DE102017111138A1

DE102017111138A1 - Leistungsoptimierer für Leistungsverschlussplattensystem

Info

Publication number: DE102017111138A1
Application number: DE102017111138.7A
Authority: DE
Inventors: Gregory James Grudzinski; Greg Alan Conner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2017-11-30
Also published as: MX2017006325A; US20170342758A1; US10094159B2; CN107444310B; CN107444310A

Abstract

Ein Leistungsoptimierungssystem für Leistungsverschlussplatten beinhaltet ein Verschlussplatten-Leistungsaktuatorsystem, das mindestens einen Motor umfasst, der betriebsmäßig mit einem hubunterstützenden Element und einem Verschlussplatten-Gewichtsausgleichselement verbunden ist. Eine Steuerung ist konfiguriert, mindestens einen optimalen elektrischen Stromverbrauch für das Leistungsaktuatorsystem gemäß einer oder mehreren Eingaben, die sich mindestens auf eine Fahrzeugumgebungstemperatur und -neigung beziehen, zu bestimmen. Ein oder mehrere Sensoren sind zum Bereitstellen der einen oder der mehreren Eingaben bereitgestellt. Die Steuerung kann ferner auch konfiguriert sein, eine Fahrzeugbatteriespannungsbedingungseingabe zum Berechnen des optimalen Stromverbrauchs entsprechend der Umgebungsbedingungen zu empfangen, um den Leistungsaktuatorsystemmotor effizient zu steuern. Verfahren zum Modellieren/Optimieren des geeigneten elektrischen Stromverbrauchs für Leistungsverschlusssysteme, die bei variierenden Spannungs-, Temperatur- und Klassenbedingungen in Bezug auf ein Fahrzeug betrieben werden, oder für andere ähnliche Mechanismen werden auch beschrieben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Leistungsverschlussplattensysteme für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die Offenbarung einen Leistungsoptimierer für eine Leistungsverschlussplatte, wobei das System auf Bedingungen von Neigungs- und/oder Temperaturextremen reagiert, um den Betrieb und die Geschwindigkeit eines Leistungsaktuator- und hubunterstützenden Mechanismus zu planen und/oder zu modifizieren. Durch das beschriebene System kann einem übermäßigen elektrischen Stromverbrauch des Leistungsaktuator-/hubunterstützenden Mechanismus aufgrund von Sensoreingaben zuvorgekommen werden, und der Stromverbrauch kann minimiert werden, wobei die Leistung für eine längere Lebensdauer der Komponenten und schnellere Produktentwicklung verbessert wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es ist bekannt, Fahrzeuge mit durch Leistung versorgten Verschlussplatten wie Ladeklappen, Kofferraumdeckeln, Seitentüren, Heckklappen, bewegbarem Glas, Hauben, Raumabdeckungen und anderem auszustatten. Diese leistungsunterstützten Verschlussplatten können durch eine Anzahl von Mechanismen betrieben werden, einschließlich, ohne jedoch eine Begrenzung zu setzen, den Verschlussklappen zugeordneter Schlüsselanhängerschalter, Amaturenbrettschalter, Ladeklappenschalter, Bewegungssensoren, sprachgesteuerter Sensoren und anderem. Typische leistungsgesteuerte Verschlussplatten beinhalten einen Leistungsaktuator wie einen Motor und ein Getriebe, das ausreichend Drehmoment bereitstellt, um die Verschlussplatte zwischen einer offenen und einer geschlossenen Konfiguration zu bewegen. Andere übliche leistungsgesteuerte Systeme beinhalten pneumatische Zylinder oder Hydrauliksysteme mit motorbetriebenen Fluidpumpen und nicht mit Leistung versorgte mechanische Unterstützungskomponenten, die in Zusammenhang mit einem eigenständigen mit Leistung versorgten Motor oder Aktuator arbeiten.
Es ist auch bekannt, hubunterstützende Mechanismen für leistungsgesteuerte Verschlussplatten bereitzustellen. Derartige hubunterstützende Mechanismen beinhalten Torsionsstäbe, Torsionsfedern, Luftfederzylinder, Spannfedern, Gewichtsausgleichsstreben und anderes. Hubunterstützende Mechanismen reduzieren die Last auf den Leistungsaktuator, die verwendet wird, um die Verschlussplatte zwischen der offenen und der geschlossenen Konfiguration zu bewegen.
Außerdem ist es bekannt, programmierbare leistungsunterstützte Verschlussplatten bereitzustellen. Beispielsweise eine Höhe, bis zu der eine Leistungsverschlussplatte wie ein Kofferraumdeckel oder eine Ladeklappe vorprogrammiert oder vorbestimmt sein kann, um zu vermeiden, dass die Platte an eine darüberliegende niedrige Oberfläche wie ein Dach einer Parkgarage oder dergleichen anstößt. Darüber hinaus ist bekannt, eine „Halt und Warten“-Funktion bereitzustellen, wodurch die Leistungsverschlussplatte manuell oder automatisch, zum Beispiel durch einen Sensor, angehalten werden kann, um während eines Öffnungs- oder Schließvorgangs Kontakt mit einem Hindernis zu vermeiden. Ein repräsentatives System, das eine derartige „Halt und Warten“-Funktion bereitstellt, wird im US-Patent mit der Nummer 7.547.058 beschrieben, dessen gesamte Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen ist.
Es ist bekannt, dass extreme Temperaturen und Neigungen (d. h. eine aufwärtige oder abwärtige Ausrichtung eines Fahrzeugs oder der Winkel, in dem das Fahrzeug in Bezug auf eine horizontale Ebene ausgerichtet ist) die Leistung von Leistungsverschlussplatten beeinflussen. Bei derartigen Bedingungen erhöht sich das für den leistungsunterstützenden Mechanismus benötigte Drehmoment und damit erhöht sich gleichermaßen der durch den Leistungsaktuator benötigte elektrische Stromverbrauch. Wenn zum Beispiel ein Fahrzeug auf ebenem Grund und/oder bei normaler Umgebungstemperatur positioniert wird, muss ein leistungsgesteuerter Mechanismus eine bestimmte Menge von Öffnungs-/Schließdrehmoment oder -kraft und -abbremsung aufbringen, um die Verschlussplatte zwischen einer offenen und einer geschlossenen Konfiguration zu bewegen. Bei einer Neigung, bei der das Fahrzeug abwärts geneigt ist, muss die Verschlussplatte „bergauf“ gezogen werden, um die Platte zu schließen, und eine erhöhte Menge an Drehmoment oder Kraft wird benötigt. Bei einer Neigung, bei der das Fahrzeug aufwärts geneigt ist, wird eine zusätzliche dynamische Abbremsung oder Kraft benötigt, um eine Überbeanspruchung der Verschlussplatte während des Öffnens zu verhindern. Elektrische Systeme werden bei niedrigen Temperaturen effizienter und können damit bei einem im Vergleich zu höheren Temperaturen verringerten Stromverbrauch betrieben werden.
Bei programmierbaren leistungunterstützten Verschlussplatten-Mechanismen muss das Potential für extreme Temperaturen und Neigungen bei der Programmierung berücksichtigt werden, d. h. die Programmierung muss konfiguriert sein, derartige potentielle extreme Neigungen und/oder Temperaturen zu kompensieren. Übliche programmierbare leistungsunterstützte Verschlussplatten müssen durch Versuch und Irrtum programmiert sein und versuchen, alle Bedingungen von Spannung, Temperatur, Neigung, Last auf die Klappe (zum Beispiel Schnee) unter Verwendung einer einzelnen Leistungssensorkalibrierung über die Steuerung der Betriebsgeschwindigkeit des hubunterstützenden Mechanismus, zum Beispiel einer Strebe, zu erfüllen. Derartige übliche Systeme können Variationen bei den Betriebsbedingungen, zum Beispiel extreme Spannungen, Temperaturen, Neigungen, Lasten auf die Klappe etc., nicht automatisch ausgleichen, wodurch das für den Leistungsmechanismus benötigte Drehmoment und damit der für den Leistungsaktuator benötigte elektrische Stromverbrauch zum Betreiben der Verschlussplatte im Wesentlichen negativ beeinflusst werden. Ein allgemeiner Ansatz zum Betreiben eines Leistungverschlusssystems muss normalerweise Strom verwenden, der höher als nötig ist, da diese Systeme nicht den Vorteil aufweisen, für die spezifischen Betriebsbedingungen angepasst zu sein, was die Lebensdauer der Komponenten negativ beeinflusst.
Um dieses und weitere Probleme zu lösen, betrifft die vorliegende Offenbarung ein Leistungsoptimierungssystem für eine Leistungsverschlussplatte. Das System ist konfiguriert, sich an die extremen Bedingungen von Spannung, Temperatur und Neigung anzupassen, und reagiert auf solche Bedingungen durch Ändern der Geschwindigkeit des hubunterstützenden Mechanismus, durch Anpassen der zum Liefern einer optimierten Spannung und Stromstärke benötigten Leistung, die die Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit der Verschlussplatte steuert, um trotz extremer Bedingungen eine effiziente Funktion zu erreichen. Ein derartiges intelligentes System, das die Umweltdatenerfassung aufweist, würde eine Implementierung zum Beispiel eines SCHNEELAST-Modus oder anderer spezifischer Bedingungen, bei denen besondere Betriebsleistungsparameter benötigt werden, ermöglichen.
KURZDARSTELLUNG
In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Zielen und Vorteilen, wird in einem Aspekt der Offenbarung ein Leistungsoptimierungssystem für eine Verschlussplatte beschrieben, das ein Verschlussplatten-Leistungsaktuatorsystem einschließlich mindestens eines Motors, der betriebsmäßig mit einem Hubelement verbunden ist, umfasst. Ferner kann ein Verschlussplatten-Gewichtsausgleichselement beinhaltet sein. Eine Verschlussplatten-Leistungsaktuatorsystemsteuerung wird bereitgestellt, die konfiguriert ist, einen optimalen elektrischen Stromverbrauch für das Leistungsaktuatorsystem gemäß einer oder mehreren Eingaben, die sich mindestens auf eine Fahrzeugspannung, -umgebungstemperatur und -neigung beziehen, zu bestimmen. Ein oder mehrere Sensoren zum Bereitstellen der einen oder mehreren Eingaben, die sich mindestens auf die Fahrzeugspannung, -umgebungstemperatur und -neigung beziehen, werden bereitgestellt.
In Ausführungsformen sind ein oder mehrere Sensoren im oder am Fahrzeug und/oder entfernt vom Fahrzeug angeordnet. In Ausführungsformen kann die Steuerung ferner konfiguriert sein, eine Fahrzeuginnen-/Fahrzeugaußentemperatur, eine Fahrzeug- und/oder Verschlussplattenneigung und eine Batteriespannungszustands-/Batteriespannungspegeleingabe vor Bereitstellen des bestimmten optimalen elektrischen Stromverbrauchs für den Leistungsaktuatorsystemmotor und wahlweise für andere Hilfskomponenten, wie zum Beispiel einen Verschlussverriegelungsanziehmechanismus oder einen Fensterheber, zu empfangen.
In Ausführungsformen können hubunterstützende Elemente eigenständig oder eines oder mehrere von einer federbetätigten Strebe, einem Torsionsstab, einer Torsionsfeder und einer Gas-/mechanischen Federstrebe sein. Das Gewichtsausgleichselement kann eines oder mehrere von einer federbetätigten Strebe, einem Torsionsstab, einer Gas-/mechanischen Federstrebe oder (ein) andere(r) mit Leistung versorgte(r) Aktuator(en), der/die ein Zwischenanschlagsventil enthalten kann/können, oder eine mechanische Anschlagsvorrichtung sein, um zum Erreichen eines Gewichtsausgleichs während des Schwenks der Verschlussplatte beizutragen. Die Verschlussplatte kann eines von einer Ladeklappe, einem Kofferraumdeckel, einer Raumabdeckung, einer Haube, einer Tür, einer beweglichen Glasplatte und einer Heckklappe sein.
In einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Optimieren des elektrischen Stromverbrauchs eines Leistungsverschlusssystems für ein Fahrzeug beschrieben, das Bereitstellen eines Verschlussplatten-Leistungsaktuatorsystems umfasst, das mindestens einen Motor, der betriebsmäßig mit oder eigenständig von einem hubunterstützenden Element und einem gewichtsausgleichenden Element verbunden ist, und eine Steuerung umfasst, die konfiguriert ist, mindestens einen optimalen elektrischen Stromverbrauch für das Leistungsaktuatorsystem gemäß einer oder mehrerer Eingaben, die sich mindestens auf eine Fahrzeugspannung, -umgebungstemperatur und -neigung beziehen, zu bestimmen. Anschließend wird der bestimmte optimale elektrische Stromverbrauch für den Leistungsaktuatorsystemmotor durch ein der Steuerung betriebsmäßig zugeordnetes Modul bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet Bereitstellen eines oder mehrerer Sensoren zum Bereitstellen der einen oder mehreren Eingaben, die sich mindestens auf eine Fahrzeugspannung, -umgebungstemperatur und -neigung beziehen. Die Sensoren können in oder am Fahrzeug oder der Steuerung angeordnet sein, oder sie können vom Fahrzeug entfernt angeordnet sein, zum Beispiel eine tragbare Vorrichtung, die mit der Steuerung durch ein verdrahtetes oder ein drahtloses Mittel kommuniziert.
In Ausführungen steuert das Modul das Leistungsaktuatorsystem mittels Pulsbreitenmodulation. In Ausführungen kann das Verfahren ferner einen Schritt des Empfangens einer Fahrzeugbatteriespannungs-, Temperatur- und Neigungsbestimmungseingabe durch die Steuerung vor dem Bereitstellen des optimalen elektrischen Stromverbrauchs für den Leistungsaktuatorsystemmotor beinhalten.
In der folgenden Beschreibung werden Ausführungen der offenbarten Leistungsverschlussplatte, der Leistungsoptimierungssysteme und -verfahren gezeigt und beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass die Systeme und Verfahren zu anderen, unterschiedlichen Ausführungsformen in der Lage sind und ihre mehreren Details zur Modifikation in verschiedenen, offensichtlichen Aspekten in der Lage sind, ohne jeweils von den Vorrichtungen und Verfahren wie in den folgenden Ansprüchen dargelegt und beschrieben abzuweichen. Dementsprechend sollten die Zeichnungen und Beschreibungen als veranschaulichend und nicht als restriktiv angesehen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten, hier aufgenommenen und einen Teil der Beschreibung bildenden Zeichnungsfiguren veranschaulichen mehrere Aspekte der offenbarten Leistungsoptimierer für Leistungsverschlussplattensysteme und -verfahren und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, bestimmte Prinzipien dieses Aufbaus zu erläutern. In der Zeichnung:
stellt 1 ein Fahrzeug einschließlich einer gewichtsausgeglichenen leistungsunterstützten Ladeklappe dar;
stellt 2 ein Steuerungssystem für die gewichtsausgeglichene leistungsunterstützte Ladeklappe von 1 dar; und
stellt 3 in Form eines Flussdiagramms ein Steuerungsschema für das Steuerungssystem von 2 dar.
Nachstehend erfolgt eine detaillierte Bezugnahme auf Ausführungsformen der offenbarten Leistungsoptimierungssysteme und -verfahren für Leistungsverschlussplatten, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungsfiguren veranschaulicht sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Vorläufig werden die offenbarten Leistungsoptimierungssysteme und -verfahren für Leistungsverschlussplatten hierin vorrangig im Kontext einer leistungsgesteuerten Fahrzeugladeklappe beschrieben. Es ist jedoch ohne Weiteres ersichtlich, dass die Systeme und Verfahren in gleicher Weise für jegliche Leistungsverschlussplatten wie ein Kofferraumdeckel, eine Raumabdeckung, eine Heckklappe, eine bewegliche Glasplatte und anderes gelten. Daher ist dieser Teil der Offenbarung nicht als einschränkend aufzufassen.
Wie oben dargelegt und in Bezug auf 1, ist es bekannt, ein Fahrzeug 100 bereitzustellen, das eine schwenkbare Ladeklappe 102 beinhaltet, die in einer geschlossenen Position mit einem Fahrzeugtürrahmen 104 und einer Verriegelung (nicht dargestellt) in Eingriff steht und die sich in eine offene Position wie in 1 gezeigt hebt, um Zugang zu einem Teil des Fahrzeuginneren wie einem Ladebereich 106 zu ermöglichen.
Ein Leistungsaktuatorsystem 108 beinhaltet einen Motor 110, der die Ladeklappe 102 zur Bewegung zwischen der offenen Position wie in 1 gezeigt und einer geschlossenen Position (siehe Pfeil A) antreibt. Das Fahrzeug 100 kann ferner einen motorisierten Anziehschließer oder -riegel 111 zum Eingreifen mit einem zusammenwirkenden Türrahmenriegel oder -schließer (nicht dargestellt) beinhalten. In der dargestellten Ausführungsform ist ein hubunterstützender Mechanismus beinhaltet, der eine Leistungsstrebe 112 und eine oder mehrere feder- oder gasbetriebene Gewichtsausgleichsstreben 114 oder alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere motorbetriebene federgewichtsausgeglichene Streben in der gleichen relativen Position umfasst. Bekanntermaßen ist die Leistungsstrebe 112 betriebsmäßig dem Motor 110 zugeordnet und dreht die Ladeklappe 102 um schwenkbare Befestigungspunkte zwischen der offenen und der geschlossenen Position. Die Gewichtsausgleichsstrebe(n) 114 dient/dienen dazu, die Ladeklappe 102 zwischen der offenen und der geschlossenen Position zu halten oder auszugleichen, wodurch das Drehmoment und der elektrische Stromverbrauch, die der Motor 110 zum Öffnen und Schließen der Ladeklappe benötigt, verringert werden.
Wie ersichtlich, gelten die offenbarten Leistungsoptimierungssysteme und -verfahren für Leistungsverschlussplatten in gleicher Weise für andere leistungsgesteuerte Verschlusssysteme, zum Beispiel dual angetriebene Systeme (nicht dargestellt), die ein Paar von Leistungsstreben zusätzlich zu oder anstelle von einer oder mehreren Gewichtsausgleichsstreben 114 oder eine oder mehrere motorbetriebene Federgewichtsausgleichsstreben in der gleichen relativen Position beinhalten. Während sich wie dargestellt der Motor 110 außerhalb der Leistungsstrebe 112 befindet, ist es auch bekannt, einen Motor bereitzustellen, der sich innerhalb einer linearen Leistungsstrebe 112 oder einer Gewichtsausgleichsstrebe 114 befindet. In gleicher Weise wird die Verwendung von anderen hubunterstützenden Mechanismen in Betracht gezogen, einschließlich, jedoch ohne eine Begrenzung zu setzen, mit Leistung versorgter Systeme, Torsionsfedern, Torsionsstäben, mechanischer Federstreben, Gas-/mechanischer Federstreben und anderem. Eine Verwendung der offenbarten Leistungsoptimierungssysteme und -verfahren für Leistungsverschlussplatten mit allen derartigen alternativen leistungsgesteuerten Verschlusssystemen wird in Betracht gezogen.
Wie in 2 dargestellt, ist eine Steuerung 200 betriebsmäßig mit dem Leistungsaktuatorsystem 108 verbunden und steuert eine Zufuhr von elektrischem Strom an den Motor 110. Die Steuerung 200 kann der Steuerung des Leistungsaktuatorsystems 108 gewidmet sein oder kann Teil eines anderen Systems des Fahrzeugs 100 sein. Die Steuerung 200 ist konfiguriert, eine Vielzahl von Eingaben von einem oder mehreren dem Fahrzeug 100 zugeordneten Sensoren und von weiteren Fahrzeugsystemen zu empfangen. In einer Ausführungsform empfängt die Steuerung 200 Eingaben von mindestens einem oder mehreren Temperatursensoren 202 und einem oder mehreren Fahrzeugneigungssensoren 204. In weiteren Ausführungsformen wird eine entfernte Bereitstellung von Eingaben in Betracht gezogen, zum Beispiel über entfernte Quellen 205 wie Satelliten- oder GPS-Systeme, die Eingaben bezüglich Temperatur, Wetter, Höhe, Lage/Ort, etc. bereitstellen. Geeignete Temperatursensoren 202, Fahrzeugneigungssensoren 204 und entfernte Quellen 205 beinhalten, ohne eine Begrenzung zu setzen, zugeordnete Temperatursensoren und Beschleunigungsmesser-basierte Neigungssensoren bekannter Bauart, wobei die Daten über den Fahrzeug-Controller-Area-Network(-LIN)(-CAN)-Bus abgerufen werden. In weiteren Ausführungsformen wird ein Temperaturkreiselsensor bekannter Bauart bereitgestellt, der sowohl Umgebungstemperaturdaten als auch Neigungsdaten bereitstellt. In weiteren Ausführungsformen werden einer Motorsteuerungseinheit(-ECU)-Baugruppe zugeordnete Sensoren für Temperatur (innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs) und Fahrzeugneigung verwendet. In weiteren Ausführungsformen werden Eingaben von aus der Ferne stammenden Daten in Betracht gezogen, einschließlich aus der Ferne stammende Umgebungstemperaturdaten aus entfernten Quellen 205.
In weiteren Ausführungsformen empfängt die Steuerung 200 auch Eingaben von einem oder mehreren von einem Batteriespannungssensor 206, einem Verschlussplattensystem mit programmierbarer Höhe 208 und einem Motorenpulsbreitenmodulations(-PWM)-Modul 210.
Die Steuerung 200 verwendet die oben beschriebenen Eingaben, um das Verhalten und die Leistung des Leistungsaktuatorsystems 108/-motors 110 ständig zu kontrollieren, um einen elektrischen Stromverbrauch durch das Leistungsaktuatorsystem zu steuern. Dies wird in Form eines Flussdiagramms in 3 dargestellt. Wie dargestellt, wird in Schritt 300 ein Prozess des Bewegens einer Ladeklappe 102 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Konfiguration eingeleitet. Bei Schritt 302 empfängt die Steuerung 200 Temperaturdaten von einem Temperatursensor 202 und/oder einer entfernten Quelle 205. In einer Ausführungsform modifiziert die Steuerung 200 das Verhalten des Leistungsaktuatorsystems 108 je nachdem, ob die Temperatur der Umgebung, extremer Kälte (in einer Ausführungsform 30 °C oder weniger) oder extremer Wärme (80 °C oder mehr) entspricht. In dieser Ausführungsform ist die Temperatur eine kontinuierliche Variable.
Bei Schritt 304 empfängt die Steuerung 200 Fahrzeugneigungsdaten von einem Neigungssensor 204. In einer Ausführungsform modifiziert die Steuerung 200 das Verhalten des Leistungsaktuatorsystems 108 je nachdem, ob sich das Fahrzeug 100 auf ebenem Boden, d. h. im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Ebene, in einer „aufwärtigen“ Ausrichtung von +30 % oder mehr von der horizontalen Ebene oder in einer „abwärtigen“ Ausrichtung von –30 % oder mehr von der horizontalen Ebene befindet. In dieser Ausführungsform ist die Fahrzeugneigung eine kontinuierliche Variable.
Wahlweise empfängt bei Schritt 306 die Steuerung 200 Fahrzeugbatteriespannungsdaten von einem Spannungssensor 206 und bestimmt, ob die Spannung innerhalb vordefinierter Betriebsgrenzen (Schritt 308) liegt. Falls dies nicht der Fall ist, wird der Prozess bei Schritt 310 beendet und es wird wahlweise ein Signal an einen Benutzer wie den Fahrer des Fahrzeugs 100 gesendet, das anzeigt, dass die Batteriespannung nicht ausreicht, um das Leistungsaktuatorsystem 108 zu betreiben. Falls dies der Fall ist, wird der Prozess des Bewegens der Verschlussplatte eingeleitet (Schritt 312). Bei Schritt 314 berechnet die Steuerung 200 optimale Betriebsparameter für das Leistungsaktuatorsystem 108 gemäß mindestens der oben beschriebenen Temperatur- und Fahrzeugneigungseingaben, und wahlweise für weitere der mehreren oben beschriebenen Eingaben.
In einer Ausführungsform ist die Steuerung 200 konfiguriert, eine multiple lineare Regressionsanalyse anzuwenden, um gleichzeitig Gleichungen mit multiplen kontinuierlich variablen Eingaben und multiplen kontinuierlich variablen Antworten zu lösen. Durch Einbringen derartiger multipler Eingaben/multipler Antworten wird eine Optimierungsroutine multipler Antworten bereitgestellt, die eine Bestimmung optimalen elektrischen Stromverbrauchs durch Komponenten des Leistungsaktuatorsystems 108, wie zum Beispiel des Motors 110 und/oder des Schließ-/Verriegelungsmotors 111 gemäß den multiplen Eingaben wie oben beschrieben ermöglicht. Wie beschrieben, beinhalten die Eingaben mindestens Temperatur und Fahrzeugneigung, können aber auch eines oder mehrere von Batteriespannung, vorbestimmter Öffnungshöhe der Verschlussplatte, Motorenpulsbreitenmodulation und anderem enthalten. Die Antworten können eines oder mehrere von elektrischem Stromverbrauch, Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit der Verschlussplatte und hindernde Kräfte enthalten.
Eine repräsentative Analyse für eine Optimierungsroutine multipler Antworten für das Bestimmen des optimalen Betriebs eines Modul-gesteuerten oder Mikrocomputer-gesteuerten Verschlussplatten-Leistungsaktuatorsystems soll nun erörtert werden. Die Analyse bestimmt Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Faktoren und verwendet diese Wechselwirkungen, um die nutzbare Lebensdauer von Komponenten durch Verringern des elektrischen Stromverbrauchs bei Hauptkomponenten wie dem Motor 110 zu optimieren. Das liegt daran, dass ein hoher elektrischer Stromverbrauch bekanntermaßen elektromechanischen Systemverschleiß und vorzeitigen Komponentenausfall aufgrund von Überstrombedingungen, Wärme und induzierten mechanischen Verschleißerscheinungen verursacht.

Die in untenstehender Tabelle 1 dargestellte analysierte Probe beinhaltet eine Reihe von Temperatureingaben (–30 °C versus 20 °C), Fahrzeugneigungen (30 % Gefälle versus 30 % Steigung) und Fahrzeugbatteriespannungen (10 V versus 12 V). Andere unten dargestellte Analysen vergleichen Temperatureingaben von 50 °C und Fahrzeugbatteriespannungen von 16 V. TABELLE 1. Eine Modellbeschreibung, die von einer Multiplen Linearen Regressionsanalyse zur Bestimmung eines optimalen Leistungsaktuatorsystembetriebs erstellt wurde.

BEZEICHNUNG	Koeff.	SF-Koeff.	T	P-Wert
Konstante	105,415	0,0340	310,29	0,000

Temperatur
–30 °C	–34,1704	0,4805	–71,12	0,000
20 °C	7,3407	0,4805	15,28	0,000

Neigung
30 % Gefälle	21,7407	0,4805	45,25	0,000
30 % Steigung	–19,2148	0,4805	–39,99	0,000

Spannung (an der Quelle)
10 V	–7,1037	0,4805	–14,79	0,000
12 V	–3,3704	0,4805	–7,01	0,000

S = 3,94734, R-Sq = 98,91 %, R-Sq (angepasst) = 98,64 %, wobei R-Sq (angepasst) ein Bestimmungskoeffizient ist, d. h. ein Wert, der zeigt, in welchem Maße eine beobachtete Variation bei den Antworten durch die Hauptfaktoren Temperatur, Fahrzeugneigung und Spannung erklärt wird (100 % = Maximum); ein Koeffizient mit einem P-Wert von weniger als 0,05 ist signifikant; Koeff. = Koeffizient; SF = Standardfehler; und S = geschätzte Standardabweichung.
Für eine Temperatur von –30 °C und ein 30%-iges Gefälle ist die Berechnung die folgende:
95,4 Kraft (N) = 105,4 – 34,17 × (–30 °C) + 21,7 × (30 % Gefälle) – 7,103 × (10 V), Dies kann mit der Geschwindigkeit oder Ampere korreliert werden, da sie direkt proportional sind.
Für eine Temperatur von 20 °C und eine 30%-ige Steigung ist die Berechnung die folgende:
97 Kraft (N) = 105,4 + 7,34 × (20 °C) – 19,21 × (30 % Steigung) – 3,37 × (12 V), Kraft ist mit Geschwindigkeit und Ampere korreliert.
Wie durch die beschriebene Analyse ersichtlich ist, kann der optimale elektrische Stromverbrauch für bestimmte Umweltbedingungen durch die Steuerung 200 bestimmt werden und an das Leistungsaktuatorsystem 108 gemäß verschiedener Eingaben von Temperatur, Fahrzeugneigung und Batteriespannung geliefert werden. Dieser bestimmte elektrische Stromverbrauch kann durch jedes geeignete Mittel an das Leistungsaktuatorsystem 108 geliefert werden, zum Beispiel durch einen Motor 110, der durch ein Pulsbreitenmodulationsmodul angetrieben wird.

Das allgemeine lineare Regressionsmodul für diesen Prozess ist einzigartig, da der P-Wert für die Wechselwirkungsgruppen in der Spalte „Quelle“ (siehe untenstehende Tabelle 2) zeigt, dass der größte Teil der Gruppen als signifikant angesehen wird, das heißt, es gibt keinen Null-Koeffizienten. Das bedeutet, dass diese Faktoren verwendet werden können, um den vorhergesagten Wert mit einer hohen Sicherheit zu berechnen. Wie dargestellt, beträgt der Bestimmungskoeffizient 98 %, und somit erklärt das Modell 98 % der Variation in den gemessenen Daten. Da mehr Vorhersageeinheiten verwendet werden können, ist diese Analyse hochempfindlich gegenüber diesen Variablen und somit kann letztendlich eine genauere Steuerung der elektromechanischen Komponenten erfolgen. Dies ermöglicht letztendlich eine sehr schnelle Feineinstellung der Prozesse für eine längere Lebensdauer der Komponenten aufgrund von geringerem unnötigen elektrischen Verschleiß. Vorteilhafterweise eliminiert das Modell bestimmte Variablen (50 °C, ebenerdig und Batteriespannung bei 16 V), was die Anzahl der Prozessfaktorenpegel, die benötigt werden, um das Modell für ähnliche Leistungsaktuatorsysteme präzise zu entwickeln, weiter vereinfacht. Wie ersichtlich, kann dieses Modell verwendet werden, um eine geeignete Nachschlagetabelle von optimalen elektrischen Stromverbrauchswerten für bestimmte Umweltbedingungen zum Zugriff durch die Steuerung 200 zu entwickeln. Tabelle 2. Allgemeines lineares Modell. Allgemeines lineares Modell: 8N-Schließkraft, 6N-Schließkraft in Abhängigkeit von Temperature, Neigung, ...

Faktor	Typ	Pegel	Werte
Temperatur	feststehend	3	–30 °C, 20 °C, 50 °C
Neigung	feststehend	3	abwärts, aufwärts, ebenerdig
Spannung (bei Zufuhr)	feststehend	3	10 V, 12 V, 16 V

Varianzanalyse für 8N-Schließkarft 1° Varianzanalyse für 8N-Schließkraft 1° (N), unter Verwendung von angepasster SS für Tests

Quelle	DF	Seq. SS	Ang. SS	Ang. MS	F
Temperatur	2	68035,1	68035,1	34017,6	802,72
Neigung	2	33798,5	33798,5	16899,3	398,78
Spannung (bei Zufuhr)	2	18727,2	18727,2	9363,6	220,96
Temperatur·Neigung	4	9758,7	9758,7	2439,7	57,57
Temperatur·Spannung (bei Zufuhr)	4	2097,5	2097,5	524,4	12,37
Neigung·Spannung (bei Zufuhr)	4	728,9	728,9	182,2	4,30
Temperatur·Neigung·Spannung (bei Zufuhr)	8	7200,6	7200,6	900,1	21,24
Fehler	108	4576,8	4576,8	42,4
Gesamt	134	144923,3

Quelle	P
Temperatur	0,000
Neigung	0,000
Spannung (bei Zufuhr)	0,000
Temperatur·Neigung	0,000
Temperatur·Spannung (bei Zufuhr)	0,000
Neigung·Spannung (bei Zufuhr)	0,003
Temperatur·Neigung·Spannung (bei Zufuhr)	0,000
Fehler
Gesamt

Tabelle 3 ist eine typische Tabelle für Varianzanalyse (ANOVA), die die Anzahl von Schlüsselbezeichnungen oder Vorhersageeinheiten, Koeffizienten, Standardabweichung der Koeffizienten, T-Wert und P-Werte darstellt. Die niedrigen P-Werte zeigen an, dass die Koeffizienten nicht Null sind und beim Berechnen der obenstehenden Gleichungen für Kraft, Geschwindigkeit oder Stromstärke signifikant sind. Tabelle 3. Repräsentative ANOVA-Analyse. Lineares Modell:

S = 3,94734	R-Sq = 98,91 %	R-Sq (ang.) = 98,64 %
Bezeichnung		Koeff.	SF-Koeff.	T	P
Konstante		105,415	0,340	310,29	0,000
Temperatur
–30 °C		–34,1704	0,4805	–71,12	0,000
20 °C		7,3407	0,4805	15,28	0,000
Neigung
Abwärts		21,7407	0,4805	45,25	0,000
Aufwärts		–19,2148	0,4805	–39,99	0,000
Spannung (an der Quelle)
10 V		–7,1037	0,4805	–14,79	0,000
12 V		–3,3704	0,4805	–7,01	0,000
Temperatur·Neigung
–30 °C	Abwärts	3,1481	0,6795	4,63	0,000
–30 °C	Aufwärts	0,2370	0,6795	0,35	0,728
20 °C	Abwärts	–1,2963	0,6795	–1,91	0,059
20 °C	Aufwärts	7,2593	0,6795	10,68	0,000
Temperatur·Spannung (an der Quelle)
–30 °C	10 V	–4,4074	0,6795	–6,49	0,000
–30 °C	12 V	–5,8074	0,6795	–8,55	0,000
20 °C	10 V	2,5481	0,6795	3,75	0,000
20 °C	12 V	2,7481	0,6795	4,04	0,000
Neigung·Spannung (an der Quelle)
Abwärts	10 V	–6,5185	0,6795	–9,59	0,000
Abwärts	12 V	–4,0519	0,6795	–5,96	0,000
Aufwärts	10 V	3,7037	0,6795	5,45	0,000
Aufwärts	12 V	1,3704	0,6795	2.02	0,046
Temperatur·Neigung·Spannung (an der Quelle)
–30 °C	Abwärts 10 V	–8,5037	0,9609	–8,85	0,000
–30 °C	Abwärts 12 V	–11,1037	0,9609	–11,56	0,000
–30 °C	Aufwärts 10 V	0,1407	0,9609	0,15	0,884
–30 °C	Aufwärts 12 V	3,3407	0,9609	3,48	0,001
20 °C	Abwärts 10 V	4,4741	0,9609	4,66	0,000

Auch hier hat das Modell die hohe Temperatur von 50 °C, die ebenerdige Neigung und die hohe Spannung von 16 V eliminiert. Dies bedeutet, dass diese Parameter letztendlich aus der Analyse und zukünftigen parameterdefinierenden Versuchsanordnungen eliminiert werden können, was ferner den Aufwand an Zeit, Arbeit und Ressourcen im Entwicklungsprozess des Steuerungsmodells verringert.

Tabelle 4 stellt den Einfluss von Temperatur, Neigung und Spannung einzeln und stellt auch die Wechselwirkungen von Temperatur·Neigung, Temperatur·Spannung und Neigung· Spannung dar. Eine Analyse dieser Wechselwirkungen ermöglicht dem Entwickler eine Kombination von Faktorwechselwirkungen einzubeziehen, deren Auswirkungen nicht erspürt werden können. Die Tatsache, dass diese Wechselwirkungen und deren Einfluss auf die Genauigkeit des Modells bestimmt werden können, verleiht diesem Prozess letztendlich seine Vorhersagbarkeit und seinen Nutzen beim Entwickeln eines tieferen Verständnisses der Variablen und des gesteuerten Prozesses. Tabelle 4. Analyse der Wechselwirkungen. Kleinste quadratische Mittelwerte

		8N-Schließkraft 1°(N)
Temperatur		Mittelwert	SF-Mittelwert
–30 °C		80,36	0,9704
20 °C		119,49	0,9704
50 °C		133,38	0,9704
Neigung
Abwärts		130,98	0,9704
Aufwärts		92,27	0,9704
Ebenerdig		109,98	0,9704
Spannung (bei Zufuhr)
10 V		99,67	0,9704
12 V		106,27	0,9704
16 V		127,29	0,9704
Temperatur·Neigung
–30 °C	Abwärts	115,60	1,6808
–30 °C	Aufwärts	55,20	1,6808
–30 °C	Ebenerdig	70,27	1,6808
20 °C	Abwärts	134,07	1,6808
20 °C	Aufwärts	107,67	1,6808
20 °C	Ebenerdig	116,73	1,6808
50 °C	Abwärts	143,27	1,6808
50 °C	Aufwärts	113,93	1,6808
50 °C	Ebenderdig	142,93	1,6808
Temperatur·Spannung (an der Quelle)
–30 °C	10 V	67,27	1,6808
–30 °C	12 V	71,40	1,6808
–30 °C	16 V	102,40	1,6808
20 °C	10 V	105,13	1,6808
20 °C	12 V	116,67	1,6808
20 °C	16 V	136,67	1,6808
50 °C	10 V	126,60	1,6808
50 °C	12 V	130,73	1,6808
50 °C	16 V	142,80	1,6808
Neigung·Spannung (an der Quelle)
Abwärts	10 V	118,47	1,6808
Abwärts	12 V	123,53	1,6808
Abwärts	16 V	150,93	1,6808
Aufwärts	10 V	83,47	1,6808
Aufwärts	12 V	86,93	1,6808
Aufwärts	16 V	106,40	1,6808
Ebenerdig	10 V	97,07	1,6808

Zahlreiche Vorteile kommen den Leistungsoptimierungssystemen und -verfahren für Leistungsverschlussplatten wie oben beschrieben zugute. Dadurch, dass das System auf ein gewichtsausgeglichenes Leistungverschlussplattensystem angewendet wird, wird die Verwendung eines kleineren Motors ermöglicht. Durch Bestimmen eines optimalen elektrischen Stromverbrauchs für ein Leistungsaktuatorsystem 108 gemäß Umweltvariablen wie Spannung, Strom, Temperatur und Fahrzeugneigung, wird die Effizienz der Komponenten maximiert und die nützliche Lebensdauer von Komponenten wie Motoren als auch von Hilfskomponenten wie Anziehriegel, Anziehschließer und Befestigungsbeschlägen und die Lebensdauer deren Komponenten etc. optimiert und somit zum Vorteil des Kunden und des Herstellers erhöht. Darüber hinaus ermöglichen die beschriebenen Systeme und Verfahren einen raschen Softwareeinsatz zum Steuern des Leistungsaktuatorsystems, und ebenso können Änderungen, Aktualisierungen, Kalibrierung/Rekalibrierung und Prüfung der Software schneller und effizienter erreicht werden.
Offensichtliche Modifikationen und Variationen sind in Anbetracht der oben angegebenen Lehren möglich. Alle derartigen Modifikationen und Variationen werden durch den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche abgedeckt, wenn diese entsprechend der gesamten Breite ausgelegt werden, die ihnen angmessenerweise, aufgrund Gesetz und Equity-Recht zusteht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7547058 [0004]

Claims

Leistungsoptimierungssystem für eine Verschlussplatte, das Folgendes umfasst: ein Verschlussplatten-Leistungsaktuatorsystem, das mindestens einen Motor umfasst, der betriebsmäßig mit einer Fahrzeugverschlussplatte verbunden ist; und eine Verschlussplatten-Leistungsaktuatorsystemsteuerung, die konfiguriert ist, mindestens einen optimalen elektrischen Stromverbrauch für das Leistungsaktuatorsystem gemäß einer oder mehreren Eingaben, die sich mindestens auf eine Fahrzeugumgebungstemperatur und -neigung beziehen, zu bestimmen.
System nach Anspruch 1, wobei der Motor betriebsmäßig mit einem Verschlussplatten-Hubelement verbunden ist.
System nach Anspruch 1, das ferner ein Verschlussplatten-Gewichtsausgleichselement beinhaltet.
System nach Anspruch 1, das ferner einen oder mehrere Sensoren zum Bereitstellen einer oder mehrerer Eingaben, die sich mindestens auf die Fahrzeugumgebungstemperatur und -neigung beziehen, beinhaltet.
System nach Anspruch 4, wobei der eine oder die mehreren Sensoren im oder am Fahrzeug und/oder entfernt vom Fahrzeug angeordnet sind.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, eine Fahrzeugbatteriespannungsbedingungseingabe vor Bereitstellen des bestimmten optimalen elektrischen Stromverbrauchs für den Leistungsaktuatorsystemmotor zu empfangen.
System nach Anspruch 1, wobei das Hubelement eines oder mehrere von einer Strebe, einer federbetätigten Strebe, einem Torsionsstab, einer Gas-/mechanischen Federstrebe und einer Torsionsfeder ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsausgleichselement eines oder mehrere von einer federbetätigten Strebe, einem Torsionsstab, einer Torsionsfeder und einer Gas-/mechanischen Federstrebe ist.
System nach Anspruch 1, wobei die mit Leistung versorgte Verschlussplatte eines von einer Ladeklappe, einem Kofferraumdeckel, einer Raumabdeckung, einer Tür, einer Haube, einer beweglichen Glasplatte und einer Heckklappe ist.
Fahrzeug, das das System nach Anspruch 1 beinhaltet.
Verfahren zum Optimieren eines elektrischen Stromverbrauchs eines Leistungsverschlusssystems für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Verschlussplatten-Leistungsaktuatorsystems, das mindestens einen Motor umfasst, der betriebsmäßig mit einer Fahrzeugverschlussplatte verbunden ist; Bereitstellen einer Steuerung, die konfiguriert ist, mindestens einen optimalen elektrischen Stromverbrauch für das Leistungsaktuatorsystem gemäß einer oder mehreren Eingaben, die sich mindestens auf eine Fahrzeugumgebungstemperatur und -neigung beziehen, zu bestimmen; und Bereitstellen des bestimmten optimalen elektrischen Stromverbrauchs für den Leistungsaktuatorsystemmotor durch ein Modul, das betriebsmäßig mit der Steuerung verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner Bereitstellen des Motors, der betriebsmäßig mit einem Verschlussplatten-Hubelement verbunden ist, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner Bereitstellen eines Verschlussplatten-Gewichtsausgleichselements beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Modul ein zur Pulsbreitenmodulation fähiger Platten-Leistungsaktuatorsystemmotor ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner Empfangen einer Fahrzeugbatteriespannungsbestimmungseingabe durch die Steuerung vor dem Bereitstellen des optimalen elektrischen Stromverbrauchs für den Leistungsaktuatorsystemmotor beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner Bereitstellen eines oder mehrerer Sensoren zum Bereitstellen der einen oder mehrerer Eingaben, die sich mindestens auf eine Fahrzeugumgebungstemperatur und -neigung beziehen, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 16, das Bereitstellen des einen oder der mehreren Sensoren, die im und/oder am Fahrzeug und/oder entfernt vom Fahrzeug angeordnet sind, beinhaltet.