-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektromotorischen Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung einen elektromotorischen Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs und ein Computerprogramm sowie ein Steuergerät.
-
Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen (Pkw), weisen üblicherweise eine Vielzahl an unterschiedlichen elektromotorischen Verstellantrieben auf. Bei diesen wird ein Verstellteil mittels eines Elektromotors angetrieben, sodass das Verstellteil entlang eines Verstellwegs verbracht wird. Ein derartiger elektromotorischer Verstellantrieb ist beispielsweise ein elektromotorischer Fensterheber, bei dem als Verstellteil eine Fensterscheibe herangezogen wird. In einer Alternative ist der elektromotorische Verstellantrieb eine elektromotorische Sitzverstellung, und als Verstellteil wird beispielsweise der vollständige Sitz oder ein Teil davon herangezogen.
-
Der Verstellantrieb wird hierbei meist in Abhängigkeit einer Aufforderung betrieben, die beispielsweise manuell durch einen Nutzer des Kraftfahrzeugs oder durch einen Bordcomputer erstellt wird. In Abhängigkeit hiervon wird nachfolgend der Elektromotor bestromt. Dabei ist üblicherweise die mittels des Elektromotors maximal aufbringbare Kraft entlang des Verstellwegs konstant, sodass das Verstellteil lediglich maximal mit einer hierzu korrespondierenden Kraft verstellt wird. Falls auf das Verstellteil eine zusätzliche Kraft wirkt, beispielsweise da dieses an einem Endanschlag anliegt, wird aufgrund der Begrenzung eine Beschädigung des Verstellteils oder etwaiger zwischen dem Elektromotor und dem Verstellteil angeordneter Bauteile vermieden. Auch ist es bekannt, anzunehmen, dass das Verstellteil an dem Endanschlag anliegt, wenn mittels des Elektromotors die maximal aufbringbare Kraft aufgebracht wird. Somit erfolgt hiermit eine Kalibrierung des elektromotorischen Verstellantriebs.
-
Üblicherweise ist die maximal aufbringbare Kraft auf eine etwaige Dichtung oder dergleichen angepasst, die an dem Endanschlag angeordnet ist, sodass ein sicheres Einfahren des Verstellteils in die Dichtung ermöglicht ist, insbesondere sofern der elektromotorische Verstellantrieb ein elektromotorischer Fensterheber ist. Die Dichtung befinden sich dabei meist am oberen Ende des Verstellwegs, und das Verstellteil wird zum Schließen des Fensters in die Dichtung eingefahren, sodass ein Eintritt von Fremdpartikeln, wie einer Flüssigkeit, in das Innere des Kraftfahrzeugs vermieden ist.
-
Infolgedessen ist es jedoch auch erforderlich, einen unteren Endanschlag des Verstellwegs vergleichsweise robust auszugestalten, damit dieser nicht beim Verbringen des Verstellteils in die Gegenrichtung beschädigt wird. Infolgedessen sind ein Gewicht und auch Herstellungskosten erhöht. Zur Abhilfe hiervon ist es bekannt, in Abhängigkeit der Verstellrichtung unterschiedliche maximal aufbringbare Kräfte zu verwenden, wobei in der Verstellrichtung, die zum Schließen der Fensterscheibe führt, eine erhöhte maximal aufbringbare Kraft gewählt wird, sodass ein sicheres Einfahren des Verstellteils in die Dichtung ermöglicht ist. Bei der entgegengesetzten Verstellrichtung ist die maximale aufbringbare Kraft derart reduziert, dass eine Beschädigung des unteren Anschlags vermieden ist.
-
Hierbei ist es jedoch möglich, dass beispielsweise aufgrund einer Eisbildung oder einer verstärkten Sprödigkeit der Dichtung beim Öffnen auf die Fensterscheibe eine erhöhte zusätzliche Kraft wirkt. Somit ist ein Öffnen der Fensterscheibe mit der verringerten maximal aufbringbaren Kraft nicht möglich, oder dies erfolgt vergleichsweise langsam. Somit ist nicht stets ein einwandfreier Betrieb des elektromotorischen Verstellantriebs in beide Richtungen gegeben.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines elektromotorischen Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs und einen besonders geeigneten elektromotorischen Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs als auch ein besonders geeignetes Computerprogrammprodukt sowie ein besonders geeignetes Steuergerät anzugeben, wobei vorteilhafterweise eine Zuverlässigkeit erhöht ist, und wobei zweckmäßigerweise Herstellungskosten verringert sind.
-
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des elektromotorischen Verstellantriebs durch die Merkmale des Anspruchs 7, hinsichtlich des Computerprogrammprodukts durch die Merkmale des Anspruchs 8, hinsichtlich des Steuergeräts durch die Merkmale des Anspruchs 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
-
Das Verfahren dient dem Betrieb eines elektromotorischen Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden und vorzugsweise mehrspurig ausgestaltet. Hierbei ist es geeigneterweise möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen frei zu positionieren, insbesondere auf einer entsprechenden Fahrbahn. Hierfür weist das Kraftfahrzeug zweckmäßigerweise entsprechende Räder auf. Zusammenfassend ist es bevorzugt möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen unabhängig von sonstigen Gegebenheiten an Land zu positionieren. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug geeigneterweise nicht schienengeführt. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw) oder ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder Bus.
-
Der elektromotorische Verstellantrieb umfasst ein Verstellteil und einen hiermit wirkverbundenen Elektromotor, mittels dessen das Verstellteil angetrieben ist. Hierbei ist das Verstellteil entlang eines Verstellwegs verbringbar und vorzugsweise entsprechend gelagert oder geführt. Beispielsweise ist zwischen dem Verstellteil und dem Elektromotor ein zusätzliches Bauteil, wie ein Getriebe, zum Beispiel ein Schneckenradgetriebe, und/oder sonstige Komponenten angeordnet, wie eine Spindel oder eine Seiltrommel. Der Elektromotor ist beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor oder ein bürstenloser Elektromotor, wie ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC).
-
Der elektromotorische Verstellantrieb ist zum Beispiel eine mechatronische Baugruppe. In einer Ausführungsform ist der elektromotorische Verstellantrieb 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. In einer weiteren Alternative ist der elektromotorische Verstellantrieb 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.
-
Besonders bevorzugt ist der elektromotorische Verstellantrieb ein elektromotorisch betriebener/elektromotorischer Fensterheber, und das Verstellteil ist eine Fensterscheibe. Die Fensterscheibe ist hierbei insbesondere mittels einer Führung, beispielsweise Führungsleisten, geführt und vorzugsweise über eine Seiltrommel von dem Elektromotor angetrieben. Zwischen der Seiltrommel und dem Elektromotor wiederum ist vorzugsweise ein Schneckenradgetriebe angeordnet. Mittels der Fensterscheibe ist insbesondere eine Öffnung einer Karosserie des Kraftfahrzeugs abgedeckt oder zumindest abdeckbar. Geeigneterweise ist der elektromotorische Fensterheber ein Bestandteil einer Seitentür des Kraftfahrzeugs.
-
Das Verfahren sieht vor, dass eine mittels des Elektromotors maximal aufbringbare Kraft in Abhängigkeit einer Position des Verstellteils entlang des Verstellwegs gewählt wird. Mit anderen Worten wird bevorzugt zunächst die Position des Verstellteils entlang des Verstellwegs erfasst oder zumindest bestimmt, und in Abhängigkeit hiervon wird die maximal aufbringbare Kraft des Elektromotors gewählt. Zum Beispiel ist es hierbei möglich, die maximal aufbringbare Kraft im Wesentlichen kontinuierlich anzupassen, oder besonders bevorzugt ist lediglich eine beschränkte Anzahl an diskret vorgegebenen Werten für die maximal aufbringbare Kraft vorgegeben, aus denen in Abhängigkeit der Position des Verstellteils entlang des Verstellwegs jeweils eine der maximal aufbringbaren Kräfte ausgewählt wird.
-
Somit wird bei Betrieb des Elektromotors mittels dessen eine Kraft aufgebracht, die kleiner oder gleich der maximal aufbringbaren Kraft ist, sodass die auf das Verstellteil wirkende Kraft ebenfalls begrenzt ist, nämlich auf einen Wert, der zu der maximal aufbringbaren Kraft korrespondiert und insbesondere anhand der mechanischen Verbindung des Elektromotors mit dem Verstellteil vorgegeben ist.
-
Aufgrund des Verfahrens ist es somit möglich, den elektromotorischen Verstellantrieb in unterschiedlichen Bereichen mechanisch unterschiedlich robust auszugestalten, sodass insbesondere eine Montage an dem Kraftfahrzeug vereinfacht ist. Auch ist es möglich, einzelne Bestandteile des elektromotorischen Verstellantriebs, wie zum Beispiel bestimmte Führungen oder dergleichen, vergleichsweise filigran und somit gewichtssparend zu fertigen. Dabei wird die maximal aufbringbare Kraft reduziert, wenn sich das Verstellteil in den Bereichen der vergleichsweisen filigranen Ausführung befindet. Somit ist eine Beschädigung des elektromotorischen Verstellantriebs dort vermieden, wobei Herstellungskosten verringert sind. Dabei ist es möglich, in den anderen Bereichen, die entsprechend robust ausgestaltet sind, die maximal aufbringbare Kraft zu erhöhen, und insbesondere auf die dort herrschenden geometrischen oder sonstigen mechanischen Vorgaben anzupassen, sodass stets ein sicheres Verbringen des Verstellteils entlang des Verstellwegs möglich ist.
-
Beispielsweise wird die maximal aufbringbare Kraft bestimmt, sobald der Betrieb des Elektromotors beginnt, während diese betrieben wird, und/oder bevor ein Betrieb des Elektromotors stattfindet. Für den Betrieb des Elektromotors wird an diesen vorzugsweise eine elektrische Spannung angelegt, sodass mittels des Elektromotors ein elektrischer Strom geführt wird. Vorzugsweise erfolgt hierbei das Anlegen der elektrischen Spannung, sobald eine Leistungsanforderung oder eine sonstige Aufforderung zum Verstellen des Verstellteils entlang des Verstellwegs vorliegt. Zusammenfassend wird für den Betrieb des Elektromotors an diesen die elektrische Spannung angelegt, sodass sich der elektrische Strom ergibt, wobei dieser insbesondere schwankt, und die angelegte elektrische Spannung wird insbesondere anhand eines weiteren vorgegebenen Wertes, wie einer Drehzahl, ermittelt.
-
Vorzugsweise wird hierbei die maximal aufbringbare Kraft unabhängig von weiteren Vorgaben ausgewählt, und anhand von weiteren Vorgaben erfolgt beispielsweise eine weitere Anpassung der maximal aufbringbaren Kraft. Zum Beispiel wird eine derartige weitere Anpassung mittels eines Einklemmschutzes durchgeführt. Besonders bevorzugt wird die maximal aufbringbare Kraft unabhängig von einem Einklemmschutz oder dergleichen gewählt, und an der Position, an der die maximal aufbringbare Kraft gemäß dem Verfahren ausgewählt wird, ist vorzugsweise der Einklemmschutz oder dergleichen nicht aktiv.
-
Die maximal aufbringbare Kraft wird beispielsweise direkt vorgegeben, oder besonders bevorzugt ein die Kraft kennzeichnender Wert. Insbesondere wird anhand der maximal aufbringbaren Kraft ein Blockmoment bestimmt, bei dem der Elektromotor mit der maximal aufbringbaren Kraft für eine bestimmte Zeitdauer betrieben wird, sodass auf das Verstellteil für die bestimmte Zeitdauer eine vergleichsweise große Kraft wirkt. Somit ist ein sicheres Verstellen des Verstellteils entlang des Verstellwegs sichergestellt, wobei die Blockmomente, aufgrund der verringerten maximal aufbringbaren Kraft, insbesondere in dem etwaigen filigranen Bereich des elektromotorischen Verstellantriebs verringert ist. Aufgrund der verringerten maximal aufbringbaren Kraft und somit dem verringerten Blockmoment ist in dabei eine Beschädigung ausgeschlossen, wobei dennoch Herstellungskosten reduziert sind.
-
Beispielsweise wird der Elektromotor kraftgeregelt betrieben, und dieser wird vorzugsweise mit der maximal aufbringbaren Kraft betrieben, sodass das Verstellteil stets sicher entlang des Verstellwegs verbracht wird. Besonders bevorzugt jedoch wird der Elektromotor drehzahlgeregelt, sodass das Verstellteil stets mit einer bestimmten Geschwindigkeit entlang des Verstellwegs verbracht wird. Aufgrund beispielsweise einer Verschmutzung oder eines Verschleißes von etwaigen Führungen variiert hierbei insbesondere die mittels des Elektromotors aufgebrachte Kraft, wobei sichergestellt wird, dass die mittels des Elektromotors maximal aufbringbare Kraft nicht überschritten wird.
-
Beispielsweise wird der Elektromotor für eine gewisse Zeitdauer weiter bestromt, also betrieben, wenn die maximal aufbringbare Kraft aufgebracht wird. Insbesondere erfolgt hierbei die Regelung auf die maximal aufbringbare Kraft. Wenn der Elektromotor drehzahlgeregelt betrieben wird, wird als Nebenbedingung herangezogen, dass die maximal aufbringbare Kraft nicht überschritten wird. Infolgedessen wird der Elektromotor lediglich mit der maximal aufbringbaren Kraft betrieben, sodass beispielsweise die vorgegebene Drehgeschwindigkeit erreicht wird. Jedoch wird das Verstellteil auch weiterhin verstellt.
-
Besonders bevorzugt jedoch wird die Bestromung des Elektromotors beendet, wenn die mittels des Elektromotors aufgebrachte Kraft die maximal aufbringbare Kraft erreicht. Infolgedessen ist es möglich, die maximal aufbringbare Kraft vergleichsweise groß zu wählen und insbesondere auf einen Wert zu setzen, ab dem eine mechanische Überlastung oder eine Beschädigung von Bestandteilen des elektromotorischen Verstellantriebs eingesetzt. Da die Bestromung beendet wird, tritt diese Beschädigung jedoch nicht ein, aber bis dahin ist das Aufbringen einer vergleichsweise großen Kraft möglich, weswegen das Verstellteil meist sicher verbracht wird.
-
Beispielsweise wird die aktuell mittels des Elektromotors aufgebrachte Kraft mittels eines Kraftsensors ermittelt. Besonders bevorzugt jedoch wird die aktuell mittels des Elektromotors aufgebrachte Kraft anhand eines von dem Elektromotor geführten elektrischen Stroms bestimmt. Beispielsweise wird anhand des geführten elektrischen Stroms die Kraft ermittelt, wofür insbesondere eine Formel herangezogen wird. Besonders bevorzugt jedoch wird der Wert des geführten elektrischen Stroms als charakterisierender Wert der aufgebrachten Kraft herangezogen, sodass die Durchführung des Verfahrens vereinfacht ist. Insbesondere korrespondiert hierbei die maximal aufbringbare Kraft, die gewählt wird, zu einem maximalen Stromwert. Zusammenfassend wird somit gemäß dem Verfahren der maximale Stromwert in Abhängigkeit der Position des Verstellteils entlang des Verstellwegs gewählt. Zudem wird bei dem Verfahren der aktuell mittels des Elektromotors geführte elektrische Strom mit dem maximalen Stromwert verglichen, der zu der maximal aufbringbaren Kraft korrespondiert. Infolgedessen ist eine Robustheit erhöht und die Durchführung des Verfahrens vereinfacht.
-
Beispielsweise ist die maximal aufbringbare Kraft, die gewählt wird, unabhängig von der Verstellrichtung des Verstellteils. Somit ist eine Robustheit weiter erhöht. Bevorzugt jedoch wird die maximal aufbringbare Kraft zusätzlich in Abhängigkeit einer Verstellrichtung des Verstellteils entlang des Verstellwegs gewählt. Somit ist es auch möglich, die maximal aufbringbare Kraft lediglich dann zu reduzieren, wenn aufgrund der mechanischen Gestaltung bei der Verbringung in eine der Verstellrichtung an einer bestimmten Position eine Beschädigung zu erwarten oder möglich ist. Wenn dabei in die entgegengesetzte Verstellrichtung eine entsprechende Betätigung nicht zu erwarten ist, kann die maximal aufbringbare Kraft erhöht werden, sodass eine Zuverlässigkeit beim Verstellen des Verstellteils weiter erhöht ist.
-
Besonders bevorzugt jedoch wird der Verstellweg in einen mittleren Bereich und zwei Endbereiche aufgeteilt, wobei jeder Endbereich bis zu einem jeweiligen Endanschlag des Verstellwegs reicht, und wobei die Endbereiche den mittleren Bereich umgeben. Die beiden Endbereiche sind dabei insbesondere vergleichsweise klein und vorzugsweise kleiner als 1% oder 0,5 % des Verstellwegs. Insbesondere sind die Endbereiche jeweils kleiner als 1 cm, 0,5 cm oder 0,2 cm. Sofern der elektromotorische Verstellantrieb der elektromotorische Fensterheber ist, befinden sich in den beiden oder zumindest einem der Endbereiche jeweils Dichtungen. Auch ist in den Endbereichen beispielsweise der etwaige Einklemmschutz nicht aktiv, und ein etwaiger Einklemmschutzsensor wird nicht betrieben, wenn sich das Verstellteil, vorzugsweise eine obere Kante der Fensterscheibe, in den Endbereichen befindet.
-
Insbesondere wird in einem der Endbereiche die kleinste maximal aufbringbare Kraft gewählt. Mit anderen Worten wirkt, wenn sich das Verstellteil in einem der beiden Endbereiche befindet, auf das Verstellteil eine lediglich maximal eine vergleichsweise geringe Kraft, sodass das Verstellteil gegen den diesem Endbereich zugeordneten Endanschlag lediglich maximal mit einer vergleichsweise geringen Kraft verbracht wird. Somit ist es möglich, diesen Endbereich vergleichsweise filigran auszugestalten, beispielsweise lediglich mittels eine Blechlasche, ohne dass bei Betrieb des elektromotorischen Verstellantriebs der Endanschlag beschädigt wird. Aufgrund der verringerten maximal aufbringbaren Kraft ist jedoch möglich, dass das Verstellteil nicht vollständig bis zu dem Endanschlag verbracht wird, beispielsweise bei einem übermäßigen Verschleiß oder einer Verschmutzung einer etwaigen Führung. Sofern der elektromotorische Verstellantrieb der elektromotorische Fensterheber ist, korrespondiert dieser Endbereich insbesondere zu einer vollständigen Öffnung der Fensterscheibe. Hierbei ist es unerheblich, in welcher Position sich das Verstellteil nach Abschluss der Verstellung befindet, solange die Fensterscheibe vergleichsweise weit geöffnet ist. Jedoch ist es auf diese Weise möglich, den der geöffneten Position zugeordneten Endanschlag vergleichsweise filigran und somit kostengünstig auszugestalten.
-
Insbesondere wird die kleinste maximal aufbringbare Kraft gewählt, wenn das Verstellteil in Richtung dieses Endanschlags verbracht wird. Somit ist aufgrund der maximal aufbringbaren Kraft eine Beschädigung vermieden. Bei einer Verbringung in die entgegengesetzte Verstellrichtung hingegen wird zum Beispiel eine vergrö-ßerte maximal aufbringbare Kraft gewählt, sodass ein Ablösen des Verstellteils von dem Endanschlag und/oder Entfernen aus einer dem Endanschlag zugeordneten Dichtung oder dergleichen stets möglich ist. Somit erfolgt stets eine sichere Verbringung des Verstellteils. Bei dieser der Verstellrichtung ist jedoch eine Beschädigung des Endanschlags auch bei der erhöhten maximal aufbringbaren Kraft vermieden.
-
Bevorzugt wird in dem anderen Endbereich die größte maximal aufbringbare Kraft gewählt, sodass das Verstellteil sicher an den gegenüberliegenden Endanschlag angenähert werden kann. Beispielsweise wird die größte maximal aufbringbare Kraft gewählt, wenn das Verstellteil von dem Endanschlag wegbewegt wird, sodass ein sicheres Beabstanden von dem Endanschlag möglich ist. Alternativ hierzu wird die größte maximal aufbringbare Kraft gewählt, wenn das Verstellteil an den Endanschlag angefahren wird. Somit ist sichergestellt, dass das Verstellteil sicher an dem Endanschlag anliegt und beispielsweise sicher in oder an einer Dichtung, die dem Endanschlag zugeordnet ist, anliegt. Somit ist ein Eindringen von Fremdpartikeln zwischen dem Endanschlag und dem Verstellteil vermieden.
-
Insbesondere ist dieser Endbereich einer geschlossenen Position der Fensterscheibe zugeordnet, wenn elektromotorische Verstellantrieb elektromotorische Verstellantrieb ist. Somit ist ein Eindringen von Fremdpartikeln im geschlossenen Zustand der Fensterscheibe aufgrund der vergleichsweise dichten Anlage der Fensterscheibe an dem Endanschlag unterbunden.
-
Vorzugsweise wird hierbei auch bei einem Entfernen der Verstellteils von dem Endanschlag die größte maximal aufbringbaren Kraft gewählt. Somit ist auch ein sicheres Entfernen des Verstellteils aus dem Endbereich möglich. Geeigneterweise ist innerhalb des Endbereich, in dem die größte maximal aufbringbare Kraft gewählt wird, ein etwaiger Einklemmschutz nicht aktiv.
-
Vorzugsweise wird in den Endbereichen und in dem mittleren Bereich, zumindest bei der gleichen Verstellrichtung, jeweils die gleiche maximal aufbringbare Kraft gewählt, sodass insgesamt sechs unterschiedliche Werte für die maximal aufbringbare Kraft zur Verfügung stehen. Somit ist eine Komplexität des Verfahrens verringert. Beispielsweise wird in dem mittleren Bereich und den Endbereichen jeweils eine unterschiedliche maximal aufbringbare Kraft gewählt wobei sich beispielsweise auch in dem mittleren Bereich die maximal aufbringbare Kraft zwischen den beiden Verstellrichtungen unterscheidet. Besonders bevorzugt jedoch wird in dem einen Endbereich sowie dem mittleren Bereich in beide Verstellrichtungen stets die größte maximal aufbringbare Kraft gewählt, weswegen ein sicheres Verbringen des Verstellteils möglich ist. Dahingegen wird in dem anderen der Endbereiche die kleinste maximal aufbringbare Kraft gewählt, wenn das Verstellteil in Richtung des Endanschlags verbracht wird. In die entgegengesetzte Richtung wird vorzugsweise ebenfalls die größte maximal aufbringbare Kraft gewählt, sodass lediglich zwei Werte für die maximal aufbringbare Kraft zum Auswählen zur Verfügung stehen. Somit ist die Durchführung des Verfahrens erleichtert.
-
Der elektromotorische Verstellantrieb ist ein im Montagezustand ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und hierfür geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Das Kraftfahrzeug ist zum Beispiel landgebunden und beispielsweise ein Lastkraftwagen (Lkw), Bus oder bevorzugt ein Personenkraftwagen (Pkw). Der elektromotorische Verstellantrieb umfasst einen Elektromotor und ein damit entlang eines Verstellwegs angetriebenes Verstellteil. Der elektromotorische Verstellantrieb ist beispielsweise ein elektromotorisch betätigtes Schiebedach, eine elektromotorisch betätigte Seitentüre oder eine elektrisch Sitzverstellung. Besonders bevorzugt jedoch ist der elektromotorische Verstellantrieb ein elektromotorischer Fensterheber.
-
Der elektromotorische Verstellantrieb ist gemäß einem Verfahren betrieben, bei dem eine mittels des Elektromotors maximal aufbringbare Kraft in Abhängigkeit einer Position des Verstellteils entlang des Verstellwegs gewählt wird. Der elektromotorische Verstellantrieb weist insbesondere ein Steuergerät auf, das geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen. Das Steuergerät umfasst beispielsweise einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) oder besonders bevorzugt einen Computer, der geeigneterweise programmierbar ausgestaltet ist. Insbesondere umfasst das Steuergerät ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogrammprodukt, das auch als Computerprogramm bezeichnet ist, gespeichert ist, wobei bei Ausführung dieses Computerprogrammprodukts, also des Programms, der Computer veranlasst wird, das Verfahren durchzuführen. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen elektromotorischen Verstellantrieb.
-
Geeigneterweise umfasst das Steuergerät eine Einheit, wie einen Sensor, zum Erfassen einer aktuell von dem Elektromotor aufgebrachten Kraft oder zumindest eines die aktuell aufgebrachte Kraft kennzeichnenden Werts, wie eines elektrischen Stroms. Vorzugsweise umfasst somit das Steuergerät einen Stromsensor oder ein sonstiges Strommessgerät. Besonders bevorzugt umfasst das Steuergerät einen Spannungsregler, mittels dessen an den Elektromotor eine elektrische Spannung angelegt wird, sodass dieser bestromt wird. Vorzugsweise wird hierbei eine pulsweitenmodulierte elektrische Spannung angelegt. Aufgrund der angelegten elektrischen Spannung fließt durch den Elektromotor ein elektrischer Strom, der zu der von dem Elektromotor aufgebrachten Kraft korrespondiert, und der zweckmäßigerweise mittels der etwaigen Einheit erfasst wird.
-
Das Computerprogrammprodukt umfasst eine Anzahl an Befehle, die bei der Ausführung des Programms (Computerprogrammprodukts) durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren zum Betrieb eines elektromotorischen Verstellantriebs durchzuführen, der einen Elektromotor und ein damit entlang eines Verstellwegs angetriebenes Verstellteil aufweist. Gemäß dem Verfahren wird eine mittels des Elektromotors maximal aufbringbare Kraft in Abhängigkeit einer Position des Verstellteils entlang des Verstellwegs gewählt. Der Computer ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil eines Steuergeräts oder Elektronik 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 Computerprogrammprodukt 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.
-
Auch betrifft die Erfindung ein Steuergerät, das vorgesehen und eingerichtet ist, ein Verfahren zum Betrieb eines elektromotorischen Verstellantriebs durchzuführen, der einen Elektromotor und ein damit entlang eines Verstellwegs angetriebenes Verstellteil aufweist. Gemäß dem Verfahren wird eine mittels des Elektromotors maximal aufbringbare Kraft in Abhängigkeit einer Position des Verstellteils entlang des Verstellwegs gewählt. Das Steuergerät weist beispielsweise einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) und/oder einen Mikroprozessor auf, mittels dessen das Verfahren zumindest teilweise durchgeführt wird. Insbesondere umfasst das Steuergerät ein Computerprogrammprodukt, das auf einem Speicher abgespeichert ist, und das bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, wie den Mikroprozessor, diesen veranlasst, das Verfahren durchzuführen.
-
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf den elektromotorischen Verstellantrieb / das Kraftfahrzeug /das Computerprogrammprodukt/ das Speichermedium / das Steuergerät sowie untereinander zu übertragen und umgekehrt.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 schematisch in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einem elektromotorischen Verstellantrieb, und
- 2 ein Verfahren zum Betrieb des elektromotorischen Verstellantriebs.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Personenkraftwagens (Pkw) dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst eine Karosserie 4, an der über ein nicht näher dargestelltes Fahrwerk mehrere Räder 6 angebunden sind, mittels derer ein Kontakt zu einer nicht näher dargestellten Fahrbahn erfolgt. An der Karosserie 4 ist mittels eines nicht dargestellten Scharniers eine Seitentür 8 schwenkbar gelagert, die einen elektromotorischen Verstellantrieb 10 in Form eines elektromotorischen Fensterhebers aufweist.
-
Der elektromotorische Verstellantrieb 10 weist einen Elektromotor 12 auf, mittels dessen ein Verstellteil 14, nämlich eine Fensterscheibe, angetrieben ist. Der Elektromotor 12 ist als bürsten behafteter Kommutatormotor ausgestaltet, und zwischen das Verstellteil 14 und den Elektromotor 12 ist mechanisch ein nicht näher dargestelltes Getriebe angeordnet, nämlich ein Schneckenradgetriebe. Mittels des Schneckenradgetriebes wiederum ist eine nicht dargestellte Seiltrommel angetrieben, die auf das Verstellteil 14 wirkt. Das Verstellteil 14, also die Fensterscheibe, ist mittels nicht näher dargestellter Führungen geführt, sodass bei Betrieb des Elektromotors 12 das Verstellteil 14 entlang eines Verstellwegs 16 verbracht wird. Zusammenfassend umfasst der elektromotorische Verstellantrieb 10 somit den Elektromotor 12 und das damit entlang des Verstellwegs 16 angetriebene Verstellteil 14.
-
Der Verstellweg 16 verläuft vertikal und ist geradlinig. Auch weist der Verstellweg 16 zwei Endbereiche 18 auf, die einen mittleren Bereich 20 umgeben. Die beiden Endbereiche 18 erstrecken sich von einem jeweiligen Endanschlag 22 oder Ende des Verstellwegs 16 0,5 cm weg, und der verbleibende Bereich des Verstellwegs 16 ist mittels des mittleren Bereichs 20 gebildet. Der in vertikaler Richtung obere der beiden Endanschläge 22 ist mit einer Dichtung 24 versehen, und wenn sich das Verstellteil 14 an dem unteren Endanschlag 20 befindet, liegt die untere Kante des Verstellteils 14 an einer nicht näher dargestellten Metalllasche an.
-
Ferner weist der elektromotorische Verstellantrieb 10 ein Steuergerät 26 auf, das einen Spannungsregler 28 umfasst, der elektrisch mit dem Elektromotor 12 verbunden ist. Mittels des Spannungsreglers 28 ist es hierbei möglich, eine elektrische Spannung an den Elektromotor 12 anzulegen, nämlich eine pulsweitenmodulierte Spannung. Das Steuergerät 26 weist ferner einen Stromsensor 30 oder ein sonstiges Strommessgerät auf, mittels dessen bei Betrieb ein von dem Elektromotor 12 geführte elektrische Strom 32 erfasst wird, der sich aufgrund der angelegten elektrischen Spannung ergibt.
-
Zudem umfasst das Steuergerät 26 einen Computer 34 in Form eines programmierbaren Mikroprozessors. Auch umfasst das Steuergerät 26 ein Speichermedium 36 in Form eines Speichers. Auf dem Speichermedium 36 ist ein Computerprogrammprodukt 38 abgespeichert, das mehrere Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch den Computer 34 diesen veranlassen ein in 2 dargestelltes Verfahren 40 zum Betrieb eines elektromotorischen Verstellantriebs 10 durchzuführen. Mit anderen Worten ist das Steuergerät 26 vorgesehen und eingerichtet, das Verfahren 40 auszuführen, und der elektromotorische Verstellantrieb 10 ist gemäß dem Verfahren 40 betrieben.
-
In einem ersten Arbeitsschritt 42 wird eine Aufforderung zum Betrieb des elektromotorischen Verstellantriebs 10, also zum Verstellen des Verstellteils 14, erfasst. Die Aufforderung wurde beispielsweise von einem Nutzer des Kraftfahrzeugs 2 oder einem Bordcomputer des Kraftfahrzeugs 2 erstellt. In der Aufforderung ist hierbei eine Verstellrichtung 44 für das Verstellteil 14 enthalten, also ob die Fensterscheibe geöffnet oder geschlossen werden soll. Auch wird in dem ersten Arbeitsschritt 42 eine aktuelle Position 46 des Verstellteils 14 entlang des Verstellwegs 16 ermittelt. Hierfür wird beispielsweise die Position 46 direkt gemessen, oder anhand von abgespeicherten Daten einer vorherigen Verstellung des Verstellteils 14 wird die aktuelle Position 46 ermittelt.
-
In einem sich anschließenden zweiten Arbeitsschritt 48 wird eine maximal aufbringbare Kraft 50 aus mehreren Werten ausgewählt. Hierbei stehen insgesamt drei unterschiedliche Werte für die maximal aufbringbare Kraft 50 zur Verfügung. In Abhängigkeit der Positionen 46 des Verstellteils 14 entlang des Verstellwegs 16 sowie in Abhängigkeit der Verstellrichtung 44 wird dabei die aktuelle maximal aufbringbare Kraft 50 aus diesen drei Werten ausgewählt wird.
-
So wird in dem mittleren Bereich 20 stets die mittleren der maximal aufbringbaren Kräfte 50 ausgewählt, unabhängig von der Verstellrichtung 44 des Verstellteils 12. Diese wird auch dann ausgewählt, wenn sich das Verstellteil 14 in dem in vertikaler Richtung unteren Endbereich 18 befindet, und die Verstellrichtung 44 in Richtung des oberen Endanschlags 22 gerichtet ist. Auch wird die mittlere maximal aufbringbare Kräfte 50 gewählt, wenn sich das Verstellteil 14 in dem oberen der beiden Endbereiche 18 befindet und die Verstellrichtung 44 zu dem zugeordneten Endanschlag 22 weist.
-
Dahingegen wird, wenn sich das Verstellteil 14 in dem in vertikaler Richtung unteren Endbereich 18 befindet, und die Verstellrichtung 44 auf den unteren Endanschlag 22 zu gerichtet ist, die kleinste maximal aufbringbare Kraft 50 gewählt. Somit wird in einem der Endbereiche 18 die kleinste maximal aufbringbare Kraft 50 gewählt, jedoch lediglich dann, wenn die Verstellrichtung 44 auf den dem Endbereich 18 zugeordneten Endanschlag 22 gerichtet ist. Wenn sich das Verstellteil 14 jedoch in dem oberen Endbereich 18 befindet und die Verstellrichtung 44 in Richtung des oberen Endanschlags 22 gerichtet ist, wird die größte maximal aufbringbare Kraft 50 gewählt. Zusammenfassend wird die maximal aufbringbare Kraft 50 in Abhängigkeit der Position 46 des Verstellteils 14 sowie in Abhängigkeit der Verstellrichtung 44 des Verstellteils 14 entlang des Verstellwegs 16 gewählt.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung wird als maximal aufbringbare Kraft 50 nicht ein Kraftwert, sondern ein hierzu korrespondierender maximaler Stromwert herangezogen, der somit ausgewählt wird. Die maximal aufbringbare Kraft 50 korrespondiert insbesondere zu einem Drehmoment des Elektromotors 12 von 10 Newtonmetern, und der entsprechende Stromwert ist vorzugsweise 20 A. Die kleinste maximal aufbringbare Kraft 50 korrespondiert beispielsweise zu einem Drehmoment von 8 Newtonmeter und insbesondere zu einem Stromwert von 15 A.
-
Die mittels des Elektromotors 12 aufgebrachte Kraft korrespondiert zu dem von dem Elektromotor 12 geführten elektrischen Strom 32, sodass die aktuell mittels des Elektromotors 12 aufgebrachte Kraft anhand des von dem Elektromotor 12 geführte elektrischen Stroms 32 bestimmt wird. In einer nicht näher dargestellten Variante wird anhand des geführten elektrischen Stroms 32 tatsächlich ein Wert für die Kraft selbst ermittelt.
-
In einem sich anschließenden dritten Arbeitsschritt 52 wird an den Elektromotor 12 eine elektrische Spannung angelegt, mittels des Elektromotors 12 der elektrische Strom 32 geführt wird. Mit anderen Worten wird die Bestromung des Elektromotors 12 begonnen, sodass das Verstellteil 14 entsprechend der Aufforderung verstellt wird. Hierbei wird der Elektromotor 12 drehzahlgeregelt betrieben, und die angelegte Spannung wird in Abhängigkeit einer tatsächlichen Drehzahl des Elektromotors derart angepasst, dass eine Abweichung zu einer vorgegebenen Drehzahl verringert wird oder zumindest vergleichsweise gering ist.
-
In Folge der angelegten elektrischen Spannung schwankt der mittels des Elektromotors 12 geführten elektrischen Strom 32, also die mittels des Elektromotors 12 aufgebrachte Kraft. Falls die mittels des Elektromotors 12 aufgebrachte Kraft, also der mittels des Elektromotors 12 geführte elektrische Strom 32, den zu der jeweiligen maximal aufbringbaren Kraft 50 korrespondierenden Stromwert erreicht, wird die Bestromung des Elektromotors 12 beendet. In einer Weiterbildung wird die Bestromung des Elektromotors 12 auch beendet, wenn das Verstellteil 14 eine mittels der Aufforderung vorgegebene Position erreicht, wobei die Position 46 beispielsweise anhand einer Drehzahl des Elektromotors 12 ermittelt wird, insbesondere mittels nicht näher dargestellter Hall-Sensoren.
-
Während der Verstellung des Verstellteils 14, also wenn sich die Position 46 des Verstellteils 14 verändert, wird die maximal aufbringbaren Kraft 50 angepasst. So wird bei dem Übertritt zwischen den Endbereichen 18 und dem mittleren Bereich 20 die maximal aufbringbare Kraft 50 entsprechend der Auswahl in dem zweiten Arbeitsschritt 48 angepasst.
-
Aufgrund der entsprechenden Auswahl der maximal aufbringbaren Kraft 50 wird das Verstellteil 14 über einen Großteil des Verstellwegs 16 maximal mit der mittleren maximal aufbringbaren Kraft 50 verbracht, sodass eine Überlastung des Elektromotors 12 vermieden ist. Dabei werden beispielsweise auch etwaigen Schwergängigkeiten, insbesondere aufgrund einer Verschmutzung oder eines Verschlei-ßes mittels des Verstellteils 14 sicher überfahren. Falls dahingegen das Verstellteil 14 in dem unteren der beiden Endbereiche 18 dem unteren Endanschlag 22 angenähert wird, wird aufgrund der Ausübung von maximal der kleinsten maximal aufbringbaren Kraft 50 bei einem Verfahren gegen den unteren Endanschlag 22 eine Beschädigung dessen vermieden. Dahingegen wird aufgrund der Auswahl der größten maximal aufbringbaren Kraft 50 beim Verbringen des Verstellteils 14 gegen den oberen Endanschlag 22 die zugeordnete Dichtung 24 mittels des Verstellteils 14 teilweise verformt und das Verstellteil 14 sicher in diese eingefahren. Dies erfolgt, bis die mittels des Elektromotors 12 aufgebrachte Kraft tatsächlich der größten maximal aufbringbaren Kraft 50 entspricht. Somit liegt nachfolgend das Verstellteil 14 sicher in der Dichtung 24 ein. Mit anderen Worten ist die Fensterscheibe sicher geschlossen, und ein Eindringen von Fremdpartikeln in den Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 ist vermieden.
-
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
- Kraftfahrzeug
- 4
- Karosserie
- 6
- Rad
- 8
- Seitentür
- 10
- elektromotorischer Verstellantrieb
- 12
- Elektromotor
- 14
- Verstellteil
- 16
- Verstellweg
- 18
- Endbereich
- 20
- mittlerer Bereich
- 22
- Endanschlag
- 24
- Dichtung
- 26
- Steuergerät
- 28
- Spannungsregler
- 30
- Stromsensor
- 32
- elektrischer Strom
- 34
- Computer
- 36
- Speichermedium
- 38
- Computerprogrammprodukt
- 40
- Verfahren
- 42
- erster Arbeitsschritt
- 44
- Verstellrichtung
- 46
- Position
- 48
- zweiter Arbeitsschritt
- 50
- maximal aufbringbare Kraft
- 52
- dritter Arbeitsschritt
