JP2003501304A - 可動部材を位置調整するためのプロセスの電子的な監視および制御方法 - Google Patents

可動部材を位置調整するためのプロセスの電子的な監視および制御方法

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Abstract

(57)【要約】 可動部材、例えば自動車のウィンドウおよびスライド式サンルーフを位置調整するためのプロセスをはさみ込み防止を保証するために電子的に監視および制御する方法であって少なくとも次のステップを備えている：プロセスに対して特徴的な入力量および出力量を検出装置（１６）に供給し、該検出装置（１６）にファイルされておりかつ前記プロセスを記述するモデルの手計的なプロセス量を割り出しかつ最適化し、該プロセス量を検出装置（１６）にファイルされているプロセス量との比較によって評価し、該比較に依存してプロセスに対する補正量を求め、該求められた補正量をプロセスに反映させて該プロセスに影響を及ぼす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来の技術 本発明は、可動部材、例えば自動車のウィンドウおよびスライド式サンルーフ
を位置調整するためのプロセスをはさみ込み防止（フィンガートラップ防止）を
保証するために電子的に監視および制御する方法に関する。
【０００２】 今日まで公知の、はさみ込み防止を実現するための方法はおおざっぱに、直接
的な方法および間接的な方法に分類される。
【０００３】 直接的な方法では、はさみ込み力は明示的に相応に配置されているセンサによ
って測定されかつ前以て決められているしきい値を上回ると駆動装置が停止され
るまたは逆転される。その際時として、ストッパのパッキンに収容されているい
わゆるセンサ条片が利用される。直接的な方法の欠点は道具にかかるコストが高
いこと並びに信頼性およびエージング過程に対する耐久性が比較的低いことであ
る。
【０００４】 通例の間接的な方法は、力に関連している別の測定量の評価に基づいている。
この形式の測定量は典型的には、駆動部を介して流れる電流、可動部材の駆動速
度または駆動部の回転部分の回転数である。
【０００５】 間接的な方法は、はさみ込みが起こると力に関連している測定量も変化し、従
ってはさみ込み状態を早めに検出するのに適しているという事実を利用している
。しかしこれらにも高い技術コストが結び付いておりかつ基本的には、変化する
外部作用の影響を受けやすい。すなわち例えば車両の動き、温度および天候の変
動またはエージング過程を一緒に考慮しなければならない。
【０００６】 ２つの方法を組み合わせれば信頼性を向上することができるが、技術コストも
一段と高くなる。
【０００７】 発明の利点 請求項１の特徴部分に記載の構成を有する、可動部材を位置調整するためのプ
ロセスを電子的に監視および制御するための本発明の方法は、方法を実施するた
めに比較的僅かな技術コストにおいて、著しく大きな信頼性が得られるばかりで
なく、一段と高い感度および高速性も実現されるという利点を有している。
【０００８】 本発明の方法は全く新しいアプローチに基づいている。それは位置調整プロセ
スの物理的な記述から出発している。この記述は位置調整プロセスを完全にかま
たは少なくとも大幅に再現しているモデルに基づいて行われるものである。モデ
ルは検出装置にファイルされている。このモデルを用いて、測定されかつプロセ
スを特徴付けている入力量および出力量が考慮されて、典型的なプロセス量の割
り出しおよび最適化が実施される。プロセス量の割り出しは例えば解析または反
復に基づいて行われる。
【０００９】 検出装置にファイルされているプロセス量との比較によって典型的なプロセス
量の評価を用いて、プロセス経過の、通常特性からの偏差を一義的かつ高度に感
度よくに検出することができるばかりでなく、更に区別して解釈することもでき
る。
【００１０】 評価に応じて、プロセスに供給されかつそれに影響を及ぼす、プロセスに対す
る固有の補正量が求められる。プロセス量が例えばウィンドウまたはスライド式
ルーフの閉鎖過程において、人間の手がはさみ込まれることを信号報知すると、
補正量はプロセスに対して、例えば電子的な駆動部の逆転または停止が行われる
ように影響が及ぼす。しかし、部分的に操作のしにくさ、例えばウィンドウの上
げ下げを妨げるような力が部分的に働いていることが検出されると、モータ電流
が短時間高められるようにプロセスに影響を及ぼすようにすることも考えられる
。
【００１１】 請求項１に記載の、所定のプロセス量を割り出しかつ最適化するためのメソッ
ドは測定された値経過の実時間評価のためのメソッドを表している。この実時間
評価により、過程の監視のために極めて重要でありかつ重要な情報を含んでいる
直接には測定できない量に対する直接的なアクセスが保証される。
【００１２】 従属請求項に記載の構成によって、請求項１に記載の方法の有利な実施の形態
が可能である。
【００１３】 すなわち、検出装置にファイルされていて、プロセスを記述するモデルが機械
的またはハイドロリック／ニューマチックプロセスを表しているようにすれば有
利である。その理由はこれにより、位置調整過程の監視がようやく可能になるか
らである。
【００１４】 更に、モデルが次の一般的なベクトルの形であるニュートンの運動方程式を含
んでいれば、有利である：
【００１５】
【数２】
【００１６】 ここでｍは質量、Ｆは作用する力、例えば可動部材に作用する力の合計である。
量Ｆは種々のパラメータ、例えば場所ｘまたはｘの時間微分の１つのような状態
量、並びに特有の減衰および摩擦パラメータに依存しているようにしてもよい。
【００１７】 上式は特定の形態において次のような形をとることができる：
【００１８】
【数３】
【００１９】 この式によって、減衰度ｄ、ばね剛性ｃ＝ｃ（ｔ）、駆動する力ＦＡ＝Ｋ・Ｉ並
びに邪魔な力ＦＳに曝されている可能性がある、可動部材の動きが記述される。
【００２０】 本発明の方法にとって重要なのは主に、上述の微分方程式を解くこと、すなわ
ち関数ｘ（ｔ）の割り出しではなくて、本発明の方法の第１の変形例においては
、はさみ込み過程の検出およびそれを区別する解釈にとって重要であるプロセス
量、従って殊に、パラメータｃおよびｄまたはそれに依存している量の割り出し
並びに最適化である。
【００２１】 もう１つの変形例においては、パラメータｃおよびｄではなくて、少なくとも
１つの出力量が上述の形式の微分方程式の構造を考慮して計算されかつ対応する
測定された出力量と比較される。
【００２２】 従って実際の過程と並行して、通常例および殊にはさみ込み過程の違いを確実
に検出することも可能にするシミュレーションが行われる。
【００２３】 両方の変形例について次に更に詳細に説明する。
【００２４】 検出装置にファイルされているモデルの微分方程式は特定の形に制限されてお
らず、これによって、機械的なまたはハイドロリック／ニューマチックなプロセ
スが記述可能であることだけが重要である。これは例えば、別の外乱量も考慮す
ることができるかまたは択一的な表現において例えば周波数領域に変換すること
ができる。このことから、種々異なったプロセスを表しているモデルが単にデー
タフィールドから成っているようにすることも考えられ、この場合にはこれらデ
ータフィールドから最適な典型的なプロセス量が用いられかつ計算されたプロセ
ス量と比較されるのである。
【００２５】 位置調整過程ないし開放および閉鎖過程を記述するためのモデルに、電子的な
駆動部における電流形成を記述する微分方程式が関連付けられるようにすれば別
の利点が生じる。
【００２６】 次の一般的な形
【００２７】
【数４】
【００２８】 における駆動力ＦＡに対するこの形式の式により、位置調整プロセスを記述する
ための、数学的な量と電気的な量との間の関係が得られる。
【００２９】 永久磁石励磁される直流モータに対する１つの可能な微分方程式は次の一般的
な形を有している：
【００３０】
【数５】
【００３１】 電流形成に対する上式によって、運動方程式の機械的な量と、電気的な量、す
なわち電子的な駆動部を流れる電流Ｉ、駆動部に加わっている電圧Ｕおよび駆動
部の電気的な抵抗との間の上述した関係が作られる。
【００３２】 従って有利には、本発明の方法に対する入力量として、電子的な駆動部に加わ
る電圧Ｕを使用することができる。
【００３３】
【外５】
【００３４】 次に、本発明の方法の第１の変形例を一般的な形において説明する。ここでは
、プロセス量の割り出しおよび最適化はいわゆるパラメータ識別モデルに基づい
て実施される。
【００３５】 この変形例の枠内において、位置調整プロセスないし開放および閉鎖過程に対
して特徴的なパラメータ、すなわちばね剛性ｃおよび減衰項ｄまたはこれらに依
存している量が計算されかつ最適化される。最適化プロセスはプロセスを記述す
るモデルに基づいて測定された入力および出力量を考慮して行われ、ここで検出
装置において、測定された出力量に相応する出力量が計算される。それからパラ
メータｃおよびｄは、計算された出力量が実際の、測定された出力量とできるだ
け申し分なく一致しているように整合される。
【００３６】 別様に言えば、測定されたデータに基づいて、非常に信頼性を以て通常経過か
らの偏差、例えばはさみ込み過程を推定することができるパラメータセットが突
き止められる。
【００３７】 両方のパラメータｃおよびｄ、すなわちばね剛性ｃおよび減衰項ｄははさみ込
み過程において非常に著しく上昇しかつ位置調整過程の監視およびはさみ込み過
程の検出のために特別申し分なく適している。計算されかつ最適化されたパラメ
ータ、殊にばね剛性ｃは、異常な状態、例えばはさみ込み過程が生じていること
から出発すべきでありかつ電子的な駆動部の逆転または停止のために措置を開始
することができる。
【００３８】 方法のこの変形例の別の利点は、重要なパラメータの最適化によってはさみ込
み過程を区別して評価することができる点にある。例えば、パラメータｃの絶対
値またはその時間的な展開も、柔らかい物体がはさみ込まれているのか堅い物体
がはさみ込まれているのかの推定を可能にする。このようにして例えば、人間の
比較的柔らかい身体部分、例えば首が窓と窓枠との間に存在しているかまたは人
間の比較的堅い身体部分、例えば頭が存在しているのかを検出することができる
。人間の四肢に対してもパラメータｃの典型的な値があるので、このようなはさ
み込み過程も検出可能である。
【００３９】 減衰パラメータｄまたはその時間的な展開に基づいて、意図的に所定のシステ
ム量を推定することができる。例えば所定の個所に操作を妨げるなんらかの重た
さがあるだけなのか、この場合にははさみ込みの危険が差し迫っているものとは
しない。
【００４０】 このように区別される解釈によって、一意的なはさみ込み状況が確実に検出で
きるばかりでなく、それを取り除くための最適な措置がとられるようにすること
もできる。更にこの解釈によって、システムを変化する条件に適合させる、例え
ば操作に違和感があるもののクリチカルでない場合に駆動部の停止または逆転に
対するしきい値を高めに設定することができるようになる。
【００４１】 減衰ｄおよびばね剛性ｃの２つのパラメータの割り出しおよび最適化は、付加
的に邪魔な力ＦＳ、すなわち例えば車両の動きによって引き起こされる外力を一
緒に突き止めるようにすれば一層改善することができる。すなわちこのような邪
魔な力を取り除いてやれば、一層高い精度および感度が実現される。
【００４２】 本発明の方法の第２の有利な変形例は、典型的なプロセス量の連続的な最適化
がいわゆる観察モデルに基づいて実施されるという点にある。この第２の変形例
の枠内では、システムを規定する、ばね剛性ｃおよび減衰項ｄのパラメータが最
適化されるのではなく、むしろ所定の、少なくとも１つの出力量の割り出しおよ
び最適化が実施される。
【００４３】 この変形の基礎になっている原理は、実際の過程と並行して経過する、検出装
置における位置調整過程ないし開放および閉鎖過程のシミュレーションである。
この実時間シミュレーションをスタートさせるために、測定された入力量が必要
であり、これによって出力量が計算されるようになっている。出力量の計算は、
付加的に測定された出力量を考慮することによって連続的に補正することができ
る。このようにして、シミュレーションの精度は連続的に高められる。
【００４４】 パラメータ識別の第１の方法の場合と同じにここでも、計算されたシステム量
は測定されたシステム量に最適に整合される。はさみ込み過程の本来の検出のた
めにいわゆる残余が計算される。これは測定された出力量と最適化された出力量
との差を表している。
【００４５】 この残余は例えば。外部の邪魔な力の減結合によって次のようにして設定する
ことができる、すなわち、これらが実際のはさみ込み過程に対して非常に敏感に
反応しかつ同時に外部の妨害に対しては不感であるようにである。
【００４６】 図面 図面には本発明の方法の２つの実施例が示されており、以下の記述において詳
細に説明する。
【００４７】 図１は、本発明の方法のシーケンスを第１の変形例に従って示し、 図２は、本発明の方法のシーケンスを第２の変形例に従って示し、かつ 図３は、説明する種々の方法を使用するための装置を示している。
【００４８】 実施例の説明 可動部材の位置調整のためのプロセスの電子的な監視および制御のための本発
明の方法の図１に図示の実施例は、入力量１２として電圧Ｕが監視すべきシステ
ム１０に加えられるようになっている第１の変形例を示している。出力量１４は
位置調整すべき部材のポジションである。監視すべきシステム１０の入力量１２
および出力量１４は検出装置１６に供給される。この検出装置１６は最適化モジ
ュール１８が含まれている。ここには、機械的なプロセスを表すモデルとして次
の微分方程式
【００４９】
【外６】
【００５０】 最適化モジュール１８のサブユニット２０において、このモデルに基づいてか
つばね剛性ｃ，減衰項ｄおよび外乱量ＦＳに対する前以て決められた、第１のパ
ラメータセットによって出力量１４、すなわち位置調整すべき部材のポジション
が計算される。
【００５１】 このようにして計算されたポジションと測定されたポジションとの比較を用い
て、この第１のパラメータセットがプロセスを評価するための前以て決められた
精度の枠内で引き続き利用可能であるかどうか、またはパラメータｃ，ｄおよび
ＦＳが例えば変動する周囲条件に基づいて変化されたシステムに整合されなけれ
ばならないかが決定される。後者の場合、このパラメータのセットは、計算され
たシステム特性ないし計算されたポジションが測定されたシステム特性ないし測
定されたポジションと同様に前以て決められた精度の枠内で一致するまでの間最
適化される。
【００５２】 このようにして最適化されかつ見つけ出されたパラメータは引き続いて、比較
モジュール２２の部分であるバッファメモリ２４に供給される。この比較モジュ
ールには更にメモリ２６が含まれていて、ここには計算されたパラメータセット
に対する比較値がファイルされている。
【００５３】 計算されかつ最適化されたパラメータの評価はメモリ２６にファイルされてい
て、それぞれのプロセスステップに対して重要であるパラメータとの比較に基づ
いて行われる。それに依存して補正量２８が求められる。これは監視すべきシス
テム１０ないし実行中のプロセスに供給される。これにより、求められた補正量
２８に応じて多かれ少なかれプロセスに対して著しく影響を及ぼすことが可能に
なる。例えば、最適化されたばね剛性ｃがメモリ２６にファイルされているばね
剛性ｃから著しく偏差している場合、はさみ込み過程を推定することができかつ
図３に図示されている電子的な駆動部３４の逆転ないし停止を開始することがで
きる。
【００５４】 図２には第２の変形例が示されているが、図１と同じ場所には同一の参照符号
が使用されている。
【００５５】 この第２の変形例では、検出装置１６において位置調整プロセスがシミュレー
トされる。このことは、測定された入力量１２、ここでは電圧および測定された
出力量１４、ここでは位置調整すべき部材のポジションを考慮して行われ、その
際出力量は連続的に計算されかつ測定された出力量１４に整合される。整合が所
定の限界値内で最適であれば、サブユニット２０において計算された出力量と測
定された出力量との差１５が形成される。残余と称されるこの差１５は評価モジ
ュール２２に転送される。評価モジュールは残余に相応する補正量２８を監視す
べきシステム１０に送出する。補正量２８は第１の実施例の場合とまさに同じに
、監視すべきプロセスに影響を及ぼす。
【００５６】 図３には、監視すべきシステムに対する例として、ドアフレーム３０および窓
ガラス３２を有する車両ドア１０が示されている。窓ガラス３２は電子的な駆動
システム３４によって駆動されかつこれにより窓ガラス３２の開閉が可能である
。
【００５７】 従って上に説明してきた実施例によって、図３に示されている、自動車ドアの
窓ガラスの開放および閉鎖過程の監視が実施される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法の第１の変形例のシーケンスを示す線図である。
【図２】 本発明の方法の第２の変形例のシーケンスを示す線図である。
【図３】 本発明の方法が使用される装置の略図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年６月２８日（２００１．６．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【外１】 該プロセス量を前記検出装置（１６）にファイルされているプロセス量との比較
によって評価し、 該比較に依存して前記プロセスに対する補正量（２８）を求め、 該求められた補正量（２８）をプロセスに供給することによって該プロセスに影
響を及ぼす 方法。
【外２】 請求項１記載の方法。
【数１】 を用いる 請求項３記載の方法。
【外３】 請求項４記載の方法。
【外４】 請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハルトムート クリューガー ドイツ連邦共和国 ビューラータール ア イヒヴァルトシュトラーセ 37ベー Ｆターム(参考） 3D127 AA02 CB03 CB05 CC05 CC08 FF01 FF11

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可動部材、例えば自動車のウィンドウおよびスライド式サン
    ルーフを位置調整するためのプロセスをはさみ込み防止を保証するために電子的
    に監視および制御するための方法であって、少なくとも次のステップから成る：
    前記プロセスに対して特徴的な入力量および出力量を検出装置（１６）に供給し
    、 該検出装置（１６）にファイルされておりかつ前記プロセスを記述するモデルの
    典型的なプロセス量を割り出しかつ最適化し、 該プロセス量を前記検出装置（１６）にファイルされているプロセス量との比較
    によって評価し、 該比較に依存して前記プロセスに対する補正量を求め、 該求められた補正量をプロセスに供給することによって該プロセスに影響を及ぼ
    す 方法。
  2. 【請求項２】 前記検出装置（１６）に、機械的なプロセスを表しているモ
    デルをファイルする 請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 モデルとして、微分方程式を含んでいる、次の一般的な形で
    表せるモデル 【外１】 請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 モデルとして、微分方程式を含んでいる、次の特定の形で表
    せるモデル 【外２】 請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記検出装置（１６）に、電気的な駆動部（３４）における
    電流経過を表しているモデルをファイルする 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 モデルとして次の一般的な形で表される式： 【数１】 を用いる 請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 電流形成に対する式として、次の形の微分方程式： 【外３】 請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 入力量として。電子的な駆動部（３４）に加わる電圧Ｕを使
    用する 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 【外４】 請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 プロセスの監視のために、ばね剛性ｃおよび／または減衰
    項ｄの最適化を測定された入力量および出力量を考慮して実施する 請求項４から９までのいずれか１項記載の方法。
  11. 【請求項１１】 補正量を、その都度実時点で計算されかつ最適化されたば
    ね剛性ｃおよび／または減衰項ｄとこれらに相応するファイルされた値との比較
    に基づいて求める 請求項４から９までのいずれか１項記載の方法。
  12. 【請求項１２】 補正量を、ばね剛性ｃおよび／または減衰項ｄのその都度
    実時点の値経過とこれらに相応するファイルされた値との比較に基づいて求める
    請求項１０記載の方法。
  13. 【請求項１３】 プロセスに供給される補正量が、はさみ込み過程の検出の
    際に電子的な駆動部（３４）の逆転または停止作用をする 請求項１１または１２記載のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 ファイルされている値および／または値経過をそれ自体変
    化する条件に適合させる 請求項１１から１３までのいずれか１項記載の方法。
  15. 【請求項１５】 プロセスの監視のために付加的に外乱量ＦＳの最適化を実
    施する 請求項１０から１４までのいずれか１項記載の方法。
  16. 【請求項１６】 プロセスの監視のために付加的に、少なくとも出力量の最
    適化を測定された入力量および出力量を考慮して実施する 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
  17. 【請求項１７】 補正量として、実時点で測定された出力量と最適化された
    出力量との差を表している残余を形成する 請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記残余を用いて、はさみ込み過程および別の外部の邪魔
    を区別する検出を実施する 請求項１７記載の方法。
JP2001500387A 1999-06-02 2000-05-05 可動部材を位置調整するためのプロセスの電子的な監視および制御方法 Expired - Fee Related JP4617041B2 (ja)

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