DE102019108467A1 - Steuersystem für eine elektrische Antriebsanordnung einer Klappe eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Steuersystem für eine elektrische Antriebsanordnung einer Klappe eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem (1) für eine elektrische Antriebsanordnung (2) einer Klappe (3) eines Kraftfahrzeugs (4), wobei das Steuersystem (1) die Antriebsanordnung (2) ansteuert, die Klappe (3) in einem zeitgesteuerten Bewegungsvorgang (8) motorisch innerhalb einer vorbestimmten Soll-Klappenbewegungszeit (tsoll) über einen vorbestimmten Soll-Klappenweg (ssoll) zu verstellen, wobei das Steuersystem (1) eine Regeleinheit (9) aufweist, die die Antriebsanordnung (2) während des Bewegungsvorgangs (8) auf eine Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) regelt. Es wird vorgeschlagen, dass das Steuersystem (1) in einer Bewegungsroutine während des Bewegungsvorgangs (8) fortlaufend die verbleibende Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) ermittelt und die Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) fortlaufend nach einer Berechnungsvorschrift (10) basierend auf der Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) berechnet und der Regeleinheit (9) zuführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine elektrische Antriebsanordnung einer Klappe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Antriebsanordnung mit einem solchen Steuersystem gemäß Anspruch 13 sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer solchen Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.
  • Die motorische Verstellung der Klappen von Kraftfahrzeugen stellt heute eine wichtige Komfortfunktion dar. Dabei kommt einer hohen Reproduzierbarkeit eines motorischen Bewegungsvorgangs der Klappe besondere Bedeutung zu. Dies betrifft insbesondere sich verändernde Umgebungsbedingungen, die nicht zu einer Beeinträchtigung des motorischen Bewegungsvorgangs führen dürfen. Solche Umgebungsbedingungen sind beispielsweise eine Hanglange des Kraftfahrzeugs, eine Schneelast auf der betreffenden Klappe oder dergleichen.
  • Das bekannte Steuersystem ( EP 2 275 634 B1 ), von dem die Erfindung ausgeht, ist eingerichtet, die Klappe in einem zeitgesteuerten Bewegungsvorgang zu verstellen. Dabei ist in einer Variante ein verstellzeitabhängiges Bewegungsprofil definiert. Eine Regeleinheit des Steuersystems regelt die Antriebsanordnung auf eine Soll-Klappengeschwindigkeit, die in dem Steuersystem für die jeweilige Klappenbewegungszeit abgelegt ist.
  • Um sicherzustellen, dass die jeweilige Soll-Klappengeschwindigkeit bei jedweder Umgebungsbedingung erreicht werden kann, wird bei dem bekannten Steuersystem in der Regeleinheit eine gewisse Regelreserve vorgehalten. Das Vorhalten einer solchen Regelreserve ist stets mit einer entsprechenden Überdimensionierung der Antriebsanordnung verbunden.
  • Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, das bekannte Steuersystem derart auszugestalten und weiter zu bilden, dass eine kostengünstigere Auslegung der Antriebsanordnung mit einfachen steuerungstechnischen Mitteln möglich ist.
  • Das obige Problem wird bei einem Steuersystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
  • Der vorschlagsgemäßen Lösung liegt die grundsätzliche Erkenntnis zu Grunde, dass die vorbestimmte Soll-Klappenbewegungszeit auch ohne das Vorsehen einer Regelreserve eingehalten werden kann, wenn die Soll-Klappengeschwindigkeit fortlaufend im Hinblick auf die jeweilige Rest-Klappenbewegungszeit neu berechnet wird. Damit ist es möglich, eine Verzögerung in der Klappenbewegung, die beispielsweise auf eine Hanglage des Kraftfahrzeugs zurückgeht, noch während des Bewegungsvorgangs durch eine entsprechende Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit „aufzuholen“.
  • Mit der vorschlagsgemäßen Lösung wird also das Konzept der Vorgabe eines festen Bewegungsprofils aufgegeben. Vielmehr kommt dem im Hinblick auf die Soll-Klappenbewegungszeit rechtzeitigen Erreichen des Soll-Klappenwegs die höchste Priorität zu. Es ist erkannt worden, dass eine fortlaufende Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit basierend auf der Rest-Klappenbewegungszeit notwendig ist. Damit ist auch eine Vereinfachung insoweit verbunden, als auf eine Speicherung und/oder Übergabe komplizierter Bewegungsprofile verzichtet werden kann.
  • Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass das Steuersystem in einer Bewegungsroutine während des Bewegungsvorgangs fortlaufend die verbleibende Rest-Klappenbewegungszeit ermittelt und die Soll-Klappengeschwindigkeit fortlaufend nach einer Berechnungsvorschrift basierend auf der Klappen-Bewegungszeit berechnet und der Regeleinheit zuführt.
  • Bei geeigneter Auslegung ist damit eine Überdimensionierung der Antriebsanordnung, die stets auf das Vorhalten einer Regelreserve zurückgeht, nicht erforderlich. Vielmehr ist die Antriebsanordnung lediglich daraufhin auszulegen, dass eine eventuelle Verzögerung in der Klappenbewegung bei jedweder Umgebungsbedingung wieder aufgeholt werden kann.
  • Bei der besonders bevorzugten Auslegung gemäß den Ansprüchen 2 und 3 ergibt sich die Soll-Klappengeschwindigkeit nach der Berechnungsvorschrift aus dem Rest-Klappenweg und der Rest-Klappenbewegungszeit. Das Steuersystem berechnet die Soll-Klappengeschwindigkeit also danach, welche Rest-Klappenbewegungszeit für den Rest-Klappenweg noch zur Verfügung steht.
  • Mit Anspruch 4 wird klargestellt, dass der Begriff „Klappenbewegung“ vorliegend weit auszulegen ist. Demnach kann die Klappenbewegung von der Bewegung jedweder Antriebskomponente repräsentiert werden, die zu der Klappenbewegung korrespondiert.
  • Das vorschlagsgemäße Steuersystem ist vorzugsweise auf die Umsetzung von Bewegungsvorgängen gerichtet, die eine Verstellung der Klappe aus dem Stillstand heraus betreffen. Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich also auf einen kompletten Öffnungsvorgang und/oder Schließvorgang der in Rede stehenden Klappe anwenden, wie noch erläutert wird.
  • Der Begriff „fortlaufend“ ist im Zusammenhang mit der vorschlagsgemäßen, fortlaufenden Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit weit auszulegen. Er bedeutet ganz allgemein, dass die Soll-Klappengeschwindigkeit während des Bewegungsvorgangs mehrfach wiederholt vorgenommen wird. Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 bedeutet dies, dass die Soll-Klappengeschwindigkeit zeitgesteuert, insbesondere zyklisch, berechnet wird. Die betreffende Zykluszeit kann dabei fest vorgegeben oder abhängig von der Klappenbewegungszeit, dem Klappenweg oder dergleichen definiert sein.
  • Eine bevorzugte Variante zur Berechnung der Rest-Klappenbewegungszeit ist Gegenstand von Anspruch 7. Demnach reicht eine einfache Zeitmesseinheit aus, um die Rest-Klappenbewegungszeit zu ermitteln.
  • Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 8 bis 10 betreffen bevorzugte Möglichkeiten zur weiteren Konkretisierung der Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit. Gemäß den Ansprüchen 8 und 9 ist die Einhaltung vorbestimmter Grenzkriterien für die Soll-Klappengeschwindigkeit gefordert, beispielsweise, um Maximal- und/oder Minimalvorgaben einzuhalten.
  • Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 wird die berechnete Rest-Klappenbewegungszeit mit einem Korrekturfaktor beaufschlagt, der den jeweiligen kinematischen Randbedingungen, beispielsweise einer klappenbewegungsabhängigen Federbeaufschlagung der Klappe, Rechnung tragen kann. Hier ist erkannt worden, dass diesen systemimmanenten, kinematischen Randbedingungen durch einen Korrekturfaktor, mit dem die berechnete Rest-Klappenbewegungszeit direkt beaufschlagt wird, am besten Rechnung getragen werden kann.
  • Bei den bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 11 und 12 ist ein Bewegungszug als Abfolge von zeitgesteuerten Bewegungsvorgängen definiert, wobei alle Bewegungsvorgänge des Bewegungszugs nacheinander vorschlagsgemäß mittels des Steuersystems abgearbeitet werden. Damit ist es möglich, verschiedene Wegsegmente mit unterschiedlichen Bewegungsparametern, insbesondere mit unterschiedlicher Soll-Bewegungszeit abzufahren. Das ist eine Möglichkeit, den oben angesprochenen, kinematischen Randbedingungen besonders gut Rechnung zu tragen.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Antriebsanordnung mit einem vorschlagsgemäßen Steuersystem als solche beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Steuersystem darf verwiesen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Antriebsanordnung einer Klappe eines Kraftfahrzeugs mittels eines vorschlagsgemäßen Steuersystems beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlaggemäßen Steuersystem verwiesen werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • 1 die Heckansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung, der ein vorschlagsgemäßes Steuersystem zugeordnet ist,
    • 2 die Darstellung eines zeitgesteuerten Bewegungsvorgangs mittels des Steuersystems gemäß 1 und
    • 3 das Steuersystem gemäß 1 in einer ganz schematischen, steuerungstechnischen Darstellung.
  • Das vorschlagsgemäße Steuersystem 1 dient der Ansteuerung einer Antriebsanordnung 2, die einer Klappe 3 eines Kraftfahrzeugs 4 zugeordnet ist. Die Antriebsanordnung 2 ist mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor 5 ausgestattet, um die Klappe 4 motorisch verstellen zu können.
  • Der Begriff „Klappe“ ist vorliegend weit auszulegen. Er umfasst damit eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Fronthaube, eine Hecktür, eine Seitentür oder dergleichen. Die Klappe 3 kann schwenkbar oder längsverschieblich an der Kraftfahrzeugkarosserie 6 angelenkt sein. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei der Klappe 3 um die Heckklappe des Kraftfahrzeugs 4. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für alle anderen Arten von Klappen entsprechend.
  • In der Darstellung gemäß 1 ist die Antriebsanordnung 2 mit einem als Spindelantrieb ausgestalteten Antrieb 7 ausgestattet, der den oben angesprochenen Antriebsmotor 5 aufweist. Grundsätzlich können auch zwei solcher Antriebe 7 vorgesehen sein, die dann vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten der Klappe 3 angeordnet sind.
  • Die Antriebsanordnung 2 dient der motorischen Verstellung der Klappe 3 von einer nicht dargestellten, vollständig geschlossenen Stellung in eine in 1 dargestellte, vollständig geöffnete Stellung, was einem motorischen Öffnungsvorgang entspricht. Umgekehrt dient die Antriebsanordnung 2 auch dafür, die Klappe 3 von der vollständig geöffneten Stellung in die vollständig geschlossene Stellung zu verstellen, was einem motorischen Schließvorgang entspricht. Die motorische Verstellung kann grundsätzlich auch aus Zwischenstellungen der Klappe 3 heraus erfolgen.
  • Ganz allgemein steuert das Steuersystem 1 die Antriebsanordnung 2 an, die Klappe 3 in einem zeitgesteuerten Bewegungsvorgang 8 motorisch in einer vorbestimmten Soll-Klappenbewegungszeit tsoll über einen vorbestimmten Soll-Klappenweg ssoll zu verstellen. Dies ist grundsätzlich der Darstellung gemäß 2 zu entnehmen.
  • 3 zeigt, dass das Steuersystem 1 eine Regeleinheit 9 aufweist, die die Antriebsanordnung 2 während des Bewegungsvorgangs 8 auf eine Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll regelt. Bei der diesbezüglichen Darstellung gemäß 3 handelt es sich insoweit um eine vereinfachte Darstellung, als die Regeleinheit 9 genau genommen einen geschlossenen Regelkreis aufweist, dessen Regelstrecke von der Antriebsanordnung 2 und der Klappe 3 bereitgestellt wird. Wesentlich in Bezug auf die Regeleinheit 9 ist lediglich, dass die Regeieinheit 9 für die Regelung der Antriebsanordnung 2 auf die jeweilige Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll sorgt.
  • Vorschlagsgemäß ist es nun so, dass das Steuersystem 1 während des Bewegungsvorgangs 8 fortlaufend die verbleibende Rest-Klappenbewegungszeit tRest ermittelt und die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll fortlaufend nach einer Berechnungsvorschrift 10 basierend auf der Rest-Klappenbewegungszeit tRest berechnet und der Regeleinheit 9 zuführt. Dies bedeutet, dass die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll fortlaufend im Hinblick auf die jeweils aktuelle Rest-Klappenbewegungszeit tRest aktualisiert wird. Damit ist es möglich, flexibel auf Umgebungsbedingungen wie eine eventuelle Hanglage des Kraftfahrzeugs 4 zu reagieren, und zwar derart, dass der Soll-Klappenweg ssoll exakt in der Soll-Klappenbewegungszeit tsoll angefahren wird. Das Bewegungsprofil, also der Verlauf der Klappengeschwindigkeit vK , der Verlauf der Klappenbeschleunigung aK oder der Verlauf des Klappenwegs sK spielen bei der vorschlagsgemäßen Ansteuerung eine untergeordnete Rolle.
  • 3 zeigt, dass das Steuersystem 1 vorzugsweise eine Wegmesseinheit 11 zur Ermittlung des jeweils abgefahrenen Klappenwegs sK aufweist, wobei das Steuersystem 1 aus der Differenz des jeweils abgefahrenen Klappenwegs sK von dem Soll-Klappenweg ssoll den Rest-Klappenweg sRest berechnet. In einer Berechnungseinheit 12 des Steuersystems 1 wird die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll dann vorzugsweise nach der Berechnungsvorschrift 10 basierend auf dem Quotienten aus dem Rest-Klappenweg sRest und der Rest-Klappenbewegungszeit tRest berechnet. Dies ist in der Darstellung gemäß 2 angedeutet. Im einfachsten Fall wird gemäß 2 davon ausgegangen, dass für den Rest-Klappenweg sRest die Rest-Klappenbewegungszeit tRest zur Verfügung steht, so dass die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll gerade dem Quotienten aus dem Rest-Klappenweg sRest und der Rest-Klappenbewegungszeit tRest entspricht. Dieser Berechnung können weitere Berechnungsstrategien überlagert werden, beispielsweise, um den kinematischen Gegebenheiten der Antriebsanordnung 2 und/oder der Klappe 3 Rechnung zu tragen.
  • Es wurde weiter oben bereits erläutert, dass der Begriff „Klappenbewegung“ weit auszulegen ist. Hier und vorzugsweise ist es so, dass im Rahmen der Ansteuerung dem Steuersystem 1 die Klappenbewegung von der korrespondierenden Bewegung einer Antriebskomponente der Antriebsanordnung 2, hier und vorzugsweise einer Antriebswelle 2a eines Antriebsmotors 5 der Antriebsanordnung 2, repräsentiert wird. Dies bedeutet vorliegend, dass die Klappengeschwindigkeit vK , die Klappenbeschleunigung aK und der Klappenweg sK von der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und dem Weg der Antriebswelle 2a des Antriebsmotors 5 repräsentiert werden.
  • Die Darstellung gemäß 2 zeigt weiter, dass zu Beginn des zeitgesteuerten Bewegungsvorgangs 8 die Klappe 3 hier und vorzugsweise stillsteht. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass der zeitgesteuerte Bewegungsvorgang 8 aus einer Bewegungssituation heraus startet, in der die Klappe 3 bereits eine gewisse Klappengeschwindigkeit vK aufweist.
  • Theoretisch wäre es wünschenswert, wenn das Steuersystem 1 die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll ständig berechnen würde. Im Sinne einer praktisch umsetzbaren Variante ist es vorzugsweise so, dass das Steuersystem 1 die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll zeitgesteuert, hier und vorzugsweise zyklisch, berechnet. Dies ist in 3 durch einen, dem Steuersystem 1 zugeordneten Taktgeber 13 angedeutet. Eine dem Taktgeber 13 zugeordnete Zykluszeit kann im Bereich weniger Millisekunden, hier und vorzugsweise bei etwa 5 ms, liegen. Andere Zykluszeiten sind denkbar.
  • Zur Ermittlung der während des Bewegungsvorgangs 8 jeweils verstrichenen Bewegungszeit tK weist das Steuersystem 1 vorzugsweise eine Zeitmesseinheit 14 auf, wobei die Rest-Klappenbewegungszeit tRest aus der Differenz der jeweils verstrichenen Bewegungszeit tK von der Soll-Klappenbewegungszeit tsoll mittels des Steuersystems 1 berechnet wird.
  • Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Steuersystem 1 nach der obigen Berechnungsvorschrift 10 die Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll zusätzlich basierend auf vorbestimmten Grenzkriterien für die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll berechnet. Vorzugsweise ist dabei eine notwendige Bedingung bei der Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll die Einhaltung der vorbestimmten Grenzkriterien. Bei den Grenzkriterien kann es sich beispielsweise um das Unterschreiten einer Maximal-Klappengeschwindigkeit und/oder das Überschreiten einer Minimal-Klappengeschwindigkeit handeln. Alternativ oder zusätzlich können die Grenzkriterien vorbestimmte Verläufe der Klappengeschwindigkeit vK , der Klappenbeschleunigung aK oder des Klappenwegs sK sein. Diese Verläufe können auch maximale oder minimale Rampenwinkel der betreffenden Größe umfassen.
  • Die Grenzkriterien können jeweils im Sinne von Konstanten fest vorgegeben sein. Hier und vorzugsweise ist es allerdings vorgesehen, dass die vorbestimmten Grenzkriterien in Abhängigkeit von dem abgefahrenen Klappenweg sK und/oder von dem Rest-Klappenweg sRest und/oder von der verstrichenen Bewegungszeit tK und/oder von der Rest-Klappenbewegungszeit tRest definiert sind.
  • Um den kinematischen Gegebenheiten insgesamt gut Rechnung tragen zu können, ist es weiter vorzugsweise vorgesehen, dass im Rahmen der Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll die Systemsteuerung 1 die Rest-Klappenbewegungszeit tRest mit einem Korrekturfaktor k beaufschlagt und diese modifizierte Rest-Klappenbewegungszeit tRest der Berechnung zu Grunde legt. Dabei ist der Korrekturfaktor k weiter vorzugsweise in Abhängigkeit von dem abgefahrenen Klappenweg sK und/oder von dem Rest-Klappenweg sRest und/oder von der verstrichenen Klappenbewegungszeit tK und/oder von der Rest-Klappenbewegungszeit definiert. Im einfachsten Fall ist es vorgesehen, dass im Rahmen der Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll die Rest-Klappenbewegungszeit tRest mit dem Korrekturfaktor k derart normiert wird, dass die Rest-Klappenbewegungszeit tRest mit dem Korrekturfaktor k multipliziert wird. Andere Varianten für die Beaufschlagung der Rest-Klappenbewegungszeit tRest mit dem Korrekturfaktor k sind denkbar.
  • Eine weitere Möglichkeit der auf die kinematischen Randbedingungen angepassten Ansteuerung der Antriebsanordnung 1 besteht darin, dass ein Bewegungszug als Abfolge von obigen, zeitgesteuerten Bewegungsvorgängen 8 definiert ist, wobei das Steuersystem 1 die Bewegungsroutine für die Abfolge der Bewegungsvorgänge 8 nacheinander durchführt. Die vorschlagsgemäße Lösung findet im Rahmen des Bewegungszugs also entsprechend wiederholt, nämlich für jeden Bewegungsvorgang 8 des Bewegungszugs einzeln, Anwendung.
  • Dabei sind den Bewegungsvorgängen 8 des Bewegungszugs jeweils ein Soll-Klappenweg ssoll und eine Soll-Klappenbewegungszeit tsoll zugeordnet. Im erstgenannten Fall ist der abzufahrende Gesamtklappenweg also in einzelne Wegsegmente unterteilt, die jeweils als solche vorschlagsgemäß abgefahren werden. Interessant bei der Definition eines solchen Bewegungszugs ist die Tatsache, dass je nach Wegsegment unterschiedliche Bewegungsparameter Anwendung finden können. Insbesondere können je nach Wegsegment unterschiedliche Soll-Klappenbewegungszeiten tsoll zur Anwendung kommen.
  • Entsprechend ist es vorzugsweise so, dass der jeweilige Soll-Klappenweg ssoll und/oder die jeweilige Soll-Klappenbewegungszeit tsoll der Bewegungsvorgänge 8 des Bewegungszugs für zumindest einen Teil der Bewegungsvorgänge 8 des Bewegungszugs unterschiedlich sind. In besonders bevorzugter Ausgestaltung hängt die Soll-Klappenbewegungszeit tsoll der Bewegungsvorgänge 8 von dem zugeordneten Soll-Klappenweg ssoll ab. Damit kann beispielsweise darauf reagiert werden, wenn in einem bestimmten Wegsegment mit einer Schwergängigkeit der Klappe 3 zu rechnen ist, indem die Soll-Klappenbewegungszeit tsoll für den diesem Wegsegment zugeordneten Bewegungsvorgang 8 erhöht wird.
  • Die vorschlagsgemäße Lösung vereinfacht die Anforderung einer Klappenverstellung, beispielsweise durch eine übergeordnete Kraftfahrzeugsteuerung 15, indem lediglich eine Soll-Klappenbewegungszeit tsoll und der Soll-Klappenweg ssoll vorgegeben werden. Damit ist es ohne Weiteres möglich, dem Fahrzeugbediener eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Verfügung zu stellen, um die Soll-Klappenbewegungszeit tsoll im Normalbetrieb selbst vorzugeben. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann hier ein Funkschlüssel oder eine Eingabeeinheit im Innenraum des Kraftfahrzeugs 4 sein.
  • Die vorschlagsgemäße Betriebsweise des Steuersystems 1 im Rahmen des zeitgesteuerten Bewegungsvorgangs 8 wird im Folgenden anhand der 2 und 3 erläutert.
  • Im Zeitpunkt t0 befindet sich die Klappe 3 im Stillstand. Das vorschlagsgemäße Steuersystem 1 empfängt, vorzugsweise von einer übergeordneten Kraftfahrzeugsteuerung 15, die Anforderung, die Klappe 3 von der in 1 dargestellten Offenstellung innerhalb einer Soll-Klappenbewegungszeit tsoll in die vollständig geschlossene Stellung zu überführen. Daraufhin ermittelt das Steuersystem 1 zunächst die Rest-Klappenbewegungszeit tRest, die zu Beginn des Bewegungsvorgangs 8 noch identisch zu der Soll-Klappenbewegungszeit tsoll ist. Ferner berechnet das Steuersystem 1 den Rest-Klappenweg sRest , bei dem es sich zu Beginn des Bewegungsvorgangs 8 noch um den Soll-Klappenweg ssoll handelt. Schließlich berechnet das Steuersystem 1 mittels der Berechnungseinheit 12 nach der Berechnungsvorschrift 10 die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll . Nach der Darstellung gemäß 2 handelt es sich bei der Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll gerade um den Quotienten aus dem Rest-Klappenweg sRest und der Rest-Klappenbewegungszeit tRest, die mit dem Korrekturfaktor k beaufschlagt wird. Diese erste Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll ist in 2 als vsoll0 bezeichnet.
  • Der oberen Darstellung von 2 ist zu entnehmen, dass die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll im Zeitpunkt t0 einen Sprung auf die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll0 erfährt. Daraufhin sorgt die Regeleinheit 9 durch eine entsprechende Beschaltung des Antriebsmotors 5 mit einer Antriebsspannung Ua für eine entsprechende Beschleunigung der Klappe 3, die sich in 2 in einer resultierenden Klappengeschwindigkeit vK äußert. 2 zeigt, dass die Klappengeschwindigkeit vK geringfügig überschwingt, was letztlich von der jeweiligen Auslegung der Regeleinheit 9 abhängt.
  • Die obige Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll wird nun zyklisch wiederholt. Die diesbezüglichen Zyklen sind in 2 durch tn, tn+1, tn+2... gekennzeichnet. Der Detaildarstellung von 2 lässt sich entnehmen, dass die Soll-Klappengeschwindigkeit vsoll in jedem Zyklus geringfügig geändert wird, und zwar in Abhängigkeit von dem Rest-Klappenweg sRest und der Rest-Klappen-Bewegungszeit tRest. Dieser Darstellung lässt sich entnehmen, dass es mit der vorschlagsgemäßen Lösung ohne Weiteres möglich ist, den Soll-Klappenweg ssoll zum Zeitpunkt der Soll-Klappenbewegungszeit tsoll zu erreichen.
  • Der Darstellung gemäß 2 lässt sich ferner entnehmen, dass sich an den zeitgesteuerten Bewegungsvorgang 8 mindestens ein weiterer Bewegungsvorgang, hier und vorzugsweise genau ein weiterer Bewegungsvorgang 16, anschließt, bei dem es sich um einen obigen, zeitgesteuerten Bewegungsvorgang oder um einen sonst wie angesteuerten Bewegungsvorgang handeln kann. Hier und vorzugsweise steuert das Steuersystem 1 die Antriebsanordnung 1 dann an, die Klappe 3 in dem mindestens einen weiteren Bewegungsvorgang 16 motorisch innerhalb einer vorbestimmten Soll-Klappenbewegungszeit Tsoll über einen vorbestimmten Soll-Klappenweg Ssoll zu verstellen. Der weitere Bewegungsvorgang 16 dient hier und vorzugsweise dem Einfahren der Klappe 2 in ein der Klappe 3 zugeordnetes Kraftfahrzeugschloss 17. Vorzugsweise ist diesem Einfahren der Klappe 3 eine konstante Soll-Klappengeschwindigkeit vS zugeordnet.
  • Insgesamt ist es vorzugsweise so, dass das Steuersystem 1 die Antriebsanordnung 2 ansteuert, die Klappe 3 in einem Schließvorgang 18 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung zu verstellen, wobei sich der Schließvorgang 18 aus mindestens einem zeitgesteuerten Bewegungsvorgang 8, insbesondere einem obigen Bewegungszug, und einem sich daran anschließenden Bewegungsvorgang 16, hier und vorzugsweise mit konstanter Soll-Geschwindigkeit vS , zusammensetzt. Umgekehrt ist dies für die Umsetzung eines Öffnungsvorgangs zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung denkbar, wobei sich der Öffnungsvorgang entsprechend aus mindestens einem zeitgesteuerten Bewegungsvorgang 8, insbesondere einem obigen Bewegungszug, und einem sich daran anschließenden, weiteren Bewegungsvorgang 16 zusammensetzt. Die Bewegungsvorgänge 8, 16 sind vorzugsweise stetig aneinander angeschlossen.
  • Ein obiger, weiterer Bewegungsvorgang 16 kann sich, wie oben erläutert, an einen obigen, zeitgesteuerten Bewegungsvorgang 8 anschließen. Grundsätzlich kann sich ein solcher, weiterer Bewegungsvorgang 16 aber auch an einen obigen Bewegungszug anschließen.
  • Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Antriebsanordnung 2 mit einem vorschlagsgemäßen Steuersystem 1 als solche beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Steuersystem 1 darf verwiesen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 2 mittels eines vorschlagsgemäßen Steuersystems als solches beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu der Betriebsweise der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 2 sowie des vorschlagsgemäßen Steuersystems 1 verwiesen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2275634 B1 [0003]

Claims (14)

  1. Steuersystem für eine elektrische Antriebsanordnung (2) einer Klappe (3) eines Kraftfahrzeugs (4), wobei das Steuersystem (1) die Antriebsanordnung (2) ansteuert, die Klappe (3) in einem zeitgesteuerten Bewegungsvorgang (8) motorisch innerhalb einer vorbestimmten Soll-Klappenbewegungszeit (tsoll) über einen vorbestimmten Soll-Klappenweg (ssoll) zu verstellen, wobei das Steuersystem (1) eine Regeleinheit (9) aufweist, die die Antriebsanordnung (2) während des Bewegungsvorgangs (8) auf eine Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) regelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (1) in einer Bewegungsroutine während des Bewegungsvorgangs (8) fortlaufend die verbleibende Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) ermittelt und die Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) fortlaufend nach einer Berechnungsvorschrift (10) basierend auf der Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) berechnet und der Regeleinheit (9) zuführt.
  2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (1) eine Wegmesseinheit (11) zur Ermittlung des jeweils abgefahrenen Klappenwegs (sK) aufweist und dass das Steuersystem (1) aus der Differenz des jeweils abgefahrenen Klappenwegs (sK) von dem Soll-Klappenweg (ssoll) den Rest-Klappenweg (sRest) berechnet.
  3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (1) die Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) nach der Berechnungsvorschrift (10) basierend auf dem Quotienten aus dem Rest-Klappenweg (sRest) und der Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) berechnet.
  4. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Ansteuerung in dem Steuersystem (1) die Klappenbewegung von der korrespondierenden Bewegung einer Antriebskomponente der Antriebsanordnung (2), insbesondere einer Antriebswelle (2a) eines Antriebsmotors (5) der Antriebskomponente (2), repräsentiert wird.
  5. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des zeitgesteuerten Bewegungsvorgangs (8) die Klappe (3) stillsteht.
  6. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (1) die Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) zeitgesteuert, insbesondere zyklisch, berechnet.
  7. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (1) eine Zeitmesseinheit (14) zur Ermittlung der während des Bewegungsvorgangs (8) jeweils verstrichenen Bewegungszeit (tK) aufweist und die Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) aus der Differenz der jeweils verstrichenen Bewegungszeit (tK) von der Soll-Klappenbewegungszeit (tsoll) berechnet.
  8. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (1) nach der Berechnungsvorschrift (10) die Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) zusätzlich basierend auf vorbestimmten Grenzkriterien für die Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) berechnet, vorzugsweise, dass eine notwendige Bedingung bei der Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) die Einhaltung der vorbestimmten Grenzkriterien, insbesondere das Unterschreiten einer Maximal-Klappengeschwindigkeit und/oder das Überschreiten einer Minimal-Klappengeschwindigkeit, ist.
  9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Grenzkriterien in Abhängigkeit von dem abgefahrenen Klappenweg (sK) und/oder von dem Rest-Klappenweg (sRest) und/oder von der verstrichenen Bewegungszeit (tK) und/oder von der Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) definiert sind.
  10. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Berechnung der Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) die Systemsteuerung (1) die Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) mit einem Korrekturfaktor (k) beaufschlagt, vorzugsweise, dass der Korrekturfaktor (k) in Abhängigkeit von dem abgefahrenen Klappenweg (sK) und/oder von dem Rest-Klappenweg (sRest) und/oder von der verstrichenen Bewegungszeit (tK) und/oder von der Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) definiert ist.
  11. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungszug als Abfolge von zeitgesteuerten Bewegungsvorgängen (8) definiert ist und dass das Steuersystem (1) die Bewegungsroutine für die Abfolge der Bewegungsvorgänge (8) des Bewegungszugs nacheinander durchführt, vorzugsweise, dass den Bewegungsvorgängen des Bewegungszugs jeweils ein Soll-Klappenweg (ssoll) und eine Soll-Klappenbewegungszeit (tsoll) zugeordnet sind.
  12. Steuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Klappenweg (ssoll) und/oder die Soll-Klappenbewegungszeit (tsoll) der Bewegungsvorgänge (8) des Bewegungszugs für zumindest einen Teil der Bewegungsvorgänge (8) des Bewegungszugs unterschiedlich sind, vorzugsweise, dass die Soll-Klappenbewegungszeit (tsoll) der Bewegungsvorgänge von dem zugeordneten Soll-Klappenweg (ssoll) abhängt.
  13. Antriebsanordnung mit einem Steuersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  14. Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Antriebsanordnung (2) einer Klappe (3) eines Kraftfahrzeugs (4), insbesondere einer Antriebsanordnung (2) nach Anspruch (13), mittels eines Steuersystems (1), wobei die Antriebsanordnung (2) mittels des Steuersystems (1) angesteuert wird, die Klappe (3) in einem zeitgesteuerten Bewegungsvorgang (8) motorisch innerhalb einer vorbestimmten Soll-Klappenbewegungszeit (tsoll) über einen vorbestimmten Soll-Klappenweg (ssoll) zu verstellen, wobei das Steuersystem (1) eine Regeleinheit (9) aufweist, mittels der die Antriebsanordnung (2) während des Bewegungsvorgangs (8) auf eine Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Steuersystems (1) in einer Bewegungsroutine während des Bewegungsvorgangs (8) fortlaufend die verbleibende Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) ermittelt wird und die Soll-Klappengeschwindigkeit (vsoll) fortlaufend nach einer Berechnungsvorschrift (10) basierend auf der Rest-Klappenbewegungszeit (tRest) berechnet und der Regeleinheit (9) zugeführt wird.
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