汽車電動雨刮器及其控制方法

2023-05-08 23:46:01

專利名稱：汽車電動雨刮器及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種雨刮器及其控制方法，尤其是一種汽車電動雨刮器及其控制方法。
背景技術：
現有的汽車雨刮器包括電機、減速器、搖臂軸、四連杆機構、雨刮臂等，結構複雜， 體積龐大。申請號為03256255. 1的文獻公開了一種可實現180°擺角的雨刮器，但是結構 複雜；申請號為200620101371. X的文獻公開了一種氣動控制的雨刮器，雖然簡化了機械結 構，但是控制結構複雜，而且雨刮器的調速不方便；申請號為200620053557. 2的文獻使用 兩臺電機分別驅動兩根雨刷，簡化了機械結構，但是需要用到兩臺電機，增加了成本，而且 兩臺電機的同步運動不容易保證；申請號為200320106137. 2的文獻增加了一些保護電路， 實現雨刮器的「阻轉」保護，但是沒有改變雨刮器的機械結構，保護電路也複雜。申請號為 03270496.8的文獻，採用直流電機作為雨刮器的驅動電機，直流電機存在電刷，使用壽命 短，噪聲大。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種汽車電動雨刮器 及其控制方法，採用交流伺服電機作為雨刮器的驅動電機，通過位置檢測裝置實現雨刮器 換向，去掉現有雨刮器的機械換向裝置，結構簡單、成本低，可實現雨刷在0°至180°的任 意擺角，具有「阻轉」保護功能，可實現無級調速，並且可靠性高、使用壽命長。本發明所要解決的技術問題，是通過如下技術方案實現的本發明提供一種汽車電動雨刮器，包括第一伺服電機和第一雨刮臂，第一伺服電 機的輸出通過第一聯軸器與第一雨刮軸相連，第一雨刮軸上設有第一雨刮臂，且第一雨刮 臂隨第一雨刮軸的轉動而擺動，所述的伺服電機的電機軸上設有第一位置檢測裝置；所述 的第一雨刮臂上設有磁鋼，在汽車的對應位置設有磁感應元件，所述的第一位置檢測裝置 和磁感應元件將檢測到的位置信號輸出給第一伺服控制器，第一伺服控制器控制第一伺服 電機並帶動第一雨刮臂擺動。所述的第一聯軸器和第一雨刮軸之間還依次連接有減速器和第二聯軸器，第一聯 軸器與減速器的主動件相連，減速器的從動件通過第二聯軸器與第一雨刮軸相連。所述的第一雨刮軸上套設有第一曲柄，第一曲柄通過同步杆與第二曲柄相連，第 二曲柄上設有第二雨刮軸，所述的第二雨刮軸轉動並帶動固定在其上的第二雨刮臂擺動。所述的減速器為蝸輪蝸杆減速器或圓柱齒輪減速器或圓錐齒輪減速器或行星齒 輪減速器或其組合。作為變形結構，本發明還包括第二伺服電機和第二雨刮臂，所述的第二伺服電機 的電機軸上設有第二位置檢測裝置，第二位置檢測裝置將檢測到的位置信號輸出給第二伺 服控制器，第二伺服控制器與所述的第一伺服控制器相連；所述的第一位置檢測裝置和磁感應元件將檢測到的位置信號輸出給第一伺服控制器，第一伺服控制器將所述的位置信號 輸出給第二伺服控制器控制第二伺服電機並帶動第二雨刮臂擺動。為了節省體積，所述的第一位置檢測裝置、第一伺服控制器和第一伺服電機一體 設置；所述的第二位置檢測裝置、第二伺服控制器和第二伺服電機一體設置。根據需要，所述的第一伺服電機、第二伺服電機優選為交流伺服電機。上述汽車電動雨刮器中的所述伺服控制器包括數據處理單元、電機驅動單元和電 流傳感器，所述數據處理單元接收輸入的指令信號、電流傳感器採集的電機輸入電流信號 和位置檢測裝置輸出的代表電機角度的信息，經過數據處理，輸出控制信號給所述的電機 驅動單元，所述電機驅動單元根據所述的控制信號輸出合適的電壓給伺服電機，從而實現 對伺服電機的精確控制。所述數據處理單元包括機械環控制子單元、電流環控制子單元、PWM控制信號產生 子單元和傳感器信號處理子單元；所述傳感器信號處理子單元接收所述位置檢測裝置輸出的代表電機角度的信息， 將電機的角度傳輸給所述的機械環控制子單元；所述傳感器信號處理子單元還接收所述電 流傳感器的檢測到的電流信號，經過A/D採樣後輸出給所述的電流環控制子單元；所述機械環控制子單元根據接收到的指令信號和電機軸的轉動角度，經過運算得 到電流指令，並輸出給所述的電流環控制子單元；所述電流環控制子單元根據接收到的電流指令的電流傳感器輸出的電流信號，經 過運算得到三相電壓的佔空比控制信號，並輸出給所述的PWM控制信號產生子單元；所述PWM控制信號產生子單元根據接收到的三相電壓的佔空比控制信號，生成具 有一定順序的六路PWM信號，分別作用於電機驅動單元。所述電機驅動單元包括六個功率開關管，所述開關管每兩個串聯成一組，三組並 聯連接在直流供電線路之間，每一開關管的控制端受PWM控制信號產生子單元輸出的PWM 信號的控制，每一組中的兩個開關管分時導通。所述數據處理單元為MCU，所述電機驅動單元為IPM模塊。所述的第一位置檢測裝置、第二位置檢測裝置，包括磁鋼環、導磁環和磁感應元 件，其特徵在於，所述導磁環由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構成，相鄰兩弧段留有縫 隙，所述磁感應元件置於該縫隙內，當磁鋼環與導磁環發生相對旋轉運動時，所述磁感應元 件將感測到的磁信號轉換為電壓信號，並將該電壓信號傳輸給相應的信號處理裝置。所述的導磁環由兩段同半徑、同圓心的弧段構成，分別為1/4弧段和3/4弧段，對 應的磁感應元件為2個；或者，所述的導磁環由三段同半徑的弧段構成，分別為1/3弧段，對 應的磁感應元件為3個；或者，所述的導磁環由四段同半徑的弧段構成，分別為1/4弧段，對 應的磁感應元件為4個；或者，所述的導磁環由六段同半徑的弧段構成，分別為1/6弧段，對 應的磁感應元件為6個。所述的導磁環的弧段端部設有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而 形成的倒角。為了便於固定所述導磁環，所述的第一位置檢測裝置、第二位置檢測裝置還包括 骨架，所述導磁環設置在骨架成型模具上，在所述骨架一體成型時與骨架固定在一起。所述傳感器信號處理子單元或位置檢測裝置中包括位置檢測裝置的信號處理電
8路，用於根據所述位置檢測裝置的電壓信號得到電機軸的轉動角度，具體包括A/D轉換電路，對位置檢測裝置中磁感應元件發送來的電壓信號進行A/D轉換，將 模擬信號轉換為數位訊號；合成電路，對位置檢測裝置發送來的經過A/D轉換的多個電壓信號進行處理得到 基準信號D ；角度獲取電路，根據該基準信號D，在標準角度表中選擇與其相對的角度作為偏移 角度9 ；以及存儲電路，用於存儲標準角度表。所述的第一位置檢測裝置、第二位置檢測裝置，包括轉子和將轉子套在內部的定 子，所述轉子包括第一磁鋼環、第二磁鋼環；其中，所述第一磁鋼環和第二磁鋼環分別固定在電機軸上；在定子上，對應於第二磁鋼環，以第二磁鋼環的中心為圓心的同一圓周上設有n(n =1，2…n)個均勻分布的磁感應元件，所述第二磁鋼環的磁極磁化順序使得n個磁感應元 件輸出呈格雷碼格式，相鄰兩個輸出只有一位變化；在定子上，對應於第一磁鋼環，以第一磁鋼環的中心為圓心的同一圓周上設有有 m(m為2或3的整數倍)個呈一定角度分布的磁感應元件，所述第一磁鋼環的磁極總對數與 第二磁鋼環的磁極總數相等，並且相鄰兩極的極性相反；當轉子相對於定子發生相對旋轉運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉變 為電壓信號，並將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。在定子上對應於第一磁鋼環的相鄰兩個磁感應元件之間的夾角，當m為2或4時， 該夾角為90° /g;當m為3時，該夾角為120° /g;當m為6時，該夾角為60° /g，其中，g 為第二磁鋼環的磁極總數。所述的第一位置檢測裝置、第二位置檢測裝置，包括轉子和將轉子套在內部的定 子，所述轉子包括第一磁鋼環、第二磁鋼環；其中，所述第一磁鋼環和第二磁鋼環分別固定在轉軸上，所述第一磁鋼環被均勻 地磁化為N[N<= 2n(n = 0，1，2丨11)]對磁極，並且相鄰兩極的極性相反；所述第二磁鋼環 的磁極總數為N，其磁序按照特定磁序算法確定；在定子上，對應於第一磁鋼環，以第一磁鋼環的中心為圓心的同一圓周上設有m(m 為2或3的整數倍)個呈一定角度分布的磁感應元件；對應於第二磁鋼環，以第二磁鋼環的 中心為圓心的同一圓周上設有n(n = 0，1，2丨11)個呈一定角度分布的磁感應元件；當轉子相對於定子發生相對旋轉運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉變 為電壓信號，並將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。在定子上對應於第二磁鋼環的相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為360° /N。在定子上對應於第一磁鋼環相鄰兩個磁感應元件之間的夾角，當m為2或4時，每 相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為90° /N，當m為3時，每相鄰兩個磁感應元件之間的夾 角為120° /N;當m為6時，每相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為60° /N。 為了簡化結構，所述磁感應元件直接表貼在定子的內表面。 為了更好的聚磁，所述的第一位置檢測裝置、第二位置檢測裝置還包括兩個導磁
環，每一所述導磁環是由多個同圓心、同半徑的弧段構成，相鄰兩弧段留有空隙，對應於兩個磁鋼環的磁感應元件分別設在該空隙內。所述的導磁環的弧段端部設有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而形成的倒角。所述的磁感應元件為霍爾感應元件。所述傳感器信號處理子單元或位置檢測裝置中包括位置檢測裝置的信號處理電 路，用於根據所述位置檢測裝置的電壓信號得到電機軸的轉動角度，具體包括A/D轉換電路，對位置檢測裝置發送來的電壓信號進行A/D轉換，將模擬信號轉換 為數位訊號；相對偏移角度θ工計算電路，用於計算位置檢測裝置中對應於第一磁鋼環的磁感 應元件發送來的第一電壓信號在所處信號周期內的相對偏移量θ工；絕對偏移量θ 2計算電路，根據位置檢測裝置中對應於第二磁鋼環的磁感應元件 發送來的第二電壓信號，通過計算來確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移
量θ2;角度合成及輸出模塊，用於將上述相對偏移量θ工和絕對偏移量θ 2相加，合成所 述第一電壓信號所代表的在該時刻的旋轉角度θ ；存儲模塊，用於存儲數據。還包括信號放大電路，用於在A/D轉換電路進行A/D轉換之前，對來自於磁電式傳感器的 電壓信號進行放大。所述相對偏移角度θ工計算電路包括第一合成電路和第一角度獲取電路，所述第 一合成電路對位置檢測裝置發送來的經過A/D轉換的多個電壓信號進行處理，得到一基準 信號D ；所述第一角度獲取電路根據該基準信號D，在第一標準標準角度表中選擇一與其相 對的角度作為偏移角度θ1 5所述相對偏移角度θ工計算電路內或在合成電路之前還包括溫度補償電路，用於 消除溫度對磁電式傳感器發送來的電壓信號的影響。所述合成電路或所述第一合成電路的輸出還包括信號R ；所述溫度補償單元包括係數矯正器和乘法器，所述係數矯正器對所述合成模塊的 輸出的信號R和對應該信號的標準狀態下的信號Rtl進行比較得到輸出信號K ；所述乘法器 為多個，每一所述乘法器將從位置檢測裝置發送來的、經過A/D轉換的一個電壓信號與所 述係數矯正模塊的輸出信號K相乘，將相乘後的結果輸出給第一合成電路。所述絕對偏移量θ 2計算電路包括第二合成電路和第二角度獲取電路，所述第二 合成電路用於對對應於第二磁鋼環的位置檢測裝置發送來的第二電壓信號進行合成，得到 一信號E ；所述第二角度獲取電路根據該信號E在第二標準角度表中選擇一與其相對的角 度作為第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量θ 2。本發明還提供一種汽車電動雨刮器的控制方法，該方法包括如下步驟步驟1 雨刮臂在伺服電機帶動下朝磁感應元件的方向擺動，設定此時伺服電機 的旋轉方向為正轉方向，雨刮臂的擺動方向為正向擺動；步驟2 雨刮臂擺動到極限位置，使雨刮臂上的磁鋼與磁感應元件的位置相對應， 磁感應元件感應出磁鋼的位置並將該位置信號傳遞給伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控制伺服電機反轉，從而使雨刮臂反向擺動；步驟3 預設伺服電機轉動角度對伺服電機進行位置控制，計算伺服電機轉過的 角度，從而計算出雨刮臂轉過的角度，當伺服電機轉過設定的角度後，控制伺服電機正轉， 從而帶動雨刮臂重新正向擺動。所述的步驟2具體包括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者通過同步杆相 連；隨著第一雨刮臂的擺動，設置在其上的磁鋼運動到與磁感應元件相對應的位置，磁感應 元件感應出磁鋼的位置並將該位置信號傳遞給伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控制 電機反轉，從而使第一雨刮臂反向擺動；同步杆同時帶動第二雨刮臂反向擺動。所述的步驟2具體包括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者分別設有各自 的位置檢測裝置、伺服控制器和伺服電機，兩者的伺服電機相連；所述的第一雨刮臂擺動到 極限位置，使第一雨刮臂上的磁鋼與磁感應元件的位置相對應，磁感應元件感應出磁鋼的 位置並將該位置信號傳遞給第一雨刮臂的伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控制電機 反轉，從而使第一雨刮臂反向擺動；第一雨刮臂的伺服控制器同時將控制信號傳遞給第二 雨刮臂的伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控制電機反轉，從而使第二雨刮臂與第一雨 刮臂同步反向擺動。所述的步驟3中控制電機正轉，從而帶動雨刮臂重新正向擺動，具體包括所述的 雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者通過同步杆相連，伺服電機帶動第一雨刮臂正向擺動； 同步杆同時帶動第二雨刮臂正向擺動。所述的步驟3具體包括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者分別設有各自 的位置檢測裝置、伺服控制器和伺服電機，兩者的伺服電機相連；預設伺服電機轉動角度對 伺服電機進行位置控制，計算伺服電機轉過的角度，從而計算出雨刮臂轉過的角度，當伺服 電機轉過設定的角度後，控制伺服電機正轉，從而帶動第一雨刮臂重新正向擺動；第一雨刮 臂的伺服控制器同時將控制信號傳遞給第二雨刮臂的伺服控制器，控制第二雨刮臂與第一 雨刮臂同步重新正向擺動。綜上所述，本發明結構簡單且成本低；雨刷的換向與磁感應元件的安裝位置有關， 只要調整磁感應元件的安裝位置，就能實現雨刷在0°至180°的任意擺角；由於採用的是 交流伺服系統，交流伺服控制器能對交流伺服電機實現「阻轉」保護，不會因雨刷「阻轉」而 燒壞電機，具有「阻轉」保護功能；交流伺服系統可實現無級調速，可以對雨刷實現無級調 速，調速非常方便；由於大大簡化了現有雨刮器的機械結構，並且採用交流伺服電機，比直 流電機使用壽命長，所以整個系統可靠性高。以下結合附圖和具體的實施例對本發明進行詳細地說明。


圖1是本發明實施例一的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖2是本發明實施例二的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖3是本發明實施例三的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖4是本發明實施例四的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖5是本發明實施例五的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖6是本發明實施例六的汽車電動雨刮器的結構示意圖7是本發明實施例七的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖8是本發明實施例八的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖9是本發明實施例九的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖10是本發明實施例十的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖11是本發明實施例十一的汽車電動雨刮器的結構示意圖；圖12是根據上述實施例的汽車電動雨刮器的控制系統的結構簡圖；圖13是交流伺服系統的結構原理圖；圖14示出了雙電機雨刮器的同步控制原理圖；圖15是本發明的位置檢測裝置安裝於軸上的結構原理圖；圖16是本發明的位置檢測裝置的立體分解圖；圖17是本發明的位置檢測裝置安裝於軸上的立體圖；圖18是本發明的位置檢測裝置安裝於軸上的另一立體圖；圖19是磁鋼環安裝於軸上的立體圖；圖20是導磁環安裝於骨架上的立體圖；圖21是將導磁環從骨架上取下後的立體圖；圖22A-圖22D是本發明的導磁環的倒角設計圖；圖23是本發明位置檢測裝置的實施例一的結構示意圖；圖24是本發明位置檢測裝置的實施例一的信號處理裝置的框圖；圖25是位置檢測裝置的實施例二的結構示意圖；圖26是位置檢測裝置的實施例二的信號處理裝置的框圖；圖27是位置檢測裝置的實施例三的結構示意圖；圖28是位置檢測裝置的實施例三的信號處理裝置的框圖；圖29是位置檢測裝置的實施例四的結構示意圖；圖30是位置檢測裝置的實施例四的信號處理裝置的框圖；圖31是本發明實施例五的位置檢測裝置的立體分解圖；圖32是圖31所示的位置檢測裝置的安裝圖；圖33是圖31所示的位置檢測裝置的另一安裝圖；圖34本發明所述位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖之一；圖35本發明所述位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖之二 ；圖36本發明所述位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖之三；圖37本發明所述位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖之四；圖38是本發明實施例五的位置檢測裝置對應於第二磁鋼環設有3個磁感應元件 時得到的編碼；圖39是本發明實施例五的位置檢測裝置對應於第二磁鋼環設有3個磁感應元件 時第二磁鋼環的充磁順序；圖40是本發明實施例五的位置檢測裝置的第二磁鋼環、導磁環和磁感應元件的 結構圖；圖41是本發明實施例五的位置檢測裝置的第一磁鋼環均勻磁化為6對極時對應 2個磁感應元件的布置12
圖42為本發明實施例五的位置檢測裝置的第一磁鋼環、導磁環和磁感應元件的 結構圖；圖43為本發明實施例五的位置檢測裝置的信號處理裝置的電路框圖；圖44為本發明實施例六的第一磁鋼環、導磁環和磁感應元件的結構圖；圖45為本發明實施例六的信號處理裝置的電路框圖；圖46為本發明實施例七的第一磁鋼環、導磁環和磁感應元件的結構圖；圖47為本發明實施例七的信號處理裝置的電路框圖；圖48為本發明實施例八的第一磁鋼環、導磁環和磁感應元件的結構圖；圖49本發明實施例八的信號處理裝置的電路框圖；圖50為本發明的實施例五至實施例八的位置檢測裝置的另一種結構的立體分解 圖；圖51A、51B和51C分別是實施例九的設置有導磁環的位置檢測裝置結構的立體分 解圖、示意圖和結構圖。
具體實施例方式實施例一參照附圖，圖1是本發明實施例一的汽車電動雨刮器的結構示意圖。如圖1所示， 該汽車電動雨刮器包括第一伺服電機la和第一雨刮臂2a，第一伺服電機la的輸出通過 第一聯軸器3a與第一雨刮軸4a相連，第一雨刮軸4a上設有第一雨刮臂2a，且第一雨刮臂 2a隨第一雨刮軸4a的轉動而擺動。伺服電機la的電機軸上設有第一位置檢測裝置5a ；第一雨刮臂2a上設有磁鋼6， 在汽車的對應位置設有磁感應元件，在本發明中該磁感應元件採用霍爾感應元件7，第一位 置檢測裝置5a和霍爾感應元件7將檢測到的位置信號輸出給第一伺服控制器8a，第一伺服 控制器8a控制第一伺服電機la並帶動第一雨刮臂2a擺動。霍爾感應元件7通過信號線 9a連接至第一伺服控制器8a，第一位置檢測裝置5a通過信號線9b連接至第一伺服控制器 8a，第一伺服電機la通過電機動力線10連接至第一伺服控制器8a。在本實施例中，汽車電動雨刮器的控制方法包括以下步驟步驟1 第一雨刮臂2a在伺服電機la帶動下朝霍爾感應元件7的方向擺動，設定 此時伺服電機的旋轉方向為正轉方向，雨刮臂的擺動方向為正向擺動；步驟2 第一雨刮臂2a擺動到極限位置，使第一雨刮臂2a上的磁鋼6與霍爾感應 元件7的位置相對應，霍爾感應元件7感應出磁鋼6的位置並將該位置信號傳遞給伺服控 制器8a，伺服電機la進行位置控制，控制伺服電機反轉，從而使第一雨刮臂2a反向擺動；步驟3 預設伺服電機轉動角度對伺服電機進行位置控制，計算伺服電機轉過的 角度，從而計算出第一雨刮臂2a轉過的角度，當伺服電機轉過設定的角度後，控制伺服電 機正轉，從而帶動雨刮臂重新正向擺動。實施例二如圖2所示，與實施例一不同的是，該電動雨刮器還包括減速器。伺服控制器8a 控制第一伺服電機la運行，電機通過第一聯軸器3a與蝸杆11連接，帶動蝸杆11轉動，蝸 杆11帶動蝸輪12轉動，蝸輪軸13通過第二聯軸器3b與第一雨刮軸4a連接，帶動第一雨刮軸4a轉動。這裡所採用的減速器為蝸輪蝸杆減速器，也可以使用圓柱齒輪減速器、圓錐 齒輪減速器、行星齒輪減速器等。該電動雨刮器為單雨刮結構的雨刮器，結構簡單，伺服控 制器能控制雨刮器實現0°至180°任意擺角，所以不僅能代替現有單雨刮結構的雨刮器， 而且可以代替現有雙雨刮結構的雨刮器。實施例三如圖3所示，與實施例一不同的是，該電動雨刮器第一雨刮軸4a上套設有第一曲 柄14a，第一曲柄14a通過同步杆15與第二曲柄14b相連，第二曲柄14b上設有第二雨刮軸 4b，所述的第二雨刮軸4b轉動並帶動固定在其上的第二雨刮臂2b擺動。該汽車雨刮器的 電機與雨刮軸之間沒有減速器，直接通過聯軸器連接。這樣可以簡化雨刮器的結構，但需要 電機提供更大的轉矩。在本實施例中汽車電動雨刮器的控制方法包括以下步驟步驟1 第一雨刮臂2a在伺服電機la帶動下朝霍爾感應元件7的方向擺動，設定 此時伺服電機的旋轉方向為正轉方向，第一雨刮臂的擺動方向為正向擺動；步驟2 第一雨刮臂2a擺動到極限位置，使第一雨刮臂上的磁鋼6與霍爾感應元 件7的位置相對應，磁感應元件感應出磁鋼的位置並將該位置信號傳遞給伺服控制器8a， 伺服電機進行位置控制，控制伺服電機反轉，從而使雨刮臂反向擺動；第一雨刮臂2a、第二雨刮臂2b，兩者通過同步杆15相連；隨著第一雨刮臂2a的 擺動，設置在其上的磁鋼6運動到與霍爾感應元件7相對應的位置，霍爾感應元件7感應出 磁鋼的位置並將該位置信號傳遞給伺服控制器8a，伺服電機la進行位置控制，控制電機反 轉，從而使第一雨刮臂2a反向擺動；同步杆15同時帶動第二雨刮臂2b反向擺動。步驟3 預設伺服電機轉動角度對伺服電機進行位置控制，計算伺服電機轉過的 角度，從而計算出雨刮臂轉過的角度，當伺服電機轉過設定的角度後，控制伺服電機正轉， 從而帶動第一雨刮臂2a重新正向擺動。同步杆15同時帶動第二雨刮臂2b正向擺動。實施例四如圖4所示，與實施例三不同的是，該電動雨刮器的電機與雨刮軸之間設有減速 器，即第一齒輪16a和第二齒輪16b。此外還可以使用圓錐齒輪減速器、行星齒輪減速器等。實施例五如圖5所示，在該電動雨刮器中，伺服控制器8a控制第一伺服電機la運行，電機 通過第一聯軸器3a與蝸杆11連接，帶動蝸杆11轉動，蝸杆11帶動蝸輪12轉動，蝸輪軸13 通過第二聯軸器3b與第一雨刮軸4a連接，帶動第一雨刮軸4a轉動。第一雨刮軸4a帶動 第一雨刮臂2a和第一曲柄14a轉動，第一曲柄14a通過同步杆與第二曲柄14b連接，帶動 第二曲柄14b轉動，第二曲柄14b帶動第二雨刮軸4b轉動進而帶動第二雨刮臂2b轉動。在第一雨刮臂2a上貼有磁鋼6，在第一雨刮臂2a的一側，汽車與磁鋼對應的位置 裝有霍爾感應元件7 (當磁鋼隨第一雨刮臂2a轉動到一側時，恰好與霍爾位置對應)。當第 一雨刮臂2a朝霍爾感應元件7的方向運動時，磁鋼6接近霍爾感應元件7，磁場增強，霍爾 感應元件7的感應電壓增大，當磁鋼6離霍爾最近時，霍爾感應元件7的感應電壓最大，CPU 檢測到霍爾感應元件7的最大電壓，由此產生轉向信號，控制電機反向運行，第一雨刮臂2a 朝遠離霍爾感應元件7的方向運動。當第一雨刮臂2a向遠離霍爾感應元件7的方向運動 時，伺服控制器8a對第一伺服電機la進行位置控制，控制電機轉過的圈數，當電機轉過指定的圈數後，控制電機向相反的方向旋轉，從而使第一雨刮臂2a向靠近霍爾感應元件7的 方向運動。第一雨刮臂2a向靠近霍爾感應元件7的方向運動時，當磁鋼6運動到與霍爾感 應元件7距離最近時，霍爾感應元件7產生最大的感應電壓信號，傳遞給伺服控制器8a，伺 服控制器控制交流伺服電機反轉，第一雨刮臂2a向遠離霍爾感應元件7的方向運動。通過 霍爾感應元件7、磁鋼6和位置控制，實現第一雨刮臂2a的往復運動。第二雨刮臂2b通過 第一曲柄14a、同步杆15、第二曲柄14b與第一雨刮臂2a保持同步運動。實施例六如圖6所示，與實施例五不同的是，該電動雨刮器為雙電機結構的雨刮器，每一個 電機分別驅動一個雨刮臂。伺服控制器8a和伺服控制器8b對兩個電機進行同步控制，之 間有信號線9d連接，用於通訊，實現雙電機的同步控制。採用的減速器為蝸輪蝸杆減速器， 此外還可以使用圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、行星齒輪減速器等。實施例七如圖7所示，該電動雨刮器的結構類似於實施例一中所述的結構，其特點是不使 用減速器，電機軸直接通過聯軸器3a連接雨刮軸4a，而且採用的伺服系統為一體化伺服系 統，為一體化結構的單雨刮器。該電動雨刮器的結構非常簡單，但由於沒有減速器，所以需 要電機提供的扭矩大。實施例八如圖8所示，該電動雨刮器為一體化結構的雙雨刮器。每一個電機分別驅動一個 雨刮臂。伺服控制器8a和伺服控制器8b對兩個電機進行同步控制，之間有信號線9b連接， 用於通訊，實現雙電機的同步控制。電機la和lb分別通過聯軸器3a和3b與雨刮軸4a和 4b直接連接，中間沒有減速器。實施例九如圖9所示，該電動雨刮器為採用一體化伺服系統的單雨刮結構的雨刮器。與實 施例二相比，所用的伺服系統為一體化伺服系統，伺服控制器和伺服電機為一體結構，比實 施例二的雨刮器結構更簡單。採用的減速器為蝸輪蝸杆減速器，此外還可以使用圓柱齒輪 減速器、圓錐齒輪減速器、行星齒輪減速器等。實施例十如圖10所示，該電動雨刮器為採用一體化伺服系統的單雨刮結構的雨刮器。與實 施例九相比，不同之處在於採用的減速器為圓柱齒輪減速器，即第一齒輪16a和第二齒輪 16b，此外還可以使用圓錐齒輪減速器、行星齒輪減速器等。實施例i^一如圖11所示，該電動雨刮器的為採用兩個一體化伺服系統的雨刮器，每一個電機 分別驅動一個雨刮臂。伺服控制器8a和伺服控制器8b對兩個電機進行同步控制，之間有 信號線9b連接，用於通訊，實現雙電機的同步控制。採用的減速器為蝸輪蝸杆減速器，此外 還可以使用圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、行星齒輪減速器等。在以上各實施例中，電機優選為交流伺服電機。綜合上述的各個實施例，將本發明汽車電動雨刮器的控制方法綜述為以下步驟步驟1 雨刮臂在伺服電機帶動下朝磁感應元件的方向擺動，設定此時伺服電機 的旋轉方向為正轉方向，雨刮臂的擺動方向為正向擺動；
步驟2 雨刮臂擺動到極限位置，使雨刮臂上的磁鋼與磁感應元件的位置相對應， 磁感應元件感應出磁鋼的位置並將該位置信號傳遞給伺服控制器，伺服電機進行位置控 制，控制伺服電機反轉，從而使雨刮臂反向擺動；步驟3 預設伺服電機轉動角度對伺服電機進行位置控制，計算伺服電機轉過的 角度，從而計算出雨刮臂轉過的角度，當伺服電機轉過設定的角度後，控制伺服電機正轉， 從而帶動雨刮臂重新正向擺動。優選地，步驟2具體包括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者通過同步杆 相連；隨著第一雨刮臂的擺動，設置在其上的磁鋼運動到與磁感應元件相對應的位置，磁感 應元件感應出磁鋼的位置並將該位置信號傳遞給伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控 制電機反轉，從而使第一雨刮臂反向擺動；同步杆同時帶動第二雨刮臂反向擺動。優選地，步驟2具體包括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者分別設有各 自的位置檢測裝置、伺服控制器和伺服電機，兩者的伺服電機相連；所述的第一雨刮臂擺動 到極限位置，使第一雨刮臂上的磁鋼與磁感應元件的位置相對應，磁感應元件感應出磁鋼 的位置並將該位置信號傳遞給第一雨刮臂的伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控制電 機反轉，從而使第一雨刮臂反向擺動；第一雨刮臂的伺服控制器同時將控制信號傳遞給第 二雨刮臂的伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控制電機反轉，從而使第二雨刮臂與第一 雨刮臂同步反向擺動。優選地，步驟3中控制電機正轉，從而帶動雨刮臂重新正向擺動，具體包括所述 的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者通過同步杆相連，伺服電機帶動第一雨刮臂正向擺 動；同步杆同時帶動第二雨刮臂正向擺動。優選地，步驟3具體包括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者分別設有各 自的位置檢測裝置、伺服控制器和伺服電機，兩者的伺服電機相連；預設伺服電機轉動角度 對伺服電機進行位置控制，計算伺服電機轉過的角度，從而計算出雨刮臂轉過的角度，當伺 服電機轉過設定的角度後，控制伺服電機正轉，從而帶動第一雨刮臂重新正向擺動；第一雨 刮臂的伺服控制器同時將控制信號傳遞給第二雨刮臂的伺服控制器，控制第二雨刮臂與第 一雨刮臂同步重新正向擺動。以下說明上述實施例的汽車電動雨刮器的控制原理。圖12是根據上述實施例的汽車電動雨刮器的控制系統的結構簡圖。如圖12所示， 汽車雨刮器控制系統由伺服控制器、交流伺服電機、位置檢測裝置、霍爾和磁鋼組成。伺服 控制器由單片機(MCU)、IPM、電流傳感器等組成。單片機接收電流傳感器的電機電流信號 和位置檢測裝置的電壓信號以及霍爾的感應電壓信號，求解電機轉向信號、運行角度求解 算法和控制程序，產生PWM信號控制IPM。IPM根據PWM信號，產生三相電壓給交流伺服電 機。整個系統是一個閉環的控制系統，控制周期短(一個控制周期只有幾十個微秒)，響應 快，精度高。具體地，如圖13所示，在MCU的內部有CPU、A/D、同步通訊口和PWM信號產生模塊 等，電流傳感器輸入到MCU的模擬信號進過A/D採樣，轉換為數位訊號，從而得到電流反饋。 位置檢測裝置輸入到MCU的電壓信號，經過A/D採樣，轉換為數位訊號，CPU運行角度求解算 法，得到角度反饋。霍爾輸入到MCU的電壓信號，經過A/D採樣，轉換為數位訊號，霍爾感應 磁鋼的磁場，當磁鋼運動到霍爾對應的位置時，磁場最強，由此產生轉向信號。CPU根據轉向信號、電流反饋和角度反饋運行控制程序。控制程序主要包含機械環和電流環，機械環根據 設定指令和角度反饋，計算出電流指令，電流環根據電流指令和電流反饋，計算出三相電壓 佔空比。PWM信號產生模塊根據三相電壓佔空比，產生PWM信號，傳遞給IPM。IPM根據PWM 信號，產生三相電壓給交流伺服電機。在控制上與傳統的交流伺服系統的區別在於，沒有編碼器，而是用位置檢測裝置 取代了編碼器，角度求解算法和控制程序都是在一個MCU運算完成。傳統的交流伺服系統 編碼器中也有一個MCU，用於處理角度相關的A/D採樣和運行角度求解算法，並將角度通過 同步口通訊發送給控制器內的MCU，控制器內的MCU用於運行控制程序。本專利只用一個 MCU來完成原來兩個MCU完成的工作，節省了一個MCU，同時節省了相應的外圍電路、編碼器 和控制器的連線，因此相對與傳統的交流伺服系統，降低了成本。

當第一雨刮臂朝霍爾的方向運動時，磁鋼接近霍爾，磁場增強，霍爾的感應電壓增 大，當磁鋼離霍爾最近時，霍爾的感應電壓最大，CPU檢測到霍爾的最大電壓，由此產生轉向 信號，控制電機反向運行，第一雨刮臂朝遠離霍爾的方向運動。當第一雨刮臂向遠離霍爾的方向運動時，伺服控制器對交流伺服電機進行位置控 制，控制電機轉過的圈數，當電機轉過指定的圈數後，控制電機向相反的方向旋轉，從而使 第一雨刮臂向裝有霍爾的一側運動。通過霍爾、磁鋼和位置控制，實現第一雨刮臂的往復運 動。第二雨刮臂通過第一曲柄、同步杆、第二曲柄與第一雨刮臂保持同步運動。其中，機械環根據角度指令和角度求解算法得到的角度反饋，經過控制計算，計算 出電流指令，傳遞給電流環。電動閥控制系統的機械環包括兩個位置環和一個速度環，位置 環輸出速度指令，速度環輸出電流指令。轉向信號也為機械環的輸入，用於控制電機轉動的 方向。位置環的作用是，當第一雨刮臂向遠離霍爾的方向運動時，計算電機轉過的圈數，當 電機轉過指定的圈數後，控制電機向相反的方向旋轉，從而使第一雨刮臂向裝有霍爾的一 側運動。角度指令為控制程序設定的指令或者根據設定指令計算出來。位置檢測裝置感應 電機轉軸的角度位置，並將感應的電壓信號傳遞給MCU，經過A/D採樣得到包含角度信息的 數位訊號，傳遞給MCU內的CPU，CPU運行角度求解算法，得到角度反饋。角度指令減去角 度反饋，得到角度誤差，通過PID控制器對角度進行PID控制，得到速度指令，角度的PID控 制叫做位置環，位置環輸出的是速度指令，傳遞給速度環。角度反饋通過微分器得到速度反 饋，速度指令減去速度反饋，得到速度誤差，通過PID控制器對速度進行PID控制，得到電流 指令Id—&，Iqjef0速度的PID控制叫做速度環。電流指令為速度環的輸出，也為機械環的 輸出，機械環輸出電流指令Id—ref，Igef給電流環。圖14示出了雙電機雨刮器的同步控制原理圖。如圖14所示，雙電機雨刮器包含 兩個交流伺服系統，兩個交流伺服系統的伺服控制器之間通過數據線連接，用於數據通訊。 MCUl接收霍爾感應的電壓信號，經過A/D採樣，以及轉向信號求解得到轉向信號。MCUl同 時接收設定指令，將設定指令與轉向信號，作為MCUl機械環的輸入。設定指令與轉向信號 經過計算，計算出角度指令2，通過數據線傳遞給MCU2，作為MCU2機械環的輸入。然後伺服 控制器1和伺服控制器2分別對交流伺服電機1，2進行位置控制，從而保證兩個電機同步。接下來，詳細說明上述各實施例中所使用的位置檢測裝置。圖15是表示本發明的位置檢測裝置安裝於軸上的結構原理圖。圖16是表示本發明的位置檢測裝置的立體分解圖。如圖15和圖16所示，本發明的位置檢測裝置由磁感應 元件板102、磁鋼環103、導磁環104、骨架105組成；磁感應元件板102由PCB板和磁感應 元件106組成，，磁感應元件板102上還裝有接插件108。磁鋼環103安裝在軸107上，對本發明來說，軸107就是伺服電機的轉軸，導磁環 104固定在骨架105上，骨架105固定在伺服電機的合適位置。當軸107轉動時，磁鋼環103 轉動，產生正弦磁場，而導磁環104起聚磁作用，磁鋼環103產生的磁通通過導磁環104。PCB 板上固定的磁感應元件106把通過導磁環104的磁場轉換成電壓信號並輸出，該電壓信號 直接進入主控板晶片。由主控板上晶片對電壓信號進行處理，最後得到位角位移。其中，在製作所述的位置檢測裝置時，導磁環104設置在骨架成型模具上，在所述 骨架一體成型時與骨架105固定在一起。圖17和圖18是本發明的位置檢測裝置安裝於軸上的總體的立體圖。圖19是磁 鋼環安裝於軸上的立體圖。圖20是導磁環安裝於骨架上的立體圖。圖21是將導磁環從骨 架上取下後的立體圖。以上各圖中與圖15和圖16中相同的部件以相同附圖標記指示。導 磁環104安裝於骨架105上，磁鋼環103安裝軸107上，導磁環104與磁鋼環103可以相對 轉動。本發明通過合理安排各部件的布局，可以減少位置檢測裝置的尺寸。圖22A到圖22D以由1/4弧段和3/4弧段構成的導磁環為例，圖示了本發明的導磁 環的倒角設計。如圖22A到圖22D所示，導磁環由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構成，圖 22A所示的導磁環沒有設計倒角，圖22B到圖22D所示的弧段端部設有倒角，所述倒角為沿 軸向(圖22B)或徑向(圖22C)或同時沿軸向、徑向(圖22D)切削而形成的倒角，151、153 表示軸向切面，152、154表示徑向切面。相鄰兩弧段間留有縫隙，磁感應元件置於該縫隙內， 當磁鋼環與導磁環發生相對旋轉運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉換為電壓信 號，並將該電壓信號傳輸給相應的控制器。根據磁密公式萬=|可以知道，當 一定時候，可以通過減少S，增加B。
U因為永磁體產生的磁通是一定的，在導磁環中S較大，所以B比較小，因此可以減 少因為磁場交變而導致的發熱。而通過減少導磁環端部面積能夠增大端部的磁場強度，使 得磁感應元件的輸出信號增強。這樣的信號拾取結構製造工藝簡單，拾取的信號噪聲小，生 產成本低，可靠性高，而且尺寸小。基於上述結構的位置檢測裝置的信號處理裝置，包括A/D轉換模塊、合成模塊、 角度獲取模塊和存儲模塊，其中，A/D轉換模塊對位置檢測裝置中磁感應元件發送來的電壓 信號進行A/D轉換，將模擬信號轉換為數位訊號，對應於磁感應元件的個數，該模塊中具有 多個A/D轉換器，分別用於對每個磁感應元件發送來的電壓信號進行A/D轉換；所述合成模 塊對經過A/D轉換的多個電壓信號進行處理，得到基準信號D ；所述角度獲取模塊，根據該 基準信號D，在角度存儲表中選擇與其相對的角度作為偏移角度0 ；所述存儲模塊用於存 儲數據。上述各個模塊可以構成一 MCU。位置檢測裝置的實施例一該實施例提供了設有兩個磁感應元件的位置檢測裝置。圖23是位置檢測裝置的實施例一的結構示意圖。如圖23所示，導磁環由兩段同半徑的弧段構成，分別為1/4弧段111和3/4弧段112，位置A和B相距角度為90°，並開 有狹縫，分別以109和110表示的兩個磁感應元件氏、112放置於A和B處的狹縫中，採用此 結構有利於減少磁場洩露，提高磁感應元件感應的磁通量，並且由於磁表面感應的磁通是 磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。在電機軸上，由兩段同半徑 的弧段111、112構成的導磁環與磁鋼環113同心安裝。圖24是位置檢測裝置的實施例一的信號處理裝置的框圖，磁感應元件氏和H2的 輸出信號接MCU的內置A/D轉換器模擬輸入口，經模數轉換後得到輸出信號接乘法器1、2， 係數矯正器7的輸出信號K接乘法器1、2的輸入端，乘法器1、2的輸出信號接合成器3的 輸入端，合成器3輸出信號D和R，係數矯正器7接收合成器3輸出的信號D和R，通過運算 得到信號K，通過使磁感應元件&和H2的信號與該信號K進行相乘，以此來進行溫度補償， 消除溫度對信號的影響。存儲器4中存儲有一角度存儲表，MCU根據信號D在角度存儲表 中選擇與其相對的角度作為偏移角度0。其中對信號的處理，即合成器3對信號的處理原則是比較兩個信號的數值的大 小，數值小的用於輸出的信號D，信號D的結構為{第一個信號的符合位，第二個信號的符合 位，較小數值的信號的數值位}。以本實施例為例，說明如下約定當數據X為有符號數時，數據X的第0位(二進位左起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數據X為負，X_0 = 0表示數據X為正。X_D表示數據X的數值位(數據的絕對值)，即去除符號位剩下數據位。如果 A_D>=B_DD = {A_0 ;B_0 ;B_D}R=yjA2+B2 ；否則D = {A_0 ;B_0 ;A_D}R二 ^A2+B2 o在存儲模塊中存儲有一標準角度表，其中存儲了對應於一系列的碼，每一個碼對 應於一個角度。該表是通過標定得到的，標定方法是，利用本施例的檢測裝置和一高精度 位置傳感器，將本施例中的磁感應元件輸出的信號和該高精度位置傳感器輸出的角度進行 一一對應，以此建立出一磁感應元件輸出的信號與角度之間的關係表。另外，在存儲模塊中還存儲了一些數據修正表，這些表中包括一個信號R與其標 準狀態下的信號Ro的對應表，通過合成模塊，即合成器3得到的信號R，通過查表可以得到 一信號禮，通過將信號禮和信號R進行比較，如除法運算，得到信號K。位置檢測裝置的實施例二該實施例提供了設有四個磁感應元件的位置檢測裝置。圖25是位置檢測裝置的實施例二的結構示意圖。如圖25所示，導磁環由四段同半 徑的1/4弧段118、119、120和121構成，A，B, C，D四個位置角度依次相隔為90°，並且都 有一狹縫。分別以114、115、116和117表示的4個磁感應元件H」 H2、H3、H4分別放置於狹 縫A、B、C和D處，採用此結構有利於減少磁場洩露，提高磁感應元件感應的磁通量，並且由 於磁表面感應的磁通是磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。四
19段同半徑的1/4弧段118、119、120和121構成的導磁環和磁鋼環122同心安裝。圖26是位置檢測裝置的實施例二的信號處理裝置的框圖。該信號處理裝置與實施例一相類似，不同在於，由於本實施例中有4個互成90度 的磁感應元件，因此，在信號處理裝置上增加了減法器，即數字差分模塊，通過該減法器模 塊抑制溫度和零點漂移，以此來提高數據精度，最終輸出給合成器的信號仍為2個。位置檢測裝置的實施例三該實施例提供了設有三個磁感應元件的位置檢測裝置。圖27是位置檢測裝置的實施例三的結構示意圖。如圖27所示，導磁環由三段同 半徑的1/3弧段126、127和128構成，A，B, C三個位置依次相距120°，並且開有一狹縫， 分別以123、124和125表示的3個傳感器氏、112、H3分別放置狹縫處，採用此結構有利於減 少磁場洩露，提高傳感器感應的磁通量，並且由於傳感器表面感應的磁通是磁場的積分，因 此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。三段同半徑的1/3弧段126、127和128構 成的導磁環和磁鋼環129同心安裝。圖28是位置檢測裝置的實施例三的信號處理裝置的框圖。與實施例一不同的是，磁感應元件有三個，輸出給合成器的信號為三個，合成器在 處理信號時與實施例一不同，其餘與實施例一相同。在這裡，僅說明合成器如何處理信號。在本實施例中，對信號的處理，即合成器4對信號的處理原則是先判斷三個信號 的符合位，並比較符合位相同的信號的數值的大小，數值小的用於輸出的信號D，信號D的 結構為{第一個信號的符合位，第二個信號的符合位，第三個信號的符合位，較小數值的信 號的數值位}。以本實施例為例約定當數據X為有符號數時，數據X的第0位(二進位左起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數據X為負，X_0 = 0表示數據X為正。X_D表示數據X的數值位(數據的絕對值)，即去除符號位剩下數據位。如果如果如果如果如果如果如果如果
{A_0 ;B_0 ;C_0} = 010 並且 A_D >= C_D
D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D} {A_0 ；B_0 ;C_0} = 010 並且 A_D < C_D
D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D} {A_0 ;B_0 ;C_0} = 101 並且 A_D >= C_D
D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D} {A_0 ;B_0 ；C_0} = 101 並且 A_D < C_D
D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D} {A_0 ;B_0 ;C_0} = Oil 並且 B_D >= C_D
D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D} {A_0 ;B_0 ；C_0} = Oil 並且 B_D < C_D
D = {A_0 ;B_0 ;C_0 ;B_D} {A_0 ;B_0 ;C_0} = 100 並且 B_D >= C_D
D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D} {A_0 ;B_0 ;C_0} = 100 並且 B_D < C_D
D一{A 0B 0C 0B D}
如果{A 0；B 0；C 0}一00l並且B D>一A D
D一{A 0B 0C 0A D}
如果{A 0；B 0；C 0}一00l並且B D<A D
D一{A 0B 0C 0B D}
如果{A 0；B 0；C 0}一110並且B D>一A D
D一{A 0B 0C 0A D}
如果{A 0；B 0；C 0}一l lo並且B D<A D
D一{A 0B 0C 0B D}a = A-Bx cos(y) - C x cos(y)sin(y)-Cx sin(y)R =扣2 + p2位置檢測裝置的實施例四該實施例提供了設有六個磁感應元件的位置檢測裝置。圖29是位置檢測裝置的實施例四的結構示意圖。如圖29所示，導磁環由六段同半 徑的1/6弧段136、137、138、139、140和141構成，A，B, C，D，E，F六個位置依次相距60°， 並且都開有一狹縫，分別以130、131、132、133、134和135表示的6個傳感器&、H2、H3、H4、 H5、H6分別放置狹縫內，採用此結構有利於減少磁場洩露，提高傳感器感應的磁通量，並且 由於傳感器表面感應的磁通是磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧 波。電機非負載輸出端軸上裝有永磁環，由六段同半徑的1/6弧段136、137、138、139、140 和141構成的導磁環和磁鋼環142同心安裝。圖30是位置檢測裝置的實施例四的信號處理裝置的框圖。與實施例三不同的是， 磁感應元件有六個，因此，在信號處理裝置上增加了減法器模塊，通過該減法器模塊抑制溫 度和零點漂移，以此來提高數據精度，最終輸出給合成器的信號仍為3個，處理過程與實施 例三相同。如圖31 圖33所示，該位置檢測裝置包括轉子和將轉子套在內部的定子，轉子包 括第一磁鋼環201a和第二磁鋼環201b以及第一導磁環205a和第二導磁環205b，第一磁鋼 環201a和第二磁鋼環201b分別固定在電機軸200上，其中定子為支架203。如圖31和圖33所示，第一導磁環205a和第二導磁環205b分別由多個同圓心、同 半徑的弧段構成，相鄰兩個弧段之間留有空隙，對應於兩個磁鋼環的磁感應元件204分別 設在該空隙內。這裡的導磁環與上述實施例中所述的相同。對應於第二磁鋼環201b，以第二磁鋼環201b的中心為圓心的同一圓周上設有n(n =1，2…n)個均勻分布的磁感應元件，第二磁鋼環的磁極磁化順序使得n個磁感應原件輸 出呈格雷碼形式。磁極的極性為格雷碼的首位為「0」對應於「N/S」極，首位為「 1，，對應於 「S/N，，極。第一磁鋼環201a均勻的磁化為g(g的取值等於第二磁鋼環中的磁極總數)對極 (N極和S極交替排列)，當第二磁鋼環中的磁極總數為6時，第一磁鋼環201a的極對數為 6對。以第一磁鋼環201a的中心為圓心的同一圓周上，設置有m個磁感應元件，如2個，二個磁感應元件Hi、H2之間的夾角為90° /6。第一磁鋼環均勻地磁化為6對極時磁感應元件 的布置如圖41所示。當轉子相對於定子發生相對旋轉運動時，所述磁感應元件將感測到的 磁信號轉變為電壓信號，並將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。定義第一磁鋼環中相鄰一對「N-S」為一個信號周期，因此，任一「N-S」對應的機械 角度為360° /g(g為「N-S」個數)，假定轉子在t時刻旋轉角度e位於第nth信號周期內， 則此時刻角位移e可認為由兩部分構成1.在第nth信號周期內的相對偏移量，磁感應元 件氏和H2感應第一磁鋼環的磁場來確定在此「N-S」信號周期內的偏移量0 ！(值大於0小 於360° /g) ；2.第rith信號周期首位置的絕對偏移量92，用傳感器氏，114，...扎感應磁環 2的磁場來確定此時轉子究竟是處於哪一個「N-S」來得到e2。基於該位置檢測裝置及原理的信號處理裝置包括A/D轉換模塊、相對偏移量0 : 計算模塊、絕對偏移量92計算模塊和存儲模塊。其信號處理流程如圖34-37所示，對位置 檢測裝置中第一磁鋼環和第二磁鋼環發送來的電壓信號進行A/D轉換，將模擬信號轉換為 數位訊號；由相對偏移量e工計算模塊對位置檢測裝置發送來的對應於第一磁鋼環的第一 電壓信號進行角度9工求解，計算對應於第一磁鋼環的信號在所處信號周期內的相對偏移 量9 1;由絕對偏移量92計算模塊對位置檢測裝置發送來的對應於第二磁鋼環的第一電壓 信號進行角度9 2求解，來確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量02;通 過角度合成及輸出模塊，如加法器用於將上述相對偏移量和絕對偏移量e2相加，合成 所述第一電壓信號所代表的在該時刻的旋轉角度0。對於圖35，為在圖34的基礎上增加的 信號放大模塊，具體如放大器，用於在A/D轉換模塊進行A/D轉換之前，對來自於位置檢測 裝置的電壓信號進行放大。圖36是包括溫度補償的信號處理流程圖，在進行角度求解 之前，還包括溫度補償的過程；圖37為基於圖36的溫度補償的具體過程，即進行溫度補償 時，要先進行係數矯正，而後再將A/D轉換器輸出的信號與係數矯正的輸出通過乘法器進 行相乘的具體方式來進行溫度補償。當然，溫度補償的具體方式還有很多種，在此就不一一 介紹。相對偏移量0工計算模塊包括信號合成單元、第一角度獲取單元和溫度補償單元， 信號合成單元對不同位置檢測裝置發送來的經過A/D轉換的電壓信號進行處理，得到一基 準信號D ；所述第一角度獲取單元根據該基準信號D，在第一標準角度表中選擇一與其相對 的角度作為偏移角度e ！；其中，在得到基準信號D之前，先對輸入給信號合成單元的信號 由溫度補償單元進行溫度補償，再將溫度補償後的信號進行處理得到信號D。這裡所述的處 理將在後面詳細說明。絕對偏移量e 2計算模塊包括第二合成器和所述第二角度獲取單元， 用於對對應於第二磁鋼環的位置檢測裝置發送來的第二電壓信號進行合成，得到軸轉過信 號周期數，從而確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量e 2，具體實現方式 是所述第二合成器對對應於第二磁鋼環的位置檢測裝置發送來的第二電壓信號進行合成， 得到一信號E ；所述第二角度獲取單元根據該信號E在第二標準角度表中選擇一與其相對 的角度作為第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量e 2。位置檢測裝置的實施例五在該實施例中，對應於第二磁鋼環設有3磁感應元件，對應於第一磁鋼環設有2磁 感應元件。由於第二磁鋼環的磁極磁化順序使得n個磁感應原件輸出呈格雷碼形式。磁極的極性為格雷碼的首位為「0」對應於「N/S」極，首位為「1」對應於「S/N」極。因此，在本實施 例中，由於n為3時，得到如圖38所示的編碼，得到6個碼，即得到6個極，充磁順序如圖39 所示，個磁感應元件均布周圍進行讀數。第二磁鋼環、導磁環和磁感應元件的位置關係如圖 40所示。由於第二磁鋼環的磁極總數為6，因此，第一磁鋼環被均勻的磁化為6對極，其與2 個磁感應元件的布置圖及磁序如圖41所示，第一磁鋼環、導磁環和磁感應元件的位置關係 如圖42所示。圖43示出了本實施例中對應於第一磁鋼環設有2個磁感應元件、第二磁鋼環設有 3個磁感應元件時信號處理裝置的電路框圖。傳感器1_1和1_2的輸出信號接放大器2_1、 2_2進行放大，然後接A/D轉換器3_1、3_2，經模數轉換後得到輸出信號接乘法器4、5，係數 矯正器10輸出信號接乘法器4、5的輸入端，乘法器4、5的輸出信號A、B接合成器6的輸入 端，第一合成器6對信號A、B進行處理，得到信號D、R，根據信號D從存儲器8中存儲的標 準角度表中選擇一與其相對的角度作為偏移角度elt>其中，第五合成器6的輸出信號R輸 送給係數矯正器10，係數矯正器10根據信號R和從存儲器9中查表得到信號禮得到信號 K,該信號K作為乘法器4、5的另一輸入端，與從放大器2_1、2_2輸出的信號CI、C2分雖相 乘得到信號A、B作為第一合成器6的輸入。傳感器1_3、1_4、. . . Hnl_n的輸出信號分別接放大器2_3、2_4、. . . 2_n進行放大， 然後接A/D轉換器進行模數轉換後通過第二合成器7進行合成，得到一信號E ；根據該信號 E在存儲器11中的第二標準角度表中選擇一與其相對的角度作為第一電壓信號所處的信 號周期首位置的絕對偏移量e2，e2通過加法器12得到測量的絕對角位移輸出e。其中，第二合成器7的功能是，通過對傳感器H3、H4、. . . Hn的信號進行合成，得到此 時刻轉子處於哪一個「N-S」信號周期內。第二合成器7的處理是當數據X為有符號數時，數據X的第0位(二進位左起第 1位)為符號位，X_0 = 1表示數據X為負，X_0 = 0表示數據X為正。也即當感應的磁場 為N時，輸出為X_0 = 0，否則為X_0 = 1。則對於本實施例，E= {C3_0 ；C4_0 ；Cn_0}。其中，第一合成器6對信號的處理是比較兩個信號的數值的大小，數值小的用於 輸出的信號D，信號D的結構為{第一個信號的符合位，第二個信號的符合位，較小數值的信 號的數值位}。具體如下這裡約定(後文各合成器均使用該約定)，當數據X為有符號數時，數據X的第0 位(二進位左起第1位)為符號位，x_0 = 1表示數據X為負，X_0 = 0表示數據X為正。 X_D表示數據X的數值位(數據的絕對值)，即去除符號位剩下的數據位。如果 A_D>=B_DD = {A_0 ；B_0 ;B_D}R= 4a2+B2 ；否則D = {A_0 ；B_0 ;A_D}R= ylA2+B2 ；信號K 一般是通過將信號禮和R進行除法運算得到。
對於第一、二標準角度表，在存儲器中存儲了兩個表，每個表對應於一系列的碼， 每一個碼對應於一個角度。該表是通過標定得到的，標定方法是，利用本施例的檢測裝置和 一高精度位置傳感器，將本施例中的磁感應元件輸出的信號和該高精度位置傳感器輸出的 角度進行一一對應，以此建立出一磁感應元件輸出的信號與角度之間的關係表。也就是，對 應於信號D存儲了一個第一標準角度表，每一個信號D代表一個相對偏移量elt)對應於信 號E，存儲了一個第二標準角度表，每一個信號E代表一個絕對偏移量e 2。位置檢測裝置的實施例六與實施例五不同的，在本實施例中，對應於第一磁鋼環設置有4個磁感應元件，四 個磁感應元件Hi、H2、H3、H4之間的夾角為90° /6，第一磁鋼環、導磁環和磁感應元件的結構 關係如圖44所示。圖45示出了對應於第一磁鋼環設有4個磁感應元件時信號處理裝置的電路框圖。 傳感器1_1和1_2的輸出信號接放大電路2_1進行差動放大，傳感器1_3和1_4的輸出信 號接放大電路2_2進行差動放大，然後接A/D轉換器3_1、3_2，後續處理類似於設有2個磁 感應元件時的情況。其中，第二合成器7的功能是，通過對傳感器H5、H6、. . . Hn的信號進行合成，得到此 時刻轉子處於哪一個「N-S」信號周期內。位置檢測裝置的實施例七本實施例與實施例五和六不同的是對應於第一磁鋼環設置有3個磁感應元件，三 個磁感應元件Hi、H2、H3之間的夾角為120° /6，如圖46所示。圖47示出了對應於第一磁鋼環設有3個磁感應元件時信號處理裝置的電路框圖。 處理過程與前兩個實施例基本相同，不同的是，由於合成器7的輸入信號為3個，因此，信 號D、R的處理與前兩個實施例略有不同。在本實施例中，第一合成器7對信號的處理原則 是先判斷三個信號的符合位，並比較符合位相同的信號的數值的大小，數值小的用於輸出 的信號D，信號D的結構為{第一個信號的符合位，第二個信號的符合位，第三個信號的符合 位，較小數值的信號的數值位}。以本實施例為例約定當數據X為有符號數時，數據X的第0位(二進位左起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數據X為負，X_0 = 0表示數據X為正。X_D表示數據X的數值位(數據的絕對值)，即去除符號位剩下數據位。如果{A_0；B_0 ；C_0} = 010 並且 A_D >= C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}如果{A_0;B_0 ;C_0} = 010 並且 A_D = C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}；如果{A_0;B_0 ;C_0} = 101 並且 A_D = C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}；
如果{A_0；B_0 ；C_0} = 011 並且 B_D = C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = 100 並且 B_D = A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = 001 並且 B_D = A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = 110 並且 B_D < A_DD = {A_0 ;B_0 ；C_0 ;B_D}；
yijla = A-Bx cos(y) - C x cos(—)J3 = Bx sin(y) - C x sin(y)R =扣2 + p1
DK=2
R位置檢測裝置的實施例八本實施例與實施例七不同的，對應於第一磁鋼環設置有6個磁感應元件，六個磁 感應元件之間的夾角為60° /6，第一磁鋼環、導磁環和磁感應元件的結構關係如圖48所
7J\ o圖49示出了對應於第一磁鋼環設有6個磁感應元件時信號處理裝置的電路框圖。 其具體過程在前三個實施例已說明，在此不再重複說明。圖50是位置檢測裝置的實施例五至實施例八的另一種結構的立體分解圖。該位 置檢測裝置包括轉子和將轉子套在內部的定子，轉子包括第一磁鋼環201a和第二磁鋼環 201b，第一磁鋼環201a和第二磁鋼環201b分別固定在電機軸200上，其中定子為支架203。 磁感應元件204直接表貼在支架203的內表面。與實施例五至八類似，圖48中的位置檢測裝置中的第一磁鋼環可以設置有2、4、 3、6個磁感應元件。基於不同數目的磁感應元件的位置檢測裝置的信號處理裝置分別與實 施例五至八相同。位置檢測裝置的實施例九圖51A、51B和51C分別是設置有導磁環的位置檢測裝置結構的立體分解圖、示意 圖和結構圖。如圖51A、51B和51C所示，該位置檢測裝置由磁鋼環302、磁鋼環303、導磁環 304、導磁環305、支架306和多個磁感應元件組成。具體地，磁鋼環302、303的直徑小於導 磁環304、305的直徑，因而導磁環304、305分別套設在磁鋼環302、303外側，磁鋼環302、 303固定在轉軸301上，且導磁環304、305與磁鋼環302、303可以相對轉動，從而使設置在支架306內表面上的多個傳感器元件307處於磁鋼環的空隙內。圖51C是將設置有導磁環的位置檢測裝置的各元件組合到一起後的平面結構圖， 從圖51C可以看出磁鋼環302、磁鋼環303平行布置在軸301上，對應於磁鋼環302、磁鋼環 303分別設有兩列磁感應元件308和309。這裡為下文說明方便，將第一列磁感應元件即對 應磁鋼環302和導磁環304的多個磁感應元件都用磁感應元件308表示，而將第二列磁感 應元件即對應磁鋼環303和導磁環305的多個磁感應元件都用磁感應元件309表示。為了 說明方便，這裡將磁鋼環302定義為第一磁鋼環，將磁鋼環303定義為第二磁鋼環，將導磁 環304限定為對應於第一磁鋼環302，將導磁環305限定為對應於第二磁鋼環305，然而本 發明不限於上述的限定。這裡的導磁環與上述實施例中所述的相同。第一磁鋼環302被均勻地磁化為N(N <=2n(n = 0,1,2-n))對磁極，並且相鄰兩 極的極性相反，第二磁鋼環的磁極總數為N，其磁序按照磁序算法確定；在支架306上，對應 於第一磁鋼環302，以第一磁鋼環302的中心為圓心的同一圓周上設有m(m為2或3的整數 倍)個呈一定角度分布的磁感應元件308 ；對應於第二磁鋼環303，以第二磁鋼環303的中 心為圓心的同一圓周上設有n(n = 0，1，2…n)個呈360° /N角度分布的磁感應元件309。 該實施例的其它方面均類似於實施例五至實施例八，這裡不再贅述。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。儘管參照 上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，依然可以對本發 明的技術方案進行修改和等同替換，而不脫離本技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求範圍當中。
權利要求
一種汽車電動雨刮器，包括第一伺服電機和第一雨刮臂，第一伺服電機的輸出通過第一聯軸器與第一雨刮軸相連，第一雨刮軸上設有第一雨刮臂，且第一雨刮臂隨第一雨刮軸的轉動而擺動，其特徵在於，所述的伺服電機的電機軸上設有第一位置檢測裝置；所述的第一雨刮臂上設有磁鋼，在汽車的對應位置設有磁感應元件，所述的第一位置檢測裝置和磁感應元件將檢測到的位置信號輸出給第一伺服控制器，第一伺服控制器控制第一伺服電機並帶動第一雨刮臂擺動。
2.如權利要求1所述的汽車電動雨刮器，其特徵在於，所述的第一聯軸器和第一雨刮 軸之間還依次連接有減速器和第二聯軸器，第一聯軸器與減速器的主動件相連，減速器的 從動件通過第二聯軸器與第一雨刮軸相連；所述的第一雨刮軸上套設有第一曲柄，第一曲柄通過同步杆與第二曲柄相連，第二曲 柄上設有第二雨刮軸，所述的第二雨刮軸轉動並帶動固定在其上的第二雨刮臂擺動；所述的減速器為蝸輪蝸杆減速器或圓柱齒輪減速器或圓錐齒輪減速器或行星齒輪減 速器或其組合；還包括第二伺服電機和第二雨刮臂，所述的第二伺服電機的電機軸上設有第二位置檢 測裝置，第二位置檢測裝置將檢測到的位置信號輸出給第二伺服控制器，第二伺服控制器 與所述的第一伺服控制器相連；所述的第一位置檢測裝置和磁感應元件將檢測到的位置信 號輸出給第一伺服控制器，第一伺服控制器將所述的位置信號輸出給第二伺服控制器控制 第二伺服電機並帶動第二雨刮臂擺動；所述的第一位置檢測裝置、第一伺服控制器和第一伺服電機一體設置；所述的第二位 置檢測裝置、第二伺服控制器和第二伺服電機一體設置；所述的第一伺服電機、第二伺服電機優選為交流伺服電機。
3.如權利要求1所述的汽車電動雨刮器，其特徵在於，所述伺服控制器包括數據處理 單元、電機驅動單元和電流傳感器，所述數據處理單元接收輸入的指令信號、電流傳感器採 集的電機輸入電流信號和位置檢測裝置輸出的代表電機角度的信息，經過數據處理，輸出 控制信號給所述的電機驅動單元，所述電機驅動單元根據所述的控制信號輸出合適的電壓 給伺服電機，從而實現對伺服電機的精確控制；所述數據處理單元包括機械環控制子單元、電流環控制子單元、PWM控制信號產生子單 元和傳感器信號處理子單元；所述傳感器信號處理子單元接收所述位置檢測裝置輸出的代表電機角度的信息，將電 機的角度傳輸給所述的機械環控制子單元；所述傳感器信號處理子單元還接收所述電流傳 感器的檢測到的電流信號，經過A/D採樣後輸出給所述的電流環控制子單元；所述機械環控制子單元根據接收到的指令信號和電機軸的轉動角度，經過運算得到電 流指令，並輸出給所述的電流環控制子單元；所述電流環控制子單元根據接收到的電流指令的電流傳感器輸出的電流信號，經過運 算得到三相電壓的佔空比控制信號，並輸出給所述的PWM控制信號產生子單元；所述PWM控制信號產生子單元根據接收到的三相電壓的佔空比控制信號，生成具有一 定順序的六路PWM信號，分別作用於電機驅動單元；所述電機驅動單元包括六個功率開關管，所述開關管每兩個串聯成一組，三組並聯連 接在直流供電線路之間，每一開關管的控制端受PWM控制信號產生子單元輸出的PWM信號的控制，每一組中的兩個開關管分時導通；所述數據處理單元為MCU，所述電機驅動單元為IPM模塊。
4.如權利要求3所述的汽車電動雨刮器，其特徵在於，所述的第一位置檢測裝置、第二 位置檢測裝置，包括磁鋼環、導磁環和磁感應元件，其特徵在於，所述導磁環由兩段或多段 同半徑、同圓心的弧段構成，相鄰兩弧段留有縫隙，所述磁感應元件置於該縫隙內，當磁鋼 環與導磁環發生相對旋轉運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉換為電壓信號，並 將該電壓信號傳輸給相應的信號處理裝置；所述的導磁環由兩段同半徑、同圓心的弧段構成，分別為1/4弧段和3/4弧段，對應的 磁感應元件為2個；或者，所述的導磁環由三段同半徑的弧段構成，分別為1/3弧段，對應的 磁感應元件為3個；或者，所述的導磁環由四段同半徑的弧段構成，分別為1/4弧段，對應的 磁感應元件為4個；或者，所述的導磁環由六段同半徑的弧段構成，分別為1/6弧段，對應的 磁感應元件為6個；所述的導磁環的弧段端部設有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而形成 的倒角；還包括骨架，用於固定所述導磁環；所述導磁環設置在骨架成型模具上，在所述骨架一 體成型時與骨架固定在一起；所述的磁感應元件為霍爾感應元件。
5.如權利要求3所述的汽車電動雨刮器，其特徵在於，所述傳感器信號處理子單元或 位置檢測裝置中包括位置檢測裝置的信號處理電路，用於根據所述位置檢測裝置的電壓信 號得到電機軸的轉動角度，具體包括A/D轉換電路，對位置檢測裝置中磁感應元件發送來的電壓信號進行A/D轉換，將模擬 信號轉換為數位訊號；合成電路，對位置檢測裝置發送來的經過A/D轉換的多個電壓信號進行處理得到基準 信號D;角度獲取電路，根據該基準信號D，在標準角度表中選擇與其相對的角度作為偏移角度 9 ；以及存儲電路，用於存儲標準角度表。
6.如權利要求3所述的汽車電動雨刮器，其特徵在於，所述的第一位置檢測裝置、第 二位置檢測裝置，包括轉子和將轉子套在內部的定子，所述轉子包括第一磁鋼環、第二磁鋼 環；其中，所述第一磁鋼環和第二磁鋼環分別固定在電機軸上；在定子上，對應於第二磁鋼環，以第二磁鋼環的中心為圓心的同一圓周上設有n(n = 1，2…n)個均勻分布的磁感應元件，所述第二磁鋼環的磁極磁化順序使得n個磁感應元件 輸出呈格雷碼格式，相鄰兩個輸出只有一位變化；在定子上，對應於第一磁鋼環，以第一磁鋼環的中心為圓心的同一圓周上設有m(m為2 或3的整數倍)個呈一定角度分布的磁感應元件，所述第一磁鋼環的磁極總對數與第二磁 鋼環的磁極總數相等，並且相鄰兩極的極性相反；當轉子相對於定子發生相對旋轉運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉變為電 壓信號，並將該電壓信號輸出給一信號處理裝置；在定子上對應於第一磁鋼環的相鄰兩個磁感應元件之間的夾角，當m為2或4時，該 夾角為90° /g;當m為3時，該夾角為120° /g;當m為6時，該夾角為60° /g，其中，g為 第二磁鋼環的磁極總數；所述的磁感應元件為霍爾感應元件；或者，所述的第一位置檢測裝置、第二位置檢測裝置，包括轉子和將轉子套在內部的定 子，所述轉子包括第一磁鋼環、第二磁鋼環；其中，所述第一磁鋼環和第二磁鋼環分別固定在轉軸上，所述第一磁鋼環被均勻地磁 化為N[N<= 2n(n = 0，1，2丨11)]對磁極，並且相鄰兩極的極性相反；所述第二磁鋼環的磁 極總數為N，其磁序按照特定磁序算法確定；在定子上，對應於第一磁鋼環，以第一磁鋼環的中心為圓心的同一圓周上設有m(m為2 或3的整數倍)個呈一定角度分布的磁感應元件；對應於第二磁鋼環，以第二磁鋼環的中心 為圓心的同一圓周上設有n(n = 0，1，2…n)個呈一定角度分布的磁感應元件；當轉子相對於定子發生相對旋轉運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉變為電 壓信號，並將該電壓信號輸出給一信號處理裝置；在定子上對應於第二磁鋼環的相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為360° /N ； 在定子上對應於第一磁鋼環相鄰兩個磁感應元件之間的夾角，當m為2或4時，每相鄰 兩個磁感應元件之間的夾角為90° /N，當m為3時，每相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為 120° /N ；當m為6時，每相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為60° /N ； 所述磁感應元件直接表貼在定子的內表面；還包括兩個導磁環，每一所述導磁環是由多個同圓心、同半徑的弧段構成，相鄰兩弧段 留有空隙，對應於兩個磁鋼環的磁感應元件分別設在該空隙內；所述的導磁環的弧段端部設有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而形成 的倒角；所述的磁感應元件為霍爾感應元件。
7.如權利要求6所述的汽車電動雨刮器，其特徵在於，所述傳感器信號處理子單元或 位置檢測裝置中包括位置檢測裝置的信號處理電路，用於根據所述位置檢測裝置的電壓信 號得到電機軸的轉動角度，具體包括A/D轉換電路，對位置檢測裝置發送來的電壓信號進行A/D轉換，將模擬信號轉換為數位訊號；相對偏移角度9工計算電路，用於計算位置檢測裝置中對應於第一磁鋼環的磁感應元 件發送來的第一電壓信號在所處信號周期內的相對偏移量e工；絕對偏移量9 2計算電路，根據位置檢測裝置中對應於第二磁鋼環的磁感應元件發送來的第二電壓信號，通過計算來確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量 02；角度合成及輸出模塊，用於將上述相對偏移量和絕對偏移量e2相加，合成所述第 一電壓信號所代表的在該時刻的旋轉角度e ； 存儲模塊，用於存儲數據； 還包括信號放大電路，用於在A/D轉換電路進行A/D轉換之前，對來自於磁電式傳感器的電壓信號進行放大；所述相對偏移角度9工計算電路包括第一合成電路和第一角度獲取電路，所述第一合 成電路對位置檢測裝置發送來的經過A/D轉換的多個電壓信號進行處理，得到一基準信號 D ；所述第一角度獲取電路根據該基準信號D，在第一標準標準角度表中選擇一與其相對的 角度作為偏移角度9 ！；所述相對偏移角度9工計算電路內或在合成電路之前還包括溫度補償電路，用於消除 溫度對磁電式傳感器發送來的電壓信號的影響；所述合成電路或所述第一合成電路的輸出還包括信號R ；所述溫度補償單元包括係數矯正器和乘法器，所述係數矯正器對所述合成模塊的輸出 的信號R和對應該信號的標準狀態下的信號Ro進行比較得到輸出信號K ；所述乘法器為多 個，每一所述乘法器將從位置檢測裝置發送來的、經過A/D轉換的一個電壓信號與所述系 數矯正模塊的輸出信號K相乘，將相乘後的結果輸出給第一合成電路；所述絕對偏移量e 2計算電路包括第二合成電路和第二角度獲取電路，所述第二合成 電路用於對對應於第二磁鋼環的位置檢測裝置發送來的第二電壓信號進行合成，得到一信 號E ；所述第二角度獲取電路根據該信號E在第二標準角度表中選擇一與其相對的角度作 為第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量02。
8.一種汽車電動雨刮器的控制方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟步驟1 雨刮臂在伺服電機帶動下朝磁感應元件的方向擺動，設定此時伺服電機的旋 轉方向為正轉方向，雨刮臂的擺動方向為正向擺動；步驟2 雨刮臂擺動到極限位置，使雨刮臂上的磁鋼與磁感應元件的位置相對應，磁感 應元件感應出磁鋼的位置並將該位置信號傳遞給伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控 制伺服電機反轉，從而使雨刮臂反向擺動；步驟3 預設伺服電機轉動角度對伺服電機進行位置控制，計算伺服電機轉過的角度， 從而計算出雨刮臂轉過的角度，當伺服電機轉過設定的角度後，控制伺服電機正轉，從而帶 動雨刮臂重新正向擺動。
9.如權利要求8所述的汽車電動雨刮器的控制方法，其特徵在於，所述的步驟2具體包 括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者通過同步杆相連；隨著第一雨刮臂的擺動， 設置在其上的磁鋼運動到與磁感應元件相對應的位置，磁感應元件感應出磁鋼的位置並將 該位置信號傳遞給伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控制電機反轉，從而使第一雨刮臂 反向擺動；同步杆同時帶動第二雨刮臂反向擺動。或者，所述的步驟2具體包括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者分別設有各 自的位置檢測裝置、伺服控制器和伺服電機，兩者的伺服電機相連；所述的第一雨刮臂擺動 到極限位置，使第一雨刮臂上的磁鋼與磁感應元件的位置相對應，磁感應元件感應出磁鋼 的位置並將該位置信號傳遞給第一雨刮臂的伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控制電 機反轉，從而使第一雨刮臂反向擺動；第一雨刮臂的伺服控制器同時將控制信號傳遞給第 二雨刮臂的伺服控制器，伺服電機進行位置控制，控制電機反轉，從而使第二雨刮臂與第一 雨刮臂同步反向擺動。
10.如權利要求8所述的汽車電動雨刮器的控制方法，其特徵在於，所述的步驟3中控 制電機正轉，從而帶動雨刮臂重新正向擺動，具體包括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者通過同步杆相連，伺服電機帶動第一雨刮臂正向擺動；同步杆同時帶動第二雨刮臂 正向擺動；或者，所述的步驟3具體包括所述的雨刮臂包括第一、第二雨刮臂，兩者分別設有各 自的位置檢測裝置、伺服控制器和伺服電機，兩者的伺服電機相連；預設伺服電機轉動角度 對伺服電機進行位置控制，計算伺服電機轉過的角度，從而計算出雨刮臂轉過的角度，當伺 服電機轉過設定的角度後，控制伺服電機正轉，從而帶動第一雨刮臂重新正向擺動；第一雨 刮臂的伺服控制器同時將控制信號傳遞給第二雨刮臂的伺服控制器，控制第二雨刮臂與第 一雨刮臂同步重新正向擺動。
全文摘要
一種汽車電動雨刮器及其控制方法，該汽車電動雨刮器包括第一伺服電機和第一雨刮臂，第一伺服電機的輸出通過第一聯軸器與第一雨刮軸相連，第一雨刮軸上設有第一雨刮臂，且第一雨刮臂隨第一雨刮軸的轉動而擺動，其中，所述的伺服電機的電機軸上設有第一位置檢測裝置；所述的第一雨刮臂上設有磁鋼，在汽車的對應位置設有磁感應元件，所述的第一位置檢測裝置和磁感應元件將檢測到的位置信號輸出給第一伺服控制器，第一伺服控制器控制第一伺服電機並帶動第一雨刮臂擺動。本發明結構簡單、成本低，可實現雨刷在0°至180°的任意擺角，具有「阻轉」保護功能，可實現無級調速，並且可靠性高、使用壽命長。
文檔編號G05B19/042GK101875342SQ200910137778
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者郝雙暉, 郝明暉 申請人:浙江關西電機有限公司