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Die Erfindung betrifft eine Antriebssteuerung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Antriebssteuerung zur Steuerung eines Scheibenwischerantriebs eines Kraftfahrzeugs.
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Kraftfahrzeuge verfügen über Scheibenwischer, um Sichtscheiben des Kraftfahrzeugs von Nässe und Verschmutzung zu befreien. Ein Scheibenwischer umfasst einen Antrieb, einen Wischerarm und ein Wischerblatt. Der Antrieb überträgt eine oszillierende Bewegung auf den Wischerarm, der das Wischerblatt über die Sichtscheibe führt. Windschutzscheiben von Personenkraftwagen verfügen üblicherweise über zwei nebeneinander liegende Scheibenwischer. Um eine mechanische Verbindung zwischen den Wischarmen beider Scheibenwischer zu vermeiden, kann jeder Scheibenwischer über einen eigenen, ihm zugeordneten Antrieb verfügen, wobei die Antriebe synchronisiert sind, um eine Kollision der Wischerarme bzw. Wischerblätter zu vermeiden und um eine vorbestimmte Bewegungsabfolge der Scheibenwischer einzuhalten. Jeder der Antriebe weist eine ihm zugeordnete Steuerung auf. Je nach Konfiguration der gesamten Scheibenwischer-Anlage definiert eine der Steuerungen in der Rolle des „Master” die zu vollführende Bewegung beider Wischarme und übermittelt von ihr bestimmte Bewegungsinformationen an die andere Steuerung, die in der Rolle des „Slave” dieser Führung folgt. Beide Steuerungen steuern darüber hinaus die ihnen zugeordneten Antriebe.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebssteuerung bereitzustellen, die eine dynamische Zuordnung der Rollen in einer Zwei-Wischer-Anlage erlaubt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Antriebssteuerung mit den Merkmalen nach Anspruch 1, ein Steuersystem mit den Merkmalen nach Anspruch 7 und ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 9. Unteransprüche geben Ausgestaltungen bzw. Ausführungsformen an.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Antriebssteuerung, insbesondere zur Steuerung eines Scheibenwischerantriebs eines Kraftfahrzeugs, eine erste und eine zweite Schnittstelle. Empfängt die Antriebssteuerung Steuerinformationen über die erste Schnittstelle, so konfiguriert sie sich in der Rolle eines Master und gibt Steuerinformationen über die zweite Schnittstelle aus. Empfängt die Antriebssteuerung hingegen lediglich Daten über die zweite Schnittstelle, so kann sie sich in der Rolle eines Slave konfigurieren. In einem Steuersystem für zwei Scheibenwischer eines Kraftfahrzeugs befinden sich zwei solche Antriebssteuerungen, deren jeweils zweite Schnittstellen miteinander verbunden sind.
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Zur Ausrüstung oder Versorgung eines Kraftfahrzeugs mit Scheibenwischersystemen oder Ersatzteilen ist es somit nicht mehr erforderlich, zwischen unterschiedlichen Antriebssteuerungen zu differenzieren. Somit können Verwaltungs-, Lager- und Produktionskosten eingespart werden. Darüber hinaus ist es einfach möglich, eine bestehende Verteilung der Master- bzw. Slave-Rollen auf zwei Antriebssteuerungen zu ändern, indem die Verbindung des Steuermoduls mit der ersten Schnittstelle einer der Antriebssteuerungen gelöst und stattdessen mit der ersten Schnittstelle der anderen Antriebssteuerung verbunden wird.
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Die Antriebssteuerung kann sich als Slave konfigurieren, falls über eine vorbestimmte Zeitdauer hinweg keine Steuerinformationen über die erste Schnittstelle empfangen werden konnten. Dadurch ist eine Konfiguration mehrerer Antriebssteuerungen als Master in einem System, was zu Betriebsstörungen führen kann, unwahrscheinlich. Die Konfiguration als Master oder als Slave kann reversibel sein, indem parallel zu einer Operation in der entsprechenden Rolle Steuerinformationen über die erste Schnittstelle empfangen werden, die gegebenenfalls eine Neukonfiguration der Antriebssteuerung auslösen. Dies erhöht eine Konfigurationsgeschwindigkeit und sorgt für eine verbesserte Handhabbarkeit der Antriebssteuerung.
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Die Antriebssteuerung kann konfiguriert sein, über die zweite Schnittstelle Steuerinformationen auszutauschen, die eine Sollstellung und eine Iststellung eines Antriebs umfassen, der mit einer der Antriebssteuerungen verbunden ist. Dabei kann die als Master konfigurierte Antriebssteuerung eine Sollstellung übermitteln und eine Iststellung empfangen. Mit diesen Informationem kann beispielsweise eine Kollisionserkennung durchgeführt werden, wenn einer der Wischarme gegen einen Widerstand läuft und mit verminderter Geschwindigkeit weiterläuft oder anhält. Die als Master konfigurierte Antriebssteuerung kann eine solche Kollision auflösen, indem sie einen oder beide der Antriebe in einer vorbestimmten Reihenfolge und Geschwindigkeit in einer passenden Richtung laufen lässt.
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Die Antriebsteuerung kann auf wenigstens zwei gespeicherte Kennlinien zugreifen und in einer Konfiguration als Master den Antrieb entsprechend einer ersten Kennlinie und in einer Konfiguration als Slave entsprechend einer zweiten Kennlinie steuern. Die Kennlinien definieren einen zeitlichen Ablauf einer Bewegung des Antriebs bzw. des Wischarms. Ein charakteristischer Bewegungsablauf eines mit der Antriebssteuerung verbundenen Antriebs kann somit unterschiedlich sein, je nachdem, ob die Antriebssteuerung als Master oder als Slave konfiguriert ist. Dies erlaubt es, durch Umkonfigurierung der Master- und Slave-Rollen ein Zusammenspiel im Bewegungsablauf der Antriebe zu verändern. Außerdem wird durch die lokale Verarbeitung von Kennlinien ein Kommunikationsaufwand zwischen zwei Antriebssteuerungen minimiert.
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Die Antriebssteuerung kann dazu eingerichtet sein, sich im Zweifelsfall als Slave zu konfigurieren, etwa nach Empfangen von Steuerinformationen sowohl über die erste als auch über die zweite Schnittstelle. Dadurch können mechanische und Datenkollisionen vermieden werden, wenn beide Antriebssteuerungen versuchen, die Master-Rolle einzunehmen.
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Empfängt die Antriebssteuerung über eine vorbestimmte Zeitdauer keine Steuerinformationen über eine ihrer Schnittstellen, so kann sie einen ihr zugeordneten Antrieb in eine Parkposition verbringen. Im Fehlerfall kann so vermieden werden, dass der Antrieb in einer Position verbleibt, wo er eine Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs stört oder ein potentielles Hindernis für den zweiten Antrieb darstellt.
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Nach einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung zweier Antriebe, denen jeweils eine Antriebssteuerung zugeordnet ist. Eine erste Antriebssteuerung empfängt Steuerinformationen über eine erste Schnittstelle und gibt daraufhin über ihre zweite Schnittstelle Steuerinformationen an eine zweite Antriebssteuerung aus. Jede Antriebssteuerung steuert einen ihr zugeordneten Antrieb.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert, in denen:
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1 ein Steuersystem für Scheibenwischer eines Kraftfahrzeugs;
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2a und 2b Scheibenwischer-Anordnungen zur Betätigung mittels des Steuersystems aus 1;
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3 ein Kennlinien-Diagramm mit Wischkennlinien der Antriebe des Steuersystems aus 1; und
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4 ein Verfahren zum Steuern des Steuersystems aus 1 darstellt.
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1 zeigt ein Steuersystem 100 für Scheibenwischer in einem Kraftfahrzeug 105. Das Steuersystem 100 umfasst ein Steuermodul 110, eine erste Antriebssteuerung 115 und eine zweite Antriebssteuerung 120. Der ersten Antriebssteuerung 115 ist ein erster Antrieb 125 und der zweiten Antriebssteuerung 120 ein zweiter Antrieb 130 zugeordnet. Der erste Antrieb 125 betätigt einen ersten Wischarm 135 und der zweite Antrieb 130 betätigt einen zweiten Wischarm 140. Die erste Antriebsteuerung 115 umfasst eine erste Schnittstelle 145 und eine zweite Schnittstelle 150. Die zweite Antriebssteuerung 120 umfasst eine erste Schnittstelle 155 und eine zweite Schnittstelle 160. Mittels einer ersten Verbindung 165 ist das Steuermodul 110 mit einer ersten Schnittstelle 145 der ersten Antriebssteuerung 115 verbunden. Eine zweite Verbindung 170 verläuft von der zweiten Schnittstelle 150 der ersten Antriebssteuerung 115 zur zweiten Schnittstelle 160 der zweiten Antriebssteuerung 120.
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Das Steuermodul 110 ist ein Teil einer elektrischen Anlage des Kraftfahrzeugs 105 und kommuniziert in regelmäßigen Abständen mit der ersten Antriebssteuerung 115. Dabei werden Informationen ausgetauscht, unabhängig davon, welchen Betriebszustand der erste Antrieb 125 und der zweite Antrieb 130 einnehmen. Die ausgetauschten Informationen können Konfigurations-, Status- und Betriebsparameter umfassen. Die erste Verbindung 165 kann Teil eines LIN-Bus sein. Anhand von dem Steuermodul 110 über die erste Schnittstelle 145 übermittelter Informationen, beispielsweise Steuerinformationen, erkennt die erste Antriebssteuerung 115, dass sie als Master konfiguriert sein soll. Die erste Antriebssteuerung 115 steuert daraufhin den ihr zugeordneten Antrieb 125 entsprechend den Informationen, die sie über ihre erste Schnittstelle 145 empfängt und sendet korrespondierende Informationen über ihre zweite Schnittstelle 150 und die zweite Verbindung 170 zur zweiten Schnittstelle 160 der zweiten Antriebssteuerung 120. Die zweite Antriebssteuerung 120, deren erste Schnittstelle 155 mit keinem Kommunikationspartner verbunden ist, erkennt am Ausbleiben von Informationen über ihre erste Schnittstelle 155, dass sie sich als Slave konfigurieren soll. Daraufhin wertet sie über ihre zweite Schnittstelle 160 empfangene Informationen aus und steuert den ihr zugeordneten Antrieb 130 entsprechend der empfangenen Informationen. Die zweite Verbindung 170 kann beispielsweise eine Carline-Verbindung sein.
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Die Antriebe 125 und 130 sind Gleichstrommotoren, die mittels eines Getriebes auf die Wischarme 135 bzw. 140 wirken. An den Antrieben oder an den Getrieben sind Sensoren (nicht dargestellt) angebracht, um eine tatsächliche Bewegung oder eine absolute Position der Wischarme 135 bzw. 140 zu bestimmen. Die Antriebssteuerungen 115 und 120 sind mit diesen Sensoren verbunden und steuern die Antriebe 125 bzw. 130 in Abhängigkeit der von den Sensoren und der über die Schnittstellen 145 bzw. 160 empfangenen Informationen an. Zur Wahl einer Drehrichtung der Antriebe 125 und 130 umfassen die Antriebssteuerungen 115 und 120 jeweils H-Brücken (nicht dargestellt). Die Antriebssteuerungen 115 und 120 können in die Antriebe 125 bzw. 130 integriert ausgeführt sein.
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2a und 2b zeigen zwei unterschiedliche Scheibenwischer-Anordnungen 200 eines Kraftfahrzeugs 105 zur Steuerung mittels des Steuersystems 100 aus 1. Die stilisierten Ansichten der 2 und 2a ergeben sich aus einem Inneren des Kraftfahrzeugs 105. Die Scheibenwischer-Anordnung 200 umfasst jeweils eine Windschutzscheibe 205 des Kraftfahrzeugs 105 und jeweils zwei Scheibenwischer 210–225. Jeder Scheibenwischer 210–225 umfasst jeweils einen Antrieb wie die Antriebe 125, 130 in 1, einen Wischerarm wie die Wischerarme 135, 140 aus 1 und ein Wischerblatt (ohne Bezugszeichen).
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In 2a sind ein rechter Scheibenwischer 210 und ein linker Scheibenwischer 215 gegenläufig angeordnet. D. h. wenn der linke Scheibenwischer 210 gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird, so wird der rechte Scheibenwischer 215 im Uhrzeigersinn bewegt und umgekehrt. In einer dargestellten Ruheposition ist derjenige Scheibenwischer 210, 215, der einer Fahrerseite des Kraftfahrzeugs 105 zugeordnet ist, so mit dem Scheibenwischer 215, 210, der einer Beifahrerseite des Kraftfahrzeugs 105 zugewiesen ist, verschränkt, dass der fahrerseitige Scheibenwischer 210, 215 auch dann bewegt werden kann, wenn der beifahrerseitige Scheibenwischer 215, 210 in seiner Ruheposition verharrt. Dabei ist der fahrerseitige Scheibenwischer 210, 215 der ersten Antriebssteuerung 115 zugewiesen, die als Master konfiguriert ist, so dass ein Betrieb des fahrerseitigen Scheibenwischers 210, 215 nicht von einer Funktionsfähigkeit der als Slave konfigurierten Antriebssteuerung 115, 120 oder des ihr zugeordneten Scheibenwischers 215, 210 abhängig ist. Je nachdem, ob das Kraftfahrzeug 105 rechts oder links gesteuert ist, ist der linke Scheibenwischer 210 oder der rechte Scheibenwischer 215 mit der als Master konfigurierten ersten Antriebssteuerung 115 verbunden. Parkpositionen für jeden Scheibenwischer 210, 215 sind so gewählt, dass eine Sicht durch die Windschutzscheibe 205 für einen Insassen des Kraftfahrzeugs 105 möglichst wenig behindert wird und gleichzeitig eine Bewegung des jeweils anderen Scheibenwischers 210, 215 kollisionsfrei möglich ist. Dies ist für jeden Scheibenwischer 210, 215 an beiden Enden seiner Schwenkbewegung der Fall.
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In 2b umfasst die Scheibenwischer-Anordnung 200 einen linken Scheibenwischer 220 und einen rechten Scheibenwischer 225, die sich in der Lage ihrer Drehachsen und ihrer Ruhepositionen von den Scheibenwischern 210 und 215 aus 2a unterscheiden. Die Scheibenwischer 220 und 225 sind gleichlaufend, d. h. sie bewegen sich im Wesentlichen synchron zueinander bezüglich ihrer Drehrichtung im oder gegen den Uhrzeigersinn. Durch die Lage des linken Scheibenwischers 220 ist dessen Zuordnung zu einer Fahrerseite des Kraftfahrzeugs 105 bereits festgelegt, da die durch den linken Scheibenwischer 220 auf der Windschutzscheibe 205 überstrichene Fläche einem optimalen Sichtfenster für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 entspricht. Eine nicht überstrichene erste Restfläche der Windschutzscheibe 205 liegt im Bereich der Mitte der Windschutzscheibe. Der rechte Scheibenwischer 225 befindet sich auf einer Beifahrerseite des Kraftfahrzeugs 105, wobei eine nicht überstrichene zweite Restfläche der Windschutzscheibe 205 in deren rechter oberer Ecke für einen Beifahrer weniger problematisch ist. Der linke Scheibenwischer 220 ist der ersten Antriebsteuerung 115 in 1 zugeordnet, die als Master konfiguriert ist. Parkpositionen ergeben sich auch hier wie oben mit Bezug auf 2b beschrieben.
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3 zeigt ein Kennlinien-Diagramm 300 für Antriebe 125 und 130 des Steuersystems 100 aus 1. In einer horizontalen Richtung ist eine Zeit und in einer vertikalen Richtung ein Drehwinkel ϕ der Scheibenwischer 210, 215 der Scheibenwischer-Anordnung 200 in 2a bzw. der Wischerarme 135 und 140 des Steuersystems 100 in 1 angetragen. Die Drehwinkel beziehen sich auf Auslenkungen aus Ruhepositionen und sind als Beträge angegeben. Eine erste Wischkennlinie 310 korrespondiert zum linken Scheibenwischer 210 in 2a, der mittels des ersten Antriebs 125 von der ersten Antriebssteuerung 115 gesteuert wird, die als Master konfiguriert ist. Eine zweite Wischkennlinie 320 korrespondiert zum rechten Scheibenwischer 215, der mittels des zweiten Antriebs 130 von der zweiten Antriebssteuerung 120 gesteuert wird, die als Slave konfiguriert ist.
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Zu einem Zeitpunkt T0 sind die Drehwinkel ϕ beider Wischkennlinien 310 und 320 ebenfalls 0. In einem Bereich zwischen T0 und T1 steigt der Drehwinkel ϕ der zweiten Wischkennlinie 320 zunächst rascher als der der ersten Wischkennlinie 310 an, bis zum Zeitpunkt T1 beide Wischkennlinien 310 und 320 den maximalen Drehwinkel ϕmax erreichen. Zwischen T1 und T2 laufen die beiden Wischkennlinien 310 und 320 in entsprechender Weise wieder auf 0 zurück, d. h. die erste Wischkennlinie 310 fällt zuerst ab, bevor die zweite Wischkennlinie 320 abfällt.
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Der nicht übereinstimmende Verlauf zwischen der ersten Wischkennlinie 310 und der zweiten Wischkennlinie 320 rührt daher, dass der linke Scheibenwischer 210 in 2a zuerst um einen gewissen Betrag ausgelenkt werden muss, bevor der rechte Scheibenwischer 215 ausgelenkt werden kann, ohne mit dem linken Scheibenwischer 210 zu kollidieren. Die Scheibenwischer 210 und 215 haben ihre maximale Auslenkung ϕmax erreicht, wenn der linke Scheibenwischer 210 maximal gegen den Uhrzeigersinn und der rechte Scheibenwischer 215 maximal im Uhrzeigersinn ausgelenkt ist. Von dort aus verläuft eine Rücklaufbewegung der Scheibenwischer 210 und 215 entsprechend, d. h., der rechte Scheibenwischer 215 eilt in seinem Drehwinkel dem linken Scheibenwischer 210 voraus, um eine kollisionsfreie Bewegung zu ermöglichen.
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4 zeigt ein Verfahren 400 zur Steuerung der Antriebe 125 bzw. 130 zur Ausführung auf der ersten Antriebssteuerung 115 bzw. der zweiten Antriebssteuerung 120 aus 1. Das Verfahren 400 umfasst die Schritte 405 bis 450.
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Im Schritt 405 befindet sich das Verfahren 400 im Startzustand. Im Schritt 410 wird ein Zeitgeber gestartet, um ein Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer zu überwachen. Danach werden im Schritt 415 Steuerinformationen über die erste Schnittstelle 145 bzw. 155 empfangen. Anschließend wird im Schritt 420 überprüft, ob tatsächlich Steuerinformationen vorliegen. Ist das der Fall, werden im folgenden Schritt 425 weitere Steuerinformationen über die zweite Schnittstelle 150 bzw. 160 ausgegeben. Im Schritt 430 wird derjenige Antrieb 125, 130, der der Antriebssteuerung zugeordnet ist, auf der das Verfahren 400 abläuft, entsprechend der Steuerinformationen, die über die erste Schnittstelle 145 bzw. 155 empfangen wurden, gesteuert. Sodann werden im Schritt 435 weitere Steuerinformationen über die erste Schnittstelle 145 bzw. 155 empfangen und das Verfahren kehrt zurück zum Schritt 425.
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Wurde im Schritt 420 jedoch bestimmt, dass keine Steuerinformationen vorliegen, so wird im Schritt 440 überprüft, ob der Zeitgeber inzwischen abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, fährt das Verfahren mit dem Schritt 415 fort und empfängt weitere Steuerinformationen. Andernfalls werden im Schritt 445 Steuerinformationen über die zweite Schnittstelle 150 bzw. 160 empfangen. Der Antrieb 125, 130, der der Antriebssteuerung 115, 120 zugeordnet ist, auf der das Verfahren 400 abläuft, wird anschließend im Schritt 450 entsprechend der über die zweite Schnittstelle 150 bzw. 160 empfangenen Steuerinformationen gesteuert. Danach kehrt das Verfahren 400 zurück zum Schritt 445.
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Die erste dargestellte Endlosschleife über die Schritte 425, 430 und 435 entspricht einer Konfiguration einer Antriebssteuerung 115 bzw. 120 als Master, während die zweite dargestellte Endlosschleife über die Schritte 445 und 450 einer Konfiguration als Slave entsprechen.
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Andere Abläufe sind ebenfalls möglich, insbesondere solche, die ein Ausbrechen aus den Endlosschleifen im Rahmen einer Rekonfiguration erlauben. Hierzu werden innerhalb der Schleifen Schritte des Empfangens von Daten über die erste Schnittstelle und des Überprüfens empfangener Steuerinformationen analog den Schritten 410–440 durchlaufen. Zusätzliche Verfahrensschritte sind beispielsweise etwa im Rahmen einer Kollisionsauflösung, eines Not-Ablaufs bei Versagen von einzelnen Komponenten des Scheibenwischersystems oder eines Verfahrens in einen Parkzustand möglich.
