DE10149578B4

DE10149578B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Fensterhebers

Info

Publication number: DE10149578B4
Application number: DE10149578A
Authority: DE
Inventors: Bernd Herthan
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2001-10-08
Filing date: 2001-10-08
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2021-10-09
Also published as: DE10149578A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung einer Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Fensterhebers, indem
– ein Einklemmen eines Körperteils mittels eines Einklemmalgorithmus detektiert wird,
– im Einklemmfall die Verstellkraft begrenzt oder die Verstellrichtung umgekehrt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
– in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges die Verstellgeschwindigkeit der Verstellvorrichtung verändert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung einer Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Fensterhebers.
Zur Steuerung und Regelung elektrischer Verstellantriebe für Fensterheber, Sitzverstellungen, Schiebedächer, Zentralverriegelungen oder dergleichen in Kraftfahrzeugen ist es bekannt, die Drehzahl oder das Drehmoment des Elektromotors zumindest in einem Teilbereich des Verstellweges zu steuern oder zu regeln.

Aus der DE 199 44 964 ist die Problematik des Einklemmens eines Körperteils durch eine Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges bekannt. Der Verstellweg ist in drei Verstellbereiche, die von einer Fensterscheibe beim Öffnen und Schließen der Fensterscheibe in der Tür eines Kraftfahrzeugs durchfahren werden, eingeteilt. In einem ersten Bereich, der von der vollständig geöffneten Fensterscheibe bis zu einer etwa zu einem Drittel ge schlossenen Fensterscheibe reicht, einem zweiten Bereich, der sich von dort bis kurz vor einem Einfahren der Fensterscheibe in die Fensterdichtung erstreckt, sowie einem dritten Bereich, der sich über den Dichtungsbereich erstreckt. Für den Einklemmschutz sind grundsätzlich die Bereiche zwei und drei beim Schließen der Fensterscheibe relevant.

Um den Einklemmschutz zu verbessern, wird in einem oder mehreren Teilbereichen der Verstellung der Elektromotor des Antriebs mittels einer linearen Regelung der Motor spannung geregelt. Eine ähnliche Einteilung der Verstellbereiche ist auch aus der DE 30 34 118 A1 bekannt, wobei die Vorrichtung beim Schließen des Fensterhebers den jeweiligen Bereich mit dem zurückgelegten Schließweg elektronisch vergleicht.

In der DE 198 45 820 A1 wird die Zuverlässigkeit des Einklemmschutzes dadurch verbessert, daß ein Fahrwerksensor, insbesondere für ABS- oder EPS-Funktionen im Fahrzeug installiert ist. Aus den Informationen der Sensoren wird der Fahrbahnzustand ermittelt, indem die vertikal auf das Fahrzeug einwirkenden Beschleunigungskräfte gemessen werden. Diese Daten werden im Zusammenhang mit der Steuerung eines elektronischen Einklemmschutzes verwendet, da aufgrund der Informationen über den Fahrbahnzustand der Wert der Ansprechempfindlichkeit verändert werden kann.

Aus der WO 97/3950 A1 ist die Begrenzung der Schließkraft eines Schiebedachs bekannt, wobei in dem zugehörigen Verfahren eine Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird und ein von einer Fahrzeuggeschwindigkeitsverarbeitung erzeugtes, verarbeitetes Tachosignal in der Steuerelektronik zur Erhöhung des Grenzwertes der Schließkraftbegrenzung für höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten herangezogen wird. Besonders nachteilig ist, daß die Erhöhung des Grenzwertes auch zu einer wesentlichen Erhöhung der Einklemmkraft führt, was die Gefahr einer Verletzung des Insassen erheblich steigert.

Aus der DE 195 07 137 C2 ist ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung des Öffnungs- und Schließvorgangs von in Kraftfahrzeugen vorhandenen elektrisch betriebenen Aggregaten wie Fensterheber oder Schiebedächer bekannt, bei dem ein an die elektrische Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugs angeschlossener elektrischer Stellmotor mit einem Stellorgan des Aggregates verbunden ist, dessen Leistung durch eine mit Leistungshalbleiter-Bauelementen versehene Schaltstufe mittels Pulsweitenmodulation der Versorgungsspannung des Stellmotors in Abhängigkeit von bestimmten Positionen des Aggregates geregelt wird. Der Verstellweg des Aggregates ist in mindestens zwei Bereiche unterteilt, die einerseits von einem zumindest teilweise geöffneten bis zu einem überwiegend geschlossenen und andererseits von dem überwiegend geschlossenen bis zu einem nahezu vollkommen geschlossenen Zustand des Aggregates gehenden Bereich unterteilt sind. Beim Übergang von dem einen zum anderen Bereich wird die Verstellgeschwindigkeit des Stellorgans verändert und in beiden Bereichen des Verstellwegs eine Begrenzung der im Einklemmfall ausgeübten Kraft vorgenommen.

Aus der DE 43 16 898 A1 ist eine Einklemmschutzvorrichtung für ein mechanisch betätigtes Fenster bekannt, bei dem Detektoren die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fensteröffnungs- oder -schließvorgangs ermitteln, um festzustellen, ob die Fensterscheibe mit einem Fremdkörper kollidiert ist. Ermittelt wenigstens einer der Detektoren eine solche Kollision, so wird ein Sicherheitssteuerbetrieb ausgeführt, bei dem die Fensterbewegung angehalten wird. Durch die kombinierte Verwendung von Geschwindigkeit und Beschleunigung wird ein gefährlicher Zustand und ein Totgang im Antriebsmechanismus ermittelt, der zu einer Sperrung des Sicherheitssteuerbetriebes führt, um eine fehlerhafte Ausführung eines Sicherheitssteuervorganges zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Überwachung einer Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeuges anzugeben, das die Zuverlässigkeit der Detektion eines Einklemmfalls erhöht, ohne den Komfort einer automatischen Verstellung der Verstellvorrichtung aufzuheben oder die Einklemmkräfte wesentlich zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Überwachung einer Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Demgemäß dient das Verfahren zur Überwachung einer Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeuges. Beispielsweise wird der Verstellvorgang eines Fensterhebers, eines Schiebedaches, eines Kraftfahrzeugsitzes einer Armlehne oder dergleichen überwacht, um die Verletzungsgefahr für Insassen des Kraftfahrzeuges zu reduzieren.

Ein Einklemmen eines Körperteils wird mittels eines Einklemmalgorithmus detektiert. Dieser Einklemmalgorithmus wird in einer Recheneinheit, insbesondere in einem Mikrocontroller in einem Programmablauf abgearbeitet. Der Einklemmalgorithmus verwendet insbesondere Sensorsignale oder dergleichen, die aus der Verstellbewegung der Verstellvorrichtung oder aus der Drehbewegung eines Antriebes ermittelt werden. Um die Verletzung eines Kraftfahrzeuginsassen zu verhindern oder die Stärke der Verletzung zu mindern, wird im Einklemmfall die Verstellkraft begrenzt oder die Verstellrichtung umgekehrt.

Um die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Detektion eines Einklemmfalls zu reduzieren und dennoch mit jeweils der Gefahrensituation angepaßter, höchstmöglicher Verstellgeschwindigkeit den Verstellvorgang durchzuführen, wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges die Verstellgeschwindigkeit verändert. Die Verstellgeschwindigkeit kann demzufolge erhöht oder erniedrigt werden. Da insbesondere hohe Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges, verbunden mit einer schlechten Wegstrecke, zu erhöhten vertikalen, auf die Verstellvorrichtung wirkenden Beschleunigungskräften führen können, wird die Verstellgeschwindigkeit in diesem Fall vorteilhafterweise reduziert. Beispielsweise kann die Gefahr eines Einklemmens beim Fahren mit Schrittgeschwindigkeit erhöht sein, da ein Hereinreichen von Gegenständen in das Kraftfahrzeug möglich ist. Dementsprechend wird die Verstellgeschwindigkeit in diesem Fall erhöht, wenn das Kraftfahrzeug seine Fahrgeschwindigkeit erhöht und eine Einklemmgefahr durch das Hereinreichen von Gegenständen abnimmt.

Eine Reduktion des von einem Antrieb abgegebenen Drehmomentes führt ebenfalls zu einer Reduktion der Geschwindigkeit. Diese alternative Ausführung der Erfindung ist besonders dann vorteilhaft, wenn eine Konstanz in der reduzierten Geschwindigkeit zweitrangig ist, und eine maximale Verstellkraft während der Verstellbewegung mit reduzierter Geschwindigkeit begrenzt werden soll.

In einer ersten Weiterbildung der Erfindung wird die Verstellgeschwindigkeit reduziert, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges einen ersten Schwellwert überschreitet. Dementsprechend wird zur Reduktion ein besonders einfacher und schneller Algorithmus für die Fälle verwendet, wenn es ausreichend ist, die Verstellgeschwindigkeit ab einer signifikanten Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren. Höhere als die dem ersten Schwellwert entsprechende Fahrzeuggeschwindigkeiten verursachen vertikale Beschleunigungen der Vorrichtung, die ohne eine Reduktion der Verstellgeschwindigkeit von dem Einklemmalgorithmus nur unzuverlässig von einem Einklemmfall unterschieden werden können.

Um den Einklemmalgorithmus zu präzisieren und demzufolge eine fallbezogene größtmögliche Verstellgeschwindigkeit zuzulassen, wird in einer zweiten Weiterbildung der Erfindung eine Reduktion der Verstellgeschwindigkeit zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges korreliert. Diese Korrelation ermöglicht die Auswertung verschiedener mathematischer Beziehungen zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Verstellgeschwindigkeit oder der Drehgeschwindigkeit des Antriebes der Verstellvorrichtung. Beispielsweise wird die Verstellgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt. Alternativ zur Proportionalität können exponentielle und auch unstetige Funktionen oder dergleichen verwendet werden, um die von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges abhängigen physikalischen Wirkungen auf die vertikale Beschleunigung der Vorrichtung optimal zu berücksichtigen.

Da die physikalischen Wirkungen und die Gefahr des EinklemmenSüber den gesamten Verstellweg nicht konstant sind, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Verstellweg in mehrere Bereiche, beispielsweise vier Bereiche, unterteilt. Für jeden Bereich wird ein bereichsspezifischer Einklemmalgorithmus, oder wenn ein Einklemmen in diesem Bereich ausgeschlossen werden kann, kein Algorithmus verwendet. Demgemäß wird in einem der Bereiche mit höherer Einklemmwahrscheinlichkeit die Verstellgeschwindigkeit reduziert. Die unterschiedlichen Bereiche weisen demgemäß in Abhängigkeit von äußeren Randbedingungen eine unterschiedliche Reduktion der Verstellgeschwindigkeit auf. Hierzu wird vorteilhafterweise die Geschwindigkeit des Fahrzeuges mittels eines Tachosignals ermittelt.

Um Einklemmkräfte weiter zu Vermindern, wird zur Detektion eines Einklemmfalles die negative Beschleunigung der Verstellbewegung ermittelt und mit einem Einklemmschwellwert verglichen. Wird der Einklemmschwellwert überschritten, wird ein Einklemmfall von der Vorrichtung zur Überwachung erkannt und die Verstellbewegung beispielsweise reversiert, indem der Antrieb für die entgegengesetze Verstellbewegung mit größtmöglicher Spannung bestromt wird. Demgemäß wird zur Umkehrung der Verstell richtung der Antrieb der Verstellvorrichtung für eine erhöhte, vorzugsweise für eine maximale Verstellgeschwindigkeit, gegen die Verstellrichtung gesteuert.

Der Einklemmschwellwert wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit fortlaufend aktualisiert. Die Aktualisierung erfolgt vorteilhafterweise anhand des letzten oder mehrerer letzter Meßwertes eines Sensors oder dergleichen, beispielsweise einer Rippel-Count-Messung. Alternativ kann der Einklemmschwellwert auch anhand der Regel- oder Steuerparameter zur Regelung, beziehungsweise Steuerung der Verstellgeschwindigkeit aktualisiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden ein oder mehrere Parameter eines Filters des Einklemmalgorithmus zur Ausfilterung von Rüttel- oder Schlagbewegungen der Verstellvorichtung in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit fortlaufend aktualisiert. Der zeitliche Verlauf des Drehmomentes des Elektromotors oder die zeitliche Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors können durch einen Filter derart ausgewertet werden, dass mittels des Filters kurzzeitige negative Beschleunigungen des zu verstellenden Elementes, insbesondere der Fensterscheibe, als Ereignisse eines normalen Betriebes von einem steuernden Mikrocontroller erkannt werden. Entsprechend der Verstellgeschwindigkeit werden einige Parameter des Filters vorteilhafterweise fortlaufend aktualisiert, so daß die aktuelle Verstellgeschwindigkeit oder das aktuelle Drehmoment als Eingangswerte den Filter parametrisieren.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß nach der Umkehrung der Verstellrichtung die Verstellung gestoppt wird. Die Umkehrung der Verstellrichtung erfolgt dabei in Folge eines detektierten Einklemmfalles, um den eventuell eingeklemmten Gegenstand oder das eingeklemmte Körperteil wiederum frei zu geben und vor einer Verletzung zu bewahren. Nachfolgend wird der Verstellvorgang mit einer weiter reduzierten Verstellgeschwindigkeit wiederholt. Die ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die fehlerhafte Detektion eines Einklemmfalls wahrscheinlich ist und überprüft werden soll, ob es sich tatsächlich um einen Einklemmfall handelt. Aufgrund der reduzierten Geschwindigkeit ist die Selektivität des Filters erhöht, so daß die Gefahr einer erneuten fehlerhaften Detektion verringert ist.

Für einen konstanten Betrieb während des Stillstandes des Kraftfahrzeuges ist es vorteilhaft, wenn für Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges unterhalb des ersten oder eines zweiten Schwellwertes, insbesondere bei Stillstand des Kraftfahrzeuges, die Ver stellvorrichtung mit normaler Verstellgeschwindigkeit betrieben wird. Die normale Verstellgeschwindigkeit ist vorzugsweise die optimale Verstellgeschwindigkeit mit einer schnellstmöglichen Verstellung bei gleichzeitig geringster Geräuschentwicklung.

Um die Geschwindigkeit des Antriebs der Verstellvorrichtung zu reduzieren, wird in einer Ausgestaltung der Erfindung zur Veränderung der Verstellgeschwindigkeit die Antriebsspannung gesteuert oder geregelt. Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zur Veränderung der Verstellgeschwindigkeit der Antrieb mittels einer Puls-Weiten-Modulation gesteuert oder geregelt wird.

Im folgenden wird eine beispielhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Elektromotor 5 der Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugfensters. Der Verstellmotor ist über die beiden Relais' 4 mit der Batterie U_B und einem Leistungstransistor 3 verbunden. Die Relais' 4 ermöglichen eine richtungsabhängige Bestromung des Elektromotors 3, so daß die Verstellung in mindestens zwei Richtungen erfolgen kann. Die Geschwindigkeit des Verstellmotors 5 wird über den Leistungshalb- leiter 3 geregelt, indem der Leistungsschalter 3 mittels eines pulsweiten modulierten Signals eines Mikrocontrollers 2 gesteuert wird. Als Eingangsgröße zur Steuerung oder Regelung der Verstellgeschwindigkeit durch den Verstellmotor 5 wird von dem Mikrocontroller 2 ein Meßsignal eines Geschwindigkeitsmesser zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewertet. Übersteigt die Verfahrzeuggeschwindigkeit einen festgelegten oder variablen Schwellwert, wird die Drehgeschwindigkeit des Verstellmotors reduziert, indem das Tastverhältnis des PWM-Signals für eine geringere Verstellgeschwindigkeit geändert wird. Alternativ zur Regelung mittels eines PWM-Signals kann die Frequenz zur Regelung variiert werden oder der Verstellmotor wird auch über eine Spannung oder einen Strom linear geregelt.

1: Geschwindigkeitsmesser zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit
2: Mikrocontroller
3: Leistungssschalter, Leistungstransistor
4: Richtungschalter, Relais
5: Elektromotor zum Antrieb der Verstellvorrichtung
U_B: Batteriespannung
PWM: Puls-Weiten-Modulation

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Fensterhebers, indem – ein Einklemmen eines Körperteils mittels eines Einklemmalgorithmus detektiert wird, – im Einklemmfall die Verstellkraft begrenzt oder die Verstellrichtung umgekehrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß – in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges die Verstellgeschwindigkeit der Verstellvorrichtung verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellgeschwindigkeit reduziert wird, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges einen ersten Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reduktion der Verstellgeschwindigkeit zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges korreliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg in mehrere Bereiche unterteilt ist, und in einem der Bereiche mit höherer Einklemmwahrscheinlichkeit die Verstellgeschwindigkeit reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion eines Einklemmfalles die (negative) Beschleunigung der Verstellbewegung ermittelt und mit einem Einklemmschwellwert verglichen wird, und der Einklemmschwellwert in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit fortlaufend aktualisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Parameter eines Filters des Einklemmalgorithmus zur Ausfilterung von Rüttel- oder Schlagbewegungen der Verstellvorichtung in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit fortlaufend aktualisiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Umkehrung der Verstellrichtung die Verstellung gestoppt wird, und nachfolgend der Verstellvorgang mit einer weiter reduzierten Verstellgeschwindigkeit wiederholt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umkehrung der Verstellrichtung der Antrieb der Verstellvorrichtung für eine erhöhte, vorzugsweise für eine maximale Verstellgeschwindigkeit, gegen die Verstellrichtung gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stillstand des Kraftfahrzeuges die Verstellvorrichtung mit normaler Verstellgeschwindigkeit betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Verstellgeschwindigkeit die Antriebsspannung gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Verstellgeschwindigkeit der Antrieb mittels einer Puls-Weiten-Modulation gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeuges mittels eines Tachosignals ermittelt wird.