-
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Antriebsvorrichtung zur Verstellung von bewegbaren Fahrzeugkarosserieteilen, insbesondere von Spoilern, mit einem Elektromotor und einer Ansteuerungseinheit, mittels der der Elektromotor ansteuerbar ist, wobei die Ansteuerungseinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung mit einer eine Spoilerstellung erfassenden Sensorik verbunden ist, der Elektromotor mittels der Ansteuerungseinheit in Abhängigkeit von der von der Sensorik erfassten Spoilerstellung ansteuerbar ist, die Ansteuerungseinheit mit einem seitens eines Fahrzeugführers oder -insassen betätigbaren Eingabeteils verbunden ist, und der Elektromotor mittels der Ansteuerungseinheit in Abhängigkeit von einem über das Eingabeteil eingegebenen Eingabesignal ansteuerbar ist.
-
Fahrzeugführer und -insassen haben bestimmte Erwartungen an die für sie hörbaren Laufgeräusche der vorstehend geschilderten elektrischen Antriebsvorrichtungen, die besonders häufig für den Betrieb von Spoilern zum Einsatz kommen. Hierbei ist nicht unbedingt erwünscht, derartige elektrische Antriebsvorrichtungen so zu gestalten, dass sie keine Betriebsgeräusche abgeben bzw. quasi unhörbar sind. Diesbezüglich ist zu beachten, dass beispielswiese bei einer Geschwindigkeit von 120 km/h, bei der ein Spoiler üblicherweise automatisch ausgefahren wird, etwaige Betriebsgeräusche der elektrischen Antriebsvorrichtung ohnehin aufgrund der Fahr- und Windgeräusche nicht hörbar sind. Andererseits erwartet der Fahrzeugführer bzw. -insasse, der den Spoiler im Stadtverkehr oder im Stand per Knopfdruck mittels des Eingabeteils ausfahren will, eine für ihn bemerkbare Rückmeldung, wobei hier insbesondere akustische Rückmeldungen bevorzugt sind, nicht dagegen optische oder haptische Rückmeldungen.
-
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebsvorrichtung zur Verstellung von bewegbaren Fahrzeugkarosserieteilen, insbesondere von Spoilern, zur Verfügung zu stellen, mittels der Betriebsgeräusche der elektrischen Antriebsvorrichtung in der seitens eines Fahrzeugführers oder -insassen gewünschten Weise erzeugbar sind.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die elektrische Antriebsvorrichtung so ausgestaltet und betreibbar ist, dass mittels ihr ein einem vorgebbaren Anforderungsprofil entsprechendes Betriebsgeräusch erzeugbar ist.
-
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Ansteuerungseinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung einen Hochfrequenzgenerator aufweist, mittels dem Hochfrequenzen generierbar sind, die niederfrequent so moduliert werden können, dass mittels des Elektromotors eine dem vorgebbaren Anforderungsprofil entsprechende hör- und/oder fühlbare Schwingung erzeugbar ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Tastgrad eines von der Ansteuerungseinheit an den Elektromotor ausgegebenen hochfrequenten Ansteuerungssignals niederfrequent so modulierbar, dass mittels des Elektromotors eine einem vorgebbaren Anforderungsprofil entsprechende hör- und /oder fühlbare Schwingung erzeugbar ist. Durch den Elektromotor der elektrischen Antriebsvorrichtung wird so quasi ein zusätzliches Geräusch erzeugt, welches im Zusammenwirken mit dem reinen Betriebsgeräusch der elektrischen Antriebsvorrichtung zu einem Gesamtgeräusch führt, das entsprechend den akustischen Bedürfnissen der Fahrzeugführer und/oder -insassen gestaltet werden kann. Hierdurch kann ein gewünschtes, als angenehm empfundenes Klangbild erzeugt werden, das bevorzugt eine geringe Lautstärke aufweist und gleichmäßig ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung ermittelt die Sensorik die Spoilerstellung durch Erfassung einer Abtriebswellenposition des Elektromotors bzw. eines dem Elektromotor nachgeschalteten Getriebes der elektrischen Antriebsvorrichtung.
-
Um die Ansteuerungseinheit und damit auch die elektrische Antriebsvorrichtung kompakt und platzsparend zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn die Funktion, dergemäß der Tastgrad des hochfrequenten Ansteuerungssignals niederfrequent modulierbar ist, auf einer integrierten Steuerungsplatine der Ansteuerungseinheit untergebracht ist.
-
Hierbei kann der Tastgrad vorzugsweise mit einer Niederfrequenz <16 kHz überlagerbar sein.
-
Die Erzeugung eines dem jeweiligen Anforderungsprofil genügenden Betriebsgeräuschs der elektrischen Antriebsvorrichtung kann gefördert werden, wenn eine Hall-Sensor-Vorrichtung vorgesehen ist, mittels der je Umdrehung der Abtriebswelle des Elektromotors ein zumindest vierfaches Hall-Sensor-Signal generierbar ist. Als Basis für die Erzeugung des gewünschten Betriebsgeräusches dient das konstante Motorgeräusch.
-
Wenn die Frequenzüberlagerung des hochfrequenten Ansteuerungssignals nach Erreichen der angestrebten Spoilerstellung weiter betreibbar ist, kann auch in diesem Zeitraum ein Geräusch erzeugt werden, das beispielsweise nach der eigentlichen Außerbetriebsetzung des Spoilerantriebs weiter vorhanden ist. Beispielsweise ist der Anschlag bzw. Stopp des Spoilerantriebs nach maximal 3 Sekunden Betriebszeit erreicht, wobei das Geräusch für insgesamt 10 Sekunden erfassbar sein kann. Wesentlich längere Zeiten könnten den Elektromotor schädigen.
-
Eine solche Betriebsweise der elektrischen Antriebsvorrichtung kann mit einem vergleichsweise geringen technischkonstruktiven Aufwand erreicht werden, wenn die elektrische Antriebsvorrichtung im Weiterbetrieb nach Erreichen der angestrebten Spoilerstellung statt mit einer Gleichspannung, z.B. von ca. 12 V, mit einer geeigneten Wechselspannung geringer Frequenz, z.B. <20 Hz, betrieben wird.
-
Die der Ansteuerungseinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung zugeordnete Sensorik ist vorteilhaft so gestaltet, dass sie erfassen kann, wenn der Spoiler vor Erreichen der angestrebten Spoilerstellung blockiert, z.B. aufgrund von Eis, wobei mittels der Ansteuerungseinheit die Frequenzüberlagerung des Elektromotors dann so gestaltbar ist, dass ein akustisches Warnsignal generiert wird.
-
Zusätzlich zu dem generierten akustischen Warnsignal kann mittels der Ansteuerungseinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung eine den Blockierzustand des Spoilers anzeigende Warnanzeige an einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs in Betrieb gesetzt werden. Hierdurch kann beispielsweise ein Kraftfahrzeugführer oder -insasse gewarnt werden, wenn durch Betätigung des Eingabeteils Beschädigungen der elektrischen Antriebsvorrichtung nicht ausgeschlossen sind.
-
Zweckmäßigerweise ist mittels der Sensorik der elektrischen Antriebsvorrichtung oder einer Motorstromüberwachung derselben erfassbar, wenn ein Anfahrstrom des Elektromotors der elektrischen Antriebsvorrichtung, z.B. aufgrund von Vereisungen in einem Spaltbereich des Spoilers, ein vorgebbares Maximalniveau übersteigt, wobei dann der Elektromotor mit einer niedrigen Frequenz hoher Intensität, vorzugsweise im Frequenzbereich einer Spoilerblatt-Eigenfrequenz, betreibbar ist. Hierdurch kann quasi ein Freirütteln des Spoilers realisiert werden, wobei Beschädigungen der elektrischen Antriebsvorrichtung durch Überlastung ausgeschlossen sind. Das im Spaltbereich des Spoilers vorhandene Eis kann so aufgebrochen werden, wobei dieses Aufbrechen stattfinden kann, bevor die elektrische Antriebsvorrichtung den eigentlichen Verstellvorgang des Spoilers einleitet. Das Freirütteln findet dann statt, wenn aufgrund einer niedrigen Außentemperatur ein Vereisen möglich ist und ein hoher Anfahrstrom erfasst wird, ohne dass eine Verstellung des Spoilers stattfände.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung kann die Ansteuerungseinheit derselben zwischen einem Modus, bei dem der Elektromotor bei Erfassung des das vorgebbare Maximalniveau übersteigenden Anfahrstroms im niedrigen Frequenzbereich betreibbar ist, und einem Modus umschaltbar, bei dem der Elektromotor vor jedem Beginn einer Verstellbewegung des Spoilers im niedrigen Frequenzbereich hoher Intensität betreibbar ist. In geografischen Gebieten mit Permanent- bzw. Dauerfrost kann die Einschaltung des vorstehend zweitgenannten Modus zweckmäßig sein, um stets vor Einleitung der Verstellbewegung des Spoilers die bei derartigen klimatischen Verhältnissen üblichen Vereisungen im Spaltbereich des Spoilers zu beseitigen.
-
Darüber hinaus kann die Ansteuerungseinheit vorteilhaft so ausgestaltet sein, dass bei einem automatischen, z.B. geschwindigkeits- und/oder beschleunigungsbedingten Verstellvorgang des Spoilers, das an den Elektromotor ausgegebene hochfrequente Ansteuerungssignal nicht moduliert wird. Da bei derartigen automatischen Verstellvorgängen die Betriebsgeräusche der elektrischen Antriebvorrichtung ohnehin nicht hörbar sind, kann darauf verzichtet werden, diese Betriebsgeräusche in irgendeiner Form zu gestalten.
-
Um einen quasi stummen Betrieb der elektrischen Antriebsvorrichtung zu realisieren, kann mittels der Ansteuerungseinheit durch gezielte Überlagerung von Frequenzen in Abhängigkeit von in der Sensorik erfassten und ausgewerteten Oberwellen im Betriebsstrom- und/oder -spannungsverlauf, z.B. Kommutator-Umschaltungen, der elektrischen Antriebsvorrichtung des Spoilers das generierte Ansteuerungssignal so modulierbar sein, dass das Betriebsgeräusch des Elektromotors der elektrischen Antriebsvorrichtung bestmöglich eliminiert wird.
-
Zweckmäßigerweise gehört zur Ansteuereinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung eine Pulsweitenmodulationsvorrichtung, vorzugsweise mit einer 16 kHz PWM-Frequenz als Basis für die Modulation bzw. Überlagerung.
-
Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung zur Verstellung von bewegbaren Fahrzeugkarosserieteilen, insbesondere von Spoilern, kann dieser elektrischen Antriebsvorrichtung ein Aktor zugeordnet werden, der von der Ansteuerungseinheit ansteuerbar ist und mittels dem Schwingungen erzeugbar sind, die den vom Elektromotor erzeugten Schwingungen so überlagerbar sind, dass mittels des Elektromotors in Verbindung mit dem Aktor eine dem vorgebbaren Anforderungsprofil entsprechende hör- und/oder fühlbare Schwingung erzeugbar ist.
-
Auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Funktion, dergemäß die vom Elektromotor erzeugten Schwingungen mittels den vom Aktor erzeugten Schwingungen überlagerbar sind, auf der integrierten Steuerungsplatine der Ansteuerungseinheit untergebracht sind. Hierdurch kann eine kompakte und platzsparende Ausgestaltung der elektrischen Antriebsvorrichtung gefördert werden.
-
Zweckmäßigerweise ist die Ansteuerungseinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung so ausgestaltet, dass bei einem automatischen, z.B. geschwindigkeits- und/oder beschleunigungsbedingten Verstellvorgang des Spoilers, der Aktor außer Betrieb bleibt.
-
Um einen quasi lautlosen Betrieb der elektrischen Antriebsvorrichtung zu realisieren, kann es vorteilhaft sein, wenn mittels der Ansteuerungseinheit durch gezielte Überlagerung der Schwingungen des Elektromotors mit Schwingungen des Aktors die Ansteuerungssignale für den Elektromotor und den Aktor so generierbar sind, dass kein Betriebsgeräusch der elektrischen Antriebsvorrichtung erzeugt wird.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert.
-
In einer ersten Ausführungsform weist eine elektrische Antriebsvorrichtung zur Verstellung von bewegbaren Fahrzeugkarosserieteilen, insbesondere von Spoilern, einen Elektromotor und eine Ansteuerungseinheit auf. Der Elektromotor wird mittels der Ansteuerungseinheit angesteuert. Die Ansteuerungseinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung ist mit einer Sensorik verbunden, mittels der bei der im Folgenden dargestellten Ausführungsform eine Spoilerstellung erfasst wird. Der Elektromotor wird von der Ansteuerungseinheit in Abhängigkeit von der an die Ansteuerungseinheit angeschlossenen Sensorik erfassten Spoilerstellung angesteuert. Die Ansteuerungseinheit ist mit einem seitens eines Fahrzeugführers oder anderen Fahrzeuginsassen betätigbaren Eingabeteils verbunden. Der Elektromotor ist mittels der Ansteuerungseinheit in Abhängigkeit von einem über das Eingabeteil eingegebenen Eingabesignal ansteuerbar.
-
Zu der Ansteuerungseinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung gehört im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Pulsweitenmodulationsvorrichtung. Diese hat eine 16 kHz Pulsweitenmodulations(PWM)-Frequenz, die als Grundlage für die niederfrequente Modulation bzw. Überlagerung des von der Ansteuerungseinheit an den Elektromotor ausgegebenen hochfrequenten Ansteuerungssignals dient.
-
Ein Tastgrad eines von der Ansteuerungseinheit an den Elektromotor ausgegebenen hochfrequenten Ansteuerungssignals ist niederfrequent so modulierbar, dass mittels des Elektromotors eine einem vorgebbaren Anforderungsprofil entsprechende hör- und/oder fühlbare Schwingung erzeugt wird.
-
Die Sensorik, die an die Ansteuerungseinheit angeschlossen ist und mittels der bei der beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung die Spoilerstellung ermittelt wird, erfasst eine Abtriebswellenposition des Elektromotors bzw. eine Abtriebswellenposition eines dem Elektromotor nachgeschalteten Getriebes. Die derart ermittelte Spoilerstellung ist Grundlage für das von der an die Sensorik angeschlossenen Ansteuerungseinheit an den Elektromotor ausgegebene hochfrequente Ansteuerungssignal.
-
Die Ansteuerungseinheit umfasst eine in ihr integrierte Steuerungsplatine, auf der die Funktion, mittels der der Tastgrad dieses hochfrequenten Ansteuerungssignals niederfrequent moduliert werden kann, untergebracht ist.
-
Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung wird der Tastgrad z.B. mit einer Niederfrequenz <16 kHz überlagert.
-
Die elektrische Antriebsvorrichtung bzw. deren Sensorik umfasst eine Hall-Sensor-Vorrichtung, mittels der je Umdrehung der Abtriebswelle des Elektromotors ein zumindest vierfaches Hall-Sensor-Signal generiert wird.
-
Die Frequenzüberlagerung der elektrischen Antriebsvorrichtung wird nach Erreichen der angestrebten Spoilerstellung weiter betrieben, wobei in diesem Weiterbetrieb nach Erreichen der angestrebten Spoilerstellung die elektrische Antriebsvorrichtung statt mit einer Gleichspannung von ca. 12 V mit einer geeigneten Wechselspannung geringer Frequenz, z.B. <20 Hz, betrieben wird.
-
Mittels der Sensorik der elektrischen Antriebsvorrichtung bzw. der Ansteuerungseinheit wird erfasst, wenn der Spoiler vor Erreichen der angestrebten Spoilerstellung blockiert, z.B. aufgrund von Eis, wobei dann mittels der Ansteuerungseinheit die Frequenzüberlagerung des Elektromotors so gestaltet wird, dass ein akustisches Warnsignal generiert wird.
-
Mit dem generierten Warnsignal wird eine den Blockierzustand des Spoilers anzeigende Warnanzeige an einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs in Betrieb gesetzt.
-
Mittels der an die Ansteuerungseinheit angeschlossenen Sensorik der elektrischen Antriebsvorrichtung oder mittels einer Motorstromüberwachung derselben kann erfasst werden, wenn ein Anfahrstrom des Elektromotors der elektrischen Antriebsvorrichtung ein vorgebbares Maximalniveau übersteigt. Dies kann beispielswiese dann auftreten, wenn Vereisungen in einem Spaltbereich des Spoilers vorliegen. Der Elektromotor ist dann mit einer niedrigen Frequenz hoher Intensität, vorzugsweise im Frequenzbereich einer Spoilerblatt-Eigenfrequenz, betreibbar. Durch einen entsprechenden Betrieb des Elektromotors kann dann der Spoiler quasi freigerüttelt werden.
-
Wenn das mit der elektrischen Antriebsvorrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug dauerhaft in einem geografischen Bereich betrieben wird, in dem Dauerfrost herrscht, kann der Elektromotor in einem Betriebsmodus betrieben werden, in dem vor jedem Beginn einer Verstellbewegung des Spoilers der Elektromotor im niedrigen Frequenzbereich hoher Intensität betrieben wird.
-
Die Ansteuerungseinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung ist zwischen einem Modus, bei dem der Elektromotor bei Erfassung des das vorgebbare Maximalniveau übersteigenden Anfahrtstroms im niedrigen Frequenzbereich hoher Intensität betreibbar ist, und einem Modus umschaltbar, bei dem der Elektromotor vor jedem Beginn einer Verstellbewegung des Spoilers im niedrigen Frequenzbereich hoher Intensität betreibbar ist. Dieser Betriebsmodus ist sinnvoll, wenn das Kraftfahrzeug, das mit der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung für den Spoiler ausgerüstet ist, in einem geografischen Bereich betrieben wird, in dem zeitweise Dauerfrost und zeitweise klimatische Verhältnisse zwischen Frost und Nichtfrost herrschen.
-
Darüber hinaus kann die Ansteuerungseinheit der elektrischen Antriebsvorrichtung so ausgestaltet werden, dass bei einem automatischen, z.B. geschwindigkeits- und/oder beschleunigungsbedingten Verstellvorgang des Spoilers, das an den Elektromotor ausgegebene hochfrequente Ansteuerungssignal nicht moduliert wird. Hörbar ist dann - wenn überhaupt - nur ein minimales Verfahrgeräusch des Elektromotors.
-
Mittels der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung ist es möglich, die Ansteuerungseinheit zur gezielten Überlagerung von Frequenzen in Abhängigkeit von in der Sensorik erfassten und ausgewerteten Oberwellen im Betriebsstrom- und/oder -spannungsverlauf der elektrischen Antriebsvorrichtung des Spoilers das generierte Ansteuerungssignal der Ansteuerungseinheit so zu modulieren, dass das Betriebsgeräusch des Elektromotors der elektrischen Antriebsvorrichtung bestmöglich eliminiert wird.
-
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorstehend geschilderten elektrischen Antriebsvorrichtung wird, statt das von der Ansteuerungseinheit an den Elektromotor ausgegebene hochfrequente Ansteuerungssignal niederfrequent zu modulieren, der elektrischen Antriebsvorrichtung ein Aktor zugeordnet, der von der Ansteuerungseinheit ansteuerbar ist und mittels dem Schwingungen erzeugbar sind, die die vom Elektromotor erzeugten Schwingungen so überlagern, dass mittels des Elektromotors in Verbindung mit dem Aktor die dem vorgebbaren Anforderungsprofil entsprechende hör- und/oder fühlbare Schwingung erzeugbar ist.
-
Auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung kann die Funktion, mittels der die vom Elektromotor erzeugten Schwingungen durch die vom Aktor erzeugten Schwingungen überlagert werden, auf der integrierten Steuerungsplatine der Ansteuerungseinheit untergebracht sein.
-
Die elektrische Antriebsvorrichtung verfügt über einen Betriebsmodus, bei dem der Aktor bei einem automatischen, z.B. geschwindigkeits- und/oder beschleunigungsbedingten Verstellvorgang des Spoilers, außer Betrieb bleibt.
-
Auch bei dieser Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung ist eine Lösung möglich, bei der mittels der Ansteuerungseinheit durch gezielte Überlagerung der Schwingungen des Elektromotors mit den Schwingungen des Aktors die Ansteuerungssignale für den Elektromotor und den Aktor so generiert werden, dass kein Betriebsgeräusch der elektrischen Antriebsvorrichtung erzeugt wird.