Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft einen Fensterheber, eine Steuerungsvorrichtung eines Fensterhebers
und ein Verfahren zur Steuerung eines Fensterhebers.
[0002] Aus der DE 197 45 597 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung und Regelung der Verstellbewegung
eines translatorisch verstellbaren Bauteils, insbesondere eines Fensterhebers in Kraftfahrzeugen
bekannt. Bei diesem Verfahren zur Steuerung und Regelung der Verstellbewegung des
translatorisch verstellbaren Bauteils, mit einer Stelleinrichtung, einer Antriebseinrichtung
und einer Steuer- und Regelelektronik wird ein wirksamer Einklemmschutz unter Berücksichtigung
einer auch in Schwergängigkeitsbereichen ausreichend großen Verstellkraft und der
auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden, durch äußere Einflüsse bedingten Kräften
gewährleistet. Dazu übt die Antriebseinrichtung eine Verstellkraft aus, die gleich
der Summe der zum Verstellen des Bauteils notwendigen Kraft und einer Überschusskraft
ist, wobei die Summe kleiner oder gleich einer zulässigen Einklemmkraft ist. Die Verstellkraft
oder die Überschusskraft wird zusätzlich in Abhängigkeit von auf die Fahrzeugkarosserie
oder Teilen davon einwirkenden Kräften geregelt.
[0003] Die Lösung gewährleistet einen über den gesamten Verstellbereich wirkenden Einklemmschutz,
der auch sehr hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt. Darüber hinaus wird sichergestellt,
dass die Verstellkraft auch in den Schwergängigkeitsbereichen ausreichend groß ist
und dass eine Stelleinrichtung ein translatorisch verstellbares Bauteil unter Berücksichtigung
der auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden äußeren Einflüsse nach Maßgabe der Bedienungsperson
materialschonend verstellt. Als äußere Einflüsse werden hier die auf die Fahrzeugkarosserie
einwirkenden Kräfte oder Beschleunigungskräfte verstanden, die nicht unmittelbar durch
die Stelleinrichtung oder durch eine Antriebseinrichtung verursacht werden, sondern
beispielsweise wegen des schlechten Zustands der Fahrstrecke (Durchfahren eines Schlaglochs)
oder beim Schließen einer Fahrzeugtür auftreten.
[0004] Die Regelung der Verstellkraft oder der Überschusskraft erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit
von der Bewegungsrichtung des translatorisch verstellbaren Bauteils und von der überwiegenden
Wirkungsrichtung auftretender Beschleunigungskräfte derart, dass die Verstellkraft
stets kleiner oder gleich der zulässigen Einklemmkraft ist. Wirkt beispielsweise auf
die Fahrzeugkarosserie eine Beschleunigungskraft, die die Schließbewegung eines translatorisch
verstellbaren Bauteils unterstützt, so wird vorzugsweise der Schwellenwert herabgesetzt.
Im Falle des Auftretens einer der Schließbewegung entgegen gerichteten Beschleunigungskraft
wird der Schwellenwert heraufgesetzt. Auf diese Weise ist die Verstellkraft immer
ausreichend groß, so dass die Schließbewegung sicher fortgesetzt und ein Einklemmschutz
gewährleistet wird.
[0005] Weiterhin ist vorgesehen, dass beim Auftreten von innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne
wechselnden auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungskräften eine Regelung
der Verstellkraft oder der Überschusskraft unterbrochen wird und ein Schwellenwert
derart vorgegeben wird, dass die Verstellkraft stets kleiner oder gleich der zulässigen
Einklemmkraft ist. Die Zeitspanne beträgt dabei beispielsweise 100 ms. Diese Ausführungsform
berücksichtigt, dass bei ständig wechselnden, auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden
Beschleunigungskräften der Schwellenwert nicht innerhalb einer kurzen Zeitspanne ständig
geändert wird, was zu einer Beeinträchtigung der Bewegung des translatorisch verstellbaren
Bauteils führen könnte. Durch die Vorgabe eines festen Schwellenwertes, der stets
kleiner oder gleich der zulässigen Einklemmkraft ist, wird sowohl eine sichere Bewegung
des translatorisch verstellbaren Bauteils als auch ein Einklemmschutz gewährleistet.
[0006] Die auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungskräfte werden vorzugsweise
durch einen Sensor erfasst, zum Beispiel durch einen digitale Signale liefernden Sensor.
Digitale Signale lassen sich in einer Steuer- und Regelelektronik einfach weiterverarbeiten.
Zur Einstellung der Regelung können dabei einzelne oder mehrere, zeitlich hintereinander
liegende Signale des Sensors von der Steuer- und Regelelektronik ausgewertet werden.
Die wiederholte Bewertung der Signale des Sensors ermöglicht es, ein gleichzeitiges
Auftreten der durch äußere Einflüsse verursachten Beschleunigungskräfte und der durch
einen Einklemmfall bedingten Kräfte sicher zu identifizieren.
[0007] Aus der DE 195 17 958 ist eine Motorantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt.
Bei der Motorantriebsvorrichtung für einen elektrischen Fensterheber wird die Drehung
des Motors sofort angehalten, wenn sich der Bewegung des Fensters bei gedrehtem Motor
ein Hindernis entgegenstellt. Die Motorantriebsvorrichtung dient zum Öffnen und zum
Schließen des beweglichen Teils (Fensters) und kann selektiv betrieben und angehalten
werden.
[0008] Eine elektrische Strommesseinrichtung misst die Stärke des durch den Motor in einer
Startkompensationszeit fließenden Stroms, eine Stromstärkenänderungs-Detektoreinrichtung
stellt aus dem ermittelten Strom bei jeder konstanten Zeitspanne ein Stromstärkeninkrement
fest, und eine Motorsteuereinrichtung liefert ein erstes oder ein zweites Steuersignal
an die Motorantriebseinrichtung, wobei mit dem ersten Signal abhängig von der Polarität
des Stromstärkeninkrements der Motorbetrieb fortgesetzt und mit dem zweiten Signal
der Motor sofort angehalten wird.
[0009] Zwei Wählschalter kennzeichnen die Drehrichtung des Motors, ein Paar Tastenschalter
für die jeweiligen Motorrichtungen und zwei Selbsthalteschaltungen für die beiden
Drehrichtungen des Motors ermöglichen ein Drehen des Motors bei Betätigung eines der
Tastenschalter.
[0010] Aus der DE 196 49 698 A1 ist eine Steuervorrichtung für eine angetriebene Absperrung
bekannt, die unabhängig von deren Konfiguration ist und auf verschiedene Weise fernbedient
und unmittelbar betätigt werden kann. Sicherheitsmaßnahmen verwenden eine Anpassungsstrategie,
um eine hochempfindliche Hinderniserfassung zu ermöglichen, indem die Krafterfordernisse
des Systems erlernt und mit einem Sicherheitsspielraum ausgestattet werden. Das Steuerungssystem
gestattet eine völlig manuelle Handhabung der Absperrung.
[0011] Es werden Informationen über die Betätigungskraft gespeichert, die an jedem Punkt
der Bewegungsbahn der Heckklappe entlang ihrer vorbestimmten Bewegungsbahn nötig ist,
um die Heckklappe zu schließen. Werte werden in vier multidimensionalen Anordnungen
gespeichert. Die Dimensionen der Anordnung sind Bewegungsrichtung und Position. Die
Bewegungsrichtung ist Öffnen oder Schließen. Die Position ist irgendeine Anzahl von
Teilungen der vorgeschriebenen Bahn. Ermittelt werden die Betätigungskraft (fmem),
die Zeitableitung der Betätigungskraft (dfmem), die Schwankung der Betätigungskraftmessungen
(vfmem) und die Schwankung der Messungen der Ableitung der Betätigungskraft nach der
Zeit (vdfmem). Weitere gespeicherte Werte umfassen die Anzahl der Heckklappenöffnungs-
und -schließvorgänge, ohne die Erfassung eines Hindernisses, die Anzahl der erfassten
Hindernisse, und die durchschnittliche Betätigungskraft über die letzten n Minuten.
[0012] Die Betätigung der Heckklappe erfolgt zum Zeitpunkt t, zu dem sich die Heckklappe
im Teilbereich p ihres Weges entlang der vorbestimmten Bahn befindet, und die Bewegungsrichtung
der Heckklappe ist d. Die Speicherwerte werden zur Ermittlung eines Hindernisses wie
folgt benutzt:
[0013] Die gemessene Kraft der ersten Betätigungseinrichtung wird mit der Kraftanordnung
für die vorliegende Heckklappenstellung und -richtung verglichen, mit einer systemabhängigen
Kombination der folgenden Bedingungen:
- Die gegenwärtige Kraft (f(d,t)) ist größer als die im Speicher gespeicherte Kraft
für diese Heckklappenposition (fmem[d,p]), und zwar um eine Abweichung (fmargin(d)).
- Die gegenwärtige Ableitung der Kraft nach der Zeit (df/dt(d,t)) ist größer als die
Zeitableitung der Kraft, die für diese Heckklappenposition im Speicher gespeichert
ist (dfmem(d,p)), und zwar um eine Abweichung (dfmargin(d)).
- Die gegenwärtige Kraft (f(d,t)) ist größer als eine vorbestimmte absolute Maximalkraft
(fmax(d)). Diese Maximalkraft ist ein Maximum, das in keinem Fall überschritten werden
darf.
[0014] Dabei ist die Abweichung einstellbar. Zudem kann man die Abweichungen (sowohl fmargin
als auch dfmargin) als Funktion von vfmem[d,p] und vdfmem[d,p] ausgestalten. Dies
bedeutet, dass die Abweichung selbst eine Funktion der Position ist und bei jeder
Position mit der Zeit variiert, wenn die Kraft variiert. Demzufolge wird bei einer
Zunahme der zeitlichen oder örtlichen Änderung der Kraft die Abweichung ebenfalls
erhöht.
[0015] Wenn die Kraft bei der Position d,p die gleiche bei jedem Zyklus ist, wird die Abweichung
kleiner und das System empfindlicher. Wenn die Kraft bei der Position d, p bei jedem
Durchlauf signifikant anders ist, wird die Abweichung daher dazu tendieren, groß zu
bleiben. Die Abweichung ist begrenzt, so dass sie nicht über einen bestimmten Punkt
hinaus anwachsen kann, und das Streben nach ihrer Vergrößerung über diesen Punkt hinaus
zeigt einen Systemfehler an.
[0016] Eine weitere Ausdehnung liegt darin, die gespeicherten Kräfte (entweder eine oder
beide von fmem(p) und dfmem(p)) als Funktion irgendeines äußeren Sensors (beispielsweise
eines Temperatursensors) abzuwandeln, um bekannte und vorhersehbare Umwelteinflüsse
berücksichtigen.
[0017] Wenn die Anordnungen valide Daten enthalten, und die Steuereinrichtung kein Hindernis
während der Heckklappenbewegung feststellt, werden die Werte gemäß den folgenden Formeln
verändert:




wobei k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 und k8 empirisch bestimmt werden in Abhängigkeit
von der Dynamik des Systems. Demgemäß führt eine zunehmende zeitliche Änderung zum
bisherigen dfmem[d,p] zu einer Erhöhung des neuen, aktuellen dfmem[d,p]. k1, k2, k3,
k4, k5, k6, k7 und k8 beeinflussen die Geschwindigkeit, mit welcher das System lernt
und daher, wie das System auf eine sich ändernde Umgebung anspricht. Typischerweise
sind diese Werte so gewählt, dass k1, k3, k5 und k7 sehr viel kleiner sind als k2,
k4, k6 und k8.
[0018] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerungsvorrichtung einer Verstelleinrichtung
eines Kraftfahrzeugs weiter zu entwickeln. Diese Aufgabe wird durch die Steuerungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und den Fensterheber mit den Merkmalen des Anspruchs
24, sowie durch das Rechner-Programm-Produkt mit den Merkmalen des Anspruchs 26 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Weiterbildung der Erfindung werden zudem die Merkmale der Unteransprüche besonders
vorteilhaft untereinander als auch mit Merkmalen des angegebenen Standes der Technik
kombiniert.
[0019] Demgemäß ist eine Steuerungsvorrichtung einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs
vorgesehen. Die Verstelleinrichtung ist vorzugsweise ein Kraftfahrzeugfensterheber.
Die Steuerungsvorrichtung kann dabei auf einem Halbleiterchip, als so genannte "Smart-Power-Lösung",
also als integrierte, intelligente Leistungselektronik ausgebildet sein, oder aus
mehreren elektronischen und/oder elektrooptischen Bauelementen bestehen. Die Steuerungsvorrichtung
weist dabei zumindest eine Recheneinheit zur Steuerung eines Antriebes der Verstelleinrichtung
auf, die beispielsweise aus reiner Hardware in Form einer festverdrahteten Programmstruktur
besteht und/oder frei programmierbar ist. Diese Recheneinheit ist beispielsweise ein
Mikrocontroller.
[0020] Die Recheneinheit ist eingerichtet eine Verstellbewegung des Antriebs zu stoppen
oder ein Verfahren zum Stoppen der Verstellbewegung des Antriebs zu starten, wenn
ein zum Drehmoment des Antriebes korrelierendes Signal eine aktuelle Ansprechschwelle
überschreitet. Diese Funktion kann auch als eine Einklemmschutzfunktion einer Verstelleinrichtung
bezeichnet werden. Das zum Drehmoment des Antriebs korrelierende Signal ist beispielsweise
der Antriebsstrom und/oder dessen zeitliche Änderung, die Drehzahl des Antriebs und/oder
dessen zeitliche Änderung und/oder eine am Antrieb wirkende Kraft und/oder deren Änderung.
Abgesehen von diesen aufgezählten Beispielen können alternativ oder kombiniert noch
andere von dem Drehmoment korrelierende Signale ausgewertet werden. Unter der Korrelation
wird dabei jegliche Form der Abhängigkeit von der Drehzahl verstanden. Die Art der
Korrelation ist dabei abhängig von der auszuwertenden Größe. Wird beispielsweise die
Drehzahl ausgewertet, so ist die Korrelation eine Drehzahl-Drehmoment Kennlinie des
Antriebs, insbesondere eines Elektromotors. Die Ansprechschwelle ist dabei genau dann
aktuell, wenn diese zur Einklemmschutzfunktion mit dem gemessenen Signal für dieselbe
Verstellposition verglichen wird. Weiterhin wird für eine nachfolgende Verstellung
eine adaptierte Ansprechschwelle bestimmt, indem die aktuelle Ansprechschwelle zusammen
mit dem aktuellen Signal und gegebenenfalls weiteren Einflussfaktoren ausgewertet
werden.
[0021] Daher ist die Ansprechschwelle kein fester Schwellwert, sondern ein veränderlicher
Wert, der durch die Recheneinheit veränderbar ist. Mit dieser aktuellen Ansprechschwelle
wird das zum Drehmoment korrelierende Signal verglichen und im Falle des Überschreitens
der aktuellen Ansprechschwelle der Antrieb in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis
gesteuert. Diese aktuelle Ansprechschwelle wird vorzugsweise während der Verstellung
angepasst, indem in Abhängigkeit von der zeitlichen und/oder örtlichen Änderung des
Signals die aktuelle Ansprechschwelle derart geändert wird, dass mit zunehmender zeitlicher
oder örtlicher Änderung des Signals die aktuelle Ansprechschwelle verringert wird.
Für eine Verringerung der aktuellen Ansprechschwelle wird diese näher an das zu vergleichende
Signal herangeführt, so dass der Abstand zwischen Signal und aktueller Ansprechschwelle
verkleinert wird. Wird beispielsweise der Antriebsstrom oder eine Kraft als Signal
ausgewertet, wird zur Verringerung der aktuellen Ansprechschwelle der Wert derselben
erhöht. Wird beispielsweise hingegen der Kehrwert der Drehzahl als Signal ausgewertet
wird zur Verringerung der aktuellen Ansprechschwelle der Wert derselben abgesenkt.
[0022] Geändert wird dabei vorzugsweise der aktuelle Betrag des Wertes der aktuellen Ansprechschwelle.
Unter der zeitlichen oder örtlichen Änderung des Signals wird dabei sowohl die ersten
als auch jede weitere Ableitung des Signals nach Ort und/oder der Zeit verstanden.
Auch umfasst die zeitliche und/oder örtliche Änderung des Signals auch Differenzen
der aufeinander folgenden Werte des Signals, wenn dieses aufgrund der Messauflösung
zeitdiskontinuierlich beziehungsweise ortsdiskontinuierlich ist.
[0023] Die Einrichtung der Recheneinheit kann beispielsweise durch ein Programm erfolgen,
dass in die Recheneinheit eingespielt wird und mit dem die Recheneinheit entsprechend
konfiguriert ist. Alternativ oder kombiniert kann dieses Programm in der Recheneinheit
auch festverdrahtet (ROM) integriert sein. Dieses Programm führt dabei einen Ablauf
aus, der die Auswertung des korrelierenden Signals ermöglicht. Dieses Programm kann
in einem digitalen Speichermedium, beispielsweise einer Diskette oder einem nichtflüchtigen
Speicher (EEPROM) gespeichert werden.
[0024] Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Recheneinheit
eingerichtet ist zur Änderung der aktuellen Ansprechschwelle nur unter der Bedingung,
dass die zeitliche oder örtliche Änderung des Signals einen Mindeständerungswert überschreitet.
Unterhalb dieses Mindeständerungswertes findet demzufolge keine Änderung der aktuellen
Ansprechschwelle in Abhängigkeit von der zeitlichen oder örtlichen Änderung des Signals
statt. Jedoch ist hierbei eine Änderung der Ansprechschwelle, die durch andere Abhängigkeiten
bedingt ist, nicht ausgeschlossen.
[0025] Beispielsweise kann die Ansprechschwelle in Abhängigkeit von anderen Werten adaptiert
werden. Zur Adaption ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass Werte des Signals aus zumindest einer vorhergehenden Verstellung zur Adaption
der Ansprechschwelle ausgewertet und gespeichert werden. Vorzugsweise wird der jeweils
aktuelle Wert des Signals mit einem Faktor gewichtet und mit Werten vorhergehender
Verstellungen gemittelt, die alle jeweils demselben Verstellort zugeordnet sind. Eine
andere Art der Mittelung kann erfolgen, indem vorhergehende Werte des Signals derselben
Verstellung gemittelt und der Bestimmung der aktuellen Ansprechschwelle, insbesondere
unter Verwendung eines Offsets zu Grunde gelegt werden.
[0026] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Recheneinheit
eingerichtet die Ansprechschwelle zusätzlich in Abhängigkeit von dem Verlauf des mittleren
Betrages des Signals zu ändern. Hierdurch wird die Ansprechschwelle in Abhängigkeit
von dem Betrag geändert. Dies kann, wie zuvor angemerkt, auch durch eine Mittelwertbildung
des Signals mit gleichen oder unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren für die einzelnen
Werte des Signals erfolgen. Die adaptierte Ansprechschwelle wird hierdurch langsamen
Betragsänderungen des Signals über den Verstellweg angepasst und für diese langsamen
Betragsänderungen vorteilhafterweise in einem im wesentlichen konstanten Abstand zu
dem Mittelwert des Signals eingestellt. Langsame Betragsänderungen können beispielsweise
durch temperaturänderungsbedingte Änderungen der mechanischen Schwergängigkeit im
Vergleich zu vorhergehenden Verstellungen verursacht sein, so dass eine Anpassung
der adaptierten Ansprechschwelle für eine jeweilige, der Schwergängigkeit zugeordnete
Verstellposition vorteilhaft ist.
[0027] Die Mittelung kann beispielsweise über die letzten 4 bis 8 Werte derselben Verstellung
oder über 2 bis 6 Werte vorhergehender Verstellungen, die sich jeweils auf dieselben
Verstellorte beziehen, erfolgen. Demzufolge verursachen kurzfristige, nicht signifikante
Änderungen keine signifikante Auswirkung auf diesen Mittelwert. Wenn das korrelierende
Signal eine Drehzahl des Antriebes ist, ist demnach vorteilhafterweise vorgesehen,
dass die Recheneinheit zur Änderung der Ansprechschwelle zusätzlich in Abhängigkeit
von einer absoluten Drehzahl der Verstelleinrichtung eingerichtet ist.
[0028] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Recheneinheit
eingerichtet zur Änderung der aktuellen oder der adaptierten Ansprechschwelle zusätzlich
in Abhängigkeit von einer Steifigkeit der Verstelleinrichtung. Die Steifigkeit der
Verstelleinrichtung kann dabei vorteilhafterweise durch die Recheneinheit ermittelt
worden sein oder diese wird vor Inbetriebnahme als Parametersatz in die Recheneinheit
geladen. Die Steifigkeit kann dabei aus unterschiedlichen Einzelsteifigkeiten des
Verstellsystems zusammengesetzt sein.
[0029] Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Recheneinheit eingerichtet
ist die Änderung der aktuellen Ansprechschwelle zur zeitlichen oder örtlichen Änderung
des Signals mathematisch zu korrellieren. In diesem Fall dient die Änderung des Signals
nicht lediglich als Trigger zur Änderung der aktuellen Ansprechschwelle, sondern der
Wert der Änderung der aktuellen Ansprechschwelle ist zudem auf den Wert der Änderung
des Signals bezogen.
[0030] In einer ersten Ausgestaltungsvariante dieser Weiterbildung der Erfindung ist die
Korrelation die Änderung der aktuellen Ansprechschwelle in Abhängigkeit von einem
Kennfeld. Dieses Kennfeld ist vorzugsweise in der Recheneinheit gespeichert und insbesondere
durch die Recheneinheit adaptierbar. In dem Kennfeld sind die Änderungswerte der aktuellen
Ansprechschwelle der zeitlichen oder örtlichen Änderung des Signals zugeordnet. Zudem
kann das Kennfeld weitere Abhängigkeiten von weiteren Messwerten oder Steuersignalen
berücksichtigen und hierfür mehrere Sätze von Kennfeldwerten vorsehen.
[0031] In einer zweiten Ausgestaltungsvariante dieser Weiterbildung der Erfindung ist die
Korrelation die Änderung der aktuellen Ansprechschwelle in Abhängigkeit von einer
mathematischen Funktion. Die mathematische Funktion gibt hierbei als Ausgangsgröße
den benötigten Änderungswert der aktuellen Ansprechschwelle aus. Die zeitlichen oder
örtlichen Änderung des Signals dient als Eingangsgröße der Funktion. Daneben können
noch weitere Eingangsgrößen durch die Funktion mit ausgewertet werden. Auch sind mögliche
Parameter der Funktion insbesondere durch die Recheneinheit oder durch eine andere
Elektronik veränderbar.
[0032] Vorzugsweise ist die mathematische Funktion eine stetige Funktion. Eine besonders
einfache Ausführung dieser Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass zu der Absenkung
der aktuellen Ansprechschwelle der Änderungswert der aktuellen Ansprechschwelle proportional
zu der zeitlichen oder örtlichen Änderung des Signals ist. Diese Ausgestaltungsvariante
kann besonders vorteilhaft mit dem Mindeständerungswert kombiniert werden. Alternativ
kann auch die mathematische Funktion eine Stufenfunktion sein, die eine vereinfachte
Berechnung der aktuellen Ansprechschwelle ermöglicht.
[0033] Neben der Steuerungsvorrichtung betrifft die Erfindung auch einen Fensterheber mit
einem Antrieb und einer Verstellmechanik zur Verstellung der Position der Fensterscheibe.
Zudem weist dieser Fensterheber die zuvor beschriebene Steuerungsvorrichtung zur Steuerung
des Antriebs auf.
[0034] Weiterhin betrifft die Erfindung ein digitales Speichermedium, insbesondere eine
Diskette, mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einer programmierbaren
Recheneinheit zusammenwirken können, dass ein Verfahren ausgeführt wird, indem eine
Verstellbewegung eines Antriebs der Verstelleinrichtung gestoppt oder ein Verfahren
zum Stoppen der Verstellbewegung des Antriebs gestartet wird, wenn ein zum Drehmoment
des Antriebes korrelierendes Signal eine aktuelle Ansprechschwelle überschreitet.
In einem weiteren Verfahrenbestandteil wird die aktuelle Ansprechschwelle in Abhängigkeit
von der zeitlichen oder örtlichen Änderung des Signals geändert, indem mit zunehmender
positiver zeitlicher oder örtlicher Änderung des Signals die aktuelle Ansprechschwelle
abgesenkt wird.
[0035] Zudem betrifft die Erfindung ein Rechner-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren
Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens indem eine Verstellbewegung
eines Antriebs der Verstelleinrichtung gestoppt oder ein Verfahren zum Stoppen der
Verstellbewegung des Antriebs gestartet wird, wenn ein zum Drehmoment des Antriebes
korrelierendes Signal eine aktuelle Ansprechschwelle überschreitet und indem die aktuelle
Ansprechschwelle in Abhängigkeit von der zeitlichen oder örtlichen Änderung des Signals
geändert wird, sofern das Programmprodukt auf einer Recheneinheit abläuft.
[0036] Außerdem betrifft die Erfindung ein Rechen-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung
eines Verfahrens, indem eine Verstellbewegung eines Antriebs der Verstelleinrichtung
gestoppt oder ein Verfahren zum Stoppen der Verstellbewegung des Antriebs gestartet
wird, wenn ein zum Drehmoment des Antriebes korrelierendes Signal eine aktuelle Ansprechschwelle
überschreitet und indem die aktuelle Ansprechschwelle in Abhängigkeit von der zeitlichen
oder örtlichen Änderung des Signals geändert wird, sofern das Programmprodukt auf
einer Recheneinheit abläuft.
[0037] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf
zeichnerische Darstellungen näher erläutert.
[0038] Dabei zeigen
- FIG 1
- eine schematische Darstellung des Verlaufs eines zu einem Antriebsmoment eines Fensterhebermotors
korrelierenden Signals,
- FIG 2
- eine schematische Darstellung des Verlaufs einer Drehzahl eines Fensterhebermotors
und deren Änderung als zum Antriebsmoment des Fensterhebermotors korrelierendes Signal,
- FIG 3
- eine schematische Darstellung der Änderungswerte der Ansprechschwelle in Abhängigkeit
von der zeitlichen Änderung des zum Antriebsmoment des Fensterhebermotors korrelierenden
Signals, und
- FIG 4
- eine schematische Darstellung des örtlichen Verlaufs einer zu dem Antriebsmoment eines
Fensterheberantriebs korrelierenden Signals.
[0039] Zwischen einer Scheibenoberkante und einer Dichtung einer Fensterscheibe einer Kraftfahrzeugtür
besteht während eines Schließvorgangs der Scheibe die Gefahr, dass das Körperteil
einer Person in einem Spalt zwischen der Scheibenoberkante und der Dichtung eingeklemmt
und verletzt wird. Um Personen vor schweren Verletzungen zu schützen wird der Elektromotor
eines die Fensterscheibe bewegenden Fensterhebers von einer Steuerungsvorrichtung
gesteuert, die hierzu den Einklemmfall detektiert.
[0040] Die Steuerungsvorrichtung ist durch ein Programm eingerichtet die Schließbewegung
des Elektromotors zu stoppen oder einen Ablauf zum Stoppen der Schließbewegung des
Elektromotors zu starten, wenn der Einklemmfall detektiert wird. Der Einklemmfall
wird detektiert, indem von der Steuerungsvorrichtung erkannt wird, wenn ein zum Drehmoment
des Elektromotors korrelierendes Signal F, F(x), F(t) eine aktuelle Ansprechschwelle
s, s(x), s
1, s
2 überschreitet. Zwei derartige Fälle sind exemplarisch in der Figur 1 dargestellt.
[0041] Das zum Drehmoment korrelierende Signal ist in Figur 1 eine zeitabhängige gemessene
Kraft F(t). Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses konkrete Ausführungsbeispiel
beschränkt. Alternativ zu dieser Kraft F(t) können alle zu dem Drehmoment des Elektromotors
korrelierenden Signale, beispielsweise der Antriebsstrom des Elektromotors oder die
Drehzahl des Elektromotors ausgewertet werden. Ebenso kann alternativ zu der Zeitabhängigkeit
der Verlauf dieses Signals auch ein verstellwegabhängiges Signal (n(x), siehe Figur
2 oder Figur 4), das zu dem Drehmoment des Elektromotors korreliert, ausgewertet werden.
[0042] In der Figur 1 sind mehrere zeitliche Verläufe der Kraft F(t) dargestellt. Der erste
Verlauf der Kraft F
1(t) überschreite zum Zeitpunkt t
1 die aktuelle Ansprechschwelle s
1. Zu diesem Zeitpunkt t
1 wird von der Steuerungsvorrichtung der Einklemmfall erkannt und der Elektromotor
gestoppt und nachfolgend reversiert und demzufolge für eine Verstellung in die Richtung
bestromt, die der vor dem Einklemmfall entgegengesetzt ist. Die zum Detektionszeitpunkt
t
1 im Fensterheber vorhandene kinetische Energie wird aufgrund der Trägheit des Fensterhebersystems,
die Kraft F
1(t) noch über die aktuelle Ansprechschwelle s
1 hinaus ansteigen. Dies hat zur Folge, dass eine maximale Einklemmkraft F
1 max erreicht wird.
[0043] Der Wert der maximalen Einklemmkraft F
1 max hängt neben der Abhängigkeit von der zum Einklemmzeitpunkt t
1 vorhandenen kinetischen Energie zudem von der Summe der Steifigkeit des Fensterhebersystems
und der Steifigkeit des eingeklemmten Körperteils ab. Das Einklemmen des Körperteils
bewirkt eine signifikante Änderung ΔF
1/Δt der Kraft F
1(t) ausgehend von der Kraft F
v, die vor dem Einklemmfall ermittelt wurde. Diese Kraft F
v ist typischerweise ein zuvor zeitlich gemittelter Wert.
[0044] Ist die Ansprechschwelle s
1 konstant, und unabhängig von der Änderung ΔF
2/Δt der Kraft F'
2(t), so führt dies, wie in Figur 1 dargestellt ist, im Falle einer gegenüber der ersten
signifikanten Änderung ΔF
1/Δt der Kraft F
1(t) erhöhte zweite Änderung ΔF
2/Δt der Kraft F'
2(t) zu einer erhöhten maximalen Einklemmkraft F'
2 max. Diese erhöhte maximale Einklemmkraft F'
2 max ist dadurch bedingt, dass beim Erreichen der konstanten Ansprechschwelle s
1 zum Zeitpunkt t'
2 die auf das wesentlich steifere Körperteil auftreffende kinetische Energie über einen
kleineren Verstellzeitraum beziehungsweise über einen kleineren Verstellweg abgebaut
werden muss.
[0045] Um derartige Kraftspitzen F'
2 max zu vermeiden wird in Abhängigkeit von der erhöhten Änderung ΔF
2/Δt der Kraft F
2(t) die aktuelle Ansprechschwelle s
2 auf einen niedrigeren Wert abgesenkt. Dies bewirkt, dass bereits zu einem früheren
Zeitpunkt t
2 der Einklemmfall durch die Steuerungsvorrichtung erkannt wird. Folglich ist die auftretende
Kraftspitze F
2 max, die auf das eingeklemmte Körperteil wirkt, deutlich reduziert.
[0046] In Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines verstellwegabhängigen Verlaufs
der Drehzahl n des Elektromotors eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Mit konstanter Drehzahl n
0 erreicht die Verstellung den Ort x
0. An diesem Ort x
0 ändert sich die Drehzahl n. In Figur 2 sind drei verschiedene Änderungen n
1(x), n
2(x) und n
3(x) schematisch dargestellt. Im Falle einer nur langsamen Änderung der Drehzahl n
3(x) wird der Einklemmschutz (EKS) nicht aktiviert, verbleibt also inaktiv. In diesem
Fall kann es sich beispielsweise um eine verstellwegabhängige Schwergängigkeit des
Fensterhebers handeln, so dass der Fensterheber diese langsame Änderung der Drehzahl
n
3(x) als Einklemmfall fehldetektieren und damit fehlreversieren würde.
[0047] Die Änderung der Drehzahl n
3(x) ist für diesen Drehzahlverlauf unterhalb eines Mindeständerungswertes k, so dass
keine Anpassung der aktuellen Ansprechschwelle erfolgt. Die anderen beiden Änderungen
n
1(x) und n
2(x) liegen dagegen im aktiven Bereich des Einklemmschutzes und zudem oberhalb des
Mindeständerungswertes k. Der Einklemmschutzaktivierungsschwellwert EKS und der Mindeständerungswert
k können dabei unterschiedlich sein. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist der Mindeständerungswert
k kleiner als der Einklemmschutzaktivierungsschwellwert EKS, dies ist jedoch abhängig
von der jeweiligen Applikation und kann auch umgekehrt oder mit gleichen Werten ausgeführt
werden. Abhängig von der Höhe des Abfalls der Drehzahl n werden unterschiedliche Ansprechschwellen
s
1 oder s
2 eingestellt, die von dem Mittelwert der Drehzahl n
0 vor dem Einklemmfall unterschiedlich distanziert Δ
1, Δ
2, sind.
[0048] Die Änderung Δs der aktuellen Ansprechschwelle erfolgt in Abhängigkeit von der zum
Detektionszeitpunkt oder Detektionsverstellort maßgeblichen zeitlichen oder örtlichen
Änderung dF/dt oder dF/dx der Verstellkraft F(t) oder F(x). Diese Abhängigkeit ist
in mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung in Figur 3 exemplarisch dargestellt.
Die Änderung Δs der aktuellen Ansprechschwelle erfolgt in Figur 3 in Abhängigkeit
von der zeitlichen Änderung dF/dt der Kraft F(t). In einem ersten Beispiel ist die
Änderung Δs
1 der aktuellen Ansprechschwelle mittels einer quadratischen Funktion aus der zeitlichen
Änderung dF/dt der Kraft F(t) gebildet.
[0049] Wird entgegen diesem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 3 ein Mindeständerungswert
k der Kraft F(t) genutzt, führen zeitliche Änderung dF/dt der Kraft F(t) unterhalb
dieses Mindeständerungswertes k nicht zu eine Änderung der aktuellen Ansprechschwelle.
Durch diese konkrete Ausgestaltung führt unerwünschtes Rauschen, das beispielsweise
durch Messfehler bedingt sein kann, nicht zu einer Veränderung der aktuellen Ansprechschwelle.
Eine besonders einfache Ausführung der Erfindung sieht eine zur zeitlichen Änderung
dF/dt der Kraft F(t) proportionale Änderung Δs
3 der aktuellen Ansprechschwelle ab dem Mindeständerungswert k vor.
[0050] Alternativ zu der Nutzung einer Funktion mit der Eingangsgröße der zeitlichen Änderung
dF/dt der Kraft F(t) und der Ausgangsgröße der Änderung Δs
1, Δs
3 der Ansprechschwelle, ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Figur 3 eine
Kennfeldabhängigkeit schematisch dargestellt. Änderungsbereichen der zeitlichen Änderung
dF/dt der Kraft F(t) sind demzufolge Werte der Änderung Δs
2 der aktuellen Ansprechschwelle zugeordnet.
[0051] In Figur 4 ist ein örtlicher Verlauf der Kraft F(x) dargestellt. Dem Verlauf der
Kraft F(x) wird die für die nachfolgende Verstellung jeweils adaptierte Ansprechschwelle
s(x) nachgeführt, so dass der Abstand sich nur um einen geringen Betrag für die bereits
passierten Verstellpositionen während der Verstellbewegung ändert. Am Ort x0 wird
eine signifikante Änderung dF/dx der Kraft F(x) bestimmt. Anhand der Auswertung der
Kraftänderung dF/dx wird eine Änderung Δs der aktuellen Ansprechschwelle s(x) bestimmt,
beispielsweise wie zuvor in Figur 3 beschrieben. Hierdurch wird in diesem Ausführungsbeispiel
der Vorteil erreicht, dass die ohne Absenkung der aktuellen Ansprechschwelle s(x)
wirkende maximale Einklemmkraft F'
max auf die Kraft F
max deutlich reduziert ist.
Bezugszeichenliste
[0052]
- s(x), s1, s2
- Ansprechschwelle
- F(t), F1(t), F2(t), F'2(t)
- zeitabhängiges zum Antriebsmoment korrelierendes Signal
- F(x)
- ortsabhängiges zum Antriebsmoment korrelierendes Signal
- Fv
- Mittelwert des Signals vor dem Einklemmfall
- Fmax, F'max, F1 max, F2 max, F'2 max
- Maximalwert des Signals im Einklemmfall
- dF/dt, dF1/dt, dF2/dt
- zeitliche Änderung des Signals
- n
- Drehzahl des Fensterheberantriebs
- n0
- Mittelwert der Drehzahl
- Δ1, Δ2
- Abstand der Ansprechschwelle zur Drehzahl
- x
- Weg, Verstellweg, Ort
- n1(x), n2(x), n3(x),
- ortsabhängiger Drehzahlverlauf
- ΔS1, ΔS2, ΔS3, ΔS
- Änderungswert der Ansprechschwelle
- k
- Mindeständerungswert des Signals
- EKS
- Einklemmschutzaktivierungsschwellwert
- x0
- Ereignisposition
1. Steuerungsvorrichtung einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere
eines Kraftfahrzeugfensterhebers, mit einer Recheneinheit zur Steuerung eines Antriebes
der Verstelleinrichtung, wobei die Recheneinheit eingerichtet ist
- eine Verstellbewegung des Antriebs zu stoppen oder ein Verfahren zum Stoppen der
Verstellbewegung des Antriebs zu starten, wenn ein zum Drehmoment des Antriebes korrelierendes
Signal (F, F(x), F(t)) eine Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) überschreitet, und
- die Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) in Abhängigkeit von einer zunehmenden zeitlichen oder örtlichen Änderung (dF/dt,
dF/dx) des Signals (F, F(x), F(t)) zu verringern.
2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit eingerichtet ist zur Änderung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) nur unter der Bedingung, dass die zeitliche oder örtliche Änderung (dF/dt, dF/dx)
des Signals (F, F(x), F(t)) einen Mindeständerungswert (k) überschreitet.
3. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit eingerichtet ist die Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) zusätzlich in Abhängigkeit von dem Verlauf des insbesondere vorhergehenden Signals
(F, F(x), F(t)) zu ändern.
4. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit zusätzlich zur Mittelwertbildung des Signals (F, F(x), F(t)) eingerichtet
ist.
5. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit eingerichtet ist zur Änderung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) zusätzlich in Abhängigkeit von einer absoluten Drehzahl (n) der Verstelleinrichtung.
6. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit eingerichtet ist zur Änderung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) zusätzlich in Abhängigkeit von einer Steifigkeit der Verstelleinrichtung.
7. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit eingerichtet ist die Änderung die Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) zur zeitlichen oder örtlichen Änderung (dF/dt, dF/dx) des Signals (F, F(x), F(t))
mathematisch zu korrellieren.
8. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Korrelation die Änderung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) in Abhängigkeit von einem Kennfeld ist, indem die Änderungswerte der Ansprechschwelle
(s (x), s1, s2) der zeitlichen oder örtlichen Änderung (dF/dt, dF/dx) des Signals (F, F(x), F(t))
zugeordnet sind.
9. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Korrelation die Änderung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) in Abhängigkeit von einer mathematischen Funktion ist, indem die zeitliche oder
örtliche Änderung (dF/dt, dF/dx) des Signals (F, F(x), F(t)) als Eingangsgröße dient.
10. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mathematische Funktion eine stetige Funktion, insbesondere proportional zu der
Absenkung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) der zeitlichen oder örtlichen Änderung (dF/dt, dF/dx) des Signals (F, F(x), F(t))
ist.
11. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mathematische Funktion eine Stufenfunktion ist.
12. Verfahren zur Steuerung einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere
eines Kraftfahrzeugfensterhebers, wobei
- eine Verstellbewegung eines Antriebs der Verstelleinrichtung gestoppt oder ein Verfahren
zum Stoppen der Verstellbewegung des Antriebs gestartet wird, wenn ein zum Drehmoment
des Antriebes korrelierendes Signal (F, F(x), F(t)) eine Ansprechschwelle (s (x),
s1, s2) überschreitet, und
- die Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) mit zunehmender positiver zeitlicher oder örtlicher Änderung (dF/dt, dF/dx) des
Signals (F, F(x), F(t)) abgesenkt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) nur geändert wird, wenn die zeitliche oder örtliche Änderung (dF/dt, dF/dx) des
Signals (F, F(x), F(t)) einen Mindeständerungswert (k) überschreitet.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) für einen Vergleich des ausschließlich aktuellen Signals (F, F(x), F(t)) mit der
Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) bezüglich des Überschreitens der (abgesenkten) Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) abgesenkt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) zusätzlich in Abhängigkeit von dem Verlauf des vorhergehenden Signals (F, F(x),
F(t)) geändert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Ermittlung des Verlaufs des vorhergehenden Signals (F, F(x), F(t)) eine Mittelwertbildung
des Signals (F, F(x), F(t)) erfolgt.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Änderung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) zusätzlich in Abhängigkeit von einer Steifigkeit der Verstelleinrichtung erfolgt.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Änderung die Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) zur zeitlichen oder örtlichen Änderung (dF/dt, dF/dx) des Signals (F, F(x), F(t))
mathematisch korrelliert ist.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Korrelation die Änderung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) in Abhängigkeit von einem Kennfeld erfolgt, indem die Änderungswerte der Ansprechschwelle
(s (x), s1, s2) der zeitlichen oder örtlichen Änderung (dF/dt, dF/dx) des Signals (F, F(x), F(t))
zugeordnet sind.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Korrelation die Änderung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) in Abhängigkeit von einer mathematischen Funktion erfolgt, indem die zeitliche oder
örtliche Änderung (dF/dt, dF/dx) des Signals (F, F(x), F(t)) als Eingangsgröße dient.
21. Verfahren nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mathematische Funktion eine stetige Funktion ist.
22. Verfahren nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
als mathematische Funktion die Absenkung der Ansprechschwelle (s (x), s1, s2) der zeitlichen oder örtlichen Änderung (dF/dt, dF/dx) des Signals (F, F(x), F(t))
proportional ist.
23. Verfahren nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mathematische Funktion eine Stufenfunktion ist.
24. Fensterheber mit einem Antrieb und einer Verstellmechanik zur Verstellung der Position
der Fensterscheibe mit einer Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Antriebs nach
einem der Ansprüche 1 bis 11.
25. Digitales Speichermedium, insbesondere Diskette, mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen,
die so mit einer programmierbaren Recheneinheit zusammenwirken können, dass ein Verfahren
zumindest nach Anspruch 12 ausgeführt wird.
26. Rechner-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode
zur Durchführung des Verfahrens zumindest nach Anspruch 12, wenn das Programmprodukt
auf einer Recheneinheit abläuft.
27. Rechen-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zumindest nach
Anspruch 12, wenn das Programmprodukt auf einer Recheneinheit abläuft.