DE102012106927A1

DE102012106927A1 - Verfahren zur Funktionsprüfung eines Einklemmschutzsystems und Diagnoseeinrichtung

Info

Publication number: DE102012106927A1
Application number: DE102012106927.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Herrmann; Holger Würstlein; Florian Pohl
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-01-30
Also published as: WO2014019671A1; CN104508226B; US20150300070A1; US9382744B2; CN104508226A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Prüfen der Funktion eines kapazitiven Einklemmschutzsystems für ein fremdkraftbetätigtes, verstellbares Fahrzeugschließelement (T, H), wie zum Beispiel einer Seitentür, einer Fensterscheibe, einem Schiebedach oder einer Heckklappe, über das eine Karosserieöffnung (O) eines Fahrzeugs (K) in einer Schließposition verschließbar ist und das über eine motorische Antriebseinheit (2) in die Schließposition verstellbar ist, wobei mittels des kapazitiven Einklemmschutzsystems das Einklemmen eines Hindernis beim Schließen des Fahrzeugschließelements (H) durch Auswertung einer sich durch das Hindernis ändernden elektrischen Kapazität (C) detektierbar ist. Erfindungsgemäß wird anhand mindestens eines Messwertes (C(t)) die sich auch beim Öffnen des Fahrzeugschließelements (T, H) ändernde elektrische Kapazität (C) ausgewertet, um die bestimmungsgemäße Funktion des Einklemmschutzsystems zu prüfen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Funktion eines kapazitiven Einklemmschutzsystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Diagnoseeinrichtung, mittels der die Funktion eines kapazitiven Einklemmschutzsystems automatisch geprüft werden kann, nach dem Anspruch 16.
Kapazitive Einklemmschutzsysteme sind im Automobilbereich dazu vorgesehen, beim motorisch angetriebenen Schließen eines Fahrzeugschließelements, wie z.B. einer Seitentür, einer Heckklappe, einem Schiebedach oder einer Fensterscheibe, das Auftreten eines Hindernisses im Verstellweg des Fahrzeugschließelementes zu detektieren und ein Einklemmen dieses Hindernisses zu verhindern. Das Auftreten eines Hindernisses wird dabei über eine sich ändernde elektrische Kapazität detektiert. So sind beispielsweise im Bereich der zu schließenden Karosserieöffnung an einer Fahrzeugstruktur und/oder an dem Fahrzeugschließelement Elektroden vorgesehen, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung ein elektrisches Feld im Bereich der zu schließenden Karosserieöffnung erzeugen. Durch ein in der Karosserieöffnung befindliches Hindernis wird dieses elektrische Feld beeinflusst und ändert sich die elektrische Kapazität, sodass über die direkte oder indirekte Messung der elektrischen Kapazität und die Auswertung eines entsprechenden Messsignals in einer elektronischen Auswerteeinheit ein Hindernis detektiert werden kann. Ein solches Einklemmschutzsystem ist beispielsweise in der EP 0 648 628 B1 im Zusammenhang mit einer motorisch verstellbaren Kraftfahrzeug-Fensterscheibe beschrieben.
Nach dem Detektieren eines Hindernisses wird üblicherweise die Verstellung des Fahrzeugschließelements gestoppt und/oder reversiert, um das Einklemmen eines Hindernisses, wie z.B. eines Körperteils einer Person, zu vermeiden. Der Funktionstüchtigkeit des Einklemmschutzsystems kommt somit eine entscheidende Bedeutung zu. Ist eine fehlerfreie Funktion des Einklemmschutzsystems nicht gewährleistet, kann ein Hindernis im Verstellweg des zu schließenden Fahrzeugschließelements nicht mehr oder zumindest nicht mit der notwendigen Sicherheit erkannt werden, eventuell mit gravierenden Folgen für die Gesundheit einer Person. Es besteht daher ein großes Interesse daran, die Funktionstüchtigkeit eines derartigen Einklemmschutzsystems kontrollieren zu können.
In der DE 103 10 066 B3 wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, zwei Elektroden eines kapazitiven Einklemmschutzsystems über ein elektronisches Bauelement, z.B. einen elektrischen Widerstand, miteinander zu verbinden und mit einer Prüfspannung zu beaufschlagen, um die Funktionsfähigkeit der Elektroden permanent zu überwachen. Derart soll beispielsweise ein Kurzschluss umgehend detektiert werden können und als Reaktion hierauf ein Warnhinweis ausgegeben werden.
An der in der DE 103 10 066 B3 vorgeschlagenen Lösung ist jedoch nachteilig, dass mit ein separates elektronisches Bauelement zusätzlich vorgesehen werden muss und auch ein eigener Überwachungsprozess in eine elektronische Auswerteeinheit mit eigener Auswertelogik implementiert werden muss. Darüber hinaus beeinflusst das zusätzliche elektronische Bauelement auch die Messung des kapazitiven Einklemmschutzsystems, da hiermit eine zusätzliche elektronische Kapazität in das System eingebracht wird. Diese Kapazitätsbeeinflussung muss folglich berücksichtigt werden, um weiterhin zuverlässig das Auftreten eines Hindernisses detektieren zu können.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein verbesserte Möglichkeit zum Prüfen der Funktion bzw. Funktionsfähigkeit eines kapazitiven Einklemmschutzsystems bereitzustellen, um die genannten Nachteile zu überwinden.
Diese Aufgabe wird sowohl mit dem Verfahren des Anspruchs 1 als auch mit der Diagnoseeinrichtung des Anspruchs 16 gelöst.
Bei dem Verfahren des Anspruchs 1 erfolgt die Prüfung der Funktion eines kapazitiven Einklemmschutzsystems, mittels dem das Einklemmen eines Hindernisses beim Schließen eines Fahrzeugschließelementes durch Auswertung einer sich durch das Hindernis ändernden elektrischen Kapazität detektiert wird, indem anhand mindestens eines Messwertes die sich auch beim Öffnen des Fahrzeugschließelements ändernde elektrische Kapazität (elektronisch) ausgewertet wird.
Hierbei macht sich die vorliegende Erfindung zunutze, dass auch ohne zusätzliche elektronische Bauelemente auf etwaige Fehlfunktionen des Einklemmschutzsystems zurückgeschlossen werden kann, indem nicht (nur) bei der Verstellung des Fahrzeugschließelements in die geschlossene Position mindestens ein Messwert ausgewertet wird, sondern auch bereits beim Öffnen des Fahrzeugschließelements. So zeigt beispielsweise ein Messwert, der die sich durch ein Hindernis ändernde Kapazität widerspiegelt und der zur Erkennung eines Hindernisses beim Schließen des Fahrzeugschließelements ausgewertet wird, auch beim Öffnen einen charakteristischen Verlauf. Abweichungen von diesem charakteristischen (Soll-)Verlauf oder von diesen charakteristischen Sollverlauf repräsentierenden einzelnen Sollwerten lassen somit auf Fehlfunktionen des Einklemmschutzsystems schließen. Hierbei muss das Einklemmschutzsystem nicht um zusätzliche elektronische Bauelemente erweitert werden, sondern es reicht vorzugsweise aus, lediglich die Auswertelogik einer elektronischen Auswerteeinheit des Einklemmschutzsystems anzupassen und hierdurch beispielsweise eine erfindungsgemäße elektronische Diagnoseeinrichtung innerhalb eines bereits bestehenden Einklemmschutzsystems vorzusehen.
Um die Diagnosemöglichkeiten zu verfeinern, ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass für eine Bewertung, ob eine Fehlfunktion vorliegt, die zeitliche Änderung des Messwertes ausgewertet wird. So wird beispielsweise der Einfluss der Fahrzeugstruktur auf das elektrische Feld und damit auf die elektrische Kapazität geringer, wenn die Sensoren bzw. Elektroden an/in dem Fahrzeugschließelement montiert sind. Dementsprechend wird die Kopplung zwischen zwei Elektroden des Einklemmschutzsystems über den Öffnungsvorgang vergrößert. Beim Öffnen des Fahrzeugschließelements ändert sich folglich ein für die elektrische Kapazität charakteristischer Messwert in definierter Weise, wenn das Einklemmschutzsystem voll funktionstüchtig ist. Es kann demnach eine Fehlfunktion dadurch erkannt werden, dass die zeitliche Änderung des mindestens einen Messwertes mit mindestens einem hinterlegten Sollwert für die zeitliche Änderung des Messwertes für das Öffnen des Fahrzeugschließelements verglichen wird.
Bei dem mindestens einen ausgewerteten Messwert zum Überprüfen der Funktion des Einklemmschutzsystems handelt es sich vorzugsweise um die gemessene elektrische Kapazität. Alternativ ist es aber selbstverständlich möglich, die Auswertung anhand einer gemessen elektrischen Spannung oder einer gemessenen Stromstärke vorzunehmen, die jeweils gleichermaßen die sich beim Öffnen ändernde elektrische Kapazität in ihrem jeweiligen Verlauf widerspiegeln.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Auswertung des mindestens einen Messwertes positionsaufgelöst erfolgt und berücksichtigt, wie weit das Fahrzeugschließelement geöffnet ist. In der Auswertelogik einer elektronischen Auswerteeinheit erfolgt somit eine Korrelation eines erfassten Messwertes mit einer erfassten oder ermittelten Position des Fahrzeugschließelements, um beispielsweise besser bewerten zu können, ob der erfasste Messwert in der aktuellen Position des Fahrzeugschließelements überhaupt zutreffend sein kann oder es sich um eine Fehlmessung handeln muss.
Darüber hinaus kann auch erfasst werden, wie weit das Fahrzeugschließelement geöffnet ist, und eine Auswertung erfolgen, ob der mindestens eine Messwert an einer bestimmten Position des Fahrzeugschließelements von einem hinterlegten Sollverlauf abweicht. So kann beispielsweise einer Bedienperson genauer mitgeteilt werden, in welcher Position des Fahrzeugschließelements das Auftreten eines Fehlers festgestellt wurde. Auch erlaubt eine solche positionsaufgelöste Auswertung des mindestens einen Messwertes Rückschlüsse auf die Art etwaiger Fehlfunktionen. So sind z.B. Abweichungen in einem (ersten) Bereich während des Öffnungsvorganges eher atypisch oder kritisch als in einem (sich daran anschließenden, zweiten) Bereich. Beispielsweise sind Kapazitätsschwankungen bei bereits weitgehend geöffnetem Fahrzeugschließelement wahrscheinlicher, da hier eher ein Kontakt mit etwaigen Hindernissen im Verstellweg auftritt als in einem frühen Stadium des Öffnungsvorgangs. Beispielsweise ist es nicht ungewöhnlich, dass bei einer Heckklappe als Fahrzeugschließelement der Abstand zu einem Hindernis falsch eingeschätzt wird und somit zwar das anfängliche Öffnen der Heckklappe ohne Weiteres möglich ist, die Heckklappe aber in einem vollständig geöffneten Zustand an einem Hindernis, wie z.B. einem Baum oder einer Wand, anstößt. Die sich hierdurch ergebene Beeinflussung der elektrischen Kapazität schlägt sich zwar auch in dem mindestens einen Messwert wieder, die Auswertelogik der elektronischen Auswerteeinheit ist jedoch so ausgebildet, diese nicht als Fehlfunktion des Einklemmschutzsystems zu bewerten, da sie (einmalig) in einem späten oder letzten Stadium der Öffnungsbewegung auftritt.
In Anlehnung an die zuvor dargestellte Verfahrenvariante kann auch vorgesehen sein, dass über einen zugelassenen Verlagerungsbereich des Fahrzeugschließelements unterschiedlich große Toleranzbereiche vorgesehen sind, innerhalb derer eine Abweichung von einem Sollverlauf und/oder einem Sollwert beim Öffnen des Fahrzeugschließelements noch als bestimmungsgemäße Funktion des Einklemmschutzes bewertet wird. So ist beispielsweise die Wahrscheinlichkeit für unkritische Beeinflussungen des erzeugten elektrischen Feldes und der damit einhergehenden Veränderung der elektrischen Kapazität bei einem weitgehend geöffneten Fahrzeugschließelement größer als in einem frühen Stadium des Öffnungsvorganges. Dementsprechend kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in einem frühen Stadium bzw. einer frühen Phase während des Öffnens des Fahrzeugschließelements eine kleinere (prozentuale) Abweichung von einem vorgegebenen Sollverlauf noch als zulässig erachtet wird, während in einem sich daran anschließenden Stadium, also weiter geöffnetem Fahrzeugschließelement, eine größere (prozentuale) Abweichung noch als unkritisch toleriert wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden unterschiedliche Arten von Fehlfunktionen anhand des mindestens einen Messwertes bestimmt. So kann beispielsweise anhand eines Vergleichs des Verlaufs des mindestens einen gemessenen Messwertes mit für die jeweiligen Arten von möglichen Fehlfunktion charakteristischen, gespeicherten Verläufen automatisch auf die Art der Fehlfunktion geschlossen werden oder zumindest eine Aussage darüber getroffen werden, welche Art von Fehlfunktion anhand des gemessenen Messwert-Verlaufs am wahrscheinlichsten ist.
In diesem Zusammenhang kann insbesondere vorgesehen sein, dass anhand des mindestens einen Messwertes auf eine Beschädigung eines Sensorelements des kapazitiven Einklemmschutzsystems, auf eine fehlende elektrische Anbindung eines Sensorelements des Einklemmschutzsystems, auf einen Wackelkontakt bei der elektrischen Anbindung eines Sensorelements, auf einen Kurzschluss (gegen eine Versorgungsspannung (Vbat) oder die Masse (GND) des Einklemmschutzsystems) und/oder auf ein störendes elektrisches, magnetisches oder elektromagnetisches Feld geschlossen wird. So sind die genannten Fälle alle durch einen charakteristischen Verlauf eines mit der elektrischen Kapazität in Zusammenhang stehenden Messwertes gekennzeichnet, sodass mittels einer Auswertelogik in einer elektronischen Auswerteeinheit eine Aussage darüber getroffen kann, welche Art von Fehlfunktion vorliegt. Diese Information kann dann beispielsweise an einen Benutzer mittels eines erzeugten Fehlersignals weitergegeben werden.
Eine automatische Erzeugung eines Fehlersignals, wenn eine nicht-ordnungsgemäße Funktion des Einklemmschutzsystems elektronisch anhand des mindestens einen Messwertes erkannt wurde, kann dabei von der elektronischen Auswerteeinheit vorgenommen werden oder aber von einer übergeordneten Schaltungseinrichtung. Dabei wird es bevorzugt, dass die Erzeugung eines Fehlersignals erst erfolgt, wenn mehrere (mindestens zwei) Öffnungszyklen ausgewertet wurden und der mindestens eine Messwert und/oder seine zeitliche Änderung wiederholt – wenigstens zweimal – von einem Sollwert und/oder einem Sollverlauf über einen zugelassenen Toleranzbereich hinaus abgewichen ist. Hierdurch sollen etwaige (einmalige) Fehlmessungen nicht zu Erzeugung eines Fehlersignals und gegebenenfalls eines entsprechenden Hinweises an einen Benutzer führen, sondern erst ein Fehlersignal ausgegeben werden, wenn ein scheinbarer Fehler wiederholt auftritt, also die Auswertelogik wiederholt eine bestimmte Art von Fehlfunktion erkennt.
Zur weiteren Differenzierung kann auch vorgesehen sein, dass das Fehlersignal erst erzeugt wird, wenn über mehrere Öffnungszyklen hinweg im Wesentlichen an derselben Position des Fahrzeugschließelements eine als Fehler zu bewertende Abweichung festgestellt wird. Wird wiederholt an derselben Position des Fahrzeugschließelements eine Abweichung von einem Sollverlauf oder einem Sollwert detektiert, ist die Wahrscheinlich groß, dass hier tatsächlich eine bestimmte Fehlfunktion vorliegt, über die ein Benutzer über die Erzeugung eines Fehlersignals zu informieren ist.
Um den Energieverbrauch durch die Durchführung eines erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens und z.B. durch eine kontinuierliche Erfassung eines Messwertes zu begrenzen, ist in einer Verfahrensvariante vorgesehen, dass der mindestens eine Messwert zwar während des Öffnens des Fahrzeugschließelements kontinuierlich erfasst wird, aber bei über einen vorgegebenen Zeitraum stillstehendem und wenigstens teilweise geöffnetem Fahrzeugschließelement eine Erfassung des mindestens einen Messwertes nur noch zu diskreten Zeitpunkten erfolgt. Wird beispielsweise das Fahrzeugschließelement nicht vollständig durch einen Benutzer geöffnet und verbleibt das Fahrzeugschließelement dann über einen längeren Zeitraum von z.B. wenigstens ein bis zwei Minuten in einer eingenommen, wenigstens teilweise geöffneten Position, wird der zur Diagnose erfasste Messwert nicht mehr permanent abgefragt und bewertet, sondern lediglich noch zu diskreten Zeitpunkten um einen Ruhestrom gering zu halten. Man spricht hier auch vom sogenannten „Pollen“.
Wie bereits eingangs erläutert, ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Diagnoseeinrichtung gemäß dem Anspruch 16, die sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Funktionsprüfung eignet.
Eine solche Diagnoseeinrichtung ist bevorzugt Teil des kapazitiven Einklemmschutzsystems und weist wenigstens das Folgende auf:

– eine Messeinheit mittels der mindestens ein Messwert für die sich auch beim Öffnen des Fahrzeugschließelements ändernde elektrische Kapazität erfassbar ist, und
– eine Auswerteeinheit, mittels der der erfasste Messwert beim Öffnen des Fahrzeugschließelements elektronisch ausgewertet wird, um die bestimmungsgemäße Funktion des Einklemmschutzsystems zu überprüfen.

Ist die Diagnoseeinrichtung Teil des Einklemmschutzsystems handelt es sich bei der vorgesehenen Messeinheit beispielsweise um die das elektrische Feld erzeugenden Elektroden, über die auch ein Hindernis detektierbar und der Einklemmschutz aktivierbar ist.
Über die (elektronische) Auswerteeinheit und ihre Auswertelogik kann mittels des erfassten Messwertes die bestimmungsgemäße Funktion des Einklemmschutzsystems vorzugsweise dadurch geprüft werden, ob der erfasste Messwert von einem in der Auswerteeinheit hinterlegten Sollverlauf und/oder mindestens einem hinterlegten Sollwert für den Messwert abweicht und/oder ob eine zeitliche Änderung des Messwertes von mindestens einem in der Auswerteeinheit hinterlegten Sollwert für die zeitliche Änderung des Messwertes abweicht.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zuvor und nachfolgend beschriebenen Vorteile und Merkmale gelten folglich auch für eine erfindungsgemäße Diagnoseeinrichtung und umgekehrt.
Darüber hinaus sei darauf verwiesen, dass unter einem motorisch angetriebenen Verstellen eines Fahrzeugschließelements jedes fremdkraftbetätigte Verstellen verstanden wird, also insbesondere die Verstellung mittels eines Elektromotors, Hydraulikmotors und/oder Pneumatikmotors.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.
Hierbei zeigen:
1A ein Diagramm, in dem der Öffnungswinkel einer Heckklappe bezogen auf die feststehende Fahrzeugstruktur über der Zeit aufgetragen ist;
1B ein Diagramm, in dem eine gemessene elektrische Kapazität über der Zeit beim Öffnen der Heckklappe aufgetragen ist und das einen Sollverlauf der Kapazität bei ordnungsgemäßer Funktion des Einklemmschutzsystems zeigt;
2A–2B das Öffnungswinkel-Zeit-Diagramm der 1A und ein Kapazität-Zeit-Diagramm mit einem gemessenen Kapazitätsverlauf bei einer Fehlfunktion des Einklemmschutzsystems einer ersten Art;
3A–3B das Öffnungswinkel-Zeit-Diagramm der 1A und einen Kapazität-Zeit-Diagramm mit einem gemessenen Kapazitätsverlauf bei einer Fehlfunktion des Einklemmschutzsystems einer zweiten Art;
4A–4B das Öffnungswinkel-Zeit-Diagramm der 1A und ein Kapazität-Zeit-Diagramm mit einem Kapazitätsverlauf bei einer Fehlfunktion des Einklemmschutzsystems einer dritten Art;
5A–5B das Öffnungswinkel-Zeit-Diagramm der 1A und ein Kapazitäs-Zeit-Diagramm mit einem Kapazitätsverlauf bei einer Fehlfunktion des Einklemmschutzsystems einer vierten Art;
6A ausschnittsweise ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugschließelement in Form einer Seitentür;
6B ausschnittsweise ein Kraftfahrzeug mit einer Heckklappe als Fahrzeugschließelement.
In den 6A und 6B ist jeweils ausschnittweise ein Kraftfahrzeug K dargstellt, bei dem eine Karosserieöffnung O1 bzw. O2 über ein Fahrzeugschließelement in Form einer Seitentür T bzw. in Form einer Heckklappe H verschließbar ist. Die Seitentür T und die Heckklappe H sind hier über einen nur in der 6B schematisch dargestellten Antrieb 2 mit einem Antriebsmotor 3 entlang einer Verstellrichtung V in eine Schließposition motorisch verstellbar, in der die jeweilige Karosserieöffnung O1, O2 über die Seitentür T bzw. die Heckklappe H verschlossen ist.
Um bei dem motorisch angetriebenen Überführen in die Schließposition zu verhindern, dass ein Hindernis, wie z.B. ein Körperteil einer Person, zwischen der sich schließenden Seitentür T oder der sich schließenden Heckklappe H und einer die Karosserieöffnung O1, O2 aufweisenden Fahrzeugstruktur F eingeklemmt wird, ist ein hier nicht näher dargestelltes kapazitives Einklemmschutzsystem vorgesehen. Dieses Einklemmschutzsystem arbeitet mit Sensorelementen, beispielsweise in Form von räumlich zueinander beabstandeten Elektroden, an dem jeweiligen Fahrzeugschließelement T, H, die ein elektrisches Feld erzeugen und über die somit ein Hindernis in dem Verstellweg des zu schließenden Fahrzeugschließelements T, H berührungslos durch eine sich ändernde elektrische Kapazität detektierbar ist.
Im Fall der Heckklappe H sind beispielsweise jeweils zwei Elektroden auf einer Längsseite der Heckklappe an oder in einem Heckklappenrand 1 verlegt, um ein etwaiges Hindernis im Bereich der Karosserieöffnung O2 am Heck des Kraftfahrzeugs K zwischen der Heckklappe H und der die Karosserieöffnung O2 berandenden Fahrzeugstruktur F zu erfassen. Wird durch die Auswertelogik einer elektronischen Auswerteeinheit des Einklemmschutzsystems anhand mindestens eines die elektrische Kapazität repräsentierenden Messwertes ein Hindernis erkannt, wird die Verstellbewegung der Seitentür T oder der Heckklappe H gestoppt und gegebenenfalls reversiert.
Um nun möglichst einfach überprüfen zu können, ob das Einklemmschutzsystem voll funktionstüchtig ist und bei einem Schließen des jeweiligen Fahrzeugschließelements T, H das Vorliegen eines Hindernisses ordnungsgemäß detektieren kann, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, anhand mindestens eines Messwertes, die sich auch beim Öffnen des Fahrzeugschließelements ändernde elektrische Kapazität auszuwerten. So verändert sich die elektrische Kapazität beim Öffnen der Seitentür T oder der Heckklappe H aufgrund des geringer werdenden Einflusses der Fahrzeugstruktur F bei fortschreitender Öffnung der Seitentür T bzw. der Heckklappe H. Dabei sei bereits darauf hingewiesen, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren auch bei einem Einklemmschutzsystem für eine Fensterscheibe oder ein Schiebedach eingesetzt werden kann.
Im vorliegenden Fall wird direkt die elektrische Kapazität C gemessen, um anhand etwaiger Abweichungen von einem vorgegebenen Sollverlauf C_Soll(t) (oder C_Soll(φ)), von einem Sollwert C_max bei geöffneter Seitentür T oder geöffneter Heckklappe H und von einem Sollwert für die zeitliche Änderung der Kapazität Ċ_Soll = dC(t)/dt auf mögliche Beeinträchtigungen oder Fehlfunktionen des Einklemmschutzsystems zu schließen. Die ordnungsgemäße Funktion des Einklemmschutzsystems wird somit ohne zusätzliche elektronische Bauelemente durchgeführt und in der vorliegenden Ausführungsvariante bevorzugt auch ausschließlich anhand desjenigen Messwertes, der auch für die Detektion eines Hindernisses ausgewertet wird.
In den 1A, 2A, 3A, 4A und 5A ist jeweils zur Veranschaulichung des Öffnungsvorganges ein Öffnungswinkel φ über die Zeit t aufgetragen. Dieser Öffnungswinkel φ ist in den 6A und 6B ersichtlich und bezeichnet den sich ergebenden Winkel zwischen der abgeklappten Seitentür T bzw. der aufgeklappten Heckklappe H und der feststehenden Fahrzeugstruktur F. Dabei steht ein Winkel φ = 0° für eine vollständig geschlossene Seitentür T bzw. eine vollständig geschlossene Heckklappe H.
In dem Diagramm der 1B ist ein Sollverlauf C_Soll(t) für die gemessene elektrische Kapazität C über der Zeit t bei einem Öffnen der Seitentür T bzw. der Heckklappe H gezeigt, wenn das Einklemmschutzsystem bestimmungsgemäß funktioniert. Ausgehend von einem Offsetwert C_Offset verändert sich der Kapazitätswert C um ∆C mit charakteristischer Steigung Ċ_Soll bis auf einen maximalen Kapazitätswert C_max. Weicht die gemessene Kapazität nun von diesem charakteristischen Sollverlauf ab, kann auf eine Fehlfunktion oder Störung des Einklemmschutzsystems geschlossen werden, sodass dieses eventuell bei dem nachfolgenden Schließen der Seitentür T bzw. der Heckklappe H ein auftretendes Hindernis nicht mehr korrekt erkennt.
In den 2B, 3B, 4B und 5B sind unterschiedliche Messwertverläufe C₁(t), C₂(t), C₃(t) und C₄(t) dargestellt, anhand derer jeweils unterschiedliche Arten von Fehlfunktionen ersichtlich sind und dementsprechend von einer Auswertelogik einer elektronischen Auswerteeinheit (des Einklemmschutzsystems) ausgewertet und zur Erzeugung eines oder verschiedener Fehlersignale ausgewertet werden.
Dabei zeigt die 2B mit dem Kapazitätsverlauf bzw. Messwertverlauf C₁(t), dass die gemessene Kapazität C hier einerseits nicht den vorgegebenen Soll-Maximalwert C_max erreicht, wenn der Öffnungsvorgang abgeschlossen ist. Vielmehr wird hier nur ein Maximalwert C_1,max erreicht, der um ein vielfaches kleiner ist als der hinterlegte Soll-Maximalwert C_max. Darüber hinaus steigt die Kapazität C während des Öffnungsvorgangs weniger stark an, die zeitliche Ableitung dC₁(t)/dt ist somit kleiner als der vorgegebene Sollwert der zeitlichen Ableitung Ċ_Soll. Anhand dieser beiden Kriterien kann somit darauf geschlossen werden, dass ein angeschlossenes Sensorelement des Einklemmschutzsystems in/an der Seitentür T bzw. der Heckklappe H beschädigt ist. So ist ein derartiger Verlauf der Kapazität C beispielsweise charakteristisch für eine teilweise abgerissene Sensorelektrode bei einem kapazitiven Einklemmschutzsystem.
Bei dem gemessenen Kapazitätsverlauf C₂(t) der 3B ändert sich die gemessene Kapazität C während des Öffnungsvorgangs so gut wie gar nicht, die zeitliche Ableitung dC₂(t)/dt ist somit während des gesamten Öffnungsvorgangs fast 0. Eine derartige Messung deutet auf eine komplett fehlende elektrische Anbindung eines Sensorelements des Einklemmschutzsystems hin. So ist ein derartiger Verlauf beispielsweise charakteristisch für nicht gesteckte Elektroden des kapazitiven Einklemmschutzsystems.
Bei dem Diagramm der 4B ist ein Kapazitätsverlauf C₃(t) gezeigt, bei dem nach Abschluss des auszuwertenden Öffnungsvorgangs zwar der Soll-Maximalwert C_max erreicht wird, während des Öffnungsvorgangs jedoch innerhalb zweier Störungsintervalle I₃₁ und I₃₂ der gemessene Kapazitätsverlauf C₃(t) von dem hinterlegten Sollverlauf C_Soll(t) entscheidend abweicht. So fällt hier die gemessene Kapazität in den Störungsintervallen I₃₁, I₃₂ jeweils ab und die zeitliche Ableitung dC₃(t)/dt wird zunächst negativ und anschließend gleich 0 (grafisch erkennbar an einem Wendepunkt in dem Messwertverlauf C₃(t)). Eine derartige Schwankung der gemessenen Kapazität C in dem ersten Störungsintervall I₃₁ lässt auf einen Wackelkontakt bei der elektrischen Anbindung eines Sensorelements des Einklemmschutzsystems schließen. Der zeitlich stärker abgegrenzte und schlagartig auftretende Kapazitätsabfall im zweiten Störungsintervall I₃₂ wiederum, ist charakteristisch für den Kontakt des jeweiligen Fahrzeugschließelements T, H mit einem Hindernis. Diese Abweichung wird daher von der Auswertelogik nicht (sofort) als Fehlfunktion des kapazitiven Einklemmschutzsystems bewertet.
Bei dem Diagramm der 5B zeigt der gemessene Kapazitätsverlauf C₅(t) während des gesamten Öffnungsvorgangs starke Schwankung und gegebenenfalls auch Unstetigkeiten. Ein derartiger Verlauf ist erfahrungsgemäß charakteristisch für eine Störung durch andere elektronische Bauteile und hierdurch erzeugte elektrische, magnetische und/oder elektromagnetische Felder. Die Auswertelogik schließt hier zum Beispiel erst auf einen Fehler, sofern ein derartiger Messwertverlauf wiederholt über mehrere Öffnungszyklen gemessen wird, sodass von einer dauerhaften und gegebenenfalls die Funktionstüchtigkeit des Einklemmschutzsystems beeinträchtigenden Beeinflussung ausgegangen werden muss und nicht mehr sichergestellt ist, dass die kapazitive Hinderniserkennung bestimmungsgemäß anschlägt.
In der Auswertelogik der elektronischen Auswerteeinheit sind vorzugsweise insbesondere die vier dargestellten Messwertverläufe C₁(t) bis C₄(t) zusätzlich zu dem Sollwertverlauf C_Soll(t) und dem Sollwert für die zeitliche Ableitung Ċ_Soll hinterlegt, sodass die Auswertelogik dazu eingerichtet und vorgesehen ist, anhand des jeweils gemessenen Verlaufs unterschiedliche Fehlfunktionen zu klassifizieren und daran jeweils angepasste Fehler- oder Störungsmeldungen zu generieren.
Ferner wird es bevorzugt, dass die Auswertelogik auch die aktuelle Position des jeweiligen Fahrzeugschließelements T, H, also hier beispielsweise den aktuellen Öffnungswinkel φ, für die Auswertung mit einbezieht, ob tatsächlich eine Fehlfunktion bzw. Störung vorliegt. Es wird hier folglich ein Messwert positionsaufgelöst ausgewertet, also beispielsweise ein gemessener Kapazitätswert C(φ).
In einer hierauf basierenden Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die positionsaufgelöste Auswertung dazu genutzt wird, mindestens zwei (aktuell) erfasste Messwerte miteinander zu vergleichen, wobei ein erster Messwert für eine sich an einer ersten Fahrzeuglängsseite ändernde Kapazität repräsentativ ist und ein zweiter Messwert für eine sich an der anderen Fahrzeuglängsseite ändernde elektrische Kapazität repräsentativ ist. Hierbei können z.B. zwei Messwerte für je eine von zwei Längsseiten desselben Fahrzeugschließelements oder zwei Messwerte für zwei Fahrzeugschließelemente auf unterschiedlichen Fahrzeugslängsseiten positionsaufgelöst miteinander verglichen werden.
So kann beispielsweise bei einer Heckklappe H vorgesehen sein, dass das Einklemmschutzsystem zwei zueinander beabstandete Sensoranordnungen an den Längsseiten der Heckklappe H aufweist, über die voneinander unabhängig das Einklemmen eines Hindernisses an der jeweiligen längsseitigen rechten oder linken Schließkante der Heckklappe H detektierbar ist. Sind die beiden Sensoranordnungen symmetrisch zueinander aufgebaut, werden bei fehlerfreier Funktion des Einklemmschutzsystems an beiden Sensoranordnungen nahezu dieselben Messwerte erfasst, wenn die Heckklappe H geöffnet wird. Über einen Vergleich der beiden Messwerte beim Öffnen der Heckklappe kann somit festgestellt werden, ob von einer der Sensoranordnungen abweichende Messwerte geliefert werden, so dass von einer Fehlfunktion des Einklemmschutzsystem, z.B. durch Beschädigung der jeweiligen Sensoranordnung, auszugehen ist.
In einer anderen Variante kann vorgesehen sein, dass das Einklemmschutzsystem einen für die sich ändernde Kapazität repräsentativen ersten Messwert beim Öffnen eines Fahrzeugschließelements an einer Fahrzeuglängsseite mit einem zweiten Messwert vergleicht, der beim Öffnen eines anderen Fahrzeugschließelements an der anderen Fahrzeuglängsseite für die dieselbe Stellung bzw. denselben Öffnungswinkel erfasst wurde. Zum Beispiel kann der Verlauf eines Messwerts über den Öffnungswinkel für eine rechte Seitentür mit dem Messwerteverlauf für eine linke Seitentür verglichen werden. Weichen die einzelnen, jeweils einem bestimmten Öffnungswinkel zugeordneten Messwerte (über einen zugelassenen Toleranzbereich hinaus) voneinander ab, liegt offensichtlich eine Fehlfunktion bei dem Einklemmschutzsystem an einer der Seitentüren vor.
Die zur Durchführung des Diagnoseverfahrens ausgebildete elektronische Diagnoseeinrichtung, die die kontinuierlich oder diskret erfassten Messwerte bewertet und insbesondere prüft, ob diese von dem hinterlegten Sollverlauf bzw. -werten in unzulässiger Weise abweicht und mit dem jeweiligen hinterlegten Verläufen für unterschiedliche Arten von Fehlfunktionen abgleicht, ist vorzugsweise Teil des Einklemmschutzsystems.
Alternativ ist es aber selbstverständlich möglich, eine separate Diagnoseeinrichtung vorzusehen, die anhand der von dem Einklemmschutzsystem bereitgestellten Messwerte eine Überprüfung beim Öffnen des jeweiligen Fahrzeugschließsystems T, H eine Überprüfung vornimmt, ob das Einklemmschutzsystem (immer noch) voll funktionsfähig ist.
Bezugszeichenliste

1: Heckklappenrand
2: Antriebseinheit
3: Antriebsmotor
C: Kapazität
C₁(t), C₂(t), C₃(t), C₄(t): Messwert / Messwertverlauf
C_max, C_1,max: Maximalwert
C_Offset: Offsetwert
Ċ_Soll: Sollwert der zeitlichen Ableitung
C_Soll(t): Sollverlauf
F: Fahrzeugstruktur
H: Heckklappe
I₃₁, I₃₂: Störungsintervall
K: Kraftfahrzeug
O1, O2: Karosserieöffnung
T: Seitentür
t: Zeit
V: Verstellrichtung
Φ: Öffnungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0648628 B1 [0002]
DE 10310066 B3 [0004, 0005]

Claims

Verfahren zum Prüfen der Funktion eines kapazitiven Einklemmschutzsystems für ein fremdkraftbetätigtes, verstellbares Fahrzeugschließelement, über das eine Karosserieöffnung eines Fahrzeugs in einer Schließposition verschließbar ist und das über eine motorische Antriebseinheit in die Schließposition verstellbar ist, wobei mittels des kapazitiven Einklemmschutzsystems das Einklemmen eines Hindernis beim Schließen des Fahrzeugschließelements durch Auswertung einer sich durch das Hindernis ändernden elektrischen Kapazität detektierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass anhand mindestens eines Messwertes (C(t)) die sich auch beim Öffnen des Fahrzeugschließelements (T, H) ändernde elektrische Kapazität (C) ausgewertet wird, um die bestimmungsgemäße Funktion des Einklemmschutzsystems zu prüfen.
Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert (C(t)) eine gemessene Kapazität (C), eine gemessene elektrische Spannung oder eine gemessene Stromstärke umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das Öffnen des Fahrzeugschließelements (T, H) ein Sollverlauf (C_Soll(t)) und/oder mindestens ein Sollwert (C_max) für den Messwert hinterlegt ist und anhand einer Abweichung von dem hinterlegten Sollverlauf (C_Soll(t)) oder einem hinterlegten Sollwert (C_max) auf eine Fehlfunktion des Einklemmschutzsystem geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Bewertung, ob eine Fehlfunktion vorliegt, die zeitliche Änderung des Messwertes (dC(t)/dt) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Bewertung, ob eine Fehlfunktion vorliegt, die zeitliche Änderung des Messwertes (dC(t)/dt) mit mindestens einem hinterlegten Sollwert für die zeitliche Änderung des Messwertes (Ċ_Soll) verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung des mindestens einen Messwertes (C(t)) positionsaufgelöst erfolgt und berücksichtigt, wie weit das Fahrzeugschließelement (T, H) geöffnet ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Messwerte erfasst werden, wobei ein erster Messwert für eine sich an einer ersten Fahrzeuglängsseite ändernde Kapazität repräsentativ ist und ein zweiter Messwert für eine sich an der anderen Fahrzeuglängsseite ändernde elektrische Kapazität repräsentativ ist, und die Auswertung, ob das Einklemmschutzsystem bestimmungsgemäß funktioniert, einen positionsaufgelösten Vergleich der beiden Messwerte beim Öffnen eines Fahrzeugschließelements (T, H) miteinander umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass erfasst wird, wie weit das Fahrzeugschließelement (T, H) geöffnet ist, und für die Bewertung, ob das Einklemmschutzsystem bestimmungsgemäß funktioniert, eine Auswertung erfolgt, ob der mindestens eine Messwert (C(t)) an einer bestimmten Position des Fahrzeugschließelements (T, H) von einem hinterlegten Sollverlauf (C_Soll(t)) abweicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und dem Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass über einen zugelassenen Verlagerungsbereich des Fahrzeugschließelements (T, H) unterschiedlich große Toleranzbereiche vorgesehen sind, innerhalb derer eine Abweichung von einem Sollverlauf (C_Soll(t)) und/oder einem Sollwert (Ċ_Soll) beim Öffnen des Fahrzeugschließelements (T, H) als bestimmungsgemäße Funktion des Einklemmschutzsystems bewertet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Arten von Fehlfunktionen anhand des mindestens einen Messwertes (C(t)) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des mindestens einen Messwertes (C(t)) auf eine Beschädigung eines Sensorelements des kapazitiven Einklemmschutzsystems, auf eine fehlende elektrische Anbindung eines Sensorelements des Einklemmschutzsystems, auf einen Wackelkontakt bei der elektrischen Anbindung eines Sensorelements, einen Kurzschluss und/oder auf ein störendes elektrisches, magnetisches oder elektromagnetisches Feld geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewertung, welche Art von Fehlfunktion vorliegt, der zeitliche Verlauf des Messwertes (C(t)) beim Öffnen des Fahrzeugschließelements (T, H) mit für die jeweilige Art von Fehlfunktion charakteristischen, gespeicherten Verläufen verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass automatisch ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn eine nicht-ordnungsgemäße Funktion des Einklemmschutzsystems elektronisch anhand des mindestens eines Messwertes (C(t)) erkannt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Fehlersignals mehrere Öffnungszyklen anhand des mindestens einen Messwertes (C(t)) ausgewertet werden und ein Fehlersignal nur erzeugt wird, wenn der mindestens eine Messwert (C(t)) und/oder seine zeitliche Änderung (dC(t)/t) wenigstens zweimal, insbesondere im Wesentlichen an derselben Position des Fahrzeugschließelements (T, H) von einem Sollwert (C_max, Ċ_Soll) und/oder einem Sollverlauf (C_Soll(t)) über einen zugelassenen Toleranzbereich hinaus abgewichen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Messwert (C(t)) während des Öffnens des Fahrzeugschließelements (T, H) kontinuierlich erfasst wird, aber bei über einen vorgegebenen Zeitraum stillstehendem und wenigstens teilweise geöffnetem Fahrzeugschließelement (T, H) eine Erfassung des mindestens einen Messwertes (C(t)) nur noch zu diskreten Zeitpunkten erfolgt.
Diagnoseeinrichtung zum Prüfen der Funktion eines kapazitiven Einklemmschutzsystems für ein fremdkraftbetätigtes, verstellbares Fahrzeugschließelement, über das eine Karosserieöffnung eines Fahrzeugs in einer Schließposition verschließbar ist und das über eine motorische Antriebseinheit in die Schließposition verstellbar ist, wobei mittels des kapazitiven Einklemmschutzsystems das Einklemmen eines Hindernis beim Schließen des Fahrzeugschließelements durch Auswertung einer sich durch das Hindernis ändernden elektrischen Kapazität detektierbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Diagnoseeinrichtung wenigstens das Folgende aufweist: – eine Messeinheit, mittels der mindestens ein Messwert (C(t)) für die sich auch beim Öffnen des Fahrzeugschließelements (T, H) ändernde elektrische Kapazität (C) erfassbar ist, und – eine Auswerteeinheit, mittels der der erfasste Messwert (C(t)) beim Öffnen des Fahrzeugschließelements (T, H) elektronisch ausgewertet wird, um die bestimmungsgemäße Funktion des Einklemmschutzsystems zu prüfen.