JP5127776B2

JP5127776B2 - オートワイパ制御装置

Info

Publication number: JP5127776B2
Application number: JP2009122460A
Authority: JP
Inventors: 知之大畑; 龍男大石
Original assignee: Suzuki Motor Corp; Niles Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Corp; Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: JP2010269674A; US8265824B2; US20100299025A1; DE102010021064B4; DE102010021064A1

Description

本発明は降雨の際にワイパを自動作動させる車両用のオートワイパ制御装置に関する。

車両の走行中に降雨があるとワイパを自動作動させるオートワイパ制御装置がある。
降雨の検出には、ウインドシールドに雨滴検知面を設定し、当該雨滴検知面に水滴が付着した際の光の反射率の変化を利用している。
すなわち、発光素子から例えば赤外光を雨滴検知面に照射し、その反射光を受光素子で受光して、受光量の低減度合いやその時間的変化の態様から降雨の状態を判定する。

雨滴検知面に雨滴が付着したときの受光素子からの受光量信号の変化は、大概の雨滴では、図６に示すように、例えば２ｍｓｅｃの間に一旦急激に低下した後、増加方向へ戻って安定する傾向を見せ、反射率の低下は比較的小さく、したがって受光量の変化も３％程度で大きくない。
これは、特開２００６−７９３６号公報にも指摘されているように、ウインドシールドに衝突した雨滴はその表面張力により形状が変化することによる。
雨滴検知面は視界を妨げないように小面積に設定されているので、従来、適切なオートワイパ制御のためには高感度での検出が必要とされてきた。そこで、従来のオートワイパ制御装置では、受光量の例えば１．５％低下を雨滴検知のしきい値とするなどを行っている。

特開２００６−７９３６号公報

ところで、気温の低い夜間や早朝には、ウインドシールドが曇るという現象が見られる。これは空気中の水分が冷たいウインドシールドの外表面で凝固して微小水滴として結露することによる。
この曇りの過程における雨滴検知面からの反射光受光量の変化の速度は雨滴付着の場合に比較して小さいが、小さな水滴ながら雨滴検知面の全面に及ぶまで付着量が増大するので、曇りの進行に伴う受光量の低下量は、雨滴付着の場合と比較してきわめて大きくなる特徴を有している。

そして、曇りの進行は緩やかであり、ある程度までの水滴の付着はドライバの眼に認識されないにもかかわらず、受光量のわずかな変化でワイパが頻繁にウインドシールドの払拭を繰り返すとドライバに煩わしさを感じさせる。
すなわち、一般にドライバは雨滴がウインドシールドに付着したときはすぐに払拭して欲しいが、ウインドシールドの曇りについてはゆっくりした間隔の払拭を望む傾向にある。

したがって本発明は、上記従来の問題に鑑み、雨滴に対しては高感度でウインドシールドの払拭を確保しながら、ウインドシールド外表面の曇りに対しては不要な払拭を抑えるようにしたオートワイパ制御装置を提供することを目的とする。

発明者らは、ウインドシールド外表面の曇りが発生するときの環境条件を研究する中で、曇りが発生しやすいのは外気温度、ウインドシールドの外表面温度、および外気温度とウインドシールドの外表面温度との差が所定の条件にあるときのみであり、当該条件が揃わないと曇りは発生しないという知見を得た。

これに基づいて、本発明のオートワイパ制御装置は、車両のウインドシールドに付着する雨滴を光学的に検出する雨滴検出部と、雨滴検出部の出力に基づいて高感度で降雨状態を判定する高感度降雨判定部と、雨滴検出部の出力に基づいて低感度で降雨状態を判定する低感度降雨判定部と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、ウインドシールドの外表面温度を検出する表面温度検出手段と、外気温度が第１の設定値未満であるかを判定する第１温度判定部と、ウインドシールドの外表面温度が第２の設定値未満であるかおよび外気温度とウインドシールドの外表面温度の差が第３の設定値未満であるかを判定する第２温度判定部と、第１温度判定部の判定結果と第２温度判定部の判定結果とに基づいて、ウインドシールドに曇りが発生する条件にあるかを判定する気象条件判定部と、気象条件判定部の判定に基づいて、ウインドシールドに曇りが発生する条件にあるときは低感度降雨判定部の判定による降雨状態に基づいてワイパを駆動制御し、曇りが発生する条件にないときは高感度降雨判定部の判定による降雨状態に基づいてワイパを駆動制御するワイパ制御部とを有するものとした。

本発明によれば、雨滴に対しては高感度でウインドシールドの払拭を確保しながら、ウインドシールドに曇りが発生する条件にあるときは低感度降雨判定に基づいてワイパを駆動制御するので、ウインドシールド外表面の曇りに対しては不要な払拭を抑えることができる。

実施の形態の構成を示すブロック図である。雨滴検出部の構成を示す図である。実施の形態における制御の流れを示すフローチャートである。低感度降雨判定部による判定例を示す図である。高感度降雨判定部による判定例を示す図である。雨滴検知面に雨滴が付着したときの検知面反射光の変化を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかるオートワイパ制御装置の構成を示すブロック図である。
オートワイパ制御装置１は、雨滴検出部２にそれぞれ並列に接続された降雨状況判定部３、高感度降雨判定部４および低感度降雨判定部５を備える。
また、ウインドシールドの温度を検出する温度検出部６に、第１温度判定部７と第２温度判定部８とが並列に接続されている。
さらに、降雨状況判定部３、第１温度判定部７および第２温度判定部８とに接続された気象条件判定部９を備え、この気象条件判定部９と降雨状況判定部３、高感度降雨判定部４および低感度降雨判定部５がワイパ制御部１０に接続されている。
オートワイパ制御装置１はイグニションスイッチＩＧのオンによりバッテリ１１の電源で作動開始する。

雨滴検出部２は、例えば図２に示すように、赤外ＬＥＤなどの発光素子１２とフォトダイオードなどの受光素子１３を含み、ウインドシールドＳに設定した雨滴検知面１５に発光素子１２から送出した光の反射光を受光素子１３で受光して、受光量信号を出力する公知のものである。発光素子１２からの光を雨滴検知面１５へ導き、雨滴検知面で反射した光を有効に受光素子１３に集光するためプリズム１４がウインドシールドＳに貼り付けられている。
降雨状況判定部３は、例えば特開２００６−７９３６号公報等に開示された公知のものであり、比較的大きな粒状の雨滴の１滴ごとの付着状況を例えば受光量１．５％低下をしきい値として１ｍｓｅｃ内での変化を検知して、降雨状態であるかどうかを判定する。

高感度降雨判定部４は１ｓｅｃ間隔で、受光量の変化を見て１．５％低下をしきい値とすることにより、霧雨のような比較的小さい粒の降雨状態を検出するものである。
低感度降雨判定部５は、受光量の変化を３０ｓｅｃ間隔で見て１５％低下をしきい値としてウインドシールドＳの曇りを検出するものである。
降雨状況判定部３、高感度降雨判定部４および低感度降雨判定部５はそれぞれ例えば５００μｓｅｃ間隔で雨滴検出部２から受光量信号を読み込んで、互いに並行して判定処理を行う。

温度検出部６は、例えば雨滴検出部２に内蔵された各素子の温度補償用の温度センサ１６を利用することができる。雨滴検出部２は車室内側ではあるがウインドシールドＳに付設されるので、温度センサ１６の出力は実質ウインドシールドＳの外表面Ｈの温度とみなすことができる。

第１温度判定部７は、外気温度が第１の設定値として２０℃未満であるかどうかを判定する。
第１温度判定部７は、イグニションスイッチＩＧをオンしたエンジン始動直後の温度センサ１６の検出温度を外気温度として上記第１の設定値と比較する。これは、エンジン始動直後は車室内の温度とウインドシールドＳの外表面温度は同一であり、したがって外気温度と同一と見られるからである。

第２温度判定部８は、イグニションスイッチＩＧのオン直後から一定時間ごとにウインドシールドＳの外表面温度が第２の設定値として２５℃未満であるかどうかを判定するとともに、一定時間ごとのウインドシールドＳの外表面Ｈの温度上昇（外気温度との差）が第３の設定値として２０℃未満であるかどうかを判定する。これは、車両の走行開始後は、乗員の存在や、空調装置の作動により車室内温度が上昇し、あるいは直接温風を吹き付けられてウインドシールドＳの外表面温度が変化するからである。

気象条件判定部９は、降雨状況判定部３による降雨状態と、第１温度判定部７による外気温度状態と、第２温度判定部８による外気温度と一定時間ごとのウインドシールド外表面温度との差とに基づいて、ウインドシールドＳに曇りが発生する可能性を判定する。
すなわち、外気温度が２０℃未満、ウインドシールドの温度が２５℃未満、外気温度に対するウインドシールドの外表面温度の差が２０℃未満、そして降雨状態でないの４条件がすべて揃っているとき、ウインドシールドＳに曇りが発生する可能性があると判定する。

なお、降雨状態でないことを条件としているのは、雨滴に濡れた状態では結露による曇りは発生し得ないことと、下記するように、曇り発生の可能性があるときは低感度払拭判定によりゆっくりした払拭とするため、雨滴がウインドシールドＳに付着したときはすぐに払拭して欲しいドライバの要求と相容れないためである。

ワイパ制御部１０は、基本的に降雨状況判定部３の判定に基づいてワイパＷのモータを制御するが、気象条件判定部９による判定により、曇り発生の可能性があるときは低感度降雨判定部５の判定による降雨状態に基づいてワイパＷのモータを制御する。以下では簡単のため、モータを省いて単にワイパＷと呼ぶ。
曇り発生の可能性がないときは、ワイパ制御部１０は降雨状況判定部３および高感度降雨判定部４の判定による降雨状態に基づいてワイパＷを制御する。

図３は、以上の構成になるオートワイパ制御装置の制御の流れを示すフローチャートである。
この制御フローは車両のイグニションスイッチＩＧがオンされると開始され、所定の時間間隔で繰り返される。
なお、降雨状況判定部３、高感度降雨判定部４および低感度降雨判定部５は、前述のように互いに並行して判定処理を行っており、必要な所定のステップにおいてその結果が読み出されるものとする。

まずステップ１００において、気象条件判定部９は第１温度判定部７による外気温度の判定結果をチェックする。
外気温度Ｔ１が第１の設定値（２０℃）未満であるときは、ステップ１０１へ進んで、気象条件判定部９は第２温度判定部８によるウインドシールドＳの外表面温度の判定結果をチェックする。
ウインドシールドＳの外表面温度Ｔ２が第２の設定値（２５℃）未満であるときは、ステップ１０２へ進んで、気象条件判定部９はさらに第２温度判定部８による外気温度Ｔ１とウインドシールドＳの外表面温度Ｔ２の差（ウインドシールド外表面Ｈの上昇温度）に係る判定結果をチェックする。
温度差Ｔ２−Ｔ１が第３の設定値（２０℃）未満であるときは、ステップ１０３へ進む。

ステップ１０３において、気象条件判定部９は、降雨状況判定部３による判定結果をチェックする。
降雨状況が降雨なしであるときは、ステップ１０４において、気象条件判定部９は、ウインドシールドＷに曇り発生の可能性があると判定して、「曇り条件」信号をワイパ制御部１０へ出力する。
続くステップ１０５において、ワイパ制御部１０は「曇り条件」に対応して低感度降雨判定部５を選択し、その判定結果を読み出す。
そして、ステップ１０６において、低感度降雨判定部５の判定にしたがってワイパＷを低感度で制御する。

図４は低感度降雨判定部５による判定例を示し、受光量が６００の時点から３０ｓｅｃ以内に受光量が１５％低下して５１０以下になっていれば、雨滴（水滴）付着と検知して降雨信号をワイパ制御部１０へ出力する。
３０ｓｅｃのゆっくりした間隔で雨滴検知がなされ、払拭開始もゆっくりとなる。
低感度降雨判定部５が選択されるときは降雨状況判定部３が雨滴を検知していないときであるから、降雨状況判定部３の判定に基づくワイパＷの駆動が重ねて行われることはない。
なお、図４の縦軸は受光素子の出力をＡ／Ｄ変換したもので受光量を表わしている。図５、図６においても同じである。

一方、ステップ１００のチェックで外気温度が第１の設定値（２０℃）以上であるとき、ステップ１０１のチェックでウインドシールドＳの外表面温度が第２の設定値（２５℃）以上であるとき、ステップ１０２のチェックでウインドシールドの温度上昇が第３の設定値（２０℃）以上であるとき、あるいはステップ１０３のチェックで降雨状況が降雨のときには、いずれもステップ１０７へ進む。

ステップ１０７では、気象条件判定部９は、ウインドシールドＳに曇り発生の可能性はないと判定して、「雨条件」信号をワイパ制御部１０へ出力する。
続くステップ１０８において、ワイパ制御部１０は「雨条件」に対応して高感度降雨判定部４を選択し、その判定結果を読み出す。
そして、ステップ１０９において、降雨状況判定部３の判定に加えて、高感度降雨判定部４の判定にしたがってワイパＷを高感度で制御する。

高感度降雨判定部４による判定は、前述のとおり１ｓｅｃ間隔で受光量の変化を見る。
霧雨などは水滴が小さいために１滴としての検出が困難である一方、ウインドシールドに密に付着する特徴があり、図５に示すように、受光量は通常の雨滴よりも極く小さな急低下と若干の戻りを繰り返しながら全体として低下していく。
１ｓｅｃの間に１．５％以上の受光量低下があれば雨滴と検知するので、霧雨も速やかに降雨状態として判定することができる。
降雨状況判定部３は、５００μｓｅｃ間隔で受光量を読み込み、１ｍｓｅｃ間隔で変化を見ているから、先の図６に示したような例えば３％程度の低下ながら２ｍｓｅｃ間に急激な変化を見せる通常の雨滴はしきい値１．５％で確実に判定する。
なお、図４、図５、図６は理解を容易にするためそれぞれ時間軸を異ならせてる。

以上の制御により、外気温度が２０℃未満、ウインドシールドＳの外表面温度が２５℃未満、外気温度とウインドシールドの外表面温度（上昇温度）が２０℃未満、そして降雨状態でないの４条件がすべて揃っているとき、ウインドシールドＳに曇りが発生する可能性があると判定されて低感度払拭が選択され、受光量の１５％低下をしきい値としてゆっくりとした払拭が行われるから、ドライバが曇りを認識しないうちから、ワイパＷが作動してドライバに煩わしさを与えることがない。
そして、４条件の１つでも満たされないときは、曇りが発生する可能性はなく、高感度払拭が選択されるので、雨滴がウインドシールドＳに付着した際には受光量の１．５％低下をしきい値として迅速に払拭動作が行われ、ドライバにストレスを与えることがない。

本実施の形態では、第１温度判定部７においてイグニションスイッチＩＧをオンした直後の温度センサ１６による検出温度を外気温度とする構成が発明における外気温度検出手段をなし、第２温度判定部７においてイグニションスイッチＩＧをオン後の一定時間ごとの温度センサ１６による検出温度をウインドシールドＳの外表面温度とする構成が表面温度検出手段をなしている。

実施の形態は以上のように構成され、車両のウインドシールドＳに付着する雨滴を光学的に検出する雨滴検出部２と、雨滴検出部２の出力に基づいて高感度で降雨状態を判定する高感度降雨判定部４と、雨滴検出部２の出力に基づいて低感度で降雨状態を判定する低感度降雨判定部５と、外気温度Ｔ１が２０℃未満であるかを判定する第１温度判定部７と、ウインドシールドＳの外表面温度Ｔ２が２５℃未満であるか、および外気温度とウインドシールドＳの外表面温度の差Ｔ２−Ｔ１が２０℃未満であるかを判定する第２温度判定部８と、第１温度判定部７の判定結果と第２温度判定部８の判定結果とに基づいて、ウインドシールドＳに曇りが発生する条件にあるかを判定する気象条件判定部９と、気象条件判定部９の判定に基づいて、ウインドシールドＳに曇りが発生する条件にあるときは低感度降雨判定部５の判定による降雨状態に基づいてワイパＷを駆動制御し、曇りが発生する条件にないときは高感度降雨判定部４の判定による降雨状態に基づいてワイパＷを駆動制御するワイパ制御部１０とを有するものとしたので、雨滴に対しては高感度でウインドシールドＳの払拭を確保しながら、ウインドシールド外表面の曇りに対しては不要な払拭を抑えることができる。

さらに典型的な所定の大きさの雨粒が落下する基本降雨状態を判定する降雨状況判定部３を有して、気象条件判定部９は降雨状況判定部３が降雨と判定したときは、ウインドシールドＳに曇りが発生する条件にないと判定するので、降雨状態であれば曇り発生の他の条件を検討するまでもなく、直ちに高感度降雨判定部４の判定に基づいてワイパＷの制御が行われ、応答性が向上する。

雨滴検出部２に内蔵の温度センサ１６によるイグニションスイッチＩＧをオンした直後の検出温度を外気温度とし、またイグニションスイッチＩＧをオン後の一定時間ごとの温度センサ１６による検出温度をウインドシールドＳの外表面温度としているので、それぞれ専用の温度センサを必要とせず低コストで、しかも的確な温度を取得することができる。

なお、本実施例では雨滴検出部２に内蔵された温度センサ１６を外気温度検出手段、表面温度検出手段に兼用したが、空調装置の外気温度センサ、専用の外気温度センサ、専用の表面温度センサをそれぞれ用いてもよい。

１オートワイパ制御装置
２雨滴検出部
３降雨状況判定部
４高感度降雨判定部
５低感度降雨判定部
６温度検出部
７第１温度判定部
８第２温度判定部
９気象条件判定部
１０ワイパ制御部
１１バッテリ
１２発光素子
１３受光素子
１４プリズム
１６温度センサ
ＩＧイグニションスイッチ
Ｓウインドシールド
Ｗワイパ

Claims

車両のウインドシールドに付着する雨滴を光学的に検出する雨滴検出部と、
雨滴検出部の出力に基づいて高感度で降雨状態を判定する高感度降雨判定部と、
雨滴検出部の出力に基づいて低感度で降雨状態を判定する低感度降雨判定部と、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
ウインドシールドの外表面温度を検出する表面温度検出手段と、
外気温度が第１の設定値未満であるかを判定する第１温度判定部と、
ウインドシールドの外表面温度が第２の設定値未満であるかおよび外気温度とウインドシールドの外表面温度の差が第３の設定値未満であるかを判定する第２温度判定部と、
第１温度判定部の判定結果と第２温度判定部の判定結果とに基づいて、ウインドシールドに曇りが発生する条件にあるかを判定する気象条件判定部と、
気象条件判定部の判定に基づいて、ウインドシールドに曇りが発生する条件にあるときは低感度降雨判定部の判定による降雨状態に基づいてワイパを駆動制御し、曇りが発生する条件にないときは高感度降雨判定部の判定による降雨状態に基づいてワイパを駆動制御するワイパ制御部とを有することを特徴とするオートワイパ制御装置。
前記気象条件判定部は、基本降雨状態を判定する降雨状況判定部が降雨と判定したときは、ウインドシールドに曇りが発生する条件にないと判定するものであることを特徴とする請求項１に記載のオートワイパ制御装置。
ウインドシールドに取付けられた温度センサを備え、
前記外気温度検出手段は、イグニションスイッチをオンした直後の前記温度センサによる検出温度を外気温度とするものであることを特徴とする請求項１または２に記載のオートワイパ制御装置。
前記表面温度検出手段は、イグニションスイッチをオン後の一定時間ごとの前記温度センサによる検出温度をウインドシールドの外表面温度とするものであることを特徴とする請求項３に記載のオートワイパ制御装置。