DE10250322A1

DE10250322A1 - Control device for a windshield wiper device with wiper angle adaptation depending on the operating point and method for operating such a control device

Info

Publication number: DE10250322A1
Application number: DE10250322A
Authority: DE
Inventors: Johannes Moosmann; Hartmut Krueger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2003-07-10
Also published as: ES2551893T3

Abstract

Es wird eine Steuereinrichtung für eine Wischereinrichtung einer Scheibenwischvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, vorgeschlagen, bei der während jedes Wischzykluss eine Adaption eines Sollverlaufes des Wischwinkels des Wischarms an einen aktuell ermittelten Arbeitspunkt am Wischarm erfolgt. Dadurch kann sowohl ein Überwischen als auch ein zu geringes Auswischen des Wischfeldes der Wischereinrichtung reduziert werden, so dass Wischgenauigkeiten vor allem in Umkehrlagen der Wischarme verbessert werden können. Ferner wird ein Verfahren zur Anpassung eines Sollverlaufs des Wischwinkels einer Wischereinrichtung an aktuell vorherrschende Arbeitspunkte am Wischarm vorgeschlagen.A control device for a wiper device of a windshield wiper device, in particular a motor vehicle, is proposed, in which an adaptation of a desired profile of the wiper angle of the wiper arm to a currently determined working point on the wiper arm takes place during each wiper cycle. As a result, both an over-wiping and too little wiping of the wiping area of the wiper device can be reduced, so that wiping accuracies can be improved, especially in reverse positions of the wiper arms. Furthermore, a method for adapting a target profile of the wiper angle of a wiper device to currently prevailing working points on the wiper arm is proposed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Scheibenwischvorrichtung mit arbeitspunktabhängiger Wischwinkeladaption und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Steuereinrichtung. The invention relates to a control device for a Windshield wiper device with operating point dependent Wiper angle adaptation and a method for operating such Control device.

Scheibenwischvorrichtungen von Kraftfahrzeugen können zur Optimierung ihrer Betriebseigenschaften elektronisch geregelt sein. Damit Wischarme der geregelten Scheibenwischvorrichtungen einen gewünschten Verlauf auf der Scheibe des Kraftfahrzeugs aufweisen, wird ein bestimmter Sollverlauf (Solltrajektorie) vorgegeben, der üblicherweise in einem Steuergerät der Scheibenwischvorrichtung gespeichert ist. Für unterschiedliche Wischgeschwindigkeiten des Wischarms werden unterschiedliche, den jeweiligen Wischgeschwindigkeiten angepaßte Sollverläufe vorgesehen. Üblicherweise ist diese Anpassung derart, dass für hohe Wischgeschwindigkeiten eine Umkehrlage des Wischarms im Vergleich zur Umkehrlage bei niedrigen Wischgeschwindigkeiten reduziert ist. Motor vehicle windshield wipers can be used for Optimization of your operating characteristics electronically controlled his. So that wiper arms of the regulated Windshield wipers a desired course on the windshield of the Have motor vehicle, a certain target course (Target trajectory), which is usually in a control unit of the Wiper device is stored. For different wiping speeds of the wiper arm different, adapted to the respective wiping speeds Target courses provided. This adjustment is common such that a reverse position of the Wiper arms compared to the reverse position at low Wiping speeds is reduced.

Hohe Wischgeschwindigkeiten bewirken ein reduziertes Reibungsmoment zwischen Scheibe und Wischarm, was sich in einer erhöhten Wischgeschwindigkeit des Wischarms auswirkt. Durch die vorgenannte Anpassung des Sollverlaufs soll erreicht werden, dass Überschwingungen der Wischarme über die Umkehrlagen kompensiert werden, um ein Anschlagen der Wischarme an den A- Säulen des Kraftfahrzeuges zu verhindern. High wiping speeds result in a reduced Frictional moment between the disc and the wiper arm, which is reflected in one increased wiping speed of the wiper arm. By the aforementioned adjustment of the target course should be achieved that wiper arms overshoot over the reverse positions be compensated to prevent the wiper arms from striking the To prevent pillars of the motor vehicle.

Abhängig von unterschiedlichen Betriebsbedingungen treten Abweichungen vom gewünschten Wischwinkel auf. Diese Abweichungen resultieren in einem Überwischen bzw. einem nicht ausreichenden Auswischen des gewünschten Wischfeldes. Es entsteht dadurch in den Umkehrlagen ein keilförmiger Bereich, der manchmal gewischt wird und manchmal nicht. Dieser kann insbesondere bei langen Wischarmen groß sein und optisch störend wirken. Ferner bewirken die durch das ungleichmässige Wischen bedingten unterschiedlich großen Wischfelder eine merkliche Komforteinbuße beim Wischen. Schließlich muß der keilförmige Bereich bei einer Toleranzrechnung für das Wischfeld berücksichtigt werden. Depending on different operating conditions Deviations from the desired wiping angle. This Deviations result in wiping over or not sufficient wiping of the desired wiping area. It arises thereby a wedge-shaped area in the reverse positions, the sometimes wiped and sometimes not. This can be large and visually distracting, especially with long wiper arms Act. Furthermore, they cause uneven wiping caused different wipe fields of different sizes Loss of comfort when wiping. Finally, the wedge-shaped Area for a tolerance calculation for the wiping area be taken into account.

Im Stand der Technik sind Steuereinrichtungen und Verfahren zum Anpassen von Wischarmverläufen von Scheibenwischvorrichtungen bekannt, mit denen unter Einbeziehung von Informationen über eine eingetretene Stellgrößenbegrenzung die Solltrajektorie des Wischarms verändert werden kann. Eine derartige Technik offenbart beispielsweise die gattungsbildende EP- 0700342 B1, in der eine Veränderung der Solltrajektorie mit Hilfe eines herkömmlichen regelungstechnischen Verfahrens gezeigt ist. Control devices and methods are in the prior art for adjusting wiper arm profiles from Known wipers with which incorporating Information about a manipulated variable limitation that has occurred Target trajectory of the wiper arm can be changed. Such Technology, for example, discloses the generic EP 0700342 B1, in which a change in the target trajectory with Using a conventional control engineering process is shown.

Erläuterungen zur Zustandsschätzung mittels Zustandsbeobachter finden sich im Lehrbuch von Gerd Schulz "Regelungstechnik" (Oldenbourg Verlag München Wien, ISBN 3-486-25858-3) auf den Seiten 121ff. Explanations of the condition estimation using Condition observers can be found in Gerd Schulz's textbook "Control technology" (Oldenbourg Verlag Munich Vienna, ISBN 3-486-25858-3) pages 121ff.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinrichtung für eine Scheibenwischvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, die verbessert auf sich ändernde Wischbedingungen reagieren. It is the object of the present invention, a Control device for a windshield wiper device and a to provide appropriate method that improves on changing wiping conditions react.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. The object is achieved by a control device with the features of claim 1 and a method with the Features solved according to claim 10.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist zum Steuern einer Wischereinrichtung einer Scheibenwischvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, dass eine Steuereinrichtung der Wischereinrichtung eine Anpassung eines Sollverlaufs des Wischwinkels vornimmt. Die Anpassung erfolgt mit Hilfe eines beobachtergestützten Verfahrens, das aktuelle am Wischarm herrschende Arbeitspunkte ermittelt. Auf diese Art und Weise kann sowohl das Überwischen als auch ein zu geringes Auswischen des Wischfeldes reduziert bzw. verhindert werden, so dass die Genauigkeiten des Wischens der Wischarme vor allem in den Umkehrlagen vorteilhafterweise erhöht sind. According to the invention for controlling a wiper device a windshield wiper device, in particular one Motor vehicle, provided that a control device of the Wiper device an adjustment of a target course of the Wiping angle. The adjustment is made with the help of a observer-based procedure, the current one on the wiper arm prevailing working points determined. That way both wiping over and wiping out too little Wipe field can be reduced or prevented, so that the Accuracies of wiping the wiper arms especially in the Reversal positions are advantageously increased.

Vorteilhafterweise kann sich der Sollverlauf des Wischwinkels gut an sich ändernde Wischbedingungen auf der Scheibe anpassen. Zur erfindungsgemäßen Anpassung des Sollverlaufs des Wischwinkels an den vorherrschenden Arbeitspunkt wird keinerlei zusätzliche Sensorik benötigt. Dies spart Entwicklungs- und Fertigungsaufwand und damit verbundene Kosten. Weiterhin kann durch die Anpassung des Wischwinkels an den aktuellen Arbeitspunkt des Wischarms eine Reproduzierbarkeit des Wischwinkels, vor allem in den Umkehrlagen, in vorteilhafter Weise erhöht sein. The desired profile of the wiping angle can advantageously be different good at changing wiping conditions on the window to adjust. To adjust the target course of the invention Wiping angle to the prevailing working point no additional sensors needed. This saves development and manufacturing costs and associated costs. Farther can be adjusted to the current by adjusting the wiping angle Working point of the wiper arm a reproducibility of the Wiping angle, especially in the reverse positions, in an advantageous manner be elevated.

Günstigerweise ist es vorgesehen, die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit dem entsprechenden Verfahren während jedes Wischzyklusses des Wischarms zu betreiben, wobei ein einzelner Wischzyklus einen vollständigen Bewegungsablauf des Wischarms zwischen zwei Sollumkehrlagen (Obere und untere Umkehrlage) auf der Scheibe definiert. It is advantageously provided that the invention Control device with the appropriate procedure during each To operate the wiping cycle of the wiper arm, one single wipe cycle a complete movement of the Wiper arms between two target reversal positions (upper and lower Reverse position) defined on the disc.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass in der erfindungsgemässen Steuereinrichtung dynamische Eigenschaften der Scheibenwischvorrichtung anhand eines mathematischen Streckenmodells abgelegt sind. Im Streckenmodell sind Charakteristiken eines Elektromotors, sowie Elastizitäten und Trägheitsmomente der Scheibenwischvorrichtung formuliert. It is preferably provided that in the Control device according to the invention dynamic properties of the Windshield wiper device based on a mathematical route model are filed. In the track model, characteristics are one Electric motor, as well as elasticities and moments of inertia Windshield wiper formulated.

Vorzugsweise ist es möglich, das üblicherweise nicht messbare Lastmoment auf den Wischarm als Störgröße zu definieren, die über ein mathematisches Störmodell auf das Streckenmodell wirkt. It is preferably possible to do what is usually not measurable Define the load moment on the wiper arm as the disturbance variable via a mathematical disturbance model to the route model acts.

Mit Hilfe eines Zustandsbeobachters kann das aktuell auf jeden Wischarm wirkende Lastmoment mittels eines Schätzprozesses bestimmt werden. Mit Hilfe zusätzlicher Sensorik oder durch eine Filterung bereits bekannter Meßgrößen können weitere Zustandsgrössen des Streckenmodells, wie z. B. eine Wischarmbeschleunigung oder ein vom Elektromotor aufgenommener elektrischer Strom bestimmt werden. With the help of a status monitor, this can currently be done each wiper arm acting load moment by means of a Estimation process can be determined. With the help of additional sensors or by filtering already known measurands further state variables of the route model, such as Legs Wiper arm acceleration or one from the electric motor electrical current consumed can be determined.

Dadurch ist zusammen mit den vom Zustandsbeobachter ermittelten Grössen Lastmoment auf den Wischarm und Wischgeschwindigkeit (Wischwinkelgeschwindigkeit) somit der Arbeitspunkt, in dem sich der Wischarm aktuell befindet, gut bekannt. Daraus resultierend wird mit Hilfe einer Einrichtung zur Adaption eines Sollverlaufs des Wischwinkels das Lastmoment auf den Wischarm bewertet und ein Sollverlauf eines Wischwinkels bzw. Sollumkehrlagen des Wischarms an den ermittelten Arbeitspunkt angepasst. This is together with that of the condition observer Determined variables load moment on the wiper arm and Wiping speed (wiping angle speed) thus the working point, in which the wiper arm is currently located is well known. from that the result is with the help of an adaptation device a target course of the wiping angle to the load torque Wiper arm evaluated and a target course of a wiping angle or Target reversal positions of the wiper arm at the determined working point customized.

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass als Eingangsgröße für den Zustandsbeobachter verschiedene, meßtechnisch ermittelte und signalverarbeitungsmässig aufbereitete Signale verwendbar sind. Dazu zählen eine Eingangsspannung oder ein Eingangsstrom des Elektromotors der Wischereinrichtung und ein gemessenes Ausgangssignal der Wischereinrichtung, beispielsweise ein Drehwinkel nach dem Elektromotor oder nach einem Übersetzungsgetriebe. Furthermore, it is preferably provided that as Input variable for the condition observer different, measuring technology determined and processed signals are usable. These include an input voltage or a Input current of the electric motor of the wiper device and a measured output signal of the wiper device, for example, an angle of rotation after the electric motor or after a transmission gear.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt: Preferred embodiments of the invention are described in Following explained in more detail with reference to the accompanying drawings. there shows:

Fig. 1 eine Scheibenwischanlage mit einer Wischereinrichtung und einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung; . Figure 1 shows a windshield wiper system having a wiper device and a control device of the invention;

Fig. 2 ein prinzipielles signalflussorientiertes Blockschaltbild mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und der Wischereinrichtung; und Figure 2 shows a basic signal flow oriented block diagram of the inventive control means and the wiper means. and

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines erweiterten mathematischen Streckenmodells der Scheibenwischvorrichtung, bestehend aus einem mathematischen Streckenmodell und einem mathematischen Störmodell. Fig. 3 is a schematic representation of an enlarged mathematical system model of the windshield wiper device consisting of a mathematical system model and a disturbance model mathematical.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren detailliert beschrieben. The invention is detailed below using the figures described.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Scheibenwischvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei der eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung 1 eingesetzt wird. Die Steuereinrichtung 1 ist mit zwei Anordnungen, die jeweils einen Elektromotor 3 und ein Getriebe 4 umfassen, verbunden und kann beispielsweise auch als eine einzige Einheit mit dem beziehungweise den Motore aufgebaut sein. Jede dieser beiden Anordnungen dient zur Ansteuerung eines Wischarms 5. Die beiden Wischarme 5 überstreichen beim Wischen auf einer Scheibe 30 jeweils einen Wischwinkel α, der durch zwei Sollumkehrlagen O und U festgelegt ist. Dabei definiert O eine obere Sollumkehrlage und U eine untere Sollumkehrlage des Wischarms. Zwei A-Säulen 31 begrenzen die Scheibe 30 an ihren seitlichen Enden. Fig. 1 shows a schematic representation of a windshield wiper device of a motor vehicle, in which a control device 1 according to the invention is used. The control device 1 is connected to two arrangements, each comprising an electric motor 3 and a transmission 4 , and can for example also be constructed as a single unit with which the motors are connected. Each of these two arrangements serves to control a wiper arm 5 . When wiping on a disc 30 , the two wiper arms 5 each sweep over a wiping angle α which is defined by two desired reversal positions O and U. O defines an upper target reversal position and U a lower target reversal position of the wiper arm. Two A-pillars 31 delimit the disk 30 at its lateral ends.

Das auf den Wischarm 5 während des Wischens wirkende Lastmoment setzt sich aus statischen und dynamischen Anteilen, wie z. B. Reibungs- und Windlastanteilen zusammen. Dieses Lastmoment ist in maßgeblicher Weise für die Genauigkeit des Wischens, vor allem in den Sollumkehrlagen verantwortlich. Insbesondere können abrupte Schwankungen des Lastmoments kurz vor den Sollumkehrlagen O und U die Einhaltung des Wischwinkels α, insbesondere der Sollumkehrlagen, und damit die Einhaltung einer Größe des Wischfeldes erheblich beeinträchtigen. The load moment acting on the wiper arm 5 during wiping is made up of static and dynamic components, such as, for. B. friction and wind load shares together. This load moment is largely responsible for the accuracy of the wiping, especially in the target reversal positions. In particular, abrupt fluctuations in the load torque shortly before the target reversal positions O and U can significantly impair compliance with the wiping angle α, in particular the target reversal positions, and thus with maintaining a size of the wiping field.

Bei bekannten Regelungen resultiert dieses Problem unter anderem daher, dass die Regelungen auf Schwankungen des Lastmoments nur verzögert reagieren. Eine derartige Schwankung des Lastmoments kann beispielsweise bei einem Wischen auf einer abtrocknenden Scheibe auftreten, bei der im Verlauf des Abtrocknens ein dünner Wasserfilm am Rand stehengeblieben ist. Dies führt in der Regel zu einem Überschwingen des Wischarms über die gewünschte Sollumkehrlage hinaus. Andererseits führt eine Lastzunahme, die beispielsweise aus einer Schnee- oder Eislast auf der Scheibe 30 herrührt dazu, dass der Wischarm 5 die Sollumkehrlagen nicht mehr ganz erreicht. Die Lastmomentschwankungen auf den Wischarm resultieren also letztendlich in einem unerwünschten Abweichen vom gewünschten Sollverlauf des Wischarms bzw. Wischwinkels. Die Umkehrlagen des Wischarms sind bei bekannten Regelungen also nachteilig von Betriebsbedingungen abhängig. Eine Reproduzierbarkeit des Wischwinkels bzw. Wischfeldes ist bei konventionellen Regelungen somit in ungünstiger Weise verschlechtert. With known controls, this problem results, among other things, from the fact that the controls react to fluctuations in the load torque only with a delay. Such a fluctuation in the load torque can occur, for example, when wiping on a drying disc, in which a thin film of water has remained at the edge during the drying process. This usually leads to the wiper arm overshoots beyond the desired reversal position. On the other hand, a load increase, which results, for example, from a snow or ice load on the pane 30 , means that the wiper arm 5 no longer completely reaches the desired reversal positions. The load torque fluctuations on the wiper arm thus ultimately result in an undesirable deviation from the desired course of the wiper arm or wiper angle. The reversed positions of the wiper arm are therefore disadvantageously dependent on operating conditions in known controls. Reproducibility of the wiping angle or wiping field is thus disadvantageously deteriorated in conventional controls.

Erfindungsgemäß wird während des Wischens das auf den Wischarm 5 wirkende Lastmoment mit Hilfe eines beobachtergestützten Verfahrens ermittelt. Das ermittelte Lastmoment und Änderungen desselben werden mindestens kurz vor den Sollumkehrlagen O und U bewertet. Aufgrund der Bewertung wird die Sollumkehrlage entweder in Richtung der A-Säule 31 oder in Richtung der Scheibenmitte verschoben. Ein Betrag, um den diese Verschiebung vorgenommen wird, ist abhängig vom Arbeitspunkt, in dem sich der Wischarm 5 aktuell befindet. Der Arbeitspunkt ist durch das Lastmoment und/oder die aktuelle Lastmomentänderung und den aktuellen Wischwinkel (Ist-Wischwinkel) und/oder die aktuelle Wischgeschwindigkeit des Wischarms bestimmt. According to the invention, the load moment acting on the wiper arm 5 is determined during the wiping with the aid of an observer-based method. The determined load moment and changes to it are evaluated at least shortly before the target reversal positions O and U. Based on the evaluation, the target reversal position is shifted either in the direction of the A-pillar 31 or in the direction of the center of the pane. An amount by which this shift is made depends on the working point in which the wiper arm 5 is currently located. The operating point is determined by the load torque and / or the current load torque change and the current wiping angle (actual wiping angle) and / or the current wiping speed of the wiper arm.

Fig. 2 zeigt in Form eines signalflussorientierten Blockschaltbildes die erfindungsgemäße Steuereinrichtung 1, die mit einer Wischereinrichtung 10 verbunden ist und diese ansteuert. Die Steuereinrichtung 1 und die Wischereinrichtung 10 bilden zusammen die Scheibenwischvorrichtung 2. Die Wischereinrichtung 10 umfaßt einen Elektromotor 3, ein Getriebe 4 und den Wischarm 5. Der Elektromotor 3 ist über das Getriebe 4 mit dem Wischarm 5 verbunden und steuert diesen an. Fig. 2 a signal flow oriented block diagram shows in the form of the control device 1 of the invention, which is connected to a wiper device 10 and controls them. The control device 1 and the wiper device 10 together form the windshield wiper device 2 . The wiper device 10 comprises an electric motor 3 , a gear 4 and the wiper arm 5 . The electric motor 3 is connected to the wiper arm 5 via the transmission 4 and controls it.

Die Steuereinrichtung 1 umfaßt einen Zustandsbeobachter 11, eine erste Einrichtung 12 zur Adaption des Wischwinkels, eine zweite Einrichtung 13 zur Anpassung einer Solltrajektorie des Wischerarms und eine Reglereinrichtung 14. Dem Zustandsbeobachter 11 wird ein Stellgrößensignal u, beispielsweise ein Spannungssignal für den Elektromotor sowie ein nach dem Elektromotor gemessenes und von einer ersten Signalverarbeitungseinrichtung 40 analog-digital gewandeltes Ausgangsgrößensignal y, beispielsweise ein Drehwinkelsignal, zugeführt. Der Zustandsbeobachter 11 ermittelt aus den zugeführten Signalen aufgrund eines Schätzprozesses Werte eines geschätzten Lastmoments ≙ und einer geschätzten Wischwinkelgeschwindigkeit ≙ und liefert das geschätzte Lastmoment ≙ und die geschätzte Wischwinkelgeschwindigkeit ≙ an die erste Einrichtung 12. Der ersten Einrichtung 12 wird ferner das Ausgangssignal y des Elektromotors 3 zugeführt. Aus den Grössen, die der ersten Einrichtung 12 zugeführt werden, bestimmt die erste Einrichtung 12 den Arbeitspunkt des Wischarms 5 zu jedem Zeitpunkt des Wischens. The control device 1 comprises a status observer 11 , a first device 12 for adapting the wiping angle, a second device 13 for adapting a desired trajectory of the wiper arm and a controller device 14 . The status observer 11 is supplied with a manipulated variable signal u, for example a voltage signal for the electric motor, and an output variable signal y, for example a rotation angle signal, which is measured after the electric motor and converted to analog-digital by a first signal processing device 40 . The state observer 11 determines values of an estimated load torque ≙ and an estimated wiping angular velocity ≙ from the supplied signals based on an estimation process and supplies the estimated load torque moment and the estimated wiping angular velocity ≙ to the first device 12 . The first device 12 is also supplied with the output signal y of the electric motor 3 . The first device 12 determines the working point of the wiper arm 5 at each time of the wiping from the quantities that are fed to the first device 12 .

Die erste Einrichtung 12 bewertet das vom Zustandsbeobachter 11 zugeführte Lastmoment und variiert aufgrund dieser Bewertung die Sollumkehrlagen des Wischarms, die bei konstantem Lastmoment auf den Wischarm normalerweise fix sind. Bei auftretenden Schwankungen des Lastmomentes kurz vor den Sollumkehrlagen wird die Sollumkehrlage kompensatorisch entweder in Richtung A-Säule 31 oder in Richtung Scheibenmitte verschoben. Eine entsprechende Abhängigkeit von Arbeitspunkt und Verschiebung der Sollumkehrlage (Veränderung eines Sollverlaufs des Wischwinkels) ist in der ersten Einrichtung 12 in tabellarischer Form abgelegt. The first device 12 evaluates the load torque supplied by the condition observer 11 and, on the basis of this evaluation, varies the desired reversal positions of the wiper arm, which are normally fixed on the wiper arm with a constant load torque. If fluctuations in the load torque occur shortly before the target reversal positions, the target reversal position is compensated either in the direction of the A-pillar 31 or in the direction of the center of the pane. A corresponding dependency on the working point and shift of the target reversal position (change in a target profile of the wiping angle) is stored in the first device 12 in tabular form.

Die erste Einrichtung 12 ist mit der zweiten Einrichtung 13 verbunden. In der zweiten Einrichtung 13 ist ein Sollverlauf des Wischwinkels über der Zeit abgelegt. In der zweiten Einrichtung 13 wird der Sollverlauf des Wischwinkels von der ersten Einrichtung 12 angepasst. The first device 12 is connected to the second device 13 . In the second device 13 , a desired course of the wiping angle is stored over time. In the second device 13 , the desired course of the wiping angle is adjusted by the first device 12 .

Die zweite Einrichtung 13 ist mit der Reglereinrichtung 14 verbunden und liefert an die Reglereinrichtung 14 eine Führungsgrösse für den Wischwinkel. Die Reglereinrichtung 14 liefert als Ausgangsgröße ein angepasstes bzw. optimiertes Stellgrößensignal u über eine zweite Signalverarbeitungseinrichtung 41 und eine Ansteuerelektronik 42 an den Elektromotor 3. The second device 13 is connected to the controller device 14 and supplies the controller device 14 with a reference variable for the wiping angle. The controller device 14 delivers an adjusted or optimized manipulated variable signal u as an output variable to the electric motor 3 via a second signal processing device 41 and control electronics 42 .

Als Eingangssignale für den Zustandsbeobachter 11 können ausser der elektrischen Steuerspannung für den Elektromotor und dem gemessenen Drehwinkel in Abhängigkeit von vorhandener Sensorik auch andere Signale, wie z. B. ein Drehzahl- oder ein Stromsignal verwendet werden. Anstelle des nach dem Elektromotor 3 ermittelten Drehwinkelsignals kann auch ein nach dem Getriebe 4 ermitteltes Drehwinkelsignal herangezogen werden. In Fig. 3 ist schematisch ein mathematisches Streckenmodell der Scheibenwischvorrichtung 2, das in der Steuereinrichtung 1 abgelegt ist, dargestellt. In dem Streckenmodell 6 sind wesentliche dynamische Eigenschaften der Scheibenwischvorrichtung 2 formuliert. Dies bedeutet, dass Charakteristiken des Elektromotors 3, Elastizitäten des Getriebes 4 und des Wischarms 5 sowie deren Trägheitsmomente berücksichtigt werden können. As inputs to the state observer 11 other signals, such can also, besides the electrical control voltage for the electric motor and the measured angle of rotation as a function of existing sensors. B. a speed or a current signal can be used. Instead of the rotation angle signal determined after the electric motor 3, a rotation angle signal determined after the transmission 4 can also be used. In Fig. 3 is schematically a mathematical system model of the wiper device 2, which is stored in the control device 1 is illustrated. Essential dynamic properties of the windshield wiper device 2 are formulated in the route model 6 . This means that characteristics of the electric motor 3 , elasticities of the transmission 4 and the wiper arm 5 and their moments of inertia can be taken into account.

Das üblicherweise nicht messbare, auf den Wischarm 5 wirkende Lastmoment wird als eine Störgröße z eines Störmodells 7eingeführt, wobei die Störgröße z über eine Ausgangsmatrix 8 auf das Streckenmodell 6 wirkt. Eine Kombination aus dem Streckenmodell 6, dem Störmodell 7 und der Ausgangsmatrix 8 ergibt ein erweitertes Streckenmodell 20. Eine Ausgangsmatrix 9 des erweiterten Streckenmodells liefert die Meßgröße y. The load torque, which is usually not measurable and acts on the wiper arm 5 , is introduced as a disturbance variable z of a disturbance model 7 , the disturbance variable z acting on the route model 6 via an output matrix 8 . A combination of the route model 6 , the disturbance model 7 and the output matrix 8 results in an extended route model 20 . An output matrix 9 of the extended route model supplies the measured variable y .

Das mathematische Streckenmodell der Wischereinrichtung 10 kann vorzugsweise durch folgende mathematische Beziehungen beschrieben werden: Zustandsdifferentialgleichung

Gleichung für die Meßgröße y = C _M x _M
The mathematical route model of the wiper device 10 can preferably be described by the following mathematical relationships: State differential equation

Equation for the measurand y = C _M x _M

Das Störmodell kann folgendermaßen dargestellt werden:

The disturbance model can be represented as follows:

Die einzelnen Parameter des Strecken- und des Störmodells haben dabei folgende Bedeutung:

x _M Zustandsgröße des Streckenmodells
x ₀ Anfangswert der Zustandsgröße des Streckenmodells
x _S Zustandsgröße des Störmodells
x _S0 Anfangswert der Zustandsgröße des Störmodells
u Stellgröße
A _M Dynamikmatrix des Streckenmodells
B _M Eingangsmatrix des Streckenmodells
C _M Ausgangsmatrix des Streckenmodells
A _S Dynamikmatrix des Störmodells
E Matrix, über die die Störgröße z auf das Streckenmodell wirkt
y Ausgangsgröße
z Störgröße
The individual parameters of the route and fault model have the following meaning:

x _M state variable of the route model
x ₀ Initial value of the state variable of the route model
x _S State variable of the disturbance model
x _S0 initial value of the state variable of the disturbance model
u manipulated variable
A _M Dynamic matrix of the route model
B _M Input matrix of the route model
C _M Output matrix of the route model
A _S Dynamic matrix of the disturbance model
E Matrix, via which the disturbance variable z acts on the system model
y output variable
z Disturbance

Die Kombination aus Streckenmodell und Störmodell ergibt das erweiterte Streckenmodell 20, das folgendermaßen beschrieben werden kann:

The combination of route model and disturbance model results in extended route model 20 , which can be described as follows:

Mit Hilfe des Zustandsbeobachters 11 (z. B. Luenbergerbeobachter oder Kalmanfilter), der vorzugsweise folgendermaßen dargestellt werden kann:

können Zustandsgrößen des erweiterten Streckenmodells 20 geschätzt werden. Dabei ist L eine im Entwurfsprozess des Zustandsbeobachters zu definierende Größe. Bei geeigneter Formulierung der Beobachtermatrizen C _B und D _B steht neben der gemessenen Ausgangsgrösse (z. B. Drehwinkel) unter anderem das Lastmoment, das auf den Wischarm 5 wirkt, als Ausgangsgröße ≙_B des Zustandsbeobachters 11 zur Verfügung. With the help of the status observer 11 (e.g. Luenberger observer or Kalman filter), which can preferably be represented as follows:

State variables of the extended route model 20 can be estimated. L is a quantity to be defined in the design process of the condition observer. With a suitable formulation of the observer matrices C _B and D _B , in addition to the measured output variable (e.g. angle of rotation), the load torque acting on the wiper arm 5 is also available as the output variable ≙ _{B of} the condition observer 11 .

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung kann sowohl zur Steuerung eines einzelnen Wischarms 5 als auch zur Steuerung von mehreren Wischarmen der Scheibenwischvorrichtung eingesetzt werden. The control device according to the invention can be used both to control a single wiper arm 5 and to control a plurality of wiper arms of the windshield wiper device.

Ferner ist es möglich, die erfindungsgemäße Steuereinrichtung auch für mehrere Scheibenwischvorrichtungen einzusetzen. It is also possible to use the control device according to the invention can also be used for several windscreen wipers.

Weiterhin ist es möglich, die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit dem entsprechenden Verfahren während beliebig bestimmbarer Wischzyklen während des Wischens des Wischarms einzusetzen. It is also possible to use the invention Control device with the appropriate procedure during any determinable wiping cycles during wiping of the wiper arm use.

Claims

1. Control device for a wiper device ( 10 ) of a windshield wiper device ( 2 ), in particular a motor vehicle, the control device ( 1 ) for controlling a cyclic oscillation of at least one wiper arm ( 5 ) of the wiper device ( 10 ) within one of two reversal positions (O, U ) of a certain wiping angle (α), characterized in that the control device ( 1 ) uses an observer-based method to adapt a desired profile of the wiping angle (α).

2. Control device according to claim 1, characterized in that dynamic properties of the windshield wiper device ( 2 ) in the control device ( 1 ) are formulated by a route model ( 6 ).

3. Control device according to claim 2, characterized in that in the system model ( 6 ) a characteristic of a motor ( 3 ) of the wiper device ( 10 ) and elasticities and moments of inertia of the wiper device ( 10 ) are formulated and a load torque is defined as a disturbance variable.

4. Control device according to claim 2 or 3, characterized in that the route model ( 6 ) can be represented by the following relationship:

whereby A _M defines a dynamic matrix of the route model ( 6 ), B _M defines an input matrix of the route model ( 6 ) and E a matrix via which the disturbance variable acts on the route model ( 6 ).

5. Control device according to one of claims 2 to 4, characterized in that in the control device ( 1 ) an interference model ( 7 ) is formulated, which acts on the route model ( 6 ).

6. Control device according to claim 5, characterized in that the interference model ( 7 ) can be described by the following relationship:

where A _{S represents} a dynamic matrix of the disturbance model ( 7 ), C _{S represents} an output matrix of the disturbance model ( 7 ) and z represents the disturbance variable.

7. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that it has a state observer ( 11 ) which can be described by the following mathematical relationship:

where L is a variable to be defined in a design process and u is an input variable of the state observer ( 11 ).

8. Control device according to claim 7, characterized in that a control voltage or an input current and / or an angle of rotation of the wiper device ( 10 ) is used as input variables for the condition observer ( 11 ).

9. Windshield wiper device, in particular for a motor vehicle, with a wiper device ( 10 ) and a control device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8.

10. A method for regulating a wiper device ( 10 ) of a windshield wiper device ( 2 ), in particular a motor vehicle, wherein a wiper arm ( 5 ) of the wiper device ( 10 ) oscillates within a wiping angle (α) determined by two reversal positions (O, U), characterized that a target course of the wiping angle (α) is adapted using an observer-based method.

11. The method according to claim 10, characterized in that a route model ( 6 ) is used which takes dynamic properties, elasticities and moments of inertia of the wiper device ( 10 ) into account.

12. The method according to claim 11, characterized in that a disturbance model ( 7 ) is used in the route model ( 6 ), which uses a load moment acting on the wiper arm ( 5 ) as a disturbance variable.

13. The method according to claim 12, characterized in that the load torque is determined from a control signal (u) for the wiper device ( 10 ) and an output signal (y) of the wiper device ( 10 ).

14. The method according to claim 13, characterized in that the control signal (u) a voltage or current signal and the output signal (y) is a rotation angle signal.

15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the route model ( 6 ) can be described by the following relationship:

whereby A _M defines a dynamic matrix of the route model ( 6 ), B _M defines an input matrix of the route model ( 6 ) and E a matrix via which the disturbance variable acts on the route model ( 6 ).

16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the disturbance model ( 7 ) can be described by the following system of equations:

where A _S defines a dynamic matrix of the disturbance model ( 7 ), C _S defines an output matrix of the disturbance model ( 7 ) and z defines the disturbance variable.

17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the state observer ( 11 ) can be described by the following system of equations:

where L is a variable to be defined in a design process and u is an input variable of the state observer ( 11 ).

18. The method according to claim 17, characterized in that a speed, and / or a wiper arm acceleration and / or an input current of the electric motor can be used as the state variable of the route model ( 6 ).