EP4461913A1 - Verfahren und vorrichtung zum erfassen einer einklemmsituation beim bewegen einer verfahrbaren komponente - Google Patents
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- EP4461913A1 EP4461913A1 EP24167367.2A EP24167367A EP4461913A1 EP 4461913 A1 EP4461913 A1 EP 4461913A1 EP 24167367 A EP24167367 A EP 24167367A EP 4461913 A1 EP4461913 A1 EP 4461913A1
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Definitions
- Various aspects relate to a method for detecting a pinching situation when moving an adjustable component to close an opening by means of an electric motor in a vehicle. Further aspects also relate to a corresponding device.
- Such detection is usually carried out by monitoring the closing force or a value corresponding to it during the closing process.
- many of the technical standards mentioned stipulate a value of 100 N as the maximum limit for the force (ie the clamping force) that can be applied to an object. or body part can be impacted without injuries, etc. occurring.
- a trigger threshold is therefore usually set which is often well below this limit so that reliable detection takes place and the limit is definitely not exceeded. If a force exerted on the component during the closing process exceeds this trigger threshold, it can be concluded that an object is present on the remaining section of the component's path to close the opening.
- closing force is made up of the force exerted on the component during the closing process, as well as frictional and deformation forces generally counteracting this, and possibly also wind and roof loads, etc.
- the closing force is therefore regularly greater than the clamping force.
- the electrical control can often provide for regulation of the drive in such a way that the component, for example, maintains a constant speed or motor speed or at least a correspondingly specified profile during the closing process (speed control as an example).
- speed control as an example.
- the motor control in question can, for example, readjust the voltage or power supply of the electric motor in order to overcome the resistance by increasing the closing force with the aim of maintaining the specified speed.
- the speed can be determined, for example, with the help of position sensors, in particular Hall sensors, or by measuring the voltage curve, etc.
- a closing force or the corresponding clamping force can be determined by determining, for example, the speed.
- the detection is therefore based on monitoring a physical quantity that reflects the course of the motor torque over the current position of the movable component (e.g. the roof system) (closing force over travel) and comparing this quantity with a stored reference run (closing force over travel).
- a physical quantity that reflects the course of the motor torque over the current position of the movable component (e.g. the roof system) (closing force over travel) and comparing this quantity with a stored reference run (closing force over travel).
- the system detects a jamming and triggers a reversing movement. This means that the closing process is stopped immediately and the component is moved back a few centimeters to at least partially release the opening so that the object or body part can be pulled out unharmed.
- the closing force itself is not determined by sensors to detect a pinching situation, but is calculated using physical variables associated with the operation of the electric motor.
- the force exerted by the motor depends linearly on the voltage supplied to the motor, e.g. via PWM control, and/or the rotational or angular speed at which the rotor rotates.
- the closing force can be calculated using other known, fixed variables such as the gear ratio, etc.
- the trigger threshold is raised at a specific point in time, namely when a start-up process of the motor vehicle is detected.
- aspects of the invention which take this need into account relate to methods for detecting a pinching situation when moving an adjustable component to close an opening by means of an electric motor in a vehicle, which according to the preamble of the appended claim 1 comprises the following steps: Specifying a trigger threshold for a closing force exerted by the electric motor on the component or an underlying physical quantity with which the electric motor is operated, for at least one movement position of the component within a total travel range available to it for movement; moving the component into the movement position; determining a current value of the closing force or the underlying physical quantity for the at least one movement position; comparing the current value and the trigger threshold; and outputting a trigger signal indicating the pinching situation depending on the result of the comparison.
- the adjustable component can be, in particular, a sunroof element, a glass or sun roof, a glass window, a sliding door, a rear or side flap, a hood, a sliding hardtop, etc.
- the opening refers to the corresponding recess in the frame of the vehicle, which can be closed by the component.
- the electric motor can be any controllable electric motor, but in particular a direct current motor, preferably a brushless (BLDC) direct current motor.
- the process steps described represent a suitable, essentially conventional detection of a trapping situation.
- the order of the steps is interchangeable as long as the causality of the detection process is not affected.
- the trigger threshold can be specified in any way. Initially, only the detection of the trapping situation for at least one current movement position of the component on its closing path is considered here and therefore the trigger threshold is initially specified only for this movement position. Repeating the steps for a large number of successively reached movement positions, ideally almost continuously, is preferred in order to enable continuous monitoring during closing.
- the trigger threshold here refers to a threshold value for a closing force exerted by the electric motor on the component or for a physical quantity underlying the closing force with which the electric motor is operated.
- the trigger threshold can in particular be a value of the voltage applied to the motor that corresponds to the closing force (e.g. a PWM-controlled value, possibly also smoothed by inductances, etc.), and/or a rotational or angular speed of the motor.
- the trigger threshold can be assigned to a threshold value for the clamping force ultimately exerted by the movable component on a clamped object.
- the trigger threshold can be read from a table stored in a memory, for example, for the specific movement position of the component.
- the values for the trigger threshold can be used for this purpose in previous runs. Alternatively or additionally, it can also be determined dynamically - similar to what was described at the beginning - from the current closing process or a previous release process (ie during the last release of the opening). In this case, the value is calculated in the microcontroller, for example.
- the case of only one trigger threshold can also include standardization:
- the current value of the closing force or the physical quantity corresponding to it for each movement position (if the method according to the invention is repeated for many consecutive movement positions) is related to the value corresponding to the trigger threshold as a fixed quantity in this case.
- the current value of the closing force or the physical quantity corresponding to it can in this case be expressed in a dimensionless unit, for example percent.
- the invention is not limited to a specific dimension or unit of the specified, monitored and/or adjusted quantities. It is essential that there is a reference to the absolute clamping force, which should not exceed a specified threshold value.
- Moving the component into the movement position can include operating or controlling the electric motor.
- the at least one movement position can be tracked or determined by a position sensor, e.g. a Hall sensor, and/or by counting the motor rotations or by counting e.g. PWM pulses in the motor control.
- a current value of the closing force or the physical quantity underlying it is determined for this movement position.
- the voltage applied to the motor can be measured or the rotational or angular speed can be determined.
- Appropriate sensors can be set up for this purpose.
- the closing force can also be calculated indirectly from these quantities. It is not impossible that the closing force is determined in another way or even measured directly.
- the steps of comparing the current value and the trigger threshold and outputting a trigger signal indicating the trapping situation depending on the result of the comparison enable the actual detection of the trapping situation and the initiation of measures to remedy the trapping situation, for example the reversing described above.
- the invention is based on investigations carried out by the inventors with regard to frequent cases of incorrect reversing. It was found that a relevant contribution to cases of incorrect reversing (i.e. the false detection of trapped objects) comes from how long the component in question (here using the example of a glass, sun or sliding roof) has already been open.
- the background to this is that seals on or near the opening, which are in close contact with the component when closed in order to seal, seal or at least protect the interior of the vehicle from the outside, in particular against water, dirt and wind, are elastically compressed to a considerable extent in this state, i.e. deformed.
- these seals can, depending on the material, return to their original, unloaded shape or expand again from the compression.
- These seals usually have a shape in the opening area in the profile that completely or partially encloses an interior space (air inclusion in the tubular profile or in the round cross-section).
- a period of time is therefore determined over which the component was held in this or other movement positions until the component was moved into at least one movement position, in which the opening was not closed by the adjustable component at all. In other words, an opening period of the component is determined. Moving the component in the meantime while the component is still open is harmless, since the seals are not affected by this.
- the specified trigger threshold is then adjusted, in particular increased, depending on the determined time period. Or, in addition or alternatively, the determined current value of the closing force or the physical quantity underlying it is adjusted, in particular reduced, depending on the determined time period relative to the specified trigger threshold.
- the second case refers in particular to the case mentioned above that the trigger threshold is kept constant overall for the travel range and instead the current value of the closing force or the physical quantity is standardized to a specified reference value.
- the extent of the adjustment is such that the effect of an increased closing force is at least partially compensated, which is required during operation of the electric motor when, over time, at least one seal to be pressed by the component has elastically expanded into a shape free of stresses due to the previous opening of the component.
- At least partial compensation is sufficient to avoid most cases of false reversing.
- the adjusted trigger threshold or in the case of the mentioned standardization to the trigger threshold, the adjusted current value of the closing force (standardized relative to the trigger threshold) or the physical quantity (standardized relative to the trigger threshold) is used in the comparison step mentioned at the beginning instead of the measured current value or the specified trigger threshold, which finally leads, depending on the result, to the output of a trigger signal with which the elimination of the trapping situation can be initiated.
- the detection of a pinching situation is improved overall and cases of false reversing are reduced or even almost completely avoided.
- the influence of the opening times of the component on the reliable detection of the pinching situation is simultaneously minimized.
- the process steps can be easily carried out by existing system components such as an electronic control unit (ECU) for controlling the component in question.
- ECU electronice control unit
- the opening times can be calculated, for example, by simply querying a system time or a time stamp from a central control module of the vehicle for the previous opening time and the current closing time via a vehicle bus. If the opening time is longer, the system time or the time stamp for the previous opening time can be stored in a memory in a coordinated manner and kept there for the event that the device is closed later, which is certain to occur. If the vehicle is switched off for a longer period with the component open, it is advantageous to use a non-volatile memory.
- the method comprises the mentioned step of reversing the component in dependence on the trigger signal.
- the step of determining the time period comprises the following steps: querying a first time stamp at which the component was last moved by operation of the electric motor from a completely closed position or a position in which an elastic material, e.g. of a seal, is at least partially deformed or compressed; querying a second time stamp at which the component reaches or begins to reach the at least one movement position by operation of the electric motor during the current closing; calculating the time period from the first time stamp and the second time stamp.
- “Begins to reach” is to be understood as the start of a closed or connected movement process, for example, which lasts until the movement position in question is reached.
- a query therefore does not need to be started for every coordinate along the travel path, but the event of setting in motion can, for example, trigger a query for the second time stamp. If there is an intermediate stop, a second time stamp is queried again, for example, after setting in motion again.
- a further embodiment provides that when a first time period is determined, a first adjustment of the trigger threshold or the current value of the closing force or the physical quantity underlying it is carried out, which leads to a first difference compared to the originally specified trigger threshold, and when a second time period is determined that is greater or lasts longer than the first time period, a second adjustment of the trigger threshold or the current value is carried out, which leads to a second difference compared to the originally specified trigger threshold, the second difference being greater than the first difference.
- determining a longer time period for the open state of the component leads to a greater adjustment of the trigger threshold.
- the current value of the closing force is adjusted instead of the trigger threshold.
- a further development of the method aspect provides that within the total path range available to the component for movement, a predetermined path section is defined, which corresponds to an interval of possible movement positions of the component in which the component can come into contact with the at least one seal when the seal is not under load; and the adjustment of the trigger threshold or the current value is also carried out depending on whether the at least one movement position of the component lies within the predetermined path section.
- This step therefore provides for a restriction of the application of the steps for the opening time compensation that characterize this aspect to only certain path sections of the component on its closing path. If, for example, there is a movement position in which the component cannot come into contact with the seal at all, then no additional force is to be expected to be applied for the pressing.
- the opening time does not need to be determined individually for each movement position of a path section. Rather, according to these embodiments, this step only needs to be carried out once for all movement positions of the respective path section.
- this step only needs to be carried out once for all movement positions of the respective path section.
- At least one of the steps of specifying a trigger threshold, determining the current value, adjusting the trigger threshold or the current value and comparing the current value with the trigger threshold can be repeated for a plurality of movement positions along a path within the path area. This enables continuous monitoring of the path area during the closing process.
- the adjustment of the trigger threshold or the current value is carried out using a formula based on the predetermined trigger threshold or the determined current value and a term to be added with a linear dependence on the determined time period.
- This term forms, for example, the compensation term mentioned above, which is calculated uniformly for a fixed section of the route.
- the aspects of the invention are particularly advantageously applicable, for example, to an opening in the vehicle in which two or even three seals are provided, namely a circumferential acoustic seal, a circumferential seal for water and dirt repellency and a seal sealing a gap between adjacent roof components.
- Fig. 1 is a schematic representation of an overview of a device 1 for detecting a pinching situation according to an embodiment of the invention
- the device 1 comprises an electronic control unit 10 (ECU - electronic control unit) and a motor unit 50 with an electric motor 55, which is operated by the electronic control unit 10.
- the electronic control unit 10 has Fig. 1 a circuit (not shown) which, for example, comprises electrical switches (eg power transistors) in a known manner which enable operation or control of the motor in pulse width modulation (PWM).
- the electric motor 55 can be a BLDC motor.
- the motor is supplied with a voltage from a vehicle battery (not shown) and the power of the motor is determined via the pulse widths determined by controlling the power transistors.
- This control is carried out by a microcontroller on which a software application 12 is programmed for the control.
- the electronic control unit 10 is also connected to a central control module 40 (e.g. BCM - body control module ) via a vehicle bus 45, for example a CAN bus or a LIN bus, etc. As will be explained, this only serves to supply a system time.
- a central control module 40 e.g. BCM - body control module
- vehicle bus 45 for example a CAN bus or a LIN bus, etc.
- the software application 12 includes, among other things, an anti-pinch module 14.
- the anti-pinch module 14 is responsible for controlling the power transistors, which in turn operate the electric motor 55.
- the anti-pinch module 14 includes two module units, namely a first module unit 16, which controls the actual operation for moving the component 60 driven by the electric motor 55 and carries out a pinch detection during this, and a second module unit 18, which carries out a calculation of an opening time compensation and transmits the result to the first module unit 16 so that it carries out its monitoring with adjusted values.
- a passenger or the driver of the vehicle operates an operating module (not shown) to move the component 60 (ref. 72) so that it an opening 70 of the vehicle.
- this is the Fig. 2 shown glass roof as an adjustable component 60.
- the first module unit 6 then operates the electric motor 55 to move the component 60 so that the roof is opened.
- the second module unit 18 initiates a query to the central control unit 40 via the vehicle bus, requesting a system time.
- the central control unit responds with a time stamp containing the current system time (box 2), which is stored in the memory 30.
- this is a non-volatile memory, or at least for this time stamp, a non-volatile sub-area of the memory 30, which optionally also includes a RAM.
- the operating module is operated again to close the roof.
- the information is transmitted analogously to the electronic control unit 10 via the central control module 40 and the vehicle bus 45.
- the software application or the first module unit 16 of the anti-trap module 14 then sets the component in a movement 72 to close the opening by operating the electric motor 55.
- the first module unit 16 reads a value for the trigger threshold P th for the closing force from the memory 30.
- the trigger threshold P th has, in absolute terms and without compensation, a constant value for the entire travel range R tot of the component 60, which is shown in the diagram of the Fig. 3
- the closing force associated with the trigger threshold P th varies in absolute values, which is why the Fig. 3
- the scale of values for the closing force shown for each movement position is related to the trigger threshold P th or is set in relation to it, so that the trigger threshold P th in the representation of the Fig. 3 also in the case with compensation (lower curve within the path sections R P1 and R P2 ) assumes the constant value.
- the closing force P act is calculated for a large number of consecutive movement positions S pos .
- the first module unit continuously reads the values measured by the motor voltage sensor 51 and the angular velocity sensor 52 (e.g. a Hall sensor) for the current movement position and calculates the current closing force from this. This is then put into relation to the closing force of the trigger threshold.
- the first module unit calculates the current movement position from information it receives from the position sensor 53 of the motor unit 50.
- the first module unit 16 now has both the trigger threshold and the current value of the closing force.
- the second module unit 18 reads positions for path sections RP1 and RP2 from the memory 30, which are stored there in advance, and define sections of the component 60 in which it can come into pressing contact with seals 91 - 93 in the opening 70 (boxes 5a, 5b). For all movement positions calculated by the first module unit 16 (which it then also receives from this, box 8), the second module unit now checks whether the movement position currently provided by the first module unit lies in the path section.
- the second module unit 18 initiates a second query to the central control module 40 requesting a system time and receives a second time stamp containing a second system time (box 3).
- the second module unit 16 reads the first time stamp from the memory 30 (box 4) and calculates a time difference that corresponds to the opening time of the roof (duration of the uninterrupted release of the opening 70 by the component).
- the second module unit 18 now calculates a compensation dependent on the duration of the opening time, with which the standardized current value of the closing force is to be adjusted and transmits this value to the first module unit 16, which makes the adjustment.
- Fig. 3 in a diagram a comparison of the currently determined closing force P act (related to the trigger threshold, which assumes a constant value) plotted over the travel range Rtot of the component when closing the opening for the conventional case without compensation for longer component opening times and the inventive case with compensation for longer component opening times within defined travel sections R P1 and R P2 , in which the component has the Fig 2 shown seals 91, 92, 93 can contact and press together. Outside the two travel sections, no compensation takes place and the corresponding curves are identical.
- Fig 3 a case of a longer component opening time is shown.
- the current value of the closing force P act increases sharply if no compensation is carried out.
- the upper curve in each case exceeds the trigger threshold P th a total of four times (once in the travel section R P1 and three times in the travel section R P2 ), which would lead to incorrect reversing without compensation.
- the trigger threshold P th is adjusted.
- Closing force is related to the trigger threshold P th , which is why the trigger threshold itself in the Fig. 3 in the compensated state assumes the same level as in the uncompensated state.
- the closing force P act related to the trigger threshold changes when the trigger threshold P th is adjusted.
- the compensation reduces the closing force P act related to the trigger threshold P th to a considerable extent relative to the trigger threshold, so that the trigger threshold P th is no longer exceeded and thus incorrect reversing is avoided.
Landscapes
- Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Window Of Vehicle (AREA)
Abstract
Description
- Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation beim Bewegen einer verstellbaren Komponente zum Schließen einer Öffnung mittels eines elektrischen Motors in einem Fahrzeug. Weitere Aspekte betreffen auch eine entsprechende Vorrichtung.
- Kraftfahrzeuge weisen häufig Fenster oder Schiebe- bzw. Sonnendächer als elektrisch angetriebene Komponenten auf, die verstellbar eingerichtet sind, um die entsprechenden Fenster- bzw. Dachöffnungen zu verschließen oder zu öffnen. Ähnliches gilt seit jüngerer Zeit beispielsweise auch für Heckklappen oder Schiebetüren als elektrisch verstellbare Komponenten. Da es hierbei zu Unfällen in dem Sinne kommen kann, dass Körperteile wie Arme, Hände, Finger, Beine oder ein Kopf unbeabsichtigt zwischen der jeweiligen Komponente und einem Rand der betreffenden Öffnung eingeklemmt werden können, wurden in vielen Ländern technische Standards geschaffen, die vom Hersteller des Fahrzeugs verlangen, dass Maßnahmen für den Einklemmschutz umgesetzt werden. Insbesondere ist dabei ein Einklemmschutz derart einzurichten, dass das betreffende Körperteil als eingeklemmtes Objekt während der Schließbewegung erfasst wird.
- Üblicherweise erfolgt eine derartige Erfassung mittels einer Überwachung der Schließkraft oder einer ihr entsprechenden Größe während des Schließvorgangs. Im Fall von elektrischen Fensterhebern oder Schiebedachmotoren wird vielen der genannten technischen Standards zufolge ein Wert von 100 N als Grenze dafür gefordert, mit welcher Kraft (d.h., mit welcher Klemmkraft) noch maximal auf ein Objekt bzw. Körperteil eingewirkt werden kann, ohne dass es zu Verletzungen etc. kommt. In der Praxis wird daher in der Regel eine oftmals deutlich unter diesem Grenzwert liegende Auslöseschwelle festgelegt, damit eine zuverlässige Erfassung erfolgt und der Grenzwert sicher nicht überschritten wird. Übersteigt eine während des Schließvorgangs auf die Komponente ausgeübte Kraft diese Auslöseschwelle, so kann auf das Vorhandensein eines Objekts auf dem verbliebenden Wegabschnitt der Komponente zum Schließen der Öffnung geschlossen werden. Zu beachten ist dabei auch, dass sich die Schließkraft aus der während des Schließvorgangs auf die Komponente ausgeübten Kraft sowie aus im Allgemeinen dieser entgegenwirkenden Reibungs- und Verformungskräften und gegebenenfalls auch Wind- und Dachlasten etc. zusammensetzt. Die Schließkraft ist also regelmäßig größer als die Klemmkraft.
- Beispielsweise kann die elektrische Ansteuerung oftmals eine Regelung des Antriebs derart vorsehen, dass die Komponente z.B. eine konstante Geschwindigkeit beziehungsweise Motordrehzahl oder zumindest ein entsprechend vorgegebenes Profil während des Schließvorgangs einhält (Drehzahlregelung als Beispiel). Erhöht sich z.B. durch Reibung auf einem Abschnitt des zurückzulegenden Wegbereichs der Komponente ein mechanischer Widerstand, so kann die betreffende Motorsteuerung z.B. die Spannungs- oder Leistungsversorgung des elektrischen Motors nachregeln, um den Widerstand durch eine erhöhte Schließkraft mit dem Ziel der Einhaltung der vorgegebenen Geschwindigkeit zu überwinden Insofern kommt es regelmäßig zu Schwankungen der Schließkraft über den zurückzulegenden Wegbereich der Komponente hinweg. Solche Schwankungen, die in keinem Zusammenhang mit eingeklemmten Objekten stehen, werden üblicherweise in dem System angelernt und stellen allgemein kein Problem dar. Die Drehzahl kann z.B. mit Hilfe von Positionssensoren, insbesondere Hall-Sensoren, oder durch Messung des Spannungsverlaufs etc. bestimmt werden.
- Auch bei nicht drehzahlgeregelten Motoren kann auf eine Schließkraft oder die entsprechende Klemmkraft durch eine Bestimmung z.B. der Drehzahl rückgeschlossen werden.
- Die Erkennung basiert folglich auf der Überwachung einer physikalischen Größe, die den Verlauf des Motormoments über der aktuellen Position der bewegbaren Komponente (z.B. des Dachsystems) wiedergibt (Schließkraft über Weg) und dem Vergleich dieser Größe mit einem gespeicherten Referenzlauf (Schließkraft über Weg). Sobald die aktuell bestimmte physikalische Größe den gespeicherten Referenzwert um mehr als eine definierbare Auslöseschwelle überschreitet, erkennt das System ein Einklemmen und löst eine Reversierbewegung aus. Das heißt, dass der Schließvorgang sofort gestoppt und die Komponente vielmehr um wenige Zentimeter zurückgefahren wird, um die Öffnung zumindest teilweise freizugeben, damit das Objekt bzw. das Körperteil unversehrt herausgezogen werden kann.
- Im Allgemeinen wird für die Erfassung einer Einklemmsituation die Schließkraft selbst nicht sensorisch bestimmt, sondern über physikalische Größen berechnet, die mit dem Betrieb des elektrischen Motors einhergehen. So hängt beispielsweise die vom Motor ausgeübte Kraft linear von der Spannung, mit welcher der Motor z.B. über PWM-Steuerung versorgt wird, und/oder der Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit ab, mit welcher der Rotor dreht. Mit weiteren bekannten, feststehenden Größen wie etwa dem Übersetzungsverhältnis etc. kann daraus die Schließkraft berechnet werden. Alternativ ist es auch möglich, z.B. direkt die Motorspannung zu messen und mit einem der Auslöseschwelle entsprechenden Schwellwert der Motorspannung zu vergleichen, um die Einklemmsituation zu erfassen.
- Aufgrund von Alterungsprozessen insbesondere der zugrundeliegenden Mechanik (Schmierung, Reibung an sich mit der Zeit abnutzenden und oberflächlich rauer werdenden oder verschmutzten Dichtungen etc.) oder im Hinblick auf eine Erwärmung des Motors kann es zu Änderungen bei den entsprechenden Profilen der Schließkraft (oder der diese repräsentierenden physikalischen Größe, siehe oben) über den zurückzulegenden Wegbereich hinweg kommen. Wirken sich solche Effekte übermäßig stark aus, und kommt es infolgedessen zu einer regelrechten Schwergängigkeit an bestimmten Bewegungspositionen im Wegbereich, so kann ein sogenanntes Fehlreversieren die Folge sein, wenn eine entsprechende Auslöseschwelle überschritten wird. Auch in diesem Fall wird in Folge der Erfassung dieses Ereignisses der Schließvorgang gestoppt und die bewegbare Komponente gegebenenfalls anschließend geringfügig geöffnet, um ein Objekt aus dem Klemmbereich ziehen zu können - ohne dass sich aber tatsächlich ein Objekt darin befindet. Ein solches Fehlreversieren ist natürlich unerwünscht und kann im Extremfall dazu führen, dass sich ein Fenster oder ein Dach nicht mehr schließen lässt, obwohl die vorhandene Motorleistung völlig ausreichen würde.
- In der Druckschrift
EP 4 001 565 A1 bzw.US 2022/154511 A1 wird daher vorgeschlagen, die Auslöseschwelle dynamisch anzupassen. Beim vorherigen Öffnen wird über den Wegbereich der Komponente hinweg ein vollständiges (Öffnungs-) Kraftprofil aufgezeichnet und zu Beginn der (späteren) Schließbewegung wird an einer ersten Bewegungsposition ein Referenzwert für die Schließkraft gemessen und mit dem entsprechenden Wert der Öffnungskraft an gleicher Position beim vorherigen Öffnungsvorgang verglichen. Die Differenz wird bestimmt und mit einem Faktor multipliziert, woraus ein Wert für die Verschiebung resultiert, um den das zuerst bestimmte (Öffnungs-)Kraftprofil zu höheren Werten und über das voraussichtliche Schließkraftprofil hinaus verschoben wird. Dieses dynamisch bestimmte verschobene Kraftprofil dient nun als geeignete Auslöseschwelle. - Dieses Vorgehen besitzt aber den Nachteil, dass sich etwaig festgestellte Schwergängigkeiten während des Öffnens nicht notwendig beim entgegengesetzten Schließen in analoger Weise widerspiegeln. Ferner kann auch zwischen dem Öffnen und dem Schließen eine Zeitdauer abgelaufen sein, die dann z.B. die Erwärmung bzw. Abkühlung des Motors etc. nicht berücksichtigt. Darüber hinaus scheint die vorgeschlagene Methode davon auszugehen, dass schon beim Öffnen vorliegende, akute Schließkraftanstiege grundsätzlich tolerierbar sind und dadurch auch beim Schließen analog mitgezogen werden, wenn nicht weitere Maßnahmen getroffen werden.
- In der Druckschrift
DE 10 2009 019 015 A1 wird vorgeschlagen, einen konventionell konstant festgelegten Referenzwert, der auch hier als Ausgangspunkt für eine betragsmäßig höher liegende Auslöseschwelle dient, dynamisch anzupassen, um Kraftanstiegen auf dem in Schließrichtung liegenden Wegebereich Rechnung zu tragen. - In der Druckschrift
DE 10 2010 037 804 A1 ist offenbart, dass die Auslöseschwelle zu einem bestimmten Zeitpunkt, nämlich wenn ein Startvorgang des Kraftfahrzeugs erkannt wird, angehoben wird. - Mit einer dynamisch angepassten Auslöseschwelle kann somit gleichwohl bestimmten zu erwartenden Änderungen in der Schwergängigkeit vorgegriffen werden.
- Es besteht aber dennoch weiterhin ein Bedürfnis, die Erfassung einer Einklemmsituation weiter zu verbessern, um ein Fehlreversieren zu vermeiden. Ferner besteht das Bedürfnis nach einer entsprechenden Vorrichtung.
- Aspekte der Erfindung, die diesem Bedürfnis Rechnung tragen, betreffen Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation beim Bewegen einer verstellbaren Komponente zum Schließen einer Öffnung mittels eines elektrischen Motors in einem Fahrzeug, das gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 die folgenden Schritte umfasst:
Vorgeben einer Auslöseschwelle für eine vom elektrischen Motor auf die Komponente ausgeübte Schließkraft oder einer ihr zugrundeliegenden physikalischen Größe, mit welcher der elektrische Motor betrieben wird, für zumindest eine Bewegungsposition der Komponente innerhalb eines ihr insgesamt für die Bewegung zur Verfügung stehenden Wegbereichs; Bewegen der Komponente in die Bewegungsposition; Ermitteln eines aktuellen Werts der Schließkraft oder der ihr zugrunde liegenden physikalischen Größe für die zumindest eine Bewegungsposition; Vergleichen des aktuellen Werts und der Auslöseschwelle; und Ausgeben eines die Einklemmsituation angebenden Auslösesignals abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs. - Die verstellbare Komponente kann dabei insbesondere ein Schiebedachelement, ein Glas- oder Sonnendach, ein Glasfenster, eine Schiebetür, eine Heck- oder Seitenklappe, ein Verdeck, ein verschiebbares Hardtop etc. sein. Die Öffnung bezeichnet die dazu passende Ausnehmung im Rahmen des Fahrzeugs, die durch die Komponente verschlossen werden kann. Bei dem elektrischen Motor kann es sich um einen beliebigen steuerbaren elektrischen Motor handeln, insbesondere aber einen Gleichstrommotor, bevorzugt einen bürstenfreien (BLDC) Gleichstrommotor.
- Die beschriebenen Verfahrensschritte geben eine hierzu passende, im Wesentlichen konventionelle Erfassung einer Einklemmsituation wieder. Die Reihenfolge der Schritte ist austauschbar, soweit die Kausalität des Ablaufs der Erfassung nicht berührt ist. Das Vorgeben der Auslöseschwelle kann auf beliebige Weise erfolgen. Betrachtet wird hier zunächst nur die Erfassung der Einklemmsituation für zumindest eine einzige aktuelle Bewegungsposition der Komponente auf ihrem Schließweg und daher die Vorgabe der Auslöseschwelle zunächst auch nur für diese Bewegungsposition. Die Wiederholung der Schritte für eine Vielzahl von aufeinanderfolgend erreichten Bewegungspositionen, im Idealfall nahezu kontinuierlich, ist bevorzugt, um eine durchgehende Überwachung während des Schließens zu ermöglichen.
- Die Auslöseschwelle bezeichnet hier einen Schwellwert für eine vom elektrischen Motor auf die Komponente ausgeübte Schließkraft oder für eine der Schließkraft zugrundeliegende physikalische Größe, mit welcher der elektrische Motor betrieben wird. Wie eingangs beschrieben kann die Auslöseschwelle insbesondere ein der Schließkraft entsprechender Wert der am Motor anliegenden Spannung sein (z.B. ein PWM-gesteuerter Wert, gegebenenfalls auch durch Induktivitäten geglättet, etc.), und/oder eine Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit des Motors sein. Die Auslöseschwelle kann einem Schwellwert für die letztendlich von der bewegbaren Komponente konkret auf ein eingeklemmtes Objekt ausgeübte Klemmkraft zugeordnet sein.
- Die Auslöseschwelle kann z.B. für die konkrete Bewegungsposition der Komponente aus einer z.B. in einem Speicher hinterlegten Tabelle entnommen und eingelesen werden. Die Werte für die Auslöseschwelle können zu diesem Zweck in vorherigen Durchläufen angelernt sein. Alternativ oder zusätzlich kann sie auch - ähnlich wie eingangs beschrieben - dynamisch aus dem aktuellen Schließvorgang oder einem vorherigen Freigabevorgang (d.h. während einer zuletzt durchgeführten Freigabe der Öffnung) bestimmt werden. In diesem Fall wird der Wert z.B. in Mikrocontroller berechnet.
- Es ist zudem aber auch möglich, dass z.B. einmalig ein einziger, für alle Bewegungspositionen gültiger Wert der Auslöseschwelle vorgegeben wird, für den Fall, dass die Schritte wie oben erwähnt für mehrere Bewegungspositionen wiederholt werden.
- Dies kann für einen Fall gelten, in dem vereinfacht in Kauf genommen wird, dass die für den Schließweg erforderliche Schließkraft zwar zunimmt, die nur eine vorgegebene Auslöseschwelle aber grundsätzlich dennoch ausreicht, eine sichere Erkennung der Einklemmsituation über den gesamten Wegbereich für die Komponente zu gewährleisten, wobei durch die nachfolgend noch zu beschreibenden, das vorgeschlagene Verfahren kennzeichnenden Schritte gegebenenfalls Ausnahmen in der weiteren Ausführung gemacht werden.
- Ferner kann der Fall der nur einen Auslöseschwelle auch eine Normierung beinhalten: Hierbei wird der aktuelle Wert der Schließkraft oder der ihr entsprechenden physikalischen Größe für jede Bewegungsposition (falls das erfindungsgemäße Verfahren für viele aufeinanderfolgenden Bewegungspositionen wiederholt wird) auf den der Auslöseschwelle entsprechenden Wert als in diesem Fall feste Größe bezogen. Der aktuelle Wert der Schließkraft oder der ihr entsprechenden physikalischen Größe kann in diesem Fall in einer dimensionslosen Einheit, beispielsweise Prozent, wiedergegeben werden. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Dimension oder Einheit der vorgegebenen, überwachten und/oder angepassten Größen beschränkt. Wesentlich ist, dass ein Bezug zur absoluten Klemmkraft besteht, die einen vorgegebenen Schwellwert nicht überschreiten soll.
- Das Bewegen der Komponente in die Bewegungsposition kann den Betrieb bzw. die Steuerung des elektrischen Motors beinhalten. Die zumindest eine Bewegungsposition kann durch einen Positionssensor, z.B. durch einen Hall-Sensor, und/oder durch Mitzählen der Motordrehungen oder durch Mitzählen z.B. von PWM-Pulsen bei der Motorsteuerung verfolgt bzw. bestimmt werden.
- Hat die Komponente die zumindest eine betrachtete Bewegungsposition während des Schließvorgangs erreicht, so wird ein aktueller Wert der Schließkraft oder der ihr zugrunde liegenden physikalischen Größe für diese Bewegungsposition ermittelt. Hierzu kann z.B. wie erwähnt die am Motor angelegte Spannung gemessen oder die Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit bestimmt werden. Zu diesem Zweck können entsprechende Sensoren eingerichtet sein. Aus diesen Größen kann auch mittelbar die Schließkraft berechnet werden. Nicht ausgeschlossen ist, dass die Schließkraft auf anderem Wege bestimmt oder sogar direkt gemessen wird.
- Die Schritte des Vergleichens des aktuellen Werts und der Auslöseschwelle und des Ausgebens eines die Einklemmsituation angebenden Auslösesignals abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs ermöglichen die eigentliche Erfassung der Einklemmsituation und die Einleitung von solchen die Einklemmsituation behebenden Maßnahmen, beispielsweise des eingangs beschriebenen Reversierens.
- Auf den soweit beschriebenen Ablauf des Verfahrens setzen Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung auf: der Erfindung liegen Untersuchungen zugrunde, die von den Erfindern im Hinblick auf häufige Fälle von Fehlreversieren gemacht wurden. Dabei wurde gefunden, dass ein relevanter Beitrag zu Fehlreversierfällen (d.h., das fälschliche Erkennen von eingeklemmten Objekten) davon herrührt, wie lange die betreffende Komponente (hier am Beispiel eines Glas-, Sonnen- oder Schiebedachs) bereits offenstand. Der Hintergrund liegt darin, dass Dichtungen an oder nahe der Öffnung, die im geschlossenen Zustand in engem Kontakt mit der Komponente stehen, um das Fahrzeuginnere gegenüber dem Äußeren zu versiegeln, abzudichten oder zumindest zu schützen, insbesondere gegenüber Wasser, Schmutz und Wind, in diesem Zustand in erheblicher Weise elastisch verpresst, d.h verformt, sein können. Bei Entlastung durch Freigabe der Öffnung durch die verstellbare Komponente können sich diese Dichtungen abhängig vom Material wieder in ihre ursprüngliche, unbelastete Form zurückverformen bzw. aus der Verpressung heraus wieder expandieren. Meist besitzen diese Dichtungen im Öffnungsbereich im Profil eine einen Innenraum (Lufteinschluss im schlauchartigen Profil bzw. im runden Querschnitt) ganz oder teilweise umschließende Form.
- Durch Verpressung im geschlossenen Zustand der Komponente wird dieses Profil zusammengedrückt, so dass zum Beispiel die Luft im Innern entweicht. Bei Entlastung nimmt die Dichtung langsam in elastischer Weise wieder ihr bei der Herstellung festgelegtes Profil an und expandiert in Richtung der nun verstellten Komponente. Dieser Prozess nimmt, wie herausgefunden wurde, durchaus mehrere Minuten bis zu einer Stunde oder mehr in Anspruch. Die Temperatur spielt hier gegebenenfalls auch eine Rolle. Wird die Komponente nach einer solchen Zeitdauer wieder verstellt, um die Öffnung zu schließen, so muss eine vergleichsweise stärkere Kraft aufgewendet werden, um die Verpressung erneut durchzuführen, als im Fall einer erst vor Kurzem geöffneten Komponente. Mit anderen Worten, es wurde herausgefunden, dass die Öffnungszeit eine bedeutende Rolle spielen kann und dass durchaus Fälle von Fehlreversieren auftreten können, wenn beim Schließen die Komponente auf die Dichtungen nach längerer Öffnungszeit trifft.
- In einem ersten Schritt für eine entsprechende Kompensation wird daher eine Zeitdauer ermittelt, über welche hinweg die Komponente bis zu einem Zeitpunkt des Bewegens der Komponente in die zumindest eine Bewegungsposition in dieser oder anderen Bewegungspositionen gehalten wurde, in welcher die Öffnung durch die verstellbare Komponente durchgehend nicht verschlossen war. Mit anderen Worten, es wird eine Öffnungszeitdauer der Komponente ermittelt. Zwischenzeitliches Bewegen der Komponente bei immer noch geöffneter Komponente ist unschädlich, da hiervon ja die Dichtungen nicht betroffen sind.
- In einem zweiten Schritt wird dann die vorgegebene Auslöseschwelle abhängig von der ermittelten Zeitdauer angepasst, insbesondere erhöht. Oder es wird zusätzlich oder alternativ der ermittelte aktuelle Wert der Schließkraft oder der ihr zugrunde liegenden physikalischen Größe abhängig von der ermittelten Zeitdauer relativ zur vorgegebenen Auslöseschwelle angepasst, insbesondere gesenkt. Der zweite Fall nimmt insbesondere Bezug auf den oben angesprochenen Fall, dass die Auslöseschwelle insgesamt für den Wegbereich konstant gehalten wird und stattdessen der aktuelle Wert der Schließkraft oder der physikalischen Größe auf einen vorgegebene Referenzwert normiert wird.
- Das Ausmaß der Anpassung erfolgt derart, dass der Effekt einer erhöhten Schließkraft zumindest teilweise kompensiert wird, die nämlich beim Betrieb des elektrischen Motors erforderlich wird, wenn mit der Zeit wenigstens eine von der Komponente zu verpressende Dichtung aufgrund des vorhergehenden Öffnens der Komponente elastisch in eine Form frei von Belastungen expandiert ist.
- Eine zumindest teilweise Kompensation reicht bereits aus, um die meisten Fälle von Fehlreversieren zu vermeiden.
- Im dritten Schritt wird diesem Aspekt zufolge die angepasste Auslöseschwelle, oder im Fall der angesprochenen Normierung auf die Auslöseschwelle, der angepasste aktuelle Wert der (relativ zur Auslöseschwelle normierten) Schließkraft bzw. der (relativ zur Auslöseschwelle normierten) physikalischen Größe bei dem eingangs genannten Schritt des Vergleichens anstelle des gemessenen aktuellen Werts bzw. der vorgegebenen Auslöseschwelle verwendet, welches schließlich abhängig von dem Ergebnis zur Ausgabe eines Auslösesignals führt, mit welchem die Behebung der Einklemmsituation eingeleitet werden kann.
- Durch diesen Aspekt wird infolgedessen insgesamt die Erfassung einer Einklemmsituation verbessert, und Fälle von Fehlreversieren werden reduziert oder sogar nahezu vollständig vermieden. Der Einfluss von Öffnungszeiten der Komponente auf die zuverlässige Erfassung der Einklemmsituation wird gleichzeitig minimiert. Die Verfahrensschritte können in einfacher Weise von vorhandenen Systemkomponenten wie etwa einer elektronischen Steuereinheit (ECU) für die Steuerung der betreffenden Komponente durchgeführt werden.
- Die Öffnungszeiten können z.B. durch einfaches Abfragen einer Systemzeit bzw. eines Zeitstempels von einem zentralen Steuermodul des Fahrzeugs für den vorherigen Öffnungszeitpunkt und den aktuellen Schließzeitpunkt über einen Fahrzeugbus berechnet werden. Die Systemzeit bzw. der Zeitstempel für den vorherigen Öffnungszeitpunkt kann bei längerer Öffnungszeit in koordinierter Weise in einem Speicher abgelegt und dort für den wohl sicher eintretenden Fall des späteren Schließens vorgehalten werden. Steht das Fahrzeug mit geöffneter Komponente längere Zeit in ausgeschaltetem Betriebszustand, so ist es vorteilhaft, einen nichtflüchtigen Speicher zu verwenden.
- Einer speziellen Ausführungsform des Aspekts zufolge umfasst das Verfahren den erwähnten Schritt des Reversierens der Komponente in Abhängigkeit von dem Auslösesignal.
- Einer ebenfalls bereits erwähnten speziellen Ausführungsform zufolge umfasst der Schritt des Ermittelns der Zeitdauer folgende Schritte: Abfragen eines ersten Zeitstempels, zu welchem die Komponente durch Betrieb des elektrischen Motors zuletzt aus einer vollständig geschlossenen Position oder einer Position heraus bewegt wurde, in welcher ein elastisches Material z.B. einer Dichtung zumindest teilweise verformt bzw. verpresst ist; Abfragen eines zweiten Zeitstempels, zu welchem die Komponente durch Betrieb des elektrischen Motors beim aktuellen Schließen die zumindest eine Bewegungsposition erreicht oder zu erreichen beginnt; Berechnen der Zeitdauer aus dem ersten Zeitstempel und dem zweiten Zeitstempel. Unter "zu erreichen beginnt" ist der Start eines z.B. geschlossenen bzw. zusammenhängenden Bewegungsvorgangs zu verstehen, der bis zu Erreichen der betrachteten Bewegungsposition andauert. Es braucht also nicht für jede Koordinate entlang des Verfahrwegs eine Abfrage gestartet zu werden, sondern es kann z.B. das Ereignis des in-Bewegung-Setzens Auslöser für eine Abfrage des zweiten Zeitstempels sein. Gibt es einen Zwischenhalt, wird nach erneutem in-Bewegung-Setzen z.B. noch einmal ein zweiter Zeitstempel abgefragt.
- Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass, wenn eine erste Zeitdauer ermittelt wird, eine erste Anpassung der Auslöseschwelle beziehungsweise des aktuellen Werts der Schließkraft oder der ihr zugrunde liegenden physikalischen Größe durchgeführt wird, die zu einer ersten Differenz gegenüber der ursprünglich vorgegebenen Auslöseschwelle führt, und wenn eine zweite Zeitdauer ermittelt wird, die größer ist beziehungsweise länger dauert als die erste Zeitdauer, eine zweite Anpassung der Auslöseschwelle beziehungsweise des aktuellen Werts durchgeführt wird, die zu einer zweiten Differenz gegenüber der ursprünglich vorgegebenen Auslöseschwelle führt, wobei die zweite Differenz größer ist als die erste Differenz. Mit anderen Worten, die Ermittlung einer längeren Zeitdauer für den geöffneten Zustand der Komponente führt zu einer stärkeren Anpassung der Auslöseschwelle. Gleiches gilt analog für den Fall, dass der aktuelle Wert der Schließkraft anstatt der Auslöseschwelle angepasst wird.
- Es ist anzumerken, dass auch mehr als nur zwei Stufen (entsprechend den zwei genannten Differenzen) möglich sind, z.B. 3, 4, 5, .. oder mehr Stufen, oder dass ein linear oder nichtlinear steigender Verlauf der Differenzen abhängig von der Zeitdauer bei der Anpassung der Auslöseschwelle erfolgen kann.
- Eine weitere Weiterbildung des Verfahrensaspekts sieht vor, dass innerhalb des der Komponente insgesamt für die Bewegung zur Verfügung stehenden Wegbereichs ein vorbestimmter Wegabschnitt festgelegt ist, der einem Intervall von möglichen Bewegungspositionen der Komponente entspricht, in welchen die Komponente im belastungsfreien Zustand der wenigstens einen Dichtung mit dieser in Kontakt treten kann; und die Anpassung der Auslöseschwelle beziehungsweise des aktuellen Werts ferner abhängig davon durchgeführt wird, ob die zumindest eine Bewegungsposition der Komponente innerhalb des vorbestimmten Wegabschnitts liegt. Dieser Schritt sieht folglich eine Einschränkung der Anwendung der diesen Aspekt kennzeichnenden Schritte für die Öffnungszeitenkompensation nur noch auf bestimmte Wegabschnitte der Komponente auf ihrem Schließweg vor. Liegt zum Beispiel eine Bewegungsposition vor, in welcher die Komponente gar nicht in Kontakt mit der Dichtung treten kann, dann ist dort auch keine zusätzlich aufzubringende Kraft für die Verpressung zu erwarten. Mit der oben angegebenen einfachen Positionsprüfung brauchen dann für alle nicht relevanten Bewegungspositionen die Schritte des Ermittelns der Zeitdauer des geöffneten Zustands und der Anpassung nicht durchgeführt zu werden. Im Fall mehrerer Dichtungen oder verschiedener bzw. unterschiedlicher Kontaktsituationen können auch mehrere voneinander getrennte und beabstandete Wegabschnitte in Bezug auf den Schließweg vorliegen bzw. festgelegt werden, die als Grundlage für die Prüfung dienen.
- Es ist dabei anzumerken, dass für Bewegungspositionen eines Wegabschnitt Ausführungsbeispielen zufolge nicht jedesmal einzeln eine Ermittlung der Öffnungszeitdauer durchgeführt zu werden braucht. Vielmehr braucht diesen Ausführungsbeispielen zufolge dieser Schritt nur einmal für alle Bewegungspositionen des jeweiligen Wegabschnitts durchgeführt zu werden. Im Hinblick auf den Schritt der Anpassung der Auslöseschwelle und des aktuellen Werts der auf Auslöseschwelle bezogenen Schließkraft oder physikalischen Größe braucht dann zwar auch nur ein einziger für den Wegabschnitt einheitlicher Kompensationswert bestimmt zu werden, um welchen der individuell bestimmte (gemessene) aktuelle Wert angepasst wird. Da diese Werte aber grundsätzlich verschieden sein können, ist diese Anpassung um den gleichen einheitlichen Kompensationswert dann aber doch für jede Bewegungsposition einzeln durchzuführen.
- Einer an einigen Stellen oben bereits angedeuteten Ausführungsform zufolge kann zumindest einer der Schritte des Vorgebens einer Auslöseschwelle, des Ermittelns des aktuellen Werts, des Anpassens der Auslöseschwelle oder des aktuellen Werts und des Vergleichens des aktuellen Werts mit der Auslöseschwelle für eine Vielzahl von Bewegungspositionen entlang einer Wegstrecke innerhalb des Wegbereichs wiederholt werden. Damit wird eine kontinuierliche Überwachung des Wegeberichs während des Schließvorgangs ermöglicht.
- Einer weiteren Ausführungsform zufolge wird die Anpassung der Auslöseschwelle beziehungsweise des aktuellen Werts unter Verwendung einer Formel ausgehend von der vorgegebenen Auslöseschwelle beziehungsweise vom ermittelten aktuellen Wert und einem hinzuzuaddierenden Term mit einer linearen Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer berechnet. Dieser Term bildet zum Beispiel den oben bereits angesprochenen Kompensationsterm, der für einen festgelegten Wegabschnitt einheitlich berechnet wird.
- Die Aspekte der Erfindung sind mit besonderem Vorteil z.B. auf eine Öffnung im Fahrzeug anwendbar, bei der zwei oder sogar drei Dichtungen, nämlich einer umlaufenden Akkustikdichtung, einer umlaufenden Dichtung für die Wasser- und Schmutzabweisung sowie einer einen Spalt zwischen benachbarten Dachkomponenten abdichtenden Dichtung vorgesehen sind.
- Aspekte der Erfindung betreffen auch eine Vorrichtung zum Erfassen einer Einklemmsituation beim Bewegen einer verstellbaren Komponente zum Schließen einer Öffnung mittels eines elektrischen Motors in einem Fahrzeug, umfassend:
- eine erste Moduleinheit, die eingerichtet ist, den elektrischen Motor zu betreiben, dabei eine Einklemmsituation zu erfassen und in Abhängigkeit von der Erfassung den elektrischen Motor zu steuern, um die Komponente zu reversieren,
- wobei die erste Moduleinheit ferner eingerichtet ist:
- eine Auslöseschwelle für eine vom elektrischen Motor auf die Komponente ausgeübte Schließkraft oder einer ihr zugrundeliegenden physikalischen Größe, mit welcher der elektrische Motor betrieben wird, für zumindest eine Bewegungsposition der Komponente innerhalb eines ihr insgesamt für die Bewegung zur Verfügung stehenden Wegbereichs zu empfangen;
- die Komponente durch Betreiben des elektrischen Motors in die Bewegungsposition zu bewegen;
- einen aktuellen Wert der Schließkraft oder der ihr zugrunde liegenden physikalischen Größe für die zumindest eine Bewegungsposition zu erhalten;
- den aktuelle Wert und die Auslöseschwelle zu vergleichen; und
- ein die Einklemmsituation angebendes Auslösesignal abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs auszugeben, mit welchem insbesondere vom Schließbetrieb der Komponente in deren Reversierbetrieb umzuschalten wird;
- eine zweite Moduleinheit, die eingerichtet ist:
- eine Auslöseschwelle und/oder einen aktuellen Wert der Schließkraft oder der ihr zugrunde liegenden physikalischen Größe für die zumindest eine Bewegungsposition einzulesen;
- eine Zeitdauer zu ermitteln, über welche hinweg die Komponente bis zu einem Zeitpunkt des Bewegens der Komponente in die Bewegungsposition in anderen Bewegungspositionen gehalten wurde, in welcher die Öffnung durch die verstellbare Komponente durchgehend nicht verschlossen war;
- die eingelesene, vorgegebene Auslöseschwelle abhängig von der ermittelten Zeitdauer anzupassen, insbesondere zu erhöhen, oder den eingelesenen, aktuellen Wert abhängig von der ermittelten Zeitdauer relativ zur eingelesenen Auslöseschwelle anzupassen, insbesondere zu senken, um den Effekt einer erhöhten Schließkraft zu kompensieren, die beim Betrieb des elektrischen Motors erforderlich wird, wenn mit der Zeit wenigstens eine von der Komponente zu verpressende Dichtung aufgrund des vorhergehenden Öffnens der Komponente elastisch in eine Form expandiert ist, in welcher sie unbelastet ist; und
- übermitteln der angepassten Auslöseschwelle beziehungsweise des angepassten aktuellen Werts an die erste Moduleinheit.
- Es ergeben sich die gleichen Vorteile wie oben beschrieben.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der diversen Aspekte ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
- Es zeigen:
- Fig.1
- in schematischer Darstellung einen Überblick über eine Vorrichtung zum Erfassen einer Einklemmsituation gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- Fig. 2
- in Querschnittsansicht einen Ausschnitt mit einer auf drei Dichtungen in einer Öffnung aufliegenden verstellbaren Komponente (Glasdach);
- Fig. 3:
- in einem Diagramm einen Vergleich der aktuell ermittelten Schließkraft (Pact) aufgetragen über den Wegbereich (Rtot) der Komponente beim Schließen der Öffnung für den konventionellen ohne Kompensation für längere Komponentenöffnungszeiten und den erfindungsgemäßen Fall mit Kompensation für längere Komponentenöffnungszeiten innerhalb festgelegter Wegabschnitte RP1 und RP2, in welchen die Komponente die in
Fig 2 gezeigten Dichtungen kontaktieren und verpressen kann. InFig 3 ist ein Fall einer längeren Komponentenöffnungszeit antizipiert. - In der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugte Ausführungsbeispiels ist zu berücksichtigen, dass die vorliegende Offenbarung der verschiedenen Aspekte nicht auf die Details des Aufbaus und der Anordnung der Komponenten beschränkt ist, wie sie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren dargestellt sind. Alle Ausführungsbeispiele, auch die nicht in den Figuren gezeigten, können auf verschiedenen Wegen in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden. Es ist des Weiteren zu berücksichtigen, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie lediglich zum Zweck der konkreten Beschreibung verwendet wird und diese sollten nicht durch den Fachmann als solche in einschränkender Weise ausgelegt werden. Ferner bezeichnen in nachfolgender Beschreibung gleiche Bezugszeichen in den Figuren gleiche oder ähnliche Merkmale oder Gegenstände, so dass in einigen Fällen auf eine wiederholte detaillierte Beschreibung derselben verzichtet wird, um die Kompaktheit und Übersichtlichkeit der Darstellung zu bewahren.
- In der
Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Überblick über eine Vorrichtung 1 zum Erfassen einer Einklemmsituation gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine elektronische Steuereinheit 10 (ECU - electronic control unit) sowie eine Motoreinheit 50 mit einem elektrischen Motor 55, der von der elektronischen Steuereinheit 10 betrieben wird. Zu diesem Zweck weist die elektronische Steuereinheit 10 inFig. 1 eine nicht gezeigte Schaltung auf, die zum Beispiel in bekannter Weise elektrische Schalter (z.B. Leistungstransistoren) umfasst, welche einen Betrieb bzw. eine Steuerung des Motors in Pulsbreitenmodulation (PWM) ermöglichen. Bei dem elektrischen Motor 55 kann es sich um einen BLDC-Motor handeln. Dabei wird der Motor mit einer Spannung aus einer Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) versorgt und die Leistung des Motors über die durch Ansteuerung der Leistungstransistoren festgelegten Pulsbreiten bestimmt. Diese Ansteuerung durch einen Mikrocontroller, auf welchem u.a. für die Ansteuerung eine Software-Applikation 12 programmiertechnisch eingerichtet ist. - Die elektronische Steuereinheit 10 ist ferner über einen Fahrzeugbus 45, beispielsweise einen CAN-Bus oder einen LIN-Bus etc. mit einem zentralen Steuermodul 40 (z.B. BCM - body control module) verbunden. Wie noch erläutern ist, dient dieses vorliegend lediglich zum Liefern einer Systemzeit.
- Die Software-Applikation 12 umfasst unter anderem ein Einklemmschutzmodul 14. Das Einklemmschutzmodul 14 ist für die Steuerung der Leistungstransistoren verantwortlich, mit welchen wiederum der elektrische Motor 55 betrieben wird. Das Einklemmschutzmodul 14 umfasst zwei Moduleinheiten, nämlich eine erste Moduleinheit 16, die den eigentlichen Betrieb zum Bewegen der vom elektrischen Motor 55 angetriebenen Komponente 60 steuert und währenddessen eine Klemmerfassung durchführt, sowie eine zweite Moduleinheit 18, die eine Berechnung einer Öffnungszeitenkompensation durchführt und das Ergebnis der ersten Moduleinheit 16 übermittelt, damit diese ihre Überwachung mit angepassten Werten durchführt.
- Der Betrieb ist gemäß dem in
Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wie folgt:
Zu einem Zeitpunkt t1 betätigt ein Fahrgast oder der Fahrer des Fahrzeugs ein (nicht gezeigtes) Bedienmodul, um die Komponente 60 zu bewegen (Bz. 72), so dass diese eine Öffnung 70 des Fahrzeugs freigibt. Beispielsweise handelt es sich hierbei um das inFig. 2 gezeigte Glasdach als verstellbare Komponente 60. Über das zentrale Steuermodul 40 und den Fahrzeugbus 45 wird dies der elektronischen Steuereinheit 10 signalisiert (Box 1). Daraufhin betreibt die erste Moduleinheit 6 den elektrischen Motor 55, um die Komponente 60 zu bewegen, so dass das Dach geöffnet wird. Gleichzeitig initiiert die zweite Moduleinheit 18 über den Fahrzeugbus eine Abfrage an die zentrale Steuereinheit 40 mit der Anforderung einer Systemzeit. Diese antwortet mit einem die dann aktuelle Systemzeit beinhaltenden Zeitstempel (Box 2), der im Speicher 30 hinterlegt wird. In dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine nicht-flüchtigen Speicher, oder zumindest für diesen Zeitstempel um einen nicht-flüchtigen Teilbereich des optional zusätzlich auch einen RAM umfassenden Speichers 30. - Zu einem zweiten Zeitpunkt t2 wird das Bedienmodul noch einmal betätigt, um das Dach zu schließen. Die Information wird der elektronischen Steuereinheit 10 analog über das zentrale Steuermodul 40 und den Fahrzeugbus 45 übermittelt. Von der Software-Applikation bzw. der ersten Moduleinheit 16 des Einklemmschutzmoduls 14 wird daraufhin die Komponente durch Betrieb des elektrischen Motors 55 in eine Bewegung 72 zum Schließen der Öffnung versetzt.
- Zum Erfassen einer Einklemmsituation wird dabei von der ersten Moduleinheit 16 ein Wert für die Auslöseschwelle Pth für die Schließkraft aus dem Speicher 30 ausgelesen. In dem Ausführungsbeispiel besitzt die Auslöseschwelle Pth absolut betrachtet und ohne Kompensation z.B. einen konstanten Wert für den gesamten Wegbereich Rtot der Komponente 60, welches in dem nachfolgend zu erläuternden Diagramm der
Fig. 3 zu erkennen ist Die der Auslöseschwelle Pth zugeordnete Schließkraft variiert in Absolutwerten, weshalb die inFig. 3 gezeigte Skala der Werte für die Schließkraft für jede Bewegungspositon auf die Auslöseschwelle Pth bezogen bzw. ins Verhältnis gesetzt wird, so dass die Auslöseschwelle Pth in der Darstellung derFig. 3 auch im Fall mit Kompensation (untere Kurve innerhalb der Wegabschnitte RP1 und RP2) den konstanten Wert annimmt. - Während der Bewegung der Komponente 60 wird für eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Bewegungspositionen Spos die Schließkraft Pact berechnet. Zu diesem Zweck liest die erste Moduleinheit kontinuierlich von dem Motorspannungssensor 51 und dem Winkelgeschwindigkeitssensor 52 (z.B. einem Hall-Sensor) für die jeweils aktuelle Bewegungsposition entsprechend gemessene Werte aus und berechnet daraus die aktuelle Schließkraft. Diese wird dann noch in das Verhältnis zur Schließkraft der Auslöseschwelle gesetzt. Die aktuelle Bewegungsposition berechnet die erste Moduleinheit aus Angaben, die sie von dem Positionssensor 53 der Motoreinheit 50 erhält.
- Die erste Moduleinheit 16 ist nun im Besitz sowohl der Auslöseschwelle als auch des jeweils aktuellen Werts der Schließkraft.
- Simultan mit dem von dem zentralen Steuermodul 40 empfangenen Signal für das Schließen des Dachs liest die zweite Moduleinheit 18 Positionen für Wegabschnitte RP1 und RP2 aus dem Speicher 30 aus, die dort vorab hinterlegt sind, und Abschnitte der Komponente 60 definieren, in denen diese mit Dichtungen 91 - 93 in der Öffnung 70 in verpressenden Kontakt treten kann (Boxen 5a, 5b). Für alle von der ersten Moduleinheit 16 berechneten Bewegungspositionen (die sie dann auch von dieser erhält, Box 8) prüft die zweite Moduleinheit nun jeweils, ob die aktuell von der ersten Moduleinheit gelieferte Bewegungsposition in dem Wegabschnitt liegt.
- Ferner initiiert die zweite Moduleinheit 18 eine zweite Abfrage an das zentrale Steuermodul 40 mit Anforderung einer Systemzeit und erhält einen eine zweite Systemzeit beinhaltenden zweiten Zeitstempel (Box 3). Die zweite Moduleinheit 16 liest dazu den ersten Zeitstempel aus dem Speicher 30 aus (Box 4) und berechnet eine Zeitdifferenz, die der Öffnungszeit des Dachs (Dauer der ununterbrochenen Freigabe der Öffnung 70 durch die Komponente) entspricht.
- Abhängig von dem obigen Prüfergebnis (aktuelle Bewegungsposition innerhalb des Wegabschnitts: Ja) berechnet die zweite Moduleinheit 18 nun eine von der Zeitdauer der Öffnungszeit abhängige Kompensation, mit welcher der normierte aktuelle Wert der Schließkraft anzupassen ist und übermittelt diesen Wert an die erste Moduleinheit 16, welche die Anpassung vornimmt.
- Insbesondere zeigt die
Fig. 3 in einem Diagramm einen Vergleich der aktuell ermittelten Schließkraft Pact (bezogen auf die Auslöseschwelle, die einen konstanten Wert annimmt) aufgetragen über den Wegbereich Rtot der Komponente beim Schließen der Öffnung für den konventionellen Fall ohne Kompensation für längere Komponentenöffnungszeiten und den erfindungsgemäßen Fall mit Kompensation für längere Komponentenöffnungszeiten innerhalb festgelegter Wegabschnitte RP1 und RP2, in welchen die Komponente die inFig 2 gezeigten Dichtungen 91, 92, 93 kontaktieren und verpressen kann. Außerhalb der beiden Wegabschnitte findet keine Kompensation statt und die entsprechenden Kurven sind identisch. - Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ist in
Fig 3 ein Fall einer längeren Komponentenöffnungszeit gezeigt. Innerhalb der Wegabschnitte RP1 und RP2 steigt der aktuelle Wert der Schließkraft Pact stark an, wenn keine Kompensation durchgeführt wird. Wie zu erkennen ist, übersteigt die jeweils obere Kurve die Auslöseschwelle Pth insgesamt viermal (einmal im Wegabschnitt RP1 und dreimal im Wegabschnitt RP2), was ohne Kompensation zu einem Fehlreversieren führen würde. - Bei der Kompensation bzw. Anpassung wird die Auslöseschwelle Pth angepasst. In der Darstellung der
Fig. 3 ist Schließkraft auf die Auslöseschwelle Pth bezogen, weshalb die Auslöseschwelle selbst in derFig. 3 im kompensierten Zustand den gleichen Level annimmt wie im unkompensierten Zustand. In der Darstellung ändert sich dagegen die auf die Auslöseschwelle bezogene Schließkraft Pact, wenn die Auslöseschwelle Pth angepasst wird. Deutlich inFig. 3 zu erkennen ist, dass sich durch die Kompensation die auf die Auslöseschwelle Pth bezogene Schließkraft Pact in erheblichem Maße relativ zu der Auslöseschwelle absenkt, so dass die Auslöseschwelle Pth nicht mehr überschritten wird und dadurch ein Fehlreversieren vermieden wird. -
- 1
- Vorrichtung zum Erfassen einer Einklemmsituation
- 10
- elektronische Steuereinheit (ECU)
- 12
- Software-Applikation
- 14
- Einklemmschutzmodul
- 16
- erste Moduleinheit für Klemmerfassung
- 18
- zweite Moduleinheit für Öffnungszeitenkompensation
- 22
- Fehlerfassung
- 30
- Speicher
- 50
- Motoreinheit
- 51
- Motorspannungssensor
- 52
- Winkelgeschwindigkeitssensor
- 53
- Positionssensor
- 54
- Temperatursensor
- 60
- Komponente
- 62
- weitere Komponente
- 64
- Spalt
- 70
- Öffnung
- 72
- Bewegung der Komponente
- 91
- erste Dichtung
- 92
- zweite Dichtung
- 93
- dritte Dichtung
Claims (9)
- Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation beim Bewegen einer verstellbaren Komponente zum Schließen einer Öffnung mittels eines elektrischen Motors in einem Fahrzeug, umfassend die Schritte:Vorgeben einer Auslöseschwelle für eine vom elektrischen Motor auf die Komponente ausgeübte Schließkraft oder einer ihr zugrundeliegenden physikalischen Größe, mit welcher der elektrische Motor betrieben wird, für zumindest eine Bewegungsposition der Komponente innerhalb eines ihr insgesamt für die Bewegung zur Verfügung stehenden Wegbereichs;Bewegen der Komponente in die Bewegungsposition;Ermitteln eines aktuellen Werts der Schließkraft oder der ihr zugrunde liegenden physikalischen Größe für die zumindest eine Bewegungsposition;Vergleichen des aktuellen Werts und der Auslöseschwelle;Ausgeben eines die Einklemmsituation angebenden Auslösesignals abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs;dadurch gekennzeichnet, dasseine Zeitdauer ermittelt wird, über welche hinweg die Komponente bis zu einem Zeitpunkt des Bewegens der Komponente in die Bewegungsposition in einer anderen Bewegungsposition gehalten wurde, in welcher die Öffnung durch die verstellbare Komponente durchgehend nicht verschlossen war, unddie vorgegebene Auslöseschwelle abhängig von der ermittelten Zeitdauer angepasst wird, insbesondere erhöht wird, oder der ermittelte aktuelle Wert abhängig von der ermittelten Zeitdauer relativ zur vorgegebenen Auslöseschwelle angepasst wird, insbesondere gesenkt wird; undVerwenden der angepassten Auslöseschwelle oder des angepassten aktuellen Werts bei dem Schritt des Vergleichens des aktuellen Werts und der Auslöseschwelle.
- Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation gemäß Anspruch 1, ferner umfassend:
Reversieren der Komponente in Abhängigkeit von dem Auslösesignal. - Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Ermitteln der Zeitdauer umfasst:Abfragen eines ersten Zeitstempels, zu welchem die Komponente durch Betrieb des elektrischen Motors zuletzt aus einer vollständig geschlossenen Position heraus bewegt wurde;Abfragen eines zweiten Zeitstempels, zu welchem die Komponente durch Betrieb des elektrischen Motors beim aktuellen Schließen die zumindest eine Bewegungsposition erreicht oder zu erreichen beginnt;Berechnen der Zeitdauer aus dem ersten Zeitstempel und dem zweiten Zeitstempel.
- Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei,wenn eine erste Zeitdauer ermittelt wird, eine erste Anpassung der Auslöseschwelle beziehungsweise des aktuellen Werts durchgeführt wird, die zu einer ersten Differenz gegenüber der ursprünglich vorgegebenen Auslöseschwelle führt, undwenn eine zweite Zeitdauer ermittelt wird, die größer ist beziehungsweise länger dauert als die erste Zeitdauer, eine zweite Anpassung der Auslöseschwelle beziehungsweise des aktuellen Werts durchgeführt wird, die zu einer zweiten Differenz gegenüber der ursprünglich vorgegebenen Auslöseschwelle führt,wobei die zweite Differenz größer ist als die erste Differenz.
- Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobeiinnerhalb des der Komponente insgesamt für die Bewegung zur Verfügung stehenden Wegbereichs ein vorbestimmter Wegabschnitt festgelegt ist, in welchem die Komponente mit der wenigstens einen Dichtung in Kontakt treten kann; unddie Anpassung der Auslöseschwelle beziehungsweise des aktuellen Werts ferner abhängig davon durchgeführt wird, ob die zumindest eine Bewegungsposition der Komponente innerhalb des vorbestimmten Wegabschnitts liegt.
- Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
an verschiedenen Bewegungspositionen entlang einer Wegstrecke innerhalb des Wegbereichs verschiedene Werte für die Auslöseschwelle eingestellt werden. - Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
die Anpassung der Auslöseschwelle beziehungsweise des aktuellen Werts unter Verwendung einer Formel ausgehend von der vorgegebenen Auslöseschwelle beziehungsweise vom ermittelten aktuellen Wert und einem hinzuzuaddierenden Term mit einer linearen Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer berechnet wird. - Verfahren zum Erfassen einer Einklemmsituation gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Komponente ein Sonnen-, Schiebe- oder Glasdach oder ein Rollosystem und die entsprechende Öffnung im Dachaufbau eines Fahrzeugs eingerichtet ist, und/oder der elektrische Motor ein Gleichstrommotor ist, insbesondere ein DC-Motor oder ein BLDC-Motor.
- Vorrichtung (1) zum Erfassen einer Einklemmsituation beim Bewegen einer verstellbaren Komponente (60) zum Schließen einer Öffnung (70) mittels eines elektrischen Motors (55) in einem Fahrzeug, umfassend:eine erste Moduleinheit (16), die eingerichtet ist, den elektrischen Motor (55) zu betreiben, dabei eine Einklemmsituation zu erfassen und in Abhängigkeit von der Erfassung den elektrischen Motor (55) zu steuern, um die Komponente (60) zu reversieren,wobei die erste Moduleinheit (16) ferner eingerichtet ist:- eine Auslöseschwelle für eine vom elektrischen Motor auf die Komponente ausgeübte Schließkraft oder einer ihr zugrundeliegenden physikalischen Größe, mit welcher der elektrische Motor (55) betrieben wird, für zumindest eine Bewegungsposition der Komponente (60) innerhalb eines ihr insgesamt für die Bewegung zur Verfügung stehenden Wegbereichs zu empfangen;- die Komponente (60) durch Betreiben des elektrischen Motors (55) in die Bewegungsposition zu bewegen;- einen aktuellen Wert der Schließkraft oder der ihr zugrunde liegenden physikalischen Größe für die zumindest eine Bewegungsposition zu erhalten;- den aktuellen Wert und die Auslöseschwelle zu vergleichen; und- ein die Einklemmsituation angebendes Auslösesignal abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs auszugeben, mit welchem insbesondere vom Schließbetrieb der Komponente (60) in deren Reversierbetrieb umgeschaltet wird;eine zweite Moduleinheit (18), die eingerichtet ist:- eine Auslöseschwelle und/oder einen aktuellen Wert der Schließkraft oder der ihr zugrunde liegenden physikalischen Größe für die zumindest eine Bewegungsposition einzulesen;- eine Zeitdauer zu ermitteln, über welche hinweg die Komponente bis zu einem Zeitpunkt des Bewegens der Komponente in die Bewegungsposition in anderen Bewegungspositionen gehalten wurde, in welcher die Öffnung durch die verstellbare Komponente durchgehend nicht verschlossen war;- die eingelesene, vorgegebene Auslöseschwelle abhängig von der ermittelten Zeitdauer anzupassen, insbesondere zu erhöhen, oder den eingelesenen, aktuellen Wert abhängig von der ermittelten Zeitdauer relativ zur eingelesenen Auslöseschwelle anzupassen, insbesondere zu senken; und- die angepasste Auslöseschwelle beziehungsweise den angepassten aktuellen Wert an die erste Moduleinheit (16) zu übermitteln.
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-
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