DE10042168A1 - Verfahren zur Steuerung und Regelung einer motorisch angetriebenen Verstellvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer motorisch angetriebenen Verstellvorrichtung, insbesondere eines Fensterhebers, einer Sitzverstellung oder eines Schiebedaches eines Kraftfahrzeuges, mit einem Einklemmschutz, wobei bei einer Überschreitung einer vorgebenen Belastungsgrenze der motorische Antrieb abgeschaltet oder auf einen Wert unterhalb der Belastungsgrenze abgeriegelt wird. Das Verfahren soll unter allen Betriebsbedingungen eine möglichst geringe Belastung der Verstellvorrichtung gewährleisten. Dazu werden Zustandsgrößen des motorischen Antriebs kontinuierlich erfaßt und mittels eines mathematischen Modells des Antriebs aus den Zustandsgrößen die aktuell von dem motorischen Antrieb erzeugte Belastung bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer motorisch angetriebenen Verstellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Das Verfahren ist insbesondere für die Steuerung eines motorisch angetriebe­ nen Fensterhebers, einer Sitzverstellung oder eines Schiebe­ daches eines Kraftfahrzeugs geeignet.

Aus der DE 40 20 351 C2 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem ein indirekt wirkender Einklemmschutz zur Anwendung kommt. Bei diesem Verfahren finden sich ändernde äußere Bedingun­ gen, zum Beispiel aufgrund von Witterungseinflüssen, Ver­ schleiß oder Verschmutzung keine Berücksichtigung. Eben­ falls wird die Streuung der Leistungsfähigkeit der jeweils eingesetzten Antriebsmotoren bei dem Verfahren nicht berück­ sichtigt, so daß insgesamt eine hohe Gesamtstreuung vor­ liegt, was zu einer Überschreitung der maximal zulässigen Belastung einzelner Komponenten der Verstellvorrichtung führen kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer motorisch angetriebenen Verstellvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, das unter allen Betriebsbedingungen eine möglichst geringe Belastung der Verstelleinrichtung sowie einzelner Komponenten oder Bautei­ le der Verstellvorrichtung auch unter Berücksichtigung von Einklemmvorgängen bzw. eines vorgesehenen Einklemmschutzes gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Erfassung der relevanten Zustandsgrößen der Verstellvorrichtung werden mit Hilfe des mathematischen Modells der Verstellvorrichtung die Zusammenhänge zwischen den jeweiligen Komponenten des Verstellsystems berücksich­ tigt und daraus ein sehr genaues Berechnen der Einklemm­ kraft ermöglicht. Unter dem Verstellvorrichtung sind dabei sämtliche Komponenten eines Verstellsystems zu verstehen, die für den Betrieb einer Verstellvorrichtung notwendig sind, beispielsweise die Fensterscheibe als zu verstellen­ des Bauteil, die Scheibenführungen, die Führungsschienen, Dichtungselemente, der elektromotorische Antrieb und die Aggregate zur Weiterleitung der Antriebskraft. Die Zustands­ größen des Verstellsystems ergeben sich unter anderem aus den sich verändernden Umweltverhältnissen wie Temperatur, Feuchtigkeit oder Druck, deren Veränderung für den Betrieb der Verstellvorrichtung eine entsprechende Veränderung der aufzubringenden Verstellkraft nach sich zieht. Über die auf­ zubringende Verstellkraft wird die zu dem jeweiligen Zeit­ punkt tolerierbare Einklemmkraft ermittelt, so daß sehr prä­ zise reagiert werden kann, wenn ein Einklemmfall vorliegt und der Antrieb angehalten bzw. reversiert werden soll.

Dabei ist es durch die Berechnung der Einklemmkraft mittels des mathematischen Modells der Verstellvorrichtung möglich, auch Einflußgrößen zu berücksichtigen, die bislang nicht sensorisch erfaßbar waren oder nur unter hohem Aufwand zu ermitteln und in die herkömmliche Steuerung der Verstellvor­ richtung einzubeziehen gewesen sind. So können sämtliche in dem Modell erfaßten Einflußgrößen oder Zustandsgrößen des Systems berücksichtigt und gegebenenfalls hinsichtlich der Intensität der Einwirkung auf das Gesamtsystem bewertet werden. Die aktuelle also kontinuierliche oder häufige Bestimmung der Zustandsgrößen gewährleistet, daß die maxi­ mal zulässige Einklemmkraft mit einer hohen Präzision vorbestimmt werden kann, wodurch eine fehlerhafte Auslösung des Einklemmschutzes und Überlastung des Antriebes bzw. der Verstellvorrichtung vermieden wird.

Dies hat zur Folge, daß eine sehr genaue Auslegung der jeweiligen Komponenten, beispielsweise der Getriebeelemen­ te, der Anschläge oder der Aufnahmen der Verstellvorrich­ tung an der Fahrzeugkarosserie, erfolgen kann, wodurch insgesamt eine leichtere und kostengünstige Bauweise er­ zielt werden kann.

Eine einfache Art und Weise der Berechnung der vom motori­ schen Antrieb erzeugten Kraft besteht darin, diese auf der Basis der Drehzahl und der Klemmenspannung des elektromoto­ rischen Antriebs zu ermitteln, da diese Größen einfach und genau ermittelt werden können. Dabei wird in einer Variante der Erfindung die Klemmenspannung als veränderbare Analogs­ pannung zur Verfügung gestellt oder durch Pulsweitenmodula­ tion verändert.

Weiterhin können die Parameter des mathematischen Mo­ dells zumindest zu einem Teil auf der Basis der aktuell erfaßten Zustandsgrößen oder der zeitabhängigen Verläufe der Zustandsgrößen ermittelt werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die realen Bedingungen, unter denen der Antriebsmotor arbeitet, erfaßt werden und zur Grundlage der Berechnung gemacht werden. Alternativ zu der aktuellen Erfassung der Daten können die einmal gemessenen oder errechneten Verläufe der Zustandsgrößen über einen vorgebba­ ren Zeitraum ermittelt und zur Grundlage der Berechnung gemacht werden. Beispielsweise können Temperaturerhöhungen während eines längeren Betriebszeitraumes oder die Alterung von Dichtungen und Verschleiß sowie die daraus sich ergeben­ den Veränderungen im Reibungsverhalten berücksichtigt werden.

In einer weiteren Variante ist vorgesehen, daß zumindest ein Teil der Parameter des mathematischen Modells auf der Basis empirisch ermittelter Daten festgelegt wird. Auf diese Weise wird der Rechenaufwand reduziert, wenn sich nicht oder nur in geringem Maße verändernde Parameter aufgrund einer Testmessung ermittelt und festgelegt werden.

Eine solche Testmessung ist beispielsweise bei Elektromoto­ ren vorzunehmen, die zwar eine gewisse Fertigungsstreuung aufweisen, jedoch über ihren Betriebszeitraum hinweg wenig Veränderungen in ihrem Arbeitsverhalten zeigen.

Weiter ist vorgesehen, daß zusätzlich die Temperatur als Einflußgröße auf wenigstens einen der Parameter des mathema­ tischen Modells verarbeitet wird, da sich die Temperatur in einem relativ weiten Bereich verändern kann und große Auswirkungen hinsichtlich des Reibungsverhaltens der jewei­ ligen Einzelkomponenten bewirkt.

Zur Festlegung der Belastungsgrenze ist es zweckmäßig, empirisch ermittelte Daten oder theoretische Belastungsbe­ rechnungen bezüglich der mechanischen Komponenten des Antriebes zu verwenden, um eine möglichst genaue Informati­ onslage hinsichtlich der mechanischen Festigkeiten und der Belastbarkeit der jeweiligen Bauteile zu erhalten. Bei den empirischen Daten können Versuche verwertet und ausgewertet werden, die im Rahmen der Konstruktion und der Abnahme der Verstelleinrichtung durchgeführt wurden. Die theoretischen Belastungsberechnungen, die beim Entwerfen der Komponenten oder als hinterlegte Daten bei einer CAD-Zeichnung vorlie­ gen, können somit einfach in das mathematische Modell des Antriebs übernommen werden.

Da die Temperatur eine leicht zu ermittelnde Größe ist, die zudem vielfältige Rückschlüsse hinsichtlich der Betriebsbe­ dingungen und insbesondere der Reibungsverhältnisse zuläßt, kann die Belastungsgrenze in Abhängigkeit von der Tempera­ tur wenigstens eines Teiles der Verstellvorrichtung ermit­ telt werden.

Zur optimalen Anpassung der Motorleistung an die Betriebsbe­ dingungen ist es vorgesehen, daß die Belastungsgrenze für jeden Verstellvorgang neu ermittelt wird. Dadurch wird sichergestellt, daß eine Überlastung des Antriebs bezie­ hungsweise der Verstellvorrichtung aufgrund einer vormals festgelegten, nicht mehr aktuellen Belastungsgrenze auf­ tritt.

Um die Präzision des Verfahrens zu erhöhen, kann die Bela­ stungsgrenze während des Verstellvorgangs kontinuierlich ermittelt werden. Auf diese Weise kann auch auf Veränderun­ gen während des Verstellvorganges reagiert werden.

Zusätzlich oder alternativ kann die Temperatur wenigstens einen Teiles der Verstellvorrichtung gemessen werden, um über den aktuellen Zustand der Verstelleinrichtung Informa­ tionen zu erhalten. Alternativ dazu ist vorgesehen, daß als Temperatur eines Verstellteiles eine an einem Ort mit ver­ gleichbaren Bedingung gemessene Temperatur festgelegt wird. Auf diese Weise wird eine Temperaturerfassung aller Teile oder eines Teils der Komponenten der Verstellvorichtung unnötig, da aus der gemessenen Temperatur an der einen Stelle auf die Temperatur und das Verhalten des gesamten Bauteils bzw. der Komponenten geschlossen werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt bei der Festlegung der Belastungsgrenze auch den Betrag der Streu­ ung der über das mathematische Modell berechneten aktuellen Belastung. Da bei der Berechnung der Belastungsgrenze immer eine Ungenauigkeit der Messung, eine Streuung der Ferti­ gungsgenauigkeit der Einzelkomponenten und die grundsätz­ lich zu erwartende Streuung zu berücksichtigen sind, ist die errechnete aktuelle Belastung mit einer Ungenauigkeit behaftet. Diese Ungenauigkeit, die sowohl positiv als auch negativ von dem errechneten Wert abweichen kann, wird aus Sicherheitsgründen dementsprechend als absoluter Betrag be­ rücksichtigt und der berechneten Belastung zugeschlagen, so daß eine Sicherheit gegen eine zu geringe Antriebsleistung gegeben ist.

Neben statischen Anteilen des mathematischen Modells ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, daß das mathematische Modell einen dynamischen Anteil aufweist, der die Einflüsse beim Beschleunigen und Abbremsen der Verstellvorrichtung bzw. des motorischen Antriebs berücksichtigt. Wird bei­ spielsweise eine Verstellbewegung eingeleitet, kann es aufgrund der Haftreibung und der Trägheitskräfte der zu verstellenden Komponenten zu einer kurzfristigen Erhöhung der aufzubringenden Verstellkraft kommen, wodurch bei einer sehr empfindlich eingestellten Einklemmschutzvorrichtung ein fälschliches Reversieren eingeleitet werden kann. Durch eine entsprechende Berücksichtigung des dynamischen Anteils in dem mathematischen Modell wird ein sicherer und genauer Betrieb der Verstellvorrichtung gewährleistet.

Darüber hinaus ist vorgesehen, daß das mathematische Modell des motorischen Antriebs einen Anteil aufweist, der durch die konstruktiven und physikalischen Einflüsse geprägt ist, also beispielsweise durch die Eigenschaften des Antriebsmo­ tors, die Anordnung der zu verstellenden Aggregate, die Rei­ bungsverhältnisse und Wirkungsgrade der Getriebe und der­ gleichen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das mathematische Modell einen Anteil aufweist, der das reale Kennfeld des eingesetzten motorischen Antriebs reprä­ sentiert. Dabei wird ein Motormodell erstellt, in das die entsprechenden gemessenen Größen des jeweils eingesetzten Antriebsmotors eingegeben werden. So wird für jeden An­ triebsmotor oder für jeden Motorentyp ein reales Kennfeld ermittelt, das dem mathematischen Modell der Verstellvor­ richtung beigefügt wird. Eine Berücksichtigung der realen Kennfelder der Motoren ist vorteilhaft, da zum Teil erhebli­ che Streuungen innerhalb einer Fertigung auftreten und mit einer Berücksichtigung der realen Leistungsfähigkeit der Antriebsmotoren in dem jeweiligen Drehzahlbereich eine anderenfalls erforderliche Überdimensionierung verhindert werden kann.

Weitere Vorteile der Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren verdeutlicht.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Bestimmung der Belastungsgrößen einer Verstellvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung gemäß Fig. 1 ohne Berücksichtigung der Vertikalbeschleuni­ gung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung gemäß Fig. 2 mit Berücksichtigung der statischen anstelle der dynamischen Eigenschaften des Antriebsmotors, sowie

Fig. 4 eine schematische Darstellung gemäß Fig. 3 ohne Berücksichtigung konstruktiv bedingter Schwergängigkeiten von Komponenten der Verstell­ vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Bestimmung der Belastung einer Verstellvorrichtung, bei der als resul­ tierende Größe eine Einklemmkraft F_Einkl bestimmt wird. Dabei werden zunächst Eingangs- oder Zustandsgrößen gene­ riert, sei es durch Messungen oder durch Berechnungen, und diese Eingangs- oder Zustandsgrößen werden jeweils einem dynamischen Gleichungssystem 1 bis 3 zugeführt. In den dynamischen Gleichungssystemen 1 bis 3, die anhand eines mathematischen Modells der Verstellvorrichtung einschließ­ lich des Antriebs erstellt wurden, werden Kraftkomponenten errechnet, die zu einer Erhöhung oder Verringerung der Gesamtbelastung der Verstellvorrichtung oder einzelner Komponenten des Verstellsystems beitragen.

Die einzelnen Kraftkomponenten werden zusammengeführt und ergeben die Zielgröße, in dem vorliegenden Fall die maximal zulässige Einklemmkraft F_Einkl. Wird diese Einklemmkraft F_Einkl erreicht, wird der Antrieb abgeschaltet oder rever­ siert, so daß einerseits nur eine vorgegebene Belastung auf die Verstellvorrichtung ausgeübt werden kann und anderer­ seits ein Einklemmen oder Abtrennen von Gliedmaßen oder Ge­ genständen durch die Verstellvorrichtung vermieden wird.

Nachfolgend wird anhand eines Fensterhebers das Verfahren und die in Fig. 1 gezeigte schematische Darstellung erläu­ tert.

Zur Berechnung der Kraftkomponenten werden gemäß Fig. 1 als Eingangsgrößen die vertikale Beschleunigung B_v der zu verstellenden Einrichtung, also beispielsweise einer Fen­ sterscheibe und die übrigen bewegten Bauteile eines Fen­ sterhebers, das Ansteuersignal AS des Motors, die Motordreh­ zahl n sowie die Position P der zu verstellenden Einrich­ tung (Fensterscheibe) eingegeben.

Aus der vertikalen Beschleunigung B_v der Fensterscheibe wird unter Berücksichtigung der zu verstellenden Masse mittels eines ersten dynamischen Gleichungssystems 1 die Be­ schleunigungskraft F_Bschl ermittelt, die mit negativem Vorzeichen in die an einem Vergleichspunkt 5 gebildete Kräf­ tebilanz eingeht. Als vertikale Beschleunigungskraft B_v ist dabei insbesondere diejenige Kraftkomponente anzusehen, die bei einem Befahren einer Schlechtwegstrecke auf die Ver­ stellvorrichtung einwirkt. Die durch das Befahren einer solchen Fahrbahn auftretenden und auf die Fahrzeugkarosse­ rie einwirkenden vertikalen Beschleunigungskräfte könnten zu einer falschen Bestimmung der Gesamtbelastung beziehungs­ weise der Gesamtkraft führen.

Eine zeitliche Verzögerung bei der Bestimmung der vertika­ len Beschleunigungskraft B_v kann durch die Einbaulage des aufnehmenden Sensors und durch eine Federwirkung aufgrund einer elastischen Komponente bei der mechanische Konstrukti­ on der Verbindung der Fensterscheibe mit den Getriebeelemen­ ten auftreten. Diese Verzögerung bei der Erfassung wird entsprechend berücksichtigt.

Die Motorkraftkomponente F_Mot errechnet sich aus der dimen­ sionslosen Größe der Anteuerungssignale AS des Antriebsmo­ tors, das beispielsweise als pulsweitenmoduliertes Signal zur Verfügung gestellt wird, sowie der Drehzahl n des Motors. Bei der Berechnung der Motorkraftkomponente F_Mot mittels eines zweiten dynamischen Gleichungssystems 2 werden Motorkonstanten berücksichtigt, die die Induktivität des Rotors und den Widerstand des Rotors sowie geometrische Bedingungen des Antriebs und das Motormoment berücksichti­ gen. Die Motorkraftkomponente F_Mot geht mit positivem Vorzeichen in die Kräftebilanz ein, da sie einen unterstüt­ zenden Beitrag zur Bewegung der Fensterscheibe liefert.

Ebenfalls aus der Drehzahl n wird die resultierende Kraft Fres über ein als Hochpaß ausgebildetes drittes dynamisches Gleichungssystem 3 ermittelt, das eine mechanische Zeitkon­ stante und eine Gleitreibungskonstante berücksichtigt, wodurch Reibungseffekte bei der Gleitreibung und Massenträg­ heitseffekte in die Betrachtung einbezogen werden. Die resultierende Kraft Fres geht mit negativem Vorzeichen in den Kräftevergleich am Vergleichspunkt 5 ein, da sie keinen unterstützenden Beitrag zur Bewegung der Fensterscheibe liefert.

Schließlich wird die positionsabhängige Haftreibungskraft­ komponente F_S+H mit negativem Vorzeichen in den Kräftever­ gleich eingebracht, die durch eine Referenzfahrt ermittelt wird. Die Haftreibungskraftkomponente F_S+H ist abhängig von der Scheibenposition P, da an verschiedenen Stellen unter­ schiedliche Haftreibungsbedingungen herrschen, und ihr Verlauf wird auf der Basis einer Referenzfahrt in einer Tabelle 4 hinterlegt. Ebenfalls wird in dieser Komponente das Scheibengewicht als ein konstanter Faktor bzw. Parame­ ter berücksichtigt.

Aus den Einzelkraftkomponenten wird eine Gesamtkraft errech­ net, wobei in dem Beispiel der Fensterscheibe diejenige Kraft ermittelt wird, die auf das System der Verstellvor­ richtung einwirken muß, um die Fensterscheibe dicht und fest abzuschließen, beziehungsweise diejenige Kraft, die auf einen Gegenstand oder ein Körperteil in einem Einklemm­ fall maximal aufgebracht werden darf. Nachfolgend wird diese Kraft als Einklemmkraft F_Einkl bezeichnet.

Das Verfahren basiert somit auf der Bestimmung der Gesamt­ kraft auf der Grundlage einer Bilanz der Einzelkraftkompo­ nenten. In die Berechnung der Gesamtkraft fließen demnach sämtliche systembedingten und äußeren Einflüsse ein, wo­ durch eine sehr präzise Ermittlung der benötigten bzw. zulässigen Kraft und damit der Gesamtbelastung der Ver­ stellvorrichtung ermöglicht wird. Wird diese errechnete Kraft überschritten, was durch verschiedene Sensoren erfaßt werden kann, wird der Antrieb abgeschaltet oder reversiert, je nach Einsatzgebiet oder Drehrichtung der Verstellvorrich­ tung. Bei einem Fensterheber wird bei einer Schließbewegung das Reversieren und bei einer Öffnungsbewegung das Anhalten sinnvoll sein, da im ersten Fall eine Einklemmsituation wahrscheinlicher ist und im zweiten Fall eine Überlastung oder das Einlaufen in einen Endanschlag.

Wird bei der Berechnung der Belastung der Verstellvorrich­ tung eine zusätzliche Masse zu berücksichtigen sein, bei­ spielsweise die Masse eines Fahrgastes auf einem Fahrzeug­ sitz, so wird diese ebenfalls mit der Erdbeschleunigung zu multiplizieren und negativ in die Bilanz aufzunehmen sein.

Insbesondere aufgrund von Temperaturschwankungen oder Alterungsprozessen können sich die Parameter des mathemati­ schen Modells, auf dessen Grundlage die jeweiligen Kraftkom­ ponenten errechnet werden, ändern. Diese Parameter werden entweder im Verlauf der Benutzung der Verstellvorrichtung abgeglichen oder es werden die Alterung und die Temperatur­ veränderungen aufgrund der Gebrauchsdauer der Verstellvor­ richtung, also sowohl der Gesamtgebrauchsdauer hinsichtlich der Alterung als auch der gegenwärtigen Gebrauchsdauer der Verstellvorrichtung abgeschätzt oder aufgrund von gespei­ cherten Meßwerten abgerufen.

Fig. 2 zeigt eine Vereinfachung des Verfahrens, bei dem die Bestimmung der Einklemmkraft F_Einkl im wesentlichen wie vorstehend anhand der Fig. 1 beschrieben durchgeführt wird. Jedoch wird bei diesem Rechenmodell auf die Erfassung der vertikalen Beschleunigung B_v beim Befahren einer Schlechtwegstrecke und damit auf das erste dynamische Gleichungssystem 1 und die sich daraus ergebende Beschleuni­ gungskraft F_Beschl verzichtet.

Eine weitere Vereinfachung des mathematischen Modells besteht gemäß Fig. 3 darin, die dynamischen Eigenschaften des Antriebsmotors zu vernachlässigen und stattdessen das dynamische Gleichungssystem 2 zur Berechnung der Motorkraft F_Mot, bei dem veränderbare Parameter vorliegen, durch ein statisches Gleichungssystem 6 zu ersetzen. Ein solches System kann dann angenommen werden, wenn dynamische Größen wie z. B. die Induktionsspannung vernachlässigbar sind. Das statische Gleichungssystem 6 wird mit den Eingangsgrößen Drehzahl n und Ansteuersignal AS beaufschlagt und daraus die Motorkraft F_Mot berechnet.

Ein solches statisches Gleichungssystem ist beispielsweise dann sinnvoll einsetzbar, wenn die elektrische Zeitkonstan­ te im Verhältnis zur mechanischen Zeitkonstante sehr klein ist. Die elektrische Zeitkonstante ergibt sich aus dem Quo­ tienten der Induktivität zum Widerstand und die mechanische Zeitkonstante aus dem Quotienten der Summe der Trägheitsmo­ mente zur Geometrie des Antriebes.

In Fig. 4 ist ein stark vereinfachtes mathematisches Modell dargestellt, bei dem die Bestimmung der Einklemm­ kraft F_Einkl oder der maximal zulässigen Belastung der Ver­ stellvorrichtung ohne Kenntnis der konstruktiven Schwergän­ gigkeiten, der vertikalen Beschleunigung, der Vernachlässi­ gung der dynamischen Eigenschaften des Antriebsmotors und gegebenenfalls des Gewichtes eines Nutzers der Verstellvor­ richtung erfolgt.

Die konstruktiven Schwergängigkeiten ergeben sich beispiels­ weise aus der Reibung von Dichtungen, Materialpaarungen oder Verspannungen, die durch die Montage oder aufgrund der Konstruktion innerhalb der Verstellvorrichtung vorliegen. In diesem Fall wird eine maximal zu erwartende Schwergängig­ keit wie bei dem mathematischen Modell gemäß Fig. 3 angenom­ men. Auf eine Erfassung der Position P der zu verstellenden Einrichtung wird verzichtet und stattdessen die aus der Motorkraft F_Mot und der resultierenden Kraft Fres errechne­ te Kraft durch einen Hochpaß 7 geleitet und die Größe ΔF_Einkl ausgegeben, wobei der Vorteil der Vereinfachung der Berechnung der Größe mit einer Verringerung der Auflösung und der Genauigkeit einhergeht.

Allen vorstehend beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, daß als Zielgröße eine maximal zulässige Belastung errechnet wird, die mit der gemessenen Kraft der Verstellvorrichtung verglichen wird. Die zulässige Belastung wird durch eine Kräftebilanz auf der Basis eines mathematischen Modells der Verstellvorrichtung ermittelt, wobei in dem Modell alle wesentlichen Einflußgrößen der verschiedenen Bereiche als Parameter vorliegen. Diese Parameter werden entweder errech­ net, gemessen oder autoadaptiv erfaßt.

Die modulare Struktur erlaubt es, daß das Verfahren in verschiedenen Bereichen und an verschiedenen Verstellvor­ richtungen eingesetzt wird, je nach Art der Verstellung, der Möglichkeiten der Erfassung der Parameter und der Auswertung vorhandener Versuchsdaten.

Claims (19)

1. Verfahren zur Steuerung und Regelung einer motorisch angetriebenen Verstellvorrichtung, insbesondere eines Fensterhebers, einer Sitzverstellung oder eines Schiebe­ daches, eines Kraftfahrzeuges mit einem Einklemmschutz, wobei bei einer Überschreitung einer vorgegebenen Bela­ stungsgrenze der motorische Antrieb abgeschaltet oder auf einen Wert unterhalb der Belastungsgrenze geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangs- oder Zustandsgrößen des motorischen Antriebs kontinuierlich erfaßt werden und mittels eines mathematischen Modells des Antriebs aus den Zustandsgrö­ ßen die aktuelle Belastung der Verstellvorrichtung bzw. des motorischen Antriebs bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangs- oder Zustandsgröße die Drehzahl (n) oder die Klemmenspannung eines als Elektromotor ausgebilde­ ten Antriebs dient.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch kennzeichnet, daß die Klemmenspannung als veränderbare Analogspannung be­ reitgestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmenspannung durch Pulsweitenmodulation ver­ ändert wird.

5. Verfahren nach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ mindest ein Teil der Parameter des mathematischen Modells auf der Basis der aktuell erfaßten Eingangs- oder Zustandsgrößen oder der zeitabhängigen Verläufe der Eingangs- oder Zustandsgrößen ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Parameter des mathematischen Modells auf der Basis empirisch ermittelter Daten festgelegt wird.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Temperatur als Einflußgröße auf wenigstens einen Parameter des mathematischen Modells verarbeitet wird.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Festlegung der Belastungsgrenze empirisch ermittelte Daten oder theore­ tische Belastungsberechnungen bezüglich der mechani­ schen Komponenten des Antriebes verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsgrenze in Abhängigkeit von der Temperatur wenigstens eines Teiles der Verstellvorrichtung ermittelt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsgrenze für jeden Verstellvorgang neu er­ mittelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsgrenze während eines Verstellvorgangs kontinuierlich ermittelt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur wenigstens eines Teiles der Verstell­ vorrichtung gemessen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperatur eines Verstellteiles der Verstellvor­ richtung eine an einem Ort mit vergleichbaren Bedin­ gung gemessene Temperatur festgelegt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des wenigstens einen Verstellteiles durch ein mathematisches Modell ermittelt wird.

15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Festlegung der Belastungsgrenze die Streuung der über das mathemati­ sche Modell berechneten, aktuellen vom motorischen An­ trieb erzeugten Belastung betragsmindernd berücksich­ tigt wird.

16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mathematische Modell einen dynamischen Anteil aufweist, der die Einflüsse beim Beschleunigen und Abbremsen des Antriebs berück­ sichtigt.

17. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mathematische Modell einen dynamischen Anteil aufweist, der die konstrukti­ ven und physikalischen Einflüsse des Antriebs berück­ sichtigt.

18. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mathematische Modell einen Anteil aufweist, der das reale Kennfeld des eingesetzten Antriebs repräsentiert.

19. Motorisch angetriebene Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Fensterheber oder eine Sitzverstellung, mit einem motorischen Antrieb und einem zwischen dem motorischen Antrieb und einem Verstellteil angeordneten Getriebe sowie einer elektronischen Steuereinheit zur Anteuerung des An­ triebs nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Belastungsgrenze unter­ halb der Belastungsgrenze des Antriebs liegt.