DE102015119799A1

DE102015119799A1 - Antriebsanordnung für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102015119799A1
Application number: DE102015119799.5A
Authority: DE
Inventors: Christoph Brand; Bernd Herthan
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung (1) für ein Verschlusselement (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei eine elektrische Motoreinheit (4) und eine die Motoreinheit (4) ansteuernde Motorelektronik (5) vorgesehen sind, wobei die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in einer Verstellroutine ansteuert und dadurch das Verschlusselement (2) entsprechend einer Bewegungsvorgabe motorisch verstellt, wobei die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in einer Messroutine ansteuert und dadurch aus einer resultierenden elektrischen Messgröße, insbesondere dem resultierenden, durch die Motoreinheit (4) fließenden Motorstrom (I), eine vorbestimmte Umgebungsbedingung für die Antriebsanordnung (1) ermittelt. Es wird vorgeschlagen, dass die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in der Verstellroutine zur Einhaltung der Bewegungsvorgabe in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung ansteuert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Antriebsanordnung für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 2 sowie eine Verschlusselementanordnung mit einem Verschlusselement und einer Antriebsanordnung gemäß Anspruch 20.
Die heutigen Kraftfahrzeuge weisen oft motorische Verschlusselementanordnungen mit mindestens einem Verschlusselement auf. Bei solchen Verschlusselementen kann es sich beispielsweise um Türen, insbesondere Schiebetüren, Klappen, insbesondere Heckklappen, Heckdeckel, Motorhauben, Laderaumböden o. dgl. eines Kraftfahrzeugs handeln. Insoweit ist der Begriff „Verschlusselement” vorliegend weit zu verstehen. Dem Verschlusselement ist regelmäßig eine Antriebsanordnung zugeordnet, die der motorischen Verstellung des Verschlusselements dient.
Die motorische Verstellung des Verschlusselements mittels der Antriebsanordnung findet unter Umgebungsbedingungen statt, die zumindest zum Teil laufenden Veränderungen unterworfen sind. Eine beispielhafte Umgebungsbedingung ist der Temperaturwert im Bereich der Antriebsanordnung, der einerseits durch die Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs und andererseits durch betriebsbedingte Verlustwärme beeinflusst wird und damit einer obigen, stetigen Veränderung unterliegt.
Die obige Veränderung der Umgebungsbedingungen beeinflusst den Antriebsstrang der Antriebsanordnung derart, dass auch die motorische Verstellbewegung des Verschlusselements Schwankungen unterliegt, die auf die Veränderung der Umgebungsbedingungen zurückgehen.
Die bekannte Antriebsanordnung ( US 2010/0242363 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, ist mit einer Motoreinheit und einer die Motoreinheit ansteuernden Motorelektronik ausgestattet. Die Motorelektronik steuert die Motoreinheit in einer Verstellroutine derart an, dass das Verschlusselement entsprechend einer Bewegungsvorgabe motorisch verstellt wird. Bei der Bewegungsvorgabe kann es sich beispielsweise um eine Sollgeschwindigkeit o. dgl. handeln.
Die bekannte Antriebsanordnung ist weiter mit einer Einklemmschutzfunktion ausgestattet, die basierend auf der Erfassung des Motorstroms der Motoreinheit arbeitet. In diesem Rahmen sind Schwellwerte für den Motorstrom definiert, die in Abhängigkeit von einem Temperaturwert im Bereich der Antriebsanordnung nach oben oder nach unten hin angepasst werden. Der Temperaturwert wird in einer Messroutine aus dem Motorstrom im Leerlaufbetrieb abgeleitet.
Die bekannte Antriebsanordnung verbessert zwar die Zuverlässigkeit des Einklemmschutzes bei sich verändernden Temperaturwerten zu einem gewissen Grade. Allerdings bleibt der ungewünschte Temperatureinfluss über den größten Teil des Verstellvorgangs unverändert. Damit können beispielsweise temperaturbedingt unbeabsichtigte Verstellbewegungen und Verstellgeschwindigkeiten auftreten, für die mit dem vorhandenen Einklemmschutz eine nur unzureichende Betriebssicherheit erzielbar ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass sich auch bei schwankenden Umgebungsbedingungen ein möglichst gleichbleibendes Betriebsverhalten der Antriebsanordnung ergibt.
Das obige Problem wird bei einer Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass eine Umgebungsbedingung, die aus einer elektrischen Messgröße der Motoreinheit selbst gewonnen worden ist, dafür genutzt werden kann, eine vorbestimmte Bewegungsvorgabe für die Verstellroutine einzuhalten. Es ist erkannt worden, dass damit ein von bestimmten Umgebungsbedingungen unabhängiges Betriebsverhalten erreichbar ist, so dass eine Anpassung einer eventuell vorhandenen Einklemmschutzfunktion an diese Umgebungsbedingungen streng genommen nicht mehr erforderlich ist. Es wird also ganz allgemein vorgeschlagen, dass die Motorelektronik die Motoreinheit in der Verstellroutine zur Einhaltung der Bewegungsvorgabe, also beispielsweise der Vorgabe eines vorbestimmten Bewegungsverlaufs, in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung ansteuert.
Mit der vorschlagsgemäßen Lösung sind die motorischen Verstellbewegungen des Verschlusselements nunmehr weitgehend unabhängig von den vorbestimmten Umgebungsbedingungen, was nicht nur zu einer Steigerung der Betriebssicherheit, sondern durch das gleichbleibende Betriebsverhalten auch zu einem hohen Bedienkomfort führt.
Die vorschlagsgemäße Lösung wirkt sich auch auf die Auslegung der Antriebsanordnung aus. Dadurch, dass keine Überdimensionierung von Komponenten der Antriebsanordnung mehr erforderlich ist, um unerwarteten Betriebszuständen entgegenzuwirken, kann insbesondere die Motoreinheit der Antriebsanordnung schwächer und damit kostengünstiger ausgelegt werden.
Nach der weiteren Lehre gemäß Anspruch 2 wird vorgeschlagen, dass die jeweilige Umgebungsbedingung aus einer mechanischen Messgröße gewonnen wird und entsprechend dafür genutzt wird, eine vorbestimmte Bewegungsvorgabe für die Verstellroutine einzuhalten. Hier ist erkannt worden, dass die jeweils interessierende Umgebungsbedingung aus einer mechanischen Messgröße wie dem resultierenden, also tatsächlichen Bewegungsverlauf für die Verstellung des Verschlusselements abgeleitet werden kann. Im Übrigen gelten alle Ausführungen zu der erstgenannten Lehre entsprechend.
Vorzugsweise ist es so, dass für die Ermittlung der jeweils interessierenden Umgebungsbedingung sowohl auf die resultierende elektrische Messgröße als auch auf die resultierende mechanische Messgröße zurückgegriffen wird. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass sich die Änderung einer Umgebungsbedingung regelmässig sowohl elektrisch als auch mechanisch auswirkt (Anspruch 2).
Die vorschlagsgemäße Beeinflussung der Ansteuerung der Motoreinheit durch die Motorelektronik kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 führt die Ermittlung einer Änderung der vorbestimmten Umgebungsbedingung zu einer Änderung eines Regelparameters. Handelt es sich beispielsweise um einen PID-Regler, so kann es vorgesehen sein, dass der P-Regelparameter, der I-Regelparameter und/oder der D-Regelparameter nach einer vorbestimmten, in der Motorelektronik abgelegten Vorschrift in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung geändert wird. Damit kann insbesondere ein Aufschwingen der Klappe, das sich beispielsweise aus einem temperaturabhängigen Reibungsverhalten ergeben kann, mit geringem Aufwand vermieden werden.
In Abhängigkeit von der Art der zu ermittelnden Umgebungsbedingung kann es vorgesehen sein, dass die Motoreinheit in der Messroutine unbewegt bleibt (Ansprüche 6, 7) oder verstellt wird (Ansprüche 8, 9). Die Ermittlung der vorbestimmten Umgebungsbedingung bei unbewegter Motoreinheit erlaubt eine für den Benutzer nicht merkbare Messroutine. Gleichwohl kann auch die Ermittlung der vorbestimmten Umgebungsbedingung, die mit einer Verstellung der Motoreinheit einhergeht, unbemerkt bleiben, wenn, wie gemäß Anspruch 9 vorgeschlagen, die Messroutine ein Bestandteil der Verstellroutine ist.
Eine bevorzugte Variante für die zu ermittelnde, vorbestimmte Umgebungsbedingung ist gemäß Anspruch 10 ein Temperaturwert im Bereich der Antriebsanordnung, insbesondere im Bereich der Motoreinheit. Dies ist insoweit besonders vorteilhaft, als im Bereich der Antriebsanordnung, insbesondere im Bereich der Motoreinheit und im Bereich eines der Motoreinheit nachgeschalteten Getriebes, die wesentlichen temperaturbedingten Einflüsse auf das Betriebsverhalten der Antriebsanordnung zu linden sind.
Bei den besonders bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 11 und 12 wird der Temperaturwert aus dem elektrischen Widerstand von mindestens einer Motorwicklung der Motoreinheit abgeleitet. Dies basiert auf der Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstands des Wicklungsmaterials, insbesondere von Kupfer. Vorzugsweise ist in der Motorelektronik eine entsprechende Vorschrift zur Umsetzung des ermittelten elektrischen Widerstands über den spezifischen Widerstand in den Temperaturwert abgelegt.
Grundsätzlich kann der obige Temperaturwert aber auch im Rahmen einer vorbestimmten Verstellung des Verschlusselements ermittelt werden, indem der resultierende Motorstrom bzw. der resultierende Motorstromverlauf ermittelt wird. Umgekehrt ist es denkbar, dass eine resultierende Geschwindigkeit bzw. ein resultierender Geschwindigkeitsverlauf des Verschlusselements bei einer vorbestimmten Ansteuerung der Motoreinheit ermittelt wird, um aus der Geschwindigkeit bzw. dem Geschwindigkeitsverlauf auf den Temperaturwert zu schließen. Der Begriff ”Geschwindigkeit” ist vorliegend stets weit zu verstehen. Er umfasst beispielsweise auch eine Zeitangabe zum Erreichen einer vorbestimmten Stellung des Verschlusselements 2.
Bei den weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 14 und 15 ist es so, dass die zu ermittelnde, vorbestimmte Umgebungsbedingung eine Hanglage des Kraftfahrzeugs ist. Unter „Hanglage” ist vorliegend zu verstehen, dass sich die Längsachse und/oder die Querachse des Kraftfahrzeugs in einem Winkel zur Horizontalen befindet, so dass sich die Gewichtskraft des Verschlusselements je nach Hanglage unterschiedlich auf den Verstellvorgang des Verschlusselements auswirkt.
Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 15 wird die Hanglage bei vorbestimmter Verstellung des Verschlusselements aus dem Motorstrom und/oder bei vorbestimmter Ansteuerung des Verschlusselements aus der Geschwindigkeit bzw. dem Geschwindigkeitsverlauf des Verschlusselements abgeleitet.
Es sind auch andere vorbestimmte Umgebungsbedingungen in obigem Sinne denkbar. Ein bevorzugtes Beispiel gemäß den Ansprüchen 16 und 17 ist eine von außen auf das Verschlusselement in Schließrichtung einwirkende Schließbelastung. Eine solche Schließbelastung kann beispielsweise darauf zurückgehen, dass sich auf dem Verschlusselement, insbesondere auf einem Heckdeckel, eine Schicht aus Schnee befindet. Auch diese Umgebungsbedingung wirkt sich auf die obige elektrische Messgröße und/oder die obige mechanische Messgröße aus, so dass sich die Umgebungsbedingung aus einer dieser Messgrößen oder aus beiden Messgrößen ermitteln lässt.
Es ergibt sich aus den obigen Erläuterungen, dass mit den vorschlagsgemäßen Lösungen auf aufwendige und nicht selten ungenaue Sensoren zur Ermittlung der jeweiligen Umgebungsbedingung verzichtet werden kann. Dies ist insbesondere im Hinblick auf den Verzicht von Temperatursensoren vorteilhaft, da die in einem Kraftfahrzeug üblicherweise vorhandenen Temperatursensoren lediglich Temperaturwerte für Bereiche bereitstellen, die weit entfernt von der Antriebsanordnung sind und insoweit wenig hilfsreich für die Optimierung des Betriebsverhaltens der Antriebsanordnung sind.
Wie oben angesprochen, ergibt sich mit der vorschlagsgemäßen Lösung ein gleichbleibendes Betriebsverhalten auch bei sich verändernden Umgebungsbedingungen. Insoweit erscheint es grundsätzlich nicht erforderlich, eine eventuell vorhandene Einklemmschutzfunktion auf die jeweiligen Umgebungsbedingungen hin zu parametrieren. Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 19 wird eine solche Parametrierung der Einklemmschutzfunktion dennoch in Abhängigkeit von der ermittelten, vorbestimmten Umgebungsbedingung vorgeschlagen. Dies trägt der Erkenntnis Rechnung, dass insbesondere eine Temperaturabhängigkeit des Betriebsverhaltens des Antriebsstrangs bei erhöhter Belastung, die insbesondere im Einklemmfall vorliegt, durch die vorschlagsgemäße Lösung ggf. nicht vollständig kompensiert werden kann. Dies lässt sich entsprechend mit einer Parametrierung der Einklemmschutzfunktion gemäß Anspruch 19 erreichen.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 20, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Verschlusselementanordnung mit einem Verschlusselement und einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung als solche beansprucht. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung darf verwiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung,
2 das Kraftfahrzeug gemäß 1a) bei angedeuteten unterschiedlichen Temperaturwerten im Bereich der Antriebsanordnung und b) bei unterschiedlichen Hanglagen des Kraftfahrzeugs und
3a) die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands einer Wicklung der Antriebsanordnung gemäß 2a, b) die Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs des elektrischen Motorstroms der Antriebsanordnung gemäß 2b für das Öffnen des Verschlusselements von einer Hanglage und c) die Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs des elektrischen Motorstroms der Antriebsanordnung gemäß 2b für das Schließen des Verschlusselements von einer Hanglage.
Die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 dient der motorischen Verstellung eines Verschlusselements 2 eines Kraftfahrzeugs 3. Hinsichtlich des weiten Verständnisses des Begriffs „Verschlusselement” darf auf den einleitenden Teil der Beschreibung verwiesen werden.
Für die motorische Verstellung ist die Antriebsanordnung 1 mit einer elektrischen Motoreinheit 4 und einer die Motoreinheit 4 ansteuernden Motorelektronik 5 ausgestattet. Die Motorelektronik 5 steuert die Motoreinheit 4 in einer Verstellroutine an, wodurch das Verschlusselement 2 entsprechend einer Bewegungsvorgabe motorisch verstellt wird. Die Bewegungsvorgabe kann die Vorgabe eines vorbestimmten Bewegungsverlaufs oder andere Vorgaben betreffen, wie noch erläutert wird. Die Bewegungsvorgabe ist vorzugsweise in einem Speicher der Motorelektronik 5 abgelegt. Meist handelt es sich bei der motorischen Verstellung des Verschlusselements 2 um ein motorisches Öffnen oder ein motorischen Schließen, jeweils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung des Verschlusselements 2.
Zur Erfassung von Bedienereignissen, insbesondere einer Fußbewegung des Bedieners, sind eine Sensoranordnung 6 und eine der Sensoranordnung 6 zugeordnete Sensorsteuerung 7 vorgesehen, die steuerungstechnisch mit der Motorelektronik 5 gekoppelt sind. Dadurch ist es möglich, ein Bedienereignis zu erfassen und daraufhin eine motorische Verstellung des Verschlusselements 2 über die Antriebsanordnung 1 auszulösen. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die motorische Verstellung des Verschlusselements 2 über einen Funkschlüssel o. dgl. ausgelöst wird.
Einen bevorzugten strukturellen Aufbau der Antriebanordnung 1 zeigt die Darstellung gemäß 1. Hier wird deutlich, dass die Antriebsanordnung 1 die Motoreinheit 4 und ein der Motoreinheit 4 nachgeschaltetes Spindel-Spindelmutter-Getriebe 8 zur Erzeugung von linearen Antriebsbewegungen aufweist. Zwischen die Motoreinheit 4 und das Spindel-Spindelmutter-Getriebe 8 ist hier und vorzugsweise ein Zwischengetriebe 9 geschaltet, das in besonders bevorzugter Ausgestaltung als ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe ausgestaltet ist. Die Antriebsanordnung 1 ist einerseits an dem Verschlusselement 2, hier der Heckklappe des Kraftfahrzeugs 3, und andererseits an der Karosserie des Kraftfahrzeugs 3 angelenkt, wie dies an sich für die Anordnung von Gasdruckdämpfern üblich ist.
Wie oben angesprochen, geht es vorliegend in erster Linie um die Ermittlung mindestens einer vorbestimmten Umgebungsbedingung für die Antriebsanordnung 1. Hierfür wird vorgeschlagen, dass die Motorelektronik 5 die Motoreinheit 4 in einer Messroutine ansteuert und dadurch aus einer resultierenden elektrischen Messgröße, hier und vorzugsweise dem resultierenden, durch die Motoreinheit 4 fließenden Motorstrom I, die jeweilige, vorbestimmte Umgebungsbedingung für die Antriebsanordnung 1 ermittelt. Bei den in den 2 und 3 angedeuteten Umgebungsbedingungen handelt es sich um einen Temperaturwert T im Bereich der Antriebsanordnung 1 und um eine Hanglage φ des Kraftfahrzeugs 3, die eine Neigung der Längsachse des Kraftfahrzeugs 3 um dessen Querachse mit dem Winkel φ betrifft.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird vorgeschlagen, dass die Motorelektronik 5 die Motoreinheit 4 in einer Messroutine ansteuert und dadurch aus einer resultierenden mechanischen Messgröße, hier und vorzugsweise dem resultierenden, durch die Motoreinheit 4 bewirkten Bewegungsverlauf für die Verstellung des Verschlusselements 2, die jeweilige, vorbestimmte Umgebungsbedingung für die Antriebsanordnung 1 ermittelt. Im Übrigen gelten alle Ausführungen zu der erstgenannten Lehre für die weitere Lehre entsprechend.
Vorzugsweise gehen sowohl die resultierende elektrische Messgröße als auch die resultierende mechanische Meßgröße in die Ermittlung der jeweiligen Umgebungsbedingung ein. Im einfachsten Fall wird die jeweilige Umgebungsbedingung, beispielsweise eine noch zu diskutierende Hanglage, zweifach ermittelt, nämlich einerseits aus der resultierenden elektrischen Meßgröße und andererseits aus der resultierenden mechanischen Meßgröße, wobei die beiden so ermittelten Werte zu einem Endergebnis für die Umgebungsbedingung gemittelt werden können.
Wesentlich ist nach den vorschlagsgemäßen Lehren, dass die Motorelektronik 5 die Motoreinheit 4 in der Verstellroutine zur Einhaltung der Bewegungsvorgabe in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung ansteuert.
Die von der vorbestimmten Umgebungsbedingung abhängige Ansteuerung der Motoreinheit 4 kann sowohl für eine Regelung der Motoreinheit 4 im engeren Sinne, also im Rahmen eines Regelkreises, als auch für eine Steuerung der Motoreinheit 4 im engeren Sinne, also ohne Rückkopplungszweig, Anwendung finden.
Hier und vorzugsweise ist es allerdings so, dass die Motorelektronik 5 einen Regelkreis mit Regelparametern für die geregelte Ansteuerung der Motoreinheit 4 bereitstellt, wobei die Motorelektronik 5 die Regelparameter in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung festlegt. Dabei ist der Begriff „Regelparameter” weit zu verstehen. Er umfasst entsprechend auch die Grundstruktur des Regelkreises, der sich entsprechend in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung ändern kann.
Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Motorelektronik 5 in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung den Sollwert für den Regelkreis, insbesondere eine Sollgeschwindigkeit, festlegt. Mit der Anpassung der Regelparameter an die vorbestimmte Umgebungsbedingung, beispielsweise den Temperaturwert im Bereich der Antriebsanordnung 1, wird die Regelcharakteristik an die vorbestimmte Umgebungsbedingung angepasst. Beispielsweise kann ein erhöhter Temperaturwert dazu führen, dass eine reduzierte Reibung im Spindel-Spindelmutter-Getriebe 8 vorliegt, was wiederum zu einer Reduzierung der mechanischen Dämpfung im Antriebsstrang der Antriebsanordnung 1 führt. In einem solchen Fall kann es vorteilhaft sein, den P-Regelparameter eines PID-Reglers herunterzusetzen, um zu vermeiden, dass es zu einem Aufschwingen des Verschlusselements 2 während der motorischen Verstellung kommt.
Die einzuhaltende Bewegungsvorgabe bei der Ansteuerung der Motoreinheit 4 kann ganz unterschiedliche Vorgabeparameter aufweisen. Beispielsweise handelt es sich bei der Bewegungsvorgabe um die Vorgabe eines vorbestimmten Bewegungsverlaufs. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegungsvorgabe die Vorgabe einer Geschwindigkeit des Verschlusselements 2 oder einer Komponente des Antriebsstrangs der Antriebsanordnung 1 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann es weiter vorgesehen sein, dass die Bewegungsvorgabe die Vorgabe eines Geschwindigkeitsverlaufs und/oder die Vorgabe einer Zielposition für die Verstellung des Verschlusselements 2 ist. Letztlich wird über die Bewegungsvorgabe definiert, in welcher Art und Weise die Verstellung des Verschlusselements 2 ablaufen soll.
Die Messroutine kann in Abhängigkeit von deren Realisierung zu ganz unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgen. Beispielsweise ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Messroutine stets nach dem Aufwecken der Motorelektronik 5 aus einem Standby-Zustand heraus vorgenommen wird. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Messroutine grundsätzlich vor jeder Verstellung des Verschlusselements 2 vorgenommen wird.
Vorzugsweise steuert die Motorelektronik 5 die Motoreinheit 4 in der Messroutine derart an, dass die Motoreinheit 4 und/oder das Verschlusselement 2 unbewegt bleibt bzw. bleiben. Dabei ist es vorzugsweise so, dass die Motorelektronik 5 die Motoreinheit 4 derart bestromt, dass die Motoreinheit 4 zwar ein Antriebsmoment erzeugt, das für eine Bewegung des Verschlusselements 2 zu überwindende Losbrechmoment aber gerade nicht erzeugt wird. So lässt sich die Messroutine unbemerkt, nämlich bei unbewegtem Verschlusselement 2, umsetzen.
Um sicherzugehen, dass es im Rahmen der Messroutine nicht zu einer Bewegung der Motoreinheit 4 bzw. des Verschlusselements 2 kommt, kann es sogar vorgesehen sein, dass die Motorelektronik 5 die Motoreinheit 4 in der Messroutine derart ansteuert, dass die Motoreinheit 4 und/oder das Verschlusselement 2 unter Last gegen einen Endanschlag läuft bzw. laufen. Die Messroutine bei unbewegter Motoreinheit 4 bzw. bei unbewegtem Verschlusselement 2 kann vorteilhafterweise zu jedem Zeitpunkt außerhalb der Verstellroutine vorgenommen werden.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass die Motorelektronik 5 die Motoreinheit 4 in der Messroutine derart ansteuert, dass die Motoreinheit 4 das Verschlusselement 2 verstellt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Messroutine ein Bestandteil der Verstellroutine ist, und vom Bediener nicht wahrgenommen werden kann.
Wie oben angedeutet, handelt es sich bei der vorbestimmten Umgebungsbedingung in einer bevorzugten Variante um einen Temperaturwert T im Bereich der Antriebsanordnung 1. Der Temperaturwert T im Bereich der Antriebsanordnung 1 hat einen deutlichen Einfluss auf die Motoreinheit 4, deren Antriebsmoment bei gleichbleibender Ansteuerung und steigendem Temperaturwert T regelmäßig absinkt. Weiter hat der steigende Temperaturwert T einen Einfluss auf alle Getriebekomponenten, beispielsweise, weil die Viskosität eventueller Schmiermittel mit steigendem Temperaturwert regelmäßig absinkt, so dass die mechanische Dämpfung dieser Getriebekomponenten mit steigender Temperatur ebenfalls absinkt.
Eine besonders einfache Ermittlung des Temperaturwerts T im Bereich der Antriebsanordnung 1 ergibt sich dadurch, dass die Motorelektronik 5 diesen Temperaturwert T basierend auf der Ermittlung, insbesondere Messung, des elektrischen Widerstands von mindestens einer Motorwicklung der Motoreinheit 4 ermittelt. Aus dem in 3a beispielhaft gezeigten Zusammenhang zwischen dem elektrischen Widerstand R_W und der Temperatur T der Motorwicklung ergibt sich dann ohne weiteres der zu ermittelnde Temperaturwert. Nur beispielhaft sind hier die Temperaturwerte T₀, T₁ und T₂ gezeigt. Diese Abhängigkeit zwischen dem elektrischen Widerstand R_W der Motorwicklung und der Temperatur T der Motorwicklung geht auf die Temperaturabhängigkeit des weiter oben angesprochenen, spezifischen Widerstands des Materials der Motorwicklung, vorzugsweise von Kupfer, zurück.
Die obige Ermittlung des Temperaturwerts T über den elektrischen Widerstand von mindestens einer Motorwicklung wird im Rahmen der Messroutine hier und vorzugsweise vorgenommen, während die Motoreinheit 4 bzw. das Verschlusselement 2 unbewegt bleibt. Hier ist insbesondere eine reproduzierbare Messsituation vorzuziehen, bei der die Motoreinheit 4 bzw. das Verschlusselement unter Last gegen einen Endanschlag läuft, wie weiter oben erläutert worden ist.
Im Einzelnen wird zur Ermittlung des Temperaturwerts T über den elektrischen Widerstand einer Motorwicklung vorgeschlagen, dass die Motorelektronik 5 die Motoreinheit 4 mit einer Gleichspannung, hier und vorzugsweise mit einer PWM-gepulsten Gleichspannung, beaufschlagt, aus dem resultierenden Motorstrom einen Wert für den elektrischen Widerstand von mindestens einer Motorwicklung der Motoreinheit 4 ermittelt und daraus die vorbestimmte Umgebungsbedingung, hier und vorzugsweise den Temperaturwert T, ermittelt. Dabei kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Motorelektronik 5 die Motoreinheit 4 wie oben angesprochen derart ansteuert, dass sich die Motoreinheit 4 bzw. das Verschlusselement 2 gerade noch nicht bewegt, das für eine Bewegung des Verschlusselements 2 zu überwindende Losbrechmoment von der Motoreinheit 5 also noch nicht erzeugt worden ist.
Eine alternative Möglichkeit zur Ermittlung des Temperaturwerts T geht auf die Überlegung zurück, dass eine vorbestimmte Verstellung des Verschlusselements 2 mittels der Motoreinheit 4 je nach Temperaturwert T im Bereich der Antriebsanordnung 1 mit einem unterschiedlichen Motorstrom, hier und vorzugsweise mit einem unterschiedlichen Motorstromverlauf, insbesondere in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel des Verschlusselements 2 und/oder der Zeit, einhergeht. Im Rahmen der Messroutine ist es nun vorgesehen, dass die Motoreinheit 4 den Temperaturwert T aus dem Motorstrom bzw. aus dem Motorstromverlauf ermittelt.
Der Motorstromverlauf kann beispielsweise je nach Temperatur T lokale Signalformen in unterschiedlichen Ausprägungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten und damit in unterschiedlichen Stellungen des Verschlusselements 2 aufweisen. Die zeitliche Lage und die Ausprägung der lokalen Signalformen können von der Motorelektronik 5 genutzt werden, um Aufschluss über den Temperaturwert T zu erhalten.
Alternativ oder zusätzlich geht die Ermittlung des Temperaturwerts T auf die Überlegung zurück, dass eine vorbestimmte Ansteuerung der Motoreinheit 4 je nach Temperaturwert T im Bereich der Antriebsanordnung 1 mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit, hier und vorzugsweise mit einem unterschiedlichen Geschwindigkeitsverlauf, einhergeht. Bei dieser Alternative ermittelt die Motoreinheit 4 den Temperaturwert T entsprechend aus der Geschwindigkeit bzw. aus dem Geschwindigkeitsverlauf.
Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der zu ermittelnden, vorbestimmten Umgebungsbedingung um eine Hanglage φ des Kraftfahrzeugs 3 handeln. Wie oben erläutert, ist je nach Hanglage φ ein Antrieb des Verschlusselements 2 mit unterschiedlichem Antriebsmoment, bzw. unterschiedlicher Antriebskraft erforderlich. In Abhängigkeit von der Ausstattung der Antriebsanordnung 1 mit einer Federanordnung können für die motorische Verstellung des Verschlusselements 2 ganz unterschiedliche Antriebsmomente bzw. Antriebskräfte mit entsprechenden Verläufen erforderlich sein.
Entsprechend liegt der Ermittlung der Hanglage φ in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung die Überlegung zugrunde, dass eine vorbestimmte Verstellung des Verschlusselements 2 mittels der Motoreinheit 4 je nach Hanglage φ mit einen unterschiedlichen Motorstrom I, hier und vorzugsweise mit einem unterschiedlichen Motorstromverlauf, einhergeht. Dies ist in 3b und 3c für die abschüssige Hanglage φ₁, die ansteigende Hanglage φ₂ und die ebene Lage φ₀ dargestellt. Entsprechend ermittelt die Motorelektronik 5 die Hanglage φ aus dem Motorstrom I, hier und vorzugsweise aus dem Motorstromverlauf. Grundsätzlich kann aus dem Motorstrom I auch das Antriebsmoment der Motoreinheit 4 ermittelt werden, das wiederum die Basis für eine entsprechende Ansteuerung der Motoreinheit 4 sein kann.
Es lässt sich der Darstellung gemäß 3 entnehmen, dass der Motorstromverlauf je nach Umgebungsbedingung, insbesondere Hanglage φ, lokale Signalformen, insbesondere Extreme und/oder Wendepunkte und/oder Steigungen, in unterschiedlichen Ausprägungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten und damit in unterschiedlichen Stellungen des Verschlusselements 2 aufweist. Die zeitliche Lage und die Ausprägung der lokalen Signalformen können von der Motorelektronik 5 genutzt, insbesondere ausgewertet werden, um Aufschluss über die Umgebungsbedingung, insbesondere die Hanglage φ, zu erhalten.
Vorzugsweise wird die Umgebungsbedingung, insbesondere der Hanglage φ, aus einer lokalen Signalform des Motorstromverlaufs im Bereich einer Endlage des Verschlusselements 2 beim Öffnen und/oder Schließen desselben ermittelt. Die Endlagen werden durch die Schließstellung und/oder die Offenstellung des Verschlusselements 2 definiert.
Hier und vorzugsweise wird zur Ermittlung der Umgebungsbedingung, insbesondere der Hanglage φ, der Motorstromverlauf, vorzugsweise zumindest teilweise, auf den letzten 10 Grad, insbesondere 5 Grad, der Verstellbewegung des Verschlusselements 2 vor einer Endlage ausgewertet.
Je nach Verschlusselement 2 und/oder dessen Kinematik kann sich der Motorstromverlauf beim Öffnen des Verschlusselements 2 – Öffnungsvorgang – wie in 3b gezeigt und beim Schließen des Verschlusselements – Schließvorgang – wie in 3c gezeigt, unterscheiden. Hier und vorzugsweise unterscheidet sich die Auswertung des Motorstromverlaufs beim Öffnungsvorgang von der Auswertung beim Schließvorgang. Insbesondere kann die Auswertung auf der Basis unterschiedlicher Referenzcharakteristika, insbesondere unterschiedlicher Referenzwerte und/oder unterschiedlicher Referenzkurven, für den Öffnungsvorgang und den Schließvorgang erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich geht die Ermittlung der Hanglage φ auf die Überlegung zurück, dass eine vorbestimmte Ansteuerung des Verschlusselements 2 mittels der Motoreinheit 4 je nach Hanglage φ mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit, insbesondere mit einem unterschiedlichen Geschwindigkeitsverlauf, einhergeht. Hier wird wiederum vorgeschlagen, dass die Motorelektronik 5 die Hanglage φ aus der Geschwindigkeit, insbesondere aus dem Geschwindigkeitsverlauf, ermittelt.
Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der zu ermittelnden, vorbestimmten Umgebungsbedingung um eine von außen auf das Verschlusselement 2 einwirkende Schließbelastung in Schließrichtung, insbesondere eine auf das Verschlusselement 2 einwirkende Schneelast, handeln. Analog zu der obigen Hanglage φ geht eine vorbestimmte Verstellung des Verschlusselements 2 mittels der Motoreinheit 4 je nach Schließbelastung des Verschlusselements 2 mit einem unterschiedlichen Motorstrom I, insbesondere mit einem unterschiedlichen Motorstromverlauf, einher, wobei die Motorelektronik 5 die Schließbelastung des Verschlusselements 2 aus dem Motorstrom I, insbesondere aus dem Motorstromverlauf, ermitteln kann. Alternativ oder zusätzlich kann ausgenutzt werden, dass eine vorbestimmte Ansteuerung der Motoreinheit 4 je nach Schließbelastung des Verschlusselements 2 mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit, insbesondere mit einem unterschiedlichen Geschwindigkeitsverlauf, einhergeht, indem die Motorelektronik 5 die Schließbelastung des Verschlusselements 2 aus der Geschwindigkeit, insbesondere aus dem Geschwindigkeitsverlauf, ermittelt.
Die Ansteuerung der Motoreinheit 4 in Abhängigkeit von der Hanglage 4 kann beispielsweise so vorgesehen sein, dass bei einer abschüssigen Hanglage φ₁ bei der motorischen Verstellung des Verschlusselements 2 in Schließrichtung eine verstärkte Bremsung des Verschlusselements 2 durch die Antriebsanordnung 1 vorgenommen wird, da die abschüssige Hanglage φ₁ ein beschleunigtes Zufallen des Verschlusselements 2 unterstützt. Das Bremsen kann durch eine Gegenbestromung der Motoreinheit 4 oder durch einen Kurzschlussbetrieb der Motoreinheit 4, jeweils mittels einer PWM-Ansteuerung, versehen sein. Andere Möglichkeiten der von der jeweils vorbestimmten Umgebungsbedingung abhängigen Ansteuerung der Motoreinheit 4 sind denkbar.
Die Motoreinheit 4 kann in unterschiedlicher Weise ausgestaltet sein. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei der Motoreinheit 4 um einen Universalmotor oder um einen Gleichstrommotor. In beiden Fällen ergibt sich die oben angesprochene Möglichkeit der Ermittlung des Temperaturwerts T basierend auf der Ermittlung des elektrischen Widerstands mindestens einer Motorwicklung.
Wie ebenfalls weiter oben angesprochen kann es zusätzlich vorgesehen sein, dass die Motorelektronik 5 basierend auf der Erfassung des Motorstroms der Motoreinheit 4 eine parametrierbare Einklemmschutzfunktion bereitstellt, die die Motorelektronik 5 in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung parametriert.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Verschlusselementanordnung 10 als solche beansprucht, die ein Verschlusselement 2 und eine dem Verschlusselement 2 zugeordnete Antriebsanordnung 1 aufweist, und die der motorischen Verstellung des Verschlusselements 2 dient. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 darf verwiesen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0242363 A1 [0005]

Claims

Antriebsanordnung für ein Verschlusselement (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei eine elektrische Motoreinheit (4) und eine die Motoreinheit (4) ansteuernde Motorelektronik (5) vorgesehen sind, wobei die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in einer Verstellroutine ansteuert und dadurch das Verschlusselement (2) entsprechend einer Bewegungsvorgabe motorisch verstellt, wobei die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in einer Messroutine ansteuert und dadurch aus einer resultierenden elektrischen Messgröße, insbesondere dem resultierenden, durch die Motoreinheit (4) fließenden Motorstrom (I), eine vorbestimmte Umgebungsbedingung für die Antriebsanordnung (1) ermittelt, wobei die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in der Verstellroutine zur Einhaltung der Bewegungsvorgabe in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung ansteuert.
Antriebsanordnung für ein Verschlusselement (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei eine elektrische Motoreinheit (4) und eine die Motoreinheit (4) ansteuernde Motorelektronik (5) vorgesehen sind, wobei die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in einer Verstellroutine ansteuert und dadurch das Verschlusselement (2) entsprechend einer Bewegungsvorgabe motorisch verstellt, wobei die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in einer Messroutine ansteuert und dadurch aus einer resultierenden mechanischen Messgröße, insbesondere dem resultierenden, durch die Motoreinheit (4) bewirkten Bewegungsverlauf für die Verstellung des Verschlusselements (2), eine vorbestimmte Umgebungsbedingung für die Antriebsanordnung (1) ermittelt, wobei die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in der Verstellroutine zur Einhaltung der Bewegungsvorgabe in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung ansteuert.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in einer Messroutine ansteuert und dadurch aus einer resultierenden elektrischen Messgröße und aus einer resultierenden mechanischen Messgröße die vorbestimmte Umgebungsbedingung für die Antriebsanordnung (1) ermittelt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorelektronik (5) einen Regelkreis mit Regelparametern für die geregelte Ansteuerung der Motoreinheit (4) bereitstellt und dass die Motorelektronik die Regelparameter in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung festlegt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorgabe die Vorgabe eines vorbestimmten Bewegungsverlaufs und/oder die Vorgabe einer Geschwindigkeit und/oder die Vorgabe eines Geschwindigkeitsverlaufs und/oder die Vorgabe einer Zielposition für die Verstellung des Verschlusselements (2) ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in der Messroutine derart ansteuert, dass die Motoreinheit (4) und/oder das Verschlusselement (2) unbewegt bleibt bzw. bleiben.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in der Messroutine derart ansteuert, dass die Motoreinheit (4) und/oder das Verschlusselement (2) unter Last gegen einen Endanschlag läuft bzw. laufen.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) in der Messroutine derart ansteuert, dass die Motoreinheit (4) das Verschlusselement (2) verstellt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messroutine ein Bestandteil der Verstellroutine ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Umgebungsbedingung ein Temperaturwert (T) im Bereich der Antriebsanordnung (1) ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorelektronik den Temperaturwert (T) im Bereich der Antriebsanordnung (1) basierend auf der Ermittlung des elektrischen Widerstands von mindestens einer Motorwicklung der Motoreinheit (4) ermittelt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorelektronik (5) die Motoreinheit (4) mit einer Gleichspannung, insbesondere mit einer PWM-gepulsten Gleichspannung, beaufschlagt, aus dem resultierenden Motorstrom (I) einen Wert für den elektrischen Widerstand von mindestens einer Motorwicklung der Motoreinheit (4) ermittelt und daraus die vorbestimmte Umgebungsbedingung, insbesondere den Temperaturwert (T), ermittelt.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Verstellung des Verschlusselements (2) mittels der Motoreinheit (4) je nach Temperaturwert (T) im Bereich der Antriebsanordnung (1) mit einem unterschiedlichen Motorstrom (I), insbesondere mit einem unterschiedlichen Motorstromverlauf, einhergeht und dass die Motorelektronik (5) den Temperaturwert (T) aus dem Motorstrom (I), insbesondere aus dem Motorstromverlauf, ermittelt, und/oder, dass eine vorbestimmte Ansteuerung der Motoreinheit (4) je nach Temperaturwert (T) im Bereich der Antriebsanordnung (1) mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit, insbesondere mit einem unterschiedlichen Geschwindigkeitsverlauf, einhergeht und dass die Motorelektronik (5) den Temperaturwert (T) aus der Geschwindigkeit, insbesondere aus dem Geschwindigkeitsverlauf, ermittelt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Umgebungsbedingung eine Hanglage (φ) des Kraftfahrzeugs (3) ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Verstellung des Verschlusselements (2) mittels der Motoreinheit (4) je nach Hanglage (φ) mit einem unterschiedlichen Motorstrom (I), insbesondere mit einem unterschiedlichen Motorstromverlauf, einhergeht und dass die Motorelektronik (5) die Hanglage (φ) aus dem Motorstrom (I), insbesondere aus dem Motorstromverlauf, ermittelt, und/oder, dass eine vorbestimmte Ansteuerung der Motoreinheit (4) je nach Hanglage (φ) mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit, insbesondere mit einem unterschiedlichen Geschwindigkeitsverlauf, einhergeht und dass die Motorelektronik (5) die Hanglage (φ) aus der Geschwindigkeit, insbesondere aus dem Geschwindigkeitsverlauf, ermittelt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Umgebungsbedingung eine von außen auf das Verschlusselement (2) einwirkende Schließbelastung in Schließrichtung, insbesondere eine auf das Verschlusselement (2) einwirkende Schneelast, ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Verstellung des Verschlusselements (2) mittels der Motoreinheit (4) je nach Schließbelastung des Verschlusselements (2) mit einem unterschiedlichen Motorstrom (I), insbesondere mit einem unterschiedlichen Motorstromverlauf, einhergeht und dass die Motorelektronik (5) die Schließbelastung des Verschlusselements (2) aus dem Motorstrom (I), insbesondere aus dem Motorstromverlauf, ermittelt, und/oder, dass eine vorbestimmte Ansteuerung der Motoreinheit (4) je nach Schließbelastung des Verschlusselements (2) mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit, insbesondere mit einem unterschiedlichen Geschwindigkeitsverlauf, einhergeht und dass die Motorelektronik (5) die Schließbelastung des Verschlusselements (2) aus der Geschwindigkeit, insbesondere aus dem Geschwindigkeitsverlauf, ermittelt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoreinheit (4) als Gleichstrommotor, insbesondere als bürstenloser Gleichstrommotor, ausgestaltet ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorelektronik (5) basierend auf der Erfassung des Motorstroms (I) der Motoreinheit (4) eine parametrierbare Einklemmschutzfunktion bereitstellt, die die Motorelektronik (5) in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umgebungsbedingung parametriert.
Verschlusselementanordnung mit einem Verschlusselement und einer Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung des Verschlusselements (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.