特開 2024-142366 ワイパ駆動装置及びワイパ駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142366

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】ワイパ駆動装置及びワイパ駆動方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/08 20160101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02P6/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054481

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】大堀 竜

(72)【発明者】

【氏名】天笠 俊之

【テーマコード（参考）】

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H560AA10

5H560BB04

5H560BB08

5H560BB12

5H560DA02

5H560DC07

5H560EB01

5H560EC00

5H560SS02

5H560UA05

(57)【要約】

【課題】往路方向で発生する負荷と復路方向で発生する負荷とに応じて、モータを適切に制御できるようにする。
【解決手段】ワイパアームを駆動するモータと、モータに対する負荷状態を判定するための指標値を生成し、当該指標値を基に、前記モータに対する負荷状態が低負荷状態か高負荷状態かを判定する負荷状態判定部と、モータを３相通電と２相通電とに切り替えて駆動する駆動制御部とを備える。駆動制御部は、モータに対する負荷状態が高負荷状態であると判定された場合、ワイパアームを往路方向に移動させる期間では、モータを３相通電で駆動し、ワイパアームを復路方向に移動させる期間では、モータを２相通電で駆動する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワイパアームを駆動するモータと、
前記モータに対する負荷状態を判定するための指標値を生成し、当該指標値を基に、前記モータに対する負荷状態が低負荷状態か高負荷状態かを判定する負荷状態判定部と、
前記モータを３相通電と２相通電とに切り替えて駆動する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部は、
前記モータに対する負荷状態が高負荷状態であると判定された場合、
前記ワイパアームを往路方向に移動させる期間では、前記モータを３相通電で駆動し、
前記ワイパアームを復路方向に移動させる期間では、前記モータを２相通電で駆動する
ワイパ駆動装置。

【請求項2】

前記負荷状態判定部は、低負荷状態から高負荷状態への変化を検出する第１閾値と、高負荷状態から低負荷状態への変化を検出する第２閾値とを設定し、
前記第１閾値は前記第２閾値より大きい値とする
請求項１に記載のワイパ駆動装置。

【請求項3】

前記負荷状態判定部は、前記モータに対する負荷状態を判定するための指標値として、負荷に応じて決定される値を積算した値を生成する請求項１に記載のワイパ駆動装置。

【請求項4】

前記負荷に応じて決定される値は、車速である請求項３に記載のワイパ駆動装置。

【請求項5】

前記３相通電は、前記２相通電より制動力が大きい請求項１に記載のワイパ駆動装置。

【請求項6】

ワイパアームを駆動するモータを備えたワイパ駆動方法であって、
前記モータに対する負荷状態を判定するための指標値を生成し、当該指標値を基に、前記モータに対する負荷状態が低負荷状態か高負荷状態かを判定する工程と、
前記モータに対する負荷状態が高負荷状態であると判定された場合、前記ワイパアームを往路方向に移動させる期間では、前記モータを３相通電で駆動し、前記ワイパアームを復路方向に移動させる期間では、前記モータを２相通電で駆動する工程と、
を含むワイパ駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイパ駆動装置及びワイパ駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、モータ制御において、負荷の大きさに応じて、例えば、フリーレス駆動方式と、矩形波駆動方式のように、異なる駆動方式に切り替えるモータ制御装置が知られている。ここで、フリーレス駆動方式は、矩形波駆動方式ではＯＦＦ相となる間に、中間のデューティ比となるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）相を出力して、作動音を低下するようにした駆動方式である。フリーレス駆動方式は、矩形波駆動方式に比べて、低出力となる。特許文献１では、モータに対する負荷が小さい場合にはフリーレス駆動方式でモータを駆動し、負荷が大きい場合には矩形波駆動方式でモータを駆動するように、駆動方式の切り替え制御を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－４８４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

モータに対する負荷は、モータの回転方向に対して反対方向となるトルクを付加するものと、モータの回転方向と同方向のトルクを付加するものがある。例えば、ワイパ装置の場合、ワイパアームはフロントウィンドウの下縁から頂点側に向かって移動し（往路）、上反転位置に達すると、ワイパアームの動きが反転し、頂点側から下縁に向かって移動する（復路）。走行時にワイパを作動させると、往路では、走行風の方向がワイパアームの移動方向と同じになるため、ワイパアームを駆動するモータの回転方向と同方向のトルクを与える負荷となる。これに対して、復路では、走行風の方向がワイパアームの移動方向と反対方向になるため、ワイパアームを駆動するモータの回転方向と反対方向のトルクを与える負荷となる。

【0005】

モータの回転方向に対して反対方向となるトルクを与える負荷の場合には、モータの出力を増大させることで対処できる。ところが、モータの回転方向と同方向のトルクを発生させる負荷に対しては、モータに制動力を与えるような処理が必要になる。

【0006】

上述の課題を鑑み、本発明は、ワイパアームを往路方向で発生する負荷と復路方向で発生する負荷とに応じて、モータを適切に制御できるようにしたワイパ駆動装置及びワイパ駆動方法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】

【0007】

本発明の態様１は、ワイパアームを駆動するモータと、前記モータに対する負荷状態を判定するための指標値を生成し、当該指標値を基に、前記モータに対する負荷状態が低負荷状態か高負荷状態かを判定する負荷状態判定部と、前記モータを３相通電と２相通電とに切り替えて駆動する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記モータに対する負荷状態が高負荷状態であると判定された場合、前記ワイパアームを往路方向に移動させる期間では、前記モータを３相通電で駆動し、前記ワイパアームを復路方向に移動させる期間では、前記モータを２相通電で駆動する。

【0008】

このように構成することで、往路方向で発生する負荷と復路方向で発生する負荷とに応じて、モータを適切に制御できる。

【0009】

本発明の態様２は、態様１の装置において、前記負荷状態判定部は、低負荷状態から高負荷状態への変化を検出する第１閾値と、高負荷状態から低負荷状態への変化を検出する第２閾値とを設定し、前記第１閾値は前記第２閾値より大きい値とする。

【0010】

このように構成することで、駆動モードが頻繁に変化することが防止できる。

【0011】

本発明の態様３は、態様１の装置において、前記負荷状態判定部は、前記モータに対する負荷状態を判定するための指標値として、負荷に応じて決定される値を積算した値を生成する。

【0012】

このように構成することで、一時的な負荷の増減や計測誤差による誤動作を防止することができる。

【0013】

本発明の態様４は、態様３の装置において、前記負荷に応じて決定される値は、車速である。

【0014】

このように構成することで、ワイパを駆動するモータに与える負荷の状態を確実に検知することができる。

【0015】

本発明の態様５は、態様１の装置において、前記３相通電は、前記２相通電より制動力が大きい。

【0016】

このように構成することで、ワイパを往路側に移動するときに、モータを確実に制動することができる。

【0017】

本発明の態様６は、ワイパアームを駆動するモータを備えたワイパ駆動方法であって、前記モータに対する負荷状態を判定するための指標値を生成し、当該指標値を基に、前記モータに対する負荷状態が低負荷状態か高負荷状態かを判定する工程と、前記モータに対する負荷状態が高負荷状態であると判定された場合、前記ワイパアームを往路方向に移動させる期間では、前記モータを３相通電で駆動し、前記ワイパアームを復路方向に移動させる期間では、前記モータを２相通電で駆動する工程とを含む。

【0018】

このように構成することで、往路方向で発生する負荷と復路方向で発生する負荷とに応じて、モータを適切に制御できる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、ワイパアームを往路方向に移動させる期間では、モータを３相通電で駆動して十分な制動力を確保し、ワイパアームを復路方向に移動させる期間では、モータを２相通電で駆動することで、十分な駆動力を確保することで、往路方向で発生する負荷と復路方向で発生する負荷とに応じて、モータを適切に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態によるワイパ駆動装置の一例を示す構成図である。

【図2】本実施形態によるワイパ駆動装置におけるモータ駆動部のブロック図である。

【図3】本実施形態における矩形波駆動パターンの一例を示す図である。

【図4】本実施形態における矩形波駆動パターンの一例をテーブルにまとめた図である。

【図5】本実施形態におけるフリーレス駆動パターンの第１の例を示す図である。

【図6】本実施形態におけるフリーレス駆動パターンの第１の例をテーブルにまとめた図である。

【図7】本実施形態における矩形波駆動のときの電流の流れの説明に用いる図である。

【図8】本実施形態におけるフリーレス駆動のときの電流の流れの説明に用いる図である。

【図9】本実施形態におけるフリーレス駆動パターンの第２の例を示す図である。

【図10】本実施形態におけるフリーレス駆動パターンの第２の例をテーブルにまとめた図である。

【図11】本実施形態における矩形波駆動パターンで条件を変更した場合の例を示す図である。

【図12】本実施形態におけるフリーレス駆動パターンの第１の例で条件を変更した場合を示す図である。

【図13】本実施形態におけるフリーレス駆動パターンの第２の例で条件を変更した場合を示す図である。

【図14】本実施形態によるモータ制御装置の駆動モードの切り替え動作の一例を示す図である。

【図15】本実施形態によるモータ制御装置の駆動モードの切り替え動作の一例を示すフローチャートである。

【図16】本実施形態によるモータ制御装置の駆動モードのモータ駆動の動作の一例を示すフローチャートである。

【図17】三相通電の他の例の説明に用いる図である。

【図18】三相通電の更に他の例の説明に用いる図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態によるワイパ駆動装置及びワイパ駆動方法について、図面を参照して説明する。

【0022】

図１は、本実施形態によるワイパ駆動装置１００の一例を示す構成図である。
図１に示すように、ワイパ駆動装置１００は、車両１のウィンドウガラス１０のウィンド面に対して、払拭動作を行う。ワイパ駆動装置１００は、モータ２と、リンク機構１１と、２本のワイパアーム１２と、各ワイパアーム１２の先端部に装着されたワイパブレード１３とを備える。

【0023】

ワイパアーム１２は、モータ２の回転駆動により、ウィンドウガラス１０のウィンド面を動作し、先端部に装着されたワイパブレード１３により払拭動作を行う。２つのワイパアーム１２は、リンク機構１１により連結されている。

【0024】

ワイパブレード１３は、ワイパアーム１２によって、ウィンドウガラス１０に押し付けられるようにして設けられている。ワイパブレード１３は、ワイパアーム１２の先端部に装着されるブレードホルダに保持されるブレードラバー（不図示）を備えている。ワイパブレード１３は、モータ２によりワイパアーム１２が揺動されると、ウィンドウガラス１０の外表面上の払拭範囲を往復動し、ブレードラバー（不図示）によってウィンドウガラス１０を払拭する。

【0025】

なお、以下の説明で、矢印Ａ１で示すように、ワイパアーム１２がウィンドウガラス１０の下縁から頂点側に向かって上反転位置まで移動する経路を往路と呼ぶ。また、矢印Ａ２で示すように、ワイパアーム１２が頂点側の上反転位置から下縁に向かって下反転位置まで移動する経路を復路と呼ぶ。

【0026】

図２は、本実施形態によるワイパ駆動装置１００におけるモータ駆動部２００のブロック図である。図２に示すように、モータ駆動部２００は、制御部４０と、インバータ５０とを備える。

【0027】

モータ２としては、例えば、３相４極形のブラシレスモータが用いられる。モータ２は、後述する駆動信号に基づいて、インバータ５０が出力する出力信号（印加電圧）により回転駆動する。

【0028】

インバータ５０には、バッテリ３からの電源が印加される。また、制御部４０は、ＥＣＵ４（Electronic Control Unit）と接続されている。

【0029】

モータ２は、ステータ２１と、ロータ２２とを備える。
ステータ２１は、モータ２のケースの内周に固定されている。ステータ２１は、３相の巻線（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）を備える。ステータ２１は、巻線（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）が巻装されている。例えば、３相の巻線（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）は、デルタ結線により接続される。

【0030】

ロータ２２は、ステータ２１の内側に設けられている。ロータ２２は、例えば、ロータ軸２２ａと、ロータ軸２２ａに取り付けた４極の永久磁石２２ｂとを備える。モータ２のケース内には、複数の軸受（不図示）が設けられており、ロータ軸２２ａは、複数の軸受により回転可能に支持されている。

【0031】

位置検出部３０は、ロータ２２の回転に応じた信号を検出する。位置検出部３０は、例えば、３つのホール素子（３０ｕ、３０ｖ、３０ｗ）を備える。これらの３つのホール素子（３０ｕ、３０ｖ、３０ｗ）は、ロータ２２が回転すると、互いに位相の異なるパルス信号を制御部４０に対して出力する。すなわち、位置検出部３０は、ロータ２２の回転にともない、ロータ軸２２ａに配置されたセンサマグネット（不図示）の磁極の変化に基づいたパルス信号を発生し、制御部４０に出力する。

【0032】

本実施形態では、ホール素子３０ｕが、Ｕ相に対応するデジタル信号（位置検出信号Ｈｕ）を出力し、ホール素子３０ｖが、Ｖ相に対応するデジタル信号（位置検出信号Ｈｖ）を出力する。また、ホール素子３０ｗが、Ｗ相に対応するデジタル信号（位置検出信号Ｈｗ）を出力する。

【0033】

インバータ５０は、後述する駆動制御部４３が生成した駆動信号に基づいて、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御され、モータ２の３相の巻線（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に電圧を印加する。すなわち、インバータ５０は、駆動制御部４３が生成した駆動信号に基づいて、スイッチング素子（５１ａ～５１ｆ）をスイッチング動作（導通／非導通）させて、モータ２への印加電圧の出力の大きさ（デューティ比）、通電期間（通電角）、通電タイミング（進角）を変更する。ここで、デューティ比は、ＰＷＭ周期における対応するスイッチング素子の導通期間の継続時間と非導通期間の継続時間との比率を表す。

【0034】

なお、インバータ５０は、バッテリ３から供給される直流電力により、印加電圧を生成する。 バッテリ３は、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池などの直流電源であり、モータ２を駆動する電力を供給する。

【0035】

インバータ５０は、３相ブリッジ接続された６個のスイッチング素子５１ａ～５１ｆと、ダイオード５２ａ～５２ｆとを備える。
スイッチング素子５１ａ～５１ｆは、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、３相のブリッジ回路を構成している。

【0036】

スイッチング素子５１ａとスイッチング素子５１ｄとは、バッテリ３の正極端子と負極端子との間に、直列に接続されて、Ｕ相のブリッジ回路を構成している。スイッチング素子５１ａは、ドレイン端子がバッテリ３の正極端子に、ソース端子がノードＮ１に、ゲート端子がＵ相のハイサイドの駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、スイッチング素子５１ｄは、ドレイン端子がノードＮ１に、ソース端子がバッテリ３の負極端子に、ゲート端子がＵ相のローサイドの駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、ノードＮ１は、モータ２の接続点２１ａに接続されている。

【0037】

スイッチング素子５１ｂとスイッチング素子５１ｅとは、バッテリ３の正極端子と負極端子との間に、直列に接続されて、Ｖ相のブリッジ回路を構成している。スイッチング素子５１ｂは、ドレイン端子がバッテリ３の正極端子に、ソース端子がノードＮ２に、ゲート端子がＶ相のハイサイドの駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、スイッチング素子５１ｅは、ドレイン端子がノードＮ２に、ソース端子がバッテリ３の負極端子に、ゲート端子がＶ相のローサイドの駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、ノードＮ２は、モータ２の接続点２１ｂに接続されている。

【0038】

スイッチング素子５１ｃとスイッチング素子５１ｆとは、バッテリ３の正極端子と負極端子との間に、直列に接続されて、Ｗ相のブリッジ回路を構成している。スイッチング素子５１ｃは、ドレイン端子がバッテリ３の正極端子に、ソース端子がノードＮ３に、ゲート端子がＷ相のハイサイドの駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、スイッチング素子５１ｆは、ドレイン端子がノードＮ３に、ソース端子がバッテリ３の負極端子に、ゲート端子がＷ相のローサイドの駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、ノードＮ３は、モータ２の接続点２１ｃに接続されている。

【0039】

また、ダイオード５２ａは、アノード端子がノードＮ１に、カソード端子がバッテリ３の正極端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード５２ｄは、アノード端子がバッテリ３の負極端子に、カソード端子がノードＮ１に、それぞれ接続されている。

【0040】

また、ダイオード５２ｂは、アノード端子がノードＮ２に、カソード端子がバッテリ３の正極端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード５２ｅは、アノード端子がバッテリ３の負極端子に、カソード端子がノードＮ２に、それぞれ接続されている。

【0041】

また、ダイオード５２ｃは、アノード端子がノードＮ３に、カソード端子がバッテリ３の正極端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード５２ｆは、アノード端子がバッテリ３の負極端子に、カソード端子がノードＮ３に、それぞれ接続されている。

【0042】

制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、モータ駆動部２００を統括的に制御する。制御部４０は、目標のロータ２２の回転出力（例えば、目標回転数ＴＲＰＭ）に応じた駆動信号を生成して、生成した駆動信号をインバータ５０に出力する。制御部４０は、ＥＣＵ４及びモータ２との間で所定の情報を送受信する。
また、制御部４０は、負荷状態判定部４１と、車速検出部４２と、駆動制御部４３と、を備える。

【0043】

負荷状態判定部４１は、モータ２に対する負荷に応じて決定される値を積算し、この負荷積算値を指標値として、高負荷状態か低負荷状態かを判定する。負荷に応じて決定される値は、例えば車速である。すなわち、車速が上がると、ワイパブレード１３に当たる風圧が強くなり、モータ２に対する負荷が大きくなる。また、モータ２に強い負荷が生じると、設定値より、モータ２の回転数が増減し、また、デューティ比が増減する。このことから、負荷に応じて決定される値として、モータ２の回転速度やデューティ比を利用できる。また、負荷状態判定部４１は、負荷に応じて決定される値として、車速、モータ速度、デューティ比、及び電源電圧等を総合的に用いて、これらの値を適宜積算して、高負荷状態か低負荷状態かを判定するための指標値を算出できる。

【0044】

なお、後述するように、ワイパアーム１２を駆動するモータ２の場合には、走行により受ける負荷は、往路では、モータ２の回転方向と同方向となり、復路では、モータ２の回転方向と反対方向となる。モータ２の回転方向と反対方向となる負荷の場合には、負荷が生じると、設定値より、モータ２の回転数が低下し、回転を上げるためにデューティ比が高くなる。これに対して、モータ２の回転方向と同じ方向となる負荷の場合には、負荷が生じると、設定値より、モータ２の回転数が増加し、回転を下げるためにデューティ比が低下する。よって、モータ２の回転速度やデューティ比を負荷に応じて決定される値として利用する場合には、往路方向か復路方向かを考慮する必要がある。

【0045】

負荷積算値は、高負荷状態が続くと＋（正）の値が連続するため、正の大きな値となる。一方、軽負荷の状態が続くと、"０"や－（負）の値が連続するため、"０"以下となる。なお、ここでは負荷積算値は、"０"以下の場合は全て"０"としており、モータ２が通常に作動しているときには負荷積算値は"０"を示す。また、一旦高負荷状態にあったが、その後、制御可能な領域まで負荷が軽減した場合には、負荷積算値は徐々に減算され、やがて"０"又は正の小さな値に収束する。従って、負荷積算値を見れば、現在、モータ２がどのような状況にあるかが分かり、その値が一定以上となった場合には高負荷と判断することができる。このように、負荷積算値は、モータ２に対する負荷が高負荷状態か低負荷状態かを判断する指標値となる。

【0046】

車速検出部４２は、モータ２が搭載される車両の走行速度である車速を検出する。車速検出部４２は、ＥＣＵ４から出力される車速信号に基づいて、車速を検出する。

【0047】

駆動制御部４３は、目標のロータ２２の回転出力（例えば、目標回転数ＴＲＰＭ）に応じた駆動信号を生成し、生成した駆動信号をインバータ５０に出力する。駆動制御部４３は、高負荷モードと、低負荷モードとに切り替えてモータ２の駆動を制御する。低負荷モードは、モータ２に対する負荷が小さいときのモードである。高負荷モードは、モータ２に対する負荷が大きい場合のモードである。

【0048】

図１に示すように、ワイパアーム１２を駆動するモータ２に対する負荷は、往路では、走行風の方向（矢印Ｂ１）がワイパアーム１２の移動方向（矢印Ａ１）と同じになるため、回転方向と同方向のトルクを与える負荷となり、モータ２の回転を加速させる。復路では、走行風の方向（矢印Ｂ１）がワイパアーム１２の移動方向（矢印Ａ２）と反対方向になるため、モータ２の回転方向と反対方向のトルクを与える負荷となり、モータ２の回転を減速させる。

【0049】

本実施形態では、駆動制御部４３は、負荷累積値に応じて、高負荷モードと、低負荷モードとに切り替えてモータ２の駆動を制御する。駆動制御部４３は、低負荷モードでは、静音で駆動できるように、モータ２をフリーレス駆動方式で駆動する。また、駆動制御部４３は、高負荷モードに切り替えると、復路では、モータ２の回転方向と反対方向のトルクとなる負荷が加わるため、モータ２を矩形波駆動方式で駆動する。矩形波駆動方式は、２相通電でモータ２を駆動するもので、フリーレス駆動方式よりも高出力で駆動することができる。また、往路では、モータ２の回転方向と同方向のトルクとなる負荷が加わるため、モータ２をフリーレス駆動方式で駆動する。フリーレス駆動方式は、３相通電となるため、矩形波駆動方式に比べて、強い制動力を得ることができる。

【0050】

ここで、図３～図１３を参照して、矩形波駆動、及びフリーレス駆動の詳細について説明する。

【0051】

図３、図５、及び図９は、ホール素子（３０ｕ、３０ｖ、３０ｗ）が出力した位置検出信号（Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ）と、インバータ５０の通電制御における進角及び通電角の一例を説明するための説明図である。
図３、図５、及び図９は、位置検出信号（Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ）とスイッチング素子５１ａ～５１ｆがオンされる角度領域との対応関係を示す。横軸は、モータ２のロータ２２の磁極の回転位置を電気角で表す。

【0052】

位置検出信号（Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ）は、電気角３６０度を１周期として、互いに６０度の位相差を有し、１８０度毎にＨ状態（Ｈｉｇｈ状態）又はＬ状態（Ｌｏｗ状態）に変化する。本実施形態では、位置検出信号ＨｕのＬ状態からＨ状態への変化をホールエッジＨＥ２と称し、Ｈ状態からＬ状態への変化をホールエッジＨＥ５と称する。また、位置検出信号ＨｖのＬ状態からＨ状態への変化をホールエッジＨＥ３と称し、Ｈ状態からＬ状態への変化をホールエッジＨＥ６と称する。また、位置検出信号ＨｗのＬ状態からＨ状態への変化をホールエッジＨＥ４と称し、Ｈ状態からＬ状態への変化をホールエッジＨＥ１と称する。各ホールエッジ間の電気角は６０度である。

【0053】

また、ホールエッジＨＥ１とホールエッジＨＥ２との間をホールステージ１（以下、単にステージ１という（以下、同様））と称し、ホールエッジＨＥ２とホールエッジＨＥ３との間をステージ２と称し、ホールエッジＨＥ３とホールエッジＨＥ４との間をステージ３と称する。また、ホールエッジＨＥ４とホールエッジＨＥ５との間をステージ４と称し、ホールエッジＨＥ５とホールエッジＨＥ６との間をステージ５と称し、ホールエッジＨＥ６とホールエッジＨＥ１の間とをステージ６と称する。

【0054】

図３は、本実施形態における矩形波駆動の通電パターンの一例を示す図である。
図３は、横軸を電気角とし、位置検出信号（Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ）と、各スイッチング素子５１ａ～５１ｆの通電パターンとの対応関係を示す図である。図３に示す通電制御の一例は、進角２０度で通電角１３０度とする場合である。

【0055】

通電パターンは、各スイッチング素子５１ａ～５１ｆのうちハイサイドとなるスイッチング素子が継続的にオン「ＯＮ」となりローサイドとなるスイッチング素子が継続的にオフ「ＯＦＦ」となる状態と、各スイッチング素子５１ａ～５１ｆが継続的にオフ「ＯＦＦ」された状態（「ＯＦＦ相」の期間）と、各スイッチング素子５１ａ～５１ｆが一定の周期でオン又はオフに制御された状態（ＰＷＭ制御された状態）（「ＰＷＭ相」）のいずれかの組み合わせである。各ステージ１～６は、さらに区間Ａ'、区間Ｂ'及び区間Ｃ'にそれぞれ区分されている。区間Ａ'、区間Ｂ'及び区間Ｃ'に対しては個別に通電パターンが設定されている。区間Ａ'、区間Ｂ'及び区間Ｃ'の期間（電気角）は、進角の値と通電角の値によって変化する。

【0056】

例えば、ホールエッジＨＥ１とホールエッジＨＥ２とで囲まれたステージ１では、区間Ａ'の通電パターンが、スイッチング素子５１ａ～５１ｆがそれぞれ「ＯＮ」、「ＯＦＦ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＦＦ」、及び「ＯＦＦ」の組み合わせである。区間Ｂ'の通電パターンが、スイッチング素子５１ａ～５１ｆがそれぞれ「ＯＮ」、「ＯＦＦ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＮ」、及び「ＯＦＦ」の組み合わせである。また、区間Ｃ'の通電パターンが、スイッチング素子５１ａ～５１ｆがそれぞれ「ＯＦＦ」、「ＯＦＦ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＮ」、及び「ＯＦＦ」の組み合わせである。

【0057】

また、図４は、図３に示す本実施形態における矩形波通電パターンの一例をテーブルとしてまとめたものである。制御部４０におけるＲＯＭ（不図示）は、例えば、図４に示すような形式で矩形波通電パターンを記憶する。なお、図４において、「１」はオン、「０」はオフ、「Ｐ」はＰＷＭを表す。

【0058】

矩形波通電パターンを構成する組み合わせは、上述したように、下記（１）～（３）の３つの状態がある。
（１）第１状態：Ｕ相のブリッジ回路、Ｖ相のブリッジ回路、Ｗ相のブリッジ回路のうちいずれかのブリッジ回路において、ハイサイドのスイッチング素子が継続的にオンされ、ローサイドのスイッチング素子が継続的にオフされた状態にある。
（２）第２状態：Ｕ相のブリッジ回路、Ｖ相のブリッジ回路、Ｗ相のブリッジ回路のうちいずれかのブリッジ回路において、ハイサイド及びローサイドともに、継続的にオフ「ＯＦＦ」された状態にある（ＯＦＦ相）。
（３）第３状態：Ｕ相のブリッジ回路、Ｖ相のブリッジ回路、Ｗ相のブリッジ回路のうちいずれかのブリッジ回路において、ハイサイドまたはローサイドの一方のスイッチング素子がオンであり、もう一方のスイッチング素子が、一定の周期でオン又はオフに制御された状態（ＰＷＭ制御された状態）（「ＰＷＭ」）にある。

【0059】

このように、駆動制御部４３は、矩形波駆動において、上述した矩形波通電パターンにより、スイッチング素子５１ａ～５１ｆの導通（通電）を制御する。

【0060】

図３に示すように、矩形波駆動では、Ｕ相のブリッジ回路、Ｖ相のブリッジ回路、Ｗ相のブリッジ回路のうち、第１のブリッジ回路が、ハイサイド及びローサイドともに継続的にオフされた状態（ＯＦＦ相）、第２のブリッジ回路が、ハイサイドのスイッチング素子が継続的にオンされローサイドのスイッチング素子が継続的にオフされた状態、第３のブリッジ回路が、一定の周期でオン又はオフに制御された状態（ＰＷＭ相）である。
例えば、ステージ１のC’の期間では、Ｕ相のブリッジ回路がＯＦＦ相であり、Ｖ相のブリッジ回路がＰＷＭ相であり、Ｗ相のブリッジ回路がハイサイドのスイッチング素子が継続的にオンされローサイドのスイッチング素子が継続的にオフされた状態となっている。
また、例えば、ステージ２のC’の期間では、Ｕ相のブリッジ回路がＰＷＭ相であり、Ｖ相のブリッジ回路がＯＦＦ相であり、Ｗ相のブリッジ回路がハイサイドのスイッチング素子が継続的にオンされローサイドのスイッチング素子が継続的にオフされた状態となっている。
また、例えば、ステージ３のC’の期間では、Ｕ相のブリッジ回路がＰＷＭ相であり、Ｖ相のブリッジ回路がハイサイドのスイッチング素子が継続的にオンされローサイドのスイッチング素子が継続的にオフされた状態であり、Ｗ相のブリッジ回路がＯＦＦ相となっている。
また、例えば、Ｕ相のブリッジ回路、Ｖ相のブリッジ回路、Ｗ相のブリッジ回路のうち、いずれかのブリッジ回路がＰＷＭ相である場合、ＰＷＭ相となっているブリッジ回路におけるハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子には逆相のＰＷＭ信号が入力される。具体的に、例えば、ステージ１のC’の期間では、Ｖ相のブリッジ回路がＰＷＭ相であり、当該Ｖ相のブリッジ回路は、ハイサイドのスイッチング素子がオンのときにはローサイドのスイッチング素子がオフに、また、ハイサイドのスイッチング素子がオフのときにはローサイドのスイッチング素子がオンになるよう、それぞれ逆相のＰＷＭ信号が入力される。

【0061】

このように、矩形波駆動では、ハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子とがともにオフ「ＯＦＦ」となるＯＦＦ相が存在している。
例えば、図３におけるステージ１のC’の期間では、Ｕ相のハイサイド及びローサイドのスイッチング素子（スイッチング素子５１ａ及び５１ｄ）がともにオフ「ＯＦＦ」している。また、ステージ２のC’の期間では、Ｖ相のハイサイド及びローサイドのスイッチング素子（スイッチング素子５１ｂ及び５１ｅ）がともにオフ「ＯＦＦ」している。また、ステージ３のC’の期間では、Ｗ相のハイサイド及びローサイドのスイッチング素子（スイッチング素子５１ｃ及び５１ｆ）がともにオフ「ＯＦＦ」している。このように、Ｕ相のブリッジ回路、Ｖ相のブリッジ回路、Ｗ相のブリッジ回路のうちいずれかのブリッジ回路におけるハイサイド及びローサイドのスイッチング素子がともにオフ「ＯＦＦ」している期間では、２相通電となっている。

【0062】

なお、２相通電になるのは、各ステージにおけるC’の期間だけではない。例えば、ステージ１のＢ’の期間では、Ｕ相のハイサイドのスイッチング素子５１ａは「ＯＮ」、ローサイドのスイッチング素子５１ｄはオフ「ＯＦＦ」となっている。また、Ｗ相のハイサイドのスイッチング素子５１ｃは「ＯＮ」、ローサイドのスイッチング素子５１ｆはオフ「ＯＦＦ」となっている。よって、ノードＮ１とノードＮ３とは同電位となり、ノードＮ１とノードＮ３との間のコイルには電流が流れず、２相通電となる。

【0063】

矩形波駆動では、フリーレス駆動に比べて、高い出力を得ることができる。また、矩形波駆動では、２相通電となるため、フリーレス駆動に比べて、制動力が弱くなる。

【0064】

次に、フリーレス駆動について説明する。
フリーレス駆動に使用されるフリーレス通電パターンの制御方法としては、以下の２つの方法がある。

【0065】

フリーレス通電の第１の方法は、矩形波駆動ではＯＦＦ相となる期間を、中間のデューティ比（例えばデューティ５０％）のＰＷＭ相に置き換えたものである。また、フリーレス通電の第２の方法は、矩形波駆動ではＯＦＦ相となる期間を、指示されたデューティ比の１／２のデューティ比のＰＷＭ相に置き換えたものである。

【0066】

第１の方法を用いたフリーレス通電パターンによる駆動・通電では、下記（４）～（６）の３つの状態で駆動を行う。

【0067】

（４）第４状態：最大デューティ比のＰＷＭ信号（ＭＡＸ ＤＵＴＹ）によりＰＷＭ制御された状態（以下、「ＰＬ」状態と言う）にある。
（５）第５状態：最小デューティ比のＰＷＭ信号（ＭＩＮ ＤＵＴＹ）によりＰＷＭ制御された状態（以下、「ＰＳ」状態と言う）にある。
（６）第６状態：最大デューティ比と最小デューティ比と間の中間のデューティ比（Ｄｕｔｙ＝５０％）のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態（以下、「ＰＭ」状態と言う）にある。

【0068】

フリーレス通電パターンにおいてＵ相、Ｖ相及びＷ相の巻線（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）がそれぞれＰＭ状態となるタイミングは、矩形波通電パターンにおいてＵ相、Ｖ相及びＷ相の巻線（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）がそれぞれＯＦＦ相のコイルとなるタイミングと同じである。

【0069】

第１の方法を用いたフリーレス通電パターンでは、矩形波駆動ではＯＦＦ相となる期間を、中間のデューティ比のＰＷＭ相に置き換えている。そして、指示デューティ比のＰＷＭ信号を、中間のデューティ比のＰＷＭ信号が中間値となるように、最大のデューティのＰＷＭ信号と最小のデューティ比のＰＷＭ信号に分割している。

【0070】

ここで、本実施形態において、中間のデューティ比は５０％である。また、最大デューティ比は、中間のデューティ比に、外部から入力される指示デューティ比の半分のデューティ比を加算したデューティ比である。また、最小デューティ比は、中間のデューティ比から、指示デューティ比の半分のデューティ比を減算したデューティ比である。

【0071】

例えば、指示デューティ比が８０％の場合、中間のデューティ比は予め５０％に設定されているため、最大デューティ比は、（５０＋８０÷２）により９０％となり、最小デューティ比は、（５０－８０÷２）により１０％となる。
なお、指示デューティ比は、予めユーザーにより制御部４０が有するＲＯＭ（不図示）に記憶されているものとする。
ここで、ローサイドのスイッチング素子５１ｄ～５１ｆは、ハイサイドのスイッチング素子５１ａ～５１ｃに入力されるＰＷＭ信号とは逆相のＰＷＭ信号が入力される。

【0072】

図５は、第１の方式のフリーレス通電パターンの一例を示す図である。
図５は、横軸を電気角とし、位置検出信号（Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ）と、各スイッチング素子５１ａ～５１ｆの通電パターンとの対応関係を示す図である。

【0073】

図５に示す通電制御の例は、進角２０度で通電角１３０度とする場合である。通電パターンは、各スイッチング素子５１ａ～５１ｆが、最大デューティ比のＰＷＭ信号（ＰＷＭ相（ＭＡＸ ＤＵＴＹ））で駆動される状態（第４状態）と、デューティ比５０％のＰＷＭ信号（ＰＷＭ相（ＤＵＴＹ＝５０））で駆動される状態（第６状態）と、最小デューティ比のＰＷＭ信号（ＰＷＭ相（ＭＩＮ ＤＵＴＹ））で駆動される状態（第５状態）とのいずれかの組み合わせである。

【0074】

各ステージ１～６は、さらに、区間Ａ、区間Ｂ及び区間Ｃに区分されている。区間Ａ、区間Ｂ及び区間Ｃに対しては個別に通電パターンが設定されている。区間Ａ、区間Ｂ及び区間Ｃの期間（電気角）は、進角の値と通電角の値によって変化する。

【0075】

なお、ＰＷＭ制御された状態において各スイッチング素子５１ａ～５１ｆはそれぞれＯＮとＯＦＦとを繰り返すため、正確には波形は複数の凹凸を有する矩形波状となるが、便宜上、各スイッチング素子５１ａ～５１ｆのＯＮ／ＯＦＦを明記せず、「ＰＷＭ相」と表記した。ここで、図５において、「ＰＬ」状態を「ＰＷＭ相（ＭＡＸ Ｄｕｔｙ）」、「ＰＳ」状態を「ＰＷＭ相（ＭＩＮ Ｄｕｔｙ）」、「ＰＭ」状態を「ＰＷＭ相（Ｄｕｔｙ＝５０）」と表記する。

【0076】

例えば、ホールエッジＨＥ１とホールエッジＨＥ２とで囲まれたステージ１では、区間Ａの通電パターンが、スイッチング素子５１ａ～５１ｆがそれぞれ「ＰＬ」、「ＰＬ」、「ＰＳ」、「ＰＳ」、「ＰＭ」、及び「ＰＭ」の組み合わせである。区間Ｂの通電パターンが、スイッチング素子５１ａ～５１ｆがそれぞれ「ＰＬ」、「ＰＬ」、「ＰＳ」、「ＰＳ」、「ＰＬ」、及び「ＰＬ」の組み合わせである。また、区間Ｃの通電パターンが、スイッチング素子５１ａ～５１ｆがそれぞれ「ＰＭ」、「ＰＭ」、「ＰＳ」、「ＰＳ」、「ＰＬ」、及び「ＰＬ」の組み合わせである。

【0077】

また、図６は、図５に示す第１の方式のフリーレス通電パターンの一例をテーブルとしてまとめたものである。制御部４０におけるＲＯＭ（不図示）は、例えば、図６に示すような形式でフリーレス通電パターンを記憶する。

【0078】

フリーレス駆動では、矩形波通電ではＯＦＦとなるタイミングにおいても、ＰＷＭ制御することにより、転流時の電流波形が滑らかになることで駆動音が静かになる（モータ作動音を低減する）効果が期待できる。

【0079】

また、フリーレス駆動では、矩形波駆動ではＯＦＦ相となるタイミングで、デューティ比５０％のＰＷＭ駆動となる。このため、３相通電となり、矩形波駆動の場合に比べて、モータの回転方向と同方向となる負荷に対する制動力が大きくなる。このことについて、図７及び図８を参照して説明する。

【0080】

図７は、矩形波駆動で、Ｕ相のスイッチング素子５１ａ及び５１ｄがオフ「ＯＦＦ」している期間での電流の流れを示している。図７に示すように、Ｕ相のハイサイド及びローサイドのスイッチング素子５１ａ及び５１ｄがともにオフ「ＯＦＦ」している期間では、Ｗ相ではハイサイドのスイッチング素子５１ｃが継続的にオン「ＯＮ」、ローサイドのスイッチング素子５１ｆが継続的にオフ「ＯＦＦ」しており、Ｖ相では、指示デューティ比のＰＷＭ信号によりスイッチング素子５１ｂ及び５１ｅが交互にオン「ＯＮ」又はオフ「ＯＦＦ」している（図３における矩形波駆動方式のステージ１のC’の期間参照）。

【0081】

ここで、Ｖ相のスイッチング素子５１ｂ及び５１ｅのゲートに供給される指示ＰＷＭ信号により、スイッチング素子５１ｂ及び５１ｅが交互にオン／オフされることで、ステータ２１の巻線（２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ）に、パルス幅に応じた電流が流れる。すなわち、ハイサイドのスイッチング素子５１ｂがオン、ローサイドのスイッチング素子５１ｅがオフのタイミングでは、Ｗ相のスイッチング素子５１ｃからＶ相のスイッチング素子５１ｅに電流が流れず、指示ＰＷＭ信号によりハイサイドのスイッチング素子５１ｂがオフ、ローサイドのスイッチング素子５１ｅがオンになると、Ｗ相のスイッチング素子５１ｃからＶ相のスイッチング素子５１ｅに電流が流れる。これにより、指示ＰＷＭ信号のパルス幅に応じた磁束が巻線（２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ）から発生されることになる。Ｗ相のスイッチング素子５１ｃからＶ相のスイッチング素子５１ｅに電流が流れていくとき、図７に示すように、Ｕ相のハイサイド及びローサイドのスイッチング素子５１ａ及び５１ｄは、ともにオフ「ＯＦＦ」している。よって、Ｗ相のスイッチング素子５１ｃ及び５１ｆから、Ｕ相のスイッチング素子５１ａ及び５１ｂには、電流は流れない。よって、矩形波駆動では、Ｗ相とＶ相との２相通電となる。

【0082】

これに対して、図８に示すように、フリーレス駆動方式では、矩形波駆動ではＵ相のスイッチング素子５１ａ及び５１ｄがオフ「ＯＦＦ」している期間で、Ｕ相のハイサイド及びローサイドのスイッチング素子５１ａ及び５１ｄは、デューティ比５０％のパルスで交互のオン／オフ駆動されている（図５における矩形波駆動方式のステージ１のCの期間参照）。デューティ比５０％のパルス信号は、アナログ値では、１／２の電圧に相当する。すなわち、Ｈレベルを例えば１４Ｖとすると、Ｕ相のハイサイド及びローサイドのスイッチング素子５１ａ及び５１ｅの接続点は、アナログ値では７Ｖに相当する。よって、（１４Ｖ－７Ｖ）の電位差に相当する電流がＷ相のスイッチング素子５１ｃから、スイッチング素子５１ａ及び５１ｅの接続点に向けて流れていくことになる。よって、図８に示すように、指示ＰＷＭ信号によりハイサイドのスイッチング素子５１ｂがオフ、ローサイドのスイッチング素子５１ｅがオンのタイミングで、Ｗ相のスイッチング素子５１ｃからＶ相のスイッチング素子５１ｅに電流が流れていくとき、これと同時に、Ｗ相のスイッチング素子５１ｃから、スイッチング素子５１ａ及び５１ｄの接続点に向けて、電流が流れていくことになる。よって、フリーレス駆動では、Ｗ相とＵ相とＶ相との３相通電となる。

【0083】

以上のように、矩形波駆動では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のなかで、１相がＯＦＦ相となっている期間があり、２相通電となる。これに対して、フリーレス駆動では、矩形波駆動ではＯＦＦ相となる期間が中間のデューティ比のＰＷＭ相に置き換えられているため、３相通電となる。２相通電の矩形波駆動では、出力は大きくできるが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうちの２相で駆動しているので、３相通電を行うフリーレス駆動に比べて、ロータ２２の回転にブレーキをかけるような制動力が弱くなる。これに対して、３相通電となるフリーレス駆動では、２相通電の矩形波駆動に比べて、ロータ２２の回転にブレーキをかけるような制動力が強く働く。

【0084】

次に、第２の方法を用いたフリーレス通電パターンについて説明する。第２の方法を用いたフリーレス通電パターンによる駆動・通電では、それぞれ下記（７）～（９）の３つの状態で駆動を行う。

【0085】

（７）第７状態：スイッチング素子５１ａ～５１ｆのうちハイサイドのスイッチング素子が継続的にオンされ、ローサイドのスイッチング素子が継続的にオフされた状態にある。
（８）第８状態：スイッチング素子５１ａ～５１ｆが外部から入力される指示デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態（以下、「Ｐ１」状態と言う）にある。
（９）第９状態：スイッチング素子５１ａ～５１ｆが外部から入力される指示デューティ比の１／２のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された状態（以下、「Ｐ２」状態と言う）にある。

【0086】

第２の方法を用いたフリーレス通電パターンでは、矩形波駆動ではＯＦＦ相となる期間を、指示されるデューティ比の１／２のデューティ比のＰＷＭ相に置き換えている。

【0087】

ここで、本実施形態において、例えば、指示デューティ比が８０％の場合、第８状態におけるデューティ比は８０％となり、第９状態におけるデューティ比は８０÷２により４０％となる。
なお、指示デューティ比は、予めユーザーにより制御部４０が有するＲＯＭ（不図示）に記憶されるものとする。

【0088】

図９は、第２の方式のフリーレス通電パターンの一例を示す図である。
図９は、横軸を電気角とし、位置検出信号（Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ）と、各スイッチング素子５１ａ～５１ｆの通電パターンとの対応関係を示す図である。

【0089】

図９に示す通電制御の例は、進角２０度で通電角１３０度とする場合である。通電パターンは、各スイッチング素子５１ａ～５１ｆのうちハイサイドのスイッチング素子が継続的にオンされローサイドのスイッチング素子が継続的にオフされた状態（第７状態）と、指示されたデューティ比の１／２のデューティ比のＰＷＭ信号（ＰＷＭ １／２ＤＵＴＹ）によりＰＷＭ制御された状態（第９状態）と、指示されたデューティ比のＰＷＭ信号（ＰＷＭ 指示ＤＵＴＹ）でＰＷＭ制御された状態（第８状態）と、のいずれかの組み合わせである。各ステージ１～６は、さらに、区間Ａ"、区間Ｂ"、及び区間Ｃ"にそれぞれ区分されている。

【0090】

例えば、ホールエッジＨＥ１とホールエッジＨＥ２とで囲まれたステージ１では、区間Ａ"の通電パターンが、スイッチング素子５１ａ～５１ｆが、それぞれ「１」、「０」、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「Ｐ２」、及び「Ｐ２」の組み合わせである。区間Ｂ"の通電パターンが、スイッチング素子５１ａ～５１ｆが、それぞれ「１」、「０」、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「１」、及び「０」の組み合わせである。また、区間Ｃ"の通電パターンが、スイッチング素子５１ａ～５１ｆが、それぞれ「Ｐ２」、「Ｐ２」、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「１」、及び「０」の組み合わせである。

【0091】

また、図１０は、図９に示す第２の方式のフリーレス通電パターンの一例をテーブルとしてまとめたものである。制御部４０におけるＲＯＭ（不図示）は、例えば、図１０に示すような形式でフリーレス通電パターンを記憶する。
なお、図１０において、「Ｐ１」は外部から入力される指示デューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第８状態、「Ｐ２」は指示デューティ比の１／２のデューティ比のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御された第９状態、「１」はオン、「０」はオフを、それぞれ表す。

【0092】

なお、上述の例の通電制御の例は、進角２０度で通電角１３０度とする場合である。進角２０度で通電角１４０度とした場合には、以下のような通電パターンとなる。

【0093】

図１１は、進角２０度で通電角１４０度で、矩形波駆動を行ったときの通電パターンである。図１２は、進角２０度で通電角１４０度で、第１方式のフリーレス駆動を行ったときの通電パターンである。図１３は、進角２０度で通電角１４０度で、第２方式のフリーレス駆動を行ったときの通電パターンである。

【0094】

次に、本実施形態におけるモータ２の制御について説明する。前述したように、本実施形態では、図２における制御部４０の負荷状態判定部４１において、負荷に応じて決定される値を取得し、この値を積算した負荷積算値をモータ２に対する負荷が高負荷状態か低負荷状態かを判定する指標値としている。

【0095】

本実施形態では、負荷に応じて決定される値としては、例えば車速が用いられる。そして、負荷状態判定部４１は、この車速から得られる値を積算して負荷積算値を生成し、この負荷積算値を指標値として、高負荷状態か低負荷状態かを判定している。

【0096】

図１４は、第１の実施形態によるモータ駆動部２００での駆動モードの切り替え動作の一例を示す図である。以下の例では、モータ２に対する負荷に応じて決定される値として、車速を用いている。

【0097】

図１４において、横軸は、時間を示し、縦軸は、車速を示している。また、波形Ｗ１は、時間に対する負荷積算値の変化の一例を示している。負荷積算値は、車速から得れる値を積算したもので、高負荷状態か低負荷状態を判断する指標値となる。また、期間ＴＲ１及び期間ＴＲ３は、低負荷モードの期間を示し、期間ＴＲ２は、高負荷モードの期間を示している。

【0098】

閾値Ｖｔｈ１（第１閾値）は、低負荷モードから高負荷モードに切り替える際の閾値である。また、閾値Ｖｔｈ２（第２閾値）は、高負荷モードから低負荷モードに切り替える際の閾値である。

【0099】

例えば、車速を増加していくと、図１４に示すように、負荷積算値が増加していく。そして、負荷積算値が閾値Ｖｔｈ１以上になると、駆動制御部４３は、低負荷状態から高負荷状態に変化したとして、低負荷モードから高負荷モードに切り替える。また、車速を低下させていくと、負荷積算値が低下していく。負荷積算値が閾値Ｖｔｈ２以下になると、駆動制御部４３は、高負荷状態から低負荷状態に変化したとして、高負荷モードから低負荷モードに切り替える。
ここで、低負荷状態から高負荷状態に切り替わったと判断する際の閾値Ｖｔｈ１は、高負荷状態から低負荷状態に切り替わったと判断する際の閾値Ｖｔｈ２より大きい値（Ｖｔｈ１≧Ｖｔｈ２）となり、例えば、１．１倍から６．６倍の範囲内の値である。

【0100】

このように、本実施形態では、低負荷状態から高負荷状態に切り替わったと判定する際の閾値Ｖｔｈ１と、高負荷モードから低負荷モードに切り替わったと判定する際の閾値Ｖｔｈ２との関係をＶｔｈ１≧Ｖｔｈ２としている。これにより、車速により駆動モードが頻繁に変化することを防止している。

【0101】

また、本実施形態では、モータ２に対する負荷に応じて決定される値を積算した値を求め、この負荷積算値を指標値として、負荷が大きいか否かを判定している。このため、一時的な負荷の増減や計測誤差による誤動作を防止することができる。

【0102】

図１５は、第１の実施形態によるモータ駆動部２００の駆動モードの切り替え動作の一例を示すフローチャートである。この例では、モータ２に対する負荷に応じて決定される値として、車速を用いている。

【0103】

（ステップＳ１０１）制御部４０の車速検出部４２は、ＥＣＵ４から出力される車速信号に基づいて車速を検出する。

【0104】

（ステップＳ１０２）次に、制御部４０の駆動制御部４３は、モータ２の駆動モードが、低負荷モードであるか否かを判定する。駆動制御部４３は、駆動モードが低負荷モードである場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０３に進める。また、駆動制御部４３は駆動モードが低負荷モードでない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、処理をステップＳ１０７に進める。

【0105】

（ステップＳ１０３）負荷状態判定部４１は、車速に対応する値を積算し、この負荷積算値（指標値）が閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する。負荷状態判定部４１は、負荷積算値（指標値）が閾値Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０４に進める。また、負荷状態判定部４１は、負荷積算値（指標値）が閾値Ｖｔｈ１未満である場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、処理をステップＳ１１１に進める。

【0106】

（ステップＳ１０４）駆動制御部４３は、低負荷モードから高負荷モードに切り替える。

【0107】

（ステップＳ１０５）負荷状態判定部４１が生成している負荷積算値（指標値）を初期化する（"０"に戻す）。

【0108】

（ステップＳ１０６）駆動制御部４３は、エナジーモードを解除する（ステップＳ１０６）。ここで、エナジーモードとは、負荷積算値（指標値）が非常に大きくなった場合（負荷が大きくなった場合）に、出力を制限する保護モードである。ステップＳ１０６の処理後に、駆動制御部４３は、処理をステップＳ１１１に進める。

【0109】

（ステップＳ１０７）負荷状態判定部４１は、負荷積算値（指標値）が閾値Ｖｔｈ２以下であるか否かを判定する。負荷状態判定部４１は、負荷積算値（指標値）が閾値Ｖｔｈ２以下である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１０８に進める。また、負荷状態判定部４１は、負荷積算値（指標値）が閾値Ｖｔｈ２より大きい場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、処理をステップＳ１１１に進める。

【0110】

（ステップＳ１０８）駆動制御部４３は、高負荷モードから低負荷モードに切り替える。

【0111】

（ステップＳ１０９）負荷状態判定部４１は、負荷積算値（指標値）を初期化する（"０"に戻す）。

【0112】

（ステップＳ１１０）駆動制御部４３は、エナジーモードを解除する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の処理後に、駆動制御部４３は、処理をステップＳ１１１に進める。

【0113】

（ステップＳ１１１）駆動制御部４３は、駆動モードに応じて、モータ２を駆動して、処理をステップＳ１０１に戻す。

【0114】

図１６は、ステップＳ１１１での駆動モードに応じたモータの駆動処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ２０１）駆動制御部４３は、モータ２の駆動モードの設定状態を取得する。

【0115】

（ステップＳ２０２）駆動制御部４３は、高負荷モードに設定されているか否かを判定する。駆動制御部４３は、高負荷モードに設定されていなければ（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、処理をステップＳ２０３に進め、高負荷モードに設定されていれば（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０４に進める。

【0116】

（ステップＳ２０３）ステップＳ２０２で高負荷モードに設定されていないと判定された場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ワイパの駆動モードは低負荷モードに設定されている。この場合、駆動制御部４３は、モータ２をフリーレス駆動方式で駆動する。

【0117】

（ステップＳ２０４）ステップＳ２０２で高負荷モードに設定されていると判定された場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、駆動制御部４３は、ワイパアーム１２を復路方向に移動させているか否かを判定する。駆動制御部４３は、ワイパアーム１２を復路方向に移動させていない場合には（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、処理をステップＳ２０５に進め、ワイパアーム１２を復路方向に移動させている場合には（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０６に進める。

【0118】

（ステップＳ２０５）ワイパアーム１２を復路方向に移動させていないと判定された場合には（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ワイパアーム１２は往路方向に移動されている。ワイパアーム１２が往路方向に移動されているときには、走行風の方向がワイパアーム１２の移動方向と同じになるため、モータ２の回転方向と同方向のトルクを与える負荷となる。この場合、駆動制御部４３は、十分な制動力が得られるように、フリーレス駆動方式でモータ２を駆動する。

【0119】

（ステップＳ２０６）ワイパアーム１２を復路方向に移動させた場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、走行風の方向がワイパアーム１２の移動方向と反対方向になるため、モータ２の回転方向と反対方向のトルクを与える負荷となる。この場合、駆動制御部４３は、十分な駆動力が得られるように、矩形波駆動方式でモータ２を駆動する。

【0120】

以上説明したように、本実施形態では、ワイパアーム１２を復路方向に移動させている場合、モータ２の回転方向と反対方向のトルクが加わるため、十分な駆動力が得られるように、モータ２を矩形波駆動方式で駆動している。また、ワイパアーム１２を往路方向に移動させている場合、モータ２の回転方向と同じ方向のトルクが加わるため、十分な制動力が得られるように、モータ２をフリーレス駆動方式で駆動している。これにより、往路の場合も復路の場合も、ワイパアーム１２を所定の速度に制御して移動させることができる。

【0121】

上述の実施形態では、モータ２の回転方向と同じ方向のトルクが加わる場合に、モータ２をフリーレス駆動方式で駆動しているが、モータ２を３相通電できれば、どのように駆動しても良い。例えば、図１７に示すように、モータ２を正弦波駆動してもよいし、図１８に示すように、３次高調波を重畳して駆動してもよい。

【0122】

また、上述の実施形態では、モータ２に対する負荷に応じて決定される値として車速を用いているが、モータ２に対する負荷に応じて決定される値は、モータ２の回転速度、デューティ比、電源電圧等、モータ２に与えられる負荷を反映する値であれば、どのようなものを用いても良い。また、モータ２の回転速度、デューティ比、電源電圧、車速等を適宜組み合わせて、負荷を判定するようにしてもよい。

【0123】

また、本発明のモータ制御方法は、ワイパのモータ制御ばかりでなく、他のモータを制御する場合にも応用可能である。本発明のモータ制御方法は、例えば、パワーウィンドウやサンルーフ用のモータを駆動する場合にも応用可能である。すなわち、走行中にパワーウィンドウにより窓を開ける場合には、窓の移動方向と風圧の方向とが同方向になるので、十分な制動力が得られるように、３相通電のフリーレス駆動方式でモータを駆動し、窓を閉じる場合には、十分な出力が得られるように、矩形波駆動方式でモータを駆動する。また、走行中にサンルーフを開ける場合には、サンルーフの移動方向と風圧の方向とが同方向になるので、十分な制動力が得られるように、３相通電のフリーレス駆動方式でモータを駆動し、サンルーフを閉じる場合には、サンルーフの移動方向と風圧の方向とが反対方向になるので、十分な出力が得られるように、矩形波駆動方式でモータを駆動する。

【0124】

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ワイパアーム１２を往路方向に移動させる期間では、モータ２を３相通電で駆動し、ワイパアーム１２を復路方向に移動させる期間では、モータ２を２相通電で駆動することで、往路方向で発生する負荷と復路方向で発生する負荷とに応じて、モータを適切に制御できる。

【0125】

また、これにより、モータの破損を生じにくくすることができるため、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「全ての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」、目標９「強靭（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの促進を図る」に貢献することが可能となる。

【0126】

上述した実施形態におけるワイパ駆動装置１００の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

【0127】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0128】

２…モータ、１２…ワイパアーム、２１…ステータ、２２…ロータ、４０…制御部、４１…負荷状態判定部、４２…車速検出部、４３…駆動制御部、５０…インバータ、５１ａ～５１ｆ…スイッチング素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】