DE102006059145A1 - Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln einer von einem Elektromotor hergeleiteten Antriebskraft - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln einer von einem Elektromotor hergeleiteten Antriebskraft Download PDF

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Abstract

Zum Ermitteln einer von einem Elektromotor (10) hergeleiteten Antriebskraft (F<SUB>Act</SUB>) wird der dem Elektromotor (10) von einer Energieversorgungsquelle (32) zugeführte Motorstrom (I<SUB>a</SUB>) gemessen und daraus eine Kraft berechnet; zusätzlich wird die am Elektromotor (10) anliegende Motorspannung (U<SUB>Bat</SUB>) gemessen, und es werden Antriebskraft-Schwankungen zufolge von im Betrieb auftretenden Spannungsschwankungen der Energieversorgungsquelle kompensiert, wobei mindestens eine auf der gemessenen, Spannungsschwankungen enthaltenden Motorspannung (U<SUB>Bat</SUB>) basierende Kompensations-Kraftkomponente bestimmt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer von einem umlaufenden Elektromotor hergeleiteten Antriebskraft.
  • Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung mit einem Elektromotor und Kraftbestimmungsmitteln zum Ermitteln einer vom Elektromotor in Betrieb hergeleiteten Antriebskraft.
  • Schließlich ist Gegenstand der Erfindung auch eine Vorrichtung zur Begrenzung der Schließkraft eines mit Hilfe eines Elektromotors angetriebenen Bauteils eines Kraftfahrzeuges mit einer solchen Einrichtung.
  • Die Ermittlung einer von einem umlaufenden Elektromotor hergeleiteten Antriebskraft kann vielfach von Interesse sein und ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen von Bedeutung, wenn es darum geht, die Bewegung eines Bauteils eines Kraftfahrzeuges, wie insbesondere eines Fensters oder eines Schiebedachs, aber auch eines Fahrzeugsitzes etc., zu erfassen. Ein besonderer Anwendungszweck ist dabei die Überwachung im Hinblick auf ein Einklemmen von Körperteilen, allgemein Objekten, durch das bewegte Bauteil, wobei dann eine entsprechende Reaktion zur Begrenzung oder Abschaltung der Antriebskraft (Schließkraft) vorgesehen wird, um Schäden zu vermeiden. Für eine derartige Schließkraft-Begrenzung z. B. bei Schiebedächern oder Fensterhebern ist eine möglichst genaue Erfassung der Antriebskraft erforderlich.
  • Üblicherweise wird zur Begrenzung der Schließkraft derart vorgegangen, dass auf die Geschwindigkeit der Antriebsbewegung (oder bevorzugt auf die Drehzahl des Elektromotors) bezogene Messwerte mit Hilfe von Hall-Sensoren vorgesehen werden, um hieraus Rückschlüsse auf die ausgeübten Kräfte zu ziehen, vgl. beispielsweise FR 2663798 A . Es wurde weiters auch bereits vorgeschlagen, den Motorstrom zu messen und einen Schwellenwert für die Ermittlung eines Einklemmzustandes zu definieren. Dieser Vorschlag ist insofern günstiger, als keine Hall-Sensoren notwendig sind, so dass sich der apparative und kostenmäßige Aufwand reduziert. Der geschätzte korrelative Kraftwert FAct ist hier proportional dem Strom anzusetzen, etwa gemäß der folgenden Beziehung:
    Figure 00020001
  • Darin kann der Ausdruck
    Figure 00020002
    durch einen Korrektur- oder Proportionalitätsfaktor kx ersetzt werden, so dass die Beziehung (1) auch wie folgt angeschrieben werden kann: FAct = kx·Ia
  • In der vorstehenden Beziehung (1) wird mit FAct die zu ermittelnde Antriebskraft, beispielsweise am Seilzug des Fensterhebers, bezeichnet, mit ü das Getriebeverhältnis, mit r der Radius der Seiltrommel des Antriebssystems für den Fensterheber und mit km eine Motordrehmoment-Konstante. Weiters wird mit Ia der Motorstrom angegeben.
  • Ein Problem hierbei ist, dass eine genauere Abschätzung der Antriebskraft in Hinblick auf eine etwaige Einklemmsituation nicht möglich ist, da die Energieversorgungsquelle, im Falle von Kraftfahrzeugen also die Kraftfahrzeug-Batterie, häufig mit Spannungsschwankungen behaftet ist. Derartige Spannungsschwankungen z. B. in Form von plötzlichen Spannungssprüngen wirken sich naturgemäß auf den Motorstrom und damit auf die Erfassung der Antriebskraft aus und verhindern einen glatten Betrieb, z. B. bei der Beschränkung der Schließkraft an einem Kfz-Bauteil.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen und eine Technik vorzuschlagen, mit der die Einflüsse von derartigen Spannungsschwankungen, insbesondere dynamischen Spannungsänderungen, aber auch statischen Spannungsänderungen, bei der Bestimmung der Antriebskraft kompensiert werden können.
  • Insbesondere ist es hierbei Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung der angegebenen Art vorzusehen, wobei mit geringem Aufwand ein für die Unterscheidung von Reibungskräften des Systems und von Klemmkräften erforderlicher, möglichst gleichmäßiger Kraftpegel aufgrund der Kompensation ermittelt werden kann, d. h. es soll ein der Antriebskraft entsprechender Wert unabhängig von derartigen Spannungsschwankungen festgestellt werden können.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren bzw. eine Einrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vor. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Weiters sieht die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Begrenzen der Schließkraft eines mit Hilfe eines Elektromotors angetriebenen Bauteils eines Kraftfahrzeuges, wie insbesondere eines Fensters oder eines Schiebedachs, mit einer solchen Einrichtung vor, wobei weiters Schwellenwertmittel zum Vergleichen der ermittelten Antriebskraft des Elektromotors unter Berücksichtigung der erfindungsgemäß vorgesehenen Kompensation mit einem vorgegebenen Schwellenwert vorgesehen sind, wobei Motor-Ansteuermittel mit den Schwellenwertmitteln zum Reduzieren oder Abschalten der Motorleistung beim Erreichen des Schwellenwerts verbunden sind.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Technik ist es möglich, in einfacher Weise Klemmkräfte und Reibungskräfte des Antriebsystems zu unterscheiden, wobei zugleich dem Umstand Rechnung getragen wird, dass beim Abschätzen und Ermitteln des Kraftwerts auf Basis der Motorstrom-Messung das Resultat nicht nur von den zu überwindenden Reibungskräften etc. abhängt, sondern auch von sich allmählich ändernden Spannungspegeln oder aber von plötzlichen Spannungssprüngen, die zu entsprechenden Stromabweichungen führen. Diese plötzlichen, dynamischen oder aber auch statischen Stromabweichungen und somit auch Kraftabweichungen werden aufgrund der erfindungsgemäßen Kompensation derart berücksichtigt, dass der endgültig erhaltene Kraftwert weitestgehend keine, von derartigen Spannungs- bzw. Stromschwankungen verursachten Anteile enthält. Um die gewünschte Kraft-Kompensation auf besonders einfache rechnerische Weise durchführen zu können, kann die gemessene Motorspannung Tiefpass-gefiltert werden, und sie wird als gefilterte Motorspannung bei der Bestimmung der Kompensations-Kraftkomponente herangezogen.
  • Im Einzelnen kann dabei im Fall von dynamischen Spannungsschwankungen so vorgegangen werden, dass die Differenz zwischen der gefilterten Motorspannung und der gemessenen Motorspannung gebildet und aus dieser Differenz die zugehörige dynamische Kompensations-Kraftkomponente, insbesondere durch Multiplizieren mit einem vorherbestimmten Korrektur- oder Proportionalitätsfaktor, berechnet wird.
  • In vergleichbarer Weise kann für die Kompensation von statischen Spannungsschwankungen die Spannungsdifferenz zwischen einer maximalen Motorspannung und der gefilterten Motorspannung gebildet werden, wobei aus dieser Spannungsdifferenz dann die zugehörige statische Kompensationskraftkomponente, wiederum zweckmäßigerweise durch Multiplizieren mit einem vorherbestimmten Proportionalitätsfaktor oder Korrekturfaktor, berechnet wird.
  • Es sei hier erwähnt, dass dann, wenn im vorliegenden Zusammenhang der Einfachheit halber von einer Motorspannung, von einem Motorstrom, von einer Antriebskraft bzw. Kraftkomponente usw. die Rede ist, dies selbstverständlich so zu verstehen ist, dass auf diese physikalischen Größen bezogene Werte oder Signale zu Grunde gelegt werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn bedacht wird, dass die vorliegende Form der Ermittlung der Antriebskraft außer mit Hilfe von konkre ten Schaltungsbauteilen insbesondere auch mit Hilfe von Rechnermitteln erfolgen kann, wo nach entsprechender Digitalisierung der Eingabewerte die gewünschten Berechnungen, wie insbesondere auch die Tiefpass-Filterung, durchgeführt werden. Insofern können auch die Tiefpass-Mittel zum Tiefpass-Filtern der gemessenen Motorspannung durch ein Berechnungsmodul innerhalb der Rechnermittel bzw. von deren Software realisiert sein.
  • Wie einleitend erwähnt, wird die vorliegende Technik mit besonderem Vorteil beim Begrenzen der Schließkraft eines Bauteils eines Kraftfahrzeuges, wie insbesondere eines Fenster oder eines Schiebedachs, eingesetzt, um so Verletzungen von Menschen, die mitunter sehr schwerwiegend sein können, zuverlässig vermeiden zu können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung noch weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:
  • 1 ein Beispiel für einen Motorstrom im Fall eines Elektromotors, der einen Fensterheber antreibt, mit sich aufgrund von Spannungsänderungen ergebenden Stromschwankungen;
  • 2 in einem Schema die Technik zur Ermittlung der Antriebskraft des Elektromotors in einem Fensterheber-System, gemäß der Erfindung;
  • 3 in Form eines schematischen Blockschaltbildes eine Einrichtung zur Ermittlung der Antriebskraft eines Elektromotors als Teil einer Vorrichtung zur Begrenzung der Schließkraft; und
  • 4 in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf einer Versorgungs-Gleichspannung mit Spannungsänderungen, den Verlauf des sich dabei ergebenden Motorstroms mit entsprechenden Schwankungen, den Verlauf der Motorspannung nach Tiefpass-Filterung und den Verlauf der ermittelten, zufolge der Kompensation bezüglich der Spannungsschwankungen bereinigten Kraft, wie sie für die Begrenzung etwa der Schließkraft eines Fensterhebers (oder von anderen Bauteilen) zugrunde gelegt werden kann.
  • In 1 ist ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf eines von einem Elektromotor, insbesondere Gleichstrommotor in einem System mit einer Vorrichtung zum Antreiben eines Fensterhebers mit Begrenzung der Antriebskraft aufgenommenen Motorstroms Ia veranschaulicht. Dabei ist ersichtlich, dass einerseits eine statische Abweichung DI zwischen mittleren Pegeln I1 und I2 des Motorstroms Ia sowie andererseits eine dynamische Abweichung DI beispielhaft vorliegen, wobei sich die dynamische Stromänderung dI aufgrund von plötzlichen, sprunghaften Spannungsänderungen ergibt, wie nachfolgend auch anhand der 4 noch näher erläutert werden wird.
  • Vorsorglich sei festgehalten, dass das hier angeführte Beispiel der Begrenzung der Schließkraft bei einem Fensterheber nicht einschränkend zu verstehen ist, sondern dass auch in anderen Bereichen, wo die Antriebskraft eines Elektromotors zu erfassen ist, die Erfindung mit Vorteil angewandt werden kann.
  • Wenn ein derartiger Stromverlauf wie in 1 gezeigt bei der Berechnung der Antriebskraft FAct, wie vorstehend mit der Beziehung (1) angegeben, zugrunde gelegt wird, ergibt sich eine unzuverlässige Erfassung der Antriebskraft des Elektromotors, was vor allem im Hinblick auf die etwaige Begrenzung der Schließkraft bei einem Kfz-Fenster oder Schiebedach problematisch ist. Gemäß der Erfindung wird daher bei der Ermittlung der Antriebskraft FAct nicht nur auf den Motorstrom Ia zurückgegriffen, sondern auch auf die Motorspannung, um die bei der Ermittlung der Antriebskraft FAct nicht zu berücksichtigenden Anteile zufolge von Spannungsschwankungen durch Kompensation zu eliminieren.
  • In 2 ist schematisch die Technik der Ermittlung der „bereinigten" Antriebskraft FAct unter Kompensation bzw. Eliminierung der auf Spannungsschwankungen zurückzuführenden Anteile veranschaulicht. Im Einzelnen ist ein Elektromotor 10, nämlich ein Gleichstrommotor, samt zugehörigen Ansteuer- und Energieversorgungsmitteln 11 gezeigt. Dem E-Motor 10 sind Spannungsmessmittel 12 zur Messung der Motorspannung UBat, sowie Strommessmittel 13 zur Messung des Motorstroms Ia zugeordnet. Der gemessene Motorstrom Ia wird in einer Stufe 14 mit einem Korrekturfaktor oder Proportionalitätsfaktor kx wie vorstehend angegeben multipliziert, um zum Basis-Kraftanteil kx·Ia der zu ermittelnden Antriebskraft FAct gemäß der vorstehenden Beziehung (1) zu gelangen.
  • Die Motorspannung UBat wird einer Stufe 15 zugeführt, wo eine Tiefpass-Filterung durchgeführt wird, wobei die dadurch erhaltene Tiefpass-gefilterte Spannung mit ULP bezeichnet wird. In einer Stufe 16 entsprechende Differenzbildungsmitteln wird sodann die Differenz zwischen die r Tiefpass-gefilterten Motorspannung ULP und der gemessenen Motorspannung UBat, also (ULP – UBat), gebildet, und diese Differenz (ULP – UBat) wird sodann in einer Stufe 17 mit einem Korrektur- oder Proportionalitätsfaktor ky multipliziert, um so zu einem korrespondierendem Kraftkomponenten-Wert ky·(ULP – UBat) zu gelangen.
  • Andererseits wird in einer weiteren Stufe 18 entsprechend Differenzbildungsmitteln aus der Tiefpass-gefilterten Motorspannung ULP und einem vorgegebenen konstanten Parameter, der maximalen Motorspannung Umax, vgl. die Stufe 19 in 2, die Spannungsdifferenz (Umax – ULP) gebildet, und diese Spannungsdifferenz (Umax – ULP), die immer positiv ist, wird mit einem Korrektur- oder Proportionalitätsfaktor kz in einer korrespondierenden Stufe 20 multipliziert. Anschließend werden gemäß einer Stufe 21 alle drei Kraftkomponenten kx·Ia, ky·(ULP – UBat) und kz·(Umax – ULP) summiert, um schließlich in der Stufe 22 den Wert für die Antriebskraft FAct, unter Kompensation von im zweiten und dritten Term mit umgekehrten Vorzeichen enthaltenen Anteilen zufolge von Spannungsschwankungen, wie vorstehend anhand von 1 grundsätzlich erläutert, zu erhalten.
  • Die vorstehende Beziehung (1) ist somit entsprechend den vorstehenden Darlegungen wie folgt modifiziert: FAct = kx·Ia + (ULP – UBat)·ky + (Umax – ULP)·kz
  • In dieser Beziehung (2) steht UBat wie erwähnt für die gemessene Motorspannung ULP für die Tiefpass-gefilterte Motorspannung, und Umax für die maximale Versorgungsspannung; weiters bezeichnet der Faktor ky einen Korrekturfaktor für die dynamische Spannungsabweichung und kz einen Korrekturfaktor für eine statische Spannungsabweichung.
  • Aus Vorstehendem ergibt sich somit, dass im beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei Arten von Spannungsschwankungen berücksichtigt und kompensiert werden, nämlich einerseits statische Abweichungen (siehe die Abweichung DI in 1) und andererseits dynamische Abweichungen (siehe die Abweichung dI in 1). Im Fall einer statischen Abweichung der Spannung oder Spannungsschwankung führt der geänderte Spannungspegel zu einer entsprechenden Änderung im Strompegel. Um einen entsprechenden korrekten Kraftwert bei unterschiedlichen Spannungen etwa im Fall einer Schließkraft-Begrenzung berücksichtigen zu können, wird somit ein Wert, der proportional der Spannung ist, dem entsprechenden Kraftwert additiv und substraktiv hinzugefügt. Im Einzelnen ist dies im Fall von statischen Spannungsschwankungen der Term kz·(Umax – ULP), der als Kompensations-Kraftkomponente ermittelt und berücksichtigt wird. Wenn die Tiefpass-gefilterte Motorspannung ULP – Umax ist, bedeutet dies, dass keine statische Spannungsabweichung gegeben ist, der Differenzwert ist 0, und demgemäß ist auch diese Kompensations-Kraftkomponente gleich 0. Wenn der Tiefpass-gefiterte Spannungswert ULP niedriger ist als die maximale Spannung Umax, dann wird gemäß der gebildeten Differenz ein Kompensationswert zum Term kx·Ia (der einen Anteil entsprechend dieser statischen Spannungsschwankung enthält) hinzugefügt, wobei im Hinblick auf die Umrechnung von der Spannung auf die Kraft (auch in der passenden Größenordnung) ein entsprechender Multiplikationsfaktor kz zur Anwendung kommt.
  • Im Fall von dynamischen Spannungsänderungen ergeben sich gemäß 1 Stromspitzen, die positiv, wie in 1 gezeigt, oder negativ sein können, je nachdem die Motorspannung plötzlich ansteigt oder aber absinkt. In diesem Fall wird gemäß 2 die Tiefpass-gefilterte Spannung ULP (die die hochfrequente Spannungsanteile nicht enthält) mit der ungefilterten Spannung UBat verglichen, und die Differenz zwischen diesen beiden Spannungswerten wird wie angegeben verwendet, um zur Kompensation dieses die dynamische Spannungsänderungen widerspielnden Anteils der Antriebskraft im Term kx·Ia beizutragen. Es gilt, dass je nachdem, ob ULP größer oder aber kleiner UBat ist, ein positiver oder aber negativer Wert dieser Kompensations-Kraftkomponente für den Fall von dynamischen Spannungsänderungen bzw. Stromänderungen erhalten wird.
  • Auch hier wird die Spannungsdifferenz (ULP – UBat) mit einem Korrektur- oder Proportionalitätsfaktor ky multipliziert, um vom jeweiligen Spannungswert auf einen Kraftwert mit der entsprechenden Dimension und der korrekten Amplitude, in entsprechender Parametrisierung, zu kommen.
  • Die erwähnte Tiefpass-Filterung, vgl. die Stufe 15 in 2, der Motorspannung kann mit einer herkömmlichen Filterschaltung, als in Hardware, ebenso wie mit einer entsprechenden Software-Komponente realisiert werden. Im letzteren Fall ist selbstverständlich eine entsprechende Digitalisierung der Motorspannung erforderlich, was aber der Einfachheit halber in 2 nicht näher veranschaulicht ist; zweckmäßigerweise werden dann auch die anderen Messgrößen, wie der Motorstrom Ia und die Motorspannung UBat selbst, in digitaler Form bei der Differenzbildung und bei der Multiplikation verarbeitet.
  • In 3 ist in einer Art Blockschaltbild eine Vorrichtung 30 (nachstehend auch kurz SKB-Vorrichtung genannt) zum Begrenzen der Schließkraft eines Fensters bzw. Fensterhebers (nicht dargestellt) mit Hilfe des Elektromotors 10 sowie einer nicht näher dargestellten Transmission, insbesondere mit Seiltrommel und Seilzug, veranschaulicht (SKB-Schließkraftbegrenzung). Dabei sind Ansteuermittel 31 für den Elektromotor 10 und eine Energieversorgungsquelle 32 vorgesehen, wobei letztere im vorliegenden Beispiel durch eine Kfz-Batterie gebildet ist. Weiters enthält die SKB-Vorrichtung 30 Mittel 33 zum Ermitteln der Antriebskraft FAct unter Durchführung der Kompensation wie vorstehend bereits beschrieben. Dabei sind wie erwähnt dem Elektromotor 10 einerseits die Motorstrom-Messmittel 13 (ein Amperemessgerät 13) sowie andererseits die Motorspannung-Messmittel 12 (ein Spannungsmessgerät 12) zugeordnet; an die Ausgänge dieser beiden Messgeräte 12, 13 sind die Kraftbestimmungsmittel 33 angeschlossen, die Mittel 34, 35 zum Bestimmen von zusätzlichen Kraftkomponenten zwecks Kompensation aufweisen.
  • Diese Mittel 33 bzw. 34, 35 enthalten im einzelnen Tiefpassfiltermittel 36 zum Tiefpass-Filtern der mit Spannungsmessmittel 12 gemessenen Motorspannung UBat sowie weiters eine Umax-Eingabestufe 37 zur Vorgabe der maximalen Versorgungsspannung Umax, die an einer Eingangsstufe 37 vorliegt. Weiters sind Differenzbildungsmittel 38 und 39 zur Bildung der obenstehend angegebenen Differenzen ULP – UBat bzw. Umax – ULP vorgesehen, und an diese Differenzbildungsmittel 38 und 39 sowie an eine Stromeingangsstufe 13', die mit den Strommessmitteln 132 verbunden ist, sind Multipliziermodule 40, 41 bzw. 42 verbunden, um die entsprechenden Größen Ia, (ULP – UBat) und (Umax – ULP) mit den Korrektur- bzw. Proportionalitätsfaktoren kx, ky bzw. kz zu multiplizieren. Diese Multiplikationssmodule 40, 41, 42 sind mit ihren Ausgängen sodann an ein Summiermodul 43 gelegt, das die drei Produkte gemäß der obenstehenden Beziehung (2) zueinander addiert, um so an einem Ausgang ein Signal entsprechend der nach Kompensation erhaltenen Antriebskraft FAct abzugeben, welches den Motor-Ansteuermitteln 31 zugeführt wird. Dort wird dieses Signal FAct mit einem vorgegebenen Kraft-Schwellenwert F, der mittels einer Stufe 45 zugeführt wird, in Schwellenwertmitteln 44 verglichen, um so bei Erreichen des Schwellenwerts F über die Motor-Ansteuermittel 31 entsprechend den Motor 10 anzusteuern, da offensichtlich zufolge eines Einklemmens eine übermäßig hohe Antriebskraft FAct gegeben ist. Insbesondere kann auf diese Weise eine Sicherheits-Abschaltung oder Umschaltung (Reversieren) des Motors 10 veranlasst werden, um eine etwaige Verletzung einer Person, die mit irgendeinem Körperteil im Bereich des bewegten Kfz-Bauteils, insbesondere eines Seitenfensters, eingeklemmt ist, zu verhindern.
  • Aus 3 ist schließlich noch eine Korrekturfaktor-Vorgabestufe 46 ersichtlich, mit der die vorgenannten, empirisch oder rechnerisch ermittelten Proportionalitätsfaktoren kx, ky und kz vorgegeben werden.
  • 4 zeigt in einem Diagramm den Verlauf von Spannungen und Strömen bzw. Kräften, und zwar beispielhaft einen stufenförmigen Abfall 50 der Motorspannung UBat mit nachfolgendem stufenförmigem Wiederanstieg 51. In Entsprechung zu den anhand der 1 erläuterten Prinzipien ergibt sich dann an den Spannungsänderungs-Stellen 50, 51 der Kurve für die Motorspannung UBat in der Kurve für den Motorstrom Ia ein entsprechender, zuerst negativer, dann positiver Sprung wie ebenfalls in 4 gezeigt ist. Wenn die Motorspannung UBat Tiefpass-gefiltert wird, ergeben sich in der Spannungskurve bei den Spannungsänderungen 50, 51 entsprechend schräge Flanken, vgl. die Kurve für die Tiefpass-gefilterte Motorspannung ULP in 4.
  • Insgesamt ergeben sich die entsprechenden statischen und dynamischen Abweichungen im Motorstrom Ia, wie in 4 bei dI bzw. DI veranschaulicht ist.
  • Wenn dann die vorstehend erläuterte Kompensation durchgeführt wird, wird ein Strom bzw. eine Antriebskraft FAct (bei entsprechender Umrechnung) wie in 4 mit der vierten Kurve veranschaulicht erhalten, wobei für dieses Signal ein, abgesehen von geringfügigen hochfrequenten Schwankungen (nämlich zufolge von Motorkommutator-Strom-Ripples) und zwei vergleichsweise kleinen Zacken im Bereich der Stufen 50, 51 zufolge des Sprunges der Motorspannung UBat, im Wesentlichen konstanter Wert gegeben ist. Dieser kompensierte Antriebskraft-Wert FAct eignet sich, wie unmittelbar einzusehen ist, in einer zuverlässigen Weise für die Kraftüberprüfung etwa beim Erfassen von Situationen, wenn Körperteile oder Gegenstände von angetriebenen Bauteilen eingeklemmt werden und dementsprechend ein Kraftanstieg zu verzeichnen ist, d. h. es ist eine zuverlässige Trennung von Reibungskräften im Antriebssystem einerseits und von Klemmkräften andererseits möglich.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer von einem umlaufenden Elektromotor (10) hergeleiteten Antriebskraft, wobei der dem Elektromotor (10) von einer Energieversorgungsquelle (32) zugeführte Motorstrom (Ia) gemessen und daraus eine Kraft berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass auch die am Elektromotor (10) anliegende Motorspannung (UBat) gemessen wird, und dass Antriebskraft-Schwankungen zufolge von im Betrieb auftretenden Spannungsschwankungen (DI, dI) der Energieversorgungsquelle (32) kompensiert werden, wobei mindestens eine auf der gemessenen, Spannungsschwankungen enthaltenden Motorspannung (UBat) basierende Kompensations-Kraftkomponente bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Motorspannung (UBat) Tiefpass-gefiltert und als gefilterte Motorspannung (ULP) zur Bestimmung der Kompensations-Kraftkomponente herangezogen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von dynamischen Spannungsschwankungen (dI) die Differenz (ULP – UBat) zwischen der gefilterten Motorspannung (ULP) und der gemessenen Motorspannung (UBat) gebildet und aus dieser Differenz (ULP – UBat) die zugehörige dynamische Kompensations-Kraftkomponente berechnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Kompensations-Kraftkomponente durch Multiplizieren der Differenz (ULP – UBat) mit einem vorherbestimmten Proportionalitätsfaktor (ky) berechnet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von statischen Spannungsschwankungen (DI) die Spannungsdifferenz (Umax – ULP) zwischen einer maximalen Motorspannung (Umax) und der gefilterten Motorspannung (ULP) gebildet und aus der Spannungsdifferenz (Umax – ULP) die zugehörige statische Kompensations-Kraftkomponente berechnet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Kompensations-Kraftkomponente durch Multiplizieren der Spannungsdifferenz (Umax – ULP) mit einem vorherbestimmten Proportionalitätsfaktor (kz) berechnet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte, die Kompensations-Kraftkomponente enthaltende Antriebskraft zwecks Kraft-Begrenzung mit einem vorgegebenen Schwellenwert (F) verglichen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kraft-Begrenzung eine Schließkraft für eine angetriebene Komponente, z. B. ein Fenster oder ein Schiebedach, eines Kraftfahrzeugs begrenzt wird.
  9. Einrichtung mit einem Elektromotor (10) zuzuordnenden Kraftbestimmungsmitteln (33) zum Ermitteln einer vom Elektromotor (10) in Betrieb hergeleiteten Antriebskraft, wobei die Kraftbestimmungsmittel (33) mit Motorstrom-Messmitteln (13) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbestimmungsmittel (33) weiters mit Mitteln (12) zum Messen der Motorspannung verbunden sind und Mittel (34), (35) zum Bestimmen von mindestens einer zusätzlichen, zur Kompensation von Spannungsschwankungen (DI, dI) herangezogenen Kraftkomponente auf der Basis der gemessenen, Spannungsschwankungen enthaltenden Motorspannung (UBat) aufweisen.
  10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbestimmungsmittel (33) Tiefpassfiltermittel (35) zum Tiefpass-Filtern der gemessenen Motorspannung (UBat) aufweisen, wobei die Tiefpass-gefilterte Motorspannung (ULP) bei der Bestimmung der Kompensations-Kraftkomponente herangezogen wird.
  11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Mittel (38) zum Bilden der Differenz (ULP – UBat) zwischen der Tiefpass-gefilterten Motorspannung (ULP) und der gemessenen Motorspannung (UBat), wobei die Kraftbestimmmungsmittel (33) eingerichtet sind, aus dieser Differenz (ULP – UBat) eine Kompensations-Kraftkomponente zur Kompensation von Kräften auf Basis von dynamischen Spannungsschwankungen (dI) zu bestimmen.
  12. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Multipliziermodul (41) zum Multiplizieren der Differenz (ULP – UBat) mit einem vorherbestimmten Proportionalitätsfaktor (ky), um die Kompensations-Kraftkomponente zu berechnen.
  13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 12, gekennzeichnet durch Mittel (39) zum Bilden der Spannungsdifferenz (Umax – ULP) zwischen einer maximalen Motorspannung (Umax) und der Tiefpass-gefilterten Motorspannung (ULP), wobei die Kraftbestimmungsmittel (34) eingerichtet sind, aus dieser Spannungsdifferenz (Umax – ULP) eine Kompensations-Kraftkomponente zur Kompensation von Kräften auf Basis von statischen Spannungsschwankungen (DI) zu bestimmen.
  14. Einrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Multipliziermodul (42) zum Multiplizieren der Differenz (Umax – ULP) mit einem vorherbestimmten Proportionalitätsfaktor (kz), um die Kompensations-Kraftkomponente zu berechnen.
  15. Vorrichtung (30) zum Begrenzen der Schließkraft eines mit Hilfe eines Elektromotors (10) angetriebenen Bauteils eines Kraftfahrzeugs, mit einer Einrichtung (33) nach einem der Ansprüche 9 bis 14 und mit Schwellenwertmitteln (44) zum Vergleichen der ermittelten Antriebskraft (FAct) des Elektromotors (10) unter Berücksichtigung der mindestens einen Kompensations-Kraftkomponente mit einem vorgegebenen Schwellenwert (F), wobei Motor-Ansteuermittel (31) mit den Schwellenwertmitteln (44) zum Reduzieren oder Abschalten der Motorleistung beim Erreichen des Schwellenwerts verbunden sind.
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