DE10163375A1

DE10163375A1 - Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage

Info

Publication number: DE10163375A1
Application number: DE2001163375
Authority: DE
Inventors: Andreas Blaut; Rainer Harren
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: DE10163375B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage für Fahrzeugscheiben mit einem innerhalb des Wischfeldes der Fahrzeugscheibe angeordneten Regensensor beschrieben. Der Regensensor gibt in Abhängigkeit der Feuchtigkeit auf der Fahrzeugscheibe ein Sensorsignal (S) an eine Auswerteeinrichtung ab, die anhand des ausgewerteten Sensorsignals (S) ein Steuersignal zur Ansteuerung der Scheibenwischanlage generiert, wobei das zeitliche Verhalten des Sensorsignals (S) ausgewertet wird, um das Auftreten von Schlieren bei einem Überwischvorgang über die Regensensorfläche zu erkennen, wobei zur Erkennung von Schlieren DOLLAR A a) aus den während eines Messzeitraums gemessenen Sensorsignalen am Ende des Messzeitraumes der maximal positive Gradient - (dS/dt)¶MAX-Pos.¶- des Sensorsignals und der maximal negative Gradient - (dS/dt)¶MAX-Neg.¶ - des Sensorsignals ermittelt wird, wobei der Messzeitraum sich über einen Zeitbereich vor und nach dem Überwischvorgang erstreckt, DOLLAR A b) ein Vergleich des maximal positiven Gradienten - (dS/dt)¶MAX-Pos.¶ - mit dem maximal negativen Gradienten - (dS/dt)¶MAX-Neg.¶ - durchgeführt wird, wobei das Vorhandensein von Schlieren anhand des Vergleichsergebnisses erkannt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage für Fahrzeugscheiben mit einem innerhalb des Wischfeldes der Fahrzeugscheibe angeordneten Regensensor, der in Abhängigkeit der Feuchtigkeit auf der Fahrzeugscheibe ein Sensorsignal an eine Auswerteeinrichtung abgibt. Die Auswerteeinrichtung generiert dann anhand der ausgewerteten Sensorsignale ein Steuersignal zur Ansteuerung der Scheibenwischanlage.

Ein bereits in der DE 196 46 041 A1 beschriebenes Problem tritt auf, wenn sich bei einem Überwischvorgang Schlieren bilden. Schlieren beim Überwischen entstehen hauptsächlich dann, wenn Straßenschmutz, Reifenabriebstäube, Öle, Blütenstaub, Insektenrückstände oder Wachse aus Fahrzeugwaschanlagen auf die Scheibe gelangt sind. Derartige Schlieren dampfen allerdings in der Regel innerhalb weniger Zehntelsekunden ab. Eine normale Scheibenwischanlagen-Steuerung, mit Regensensor wird die Schlieren als Befeuchtung interpretieren und den Wischerbetrieb unnötigerweise auch dann noch aufrechterhalten, wenn außer den Schlieren gar keine erneute Befeuchtung durch Regen erfolgt ist und die Scheibe nach dem Abdampfen der Schlieren trocken wäre. Darüber hinaus wird durch die unnötigen Wischvorgänge das schnelle Abdampfen der Schlieren verhindert, da das Wischblatt aus der Umkehrposition erneut etwas Feuchtigkeit auf das Wischfeld verteilt und neue Schlieren bildet.

In der DE 196 46 041 A1 wird zur Erkennung von Schlieren und damit zur Unterscheidung von erneuter Befeuchtung durch Regen vorgeschlagen, das im Falle von Schlieren exponentielle Abklingverhalten der Sensorsignale nach dem Überwischvorgang auszuwerten. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Scheibe ohne Schlierenbildung nach dem Überwischen (Zeitpunkt To) innerhalb kürzester Zeit (T1) wieder trocken ist, während Schlieren erst nach einer längeren Zeit (T2) abgedampft sind. Wenn der Rückgang des Sensorsignals unter den Schwellwert für den Wischerstart nicht zwischen den Zeitpunkten To und T1 erfolgt ist, wird das Sensorsignal dahingehend ausgewertet, ob ein Signalrückgang zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 (= Sollzeitpunkt für das Abdampfen der Schlieren) erfolgt ist. Wenn auch zum Zeitpunkt T2 das Sensorsignal noch nicht unter den Schwellwert für den Wischerstart zurückgegangen ist, schließt die Auswerteeinrichtung darauf, daß eine erneute Befeuchtung der Scheibe durch Regen eingetreten ist und startet den Wischer. Wenn aber das Sensorsignal zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 unter den Schwellwert für den Wischerstart zurückgegangen ist, so schließt die Auswerteeinrichtung darauf, daß Schlieren vorhanden sind und bewirkt eine Ansteuerung der Scheibenreinigungsanlage mit nachfolgendem Wischen.

Diese Art der Behandlung der Schlierenproblematik gemäß DE 196 46 041 A1 hat jedoch zum einen den Nachteil, daß es keine universelle Abdampfzeitkonstante gibt, da die Abdampfkurve u. a. von der Art der für die Schlierenbildung ursächlichen Verschmutzung und von der Beschaffenheit und dem Zustand des Wischblattes abhängt. Damit wird die Zuverlässigkeit der Schlierenerkennung beeinträchtigt. Mit der Methode gemäß DE 196 46 041 A1 kann zwar trotz Schlierenbildung ein unnötiger Wischvorgang vermieden werden, wenn es nach dem Überwischen innerhalb der Abdampfzeit zu keiner erneuten Befeuchtung durch Regen gekommen ist. Falls es jedoch innerhalb der Abdampfzeit zu einer erneuten Befeuchtung durch Regen kommt, wird der Schlierenanteil an der Befeuchtung fälschlicherweise miteinbezogen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässiges Verfahren zur Schlierenerkennung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem aus den während eines Messzeitraumes gemessenen Sensorsignalen am Ende des Messzeitraumes der maximal positive Gradient des Sensorsignals und der maximal negative Gradient des Sensorsignals ermittelt wird, wobei der Messzeitraum sich über einen Zeitbereich vor und nach dem Überwischvorgang erstreckt. Dabei wird ein Vergleich des maximal positive Gradienten mit dem maximal negativen Gradienten durchgeführt, wobei das Vorhandensein von Schlieren anhand des Vergleichsergebnisses erkannt wird.

Je nach Aufbau des Regensensors nimmt das Sensorsignal mit zunehmender Feuchtigkeit ab oder zu. Bei einem nach dem Prinzip der Totalreflexion arbeitenden Regensensor nimmt das Empfangssignal, welches das Sensorsignal darstellt, mit zunehmender Feuchtigkeit ab.

Bei Verwendung eines Regensensors, dessen Σensorsignal mit zunehmender Feuchtigkeit abnimmt, wird der Quotient aus dem maximal positiven Gradienten - (dS/dt)_MAX-Pos. - und dem maximal negativen Gradienten - (dS/dt)_MAX-Neg. - ausgewertet:

(dS/dt)_MAX-Pos./(dS/dt)_MAX-Neg. ≥ 1 ⇐ keine Schlieren,

(dS/dt)_MAX-Pos./(dS/dt)_MAX-Neg. < 1 ⇐ Schlieren.

Der maximal negative Gradient des Sensorsignals resultiert aus der schnellen Abnahme des Sensorsignals beim Überwischen, da das Wischblatt beim Überwischen der Regensensorfläche eine relativ große Wassermenge vor sich herschiebt, die das Sensorsignal stark schwächt.

Nach dem Überwischen ist die Scheibe im Bereich der Sensorfläche ohne Schlieren normalerweise innerhalb kürzester Zeit wieder trocken, wodurch das Sensorsignal nahezu sprunghaft wieder auf den Wert für die trockene Scheibe ansteigt. Hieraus resultiert ein maximal positiver Gradient des Sensorsignals. Untersuchungen haben nun ergeben, daß keine Schlieren vorhanden sind, wenn das Sensorsignal mindestens genauso schnell wieder ansteigt wie es beim Überwischen abgefallen ist. Andererseits kann man davon ausgehen, daß Schlieren vorliegen, wenn das Sensorsignal langsamer wieder ansteigt als es beim Überwischen abgefallen ist. Dieses Ergebnis wird durch obigen Vergleich, der in der Auswerteeinrichtung durchgeführt wird, zum Ausdruck gebracht.

Die Ermittlung des maximal negativen Gradienten und des maximal positiven Gradient des Sensorsignals und deren nachfolgender Vergleich ist unabhängig von einer voreingestellten Abdampfzeit für die Schlieren. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Schlierenerkennung ist somit zuverlässiger und universeller einsetzbar.

Falls Schlierenbildung beim Überwischen erkannt wird, wird darüber hinaus als Reaktion hierauf der Schlierenanteil bei der Bestimmung der Regenintensität, die letztendlich zur Ansteuerung der Scheibenwischanlage dient, herausgerechnet.

Hierdurch wird vermieden, daß die Regenintensität nicht der erneuten Befeuchtung durch Regen entspricht, sondern fälschlicherweise als zu groß bewertet wird, was ansonsten zu einem unerwünschten Wischvorgang oder gar zum Umschalten der Scheibenwischanlage in Dauerwischen führen kann.

Bei Verwendung eines Regensensors, dessen Sensorsignal mit zunehmender Feuchtigkeit zunimmt, wird der Quotient aus dem maximal negativen Gradienten geteilt durch den maximal positiven Gradienten ausgewertet bzw. das Vergleichsergebnis invers interpretiert.

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage mit einem Regensensor,
Fig. 2 einen Wischvorgang ohne Schlierenbildung,
Fig. 3 einen Wischvorgang mit Schlierenbildung,
Fig. 4 den Verlauf des Sensorsignals vor, während und nach einem Überwischen.
Die Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage umfasst einen Regensensor, der im Wischfeld der Fahrzeugscheibe angeordnet ist und in Abhängigkeit von der Menge der Feuchtigkeit auf der Scheibe ein Sensorsignal (S) abgibt, und eine Auswerteeinrichtung, in der das Sensorsignal (S) ausgewertet wird, wobei die Auswerteeinrichtung anhand des ausgewerteten Sensorsignals ein Ansteuersignal für den Wischermotor der Scheibenwischanlage generiert.
Die Auswerteeinrichtung weist nun wiederum eine Messwert-Erfassungseinheit auf, z. B. einen Analog-Digitalwandler, in dem die analogen Sensorsignale (S) in digitale Messwerte umgewandelt werden, die dann von einem Auswerteprogramm weiterverarbeitet werden können. Darüber hinaus weist die Auswerteeinrichtung eine Differenziereinheit auf, in der die digitalisierten Sensorsignale (5) zur Bildung der Gradienten differenziert werden. Die differenzierten Sensorsignale werden dann einer Einheit zur Ermittlung des maximal positiven Gradienten und einer Einheit zur Ermittlung des maximal negativen Gradienten zugeführt. Der dort ermittelte maximal positive Gradient sowie der maximal negative Gradient werden dann einem Komparator zugeführt. Das Vergleichsergebnis wird dann einer Auswerteeinheit zugeführt, die außerdem die differenzierten Sensorsignale und die digitalisierten Sensorsignale empfängt. In der Auswerteeinheit wird dann aus diesen Größen in noch zu erläuternder Weise eine Regenintensitätsgröße berechnet, die dann letztendlich zur Ansteuerung des Wischermotors dient.
In Fig. 2 ist ein Wischvorgang ohne Schlierenbildung dargestellt, wobei der sensitive Scheibenbereich, in dem der Regensensor angeordnet ist, eingezeichnet ist. Wie zu erkennen ist, befinden sich Regentropen auf dem sensitiven Bereich, die ein Sensorsignal unterhalb des Referenzwertes für eine trockene Scheibe bewirken (siehe Fig. 4). Dabei zeigt das obere Bild das Wischblatt vor dem Erreichen des sensitiven Bereiches. Das mittlere Bild zeigt das Wischblatt in einer Position, wo es den sensitiven Bereich gerade erreicht hat. Wie zu erkennen ist, schiebt das Wischblatt eine relativ große Wassermenge vor sich her, die während des Überwischens sehr schnell über den sensitiven Bereich geführt wird, wodurch ein kurzzeitiger Einbruch des Sensorsignals bewirkt wird (siehe Fig. 4). Sehr kurze Zeit nach dem Überwischen ist der sensitive Bereich bereits wieder trocken (siehe unteres Bild), so daß das Sensorsignal sehr schnell wieder den Referenzwert für die trockene Scheibe erreicht (siehe Fig. 4).
In Fig. 3 ist derselbe Wischvorgang wie in Fig. 2 dargestellt, jedoch mit Schlierenbildung. Die Schlierenschicht ist zur Verdeutlichung vergrößert dargestellt. Das Abdampfen der Schlieren bewirkt einen vergleichsweise langsamen Wiederanstieg des Sensorsignals (siehe gestrichelte Linie in Fig. 4) nach dem Überwischen.
Fig. 4 zeigt den Verlauf des Sensorsignals vor, während und nach einem Überwischen, wobei als strichpunktierte Linie der Referenzwert (So) für die trockene Scheibe eingezeichnet ist. Dieser Referenzwert ist jeweils in der Auswerteeinheit gespeichert. Für die Berechnung der Regenintensität wird jeweils die Differenz (So - S) des Sensorsignals zu dem Referenzwert berechnet. In der einfachsten Ausführungsform der Ansteuerung wird der Wischermotor gestartet, wenn diese Differenz einen vorbestimmten Schwellwert überschritten hat. Erfindungsgemäß wird nun als erste Maßnahme zur Kompensation des Schlierenanteils in dem Fall, daß Schlieren vorhanden sind, der Referenzwert auf den Wert des Sensorsignals am Ende des Messzeitraumes gesetzt.
Als weitere Maßnahme wird eine in der Auswerteeinheit berechnete Regenintensität, die bis auf die Anpassung des Referenzwertes ohne Korrektur des Schlierenanteils berechnet wurde, in Falle von Schlieren mit einem Faktor c, der kleiner als 1 ist multipliziert, wobei der Faktor c insbesondere dem Quotienten aus dem maximal positiven Gradienten des Sensorsignale geteilt durch den maximal negativen Gradienten der Sensorsignale entspricht.
In einer besonders vorteilhaften Ansteuerung wird die Regenintensität verfahrensgemäß aus folgenden Komponenten berechnet:

- Mittelwert der Differenzen zwischen den Sensorsignalen (S) und dem Referenzwert (S_o), die innerhalb des Messzeitraumes ermittelt wurden: 1/n Σ S_o - S_n,
- maximal positiver Gradient: (dS/dt)_MAX-Pos.,
- maximal negativer Gradient: (dS/dt)_MAX-Neg.,

_o

_n

_MAX-Pos.

_MAX-Neg.

Dabei sind die Faktoren (a, b) in der Auswerteeinheit gespeicherte Gewichtungsfaktoren. Durch die Einführung des Faktors c und die Anpassung des Referenzwertes wird der Schlierenanteil eliminiert, so daß nur eine erneute Befeuchtung durch Regen nach einem Überwischen in die Berechung der Regenintensität eingeht.
Als Alternative Maßnahme wird in der Auswerteeinrichtung aus den Sensorsignalen (S) eine Regenintensität berechnet, wobei in dem Fall, daß das Vorhandensein von Schlieren erkannt wird, von der berechneten Regenintensität, die ohne Berücksichtigung von Schlieren berechnet wurde, lediglich ein Schlierenanteil (d) abgezogen wird.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage für Fahrzeugscheiben mit einem innerhalb des Wischfeldes der Fahrzeugscheibe angeordneten Regensensor, der in Abhängigkeit der Feuchtigkeit auf der Fahrzeugscheibe ein Sensorsignal (S) an eine Auswerteeinrichtung abgibt, die anhand des ausgewerteten Sensorsignals (S) ein Steuersignal zur Ansteuerung der Scheibenwischanlage generiert, wobei das zeitliche Verhalten des Sensorsignals (S) ausgewertet wird, um das Auftreten von Schlieren bei einem Überwischvorgang über die Regensensorfläche zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung von Schlieren

a) aus den während eines Messzeitraumes gemessenen Sensorsignalen am Ende des Messzeitraumes der maximal positive Gradient - (dS/dt)_MAX-Pos. - des Sensorsignals und der maximal negative Gradient - (dS/dt)_MAX-Neg. - des Sensorsignals ermittelt wird, wobei der Messzeitraum sich über einen Zeitbereich vor und nach dem Überwischvorgang erstreckt,

b) ein Vergleich des maximal positive Gradienten - (dS/dt)_MAX-Pos. - mit dem maximal negativen Gradienten - (dS/dt)_MAX-Neg. - durchgeführt wird, wobei das Vorhandensein von Schlieren anhand des Vergleichsergebnisses erkannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Auswerteeinrichtung aus den Sensorsignalen (S) eine Regenintensität berechnet wird, wobei
in der Auswerteeinrichtung ein Referenzwert (S_o) für das Sensorsignal einer trockenen Scheibe gespeichert ist,
jeweils für die Berechnung der Regenintensität die Differenz der Sensorsignale (S) zu dem Referenzwert (S_o) berechnet wird,
der Referenzwert (S_o) in dem Fall, daß das Vorhandensein von Schlieren erkannt wird, auf den Wert des Sensorsignal am Ende des Messzeitraumes gesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinrichtung aus den Sensorsignalen (S) eine Regenintensität berechnet wird, die zur Ansteuerung der Scheibenwischanlage dient, wobei in dem Fall, daß das Vorhandensein von Schlieren erkannt wird, die berechnete Regenintensität mit einem Faktor (c), der kleiner als 1 ist, multipliziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (c) dem Quotienten aus dem maximal positiven Gradienten - (dS/dt)_MAX-Pos. - des Sensorsignals geteilt durch den maximal negativen Gradienten - (dS/dt)_MAX-Neg. - des Sensorsignals entspricht oder umgekehrt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenintensität sich aus folgenden Komponenten wie folgt berechnet:
Mittelwert der Differenzen zwischen dem Referenzwert (S_o) und den Sensorsignalen (S), die innerhalb des Messzeitraumes ermittelt wurden: 1/n Σ S_o - S_n,
maximal positiver Gradient: (dS/dt)_MAX-Pos.,
maximal negativer Gradient: (dS/dt)_MAX-Neg.,
wobei gilt:
Regenintensität = c × (1/n Σ S_o - S_n) + c × a × (dS/dt)_MAX-Pos. + c × b × (dS/dt)_MAX-Neg.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinrichtung aus den Sensorsignalen (S) eine Regenintensität berechnet wird, die zur Ansteuerung der Scheibenwischanlage dient, wobei in dem Fall, daß das Vorhandensein von Schlieren erkannt wird, von der berechneten Regenintensität, die ohne Berücksichtigung von Schlieren berechnet wurde, ein Schlierenanteil (d) abgezogen wird.