DE102022113031A1

DE102022113031A1 - Verfahren zum Betätigen von wenigstens einem Fluidaktuator in einem Kraftfahrzeugsitzsystem

Info

Publication number: DE102022113031A1
Application number: DE102022113031.2A
Authority: DE
Inventors: Damian Wojtyna; Jacek Lasak; Michal Szott
Original assignee: Faurecia Automotive GmbH
Current assignee: Faurecia Automotive GmbH
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2023-11-30
Also published as: CN117104101A; US20230382284A1

Abstract

Ein Verfahren zum Betätigen von wenigstens einem Fluidaktuator in einem Kraftfahrzeugsitzsystem weist einen Kraftfahrzeugsitz und ein pneumatisches System zur Betätigung einer Sitzfunktion, nämlich einer Sitzmassagefunktion oder Sitzverstellfunktionen auf. Das pneumatische System umfasst eine Pumpe und den in dem Kraftfahrzeugsitz untergebrachten wenigstens einen Fluidaktuator. Der Motor der Pumpe ist ein Elektromotor, der über ein PWM-Signal gesteuert wird. Die Pumpe ist dazu eingerichtet, den wenigstens einen Fluidaktuator innerhalb einer Befüllphase mit Fluid zu befüllen. Das pneumatische System ist weiter dazu eingerichtet, Fluid aus einem mit Fluid befüllten Fluidaktuator in einer Entleerungsphase abzuziehen. Der wenigstens eine Fluidaktuator oder eine Mehrzahl Fluidaktuatoren durchläuft/durchlaufen zeitlich nacheinander eine Mehrzahl Befüllphasen und Entleerungsphasen. Dabei ist der Tastgrad des an dem Elektromotor der Pumpe anliegenden PWM-Signals während einer Befüllphase auf ein Arbeitsniveau eingestellt und wird zwischen den Befüllphasen auf ein gegenüber dem Arbeitsniveau niedrigeres Niveau abgesenkt. Das niedrigere Niveau ist so bemessen, dass der Rotor des Elektromotors der Pumpe noch drehen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen von wenigstens einem Fluidaktuator in einem Kraftfahrzeugsitzsystem.
Bei einem Kraftfahrzeugsitzsystem werden zur Komforteinstellung bzw. zur Realisierung einer Massagefunktion in der Regel Fluidaktuatoren verwendet, die meistens durch fluidbefüllbbare Blasen realisiert werden. Gerade bei Massagefunktionen wird ein pneumatisches System eingesetzt, welches die Fluidaktuatoren periodisch mit Fluid, in der Regel Luft, befüllt und den Fluidaktuator auch wieder zumindest teilweise entleert. Üblicherweise wird eine Mehrzahl solcher Fluidaktuatoren über ein gemeinsames Leitungssystem mit Fluid beschickt. Dazu dient in der Regel eine Pumpe, die über einen Elektromotor betrieben wird. Oftmals werden solche Elektromotoren über PWM-Signale (Pulsweitenmodulationssignale) angesteuert, um eine bestimmte Motordrehzahl vorzugeben.
Ein typischer zeitlicher Verlauf des Fülldrucks p im Fluidaktuator ist beispielhaft in 1 wiedergegeben. In dem oberen Diagramm sind für drei hintereinander befüllte Fluidaktuatoren B₁ bis B₃ der Druckverlauf innerhalb des jeweiligen Fluidaktuators als Funktion der Zeit t (durchgezogene Linie) sowie die Stromaufnahme I des Elektromotors der verwendeten Pumpe als Funktion der Zeit t (gestrichelte Linie) aufgetragen. Man erkennt, dass der Druck p in jeder der Blasen B₁ bis B₃ zunächst ansteigt (entspricht der Befüllphase) und anschließend wieder abfällt (entspricht einer Entleerungsphase). Man erkennt auch, dass der Pumpenstrom I beim Einschalten der Pumpe eine Stromspitze I_Ein erreicht und beim Ausschalten der Pumpe wieder auf 0 abfällt. In dem unteren Diagramm in 1 ist der PWM-Tastgrad als Funktion der Zeit t aufgetragen. Im vorliegenden Fall wird die an der Pumpe anliegende Spannung entsprechend variiert und während der Einschaltphase auf einem Arbeitsniveau V_A gehalten. Während dieser Zeit wird der Elektromotor der Pumpe mit Strom versorgt. Die oben genannte Stromspitze wird bei jedem (weiteren) Einschalten der Pumpe erreicht. Dieser Einschaltstrom I_Ein liegt deutlich über dem erforderlichen Arbeitsstrom des Elektromotors und führt dazu, dass bei vielen Einschaltzyklen (drei hiervon sind exemplarisch in 1 gezeigt) die Lebensdauer der Pumpe beeinträchtigt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betätigen von wenigstens einem Fluidaktuator in einem Kraftfahrzeugsitzsystem zu schaffen, mit welchem die Lebensdauer der eingesetzten Pumpe verlängert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betätigen von wenigstens einem Fluidaktuator in einem Kraftfahrzeugsitzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betätigen von wenigstens einem Fluidaktuator in einem Kraftfahrzeugsitzsystem vorgeschlagen, wobei das Kraftfahrzeugsitzsystem einen Kraftfahrzeugsitz und ein pneumatisches System zur Betätigung einer Sitzfunktion, nämlich einer Sitzmassagefunktion oder Sitzverstellfunktionen, aufweist. Das pneumatische System umfasst dabei eine Pumpe und den in dem Kraftfahrzeugsitz untergebrachten wenigstens einen Fluidaktuator. Der Motor der Pumpe ist ein Elektromotor, der über ein PWM-Signal gesteuert wird. Die Pumpe ist dazu eingerichtet, den wenigstens einen Fluidaktuator innerhalb einer Befüllphase mit Fluid zu befüllen. Weiter ist das pneumatische System dazu eingerichtet, Fluid aus einem mit Fluid befüllten Fluidaktuator in einer Entleerungsphase abzuziehen. Der wenigstens eine Fluidaktuator oder eine Mehrzahl Fluidaktuatoren durchläuft/durchlaufen zeitlich nacheinander eine Mehrzahl Befüllphasen und Entleerungsphasen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren, wird der Tastgrad des an dem Elektromotor der Pumpe anliegenden PWM-Signals während einer Befüllphase auf ein Arbeitsniveau eingestellt. Zwischen den Befüllphasen wird dieser Tastgrad auf ein gegenüber dem Arbeitsniveau niedrigeres Niveau abgesenkt. Dieses niedrigere Niveau ist dabei so bemessen, dass der Rotor des Elektromotors der Pumpe noch drehen kann.
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schaltet die Pumpe also nicht aus, sondern wird mit einem minimalen Tastgrad weiterbetrieben. Dadurch, dass die Pumpe nicht ausgeschaltet wird, entfallen bei weiteren Befüllphasen, d.h. beim Erhöhen des Tastgrades und damit der Stromaufnahme, die hohen Einschaltströme, sodass die Pumpe durch diese Betriebsart geschont wird. Anstelle der hohen Einschaltströme wird das Stromniveau lediglich auf einen Arbeitsstrom angehoben, der unterhalb des Einschaltstroms liegt und ausreicht, den Befüllvorgang durchführen zu können. Die Pumpe bleibt also während der Dauer beispielsweise eines Massageprogramms dauerhaft eingeschaltet.
Bevorzugt ist der wenigstens eine Fluidaktuator eine fluidbefüllbare, flexible Blase. Als Fluid wird vorteilhafterweise Luft eingesetzt. Als PWM-Signal wird bevorzugt ein Spannungssignal verwendet. Durch Variieren der Spannung wird die Stromaufnahme am Elektromotor der Pumpe verändert.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Pumpe über eine Leitung mit dem wenigstens einen Fluidaktuator oder einer Mehrzahl Fluidaktuatoren strömungstechnisch verbunden ist. An die Leitung ist dabei auch ein Entlüftungsventil angeschlossen. Da die Pumpe während des gesamten Betriebsvorgangs eingeschaltet bleibt, kann über dieses Entlüftungsventil der Druck im System verringert werden, sodass auch bei geringerem Tastgrad der Pumpe das pneumatische System nicht mit Überdruck arbeitet. Beispielsweise kann das Entlüftungsventil geöffnet werden, wenn das PWM-Signal auf das niedrige Niveau abgesenkt ist.
Der Tastgrad des PWM-Signals kann auf seinem Arbeitsniveau prinzipiell beliebig festgelegt werden. Letztlich ist die Höhe des Tastgrad auf dem Arbeitsniveau von der gewünschten zeitlichen Dauer des Befüllvorgangs abhängig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Tastgrad auf dem Arbeitsniveau 90% - 100%, bevorzugt 100%.
Ebenso ist es abhängig von den konkreten Gegebenheiten, wie der Tastgrad des PWM-Signals auf dem niedrigeren Niveau einzustellen ist. Bevorzugt ist hier, dass der Tastgrad auf dem niedrigeren Niveau 30% - 40%, bevorzugt 40% beträgt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Tastgrad so einzustellen, dass die maximale Stromaufnahme bzw. der maximale Arbeitsstrom des Elektromotors bestimmte Werte nicht überschreitet. Vorteilhafterweise ist beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der maximale Arbeitsstrom des Elektromotors der Pumpe 0,9 A oder weniger, bevorzugt 0,8 A oder weniger, beträgt. Natürlich muss dieser Wert größer als 0 sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der 2 und 3 näher erläutert.

1 - zeigt einen typischen zeitlichen Druck- und Stromverlauf bei pneumatischen Systemen nach dem Stand der Technik,
2 - zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild eines pneumatischen Systems als Teil eines Kraftfahrzeugsitzsystems, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann,
3 - zeigt einen typischen zeitlichen Druck- und Stromverlauf bei einen erfindungsgemäßen System mit den Komponenten aus 2.

Das in 2 dargestellte pneumatische System ist Teil eines Kraftfahrzeugsitzsystem. Beispielhaft sind drei Fluidaktuatoren B₁ bis B₃ gezeigt, es versteht sich natürlich, dass ein solches pneumatische System gemäß der vorliegenden Erfindung auch mehr oder weniger solche Fluidaktuatoren aufweisen kann. Zu sehen ist ebenfalls eine Pumpe 1, die mit einem PWMgesteuerten Elektromotor betrieben wird. Die Pumpe 1 ist über eine gemeinsame Leitung 2 strömungstechnisch mit den Fluidaktuatoren B₁ bis B₃ verbunden. Am Ende der gemeinsamen Leitung 2 findet sich ein Entlüftungsventil 3, welches beispielsweise geschaltet werden kann, wenn die gemeinsame Leitung 2 sich auf einen Überdruckniveau befindet, wenn die Pumpe 1 läuft, die Befüllventile 10, 20, 30 der Fluidaktuatoren aber, wie in dem Beispiel der 2 gezeigt, geschlossen sind. Die Ventile 11, 21, 31 sind Entlüftungsventile, mit denen sich die jeweiligen Fluidaktuatoren B₁ bis B₃ individuell entleeren lassen.
Mit Blick auf 3 wird nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren kurz erläutert. Die Abbildung ist ähnlich gehalten wie die Abbildung zum Verfahren gemäß dem Stand der Technik. Insofern wird ergänzend auf die Beschreibung zu 1 verwiesen. Auch hier werden die beispielhaften drei Fluidaktuatoren B₁ bis B₃ zeitlich nacheinander befüllt und entleert.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der Tastgrad des PWM-Signals in der Entleerungsphase nicht auf Null abgesenkt, sondern auf einem im Gegensatz zum Arbeitsniveau V_A abgesenkten oder niedrigeren Niveau V_min gehalten. Betrachtet man den Stromverlauf, so wird in der ersten Befüllphase des ersten Fluidaktuators B₁ ebenfalls der Einschaltstrom I_Ein erreicht. Allerdings nur einmalig, nämlich zu Beginn des Verstell- oder Massagezyklus. Nach jedem Befüllvorgang wird hier beispielhaft der Tastgrad von 100% (V_A) auf 30% (V_min) abgesenkt. Andere Tastgrade als die hier gezeigten können ebenso verwendet werden. Durch das Absenken des Tastgrades auf das niedrigere Niveau V_min fließt nach wie vor ein Strom I_min durch den Elektromotor der Pumpe. Bei der nächsten Befüllphase wird der Tastgrad vom niedrigere Niveau V_min wieder auf das Arbeitsniveau V_A angehoben, dabei wird auch die Stromaufnahme I vorübergehend lediglich bis auf einen maximalen Arbeitsstrom I_A < I_Ein erhöht und sinkt dann wieder, bevorzugt noch während der Befüllphase, auf I_min ab. Auf diese Weise bleibt die Pumpe stets eingeschaltet und der Rotor des Pumpenmotors kann noch drehen.
Da aber anders als beim Stand der Technik (vergleiche 1) auch der Arbeitsstrom der Pumpe das Niveau des Einschaltstroms I_Ein erreicht, wird der Pumpenmotor geschont und dessen Lebensdauer verbessert.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass keine neuen Bauteile eingebaut werden müssen, sondern bestehende Pumpen lediglich durch einen modifizierten Betrieb eine längere Lebensdauer erhalten. Zudem ist es bei der Auslegung von neuen Systemen möglich, auch mit kostentechnisch günstigeren Pumpen Anforderungen an eine gewünschte Lebensdauer zu erfüllen.

Claims

Verfahren zum Betätigen von wenigstens einem Fluidaktuator (B₁-B₃) in einem Kraftfahrzeugsitzsystem, welches einen Kraftfahrzeugsitz und ein pneumatisches System zur Betätigung einer Sitzfunktion, nämlich einer Sitzmassagefunktion oder Sitzverstellfunktionen, aufweist, wobei das pneumatische System eine Pumpe (1) und den in dem Kraftfahrzeugsitz untergebrachten wenigstens einen Fluidaktuator (B₁-B₃) umfasst, wobei der Motor der Pumpe (1) ein Elektromotor ist, der über ein PWM-Signal gesteuert wird und die Pumpe (1) dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Fluidaktuator (B₁-B₃) innerhalb einer Befüllphase mit Fluid zu befüllen, wobei das pneumatische System weiter dazu eingerichtet ist, Fluid aus einem mit Fluid befüllten Fluidaktuator (B₁-B₃) in einer Entleerungsphase abzuziehen, wobei der wenigstens eine Fluidaktuator (B₁-B₃) oder eine Mehrzahl Fluidaktuatoren (B₁-B₃) zeitlich nacheinander eine Mehrzahl Befüllphasen und Entleerungsphasen durchläuft/durchlaufen, wobei der Tastgrad des an dem Elektromotor der Pumpe (1) anliegenden PWM-Signals während einer Befüllphase auf ein Arbeitsniveau (V_A) eingestellt und zwischen den Befüllphasen auf ein gegenüber dem Arbeitsniveau (V_A) niedrigeres Niveau (V_min) abgesenkt wird, wobei das niedrigere Niveau (V_min) so bemessen ist, dass der Rotor des Elektromotors der Pumpe (1) noch drehen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidaktuator (B₁-B₃) eine fluidbefüllbare, flexible Blase ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Luft eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als PWM-Signal ein Spannungssignal verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) über eine Leitung (2) mit dem wenigstens einen Fluidaktuator (B₁-B₃) oder einer Mehrzahl Fluidaktuatoren (B₁-B₃) strömungstechnisch verbunden ist, wobei an die Leitung (2) auch ein Entlüftungsventil (3) angeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (3) geöffnet wird, wenn das PWM-Signal auf das niedrige Niveau (V_min) abgesenkt ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastgrad des PWM-Signals auf dem Arbeitsniveau (V_A) 90%-100%, bevorzugt 100%, beträgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastgrad des PWM-Signals auf dem niedrigeren Niveau (V_min) 30%-40%, bevorzugt 40%, beträgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Arbeitsstrom (I_A) des Elektromotors der Pumpe (1) 0,9 A oder weniger, bevorzugt 0,8 A, oder weniger beträgt.