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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Steueranordnung zur Durchführung des obigen Verfahrens gemäß Anspruch 15, eine Antriebsanordnung mit einer solchen Steueranordnung gemäß Anspruch 16 sowie eine Klappenanordnung mit einer solchen Antriebsanordnung gemäß Anspruch 17.
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Im Rahmen der Komfortsteigerung bei Kraftfahrzeugen kommt der motorischen Verstellung von Klappen besondere Bedeutung zu. Bei einer solchen Klappe handelt es sich beispielsweise um eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Fronthaube o.dgl.
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Auf Grund der immer weiter steigenden Klappengewichte ist es bekannt, die in Rede stehende Antriebsanordnung mit zwei elektrischen Antrieben auszustatten, die beispielsweise an gegenüberliegenden Rändern der Klappe angreifen.
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Bei dem bekannten Verfahren zur Ansteuerung einer solchen Antriebsanordnung (
DE 10 2008 057 014 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, sind zwei Spindelantriebe vorgesehen, die mittels einer Steueranordnung angesteuert werden. Hierfür sind die Spindelantriebe jeweils mit einem Sensorsystem zur Erfassung eines Mess-Bewegungswerts ausgestattet. Die beiden Sensorsysteme weisen jeweils einen Hall-Sensor auf. Basierend auf den beiden Mess-Bewegungswerten lässt sich die Antriebsanordnung mit hoher Genauigkeit ansteuern. Allerdings ist diese Art der Ansteuerung durch die beiden Sensorsysteme vergleichsweise kostspielig.
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Grundsätzlich ist es auch bekannt, einen Bewegungswert wie einen Drehwinkel für einen Antrieb sensorlos zu ermitteln. Ein bekanntes Verfahren (
EP 1 768 250 A2 ) betrifft beispielsweise die Schätzung eines Bewegungswerts mittels eines Beobachters basierend auf einem Antriebsmodell und basierend auf Eingangsgrößen wie einer Motorspannung und einem Motorstrom. Zusätzlich ist eine Korrekturroutine zur Korrektur des geschätzten Bewegungswerts sowie zur Korrektur des Antriebsmodells vorgesehen, die sich den Effekt des Kommutierungsrippies bei kommutierten Gleichstrommotoren zu Nutze macht. Die Korrekturroutine betrifft hier die Korrektur der Schätzung des Bewegungswerts für den jeweiligen Antrieb als solchen. Angesichts der Tatsache, dass der Kommutierungsripple im Motorstrom während der motorischen Verstellung der betreffenden Komponente mit wechselnder Zuverlässigkeit auftritt, ist eine relativ geringe Zuverlässigkeit der Antriebsanordnung insgesamt zu erwarten.
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Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das eine hohe Zuverlässigkeit mit geringem Kostenaufwand ermöglicht.
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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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Vorschlagsgemäß wird zunächst einmal davon ausgegangen, dass die Antriebsanordnung einen ersten elektrischen Antrieb und einen zweiten elektrischen Antrieb aufweist, die jeweils zumindest in einer Bewegungsrichtung mit der Klappe bewegungsgekoppelt sind. Dies bedeutet, dass in dieser Bewegungsrichtung beide Antriebe ohne einen eventuellen Freilauf einer Klappenbewegung folgen. Vorzugsweise sind die beiden Antriebe strukturell identisch zueinander, so dass die beiden Antriebe zumindest in dieser Bewegungsrichtung stets mit identischer Geschwindigkeit verfahren. Auf Grund herstellungsbedingter Fertigungstoleranzen der mechanischen und elektro-mechanischen Komponenten der hier in Rede stehenden Gesamtanordnung kann es dennoch grundsätzlich vorkommen, dass die Geschwindigkeiten der beiden Antriebe auseinander laufen. Dieses Auseinanderlaufen kann auch auf dynamische Effekte wie einer eventuell vorhandenen Schwingungsneigung zurückgehen.
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Vorschlagsgemäß ist nun ganz allgemein erkannt worden, dass die Ermittlung von Bewegungswerten für beide Antriebe auf besonders einfache Weise umsetzbar ist, wenn ein spezieller Abgleich zwischen den beiden Antrieben stattfindet. Dieser Abgleich basiert vorschlagsgemäß auf einem Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb, der in einer dem ersten Antrieb zugeordneten Ermittlungsroutine ermittelt wird. Bei diesem Geschwindigkeitswert kann es sich um einen Mess-Geschwindigkeitswert oder um einen Schätz-Geschwindigkeitswert handeln, wie noch erläutert wird.
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Für den zweiten Antrieb wird, vorzugsweise ausschließlich, ein Schätz-Geschwindigkeitswert ermittelt, der insbesondere im Hinblick auf die oben genannten Fertigungstoleranzen fehlerbehaftet ist.
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Für den vorschlagsgemäßen Abgleich ist eine Korrekturroutine vorgesehen, die über einen Korrekturwert eine Modifikation der Ansteuerung der Antriebsanordnung erzeugt.
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Wesentlich für die Korrekturroutine ist nun die grundsätzliche Überlegung, dass die Erzeugung des Korrekturwerts auf die unterschiedlichen Referenzweglängen für die beiden Antriebe zurückgehen kann, die sich aus den für die beiden Antriebe ermittelten Geschwindigkeitswerten ergeben. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den Referenzweg zwischen zwei Klappenstellungen zu wählen, in denen die geometrischen Verhältnisse für die in Rede stehende Anordnung eindeutig definiert sind.
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Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass in einer dem zweiten Antrieb zugeordneten Schätzroutine ein Geschwindigkeitswert für den zweiten Antrieb als Schätz-Geschwindigkeitswert im Wege einer Schätzung basierend auf einem Antriebsmodell für den zweiten Antrieb ermittelt wird. In der obigen Korrekturroutine wird, zyklisch oder einmalig im Rahmen der Fertigung, eine Referenzfahrt über einen Referenzweg der Klappe vorgenommen. Dabei wird aus dem Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb eine Referenzweglänge für den ersten Antrieb und aus dem Geschwindigkeitswert für den zweiten Antrieb eine Referenzweglänge für den zweiten Antrieb ermittelt. Aus den beiden Referenzweglängen wird daraufhin ein Korrekturwert ermittelt, wobei basierend auf dem Korrekturwert die Ansteuerung der Antriebsanordnung modifiziert wird.
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Der Begriff „Ansteuerung“ ist vorliegend weit zu verstehen. Er umfasst nicht nur die Beaufschlagung des jeweiligen Antriebs mit elektrischer Leistung, sondern auch die Erfassung, Verarbeitung und Bereitstellung von dem jeweiligen Antrieb zugeordneten Variablen, insbesondere Sensorsignalen. Entsprechend kann die Modifikation der Ansteuerung der Antriebsanordnung auf vielfältige Weise vorgenommen werden, wie noch erläutert wird.
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Mit der vorschlagsgemäßen Lösung lässt sich die Ansteuerung des zweiten Antriebs mit dem ersten Antrieb abgleichen, so dass die modifizierte Ansteuerung des zweiten Antriebs etwaige, herstellungsbedingte Fertigungstoleranzen der in Rede stehenden Gesamtanordnung berücksichtigt. Damit kann im Sinne einer kostengünstigen Lösung in Kauf genommen werden, dass ein Mess-Geschwindigkeitswert nur für den ersten Antrieb ermittelt wird, während für den zweiten Antrieb lediglich ein Schätz-Geschwindigkeitswert ermittelt wird. Dadurch, dass beide Antriebe in vorschlagsgemäßer Weise miteinander abgeglichen werden, ist zumindest eine vorübergehende Ansteuerung beider Antriebe allein mit Schätz-Geschwindigkeitswerten denkbar. Dies ist beispielsweise für einen noch zu erläuternden Fehlerbetrieb interessant.
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Die Referenzweglängen werden gemäß Anspruch 2 durch eine Integration des jeweiligen Geschwindigkeitswerts über der Zeit ermittelt. Dadurch, dass neben den Geschwindigkeitswerten nunmehr auch Positionswerte vorliegen, ist es ohne Weiteres möglich, einen Positionsregelkreis und einen Geschwindigkeitsregelkreis für die beiden Antriebe parallel laufen zu lassen und insbesondere miteinander zu verschachteln.
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Bevorzugte Varianten für die Modifikation der Ansteuerung der Antriebsanordnung sind beispielsweise eine Korrektur des Geschwindigkeitswerts für den zweiten Antrieb oder eines davon abgeleiteten Positionswerts für den zweiten Antrieb, oder, eine entsprechende Korrektur des Antriebsmodells für den zweiten Antrieb. Insoweit stellt die Korrekturroutine einen Regelkreis dar, der auf das Erzeugen zueinander identischer Referenzweglängen für beide Antriebe gerichtet ist.
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Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 wird für den zweiten Antrieb basierend auf dem Korrekturwert ein korrigierter Positionswert abgeleitet. In allen Fällen können die jeweils korrigierten Entitäten der Ansteuerung der beiden Antriebe zu Grunde gelegt werden. Denkbar ist aber auch, dass diese korrigierten Entitäten nur zu Überwachungszwecken, insbesondere für eine Einklemmschutzfunktion, insbesondere über einen Datenbus, zur Verfügung gestellt werden.
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Anspruch 4 betrifft zwei besonders einfach umsetzbare Varianten für die Ermittlung des Korrekturwerts. Grundsätzlich ist die Ermittlung anderer Korrekturwerte denkbar.
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Mit den weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 5 und 6 wird klargestellt, dass es sich bei dem Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb um einen Mess-Geschwindigkeitswert und um einen Schätz-Geschwindigkeitswert handeln kann.
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Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 wird dann vorgeschlagen, dass in der dem ersten Antrieb zugeordneten Ermittlungsroutine sowohl ein Mess-Geschwindigkeitswert als auch ein Schätz-Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb ermittelt werden. Aus dem Schätzfehler wird das Antriebsmodell für den ersten Antrieb modifiziert, woraufhin das Antriebsmodell für den zweiten Antrieb entsprechend modifiziert wird. Mit anderen Worten erfolgt hier eine Modifikation des Antriebsmodells für den ersten Antrieb basierend auf den lokal am ersten Antrieb vorherrschenden Gegebenheiten. Diese Modifikation wird einfach auf den zweiten Antrieb übertragen, ohne die dortigen Gegebenheiten zu berücksichtigen, was bei unterstellt identischen Antrieben erst einmal sachgerecht erscheint. Etwaige Fertigungstoleranzen, die für beide Antriebe und die Klappe selbst unterschiedlich ausfallen können, werden dann mit der oben angesprochenen, vorschlagsgemäßen Lösung berücksichtigt.
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Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 8 und 9 betreffen bevorzugte Varianten für die motorische Verstellung der Klappe mittels der Antriebsanordnung. Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 ist die Ansteuerung beider Antriebe im Normalbetrieb basierend auf dem Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb vorgesehen. Die Positionierung der Klappe in eine vorbestimmte Klappenstellung basiert also auf dem Positionswert, der von dem Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb abgeleitet worden ist. Dabei handelt es sich vorzugsweise um den Mess-Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb.
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Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 ist nun ein Fehlerbetrieb definiert, in dem der Mess-Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb nicht vorliegt. Dann basiert die Positionierung der Klappe in einer ersten Alternative für beide Antriebe auf einem Schätz-Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb oder für den zweiten Antrieb. In einer zweiten Alternative ist es dagegen so, dass jeder Antrieb basierend auf dem jeweils zugeordneten Schätz-Geschwindigkeitswert angesteuert wird. Wesentlich für beide Alternativen ist die Tatsache, dass auf Grund des vorschlagsgemäßen Abgleichs zwischen beiden Antrieben eine hohe Schätzgenauigkeit auch bei auftretenden Fertigungstoleranzen garantiert ist, so dass im Fehlerbetrieb ein vorübergehender Ausfall des Mess-Geschwindigkeitswerts unproblematisch ist.
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Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 10 bis 13 betreffen vorteilhafte Varianten für die Definition der Referenzfahrt. Besonders vorteilhaft sind dabei die Varianten gemäß den Ansprüchen 12 und 13, bei denen der Referenzfahrt für die Startposition und für die Endposition mechanische Begrenzungen zugeordnet sind.
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Wie oben angedeutet, kann die Korrekturroutine im Rahmen der Herstellung der Antriebsanordnung oder im Rahmen der Montage der Antriebsanordnung, also einmalig, vorgenommen werden. Alternativ kann die Korrekturroutine aber auch zyklisch während des Normalbetriebs durchgeführt werden. Weiche Variante hier gewählt wird, hängt im Wesentlichen davon ab, inwieweit sich die hier relevanten Fertigungstoleranzen während des Normalbetriebs verändern.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Steueranordnung 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 16, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Antriebsanordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Antrieb und einem zweiten Antrieb, die im montierten Zustand jeweils antriebstechnisch mit der Klappe gekoppelt sind, und mit einer vorschlagsgemäßen Steueranordnung als solche beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 17, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe und einer der Klappe zugeordneten, vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 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 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappenanordnung zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens,
- 2 die Antriebsanordnung und die Steueranordnung der Klappenanordnung gemäß 1 in einer schematischen Darstellung,
- 3 einen Teil der Steueranordnung gemäß 2 in einer schematischen Darstellung und
- 4 eine vorschlagsgemäße Anordnung zur Durchführung der Korrekturroutine a) in einer ersten Ausführungsform und b) in einer zweiten Ausführungsform.
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Das vorschlagsgemäße Verfahren dient der Ansteuerung einer Antriebsanordnung 1 für eine Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs 3 mittels einer Steueranordnung 4.
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Der Begriff „Klappe“ umfasst vorliegend eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Fronthaube, insbesondere Motorhaube, eine Kraftfahrzeugtür, insbesondere Seiten- oder Hecktür, o.dgl.
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Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Klappe 2 um eine Klappenachse 2a schwenkbar ausgestaltet. Weiter vorzugsweise ist die Klappenachse 2a im Wesentlichen horizontal ausgerichtet, so dass die Gewichtskraft der Klappe 2 zumindest über einen Verstellbereich der Klappe 2 in deren Schließrichtung wirkt.
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Die Steueranordnung 4 kann als der Klappe 2 zugeordnetes Klappensteuergerät ausgestaltet sein, das mit einer übergeordneten Kraftfahrzeugsteuerung wechselwirkt. Anstelle dieses dezentralen Ansatzes kann die Steueranordnung 4 auch Bestandteil einer zentralen Kraftfahrzeugsteuerung sein.
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Die Antriebsanordnung
1 weist einen ersten elektrischen Antrieb
5 und einen zweiten elektrischen Antrieb
6 auf, die jeweils antriebstechnisch mit der Klappe
2 gekoppelt sind. Eine beispielhafte Anordnung solcher Antriebe
5,
6 ist in der
DE 10 2008 057 014 A1 gezeigt, die auf die Anmelderin zurückgeht und deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
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In einer dem ersten Antrieb 5 zugeordneten Ermittlungsroutine 7 wird ein Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb 5 ermittelt. Hierbei kann es sich um eine Messung oder um eine Schätzung des Geschwindigkeitswerts für den ersten Antrieb 5 handeln, wie noch erläutert wird.
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Wesentlich ist nun zunächst, dass in einer dem zweiten Antrieb 6 zugeordneten Schätzroutine 8 ein Geschwindigkeitswert für den zweiten Antrieb 6 als Schätz-Geschwindigkeitswert n2E im Wege einer Schätzung basierend auf einem Antriebsmodell 9 für den zweiten Antrieb 6 ermittelt wird. Das Antriebsmodell 9 ist ein Zustandsmodell zumindest eines Teils des zweiten Antriebs 6, auf deren Basis die Schätzung des Schätz-Geschwindigkeitswerts n2E vorgenommen wird. Das Antriebsmodell 9 ist vorzugsweise durch einen Modellparametersatz parametrierbar.
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Der Begriff „Geschwindigkeitswert“ steht vorliegend ganz allgemein für jedwede Größe, die eine Bewegung eines der Antriebe 5, 6 repräsentiert. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei dem Geschwindigkeitswert jeweils um eine Drehzahl (U/min) einer Antriebskomponente des ersten Antriebs 5 bzw. einer Antriebskomponente des zweiten Antriebs 6. In beiden Fällen handelt es sich bei der Antriebskomponente vorzugsweise um eine Antriebswelle, insbesondere eine Motorwelle.
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Wesentlich ist weiter, dass in einer Korrekturroutine 10 eine Referenzfahrt über einen Referenzweg 11 der Klappe 2 vorgenommen wird, wobei in der Korrekturroutine 10 aus dem Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb 5 eine Referenzweglänge r1 für den ersten Antrieb 5 und aus dem Geschwindigkeitswert für den zweiten Antrieb 6 eine Referenzweglänge r2 für den zweiten Antrieb 6 ermittelt wird. Aus den beiden Referenzweglängen r1 , r2 wird in der Korrekturroutine 10 ein Korrekturwert K ermittelt. Schließlich wird basierend auf dem Korrekturwert K die Ansteuerung der Antriebsanordnung 1 in noch zu erläuternder Weise modifiziert.
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Vorzugsweise sind die beiden Antriebe 5, 6 strukturell identisch aufgebaut, so dass vorbehaltlich etwaiger Fertigungstoleranzen die Geschwindigkeits- und Positionswerte der beiden Antriebe 5, 6 zueinander identisch sind. Es wurde schon darauf hingewiesen, dass vorliegend davon ausgegangen wird, dass angesichts der zu erwartenden Fertigungstoleranzen diese Identität trotz der strukturellen Übereinstimmung der beiden Antriebe 5, 6 nicht gegeben ist.
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Der Darstellung gemäß 4 lässt sich bereits entnehmen, dass die dem ersten Antrieb 5 zugeordnete Referenzweglänge r1 durch eine Integration des Geschwindigkeitswerts für den ersten Antrieb 5 über der Zeit und die dem zweiten Antrieb 6 zugeordnete Referenzweglänge r2 durch eine Integration des Geschwindigkeitswerts für den zweiten Antrieb 6 über der Zeit ermittelt wird. Die obige Integration über der Zeit ist in der Zeichnung jeweils durch das Integralsymbol angedeutet. Nach der Ausgestaltung gemäß 4a) werden die Referenzweglängen r1 und r2 von dem Schätz-Geschwindigkeitswert n1E und n2E abgeleitet. Nach der Ausgestaltung gemäß 4b) dagegen werden die Referenzweglängen r1 und r2 von dem Mess-Geschwindigkeitswert n1M und dem Schätz-Geschwindigkeitswert n2E abgeleitet.
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Ganz allgemein ist es hier und vorzugsweise so, dass aus dem Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb 5 durch eine Integration über der Zeit ein Positionswert für den ersten Antrieb 5 ermittelt wird und dass aus dem Geschwindigkeitswert für den zweiten Antrieb 6 durch eine Integration über der Zeit ein Positionswert für den zweiten Antrieb 6 ermittelt wird. Damit liegen für die Ansteuerung der beiden Antriebe 5, 6 nicht nur Geschwindigkeitswerte, sondern auch Positionswerte vor.
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Für die vorschlagsgemäße Modifikation der Ansteuerung der Antriebsanordnung 1 sind je nach Anwendungsfall unterschiedliche Varianten denkbar. In einer bevorzugten Variante wird die Ansteuerung der Antriebsanordnung 1 in der Korrekturroutine 10 derart modifiziert, dass sich in einer erneuten Korrekturroutine 10 zueinander identische Referenzweglängen r1 , r2 für beide Antriebe 5, 6 ergeben würden. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass der Geschwindigkeitswert für den zweiten Antrieb 6 oder ein davon abgeleiteter Positionswert für den zweiten Antrieb 6 basierend auf dem Korrekturwert K derart korrigiert wird, dass eine erneute Korrekturroutine 10 nunmehr zueinander identische Referenzweglängen r1 , r2 für beide Antriebe 5, 6 ergeben würde. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Antriebmodell 9 für den zweiten Antrieb 6 derart basierend auf dem Korrekturwert K korrigiert wird, dass sich wiederum in einer erneuten Korrekturroutine 10 zueinander identische Referenzweglängen r1 , r2 für beide Antriebe 5, 6 ergeben würden. In beiden Fällen handelt es sich um eine Regelung, die auf die Minimierung des Unterschieds zwischen den beiden Referenzweglängen r1 , r2 gerichtet ist. Die Identität der Referenzweglängen r1 , r2 lässt sich in der Praxis nur als Annäherung erreichen, so dass der Begriff „Identität“ hier stets entsprechend weit auszulegen ist.
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Hier und vorzugsweise ist es so, dass von dem Geschwindigkeitswert, hier dem Schätz-Geschwindigkeitswert n2e , für den zweiten Antrieb 6 durch eine, insbesondere mit dem Korrekturwert K, gewichtete Integration über der Zeit ein korrigierter Positionswert P2E abgeleitet wird. Dies ist in der Darstellung gemäß 3 angedeutet.
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Zusätzlich ist es vorzugsweise vorgesehen, dass von dem Geschwindigkeitswert, hier dem Schätz-Geschwindigkeitswert n1E , für den ersten Antrieb 5 durch eine Integration über der Zeit ein Positionswert P1E abgeleitet wird. Die Ansteuerung der Antriebsanordnung 1 wird in der Korrekturroutine 10 nun derart modifiziert, dass der Positionswert P1E für den ersten Antrieb 5 und der korrigierte Positionswert P2E für den zweiten Antrieb 6 in einer erneuten Korrekturroutine zueinander identische Referenzweglängen r1 , r2 für beide Antriebe 5, 6 ergeben würden. Grundsätzlich können die beiden abgeleiteten Positionswerte P1E , P2E der Ansteuerung der beiden Antriebe 5, 6 zu Grunde gelegt werden. Denkbar ist aber auch, dass sie lediglich über einen Datenbus als Basis für eine Überwachungsfunktion oder für einen noch zu erläuternden Fehlerbetrieb bereitgestellt werden.
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Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Korrekturwert K um die Differenz aus der ersten Referenzweglänge r1 und der zweiten Referenzweglänge r2 . Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Korrekturwert K einem Verhältnis zwischen der ersten Referenzweglänge r1 und der zweiten Referenzweglänge r2 entspricht. Im letztgenannten Fall kann die Modifikation der Ansteuerung der Antriebsanordnung 1 darauf zurückgehen, dass der Schätz-Geschwindigkeitswert n2E mit dem Korrekturwert multipliziert wird und erst anschließend der Ansteuerung des zweiten Antriebs 6 zu Grunde gelegt wird. Die Erzeugungsroutine für die Erzeugung des Korrekturwerts K aus dem Unterschied zwischen den Referenzwerten Δr ist in 4 mit dem Bezugszeichen „12“ angedeutet.
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Vorzugsweise wird in der dem ersten Antrieb 5 zugeordneten Ermittlungsroutine 7 der Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb 5 als Mess-Geschwindigkeitswert n1M mittels eines Bewegungsmesssystems 13 für den ersten Antrieb 5 gemessen. Hierfür steht das Bewegungsmesssystem 13 vorzugsweise in Wechselwirkung mit einer Antriebskomponente, hier mit einer Antriebswelle, des ersten Antriebs 5. Im Einzelnen ist der erste Antrieb 5 vorzugsweise mit einem Bewegungsmesssystem 13 in Form eines Sensorsystems, insbesondere eines Hall-Sensorsystems, zur Ermittlung des Mess-Geschwindigkeitswerts n1M ausgestattet. Weiter vorzugsweise weist das Hall-Sensorsystem zwei Hall-Sensoren auf, die oft integriert als Doppel-Hall-Sensorsystem ausgelegt sind.
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Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass in der dem ersten Antrieb 5 zugeordneten Ermittlungsroutine 7 der Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb 5 als Schätz-Geschwindigkeitswert n1E im Wege einer Schätzung basierend auf einem Antriebsmodell 14 für den ersten Antrieb 5 ermittelt wird. Hier und vorzugsweise ist es vorgesehen, dass in der Ermittlungsroutine 7 für den ersten Antrieb 5 sowohl ein Mess-Geschwindigkeitswert n1M als auch ein Schätz-Geschwindigkeitswert n1E ermittelt wird, wie sich aus den folgenden Ausführungen ergibt.
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3 zeigt, dass in der dem ersten Antrieb 5 zugeordneten Ermittlungsroutine 7 der Geschwindigkeitswert für den ersten Antrieb 5 mittels des Bewegungsmesssystems 13 als Mess-Geschwindigkeitswert n1M gemessen wird und im Wege einer Schätzung basierend auf dem Antriebsmodell 14 für den ersten Antrieb 5 als Schätz-Geschwindigkeitswert n1E ermittelt wird, wobei aus dem Mess-Geschwindigkeitswert n1M für den ersten Antrieb 5 und dem Schätz-Geschwindigkeitswert n1E für den ersten Antrieb 5 ein Schätzfehler Δn ermittelt wird. Basierend auf dem ermittelten Schätzfehler Δn wird in einer Optimierungsroutine 15 nach einer Optimierungsvorschrift das Antriebsmodell 14 für den ersten Antrieb 5 modifiziert. Das modifizierte Antriebsmodell 14 wird anschließend für die weiteren Schätzungen des Schätz-Geschwindigkeitswerts n1E für den ersten Antrieb 5 übernommen.
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Die Modifikation des Antriebsmodells 14 für den ersten Antrieb 5 wird vorzugsweise für die Modifikation des Antriebmodells 9 für den zweiten Antrieb 6 genutzt. Hierfür ist eine Abgleichroutine 15a vorgesehen, in der eine entsprechende Modifikation des Antriebmodells 9 für den zweiten Antrieb 6 ermittelt wird. Vorzugsweise wird das Antriebsmodell 14 für den ersten Antrieb 5 nach der Optimierungsvorschrift derart modifiziert, dass der Schätzfehler Δn reduziert, insbesondere minimiert, wird.
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Das obige Nachführen des Antriebsmodells 9 für den zweiten Antrieb 6 wird, wie oben erläutert, in der Abgleichroutine 15a nach einer Abgleichvorschrift vorgenommen. Hier ist es vorzugsweise vorgesehen, dass nach der Abgleichvorschrift die Modifikation des Antriebsmodells 9 für den zweiten Antrieb 6 eine Funktion der Modifikation des Antriebsmodells 14 für den ersten Antrieb 5 ist. Im einfachsten Fall ist es so, dass die Modifikation des Antriebsmodells 9 für den zweiten Antrieb 6 unverändert für das Antriebsmodell 14 für den zweiten Antrieb 6 übernommen wird.
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Ganz allgemein repräsentieren die Antriebsmodelle 9, 14 jeweils einen Zusammenhang zwischen einem gemessenen Betriebsgrößensatz des jeweiligen Antriebs 5, 6 und dem Schätz-Geschwindigkeitswert n1E , n2E , wobei die Schätz-Geschwindigkeitswerte n1E , n2E basierend auf dem Betriebsgrößensatz und dem Antriebsmodell 9, 14 ermittelt werden.
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Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Antriebe 5, 6 jeweils mit einem elektrischen Antriebsmotor 5a, 6a ausgestattet, der je nach Anwendungsfall als Gleichstrommotor mit Kommutator, als bürstenloser Gleichhstrommotor, als Universalmotor o.dgl. ausgestaltet sein kann. Dem jeweiligen Antriebsmotor 5a, 6a ist ein Spindel-Spindelmutter-Getriebe 5b, 6b zur Erzeugung der linearen Antriebsbewegungen nachgeschaltet.
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Ein obiger Betriebsgrößensatz umfasst als jeweilige Betriebsgröße hier und vorzugsweise den elektrischen Motorstrom I1 , I2 und/oder die elektrische Motorspannung U1 , U2 . Für die Messung des elektrischen Motorstroms I1 , I2 bzw. der elektrischen Motorspannung U1 , U2 stellt die Steueranordnung 4 hier nicht dargestellte Messanordnungen bereit.
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Für den Fall, dass das jeweilige Antriebsmodell 9, 14 auf eine Ersatzschaltung des elektrischen Antriebsmotors 5a, 6a aus Widerständen, Induktivitäten etc. zurückgeht, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Antriebsmodell 9, 14 als jeweiligen Modellparameter eine elektrische Wicklungsinduktivität einer Antriebswicklung und/oder einen elektrischen Wicklungswiderstand einer solchen Antriebswicklung umfasst. Andere Möglichkeiten für die Definition des jeweiligen Antriebsmodells 9, 14 sind denkbar.
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Die Schätzung des jeweiligen Schätz-Geschwindigkeitswerts n1E , n2E wird jeweils nach einer Schätzmethode vorgenommen. Hier und vorzugsweise ist die jeweilige Schätzmethode nach Art einer Kalman-Filterung ausgelegt. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, für einen Elektromotor basierend auf einem Antriebsmodell und basierend auf den gemessenen Betriebsgrößen Motorstrom und Motorspannung eine Schätzung für einen Geschwindigkeitswert vorzunehmen. Auf den diesbezüglichen Stand der Technik darf verwiesen werden. Es darf aber auch darauf hingewiesen werden, dass grundsätzlich andere Schätzmethoden für die vorschlagsgemäße Lösung anwendbar sind.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es bei der in 3 dargestellten Anordnung vorgesehen, dass der Korrekturroutine 10 der Mess-Geschwindigkeitswert n1M für den ersten Antrieb 5 oder der Schätz-Geschwindigkeitswert n1E für den ersten Antrieb 5 zu Grunde liegt.
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Die Verwendung der Schätz-Geschwindigkeitswerte n1E , n2E ist auf vielfältige Weise denkbar. Zunächst einmal ist es vorgesehen, dass die Steueranordnung 4 die Schätz-Geschwindigkeitswerte n1E , n2E für die Bewegungssteuerung der Antriebe 5, 6 nutzt. Dies ist in 3 mit der Bewegungsroutine 16 angedeutet.
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Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, bei der Positionierung der Klappe 2 auf das Bewegungsmesssystem 13 zurückzugreifen. Im Einzelnen ist es dann vorgesehen, dass die Klappe 2 in einer Positionierroutine 17 durch eine Ansteuerung der Antriebe 5, 6 in eine vorbestimmte Klappenstellung positioniert wird, wobei die Antriebe 5, 6 für die Positionierung der Klappe 2, hier und vorzugsweise ausschließlich, basierend auf dem Bewegungsmesssystem 13 angesteuert werden. Im Einzelnen ist es vorzugsweise vorgesehen, dass im Rahmen der Positionierroutine 17 die Ansteuerung beider Antriebe 5, 6 im Normalbetrieb basierend auf dem Geschwindigkeitswert, insbesondere dem Mess-Geschwindigkeitswert n1M , für den ersten Antrieb 5, insbesondere basierend auf einem davon abgeleiteten Positionswert P1M , vorgenommen wird.
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Die Korrekturroutine 10 für die in 3 gezeigte Anordnung ist in 4 für zwei Varianten gezeigt. Interessant ist hier die Tatsache, dass die Korrekturroutine 10 gewissermaßen parallel zu der oben erläuterten Optimierungsroutine 15, zu der oben erläuterten Abgleichroutine 15a und auch zu der oben erläuterten Positionierroutine arbeitet.
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Die in 3 dargestellte Antriebsanordnung 1 ist im Ergebnis besonders robust gegenüber einem Ausfall des Bewegungsmesssystems 13. Hierfür ist vorzugsweise ein Fehlerbetrieb dadurch definiert, dass der Mess-Geschwindigkeitswert n1M für den ersten Antrieb 5 nicht verfügbar ist. Beim Auftreten des Fehlerbetriebs wird im Rahmen der Positionierroutine 17 die Ansteuerung beider Antriebe 5, 6 vorzugsweise basierend auf dem Schätz-Geschwindigkeitswert n2E für den zweiten Antrieb 6, insbesondere basierend auf einem davon abgeleiteten, mit dem Korrekturwert K, wie oben erläutert, korrigierten Positionswert P2E , und/oder basierend auf dem Schätz-Geschwindigkeitswert n1E für den ersten Antrieb 5, insbesondere basierend auf einem davon abgeleiteten Positionswert P1E , vorgenommen. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass im Fehlerbetrieb im Rahmen der Positionierroutine 17 die Ansteuerung des ersten Antriebs 5 basierend auf dem Schätz-Geschwindigkeitswert n1E für den ersten Antrieb 5, insbesondere basierend auf einem davon abgeleiteten Positionswert P1E , und die Ansteuerung des zweiten Antriebs 6 basierend auf dem Schätz-Geschwindigkeitswert n2E für den zweiten Antrieb 6, insbesondere basierend auf einem davon abgeleiteten, mit dem Korrekturwert korrigierten Positionswert P2E , vorgenommen wird. Das Auftreten des Fehlerbetriebs ist bei der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 insoweit unkritisch, als die jeweiligen Schätz-Geschwindigkeitswerte mit dem vorschlagsgemäßen, in der Korrekturroutine 10 vorgenommenen Abgleich zwischen den Antrieben 5, 6 stets von relativ hoher Genauigkeit sind.
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Hinsichtlich weiterer Einzelheiten zu der grundsätzlichen Funktionsweise der Antriebsanordnung
1 gemäß
3 sowie zu der Schätzung von Geschwindigkeitswerten im Allgemeinen darf auf die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2027 131 327 vom 27. Dezember 2017 verwiesen werden, die auf die Anmelderin zurückgeht und deren Inhalt insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
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Die Referenzfahrt der Korrekturroutine 10 lässt sich auf unterschiedliche Arten definieren. Ganz allgemein umfasst die Referenzfahrt eine Verstellung der Klappe 2 von einer Startposition in eine Endposition. Dabei befindet sich die Klappe 2 in der Startposition und/oder in der Endposition vorzugsweise im Stillstand. Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass in der Korrekturroutine 10 die Klappe 2 die Startposition und/oder die Endposition überfährt. Im erstgenannten Fall ergibt sich der besondere Vorteil, dass die Ermittlung der Referenzweglängen r1 , r2 unabhängig von irgendwelchen dynamischen Effekten, insbesondere von Schwingungseffekten, ist. Im zweitgenannten Fall lässt sich die Korrekturroutine 10 in besonders kurzer Zeit umsetzen.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei der Startposition um die Schließstellung der Klappe 2. Alternativ oder zusätzlich handelt es sich bei der Endposition vorzugsweise um eine Offenstellung der Klappe 2. Dies kann auch umgekehrt vorgesehen sein.
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Für den bevorzugten Fall, dass der Klappe 2 ein Kraftfahrzeugschloss 18 zugeordnet ist, lässt sich die Schließstellung dadurch definieren, dass die Klappe 2 durch ihre Bewegung das Kraftfahrzeugschloss 18 in eine Schließstellung überführt hat.
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Weiter vorzugsweise ist es so, dass der Klappe 2 ein mechanischer oder steuerungstechnischer Offen-Endanschlag zugeordnet ist, wobei die Offenstellung dadurch definiert ist, dass die Klappe 2 den Offen-Endanschlag erreicht, insbesondere in Anlage mit dem Offen-Endanschlag kommt. Im Falle des mechanischen Offen-Endanschlags ergibt sich der Vorteil, dass sich eine geometrisch vordefinierte Messkonstellation ergibt, so dass sich die Referenzweglängen r1 , r2 besonders genau ermitteln lassen.
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Die Korrekturroutine 10 dient in erster Linie dem Ausgleich von Fertigungstoleranzen. Sofern sich diese Fertigungstoleranzen während des Normalbetriebs nicht oder nur unwesentlich ändern, kann es vorgesehen sein, dass die Korrekturroutine 10 nur einmalig im Rahmen der Herstellung oder im Rahmen der Montage der Antriebsanordnung 1 vorgenommen wird. Für den Fall, dass sich die Fertigungstoleranzen bzw. deren Auswirkungen über den Normalbetrieb fortlaufend ändern, ist es vorzugsweise so, dass die Korrekturroutine 10 zyklisch während des Normalbetriebs durchgeführt wird.
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Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Steueranordnung 4, die für die Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, als solche beansprucht. Wesentlich dabei ist die Tatsache, dass die Steueranordnung 4 eingerichtet ist, die Ermittlungsroutine 7, die Schätzroutine 8 und die Korrekturroutine 10 umzusetzen. Auf alle diesbezüglichen Ausführungen betreffend das vorschlagsgemäße Verfahren darf verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Antriebsanordnung 1 mit dem ersten Antrieb 5 und dem zweiten Antrieb 6, die im montierten Zustand jeweils antriebstechnisch mit der Klappe 2 gekoppelt sind, und mit einer obigen Steueranordnung 4 als solche beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird schließlich eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe 2 und einer der Klappe 2 zugeordneten, vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 als solche beansprucht. Auch insoweit darf auf alle diesbezüglichen Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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Im Hinblick auf die vorschlagsgemäße Klappenanordnung darf schließlich auf die bevorzugte Lage der Klappenachse 2a verwiesen werden, die, wie oben angesprochen, in besonders bevorzugter Ausgestaltung horizontal ausgerichtet ist. Damit wirkt die Antriebsanordnung 1, je nach eventuell vorgesehenen Federsystemen, zumindest über einen Verstellbereich der Klappe 2 gegen die Gewichtskraft der Klappe 2. Weiter vorzugsweise teilt sich die Gewichtskraft der Klappe 2 im Wesentlichen in gleichen Teilen auf den ersten Antrieb 5 und den zweiten Antrieb 6 auf. Diese symmetrische Anordnung und Ausgestaltung der Antriebe 5, 6 führt zu einer besonders einfachen Umsetzung des vorschlagsgemäßen Verfahrens.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008057014 A1 [0004, 0034]
- EP 1768250 A2 [0005]
- DE 102027131327 [0061]