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Die
Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für ein bewegliches Karosserieteil
eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zur Verstellung des beweglichen
Karosserieteils nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Stand der Technik
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In
Kraftfahrzeugen werden zunehmend Aktuatoren eingesetzt, die ein
Betätigen
von beweglichen Karosserieteilen erleichtern sollen oder als Einklemmschutz
bzw. Zuziehhilfe dienen. So ist beispielsweise aus der
DE-A 198 13 513 ein Öffnungs- und
Schließsteuersystem
für eine
Fahrzeugsschiebetür
bekannt, die an einer Seite einer Fahrzeugkarosserie angebracht
ist. Die Schiebetür
wird durch eine Antriebsquelle, beispielsweise einen Elektromotor,
entsprechend einer Neigung der Schiebetür angetrieben, wenn das Kraftfahrzeug
bezüglich
einer Längsachse
der Fahrzeugkarosserie vertikal geneigt ist, d.h. wenn das Kraftfahrzeug
an einer geneigten Straße
anhält.
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Die
DE-A 10 2005 019 846 offenbart
eine Steuervorrichtung zum Verbessern der Funktion des Öffnens und
des Schließens
einer mit einem Gasdruckdämpfer
ausgestatteten Heckklappe, aufweisend einen Fühler zum Detektieren des jweiligen Öffnungswinkels
der Heckklappe relativ zu einem Fahrzeugkörper. Eine elektronische Steuereinheit
empfängt
einen detektierten Winkel von dem Fühler und gibt ein Druckregulier-Steuersignal
aus. Der Gasdruckdämpfer
reguliert den Druck eines Zylinders entsprechend dem Steuersignal
der elektronischen Steuereinheit.
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Aus
der
EP-A 1 652 708 ist
ferner eine zweigeteilte Heckklappe mit einem oberen und einem unteren
Karosserieteil bekannt. Mit Hilfe von Elektromotoren werden der
obere und der untere Karosserieteil derart gesteuert, dass sie sich
synchron zueinander bewegen. Die
JP-A
2005 194 767 zeigt einen Bewegungssensor zur Überprüfung der
Position einer Schiebetür,
wobei der Sensor derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass eine
Tiefenentladung einer Fahrzeugbatterie vermieden wird. In der
JP-A 2005 016 252 ist
darüber
hinaus ein Bewegungssensor offenbart, der ein Signal an eine Steueranordnung
zur Ansteuerung eines Aktuators zum sanften Öffnen oder Schließen einer
Fahrzeugtür übergibt.
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Aus
der
DE-A 197 55 259 ist
bekannt, dass Mikroprozessoren zur Steuerung verschiedener Aktuatoren
in einen Ruhemodus verbracht werden können, um den Stromverbrauch
in einem Kraftfahrzeug zu reduzieren. Mittels einer elektronischen
Schaltungsanordnung kann der Mikroprozessor mit Weck- und Aktionssignalen über einen
der Schaltungsanordnung zugeordneten externen Schalter beaufschlagt
werden, um ihn vom Ruhemodus in einen Arbeitsmodus zu verbringen.
Dabei verfügt
die Schaltungsanordnung über
einen Ruhemodusschaltkreis zum Generieren eines einen Wake-Up-Interrupt
auslösenden
Wecksignals, wenn der Mikroprozessor von dem Ruhemodus in den Arbeitsmodus
gebracht werden soll, und einen Arbeitsmodusschaltkreis zum Generieren
von Aktionssignalen, wobei der Ruhemodusschaltkreis an einen weckfähigen Digitaleingang und
der Arbeitsmodusschaltkreis an einen Analogeingang des Mikroprozessors
anliegen und beiden Schaltkreisen der zumindest eine externe Schalter zugeordnet
ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Verstellvorrichtung für ein bewegliches
Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs, mit einem Aktuator zur Verstellung
des beweglichen Karosserieteils, und mit einer Steuervorrichtung
zur Ansteuerung des Aktuators in einem Betriebszustand, wobei die
Steuervorrichtung von dem Betriebszustand in einen Ruhezustand übergeht, wenn
innerhalb eines definierten Zeitraums keine Verstellung des beweglichen
Karosserieteils erfolgt, sowie das entsprechende Verfahren zur Verstellung des
beweglichen Karosserieteils weisen gegenüber dem genannten Stand der
Technik den Vorteil auf, dass neben einer weiteren Reduzierung des
Ruhestromverbrauchs auf ein zusätzliches
Sensorelement zur Detektierung einer Bewegung des beweglichen Karosserieteils,
auf ein zusätzliches
Schaltmittel und/oder auf eine ergänzende Strommessung verzichtet
werden kann, um die Steuervorrichtung wieder von dem Ruhezustand
in den Betriebszustand zu versetzten. Dies wird nunmehr durch eine
manuelle Verstellung des beweglichen Karosserieteils bewirkt. In
vorteilhafter Weise genügt
es somit, dass die Steuervorrichtung ausschließlich auf die bereits eingesetzten
Dekektoren zur Positionsbestimmung oder auf eine detektor- bzw.
sensorlose Erfassung der Position des beweglichen Karosserieteils
zurückgreift.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen
Merkmale sowie aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Aktuator ein Elektromotor,
der zur Erzeugung des Aufwecksignais als Generator arbeitet und
somit die Back-EMF oder Counter-EMF (Electromotive Force), die infolge
der manuellen Verstellung des beweglichen Karosserieteils auf die
Wicklungen wirkt, ausnutzt. Durch die manuelle Verstellung des beweglichen
Karosserieteils wird somit ein Spannungs- und/oder Stromimpuls erzeugt,
der als Aufwecksignal für
die Steuervorrichtung dient. In einer alternativen Ausgestaltung
steht ein Aufweckmittel in einer Wirkverbindung mit dem beweglichen
Karsosserieteil, so dass die manuelle Verstellung des beweglichen
Karosserieteils eine Spannungs- und/oder Stromänderung bewirkt, die als Aufwecksignal
für die Steuervorrichtung
dient. Dabei kommt in vorteilhafter Weise ein Potentiometer, insbesondere
ein Schiebepotentiometer, und/oder ein in dem Aktuator integrierter
Hall-Sensor als
Aufweckmittel zum Einsatz.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich durch die Erfassung der aktuellen Position
des beweglichen Karosserieteils im Betriebszustand der Steuervorrichtung
durch einen Positionsdetektor, wobei die Steuervorrichtung die mittels
des Positionsdetektors erfasste, aktuelle Position des beweglichen
Karosserieteils vor ihrem Übergang
von dem Betriebszustand in den Ruhezustand in einem Speicher abspeichert. Dies
ermöglicht
zudem eine Unterbrechung der Energieversorgung des Positionsdetektors
durch die Steuervorrichtung zur weiteren Reduzierung des Ruhestromverbrauchs.
Nach dem erneuten Versetzen der Steuervorrichtung in den Betriebszustand
wird die abgespeicherte Position dann wieder aus dem Speicher ausgelesen,
wobei die Steuervorrichtung den Positionsdetektor wieder zur Erfassung
der Position des beweglichen Karosserieteils aktiviert. Dabei ist
es aus Kostengründen
bzw. zur Einsparung von Bauraum weiterhin von Vorteil, wenn der
Positionsdetektor der in dem Aktuator integrierte Hall-Sensor ist.
Dieser kann in vorteilhafter Weise auch die Funktion des Aufweckmittels übernehmen,
wobei dann jedoch eine Unterbrechung der Energieversorgung zur Ruhestromreduzierung
zu vermeiden ist. Alternativ oder ergänzend kann das mit dem beweglichen
Teil in einer Wirkverbindung stehende Aufweckmittel als Positionsdetektor
verwendet werden. Wie beim Hall-Sensor, so sind jedoch auch in diesem
Fall keine Maßnahmen
zur Unterbrechung der Energieversorgung des Aufweckmittels zu treffen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit,
vollständig
auf einen Positionsdetektor zu verzichten, indem zur Erfassung der
Position des beweglichen Karosserieteils die Welligkeit eines die
Kommutierungsvorrichtung des als Elektromotor ausgebildeten Aktuators
ansteuernden Kommutierungssignals im Rahmen eines Ripple-Count-Verfahrens
durch die Steuervorrichtung ausgewertet wird. Auch in diesem Fall
ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung die erfasste, aktuelle Position
des beweglichen Karosserieteils vor ihrem Übergang von dem Betriebszustand
in den Ruhezustand in dem Speicher ablegt.
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Während der
Verstellung des beweglichen Karosserieteils im Ruhezustand bzw.
in der Aufweckphase der Steuervorrichtung kann es zu einer Abweichung
zwischen der gespeicherten und der tatsächlichen Position des beweglichen
Karosserieteils kommen. In besonderes vorteilhafter Weise verfügt die Steuervorrichtung
daher über
Korrekturmittel zur Korrektur der während der Aufweckphase vom
Ruhezustand in den Betriebszustand veränderten Position des verstellten
Karosserieteils, wobei die Aufweckphase der Steuervorrichtung die
Zeitspanne von der manuellen Verstellung des beweglichen Karosserieteils
bis zum Auslesen der gespeicherten Position aus dem Speicher umfasst.
Die Korrekturmittel können
beispielsweise in Gestalt eines in der Steuervorrichtung abgelegten
Algorithmus oder einer Look-Up-Tabelle ausgestaltet sein, wobei
sich der Korrekturwert in Abhängigkeit
von der ermittelten Back-EMF des Aktuators ergibt. Als weiterer
Korrekturwert kann in diesem Zusammenhang die erfasste Steilheit
der Back-EMF-Änderung
dienen, die ein Maß für die Krafteinwirkung
auf das bewegliche Karosserieteil während der manuellen Verstellung
darstellt. Ebenso ist es denkbar, eine mittlere Anzahl der Taktimpulse
des Positionsdetektors während
der Aufweckphase zu ermitteln und als Korrekturwert in der Steuervorrichtung
abzuspeichern.
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Um
stets eine möglichst
exakte Bestimmung der aktuellen Position des beweglichen Karosserieteils
zu gewährleisten,
ist weiterhin vorgesehen, dass die Steuervorrichtung zu definierten
Zeitpunkten in der jeweiligen Endposition des beweglichen Karosserieteils, also
im vollkommen geöffneten
oder geschlossenen Zustand, einen Kalibriervorgang durchführt. Dabei
hängt die
Häufigkeit
der durchgeführten Kalibriervorgänge von
der geforderten Genauigkeit der Aufweck- und Verstellvorgänge ab.
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Insbesondere
bei höheren
Umgebungstemperaturen kann es über
den Diagnosezweig und/oder eine Entstörschaltung des Aktuators zu
einem Leckstrom kommen, der zu einem unbeabsichtigten Aufwecken
der Steuervorrichtung führt.
Um dieses zu verhindern, sind elektrische Mittel vorgesehen, die
im Falle einer Ausgestaltung als zumindest ein Schaltmittel den
Diagnosezweig und/oder die Entstörschaltung
des Aktuators von einem elektrischen Massepotential entkoppeln.
Eine Alternative sieht vor, dass die elektrischen Mittel zumindest
ein mit dem Diagnosezweig und/oder die Entstörschaltung des Aktuators verbundenes
Widerstandsnetzwerk umfassen, das derart dimensioniert ist, dass
ein durch den Leckstrom hervorgerufener Spannungsabfall einen definierten
Grenzwert zum Aufwecken der Steuervorrichtung nicht überschreitet.
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Die
erfindungsgemäße Verstellvorrichtung bzw.
das entsprechende Verfahren sind in besonders vorteilhafter Weise
für bewegliche
Karosserieteile in Gestalt einer Heckklappe, einer Fahrzeugtür, eines Faltverdecks,
einer Motorhaube oder eines Tankdeckelverschlusses des Kraftfahrzeugs
geeignet.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 5 beispielhaft
erläutert,
wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile
mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten. Die Figuren der Zeichnung,
deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale
in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten
und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere wird
ein Fachmann auch die Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen
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1:
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung für ein bewegliches
Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs,
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2:
ein erstes Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verstellung
des beweglichen Karosserieteils,
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3:
ein zweites Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verstellung
des beweglichen Karosserieteils,
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4:
ein Diagramm eines durch manuelle Verstellung des beweglichen Karosserieteils
an einem Aktuator gemessenen Spannungsimpulses in Abhängigkeit
von der Zeit und
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5:
ein Blockschaltbild eines Diagnosezweigs des Aktuators zur Lieferung
des Aufwecksignals.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 10 für ein bewegliches
Karosserieteil 12 eines Kraftfahrzeugs 14 am Beispiel
einer Heckklappe 16 und einer hinteren Seitentür 18 dargestellt.
Mit 20 ist ein Aktuator zur Verstellung des beweglichen
Karosserieteils 12 gekennzeichnet, der an der Karosserie
des Kraftfahrzeugs 14 oder an dem beweglichen Karosserieteil 12 befestigt
sein kann. Der Aktuator 20 ist im dargestellten Beispiel
als ein Elektromotor 22 ausgebildet. Es können aber
auch andere für
die Erfindung geeignete Aktuatoren 20, wie beispielsweise
Gasdruckdämpfer oder
dergleichen, eingesetzt werden. Als bewegliche Karosserieteile 12 kommen
neben der gezeigten Heckklappe 16 und der hinteren Seitentür 18 auch andere
Türen des
Kraftfahrzeugs 14, eine Motorhaube, ein Faltverdeck, ein
Tankverschlussdeckel oder dergleichen in Frage.
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Der
Elektromotor 22 wird über
eine Steuervorrichtung 24, beispielsweise einen Mikroprozessor, einen
ASIC, oder einen entsprechenden diskreten oder integrierten Schaltkreis,
angesteuert. Dazu wird der Steuervorrichtung 24, die mit
einer Versorgungsspannung U+ und einem elekrischen
Massepotential GND verbunden ist, ein entsprechendes Steuersignal
SS von einem nicht gezeigten, vorzugsweise
außerhalb
der Verstellvorrichtung 10 angeordneten Signalgeber übergeben.
Dieser kann beispielsweise als ein Funkempfänger einer Funkfernbedienung
für das Kraftfahrzeug 14 oder
als ein innerhalb des Kraftfahrzeugs 14 angeordnetes Schalt-
bzw. Tastmittel ausgebildet sein.
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Ebenso
ist es aber auch denkbar, dass der Funkempfänger bereits in der Verstellvorrichtung 10 oder
gar der Steuervorrichtung 24 integriert ist.
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Der Übersichtlichkeit
halber wurde in 1 auf die Darstellung einer
Masseverbindung für
den Elektromotor 22 verzichtet. Diese kann beispielsweise
mittels einer bekannten Halbbrücke
realisiert sein, die sich zwischen der Steuervorrichtung 24 und
dem Elektromotor 22 befindet. Über zwei Ansteuerzweige 25 und 26,
in denen jeweils eine Zener-Diode 27 zur Spannungsstabilisierung
angeordnet ist, kann der Elektromotor 22 in zwei unterschiedlichen
Richtungen zum Öffnen
oder Schließen
des beweglichen Karosserieteils 12 angesteuert werden.
Dabei erfolgt die Umschaltung der Bewegungsrichtung durch eine Polaritätsumkehr
mittels eines Relais 28, das in dem Ansteuerzweig 26 angeordnet
ist. Ebenso ist es ohne Einschränkung
der Erfindung möglich,
dass der Ansteuerzweig 25 das Relais 28 aufweist,
oder dass sich in beiden Ansteuerzweigen 25 und 26 ein
entsprechendes Relais befindet.
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Die
Steuervorrichtung 24 verfügt über eine Diagnoseschnittstelle 30 zur
Diagnose des Elektromotors 22 über entsprechende Diagnosezweige 32 während des
Betriebszustands. Dabei ist es möglich, dass – wie in 1 gezeigt – entweder
alle Anschlüsse
des Elektromotors 22 bzw. Ansteuerzweige 25, 26 über einen
Diagnosezweig 32 verfügen,
oder auch nur eine Untermenge der Anschlüsse überwacht wird. Die Diagnosezweige 32 sind über Schaltkreise 34,
auf die im Zusammenhang mit 5 noch näher eingegangen
wird, und entsprechende Diagnoseleitungen 33 mit der Diagnoseschnittstelle 30 der
Steuervorrichtung 24 verbunden. Alternativ kann auch für jeden
Diagnosezweig 32 eine eigene Diagnoseschnittstelle 30 in
der Steuervorrichtung 24 vorgesehen sein. Die Diagnosezweige 32 dienen
im Ruhezustand der Steuervorrichtung 24 aber auch, wie
in Verbindung mit den 2 bis 5 noch gezeigt
wird, zum Aufwecken der Steuervorrichtung 24 mittels eines
Aufwecksignals SA. Dazu sind sie über die Schaltkreise 34 und
entsprechende Aufweckleitungen 35 mit einer Aufweckschnittstelle 36 der
Steuervorrichtung 24 verbunden, die im Ruhezustand aktiv und
im Betriebszustand inaktiv ist. Wie für die Diagnoseschnittstelle 30,
so gilt auch für
die Aufweckschnittstelle 36, dass diese alternativ für jeden
Ansteuerzweig 25, 26 bzw. Anschluss des Elektromotors 22 vorgesehen
sein kann. Sind beide Ansteuerzweige 25 und 26 über die
Schaltkreis 34 mit der Aufweckschnittstelle 36 verbunden,
so gewährleistet dies
ein Aufwecken der Steuervorrichtung 24 durch ein manuelles
Verstellen des beweglichen Karosserieteils 12 in beide
Richtungen. Weiterhin ist es möglich,
dass die Diagnoseschnittstelle 30 und die Aufweckschnittstelle 36 in
einer gemeinsamen Schnittstelle zusammengefasst sind (in 1 nicht
gezeigt). In diesem Fall arbeitet die gemeinsame Schnittstelle im
Ruhezustand des Steuervorrichtung 24 als Aufweckschnittstelle
und im Betriebszustand der Steuervorrichtung 24 als Diagnoseschnittstelle.
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Zur
Positionserfassung des beweglichen Karosserieteils 12 dient
ein Positionsdetektor 37, der hier als ein Hall-Sensor 38 ausgebildet
und im Elektromotor 22 integriert ist. Über eine nicht gezeigte Magnetscheibe,
die drehfest auf einer Rotorwelle des Elektromotors 22 montiert
ist, kann in einfacher und bekannter Weise die Lage des Rotors und
damit auch die des beweglichen Karosserieteils 12 erfasst werden.
Ebenso können
auch andere Positionsdetektoren, wie AMR-Sensoren (anisotrope magnetoresistive
Sensoren) oder dergleichen, verwendet werden. Es ist zudem möglich, dass
statt eines Hall-Sensors 38 ein Potentiometer 40 zur
Positionserfassung des beweglichen Karosserieteils 12 zum
Einsatz kommt, das in einer Wirkverbindung mit der Rotorwelle des
Elektromotors 22 oder dem beweglichen Karosserieteil 12 selbst
steht. Im Falle einer Wirkverbindung mit dem beweglichen Karosserieteil 12 könnte das
Potentiometer 40 insbesondere als Schiebepotentiometer
ausgebildet sein. Statt des Potentiometers 40 kann auch
ein Linearsensor oder dergleichen zum Einsatz kommen. Eine weitere
Alternative ergibt sich durch eine detektorlose bzw. sensorlose
Erfassung der Position des beweglichen Karosserieteils, indem die
Restwelligkeit eines die Kommutierungsvorrichtung des Elektromotors 22 ansteuernden
Kommutierungssignals SC im Rahmen eines
Ripple-Count-Verfahrens
durch die Steuervorrichtung 24 ausgewertet wird. Im Folgenden
soll jedoch ohne Einschränkung
der Erfindung von einem Hall-Sensor 38 ausgegangen werden,
dessen Positionssignal SP an die Steuervorrichtung 24 zur
Speicherung der aktuellen Position des beweglichen Karosserieteils 12 in
einem Speicher 42 übergeben wird.
Ein entsprechendes Vorgehen lässt
sich auch auf die bereits erwähnten
Alternativen des Hall-Sensors 38 anwenden.
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Anhand
der Flussdiagramme gemäß den 2 und 3 soll
nun das erfindungsgemäße Verfahren
zur Verstellung des beweglichen Karosserieteils 12 beschrieben
werden. Mit 100 ist der Betriebszustand der Verstellvorrichtung 10 bezeichnet, in
dem sowohl eine manuelle Verstellung als auch eine automatische
Verstellung des beweglichen Karosserieteils 12 über die
Fernbedienung oder das innerhalb des Kraftfahrzeug 14 angeordnete
Schalt- bzw. Tastmittel möglich
ist. Dabei ist unter einer manuellen Verstellung beispielsweise
eine Verstellung per Hand und unter einer automatischen Verstellung eine
Verstellung mittels des Aktuators 20 zu verstehen. In einem
ersten Schritt 102 wird die Fernbedienung oder das Schalt-
bzw. Tastmittel betätigt,
wodurch das bewegliche Karosserieteil 12 in Abhängigkeit
von dem Steuersignal SS in Richtung eines
geschlossenen oder geöffneten
Zustands verstellt wird. Über
die Diagnosezweige 32 und die Diagnoseschnittstelle 30 der
Steuervorrichtung 24 kann dabei der Aktuator 20 mittels
eines Diagnosesignals SD überwacht
werden. Darüber
hinaus erfasst die mit Energie versorgte Steuervorrichtung 24 die
Position des beweglichen Karosserieteils 12 mit Hilfe des
Positionsdetektors 37 oder detektor- bzw. sensorlos, wie
oben beschrieben. In einem nachfolgenden Schritt 104 wird
das bewegliche Karosserieteil 12 in einer beliebigen Stellung
gestoppt und die aktuelle, mittels des Positionsdetektors 37 erfasste
Position als Positionssignal SP in dem Speicher 42 der
Steuervorrichtung 24 abgelegt. Ein Abspeichern des Positionssignals
SP unmittelbar nach jedem Stoppen des beweglichen
Karosserieteils 12 ist jedoch nicht grundsätzlich erforderlich.
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Erfolgt
nun innerhalb eines definierten Zeitraums, beispielsweise 30 Sekunden
nach der letzten Verstellung, keine erneute manuelle oder automatische
Verstellung des beweglichen Karosserieteils 12, so wird
in Schritt 106 die Verstellvorrichtung 10 bzw. die
Steuervorrichtung 24 in einen Ruhe-, Schlaf- oder Energiesparzustand
versetzt und die aktuell erfasste Position des beweglichen Karossieteils 12 als
Positionssignal SP in dem Speicher 42 der
Steuervorrichtung 24 abgelegt. Dabei wird die Diagnoseschnittstelle 30 deaktiviert
und die Aufweckschnittstelle 36 aktiviert. Da somit die
Energieversorgung für
die Steuervorrichtung 24, den Positionsdetektor 37 sowie
den Elektromotor 22 stark reduziert oder ganz unterbrochen
ist, stellt sich ein sehr geringer Ruhestrom ein. Dies ist insbesondere
in heutigen Kraftfahrzeugen von nicht unerheblicher Bedeutung, da
die zunehmende Anzahl elektrischer Verbraucher ein durchdachtes
Ruhestromkonzept erforderlich macht, um eine Belastung der Kraftfahrzeugbatterie
im ausgeschalteten Zustand des Kraftfahrzeugs 14 sowie
die damit verbundene Gefahr einer Tiefenentladung zu minimieren
bzw. zu vermeiden. Liegt eine Bus-Ansteuerung des Aktuators 20 beispielsweise über einen
CAN- oder LIN-Bus des Kraftfahrzeugs 14 vor, so ist es
gemäß des gestrichelt
dargestellten Schritts 108 alternativ möglich, den Ruhezustand der
Vestellvorrichtung 10 mittels des Datenbusses zu aktivieren.
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Ein
manuelles Verstellen des beweglichen Karosserieteils 12 in
Schritt 110 führt
dazu, dass der Elektromotor 22 als Generator arbeitet,
der infolge der resultierenden Back- oder Counter-EMF einen Spannungs-
und/oder Stromimpuls erzeugt. Ein Beispiel für einen Spannungsimpuls UA in Abhängigkeit von
der Zeit t zeigt 4 für ein manuelles Verstellen des
beweglichen Karosserieteils 12 in Richtung eines stärker geöffneten
(Spannungsimpuls UA1) und eines stärker geschlossenen
Zustands (Spannungsimpuls UA2), wobei die
von einem Basiswert Uo ausgehende positive
oder negative Orientierung des Spannungsimpulses UA von
der Drehrichtung des Elektromotors 22 abhängt. Der
Spannungsimpuls UA wirkt über die Diagnosezweige 32 der
jeweiligen Ansteuerzweige 25, 26 zum Öffnen bzw.
Schließen
des beweglichen Karosserieteils 12, die Schaltkreise 34 und
die Aufweckleitungen 35 als Aufwecksignal SA auf
die Aufweckschnittstellen 36 der Steuervorrichtung 24 (vergleiche 1).
Daraufhin wird die Verstellvorrichtung 10 in Schritt 112 wieder
von ihrem Ruhezustand in den Betriebszustand versetzt. Alternativ
ist es auch möglich,
dass das als Positionsdetektor 37 arbeitende Potentiometer 40 die
Aufgabe eines Aufweckmittels 44 übernimmt. Dabei bewirkt die
Verstellung des beweglichen Karosserieteils 12 eine Veränderung des
ohmschen Widerstands des Potentiometers 40 und demzufolge
eine Spannungs- und/oder Stromänderung,
die bei einem Überschreiten
eines bestimmten Schwellenwertes als Aufwecksignal SA für die Steuervorrichtung 24 dient.
Auf die genaue Beschreibung der Schaltungstopologie in Verbindung
mit dem Potentiometer 40 kann hier verzichtet werden, da
beispielsweise eine Verwendung des Potentiometers 40 innerhalb
eines entsprechend ausgelegten Spannungsteilers bekannt ist. Auch
in diesem Fall ist es möglich,
die Aufweckschnittstelle 36 als Eingang für das Aufwecksignal
SA zu nutzen. Alternativ kann aber auch – wie bereits
weiter oben geschildert – eine
gemeinsame Schnittstelle der Steuervorrichtung 24 für die Diagnose
und das Aufwecken verwendet werden.
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Eine
genaue Beschreibung der Aufweckphase sowie der Korrektur der abgespeicherten
Position des beweglichen Karosserieteils 12 gemäß Schritt 110 erfolgt
nachfolgend in Verbindung mit 3. Die manuelle
Verstellung des beweglichen Karosserieteils 12 in Schritt 110a,
erzeugt in Schritt 110b den bereits erwähnten Spannungs- und/oder Stromimpuls
gemäß 4 in
dem Elektromotor 22. Dieser Impuls wirkt als Aufwecksignal
SA über
die Diagnosezweige 32 auf die Aufweckschnittstelle 36 der
Steuervorrichtung 24. Ebenso ist es mit Bezug auf die obige
Beschreibung denkbar, dass statt des Aktuators 20 das als
Aufweckmittel 44 dienende Potentiometer 40 oder
der Hall-Sensor 38 das
Aufwecksignal SA erzeugt.
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In
Schritt 110c wird die Steuervorrichtung 24 infolge
des Aufwecksignals SA von ihrem Ruhezustand
in den Betriebszustand versetzt und mit Energie versorgt. Daraufhin
liest sie in Schritt 110d die in ihrem Speicher 42 vor
dem Versetzen in den Ruhezustand abgespeicherte Position des beweglichen Karosserieteils 12 wieder
aus. Die während
der Schritte 110a bis 110d verstrichene Zeitspanne
definiert somit die Aufweckphase der Steuervorrichtung 24.
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In
Schritt 110e bewirkt die Steuervorrichtung 24 eine
Energieversorgung des als Hall-Sensor 38 oder
Potentiometer 40 ausgebildeten Positionsdetektors 37 zur
erneuten Erfassung der aktuellen Position des beweglichen Karosserieteils 12 in
Schritt 110f. Arbeitet das Potentiometer 40 dagegen
zusätzlich
als Aufweckmittel 44, so ist ein erneutes Beaufschlagen mit
der Versorgungsspannung U+ nicht erforderlich, da
diese ohnehin zur Erzeugung des Aufwecksignals SA permanent
anliegen muss. In diesem Fall kann Schritt 110e entfallen.
Entsprechendes gilt, wenn der Hall-Sensor 38 neben seiner
Funktion als Positionsdetektor 37 auch zur Erzeugung des
Aufwecksignals SA dient.
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Nachdem
die aktuelle Position in Schritt 110f mittels des Positionsdetektors 37 erfasst
wurde, erfolgt in Schritt 110g eine Aktualisierung der
abgespeicherten Position mit der aktuellen Position durch die Steuervorrichtung 24.
Somit ist gewährleistet,
dass die Verstellvorrichtung 10 mit den korrekten Daten
arbeitet. Nichtsdestotrotz ist aufgrund der kurzzeitigen Verstellung
des beweglichen Karosserieteils 12 während des Ruhezustands bzw.
der Aufweckphase der Steuervorrichtung 24 das Auftreten
eines ungenauen Positionssignals SP möglich, da
die tatsächliche
Position des beweglichen Teils 12 und die in dem Speicher 42 abgespeicherte
Position voneinander abweichen können.
Die Steuervorrichtung 24 verfügt daher über Korrekturmittel 46,
die eine Korrektur der während
der Aufweckphase vom Ruhezustand in den Betriebszustand veränderten
Position des verstellten Karosserieteils 12 ermöglichen.
Die Korrekturmittel 46 können beispielsweise in Gestalt
eines in der Steuervorrichtung 24 abgelegten Algorithmus
oder einer Look-Up-Tabelle ausgestaltet sein, wobei sich der Korrekturwert
in Abhängigkeit
von der ermittelten Back-EMF des Elektromotors 22 ergibt.
Als weiterer Korrekturwert kann in diesem Zusammenhang die erfasste
Steilheit der Back-EMF-Änderung
dienen, die ein Maß für die Krafteinwirkung
auf das bewegliche Karosserieteil 12 während der manuellen Verstellung darstellt.
Ebenso ist es denkbar, eine mittlere Anzahl der Taktimpulse des
Positionsdetektors 37 während der
Aufweckphase zu ermitteln und als Korrekturwert in dem Speicher 42 der
Steuervorrichtung 24 abzulegen, um die das ursprünglich abgespeicherte
Positionssignal SP in Abhängigkeit
von der Verstellrichtung des beweglichen Karosserieteils 12 korrigiert
wird. Dabei ist eine Detektion der Verstellrichtung – wie aus 4 ersichtlich – anhand
des von dem Elektromotor 22 erzeugten Spannungs- und/oder
Stromimpulses möglich.
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Nach
der möglichen
Korrektur der aus dem Speicher 42 gelesenen Position ist
Schritt 110 abgeschlossen, und das Verfahren geht in Schritt 112 gemäß 2 über. Die
Verstellvorrichtung 10 hat nun wieder ihren normalen Betriebszustand
eingenommen und ermöglicht
eine manuelle oder automatische Verstellung des beweglichen Karosserieteils 12. Die
Diagnoseschnittstelle 30 befindet sich sodann in einem
aktivierten und die Aufweckschnittstelle 36 in einem deaktivierten
Zustand. Zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung 24 zu
definierten Zeitpunkten in der jeweiligen Endposition des beweglichen
Karosserieteils, also im vollkommen geöffneten oder geschlossenen
Zustand, einen Kalibriervorgang durchführt, so dass diese absoluten
Positionen eine Referenz (0 % bzw. 100 %) für die detektorlos oder mittels
des Positionsdetektors 37 während der Verstellung gemessenen
Positionen bilden. Dabei ist die Häufigkeit der Kalibriervorgänge unter anderem
abhängig
von der jeweiligen Anwendung, d.h. welche Art von beweglichem Karosserieteil 12 verstellt
wird, und/oder von der geforderten Genauigkeit der Verstell- und
Aufweckvorgänge.
Je höher demnach
die Anforderungen an die Genauigkeit sind, desto öfter sollte
ein Kalibriervorgang durchgeführt werden.
Weiterhin ist es zweckmäßig, den
Kalibriervorgang nach jedem Zurücksetzen
der Steuervorrichtung 24 bzw. der Verstellvorrichtung 10,
beispielsweise infolge einer Batteriespannungsunterbrechung oder
-reduzierung, durchzuführen.
Dabei kann eine frühzeitige
Erkennung der Batteriespannungsreduzierung durch das Überwachen
eines nicht gezeigten Spannungsreglers oder dergleichen erfolgen,
wobei ein entsprechend abgegebenes Signal den Kalibriervorgang auslöst. In Verbindung
mit einer durchgeführten
Neukalibrierung kann die Funktionalität der Verstellvorrichtung 10 derart
eingeschränkt
werden, dass unmittelbar nach der Neukalibrierung keine automatische
Verstellung des beweglichen Karosserieteils 12 mittels
des Aktuators 20 möglich
ist. Eine Ausnahme hiervon ist jedoch in Verbindung mit einer nicht
gezeigten Einklemmschutzsensorik für das bewegliche Karosserieteil 12 möglich, die
zur Erhöhung der
Sicherheit einen Automatiklauf trotz fehlender Kalibrierung erlaubt.
Weiterhin ist es denkbar, eine maximale Anzahl erlaubter Verstellvorgänge zu definieren,
bei dessen Erreichen ein Kalibriervorgang durchgeführt werden
muss. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das bewegliche
Karosserieteil 12 nach jedem hundersten oder zweihundersten
Verstellvorgang automatisch beim nächsten vollständigen Öffnen und/oder
Schließen
kalibriert wird. Ebenso kann eine Kalibrierung auch nach jedem vollständigen,
manuellen Öffnen
oder Schließen
erfolgen, wobei ein entsprechend angebrachter Sensor die jeweilige
Endposition signalisiert und an die Steuervorrichtung 12 weiterleitet.
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In 5 ist
eine Detailansicht eines der in 1 dargestellten
Schaltkreise 34 zur Diagnose des Elektromotors 22 bzw.
zum Aufwecken der Steuervorrichtung 24 über den Ansteuerzweig 25 gezeigt. Dabei
ist in vorteilhafter Weise jeweils ein Schaltkreis 34 mit
dem Ansteuerzweig 25 und 26 verbunden, um ein
Aufwecken in beide Verstellrichtungen des beweglichen Karosserieteils 12 zu
ermöglichen.
Jeder Schaltkreis 34 ist weiterhin über die Diagnoseleitung 33 mit
der Diagnoseschnittstelle 30 und über die Aufweckleitung 35 mit
der Aufweckschnittstelle 36 der Steuervorrichtung 24 zur Übergabe
des Diagnosesignals SD im Betriebszustand
bzw. des Aufwecksignals SA im Ruhezustand
verbunden.
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Die
Schaltkreise 34 verfügen über einen
ersten Spannungteiler 48 bzw. 49, der zum Einen
an den Ansteuerzweig 25 bzw. 26 zwischen die Anode
der Zener-Diode 27 und einen Anschluss des als Aktuator 20 arbeitenden
Elektromotors 22 geschaltet ist und zum Anderen über ein
Schaltmittel 50 mit dem elektrischen Massepotential GND
verbindbar ist. Zu diesem Zweck ist das beispielsweise als Bipolartransistor,
Feldeffekttransistor, Relais oder dergleichen ausgebildete Schaltmittel 50 mittels
eines Diagnoseschaltsignals SDS über einen
zweiten Spannungsteiler 52 aktiverbar oder deaktivierbar.
Dabei kann das Diagnosesschaltsignal SDS beispielsweise
eine Gleichspannung von ca. 5 V sein und von einer außerhalb
der Verstellvorrichtung 10 angeordneten Steuervorrichtung
oder von der Steuervorrichtung 24 selbst erzeugt werden.
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Der
mit dem Ansteuerzweig 26 verbundene Schaltkreis 34 ist
zur besseren Übersichtlichkeit
nur in Teilen dargestellt. Sein Aufbau entspricht im Wesentlichen
demjenigen des mit dem Ansteuerzweig 25 verbundenen Schalkreises 34.
Für den
Fall, dass ein Aufwecken der Steuervorrichtung 24 nur in
eine Bewegungsrichtung erforderlich ist oder nur einer der Ansteuerzweige 25, 26 überwacht
werden soll, können
die Schaltkreise 34 durchaus auch voneinander abweichen,
indem beispielsweise auf die Aufweckleitung 35 oder die
Diagnoseleitung 33 sowie den damit in Verbindung stehenden
Bauelementen verzichtet wird. Im Folgenden soll die Funktionsweise
und der Aufbau der Schaltkreise 34 anhand des mit dem Ansteuerzweig 25 verbundenen
Schaltkreises 34 erläutert
werden. Zwischen den beiden Widerständen 48a und 48b des
ersten Spannungsteileres 48 ist ein Mittenabgriff 48c für ein aus
einem Widerstand 54 und einem Kondensator 56 bestehendes
RC-Glied 58 vorgesehen, wobei ein erster Anschluss 56a des Kondensators 56 über einen
Mittenabgriff 58a des RC-Glieds 58 mit der Anode
einer Diode 60 und ein zweiter Anschluss 56b des
Kondensators 56 mit dem elektrischen Massepotential GND
verbunden ist. Weiterhin besteht eine Verbindung des Mittenabgriffs 58a über die
Diagnoseleitung 33 zu dem Diagnoseeingang 30 der
Steuervorrichtung 24 zur Übergabe des Diagnosesignals
SD im Betriebszustand der Steuervorrichtung 24 bei
aktiviertem bzw. niederohmigem Schaltmittel 50. Die Kathode
der Diode 60 ist schließlich über einen Widerstand 62 und
die Aufweckleitung 35 mit der Aufweckschnittstelle 36 der Steuervorrichtung 24 zur Übergabe
des Aufwecksignals SA im Ruhezustand verbunden,
während
sie über
einen weiteren Widerstand 64 auf dem elektrischen Massepotential
GND liegt.
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Im
Betriebszustand der Steuervorrichtung 24 ist des Schaltmittel 50 mittels
des Diagnoseschaltsignals SDS aktiviert,
so dass der zweite Widerstand 48b des ersten Spannungsteilers 48 über eine
Verbindung zum elektrischen Massepotential GND verfügt. In diesem
Fall ist infolge des Stromflusses über den ersten Widerstand 48a des
ersten Spannungsteilers 48, den Widerstand 54 des
RC-Glieds 58 und die Diagnoseleitung 33 eine eindeutige
Diagnose des Elektromotors 22 durch die Steuervorrichtung 24 möglich.
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Im
Ruhezustand der Steuervorrichtung 24 ist deren Diagnoseschnittstelle 30 deaktiviert,
so dass ein Stromfluss lediglich auf die Aufweckschnittstelle 36 wirken
kann. Infolge einer erhöhten
Umgebungstemperatur (z.B. 80 °C)
kann es bei einer direkten Masseverbindung des ersten Spannungsteilers 48 jedoch
zu einem Leckstrom durch die Zener-Diode 27 kommen, der
ein unbeabsichtigtes Aufwecken der Steuervorrichtung 24 über die
Aufweckschnittstelle 36 nach sich zieht. Ein entsprechender
Leckstrom kann auch durch eine nicht gezeigte und mit dem Elektromotor 22 verbundene
Entstörschaltung
hervorgerufen werden. Um derartige Leckströme zu vermeiden, wird das Schaltmittel 50 zur
Entkopplung des ersten Spannungsteilers 48 von dem elektrischen
Massepotential GND mittels Zunullsetzen des Diagnoseschaltsignals
SDS deaktiviert. Ist der Kondensator 56 des
RC-Glieds 58 aufgeladen, so besteht auch über diesen
keine Verbindung zum elektrischen Massepotential GND. Da sich die
Steuervorrichtung 24 im Ruhemodus befindet, erfolgt keine
Diagnose des Elektromotors 22 über die Diagnoseschnittstelle 30.
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Im
folgenden Beispiel wird von einem für eine Heckklappen-Applikation
typischen Leckstrom von ca. 200 μA
bei 80 °C
ausgegangen. Dieser entspricht einem maximalen Ruhestrom für Anwendungen
in Kraftfahrzeugen und für
einen Temperaturbereich von –40 °C bis +85 °C, wobei
die Einstellung beispielsweise über
den ersten Spannungsteiler 49 des mit dem Ansteuerzweig 26 verbundenen
Schaltkreises 34 erfolgt. Geht man davon aus, dass dieser erste
Spannungsteiler 49 zwei Widerstände 49a und 49b mit
Werten von jeweils 6,8 kΩ bzw.
1 kΩ aufweist,
wobei der 1-kΩ-Widerstand
mit dem elektrischen Massepotential GND verbindbar ist, so ergibt sich
infolge des Leckstroms von 200 μA
eine über dem
Elektromotor 22 abfallende Spannung in Höhe von Ca.
1,56 V, die auch über
dem mit dem Ansteuerzweig 25 verbundenen Schaltkreis 34 abfällt. Die Schaltkreise 34 sind
in diesem Fall zwar überwiegend
gleich aufgebaut, weisen aber unterschiedlich dimensionierte Bauteile
auf.
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Geht
man exemplarisch davon aus, dass der erste Widerstand 48a und
der zweite Widerstand 48b des ersten Spannungsteiler 48 des
mit dem Ansteuerzweig 25 verbundenen Schaltkreises 34 Werte
von 47 kΩ bzw.
27 kΩ besitzen
und dass der zweite Widerstand 48b des ersten Spannungsteilers 48 aufgrund
des deaktivierten Schaltmittels 50 sowie der mit 27 kΩ dimensionierte
Widerstand 54 des RC-Glieds 58 aufgrund des aufgeladenen
Kondensators 56 keine Verbindung zu dem elektrischen Massepotential
GND aufweisen, so liegt über
dem mit 1 MΩ demensionierten
Widerstand 64 unter der Berücksichtigung, dass über der
Diode 60 eine Durchlassspannung von 0,6 V abfällt, eine
Spannung von ca. 0,9 V an. Da der über die Aufweckleitung 35 mit
der Aufweckschnittstelle 36 der Steuervorrichtung 24 verbundene
Widerstand 62 gegenüber
dem Widerstand 64 einen vernachlässigbaren Wert von 1,2 kΩ besitzt,
liegt demzufolge auch an der Aufweckschnittstelle 36 eine
Spannung von nahezu 0,9 V an.
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Die
Aufweckschnittstelle 36 ist nun derart ausgelegt, dass
eine Spannung von mindestens 1 V benötigt wird, um die Steuervorrichtung 24 von
ihrem Ruhezustand in den Betriebszustand zu versetzen. Wird das
bewegliche Karosserieteil 12 manuell verstellt, so wirkt
es auf den Elektromotor 22, der infolge der Back-EMF bzw.
Counter-EMF als Generator arbeitet und einen Spannungsimpuls UA gemäß 4 erzeugt.
Infolge dieses Spannungsimpulses UA erhöht sich
die an der Aufweckschnittstelle 36 anliegende Spannung
von ca. 0,9 V auf über
1 V, so dass der Spannungsimpuls UA im Sinne
eines Aufwecksignal SA die Steuervorrichtung 24 aufweckt.
Ein entsprechendes Verhalten ist auch möglich, wenn die Diagnoseschnittstelle 30 und
die Aufweckschnittstelle 36 in einer gemeinsamen Schnittstelle
vereinigt sind. In diesem Fall ist lediglich ein Umschalten der Funktion
der gemeinsamen Schnittstelle durch die Steuervorrichtung 24 in
Abhängigkeit
von ihrem Zustand erforderlich.
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Die
Widerstände 48a, 48b, 54, 62 und 64 bilden
zusammen ein mit dem Diagnosezweig 32 des Elektromotors 22 verbundenes
Widerstandsnetzwerk 66, das derart dimensioniert ist, dass
der durch den Leckstrom hervorgerufener Spannungsabfall an der Aufweckschnittstelle 36 den
definierten Grenzwert von 1 V zum Aufwecken der Steuervorrichtung 24 nicht überschreitet.
Auch die Widerstände 49a und 49b sowie
weitere nicht gezeigte Widerstände
des mit dem Ansteuerzweig 26 verbundenen Schaltkreises 34 können Bestandteil
des Widerstandsnetzwerks 66 sein. Dies ist insofern sinnvoll,
als mit den Widerständen 49a und 49b beispielsweise
die über dem
Elektromotor 22 infolge des Leckstroms abfallende Spannung
eingestellbar ist, die einen wesentlichen Offset für das Über- oder
Unterschreiten des definierten Grenzwertes (in diesem Fall 1 V)
zum Aufwecken der Steuervorrichtung 24 infolge der manuellen
Verstellung des beweglichen Karosserieteils 12 bildet.
Die entsprechenden Widerstände
beider Schaltkreise 34 können demnach das Widerstandsnetzwerk 66 zur
Feineinstellung des Aufweckvorgangs bilden. Dabei sind die hier
erwähnten
Widerstandswerte nicht einschränkend
sondern nur beispielhaft zu verstehen. Ein Fachmann ist in der Lage, die
Widerstände
den jeweiligen Anforderungen, beispielsweise in Abhängigkeit
vom Grenzwert und/oder vom Leckstrom, anzupassen.
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Es
sei abschließend
noch darauf hingewiesen, dass die gezeigten Ausführungsbeispiele weder auf die 1 bis 5 noch
auf die genannten Werte für
die Widerstände
oder die Spannungen beschränkt
ist. Auch der Einsatz der Zener-Dioden 27 in den Ansteuerzweigen 25, 26 ist
nicht als Einschränkung
der Erfindung zu verstehen. Ebenso ist es denkbar, dass die Schaltkreise 34 bzw.
die Widerstandsnetzwerke 66 für jeden Ansteuerzweig unterschiedlich
dimensioniert sein können.
Dass dies eine durchaus sinnvolle Maßnahme darstellt, zeigt unter
Anderem 4, aus der hervorgeht, dass
die Back-EMF bzw. Counter-EMF stark von der Verstellrichtung abhängen kann.