DE102017114709A1 - Control system for a motorized flap arrangement of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Regelungssystem für eine motorische Klappenanordnung (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei die Klappenanordnung (2) eine Klappe (4) und einen mechanisch mit der Klappe (4) gekoppelten Antrieb (5) aufweist, der die Klappe (4) motorisch zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellt, wobei das Regelungssystem (7) eine Sensoranordnung (6) und eine mit der Sensoranordnung (6) gekoppelte, elektronische Regelungseinheit (7) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoranordnung (6) einen Inertialsensor (8) aufweist, der starr mit der Klappe (4) verbunden ist und dass die Regelungseinheit (7) die motorische Bewegung der Klappe (4) zumindest zum Teil basierend auf den von dem Inertialsensor (8) erzeugten Inertialsensordaten regelt.The invention relates to a control system for a motorized flap arrangement (2) of a motor vehicle (3), wherein the flap arrangement (2) has a flap (4) and a drive (5) mechanically coupled to the flap (4), which holds the flap (4 ) Motor adjusted between an open position and a closed position, wherein the control system (7) has a sensor arrangement (6) and with the sensor arrangement (6) coupled, electronic control unit (7). It is proposed that the sensor arrangement (6) has an inertial sensor (8) which is rigidly connected to the flap (4) and that the control unit (7) controls the motor movement of the flap (4) at least in part based on that of the Inertialsensor (8) generated inertial sensor data controls.
Description
Die Erfindung betrifft ein Regelungssystem für eine motorische Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine motorische Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12 sowie ein Verfahren zur Regelung der motorischen Bewegung der Klappe einer Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.The invention relates to a control system for a motorized flap arrangement of a motor vehicle according to the preamble of
Der motorischen Verstellung, insbesondere der Heckklappe, eines Kraftfahrzeugs kommt im Rahmen der Komfortsteigerung zunehmende Bedeutung zu. Hierfür wird die betreffende Klappenanordnung mit einem Antrieb ausgestattet, der die Klappe motorisch zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellt. Dieser motorischen Klappenanordnung ist oft ein Regelungssystem zugeordnet, um die motorische Verstellung der Klappe in vorbestimmter Weise zu regeln.The motor adjustment, in particular the tailgate, of a motor vehicle is becoming increasingly important in the context of increasing comfort. For this purpose, the relevant flap assembly is equipped with a drive which adjusts the flap motor between an open position and a closed position. This motorized flap assembly is often associated with a control system to regulate the motorized adjustment of the flap in a predetermined manner.
Das bekannte Regelungssystem (
Es ist zwar auch bekannt, die Heckklappe eines Kraftfahrzeugs mit Sensoranordnungen wie einem Inertialsensor auszustatten (
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das bekannte Regelungssystem derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dessen Betriebsverhalten verbessert wird.The invention is based on the problem, the known control system to design and further develop that its performance is improved.
Das obige Problem wird bei einem Regelungssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.The above problem is solved in a control system according to the preamble of
Wesentlich ist zunächst einmal die grundsätzliche Überlegung, der Sensoranordnung einen Sensor zuzuordnen, der starr mit der Klappe verbunden ist. Damit ist die Regelung der motorischen Verstellung der Klappe basierend auf Sensordaten möglich, die in unmittelbarem Zusammenhang mit der tatsächlichen Verstellung der Klappe stehen. Damit repräsentieren die Sensordaten der Sensoranordnung die Lage der Klappe unmittelbar, ohne dass mechanisches Spiel oder mechanische Nachgiebigkeiten eine Rolle spielen.First of all, the fundamental consideration is to assign the sensor arrangement a sensor which is rigidly connected to the flap. Thus, the regulation of the motorized adjustment of the flap based on sensor data is possible, which are directly related to the actual adjustment of the flap. Thus, the sensor data of the sensor arrangement directly represent the position of the flap, without mechanical play or mechanical resiliencies playing a role.
Vorschlagsgemäß ist es weiter vorgesehen, dass es sich bei dem Sensor der Sensoranordnung um einen Inertialsensor handelt, der noch zu erläuternde Lageinformationen der Klappe gewichtsbasiert ermittelt, wobei die Regelungseinheit des vorschlagsgemäßen Regelungssystems die motorische Verstellung der Klappe zumindest zum Teil basierend auf den von dem Inertialsensor erzeugten Inertialsensordaten regelt. Ein solcher gewichtsbasierter Massesensor weist eine Referenzmasse auf, auf die je nach einwirkender Beschleunigung, bei der es sich neben der Erdbeschleunigung auch um eine auf eine Bewegung zurückgehende Beschleunigung handeln kann, eine Kraft wirkt. Diese Wirkung auf die Referenzmasse wird von einem Inertialsensor genutzt, um eine Neigung, eine Drehrate, eine Drehbeschleunigung oder eine Linearbeschleunigung zu erfassen. Meist umfasst der Inertialsensor hierfür ein Feder-Masse-System, bei dem die Masse von der Testmasse bereitgestellt wird.According to the proposal, it is further provided that the sensor of the sensor arrangement is an inertial sensor, which determines the position information of the flap to be explained based on weight, wherein the control unit of the proposed control system, the motorized adjustment of the flap at least partially based on the generated by the inertial sensor Inertial sensor data governs. Such a weight-based mass sensor has a reference mass, which, depending on the acting acceleration, which may be in addition to the acceleration due to gravity and an acceleration due to a movement, a force acts. This effect on the reference mass is used by an inertial sensor to detect an inclination, yaw rate, spin or linear acceleration. In most cases, the inertial sensor for this purpose comprises a spring-mass system, in which the mass is provided by the test mass.
Ein vorschlagsgemäßer Inertialsensor lässt sich ohne Weiteres starr mit der Klappe verbinden, da der Inertialsensor nicht auf einem Sender-Empfänger-Prinzip basiert, sondern allein basierend auf Beschleunigungskräften die Sensordaten erzeugt. Insoweit ergeben sich kaum bauliche Restriktionen hinsichtlich der Anordnung des Inertialsensors.A proposed inertial sensor can be readily rigidly connected to the flap, since the inertial sensor is not based on a transmitter-receiver principle, but generates the sensor data based solely on acceleration forces. In that regard, there are hardly any structural restrictions with regard to the arrangement of the inertial sensor.
Bei geeigneter Auslegung lässt sich aus den von dem Inertialsensor erzeugten Inertialsensordaten auch die Kipplage des Kraftfahrzeugs um dessen Querachse ableiten, so dass die Regelung an die jeweilige Kipplage des Kraftfahrzeugs um dessen Querachse angepasst werden kann. Dies wirkt der Schwingungsneigung der Klappe weiter entgegen und wird weiter unten im Detail erläutert.With a suitable design, the tilting position of the motor vehicle can be derived from the inertial sensor data generated by the inertial sensor about its transverse axis, so that the control can be adapted to the respective tilting position of the motor vehicle about its transverse axis. This further counteracts the vibration tendency of the flap and will be explained in detail below.
Das Regelungssystem kann mit einem einzigen Inertialsensor ausgestattet sein. Denkbar ist aber auch, dass zwei oder mehrere Inertialsensoren vorgesehen sind.The control system may be equipped with a single inertial sensor. It is conceivable, however also that two or more inertial sensors are provided.
Die Inertialsensordaten gehen vorzugsweise kontinuierlich in die Regelung der motorischen Bewegung der Klappe ein. Es ist aber auch denkbar, dass der Inertialsensor lediglich zu vorbestimmten Zeitpunkten genutzt wird, um eine Berechnungseinheit zur Berechnung einer Lageinformation der Klappe, vorzugsweise zyklisch, zu kalibrieren (Anspruch 2). Dadurch kann der Zugriff auf den Inertialsensor zeitlich reduziert werden, was grundsätzlich mit einem reduzierten Energieverbrauch verbunden ist. Ferner lässt sich die vorschlagsgemäße Lösung dadurch leicht auf bestehende Regelungssysteme anwenden, ohne dass der strukturelle Aufbau des bestehenden Regelungssystems verändert werden muss.The inertial sensor data are preferably continuous in the regulation of the motor movement of the flap. But it is also conceivable that the inertial sensor is used only at predetermined times to calibrate a calculation unit for calculating a position information of the flap, preferably cyclically (claim 2). As a result, the access to the inertial sensor can be reduced in time, which is basically associated with a reduced energy consumption. Furthermore, the proposed solution can be easily applied to existing control systems without having to change the structural design of the existing regulatory system.
Die bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 4 und 5 betreffen verschiedene bevorzugte Auslegungsvarianten für den Inertialsensor. Grundsätzlich sind die dortigen Varianten auch miteinander kombinierbar, wie dies bei bestehenden MEMS-Sensoren bekannt ist. Dem Inertialsensor können auch Sensoren anderer Art zugeordnet sein, beispielsweise ein Kompasssensor, der die Ausrichtung des Sensors relativ zum Erdmagnetfeld wiedergibt.The preferred embodiments according to
Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 6 und 7 betreffen Details zur Regelung der motorischen Bewegung der Klappe. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der Soll-Bewegungsverlauf bzw. die Sollstellung der Klappe basierend auf Inertialsensordaten definiert ist, so dass die Regelung der Bewegung der Klappe schlicht auf einen Abgleich der Inertialsensordaten mit dem Soll-Bewegungsverlauf bzw. der Sollstellung zurückgeht. Dies lässt sich steuerungstechnisch besonders einfach umsetzen.The further preferred embodiments according to
Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 wird die Kipplage des Kraftfahrzeugs bei der Regelung der motorischen Bewegung der Klappe berücksichtigt. Besonders vorteilhaft dabei ist die Tatsache, dass die Kipplage des Kraftfahrzeugs aus den Inertialsensordaten ermittelt wird. Dies lässt sich am einfachsten bei in der Offenstellung oder in der Schließstellung befindlicher Klappe bewerkstelligen, da die Position der Klappe in der Offenstellung und in der Schließstellung mechanisch fest vorgegeben ist.In the particularly preferred embodiment according to
Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 10 und 11 betreffen die Ermittlung eines Bewegungsindikators, der eine Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs betrifft. Ganz allgemein ist der Bewegungsindikator eine Variable, deren Wert Aufschluss über den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs gibt. Bemerkenswert dabei ist die Tatsache, dass die der Klappenanordnung zugeordnete Sensoranordnung die für die Ermittlung des Bewegungsindikators erforderlichen Sensordaten liefert. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es sogar so, dass der vorschlagsgemäße Inertialsensor die für die Ermittlung des Bewegungsindikators erforderlichen Sensordaten liefert. So kann die Klappenanordnung gewissermaßen eigenständig erfassen, ob das Kraftfahrzeug eine Fahrbewegung vollzieht oder nicht. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Regelungseinheit eine motorische Bewegung der Klappe steuerungstechnisch sperrt, sofern der ermittelte Bewegungsindikator auf eine Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs zurückgeht. Dies ist insoweit vorteilhaft, als die Informationen über den Fahrzustand, die über den Fahrzeugbus zur Verfügung stehen, nicht immer zuverlässig sind.The further preferred embodiments according to
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 12, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine motorische Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem vorschlagsgemäßen Regelungssystem als solche beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Regelungssystem darf verwiesen werden.According to another teaching according to
Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 13 weist die Klappenanordnung ein Kraftfahrzeugschloss auf, das den Inertialsensor aufnimmt. Damit lässt sich der vorschlagsgemäße Inertialsensor im Kraftfahrzeugschloss vormontieren, so dass sich die vorschlagsgemäße Lösung montage- und bauraumoptimiert umsetzen lässt.In the particularly preferred embodiment according to claim 13, the flap assembly on a motor vehicle lock, which receives the inertial sensor. In this way, the proposed inertial sensor can be preassembled in the motor vehicle lock, so that the proposed solution can be implemented in an optimized manner in terms of installation and space.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Regelung der motorischen Bewegung der Klappe einer Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs als solches beansprucht.According to another teaching according to claim 14, which also has independent significance, a method for controlling the motor movement of the flap of a flap arrangement of a motor vehicle as such is claimed.
Wesentlich nach dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist, dass die Sensoranordnung einen Inertialsensor aufweist, der starr mit der Klappe verbunden ist und dass mittels der Regelungseinheit die motorische Bewegung der Klappe zumindest zum Teil basierend auf den von dem Inertialsensor erzeugten Inertialsensordaten geregelt wird. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu der Betriebsweise des vorschlagsgemäßen Regelungssystems verwiesen werden.It is essential according to the proposed method that the sensor arrangement comprises an inertial sensor which is rigidly connected to the flap and that the motor movement of the flap is regulated at least in part based on the inertial sensor data generated by the inertial sensor by means of the control unit. Also in this respect may be made to all comments on the operation of the proposed regulatory system.
Bemerkenswert bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 17 ist die Tatsache, dass die Inertialsensordaten zur Umsetzung einer Einklemmschutzfunktion genutzt werden. Dies trägt wiederum dem Umstand Rechnung, dass die Inertialsensordaten die Lageinformationen der Klappe unmittelbar repräsentieren. Diese Unmittelbarkeit eignet sich besonders gut für eine Einklemmschutzfunktion, da ein verzögertes Ansprechen, das auf mechanisches Spiel bzw. auf mechanische Nachgiebigkeiten zurückgehen kann, nicht auftrifft.Noteworthy in the further preferred embodiment according to claim 17 is the fact that the inertial sensor data are used to implement a anti-trap function. This again takes into account the fact that the inertial sensor data directly represent the position information of the flap. This immediacy is especially good for one Anti-jamming function, since a delayed response, which may be due to mechanical play or mechanical compliances, does not hit.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
-
1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Klappenanordnung, die mit einem vorschlagsgemäßen Regelungssystem ausgestattet ist und -
2 einen vorschlagsgemäßen Regelkreis des Regelungssystems gemäß1 in einer ganz schematischen Darstellung.
-
1 the rear of a motor vehicle with a proposed flap assembly, which is equipped with a proposed control system and -
2 a proposed control loop of the control system according to1 in a very schematic representation.
Das in der Zeichnung dargestellte Regelungssystem
Der Begriff „Klappe“ ist vorliegend weit zu verstehen. Er umfasst eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Seitentür, eine Motorhaube o. dgl. eines Kraftfahrzeugs. Hier und vorzugsweise ist die Klappe
Das vorschlagsgemäße Regelungssystem
Wesentlich ist nun, dass die Sensoranordnung
Ein Inertialsensor umfasst vorliegend alle Sensoren, die basierend auf der Gravitationskraft eine Lageinformation für den Inertialsensor
Die starre Verbindung zwischen dem Inertialsensor
Die Regelung der motorischen Bewegung der Klappe
Grundsätzlich kann die Regelung der motorischen Bewegung der Klappe
Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Berechnungseinheit die Stellung bzw. die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung der Klappe
In Abhängigkeit von den konstruktiven und steuerungstechnischen Randbedingungen kann der Inertialsensor ganz unterschiedliche Sensordaten generieren. Hier und vorzugsweise ist es so, dass zumindest ein Teil der Inertialsensordaten eine Neigung φ des Inertialsensors
Entsprechend kann der Inertialsensor
Der Inertialsensor
Zusammengefasst ergibt sich für die Regelung durch das vorschlagsgemäße Regelungssystem
Eine weitere Verbesserung der Regelung der Bewegung der Klappe
Für die Anordnung des Inertialsensors
Es darf darauf hingewiesen werden, dass vorzugsweise die gesamte Klappensteuerung mit der Regelungseinheit
Eine zusätzliche Verbesserung des Betriebsverhaltens ergibt sich nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung dadurch, dass die Regelungseinheit
Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Bewegungsindikator ein Wert für die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
Für den Fall, dass der Bewegungsindikator aus den Sensordaten des Inertialsensors
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die motorische Klappenanordnung
In bevorzugter Ausgestaltung ist die motorische Klappenanordnung
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Regelung der motorischen Bewegung der Klappe
Im Hinblick auf bevorzugte Ausgestaltungen des vorschlagsgemäßen Verfahrens darf auf die oben angesprochenen Betriebsweisen verwiesen werden, bei denen die Berechnung der betreffenden Lageinformation der Klappe
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des vorschlagsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Regelungssystem
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