DE102010012058A1 - Method for controlling closing process of electromotively driven pane of motor vehicle, involves measuring start point of deceleration portion from path corresponding with covering of length of acceleration portion - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Schließvorgangs von Schließvorrichtungen mit einem elektromotorisch angetriebenen, bewegten Element wobei zur Gewährleistung eines Einklemmschutzes eine Erkennung einer Hindernissituation des bewegten Elementes durch Auswerten einer für die Belastung des Elektromotors charakteristischen, als Messgröße fungierenden Motorkenngröße des Elektromotors vorgesehen ist, und wobei eine Aktivierung des Einklemmschutzes erst an einem nach Beendigung einer unmittelbar nach der Ansteuerung des Elektromotors beginnenden Anlaufphase der Schließvorrichtung erreichten Aktivierungswegpunkt auf dem während der Verstellung zurückgelegten Motorweg des Elektromotors erfolgt.The invention relates to a method for controlling the closing operation of closing devices with an electromotively driven, moving element being provided to ensure an anti-trapping detection of an obstacle situation of the moving element by evaluating a characteristic of the load of the electric motor, acting as a measured variable motor of the electric motor, and wherein activation of the anti-jamming protection takes place only at an activation travel point reached on the motor travel of the electric motor which has been traveled during the adjustment, after a start-up phase of the closing device commencing immediately after activation of the electric motor.
Zum Betrieb eines elektromotorisch angetriebenen Elementes werden Verfahren eingesetzt, mit denen Hindernissituationen, beispielsweise Einklemmfälle, detektierbar sind. Derartige Verfahren werden beispielsweise zum Betrieb eines Fensterhebermotors zum Schließen einer Scheibe eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Mit dem Verfahren soll sichergestellt werden, dass beim Schließen der Scheibe keine Gegenstände, insbesondere keine Körperteile von Personen, in dem sich schließenden Scheibenspalt eingeklemmt werden. Für die bei solchen, als Einklemmfällen bezeichneten Ereignissen auftretenden Einklemmkräfte, gibt es länderspezifische, gesetzliche Vorschriften, die die jeweils maximal zulässigen Kraftwerte spezifizieren.To operate an element driven by an electric motor, methods are used with which obstacle situations, for example trapping cases, can be detected. Such methods are used for example for operating a window regulator motor for closing a window of a motor vehicle. The method should ensure that when closing the disc no objects, in particular no body parts of people are trapped in the closing disc gap. For the trapping forces occurring in such events, which are referred to as trapping cases, there are country-specific, statutory regulations which specify the respective maximum permissible force values.
Als für die Belastung des Elektromotors charakteristische, als Messgröße fungierende Motorkenngröße wird dabei z. B. der direkt etwa über einen Messwiderstand (Shunt) zu messende Motorstrom oder die Motordrehzahl benutzt. Letztere wird in aller Regel durch Anordnen eines in Umfangsrichtung mehrpolig ausgebildeten Magneten auf der Ankerwelle des Antriebsmotors bereitgestellt, indem die jeweilige Polarität mit einem ortsfesten Hall-Sensor bzw. mit einer ortsfesten Hall-Sensoranordnung erfasst wird. Über die zeitliche Länge einer erfassten Polarität, die einem bestimmten Drehwinkelbetrag der Motordrehbewegung bzw. einem bestimmten Motorweg entspricht, ist die Drehgeschwindigkeit ermittelbar. Bei einem Einklemmfall erhöht sich der Motorstrom bzw. es verringert sich die Motordrehzahl, da der Motor durch das Hindernis abgebremst wird.As characteristic of the load of the electric motor, acting as a measure engine characteristic is z. B. the directly about a measuring resistor (shunt) to be measured motor current or the engine speed. The latter is usually provided by arranging a multi-pole magnet in the circumferential direction on the armature shaft of the drive motor by detecting the respective polarity with a stationary Hall sensor or with a stationary Hall sensor arrangement. The rotational speed can be determined via the time length of a detected polarity, which corresponds to a specific rotational angle amount of the motor rotational movement or a specific motor travel. In the event of a pinch, the motor current increases or the motor speed decreases, because the motor is braked by the obstacle.
Zur Detektion einer solchen Hindernissituation bzw. eines solchen Einklemmfalles kann im einfachsten Fall etwa die Drehzahl des Motors mit einem vordefinierten Schwellwert verglichen werden. Die Größe des Schwellwertes ist dabei so konzipiert, dass bei einer Schließbewegung der Scheibe unter Normalbedingungen der Schwellwert nicht unterschritten wird. Wird dieser auch als Abschaltwert bezeichnete Schwellwert unterschritten, deutet dies auf einen Einklemmfall hin. Zur Verifikation, dass bei Unterschreiten des Abschaltwertes mit größerer Wahrscheinlichkeit ein Einklemmfall tatsächlich gegeben ist, werden wenige weitere Drehzahlwerte ebenfalls ausgewertet. Unterschreiten diese ebenfalls den Abschaltwert, wird auf das Vorliegen eines Einklemmfalles geschlossen und der Motor zum Reversieren und damit zum Absenken der Scheibe umgeschaltet.In order to detect such an obstacle situation or such an entrapment case, in the simplest case, for example, the rotational speed of the engine can be compared with a predefined threshold value. The size of the threshold is designed so that during a closing movement of the disc under normal conditions, the threshold is not exceeded. If this threshold value, which is also referred to as the switch-off value, is undershot, this indicates a trapping case. In order to verify that trapping is more likely to occur if the cut-off value is undershot, a few further speed values are also evaluated. If these also fall below the shutdown value, it is concluded that there is a trapping case and the motor is switched over to reverse and thus to lower the windscreen.
Ein besonderes Problem beim Einsatz solcher Verfahren ergibt sich bei einem so genannten Motoranlauf aus Gegenrichtung, d. h. nach einer vorausgegangenen Öffnungsbewegung des Fensters wird eine Schließbewegung eingeleitet. Das typische Drehzahlmuster hierbei ergibt sich daraus, dass der Motor anfangs ohne Last fast im Leerlauf betrieben wird, bis das mechanische Spiel (Seillose, Systemlose, Umkehrspiel) ausgeglichen ist. Danach wird der Motor durch die zusätzliche mechanische Last (Heber-Mechanik, Scheibe, Reibung) aus der Leerlaufdrehzahl wieder bis zur Drehzahl, die der normalen Verfahrgeschwindigkeit der Scheibe entspricht, abgebremst.A particular problem with the use of such methods results in a so-called motor starting from the opposite direction, d. H. after a preceding opening movement of the window, a closing movement is initiated. The typical speed pattern in this case results from the fact that the engine is initially operated almost no load at idle until the mechanical game (no-rope, system lots, backlash) is balanced. Afterwards, the engine is braked by the additional mechanical load (lifter mechanism, disc, friction) from the idle speed back to the speed, which corresponds to the normal traversing speed of the disc.
Der hierbei zu beobachtende Drehzahlverlauf, insbesondere die Abbremsphase bis zu einer Nenndrehzahl, die näherungsweise der Drehzahl im kontinuierlichen Lauf entspricht, ähnelt sehr stark dem Verlauf bei einem Einklemmvorgang, so dass dieser Fall von dem zuvor beschriebenen Einklemmschutzalgorithmus als Einklemmfall fehlinterpretiert würde.The speed curve to be observed in this case, in particular the deceleration phase up to a rated speed which approximately corresponds to the rotational speed in continuous operation, is very similar to the course in a pinching operation, so that this case would be misinterpreted as a trapping case by the anti-trapping algorithm described above.
Zur Überwindung dieses Problems sehen vorbekannte Verfahren zur Steuerung des Schließvorgangs von Schließvorrichtungen mit Einklemmschutz eine Deaktivierung des Einklemmschutzes während eines Motoranlaufs aus Gegenrichtung für eine bestimmte Strecke oder Zeit vor. Diese Strecke bzw. Zeit ergibt sich als Maximum aller gemessenen und zu erwartenden Längen des Anlauf-Drehzahlmusters zuzüglich einer Reserve. Dabei müssen viele verschiedene Einflussgrößen wie z. B. die Versorgungsspannung des Motors, Seillose, Umgebungstemperatur, Toleranzen von Bauteilen, Alterung u. s. w auch in Kombination miteinander berücksichtigt werden. Für die meisten realen Systeme und Betriebsbedingungen ist der Anlauf dann aber überkompensiert, und der Einklemmschutz wird erst dann wieder freigegeben, wenn möglicherweise schon eine erhebliche, insbesondere über den gesetzlich vorgeschriebenen Werten liegende Einklemmkraft auf den Körper wirkt.To overcome this problem, prior art methods of controlling the closing operation of anti-jamming closure devices provide deactivation of anti-jamming protection during reverse engine cranking for a particular distance or time. This distance or time results as the maximum of all measured and expected lengths of the start-up speed pattern plus a reserve. There are many different factors such. B. the supply voltage of the motor, rope, ambient temperature, tolerances of components, aging u. s. w also be considered in combination with each other. For most real systems and operating conditions, however, the start-up is then overcompensated, and the anti-jamming device is only released again when there may already be a considerable jamming force acting on the body, in particular above the legally prescribed values.
Solche erhöhten Einklemmkräfte können beispielsweise dann auftreten, wenn der Fensterheber ein Stück geöffnet wird, ein Einklemmkörper mit Kontakt sowohl zum Türrahmen als auch zur Scheibenkante eingebracht wird, und das Fenster dann geschlossen wird. Dabei wirkt, direkt nachdem die Scheibe in Bewegung gesetzt wird, eine Einklemmkraft auf den Körper.Such increased pinching forces can occur, for example, when the window is opened a piece, a pinching body with contact both to the door frame and the Pane edge is inserted, and the window is then closed. It acts, directly after the disk is set in motion, a pinching force on the body.
Um auch in solchen Situationen ein Reagieren des Einklemmschutzes schon bei Einklemmkräften in etwa wie bei einem kontinuierlichen Lauf zu gewährleisten, ist es daher notwendig, die Dauer der Einklemmschutzdeaktivierung bei einem Motoranlauf aus Gegenrichtung so zu wählen, dass einerseits eine Fehlinterpretation des Anlauf-Drehzahlverlaufs vermieden wird, andererseits ein zusätzlicher Einklemmfall direkt nachdem die Kraft auf den Körper wirkt, detektiert wird.In order to ensure even in such situations, a reaction of the anti-pinch already at Einklemmkräften like a continuous run, it is therefore necessary to choose the duration of Einklemmschutzdeaktivierung at a motor start from the opposite direction so that on the one hand a misinterpretation of the start-up speed curve is avoided On the other hand, an additional Einklemmfall immediately after the force acts on the body, is detected.
Dies gelingt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, dass die Länge eines zwischen der Ansteuerung des Elektromotors und dem Erreichen eines ersten Schwellwertes der Änderungsrate der Motorkenngröße als Funktion des Motorweges zurückgelegten Beschleunigungsabschnitts des Motorweges bestimmt wird, dass nachfolgend ein mit dem Erreichen eines zweiten Schwellwertes der Änderungsrate der Motorkenngröße erreichter Startpunkt eines Abbremsabschnitts des Motorweges bestimmt wird, und dass der Aktivierungswegpunkt zur Aktivierung des Einklemmschutzes als der Punkt des Motorweges vorausberechnet wird, der mit dem Zurücklegen eines der mit einem konstanten Faktor multiplizierten Länge des Beschleunigungsabschnitts entsprechenden Weges, gemessen vom Startpunkt des Abbremsabschnitts an erreicht wird.In the method according to the invention, this is achieved by determining the length of an acceleration section of the motor path traveled between the control of the electric motor and the achievement of a first threshold value of the rate of change of the engine parameter as a function of the motor path, that subsequently with reaching a second threshold value of the rate of change of the motor Motor starting point of a deceleration portion of the motor path is determined, and that the activation Wegpunktpunkt for activating the anti-jamming is calculated as the point of the motor path corresponding to the return of one of the constant-factor multiplied length of the acceleration section corresponding path, measured from the starting point of the Abbremsabschnitts becomes.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der zur Skalierung der Länge des Beschleunigungsabschnitts vorgesehene konstante Faktor gleich Eins gewählt wird.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the constant factor provided for scaling the length of the acceleration section is selected to be one.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige Figur beschreiben, die als durchgezogene Kurve einen typischen Verlauf der Drehzahl N eines Antriebsmotors als Funktion des bei der Verstellung zurückgelegten Motorweges s bei Motoranlauf aus Gegenrichtung, sowie als gestrichelte Kurve die Änderungsrate dieser Drehzahl, also die erste Ableitung der Drehzahl nach dem Weg dN/ds zeigt.The invention is described below with reference to an embodiment with reference to the single figure, the solid curve is a typical curve of the rotational speed N of a drive motor as a function of the covered during the adjustment motor path s at engine start from the opposite direction, and as a dashed curve the rate of change of this speed, So the first derivative of the speed according to the path dN / ds shows.
Im Verlaufe der Verstellung wird beispielsweise durch einen in Umfangsrichtung mehrpolig ausgebildeten, auf der Ankerwelle des Antriebsmotors angebrachten Magneten ein seiner jeweiligen Polarität entsprechendes Signal an einem demgegenüber ortsfesten Hall-Sensor hervorgerufen. Bei jedem durch den Hall-Sensor erfassten Wechsel der Polarität wird die zeitliche Länge der zuvor erfassten Polarität bestimmt, und daraus über den der Polarität entsprechenden Drehwinkelbetrag die aktuelle Drehzahl N ermittelt. Der aktuelle Motorweg s wird dabei durch Zählung der Anzahl der Polaritätswechsel vom Beginn der Verstellung an ermittelt. Die Drehzahl N ist in dem gezeigten Diagramm gegen den Motorweg s aufgetragen.In the course of the adjustment, a signal corresponding to its respective polarity is produced, for example, by means of a magnet which is multipolar in the circumferential direction and is mounted on the armature shaft of the drive motor at a Hall sensor which is stationary in comparison. Each time the polarity is detected by the Hall sensor, the time length of the previously detected polarity is determined, and from this, the instantaneous speed N is determined via the angle of rotation corresponding to the polarity. The current motor travel s is determined by counting the number of polarity changes from the beginning of the adjustment. The speed N is plotted against the motor path s in the diagram shown.
In dem dargestellten Drehzahlverlauf N(s) bei einem Anlauf aus Gegenrichtung entspricht der Weg sacc der Beschleunigungsphase, d. h. von der Aktivierung des Motors bei s = 0 und N = 0 bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl N0, näherungsweise dem Weg sdec der Abbremsphase, d. h. bis zum Erreichen der Lastdrehzahl NL.In the illustrated speed curve N (s) at a start from the opposite direction corresponds to the path s acc of the acceleration phase, ie from the activation of the engine at s = 0 and N = 0 to reach the idle speed N 0 , approximately the path s dec of the deceleration phase , ie until reaching the load speed N L.
Dieser Umstand lässt sich erklären durch eine Betrachtung der Geschwindigkeitsfunktionen der zeitlich versetzt zueinander beginnenden Vorgänge Beschleunigung und Abbremsung.This circumstance can be explained by a consideration of the speed functions of the acceleration and deceleration processes beginning with a time offset from one another.
In der Beschleunigungsphase des beim Zeitpunkt t = 0 gestarteten Elektromotors folgt die Drehzahlkurve N(t) einer Exponentialfunktion von der Drehzahl 0 auf die Leerlaufdrehzahl N0.
In der Abbremsphase eines ohne Last mit Leerlaufdrehzahl laufenden Motors nach Zuschalten der Last zum Zeitpunkt t = 0 folgt die Drehzahlkurve N(t) einer Exponentialfunktion von der Leerlaufdrehzahl N0 auf die Lastdrehzahl NL.
Diese Vorgänge sind bei dem tatsächlichen Anlauf überlagert und zeitlich gegeneinander verschoben, so dass sich für das Gesamt-Drehzahlsignal des beim Zeitpunkt t = 0 gestarteten und zum Zeitpunkt t = tb mit der Last beaufschlagten Elektromotors ergibt:
Die charakteristische Konstante τ und damit im Umkehrschluss die benötigte Zeit wird im wesentlichen durch das Trägheitsmoment des Motorankers bestimmt. Die zusätzlich eingebrachte Last durch das Fensterhebersystem ist durch die hohe Getriebeuntersetzung und die geringen Massen demgegenüber vernachlässigbar. Weiterhin sind Weg und Zeit in dem relevanten Arbeitsbereich näherungsweise proportional so dass alternativ auch eine Weginformation genutzt werden kann. Im folgenden wird beispielhaft die Bezugsgröße Weg genutzt, für die Bezugsgröße Zeit gilt näherungsweise das gleiche. Eine zusätzliche Abbremsung nach diesem Weg kann vollständig einem Einklemmfall durch einen zusätzlich eingebrachten Einklemmkörper zugeordnet werden. Diese Gesetzmäßigkeit, die Gültigkeit der Näherungen sowie die Vernachlässigbarkeit des typischen Messrauschens und der typischen Messwertungenauigkeiten wurde anhand von Messdaten an zahlreichen Fahrzeug-Türen verschiedener Hersteller unter verschiedenen Betriebsbedingungen verifiziert.The characteristic constant τ and thus, conversely, the time required is essentially determined by the moment of inertia of the motor armature. The additionally introduced load through the window regulator system is by contrast negligible due to the high gear reduction and the low masses. Furthermore, the path and time in the relevant work area are approximately proportional, so that alternative way information can also be used. In the following example, the reference value way is used, for the reference time, approximately the same applies. An additional deceleration after this way can be completely assigned to a trapping by an additionally introduced Einklemmkörper. This legality, the validity of the approximations and the negligence of the typical measurement noise and the typical measurement inaccuracies were verified by measuring data on numerous vehicle doors of different manufacturers under different operating conditions.
Das erfindungsgemäße Verfahren startet mit einem deaktivierten Einklemmschutz bei Motorstart, misst den Weg der Beschleunigungsphase, detektiert den Anfang der Abbremsphase und reaktiviert und initialisiert den Einklemmschutz nachdem ab diesem Wegpunkt zusätzlich der Weg der Beschleunigungsphase zurückgelegt wurde.The method according to the invention starts with deactivated jamming protection at the start of the engine, measures the path of the acceleration phase, detects the beginning of the deceleration phase and reactivates and initializes the jamming protection after the path of the acceleration phase has additionally been traveled from this waypoint.
Die Position der Ansteuerung des Motors beim Motorweg s = 0 wird als Beginn der Beschleunigungsphase definiert. Als Kriterium für das Ende der Beschleunigungsphase wird das Erreichen bzw. Unterschreiten eines ersten Schwellwertes (limit accelerate, l. a.; waagerechte, punktierte Linie) der Drehzahländerungsrate, d. h. mathematisch ausgedrückt der 1. Ableitung dN/ds der Drehzahl N nach dem Motorweg s verwendet. Der Weg Δsacc für die Beschleunigungsphase ergibt sich als Differenz aus dieser Positionen (senkrechte, punktierte Linie) und s = 0. Als Kriterium für den Beginn der Abbremsphase wird das Erreichen bzw. Unterschreiten eines zweiten Schwellwertes (limit decelerate, l. d.; waagerechte, strichpunktierte Linie) der Drehzahländerungsrate dN/ds verwendet. Der Weg zwischen dem Ende der Beschleunigungsphase und dem Beginn sB der Abbremsphase (senkrechte, strichpunktierte Linie) wird im wesentlichen durch die aktuelle Seillose (Systemlose, Umkehrspiel) bestimmt. Die Länge des Weges Δsdec der Abbremsphase ist, wie weiter oben erläutert, identisch mit der Länge des Weges Δsacc der Beschleunigungsphase.The position of the control of the motor at the motor travel s = 0 is defined as the beginning of the acceleration phase. The criterion for the end of the acceleration phase, the reaching or falling below a first threshold (limit accelerate, la, horizontal dotted line) of the speed change rate, ie mathematically expressed the 1st derivative dN / ds of the rotational speed N after the motor travel s used. The path Δs acc for the acceleration phase results from the difference between these positions (vertical, dotted line) and s = 0. The criterion for the beginning of the deceleration phase is the reaching or falling below a second threshold value (limit decelerate, ld; horizontal, dash-dotted line) Line) of the speed change rate dN / ds. The path between the end of the acceleration phase and the beginning s B of the deceleration phase (vertical, dash-dotted line) is essentially determined by the current cable slack (systemless, reverse play). The length of the path Δs dec of the deceleration phase is, as explained above, identical to the length of the path Δs acc of the acceleration phase.
Die Position des Endes der Abbremsphase und somit die Position sAct zur Reaktivierung des Einklemmschutzes ergibt sich als Summe aus der Position sB des Beginns der Abbremsphase und des Weges Δsacc der Beschleunigungsphase, d. h. sAct = sB + Δsacc.The position of the end of the deceleration phase and thus the position s Act for reactivating the pinch protection is obtained as the sum of the position s B of the beginning of the deceleration phase and the path Δs acc of the acceleration phase, ie s Act = s B + Δs acc .
Wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber vorbekannten Verfahren des Standes der Technik ist, dass zum einen immer exakt die Gegebenheiten des individuellen Systems und die aktuellen Betriebsbedingungen berücksichtigt werden, und zum anderen der Einklemmschutz-Algorithmus den reinen, vollständigen Einklemmfall und nicht zusätzlich Teile des Abbremsvorgangs oder nur einen Bruchteil des Einklemmfalls detektiert.An essential advantage of the method according to the invention over prior art methods of the prior art is that on the one hand always the circumstances of the individual system and the current operating conditions are taken into account, and on the other hand the anti-trap algorithm the pure, complete Einklemmfall and not additional parts of the braking process or detected only a fraction of the Einklemmfalls.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20110622 |
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R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |