DE10318396B4

DE10318396B4 - Öffnungs- und Schliesssteuerungsvorrichtung für ein öffnendes und schliessendes Teil eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10318396B4
Application number: DE2003118396
Authority: DE
Inventors: Satoru Anjo Onozawa; Yasuaki Nisshin Hiraki; Seika Chiryu Matsui
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: JP2003314141A; DE10318396A1; US6924614B2; US20030234543A1

Abstract

Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeugs, mit
einem Antriebsmotor zum Antrieb des öffnenden und schließenden Teils,
einer Regelungseinrichtung zur Steuerung eines Ausgangstastverhältnisses für den Antriebsmotor derart, dass eine vorab eingestellte Solldrehzahl des Antriebsmotors erreicht werden kann,
einem Hochpassfilter zum Filtern einer Frequenz einer Ist-Drehzahl des Antriebsmotors, und
einer Einklemmbestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Einklemmens eines Objekts auf der Grundlage eines Ausgangs des Hochpassfilters, wobei zur Bestimmung eines Einklemmens eines Objekts die Frequenz der Ist-Drehzahl des Antriebsmotors, nach dem sie durch den Hochpassfilter gelangt ist, mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeugs. Dies kann eine Heckklappe eines Großraumwagens (one box car) und eines Schiebedachs eines Fahrzeugs sein. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein Öffnungs- und Schließteil eines Fahrzeugs, die eine Rückkopplungssteuerung (Regelung) eines Ausgangstastverhältnisses zu einem Antriebsmotor durchführt, so dass eine vorab eingestellte Solldrehzahl eines Motors erhalten werden kann.
Die Druckschrift DE 198 04 175 A1 offenbart eine Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein öffnendes und ein schließendes Teil eines Fahrzeugs mit einem Antriebsmotor zum Antrieb des öffnenden und schließenden Teils, einer Regelungseinrichtung zum Steuern eines Ausgangstastverhältnisses für den Antriebsmotor derart, dass eine Soll-Drehzahl des Antriebsmotors erreicht werden kann, einem Differenzierer zum Differenzieren einer Frequenz einer Ist-Drehzahl des Antriebsmotors, und einer Einklemmbestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Einklemmens eines Objekts, wenn ein Differenzwert eines externen Stördrehmoments niedriger als ein Schwellwert ist. Das externe Stördrehmoment wird u.a. durch Verwendung des Differenzwerts berechnet.
Die Druckschrift WO 95/02268 A1 offenbart eine weitere Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeugs mit einem Motor zum Antrieb des öffnenden und schließenden Teils, einer Antriebseinrichtung zum Antrieb des Motors, und einem Hochpassfilter, das zur Ermittlung der Frequenz des Stromstärkesignals dient.
Eine bekannte Öffnungs- und Schließsteuerungsvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeugs treibt das öffnende und schließende Teil eines Fahrzeugs durch Erhöhung oder Verringerung eines Ausgangstastverhältnisses zu einem Antriebsmotor durch eine Regelung aufgrund einer Differenz zwischen einer Solldrehzahl und einer Istdrehzahl des Antriebsmotors derart, dass die Istdrehzahl nahe an die Solldrehzahl gebracht wird. Diese Art der Steuerungsvorrichtung für das öffnende und schließende Teil des Fahrzeugs ist in der JP 06 253 870 A und der JP 10 257 791 A offenbart. Bei jeder der offenbarten Steuerungsvorrichtungen wird, wenn ein Einklemmen eines Objekts bei einer Einklemmbestimmung erfasst wird, die Laufrichtung des Motors umgekehrt, so dass das Objekt sicher von dem öffnenden und schließenden Teil freigegeben werden kann.
Genauer wird gemäß der JP 10 257 791 A zunächst die Welligkeit des Antriebsmotors erfasst. Die Istdrehzahl des Antriebsmotors wird durch eine FV-Umwandlung (Frequenz-Spannungs-Umwandlung) der Welligkeit (Ripple) untersucht. Dann wird die Istdrehzahl differenziert, wodurch die Beschleunigung des Antriebsmotors erhalten wird. Weiterhin wird eine dem Antriebsmotor beaufschlagte Drehmomentstörung durch die Istdrehzahl und die Beschleunigung des Antriebsmotors untersucht. Eine Änderungsgeschwindigkeit der Drehmomentstörung, die durch Differenzieren der Drehmomentstörung untersucht wird, wird mit einem Bestimmungswert zur Bestimmung des Einklemmens eines Objekts verglichen.
Die vorstehend beschriebene offenbarte Steuerungsvorrichtung weist jedoch einen komplizierten Aufbau auf. Somit wird in Betracht bezogen, ein Einklemmen eines Objekts durch einfaches Vergleichen eines Differentialwerts der Istdrehzahl des Antriebsmotors mit einem vorbestimmten Wert zu bestimmen.
Für diesen Fall sind die Frequenzcharakteristiken des Differentialwerts der Istmotordrehzahl wie in 5 gezeigt. Das Änderungsausmaß der Motordrehzahl kann unter Verwendung der Differenzierung extrahiert werden. Jedoch ist eine Amplitude einer Hochfrequenz auf der Grundlage des Rauschens größer, weshalb ein Spitzenwert der Hochfrequenz den vorbestimmten Wert überschreitet, wodurch die falsche Bestimmung, dass ein Einklemmen aufgetreten ist, verursacht werden kann, wie es in 6 dargestellt ist.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeugs anzugeben, durch die zumindest der vorstehend beschriebene Nachteil behoben wird, der bei anderen bekannten Öffnungs- und Schließvorrichtungen für das öffnende und schließende Teil des Fahrzeugs auftritt.
Diese Aufgabe wird durch eine Öffnungs- und Schließvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und alternativ durch eine Öffnungs- und Schließvorrichtung gemäß Patentanspruch 2 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
1 eine Darstellung eines Aufbaus eines Antriebsmechanismus eines öffnenden und schließenden Teils eines Fahrzeugs, bei dem eine Öffnungs- und Schließsteuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewandt ist,
2 ein Flussdiagramm eines Steuerungsverfahrens des öffnenden und schließenden Teils des Fahrzeugs durch die Öffnungs- und Schließsteuerungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
3 eine Kennliniendarstellung eines Filters gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
4 Zeitverläufe des Filters gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
5 eine Kennliniendarstellung eines Filters bei einer herkömmlichen Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeugs,
6 Zeitverläufe des Filters der herkömmlichen Öffnungs- und Schließvorrichtung für das öffnende und schließende Teil des Fahrzeugs.
Eine Öffnungs- und Schließsteuerungsvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise für eine Heckklappe des Fahrzeugs verwendet, wie es in 1 dargestellt ist. Die Öffnungs- und Schließsteuerungsvorrichtung kann auf verschiedene Türen beziehungsweise Klappen des Fahrzeugs wie eine Fahrerseitentür, eine Beifahrerseitentür oder eine hintere Schiebetür eines Pkws angewandt werden. Gemäß 1 ist an einem hinteren Endabschnitt eines Fahrzeugs 12 eine Heckklappe 1 über ein Türgelenk 1a drehbar gesichert. Die Heckklappe 1 wird durch einen Luftdämpfer 30 gestützt. Zusätzlich sind ein Antriebsmotor M, ein Verlangsamungsmechanismus R zur Verlangsamung (Abbremsung) der Drehzahl des Antriebsmotors M, ein Hebelteil 3b und eine Stange 4 zur Verbindung des Verlangsamungsmechanismus R mit der Heckklappe 1 an dem hinteren Endabschnitt des Fahrzeugs 12 vorgesehen. Wenn der Antriebsmotor M in Drehung versetzt wird, werden der Hebelteil 3b und die Stange 4 angetrieben, wodurch die Heckklappe 1 in eine Öffnungs- oder Schließrichtung angetrieben wird. Der Antriebsmotor M wird durch ein Signal angetrieben, das aus einer Steuerungseinrichtung 5 gesendet wird.
Wenn ein Objekt oder ein menschlicher Körper hinter dem Fahrzeug vorhanden ist, während die Heckklappe 1 in die Öffnungsrichtung angetrieben wird, oder wenn ein Objekt oder ein menschlicher Körper zwischen der Heckklappe 1 und dem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs 12 vorhanden ist, während die Heckklappe 1 in die Schließrichtung angetrieben wird, wird ein Einklemmen bestimmt. Dann wird die Bewegung der Heckklappe 1 durch Stoppen des Antriebsmotors M gestoppt, oder die Bewegungsrichtung wird durch Umkehren der Laufrichtung des Antriebsmotors M umgekehrt.
Die Steuerungseinrichtung 5 ist eine (nicht ausführlich dargestellte) Steuerungseinheit, in der ein Mikroprozessor eingebaut ist. Die Steuerungseinrichtung 5 ist eingerichtet, eine Regelung eines Ausgangs zu dem Antriebsmotor derart durchzuführen, dass die Heckklappe 1 bei einer gegebenen Geschwindigkeit beibehalten werden kann.
Die Steuerungseinrichtung 5 wird entsprechend einem Flussdiagramm gemäß 2 betrieben. Zunächst bestimmt die Steuerungseinrichtung 5 in Schritt 100, ob eine Türantriebsbedingung erfüllt ist oder nicht. Beispielsweise wird auf der Grundlage der Bestimmung in Schritt 100 das Öffnen oder Schließen der Heckklappe 1 gestattet, wenn eine Person einen Türknopf der Heckklappe 1 berührt. Wenn die Türantriebsbedingung nicht erfüllt ist, führt die Steuerungsvorrichtung keine Vorgänge aus. Wenn die Türantriebsbedingung erfüllt ist, wird in Schritt 106 eine Einklemmbestimmungslogik ausgeführt. Dann wird ein Betrieb eines Antriebsmechanismus berechnet und wird ein Signal zu dem Antriebsmotor M gesendet. Die vorstehend beschriebenen Schritte werden wiederholt, während die Türantriebsbedingung (Klappenantriebsbedingung) erfüllt ist. Zusätzlich weisen die vorstehend erwähnten Schritte eine (nicht gezeigte) Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustands der Heckklappe 1 auf. Wenn die Heckklappe 1 sich in dem vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand befindet, wird der Betrieb der Heckklappe 1 gestoppt.
In der Einklemmbestimmungslogik in Schritt 106 wird zunächst in Schritt 101 die Istmotordrehzahl des Antriebsmotors M berechnet. In diesem Fall kann die Motordrehzahl anhand der Frequenz einer Welligkeit (Ripple) Nachmessung der Welligkeit der Spannung oder des Stroms berechnet werden, die bzw. der dem Antriebsmotors M zugeführt wird.
In Schritt 102 wird ein Hochpassfilter (Hochpassfilterung) auf die in Schritt 101 berechnete Istmotordrehzahl angewandt, um einen Niedrigfrequenzbereich der Motordrehzahl zu eliminieren.
Danach wird in Schritt 103 bestimmt, ob die Istmotordrehzahl, nachdem sie durch das Hochpassfilter gelangt ist, niedriger als ein vorbestimmter Schwellwert ist oder nicht. Wenn die Istmotordrehzahl niedriger als der vorbestimmte Schwellwert ist, wird das Vorhandensein des Einklemmens bestimmt und wird in Schritt 104 ein Einklemmbestimmungsprozess durchgeführt. Wenn die Istmotordrehzahl, nachdem sie durch den Hochpassfilter gelangt ist, größer als der vorbestimmte Schwellwert ist, wird kein Vorhandensein eines Einklemmens bestimmt und wird Schritt 104 übersprungen.
Wenn das Vorhandensein des Einklemmens in Schritt 104 bestimmt wird, wird in Schritt 105 entsprechend der Berechnung des Betriebs des Antriebsmechanismus der Antriebsmotor M gestoppt oder dessen Laufrichtung umgekehrt. Anstelle des Stoppens oder Umkehrung der Laufrichtung des Antriebsmotors M kann die Solldrehzahl des Antriebsmotors verringert werden oder kann die Regelung gestoppt werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist die Solldrehzahl des Antriebsmotors M im wesentlichen gleich zu der Istdrehzahl des Antriebsmotors M, wenn kein Einklemmen auftritt. Wenn die Solldrehzahl konstant ist, wird keine Hochfrequenzkomponente der Istdrehzahl erzeugt. Somit ist ein Hochpassfilterwert (HPF-Wert) konstant. Wenn zu diesem Punkt ein Einklemmen auftritt, wird die Istdrehzahl drastisch verringert. Der Hochpassfilterwert wird dann derart verringert, dass die Istdrehzahl, die drastisch verringert ist, durch den Hochpassfilter gelangen kann. Daher kann, wenn die Istmotordrehzahl, nachdem sie durch den Hochpassfilter gelangt ist, niedriger als der vorbestimmte Schwellwert ist, das Vorhandensein des Einklemmens bestimmt werden. Selbst falls ein Versatz in einem Messwert der Istgeschwindigkeit des Antriebsmotors M vorhanden ist, ist der Versatz eine Niedrigfrequenzkomponente und wird somit durch den Hochpassfilter eliminiert. Dementsprechend kann das Einklemmen korrekt bestimmt werden.
Wenn das Hochfrequenzrauschen weiterhin das Erfassungsergebnis der Istdrehzahl des Antriebsmotors M aufgrund der Rotation des Antriebsmotors M, der durch die Steuerungseinrichtung 5 erzeugten elektromagnetischen Welle und des elektromagnetischen Rauschens von außerhalb des Fahrzeugs beeinträchtigt wird, kann ein Bandpassfilter anstelle des Hochpassfilters verwendet werden. Der Bandpassfilter erlaubt, dass lediglich obere und untere Frequenzbereiche in Bezug auf den Messwert oder einen theoretischen Wert durchgelangen. Die anderen Bereiche, d. h. der Hochfrequenzbereich und der Niedrigfrequenzbereich können beseitigt werden, oder deren Verstärkung kann verringert werden.
3 und 4 zeigen Kennliniendarstellungen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wohingegen 5 und 6 Kennliniendarstellungen gemäß dem Stand der Technik zeigen, bei denen die Differenzierung zur Bestimmung des Einklemmens verwendet wird. "a" und "b" in 3 zeigen jeweils Beispiele für den Bandpassfilter und den Hochpassfilter. Wie es in 3 gezeigt ist, wird jede Verstärkung des Hochpassfilters und des Bandpassfilters in dem Niedrigfrequenzbereich gleich oder kleiner als 0,6 Hz verringert. Weiterhin wird die Verstärkung des Bandpassfilters in dem Hochfrequenzbereich größer oder gleich 6 Hz verringert. Gemäß 5, gemäß der die Differenzierung verwendet wird, steigt die Verstärkung mit ansteigender Frequenz an. Das Änderungsausmaß der Drehzahl kann aufgrund dessen, dass die Differenzierung verwendet wird, extrahiert werden. Jedoch ist die Amplitude der Hochfrequenz auf der Grundlage des Rauschens größer, weshalb ein Spitzenwert der Hochfrequenz einen vorbestimmten Wert überschreitet, wodurch eine falsche Bestimmung, dass das Einklemmen aufgetreten ist, verursacht werden kann, wie es in 6 gezeigt ist.
Das Hochpassfilter und das Bandpassfilter gemäß 3 zeigen dieselben Charakteristiken (Kennlinien) wie gemäß 5 bis zur Hälfte der Frequenz. In einem Abschnitt rechts von einer Abschneidefrequenz (Cutoff-Frequenz), d. h. in dem Hochfrequenzbereich zeigt die Verstärkung eine flache Kennlinie, wodurch es nicht wahrscheinlich ist, dass der durch das Sensorrauschen verursachte Einfluss auftritt. Die falsche Bestimmung kann drastisch reduziert werden, weshalb der Bestimmungswert stabil sein kann, wie es in 4 gezeigt ist.
Weiterhin kann, falls eine beim Einklemmen erzeugte unnötige Hochfrequenz durch ein Bandpassfilter eliminiert werden kann, wie es in 3 durch "a" gezeigt ist, indem die Frequenz auf der Grundlage eines Experiments und dergleichen spezifiziert wird, lediglich die beim Einklemmen erzeugte Frequenz extrahiert werden, weshalb die Robustheit gegenüber dem Sensorrauschen erhöht werden kann.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Verstärkung in dem Niedrigfrequenzbereich drastisch verringert werden, d. h. die Versatz- (Gleichstrom-)Komponente kann beseitigt werden. Selbst falls der Versatz bei einem Verhältnis zwischen der Spannung und der Motordrehzahl relativ zu einem Nennzustand aufgrund der Spannung und eines Gleitwiderstands jedes mechanischen Systems vorhanden ist, kann lediglich das Flukutationsausmaß der Motordrehzahl extrahiert werden, weshalb eine korrekte Einklemmbestimmung erzielt werden kann.
Die Prinzipien, das bevorzugte Ausführungsbeispiel und die Umsetzung der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben. Jedoch ist die zu schützende Erfindung nicht auf die Einzelheiten der offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt. Weiterhin ist das hier beschriebene Ausführungsbeispiel als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen. Variationen und Veränderungen können durch andere ausgeführt werden und Äquivalente angewandt werden, ohne dass die erfinderische Idee verlassen wird. Dementsprechend sollen ausdrücklich derartige Variationen, Änderungen und Äquivalente dadurch umfasst werden, die innerhalb der erfinderischen Idee und des Umfangs der Erfindung fallen, wie sie in den Patenansprüchen definiert ist.
Eine Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeuges weist einen Antriebsmotor, eine Regelungseinheit zur Steuerung eines Ausgangstastverhältnisses zu dem Antriebsmotor derart, dass eine vorab eingestellte Solldrehzahl des Antriebsmotors erreicht werden kann, einen Hochpassfilter zum Filtern einer Frequenz einer Istdrehzahl des Antriebsmotors und eine Einklemmbestimmungseinheit zur Bestimmung eines Einklemmens eines Objekts auf der Grundlage eines Ausgangs aus dem Hochpassfilter auf.

Claims

Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeugs, mit einem Antriebsmotor zum Antrieb des öffnenden und schließenden Teils, einer Regelungseinrichtung zur Steuerung eines Ausgangstastverhältnisses für den Antriebsmotor derart, dass eine vorab eingestellte Solldrehzahl des Antriebsmotors erreicht werden kann, einem Hochpassfilter zum Filtern einer Frequenz einer Ist-Drehzahl des Antriebsmotors, und einer Einklemmbestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Einklemmens eines Objekts auf der Grundlage eines Ausgangs des Hochpassfilters, wobei zur Bestimmung eines Einklemmens eines Objekts die Frequenz der Ist-Drehzahl des Antriebsmotors, nach dem sie durch den Hochpassfilter gelangt ist, mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird.
Öffnungs- und Schließvorrichtung für ein öffnendes und schließendes Teil eines Fahrzeugs, mit einem Antriebsmotor zum Antrieb des öffnenden und schließenden Teils, einer Regelungseinrichtung zur Steuerung eines Ausgangstastverhältnisses zu dem Antriebsmotor derart, dass eine vorab eingestellte Solldrehzahl des Antriebsmotors erreicht werden kann, einem Bandpassfilter zum Filtern einer Frequenz einer Ist-Drehzahl es Antriebsmotors, und einer Einklemmbestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Einklemmens eines Objekts auf der Grundlage eines Ausgangs aus dem Bandpassfilter, wobei zur Bestimmung eines Einklemmens des Objekts die Frequenz der Ist-Drehzahl des Antriebsmotors, nachdem sie durch den Bandpassfilter gelangt ist, mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird.
Öffnungs- und Schließvorrichtung nach Anspruch 2, wobei Verstärkungen in einem Niedrigfrequenzbereich und einem Hochfrequenzbereich verringert werden, wenn jeweils eine Frequenz in den Niedrigfrequenzbereich verringert wird und in dem Hochfrequenzbereich vergrößert wird.
Öffnungs- und Schließvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Frequenz der Ist-Drehzahl, nachdem sie durch den Hochpassfilter gelangt ist, niedriger als der vorbestimmte Wert ist, dass Vorhandensein eines Einklemmens eines Objekts bestimmt wird.
Öffnungs- und Schließvorrichtung nach Anspruch 2, wobei, wenn die Frequenz der Ist-Drehzahl, nachdem sie durch den Bandpassfilter gelangt ist, niedriger als der vorbestimmte Wert ist, das Vorhandensein eines Einklemmens eines Objekts bestimmt wird.