DE102019211720A1 - Drive device for adjusting a vehicle assembly - Google Patents
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Abstract
Eine Antriebsvorrichtung (2) zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe (11) umfasst einen elektromotorischen Verstellantrieb (21) zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe (11) und eine Steuereinrichtung (3) zum Steuern des Verstellantriebs (21), wobei die Steuereinrichtung (3) ausgebildet ist, den Verstellantrieb (21) in einem Servobetrieb zum Bereitstellen einer unterstützenden Kraft bei einer manuellen Verstellung der Fahrzeugbaugruppe (11) durch einen Nutzer anzusteuern. Die Steuereinrichtung (3) weist ein Stromregelungsmodul (34) zum Regeln eines Stroms des Verstellantriebs (21) anhand eines Sollstromwerts und eine Korrektureinrichtung (37) zum Korrigieren des Sollstromwerts auf, wobei das Stromregelungsmodul (34) ausgebildet ist, in einer Stromregelungsphase eine erste Stellgröße zum Ansteuern des Verstellantriebs (21) auszugeben. Die Korrektureinrichtung (37) ist ausgebildet, in einer Korrekturphase eine zweite Stellgröße zum Ansteuern des Verstellantriebs (21) auszugeben und einen Korrekturwert (K) zum Korrigieren des Sollstromwerts anhand zumindest einer in der Korrekturphase erhaltenen Kenngröße des Verstellantriebs (21) zu berechnen.A drive device (2) for adjusting a vehicle assembly (11) comprises an electromotive adjustment drive (21) for adjusting the vehicle assembly (11) and a control device (3) for controlling the adjustment drive (21), the control device (3) being designed to Adjusting drive (21) in a servo mode to provide a supporting force for manual adjustment of the vehicle assembly (11) by a user. The control device (3) has a current regulation module (34) for regulating a current of the adjustment drive (21) on the basis of a target current value and a correction device (37) for correcting the target current value, the current regulation module (34) being designed, in a current regulation phase, a first manipulated variable to control the adjustment drive (21). The correction device (37) is designed to output a second manipulated variable for controlling the adjustment drive (21) in a correction phase and to calculate a correction value (K) for correcting the setpoint current value using at least one parameter of the adjustment drive (21) obtained in the correction phase.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drive device for adjusting a vehicle assembly according to the preamble of
Eine derartige Antriebsvorrichtung umfasst einen elektromotorischen Verstellantrieb zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Verstellantriebs. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, den Verstellantrieb in einem Servobetrieb zum Bereitstellen einer unterstützenden Kraft bei einer manuellen Verstellung der Fahrzeugbaugruppe durch einen Nutzer anzusteuern.Such a drive device comprises an electromotive adjustment drive for adjusting the vehicle assembly and a control device for controlling the adjustment drive. The control device is designed to control the adjustment drive in servo mode to provide a supporting force when the vehicle assembly is manually adjusted by a user.
Bei einer solchen Fahrzeugbaugruppe kann es sich beispielsweise um eine Tür oder Klappe an einem Kraftfahrzeug handeln. Eine Tür kann beispielsweise durch eine schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie angeordnete Fahrzeugseitentür oder auch eine Heckklappe oder eine Schiebetür ausgebildet sein. Bei der Fahrzeugbaugruppe kann es sich beispielsweise aber auch um ein Schiebedach handeln.Such a vehicle assembly can be, for example, a door or flap on a motor vehicle. A door can be formed, for example, by a vehicle side door arranged pivotably on a vehicle body, or also by a tailgate or a sliding door. The vehicle assembly can also be a sliding roof, for example.
Üblicherweise werden beispielsweise Heckklappen heutzutage im Rahmen eines Automatikbetriebs elektromotorisch zwischen definierten Positionen, zum Beispiel zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung, verfahren.Nowadays, for example, trunk lids are usually moved by an electric motor between defined positions, for example between an open position and a closed position, in the context of automatic operation.
Wünschenswert bei einer Heckklappe, aber auch insbesondere bei einer Fahrzeugseitentür, kann sein, dass zusätzlich oder alternativ zu einer automatischen, elektromotorischen Verstellung auch eine manuelle Verstellung möglich ist, die jedoch elektromotorisch unterstützt wird. Hierbei handelt es sich um einen Servobetrieb.In the case of a tailgate, but also in particular in the case of a vehicle side door, it may be desirable that, in addition or as an alternative to an automatic, electric motor-driven adjustment, manual adjustment is also possible, but this is supported by an electric motor. This is a servo operation.
Bei einem solchen Servobetrieb ist wünschenswert, dass die von einem Nutzer aufzubringende Kraft über einen Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe zumindest näherungsweise gleich bleibt und somit ein Nutzer die Fahrzeugbaugruppe leichtgängig, komfortabel und haptisch angenehm unter Aufbringung einer näherungsweise gleichförmigen Nutzerkraft zum Beispiel zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verstellen kann.In such a servo operation, it is desirable that the force to be applied by a user remains at least approximately the same over an adjustment path of the vehicle assembly, so that a user can use the vehicle assembly smoothly, comfortably and haptically pleasant while applying an approximately uniform user force, for example between an open position and a closed position Can adjust position.
Das Bereitstellen eines Servobetriebs soll hierbei nach Möglichkeit kostengünstig umsetzbar sein, insbesondere ohne Verwendung einer zusätzlichen, aufwändigen Sensorik zur Messung der von einem Nutzer oder auch einem Antrieb tatsächlich aufgebrachten Kraft.The provision of a servo operation should be able to be implemented cost-effectively as far as possible, in particular without using an additional, complex sensor system for measuring the force actually applied by a user or a drive.
Hierbei ist auch wünschenswert, dass in einem Servobetrieb auf veränderte Gegebenheiten, zum Beispiel Schwergängigkeiten im Betrieb, zum Beispiel aufgrund einer Verschmutzung oder aufgrund eines alterungsbedingten Verschleißes, flexibel reagiert werden kann, ohne dass dies die Komplexität des Systems, insbesondere mit Blick auf eine zu verwendende Sensorik, wesentlich erhöht.It is also desirable here that in servo operation it is possible to react flexibly to changed conditions, for example sluggishness in operation, for example due to contamination or due to age-related wear, without affecting the complexity of the system, in particular with regard to a system to be used Sensory technology, significantly increased.
Eine Türantriebsvorrichtung zum Verstellen einer Fahrzeugseitentür ist beispielsweise aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe bereitzustellen, die auf einfache, kostengünstig umsetzbare Weise das Bereitstellen eines Servobetriebs zum elektromotorisch unterstützten Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe ermöglicht.The object of the present invention is to provide a drive device for adjusting a vehicle assembly which enables a servo operation to be provided for adjusting a vehicle assembly supported by an electric motor in a simple, cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an object having the features of
Demnach weist die Steuereinrichtung ein Stromregelungsmodul zum Regeln eines Stroms des Verstellantriebs anhand eines Sollstromwerts und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Sollstromwerts auf. Das Stromregelungsmodul ist ausgebildet, in einer Stromregelungsphase eine erste Stellgröße zum Ansteuern des Verstellantriebs auszugeben. Die Korrektureinrichtung ist demgegenüber ausgebildet, in einer Korrekturphase eine zweite Stellgröße zum Ansteuern des Verstellantriebs auszugeben und einen Korrekturwert zum Korrigieren des Sollstromwerts anhand zumindest einer in der Korrekturphase erhaltenen Kenngröße des Verstellantriebs zu berechnen.Accordingly, the control device has a current regulation module for regulating a current of the adjustment drive on the basis of a target current value and a correction device for correcting the target current value. The current control module is designed to output a first manipulated variable for controlling the adjustment drive in a current control phase. The correction device, on the other hand, is designed to output a second manipulated variable for controlling the adjustment drive in a correction phase and to calculate a correction value for correcting the setpoint current value using at least one parameter of the adjustment drive obtained in the correction phase.
Die Antriebsvorrichtung verwendet im Servobetrieb eine Stromregelung zum Ansteuern des Verstellantriebs. Mittels der Stromregelung wird der Motorstrom des Verstellantriebs anhand eines dem Stromregelungsmodul zugeführten Sollstromwerts eingestellt derart, dass vorzugsweise die von einem Nutzer aufzubringende Verstellkraft an der Fahrzeugbaugruppe über den Verstellweg gleich ist oder einer vorbestimmten, gewünschten Kurve folgt. Um hierbei bei sich ändernden Gegebenheiten - zum Beispiel bei sich ändernder Temperatur, Feuchtigkeit oder anderen klimatischen Bedingungen oder bei auftretenden Schwergängigkeiten, zum Beispiel aufgrund von Verschmutzung, Alterung oder Verschleiß - die Stromregelung so anzupassen, dass die gegebenenfalls zusätzlich aufzubringenden Kräfte nicht vom Nutzer aufgebracht werden müssen, sondern die vom Nutzer aufzubringenden Kräfte auch bei sich ändernden Gegebenheiten zumindest näherungsweise gleich bleiben, ist eine Korrektureinrichtung vorgesehen, mit der der Sollstromwert korrigiert werden kann, um den Sollstromwert in Abhängigkeiten von geänderten Bedingungen gegebenenfalls anpassen zu können.In servo operation, the drive device uses a current control to control the adjustment drive. By means of the current control, the motor current of the adjustment drive is set using a setpoint current value supplied to the current control module such that the adjustment force to be applied by a user on the vehicle assembly is the same over the adjustment path or follows a predetermined, desired curve. In order to adapt the current control to changing circumstances - for example changing temperature, humidity or other climatic conditions or if there is difficulty, for example due to contamination, aging or wear and tear - so that the additional forces that may have to be applied are not applied by the user must, but the forces to be applied by the user remain at least approximately the same even in changing circumstances, a correction device is provided with which the target current value can be corrected in order to be able to adjust the target current value depending on changed conditions if necessary.
Die Steuereinrichtung kann zum Zwecke der Korrektur eine Stromregelung zum Ansteuern des Verstellantriebs unterbrechen und von einer Stromregelungsphase in eine Korrekturphase schalten. In der Korrekturphase wird der Verstellantrieb nicht mit der von dem Stromregelungsmodul generierten ersten Stellgröße angesteuert, sondern mit einer von der Korrektureinrichtung ausgegebenen zweiten Stellgröße. Es erfolgt somit keine Stromregelung mehr, sondern die zweite Stellgröße kann beispielsweise während der Korrekturphase konstant sein, sodass der Motorstrom des Verstellantriebs in der Korrekturphase nicht geregelt ist. In der Korrekturphase kann dann eine Kenngröße des Verstellantriebs, zum Beispiel der Motorstrom und/oder eine Drehzahl des Verstellantriebs, aufgenommen werden, um anhand der so aufgenommenen Kenngröße einen Korrekturwert zu bestimmen und mit dem Korrekturwert den Sollstromwert zu korrigieren. In einer auf die Korrekturphase folgenden Stromregelungsphase kann dann der korrigierte Sollstromwert verwendet werden, um eine angepasste, den geänderten Bedingungen Rechnung tragende Stromregelung anhand eines korrigierten Sollstromwerts vorzunehmen.For the purpose of correction, the control device can interrupt a current regulation for controlling the adjusting drive and switch from a current regulation phase to a correction phase. In the correction phase, the adjustment drive is not controlled with the first manipulated variable generated by the current control module, but with a second manipulated variable output by the correction device. There is thus no more current regulation, but the second manipulated variable can, for example, be constant during the correction phase, so that the motor current of the adjustment drive is not regulated in the correction phase. In the correction phase, a parameter of the adjustment drive, for example the motor current and / or a speed of the adjustment drive, can then be recorded in order to determine a correction value based on the parameter recorded in this way and to correct the setpoint current value with the correction value. In a current regulation phase following the correction phase, the corrected target current value can then be used in order to carry out an adapted current regulation taking into account the changed conditions on the basis of a corrected target current value.
Wird die zweite Stellgröße, mit der der Verstellantrieb in der Korrekturphase über die Korrektureinrichtung angesteuert wird, festgehalten, erfolgt keine Stromregelung des Verstellantriebs mehr. Der Motorstrom des Verstellantriebs ändert sich somit in Abhängigkeit von sich ändernden Bedingungen, wobei der Motorstrom proportional zum am Verstellantrieb anliegenden Drehmoment ist und bei erhöhter Belastung am Verstellantrieb somit der Motorstrom steigt. Der Motorstrom kann somit als Kenngröße aufgenommen werden, um anhand des Motorstroms zu erkennen, ob eine erhöhte Belastung an dem Verstellantrieb anliegt und somit gegebenenfalls eine Korrektur des Sollstromwerts für eine nachfolgende Stromregelung vorgenommen werden sollte.If the second manipulated variable, with which the adjustment drive is controlled in the correction phase via the correction device, is retained, the current control of the adjustment drive no longer takes place. The motor current of the adjusting drive thus changes as a function of changing conditions, the motor current being proportional to the torque applied to the adjusting drive and the motor current thus increasing when the load on the adjusting drive is increased. The motor current can thus be recorded as a parameter in order to use the motor current to identify whether there is an increased load on the adjustment drive and thus, if necessary, the setpoint current value should be corrected for subsequent current regulation.
Zusätzlich oder alternativ kann als Kenngröße die Drehzahl des Verstellantriebs aufgenommen werden. Erhöht sich die Belastung am Verstellantrieb, sinkt üblicherweise die Drehzahl ab, wobei die mechanische Leistung des Verstellantriebs sich ergibt aus dem Produkt des Motordrehmoments und der Drehzahl und somit aus dem Motorstrom (der dem Motordrehmoment proportional ist) und der Drehzahl ein Kennwert für die Leistung des Verstellantriebs abgeleitet werden kann.Additionally or alternatively, the speed of the adjusting drive can be recorded as a parameter. If the load on the adjustment drive increases, the speed usually decreases, whereby the mechanical power of the adjustment drive results from the product of the motor torque and the speed and thus from the motor current (which is proportional to the motor torque) and the speed, a characteristic value for the performance of the Adjustment drive can be derived.
Als Kenngröße kann auch eine Motorstromänderung und/oder eine Drehzahländerung ausgewertet werden.A change in motor current and / or a change in speed can also be evaluated as a parameter.
In einer Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, zyklisch zwischen der Stromregelungsphase und der Korrekturphase umzuschalten. Beispielsweise kann mit einem vorbestimmten Takt ein Sollstromwert dem Stromregelungsmodul zugeführt werden, beispielsweise mit einer Taktzeit zwischen einer minimalen Taktzeit und einer maximalen Taktzeit, zum Beispiel einige Millisekunden. Ein Umschalten zwischen einer Stromregelungsphase und einer Korrekturphase kann beispielsweise anhand des Takts erfolgen, wobei beispielsweise nach einer vorbestimmten Anzahl von Takten in einer Stromregelungsphase für eine vorbestimmte Anzahl von Takten in eine Korrekturphase umgeschaltet und dann wieder zurückgeschaltet wird.In one embodiment, the control device is designed to switch cyclically between the current regulation phase and the correction phase. For example, a setpoint current value can be fed to the current control module with a predetermined cycle, for example with a cycle time between a minimum cycle time and a maximum cycle time, for example a few milliseconds. Switching between a current control phase and a correction phase can for example take place on the basis of the clock, for example, after a predetermined number of clocks in a current control phase, a change is made to a correction phase for a predetermined number of clocks and then switched back again.
Das Umschalten erfolgt vorzugsweise zyklisch, aber nicht zwingend periodisch, sodass das Umschalten auch in unregelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen kann.The switchover is preferably carried out cyclically, but not necessarily periodically, so that the switchover can also take place at irregular time intervals.
Eine Stromregelungsphase kann beispielsweise zwischen 5 Takten und 20 Takten, beispielsweise 10 Takte lang sein. Eine Korrekturphase kann demgegenüber beispielsweise einen Takt oder auch mehrere Takte, beispielsweise zwischen 2 und 5 Takten, lang sein.A current regulation phase can be between 5 cycles and 20 cycles, for example 10 cycles long. In contrast, a correction phase can be, for example, one cycle or also several cycles, for example between 2 and 5 cycles, long.
Das Schalten zwischen Stromregelungsphasen und Korrekturphasen kann zyklisch in regelmäßigen Abständen erfolgen. Das Schalten kann aber auch in unregelmäßigen Abständen erfolgen.Switching between current control phases and correction phases can take place cyclically at regular intervals. Switching can also take place at irregular intervals.
Während der Korrekturphase wird der Verstellantrieb mit der von der Korrektureinrichtung ausgegebenen Stellgröße angesteuert, die beispielsweise konstant sein kann. Im Zeitfenster der Korrekturphase wird dabei eine Änderung in der betrachteten Kenngröße, zum Beispiel dem Motorstrom oder der Drehzahl, ausgewertet, um daraus den Korrekturwert abzuleiten.During the correction phase, the adjustment drive is controlled with the manipulated variable output by the correction device, which can be constant, for example. In the time window of the correction phase, a change in the parameter under consideration, for example the motor current or the speed, is evaluated in order to derive the correction value from it.
Im Stromregelungsmodul erfolgt in einer Stromregelungsphase eine Regelung anhand des zugeführten Sollstromwerts und des sich ergebenden, tatsächlich Motorstroms. Der Strom des Verstellantriebs wird durch Regelung somit so eingestellt, dass er dem Sollstromwert entspricht.In the current control module, in a current control phase, control takes place on the basis of the supplied setpoint current value and the resulting, actual motor current. The current of the adjustment drive is thus adjusted by regulation so that it corresponds to the setpoint current value.
In einer Ausgestaltung ist das Stromregelungsmodul hierbei dazu ausgebildet, die Stellgröße in der Stromregelungsphase unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation einzustellen. Im Stromregelungsmodul erfolgt eine Stromregelung in der Stromregelungsphase anhand des jeweils zugeführten, vom Betriebsmodus abhängigen Sollstromwerts. Das Stromregelungsmodul gibt hierbei eine Stellgröße aus, anhand dessen die dem Verstellantrieb zugeführte Spannung mit einer Pulsweitenmodulation hoher Frequenz, zum Beispiel mit einer Frequenz zwischen 5 kHz und 100 kHz oder gar darüber eingestellt wird.In one embodiment, the current control module is designed to set the manipulated variable in the current control phase using pulse width modulation. In the current control module, current is controlled in the current control phase on the basis of the respectively supplied setpoint current value that is dependent on the operating mode. The current control module outputs a manipulated variable by means of which the voltage supplied to the adjustment drive is set with a pulse width modulation of high frequency, for example with a frequency between 5 kHz and 100 kHz or even higher.
Die von der Korrektureinrichtung in einer Korrekturphase verwendete Stellgröße zum Ansteuern des Verstellantriebs kann beispielsweise aus der geregelten, veränderlichen Stellgröße des Stromregelungsmoduls in einer vorhergehenden Stromregelungsphase abgeleitet werden. So kann die Korrektureinrichtung einen Speicher aufweisen, in dem während einer Stromregelungsphase ein aktueller Wert der von dem Stromregelungsmodul ausgegebenen Stellgröße gespeichert wird. Jeder in der Stromregelungsphase durch das Stromregelungsmodul neugenerierte Wert der Stellgröße kann hierbei im Speicher der Korrektureinrichtung einen vorher gespeicherten Wert der Stellgröße überschreiben, sodass im Speicher der Korrektureinrichtung jeweils der zuletzt gültige Wert der Stellgröße des Stromregelungsmoduls festgehalten ist.The manipulated variable used by the correction device in a correction phase to control the adjustment drive can be derived, for example, from the regulated, variable manipulated variable of the current control module in a preceding current control phase. The correction device can thus have a memory in which a current value of the manipulated variable output by the current control module is stored during a current regulation phase. Each manipulated variable value newly generated by the current control module in the current control phase can overwrite a previously stored manipulated variable value in the correction device's memory, so that the last valid value of the manipulated variable of the current control module is recorded in the correction device's memory.
In einer auf eine Stromregelungsphase folgenden Korrekturphase wird dann, in einer Ausgestaltung, der zuletzt gespeicherte Wert der Stellgröße zum Ansteuern des Verstellantriebs verwendet. Die letzte Stellgröße aus der Stromregelungsphase wird somit während der Korrekturphase eingefroren und als konstanter Wert zum Ansteuern des Verstellantriebs verwendet, wobei in Abhängigkeit von der sich dabei ergebenden, resultierenden Kenngröße des Verstellantriebs, beispielsweise dem Motorstrom und/oder der Drehzahl, ein Korrekturwert bestimmt und zum Korrigieren des Sollstromwerts für eine nachfolgende Stromregelungsphase herangezogen wird.In a correction phase following a current regulation phase, in one embodiment, the most recently stored value of the manipulated variable is used to control the adjusting drive. The last manipulated variable from the current control phase is thus frozen during the correction phase and used as a constant value to control the adjustment drive, a correction value being determined and used as a function of the resulting parameter of the adjustment drive, for example the motor current and / or the speed Correcting the setpoint current value is used for a subsequent current control phase.
Gegebenenfalls kann die letzte Stellgröße hierbei nachgeführt werden, beispielsweise anhand der Fahrzeuglage, der Türposition und/oder der Batteriespannung. In der Korrekturphase sollen unbekannte Störungen korrigiert werden, die nicht auf bekannte Faktoren wie zum Beispiel die Fahrzeuglage zurückgehen. Dies erfolgt auf Basis einer Stromänderung oder einer Stromanstiegsänderung.If necessary, the last manipulated variable can be tracked, for example based on the vehicle position, the door position and / or the battery voltage. In the correction phase, unknown disturbances are to be corrected which are not due to known factors such as the vehicle position. This is done on the basis of a change in current or a change in current rise.
Wird beispielsweise als Kenngröße in der Korrekturphase der Motorstrom betrachtet, so kann der Korrekturwert bestimmt werden aus der Differenz des letzten in der vorhergehenden Stromregelungsphase verwendeten Sollstromwerts und dem in der Korrekturphase erhaltenen, resultierenden Motorstrom. Der Korrekturwert wird somit bestimmt aus der Abweichung des tatsächlichen Motorstroms vom Sollstromwert.If, for example, the motor current is considered as a parameter in the correction phase, the correction value can be determined from the difference between the last setpoint current value used in the previous current regulation phase and the resulting motor current obtained in the correction phase. The correction value is thus determined from the deviation of the actual motor current from the setpoint current value.
Wird beispielsweise die Drehzahl des Verstellantriebs als Kenngröße betrachtet, so kann der Korrekturwert beispielsweise so bestimmt werden, dass eine Reduzierung in der Drehzahl beispielsweise einen proportionalen Anstieg des Sollstromwerts bewirkt.If, for example, the speed of the adjustment drive is viewed as a parameter, the correction value can be determined, for example, in such a way that a reduction in the speed causes, for example, a proportional increase in the setpoint current value.
In einer anschließenden Stromregelungsphase wird dann der Sollstromwert dadurch korrigiert, dass ein vorgegebener Sollstromwert (beispielsweise ausgegeben durch ein Servoregelungsmodul, wie nachfolgend beschrieben werden soll) korrigiert wird durch den durch die Korrektureinrichtung in der vorangegangenen Korrekturphase bestimmten Korrekturwert. Beispielsweise können der vorgegebene Sollstromwert und der Korrekturwert kombiniert werden, indem sie miteinander addiert werden, um den so ermittelten, korrigierten Sollstromwert dem Stromregelungsmodul zuzuführen und eine Stromregelung sodann anhand des korrigierten Sollstromwerts durchzuführen.In a subsequent current control phase, the setpoint current value is corrected by correcting a predetermined setpoint current value (for example output by a servo control module, as will be described below) by the correction value determined by the correction device in the previous correction phase. For example, the predefined setpoint current value and the correction value can be combined by adding them to one another in order to feed the corrected setpoint current value determined in this way to the current control module and then to carry out a current control using the corrected setpoint current value.
In einer Ausgestaltung weist die Steuereinrichtung ein Servoregelungsmodul zum Bestimmen des Sollstromwerts in Abhängigkeit von einer an der Fahrzeugbaugruppe wirkenden Last auf. Im Servobetrieb erfolgt eine Stromregelung, wobei dem Stromregelungsmodul ein Sollstromwert zugeführt und die Stromregelung anhand des erhaltenen Sollstromwerts im Stromregelungsmodul erfolgt. Das Servoregelungsmodul ist hierbei vorzugsweise dazu ausgestaltet, den Sollstromwert so einzustellen, dass die vom Verstellantrieb bereitgestellte Kraft den Nutzer in der Bewegung der Fahrzeugbaugruppe derart unterstützt, dass die vom Nutzer aufzubringende Kraft nach Möglichkeit zumindest näherungsweise gleich ist (oder einer gewünschten Kurve folgt) und sich für den Nutzer somit eine komfortable, haptisch angenehme Verstellung der Fahrzeugbaugruppe ergibt.In one embodiment, the control device has a servo control module for determining the setpoint current value as a function of a load acting on the vehicle assembly. Current control takes place in servo operation, with a setpoint current value being supplied to the current control module and current control taking place in the current control module based on the setpoint current value obtained. The servo control module is preferably designed to set the target current value so that the adjustment drive The force provided supports the user in the movement of the vehicle assembly in such a way that the force to be applied by the user is at least approximately the same if possible (or follows a desired curve), thus resulting in a comfortable, haptically pleasant adjustment of the vehicle assembly for the user.
In einer Ausgestaltung weist die Steuereinrichtung ein Lastberechnungsmodul auf, das dem Servoregelungsmodul vorgeschaltet ist und dazu dient, eine an der Fahrzeugbaugruppe wirkende Last zu bestimmen. Bei der Last handelt sich um unabhängig von einer aufgebrachten Nutzerkraft an der Fahrzeugbaugruppe wirkende Kräfte, die insbesondere einem Verstellen der Fahrzeugbaugruppe entgegenwirken (oder die Bewegung der Fahrzeugbaugruppe gegebenenfalls auch unterstützen) und beispielsweise von der Fahrzeuglage, einem Winkel einer Scharnierachse der als Fahrzeugtür ausgebildeten Fahrzeugbaugruppe und einer aktuellen Verstellposition der Fahrzeugbaugruppe abhängen können.In one embodiment, the control device has a load calculation module, which is connected upstream of the servo control module and serves to determine a load acting on the vehicle assembly. The load consists of forces acting on the vehicle assembly independently of an applied user force, which in particular counteract an adjustment of the vehicle assembly (or possibly also support the movement of the vehicle assembly) and, for example, on the vehicle position, an angle of a hinge axis of the vehicle assembly designed as a vehicle door and can depend on a current adjustment position of the vehicle assembly.
Das Lastberechnungsmodul kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, eine an der Fahrzeugtür wirkende statische und/oder dynamische Last zu bestimmen. Die Last kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem um eine Fahrzeuglängsachse gemessenen Neigungswinkel des Fahrzeugs, einem um die Fahrzeuglängsachse gemessenen Neigungswinkel einer Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe (die in diesem Fall beispielsweise als schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie angeordnete Fahrzeugseitentür ausgebildet ist), einem um eine Fahrzeugquerachse gemessenen Steigungswinkel des Fahrzeugs, einem um die Fahrzeugquerachse gemessenen Steigungswinkel der Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe und/oder einem Öffnungswinkel der Fahrzeugbaugruppe bestimmt werden.The load calculation module can in particular be designed to determine a static and / or dynamic load acting on the vehicle door. The load can, for example, as a function of an angle of inclination of the vehicle measured about a longitudinal axis of the vehicle, an angle of inclination of a hinge axis of the vehicle assembly measured about the longitudinal axis of the vehicle (which in this case is designed, for example, as a vehicle side door pivoted on a vehicle body), an angle of inclination measured about a transverse axis of the vehicle Vehicle, a measured angle of inclination of the hinge axis of the vehicle assembly about the vehicle transverse axis and / or an opening angle of the vehicle assembly can be determined.
In Abhängigkeit von der Neigung des Fahrzeugs und der Neigung der Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe (gemessen um die Fahrzeuglängsachse, auch bezeichnet als Rollwinkel) und/oder in Abhängigkeit von der Steigung des Fahrzeugs und der Steigung der Scharnierachse (gemessen um die Fahrzeugquerachse, auch bezeichnet als Nickwinkel oder Pitchwinkel) wirken Schwerkräfte auf die Fahrzeugbaugruppe, beispielsweise eine schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie angeordnete Fahrzeugseitentür. Solche Schwerkräfte können beispielsweise in Richtung einer geschlossenen Stellung einer Fahrzeugtür wirken und wirken somit beispielsweise einem Öffnen der Fahrzeugtür entgegen. Ein Nutzer muss bei einem Öffnen der Fahrzeugtür somit entgegen einem aufgrund der Schwerkraft an der Fahrzeugbaugruppe wirkenden Drehmoment arbeiten, wobei die durch den Verstellantrieb bereitgestellte, unterstützende Kraft so eingestellt werden soll, dass die vom Nutzer aufzubringende Kraft unabhängig von der Lage des Fahrzeugs und von der Position der Fahrzeugbaugruppe gleich bleibt oder einer gewünschten Kurve folgt. Die vom Verstellantrieb bereitzustellende, unterstützende Kraft verändert sich somit mit der Fahrzeuglage und der Position der Fahrzeugbaugruppe und wird entsprechend so vorgegeben, dass sich für einen Nutzer vorzugsweise eine zumindest näherungsweise gleichbleibende Verstellkraft im Servobetrieb ergibt.Depending on the inclination of the vehicle and the inclination of the hinge axis of the vehicle assembly (measured around the vehicle's longitudinal axis, also referred to as the roll angle) and / or as a function of the incline of the vehicle and the inclination of the hinge axis (measured around the vehicle transverse axis, also referred to as the pitch angle or pitch angle) gravitational forces act on the vehicle assembly, for example a vehicle side door that is pivotably arranged on the vehicle body. Such gravitational forces can act, for example, in the direction of a closed position of a vehicle door and thus counteract, for example, opening of the vehicle door. When the vehicle door is opened, a user must therefore work against a torque acting on the vehicle assembly due to gravity, the supporting force provided by the adjustment drive being set so that the force to be applied by the user is independent of the position of the vehicle and of the Position of the vehicle assembly remains the same or follows a desired curve. The supporting force to be provided by the adjustment drive thus changes with the vehicle position and the position of the vehicle assembly and is accordingly specified in such a way that a user preferably has an at least approximately constant adjustment force in servo mode.
Zusätzlich können Reibkräfte an der Fahrzeugbaugruppe wirken, die ebenfalls durch das Lastberechnungsmodul zum Berechnen der an der Fahrzeugbaugruppe wirkenden Last mit einbezogen werden können.In addition, frictional forces can act on the vehicle assembly, which can also be included by the load calculation module for calculating the load acting on the vehicle assembly.
Zusätzlich oder alternativ können auch andere Kräfte mit einbezogen werden, beispielsweise Windkräfte, die an der Fahrzeugbaugruppe wirken.In addition or as an alternative, other forces can also be included, for example wind forces that act on the vehicle assembly.
In einer Ausgestaltung ist das Servoregelungsmodul dazu ausgebildet, anhand der an der Fahrzeugbaugruppe wirkenden Last, wie sie vom Lastberechnungsmodul berechnet und dem Servoregelungsmodul zugeführt wird, und zusätzlich anhand eines von einem Nutzer aufzubringenden Zielkraftwerts ein durch den Verstellantrieb bereitzustellendes Solldrehmoment zu bestimmen. Der Zielkraftwert entspricht der gewünschten Kraft, die ein Nutzer beim Verstellen der Fahrzeugbaugruppe aufzubringen hat. Durch das Servoregelungsmodul soll der Sollstromwert für die Stromregelung so vorgegeben werden, dass der Verstellantrieb ein Drehmoment bereitstellt, das den Nutzer beim Verstellen der Fahrzeugbaugruppe derart unterstützt, dass der Nutzer zumindest näherungsweise nur eine dem Zielkraftwert entsprechende Kraft aufzubringen hat.In one embodiment, the servo control module is designed to use the load acting on the vehicle assembly, as calculated by the load calculation module and fed to the servo control module, and in addition to a target force value to be applied by a user, to determine a target torque to be provided by the adjustment drive. The target force value corresponds to the desired force that a user has to apply when adjusting the vehicle assembly. The servo control module is intended to specify the setpoint current value for the current control so that the adjustment drive provides a torque that supports the user when adjusting the vehicle assembly in such a way that the user only has to apply at least approximately a force corresponding to the target force value.
Die Last, die durch das Lastberechnungsmodul berechnet wird, kann einen statischen Anteil und einen dynamischen Anteil aufweisen. So kann die Last bestimmt werden anhand eines um eine Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe wirkenden, statischen Scharniermoments und eines um die Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe wirkenden, dynamischen Scharniermoments. Das statische Scharniermoment kann sich ergeben aus Momentanteilen, die sich aus der Schwerkraftwirkung auf die Fahrzeugbaugruppe in Abhängigkeit vom Neigungswinkel und vom Steigungswinkel des Fahrzeugs und der Scharnierachse und zusätzlich aus einem an der Scharnierachse wirkenden Reibmoment ergeben. Das dynamische Scharniermoment kann demgegenüber zum Beispiel aus Trägheitskräften resultieren und bemisst sich somit anhand der Trägheit der Fahrzeugtür und einer Türbeschleunigung.The load that is calculated by the load calculation module can have a static component and a dynamic component. The load can thus be determined on the basis of a static hinge moment acting about a hinge axis of the vehicle assembly and a dynamic hinge moment acting about the hinge axis of the vehicle assembly. The static hinge torque can result from moment components that result from the effect of gravity on the vehicle assembly as a function of the angle of inclination and the angle of inclination of the vehicle and the hinge axis and additionally from a frictional torque acting on the hinge axis. In contrast, the dynamic hinge moment can result, for example, from inertial forces and is thus measured using the inertia of the vehicle door and a door acceleration.
Sind das statische Scharniermoment und das dynamische Scharniermoment bekannt, kann das durch den Verstellantrieb bereitzustellende Solldrehmoment anhand einer Drehmomentbilanz berechnet werden zu
Anhand des Solldrehmoments bestimmt das Servoregelungsmodul dann, in einer Ausgestaltung, den zweiten Sollstromwert und führt diesen Sollstromwert im Servobetrieb dem Stromregelungsmodul zu. Im Stromregelungsmodul erfolgt dann eine Stromregelung anhand des durch das Servoregelungsmodul bereitgestellten Sollstromwerts.In one embodiment, the servo control module then uses the setpoint torque to determine the second setpoint current value and supplies this setpoint current value to the current control module in servo operation. A current control then takes place in the current control module using the setpoint current value provided by the servo control module.
In einer Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, den Verstellantrieb in einem - zum Servobetrieb zusätzlichen - Automatikbetrieb zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe mit einer vorbestimmten Drehzahl anzusteuern. Die Steuereinrichtung weist dazu ein Drehzahlregelungsmodul zum Bestimmen eines Sollstromwerts in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Verstellantriebs auf. Das Stromregelungsmodul ist ausgebildet, den Strom des Verstellantriebs in dem Automatikbetrieb anhand des von dem Drehzahlregelungsmodul zugeführten Sollstromwerts zu regeln.In one embodiment, the control device is designed to control the adjustment drive in an automatic mode - additional to the servo mode - for adjusting the vehicle assembly at a predetermined speed. For this purpose, the control device has a speed control module for determining a setpoint current value as a function of a speed of the adjustment drive. The current regulation module is designed to regulate the current of the adjustment drive in automatic mode on the basis of the setpoint current value supplied by the speed regulation module.
Die Antriebsvorrichtung kann demnach in einem Automatikbetrieb zum automatischen Verstellen der Fahrzeugbaugruppe, zum Beispiel einer Fahrzeugseitentür oder einer Heckklappe, oder in einem Servobetrieb zum manuellen, aber elektromotorisch unterstützten Verstellen der Fahrzeugbaugruppe betrieben werden. In dem Automatikbetrieb wird die Fahrzeugbaugruppe in geregelter Weise mit einer vorbestimmten Drehzahl verstellt. In dem Servobetrieb wird demgegenüber der Verstellantrieb so gesteuert, dass durch den Verstellantrieb eine unterstützende Kraft für eine manuelle Verstellung der Fahrzeugbaugruppe bereitgestellt und dabei die von einem Nutzer aufzubringende Kraft nach Möglichkeit über den Verstellweg oder einen Teil des Verstellwegs der Fahrzeugbaugruppe gleich ist oder einer gewünschten Kurve folgt.The drive device can accordingly be operated in an automatic mode for the automatic adjustment of the vehicle assembly, for example a vehicle side door or a tailgate, or in a servo mode for manual, but electromotive-assisted adjustment of the vehicle assembly. In the automatic mode, the vehicle assembly is adjusted in a controlled manner at a predetermined speed. In the servo mode, on the other hand, the adjustment drive is controlled in such a way that the adjustment drive provides a supporting force for manual adjustment of the vehicle assembly and the force to be applied by a user is the same as possible over the adjustment travel or part of the adjustment travel of the vehicle assembly or a desired curve follows.
Das Drehzahlregelungsmodul dient zum Vorgeben eines ersten Sollstromwerts für ein Stromregelungsmodul, sodass im Automatikbetrieb eine Stromregelung anhand des durch das Drehzahlregelungsmodul vorgegebenen, anhand der gewünschten Drehzahl eingestellten Sollstromwerts erfolgt. Im Automatikbetrieb wird somit eine Regelung nach Art einer Kaskadenregelung verwendet, bei der das Drehzahlregelungsmodul einen Stellwert in Form eines Sollstromwerts dem nachgeschalteten Stromregelungsmodul zuführt und das Stromregelungsmodul im Automatikbetrieb eine Regelung anhand des durch das Drehzahlregelungsmodul zugeführten Sollstromwerts vornimmt.The speed control module is used to predetermine a first setpoint current value for a current control module, so that, in automatic mode, current control takes place on the basis of the setpoint current value set by the speed control module and set on the basis of the desired speed. In automatic mode, a control in the manner of a cascade control is used, in which the speed control module feeds a control value in the form of a target current value to the downstream current control module and in automatic mode the current control module performs a control based on the target current value supplied by the speed control module.
In einer Ausgestaltung weist die Steuereinrichtung eine Schalteinrichtung auf, die zwischen einer ersten Schallstellung und einer zweiten Schaltstellung schaltbar ist, wobei in der ersten Schaltstellung das Drehzahlregelungsmodul mit dem Stromregelungsmodul und in der zweiten Schaltstellung das Servoregelungsmodul mit dem Stromregelungsmodul verbunden ist. Mittels der Schalteinrichtung kann somit zwischen dem Automatikbetrieb und dem Servobetrieb umgeschaltet werden. In der ersten Schaltstellung wird der erste Sollstromwert, der durch das Drehzahlregelungsmodul generiert wird, dem Stromregelungsmodul zugeführt. In der zweiten Schaltstellung wird demgegenüber der durch das Servoregelungsmodul generierte zweite Sollstromwert dem Stromregelungsmodul zugeführt.In one embodiment, the control device has a switching device that can be switched between a first sound position and a second switching position, wherein in the first switching position the speed control module is connected to the current control module and in the second switching position the servo control module is connected to the current control module. The switching device can thus be used to switch between automatic mode and servo mode. In the first switching position, the first setpoint current value, which is generated by the speed control module, is fed to the current control module. In contrast, in the second switch position, the second setpoint current value generated by the servo control module is fed to the current control module.
Bei der Schalteinrichtung kann es sich um einen physischen Schalter handeln. Die Schalteinrichtung kann aber auch softwaretechnisch in der Steuereinrichtung umgesetzt sein und das Zuführen des jeweiligen Sollstromwerts an das Stromregelungsmodul softwaretechnisch verwirklichen.The switching device can be a physical switch. The switching device can, however, also be implemented in software in the control device and implement the supply of the respective setpoint current value to the current control module in software.
In einer Ausgestaltung ist das Drehzahlregelungsmodul dazu ausgebildet, den ersten Sollstromwert anhand eines Drehzahlsollwerts und der Drehzahl des Verstellantriebs einzustellen. Der Drehzahlsollwert kann beispielsweise fest in der Steuereinrichtung gespeichert sein und gibt den Wert an, mit dem ein Verstellen im Automatikbetrieb erfolgen soll. Im Drehzahlregelungsmodul erfolgt eine Regelung anhand des Drehzahlsollwerts und der sich ergebenden, tatsächlichen Drehzahl des Verstellantriebs, sodass der vom Drehzahlregelungsmodul bereitgestellte Sollstromwert so angepasst und eingestellt wird, dass die tatsächliche Drehzahl des Verstellantriebs auf den Drehzahlsollwert geregelt wird.In one embodiment, the speed control module is designed to set the first setpoint current value based on a speed setpoint and the speed of the adjustment drive. The speed setpoint can, for example, be permanently stored in the control device and indicates the value with which an adjustment is to take place in automatic mode. In the speed control module, a control takes place based on the speed setpoint and the resulting actual speed of the adjustment drive, so that the from Speed control module provided target current value is adapted and set so that the actual speed of the adjustment drive is regulated to the speed setpoint.
Die Drehzahl des Verstellantriebs kann beispielsweise sensorisch erfasst werden, beispielsweise unter Verwendung von Hall-Sensoren, die eine Drehung einer Motorwelle des Verstellantriebs sensorisch erfassen.The rotational speed of the adjustment drive can for example be detected by sensors, for example using Hall sensors which detect a rotation of a motor shaft of the adjustment drive by sensors.
Durch die elektromotorische Unterstützung des manuellen Verstellens der Fahrzeugbaugruppe im Servobetriebsmodus mittels Stromregelung kann die von einem Nutzer aufzubringende Kraft auf einen gewünschten Zielkraftwert eingestellt werden, wobei die Regelung derart erfolgen kann, dass die vom Nutzer aufzubringende Kraft über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe zumindest näherungsweise gleich bleibt oder einer gewünschten Kurve folgt. Ein manuelles Verstellen der Fahrzeugbaugruppe im Servobetriebsmodus durch einen Nutzer kann somit einfach, komfortabel und haptisch angenehm erfolgen.Through the electromotive support of the manual adjustment of the vehicle assembly in the servo operating mode by means of current control, the force to be applied by a user can be set to a desired target force value, whereby the control can take place in such a way that the force to be applied by the user remains at least approximately the same over the adjustment path of the vehicle assembly or follows a desired curve. A manual adjustment of the vehicle assembly in the servo operating mode by a user can thus take place simply, comfortably and haptically pleasant.
Im Servobetriebsmodus folgt das Bereitstellen der unterstützenden Kraft hierbei der Bewegung eines Nutzers, wobei insbesondere ein ungewünschtes Nachlaufen, d. h. ein weiteres Verstellen nach Beendigung einer Nutzerbetätigung, vermieden werden kann. Der Nutzer ist in der Wahl der Verstellgeschwindigkeit frei. Über den Verstellantrieb wird lediglich eine unterstützende Kraft bereitgestellt, die abhängig von der Verstellbewegung der Fahrzeugbaugruppe durch einen Nutzer variabel eingestellt wird.In the servo operating mode, the provision of the supporting force follows the movement of a user, whereby in particular an undesired run-on, ie. H. further adjustment after termination of user activity can be avoided. The user is free to choose the adjustment speed. The adjustment drive merely provides a supporting force which is variably set by a user as a function of the adjustment movement of the vehicle assembly.
Aufgrund der Regelungsmethodik ist ein einfaches Umschalten zwischen dem Servobetriebsmodus und dem Automatikbetriebsmodus und umgekehrt möglich.Due to the control method, a simple switchover between the servo operating mode and the automatic operating mode and vice versa is possible.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugbaugruppe in Form einer Fahrzeugseitentür; -
2A eine Ansicht zur Illustration eines Steigungswinkels eines Fahrzeugs und eines Steigungswinkels einer Scharnierachse einer Fahrzeugseitentür; -
2B eine Ansicht zur Illustration eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs und eines Neigungswinkels einer Scharnierachse einer Fahrzeugseitentür; -
3 eine funktionale Ansicht einer Steuereinrichtung einer Antriebsvorrichtung; -
4 eine grafische Ansicht einer von einem Nutzer aufzubringenden Verstellkraft über einen Verstellweg einer Fahrzeugseitentür in einem Servobetriebsmodus; und -
5 eine funktionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Steuereinrichtung einer Antriebsvorrichtung, mit einer Korrektureinrichtung zum Korrigieren eines Sollstromwerts für eine Stromregelung in einem Servobetrieb.
-
1 a schematic view of a vehicle assembly in the form of a vehicle side door; -
2A a view to illustrate a pitch angle of a vehicle and a pitch angle of a hinge axis of a vehicle side door; -
2 B a view illustrating an angle of inclination of a vehicle and an angle of inclination of a hinge axis of a vehicle side door; -
3 a functional view of a control device of a drive device; -
4th a graphical view of an adjustment force to be applied by a user over an adjustment path of a vehicle side door in a servo operating mode; and -
5 a functional view of an embodiment of a control device of a drive device, with a correction device for correcting a setpoint current value for a current control in a servo operation.
Eine Antriebsvorrichtung
Beispielsweise kann der Verstellantrieb
Hingewiesen sei an dieser Stelle darauf, dass eine Antriebsvorrichtung
Die Antriebsvorrichtung
Während im Automatikbetrieb eine Regelung auf eine vorbestimmte Drehzahl erfolgen soll, um die Fahrzeugbaugruppe
Die Fahrzeuglage geht, wie nachfolgend erläutert werden soll, ein in die Berechnung des durch den Verstellantrieb
Eine in
Die Steuereinrichtung
Das Drehzahlregelungsmodul
Das Servoregelungsmodul
Das Drehzahlregelungsmodul
Im Automatikbetrieb ist das Drehzahlregelungsmodul
Die Schalteinrichtung
Die Steuerung der Schalteinrichtung
Im Stromregelungsmodul
Im Automatikbetrieb erfolgt somit eine Regelung nach Art einer Kaskadenregelung, bei der das Drehzahlregelungsmodul
Durch Schalten der Schalteinrichtung
Das Bestimmen des Sollstromwerts
Die an der Fahrzeugbaugruppe
Ein an der Fahrzeugbaugruppe
Anzumerken ist hierzu, dass der Term „cos(α)“ in der obigen Gleichung nur vorliegt, wenn die Neigungs-/Steigungswinkel gemäß DIN ISO 8855 bestimmt sind (entsprechend dem Euler-Winkel, der sich aus einem Roll-Winkel, Pitch-Winkel und Yaw-Winkel ergibt). Wird der Neigungswinkel (absolut) gemessen, so entfällt der Term „cos(α)“.It should be noted that the term “cos (α)” is only present in the above equation if the angle of inclination / pitch is determined in accordance with DIN ISO 8855 (corresponding to the Euler angle, which is made up of a roll angle, pitch angle and yaw angle results). If the angle of inclination is measured (absolute), the term "cos (α)" is omitted.
Das Steigungsmoment und das Neigungsmoment berechnen sich hierbei wie folgt:
- • MSteigung =
xSP * m * g * sin(a) * sin(φ) - • MNeigung =
xSP * m * g * sin(β) * cos(φ) - • α = α1 + α2
- • β =β1 + β2
- • M slope =
x SP * m * g * sin (a) * sin (φ) - • M slope =
x SP * m * g * sin (β) * cos (φ) - • α = α 1 + α 2
- • β = β 1 + β 2
Die in diesen Gleichungen verwendeten Größen stellen hierbei dar:
- φ Aktueller Türöffnungswinkel [°] - Offsetwinkel
- xSP Abstand Türschwerpunkt - Scharnierachse [m]
- m Türmasse [kg]
- g Erdbeschleunigung [m/s2]
- α1 Steigung Scharnierachse [°]
- β2 Neigung Scharnierachse [°]
- α2 Steigung Scharnierachse [°]
- β2 Neigung Scharnierachse [°]
- MR,Scharnier Reibmoment Scharnier [Nm]
- φ Current door opening angle [°] - offset angle
- x SP Distance door center of gravity - hinge axis [m]
- m door mass [kg]
- g acceleration due to gravity [m / s 2 ]
- α 1 pitch hinge axis [°]
- β 2 inclination of the hinge axis [°]
- α 2 slope of the hinge axis [°]
- β 2 inclination of the hinge axis [°]
- M R, hinge friction torque hinge [Nm]
Die Winkel
Die Steigung des Fahrzeugs
Der Offsetwinkel berücksichtigt den Schwerpunkt der Fahrzeugtür in Querrichtung des Fahrzeugs (Y-Richtung).The offset angle takes into account the center of gravity of the vehicle door in the transverse direction of the vehicle (Y direction).
Zusätzlich zum statischen Scharniermoment wirkt bei Bewegung der Fahrzeugbaugruppe
I steht in obiger Gleichung für die Trägheit der Fahrzeugbaugruppe
Zusätzlich zu solchen statischen und dynamischen Lastkräften ergibt sich ein Drehmoment an der Fahrzeugbaugruppe
- • Fuser Wunschbedienkraft [N]
- • IGriff Abstand Griffposition - Scharnierachse [m]
- • Muser User erzeugte Moment [Nm]
- • F user desired operator [N]
- • I handle Distance handle position - hinge axis [m]
- • M user user generated moment [Nm]
Der Abstand IGriff zwischen der Griffposition eines Griffs
Anhand des statischen Scharniermoments, des dynamischen Scharniermoments und des Nutzerdrehmoments kann eine Momentenbilanz aufgestellt werden, um ein durch den Verstellantrieb
Aus dem Solldrehmoment des Antriebs berechnet sich das Sollmoment des Motors unter Einbeziehung des Motorwirkungsgrads und eines Übersetzungsverhältnisses eines Motorgetriebes zu
- • ηmotor Übersetzungswirkungsgrad [ ]
- • üGetriebe Getriebeübersetzung [ ]
The setpoint torque of the motor is calculated from the setpoint torque of the drive, taking into account the motor efficiency and a gear ratio of a motor transmission
- • η motor transmission efficiency []
- • ü gear gear ratio []
Der Motorstrom ist grundsätzlich proportional zum Motordrehmoment, sodass aus dem Sollmotordrehmoment MSoll_motor der Sollstromwert wie folgt berechnet werden kann:
- • Kt Motorkonstante [Nm/A]
- • Io Motorleerlaufstrom [A]
- • Kt motor constant [Nm / A]
- • I o motor no-load current [A]
Dieser Wert wird als Sollstromwert
Im Servobetriebsmodus wird der Sollstromwert
Im Servobetrieb wird der Sollstromwert
Um eine Korrektur des Sollstromwerts bei veränderlichen Gegebenheiten zu ermöglichen, ist bei dem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung gemäß
Die Korrektureinrichtung
Im Servobetrieb erfolgt, wie vorangehend beschrieben, eine Stromregelung unter Verwendung eines von dem Servoregelungsmodul
Eine solche Stromregelung erfolgt in einer Stromregelungsphase, in der die Schalteinrichtung
In der Stromregelungsphase wird die von dem Stromregelungsmodul
Nach einer vorbestimmten Anzahl von Takten in einer Stromregelungsphase, zum Beispiel nach zehn Takten, kann die Schalteinrichtung
Weil die Stellgröße somit nicht weiter angepasst wird, ändert sich in der Korrekturphase, die beispielsweise eine vorbestimmte Anzahl von Takten, beispielsweise zwischen einem und fünf Takten, lang sein kann, das Betriebsverhalten des Verstellantriebs
Beispielsweise kann, wie in
Der Korrekturwert
Durch das zyklische Schalten zwischen Stromregelungsphasen und Korrekturphasen kann eine Korrektur sukzessive erfolgen, sodass geänderten Bedingungen Rechnung getragen werden kann. Auf diese Weise können Schwergängigkeiten im Betrieb ausgeglichen werden, indem im Servobetrieb ein erhöhtes Drehmoment durch den Verstellantrieb
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch in anderer Weise verwirklichen.The idea on which the invention is based is not restricted to the exemplary embodiments described above, but can also be implemented in other ways.
Eine Antriebsvorrichtung der beschriebenen Art kann zum Verstellen einer Fahrzeugseitentür, die verschwenkbar um eine Scharnierachse an einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, Verwendung finden. Ebenso kann eine Antriebsvorrichtung unter Anwendung der gleichen Steuerungsprinzipien aber auch für eine Schiebetür, eine Heckklappe oder ein Schiebedach eingesetzt werden.A drive device of the type described can be used to adjust a vehicle side door which is arranged pivotably about a hinge axis on a vehicle body. Likewise, a drive device using the same control principles can also be used for a sliding door, a tailgate or a sliding roof.
Mittels einer Antriebsvorrichtung kann in einem Automatikbetrieb eine drehzahlgeregelte Verstellung einer Fahrzeugbaugruppe erfolgen. In einem Servobetrieb erfolgt demgegenüber eine Kraftunterstützung derart, dass ein Nutzer ein Verstellen mit einer gleichbleibenden oder einer gewünschten Kurve folgenden Nutzerkraft über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe bewirken kann und somit das Verstellen für einen Nutzer komfortabel und angenehm ist.A speed-controlled adjustment of a vehicle assembly can take place in automatic mode by means of a drive device. In contrast, in servo operation, force assistance takes place in such a way that a user can effect an adjustment with a constant user force or a user force following a desired curve over the adjustment path of the vehicle assembly, and thus the adjustment is comfortable and pleasant for a user.
Ein solcher Servobetrieb kann dabei auch unabhängig von einem Automatikbetrieb zum Einsatz kommen.Such a servo operation can also be used independently of an automatic operation.
Bei der Antriebsvorrichtung kann hierbei in einfacher Weise zwischen einem Automatikgetriebe und einem Servobetrieb umgeschaltet werden.In this case, the drive device can be switched between an automatic transmission and a servo operation in a simple manner.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 1010
- FahrzeugkarosserieVehicle body
- 1111
- Fahrzeugbaugruppe (Fahrzeugtür)Vehicle assembly (vehicle door)
- 110110
- ScharnierachseHinge axis
- 111111
- GriffHandle
- 22
- AntriebsvorrichtungDrive device
- 2020th
- Verstellteil (Fangband)Adjustment part (tether)
- 200200
- GelenkachseJoint axis
- 2121st
- VerstellantriebAdjustment drive
- 33
- SteuereinrichtungControl device
- 3030th
- LastberechnungsmodulLoad calculation module
- 301-303301-303
- SensoreinrichtungSensor device
- 3131
- ServoregelungsmodulServo control module
- 310310
- EreigniserkennungEvent detection
- 3232
- DrehzahlregelungsmodulSpeed control module
- 320320
- DrehzahleingabeSpeed input
- 3333
- SchalteinrichtungSwitching device
- 330, 331330, 331
- SchaltpunktSwitching point
- 3434
- StromregelungsmodulCurrent control module
- 3535
- PWM-EinheitPWM unit
- 3636
- SteuermodulControl module
- 3737
- KorrektureinrichtungCorrection facility
- 370370
- SchalteinrichtungSwitching device
- 371371
- SpeichereinheitStorage unit
- 372372
- KorrekturwertermittlungCorrection value determination
- 373373
- SummiererTotalizer
- α1α1
- Steigungswinkel der ScharnierachseAngle of slope of the hinge axis
- α2α2
- FahrzeugsteigungswinkelVehicle pitch angle
- β1β1
- Neigungswinkel der ScharnierachseAngle of inclination of the hinge axis
- β2β2
- FahrzeugneigungswinkelVehicle lean angle
- ϕϕ
- TüröffnungswinkelDoor opening angle
- II.
- MotorstromMotor current
- Icmd I cmd
- SollstromwertTarget current value
- KK
- KorrekturwertCorrection value
- nn
- Drehzahlnumber of revolutions
- OO
- ÖffnungsrichtungOpening direction
- SPSP
- TürschwerpunktDoor center of gravity
- UBat U Bat
- BatteriespannungBattery voltage
- xSP x SP
- Abstand Schwenkachse-TürschwerpunktDistance between pivot axis and door center of gravity
- XX
- FahrzeuglängsachseVehicle longitudinal axis
- YY
- FahrzeugquerachseVehicle transverse axis
- ZZ
- FahrzeugvertikalachseVehicle vertical axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102015215627 A1 [0009, 0053, 0054]DE 102015215627 A1 [0009, 0053, 0054]
Claims (15)
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- 2019-08-05 DE DE102019211720.1A patent/DE102019211720A1/en active Pending
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