用于机动车辆的擦拭器单元及控制方法与流程

本发明涉及一种擦拭单元和一种用于命令电动机的瞬时转速的方法，该电动机用于在机动车辆玻璃表面上以往复运动驱动至少一个风挡擦拭器。

背景技术：

在机动车辆中，擦拭装置包括至少一个电动机，该电动机可以移动风挡擦拭器刮片以擦拭车辆的玻璃表面。

为了使电动机在所有情况下都具有足够的扭矩来驱动风挡擦拭器，电动机与减速齿轮相连。通常用于擦拭装置的减速齿轮包括至少一个齿轮传动装置，其具有由电动机旋转的蜗杆。

电动机的瞬时转速决定了风挡擦拭器的扫描频率。在手动或自动模式下，可以使用各种扫描频率进行擦拭，特别是使扫描频率适应雨的强度。因此，通常可以在间歇扫描、以正常频率的连续扫描或以高频率的连续扫描之间定义或选择扫描。然后控制电动机的瞬时转速以对应于该频率设定点。

然而，一些因素会对电动机的电功率消耗产生影响并且可能干扰控制的质量。在提供给电动机的电功率和观察到的扫描频率之间可以观察到偏差。因此寻求一种装置来改进电动机的控制，而不会使装置成本太高，特别是通过避免增加反馈传感器。

技术实现要素：

为此，本发明的主题是一种机动车辆擦拭单元，包括：

-至少一个电动机，其配置成在机动车辆玻璃表面上以往复运动驱动至少一个风挡擦拭器，

-至少一个减速齿轮，其布置在电动机的输出端，以及

-控制器，其配置成确定用于电动机的命令，

其特征在于，所述控制器配置成通过考虑与减速齿轮的效率相关的至少一个可变参数来确定用于电动机的命令，以便通过改变要提供给电动机的电功率来抵消减速齿轮的效率的变化。

控制器可以配置成当可变参数的进展趋于降低减速齿轮的效率时例如以与减速齿轮的效率的降低成比例的方式增加提供给电动机的电功率。

控制器可以配置成当可变参数的进展趋于增加减速齿轮的效率时例如以与减速齿轮的效率的增加成比例的方式减小提供给电动机的电功率。

通过结合减速齿轮的机械效率不恒定而取决于与使用风挡擦拭器相关的各种因素的事实，可以确定用于电动机的更精确命令，使得扫描频率确实对应于预期频率，而无论使用条件如何。

根据擦拭单元的一个或多个特征，单独或组合地采取：

-估计或测量与减速齿轮的效率相关的可变参数，

-与减速齿轮的效率相关的至少一个可变参数选自：

o电动机的瞬时转速，

o减速齿轮的温度，

o扫描方向，

o电动机传递的扭矩。

-擦拭单元包括脉冲宽度调制器，其配置为由控制器管理，以便命令电动机。

-电动机配置成使至少一个蜗杆旋转，所述减速齿轮包括与蜗杆啮合的至少一个旋转传递构件。

本发明的另一主题是一种用于命令电动机的瞬时转速的方法，所述电动机用于在机动车辆玻璃表面上以往复运动驱动至少一个风挡擦拭器，其特征在于，通过考虑与布置在电动机的输出端的减速齿轮的效率相关的至少一个可变参数来确定用于电动机的命令，以便通过改变要提供给电动机的电功率来抵消减速齿轮的效率的变化。

根据命令方法的一个或多个特征，单独或组合地采取：

-当电动机的瞬时转速减小时，通过相对于减速齿轮的效率的降低而确定的值来增加提供给电动机的电功率，并且当电动机的瞬时转速增加时，通过相对于减速齿轮的效率的增加而确定的值来减小提供给电动机的电功率，

-通过相对于减速齿轮的效率的降低而确定的值来增加在一个扫描方向上提供给电动机的电功率，并且通过相对于减速齿轮的效率的增加而确定的值来减小在另一个扫描方向上提供给电动机的电功率，

-当减速齿轮的温度增加时，通过相对于减速齿轮的效率的降低而确定的值来增加提供给电动机的电功率，并且当减速齿轮的温度减小时，通过相对于减速齿轮的效率的增加而确定的值来减少提供给电动机的电功率，

-当电动机传递的扭矩增加时，通过相对于减速齿轮的效率的降低而确定的值来增加提供给电动机的电功率，并且当电动机传递的扭矩减小时，通过相对于减速齿轮的效率的增加而确定的值来减少提供给电动机的电功率。

附图说明

参考作为非限制性示例给出的附图的以下描述将解释本发明的特征以及如何制造它。

图1是示出机动车辆玻璃表面和车辆的擦拭单元的示意图。

图2示出了图1的擦拭单元的减速齿轮示例。

图3示出了图1的擦拭单元的元件的示意图。

图4示出了在x轴上具有擦拭单元的电动机的瞬时转速(以rpm为单位)并且在y轴上具有擦拭单元的减速齿轮的效率(以％表示)的说明性曲线图。该曲线图包括两条曲线，一条曲线ca(圆圈)表示减速齿轮在一个扫描方向上的效率，例如向下，曲线cb(叉号)表示减速齿轮在另一个方向上的效率，例如向上。

图5示出了在x轴上具有减速齿轮的温度并且在y轴上具有减速齿轮的效率(以％表示)的说明性曲线图。该曲线图包括两条曲线，一条曲线cc(虚线)表示减速齿轮在一个扫描方向上的效率，曲线cd(实线)表示减速齿轮在另一方向上的效率。

在说明书的其余部分中，相同或相似的元件将由相同的附图标记表示。

具体实施方式

以下实施例是示例。尽管该描述参考了一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个参考涉及相同的实施例，或者这些特征仅适用于单个实施例。还可以组合或切换各种实施例的各个特征，以便提供其他实施例。

图1示出了机动车辆擦拭单元1。

擦拭单元1包括至少一个电动机2、布置在电动机2的输出端的至少一个减速齿轮3和控制器4。

电动机2配置成在车辆的玻璃表面11上以往复运动驱动至少一个风挡擦拭器5、6。往复运动由交替的向下和向上运动组成。向下方向对应于风挡擦拭器5、6从顶部到底部的运动，向上方向对应于风挡擦拭器5、6从底部到顶部的运动。

擦拭单元1包括例如与车辆的前玻璃表面11(风挡)相关的两个电动机2，电动机2驱动每个驱动臂5，每个驱动臂5驱动风挡擦拭器刮片6。

直流电动机2通常包括定子和转子。根据图2所示的示例性实施例，转子的轴承载至少一个蜗杆8，例如由金属制成。

减速齿轮3包括齿轮传动装置，其包括插入蜗杆8和输出轴之间的至少一个旋转传递构件9，与蜗杆8啮合。

旋转传递构件9包括例如齿轮或扇形，例如由金属或塑料制成。

输出轴例如与旋转传递构件9同轴并且被约束为与旋转传递构件9一起旋转。输出轴旨在与要旋转的风挡擦拭器元件组装，比如风挡擦拭器机构的传动装置的曲柄(或杠杆)或比如驱动臂头部。

控制器4配置成基于电动机的命令c控制电动机的瞬时转速v，该命令特别地根据扫描频率设定点b确定，以便改变至少一个风挡擦拭器5、6的扫描频率。

控制器4包括一个或多个微控制器或计算机，其具有适合于执行计算的存储器和程序，接收并向与其链接的元件发出指令。这例如是机动车辆的车载计算机。

扫描频率设定点b可由驾驶员借助于乘客舱中的杠杆或任何形式的致动器来控制，通常靠近方向盘或在仪表板上。

在手动模式中，用户可以例如在若干个扫描频率设定点b之间进行选择，扫描频率设定点b包括停止位置，其中风挡擦拭器5、6被停的；单个扫描；间歇扫描，其包括由用户限定的每单位时间的扫描数量，例如通过设置在杠杆上的指轮；以正常频率的连续扫描；和以高频率的连续扫描。

一些车辆还配备有雨传感器13，用于确定是否下雨和下雨的强度。在这种情况下，用户还可以选择自动模式，其中扫描频率设定点b选自停止位置；取决于雨传感器13提供的信息的处理，以正常频率的连续扫描或以高频率的连续扫描。

为了调制电动机的瞬时转速v，例如在0和100rpm之间，擦拭单元1可以包括脉冲宽度调制器pwm，其配置为使用电源7的电压u和命令信号s，通过调制一系列脉冲的持续时间来为电动机提供命令c。

除了扫描频率设定点b之外，控制器4还配置为根据与减速齿轮3的效率相关的至少一个可变参数来确定用于控制电动机的瞬时转速v的电动机的命令c，以便通过改变提供给电动机2的电功率来抵消减速齿轮3的效率的变化。

电功率的改变可以是增加或减少，其可以任选地与减速齿轮3的效率的变化成比例，其可以是连续的或离散的(步进)并且可以使用预定义的表格来确定，其中预定义值可以取决于擦拭单元1的特征。

控制器4可以配置为，当可变参数的进展趋于降低减速齿轮3的效率时，例如以与减速齿轮3的效率的降低成比例的方式增加提供给电动机2的电功率，并且当可变参数的进展趋于增加减速齿轮3的效率时，例如以与减速齿轮3的效率的增加成比例的方式减小提供给电动机2的电功率。

实际上，认为减速齿轮3的效率(该效率由提供给风挡擦拭器5、6的机械功率与提供给电动机2的电功率之间的比率限定)不是恒定的，而是取决于使用条件而变化，并且必须考虑这种可变性以确定电动机c的命令。

为此，可以将时刻t的效率与前一时刻t-1的效率值进行比较。根据该比较的结果，增加或减少提供给电动机2的电功率。

可以估计或测量与减速齿轮3的效率相关的可变参数。

在估计的可变参数的情况下，控制器4可以在存储器中包括用于将要提供给电动机2的电功率与减速齿轮3的效率相关联的表格和/或法则。

可改变减速齿轮3的效率的可变参数可以是：

-电动机的瞬时转速v，

-减速齿轮3的温度t，

-扫描方向m，

-由电动机传递的扭矩c0。

扫描频率设定点b可以影响减速齿轮3的效率。

实际上，电动机的瞬时转速v取决于扫描频率。然而，电动机的瞬时速度可以影响减速齿轮3的效率。因此，当瞬时速度增加时，减速齿轮3的效率更好。因此，图4中示出了一个例子。

图4示出了减速齿轮3的效率的两条曲线ca和cb，作为以rpm为单位的瞬时速度的函数。曲线ca(圆圈)表示减速齿轮3在一个扫描方向上的效率，曲线cb(叉号)表示减速齿轮3在另一个方向上的效率。在该图中注意到，对于两条曲线ca和cb，瞬时速度增加得越多，减速齿轮3的效率增加得越多。该差异与瞬时速度的增加不成比例。速度对减速齿轮3的效率的影响在低速(朝向起始点0)和在一个方向上例如向上(曲线cb)更大。实际上，在该示例中，在向上方向上，对于在几乎为零的值和最大速度之间变化的瞬时速度，减速齿轮3的效率可以在1％和50％之间变化。因此，瞬时速度越大，提供给电动机2的电功率的损失就越小。

因此，当电动机的瞬时转速v减小时，可以通过相对于减速齿轮3的效率的降低而确定的值来增加提供给电动机2的电功率，并且当电动机的瞬时转速v增加时，可以通过相对于减速齿轮3的效率的增加而确定的值来减小提供给电动机2的电功率。

电动机的瞬时转速v可以通过角度位置传感器获得。

除了为了达到扫描频率设定点b而要提供的电功率之外，存储在存储器中的表格和/或法则允许确定由于减速齿轮3在低速下的效率下降而要考虑的电功率的增加。

扫描方向也会影响减速装置3的效率。

这种效率差异可以通过减速齿轮3的旋转传递构件9的齿的定向来解释，这可以通过减速齿轮3和蜗杆8之间机械摩擦而导致在一个方向上与另一方向相比更大的损失。齿的定向由减速齿轮3在车辆中的安装方向确定。

图4中示出了一个例子。曲线ca(圆圈)示出了减速齿轮3在一个方向(例如向下)上的效率，曲线cb(叉号)示出了减速齿轮3在另一个方向上的效率。注意，在该图中，对于电动机的相同瞬时转速(虚线垂直线)，减速齿轮3的效率在一个方向上小于在另一个方向上的效率。可以观察到减速齿轮3的效率在5％和25％之间的变化。该变化与速度的增加不成比例，但随着电动机2的瞬时速度的增加而减小。

因此，可以通过相对于减速齿轮3的效率的降低而确定的值来增加在一个扫描方向m上提供给电动机2的电功率，并且可以通过相对于减速齿轮3的效率的增加而确定的值来减小在另一个扫描方向m上提供给电动机2的电功率。由于瞬时速度低，两个方向之间的功率差可以更大。

扫描方向m的信息可以通过控制器4获得，用于管理刮片5、6的扫描运动。这可以通过用于风挡擦拭器5、6的角位置传感器10来确定。因此，除了可以管理交替扫描，由角度位置传感器10提供的信息还可以允许控制要提供给电动机2的电功率。

由于减速齿轮3在一个方向上与另一个方向相比的效率下降而要考虑的电功率的增加可以根据存储在存储器中的表和/或法则来确定。

减速齿轮3的温度t也可以影响减速齿轮3的效率。

由于其材料的性质，特别是塑料，旋转传递构件9可以根据温度或多或少地具有刚性。如图5中可以注意到，减速齿轮3的温度下降倾向于增加减速齿轮的效率。实际上，减速齿轮3的热齿倾向于通过变形来吸收力，这会影响减速齿轮3的效率性能。

在机动车辆中，减速齿轮3的温度可以在-40℃和+115℃之间测量。为了补偿随着温度的升高而减速齿轮3的效率下降，因此当减速齿轮3的温度增加时，可以通过相对于减速齿轮3的效率的降低而确定的值来增加提供给电动机2的电功率，并且当减速齿轮3的温度减小时，可以通过相对于减速齿轮3的效率的增加而确定的值来减少提供给电动机2的电功率。

当减速齿轮3的旋转传递构件9和蜗杆8具有不同的构成材料时，更具体地，当旋转传递构件9由塑料制成并且蜗杆8由金属制成时，对温度的影响更大。

可以估计减速齿轮3的温度t，例如使用数学模型并且使用由电子板15的温度传感器14提供的测量，电子板15特别承载脉冲宽度调制器pwm，特别是布置成靠近减速齿轮3。

由电动机传递的扭矩c0也可以影响减速齿轮3的效率。实际上，传递到电动机的扭矩c0增加得越多，减速齿轮3的效率减小得越多。

为了采用扭矩c0的增加来补偿减速齿轮3的效率的下降，当扭矩c0增加时，可以通过相对于减速齿轮3的效率的降低而确定的值来增加提供给电动机2的电功率，并且当扭矩c0减小时，可以通过相对于减速齿轮3的效率的增加而确定的值来减少提供给电动机2的电功率。

可以例如使用数学模型或预定义表格来估计关于由电动机传递的扭矩值的信息。

因此，通过结合减速齿轮3的机械效率不恒定而取决于与使用风挡擦拭器5、6相关的各种因素的事实，可以确定用于电动机的更精确命令c，使得扫描频率确实对应于预期频率，而无论使用条件如何。