-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektromotorischen Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie eine elektromotorische Verstellvorrichtungen eines Kraftfahrzeugs als auch ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb einer elektromotorischen Verstellvorrichtung. Die elektromotorische Verstellvorrichtung weist jeweils ein mittels eines Elektromotors angetriebenes Verstellteil auf.
-
Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Vielzahl an unterschiedlichen elektromotorischen Verstellvorrichtungen auf. Bei diesen wird ein Verstellteil mittels eines Elektromotors angetrieben, sodass das Verstellteil entlang eines Verstellwegs verbracht wird. Eine derartige elektromotorische Verstellvorrichtung ist beispielsweise ein elektromotorischer Fensterheber, bei dem als Verstellteil eine Fensterscheibe herangezogen wird. In einer Alternative ist die elektromotorische Verstellvorrichtung eine elektromotorische Sitzverstellung, und als Verstellteil wird beispielsweise der vollständige Sitz oder ein Teil davon herangezogen.
-
Bei Betrieb der elektromotorischen Verstellvorrichtungen ist es dabei möglich, dass das Verstellteil gegen ein Objekt, wie einen Gegenstand oder eine Person verbracht wird. Dies kann zu einer Beschädigung des Objekts bzw. eine Verletzung der Person führen, sofern ein Ausweichen nicht möglich ist. Zur Erhöhung der Sicherheit wird daher meist ein Einklemmschutzsensor verwendet. Mittels dessen wird beispielsweise überwacht, ob der Verstellweg frei von etwaigen Objekten ist. Aufgrund des zusätzlichen Sensors sind dabei Herstellungskosten erhöht.
-
Bei einer Alternative wird eine mittels des Elektromotors auf das Verstellteil aufgebrachte Kraft überwacht und dann, wenn mittels des Elektromotors eine Kraft auf das Verstellteil ausgeübt wird, die größer als ein Grenzwert ist, wird darauf geschlossen, dass das Verstellteil gegen ein Objekt verbracht wird. Zur Bestimmung der Kraft wird dabei meistens das aktuell von dem Elektromotor aufgebrachte Drehmoment ermittelt, das anhand eines von dem Elektromotor getragenen elektrischen Motorstroms bestimmt wird. Bei Betrieb der elektromotorischen Verstellvorrichtungen ist es dabei möglich, dass aufgrund von Alterungseffekten oder lokalen Verschmutzungen oder einer ansonsten erhöhten Reibung die auf das Verstellteil entgegen der Bewegungsrichtung wirkende Kraft kurzzeitig erhöht ist, sodass es erforderlich ist, mittels des Elektromotors eine erhöhte Kraft zum Verbringen des Verstellteils auszuüben. Sofern der Grenzwert, anhand dessen auf die Anwesenheit des Objekts geschlossen wird, zu geringen eingestellt wird, wird auch dann, wenn kein Einklemmfall vorliegt, also das Objekt vorhanden ist, dieser fälschlicherweise erkannt. Falls hingegen der Grenzwert zu groß eingestellt ist, wird vor Erkennen des Einklemmfalls bereits mittels des Verstellteils auf das Objekt eine vergleichsweise große Kraft ausgeübt, was zu einer Beschädigung/Verletzten führen kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb einer elektromotorischen Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie eine besonders geeignete elektromotorische Verstellvorrichtungen eines Kraftfahrzeugs als auch ein besonders geeignetes Computerprogrammprodukt anzugeben, wobei insbesondere eine Sicherheit und/oder eine Zuverlässigkeit erhöht sind.
-
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich der elektromotorischen Verstellvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 7 und hinsichtlich des Computerprogrammprodukts durch die Merkmale des Anspruchs 8 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
-
Das Verfahren dient dem Betrieb einer elektromotorischen Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Nutzfahrzeug, wie ein Lastkraftwagen, also eines Kraftfahrzeug für den Güterverkehr oder Materialtransport, oder besonders bevorzugt ein Personenkraftwagen (Pkw). Die elektromotorische Verstellvorrichtung umfasst ein Verstellteil und einen hiermit wirkverbundenen Elektromotor, mittels dessen das Verstellteil somit angetrieben ist. Hierbei ist das Verstellteil zweckmäßigerweise entlang eines Verstellwegs verbringbar und vorzugsweise entsprechend gelagert. Beispielsweise ist zwischen dem Verstellteil und dem Elektromotor ein zusätzliches Bauteil, wie ein Getriebe, zum Beispiel ein Schneckenradgetriebe, oder sonstige Komponenten angeordnet. Der Elektromotor ist beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor oder ein bürstenloser Elektromotor, wie ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC).
-
Bevorzugt ist die elektromotorische Verstellvorrichtung eine elektromotorisch betätigte Heckklappe, ein elektromotorisch betätigtes Schiebedach oder eine elektromotorisch betätigte Tür. Das Verstellteil ist in diesem Fall eine Heckklappe, ein Schiebedach bzw. eine Tür. Alternativ ist die elektromotorische Verstellvorrichtung ein elektromotorisch betriebener/elektromotorischer Fensterheber, und das Verstellteil ist eine Fensterscheibe. In einer weiteren Alternative ist die elektromotorische Verstellvorrichtung eine elektromotorische Sitzverstellung, wobei als Verstellteil der Sitz und/oder Bestandteile des Sitzes, wie eine Lehne, verbracht wird. Mittels des Elektromotors wird vorzugsweise die Lehne um einen bestimmten Winkel verschwenkt. Die elektromotorische Verstellvorrichtung ist zum Beispiel eine mechatronische Baugruppe.
-
Das Verfahren wird während einer Verstellbewegung durchgeführt. Das Verfahren wird dabei zweckmäßigerweise dann begonnen, wenn die Verstellbewegung begonnen wird, also insbesondere dann, wenn an den Elektromotor eine elektrische Motorspannung angelegt wird, sodass dieser rotiert. Zumindest jedoch wird das Verfahren somit dann gestartet, wenn mittels des Elektromotors ein elektrischer Motorstrom getragen wird. Vorzugsweise wird das Verfahren beendet, wenn die Verstellbewegung beendet wird, also dann, wenn der Elektromotor stillgesetzt wird. Zweckmäßigerweise wird das Verfahren bei jeder Verstellbewegung erneut gestartet.
-
Die Verstellbewegung entspricht einer Verbringung des Verstellteils mittels des Elektromotors, also dem Zustand, in dem das Verstellteil bewegt wird. Dabei führt eine Rotationsbewegung des Elektromotors zu einer Bewegung des Verstellteils. Vorzugsweise wird hierbei der Elektromotor mit eine bestimmten Drehzahl betrieben, also einer Soll-Drehzahl, sodass die Geschwindigkeit des Verstellteils zu der Drehzahl des Elektromotors korrespondiert, insbesondere der Soll-Drehzahl. Diese ist beispielsweise konstant oder weist bestimmte Abschnitte auf, in denen eine Veränderung erfolgt, insbesondere im Bereich eines jeweiligen Endes des Verstellwegs. Hierbei wird das Verstellteil geeigneterweise im Bereich des Endes des Verstellwegs und an dessen Anfang mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegt, sodass ein hartes Anschlagen oder eine sonstige mechanische Überbelastung der elektromotorischen Verstellvorrichtung vermieden ist. Insbesondere wird der Elektromotor auf die Soll-Drehzahl gesteuert oder bevorzugt geregelt.
-
Bei der Verstellbewegung wird das Verstellteil zweckmäßigerweise lediglich in eine einzige Richtung entlang des Verstellwegs bewegt. Die Verstellbewegung entspricht beispielsweise einer Öffnungsbewegung oder einer Schließbewegung. Zum Beispiel wird das Verfahren lediglich dann durchgeführt, wenn die Verstellbewegung entweder einer Öffnungsbewegung oder einer Schließbewegung entspricht. Besonders bevorzugt jedoch wird das Verfahren sowohl bei einer Öffnungs- als auch bei einer Schließbewegung durchgeführt.
-
Die Verstellbewegung wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit eines Befehls gestartet, also dann wenn der Befehl vorliegt. Der Befehl wird zum Beispiel mittels eines Bordcomputers des Kraftfahrzeugs erstellt, insbesondere in Abhängigkeit von aktuellen Anforderungen. In einer weiteren Alternative oder in Kombination hierzu wird der Befehl beispielsweise mittels einer Eingabevorrichtung erstellt, die von einem Benutzer bedient wird. Zweckmäßigerweise ist die elektromotorisch Verstellvorrichtung mit einer derartigen Eingabevorrichtung signaltechnisch gekoppelt.
-
Das Verfahren sieht vor, dass zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Leistungsgröße des Elektromotors ermittelt wird. Die erste Leistungsgröße entspricht oder korrespondiert zumindest zu einer von dem Elektromotor zu dem ersten Zeitpunkt aufgebrachten Leistung. Zumindest besteht hierbei ein funktioneller Zusammenhang zwischen der ersten Leistungsgröße und der Leistung des Elektromotors zu dem ersten Zeitpunkt. Insbesondere wird dabei die erste Leistungsgröße aus Betriebsdaten des Elektromotors ermittelt. Ferner wird zu einem zweiten Zeitpunkt eine zweite Leistungsgröße des Elektromotors ermittelt. Der zweite Zeitpunkt unterscheidet sich von dem ersten Zeitpunkt, und der zweite Zeitpunkt ist insbesondere zeitlich nachfolgend zu dem ersten Zeitpunkt. Die zweite Leistungsgröße korrespondiert ebenfalls zu der Leistung des Elektromotors, die dieser jedoch an dem zweiten Zeitpunkt bereitstellt. Beispielsweise wird die zweite Leistungsgröße unterschiedlich im Vergleich zur ersten Leistungsgröße ermittelt/bestimmt. Besonders bevorzugt jedoch ist der funktionale Zusammenhang der beiden Leistungsgrößen zu der zu dem jeweiligen Zeitpunkt mittels des Elektromotors abgegebenen Leistung gleich, weswegen eine Vergleichbarkeit gegeben ist.
-
Es wird die Differenz der beiden Leistungsgrößen erstellt. Hierfür wird insbesondere von der zweiten Leistungsgröße die erste Leistungsgröße abgezogen. Die Differenz wird mit einem Faktor multipliziert, sodass sich eine Kraftgröße ergibt. Der Faktor korrespondiert zu einem Quotienten aus der Zeitdifferenz zwischen den beiden Zeitpunkten und dem währenddessen von dem Verstellteil zurückgelegten Weg. Mit anderen Worten wird der Weg verwendet, den das Verstellteil zwischen den beiden Zeitpunkten zurückgelegt hat. Zusammenfassends wird die Zeitspanne zwischen den beiden Zeitpunkten als Zeitdifferenz ermittelt und zu dem Weg in Verhältnisse gesetzt. Der Weg entspricht beispielsweise einer bestimmten Weglänge, also einer Strecke, oder einer bestimmten Anzahl an Umdrehungen des Elektromotors, also einem Winkel. Beispielsweise weist der Faktor noch zusätzlich Bestandteile auf, oder besonders bevorzugt entspricht der Faktor diesem Quotienten. Zusammenfassend wird somit insbesondere anhand der Leistungsgrößen die zwischen den beiden Zeitpunkten von dem Elektromotor geleistete Arbeit und hieraus über den Weg die von dem Elektromotor auf das Verstellteil ausgeübte Kraft ermittelt, die insbesondere der Kraftgröße entspricht oder zumindest zu dieser korrespondiert.
-
In einem nachfolgenden Arbeitsschritt wird die Kraftgröße mit einem Grenzwert verglichen. Dann wenn die Kraftgröße größer als der Grenzwert ist, wird auf den Einklemmfall erkannt. Mit anderen Worten ist in diesem Fall ermittelt, dass von dem Verstellteil ein Objekt, wie ein Gegenstand oder eine Person, eingeklemmt oder zumindest das Verstellteil gegen das Objekt verbracht wird. Insbesondere wird bei dem Vergleich der Betrag der Kraftgröße mit dem Grenzwert verglichen, oder der Vergleich erfolgt vorzeichenbehaftet.
-
Aufgrund des Verfahrens wird nicht lediglich die aktuell mittels des Elektromotors ausgeübte Kraft zum Ermitteln des Einklemmfalls berücksichtigt, sondern die mittels des Elektromotors bereitgestellte Leistung, sodass die Ermittlung des Einklemmfalls basierend auf der Leistung erfolgt. Infolgedessen ist eine vergleichsweise genaue Einstellung des Grenzwerts möglich, der somit auf den Einklemmfall abgestimmt werden kann. Folglich ist eine fehlerhafte Ermittlung des Einklemmfalls vermieden, sodass ein ungestörtes Verbringen des Verstellteils ermöglicht ist, wenn tatsächlich kein Objekt vorhanden ist. Falls hingegen das Objekt vorhanden ist, wird dieses sicher erfasst, weswegen entsprechende Maßnahmen getroffen werden können. Somit ist eine Sicherheit erhöht.
-
Beispielsweise wird die erste und/oder zweite Leistungsgröße anhand von bestimmten Sensoren ermittelt, mittels derer beispielsweise die aktuell von dem Elektromotor bereitgestellte Kraft erfasst wird. Besonders bevorzugt jedoch wird die erste Leistungsgröße anhand der zu dem ersten Zeitpunkt an dem Elektromotor anliegenden elektrischen Motorspannung sowie des zu dem ersten Zeitpunkt von dem Elektromotor getragenen elektrischen Motorstroms ermittelt. Insbesondere wird hierfür die elektrische Motorspannung zum ersten Zeitpunkt mit dem elektrischen Motorstrom zum ersten Zeitpunkt multipliziert. Vorzugsweise wird die zweite Leistungsgröße in gleicher Weise ermittelt, also ebenfalls anhand der elektrischen Motorspannung und dem elektrischen Motorstrom jeweils zu dem zweiten Zeitpunkt, geeigneterweise mittels deren Multiplikation. Der elektrische Motorstroms sowie die elektrische Motorspannung sind insbesondere aufgrund einer Ansteuerung des Elektromotors bereits bekannt, sodass keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind. Infolgedessen sind Herstellungskosten der elektromotorischen Verstellvorrichtung verringert. Auch ist es möglich, bereits bestehende elektromotorische Verstellvorrichtungen gemäß dem Verfahren zu betreiben, wobei eine Nachrüstung zum Beispiel lediglich mittels Anpassung einer Steuereinheit erfolgt, wobei hierfür zweckmäßigerweise lediglich eine Software verändert wird.
-
Zum Beispiel besteht die Kraftgröße aus der Differenz, die mit dem Faktor multipliziert wird. Besonders bevorzugt jedoch wird von der Kraftgröße, bevor diese mit dem Grenzwert verglichen wird, ein Beschleunigungsterm abgezogen. Mittels des Beschleunigungsterms wird hierbei berücksichtigt, dass bei einer gewünschten Änderung der Verstellgeschwindigkeit des Verstellteils auf dieses eine Kraft wirkt. Somit ist es möglich, stets einen konstanten Grenzwert zu verwenden, unabhängig davon, ob eine Beschleunigung oder eine Abbremsung des Verstellteils erfolgt. Alternativ hierzu ist der Grenzwert auf die etwaige Soll-Geschwindigkeit oder eine sonstige Geschwindigkeit des Verstellteils oder des Elektromotors abgestimmt, und der Grenzwert ist nicht konstant. Zum Beispiel wird hierbei ein funktioneller Zusammenhang zwischen dem Grenzwert und der Geschwindigkeit verwendet.
-
Der Beschleunigungsterm korrespondiert bevorzugt zu dem Produkt aus einer mittels des Elektromotors angetriebenen Masse und einem Beschleunigungswert. Insbesondere entspricht der Beschleunigungsterm diesem Produkt. Die angetriebene Masse ist insbesondere die Masse des Verstellteils, die bekannt ist, und die beispielsweise bei Herstellung der elektromotorischen Verstellvorrichtung ermittelt und in der (elektromotorischen) Verstellvorrichtung, beispielsweise einer etwaigen Steuereinheit, hinterlegt wird. Besonders bevorzugt wird zusätzlich eine etwaige angetriebene Masse eines Antriebsstrangs zwischen dem Elektromotor und dem Verstellteil berücksichtigt, insbesondere eines Getriebes, das mittels des Elektromotors angetrieben ist, und mittels dessen wiederum das Verstellteil angetrieben ist.
-
Der Beschleunigungswert entspricht beispielsweise einer Soll-Beschleunigung oder wird anhand von Betriebsdaten des Elektromotors und/oder des Verstellteils ermittelt. Beispielsweise wird eine gleichmäßige Beschleunigung angenommen, weswegen eine rechnerische Ermittlung vereinfacht ist. In diesem Fall wird insbesondere das Doppelte des zwischen den beiden Zeitpunkten zurückgelegten Wegs durch die Quadrat der Zeitdifferenz zwischen den beiden Zeitpunkten geteilt sowie eine etwaige bereits vorhandene Geschwindigkeit berücksichtigt. Folglich ist eine Ermittlung vereinfacht. In einer weiteren Alternative wird die Beschleunigung zweckmäßigerweise direkt gemessen oder anhand der Geschwindigkeit des Verstellteils abgeleitet.
-
In einer Weiterbildung wird eine etwaige vorhandene Reibung berücksichtigt, die beispielsweise anhand von weiteren Betriebsdaten und/oder Umgebungsparameter berücksichtigt wird. Ein die Reibung berücksichtigender Term wird zweckmäßigerweise vor Vergleich von der Kraftgröße abgezogen. Besonders bevorzugt jedoch wird kein zusätzlicher Term berücksichtigt, was eine Ermittlung der Kraftgrö-ße vereinfacht. Da diese Werte zudem vergleichsweise klein sind, sind die daraus resultierenden Ungenauigkeiten ebenfalls vergleichsweise gering.
-
Bevorzugt ist die Zeitdifferenz, also der Zeitraum zwischen den beiden Zeitpunkten, kleiner als 1 Sekunde oder besonders bevorzugt kleiner als 0,5 Sekunden. Infolgedessen ist auch der zwischen den beiden Zeitpunkten zurückgelegte Weg vergleichsweise gering, was die Ermittlung vereinfacht. Ferner wird auf diese Weise der Einklemmfall wird vergleichsweise kurzfristig nach dessen tatsächlichem Eintreten erfasst, was eine Sicherheit erhöht. Auch ist, wenn die Reibung nicht berücksichtigt wird, der Einfluss bei einer derartigen Zeitdifferenz vergleichsweise gering, sodass diese als 0 angenommen werden kann. Vorzugsweise ist die Zeitdifferenz kleiner als 0,2 Sekunden oder 0,1 Sekunde. Besonders bevorzugt ist die Zeitdifferenz größer als 0,01 Sekunde oder 0,02 Sekunden. Somit gleichen sich kurzzeitige Fluktuationen, die nicht aufgrund eines Einklemmfalls hervorgerufen wurden, aus, was eine Zuverlässigkeit erhöht. Die Zeitdifferenz ist beispielsweise konstant oder in einer Alternative variabel. Zum Beispiel ist die Zeitdifferenz variabel und die Zeitpunkte werden anhand des zwischen den Zeitpunkten zurückgelegten Wegs ermittelt. Mit anderen Worten ist der Weg vorgegeben, der zwischen den beiden Zeitpunkten zurückgelegt werden sein muss, sodass die Zeitdifferenz anhand des Wegs bestimmt wird.
-
Beispielsweise wird die Kraftgröße lediglich ein einziges Mal während der Verstellbewegung ermittelt, beispielsweise dann, wenn sich das Verstellteil in einem Bereich befindet, bei dem ein Verbringen des Verstellteils gegen das etwaige Objekts möglich ist. Somit ist ein Aufwand verringert. Besonders bevorzugt jedoch wird die Kraftgröße während der Verstellbewegung mehrmals ermittelt. Insbesondere erfolgt der Vergleich mit dem Grenzwert ebenfalls mehrmals. Somit ist eine Sicherheit erhöht. Zweckmäßigerweise wird stets der gleiche Grenzwert verwendet. Etwaige Einflüsse auf die elektromotorische Verstellvorrichtung werden insbesondere bei der Ermittlung der Kraftgröße berücksichtigt. Somit ist eine Anpassung der elektromotorischen Verstellvorrichtung auf unterschiedliche Kraftfahrzeuge oder Kraftfahrzeugtypen vereinfacht, da lediglich als einzige Größe der Grenzwert abgeändert werden muss.
-
Geeigneterweise wird die Kraftgröße während der Verstellbewegung im Wesentlichen kontinuierlich erstellt, wobei dann, wenn die Kraftgröße erneut ermittelt wurde, vorzugsweise ebenfalls der erneute Vergleich mit dem Grenzwerts erfolgt. Somit ist eine Sicherheit weiter erhöht. Insbesondere wird dabei der jeweils zweite Zeitpunkt bei der nachfolgenden erneuten Ermittlung der Kraftgröße als erster Zeitpunkt herangezogen und die eine ermittelte Leistungsgröße entspricht der zweiten Leistungsgröße. Mit anderen Worten wird bei jeder erneuten Ermittlung der Leistungsgröße diese als zweite Leistungsgröße verwendet, um die bis dahin gültige zweite Leistungsgröße wird nun als erste Leistungsgröße verwendet. Somit ist eine vergleichsweise große Anzahl an Kraftgrößen während der Verstellbewegung vorhanden, weswegen vergleichsweise oft auf den Einklemmfall überprüft werden kann. Somit ist eine Sicherheit erhöht.
-
Beispielsweise wird eine Warnmeldung ausgegeben, wenn der Einklemmfall erkannt wird. Besonders bevorzugt jedoch wird der Elektromotor stillgesetzt, wenn der Einklemmfall erkannt wird. Somit wird ein weiteres Einklemmen des Objekts verhindert. Mit anderen Worten wird die Verstellbewegung beendet und hierfür zweckmäßigerweise das Anlegen der elektrischen Motorspannung beendet. Alternativ hierzu wird der Elektromotor reversiert und somit in die entgegengesetzte Richtung betrieben, sodass das Verstellteil von dem Objekt entfernt und dieses folglich freigegeben wird. Hierbei wird die Richtung des Verstellteils von einer Schließrichtung in eine Öffnungsrichtung oder von einer Öffnungsrichtung in eine Schließrichtung umgekehrt. Infolgedessen ist es möglich, das Objekt aus dem Verstellweg zu bewegen.
-
Die elektromotorische Verstellvorrichtung ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und weist ein Verstellteil auf, das mittels eines Elektromotors angetrieben ist. Die elektromotorische Verstellvorrichtung ist beispielsweise ein (elektromotorischer) Fensterheber, und das Verstellteil ist somit ein Fenster. Alternativ hierzu ist die elektromotorische Verstellvorrichtung ein elektromotorischer Türantrieb, ein elektromotorisch betätigtes Schiebedach oder Verdeck oder eine elektromotorisch betriebene Sitzverstellung. In diesem Fall ist das Verstell somit ein Sitz oder ein Teil eines Sitzes, wie eine Kopfstütze oder eine Lehne. Der Elektromotor ist beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor. Besonders bevorzugt jedoch ist der Elektromotor ein bürstenloser Elektromotor, beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC). Insbesondere ist der Elektromotor ein Synchron- oder Asynchronmotor.
-
Besonders bevorzugt ist die elektromotorische Verstellvorrichtung ein elektromotorischer Heckklappenantrieb, also eine elektromotorisch betätigte Heckklappe. Das Verstellteil ist in diesem Fall eine Heckklappe, die insbesondere mittels Scharnieren an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angelenkt ist, und die mittels des Elektromotors geöffnet und/oder geschlossen werden kann. In einer weiteren Alternative ist das Verstellteil eine Seitentür, die ebenfalls an der Karosserie angelenkt ist, und die mittels des Elektromotors verschwenkt wird. In diesem Fall ist somit die elektromotorische Verstellvorrichtung ein elektromotorischer Seitentürantrieb.
-
Geeigneterweise weist die elektromotorische Verstellvorrichtung ein Getriebe auf, das mittels des Elektromotors angetrieben ist. Das Getriebe ist beispielsweise ein Schneckenradgetriebe oder eine Spindel. Vorzugsweise umfasst das Getriebe das Schneckenradgetriebe und/oder die Spindel. Mittels des Getriebes ist beispielsweise eine Seiltrommel oder dergleichen angetrieben, die ein Seil aufweist, das an einem Verstellteil angebunden ist.
-
Die elektromotorische Verstellvorrichtung ist gemäß einem Verfahren betrieben, bei dem zweckmäßigerweise eine Verstellbewegung des Verstellteils begonnen wird. Hierfür wird geeigneterweise der Elektromotor bestromt, sodass von diesem ein elektrischer Motorstrom getragen wird. Hierfür wird insbesondere eine elektrische Motorspannung an den Elektromotor angelegt. Die Verstellbewegung wird dabei zweckmäßigerweise in Abhängigkeit eines Befehls gestartet, wobei der Befehl beispielsweise von einem Bordcomputer des Kraftfahrzeugs oder mittels einer Eingabevorrichtung von einem Benutzer erstellt wurde. Während der Verstellbewegung des Verstellteils wird zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Leistungsgröße des Elektromotors ermittelt. Zu einem zweiten Zeitpunkt wird eine zweite Leistungsgröße des Elektromotors ermittelt. Die Differenz der beiden Leistungsgrößen wird erstellt und mit einem Faktor zu einer Kraftgröße multipliziert, der zu dem Quotienten aus der Zeitdifferenz zwischen den beiden Zeitpunkten und dem währenddessen von dem Verstellteil zurückgelegtem Weg korrespondiert. Die Kraftgröße wird mit einem Grenzwert verglichen, und ein Einklemmfall wird erkannt, wenn die Kraftgröße größer als ein Grenzwert ist.
-
Insbesondere weist die elektromotorische Verstellvorrichtung eine Steuereinheit auf, die geeignet ist, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, das Verfahren durchzuführen. Die Steuereinheit weist vorzugsweise eine Regelung und/oder Steuerung für den Elektromotor auf. Insbesondere umfasst die Steuereinheit eine Drehzahlregelung, mittels derer der Elektromotor betrieben ist. Zweckmäßigerweise wird der Elektromotor mittels der Steuereinheit auf eine bestimmte (Soll-)Drehzahl, also eine Geschwindigkeit geregelt oder gesteuert. Vorzugsweise wird mittels der Steuereinheit der elektrische Motorstrom und/oder bevorzugt die elektrische Motorspannung eingestellt. Die Steuereinheit umfasst beispielsweise einen Mikrocontroller, der zweckmäßigerweise programmierbar ausgestaltet ist. Alternativ hierzu ist die Steuereinheit als anwenderspezifischer Schaltkreis (ASIC) ausgebildet.
-
Das Computerprogrammprodukt umfasst eine Anzahl an Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren zum Betrieb einer elektromotorischen Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, die ein mittels eines Elektromotors angetriebenes Verstellteil aufweist, durchzuführen. Hierbei wird während einer Verstellbewegung des Verstellteils zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Leistungsgröße des Elektromotors und zu einem zweiten Zeitpunkt eine zweite Leistungsgröße des Elektromotors ermittelt. Die Differenz der beiden Leistungsgrößen wird erstellt und mit einem Faktor zu einer Kraftgröße multipliziert wird, wobei der Faktor zu dem Quotienten aus der Zeitdifferenz zwischen den beiden Zeitpunkten und dem währenddessen von dem Verstellteil zurückgelegtem Weg korrespondiert. Die Kraftgröße wird mit einem Grenzwert verglichen, wobei ein Einklemmfall erkannt wird, wenn die Kraftgröße größer als der Grenzwert ist.
-
Der Computer ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil einer Steuereinheit und beispielsweise mittels dieser gebildet. Der Computer umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor oder ist mittels dessen gebildet. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise eine Datei oder ein Datenträger, der ein ausführbares Programm enthält, das bei einer Installation auf einem Computer das Verfahren automatisch ausführt.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Ein derartiges Speichermedium ist beispielsweise eine CD-Rom, eine DVD oder eine Blu-Ray Disc. Alternativ hierzu ist das Speichermedium ein USB-Stick oder ein sonstiger Speicher, der zum Beispiel wiederbeschreibbar oder lediglich einmalig beschreibbar ist. Ein derartiger Speicher ist beispielsweise ein Flash Speicher, ein RAM oder ein ROM.
-
Die im Zusammenhang mit den Verfahren erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf die elektromotorische Verstellvorrichtung/Computerprogrammprodukt/Speichermedium zu übertragen und umgekehrt.
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 eine elektromotorische Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs,
- 2 ein Verfahren zum Betrieb der elektromotorische Verstellvorrichtung, und
- 3 einen zeitlichen Verlauf einer Soll-Drehzahl des Elektromotors während des Verfahrens.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist schematisch vereinfacht eine elektromotorische Verstellvorrichtung 2 in Form eines elektromotorischen Heckklappenantriebs (elektromotorisch betätigte/Betriebe Heckklappe) dargestellt. Die elektromotorische Verstellvorrichtung 2 weist ein Verstellteil 4 in Form einer Heckklappe auf, die an einer Karosserie 6 des Kraftfahrzeugs mittels nicht näher dargestellter Scharniere angelenkt ist. Die Heckklappe 4 ist in Wirkverbindung mit einem Elektromotor 8, mittels dessen die Heckklappe 4 entlang eines Verstellwegs 10 verbracht werden kann. Hierfür steht ein Schneckenrad eines nicht dargestellten Schneckengetriebes der elektromotorischen Verstellvorrichtung 2 mit einer dem Elektromotor 8 wellenseitig zugeordneten Schnecke in Wirkverbindung, wobei mittels des Schneckenrads sowie mittels einer Spindel die mittels des Elektromotors 8 bereitgestellte Rotationsbewegung in eine Schwenkbewegung der Heckklappe 4 umgewandelt wird.
-
Die elektromotorische Verstellvorrichtung 2 umfasst eine Steuereinheit 12, die mit einem Bordnetz 14 elektrisch kontaktiert ist, das eine Nenn-Spannung in Höhe von 48 Volt oder 12 Volt bereitstellt. Die Steuereinheit umfasst eine Drehzahlregelung, mittels derer die Drehzahl des Elektromotors 8 geregelt wird. Mittels der Drehzahlregelung wird dabei eine an dem Elektromotor 8 anliegende elektrische Motorspannung eingestellt, sodass sich ein elektrischer Motorstrom ergibt, der von dem Elektromotor 8 getragen wird. Dies führt dazu, dass der Elektromotor 8 mit einer gewünschten Drehzahl betrieben wird. Zur Einstellung der elektrischen Motorspannung wird eine Pulsweitenmodulation (PWM) der elektrischen Spannung verwendet.
-
Die Einstellung der Drehzahlregelung erfolgt mittels eines Computers 16 der Steuereinheit 12, nämlich eines Mikroprozessors. Ferner umfasst die Steuereinheit 12 ein Computerprogrammprodukt 18, das ein Speicher der Steuereinheit 12 umfasst. Das Computerprogrammprodukt 18 umfasst Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer 16 diesen veranlassen, ein in 2 gezeigtes Verfahren 20 zum Betrieb der elektromotorischen Verstellvorrichtung 2 durchzuführen. Somit ist elektromotorische Verstellvorrichtung 2 gemäß des Verfahrens 20 betrieben.
-
In einem ersten Arbeitsschritt 22 wird der Befehl über ein nicht näher dargestelltes Bussystem des Kraftfahrzeugs empfangen, eine Verstellbewegung des Verstellteils 4 zu starten. Hierfür wird mittels der Steuereinheit 12 an den Elektromotor 8 die elektrische Motorspannung angelegt, sodass sich ein elektrischer Motorstrom ergibt, der dann von dem Elektromotor 8 getragen wird. Infolgedessen rotiert der Elektromotor 8, und das Verstellteil 4 wird entlang des Verstellwegs 10 verstellt. Hierbei wird mittels des Computers 16 die Drehzahlregelung eingestellt, die die Drehzahl des Elektromotors 8 regelt, sodass sich ein Drehzahlverlauf 24 ergibt, der in 3 dargestellt ist. Dort ist der Drehzahlverlauf 24 gezeigt, der durch das Verstellteil 4 bei Verstellung entlang des vollständigen Verstellwegs 10 realisiert werden soll. Mit anderen Worten ist der Soll-Drehzahlverlauf 24 dargestellt, wobei die Drehzahl des Elektromotors 8 aufgrund der direkten mechanischen Kopplung über das Getriebe mit der Verstellgeschwindigkeit des Verstellteils 4 korrespondiert.
-
In einem sich anschließenden zweiten Arbeitsschritt 26 werden jeweils zu einem ersten Zeitpunkt 28 und zu einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt 30 die an dem Elektromotor 8 anliegende elektrische Motorspannung und der von dem Elektromotor 8 getragene elektrische Motorstrom ermittelt. Hierfür werden die entsprechenden Werte aus der Drehzahlregelung ausgelesen. Zwischen den beiden Zeitpunkten 28, 30 liegt dabei eine Zeitdifferenz 32, die 0,1 Sekunde entspricht.
-
In einem sich anschließenden dritten Arbeitsschritt 34 wird anhand der jeweiligen elektrischen Motorspannung und des jeweiligen elektrischen Motorstroms für den ersten Zeitpunkt 28, eine erste Leistungsgröße 36 und für den zweiten Zeitpunkt 30 eine zweite Leistungsgröße 38 ermittelt. Somit liegen nach Abschluss des dritten Arbeitsschritts 34 zwei Leistungsgrößen 36, 38 vor. Zur Ermittlung der Leistungsgrößen 36, 38 wird dabei die elektrische Motorspannung zu dem ersten Zeitpunkt 28 mit dem getragenen elektrischen Motorstrom zu dem ersten Zeitpunkt 28 multipliziert. Dieses Produkt entspricht der ersten Leistungsgröße 36. Die zweite Leistungsgröße 38 entspricht dem Produkt aus der elektrischen Motorspannung zu dem zweiten Zeitpunkt 30 und dem elektrischen Motorstrom zu dem zweiten Zeitpunkt 30.
-
In einem sich anschließenden vierten Arbeitsschritt 40 wird eine Kraftgröße 42 ermittelt. Hierfür wird von der zweiten Leistungsgröße 38 die erste Leistungsgröße 36 abgezogen und somit die Differenz der beiden Leistungsgrößen 36, 38 erstellt. Die Differenz wird mit einem Faktor zu der Kraftgröße 42 multipliziert. Der Faktor entspricht dabei dem Quotienten aus der Zeitdifferenz 32, also 0,1 Sekunden, und dem zurückgelegten Weg, den das Verstellteil 4 während der Zeitdifferenz 32 zurückgelegt hat.
-
Ferner wird die Kraftgröße 42 um einen Beschleunigungsterm 44 bereinigt und somit von der Kraftgröße 42 der Beschleunigungsstern 44 abgezogen. Dieses Ergebnis wird nachfolgend weiter als die Kraftgröße 42 verwendet. Der Beschleunigungsterm 44 entspricht hierbei dem Produkt aus der mittels des Elektromotors 8 angetriebenen Masse und einem Beschleunigungswert. Als angetriebene Masse wird die Masse des Verstellteils 4 herangezogen. Bei einer Weiterbildung wird zu dieser Masse zusätzlich noch die rotierende Masse des Antriebsstrangs zwischen dem Elektromotor 8 und dem Verstellteil 4 berücksichtigt, also insbesondere die Masse der angetriebenen Zahnräder des Getriebes. In der in den Figuren gezeigten, vereinfachten Ausführungsform wird diese Masse jedoch nicht berücksichtigt.
-
Der Beschleunigungswert entspricht der Beschleunigung der angetriebenen Masse, also der des Verstellteils 4 sowie des etwaigen Antriebsstrangs. Der Beschleunigungswert wird anhand der Zeitdifferenz 32 sowie dem zwischen den beiden Zeitpunkten 28, 30 zurückgelegten Weg bestimmt und ist in einer Ausführungsform proportional zu dem zwischen beiden Zeitpunkten 28, 30 zurückgelegten Weg, der in das Verhältnis zum dem Quadrat der Zeitdifferenz 32 gesetzt ist. Vorzugsweise wird hierbei ein weiterer Faktor hinzu addiert, mittels dessen die Geschwindigkeit des Verstellteils 4 zu dem ersten Zeitpunkt 28 berücksichtigt wird.
-
In einer zusätzlichen Weiterbildung wird ein weiterer Term von der Kraftgröße 42 abgezogen und diese somit um den weiteren Term bereinigt. Mittels des weiteren Terms wird eine Reibung des Verstellteils 4 und/oder des Antriebsstrangs berücksichtigt, die während des zurückgelegten Wegs auf das Verstellteil 4 wirkt. Da jedoch die Zeitdifferenz 32 vergleichsweise klein gewählt ist, ist dieser Term vergleichsweise gering und wird in dem Ausführungsbeispiel nicht berücksichtigt. Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform wird dieser Term jedoch noch zusätzlich von der Kraftgröße 42 abgezogen.
-
In einem sich anschließenden fünften Arbeitsschritt 46 wird die Kraftgröße 42, also die bereinigte Kraftgröße 42, mit einem Grenzwert 48 verglichen. Falls die Kraftgröße 42 größer als der Grenzwert 48 ist, ist ein Einklemmfall 50 erkannt, und es wird ein sechster Arbeitsschritt 52 durchgeführt. Das Überschreiten des Grenzwerts 48 erfolgt dabei dann, wenn der Leistungsbedarf des Elektromotors 8 erhöht ist, und dieser Leistungsbedarf nicht ausschließlich auf die Bewegung des Verstellteils 4 zurückzuführen ist. Der zusätzliche Leistungsbedarf rührt dabei insbesondere von einem Objekt her, das von dem Verstellteil 4 während der Verstellbewegung eingeklemmt wird.
-
In dem sechsten Arbeitsschritt 52 wird der Elektromotor 8 stillgesetzt, sodass ein weiteres Verbringen des Verstellteils 4 entlang des Verstellwegs 10 verhindert ist. Somit wird die Verstellbewegung des Verstellteils 4 beendet. Bei einer alternativen Ausgestaltungsform wird der Elektromotor 8 reversiert, sodass das Verstellteil 4 entgegen der ursprünglichen Richtung entlang des Verstellwegs 10 verstellt wird. Somit wird das etwaige von dem Verstellteil 4 eingeklemmte Objekt freigegeben. In beide Fälle wird mittels der Steuereinheit 12 die an dem Elektromotor 8 angelegt elektrische Motorspannung entsprechend angepasst.
-
Falls dahingegen die Kraftgröße 42 kleiner als der Grenzwert 48 ist, wird erneut der zweite Arbeitsschritt 26 bis zum fünften Arbeitsschritt 46 durchgeführt. Somit wird die Kraftgröße 42 während der Verstellbewegung mehrmals ermittelt. Hierbei wird der zweite Zeitpunkt 30 bei erneuter Durchführen als neuer erster Zeitpunkt 28, und die ehemals zweite Leistungsgröße 38 entspricht nun der ersten Leistungsgröße 36. Folglich wird das Verfahren 20 nach der Zeitdifferenz 32, also nach 0,1 Sekunden, erneut wiederholt. Die Wiederholung erfolgt so lange, bis der Einklemmfall 50 erfasst wurde, und/oder das Verstellteil 4 entlang des vollständigen Verstellwegs 10 verbracht wurde. Auch wird das Verfahren 20 beendet, wenn ein Befehl zum Beenden der Verstellbewegung über das Bussystem zur Steuereinheiten 12 übermittelt wird. Der Grenzwert 48 ist dabei über den vollständigen Verstellweg 10 konstant, sodass unabhängig von der aktuellen Position des Verstellteils 4 entlang des Verstellwegs 10 stets der gleiche Grenzwert 48 verwendet wird.
-
Zusammenfassend wird anhand der elektrischen Motorspannung, also der Ansteuerspannung, und des Motorstroms die aktuelle Leistung des Elektromotors 8 berechnet. Hieraus wird die Einklemmkraft des Elektromotors 8 auf das etwaige Objekt ermittelt, indem ausgehend aus der Leistung des Elektromotors 8 die wirkende Kraft ermittelt wird. Hiervon wird der Beschleunigungsterm 44 abgezogen, der ebenfalls ermittelt wird. Die Differenz hieraus ergibt die wirkende Kraft des Verstellteils 4 auf das etwaige Objekt. Mit anderen Worten ist die Kraftgröße 42 im Wesentlichen gleich 0 (Null), wenn kein Objekt vorhanden ist, und sofern die Zeitdifferenz 32 vergleichsweise gering gewählt wird. Während der Beschleunigungsphase wird die zusätzlich wirkende Kraft mittels des Beschleunigungsterms 44 berücksichtigt, wobei beispielsweise anhand der Drehzahl des Elektromotors 8 die Beschleunigung berechnet wird.
-
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- elektromotorische Verstellvorrichtung
- 4
- Verstellteil
- 6
- Karosserie
- 8
- Elektromotor
- 10
- Verstellweg
- 12
- Steuereinheit
- 14
- Bordnetz
- 16
- Computer
- 18
- Computerprogrammprodukt
- 20
- Verfahren
- 22
- erster Arbeitsschritt
- 24
- Drehzahlverlauf
- 26
- zweiter Arbeitsschritt
- 28
- erster Zeitpunkt
- 30
- zweiter Zeitpunkt
- 32
- Zeitdifferenz
- 34
- dritter Arbeitsschritt
- 36
- erste Leistungsgröße
- 38
- zweite Leistungsgröße
- 40
- vierter Arbeitsschritt
- 42
- Kraftgröße
- 44
- Beschleunigungsterm
- 46
- fünfter Arbeitsschritt
- 48
- Grenzwert
- 50
- Einklemmfall
- 52
- sechster Arbeitsschritt
