DE102015222260A1

DE102015222260A1 - Steuerverfahren für eine motorische Stellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102015222260A1
Application number: DE102015222260.8A
Authority: DE
Inventors: Marco Semineth
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Zur Steuerung einer einen Stellmotor (3) umfassenden Stellvorrichtung (1) zum Verstellen eines entlang eines Stellwegs (5) bewegbaren Schließelements (2) eines Kraftfahrzeugs ist vorgesehen, zur Beendung eines Schließvorgangs das Schließelement (2) in einer Vorabschaltposition (x_A) anzuhalten, die einer den Stellweg (5) mechanisch begrenzenden Anschlagposition (x_E) entlang des Stellwegs (5) vorgelagert ist. Diese Vorabschaltposition (x_A) wird dabei stärker an die Anschlagposition (x_E) angenähert, wenn nach Beendung des Schließvorgangs eine mit einem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements (2) erfasst wird, oder wenn bei einer Reihe von aufeinanderfolgenden Schließvorgängen bei einem vorgegebenen Anteil der Schließvorgänge nach Beendung des jeweiligen Schließvorgangs jeweils eine mit dem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements (2) erfasst wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren für eine einen Stellmotor umfassende Stellvorrichtung zum Verstellen eines entlang eines Stellwegs bewegbaren Schließelements eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine motorische Stellvorrichtung für ein solches Schließelement.
Als „Schließelement“ wird allgemein ein bewegliches Fahrzeugteil bezeichnet, das zum Öffnen und Verschließen der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs reversibel zwischen einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand bewegbar ist. Das „Schließelement“ ist insbesondere eine Seitenscheibe oder ein Schiebedach des Kraftfahrzeugs. Bei dem Schließelement kann es sich ferner im Rahmen der Erfindung aber auch um eine motorisch verstellbare Fahrzeugtür oder Heckklappe handeln.
Zum motorischen Öffnen und Schließen der Seitenscheiben sind moderne Kraftfahrzeuge meist mit motorischen Stellvorrichtungen (Fensterhebern) ausgestattet. Ein solcher Fensterheber umfasst üblicherweise einen elektrischen Stellmotor sowie eine Stellmechanik, über die die zugeordnete Scheibe durch den Stellmotor reversibel zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand verfahren wird. In dem geschlossenen Zustand taucht die Scheibe normalerweise mit einer Oberkante in eine zugehörige (Scheiben-)Dichtung ein. Ein üblicher Fensterheber umfasst weiterhin in der Regel eine elektronische Steuereinheit (Controller) zur Steuerung des Stellmotors und mindestens einen Befehlsgeber, z.B. in Form einer Bedientaste. Über den Befehlsgeber können durch Nutzerinteraktion (z.B. Tastendruck) Schließ- und Öffnungsbefehle für den Controller erzeugt werden, die der Controller durch entsprechende Steuerung des Stellmotors in eine Scheibenbewegung umsetzt.
Um die Stellmechanik und den Stellmotor zu schonen, wird die Seitenscheibe bei einem Schließvorgang oft nicht bis zu einer Anschlag- oder Blockposition gefahren, an der die Bewegung der Seitenscheibe durch harten Anschlag an dem oberen Fensterrahmen oder dem Fahrzeugdach mechanisch blockiert wird. Vielmehr wird die Seitenscheibe regelmäßig durch Vorabschaltung des Stellmotors bereits dann angehalten, wenn sich die Seitenscheibe in einer – der Anschlagposition um einen Abstand vorgelagerten – Vorabschaltposition befindet.
Zwei alterative Verfahren für eine solche Vorabschaltung des Stellmotors haben sich etabliert.
Gemäß einem ersten dieser beiden Verfahren (nachfolgend auch als „positionsabhängige Vorabschaltung“ bezeichnet) wird während des Schließvorgangs fortlaufend eine Betriebsgröße der Stellvorrichtung, insbesondere der Umdrehungswinkel der Motorwelle, als Maß für die Stellposition der Seitenscheibe entlang ihres Stellwegs erfasst. Das Erreichen der Vorabschaltposition wird hierbei daran erkannt, dass diese Betriebsgröße einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Nach dem zweiten Verfahren (nachfolgend als „kraftabhängige Vorabschaltung“ bezeichnet), wird das Erreichen der Vorabschaltposition indirekt daran erkannt, dass eine durch den Stellmotor aufgebrachte Verstellkraft oder eine hiermit korrelierte Größe – bedingt durch einen Dichtungseinlauf der Seitenscheibe – sich derart verändern, dass ein vorgegebener Schwellwert überschritten wird. Die Verstellkraft wird insbesondere indirekt über die Motordrehzahl bestimmt, wobei berücksichtigt wird, dass sich eine Änderung der Verstellkraft (und damit des Antriebsmoments des Stellmotors) in einer gegenläufigen Änderung der Drehzahl äußert. Das letztgenannte Verfahren ist beispielsweise aus EP 0 910 718 B1 bekannt.
Bei beiden Verfahren besteht allerdings das Problem, dass die Seitenscheibe bisweilen so frühzeitig angehalten wird, dass der Fensterschlitz zwischen der Oberkante der Scheibe und dem oberen Fensterrahmen oder Fahrzeugdach nicht vollständig durch die Scheibendichtung abgedichtet wird. Gründe hierfür sind beispielsweise Unregelmäßigkeiten beim Dichtungseinlauf, das Aufstartverhalten von Sensoren, Systemtoleranzen, insbesondere im Bereich der Dichtung, fahrbedingte Vibrationen, Dichtungsverschleiß oder Temperaturschwankungen. Die nicht vollständige Abdichtung des Fensterschlitzes kann nachteiligerweise dazu führen, dass bei fahrendem Kraftfahrzeug unangenehme Windgeräusche entstehen, die den Nutzerkomfort beeinträchtigen.
Entsprechende Probleme treten regelmäßig auch bei anderen Schließelementen, insbesondere bei motorisch verstellbaren Schiebedächern auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Stellvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art in Hinblick auf das beschriebene Problem einen verbesserten Nutzerkomfort zu ermöglichen, ohne die Vorabschaltung aufgeben zu müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Steuerverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zur Steuerung einer einen Stellmotor umfassenden Stellvorrichtung, die zum Verstellen eines entlang eines Stellwegs bewegbaren Schließelements der vorstehend beschriebenen Art dient. Bezüglich einer solchen Stellvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5.
Im Zuge des Verfahrens wird der Stellmotor bei einem Schließvorgang vor Erreichen der den Stellweg mechanisch begrenzenden Anschlagposition automatisch vorabgeschaltet. Mit anderen Worten wird zur Beendung des Schließvorgangs das Schließelement in einer Vorabschaltposition angehalten, die der Anschlagposition entlang des Stellwegs mit Abstand vorgelagert ist.
Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorabschaltposition hierbei stärker an die Anschlagposition angenähert, wenn nach der Beendung des Schließvorgangs (und vor Beginn des nächsten Öffnungsvorgangs) eine mit einem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements erfasst wird.
Gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorabschaltposition stärker an die Anschlagposition angenähert, wenn bei einer Reihe von aufeinanderfolgenden Schließvorgängen bei einem vorgegebenen Anteil der Schließvorgänge nach der Beendung des jeweiligen Schließvorgangs (und vor Beginn des nächsten Öffnungsvorgangs) jeweils eine mit dem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements erfasst wird.
Bei beiden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schließvorgang jeweils dadurch beendet, dass durch eine steuerungstechnische Maßnahme, nämlich durch Abschalten des Motorstroms, der Stellmotor und damit die Scheibenbewegung gestoppt werden.
Als Interaktionsmuster wird eine bestimmte Abfolge von – beispielsweise hinsichtlich Anzahl, zeitlicher Dauer und/oder zeitlichem Abstand spezifizierten – Bedienereignissen bezeichnet, durch die der Fahrzeugnutzer den Wunsch zum Schließen des Stellelements anzeigt. Bei Stellvorrichtungen, denen als Befehlsgeber zur Erzeugung von Schließbefehlen ein Schließtaste zugeordnet ist, ist als Interaktionsmuster insbesondere eine bestimmte Anzahl von Tastenbetätigungen, gegebenenfalls innerhalb einer bestimmten Zeitspanne, vorgegeben. Das Interaktionsmuster kann im Rahmen der Erfindung alternativ aber auch nur ein einzelnes Bedienereignis, insbesondere eine einzelne Tastenbetätigung enthalten.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Fahrzeugnutzer häufig dazu neigen, als suboptimal empfundene Stellvorgänge durch Nutzerinteraktion, also manuelle Bedienereignisse, verbessern zu wollen. Konkret wird ein Fahrzeugnutzer erkannterweise, wenn er nach einem Schließvorgang noch immer ein störendes Windgeräusch wahrnimmt, mit hoher Wahrscheinlichkeit versuchen, das Schließelement durch Nutzerinteraktion (insbesondere durch Betätigung der Schließtaste) weiter zu schließen. Bei einigen herkömmlichen Stellvorrichtungen mit implementierter Vorabschaltung wird ein solches Nutzerverhalten ignoriert, zumal das Schließelement ja bereits den voreingestellten Endpunkt seines Stellwegs erreicht hat. Das störende Windgeräusch lässt sich in diesem Fall durch den Fahrzeugnutzer nicht beseitigen, was zu einem gesteigert empfunden Diskomfort führt. Bei anderen herkömmlichen Stellvorrichtungen wird die Seitenscheibe aufgrund der Nutzerinteraktion in die Anschlagposition gezwungen, wodurch der Zweck der Vorabschaltung konterkariert wird.
Beiden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt demgegenüber der Gedanke zugrunde, diese Nutzerinteraktionen nach erfolgter Vorabschaltung auszunutzen, um den Schließvorgang zu verbessern, indem die Fahrzeugscheibe adaptiv näher an die Anschlagposition herangefahren wird. Hierdurch werden insbesondere durch eine ungenügend abdichtende Fensterdichtung verursachte Windgeräusche unterdrückt oder zumindest reduziert, wodurch der Nutzerkomfort dauerhaft gesteigert wird, ohne dass die Wirkung der Vorabschaltung beeinträchtigt würde.
Bei der ersten Verfahrensvariante tritt dieser Erfolg schneller ein, da hier nur auf das Nutzerverhalten nach einem einzelnen Schließvorgang abgestellt wird. Allerdings ist diese Erfindungsvariante etwas weniger robust gegen Bedienfehler, infolge von unbeabsichtigten oder missbräuchlichen Tastenbetätigungen (z.B. durch Kleinkinder).
Die zweite Verfahrensvariante reagiert langsamer auf Nutzerinteraktionen, da hier das Nutzerverhalten über mehrere Schließvorgänge beobachtet wird, bevor die Vorabschaltposition verändert wird. Dafür ist diese Erfindungsvariante sicherer gegen (absichtliche oder unbeabsichtigte) Bedienfehler.
Die Überwachung auf eine Nutzerinteraktion erfolgt in einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung so lange, bis das Schließelement wieder geöffnet wird. Vorzugsweise erfolgt die Überwachung jedoch lediglich innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums nach der Beendung des Schließvorgangs und/oder nur während der Fahrt des Kraftfahrzeugs.
Die beiden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens können im Rahmen der Erfindung kombiniert werden in dem Sinne, dass nach Maßgabe von vorgegebenen Kriterien zwischen den beiden Varianten gewechselt wird. So wird in einer zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen den beiden Verfahrensvarianten gewechselt. Die erste Verfahrensvariante wird nur dann angewendet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellwert (von z.B. 50 km/h) übersteigt. Ansonsten wird die zweite Verfahrensvariante angewendet. Dieser Vorgehensweise liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Windgeräusche mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmen, so dass einen einmalige nutzerinitiierte Nachstellung der Scheibenposition nach einem Schließvorgang bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit mit höherer Wahrscheinlichkeit auf einen Nutzerwunsch zur Beseitigung eines Windgeräuschs hindeutet als bei niedrigerer Geschwindigkeit.
Die geänderte, nämlich an die Anschlagposition angenäherte Vorabschaltposition wird in bevorzugter Ausbildung der Erfindung ohne weitere Bedingungen angewendet, so dass das Schließelement bei nachfolgenden Schließvorgängen stets bis zu der geänderten Vorabschaltposition gefahren wird. In alternativer Ausführung des Verfahrens wird die geänderte Vorabschaltposition nur dann angewendet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellwert (von z.B. 50 km/h) übersteigt. Bei der letztgenannten Ausführung des Verfahrens wird das Schließelement im Rahmen des Schließvorgangs somit bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit näher an die Anschlagposition herangefahren als bei niedrigerer Fahrzeuggeschwindigkeit.
Bei beiden Erfindungsvarianten ist die Vorabschaltung des Stellmotors bevorzugt entweder als positionsabhängige Vorabschaltung oder als kraftabhängige Vorabschaltung im Sinne der vorstehenden Ausführungen ausgebildet.
Im Fall der positionsabhängigen Vorabschaltung wird während des Schließvorgangs eine mit einer Stellposition des Schließelements entlang des Stellwegs korrelierte Betriebsgröße der Stellvorrichtung erfasst. Als Betriebsgröße kann im Rahmen der Erfindung generell eine beliebige Betriebsgröße der Stellvorrichtung erfasst werden, die einen Rückschluss auf die Stellposition des Schließelements zulässt. Es ist beispielsweise im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Stellposition des Schließelements direkt mittels eines dedizierten Sensors erfasst wird. Vorzugsweise wird jedoch aufgrund der vergleichsweise einfacheren Realisierung eine Betriebsgröße des Stellmotors erfasst, beispielsweise der Drehwinkel der Motorwelle, Stromrippel des Motorstroms, etc. Das Erreichen der Vorabschaltposition wird hierbei daran erkannt, dass die Betriebsgröße oder eine hieraus ableitete Größe einen vorgegebenen Abschaltwert erreichen oder überschreiten. Das „Überschreiten“ des Abschaltwertes ist hier richtungsunabhängig zu verstehen in dem Sinne, dass die Differenz der Betriebsgröße bzw. der daraus abgeleiteten Größe und des Abschaltwertes das Vorzeichen wechselt. Zur Annäherung der Vorabschaltposition an die Anschlagposition wird hierbei der Abschaltwert – je nachdem, ob der Wert der Betriebsgröße bzw. der abgeleiteten Größe beim Schließen des Schließelements zunimmt oder abnimmt – erhöht bzw. erniedrigt.
Im Fall der kraftabhängigen Vorabschaltung wird während des Schließvorgangs eine zum Verfahren des Schließelements erforderliche Verstellkraft erfasst. Das Erreichen der Vorabschaltposition wird hierbei daran erkannt, dass die Verstellkraft oder eine hiermit korrelierte Größe einen vorgegebenen Abschaltwert erreichen oder überschreiten. Das „Überschreiten“ des Abschaltwertes ist auch hier richtungsunabhängig zu verstehen in dem Sinne, dass die Differenz der Verstellkraft bzw. der damit korrelierenden Größe und des Abschaltwertes das Vorzeichen wechselt. Zur Annäherung der Vorabschaltposition an die Anschlagposition wird hierbei der Abschaltwert erhöht, wenn die Verstellkraft oder eine damit gleichläufig korrelierte Größe berücksichtigt werden, wobei berücksichtigt wird, dass die Verstellkraft beim Dichtungseinlauf des Schließelements ansteigt. Werden dagegen als Maß für die Verstellkraft die Drehzahl oder eine andere gegenläufig zur Verstellkraft variierende Größe herangezogen, so wird der Abschaltwert zur Annäherung der Vorabschaltposition an die Anschlagposition erniedrigt.
Die Annäherung der Vorabschaltposition an die Anschlagposition erfolgt vorzugweise schrittweise, so dass die Vorabschaltposition (bei positionsabhängiger oder kraftabhängiger Vorabschaltung also der jeweilige Abschaltwert) gegebenenfalls in mehreren Schritten adaptiv optimiert werden. Sofern eine solche Verstellung der Vorabschaltposition dazu führt, dass das Stellelement die Anschlagposition erreicht, wird diese Verstellung der Vorabschaltposition vorzugsweise wieder zurückgenommen (rückjustiert), um die Stellmechanik und den Stellmotor zu schonen und somit den Zweck der Vorabschaltung zu wahren. Das Erreichen der Anschlagposition wird hierbei insbesondere daran erkannt, dass die Bewegung des Schließelements und damit die Drehzahl des Stellmotors für mehr als eine vorgegebene Blockzeit (von z.B. 300 ms) trotz fortgesetzter Bestromung des Stellmotors zum Erliegen kommen. In diesem Fall wird der Schließvorgang im Rahmen einer sogenannten Blockabschaltung automatisch abgeschaltet.
In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung wird das Steuerverfahren nicht während des gesamten Schließvorgangs durchgeführt, sondern nur dann, wenn sich das Stellelement in einem an die Schließposition angrenzenden Teilbereich seines Stellwegs, insbesondere im Bereich des Dichtungseinlaufs befindet.
Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung umfasst einen Stellmotor zur Verstellung des Schließelements, eine elektronische Steuereinheit (Controller) zur Steuerung des Stellmotors und mindestens einen Befehlsgeber zur Erfassung einer Nutzerinteraktion und zur Erzeugung eines korrespondierenden Schließbefehls für den Controller. Der Controller ist dabei dazu eingerichtet, unter regelmäßigen Umständen bei Erfassung des Schließbefehls und ganz oder teilweise geöffnetem Schließelement einen Schließvorgang durchzuführen, d.h. den Stellmotor zur Bewegung des Schließelements in Richtung auf dessen geschlossene Stellung anzusteuern.
Erfindungsgemäß ist der Controller allgemein – programm- und/oder schaltungstechnisch – zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Der Controller ist also konkret zur Vorabschaltung des Stellmotors eingerichtet. Mit anderen Worten ist der Controller dazu eingerichtet, zur Beendung eines Schließvorgangs das Schließelement in einer Vorabschaltposition anzuhalten, die einer den Stellweg mechanisch begrenzenden Anschlagposition (Blockposition) entlang des Stellwegs mit Abstand vorgelagert ist.
In einer ersten Ausführungsvariante der Stellvorrichtung ist der Controller dazu eingerichtet, die Vorabschaltposition (entsprechend der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens) stärker an die Anschlagposition anzunähern, wenn mittels des Befehlsgebers nach der Beendung des Schließvorgangs eine mit dem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements erfasst wird.
In einer zweiten Ausführungsvariante der Stellvorrichtung ist der Controller dazu eingerichtet, die Vorabschaltposition (entsprechend der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens) stärker an die Anschlagposition anzunähern, wenn mittels des Befehlsgebers bei einer Reihe von aufeinanderfolgenden Schließvorgängen bei einem vorgegebenen Anteil dieser Schließvorgänge nach der Beendung des jeweiligen Schließvorgangs jeweils eine mit dem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements erfasst wird.
In einzelnen Ausführungsformen der Stellvorrichtung ist der Controller zur Durchführung einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet, insbesondere zur Durchführung einer positionsabhängigen oder kraftabhängigen Vorabschaltung und zur Anpassung der jeweiligen Abschaltwerte. Auf die vorstehenden Erläuterungen zu Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird entsprechend Bezug genommen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Stellvorrichtung ist der Controller zumindest im Kern durch ein programmierbares elektronisches Bauteil mit einem Prozessor und einem Datenspeicher (Mikrocontroller) gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form einer Steuersoftware (Firmware) programmtechnisch implementiert ist, so dass das Verfahren – gegebenenfalls in Interaktion mit dem Fahrzeugnutzer – bei Ausführung der Steuersoftware in dem Mikrocontroller automatisch durchgeführt wird. Der Controller kann im Rahmen der Erfindung alternativ aber auch durch ein nichtprogrammierbares elektronisches Bauteil, z.B. einen ASIC, gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit schaltungstechnischen Mitteln implementiert ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt einer seitlichen Fensterscheibe eines Fahrzeugs sowie einen elektrischen Fensterheber zum motorischen Öffnen und Schließen der Fensterscheibe, und
2 in einem Flussdiagramm ein Steuerverfahren zur Ansteuerung des Fensterhebers, das von einem Controller des Fensterhebers automatisch durchgeführt wird.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine motorische Stellvorrichtung, die zur reversiblen Verstellung eines Schließelements eines Kraftfahrzeugs dient. Bei der Stellvorrichtung handelt es sich in dem dargestellten Beispiel um einen Fensterheber 1, bei dem Schließelement entsprechend um eine seitliche (Fenster-)Scheibe 2 des Kraftfahrzeugs.
Der Fensterheber 1 umfasst einen elektrischen Stellmotor 3, der über eine angedeutete Stellmechanik 4 derart mechanisch mit der Scheibe 2 gekoppelt ist, dass die Scheibe 2 durch den Stellmotor 3 entlang eines Stellwegs 5 reversibel zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand verfahrbar ist. Hier dargestellt ist ein Dichtungseinlaufbereich 6 des Stellwegs 5.
In einer Anschlagposition x_E, in der die Scheibe 2 in 1 mit durchgezogene Umrisslinie dargestellt ist, taucht die Scheibe 2 in eine zugeordnete Dichtung 7 ein, wobei eine Oberkante 8 der Scheibe 2 über die Dichtung 7 hart an einem oberen Fensterrahmen oder einem Fahrzeugdach anschlägt. Durch die Anschlagposition x_E werden somit der Stellweg 5 und dessen Dichtungseinlaufbereich 6 mechanisch begrenzt, so dass die Anschlagposition x_E den geschlossenen Zustand der Scheibe 2 repräsentiert.
Andererseits ist die Scheibe 2 mit gestrichelter Umrisslinie in einer (beliebig gewählten) Stellposition x entlang des Stellwegs 5 gezeigt. Die Stellposition x ist hierbei im Sinne einer variablen Größe zu verstehen, deren Wert sich bei der Verstellung der Scheibe 2 ändert. Lediglich zufällig stimmt die Stellposition x in der Darstellung gemäß 1 etwa mit dem Beginn des Dichtungseinlaufbereichs 6 überein, bei dem die Oberkante 8 der Scheibe 2 etwa mit der Unterkante der Dichtung 7 fluchtet.
Der Fensterheber 1 umfasst weiterhin einen Controller 10 sowie einen Drehstellungssensor 11. Der Fensterheber 1 umfasst ferner eine Bedientaste 15, durch deren Betätigung der Fahrzeugnutzer einen Öffnungsbefehl O oder Schließbefehl C zum Öffnen bzw. Schließen der Scheibe 2 abgeben kann. Ein solcher Öffnungsbefehl O oder Schließbefehl C wird dem Controller 10 in Form eines elektrischen Signals zugeführt, der daraufhin unter regelmäßigen Umständen den Stellmotor 3 durch Abgabe eines Motorstroms I zum Öffnen bzw. Schließen der Scheibe 2 ansteuert. Der Stellmotor 3 übt hierbei über die Stellmechanik 4 eine Verstellkraft F auf die Scheibe 2 aus.
Der Drehstellungssensor 11 umfasst einen Hall-Sensor, der mit einem drehfest mit der Motorwelle des Stellmotors 3 gekoppelten Ringmagneten zusammenwirkt. Im Betrieb des Stellmotors 3 erzeugt der zusammen mit der Motorwelle relativ zu dem Hall-Sensor rotierende Ringmagnet in Zusammenwirkung mit dem Hall-Sensor ein periodisch oszillierendes Pulssignal S_H, das dem Controller 10 durch den Hall-Sensor als Eingangsgröße zugeführt wird.
Der Controller 10 ist beispielhaft als Mikrocontroller mit einem Prozessor sowie einem nicht-flüchtigen Datenspeicher (ROM) und einem flüchtigen Datenspeicher (RAM) ausgebildet. In dem nicht-flüchtigen Datenspeicher ist hierbei ein Steuerprogramm hinterlegt, in dem die nachstehend näher beschriebene Funktionalität implementiert ist.
Unter Ablauf dieses Steuerprogramms berechnet der Controller 10 aus dem erfassten Pulssignal S_H einerseits eine zu der Anzahl der Drehungen der Motorwelle während eines Stellvorgangs proportionale Größe, die nachfolgend als Umdrehungswinkel φ bezeichnet ist. Dieser Umdrehungswinkel φ ist hierbei proportional zu der Stellposition x der Scheibe 2 und wird von dem Controller 10 als mit der Stellposition x korrelierte Betriebsgröße überwacht.
Andererseits berechnet der Controller 10 aus dem erfassten Pulssignal S_H die Drehzahl n der Motorwelle. Die Drehzahl n ist dabei indirekt (gegenläufig) proportional zu dem Antriebsmoment des Stellmotors 3, und somit zu der von dem Stellmotor 3 zum Verfahren der Scheibe 2 aufgebrachten Verstellkraft F, und wird von dem Controller 10 als Maß für letztere überwacht.
Der Controller 10 ist zum einen dazu eingerichtet, eine Blockabschaltung des Stellmotors 3 durchzuführen, falls die Scheibe 2 während eines Schließvorgangs die Anschlagposition x_A erreicht. Der Controller 10 prüft hierzu fortlaufend während einer Ansteuerung des Stellmotors 3 mit einem von Null verschiedenen Motorstrom I die Drehzahl n und schaltet den Motorstrom I automatisch ab, wenn die Drehzahl n für mehr als eine bestimmte Blockzeit (von beispielsweise 300 ms) dauerhaft zu Erliegen kommet (n = 0).
Der Controller 10 ist ferner zur automatischen Vorabschaltung des Stellmotors 3 bei Schließvorgängen eingerichtet. In beispielhafter Ausführung ist der Controller 10 hierbei mittels eines Parameterschalters (insbesondere in Form eines über einen digitalen Controllereingang schaltbaren Flags) zwischen zwei Betriebsmodi der Vorabschaltung umschaltbar, nämlich zwischen einer positionsabhängigen Vorabschaltung und einer kraftabhängigen Vorabschaltung.
Bei positionsabhängiger Vorabschaltung vergleicht der Controller 10 während eines jeden Schließvorgangs fortlaufend den Umdrehungswinkel φ mit einem als Parameter des Steuerprogramms hinterlegten Abschaltwert φ_S, und schaltet den Motorstrom I automatisch ab, wenn der Umdrehungswinkel φ den Abschaltwert φ_S überschreitet. Wie vorstehend erläutert, ist der Begriff „Überschreitung“ hierbei richtungsunabhängig zu verstehen. Falls der Umdrehungswinkel φ derart definiert ist, dass sein Betrag beim Schließen der Scheibe 2 zunimmt, wird der Motorstrom I dann abgeschaltet, wenn der Betrag des Umdrehungswinkels φ größer wird als der Abschaltwert φ_S(φ > φ_S). Falls dagegen der Umdrehungswinkel φ derart definiert ist, dass sein Betrag beim Schließen der Scheibe 2 abnimmt, wird der Motorstrom I dann abgeschaltet, wenn der Betrag des Umdrehungswinkels φ kleiner wird als der Abschaltwert φ_S(φ < φ_S). In jedem Fall ist der Abschaltwert φ_S werksseitig derart vorgegeben, dass der Motorstrom I bereits abgeschaltet wird, bevor die Scheibe 2 ihre Anschlagposition x_E erreicht. Die der Anschlagposition x_E mit Abstand vorgelagerte Stellposition x, in der Scheibe 2 nach dem Abschalten des Motorstroms I verharrt, ist hierbei als Vorabschaltposition x_A bezeichnet.
Bei kraftabhängiger Vorabschaltung vergleicht der Controller 10 während eines jeden Schließvorgangs fortlaufend als Maß für die Verstellkraft F die Drehzahl n mit einem vorgegebenen Abschaltwert n_S, und schaltet den Motorstrom I automatisch ab, wenn die Drehzahl n den Abschaltwert n_S überschreitet. Diesem Vorabschaltungsprinzip liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die von dem Motor 3 auf die Scheibe 2 ausgeübte Verstellkraft F beim Dichtungseinlauf der Scheibe 2 in charakteristischer Weise zunimmt, wodurch – bedingt durch die Motorkennlinie – die Drehzahl n entsprechend einbricht. Da die Drehzahl n gegenläufig zu der Verstellkraft F variiert, wird der Motorstrom I abgeschaltet, wenn die Drehzahl n kleiner wird als der Abschaltwert n_S(n < n_S). Auch der Abschaltwert n_S ist derart vorgegeben, dass die Bewegung der Scheibe 2 angehalten wird, wenn sich die Scheibe 2 in der von der Anschlagposition x_E beabstandeten Vorabschaltposition x_A befindet. Der Abschaltwert n_S kann als einfacher Parameter des Steuerprogramms vorgegeben sein, der – sofern er durch das nachstehend beschriebene Verfahren nicht geändert wird – für jeden Schließvorgang einen konstanten Wert hat. Um wechselnde Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen, ist der Abschaltwert n_S vorzugsweise aber seinerseits als Variable vorgegeben, deren Wert das Steuerprogramm für jeden Schließvorgang neu nach einer vorgegebenen Funktion aus bestimmten Kenngrößen, insbesondere aus dem Drehzahlverlauf während des Schließvorgangs berechnet.
Während eines Schließvorgangs führt der Controller 10 nach Maßgabe des Steuerprogramms konkret ein anhand von 2 verdeutlichtes Steuerverfahren durch.
Dieses Steuerverfahren wird in einem Schritt 30 initiiert, indem ein Fahrzeugnutzer durch Nutzerinteraktion mit der Bedientaste 15, nämlich durch einen Tastendruck, einen Schließbefehl C (1) erzeugt.
Nach Erhalt des Schließbefehls C steuert der Controller 10 den Stellmotor 3 in einem Schritt 31durch Ausgabe des entsprechenden Motorstroms I zum Schließen der Scheibe 2 an und initiiert somit den Schließvorgang.
In einem folgenden Schritt 33 fragt der Controller 10 bei positionsabhängiger Vorabschaltung kontinuierlich oder diskontinuierlich ab, ob der Wert des Umdrehungswinkels φ den Abschaltwert φ_S überschritten hat. Bei kraftabhängiger Vorabschaltung fragt der Controller 10 kontinuierlich oder diskontinuierlich ab, ob der Wert der Drehzahl n den Abschaltwert n_S überschritten hat.
Falls die jeweilige Bedingung erfüllt ist (Y), stoppt der Controller 10 den Schließvorgang, indem er in einem Schritt 34 den Motorstrom I abschaltet. Die Scheibe 2 wird hierdurch in der Vorabschaltposition x_A angehalten.
Innerhalb einer an die Motorabschaltung anschließenden vorgegebenen Zeitspanne (von beispielsweise 10 Sekunden) überprüft der Controller 10 in einem Schritt 35, ob durch eine weitere Nutzerinteraktion ein weiterer Schließbefehl C erzeugt wird, ob also der Fahrzeugnutzer durch eine weitere Betätigung der Bedientaste 15 zu verstehen gibt, dass er die in der Vorabschaltposition x_A abgestellte Scheibe 2 als nicht ausreichend geschlossen ansieht.
Gegebenenfalls (Y) ändert der Controller 10 in einem Schritt 36 den jeweiligen Abschaltwert φ_S bzw. n_S derart, dass die damit korrespondierende Vorabschaltposition x_A der Scheibe 2 an die Anschlagposition x_E angenähert wird. Bei kraftabhängiger Vorabschaltung wird der Abschaltwert n_S um einen vorgegebenen Betrag erniedrigt. Sofern der Abschaltwert n_S seinerseits als Funktion von bestimmten Kenngrößen, insbesondere dem Drehzahlverlauf während des Schließvorgangs definiert ist, werden die Parameter dieser Funktion so verändert, dass – bei ansonsten gleichen Randbedingungen – der Abschaltwert n_S erniedrigt wird. Bei positionsabhängiger Vorabschaltung wird der Abschaltwert φ_S – je nach Definition des Umdrehungswinkels φ – um einen vorgegebenen Betrag erhöht oder erniedrigt. Der geänderte Abschaltwert φ_S bzw. n_S wird in dem flüchtigen Datenspeicher oder dem nicht-flüchtigen Datenspeichers des Controllers 10 hinterlegt und für die Vorabschaltung bei zukünftigen Schließvorgängen herangezogen.
In alterativer Ausführung der Stellvorrichtung 1 inkrementiert der Controller 10 im Schritt 36 zunächst lediglich eine Zählvariable. Der jeweilige Abschaltwert φ_S bzw. n_S wird hierbei nur dann durch den Controller 10 in der vorstehend beschriebenen Weise geändert, wenn innerhalb einer vorgegebenen Anzahl zurückliegender Schließvorgänge für einen vorgegebenen Anteil dieser Schließvorgänge jeweils durch Nutzerinteraktion ein nachträglicher Schließbefehl C erzeugt wurde und somit der Wert der Zählvariablen einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Beispielsweise wird der Abschaltwert φ_S bzw. n_S nur dann geändert, wenn nach mehr als fünf der letzten zehn Schließvorgänge durch Nutzerinteraktion jeweils ein nachträglicher Schließbefehl C erzeugt wurde und entsprechend der Wert der Zählvariablen größer als 5 wird. Bei jeder Anpassung des Abschaltwerts φ_S bzw. n_S sowie nach einer vorgegebenen Anzahl von Schließvorgängen ohne Anpassung des Abschaltwerts φ_S bzw. n_S wird die Zählvariable jeweils auf Null zurückgesetzt.
In einem anschließenden Schritt 37 wird das Steuerverfahren beendet. Ergibt die Abfrage in Schritt 35, dass innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne keine weitere Nutzerinteraktion erfolgt ist (N), wird das Steuerverfahren ohne weiteres in Schritt 37 beendet.
Wenn die in Schritt 33 geprüfte Bedingung nicht erfüllt (N) ist, und entsprechend die Scheibe 2 ihre Vorabschaltposition x_A noch nicht erreicht hat, prüft der Controller 10 in einem nachgeordneten Schritt 38, ob die Scheibenbewegung blockiert und Drehzahl n entsprechend zum Erliegen gekommen ist. Gegebenenfalls wird diese Prüfung solange wiederholt, bis eine vorgegebene Blockzeit von z.B. 300 ms verstrichen ist.
Sofern diese Bedingung auch nach Ablauf der Blockzeit noch erfüllt ist (Y), wird der Motorstrom I in Schritt 39 im Rahmen der Blockabschaltung abgeschaltet. In einem anschließenden Schritt 40 wird dann der jeweilige Abschaltwert φ_S oder n_S rückjustiert, d.h. gegenläufig zu Schritt 36 verändert, so dass der Abstand der Vorabschaltposition x_A von der Anschlagposition x_E geringfügig vergrößert wird.
Anschließend wird das Verfahren wiederum beendet (Schritt 37).
Solange auch die in Schritt 38 geprüfte Bedingung nicht erfüllt (N) ist, springt der Verfahrensablauf zu Schritt 33 zurück.
Die beiden Schritte 33 und 38 werden während des Schließvorgangs also solange wiederholt, bis die Scheibe 2 entweder die Vorabschaltposition x_A oder die Anschlagposition x_E erreicht.
Durch das Zusammenspiel der Schritte 36 und 40 wird der jeweilige Abschaltwert φ_S oder n_S adaptiv optimiert, so dass einerseits die Vorabschaltposition x_A hinreichend an die Anschlagposition x_E angenähert wird, um eine aus Nutzersicht zufriedenstellende Abdichtung des Fensterschlitzes zu gewährleisten, andererseits aber ein hinreichender Abstand der Vorabschaltposition x_A zu der Anschlagposition x_E gewahrt bleibt und Blockabschaltungen somit weitgehend vermieden werden.
Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in Schritt 35 bereits bei einem einzelnen nachträglichen Schließbefehl C, also einem einzelnen Tastendruck, zur Anpassung des jeweiligen Abschaltwerts φ_S bzw. n_S oder zur Inkrementierung der beschriebenen Zählvariable zu Schritt 36 übergeleitet wird, wird bei einer alternativen Ausführung der Erfindung ein komplexeres Interaktionsmuster abgeprüft, bei dem der Fahrzeugnutzer innerhalb einer bestimmten Zeitspanne (von z.B. 1 min) mehrere (z.B. drei) Schließbefehle C auslösen muss, um gemäß Schritt 36 die Anpassung des jeweiligen Abschaltwerts φ_S bzw. n_S oder die Inkrementierung der beschriebenen Zählvariable zu bewirken.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
Bezugszeichenliste

1: Fensterheber
2: (Fenster-)Scheibe
3: Stellmotor
4: Stellmechanik
5: Stellweg
6: Dichtungseinlaufbereich
7: Dichtung
8: Oberkante
10: Controller
11: Drehstellungssensor
15: Bedientaste
30, 31: Schritt
33–40: Schritt
φ: Umdrehungswinkel
φ_S: Abschaltwert
n: Drehzahl
n_S: Abschaltwert
x: Stellposition
x_A: Abschaltposition
x_E: Anschlagposition
C: Schließbefehl
F: Verstellkraft
I: Motorstrom
O: Öffnungsbefehl
S_H: Pulssignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0910718 B1 [0007]

Claims

Steuerverfahren für eine einen Stellmotor (3) umfassende Stellvorrichtung (1) zum Verstellen eines entlang eines Stellwegs (5) bewegbaren Schließelements (2) eines Kraftfahrzeugs, – wobei zur Beendung eines Schließvorgangs das Schließelement (2) in einer Vorabschaltposition (x_A) angehalten wird, die einer den Stellweg (5) mechanisch begrenzenden Anschlagposition (x_E) entlang des Stellwegs (5) vorgelagert ist, und – bei dem die Vorabschaltposition (x_A) stärker an die Anschlagposition (x_E) angenähert wird, – wenn nach Beendung des Schließvorgangs eine mit einem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements (2) erfasst wird, oder – wenn bei einer Reihe von aufeinanderfolgenden Schließvorgängen bei einem vorgegebenen Anteil der Schließvorgänge nach Beendung des jeweiligen Schließvorgangs jeweils eine mit dem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements (2) erfasst wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, bei dem eine mit einer Stellposition (x) des Schließelements (2) korrelierte Betriebsgröße (φ) der Stellvorrichtung (1) erfasst wird, und bei dem das Erreichen der Vorabschaltposition (x_A) daran erkannt wird, dass die Betriebsgröße (φ) oder eine hieraus ableitete Größe einen vorgegebenen Abschaltwert (φ_S) erreichen oder überschreiten.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, bei dem eine von dem Stellmotor (3) auf das Schließelement (2) ausgeübte Verstellkraft (F) oder eine hiermit korrelierte Größe (n) erfasst werden, und bei dem das Erreichen der Vorabschaltposition (x_A) daran erkannt wird, dass die Verstellkraft (F) oder die damit korrelierte Größe (n) einen vorgegebenen Abschaltwert (n_S) erreichen oder überschreiten.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem als Interaktionsmuster für die stärkere Annäherung der Vorabschaltposition (x_A) an die Anschlagposition (x_E) die Vornahme einer bestimmten Anzahl von Bedienereignissen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne vorgegeben ist.
Stellvorrichtung (1) für ein entlang eines Stellwegs (5) bewegbares Schließelement (2) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stellmotor (3) zur Verstellung des Schließelements (2), mit einem Controller (10) zur Steuerung des Stellmotors (3) und mit einem Befehlsgeber (15) zur Erfassung einer Nutzerinteraktion und zur Erzeugung eines korrespondierenden Schließbefehls (C) für den Controller (10), wobei der Controller (10) dazu eingerichtet ist, – zur Beendung eines Schließvorgangs das Schließelement (2) in einer Vorabschaltposition (x_A) anzuhalten, die einer den Stellweg (5) mechanisch begrenzenden Anschlagposition (x_E) entlang des Stellwegs (5) vorgelagert ist, und – die Vorabschaltposition (x_A) stärker an die Anschlagposition (x_E) anzunähern, – wenn mittels des Befehlsgebers (15) nach Beendung des Schließvorgangs eine mit einem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements (2) erfasst wird, oder – wenn mittels des Befehlsgebers (15) bei einer Reihe von aufeinanderfolgenden Schließvorgängen bei einem vorgegebenen Anteil der Schließvorgänge nach Beendung des jeweiligen Schließvorgangs jeweils eine mit dem vorgegebenen Interaktionsmuster übereinstimmende Nutzerinteraktion zum Schließen des Schließelements (2) erfasst wird.
Stellvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei der Controller (10) dazu eingerichtet ist, eine mit einer Stellposition (x) des Schließelements (2) korrelierte Betriebsgröße (φ) zu erfassen, und das Erreichen der Vorabschaltposition (x_A) daran zu erkennen, dass die Betriebsgröße (φ) oder eine hieraus ableitete Größe einen vorgegebenen Abschaltwert (φ_S) erreichen oder überschreiten.
Stellvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei der Controller (10) dazu eingerichtet ist, eine von dem Stellmotor (3) auf das Schließelement (2) ausgeübte Verstellkraft (F) oder eine hiermit korrelierte Größe (n) zu erfassen, und das Erreichen der Vorabschaltposition (x_E) daran zu erkennen, dass die Betriebsgröße (φ) oder eine hieraus ableitete Größe (n) einen vorgegebenen Abschaltwert (n_S) erreichen oder überschreiten.
Stellvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei in dem Controller (10) als Interaktionsmuster für die stärkere Annäherung der Vorabschaltposition (x_A) an die Anschlagposition (x_E) das Auftreten einer bestimmten Anzahl von Schließbefehlen (C) innerhalb einer bestimmten Zeitspanne vorgegeben ist.