WO2017202697A1 - Steuervorrichtung und verfahren zum erkennen einer bewegungsbeeinträchtigung in einer antriebsvorrichtung - Google Patents

Steuervorrichtung und verfahren zum erkennen einer bewegungsbeeinträchtigung in einer antriebsvorrichtung Download PDF

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drive device
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Erwin Kessler
Stephan Kimpfler
Patrick LEY
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Conti Temic Microelectronic Gmbh
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    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
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    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
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    • E05Y2900/53—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles characterised by the type of wing
    • E05Y2900/55—Windows

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a movement impairment in a drive device, in which a displaceably mounted element is moved by means of a Elek ⁇ romotors to a target position.
  • the drive device can be designed, for example, as a window regulator of a motor vehicle. As an element then the window pane is moved.
  • the invention also includes a control device for controlling the electric motor of the drive device.
  • the invention also includes the drive device, which can be designed, for example, as a window lifter or sunroof module for a motor vehicle.
  • the control usually includes an indirect detection of processes in which an object is clamped.
  • the movement of said element as it moves toward the target position may be blocked by an object or a limb of a person.
  • the detection of a jammed object can be done, for example, by detecting the increase in the torque output by the driving electric motor.
  • other mechanical action mechanisms such as acceleration forces acting on the moving drive device, may cause a temporary increase in the torque output by the electric motor.
  • the drive device is, for example, an electric window regulator of a motor vehicle and drives the motor vehicle on a bumpy road or is in operation the drive device struck the vehicle door, so the resulting each vibration or acceleration on the drive device can briefly affect in the same way as a pinching situation.
  • the drive device is, for example, an electric window regulator of a motor vehicle and drives the motor vehicle on a bumpy road or is in operation the drive device struck the vehicle door, so the resulting each vibration or acceleration on the drive device can briefly affect in the same way as a pinching situation.
  • there is an increase in torque on the electric motor as a result of the vibration which leads to an erroneous detection of a pinching situation, ie a false alarm.
  • the invention is based on the object in a drive device, by which a displaceably mounted element is displaceable by means of an electric motor, reliably ei ⁇ ne pinch situation to detect and in this case to avoid a false alarm.
  • the problem is solved by the subject matters of the independent Pa ⁇ tentanna.
  • Advantageous developments of the inven ⁇ tion result from the features of the dependent claims, the following description and the figures.
  • the invention comprises a method for detecting a movement impairment in a drive device, in which a slidably mounted member by a Elect ⁇ romotors is moved to a target position while the drive device to ⁇ is acted upon with at least one vibration.
  • the movement impairment affects the element.
  • the motion impairment slows or stops the movement of the element.
  • the target position may be for example a Sch saupositi ⁇ on, in which the element lies against a frame or other stop element. Is located between the ⁇ sem stop element and the moving element an object (ie, an article or a limb) so is hereby before He ⁇ the target position range blocks the movement of the element. Accordingly, in the method before reaching the target position, a predetermined increase in load on the electric motor is detected. It is now unclear whether this increase in load was actually due to a movement impairment due to a Object is caused or by the at least one shock ⁇ sion, which results in the drive device acceleration forces, which also cause an increase in load on the electric motor.
  • an electric motor controlling the power electronics is connected in an electrically non-conducting state according to the invention after detecting the Lasterhö ⁇ hung.
  • the Leis ⁇ consumer electronics can be formed for example by a Komrich- ter.
  • the power electronics has semiconductor switching elements. These can be in the said
  • the testing signal after the predetermined period of time has a value which is below the threshold value (object clamped) or above the threshold value (short-term load increase due to vibration).
  • the element by means of the electric motor is further moved nine r ⁇ on the target position. In other words, the movement process is continued.
  • the invention also includes optional developments, by the characteristics of which additional benefits.
  • a rotational speed of the electric motor is less than a predetermined rotational speed value.
  • a speed reduction to below a predetermined threshold can be detected.
  • the detection of the increase in load described in each case has the advantage that a sensor device provided anyway for operating the electric motor can be used.
  • a speed curve of the electric motor and / or a generator voltage generated by the electric motor is preferably detected.
  • the speed curve can be detected with said Sen ⁇ sor adopted for the operation or the control of the electric motor.
  • the generator voltage has a similar course as the speed, and can thus be used as a cost-effective replacement for a speed sensor.
  • the threshold at which the measurement signal is compared may be a constant, fixed value.
  • the threshold value is dependent on a value of the measurement signal when the electric motor is switched off, ie when the power electronics are transferred into the electrically blocking state, is set or set. This can determine a relati ⁇ ve change in the measurement signal.
  • the threshold value is set as a function of at least one operating parameter of the drive device set before the switch-off. In other words, the threshold is determined depending on the current operating situation. For example, to determine a limit value for the generator voltage, the current load (for example, the required torque), the current speed when switching off and / or the operating voltage can be used. By the load and the speed results, for example, the amount of the generator voltage. In the event that the said measurement signal after the said
  • Said time period is preferably set tion memory in response to egg ⁇ nem memory value of a variable designed configuration.
  • that period of time during which the power electronics has a high resistance, ie, is switched to the electrically blocking state is configured in a parameterizable manner.
  • the duration is customizable.
  • the time period may be set in a range of 5 milliseconds to 50 milliseconds, for example.
  • a window or a sliding roof can be moved as an element by the drive device.
  • This drive device has the advantage that it can be used in a motor vehicle for closing a window or a sunroof, while the motor vehicle is shaken because, for example, carried out a trip over an un ⁇ level track or a vehicle door slammed. However, this does not cause a false alarm to be generated in the drive device to detect a jammed object.
  • the invention provides a STEU ⁇ ervoriques for a drive device.
  • the control device is configured to control an electric motor of the drive device according to an embodiment of the method according to the invention.
  • the control device can have a processor device with a microcontroller or a microprocessor.
  • the processor means may comprise a memory having program code, wherein the program code is adapted, at from ⁇ an embodiment of the inventive method result performed by the processor apparatus.
  • the control device can be designed, for example, as a control device for a motor vehicle.
  • the invention also includes the drive device with the displaceably mounted element and with an embodiment of the control device according to the invention.
  • the element may be a window or sunroof in the manner described.
  • the drive device is preferably configured as a window lifter or sunroof module for a motor vehicle.
  • the invention also includes a motor vehicle with at least one drive device which, according to one embodiment of the drive device according to the invention, has is staltet.
  • the motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention.
  • FIG. 2 shows diagrams with schematic profiles of measured variables that occur in a drive device of the
  • Fig. 1 shows a motor vehicle 10, which is example ⁇ as to a motor vehicle, in particular passenger cars a ⁇ or can lorries act. Shown is a vehicle door 11 in which a window regulator 12 may be provided for electrically opening and closing a window 13.
  • the electric window 12 represents in a drive device 14, the window 13 a displaceably mounted element 15.
  • the drive ⁇ device 14 may have an electric motor 16 and a control device 17 for the electric motor 16.
  • the control device 17 can be designed, for example, as a control device.
  • Control device 17 may control a power electronics 18, which may be part of the control device 17 or (not shown) may be connected to the control device 17.
  • the control of the power electronics 18 may be carried out by a processor device 19, a control signal S for the power electronics 18 can erzeu ⁇ gen.
  • a control signal S for the power electronics 18 can erzeu ⁇ gen.
  • the control signal S for example, a travel direction UP, DOWN for the element 15, so for example the window 13, are specified.
  • the control signal S signal the direction of travel UP.
  • the direction of travel DOWN can be signaled.
  • the power electronics 18 can be operated in a conventional manner.
  • the power electronics 18 may be, for example, an inverter or control electronics for a DC motor.
  • the electric motor 16 may be a synchronous motor or an asynchronous motor or a DC motor.
  • a supply current I in response to the control signal S can be switched.
  • the supply current I the electric motor 16 is operated.
  • the electric motor 16 generates a torque M at a rotational speed n.
  • the torque M can be transmitted via a shaft 21 in a manner known per se to a mechanism 22 for moving or displacing the window 13 (toward or away from the target position 20). be connected.
  • the control device 17 may provide an anti-jamming protection.
  • the control device 17 monitors whether an object 23 is clamped in through the window 13 during a movement 24 of the window 13 to the target position 20. This results in ariessbeeintrumble ⁇ tion of the window 13, ie the movement 24 is stopped or at least slowed down.
  • This can be detected by the Steuervor ⁇ direction 17, for example, based on a current value of the supply current I and / or based on the rotational speed n.
  • the speed n can be detected or detected, for example, by means of a speed sensor 25 in a known manner.
  • the movement 24 is slowed down for another reason for a short time.
  • the motor vehicle 10 as a whole or the vehicle door 11 can be respectively moved by a vibration 26, so that an acceleration ⁇ force can act 27 to the window 12 through which the movement 24 is also affected.
  • a change in the supply current I and / or the rotational speed n result.
  • control device 17 determines whether it is a permanent or continuous BEWE ⁇ supply impairment or merely a short-term movement impairment.
  • Fig. 2 illustrates curves 28, 29 over the time t of the following quantities: the rotational speed n, the torque M, an am Electric motor 16 applied motor voltage V and the control signal S.
  • the resulting drop in rotational speed n de ⁇ is fined from the engine parameters (for example, the inertia of the electric motor) and the currently on the engine ⁇ lying load situation (load torque Ml) and the current engine speed (nl) at the moment of switching the power electronics 18th in the high-resistance state 30.
  • the rotational speed n and / or the motor voltage V is measured, which generates a waveform of the motor voltage V, which is similar to the rotational speed n due to the generated by the rotating electric motor 16 generator voltage (Vemf).
  • N falls below the speed or the Mo ⁇ Vemf gate voltage after a predetermined period of time T at a time t2 a respective threshold value n2, Vthr, so this will be counted as a movement being affected by an object 23rd
  • n2 the rotational speed
  • Vemf the motor voltage
  • a movement impairment by the shock 26 is assumed, which means that the movement of the window 13 can be continued. This means that the control is resumed in the original direction of movement of the movement 24.
  • a reversing process is initiated, ie the window 13 is moved away from the target position 20 again. This is depending ⁇ wells adjusted by the corresponding control signal S at time t2.
  • the time window or the time duration T for the high-resistance state 30 between t1 and t2 can be configured in a parameterizable manner by setting the time duration T by a memory value 31 of the processor device 19.
  • the control device 17 to the respective system or to the respective environment, that is, the electric motor 16 and / or the mechanism 22, to name examples, to be adapted.
  • the range of values of time t may range from 5 milliseconds to 50 milliseconds.
  • the threshold values n2, Vthr, in particular the threshold value Vthr can be set or determined as a function of the operating situation prevailing before the event (load, rotational speed, voltage).
  • the sensitivity ei ⁇ nes individual protection against false triggering due to temporary disturbances which can be caused for example by driving on bumpy roads or the slamming of the vehicle door 11, can be reduced without the clamping forces during regular clamping events by an object 23 increasing significantly.

Abstract

Offenbart istein Verfahren zum Erkennen einer Bewegungsbeeinträchtigung in einer Antriebsvorrichtung (14), in welcher ein verschiebbar gelagertes Element (15) mittels eines Elektromotors (16) auf eine Zielposition (20) zubewegt wird, während die Antriebsvorrichtung (14) mit zumindest einer Erschütterung (26) beaufschlagt ist, wobei vor Erreichen der Zielposition (20) eine vorbestimmte Lasterhöhung an dem Elektromotor (16) detektiert wird. Dabei wird bei Detektieren der Lasterhöhung eine den Elektromotor (16) steuernde, Halbleiter-Schaltelemente aufweisende Leistungselektronik (18) in einen elektrisch sperrenden Zustand (30) geschaltet und hierdurch ein Energieaustausch zwischen dem Elektromotor und der Leistungselektronik blockiert, wobei der Elektromotor (16) aufgrund seiner Trägheit weiter dreht, und zumindest ein von einer Restbewegung des Elektromotors (16) abhängiges Messsignal (n, V) erfasst und nach einer vorbestimmten Zeitdauer (T) überprüft, ob das Messsignal (n, V) größer als ein Schwellenwert (n2, Vthr) ist, und für diesen Fall das Element (15) mittels des Elektromotors (16) weiter auf die Zielposition (20) zubewegt.

Description

Beschreibung
Steuervorrichtung und Verfahren zum Erkennen einer Bewegungsbeeinträchtigung in einer Antriebsvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Bewegungsbeeinträchtigung in einer Antriebsvorrichtung, in welcher ein verschiebbar gelagertes Element mittels eines Elekt¬ romotors auf eine Zielposition zubewegt wird. Die Antriebs- Vorrichtung kann beispielsweise als ein Fensterheber eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein. Als Element wird dann die Fensterscheibe verschoben. Zu der Erfindung gehört auch eine Steuervorrichtung zum Steuern des Elektromotors der Antriebsvorrichtung. Schließlich gehört zu der Erfindung auch die An- triebsvorrichtung, die beispielsweise als Fensterheber oder Schiebedachmodul für ein Kraftfahrzeug ausgestaltet sein kann .
Bei einem elektrischen Fensterheber oder einem Schiebedach, oder allgemein bei einem Schließsystem, beinhaltet die Steuerung in der Regel eine indirekte Erkennung von Vorgängen, bei denen ein Objekt eingeklemmt wird. Mit anderen Worten kann die Bewegung des besagten Elements beim Bewegen in Richtung zur Zielposition durch einen Gegenstand oder eine Gliedmaße einer Person blockiert werden. Die Erkennung eines eingeklemmten Objekts kann zum Beispiel über die Detektion des Anstiegs des vom antreibenden Elektromotor abgegebenen Drehmoments erfolgen. Bei einem Betrieb der Antriebsvorrichtung während einer Erschütterung können auch andere mechanische Wirkmechanismen, wie zum Beispiel auf die bewegte Antriebsvorrichtung wirkenden Beschleunigungskräfte, einen temporären Anstieg des vom Elektromotor abgegebenen Drehmoments bewirken. Handelt es sich bei der Antriebsvorrichtung beispielsweise um einen elektrischen Fensterheber eines Kraftfahrzeugs und fährt das Kraftfahrzeug auf einer holprigen Straße oder wird im Betrieb der Antriebsvorrichtung die Fahrzeugtür zugeschlagen, so kann die sich jeweils ergebende Erschütterung oder Beschleunigung auf die Antriebsvorrichtung kurzzeitig in derselben Weise auswirken, wie eine Einklemmsituation. Es ergibt sich mit an- deren Worten ein Momentanstieg am Elektromotor durch die Erschütterung, was zu einer fehlerhaften Detektion einer Einklemmsituation, d.h. einem falschen Alarm, führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Antriebs- Vorrichtung, durch welche ein verschiebbar gelagertes Element mittels eines Elektromotors verschiebbar ist, zuverlässig ei¬ ne Einklemmsituation zu detektieren und hierbei einen falschen Alarm zu vermeiden. Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Pa¬ tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin¬ dung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren. Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erkennen einer Bewegungsbeeinträchtigung in einer Antriebsvorrichtung, in welcher ein verschiebbar gelagertes Element mittels eines Elekt¬ romotors auf eine Zielposition zubewegt wird, während die An¬ triebsvorrichtung mit zumindest einer Erschütterung beauf- schlagt ist. Die Bewegungsbeeinträchtigung betrifft hierbei das Element. Durch die Bewegungsbeeinträchtigung wird die Bewegung des Elements verlangsamt oder unterbrochen. Bei der Zielposition kann es sich zum Beispiel um eine Schließpositi¬ on handeln, in welcher das Element an einem Rahmen oder einem anderen Anschlagselement anliegt. Befindet sich zwischen die¬ sem Anschlagselement und dem bewegten Element ein Objekt (d.h. ein Gegenstand oder eine Gliedmaße) so wird hierdurch vor Er¬ reichen der Zielposition die Bewegung des Elements blockiert. Entsprechend wird bei dem Verfahren vor Erreichen der Zielpo- sition eine vorbestimmte Lasterhöhung an dem Elektromotor de- tektiert. Hierbei ist nun unklar, ob diese Lasterhöhung tat¬ sächlich durch eine Bewegungsbeeinträchtigung aufgrund eines Objekts verursacht ist oder durch die zumindest eine Erschüt¬ terung, durch welche sich in der Antriebsvorrichtung Beschleunigungskräfte ergeben, die ebenfalls eine Lasterhöhung an dem Elektromotor verursachen.
Erfindungsgemäß wird deshalb nach der Erkennung der Lasterhö¬ hung eine den Elektromotor steuernde Leistungselektronik in einen elektrisch sperrenden Zustand geschaltet. Die Leis¬ tungselektronik kann beispielsweise durch einen Wechselrich- ter gebildet sein. Die Leistungselektronik weist Halbleiter- Schaltelemente auf. Diese lassen sich in den besagten
elektrisch sperrenden Zustand schalten, d.h. in einen hochoh- migen Schaltzustand . Hierdurch wird der Elektromotor abgeschaltet. Des Weiteren ist aber zusätzlich auch ein Energie- austausch zwischen dem Elektromotor und der Leistungselektronik blockiert. Dies ermöglicht es, dass der Elektromotor auf¬ grund seiner Trägheit weiter dreht. Es wird zumindest ein von einer Restbewegung des Elektromotors abhängiges Messsignal erfasst und nach einer vorbestimmten Zeitdauer überprüft, ob das Messsignal größer als ein Schwellenwert ist. Die Zeitdau¬ er wird ab dem Abschalten des Elektromotors bestimmt, also ab dem Schalten der Leistungselektronik in den elektrisch sperrenden Zustand. Falls es sich bei der Bewegungsbeeinträchti¬ gung um ein dauerhaftes Hindernis handelt, beispielsweise ein eingeklemmtes Objekt, so wird die Restbewegung schneller ab¬ gebremst als für den Fall, dass es sich lediglich um eine Lasterhöhung aufgrund einer Erschütterung handelte. Entsprechend weist das Messsignal nach der vorbestimmten Zeitdauer einen Wert auf, der unterhalb der Schwellenwert liegt (Objekt eingeklemmt) oder oberhalb des Schwellenwerts (kurzzeitige Lasterhöhung durch Erschütterung) . Für den Fall, dass das Messsignal größer als der Schwellenwert ist, wird das Element mittels des Elektromotors weiter auf die Zielposition zube¬ wegt. Mit anderen Worten wird der Bewegungsvorgang fortge- setzt. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Fehlauslösung beim Erkennen eines eingeklemmten Objekts vermieden ist, wenn eine Lasterhöhung kurzzeitig ausschließlich auf eine Erschütterung der Antriebsvorrichtung zurückzuführen ist.
Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Als Lasterhöhung wird bevorzugt detektiert, dass eine Dreh- zahl des Elektromotors kleiner als ein vorbestimmter Drehzahlwert ist. Es kann also eine Drehzahlverringerung auf unter eine vorbestimmte Schwelle detektiert werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann als Lasterhöhung detektiert werden, dass ein von dem Elektromotor erzeugtes Drehmoment größer als ein vorbestimmter Momentenwert ist. Dies kann beispielsweise anhand eines Motorstroms des Elektromotors detektiert werden. Dies entspricht einer indirekten Drehmomentmessung. Die beschriebene Detektion der Lasterhöhung weist jeweils den Vorteil auf, dass eine ohnehin zum Betrieb des Elektromotors be- reitgestellte Sensoreinrichtung genutzt werden kann.
Als Messsignal zum Beobachten oder Überprüfen der Restbewegung wird bevorzugt ein Drehzahlverlauf des Elektromotors und/oder eine durch den Elektromotor erzeugte Generatorspan- nung erfasst. Der Drehzahlverlauf kann mit der besagten Sen¬ soreinrichtung für den Betrieb oder die Steuerung des Elektromotors erfasst werden. Die Generatorspannung weist einen vergleichbaren Verlauf wie die Drehzahl auf, und kann somit als kostengünstiger Ersatz für einen Drehzahlsensor verwendet werden.
Bei dem Schwellenwert, mit welchem das Messsignal verglichen wird, kann es sich um einen konstanten, fest eingestellten Wert handeln. Bevorzugt ist aber vorgesehen, dass der Schwel- lenwert in Abhängigkeit von einem Wert des Messsignals beim Abschalten des Elektromotors, wenn die Leistungselektronik also in den elektrisch sperrenden Zustand überführt wird, festgelegt oder eingestellt wird. Hierdurch kann eine relati¬ ve Veränderung des Messsignals ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Schwellenwert in Abhängigkeit von zumindest einem vor dem Abschal- ten eingestellten Betriebsparameter der Antriebsvorrichtung eingestellt wird. Mit anderen Worten wird der Schwellenwert in Abhängigkeit von der aktuellen Betriebssituation festgelegt. Beispielsweise kann zum Ermitteln eines Grenzwerts für die Generatorspannung die aktuelle Last (zum Beispiel das be- nötigte Drehmoment) , die aktuelle Drehzahl beim Abschalten und/oder die Betriebsspannung zugrundegelegt werden. Durch die Last und die Drehzahl ergibt sich zum Beispiel der Betrag der Generatorspannung. Für den Fall, dass das besagte Messsignal nach der besagten
Zeitdauer kleiner als der Schwellenwert ist, also eine dauer¬ hafte Bewegungsbeeinträchtigung detektiert wird, wird das Element von der Zielposition weg bewegt. Mit anderen Worten wird der Elektromotor revesiert oder umgekehrt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das eingeklemmte Objekt automa¬ tisiert freigegeben wird.
Die besagte Zeitdauer wird bevorzugt in Abhängigkeit von ei¬ nem Speicherwert eines veränderbar ausgestalteten Konfigura- tionsspeichers eingestellt. Mit anderen Worten wird diejenige Zeitdauer, während welcher die Leistungselektronik hochohmig, d.h. in den elektrisch sperrenden Zustand geschaltet ist, pa- rametrierbar ausgestaltet. Hierdurch ist die Zeitdauer anpassbar. So kann nach Einbau der Antriebsvorrichtung zum Bei- spiel in ein Kraftfahrzeug durch eine Testmessung ermittelt werden, welche Zeitdauer zum zuverlässigen Detektieren eines eingeklemmten Objekts geeignet ist, ohne dass eine Rate für einen Fehlalarm größer als ein vorbestimmter Maximalwert ist. Die Zeitdauer kann zum Beispiel in einem Bereich von 5 Milli- Sekunden bis 50 Millisekunden eingestellt sein. Wie bereits ausgeführt, kann durch die Antriebsvorrichtung als Element ein Fenster oder ein Schiebedach bewegt werden. Diese Antriebsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie in einem Kraftfahrzeug zum Schließen eines Fensters oder eines Schiebedachs verwendet werden kann, während das Kraftfahrzeug erschüttert wird, weil zum Beispiel eine Fahrt über eine un¬ ebene Strecke durchgeführt oder eine Fahrzeugtür zugeschlagen wird. Dennoch führt dies nicht dazu, dass ein falscher Alarm dahingehend in der Antriebsvorrichtung erzeugt wird, dass ein eingeklemmtes Objekt detektiert wird.
Zum Durchführen des Verfahrens sieht die Erfindung eine Steu¬ ervorrichtung für eine Antriebsvorrichtung vor. Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Elektromotor der Antriebseinrichtung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern. Die Steuervorrichtung kann hierzu eine Prozessoreinrichtung mit einem MikroController oder einem Mikroprozessor aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung einen Speicher mit Programmcode aufweisen, wobei der Programmcode dazu eingerichtet ist, bei Aus¬ führen durch die Prozessorvorrichtung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise als ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug ausgestaltet sein.
Zu der Erfindung gehört auch die Antriebsvorrichtung mit dem verschiebbar gelagerten Element und mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
Bei dem Element kann es sich in der beschriebenen Weise um ein Fenster oder ein Schiebedach handeln. Entsprechend ist die Antriebsvorrichtung bevorzugt als Fensterheber oder als Schiebedachmodul für ein Kraftfahrzeug ausgestaltet.
Zu der Erfindung gehört schließlich auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Antriebsvorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ausge- staltet ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgestaltet.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und
Fig. 2 Diagramme mit schematischen Verläufen von Messgrößen, die sich in einer Antriebsvorrichtung des
Kraftfahrzeugs von Fig. 1 während einer Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfin¬ dung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar .
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich beispiels¬ weise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraft¬ wagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. Dargestellt ist eine Fahrzeugtür 11, in welcher ein Fensterheber 12 zum elektrischen Öffnen und Schließen eines Fensters 13 bereitgestellt sein kann. Der elektrische Fensterheber 12 repräsentiert da- bei eine Antriebsvorrichtung 14, das Fenster 13 ein verschiebbar gelagertes Element 15. Allgemein kann die Antriebs¬ vorrichtung 14 einen Elektromotor 16 und eine Steuervorrichtung 17 für den Elektromotor 16 aufweisen. Die Steuervorrich- tung 17 kann zum Beispiel als Steuergerät ausgestaltet sein. Steuervorrichtung 17 kann eine Leistungselektronik 18 steuern, die Bestandteil der Steuervorrichtung 17 sein kann oder auch (nicht dargestellt) mit der Steuervorrichtung 17 verschaltet sein kann. Das Steuern der Leistungselektronik 18 kann durch eine Prozessoreinrichtung 19 durchgeführt werden, die ein Steuersignal S für die Leistungselektronik 18 erzeu¬ gen kann. Durch das Steuersignal S kann beispielsweise eine Verfahrrichtung UP, DOWN für das Element 15, also zum Beispiel das Fenster 13, vorgegeben werden. Zum Schließen des Fensters 13, d.h. zum Verfahren des Elements 15, in eine
Zielposition 20 kann das Steuersignal S die Verfahrrichtung UP signalisieren. Zum Öffnen des Fensters 13, d.h. zum wegbewegen des Fensters 13 von der Zielposition 20, kann die Verfahrrichtung DOWN signalisiert werden.
Durch die Leistungselektronik 18 kann der Elektromotor 16 in an sich bekannter Weise betrieben werden. Die Leistungselektronik 18 kann beispielsweise ein Wechselrichter oder eine Steuerelektronik für einen Gleichstrommotor sein. Entspre- chend kann der Elektromotor 16 ein Synchronmotor oder ein Asynchronmotor oder ein Gleichstrommotor sein. Durch die Leistungselektronik 18 kann ein Versorgungsstrom I in Abhängigkeit von dem Steuersignal S geschaltet werden. Durch den Versorgungstrom I wird der Elektromotor 16 betrieben. Hier- durch erzeugt der Elektromotor 16 ein Drehmoment M bei einer Drehzahl n. Das Drehmoment M kann über eine Welle 21 in an sich bekannter Weise an eine Mechanik 22 zum Bewegen oder Verschieben des Fensters 13 (auf die Zielposition 20 zu oder von dieser weg) angebunden sein.
Während eines Betriebs des Elektromotors 16, insbesondere beim Schließen des Fensters 13 (Steuersignal S signalisiert in dem Beispiel UP) , kann die Steuervorrichtung 17 einen Einklemmschutz bereitstellen. Hierzu überwacht die Steuervorrichtung 17, ob ein Objekt 23 während einer Bewegung 24 des Fensters 13 zur Zielposition 20 in durch das Fenster 13 ein- geklemmt wird. Dies resultiert in einer Bewegungsbeeinträch¬ tigung des Fensters 13, d.h. die Bewegung 24 wird angehalten oder zumindest verlangsamt. Dies kann durch die Steuervor¬ richtung 17 zum Beispiel anhand eines Stromstärkewerts des Versorgungstromes I und/oder anhand der Drehzahl n erkannt werden. Die Drehzahl n kann zum Beispiel mittels eines Drehzahlsensors 25 in bekannter Weise detektiert oder erfasst werden .
Es kann allerdings auch sein, dass die Bewegung 24 kurzzeitig aus einem anderen Grund verlangsamt wird. Das Kraftfahrzeug 10 insgesamt oder die Fahrzeugtür 11 kann jeweils durch eine Erschütterung 26 bewegt werden, so dass eine Beschleunigungs¬ kraft 27 auf den Fensterheber 12 wirken kann, durch welche die Bewegung 24 ebenfalls beeinflusst wird. Somit kann sich auch aus diesem Grund eine Veränderung des Versorgungsstromes I und/oder der Drehzahl n ergeben.
Um zwischen einer Bewegungsbeeinträchtigung aufgrund eines eingeklemmten Objekts 23 einerseits und einer Bewegungsbeein- trächtigung aufgrund von Beschleunigungskräften 27 zu unterscheiden, kann durch die Steuervorrichtung 17 ermittelt werden, ob es sich um eine dauerhafte oder durchgehende Bewe¬ gungsbeeinträchtigung handelt oder lediglich um eine kurzzeitige Bewegungsbeeinträchtigung.
Hierzu kann die Steuervorrichtung 17, insbesondere deren Prozessoreinrichtung 19, das folgende Verfahren durchführen, dass im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wird. Fig. 2 veranschaulicht Verläufe 28, 29 über der Zeit t der folgenden Größen: der Drehzahl n, des Drehmoments M, einer am Elektromotor 16 anliegenden Motorspannung V und des Steuersignals S.
Es sind jeweils zwei Verläufe gezeigt, einmal für den Fall einer Bewegungsbeeinträchtigung aufgrund des Objekts 23 (Verlauf 28) und für den Fall einer Bewegungsbeeinträchtigung aufgrund der Erschütterung 26 (Verlauf 29) . Es wird bei dem Beispiel davon ausgegangen, dass die Bewegungsbeeinträchti¬ gung zu einem Zeitpunkt tO einsetzt. Durch die die Bewegungs- beeinträchtigung verringert sich die Drehzahl n und das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment M steigt an. Durch überwa¬ chen der Drehzahl n und/oder des Drehmoments M (zum Beispiel durch Messen des Versorgungsstromes I) kann durch die Steuervorrichtung 17 zu einem Zeitpunkt tl erkannt werden, dass zum Beispiel die Drehzahl n kleiner als ein Auslöse-Schwellenwert nl ist. Zum Zeitpunkt tl wird somit erkannt, dass eine kriti¬ sche Lasterhöhung vorliegt. Es wird nun nicht sofort ein Re- versiervorgang eingeleitet, also das Steuersignal S von UP zu DOWN umgeschaltet. Stattdessen wird nach der Erkennung der kritischen Lasterhöhung zum Beispiel durch einen Einklemmschutz-Algorithmus der Prozessoreinrichtung 19 die Leistungs¬ elektronik 18 hochohmig geschaltet, d.h. in einen elektrisch sperrenden Zustand, so das kein Strom I zwischen der Leistungselektronik 18 und dem Elektromotor 16 ausgetauscht wird. Die hochohmige Betriebsphase der Leistungselektronik 18 ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 30 markiert. Dem Elektromotor 16 wird währenddessen keine elektrische Energie mehr zuge¬ führt. Der Elektromotor 16 kann eine Restbewegung ausführen, indem die im Elektromotor 16 gespeicherte Rotationsenergie verbraucht wird. Der resultierende Abfall der Drehzahl n de¬ finiert sich aus den Motorkenngrößen (zum Beispiel der Massenträgheit des Elektromotors) und der aktuell am Motor an¬ liegenden Lastsituation (Lastmoment Ml) und der aktuellen Motordrehzahl (nl) im Augenblick der Umschaltung der Leistungs- elektronik 18 in den hochohmigen Zustand 30. Durch die Steuervorrichtung 17 wird die Drehzahl n und/oder die Motorspannung V gemessen, die aufgrund der durch den noch drehenden Elektromotor 16 erzeugten Generatorspannung (Vemf) einen Signalverlauf der Motorspannung V erzeugt, welcher der Drehzahl n ähnelt. Unterschreitet die Drehzahl n oder die Mo¬ torspannung Vemf nach einer vorbestimmten Zeitdauer T zu einem Zeitpunkt t2 einen jeweiligen Schwellenwert n2, Vthr, so wird dies als Bewegungsbeeinträchtigung durch ein Objekt 23 gewertet. Liegt die Drehzahl n oder die Motorspannung Vemf oberhalb des jeweiligen Schwellenwert n2, Vthr, so wird von einer Bewegungsbeeinträchtigung durch die Erschütterung 26 ausgegangen, was bedeutet, dass die Bewegung des Fensters 13 fortgesetzt werden kann. D.h. die Ansteuerung wird in die ursprüngliche Bewegungsrichtung der Bewegung 24 wieder aufge- nommen. Bei Unterschreiten des jeweiligen Schwellenwert n2, Vthr wird ein Reversiervorgang eingeleitet, d.h. das Fenster 13 von der Zielposition 20 wieder weg bewegt. Dies wird je¬ weils durch das entsprechende Steuersignal S zum Zeitpunkt t2 eingestellt .
Das Zeitfenster oder die Zeitdauer T für den hochohmiges Zustand 30 zwischen tl und t2 kann parametrierbar ausgestaltet sein, indem die Zeitdauer T durch einen Speicherwert 31 der Prozessoreinrichtung 19 festgelegt wird. Hierdurch kann die Steuervorrichtung 17 an das jeweilige System oder an die jeweilige Umgebung, das heißt den Elektromotor 16 und/oder die Mechanik 22, um Beispiele zu nennen, angepasst werden. Der Wertebereich der Zeitdauer t kann sich in einem Bereich von 5 Millisekunden bis 50 Millisekunden erstrecken.
Die Schwellenwerte n2, Vthr, insbesondere der Schwellenwert Vthr, kann in Abhängigkeit von der vor dem Ereignis anliegenden Betriebssituation (Last, Drehzahl, Spannung) festgelegt oder ermittelt werden.
Durch das beschriebene Verfahren kann die Empfindlichkeit ei¬ nes einzelnen Schutzes gegen Fehlauslösungen aufgrund von temporärer Störungen, welche zum Beispiel durch das Befahren von holprigen Straßen oder das zuschlagen der Fahrzeugtür 11 verursacht werden kann, reduziert werden, ohne dass dabei die Klemmkräfte bei regulären Klemmereignissen durch ein Objekt 23 signifikant ansteigen.
Es wird hierzu unterschieden, ob es sich bei einer Bewegungs¬ beeinträchtigung um einen temporären oder einen stationären Lastanstieg handelt. Im Fall, dass ein stationärer Lastan- stieg erkannt wird, wird ein Reversiervorgang eingeleitet. Für den Fall, dass ein temporärer Lastanstieg erkannt wird, wird der Elektromotor wieder in die ursprüngliche Bewegungs¬ richtung angesteuert. Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine
Erkennung von temporären Lastmomenten bei indirekten Einklem- mungssystemen bereitgestellt werden kann.
Bezugs zeichenliste
10 Kraftfahrzeug
11 Fahrzeugtür
12 Fensterheber
13 Fenster
14 Antriebs orrichtung
15 Element
16 Elektromotor
17 Steuervorrichtung
18 Leistungselektronik
19 Prozessoreinrichtung
20 Zielposition
21 Welle
22 Mechanik
23 Objekt
24 Bewegung
25 Drehzahlsensors
26 Erschütterung
27 Beschleunigungskraft
28 Verlauf
29 Verlauf
30 Zustand
31 Speicherwert

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erkennen einer Bewegungsbeeinträchtigung in einer Antriebsvorrichtung (14), in welcher ein verschiebbar gelagertes Element (15) mittels eines Elektromotors (16) auf eine Zielposition (20) zubewegt wird, während die Antriebs¬ vorrichtung (14) mit zumindest einer Erschütterung (26) beaufschlagt ist, wobei vor Erreichen der Zielposition (20) eine vorbestimmte Lasterhöhung an dem Elektromotor (16) detek- tiert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei Detektieren der Lasterhöhung eine den Elektromotor (16) steuernde, Halbleiter-Schaltelemente aufweisende Leis¬ tungselektronik (18) in einen elektrisch sperrenden Zustand (30) geschaltet und hierdurch ein Energieaustausch zwischen dem Elektromotor und der Leistungselektronik blockiert wird, wobei der Elektromotor (16) aufgrund seiner Trägheit weiter dreht, und zumindest ein von einer Restbewegung des Elektro¬ motors (16) abhängiges Messsignal (n, V) erfasst wird und nach einer vorbestimmten Zeitdauer (T) überprüft wird, ob das Messsignal (n, V) größer als ein Schwellenwert (n2, Vthr) ist, und für diesen Fall das Element (15) mittels des Elekt¬ romotors (16) weiter auf die Zielposition (20) zubewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Lasterhöhung detek- tiert wird, dass eine Drehzahl (n) des Elektromotors (16) kleiner als ein vorbestimmter Drehzahlwert (nl) ist und/oder dass ein von dem Elektromotor (16) erzeugtes Drehmoment (M) größer als ein vorbestimmter Momentenwert ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Messsignal (n, V) ein Drehzahlverlauf (n) des Elektromo¬ tors (16) und/oder eine durch den Elektromotor (16) erzeugte Generatorspannung (V) erfasst wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwellenwert (n2, Vthr) in Abhängigkeit von einem Wert des Messsignals (n, V) beim Abschalten der Leistungselektro- nik (18) und/oder in Abhängigkeit von zumindest einem vor dem Abschalten eingestellten Betriebsparameter der Antriebsvorrichtung (14) eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den Fall, dass das Messsignal (n, V) nach der Zeitdauer (T) kleiner als der Schwellenwert (n2, Vthr) ist, das Element (15) von der Zielposition (20) weg bewegt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zeitdauer (T) in Abhängigkeit von einem Speicherwert (31) eines veränderbar ausgestalteten Konfigurationsspeichers eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Antriebsvorrichtung (14) als Element (15) ein Fenster (13) oder ein Schiebedach bewegt wird.
8. Steuervorrichtung (17) für eine Antriebsvorrichtung (14), wobei die Steuervorrichtung (17) dazu eingerichtet ist, einen
Elektromotor (16) der Antriebsvorrichtung (14) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu steuern.
9. Antriebsvorrichtung (14) mit einem verschiebbar gelagerten Element (15) und mit einer Steuervorrichtung (17) nach Anspruch 8.
10. Antriebsvorrichtung (14) nach Anspruch 9, wobei die Antriebsvorrichtung (14) als Fensterheber (12) oder als Schie- bedachmodul für ein Kraftfahrzeug (10) ausgestaltet ist.
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