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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Scheibenwischer-Steuerverfahren
und eine Scheibenwischer-Steuervorrichtung.
Insbesondere bezieht sie sich auf ein Scheibenwischer-Steuerverfahren
und eine Scheibenwischer-Steuervorrichtung, bei
denen bei Nieselregen, zu dem Zeitpunkt, zu dem der Regen aufhört, und
zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Fahrzeug aus einer Regensituation in
einen Tunnel fährt,
kein unnötiger
Wischbetrieb erfolgt.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Regentropfenerkennungsvorrichtung, wie sie in 19 gezeigt
ist, wurde als optischer Regensensor zur Steuerung des Scheibenwischers
eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Bei einer derartigen Erkennungsvorrichtung
ist der Erfassungsbereich sehr viel kleiner als der Wischbereich
eines Scheibenwischers. Aus diesem Grund sollte die Erkennungsempfindlichkeit
ein wichtiges Leistungsmerkmal der Erkennungsvorrichtung sein.
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Da
bei Nieselregen die Wahrscheinlichkeit, dass die Regentropfen auf
den Erfassungsbereich auftreffen, sehr niedrig ist, ist es in einer
solchen Situation schwierig, den Scheibenwischer präzise zu steuern.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist in
WO91/03393 (Nationale
Veröffentlichung
der
Internationalen Patentanmeldung
Nr. 4-507227 ) eine Vorrichtung zum Steuern eines Scheibenwischers „mittels
des Betrags an Erkennung einer optischen Energie, die dem Umfang
der Wasserwand vor dem Scheibenwischer entspricht, wenn der Scheibenwischer
einen Einfallspunkt (Erfassungsbereich) passiert" offenbart.
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Außerdem ist
auch in
WO91/09756 (Nationale
Veröffentlichung
der
Internationalen Patentanmeldung
Nr. 4-503791 ) ein in Reaktion auf Niederschlag arbeitendes
automatisches Scheibenwischer-Steuerungssystem offenbart, welches „Mittel zur
Erkennung des Vorhandenseins von Wassertropfen, die von einem Scheibenwischer
gesammelt und zu einer Erfassungszone transportiert werden" umfasst.
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Ferner
hat der Anmelder dieser Erfindung auch eine ähnliche Erkennungsvorrichtung
in der Ungeprüften
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2000-329862 offenbart.
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Die
in den oben beschriebenen drei Druckschriften offenbarten Verfahren
sind insbesondere im Falle von Nieselregen als Verfahren zur Verbesserung
der Wahrscheinlichkeit der Erkennung von Regentropfen nützlich.
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Jedoch
handelt es sich bei dem von dem Scheibenwischer transportierten
Wasser nicht nur um Regentropfen, die in der Wischzone des Scheibenwischers
haften. Beispielsweise kann der Scheibenwischer auch Wasser transportieren,
welches sich an der Halteposition des Scheibenwischers ansammelt.
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Transportiert
der Scheibenwischer das oben beschriebene Wasser, nachdem der Regen
aufgehört
hat, kann das folgende Problem auftreten: Bei einer derartigen Erkennungsvorrichtung
fährt der Scheibenwischer
mit dem Wischbetrieb fort, selbst wenn der Wischbetrieb nicht unbedingt
nötig ist,
weil der Regen aufgehört
hat.
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Fährt ein
Fahrzeug aus einer Regensituation in einen Tunnel, kann darüber hinaus
das an dem Dach des Fahrzeugs haftende Regenwasser nach unten zu
der Wischzone des Scheibenwischers strömen. Ferner kann das von dem
Scheibenwischer aus der Wischzone hinausgewischte Regenwasser nach unten
zu der Wischzone des Scheibenwischers strömen.
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In
derartigen Fällen
ist es vorteilhaft, das strömende
Wasser durch wenigstens einen Wischvorgang zu wischen. In vielen
Fällen
wird die Sicht durch diesen Wischvorgang sichergestellt. Bei der oben
beschriebenen Erkennungsvorrichtung ist der Scheibenwischer jedoch
durch den Wischvorgang von Wasser durchtränkt und transportiert Wasser,
so dass das Problem entsteht, dass der Scheibenwischer den Wischbetrieb
fortsetzt, selbst nachdem die Sicht sichergestellt worden ist.
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Die
Steuerung einer Scheibenwischeranlage, welche die Eigenschaften
des Oberbegriffs von Anspruch 1 besitzt, ist in
US 5,453,670 beschrieben. Eine automatische
Scheibenwischervorrichtung ist in
JP-A-63071461 beschrieben, bei der die Geschwindigkeit
des Scheibenwischers in Bezug auf die Größe des Regentropfens und die
Regenmenge eingestellt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Scheibenwischer-Steuerverfahren
und eine Scheibenwischer-Steuervorrichtung bereitzustellen, bei
denen selbst in den oben beschriebenen Fällen kein unnötiger Wischbetrieb
erfolgt.
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Wird
bei der vorliegenden Erfindung eine vorgegebene durch den Erfassungsbereich
hindurch tretende Wassermenge erkannt und das Wasser durch den Wischbetrieb
eines Scheibenwischers transportiert, wird das Vorhandensein eines
Auftreffens eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich beurteilt.
Basierend auf dem Resultat dieser Beurteilung wird beurteilt, ob
das von dem Scheibenwischer transportierte und durch den Erfassungsbereich
hindurch tretende Wasser durch Regen oder durch einen anderen Faktor
als Regen verursacht worden ist.
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Falls
kein Auftreffen eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich erfolgt,
kann, selbst wenn die durch den Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge
nicht kleiner ist als ein vorgegebener Wert und das Wasser von dem
Scheibenwischer transportiert wird, dadurch davon ausgegangen werden,
dass das von dem Scheibenwischer transportierte und durch den Erfassungsbereich
hindurch tretende Wasser nicht durch Regen verursacht wird und sich
das Fahrzeug darüber
hinaus nicht in einer Regensituation befindet. Somit können beispielsweise die
Wischhäufigkeit
des Scheibenwischers ordnungsgemäß gesteuert,
die Periode des Wischbetriebs verlängert und darüber hinaus
die Betriebsart in einen Wartebetrieb umgeschaltet werden.
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In
dieser Beschreibung ist unter dem von einem Scheibenwischer transportierten
Wasser das Wasser zu verstehen, das von der Führungskante eines Scheibenwischerblatts
weggeschoben wird, wobei die Bewegungsrichtung des Scheibenwischers als
Bezugswert dient.
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Insbesondere
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Betriebs
eines Scheibenwischers dadurch bereit, dass von einem Lichtemitterelement
emittiertes Licht zu einem Erfassungsbereich geleitet wird, der
in einem Teil der Wischzone eines Scheibenwischers einer Fahrzeug-Windschutzscheibe
vorgesehen ist, dass das an dem Erfassungsbereich reflektierte Licht
von einem Fotodetektor empfangen wird und dass ein Zustand des Erfassungsbereichs
erkannt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- (a) Erkennung der durch den Erfassungsbereich hindurch
tretenden Wassermenge, wobei das Wasser vom Wischbetrieb des Scheibenwischers transportiert
wird, und
- (b) Erkennung des Auftreffens eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich,
- (c) Beurteilung, ob die durch den Erfassungsbereich hindurch
tretende Wassermenge nicht kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert
ist oder nicht,
- (d) Beurteilung, ob das Auftreffen eines Regentropfens auf dem
Erfassungsbereich erkannt wird oder nicht, wenn die durch den Erfassungsbereich hindurch
tretende Wassermenge nicht kleiner als der vorgegebene Schwellenwert
ist, und
- (e) Ausführen
der Steuerung so, dass die Wischhäufigkeit des Scheibenwischers
verringert wird, wenn kein Auftreffen eines Regentropfens auf dem
Erfassungsbereich erkannt wird.
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Außerdem stellt
die vorliegende Erfindung ein Scheibenwischer-Steuerverfahren bereit, bei dem eine
Steuerung ausgeführt
wird, um die Wischhäufigkeit
des Scheibenwischers zu verringern, wenn sich ein Beurteilungsresultat,
dass die durch den Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge nicht
kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist und dass kein Auftreffen
eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich erkannt wird, mehrfach
wiederholt.
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Ferner
kann die oben beschriebene Verfahrenserfindung als Vorrichtungserfindung
ausgeführt werden.
Außerdem
kann die oben beschriebene Erfindung als Programm ausgeführt werden,
welches eine vorgegebene Funktion für eine Steuervorrichtung für den Scheibenwischer,
einen Computer und einen Kleinstrechner liefert, oder als Speichermedium
zur Speicherung des Programms.
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Darüber hinaus
kann das Mittel in dieser Beschreibung durch Hardware, Software
oder eine Kombination daraus erzielt werden. Die Umsetzung der Kombination
aus Hardware und Software entspricht beispielsweise der Umsetzung
mittels eines Computers mit einem vorgegebenen Programm.
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Die
von einem Mittel gelieferte Funktion kann durch zwei oder mehr Hardware-
oder Softwareteile oder eine Kombination daraus erzielt werden,
oder die Funktion zweier oder mehr Mittel kann durch ein Hardware-
oder Softwareteil oder eine Kombination daraus erzielt werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Einbauposition einer Scheibenwischer-Steuervorrichtung auf einer Windschutzscheibe
in perspektivischer Ansicht.
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2 zeigt
eine Einbauposition des Erfassungsbereichs in einer Ansicht.
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3 zeigt
einen Aufbau der gesamten Scheibenwischer-Steuervorrichtung in einem Diagramm.
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4 veranschaulicht
den Vorgang der Erkennung der durch einen Erfassungsbereich hindurch
tretenden Wassermenge in einem Ablaufdiagramm.
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5 zeigt
ein Signal in einem Regenzustand in einer typischen graphischen
Darstellung.
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6 veranschaulicht die Messmethode dieses
Verfahrens in einer graphischen Darstellung.
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7 veranschaulicht
die Schritte für
die Erkennung eines Regentropfens in einem Flussdiagramm.
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8 veranschaulicht
ein digitales Filter in einem Diagramm.
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9 zeigt ein Signal zum Zeitpunkt des Auftreffens
eines Regentropfens und ein verarbeitetes Signal in einer graphischen
Darstellung.
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10 zeigt ein Signal bei Nieselregen in
einer graphischen Darstellung.
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11 zeigt
den Rauschpegel einer Erkennungsvorrichtung in einer graphischen
Darstellung.
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12 veranschaulicht
die Verarbeitung durch einen Beurteilungsabschnitt in einem Ablaufdiagramm.
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13 zeigt
die durch einen Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge
in einem Diagramm.
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14 zeigt
das Verhältnis
zwischen der Wassermenge und dem Auftreffen eines Regentropfens
in einem Diagramm.
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15 zeigt
das konzeptmäßige Verhältnis zwischen
der Periode des Wischbetriebs und der durch einen Erfassungsbereich
hindurch tretenden Wassermenge in einer graphischen Darstellung,
wobei das Wasser von einem Scheibenwischer im Fall einer großen Niederschlagsmenge
transportiert wird.
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16 veranschaulicht
den Ablauf eines Steuerungsvorgangs in einem Ablaufdiagramm.
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17 veranschaulicht das Verhältnis zwischen
dem Scheibenwischerbetriebssignal und der Zeitpunkte der Wassermengenerkennung
in einer graphischen Darstellung.
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18 veranschaulicht
das Verhältnis
zwischen der Wassermenge, der Wartezeit und dem Punktwert in einer
Matrix.
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19 veranschaulicht
einen herkömmlichen
optischen Regensensor in einer schematischen Ansicht.
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Beste Ausführung der Erfindung
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(Prinzip der vorliegenden Erfindung)
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Die
Erfinder stellten Folgendes als das Ergebnis der Analyse fest.
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Die
Menge des Wassers (im Folgenden als „Wassermenge" bezeichnet), welches
durch einen Erfassungsbereich hindurch tritt und durch den Wischbetrieb
eines Scheibenwischers transportiert wird, gibt direkt die Menge
der Wassertropfen an, die in der Wischzone des Scheibenwischers
auf einer Windschutzscheibe haften. Ausgehend von dem Wert dieser
Wassermenge kann beurteilt werden, ob sich in der Wischzone des
Scheibenwischers auf der Windschutzscheibe ein Wassertropfen befindet
oder nicht; wenn ja, kann die Menge der Wassertropfen beurteilt
werden.
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Das
dynamische Auftreffen (Aufschlagen) eines Regentropfens auf dem
Erfassungsbereich zeigt direkt das Vorhandensein eines dynamischen
Auftreffens eines Regentropfens auf dem Erfas sungsbereich auf der
Windschutzscheibe an. Ausgehend von dem Wert dieses Auftreffens
kann beurteilt werden, ob Regen niederfällt oder nicht, das heißt ob sich
das Fahrzeug in einer Regensituation befindet oder nicht.
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Bei
einer großen
Niederschlagsmenge steigt die Menge der an der Windschutzscheibe
haftenden Wassertropfen an und somit steigt die von dem Scheibenwischer
transportierte Wassermenge an. Außerdem steigt auch die Dichte
der Regentropfen in dem Niederschlag an und somit steigt auch notwendigerweise
die Wahrscheinlichkeit des dynamischen Auftreffens eines Regentropfens
auf dem Erfassungsbereich einer Windschutzscheibe (Auftreffwahrscheinlichkeit)
an.
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Aufgrund
dieser Analyse wurde bestätigt, dass
die Wassermenge proportional zur Niederschlagsmenge und die Auftreffwahrscheinlichkeit proportional
zur Niederschlagsmenge sind. Daher kann unter manchen Umständen die
Niederschlagsmenge aufgrund der Wassermenge geschätzt werden,
und sie kann außerdem
aufgrund der Auftreffwahrscheinlichkeit geschätzt werden.
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Ändert sich
andererseits plötzlich
die Situation in einer Regenumgebung, beispielsweise wenn das Fahrzeug
aus einer Regensituation in einen Tunnel fährt, findet eine Erscheinung
statt, bei der das beispielsweise an dem Dach des Fahrzeugs haftende
Regenwasser nach unten zu der Wischzone des Scheibenwischers strömt oder
bei der von dem Scheibenwischer aus der Wischzone hinausgewischtes
Regenwasser nach unten zu der Wischzone des Scheibenwischers strömt oder
bei der der Scheibenwischer Wasser transportiert, welches sich an
der Haltepo sition des Scheibenwischers ansammelt. Es wurde festgestellt,
dass bei Auftreten einer solchen Erscheinung die Wassermenge einen
hohen Wert annimmt, obwohl sich das Fahrzeug nicht in einer Regensituation
befindet. Selbstverständlich
wurde nachgewiesen, dass in einer derartigen Situation das dynamische
Auftreffen (Aufschlagen) eines Regentropfens nicht erkannt wird.
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Aufgrund
dieser Tatsache wurde festgestellt, dass die Wassermenge nicht immer
proportional zu der Niederschlagsmenge ist. Es wurde außerdem festgestellt,
dass insbesondere bei Auftreten der oben beschriebenen Erscheinung
die Wassermenge nicht proportional zu der Niederschlagsmenge ist. Dagegen
ist die Auftreffwahrscheinlichkeit selbst dann zu der Niederschlagsmenge
proportional, wenn die oben beschriebene Erscheinung stattfindet
und die Wassermenge nicht zu der Niederschlagsmenge proportional
ist.
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Aus
der oben beschriebenen Tatsache ergibt sich, dass das Erkennungsergebnis,
welches besagt, dass das Aufschlagen trotz großer Wassermenge nicht erkannt
wird, angibt, dass die Regensituation keine normale ist, weshalb
es ungünstig
ist, die Niederschlagsmenge basierend auf dem Wert der Wassermenge
zu beurteilen.
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Mit
anderen Worten kann, wenn die Wassermenge einen hohen Wert annimmt,
geschlossen werden, ob der Wert der Wassermenge von Regen oder einem
anderen Faktor abhängt,
indem das Erkennungsergebnis des Auftreffens eines Regentropfens als
Bezugswert herangezogen wird. Ferner kann geschlossen werden, ob
sich das Fahrzeug in einer Regensituation befindet oder nicht.
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Die
Erfinder haben außerdem
das Folgende als Ergebnis der Analyse festgestellt. Findet die oben beschriebene
Erscheinung statt, kann eine gute Sicht aufrechterhalten werden,
selbst wenn die Wischgeschwindigkeit langsamer oder die Periode
des Wischbetriebs länger
ist als die in der Regensituation. Darüber hinaus wurde festgestellt,
dass, sollten die Wischgeschwindigkeit und die Periode auf den gleichen
Werten wie in der Regensituation beibehalten werden, wenn die oben
beschriebene Erscheinung stattfindet, die zeitliche Wischabfolge
oder die Wischgeschwindigkeit häufig
vom Gefühl
des Fahrers abweicht, was dem Fahrer ein merkwürdiges Gefühl vermitteln kann. Daher wird
bei Auftreten der oben beschriebenen Erscheinung, beispielsweise
in einem Tunnel, die zeitliche Wischabfolge usw. des Scheibenwischers
vorzugsweise so gesteuert, dass sie dem Gefühl des Fahrers entspricht.
Eine derartige Steuerung kann beispielsweise dadurch erreicht werden,
dass die Wischhäufigkeit
des Scheibenwischers verringert wird.
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Im
Folgenden werden Ausgestaltungen eines Scheibenwischer-Steuerverfahrens
und einer Scheibenwischer-Steuervorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in
denen ein Kraftfahrzeug als Beispiel dient. Die Erläuterungen
gelten für
den Fall, dass es sich bei der Außenfläche der Fahrzeug-Windschutzscheibe
um die zu erfassende Fläche
handelt (Position des Erfassungsbereichs auf der Windschutzscheibe).
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Zunächst wird
die Position des Erfassungsbereichs auf einer Windschutzscheibe
unter Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert. 1 zeigt eine
Einbauposition der Schweibenwischer-Steuervorrichtung auf der Windschutzscheibe
in perspektivischer Ansicht, und 2 zeigt
eine Einbauposition des Erfassungsbereichtes in einer Ansicht.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die Scheibenwischer-Steuervorrichtung 1 auf
der Fahrerseite einer Fahrzeug-Windschutzscheibe 2 mit
einem Klebstoff (nicht dargestellt) angebracht. Das bedeutet, dass die
Außenfläche der
Windschutzscheibe 2 zur zu erfassenden Fläche 3 wird,
und ein Teil der zu erfassenden Fläche 3 wird als Erfassungsbereich 4 eingestellt.
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Die
Einbauposition der Scheibenwischer-Steuervorrichtung 1 auf
der Windschutzscheibe 2 ist auf der Rückseite eines Rückspiegels
(nicht dargestellt) festgelegt, damit die Sicht des Fahrers nicht
behindert wird. Außerdem
wird die Einbauposition der Scheibenwischer-Steuervorrichtung 1 auch in
Bezug auf die beiden Scheibenwischer 5a und 5b erläutert. Wie
in 2 gezeigt, ist die Einbauposition der Scheibenwischer-Steuervorrichtung 1 so
festgelegt, dass der Erfassungsbereich 4 innerhalb des Wischbetriebsbereiches
des einen Scheibenwischers 5b und außerhalb des Wischbetriebsbereiches
des anderen Scheibenwischers 5a angeordnet ist.
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Nun
folgt eine Erläuterung
des zugrundeliegenden optischen Systems, welches bei der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann. Als zugrundeliegendes optisches
System kann ein System verwendet werden, welches einen Aufbau besitzt, der
dem Aufbau entspricht, der für
den oben beschriebenen Stand der Technik beschrieben worden ist.
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Wie
in 19 gezeigt, wird von einem Lichtemitterelement 10,
wie beispielsweise einer LED, emittiertes Licht in ein Glassubstrat
(Windschutzscheibe) 2 eingeleitet, bei dem es sich um ein
transparentes Substrat zur Erkennung von Wassertropfen durch ein
Prismenglas 11 usw. handelt. Das eingeleitete Licht wird
von der zu erfassenden Fläche 3 vollständig reflektiert
und dringt in einen Fotodetektor 12, wie beispielsweise
eine Fotodiode, durch das Prismenglas 11 ein.
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Die
in 19 gezeigte Scheibenwischer-Steuervorrichtung
ist so aufgebaut, dass in einem Zustand, in dem auf dem Erfassungsbereich kein
Wassertropfen vorhanden ist, in dem Fotodetektor die maximale Leistung
erzeugt wird. Bei Anhaften 13 eines Wassertropfens usw.
auf dem Erfassungsbereich wird sich daher die Leistung des Fotodetektors
verringern.
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(Aufbau der Scheibenwischer-Steuervorrichtung)
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Nun
wird der Aufbau der Scheibenwischer-Steuervorrichtung unter Bezugnahme
auf 3 erläutert. 3 zeigt
einen Aufbau der gesamten Scheibenwischer-Steuervorrichtung in einem
Diagramm. Der Einfachheit halber ist die Vorrichtung in einen Hardware-Teil 20 und
einen Software-Teil 21 unterteilt.
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Das
Lichtemitterelement 10 wird vorzugsweise durch eine Impulswelle
bei einer Frequenz (Trägerfrequenz)
von mindestens 500 Hz angetrieben. Da sich die Lichtemissionseigenschaften des
Lichtemitterelements 10 mit der Temperatur ändern, wird außerdem die
tatsächlich
emittierte Lichtmenge vorzugsweise mit Hilfe eines Überwachungsfotodetektors 13 und
einer Überwachungserkennungsschaltung 24 überwacht.
Ferner wird das Lichtemitterelement 10 vorzugsweise durch
eine Treiberschaltung 22 angesteuert, während das Überwachungsergebnis zurückgeführt wird.
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Sobald
Licht in den Fotodetektor 12 eindringt, wird ein Ausgangssignal
erzeugt. Da dieses Ausgangssignal eine Trägerwelle enthält, welche zum
Antreiben des Lichtemitterelements verwendet wird, wird zunächst nur
ein tatsächliches
Signal mit Hilfe einer Signalerkennungsschaltung 25 entnommen.
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Vorzugsweise
wird das von dem Fotodetektor ausgegebene Signal durch eine Verstärkerschaltung 26 verstärkt, weil
es normalerweise schwierig ist, mit dem im Handel erhältlichen
Fotodetektor einen großvolumigen
Signalausgang zu erhalten.
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Das
verstärkte
Signal wird kontinuierlich in einen A-D-Wandler 27 eingegeben
und in ein digitales Signal umgewandelt. Zu diesem Zeitpunkt kann der
dynamische Bereich des A-D-Wandlers 27 basierend auf dem
Ausgangssignal des oben erwähnten optischen
Systems korrekt eingestellt werden.
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Das
von dem A/D-Wandler 27 kommende Ausgangssignal wird zu
einem Erkennungsabschnitt 28 gesendet. Der Erkennungsabschnitt 28 erkennt das
dynamische Auftreffen eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich
aus dem Eingangssignal. Außerdem
erkennt der Erkennungsabschnitt 28 die durch den Erfassungsbereich hindurch
tretende Wassermenge aus dem Eingangssignal, wobei das Wasser von
dem Scheibenwischer transportiert wird.
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Das
bedeutet, dass der Erkennungsabschnitt 28 ein Mittel zur
Erkennung des dynamischen Auftreffens eines Regentropfens auf dem
Erfassungsbereich und ein Mittel zur Erkennung der durch den Erfassungsbereich
hindurch tretenden Wassermenge besitzt, wobei das Wasser von dem
Scheibenwischer transportiert wird.
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Danach
wird das von dem Erkennungsabschnitt 28 kommende Ausgangssignal
in einen Beurteilungsabschnitt 29 eingegeben. Der Beurteilungsabschnitt 29 beurteilt,
ob das von dem Scheibenwischer transportierte und durch den Erfassungsbereich
hindurch tretende Wasser von Regen verursacht ist oder nicht, und
zwar aus dem dynamischen Auftreffen eines Regentropfens auf dem
Erfassungsbereich und aus der durch den Erfassungsbereich hindurch
tretenden Wassermenge, die beide von dem Erkennungsabschnitt 28 erkannt
werden, wobei das Wasser von dem Scheibenwischer transportiert wird.
Trifft beispielsweise kein Regentropfen auf dem Erfassungsbereich
auf, während
eine große
Wassermenge durch den Erfassungsbereich hindurch tritt, wird davon
ausgegangen, dass dieses Wasser von einem anderen Faktor als Regen
verursacht ist.
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Der
Beurteilungsabschnitt 29 kann so aufgebaut sein, dass er
ein Steuersignal an einen das Kraftfahrzeug steuernden Computer
(nicht dargestellt) sendet, um über
diesen das Kraftfahrzeug steuernden Computer den Wischbetrieb zu
steuern. Er kann auch so aufgebaut sein, dass er direkt einen Scheibenwischerantriebsmotor
steuert.
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Der
oben beschriebene Erkennungsabschnitt 28 und der oben beschriebene
Beurteilungsabschnitt 29 können mittels Software konfiguriert werden.
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(Verfahren zur Erkennung der durch den
Erfassungsbereich hindurch tretenden Wassermenge)
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 4 der Vorgang
erläutert,
in dem der Erkennungsabschnitt 28 die durch den Erfassungsbereich
hindurch tretende Wassermenge erkennt, wobei das Wasser von einem
Scheibenwischer transportiert wird. 4 veranschaulicht
den Vorgang der Erkennung der durch den Erfassungsbereich hindurch
tretenden Wassermenge in einem Ablaufdiagramm. Der Erkennungsabschnitt 28 führt den
Vorgang basierend auf dem in 4 schematisch
dargestellten Ablaufdiagramm aus.
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Wird
von dem das Kraftfahrzeug steuernden Computer (nicht dargestellt)
ein Startsignal der Scheibenwischer 5a und 5b empfangen
(Schritt 101), beginnen also die Scheibenwischer 5a und 5b ihren Wischbetrieb
an den Haltepositionen am unteren Ende der Windschutzscheibe, beginnt
die Erfassung des von dem A/D-Wandler 27 kommenden
Ausgangssignals und das Ausgangssignal wird in einem Speicher (nicht
dargestellt) gespeichert (Schritt 102).
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Wird
ein Rückkehrsignal,
welches meldet, dass die Scheibenwischer 5a und 5b an
den Umkehrpositionen die Richtung gewechselt haben und danach wieder
in die ursprüngliche
Haltepositi on zurückgekehrt
sind, von dem das Kraftfahrzeug steuernden Computer empfangen (Schritt 103),
ist die Speicherung des von dem A/D-Wandler 27 kommenden
Ausgangssignals beendet (Schritt 104).
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Nachdem
das von dem A/D-Wandler 27 kommende Ausgangssignal auf
diese Weise erfasst worden ist, beurteilt der Erkennungsabschnitt 28 basierend
auf dem erfassten Signal die Wassermenge (Schritt 105).
Das von dem A/D-Wandler 27 kommende und erfasste Signal
ist insbesondere so wie typischerweise in 5 gezeigt. 5 zeigt
ein Signal in einem Regenzustand in einer typischen graphischen Darstellung.
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Bei
dem in 5 gezeigten Beispielsignal kann man feststellen,
dass in dem Bereich des erfassten Signals zwei tiefe Senken D1 und
D2 vorhanden sind und dass der Pegel des Ausgangssignals des Fotodetektors 12 an
diesen Senken signifikant sinkt. Bei diesen beiden Senken D1 und
D2 handelt es sich bei der zuerst auftretenden Senke D1 um eine Signaländerung
zu dem Zeitpunkt, zu dem der Scheibenwischer 5b bei seiner
Bewegung von der Halteposition zu der Umkehrposition durch den Erfassungsbereich 4 hindurch
tritt, und bei der danach auftretenden Senke D2 handelt es sich
um eine Signaländerung
zu dem Zeitpunkt, zu dem der Scheibenwischer 5b bei seiner
Bewegung von der Umkehrposition zu der ursprünglichen Halteposition durch
den Erfassungsbereich 4 hindurch tritt.
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Wie
in 2 gezeigt, erreicht der Scheibenwischer 5b,
wenn er bei seiner Bewegung zu der Umkehrposition durch den Erfassungsbereich 4 hindurch
tritt, den Erfassungsbereich 4, wäh rend er im Wesentlichen Regenwasser
in dem von 61 bis 62 reichenden Bereich (schraffierter Abschnitt 6)
sammelt. Ebenso erreicht der Scheibenwischer 5b bei seiner Bewegung
nach der Umkehr den Erfassungsbereich 4, während er
im Wesentlichen Regenwasser in dem von 71 bis 72 reichenden Bereich
(schraffierter Abschnitt 7) sammelt.
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Daher
macht sich das Regenwasser in dem Bereich des schraffierten Abschnitts 6 als
Senke D1 in 5 bemerkbar, und das Regenwasser
in dem Bereich des schraffierten Bereichs 7 macht sich
als Senke D2 bemerkbar. Außerhalb
des oben beschriebenen Regenzustands strömt das an dem Dach des Fahrzeugs
haftende Regenwasser nach unten zu der Wischzone des Scheibenwischers,
oder das von dem Scheibenwischer aus der Wischzone hinausgewischte
Regenwasser strömt
nach unten zu der Wischzone des Scheibenwischers, oder der Scheibenwischer
transportiert das an seiner Halteposition sich ansammelnde Wasser.
Solange das in den Bereichen der schraffierten Abschnitte 6 und 7 vorhandene
Regenwasser die gleiche Menge aufweist, erhält man selbst in einem derartigen
Fall eine Signalwelle, die der in 5 gezeigten
Signalwelle entspricht. Daher bleibt sogar vor und nach einer Änderung
der Situation derart, dass das Fahrzeug aus einer Regensituation
in einen Tunnel fährt
und das an dem Dach des Fahrzeugs haftende Regenwasser nach unten
strömt
und sich dabei die in den schraffierten Abschnitten 6, 7 der
Windschutzscheibe haftende Regenwassermenge nicht ändert, die
gleiche Signalwelle erhalten.
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Wird
das typischerweise in 5 gezeigte Signal erhalten,
erkennt der Erkennungsabschnitt 28 basierend auf der Länge der Zeit,
in der das von dem A/D-Wandler 27 kommende Signal erfasst
wird, die zeitliche Abfolge, mit der der Scheibenwischer 5b durch
den Erfassungsbereich 4 hindurch tritt, um basierend auf
den zu dieser zeitlichen Abfolge erhaltenen Daten die Wassermenge
zu beurteilen. Das bedeutet, dass die Wassermenge basierend auf
der Information beurteilt wird, die von dem Fotodetektor 12 zu
dem Zeitpunkt, zu dem der Scheibenwischer 5b durch den
Erfassungsbereich 4 hindurch tritt, ausgegeben wird. Beispielsweise
wird die Wassermenge aus einem Spitzenwert zu dem oben beschriebenen Zeitpunkt
des Hindurchtretens des Scheibenwischers 5b (Spitzenwert
der Signaländerung)
beurteilt und zu dem Beurteilungsabschnitt 29 gesendet. Während der
Wischbetrieb der Scheibenwischer 5a und 5b stattfindet,
wird der oben beschriebene Vorgang jedes Mal, wenn die Scheibenwischer 5a und 5b umkehren,
ausgeführt.
Erfolgt ein separater Befehl zur Beendigung (Schritt 106),
ist der Vorgang beendet.
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(Verfahren zur Erkennung des Auftreffens
eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich)
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Nun
wird ein Verfahren zur Erkennung des dynamischen Auftreffens eines
Regentropfens auf dem Erfassungsbereich erläutert. Als Verfahren zur Erkennung
des dynamischen Auftreffens eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich
kann beispielsweise ein Verfahren angewendet werden, welches in
der Ungeprüften
Japanischen Patentschrift Nr.
2001-180447 von den Erfindern offenbart ist. Im Folgenden
wird dieses Verfahren insbesondere erläutert.
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Das
Prinzip dieses Verfahrens wird unter Bezugnahme auf 6 erläutert. 6 veranschaulicht die Messmethode dieses
Verfahrens in einer graphischen Darstellung. 6A zeigt
ein Beispiel eines Eingangssignalmodells zu dem Zeitpunkt, zu dem
ein Wassertropfen dynamisch auf dem Erfassungsbereich auftrifft
(zu dem ein Wassertropfen aufprallt). Von dem Fotodetektor 12 wird
sein Ausgangssignal eingegeben (DIN). Aus
diesem Eingangssignal (DIN) kann ein Signal
(F1) seiner Zeitverzögerungskomponente
erzeugt werden. Ferner kann ein Differentialsignal (Δ(F1 – DIN)) erzeugt werden, welches sich durch Subtrahieren
des Eingangssignals (DIN) von dem Zeitverzögerungssignal
(F1) ergibt. 6B zeigt das Differentialsignal
in einer schematischen Ansicht.
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In
dem Differentialsignal (Δ(F1 – DIN)) ergibt sich in dem Zeitraum von t0 bis
t1 eine positive Differenz, und in dem Zeitraum von t1 bis t3 ergibt
sich eine negative Differenz.
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In 6A beginnt
ein Wassertropfen zum Zeitpunkt (t0), welcher in der Figur durch
einen Pfeil (↓)
angezeigt ist, auf dem Erfassungsbereich aufzutreffen, und der durch Δt angezeigte
Zeitraum entspricht dem Zerfall des Wassertropfens. Bei dem nachfolgenden
flachen Signalabschnitt handelt es sich um ein Signalmodell, welches
einen Zustand ausdrückt,
in dem sich der Wassertropfen verteilt hat.
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Es
stellt sich heraus, dass sich bei diesem dynamischen Auftreffen
eine Differenz ergibt. Das bedeutet, dass das Auftreffen eines Wassertropfens auf
dem Erfassungsbereich dadurch er kannt werden kann, dass das Auftreten
eines Differenzsignals erkannt wird.
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Wird
die Differenz als ein Wert angenommen, der sich durch Subtrahieren
des Eingangssignals von dem Zeitverzögerungssignal bei positiver Differenz
ergibt, kann beurteilt werden, dass ein Wassertropfen auf dem Erfassungsbereich
aufgetroffen ist. In diesem Fall wird jedoch das Auftreten einer
negativen Differenz nicht dazu verwendet, das Auftreffen eines Wassertropfens
zu erkennen.
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Falls
das dynamische Auftreffen eines Wassertropfens beurteilt werden
kann, wird beispielsweise das Vorhandensein eines Auftreffens eines
Wassertropfens oder die Anzahl der auftreffenden Wassertropfen bestimmt,
und basierend auf einer derartigen Bestimmung kann dann der Betrieb
eines Scheibenwischers gesteuert werden.
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Ist
der Grad der Anhaftung von Wassertropfen (d. h. der Benetzung) niedrig,
ist die Verringerung des von dem Fotodetektor kommenden Signals
gering. Bei der Beurteilung durch Vergleich mit einem Bezugswert
ist es unmöglich,
für ein
Signal einen Schwellenwert zu setzen, das den gleichen Pegel wie der
Rauschpegel besitzt. Das bedeutet, dass bei dem Vergleich mit dem
Bezugswert bei einem niedrigen Grad der Anhaftung von Wassertropfen
(der Benetzung) das Auftreffen von Wasser nicht beurteilt werden
kann.
-
Da
bei diesem Verfahren das dynamische Auftreffen eines Wassertropfens
selbst dann, wenn der Wassertropfen zu klein ist, um von dem Rauschpegel
unterschieden werden zu können,
beurteilt werden kann, kann andererseits das Auftreffen eines Wassertropfens
präzise
beurteilt werden. Das bedeutet, dass selbst das Auftreffen eines
kleinen Regentropfens erkannt werden kann.
-
In
der oben beschriebenen Erläuterung
erfolgt die Beurteilung aufgrund des Auftretens eines Differenzsignals
(Δ(F1 – DIN)), welches sich durch Subtrahieren des
Eingangssignalmodells (DIN) von dem Zeitverzögerungssignal
(F1) ergibt. Jedoch wird bevorzugt ein Signal (F2) der Zeitverzögerungskomponente
aus dem Signal F1 erzeugt und das dynamische Auftreffen eines Regentropfens
dadurch beurteilt, dass das Auftreten einer Differenz zwischen F2 und
F1 erkannt wird, beispielsweise (Δ(F2 – F1)) (siehe 6C).
-
Der
Grund für
die Verwendung des Signals F2 wird im Folgenden beschrieben: Das
A/D-gewandelte Eingangssignal enthält einen Quantisierungsfehler
und die das Differenzsignal verwendende Musterverarbeitung ist zwar
zum Erfassen einer winzigen Differenz geeignet, jedoch im Allgemeinen
anfällig
für Rauschen.
-
In
dem Differentialsignal (Δ(F2 – F1)) ergibt sich
in dem Zeitraum von t0 bis t2 eine positive Differenz, und in dem
Zeitraum von t2 bis t4 ergibt sich eine negative Differenz.
-
Nun
wird eine Erkennungslogik eines Regentropfens usw. in dem Erkennungsabschnitt 28 gemäß der vorliegenden
Erfindung für
jeden Schritt erläutert
(siehe 7). 7 veranschau licht die Schritte
für die
Erkennung eines Regentropfens in einem Flussdiagramm.
-
Vorzugsweise
wird das Ausgangssignals des A/D-Wandlers 27 zuvor in einen
Rauschunterdrückungsfilter
eingegeben, um die Störspannungsspitzen
zu unterdrücken,
die durch Licht, das von innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs kommt,
erzeugt werden. Dieser Vorgang der Rauschunterdrückung kann auch mittels Software
durchgeführt
werden.
-
– (LPF1):
Entfernen von Quantisierungsrauschen
-
Zunächst wird
das Ausgangssignal des Rauschunterdrückungsfilters veranlasst, weiter
ein Digitalfilter 1 (LPF1) zu passieren. Dieses Filter 1 wird verwendet,
um einen Quantisierungsfehler zu entfernen, der bei der digitalen
Umwandlung des A/D-Wandlers 27,
beim Kreisrauschen und dergleichen entsteht. Das von dem Filter
1 kommende Ausgangssignal (F1) kann als ein Zeitverzögerungssignal
erster Ordnung aus dem Eingangssignal (DIN) verstanden
werden.
-
Die
Entfernung des Rauschens im LPF1 erfolgt wie im Folgenden beschrieben.
Indem der Gesamtwert der vorgegebenen Anzahl der eingegebenen Sample-Signale
nacheinander durch die Anzahl der Samples dividiert wird, wird ein
Mittelwert gebildet. Die vorgegebene Anzahl der Samples sollte festgelegt
werden, damit auch die Störspannungsspitze bis
zu einem gewissen Grad in dem LPF1 entfernt werden kann.
-
Die
vorgegebene Anzahl der Samples kann wie im Folgenden beschrieben
festgelegt werden. Zunächst
wird der in dieser Schaltung maximal denkbare Rauschpegel gemessen
und ein diesem entsprechender Ziffernwert eingestellt. Die vorgegebene Anzahl
der Samples kann so festgelegt werden, dass dieses Maximalrauschen
entfernt werden kann, das heißt
der Wert, der sich durch Dividieren dieses Ziffernwerts durch eine
bestimmte Anzahl von Samples ergibt, ist „0".
-
Ebenso
kann das Rauschen mit normalem Rauschpegel entfernt werden, indem
nacheinander der Mittelwert des Eingangswerts gebildet wird. Vorzugsweise
wird bei der Datenverarbeitung mittels dieser Erfindung keine Gleitkommaverarbeitung durchgeführt und
die Dezimalzahlen für
Hochgeschwindigkeitsverarbeitung werden weggelassen.
-
Der
Vorgang der Mittelwertbildung wird unter Bezugnahme auf 8 näher erläutert. 8 veranschaulicht
das digitale Filter in einer graphischen Darstellung. Es gibt Eingangsdaten
(Dn) und es sind Datenzellen für
die Mittelwertbildung vorgesehen. Beträgt beispielsweise die Anzahl
der Samples für die
Mittelwertbildung „8", werden Daten nacheinander
in diese acht Datenzellen eingegeben. Die Summe des Werts aus acht
Daten wird durch die Anzahl der Samples von 8 dividiert, durch die
ein Mittelwert (F(1)) ausgegeben wird. Anschließend wird D9 in die Datenzelle
eingegeben und D1 wird hinausgeschoben. Die Summe der aktuellen
8 Daten wird ebenfalls durch die Anzahl der Samples dividiert, durch
die ein Mittelwert (F(2)) ausgegeben wird. Dieser Vorgang wird wiederholt
und dadurch wird nacheinander ein Mittelwert (F(n)) ausgegeben.
-
– (LPF2):
Erzeugung des Zeitverzögerungssignals
-
Das
Signal (F1), in dem das Quantisierungsrauschen unterdrückt ist,
wird in einen digitalen Filter 2 (LPF2) eingegeben. Auch in diesem
Filter 2 wird, wie bei Filter 1, ein Mittelwert gebildet, indem
der Gesamtwert der vorgegebenen Anzahl der eingegebenen Sample-Signale
nacheinander durch die Anzahl der Samples dividiert wird. Indem
der Mittelwert der Eingangssignale auf diese Weise gebildet wird,
kann aus dem Signal (F1), in dem das Rauschen unterdrückt wurde,
ein Signal (F2) erzeugt werden, bei dem es sich um eine Zeitverzögerungskomponente von
Signal (F1) handelt. Das von dem Filter 2 kommende Ausgangssignal
(F2) kann als ein Zeitverzögerungssignal
zweiter Ordnung aus dem Eingangssignal (DIN)
verstanden werden.
-
Die
oben beschriebene zweistufige Filterung kann als Tiefpassfilter
für die
Abtrennung von Hochfrequenzkomponenten verstanden werden. Diese
Filterung kann auch durch eine Analogschaltung erreicht werden.
Bei der Analogschaltung kann die Schaltungskonstante nur schwer
geändert
werden, so dass vorzugsweise ein digitales Filter verwendet wird.
-
– (HPF):
Erzeugung eines Differentialsignals
-
Anschließend werden
die von den Filtern 1 und 2 kommenden beiden Signale zu einem digitalen Filter
3 gesendet, durch den eine Differenz zwischen F1 und F2 bestimmt
wird, um ein Differentialsignal zu erzeugen. Beispielsweise kann
das Signal F1 von dem Signal F2 subtrahiert werden. Die Filterung
zur Erzeu gung des Differenzwerts kann als Hochpassfilter zum Extrahieren
einer Hochfrequenzkomponente aus der Differenz zwischen F1 und F2
verstanden werden.
-
– (Erkennung
eines Differentialsignals): Erkennung eines Auftreffens
-
Indem
das Auftreten dieses Differentialsignals erfasst wird, kann das
dynamische Auftreffen eines Regentropfens beurteilt werden. Wird
beispielsweise davon ausgegangen, dass es sich bei dem Differentialsignal
um einen Wert handelt, der sich ergibt, wenn das Signal F1 von dem
Signal F2 subtrahiert wird, und der Differenzwert positiv ist, kann
beurteilt werden, dass ein Regentropfen usw. auf dem Erfassungsbereich
aufgetroffen ist. Wird dagegen davon ausgegangen, dass es sich bei
dem Differentialsignal um einen Wert handelt, der sich ergibt, wenn
das Signal F2 von dem Signal F1 subtrahiert wird, und der Differenzwert
ist negativ, kann beurteilt werden, dass ein Regentropfen usw. auf
dem Erfassungsbereich aufgetroffen ist.
-
Die
Unterdrückung
des Quantisierungsrauschens (Zeitverzögerungssignal erster Ordnung (LPF1))
erfolgt durch die Mittelwertbildung von 8 Daten (n = 8), und die
Erzeugung der Zeitverzögerungskomponente
(Zeitverzögerungssignal
zweiter Ordnung (LPF2)) erfolgt durch die Mittelwertbildung von 4
Daten (n = 4). Dass die Anzahl n der Daten für LPF2 niedriger ist als die
für LPF1,
ist darauf zurückzuführen, dass
LPF1 das Rauschen bereits unterdrückt hat.
-
9 zeigt ein tatsächliches Signal und das Ergebnis
einer Verarbeitung des Signals in einer graphischen Darstellung.
Der Graph von 9A zeigt das tatsächliche
Eingangssignal (DIN), das Signal (F1), in
dem das Rauschen unterdrückt
worden ist (Zeitverzögerungssignal
erster Ordnung), und das Zeitverzögerungssignal (zweiter Ordnung)
(F2). Ferner zeigt der Graph von 9B das
Differentialsignal, das sich ergibt, wenn das Signal F von dem Signal
F2 subtrahiert wird. Auf der Abszisse ist jeweils die Zeit dargestellt.
In 9 beginnt ein Regentropfen zu dem
Zeitpunkt, welcher durch einen Pfeil (↓) angezeigt ist, auf dem Erfassungsbereich
aufzutreffen. 9 zeigt ein Signal zum
Zeitpunkt des Auftreffens eines Regentropfens und ein verarbeitetes
Signal in einer graphischen Darstellung.
-
Wie
aus 9 ersichtlich ist, stellt sich
in diesem Fall heraus, dass sich in Reaktion auf das Auftreffen
eines Regentropfens ein positives Differentialsignal (Δ(F2 – F1)) ergibt.
-
Ferner
kann aus dem in 9 gezeigten Ergebnis
Folgendes nachgewiesen werden: Wird das Zeitverzögerungssignal (F2) aus dem
Signal (F1), in dem das Rauschen unterdrückt ist, erzeugt, ist der Verzögerungsbetrag
groß,
wenn sich das Signal F1 in schnellem Wechsel verändert; dagegen ist der Verzögerungsbetrag
gering, wenn sich das Signal F1 weniger stark verändert.
-
Wird
das Differentialsignal Δ(F2 – F1) zwischen
F2 und F1 erzeugt, kann darüber
hinaus nachgewiesen werden, dass eine große Differenz erzeugt wird,
wenn sich das Signal F1 in schnel lem Wechsel verändert, und sich dagegen kaum
eine Differenz ergibt, wenn sich das Signal F1 weniger stark verändert.
-
Ebenso
gilt, dass sich, wenn sich beispielsweise das Ausgangssignal des
Lichtemitterelements langsam verschiebt, auch das Ausgangssignal
des Fotodetektors verschiebt. In diesem Fall ist eine präzise Erkennung
mit dem herkömmlichen
einen Schwellenwert verwendenden Erkennungsverfahren schwierig,
wenn der Schwellenwert ein fester Wert ist. Daher ist natürlich eine
komplizierte Beurteilungslogik erforderlich.
-
Bei
dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Differentialsignal
aus dem Zeitverzögerungssignal
erkannt wird, kann dagegen dadurch, dass man den Differentialwert
erhält,
der Verschiebungsbetrag gestrichen werden, so dass ein Auftreffen
eines Regentropfens präzise
erkannt wird. Außerdem
ist die Beurteilungslogik sehr einfach, weil sie lediglich das Auftreten
eines Unterschieds erkennt.
-
Nun
zeigt 10 ein Beispielsignal zu dem Zeitpunkt,
zu dem ein kleiner Regentropfen auf dem Erfassungsbereich auftrifft. 10 zeigt ein Signal bei Nieselregen in
einer graphischen Darstellung, und 11 zeigt
den Rauschpegel einer Erkennungsvorrichtung in einer graphischen
Darstellung. In 10 trifft ein Regentropfen
auf dem Erfassungsbereich zu dem Zeitpunkt auf, der durch die Pfeile
(↓) angezeigt
ist. Die Zeitachse der Abszisse unterscheidet sich von der von 9. Der konkrete Rauschpegel der Erkennungsvorrichtung
beträgt,
wie in 11 gezeigt, etwa 25 mV.
-
Der
Betrag der Signaländerung
zu dem Zeitpunkt, zu dem ein kleiner Regentropfen auftrifft, beträgt etwa
23 mV oder etwa 30 mV, ein Wert, der sich nicht so sehr von dem
Rauschpegel unterscheidet. Jedoch konnte nachgewiesen werden, dass
ein positives Differentialsignal auftritt, das dem Auftreffen des Regentropfens
entspricht. Das bedeutet, dass bei diesem Verfahren das Auftreffen
selbst eines kleinen Regentropfens, dessen Auftreffen dem Rauschpegel ähnlich ist,
präzise
erkannt werden kann.
-
(Verfahren zur Erkennung des Auftreffens
eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich durch das Schwellenwertverfahren)
-
Als
anderes Verfahren zum Erkennen des Auftreffens eines Regentropfens
auf dem Erfassungsbereich kann ein bekanntes Verfahren verwendet
werden, bei dem Regen erkannt wird, indem eine Veränderung
des Ausgangssignals des Fotodetektors mit einem Bezugswert verglichen
wird (was als Schwellenwertverfahren bezeichnet wird) (beispielsweise
Ungeprüfte
Japanische Patent-Veröffentlichung
Nr. 10-186059 ).
-
Ferner
kann ein Verfahren verwendet werden, bei dem eine Vielzahl von Bezugswerten
gemäß verschiedener
Betriebsarten eingestellt wird (Ungeprüfte
Japanische Patentschrift Nr. 10-186059 ),
oder ein Verfahren, bei dem der Bezugswert nach und nach aktualisiert
wird (Ungeprüfte
Japanische Patent-Veröffentlichung
Nr. 2-68248 ).
-
Bei
den oben beschriebenen Verfahren kann das Auftreffen eines Regentropfens
erkannt werden, indem die Veränderung
der in den Fotodetektor eindringenden Lichtmenge mit einem festen
Schwellenwert verglichen wird.
-
(Verarbeitung durch den Beurteilungsabschnitt)
-
Das
Ergebnis der Erkennung der durch den Erfassungsbereich hindurch
tretenden Wassermenge und das Ergebnis der Erkennung des Auftreffens eines
Regentropfens auf dem Erfassungsbereich, ausgegeben von dem Erkennungsabschnitt 28,
werden in den Beurteilungsabschnitt 29 eingegeben. Der Beurteilungsabschnitt 29 führt den
unten beschriebenen Beurteilungsvorgang basierend auf diesen Eingangssignalen
aus. Insbesondere führt
er den in 12 gezeigten Vorgang aus. 12 veranschaulicht
die Verarbeitung durch einen Beurteilungsabschnitt in einem Ablaufdiagramm, 13 zeigt
die durch einen Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge
in einer graphischen Darstellung, und 14 zeigt
das Verhältnis
zwischen der Wassermenge und dem Auftreffen eines Regentropfens
in einer graphischen Darstellung.
-
Der
Beurteilungsabschnitt 29 beurteilt zunächst, ob die durch den Erfassungsbereich
hindurch tretende Menge Wasser (Wassermenge) nicht kleiner als ein
vorgegebener Schwellenwert (th) ist oder nicht (Schritt 201).
Ist die Wassermenge nicht kleiner als th, entspricht die Wassermenge
einem in 13 durch A1 angezeigten Bereich.
Wird beispielsweise die in 5 gezeigte
Signalform als Beispiel herangezogen und die Wassermenge bei D1
in 5 ist größer als
th, entspricht die Wassermenge dem in 13 gezeigten
Bereich A1. Ist der Wert bei D1 ungefähr gleich dem in 5 gezeigten
Wert, wird, selbst wenn Regentropfen von dem Dach eines Fahrzeugs
nach unten strömen,
die Wassermenge ebenfalls dem in 13 durch
A1 angezeigten Bereich entsprechen.
-
Selbst
wenn das Fahrzeug aus einer Regensituation in einen Tunnel fährt und
das an dem Dach des Fahrzeugs haftende Regenwasser nach unten strömt, kann
mit anderen Worten an dieser Stelle nicht beurteilt werden, ob das
durch den Erfassungsbereich hindurch tretende Wasser von Regen verursacht
ist oder nicht.
-
Ist
die Wassermenge nicht kleiner als th, wird anschließend beurteilt,
ob ein Regentropfen auf dem Erfassungsbereich aufgetroffen ist oder
nicht (Schritt 202).
-
Ist
kein Regentropfen auf dem Erfassungsbereich aufgetroffen, entspricht
dieser Fall einem in 14 durch den schraffierten Abschnitt
A2 angezeigten Bereich. Dieser Bereich zeigt einen Fall an, in dem
trotz einer großen
Wassermenge kein Aufschlagen erkannt wird, so dass davon ausgegangen
wird, dass es sich bei dem durch den Wischbetrieb des Scheibenwischers
transportierten Wasser nicht um Regentropfen aufgrund von Regen
handelt (Schritt 203). Selbst wenn das Fahrzeug aus einer
Regensituation in einen Tunnel fährt
und das an dem Dach des Fahrzeugs haftende Regenwasser nach unten strömt, kann
dadurch beispielsweise beurteilt werden, dass sich die Situation
geändert
hat.
-
Anschließend fordert
der Beurteilungsabschnitt 29 beispielsweise dazu auf, die
Wischhäufigkeit
des Scheibenwischers zu verringern (Schritt 204). Selbst
wenn sich die Situation wie oben beschrieben ändert, kann dadurch der Betrieb
des Scheibenwischers gemäß der veränderten
Situation gesteuert werden.
-
Die
in Schritt 204 gemachte Aufforderung zur Steuerung des
Scheibenwischers erfolgt, um die zeitliche Wischabfolge des Scheibenwischers
an das Gefühl
des Fahrers anzupassen. Daher sollte die Steuerung nach dem Betriebszustand
des Scheibenwischers zu diesem Zeitpunkt geändert werden. Beispielsweise
empfängt
der Beurteilungsabschnitt 29 von dem das Kraftfahrzeug
steuernden Computer ein Signal über
den aktuellen Betriebszustand des Scheibenwischers und führt die
folgende Beurteilung aus.
-
Arbeitet
der Scheibenwischer mit hoher Wischgeschwindigkeit, wird die Wischgeschwindigkeit
auf eine niedrigere Geschwindigkeit umgeschaltet. Arbeitet der Scheibenwischer
im Dauerbetrieb (keine Wartezeit), kann die Betriebsart in einen
Intervallmodus umgeschaltet werden, und wenn der Scheibenwischer
mit einer kurzen Periode des Wischbetriebs arbeitet, kann die Periode
auf eine längere
Periode umgeschaltet werden. Arbeitet der Scheibenwischer in einem
Intervallmodus, kann die Betriebsart ferner auf einen Wartezustand
umgeschaltet werden (kein Wischbetrieb).
-
Obwohl
es nützlich
ist, die Wischhäufigkeit eines
Scheibenwischers gemäß einer
veränderten Situation
zu ändern,
kann, wenn die Wischhäufigkeit basierend
auf dem Ergebnis nur eines von Schritt 201 bis 204 durchgeführten Vorgangs
geändert
wird, ein Problem auftreten. Beispielsweise kann Regen manchmal
nicht durch einen Vorgang erfasst werden, weil der Erfassungsbereich
klein ist, oder die Wischhäufigkeit
wird innerhalb einer kurzen Zeitspanne häufig umgeschaltet, was dem
Fahrer ein merkwürdiges
Gefühl
vermittelt.
-
Daher
werden die Beurteilungen bei Schritt 201 und 202 vorzugsweise
wiederholt ausgeführt, oder
es wird nur die Beurteilung bei Schritt 202 wiederholt
nach Beendigung von Schritt 201 ausgeführt, und ist das Ergebnis bei
Schritt 202 um eine vorgegebene Anzahl wiederholt „Nein" (kein Auftreffen
eines Regentropfens), erfolgt eine Aufforderung, die Wischhäufigkeit
des Scheibenwischers zu verringern.
-
Bei
dem oben beschriebenen Beispiel erfolgt die Beurteilung bei Schritt 202 basierend
auf dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Auftreffens
(einmaligen Auftreffens) eines Regentropfens auf einem Erfassungsbereich.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise
wird die Häufigkeit,
wie oft ein Auftreffen eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich
erkannt wird, aufaddiert und die Beurteilung erfolgt basierend auf
dieser aufaddierten Auftreffhäufigkeit.
Insbesondere wird bewirkt, dass der Fall, in dem die aufaddierte
Auftreffhäufigkeit
einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, einem „Auftreffen" bei Schritt 202 entspricht,
und dass der Fall, in dem die aufaddierte Auftreffhäufigkeit
einen vorgegebenen Schwellenwert nicht übersteigt, einem „Nicht-Auftreffen" bei Schritt 202 entspricht.
-
(Ändern
des Schwellenwerts)
-
Nun
wird ein Verfahren zum Ändern
des vorgegebenen Schwellenwerts erläutert, der zur Auswertung der
durch den Erfassungsbereich hindurch tretenden Wassermenge verwendet
wird. Wird das Wasser durch den Wischbetrieb eines Scheibenwischers
transportiert, ändert
sich die durch den Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge
mit dem Anstieg/Nachlassen der Niederschlagsmenge. Außerdem ändert sich
die durch den Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge mit
der Verlängerung/Verkürzung der
Periode des Wischbetriebs des Scheibenwischers. Selbst wenn die
Niederschlagsmenge konstant bleibt, kann sich daher die durch den
Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge aufgrund der Veränderung
der Periode des Wischbetriebs ändern.
In einem solchen Fall ist es schwierig, nur die Niederschlagsmenge
präzise auszuwerten.
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Demzufolge
wird der Schwellenwert vorzugsweise gemäß der Periode des Wischbetriebs
eines Scheibenwischers geändert.
Dadurch kann, wenn das Wasser durch den Wischbetrieb des Scheibenwischers
transportiert wird, aus dem Wert der durch den Erfassungsbereich
hindurch tretenden Wassermenge ein Einfluss auf die Veränderung
der Periode des Wischbetriebs des Scheibenwischers beseitigt werden,
so dass die Niederschlagsmenge präzise ausgewertet werden kann.
In einem Verarbeitungsbeispiel ändert
der Beurteilungsabschnitt 29 den vorgegebenen Schwellenwert
gemäß der Periode
des Wischbetriebs des Scheibenwischers.
-
Die
folgenden Erkenntnisse, die detaillierter erläutert werden, wurden in Bezug
auf das Verhältnis zwischen
der Periode des Wischbetriebs eines Scheibenwischers und der durch
den Er fassungsbereich hindurch tretenden Wassermenge gewonnen, wobei
das Wasser durch den Wischbetrieb des Scheibenwischers transportiert
wird.
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Zunächst steigt
in dem Fall, dass sich die Regensituation nicht ändert und das Wasser durch
einen Scheibenwischer transportiert wird, die durch den Erfassungsbereich
hindurch tretende Wassermenge mit einem Anstieg der Periode des
Wischbetriebs des Scheibenwischers an. Betrachtet man ein theoretisches
Modell, bei dem die Niederschlagsmenge nicht sehr groß, die Dichte
der Regentropfen gleichmäßig und
der Durchmesser der Regentropfen fest ist, steigt die durch den
Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge proportional zu
der Periode des Wischbetriebs eines Scheibenwischers an.
-
Dann
steigt in dem Fall, dass die Niederschlagsmenge gering und der Durchmesser
der Regentropfen klein ist, die durch den Erfassungsbereich hindurch
tretende Wassermenge nicht so stark an, selbst wenn die Periode
des Wischbetriebs länger wird,
weil der an der Windschutzscheibe anhaftende Regentropfen trocknet.
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Die
Wassermenge, die durch einen Scheibenwischer transportiert werden
kann, ist auf einen festen Wert beschränkt. Da ein allgemeines Scheibenwischerblatt
eine gerade Form hat, kann nicht verhindert werden, dass der Regen
an beiden Endabschnitten desselben nach außen abfließt. Daher fließt bei großer Niederschlagsmenge
ein Teil des Regenwassers nach außen ab. Außerdem fließt der Regen von dem Scheibenwischerblatt
ab, weil durch das Wenden des Scheibenwischers eine Zentrifugalkraft
erzeugt wird, die Schwerkraft auf das von dem Scheibenwischer angesammelte
Wasser einwirkt und dergleichen.
-
Nähert sich
die durch den Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge einem
festen Wert oder übersteigt
diesen, durchdringt außerdem
nahezu das gesamte von dem Lichtemitterelement ausgesendete Licht
das Glas an dem Erfassungsbereich, so dass das Ausgangssignal des
Fotodetektors den unteren Grenzwert erreicht und folglich ein weiterer Anstieg
der Wassermenge nicht erkannt werden kann.
-
Wegen
der oben beschriebenen Tatsache neigt, wenn die Niederschlagsmenge
groß ist
und das Wasser von einem Scheibenwischer transportiert wird, das
Erkennungsergebnis in Bezug auf die durch den Erfassungsbereich
hindurch tretende Wassermenge zu einer Sättigung bei einem festen Wert
(L), wie in 15 gezeigt. 15 zeigt
das konzeptmäßige Verhältnis zwischen
der Periode des Wischbetriebs und dem Erkennungsergebnis in Bezug
auf die durch einen Erfassungsbereich hindurch tretende Wassermenge
in einer graphischen Darstellung, wobei das Wasser von einem Scheibenwischer
im Fall einer großen
Niederschlagsmenge transportiert wird. Für ein derartiges Verhältnis zwischen
denselben kann ein Näherungswert
mittels einer vorgegebenen logarithmischen Funktion bestimmt werden.
-
Ein
weiterer Faktor, der einen Einfluss auf die Wassermenge ausübt, ist
der Verschleiß des
Scheibenwischerblatts. Bei einem Verschleiß entweicht Regen durch eine
an der Blattspitze entstehende Lücke.
Je geringer die Niederschlagsmenge, desto größer wird das Verhältnis der
entweichenden Menge zu der von dem Scheibenwischer angesammelten
Wassermenge, so dass der von dem Verschleiß eines Scheibenwischerblatts
ausgeübte
Einfluss größer wird.
Außerdem
können
als weitere Faktoren die oben beschriebene Wasseransammlung an der
Halteposition, das Strömen
des Wassers zu der Wischzone des Scheibenwischers und dergleichen
angeführt
werden.
-
Wird
der Schwellenwert mit der Periode des Wischbetriebs eines Scheibenwischers
geändert, wird
auf Grundlage der oben beschriebenen Erkenntnisse der Schwellenwert
vorzugsweise unter zusätzlicher
Berücksichtigung
weiterer Parameter, wie beispielsweise der Niederschlagsmenge, eingestellt.
Ist die Niederschlagsmenge beispielsweise gering, wird insbesondere
die Anstiegsrate des Schwellenwerts verringert, und ist die Niederschlagsmenge
groß, wird
ein fester oberer Grenzwert des Schwellenwerts vorgesehen.
-
(Eine weitere Ausgestaltung)
-
Nun
wird ein spezifischer Steuerungsvorgang nach einer weiteren Ausgestaltung
auf typische Weise aufgezeigt. 16 veranschaulicht
den Ablauf eines Steuerungsvorgangs in einem Ablaufdiagramm, 17 veranschaulicht das Verhältnis zwischen
dem Scheibenwischerbetriebssignal und der zeitlichen Abfolge der
Wassermengenerkennung in einer graphischen Darstellung, und 18 veranschaulicht
das Verhältnis
zwischen der Wassermenge, der Wartezeit und dem Punktwert in einer
Matrix.
-
Wie
in 16 gezeigt, addiert der Erkennungsabschnitt 28 die
erkannte Wassermenge zu einem Zähler
hinzu (Schritt 301).
-
Bei
dieser Ausgestaltung wird nicht die tatsächliche Wassermenge selbst
addiert. Als Wassermenge wird ein vorgegebener Punktwert verwendet, der
durch die Kombination aus tatsächlicher
Wassermenge und Scheibenwischerwartezeit bestimmt wird. Im Folgenden
wird dieser Punktwert erläutert.
-
Wie
in 17A gezeigt, arbeitet der Scheibenwischer für die Dauer
einer Periode, in der das Betriebssignal EIN ist (Betriebsperiode),
und der Scheibenwischer befindet sich für die Dauer einer Periode,
in der das Betriebssignal AUS ist, in einem Wartezustand (Warteperiode).
In 17 ist die Betriebsperiode mit
OP1, OP2 und OP3 angegeben und die Warteperiode ist mit W1, W2 und
W3 angegeben. Außerdem
handelt es sich bei W1, W2 und W3 um Perioden mit jeweils unterschiedlicher
Länge (W1 < W2 < W3). Wie in 17B gezeigt, wird die Wassermenge aus dem Signal
des Fotodetektors in der Betriebsperiode erkannt.
-
Wird
eine Wassermenge erkannt, stellt der Erkennungsabschnitt 28 kurz
vor der Betriebsperiode, für
die die Wassermenge erkannt wird, einen Bezug zu der Warteperiode
her. Dann wird aus der Kombination des Werts der Wassermenge und
der Länge
der Warteperiode ein Punktwert bestimmt. Insbesondere wird der Punktwert
mit Hilfe der in 18 gezeigten Matrix bestimmt.
In der in 18 gezeigten Matrix sind die
Punktwerte so angeordnet, dass sie mit einem Anstieg der Wassermenge
ansteigen und mit einer Verlängerung
der Warteperiode absinken.
-
In
einem Beispiel wird davon ausgegangen, dass sich eine Wassermenge
mit dem Pegel th1 in der ersten Betriebsperiode OP1 ergibt. Die
Warteperiode kurz vor OP1 ist W1. Durch Anwenden von W1 und th1
auf die in 18 gezeigte Matrix erhält man einen
Punktwert von 6. Der so erhaltene Punktwert von 6 wird zu dem Zähler hinzuaddiert.
Wird der wie oben beschrieben konfigurierte Punktwert verwendet,
kann der durch die Änderung
der Wartezeit ausgeübte
Einfluss aus der erkannten Wassermenge beseitigt werden.
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Dann
beurteilt der Erkennungsabschnitt 28, ob die Erkennungshäufigkeit
in Bezug auf die Wassermenge nicht kleiner als eine vorgegebene
Häufigkeit
ist oder nicht (Schritt 302), und wiederholt den Vorgang
bei Schritt 301, bis die Erkennungshäufigkeit die vorgegebene Häufigkeit
erreicht. Beispielsweise wird ein Beispiel erläutert, in dem die vorgegebene
Häufigkeit
drei ist. Für
die zweite Betriebsperiode OP2 erhält man die Wassermenge mit
dem Pegel th2 und die Warteperiode ist W2. Daher wird ein Punktwert
von 6 zu dem Zähler
hinzuaddiert. Ebenso wird für
die dritte Betriebsperiode OP3 ein Punktwert von 6 zu dem Zähler hinzuaddiert.
Zu diesem Zeitpunkt werden 18 Punkte in dem Zähler gezählt.
-
Erreicht
die Erkennungshäufigkeit
die vorgegebene Häufigkeit
bei Schritt 302, beurteilt der Beurteilungsabschnitt 29,
ob das Auftreffen eines Regentropfens auf dem Erfassungsbereich
von dem Erkennungsabschnitt 28 erkannt worden ist oder
nicht (Schritt 303). Es wird davon ausgegangen, dass die Erkennung
des Auftreffens eines Regentropfens mittels des oben beschriebenen
Verfahrens erfolgt, und das Erkennungsergebnis wird in einem vorgegebenen
Speicher gespeichert.
-
Wird
das Auftreffen eines Regentropfens erkannt, wird der Zähler, in
dem der Punktwert gezählt wird,
auf Null zurückgesetzt
(Schritt 304).
-
Dann
beurteilt der Beurteilungsabschnitt 29, ob der Zählerwert
nicht kleiner als der Schwellenwert th ist oder nicht (Schritt 305).
In dem Fall, dass der Zählerwert
kleiner als der Schwellenwert th ist, sind der Fall, dass der Zählwert (18
Punkte in dem oben beschriebenen Beispiel) des Zählers selbst kleiner als der
Schwellenwert ist, und der Fall, dass der Zähler bei Schritt 304 zurückgesetzt
wird, eingeschlossen.
-
Ist
der Zählerwert
bei Schritt 305 nicht kleiner als der Schwellenwert th,
erfolgt eine Aufforderung, die Wischhäufigkeit des Scheibenwischers
zu verringern (Schritt 306). Bei Schritt 305 ist
unter dem Fall, dass der Zählerwert
nicht kleiner als der Schwellenwert th ist, der Fall zu verstehen,
dass das Auftreffen eines Regentropfens nicht erkannt wird, obwohl
die Niederschlagsmenge bei einem festen Wert oder darüber liegt.
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Nach
dieser Ausgestaltung kann die vorliegende Erfindung mit einer niedrigen
CPU-Last und einer geringen Speicherkapazität ausgeführt werden.
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Die
obigen Ausführungen
stellen eine Erläuterung
der vorliegenden Erfindung mit Hilfe der bevorzugten Ausgestaltungen
dar, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen
Ausgestaltungen beschränkt.
Ein Fachmann kann basierend auf dem in diesem Dokument offenbarten
technischen Ge danken angemessene Abänderungen oder Modifizierungen
vornehmen, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Derartige Abänderungen
und Modifizierungen sind auch in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Wie
oben beschrieben kann nach der vorliegenden Erfindung eine Steuerung
so ausgeführt
werden, dass ein Wischbetrieb nicht zu unnötigen Zeitpunkten stattfindet
und ein Wischbetrieb erreicht werden kann, der dem Gefühl des Fahrers
entspricht.
-
Die
vorliegende Erfindung ist besonders nützlich, wenn die Wischhäufigkeit
eines Scheibenwischers zu einem Zeitpunkt verringert werden muss, zu
dem die Umgebung, in der sich das Fahrzeug befindet, aus einer Regensituation
zu anderen Situationen wechselt.