WO2018069380A1 - VERFAHREN UND SYSTEM ZUR POSITIONSBESTIMMUNG EINES FAHRZEUGAUßENTEILS - Google Patents

VERFAHREN UND SYSTEM ZUR POSITIONSBESTIMMUNG EINES FAHRZEUGAUßENTEILS Download PDF

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WO2018069380A1
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Erwin Kessler
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Conti Temic Microelectronic Gmbh
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    • E05Y2900/546—Tailboards, tailgates or sideboards opening upwards

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for determining the position of a vehicle outer part specified in the preambles of the independent claims.
  • the position of an electric motor-adjustable vehicle outer part is no longer determined by the evaluation of sensor signals as such. Instead, the position determination of the relevant vehicle outer part is often carried out with the aid of operating parameters of respective electric motors, which are used for
  • Adjusting the vehicle outer part can be used.
  • me ⁇ mechanically commutated DC motors for example occurring Kommut michmaschinesrippel a current signal of the can
  • Adjustment by a user is not provided in such adjustable vehicle exterior parts. Both for opening and for closing such self-locking vehicle exterior parts, it is therefore necessary to operate the commutated DC motor. When opening and also when closing such
  • Vehicle exterior components can thus at any time that can be captured on it ⁇ kicking Kommut réellesrippel the current signals of equal ⁇ current motors and evaluated to a make reliable position determination of the relevant vehicle outer part.
  • vehicle outer part which can be moved not only by electric motor but also manually, may, for example, be a tailgate, a trunk lid, a sliding door or else a conventional pivotable door of a motor vehicle.
  • vehicle exterior parts which are adjustable both by motor and by hand.
  • Control device is activated as soon as the voltage signal generated by the DC motor in generator mode exceeds a predetermined limit.
  • the control device can be placed in said sleep mode, with the aim of minimizing the current consumption by the control device.
  • it is thus preferably provided to activate the control device, ie to wake it from the idle mode as soon as the voltage signal generated by the DC motor in the generator mode exceeds the predetermined limit value.
  • a detection device can be provided which is designed to permanently monitor whether the voltage signal generated in generator operation exceeds said limit value, in which case the control device is then woken up from the sleep mode and thus activated.
  • the height of the limit defines the minimum speed with which the DC motor must be moved in order to wake up the control device.
  • the control device before other functional units, which are required for the adjustment of the vehicle outer part is raised from the idle mode.
  • the control device thus has a start-up behavior which makes it possible to detect the position of the vehicle outer part even during a manual movement, even before other functional units have been completely raised relative to the vehicle outer part. This can ensure that, for example, parallel to a boot process, which can take up to 100 milliseconds, already the position detection is active.
  • the controller current motor to DC driven such that the vehicle outer part in dependence on the detected manual movement direction of the vehicle outer part in the Open position or closed position moves.
  • control device controls the at least one DC motor so that it moves the vehicle outer part in response to the detected manual movement direction of the vehicle outer part either in the ⁇ fenwolf or in the closed position. That is, depending on the direction of movement, the vehicle outer part is then completely closed or opened by the DC motor being driven accordingly.
  • the voltage signal used as an input variable for a mounted motor model and thereby resul ⁇ animal end result of the evaluation of the Kommut michussrippel of the voltage signal is compared in order to check the plausibility of the position detection and / or correct.
  • a motor model is therefore preferably used parallel to the detection and evaluation of the commutation ripple of the voltage signal.
  • the evaluation results of Kommut réellesrippel the voltage signal are plausibility or corrected. This can be checked in a reliable manner, whether the position determination based on the evaluation of
  • Commutation ripple delivers reliable values. Furthermore, the comparison between the motor model and the evaluation of the commutation ripple of the voltage signal-if necessary-can still be used to correct the position detection of the vehicle exterior.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the exterior vehicle part is movable by means of a further me ⁇ mechanically commutated DC motor between the closed position and the open position, wherein, when the vehicle outer part manually moved Kommut réellesrippel jewei- liger this case by means of the two DC motors in generator mode generated voltage signals evaluated and based on it by means of the control device, the position of the vehicle outer part is determined. For example, it is possible to compare the positions determined in each case on the basis of the commutation ripple of the voltage signals of the two DC motors. Wherein the position determination of the vehicle outer part is rejected as invalid if the position signals detected in the DC motors differ too much from each other.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that in each case a signal quality is determined for both Kommut réellesrippel the voltage signals of both DC motors, wherein only the one Kommut réellesrippel the voltage signals is used for determining the position, which has the better Sig nalgüte ⁇ .
  • the vehicle outer part is movable by means of another mechanically commutated DC motor between the closed position and the open position, wherein the further DC motor is equipped with at least one sensor for Drehwinkel- and / or speed measurement, by means of which the position determination of the vehicle outer part takes place.
  • the further DC motor is equipped with at least one sensor for Drehwinkel- and / or speed measurement, by means of which the position determination of the vehicle outer part takes place.
  • the inventive system for determining the position of a vehicle outer part, which is movable by means of at least one mechanically commutated DC motor between a closed position and an open position comprises a control device which is designed to commutating ripple occurring in a driven DC motor
  • Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the inventions ⁇ to the invention and vice versa, the system has in particular means for performing the method steps.
  • the motor vehicle according to the invention comprises the system according to the invention or an advantageous embodiment of the system according to Inventive ⁇ for determining the position of a partffyau built-.
  • Figure 1 a schematic representation of a motor vehicle having an adjustable by means of a mechanically commutated DC motor tailgate, wherein the motor vehicle includes a system for position ⁇ gathering the tailgate;. and in
  • Fig. 2 shows two diagrams, wherein in the first diagram, a voltage signal of the DC motor and in the second diagram, a current signal of the DC motor over time is plotted.
  • Tailgate 12 is shown in a schematic representation in Fig. 1.
  • the tailgate 12 is an outer vehicle part, which is movable by means of a mechanically commutated DC motor 14 between a closed position and an open position.
  • the tailgate 12 can be moved both automatically by means of the DC motor 14 and manually, ie by hand.
  • the motor vehicle 10 further comprises a system 16 for determining the position of the tailgate 12.
  • the system 16 comprises a detection device 18 and a control device 20.
  • a current signal of the DC motor 14 can be measured, which occurs when the driven DC motor 14, ie with automatic adjustment of the tailgate 12. Furthermore, by means of the detection device 18 it is also possible to measure a voltage signal of the DC motor 14, which is generated in the generator mode by means of the DC motor 14, namely when the tailgate 12 is moved manually.
  • the controller 20 is adapted to evaluate the means of the detection device 18 ge ⁇ -measured or detected current signal and voltage signal ⁇ to determine based upon a position of the tailgate fourteenth
  • Fig. 2 two diagrams are shown, wherein in the upper diagram, a curve of the said voltage signal V of the DC motor 14 and in the lower diagram, a curve of said motor current I over time is plotted.
  • a manual mode M is indicated in each case, in which the tailgate 14 is moved manually by a user.
  • an automatic mode A is still indicated in both diagrams, in which the
  • DC motor 14 is driven to adjust the tailgate 12. As can be seen, occur in manual operation M Kommut istsrippel 22 based on the voltage generated in the generator operation by the DC motor 14 voltage signal V. In manual mode M, however, no current flows, so that the motor current I of the DC motor 14 in the manual mode M has the value 0. Because in manual mode M, the DC motor 14 is not short-circuited, so that this one possible Lends low resistance to the manual adjustment of the tailgate 12 makes.
  • the voltage at motor terminals of the DC motor 14 is no longer defined by a regenerative voltage of the DC motor 14, but is impressed by a control unit.
  • the voltage signals 26 in automatic mode A have no Kommut réellesrippel.
  • a differential voltage between the voltage impressed by the control unit and the generator voltage of the DC motor 14 results in a motor current which, as described above, is superposed with the commutation ripples 24 of the current signal I.
  • the control device 20 evaluates the commutation ripples 22 of the voltage signal V generated in the manual mode by means of the DC motor 14.
  • the controller 20 evaluates the Kommut réellesrippel 24 of the current signal I of the DC motor 14 and determines based on the position or change in position of the tailgate 12. Because of Kommut réellesrippel 22, 24 can be determined how many revolutions of the rotor of the DC motor 14 completed.
  • Knowing the gear ratio between the rotor and tailgate 12 can then be determined based on how far the tailgate 12 has been moved, so that a position determination of the tailgate 12 can be carried out.
  • a detection of the engine revolutions of the DC motor 14 for determining the position of the tailgate 12 is carried out in manual mode M thus based on the commutation ripple 22 based on the regenerative voltage of the DC motor 14.
  • control device 20 can be set to a sleep mode in order to minimize the power consumption by the control device 20.
  • control device 20 is activated as soon as the voltage signal V generated by the DC motor 14 in the generator mode, ie in the manual mode M, exceeds a predetermined limit value.
  • the tailgate 12 has a so-called tip-to-run function. This means that a user must set the tailgate 12 only a small amount manually in motion until the control device 20 controls the DC motor 14 so that this tailgate 12 depending on the detected manual movement direction of the tailgate 12 either completely in their Of- fengnagna or completely moved to its closed position.
  • a motor model for the DC motor 14 used can additionally be provided.
  • Such an engine model which is also referred to as an electromechanical engine state model, describes the electrical connection between an engine equation and a gene model. equator equation. These equations and the relationship between these equations can be found eg in DE 197 29 238 C1. Using such a motor model, based on the evaluation of the Kommut istsrippel 22 of the
  • Voltage signal V obtained position determination of the tailgate 14 to be plausible and / or corrected.
  • the tailgate 12 can be moved between the closed position and the open position by means of two mechanically commutated direct current motors 14.
  • respective based Kommut réellesrippel 22 are evaluated on each generated in the genera ⁇ door operation voltage signals V of the DC motors 14, to determine, based on it by the control device 20, the position of the tailgate 12th
  • a signal quality is determined for both Kommut réellesrippel 22 of the voltage signals V of the DC motors 14.
  • Position determination used which has the better signal quality.
  • a regularity of the commutation ripple 22 an amplitude height of the commutation ripple 22 and / or a match with the provided motor model for the two DC motors 14 can be determined.
  • one of the two DC motors 14 can be provided with at least one sensor, by means of which a rotational angle and / or rotational speed measurement is possible both in manual mode M and in automatic mode A. becomes.
  • a redundant Positionsbe ⁇ mood of the tailgate 12 is possible.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils (12), welches mittels zumindest eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors (14) zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist, bei welchem bei angetriebenem Gleichstrommotor (14) auftretende Kommutierungsrippel (24) eines Stromsignals (I) des Gleichstrommotors (14) mittels einer Steuereinrichtung (20) ausgewertet werden und basierend darauf die Position des Fahrzeugaußenteils (12) bestimmt wird, wobei wenn das Fahrzeugaußenteil (12) manuell bewegt wird, Kommutierungsrippel (22) eines dabei mittels des Gleichstrommotors (14) in einem Generatorbetrieb erzeugten Spannungssignals (V) mittels der Steuereinrichtung (20) ausgewertet und basierend darauf die Position des Fahrzeugaußenteils (12) bestimmt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System (16) zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils (12).

Description

Beschreibung
Verfahren und System zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Art. In vielfältigen Anwendungen in Kraftfahrzeugen wird die Position eines elektromotorig verstellbaren Fahrzeugaußenteils nicht mehr durch die Auswertung von Sensorsignalen als solchen ermittelt. Stattdessen erfolgt die Positionsbestimmung des betreffenden Fahrzeugaußenteils häufig unter Zuhilfenahme von Betriebsparametern jeweiliger Elektromotoren, welche zum
Verstellen des Fahrzeugaußenteils verwendet werden. Bei me¬ chanisch kommutierten Gleichstrommotoren können beispielsweise auftretende Kommutierungsrippel eines Stromsignals des
Gleichstrommotors ausgewertet werden, um basierend darauf die Position des betreffenden Fahrzeugaußenteils, welches mittels des mechanisch kommutierten Gleichstrommotors verstellt wird, zu bestimmen. Eine derartige Vorgehensweise ist beispielsweise aus der DE 197 292 38 als bekannt zu entnehmen. Anwendungsgebiete für derartige Verfahren, bei welchen auf¬ tretende Kommutierungsrippel eines Stromsignals eines mecha¬ nisch kommutierten Gleichstrommotor zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils herangezogen werden, betreffen üblicherweise selbsthemmende Fahrzeugaußenteile, wie bei- spielsweise Seitenfenster oder Schiebedächer. Ein manuelles
Verstellen durch einen Benutzer ist bei derartigen verstellbaren Fahrzeugaußenteilen nicht vorgesehen. Sowohl zum Öffnen als auch zum Schließen derartiger selbsthemmender Fahrzeugaußenteile ist es also erforderlich, den kommutierten Gleichstrommotor zu betreiben. Beim Öffnen und auch beim Schließen derartiger
Fahrzeugaußenbauteile können somit jederzeit die dabei auf¬ tretenden Kommutierungsrippel der Stromsignale der Gleich¬ strommotoren erfasst und ausgewertet werden können, um eine zuverlässige Positionsbestimmung des betreffenden Fahrzeugaußenteils vorzunehmen.
Allerdings gibt es auch verstellbare Fahrzeugaußenteile, welche nicht nur im Motorbetrieb verstellt werden können. Bei¬ spielsweise ist es bei elektrisch verstellbaren Heckklappen oder Heckdeckeln von Kraftfahrzeugen durchaus üblich, dass ein Benutzer derartige Fahrzeugaußenteile auch manuell öffnen oder schließen kann. Derartige Fahrzeugaußenteile sind also nicht selbsthemmend ausgelegt, damit ein Benutzer bei Bedarf derartige Fahrzeugaußenteile auch teilweise oder vollständig manuell öffnen oder schließen kann. Für diesen Zweck dürfen zum Verstellen derartiger Fahrzeugaußenteile dienende Antriebsmotoren nicht kurzgeschlossen werden, was zur Folge hat, dass bei manuell betätigten Fahrzeugaußenteilen jeweilige Motorströme nicht erfasst werden können, da derartige Motorströme ja nicht fließen. Eine sensorlose Positionserfassung wird dadurch erschwert.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils bereitzustellen, mittels welchen auf zuverlässige Weise auch bei einer manuellen Betätigung des Fahrzeugaußenteils eine sensorlose Positionsbestimmung des Fahrzeugaußenteils ermöglicht wird .
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein System zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausge¬ staltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils, welches mittels zumindest eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist, werden bei angetriebenem Gleichstrommotor auftretende Kommutierungsrippel eines Stromsignals des Gleichstrommotors mittels einer Steu¬ ereinrichtung ausgewertet und basierend darauf wird die Position des Fahrzeugaußenteils bestimmt. Um auch bei einer manuellen Verstellung beziehungsweise Bewegung des Fahrzeugaußenteils eine zuverlässige und sensorlose Positionsbestimmung zu er¬ möglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenn das Fahrzeugaußenteil manuell bewegt wird, Kommutierungsrippel eines dabei mittels des Gleichstrommotors in einem Genera¬ torbetrieb erzeugten Spannungssignals mittels der Steuerein¬ richtung ausgewertet werden und basierend darauf die Position des Fahrzeugaußenteils bestimmt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also sowohl im automatischen Motorbetrieb, bei welchem das Fahrzeugaußenteil mittels des Gleichstrommotors verstellt wird, als auch im manuellen Betrieb, bei welchem das Fahrzeugaußenteil per Hand verstellt wird, möglich, eine sensorlose Positionsbestimmung des Fahrzeugaußenteils vorzunehmen. Insbesondere in der Zeit, in welcher sich das Fahrzeugaußenteil nicht in seiner Schlie߬ stellung befindet und nicht aktiv mittels des mechanisch kommutierten Gleichstrommotors angesteuert wird, wird über- wacht, ob bei dem zumindest einen mechanisch kommutierten
Gleichstrommotor das im Generatorbetrieb erzeugte Spannungs¬ signal auftritt. Denn sobald das Fahrzeugaußenteil manuell bewegt wird, wird im Gleichstrommotor das besagte Spannungs¬ signal erzeugt, wobei die Kommutierungsrippel dieses Span- nungssignals ausgewertet werden, um basierend darauf die Po¬ sition des Fahrzeugaußenteils zu bestimmen.
Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist es also möglich, bei Fahrzeugaußenteilen, welche nicht nur motorisch sondern auch manuell verstellt werden können, sensorlos eine Positionsbe¬ stimmung vorzunehmen. Bei dem Fahrzeugaußenteil, welches nicht nur elektromotorisch sondern auch manuell bewegt werden kann, kann es sich zum Beispiel um eine Heckklappe, um einen Heckdeckel, um eine Schiebetür oder auch um eine herkömmliche schwenkbare Tür eines Kraftfahrzeugs handeln. Im Wesentlichen kann es sich um beliebige Fahrzeugaußenteile handeln, welche sowohl mittels Motor als auch per Hand verstellbar sind. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass falls sich die Steuereinrichtung zu Beginn der manuellen Bewegung des Fahrzeugaußenteils in einem Ruhemodus befindet, die
Steuereinrichtung aktiviert wird, sobald das mittels des Gleichstrommotors im Generatorbetrieb erzeugte Spannungssignal einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Die Steuereinrichtung kann in den besagten Ruhemodus versetzt werden, und zwar mit dem Ziel, die Stromaufnahme durch die Steuereinrichtung zu minimieren. Um dennoch eine zuverlässige Positionserfassung des Fahrzeugaußenteils bei einer manuellen Verstellung des Fahrzeugaußenteils sicherstellen zu können, ist es also vorzugsweise vorgesehen, die Steuereinrichtung zu aktivieren, also aus dem Ruhemodus zu wecken, sobald das mittels des Gleichstrommotors im Generatorbetrieb erzeugte Spannungssignal den vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Beispielsweise kann dafür eine Er¬ fassungseinrichtung vorgesehen sein, welche dazu ausgelegt ist, permanent zu überwachen, ob das im Generatorbetrieb erzeugte Spannungssignal den besagten Grenzwert überschreitet, wobei in dem Fall dann die Steuereinrichtung aus dem Ruhemodus geweckt und somit aktiviert wird. Die Höhe des Grenzwertes definiert dabei die Minimalgeschwindigkeit, mit welcher der Gleichstrommotor bewegt werden muss, damit die Steuereinrichtung aufgeweckt wird. Durch geeignete Festlegung des Grenzwertes kann sichergestellt werden, dass die Steuereinrichtung rechtzeitig wieder aus dem Ruhemodus heraus aktiviert wird, um die sensorlose Positi¬ onsbestimmung des Fahrzeugaußenteils vornehmen zu können.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung vor anderen Funkti- onseinheiten, welche für die Verstellung des Fahrzeugaußenteils erforderlich sind, aus dem Ruhemodus hochgefahren wird. Die Steuereinrichtung weist also ein Hochfahrverhalten auf, das es ermöglicht, die Position des Fahrzeugaußenteils auch bei einer manuellen Bewegung zu erfassen, noch bevor andere Funktions- einheiten in Bezug auf das Fahrzeugaußenteil vollständig hochgefahren worden sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass zum Beispiel parallel zu einem Bootvorgang, welcher bis zu 100 Millisekunden dauern kann, schon die Positionserfassung aktiv geschaltet ist. Bei einer manuellen Verstellung des Fahrzeugaußenteils kann auch aus einem Ruhemodus heraus be¬ sonders schnell sichergestellt werden, dass die Positionser¬ fassung des Fahrzeugaußenteils zuverlässig funktioniert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass sobald die manuell bewirkte Positi¬ onsveränderung des Fahrzeugaußenteils einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, die Steuereinrichtung den Gleich- strommotor derart angesteuert, dass dieser das Fahrzeugaußenteil in Abhängigkeit von der detektierten manuellen Bewegungsrichtung des Fahrzeugaußenteils in die Offenstellung oder Schließstellung bewegt. Dadurch wird eine sogenannte Tip-to-Run-Funktion verwirklicht, wodurch ein Benutzer das Fahrzeugaußenteil nur kurz manuell in Bewegung versetzen muss, um ein automatisches vollständiges Schließen oder auch Öffnen des Fahrzeugaußenteils zu bewirken. Somit kann sensorlos bei einer manuellen Verstellung des Fahrzeugaußenteils einfach durch Auswertung der Kommu- tierungsrippel des im Generatorbetrieb erzeugten Spannungs- signals detektiert werden, wann ein Benutzer ein automatisches Schließen beziehungsweise Öffnen des Fahrzeugaußenteils wünscht. Infolgedessen steuert die Steuereinrichtung den zumindest einen Gleichstrommotor derart an, dass dieser das Fahrzeugaußenteil in Abhängigkeit von der detektierten manuellen Bewegungsrichtung des Fahrzeugaußenteils entweder in die Of¬ fenstellung oder in die Schließstellung bewegt. Das heißt, dass bewegungsrichtungsabhängig das Fahrzeugaußenteil dann vollständig geschlossen oder geöffnet wird, indem der Gleichstrommotor entsprechend angesteuert wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Spannungssignal als Eingangsgröße für ein bereitgestelltes Motormodell verwendet und ein dabei resul¬ tierendes Ergebnis mit der Auswertung der Kommutierungsrippel des Spannungssignals verglichen wird, um die Positionserfassung zu plausibilisieren und/oder zu korrigieren. Mit anderen Worten wird vorzugsweise also parallel zur Erfassung und Auswertung der Kommutierungsrippel des Spannungssignals ein Motormodell be- reitgestellt, wobei unter Zuhilfenahme jeweiliger Ergebnisse des Motormodells die Auswerteergebnisse der Kommutierungsrippel des Spannungssignals plausibilisiert beziehungsweise korrigiert werden. Dadurch kann auf zuverlässige Weise überprüft werden, ob die Positionsbestimmung basierend auf der Auswertung der
Kommutierungsrippel zuverlässige Werte liefert. Des Weiteren kann durch den Vergleich zwischen dem Motormodell und der Auswertung der Kommutierungsrippel des Spannungssignals - sofern erforderlich - noch eine Korrektur im Hinblick auf die Posi- tionserfassung des Fahrzeugaußenteils vorgenommen werden.
Dadurch kann die Positionserfassung des Fahrzeugaußenteils in einem manuellen Betriebsmodus, also bei manueller Verstellung des Fahrzeugaußenteils, besonders exakt erfolgen. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Fahrzeugaußenteil mittels eines weiteren me¬ chanisch kommutierten Gleichstrommotor zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegbar ist, wobei, wenn das Fahrzeugaußenteil manuell bewegt, Kommutierungsrippel jewei- liger dabei mittels der beiden Gleichstrommotoren im Generatorbetrieb erzeugter Spannungssignale ausgewertet und basierend darauf mittels der Steuereinrichtung die Position des Fahrzeugaußenteils bestimmt wird. Beispielsweise ist es möglich, die jeweils auf Basis der Kommutierungsrippel der Spannungssignale der beiden Gleichstrommotoren ermittelten Positionen miteinander zu vergleichen. Wobei die Positionsermittlung des Fahrzeugaußenteils als ungültig verworfen wird, wenn die bei den Gleichstrommotoren ermittelten Positionssignale zu stark voneinander abweichen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass für beide Kommutierungsrippel der Spannungssignale beider Gleichstrommotoren jeweils eine Signalgüte bestimmt wird, wobei nur derjenige Kommutierungsrippel der Spannungssignale zur Positionsbestimmung verwendet wird, welcher die bessere Sig¬ nalgüte aufweist. Vorzugsweise werden zur Bestimmung der Signalgüte eine Regelmäßigkeit der Kommutierungsrippel, eine Amplitudenhöhe der Kommutierungsrippel und/oder ein Grad einer Übereinstimmung mit einer auf Basis eines bereitgestellten Motormodells für die Gleichstrommotoren ermittelten Positionsbestimmung herangezogen. Dadurch, dass nur derjenige Kommutierungsrippel der Spannungssignale der beiden Gleich- strommotoren zur Positionsbestimmung verwendet wird, welcher die bessere Signalgüte aufweist, kann eine besonders exakte Po¬ sitionsbestimmung bei einer manuellen Verstellung des Fahrzeugaußenteils sichergestellt werden. Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist es vorgesehen, dass das Fahrzeugaußenteil mittels eines weiteren mechanisch kommutierten Gleichstrommotors zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegbar ist, wobei der weitere Gleichstrommotor mit zumindest einem Sensor zur Drehwinkel- und/oder Drehzahlmessung ausgestattet ist, mittels welchem die Positionsbestimmung des Fahrzeugaußenteils erfolgt. Dadurch ist es möglich, bei einer manuellen Verstellung des Fahrzeugaußenteils sowohl sensorbasiert die Position des Fahrzeugaußenteils zu bestimmen als auch sensorlos eine Po- sitionsbestimmung des Fahrzeugaußenteils vorzunehmen. Durch die redundante Möglichkeit der Positionsbestimmung des Fahrzeug¬ außenteils bei einer manuellen Verstellung des Fahrzeugau¬ ßenteils ist es möglich, die Position des Fahrzeugaußenteils besonders zuverlässig und exakt zu bestimmen.
Das erfindungsgemäße System zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils, welches mittels zumindest eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist, umfasst eine Steuer- einrichtung, welche dazu ausgelegt ist, bei angetriebenem Gleichstrommotor auftretende Kommutierungsrippel eines
Stromsignals des Gleichstrommotors auszuwerten und basierend darauf die Position des Fahrzeugaußenteils zu bestimmen. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, bei manueller Bewegung des Fahrzeugaußenteils Kommutierungsrippel eines dabei mittels des Gleichstrommotors in einem Generatorbetrieb erzeugten Spannungssignals auszuwerten, um basierend darauf die Position des Fahrzeugaußenteils zu bestimmen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin¬ dungsgemäßen Systems und umgekehrt anzusehen, wobei das System insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst das erfindungsgemäße System oder eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungs¬ gemäßen Systems zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußen- teils.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen .
Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, welches eine mittels eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors verstellbare Heckklappe aufweist, wobei das Kraftfahrzeug ein System zur Positions¬ erfassung der Heckklappe umfasst; und in
Fig. 2 zwei Diagramme, wobei im ersten Diagramm ein Spannungssignal des Gleichstrommotors und im zweiten Diagramm ein Stromsignal des Gleichstrommotor über der Zeit aufgetragen ist.
Ein Kraftfahrzeug 10 mit einer elektrisch verstellbaren
Heckklappe 12 ist in einer schematischen Darstellung in Fig. 1 gezeigt. Die Heckklappe 12 ist ein Fahrzeugaußenteil, welches mittels eines mechanisch kommittierten Gleichstrommotors 14 zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist. Die Heckklappe 12 kann dabei sowohl automatisch mittels des Gleichstrommotors 14 als auch manuell, also per Hand, bewegt werden. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst des Weiteren ein System 16 zur Positionsbestimmung der Heckklappe 12. Das System 16 umfasst eine Erfassungseinrichtung 18 und eine Steuereinrichtung 20.
Mittels der Erfassungseinrichtung 18 kann ein Stromsignal des Gleichstrommotors 14 gemessen werden, welches bei angetriebenem Gleichstrommotor 14, also bei automatischer Verstellung der Heckklappe 12, auftritt. Des Weiteren kann mittels der Er¬ fassungseinrichtung 18 auch ein Spannungssignal des Gleichstrommotors 14 gemessen werden, welches im Generatorbetrieb mittels des Gleichstrommotors 14 erzeugt wird, wenn nämlich die Heckklappe 12 manuell bewegt wird. Die Steuereinrichtung 20 ist dazu ausgelegt, das mittels der Erfassungseinrichtung 18 ge¬ messene beziehungsweise erfasste Stromsignal und Spannungs¬ signal auszuwerten, um basierend darauf eine Position der Heckklappe 14 zu bestimmen.
In Fig. 2 sind zwei Diagramme dargestellt, wobei im oberen Diagramm ein Verlauf des besagten Spannungssignals V des Gleichstrommotors 14 und im unteren Diagramm ein Verlauf des besagten Motorstroms I über der Zeit aufgetragen ist. In beiden Diagrammen ist jeweils ein manueller Betrieb M gekennzeichnet, bei welchem die Heckklappe 14 manuell von einem Benutzer bewegt wird. Des Weiteren ist in beiden Diagrammen noch jeweils ein automatischer Betrieb A gekennzeichnet, bei welchem der
Gleichstrommotor 14 angetrieben wird, um die Heckklappe 12 zu verstellen. Wie zu erkennen, treten bei manuellem Betrieb M Kommutierungsrippel 22 bezogen auf das im Generatorbetrieb durch den Gleichstrommotor 14 erzeugte Spannungssignal V auf. Im manuellen Betrieb M fließt hingegen kein Strom, sodass der Motorstrom I des Gleichstrommotors 14 im manuellen Betrieb M den Wert 0 aufweist. Denn im manuellen Betrieb M ist der Gleichstrommotor 14 nicht kurzgeschlossen, damit dieser einen mög- liehst geringen Widerstand gegen die manuelle Verstellung der Heckklappe 12 leistet.
Im automatischen Betrieb A hingegen treten beim Gleichstrommotor 14 Kommutierungsrippel 24 des Stromsignals I auf. Ferner ist im oberen Diagramm zu erkennen, dass im automatischen Betrieb A, also bei angetriebenem Gleichstrommotor 14, jeweilige Spannungssignale 26 mit zumindest im Wesentlichen gleichmäßiger Amplitude an den Gleichstrommotor 14 angelegt werden.
Im automatischen Betrieb wird die Spannung an Motorklemmen des Gleichstrommotors 14 nicht mehr durch eine generatorische Spannung des Gleichstrommotors 14 definiert, sondern wird durch eine Steuereinheit eingeprägt. Die Spannungssignale 26 im automatischen Betrieb A weisen keine Kommutierungsrippel auf. Eine Differenzspannung zwischen der von der Steuereinheit eingeprägten Spannung und der generatorischen Spannung des Gleichstrommotors 14 hat einem Motorstrom zur Folge, welcher, wie oben beschrieben, mit den Kommutierungsrippeln 24 des Strom- signals I überlagert ist.
Mittels des Systems 16 ist es also möglich, sensorlos die Position der Heckklappe 12 sowohl im manuellen Betrieb M als auch im automatischen Betrieb A zu bestimmen. Um bei manueller Bewegung der Heckklappe 14 die Position der Heckklappe 14 zuverlässig bestimmen zu können, ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 20 die Kommutierungsrippel 22 des im manuellen Betrieb mittels des Gleichstrommotors 14 erzeugten Spannungssignals V auswertet. Im automatischen Betrieb A hingegen, wertet die Steuereinrichtung 20 die Kommutierungsrippel 24 des Stromsignals I des Gleichstrommotors 14 aus und bestimmt basierend darauf die Position beziehungsweise Positionsveränderung der Heckklappe 12. Denn anhand der Kommutierungsrippel 22, 24 kann ermittelt werden, wie viele Umdrehungen der Rotor des Gleichstrommotors 14 vollzogen hat. In Kenntnis des Übersetzungsverhältnisses zwischen Rotor und Heckklappe 12 kann basierend darauf dann bestimmt werden, wie weit die Heckklappe 12 bewegt worden ist, sodass eine Positionsbestimmung der Heckklappe 12 erfolgen kann. Eine Erfassung der Motorumdrehungen des Gleichstrommotors 14 zur Positionsbestimmung der Heckklappe 12 erfolgt im manuellen Betrieb M also anhand der Kommutierungsrippel 22 basierend auf der generatorischen Spannung des Gleichstrommotors 14. Sobald der Betriebsmodus vom automatischen Betrieb A in den manuellen Betrieb M wechselt, erfolgt automatisch die Erfassung der Motorumdrehungen mit Hilfe der Auswertung der Kommutierungsrippel 22 des Spannungssignals V statt mit Hilfe der Auswertung der Kommutierungsrippel 24 des Stromsignals I und umgekehrt.
Es kann zudem vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 20 in einen Ruhemodus versetzt werden kann, um die Stromaufnahme durch die Steuereinrichtung 20 zu minimieren. In diesem Zusammenhang ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 20 aktiviert wird, sobald das mittels des Gleichstrommotors 14 im Generatorbetrieb, also im manuellen Betrieb M, erzeugte Spannungssignal V einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 20 besonders schnell und vor allem auch vor anderen Funktionseinheiten aus dem Ruhemodus hochgefahren wird, um möglichst schnell eine zuverlässige Positionsbestimmung der Heckklappe 12 vornehmen zu können.
Des Weiteren kann es auch vorgesehen sein, dass die Heckklappe 12 eine sogenannte Tip-to-Run-Funktion aufweist. Dies bedeutet, dass ein Benutzer die Heckklappe 12 nur ein kleines Stück manuell in Bewegung versetzen muss, bis die Steuereinrichtung 20 den Gleichstrommotor 14 derart ansteuert, dass dieser die Heckklappe 12 in Abhängigkeit von der detektierten manuellen Bewegungsrichtung der Heckklappe 12 entweder vollständig in ihre Of- fenstellung oder vollständig in ihre Schließstellung bewegt.
Neben der reinen Auswertung der Kommutierungsrippel 22 des Spannungssignals V zur Positionsbestimmung der Heckklappe 12 im manuellen Betrieb M kann zusätzlich noch ein Motormodell für den verwendeten Gleichstrommotor 14 bereitgestellt werden. Ein derartiges Motormodell, was auch als elektromechanisches Mo- torzustandsmodell bezeichnet wird, beschreibt den elektrischen Zusammenhang zwischen einer Motorengleichung und einer Gene- ratorgleichung . Diese Gleichungen und der Zusammenhang zwischen diesen Gleichungen kann z.B. der DE 197 29 238 Cl entnommen werden. Unter Verwendung eines derartigen Motormodells kann die auf Basis der Auswertung der Kommutierungsrippel 22 des
Spannungssignals V gewonnene Positionsbestimmung der Heckklappe 14 zu plausibilisiert und/oder zu korrigiert werden.
Entgegen der Darstellung in Fig. 1 ist es auch möglich, dass die Heckklappe 12 mittels zweier mechanisch kommutierter Gleich- strommotoren 14 zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegt werden kann. In dem Fall ist es möglich, dass jeweilige Kommutierungsrippel 22 bezogen auf die im Genera¬ torbetrieb jeweils erzeugten Spannungssignale V der beiden Gleichstrommotoren 14 ausgewertet werden, um basierend darauf mittels der Steuereinrichtung 20 die Position der Heckklappe 12 zu bestimmen. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, dass für beide Kommutierungsrippel 22 der Spannungssignale V beider Gleichstrommotoren 14 jeweils eine Signalgüte bestimmt wird. Vorzugsweise wird dann nur derjenige Kommutierungsrippel 22 der Spannungssignale V von demjenigen Gleichstrommotor 14 zur
Positionsbestimmung verwendet, welcher die bessere Signalgüte aufweist. Zur Bestimmung der Signalgüte kann beispielsweise eine Regelmäßigkeit der Kommutierungsrippel 22, eine Amplitudenhöhe der Kommutierungsrippel 22 und/oder eine Übereinstimmung mit dem bereitgestellten Motormodell für die beiden Gleichstrommotoren 14 ermittelt werden.
Bei der Verwendung von zweien der Gleichstrommotoren 14 ist es alternativ auch möglich, dass einer der beiden Gleichstrom- motoren 14 mit zumindest einem Sensor versehen ist, mittels welchem eine Drehwinkel- und/oder Drehzahlmessung sowohl im manuellen Betrieb M als auch im automatischen Betrieb A ermöglicht wird. In dem Fall ist eine redundante Positionsbe¬ stimmung der Heckklappe 12 möglich. Einmal kann also die Po- sitionsbestimmung der Heckklappe 12 durch Auswertung der
Kommutierungsrippel 22, 24 erfolgen. Zum anderen ist es sensorbasiert möglich, sowohl im manuellen Betrieb M als auch im automatischen Betrieb A sensorbasiert die Positionsbestimmung des vorzunehmen.
Obwohl im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung ganz konkret nur auf die Positionsbestimmung einer Heckklappe 12 eines Kraftfahrzeugs 10 eingegangen worden ist, kann das erläuterte Verfahren und System 16 zur Positionsbestimmung beliebiger Fahrzeugaußenteile verwendet werden, welche sowohl automatisch mittels eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors 14 als auch manuell verstellt werden können.
Bezugs zeichenliste
10 Kraftfahrzeug
12 Heckklappe
14 mechanisch kommutierter Gleichstrommotor
16 System
18 Erfassungseinrichtung
20 Steuereinrichtung
22 Kommutierungsrippel des Spannungssignals
24 Kommutierungsrippel des Stromsignals
26 SpannungsSignale
A automatischer Betrieb
I Stromsignal des Gleichstrommotors
M manueller Betrieb
t Zeit
V Spannungssignal des Gleichstrommotors

Claims

Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils (12), welches mittels zumindest eines mechanisch kommu- tierten Gleichstrommotors (14) zwischen einer Schlie߬ stellung und einer Offenstellung bewegbar ist, bei welchem bei angetriebenem Gleichstrommotor (14) auftretende Kommutierungsrippel (24) eines Stromsignals (I) des Gleichstrommotors (14) mittels einer Steuereinrichtung (20) ausgewertet werden und basierend darauf die Position des Fahrzeugaußenteils (12) bestimmt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenn das Fahrzeugaußenteil (12) manuell bewegt wird, Kommutierungsrippel (22) eines dabei mittels des
Gleichstrommotors (14) in einem Generatorbetrieb erzeugten Spannungssignals (V) mittels der Steuereinrichtung (20) ausgewertet und basierend darauf die Position des Fahr¬ zeugaußenteils (12) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass falls sich die Steuereinrichtung (20) zu Beginn der manuellen Bewegung des Fahrzeugaußenteils (12) in einem Ruhemodus befindet, die Steuereinrichtung (20) aktiviert wird, sobald das mittels des Gleichstrommotors (14) im Generatorbetrieb erzeugte Spannungssignal (V) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (20) vor anderen Funktionseinheiten aus dem Ruhemodus hochgefahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sobald die manuell bewirkte Positionsveränderung des Fahrzeugaußenteils (12) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, die Steuereinrichtung (20) den Gleich- strommotor (14) derart ansteuert, dass dieser das Fahrzeugaußenteil (12) in Abhängigkeit von der detektieren manuellen Bewegungsrichtung des Fahrzeugaußenteils (12) in die Offenstellung oder Schließstellung bewegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Spannungssignal (V) als Eingangsgröße für ein be¬ reitgestelltes Motormodell verwendet und ein dabei re¬ sultierendes Ergebnis mit der Auswertung der Kommutie¬ rungsrippel (22) des Spannungssignals (V) verglichen wird, um die Positionsbestimmung zu plausibilisieren und/oder zu korrigieren .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Fahrzeugaußenteil (12) mittels eines weiteren me¬ chanisch kommutierten Gleichstrommotors zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegbar ist, wobei wenn das Fahrzeugaußenteil (12) manuell bewegt wird, Kommutierungsrippel (22) von jeweiligen dabei mittels der beiden Gleichstrommotoren (14) im Generatorbetrieb erzeugten Spannungssignalen (V) ausgewertet und basierend darauf mittels der Steuereinrichtung (20) die Position des Fahrzeugaußenteils (12) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für beide Kommutierungsrippel (22) der Spannungssignale (V) beider Gleichstrommotoren (14) jeweils eine Signalgüte bestimmt wird, wobei nur derj enige Kommutierungsrippel (22) der Spannungssignale (V) zur Positionsbestimmung verwendet wird, welcher die bessere Signalgüte aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Bestimmung der Signalgüte eine Regelmäßigkeit der Kommutierungsrippel (22), eine Amplitudenhöhe der Korn- mutierungsrippel (22) und/oder eine Übereinstimmung mit einem bereitgestellten Motormodell für die Gleichstrommotoren (14) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Fahrzeugaußenteil (12) mittels eines weiteren me¬ chanisch kommutierten Gleichstrommotors (14) zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegbar ist, wobei der weitere Gleichstrommotor (14) mit zumindest einem Sensor zur Drehwinkel- und/oder Drehzahlmessung ausgestattet ist, mittels welchem die Positionsbestimmung des Fahrzeugaußenteils (12) erfolgt.
System (16) zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils (12), welches mittels zumindest eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors (14) zwischen einer
Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist, wobei das System (16) eine Steuereinrichtung (20) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, bei angetriebenem Gleichstrommotor (14) auftretende Kommutierungsrippel (24) eines Stromsignals (I) des Gleichstrommotors (14) auszuwerten und basierend darauf die Position des Fahrzeugaußenteils (12) zu be¬ stimmen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, bei ma¬ nueller Bewegung des Fahrzeugaußenteils (12) Kommutie¬ rungsrippel (22) eines dabei mittels des Gleichstrommotors (14) in einem Generatorbetrieb erzeugten Spannungssignals (V) auszuwerten und basierend darauf die Position des Fahrzeugaußenteils (12) zu bestimmen.
Kraftfahrzeug (10) mit einem System (16) nach Anspruch 10
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