DE202011110184U1

DE202011110184U1 - Einklemmschutz

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Publication number: DE202011110184U1
Application number: DE201120110184
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-02-08
Anticipated expiration: 2021-12-02

Abstract

Einklemmschutz einer elektromotorisch betriebenen Verstelleinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Fensterheber, bei dem nach einer Unterbrechung (16) einer Verstellbewegung eines Verstellteils (4) der Elektromotor (8) reversiert oder gestoppt ist, wenn ein Auslösewert (24) einen Schwellwert (36) überschreitet, – wobei der Auslösewert (24) aus einem Drehzahldifferenzwert (n) mittels einer Auslösewertfunktion (30) generiert ist, – wobei der Drehzahldifferenzwert (n) mittels einer Drehzahlwertfunktion (28) aus einer Drehzahldifferenz (Δn) generiert ist, und – wobei zu der Abweichung zwischen einer bisherigen Istdrehzahl (ni t-1) und einer aktuellen Istdrehzahl (ni t) des Elektromotors (8) eine Anlauffunktion (40) hinzuaddiert und diese Summe als Drehzahldifferenz (Δn) herangezogen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Einklemmschutz einer elektromotorisch betriebenen Versteileinrichtung, insbesondere Fensterheber, eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen 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 dieses 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 Veränderung der Drehzahl des Elektromotors überwacht und die Differenz zwischen einer aktuellen und einer bisherigen Istdrehzahl des Elektromotors 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 bzw. dem Verstellteil überwunden wird. Andererseits muss gleichzeitig sichergestellt werden, dass die Scheibe bzw. das Verstellteil 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. Ferner wird bei dieser Art der Ermittlung der Drehzahldifferenz ein Einklemmen des Objekts während einer Anlaufphase des Elektromotors, also einer Beschleunigung desselben, nicht berücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen verbesserten Einklemmschutz anzugeben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines verbesserten elektrischen Fensterhebers.
Erfindungsgemäß wird die den Einklemmschutz betreffende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und die den elektrischen Fensterheber betreffende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Der Einklemmschutz dient einer Verstelleinrichtung mit einem Verstellteil, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Im Folgenden wird unter Verstelleinrichtung insbesondere ein Fensterheber, ein Schiebedach, eine elektrische Schiebetüre, eine elektromotorisch betriebene Heckklappe oder dergleichen, verstanden, wobei das Verstellteil entlang eines Verstellweges verbracht wird. Hierfür wird das Verstellteil direkt oder indirekt, beispielsweise über ein Getriebe, 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, die geeigneterweise jede Viertelumdrehung des Elektromotors anzeigen. Alternativ oder in Kombination hierzu wird als Istdrehzahl die Drehzahl eines Schneckenrades eines Getriebes für den Einklemmschutz herangezogen.
Mittels des Einklemmschutzes werden bei einem Einklemmfall auf ein sich im Verstellweg befindendes Objekt wirkende Einklemmkräften vermieden oder zumindest begrenzt. Hierbei wird der das Verstellteil antreibende Elektromotor angehalten oder reversiert, also die Verstellbewegung des Verstellteils in umgekehrter Richtung fortgesetzt. Somit wird das eingeklemmte Objekt von dem Verstellteil freigegeben. Das Abschalten oder Reversieren des Elektromotors erfolgt, wenn ein Auslösewert einen Schwellwert überschreitet.
Zur Ermittlung des Auslösewerts wird in einem ersten Schritt eine Drehzahldifferenz ermittelt. Nach einer Unterbrechung einer Verstellbewegung des Verstellteils wird bei der erneuten Verbringung des Verstellteils die Istdrehzahl ermittelt. Mit anderen Worten wird bei einer Wiederaufnahme der ursprünglichen Verstellbewegung mittels des Elektromotors die Istdrehzahl ermittelt, wobei die Unterbrechung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Istdrehzahl im Wesentlichen Null (0) beträgt. Der Zeitraum der Unterbrechung ist hierbei vergleichsweise variabel und liegt beispielsweise zwischen 1 s und 1 h. Insbesondere erfolgt die wiederaufgenommene Verstellbewegung in die gleiche Richtung wie die ursprüngliche Verstellbewegung. Die erneute Verstellbewegung wird also aus der sogenannten Gleichrichtung vorgenommen.
Die ermittelte aktuelle Istdrehzahl wird von einer ermittelten bisherigen Istdrehzahl abgezogen, wobei die bisherige Istdrehzahl geeigneterweise diejenige Istdrehzahl ist, die direkt vor der aktuellen Istdrehzahl ermittelt wurde. Mit anderen Worten wird, sobald eine neue Istdrehzahl ermittelt wird, diese als aktuelle Istdrehzahl verwendet, und die bisherige aktuelle Istdrehzahl wird als bisherige Istdrehzahl herangezogen. Zu der Abweichung wird eine Anlauffunktion addiert, wobei zu jeder ermittelten Abweichung ein Wert der Anlauffunktion hinzuaddiert wird. Diese Summe wird als Drehzahldifferenz verwendet. Insbesondere wird die Ermittlung der Drehzahldifferenz gestartet, sobald die Istdrehzahl der wiederaufgenommenen Verstellbewegung zum zweiten Mal ermittelt ist, und solange durchgeführt, bis das Verstellteil erneut angehalten wird.
Die Drehzahldifferenz wird in einem weiteren Schritt mittels einer Drehzahlwertfunktion auf einen Drehzahldifferenzwert abgebildet. Die Drehzahlwertfunktion kann hierbei eine identische Abbildung sein. Mit anderen Worten entspricht beispielsweise der Drehzahldifferenzwert der Drehzahldifferenz.
Aus dem Drehzahldifferenzwert wird mittels einer Auslösewertfunktion der Auslösewert generiert. Hierfür wird beispielsweise eine Anzahl von letzten ermittelten Drehzahldifferenzwerten aufsummiert, wobei die einzelnen Drehzahldifferenzwerte mit unterschiedlichen Faktoren gewichtet werden können. Ebenso denkbar ist, dass zu einem bisherigen Auslösewert der aktuelle Drehzahldifferenzwert hinzuaddiert wird, um den jeweils aktuellen Auslösewert zu erhalten. Beispielsweise wird bei der Summation der Drehzahldifferenzwert lediglich dann berücksichtigt, wenn dieser oberhalb eines geeigneten Grenzwerts liegt.
Der Elektromotor wird in Abhängigkeit der Überschreitung des Schwellwerts durch den Auslösewert gesteuert, wobei der Schwellwert beispielsweise fest vorgegeben ist oder an aktuelle Anforderungen des Kraftfahrzeugs angepasst wird. Insbesondere ist der Schwellwert von Umgebungsparametern der Verstelleinrichtung abhängig.
Beispielsweise wird als Drehzahldifferenzwert die Drehzahldifferenz und als Auslösewert der Drehzahldifferenzwert herangezogen. Somit wird ein Einklemmfall erkannt, wenn die Drehzahldifferenz den Schwellwert überschreitet. Ebenso könnte ein Unterschreiten einer weiteren Schwelle zur Folge haben, dass der Elektromotor langsamer betrieben wird. Zweckmäßigerweise könnte ferner der Elektromotor mittels dieser Drehzahlermittlung derart betrieben werden, dass die Anlaufgeschwindigkeit und -beschleunigung im Wesentlichen einem vorgegebenen Verlauf folgt.
Zum Beispiel wird während der Verstellbewegung die Anlauffunktion berechnet oder ist in einem Speicher der Verstelleinrichtung hinterlegt. Insbesondere umfasst der Speicher eine Anzahl von Anlauffunktionen, von denen eine Anlauffunktion in Abhängigkeit von aktuellen Anforderungen ausgesucht wird. Besonderes bevorzugt ist die Anlauffunktion stetig. Auf diese Weise werden Sprünge der Drehzahldifferenz vermieden, welche sonst zu einem fehlerhaften Auslösen des Einklemmschutzes führen könnte. Falls dennoch Sprünge im Verlauf der Drehzahldifferenz auftreten, können diese Sprünge zur Identifizierung von bestimmten Situationen des Verstellteils herangezogen werden, da diese von einer starken, nicht mittels der Anlauffunktion kompensierten Beschleunigung oder Abbremsung des Elektromotors hervorgerufen werden.
Zweckmäßigerweise ist die Anlauffunktion eine exponentielle Funktion und insbesondere eine Exponentialfunktion, wobei unter exponentieller Funktion insbesondere eine Funktion verstanden wird, die eine vergleichsweise stark gewichtete Exponentialfunktion umfasst. Somit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass bei einem erneuten Anlauf des Elektromotors und bei der erneuten Verstellbewegung des Verstellteils diese beiden beschleunigt werden. Die Abweichung der aktuellen Istdrehzahl von der bisherigen Drehzahl ist beim Start der Verstellbewegung vergleichsweise groß und nähert sich Null (0) an, wenn keine außergewöhnlichen Einflüsse auf das Verstellteil wirken, wie diese zum Beispiel bei einem Einklemmfall entstehen. Dieser Effekt wird mittels der Anlauffunktion kompensiert, sodass die ermittelte Drehzahldifferenz vergleichsweise gering ist. Falls die Drehzahldifferenz vergleichsweise stark von Null (0) abweicht, wird das Verstellteil mit einer Beschleunigung bewegt, die nicht mittels der Anlauffunktion kompensiert ist. Eine derartige Beschleunigung tritt beispielsweise in einem Einklemmfall auf.
Die Anlauffunktion kann auch vorteilhaft im Wesentlichen sinusförmig sein. Eine Funktion wird als sinusförmig bezeichnet, wenn diese eine vergleichsweise stark geweichte Sinus- oder Cosinusfunktion umfasst, wobei die Funktion noch weitere Funktionen wie Geraden oder Potenzfunktionen umfassen kann. Während des Betriebs der Verstelleinrichtung ist es möglich, dass das Verstellteil und/oder der Elektromotor eine Eigenschwingung nach Art eines Oszillators ausführt. Dieser Umstand wird mittels der sinusförmigen Funktion berücksichtigt, die insbesondere von der Ausgestaltung der Verstelleinrichtung abhängt. Auf diese Weise ist die Drehzahldifferenz bei einer Eigenschwingung im Wesentlichen Null. Die Eigenschwingung wird bei einem Einklemmschutz nicht fälschlicherweise berücksichtigt.
In einer besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung ist die Anlauffunktion die Summe aus einer exponentiellen und einer sinusförmigen Funktion. Auf diese Weise werden sowohl Einschwingvorgänge des Verstellteils als auch eine Beschleunigung des Verstellteils, also eine zunehmende Drehgeschwindigkeit des Elektromotors berücksichtigt. Mittels dieser Ausgestaltung der Funktion ist die Drehzahldifferenz des Elektromotors während des Anlaufs und des Betriebs des Elektromotors im Wesentlichen gleich Null (0), wenn kein Einklemmfall oder eine Schwergängigkeit vorliegt. Falls die Drehzahldifferenz einen von Null (0) verschiedenen Wert annimmt, ist dies ein Anzeichen für ein eingeklemmtes Objekt, das sich entlang des Verstellweges befindet.
Geeigneterweise ist der aktuelle Funktionswert der Anlauffunktion die Summe einer begrenzten Anzahl von gewichteten bisherigen Funktionswerten. Der aktuelle Funktionswert wird somit iterativ erstellt. Vorteilhafterweise ist die Anzahl der Summanden vergleichsweise klein, beispielsweise kleiner als 10 und insbesondere gleich 2. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise schnelle und nicht rechenintensive Ermittlung des aktuellen Funktionswertes ermöglicht.
Beispielsweise wird der aktuelle Funktionswert der sinusförmigen Funktion im Wesentlichen anhand der Beziehung Y2 = 2·Y1 – Y1/Z – Y0 berechnet. Y2 ist hierbei der aktuelle Funktionswert, also insbesondere derjenige Wert, der zu der Abweichung zwischen der bisherigen Istdrehzahl und der aktuellen Istdrehzahl des Elektromotors hinzuaddiert wird, um die Drehzahldifferenz zu erhalten. Y1 ist der vorhergehende Funktionswert. Y0 ist der Funktionswert, der Y1 direkt vorangeht. Die Ermittlung der einzelnen Funktionswerte erfolgt insbesondere alle Viertelumdrehungen des Elektromotors, sodass zwischen Y2 und Y1 als auch zwischen Y1 und Y0 jeweils eine Viertelumdrehung des Elektromotors liegt. Die Amplitude der sinusförmigen Funktion wird mittels einer geeigneten Wahl der ersten beiden Funktionswerte und des Parameters Z eingestellt, wobei mittels Z ebenfalls die Periode der sinusförmigen Funktion bestimmt wird.
Mittels dieser Berechnungsvorschrift der sinusförmigen Funktion ist der Speicherbedarf eines diese Funktion berechnenden Mikrochips vergleichsweise klein und die Ermittlung des Funktionswertes kann vergleichsweise schnell und hardwareschonend erfolgen. Ferner können zu Y2 noch weitere Elemente hinzuaddiert werden, wobei deren Gewichtung im Vergleich zu der Beziehung Y2 = 2·Y1 – Y1/Z – Y0 vergleichsweise gering ist. Beispielsweise wird eine Konstante oder ein mit einem weiteren Parameter gewichteter bisheriger Funktionswert addiert.
Zweckmäßigerweise wird der aktuelle Funktionswert der exponentiellen Funktion iterativ aus dem vorangehenden Funktionswert gewonnen und im Wesentlichen anhand der Beziehung W2 = W1 + W1/X ermittelt, wobei jedoch der Term noch weitere Bestandteile enthalten kann. W2 entspricht dem aktuellen Funktionswert und W1 dem vorhergehenden Funktionswert, der bei einem Beginn der Ermittlung insbesondere vorgegeben wird. X ist ein Parameter, mittels dessen die Steigung der exponentiellen Funktion bestimmt wird. Zweckmäßigerweise ist der Parameter X hierbei negativ, so dass die exponentielle Funktion mit zunehmender Anzahl von ermittelten Funktionswerten der Null (0) angenähert ist. Mit anderen Worten nimmt der absolute Wert der exponentiellen Funktion mit der Zunahme der Anzahl der ermittelten Funktionswerten ab.
Vorteilhafterweise ist die Anlauffunktion von der unterbrochenen Verstellbewegung und/oder von einem Umgebungsparameter abhängig. Hierbei ist insbesondere die Ableitung der Anlauffunktion von einer dieser Einflussgrößen abhängig. Beispielsweise ist die Anlauffunktion eine Exponentialfunktion, deren Exponent von zumindest einem dieser Parameter abhängt, also von der der unterbrochenen Verstellbewegung oder des Umgebungsparameters. Erfolgte zum Beispiel die Verstellbewegung vergleichsweise schnell, so ist die Anlauffunktion über einen vergleichsweise langen Zeitraum relativ groß. Der Exponent ist somit insbesondere indirekt proportional zu der Geschwindigkeit der unterbrochenen Verstellbewegung.
Ebenso ist es möglich, dass der Exponent von der Kraft der ursprünglichen Verstellbewegung und somit von der zu dieser Zeit dem Elektromotor zugeführten elektrischen Energie abhängt. Wenn ferner insbesondere die Umgebungstemperatur vergleichsweise gering ist, erfolgt die erneute Beschleunigung des Verstellteils aufgrund der erhöhten Trägheit, Sprödigkeit und/oder Steifigkeit der einzelnen Komponenten der Verstelleinrichtung vergleichsweise langsam. Um diesen Effekt auszugleichen, ist insbesondere der Exponent indirekt proportional zu der Umgebungstemperatur.
Geeigneterweise ist in einer Look-Up-Tabelle eines Speichers der Verstelleinrichtung die Anlauffunktion oder deren Ableitung in Abhängigkeit von dem Umgebungsparameter oder einer der Kenngrößen, wie der Geschwindigkeit, der unterbrochenen Verstellbewegung gespeichert. Zumindest ist jedoch zweckmäßigerweise ein Einflussparameter der genannten Größen in der Tabelle hinterlegt, mittels dessen die Anlauffunktion erstellt werden kann.
Zweckmäßigerweise ist der erste Wert der Anlauffunktion, also der erste Wert, der zu der Abweichung zwischen der ersten ermittelten Istdrehzahl und der zweiten ermittelten Istdrehzahl hinzuaddiert wird, um die erste Drehzahldifferenz zu erhalten, ein Parameter, der in einem Speicher hinterlegt ist oder bei jeder Verstellbewegung erneut berechnet wird. Hierbei ist dieser erste Wert der Anlauffunktion insbesondere abhängig von mindestens einem Umgebungsparameter, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur oder der Stellung einer Türe, oder deren Bewegung, innerhalb derer die Verstelleinrichtung integriert ist.
Ferner kann der Parameter beispielsweise von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs beeinflusst werden, mit der das Kraftfahrzeug entlang einer Straße bewegt wird, oder der Straße und deren Beschaffenheit selbst. Zweckmäßigerweise ist bei einer vergleichsweise schlechten Straße, die insbesondere eine verhältnismäßig große Anzahl von Bodenunebenheiten aufweist, der erste Wert der Anlauffunktion im Wesentlichen Null (0). Hierbei entspricht die Drehzahldifferenz durchgehend im Wesentlichen der Abweichung zwischen der aktuellen Istdrehzahl und der bisherigen Istdrehzahl und die Anlauffunktion ist Null (0). Vorteilhafterweise ist dies der einzige Fall, bei dem die Anlauffunktion konstant Null (0) ist.
Aufgrund der im Wesentlichen analytischen Ermittlung des ersten Werts der Anlauffunktion wird die Anlauffunktion an aktuelle Gegebenheiten angepasst. Befindet sich beispielsweise bereits bei Beginn der erneuten Verstellbewegung ein Objekt in dem Verstellweg, so wird dies bereits bei der Ermittlung der Drehzahldifferenz berücksichtigt. Insbesondere berücksichtigt der Einklemmschutz diese Drehzahldifferenz, sodass auch bei dem erneuten Anlaufen der Verstelleinrichtung nach der Unterbrechung kein Objekt eingeklemmt wird.
In einer hierzu alternativen Ausführungsform ist der erste Wert der Anlauffunktion die Abweichung zwischen der ersten ermittelten Istdrehzahl und der zweiten ermittelten Istdrehzahl. Somit ist die erste ermittelte Drehzahldifferenz gleich Null (0). Auf diese Weise entfällt eine Ermittlung des ersten Werts der Anlaufdrehzahl und die Verstelleinrichtung ist im Wesentlichen unverzüglich einsatzbereit. Sind ferner zusätzliche Einflussgrößen auf das Verstellteil vorhanden, so werden diese mittels dieser Festlegung der Anlaufdrehzahl berücksichtigt, ohne dass diese Einflussgrößen oder deren kombinierte Wirkung auf die Verstelleinrichtung bei der Herstellung der Verstelleinrichtung bereits bekannt sein müssten.
In einer besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung ist die Drehzahlwertfunktion derart gestaltet, dass eine unterhalb eines Grenzwertes liegende Drehzahldifferenz auf einen Drehzahldifferenzwert abgebildet wird, der kleiner als die Drehzahldifferenz ist. Mit anderen Worten wird die Drehzahldifferenz zu dem Drehzahldifferenzwert verkleinert, wenn die Drehzahldifferenz unterhalb des Grenzwertes liegt. Ferner wird mittels der Drehzahlwertfunktion eine oberhalb des Grenzwertes liegende Drehzahldifferenz auf einen Drehzahldifferenzwert abgebildet, der größer als die Drehzahldifferenz ist. Somit wird die Drehzahldifferenz zu dem Drehzahldifferenzwert vergrößert, wenn die Drehzahldifferenz größer als der Grenzwert ist.
Beispielsweise ist die Drehzahlwertfunktion eine konvexe und/oder beschränkte Funktion. Insbesondere ist die Drehzahlwertfunktion eine hyperbolische oder parabelförmige Funktion. Zweckmäßigerweise ist die Drehzahlwertfunktion zumindest abschnittsweise eine hyperbolische Funktion, die zudem begrenzt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Drehzahldifferenzwert nicht größer als ebendiese Begrenzung ist. Insbesondere ist die Drehzahlwertfunktion lediglich dann beschränkt, wenn das Kraftfahrzeug vergleichsweise stark belastet ist, wie dies bei einem Bewegen entlang von vergleichsweise unebenen Fahrbahnoberflächen der Fall ist.
Alternativ oder in Kombination hierzu wird der Auslösewert mittels der Auslösefunktion aus der Summe des bisherigen Auslösewerts und des gewichteten Quadrats des Drehzahldifferenzwerts gebildet, wenn der Drehzahldifferenzwert unterhalb einer Nachführschwelle liegt. Die Nachführschwelle ist hierbei insbesondere konstant. Vorteilhafterweise wird die Wichtung mit einem Parameter durchgeführt, der dem Reziproken der Nachführschwelle entspricht. Wenn der Drehzahldifferenzwert oberhalb der Nachführschwelle liegt, wird geeigneterweise mittels der Auslösefunktion der Auslösewert gebildet, indem zu dem bisherigen Auslösewert der Drehzahldifferenzwert hinzuaddiert wird. Zweckmäßigerweise erfolgen die Wichtung mit dem Reziproken der Nachführschwelle und die Bildung des Auslösewert mittels der Summe aus dem bisherigen Auslösewert mit dem Drehzahldifferenzwert, wenn der Drehzahldifferenzwert oberhalb der Nachführschwelle liegt. Auf diese Weise ist der Verlauf des Auslösewerts – bei einer Folge von unwesentlich oberhalb und unterhalb der Nachführschwelle liegenden Drehzahldifferenzwerten – im Wesentlichen linear.
Falls der Drehzahldifferenzwert unterhalb einer Outputschwelle liegen sollte, wird beispielsweise der bisherige Auslösewert nicht verändert und als Auslösewert herangezogen. Mit anderen Worten wird der Auslösewert mittels der Auslösewertfunktion konstant gehalten, wenn der Drehzahldifferenzwert unterhalb der Outputschwelle liegt. Die Outputschwelle beträgt insbesondere Null (0) und ist vorteilhafterweise konstant. Somit wird ein negativer Drehzahldifferenzwert nicht zu dem Auslösewert addiert. Vielmehr beeinflusst zum Beispiel ein derartiger Drehzahldifferenzwert den Auslösewert nicht. Falls der Drehzahldifferenzwert unterhalb einer Retrackingschwelle liegt, wird dieser mittels der Auslösewertfunktion zurückgesetzt, insbesondere auf Null (0). Die Retrackingschwelle liegt geeigneterweise unterhalb der Outputschwelle. Zum Beispiel ist die Retrackingschwelle kleiner als Null (0).
Mittels dieser Wahl der Drehzahlwertfunktion bzw. der Auslösewertfunktion werden vergleichsweise große Drehzahldifferenzen stark und vergleichsweise kleine Drehzahldifferenzen wenig bei der Ermittlung des Auslösewerts berücksichtigt, ohne jedoch diese ganz zu vernachlässigen. Typischerweise treten kleine Drehzahldifferenzen bei kurzzeitigen Störungen des Verstellteils auf, wie Verschmutzungen, wohingegen große Drehzahldifferenzen bei einer Einklemmung eines Objekts entstehen. Somit ist mittels dieses Einklemmschutz einerseits ein sicheres Verbringen des Verstellteils gegeben, wobei andererseits bei einer etwaigen Einklemmung eines Objekts durch das Verstellteil die auf das Objekt wirkende Kraft vergleichsweise gering ist.
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, geeigneterweise eines Schneckengetriebes 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, ist der Elektromotor bzw. der Antrieb zumindest bei einer Schließbewegung des Verstellteils gemäß einer Ausgestaltung des obigen Einklemmschutzes betrieben. Hierfür wird die Abweichung einer aktuellen Istdrehzahl von einer bisherigen Istdrehzahl ermittelt und zu diesem Wert eine Anlauffunktion hinzuaddiert. Dieser Wert wird im Weiteren als Drehzahldifferenz verwendet. Insbesondere wird die Drehzahldifferenz bei jeder Viertelumdrehung des Elektromotors erneut ermittelt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 schematisch einen erfindungsgemäßen elektrischen Fensterheber,
2 als Flussdiagramm ein Einklemmschutzverfahren,
3a, b jeweils eine Drehzahlermittlung, und
4 schematisch eine Steuereinheit.
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 wird von einer Steuereinheit 12 (4) mittels Pulsweitenmodulation gesteuert, welche wiederum über einen Taster 14 von einem Insassen des Kraftfahrzeugs aktiviert wird. Hierbei ist die an dem Elektromotor 8 anliegende elektrische Spannung im Wesentlichen konstant. Die Geschwindigkeit des Elektromotors 8 wird durch Variation des Puls-/Pausen Verhältnisses der dem Elektromotor 8 zugeführte elektrische Energie eingestellt. Der Elektromotor 8 weist vorzugsweise zwei Hall-Sensoren auf, mittels derer eine aktuelle Istdrehzahl n_i ^t des Elektromotors 8 und somit dessen Geschwindigkeit gemessen wird.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Einklemmschutzes, mittels dessen der elektrische Fensterheber 2 nach einer Unterbrechung 16 (3a, 3b) einer Schließbewegung der Fensterscheibe 4 betrieben ist. Sobald der Taster 14 betätigt wird, und die Fensterscheibe 4 erneut in Schließrichtung entlang des Verstellweges 10 mit dem Elektromotor 8 bewegt wird, wird ein Startereignis 20 ausgelöst. Das Startereignis 20 führt zu einem Ausführen einer Resetfunktion 22, die einen bisherigen Auslösewert 24a mit Null überschreibt.
Ferner werden nach dem Startereignis 20 die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t und eine bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1 des Elektromotors 8 überwacht und mittels einer Drehzahldifferenzfunktion 26 eine Drehzahldifferenz Δn zwischen diesen beiden gebildet (3a, 3b). 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 und die Drehzahldifferenz Δn bei jeder Viertelumdrehung des Elektromotors 8 erneut zu berechnen.
Mittels einer Drehzahlwertfunktion 28 wird aus der Drehzahldifferenz Δn ein Drehzahldifferenzwert n gebildet. Hierbei wird jede Drehzahldifferenz Δn auf jeweils einen Drehzahldifferenzwert n abgebildet. Falls die Drehzahldifferenz Δn kleiner als ein Grenzwert ist, ist der zugehörige Drehzahldifferenzwert n kleiner als die Drehzahldifferenz Δn. Dahingegen ist der Drehzahldifferenzwert n, auf dem die Drehzahldifferenz Δn abgebildet wird, größer als diese, wenn die Drehzahldifferenz Δn größer als der Grenzwert ist. Um diesen Effekt zu erreichen ist die Drehzahlwertfunktion 28 im Wesentlichen hyperbel- oder parabelförmig.
Der Drehzahldifferenzwert n und der bisherige Auslösewert 24a werden einer Auslösewertfunktion 30 zugeführt und ein Auslösewert 24 gebildet. Die Auslösewertfunktion 30 weist eine Fallunterscheidung in Abhängigkeit des Drehzahldifferenzwerts n auf, nach der der Auslösewert 24 berechnet wird. Ist der Drehzahldifferenzwert n größer als eine Nachführschwelle, so wird zu dem bisherigen Auslösewert 24a der Drehzahldifferenzwert n selbst addiert. Falls der Drehzahldifferenzwert n kleiner als die Nachführschwelle, aber größer als eine Outputschwelle ist, so wird zu dem bisherigen Auslösewert 24a das Produkt aus dem Quadrat des Drehzahldifferenzwerts n und dem Reziproken der Nachführschwelle addiert. Die jeweilige Summe ist der Auslösewert 24. Falls der Drehzahldifferenzwert n kleiner als die Outputschwelle aber größer als eine Retrackingschwelle ist, so wird der bisherige Auslösewert 24a als Auslösewert 24 verwendet. Wenn der Drehzahldifferenzwert n kleiner als die Retrackingschwelle ist, wird der Auslösewert 24 auf Null (0) gesetzt. Die Nachführschwelle liegt hierbei bei Null (0). Mit anderen Worten führt ein positiver Drehzahldifferenzwert n zu einer Erhöhung des Auslösewerts 24, wohingegen ein vergleichsweise kleiner negativer Drehzahldifferenzwert n keine Veränderung des Auslösewerts 24 bedingt. Dahingegen versetzt ein vergleichsweise großer negativer Drehzahldifferenzwert n, also ein Drehzahldifferenzwert n, dessen Betrag groß ist, und der kleiner als Null ist, den Einklemmschutz im Wesentlichen in einen Zustand, der direkt nach den Startereignis 20 vorliegt.
In einem darauffolgenden Schritt wird mittels einer Überschreibfunktion 32 der bisherige Auslösewert 24a mit dem erstellten Auslösewert 24 überschrieben. Eine Vergleichsfunktion 34 vergleicht den Auslösewert 24 mit einem Schwellwert 36, der auf das den Fensterheber 2 aufweisende Kraftfahrzeug abgestimmt ist. Ist der Auslösewert 24 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 24 kleiner als der Schwellwert 36 ist, wird die bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1 mit der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t überschrieben. Daraufhin wird erneut die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t ermittelt und unter Zuhilfenahme der Drehzahldifferenzfunktion 26 mit der bisherigen Istdrehzahl n_i ^t-1 verglichen. Die Steuereinheit 12 ist derart aufgebaut, dass zuerst die Vergleichsfunktion 34 mit dem Auslösewert 24 ausgeführt wird, bevor die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t erneut ermittelt wird. Mit anderen Worten erfolgen die Berechnung des mittels jedes aktuellen Istwerts n_i ^t gebildeten Auslösewerts 24 und dessen Vergleich mit dem Schwellwert 36 innerhalb einer Viertelumdrehung des Elektromotors 8. Bei jeder Viertelumdrehung und somit bei jeder aktuellen Istdrehzahl n_i ^t ist somit bekannt, ob der Einklemmfall 38 eingetreten ist.
In den 3a und 3b ist jeweils der zeitliche Verlauf der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t, der Abweichung zwischen der bisherigen Istdrehzahl n_i ^t-1 und der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t, einer Anzahl von Anlauffunktionen 40 und der Drehzahldifferenz Δn dargestellt. Die Graphen sind hierbei nicht maßstabsgetreu, sondern vielmehr qualitativ.
Gemäß den oberen Graphen wird die Fensterscheibe 4 mittels des Elektromotors 8 entlang des Verstellwegs 10 verbracht, und diese Verstellbewegung wird unterbrochen. Nach der vergleichsweise kurzen Unterbrechung 16 wird der Elektromotor 8 erneut bestromt, und die Fensterschiebe 4 wird erneut in Bewegung versetzt, wobei sowohl die Richtung als auch die gewünschte Geschwindigkeit im Wesentlichen die gleiche ist, wie bei der Verstellbewegung vor der Unterbrechung 16. Mit anderen Worten wird die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t der Istdrehzahl n_i ^t angenähert, die über einen vergleichsweise langen (nicht dargestellten) Zeitraum während der ursprünglichen Verstellbewegung vorherrschte.
In dem darunter gezeigten Graphen ist die Abweichung zwischen der bisherigen Istdrehzahl n_i ^t-1 und der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t, also die Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t dargestellt. Zu Beginn der erneuten Verstellbewegung ist der Betrag dieser Differenz vergleichsweise groß und die Differenz negativ. Die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t wird somit vergrößert. Die Abweichung verläuft im Wesentlichen exponentiell. Die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t wird im Wesentlichen nicht mehr verändert, wenn die gewünschte Geschwindigkeit der Fensterscheibe 4 erreicht ist. Während der beschleunigten Bewegung wird die Fensterscheibe 4 nach Art eines harmonischen Oszillators in Schwingungen versetzt. Diese führen aufgrund der Kopplung der Fensterscheibe 4 an den Elektromotor 8 dazu, dass die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t vergleichsweise leicht oszilliert. Daher zeigt ebenso die Abweichung zwischen der bisherigen Istdrehzahl n_i ^t-1 und der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t ein sinusförmiges Verhalten, welches dem exponentiellen Verlauf überlagert ist und mit der Zeit abklingt, also abnimmt.
Darunter ist der Verlauf der Anlauffunktionen 40 gezeigt. Zur besseren Verdeutlichung ist jedoch nicht die jeweilige Anlauffunktion 40 selbst, sondern vielmehr die mit dem Faktor –1 multiplizierte Anlauffunktion 40, also die jeweils negative Anlauffunktion 40 dargestellt. Hierbei ist eine Anlauffunktion 40a eine exponentielle Funktion, welche Anlauffunktion 40a folglich einen Term der Gestalt A1·exp(P1·t) aufweist.
Die Anlauffunktion 40b ist sinusförmig. Mit anderen Worten weist diese Anlauffunktion 40b einen vergleichsweise stark gewichteten Term der Gestalt A2·sin(P2·t) auf. Ferner nimmt die sinusförmige Anlauffunktion 40b exponentiell ab. Der Term A2·sin(P2·t) ist somit mit einer Exponentialfunktion gewichtet, die jedoch im Wesentlichen unabhängig von der exponentiellen Anlauffunktion 40a ist. A1, A2 bezeichnen die jeweiligen Amplituden und P1 sowie P2 sind Parameter der einzelnen Funktionen.
Die Anlauffunktion 40c ist die gewichtete Summe der exponentiellen Anlauffunktion 40a und der sinusförmigen Anlauffunktion 40b. Die Parameter P1, P2 und die Amplituden A1, A2 sind in einem Speicher 42 (4) der Steuereinheit 12 in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur 44 des Fensterhebers 2 hinterlegt. Ferner sind diese noch von der vorhergehenden Verstellbewegung abhängig, nämlich der Kraft und der Geschwindigkeit, mit der die Fensterscheibe 4 bewegt wurde. Die Amplituden A1, A2 können jedoch auch derart gewählt werden, dass der erste Wert der (mit –1 multiplizierten) Anlauffunktion 40 der ersten ermittelten Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t entspricht.
Der letzte Graph zeigt die Drehzahldifferenz Δn. Diese wird ermittelt, indem zu der Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t die Anlauffunktion 40 hinzuaddiert wird, wobei hier lediglich die Summe der Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t und der exponentiellen und sinusförmigen Anlauffunktion 40c dargestellt ist. Die Drehzahldifferenz Δn ist positiv, wenn der Betrag der Anlauffunktion 40 größer als der Betrag der Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t ist.
In 3a erfolgte die Auswahl der Amplituden A1, A2 und der Parameter P1, P2 vergleichsweise gut, und im Verstellweg 10 der Fensterscheibe 4 befindet sich kein Objekt. Auch wird die Fensterschiebe 4 nicht durch anderweitige Einflüsse abgebremst oder in anderer Weise in deren Verbringung beeinträchtigt. Die Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t entspricht im Wesentlichen dem Negativen der Anlauffunktion 40c und die ermittelte Drehzahldifferenz Δn ist Null (0). Der Fensterheber 2 verhält sich demnach wie vorhergesehen. Ferner erreicht der Elektromotor 8 nach einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne die gewünschte Drehzahl, die im Wesentlichen der vor der Unterbrechung 16 entspricht. Dies folgt beispielsweise aus einer vergleichsweise hohen Außentemperatur 44 des Fensterhebers 2 oder aber auch aus einer Verbringung der Fensterscheibe 4 mit einer vergleichsweise großen Kraft.
In 3b erfolgt die Erreichung der gewünschten Drehzahl durch den Elektromotor 8 vergleichsweise spät. Dies wird dadurch deutlich, dass die Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t erst relativ spät klein wird. Ebenso nähert sich die Anlauffunktion 40c aufgrund der Wahl der Amplituden A1, A2 und der Parameter P1, P2 erst vergleichsweise spät der Null (0) an, wobei dies jedoch noch vor der Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t geschieht. Der Grund für die Wahl der Amplituden A1, A2 und Parameter P1, P2 und somit der vergleichsweise späten Annäherung an Null (0) durch die Anlauffunktion 40c und auch durch die exponentielle Anlauffunktion 40a liegt darin begründet, dass die Außentemperatur 44 vergleichsweise gering ist und der Fensterheber 2 relativ träge reagiert. Weiterhin ist die Periode der sinusförmigen Anlauffunktion 40b kleiner als die in 3a gezeigte. Die Fensterscheibe 4 führt in diesem Fall schnellerer Eigenschwingungen durch, was beispielsweise konstruktionstechnisch bedingt ist.
In dem hier gezeigten Fall stimmen der Betrag der Anlauffunktion 40c und der Betrag der Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t nicht überein. Der Elektromotor 8 erreicht erst später als erwartet die gewünschte Drehzahl. Daher ist die ermittelte Drehzahldifferenz Δn durchwegs verschieden von Null (0). Der Grund für die verlangsamte Beschleunigung der Fensterscheibe 4 liegt insbesondere in einem Objekt, das sich im Verstellweg 10 befindet und von der Fensterscheibe 4 bei deren Anlauf eingeklemmt wird.
Beispielsweise wird unmittelbar bei Erreichen einer Grenze durch die Drehzahldifferenz Δn der Elektromotor 8 abgeschalten, oder das in 2 gezeigte Einklemmschutzverfahren angewandt. Da vergleichsweise schnell ermittelt werden kann, ob der Fensterheber 2 sich wie erwartet verhält und in dem nicht zutreffenden Fall der Elektromotor 8 relativ schnell abgeschalten oder reversiert werden kann, erfolgt die Einklemmung des Objekts nur mit geringen Kräften. Daher wird das Objekt durch die Fensterscheibe 4 nicht oder allenfalls gering beschädigt.
4 zeigt schematisch ausschnittsweise den Teil der Steuereinheit 12, mittels dessen die Drehzahldifferenz Δn ermittelt wird. Wenn das Startereignis 20 eintritt, wird die Umgebungstemperatur 44 des Fensterhebers 2 einer Auswähleinheit 46 zugeführt. Die Auswahleinheit 46 ruft die Amplituden A1, A2 und die Parameter P1, P2 in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur 44 aus dem Speicher 42 ab. In der Auswahleinheit 46 werden diese sowohl zu einem Funktionswert Y1, zu einem Funktionswert Y0 und zu einem Parameter Z als auch zu einem Funktionswert W1 und einem Parameter X konvertiert.
Die Funktionswerte Y1 und Y0 und der Parameter Z werden auf einem Speicherplatz innerhalb eines ersten Mikrocontrollers 48 und der Funktionswert W1 und der Parameter X in einem zweiten Mikrocontroller 50 gespeichert. Mittels des ersten Mikrocontrollers 48 wird die sinusförmige Anlauffunktion 40b ermittelt, wobei die exponentielle Wichtung hier nicht dargestellt ist. Mittels einer ersten Additionseinheit 52 wird ein Funktionswert Y2 aus den Funktionswerten Y1, Y0 und dem Parameter Z gemäß der Beziehung Y2 = 2·Y1 – Y1/Z – Y0 ermittelt. Dieser Funktionswert Y2 wird einer zweiten Additionseinheit 54 zugeführt. In einem darauffolgenden Schritt werden der Funktionswert Y0 mit dem Funktionswert Y1 und der Funktionswert Y1 mit dem Funktionswert Y2 überschrieben. Danach wird der Funktionswert Y2 erneut ermittelt und der zweiten Additionseinheit 54 zugeführt.
Mit Hilfe des zweiten Mikrocontrollers 50 wird die exponentielle Anlauffunktion 40a ermittelt. Hierfür addiert eine dritte Additionseinheit 56 zu dem Funktionswert W1 den Faktor W1/X und verwendet diese Summe als einen Funktionswert W2. Sowohl wird dieser Funktionswert W2 der zweiten Additionseinheit 54 zugeführt als auch der Funktionswert W1 mit diesem überschrieben. Die erneute Ermittlung des Funktionswerts W2 erfolgt ebenfalls gemäß der Beziehung W2 = W1 + W1/X.
Mittels einer Zeitgebereinheit 58 wird jeweils ein Signal an die erste Additionseinheit 52 und an die dritte Additionseinheit 56 abgegeben, das diese veranlasst, die Funktionswerte Y2 bzw. W2 erneut zu berechnen. In der zweiten Additionseinheit 54 werden die jeweiligen, im Wesentlichen zur gleichen Zeit berechneten Funktionswerte Y2 und W2 miteinander addiert und die Summe auf einem Speicherplatz gespeichert. Zu einer geeigneten Zeit wird dieser Wert, der der Anlauffunktion 40c zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht, an eine vierte Additionseinheit 60 übermittelt und dort zu der Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t addiert. Der sich ergebende Wert ist die Drehzahldifferenz Δn.
Die Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t wird in einer Differenzeinheit 62 ermittelt. Hierfür wird die aktuelle Istdrehzahl n_i ^t von der bisherigen Istdrehzahl n_i ^t-1 abgezogen. Anschließend wird die bisherige Istdrehzahl n_i ^t-1 mit der aktuellen Istdrehzahl n_i ^t überschrieben, während die Differenz an die vierte Additionseinheit 60 geleitet wird. Sobald die neue aktuelle Istdrehzahl n_i ^t neu ermittelt wurde, wird die Differenz erneut berechnet. Vorteilhafterweise ist die Zeitgebereinheit 58 derart eingestellt, dass die Zuleitung der Differenz n_i ^t-1 – n_i ^t zu der vierten Additionseinheit 60 im Wesentlichen zeitgleich zu der Ermittlung und Übermittlung des zugehörigen Funktionswertes der Anlauffunktion 40c erfolgt. Auf diese Weise ist der Speicherbedarf der zweiten Additionseinheit 54 reduziert.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele 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 den Ausführungsbeispielen 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: Unterbrechung
20: Startereignis
22: Resetfunktion
24: Auslösewert
24a: bisheriger Auslösewert
26: Drehzahldifferenzfunktion
28: Drehzahlwertfunktion
30: Auslösewertfunktion
32: Überschreibfunktion
34: Vergleichsfunktion
36: Schwellwert
38: Einklemmfall
40: Anlauffunktion
40a: exponentielle Anlauffunktion
40b: sinusförmige Anlauffunktion
40c: exponentielle und sinusförmige Anlauffunktion
42: Speicher
44: Umgebungstemperatur
46: Auswahleinheit
48: erster Mikrocontroller
50: zweiter Mikrocontroller
52: erste Additionseinheit
54: zweite Additionseinheit
56: dritte Additionseinheit
58: Zeitgebereinheit
60: vierte Additionseinheit
62: Differenzeinheit
n_i ^t: aktuelle Istdrehzahl
n_i ^t-1: bisherige Istdrehzahl
Δn: Drehzahldifferenz
n: Drehzahldifferenzwert
Y2: Funktionswert
Y1: Funktionswert
Y0: Funktionswert
W2: Funktionswert
W1: Funktionswert
Z: Parameter
X: Parameter

Claims

Einklemmschutz einer elektromotorisch betriebenen Verstelleinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Fensterheber, bei dem nach einer Unterbrechung (16) einer Verstellbewegung eines Verstellteils (4) der Elektromotor (8) reversiert oder gestoppt ist, wenn ein Auslösewert (24) einen Schwellwert (36) überschreitet, – wobei der Auslösewert (24) aus einem Drehzahldifferenzwert (n) mittels einer Auslösewertfunktion (30) generiert ist, – wobei der Drehzahldifferenzwert (n) mittels einer Drehzahlwertfunktion (28) aus einer Drehzahldifferenz (Δn) generiert ist, und – wobei zu der Abweichung zwischen einer bisherigen Istdrehzahl (n_i ^t-1) und einer aktuellen Istdrehzahl (n_i ^t) des Elektromotors (8) eine Anlauffunktion (40) hinzuaddiert und diese Summe als Drehzahldifferenz (Δn) herangezogen ist.
Einklemmschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Anlauffunktion (40a) eine exponentielle und/oder stetige Funktion herangezogen ist.
Einklemmschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Anlauffunktion (40b) eine sinusförmige Funktion herangezogen ist.
Einklemmschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Anlauffunktion (40c) die Summe aus einer exponentiellen Funktion und einer sinusförmige Funktion herangezogen ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Funktionswert der Anlauffunktion (40) als gewichtete endliche Summe der letzten vergangenen Funktionswerte berechnet ist, wobei insbesondere die Anzahl der Summanden kleiner als 10 ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Funktionswert (Y2) der sinusförmige Funktion im Wesentlichen anhand der Beziehung Y2 = 2·Y1 – Y1/Z – Y0 berechnet ist, wobei – Y2 der aktuelle Funktionswert, – Y1 der vorherige Funktionswert, – Y0 der vorvorherige Funktionswert und – Z ein Parameter ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Funktionswert (W2) der exponentiellen Funktion im Wesentlichen anhand der Beziehung W2 = W1 + W1/X berechnet ist, wobei – W2 der aktuelle Funktionswert, – W1 der vorherige Funktionswert, und – X ein Parameter ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einem Umgebungsparameter (44) und/oder von der unterbrochenen Verstellbewegung abhängige Funktion als Ableitung der Anlauffunktion (40) gewählt ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Wert der Anlauffunktion (40) ein von mindestens einem Umgebungsparameter der Verstelleinrichtung (2) und/oder von der unterbrochenen Verstellbewegung abhängiger Parameter berechnet oder aus einem Speicher (42) abgerufen ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Wert der Anlauffunktion (40) die Abweichung zwischen der ersten ermittelten Istdrehzahl (n_i ^t) und der zweiten ermittelten Istdrehzahl (n_i ^t) herangezogen ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, – dass mittels der Drehzahlwertfunktion (28) sowohl eine unterhalb eines Grenzwertes liegende Drehzahldifferenz (Δn) auf einen Drehzahldifferenzwert (n) abgebildet ist, der kleiner als die Drehzahldifferenz (Δn) ist, als auch eine oberhalb des Grenzwertes liegende Drehzahldifferenz (Δn) auf einen Drehzahldifferenzwert (n) abgebildet ist, der größer als die Drehzahldifferenz (Δn) ist, und/oder – dass der Auslösewert (24) mittels der Auslösewertfunktion (30) aus der Summe des bisherigen Auslösewerts (24a) und des gewichteten Quadrats des Drehzahldifferenzwerts (n) gebildet ist, wenn der Drehzahldifferenzwert (n) unterhalb einer, insbesondere konstanten, Nachführschwelle ist.
Elektrischer Fensterheber (2) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 11.