DE19845820A1 - Verfahren zum Steuern der Stellbewegung von elektrisch angetriebenen Aggregaten eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Stellbewegung von elektrisch angetriebenen Aggregaten (10) eines Kraftfahrzeuges, insbesondere von Fensterhebern und Schiebedächern mit einem Einklemmschutz. Dabei bewertet eine Steuerelektronik (5) während des Verstellvorganges von einem Sensorelement generierten Verstellparameter des Aggretates (10) und wenigstens ein weiteres von auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungskräften abhängiges Signal. In Abhängigkeit der Bewertung dieses von den Beschleunigungskräften abhängigen Signals nimmt die Steuerelektronik (5) Einfluß auf den Verstellvorgang des Aggregates (10). Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur zuverlässigen Steuerung der Verstellbewegung bereitzustellen, daß keine zusätzlichen, vertikal gerichtete Beschleunigungskräfte messende Sensoren erfordert. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die von Beschleunigungskräften abhängigen, charakteristisch veränderten Signale von Fahrwerkssensoren (1) des Kraftfahrzeuges bereitgestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Stell­ bewegung von elektrisch angetriebenen Aggregaten eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 40 20 351 A1 ist ein Verfahren zur elektroni­ schen Überwachung und Steuerung des Öffnungs- und Schließ­ vorganges von elektrisch betriebenen Aggregaten bekannt, wobei insbesondere die Schließbewegungen von Fensterhebern oder Schiebedächern in Kraftfahrzeugen gesteuert werden.

Die der Steuerelektronik zur Verfügung gestellten Signale werden von zwei Sensoren generiert, von denen einer die ursächlich mit dem Aggregat zusammenhängenden Verstellpara­ meter erfaßt. Der weitere Sensor ist zusätzlich im Fahrzeug installiert und mißt die in vertikaler Richtung auf das Fahrzeug einwirkenden Beschleunigungskräfte.

Nachteilig an dieser Lösung ist die Tatsache, daß ein separater Sensor mit einem entsprechenden Montageaufwand eingebaut und angeschlossen werden muß. Dadurch entstehen erhöhte Material- und Herstellungskosten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur zuverlässigen Steuerung der Verstellbewegung von Aggre­ gaten in Kraftfahrzeugen bereitzustellen, das keinen zusätz­ lichen, vertikal gerichtete Beschleunigungskräfte messenden Sensor benötigt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ohne zusätzlichen Geräteaufwand eine Redundanz und weitere Quelle bezüglich der Informationen über dem Fahrbahnzustand bereitgestellt. Es sind keine Montageoperationen zur Befestigung eines weiteren Sensors erforderlich, wodurch die Kosten gesenkt werden können. Weiterhin werden Informationen über das Fahrwerk, die bereits erfaßt wurden, einer weiteren Verwen­ dung bzw. Bewertung zugeführt.

Aus den Informationen über den Fahrbahnzustand lassen sich beispielsweise erforderliche Überschußkräfte zum Schließen von Aggregaten ableiten.

Besonders vorteilhaft kann das Verfahren im Zusammenhang mit der Steuerung eines elektronischen Einklemmschutzes verwendet werden, da aufgrund der Informationen über den Fahrbahnzustand der Wert der Ansprechempfindlichkeit verän­ dert werden kann. Bei schlechten Fahrbahnzuständen, bei­ spielsweise bei Durchfahren eines Schlagloches, und gleich­ zeitiger Schließbewegung des Fensters kann die Einklemm­ schutzvorrichtung irrtümlich reversieren, da durch die zusätzliche Beschleunigungskraft ein vorgegebener Schwellen­ wert überschritten wird. Durch eine Koppelung mit einem Fahrwerkssensor kann bei unebener Fahrbahn der Schwellen­ wert heraufgesetzt werden.

Die Variation des Schwellenwertes erfolgt vorteilhafterwei­ se je nach Größe der auf das Fahrwerk einwirkenden Beschleu­ nigungskräfte, damit bei leichten Unebenheiten nicht unbeab­ sichtigterweise Einklemmvorgänge übersehen werden.

Als geeignet hat sich die Nutzung der von Fahrwerkssenso­ ren, die insbesondere für ABS- oder ESP-Funktionen Verwen­ dung finden, bereitgestellten Signale herausgestellt, um beispielsweise aufgrund charakteristisch veränderter Si­ gnale, beispielsweise der Veränderung der Umfangsgeschwin­ digkeit eines oder mehrerer Räder, Rückschlüsse auf Uneben­ heiten der Fahrbahn zu erhalten. So ist es möglich, daß als Maß für die Intensität der Beschleunigungskräfte die Ge­ schwindigkeitsänderung und/oder die Beschleunigungsänderung eines oder mehrerer Räder und/oder die charakteristische Veränderung der Periodendauer und/oder die charakteristi­ sche Veränderung der Frequenz der Signale der Fahrwerkssen­ soren verwendet werden.

Die vertikalen Stöße aufgrund von Fahrbahnunebenheiten werden dabei als Schwingungen aufgefaßt, die zu Veränderun­ gen der Frequenz bzw. der Periodendauer des von dem Sensor erzeugten Signals führen. Solche Veränderungen sind eindeu­ tig von dem sonstigen Signal unterscheidbar und bilden eine charakteristische Schwingung aus. Je nach Geschwindigkeit des Fahrzeuges verändert sich das Sensorsignal, da bei­ spielsweise bei hohen Geschwindigkeiten über kleinere Schlaglöcher "hinweggeflogen" wird, so daß sich solche Un­ ebenheiten nur unerheblich auswirken.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden die Signale der Fahrwerkssensoren in einer Steuerelektronik für das Bremssystem aufbereitet und vorbewertet, bevor sie an die Steuerelektronik des zu verstellenden Aggregates wei­ tergeleitet werden. Dadurch wird die bereits vorhandene Hardware besser ausgenutzt bzw. es müssen keine zusätzli­ chen Komponenten vorgesehen werden.

Als Alternative werden die mit charakteristischen Verände­ rungen behafteten Signale in einen CAN-BUS eingespeist, der mit der Steuerelektronik des zu verstellenden Aggregats in Verbindung steht. Dadurch können beispielsweise neben der Fensterheberelektronik weitere Aggregate mit den Signalen versorgt werden.

Um eine möglichst hohe Gewähr für eine korrekte Steuerung der Verstellbewegung zu erlangen, ist in einer Weiterbil­ dung des Verfahrens vorgesehen, daß eine beschleunigungsab­ hängige Steuerung der Verstellbewegung des Aggregates nur dann erfolgt, wenn die von der Verstellsensorik generierten Verstellparameter zeitgleich beschleunigungsbedingte Verän­ derungen aufweisen. Dadurch wird erreicht, daß neben den Werten der Fahrwerkssensoren auch Sensorsignale der auf die Karosserie einwirkenden Beschleunigungskräfte berücksich­ tigt werden.

In einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfah­ rens wird die Auswertung der von den Fahrwerkssensoren bereitgestellten Signale auf der Basis der Veränderungen der Radumfangsgeschwindigkeit durchgeführt. Bei einer schlechten Fahrbahn treten Schwankungen der Umfangsgeschwin­ digkeit mit relativ hoher Frequenz und geringer Amplitude auf, die nicht durch den Fahrer hervorgerufen werden kön­ nen. Bei ebener Fahrbahn liegt eine überwiegend konstante Umfangsgeschwindigkeit vor, so daß aus dem Vorhandensein der Schwankungen auf die Beschaffenheit des Untergrundes geschlossen werden kann. Dementsprechend wird aufgrund der Schwankungen der Radumfangsgeschwindigkeit auf den Fahrbahn­ zustand geschlossen, woraufhin die Überschußkraft einge­ stellt wird bzw. beeinflußbar ist.

Alternativ dazu erfolgt eine Auswertung der Signale auf der Basis der Veränderungen der Federkraft der Radaufhängung, wobei auf Grund der Varianz der Federkraft auf die Weg­ strecke und somit auf die einzustellende Überschußkraft rückgeschlossen werden kann.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Veränderung des Schwellenwertes des Einklemmschut­ zes in Abhängigkeit von der Beschleunigung des Fahrzeuges vorgenommen, um ein irrtümliches Reversieren des Aggrega­ tes, beispielsweise der Fensterscheibe oder eines Schiebeda­ ches sicher zu vermeiden. Bei einer positiven Beschleuni­ gung des Fahrzeuges in Schließrichtung des Aggregates erhöht sich aufgrund der Trägheit die Kraft, die auf eine Einrichtung zur Ermittlung der Einklemmkraft wirkt. So kann es im Extremfall bei dem Durchfahren von Schlaglöchern zu einem fälschlichen Reversieren der Fensterscheibe kommen.

Um die Ansprechempfindlichkeit möglichst konstant zu halten und dadurch ein sichere und korrekte Funktion des Einklemm­ schutzes zu gewährleisten, wird bei einer Beschleunigung in Schließrichtung der Schwellenwert erhöht und entsprechend bei einer Beschleunigung entgegen der Schließrichtung des Aggregates verringert, um hier eine eventuell gefährliche Erhöhung der tatsächlichen Einklemmkraft zu vermeiden.

Auf diese Weise wird eine konstante Ansprechempfindlichkeit des Einklemmschutzes gewährleistet.

Eine Verbesserung dieses Verfahrens wird dadurch erreicht, daß der Schwellenwert bereits verändert wird, bevor die tatsächliche Beschleunigung des Fahrzeuges bezüglich der Schließrichtung oder entgegen der Schließrichtung des Verstellaggregates auftritt. Diese vorauseilende Schwellwer­ tanpassung erfolgt über eine Auswertung der Fahrwerkssenso­ ren, die Unebenheiten bzw. Veränderungen an der Radaufhän­ gung oder an der Radumfangsgeschwindigkeit messen und an die Steuerelektronik weitergeben.

Die Signale liegen in Form von Schwingungen vor, deren charakteristische Verläufe und Eigenschaften empirisch ermittelt werden können. Liegen Fahrbahnunebenheiten vor, so spiegeln diese sich in charakteristischen Schwingungen der Signale der Fahrwerkssensoren wieder. Bei der Durch­ fahrt durch ein Schlagloch entspannen sich zunächst die Feder der Radaufhängung und der Reifen und werden anschlie­ ßend wieder verstärkt komprimiert. Die Federung und der Reifen wirken dabei als ein Energiespeicher, deren aufgenom­ mene Energie an das Fahrzeug weitergegeben wird, das darauf­ hin vertikal in Schließrichtung der Fensterscheibe beschleu­ nigt wird. Entsprechend umgekehrt verläuft der Vorgang bei Überfahren eines Hindernisses, beispielsweise eines Stei­ nes.

Bei einer plötzlichen Entspannung oder Belastung der Feder wird eine entsprechendes Signal in Gestalt einer Schwingung erzeugt und von der Steuerelektronik bewertet. Die Elektro­ nik erwartet daraufhin eine entsprechende Gegenkraft bzw. eine entsprechende Beschleunigung des Verstellaggrga­ tes in die jeweilige Richtung und der Schwellenwert des Einklemmschutzes wird entsprechend dem ermittelten Signal erhöht oder abgesenkt. Auf diese Weise kann eine simultane und korrekte Einstellung des Schwellenwertes erfolgen, um eine konstante Empfindlichkeit des Einklemmschutzes beizube­ halten.

Vorteilhafterweise wird die Anpassung des Schwellenwertes periodisch durchgeführt, um ein möglichst genaue und exakte Anpassung an die Gegebenheiten zu ermöglichen. Es ist dabei sinnvoll, die Anpassung entsprechend häufiger durchzufüh­ ren, wenn sich die Frequenz der Signale erhöht. Das heißt, daß bei einem schnellen Wechsel der Fahrbahnunebenheiten eine entsprechend schnelle Anpassung erfolgen muß. Zur Einstellung des Schwellenwertes kann auch die Fahrgeschwin­ digkeit berücksichtigt werden, da über die Geschwindigkeit auf die Art der zu erwartende Beschleunigung des Fahrzeuges geschlossen werden kann.

Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei­ spielen soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1a ein Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm eines Radsen­ sors bei ebener Fahrbahn;

Fig. 1b ein Diagramm nach Fig. 1a bei unebener Fahr­ bahn sowie

Fig. 2 bis 4 Blockschaltbilder von Signalverarbei­ tungsvarianten.

Die Fig. 1a und 1b verdeutlichen die Unterschiede in der Radumfangsgeschwindigkeit bei einer Schlechtwegstrecke und bei einer ebenen Fahrbahn.

In der Fig. 1a ist ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm aufgetragen, das unterschiedliche Bewegungszustände eines Rades erfaßt. Auf ebener Fahrbahn zeigt ein waagerechte Kurvenverlauf eine konstante Geschwindigkeit an, die in den Bereichen t1 und t2 überwiegend gleichmäßig erhöht bzw. verringert wird. Obwohl dieses Diagramm den Geschwindig­ keitsverlauf idealisiert, läßt sich daran verdeutlichen, daß im Normalbetrieb eines Fahrzeuges sich Geschwindigkeit­ sänderungen über einen im Vergleich zu stoßbedingten Verän­ derungen aufgrund von Fahrbahnunebenheiten langen Zeitraum t1 bzw. t2 erstrecken. Die stoßbedingten Geschwindigkeitsän­ derungen sind durch eine Veränderung der Gaspedalstellung oder durch Bremsen nicht zu realisieren und unterscheiden sich signifikant von diesen.

Die Fig. 1b verdeutlicht den Geschwindigkeitsverlauf eines Rades bei Befahren einer Schlechtwegstrecke. Innerhalb der Zeiträume t3, die im Verhältnis zu den Beschleunigungs- bzw. Bremszeiträumen sehr klein sind, sind eine Vielzahl von nicht sehr stark ausgeprägten Geschwindigkeitsänderun­ gen feststellbar, die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgeru­ fen wurden. Die Änderungen finden mit einer vergleichsweise hohen Frequenz statt und die Amplitude korreliert mit dem Maß der Verstellung des Schwellenwertes.

Somit kann aufgrund von über Radsensoren aufgenommenen Meßwerten auf den Zustand der Fahrbahn geschlossen werden, auf der sich das Fahrzeug bewegt.

Fig. 2 stellt ein Blockschaltbild einer Ausführungsvarian­ te des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, in dem Fahr­ werkssensoren 1, in diesem Fall Radsensoren 1, Meßdaten be­ züglich der Radumfangsgeschwindigkeit aufnehmen und an ein ABS- bzw. ESP-Steuergerät 2 weiterleiten. Hier werden die Daten ausgewertet und entsprechend der Vorgaben werden Befehle an die Bremsmechanik 3 gegeben, die auf das Rad 4 einwirkt.

Darüber hinaus werden die solcherart ermittelten Daten auch an eine Fensterheberelektronik oder ein Türsteuergerät 5 weitergeleitet. Die Fensterheberelektronik 5 wertet die Daten aus und steuert in Abhängigkeit der gemessenen Daten die Schließbewegung des Fahrzeugfensters 10 über den Fen­ sterheberantrieb 6 und setzt bei einer vertikalen Beschleu­ nigung den Schwellenwert für den Einklemmschutz entspre­ chend vorgegebener Werte herauf oder herab. Dadurch werden die durch die unebene Fahrbahn hervorgerufenen Beschleuni­ gungskräfte berücksichtigt und ein fälschliches Ansprechen des Einklemmschutzes mit einhergehender Schließbewegungsum­ kehr vermieden. Die bereits ermittelten Fahrwerks- bzw. Rad­ umfangsgeschwindigkeitsdaten werden also einer doppelten Nutzung zugeführt.

Die Auswertung der durch die Fahrwerkssensoren aufgenomme­ nen Signal verläuft bei der Festlegung des Schwellenwertes verschieden zu der ABS-Signalauswertung, da andere charakte­ ristische Signaleigenschaften relevant sind.

In einer Variante der Erfindung, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist, werden die ermittelten Daten zunächst einem ABS-/ESP-Steuergerät 2 zugeleitet und anschließend dort für eine weitere Verwendung aufbereitet. Da eine Aus­ wertung der Daten zum Zwecke der Steuerung der Bremsmecha­ nik 3 bereits stattfindet, muß lediglich eine andere Art der Bewertung der Meßwerte vorgenommen werden, um die Fen­ sterheberelektronik 5 bzw. das Türsteuergerät 5 mit den ent­ sprechenden Informationen zu versorgen. Da die vorhandene Hardware, also die Auswerteeinrichtung des ABS oder ESP, mehrfach eingesetzt werden kann, entfällt die Notwen­ digkeit einer Datenbewertung in der Fensterheberelektro­ nik 5 bzw. in dem Türsteuergerät 5.

Durch die aufbereiteten Signale der Fahrwerkssensoren 1 wird die Fensterheberelektronik 5 angeleitet, einen Ab­ gleich mit dem vorliegenden Schwellenwert durchzuführen und eine Anpassung an die vertikalen Beschleunigungen bzw. Fahrwerkskräfte vorzunehmen.

Fig. 4 zeigt eine Weiterbildung des anhand der Fig. 3 be­ schriebenen Verfahrens, bei dem die in dem ABS-/ESP- Steuergerät 2 aufbereiteten Daten in ein CAN-BUS einge­ speist werden, um weiteren Komponenten innerhalb des Fahr­ zeuges zugeleitet zu werden.

Neben der Verstellung von Komponenten des Fahrzeuges findet die bereits beschriebene Einflußnahme auf den Fensterheber­ antrieb 6 über die entsprechende Elektronik 5 statt. Als zu­ sätzliche Information bei der Heraufsetzung des Schwellen­ wertes des Einklemmschutzes werden der Fensterheberelek­ tronik 5 bzw. dem Türsteuergerät 5 Daten zugeführt, die von einem Sensor 8 ermittelt werden, der der Fensterhebermecha­ nik 9 zugeordnet ist. Nur bei einem gleichzeitigen Auftre­ ten von als Unebenheiten erkannten Geschwindigkeitsschwan­ kungen und Beschleunigungskräften auf die Fensterhebermecha­ nik 9 wird eine Anhebung des Schwellenwertes zum Reversie­ ren der Fensterschließbewegung vorgenommen.

Neben den Radumfangsgeschwindigkeiten, die über die Dreh­ zahl der Antriebsräder ermittelt werden, sind als Fahr­ werkssensoren alternativ Sensoren vorgesehen, die an der Radaufhängung angebracht sind und beispielsweise den Feder­ weg messen. Über die Varianz des Federweges bzw. der Feder­ kraft wird auf den Fahrbahnzustand geschlossen und darüber die notwendige Überschußkraft ermittelt, die ein sicheres Schließen der Fensterscheibe 10 auch unter schwierigen Fahrbahngegebenheiten gewährleistet.

Claims (13)

1. Verfahren zum Steuern der Stellbewegung von elektrisch angetriebenen Aggregaten eines Kraftfahrzeuges, insbe­ sondere von Fensterhebern und Schiebedächern, wobei eine Steuerelektronik während des Verstellvorganges die von wenigstens einem Sensorelement generierten Verstellparameter des Aggregates und wenigstens ein weiteres von auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungskräften abhängiges Signal bewertet und daß die Steuerelektronik in Abhängigkeit der Bewertung dieses von den Beschleunigungskräften abhängigen Signals auf den Verstellvorgang des Aggregates Einfluß nimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die von Beschleunigungskräften abhängigen Signale von Fahrwerkssensoren (1) des Kraftfahrzeuges bereitge­ stellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale zur Steuerung eines elektronischen Ein­ klemmschutzes verwendet werden, insbesondere zur Festlegung einer Ansprechempfindlichkeit.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Aggregats (10) in Abhängigkeit von der Intensität der auf das Fahrwerk einwirkenden Beschleunigungskräfte erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von Beschleunigungskräften abhängigen Signale von Radsensoren (1), insbesondere eines ABS- und/oder ESP-Systems, des Kraftfahrzeuges bereitgestellt wer­ den.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die Intensität der Be­ schleunigungskräfte die Geschwindigkeitsänderung und/oder die Beschleunigungsänderung eines oder mehre­ rer Räder und/oder die Veränderung der Periodendauer und/oder die Veränderung der Frequenz der Signale der Fahrwerkssensoren (1) verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Fahrwerkssenso­ ren (1) in einer Steuerelektronik (2) für das Bremssy­ stem aufbereitet und vorbewertet werden, bevor diese an die Steuerelektronik (5) des zu verstellenden Aggre­ gates (10) weitergeleitet werden.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristisch veränderten Signale in ein BUS-System eingespeist werden, der mit der Steuerelektronik (5) des zu ver­ stellenden Aggregates (10) in Verbindung steht.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine beschleunigungsabhän­ gige Steuerung der Verstellbewegung des Aggre­ gats (10) nur dann erfolgt, wenn die von der Verstell­ sensorik (8) generierten Verstellparameter zeitgleich beschleunigungsbedingte Veränderungen aufweisen.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung der von den Fahrwerkssensoren (1) bereitgestellten Signale auf der Basis der Veränderungen der Radumfangsgeschwindigkeit oder der Federkraft der Radaufhängung durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei einer Erhöhung der Beschleunigung des Fahrzeuges in Schließrichtung des Aggregates (10) der Schwellenwert des elektronischen Einklemmschutzes erhöht und bei einer Verringerung der Beschleunigung des Fahrzeugs in Schließrichtung des Aggregates (10) der Schwellenwert verringert wird, um eine konstante Ansprechempfindlichkeit zu ge­ währleisten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert in Abhängigkeit von einer zu er­ wartenden veränderten Beschleunigungskraft auf das Fahrzeug auf der Grundlage der Signale der Fahr­ werkssensoren (1) vorab verändert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anpassung des Schwellenwertes periodisch erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Anpassung zu der Frequenz des Signals der Fahrwerkssensoren (1) verändert wird.