WO2021023760A1

WO2021023760A1 - Antriebsvorrichtung zum verstellen einer fahrzeugbaugruppe

Info

Publication number: WO2021023760A1
Application number: PCT/EP2020/071971
Authority: WO
Inventors: Alex Kromer
Original assignee: Brose Fahrzeugteile Se & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2021-02-11
Also published as: US20220290481A1; CN114174626A; DE102019211716A1

Abstract

Eine Antriebsvorrichtung (2) zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe (11) umfasst einen elektromotorischen Verstellantrieb (21) zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe (11) und eine Steuereinrichtung (3) zum Steuern des Verstellantriebs (21), wobei die Steuereinrichtung (3) ausgebildet ist, in einem Haltebetrieb den Verstellantrieb (21) zum Halten der Fahrzeugbaugruppe (11) anzusteuern. Dabei ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung (3) ein Regelungsmodul (34) zum Regeln einer Kenngröße des Verstellantriebs (21) und ein Steuermodul (36) aufweist, wobei das Regelungsmodul (34) ausgebildet ist, eine Stellgröße (Ucmd) zum Regeln der Kenngröße des Verstellantriebs (21) in dem Haltebetrieb anhand eines vorgegebenen Sollwerts (Icmd') zu bestimmen, und das Steuermodul (36) ausgebildet ist, eine Änderung der Stellgröße (Ucmd) zum Erkennen eines Verstellwunsches zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe (11) auszuwerten.

Description

Antriebsvorrichtung zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Antriebsvorrichtung umfasst einen elektromotorischen Verstellantrieb zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Verstellantriebs. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, in einem Haltebetrieb den Verstellantrieb zum Halten der Fahrzeugbaugruppe anzusteuern.

Bei einer solchen Fahrzeugbaugruppe kann es sich beispielsweise um eine Tür oder Klappe an einem Kraftfahrzeug handeln. Eine Tür kann beispielsweise durch eine schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie angeordnete Fahrzeugseitentür oder auch eine Heckklappe oder eine Schiebetür ausgebildet sein. Bei der Fahrzeugbaugruppe kann es sich beispielsweise aber auch um ein Schiebedach handeln.

Üblicherweise werden beispielsweise Heckklappen heutzutage im Rahmen eines Automatikbetriebs elektromotorisch zwischen definierten Positionen, zum Beispiel zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung, verfahren. Wünschenswert bei einer Heckklappe, aber auch insbesondere bei einer Fahrzeugseitentür, kann sein, dass zusätzlich zu einer automatischen, elektromotorischen Verstellung auch eine manuelle Verstellung möglich ist, die jedoch elektromotorisch unterstützt wird. Hierbei handelt es sich um einen Servobetrieb.

Bei einem solchen Servobetrieb ist wünschenswert, dass die von einem Nutzer aufzubringende Kraft über einen Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe zumindest näherungsweise gleich bleibt und somit ein Nutzer die Fahrzeugbaugruppe leichtgängig, komfortabel und haptisch angenehm unter Aufbringung einer näherungsweise gleichförmigen Nutzerkraft zum Beispiel zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verstellen kann. Das Bereitstellen eines Servobetriebs soll hierbei nach Möglichkeit kostengünstig umsetzbar sein, insbesondere ohne Verwendung einer zusätzlichen, aufwändigen Sensorik zur Messung der von einem Nutzer oder auch einem Antrieb tatsächlich aufgebrachten Kraft.

Darüber hinaus ist wünschenswert, dass eine Fahrzeugbaugruppe, insbesondere eine Heckklappe oder eine Fahrzeugseitentür, in einem Haltebetrieb sicher und zuverlässig festgestellt ist und somit in Position gehalten wird, ohne dass externe Krafteinflüsse zu einem unkontrollierten, unbeabsichtigten Verstellen der Fahrzeugbaugruppe führen. Hierzu kann der Verstellantrieb beispielsweise aktiv bestromt werden, sodass die Fahrzeugbaugruppe (zumindest über einen gewissen Zeitraum) aktiv in Position gehalten wird.

Bei einem solchen Haltebetrieb ist jedoch erforderlich zu erkennen, ob ein Nutzer die Fahrzeugbaugruppe beispielsweise durch Angreifen an der Fahrzeugbaugruppe aus der gerade eingenommenen Position verstellen möchte. Wird ein solcher Verstellwunsch erkannt, so soll die Fahrzeugbaugruppe freigeschaltet werden, um ein manuelles Verstellen der Fahrzeugbaugruppe in einem Servobetrieb bei elektromotorischer Unterstützung oder in einem rein manuellen Betrieb ohne elektromotorische Unterstützung zu ermöglichen, oder es soll ein elektromotorisches Verstellen der Fahrzeugbaugruppe im Rahmen eines Automatikbetriebs initiiert werden.

Eine Türantriebsvorrichtung zum Verstellen einer Fahrzeugseitentür ist beispielsweise aus der DE 10 2015 215 627 A1 bekannt und weist zum Beispiel einen Verstellantrieb auf, der über ein Übertragungselement in Form eines Zugseils mit einem Verstellteil in Form eines gelenkig an der Fahrzeugkarosserie angebrachten Fangbands gekoppelt ist. Durch Verstellen einer mit dem Übertragungselement gekoppelten Seiltrommel kann die Fahrzeugseitentür relativ zur Fahrzeugkarosserie verschwenkt werden, wobei die Türantriebsvorrichtung eine Kupplung aufweist, die ein manuelles Verstellen der Fahrzeugseitentür unabhängig von dem Verstellantrieb ermöglicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe bereitzustellen, die auf einfache, kostengünstig umsetzbare Weise ein Erkennen eines Verstellwunsches in einem Haltebetrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach weist die Steuereinrichtung ein Regelungsmodul zum Regeln einer Kenngröße des Verstellantriebs und ein Steuermodul auf, wobei das Regelungsmodul ausgebildet ist, eine Stellgröße zum Regeln der Kenngröße des Verstellantriebs in dem Haltebetrieb anhand eines vorgegebenen Sollwerts zu bestimmen, und das Steuermodul ausgebildet ist, eine Änderung der Stellgröße zum Erkennen eines Verstellwunsches zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe auszuwerten.

Ein Bestromen des Verstellantriebs über die Steuereinrichtung erfolgt im Haltebetrieb über eine Regelung, im Rahmen derer beispielsweise der Strom oder die Drehzahl des Verstellantriebs geregelt werden kann. Ein Regelungsmodul der Steuereinrichtung ist hierzu dazu ausgestaltet, eine (zum Beispiel dem Strom oder der Drehzahl entsprechende) Kenngröße des Verstellantriebs anhand eines vorgegebenen Sollwerts so zu regeln, dass sich die Kenngröße des Verstellantriebs auf den Sollwert einstellt. Hierzu bestimmt das Steuermodul der Steuereinrichtung eine Stellgröße, anhand derer die Kenngröße des Verstellantriebs gestellt und damit geregelt wird.

Bei der Antriebseinrichtung erfolgt ein Halten der Fahrzeugbaugruppe in dem Haltebetrieb durch aktives Ansteuern des Verstellantriebs und somit (zumindest über einen gewissen Zeitraum) strombehaftet. Zum Halten der Fahrzeugbaugruppe in der gerade eingenommenen Stellung wird der Verstellantrieb durch das Regelungsmodul der Steuereinrichtung so geregelt, dass an der Fahrzeugbaugruppe wirkende Kräfte, zum Beispiel infolge der Schwerkraft abhängig von einer Neigung oder Steigung an einem Fahrzeug, gerade ausgeglichen werden und somit durch Bestromen des Verstellantriebs eine solche Kraft an der Fahrzeugbaugruppe erzeugt wird, dass die Fahrzeugbaugruppe zuverlässig in Position gehalten wird.

Weil die Kenngröße des Verstellantriebs, zum Beispiel der Strom, anhand des Sollwerts geregelt wird und sich somit anhand des Sollwerts einstellt, kann anhand des tatsächlichen Ist-Werts der Kenngröße nicht auf eine Laständerung an dem Verstellantrieb, beispielsweise aufgrund eines Nutzereingriffs an der Fahrzeugbaugruppe, erkannt werden. Zum Erkennen eines Verstellwunsches ist das Steuermodul daher dazu ausgebildet, nicht die Kenngröße des Verstellantriebs, sondern die Stellgröße, anhand derer die Kenngröße des Verstellantriebs eingestellt wird, auszuwerten. Ergibt sich eine Änderung in der Stellgröße, so kann dies darauf hindeuten, dass eine Laständerung an der Fahrzeugbaugruppe aufgetreten ist, die durch einen Nutzereingriff bewirkt sein kann, sodass anhand einer Änderung in der Stellgröße auf einen Nutzereingriff geschlossen werden kann. Ein Erkennen eines Verstellwunsches eines Nutzers kann somit ohne Verwendung von besonderen Sensoren, zum Beispiel einem Gyrosensor oder einem Beschleunigungssensor an der Fahrzeugbaugruppe, beispielsweise einer Fahrzeugtür, erkannt werden. Dies ermöglicht eine zuverlässige, sensible Erkennung eines Verstellwunsches. Zudem kann ein Verstellwunsch gegebenenfalls zügiger bei bereits niedrigen von einem Nutzer aufzubringenden Kräften erkannt werden, sodass sich die Handhabung für einen Nutzer verbessert, bei vorteilhaftem haptischem Empfinden bei der Betätigung.

Bei der Stellgröße kann es sich beispielsweise um einen Spannungswert handeln, anhand dessen mittels Pulsweitenmodulation die Motorspannung eingestellt und dem Verstellantrieb zugeführt wird.

In einer Ausgestaltung ist das Steuermodul dazu ausgebildet, auf einen Verstellwunsch zu erkennen, wenn eine Änderung der Stellgröße einen vorbestimmten Schwellwert kreuzt. Kommt es zu einer Laständerung an der Fahrzeugbaugruppe, so soll dann auf einen Verstellwunsch erkannt werden, wenn die aus der Laständerung resultierende Änderung der Stellgröße im Betrag größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert.

Anhand der Änderung der Stellgröße kann auch auf eine Richtung eines Verstellwunsches erkannt werden. So kann ein Nutzereingriff in die gleiche Richtung wie eine Kraftwirkung durch Bestromen des Verstellantriebs wirken, oder kann der Kraftwirkung des Verstellantriebs entgegengesetzt sein. Entsprechend kann sich die Stellgröße verkleinern oder vergrößern, was durch das Steuermodul ausgewertet werden kann, um zu bestimmen, ob ein Nutzereingriff beispielsweise in Richtung eines Öffnens oder in Richtung eines Schließens einer Fahrzeugbaugruppe, beispielsweise einer Fahrzeugseitentür, vorliegt.

In einer Ausgestaltung ist das Steuermodul ausgebildet, eine Änderung der Stellgröße anhand der Differenz eines Werts der Stellgröße zu einem Abtastpunkt und einem Referenzwert der Stellgröße an einem vorangegangen Abtastpunkt zu bestimmen (die Stellgröße wird mit vorbestimmter Frequenz an insbesondere zeitlichen Abtastpunkten geändert). Beispielsweise kann die Stellgröße überwacht werden, um anhand einer Änderung der Stellgröße zunächst einen Referenzwert festzulegen und die Differenz dann gegenüber dem Referenzwert zu berechnen. Ergibt sich beispielsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastpunkten (über der Zeit) eine Änderung in der Stellgröße, die eine Auslöseschwelle übersteigt, so wird der Wert der Stellgröße am ersten, früheren Abtastpunkt als Referenzwert festgehalten. Ausgehend von diesem Referenzwert wird sodann die Änderung der Stellgröße im weiteren Verlauf bemessen, um zu ermitteln, ob im weiteren Verlauf die Stellgröße einen vorbestimmten Schwellwert kreuzt. In diesem Fall wird auf einen Verstellwunsch erkannt. Ist dies zum Beispiel innerhalb einer vorbestimmten Anzahl von Abtastpunkten nicht der Fall, wird der Referenzwert zurückgesetzt und der Haltebetrieb fortgesetzt.

In einer Ausgestaltung ist das Steuermodul ausgebildet, bei Erkennen eines Verstellwunsches den Haltebetrieb zu beenden. Wird ein Verstellwunsch erkannt, wird somit ein Verstellen der Fahrzeugbaugruppe ermöglicht, beispielsweise indem in einen Servobetrieb für ein manuelles Verstellen der Fahrzeugbaugruppe bei elektromotorischer Unterstützung geschaltet wird.

In einer Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, den Verstellantrieb in einem Servobetrieb zum Bereitstellen einer unterstützenden Kraft bei einer manuellen Verstellung der Fahrzeugbaugruppe durch einen Nutzer anzusteuern. Die Steuereinrichtung weist hierzu ein Servoregelungsmodul zum Bestimmen eines Sollstromwerts in Abhängigkeit von einer an der Fahrzeugbaugruppe wirkenden Last und ein Stromregelungsmodul zum Regeln eines Stroms des Verstellantriebs auf, wobei das Stromregelungsmodul ausgebildet ist, den Strom des Verstellantriebs in dem Servobetrieb anhand des Sollstromwerts zu regeln.

Das für den Haltebetrieb verwendete Regelungsmodul kann dem Stromregelungsmodul für den Servobetrieb entsprechen. In diesem Fall erfolgt auch im Haltebetrieb eine Stromregelung Das Regelungsmodul für den Haltebetrieb und das Stromregelungsmodul für den Servobetrieb können aber auch als gesonderte Modul (zum Beispiel in Form von Softwaremodulen) ausgebildet sein.

Die Antriebsvorrichtung kann in dem Servobetrieb zum manuellen, aber elektromotorisch unterstützten Verstellen der Fahrzeugbaugruppe betrieben werden. In dem Servobetrieb wird der Verstellantrieb so gesteuert, dass durch den Verstellantrieb eine unterstützende Kraft für eine manuelle Verstellung der Fahrzeugbaugruppe bereitgestellt und dabei die von einem Nutzer aufzubringende Kraft nach Möglichkeit über den Verstellweg oder einen Teil des Verstellwegs der Fahrzeugbaugruppe gleich ist oder einer gewünschten Kurve folgt. Im Servobetrieb erfolgt dabei eine Stromregelung, wobei dem Stromregelungsmodul ein von dem Servoregelungsmodul generierter Sollstromwert zugeführt und die Stromregelung anhand des von dem Servoregelungsmodul erhaltenen Sollstromwerts in einem Stromregelungsmodul erfolgt. Das Servoregelungsmodul ist hierbei dazu ausgestaltet, den Sollstromwert so einzustellen, dass die vom Verstellantrieb bereitgestellte Kraft den Nutzer in der Bewegung der Fahrzeugbaugruppe derart unterstützt, dass die vom Nutzer aufzubringende Kraft nach Möglichkeit zumindest näherungsweise gleich ist (oder einer gewünschten Kurve folgt) und sich für den Nutzer somit eine komfortable, haptisch angenehme Verstellung der Fahrzeugbaugruppe ergibt.

In einer Ausgestaltung weist die Steuereinrichtung ein Lastberechnungsmodul auf, das dem Servoregelungsmodul vorgeschaltet ist und dazu dient, eine an der Fahrzeugbaugruppe wirkende Last zu bestimmen. Bei der Last handelt sich um eine unabhängig von einer aufgebrachten Nutzerkraft an der Fahrzeugbaugruppe wirkende Kraft, die insbesondere einem Verstellen der Fahrzeugbaugruppe entgegenwirken (oder die Bewegung der Fahrzeugbaugruppe gegebenenfalls auch unterstützen) und beispielsweise von der Fahrzeuglage, einem Winkel einer Scharnierachse der als Fahrzeugtür ausgebildeten Fahrzeugbaugruppe und einer aktuellen Verstellposition der Fahrzeugbaugruppe abhängen kann.

Das Lastberechnungsmodul kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, eine an der Fahrzeugtür wirkende statische und/oder dynamische Last zu bestimmen. Die Last kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem um eine Fahrzeuglängsachse gemessenen Neigungswinkel des Fahrzeugs, einem um die Fahrzeuglängsachse gemessenen Neigungswinkel einer Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe (die in diesem Fall beispielsweise als schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie angeordnete Fahrzeugseitentür ausgebildet ist), einem um eine Fahrzeugquerachse gemessenen Steigungswinkel des Fahrzeugs, einem um die Fahrzeugquerachse gemessenen Steigungswinkel der Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe und/oder einem Öffnungswinkel der Fahrzeugbaugruppe bestimmt werden.

In Abhängigkeit von der Neigung des Fahrzeugs und der Neigung der Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe (gemessen um die Fahrzeuglängsachse, auch bezeichnet als Rollwinkel) und/oder in Abhängigkeit von der Steigung des Fahrzeugs und der Steigung der Scharnierachse (gemessen um die Fahrzeugquerachse, auch bezeichnet als Nickwinkel oder Pitchwinkel) wirken Schwerkräfte auf die Fahrzeugbaugruppe, beispielsweise eine schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie angeordnete Fahrzeugseitentür. Solche Schwerkräfte können beispielsweise in Richtung einer geschlossenen Stellung einer Fahrzeugtür wirken und wirken somit beispielsweise einem Öffnen der Fahrzeugtür entgegen. Ein Nutzer muss bei einem Öffnen der Fahrzeugtür somit entgegen einem aufgrund der Schwerkraft an der Fahrzeugbaugruppe wirkenden Drehmoment arbeiten, wobei die durch den Verstellantrieb bereitgestellte, unterstützende Kraft so eingestellt werden soll, dass die vom Nutzer aufzubringende Kraft unabhängig von der Lage des Fahrzeugs und von der Position der Fahrzeugbaugruppe gleich bleibt oder einer gewünschten Kurve folgt. Die vom Verstellantrieb bereitzustellende, unterstützende Kraft verändert sich somit mit der Fahrzeuglage und der Position der Fahrzeugbaugruppe und wird entsprechend so vorgegeben, dass sich für einen Nutzer vorzugsweise eine zumindest näherungsweise gleichbleibende Verstellkraft im Servobetrieb ergibt.

Zusätzlich können Reibkräfte an der Fahrzeugbaugruppe wirken, die ebenfalls durch das Lastberechnungsmodul zum Berechnen der an der Fahrzeugbaugruppe wirkenden Last mit einbezogen werden können.

Zusätzlich oder alternativ können auch andere Kräfte mit einbezogen werden, beispielsweise Windkräfte, die an der Fahrzeugbaugruppe wirken.

In einer Ausgestaltung ist das Servoregelungsmodul dazu ausgebildet, anhand der an der Fahrzeugbaugruppe wirkenden Last, wie sie vom Lastberechnungsmodul berechnet und dem Servoregelungsmodul zugeführt wird, und zusätzlich anhand eines von einem Nutzer aufzubringenden Zielkraftwerts ein durch den Verstellantrieb bereitzustellendes Solldrehmoment zu bestimmen. Der Zielkraftwert entspricht der gewünschten Kraft, die ein Nutzer beim Verstellen der Fahrzeugbaugruppe aufzubringen hat. Durch das Servoregelungsmodul soll der Sollstromwert für eine Stromregelung so vorgegeben werden, dass der Verstellantrieb ein Drehmoment bereitstellt, das den Nutzer beim Verstellen der Fahrzeugbaugruppe derart unterstützt, dass der Nutzer zumindest näherungsweise nur eine dem Zielkraftwert entsprechende Kraft aufzubringen hat.

Die Last, die durch das Lastberechnungsmodul berechnet wird, kann einen statischen Anteil und einen dynamischen Anteil aufweisen. So kann die Last bestimmt werden anhand eines um eine Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe wirkenden, statischen Scharniermoments und eines um die Scharnierachse der Fahrzeugbaugruppe wirkenden, dynamischen Scharniermoments. Das statische Scharniermoment kann sich ergeben aus Momentanteilen, die sich aus der Schwerkraftwirkung auf die Fahrzeugbaugruppe in Abhängigkeit vom Neigungswinkel und vom Steigungswinkel des Fahrzeugs und der Scharnierachse und zusätzlich aus einem an der Scharnierachse wirkenden Reibmoment ergeben. Das dynamische Scharniermoment kann demgegenüber zum Beispiel aus Trägheitskräften resultieren und bemisst sich somit anhand der Trägheit der Fahrzeugtür und einer Türbeschleunigung.

Sind das statische Scharniermoment und das dynamische Scharniermoment bekannt, kann das durch den Verstellantrieb bereitzustellende Solldrehmoment anhand einer Drehmomentbilanz berechnet werden zu

wobei Msoii_schamier das Solldrehmoment, Mschamier _stat das statische Scharniermoment, M Scharnier _d_yn das dynamische Scharniermoment und M_USer das Nutzermoment angibt. Das statische Scharniermoment und das dynamische Scharniermoment gehen hierbei positiv in die Drehmomentbilanz ein. Das von einem Nutzer aufzubringende Nutzermoment geht demgegenüber je nach Bewegungsrichtung positiv oder negativ in die Bilanz ein. Das Solldrehmoment gibt das vom Verstellantrieb bereitzustellende Drehmoment an, das dem insgesamt zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe erforderlichen Drehmoment abzüglich des Nutzermoments entspricht.

Anhand des Solldrehmoments bestimmt das Servoregelungsmodul dann, in einer Ausgestaltung, den Sollstromwert und führt diesen Sollstromwert im Servobetrieb dem Stromregelungsmodul zu. Im Stromregelungsmodul erfolgt dann eine Stromregelung anhand des durch das Servoregelungsmodul bereitgestellten Sollstromwerts.

In einer Ausgestaltung ist das Stromregelungsmodul dazu ausgebildet, den Strom des Verstellantriebs unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation einzustellen. Im Stromregelungsmodul erfolgt eine Stromregelung anhand des zugeführten Sollstromwerts. Das Stromregelungsmodul gibt hierbei eine Stellgröße aus, anhand dessen die dem Verstellantrieb zugeführte Spannung mit einer Pulsweitenmodulation hoher Frequenz, zum Beispiel mit einer Frequenz zwischen 5 kHz und 100 kHz oder gar darüber eingestellt wird.

Im Stromregelungsmodul erfolgt hierbei eine Regelung anhand des zugeführten Sollstromwerts und des sich ergebenden, tatsächlich Motorstroms. Der Strom des Verstellantriebs wird durch Regelung somit so eingestellt, dass er dem vorgegebenen Sollstromwert entspricht.

Durch die elektromotorische Unterstützung des manuellen Verstehens der Fahrzeugbaugruppe im Servobetriebsmodus mittels Stromregelung kann die von einem Nutzer aufzubringende Kraft auf einen gewünschten Zielkraftwert eingestellt werden, wobei die Regelung derart erfolgen kann, dass die vom Nutzer aufzubringende Kraft über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe zumindest näherungsweise gleich bleibt oder einer gewünschten Kurve folgt. Ein manuelles Verstellen der Fahrzeugbaugruppe im Servobetriebsmodus durch einen Nutzer kann somit einfach, komfortabel und haptisch angenehm erfolgen.

Im Servobetriebsmodus folgt das Bereitstellen der unterstützenden Kraft hierbei der Bewegung eines Nutzers, wobei insbesondere ein ungewünschtes Nachlaufen, d. h. ein weiteres Verstellen nach Beendigung einer Nutzerbetätigung, vermieden werden kann. Der Nutzer ist in der Wahl der Verstellgeschwindigkeit frei. Über den Verstellantrieb wird lediglich eine unterstützende Kraft bereitgestellt, die abhängig von der Verstellbewegung der Fahrzeugbaugruppe durch einen Nutzer variabel eingestellt wird.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugbaugruppe in Form einer

Fahrzeugseitentür;

Fig. 2A eine Ansicht zur Illustration eines Steigungswinkels eines Fahrzeugs und eines Steigungswinkels einer Scharnierachse einer Fahrzeugseitentür;

Fig. 2B eine Ansicht zur Illustration eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs und eines Neigungswinkels einer Scharnierachse einer Fahrzeugseitentür;

Fig. 3 eine funktionale Ansicht einer Steuereinrichtung einer Antriebsvorrichtung;

Fig. 4 eine grafische Ansicht einer von einem Nutzer aufzubringenden Verstellkraft über einen Verstellweg einer Fahrzeugseitentür in einem Servobetriebsmodus; Fig. 5 eine Ansicht eines Regelungsmoduls der Steuereinrichtung zum Regeln eines Verstellantriebs in einem Haltebetrieb; und

Fig. 6 eine Ansicht einer durch das Regelungsmodul generierten Stellgröße zum

Ansteuern des Verstellantriebs.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Fahrzeugbaugruppe 11 in Form einer an einer Fahrzeugkarosserie 10 eines Kraftfahrzeugs 1 angeordneten Fahrzeugseitentür, die um eine Scharnierachse 110 zu der Fahrzeugkarosserie 10 verschwenkbar ist und zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung entlang einer Öffnungsrichtung O verschwenkt werden kann.

Eine Antriebsvorrichtung 2, die beispielsweise nach Art des in der DE 10 2015 215 627 A1 beschriebenen Türantriebs ausgebildet ist, dient zum elektromotorischen Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 und weist einen Verstellantrieb 21 auf, der zum Beispiel ortsfest an der Fahrzeugbaugruppe 11, zum Beispiel an einem in einem Türinnenraum der Fahrzeugbaugruppe 11 in Form der Fahrzeugseitentür eingefassten Türmodul, angeordnet ist und mit einem Verstellteil 20 zum Beispiel in Form eines an einer Gelenkachse 200 gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie 10 verbundenen Fangbands in Wirkverbindung steht.

Beispielsweise kann der Verstellantrieb 21 eine Seiltrommel aufweisen, die mit einem an dem Verstellteil 20 angeordneten Zugseil gekoppelt ist derart, dass durch Verdrehen der Seiltrommel das Verstellteil 20 relativ zu dem Verstellantrieb 21 bewegt und dadurch die Fahrzeugbaugruppe 11 relativ zur Fahrzeugkarosserie 10 um die Scharnierachse 110 verschwenkt werden kann, wie dies in der DE 10 2015 215 627 A1 beschrieben ist. Es sind aber auch andere Mechaniken für eine Antriebsvorrichtung 2 denkbar und möglich, die ein elektromotorisches Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 gegenüber einer Fahrzeugkarosserie 10 ermöglichen.

Hingewiesen sei an dieser Stelle darauf, dass eine Antriebsvorrichtung 2 der in diesem Text beschriebenen Art nicht auf die Verwendung an einer Fahrzeugseitentür beschränkt ist, sondern allgemein zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe, zum Beispiel einer Fahrzeugtür in Form einer Schwenktür oder Schiebetür, zum Verstellen einer Heckklappe oder auch zum Verstellen eines Schiebedachs Verwendung finden kann. Die Antriebsvorrichtung 2 soll einen Automatikbetrieb und einen Servobetrieb ermöglichen und somit ein automatisches Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 oder ein manuelles, aber elektromotorisch durch die Antriebsvorrichtung 2 unterstütztes Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 durch einen Nutzer bewirken können. Die Antriebsvorrichtung 2 ist hierzu - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi schaltbar, wobei der Verstellantrieb 21 in Abhängigkeit vom jeweils eingestellten Betriebsmodus in unterschiedlicher Weise gesteuert wird.

Während im Automatikbetrieb eine Regelung auf eine vorbestimmte Drehzahl erfolgen soll, um die Fahrzeugbaugruppe 11 mit einer vorbestimmten Verstellgeschwindigkeit zwischen unterschiedlichen Positionen, zum Beispiel einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung, zu bewegen, soll im Servobetrieb durch den Verstellantrieb 21 ein Drehmoment bereitgestellt werden, das bewirkt, dass eine von einem Nutzer zusätzlich aufzubringende Nutzerkraft ein Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 bewirkt. Die vom Nutzer aufzubringende Nutzerkraft soll hierbei über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe 11, also bei dem Beispiel gemäß Fig. 1 über den Verstellwinkel f zwischen der geschlossenen Stellung und einer vollständig geöffneten Stellung, zumindest näherungsweise gleich sein oder einer gewünschten Kurve folgen, um dem Nutzer ein komfortables, haptisch angenehmes Verstellen zu ermöglichen.

Zusätzlich zum Automatikbetrieb und zum Servobetrieb soll die Antriebsvorrichtung 2 einen Haltebetrieb aufweisen, in dem die Fahrzeugbaugruppe 11 über die Antriebsvorrichtung 2 festgestellt ist und somit in der gerade eingenommenen Stellung, beispielsweise eine teilweise oder vollständig geöffnete Stellung, gehalten wird.

Fig. 2A und 2B zeigen (in zur Illustration übertriebenen Darstellungen) unterschiedliche Fahrzeuglagen und sich daraus ergebende Stellungen der Scharnierachse 110 einer Fahrzeugbaugruppe 11 in Form einer verschwenkbar an der Fahrzeugkarosserie 10 angeordneten Fahrzeugseitentür.

Fig. 2A zeigt hierbei ein Fahrzeug 1, das zum Beispiel auf einem Hang mit einer Steigung abgestellt ist und dementsprechend einen Steigungswinkel a2 zwischen der Fahrzeugvertikalachse Z und einer (durch die Schwerkraftrichtung bestimmten) Vertikalen aufweist. Zusätzlich weist die Scharnierachse 110 der Fahrzeugbaugruppe 11 einen Steigungswinkel a1 zur Fahrzeugvertikalachse Z auf. Der Steigungswinkel a2 des Fahrzeugs 1 und der Steigungswinkel a1 der Scharnierachse 110 zur Vertikalachse Z werden um die Fahrzeugquerachse Y (siehe Fig. 2B) gemessen. Fig. 2B zeigt demgegenüber ein Fahrzeug 1, das um die Fahrzeuglängsachse X (siehe Fig. 2A) geneigt ist. Die Fahrzeugvertikalachse Z weist in diesem Fall einen Neigungswinkel ß2 zur Vertikalen auf. Zusätzlich kann die Scharnierachse 110 einen Neigungswinkel ß1 zur Fahrzeugvertikalachse Z aufweisen.

Die Fahrzeuglage geht, wie nachfolgend erläutert werden soll, ein in die Berechnung des durch den Verstellantrieb 21 im Servobetriebsmodus bereitzustellenden Drehmoments, das einem Nutzer bei einem Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 unterstützen soll.

Eine in Fig. 3 in einem Ausführungsbeispiel dargestellte Steuereinrichtung 3 zum Steuern des Verstellantriebs 21 der Antriebsvorrichtung 2 weist unterschiedliche Regelungsmodule auf, die abhängig vom Betriebsmodus dazu dienen, einen (dem Motorstrom entsprechenden) Strom des als Elektromotor ausgebildeten Verstellantriebs 21 so einzustellen, dass ein Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 abhängig vom Betriebsmodus in gewünschter Weise erfolgt, nämlich im Automatikbetrieb mit einer gewünschten Verstellgeschwindigkeit und im Servobetrieb in kraftunterstützter Weise.

Die Steuereinrichtung 3 verwirklicht ein Stromregelungsmodul 34, dem ein Sollstromwert I_cmd zugeführt wird, wobei abhängig vom Betriebsmodus das Stromregelungsmodul 34 den Sollstromwert l_Cmd von einem Drehzahlregelungsmodul 32 oder einem Servoregelungsmodul 31 erhält.

Das Drehzahlregelungsmodul 32 dient hierbei dazu, im Automatikbetrieb den Sollstromwert l_Cmd so vorzugeben, dass sich am Verstellantrieb 21 eine gewünschte Drehzahl und entsprechend an der Fahrzeugbaugruppe 11 eine gewünschte Verstellgeschwindigkeit v ergibt.

Das Servoregelungsmodul 31 dient demgegenüber dazu, den Sollstromwert l_Cmd so vorzugeben, dass ein manuelles Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 im Servobetrieb mit einem Drehmoment unterstützt wird, dass so eingestellt wird, dass die von einem Nutzer zusätzlich aufzubringende Kraft über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe 11 zumindest näherungsweise gleich ist oder einer gewünschten Kurve folgt.

Das Drehzahlregelungsmodul 32 regelt im Automatikbetrieb die Drehzahl des Verstellantriebs 21. Dem Drehzahlregelungsmodul 32 wird hierbei eine Solldrehzahl n_Cmd über einen Eingang 320 zugeführt, wobei die Solldrehzahl n_Cmd beispielsweise in einem Speicher gespeichert und somit (als konstanter Wert oder als Drehzahlverlauf über den Verstellweg) fest vorgegeben ist, gegebenenfalls aber auch durch einen Nutzer angepasst werden kann. Abhängig von der Solldrehzahl n_cmd und der sich tatsächlich am Verstellantrieb 21 im Regelungsbetrieb ergebenden Drehzahl bestimmt das Drehzahlregelungsmodul 32 einen Sollstromwert l_Cmd, den es dem Stromregelungsmodul 34 zuführt.

Im Automatikbetrieb ist das Drehzahlregelungsmodul 32 über eine Schalteinrichtung 33 mit dem Stromregelungsmodul 34 verbunden, indem die Schalteinrichtung 33 auf einen Schaltpunkt 330 geschaltet ist. Der vom Drehzahlregelungsmodul 32 ausgegebene Sollstromwert l_Cmd wird dem Stromregelungsmodul 34 somit zugeführt, sodass das Stromregelungsmodul 34 eine Stromregelung anhand des vom Drehzahlregelungsmodul 32 erhaltenen Sollstromwerts l_Cmd vornehmen kann.

Die Schalteinrichtung 33 kann physisch durch einen mechanischen Schalter verwirklicht sein. Vorteilhaft ist die Schalteinrichtung 33 aber softwaretechnisch durch die Software der Steuereinrichtung 3 umgesetzt. Ebenso sind die Module der Steuereinrichtung 3 vorzugsweise durch Softwaremodule umgesetzt.

Die Steuerung der Schalteinrichtung 33 erfolgt beispielsweise über ein Steuermodul 36 der Steuereinrichtung 3.

Im Stromregelungsmodul 34 erfolgt eine Stromregelung. Das Stromregelungsmodul 34 regelt hierbei den Strom des Verstellantriebs 21 derart, dass er auf den dem Stromregelungsmodul 34 zugeführten Sollstromwert 34 eingestellt wird. Das Stromregelungsmodul 34 stellt hierbei den Strom unter Verwendung eines Spannungsstellwerts U_Cmd in Form eines Lastfaktors (zwischen 0% und 100%) ein, indem der Spannungsstellwert U_Cmd einer Pulsweitenmodulation 35 zugeführt wird, die anhand der Batteriespannung U_ßat des Fahrzeugs und dem Spannungsstellwert U_Cmd eine Ausgangsspannung erzeugt und dem Verstellantrieb 21 zuführt. Die Pulsweitenmodulation 35 arbeitet vorzugsweise mit vergleichsweise hoher Frequenz, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 5 kHz und 30 kHz, beispielsweise 20 kHz, betrieben wird. Anhand des Sollstromwerts l_Cmd und des tatsächlich sich ergebenden Stroms I des Stellantriebs 21 wird der Stellwert U_Cmd so eingestellt, dass der Motorstrom I auf den Sollstromwert l_Cmd geregelt wird. Im Automatikbetrieb erfolgt somit eine Regelung nach Art einer Kaskadenregelung, bei der das Drehzahlregelungsmodul 32 einen Stellwert in Form eines Sollstromwerts l_Cmd bestimmt und dem nachgeordneten Stromregelungsmodul 34 zur Stromregelung zuführt.

Durch Schalten der Schalteinrichtung 33 auf den Schaltpunkt 331 kann in den Servobetrieb umgeschaltet werden, in dem nunmehr dem Stromregelungsmodul 34 ein Sollstromwert l_Cmd von dem Servoregelungsmodul 31, nicht aber von dem Drehzahlregelungsmodul 32 zugeführt wird. Anhand des von dem Servoregelungsmodul 31 erhaltenen Sollstromwerts erfolgt eine Stromregelung dann derart, dass das durch den Verstellantrieb 21 bereitgestellte Drehmoment einen Nutzer beim Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 unterstützt und der Nutzer eine über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe 11 vorzugsweise weitestgehend gleichförmige Nutzerkraft für das elektromotorisch unterstützte Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 aufzubringen hat.

Das Bestimmen des Sollstromwerts l_Cmd durch das Servoregelungsmodul 31 erfolgt in Abhängigkeit von einer an der Fahrzeugbaugruppe 11 wirkenden Last, die durch ein Lastberechnungsmodul 30 in Abhängigkeit von der Fahrzeuglage und einer (durch den Öffnungswinkel f angegebenen) Öffnungsposition der Fahrzeugbaugruppe 11 berechnet wird.

Die an der Fahrzeugbaugruppe 11 wirkende Last bestimmt sich aus einem statischen Drehmoment und einem dynamischen Drehmoment, das um die Scharnierachse 110 wirkt.

Ein an der Fahrzeugbaugruppe 11 wirkendes statisches Drehmoment bestimmt sich insbesondere anhand eines sich aufgrund der Schwerkraft um die Scharnierachse 110 ergebenden Moments und zusätzlich anhand eines im Scharnier der Fahrzeugbaugruppe 11 wirkenden Reibmoments. Das statische Drehmoment, bezeichnet als statisches Scharniermoment, ergibt sich so zu

wobei M _{Scharnier, stat} das statische Scharniermoment, Mn_eigung ein sich aufgrund einer Fahrzeugneigung und einer Neigung der Scharnierachse 110 ergebendes Neigungsmoment, Ms_teigung ein sich aufgrund einer Fahrzeugsteigung und einer Steigung der Scharnierachse 110 ergebendes Steigungsmoment und MR, Sc_harnier ein Reibmoment am Scharnier bezeichnet. Anzumerken ist hierzu, dass der Term "cos(a)" in der obigen Gleichung nur vorliegt, wenn die Neigungs-/Steigungswinkel gemäß DIN ISO 8855 bestimmt sind (entsprechend dem Euler-Winkel, der sich aus einem Roll-Winkel, Pitch-Winkel und Yaw-Winkel ergibt). Wird der Neigungswinkel (absolut) gemessen, so entfällt der Term "cos(a)".

Das Steigungsmoment und das Neigungsmoment berechnen sich hierbei wie folgt:

• M_steigung = x_SP * m * g * sin(a) * sin(<p)

• M Neigung = x_SP * m * g * sin(ß) * cos(<p)

• a = a-_L + a₂

• ß = ßy + ß₂

Die in diesen Gleichungen verwendeten Größen stellen hierbei dar: f Aktueller Türöffnungswinkel [°] - Offsetwinkel

^XSP Abstand Türschwerpunkt - Scharnierachse [m] m Türmasse [kg]

9 Erdbeschleunigung [m/s²]

«1 Steigung Scharnierachse [°] ß₂ Neigung Scharnierachse [°]

«2 Steigung Scharnierachse [°] ß₂ Neigung Scharnierachse [°] p Scharnier Reibmoment Scharnier [Nm]

Die Winkel a1, a2, ß1, ß2 sind in Fig. 2A und 2B illustriert. Der Abstand X_SP zwischen dem Türschwerpunkt SP und der Scharnierachse 110 ist auch in Fig. 1 eingezeichnet. Die Steigung des Fahrzeugs 1 und die Neigung des Fahrzeugs 1 sowie die aktuelle Position der Fahrzeugbaugruppe 11 können sensorisch durch Sensoren 301, 302, 303 erfasst werden, und entsprechend werden Messwerte dem Lastberechnungsmodul 30 zugeführt.

Der Offsetwinkel berücksichtigt den Schwerpunkt der Fahrzeugtür in Querrichtung des Fahrzeugs (Y-Richtung).

Zusätzlich zum statischen Scharniermoment wirkt bei Bewegung der Fahrzeugbaugruppe 11 ein dynamisches Scharniermoment, das sich die folgt berechnet: Scharnier ,dyn f * I * C bezeichnet hierbei die Beschleunigung der Fahrzeugbaugruppe 11. Die Beschleunigung der Fahrzeugbaugruppe 11 kann aus einer Änderung des Verstellwinkels f ermittelt werden. Alternativ kann die Beschleunigung aber auch aus der Verstellgeschwindigkeit v der Fahrzeugbaugruppe 11 , die dem Servoregelungsmodul 31 im Betrieb zugeführt wird, berechnet werden.

I steht in obiger Gleichung für die Trägheit der Fahrzeugbaugruppe 11. Der Faktor c ermöglicht das Einstellen einer dynamischen Haptik und kann Werte zwischen 0% und 100% annehmen. Wenn c = 100 %, wird eine Dynamikänderung bei Beschleunigung der Fahrzeugbaugruppe 11 im Wesentlichen motorisch ausgeglichen. Wenn c = 0 %, muss ein Nutzer bei einer Beschleunigung eine Kraftänderung selbst aufbringen.

Zusätzlich zu solchen statischen und dynamischen Lastkräften ergibt sich ein Drehmoment an der Fahrzeugbaugruppe 1 1 , das durch die Nutzerkraft bewirkt wird. Das Nutzerdrehmoment ergibt sich hierbei zu -user ^user ^ Griff mit

• F_user Wunschbedienkraft [N]

• l_Griff Abstand Griffposition - Scharnierachse [m]

• M_user User erzeugte Moment [Nm]

Der Abstand Ic_nff zwischen der Griffposition eines Griffs 111 an der Fahrzeugbaugruppe 11 und der Scharnierachse 110 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.

Anhand des statischen Scharniermoments, des dynamischen Scharniermoments und des Nutzerdrehmoments kann eine Momentenbilanz aufgestellt werden, um ein durch den Verstellantrieb 21 bereitzustellendes Sollscharniermoment zu bestimmen. Die Momentenbilanz ergibt sich hierbei wie folgt:

Ms_oii_s_chamier bezeichnet das durch die Antriebsvorrichtung 2 an der Scharnierachse 110 bereitzustellende Drehmoment. Flieraus berechnet das Servoregelungsmodul 31 das durch den Verstellantrieb 21 bereitzustellende Drehmoment unter Einbeziehung eines Übersetzungsverhältnisses der Antriebsvorrichtung 2 zu

^Soll _Antrieb ^Soll Scharnier * Ü Hebel Ü_Hebei bezeichnet das Übersetzungsverhältnis der Kinematik der Antriebsvorrichtung 2 zur Übersetzung einer durch die Türantriebsvorrichtung 2 bereitgestellten Verstellkraft zwischen der Fahrzeugbaugruppe 11 und der Fahrzeugkarosserie 10 am Orte des

^ > Verstellantriebs 21 in eine Verstellkraft am Orte der Scharnierachse 110. Ü_Hebei ist abhängig von f, die Abhängigkeit ist zum Beispiel in Form einer Look-Up-Tabelle im System hinterlegt.

Aus dem Solldrehmoment des Antriebs berechnet sich das Sollmoment des Motors unter Einbeziehung des Motorwirkungsgrads und eines Übersetzungsverhältnisses eines Motorgetriebes zu

M S, oll _Antrieb

M S, oll jnotor h motor * Ü, Getriebe mit

• Vmotor Übersetzungswirkungsgrad [ ]

• ^_Getriebe Getriebeübersetzung [ ]

Der Motorstrom ist grundsätzlich proportional zum Motordrehmoment, sodass aus dem Sollmotordrehmoment Msoii_motor der Sollstromwert wie folgt berechnet werden kann:

M S,oll jnotor oii jnotor Kt + 4 mit

Motorkonstante [Nm/A] Motorleerlaufstrom [A]

Dieser Wert wird als Sollstromwert l_Cmd von dem Servoregelungsmodul 31 dem Stromregelungsmodul 34 im Servobetriebsmodus zugeführt.

Im Servobetriebsmodus wird der Sollstromwert l_Cmd somit unter Einbeziehung von auf die Fahrzeugbaugruppe 11 wirkenden Lastkräften bestimmt derart, dass eine vom Nutzer aufzubringende Kraft über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe 11 gleich ist oder einer gewünschten Kurve folgt. Entsprechend ergibt sich zum Beispiel, wie in Fig. 4 dargestellt, über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe 11 (in Fig. 4 aufgezeichnet über den Verstellwinkel f) eine zumindest näherungsweise gleichförmige Nutzerkraft F, die beispielsweise auf 10 N eingestellt sein kann. Ein Nutzer, der am Türgriff 111 angreift, muss somit über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe 11 ein geregelte, gleichförmige Nutzerkraft von zum Beispiel 10 N aufbringen, um ein leichtgängiges, elektromotorisch unterstütztes Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 zu bewirken. In einem Halterbetrieb soll - im Vergleich zum Automatikbetrieb und zum Servobetrieb - die Fahrzeugbaugruppe 11 in einer gerade eingenommenen Position festgehalten werden. Hierzu wird der Stellantrieb 21 über die Steuereinrichtung 3 bestromt und somit aktiv angesteuert, um eine gegebenenfalls an der Fahrzeugbaugruppe 11 wirkende Kraft auszugleichen und die Fahrzeugbaugruppe 11 in der gerade eingenommenen Position zu halten.

Zur Verwirklichung des Haltebetriebs weist die Steuereinrichtung 3, wie in Fig. 5 dargestellt, ein Regelungsmodul 34' auf, das dem Stromregelungsmodul 34 gemäß Fig. 3 entsprechen oder auch durch ein zusätzliches Regelungsmodul (zum Beispiel in Form eines Softwaremoduls), ausgebildet sein kann.

Im Haltebetrieb wird der Verstellantrieb 21 über das Regelungsmodul 34', wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, bestromt, indem das Regelungsmodul 34' eine Stellgröße in Form eines Spannungsstellwerts U_Cmd bestimmt, mittels einer Pulsweitenmodulation 35 einstellt und dem Verstellantrieb 21 zuführt. Entsprechend der Stellgröße in Form des Spannungsstellwerts U_Cmd stellt sich der tatsächliche Strom I des Verstellantriebs 21 ein und wird dem Regelungsmodul 34' zugeführt, das den tatsächlichen (Ist-)Strom des Verstellantriebs 21 anhand eines Sollwerts l_Cmd' regelt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt somit auch im Haltebetrieb eine Stromregelung.

Der Sollwert l_Cmd' kann hierbei, analog wie dies vorangehend beschrieben worden ist, anhand einer an der Fahrzeugbaugruppe 11 in der gerade eingenommenen Position wirkenden Last bestimmt werden, wobei hierzu über das Lastberechnungsmodul 30 ein statisches Scharniermoment Ms_chamier.stat bestimmt werden kann, wie dies vorangehend beschrieben worden ist. Das statische Scharniermoment Ms_chamier.stat entspricht dem im Haltebetrieb durch die Antriebsvorrichtung 2 an der Scharnierachse 110 bereitzustellenden Drehmoment Msoii_schamier, aus dem das durch den Verstellantrieb 21 bereitzustellende Drehmoment unter Einbeziehung eines Übersetzungsverhältnisses der Antriebsvorrichtung 2 und der Sollwert l_Cmd' im Haltebetrieb bestimmt werden kann.

Alternativ kann der Sollwert l_Cmd' im Haltebetrieb auch anhand einer Drehzahlregelung (auf eine Drehzahl Null) eingestellt werden, unter Verwendung von zum Beispiel einer Kaskadenregelung wie vorangehend für den Automatikbetrieb beschrieben. Im Haltebetrieb wird somit - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - der tatsächliche Motorstrom I auf den Sollwert l_Cmd' geregelt. Bei einer Laständerung an dem Verstellantrieb 21, aufgrund einer Laständerung an der Fahrzeugbaugruppe 11, wird der Motorstrom I nachgeregelt, sodass anhand des Motorstroms I nicht auf eine Last oder eine Laständerung an dem Verstellantrieb 21 geschlossen werden kann.

Vor diesem Hintergrund soll vorliegend die Stellgröße in Form des Spannungsstellwerts U_cmd durch das Steuermodul 36 überwacht und ausgewertet werden. Bei einer Laständerung erfolgt im Regelungsmodul 34' eine Anpassung der Stellgröße U_Cmd zur Nachregelung des Motorstroms I, sodass anhand der Stellgröße U_cmd auf eine Änderung der Last am Verstellantrieb 21 geschlossen werden kann.

Bezugnehmend auf Fig. 6, ist die Stellgröße U_cmd bei statisch unveränderlicher Last an der Fahrzeugbaugruppe 11 zunächst im Wesentlichen konstant. Ergibt sich an einem Abtastpunkt T,₊i (über der Zeit t) eine Änderung D in der Stellgröße U_cmd gegenüber einem vorangegangenen Abtastpunkt T,₊i und ist diese Änderung D im Betrag zum Beispiel größer als eine vorbestimmte Auslöseschwelle, so kann der Wert der Stellgröße U_cmd zum Abtastpunkt Ti festgehalten und als Referenzwert gesetzt werden.

Ausgehend von diesem Referenzwert wird sodann eine weitere Änderung der Stellgröße U_cmd überwacht. Übersteigt die Änderung der Stellgröße U_cmd im Betrag einen Schwellwert S1 , S2, wird darauf geschlossen, dass eine Last an der Fahrzeugbaugruppe 11 wirkt, und entsprechend wird auf einen Verstellwunsch eines Nutzers geschlossen und der Haltebetrieb beendet.

Das Steuermodul 36 ist hierbei auch dazu ausgebildet, eine Richtung einer Laständerung zu bestimmen. So verkleinert (Pfad A in Fig. 6) oder vergrößert (Pfad B in Fig. 6) sich die Stellgröße U_cmd abhängig von der wirkenden Last, nämlich abhängig davon, ob die Last in die gleiche Richtung wie die Motorkraft oder der Motorkraft entgegengesetzt wirkt. In Abhängigkeit von der Richtung der Änderung kann somit darauf geschlossen werden, ob eine Last in Richtung eines Öffnens oder eines Schließens an der Fahrzeugbaugruppe 11 besteht.

Wird auf einen Verstellwunsch erkannt, wird der Haltebetrieb beendet. Die Steuereinrichtung 3 kann in diesem Fall dazu konfiguriert sein, in den Automatikbetrieb, in den Servobetrieb oder auch in einen rein manuellen Verstellbetrieb zu schalten, sodass ein Verstellen der Fahrzeugbaugruppe 11 initiiert oder ermöglicht wird.

Weil die Erkennung eines Verstellwunsches anhand einer Stellgröße einer Regelung erfolgt, kann auf zusätzliche Sensoren, wie zum Beispiel einen Gyrosensor oder einen Beschleunigungssensor an der Fahrzeugbaugruppe 11, verzichtet werden. Die Erkennung eines Verstellwunsches ist somit mit großer Sensibilität und zügigem Ansprechverhalten möglich.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch in anderer Weise verwirklichen.

Eine Erkennung eines Verstellwunsches im Haltebetrieb ist anhand eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung einer Stromregelung beschrieben worden. Im Haltebetrieb kann alternativ aber auch eine Drehzahlregelung oder eine Regelung anhand der Position erfolgen.

Eine Antriebsvorrichtung der beschriebenen Art kann zum Verstellen einer Fahrzeugseitentür, die verschwenkbar um eine Scharnierachse an einer

Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, Verwendung finden. Ebenso kann eine

Antriebsvorrichtung unter Anwendung der gleichen Steuerungsprinzipien aber auch für eine Schiebetür, eine Heckklappe oder ein Schiebedach eingesetzt werden.

Mittels einer Antriebsvorrichtung kann in einem Automatikbetrieb eine drehzahlgeregelte Verstellung einer Fahrzeugbaugruppe erfolgen. In einem Servobetrieb erfolgt demgegenüber eine Kraftunterstützung derart, dass ein Nutzer ein Verstellen mit einer gleichbleibenden oder einer gewünschten Kurve folgenden Nutzerkraft über den Verstellweg der Fahrzeugbaugruppe bewirken kann und somit das Verstellen für einen Nutzer komfortabel und angenehm ist.

In einer Antriebsvorrichtung der beschriebenen Art kann sowohl eine Automatikbetrieb als auch im Servobetrieb verwirklicht sein. Denkbar ist aber auch, dass die Antriebsvorrichtung keinen Automatikbetrieb, aber einen Servobetrieb aufweist, in dem ein Sollstromwert bestimmt wird, um eine Stromregelung anhand des Sollstromwerts vorzunehmen. Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug

10 Fahrzeugkarosserie

11 Fahrzeugbaugruppe (Fahrzeugtür)

110 Scharnierachse

111 Griff

2 Antriebsvorrichtung

20 Verstellteil (Fangband)

200 Gelenkachse

21 Verstellantrieb

3 Steuereinrichtung

30 Lastberechnungsmodul

301-303 Sensoreinrichtung

31 Servoregelungsmodul 310 Ereigniserkennung

32 Drehzahlregelungsmodul 320 Drehzahleingabe

33 Schalteinrichtung

330, 331 Schaltpunkt

34 Regelungsmodul 34' Stromregelungsmodul

35 PWM-Einheit

36 Steuermodul aΐ Steigungswinkel der Scharnierachse a2 Fahrzeugsteigungswinkel ßl Neigungswinkel der Scharnierachse b2 Fahrzeugneigungswinkel

D Änderung

F Türöffnungswinkel

A, B Pfad lcmd Sollstromwert

I i cmd Sollwert h Drehzahl o Öffnungsrichtung

S1, S2 Schwellwert SP Türschwerpunkt Ti, Ti_+i Abtastpunkt

U_ßai Batteriespannung

XSP Abstand Schwenkachse-Türschwerpunkt

X Fahrzeuglängsachse

Y Fahrzeugquerachse

Z Fahrzeugvertikalachse

Claims

Patentansprüche

1. Antriebsvorrichtung (2) zum Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe (11), mit einem elektromotorischen Verstellantrieb (21) zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe (11) und einer Steuereinrichtung (3) zum Steuern des Verstellantriebs (21), wobei die Steuereinrichtung (3) ausgebildet ist, in einem Haltebetrieb den Verstellantrieb (21) zum Halten der Fahrzeugbaugruppe (11) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) ein Regelungsmodul (34) zum Regeln einer Kenngröße des Verstellantriebs (21) und ein Steuermodul (36) aufweist, wobei das Regelungsmodul (34) ausgebildet ist, eine Stellgröße (U_Cmd) zum Regeln der Kenngröße des Verstellantriebs (21) in dem Haltebetrieb anhand eines vorgegebenen Sollwerts (l_Cmd') zu bestimmen, und das Steuermodul (36) ausgebildet ist, eine Änderung der Stellgröße (U_Cmd) zum Erkennen eines Verstellwunsches zum Verstellen der Fahrzeugbaugruppe (11) auszuwerten.

2. Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße der Strom oder die Drehzahl des Verstellantriebs (21) ist.

3. Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (36) ausgebildet ist, auf einen Verstellwunsch zu erkennen, wenn eine Änderung der Stellgröße (U_Cmd) einen vorbestimmten Schwellwert (S1, S2) kreuzt.

4. Antriebsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (36) ausgebildet ist, ein Vorzeichen der Änderung der Stellgröße (U_Cmd) zum Erkennen einer Richtung eines Verstellwunsches auszuwerten.

5. Antriebsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (36) ausgebildet ist, eine Änderung der Stellgröße (U_Cmd) anhand der Differenz (D) eines Werts der Stellgröße (U_Cmd) zu einem Abtastpunkt (T,+i) und einem Referenzwert der Stellgröße (U_Cmd) an einem vorangegangenen Abtastpunkt (T,) zu bestimmen.

6. Antriebsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (36) ausgebildet ist, bei Erkennen eines Verstellwunsches den Haltebetrieb zu beenden.

7. Antriebsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) ausgebildet ist, den Verstellantrieb (21) in einem Servobetrieb zum Bereitstellen einer unterstützenden Kraft bei einer manuellen Verstellung der Fahrzeugbaugruppe (11) durch einen Nutzer anzusteuern, wobei die Steuereinrichtung (3) ein Servoregelungsmodul (31) zum Bestimmen eines Sollstromwerts (l_Cmd) in Abhängigkeit von einer an der Fahrzeugbaugruppe (11) wirkenden Last und ein Stromregelungsmodul (34) zum Regeln eines Stroms des Verstellantriebs (21) aufweist, wobei das Stromregelungsmodul (34) ausgebildet ist, den Strom des Verstellantriebs (21) in dem Servobetrieb anhand des Sollstromwerts (l_Cmd) zu regeln.

8. Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

Steuereinrichtung (3) ein Lastberechnungsmodul (30) aufweist, das ausgebildet ist, eine an der Fahrzeugbaugruppe (11) wirkende Last in Abhängigkeit von einem um eine Fahrzeuglängsachse (X) gemessenen Neigungswinkel (ß2) des Fahrzeugs (1), einem um die Fahrzeuglängsachse (X) gemessenen

Neigungswinkel (ß1) einer Scharnierachse (110) der Fahrzeugbaugruppe (11), einem um eine Fahrzeugquerachse (Y) gemessenen Steigungswinkel (a2) des Fahrzeugs (1), einem um die Fahrzeugquerachse (Y) gemessenen

Steigungswinkel (a1) der Scharnierachse (110) der Fahrzeugbaugruppe (11) und/oder einem Öffnungswinkel (f) der Fahrzeugbaugruppe (11) zu bestimmen.

9. Antriebsvorrichtung (2) nach 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Servoregelungsmodul (31) ausgebildet ist, anhand der an der Fahrzeugbaugruppe (11) wirkenden Last und eines von einem Nutzer aufzubringenden Zielkraftwerts ein durch den Verstellantrieb (21) bereitzustellendes Solldrehmoment zu bestimmen.

10. Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Fahrzeugbaugruppe (11) wirkenden Last bestimmt wird anhand eines um eine Scharnierachse (110) der Fahrzeugbaugruppe (11) wirkenden, statischen Scharniermoments und eines um die Scharnierachse (110) der Fahrzeugbaugruppe (11) wirkenden, dynamischen Scharniermoments.

11. Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Solldrehmoment durch eine Drehmomentbilanz des statischen Scharniermoments, des dynamischen Scharniermoments und eines sich aus dem Zielkraftwert ergebenden Nutzermoments bestimmt wird zu

wobei Msoii_schamier das Solldrehmoment, Mschamier _stat das statische Scharniermoment, Mschamier _dyn das dynamische Scharniermoment und M_USer das Nutzermoment angibt.

12. Antriebsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Servoregelungsmodul (31) ausgebildet ist, anhand des durch den Verstellantrieb (21) bereitzustellenden Solldrehmoments den Sollstromwert (l_Cmd) zu bestimmen.

13. Antriebsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelungsmodul (34) ausgebildet ist, den Strom des Verstellantriebs (21) unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation einzustellen.