DE102022212411A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (28) zur Bestimmung einer Drehzahl (55) eines Elektromotors (18) eines Kraftfahrzeugs (2). Eine elektrische Kenngröße (34) des Elektromotors (18), nämlich ein von dem Elektromotor (18) geführter elektrischer Strom oder eine an dem Elektromotor (18) anliegende elektrische Spannung, wird erfasst. Mehrmals wird jeweils ein Phasenwinkel (40) einer Sinusfunktion (42) in Abhängigkeit der erfassten elektrischen Kenngröße (34) zu unterschiedlichen Zeitpunkten (38) gewählt, wobei das Argument der Sinusfunktion (42) die Summe aus einer mit dem jeweiligen Zeitpunkt (38) multiplizierten Hilfsdrehzahl (44) und dem jeweiligen Phasenwinkel (40) ist. Eine zeitliche Änderung der gewählten Phasenwinkel (40) wird bestimmt, und anhand der zeitlichen Änderung wird die Drehzahl (52) bestimmt. Ferner betrifft die Erfindung einen elektromotorischen Verstellantrieb (16) eines Kraftfahrzeugs (2) sowie ein Computerprogrammprodukt (26).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung einen elektromotorischen Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs sowie ein Computerprogrammprodukt. Der elektromotorische Verstellantrieb ist vorzugsweise ein Heckklappenantrieb.
  • Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise einen oder mehrere Verstellantriebe auf, bei denen ein Verstellteil entlang eines Verstellwegs verbracht werden kann, der üblicherweise beidseitig mittels jeweils eines Anschlags begrenzt ist. Zur Erhöhung des Komforts sind die Verstellantriebe meist elektromotorische ausgestaltet und weisen folglich einen Elektromotor auf, mittels dessen das Verstellteil angetrieben ist. Dabei ist es erforderlich, zumindest dann die Bestromung des Elektromotors zu beenden, wenn das Verstellteil gegen den Anschlag verbracht wurde, da sich ansonsten eine übermäßige mechanische Spannung in dem elektromotorischen Verstellantrieb ausbildet, die zu einer Zerstörung führen könnte. Hierfür wird meist die mittels des Elektromotors aufgebrachte Kraft überwacht, und wenn diese einen Schwellwert überschreitet, wird der Elektromotor stillgesetzt, da davon auszugehen ist, dass das Verstellteil an dem Anschlag anliegt. Nachteilig hieran ist einerseits, dass sich dennoch, wenn auch verringerte, mechanische Spannungen in dem Verstellantrieb ausbilden, weswegen ein Verschleiß erhöht ist. Andererseits erfolgt auch ein Abschalten des Elektromotors, wenn eine Schwergängigkeit entlang des Verstellwegs vorliegt, beispielsweise aufgrund einer Verschmutzung oder eines Verschleißes, die nur mittels Aufbringens einer erhöhten Kraft überwunden werden kann. Somit ist es nicht mehr möglich, das Verstellteil entlang des vollständigen Verstellwegs zu verbringen.
  • Eine alternative Möglichkeit ist, die Position des Verstellteils entlang des Verstellwegs zu überwachen und den Elektromotor stillzusetzen, wenn das Verstellteil am Ende des Verstellwegs angekommen ist. Hierbei ist es auch möglich, das Verstellen bereits zu beenden, bevor das Verstellteil an dem Anschlag anliegt und noch einen vergleichsweise geringen Abstand zu diesem aufweist. Somit ist ein Ausbilden von mechanischen Spannungen vollständig vermieden.
  • Zum Erfassen der Position des Verstellteils ist ein entsprechender Sensor erforderlich, wobei meist ein Hall-Sensor verwendet wird, mittels dessen die Anzahl der Umdrehungen des Elektromotors sowie die Drehrichtung des Elektromotors, also die Drehzahl des Elektromotors, bestimmt wird. Aufgrund der mechanischen Kopplung zwischen dem Elektromotor und dem Verstellteil ist es möglich, die Position des Verstellteils entlang des Verstellwegs zu bestimmen. Jedoch sind aufgrund des zusätzlich erforderlichen Sensors Herstellungskosten erhöht.
  • Eine alternative Ausgestaltungsform sieht vor, den Motorstrom auf das Vorhandensein von Rippeln zu analysieren. Diese entstehen bei einem Umschalten der Bestromung der elektrischen Spulen des Elektromotors. Somit korrespondiert das Auftreten der Rippel zu bestimmten Positionen des Rotors zu dem Stator des Elektromotors, weswegen anhand dieser die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors bestimmt werden kann. Anhand der Bestromungsrichtung ist eine Drehrichtung des Elektromotors bestimmbar. Der Motorstrom wird hierbei üblicherweise erfasst, um den Elektromotor während des Betriebs auf eine bestimmte Vorgabe zu regeln, wie eine aufzubringende Kraft. Somit sind keine zusätzlichen Herstellungskosten vorhanden.
  • Zum Bestimmen des Vorliegens eines der Rippel wird der Motorstrom mit einem Schwellwert verglichen. Dabei wird bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts, oder falls eine Änderung des Motorstrom größer als ein bestimmter Schwellwert ist, ein derartiger Rippel erkannt. Der Motorstrom und infolgedessen auch die Schwellwerte sind jedoch abhängig von der mittels des Elektromotors aufgebrachten Kraft und somit auch der Leistung. Falls somit der Elektromotor mit einer vergleichsweise geringen Leistung betrieben wird, ist es möglich, dass bei den weiterhin verwendeten Schwellwerten die einzelnen Rippel nicht mehr korrekt erfasst werden. Falls das Verstellteil manuell verstellt wird, wird in dem Elektromotor eine elektrische Spannung induziert, die zu einem elektrischen Stromfluss durch den Elektromotor, also dem Motorstrom, führt. Auch dieser weist prinzipiell die einzelnen Rippel auf. Die dabei entstehende Motorstrom ist jedoch vergleichsweise gering, sodass auch hier die Rippel nicht korrekt erfasst werden. Infolgedessen ist bei Vorliegen dieser Gegebenheiten die Position des Verstellteils bei einem nachfolgenden Betrieb des Elektromotors nicht mehr korrekt feststellbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs sowie einen besonders geeigneten elektromotorischen Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs als auch ein besonders geeignetes Computerprogrammprodukt anzugeben, wobei vorteilhafterweise eine Sicherheit und/oder eine Genauigkeit erhöht sind, und wobei zweckmäßigerweise Herstellungskosten, ein Gewicht und/oder Herstellungskosten reduziert sind.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des elektromotorischen Verstellantriebs durch die Merkmale des Anspruchs 9 und hinsichtlich des Computerprogrammprodukts durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Das Verfahren dient der Bestimmung einer Drehzahl eines Elektromotors 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 zum Beispiel 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 Elektromotor ist beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) oder besonders bevorzugt ein bürstenbehafteter Kommutatormotor. Der Elektromotor weist insbesondere einen Rotor auf, der drehbar bezüglich eines Stators des Elektromotors gelagert ist. Der Rotor und der Stator weisen jeweils Magneten auf, wobei einem davon vorzugsweise Permanentmagneten und dem anderen Elektromagneten als jeweilige Magneten zugeordnet sind. Mittels Bestromens der Elektromagneten wird vorzugsweise ein drehendes Magnetfeld erstellt, mittels dessen insbesondere der Rotor in eine Drehbewegung bezüglich des Stators versetzt wird. Vorzugsweise ist der Elektromotor hardwaresensorlos oder weist zumindest keinen Hall-Sensor auf.
  • Der Elektromotor ist im bestimmungsgemäßen Zustand ein Bestandteil des Kraftfahrzeugs und hierfür geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Beispielsweise ist der Elektromotor ein Bestandteil eines Hauptantriebs des Kraftfahrzeugs, mittels dessen somit bei Betrieb ein Vortrieb des Kraftfahrzeugs erstellt wird. Alternativ hierzu ist der Elektromotor ein Bestandteil eines Nebenaggregats des Kraftfahrzeugs, wobei das Nebenaggregat zumindest nicht direkt dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs dient. Insbesondere ist das Nebenaggregat ein elektromotorischer Verstellantrieb. Der elektromotorische Verstellantrieb weist ein mittels des Elektromotors, insbesondere entlang eines Verstellwegs, angetriebenes Verstellteil auf. Somit ist es möglich, mittels Bestromung des Elektromotors das Verstellteil entlang des Verstellwegs zu bewegen, wobei der Verstellweg vorzugsweise beidseitig mittels jeweils eines Anschlags begrenzt ist, sodass das Verstellteil zwischen den beiden Anschlägen bewegt werden kann.
  • Beispielsweise ist der Verstellweg geradlinig, gebogen oder eine Kombination hieraus. Vorzugsweise umfasst der Verstellantrieb eine Führung, mittels derer das Verstellteil geführt und somit der Verstellweg vorgegeben ist. Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Elektromotor und dem Verstellteil eine oder mehrere weitere mechanische Bauteile des elektromotorischen Verstellantriebs, der auch lediglich als Verstellantrieb bezeichnet ist, angeordnet, wie insbesondere ein längenveränderliches Bauteil, beispielsweise eine Spindel. Alternativ oder in Kombination hierzu ist eine Seiltrommel zwischen diesen angeordnet. Vorzugsweise umfasst der elektromotorische Verstellantrieb ein Getriebe, wie ein Schneckenradgetriebe. Das Getriebe ist mittels des Elektromotors angetrieben, vorzugsweise direkt. Mittels des Getriebes wiederum sind weitere Bauteil des Verstellantriebs angetrieben, wie das längenveränderliche Bauteil, das zum Beispiel an dem Verstellteil befestigt ist.
  • Beispielsweise ist das Getriebe selbsthemmend ausgestaltet, sodass lediglich eine Krafteinwirkung von Seiten des Elektromotors zu einer Drehung führt. Folglich ist ein Bewegen des Verstellteils lediglich bei einer Bestromung des Elektromotors möglich. Besonders bevorzugt ist das Getriebe nicht selbsthemmend ausgestaltet, sodass eine Krafteinwirkung auf das Verstellteil beispielsweise zu einer Drehung des Elektromotors führt. Somit ist einerseits ein manuelles oder ein sonstiges Verstellen des Verstellteils möglich, weswegen ein Komfort erhöht ist. Andererseits ist auf diese Weise eine Konstruktion vereinfacht und Herstellungskosten sowie ein Geweicht verringert. Auch ist es somit ein Wirkungsgrad des elektromotorischen Verstellantriebs erhöht.
  • Beispielsweise ist das Verstellteil eine Fensterscheibe oder ein Schiebedach. Somit ist der elektromotorische Verstellantrieb ein elektromotorischer/ elektromotorisch betätigter Fensterheber oder ein elektromotorisches / elektromotorisch betätigtes Schiebedach, also ein elektrischer Fensterheber bzw. elektrisches Schiebedach. Alternativ hierzu ist das Verstellteil beispielsweise ein vollständiger Sitz oder ein Teil eines Sitzes, wie eine Rückenlehne oder eine Sitzfläche, die bei Bestromung des Elektromotors beispielsweise jeweils verschwenkt und/oder transversal, verbracht werden. Besonders bevorzugt jedoch ist der elektromotorische Verstellantrieb ein Klappenantrieb, und das Verstellteil ist eine Klappe. Mittels dieser ist hierbei insbesondere eine Öffnung einer Karosserie des Kraftfahrzeugs abdeckbar. Beispielsweise handelt es sich bei der Klappe um eine Türe, wie eine Seitentüre. Diese ist hierbei beispielsweise schwenkbeweglich an der Karosserie befestigt oder alternativ hierzu längsbeweglich, sodass die Seitentüre eine Schiebetür ist. Besonders bevorzugt jedoch handelt es sich bei der Klappe um eine Heckklappe oder eine Motorhaube, wie einen sogenannten „Frunk“.
  • Das Verfahren dient der Bestimmung der Drehzahl des Elektromotors, also insbesondere einer Drehgeschwindigkeit des Elektromotors, wenn dieser rotiert. Hierbei ist es möglich, dass der Elektromotor beispielsweise aufgrund einer externen Krafteinwirkung, die beispielsweise auf das mechanisch mit dem Elektromotor gekoppelte Verstellteil wirkt, gedreht wird. Alternativ oder in Kombination hierzu ist es möglich, die Drehzahl des Elektromotors zu bestimmen, wenn dieser bestromt wird, also wenn an diesen insbesondere eine elektrische Spannung angelegt wird, sodass mittels dessen mechanische Arbeit verrichtet wird.
  • Das Verfahren sieht vor, dass eine elektrische Kenngröße des Elektromotors erfasst wird. Insbesondere wird die elektrische Kenngröße gemessen, sodass diese einem Messwert entspricht, oder die elektrische Kenngröße ist vorzugsweise aus einem Messwert abgeleitet. Vorzugsweise wird ein zeitlicher Verlauf der elektrischen Kenngröße erfasst. Die elektrischen Kenngröße, die im Weiteren auch lediglich als Kenngröße bezeichnet wird, ist beispielsweise analog oder digital ausgestaltet.
  • Als elektrische Kenngröße wird in einer Ausführungsform ein von dem Elektromotor geführter elektrischer Strom, also insbesondere ein Motorstrom, herangezogen. Mit anderen Worten wird der elektrische Strom gemessen, und der Messwert wird insbesondere als Kenngröße verwendet. Insbesondere wird der elektrische Strom mittels eines Messwiderstands, eines sogenannten Shunts, gemessen. Der elektrische Strom wird insbesondere als Kenngröße verwendet, wenn zum Betrieb des Elektromotors an diesen eine elektrischen Spannung angelegt wird, oder wenn auf den Elektromotor eine externe Kraft ausgeübt wird, sodass dieser generatorisch betrieben wird. In einer Alternative wird als Kenngröße eine an dem Elektromotor anliegende elektrische Spannung, insbesondere eine Motorspannung, herangezogen. Dies erfolgt insbesondere, wenn der Elektromotor auf einen bestimmten elektrischen Strom geregelt oder gesteuert wird, und/oder wenn von diesem ein konstanter elektrischer Strom geführt wird.
  • In einem weiteren Arbeitsschritt wird ein Phasenwinkel einer Sinusfunktion in Abhängigkeit der erfassten elektrischen Kenngröße zu einem bestimmten Zeitpunkt gewählt. Bevorzugt wird der Phasenwinkel derart gewählt, dass die Sinusfunktion der elektrischen Kenngröße zu dem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Das Argument der Sinusfunktion ist die Summe aus einer mit dem bestimmten Zeitpunkt multiplizierten Hilfsdrehzahl und dem jeweiligen Phasenwinkel. Mit anderen Worten ist die Sinusfunktion abhängig von dem jeweiligen Zeitpunkt dem Phasenwinkel. Mit nochmals anderen Worten wird für den bestimmten Zeitpunkt die vorherrschende Kenngröße bestimmt und hieraus insbesondere der korrespondierende Phasenwinkel abgeleitet und folglich gewählt.
  • Geeigneterweise wird der Phasenwinkel derart gewählt, dass die Sinusfunktion der Kenngröße zu dem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Vorzugsweise erfolgt vor Wählen des Phasenwinkels eine Normierung der Kenngröße, und/oder der Sinusfunktion ist eine Amplitude zugeordnet, die beispielsweise angepasst oder konstant ist. Beispielsweise werden zum Wählen des Phasenphasenwinkels mehrere Zeitpunkte, wie 2, 3 oder mehr Zeitpunkte, verwendet, sodass insbesondere ein überbestimmtes Gleichungssystem vorliegt. Besonders bevorzugt jedoch wird lediglich ein einziger Zeitpunkt herangezogen, weswegen eineindeutige Lösung existiert, und weswegen ein Zeitaufwand verringert ist.
  • Für unterschiedliche Zeitpunkte wird jeweils ein Phasenwinkel gewählt, sodass jeweils ein Phasenwinkel der Sinusfunktion in Abhängigkeit der erfassten elektrischen Kenngröße zu unterschiedlichen Zeitpunkten gewählt wird. Dabei ist das Argument der Sinusfunktion abhängig von dem jeweiligen Zeitpunkt und dem jeweiligen Phasenwinkel, wobei die Hilfsdrehzahl zweckmäßigerweise konstant gewählt wird, also konstant gehalten wird. Insbesondere werden somit zumindest zwei Phasenwinkel oder mehr Phasenwinkel gewählt, wobei dabei zweckmäßigerweise die Hilfsdrehzahl konstant ist.
  • In einem weiteren Arbeitsschritt wird eine zeitliche Änderung der gewählten Phasenwinkel bestimmt. Beispielsweise wird hierbei die zeitliche Änderung zwischen jeweils zeitlich nachfolgende Phasenwinkeln bestimmt. Insbesondere wird eine zeitliche Ableitung der Phasenwinkel ermittelt. Alternativ hierzu ist die Zuordnung der Zeitpunkte für die zeitliche Änderung beliebig, oder beispielsweise wird ausgehend von dem ersten bestimmten Phasenwinkel die zeitliche Änderung der jeweils verbleibenden Phasenwinkel bestimmt. In einem weiteren Arbeitsschritt wird anhand der zeitlichen Änderung die Drehzahl bestimmt.
  • Aufgrund des Verfahrens wird zunächst der Phasenwinkel bestimmt, der unabhängig von dem absoluten Wert der jeweiligen Kenngröße ist. Somit ist das Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl unabhängig von der mittels des Elektromotors aufgebrachten Leistung sowie davon, ob der Elektromotor aufgrund einer extern aufgebrachten Kraft oder aufgrund einer Bestromung bewegt wird. Da zudem die zeitliche Änderung des Phasenwinkels, also die Ableitung, verwendet wird, ist Abhängigkeit von der tatsächlichen Höhe der Kenngröße weiter reduziert. Infolgedessen ist eine Genauigkeit bei der Bestimmung der Drehzahl erhöht. Auch ist in beiden Verwendungsfällen die Drehzahl jeweils mittels des gleichen Algorithmus bestimmbar und wird vorzugsweise bestimmt, sodass eine Wartung vereinfacht ist. Auch ist die Wahrscheinlichkeit von Fehlfunktionen reduziert, weswegen eine Sicherheit erhöht ist. Insbesondere wird anhand der Drehzahl die Position eines mittels des Elektromotors angetriebenen Bauteils bestimmt, wie beispielsweise des Verstellteils. Infolgedessen ist es möglich, hierauf basierende bestimmte Funktionen auszuführen, wobei dies stets an der tatsächlichen Position des Verstellteils erfolgt. Infolgedessen ist eine Sicherheit erhöht. Dabei ist es nicht erforderlich, einen zusätzlichen Hardwaresensor vorzusehen, weswegen ein Gewicht und Herstellungskosten reduziert sind.
  • Sofern der Elektromotor ein Bestandteil des elektromotorischen Verstellantriebs ist, wird anhand der bestimmten Drehzahl zweckmäßigerweise die Position des Verstellteils ermittelt. Insbesondere wird dabei das Verstellteil an eine bestimmte Position verbracht, wobei die aktuelle Position des Verstellteils anhand der bestimmten Drehzahl des Elektromotors ermittelt wird. Alternativ oder in Kombination hierzu wird die bestimmte Drehzahl zum Ermitteln eines Einklemmfalls herangezogen. Dieser liegt vor, wenn das Verstellteil gegen ein Objekt, insbesondere eine Extremität eines Nutzers, verbracht wird, was zu einer Reduzierung der Drehzahl führt. In diesem Fall wird insbesondere der Elektromotor stillgesetzt, sofern dieser bestromt wird.
  • Beispielsweise wird lediglich dieses Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl des Elektromotors herangezogen. Alternativ hierzu sind noch weitere Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl vorhanden, die beispielsweise bei unterschiedlichen Drehzahlen verwendet werden, sodass das oben genannte Verfahren beispielsweise lediglich bei einem Langsam- oder Schnelllauf des Elektromotors verwendet wird, wohingegen ein anderes Verfahren bei einem anderen Zustand des Kraftfahrzeugs Verwendung findet. Alternativ hierzu wird ein oder mehrere weitere Verfahren parallel ausgeführt, und anhand dieser erfolgt beispielsweise eine gegenseitige Plausibilisierung. In einer weiteren Alternative hierzu wird aus den mittels der unterschiedlichen Verfahren bestimmten Drehzahlen ein Mittelwert gebildet, wobei die mittels der unterschiedlichen Verfahren bestimmten Drehzahl beispielwese gleich oder unterschiedlich gewichtet sind. Insbesondere wird bei einem der weiteren Verfahren die Drehzahl anhand von Rippeln bestimmt, die zum Beispiel in der Kenngröße vorliegen. Die Rippel treten dabei auf, wenn der Rotor des Elektromotors sich in einer bestimmten Stellung bezüglich des Stators befindet. Der zeitliche Verlauf der Kenngröße wird mit einem Schwellwert verglichen. Wenn die Kenngröße den Schwellwert überschreitet, ist insbesondere einer der Rippel erkannt. Alternativ oder in Kombination hierzu wird beispielsweise eine Änderung der Kenngröße bestimmt, und wenn diese größer als ein (anderer) Schwellwert ist, ist insbesondere einer der Rippel erkannt. In einer weiteren Alternative wird bei einem der weiteren Verfahren die Drehzahl mittels eines Motormodells bestimmt, wofür zum Beispiel die Kenngröße sowie weitere Parameter des Elektromotors verwendet werden. Als Eingangsgrößen des Motormodells werden vorzugsweise der von dem Elektromotor geführte elektrische Strom, die an dem Elektromotor anliegende elektrische Spannung und/oder Parameter des mechanischen/elektrischen Aufbaus des Elektromotors verwendet.
  • Beispielsweise ist der Abstand zwischen den Zeitpunkt beliebig. Besonders bevorzugt jedoch ist zwischen den Zeitpunkten jeweils eine konstante Zeitspanne.
  • Somit ist es möglich, die elektrische Kenngröße abzutasten und die jeweiligen abgetasteten Werte zum Wählen des jeweiligen Phasenwinkels zu verwenden. Auch ist auf diese Weise ein Ermitteln der zeitlichen Änderung, insbesondere der zeitlichen Ableitung, vereinfacht. Zweckmäßigerweise ist die konstante Zeitspanne zwischen 10 µs und 100 µs, vorzugsweise zwischen 20 µs und 80 µs und insbesondere gleich 50 µs. Auf diese Weise ist ein Aufwand vergleichsweise gering, wobei dennoch die Drehzahl vergleichsweise aktuell vorliegt.
  • Besonders bevorzugt wird zum Erstellen der bestimmten Drehzahl das Produkt aus der zeitlichen Änderung und einer Konstanten verwendet. Die Konstante ist dabei beispielsweise anhand eines theoretischen Models ermittelt oder beispielsweise unabhängig von dem jeweiligen Elektromotor. Besonders bevorzugt wird für den jeweiligen Elektromotor oder zumindest den bestimmten Typ von Elektromotor die jeweilige Konstante bei Fertigung bestimmt, insbesondere auf einem Prüfstand.
  • Beispielsweise wird das Produkt aus der zeitlichen Änderung und der Konstanten als die Drehzahl verwendet. Besonders bevorzugt jedoch wird hierzu die verwendete Hilfsdrehzahl addiert. Falls die Drehzahl im Wesentlichen der Hilfsdrehzahl entspricht, ist die Änderung der Phasenwinkel im Wesentlichen gleich 0 („Null“), sodass die Hilfsdrehzahl der Drehzahl entspricht. Falls jedoch die Änderung vergleichsweise groß ist, ist die Hilfsdrehzahl vergleichsweise weit von der Drehzahl entfernt, was durch die Multiplikation der Änderung mit der Konstanten und Addition zu der Hilfsdrehzahl zumindest teilweise kompensiert wird.
  • Beispielsweise wird lediglich einmalig die zeitliche Änderung bestimmt, und diese wird zum Bestimmen der Drehzahl herangezogen. Besonders bevorzugt wird jedoch werden mehrere zeitliche Änderungen bestimmt. Aus diesen wird zweckmäßigerweise der Mittelwert gebildet und dieser zum Bestimmen der Drehzahl herangezogen. Insbesondere wird der arithmetische Mittelwert verwendet. Alternativ hierzu erfolgt eine unterschiedliche Gewichtung, insbesondere in Abhängigkeit der Zeitpunkte der jeweiligen zeitlichen Änderungen. Somit werden etwaige Artefakte kompensiert, was eine Genauigkeit bei der Bestimmung der Drehzahl erhöht.
  • Beispielsweise werden 4, 5, 6 oder mehr derartige zeitliche Änderungen verwendet und hieraus zum Beispiel der jeweilige Mittelwert. Bevorzugt ist die Anzahl der verwendeten zeitlichen Änderungen gleich 2 oder 3, sodass der Phasenwinkel dreimal oder bzw. viermal gewählt wird. Somit ist ein zusätzlicher Aufwand begrenzt. Zweckmäßigerweise wird der Mittelwert mit der Konstanten multipliziert und zu der Hilfsdrehzahl addiert, wobei das Ergebnis als die Drehzahl verwendet wird.
  • Besonders bevorzugt wird das Verfahren iterativ durchgeführt, sodass insbesondere für die Dauer des Drehens des Elektromotors dessen Drehzahl anhand des Verfahrens bestimmt wird. Beispielsweise wird hierbei stets die gleiche Hilfsdrehzahl verwendet. Besonders bevorzugt jedoch wird bei einem erneuten Wählen der Phasenwinkel die bereits bestimmte Drehzahl als Hilfsdrehzahl verwendet. Nachdem anhand dieser die Drehzahl bestimmt wurde, wird die dann aktuell vorliegende Drehzahl bei einer weiteren Durchführung des Verfahrens zweckmäßigerweise als neue Hilfsdrehzahl verwendet. Dabei wird vorzugsweise als Drehzahl jeweils die Summe aus der jeweils gültigen Hilfsdrehzahl und dem Produkt aus der jeweiligen zeitlichen Änderung und der Konstanten herangezogen. Aufgrund der jeweiligen Anpassungen Hilfsdrehzahl werden die vorhandenen Änderungen geringer, sodass insbesondere iterativ die Hilfsdrehzahl der Drehzahl angenähert wird. Falls sich die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors ändert, ergibt dies eine wieder vergrößerte Änderung des Phasenwinkels, was wiederum zu einer Änderung der Drehzahl führt.
  • Insbesondere wird bei erstmaligem Wählen des Phasenwinkels, die Hilfsdrehzahl auf eine weitere Konstante gesetzt, die insbesondere beliebig ist, und die beispielsweise 0 („Null“) oder 1 („eins“) beträgt. Besonders bevorzugt jedoch wird bei erstmaligem Wählen des Phasenwinkels die Hilfsdrehzahl anhand eines Motormodells bestimmt. Dies wird insbesondere durchgeführt, wenn der Elektromotor bestromt wird. Hierbei wird insbesondere die an dem Elektromotor anliegende elektrische Spannung sowie der von dem Elektromotor geführter elektrische Strom zum Ermitteln der Hilfsdrehzahl anhand des Motormodells verwendet, wobei insbesondere mechanische und/oder elektrische Konstruktionsmerkmale als Eingangsgrößen oder Parameter des Motormodels verwendet werden.
  • Beispielsweise werden die Phasenwinkel analytisch bestimmt, wofür insbesondere der Arcus-Sinus verwendet wird. Besonders bevorzugt jedoch werden die Phasenwinkel jeweils mittels eines Minimierungsalgorithmus gewählt, insbesondere einem LMS-(„least mean square“)Algorithmus. Bei den Minimierungsalgorithmus wird insbesondere die Kenngröße von der Sinusfunktion abgezogen und von der Differenz das Quadrat verwendet. Der Phasenwinkel wird bei dem Minimierungsalgorithmus solange variiert, bis das Minimum gefunden wurde. Hierbei wird beispielsweise als Minimierungsalgorithmus ein Bergabsteiger-, Bergaufsteiger-, ein Newton- oder ein Simplexverfahren verwendet. Insbesondere wird der Startpunkt des Minimierungsalgorithmus anhand des etwaigen Motormodells vorgegeben. Vorzugsweise sind die Grenzen, zwischen denen das Minimum gesucht wird, vergleichsweise eng vorgegeben und insbesondere kleiner als 1°. Aufgrund der Verwendung des Minimierungsalgorithmus ist eine Genauigkeit vergleichsweise groß, wobei keine komplizierten Funktionen berechnet werden müssen. Auch ist beispielsweise das Ausbilden einer Singularität oder dergleichen vermieden. Somit ist eine Robustheit erhöht.
  • Beispielsweise entspricht die elektrische Kenngröße direkt dem jeweiligen Messwert. Bevorzugt jedoch wird die elektrische Kenngröße gefiltert, insbesondere bevor die jeweiligen Phasenwinkel gewählt werden. Die Phasenwinkel werden insbesondere anhand der gefilterten erfassten elektrischen Kenngröße gewählt. Zweckmäßigerweise wird ein Bandpassfilter oder zumindest ein Hochpassfilter verwendet, sodass insbesondere ein absoluter Wert des Kenngröße entfernt ist. Alternativ hierzu wird geeigneterweise bei der Wahl des Phasenwinkels ein etwaiger Offset der Sinusfunktion berücksichtigt. Besonders bevorzugt ist zudem ein Tiefpassfilter vorhanden, sodass insbesondere hochfrequente Störungen der Kenngröße entfernt werden, sodass diese nicht zu einer Verfälschung bei der Wahl des Phasenwinkels führen.
  • Der elektromotorische Verstellantrieb ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, und somit geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, in dieses eingebaut zu werden. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden und beispielsweise ein Lastkraftwagen (Lkw), Bus oder bevorzugt ein Personenkraftwagen (Pkw). Der elektromotorische Verstellantrieb weist einen Elektromotor auf, mittels dessen ein Verstellteil angetrieben ist, insbesondere entlang eines Verstellwegs. Der Verstellweg ist hierbei vorzugsweise mittels einer Führung des elektromotorischen Verstellantriebs vorgegeben und beispielsweise geradlinig, gebogen oder in sonstiger Art und Weise ausgestaltet. Der Elektromotor ist beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor oder vorzugsweise bürstenlos ausgestaltet. Insbesondere umfasst der elektromotorische Verstellantrieb mehrere Bauteile, die mechanisch zwischen dem Elektromotor und dem Verstellteil angeordnet sind, sodass eine Drehung des Elektromotors zu einer Bewegung des Verstellteils führt.
  • Beispielsweise ist das Verstellteil eine Fensterscheibe oder ein Schiebedach. Besonders bevorzugt jedoch ist das Verstellteil eine Klappe, die im Montagezustand insbesondere schwenkbeweglich an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angebunden ist, sodass diese bezüglich der Karosserie verschwenkt werden kann. Die Schwenkachse ist beispielsweise horizontal oder vertikal ausgerichtet. Mit anderen Worten handelt sich bei der Klappe insbesondere um eine Seitentür des Kraftfahrzeugs oder um eine Heckklappe, Motorhaube oder eine Abdeckung eines vorderen Staufachs. In einer weiteren Alternative ist die Klappe beispielsweise zumindest teilweise längsverschieblich an der Karosserie gelagert.
  • Bei Betrieb des elektromotorischen Verstellantriebs wird der Elektromotor rotiert. Dies erfolgt beispielsweise, da auf das Verstellteil eine externe Kraft ausgeübt wird, beispielsweise bei einer manuellen Verstellung des Verstellteils. Die externe Kraft wirkt über das Verstellteil auf den Elektromotor, sodass dieser rotiert wird. Dies führt insbesondere zur Induktion einer elektrischen Spannung, sodass sich ein elektrischer Strom ergibt. Alternativ hierzu erfolgt eine Bestromung des Elektromotors, sodass diese gedreht wird. Hierbei wird insbesondere eine bestimmte elektrische Spannung an den Elektromotor angelegt.
  • Der elektromotorische Verstellantrieb weist ein Steuergerät auf, mittels dessen die Drehzahl bestimmt wird. Hierfür ist das Steuergerät vorgesehen und eingerichtet. Beispielsweise werden mittels des Steuergeräts noch weitere Funktionen übernommen, insbesondere das Bestimmen der Position des Verstellteils und/oder das Bestimmen des Vorliegens eines Einklemmfalls. Vorzugsweise wird eine Position des Verstellteils anhand der Drehzahl des Elektromotors bestimmt, wofür zum Beispiel eine zeitliche Integration durchgeführt wird. Dabei wird bei Betrieb insbesondere das Verstellteil an eine bestimmte Position verbracht. Alternativ oder in Kombination hierzu wird die Drehzahl überwacht und daraus ein Einklemmfall abgeleitet, also der Fall, dass das Verstellteil gegen ein Objekt verbracht wird, und dieses mittels des Verstellteils eingeklemmt wird.
  • Zum Bestimmen der Drehzahl wird ein Verfahren durchgeführt, bei dem eine elektrische Kenngröße des Elektromotors, nämlich ein von dem Elektromotor geführter elektrischer Strom oder eine an dem Elektromotor anliegende elektrische Spannung, erfasst wird. Mehrmals wird jeweils ein Phasenwinkel einer Sinusfunktion in Abhängigkeit der erfassten elektrischen Kenngröße zu unterschiedlichen Zeitpunkten gewählt, wobei das Argument der Sinusfunktion die Summe aus einer mit dem jeweiligen Zeitpunkt multiplizierten Hilfsdrehzahl und dem jeweiligen Phasenwinkel ist. Eine zeitliche Änderung der gewählten Phasenwinkel wird bestimmt, und anhand der zeitlichen Änderung wird die Drehzahl bestimmt.
  • Zweckmäßigerweise weist der elektromotorische Verstellantrieb einen entsprechenden Stromsensor, wie einen Shunt, bzw. einen Sensor zum Messen der elektrischen Spannung auf. Vorzugsweise weist der elektromotorische Verstellantrieb, oder zumindest der Elektromotor, keine weiteren Sensoren auf, mittels derer eine Drehzahl und/oder Position eines Rotors bezüglich eines Stators des Elektromotors erfasst werden kann. Insbesondere jedoch ist kein Drehzahlsensor oder Positionssensor vorhanden, und der elektromotorische Verstellantrieb, zweckmäßigerweise der Elektromotor, ist hardwaresensorlos, vorzugsweise hallsensorlos.
  • 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.
  • Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen elektromotorischen Verstellantriebs. Die Erfindung betrifft ferner insbesondere ein Steuergerät. Das Steuergerät ist hierbei geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, das Verfahren durchzuführen.
  • Das Computerprogrammprodukt umfasst eine Anzahl an Befehlen, die bei der Ausführung des Programms (Computerprogrammprodukts) durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs durchzuführen. Bei dem Verfahren wird eine elektrische Kenngröße des Elektromotors erfasst, nämlich ein von dem Elektromotor geführter elektrischer Strom oder eine an dem Elektromotor anliegende elektrische Spannung. Mehrmals wird jeweils ein Phasenwinkel einer Sinusfunktion in Abhängigkeit der erfassten elektrischen Kenngröße zu unterschiedlichen Zeitpunkten gewählt wird, wobei das Argument der Sinusfunktion die Summe aus einer mit dem jeweiligen Zeitpunkt multiplizierten Hilfsdrehzahl und dem jeweiligen Phasenwinkel ist. Eine zeitliche Änderung der gewählten Phasenwinkel wird bestimmt, und anhand der zeitlichen Änderung wird die Drehzahl bestimmt.
  • Der Computer ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil eines Steuergeräts und beispielsweise mittels dessen 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, eine SD-Karte 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 dem Verfahren erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf den elektromotorischen Verstellantrieb / das Kraftfahrzeug / das Steuergerät / das Computerprogrammprodukt / das Speichermedium sowie untereinander zu übertragen und umgekehrt.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • 1 schematisch in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einem elektromotorischen Verstellantrieb,
    • 2 ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl eines Elektromotors des elektromotorischen Verstellantriebs, und
    • 3 den zeitlichen Verlauf einer Kenngröße.
  • 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 weist mehrere Räder 4 auf, mittels derer ein Kontakt zu einer nicht näher dargestellten Fahrbahn erfolgt. Die Räder 4 sind mittels eines Fahrwerks an einer Karosserie 6 angebunden. Die Karosserie 6 weist eine Öffnung 8 auf, die mittels einer Klappe 10 abdeckbar ist. Hierfür ist die Klappe 10 mittels eines Scharniers 12 angebunden. Die Klappe 10 bildet ein Verstellteil 14 eines elektromotorischen Verstellantriebs 16, der somit ein Klappenantrieb ist.
  • Der elektromotorische Verstellantrieb 16 weist eine karosserieseitig festgehaltenen Elektromotor 18 auf, der ein bürstenbehafteter Kommutatormotor ist. Mittels des Elektromotors 18 ist ein nicht näher dargestelltes Getriebe sowie eine Spindel angetrieben, die endseitig an dem Verstellteil 14 befestigt ist. Somit wird bei Bestromung des Elektromotors 18 das Verstellteil 14, also die Klappe 10, bezüglich der Karosserie 6 verschwenkt, also entlang eines Verstellwegs verbracht, wobei der Verstellweg mittels des Scharniers 12 vorgegeben ist. Der elektromotorische Verstellantrieb 16 weist keinen Hardwaresensor auf, mittels dessen eine aktuelle Position des Elektromotors 18, des Verstellteils 14 oder eine Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 18 bestimmbar ist. Insbesondere ist der elektromotorische Verstellantrieb 16 somit hallsensorlos.
  • Der elektromotorische Verstellantrieb 16 umfasst ein Steuergerät 20, das der Bestromung des Elektromotors 18 dient. Ferner weist der elektromotorische Verstellantrieb 16 einen nicht näher dargestellten Stromsensor, nämlich einen Shunt, auf mittels dessen ein von dem Elektromotor 18 geführter elektrische Strom gemessen werden kann. Alternativ oder in Kombination hierzu umfasst der elektromotorische Verstellantrieb 16 einen Sensor zum Messen der an dem Elektromotor 18 anliegenden elektrischen Spannung.
  • Das Steuergerät 20 weist einen Computer 22 in Form eines programmierbaren Mikroprozessors auf. Das Steuergerät 20 weist ferner ein Speichermedium in Form eines Speichers 24 auf, auf dem ein Computerprogrammprodukt 26 gespeichert ist. Das Computerprogramm 26 umfasst mehrere Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch den Computer 22 diesen veranlassen, ein in 2 dargestelltes Verfahren 28 zur Bestimmung einer Drehzahl des Elektromotors 18 auszuführen. Somit ist das Steuergerät 20 geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, das Verfahren 28 durchzuführen.
  • Anhand der bestimmten Drehzahl wird überprüft, ob die Klappe 10, also das Verstellteil 14, gegen ein Objekt verbracht wird. In diesem Fall sinkt die Drehzahl des Elektromotors 18 vergleichsweise stark ab, insbesondere sofern sich das Objekt zwischen der Klappe 10 und einer Kante der Karosserie 6 befindet. Alternativ oder in Kombination hierzu wird anhand der ermittelten Drehzahl die Position des Verstellteils 14 bestimmt, sodass dieses in eine bestimmte Position verbracht werden kann.
  • Das Verfahren 28 wird in einem ersten Arbeitsschritt 30 gestartet. Dabei wird der erste Arbeitsschritt 30 ausgeführt, wenn eine Drehung, also Rotation, des Elektromotors 18 erfolgt, beispielsweise da dieser bestromt wird, um das Verstellteil 14 eine bestimmte Position zu verbringen, wofür eine elektrische Spannung an den Elektromotor 8 angelegt wird. Alternativ hierzu wird die Drehung des Elektromotors 18 aufgrund eines manuellen Verstellens des Verstellteils 14 hervorgerufen, wobei aufgrund der dadurch bedingten Rotation eine elektrische Spannung in dem Elektromotor 18 induziert wird. Das Vorliegen einer Drehung des Elektromotors 18 wird insbesondere anhand der an dem Elektromotor 18 anliegenden elektrischen Spannung bestimmt. Alternativ hierzu wird der erste Arbeitsschritt 30 im Wesentlichen kontinuierlich ausgeführt, zumindest dann, wenn prinzipiell eine Bewegung des Verstellteils 14 möglich ist, also wenn die Klappe 10 insbesondere nicht mit der Karosserie 6 verriegelt ist.
  • In einem zweiten Arbeitsschritt 32 wird eine elektrische Kenngröße 34 erfasst, die im Weiteren auch lediglich als Kenngröße bezeichnet ist. Als elektrische Kenngröße 34 wird in einer Ausführungsform der von dem Elektromotor 18 geführte elektrische Strom herangezogen, insbesondere sofern für den Betrieb des Elektromotors 18 an diesen eine bestimmte elektrische Spannung angelegt wird. In einer Alternative hierzu wird als Kenngröße 34 die an dem Elektromotor 18 anliegende elektrische Spannung herangezogen. Unabhängig von der konkreten Verwendung der Kenngröße 34 weist diese in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 18, also dessen Drehzahl, einen im Wesentlichen sinusförmigen Verlauf auf, oder zumindest umfasst die Kenngröße 34 eine im Wesentlichen sinusförmige Komponente, die sich aufgrund von Rippeln oder dergleichen ergibt. Diese entstehen dabei insbesondere bei einem Umschalten der Bestromung zwischen zwei elektrischen Spulen des Elektromotors 18.
  • Die erfasste Kenngröße 34 wird gefiltert, wofür ein Bandpassfilter herangezogen wird. Dabei ist die Ausgestaltung des Bandpassfilters derart, dass im Wesentlichen die erwartete Drehzahl des Elektromotors 18 zuzüglich und abzüglich einer Toleranz von 20 % im Wesentlichen ungefiltert weiterverwendet wird. Die verbleibenden Anteile werden jedoch verringert oder vollständig entfernt. Die erwartete Drehzahl wird zweckmäßigerweise anhand eines Motormodels berechnet, wofür als Eingangsgrößen des Motormodells die an dem Elektromotor 18 anliegende elektrische Spannung sowie der von dem Elektromotor 18 geführte elektrische Strom verwendet werden. Diese Werte werden zweckmäßigerweise auch für die Regelung des Elektromotors 18 verwendet, sodass diese bereits vorliegen.
  • In einem sich anschließenden dritten Arbeitsschritt 36 wird zum unterschiedlichen Zeitpunkten 38 ein Phasenwinkel 40 einer Sinusfunktion 42 gewählt, die in 3 dargestellt sind. Dort ist auch der zeitliche Verlauf der elektrischen Kenngröße 34, nämlich dessen jeweilige Wert zu den Zeitpunkten 38, gezeigt. Die Sinusfunktion 42 weist jeweils als Argument die Summe aus einer mit dem jeweiligen Zeitpunkt 38 multiplizierten Hilfsdrehzahl 44 und dem jeweiligen Phasenwinkel 40 auf, und wird für jeden der Zeitpunkt 38 wird jeweils ein Phasenwinkel 40 gewählt, wobei die Hilfsdrehzahl 44 stets gleich ist. Die Zeitpunkte 38 liegen dabei jeweils eine konstante Zeitspanne 46 auseinander, die 50 µs beträgt.
  • Zum Wählen des jeweiligen Phasenwinkels 40 wird ein Minimierungsalgorithmus herangezogen. Mit anderen Worten wird der jeweilige Phasenwinkel 40 so lange variiert, bis eine Abweichung zwischen der jeweiligen Sinusfunktion 42 und der Kenngröße 34 zu dem jeweiligen Zeitpunkt 38 minimal und vorzugsweise 0 („Null“) ist. Bei dem dargestellten Beispiel wird für drei Zeitpunkt 38 jeweils der Phasenwinkel 40 bestimmt, sodass drei Phasenwinkel 40 bestimmt werden. Da die Hilfsdrehzahl 44 nicht der tatsächlichen Drehzahl des Elektromotors 18 entspricht, unterscheiden sich sämtliche die Phasenwinkel 40.Bei erstmaligem Durchführen des dritten Arbeitsschritts 36 wird die Hilfsdrehzahl 44 anhand des Motormodells bestimmt, wobei die an dem Elektromotor 18 anliegende elektrische Spannung sowie der mittels des Elektromotors 18 geführte elektrische Strom verwendet wird.
  • Zusammenfassend wird mehrmals jeweils einer der Phasenwinkel 40 der Sinusfunktion 42 in Abhängigkeit der erfassten elektrischen Kenngröße 34 zu unterschiedlichen Zeitpunkten 38 gewählt, wobei das Argument der Sinusfunktion 42 jeweils die Summe aus der mit dem jeweiligen Zeitpunkt 38 multiplizierten Hilfsdrehzahl 44 und dem jeweiligen Phasenwinkel 40 ist.
  • In einem sich anschließenden vierten Arbeitsschritt 48 wird mehrmals die zeitliche Änderung der Phasenwinkel 40 bestimmt. In dem dargestellten Beispiel wird anhand der drei gewählten Phasenwinkel 40 zwei zeitliche Änderungen bestimmt, wofür die Änderung von zu zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitpunkten 38 bestimmten Phasenwinkel 40 verwendet werden. Mit anderen Worten wird die zeitliche Änderung bzw. der Differenzenquotient der Kenngröße 34 ermittelt, also die zeitliche Ableitung. Aus den auf diese Weise bestimmten zwei zeitlichen Änderung wird der Mittelwert gebildet und dieser im Weiteren als die zeitliche Änderung verwendet.
  • Diese wird in einem sich anschließenden fünften Arbeitsschritt 50 mit einer Konstanten multipliziert, wobei die Konstante auf den Elektromotor 18 angepasst ist und beispielsweise anhand eines theoretischen Models oder mittels eines Prüfstands ermittelt wurde. Das Produkt wird zu der verwendeten Hilfsdrehzahl 44 addiert und die Summe als Drehzahl 52 verwendet. Zusammenfassend werden somit mehrere zeitliche Abänderungen bestimmt, nämlich zwei, und der Mittelwert hieraus ermittelt, wobei dieser mittels der Konstanten multipliziert sowie zu der Hilfsdrehzahl 44 addiert wird. Das Ergebnis wird als Drehzahl 52 herangezogen. Somit wird die Drehzahl 52 anhand des Mittelwerts der Änderungen bestimmt.
  • Anschließend wird, zumindest solange der Elektromotor 18 rotiert, erneut der zweite Arbeitsschritt 32 durchgeführt, wobei in dem dann sich anschließenden dritten Arbeitsschritt 36 als Hilfsdrehzahl 44 die in dem fünften Arbeitsschritt 50 bestimmte Drehzahl 52 herangezogen wird. Mit anderen Worten wird bei dem nachfolgenden Wählen der Phasenwinkel 40 als Hilfsdrehzahl 44 jeweils die davor bestimmte Drehzahl 52 verwendet. Aufgrund dessen nimmt die dann in dem vierten Arbeitsschritt 48 bestimmte zeitliche Änderung sukzessive ab, und die Hilfsdrehzahl 44 wird der Drehzahl 52 iterativ angenähert. Sobald der Elektromotor 18 stillsteht, wird ein sechster Arbeitsschritt 54 ausgeführt und das Verfahren 28 beendet.
  • 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
    Rad
    6
    Karosserie
    8
    Öffnung
    10
    Klappe
    12
    Scharnier
    14
    Verstellteil
    16
    elektromotorischer Verstellantrieb
    18
    Elektromotor
    20
    Steuergerät
    22
    Computer
    24
    Speicher
    26
    Computerprogrammprodukt
    28
    Verfahren
    30
    erster Arbeitsschritt
    32
    zweiter Arbeitsschritt
    34
    Kenngröße
    36
    dritter Arbeitsschritt
    38
    Zeitpunkt
    40
    Phasenwinkel
    42
    Sinusfunktion
    44
    Hilfsdrehzahl
    46
    Zeitspanne
    48
    vierter Arbeitsschritt
    50
    fünfter Arbeitsschritt
    52
    Drehzahl
    54
    sechster Arbeitsschritt

Claims (10)

  1. Verfahren (28) zur Bestimmung einer Drehzahl (55) eines Elektromotors (18) eines Kraftfahrzeugs (2), bei welchem - eine elektrische Kenngröße (34) des Elektromotors (18), nämlich ein von dem Elektromotor (18) geführter elektrischer Strom oder eine an dem Elektromotor (18) anliegende elektrische Spannung, erfasst wird, - mehrmals jeweils ein Phasenwinkel (40) einer Sinusfunktion (42) in Abhängigkeit der erfassten elektrischen Kenngröße (34) zu unterschiedlichen Zeitpunkten (38) gewählt wird, wobei das Argument der Sinusfunktion (42) die Summe aus einer mit dem jeweiligen Zeitpunkt (38) multiplizierten Hilfsdrehzahl (44) und dem jeweiligen Phasenwinkel (40) ist, - eine zeitliche Änderung der gewählten Phasenwinkel (40) bestimmt wird, und - anhand der zeitlichen Änderung die Drehzahl (52) bestimmt wird.
  2. Verfahren (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Zeitpunkten (38) jeweils eine konstante Zeitspanne (46) liegt.
  3. Verfahren (28) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehzahl (52) die Summe aus der Hilfsdrehzahl (44) und dem Produkt aus der zeitlichen Änderung und einer Konstanten herangezogen wird.
  4. Verfahren (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zeitliche Änderungen bestimmt werden, wobei die Drehzahl (52) anhand eines Mittelwerts der Änderungen bestimmt wird.
  5. Verfahren (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (52) bei einem nachfolgenden Wählen der Phasenwinkel (40) als Hilfsdrehzahl (44) verwendet wird.
  6. Verfahren (28) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei erstmaligem Wählen der Phasenwinkel (40) die Hilfsdrehzahl (44) anhand eines Motormodells bestimmt wird.
  7. Verfahren (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenwinkel (40) jeweils mittels eines Minimierungsalgorithmus gewählt werden.
  8. Verfahren (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kenngröße (34) gefiltert wird.
  9. Elektromotorischer Verstellantrieb (16) eines Kraftfahrzeugs (2), der einen Elektromotor (18) und ein damit angetriebenes Verstellteil (14) sowie ein Steuergerät (20) aufweist, wobei das Steuergerät (20) vorgesehen und eingerichtet ist, eine Drehzahl (55) des Elektromotors (18) anhand eines Verfahrens (28) gemäß einem der Ansprüche nach 1 bis 8 zu bestimmen.
  10. Computerprogrammprodukt (26), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer (22) diesen veranlassen, das Verfahren (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016211413A1 (de) 2016-06-24 2017-12-28 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Verfahren zum Betrieb einer elektromotorischen Verstelleinrichtung
DE102019205312A1 (de) 2019-04-12 2020-10-15 Audi Ag Verfahren zur Ermittlung einer Drehzahl eines elektronisch kommutierten Elektromotors
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