ES2647668T3 - Método y dispositivo para controlar el motor de un limpiaparabrisas eléctrico - Google Patents
Método y dispositivo para controlar el motor de un limpiaparabrisas eléctrico Download PDFInfo
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Abstract
Método para controlar el motor eléctrico (71) de un limpiaparabrisas, comprendiendo dicho motor (71) un eje de salida (72) que puede girar en dos direcciones de rotación entre dos posiciones angulares finales, con el eje de salida (72) estando acoplado a al menos un cepillo de limpiaparabrisas (74), en donde el suministro de potencia eléctrica del motor se ajusta mediante una unidad de control electrónico (1) de acuerdo con la posición angular del eje de salida (74) del motor para seguir, en orden cronológico, en cada dirección de rotación del eje de salida (72) del motor, a lo largo de un recorrido de desplazamiento situado entre una primera posición angular final, denominada posición de inicio, según esta dirección de rotación del eje de salida (72) y la segunda posición angular final, denominada posición de destino, en la cual el eje de salida cambia la dirección de rotación: * una etapa de aceleración entre la posición de inicio y una posición intermedia, denominada el final de la posición de aceleración, ubicada entre la posición de inicio y la posición de destino de acuerdo con esta dirección de rotación, * una etapa de desaceleración entre dicho extremo de la posición de aceleración y la posición diana, caracterizado porque, al menos en una de las etapas de aceleración y deceleración, la unidad de control electrónica (1) ajusta la alimentación eléctrica del motor de acuerdo con al menos dos leyes de control de velocidad separadas a lo largo de al menos una dos secciones sucesivas de viaje.
Description
DESCRIPCIÓN
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El uso de un motor de este tipo es particularmente adecuado en un método de controlar un motor eléctrico de limpiaparabrisas en el que la alternancia de la dirección de movimiento de una escoba de limpiaparabrisas en un hielo se lleva a cabo directamente a través de una inversión de la dirección de rotación del eje de salida del motor eléctrico.
Además, ventajosamente y según la invención, la unidad de control electrónica recibe por lo menos señales de un sensor de posición de la salida del eje del motor controlada y/o un cepillo de parabrisas acoplado. Un sensor de este tipo puede estar dispuesto en un punto de la carrera de la escoba de limpiaparabrisas (o un elemento mecánico acoplado) para marcar la posición final de aceleración y desaceleración por ejemplo. Tales sensores pueden seleccionarse de cualquier tipo de captor adecuado, tales como sensores Hall.
La salida de señales de recepción a partir de tales sensores de posición se utilizan para mejorar la calidad de control de motor realizado por la unidad de control electrónico, por ejemplo cuando se acerca de la posición diana en el final de la etapa de deceleración en una dirección de barrido. Tales sensores pueden también permitir reiniciar regularmente la medición de la posición del eje de salida del motor cuando se mide usando un sensor de posición relativa, por ejemplo un codificador óptico.
Además, las señales del motor peuden ventajosamente tenerse en cuenta por la unidad de control electrónica para el control. Por ejemplo, un motor eléctrico de acuerdo con la invención puede estar equipado con un sensor de temperatura.
Tal sensor puede detectar un riesgo de daños en el motor o un riesgo de incendio a bordo de un vehículo. Una temperatura demasiado alta puede tener diferentes orígenes solos o en combinación: temperatura externa adversa, el sobrecalentamiento debido a una velocidad demasiado alta de operación, el par aplicado al eje de salida del motor es demasiado alto (por ejemplo, si el brazo de limpiaparabrisas es bloqueado por un miembro externo) o similar.
Por lo tanto, la recepción de señales de los sensores de temperatura del motor eléctrico por la unidad de control electrónica mejora un método de acuerdo con la invención en la que se puede prever, por ejemplo para reducir la velocidad del motor desde una temperatura determinada, o parar completamente dicho motor.
En un método de acuerdo con la invención, la unidad de control por lo tanto recibe señales de entrada de los sensores para medir la posición angular del eje de salida del motor, pero también cualquier otro tipo de señales adecuadas, tal como señales de un usuario humano, señales automáticas del sistema de dirección, señales de temperatura de los sensores del motor, etc. La unidad de control ajusta la potencia del motor basándose en las señales de entrada que recibe y comandos almacenados en una memoria correspondiente a las diversas combinaciones de valores posibles recibidos en entradas.
La invención permite así mejorar la vida de un limpiaparabrisas mecánico mientras que se permite una frecuencia de ida y vuelta de barrido más elevada. La invención permite reducir la fatiga de una conexión cinemática dispuesta entre el motor y el brazo de limpiaparabrisas para proporcionar el acoplamiento mecánico.
En la realización de las etapas de aceleración y/o desaceleración múltiples, un procedimiento de este tipo permite, por ejemplo:
-variar la duración total, incluyendo la parte en ángulo de carrera, aceleración y/o deceleración,
-reducir al mínimo las variaciones de aceleración -y por lo tanto choques -durante un ciclo de exploración
completa, para adaptar la velocidad de acercamiento a la posición de destino, y reducir el choque mecánico
cuando se detiene antes de una inversión de la dirección de rotación.
La invención también permite obtener los resultados a través de un sistema totalmente electrónico, muy compacto, simple y ligero.
Ventajosamente y según la invención, la unidad de control electrónica por lo tanto almacena en una memoria los datos relativos a las diversas etapas y leyes de control que deben aplicarse. En particular, en el caso de ley de control proporcional, la unidad de control electrónica almacena los valores de los coeficientes. Estos valores pueden ser almacenados en una tabla, que reduce al mínimo los cálculos necesarios.
La invención también se refiere a un método para controlar un motor eléctrico de limpiaparabrisas caracterizado en combinación por la totalidad o parte de las características mencionadas anteriormente o a continuación.
La invención también se extiende a un dispositivo para llevar a cabo un método de acuerdo con la invención. En particular, la invención se extiende a una parte operativa de control de un motor eléctrico de limpiaparabrisas que tiene un eje de salida giratorio en ambas direcciones de rotación entre dos posiciones finales angulares, estando dicho eje de salida acoplado a al menos una cepillo de limpiaparabrisas, comprendiendo dicho
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limpiaparabrisas, por ejemplo dos sensores 64 de efecto Hall,
-señales emitidas de comandos 75 de pilotaje de un piloto humano o un piloto automático,
-señales representativas de un umbral de desbordamiento de la corriente eléctrica suministrada realmente al
motor y recibida de un elemento de seguridad 45 dedicado a la detección de una intensidad demasiado
alta.
La detección de una intensidad demasiado elevada hace que sea posible detectar rápidamente un bloqueo del brazo de limpiaparabrisas, y tomar medidas correctivas (disminución de la velocidad, rebobinar, detener la cuchilla, ...) incluso antes de que el motor se caliente y que una temperatura demasiado alta sea detectada por el sensor de temperatura 62.
Siendo el eje 72 de salida del motor mecánicamente integral con el rotor del motor, cada sensor 61 de posición del rotor de motor es ventajosamente un sensor de posición del eje de salida del motor. En particular, un motor según la invención está equipado con tres sensores 61 de posición de su rotor.
Sobre la base de un programa almacenado en una memoria no volátil (por ejemplo, de tipo FLASH), la unidad electrónica 1 de comando procesa estas señales recibidas en sus entradas y emite señales electrónicas para:
-un convertidor 11 digital/analógico, en sí conectado a una unidad 12 de control de la alimentación del
motor,
-la unidad 12 de control de la alimentación del motor,
-un dispositivo 76 de visualización en la cabina en el control del uso del piloto del vehículo equipado del
dispositivo de la invención y del dispositivo de limpiaparabrisas.
En algunas realizaciones totalmente digitales, la unidad 12 de control de la alimentación del motor es completamente digital, de modo que la presencia del convertidor 11 digital/analógico no es necesario.
La unidad 12 para controlar la potencia del motor está conectada a un convertidor 20 de potencia. Este convertidor 20 de potencia de la transformación de un control de potencia de la unidad de control 12 en el control de potencia y suministro de energía eléctrica a la fuente de alimentación del motor 71.
La intensidad eléctrica suministrada al motor a través del convertidor 20 de potencia se mide y se envía en datos de entrada a la unidad 12 de control de suministro del motor de y del CPLD 1 a través del elemento de seguridad 45 dedicado a la detección de muy alta intensidad.
Además, los filtros y protecciones eléctricas se utilizan para las interfaces de un dispositivo de control de acuerdo con la invención con sistemas externos, así como las interfaces del CPLD en sí. Por lo tanto, los filtros y protecciones 51 están dispuestas entre una fuente de alimentación 77 de electricidad externa, emitida de la alimentación general del vehículo, y el convertidor 20 de potencia.
De manera similar, los filtros y protecciones 54 están dispuestas entre en primer lugar el CPLD 1 y en segundo lugar los comandos 75 de pilotaje y un dispositivo 76 de visualización en la cabina.
Además, funciones de filtros 55, 56, 57, 58 están formadas en la CPLD después de las entradas CPLD para filtrar señales de los codificadores ópticos 61, del sensor 62 de temperatura del motor, del sensor 63 de posición del brazo de limpiaparabrisas, de sensores 64 de efecto Hall, de controles 75 de pilotaje y de señales de errores internos, respectivamente transmitidos a la CPLD 1 a través de interfaces 41-46 y filtros y protecciones 54.
Todos estos filtros esencialmente permiten la protección de los componentes electrónicos de un dispositivo de control de acuerdo con la invención y en particular el CPLD 1.
En la Figura 2 se muestran algunas funcionalidades proporcionadas por un CPLD 1 de un dispositivo según la invención para poner en práctica un método de acuerdo con la invención.
Por lo tanto, la posición y la velocidad del brazo de limpiaparabrisas se reciben y procesan por un módulo 84 para medir la posición y la velocidad de dicho brazo de limpiaparabrisas. Esta medida se proporciona a un módulo de control 82 de la velocidad del motor que proporciona señales numéricamente representativas de un valor absoluto de la potencia suministrada al motor para el convertidor 11 digital/analógico.
También se suministra la medición de la velocidad de rotación del brazo de limpiaparabrisas a un módulo 83 de detección de la rotación del motor. Este módulo 83 de la detección de rotación del motor a su vez proporciona una señal correspondiente a esta medida a un módulo 81 de gestión del ciclo de barrido.
También se suministra la medición de la velocidad de rotación del brazo de parabrisas a la unidad 12 para controlar el suministro del motor. Esto permite un bucle de monitoreo para comparar el valor de consigna enviado a
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la potencia del motor al valor real del desplazamiento del brazo de limpiabrisas en salida.
El módulo 81 de gestión del ciclo de barrido es el módulo central de la CPLD, es el que controla el motor de acuerdo con las diversas etapas de un ciclo de exploración de acuerdo con un método de acuerdo con la invención.
En particular, el módulo 81 de gestión del ciclo de barrido gestiona las etapas de aceleración en el inicio de la exploración en una dirección de rotación desde una posición inicial, y los pasos de deceleración se aproximan a una posición de destino.
Este módulo gestiona también la posición de "aparcamiento" del limpiaparabrisas, es decir, una posición en la que el limpiador es menos problemático para la visibilidad de un piloto, especialmente esta posición de estacionamiento puede estar más allá de las posiciones extremas durante los desplazamientos alternativos de limpieza por frotamiento. El brazo del limpiaparabrisas se coloca sobre todo en esta posición de "aparcamiento" cuando se recibe un comando de parada completa de las limpiaparabrisas de un comando 75 de pilotaje por el CPLD.
El módulo 81 de gestión del ciclo de barrido determina la ley de control del motor de limpiaparabrisas aplicarse sobre la base de las señales recibidas:
-interfaz 41 para la adquisición de la posición del eje 72 de salida del motor,
-interfaz 44 para la adquisición de posiciones predeterminadas alcanzadas por el brazo de limpiaparabrisas,
-módulo 83 para detectar la rotación del motor,
-comandos 75 de pilotaje de un piloto humano o piloto automático.
Además, el módulo 81 de gestión del ciclo de barrido se puede poner en un modo de "error", particularmente si recibe señales de error a partir de al menos una fuente, por ejemplo, una señal de error recibida desde el elemento 45 de seguridad dedicado a la detección de una intensidad demasiado alta, de una temperatura demasiado alta de componente eléctrico en particular del motor -o electrónico, etc.
Sobre la base de estas señales, el módulo 81 de gestión en una tabla almacenada en memoria de los valores correspondientes a una etapa particular de la exploración.
El módulo 81 de gestión suministra estos valores al módulo 82 de control de la velocidad del motor que determina la fuente de alimentación suministrada al motor de limpiaparabrisas basado en los comandos recibidos de la unidad 81 de gestión, una ley de control correspondiente en este paso, la señal de posición del brazo de limpiaparabrisas recibido de la unidad 84 para medir la posición y la velocidad de dicho brazo de limpiaparabrisas.
El módulo de gestión 81 también emite valores de signo representativos de la señal de la velocidad aplicada al motor, directamente a la unidad 12 para controlar el motor. Estos valores de signo determinan el sentido de rotación del motor, cambian cada vez que una posición extremal es alcanzada por el brazo de limpiaparabrisas.
El módulo 82 para controlar la velocidad del motor suministra una señal digital al convertidor 11 digital/analógico a un valor de consigna de potencia eléctrica correspondiente a ser aplicada al motor. Este convertidor 11 digital/analógico suministra a continuación una señal equivalente al comando que ha recibido de la unidad 82 de comando de la velocidad del motor, al destino de la unidad 12 de control de suministro del motor.
El conjunto de estos componentes y estos módulos funcionales de un dispositivo de control de acuerdo con la invención permite controlar el motor eléctrico de un dispositivo mecánico de limpiaparabrisas de acuerdo con fases alternativas en una dirección de rotación en otro entre dos posiciones extremas.
Así, en la Figura 3, un primer modo de realización de un método de acuerdo con la invención se muestra en la que se muestran, de acuerdo con la posición angular x de dicho eje de salida del motor:
-la velocidad V angular del eje de salida del motor,
-la aceleración angular del eje de salida del motor,
-variaciones de aceleración (para jerk ) del eje de salida del motor.
De acuerdo con esta figura, la potencia del motor se ajusta de modo que el eje de salida del motor sigue cronológicamente después de cuatro pasos (o carreras) diferentes entre una primera posición extremal, dicha posición X0 inicial, y segunda posición extremal, dicha posición Xc diana, en una dirección de rotación.
En una primera etapa E1 de aceleración, entre la posición X0 inicial y la posición Xf final de la aceleración, el eje de salida del motor se acelera según una aceleración constante a1 de una velocidad cero (V = 0) en la posición X0 inicial hasta una velocidad Vm no nula a la posición Xf de final de aceleración.
En una segunda etapa E2, se ajusta la potencia del motor de tal manera que su eje de salida gira a una
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velocidad angular constante entre la posición Xf final de aceleración y una posición Xd de deceleración. La aceleración es cero durante este paso.
En una tercera etapa E3, entre la posición Xd de deceleración y una posición Xt transitoria, el eje de salida del motor se decelera a la velocidad Vm a la posición Xd de desaceleración a una velocidad Vi intermedia la posición Xt de transición.
En esta etapa E3, la aceleración angular es constante en oposición a la constante a1 (-a1) de modo que la velocidad angular es proporcional a la opuesta de la posición instantánea del eje de la potencia del motor entre la posición Xd de desaceleración y la posición xT transitoria. La velocidad V angular se expresa como una función de la posición angular x del eje de salida de acuerdo con la relación:
en la que:
-Xd ≤ x ≤ Xt,
-p es una constante representativa de un comando recibido de un controlador del sistema de limpiaparabrisas, por ejemplo un piloto (humano o automático) de aeronave en el que se instala un dispositivo de acuerdo con la invención.
En un cuarto y último paso E4, entre la posición Xt transitoria y la posición de destino Xc, el eje de salida del motor se decelera a partir de la velocidad V a la posición de transición Xt desde velocidad cero a la posición diana Xc. En este paso, la aceleración angular es constante según la constante a2, de modo que la velocidad angular es proporcional a la diferencia entre la posición diana Xc y la posición instantánea del eje de salida del motor. De hecho, la velocidad V angular se expresa como una función de la posición angular x del eje de salida de acuerdo con la relación:
en la que :
-Xt ≤ x ≤ Xc, con x nulo en Xt,
-p es una constante representativa de un comando recibido de un controlador del sistema de
limpiaparabrisas, por ejemplo un piloto (humano o automático) de aeronave en el que se instala un
dispositivo según la invención,
-A es una constante elegida de forma que el perfil de velocidad es continua en la posición de transición Xt.
Se puede elegir ventajosamente a2 como múltiple de a1 por un número natural.
La ley de control del motor eléctrico 71 de limpiaparabrisas cambia entre la posición inicial X0 y la posición de destino Xc, a las posiciones Xf de final de aceleración, Xd de deceleración y Xt transitoria. La ley también cambia a cada posición extremal. De hecho, la posición de destino es un punto de inversión para el brazo del limpiaparabrisas que corresponde a un cambio de dirección de rotación del eje de salida del motor.
En la carrera de retorno de la posición diana Xc a la posición X0 inicial (que se convierte, respectivamente, en una posición inicial y una posición de destino de acuerdo con la otra dirección de rotación), la alimentación del motor se ajusta de tal manera que siga un perfil de velocidad idéntico, siendo la velocidad de signo opuesto ya que el eje de rotación gira en la otra dirección de rotación. Así, en cada dirección de rotación, la fuente de alimentación de un motor de limpiaparabrisas de acuerdo con la forma de este método de control conforme a la invención sigue, en orden, las etapas E1 E2, E3 y E4.
Esa es la razón por la que la curva de la variación de aceleración muestra picos que inducen impactos mecánicos a las posiciones X0 y Xc. Del mismo modo, a cada cambio de valor de la aceleración, a las posiciones Xf, Xd y Xt, la curva j muestra picos. Los valores mínimo jm y máximo jM de j son aún más fuertes que las rupturas de pendientes de velocidad son importantes. De allí el interés de proporcionar un método de control de acuerdo con la invención que tiene una pluralidad de pistas sucesivas en las etapas de aceleración y desaceleración pero que presenta rupturas menos fuertes, sobre todo acercándose curvas sinusoidales.
En la Figura 4, una segunda realización de un método de acuerdo con la invención se muestra en la que se muestran, de acuerdo con la posición angular x de dicho eje de salida del motor:
-la velocidad V angular del eje de salida del motor,
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