくマスキング時間を設定し雨滴量に応じて払拭モードを決定可能なワイパー制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、雨滴量に応じた払拭モードで車両用ウィンドウの雨滴を払拭するワイパー制御装置であって、一部又は全体が磁気を帯びたワイパーブレードと、雨滴量を検出するレインセンサと、前記レインセンサに配置されたホール素子と、前記ホール素子が前記ワイパーブレードの接近に伴う磁界の変化を検出した場合、前記レインセンサが検出した雨滴量データに基づく払拭モードの決定を停止する払拭モード決定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
モータの駆動時間から推定したり、モータ回転角度から推定することなくマスキング時間を設定し雨滴量に応じて払拭モードを決定可能なワイパー制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】前面ガラスに配置されたレインセンサ等を説明する図の一例である。
【図２】ワイパーブレードの構造図の一例である。
【図３】ワイパー装置の制御系を説明する図の一例である。
【図４】ワイパー装置の動作手順を示すフローチャート図の一例である（実施例１）。
【図５】ワイパー装置の動作手順を示すフローチャート図の一例である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、前面ガラスに配置されたレインセンサ等を説明する図の一例である。レインセンサ１３は、車幅方向の略中央で前面ガラス１１の上端付近の車室内に固定されている。本実施形態のレインセンサ１３は、図示する場所以外に、運転者の視界を遮るなどの理由がなければどの場所に配置されていてもよい。また、リアガラスにレインセンサを配置して、リアガラスのワイパーブレードの払拭速度を雨滴量に応じて制御してもよい。
【００１６】
モータ（後述するウィンドシールドワイパーモータ）が回転すると不図示のリンク機構がワイパーブレード１２を扇形状に移動させる。モータ回転角がある範囲にある間、ワイパーブレードは前面ガラスの下側から円弧を描くように前面ガラスの側面方向に移動し（正転）、モータ回転角がある範囲に入ると、ワイパーブレードは前面ガラスの側面方向から円弧を描くように前面ガラスの下側方向に移動する（逆転）。モータが１回転する間に正転と逆転が１回生じる。これにより、図示する払拭領域が得られる。レインセンサ１３は液滴が付着する位置に配置されるので、検知エリアの少なくとも一部は払拭領域と重複している。なお、ワイパーブレードの駆動方式はどのような方法でもよく、モータが回転方向を切り替えることでワイパーブレードを往復させてもよい。
【００１７】
レインセンサ１３は、前面ガラス１１に向けて発光した赤外線の反射光を利用して雨滴量を検出する。このため、レインセンサ１３は、赤外線発光ダイオードの発光素子、フォトダイオードにより構成された受光素子を有する。前面ガラス１１に雨滴が付着していない場合、発光素子が発した赤外線は、室内側から前面ガラス１１の外壁まで到達するが、その外壁で反射するため赤外線の一部は、受光素子に入射する。
【００１８】
前面ガラス１１に雨滴が付着している場合、前面ガラス１１の外壁まで到達した赤外線は、ガラスと雨滴に対する赤外線の屈折率の違いにより、外壁で反射せずに直進する光量が増える。このため、前面ガラス１１の外壁による反射量が減るため、前面ガラス１１の外壁に雨滴が付着していない場合に比べて、受光素子に入射される赤外線の光量が低下する。レインセンサ１３は、赤外線の光量が低下したことから雨滴が付着していることを検出する。
【００１９】
また、受光素子が受光する光量は、雨滴量と相関しているので、レインセンサ１３は光量から雨滴量を検出する。なお、受光素子は、発光素子が赤外線を発生したタイミングでのみ、赤外線を受光することで、発光素子が発した赤外線以外の光を受光することを防止している。
【００２０】
本実施形態のレインセンサ１３にはホールＩＣが配置されている。レインセンサ１３は発光素子を発光させる制御をしたり、受光した光量から雨滴量を決定するマイコンを備えている。マイコンは基板に固定されているので、この基板に少なくとも１つ以上のホールＩＣが配置される。
【００２１】
ホールＩＣは、磁界の変化を検出するホール素子を備えたＩＣである。後述するように、ワイパーブレード１２の少なくとも検知エリアを通過する部位は磁化されている。このため、ホールＩＣは、ワイパーブレード１２が検知エリア（レインセンサ）に接近したことを検出することができる。ホールＩＣはワイパーブレード１２が接近したことを示す磁界の変化を検出すると基板のマイコンに通知する。
【００２２】
ホールＩＣが１つの場合、ホールＩＣは基板の例えば中央付近などに配置される。これにより、正転方向と逆転方向のどちらの方向から接近するワイパーブレードも検出できる。
【００２３】
ホールＩＣが２つ配置される場合、１つは、鉛直方向下側の基板の外縁付近に配置されている。すなわち、前面ガラス１１の下側のワイパーブレード１２の収納位置からレインセンサ１３に接近する方向に払拭してくるワイパーブレード１２を、検知エリアの通過前に検出する。
【００２４】
また、２つめのホールＩＣは、基板において、逆転方向のワイパーブレード１２が最も早く接近する位置に配置される。これにより、逆転方向においてワイパーブレード１２が検知エリアに接近したことを検出できる。なお、３つ以上のホールＩＣを配置してもよい。
【００２５】
後述するワイパーＥＣＵは、レインセンサ（ホールＩＣ）がワイパーブレード１２の接近を検出してから、所定時間が経過するとワイパーブレード１２が検知エリアを通過したと判定する。したがって、正転方向と逆転方向のそれぞれで、接近が検出されてから所定時間が経過するまではマスキング時間である。所定時間は、ワイパーブレード１２が検知エリアを通過し終わるまでの時間であり、ワイパーブレード１２の払拭速度によって異なる。
【００２６】
図２は、ワイパーブレード１２の構造図の一例を示す。ワイパーブレード１２は、前面ガラス側から順に、グラファイトコートラバー１２３、ブレード１２２、樹脂カバー１２１の３つの部品から構成されている。ブレード１２２の略中央部がリンク機構と接続されている。グラファイトコートラバー１２３はその長手方向に渡って前面ガラス１１と接触しており、ブレード１２２と共に円弧を描くように移動する。これにより、グラファイトコートラバー１２３が前面ガラス１１の雨滴を払拭するので、払拭領域の雨滴が払拭され運転席や助手席の視界が確保される。樹脂カバー１２１はブレード１２２を外気から保護すると共に美観を向上させる部品である。
【００２７】
本実施形態のブレード１２２は検知エリアを通過する部位（又は全体でもよい）が磁化されている。磁化とは、磁界中の物体が磁気を帯びることをいう。磁化された物体は磁化された状態を、その物体の保磁力に応じて維持する。検知エリアを通過するブレード１２２の部位が磁化されていることで、ホールＩＣはワイパーブレード１２の接近を検出できる。なお、ブレード１２２の部位を磁化しておくのでなく、ブレード１２２が検知エリアを通過する部位に磁石を固定しておいてもよい。磁石にはフェライト磁石、ネオジム磁石など一般的なものを使用できる。しかしながら、磁石を用いるよりも磁化しておく方が、磁石の固定などの作業工程を省略でき、また、ワイパーブレード１２の振動などにより取り外れるおそれがないという利点がある。また、磁石を用いた場合はブレード１２２の磁化工程が不要になるという利点がある。なお、磁化する部位又は磁石を固定する部位は２箇所以上でもよい。
【００２８】
図３は、ワイパー装置１００の制御系を説明する図の一例である。ワイパーＥＣＵ２１にはワイパーコントロールスイッチ２３、ウォッシャスイッチ２４、ウォッシャモータ２５、メインリレー２６、感度調節ボリューム２２、Ｌｏ／Ｈｉ切換リレー２７、及び、レインセンサ１３等が接続されている。
【００２９】
ワイパーＥＣＵ２１は、ＣＰＵ、プログラムを記憶したＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイコンである。マイコンではなくリレー回路として実装してもよい。
【００３０】
ワイパーコントロールスイッチ２３には、ＭＩＳＴ、ＯＦＦ、ＡＵＴＯ、Ｌｏ、Ｈｉの操作ポジションがある。運転者が例えばＭＩＳＴに設定すると、ワイパーＥＣＵ２１はＴｒ１をＯＮにすることでメインリレー２６をＯＮにする。これにより、＋ＩＧからメインリレー２６及びＬｏ／Ｈｉ切換リレー２７を介してウィンドシールドワイパーモータ２８に電流が流れ、ワイパーブレード１２がＬｏで動作する。ワイパーＥＣＵ２１はモータが1回転したこと（ワイパーブレード１２が所定位置に戻ったこと）を検出するか、所定時間が経過したことを検出してＴｒ１をＯＦＦにする。これにより１度だけ、ワイパーブレード１２が作動する。運転者がワイパーコントロールスイッチ２３をＬｏ／Ｈｉに設定した場合、ワイパーＥＣＵ２１は同様にメインリレー２６をＯＮにし、Ｔｒ２をＯＮ／ＯＦＦしてＬｏ／Ｈｉ切換リレー２７をＬＯ側又はＨｉ側に切り換る（ワイパーブレードの払拭速度を切り換える）。運転者が操作ポジションを切り換えるまで、メインリレー２６をONに維持する。
【００３１】
運転者がＡＵＴＯに設定した場合、ワイパーＥＣＵ２１はＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信Ｉ／Ｆ３０を介してレインセンサ１３と通信し、雨滴の検出を開始させる。ワイパーＥＣＵ２１は、例えばサイクル時間毎に、レインセンサ１３に雨滴量を要求する。レインセンサ１３は、検出した雨滴量又は払拭速度指示信号（例えば、間欠動作指示、Ｌｏ連続動作指示、Ｈｉ連続動作指示）をワイパーＥＣＵ２１に送信する。ワイパーＥＣＵ２１は、雨滴量又は払拭速度指示信号に基づきメインリレー２６及びＬｏ／Ｈｉ切換リレー２７を制御することで、ワイパーブレード１２は雨滴量に応じた払拭モード（間欠、Ｌｏ、Ｈｉ）で雨滴を払拭する。
【００３２】
感度調整ボリューム２２は運転者からレインセンサ１３の感度の調整を受け付ける。感度調整ボリューム２２は例えば可変抵抗であり、ワイパーＥＣＵ２１は抵抗値に基づき雨滴量又は払拭速度指示信号に対する払拭速度の制御の応答速度を変更する。
【００３３】
また、本実施形態のレインセンサ１３は、ホールＩＣがワイパーブレード１２の接近を検出したことを、ＬＩＮ通信Ｉ／Ｆ３０を介してワイパーＥＣＵ２１に通知する。接近はワイパーブレード１２の正転時と逆転時の両方で検知される。ワイパーＥＣＵ２１は、接近検出の通知を取得した時を起点に、ワイパーブレード１２の払拭速度に応じたマスキング時間を決定する。そして、ワイパーＥＣＵ２１は、マスキング時間の間、レインセンサ１３に雨滴量の検出を要求しない。また、レインセンサ１３側から雨滴量又は払拭速度指示信号が通知されても無視する。これにより、レインセンサ１３の検知エリアをワイパーブレード１２が通過している間、ワイパーＥＣＵ２１は正確でない雨滴量に基づき払拭モードを制御することを禁止できる。
【００３４】
なお、ウォッシャスイッチ２４は、運転者がウォッシャー液を前面ガラス１１に噴射させるためのスイッチである。ウォッシャスイッチ２４がONの間、ウォッシャモータ２５が作動しウォッシャー液が噴射される。
【００３５】
図４は、ワイパー装置１００の動作手順を示すフローチャート図の一例である。図４の手順はワイパーコントロールスイッチ２３がＡＵＴＯに設定されている間、繰り返し実行される。
【００３６】
ワイパーＥＣＵ２１はサイクル時間毎にワイパーが作動中か否かを判定する（Ｓ１０）。この場合のワイパーが作動中であるとは、メインリレー２６がＯＮであることをいう。メインリレー２６がＯＮでなければ、ワイパーブレード１２はレインセンサ１３の検知エリアに進入しないためである。ワイパーが作動中でない場合（Ｓ１０のＮｏ）、ワイパーＥＣＵ２１は次のサイクル時間まで待機する。
【００３７】
ワイパーが作動中である場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、ワイパーＥＣＵ２１はレインセンサ１３から磁気を検出したという通知を取得したか否かを判定する（Ｓ２０）。
【００３８】
磁気を検出したという通知を取得しない場合（Ｓ２０Ｎｏ）、雨滴量は正確であると推定してよいので、雨滴量センシング処理を行った後、次の払拭モードを決定する（Ｓ４０）。なお、雨滴量センシング処理とはレインセンサ１３から雨滴量を取得する処理を言う。
【００３９】
磁気を検出したという通知を取得した場合（Ｓ２０Ｙｅｓ）、雨滴量が正確でないおそれがあるので、ワイパーＥＣＵ２１はマスキング処理を行う（Ｓ３０）。マスキング処理は、所定時間、レインセンサ１３から雨滴量に取得するタイミングになっても、レインセンサ１３から雨滴量を取得する処理を停止すること、又は、レインセンサ１３から雨滴量が通知されても破棄することをいう。この場合、ワイパーＥＣＵ２１は最後に設定した払拭モード（間欠、Ｌｏ、Ｈｉ）でウィンドシールドワイパーモータ２８を駆動する。
【００４０】
以上のように、本実施形態のワイパーＥＣＵ２１はワイパーブレード１２の接近を直接検出するので、駆動開始からの経過時間によりマスキング時間を決定する必要がない。よって、必要最小限のマスキング時間を設定すればよく、雨滴量を精度よく判定でき、払拭モード決定の応答性を良好に維持できる。また、ワイパーＥＣＵ２１はウィンドシールドワイパーモータ２８からパルスを検出する必要もないので、構造が複雑になることもない。
【００４１】
また、ワイパー装置１００の設計変更により、ワイパーブレード１２の払拭速度、払拭パターン、レインセンサ１３の搭載位置等に変更が生じた場合でも、マスキング時間の決定を含む制御ロジックや定数の見直しが不要になる。
【実施例２】
【００４２】
本実施例では、ワイパーＥＣＵ２１のＲＡＭに雨滴量データを書き込むワイパー装置１００について説明する。ワイパーブレード１２の構造、ワイパー装置１００については実施例１と同様なので図示を省略する。
【００４３】
ワイパーＥＣＵ２１のマイコンは、一般的なマイコンと同様にＲＡＭを有している。このＲＡＭに最後に検出された雨滴量データを記憶しておく。こうすることで、ワイパーブレード１２が検知エリアを通過中も、払拭モードを決定することができる。なお、雨滴量データの記憶場所はＲＡＭ以外の例えばフラッシュメモリなどでもよい。
【００４４】
図５は、ワイパー装置１００の動作手順を示すフローチャート図の一例である。図５の手順はワイパーコントロールスイッチ２３がＡＵＴＯに設定されている間、繰り返し実行される。
【００４５】
ワイパーＥＣＵ２１はサイクル時間毎にワイパーが作動中か否かを判定する（Ｓ１０）。
【００４６】
磁気を検出したという通知を取得しない場合（Ｓ２０Ｎｏ）、雨滴量は正確であると推定してよいので、レインセンサ１３から雨滴量を取得する雨滴量センシング処理を行う（Ｓ４１）。
【００４７】
次いで、ワイパーＥＣＵ２１は雨滴量データをＲＡＭに書き込む（Ｓ５０）。すなわち、正確であると推定される雨滴量データがＲＡＭに記憶される。この後、過去の雨滴量データが読み出されたタイミングで次の払拭モードが決定される。
【００４８】
また、磁気を検出したという通知を取得した場合（Ｓ２０Ｙｅｓ）、雨滴量が正確でないおそれがあるので、ワイパーＥＣＵ２１はマスキング処理を行う（Ｓ３０）。すなわち、雨滴量センシング処理を行わない。
【００４９】
次に、ワイパーＥＣＵ２１は、ＲＡＭから雨滴量データを読み出す（Ｓ６０）。ＲＡＭから雨滴量データを読み出すことで、正確であると推定された雨滴量データを使用することができる。また、ワイパーＥＣＵ２１は、磁気を検出したという通知を取得する直前に取得している雨滴量データを消去する。ワイパーブレード１２の接近が検出される直前の雨滴量データは不正確なおそれがあるので、磁気検出前の雨滴量データを消去することで、より適切な払拭モードを決定できる。このような処理は、複数の雨滴量データを払拭モードの決定に使用する場合に有効である。
【００５０】
ついで、ワイパーＥＣＵ２１は、ＲＡＭから読み出した雨滴量データに基づき次の払拭モードを決定する（Ｓ７０）。
【００５１】
本実施例のワイパー装置１００によれば、実施例１の効果に加え、磁気が検出された時も、雨滴量データに基づき次の払拭モードを決定することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１１ 前面ガラス
１２ ワイパーブレード
１３ レインセンサ
２１ ワイパーＥＣＵ
２３ ワイパーコントロールスイッチ
２６ メインリレー
２７ Ｌｏ／Ｈｉ切換リレー
２８ ウィンドシールドワイパーモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨滴量に応じた払拭モードで車両用ウィンドウの雨滴を払拭するワイパー制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
雨天走行中の乗員の視界を確保するため、車両の前面ガラスに雨滴を払拭するワイパー装置が装備されることが多い。マニュアル型のワイパー装置は、運転者によるワイパーコントロールスイッチの操作ポジション（HiやLow）に応じて、ワイパーブレードの払拭速度を変えることができる。
【０００３】
一方、オート型のワイパー装置は、雨滴を検出してワイパーブレードの駆動を開始又は停止したり、雨滴量に応じて払拭速度を自動的に切り替えることができる。このため、オート型のワイパー装置が装備された車両では、雨滴量を検出するレインセンサが搭載されている。レインセンサの位置は決められていないが、例えば、運転者や助手席乗員の視界を遮らない前面ガラスの例えば略中央上端付近に配置されることが多い。
【０００４】
しかし、ワイパーブレードがレインセンサの検知エリアを通過する際は、ワイパーブレードを雨滴と誤検知するおそれがある。また、検知エリアに到達するまでにワイパーブレードが拭った雨が検知エリアに進入することになり、レインセンサが正確な雨滴量を検出できないおそれがある。このため、レインセンサの検知エリアをワイパーブレードが通過する際は、レインセンサが雨滴量を検出しない検出禁止区間（又は時間を単位としてマスキング時間という）が設けられる。
【０００５】
ワイパー装置が検出禁止区間を決定する手法として、ワイパー装置が、ワイパブレードの駆動信号を出力した時からの経過時間を監視する手法がある（例えば、特許文献１参照。）。払拭速度が既知であれば、ワイパーブレードの停止位置（収納位置）からレインセンサまでの到達時間も分かるので、経過時間がある範囲にある間をマスキング時間とすればよい。
【０００６】
また、ワイパーブレードを駆動するモータの回転角度をホール素子などで検出する手法がある（例えば、特許文献２参照。）。モータの回転角度とワイパーブレードの払拭位置は対応しているので、モータの回転角度がある範囲にある間をマスキング時間とすればよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６３１８２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０２０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のような経過時間を監視する手法は、ワイパーブレードの払拭速度が不安定だと、マスキング時間と、実際にワイパーブレードがレインセンサの検知エリアを払拭するタイミングとがずれてしまうという問題がある。例えば、電圧の低下、温度、ガラス面の濡れ具合等により払拭速度が変化することが知られている。払拭速度が変化すると、払拭を開始したワイパーブレードがレインセンサの検知エリアに到達するまでの時間も一定にならない。一定にならないことを想定して、マスキング時間を長めに取ることもできるが、そうすると雨滴量の検出時間が短くなってしまうため、雨滴量の検出精度が低下してしまう。また、雨滴量の検出精度が低下してもよいように、雨量変化に対しワイパー装置が制御する払拭速度の応答性を低下させる必要が生じてしまう。この場合、雨滴量に対する払拭速度の応答性に対し運転者等が違和感を抱くおそれがある。
【０００９】
また、特許文献２のようなモータの回転角度をホール素子などで検出する手法では、構造が複雑化するという問題がある。モータの回転角度をホール素子で検出する場合、モータの出力回転軸に磁石を配置し、それをホール素子で電気信号（パルス）に変換する。パルスはワイヤーハーネスによりＥＣＵに送信される。ＥＣＵは入力回路でパルスを成形するなどしてＣＰＵがパルス数をカウントする。このように、この手法はワイヤーハーネスとＥＣＵを使用した処理が必要になってしまう。また、ワイパーブレードの位置は、機械部品の摩耗や劣化により、モータの回転角度とずれることがある。すなわち、ガラス面が十分に濡れていない状態や風圧が大きくなる高い車速での走行中にワイパーブレードが払拭すると、機械部品は摩耗したり劣化する。雨滴量の検知エリアは、モータから最も遠い位置にあるので、モータ出力軸からリンク機構を経て接続されるワイパーブレードの先端の位置は、モータの回転角度から推定される位置とずれる場合がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、モータの駆動時間から推定したり、モータ回転角度から推定することなくマスキング時間を設定し雨滴量に応じて払拭モードを決定可能なワイパー制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、雨滴量に応じた払拭モードで車両用ウィンドウの雨滴を払拭するワイパー制御装置であって、一部又は全体が磁気を帯びたワイパーブレードと、雨滴量を検出するレインセンサと、前記レインセンサに配置されたホール素子と、前記ホール素子が前記ワイパーブレードの接近に伴う磁界の変化を検出した場合、前記レインセンサが検出した雨滴量データに基づく払拭モードの決定を停止する払拭モード決定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
モータの駆動時間から推定したり、モータ回転角度から推定することなくマスキング時間を設定し雨滴量に応じて払拭モードを決定可能なワイパー制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】前面ガラスに配置されたレインセンサ等を説明する図の一例である。
【図２】ワイパーブレードの構造図の一例である。
【図３】ワイパー装置の制御系を説明する図の一例である。
【図４】ワイパー装置の動作手順を示すフローチャート図の一例である（実施例１）。
【図５】ワイパー装置の動作手順を示すフローチャート図の一例である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、前面ガラスに配置されたレインセンサ等を説明する図の一例である。レインセンサ１３は、車幅方向の略中央で前面ガラス１１の上端付近の車室内に固定されている。本実施形態のレインセンサ１３は、図示する場所以外に、運転者の視界を遮るなどの理由がなければどの場所に配置されていてもよい。また、リアガラスにレインセンサを配置して、リアガラスのワイパーブレードの払拭速度を雨滴量に応じて制御してもよい。
【００１６】
モータ（後述するウィンドシールドワイパーモータ）が回転すると不図示のリンク機構がワイパーブレード１２を扇形状に移動させる。モータ回転角がある範囲にある間、ワイパーブレードは前面ガラスの下側から円弧を描くように前面ガラスの側面方向に移動し（正転）、モータ回転角がある範囲に入ると、ワイパーブレードは前面ガラスの側面方向から円弧を描くように前面ガラスの下側方向に移動する（逆転）。モータが１回転する間に正転と逆転が１回生じる。これにより、図示する払拭領域が得られる。レインセンサ１３は液滴が付着する位置に配置されるので、検知エリアの少なくとも一部は払拭領域と重複している。なお、ワイパーブレードの駆動方式はどのような方法でもよく、モータが回転方向を切り替えることでワイパーブレードを往復させてもよい。
【００１７】
レインセンサ１３は、前面ガラス１１に向けて発光した赤外線の反射光を利用して雨滴量を検出する。このため、レインセンサ１３は、赤外線発光ダイオードの発光素子、フォトダイオードにより構成された受光素子を有する。前面ガラス１１に雨滴が付着していない場合、発光素子が発した赤外線は、室内側から前面ガラス１１の外壁まで到達するが、その外壁で反射するため赤外線の一部は、受光素子に入射する。
【００１８】
前面ガラス１１に雨滴が付着している場合、前面ガラス１１の外壁まで到達した赤外線は、ガラスと雨滴に対する赤外線の屈折率の違いにより、外壁で反射せずに直進する光量が増える。このため、前面ガラス１１の外壁による反射量が減るため、前面ガラス１１の外壁に雨滴が付着していない場合に比べて、受光素子に入射される赤外線の光量が低下する。レインセンサ１３は、赤外線の光量が低下したことから雨滴が付着していることを検出する。
【００１９】
また、受光素子が受光する光量は、雨滴量と相関しているので、レインセンサ１３は光量から雨滴量を検出する。なお、受光素子は、発光素子が赤外線を発生したタイミングでのみ、赤外線を受光することで、発光素子が発した赤外線以外の光を受光することを防止している。
【００２０】
本実施形態のレインセンサ１３にはホールＩＣが配置されている。レインセンサ１３は発光素子を発光させる制御をしたり、受光した光量から雨滴量を決定するマイコンを備えている。マイコンは基板に固定されているので、この基板に少なくとも１つ以上のホールＩＣが配置される。
【００２１】
ホールＩＣは、磁界の変化を検出するホール素子を備えたＩＣである。後述するように、ワイパーブレード１２の少なくとも検知エリアを通過する部位は磁化されている。このため、ホールＩＣは、ワイパーブレード１２が検知エリア（レインセンサ）に接近したことを検出することができる。ホールＩＣはワイパーブレード１２が接近したことを示す磁界の変化を検出すると基板のマイコンに通知する。
【００２２】
ホールＩＣが１つの場合、ホールＩＣは基板の例えば中央付近などに配置される。これにより、正転方向と逆転方向のどちらの方向から接近するワイパーブレードも検出できる。
【００２３】
ホールＩＣが２つ配置される場合、１つは、鉛直方向下側の基板の外縁付近に配置されている。すなわち、前面ガラス１１の下側のワイパーブレード１２の収納位置からレインセンサ１３に接近する方向に払拭してくるワイパーブレード１２を、検知エリアの通過前に検出する。
【００２４】
また、２つめのホールＩＣは、基板において、逆転方向のワイパーブレード１２が最も早く接近する位置に配置される。これにより、逆転方向においてワイパーブレード１２が検知エリアに接近したことを検出できる。なお、３つ以上のホールＩＣを配置してもよい。
【００２５】
後述するワイパーＥＣＵは、レインセンサ（ホールＩＣ）がワイパーブレード１２の接近を検出してから、所定時間が経過するとワイパーブレード１２が検知エリアを通過したと判定する。したがって、正転方向と逆転方向のそれぞれで、接近が検出されてから所定時間が経過するまではマスキング時間である。所定時間は、ワイパーブレード１２が検知エリアを通過し終わるまでの時間であり、ワイパーブレード１２の払拭速度によって異なる。
【００２６】
図２は、ワイパーブレード１２の構造図の一例を示す。ワイパーブレード１２は、前面ガラス側から順に、グラファイトコートラバー１２３、ブレード１２２、樹脂カバー１２１の３つの部品から構成されている。ブレード１２２の略中央部がリンク機構と接続されている。グラファイトコートラバー１２３はその長手方向に渡って前面ガラス１１と接触しており、ブレード１２２と共に円弧を描くように移動する。これにより、グラファイトコートラバー１２３が前面ガラス１１の雨滴を払拭するので、払拭領域の雨滴が払拭され運転席や助手席の視界が確保される。樹脂カバー１２１はブレード１２２を外気から保護すると共に美観を向上させる部品である。
【００２７】
本実施形態のブレード１２２は検知エリアを通過する部位（又は全体でもよい）が磁化されている。磁化とは、磁界中の物体が磁気を帯びることをいう。磁化された物体は磁化された状態を、その物体の保磁力に応じて維持する。検知エリアを通過するブレード１２２の部位が磁化されていることで、ホールＩＣはワイパーブレード１２の接近を検出できる。なお、ブレード１２２の部位を磁化しておくのでなく、ブレード１２２が検知エリアを通過する部位に磁石を固定しておいてもよい。磁石にはフェライト磁石、ネオジム磁石など一般的なものを使用できる。しかしながら、磁石を用いるよりも磁化しておく方が、磁石の固定などの作業工程を省略でき、また、ワイパーブレード１２の振動などにより取り外れるおそれがないという利点がある。また、磁石を用いた場合はブレード１２２の磁化工程が不要になるという利点がある。なお、磁化する部位又は磁石を固定する部位は２箇所以上でもよい。
【００２８】
図３は、ワイパー装置１００の制御系を説明する図の一例である。ワイパーＥＣＵ２１にはワイパーコントロールスイッチ２３、ウォッシャスイッチ２４、ウォッシャモータ２５、メインリレー２６、感度調節ボリューム２２、Ｌｏ／Ｈｉ切換リレー２７、及び、レインセンサ１３等が接続されている。
【００２９】
ワイパーＥＣＵ２１は、ＣＰＵ、プログラムを記憶したＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイコンである。マイコンではなくリレー回路として実装してもよい。
【００３０】
ワイパーコントロールスイッチ２３には、ＭＩＳＴ、ＯＦＦ、ＡＵＴＯ、Ｌｏ、Ｈｉの操作ポジションがある。運転者が例えばＭＩＳＴに設定すると、ワイパーＥＣＵ２１はＴｒ１をＯＮにすることでメインリレー２６をＯＮにする。これにより、＋ＩＧからメインリレー２６及びＬｏ／Ｈｉ切換リレー２７を介してウィンドシールドワイパーモータ２８に電流が流れ、ワイパーブレード１２がＬｏで動作する。ワイパーＥＣＵ２１はモータが1回転したこと（ワイパーブレード１２が所定位置に戻ったこと）を検出するか、所定時間が経過したことを検出してＴｒ１をＯＦＦにする。これにより１度だけ、ワイパーブレード１２が作動する。運転者がワイパーコントロールスイッチ２３をＬｏ／Ｈｉに設定した場合、ワイパーＥＣＵ２１は同様にメインリレー２６をＯＮにし、Ｔｒ２をＯＮ／ＯＦＦしてＬｏ／Ｈｉ切換リレー２７をＬＯ側又はＨｉ側に切り換る（ワイパーブレードの払拭速度を切り換える）。運転者が操作ポジションを切り換えるまで、メインリレー２６をONに維持する。
【００３１】
運転者がＡＵＴＯに設定した場合、ワイパーＥＣＵ２１はＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信Ｉ／Ｆ３０を介してレインセンサ１３と通信し、雨滴の検出を開始させる。ワイパーＥＣＵ２１は、例えばサイクル時間毎に、レインセンサ１３に雨滴量を要求する。レインセンサ１３は、検出した雨滴量又は払拭速度指示信号（例えば、間欠動作指示、Ｌｏ連続動作指示、Ｈｉ連続動作指示）をワイパーＥＣＵ２１に送信する。ワイパーＥＣＵ２１は、雨滴量又は払拭速度指示信号に基づきメインリレー２６及びＬｏ／Ｈｉ切換リレー２７を制御することで、ワイパーブレード１２は雨滴量に応じた払拭モード（間欠、Ｌｏ、Ｈｉ）で雨滴を払拭する。
【００３２】
感度調整ボリューム２２は運転者からレインセンサ１３の感度の調整を受け付ける。感度調整ボリューム２２は例えば可変抵抗であり、ワイパーＥＣＵ２１は抵抗値に基づき雨滴量又は払拭速度指示信号に対する払拭速度の制御の応答速度を変更する。
【００３３】
また、本実施形態のレインセンサ１３は、ホールＩＣがワイパーブレード１２の接近を検出したことを、ＬＩＮ通信Ｉ／Ｆ３０を介してワイパーＥＣＵ２１に通知する。接近はワイパーブレード１２の正転時と逆転時の両方で検知される。ワイパーＥＣＵ２１は、接近検出の通知を取得した時を起点に、ワイパーブレード１２の払拭速度に応じたマスキング時間を決定する。そして、ワイパーＥＣＵ２１は、マスキング時間の間、レインセンサ１３に雨滴量の検出を要求しない。また、レインセンサ１３側から雨滴量又は払拭速度指示信号が通知されても無視する。これにより、レインセンサ１３の検知エリアをワイパーブレード１２が通過している間、ワイパーＥＣＵ２１は正確でない雨滴量に基づき払拭モードを制御することを禁止できる。
【００３４】
なお、ウォッシャスイッチ２４は、運転者がウォッシャー液を前面ガラス１１に噴射させるためのスイッチである。ウォッシャスイッチ２４がONの間、ウォッシャモータ２５が作動しウォッシャー液が噴射される。
【００３５】
図４は、ワイパー装置１００の動作手順を示すフローチャート図の一例である。図４の手順はワイパーコントロールスイッチ２３がＡＵＴＯに設定されている間、繰り返し実行される。
【００３６】
ワイパーＥＣＵ２１はサイクル時間毎にワイパーが作動中か否かを判定する（Ｓ１０）。この場合のワイパーが作動中であるとは、メインリレー２６がＯＮであることをいう。メインリレー２６がＯＮでなければ、ワイパーブレード１２はレインセンサ１３の検知エリアに進入しないためである。ワイパーが作動中でない場合（Ｓ１０のＮｏ）、ワイパーＥＣＵ２１は次のサイクル時間まで待機する。
【００３７】
ワイパーが作動中である場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、ワイパーＥＣＵ２１はレインセンサ１３から磁気を検出したという通知を取得したか否かを判定する（Ｓ２０）。
【００３８】
磁気を検出したという通知を取得しない場合（Ｓ２０Ｎｏ）、雨滴量は正確であると推定してよいので、雨滴量センシング処理を行った後、次の払拭モードを決定する（Ｓ４０）。なお、雨滴量センシング処理とはレインセンサ１３から雨滴量を取得する処理を言う。
【００３９】
磁気を検出したという通知を取得した場合（Ｓ２０Ｙｅｓ）、雨滴量が正確でないおそれがあるので、ワイパーＥＣＵ２１はマスキング処理を行う（Ｓ３０）。マスキング処理は、所定時間、レインセンサ１３から雨滴量に取得するタイミングになっても、レインセンサ１３から雨滴量を取得する処理を停止すること、又は、レインセンサ１３から雨滴量が通知されても破棄することをいう。この場合、ワイパーＥＣＵ２１は最後に設定した払拭モード（間欠、Ｌｏ、Ｈｉ）でウィンドシールドワイパーモータ２８を駆動する。
【００４０】
以上のように、本実施形態のワイパーＥＣＵ２１はワイパーブレード１２の接近を直接検出するので、駆動開始からの経過時間によりマスキング時間を決定する必要がない。よって、必要最小限のマスキング時間を設定すればよく、雨滴量を精度よく判定でき、払拭モード決定の応答性を良好に維持できる。また、ワイパーＥＣＵ２１はウィンドシールドワイパーモータ２８からパルスを検出する必要もないので、構造が複雑になることもない。
【００４１】
また、ワイパー装置１００の設計変更により、ワイパーブレード１２の払拭速度、払拭パターン、レインセンサ１３の搭載位置等に変更が生じた場合でも、マスキング時間の決定を含む制御ロジックや定数の見直しが不要になる。
【実施例２】
【００４２】
本実施例では、ワイパーＥＣＵ２１のＲＡＭに雨滴量データを書き込むワイパー装置１００について説明する。ワイパーブレード１２の構造、ワイパー装置１００については実施例１と同様なので図示を省略する。
【００４３】
ワイパーＥＣＵ２１のマイコンは、一般的なマイコンと同様にＲＡＭを有している。このＲＡＭに最後に検出された雨滴量データを記憶しておく。こうすることで、ワイパーブレード１２が検知エリアを通過中も、払拭モードを決定することができる。なお、雨滴量データの記憶場所はＲＡＭ以外の例えばフラッシュメモリなどでもよい。
【００４４】
図５は、ワイパー装置１００の動作手順を示すフローチャート図の一例である。図５の手順はワイパーコントロールスイッチ２３がＡＵＴＯに設定されている間、繰り返し実行される。
【００４５】
ワイパーＥＣＵ２１はサイクル時間毎にワイパーが作動中か否かを判定する（Ｓ１０）。
【００４６】
磁気を検出したという通知を取得しない場合（Ｓ２０Ｎｏ）、雨滴量は正確であると推定してよいので、レインセンサ１３から雨滴量を取得する雨滴量センシング処理を行う（Ｓ４１）。
【００４７】
次いで、ワイパーＥＣＵ２１は雨滴量データをＲＡＭに書き込む（Ｓ５０）。すなわち、正確であると推定される雨滴量データがＲＡＭに記憶される。この後、過去の雨滴量データが読み出されたタイミングで次の払拭モードが決定される。
【００４８】
また、磁気を検出したという通知を取得した場合（Ｓ２０Ｙｅｓ）、雨滴量が正確でないおそれがあるので、ワイパーＥＣＵ２１はマスキング処理を行う（Ｓ３０）。すなわち、雨滴量センシング処理を行わない。
【００４９】
次に、ワイパーＥＣＵ２１は、ＲＡＭから雨滴量データを読み出す（Ｓ６０）。ＲＡＭから雨滴量データを読み出すことで、正確であると推定された雨滴量データを使用することができる。また、ワイパーＥＣＵ２１は、磁気を検出したという通知を取得する直前に取得している雨滴量データを消去する。ワイパーブレード１２の接近が検出される直前の雨滴量データは不正確なおそれがあるので、磁気検出前の雨滴量データを消去することで、より適切な払拭モードを決定できる。このような処理は、複数の雨滴量データを払拭モードの決定に使用する場合に有効である。
【００５０】
ついで、ワイパーＥＣＵ２１は、ＲＡＭから読み出した雨滴量データに基づき次の払拭モードを決定する（Ｓ７０）。
【００５１】
本実施例のワイパー装置１００によれば、実施例１の効果に加え、磁気が検出された時も、雨滴量データに基づき次の払拭モードを決定することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１１ 前面ガラス
１２ ワイパーブレード
１３ レインセンサ
２１ ワイパーＥＣＵ
２３ ワイパーコントロールスイッチ
２６ メインリレー
２７ Ｌｏ／Ｈｉ切換リレー
２８ ウィンドシールドワイパーモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雨滴量に応じた払拭モードで車両用ウィンドウの雨滴を払拭するワイパー制御装置であって、
一部又は全体が磁気を帯びたワイパーブレードと、
雨滴量を検出するレインセンサと、
前記レインセンサに配置されたホール素子と、
前記ホール素子が前記ワイパーブレードの接近に伴う磁界の変化を検出した場合、前記レインセンサが検出した雨滴量データに基づく払拭モードの決定を停止する払拭モード決定手段と、
を有することを特徴とするワイパー制御装置。
【請求項１】
雨滴量に応じた払拭モードで車両用ウィンドウの雨滴を払拭するワイパー制御装置であって、
一部又は全体が磁気を帯びたワイパーブレードと、
雨滴量を検出するレインセンサと、
前記レインセンサに配置されたホール素子と、
前記ホール素子が前記ワイパーブレードの接近に伴う磁界の変化を検出した場合、前記レインセンサが検出した雨滴量データに基づく払拭モードの決定を停止する払拭モード決定手段と、
を有することを特徴とするワイパー制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０３６１５（Ｐ２０１３−１０３６１５Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８９１４（Ｐ２０１１−２４８９１４）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]