DE102014016826A1 - Verfahren zum Betrieb einer elektromotorischen Verstelleinrichtung und elektromotorische Verstelleinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (48) zum Betrieb einer elektromotorischen Verstelleinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, mit einem zwei Kontakte (28, 34, 36, 38) aufweisenden Relais (26, 32). Bei einer ersten Bedingung (60) wird das Relais (26, 32) mit einem elektrischen Stromfluss über die Kontakte (28, 34, 36, 38) oder mit einem elektrischen Spannungsabfall zwischen den Kontakten (28, 34, 36, 38) geschaltet. Bei einer zweiten Bedingung (62) wird das Relais (26, 32) ohne elektrischen Stromfluss über die Kontakte (28, 34, 36, 38) oder ohne elektrischen Spannungsabfall zwischen den Kontakten (28, 34, 36, 38) geschaltet. Die Erfindung betrifft ferner eine elektromotorische Verstelleinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere elektromotorisch betriebene Heckklappe, mit einem zwei Kontakte (28, 34, 36, 38) aufweisenden Relais (26, 32).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektromotorischen Verstelleinrichtung und eine elektromotorische Verstelleinrichtung. Die elektromotorische Verstelleinrichtung ist Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und insbesondere eine elektromotorisch betriebene Heckklappe.
• Kraftfahrzeuge umfassen üblicherweise Verstellteile, beispielsweise Seitenfenster und/oder ein Schiebedach, welche mittels eines elektromotorischen Verstellantriebs geöffnet oder geschlossen werden können. Das jeweilige Verstellteil wird mittels eines von einem Elektromotor angetriebenen Getriebes in Form insbesondere einer Spindel betätigt. Zur Einstellung der Verbringgeschwindigkeit des Verstellteils wird der Elektromotor mittels Pulsweitenmodulation (PWM) betrieben, und somit die zugeführte elektrische Energie eingestellt. Um die hierfür benötigte Steuereinrichtung möglichst kostengünstig auszugestalten, wird die Richtungsumkehr des Verstellteils mittels einer Brückenschaltung realisiert. Hierbei ist ein elektrischer Ausgang des Elektromotors mittels eines Relais entweder gegen Masse oder gegen das Potential des Bordnetzes führbar, üblicherweise 12 Volt. Der andere elektrische Ausgang des Elektromotors ist mit der PWM-Steuerung elektrisch verbunden, die wiederum mittels eines oder zwei Halbleiterschalters ebenfalls entweder gegen das Potential des Bordnetzes oder aber gegen Masse geführt ist. Infolgedessen ist je nach Ansteuerung der Halbleiterschalter und der Relais die Richtung eines Stromflusses durch den Elektromotor einstellbar, wobei die durchschnittliche Stromstärke mittels der PMW-Steuerung eingestellt wird.
• Falls das Relais bei einem elektrischen Stromfluss über dessen Kontakte geöffnet wird, ist es möglich, dass sich zwischen den beiden Kontakten ein Lichtbogen bildet. Über den Lichtbogen besteht ein Stromfluss weiter, so dass der Elektromotor trotz anderweitiger Ansteuerung des Relais weiter bestromt wird, also das Verstellteil weiter angetrieben wird. Zudem erfolgt ein Abbrand der Kontakte, sodass die Anzahl der Schaltvorgänge begrenzt ist. Auch ist es möglich, dass infolge des Abbrandes entstehendes geschmolzenes Metall weitere Bestandteile des Relais schädigt. Auch kann die hierbei entstehende Hitze ebenfalls zu einer Beschädigung des Relais oder aber weiterer Komponenten des Verstellantriebs führen. Zudem ist es möglich, dass die beiden Kontakte aufgrund der Hitzeentwicklung sowie des partiellen Schmelzens miteinander verschweißen und folglich keine Funktion des Relais mehr gegeben ist. Folglich ist in diesem Fall ein Abschalten des Elektromotors mittels des Relais nicht möglich, was zu einer Verletzung etwaiger Personen führen kann. Auch ist eine Überbelastung des Elektromotors möglich, die zu einem thermischen Fehler führen kann, beispielsweise falls das Verstellteil nicht weiter bewegt werden kann, insbesondere weil es sich in einer Endposition befindet. Zur Instandsetzung des Verstellantriebes ist somit mindestens ein Auswechseln des Relais erforderlich.
• Um ein derartiges Fehlverhalten zu vermeiden, ist es bekannt, zunächst mittels des Halbleiterschalters einen Stromfluss durch den Elektromotor zu unterbrechen und zeitlich anschließend das Relais zu betätigen. Aufgrund der Unterbrechung des Stromflusses mittels des Halbleiterschalters ist ein Ausbilden eines Lichtbogens ausgeschlossen. Um einen Kontaktwiderstand bei geschlossenen Kontakten möglichst gering zu halten, ist es erforderlich, dass das für die Kontakte verwendete Material einen möglichst geringen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist. Ein derartiges Material ist beispielsweise Silber. Sofern Silber jedoch Umgebungsluft ausgesetzt ist, neigt dieses zu einer Reaktion mit dem in der Umgebungsluft enthaltenen Sauerstoff, so dass sich eine Oxidschicht an der Oberfläche der Kontakte bildet. Infolgedessen ist die Leitfähigkeit verringert und der zwischen den Kontakten gebildete elektrische Widerstand steigt an. Dies führt zu einer Erhitzung des Relais bei geschlossenen Kontakten aufgrund des erhöhten elektrischen Widerstands. Hierbei ist es wiederum möglich, dass die Kontakte im Bereich des Anliegens derartig erhitzt werden, dass diese partiell schmelzen, was zu einem Verschweißen der beiden Kontakte und einem Funktionsausfall des Relais führt. Um dies zu verhindern, ist es somit erforderlich, die Kontakte aus einem Material zu fertigen, das einerseits einen vergleichsweise niedrigen elektrischen Widerstand aufweist und andererseits keiner chemischen Reaktion mit der Umgebungsluft unterliegt. Ein derartiges Material ist Gold, weshalb das Relais und folglich auch der Verstellantrieb vergleichsweise hohe Materialkosten aufweist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines elektromotorischen Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs sowie einen besonders geeigneten elektromotorischen Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs anzugeben, wobei vorteilhafterweise die Herstellungskosten reduziert und insbesondere eine Zuverlässigkeit erhöht ist.
• Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des elektromotorischen Verstellantriebs hinsichtlich der Merkmale des Anspruchs 8 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
• Das Verfahren dient dem Betrieb einer elektromotorischen Verstelleinrichtung, die Bestandteil eines Kraftfahrzeugs ist. Die elektromotorische Verstelleinrichtung weist ein Verstellteil auf, das mittels des Elektromotors entlang eines Verstellwegs verbracht wird. Das Verstellteil ist beispielsweise eine Tür, wie eine Schiebetür oder Heckklappe, oder aber eine Scheibe, wie ein Seitenfenster. Alternativ hierzu ist das Verstellteil ein Schiebedach oder ein Sitz, zumindest jedoch ein Bestandteil eines Sitzes, wie eine Lehne oder eine Sitzfläche. Die Verstelleinrichtung weist ein Relais mit zwei Kontakten auf, mittels derer ein Stromfluss durch das Relais unterbrechbar ist. Hierbei wird das Relais geschaltet und die beiden Kontakte entweder in direkten mechanischen Kontakt miteinander verbracht, oder aber der direkte mechanische Kontakt zwischen den beiden Kontakten gelöst. Mit anderen Worten wird bei Schalten des Relais die Anlage der beiden Kontakte aneinander gelöst oder erstellt. Zum Schalten des Relais, also zu dessen Betätigung, wird beispielsweise eine elektrische Spule bestromt, innerhalb derer vorzugsweise ein Anker angeordnet ist, der beispielsweise an einem der beiden Kontakte angebunden ist. Zweckmäßigerweise ist das Relais mit dem Elektromotor der elektromotorischen Verstelleinrichtung elektrisch kontaktiert, wobei insbesondere einer der Kontakte des Relais fest an dem Elektromotor angebunden ist, beispielsweise mittels einer Leitung, eines Kabels oder dergleichen.
• Das Verfahren sieht vor, dass in einem Arbeitsschritt eine erste Bedingung und eine zweite Bedingung überprüft werden. Liegt die erste Bedingung vor, so wird das Relais geschaltet, wenn entweder ein elektrischer Stromfluss über die Kontakte besteht oder eine elektrische Spannung zwischen den beiden Kontakten abfällt. Mit anderen Worten werden die beiden Kontakte voneinander getrennt, wenn ein elektrischer Stromfluss über diese beiden herrscht. Infolge des Trennens entsteht zwischen den beiden Kontakten aufgrund der für den elektrischen Stromfluss hervorgerufenen an dem Relais anliegenden elektrischen Spannung ein Spannungsabfall zwischen den beiden Kontakten. Dieser Spannungsabfall führt zu einer Bildung eines Plasmas zwischen den beiden Kontakten, weswegen ein Stromfluss zwischen den beiden Kontakten noch für eine vergleichsweise kurze Zeitspanne andauert. Mit anderen Worten entsteht zwischen den beiden Kontakten ein Lichtbogen, der bei einem weiteren Auseinanderbewegen der Kontakte aufgrund des vergrößerten Abstandes und der somit zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens erhöhten erforderlichen elektrischen Spannung zusammenbricht.
• Alternativ liegt bei der ersten Bedingung an dem Relais eine elektrische Spannung an, falls die beiden Kontakte zueinander beabstandet sind. Bei dem Schalten werden somit die beiden Kontakte aufeinander zu bewegt und aufgrund des zwischen den Kontakten herrschenden Spannungsabfalls entsteht zwischen diesen ebenfalls ein Lichtbogen, bevor die beiden Kontakte in direktem mechanischem Kontakt sind. Aufgrund des Lichtbogens wird jeweils die Oberfläche der beiden Kontakte partiell aufgeschmolzen und etwaige Verunreinigungen entfernt. Zusammenfassend werden bei vorliegen der ersten Bedingung die Kontakte voneinander getrennt, wenn der elektrischen Stromfluss über die Kontakte besteht, oder die beiden Kontakte werden in mechanische Verbindung miteinander gebracht, wenn der elektrische Spannungsabfall zwischen den Kontakten herrscht.
• Sofern die zweite Bedingung erfüllt ist und insbesondere die erste Bedingung nicht erfüllt ist, wird das Relais geschaltet, wenn kein elektrischer Stromfluss zwischen den beiden Kontakten herrscht. Ebenfalls wird das Relais geschaltet, wenn kein elektrischer Spannungsabfall zwischen den Kontakten besteht. Mit anderen Worten wird das Relais geschaltet, wenn die beiden Kontakte aneinander anliegen und kein elektrischer Stromfluss durch das Relais besteht. Alternativ wird das Relais bei der zweiten Bedingung geschaltet, wenn an dem Relais keine elektrische Spannung anliegt und die beiden Kontakte zueinander beabstandet sind. Infolgedessen ist bei Schalten des Relais bei der zweiten Bedingung ein Ausbilden eines Lichtbogens zwischen den Kontakten ausgeschlossen. Zusammenfassend werden bei vorliegen der zweiten Bedingung die Kontakte voneinander getrennt, wenn der elektrischen Stromfluss über die Kontakte nicht besteht, oder die beiden Kontakte werden in mechanische Verbindung miteinander gebracht, wenn kein elektrischer Spannungsabfall zwischen den Kontakten herrscht.
• Aufgrund des Verfahrens werden bei Vorliegen der ersten Bedingung die Kontakte von etwaigen Verunreinigungen befreit, wie beispielsweise einer Oxidschicht. Somit ist zwischen den beiden Kontakten eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes aufgrund eben der Oxidschicht oder von sonstigen Verunreinigungen ausgeschlossen. Dahingegen ist bei Vorliegen der zweiten Bedingung ein Ausbilden des Lichtbogens und folglich ein Abbrand der Kontakte ausgeschlossen. Somit ist die Lebensdauer des Relais erhöht, wobei auch vergleichsweise kostengünstige Materialien zur Erstellung der beiden Kontakte verwendet werden können. Der elektrischen Stromfluss und/oder der elektrische Spannungsabfall zwischen den Kontakten, insbesondere die in diesem Fall an dem Relais anliegende elektrische Spannung, wird zweckmäßigerweise mittels eines Halbleiterschalters eingestellt, der bevorzugt mit dem Relais in Reihe geschalten ist. Alternativ oder in Kombination hierzu weist die elektromotorische Verstelleinrichtung zwei in Reihe geschaltete Relais auf, wobei das Schalten mit Ausbreiten des Lichtbogens vorzugsweise abwechselnd zwischen den beiden Relais erfolgt.
• Sofern die zweite Bedingung vorliegt, wird eine Bestromung des Elektromotors insbesondere mittels eines Halbleiterschalters der elektromotorischen Verstelleinrichtung verstellt oder unterbrochen. Mit anderen Worten wird mittels des Halbleiterschalters ein Stromfluss durch das Relais beendet oder begonnen. Insbesondere ist das Relais in Reihe mit dem Elektromotor geschaltet.
• Insbesondere tritt die zweite Bedingung häufiger als die erste Bedingung auf. Auf diese Weise ist ein Abbrand der Kontakte reduziert. Das Ausbilden einer Oxidschicht oder die Anlagerung von Verunreinigungen bis zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstandes ist vergleichsweise langsam, so dass auch bei einer geringen Anzahl von Schaltvorgängen mit Ausbildung eines Lichtbogens die Funktionsweise des Relais und somit des elektromotorischen Verstellantriebs gegeben ist. Hierbei ist eine Beschädigung der Kontakte lediglich aufgrund des Abbrandes bei Vorliegen der ersten Bedingung gegeben, wobei dies vorzugsweise vergleichsweise selten erfolgt. Geeigneterweise ist die zweite Bedingung das Komplement zur ersten Bedingung. Mit anderen Worten liegt entweder die erste Bedingung oder aber die zweite Bedingung vor. Folglich wird das Relais entweder bei einem vorliegenden Stromfluss bzw. einer angelegten Spannung oder aber bei Abwesenheit des elektrischen Stromflusses bzw. einer Abwesenheit einer angelegten Spannung geschaltet.
• Zweckmäßigerweise wird als erste Bedingung das Überschreiten einer bestimmten Anzahl von Schaltvorgängen ohne Stromfluss über die Kontakte als erste Bedingung herangezogen. Alternativ hierzu wird das Überschreiten einer bestimmten Anzahl an Schaltvorgängen ohne elektrischen Spannungsabfall zwischen den Kontakten herangezogen und vorzugsweise die Summe der beiden derartigen Schaltvorgänge. Folglich wird ein Schaltvorgang, bei dem ein Lichtbogen gebildet wird, dann durchgeführt, wenn die Anzahl der Schaltvorgänge ohne Lichtbogenausbildung die bestimmte Anzahl überschritten hat. Beispielsweise beträgt die Anzahl zwischen 200 und 2.000. Geeigneterweise ist die bestimmte Anzahl gleich 250, 300, 500, 750, 1.000 oder 1.500 oder größer oder kleiner als die jeweilige Zahl. So werden beispielsweise 600 Schaltvorgänge ohne Lichtbogenausbildung durchgeführt, woraufhin ein Schaltvorgang mit Lichtbogenausbildung ausgeführt wird. Hieran anschließend werden wiederum geeigneterweise 600 Schaltvorgänge ohne Lichtbogenausbildung ausgeführt. Folglich ist die Betriebsdauer des Relais erhöht, da lediglich alle 600 Schaltvorgänge eine Reinigung der Kontakte erfolgt, die zu einem Abbrand der Kontakte führt. Hierbei werden jedoch etwaige Verunreinigungen der Kontakte beseitigt, so dass nach Durchführung eines Schaltvorgangs mit Lichtbogenausbildung eine elektrische Kontaktspannung bei Anlage der beiden Kontakte vergleichsweise gering ist.
• Zweckmäßigerweise wird als erste Bedingung das Überschreiten einer bestimmten Zeitspanne herangezogen. Die Zeitspanne wird gestartet, wenn ein Schaltvorgang mit Stromfluss über die Kontakte oder ein Schaltvorgang mit einem elektrischen Spannungsabfall zwischen den Kontakten erfolgt. Mit anderen Worten wird die bestimmte Zeitspanne jeweils mit einem Schaltvorgang mit Lichtbogenausbildung gestartet. Folglich wird im Wesentlichen nach jeder bestimmten Zeitspanne ein Schaltvorgang mit Lichtbogenausbildung durchgeführt. Beispielsweise wird der Schaltvorgang hierbei bei der zeitlich direkt folgenden Betätigungsvorgangs des Elektromotors oder aber im Wesentlichen unabhängig von der Betätigung des Elektromotors durchgeführt. Die bestimmte Zeitspanne ist vorzugsweise auf das Material der Kontakte abgestimmt und entspricht der Zeit, nach der beispielsweise eine Oxidation oder aber Verschmutzung der Kontakte zu erwarten ist, die insbesondere eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes um 10%, 20%, 30% oder 50% entspricht. Geeigneterweise wird als bestimmte Zeitspanne 10 Tage, 20 Tage, 1 Monat, 2 Monate, 4 Monate, 6 Monate oder 1 Jahr herangezogen.
• Geeigneterweise wird als erste Bedingung eine Position des Verstellteils in einer Endposition herangezogen. Mit anderen Worten ist die erste Bedingung erfüllt, sofern sich das Verstellteil in einer Endposition entlang des Verstellwegs befindet. Mit anderen Worten ist ein Verbringen des Verstellteils entlang des Verstellwegs über die Endposition hinaus aufgrund mechanischer Gegebenheiten nicht möglich. Insbesondere wird die Endposition mittels eines Anschlags begrenzt. Vorzugsweise wird als erste Bedingung ein Antrieb des Verstellteils gegen den Anschlag herangezogen. Mit anderen Worten wird ein einen Lichtboden ausbildenden Schaltvorgang ausgeführt, wenn das Verstellteil gegen den Anschlag angetrieben wird. Beispielsweise wird nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne und/oder Überschreiten der bestimmten Anzahl das Verstellteil mittels des Elektromotors gegen den Anschlag angetrieben und ein den Lichtbogen ausbildender Schaltvorgang durchgeführt. Auf diese Weise ist aufgrund der stationären Position des Verstellteils für etwaige Benutzer der elektromotorischen Verstelleinrichtung ein Unterschied zwischen den beiden unterschiedlichen Schaltvorgängen nicht erfassbar, was zu einem verbesserten Eindruck der elektromotorischen Verstelleinrichtung führt.
• Geeigneterweise wird als erste Bedingung das Überschreiten der bestimmten Anzahl sowie die Position in der Endposition und der Antrieb gegen den Anschlag herangezogen. Mit anderen Worten sind kumulativ verschiedene Bedingungen zum Vorhandensein der ersten Bedingung erfüllt. Beispielsweise ist sowohl das Überschreiten der ersten Zeitspanne als auch das Überschreiten der bestimmten Anzahl oder aber entweder das Überschreiten der bestimmten Anzahl oder das Überschreiten der bestimmten Zeitspanne erfüllt, wobei zur Erfüllung der ersten Bedingung das Verstellteils sich zweckmäßigerweise stets in der Endposition befindet.
• Beispielsweise wird mittels des Relais ein den Elektromotor umfassender Stromkreis geschlossen oder geöffnet. Mit anderen Worten weist das Relais die Funktion eines Schalters auf. Hierbei wird das Relais insbesondere nach Art eines Sicherheitsschalters eingesetzt. Besonders bevorzugt wird mittels des Relais eine Drehrichtung des Elektromotors eingestellt. Vorzugsweise umfasst hierfür das Relais drei Kontakte, wobei einer von den drei Kontakten schwenkbar und elektrisch fest mit dem Elektromotor kontaktiert ist. Von den verbleibenden zwei Kontakten ist einer beispielsweise mit einem Potential eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs und der verbleibende mit Masse elektrisch fest kontaktiert. Die zwischen diesen beiden Kontakten herrschende Spannung beträgt vorzugsweise 12 V. Zur Ausführung des Schaltvorgangs wird der mit dem Elektromotor elektrisch fest kontaktierte Kontakt zwischen den verbleibenden beiden Kontakten verschwenkt, wobei dieser beispielsweise auch eine Position zwischen den beiden Kontakten einnehmen kann. Auf diese Weise ist vergleichsweise robust eine Einstellung der Drehrichtung des Elektromotors einstellbar.
• Geeigneterweise wird der Elektromotor mittels Pulsweitenmodulation (PWM) betrieben. Auf diese Weise ist die dem Elektromotor zugeführte elektrische Energie vergleichsweise präzise einstellbar und folglich die Beschleunigung, Abbremsung und somit auch die Geschwindigkeit des Verstellteils einstellbar. Hierbei sind die elektrischen Verluste vergleichsweise gering, so dass der Wirkungsgrad der elektromotorischen Verstelleinrichtung vergleichsweise hoch ist.
• Die elektromotorische Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs ist zweckmäßigerweise eine elektromotorisch betriebene Heckklappe. Mit anderen Worten wird eine Heckklappe mittels des Elektromotors in eine geöffnete und/oder geschlossene Position verschwenkt. Die elektromotorische Verstelleinrichtung weist ein Relais auf, das zumindest zwei Kontakte umfasst. Vorzugsweise wird mittels des Relais der Elektromotor betrieben. Hierfür ist das Relais zweckmäßigerweise Bestandteil eines Stromkreises, der ebenfalls den Elektromotor aufweist. Das Relais wird mit einem elektrischen Stromfluss über die Kontakte oder einem elektrischen Spannungsabfall zwischen den Kontakten geschaltet, sofern eine erste Bedingung erfüllt ist. Wenn eine zweite Bedingung erfüllt ist, wird das Relais ohne elektrischen Stromfluss über die Kontakte und/oder ohne elektrischen Spannungsabfall zwischen den Kontakten geschaltet. Hierfür umfasst die elektromotorische Verstellrichtung zweckmäßigerweise ein Steuergerät, innerhalb dessen das Verfahren implementiert ist.
• Insbesondere sind die Kontakte des Relais frei von Gold. Mit anderen Worten bestehen die Kontakte nicht aus Gold oder einer Gold enthaltenden Legierung. Alternativ oder in Kombination hierzu sind die Kontakte frei von Palladium, also palladiumfrei. Auf diese Weise sind die Material- und Herstellungskosten des Relais und der elektromotorischen Verstelleinrichtung verringert. Zweckmäßigerweise sind die Kontakte aus Silber-Zinn-Oxid (AgSnO₂) erstellt und bestehen zweckmäßigerweise aus diesem. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Erstellung des Relais ermöglicht. Auch ist es ermöglicht, ein Relais zu verwenden, das in vergleichsweise großen Stückzahlen bereitsteht.
• Insbesondere ist der Elektromotor als rotierende Maschine ausgebildet. Zweckmäßigerweise wird mittels des Elektromotors eine Spindel angetrieben. Auf diese Weise wird eine Rotationsbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung überführt. Geeigneterweise weist die elektromotorische Verstelleinrichtung zumindest zwei Elektromotoren auf, die beispielsweise parallel oder in Reihe zueinander geschaltet sind. Vorzugsweise werden die beiden Elektromotoren mittels des gleichen Relais betrieben. Mit anderen Worten weist die elektromotorische Verstelleinrichtung vorzugsweise lediglich ein einziges Relais auf. Alternativ umfasst die elektromotorische Verstelleinrichtung zwei Relais, die in Reihe geschaltet sind. Hierbei ist eines der Relais insbesondere zur Einstellung der Drehrichtung des oder der Elektromotoren und das verbleibende Relais zur Sicherung gegen einen unbeabsichtigten Anlauf des oder der Elektromotoren vorgesehen.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
• 1 schematisch eine elektromotorisch betriebene Heckklappe, und
• 2 ein Verfahren zum Betrieb der elektromotorischen Heckklappe.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• In 1 ist eine elektromotorisch betriebene Heckklappe 2 mit einer um eine Schwenkachse 4 schwenkbar gelagerte Klappe 6 dargestellt, mittels derer ein nicht dargestellter Kofferraum eines Kraftfahrzeugs abgedeckt ist. Hierfür ist die Klappe 6 um die Schwenkachse 4 in eine Schwenkrichtung 8 gegen einen Anschlag 10 verbringbar, der mittels einer Karosserie gebildet ist. Eine erste Spindel 12 und eine zweite Spindel 14 sind an der Klapp 6 angebunden, so dass mittels der beiden Spindeln 12, 14 eine Position 16 der Klappe 6 bezüglich des Anschlags 10 eingestellt werden kann. Die erste Spindel 12 ist mittels eines ersten Elektromotors 18 und die zweite Spindel 14 mittels eines zweiten Elektromotors 20 angetrieben. Der erste Elektromotor 18 ist elektrisch mit einer ersten Pulsweitenmodulationseinheit 22 und der zweite Elektromotor 20 mit einer zweiten Pulsweitenmodulationseinheit 24 elektrisch kontaktiert. Der erste Elektromotor 18 und der zweite Elektromotor 20 sind ferner gegen ein erstes Relais 26 geführt, das zwei aus AgSnO₂ gefertigte erste Kontakte 28 aufweist, die mittels einer ersten Spule 30 in eine direkte mechanische Anlage bringbar sind. Die direkte mechanische Anlage der beiden ersten Kontakte 28 ist ebenfalls mittels der ersten Spule 30 trennbar. Mit anderen Worten wird bei Schalten des ersten Relais 26 ein direkter mechanischer Kontakt zwischen den beiden ersten Kontakten 28 erstellt oder aufgehoben.
• Sofern die beiden ersten Kontakte 28 in direktem mechanischem Kontakt sind, sind die beiden Elektromotoren 18, 20 elektrisch mit einem zweiten Relais 32 kontaktiert, das einen zweiten Kontakt 34, einen dritten Kontakt 36 und einen vierten Kontakt 38 aufweist. Der zweite Kontakt 34, der dritte Kontakt 36 und der vierte Kontakt 38 sind ebenso wie die beiden ersten Kontakte 28 aus AgSnO₂ erstellt. Der zweite Kontakt 34 ist zwischen dem dritten Kontakt 36 und dem vierten Kontakt 38 schwenkbar, so dass der zweite Kontakt 34 entweder in direktem mechanischem Kontakt mit dem dritten Kontakt 36 oder mit dem vierten Kontakt 38 ist. Die Position des zweiten Kontakts 34 wird mittels einer zweiten Spule 40 eingestellt. Der dritte Kontakt 36 ist elektrisch mit Masse 42 und der vierte Kontakt 38 elektrisch mit einem Bordnetzpotential 44 elektrisch kontaktiert, wobei die elektrische Spannung zwischen dem Bordnetzpotential 44 und Masse 42 12 Volt beträgt. Die beiden Relais 26, 32 werden mittels einer Steuereinheit 46 betätigt, mittels derer die jeweilige Spule 30, 40 zur Verbringung des jeweiligen Kontakts 28, 34 bestromt wird. Ebenso ist signaltechnisch mit der Steuereinheit 46 sowohl die erste Pulsweitenmodulationseinheit 22 als auch die zweite Pulsweitenmodulationseinheit 24 gekoppelt. Jede der beiden Pulsweitenmodulationseinheiten umfassen zwei nicht dargestellte Halbleiterschalter, insbesondere MOSFETs, mittels derer der mit der jeweiligen Pulsweitenmodulationseinheit 22, 24 gekoppelte Eingang des jeweiligen Elektromotors 18, 20 entweder gegen Masse 42 oder das Bordnetzpotential 42 geführt ist.
• Hierbei wird bei geeigneter Ansteuerung der Relais 26, 32 mittels der jeweilige Pulsweitenmodulationseinheit 22, 24 ein gepulster elektrischer Stromfluss durch die jeweiligen Elektromotoren 18, 20 erstellt und folglich deren Drehgeschwindigkeit eingestellt, wobei mittels des zweiten Relais 32 die Drehrichtung bestimmt wird. In Abhängigkeit der Drehrichtung des Elektromotors wird die Klappe 6 um die Schwenkachse entlang der Schenkrichtung 8 verschwenkt, also auf den Anschlag 10 zu oder von diesem weg bewegt.
• Die Steuereinheit 46 ist gemäß einem in 2 dargestellten Verfahren 48 betrieben. Nach einem Startereignis 50, das dem Start einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs entspricht, wird in einem ersten Arbeitsschritt 52 die Position 16 der Klappe 6 bezüglich des Anschlags 10 sowie eine seitens eines Benutzers erwünschte Bewegung der Klappe 6 ermittelt. Befindet sich die Klappe 6 in einer Endposition, also liegt die Klapp 6 an dem Anschlag 10 an, beispielsweise nach erfolgter Bewegung, wird in einem zweiten Arbeitsschritt 54 ein Zähler sowie eine Uhrzeit überprüft und mit einer bestimmten Anzahl 56 und einer bestimmten Zeitspanne 58 verglichen. Die bestimmte Anzahl 56 beträgt hierbei 250 und die bestimmte Zeitspanne 58 zwei Monate. Sofern die Anzahl größer als die bestimmte Anzahl 56 und die Zeitspanne größer als die bestimmte Zeitspanne 58 ist, ist eine erste Bedingung 60 erfüllt und eine zweite Bedingung 62 nicht erfüllt. Mit anderen Worten ist die erste Bedingung 60 erfüllt, wenn die zweite Bedingung 62 nicht erfüllt ist, und die zweite Bedingung 62 ist erfüllt, wenn die erste Bedingung 60 nicht erfüllt ist. Hierbei ist die erste Bedingung 60 erfüllt, wenn sich die Klappe 6 in Endposition und die Anzahl größer als die bestimmte Anzahl 56 und die Zeitspanne größer als die bestimmte Zeitspanne 48 ist.
• Wenn die erste Bedingung 60 erfüllt ist, wird ein dritter Arbeitsschritt 64 ausgeführt, bei dem das erste oder zweite Relais 26, 28 geschaltet wird, solange ein Stromfluss über die jeweiligen Kontakte 28, 34, 36, 38 besteht oder aber ein elektrischer Spannungsabfall zwischen den Kontakten 28, 34, 36, 38 besteht. So wird beispielsweise nach einer Schließbewegung der Klappe 6 die Elektromotoren 18, 20 mittels der jeweiligen Pulsweitenmodulationseinheit 22, 24 weiter bestromt und die Klappe 6 gegen den Anschlag 10 angetrieben. Sobald die Endposition erreicht ist, wird das erste Relais 26 geschaltet, indem die erste Spule 30 bestromt wird. Infolgedessen werden die beiden Kontakte 28 mechanisch getrennt, wobei sich zwischen diesen ein Lichtboden ausbildet. Infolgedessen wird eine Oxidationsschicht auf den Kontakten 28 aufgrund der Hitzeentwicklung und eines partiellen Schmelzens der Kontakte 28 abgetragen.
• Bei einer sich daran anschließenden Öffnungsbewegung der Klappe 6, die beispielsweise mittels eines Fußschalters oder einer Fernbedienung des Kraftfahrzeugs erfolgt, werden zunächst die Halbleiterschalter der Pulsweitenmodulationseinheiten 22, 24 derart angesteuert, dass diese nunmehr mit Masse 42 elektrisch verbunden sind. Hieran anschließend werden mittels der Pulsweitenmodulationseinheiten 22, 24 Pulse erstellt und das erste Relais 26 angesteuert, so dass die beiden Kontakte 28 in direktem mechanischem Kontakt sind. Infolgedessen sind die beiden Pulsweitenmodulationseinheiten 22, 24 über die beiden Elektromotoren 18, 20, das erste Relais 26 sowie den zweiten Kontakt 34 und den dritten Kontakt 36 gegen Masse 42 geführt. Folglich besteht kein Stromfluss über die Elektromotoren 18, 20, jedoch ein elektrischer Spannungsabfall zwischen dem zweiten Kontakt 34 und dem vierten Kontakt 38. Sobald dies vorhanden ist, wird das zweite Relais 32 mittels Bestromung der zweiten Spule 40 geschaltet und der zweite Kontakt 34 zu dem vierten Kontakt 38 hin bewegt. Vor direkter mechanischer Anlage der beiden Kontakte 34, 38 tritt aufgrund der zwischen den beiden Kontakten 34, 38 herrschenden elektrischen Spannung von 12 Volt ein Lichtbogen auf, der eine etwaig vorhandene Oxidationsschicht auf den beiden Kontakten 34, 38 sowie sich dort befindende Verunreinigungen abträgt.
• Nach Betätigung des jeweiligen Relais 26, 32 in dem dritten Arbeitsschritt 64 wird in einem vierten Arbeitsschritt 66 der Zähler auf null gesetzt, wobei für das erste Relais 26 und das zweite Relais 32 separate Zähler verwendet werden. In einem sich hieran anschließenden fünften Arbeitsschritt 68 wird die Zeitspanne erneut gestartet, wobei auch hier für die beiden Relais 26, 32 unterschiedliche Zeitspannen verwendet werden. Der Beginn der jeweiligen Zeitspanne ist die Betätigung des jeweiligen Relais 26, 32 mit einer Ausbreitung eines Lichtbogens. Hieran anschließend wird das Verfahren 48 mittels eines sechsten Arbeitsschritts 70 beendet.
• Sofern die erste Bedingung 60 nicht erfüllt ist und folglich die zweite Bedingung 62 erfüllt ist, wird nach dem zweiten Arbeitsschritt 54 ein siebter Arbeitsschritt 72 ausgeführt, bei dem sowohl das erste Relais 26 als auch das zweite Relais 32 dann betätigt wird, wenn weder ein Stromfluss über die jeweiligen Kontakte 28, 34, 36, 38 besteht, noch eine elektrische Spannungsdifferenz zwischen diesen besteht, also kein elektrischer Spannungsabfall zwischen den Kontakten 28, 34, 36, 38 besteht. Hierfür werden die Halbleiterschalter der Pulsweitenmodulationseinheiten 22, 24 vor Trennung der ersten Kontakte 28 auf das elektrische Potential gebracht, auf dem sich der zweite Kontakt 34 befindet, also entweder Masse 42 oder aber das Bordnetzpotential 54. Erst zeitlich hieran anschließend werden die beiden ersten Kontakte 28 getrennt.
• Falls die Bewegungsrichtung der Klappe 6 geändert werden soll, wird hieran anschließend das zweite Relais 32 betätigt und der zweite Kontakt 34 mit dem vierten Kontakt 38 in direkte mechanische Anlage verbracht. Hieran anschließend werden die Halbleiterschalter der beiden Pulsweitenmodulationseinheiten 22, 24 derart angesteuert, dass sich diese auf dem Bordnetzpotential 44 befinden. Hieran anschließend wird das erste Relais 26 angesteuert und die beiden ersten Kontakte 28 in direkten mechanischen Kontakt verbracht. Folglich entsteht bei den Schaltvorgängen der beiden Relais 26, 32 aufgrund der Abwesenheit einer Potentialdifferenz kein Lichtbogen und die Kontakte 28, 34, 36, 38 werden nicht abgetragen. Erst im Anschluss hieran werden die Halbleiterschalter der Pulsweitenmodulationseinheiten 22, 24 erneut betätigt, was zu einer Bewegung der beiden Elektromotoren 18, 20 führt. In einem sich daran anschließenden achter Arbeitsschritt 74 werden die Zähler um eins inkrementiert, die in dem zweiten Arbeitsschritt 54 überprüft wurden. Hieran anschließend wird das Verfahren ebenfalls mit dem sechsten Arbeitsschritt 70 beendet.
• Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

2

elektromotorisch betriebene Heckklappe

4

Schwenkachse

6

Klappe

8

Schwenkrichtung

10

Anschlag

12

erste Spindel

14

zweite Spindel

16

Position

18

erster Elektromotor

20

zweiter Elektromotor

22

erste Pulsweitenmodulationseinheit

24

zweite Pulsweitenmodulationseinheit

26

erstes Relais

28

erster Kontakt

30

erste Spule

32

zweites Relais

34

zweiter Kontakt

36

dritter Kontakt

38

vierter Kontakt

40

vierte Spule

42

Masse

44

Bordnetzpotential

46

Steuereinheit

48

Verfahren

50

Startereignis

52

erster Arbeitsschritt

54

zweiter Arbeitsschritt

56

bestimmte Anzahl

58

bestimmte Zeitspanne

60

erste Bedingung

62

zweite Bedingung

64

dritter Arbeitsschritt

66

vierter Arbeitsschritt

68

fünfter Arbeitsschritt

70

sechster Arbeitsschritt

72

siebter Arbeitsschritt

74

achter Arbeitsschritt

Claims (10)

1. Verfahren (48) zum Betrieb einer elektromotorischen Verstelleinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, mit einem zwei Kontakte (28, 34, 36, 38) aufweisenden Relais (26, 32), bei dem bei einer ersten Bedingung (60) das Relais (26, 32) mit einem elektrischen Stromfluss über die Kontakte (28, 34, 36, 38) oder mit einem elektrischen Spannungsabfall zwischen den Kontakten (28, 34, 36, 38) geschaltet wird, und bei dem bei einer zweiten Bedingung (62) das Relais (26, 32) ohne elektrischen Stromfluss über die Kontakte (28, 34, 36, 38) oder ohne elektrischen Spannungsabfall zwischen den Kontakten (28, 34, 36, 38) geschaltet wird.
2. Verfahren (48) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Bedingung (62) das Komplement zur ersten Bedingung (60) herangezogen wird.
3. Verfahren (48) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Bedingung (60) das Überschreiten einer bestimmten Anzahl (56) von Schaltvorgängen ohne Stromfluss über die Kontakte (28, 34, 36, 38) bzw. ohne elektrischen Spannungsabfall zwischen den Kontakten (28, 34, 36, 38) herangezogen wird.
4. Verfahren (48) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Bedingung (60) das Überschreiten einer bestimmten Zeitspanne (58) seit dem zeitlich vorhergehenden Schaltvorgang mit Stromfluss über die Kontakte (28, 34, 36, 38) bzw. mit elektrischem Spannungsabfall zwischen den Kontakten (28, 34, 36, 38) herangezogen wird.
5. Verfahren (48) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Bedingung (60) eine Position (16) des Verstellteils (6) in einer Endposition herangezogen wird, und insbesondere ein Antrieb des Verstellteils (6) gegen einen Anschlag (10).
6. Verfahren (48) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Relais (26, 32) eine Drehrichtung des Elektromotors (18, 20) eingestellt wird.
7. Verfahren (48) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (18, 20) mittels Pulsweitenmodulation betrieben wird
8. Elektromotorische Verstelleinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere elektromotorisch betriebene Heckklappe, mit einem zwei Kontakte (28, 34, 36, 38) aufweisenden Relais (26, 32), die gemäß einem Verfahren (48) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betrieben ist.
9. Elektromotorische Verstelleinrichtung (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (28, 34, 36, 38) frei von Gold und/oder Palladium sind, und insbesondere aus AgSnO₂ bestehen.
10. Elektromotorische Verstelleinrichtung (2) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Elektromotors (18, 20) eine Spindel (12, 14) angetrieben ist.

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