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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wischerantriebs mit einem Motor, ein Computerprogrmmprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, und ein Steuergerät für einen Wischerantrieb. Insbesondere bezieht sich die Erfindung hierbei auf die Lasterkennung während des Wischens, insbesondere im Intervallbetrieb.
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Stand der Technik
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Es sind zahlreiche Verfahren zur Steuerung von Wischerantrieben (WSM) bekannt. Typischerweise können hierzu Regensensoren verwendet werden. Diese können in Abhängigkeit der vom Sensor detektierten Regenmenge den Wischbetrieb steuern. Hierbei wird bei viel Regen in der Regel ein Dauerbetriebwischen in einer von mehreren Stufen, z. B. Stufe 1 oder Stufe 2, oder mit hoher Wischgeschwindigkeit durchgeführt. Bei wenig Regen kann ein Intervallbetrieb mit variablen Intervallpausen durch den Regensensor gesteuert werden.
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Bei Wischerantrieben (WSM) werden die Bauteile im Betrieb durch Kräfte belastet. Zum Beispiel kann der Wischerantrieb bzw. der Motor des Wischerantriebs durch Wischen unter großer Last aufgeheizt werden. Falls ein Betreiben unter solchen Bedingungen über einen gewissen Zeitraum durchgeführt wird, kann das Aufheizen zu einem Eingreifen eines Thermoschutzes führen. Hierdurch würde der WSM abschalten, was bei Regen zu einer gefährlich Verkehrssituation führen kann.
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Als Schutzfunktion gegen eine Überhitzung kann ein in einem Wischerantrieb enthaltener Elektromotor abgeschaltet werden oder in einen Zustand geringer Belastung gebracht werden. Dies erfordert jedoch das Eingreifen des Fahrers oder eine anderweitige Steuerung. Im Falle von Regensensoren wird zum Beispiel ein Wischen auf trockenen oder abtrocknenden Scheiben, was zu einer Überhitzung führen kann, durch die Steuerung mithilfe des Sensorsignals verhindert bzw. minimiert. Dadurch kann eine Überlastung oder Überhitzung; des Motors verhindert werden und ein Eingreifen des Fahrers ist nicht notwendig.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben genannten Probleme zumindest teilweise zu lösen bzw. eine verbesserte regenabhängige Steuerung eines Wischerantriebs zur Verfügung, zu stellen.
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Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben eines Wischerantriebs mit einem Motor für einen Scheibenwischer in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt. Das Verfahren beinhaltet: erfassen eines zur Wischerlast korrelierenden ersten Wertes, erfassen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, und Regelung des Wischerantriebs, wobei die Regelung eine Zuordnung in zumindest eine der Betriebszustände: ein Dauerbetrieb des Wischerantriebs, ein erster Intervallbetrieb des Wischerantriebs mit einer ersten Intervallpausenzeit, und ein zweiter Intervallbetrieb des Wischerantriebs mit einer zweiten Intervallpausenzeit umfasst, und wobei die Regelung in Abhängigkeit des ersten Wertes oder einer Wischerlast und in Abhängigkeit der Geschwindigkeit erfolgt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Verfügung gestellt. Das Computerprogrammprodukt ist zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahrensausführungsformen der Erfindung ausgestaltet, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät eines Fahrzeugs oder einer Komponente ausgeführt wird.
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Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform wird ein Steuergerät für einen Wischerantrieb zur Verfügung gestellt, das zur Anwendung in einem Verfahren gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen programmiert ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen und besondere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der beiliegenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung können eine regenabhängige Steuerung, insbesondere eine regenabhängige Intervallsteuerung eines Wischerantriebs zur Verfügung stellen. Hierdurch kann ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs entlastet werden. Alternativ oder darüber hinaus kann gegebenenfalls auf einen Regensensor verzichtet werden, so dass z. B. eine einem Regensensor ähnliche Steuerung auch bei Fahrzeugen mit geringem Ausstattungsniveau möglich ist.
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Ausführungsformen der Erfindung stellen hierzu eine Steuerung des Wischerantriebs in Abhängigkeit einer Wischlast und der Geschwindigkeit zur Verfügung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Softwareparametrisierbare Lasterkennung durchgeführt. In Abhängigkeit eines erfassten ersten Wertes, der mit der Wischerlast korreliert, oder einer Wischerlast und in Abhängigkeit der Geschwindigkeit erfolgt eine Steuerung von Betriebszuständen des Wischerantriebs, insbesondere eine Steuerung von Intervallpausenzeiten. Hierdurch kann bei abtrocknender oder trockener Scheibe eine durch erhöhte Reibwerte hervorgerufene Überhitzung und eine daraus resultierende Abschaltung des Wischerantriebs verhindert werden. Ferner kann eine Steuerung ähnlich zu einem Regensensor realisiert werden, wobei die durch einen Regensensor gegebenen Vorteile an Komfort und Sicherheit kostengünstig realisiert werden können.
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Gemäß einer weiteren typischen Ausführungsform, kann die Regelung bei Intervallbetrieb die Intervallpausenzeiten steuern, insbesondere in stufenweise oder stufenlos steuern. Gemäß einer weiteren typischen Ausführungsform kann eine Steuerung in Abhängigkeit des ersten Wertes und der Geschwindigkeit durch ein Zuordnung in mindestens eine der Gruppen: maximal Anzahl von Wischzyklen pro Minute; Dauerbetrieb mit reduzierter Anzahl von Wischzyklen pro Minute; erster Intervallbetrieb mit erster Intervallpausenzeit; zweiter Intervallbetrieb mit zweiter Intervallpausenzeit größer als die erste Intervallpausenzeit; und dritter Intervallbetrieb mit dritter Intervallpausenzeit größer als die zweite Intervallpausenzeit erfolgen. Folglich kann eine feine Abstufung von Betriebszuständen oder Betriebsmodi erfolgen.
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Gemäß weiteren typischen bevorzugten Ausführungsformen wird bei der Steuerung eine maximale Anzahl von Wischzyklen pro Minute in Abhängigkeit des ersten Wertes und der Geschwindigkeit gesteuert. Es wird somit eine Überlastung vermieden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Regelung in einen Betriebszustand mit höherer Anzahl von Wischzyklen pro Minute erfolgen, wodurch die Sicherheit des Führens des Kraftfahrzeugs erhöht wird, z. B. bei plötzlich einsetzendem Platzregen oder falls von einem anderen Fahrzeug eine von der Straße aufgewirbelten Wasserfontäne das Kraftfahrzeug trifft.
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Gemäß weiteren typischen bevorzugten Ausführungsformen korreliert der erste Wert mit einem dem Motor zugeführten, modellierten Stromwert und wird, insbesondere, in Abhängigkeit des ersten Wertes aus dem Stromwert und einer Rate einer Pulsweitenmodulation ein Lastwert berechnet. Dies führt zu einer Abschätzung oder Berechnung eines Lastwertes oder eines Wertes der zum Beispiel zur Wischlast proportional ist.
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Gemäß weiteren typischen bevorzugten Ausführungsformen kann der erste Wert in einem Wischzyklus ermittelt werden, typischerweise durch Mittelung eines Messwertes in einem Wischzyklus. Hierdurch wird die Wischerlast unabhängig von der Position und Wischrichtung des Wischerblattes auf der Scheibe und eine schnelle Reaktion der Steuerung kann dennoch gewährleistet werden.
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Gemäß weiteren typischen bevorzugten Ausführungsformen wird für einen stufenlosen Wischbetrieb die Anzahl der Wischzyklen pro Minute mit ansteigender Wischerlast reduziert und/oder gesteigert. Hierdurch können die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch auf stufenlose Wischerantriebe mit kontinuierlicher oder quasi-kontinuierlicher Verstellung der Wischgeschwindigkeit durchgeführt werden.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen werden ein Computerprogrammprodukte mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren. Träger gespeichert ist, zur Durchführung der hier beschriebenen Verfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei die Verfahren ausgeführt werden wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät eines Fahrzeugs ausgeführt wird.
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Ferner richten sich Ausführungsformen auf ein Steuergerät für einen Wischerantrieb, das zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der hier beschrieben Ausführungsformen programmiert ist, wobei die Verfahren ausgeführt werden wenn ein Programm in einem Steuergerät eines Fahrzeugs ausgeführt wird..
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Wischerantriebs, eines Scheibenwischers, der Steuer- und Kontrollelemente;
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2 eine schematische Darstellung von Kennlinien und Betriebszuständen für einen Wischerantrieb gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Wischerantriebs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Wischerantriebs. Ein Motor 10 führt am Lager 28 zu einer Drehbewegung des Wischhebels 32. 1 zeigt den Wischhebel 32 in einer beliebigen Position auf der Scheibe 30. Durch Rotation des Motors 10 – zum Beispiel eine reversierenden Rotation – wird im Normalbetrieb der Wischhebel 32 zwischen der oberen Wendelage und der unteren Wendelage hin- und herbewegt. Wird der Wischer während des Betriebs des Kraftfahrzeugs nicht benötigt oder nicht verwendet, das heißt wenn ein Benutzer denn Wischerantrieb ausschaltet, fährt der Wischhebel 32 von der unteren Wendelage in die erweiterte Parkstellung.
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Wie in 1 dargestellt wird der Motor typischerweise durch ein Steuergerät 35 gesteuert. Der dem Motor zufließende Strom kann als ein erster Wert, der mit der Last auf der Scheibe korreliert abgeschätzt werden oder gemessen werden. Typischerweise kann der fließende Strom über eine Modellrechnung abgeschätzt werden. Ferner kann als zweiter Wert die angelegte Rate einer Pulsweitenmodulation (PWM), d. h. der Pulsweitenmodulation zur Ansteuerung der FETs, oder die angelegte Spannung erfasst werden. Aus diesen Werten, typischerweise aus dem Wert des fließenden Stroms und der PWM-Rate kann ein Lastwert berechnet werden. Somit korreliert der Lastwert des Wischens auf der Scheibe mit dem Stromwert. Typischerweise kann einem in einem Wischerantrieb enthaltener Elektromotor durch Pulsweitenmodulation (PWM) eine reduzierte Spannung und somit ein reduziertes Motor-Drehmoment zugeführt werden. Dies ermöglicht eine stufenlose bzw. quasi-stufenlose Regelung der Wischgeschwindigkeit.
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Der Lastwert des Wischens auf der Scheibe erhöht sich bei abtrocknender bzw. trockener Scheibe. Daher kann durch Ermittlung des Lastwertes oder eine hierzu korrespondierenden bzw. korrelierenden Größe, eine Erkennung der Regenmenge auf der Scheibe des Kraftfahrzeugs erfolgen. Die unterschiedlichen Lastwerte in Abhängigkeit der Regenmenge auf der Scheibe entstehen z. B. durch unterschiedliche Reibwerte des Wischerblattes auf der Scheibe. Diese Reibwerte sind ferner von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig. Daher kann durch eine Steuerung in Abhängigkeit des Lastwertes oder eines hiermit korrelierenden Wertes und in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Steuerung des Wischerantriebs erfolgen.
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Gemäß typischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine softwareparametrierbare Lasterkennung (Energiemodell) zur Verfügung gestellt. Diese kann zur Steuerung des Wischerantriebs in unterschiedliche Betriebszustände, insbesondere Betriebszustände mit unterschiedlichen Intervallpausenzeiten genutzt werden. Dabei ist es möglich die Intervallpausenzeiten stufenweise oder stufenlos zu steuern. Dies kann unter anderem von dem Wischerantrieb abhängen, für den die Ausführungsformen der Erfindung genutzt werden.
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Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine lastabhängige Steuerung von Betriebszuständen bzw. Betriebsmodi durchgeführt. 2 illustriert beispielhaft eine Unterteilung der Betriebszustände anhand der Grafik 200. Grafik 200 stellt die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf der Abszisse 204 dar und den Lastwert auf der Ordinate 202. Durch Ausführungsformen der vorliegende Erfindung können Abstufungen für eine Steuerung zur Verfügung gestellt werden, die über eine Unterscheidung „nass” vs. „trocken” hinausgehen. Es kann folglich bei leichtem Regen oder Nieselregen eine Intervallpausenzeit gesteuert werden. Im Intervallbetrieb einer Wischeranlage entspricht die Intervallpausenzeit der Zeit in der das Wischerblatt nicht bewegt wird..
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Eine Nasse scheibe hat einen geringen Reibwert und somit einen geringen Lastwert. In Grafik 200 werden die Betriebszustände durch eine Kurvenschar 210 in Bereiche getrennt. Die Nasse Scheibe ist durch den Bereich 20 in 2 dargestellt. In diesem Bereich ist der Lastwert gering. Eine Überhitzung des Motors durch erhöhte Reibwerte kann auch bei maximaler Wischgeschwindigkeit nicht auftreten. Somit kann bei einem Wischerantrieb mit mehreren Stufen der Wischer nach Belieben des Fahrers, zum Beispiel Dauerwischen in Stufe 1 oder 2, durchgeführt werden. Für stufenlose Wischerantriebe, kann ein Wischen Mit maximaler Anzahl von Wischzyklen pro Minute erfolgen. Bei abtrocknender Scheibe erhöht sich der Lastwert, so dass ausgehend von einer nassen Scheibe des Kraftfahrzeugs (Bereich 20) mehrere Bereiche einer leicht nassen Scheibe, einer abtrocknenden Scheibe, bzw. einer trockenen Scheibe, wie durch Bereiche 21–25 dargestellt, existieren. Diese Bereiche können durch Kennlinien 210 voneinander separiert werden. Somit kann zum Beispiel in Bereich 21 der Wischerantrieb auf den Betriebsmodus Dauerbetrieb Stufe 1 begrenzt werden, um ein Überhitzen des Motors des Wischerantriebs zu vermeiden. In den Bereichen 22 bis 25 kann eine Steuerung durch eine Begrenzung derart erfolgen, dass das Wischen auf Intervallbetrieb gesetzt wird und die Intervallpausenzeiten von Bereich 22 bis 25 stufenweise erhöht werden. Die Intervallpausenzeiten können durch eine Steuerung zum Beispiel mindestens auf die Werte 1 Sekunde in Bereich 22, 2 Sekunden in Bereich 23, 3 Sekunden in Bereich 24 und 4 Sekunden in Bereich 25 festgelegt werden.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Steuerung auch bei stufenlosen Wischerantrieben verwendet werden, so dass sich die Anzahl der Wischzyklen pro Minute im Dauerbetrieb bei ansteigender Last reduziert.
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Gemäß typischen Ausführungsformen können zum Beispiel zumindest drei Betriebsmodi unterschieden werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen, können jedoch auch 4, 5, 6, 7 oder sogar 8 Betriebsmodi in Abhängigkeit des ersten Wertes oder einer Wischerlast und in Abhängigkeit der Geschwindigkeit erfolgt.
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Durch die oben beschriebene Steuerung kann ein Überhitzen des Motors des Wischerantriebs vermieden werden. Zum Beispiel wird beim Einfahren in einen Tunnel zunächst ein Abtrocknen der Scheibe erkannt und anschließend ein Zustand mit einer trockenen Scheibe. Der Wischerantrieb kann entsprechend in unterschiedliche Betriebsmodi mit verringerter Wischgeschwindigkeit bzw. Wischhäufigkeit gesteuert werden. Es kann also vermieden werden, dass beim Durchfahren des Tunnels eine Überhitzung stattfindet und nach Durchfahrens des Tunnels der Wischerantrieb durch Überhitzung und ein damit verbundenes Schalten eines Thermoschutzes im Regen nicht zur Verfügung steht. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann somit die Verfügbarkeit des Wischerantriebs erhöht werden.
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Die oben beschriebenen Steuerungsvorgänge sind unter anderem auf ein Vermeiden einer Überhitzung gerichtet, d. h. es wird eine maximale Wischgeschwindigkeit bzw. Wischhäufigkeit durch eine Steuerung vorgegeben. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ferner eine Steuerung derart zur Verfügung stellen, dass eine Zuordnung in Betriebszustände mit erhöhter Wischgeschwindigkeit bzw. Wischhäufigkeit durchgeführt wird. Dies kann zum Beispiel bei anwachsender Nässe auf der Scheibe durch stärker werdenden Regen der Fall sein. Hierdurch kann eine Steuerung analog zu einem Regensensor durchgeführt werden, bei dem die Steuerung des Wischerantriebs zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen bzw. unterschiedlichen Wischgeschwindigkeiten bzw. Wischhäufigkeiten automatisch schaltet. Es kann folglich eine regenabhängige Intervallsteuerung zur Verfügung gestellt werden. Dies führt weiterhin dazu, dass gemäß typischen Ausführungsformen ein Regensensor ersetzt werden kann und zusätzlich der Fahrer – analog zu einem Regensensor – entlastet wird.
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Alternativ hierzu kann die Steuerung gemäß Ausführungsformen der Erfindung auch in Kombination mit einem Regensensor verwendet werden. Zum Beispiel kann die Steuerung gemäß Ausführungsformen der Erfindung als Kontrolle für die Funktion des Regensensors dienen bzw. bei einem erkannten Ausfall des Regensensor die Steuerung des Wischerantriebs übernehmen. Es können folglich redundante Systeme zur Verfügung gestellt werden.
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Gemäß weiteren typischen Ausführungsformen verbleibt der Wischerantrieb bei trockenen Witterungsbedingungen (und vom Fahrzeugführer eingeschalteten Wischer) in einem Betriebszustand mit maximaler Intervallpausenzeit, z. B. 10 Sekunden. Das heißt, bei trockeneder Scheibe ist die Intervallpausenzeit maximal, bis der Fahrer den Wischerantrieb komplett ausschaltet. Dies ist bedingt durch die Tatsache, dass eine Erkennung der Regenmenge auf der Scheibe ohne zumindest einen Wischzyklus durch die softwareparametrierbare Lasterkennung nicht durchgeführt werden kann. Falls jedoch aus anderen Fahrzeugparameter ein einsetzender Regen detektiert werden kann, ist es auch möglich den Wischerantrieb komplett auszuschalten, bei einsetzendem Regen durch den weiteren Parameter einzuschalten und anschließend eine Steuerung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
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Ein Lastwert oder ein mit der Wischlast korrelierender Wert kann, wie oben erwähnt, durch den dem Motor zufließende Strom als ein erster Wert und die angelegte Rate einer Pulsweitenmodulation (PWM) als zweiter Wert durchgeführt werden. Gemäß weiteren typischen Ausführungsformen können ein oder mehrere Werte verwendet werden, die eine Motorlast bzw. eine Motorleistung ergeben. Typischerweise kann dies eine Kombination aus Strom und Spannung bzw. korrespondierenden Werten sein.
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Gemäß einer weiteren typischen Ausführungsform wird die Last innerhalb eines Lastzyklus ermittelt. Zum Beispiel kann der Mittelwert der Last innerhalb eines Wischzyklus ermittelt werden. Alternativ kann auch ein gemittelter Lastwert über eine Anzahl von Zyklen berechnet werden. Dies hat den Vorteil bzw. ebenso den Nachteil, dass eine Steuerung länger im bestehenden Betriebszustand verbleibt. Somit wird einerseits ein den Fahrer verwirrender häufiger Wechsel vermieden. Andererseits spricht die Steuerung bei sich ändernder Nässe auf der Scheibe (Ein- und Ausfahrt eines Tunnels) langsamer an. Als weitere Alternative kann insbesondere bei Wischerantrieben, für die die aktuelle Wischblattposition und folglich auch die aktuelle Wischrichtung bekannt ist, auch eine Steuerung basierend auf den aktuellen Lastwerten bzw. korrelierender Werte erfolgen.
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Gemäß typischen Ausführungsformen kann eine solche Steuerung in eine Software und/oder eine Steuervorrichtung integriert werden.
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Ein entsprechendes Verfahren gemäß Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 3 durch ein Ablaufdiagramm dargestellt. In Schritt 302 wird ein erster Wert erfasst. Dies kann zum Beispiel ein Stromwert und/oder die PWM sein, der gemessen oder über eine Modellierung abgeschätzt wird. Der Stromwert korreliert zur Last beim Wischen. In Schritt 304 wird die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erfasst. In Schritt 306 erfolgt eine Regelung des Wischerantriebs, wobei die Regelung eine Zuordnung in zumindest eine der Betriebszustände: ein Dauerbetrieb des Wischerantriebs, ein erster Intervallbetrieb des Wischerantriebs mit einer ersten Intervallpausenzeit, und ein zweiter Intervallbetrieb des Wischerantriebs mit einer zweiten Intervallpausenzeit umfasst, und wobei die Regelung in Abhängigkeit des ersten Wertes oder einer Wischerlast und in Abhängigkeit der Geschwindigkeit erfolgt. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann nach dem Erfassen des ersten Wertes weiterhin ein Berechnen der Wischerlast erfolgen, wobei z. B. weitere Werte wie eine Rate einer PWM und der erste Wert verwendet werden.
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Durch Ausführungsformen der Erfindung kann eine Steuerung ähnlich zu einem Regensensor (auch ohne einen Regensensor) durchgeführt werden. Dies ermöglicht ferner die Entlastung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs, eine Reduzierung von Kosten und/oder eine Integration eine verbesserten Steuerung eines Wischerantriebs für Fahrzeuge mit geringerem Ausstattungsgrad.