DE102012016302A1

DE102012016302A1 - Einklemmschutzverfahren

Info

Publication number: DE102012016302A1
Application number: DE201210016302
Authority: DE
Inventors: Markus Schlesiger
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2014-02-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einklemmschutzverfahren für eine elektromotorisch betriebene Verstelleinrichtung (2), insbesondere Fensterheber, eines Kraftfahrzeugs, bei dem – mittels einer Drehzahldifferenzfunktion (22) aus sowie einer aktuellen Istdrehzahl (ni t) und einer bisherigen Istdrehzahl (ni t-1) des Elektromotors (8) als auch einem aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert (UF t) und einem bisherigen elektrischen Betriebsspannungswert (UF t-1) des Elektromotors (8) eine Drehzahldifferenz (Δn) gebildet wird, – die Drehzahldifferenz (Δn) mittels einer, insbesondere stetigen, Drehzahldifferenzwertfunktion (26) auf einen Drehzahldifferenzwert (Δn*) abgebildet wird, – ein Auslösewert (30) mittels einer Auslösewertfunktion (28) aus dem Drehzahldifferenzwert (Δn*) generiert wird, und – der Elektromotor (8) reversiert oder gestoppt wird, wenn der Auslösewert (30) einen Schwellwert (36) überschreitet. Die Erfindung betrifft ferner einen elektrischer Fensterheber (2) eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einklemmschutzverfahren für eine elektromotorisch betriebene Verstelleinrichtung, insbesondere Fensterheber, eines Kraftfahrzeugs sowie einen Fensterheber.
Kraftfahrzeuge umfassen üblicherweise Seitenfenster oder Schiebedächer, welche mittels eines Elektromotors geöffnet oder geschlossen werden können. Sollte sich bei einer Schließbewegung des Fensters, zwischen der Kante des Fensterscheibe und einer rahmenseitigen Dichtung, in der die Scheibe im geschlossenen Zustand einliegt, ein Objekt befinden, wie zum Beispiel eine Hand einer Person, so könnte diese dort eingeklemmt und beschädigt werden. Zur Vermeidung derartiger Einklemmfälle weisen elektrische Fensterheber einen sogenannten Einklemmschutz auf.
Herkömmliche Einklemmschutzverfahren für elektrische Fensterheber sehen vor, dass die Drehzahl des Elektromotors überwacht und eine Abweichung zwischen einer Solldrehzahl und einer Istdrehzahl des Elektromotors (Drehzahldifferenz) gebildet wird. Sobald diese Drehzahldifferenz eine im Voraus festgelegte Trägheitsschwelle überschreitet, werden die nun folgenden Drehzahldifferenzen zu einem Auslösewert aufaddiert. Wenn dieser Auslösewert einen vorher definierten Schwellwert erreicht, wird der Elektromotor reversiert oder angehalten. Hierbei müssen die Trägheitsschwelle und der Schwellwert derart angepasst werden, dass einerseits eine mögliche Schwergängigkeit, die zum Beispiel aufgrund einer Verschmutzung einer Führungsschiene oder eines Einflusses von Witterungsbedingungen auf den elektrischen Fensterheber hervorgerufen wird, sicher von der Scheibe überwunden wird. Andererseits muss gleichzeitig sichergestellt werden, dass die Scheibe reversiert oder angehalten wird, wenn ein Objekt eingeklemmt wird. Dies ist gegebenenfalls nur vergleichsweise schwierig möglich, insbesondere mittels Anpassung der Trägheitsschwelle und des Schwellwerts an aktuelle Umgebungsbedingungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einbesonderes geeignetes Einklemmschutzverfahren für eine elektromotorisch betriebene Verstelleinrichtung, insbesondere Fensterheber, eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei dem im Normalbetrieb ein sicheres Bewegen der Verstelleinrichtung gewährleistet ist, und bei dem in einem Einklemmfall mögliche entstehende Einklemmkräfte vorzugsweise reduziert sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen besonders geeigneten elektrischen Fensterheber anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Einklemmschutzverfahren dient dem Betreiben einer elektromotorisch betriebenen Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Im Folgenden wird unter elektromotorisch betriebenen Verstelleinrichtung insbesondere ein Verstellapparat eines Kraftfahrzeugs mit einem Verstellteil, wie eine Seitenscheibe, ein Schiebedach, eine Heckklappe oder dergleichen, verstanden, wobei das Verstellteil entlang eines Verstellweges verbracht wird. Hierfür wird das Verstellteil direkt oder indirekt, beispielsweise über Getriebezahnräder, Riemen, Stangen oder eine Kombination hieraus mittels eines Elektromotors angetrieben. Während der Verstellung des Verstellteils wird die Drehzahl des Elektromotors ermittelt und als eine Istdrehzahl verwendet. Dies erfolgt insbesondere mittels Hallsensoren. Alternativ oder in Kombination hierzu wird als Istdrehzahl die Drehzahl eines mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehenden Getriebes, beispielsweise eines Schneckenrads eines Schneckengetriebes, für das Verfahren herangezogen. Die elektromotorisch betriebene Verstelleinrichtung ist insbesondere ein Fensterheber und das Verstellteil eine Fensterscheibe.
Aus der aktuellen Istdrehzahl und einer bisherigen Istdrehzahl des Elektromotors wird eine Drehzahldifferenz mittels einer Drehzahldifferenzfunktion erstellt, wobei zusätzlich ein aktueller elektrischer Betriebsspannungswert und ein bisheriger elektrischer Betriebsspannungswert berücksichtigt werden. Insbesondere ist die bisherige Istdrehzahl die letzte aktuelle Istdrehzahl. Mit anderen, Worten wird, sobald eine neue aktuelle Istdrehzahl vorliegt, der bisherige Wert hiervon als bisherige Istdrehzahl herangezogen. Vorteilhafterweise wird der bisherige elektrische Betriebsspannungswert in ähnlicher Weise aus dem aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert ermittelt. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass sich die jeweiligen aktuellen Werte über größere Zeitabstände oder andere Berechnungsvorschriften von den bisherigen Werten unterscheiden.
Der elektrische Betriebsspannungswert ist ein Maß für die elektrische Spannung eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs, wobei der Elektromotor mittels dieser Spannung betrieben wird. Beispielsweise ist der elektrische Betriebsspannungswert der Wert der an der Verstelleinrichtung anliegenden elektrischen Bordnetzspannung.
Mittels der Drehzahldifferenzfunktion werden im Wesentlichen zu Drehzahländerungen führende Schwankungen des elektrischen Betriebsspannungswerts ausgeglichen. Mit anderen Worten ist bei einer geeigneten Wahl der Drehzahldifferenzfunktion die Drehzahldifferenz lediglich dann verschieden von Null, wenn die Drehzahländerung des Elektromotors nicht von einer Änderung der des elektrischen Betriebsspannungswerts hervorgerufen ist. Insbesondere ist die Drehzahldifferenz positiv, wenn der Elektromotor aufgrund einer Schwergängigkeit oder eines nicht der Verstelleinrichtung zugeordneten Objekts abgebremst wird, das in mechanischem Kontakt mit dem Verstellteil steht. Beispielsweise ist die Drehzahldifferenzfunktion für die Verstelleinrichtung ermittelt und in einem Speicher als Look-up-Tabelle hinterlegt. Insbesondere ist die Drehzahldifferenzfunktion abhängig von Umgebungsparametern der Verstelleinrichtung, wie der Temperatur.
Die Drehzahldifferenz wird mittels einer Drehzahldifferenzwertfunktion, auch als Drehzahlwertfunktion bezeichnet, auf einen Drehzahldifferenzwert abgebildet. Somit wird jeder Drehzahldifferenz ein einziger Drehzahldifferenzwert zugeordnet. Beispielsweise ist die Drehzahldifferenzwertfunktion die identische Abbildung, die jeder Drehzahldifferenz den gleichen Wert als Drehzahldifferenzwert zuordnet. Mit anderen Worten wird die Drehzahldifferenz als Drehzahldifferenzwert herangezogen.
Aus dem erstellten Drehzahldifferenzwert wird unter Zuhilfenahme einer Auslösewertfunktion ein Auslösewert generiert. Sobald der auf diese Weise erzeugte Auslösewert einen Schwellwert überschreitet, wird der Elektromotor des elektrischen Fensterhebers gestoppt und eine Schließbewegung des Verstellteils unterbrochen. Geeigneterweise wird im Anschluss an das Stoppen der Elektromotor reversiert, sodass ein eingeklemmtes Objekt im Wesentlichen unverzüglich freigegeben wird. Der Schwellwert ist beispielsweise zumindest abschnittsweise entlang des Verstellwegs konstant. Alternativ oder in Kombination hierzu wird insbesondere der Schwellwert auf aktuelle Erfordernisse und Umweltbedingungen angepasst.
Zweckmäßigerweise ist die Drehzahldifferenzwertfunktion stetig. Auf diese Weise werden Sprünge zwischen zwei aufeinanderfolgenden Drehzahldifferenzwerten vermieden, wenn die Drehzahldifferenz sich ändert. Somit ist es ermöglicht, Sprünge innerhalb des Auslösewerts zu unterbinden und folglich das Verhalten des elektrischen Fensterhebers zu beherrschen, wenn sich der Auslösewert in der Nähe des Schwellwerts befindet. Die Annäherung des Auslösewerts erfolgt dann nämlich geeigneterweise kontinuierlich.
Geeigneterweise ist die 1. Ableitung der Drehzahldifferenzwertfunktion stets größer oder gleich Null (0). Alternativ oder in Kombination hierzu ist die 2. Ableitung der Drehzahldifferenzwertfunktion stets positiv oder gleich Null (0), also nicht-negativ, auch für Drehzahldifferenzen, die kleiner als der erste Grenzwert sind. Hierbei können die Werte der 1. bzw. 2. Ableitung alle positiven Werte einschließlich der Null (0) für alle möglichen Drehzahldifferenzen annehmen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass je größer die Drehzahldifferenz ist, desto stärker wird sie bei der Berechnung des Auslösewerts berücksichtigt. Beispielsweise ist die 3. Ableitung ebenfalls stets größer als Null (0), um den Effekt zu verstärken.
Aufgrund der positiven 2. Ableitung der Drehzahldifferenzwertfunktion für Drehzahldifferenzen oberhalb des ersten Grenzwertes werden vergleichsweise kleine Drehzahldifferenzen, wie sie beispielsweise von Verschmutzungen hervorgerufen werden, bei sowohl der Berechnung des Drehzahldifferenzwertes als auch des Auslösewerts wenig berücksichtigt. Der Elektromotor wird somit aufgrund dieser Einflüsse nicht reversiert. Dahingegen führt eine vergleichsweise große Drehzahldifferenz, also insbesondere ein vergleichsweise großes Abbremsen des Verstellteils, zu einem großen Drehzahldifferenzwert, welcher geeigneterweise den Auslösewert derart vergrößert, dass dieser den Schwellwert überschreitet oder zumindest den Abstand zwischen diesen beiden vergleichsweise stark verringert. Mit anderen Worten wird eine große Drehzahldifferenz im Vergleich zu einer kleinen Drehzahldifferenz über den jeweiligen Drehzahldifferenzwert stärker bei der Berechnung des Auslösewerts berücksichtigt. Deshalb ist es ermöglicht, dass eine vergleichsweise schnelle und abrupte Abbremsung des Verstellteils zu einem frühen Abschalten oder Reversieren des Elektromotors führt.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist die Drehzahldifferenzwertfunktion zumindest abschnittsweise eine mittels eines Kegelschnittes gebildete Funktion, also insbesondere hyperbel- oder parabelförmig. Beispielsweise ist dabei der Verlauf der Drehzahldifferenzwertfunktion unterhalb eines ersten Grenzwerts linear. Mittels einer derartigen Drehzahldifferenzwertfunktion werden kleine Drehzahldifferenzen bei der Berechnung des Auslösewerts im Vergleich zu Drehzahldifferenzen, die größer als der ersten Grenzwert sind, gering berücksichtigt.
Besonders bevorzugt ist der Verlauf der Drehzahldifferenzwertfunktion unterhalb des ersten Grenzwertes linear, oberhalb des ersten Grenzwerts und unterhalb eines zweiten Grenzwerts quadratisch und oberhalb des zweiten Grenzwerts hyperbolisch. Dabei ist der zweite Grenzwert größer als der erste Grenzwert. Insbesondere ist die Drehzahldifferenzwertfunktion beim ersten oder zweiten Grenzwert, vorzugsweise bei beiden, stetig. Mit einer derartigen Wahl der Drehzahldifferenzwertfunktion werden Drehzahldifferenzen stärker bei der Berechnung des Auslösewerts berücksichtigt, je größer sie sind, wobei große Drehzahldifferenzen auftreten, wenn das Verstellteil auf ein vergleichsweise unelastisches Hindernis innerhalb des Verstellwegs trifft. Kleine Drehzahldifferenzen, wie sie beispielsweise von Verschmutzungen hervorgerufen werden, werden dagegen bei sowohl der Berechnung des Drehzahldifferenzwertes als auch des Auslösewerts wenig berücksichtigt.
Dabei ist der zweite Grenzwert insbesondere konstant und wird beispielsweise auf das jeweilige Kraftfahrzeug oder dessen Typ bei der Montage oder bei der Herstellung eingestellt. Alternativ wird geeigneterweise der zweite Grenzwert in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen des elektrischen Fensterhebers sowie aktuellen Anforderungen festgelegt. Zweckmäßigerweise ist der zweite Grenzwert größer als 4 u/min und kleiner als 6 u/min. Besonders bevorzugt liegt der zweite Grenzwert bei 5 u/min. Insbesondere beträgt der zweite Grenzwert dem Doppelten des ersten Grenzwerts. Mittels dieser Festlegung des zweiten Grenzwerts sind in einem Einklemmfall entstehende Einklemmkräfte vergleichsweise gering, wobei dennoch Schwergängigkeiten beim Bewegen des Verstellteils sicher überwunden werden.
Geeigneterweise ist der erste Grenzwert von Umgebungsbedingungen des elektrischen Fensterhebers sowie aktuellen Anforderungen abhängig, oder der erste Grenzwert ist konstant und wird beispielsweise auf das jeweilige Kraftfahrzeug oder dessen Typ bei der Montage oder bei der Herstellung eingestellt. Zweckmäßigerweise ist der erste Grenzwert größer als 2 u/min und kleiner als 3 u/min. Besonders bevorzugt liegt der erste Grenzwert bei 2,5 u/min. Mittels dieser Festlegung des ersten Grenzwerts werden Schwergängigkeiten beim Bewegen des Verstellteils sicher überwunden, wobei ein Auftreffen des Verstellteils auf ein Objekt dennoch zu einem vergleichsweise frühen Reversieren oder Abschalten des Elektromotors führt.
Wenn das Verstellteil auf ein zuerst elastisches Hindernis trifft, wie zum Beispiel eine Hand einer Person, so werden zwar die ersten geringen Drehzahldifferenzen vergleichsweise wenig gewichtet, tragen jedoch zu dem Auslösewert bei. Wenn das Verstellteil nun aufgrund einer zunehmenden Verformung des Hindernisses stärker abgebremst wird, so werden die nun vorherrschenden Drehzahldifferenzen stärker bei der Berechnung des Auslösewerts berücksichtigt. Geeigneterweise werden bei der Berechnung alle Drehzahldifferenzwerte herangezogen, weshalb der Auslösewert früher den Schwellwert überschreitet, als wenn die vergleichswese geringen Drehzahldifferenzen nicht berücksichtigt werden. Somit wird das Hindernis praktisch nicht beschädigt oder verletzt.
Der Drehzahldifferenzwert wird beispielsweise entweder bei jeder ermittelten Drehzahldifferenz erneut anhand einer die Drehzahldifferenzwertfunktion repräsentierenden Berechnungsvorschrift berechnet oder aber die Drehzahldifferenzwertfunktion ist in Form einer sogenannten Look-Up-Tabelle in einem Speicher des elektrischen Fensterhebers hinterlegt. Dabei ist für jede mögliche auftretende Drehzahldifferenz ein Drehzahldifferenzwert in dem Speicher gespeichert.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Auslösewert dadurch gebildet, dass eine Anzahl von Drehzahldifferenzwerten aufsummiert werden. Die zum Auslösewert beitragenden Drehzahldifferenzwerte sind hierbei insbesondere die Drehzahldifferenzwerte, die mittels der zeitlich letzten realisierten Drehzahldifferenzen berechnet sind. Geeigneterweise tragen vergleichsweise viele Drehzahldifferenzwerte zu dem Auslösewert bei und beispielsweise wird der aktuelle Auslösewert dadurch berechnet, dass zu dem bisherigen Auslösewert der letzte ermittelte Drehzahldifferenzwert addiert wird. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache Berechnung des Auslösewerts ermöglicht, wobei zusätzlich eine Implementierung in einen Mikrochip nur einen vergleichsweise geringen Speicherplatzbedarf aufweist.
Alternativ hierzu wird der aktuelle Auslösewert durch eine Addition des gewichteten Quadrats des Drehzahldifferenzwertes zu dem bisherigen Auslösewert gebildet, wenn der Drehzahldifferenzwert unterhalb einer Nachführschwelle liegt. Falls also der Drehzahldifferenzwert unterhalb der Nachführschwelle liegt wird dieser mit sich selbst und einem Wichtungsfaktor multipliziert. Dieses Ergebnis wird zu dem bereits vorhandenen Auslösewert addiert und diese Summe als der aktuelle Auslösewert verwendet. Insbesondere wird zu Beginn des Einklemmschutzverfahrens, also beispielsweise bei einem Beginn des Bestromens des Elektromotors, der Auslösewert auf Null gesetzt oder auf einen von Umweltbedingungen abhängigen Wert. Der erste von Null verschiedene Auslösewert ist somit das gewichtete Quadrat des ersten ermittelten Drehzahldifferenzwerts, wenn dieser unterhalb der Nachführschwelle liegt. Die Nachführschwelle liegt geeigneterweise zwischen 0,35 u/min und 1,4 u/min und ist insbesondere gleich 0,7 u/min.
Mittels einer derartigen Auslösefunktion werden kleine Drehzahldifferenzwerte geringer berücksichtigt als große Drehzahldifferenzwerte. Da kleine Drehzahldifferenzwerte vorwiegend bei Störungen des Fensterhebers entstehen, die nicht von einer Einklemmung eines Objekts hervorgerufen werden, große Drehzahldifferenzwerte jedoch bei Einklemmfällen verursacht werden, ist mittels dieses Verfahrens ein sicherer Betrieb des elektrischen Fensterheberns ermöglicht. Hierbei werden sowohl etwaige sich im Verstellweg des Verstellteils befindliche Objekte nicht oder nur vergleichsweise gering geklemmt. Auch verhindern kleine Störungen, wie zum Beispiel Verschmutzungen oder Witterungseinflüsse, ein sicheres und ordnungsgemäßes Schließen des Verstellteils nicht.
Die Nachführschwelle kann beispielsweise größer als der Schwellwert gewählt werden. Auf diese Weise tragen im Wesentlichen sämtliche Drehzahldifferenzwerte, die während einer Schließbewegung erstellt werden, quadratisch zu dem Auslösewert bei.
Falls der Drehzahldifferenzwert oberhalb der Nachführschwelle liegt, wird geeigneterweise dieser zu dem bisherigen Auslösewert hinzuaddiert und somit der aktuelle Auslösewert erstellt. Die Auslösewertfunktion enthält daher eine Fallunterscheidung, ob der Drehzahldifferenzwert unterhalb oder oberhalb der Nachführschwelle liegt. Mit anderen Worten wird je nachdem, ob der Drehzahldifferenzwert größer oder kleiner ist als die Nachführschwelle der Drehzahldifferenzwert bzw. das gewichtete Quadrat des Drehzahldifferenzwerts zu dem bisherigen Auslösewert addiert. Diese Summe ist der aktuelle Auslösewert. Es trägt der Drehzahldifferenzwert also quadratisch zu dem Auslösewert bei, wenn der Drehzahldifferenzwert unterhalb der Nachführschwelle liegt, ansonsten linear. Auf diese Weise werden kleine Drehzahldifferenzwerte, welche insbesondere durch Verschmutzungen oder sonstige Störungen des elektrischen Fensterhebers hervorgerufen werden, in einer anderen Art und Weise berücksichtigt als Drehzahldifferenzwerte, die oberhalb der Nachführschwelle liegen, und die beispielsweise bei einem Einklemmfall entstehen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird, wenn der Drehzahldifferenzwert unterhalb der Nachführschwelle liegt, das Quadrat des Drehzahldifferenzwerts mit einem Parameter gewichtet. Der Parameter ist hierbei kleiner oder besonderes bevorzugt gleich dem Reziproken der Nachführschwelle. Auf diese Weise trägt, wenn der Drehzahldifferenzwert unterhalb der Nachführschwelle liegt, der Drehzahldifferenzwert bei der Berechnung des Auslösewerts geringer bei, als wenn der Drehzahldifferenzwert selbst zu dem bisherigen Auslösewert hinzuaddiert würde. Je kleiner der Drehzahldifferenzwert ist, desto geringer ist dessen Beitrag zum Auslösewert und zu dessen Annäherung an den Schwellwert.
Geeigneterweise ist der Parameter gleich dem Reziproken der Nachführschwelle und zu dem bisherigen Auslösewert wird der Drehzahldifferenzwert hinzuaddiert, wenn dieser oberhalb der Nachführschwelle ist. Dadurch ist die Behandlung der Drehzahldifferenzwerte in nächster Nähe zu der Nachführschwelle im Wesentlichen stetig und es werden Sprünge im Auslösewert vermieden, die sonst von Drehzahldifferenzwerten hervorgerufen werden könnten, die abwechselnd geringfügig oberhalb und unterhalb der Nachführschwelle liegen. Der Auslösewert steigt in diesem Fall vielmehr im Wesentlichen geradlinig an.
Bevorzugt wird der Auslösewert zurückgesetzt, also insbesondere mit dem Startwert überschrieben, wenn der Drehzahldifferenzwert unterhalb einer Retrackingschwelle ist. Insbesondere wird hierbei der Auslösewert auf Null (0) gesetzt. Die Retrackingschwelle ist geeigneterweise konstant oder von Umweltbedingung abhängig. Zweckmäßigerweise ist die Retrackingschwelle kleiner oder gleich Null (0) und beträgt vorteilhafterweise zwischen –0 u/min und –0,7 u/min. Falls das Verstellteil entlang des Verstellweges durch beispielsweise eine Verschmutzung abgebremst wird, steigt der Auslösewert an. Sobald das Verstellteil die Verschmutzung überwunden hat, entfällt der Widerstand, den dieser auf das Verstellteil ausübte. Somit wird das Verstellteil aufgrund der nun nicht mehr durch den Widerstand kompensierten Kraft beschleunigt. Die Drehzahl des Elektromotors steigt daher an und die aktuelle Istdrehzahl ist größer als die bisherige Istdrehzahl. Vorteilhafterweise ist in, diesem Fall der Drehzahldifferenzwert negativ.
Sobald die Retrackingschwelle durch die Drehzahldifferenzwert unterschritten ist, wird der Auslösewert zurückgesetzt, sodass bei einem Auftreffen des Verstellteils auf eine weitere Verschmutzung das Verstellteil nicht vergleichsweise bald oder sofort angehalten oder reversiert wird, wie es bei einem Weiterverwenden des bereits erreichten Wertes für den Auslösewert der Fall wäre. Vielmehr wird diese Verschmutzung in gleicher Weise wie der erste Verschmutzungsfall behandelt.
Geeigneterweise wird der Drehzahldifferenzwert bzw. dessen gewichtetes Quadrat nicht zu dem Auslösewert addiert und dieser somit konstant gehalten, wenn der Drehzahldifferenzwert unterhalb einer Outputschwelle liegt. Die Outputschwelle ist zweckmäßigerweise kleiner als die Nachführschwelle und beispielsweise konstant. Insbesondere ist die Outputschwelle kleiner als die Nachführschwelle und größer als die Retrackingschwelle. Vorzugsweise ist die Outputschwelle bei Null und korrespondiert zudem mit einer Drehzahldifferenz von Null. Mit anderen Worten hat es im Wesentlichen keinen Einfluss auf das Anhalten oder das Reversieren des Elektromotors, wenn sich das Verstellteil schneller als beabsichtigt bewegt.
Wegen der Verwendung des aktuellen und des bisherigen elektrischen Betriebsspannungswerts zur Berechnung der Drehzahldifferenz werden Schwankungen der Bordnetzspannung berücksichtigt, die zu einer Drehzahländerung des Elektromotors führen, ohne dass ein Einklemmfall vorliegt. Somit ist es ermöglicht, den Auslösewert vergleichsweise gering einzustellen, da bei einer von Null (0) verschiedenen Drehzahldifferenz davon ausgegangen werden kann, dass diese nicht von einem elektrischen Spannungseinbruch hervorgerufen wurde.
Zweckmäßigerweise wird zur Erstellung der Drehzahldifferenz zunächst aus der bisherigen Istdrehzahl und der aktuellen Istdrehzahl eine Istdrehzahldifferenz gebildet, indem von der bisherigen Istdrehzahl die aktuellen Istdrehzahl abgezogen wird. Folglich ist bei einer Abbremsung des Elektromotors die Istdrehzahldifferenz positiv. Von der auf diese Weise gebildeten Istdrehzahldifferenz wird eine Spannungswertdifferenz abgezogen, die mit einem Wichtungsfaktor multipliziert ist. Dabei ist die Spannungswertdifferenz die Abweichung zwischen der bisherigen elektrischen Betriebsspannungswert und der aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert, wobei die Spannungswertdifferenz positiv ist, wenn der bisherige elektrische Betriebsspannungswert größer als der aktuelle elektrische Betriebsspannungswert ist. Mittels einer derartigen Berechnung der Drehzahldifferenz wird dem Umstand Rechnung getragen, dass bei einem Absinken der elektrischen Spannung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs ebenfalls die Drehzahl des Elektromotors absinkt, ohne dass ein Einklemmfall vorliegt. Aufgrund des Abziehens der Spannungswertdifferenz von der Istdrehzahldifferenz ist die ermittelte Drehzahldifferenz somit um die von der Schwankung der Bordnetzspannung hervorgerufenen Einflüsse bereinigt.
Mittels der Drehzahldifferenzfunktion können noch weitere Operationen durchgeführt werden. Beispielsweise wird eine Potenz der Spannungswertdifferenz und/oder der Istdrehzahl zur Berechnung der Drehzahldifferenz herangezogen. Besonders bevorzugt jedoch wird zur Berechnung der Drehzahldifferenz lediglich die mit dem Wichtungsfaktor multiplizierte Spannungswertdifferenz von der Istdrehzahldifferenz abgezogen. Auf diese Weise ist die Berechnung vergleichsweise einfach und kann schnell durchgeführt werden.
Vorzugsweise ist der Wichtungsfaktor von der Spannungsdifferenz selbst abhängig. Auf diese Weise wird eine Schwankung und/oder Veränderung der Motorkennlinie des Elektromotors berücksichtigt, also eine Schwankung bzw. Veränderung des Verhältnisses zwischen der Drehzahl des Elektromotors und des von dem Elektromotor aufgebrachten Drehmoments. Derartige Schwankungen bzw. Veränderungen werden zum Beispiel durch Verschleiß oder aber auch unterschiedliche Betriebsbedingungen, wie Umgebungstemperatur und/oder – luftfeuchtigkeit hervorgerufen.
Zweckmäßigerweise wird die Abhängigkeit des Wichtungsfaktors über die Lebensdauer der Verstelleinrichtung verändert. Hiermit werden Alterungs- und/oder Verschleißerscheinungen zusätzlich berücksichtigt. Beispielsweise wird die Anzahl der getätigten Verstellvorgänge gezählt und nach einer bestimmten Anzahl die Abhängigkeit erneut ermittelt, oder zumindest überprüft, ob die bisher verwendete Abhängigkeit noch Bestand hat. Insbesondere weist die Verstelleinrichtung einen Zyklenzähler hierfür auf.
Beispielsweise ist der Wichtungsfaktor gleich einem ersten Faktorwert, wenn die Spannungswertdifferenz zwischen einer ersten Spannungsgrenze und einer zweiten Spannungsgrenze groß ist. Für alle übrigen Spannungswertdifferenzen wird als Wichtungsfaktor ein zweiter Faktorwert herangezogen. Mit anderen Worten wird die Spannungswertdifferenz zur Erstellung der Drehzahldifferenz mit dem ersten Faktorwert multipliziert, wenn die Spannungswertdifferenz selbst zwischen der ersten und der zweiten Spannungsgrenze liegt, und sonst mit dem zweiten Faktorwert. Zweckmäßigerweise ist der erste Faktorwert größer als der zweite Faktorwert, beispielsweise um das Doppelte bis Dreifache. Insbesondere sind die beiden Faktorwerte konstant. Alternativ sind diese selbst wieder von der Spannungswertdifferenz abhängig. Wichtig ist, dass die beiden Faktorwerte sich unterscheiden.
Geeigneterweise ist die erste Spannungsgrenze gleich 0 V. Alternativ oder in Kombination hierzu ist die zweite Spannungsgrenze zwischen 0,2 V und 0,4 V und ist z. B. gleich 0,3 V. Mittels einer derartigen Wahl der ersten Spannungsgrenze wird bei der Auswahl des Wichtungsfaktors folglich berücksichtigt, ob eine negative Spannungswertdifferenz vorliegt, die insbesondere eine Abbremsung des Elektromotors bedingt. Somit wird über den Wichtungsfaktor ein zu einer Abbremsung des Elektromotors führender Spannungseinbruch anders behandelt als eine, eine Beschleunigung des Elektromotors bedingende Anhebung der Bordnetzspannung.
Aufgrund des Heranziehens des ersten Faktorwerts bei vergleichsweise kleinen Spannungswertdifferenzen werden diese stark gewichtet. Wenn das Produkt nun von der Istdrehzahldifferenz abgezogen wird, ist die Drehzahldifferenz trotz einer Abbremsung insbesondere positiv und trägt geeigneterweise nichts oder zumindest nur vergleichsweise wenig zu dem Auslösewert bei.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein dritter Faktorwert für Spannungswertdifferenzen oberhalb der zweiten Spannungsgrenze herangezogen. Mit anderen Worten ist der Wichtungsfaktor für Spannungswertdifferenzen, die kleiner als die erste Spannungsgrenze sind, gleich dem zweiten Faktorwert, für Spannungswertdifferenzen, die größer als die erste Spannungsgrenze und kleiner als die zweite Spannungsgrenze sind, gleich dem ersten Faktorwert und für Spannungswertdifferenzen, die größer als die zweite Spannungsgrenze sind, gleich dem dritten Faktorwert. Insbesondere ist der dritte Faktorwert kleiner als der erste Faktorwert und vorteilhafterweise größer als der zweite Faktorwert. Beispielsweise beträgt die Differenz zwischen dem dritten Faktorwert und dem zweiten Faktorwert zwischen 5% und 15% der Differenz zwischen dem ersten Faktorwert und dem zweiten Faktorwert, insbesondere ist sie gleich 10%. Alternativ ist sie kleiner oder gleich 4%. Mit einer derartigen Zuordnung der Faktorwerte zu den jeweiligen Spannungswertdifferenzen werden alle vorkommenden Spannungswertdifferenzen bei der Ermittlung der Drehzahldifferenz berücksichtigt. Dabei werden alle Spannungswertdifferenzen, die größer als die erste Spannungsgrenze sind und insbesondere zu einer Abbremsung des Elektromotors führen, in einer anderen Weise behandelt, was zu einer verbesserten Einklemmfallerkennung auch bei einer Veränderung der Motorkennlinie führt.
Beispielsweise wird der Wichtungsfaktor anhand einer einen Mittelwert und eine Standardabweichung aufweisenden Glockenkurve bestimmt. Der Mittelwert bezeichnet hierbei entweder das Maximum der Glockenkurve oder die Grenze, ab der das bis dorthin ausgeführte Integral der Glockenkurve die Hälfte des Integrals der gesamten Glockenkurve überschreitet. Vorteilhafterweise ist die Glockenkurve eine Gaußsche Glockenkurve. Mit anderen Worten ist der Wichtungsfaktor die eulersche Zahl potenziert mit der Hälfte des negativen Quadrats aus der Spannungswertdifferenz abzüglich des Mittelwerts, wobei diese Differenz durch die Standardabweichung geteilt ist. Aufgrund der Verwendung der Glockenkurve treten keine Wertesprünge an etwaigen Kanten auf, wie dies bei der Verwendung von abschnittsweise definierten, diskreten Werten für den Wichtungsfaktor der Fall ist. Mit anderen Worten ist der Wichtungsfaktor für alle auftretenden Spannungswertdifferenzen differenzierbar.
Geeigneterweise ist der Mittelwert der Glockenkurve zwischen 0,1 V und 0,2 V, also leicht positiv. Alternativ oder in Kombination hierzu ist die Standardabweichung zwischen 0,1 V und 0,2 V. Besonders bevorzugt ist die Standardabweichung im Wesentlichen gleich dem Mittelwert. Insbesondere beträgt der Wichtungsfaktor bei einer Spannungswertdifferenz von Null (0) der Hälfte des Wichtungsfaktors bei einer Spannungswertdifferenz, die gleich dem Mittelwert ist.
Zweckmäßigerweise wird die elektrische Betriebsspannung des Fensterhebers, also die an dem Fensterheber anliegende elektrische Spannung, gefiltert und hieraus der elektrische Betriebsspannungswert erstellt. Insbesondere wird der gefilterte Wert als elektrischer Betriebsspannungswert herangezogen. Vorzugsweise weist der Filter eine endliche Impulsantwort auf, ist somit ein sogenannter FlR-Filter. Vorzugsweise ist die Funktion des Filters das Entfernen von hochfrequenten Anteilen der elektrischen Betriebsspannung; der Filter ist somit als ein Tiefpassfilter ausgestaltet.
Geeigneterweise wird mittels des Filters ein Mittelwert der elektrischen Betriebsspannung gebildet, wobei der elektrische Betriebsspannungswert bevorzugt nach Art eines gleitenden Mittelwerts der elektrischen Betriebsspannung berechnet wird. Mittels einer derartigen Erstellung des elektrischen Betriebsspannungswerts wird berücksichtigt, dass bei einer Änderung der elektrischen Betriebsspannung der Elektromotor aufgrund dessen Trägheit verzögert reagiert. Mit anderen Worten ist die Antwort des Elektromotors auf eine Schwankung der elektrischen Betriebsspannung verlangsamt.
Beispielsweise werden zur Erstellung des aktuellen elektrischen Betriebsspannungswerts ein Auslösefaktor und ein Motorfaktor herangezogen. Dabei wird die Differenz zwischen dem Motorfaktor und dem Auflösefaktor mit dem bisherigen elektrischen Betriebsspannungswert multipliziert und zu der mit dem Auflösefaktor multiplizierten elektrischen Betriebsspannung hinzugezählt. Das Ergebnis wird durch den Motorfaktor geteilt, um den aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert zu erhalten.
Zur Berechnung in einem Mikrochip wird die Beziehung vorteilhafterweise umgeformt und eine Hilfsgröße eingeführt. Zur Ermittlung der aktuellen Hilfsgröße wird zunächst von der elektrischen Betriebsspannung der bisherige Betriebsspannungswert abgezogen und dieses Ergebnis mit dem Auflösefaktor multipliziert. Hierzu wird die bisherige Hilfsgröße addiert, um die aktuellen Hilfsgröße zu erhalten. Der aktuelle Betriebsspannungswert ist die aktuelle Hilfsgröße geteilt durch den Motorfaktor.
Mittels Variation des Auflösefaktors und des Motorfaktors wird die durch die Filterung hervorgerufene Verzögerung und/oder Glättung der Betriebsspannung eingestellt. Beispielsweise beträgt das Verhältnis des Motorfaktors zum Auflösefaktor zwischen 4:1 und 6:1.
Diese Art der Berechnung des elektrischen Betriebsspannungswerts ist einerseits vergleichsweise schnell durchzuführen. Andererseits wird eine vergleichswiese ebene Glättung der elektrischen Betriebsspannung erreicht, ohne Schwankungen unberücksichtigt zu lassen. Darüber hinaus kann der Umfang der Glättung mittels der Filterung mit Veränderung von lediglich zwei Parametern vergleichsweise einfach und schnell eingestellt werden.
Zweckmäßigerweise wird der Motorfaktor auf den verwendeten Elektromotor angepasst, wobei vorteilhafterweise der Auflösefaktor konstant gehalten wird. Der Motorfaktor unterscheidet sich somit zumindest von unterschiedlichen Elektromotortypen und berücksichtigt dessen jeweilige Konstruktionsmerkmale, wie z. B. die Anzahl der Pole, der Windungen und//oder Zähne sowie dessen Ansteuerung. Insbesondere wird der Motorfaktor zusätzlich auf weitere Berechnungsvorschriften und Faktoren des Einklemmschutzverfahrens, wie zum Beispiel den Wichtungsfaktor, derart angepasst, dass die einer Änderung der Bordnetzspannung und einer daraus resultierenden Drehzahländerung des Elektromotors der berechnete und mit dem Wichtungsfaktor multiplizierte Spannungswert der Istdrehzahldifferenz entspricht. Mit anderen Worten ist in diesem Fall aufgrund der Anpassung die Drehzahldifferenz gleich Null.
Zweckmäßigerweise wird der Motorfaktor über die Lebensdauer der Verstelleinrichtung verändert, um Alterungs- und/oder Verschleißerscheinung des Elektromotors zu berücksichtigen. Der Motorfaktor wird beispielsweise für einen bestimmten Elektromotortyp oder für jeden Elektromotor individuell bestimmt, beispielsweise auf einem Teststand. Alternativ oder in Kombination hierzu wird der Motorfaktor, bestimmt, wenn das Verstellteil bereits verbaut ist. Insbesondere wird hierzu ein Kalibrierungslauf gestartet, bei dem die Reaktionszeit des Elektromotors auf eine Spannungsschwankung ermittelt wird. Beispielsweise wird diese Kalibrierung nach jeder 1000 Verstellbewegung selbstständig gestartet, oder manuell wenn das Kraftfahrzeug in einem Fachbetrieb gewartet wird.
Zweckmäßigerweise wird der Betriebsspannungswert im Wesentlichen kontinuierlich ermittelt, wenn das Bordnetz des Kraftfahrzeugs die elektrische Spannung aufweist und folglich an dem Fensterheber die elektrische Spannung anliegt. Insbesondere erfolgt die Ermittlung unabhängig von der Bestromung des Elektromotors selbst. Unter kontinuierlich wird hierbei insbesondere verstanden, dass die Abstände zwischen den einzelnen Erstellungspunkten des Betriebsspannungswerts regelmäßig sind, wobei die Erstellungspunkte diskret sein können, also eine bestimmte Zeitspanne zwischen diesen liegt.
In einer zweckhaften Ausführungsform der Erfindung wird hierbei zu Beginn der elektrischen Spannungsanlegung der Betriebsspannungswert auf Null (0) gesetzt. Mit anderen Worten ist der erste elektrische Betriebsspannungswert gleich Null (0), wobei der zugehörige Zeitpunkt dem Zeitpunkt der Spannungsanlegung entspricht. Alternativ hierzu wird ein fest vorgegebener Wert verwendet, der der Bordnetzspannung im ungestörten Fall entspricht, also deren Sollwert ist. Oder der erste Betriebsspannungswert ist der erste gemessene Wert der Betriebsspannung.
Bevorzugt wird bei jeder Viertelumdrehung des Elektromotors die Istdrehzahl erneut ermittelt. Hierfür sind insbesondere die etwaig vorhandenen Hallsensoren des Elektromotors zueinander um 90° versetzt. Auf diese Weise entspricht die tatsächliche Drehzahl des Elektromotors im Wesentlichen der ermittelten, aktuellen Istdrehzahl. Beispielsweise wird der Betriebsspannungswert nach einem festen Zeitintervall erneut ermittelt, das insbesondere zwischen 3 ms und 1 ms liegt. Bevorzugt ist das Zeitintervall zwischen 1,5 ms und 2,5 ms lang und beträgt zweckmäßigerweise 2 ms.
Beispielsweise werden die aktuelle Istdrehzahl und der aktuelle Betriebsspannungswert stets zum gleichen Zeitpunkt ermittelt. Somit ist die Berechnung der Drehzahldifferenz vergleichsweise präzise. Besonders bevorzugt jedoch wird die aktuelle Istdrehzahl bei jeder Viertelumdrehung und der aktuelle Betriebsspannungswert alle 2 ms ermittelt. Auf diese Weise kann die Istdrehzahl vergleichsweise einfach mittels festinstallierter Sensoren ermittelt werden und die Betriebsspannungswertermittlung unabhängig erfolgen, was diese vereinfacht. Dabei unterscheiden sich zwar die Ermittlungszeitpunkte, jedoch ist dieser Unterschied vergleichsweise gering. Bei einer Ankerdrehzahl von 6.000 u/min wird die Istdrehzahl nämlich alle 2,5 ms ermittelt.
Hinsichtlich des elektrischen Fensterhebers wird die Aufgabe ferner erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.
Der elektrische Fensterheber des Kraftfahrzeugs weist ein Verstellteil, wie zum Beispiel ein Seitenfenster oder ein Schiebedach auf, welches mittels eines Elektromotors bzw. eines elektromotorischen Antriebs inklusive eines Getriebes (Schneckengetriebe) entlang eines Verstellwegs verbracht wird. Hierbei läuft das Verstellteil insbesondere in eine Dichtung ein, wobei ein etwaiges sich zwischen der Dichtung und dem Verstellteil befindendes Objekt dort von diesem eingeklemmt wird.
Zur Vermeidung einer Beschädigung des Objekts, das beispielsweise ein Körperteil ist, wird der Elektromotor bzw. der Antrieb zumindest bei einer Schließbewegung des Verstellteils gemäß dem obigen Verfahren betrieben. Hierfür wird die elektrische Spannung, die an dem Fensterheber anliegt, über den elektrischen Betriebsspannungswert des Elektromotors bei der Beurteilung berücksichtigt, ob ein Einklemmfall vorliegt. Beispielsweise wird der Elektromotor reversiert und somit eine Schließbewegung beendet und eine Öffnungsbewegung des Verstellteils bewirkt, wenn der Auslösewert den Schwellwert überschreitet. Zumindest wird der Elektromotor gestoppt, was die Einklemmkräfte, die auf das Objekt wirken begrenzt.
Der Elektromotor ist beispielsweise 4-polig, folglich weist insbesondere ein Ringmagnet des Elektromotors vier Magnetpole auf. Ebenso ist jedoch auch ein Elektromotor mit zwei oder acht Polen denkbar, wobei auch ein Ringmagnet mit einer größeren Anzahl von Magnetpolen vorstellbar ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 schematisch einen erfindungsgemäßen elektrischen Fensterheber,
2 als Flussdiagramm ein Einklemmschutzverfahren,
3 die Erstellung einer Drehzahldifferenz,
4 die Abhängigkeit eines Wichtungsfaktors,
5 eine Drehzahldifferenzwertfunktion, und
6a, b einen Verlauf eines Auslösewerts.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist schematisch ein elektrischer Fensterheber 2 mit einer Fensterscheibe 4 dargestellt, der in einer Tür 6 eines Kraftfahrzeugs integriert ist. Die Fensterscheibe 4 wird mittels eines Elektromotors 8 entlang eines Verstellweges 10 verbracht. Hierfür steht ein Schneckenrad eines nicht dargestellten Schneckengetriebes mit einer dem Elektromotor 8 wellenseitig zugeordneten Schnecke in Wirkverbindung, wobei das Schneckenrad die Rotationsbewegung des Elektromotors 8 in eine Translationsbewegung der Fensterscheibe 4 umwandelt. Der Elektromotor 8 weist zwei zueinander um 90° versetzte Hall-Sensoren auf, mittels derer eine aktuelle Istdrehzahl n_i ^t des Elektromotors 8 und somit dessen Geschwindigkeit gemessen wird.
Der Elektromotor 8 wird von einer Steuereinheit 12 gesteuert, die diesen mit elektrischer Energie versorgt, wenn ein Taster 14 von einem Insassen des Kraftfahrzeugs aktiviert wird. Hierfür liegt an der Steuereinheit 12 eine Betriebsspannung U^t an, die von einem Bordnetz zur Verfügung gestellt wird. Das Bordnetz selbst wird von einer Batterie und einem Generator gespeist. Aufgrund von unregelmäßigen Belastungen, wie dem Ein- und Ausschalten von weiteren elektrischen Aggregaten des Kraftfahrzeugs, aber auch wegen der von dem Generator hervorgerufenen Welligkeit, schwankt die Betriebsspannung U^t zwischen 9 V und 16 V, die im Wesentlichen proportional zu dem von dem Elektromotor 8 aufgebrachten Drehmoment ist.
2 zeigt in Flussdiagramm eines Einklemmschutzes, mittels dessen der elektrische Fensterheber 2 während einer Schließbewegung der Fensterscheibe 4 betrieben wird, und das von der Steuereinheit 12 ausgeführt wird. Sobald der Taster 14 betätigt wird und die Fensterscheibe 4 in Schließrichtung entlang des Verstellweges 10 mit dem Elektromotor 8 bewegt wird, oder die Fensterscheibe 4 während einer Schließbewegung eine bestimmte Position entlang des Verstellwegs 10 erreicht hat, wird ein Startereignis 16 ausgelöst. Das Startereignis 16 führt zu einem Ausführen einer Resetfunktion 18, die einen bisherigen Auslösewert 20 mit Null überschreibt.
Ferner werden nach dem Startereignis 16 die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t und eine bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1 des Elektromotors 8 überwacht. Die Ermittlung der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t erfolgt mittels der zwei Hall-Sensoren, die in einem Winkel von 90° zueinander und bezüglich der Rotationsachse des Elektromotors 8 angeordnet sind und die bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1 entspricht der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t des Elektromotors 8 vor einer Viertelumdrehung. Auf diese Weise wird jede Viertelumdrehung des Elektromotors 8 gemessen und es ist ermöglicht, die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t bei jeder Viertelumdrehung des Elektromotors 8 erneut festzustellen. Anstatt des Versatzwinkels von 90° der beiden Hall-Sensoren bezüglich der Rotationsachse des Elektromotors 8 sind auch andere Versatzwinkel möglich. Insbesondere beträgt der Versatzwinkel 45°.
Aus der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t und der bisherigen Istdrehzahl n_i ^t-1 des Elektromotors 8 wird mittels einer ersten Differenzfunktion 22a eine Istdrehzahldifferenz Δn' erstellt, indem von der bisherigen Istdrehzahl n_i ^t-1 die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t abgezogen wird. Folglich ist bei einer Abbremsung des Elektromotors die Istdrehzahldifferenz Δn' positiv.
Aus der Betriebsspannung U^t des Fensterhebers 2 wird mittels einer Filterung alle 2 ms ein elektrischer Betriebsspannungswert U_F des Elektromotors 8 erstellt (3). Sobald der elektrische Betriebsspannungswert U_F erneut erstellt wurde, wird ein bisheriger elektrischer Betriebsspannungswert U_F ^t-1 mit einem aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert U_F ^t überschrieben und der neu erstellte elektrische Betriebsspannungswert U_F als der aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert U_F ^t herangezogen. Folglich ist der aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert U_F ^t stets der zeitlich zuletzt ermittelte Betriebsspannungswert U_F und der bisherige elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t-1 der Betriebsspannungswert U_F vor 2 ms. Der aktuelle elektrischen Betriebsspannungswert U_F ^t wird mittels einer zweiten Differenzfunktion 22b von dem bisherigen elektrischen Betriebsspannungswert U_F ^t abgezogen und das Ergebnis als eine Spannungswertdifferenz ΔU herangezogen.
Eine dritte Differenzfunktion 22c wichtet die Spannungswertdifferenz ΔU mit einem Wichtungsfaktor x, der über eine Abhängigkeitsfunktion 24 von der Spannungswertdifferenz ΔU abhängig ist (4). Zur Erstellung einer Drehzahldifferenz Δn wird dieses Produkt von der Istdrehzahldifferenz Δn' abgezogen. Die erste, zweite und dritte Differenzfunktion 22a, 22b, 22c sind Bestandteil einer Drehzahldifferenzfunktion 22.
Mittels einer Drehzahldifferenzwertfunktion 26 wird aus der Drehzahldifferenz Δn ein Drehzahldifferenzwert Δn* gebildet. Hierbei wird jede Drehzahldifferenz Δn auf jeweils einen Drehzahldifferenzwert Δn* abgebildet (5). Der Drehzahldifferenzwert Δn* und der bisherige Auslösewert 20 werden einer Auslösewertfunktion 28 zugeführt und ein Auslösewert 30 gebildet (6a, 6b). In einem darauffolgenden Schritt wird mittels einer Überschreibfunktion 32 der bisherige Auslösewert 20 mit dem erstellten Auslösewert 30 überschrieben. Eine Vergleichsfunktion 34 vergleicht den Auslösewert 30 mit einem Schwellwert 36, der auf das den Fensterheber 2 aufweisende Kraftfahrzeug abgestimmt ist. Ist der Auslösewert 30 größer als der Schwellwert 36, so ist ein Einklemmfall 38 erkannt, und der Elektromotor 8 wird reversiert, um das eingeklemmte Objekt freizugeben. Falls der Auslösewert 30 kleiner als der Schwellwert 36 ist, wird die bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1 mit der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t und der bisherige elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t-1 mit dem aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert U_F ^t überschrieben. Daraufhin wird erneut die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t und der aktuelle elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t ermittelt und die Drehzahldifferenz Δn erstellt.
Die Steuereinheit 12 ist derart aufgebaut, dass zuerst die Vergleichsfunktion 34 mit dem Auslösewert 30 ausgeführt wird, bevor die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t und der aktuelle elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t erneut ermittelt wird. Mit anderen Worten erfolgen die Berechnung des mittels jedes aktuellen Istwerts n_i ^t und jedes aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert U_F ^t gebildeten Auslösewerts 30 und dessen Vergleich mit dem Schwellwert 36 innerhalb eines Zeitabschnitts, der das Minimum aus einer Viertelumdrehung des Elektromotors 8 und 2 ms ist. Bei jeder Viertelumdrehung des Elektromotors 8 und somit bei jeder aktuellen Istdrehzahl n_i ^t, spätestens alle 2 ms, ist also bekannt, ob der Einklemmfall 38 eingetreten ist.
In 3 ist anhand von fünf Graphen die Ermittlung der Drehzahldifferenz Δn schematisch vereinfacht erläutert, wobei die Nummerierung der einzelnen Graphen von oben ist. In dem ersten Graphen ist der kontinuierliche zeitliche Verlauf der Drehzahl n des Elektromotors 8 gezeigt. Die aktuellen Istdrehzahl n_i ^t und bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1 sind diskrete Punkte entlang des Verlaufs, die sich um eine Vierteldrehung des Elektromotors 8 unterscheiden. Die Drehzahl n, und somit auch die aktuellen Istdrehzahl n_i ^t und bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1, sinken zweimal ab, wobei das zeitlich erste Absinken von einem Spannungseinbruch 40 und das zweite von dem Einklemmfall 38 hervorgerufen wird.
Der zweite Graph zeigt die Istdrehzahldifferenz Δn', die die Differenz zwischen der bisherigen Istdrehzahl n_i ^t-1 und der jeweiligen aktuelle Istdrehzahl n_i ^t ist. Aufgrund des Absinkens der Drehzahl n ist die bisherigen Istdrehzahl n_i ^t-1 stets größer oder mindestens gleich groß wie die jeweilige aktuelle Istdrehzahl n_i ^t. Folglich ist die Istdrehzahldifferenz Δn' stets größer gleich Null (0). Dabei unterscheidet sich der Verlauf der Istdrehzahldifferenz Δn' während des Spannungseinbruchs 40 und des Einklemmfalls 38 im Wesentlichen nicht.
Im dritten Graphen ist gepunktet der Verlauf der Betriebsspannung U^t dargestellt, die alle 2 ms gemessen wird. Aus der Betriebsspannung U^t wird der aktuelle elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t unter Zuhilfenahme eines Motorfaktors τ und eines Auflösefaktors y anhand der Beziehung U_F ^t = 1/τ·[y·U^t + U_F ^t-1·(τ – y)] ermittelt, der somit ebenfalls alle 2 ms neu vorliegt. Die Ermittlung erfolgt mittels der Steuereinheit 12, die zur Speicher- und Genauigkeitsoptimierung zur Berechnung eine erste Hilfsgröße H^t und eine zweite Hilfsgröße H^t-1 heranzieht. Dabei wird die erste Hilfsgröße H^t gemäß der Beziehung H^t = y·[U^t – U_F ^t-1] + H^t-1 berechnet. Der aktuelle elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t ist dann U_F ^t = 1/τ·H^t. Im Anschluss hieran wird die zweite Hilfsgröße H^t-1 mit der erste Hilfsgröße H^t überschrieben und der aktuelle elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t erneut ermittelt, wenn eine neue Betriebsspannung U^t zur Verfügung steht.
Die Ermittlung der jeweiligen Größen erfolgt im Wesentlichen kontinuierlich, unabhängig von der aktuelle Istdrehzahl n_i ^t des Elektromotors 8. Lediglich sobald die Betriebsspannung U^t an die Steuereinheit 12 nach einer spannungslosen Zeit angelegt wird oder das Steuergerät 12 das erste Mal bestromt wird, wird der aktuelle elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t und die beiden Hilfsgröße H^t, H^t-1 auf Null (0) gesetzt und hiermit die Ermittlung der aktuelle elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t und der beiden Hilfsgröße H^t, H^t-1 gestartet.
Aufgrund der Filterung der Betriebsspannung U^t ist der Verlauf des zur Berechnung des Auslösewerts 30 herangezogenen aktuellen elektrischen Betriebsspannungswerts U_F ^t bei dem abrupten Spannungseinbruch 40 der Betriebsspannung U^t vergleichsweise glatt. Somit ist die Spannungswertdifferenz ΔU ebenfalls differenzierbar, zumindest stetig, wie im vierten Graphen gezeigt. Hierbei sind sowohl der Motorfaktor τ und der Auflösefaktor y der Filterung als auch der zur Multiplikation herangezogene Wichtungsfaktor x derart gewählt und auf den verwendeten Elektromotor 8 eingestellt, dass während des Spannungseinbruchs 40 der Verlauf der mit dem Wichtungsfaktor x multiplizierten Spannungswertdifferenz ΔU im Wesentlichen dem Verlauf der Istdrehzahldifferenz Δn' entspricht. Mit anderen Worten ist der Verlauf der aktuellen elektrischen Betriebsspannungswerts U_F ^t ähnlichem dem der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t.
Dahingegen ändert sich während des Einklemmfalls 38 die Betriebsspannung U^t nicht und somit auch nicht der aktuelle elektrische Betriebsspannungswert U_F ^t oder die Spannungswertdifferenz ΔU. Folglich ist die im fünften Graphen dargestellte Drehzahldifferenz Δn, zu deren Erstellung die mit dem Wichtungsfaktor x multiplizierte Spannungswertdifferenz ΔU von der Istdrehzahldifferenz Δn' abgezogen wird, während des Spannungseinbruchs 40 im Wesentlichen Null (0). Während des Einklemmfalls 38 hingegen entspricht der Verlauf der Drehzahldifferenz Δn dem der Istdrehzahldifferenz Δn'.
4 zeigt drei sich unterscheidende Ausführungsformen 24a, 24b, 24c, der Abhängigkeitsfunktion 24 nach denen der Wichtungsfaktor x in Abhängigkeit der Spannungswertdifferenz ΔU bestimmt wird. Je nach Ausgestaltung der Steuereinheit 12 wird jeweils eine der Abhängigkeitsfunktionen 24a, 24b, 24c verwendet. Die erste Abhängigkeitsfunktion 24a ist eine Stufenfunktion, wobei bei einer Spannungswertdifferenz ΔU, die unterhalb einer ersten Spannungsgrenze 42 liegt, ein zweiter Faktorwert 44 als Wichtungsfaktor x verwendet wird. Die erste Spannungsgrenze 42 ist 0 V und der zweite Faktorwert 44 gleich einem Wert von 42. Der zweite Faktorwert 44 wird ebenfalls als Wichtungsfaktor x herangezogen, wenn die Spannungswertdifferenz ΔU größer als eine zweite Spannungsgrenze 46 ist, die gleich 0,3 V ist. Wenn die Spannungswertdifferenz ΔU zwischen der erste Spannungsgrenze 42 und der zweiten Spannungsgrenze 46 liegt, wird der Wichtungsfaktor x auf einen ersten Faktorwert 48 gesetzt, der 120 beträgt, also knapp dem Dreifachen des zweiten Faktorwerts 44.
Die zweite Abhängigkeitsfunktion 24b unterscheidet sich von der ersten Stufenfunktion 24a dadurch, dass bei einer Spannungswertdifferenz ΔU, die größer als die zweite Spannungsgrenze 46 ist, ein dritter Faktorwert 50 herangezogen wird. Der dritte Faktorwert 50 ist größer als der zweite Faktorwert 42 und ist gleich 50.
Die dritte Abhängigkeitsfunktion 24c ist eine Glockenkurve, wobei zu einer gaußschen Glockenkurve ein konstanter Wert hinzuaddiert ist, der 42 beträgt. Die Glockenkurve 24c weist einen Mittelwert μ und eine Standardabweichung σ auf. Der Mittelwert ist gleich 0,15 V und die Standardabweichung σ ist 0,2 V, bei der der Wert der gaußschen Glockenkurve von deren Maximum um die Hälfte gesunken ist. Das Maximum der Glockenkurve 24c selbst, also der Summe aus der gaußschen Glockenkurve und dem konstanten Faktor, beträgt 170. Der Wichtungsfaktor x wird mittels der Glockenkurve 24c folglich gemäß der Beziehung x = 128·exp(–0,5·((ΔU – 0,15 V)/0,2 V)^2) + 42 berechnet.
Allen Abhängigkeitsfunktionen 24a, 24b, 24c ist gemein, dass der Wichtungsfaktor x bei einer positive kleine Spannungswertdifferenzen ΔU größer als bei einer positive großen Spannungswertdifferenzen ΔU oder einer negativen Spannungswertdifferenz ΔU ist. Folglich werden bei der Ermittlung der Drehzahldifferenz Δn positive kleine Spannungswertdifferenzen ΔU, die proportional zu dem von dem Elektromotor 8 aufgebrachten Drehmoment sind, vergleichsweise stark berücksichtigt.
Bei einer Alterung und/oder einem Verschleiß des Elektromotors 8 verändert sich dessen Kennlinie. Je größer die Alterung bzw. der Verschleiß fortschreiten, desto größer werden Schwankungen der Istdrehzahl n_i ^t bei gleichgroßen Schwankungen der Betriebsspannung U^t und somit auch des aktuellen elektrischen Betriebsspannungswerts U_F ^t. Mit anderen Worten entspricht nach einer bestimmten Betriebsdauer des Elektromotors 8 eine bestimmte Spannungswertdifferenz ΔU einer größeren Istdrehzahldifferenz Δn' als zu dessen Montagezeitpunkt.
Aufgrund der Wahl des von der Spannungswertdifferenz ΔU abhängigen Wichtungsfaktors x wird dies berücksichtigt: Bei einem vergleichsweise alten Elektromotor 8 rufen kleine Spannungswertdifferenzen ΔU vergleichsweise große Istdrehzahldifferenzen Δn' hervor. Falls die Spannungswertdifferenzen ΔU klein sind, sind die jeweiligen Wichtungsfaktoren x vergleichsweise groß, sodass das jeweilige Produkt x·ΔU ebenfalls vergleichsweise groß ist, und zwar größer als die hierdurch hervorgerufen Istdrehzahldifferenz Δn'. Das Produkt wird zur Ermittlung der Drehzahldifferenz Δn von der Istdrehzahldifferenz Δn' abgezogen. Folglich ist die Drehzahldifferenz Δn kleiner als Null (0). Sie wird somit bei der Ermittlung des Auslösewert 30 vergleichsweise gering berücksichtigt (6a, 6b).
Wenn die Spannungswertdifferenz ΔU jedoch vergleichsweise groß ist, was vergleichsweise selten auftritt, ist sowohl die Istdrehzahldifferenz Δn' groß als auch der Wichtungsfaktor x vergleichsweise klein. Die berechnete Drehzahldifferenz Δn ist somit positiv und trägt entsprechend zu dem Auslösewert 30 bei. Wenn nun eine vergleichsweise große Drehzahldifferenz Δn bestimmt wird, liegt entweder der Einklemmfall 38, zumindest eine Schwergängigkeit, vor, oder der aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert U_F ^t weist einen starken Einbruch auf. Aufgrund der Filterung der Betriebsspannung U^t impliziert dies einen Einbruch, der vergleichsweise selten auftritt.
Bei einem Elektromotor 8, der noch keine Alterungserscheinungen aufweist, rufen erst vergleichsweise große Spannungswertdifferenzen ΔU große Istdrehzahldifferenzen Δn' hervor. Dahingegen rufen kleine Spannungswertdifferenzen ΔU kaum eine Veränderung der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t hervor. Wenn also kleine Spannungswertdifferenzen ΔU auftreten, ist die jeweils ermittelte Drehzahldifferenz Δn positiv und hat einen verschwindenden Einfluss auf den Auslösewert 30. Falls folglich eine vergleichsweise große Drehzahldifferenz Δn bestimmt wird, liegt der Einklemmfall 38 oder zumindest eine Schwergängigkeit vor. Dies wird mittels des von der Spannungswertdifferenz ΔU abhängigen Wichtungsfaktors x berücksichtigt, was bei einer konstanten, auf einen gealterten Elektromotor 8 abgestimmten Wahl des Wichtungsfaktors x nicht der Fall wäre.
In 5 ist die Drehzahldifferenzwertfunktion 26 dargestellt, mittels derer jeder Drehzahldifferenz Δn ein einziger Drehzahldifferenzwert Δn* zugeordnet wird. Die Drehzahldifferenzwertfunktion 26 ist konkav und zwischen 0 u/min und einem ersten Grenzwert 52, der bei 2,5 u/min liegt, linear. Mit anderen Worten ist die 1. Ableitung der Drehzahldifferenzwertfunktion 26 in diesem Bereich: größer Null (0), und die 2. Ableitung Null (0).
Oberhalb des ersten Grenzwerts 52 und unterhalb eines zweiten Grenzwerts 54, der das Doppelte des ersten Grenzwerts 52 ist, also 5 u/min ist, ist die Drehzahldifferenzwertfunktion 26 quadratisch. Die 1. und 2. Ableitung der Drehzahldifferenzwertfunktion 26 in diesem zweiten Bereich ist folglich größer oder gleich Null. Oberhalb des zweiten Grenzwerts 54 ist die Drehzahldifferenzwertfunktion 26 hyperbelförmig. In diesem Bereich ist somit die 1. und 2. Ableitung ebenfalls größer oder gleich der entsprechenden Werte in dem zweiten Bereich. An den beiden Grenzwerten 52, 54 ist die Drehzahldifferenzwertfunktion 26 sowohl stetig als auch stetig differenzierbar. Mit anderen Worten weist die 1. Ableitung weder beim ersten Grenzwert 52 noch beim zweiten Grenzwert 54 eine Sprungstelle auf. Zur Verdeutlichung der einzelnen Funktionen in den jeweiligen Abschnitten sind diese in 5 gestrichelt und/oder gepunktet zusätzlich dargestellt.
6a und 6b zeigen qualitativ jeweils einen Verlauf des Auslösewerts 30, wenn eine Schwergängigkeit 56, während des Verbringens der Fensterscheibe 4 auftritt. Die Betriebsspannung U^t ist während dieser Zeit konstant. In 6a ist die Schwergängigkeit 56 von einem eingeklemmten Objekt hervorgerufen, es liegt also der Einklemmfall 38 vor. In 6b ist die Schwergängigkeit 56 nur temporär und von einer Erschütterung des Fensterhebers 2 bedingt. Unterhalb des Verlaufs des Auslösewerts 30 ist jeweils der zugehörige Verlauf des Drehzahldifferenzwerts Δn* dargestellt.
Sobald die Schwergängigkeit 56 auftritt, wird die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t des Elektromotors 8 von der Schwergängigkeit 56 kontinuierlich verringert. Die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t ist daher stets kleiner als die bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1. Folglich steigt die Istdrehzahldifferenz Δn' an. Weil die Spannungswertdifferenz ΔU wegen der konstanten Betriebsspannung U^t Null (0) beträgt, steigt auch die Drehzahldifferenz Δn und der Drehzahldifferenzwert Δn* an, vgl. 5. Solange der Drehzahldifferenzwert Δn* unterhalb einer Nachführschwelle 58 liegt, wird zu dem bisherigen Auslösewert 20 das gewichtete Quadrat des Drehzahldifferenzwerts Δn* addiert. Wenn der Drehzahldifferenzwert Δn* oberhalb der Nachführschwelle 58 liegt, wird zu dem bisherigen Auslösewert 20 der Drehzahldifferenzwert Δn* addiert. Die Nachführschwelle 58 liegt bei 0,7 u/min.
Der Verlauf des Auslösewerts 30 ist im Wesentlichen linear steigend, wenn der Drehzahldifferenzwert Δn* konstant und großer als die Nachführschwelle 58 ist. Der bisherigen Auslösewert 20 und der Auslösewert 30 unterscheiden sich dann nämlich jeweils nur um den konstanten Drehzahldifferenzwert Δn*. Davor ist der Verlauf des Auslösewerts 30 im Wesentlichen der einer Potenzfunktion. Wenn der Auslösewert 30 den Schwellwert 36 überschreitet, ist der Einklemmfall 38 erkannt, und der Elektromotor 8 wird abgeschaltet. In diesem Fall wird die Ermittlung der Istdrehzahl n_i ^t der Drehzahldifferenz Δn, des Drehzahldifferenzwertes Δn* und des Auslösewerts 30 beendet.
Die in 6b gezeigte Drehzahldifferenzwert Δn* verbleibt während der Schwergängigkeit 56 unterhalb der Nachführschwelle 58. Der Auslösewert 30 ist somit der bisherige Auslösewert 20 zuzüglich des gewichteten Quadrats des Drehzahldifferenzwerts Δn*. Wenn dieser konstant ist, ist der Verlauf des Auslösewerts 30 im Wesentlichen linear steigend, da der bisherigen Auslösewert 20 und der Auslösewert 30 sich jeweils lediglich um einen konstanten Faktor unterscheiden, nämlich dem gewichteten Quadrat des Drehzahldifferenzwerts Δn*. Die Wichtung des Quadrats des Drehzahldifferenzwerts Δn* erfolgt mit dem Reziproken der Nachführschwelle 58.
Sinkt der Drehzahldifferenzwert Δn* ab, so wird die Steigung des Verlaufs des Auslösewerts 30 flacher. Wenn der Drehzahldifferenzwert Δn* eine Outputschwelle 60 unterschreitet, wird zu dem bisherigen Auslösewert 20 kein weiterer Wert hinzuaddiert. Der Auslösewert 30 entspricht somit dem bisherigen Auslösewert 20.
Die Outputschwelle 60 liegt bei 0 u/min. Falls also die Drehzahldifferenz Δn und somit der Drehzahldifferenzwert Δn* unterhalb von Null sinken, bleibt der Auslösewert 30 konstant. Die Drehzahldifferenz Δn ist negativ, falls bei konstanter Betriebsspannung U^t die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t größer als die bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1 ist. Dies ist der Fall, wenn die Fensterscheibe 4 die Schwergängigkeit 56 überwunden hat. Aufgrund der Elastizität des Fensterhebers 2 wird nämlich die Fensterscheibe 4 beschleunigt, wenn keine Kraft mehr der Bewegung der Fensterscheibe 4 entlang des Verstellwegs 14 entgegenwirkt. Unterschreiten die Drehzahldifferenz Δn und der Drehzahldifferenzwert Δn* eine Retrackingschwelle 62, so wird der Auslösewert 30 auf Null gesetzt. Die Retrackingschwelle 62 ist parametrisierbar und liegt zwischen 0 u/min und –3,7 u/min.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Fensterheber
4: Fensterscheibe
6: Tür
8: Elektromotor
10: Verstellweg
12: Steuereinheit
14: Taster
16: Startereignis
18: Resetfunktion
20: bisheriger Auslösewert
22: Drehzahldifferenzfunktion
22a: erste Differenzfunktion
22b: zweite Differenzfunktion
22c: dritte Differenzfunktion
24: Abhängigkeitsfunktion
24a: erste Stufenfunktion
24b: zweite Stufenfunktion
24c: Glockenkurve
26: Drehzahldifferenzwertfunktion
28: Auslösewertfunktion
30: Auslösewert
32: Überschreibfunktion
34: Vergleichsfunktion
36: Schwellwert
38: Einklemmfall
40: Spannungseinbruch
42: erste Spannungsgrenze
44: zweiter Faktorwert
46: zweite Spannungsgrenze
48: erster Faktorwert
50: dritter Faktorwert
52: erster Grenzwert
54: zweiter Grenzwert
56: Schwergängigkeit
58: Nachführschwelle
60: Outputschwelle
62: Retrackingschwelle
Δn: Drehzahldifferenz
Δn': Istdrehzahldifferenz
Δn*: Drehzahldifferenzwert
ΔU: Spannungswertdifferenz
H^t: erste Hilfsgröße
H^t-1: zweite Hilfsgröße
n_i ^t: aktuelle Istdrehzahl
n_i ^t-1: bisherige Istdrehzahl Motorfaktor
U^t: Betriebsspannung
U_F ^t: aktueller, elektrischer Betriebsspannungswert
U_F ^t-1: bisheriger elektrischer Betriebsspannungswert Mittelwert Standardabweichung
x: Wichtungsfaktor
y: Auflösefaktor

Claims

Einklemmschutzverfahren für eine elektromotorisch betriebene Versteileinrichtung (2), insbesondere Fensterheber, eines Kraftfahrzeugs, bei dem – mittels einer Drehzahldifferenzfunktion (22) aus sowie einer aktuellen Istdrehzahl (n_i ^t) und einer bisherigen Istdrehzahl (n_i ^t-1) des Elektromotors (8) als auch einem aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert (U_F ^t) und einem bisherigen elektrischen Betriebsspannungswert (U_F ^t-1) des Elektromotors (8) eine Drehzahldifferenz (Δn) gebildet wird, – die Drehzahldifferenz (Δn) mittels einer, insbesondere stetigen, Drehzahldifferenzwertfunktion (26) auf einen Drehzahldifferenzwert (Δn*) abgebildet wird, – ein Auslösewert (30) mittels einer Auslösewertfunktion (28) aus dem Drehzahldifferenzwert (Δn*) generiert wird, und – der Elektromotor (8) reversiert oder gestoppt wird, wenn der Auslösewert (30) einen Schwellwert (36) überschreitet.
Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erstellung der Drehzahldifferenz (Δn) mittels der Drehzahldifferenzfunktion (22) von einer Istdrehzahldifferenz (Δn'), die die Differenz zwischen der bisherigen Istdrehzahl (n_i ^t-1) und der aktuellen Istdrehzahl (n_it) ist, eine mit einem Wichtungsfaktor (x) multipliziert Spannungswertdifferenz (ΔU) abgezogen wird, die die Differenz zwischen dem bisherigen elektrischen Betriebsspannungswert (U_F ^t-1) und dem aktuellen elektrischen Betriebsspannungswert (U_F ^t) ist.
Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Drehzahldifferenzfunktion (22) die Drehzahldifferenz (Δn) gemäß Δn = Δn' – x·ΔU berechnet wird.
Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wichtungsfaktor (x) von der Spannungswertdifferenz (ΔU) abhängt.
Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Spannungswertdifferenz (ΔU) zwischen einer ersten Spannungsgrenze (42), insbesondere 0 V, und einer zweiten Spannungsgrenze (46), insbesondere 0,3 V, ein erster Faktorwert (48) und sonst ein zweiter Faktorwert (44) als Wichtungsfaktor (x) herangezogen wird.
Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wichtungsfaktor (x) mittels einer über einen Mittelwert (μ) und eine Standardabweichung (σ) definierte Glockenkurve (24c) bestimmt wird, wobei der Mittelwert (μ) und/oder die Standardabweichung (σ) insbesondere zwischen 0,1 V und 0,2 V ist.
Einklemmschutzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erstellung des elektrischen Betriebsspannungswerts (U_F ^t, U_F ^t-1) eine elektrische Betriebsspannung (U^t) des Fensterhebers (2) gefiltert wird.
Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterung mittels eines Auflösefaktors (y) und eines Motorfaktors (τ) anhand der Beziehung U_F ^t = 1/τ·[y·U^t + U_F ^t-1·(τ·y)] erfolgt.
Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorfaktor (τ) auf den Elektromotor (8) angepasst wird.
Einklemmschutzverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsspannungswert (U_F ^t, U_F ^t-1) seit Beginn einer elektrischen Spannungsanlegung (U^t) an den Fensterheber (2) im Wesentlichen kontinuierlich ermittelt wird, wobei insbesondere bei Beginn der elektrischen Spannungsanlegung (U^t) der Betriebsspannungswert (U_F ^t, U_F ^t-1) auf Null (0) gesetzt wird.
Einklemmschutzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Istdrehzahl (n_i ^t) bei jeder Viertelumdrehung des Elektromotors (8) und/oder der elektrische Betriebsspannungswert (U^t) in einem Zeitintervall zwischen 1 ms und 3 ms, insbesondere alle 2 ms, erneut ermittelt wird.
Elektrischer Fensterheber (2) eines Kraftfahrzeugs, mit einem gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 betriebenen Elektromotor (8).