WO2014206904A1 - Method for calculating the angle of rotation of a shaft, use of a method and windscreen wiper motor - Google Patents

Method for calculating the angle of rotation of a shaft, use of a method and windscreen wiper motor Download PDF

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rotation angle
rotation
angle
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Rainer Siedler
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Valeo Systèmes d'Essuyage
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    • B60S1/3425—Constructional aspects of the arm
    • B60S1/3443—Wiper shafts

Definitions

  • the invention relates to a method for calculating the angle of rotation of a shaft, in particular the shaft of a windscreen wiper motor, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to the use of a method according to the invention and a windscreen wiper motor, which is designed to carry out a method according to the invention.
  • a method according to the preamble of claim 1 is known from practice even with windshield wiper motors and serves in particular to stop the windshield wiper motor as needed so that it reaches the desired reversal points in the reciprocating motion of the windshield wiper motor moving wiper blades as accurately as possible.
  • the exact knowledge of the (absolute) angle of rotation of the shaft in a windshield wiper motor for example, required to control wiper blades on the longitudinal side spray openings for applying a washing liquid to the vehicle window, to control the spray openings by a corresponding control, for example, a washing liquid pump for the spray holes .
  • the known from the prior art sensor devices for detecting the rotation angle of a shaft are in particular designed as non-contact measuring sensor devices using Hall sensors as sensor elements.
  • the Hall sensors arranged fixedly in the region of the shaft react to the change in a magnetic field by means of permanent magnet elements arranged on the shaft and rotating therewith.
  • the signals of the sensor element are in an evaluation of the Sensor device processed by means of an algorithm and then supplied, for example, a processor of the controller of the windshield wiper motor, eg via a serial interface, a pulse width modulation or an analog voltage as an input value.
  • a processor of the controller of the windshield wiper motor eg via a serial interface, a pulse width modulation or an analog voltage as an input value.
  • the invention has the object, a method for calculating the rotation angle of a shaft, in particular the shaft of a windshield wiper motor according to the preamble of claim 1 such that the above-explained time delay between the detection of Angle value is compensated by the sensor element and the forwarding of the result for the rotation angle to the control device by the evaluation device. This is to ensure that the value determined by the evaluation device for the rotation angle of the shaft always corresponds to the actual rotation angle at the time of detection by the sensor element.
  • This object is achieved in a method for calculating the rotation angle of a shaft with the features of Claim 1 achieved in that the algorithm includes a correction value, which takes into account a rotation angle deviation caused by the time delay between the detection of the rotation angle by the sensor element and the forwarding of the calculated value of the evaluation device to the control device.
  • the correction value be calculated from the product of a maximum occurring rotational angle deviation multiplied by the quotient of the angular velocity of the shaft at the time of detection of the angular position by the sensor element and the maximum angular velocity of the shaft.
  • the algorithm taking into account the angular velocity of the shaft modifies a correction value such that regardless of the rotational speed of the shaft of the evaluation always generates or outputs a measured value corresponding to the actual position of the shaft at the measurement time.
  • the knowledge is made use of that the rotation angle deviation is at least approximately proportional to the rotational speed of the shaft. If the delay in the context of the data transmission in the first approximation is constant, the time delay can be compensated by the corresponding correction value.
  • the maximum occurring rotational angle deviation is determined by means of experiments, and that in the experiments, the rotation angle of the shaft is detected by means of the sensor device and additionally by means of a further device, wherein the further device is adapted to detect the actual rotation angle of the shaft at the time of detection of the rotation angle by the sensor element of the sensor device.
  • the use of the method according to the invention in determining the angle of rotation of a shaft in a windscreen wiper motor is provided.
  • the invention also includes a windscreen wiper motor, which has an evaluation device for determining the rotational angle of a shaft, wherein the evaluation device comprises an algorithm which is adapted to carry out a method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a windscreen wiper motor in a highly simplified representation
  • FIG. 2 shows a diagram for illustrating an angle error occurring when rotating a shaft of the windscreen wiper motor according to FIG. 1.
  • Fig. 1 is a windshield wiper motor 10 is shown with a preferably a drive shaft forming shaft 1 in a greatly simplified representation.
  • the shaft 1 is in particular, but not limiting, to the armature shaft of the drive motor designed as an electric motor of the windshield wiper motor 10.
  • the shaft 1 rotates according to the double arrow 1 1 in different directions.
  • the windshield wiper motor 10 or the shaft 1 serves to actuate windshield wipers, not shown, for cleaning a vehicle window of a motor vehicle.
  • the windshield wiper motor 10 For demand-driven control or actuation of the windshield wiper motor 10, it is necessary to know the angular position of the shaft 1, in particular its absolute rotation angle ⁇ with respect to a reference position of the shaft 1.
  • the windshield wiper motor 10 comprises a sensor device 15, which comprises at least one Hall sensor element 16 as contactless measuring sensor device 15, which is designed to detect the advancing movement of permanent magnet elements 17 arranged on the circumference of the shaft 1.
  • a rotation angle ⁇ of the shaft 1 of 90 °, 180 °, 270 °, 360 °, etc.
  • the prior art is known per se.
  • the change of the magnetic field detected by the Hall sensor element 16 when the permanent magnet element 17 moves past generates, for example, a voltage signal which is supplied by way of example via a line 18 to an evaluation device 20.
  • the evaluation device 20 is a component of the sensor device 15.
  • the evaluation device 20 calculates the rotational angle ⁇ of the shaft 1 and forwards it, for example, to a processor 21 of the control device 25 of the windshield wiper motor 10.
  • the transmission of the measured value takes place z. B. via a serial interface 19, in the form of a pulse width modulation or in the form of an analog voltage.
  • a physically induced time delay At is present.
  • This time delay ⁇ t corresponds to a rotational angle deviation ⁇ by which the shaft 1 is further rotated by the permanent magnet element 17 at the time of transmission of the measured value for the rotational angle ⁇ to the processor 21 in relation to the time of detection of the rotational angle ⁇ .
  • the rotational angle deviation ⁇ is proportional to the rotational angular velocity LU of the shaft 1.
  • the evaluation device 20 has an algorithm 22, which includes a consideration of the instantaneous rotational angular velocity LU of the shaft 1.
  • the rotation angle speed LU of the shaft 1 can also be determined, for example, by means of the sensor device 15 from the time interval between two consecutive signals produced by the permanent magnet elements 17 at the Hall sensor element 16.
  • FIG. 2 FIG.
  • the second shows, in each case over the time t, the angle of rotation ⁇ of the shaft 1 for different rotational directions of the shaft 1, which is represented by the curve A.
  • the curve B represents the rotation angle deviation ⁇ during the rotation of the shaft 1. It can be seen that the maximum rotation angle deviation ⁇ , depending on the direction of rotation of the shaft 1, for example, reaches a value of -3 ° and + 3 °. In the central portion of the curve A, while the shaft 1 is stationary, no rotational angle deviation ⁇ can be present, so that the rotational angle deviation ⁇ is zero.
  • ⁇ (max) means the maximum rotational angle deviation of the rotational angle ⁇ at maximum rotational angular velocity LU of the shaft 1, like this one as previously explained with reference to FIG. 2 was determined.
  • the quotient Lii / Lu (max) expresses the relationship between the instantaneous rotational angular velocity LU of the shaft 1 and the maximum rotational angular velocity LU of the shaft 1.
  • the maximum rotational angle deviation Aa (max) of the rotational angle ⁇ is three degrees.
  • the maximum angular deviation Aa (max) is normally independent of the direction of rotation. If this is not the case in exceptional cases, the direction of rotation of the shaft 1 must also be taken into account.
  • a correction value k which takes into account the time delay between the detection of a measurement signal by a sensor device 15 and the transmission of a corresponding measurement signal for the rotation angle ⁇ to a downstream unit, for example a processor 21.
  • a correction value kmod is determined which permits a different mathematical calculation method for the rotation angle ⁇ of the shaft 1, for example by taking the measurement value .
  • alpha Rotation angle ⁇ is multiplied by a correction value k m0 d and not added, as described above.

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Abstract

The invention relates to a method for calculating the angle of rotation (α) of a shaft (1), in particular the shaft (1) of a windscreen wiper motor (10), having a sensor device (15) which has a sensor element (16) for recording the angular position of the shaft (1), wherein the sensor device (15) calculates the angle of rotation (α) using the measured value α(mess) recorded by the sensor element (16), wherein the calculated angle of rotation (α) is supplied at least indirectly as an input value to a control device (25), and wherein the sensor device (15) comprises an evaluation device (20) with an algorithm (22) for calculating the angle of rotation (α) of the shaft (1) on the basis of the measured value α(mess) from the sensor element (16).

Description

Verfahren zur Berechnung des Drehwinkels einer Welle, Verwendung eines Verfahrens und Scheibenwischermotor  Method for calculating the angle of rotation of a shaft, use of a method and windscreen wiper motor
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung des Drehwinkels einer Welle, insbesondere der Welle eines Scheibenwischermotors, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einen Scheibenwischermotor, der dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bereits bei Scheibenwischermotoren bekannt und dient insbesondere dazu, den Scheibenwischermotor bedarfsgerecht zu stoppen, damit dieser die gewünschten Umkehrpunkte bei der Hin- und Herbewegung der von dem Scheibenwischermotor bewegten Wischblätter möglichst genau erreicht. Darüber hinaus ist die genaue Kenntnis des (absoluten) Drehwinkels der Welle bei einem Scheibenwischermotor beispielsweise erforderlich, um bei Wischblättern, an deren Längsseite Sprühöffnungen zum Aufbringen einer Waschflüssigkeit auf die Fahrzeugscheibe vorhanden sind, die Sprühöffnungen durch eine entsprechende Ansteuerung beispielsweise einer Waschflüssigkeitspumpe für die Sprühöffnungen anzusteuern. Die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoreinrichtungen zur Erfassung des Drehwinkels einer Welle sind insbesondere als berührungslos messende Sensoreinrichtungen unter Verwendung von Hallsensoren als Sensorelemente ausgebildet. Die ortsfest im Bereich der Welle angeordneten Hallsensoren reagieren auf die Änderung eines Magnetfeldes durch an der Welle angeordnete und mit dieser sich drehende Permanentmagnetelemente. Die Signale des Sensorelements werden in einer Auswerteeinrichtung der Sensoreinrichtung mittels eines Algorithmus verarbeitet und anschließend beispielsweise einem Prozessor der Steuereinrichtung des Scheibenwischermotors, z.B. über eine serielle Schnittstelle, eine Pulsweitenmodulation oder eine Analogspannung als Eingangswert zugeführt. Zwischen der Erfassung des Drehwinkels durch das Sensorelement und der Weiterleitung eines aufbereiteten Werts an die Steuereinrichtung ergeben sich Zeitzögerungen, sodass der von der Auswerteeinrichtung errechnete Wert nicht mit dem tatsächlichen Wert übereinstimmt, der zum Zeitpunkt der Erfassung durch das Sensorelement vorhanden ist. Ungeachtet, auf welchem Weg eine Datenübertragung entsteht, kommt es somit zur Verzögerung zwischen der Erfassung der Winkelposition einer Welle und der Bereitstellung des von der Auswerteeinrichtung berechneten Werts für den Drehwinkel der Welle. Diese Abweichung zwischen dem berechneten und dem erfassten Wert ist umso größer, je größer die Winkelgeschwindigkeit der Welle ist. The invention relates to a method for calculating the angle of rotation of a shaft, in particular the shaft of a windscreen wiper motor, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to the use of a method according to the invention and a windscreen wiper motor, which is designed to carry out a method according to the invention. A method according to the preamble of claim 1 is known from practice even with windshield wiper motors and serves in particular to stop the windshield wiper motor as needed so that it reaches the desired reversal points in the reciprocating motion of the windshield wiper motor moving wiper blades as accurately as possible. In addition, the exact knowledge of the (absolute) angle of rotation of the shaft in a windshield wiper motor, for example, required to control wiper blades on the longitudinal side spray openings for applying a washing liquid to the vehicle window, to control the spray openings by a corresponding control, for example, a washing liquid pump for the spray holes , The known from the prior art sensor devices for detecting the rotation angle of a shaft are in particular designed as non-contact measuring sensor devices using Hall sensors as sensor elements. The Hall sensors arranged fixedly in the region of the shaft react to the change in a magnetic field by means of permanent magnet elements arranged on the shaft and rotating therewith. The signals of the sensor element are in an evaluation of the Sensor device processed by means of an algorithm and then supplied, for example, a processor of the controller of the windshield wiper motor, eg via a serial interface, a pulse width modulation or an analog voltage as an input value. Between the detection of the angle of rotation by the sensor element and the forwarding of a processed value to the control device, there are time delays, so that the value calculated by the evaluation device does not coincide with the actual value which is present at the time of detection by the sensor element. Regardless of which way a data transmission occurs, there is thus a delay between the detection of the angular position of a shaft and the provision of the value calculated by the evaluation device for the angle of rotation of the shaft. This deviation between the calculated value and the detected value is greater the greater the angular velocity of the shaft.
Offenbarung der Erfindung Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Berechnung des Drehwinkels einer Welle, insbesondere der Welle eines Scheibenwischermotors, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass der oben erläuterte Zeitverzug zwischen der Erfassung des Winkelwerts durch das Sensorelement und der Weiterleitung des Ergebnisses für den Drehwinkel an die Steuereinrichtung durch die Auswerteeinrichtung kompensiert wird. Damit soll erreicht werden, dass der von der Auswerteeinrichtung ermittelte Wert für den Drehwinkel der Welle stets dem tatsächlichen Drehwinkel zum Zeitpunkt der Erfassung durch das Sensorelement entspricht. Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a method for calculating the rotation angle of a shaft, in particular the shaft of a windshield wiper motor according to the preamble of claim 1 such that the above-explained time delay between the detection of Angle value is compensated by the sensor element and the forwarding of the result for the rotation angle to the control device by the evaluation device. This is to ensure that the value determined by the evaluation device for the rotation angle of the shaft always corresponds to the actual rotation angle at the time of detection by the sensor element.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Berechnung des Drehwinkels einer Welle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Algorithmus einen Korrekturwert enthält, der eine Drehwinkelabweichung, verursacht durch den zeitlichen Verzug zwischen der Erfassung des Drehwinkels durch das Sensorelement und der Weiterleitung des von der Auswerteeinrichtung berechneten Werts für den Drehwinkel an die Steuereinrichtung berücksichtigt. This object is achieved in a method for calculating the rotation angle of a shaft with the features of Claim 1 achieved in that the algorithm includes a correction value, which takes into account a rotation angle deviation caused by the time delay between the detection of the rotation angle by the sensor element and the forwarding of the calculated value of the evaluation device to the control device.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Advantageous developments of the method according to the invention are listed in the subclaims.
In konkreter Ausgestaltung zur Berechnung des Drehwinkels wird vorgeschlagen, dass der Korrekturwert sich aus dem Produkt einer maximal auftretenden Drehwinkelabweichung, multipliziert mit dem Quotienten aus der Winkelgeschwindigkeit der Welle zum Zeitpunkt der Erfassung der Winkelposition durch das Sensorelement und der maximalen Winkelgeschwindigkeit der Welle berechnet. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der Algorithmus unter Berücksichtigung der Winkelgeschwindigkeit der Welle einen Korrekturwert derart modifiziert, dass unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Welle von der Auswerteeinrichtung stets ein Messwert erzeugt bzw. ausgegeben wird, der der tatsächlichen Position der Welle zum Messzeitpunkt entspricht. Dabei wird sich die Erkenntnis zunutze gemacht, dass die Drehwinkelabweichung zumindest näherungsweise proportional zur Drehgeschwindigkeit der Welle ist. Ist die Verzögerung im Rahmen der Datenübertragung in erster Annäherung konstant, so lässt sich die zeitliche Verzögerung durch den entsprechenden Korrekturwert kompensieren. In a concrete embodiment for calculating the rotation angle, it is proposed that the correction value be calculated from the product of a maximum occurring rotational angle deviation multiplied by the quotient of the angular velocity of the shaft at the time of detection of the angular position by the sensor element and the maximum angular velocity of the shaft. In other words, this means that the algorithm, taking into account the angular velocity of the shaft modifies a correction value such that regardless of the rotational speed of the shaft of the evaluation always generates or outputs a measured value corresponding to the actual position of the shaft at the measurement time. In this case, the knowledge is made use of that the rotation angle deviation is at least approximately proportional to the rotational speed of the shaft. If the delay in the context of the data transmission in the first approximation is constant, the time delay can be compensated by the corresponding correction value.
Zur Bereitstellung der Korrekturwerte ist es erforderlich, insbesondere die maximal auftretende Drehwinkelabweichung zu kennen bzw. diesen in der Auswerteeinrichtung abzuspeichern. Hierzu ist es vorgesehen, dass die maximal auftretende Drehwinkelabweichung anhand von Versuchen ermittelt wird, und dass bei den Versuchen der Drehwinkel der Welle mittels der Sensoreinrichtung und zusätzlich mittels einer weiteren Einrichtung erfasst wird, wobei die weitere Einrichtung dazu ausgebildet ist, den tatsächlichen Drehwinkel der Welle zum Zeitpunkt der Erfassung des Drehwinkels durch das Sensorelement der Sensoreinrichtung zu erfassen. In order to provide the correction values, it is necessary, in particular, to know the maximum occurring rotational deviation or to store this in the evaluation device. For this purpose, it is provided that the maximum occurring rotational angle deviation is determined by means of experiments, and that in the experiments, the rotation angle of the shaft is detected by means of the sensor device and additionally by means of a further device, wherein the further device is adapted to detect the actual rotation angle of the shaft at the time of detection of the rotation angle by the sensor element of the sensor device.
Zur Kompensation ggf. unterschiedlicher maximaler Drehwinkelabweichungen bei unterschiedlichen Drehrichtungen der Welle kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass bei den Versuchen die Welle in beide Drehrichtungen bewegt wird, und dass die Drehwinkelabweichungen für beide Drehrichtungen berücksichtigt werden. To compensate for possibly different maximum angular deviations in different directions of rotation of the shaft, it may also be provided that in the experiments, the shaft is moved in both directions, and that the rotational angle deviations are taken into account for both directions of rotation.
Bevorzugt ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Bestimmung des Drehwinkels einer Welle in einem Scheibenwischermotor vorgesehen. Preferably, the use of the method according to the invention in determining the angle of rotation of a shaft in a windscreen wiper motor is provided.
Zuletzt umfasst die Erfindung auch einen Scheibenwischermotor, der eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung des Drehwinkels einer Welle aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung einen Algorithmus umfasst, der dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Finally, the invention also includes a windscreen wiper motor, which has an evaluation device for determining the rotational angle of a shaft, wherein the evaluation device comprises an algorithm which is adapted to carry out a method according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.
Diese zeigt in: This shows in:
Fig. 1 einen Scheibenwischermotor in stark vereinfachter Darstellung und Fig. 1 shows a windscreen wiper motor in a highly simplified representation and
Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung eines auftretenden Winkelfehlers beim Drehen einer Welle des Scheibenwischermotors gemäß Fig. 1 . In der Fig. 1 ist in stark vereinfachter Darstellung ein Scheibenwischermotor 10 mit einer vorzugsweise eine Antriebswelle ausbildenden Welle 1 dargestellt. Bei der Welle 1 handelt es sich insbesondere, jedoch nicht einschränkend, um die Ankerwelle des als Elektromotors ausgebildeten Antriebsmotors des Scheibenwischermotors 10. Je nach Bestromung des Scheibenwischermotors 10 dreht sich die Welle 1 entsprechend des Doppelpfeils 1 1 in unterschiedliche Richtungen. Der Scheibenwischermotor 10 bzw. die Welle 1 dient der Betätigung von nicht dargestellten Scheibenwischern zur Reinigung einer Fahrzeugscheibe eines Kraftfahrzeugs. FIG. 2 shows a diagram for illustrating an angle error occurring when rotating a shaft of the windscreen wiper motor according to FIG. 1. In Fig. 1 is a windshield wiper motor 10 is shown with a preferably a drive shaft forming shaft 1 in a greatly simplified representation. The shaft 1 is in particular, but not limiting, to the armature shaft of the drive motor designed as an electric motor of the windshield wiper motor 10. Depending on the energization of the windshield wiper motor 10, the shaft 1 rotates according to the double arrow 1 1 in different directions. The windshield wiper motor 10 or the shaft 1 serves to actuate windshield wipers, not shown, for cleaning a vehicle window of a motor vehicle.
Zur bedarfsgerechten Ansteuerung bzw. Betätigung des Scheibenwischermotors 10 ist es erforderlich, die Winkelstellung der Welle 1 , insbesondere deren absoluten Drehwinkel α in Bezug zu einer Referenzstellung der Welle 1 zu kennen. Hierzu umfasst der Scheibenwischermotor 10 eine Sensoreinrichtung 15, die als berührungslos messende Sensoreinrichtung 15 wenigstens ein Hallsensorelement 16 umfasst, das dazu ausgebildet ist, die Vorbeibewegung von am Umfang der Welle 1 angeordneten Permanentmagnetelementen 17 zu erfassen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier, um jeweils 90° zueinander versetzt angeordnete Permanentmagnetelemente 17 an der Welle 1 vorgesehen. Das bedeutet, dass bei einer Drehung der Welle 1 in eine Richtung des Doppelpfeils 1 1 mittels des Hallsensorelements 16 ein Drehwinkel α der Welle 1 von 90°, 180°, 270°, 360° usw. erfasst werden kann. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, zum Zwecke einer höheren bzw. genaueren Erkennung des Drehwinkels der Welle 1 , insbesondere auch zur Erfassung der Drehrichtung der Welle 1 , mehr als ein Hallsensorelement 16 bzw. eine andere Anzahl von Permanentmagnetelementen 17 vorzusehen, wie dies aus dem Stand der Technik an sich bekannt ist. Die von dem Hallsensorelement 16 erfasste Änderung des Magnetfelds beim Vorbeibewegen des Permanentmagnetelements 17 erzeugt beispielsweise ein Spannungssignal, das beispielhaft über eine Leitung 18 einer Auswerteeinrichtung 20 zugeführt wird. Die Auswerteeinrichtung 20 ist im Regelfall ein Bestandteil der Sensoreinrichtung 15. Die Auswerteeinrichtung 20 berechnet den Drehwinkel α der Welle 1 und leitet diesen beispielsweise zu einem Prozessor 21 der Steuereinrichtung 25 des Scheibenwischermotors 10 weiter. Die Übertragung des Messwerts erfolgt z. B. über eine serielle Schnittstelle 19, in Form einer Pulsweitenmodulation oder in Form einer Analogspannung. For demand-driven control or actuation of the windshield wiper motor 10, it is necessary to know the angular position of the shaft 1, in particular its absolute rotation angle α with respect to a reference position of the shaft 1. For this purpose, the windshield wiper motor 10 comprises a sensor device 15, which comprises at least one Hall sensor element 16 as contactless measuring sensor device 15, which is designed to detect the advancing movement of permanent magnet elements 17 arranged on the circumference of the shaft 1. In the illustrated embodiment, four, each offset by 90 ° to each other arranged permanent magnet elements 17 are provided on the shaft 1. This means that upon rotation of the shaft 1 in a direction of the double arrow 1 1 by means of the Hall sensor element 16, a rotation angle α of the shaft 1 of 90 °, 180 °, 270 °, 360 °, etc. can be detected. Of course, it is within the scope of the invention, for the purpose of a higher or more accurate detection of the rotation angle of the shaft 1, in particular for detecting the direction of rotation of the shaft 1, more than a Hall sensor element 16 or provide a different number of permanent magnet elements 17, as is apparent the prior art is known per se. The change of the magnetic field detected by the Hall sensor element 16 when the permanent magnet element 17 moves past generates, for example, a voltage signal which is supplied by way of example via a line 18 to an evaluation device 20. As a rule, the evaluation device 20 is a component of the sensor device 15. The evaluation device 20 calculates the rotational angle α of the shaft 1 and forwards it, for example, to a processor 21 of the control device 25 of the windshield wiper motor 10. The transmission of the measured value takes place z. B. via a serial interface 19, in the form of a pulse width modulation or in the form of an analog voltage.
Zwischen dem Zeitpunkt der Erfassung eines Permanentmagnetelements 17 durch das Hallsensorelement 16 und der Übermittlung eines durch die Auswerteeinrichtung 20 berechneten Messwerts für den Drehwinkel α der Welle 1 an der Prozessor 21 der Steuereinrichtung 25 ist ein physikalisch bedingter Zeitverzug At vorhanden. Dieser Zeitverzug At entspricht einer Drehwinkelabweichung Δα, um den die Welle 1 zum Zeitpunkt der Übermittlung des Messwerts für den Drehwinkel α an den Prozessor 21 gegenüber dem Zeitpunkt bei der Erfassung des Drehwinkels α durch das Permanentmagnetelement 17 weitergedreht ist. Unter der Annahme, dass der Zeitverzug At einen konstanten Wert einnimmt, ist die Drehwinkelabweichung Δα proportional zur Drehwinkelgeschwindigkeit LU der Welle 1 . Zur Kompensation der Drehwinkelabweichung Δα weist die Auswerteeinrichtung 20 einen Algorithmus 22 auf, der eine Berücksichtigung der augenblicklichen Drehwinkelgeschwindigkeit LU der Welle 1 umfasst. Die Drehwinkelgeschwindigkeit LU der Welle 1 lässt sich zum Beispiel ebenfalls mittels der Sensoreinrichtung 15 aus dem zeitlichen Abstand zweier durch die Permanentmagnetelemente 17 hervorgerufener, aufeinanderfolgender Signale am Hallsensorelement 16 ermitteln. In vorab durchgeführten (Labor-) Versuchen wird eine maximal mögliche Drehwinkelabweichung Δα bei der maximal möglichen Drehwinkelgeschwindigkeit LU der Welle 1 mittels der Sensoreinrichtung 15 und mittels einer zusätzlichen Einrichtung, die den (tatsächlichen) Drehwinkel α zum Messzeitpunkt durch das Hallsensorelement 16 erfasst, ermittelt. Hierzu wird nachfolgend auf die Fig. 2 verwiesen: Fig. 2 zeigt - jeweils über der Zeit t - den Drehwinkel α der Welle 1 für unterschiedliche Drehrichtungen der Welle 1 , was durch die Kurve A dargestellt ist. Die Kurve B stellt die Drehwinkelabweichung Δα während der Drehung der Welle 1 dar. Man erkennt, dass die maximale Drehwinkelabweichung Δα, in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Welle 1 , beispielsweise einen Wert von -3° bzw. +3° erreicht. In dem mittleren Abschnitt der Kurve A, während die Welle 1 stillsteht, kann auch keine Drehwinkelabweichung Δα vorhanden sein, so dass die Drehwinkelabweichung Δα Null beträgt. Between the time of detection of a permanent magnet element 17 by the Hall sensor element 16 and the transmission of a calculated by the evaluation device 20 measured value for the rotation angle α of the shaft 1 to the processor 21 of the controller 25, a physically induced time delay At is present. This time delay Δt corresponds to a rotational angle deviation Δα by which the shaft 1 is further rotated by the permanent magnet element 17 at the time of transmission of the measured value for the rotational angle α to the processor 21 in relation to the time of detection of the rotational angle α. Assuming that the time delay At takes a constant value, the rotational angle deviation Δα is proportional to the rotational angular velocity LU of the shaft 1. To compensate for the rotational angle deviation Δα, the evaluation device 20 has an algorithm 22, which includes a consideration of the instantaneous rotational angular velocity LU of the shaft 1. The rotation angle speed LU of the shaft 1 can also be determined, for example, by means of the sensor device 15 from the time interval between two consecutive signals produced by the permanent magnet elements 17 at the Hall sensor element 16. In advance (laboratory) experiments, a maximum possible rotation angle deviation Δα at the maximum possible rotational speed LU of the shaft 1 by means of the sensor device 15 and by means of an additional device which detects the (actual) rotation angle α at the time of measurement by the Hall sensor element 16, determined. Reference is made below to FIG. 2: FIG. 2 shows, in each case over the time t, the angle of rotation α of the shaft 1 for different rotational directions of the shaft 1, which is represented by the curve A. The curve B represents the rotation angle deviation Δα during the rotation of the shaft 1. It can be seen that the maximum rotation angle deviation Δα, depending on the direction of rotation of the shaft 1, for example, reaches a value of -3 ° and + 3 °. In the central portion of the curve A, while the shaft 1 is stationary, no rotational angle deviation Δα can be present, so that the rotational angle deviation Δα is zero.
Der Algorithmus 22 der Auswerteeinrichtung 20 berechnet nun einen Messwert bzw. einen Drehwinkel α der Welle 1 , der an den Prozessor 21 als Eingangswert zugeführt wird, nach der Formel α = a(mess) + k, wobei α (mess) den Messwert des Drehwinkels α zum Zeitpunkt der Erfassung eines Permanentmagnetelements 17 durch das Hallsensorelement 16 bezeichnet, und k einen Korrekturwert bedeutet. The algorithm 22 of the evaluation device 20 now calculates a measured value or a rotational angle α of the shaft 1, which is supplied to the processor 21 as an input value, according to the formula α = a (mess) + k, where α (mess) the measured value of the rotation angle α at the time of detecting a permanent magnet element 17 denoted by the Hall sensor element 16, and k means a correction value.
Der Korrekturwert k wird in Abhängigkeit der tatsächlich vorhandenen Drehwinkelgeschwindigkeit LU der Welle 1 zum Messzeitpunkt ermittelt durch die Formel k = Aa(max) x LU / uj(max), wobei The correction value k is determined as a function of the actually existing rotation angle speed LU of the shaft 1 at the time of measurement by the formula k = Aa (max) x LU / uj (max), where
Δα (max) die maximale Drehwinkelabweichung des Drehwinkels α bei maximaler Drehwinkelgeschwindigkeit LU der Welle 1 bedeutet, wie dieser wie zuvor anhand der Fig. 2 erläutert, bestimmt wurde. Der Quotient Lii/Lu(max) drückt das Verhältnis zwischen der augenblicklichen Drehwinkelgeschwindigkeit LU der Welle 1 und der maximalen Drehwinkelgeschwindigkeit LU der Welle 1 aus. Δα (max) means the maximum rotational angle deviation of the rotational angle α at maximum rotational angular velocity LU of the shaft 1, like this one as previously explained with reference to FIG. 2 was determined. The quotient Lii / Lu (max) expresses the relationship between the instantaneous rotational angular velocity LU of the shaft 1 and the maximum rotational angular velocity LU of the shaft 1.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Beispiel beträgt die maximale Drehwinkelabweichung Aa(max) des Drehwinkels α drei Grad. Ergänzend wird erwähnt, dass die maximale Drehwinkelabweichung Aa(max) normalerweise drehrichtungsunabhängig ist. Sollte dies ausnahmsweise nicht der Fall sein, so muss auch die Drehrichtung der Welle 1 berücksichtigt werden. In the example shown in FIG. 2, the maximum rotational angle deviation Aa (max) of the rotational angle α is three degrees. In addition, it is mentioned that the maximum angular deviation Aa (max) is normally independent of the direction of rotation. If this is not the case in exceptional cases, the direction of rotation of the shaft 1 must also be taken into account.
Das soweit beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Berechnung der Winkelposition der Welle 1 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht in der Verwendung eines Korrekturwerts k, der den zeitlichen Verzug zwischen der Erfassung eines Messsignals durch eine Sensoreinrichtung 15 und der Übermittlung eines entsprechenden Messsignals für den Drehwinkel α an eine nachgeordnete Einheit, beispielsweise einen Prozessor 21 , berücksichtigt. So ist es insbesondere auch denkbar und soll als durch die Erfindung umfasst angesehen werden, wenn anstelle eines Korrekturwert k ein Korrekturwert kmod ermittelt wird, der ein anderes mathematisches Berechnungsverfahren für den Drehwinkel α der Welle 1 ermöglicht, indem beispielsweise der Messwert α (mess) des Drehwinkels α mit einem Korrekturwert km0d multipliziert wird und nicht addiert, wie oben beschrieben. Bezugszeichen The inventive method described so far for calculating the angular position of the shaft 1 can be varied or modified in many ways, without departing from the spirit. This consists in the use of a correction value k, which takes into account the time delay between the detection of a measurement signal by a sensor device 15 and the transmission of a corresponding measurement signal for the rotation angle α to a downstream unit, for example a processor 21. Thus, it is also conceivable and should be regarded as encompassed by the invention if, instead of a correction value k, a correction value kmod is determined which permits a different mathematical calculation method for the rotation angle α of the shaft 1, for example by taking the measurement value .alpha Rotation angle α is multiplied by a correction value k m0 d and not added, as described above. reference numeral
1 Welle 1 wave
10 Scheibenwischermotor 10 windscreen wiper motor
1 1 Doppelpfeil  1 1 double arrow
15 Drehwinkelbestimmungseinrichtung 15 rotation angle determination device
16 Hallsensorelement 16 Hall sensor element
17 Permanentmagnetelement 17 permanent magnet element
18 Leitung  18 line
19 Schnittstelle  19 interface
20 Auswerteeinrichtung  20 evaluation device
21 Prozessor  21 processor
22 Algorithmus 22 algorithm
25 Steuereinrichtung α Drehwinkel  25 control device α rotation angle
Δα Drehwinkelabweichung  Δα rotation angle deviation
LU Drehwinkelgeschwindigkeit LU angular velocity
Δί Zeitverzug A Kurve Δί time delay A curve
B Kurve k Korrekturwert  B curve k correction value
kmod Korrekturwert kmod correction value

Claims

Verfahren zur Berechnung eines Drehwinkels (a) einer Welle (1 ), insbesondere der Welle (1 ) eines Scheibenwischermotors (10), mit einer Drehwinkelbestimmungseinrichtung (15), die ein Sensorelement (16) zur Erfassung des Drehwinkels (a) der Welle (1 ) aufweist, wobei die Drehwinkelbestimmungseinrichtung (15) den Drehwinkel (a) anhand des von dem Sensorelement (16) erfassten Messwerts a(mess) für den Drehwinkel (a) berechnet, wobei der berechnete Drehwinkel (a) einer Steuereinrichtung (25) zumindest mittelbar zugeführt wird, und wobei die Drehwinkelbestimmungseinrichtung (15) eine Method for calculating a rotation angle (a) of a shaft (1), in particular of the shaft (1) of a windscreen wiper motor (10), with a rotation angle determination device (15) comprising a sensor element (16) for detecting the rotation angle (a) of the shaft (1 ), wherein the rotation angle determination device (15) calculates the rotation angle (a) on the basis of the measured value a (measured) for the rotation angle (a) detected by the sensor element (16), wherein the calculated rotation angle (a) of a control device (25) is at least indirectly is supplied, and wherein the rotation angle determining means (15) a
Auswerteeinrichtung (20) mit einem Algorithmus (22) zur Berechnung des Drehwinkels (a) der Welle (1 ) auf Grundlage des Messwerts a(mess) des Drehwinkels (a) des Sensorelements (16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus (22) einen Korrekturwert (k, km0d) enthält, der eine Drehwinkelabweichung (Δα), verursacht durch einen zeitlichen Verzug zwischen der Erfassung des Drehwinkels (a) durch das Sensorelement (16) und der Weiterleitung des von der Auswerteeinrichtung (20) der Drehwinkelbestimmungseinrichtung (15) berechneten Werts des Drehwinkels (a) an die Steuereinrichtung (25) berücksichtigt. Evaluation device (20) with an algorithm (22) for calculating the rotation angle (a) of the shaft (1) on the basis of the measured value a (mess) of the rotation angle (a) of the sensor element (16), characterized in that the algorithm (22 ) contains a correction value (k, k m0 d), the rotation angle deviation (Δα), caused by a time delay between the detection of the rotation angle (a) by the sensor element (16) and the forwarding of the of the evaluation device (20) of the rotation angle determining means (15) calculated value of the rotation angle (a) to the control device (25) taken into account.
Verfahren nach Anspruch 1 , Method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass sich der Drehwinkel (a) durch den Algorithmus (22) durch die Formel Drehwinkel (α) = a(mess) + k berechnet, wobei a(mess) den von dem Sensorelement (16) erfassten Drehwinkel (a) und k den Korrekturwert (k) bedeuten. that the angle of rotation (a) by the algorithm (22) by the formula Rotation angle (α) = a (mess) + k calculated, where a (mess) the detected by the sensor element (16) rotational angle (a) and k mean the correction value (k).
Verfahren nach Anspruch 2, Method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Korrekturwert (k) sich aus dem Produkt einer maximal auftretenden Drehwinkelabweichung (Aa(max)), multipliziert mit dem Quotienten aus der Winkelgeschwindigkeit (LU) der Welle (1 ) zum Zeitpunkt der Erfassung des Drehwinkels (a) durch das Sensorelement (16) und der maximalen Winkelgeschwindigkeit (Lu(max)) der Welle (1 ) berechnet. the correction value (k) is the product of a maximum occurring rotational deviation (Aa (max)) multiplied by the quotient of the angular velocity (LU) of the shaft (1) at the time of detection of the rotational angle (a) by the sensor element (16 ) and the maximum angular velocity (Lu (max)) of the shaft (1).
Verfahren nach Anspruch 3, Method according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die maximal auftretende Drehwinkelabweichung (Aa(max)) anhand von Versuchen ermittelt wird, und dass bei den Versuchen der Drehwinkel (a) der Welle (1 ) mittels der Sensoreinrichtung (15) und zusätzlich mittels einer weiteren Einrichtung erfasst wird, wobei die weitere Einrichtung dazu ausgebildet ist, den tatsächlichen Drehwinkel (a) der Welle (1 ) zum Zeitpunkt der Erfassung des Drehwinkels (a) durch das Sensorelement (16) zu erfassen. that the maximum occurring rotational angle deviation (Aa (max)) is determined by means of experiments, and that in the experiments, the rotation angle (a) of the shaft (1) by means of the sensor device (15) and additionally detected by means of another device, wherein the further Device is designed to detect the actual angle of rotation (a) of the shaft (1) at the time of detection of the angle of rotation (a) by the sensor element (16).
Verfahren nach Anspruch 4, Method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass bei den Versuchen die Welle (1 ) in beide Drehrichtungen bewegt wird, und dass die auftretenden Drehwinkelabweichungen (Aa(max)) für beide Drehrichtungen berücksichtigt werden. that in the experiments, the shaft (1) is moved in both directions of rotation, and that the occurring rotational angle deviations (Aa (max)) are taken into account for both directions of rotation.
6. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Bestimmung des Drehwinkels (a) der Welle (1 ) in einem Scheibenwischermotor (10). 6. Use of a method according to one of claims 1 to 5 for determining the angle of rotation (a) of the shaft (1) in a windscreen wiper motor (10).
7. Scheibenwischermotor (10), mit einer Welle (1 ) und einer 7. Windscreen wiper motor (10), with a shaft (1) and a
Drehwinkelbestimmungseinrichtung (15) zur Bestimmung eines Drehwinkels (a) der Welle (1 ), wobei die Drehwinkelbestimmungseinrichtung (15) ein Sensorelement (16) zur Erfassung des Drehwinkels (a) der Welle (1 ) aufweist, und wobei die Drehwinkelbestimmungseinrichtung (15) zusätzlich Berechnungsmittel mit einem Algorithmus (22) zur Berechnung des Drehwinkels (a) der Welle (1 ) auf Grundlage eines erfassten Messwerts a(mess) für den Drehwinkel (a) umfasst, und wobei die Berechnungsmittel ausgebildet sind, auf den erfassten Drehwinkel (a) der Welle (1 ) einen Korrekturwert (k) anzuwenden.  A rotation angle determination device (15) for determining a rotation angle (a) of the shaft (1), wherein the rotation angle determination device (15) has a sensor element (16) for detecting the rotation angle (a) of the shaft (1), and wherein the rotation angle determination device (15) additionally Computing means comprising an algorithm (22) for calculating the rotation angle (a) of the shaft (1) based on a detected measurement value a (mess) for the rotation angle (a), and wherein the calculation means are adapted to the detected rotation angle (a) to apply a correction value (k) to the shaft (1).
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