DE202005019187U1

DE202005019187U1 - Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmfalls eines Sitzverstellsystems

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Publication number: DE202005019187U1
Application number: DE202005019187U
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2015-12-09

Abstract

Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmfalls (EKF) eines motorisch angetriebenen Sitzverstellsystems (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
– mit einer Antriebsanordnung (2) mit mindestens einem Sitzverstellantrieb zur Sitzverstellung,
– mit einem Sensor (3), der dazu eingerichtet ist, einen die Gängigkeit und/oder die Verstellkraft des Sitzverstellantriebs entlang eines Verstellweges repräsentierenden Signalverlauf (S_V) zu erzeugen, und
– mit einer Recheneinheit (5), die dazu eingerichtet ist, den Signalverlauf (S_V) mit von der Verstellposition des Sitzverstellantriebs und/oder der Sitzverstellung abhängigen Verstärkungsfaktoren (V) zu wichten und hinsichtlich eines Einklemmfalls (EKF) auszuwerten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmfalls eines motorisch angetriebenen Sitzverstellsystems, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Ein derartiges Verstellsystem in einem Kraftfahrzeug dient dazu, einen beweglichen, motorisch angetriebenen Sitz, insbesondere dessen Sitzfläche sowie dessen Sitzlehne, in deren Längs- bzw. Neigungspositionen zu verstellen. Häufig ist ein derartiges Sitzverstellsystem auch mit einer Höhenverstellung des Sitzes verbunden, die ihrerseits wiederum unterteilt oder separiert ist in eine vordere und in eine hintere Höhenverstellung des Sitzes. Des Weiteren kann auch die Sitztiefe separat verstellbar sein. Ferner kann eine bei einem derartigen Sitz üblicherweise vorgesehene Kopfstütze in deren Höhe motorisch verstellbar ausgeführt sein. Bei komfortablen Ausführungen eines solchen Sitzes ist zusätzlich eine Lordosenstütze vorgesehen, die ihrerseits mechanisch oder auch elektromotorisch verstellbar ausgeführt sein kann.
Die Steuerung eines derartigen Sitzverstellsystems erfolgt häufig über eine elektronische Steuerungseinrichtung. Wünschenswert dabei ist, dass die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet oder ausgelegt ist, im Falle der Gefahr eines Einklemmfalls einen entsprechenden Sitzverstellantrieb der Verstellantriebsanordnung zu stoppen oder auch zu reversieren, um einen Einklemmfall zuverlässig zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmfalls eines Sitzverstellsystems anzugeben.
Bezüglich der Vorrichtung wird die genannte Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Alternativ wird die genannte Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der auf diese jeweils rückbezogenen Unteransprüche.
Zur Detektion eines Einklemmfalls eines motorisch angetriebenen Sitzverstellsystems, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Antriebsanordnung zur Sitzverstellung ist erfindungsgemäß vorgesehen, entlang eines Verstellweges einen die Gängigkeit und/oder die Verstellkraft eines Verstellantriebs der Antriebsanordnung in Abhängigkeit von der Stellposition repräsentierender Signalverlauf zu erfassen. Eine Recheneinheit ist dazu eingerichtet, den Signalverlauf mit von der Verstellposition des Sitzverstellsystems abhängigen Verstärkungs- oder Wichtungsfaktoren zu wichten und hinsichtlich eines Einklemmfalls auszuwerten. Hierzu, zusätzlich oder alternativ enthält die Recheneinheit einen Algorithmus zur Überschußkraftbegrenzung des Verstellantriebs mit von dessen Verstellposition und von für das Sitzverstellsystem charakteristischen, ggf. fahrzeugspezifischen und/oder personenspezifischen Größen abhängigen Parametern.
Mit anderen Worten ist die Recheneinheit beispielsweise anhand des Algorithmus zur Überschußkraftbegrenzung des Verstellantriebs mit von dessen Verstellposition abhängigen und verstellsystem- und/oder personenspezifischen Parametern dazu eingerichtet, den Signalverlauf hinsichtlich eines Einklemmfalls mit besonders hoher Empfindlichkeit oder Sensitivität auszuwerten.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass für eine Detektion eines Einklemmfalls zwar grundsätzlich ein auf relativ einfache Art und Weise bereitzustellendes Signal des jeweiligen Sitzverstellantriebs herangezogen werden kann, wenn in Folge eines Einklemmfalls der Grad der Gängigkeit des jeweiligen Antriebs an der entsprechenden Stell- oder Verstellposition abnimmt. Allerdings ist ein solches, am jeweiligen Sitzverstellantrieb abgreifbares Signal bereits hinsichtlich typischer Schwergängigkeiten eines solchen Sitzverstellsystems belastet, so dass bei einer Auswertung eines entsprechenden orts- oder stellpositionsbezogenen Signalverlaufs eine zuverlässige Unterscheidung zwischen einer systematischen Schwergängigkeit und einem aktuellen Einklemmfall praktisch nicht differenziert werden kann.
Erkanntermaßen eignet sich jedoch das Signal eines mit einem entsprechenden Stellantrieb in Wirkverbindung stehenden Sensors infolge der Rückwirkung sowohl einer Schwergängigkeit als auch eines positionsorientierten Einklemmens eines Objektes über die Kraftkette des Verstellsystems auf den Antrieb in einfacher und zuverlässiger Art und Weise, wenn durch eine geeignete Signalbearbeitung eine Differenzierung zwischen typischen Schwergängigkeiten und einem Einklemmfall erreicht wird. Ist daher auf der Antriebswelle des Antriebsmotors ein Ringmagnet befestigt, der in einem zugeordneten Hall-Sensor-Signal generiert, so können diese, insbesondere mittels einer Recheneinheit bewertet werden. Sollte ein Einklemmfall auftreten, so ist ebenso wie bei einer Schwergängigkeit mit einer charakteristischen Verzögerung der Verstellbewegung des Verstellteils, insbesondere der Sitzlängs- und/oder der Lehnenneigungsverstellung, zu rechnen, die über die mechanische Kopplung auch den Antrieb abbremst. Hierdurch verlängern sich die zeitlichen Perioden zwischen zwei aufeinander folgenden Signalen des Sensors. Ein entsprechendes Sensorsignal bildet damit einen orts- oder stellpositionsabhängigen zeitlichen Flankenabstand zwischen aufeinander folgenden Signalen oder Signalabschnitten und damit einen orts- bzw. stellpositionsabhängigen charakteristischen Signalverlauf ab.
Eine entsprechende Recheneinheit kann somit die Flankenabstände bzw. Drehzahlverläufe eines beispielsweise x-poligen Hall-Ringmagneten bestimmen und einen entsprechenden Signalverlauf der entsprechenden Flankenabstände in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellposition des Verstellsystems ermitteln. Der entsprechende Signalverlauf liegt dabei vorzugsweise in einer Vielzahl von diskreten Messwerten oder Zählraten vor, die mit der jeweiligen Stellposition entlang eines Verstellweges des Sitzverstellantriebs korrelieren. Dabei können die entsprechenden Informationen mittels der Recheneinheit auf die Position des zu verstellenden Sitzverstellantriebs bezogen werden, wodurch wiederum Schwergängigkeiten lokalisiert werden können.
Während erkanntermaßen Schwergängigkeiten eines Verstellantriebs innerhalb des orts- bzw. positionsabhängigen Signalverlaufs zu eher niederfrequenten Signalanteilen führen, ruft eine Einklemmsituation im Vergleich hierzu eine schnelle Signaländerung hervor. Zudem können Schwergängigkeiten entlang des Verstellweges aufgrund dessen systematischen Auftretens, beispielsweise mittels eines Referenzlaufes, zumindest annähernd positionsgenau lokalisiert werden. Diese Systeminformationen wiederum können zur Unterscheidung zwischen einer Schwergängigkeit und einem tatsächlichen Einklemmfall herangezogen werden.
Somit lässt sich anhand des am Verstellantrieb selbst abgenommenen Sensorsignals zunächst ein die Gängigkeit des Stellantriebs in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellposition repräsentierender Signalverlauf ermitteln, der sowohl die systembedingten Schwergängigkeiten als auch einen eventuellen Einklemmfall enthält. Der Grad der Gängigkeit spiegelt sich in den jeweiligen nieder- bzw. hochfrequenten Signalanteilen und somit in der ortsabhängigen Steigung oder dem ortsabhängigen Gradienten wider. In erster Näherung lässt sich somit bereits ein Einklemmfall durch Setzen einer Schwelle oder Schranke für einen Steigungswert des Signalverlaufs in Abhängigkeit von der Stellposition ermitteln. Bei dieser Variante ist jedoch nicht auszuschließen, dass bei Festlegung eines bestimmten Schwellwertes eine eventuelle Schwergängigkeit als Einklemmfall bewertet wird.
Dies könnte zu mindestens einer Fehlreaktion oder einem fehlerhaften Reversieren des Stellantriebs an einer reinen Schwergängigkeitsstelle führen.
Eine Fehlreaktion kann vermieden werden, indem die ortsabhängige Gängigkeit bzw. Verstellkraft entlang des Signalverlaufs mit ortsbezogenen Verstärkungsfaktoren gewichtet wird. Die Verstärkungsfaktoren können in Abhängigkeit von der Antriebscharakteristik, der Kinematik, oder der Sitzmechanik des Sitzverstellsystems und/oder als Funktion positionsabhängiger und antriebs-, sitz- und/oder personenspezifischer Parameter, insbesondere in der Recheneinheit, hinterlegt sein.
Mit anderen Worten könen die Verstärkungsfaktoren sowohl direkt, z. B. in Abhängigkeit von der Antriebscharakteristik, der Kinematik, und/oder der Sitzmechanik des Sitzverstellsystems oder indirekt über prarameterspezifische Funktionen, insbesondere in Form entsprechender Kennliniefelder, hinterlegt sein.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Algorithmus zur Überschußkraftbegrenzung eines Verstellantriebs vorgesehen sein, dessen Parameter einerseits von der Verstellposition eines oder mehrerer Verstallantriebe und andererseits von für das Sitzverstellsystem charakteristischen, ggf. fahrzeugspezifischen und/oder personenspezifischen Größen oder Werten abhängig sind. Unter Überschußkraftbegrenzung wird hierbei die Begrenzung eines eine Reibkraft oder ein Reibmoment übersteigenden Kraft- oder Momentanteils einer antriebsseitig erzeugten Antriebskraft bzw. eines Antriebsmomentes verstanden. Dabei wird der die beispielsweise infolge systembedingter Schwergängigkeiten vorhandene Reibkraft (Reibmoment) übersteigende Kraftanteil (Momentanteil) als die Beschleunigung oder Verstellbewegung des Sitzes oder der Sitzverstellung bewirkende Überschußkraft bezeichnet. Nur diese die Reibkraft übersteigende Überschußkraft ist für die zu begrenzende Einklemmkraft bestimmend.
Für das Sitzverstellsystem charakteristische Größen sind insbesondere die Geometrie des Sitzes oder die Kinematik bzw. die Mechanik des Antriebs oder des Verstellsystems. Als personenspezifische Größen können das Körpergewicht, die Körperform und/oder die Körpergröße, beispielsweise auf der Grundlage des der so genannten Normmenschen (mit 90% männlich und/oder 10% weiblich) herangezogen werden. Fahrzeugspezifische Parameter oder Größen sind insbesondere die Lebensdauer des Verstellsystems oder dessen Verstellkomponenten, die Temperatur, die Motorkennlinie des Antriebs, die Fahrzeugneigung oder dergleichen.
Eine derartige Fehlreaktion kann auch vermieden werden, wenn ab Überschreiten eines Schwellwertes mittels der Recheneinheit ein Integrationsvorgang gestartet und dann wieder beendet wird, wenn die Steigung bzw. der Gradient die Schranke bzw. den Schwellwert wieder unterschreitet. Die Integration erfolgt somit lediglich innerhalb eines ortsabhängigen Fensters über dem die Gängigkeit des Stellantriebs in Abhängigkeit von der Stellposition repräsentierenden Verlaufs der Steigung. Dabei sind die eine Grenze des Fensters durch eine Überschreitung des jeweiligen ortsbezogenen Schwellwertes und die andere Grenze des Fensters durch ein anschließendes Unterschreiten der Steigung unterhalb dieses Schwellwertes bestimmt. Ein durch diese Methode – wonach die Integration der ersten Ableitung einer Funktion wieder die Stammfunktion ergibt – mittels der Recheneinheit ermitteltes Signal oder Ausgangssignal ist aufgrund der Integration der ortsbezogenen ersten Ableitung mit dem aus dem Sensorsignal hervorgehenden ursprünglichen Signalverlaufs der Gängigkeit des Stellantriebs korreliert.
Bei allen Varianten ist die Auswerteempfindlichkeit oder -sensitivität der Recheneinheit anhand potenzieller Gefahrenbereiche für einen Einklemmfall entlang des Verstellweges eingestellt ist. Die Empfindlichkeit ist dabei in einem bestimmten Bereich des Verstellweges um so höher, je größer die Wahrscheinlichkeit eines Einklemmfalls ist.
In einer bevorzugten Variante umfasst die Vorrichtung zumindest einen Sensor zur Erzeugung eines die Gängigkeit, die Verstellkraft und/oder das insbesondere antriebsseitige Verstell-, Motor- oder Antriebsmoment des Sitzverstellantriebs entlang eines Verstellweges repräsentierenden Signalverlaufs. Der zweckmäßi gerweise als Hall-Sensor ausgeführte Sensor kann hierzu abhängig von der Antriebsdrehung oder Drehzahl des Sitzverstellantriebs aufeinander folgende Sensorsignale erzeugen, deren zeitlicher Periodenabstand ein Maß für die Gängigkeit des Sitzverstellantriebs an der jeweiligen Stellposition ist.
Die Antriebsanordnung ist vorzugsweise zur Sitzlängsverstellung, zur Lehnenneigungsverstellung und/oder zur Sitzhöhenverstellung ausgebildet. Mit der Antriebsanordnung sowie mit dem Sensor und/oder mit der Recheneinheit kann eine Steuerungseinrichtung verbunden sein, die bei einem erkannten Einklemmfall den jeweiligen Sitzverstellantrieb abschaltet und/oder reversiert. Ein zweckmäßigerweise aus der Gängigkeit des Sitzverstellantriebs ermittelter Abschaltwert kann in der Recheneinheit oder in der Steuerungseinrichtung hinterlegt sein.
Gemäß einer Variante berechnet die das Sensorsignal des Sensors empfangende Recheneinheit die ortsabhängige erste Ableitung und damit die Steigung des Signalverlaufes an den jeweiligen Stellpositionen entlang des Verstellweges. Die Recheneinheit ist zudem dazu eingerichtet, die dabei ermittelten Steigungswerte, insbesondere innerhalb eines Ortsabschnittes oder Positionsbereiches des Verstellweges, zu integrieren. Dadurch erfolgt gewissermaßen eine Filterung von solchen kurzen Impulsen innerhalb des Verlaufs der Steigung, die für Schwergängigkeiten typisch oder charakteristisch sind. Damit wird nicht nur die absolute Steigung detektiert, sondern vielmehr auch der Trend der Steigung im Anschluss an einen vorgegebenen, einer kritischen Steigung entsprechenden Schranken- oder Schwellwert erfasst.
Anhand eines infolge dieser Berechnungen ermittelten Ergebnisses in Form beispielsweise eines Ausgangssignals der Recheneinheit erkennt eine Steuerungseinrichtung auf einen Einklemmfall, wenn an einer Stellposition der Integrationswert einen vorgegebenen Abschaltwert für den Sitzverstellantrieb überschreitet. Die Steuerungseinrichtung kann dann an den entsprechenden Stellantrieb ein Steuersignal zur Abschaltung des Antriebs bzw. zu dessen Reversierung senden.
Die bevorzugt in einem Speicher der Recheneinheit und/oder der Steuerungseinrichtung orts- oder verstellpositionsabhängig hinterlegten Verstärkungsfaktoren werden ortsabhängig mit den jeweiligen Integrationswerten gewichtet. Dadurch wird die Filterfunktion zur Differenzierung zwischen Schwergängigkeiten und einem Einklemmfall verstärkt.
Diese Verstärkung der Filterfunktion kann gemäß einer Variante überproportional erfolgen, wenn bestimmte logische Verknüpfungen von unterschiedlichen Sitzverstellsituationen durch verschiedene Verstärkungsfaktoren charakterisiert werden. Hierzu geeignet ist eine logische Verknüpfungsmatrix einer Sitzlängs-, einer Sitzhöhen- und/oder einer Sitzlehnenverstellung. Die logischen Verknüpfungen selbst können dabei einfache Boolen'sche Verknüpfungen, reine UND-Verknüpfungen und/oder mittels Fuzzy-Logik aufgestellt sein.
Die hierbei gebildete logische Verknüpfungsmatrix eignet sich auch unabhängig von der durch Differenziation und Integration des ursprünglichen Signalverlaufs aufgestellten Rechenoperationen, indem die ortsabhängige Gängigkeit entlang des Signalverlaufs direkt mit den jeweiligen, ortsbezogenen Verstärkungsfaktoren gewichtet wird.
Zur Detektion eines Einklemmfalls eines motorisch angetriebenen Sitzverstellsystems mit mindestens einem Sitzverstellantrieb wird zunächst entlang eines Verstellweges des Verstellantriebs ein dessen Gängigkeit bzw. Antriebsmoment in Abhängigkeit von der Stellposition repräsentierender Signalverlauf erfasst. Dieser Signalverlauf ist positionsabhängig abgeleitet aus den bevorzugt generierten Sensorsignalen, die zweckmäßigerweise direkt am Antrieb erfasst werden. Der Signalverlauf kann anhand einer den zeitlichen Flankenabstand eines die Antriebsdrehungen oder Drehzahl des Sitzverstellantriebs repräsentierenden Sensorsignals, insbesondere eines Hall-Sensors, in Abhängigkeit von der Stellposition ermittelt werden.
Die anhand des ursprünglichen Signalverlaufs erfasste Gängigkeit bzw. Verstellkraft kann mit von der Stellposition des Sitzverstellsystems und/oder mit von für das Sitzverstellsystem charakteristischen inhärenten Parametern abhängigen Verstärkungsfaktoren unmittelbar oder direkt gewichtet werden. Dabei wird bereits auf einen Einklemmfall erkannt, wenn an einer Stellposition die positionsabhängig gewichtete Gängigkeit bzw. Verstellkraft einen vorgegebenen Abschaltwert überschreitet. Unter charkteristischen Parametern werden hierbei wiederum auch umgebungs-, personen- oder fahrzeugspezifische bzw. -abhängige Maß- oder Vorgabegrößen oder entsprechende Werte verstanden.
Zusätzlich oder alternativ wird anhand der Steigung des Signalverlaufs der Grad der Gängigkeit des Sitzverstellantriebs an jeder Stellposition ermittelt. Hierzu wird zweckmäßigerweise die erste Ableitung des Signalverlaufs errechnet bzw. ermittelt. Eine zweckmäßigerweise zwischen einem Überschreiten und einem anschließenden Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes und somit örtlich oder zeitlich begrenzte Integration entlang des Verlaufs der Steigung wird zur Erkennung eines Einklemmfalls herangezogen. Hierzu wird überwacht, ob der Integrationswert an einer Stellposition den vorgegebenen Schwell- oder Abschaltwert für den Sitzverstellantrieb überschreitet. Der Abschaltwert kann aus der Gängigkeit in einem Referenzlauf und/oder des Sitzverstellantriebs ermittelt werden.
Zur Berechnung der Steigung des Signalverlaufes wird zweckmäßigerweise die ortsabhängige erste Ableitung eines eine Anzahl von Messwerten enthaltenden Abschnitts des Signalverlaufes ermittelt. Die Integration kann entlang des Verlaufs der Steigung zwischen einer ersten Stellposition, an der die Steigung einen vorgegebenen Steigungswert überschreitet, und einer zweiten Stellposition, an der die Steigung den Steigungswert unterschreitet, durchgeführt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 schematisch ein Sitzverstellsystem mit einer Antriebsanordnung zur Sitzverstellung eines Kraftfahrzeugsitzes,
2 in einem Flankenabstands-/Positions-Diagramm den Signalverlauf der Gängigkeit eines Verstellantriebs entlang eines Verstellweges,
3 in einer Darstellung gemäß 2 die erste Ableitung des Flankenabstandes bzw. der Gängigkeit innerhalb eines ortsbezogenen Fensters über eine Anzahl von Signal- oder Messwerten (Steigungsverlauf),
4 in einer Darstellung gemäß den 2 und 3 den Verlauf des Ergebnisses einer Integration (Integration-Verlauf) des Steigungsverlaufs gemäß 3,
5 in einem Verstärkungs-/Positions-Diagramm ortsabhängige Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit unterschiedlicher Verstellpositionen verschiedener Verstelleinrichtungen des Sitzverstellsystems,
6 den mit den unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren gemäß 5 orts- bzw. positionsabhängig gewichteten Integrationsverlauf gemäß 4,
7 in einer Darstellung gemäß 2 den mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren gewichteten Signalverlauf gemäß 2 infolge einer Sitzlängslängsverstellung des Sitzverstellsystems,
8 in einer Darstellung gemäß den 3 den Verlauf der ersten Ableitung der Gängigkeit bzw. des Flankenabstandes bei gleitender Regression über ein festgelegtes Messwert-Fenster,
9 in einer Darstellung gemäß 5 den integralen Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von der Stellposition für die Lehnenverstellung,
10 in einer Darstellung gemäß 6 die mit den Verstärkungsfaktoren nach 9 gewichtete Integration der ersten Ableitung gemäß 8, und
11 eine Verstellpositions-Matrix mit logischen Verknüpfungen verschiedener Verstellpositionen unterschiedlicher Sitzverstellungen.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das in 1 schematisch dargestellte Sitzverstellsystem 1 eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Sitzfläche 1a, mit einer Sitzlehne 1b und mit einer Köpfstütze 1c sowie eine Antriebsanordnung 2 mit einer Anzahl von Verstell- oder Sitzverstellantrieben. Die einzelnen motorischen oder elektromotorischen Stell- oder Verstellantriebe dienen zur separaten Verstellung der Stellpositionen der einzelnen Sitzteile 1a bis 1c. So dient ein Stellantrieb zur Sitzlängsverstellung SLV. Ein weiterer Stellantrieb dient zur Sitzhöhenverstellung SHV. Ferner dient ein Sitzverstellantrieb zur Lehnenneigungsverstellung LNV. Ein anderer Stellantrieb dient zur Höhenverstellung KHV der Kopfstütze 1c. Die Sitzhöhenverstellung SHV kann auch durch separate Stellantriebe im in der Figur linken vorderen Sitzbereich sowie im rechten hinteren Sitzbereich realisiert sein.
Der oder jeder Stellantrieb der Antriebsanordnung 2 ist mit einem Hall-Sensor 3 versehen, dessen Sensorsignal S_H einer elektronischen Steuereinrichtung 4 oder einer Recheneinheit 5 zugeführt wird, die in die Steuereinrichtung integriert, Teil dieser oder von dieser separiert sein kann. Die elektronische Steuereinrichtung 4 bzw. die Recheneinheit 5 gibt Steuersignale S_A an den jeweiligen Stellantrieb der Antriebsanordnung 2 zur Sitzverstellung, zur Antriebsabbremsung und/oder zur Antriebsreversierung ab.
Zur Erzeugung des Sensorsignals S_H ist in nicht dargestellter Art und Weise auf der Antriebswelle des Motors des jeweiligen Stellantriebs ein Ringmagnet befestigt, der in dem zugeordneten Hall-Sensor 3 Signale generiert, die in der elektronischen Steuereinrichtung 4 bzw. in der dieser zugeordneten Recheneinheit 5 bewertet werden. Das Sensorsignal S_H enthält dabei Informationen über die Gängigkeit des jeweiligen Stellantriebs oder Verstellsystems 1 infolge der Rückwirkung über die Kraftkette des Verstellsystems 1 auf den jeweiligen Antrieb, der seinerseits mit dem Sensor 3 in Wirkverbindung steht. Schwergängigkeiten und auch ein Einklemmfall EKF bewirken aufgrund dieser Rückwirkung auf die Antriebsanord nung 2 eine charakteristische Verzögerung der Verstellbewegung des jeweiligen Verstellteils des Sitzes 1, so dass derartige Schwergängigkeiten über die mechanische Kopplung auch den jeweiligen Stellantrieb der Antriebsanordnung 2 abbremsen. Hierdurch verlängern sich die zeitlichen Perioden zwischen zwei aufeinanderfolgenden (Hall-)Signalen. Dies wirkt sich in einem in 2 dargestellten Signalverlauf S_V – in Abhängigkeit von der jeweiligen Verstellposition des entsprechend Stellantriebs der Antriebsanordnung 2 bzw. des Sitzteils 1a bis 1c – in unterschiedlichen Flankenabständen zwischen den einzelnen Signalanteilen aus.
2 zeigt somit den die Gängigkeit des Verstellsystems 1 repräsentierenden Flankenabstand der Signalanteile des Sensorsignals S_H in Abhängigkeit von der jeweiligen Verstellposition des Verstellsystems 1. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die jeweilige, ortsabhängige oder -bezogene Stellposition in Zählraten (Counts) abgetragen, wobei die Zählraten nachfolgend auch als Messwerte bezeichnet werden.
In dem in 2 dargestellten Signalverlauf S_V sind sowohl Schwergängigkeiten als auch – im rechten äußeren Signalbereich – ein Einklemmfall EKF enthalten. Erkennbar ist, dass sich ein Einklemmfall EKF durch eine charakteristisch niedrige Gängigkeit oder hohe Schwergängigkeit auszeichnet. Strichliniert dargestellt ist örtlich vor dem Einklemmfall EKF ein gewünschter (fiktiver) Abschaltpunkt A, an dem der entsprechende Stellantrieb der Antriebsanordnung 2 gestoppt und gegebenenfalls reversiert werden sollte. Zwar wird im Signalverlauf S_V ein derartiger Einklemmfall EKF durch eine Zunahme der Schwergängigkeit bzw. eine Abnahme der Gängigkeit an einer räumlich oder örtlich vor der eigentlichen Position des Einklemmfalls EKF liegenden Stellposition angekündigt. Allerdings unterscheidet sich dort der Grad der Gängigkeit von denjenigen charakteristischer oder systembedingter Schwergängigkeiten nicht oder nur geringfügig. Daher ist eine höhere Fehlersicherheit bei der Detektion des entsprechenden Einklemmfalls EKF wünschenswert.
Zur Erhöhung der Sensibilität des Verfahrens zur Detektion eines solchen Einklemmfalls EKF wird in einem nächsten Schritt die ortsabhängige erste Ableitung des Signalverlaufs S_V in der Recheneinheit 5 berechnet. Im Ergebnis ergibt sich der in 3 abgebildete Verlauf der Steigung (Steigungsverlauf) S'. Erkennbar sind an den Stellpositionen x₁ und x₂ jeweils eine charakteristische Schwergängigkeit, die eine vorgebbare Schwelle oder Schranke M_min ebenso überschreiten, wie eine bei der Einleitung eines Einklemmfalls EKF charakteristische Schwergängigkeit im orts- oder stellpositionsbezogenen Bereich des Einklemmfalls EKF. Der entsprechende Bereich in den 2 bis 4 ist durch einen strichpunktierten Kreis hervorgehoben.
Ersichtlich ist, dass die Festlegung eines Schwellwertes M_min in Form einer fiktiven Abschaltgrenze einer Überkraftbegrenzung als Kriterium nicht ausreicht, um gezielt und fehlerfrei zwischen systembedingten Schwergängigkeiten und einem sich durch Abnahme der Gängigkeit einleitenden Einklemmfall EKF zu differenzieren, zumal der Steigungsverlauf S' für die angedeuteten Schwergängigkeiten an den Stellpositionen x₁ und x₂ ebenso den Schwellwert M_min überschreiten, wie der Steigungsverlauf örtlich unmittelbar vor dem Einklemmfall EKF.
Um eine weitere Differenzierung zwischen typischen Schwergängigkeiten und einem Einklemmfall EKF zu ermöglichen, wird mittels der Recheneinheit 5 bei der Detektion einer Steigung größer dem nachfolgend auch als kritische Steigung bezeichneten Schwellwert M_min eine Integration durchgeführt. Hierzu wird die Fläche der ersten Ableitung und damit des Steigungsverlaufs S' gemäß 3 so lange integriert, bis die Steigung M der ersten Ableitung wieder kleiner oder gleich Null wird. Integriert wird demnach ab einer Steigung M > 0, mit M_min = 0, während die Integration beendet wird, wenn die Steigung M < 0 wird. Der entsprechende Signal- oder Integrationsverlauf S'_V ist in 4 veranschaulicht.
Durch den Schritt der Integration werden somit kurze Impulse in den Positionsbereichen x₁ und x₂ weitestgehend herausgefiltert. Es erfolgt demnach nicht nur eine Detektion der absoluten Steigung M. Vielmehr wird auch der Trend erfasst, der sich nach Überschreiten des Schwellwertes und somit nach Detektion der kritischen Steigung M_min ergibt. Diese kritische Steigung M_min wiederum kann mit Hilfe eines Referenzlaufes, zweckmäßigerweise mittels eines masselosen Referenzlaufes der Antriebsanordnung 2, bestimmt werden. Dabei sollte dieselbe Regressionssteigung bestimmt werden, die auch während des Ablaufs eines Überkraftbegrenzungs-Algorithmus herangezogen werden. Diese kritische Steigung M_min wird als entsprechende Information in Abhängigkeit von der jeweiligen Position in einem (nicht dargestellten) Speicher der Recheneinheit 5 bzw. der Steuereinrichtung 4 abgespeichert, wobei dieser Steigungswert M_min als Startbedingung für die Integration dient.
Aus dem in 4 dargestellten Signalverlauf ist ersichtlich, dass sich der Einklemmfall EKF von den anderen Integrationen oder Integrationswerten vergleichsweise deutlich abhebt. Jedoch sind Stellpositionen oder Stellsituationen denkbar, bei denen eine eindeutige Klassifizierung noch nicht absolut fehlerfrei möglich ist. Grund hierfür ist, dass – insbesondere im Anlauf, wenn beispielsweise die Sitzlehne waagerecht steht – der in 4 angedeutete absolute integrierte Wert oder Integrationswert I_W demjenigen des Einklemmfalls EKF ähnlich ist. Hierdurch wäre nicht auszuschließen, dass schon in der Anlaufphase der Sitzlehne 1b eine Fehldiagnose erzeugt bzw. ein Fehlreversieren von der Steuereinrichtung 4 eingeleitet wird.
Zur weiteren Verfeinerung der Detektion oder Selektion eines Einklemmfalls EKF wird beispielsweise eine Fuzzy-Logik zur Bereichssensibilisierung der Überkraftbegrenzung und/oder zur Erhöhung der Auswerteempfindlichkeit der Steuereinrichtung 4 bzw. der Recheneinheit 5 eingefügt. Dies bedeutet, dass Verstärkungsfaktoren V der Integrationswerte abhängig von der Stellung der Sitzlänge (SLV), der Sitzhöhe (SHV) und der Sitzlehne (LNV) bestimmt werden. Eine entsprechende, nachfolgend auch als Verstellpositions-Matrix VM bezeichnete Verknüpfungsmatrix ist in 11 angegeben.
Die Verstärkungsfaktoren V können als Funktion f(P_1...n) von z. B. in der Recheneinheit 5 hinterlegten Parametern (P_1...n) variiert werden. Insbesondere können die Verstärkungsfaktoren V = f(P_1...n) in Abhängigkeit von der Antriebscharakteristik, der Kinematik, oder der Sitzmechanik des Sitzverstellsystems 1 und/oder als Funktion positionsabhängiger und antriebs-, sitz- und/oder personenspezifischer Parameter hinterlegt sein. Umgebungseinflüsse, wie insbesondere die Temperatur, können sich ebenfalls in entsprechenden Parametern und somit in den Verstärkungs- oder Wichtungsfaktoren V widerspiegeln.
Zusätzlich oder alternativ kann die Recheneinheit 5 einen Algorithmus zur Überschußkraftbegrenzung des oder jedes Verstellantriebs enthalten oder einen solchen abarbeiten, dessen Parameter P_1...n einerseits von der Verstellposition des oder jedes Verstallantriebs und andererseits von für das Sitzverstellsystem 1 charakteristischen, fahrzeugspezifischen und/oder personenspezifischen Größen abhängig sind. Derartige Größen sind insbesondere die Geometrie des jeweiligen Sitzes, die Kinematik oder die Mechanik des entsprechenden Verstellantriebs, z. B. dessen Getriebecharakteristik mit oder ohne Übersetzung oder Selbsthemmung bzw. dessen mechanischen Hebelarme oder dergleichen. Als personenspezifische Größen können das Körpergewicht, die Körperform und die Körpergröße herangezogen werde. Fahrzeugspezifische Parameter sind die Lebensdauer des Verstellsystems oder dessen Funktionselemente, die Motorkennlinie des Antriebs, die Fahrzeugneigung oder dergleichen.
Dabei bezeichnet die in 11 linke Spalte die Sitzlängsverstellung SLV mit einer Bewegung nach "Vorn", zur "Mitte" bzw. nach "Hinten". Diese Bewegungen werden UND-Verknüpft mit der Ist-Position "Vorn", in der "Mitte" oder "Hinten" der Lehnenneigungsverstellung LNV. Diese Verknüpfungen wiederum werden UND-Verknüpft mit der Sitzhöhenverstellung SHV, wobei in der entsprechenden Spalte wiederum die Ist-Positionen angegeben sind. So ist beispielsweise gemäß der ersten Zeile bei einer Bewegung der Sitzlängsverstellung nach "Vorn" und einer Stellung der Lehnenneigungsverstellung in der Ist-Position "Vorn" unabhängig von der Position der Sitzhöhenverstellung SHV der Verstärkungsfaktor "Schwach".
Demgegenüber ist z. B. gemäß der letzten Zeile der Matrix VM bei einer Bewegung der Sitzlängsverstellung SLV nach "Hinten" und der Ist-Position "Hinten" der Lehnenneigungsverstellung LNV unabhängig von der Position der Sitzhöhenverstellung SHV der Verstärkungsfaktor "Stark".
In Abhängigkeit von der Position für die Lehnenverstellung LNV ergibt sich somit nach dem Regelwerk gemäß 11 die positionsabhängige Verstärkung für das in 4 dargestellte Integral gemäß 5. Erkennbar ist, dass gemäß 5 im letzten oder hinteren Drittel (rechts) der Verstellposition bzw. des Verstellweges der Verstärkungsfaktor V sprunghaft auf seinen Maximalwert ansteigt, während dieser im örtlich davor liegenden Bereich vergleichsweise schwach oder gering ist.
Das Ergebnis der Wichtung des infolge der Integration sich ergebenden Signalverlaufs S'_V mit den in 5 dargestellten Verstärkungsfaktoren V ist in 6 als Signalverlauf S''_V veranschaulicht. Erkennbar sind die in der Darstellung gemäß 4 noch vorhandenen Störabstände durch die Wichtung der Integrationswerte mit den entsprechenden, ortsbezogenen Verstärkungsfaktoren V aufgehoben, so dass der Einklemmfall EKF nunmehr fehlerfrei detektiert werden kann.
Die wiederum eingezeichnete (fiktive) Abschaltgrenze M_min beruht zweckmäßigerweise auf Expertenwissen. Diese ist ein Maß für die infolge des Einklemmfalls EKF durch das eingeklemmte Objekt abgebremste Rotationsenergie des jeweiligen Motors oder Stellantriebs der Antriebsanordnung 2 einschließlich des Verstellsystems 1 und somit auch ein Indikator für das dem Motor des entsprechenden Stellantriebs der Antriebsanordnung 2 entgegengebrachte Moment oder Drehmoment.
7 veranschaulicht die Anwendung des gleichen Algorithmus gemäß der Matrix VM nach 11 auf die Sitzlängsverstellung SLV bei einem Einklemmfall EKF hinter dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeugsitz. Der in 7 dargestellte Signalverlauf S_SLV entspricht dabei dem in 2 dargestellten ursprünglichen Signalverlauf S_V bei der Wichtung deren positionsabhängigen Messwerte mit dem jewei ligen Verstärkungsfaktor V. Erkennbar ist, dass bei reiner Sitzlängsverstellung SLV bei aufrecht stehender Lehnenneigungsverstellung LNV allein eine Wichtung des ursprünglichen Signalverlaufs S'_V mit den jeweiligen Verstärkungsfaktoren V für die zuverlässige Detektion eines Einklemmfalls EKF ausreichend ist oder sein kann.
8 zeigt bei dieser Situation der Sitzlängsverstellung SLV nach "Hinten" die erste Ableitung des Flankenabstandes, d.h. der Gängigkeit bzw. Schwergängigkeit des entsprechenden Stellantriebs der Antriebsanordnung 2. Dies entspricht einer gleitenden Regression über ein festgelegtes Fenster von beispielsweise einhundert (100) Messwerten (Counts). Der zugehörige integrale Verstärkungsfaktor V bei dieser Verstellposition oder -situation in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellposition für die Lehnenverstellung (LNV) gemäß der Matrix VM nach 11 ist in 9 veranschaulicht.
10 zeigt wiederum das Ergebnis der Integration der ersten Ableitung infolge der Wichtung mit den ermittelten Verstärkungsfaktoren V. Analog zu den Ausführungen bezüglich der Lehnenneigungsverstellung LNV hat bei dieser Ausführungsform die Abschaltgrenze A einen Wert "50" festgelegt. Dieser Abschaltwert A ist ein Maß für die abgebremste Rotationsenergie des Motors des betreffenden Stellantriebs der Antriebsanordnung 2 sowie ein Maß für das eingebrachte Moment des Motors. Da die Detektierung in diesem Fall relativ erfolgt, entspricht die detektierte Energie nahezu ausschließlich einer Kraft, die auf das eingeklemmte Objekt wirkt. Sie ist daher nicht als Reibenergie zu betrachten.

1: Sitz/Sitzverstellsystem
1a: Sitzfläche
1b: Sitzlehne
1c: Kopfstütze
2: Antriebsanordnung/Sitzverstellantrieb
3: Hall-/Sensor
4: Elektronische Steuereinrichtung
5: Recheneinheit
KHV: Kopfstützen-Höhenverstellung
LNV: Lehnenneigungsverstellung
SHV: Sitzhöhenverstellung
SLV: Sitzlängsverstellung
A: Abschaltwert
EKF: Einklemmfall
M_min: Schwelle/kritische Steigung
S_A: Steuersignal
S_V: Signalverlauf
S': Steigungsverlauf
S'_V: Integrationswert
S''_V: Integralverlauf
V: Verstärkungsfaktor
VM: Verstellposition-/Verknüpfungsmatrix

Claims

Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmfalls (EKF) eines motorisch angetriebenen Sitzverstellsystems (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, – mit einer Antriebsanordnung (2) mit mindestens einem Sitzverstellantrieb zur Sitzverstellung, – mit einem Sensor (3), der dazu eingerichtet ist, einen die Gängigkeit und/oder die Verstellkraft des Sitzverstellantriebs entlang eines Verstellweges repräsentierenden Signalverlauf (S_V) zu erzeugen, und – mit einer Recheneinheit (5), die dazu eingerichtet ist, den Signalverlauf (S_V) mit von der Verstellposition des Sitzverstellantriebs und/oder der Sitzverstellung abhängigen Verstärkungsfaktoren (V) zu wichten und hinsichtlich eines Einklemmfalls (EKF) auszuwerten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Verstärkungsfaktoren (V) als Funktion (f(P_n)) hinterlegter Parameter (P_n) variiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der mindestens ein das Sitzverstellsystem (1), die aufsitzende Person und/oder die Umgebung charakterisierender Parameter (P_n) hinterlegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Verstärkungsfaktoren (V) in Abhängigkeit von der Antriebscharakteristik, der Kinematik, und/oder der Sitzmechanik des Sitzverstellsystems (1) hinterlegt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Verstärkungsfaktoren (V) in Abhängigkeit vom Körpergewicht und/oder der Körperform der aufsitzenden Person hinterlegt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Auswerteempfindlichkeit hinsichtlich eines Einkelmmfalls (EKF) vom Grad der Wichtung mittels der Verstärkungsfaktoren (V) abhängig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Auswerteempfindlichkeit an potenzielle Gefahrenbereiche für einen Einklemmfall (EKF) entlang des Verstellweges angepasst ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Verstärkungsfaktoren (V) anhand einer Anzahl logischer Verknüpfungen verschiedener Verstellpositionen einer Sitzlängsverstellung (SLV), einer Sitzhöhenverstellung (SHV) und/oder einer Sitzlehnenverstellung (LNV), insbesondere einer Lehnenneigungsverstellung, ermittelt und in der Recheneinheit (5) hinterlegt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Recheneinheit (5) dazu eingerichtet ist, die ortsabhängige erste Ableitung (S) des Signalverlaufes (S_V) zu berechnen und die dabei ermittelten Steigungswerte zu integrieren, wobei ein Einklemmfall (EKF) erkannt ist, wenn an einer Stellposition der Integrationswert (S''_V) einen vorgegebenen Abschaltwert (A) für den Sitzverstellantrieb überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Recheneinheit (5) die Integration startet, wenn der aktuelle Steigungswert (M) eine vorgegebene Steigung (M_min) überschreitet, und bei der die Recheneinheit (5) die Integration beendet, wenn ein nachfolgender Steigungswert (M) die vorgegebene Steigung (M_min) unterschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Recheneinheit (5) die bei der Integration ermittelten Integrationswerte (S''_V) mit von der Verstellposition des Sitzverstellsystems (1) abhängigen Verstärkungsfaktoren (V) wichtet.
Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmfalls (EKF) eines motorisch angetriebenen Sitzverstellsystems (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, – mit einer Antriebsanordnung (2) mit mindestens einem Sitzverstellantrieb zur Sitzverstellung, – mit einem Sensor (3), der dazu eingerichtet ist, einen die Gängigkeit und/oder die Verstellkraft des Sitzverstellantriebs entlang eines Verstellweges repräsentierenden Signalverlauf (S_V) zu erzeugen, und – mit einer Recheneinheit (5) mit einem Algorithmus zur Überschußkraftbegrenzung des Verstellantriebs mit von dessen Verstellposition und von für das Sitzverstellsystem (1) charakteristischen, ggf. fahrzeugspezifischen und/oder personenspezifischen Größen abhängigen Parametern (P_n).