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Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb eines Klappenantriebs für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs mittels einer Steuereinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Steuereinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß Anspruch 13 sowie eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe, einem der Klappe zugeordneten Klappenantriebs und einer solchen Steuereinheit gemäß Anspruch 14.
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Der in Rede stehende Klappenantrieb findet heute in einem weiten Bereich für Klappen von Kraftfahrzeugen Anwendung. Dabei ist der Begriff „Klappe“ vorliegend weit auszulegen. Unter diesen Begriff fallen Heckklappen, Heckdeckel, Hecktüren, Seitentüren, Motorhauben o. dgl.. Eine Klappe in diesem Sinne kann schwenkbar oder schiebbar ausgestaltet sein.
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Der Betriebssicherheit des Klappenantriebs kommt für dessen Akzeptanz ganz besondere Bedeutung zu. Hierzu gehört zunächst einmal, dass der Klappenantrieb eine Bewegungsvorgabe weitgehend unabhängig von den jeweils herrschenden Umgebungsbedingungen reproduzierbar umsetzt. Hierzu gehört weiter, dass eine Einklemmschutzfunktion bereitgestellt wird, die im Falle eines Einklemmfalls ein hohes Maß an Erfassungssicherheit gewährleistet. Beide Aspekte können durch eine geeignete Ansteuerung des Klappenantriebs Berücksichtigung finden.
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Bei dem bekannten Verfahren für den Betrieb eines Klappenantriebs (
DE 10 2015 119 799 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, wird unter anderem die Fahrzeugneigung um die Fahrzeugquerachse, also die Hanglage des Kraftfahrzeugs, bei der Bewegungssteuerung und einer Motorstrom-basierten Einklemmüberwachung berücksichtigt. Dabei ist es in einer bevorzugten Variante vorgesehen, dass die Fahrzeugneigung aus dem Motorstromverlauf oder aus dem Bewegungsverlauf der Klappe während der motorischen Klappenverstellung abgeleitet wird. Dies ist speziell unter Kostengesichtspunkten ein vorteilhafter Ansatz, da zusätzliche Sensoren eigens für die Erfassung der Fahrzeugneigung nicht vorgesehen sein müssen. Das Optimierungspotential hinsichtlich der resultierenden Betriebssicherheit ist bei dem bekannten Verfahren allerdings noch nicht ausgeschöpft.
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Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, das bekannte Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Betriebssicherheit weiter erhöht wird.
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Das obige Problem wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Zunächst einmal ist erkannt worden, dass der motorische Öffnungsvorgang stets mit einem mehr oder weniger ausgeprägten Öffnungssprung der Klappe beginnt, der nicht auf den Kfappenantrieb, sondern vielmehr auf eine der Klappenanordnung innewohnende Systemelastizität zurückgeht. Wesentlich für die vorschlagsgemäße Lehre ist dabei die Erkenntnis, dass der Öffnungssprung der Klappe maßgeblich durch die Fahrzeugneigung beeinflusst wird. Dies wird vorliegend genutzt, um die Fahrzeugneigung auf indirektem Wege zu erfassen.
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Im Einzelnen wird zunächst davon ausgegangen, dass die Klappe mittels eines Kraftfahrzeugschlosses gegen die Kraft einer Systemelastizität in ihrer Schließstellung gehalten wird. Die Systemelastizität umfasst alle Komponenten, die bei der Verstellung der Klappe in ihre Schließstellung elastisch komprimiert werden, und die die in der Schließstellung befindliche Klappe gegen die Haltekraft des Kraftfahrzeugschlosses in Öffnungsrichtung treiben. Die Systemelastizität umfasst somit Türdichtungen, die einen entsprechenden Türdichtungsdruck erzeugen, Gasdruckdämpfer oder Federelemente, die der Unterstützung der motorischen Klappenverstellung in Öffnungsrichtung der Klappe dienen sowie sogenannte „Pop-Up-Federn“, die einer ersten, federgetriebenen Verstellung der Klappe aus ihrer Schließstellung heraus dienen.
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Ein motorischer Öffnungsvorgang aus der Schließstellung der Klappe heraus umfasst zunächst ein Öffnen des Kraftfahrzeugschlosses und damit die Freigabe der Klappe durch das Kraftfahrzeugschloss. Dieses Öffnen des Kraftfahrzeugschlosses verursacht den oben angesprochenen, von der Systemelastizität getriebenen Öffnungssprung der Klappe in ihrer Öffnungsrichtung. Der Öffnungsvorgang im Übrigen wird dann maßgeblich von dem Klappenantrieb, ggf. gestützt oder gebremst durch Federelemente, getrieben.
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Wesentlich ist nun, dass in der Steuereinheit ein Zusammenhang zwischen einer vorbestimmten Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs und einer Fahrzeugneigung, hier und vorzugsweise der Fahrzeugneigung um die Fahrzeugquerachse, gespeichert ist, wobei mittels der Steuereinheit die Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs erfasst und basierend auf dem in der Steuereinheit gespeicherten Zusammenhang von der erfassten Bewegungseigenschaft ein Indikator für die Fahrzeugneigung abgeleitet wird.
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Bei dem in der Steuereinheit gespeicherten Zusammenhang kann es sich um eine Tabelle, eine Formel, ein Regelwerk o. dgl. handeln, die bzw. das in einem elektronischen Speicher der Steuereinheit abgelegt ist.
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Bei dem Indikator handelt es sich um eine Variable zur Beschreibung der Fahrzeugneigung, die von der Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs in obiger Weise abgeleitet und insbesondere in dem Speicher der Steuereinheit abgelegt wird.
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Besonders vorteilhaft bei der vorschlagsgemäßen Lösung ist die Tatsache, dass der Zusammenhang zwischen der vorbestimmten Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs und der Fahrzeugneigung vergleichsweise robust gegenüber sich ändernden Umgebungsbedingungen, insbesondere im Hinblick auf eine sich ändernde Außentemperatur, ist. Ein Grund hierfür besteht darin, dass am Öffnungssprung vergleichsweise hohe Kräfte und Beschleunigungen beteiligt sind, so dass der Einfluss von Umgebungsbedingungen, die sich weniger ausgeprägt auf den Öffnungssprung auswirken, in den Hintergrund tritt.
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Hinzu kommt, dass die vorschlagsgemäße Ableitung der Fahrzeugneigung in kurzer Zeit vollzogen werden kann, da der Öffnungssprung als solcher ebenfalls in kurzer Zeit abgeschlossen ist. Oftmals ist der Öffnungssprung vom Bediener sogar kaum wahrnehmbar.
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Mit dem letztgenannten Vorteil der schnellen Ableitung der Fahrzeugneigung ist es möglich, den Klappenantrieb für den Teil des Öffnungsvorgangs, der sich an den Öffnungssprung anschließt, bereits basierend auf der zuvor ermittelten Fahrzeugneigung anzusteuern. Dies bedeutet beispielsweise, dass die Regelparameter des für die motorische Klappenverstellung vorgesehenen Reglers an die jeweilige Fahrzeugneigung angepasst werden, um eine gewünschte Bewegungsvorgabe schwingungsfrei umsetzen zu können. Insoweit darf auf die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2015 119 799 A1 , verwiesen werden, die auf die Anmelderin zurückgeht und deren Inhalt zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
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Die bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 2 und 3 betreffen vorteilhafte Parameter für den Öffnungssprung. Eine besonders hohe Genauigkeit bei der Ableitung der Fahrzeugneigung lässt sich mit der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 erreichen, da der Öffnungssprung von dem Antriebsverhalten des Klappenantriebs unbeeinflusst bleibt.
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Mit der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 wird klargestellt, dass es sich bei dem Indikator für die Fahrzeugneigung um einen diskreten Wert wie eine Winkelangabe oder lediglich um eine Kategorisierung, umfassend verschiedene Kategorien wie „hangaufwärts“, „eben“ oder „hangabwärts“, handeln kann. Speziell die letztgenannte Variante ermöglicht eine steuerungstechnisch besonders einfache Ableitung und Berücksichtigung der Fahrzeugneigung.
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Die vorbestimmte Bewegungseigenschaft kann in einer Variante gemäß Anspruch 5 auf die Beschleunigung und/oder den Beschleunigungsverlauf des Öffnungssprungs gerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegungseigenschaft aber auch auf die Geschwindigkeit bzw. den Geschwindigkeitsverlauf oder den von dem Öffnungssprung überstrichenen Verstellweg betreffen. Als besonders robust hat sich für die Ableitung der Fahrzeugneigung als vorbestimmte Bewegungseigenschaft die Beschleunigung bzw. der Beschleunigungsverlauf des Öffnungssprungs der Klappe gezeigt.
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Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 ist eine Bewegungskopplung zwischen Klappe und Klappenantrieb vorgesehen. Diese Bewegungskopplung sorgt dafür, dass der Öffnungssprung der Klappe mit einer korrespondierenden Verstellung innerhalb des Antriebsstrangs, vorzugsweise bis hin zu einem Antriebsmotor des Klappenantriebs, einhergeht. Damit lässt sich die vorbestimmte Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs der Klappe mit einfachen Mitteln innerhalb des Klappentriebs erfassen. Bevorzugte Varianten hierfür sind in den Ansprüchen 7 und 8 zusammengefasst.
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Anspruch 9 betrifft eine besonders einfach umzusetzende Definition des in der Steuereinheit gespeicherten Zusammenhangs zwischen der vorbestimmten Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs und der Fahrzeugneigung. Demnach ist im einfachsten Fall einer Anzahl von Fahrzeugneigungsbereichen jeweils ein vorbestimmter Wertebereich für die vorbestimmte Bewegungseigenschaft zugeordnet, so dass sich von der jeweils erfassten Bewegungseigenschaft ohne Weiteres der zugeordnete Fahrzeugneigungsbereich ableiten lässt. Dieser Fahrzeugneigungsbereich kann wiederum eine oben angesprochene Kategorie, beispielsweise „hangaufwärts“, „eben“ oder „hangabwärts“, repräsentieren.
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Auch wenn die vorschlagsgemäße Ableitung der Fahrzeugneigung grundsätzlich robust gegen Schwankungen in der Außentemperatur ist, wird gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen, dass eine Korrektur der abgeleiteten Fahrzeugneigung basierend auf der Erfassung einer Außentemperatur vorgenommen wird. Hiermit lässt sich die Erfassungsgenauigkeit für die Fahrzeugneigung weiter erhöhen.
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Wie oben angesprochen, kann die abgeleitete Fahrzeugneigung bereits bei der motorischen Klappenverstellung berücksichtigt werden, die sich an den Öffnungssprung, der maßgeblich für die Ableitung der Fahrzeugneigung ist, anschließt (Anspruch 12). Damit wird der Vorteil der schnellen Ableitung der Fahrzeugneigung voll ausgespielt.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Steuereinheit zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens als solche beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren darf verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe, einem der Klappe zugeordneten Klappenantrieb, einem der Klappe zugeordneten Kraftfahrzeugschloss und einer vorschlagsgemäßen Steuereinheit als solche beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 ein Kraftfahrzeug mit einer vorschlagsgemäßen Klappenanordnung mit einer Klappe und einem Klappenantrieb, der nach dem vorschlagsgemäßen Verfahren betreibbar ist und
- 2 den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung der Klappe gemäß 1 im Rahmen eines Öffnungsvorgangs.
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Das vorschlagsgemäße Verfahren ist auf den Betrieb eines hier und vorzugsweise elektrischen Klappenantriebs 1 für eine Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs 3 gerichtet, das mittels einer insbesondere elektronischen Steuereinheit 4 umgesetzt wird.
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Der Begriff „Klappe“ ist vorliegend weit auszulegen. Insoweit darf auf den einleitenden Teil der Beschreibung verwiesen werden. Grundsätzlich kann es sich bei der Klappe 2 um eine verschiebbare Klappe nach Art einer Schiebetür handeln. Hier und vorzugsweise ist die Klappe 2 aber eine um eine Klappenachse 2a schwenkbare Klappe 2. Die Klappenachse 2a ist bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel quer zu einer Fahrzeuglängsachse 5a des Kraftfahrzeugs 3, insbesondere parallel zu einer Fahrzeugquerachse 5b, ausgerichtet. Die Fahrzeuglängsachse 5a des Kraftfahrzeugs ist durch die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 3 definiert. Quer dazu und parallel zu der Aufstandsebene des Kraftfahrzeugs 3 verläuft die Fahrzeugquerachse 5b.
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Bei der Steuereinheit 4 kann es sich um eine nur dem Klappenantrieb 1 zugeordnete Steuereinheit 4 handeln, was einem dezentralen Steuerungskonzept entspricht. Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 4 Bestandteil einer zentralen Kraftfahrzeugsteuerung ist.
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Der Klappenantrieb 1 weist mindestens eine Antriebseinheit 6, hier und vorzugsweise zwei an gegenüberliegenden Seitenrändern der Klappe 2 angeordnete Antriebseinheiten 6, 7 auf. Im Folgenden ist im Sinne einer einfachen Darstellung die Rede von nur einer Antriebseinheit 6. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für jede weitere, ggf. vorgesehene Antriebseinheit entsprechend.
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Die Detailansicht gemäß 1 zeigt, dass es sich bei der Antriebseinheit 6 um einen Spindelantrieb handelt, der einen Antriebsmotor 8 und ein dem Antriebsmotor 8 nachgeschaltetes Spindel-Spindelmutter-Getriebe 9 aufweist. Der Antriebsmotor 8 weist eine Motorwelle 8a auf, die den Abtrieb des Antriebsmotors 8 bildet. Die Antriebseinheit 6, 7 weist zwei Antriebsanschlüsse 10, 11 auf, die dem Ausleiten linearer Antriebsbewegungen dienen und die entsprechend an der Klappe 2 einerseits und an der Karosserie 12 des Kraftfahrzeugs 3 andererseits angelenkt sind.
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Die Antriebseinheit 6, 7 ist nicht-selbsthemmend ausgelegt. Dies bedeutet, dass eine über die Antriebsanschlüsse 10, 11 in die Antriebseinheit 6 eingeleitete Bewegung nicht blockiert wird, sondern ein entsprechendes Rücktreiben des Antriebsstrangs, vorzugsweise bis hin zu der Motorwelle 8a, bewirkt.
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Der Klappe 2 ist ein Kraftfahrzeugschloss 13 zugeordnet, wobei die Klappe 2 mittels des Kraftfahrzeugschlosses 13 gegen die Kraft einer Systemelastizität in ihrer Schließstellung gehalten wird.
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Das Kraftfahrzeugschloss 13 weist vorzugsweise die üblichen Schließelemente „Schlossfalle“ und „Sperrklinke“ auf. Die Schlossfalle lässt sich in eine Offenstellung und in eine Schließstellung bringen, in der sie von der Sperrklinke gehalten wird. In der Schließstellung steht die Schlossfalle in haltendem Eingriff mit einem Schließbügel 14 o. dgl.. Ein Öffnen des Kraftfahrzeugschlosses 13 entspricht dem Ausheben der Sperrklinke. Das Ausheben der Sperrklinke führt dazu, dass die Sperrklinke die Schlossfalle freigibt, so dass die Klappe 2 wiederrum von dem Kraftfahrzeugschloss 13 freigegeben ist. Hier und vorzugsweise befindet sich das Kraftfahrzeugschloss 13 an der Karosserie 12 des Kraftfahrzeugs, während sich der Schließbügel 14 o. dgl. an der Klappe 2 befindet. Dies kann auch umgekehrt vorgesehen sein.
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Der Begriff „Systemelastizität“ wurde weiter oben bereits erläutert. Vorliegend umfasst die Systemelastizität jedenfalls eine Klappendichtung 15 sowie ein in der Antriebseinheit 6 angeordnetes Federelement 16, das die beiden Antriebsanschlüsse 10, 11 auseinander drückt.
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Ein motorischer Öffnungsvorgang wird vorzugsweise durch das Öffnen des Kraftfahrzeugschlosses 13 eingeleitet. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei dem Kraftfahrzeugschloss 13 um ein sogenanntes „Elektroschloss“. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeugschloss 13 für das Öffnen, also für das Ausheben der Sperrklinke, einen elektrischen Öffnungshilfsantrieb aufweist. Das Öffnen des Kraftfahrzeugschlosses 13 wird dabei vorzugsweise von der Steuereinheit 4 ausgelöst.
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Im Rahmen des motorischen Öffnungsvorgangs aus der Schließstellung der Klappe heraus 2 erfolgt also zunächst ein Öffnen des Kraftfahrzeugschlosses 13 und damit die Freigabe der Klappe 2 durch das Kraftfahrzeugschloss 13. Dies erzeugt einen von der Systemelastizität getriebenen Öffnungssprung 17 der Klappe 2 in ihrer Öffnungsrichtung. Der Öffnungsvorgang im Übrigen ist dann von dem Klappenantrieb 1 getrieben. Hierbei wird der Klappenantrieb 1 von dem Federelement 16 zumindest über einen Verstellbereich der Klappe 2 unterstützt. Der Öffnungssprung 17 ist in 1 durch einen Pfeil angedeutet. Hier wird deutlich, dass der Öffnungssprung 17 einen nur geringen Verstellweg der Klappe 2 überstreicht.
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Wesentlich ist nun, dass in der Steuereinheit 4 ein Zusammenhang zwischen einer vorbestimmten Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs 17 und einer Fahrzeugneigung 18 gespeichert ist. Vorzugsweise ist dies die Fahrzeugneigung 18 um die Fahrzeugquerachse 5b, die sich quer zu der Fahrzeuglängsachse 5a erstreckt. Diese Fahrzeugneigung wird auch als „Hanglage“ bezeichnet.
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Wesentlich ist weiter, dass mittels der Steuereinheit 4 die Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs 17 erfasst und basierend auf dem in der Steuereinheit 4 gespeicherten Zusammenhang von der erfassten Bewegungseigenschaft ein Indikator für die Fahrzeugneigung 18 abgeleitet wird. Vorschlagsgemäß ist also erkannt worden, dass sich die vorbestimmte Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs 17 in Abhängigkeit von der Fahrzeugneigung 18 reproduzierbar ändert, was genutzt wird, um die Fahrzeugneigung 18 zu ermitteln.
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Wie oben angesprochen, ist der dem Öffnungssprung 17 zugeordnete Verstellweg der Klappe 2 gering. Vorzugsweise erstreckt sich der Öffnungssprung 17 über weniger als 30 %, vorzugsweise weniger als 20 %, weiter vorzugsweise weniger als 5 %, des Gesamtverstellwegs 19 zwischen der Schließstellung und der Offenstellung der Klappe 2.
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Angesichts der Tatsache, dass die Systemelastizität bei in der Schließstellung befindlicher Klappe 2 elastische Rückstellkräfte von beträchtlicher Größe auf die Klappe 2 ausübt, dauert der Öffnungssprung 17 nur kurze Zeit an, insbesondere weniger als 1 s, vorzugsweise weniger als 0,5 s, weiter vorzugsweise weniger als 0,1 s. Der Öffnungssprung 17 gilt vorliegend als abgeschlossen, wenn keine Verstellung der Klappe 2 in ihrer Öffnungsrichtung mehr auf die Systemelastizität zurückgeht.
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Bei dem oben angesprochenen, üblichen Aufbau des Kraftfahrzeugschlosses 13 mit Schlossfalle und Sperrklinke ist der Öffnungssprung 17 der Klappe 2 mit einer besonders hohen Anfangsbeschleunigung verbunden. Dies liegt daran, dass das Ausheben der Sperrklinke von der Schlossfalle nicht mit einer kontinuierlichen Freigabe, sondern mit einer plötzlichen Freigabe der Schlossfalle einhergeht.
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Der Öffnungssprung 17 findet vorzugsweise statt, während der Klappenantrieb 1 noch unbestromt ist. Dabei ist der Klappenantrieb 1 zumindest über einen Teil, vorzugsweise über einen ersten Teil, des Öffnungssprungs 17 unbestromt. Der Begriff „unbestromt“ bedeutet vorliegend, dass der Klappenantrieb 1 keine elektrische Leistung vom Bordnetz aufnimmt und in mechanisch Antriebsleistung umwandelt.
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Für die Definition des Indikators für die Fahrzeugneigung sind verschiedene vorteilhafte Varianten denkbar. Beispielsweise kann der Indikator einen Wert, insbesondere eine Winkelangabe, für die Fahrzeugneigung gegenüber der Horizontalen umfassen. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Indikator eine Kategorisierung der Fahrzeugneigung in eine Anzahl von Kategorien, beispielsweise in Kategorien wie „hangaufwärts“, „eben“ oder „hangabwärts“, umfasst. Die letztgenannte Variante ist in 2 gezeigt, wie noch erläutert wird.
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Auch für die Definition der vorbestimmten Bewegungseigenschaft, die mittels der Steuereinheit 4 zu erfassen ist, sind verschiedene vorteilhafte Varianten möglich. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die vorbestimmte Bewegungseigenschaft die Beschleunigung und/oder den Beschleunigungsverlauf des Öffnungssprungs 17. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die vorbestimmte Bewegungseigenschaft die Geschwindigkeit und/oder den Geschwindigkeitsverlauf des Öffnungssprungs 17 umfasst. Weiter alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die vorbestimmte Bewegungseigenschaft den von dem Öffnungssprung 17 überstrichenen Verstellweg umfasst. All diese Definitionen betreffen den Öffnungssprung 17, also die Bewegung der Klappe 2 selbst. Allerdings lassen sich diese Bewegungseigenschaften auch indirekt erfassen, wenn die Klappe 2 und der Klappenantrieb 1 derart miteinander bewegungsgekoppelt sind, dass eine Verstellung der Klappe 2 den Klappenantrieb 1 treibt und umgekehrt eine Verstellung des Klappenantriebs 1 die Klappe 2 treibt. Die Voraussetzung hierfür ist eine nicht-selbsthemmende Ausgestaltung des Klappenantriebs 1, die weiter oben angesprochen worden ist.
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1 zeigt, dass der Klappenantrieb 1 mindestens einen Bewegungssensor 20, hier und vorzugsweise genau einen Bewegungssensor 20, zur Erfassung eines Bewegungsparameters einer Komponente des Klappenantriebs 1 aufweist. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Komponente des Klappenantriebs 1 um eine Antriebswelle des Klappenantriebs 1, insbesondere um die Motorwelle 8a des Antriebsmotors 8. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Motorwelle 8a einenends dem Spindel-Spindelmutter-Getriebe 9 und anderenends dem Bewegungssensor 20 zugewandt. Der Bewegungssensor 20 umfasst vorzugsweise einen gehäusefesten Hall-Sensor 20a sowie eine an der Motorwelle 8a befestigte Magnetanordnung 20b. Der Bewegungssensor 20 ist entsprechend als inkrementeller Sensor ausgestaltet. Es sind auch alle andere Arten bekannter, inkrementeller Bewegungssensoren anwendbar. Alternativ können auch andere Arten von Bewegungssensoren, insbesondere absolut messende Bewegungssensoren, Anwendung finden. In allen Fällen sind u.a. induktive, kapazitive oder optische Messverfahren anwendbar.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es so, dass die Steuereinheit 4 den mittels des Bewegungssensors 20 erfassten Bewegungsparameter als Bestandteil der vorbestimmten Bewegungseigenschaft erfasst. Bei dem erfassten Bewegungsparameter kann es sich um die Beschleunigung, den Beschleunigungsverlauf, die Geschwindigkeit, den Geschwindigkeitsverlauf und/oder den Verstellweg der betreffenden Antriebskomponente, hier und vorzugsweise der Motorwelle 8a, handeln. All diese Bewegungsparameter sind zwar auf die betreffende Komponente des Klappenantriebs 1 gerichtet. Insbesondere bei der oben angesprochenen Bewegungskopplung repräsentieren diese Bewegungsparameter aber auch die entsprechende Bewegung der Klappe 2 selbst. Damit sind diese Bewegungsparameter geeignet, als Bestandteil der vorbestimmten Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs 17 der Klappe 2 zu dienen.
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Angesichts der Tatsache, dass der Öffnungssprung 17 eine sehr begrenzte Ausdehnung hat, steht auch an der Motorwelle 8a eine nur begrenzte Bewegung für die Ableitung der Fahrzeugneigung 18 zur Verfügung. Der Öffnungssprung 17 ist dabei vorzugsweise mit weniger als 10 Umdrehungen und weiter vorzugsweise mit weniger als 5 Umdrehungen der Motorwelle verbunden.
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Ganz allgemein darf darauf hingewiesen werden, dass dem Hall-Sensor 20a vorzugsweise eine Sensorelektronik zugeordnet ist, die aus den gemessenen Impulsen den betreffenden Bewegungsparameter, hier und vorzugsweise die Beschleunigung, der betreffenden Komponente des Klappenantriebs 1, hier und vorzugsweise der Motorwelle 8a, ermittelt und an die Steuereinheit 4 ausgibt.
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In einer Alternative, die ganz ohne Bewegungssensor 20 auskommt, ist es vorgesehen, dass der Klappenantrieb 1 durch den Öffnungssprung 17 eine elektrische Generatorspannung erzeugt, die mittels der Steuereinheit 4 als vorbestimmte Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs 17 erfasst wird. Der Klappenantrieb 1 wirkt während des Öffnungssprungs 17 also als elektrischer Generator, der von der Klappe getrieben wird. Diese Alternative ist insbesondere anwendbar, wenn der Klappenantrieb 1, wie oben angesprochen, zumindest über einen Teil des Öffnungssprungs 17 unbestromt ist.
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Alle oben angesprochenen Bewegungsparameter sowie die obige, elektrische Generatorspannung können mathematisch integriert, differenziert oder unbearbeitet als Absolutwert als Bestandteil der Bewegungseigenschaft des Öffnungssprungs 17 zur Anwendung kommen.
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Eine bevorzugte Variante für die Ableitung der Fahrzeugneigung 18 besteht darin, dass der in der Steuereinheit 4 gespeicherte Zusammenhang für eine Anzahl von Fahrzeugneigungen oder Fahrzeugneigungsbereichen jeweils einen vorbestimmten Wertebereich für die vorbestimmte Bewegungseigenschaft aufweist, wobei die Steuereinheit 4 basierend auf einem Abgleich der erfassten Bewegungseigenschaft mit den vorbestimmten Wertebereichen die zugeordnete Fahrzeugneigung 18 bzw. den zugeordneten Fahrzeugneigungsbereich ermittelt. Dabei können die Fahrzeugneigungsbereiche den oben angesprochenen Kategorien, hier und vorzugsweise den Kategorien „hangaufwärts“, „eben“ und „hangabwärts“, entsprechen. Dies zeigt die Darstellung gemäß 2 beispielhaft.
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Im Einzelnen zeigt 2 den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung a der Klappe 2 während eines Öffnungsvorgangs 21. Dabei befindet sich die Klappe 2 zunächst in ihrer Schließstellung. Der Öffnungsvorgang 21 wird mit dem Öffnen des Kraftfahrzeugschlosses 13 eingeleitet, was den oben angesprochenen Öffnungssprung 17 zur Folge hat. Anschließend setzt der Klappenantrieb 1 ein, so dass es zu einer positiven Beschleunigung über eine Beschleunigungsphase 22 kommt. Nach einer weitgehend beschleunigungslosen Phase kommt es schließlich zu einer negativen Beschleunigung während einer Bremsphase 23, was zu einem Stillstand der Klappe 2 zum Ende 24 des Öffnungsvorgangs 21 führt. Zum Ende 24 des Öffnungsvorgangs befindet sich die Klappe 2 in ihrer Offenstellung.
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Die Detaildarstellung in 2 zeigt den Öffnungsvorgang 21 für die Kategorie „hangaufwärts“, „eben“ und „hangabwärts“. Die Beschleunigung a der Klappe 2 für die Kategorie „hangaufwärts“ ist in gestrichelter Linie dargestellt, die Beschleunigung a der Klappe 2 für die Kategorie „eben“ ist in durchgezogener Linie dargestellt und die Beschleunigung a der Klappe 2 für die Kategorie „hangabwärts“ ist in strichpunktierter Linie dargestellt. Aus dieser Darstellung geht hervor, dass bei hangaufwärtiger Lage des Kraftfahrzeugs 3 die Gewichtskraft der Klappe 2 den Öffnungssprung 17 weniger hemmt als bei hangabwärtiger Lage. Dies äußert sich deutlich in den unterschiedlichen Beschleunigungen a der Klappe 2 während des Öffnungssprungs 17, was vorschlagsgemäß auf einfache Weise zur Erfassung der Fahrzeugneigung 18 genutzt wird.
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Im Einzelnen sind in 2 eine obere Beschleunigungsschwelle 25 und eine untere Beschleunigungsschwelle 26 definiert. Der in der Steuereinheit 4 gespeicherte Zusammenhang bestimmt nun in Abhängigkeit von dem jeweils erfassten Maximal-Beschleunigungswert, der sich aus dem Öffnungssprung ergibt, die zugehörige Fahrzeugneigung 18. Ein Überschreiten der oberen Beschleunigungsschwelle 25 durch den Maximal-Beschleunigungswert wird als Kategorie „hangaufwärts“ erfasst, ein Unterschreiten der unteren Beschleunigungsschwelle 26 durch den Maximal-Beschleunigungswert wird als Kategorie „hangabwärts“ erfasst und alle Maximal-Beschleunigungswerte a, die zwischen der oberen Beschleunigungsschwelle 25 und der unteren Beschleunigungsschwelle 26 liegen, werden als Kategorie „eben“ erfasst. Dies gilt selbstredend nur für den Zeitbereich, der dem Öffnungssprung 17 der Klappe 2 zugeordnet ist.
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Der in der Steuereinheit 4 gespeicherte Zusammenhang zwischen dem Öffnungssprung 17 und der Fahrzeugneigung 18 wird vorzugsweise für eine Anzahl von Fahrzeugneigungen oder Fahrzeugneigungsbereichen eingelernt und als Datensatz in der Steuereinheit 4 gespeichert. Beispielsweise können die obere Beschleunigungsschwelle 25 und die untere Beschleunigungsschwelle 26 eingelernt werden, indem das Kraftfahrzeug 3 an einem Hang abgestellt wird, dessen Hangneigung genau zwischen der Kategorie „eben“ und „hangaufwärts“ liegt. Die in dieser Situation erfasste positive Beschleunigung der Klappe 2 im Rahmen des Öffnungssprungs 17 entspricht dann der oberen Beschleunigungsschwelle 25. Entsprechendes lässt sich für die untere Beschleunigungsschwelle 26 wiederholen, so dass im Ergebnis der gewünschte Zusammenhang zwischen dem Öffnungssprung 17 und der Fahrzeugneigung 18 eingelernt ist und in der Steuereinheit 4 speicherbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist es vorzugsweise vorgesehen, dass, insbesondere in vorbestimmten Zeitintervallen, die Fahrzeugneigung von einer Fahrzeugsteuerung, hier und vorzugsweise über einen Datenbus, abgefragt wird, wobei die abgeleitete Fahrzeugneigung 18 mit der abgefragten Fahrzeugneigung abgeglichen und basierend auf dem Abgleich der in der Steuereinheit 4 gespeicherte Zusammenhang zwischen Öffnungssprung 17 und Fahrzeugneigung 18 auf die abgefragte Fahrzeugneigung hin korrigiert wird. Der Zusammengang wird also derart korrigiert, dass die abgeleitete Fahrzeugneigung basierend auf dem korrigierten Zusammenhang nunmehr die abgefragte Fahrzeugneigung ergibt. Bei dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel würde diese Korrektur darauf hinauslaufen, dass die obere Beschleunigungsschwelle 25 und die untere Beschleunigungsschwelle 26 an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst würde.
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Eine obige Korrektur des in der Steuereinheit 4 gespeicherten Zusammenhangs zwischen Öffnungssprung 17 und Fahrzeugneigung 18 ist insoweit praxisgerecht, als die Abfrage der Fahrzeugneigung 18 von einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung 27 oftmals zwar grundsätzlich vorgesehen, jedoch nur zu bestimmten Zeitpunkten verfügbar ist. Diese mangelnde Verfügbarkeit der Fahrzeugneigung 18 ist allerdings unproblematisch, da die vorschlagsgemäße Lösung gewissermaßen eine Abschätzung der Fahrzeugneigung 18 ermöglicht, die, regelmäßig oder sporadisch, mit der von der übergeordneten Fahrzeugsteuerung 27 bereitgestellten Fahrzeugneigung 18 abgeglichen werden kann.
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Wie oben angesprochen, ist die vorschlagsgemäße Ableitung der Fahrzeugneigung 18 vergleichsweise robust gegenüber einer Änderung der Außentemperatur. Um die Betriebssicherheit jedoch weiter zu erhöhen, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass mittels der Steuereinheit 4, hier und vorzugsweise über einen Temperatursensor 28, eine Außentemperatur erfasst wird, wobei die abgeleitete Fahrzeugneigung 18 mittels der Steuereinheit 4 basierend auf einer Korrekturvorschrift auf die erfasste Temperatur hin korrigiert wird. Auch dies kann grundsätzlich entsprechend der obigen, grundsätzlichen Vorgehensweise eingelernt werden.
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Ganz allgemein ist es so, dass mittels der Steuereinheit 4 in Abhängigkeit von der abgeleiteten Fahrzeugneigung 18 der Klappenantrieb 1 angesteuert wird.
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Dies kann bedeuten, dass die Regelparameter eines für die Ansteuerung des Klappenantriebs 1 zur Anwendung kommenden Reglers modifiziert werden, wie weiter oben bereits angesprochen worden ist. Dies kann aber auch bedeuten, dass die Sollgröße, insbesondere die Sollbewegung, für die Klappe 2 entsprechend angepasst wird.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass im Rahmen eines Öffnungsvorgangs die Fahrzeugneigung 18 in vorschlagsgemäßer Weise basierend auf dem Öffnungssprung 17 ermittelt wird und dass die so ermittelte Fahrzeugneigung 18 bei der Ansteuerung des Klappenantriebs 1 für die anschließende motorischen Klappenverstellung berücksichtigt wird. Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass nicht die motorische Klappenverstellung selbst, sondern der vorgelagerte Öffnungssprung 17, für die Ableitung der Fahrzeugneigung 18 genutzt wird. Mit anderen Worten, steht die Fahrzeugneigung 18 bereits zur Verfügung, bevor die motorische Klappenverstellung stattfindet.
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Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass mittels der Steuereinheit 4 in Abhängigkeit von der abgeleiteten Fahrzeugneigung 18 eine insbesondere Motorstrom-basierte Einklemmüberwachung durchgeführt wird. Auch hier ist vorteilhaft, dass während der motorischen Klappenverstellung, hier insbesondere während eines Schließvorgangs, die abgeleitete Fahrzeugneigung 18 bereits vorliegt, so dass die Einklemmüberwachung während der gesamten motorischen Klappenverstellung auf die jeweilige Fahrzeugneigung 18 hin optimiert werden kann.
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Im Hinblick auf die Berücksichtigung der Fahrzeugneigung
18 bei der Ansteuerung des Klappenantriebs
1 einerseits und bei der Durchführung einer Einklemmüberwachung andererseits darf nochmals auf die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2015 119 799 A1 verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Steuereinheit 4 zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens als solche beansprucht. Auf alle diesbezüglichen Ausführungen darf verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe 2, einem der Klappe 2 zugeordneten Klappenantrieb 1, einem der Klappe 2 zugeordneten Kraftfahrzeugschloss 13 und einer Steuereinheit 4 zur Durchführung eines vorschlagsgemäßen Verfahrens als solche beansprucht. Auch diesbezüglich darf auf alle diesbezüglichen Ausführungen verwiesen werden.
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Wesentlich bei der vorschlagsgemäßen Klappenanordnung ist die Tatsache, dass die Gewichtskraft der Klappe 2 in Abhängigkeit von der Fahrzeugneigung 18 und ggf. von der Klappenstellung unterschiedlich in Schließrichtung der Klappe 2 wirkt. Dabei ist es weiter vorzugsweise so, dass die Gewichtskraft der Klappe 2 ein schließendes Drehmoment oder eine schließende Kraft auf die Klappe 2 ausübt, das bzw. die von der Fahrzeugneigung 18 und ggf. von der Klappenstellung abhängt. Dieser Sachverhalt wird, wie oben erläutert, im Rahmen der vorschlagsgemäßen Lösung zur Ableitung der Fahrzeugneigung genutzt. Auch insoweit darf auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015119799 A1 [0004, 0015, 0063]