DE19840162A1 - Antriebsvorrichtung und Verfahren zum Verstellen eines Fahrzeugteils - Google Patents
Antriebsvorrichtung und Verfahren zum Verstellen eines FahrzeugteilsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Fahrzeugteils zwischen mindestens zwei Stellungen, wobei das Fahrzeugteil von einem Elektromotor angetrieben wird, Pulssignale entsprechend der Drehbewegung des Elektromotors erzeugt werden und einer Steuereinheit zum Steuern des Elektromotors zugeführt werden, und in einer ersten Berechnung (50) mit einem ersten Parametersatz aus den erfaßten Pulssignalen zu bestimmten ersten Zeitpunkten ein erster Wert für die momentane Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil bestimmt wird. Parallel zu der ersten Berechnung wird in mindestens einer zweiten Berechnung (52) mit einem zweiten Parametersatz aus den erfaßten Pulssignalen zu bestimmten zweiten Zeitpunkten ein zweiter Wert für die momentane Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil bestimmt, wobei beide Werte für die momentane Krafteinwirkung berücksichtigt werden, um zu entscheiden, ob der Motor abgeschaltet oder reversiert wird oder nicht. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Fahrzeugteils zwischen mindestens
zwei Stellungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Antriebsvorrichtung für
ein zwischen mindestens zwei Stellungen verstellbares Fahrzeugteil gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 9.
Aus der DE 43 21 264 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße
Antriebsvorrichtung bekannt. Dabei treibt ein Elektromotor eine Kfz-Fensterscheibe an.
Mittels zweier um 90 Grad versetzter Hall-Sensoren, die mit einem auf der Motorwelle
angeordneten Magneten zusammenwirken, wird ein Signal erzeugt, aus welchem die
momentane Periodendauer der Motordrehung und damit die momentane Drehzahl des Motors
zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein solches Signal an einer Steuereinheit zum Steuern des Motors
eingeht, bestimmt wird. Sobald die momentane Drehzahländerung, die sich aus der Differenz
zweier aufeinanderfolgender Drehzahl-Meßwerte ergibt, einen vorgegebenen Schwellwert
übersteigt, wird der Motor reversiert, um einen eventuell eingeklemmten Gegenstand
freizugeben.
Aus der DE 195 11 581 A1 ist eine ähnliche Antriebsvorrichtung bekannt, bei welcher jedoch
der Schwellwert positionsabhängig variabel gewählt ist, wobei in einem Speicher für
bestimmte Positionen des Verstellwegs die in einem früheren Lauf erfaßte
Geschwindigkeitsänderung zwischen zwei benachbarten Positionen gespeichert ist, um daraus
in Abhängigkeit von der letzten aktuell erfaßten Position und Geschwindkeit den
Abschaltschwellwert für die Geschwindigkeit jeweils positionsabhängig zu berechnen.
Aus der DE-OS 29 26 938 ist bekannt, bei einem Schiebedachantrieb in gleichbleibenden
zeitlichen Abständen die Motordrehzahl zu erfassen, die Differenzen aufeinander folgender
Werte zu bilden, diese Differenzen aufzuaddieren, wenn sie größer als ein vorbestimmter
Schwellwert sind, und ein Abschalten oder Reversieren des Motors auszulösen, sobald die
aufaddierte Summe einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
Aus der DE 43 12 865 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für ein Kfz-Fenster bekannt, welche
die Motordrehzahl mittels zweier Hall-Detektoren erfaßt und bei Überschreiten eines
Schwellwerts für die relative Änderung der Drehzahl den Motor reversiert. Dabei wird der
Schwellwert in Abhängigkeit von der erfaßten Motorspannung und der durch einen
Temperatursensor am Motor ermittelten Umgebungstemperatur ständig neu berechnet. Dabei
werden auch die Stand/Betriebszeiten des Motors berücksichtigt, um von der Motortemperatur
auf die Umgebungstemperatur schließen zu können.
Aus der DE 196 18 219 A1 ist bekannt, bei einem Schiebedachantrieb die Drehzahlschwelle
bzw. die Drehzahländerungsschwelle des Motors, ab welcher ein Reversieren des Motors
erfolgt, aus den positionsabhängigen Drehzahldaten eines vorher erfolgten Referenzlaufs
abhängig von der Position des Deckels zu ermitteln.
Nachteilig bei diesen gattungsgemäßen Drehzahl-erfassenden Antriebsvorrichtungen ist, daß
sie, z. B. durch Wahl der Auslöseschwelle, nur für eine Einklemmgeschwindigkeit, d. h. eine
Steifigkeit des Gesamtsystems optimiert werden können. Die Steifigkeit des Gesamtsystems
setzt sich aus den Steifigkeiten der Antriebsmechanik, des eingeklemmten Körpers sowie der
Fahrzeugkarosserie zusammen. Einerseits hängt die Steifigkeit des eingeklemmten Körpers
von der Art des Körpers ab. Andererseits ist die Steifigkeit der Karosserie stark von dem Ort
abhängig, an dem der Körper eingeklemmt wird. Somit kann die Steifigkeit von Einklemmfall
zu Einklemmfall variieren, wodurch bei den bekannten Systemen nur ein kleiner Teil der
Einklemmfälle optimal erkannt werden kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für ein zwischen
mindestens zwei Stellungen bewegliches Fahrzeugteil sowie ein Verfahren zum Verstellen
eines beweglichen Fahrzeugteils zwischen mindestens zwei Stellungen zu schaffen, mittels
derer ein zuverlässigeres Erfassen des Einklemmens eines Gegenstands ermöglicht wird.
Diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie
eine Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 9.
Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung ist vorteilhaft, daß die Einklemmschutzerfassung für
mindestens zwei unterschiedliche Einklemmszenarien optimierbar ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird ermittelt, ob der in der ersten Berechnung
ermittelte erste Wert für die Krafteinwirkung einen vorgegebenen ersten Auslöseschwellwert
übersteigt bzw. ob der aus der zweiten Berechnung ermittelte zweite Wert für die
Krafteinwirkung einen vorgegebenen zweiten Auslöseschwellwert übersteigt, wobei die
Ergebnisse der beiden Vergleiche in einer ODER-Verknüpfung verknüpft werden. Dies stellt
eine besonders einfache Einklemmerfassung dar.
Vorzugsweise sind die erste Berechnung und die zweite Berechnung für die Erkennung der zu
erwartenden schnellsten bzw. langsamsten Krafteinwirkungsänderungen optimiert. Dies
schafft eine zuverlässige Einklemmerfassung in einen möglichst breiten Bereich an
Einklemmszenarien.
Vorzugsweise wird bei der zweiten Berechnung nur nach jedem n-ten Eingang eines
Pulssignals ein neuer Wert der Krafteinwirkung berechnet, während bei der ersten
Berechnung der Zeitpunkt des Eingangs eines jeden Pulssignals an der Steuereinheit erfaßt
wird und zwischen zwei solchen Eingangszeitpunkten zu bestimmten
Extrapolationszeitpunkten aus mindestens einem Teil dieser gemessenen Zeitpunkte der erste
Wert für die aktuelle Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil bestimmt wird. Dies ermöglicht
die Erfassung sowohl sehr schneller als auch sehr langsamer Einklemmvorgänge.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden ist Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung eines beispielhaften zeitlichen Verlaufs der Periodendauer
der Motordrehung,
Fig. 3 eine schematische beispielhafte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Fig. 4 schematisch ein Fahrzeugdach zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß Fig. 3.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 treibt ein als Gleichstrommotor ausgebildeter Elektromotor 10
über eine Welle 12 ein Zahnritzel 14 an, welches mit zwei zug- und drucksteif geführten
Antriebskabeln 16 im Eingriff steht. Zwischen dem Elektromotor 10 und dem Ritzel 14 liegt
optional noch ein nicht dargestelltes Schneckengetriebe. Die beweglichen Deckel 54 von
Fahrzeug-Schiebedächern, heute überwiegend als Schiebe-Hebe-Dächer oder Spoilerdächer
ausgeführt, werden meistens mittels solcher Antriebskabel 16 angetrieben. Die Fensterheber
einer Kfz-Tür wirken oft über eine Seiltrommel und ein glattes Seil auf das bewegbare Teil,
d. h. die Scheibe. Für die folgende Betrachtung ist es gleichgültig, wie die Krafteinleitung auf
das bewegliche Fahrzeugteil erfolgt. Bevorzugt wird der Deckel 54 eines Schiebe-Hebe-
Daches angetrieben, der jedoch wegen der besseren Übersichtlichkeit nur in Fig. 4 dargestellt
ist.
Auf der Welle 12 ist ein Magnetrad 18 mit wenigstens einem Süd- und einem Nordpol
drehfest angebracht. Selbstverständlich können auch mehrere beispielsweise je 4 Nord- und
Südpole am Magnetrad 18 angeordnet sein, wodurch die Periodendauer der Signale
entsprechend verkürzt wird. In Umfangsrichtung um etwa 90 Grad versetzt sind nahe des
Magnetrads 18 zwei Hall-Sensoren 20, 22 angeordnet, die jeweils bei jedem Durchgang des
Nord- bzw. Südpols des Magnetrads 18 ein Impulssignal an eine mit einem Mikroprozessor
36 und einem Speicher 38 versehene Steuereinheit 24 abgeben, die somit etwa bei jeder
Viertelumdrehung der Welle 12 ein Signal empfängt. Die Periodendauer ergibt sich jeweils
aus dem Abstand zweier aufeinanderfolgender Signale an demselben Sensor 20 bzw. 22, die
im Abstand einer vollen Umdrehung der Welle 12 eingehen. Wegen der 90 Grad-Anordnung
der beiden Sensoren 20, 22 wird die Periodendauer abwechselnd aus der zeitlichen Differenz
der beiden letzten Signale an dem Sensors 20 bzw. 22 berechnet, so daß jede
Viertelumdrehung ein neuer Wert der Periodendauer zur Verfügung steht. Durch diese Art der
Bestimmung der Periodendauer wirken sich Abweichungen von der exakten 90 Grad-
Geometrie der Sensoranordnung nicht auf die Periodendauer aus, wie dies bei einer
Bestimmung der Periodendauer aus der Zeitdifferenz zwischen dem letzten Signal des einen
Sensors und des anderen Sensors der Fall wäre.
Aufgrund der Phasenverschiebung der Signale der beiden Sensoren 20, 22 kann auch die
Drehrichtung bestimmt werden. Zusätzlich kann aus den Signalen der Hall-Sensoren 20, 22
auch die aktuelle Position des Deckels 54 ermittelt werden, indem diese Signale einem der
Steuereinheit 24 zugeordneten Zähler 40 zugeführt werden.
Die Drehrichtung des Motors 10 kann von der Steuereinheit 24 über zwei Relais 26, 28 mit
Umschaltkontakten 30, 32 gesteuert werden. Die Drehzahl des Motors 10 wird durch
Pulsbreitenmodulation über einen Transistor 34 gesteuert werden.
Der wesentliche Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß parallel und
unabhängig voneinander zwei Berechnungen 50, 52 durchgeführt werden, um aus den
Zeitpunkten des Signaleingangs von den Hall-Sensoren 20, 22 an der Steuereinheit 24 jeweils
einen Wert für die momentane Krafteinwirkung auf den Dachdeckel zu ermitteln, wobei beide
Werte bei der Entscheidung berücksichtigt werden, ob ein Einklemmfall vorliegt. Die
Berechnungen werden jeweils mit einem eigenen Parametersatz und einer eigenen Abtastrate
durchgeführt. Mit Abtastrate ist der Abstand der Zeitpunkte gemeint, zu welchen ein Wert für
die momentane Krafteinwirkung bestimmt wird.
Wie bereits erwähnt, hängt die Steifigkeit des Gesamtsystems von der Art des eingeklemmten
Körpers und von dem Ort ab, an dem der Körper eingeklemmt wird. Dies gilt insbesondere
bei der Absenkbewegung eines Deckels 54 aus einer Ausstellposition, siehe Fig. 4. Wird
dabei ein Körper 56 im Bereich der Dachmitte eingeklemmt (in Fig. 4 mit 58 angedeutet), so
ist das Gesamtsystem wesentlich weicher als bei einem Einklemmen im Randbereich (in
Fig. 4 mit 60 angedeutet).
Wenn ein System mit einer einzigen festen Abtastrate arbeitet, können der Parametersatz der
Berechnung, insbesondere die Schwell- bzw. Grenzwerte, und die gewählte Abtastrate nur für
eine einzige Steifigkeit des Gesamtsystems optimiert werden, wobei jedoch in der Praxis je
nach Art und Stelle des eingeklemmten Körpers unterschiedliche Steifigkeiten des
Gesamtsystems maßgeblich sein können.
Durch das Durchführen einer zweiten parallelen Berechnung ist es möglich, durch
entsprechende Wahl der Berechnungsparameter und der der Berechnung zugrunde liegenden
Abtastrate, d. h. der Wahl der Zeitpunkte, zu welchen ein neuer Wert der momentanen
Krafteinwirkung berechnet wird, diese zweite Berechnung für eine andere Steifigkeit zu
optimieren.
Die zweite Berechnung ist für die Erfassung langsamer Krafteinwirkungsänderungen, d. h.
kleiner Steifigkeiten, optimiert, während die erste Berechnung für die Erfassung schneller
Krafteinwirkungsänderungen, d. h. großer Steifigkeiten, optimiert ist.
Zu diesem Zweck ist verwendet die erste Berechnung 50 einen im folgenden beschriebenen
Extrapolationsalgorithmus, wobei zwischen zwei Signal-Eingangszeitpunkten zu bestimmten
Extrapolationszeitpunkten aus einem Teil dieser gemessenen Zeitpunkte ein abgeschätzter
Wert für die aktuelle Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil bestimmt wird.
In der Regel ist es bei der zweiten Berechnung nicht erforderlich, eine Extrapolation von
Meßwerten der Periodendauer durchzuführen, sondern es wird, je nach relevanten
Steifigkeitsbereich, allenfalls nach Eingang eines neuen Meßwerts bzw. nur nach jedem n-ten
Eingang eines Meßwerts eine Berechnung eines neuen Werts der momentanen
Krafteinwirkung vorgenommen. Grundsätzlich kann jedoch, falls erforderlich, auch die zweite
Berechnung einen Extrapolationsalgorithmus verwenden, wobei die Extrapolationszeitpunkte
im einem größeren Abstand als bei der ersten Berechnung gewählt sind.
Im folgenden wird die erste Berechnung einschließlich des Extraplationsalgorithmus
beschrieben.
Aus dem Zeitpunkt des Signaleingangs von den Hall-Sensoren 20 bzw. 22 bestimmt der
Mikroprozessor 36 die momentane Periodendauer der Umdrehung der Welle 12 und somit
auch des Elektromotors 10. Somit steht etwa zu jeder Viertelumdrehung der Welle 12 ein
Meßwert für die Periodendauer zur Verfügung. Um auch zwischen diesen Zeitpunkten einen
Einklemmschutz zu gewährleisten, werden ständig in einem festen Zeitraster, z. B. nach
jeweils 1 ms, Schätzwerte für die Periodendauer aus vorangegangenen Meßwerten der
Periodendauer extrapoliert, beispielsweise nach folgender Formel:
T*[k] = T[i] + k.(a1.T[i-1] + a2.T[i-2] + a3.T[i-3]) (1)
wobei a1, a2, a3 Parameter sind, i ein Index ist, der bei jedem Signaleingang, d. h. bei jeder
Viertelperiode, inkrementiert wird, und k der Laufindex des festen Zeitrasters ist, der bei
jedem neuen Meßwert für die Periodendauer auf Null rückgesetzt wird. Statt der letzten vier
Meßwerte können je nach Anforderung auch mehr oder weniger Meßwerte berücksichtigt
werden.
Die Parameter a1, a2, a3 modellieren das Gesamtsystem der Antriebsvorrichtung, d. h. Motor
10, Kraftübertragungskomponenten und Deckel, und sind durch die Federsteifigkeiten,
Dämpfungen und Reibungen des Gesamtsystems bestimmt. Daraus ergibt sich eine
Bandpaßwirkung mit der Eigenschaft, daß spektrale Anteile des Periodenzeitverlaufs, die von
Vibrationen herrühren, schwächer bewertet werden als solche, die von einem Einklemmfall
herrühren. Fig. 2 zeigt schematisch einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der gemessenen
Periodendauern T und der daraus abgeschätzten Periodendauern T*. Die gestrichelte Kurve
stellt den wahren Verlauf der Periodendauer dar.
Aus den so bestimmten Schätzwerten für die Periodendauer wird dann die Drehzahländerung
zum Zeitpunkt [k], bezogen auf den vorhergehenden Zeitpunkt [k-1], abgeschätzt, wobei ein
Motorspannungsfilter und ein Wegprofilfilter verwendet werden, um Einflüsse der
Motorspannung und der Position, an welcher sich das bewegliche Fahrzeugteil, d. h. der
Deckel, gerade befindet, auf die Motordrehzahl zu eliminieren, wobei folgende Formel
verwendet wird:
ΔN*[k] = (T*[k] - T*[k-1])/(T*[k])2 - Vu(Um[k]) - Vr(x[k]) (2)
wobei Um[k] die Motorspannung zum Zeitpunkt [k] ist, Vu ein Motorspannungsfilter ist,
welches die Abhängigkeit der Drehzahl von der von der Steuereinheit 24 erfaßten
Motorspannung nachbildet, x[k] die Position des Deckels zum Zeitpunkt [k] ist und Vr ein
Wegprofilfilter ist, das die Abhängigkeit der Motordrehzahl von der Position des Deckels
nachbildet.
Das Motorspannungsfilter Vu bildet das dynamische Verhalten des Motors bei
Spannungsänderungen nach. Vorzugsweise ist das Motorspannungsfilter Vu als Tiefpaß
ausgebildet, dessen Zeitkonstante gleich der Motorzeitkonstante ist. Die Zeitkonstante ist
abhängig von dem Betriebsfall, d. h. vom Öffnen oder Schließen des Deckels 54 in Schiebe- oder
Absenkrichtung, und von der Größe der Spannungsänderung.
Das Wegprofilfilter Vr wird durch einen Lernlauf nach Einbau der Antriebsvorrichtung in das
Fahrzeug automatisch ermittelt. Die Position des Deckels 54 wird, wie oben erwähnt, aus den
mittels des Zählers 40 aufsummierten Impulssignalen der Hall-Sensoren 20, 22 bestimmt.
Die Entscheidung der ersten Berechnung 50, ob ein Einklemmfall vorliegt oder nicht, erfolgt
anhand der folgenden Formel:
Σ(Vf.ΔN*[k]) = Σ(ΔF[k]) < Fmax (3).
Die abgeschätzten Drehzahländerungen ΔN*[k] werden mit einer festgesetzten zeitlich
konstanten Untergrenze verglichen. Sobald sie diese Untergrenze übersteigen, werden sie
jeweils mit einem Proportionalitätsfaktor Vf multipliziert, der die Steilheit der Motorkennlinie
des Elektromotors 10 (Drehmoment über Drehzahl) wiedergibt. Die Steilheit ist bei konstanter
Motorspannung und Motortemperatur in etwa konstant, ist jedoch für jeden Elektromotor 10
individuell verschieden. Um diese Einflüsse zu eliminieren, wird einerseits durch einen
Temperaturfühler die Umgebungstemperatur erfaßt und die Motortemperatur über die
Erfassung der Betriebsdauer genähert (statt der Umgebungstemperatur kann auch die
Motortemperatur durch einen Temperatursensor am Elektromotor 10 direkt erfaßt werden).
Andererseits werden bei jedem Elektromotor 10 vor dem Anschließen an den Deckel 54 im
Rahmen der Fertigungsendprüfung bei konstanter Motorspannung zwei Wertepaare für
Drehzahl und Drehmoment ermittelt und in dem Speicher 38 abgespeichert. Aus diesen
Meßwerten wird die Steigung der Motorkennlinie ermittelt, woraus der Proportionalitätsfaktor
Vf berechnet wird.
Das Produkt aus ΔN*[k] und Vf entspricht der Änderung ΔF[k] der Krafteinwirkung zum
Zeitpunkt [k], bezogen auf den Zeitpunkt [k-1], auf die Verschiebebewegung des Deckels 54.
Die ΔF[k]-Werte werden aufsummiert, solange die ΔN*[k]-Werte über der festgesetzten
Untergrenze liegen. Sobald zwei aufeinanderfolgende ΔN*[k]-Werte wieder darunter liegen,
wird die Summe auf Null gesetzt. Falls ein ΔN*[k]-Wert eine festgesetzte Obergrenze
übersteigt, geht an Stelle dieses ΔN*[k] nur der Wert der Obergrenze in die Summe ein. Dies
dient dazu, Einflüsse von Vibrationen, die zu kurzzeitigen periodischen Spitzen der
Drehzahländerung führen, auf das Erkennen eines Einklemmfalles möglichst zu eliminieren.
Diese Obergrenze kann im einfachsten Fall konstant gewählt werden. Um die Genauigkeit der
Auslösung zu erhöhen, kann jedoch die Obergrenze auch in Abhängigkeit von der aktuell
ermittelten Drehzahländerung zeitlich variabel gewählt werden, z. B. in der Form, daß die
Obergrenze mit ansteigender aktueller Drehzahländerung angehoben wird.
Abschließend wird in der ersten Berechnung 50 ermittelt, ob die Summe der ΔF[k] eine
maximal zulässige Klemmkraft Fmax übersteigt oder nicht.
Gemäß Fig. 3 wird in einer Drehzahlerfassungsstufe 62 aus den Eingangsgrößen
Periodendauer T, Motorspannung, Deckelposition x sowie Motortemperatur gemäß den
obigen Formeln (1) und (2) mit der ersten (höheren) Abtastrate, d. h. zu den Meßzeitpunkten
[i] und den Extrapolationszeitpunkten [k], die aktuelle Drehzahländerung ΔN* bzw. die
aktuelle Drehzahl N* (diese ergibt sich aus N*[k] = 1/T*[k] - Vu(Um[k]) - Vr(x[k]; statt [k]
kann auch [i] stehen) bestimmt. Ferner wird die Motortemperatur bei der
Drehzahlbestimmung bei der Umrechnung von Drehzahländerung in Kraftänderung gemäß
Formel (3) berücksichtigt. Die erste Abtastrate ist so gewählt, daß sie für die Erfassung von
Einklemmfällen mit den höchsten zu erwartenden Systemsteifigkeiten optimal ist. Die
Drehzahlerfassungsstufe 62 wird von der ersten Berechnung 50 und der zweiten Berechnung
52 gemeinsam verwendet.
In der ersten Berechnung 50 wird aus der Drehzahländerung ΔN* mittels der Formel (3) in der
oben beschriebenen Weise unter Verwendung eines ersten Werts für die festgesetzte
Untergrenze, eines ersten Werts für die festgesetzte Obergrenze sowie eines ersten Werts für
den Schwellwert Fmax zu den durch die erste Abtastrate festgelegten Zeitpunkten, d. h. den
Extrapolationszeitpunkten [k], festgestellt, ob die momentane Krafteinwirkung diesen ersten
Schwellwert Fmax überschreitet. Die Werte dieses ersten Parametersatzes sind für die
Erfassung von Einklemmfällen mit der größten zu erwartenden Systemsteifigkeit optimiert.
In der zweiten, parallelen Berechnung 52 wird die Abtastrate so gewählt, daß sie für die
Erfassung von Einklemmfällen mit den niedrigsten zu erwartenden Systemsteifigkeiten
optimal ist. Diese zweite Abtastrate kann z. B. so gewählt werden, daß nur jeder vierte
Meßwert der Periodendauer T berücksichtigt werden soll. In diesem Fall wird die zweite
Berechnung nur bei jedem vierten Signaleingang von den Hall-Sensoren 20, 22 durchgeführt,
d. h. es wird nur jede vierte von der Stufe 62 ermittelte Drehzahl N[i], die auf eine gemessene
Periodendauer T zurückgeht in der in Fig. 4 mit 66 angedeuteten Abtaststufe berücksichtigt
(in Fig. 4 mit 66 angedeutet), die auf eine gemessene Periodendauer T zurückgeht. Die aus
extrapolierten Periodendauern T* ermittelten Drehzahlen N*[k] werden natürlich ohnehin
nicht berücksichtigt. Die zweite Berechnung 52 wird also nur zu jedem vierten Zeitpunkt [i]
ausgeführt.
Zunächst wird dabei die Drehzahländerung ΔN[i] gegenüber dem letzten Meßwert bestimmt.
Dann wird in analoger Weise mittels der Formel (3) unter Verwendung eines zweiten Werts
für die festgesetzte Untergrenze, eines zweiten Werts für die festgesetzte Obergrenze sowie
eines zweiten Werts für den Schwellwert Fmax festgestellt, ob die momentane
Krafteinwirkung diesen zweiten Schwellwert Fmax überschreitet. Die Werte dieses zweiten
Parametersatzes sind für die Erfassung von Einklemmfällen mit der kleinsten zu erwartenden
Systemsteifigkeit optimiert.
Für die Entscheidung, ob ein Einklemmfall vorliegt, d. h. der Motor abgeschaltet bzw.
reversiert werden soll, werden die Ergebnisse der ersten und der zweiten Berechnung in einer
Logikstufe 64 miteinander logisch verknüpft. Im einfachsten Fall ist das eine ODER-
Verknüpfung. In diesem Fall wird also der Motor abgeschaltet bzw. reversiert, wenn eine der
beiden Berechnungen einen Einklemmfall erfaßt hat. Die Entscheidung wird zu jedem
Zeitpunkt, zu dem die erste Berechnung 50 ein neues Ergebnis liefert, vorgenommen. Da
wesentlich seltener neue Ergebnisse der zweiten Berechnung 52 vorliegen, wird immer das
letzte Ergebnis der zweiten Berechnung 52 der Logikstufe 64 zugeführt. Wenn anhand der
Verknüpfung ein Einklemmfall erfaßt wurde, löst die Steuereinheit 24 durch Ansteuerung der
Relais 26, 28 über die Schalter 30, 32 ein Reversieren des Motors 10 aus, um einen
eingeklemmten Gegenstand sofort wieder frei zu geben.
Durch die Verknüpfung der Ergebnisse der beiden Berechnungen 52, 54 können sowohl
schnelle als auch langsame Krafteinwirkungsänderungen optimal erfaßt werden.
Statt nur eine zweite parallele Berechnung durchzuführen, ist es auch möglich, zusätzlich eine
dritte oder noch mehr parallele Berechnungen durchzuführen, um eine Optimierung des
Einklemmschutzes für mehr als zwei Einklemmszenarien, d. h. Systemsteifigkeiten, zu
erreichen.
Um die Fehlauslösungswahrscheinlichkeit beim Auftreten von Rüttelkräften weiter zu
verringern, kann eine spektrale Analyse der innerhalb eines bestimmten Zeitfensters bei zum
Analysezeitpunkt ermittelten Drehzahländerungen vorgenommen werden. Bei Auftreten
bestimmter spektraler Charakteristika, insbesondere bei Auftreten eines deutlich ausgeprägten
Peaks, der nicht in dem für Einklemmfälle typischen Spektralbereich liegt, wird ein Auslösen
verhindert, auch wenn die Logikstufe 64 eigentlich einen Einklemmfall erfaßt hat.
Claims (10)
1. Verfahren zum Verstellen eines Fahrzeugteils (54) zwischen mindestens zwei
Stellungen, wobei das Fahrzeugteil von einem Elektromotor (10) angetrieben wird,
Pulssignale entsprechend der Drehbewegung des Elektromotors (10) erzeugt werden
und einer Steuereinheit (24) zum Steuern des Elektromotors zugeführt werden, und in
einer ersten Berechnung (50) mit einem ersten Parametersatz aus den erfaßten
Pulssignalen zu bestimmten ersten Zeitpunkten ([k]) ein erster Wert für die momentane
Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
parallel zu der ersten Berechnung (50) in mindestens einer zweiten Berechnung (52) mit
einem zweiten Parametersatz aus den erfaßten Pulssignalen zu bestimmten zweiten
Zeitpunkten ([i]) ein zweiter Wert für die momentane Krafteinwirkung auf das
Fahrzeugteil (54) bestimmt wird, wobei beide Werte für die momentane
Krafteinwirkung berücksichtigt werden, um zu entscheiden, ob der Motor (10)
abgeschaltet oder reversiert wird oder nicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ermittelt wird, ob der in der
ersten Berechnung (50) ermittelte erste Wert für die Krafteinwirkung einen
vorgegebenen ersten Auslöseschwellwert übersteigt bzw. ob der aus der zweiten
Berechnung (52) ermittelte zweite Wert für die Krafteinwirkung einen vorgegebenen
zweiten Auslöseschwellwert übersteigt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnisse der beiden
Vergleiche in einer ODER-Verknüpfung einer Logikstufe (64) verknüpft werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Berechnung
(50) und die zweite Berechnung (52) für die Erkennung der zu erwartenden schnellsten
bzw. langsamsten Krafteinwirkungsänderungen optimiert sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der ersten
Zeitpunkte ([k]) kleiner ist als der Abstand der zweiten Zeitpunkte ([i]).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweiten Berechnung
(52) nur nach jedem n-ten Eingang eines Pulssignals ein neuer Wert der
Krafteinwirkung berechnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten
Berechnung (50) der Zeitpunkt ([i]) des Eingangs eines jeden Pulssignals an der
Steuereinheit (24) erfaßt wird und zwischen zwei solchen Eingangszeitpunkten zu
bestimmten Extrapolationszeitpunkten ([k]) aus mindestens einem Teil dieser
gemessenen Zeitpunkte der erste Wert für die aktuelle Krafteinwirkung auf das
Fahrzeugteil bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Berechnung
aus den gemessenen Zeitpunkten jeweils die momentane Periodendauer (T[i]) der
Motordrehung bestimmt wird, die momentane Periodendauer (T*[k]) zu den
Extrapolationszeitpunkten ([k]) unter Berücksichtigung mehrerer vorangegangener
gemessener Periodendauern (T[i-1], T[i-2], T[i-3]) abgeschätzt wird, aus den
abgeschätzten Periodendauern eine abgeschätzte Drehzahländerung (ΔN*[k]) für jeden
Extrapolationszeitpunkt bestimmt wird und aus den abgeschätzten Drehzahländerungen
zu jedem Extrapolationszeitpunkt der erste Wert der Krafteinwirkung auf das
Fahrzeugteil bestimmt wird.
9. Antriebsvorrichtung für ein zwischen mindestens zwei Stellungen bewegliches
Fahrzeugteil (54), mit einem Elektromotor (10) zum Antreiben des Fahrzeugteils (54)
und einer Einrichtung (18, 20, 22) zum Erzeugen eines Pulssignal entsprechend der
Drehbewegung des Elektromotors (10), das einer Steuereinheit (24) zum Steuern des
Elektromotors (10) zugeführt wird, wobei die Steuereinheit (24) so ausgebildet ist, daß
in einer ersten Berechnung (50) mit einem ersten Parametersatz aus den erfaßten
Pulssignalen zu bestimmten ersten Zeitpunkten ([k]) ein erster Wert für die momentane
Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil (54) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit (24) so ausgebildet ist, daß parallel zu der ersten Berechnung (50)
in mindestens einer zweiten Berechnung (52) mit einem zweiten Parametersatz aus den
erfaßten Pulssignalen zu bestimmten zweiten Zeitpunkten ([i]) ein zweiter Wert für die
momentane Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil (54) bestimmt wird, wobei beide
Werte für die momentane Krafteinwirkung berücksichtigt werden, um zu entscheiden, ob
der Elektromotor (10) abgeschaltet oder reversiert wird oder nicht
10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit
(24) zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 8 ausgebildet ist.
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