DE102021116635A1 - Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung (1) für eine Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei die Antriebsanordnung (1) Antriebe (4) aufweist, die jeweils antriebstechnisch mit der Klappe (2) gekoppelt sind und eine Antriebssteuerung (5) aufweisen, wobei mittels einer Steueranordnung (6) ausgegebene Soll-Antriebswerte (nS) von den Antriebssteuerungen (5) latenzbehaftet erhalten werden, und wobei der jeweilige Ist-Antriebswert (nI) der Antriebe (4) mittels der jeweiligen Antriebssteuerung (5) auf den erhaltenen Soll-Antriebswert (nS) geregelt wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Regelung unter Einhaltung einer vorgegebenen, maximalen und/oder minimalen Änderungsrate des Ist-Antriebswerts (nI) vorgenommen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Der bekannte Stand der Technik ( DE 10 2008 057 014 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Im Rahmen der Komfortsteigerung bei Kraftfahrzeugen kommt der motorischen Verstellung von Klappen besondere Bedeutung zu. Bei einer solchen Klappe handelt es sich beispielsweise um eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Fronthaube oder dergleichen.
  • Aufgrund der immer weiter steigenden Klappengewichte ist es bekannt, die in Rede stehende Antriebsanordnung mit zwei Antrieben auszustatten, die beispielsweise an gegenüberliegenden Rändern der Klappe angreifen.
  • Bei dem bekannten Verfahren zur Ansteuerung einer solchen Antriebsanordnung ( DE 10 2008 057 014 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, sind zwei Spindelantriebe vorgesehen, die mittels einer Steueranordnung angesteuert werden. Die Spindelantriebe sind jeweils mit einem Sensorsystem zur Erfassung eines Ist-Antriebswerts ausgestattet. Der jeweilige Ist-Antriebswert wird auf einen Soll-Antriebswert geregelt.
  • Bei der Verstellung von Klappen mit mehreren Antriebsanordnungen ist jedoch insbesondere aufgrund der indirekten mechanischen Kopplung der Antriebe über die Klappe eine Abstimmung der Ansteuerung eine Herausforderung. Eine zusätzliche Schwierigkeit ergibt sich dadurch, dass die Übermittlung von Soll-Antriebswerten durch die Steueranordnung latenzbehaftet ist, sodass gewisse zeitliche Abweichungen der Regelung der Antriebe untereinander auftreten können.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das bekannte Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, dass hinsichtlich der genannten Herausforderung eine weitere Optimierung erreicht wird.
  • Das obige Problem wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Besonders bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Wesentlich ist die Erkenntnis, dass ein herkömmliches Regelglied in vielen Fällen nicht für eine Abstimmung der Antriebe ausreicht. Unter anderem kann ein „Nachlaufen“ der Regelung eines Antriebs entstehen, was insbesondere zu akustisch wahrnehmbaren Schwingungen des Ist-Antriebswerts um veränderliche Soll-Antriebswerte führt. Ein trägeres herkömmliches Regelglied führt dagegen regelmäßig zu einem weitgehenden Nacheilen der Ist-Antriebswerte mit einer Regelabweichung. Die grundsätzliche Überlegung ist nun, die mit der Regelung anfallende Änderungsrate zu begrenzen, um die Regelung auf einfache und effektive Weise umzusetzen.
  • Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Regelung unter Einhaltung einer vorgegebenen, maximalen und/oder minimalen Änderungsrate des Ist-Antriebswerts vorgenommen wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeughecks mit einer Antriebsanordnung zur Verwendung in dem vorschlagsgemäßen Verfahren, sowie
    • 2 a) einen beispielhaften zeitlichen Verlauf erhaltener Soll-Antriebswerte und b) einen zeitlichen Verlauf des Ist-Antriebswerts.
  • Das in den Figuren dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung 1 für eine Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wobei die Antriebsanordnung 1 elektrische Antriebe 4 aufweist, die jeweils antriebstechnisch mit der Klappe 2 gekoppelt sind und eine Antriebssteuerung 5 aufweisen, wobei mittels einer Steueranordnung 6 ausgegebene Soll-Antriebswerte nS von den Antriebssteuerungen 5 latenzbehaftet erhalten werden, und wobei der jeweilige Ist-Antriebswert nI der Antriebe 4 mittels der jeweiligen Antriebssteuerung 5 auf den erhaltenen Soll-Antriebswert nS geregelt wird.
  • Der Begriff „Klappe“ umfasst vorliegend eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Fronthaube, insbesondere Motorhaube, eine Kraftfahrzeugtür, insbesondere Seiten- oder Hecktür, oder dergleichen. Ergänzend wird auf die einleitenden Ausführungen verweisen.
  • Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Klappe 2 um eine Klappenachse 2a schwenkbar ausgestaltet. Weiter vorzugsweise ist die Klappenachse 2a im Wesentlichen horizontal ausgerichtet, so dass die Gewichtskraft der Klappe 2 zumindest über einen Abschnitt des Verstellbereichs der Klappe 2 in deren Schließrichtung wirkt.
  • Die Antriebsanordnung 1 weist mehrere, hier genau zwei, elektrische Antriebe 4 auf, die jeweils antriebstechnisch mit der Klappe 2 gekoppelt sind. Hier und vorzugsweise sind die Antriebe 4 als Spindelantriebe ausgestaltet, die an gegenüberliegenden Seiten der Klappe 2 angeordnet sind. Über die antriebstechnische Kopplung wird eine durch die Antriebe 4 erzeugte Antriebsbewegung in eine Verstellbewegung der Klappe 2, hier in eine Schwenkbewegung zum Öffnen oder Schließen der Klappe 2, umgewandelt.
  • Die Antriebssteuerungen 5 weisen eine Steuerelektronik zum Ansteuern der Antriebe 4 auf und übernehmen eine Regelung von Ist-Antriebswerten nI des jeweiligen Antriebs 4. Die Antriebssteuerungen 5 können darüber hinaus dafür eingerichtet sein, Sensorwerte wie beispielsweise Hall-Signale des Antriebs 4 zu verarbeiten.
  • Die Steueranordnung 6 kann als der Klappe 2 zugeordnetes Klappensteuergerät ausgestaltet sein, das mit einer übergeordneten Kraftfahrzeugsteuerung wechselwirkt. Anstelle dieses dezentralen Ansatzes kann die Steueranordnung 6 auch Bestandteil einer zentralen Kraftfahrzeugsteuerung sein. Ebenfalls denkbar ist, dass die Steueranordnung 6 in einen der Antriebe 4 integriert ist und die dortige Antriebssteuerung 5 einen Teil der Steueranordnung 6 darstellt. Beispielsweise sind die Antriebe 4 dann als Master-Slave-System ausgestaltet, wobei der die Steueranordnung 6 enthaltende Antrieb 4 als Master fungiert.
  • Die Steueranordnung 6 kommuniziert mit den Antriebssteuerungen 5, hier und vorzugsweise über einen Daten-Bus wie ein LIN- oder CAN-Bus, und gibt Soll-Antriebswerte nS für die Antriebe 4 vor. Die Soll-Antriebswerte nS können auch für die Antriebe 4 unterschiedlich vorgegeben werden.
  • Unter einem latenzbehafteten Erhalten ist zu verstehen, dass zumindest eine der Antriebssteuerungen 5 den Soll-Antriebswert nS unter einer wesentlichen Verzögerung erhält. Insbesondere erhalten die Antriebssteuerungen 5 die Soll-Antriebswerte nS mit unterschiedlicher Latenz.
  • Unter einem „Antriebswert“ wird allgemein ein für die Antriebsbewegung charakteristischer Betriebsparameter des Antriebs 4 verstanden, beispielsweise eine elektrische Antriebsspannung, ein Antriebsstrom und/oder eine Antriebsgeschwindigkeit. Im Folgenden wird beispielhaft auf die Drehzahl n eines rotatorischen Antriebsmotors des Antriebs 4 als Antriebswert eingegangen. Der Soll-Antriebswert nS ist demnach hier eine Soll-Drehzahl, die von den Antriebsteuerungen 5 anhand einer Regelung eingehalten werden soll.
  • Wesentlich ist nun, dass die Regelung unter Einhaltung einer vorgegebenen, maximalen und/oder minimalen Änderungsrate Δn/Δt des Ist-Antriebswerts nI vorgenommen wird.
  • Mit der vorgegebenen Änderungsrate Δn/Δt ist vorzugsweise eine Obergrenze für den Betrag der zeitlichen Änderung des Ist-Antriebswerts definiert, welche in der Regelung nicht überschritten wird. Im Gegensatz zu trägeren Regelgliedern kann bei kleinen Regelabweichungen weiterhin eine schnell ansprechende Regelung erreicht werden. Gleichzeitig kann auf effektive und einfache Weise verhindert werden, dass eine Oszillation des Ist-Antriebswerts nI um den zeitlich veränderlichen Soll-Antriebswert nS auftritt.
  • Die vorgegebene Änderungsrate kann als zusätzliches Regelkriterium zu einem herkömmlichen Regelglied wie einem PI-Regler, PID-Regler oder dergleichen vorgesehen sein. Überschreitet beispielsweise die Ausgabe des herkömmlichen Regelgliedes die vorgegebene Änderungsrate, wird die Ausgabe auf die vorgegebene Änderungsrate begrenzt. In bevorzugten Ausgestaltungen ist jedoch vorgesehen, dass die Regelung vorrangig anhand der vorgegebenen Änderungsrate vorgenommen wird.
  • Hier und vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Regelung durch eine zumindest zeitabschnittsweise Änderung des Ist-Antriebswerts nI mit der vorgegebenen Änderungsrate bis zum Erreichen des Soll-Antriebswerts nS vorgenommen wird.
  • In 2b) ist ein hieraus entstehender zeitlicher Verlauf der Ist-Antriebswerte nI mit durchgezogener Linie gezeigt. Die Ist-Antriebswerte nI werden hierbei nach der Änderung mit der vorgegebenen Änderungsrate Δn/Δt konstant auf dem zuletzt erhaltenen Soll-Antriebswert nS gehalten, bis der nächste Soll-Antriebswert nS erhalten wird.
  • Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Regelung basierend auf einer, vorzugsweise linearen, Interpolation vom vorliegenden Ist-Antriebswert nI zum Soll-Antriebswert nS vorgenommen wird, vorzugsweise, dass die Änderungsrate Δn/Δt für den Ist-Antriebswert nI durch Interpolation vom vorliegenden Ist-Antriebswert nI zum Soll-Antriebswert nS zum erwarteten Zeitpunkt des Erhaltens eines nächsten Soll-Antriebswerts nS festgelegt wird.
  • In 2b) ist ein hieraus entstehender zeitlicher Verlauf der Ist-Antriebswerte nI mit gestrichelter Linie gezeigt. Die Ist-Antriebswerte nI werden hier bis zum erwarteten Zeitpunkt des Erhaltens eines nächsten Soll-Antriebswerts nS linear auf den vorliegenden Soll-Antriebswert nS gebracht.
  • Der erwartete Zeitpunkt des Erhaltens eines nächsten Soll-Antriebswerts nS ergibt sich vorzugsweise aus einer vorgegebenen Signalfrequenz, der in den Antriebssteuerungen 5 hinterlegt ist oder an die Antriebssteuerungen 5 übermittelt wird.
  • Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass unter Ausbleiben des Erhaltens eines erwarteten nächsten Soll-Antriebswerts nS durch die Antriebssteuerung 5 eine, vorzugsweise lineare, Extrapolation für den Soll-Antriebswert nS durchgeführt wird und dass die Regelung basierend auf dem extrapolierten Soll-Antriebswert nS vorgenommen wird.
  • In 2b) ist beispielhaft dargestellt, dass zum Zeitpunkt t2 bereits der Ist-Antriebswert nI auf den Soll-Antriebswert gebracht ist, jedoch kein nächster Soll-Antriebswert nS erhalten wurde. Mit einer Extrapolation wird prognostiziert, welchen Wert der nächste Soll-Antriebswert nS annimmt (offenes Symbol). Mit der gepunkteten Linie ist der hieraus resultierende zeitliche Verlauf des Ist-Antriebswerts nI dargestellt.
  • Vorzugsweise ist die Extrapolation zeitlich und/oder auf einen maximalen Antriebswert begrenzt, um bei einem Kommunikationsproblem eine Ansteuerung auf Grundlage einer fehlerhaften Prognose zu unterbinden.
  • Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass für vorgegebene Soll-Antriebswerte nS mittels der jeweiligen Antriebssteuerung 5 eine Regelung auf den vorgegebenen Soll-Antriebswert nS unter Ausbleiben der Einhaltung der vorgegebenen, maximalen Änderungsrate vorgenommen wird, vorzugsweise, dass mittels der Steueranordnung 6 zur Kennzeichnung eines vorgegebenen Soll-Antriebswerts nS ein Ausnahmesignal an die Antriebssteuerungen 5 übermittelt wird.
  • Bei Vorliegen eines vorgegebenen Soll-Antriebswerte nS wird folglich die Regelung ausnahmsweise nicht begrenzt, um ein möglichst schnelles Erreichen dieser Soll-antriebswerte nS zu bewirken. Die Soll-Antriebswerte nS repräsentieren vorzugsweise Sondersituationen wie ein Stoppen, Reversieren und/oder Anlaufen (beispielsweise von Null auf einen vorgegebenen Anlaufwert) des jeweiligen Antriebs 4.
  • Die Definition von vorgegebenen Soll-Antriebswerten nS kann auch in den Antriebssteuerungen 5 hinterlegt sein. Beispielsweise wird ein Stoppen des Antriebs 4 mit einem Soll-Antriebswert nS gleich Null stets durch die Antriebssteuerungen 5 ohne Begrenzung der Regelung vorgenommen.
  • Weiter offenbart wird eine Antriebsanordnung zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008057014 A1 [0002, 0005]

Claims (5)

  1. Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung (1) für eine Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei die Antriebsanordnung (1) Antriebe (4) aufweist, die jeweils antriebstechnisch mit der Klappe (2) gekoppelt sind und eine Antriebssteuerung (5) aufweisen, wobei mittels einer Steueranordnung (6) ausgegebene Soll-Antriebswerte (nS) von den Antriebssteuerungen (5) latenzbehaftet erhalten werden, und wobei der jeweilige Ist-Antriebswert (nI) der Antriebe (4) mittels der jeweiligen Antriebssteuerung (5) auf den erhaltenen Soll-Antriebswert (nS) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung unter Einhaltung einer vorgegebenen, maximalen und/oder minimalen Änderungsrate des Ist-Antriebswerts (nI) vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung durch eine zumindest zeitabschnittsweise Änderung des Ist-Antriebswerts (nI) mit der maximalen Änderungsrate bis zum Erreichen des Soll-Antriebswerts (nS) vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung basierend auf einer, vorzugsweise linearen, Interpolation vom vorliegenden Ist-Antriebswert (nI) zum Soll-Antriebswert (nS) vorgenommen wird, vorzugsweise, dass die Änderungsrate für den Ist-Antriebswert (nI) durch Interpolation vom vorliegenden Ist-Antriebswert (nI) zum Soll-Antriebswert (nS) zum erwarteten Zeitpunkt des Erhaltens eines nächsten Soll-Antriebswerts (nS) festgelegt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass unter Ausbleiben des Erhaltens eines erwarteten nächsten Soll-Antriebswerts (nS) durch die Antriebssteuerung (5) eine, vorzugsweise lineare, Extrapolation für den Soll-Antriebswert (nS) durchgeführt wird und dass die Regelung basierend auf dem extrapolierten Soll-Antriebswert (nS) vorgenommen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass für vorgegebene Soll-Antriebswerte (nS), welche vorzugsweise ein Stoppen, Reversieren und/oder Anlaufen des jeweiligen Antriebs (4) repräsentieren, mittels der jeweiligen Antriebssteuerung (5) eine Regelung auf den vorgegebenen Soll-Antriebswert (nS) unter Ausbleiben der Einhaltung der vorgegebenen, maximalen Änderungsrate vorgenommen wird, vorzugsweise, dass mittels der Steueranordnung (6) zur Kennzeichnung eines vorgegebenen Soll-Antriebswerts (nS) ein Ausnahmesignal an die Antriebssteuerungen (5) übermittelt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008057014A1 (de) 2008-11-12 2010-05-20 BROSE SCHLIEßSYSTEME GMBH & CO. KG Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements in einem Kraftfahrzeug
DE102020120548A1 (de) 2020-08-04 2022-02-10 Brose Fahrzeugteile Se & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Antriebsvorrichtung zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe unter Verwendung einer Drehzahlregelung

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