CN105051306B - 用于可调车辆部件的防夹保护方法和防夹保护装置 - Google Patents

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Abstract

在用于可调车辆部件(2)的可简单实现的防夹保护方法过程中，在车辆部件(2)的调整过程中通过距离传感器连续地确定测量参量(C)。在直接防夹保护检验装置(22)中根据测量参量(C)确定是否可识别在车辆部件(2)的调整路径(X)中的障碍物，其中，如果情况为“是”，将调整停止或者反转。在间接防夹保护检验装置(24)中根据同一测量参量(C)确定车辆部件(2)的运动是否是不规律地减速的或者发生停顿，其中，如果情况为“是”，将调整停止或者反转。一种相关的防夹保护装置包含防夹保护装置控制单元(8)，该防夹保护装置控制单元安装用于自动执行上面描述的方法。

Description

用于可调车辆部件的防夹保护方法和防夹保护装置
技术领域
本发明涉及用于可调车辆部件的防夹保护方法以及相关的防夹保护装置。
背景技术
在用于相对于固定框架可调的车辆部件的马达驱动的调整设备的情况下，出于安全原因需要防夹保护装置，以便在夹住的情形下(在这种情况下将物体或者身体部分在车辆部件的调整过程中夹住)将马达驱动器停止并且必要时将其反转。在这里，可调车辆部件例如是车窗、车座、拉门、后备箱盖等。通常，机动车的车身形成与可调车辆部件共同作用的固定框架。
在防夹保护系统中通常分为间接的和直接防夹保护装置。间接防夹保护装置借助对驱动车辆部件的伺服马达的运行参量的监视来识别夹住的情形，例如马达电流的异常升高或者马达转速的异常下降。直接防夹保护装置通常包含一个或多个传感器以及评估单元，传感器检测对于在车辆部件的调整路径中存在或不存在障碍物来说具有特征的测量参量，评估单元根据该测量参量确定是否在开口区域中存在障碍物，并且如果情况为“是”，触发相应的对策。为了阻止防夹保护装置在障碍物与车辆部件直接接触时才将车辆部件的调整停止或者反转，在直接防夹保护装置的情况下经常使用非接触式传感器，非接触式传感器在与传感器具有一定距离时已探测到障碍物。所谓的电容式接近传感器尤其是属于非接触式传感器。
电容式接近传感器包含一个或多个电极，通过电极建立沿车辆部件的调整路径的电场。通过监视电极装置的电容而识别出调整路径中的障碍物。在这里充分利用的是：障碍物、尤其是人体部分影响由传感器产生的电场并由此影响电极装置的可测量的电容。替选于电容式接近传感器，可以使用其他非接触式工作的传感器，例如光学传感器或者超声传感器。
在配备有非接触式传感器的直接防夹保护装置的情况下，在某些情况下可能发生没有常规地识别出调整路径中的障碍物。例如，有时在光学传感器中当障碍物对于所用的光波长是透明的时就是这样的情况。相反，电容式接近传感器经常识别不到下述障碍物：它由于电中性的材料性质不影响或者仅微弱地影响测量电场，例如由仅具有小的电容率(介电常数)的电绝缘材料制成的障碍物。
由DE 44 16 803 A1已知一种防夹保护设备，它将直接防夹保护装置与间接防夹保护装置组合。在这里，直接防夹保护装置基于电容测量，而相反地，间接防夹保护装置则基于马达转速的测量。在这种情况下，目标是在直接或间接防夹保护装置失效的情况下仍提供对夹住的情形的识别。通过该防夹保护设备，即使当(高效能的)直接防夹保护装置没有探测到调整路径中的障碍物时也可识别出夹住的情形。
发明内容
本发明的任务在于在不损失识别夹住的情形的可靠性的情况下将防夹保护装置以及相关的防夹保护方法简化。
就防夹保护方法而言，该任务根据本发明通过一种用于可调车辆部件的防夹保护方法解决，其中，在车辆部件的调整过程中连续地
-通过距离传感器确定测量参量，
-根据测量参量在直接防夹保护检验装置中确定是否能识别在车辆部件的调整路径中的障碍物，其中，如果情况为“是”，将调整停止或者反转，并且
-在间接防夹保护检验装置中根据同一测量参量确定车辆部件的运动是否是不规律地减速的或者发生停顿，其中，如果情况为“是”将调整停止或者反转。
就防夹保护装置而言，该任务根据本发明通过一种用于可调车辆部件的防夹保护装置的特征解决，其中，该防夹保护装置具有防夹保护装置控制单元，防夹保护装置控制单元用于自动执行根据本发明的方法。
在根据本发明的用于可调车辆部件(下面简称调整部件)的防夹保护方法中，根据本方法在调整部件的调整期间通过距离传感器连续地确定测量参量。根据该测量参量，首先在直接防夹保护检验装置中确定是否可识别在调整部件的调整路径中的障碍物。如果情况为“是”，将调整部件的调整停止或者反转。根据本方法，此外还在间接防夹保护检验装置中根据同一测量参量确定是否调整部件的运动是不规律地减速的或者发生停顿。如果情况为“是”，将调整部件的调整停止或者反转。尤其当调整部件的运动的减速在到达调整路径的终点位置或在目前的调整过程的预定的停止位置之前进行并且超过调整速度的常见的波动时，将该减速看作是“不规律的”。
间接防夹保护检验装置优选地分别与直接防夹保护检验装置时间平行地(同时地)或者具有很小的时间偏差地执行。
调整部件优选地是车辆后备箱盖，该后备箱盖是马达驱动的，以便可逆地关闭后备箱开口。替选地，调整部件是窗户、活动车顶、车座或者敞篷车的折叠式车顶，它们均是马达驱动的。优选地，防夹保护方法在调整部件的关闭运动的情况下(在车座的情况下，在调整车座时向下，即，朝车辆内部空间的底部的方向上)执行，这是因为在这种情况下存在特别高的夹住的风险。然而，尤其是在后备箱盖的情况下，在本发明的框架内也可以想到的是，防夹保护方法此外还在后备箱盖的开启运动过程中执行。由此可以以简单的方式阻止后备箱盖撞到障碍物(例如相邻的车辆、停车场墙壁)上或者阻止夹到这种障碍物旁的人或者物体。
在根据本发明的防夹保护方法中，通过将直接防夹保护检验装置冗余地与间接防夹保护检验装置一起执行实现就识别夹住的情形而言的特别高的可靠性(或者换言之特别小的错误风险)。在这种情况下，直接防夹保护检验装置能够通过直接检测障碍物实现夹住的情形的特别早期的识别。在调整部件在障碍物上实际地施加明显的夹紧力之前，在很多情况下尤其是已经可以预先识别夹住的情形。间接防夹保护检验装置以如下方式用作附加的保险，即，其也确保夹住的情形的识别，这些夹住的情形由于被夹住的物体的不利的性质而在直接防夹保护检验装置中未识别出。
两种防夹保护检验装置均基于同一测量参量的评估这一事实在这种情况下能够实现方法实现的明显简化，这是因为为了取得测量参量仅需要唯一的距离传感器。在方法实现中的进一步简化能够通过如下方式实现：方法的中间结果(尤其是在测量参量的计算过程中)可用于两种防夹保护检验装置，从而仅必须简单地计算出这些中间结果。
为了能够根据相同的测量参量简单并且可靠地区分“直接夹住的情形”(即，由于在调整路径中存在障碍物而直接导致测量参量的不规律的走向)和“间接夹住的情形”(即，通过障碍物对调整部件的运动的影响而间接导致测量参量的不规律的走向)，优选地将测量参量与(尤其是依赖于时间预定的)参考参量进行比较，其中，该参考参量重现在无干扰的运行中(即，在不存在夹住的情形时)测量参量的预期走向。在这种情况下，在直接防夹保护检验的过程中，当测量参量具有与参考参量相比根据所存储的标准明显更强的时间依赖性时，将调整停止或者反转。相反，在间接防夹保护检验的过程中，当测量参量具有与参考参量相比根据所存储的标准明显更弱的时间依赖性时，将调整停止或者反转。在这种情况下，作为用于将测量参量的时间依赖性与参考参量的时间依赖性进行比较的标准，优选使用随后详细描述的阈值比较。在本发明的框架内也可想到的是，根据路径预定参考参量。在这种情况下，用于执行直接和间接防夹保护检验的参考参量的路径依赖性换算成时间依赖性。
上面描述的方法变型方案基于如下认识：一方面，间接夹住的情形总是导致由距离传感器发出的信号(以及因此由其导出的测量参量)的时间依赖性的减小，距离传感器的环境条件尤其也总是随着调整部件的运动取决于夹住情形的放缓而更缓慢地变化。
另一方面，在调整部件的调整路径中存在的障碍物总是形成可由距离传感器探测到的最接近的物体。因此，在调整路径中引入障碍物必须总是公认地导致测量参量的与无干扰的情况下所预期的相比更强的时间依赖性，只要该障碍物可由距离传感器直接探测到，由距离传感器测量的距离尤其是被障碍物强制性地缩短。
测量参量与距离传感器的信号的关系原则上可以在本发明的框架内以多种不同的方式限定。在这种情况下优选的是，距离传感器的信号未经改变地用作测量参量。然而，在本发明的框架内也可想到的是，根据线性或非线性关系，由距离传感器的信号导出测量参量。例如，在本发明框架内，测量参量可以与距离传感器的信号成对数、指数或者多项式(例如二次的、三次的等)关系。
在这种情况下，测量参量优选地与由距离传感器所测量的距离成正比或反比关系。在这里，“正比关系”指的是测量参量与测量的距离的如下的关系：其中，测量参量与距离同向变化，其中，测量参量随着距离增大而变大并且随着距离减小而变小。相反，“反比关系”指的是测量参量与测量的距离的如下关系：其中，测量参量与距离反向变化，测量参量随着距离增大而变小并且随着距离减小而变大。
为此替选地，在本发明框架内，测量参量也可以与时间变化成正比或反比关系，尤其是与由距离传感器所测量的距离的随时间衰减的(滑动平均的)导数成正比关系或反比关系。在这里，正比关系或反比关系指的是测量参量相对于距离变化的正向或反向的变化。
在任何情况下，参考参量适配于测量参量的相应的定义，从而使它对应于测量参量在无干扰的运行时所预期的走向。
在这种情况下，在该方法的优选的构造方案中，将参考参量定义为使它具有随着时间减小的数值。在这种情况下，在直接防夹保护检验装置中，当测量参量比参考参量小第一阈值时将调整停止或者反转。相反，在间接防夹保护检验装置中，当测量参量比参考参量大第二阈值时将调整停止或者反转。
为此替选地，将参考参量定义为使它具有随着时间增大的数值。在这种情况下，在直接防夹保护检验装置中，当测量参量比参考参量大第一阈值时将调整停止或者反转。相反，在间接防夹保护检验装置中，当测量参量比参考参量小第二阈值时将调整停止或者反转。
第一阈值和第二阈值可以在两种情况下彼此独立地设定为相同的或不同的值。
在本发明的框架内，参考参量可以例如在调整部件的调整的试运转中一次确定，并且为了执行防夹保护方法而未经改变地存储在存储模块中。然而优选的是，参考参量在无干扰运行时被连续地读取并且因此必要时跟踪变化的环境条件。通过该读取过程例如可以考虑在调整部件的使用寿命期间可变地影响调整运动的影响因素，例如温度和调整机械的老化。
在这里以及下文中，“防夹保护装置”通常指的是用于执行防夹保护方法的设备。在这种情况下，根据本发明的防夹保护装置包含防夹保护装置控制单元(下面简称控制单元)，该控制单元安装用于通过电路或者编程技术尤其是以之前描述的实施方式自动执行根据本发明的防夹保护方法。
在本发明的框架内，控制单元可以构造为不可编程的电子电路，并且在这里例如集成到驱动车辆部件的伺服马达的控制装置中。然而，在本发明的框架内，该控制单元也可以通过微控制器形成，在该微控制器中以软件模块的形式实现用于执行根据本发明的防夹保护方法的功能。在这里，该软件模块尤其是可以形成伺服马达的控制装置的支配性的控制软件(固件)的组成部分。
在优选的实施方案中，距离传感器是电容式接近传感器。该接近传感器优选地包含具有至少一个发送电极和接收电极的电极装置，电极优选地并排布置在调整部件上或者沿调整路径与该调整部件对置的车辆车架上。电极装置尤其是在调整部件(或者车辆车架)上布置成使从该电极装置出发朝经过的调整路径的方向发射测量电场。在这里，电容式导电且接地的物体(例如身体部分)接近测量电场导致在两个电极之间测量的电容的减小。
替选地，在本发明的框架内也可想到的是，该发送电极或每个发送电极以及该接收电极或每个接收电极在相对位置上各自布置在车辆车架和调整部件上。此外，在本发明的框架中，距离传感器的电极装置也可以仅含有相同类型的一个电极或多个电极，通过电极测量相对于地的、例如相对于接地的车辆车架的电容。
附图说明
下面根据附图详细阐述本发明的实施例。其中：
图1以示意性的侧视图示出具有可调车辆部件的车辆尾部，该车辆尾部配有防夹保护装置，
图2以示意性的框图示出一种防夹保护装置，并且
图3以示意性曲线图示出通过防夹保护装置确定的测量参量以及用于间接和直接识别出夹住的情形的两个阈值的典型走向。
彼此相应的部件在所有的图中始终设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了机动车的尾部1。在该尾部1上，后备箱盖2可摆动地铰接在上缘3上。后备箱盖2是一种可调车辆部件，其设置用于可逆地关闭布置在尾部1的区域中的后备箱开口4。为此，后备箱盖2可以在关闭位置与开启位置(各自未详细示出)之间沿以大约以四分之一圆弧描述的调整路径X摆动。
后备箱盖2为了调整通过调整单元5进行马达驱动。调整单元5为此以未详细示出的方式具有电动机以及后置于电动机的传动装置，通过该传动装置将调整力通过杠杆臂6传递到后备箱盖2上。
为了阻止在后备箱盖2的关闭过程中，即，在从开启位置到关闭位置的调整过程中，障碍物，例如人的身体部分或者其他物体被夹在后备箱盖2与包围后备箱开口4的车辆车架7之间，给调整单元5配属防夹保护装置。该防夹保护装置包含防夹保护装置控制单元(下面简称控制单元8)和电容式距离传感器9。该电容式距离传感器9通过传感器线路10以信号传输技术的方式与控制单元8连接。
控制单元8安装用于在后备箱盖2的关闭过程中在执行随后详细描述的防夹保护方法的情况下识别后备箱盖2与车辆车架7之间的障碍物并且必要时将调整单元5的马达停止或者反转。为此，控制单元8通过控制线路11与调整单元5连接。
在图2中示意性地详细示出了防夹保护装置。为了测量后备箱盖2与车辆车架7或可能存在的障碍物之间的距离，电容式距离传感器9包含并排布置在后备箱盖2上的发送电极14和接收电极16。通过提供电压，在发送电极14与接收电极16之间建立被称为测量场18的交变电场(即，在其中场强周期性地改变符号的电场)。在这里，发送电极14和接收电极16布置在后备箱盖2上，从而使测量场18在调整路径X的关闭方向20上，即，在车辆车架7的方向上发射。在这里，发送电极14和接收电极16形成具有电容C的电容器。电容C由电容式距离传感器9检测并且通过传感器线路10输送给控制单元8。
当导电且接地的材料到达测量场18的区域中时，测量场18与该材料发生交互作用，由此使电容式距离传感器9的电容C减小(参见图3)。在从电容式距离传感器9发射出的交变场中，车辆车架7和人体均充当导电且接地的材料。相反，具有小的电容率的电绝缘材料，例如干木材仅微弱地与测量场18发生交互作用。由这样的材料形成的障碍物因此对于电容式距离传感器9来说是“不可见的”并因此是不可直接探测的。
然而，为了可以阻止这样的对于电容式距离传感器9来说“不可见的”障碍物夹在后备箱盖2与车辆车架7之间，通过控制单元8，电容C的时间曲线(简称电容曲线C(t))作为测量参量在直接防夹保护检验装置22中检验直接夹住的情形并且在间接防夹保护检验装置24中检验间接夹住的情形。
在这种情况下，当在后备箱盖2与车辆车架7之间的调整路径X中存在障碍物，从而直接(在没有与后备箱盖2直接接触的情况下)通过控制单元8识别出时，存在“直接夹住的情形”。与其相区分的是，当对于电容式距离传感器9来说“不可见的”障碍物夹在后备箱盖2与车辆车架7之间并且仅间接地根据由此不规律地停止的后备箱盖运动通过控制单元8识别出时，存在“间接夹住的情形”。
无论在识别出直接夹住的情形的情况下还是在识别出间接夹住的情形的情况下，都通过控制单元8的触发单元26向调整单元5发出停止信号H，由于该信号而将调整运动停止或反转。
根据图3，下面借助曲线图详细描述由控制单元8执行的防夹保护方法，在曲线图中绘出了电容C随时间t的走向。在无干扰运行的情况下，即，在不存在夹住的情形的情况下，所测量的电容曲线C(t)对应于参考参量CR的用图3中的实线引入的参考曲线CR(t)。参考曲线CR(t)在调整单元5的目前的无干扰运行中由控制单元8读取，其中，参考参量CR优选通过多个之前的调整过程确定。为了达到调整过程的尽可能高的再现精确性，后备箱盖2的调整运动优选地通过调整单元5的控制和调节装置调节到预定的速度曲线上。
参考参量CR因此描述了依赖于时间的电容C的预期值。在这种情况下，参考曲线CR(t)具体地描述了电容C在后备箱盖2的典型的无干扰关闭过程中的预期的减小，该减小基于后备箱盖2向导电且接地的车辆车架7的接近。
通过由导电的、接地的材料制成的在后备箱盖2与车辆车架7之间引入的障碍物，尤其是通过人体部分导致被测量的电容C的阶跃式的下降，这在图3中示例性地绘制为电容曲线Cd(t)。因此，被测量的电容C的电容曲线Cd(t)由此比参考曲线CR(t)更早地或者更陡地下降。被测量的电容曲线Cd(t)的因此相对于参考曲线CR(t)更强的时间依赖性在这种情况下由控制单元8在直接防夹保护检验装置22中通过如下事实识别出：被测量的电容曲线Cd(t)比参考曲线CR(t)小预定的阈值ΔS1(t)。
在间接夹住的情形的情况下，通过在该情况下对于电容式距离传感器9来说不可见的障碍物使后备箱盖运动在达到关闭位置之前被不规律地阻拦。由此，电容式距离传感器9与接地的车辆车架7之间的距离随时间变得恒定，并且与之相关的电容C随时间变得恒定。电容C的相应的曲线在图3中显示为电容曲线Ci(t)。电容曲线Ci(t)因此相对于参考曲线CR(t)具有明显更弱的时间依赖性。在这种情况下，该时间依赖性由控制单元8在间接防夹保护检验装置24中通过如下事实识别出：被测量的电容曲线Ci(t)比参考曲线CR(t)大预定的阈值ΔS2(t)。
在直接防夹保护检验装置22的框架中，控制单元8继续具体检验如下条件：
C(t)＜S1(t)＝CR(t)-ΔS1(t) 公式1
在这里，电容曲线C(t)中的时间坐标尤其是表示从目前的调整过程开始起所经过的时间段。参考曲线CR(t)的时间坐标的零点在考虑后备箱盖2的起始位置的情况下在调整过程开始时被调校，从而即使在从不同的起始位置出发的调整过程中也总是将电容曲线C(t)和参考曲线CR(t)中的相应值进行比较。在这里，阈值ΔS1(t)依赖于时间地预定。但替选地，该阈值也可以预定为随时间恒定的。
如果电容曲线C(t)比参考曲线CR(t)小阈值ΔS1(t)(例如在图3中示例性地借助电容曲线Cd(t)在时间点t1的值示出)，那么就通过触发单元26将停止信号H发送到调整单元5上(参见图2)。
与直接防夹保护检验装置22同时地，控制单元8在间接防夹保护检验装置24中(参见图2)检验如下条件：
C(t)＞S2(t)＝CR(t)+ΔS2(t) 公式2
如果电容曲线C(t)比参考曲线CR(t)大阈值ΔS2(t)(例如在图3中借助电容曲线Ci(t)在时间点t2的值示出)，那么就同样通过触发单元26将停止信号H发送到调整单元5上(参见图2)。在这里，阈值ΔS2(t)依赖于时间地预定。但替选地，该阈值也可以预定为随时间恒定的。
控制单元8因此将作为测量参量的电容C既用于检验直接夹住的情形，也用于检验间接夹住的情形。在控制单元8的替选的实施方案中也可以使用电容曲线的随时间平均的时间导数来代替电容曲线C(t)。
阈值ΔS1(t)和ΔS2(t)相对于读取的参考曲线CR(t)以如下方式选择，即，在运行时考虑电容曲线C(t)围绕参考曲线CR(t)的波动宽度，从而阻止夹住的情形的错误触发。波动例如可以由于调整机械的取决于温度的易动性或难动性(Leicht-bzw.)或者由于对电容式距离传感器9的测量性能的取决于气候的影响而发生。
本发明的主题并不局限于上面描述的实施例。相反，本发明的其他实施方案可以由本领域技术人员从以上描述中导出。
附图标记列表
1 车尾
2 后备箱盖
3 上缘
4 后备箱开口
5 调整单元
6 杠杆臂
7 车辆车架
8 (防夹保护装置)控制单元
9 电容式距离传感器
10 传感器线路
11 控制线路
14 发送电极
16 接收电极
18 测量场
20 关闭方向
22 (直接)防夹保护检验装置
24 (间接)防夹保护检验装置
26 触发单元
X 调整路径
C 电容
CR 参考参量
C(t) 电容曲线
CR(t) 参考曲线
Cd(t) 电容曲线
Ci(t) 电容曲线
ΔS1(t) 阈值
ΔS2(t) 阈值
H 停止信号
t 时间
t1 时间点
t2 时间点

Claims (7)

1.用于可调车辆部件(2)的防夹保护方法，其中，在车辆部件(2)的调整过程中连续地
-通过距离传感器确定测量参量(C)，
-根据所述测量参量(C)在直接防夹保护检验装置(22)中确定是否能识别在车辆部件(2)的调整路径(X)中的障碍物，其中，如果情况为“是”，将所述调整停止或者反转，并且
-在间接防夹保护检验装置(24)中根据同一测量参量(C)确定车辆部件(2)的运动是否是不规律地减速的或者发生停顿，其中，如果情况为“是”，将所述调整停止或者反转，
其中，所述测量参量(C)与参考参量(CR)进行比较，其中，在所述直接防夹保护检验装置(22)中当所述测量参量(C)具有与参考参量(CR)相比根据所存储的标准明显更强的时间依赖性时，将调整停止或者反转，并且其中，在所述间接防夹保护检验装置(24)中当所述测量参量(C)具有与参考参量(CR)相比根据所存储的标准明显更弱的时间依赖性时，将调整停止或者反转。
2.根据权利要求1所述的防夹保护方法，
其中，所述参考参量(CR)定义为使它具有随着时间减小的数值，其中，在所述直接防夹保护检验装置(22)中当所述测量参量(C)比参考参量(CR)小至少一个第一阈值(ΔS1(t))时将调整停止或者反转，并且在所述间接防夹保护检验装置(24)中当测量参量(C)比参考参量(CR)大至少一个第二阈值(ΔS2(t))时将调整停止或者反转。
3.根据权利要求1所述的防夹保护方法，
其中，所述参考参量(CR)定义为使它具有随着时间增大的数值，其中，在所述直接防夹保护检验装置(22)中当所述测量参量(C)比参考参量(CR)大至少一个第一阈值(ΔS1(t))时将调整停止或者反转，并且其中，在所述间接防夹保护检验装置(24)中当所述测量参量(C)比参考参量(CR)小至少一个第二阈值(ΔS2(t))时将调整停止或者反转。
4.根据权利要求1所述的防夹保护方法，
其中，所述测量参量(C)定义为使其数值与在可调车辆部件(2)与在调整方向上与可调车辆部件最接近的物体之间的距离成同向或反向关系。
5.根据权利要求1所述的防夹保护方法，
其中，所述测量参量(C)定义为使其数值与在可调车辆部件(2)与在调整方向上与可调车辆部件最接近的物体之间的距离随时间的变化成同向或反向关系。
6.用于可调车辆部件(2)的防夹保护装置，其具有防夹保护装置控制单元(8)，所述防夹保护装置控制单元用于自动执行根据权利要求1至5之一所述的方法。
7.根据权利要求6所述的防夹保护装置，
其中，所述距离传感器是电容式距离传感器。
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