DE102019113440A1

DE102019113440A1 - Verfahren zur Ansteuerung einer Aktuatoranordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019113440A1
Application number: DE102019113440.4A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schödel
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Aktuatoranordnung (1) für eine Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs (3) mittels einer Steueranordnung (4), wobei die Aktuatoranordnung (1) zur motorischen Klappenverstellung einen ersten elektrischen Aktuator (5) und einen zweiten elektrischen Aktuator (6) aufweist, die in einem Verstellbetrieb im Rahmen der motorischen Klappenverstellung jeweils mechanische Antriebs- und/oder Bremsleistung abgeben. Es wird vorgeschlagen, dass ein Aktuator (5) der beiden Aktuatoren (5, 6) als Primär-Aktuator (P) und der andere Aktuator (6) der beiden Aktuatoren als Sekundär-Aktuator (S) definiert ist, dass in dem Aktuatorstrom (IP) und/oder in der Aktuatorspannung des Primär-Aktuators (P) im Verstellbetrieb zyklische Bewegungs-Signalimpulse (B) entstehen, die der Steueranordnung (4) zur Ansteuerung der Aktuatoranordnung (1) zugeleitet werden, und dass in einer Anpassungsroutine eine vorbestimmte Betriebsgröße des Primär-Aktuators (P), insbesondere eine den Aktuatorstrom (IP) betreffende Betriebsgröße des Primär-Aktuators (P) oder eine die Aktuatorspannung betreffende Betriebsgröße des Primär-Aktuators (P), durch eine Ansteuerung des Sekundär-Aktuators (S) auf die Erfüllung eines vorbestimmten Grenzkriteriums (G) geregelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Aktuatoranordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Steueranordnung zur Durchführung des obigen Verfahrens gemäß Anspruch 12, eine Aktuatoranordnung mit einer solchen Steueranordnung gemäß Anspruch 13 sowie eine Klappenanordnung mit einer solchen Aktuatoranordnung gemäß Anspruch 14.
Im Rahmen der Komfortsteigerung bei Kraftfahrzeugen kommt der motorischen Verstellung von Klappen mittels einer Aktuatoranordnung besondere Bedeutung zu. Bei einer solchen Klappe handelt es sich beispielsweise um eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Fronthaube, eine Kraftfahrzeugtür oder dergleichen.
Die in Rede stehende Aktuatoranordnung ist mit mindestens einem elektrischen Aktuator ausgestattet, der bzw. die beispielsweise an einem Rand bzw. an gegenüberliegenden Rändern der Klappe angreift bzw. angreifen.
Bei dem bekannten Verfahren zur Ansteuerung einer solchen Aktuatoranordnung ( 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 Bewegungswerts wie einer Bewegungsgeschwindigkeit ausgestattet. Die beiden Sensorsysteme weisen jeweils einen Hall-Sensor auf. Basierend auf den beiden Bewegungswerten lässt sich die Aktuatoranordnung mit hoher Genauigkeit ansteuern. Allerdings ist diese Art der Ansteuerung durch die beiden Sensorsysteme vergleichsweise kostspielig.
Grundsätzlich ist es auch bekannt, einen obigen Bewegungswert sensorlos zu ermitteln. Ein bekanntes Verfahren ( EP 1 768 250 A2 ) betrifft beispielsweise die Schätzung eines Bewegungswerts mittels eines Beobachters basierend auf einem Aktuatormodell und basierend auf Eingangsgrößen wie einer Aktuatorspannung und einem Aktuatorstrom. Zusätzlich ist eine Korrekturroutine zur Korrektur des geschätzten Bewegungswerts sowie zur Korrektur des Aktuatormodells vorgesehen, die sich den Effekt des Kommutierungsripples bei kommutierten Gleichstrommotoren zu Nutze macht. Während dies grundsätzlich die Ermittlung eines Bewegungswerts für einen Aktuator ermöglicht, ohne dass hierfür kostspielige Sensoren vorgesehen sein müssen, ist die zu erwartende Genauigkeit bei der Ermittlung des Bewegungswerts gering. Der Grund hierfür besteht darin, dass der Kommutierungsripple im Motorstrom während der motorischen Verstellung der betreffenden Komponente mit wechselnder Verlässlichkeit auftritt. Dies bedeutet, dass der ermittelte Bewegungswert entsprechend wenig verlässlich ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Aktuatoranordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das eine hohe Verlässlichkeit mit geringem Kostenaufwand ermöglicht.
Das obige Problem wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Zunächst einmal wird davon ausgegangen, dass die Aktuatoranordnung zur motorischen Klappenverstellung im Rahmen eines Öffnungsvorgangs und/oder Schließvorgangs einen ersten elektrischen Aktuator und einen zweiten elektrischen Aktuator aufweist. In dem motorischen Verstellbetrieb geben die Aktuatoren im Rahmen der motorischen Klappenverstellung jeweils mechanische Antriebs- und/oder Bremsleistung ab. Entsprechend handelt es sich zumindest bei einem der beiden Aktuatoren um einen motorischen Aktuator, der ausgelegt ist, zumindest mechanische Antriebsleistung, und ggf. auch Bremsleistung an die Klappe abzugeben. Bei dem jeweils anderen Aktuator kann es sich ebenfalls um einen motorischen Aktuator, oder aber lediglich um eine ansteuerbare Bremse zur Abgabe von Bremsleistung handeln.
Der Erfindung liegt zunächst die grundsätzliche Überlegung zugrunde, die Ansteuerung basierend auf den zyklischen Bewegungs-Signalimpulsen vorzunehmen, die im Verstellbetrieb in einem motorischen Aktuator entstehen. Bei den Bewegungs-Signalimpulsen kann es sich um weiter oben angesprochene Kommutierungsripple handeln.
Vorschlagsgemäß ist nun erkannt worden, dass die Verlässlichkeit der Bewegungs-Signalimpulse von dem aktuellen Betriebszustand des Aktuators abhängt. Der Betriebszustand wird vorschlagsgemäß von einer Betriebsgröße wie dem Aktuatorstrom oder der Aktuatorspannung des betreffenden Aktuators repräsentiert. Bei der Erfassung von Kommutierungsripple ist es beispielsweise so, dass die Verlässlichkeit des Kommutierungsripples bei besonders geringem Aktuatorstrom entsprechend gering ist. Für eine hohe Verlässlichkeit des Kommutierungsripples ist also dafür zu sorgen, dass der Aktuatorstrom einen unteren Grenzwert nicht unterschreitet. Entsprechendes gilt regelmäßig beim Überschreiten eines oberen Grenzwerts durch den Aktuatorstrom.
Um eine hohe Verlässlichkeit der Bewegungs-Signalimpulse zu gewährleisten, wird eine einfach umzusetzende Maßnahme zur Einstellung eines entsprechenden Betriebszustands des betreffenden Aktuators vorgeschlagen. Die Basis hierfür liefert die Erkenntnis, dass der Betriebszustand des einen Aktuators durch eine entsprechende Ansteuerung des jeweils anderen Aktuators in gewissen Grenzen eingestellt werden kann. In dem obigen Beispiel bedeutet dies, dass der Aktuatorstrom des einen Aktuators in gewissen Grenzen durch eine entsprechende Ansteuerung des jeweils anderen Aktuators verändert werden kann. Beispielsweise kann der eine Aktuator für den anderen Aktuator bremsend wirken, wobei letzterer dann zur Umsetzung einer vorbestimmten Bewegungsvorgabe mit einem höheren Aktuatorstrom betrieben werden muss.
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass ein Aktuator der beiden Aktuatoren als Primär-Aktuator und der andere Aktuator der beiden Aktuatoren als Sekundär-Aktuator definiert ist, wobei in dem Aktuatorstrom und/oder in der Aktuatorspannung des Primär-Aktuators im Verstellbetrieb zyklische Bewegungs-Signalimpulse entstehen, die der Steueranordnung zur Ansteuerung der Aktuatoranordnung zugeleitet werden. Bei diesen Bewegungs-Signalimpulsen kann es sich, wie oben angesprochen, um Kommutierungsripple oder dergleichen handeln.
Im Einzelnen wird weiter vorgeschlagen, dass in einer Anpassungsroutine eine vorbestimmte Betriebsgröße des Primär-Aktuators, insbesondere der Aktuatorstrom des Primär-Aktuators oder die Aktuatorspannung des Primär-Aktuators, durch eine Ansteuerung des Sekundär-Aktuators auf die Erfüllung eines vorbestimmten Grenzkriteriums geregelt wird. Beispielsweise handelt es sich bei dem Grenzkriterium um das Überschreiten eines unteren Grenzwerts durch den Aktuatorstrom des Primär-Aktuators.
Mit der vorschlagsgemäßen Lösung lässt sich eine hohe Verlässlichkeit der Bewegungs-Signalimpulse garantieren, ohne dass zusätzliche, hardwaretechnische Maßnahmen getroffen werden müssen. Es ist lediglich eine Ansteuerung des Sekundär-Aktuators erforderlich derart, dass die vorbestimmte Betriebsgröße des Primär-Aktuators das vorbestimmte Grenzkriterium erfüllt.
Die bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 2 und 3 betreffen die Verwendung verschiedener Aktuatoranordnungen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 handelt es sich bei beiden Aktuatoren um motorische Aktuatoren, die jeweils einen motorischen Antriebsmotor zur Erzeugung von Antriebsbewegungen aufweisen. Bei geeigneter Auslegung lassen sich solche motorischen Aktuatoren sowohl antreibend als auch bremsend einsetzen, so dass die Erfüllung des vorbestimmten Grenzkriteriums durch eine entsprechende Ansteuerung des Sekundär-Aktuators in einem weiten Bereich möglich ist.
Mit der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 wird klargestellt, dass es sich bei dem Aktuatorstrom bzw. der Aktuatorspannung um zeitdiskrete Größen, oder aber um - insbesondere zeitliche - Durchschnittswerte handeln kann. Insoweit ist der Begriff „Aktuatorstrom“ bzw. „Aktuatorspannung“ weit zu verstehen.
Die ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 5 und 6 betreffen bevorzugte Varianten für die von der Steueranordnung umgesetzte Bewegungssteuerung. Gemäß Anspruch 5 ist es zumindest so, dass der Primär-Aktuator nach einer in der Steueranordnung vorliegenden Bewegungsvorgabe basierend auf den Bewegungs-Signalimpulsen angesteuert wird. Bei der Bewegungsvorgabe kann es sich beispielsweise um einen vordefinierten Geschwindigkeitsverlauf über der Klappenstellung handeln. Anspruch 6 betrifft zwei bevorzugte Varianten dafür, dass der Sekundär-Aktuator dem Primär-Aktuator gewissermaßen folgt.
Die besonders bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 lässt sich steuerungstechnisch besonders leicht umsetzen, da es sich bei den Bewegungs-Signalimpulsen um die Kommutierungsripple handelt, die auf den Kommutierungsvorgang eines Gleichstrommotors zurückgehen.
Im einfachsten Fall wird die vorbestimmte Betriebsgröße, insbesondere stets, auf die Erfüllung des vorbestimmten Grenzkriteriums hin überprüft, wobei erst bei Nichterfüllung des vorbestimmten Grenzkriteriums die Anpassungsroutine durchgeführt wird (Anspruch 8). Diese Überprüfung kann zyklisch oder aber basierend auf einem vordefinierten Trigger-Ereignis ausgelöst werden.
Anspruch 9 zeigt, dass sich das Grenzkriterium auf nahezu beliebige Weise definieren lässt. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 definiert das Grenzkriterium einen „erlaubten“ Bereich für den Aktuatorstrom des Primär-Aktuators, in dem eine hinreichende Verlässlichkeit der Bewegungs-Signalimpulse zu erwarten ist.
Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 10 und 11 betreffen bevorzugte Varianten für die vorschlagsgemäße Veränderung des Aktuatorstroms des Primär-Aktuators in der Anpassungsroutine, einfach durch eine entsprechende Ansteuerung des Sekundär-Aktuators. Dabei kann es sich gemäß Anspruch 11 bei dem Sekundär-Aktuator auch lediglich um eine Bremse handeln.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 12, 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.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Aktuatoranordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs mit einem obigen Primär-Aktuator und einem obigen Sekundär-Aktuator sowie mit einer obigen Steueranordnung zur Ansteuerung der beiden Aktuatoren als solche beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe und einer der Klappe zugeordneten, vorschlagsgemäßen Aktuatoranordnung als solche beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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 eines vorschlagsgemäßen Verfahrens,
2 den hier relevanten Teil der Steueranordnung in einer ganz schematischen Darstellung und
3 während eines motorischen Schließvorgangs a) den Aktuatorstrom des Primär-Aktuators und b) den Aktuatorstrom des Sekundär-Aktuators.

Das vorschlagsgemäße Verfahren dient der Ansteuerung einer Aktuatoranordnung 1 für eine Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs 3 mittels einer Steueranordnung 4.
Der Begriff „Klappe“ ist vorliegend weit zu verstehen und umfasst vorzugsweise eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Fronthaube, insbesondere Motorhaube, eine Kraftfahrzeugtür, insbesondere Seiten- oder Hecktür, oder dergleichen.
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.
Die Steueranordnung 4 kann als der Klappe 2 zugeordnetes Klappensteuergerät ausgestaltet sein, das mit einer übergeordneten Kraftfahrzeugsteuerung wechselwirkt. Anstelle dieses zentralen Ansatzes kann die Steueranordnung 4 Bestandteil einer zentralen Kraftfahrzeugsteuerung sein.
Die Aktuatoranordnung 1 weist zur motorischen Klappenverstellung im Rahmen eines Öffnungsvorgangs und/oder Schließvorgangs einen ersten elektrischen Aktuator 5 und einen zweiten elektrischen Aktuator 6 auf, die in einem Verstellbetrieb im Rahmen der motorischen Klappenverstellung jeweils mechanische Antriebs- und/oder Bremsleistung abgeben. Hier und vorzugsweise ergänzen sich die von den beiden Aktuatoren 5, 6 an die Klappe 2 abgegebenen, mechanischen Antriebs- bzw. Bremsleistungen zu einer Gesamtleistung, aus der sich die resultierende Klappenverstellung ergibt.
Wesentlich ist nun, dass ein Aktuator 5 der beiden Aktuatoren 5, 6 als Primär-Aktuator P und der andere Aktuator 6 der beiden Aktuatoren 5, 6 als Sekundär-Aktuator S definiert ist, wobei in dem Aktuatorstrom I_P und/oder in der Aktuatorspannung des Primär-Aktuators P im Verstellbetrieb zyklische Bewegungs-Signalimpulse B entstehen, die der Steueranordnung 4 zur Ansteuerung der Aktuatoranordnung 1 zugeleitet werden.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass die vorschlagsgemäße Definition der beiden Aktuatoren 5, 6 als Primär-Aktuator P und als Sekundär-Aktuator S nicht notwendigerweise in der Form erfolgt, dass ein entsprechender Statusspeicher gesetzt bzw. rückgesetzt wird. Vielmehr äußert sich die Definition als Primär-Aktuator P bzw. als Sekundär-Aktuator S lediglich darin, dass die Bewegungs-Signalimpulse B des Primär-Aktuators P der Steueranordnung 4 zur Ansteuerung der Aktuatoranordnung 1 zugeleitet werden. Bei dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem ersten Aktuator 5 um den Primär-Aktuator P, während es sich bei dem zweiten Aktuator 6 um den Sekundär-Aktuator S handelt. Dies kann auch umgekehrt vorgesehen sein bzw. während des Betriebs umgekehrt werden.
Die Verwendung der Bewegungs-Signalimpulse B, bei denen es sich beispielsweise um Kommutatorripple handeln kann, zur Ansteuerung der Aktuatoranordnung 1 ist bei dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel derart vorgesehen, dass aus den Bewegungs-Signalimpulsen B in einer Auswerteeinheit 7 ein Bewegungswert n_P, hier eine Drehzahl, des Primär-Aktuators P erzeugt wird. Die Drehzahl np kann direkt für die Regelung der Klappe 2 auf eine vorbestimmte Bewegungsvorgabe verwendet werden. Grundsätzlich kann der Bewegungswert n_P auch indirekt für die Korrektur eines Aktuatormodells verwendet werden, wie im einleitenden Teil der Beschreibung erläutert wurde.
Wesentlich ist nun weiter, dass in einer Anpassungsroutine eine vorbestimmte Betriebsgröße des Primär-Aktuators P, insbesondere der Aktuatorstrom I_P des Primär-Aktuators P oder die Aktuatorspannung des Primär-Aktuators P, durch eine Ansteuerung des Sekundär-Aktuators S auf die Erfüllung eines vorbestimmten Grenzkriteriums geregelt wird.
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen sowohl der Primär-Aktuator P als auch der Sekundär-Aktuator S einen motorischen Antriebsmotor 8, 9 zur Erzeugung von Antriebsbewegungen auf. Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass nur der Primär-Aktuator P einen solchen Antriebsmotor 8 aufweist, während der Sekundär-Aktuator lediglich eine mittels der Steueranordnung 4 ansteuerbare, nicht dargestellte Bremse aufweist.
1 zeigt, dass die beiden Aktuatoren 5, 6 jeweils über einen Krafteinleitungspunkt 10, 11 antriebstechnisch mit der Klappe 2 gekoppelt sind, wobei, hier und vorzugsweise, die beiden Krafteinleitungspunkte 10, 11 voneinander beabstandet sind. Eine besonders gleichmäßige Krafteinleitung in die Klappe 2 ergibt sich dadurch, dass bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel die beiden Krafteinleitungspunkte 10, 11 an gegenüberliegenden Seiten der Klappe 2 angeordnet sind.
Bei dem Primär-Aktuator P und/oder dem Sekundär-Aktuator S handelt es sich vorzugsweise um Linearantriebe, insbesondere um Spindelantriebe. Es lässt sich der Darstellung gemäß 1 entnehmen, dass die Spindelantriebe neben den Antriebsmotoren 8, 9 jeweils ein nachgeschaltetes Zwischengetriebe 12, 13 und ein wiederum nachgeschaltetes Spindel-Spindelmutter-Getriebe 14, 15 aufweisen. Andere Arten von Antrieben können für den Primär-Aktuator P bzw. den Sekundär-Aktuator S Anwendung finden.
Die vorbestimmte Betriebsgröße, die Gegenstand des Grenzkriteriums ist, kann, wie oben angesprochen, den Aktuatorstrom I_P des Primär-Aktuators P betreffen. Dann kann es sich bei der Betriebsgröße um den durch den Primär-Aktuator P fließenden, elektrischen Strom oder um einen davon abgeleiteten Wert handeln. Ein solcher, von dem durch den Primär-Aktuator P fließenden elektrischen Strom abgeleiteter Wert kann beispielsweise ein, insbesondere zeitlicher, Durchschnittswert sein. Das gleiche gilt für die am Primär-Aktuator P anliegende elektrische Spannung, sofern die vorbestimmte Betriebsgröße die am Primär-Aktuator P anliegende elektrische Spannung betrifft.
2 zeigt, dass zumindest der Primär-Aktuator P nach einer in der Steueranordnung 4 vorliegenden Bewegungsvorgabe 16 basierend auf den Bewegungs-Signalimpulsen B angesteuert wird. Grundsätzlich kann dies sowohl für den Primär-Aktuator P, als auch für den Sekundär-Aktuator S, vorgesehen sein. Bei der Bewegungsvorgabe 16 handelt es sich hier und vorzugsweise um einen vordefinierten Geschwindigkeitsverlauf über der Klappenstellung, wie in 2 angedeutet ist.
Der in 2 gezeigte Bewegungs-Regelkreis 17 ist in an sich üblicher Weise aufgebaut und weist einen Regler 18 sowie eine Regelstrecke 19 auf, die sich aus einem Treiber 20 und dem Antriebsmotor 8 des Primär-Aktuators P zusammensetzt. Ein solcher Treiber ist vorzugsweise als H-Brücke ausgestaltet, die sich mit einer pulsweiten-modulierten Spannung (PWM-Spannung) ansteuern lässt. Aus dem Aktuatorstrom I_P des Primäraktuators P wird in der oben angesprochenen Auswerteeinheit 7 der Bewegungswert n_P erzeugt, der in wiederum an sich üblicher Weise rückgeführt wird. Die PWM-Spannung S_P bildet die Stellgröße in dem Bewegungs-Regelkreis 17 für den Primär-Aktuator P.
Die Ansteuerung des Sekundär-Aktuators S kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Hier und vorzugsweise ist es so, dass zumindest über einen Teil des Verstellbetriebs, hier und vorzugsweise zumindest außerhalb der Anpassroutine, der Aktuatorstrom Is des Sekundär-Aktuators S mittels der Steueranordnung 4 auf den Aktuatorstrom I_P des Primäraktuators P geregelt wird. Hierfür ist der Strom-Regelkreis 21 vorgesehen. Hier wird der Aktuatorstrom I_S auf den Aktuatorstrom I_P mittels des Reglers 22 geregelt. Die Regelstrecke 23 setzt sich hier entsprechend aus einem obigen Treiber 24 und dem Antriebsmotor 9 des Sekundär-Aktuators S zusammen.
Alternativ zu der obigen Ansteuerung des Sekundär-Aktuators S kann es vorgesehen sein, dass der Sekundär-Aktuator S mittels der Steueranordnung 4 identisch zu dem Primär-Aktuator P angesteuert wird. In diesem Fall wird die Stellgröße S_P für den Primär-Aktuator P gleichzeitig als Stellgröße Ss für den Sekundär-Aktuator S genutzt.
Wie oben angesprochen, ist der Primär-Aktuator P vorzugsweise als Gleichstrommotor ausgestaltet, wobei die in dem Aktuatorstrom I_P des Primär-Aktuators P im Verstellbetrieb entstehenden, zyklischen Bewegungs-Signalimpulse B auf den Kommutierungsvorgang des Gleichstrommotors zurückgehende Kommutierungsripple in dem Aktuatorstrom I_P sind. Dies ist insoweit vorteilhaft, als bereits Auswerteeinheiten 7 bekannt sind, mit denen sich aus den Bewegungs-Signalimpulsen B in dem Aktuatorstrom IP auf robuste Weise ein Bewegungswert n_P erzeugen lassen.
Für den Fall, dass die Qualität der Bewegungs-Signalimpulse B, insbesondere die Verlässlichkeit der Bewegungs-Signalimpulse B, übermäßig absinkt, ist vorschlagsgemäß die Durchführung einer Anpassungsroutine vorgesehen. Hierfür weist die Steueranordnung 4 eine Komparatoranordnung 25 auf, die bei Nichterfüllung des vorbestimmten Grenzkriteriums G die Anpassungsroutine auslöst. Dies erfolgt durch ein Schalten des Schalters 26 bei Nichterfüllung des vorbestimmten Grenzkriteriums G.
Hier und vorzugsweise ist es so, dass die Funktion des Bewegungs-Regelkreises 21 für den Primär-Aktuator P durch die Anpassungsroutine nicht beeinflusst wird. Dies bedeutet, dass der Primär-Aktuator P auch bei laufender Anpassungsroutine auf die vorbestimmte Bewegungsvorgabe 16 geregelt wird.
Im geschalteten Zustand des Schalters 26, der in 2 in gestrichelter Linie dargestellt ist, also während der Anpassungsroutine, wird der Aktuatorstrom I_P des Primäraktuators P, hier und vorzugsweise zusätzlich, auf die Erfüllung des vorbestimmten Grenzkriteriums G geregelt, und zwar wiederum mit dem Regler 22 mit nachgeschalteter Regelstrecke 23. Die derart durchgeführte Anpassungsroutine wird solange durchgeführt, bis das Grenzkriterium G wieder erfüllt ist, so dass der Schalter 26 in die in durchgezogener Linie dargestellte Stellung zurückschaltet. Es versteht sich, dass hier eine gewisse Hysterese eingebaut sein kann, um ein „Prellen“ der Komparatoranordnung 25 zu vermeiden.
Es sind ganz unterschiedliche Möglichkeiten für die Definition des Grenzkriteriums G möglich. Hier und vorzugsweise ist das Grenzkriterium G dadurch definiert, dass der Aktuatorstrom I_P oberhalb eines vorbestimmten unteren Grenzwerts G_u und/oder unterhalb eines vorbestimmten oberen Grenzwerts G_o liegt. Je nach Charakteristik des Primär-Aktuators P sind andere Definitionen für das Grenzkriterium G möglich.
Angesichts der Tatsache, dass bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel beiden Aktuatoren 5, 6 jeweils ein Antriebsmotor 8, 9 zugeordnet ist, kann in der Anpassungsroutine eine Veränderung des Aktuatorstroms I_P des Primär-Aktuators P durch eine gegenläufige Veränderung des Aktuatorstroms I_S des Sekundär-Aktuators S bewirkt werden. Für den Fall, dass es sich bei dem Sekundär-Aktuator S um eine Bremse handelt, kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass in der Anpassungsroutine eine Veränderung des Aktuatorstroms I_P des Primär-Aktuators P durch eine Veränderung der von dem Sekundär-Aktuator S abgegebenen Bremsleistung bewirkt wird. Dies ist jeweils in besonders einfacher Weise möglich, wenn, wie oben angesprochen, die Funktion des Bewegungs-Regelkreises 17 von der Anpassungsroutine unbeeinflusst bleibt.
3 zeigt für die in den 1 und 2 dargestellte Anordnung den Verlauf des Aktuatorstroms I_P des Primär-Aktuators P und des Aktuatorstroms I_S des Sekundär-Aktuators S während eines Schließvorgangs der Klappe 2.
Im Einzelnen zeigt 3 in gestrichelter Linie den Verlauf des Aktuatorstroms I_P des Primär-Aktuators P (3a) und des Aktuatorstroms I_S des Sekundär-Aktuators S (3b) für den Fall, dass die vorschlagsgemäße Anpassungsroutine nicht ausgelöst wird. In durchgezogener Linie sind die jeweiligen Verläufe eingezeichnet, die sich mit der vorschlagsgemäßen Lösung ergeben.
Nach dieser Darstellung löst die Komparatoranordnung 25 zum Zeitpunkt to die Anpassungsroutine aus, da eine Nichterfüllung des vorbestimmten Grenzkriteriums G festgestellt worden ist. Im Einzelnen liegt in 3a zum Zeitpunkt to ein Überschreiten des oberen Grenzwerts G_o vor. Daraus folgt vorschlagsgemäß eine Änderung der Ansteuerung des Sekundär-Aktuators S derart, dass eine Absenkung des Aktuatorstroms I_P resultiert. Angesichts des laufenden Regelkreises 17 lässt sich diese Absenkung des Aktuatorstroms I_P realisieren, indem der Aktuatorstrom ls angehoben wird. Diese Anhebung ist der Darstellung gemäß 3b zu entnehmen. Sobald das Grenzkriterium G erfüllt ist, kann die Anpassungsroutine durch ein entsprechendes Schalten des Schalters 26 wieder verlassen werden.
3a zeigt weiter, dass zum Zeitpunkt t₁ wiederum eine Nichterfüllung des Grenzkriteriums G, nämlich das Unterschreiten des unteren Grenzwerts G_u durch den Aktuatorstrom I_P des Primär-Aktuators P vorliegt. Entsprechend sorgt die Komparatoranordnung 25 wieder für ein Schalten des Schalters 26 in die in gestrichelter Linie dargestellte Stellung, so dass wiederum eine Regelung des Aktuatorstroms I_P auf die Einhaltung des Grenzkriteriums G folgt. Dies ergibt sich in 3b durch eine entsprechende Absenkung des Aktuatorstroms I_S des Sekundär-Aktuators S, so dass eine entsprechende Anhebung des Aktuatorstroms I_P folgt, um die Bewegungsvorgabe 16 mittels des Bewegungs-Regelregelkreises 17 einhalten zu können. Zum Zeitpunkt t₂ ergibt sich wiederum eine Nichterfüllung des Grenzkriteriums G, nämlich ein Unterschreiten des unteren Grenzwerts G_u durch den Aktuatorstrom I_P des Primär-Aktuators P, was wiederum durch eine Absenkung des Aktuatorstroms I_S des Sekundär-Aktuators S in obigem Sinne kompensiert wird.
Aus der obigen Erläuterung ergibt sich, dass durch eine einfache Maßnahme, im Einzelnen durch eine entsprechende Ansteuerung des Sekundär-Aktuators S, dafür gesorgt werden kann, dass sich der Primär-Aktuator P stets in einem Betriebszustand befindet, in dem eine hohe Verlässlichkeit der Bewegungs-Signalimpulse B gewährleistet ist. Damit ergibt sich die Möglichkeit, auf Sensoren zur Erfassung von Bewegungswerten vollständig zu verzichten, ohne Einbußen im Hinblick auf die Verlässlichkeit der Bewegungswerte in Kauf nehmen zu müssen.
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, bedarfsweise eine vorschlagsgemäße Anpassungsroutine durchzuführen.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Aktuatoranordnung 1 mit dem ersten Aktuator 5 und dem zweiten Aktuator 6 sowie mit einer vorschlagsgemäßen Steueranordnung 4 als solche beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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 Aktuatoranordnung 1 als solche beansprucht. Auch insoweit darf auf alle diesbezüglichen Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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 Aktuatoranordnung 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 Aktuator 5 und den zweiten Aktuator 6 auf. Diese symmetrische Anordnung und Ausgestaltung der Aktuatoren 5a, 5b führt zu einer besonders einfachen Umsetzung des vorschlagsgemäßen Verfahrens.
Ganz allgemein ist es schließlich so, dass die beiden Aktuatoren 5, 6 zumindest strukturell identisch aufgebaut sind. In besonders bevorzugter Ausgestaltung sind die beiden Aktuatoren 5, 6, vorbehaltlich der üblichen Toleranzen, identisch zueinander ausgestaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008057014 A1 [0004]
EP 1768250 A2 [0005]

Claims

Verfahren zur Ansteuerung einer Aktuatoranordnung (1) für eine Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs (3) mittels einer Steueranordnung (4), wobei die Aktuatoranordnung (1) zur motorischen Klappenverstellung einen ersten elektrischen Aktuator (5) und einen zweiten elektrischen Aktuator (6) aufweist, die in einem Verstellbetrieb im Rahmen der motorischen Klappenverstellung jeweils mechanische Antriebs- und/oder Bremsleistung abgeben, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuator (5) der beiden Aktuatoren (5, 6) als Primär-Aktuator (P) und der andere Aktuator (6) der beiden Aktuatoren (5, 6) als Sekundär-Aktuator (S) definiert ist, dass in dem Aktuatorstrom (I_P) und/oder in der Aktuatorspannung des Primär-Aktuators (P) im Verstellbetrieb zyklische Bewegungs-Signalimpulse (B) entstehen, die der Steueranordnung (4) zur Ansteuerung der Aktuatoranordnung (1) zugeleitet werden, und dass in einer Anpassungsroutine eine vorbestimmte Betriebsgröße des Primär-Aktuators (P), insbesondere eine den Aktuatorstrom (I_P) betreffende Betriebsgröße des Primär-Aktuators (P) oder eine die Aktuatorspannung betreffende Betriebsgröße des Primär-Aktuators (P), durch eine Ansteuerung des Sekundär-Aktuators (S) auf die Erfüllung eines vorbestimmten Grenzkriteriums (G) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primär-Aktuator (P) einen motorischen Antriebsmotor (8) zur Erzeugung von Antriebsbewegungen aufweist, vorzugsweise, dass der Sekundär-Aktuator (S) einen motorischen Antriebsmotor (9) zur Erzeugung von Antriebsbewegungen aufweist, oder, dass der Sekundär-Aktuator (S) eine mittels der Steueranordnung (4) ansteuerbare Bremse aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Aktuatoren (5, 6) jeweils über einen Krafteinleitungspunkt (10, 11) antriebstechnisch mit der Klappe (2) gekoppelt sind, vorzugsweise, dass die beiden Krafteinleitungspunkte (10, 11) voneinander beabstandet sind, weiter vorzugsweise, dass die beiden Krafteinleitungspunkte (10, 11) an gegenüberliegenden Seiten der Klappe (2) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Aktuatorstrom (I_P) des Primär-Aktuators (P) betreffende Betriebsgröße der durch den Primär-Aktuator (P) fließende elektrische Strom oder ein davon abgeleiteter Wert, insbesondere ein Durchschnittswert, ist, oder, dass die die Aktuatorspannung betreffende Betriebsgröße die am Primär-Aktuator (P) anliegende elektrische Spannung oder ein davon abgeleiteter Wert, insbesondere ein Durchschnittswert, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verstellbetrieb der Primär-Aktuator (P), vorzugsweise beide Aktuatoren (P, S), nach einer in der Steueranordnung (4) vorliegenden Bewegungsvorgabe (16) basierend auf den Bewegungs-Signalimpulsen (B) angesteuert wird bzw. werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest über einen Teil des Verstellbetriebs, vorzugsweise zumindest außerhalb der Anpassroutine, der Aktuatorstrom (Is) des Sekundär-Aktuators (S) mittels der Steueranordnung (4) auf den Aktuatorstrom (I_P) des Primär-Aktuators (P) geregelt wird, oder, der Sekundär-Aktuator (S) mittels der Steueranordnung (4) identisch zu dem Primär-Aktuator (P) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primär-Aktuator (P) als Gleichstrommotor ausgestaltet ist und dass die in dem Aktuatorstrom (I_P) des Primär-Aktuators (P) im Verstellbetrieb entstehenden, zyklischen Bewegungs-Signalimpulse auf den Kommutierungsvorgang des Gleichstrommotors zurückgehende Kommutierungsripple sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verstellbetrieb mittels der Steueranordnung (4) die vorbestimmte Betriebsgröße des Primär-Aktuators (P) auf die Erfüllung des vorbestimmten Grenzkriteriums (G) überprüft wird und bei Nichterfüllung des vorbestimmten Grenzkriteriums (G) die Anpassungsroutine durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grenzkriterium (G) dadurch definiert ist, dass der Aktuatorstrom (I_P) des Primär-Aktuators (P) oberhalb eines vorbestimmten unteren Grenzwerts (G_u) und/oder unterhalb eines vorbestimmten oberen Grenzwerts (Go) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anpassungsroutine eine Veränderung des Aktuatorstroms (I_P) des Primär-Aktuators (P) durch eine gegenläufige Veränderung des Aktuatorstroms (I_S) des Sekundär-Aktuators (S) bewirkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anpassungsroutine eine Veränderung des Aktuatorstroms (I_P) des Primär-Aktuators (P) durch eine Veränderung der von dem Sekundär-Aktuator (S) abgegebenen Bremsleistung bewirkt wird.
Steueranordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Aktuatoranordnung für eine Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs (3) mit einem Primär-Aktuator (P) und einem Sekundär-Aktuator (S) und einer Steueranordnung (4) zur Ansteuerung der Aktuatoren (P, S) nach Anspruch 12.
Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs (3) mit einer Klappe (2) und einer der Klappe (2) zugeordneten Aktuatoranordnung (1) gemäß Anspruch 13.