DE102011054953A1 - Verfahren zur Ansteuerung eines Scheibenwischermotors - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung ein betrifft Verfahren zur Ansteuerung eines Scheibenwischmotors (20), bei der der Scheibenwischermotor (20) über eine Antriebswelle (21) zumindest mittelbar mit wenigstens einem Wischblatt (11, 12) verbunden ist, der das wenigstens eine Wischblatt (11, 12) zwischen zwei Umkehrpunkten (UP, OP) eines Wischfeldes (26) in unterschiedlicher Bewegungsrichtung hin- und herbewegt, wobei die Drehzahl und die Drehrichtung des Scheibenwischermotors (20) bzw. die Geschwindigkeit (v) des wenigstens einen Wischblatts (11, 12) mittels einer Sensoreinrichtung (22) erfasst und einer Steuereinrichtung (25) als Eingangswert zugeführt wird, und wobei der Scheibenwischermotor (20) vor dem Erreichen des jeweiligen Umkehrpunktes (UP, OP) zu einem Ausschaltzeitpunkt (ASZ) ausgeschaltet wird, worauf sich die Antriebswelle (21) des Scheibenwischermotors (20) bis zu ihrem Stillstand noch um einen Nachlaufwinkel (α) weiterdreht und sich das wenigstens eine Wischblatt (11, 12) noch um eine Nachlaufstrecke (NLS) weiterbewegt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Ist-Geschwindigkeit (v) des wenigstens einen Wischblatts (11, 12) im Ausschaltzeitpunkt (ASZ) mit einer Soll-Geschwindigkeit (v) verglichen wird, und dass bei einer Differenz zwischen dem Ist-Wert von dem Soll-Wert der Scheibenwischermotor (20) für einen in der Steuereinrichtung (25) festgelegten Zeitraum (∆T) weiterbetrieben wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Scheibenwischermotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus der Praxis bereits allgemein bekannt und dient dazu sicherzustellen, dass das Wischblatt bzw. die Wischblätter eines Scheibenwischerantriebs das gewünschte Wischfeld reinigt. Hierzu wird der Scheibenwischermotor zu einer bestimmten Stellung des Wischblatts bzw. der Wischblätter abgeschaltet. Im Abschaltzeitpunkt wird dabei der Scheibenwischermotor kurzgeschlossen, wobei der Scheibenwischermotor bzw. die Antriebswelle des Scheibenwischermotors aufgrund der Trägheiten im System noch um einen gewissen Nachlaufwinkel sich weiterbewegt. Dieser Nachlaufwinkel ist stark abhängig zum einen von der Scheibenwischergrundgeschwindigkeit, das heißt insbesondere, auf welcher Geschwindigkeitsstufe der Scheibenwischer betrieben wird, und zum anderen von den Reibverhältnissen zwischen dem Wischblatt bzw. den Wischblättern und der Fahrzeugscheibe. So ist der Nachlaufwinkel bei einer nassen bzw. feuchten Fahrzeugscheibe aufgrund der gegenüber einer trockenen Fahrzeugscheibe verringerten Reibung zwischen dem Wischblatt bzw. den Wischblättern und der Fahrzeugscheibe größer als bei trockenen Verhältnissen. Das bedeutet in der Praxis, dass der Antrieb des Scheibenwischermotors zwar stets zu ein und demselben Winkel bzw. einer bestimmten Stellung des Wischblatts bzw. der Wischblätter auf der Fahrzeugscheibe abgeschaltet bzw. kurzgeschlossen wird, das tatsächlich von dem Wischblatt bzw. den Wischblättern erzeugte bzw. gereinigte Wischfeld jedoch von den o. g. Faktoren abhängig ist. Dabei ist zu beachten, dass aufgrund der geometrischen Verhältnisse des Scheibenwischerantriebs bzw. der Fahrzeugscheibe ein gegenseitiger Kontakt der Wischblätter vermieden werden muss und auch ein Anschlagen des Wischblattes am Rand der Fahrzeugscheibe unerwünscht ist. Daher wird in der Praxis der Ausschaltzeitpunkt derart festgelegt, dass die o. g. Störungen auch bei stark unterschiedlichen Bedingungen nicht eintreffen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ausgehend vom dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Scheibenwischermotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass unabhängig insbesondere von den Reibverhältnissen zwischen dem Wischblatt bzw. den Wischblättern und der Fahrzeugscheibe möglichst stets ein gleich großes Wischfeld von dem Wischblatt bzw. den Wischblättern erzeugt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Ansteuerung eines Scheibenwischermotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Ist-Geschwindigkeit des wenigstens einen Wischblatts im Ausschaltzeitpunkt mit einer Soll-Geschwindigkeit verglichen wird, und dass bei einer Differenz zwischen dem Ist-Wert von dem Soll-Wert der Scheibenwischermotor für einen in der Steuereinrichtung festgelegten Zeitraum weiterbetrieben wird. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass in Abhängigkeit von der tatsächlich im Ausschaltzeitpunkt erfassten Drehzahl des Scheibenwischermotors (bzw. der Wischgeschwindigkeit des Wischblatts bzw. der Wischblätter) der Antrieb des Scheibenwischermotors entweder kurzgeschlossen wird, falls keine Differenz der Ist-Drehzahl bzw. Ist-Geschwindigkeit von der Soll-Drehzahl bzw. der Soll-Geschwindigkeit vorliegt, oder aber bei einer Abweichung der Scheibenwischermotor für einen festgelegten Zeitraum weiter angetrieben wird, d. h. mit Spannung versorgt wird.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines Scheibenwischermotors sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen von zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
  • Die Ansteuerung des Scheibenwischermotors bzw. der Betrieb des Scheibenwischermotors erfolgt bevorzugt von der Steuereinrichtung über eine Pulsweitenmodulation der Spannungsversorgung des Scheibenwischermotors. So bedeutet beispielsweise der Wert von 50% der Pulsweitenmodulation, dass die Spannungsversorgung während jeweils gleichlanger Zeiträume eingeschaltet und ausgeschaltet ist, so dass der Scheibenwischermotor mit seiner halben maximalen Geschwindigkeit betrieben wird. Demgegenüber bedeutet ein Wert von 100% für die Pulsweitenmodulation, dass die Spannungsversorgung des Scheibenwischermotors stets an ist, d. h., dass der Scheibenwischermotor mit seiner vollen Drehzahl betrieben wird.
  • In besonders bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass während des festgelegten Zeitraums der Wert der Pulsweitenmodulation konstant ist. Ein derartiges Verfahren lässt sich besonders einfach programmieren bzw. einrichten.
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass während des festgelegten Zeitraums der Wert der Pulsweitenmodulation von einem Anfangswert auf Null, vorzugsweise kontinuierlich, reduziert wird. Ein derartiges Verfahren ermöglicht eine Optimierung des Betriebs des Scheibenwischermotors bzw. einen sehr sanften Betrieb des Scheibenwischermotors.
  • Für den Fall, dass der Ist-Wert der erfassten Drehzahl bzw. Geschwindigkeit sich zwischen zwei in der Steuereinrichtung abgespeicherten Grenzwerten befindet, wird der Wert der Pulsweitenmodulation zum Betrieb während des festgelegten Zeitraums, insbesondere in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Ist-Wert vor dem Soll-Wert berechnet.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
  • Diese zeigt in:
  • 1 eine vereinfachte Darstellung eines Scheibenwischerantriebs zum Reinigen einer Fahrzeugscheibe und Verwendung zweier Wischblätter und
  • 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Bestimmung des Wertes zur Ansteuerung des Scheibenwischermotors nach dem Ausschaltzeitpunkt.
  • In der 1 ist stark vereinfacht eine Scheibenwischeinrichtung 10 in einem Kraftfahrzeug zur Reinigung einer Fahrzeugscheibe 1 dargestellt. Die Scheibenwischeinrichtung 10 umfasst zwei Wischblätter 11, 12, die über Wischarme 13, 14 und ein Wischgestänge 15 mit wenigstens einem Scheibenwischermotor 20 verbunden sind. Der Scheibenwischermotor 20 weist eine Antriebswelle 21 auf, die zum Bewegen der Wischblätter 11, 12 mittels des Wischgestänges 15 dient. Der Scheibenwischermotor 20 umfasst weiterhin eine im Einzelnen nicht dargestellte Sensoreinrichtung 22 zur Erfassung der Drehzahl sowie der Drehrichtung der Antriebswelle 21 bzw. des Scheibenwischermotors 20. Derartige Mittel können beispielsweise Hallsensoren oder ähnliches umfassen.
  • Weiterhin ist eine Steuereinrichtung 25 vorgesehen, die der Ansteuerung des Scheibenwischermotors 20 dient. Die Steuereinrichtung 25 kann dabei entweder als separate Steuereinrichtung 25 ausgebildet sein, wie dies in der 1 dargestellt ist, oder aber als in dem Gehäuse des Scheibenwischermotors 20 integriert ausgebildete Steuereinrichtung 25.
  • In der 1 ist für jeden der beiden Wischblätter 11, 12 jeweils ein unterer Umkehrpunkt UP und ein oberer Umkehrpunkt OP eingezeichnet. Zwischen diesen beiden Umkehrpunkten UP und OP werden die beiden Wischblätter 11, 12 hin- und herbewegt, wobei ein von den Wischblättern 11, 12 überstrichenes Wischfeld 26 erzeugt wird. Die Steuerung der Bewegung der Wischblätter 11, 12 erfolgt durch eine entsprechende Ansteuerung des Scheibenwischermotors 20 mittels der Steuereinrichtung 25, wobei, je nach Bewegungsrichtung der Wischblätter 11, 12 die Antriebswelle 21 des Scheibenwischermotors 20 entweder in die eine Richtung oder aber in die andere Richtung bewegt wird.
  • Die Ansteuerung des Scheibenwischermotors 20 durch die Steuereinrichtung 25 erfolgt über ein Pulsweitenmodulationsverfahren, bei der die Geschwindigkeit der Antriebswelle 21 in Abhängigkeit des Verhältnisses zwischen der (vollen) Spannungsversorgung des Scheibenwischermotors 20 mit seiner Betriebsspannung und des Abschaltens der Spannungsversorgung gesteuert wird. Wesentlich ist, dass der Scheibenwischermotor 20 vor Erreichen des jeweiligen Umkehrpunktes UP, OP zu einem Ausschaltzeitpunkt ASZ kurzgeschlossen wird, d. h., dass in dem jeweiligen Umkehrpunkt UP, OP der Wert der Pulsweitenmodulation 0% beträgt. Die Stellung der Wischblätter 11, 12 zum Ausschaltzeitpunkt ASZ des Scheibenwischermotors 20 ist in der 1 durch die Stellung AW der Wischblätter 11, 12 bezeichnet.
  • Aufgrund der Trägheiten des Systems sowie insbesondere aufgrund unterschiedlicher Reibungsverhältnisse zwischen den Wischblättern 11, 12 und der Fahrzeugscheibe 1 ergibt sich jeweils ein Nachlaufwinkel α der Antriebswelle 21 bzw. eine Nachlaufstrecke NLS der Wischblätter 11, 12, wobei die Nachlaufstrecke NLS der Wischblätter 11, 12 die Wegstrecke zwischen der Stellung AW der Wischblätter 11, 12 und dem Erreichen des Umkehrpunktes UP, OP bezeichnet.
  • In der 1 ist vereinfacht angenommen, dass die Nachlaufstrecke NLS bei beiden Wischblättern 11, 12 und im Bereich beider Umkehrpunkte UP, OP jeweils identisch ist. Selbstverständlich können die Werte jedoch für beiden Umkehrpunkte UP, OP auch unterschiedlich sein. Beim Antrieb der Wischblätter 11, 12 über jeweils einen eigenen Scheibenwischermotor 20 können darüber hinaus die Nachlaufstrecke NLS für die beiden Wischblätter 11, 12 unterschiedlich groß sein.
  • Um den Wert des Nachlaufwinkels α der Antriebswelle 21 bzw. der Nachlaufstrecke NLS der Wischblätter 11, 12 unabhängig insbesondere von den Reibungsverhältnissen zwischen den Wischblättern 11, 12 und der Fahrzeugscheibe 1 möglichst konstant zu halten, und somit stets ein möglichst gleich großes Wischfeld 26 zu erzeugen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch die Sensoreinrichtung 22 im Ausschaltzeitpunkt ASZ die Drehzahl des Scheibenwischermotors 20 erfasst wird. Dieser Wert der Drehzahl entspricht auch einer bestimmten Geschwindigkeit v des Wischblatts 11, 12 auf der Fahrzeugscheibe 1. Für den Ausschaltzeitpunkt ASZ ist in der Steuereinrichtung 25 ein Soll-Wert vsoll für die Geschwindigkeit (bzw. die Drehzahl des Scheibenwischermotors 20) abgespeichert bzw. vorgegeben, der größer als 0 ist, da im Ausschaltzeitpunkt ASZ sich die Wischblätter 11, 12 noch in ihrer ursprünglichen Richtung weiterbewegen. Das bedeutet, dass sich im Ausschaltzeitpunkt ASZ, obwohl der Scheibenwischermotor 20 kurzgeschlossen ist, das heißt, dass der Wert der Pulsweitenmodulation 0% beträgt, sich die Wischblätter 11, 12 bewegen. Die Steuereinrichtung 25 führt nun erfindungsgemäß einen Vergleich zwischen dem Ist-Wert vist und dem Soll-Wert vsoll der Geschwindigkeit v der Wischblätter 11, 12 (bzw. der Drehzahl des Scheibenwischermotors 20) durch.
  • Zur Verdeutlichung wird nunmehr auf die 2 verwiesen, in der das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation PWM (in %) bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten vist der Wischblätter 11, 12 (bzw. der Drehzahl des Scheibenwischermotors 20) zum Ausschaltzeitpunkt ASZ dargestellt ist: Entspricht der Ist-Wert der Geschwindigkeit v der Wischblätter 11, 12 zum Ausschaltzeitpunkt ASZ genau dem Soll-Wert (Wert der Pulsweitenmodulation = Null), so beträgt das resultierende PWM-Tastverhältnis 0%.
  • Unterschreitet demgegenüber die Geschwindigkeit v zum Ausschaltzeitpunkt ASZ einen unteren Grenzwert x1 oder überschreitet diese einen oberen Grenzwert x2, so wird anhand des in der 2 dargestellten, in der Steuereinrichtung 25 ablegten Graphs (bzw. Datensatzes) der Pulsweitenmodulation ein positiver bzw. negativer maximaler, konstanter Wert PVW der Pulsweitenmodulation verwendet, der nach dem Ausschaltzeitpunkt ASZ den Scheibenwischermotor 20 für einen ebenfalls in der Steuereinrichtung 25 abgespeicherten festgelegten Zeitraum ∆T weiterbetreibt.
  • In dem Zwischenbereich zwischen den beiden Grenzwerten x1, x2, in denen der Ist-Wert der Geschwindigkeit v der Wischblätter 11, 12 von dem Soll-Wert abweicht (aber noch innerhalb der Grenzwerte x1, x2 ist) ermittelt sich der Wert PWM der Pulsweitenmodulation gemäß der 2 nach der Formel: PWM = –(B/A) × (v(ist) – v(soll))
  • Es findet somit eine adaptive Anpassung des Wertes PWM der Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit von der Abweichung des Ist-Wertes der Geschwindigkeit v der Wischblätter 11, 12 vom Soll-Wert im Ausschaltzeitpunkt ASZ statt.
  • Hierbei wird, unabhängig vom ermittelten Wert PWM der Pulsweitenmodulation, dieser während des Zeitraums ∆T nicht verändert. Das bedeutet, dass bei einem Unterschreiten der Geschwindigkeit v der Wischblätter 11, 12 von einem Soll-Wert zum Ausschaltzeitpunkt ASZ während des Zeitraums ∆T der Scheibenwischermotor 20 nochmals kurzzeitig betrieben wird, um einen etwas vergrößerten Nachlauf der Wischblätter 11, 12 zu ermöglichen. Demgegenüber wird bei einer Überschreitung der Geschwindigkeit v der Wischblätter 11, 12 im Ausschaltzeitpunkt ASZ ein negativer Wert PWM der Pulsweitenmodulation erzeugt, so dass die Wischblätter 11, 12 aktiv gebremst werden, damit der Nachlauf der Wischblätter 11, 12 sich verringert.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass der jeweils ermittelte Wert PWM der Pulsweitenmodulation während des bestimmten Zeitraums ∆T nicht, wie oben beschrieben, konstant ist, sondern von dem ermittelten Wert PWM gemäß der 2 insbesondere auf den Wert 0 zurückgeführt wird. Dadurch lässt sich ein besonders schonender Betrieb des Scheibenwischermotors 20 erzielen.
  • Das soweit beschriebenen erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung eines Scheibenwischermotors 20 lässt sich in vielfältiger Art und Weise abwandeln bzw. modifizieren, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es selbstverständlich möglich, dass eine Scheibenwischeinrichtung 10 zwei separate Scheibenwischermotoren 20 ohne ein die beiden Wischblätter 11, 12 miteinander koppelndes Wischgestänge 15 aufweist, die mit dem jeweiligen Wischblatt 11, 12 gekoppelt sind. In diesem Fall findet eine individuelle Ansteuerung/Anpassung des jeweiligen Scheibenwischermotors 20 statt. Auch eignet sich das Verfahren selbstverständlich zum Beispiel auch für Heckscheibenwischer.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugscheibe
    10
    Scheibenwischeinrichtung
    11
    Wischblatt
    12
    Wischblatt
    13
    Wischarm
    14
    Wischarm
    15
    Wischgestänge
    20
    Scheibenwischermotor
    21
    Antriebswelle
    22
    Sensoreinrichtung
    25
    Steuereinrichtung
    26
    Wischfeld
    UP
    unterer Umkehrpunkt
    OP
    oberer Umkehrpunkt
    AW
    Stellung
    ASZ
    Ausschaltzeitpunkt
    NLS
    Nachlaufstrecke
    v
    Geschwindigkeit
    x1
    unterer Grenzwert
    x2
    oberer Grenzwert
    α
    Nachlaufwinkel
    ∆T
    festgelegter Zeitraum

Claims (5)

  1. Verfahren zur Ansteuerung eines Scheibenwischmotors (20), bei der der Scheibenwischermotor (20) über eine Antriebswelle (21) zumindest mittelbar mit wenigstens einem Wischblatt (11, 12) verbunden ist, der das wenigstens eine Wischblatt (11, 12) zwischen zwei Umkehrpunkten (UP, OP) eines Wischfeldes (26) in unterschiedlicher Bewegungsrichtung hin- und herbewegt, wobei die Drehzahl und die Drehrichtung des Scheibenwischermotors (20) bzw. die Geschwindigkeit (v) des wenigstens einen Wischblatts (11, 12) mittels einer Sensoreinrichtung (22) erfasst und einer Steuereinrichtung (25) als Eingangswert zugeführt wird, und wobei der Scheibenwischermotor (20) vor dem Erreichen des jeweiligen Umkehrpunktes (UP, OP) zu einem Ausschaltzeitpunkt (ASZ) ausgeschaltet wird, worauf sich die Antriebswelle (21) des Scheibenwischermotors (20) bis zu ihrem Stillstand noch um einen Nachlaufwinkel (α) weiterdreht und sich das wenigstens eine Wischblatt (11, 12) noch um eine Nachlaufstrecke (NLS) weiterbewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Geschwindigkeit (vist) des wenigstens einen Wischblatts (11, 12) im Ausschaltzeitpunkt (ASZ) mit einer Soll-Geschwindigkeit (vsoll) verglichen wird, und dass bei einer Differenz zwischen dem Ist-Wert von dem Soll-Wert der Scheibenwischermotor (20) für einen in der Steuereinrichtung (25) festgelegten Zeitraum (∆T) weiterbetrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Scheibenwischermotors (20) von der Steuereinrichtung (20) durch Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des festgelegten Zeitraums (∆T) der Wert der Pulsweitermodulation (PWM) konstant ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des festgelegten Zeitraums (∆T) der Wert der Pulsweitenmodulation (PWM) von einem Anfangswert auf Null, vorzugsweise kontinuierlich, reduziert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Pulsweitenmodulation (PWM) sich bei einer Abweichung des Ist-Wertes der Geschwindigkeit (v) von dem Soll-Wert der Geschwindigkeit (v) im Ausschaltzeitpunkt (ASZ) nach der Formel berechnet: PWM = –(B/A) × (vist – vsoll) falls der Ist-Wert der Geschwindigkeit (v) zwischen einem unteren Grenzwert (x1) und einem oberen Grenzwert (x2) ist.
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