EP1987576A1 - Sitzsteuerelektronik sowie verfahren zur motorisch angetriebenen kraftfahrzeug- verstellvorrichtung - Google Patents

Sitzsteuerelektronik sowie verfahren zur motorisch angetriebenen kraftfahrzeug- verstellvorrichtung

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Publication number
EP1987576A1
EP1987576A1 EP07722827A EP07722827A EP1987576A1 EP 1987576 A1 EP1987576 A1 EP 1987576A1 EP 07722827 A EP07722827 A EP 07722827A EP 07722827 A EP07722827 A EP 07722827A EP 1987576 A1 EP1987576 A1 EP 1987576A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adjustment
load
total load
during
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07722827A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Schüssler
Thomas RÖSCH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brose Fahrzeugteile SE and Co KG filed Critical Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Publication of EP1987576A1 publication Critical patent/EP1987576A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0851—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load for motors actuating a movable member between two end positions, e.g. detecting an end position or obstruction by overload signal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/02—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable
    • B60N2/0224—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation
    • B60N2/0244—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation with logic circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/02—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable
    • B60N2/0224—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation
    • B60N2/0244—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation with logic circuits
    • B60N2/0277—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation with logic circuits characterised by the calculation method or calculation flow chart of sensor data for adjusting the seat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2210/00—Sensor types, e.g. for passenger detection systems or for controlling seats
    • B60N2210/10—Field detection presence sensors
    • B60N2210/14—Inductive; Magnetic field
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2220/00—Computerised treatment of data for controlling of seats
    • B60N2220/20—Computerised treatment of data for controlling of seats using a deterministic algorithm

Definitions

  • the invention relates to a seat control electronics, which is set up to control and regulate a motor-driven Kraft mecanicaltellvor Vietnamese and has a anti-trap function.
  • the invention further relates to a method for controlling a motor-driven Kraft mecanicaltellvortechnische, in particular a seat adjustment.
  • an anti-trap is advantageous to stop in case of need, so if an object or a body part is clamped to stop the motor drive and optionally to reverse.
  • characteristics of the motorized drive can be evaluated. Such characteristics are, for example, the motor voltage, the motor current or the speed. From these, the engine torque and from this in turn an excess force can be determined. The excess force results from the difference between the total force exerted by the engine and a Rescueverstellkraft, which is required in particular to overcome the friction and to accelerate the adjustment.
  • the determination of the adjusting force is difficult because, for example, the friction during the adjustment process can vary through places with higher binding.
  • aging effects or temperature effects on the friction can have a significant influence. Partially varying acceleration forces are also taken into account when determining the excess force.
  • EP 1 310 030 B1 a plurality of individual forces in a summation point are summed to determine a resulting excess force, and a surplus force or pinching force is determined by comparison with the force currently exerted by the motor.
  • the invention has for its object to provide a seat control electronics and methods for the most secure detection of a Einklemmfalls at a seat adjustment.
  • the object directed to the seat control electronics is achieved according to the invention with the features of claim 1 or with the features of claim 9.
  • the object directed to the method is achieved with the features of claim 10.
  • a seat control electronics is provided with a anti-trap function for a motor-driven Wegverstellvorraum io.
  • the seat control electronics is designed and set up to determine an adjustment movement of a drive from at least one detected parameter of the drive. Furthermore, the seat control electronics is set up during a plurality of short-term adjustments of the drive in the same adjustment direction to pinch an object or body part. Under a plurality of short-term adjustments of the drive while two, three or even more adjustments understood by the user, for example, tries to control a certain adjustment by this jog operation by the majority of short-term controls. Due to the short time of the activation, even the pinching case 0 may not be determined within one of these adjustments.
  • the seat control electronics are therefore designed and set up to determine trapping from measured values of the characteristic variable of a first adjustment and from measured values of the characteristic large at least one second short-term adjustment.
  • the first adjustment also briefly, for example, for a second done.
  • a seat control electronics of a motor-driven motor vehicle seat adjustment device which is designed for monitoring a trapping case of at least one detected parameter of a drive.
  • the seat control electronics is set up to determine a first total load exerted by the drive during a first adjustment.
  • the seat tax Erelektronik set up after a Verstellpause at a second adjustment in the same adjustment direction to determine a second applied by the drive total load.
  • the Verstellpause is defined in time between two adjustments, so that these two adjustments are separated by this Verstellpause.
  • the seat control electronics does not delete an evaluation of the determined first total load when an adjustment of the second adjustment falls below a threshold.
  • the threshold therefore serves as a criterion by which the seat control electronics differentiate between a plurality of short-term adjustments and a "normal” adjustment. "Normal" adjustment makes it possible to determine the trapping case within this adjustment itself Evaluation of the determined first total load for the determination of Einklemmfalls further used. If the adjustment path is above this threshold, the evaluation of the determined first total load for the determination of the trapping case is discarded, since in particular within the second adjustment, enough measurement signals are available for a detection of a trapping case.
  • the seat control electronics is designed to stop or reverse the adjustment direction of the drive, if the trapping case is detected as a function of an evaluation of the first total load and the second total load.
  • the engine torque is determined from detected characteristic or manipulated variables of the engine, such as the motor current, the engine speed, etc.
  • the engine torque is also possible, directly from such characteristics without determining the actual torque one the total load to determine representative parameter or preferably to use the detected characteristic, in particular the detected for example by means of a Hall sensor speed directly as a criterion for the total load.
  • the recorded characteristic is therefore at the same time a direct reflection of the total load.
  • the seat control electronics is set up during the first adjustment of the first total load to determine and store a first base load.
  • the seat control electronics is set up during the second adjustment from a comparison between the first base load and the varying during the second adjustment second total load to determine whether the Einklemmfall exists.
  • the seat control electronics is set up to determine and store a second basic load during a start phase of the second adjustment from the second total load. However, this occurs only when the adjustment of the second adjustment exceeds said threshold.
  • the control device is set up during a monitoring phase from a comparison between the second base load and the varying during the second adjustment second total load to determine whether the Einklemmfall exists.
  • the seat control electronics for deleting the evaluation after exceeding the threshold is established.
  • it replaces the determined first base load by the second basic load.
  • the starting phase corresponds to a translational displacement of up to 50 mm or a tilt adjustment of about 1 ° of the adjustment.
  • the seat control electronics is therefore set up after a further adjustment in a third adjustment and to determine a third total load or further total load at each further short-term adjustment in the same direction of adjustment.
  • the seat control electronics is advantageously set up not to delete an evaluation of the determined first total load when an adjustment of the third adjustment or the further adjustment falls below the threshold. Rather, the drive is stopped by the seat control electronics or vice versa in its direction when detected in dependence on an evaluation of the first total load and the third total load of the Einklemmfall by the seat control electronics.
  • the seat control electronics is set up to determine the
  • Total load especially during the first adjustment to use a first mathematical model, and only at a significant deviation of the total load from the base load or a significant deviation of the detected characteristic during the second or a further adjustment, for the assessment of whether an entrapment exists on to switch a second mathematical model, which takes into account the trapping case.
  • the object of the invention is achieved by a seat control electronics seat adjustment of a motor vehicle, which is designed and set up to detect a characteristic of a drive of the seat adjustment during several short-term operations of the drive.
  • the seat control electronics is set up to evaluate the values of the parameter assigned to each of the several short-term actuations. Depending on these evaluations of several actuations, a trapping case is determined by seat control electronics.
  • the total load exerted by the motor drive is determined and recorded as the basic load of the adjusting device.
  • the basic load is composed here in particular of the friction load to be overcome and the acceleration work.
  • a monitoring phase follows, while from a comparison, in particular by a difference between the determined base load and the current Total load is determined whether a trapped case exists.
  • a countermeasure is initiated, such as stopping or reversing the motor drive.
  • a special feature here is the determination of the basic load at the beginning of the adjustment process. As a result, the current adjustment force is determined and used as a comparison value for the monitoring phase.
  • the starting phase in normal operation, there is no monitoring for the presence of a trapping case. It is assumed here that there is no trapping case during the starting phase. This is based on the consideration that at a
  • Seat adjustment can usually be assumed that a person located on the seat or behind the seat first still has sufficient freedom of movement or that the elasticity of the seat cushion is sufficiently high, so that at the beginning of the adjustment, the person is not trapped.
  • a free adjustment path is assumed during the starting phase, during which the basic load can be determined from the total load exerted by the drive.
  • the system is switched over to the second model.
  • the motor current and its deviation from a mean motor current can also be used as a parameter for the switching in the event of a significant deviation.
  • the first model takes into account the friction occurring in the adjusting device and in which the second model additionally comprises a spring model which takes into account the trapping case.
  • the use of the spring model is based on the consideration that in a possible Einklemmfall the trapped person is pressed into the seat cushion. This may be the seat cushion of a rear seat against which a front seat is moved. However, it may also be the seat cushion of the front seat when it is moved forward against the steering wheel or dashboard.
  • the soft seat cushion exerts a counterforce, in the value of the opposing force can be compared with a spring force.
  • the significant and characteristic deviation between the total load and the basic load is preferably the exceeding of a limit value for the difference between these two load values.
  • the total load within the second adjustment or within a further, subsequent adjustment with the base load of the first adjustment is evaluated by comparing the difference between the total load of the second or further adjustment and the base load of the first adjustment with the limit become.
  • the exceeding of a limit value for, for example, temporal or else local derivative of this difference is preferably used.
  • the speed is preferably used as an immediate parameter for the load.
  • the basic load is represented by a particularly medium speed. It is therefore provided a speed limit, below which a significant deviation is assumed.
  • the mean value of the total load or the recorded characteristic quantity representing the total load is preferably used during the first adjustment.
  • the total load of the motor drive occurring during a starting phase is preferably not taken into account.
  • this start-up phase defines the range until the engine reaches its desired speed. This is usually the case after a few engine revolutions. Since different adjustment forces can occur, for example, due to sluggishness over the adjustment path, it is provided according to an expedient development that the basic load is also determined during the monitoring phase of a control operation without adjustment pauses and retained as the current base load during normal operation for subsequent measurements of the parameter during the monitoring phase is used for the comparison with the total load.
  • the basic load is therefore also determined during the monitoring phase, in particular continuously, starting with the value determined for the base load during the starting phase.
  • the basic load is therefore tracked during the monitoring phase. In this case, discrete time windows can be provided, during which the basic load is determined.
  • the last determined current base load of the first adjustment is preferably recorded and the further course of the total load during a second or further adjustment, in particular the difference between the total load and the fixed base load or the difference between the values of the detected parameter representing the total load and the basic load are then checked for the presence of a trapping case.
  • Exceeding the significant deviation alone is not yet a sufficient criterion for the presence of a trapping case, as other situations, such as e.g. a local Schwärdorfkeit or a start against a mechanical stop may be present. After detecting the significant deviation, therefore, a further review and evaluation of the course of the total load is provided.
  • the total torque is determined from the characteristics of the engine drive as total load, and a basic torque is determined for the starting phase, with a resultant moment, in particular pinching moment, or a correlated variable being derived, in particular by subtraction.
  • a mechanism of the adjusting device weighting parameter weighted to determine the resulting trapping force.
  • the weighting parameter takes into account, for example, the lever length, the lever ratio or the position of the adjustment mechanism.
  • information about the danger areas ie, for example, the distances between the seats, which in particular are also dependent on body size, also flow into the weighting parameters.
  • the values of the weighting parameter are preferably determined and stored with the aid of measurements on a physical model. Alternatively, the values can also be determined by calculation.
  • a spring model is used as the basis for determining whether there is a trapping case, and in particular at least one spring constant is determined on the basis of which it is decided whether trapping is present.
  • the absolute size and / or the course of the spring constants are preferably used here.
  • On the basis of the course of the spring constants different operating situations, namely in particular a load movement, a start against a stop, a panic backlash, a stiffness and pinching distinguished. It is expedient to use at least two determined values for the spring constant in order to ensure reliable allocation.
  • at least three load threshold values are preferably defined, between which the spring constant is determined in particular by interpolation.
  • 1 is an illustration of a physical thought model of an adjustment, in particular a seat adjustment
  • 2 shows a control circuit for a first mathematical model for the description of the individual sequences in the adjusting device
  • Fig. 3 shows a second control loop to a second mathematical model for
  • 5 and 6 are schematic representations of force or torque curves for different movement classes occurring during the adjustment movement
  • FIG. 8 shows a speed-time diagram in which successive brief actuations of the adjustment take place
  • FIG. 9 shows a flow chart for anti-pinch protection, which distinguishes between continuous and short-term actuation.
  • Such a device has an adjusting mechanism, which comprises a seat support, which is usually longitudinally adjustable in slightly inclined to the horizontal guide rails. On the seat support at the same time an adjustable in their inclination backrest is attached. The pivot point of the backrest is hereby arranged somewhat spaced from the guide rails.
  • the adjusting device further comprises a drive motor both for the translational adjustment in the longitudinal direction of the seat carrier and for the inclination adjustment of the backrest. This is usually a DC motor or a variable speed DC motor.
  • FIG. 1 shows a physical model of thought of such an adjustment device.
  • the motor voltage u is applied to the motor 2 during operation and a motor current i flows.
  • the circuit has an ohmic resistance R and an inductance L.
  • a reverse voltage Ujn d is induced.
  • the motor exerts due to the motor current i an engine torque M Mot and drives a shaft 4 at a speed n.
  • the adjusting mechanism of the adjusting device is coupled, which is represented by the moment of inertia J.
  • a load torque ML is exerted by the adjusting mechanism, which counteracts the engine torque M M ot.
  • the load torque M L is composed of several partial torques, for example a frictional torque MR 1 exerted on account of the friction of the adjusting device, which friction torque M 1 can additionally be superimposed by a stiffness moment Ms.
  • a spring model is adopted to physically and mathematically describe in a simple model the physical processes involved in trapping a person between the seat and another seat or dashboard. ben.
  • this is expressed by the fact that the clamping torque M E contributing to the load moment M L is characterized as a spring moment of a spring 6 counteracting the engine torque M Mot .
  • This spring 6 is in turn characterized by a spring stiffness, which is mapped via a spring constant c.
  • the moment of inertia J is actually composed of several parts, in particular the moment of inertia of the motor and that of the mechanical parts of the seat. Since very large ratios are usually provided for motor seat adjusters, the proportion of the total moment of inertia of the mechanical parts is negligible and the calculation of the engine moment of inertia is sufficient.
  • the Einklemmmoment M E can be derived from the spring model, the following equation, according to the Einklemmmoment M E is proportional to the spring force F F , wherein the proportionality factor K 3 is a geometry of the adjustment taking into account weighting parameter.
  • the weighting parameter takes into account, for example, the lever length, the lever ratio or the position of the adjusting mechanism.
  • information about the danger areas ie, for example, the distances between the seats, which in particular are also dependent on body size, also flow into the weighting parameters.
  • the spring force F F is in turn proportional to the angle of rotation ⁇ - ⁇ ⁇ > which the proportionality factor is the spring constant c.
  • a mathematical model or a corresponding calculation algorithm can be derived, which can be represented by the control circuit shown in FIG. 2 in the event that initially the spring model representing the pinching case is disregarded.
  • This control loop essentially depicts the relationships according to equations 1 to 4.
  • a change in the motor current i leads to a changed voltage drop across the ohmic resistance R.
  • a change in the load torque M L leads to a change in the rotational speed and thus to a change in the induced countervoltage.
  • These two voltage components act on the motor voltage u back, so that a total of one control loop is formed.
  • a second mathematical model can be derived, with the help of which the current situation is checked for the presence of a trapping case.
  • This second model can be mapped with a control loop according to FIG. This is extended compared to the control loop according to FIG. 2 by the spring model, as represented by equation 5.
  • the Einklemmmoment M E is established.
  • the load moment M L determined last via the first mathematical model according to FIG. 2 is adopted as a constant quantity from the first model as input variable ML 1 for the second model according to FIG. 3.
  • the only unknown variable remains the spring constant c, which can therefore be determined with the aid of a suitable algorithm on the basis of the second mathematical model.
  • the variables L, R and Ki and K 2 are engine-specific characteristics that are known when using a specific engine type or at least can be determined by tests.
  • the moment of inertia J and the constant K 3 are the adjusting mechanism or the interaction of the motor with the adjusting mechanism characterizing variables, which can also be determined in particular by experiments on reference models and also determined.
  • the constant K 3 is determined separately for each adjustment device type. In this case, in particular with the aid of measurements on a real model of the adjustment device, the values for the parameter K 3 are measured and stored or theoretically determined.
  • the weighting parameter K 3 which represents the mechanics of the seat adjustment, depends on other variables, such as, for example, the angle of inclination of the backrest or the current longitudinal position of the seat.
  • a value table or a map for the parameter K 3 is set up and stored in a memory of the controller.
  • the respective valid parameter values are then taken from this in each case depending on the current position of the seat and included in the calculation for the first and second model, respectively.
  • the processing of the values of these parameters can also take place within the scope of a fuzzy logic.
  • FIG. 4 shows a typical curve of the engine torque M Mot with respect to the adjustment path x or also with respect to the time t.
  • the engine torque M M ot can also be applied to the force exerted by the engine force F. It is not absolutely necessary to determine and evaluate the engine torque. It is sufficient to determine a variable correlated to the applied force F or to additionally use and evaluate it.
  • the correlated quantity is, for example, the detected rotational speed n.
  • start phase I a distinction is made between a start phase I and a monitoring phase II.
  • the start phase I is subdivided into two phase phases I A and IB, the partial phase U representing a starting phase of the motor 2, while the motor 2 is responding to a specific, substantially constant motor torque M Mot is adjusted.
  • the engine torque MM O L remains as long as there are no friction changes, sluggishness or pinching situations.
  • the second subphase IB is used to determine a basic torque MQ. This corresponds to the engine torque M Mot emitted by the engine 2 during this partial phase IB, which is also referred to as total torque or total load.
  • the determination of the basic torque M G takes place, in particular, by averaging the values for the engine torque MMo t over the second partial phase I ⁇ . Alternatively, the averaging over the entire starting phase I is made and ignored the startup effects.
  • the start phase I goes to the monitoring phase II at a time to.
  • the time to is in this case dimensioned such that up to this time the adjusting device has traveled a predetermined adjustment.
  • the value for the basic torque MQ determined during the start phase I is initially recorded as the comparison value for the monitoring phase II.
  • a significant or characteristic deviation is defined as the difference to the basic torque MG and a limit value called the lower load value Mi is defined.
  • the course of the engine torque M M o t is now monitored to see if this tere load limit M 1 is exceeded.
  • the average curve of the speed n is used as a criterion for the course of the engine torque Mivi ot here in particular the average curve of the speed n is used.
  • both the value for the basic moment M G and, with it, the lower load value Mi are preferably adjusted during the adjustment process.
  • different friction values and local heavy weights occur via the adjustment path, so that the engine torque M Mot varies and, for example, continuously increases over a longer adjustment path.
  • the basic moment MQ were not adjusted, there would be a danger that the load value Mi would be exceeded, which is a triggering criterion for checking whether there is a trapping case.
  • the adjustment of the basic torque M 6 takes place here, for example, by a moving averaging over a predetermined time window or else via a continuous averaging, starting from the time to.
  • the switchover to the second mathematical model therefore takes place at the time t Al at which the load value M 1 is exceeded.
  • the monitoring phase II is divided into two phases II A and H 8 , wherein during the first phase II A, the first mathematical model is used for monitoring and during the partial phase HB, the second mathematical model is used.
  • the movement class a) of the stiffness is characterized by a slow increase in torque. Usually, no high torque values are achieved here.
  • the curve in the movement class of Einklemmfalls b) characterized by a slightly steeper increase. In principle, the pinching situations can occur, so that a quasi immovable object is trapped. On the basis of the spring model that represents the physical reality very well, this means a uniform linear increase of the force exerted by the engine 2 and thus of its engine torque M Mot . This corresponds to the curve section according to FIG. Usually, however, it is to be expected that the person will exercise some counterforce.
  • the movement class c) is distinguished from the movement class b) by a stronger increase in force, since here the seat mechanism moves against a mechanical stop.
  • the rise here is usually linear, since the mechanical stop is characterized by at least one constant spring rate or spring constant c and thus the force builds up linearly in proportion to the distance covered.
  • a load movement (movement class e))
  • a magnitude similar increase in force to recognize but the course of the increase in force is no longer linear as in the start against the mechanical stop.
  • the increase in force or engine torque MM C * corresponds to the slope or derivative and thus the spring constant c.
  • the spring constant c available via the derivative is used as a decision criterion.
  • further decision criteria are provided for the unambiguous assignment, which must be fulfilled. It is essential to understand parameters for the course of the respective engine torque MM C *, from which conclusions can be drawn as to which of the motion classes a) to e) is present.
  • a mean load value M 2 and a maximum load value M 3 are defined for identifying the different movement classes. If the respective load value M 1 to M 3 is reached, then the associated displacement xi to X 3 (or the associated Time t) recorded and pairs of values (M 11 X 1 ), (M2.X2) and (M 3 , X3) are formed. Alternatively, it is also possible to specify fixed waypoints during subphase IIB and to determine the respective current engine torque MMot for these waypoints.
  • a value for the gradient d, c2 is determined in each case by simple linear or else another mathematical interpolation. This is indicated in Fig. 5 to the movement class b2.
  • Some classes of movement a) to e) differ partly or only by the course of the increase. By determining three value pairs, two intervals are used for the evaluation, so that it can be seen whether the force increase increases, remains the same or possibly also decreases.
  • the decision value used is the absolute value as well as the absolute value.
  • the movement class of the panic reaction d) as such is considered at all.
  • the movement classes b1) and b2) represent pinching situations.
  • the movement classes c) and e namely approach against end stop and load movement.
  • switching off the motor or reversing is undesirable.
  • Only by checking the course of the curve with regard to such a panic reaction is it thus possible to make a high decision reliability for identifying a trapping case without any loss of comfort being expected.
  • the derivation is particularly important.
  • the individual values or courses of the derivative are expediently similar to the weighting factor K 3 in a table or in FIG stored a map from which directly or with the aid of a fuzzy logic under consideration of other boundary parameters then the assignment to the individual movement classes is made.
  • the table or the map is preferably likewise determined in the manner of a calibration procedure on the basis of a concrete physical model, or empirical values are used.
  • FIG. 7 shows a force-distance diagram derived from such a map, in which the individual regions to be assigned to the movement classes a) -e) are separated from one another by dashed lines. Furthermore, by way of example, a force profile with a progressive increase in force in the event of a trapping situation is shown with the ascertained gradient values d, c2.
  • Fig. 8 shows a diagram in which a speed n of the motor 2 is plotted against the time t by way of example. Shown are three adjustments 1 V, 2V and 3V, which are separated by two Verstellpausen ⁇ tpi 2 and ⁇ t P23 .
  • the speed n reaches the first value niv. From the speed n during this first adjustment 1 V, a first engine torque M Mo n is determined as the first total load.
  • the speed n reaches the second value n 2 v, which is reduced compared to the first value ni V. From the speed n during this second adjustment 2V, a second engine torque MM O K is determined as the second total load.
  • the speed n reaches the value n 3V , which in turn is reduced from the second value n 2 v.
  • a third engine torque M Mot3 is determined as the third total load.
  • this decrease in the rotational speed n over the three adjustments 1 V, 2 V and 3 V it is intended to explain diagrammatically a trapping situation which, in the case of multiple short-term actuations of an adjusting device, is explained in the same adjustment. direction can occur and by a seat control unit - as explained below - can be determined.
  • the adjustment 1 V is started.
  • the dashed area corresponds to the subphase IA, which represents the startup phase of the engine 2.
  • the motor 2 is accelerated to the speed n V i.
  • the speed n may vary, which is not shown in Fig. 8 in favor of a simplified representation. From the speed n during the first adjustment 1 V, the first engine torque MM O M and the basic torque MG is determined. At the time toffi the first adjustment 1 V is completed, the value for the basic torque MG remains stored.
  • the second adjustment 2V is started. After the starting phase of the engine 2, the speed reaches the value n 2 v- From this value, the current second engine torque M Mot 2 is determined. Since during the second adjustment 2V a shorter displacement ⁇ x (2V) than a threshold (Th x , see FIG. 9) is covered, the previously stored value for the basic torque M G remains stored and is used for the anti-trapping algorithm as input. In order to detect the trapping case, the engine torque M Mot2 during the second adjustment 2V is evaluated together with the basic torque MQ for determining the trapping case. The second, short-time adjustment 2V is completed at time W.
  • the third adjustment 3V is started. This also lasts only for a short time, so that during the third adjustment 3V a shorter adjustment path ⁇ x (3V) is again covered than a threshold correlating with an adjustment distance (Th x , see FIG. 9).
  • the basic torque M 6 determined during the first adjustment 1 V remains stored and is used as the input variable for the determination of the trapping case.
  • the current third motor torque M M o t3 determined from the speed n 3 v is evaluated together with the stored basic torque MG.
  • step 1 the algorithm is started. The start can be done, for example, by a first be actuated in an adjustment direction. Subsequently, in step 2, a basic torque MQ is continuously determined during the adjustment. Obtained in step 3, the distance displacement Ax a threshold Th x, the trapping is detected with the predetermined nominal moment MG in step 4. If a trapping situation can be determined, the adjustment is stopped or reversed in step 6. Otherwise, in step 2, the continuous determination of the basic moment M G is continued.
  • step 2 the algorithm is started. The start can be done, for example, by a first be actuated in an adjustment direction.
  • step 2 a basic torque MQ is continuously determined during the adjustment. Obtained in step 3, the distance displacement Ax a threshold Th x, the trapping is detected with the predetermined nominal moment MG in step 4. If a trapping situation can be determined, the adjustment is stopped or reversed in step 6. Otherwise, in step 2, the continuous determination of the basic moment M G is continued.
  • step 3 the trapping case is determined in step 5. This determination uses the basic moment M G determined in a previous adjustment and still stored as an input variable. If no trapping case can be determined in step 5, the threshold value comparison is again carried out in step 3. In step 3, the distance displacement Ax greater than the threshold Th x is if necessary re-determines the nominal moment MG to step 4 in step 2. Otherwise, with the detection of the pinching case in step 5 below, in step 6, the adjustment is stopped.
  • M 2 mean load value M 3 maximum load value n 1v speed value for a first adjustment n 2v speed value for a second adjustment r> 3v speed value for a third adjustment d, c2 slope

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Abstract

Eine Sitzsteuerelektronik zur Steuerung eines Antriebs (2) eines Kraftfahrzeugsitzes ist vorgesehen, die ausgebildet und eingerichtet ist -eine Kenngröße (u,i,n) des Antriebs (2) während mehrerer kurzzeitiger Betätigungen des Antriebs (2) zu erfassen, -die den mehreren kurzzeitigen Betätigungen jeweils zugeordnete Kenn größe (u.i.n) auszuwerten, und -in Abhängigkeit von diesen Auswertungen mehrerer Betätigungen einen Einklemmfall zu ermitteln.

Description

Beschreibung
Sitzsteuerelektronik sowie Verfahren zur motorisch angetriebenen Kraftfahrzeugverstellvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Sitzsteuerelektronik, die zur Steuerung und Regelung einer motorisch angetriebenen Kraftfahrzeugsitzverstellvorrichtung eingerichtet ist und eine Einklemmschutzfunktion aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung einer motorisch angetriebenen Kraftfahrzeugverstellvorrichtung, insbesondere einer Sitzverstellung.
Bei motorisch angetriebenen Sitzverstellvorrichtungen im Kraftfahrzeug ist aus Sicherheitsgründen ein Einklemmschutz vorteilhaft, um im Bedarfsfall, wenn also ein Gegenstand oder ein Körperteil eingeklemmt ist, den motorischen Antrieb zu stoppen und gegebenenfalls zu reversieren. Zur Ermittlung, ob ein Einklemmfall vorliegt, können Kenngrößen des motorischen Antriebs ausgewertet werden. Derartige Kenngrößen sind beispielsweise die Motorspannung, der Motorstrom oder die Drehzahl. Aus diesen kann das Motormoment und aus diesem wiederum eine Überschusskraft ermittelt werden. Die Überschusskraft ergibt sich aus der Differenz zwischen der vom Motor ausgeübten Gesamtkraft und einer Gesamtverstellkraft, die insbesondere zur Überwindung der Reibung sowie zur Beschleunigung der Verstellvorrichtung erforderlich ist. Die Bestimmung der Verstellkraft ist jedoch schwierig, da beispielsweise die Reibung im Verlauf des Verstellvorgangs durch Orte mit höherer Schwergängigkeit variieren kann. Zudem können Alterungseffekte oder auch Temperatureinflüsse auf die Reibung einen erheblichen Einfluss nehmen. Auch werden teilweise variierende Beschleunigungs- kräfte bei der Ermittlung der Überschusskraft berücksichtigt.
Gemäß der EP 1 310 030 B1 werden zur Bestimmung einer resultierenden Überschusskraft eine Vielzahl von Einzelkräften in einem Summationspunkt aufsummiert und durch Vergleich mit der aktuell vom Motor ausgeübten Kraft wird eine Überschuss- kraft oder eine Einklemmkraft bestimmt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sitzsteuerelektronik sowie Verfahren zur möglichst sicheren Erfassung eines Einklemmfalls bei einer Sitzverstellung anzugeben.
s Die auf die Sitzsteuerelektronik gerichtete Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruch 10 gelöst.
Demzufolge ist eine Sitzsteuerelektronik mit einer Einklemmschutzfunktion für eine io motorisch angetriebene Sitzverstellvorrichtung vorgesehen. Die Sitzsteuerelektronik ist ausgebildet und eingerichtet eine Verstellbewegung eines Antriebes aus zumindest einer erfassten Kenngröße des Antriebs zu ermitteln. Weiterhin ist die Sitzsteuerelektronik eingerichtet während einer Mehrzahl von kurzzeitigen Verstellungen des Antriebs in dieselbe Verstellrichtung ein Einklemmen eines Gegenstands oder Körperteils zu er- 15 mittein. Unter einer Mehrzahl von kurzzeitigen Verstellungen des Antriebs werden dabei zwei, drei oder noch mehr Verstellungen durch den Benutzer verstanden, der durch die Mehrzahl der kurzzeitigen Ansteuerungen beispielsweise versucht eine bestimmte Verstellposition durch diesen Tippbetrieb anzusteuern. Aufgrund der kurzen Zeit der Ansteuerung kann innerhalb einer dieser Verstellungen selbst der Einklemmfall 0 möglicherweise nicht ermittelt werden.
Um eine größere Anzahl von Messwerten zur Ermittlung des Einklemmfalls auswerten zu können ist die Sitzsteuerelektronik daher zur Ermittlung des Einklemmens aus Messwerten der Kenngröße einer ersten Verstellung und aus Messwerten der Kenn- s große zumindest einer zweiten kurzzeitigen Verstellung ausgebildet und eingerichtet. Dabei kann die erste Verstellung ebenfalls kurzzeitig, beispielsweise für eine Sekunde, erfolgen.
Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Sitzsteuerelektronik einer motorisch angetriebenen Kraftfahrzeugsitzverstellvorrichtung gelöst, die zur Überwachung auf einen Einklemmfall aus zumindest einer erfassten Kenngröße eines Antriebs ausgebildet ist. Die Sitzsteuerelektronik ist eingerichtet während einer ersten Verstellung eine vom Antrieb ausgeübte erste Gesamtbelastung zu ermitteln. Weiterhin ist die Sitzsteu- erelektronik eingerichtet nach einer Verstellpause bei einer zweiten Verstellung in dieselbe Verstellrichtung eine zweite vom Antrieb ausgeübte Gesamtbelastung zu ermitteln. Die Verstellpause ist zeitlich zwischen zwei Verstellungen definiert, so dass diese zwei Verstellungen durch diese Verstellpause voneinander getrennt sind.
Die Sitzsteuerelektronik löscht dabei eine Auswertung der ermittelten ersten Gesamtbelastung nicht, wenn ein Verstellweg der zweiten Verstellung eine Schwelle unterschreitet. Die Schwelle dient daher als Kriterium, anhand die Sitzsteuerelektronik zwischen einer Mehrzahl von kurzzeitigen Verstellungen und einer „normalen" Verstel- lung unterscheidet. Eine „normale" Verstellung ermöglicht dabei die Ermittlung des Einklemmfalles innerhalb dieser Verstellung selbst. Liegt der Verstellweg unter dieser Schwelle wird die Auswertung der ermittelten ersten Gesamtbelastung für die Ermittlung des Einklemmfalls weiter verwendet. Liegt der Verstellweg oberhalb dieser Schwelle wird die Auswertung der ermittelten ersten Gesamtbelastung für die Ermitt- lung des Einklemmfalles verworfen, da insbesondere innerhalb der zweiten Verstellung genug Messsignale für eine Detektion eines Einklemmfalles zur Verfügung stehen.
Wird die Auswertung zur ersten Verstellung nicht gelöscht, ist die Sitzsteuerelektronik zum Stoppen oder zur Umkehrung der Verstellrichtung des Antriebs ausgebildet, wenn in Abhängigkeit von einer Auswertung der ersten Gesamtbelastung und der zweiten Gesamtbelastung der Einklemmfall detektiert ist.
Als Gesamtbelastung wird hierbei insbesondere das Motordrehmoment aus erfassten Kenn- oder Stellgrößen des Motors ermittelt, wie beispielsweise der Motorstrom, die Motordrehzahl etc. Alternativ oder ergänzend zu dem Motordrehmoment besteht auch die Möglichkeit, direkt aus den derartigen Kenngrößen ohne Ermittlung des tatsächlichen Drehmoments eine die Gesamtbelastung repräsentierende Kenngröße zu ermitteln bzw. vorzugsweise die erfasste Kenngröße, insbesondere die beispielsweise mittels eines Hall-Sensors erfasste Drehzahl, direkt als Kriterium für die Gesamtbelastung heranzuziehen. Die erfasste Kenngröße ist daher zugleich ein direktes Abbild der Gesamtbelastung. Bei der Verwendung der Drehzahl als Kenngröße lässt sich nämlich aus einem Abfall der Drehzahl unmittelbar auf eine Erhöhung der Gesamtbelastung rück schließen. Bei der Verwendung eines drehzahlgeregelten Gleichstrommotors kann anstelle der Drehzahl ein Regel- oder Stellsignal herangezogen werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen. In einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sitzsteuerelektronik eingerichtet ist während der ersten Verstellung aus der ersten Gesamtbelastung eine erste Grundbelastung zu ermitteln und zu speichern. Die Sitzsteuerelektronik ist eingerichtet während der zweiten Verstellung aus einem Vergleich zwischen der ersten Grundbelastung und der während der zweiten Verstellung variierenden zweiten Gesamtbelastung zu ermitteln, ob der Einklemmfall vorliegt.
Gemäß einer zweiten Weiterbildung ist die Sitzsteuerelektronik eingerichtet zunächst während einer Startphase der zweiten Verstellung aus der zweiten Gesamtbelastung eine zweite Grundbelastung zu ermitteln und zu speichern. Dies erfolgt jedoch nur dann, wenn der Verstellweg der zweiten Verstellung die genannte Schwelle überschreitet. In diesem Fall ist die Steuerungsvorrichtung eingerichtet während einer Überwachungsphase aus einem Vergleich zwischen der zweiten Grundbelastung und der während der zweiten Verstellung variierenden zweiten Gesamtbelastung zu ermitteln, ob der Einklemmfall vorliegt.
In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Sitzsteuerelektronik zur Löschung der Auswertung nach dem Überschreiten der Schwelle eingerichtet. Für die weitere Ermittlung des Einklemmfalles ersetzt sie die ermittelte erste Grundbelastung durch die zweite Grundbelastung. Vorteilhafterweise entspricht die Startphase einem translatorischen Verstellweg von bis zu 50 mm beziehungsweise einer Neigungsverstellung von etwa 1° der Verstellvorrichtung.
Je nach möglicher struktureller Ausbildung eines Kraftfahrzeugsitzes führen erst mehrere kurzzeitige Verstellungen in Richtung des eingeklemmten Gegenstandes oder Korperteils zu einer signifikanten Einklemmkraft. Bevorzugt ist die Sitzsteuerelektronik daher eingerichtet nach einer weiteren Verstellpause bei einer dritten Verstellung und bei jeder weiteren kurzzeitigen Verstellung in dieselbe Verstellrichtung eine dritte Gesamtbelastung beziehungsweise weitere Gesamtbelastung zu ermitteln. Weiterhin ist die Sitzsteuerelektronik vorteilhaft eingerichtet eine Auswertung der ermittelten ersten Gesamtbelastung nicht zu löschen, wenn ein Verstellweg der dritten Verstellung beziehungsweise der weiteren Verstellung die Schwelle unterschreitet. Vielmehr wird der Antrieb durch die Sitzsteuerelektronik gestoppt oder in seiner Verstellrichtung umgekehrt, wenn in Abhängigkeit von einer Auswertung der ersten Gesamtbelastung und der dritten Gesamtbelastung der Einklemmfall durch die Sitzsteuerelektronik detektiert ist.
Vorzugsweise ist die Sitzsteuerelektronik eingerichtet zur Ermittlung der
Gesamtbelastung insbesondere während der ersten Verstellung auf ein erstes mathematisches Modell zurückzugreifen, und erst bei einer signifikanten Abweichung der Gesamtbelastung von der Grundbelastung oder bei einer signifikanten Abweichung der erfassten Kenngröße während der zweiten oder einer weiteren Verstellung, für die Beurteilung, ob ein Einklemmfall vorliegt, auf ein zweites, den Einklemmfall berücksichtigendes mathematisches Modell umzuschalten.
Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Sitzsteuerelektronik einer Sitzverstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs gelöst, die ausgebildet und eingerichtet ist eine Kenngröße eines Antriebs der Sitzverstelleinrichtung während mehrerer kurzzeitiger Betätigungen des Antriebs zu erfassen. Dabei ist die Sitzsteuerelektronik eingerichtet die den mehreren kurzzeitigen Betätigungen jeweils zugeordneten Werte der Kenngröße auszuwerten. In Abhängigkeit von diesen Auswertungen mehrerer Betätigungen wird durch Sitzsteuerelektronik ein Einklemmfall ermittelt.
Im Regelbetrieb, also während einer kontinuierlichen, ununterbrochenen Betätigung ist vorgesehen, dass zu Beginn eines jeden Verstellvorgangs während einer Startphase die vom motorischen Antrieb ausgeübte Gesamtbelastung ermittelt und als die Grundbelastung der Verstellvorrichtung festgehalten wird. Die Grundbelastung setzt sich hierbei insbesondere aus der zu überwindenden Reibungsbelastung und der Beschleunigungsarbeit zusammen. Erst im Anschluss an die Startphase schließt sich eine Überwachungsphase an, während der aus einem Vergleich, insbesondere durch eine Differenzbildung zwischen der ermittelten Grundbelastung und der aktuellen Gesamtbelastung ermittelt wird, ob ein Einklemmfall vorliegt. Bei Identifizieren eines Einklemmfalls wird wiederum eine Gegenmaßnahme eingeleitet, beispielsweise ein Stoppen oder ein Reversieren des motorischen Antriebs.
Ein besonderes Merkmal hierbei ist die Ermittlung der Grundbelastung zu Beginn des Verstellvorgangs. Hierdurch wird die aktuelle Verstellkraft ermittelt und als Vergleichswert für die Überwachungsphase herangezogen. Während der Startphase im Regelbetrieb findet hierbei keine Überwachung auf das Vorliegen eines Einklemmfalls statt. Es wird hierbei von der Annahme ausgegangen, dass während der Startphase kein Einklemmfall vorliegt. Dies beruht auf der Überlegung, dass bei einer
Sitzverstellung üblicherweise unterstellt werden kann, dass eine sich auf dem Sitz oder hinter dem Sitz befindliche Person zunächst noch eine ausreichende Bewegungsfreiheit hat oder dass die Elastizität des Sitzpolsters ausreichend hoch ist, so dass zu Beginn des Verstellvorgangs die Person nicht eingeklemmt ist. Es wird also ein freier Ver- stellweg während der Startphase angenommen, während der aus der vom Antrieb ausgeübten Gesamtbelastung die Grundbelastung ermittelt werden kann.
Innerhalb dieses angegebenen Bereiches für den Verstellweg kann nämlich ein Einklemmfall ausgeschlossen werden. Gleichzeitig ist dieser Bereich ausreichend groß, um die Grundbelastung hinreichend genau zu bestimmen. Aufgrund der mechanischen Kopplung besteht eine direkte Korrelation zwischen der Anzahl der Motorumdrehungen und dem translatorischen Verstellweg bzw. dem Verstellweg bei der Neigungsverstellung. Über die Drehzahl des in der Regel verwendeten Gleichstrommotors lassen sich dann in Abhängigkeit des jeweiligen Systems konkrete Zeitfenster oder Verstellwegab- schnitte für die Startphase ermitteln. Unter translatorischem Verstellweg wird hier insbesondere eine Verstellung der Sitzfläche des Sitzes in Längsrichtung verstanden. Zur Ausübung der Verstellbewegung können translatorische als auch rotatorische Bewegungen der Verstellmechanik verwendet werden.
Bei der Ermittlung der Gesamtbelastung des Motors durch Auswertung von Motorkenngrößen kann auf ein mathematisches, nach Art eines Regelkreises ausgebildetes Modell zurückgegriffen werden. Eine die Regelung des Motors beeinflussende Stellgröße, beispielsweise die Motorspannung, wird hierbei als Eingangsgröße für das mathematische Modell herangezogen und aus dieser Eingangsgröße wird dann die aktuelle Gesamtbelastung ermittelt. Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist nunmehr vorgesehen, dass bei einer signifikanten Abweichung der Gesamtbelastung von der Grundbelastung bzw. bei einer signifikanten Abweichung der erfassten Kenngröße als zu der Belastung korrelierte Größe, von einem ersten Modell auf ein zweites, vom ersten verschiedenes Modell umgeschalten wird, um mit diesem zweiten Modell beurteilen zu können, ob tatsächlich ein Einklemmfall vorliegt.
Insbesondere wird bei einer vorgegebenen Abweichung der Drehzahl von einer mittleren Drehzahl, beispielsweise bei Abfall der Drehzahl auf etwa dem 0,7-fachen der mittleren Drehzahl, auf das zweite Modell umgeschaltet. Alternativ kann als Kenngröße für das Umschalten bei einer signifikanten Abweichung beispielsweise auch der Motorstrom und dessen Abweichung von einem mittleren Motorstrom herangezogen werden. Diese Weiterbildung beruht zunächst auf der Überlegung, dass eine signifikante oder charakteristische Abweichung ein Indiz für einen Einklemmfall sein kann, dass dies jedoch für die sichere Beurteilung eines Einklemmfalls noch nicht ausreicht. Insbesondere bei dem Einklemmschutz für eine Sitzverstellung sind unterschiedliche Szenarien möglich, die zu einer Zunahme der Gesamtbelastung führen können, ohne dass ein Einklemmfall vorliegt. Weiterhin wird hierbei von der Überlegung ausgegangen, dass für die Entscheidung, ob tatsächlich ein Einklemmfall vorliegt, insbesondere ein sensibleres mathematisches Modell notwendig ist. Umgekehrt bedeutet dies auch, dass im Normalfall für das erste Modell ein einfacher Algorithmus herangezogen wird, der nur geringe Ressourcen beansprucht.
Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Modell die bei der Verstellvorrichtung auftretende Reibung berücksichtigt und bei dem das zweite Modell zusätzlich ein den Einklemmfall berücksichtigendes Federmodell umfasst. Die Verwendung des Federmodells beruht auf der Überlegung, dass bei einem möglichen Einklemmfall die eingeklemmte Person in das Sitzpolster gepresst wird. Dies kann das Sitzpolster eines Rücksitzes sein, gegen den ein Vordersitz verfahren wird. Es kann jedoch auch das Sitzpolster des Vordersitzes sein, wenn dieser nach vorne gegen das Lenkrad oder die Armaturentafel verfahren wird. Das weiche Sitzpolster übt eine Gegenkraft aus, wo- bei der Wert der Gegenkraft sich mit einer Federkraft vergleichen lässt. Durch die Verwendung eines derartigen Federmodells lassen sich daher insbesondere durch die Ermittlung von charakteristischen Federkonstanten Entscheidungen ableiten, ob ein Einklemmfall vorliegt. Um einen reibungslosen Übergang zwischen den beiden mathemati- sehen Modellen zu ermöglichen, werden die mit dem ersten Modell erhaltenen Größen bei Umschalten auf das zweite Modell zumindest teilweise als Eingangsgrößen für dieses herangezogen.
Bevorzugt wird als signifikante und charakteristische Abweichung zwischen der Ge- samtbelastung und der Grundbelastung die Überschreitung eines Grenzwerts für die Differenz zwischen diesen beiden Belastungswerten herangezogen. Im vorliegenden Falle der kurzzeitigen Verstellungen wird vorzugsweise die Gesamtbelastung innerhalb der zweiten Verstellung oder innerhalb einer weiteren, folgenden Verstellung mit der Grundbelastung der ersten Verstellung ausgewertet, indem die Differenz zwischen der Gesamtbelastung der zweiten oder weiteren Verstellung und der Grundbelastung der ersten Verstellung mit dem Grenzwert verglichen werden.
Alternativ oder begleitend wird vorzugsweise weiterhin die Überschreitung eines Grenzwerts für die beispielsweise zeitliche oder auch örtliche Ableitung dieser Differenz herangezogen. Hier wird wiederum bevorzugt die Drehzahl als unmittelbare Kenngröße für die Belastung herangezogen. Die Grundbelastung ist durch eine insbesondere mittlere Drehzahl abgebildet. Es ist also ein Drehzahl-Grenzwert vorgesehen, bei dessen Unterschreiten eine signifikante Abweichung angenommen wird.
Zur Ermittlung der Grundbelastung wird weiterhin bevorzugt der Mittelwert der Gesamtbelastung bzw. der die Gesamtbelastung repräsentierenden erfassten Kenngröße während der ersten Verstellung herangezogen. Um diesen Wert für die Grundbelastung nicht durch Anfahreffekte zu verfälschen, wird die während einer Anfahrphase auftretende Gesamtbelastung des motorischen Antriebs bevorzugt nicht berücksichtigt. Diese Anfahrphase definiert beispielsweise den Bereich, bis der Motor seine Solldrehzahl erreicht. Üblicherweise ist dies bereits nach einigen Motorumdrehungen der Fall. Da über den Verstellweg hinweg unterschiedliche Verstellkräfte beispielsweise durch Schwergängigkeiten auftreten können, ist gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass die Grundbelastung auch während der Überwachungsphase eines Regelbetriebes ohne Verstellpausen ermittelt und als aktuelle Grundbelastung fest- gehalten wird, die während des Regelbetriebes für nachfolgende Messungen der Kenngröße während der Überwachungsphase für den Vergleich mit der Gesamtbelastung herangezogen wird. Die Grundbelastung wird also auch während der Überwachungsphase insbesondere kontinuierlich, beginnend mit dem während der Startphase ermittelten Wert für die Grundbelastung, ermittelt. Die Grundbelastung wird daher auch während der Überwachungsphase nachgeführt. Hierbei können diskrete Zeitfenster vorgesehen sein, während der die Grundbelastung ermittelt wird. Alternativ zu der Nachführung der Grundbelastung besteht prinzipiell auch die Möglichkeit, den während der Startphase ermittelten Wert für die Grundbelastung für den gesamten Stellvorgang als konstanten Vergleichswert heranzuziehen.
Sobald eine signifikante Abweichung der Grundbelastung erfasst wird, wird vorzugsweise die zuletzt ermittelte aktuelle Grundbelastung der ersten Verstellung festgehalten und der weitere Verlauf der Gesamtbelastung während einer zweiten oder weiteren Verstellung, insbesondere die Differenz zwischen der Gesamtbelastung und der fest- gehaltenen Grundbelastung bzw. die Differenz zwischen den die Gesamtbelastung und die Grundbelastung repräsentierenden Werten der erfassten Kenngröße, wird dann auf Vorliegen eines Einklemmfalls überprüft. Die Überschreitung der signifikanten Abweichung alleine ist noch kein ausreichendes Kriterium für das Vorliegen eines Einklemmfalles, da auch weitere Situationen, wie z.B. eine lokale Schwärgängigkeit oder ein An- fahren gegen einen mechanischen Anschlag vorliegen kann. Nach Erkennen der signifikanten Abweichung ist daher eine weitere Überprüfung und Auswertung des Verlaufs der Gesamtbelastung vorgesehen.
Bevorzugt wird aus den Kenngrößen des motorischen Antriebs als Gesamtbelastung das Gesamtdrehmoment und für die Startphase ein Grunddrehmoment ermittelt, wobei insbesondere durch Differenzbildung ein resultierendes Moment, insbesondere Einklemmmoment, oder eine korrelierte Größe abgeleitet wird. Weiterhin wird zweckdienlicherweise das Einklemmmoment mit einem die Mechanik der Verstellvorrichtung be- rücksichtigenden Gewichtungsparameter zur Bestimmung der resultierenden Einklemmkraft gewichtet. Der Gewichtungsparameter berücksichtigt hierbei beispielsweise die Hebellänge, die Hebelübersetzung oder die Position der Verstellmechanik. In den Gewichtungsparameter fließen zudem auch Informationen über die Gefahrenbereiche, also beispielsweise die Abstände zwischen den Sitzen ein, die insbesondere auch abhängig von der Körpergröße sind. Die Werte des Gewichtungsparameters werden hierbei vorzugsweise mit Hilfe von Messungen an einem physikalischen Modell ermittelt und abgespeichert. Alternativ können die Werte auch rechnerisch ermittelt werden.
Zweckdienlicherweise wird für die Ermittlung, ob ein Einklemmfall vorliegt, ein Federmodell zugrunde gelegt und insbesondere zumindest eine Federkonstante ermittelt, anhand der entschieden wird, ob ein Einklemmfall vorliegt. Für die Entscheidung wird hierbei bevorzugt die absolute Größe und/oder der Verlauf der Federkonstanten, also deren Ableitung, herangezogen. Anhand des Verlaufs der Federkonstanten werden verschiedene Betriebssituationen, nämlich insbesondere eine Lastbewegung, ein Anfahren gegen einen Anschlag, eine panische Gegenreaktion, eine Schwergängigkeit und das Einklemmen unterschieden. Zweckdienlicherweise werden zumindest zwei ermittelte Werte für die Federkonstante herangezogen, um eine sichere Zuordnung zu gewährleisten. Hierzu werden vorzugsweise zumindest drei Belastungsschwellwerte definiert, zwischen denen insbesondere durch Interpolation die Federkonstante ermittelt wird.
Die einzelnen in den Ansprüchen aufgestellten Merkmale und Merkmalskombinationen, gegebenenfalls unter Ergänzung weiterer Merkmale oder Merkmalskombinationen aus der Beschreibung sind teilweise auch unabhängig von den Merkmalen des Anspruchs 1 erfinderisch. Die Einreichung von Teilanmeldungen, die die Merkmale des Anspruchs 1 nicht oder nicht in vollem Umfang enthalten, bleibt vorbehalten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen und vereinfachten Darstellungen:
Fig. 1 eine Darstellung eines physikalischen Gedankenmodells einer Verstellvorrichtung, insbesondere einer Sitzverstellung, Fig. 2 einen Regelkreis zu einem ersten mathematischen Modell zur Beschreibung der einzelnen Abläufe bei der Verstellvorrichtung,
Fig. 3 einen zweiten Regelkreis zu einem zweiten mathematischen Modell zur
Beschreibung der einzelnen Abläufe bei der Verstellvorrichtung unter Be- rücksichtigung eines Einklemmfalls,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Verlauf des Motordrehmoments bzw. der Motorkraft gegenüber dem Weg oder der Zeit,
Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen von Kraft- oder Drehmomentverläufen für unterschiedliche bei der Verstellbewegung auftretende Bewegungsklas- sen,
Fig. 7 ein Kraft-Weg-Diagramm, bei dem die einzelnen Bewegungsklassen unterschiedlichen Bereichen zugeordnet sind,
Fig. 8 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm, bei dem nacheinander kurzzeitige Betätigungen der Verstellung erfolgen, sowie Fig. 9 ein Flussdiagramm für einen Einklemmschutz, der zwischen kontinuierlicher und kurzzeitiger Betätigung unterscheidet.
Das anhand der Figuren nachfolgend erläuterte Verfahren zur sicheren Erfassung eines Einklemmfalles gilt für eine motorisch angetriebene Sitzverstellung im Kraftfahr- zeugbereich. Eine derartige Einrichtung weist eine Verstellmechanik auf, die einen Sitzträger umfasst, der üblicherweise in zur Horizontalen leicht geneigten Führungsschienen längsverstellbar ist. Am Sitzträger ist zugleich eine in ihrer Neigung verstellbare Rückenlehne befestigt. Der Drehpunkt der Rückenlehne ist hierbei etwas beabstandet von den Führungsschienen angeordnet. Die Verstellvorrichtung umfasst ferner so- wohl für die translatorische Verstellung in Längsrichtung des Sitzträgers als auch für die Neigungsverstellung der Rückenlehne jeweils einen Antriebsmotor. Dieser ist üblicherweise ein Gleichstrommotor oder auch ein drehzahlgeregelter Gleichstrommotor.
Bei der automatischen Sitzverstellung besteht die Gefahr, dass eine Person im zu ver- stellenden Sitz oder auch zwischen dem zu verstellenden Sitz und einem Rücksitz eingeklemmt wird. Ein derartiger Einklemmfall führt zu einem höheren Motordrehmoment und damit korreliert zu einer höheren, vom Motor aufgewandten Kraft. Dieses vom Motor erzeugte Gesamtdrehmoment wird vorliegend auch allgemein als Gesamtbelas- tung bezeichnet. Die Identifizierung eines Einklemmfalls ist insbesondere bei einer derartigen Sitzverstellung problematisch, da aufgrund der weichen Sitzpolster im Einklemmfall die zusätzlich vom Motor aufzubringende Kraft nicht zwingend einen abrupten Anstieg zeigt.
Die rechnerische und mathematische Behandlung einer derartigen Verstellvorrichtung mit Hilfe einer Steuereinrichtung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Fig. 1 zeigt hierbei ein physikalisches Gedankenmodell einer derartigen Verstellvorrichtung. Gemäß diesem physikalischen Modell liegt im Betrieb am Motor 2 die Mo- torspannung u an und es fließt ein Motorstrom i. Der Stromkreis weist einen ohmschen Widerstand R sowie eine Induktivität L auf. Während des Betriebs wird eine Gegenspannung Ujnd induziert.
Der Motor übt aufgrund des Motorstroms i ein Motormoment MMot aus und treibt eine Welle 4 mit einer Drehzahl n an. Mit der Welle 4 ist die Verstellmechanik der Verstelleinrichtung gekoppelt, die durch das Trägheitsmoment J repräsentiert ist. Zudem wird von der Verstellmechanik ein Lastmoment ML ausgeübt, welches dem Motormoment MMot entgegenwirkt. Das Lastmoment ML setzt sich aus mehreren Teilmomenten zusammen, beispielsweise einem aufgrund der Reibung der Verstelleinrichtung ausge- übten Reibungsmoment MR1 welches zusätzlich von einem Schwergängigkeitsmoment Ms überlagert sein kann.
Im Einklemmfall geht in das Lastmoment ML zusätzlich noch ein Einklemmmoment ME ein. Um einen Einklemmschutz sicher identifizieren zu können, muss dieses Ein- klemmmoment ME ermittelt werden. Problematisch hierbei ist, dass die weiteren Anteile des Lastmoments ML variabel sind. Insbesondere bei einem Einklemmschutz für eine Sitzverstellung ist die Erkennung eines Einklemmfalles problematisch, da aufgrund der Nachgiebigkeit des Sitzpolsters die Einklemmkraft nur langsam anwächst und damit nur sehr schwer beispielsweise von einer lokalen Schwergängigkeit zu unterscheiden ist.
Für den Einklemmfall wird ein Federmodell angenommen, um die realen Abläufe beim Einklemmen einer Person zwischen dem Sitz und einem weiteren Sitz oder dem Armaturenbrett physikalisch und mathematisch in einem einfachen Modell zu beschrei- ben. In dem in Fig. 1 gezeigten physikalischen Modell äußert sich dies darin, dass das zum Lastmoment ML beitragende Einklemmmoment ME als ein dem Motormoment MMot entgegenwirkendes Federmoment einer Feder 6 charakterisiert ist. Diese Feder 6 ist wiederum charakterisiert durch eine Federsteifigkeit, die über eine Federkonstante c abgebildet ist.
Unter Zugrundelegung dieses physikalischen Modells ergibt sich nachfolgende Gleichung 1 für die Motorspannung u:
Gleichung 1: u = R i + L di/dt + Umd
Hieraus lässt sich für die Größe di/dt die Gleichung 1' ableiten:
Gleichung 1 ': di/dt = 1 /L (u - R i - K1 n)
wobei hierbei die folgende Relation berücksichtigt wurde, wonach die induzierte Spannung Umd proportional zur Drehzahl n ist und der Proportionalitätsfaktor Ki ist:
Gleichung 2: uind = K1n
Weiterhin gilt, dass das Motormoment MMot proportional zu dem Motorstrom i ist mit einer Proportionalitätskonstante K2:
Gleichung 3: MMot = K2 i
Für die rechte Seite des physikalischen Modells gemäß Fig. 1 lässt sich folgende Gleichung für die Drehmomente aufstellen, wonach die Differenz zwischen dem Motormoment MiYiot und dem Lastmoment ML proportional zu der Änderung der Drehzahl n ist, wobei der Proportionalitätsfaktor das Trägheitsmoment J ist:
Gleichung 4: MMot - ML = J dn/dt Das Trägheitsmoment J setzt sich real aus mehreren Anteilen, insbesondere dem Trägheitsmoment des Motors und dem der mechanischen Teile des Sitzes zusammen. Da für motorische Sitzverstellungen in der Regel sehr große Übersetzungen vorgesehen sind, ist der Anteil am Gesamtträgheitsmoment der mechanischen Teile zu ver- nachlässigen und für die Berechnung ist die Berücksichtigung des Motor- Trägheitsmoments ausreichend. Für das Einklemmmoment ME lässt sich aus dem Federmodell folgende Gleichung ableiten, nach der das Einklemmmoment ME proportional zu der Federkraft FF ist, wobei der Proportionalitätsfaktor K3 ein die Geometrie der Verstellmechanik berücksichtigender Gewichtungsparameter ist. Der Gewichtungspara- meter berücksichtigt hierbei beispielsweise die Hebellänge, die Hebelübersetzung oder die Position der Verstellmechanik. In den Gewichtungsparameter fließen zudem auch Informationen über die Gefahrenbereiche, also beispielsweise die Abstände zwischen den Sitzen ein, die insbesondere auch abhängig von der Körpergröße sind. Die Federkraft FF ist wiederum proportional zu dem zurückgelegten Drehwinkel φ - φκ> wobei der Proportionalitätsfaktor die Federkonstante c ist. φ« ist hierbei der Drehwinkel zum Zeitpunkt zu Beginn des Einklemmfalls, wenn also zum ersten Mal ein Kontakt zwischen dem zu verstellenden Sitz und der eingeklemmten Person auftritt.
Gleichung 5: ME = K3FF = K3 c (φ - φ«)
Aus diesem physikalischen Modell lässt sich ein mathematisches Modell bzw. ein entsprechender Berechnungsalgorithmus ableiten, der sich für den Fall, dass zunächst das den Einklemmfall repräsentierende Federmodell unberücksichtigt bleibt, durch den in Fig. 2 dargestellten Regelkreis darstellen lässt. Dieser Regelkreis bildet im Wesentli- chen die Zusammenhänge gemäß den Gleichungen 1 bis 4 ab. Danach bewirkt die Motorspannung u als Stellsignal eine bestimmte Drehzahl n. Eine Veränderung im Motorstrom i führt zu einem veränderten Spannungsabfall über den ohmschen Widerstand R. Gleichermaßen führt eine Veränderung des Lastmoments ML zu einer Veränderung der Drehzahl und damit zu einer Veränderung der induzierten Gegenspannung. Diese beiden Spannungsanteile wirken auf die Motorspannung u zurück, so dass sich insgesamt ein Regelkreis ausbildet. Unter Berücksichtigung des ergänzenden Federmodells lässt sich ein zweites mathematisches Modell ableiten, mit dessen Hilfe die aktuelle Situation auf Vorliegen eines Einklemmfalls überprüft wird. Dieses zweite Modell lässt sich mit einem Regelkreis gemäß Fig.3 abbilden. Dieser ist gegenüber dem Regelkreis gemäß Fig. 2 um das Fe- dermodell erweitert, wie dies durch Gleichung 5 repräsentiert ist.
Aus der Drehzahl n ergibt sich über eine Integration der Drehwinkel φ. Aufgrund der Federkonstanten c wird das Einklemmmoment ME aufgebaut. Das über das erste mathematische Modell gemäß Fig. 2 zuletzt ermittelte Lastmoment ML wird als konstante Größe vom ersten Modell als Eingangsgröße ML1 für das zweite Modell gemäß Fig. 3 übernommen. Die Eingangsgröße ML' entspricht einem die Gesamtreibung des Systems charakterisierendes Grundmoment MG. Sämtliche in dieses zweite Modell eingehende Größen, nämlich die Induktivität L1 der Widerstand R1 die Konstanten Ki bis K3, sowie das Trägheitsmoment J des Motors sind bekannt bzw. bestimmbar und die Dreh- zahl und damit der Drehwinkel lassen sich messen. Es verbleibt als einzige Unbekannte die Federkonstante c, die sich also mit Hilfe eines geeigneten Algorithmus auf Grundlage des zweiten mathematischen Modells bestimmen lässt.
Die Größen L, R sowie Ki und K2 sind motorspezifische Kenngrößen, die bei Verwen- düng eines bestimmten Motortyps bekannt sind oder sich zumindest durch Versuche ermitteln lassen. Das Trägheitsmoment J sowie die Konstante K3 sind die Verstellmechanik bzw. das Zusammenwirken des Motors mit der Verstellmechanik charakterisierende Größen, die sich ebenfalls insbesondere durch Versuche an Referenzmodellen ermitteln lassen und auch ermittelt werden. Die Konstante K3 wird hierbei für jeden Verstellvorrichtungs-Typ gesondert ermittelt. Hierbei werden insbesondere mit Hilfe von Messungen an einem realen Modell der Verstellvorrichtung die Werte zu dem Parameter K3 gemessen und abgespeichert oder theoretisch ermittelt. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass insbesondere der die Mechanik der Sitzverstellung repräsentierende Gewichtungsparameter K3 von anderen Größen, wie beispielsweise Neigungswinkel der Rückenlehne oder aktuelle Längsposition des Sitzes abhängig ist. Insgesamt wird daher eine Wertetabelle oder ein Kennfeld für den Parameter K3 aufgestellt und in einem Speicher der Steuereinrichtung hinterlegt. Aus dieser werden dann jeweils in Abhängigkeit der aktuellen Position des Sitzes die jeweils gültigen Parameterwerte entnommen und in die Berechnung für das erste bzw. zweite Modell übernommen. Die Verarbeitung der Werte dieser Parameter kann hierbei auch im Rahmen einer Fuzzy-Logik erfolgen.
Aus Fig. 4 ist ein typischer Verlauf des Motormoments MMot gegenüber dem Verstell- weg x oder auch gegenüber der Zeit t dargestellt. Anstelle des Motormoments MMot kann auch die vom Motor ausgeübte Kraft F aufgetragen sein. Es ist nicht zwingend erforderlich, das Motormoment zu bestimmen und auszuwerten. Es ist ausreichend, ein zu der ausgeübten Kraft F korrelierte Größe zu ermitteln oder ergänzend heranzuziehen und auszuwerten. Die korrelierte Größe ist beispielsweise die erfasste Drehzahl n.
Bei dem Verfahren wird unterschieden zwischen einer Startphase I und einer Überwachungsphase II. Die Startphase I ist in zwei Teilphasen IA und IB unterteilt, wobei die Teilphase U eine Anfahrphase des Motors 2 repräsentiert, während der Motor 2 auf ein bestimmtes, im Wesentlichen konstantes Motormoment MMot eingeregelt wird. Auf die- sem Niveau verharrt das Motormoment MMOL sofern sich keine Reibungsänderungen, Schwergängigkeiten oder Einklemmsituationen ergeben.
Die zweite Teilphase IB dient zur Bestimmung eines Grundmoments MQ. Dies entspricht dem während dieser Teilphase IB vom Motor 2 abgegebenen Motormoment MMot, wel- ches auch als Gesamtmoment oder Gesamtbelastung bezeichnet wird. Die Bestimmung des Grundmoments MG erfolgt insbesondere durch Mittelwertbildung der Werte für das Motormoment MMot über die zweite Teilphase Iß. Alternativ hierzu wird die Mittelwertbildung über die gesamte Startphase I vorgenommen und die Anfahreffekte vernachlässigt.
Die Startphase I geht zu einem Zeitpunkt to in die Überwachungsphase Il über. Der Zeitpunkt to ist hierbei derart bemessen, dass bis zu diesem Zeitpunkt die Verstellvorrichtung einen vorgegebenen Verstellweg zurückgelegt hat. Der während der Startphase I ermittelte Wert für das Grundmoment MQ wird zunächst für die Überwachungspha- se Il als Vergleichswert festgehalten. Während der Überwachungsphase Il wird eine signifikante oder charakteristische Abweichung als Differenz zum Grundmoment MG definiert und es wird ein als unterer Belastungswert Mi bezeichneter Grenzwert festgelegt. Der Verlauf des Motormoments MMot wird jetzt daraufhin überwacht, ob dieser un- tere Belastungsgrenzwert M1 überschritten wird. Als Kriterium für den Verlauf des Motormoments Miviot wird hierbei insbesondere der gemittelte Verlauf der Drehzahl n herangezogen.
Bevorzugt wird hierbei während des Verstellvorgangs sowohl der Wert für das Grundmoment MG und mit ihm der untere Belastungswert Mi angepasst. Üblicherweise treten nämlich über den Verstellweg unterschiedliche Reibungswerte und lokale Schwergän- gigkeiten auf, so dass das Motormoment MMot variiert und beispielsweise auch über einen längeren Verstellweg hinweg kontinuierlich zunimmt. Würde das Grundmoment MQ nicht angepasst werden, bestünde die Gefahr, dass der Belastungswert Mi überschritten wird, welcher ein Auslösekriterium für die Überprüfung ist, ob ein Einklemmfall vorliegt. Das Anpassen des Grundmoments M6 erfolgt hierbei beispielsweise durch eine gleitende Mittelwertbildung über ein vorgegebenes Zeitfenster oder auch über eine kontinuierte Mittelwertbildung, beginnend ab dem Zeitpunkt to.
Wird der Belastungswert M1 überschritten, so wird dies als Indiz für einen möglichen Einklemmfall gewertet. Zu diesem Zeitpunkt wird von dem ersten mathematischen Modell auf das zweite mathematische Modell umgeschalten und nunmehr für die Berechnung das Federmodell berücksichtigt. Beim Umschalten auf das zweite Modell wird hierbei zumindest eine mit dem ersten Modell noch ermittelte Größe als Eingangsgröße für das zweite Modell übernommen. Dies ist insbesondere der Wert für das zuletzt aktuelle Grundmoment MG, da dieses die Summe aller auf den Antrieb einwirkenden Momente, außer dem Einklemmmoment ME darstellt.
Die Umschaltung auf das zweite mathematische Modell erfolgt daher zum Zeitpunkt tAl zu dem der Belastungswert M1 überschritten ist. Damit ist auch die Überwachungsphase Il in zwei Teilphasen IIA und H8 unterteilt, wobei während der ersten Teilphase IIA das erste mathematische Modell zur Überwachung herangezogen wird und während der Teilphase HB das zweite mathematische Modell herangezogen wird.
Mit Hilfe des zweiten mathematischen Modells wird nunmehr überprüft, ob tatsächlich ein Einklemmfall vorliegt. Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 5 bis 7 näher erläutert. Wird während dieser Überprüfung festgestellt, dass ein Einklemmfall vorliegt, so wird der Motor 2 automatisch gestoppt und gegebenenfalls reversiert. Wird festgestellt, dass es sich nicht um einen Einklemmfall handelt, wird anschließend wieder auf das erste mathematische Modell umgeschalten und die Teilphase IIA der Überwachungsphase Il weitergeführt.
Bei der Überprüfung einer Sitzverstellung auf einen Einklemmfall wird der Verlauf des Motormoments MM«* daraufhin untersucht, welche der nachfolgenden Bewegungsklassen vorliegen:
a) Schwergängigkeit der Verstellvorrichtung, b) Einklemmen eines Gegenstands, wobei hier zwei Einklemmsituationen b1,b2 unterschieden werden, c) Anfahren gegen einen Endanschlag, d) schlagartige Gegenreaktion (Panikreaktion) sowie e) Lastbewegung.
Die charakteristischen Verläufe für diese Bewegungsklassen des Motormoments MMot sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt.
Wie aus den einzelnen Kurvenabschnitten in den Fig. 5 und 6 zu entnehmen ist, zeichnet sich die Bewegungsklasse a) der Schwergängigkeit durch einen langsamen Momentanstieg aus. Üblicherweise werden hier keine hohen Drehmomentwerte erreicht. Im Unterschied hierzu zeichnet sich der Kurvenverlauf bei der Bewegungsklasse des Einklemmfalls b) durch einen etwas steileren Anstieg aus. Hierbei können prinzipiell die Einklemmsituationen auftreten, dass ein quasi unbeweglicher Gegenstand eingeklemmt wird. Unter Zugrundelegung des die physikalische Realität sehr gut repräsentierenden Federmodells bedeutet dies einen gleichmäßigen linearen Anstieg der vom Motor 2 ausgeübten Kraft und damit seines Motormoments MMot- Dies entspricht dem Kurvenabschnitt gemäß bi. Üblicherweise ist jedoch damit zu rechnen, dass die Person eine gewisse Gegenkraft ausüben wird. Dies ist mit dem Kurvenverlauf gemäß b2 dargestellt, wonach der Momentanstieg progressiv und nicht linear ist. Die Bewegungsklasse c) zeichnet sich gegenüber der Bewegungsklasse b) durch einen stärkeren Kraftanstieg aus, da hier die Sitzmechanik gegen einen mechanischen Anschlag verfährt. Der Anstieg ist hierbei üblicherweise linear, da der mechanische Anschlag durch mindestens eine konstante Federrate oder Federkonstante c charakteri- siert ist und somit die Kraft sich proportional zum zurückgelegten Weg linear aufbaut. Im Unterschied hierzu ist bei einer Lastbewegung (Bewegungsklasse e)), also beispielsweise einer Bewegung der Person auf dem Sitz während der Sitzverstellung, ein dem Betrag nach ähnlicher Kraftanstieg zu erkennen, wobei jedoch der Verlauf des Kraftanstiegs nicht mehr linear wie bei dem Anfahren gegen den mechanischen An- schlag ist.
Schließlich ist noch eine weitere Bewegungsklasse d), nämlich die einer Panikreaktion festgelegt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass unter bestimmen Situationen die Gefahr eines Einklemmens von der Person durch eine schlagartige Gegenreaktion be- antwortet wird. Dies äußert sich in der Regel dadurch, dass diese Person mit ihrer ganzen Kraft sich der Verstellbewegung entgegenstemmt. Hierdurch wird ein sehr steiler Kraftanstieg hervorgerufen. Auch ist hier kein streng linearer Verlauf zu erwarten.
Im zugrundeliegenden Federmodell bei der Bewertung dieser unterschiedlichen Situati- onen entspricht der Anstieg der Kraft bzw. des Motormoments MMC* der Steigung bzw. Ableitung und damit der Federkonstanten c. Als maßgebliches Kriterium für die Einstufung des aktuell gemessenen Verlaufs des Motormoments MMot wird daher die über die Ableitung erhältliche Federkonstante c als Entscheidungskriterium herangezogen. Ergänzend sind für die eindeutige Zuordnung weitere Entscheidungskriterien vorgesehen, die erfüllt sein müssen. Der Begriff .Ableitung" ist hierbei sehr weit zu verstehen. Wesentlich ist, dass Kenngrößen für den Verlauf des jeweiligen Motormoments MMC* ermittelt werden, aus denen sich Rückschlüsse ziehen lassen, welche der Bewegungsklassen a) bis e) vorliegt.
Im Ausführungsbeispiel werden zur Identifizierung der unterschiedlichen Bewegungsklassen neben dem unteren Belastungswert Mi ein mittlerer Belastungswert M2 sowie ein maximaler Belastungswert M3 definiert. Wird der jeweilige Belastungswert M1 bis M3 erreicht, so wird der zugeordnete Verstellweg xi bis X3 (oder auch der zugeordnete Zeitpunkt t) festgehalten und es werden jeweils Wertepaare (M11X1), (M2.X2) sowie (M3,X3) gebildet. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, während der Teilphase IIB feste Wegpunkte vorzugeben und zu diesen Wegpunkten das jeweils aktuelle Motormoment MMot zu bestimmen.
Aus den Wertepaaren wird dann insbesondere durch einfache lineare oder auch eine andere mathematische Interpolation jeweils ein Wert für die Steigung d, c2 ermittelt. Dies ist in Fig. 5 zu der Bewegungsklasse b2 angedeutet. Durch die Auswertung lediglich von drei diskreten Wertepaaren ist der Rechenaufwand sehr gering. Alternativ hier- zu besteht natürlich auch die Möglichkeit, kontinuierlich die Ableitung zu bestimmen.
Einige Bewegungsklassen a) bis e) unterscheiden sich auch oder teilweise lediglich durch den Verlauf des Anstiegs. Durch die Ermittlung von drei Wertepaaren werden zwei Intervalle zur Auswertung herangezogen, so dass erkennbar wird, ob der Kraftan- stieg zunimmt, gleich bleibt oder eventuell auch abnimmt.
Ergänzend zu dem Entscheidungskriterium der Ableitung (Steigung c1 , c2) wird als weiteres Entscheidungskriterium noch herangezogen, dass der maximale Belastungswert M3 überschritten wird. Auf einen Einklemmfall wird daher lediglich dann erkannt, wenn die Ableitung sich in einem vorbestimmten Wertebereich bewegt und zugleich der maximale Belastungswert M3 überschritten wird. Im Hinblick auf die Ableitung wird als Entscheidungswert neben dem absoluten Wert auch der Verlauf des absoluten Wertes herangezogen.
Wie sich aus dem Vergleich der Fig. 5 und 6 ergibt, ist von entscheidender Bedeutung, dass die Bewegungsklasse der Panikreaktion d) als solche überhaupt in Erwägung gezogen wird. Denn die Bewegungsklassen b1) und b2) repräsentieren Einklemmsituationen. Allerdings liegen zwischen diesen beiden Einklemmsituationen die Bewegungsklassen c) und e), nämlich Anfahren gegen Endanschlag sowie Lastbewegung. Insbe- sondere bei der Lastbewegung ist jedoch ein Abschalten des Motors oder Reversieren unerwünscht. Erst durch die Überprüfung des Kurvenverlaufs im Hinblick auf eine solche Panikreaktion wird also eine hohe Entscheidungssicherheit für das Identifizieren eines Einklemmfalls ermöglicht, ohne dass mit Komforteinbußen zu rechnen ist. Für die Zuordnung des aktuell gemessenen Verlaufs zu den einzelnen Bewegungsklassen a) bis e) ist insbesondere die Ableitung von besonderer Bedeutung. Für die Zuordnung, welcher Wert der Ableitung bzw. welcher Verlauf der Ableitung welcher der Be- wegungsklassen a) bis e) zuzuordnen ist, sind zweckdienlicherweise - ähnlich wie bei dem Gewichtungsfaktor K3 - die einzelnen Werte oder Verläufe der Ableitung in einer Tabelle oder in einem Kennfeld hinterlegt, aus dem unmittelbar oder mit Hilfe einer Fuzzy-Logik unter Berücksichtigung weiterer Randparameter dann die Zuordnung zu den einzelnen Bewegungsklassen vorgenommen wird. Die Tabelle bzw. das Kennfeld wird hierbei vorzugsweise ebenfalls nach Art eines Eichvorgangs anhand eines konkreten physikalischen Modells ermittelt oder es wird auf Erfahrungswerte zurückgegriffen.
In Fig. 7 ist ein aus einem derartigen Kennfeld abgeleitetes Kraft-Weg-Diagramm dar- gestellt, in dem die einzelnen, den Bewegungsklassen a)-e) zuzuordnende Bereiche durch gestrichelte Linien voneinander getrennt sind. Weiterhin ist beispielhaft ein Kraftverlauf mit progressivem Kraftanstieg bei einem Einklemmfall eingezeichnet mit den ermittelten Steigungswerten d, c2.
Fig. 8 zeigt ein Diagramm in dem eine Drehzahl n des Motors 2 gegenüber der Zeit t beispielhaft aufgetragen ist. Dargestellt sind drei Verstellungen 1 V, 2V und 3V, die durch zwei Verstellpausen Δtpi2 und ΔtP23 voneinander getrennt sind. In der ersten Verstellung 1V erreicht die Drehzahl n den ersten Wert niv. Aus der Drehzahl n während dieser ersten Verstellung 1 V wird ein erstes Motormoment MMon als erste Gesamtbe- lastung bestimmt. In der zweiten Verstellung 2V erreicht die Drehzahl n den zweiten Wert n2v, der gegenüber dem ersten Wert niV verringert ist. Aus der Drehzahl n während dieser zweiten Verstellung 2V wird ein zweites Motormoment MMOK als zweite Gesamtbelastung bestimmt. In der dritten Verstellung 3V erreicht die Drehzahl n den Wert n3V, der wiederum gegenüber dem zweiten Wert n2v verringert ist. Aus der Drehzahl n während dieser dritten Verstellung 3V wird ein drittes Motormoment MMot3 als dritte Gesamtbelastung bestimmt. Anhand dieser Abnahme der Drehzahl n über die drei Verstellungen 1 V, 2V und 3V soll schematisch einen Einklemmfall erläutert werden, der bei mehrfachen kurzzeitigen Betätigungen einer Verstelleinrichtung in dieselbe Verstell- richtung auftreten kann und durch ein Sitzsteuergerät - wie nachfolgend erläutert - ermittelt werden kann.
In einem Zeitpunkt to„i wird die Verstellung 1 V gestartet. Der gestrichelte Bereich ent- spricht dabei der Teilphase IA, die die Anfahrphase des Motors 2 repräsentiert. In dieser Anfahrphase des Motors 2 wird der Motor 2 auf die Drehzahl nVi beschleunigt. Während der ersten Verstellung 1 V kann die Drehzahl n variieren, was in Fig. 8 zugunsten einer vereinfachten Darstellung nicht dargestellt ist. Aus der Drehzahl n während der ersten Verstellung 1 V wird das erste Motormoment MMOM und das Grundmoment MG bestimmt. Zum Zeitpunkt toffi ist die erste Verstellung 1 V beendet, der Wert für das Grundmoment MG bleibt gespeichert.
Im Zeitpunkt W wird die zweite Verstellung 2V gestartet. Nach der Anfahrphase des Motors 2 erreicht die Drehzahl den Wert n2v- Aus diesem Wert wird das aktuelle zweite Motormoment MMot2 bestimmt. Da während der zweiten Verstellung 2V ein kürzerer Verstellweg Δx(2V) als eine Schwelle (Thx, siehe Fig. 9) zurückgelegt wird, verbleibt der bisher gespeicherte Wert für das Grundmoment MG weiterhin gespeichert und wird für den Einklemmschutzalgorithmus als Eingangsgröße verwendet. Zur Detektion des Einklemmfalls wird das Motormoment MMot2 während der zweiten Verstellung 2V mit dem Grundmoment MQ zur Bestimmung des Einklemmfalls zusammen ausgewertet. Die zweite, kurzzeitige Verstellung 2V ist im Zeitpunkt W beendet.
Zum Zeitpunkt W wird die dritte Verstellung 3V gestartet. Diese dauert ebenfalls nur kurzzeitig, so dass während der dritten Verstellung 3V wiederum ein kürzerer Verstell- weg Δx(3V) als eine mit einer Verstelldistanz korrelierende Schwelle (Thx, siehe Fig. 9) zurückgelegt wird. Das während der ersten Verstellung 1 V ermittelte Grundmoment M6 bleibt weiterhin gespeichert und wird zur Ermittlung des Einklemmfalles als Eingangsgröße verwendet. Während der dritten Verstellung 3V wird das aus der Geschwindigkeit n3v ermittelte, aktuelle dritte Motormoment MMot3 mit dem gespeicherten Grundmoment MG zusammen ausgewertet.
Ein Teil des Algorithmus ist in Fig. 9 schematisch als Flussdiagramm dargestellt. In Schritt 1 wird der Algorithmus gestartet. Der Start kann beispielsweise durch eine erst- malige Betätigung in eine Verstellrichtung initiiert werden. Nachfolgend wird in Schritt 2 ein Grundmoment MQ während der Verstellung fortlaufend bestimmt. Erreicht in Schritt 3 der zurückgelegte Verstellweg Δx eine Schwelle Thx wird in Schritt 4 der Einklemmfall mit dem bestimmten Grundmoment MG ermittelt. Kann ein Einklemmfall ermittelt wer- den, wird in Schritt 6 die Verstellung gestoppt oder reversiert. Anderenfalls wird in Schritt 2 die fortlaufende Ermittlung des Grundmoment MG fortgesetzt.
Ist in Schritt 3 der zurückgelegte Verstellweg Δx kleiner als die Schwelle Thx wird in Schritt 5 der Einklemmfall ermittelt. Diese Ermittlung nutzt als Eingangsgröße dabei das in einer vorhergehenden Verstellung ermittelte und noch gespeicherte Grundmoment MG. Kann in Schritt 5 kein Einklemmfall ermittelt werden, erfolgt in Schritt 3 wiederum der Schwellwertvergleich. Ist in Schritt 3 der zurückgelegte Verstellweg Δx größer als die Schwelle Thx wird ggf. nach Schritt 4 in Schritt 2 das Grundmoment MG neu bestimmt. Anderenfalls wird mit der Erkennung des Einklemmfalls in Schritt 5 nachfolgend in Schritt 6 die Verstellung gestoppt.
Bezugszeichenliste
2 Motor
4 Welle
6 Feder
U Motorspannung
R Widerstand
L Induktivität i Motorstrom
Uind induzierte Spannung
MMot Motormoment n Drehzahl
J Trägheitsmoment
ML Lastmoment
MR Reibungsmoment
Ms Schwergängigkeitsmoment
ME Einklemmmoment
MG Grundmoment
C Federkonstante
Ki,K2 Proportionalitätskonstanten
K3 Gewichtungsparameter
FF Federkraft φ Drehwinkel
Drehwinkel zum Kontaktzeitpunkt t Zeit ton1. toffi i ton2, toff2. ton3ι toff3 Zeitpunkt
Δtp12, Δtp23 Verstellpausenzeit
X Verstellweg
Thx Schwelle
Δx Verstellweg einer Verstellung
Mi unterer Belastungswert
M2 mittlerer Belastungswert M3 maximaler Belastungswert n1v Drehzahlwert für eine erste Verstellung n2v Drehzahlwert für eine zweite Verstellung r>3v Drehzahlwert für eine dritte Verstellung d,c2 Steigung
I Startphase
IA Anfangsphase
IB zweite Teilphase
Il Überwachungsphase
HAJIB Teilphasen der Überwachungsphase
1V eine erste Verstellung
2V eine zweite Verstellung
3V eine dritte Verstellung
EKF Einklemmfall

Claims

Ansprüche
1. Sitzsteuerelektronik mit einer Einklemmschutzfunktion für eine motorisch ange- s triebene Sitzverstellvorrichtung, wobei die Sitzsteuerelektronik ausgebildet und eingerichtet ist eine Verstellbewegung eines Antriebes (2) aus zumindest einer erfassten Kenngröße (u,i,n) des Antriebs (2) zu ermitteln und während einer Mehrzahl von kurzzeitigen Verstellungen (2V, 3V) des An- triebs (2) in dieselbe Verstellrichtung ein Einklemmen aus Messwerten der
Kenngröße (u,i,n) einer ersten Verstellung (1V) und aus Messwerten der Kenngröße (u,i,n) einer zweiten und/oder weiteren kurzzeitigen Verstellung (2V, 3V) zu ermitteln.
2. Sitzsteuerelektronik nach Anspruch 1 , die eingerichtet ist während der ersten Verstellung (1V) eine vom Antrieb (2) ausgeübte erste Gesamtbelastung (MMoti) zu ermitteln, nach einer Verstellpause (Δtpi2) zur zweiten Verstellung (2V) in dieselbe Verstellrichtung eine zweite vom Antrieb (2) ausgeübte Gesamtbelastung (MMot2) ZU ermitteln, eine Auswertung der ermittelten ersten Gesamtbelastung (MMOU) nicht zu verwerfen, wenn ein Verstellweg (Δx(2V)) oder Verstellzeit der zweiten Verstellung (2V) eine Schwelle (Thx) unterschreitet, und den Antrieb (2) zu stoppen oder die Verstellrichtung des Antriebs (2) um- zukehren, wenn in Abhängigkeit von einer Auswertung der ersten Gesamtbelastung (MMOU) und der zweiten Gesamtbelastung (MMOE) der Einklemmfall detektiert ist.
3. Sitzsteuerelektronik nach Anspruch 2, die eingerichtet ist während der ersten Verstellung (1V) aus der ersten Gesamtbelastung (MMoti) eine erste Grundbelastung (MG) ZU ermitteln und zu speichern und die eingerichtet ist während der zweiten Verstellung (2V) aus einem Vergleich zwischen der ersten Grundbelas- tung (MQ) und der während der zweiten Verstellung (2V) variierenden zweiten Gesamtbelastung (MMot2) zu ermitteln, ob der Einklemmfall vorliegt.
4. Sitzsteuerelektronik nach einem der Ansprüche 2 oder 3, die eingerichtet ist s - zunächst während einer Startphase (I) der zweiten Verstellung (2V) aus der zweiten Gesamtbelastung (MMot2) eine zweite Grundbelastung (MG) ZU ermitteln und speichern, wenn der Verstellweg (Δx(2V)) der zweiten Verstellung (2V) die Schwelle (Thx) überschreitet, und während einer Überwachungsphase (II) aus einem Vergleich zwischen der zweiten Grundbelastung (MG) und der während der zweiten Verstellung
(2V) variierenden zweiten Gesamtbelastung (MMot2) zu ermitteln, ob der Einklemmfall vorliegt.
5. Sitzsteuerelektronik nach den Ansprüchen 3 und 4, die zur Löschung der Aus- wertung nach dem Überschreiten der Schwelle (Thx) eingerichtet ist die ermittelte erste Grundbelastung (MG) durch die zweite Grundbelastung (MG) für die weitere Ermittlung des Einklemmfalles zu ersetzen.
6. Sitzsteuerelektronik nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der die Startphase (I) einem translatorischen Verstellweg von bis zu 50 mm beziehungsweise einer
Neigungsverstellung von etwa 1° der Verstellvorrichtung entspricht.
7. Sitzsteuerelektronik nach einem der Ansprüche 2 oder 3, die eingerichtet ist nach einer weiteren Verstellpause (Δtp23) bei einer dritten Verstellung (3V) in dieselbe Verstellrichtung eine dritte Gesamtbelastung (MMot3) zu ermitteln, eine Auswertung der ermittelten ersten Gesamtbelastung (MMoti) nicht zu löschen, wenn ein Verstellweg (Δx(3V)) der dritten Verstellung (3V) die Schwelle (Thx) unterschreitet, und - den Antrieb (2) zu stoppen oder die Verstellrichtung des Antriebs (2) umzukehren, wenn in Abhängigkeit von einer Auswertung der ersten Gesamtbelastung (MMoti) und der dritten Gesamtbelastung (MMot3) der Einklemmfall detektiert ist.
8. Sitzsteuerelektronik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eingerichtet ist zur Ermittlung der Gesamtbelastung (MMot) auf ein erstes mathematisches Modell zurückzugreifen, und erst bei einer signifikanten Abweichung der Ge- s samtbelastung (MMot) von der Grundbelastung (MG) oder bei einer signifikanten
Abweichung der erfassten Kenngröße, für die Beurteilung, ob ein Einklemmfall vorliegt, auf ein zweites, den Einklemmfall berücksichtigendes mathematisches Modell umzuschalten.
9. Sitzsteuerelektronik zur Steuerung eines Antriebs (2) eines Kraftfahrzeugsitzes, die ausgebildet und eingerichtet ist eine Kenngröße (u,i,n) des Antriebs (2) während mehrerer kurzzeitiger
Betätigungen des Antriebs (2) zu erfassen, die den mehreren kurzzeitigen Betätigungen jeweils zugeordnete Kenn- große (u,i,n) auszuwerten, und in Abhängigkeit von diesen Auswertungen mehrerer Betätigungen einen
Einklemmfall zu ermitteln.
10. Verfahren zur Steuerung einer motorisch angetriebenen Kraftfahrzeugverstellvor- richtung, insbesondere einer Sitzverstellung, bei dem zur Überwachung auf einen Einklemmfall aus zumindest einer erfassten Kenngröße (u,i,n) eines Antriebs (2) eine vom Antrieb (2) ausgeübte Gesamtbelastung (MMot) abgeleitet wird, wobei während einer ersten Verstellung (1V) eine erste Gesamtbelastung (MMoti) ermittelt wird, nach einer Verstellpause (Δtpi2) bei einer zweiten Verstellung (2V) in dieselbe Verstellrichtung eine zweite Gesamtbelastung (MMOG) ermittelt wird, eine Auswertung der ermittelten ersten Gesamtbelastung (MMOH) nicht verworfen wird, wenn ein Verstellweg (Δx(2V)) oder Verstellzeit der zwei- ten Verstellung (2V) eine Schwelle (Thx) unterschreitet, und der Antrieb (2) gestoppt oder die Verstellrichtung des Antriebs (2) umgekehrt wird, wenn in Abhängigkeit von einer Auswertung der ersten Ge- samtbelastung (MMoti) und der zweiten Gesamtbelastung (MMot2) der Einklemmfall detektiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem während der ersten Verstellung (1V) aus s der ersten Gesamtbelastung (MMoti) eine erste Grundbelastung (MG) ermittelt und gespeichert wird und bei dem während der zweiten Verstellung (2V) aus einem Vergleich zwischen der ersten Grundbelastung (MQ) und der während der zweiten Verstellung (2V) variierenden zweiten Gesamtbelastung (MMOB) ermittelt wird, ob der Einklemmfall vorliegt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , bei dem zunächst während einer Startphase (I) der zweiten Verstellung aus der zweiten Gesamtbelastung (MMot2) eine zweite Grundbelastung (MG) ermittelt und gespeichert wird wenn der Verstellweg (Δx(2V)) der zweiten Verstellung (2V) die Schwelle (Thx) überschreitet, und bei dem während einer Überwachungsphase (II) aus einem Vergleich zwischen der zweiten Grundbelastung (MG) und der während der zweiten Verstellung (2V) variierenden zweiten Gesamtbelastung (MMOE) ermittelt wird, ob der Einklemmfall vorliegt.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, bei dem der zur Löschung der Auswertung nach dem Überschreiten der Schwelle (Thx) die ermittelte erste Grundbelastung (MG) durch die zweite Grundbelastung (MG) für die weitere Ermittlung des Einklemmfalles ersetzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem nach einer weiteren Verstellpause (Δtp23) bei einer dritten Verstellung (3V) in dieselbe Verstellrichtung eine dritte Gesamtbelastung (MMot3) ermittelt wird, - eine Auswertung der ermittelten ersten Gesamtbelastung (MMOH) und/oder eine Auswertung der ermittelten zweiten Gesamtbelastung (MMot2) nicht gelöscht wird, wenn ein Verstellweg (Δx(3V)) der dritten Verstellung (3V) die Schwelle (Thx) unterschreitet, und der Antrieb (2) gestoppt oder die Verstellrichtung des Antriebs (2) umgekehrt wird, wenn in Abhängigkeit von einer Auswertung der ersten Gesamtbelastung (MMoti) und der dritten Gesamtbelastung (MMot3) der Einklemmfall detektiert wird.
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