Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben einer Schließvorrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie eine Schließvorrichtung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schließvorrichtung an einem Kraftfahrzeug, insbesondere einen elektrisch betätigbaren Fensterheber, ein elektrisch betätigbares Schiebedach und dgl., und weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer solchen
Schließvorrichtung.
Stand der Technik Bei Schließvorrichtungen am Kraftfahrzeug, wie beispielsweise elektrischen
Fensterhebern, elektrischen Schiebedächern und dgl., ist es notwendig, sicherzustellen, dass während eines Schließvorgangs sich zwischen einem Schließelement (Fensterscheibe, Schiebedach) und einer Anschlagskante (Fensterrahmen, Dachausnehmung) keine Gegenstände oder Körperteile befinden, die be- schädigt bzw. verletzt werden können. Um einen solchen Fall zu vermeiden, ist in einer Steuereinheit, die einen mit dem Schließelement gekoppelten Stellmotor ansteuert, ein Algorithmus implementiert, der einen solchen Einklemmfall erkennt und den Schließvorgang unterbricht bzw. eine Reversierung vornimmt, bei der das Schließelement zumindest kurzzeitig eine Öffnungsbewegung vollzieht.
Zum Erkennen eines Einklemmfalls wird die Position des Schließelementes und die Schließkraft, die zum Durchführen des Schließvorgangs auf das Schließelement einwirken muss, permanent überprüft und bei einer Verringerung der Geschwindigkeit der Schließbewegung und/oder bei einer Erhöhung der für die Auf- rechterhaltung der Schließbewegung erforderlichen Schließkraft, die auf einen
Einklemmfall geschlossen.
Bei der Realisierung der Einklemmerkennung muss sichergestellt sein, dass festgestellt wird, wenn eine Krafterhöhung beim Schließvorgang vorliegt, die auf ein Einklemmen zurückzuführen ist. In diesem Fall muss sofort reagiert und das Schließelement in einer Öffnungsbewegung (Reversierung) zurückgeöffnet wer- den. Eine fehlerhafte Ermittlung bei der Erkennung eines Einklemmfalls durch den Algorithmus kann einerseits zu einem permanenten Einklemmen eines Gegenstands oder eines Körperteils führen oder - bei einer Fehlerkennung - eine fehlerhafte Reversierung des Schließelements hervorrufen, wodurch der Komfort beeinträchtigt wird.
Eine häufige Lösung zur Detektion einer Verringerung der Geschwindigkeit der Schließbewegung basiert auf einer Auswertung des Drehzahlverlaufs des Stellmotors. Beispielsweise kann dazu der Stellmotor einen Ringmagneten und eine Hall-Sensor aufweisen. Die Motordrehzahl kann dadurch einfach durch ein Aus- werten von Rechtecksignalen erfasst werden, die durch das Vorbeilaufen des
Ringmagneten an dem Hall-Sensor erzeugt werden. Die Frequenz der Rechtecksignale stellt eine Angabe der Drehzahl dar. Aus dem so erfassten Signal lässt eine Änderung der Drehzahl feststellen. Bei einem schnellen Abfall der Drehzahl, die nicht bei einer Endposition auftritt, kann auf eine erhöhte Schließkraft und somit auf einen Widerstand geschlossen werden. Ein weiteres Verfahren ermittelt die Drehzahl des Stellmotors mithilfe einer Auswertung des Motorstroms. Dieser Strom weist Ripple auf, die einem Abbild der Ankerumdrehung des Stellmotors entsprechen. In der Regel sieht der Algorithmus vor, dass ein Einklemmfall erkannt wird, wenn die Schließkraft oder eine entsprechende Angabe einen vorgegebenen Schließkraft-Schwellenwert übersteigt.
Bewegt sich ein Fahrzeug mit einer derartigen Schließvorrichtung auf einer un- ebenen Fahrbahn, so variiert auch die benötigte Kraft, die zum Durchführen der
Schließbewegung des Schließteils notwendig ist. Je nachdem, mit welcher Toleranz der Schließkraft-Schwellenwert bezüglich der normalerweise benötigten Schließkraft festgelegt wird, kann es bei einem Schließvorgang der Schließvorrichtung bei gleichzeitigem Fahren auf unebener Fahrbahn zu einem fehlerhaften Erkennen eines Einklemmfalls kommen, so dass der Fahrer mehrere Versuche unternehmen muss, durch Betätigen eines entsprechenden Bedienelementes die
Schließvorrichtung zu schließen. Da aufgrund von Sicherheitsaspekten die Toleranz für einen derartigen Schließkraft-Schwellenwert in der Regel oftmals sehr niedrig eingestellt wird, wird insbesondere bei einem Fahren auf unebener Fahrbahn bei einem Schließvorgang der Schließvorrichtung häufig ein Einklemmvor- gang fehlerhaft erkannt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige Erkennung eines Einklemmvorgangs während eines Schließvorgangs eines Schließteils einer Schließvorrichtung in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, wobei insbesonde- re die Gefahr einer fehlerhaften Erkennung eines Schließvorgangs reduziert ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Betreiben einer Schließvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch die Schließvorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Schließvorrichtung in einem Kraftfahrzeug und zum Detektieren eines Einklemmfalls vorgesehen, bei dem während eines Schließvorgangs ein Objekt zwischen einem sich bewegenden Schließelement der Schließvorrichtung und einer Anschlagskante der Schließvorrichtung eingeklemmt wird. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- Ermitteln einer Angabe über die momentane Schließkraft während eines Schließvorgangs;
- Ermitteln einer Beschleunigungskraftangabe, die eine Beschleunigungskraft angibt, die während eines Schließvorgangs auf das Schließelement der Schließ- Vorrichtung einwirkt;
- Bereitstellen eines Schließkraft-Schwellenwertes abhängig von der Beschleunigungskraftangabe;
- Detektieren eines Einklemmfalls, wenn die ermittelte Angabe über die momentane Schließkraft den Schließkraft-Schwellenwert überschreitet.
Eine Idee der Erfindung besteht darin, zu erkennen, wenn das Schließelement der Schließvorrichtung externen Beschleunigungskräften, wie z.B. aufgrund eines Fahrens des Fahrzeugs auf unebener Fahrbahn, unterliegt und dadurch die Erkennung eines Einklemmfalls bei einer Schließbewegung des Schließelemen- tes beeinträchtigt wird. Um zu vermeiden, dass insbesondere bei Auftreten derartiger Beschleunigungskräfte fehlerhaft ein Einklemmvorgang erkannt wird, wird beispielsweise bei Auftreten von derartigen Beschleunigungskräften ein Schließkraft-Schwellenwert für eine Angabe der Schließkraft variiert, insbesondere erhöht.
Weiterhin kann als Angabe über die momentane Schließkraft während eines Schließvorgangs eine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Schließelements oder eine für den Schließvorgang aufzuwendende Schließkraft ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform als die Beschleunigungskraftangabe eine Angabe über eine auf das Schließelement momentan wirkenden Beschleunigungskraft ermittelt werden. Alternativ kann als die Beschleunigungskraftangabe eine Angabe über eine Fahrruhe des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Insbesondere kann die Beschleunigungskraftangabe eine Angabe über eine maximale oder gemittelte Amplitude von variierenden Beschleunigungskräften, insbesondere Beschleunigungskräften mit alternierendem Vorzeichen, angeben. Weiterhin kann die Beschleunigungs- kraftangabe mit Hilfe eines extern bereitgestellten Signals angegeben werden, wie z.B. eine Information über den Straßenzustand von einem fahrdynamischen Bremssystem oder ähnlichem.
Der Schließkraft-Schwellenwert kann abhängig von der Beschleunigungskraftan- gäbe gemäß einer stetigen Funktion variiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schließkraft-Schwellenwert erhöht werden, wenn die Beschleunigungskraftangabe einen Schwellenwert übersteigt, wobei insbesondere der Schließkraft-Schwellenwert um einen absoluten Betrag oder relativ erhöht wird.
Um positionsabhängige reibungsbedingte Unterschiede bei der aufzuwendenden Schließkraft zu berücksichtigen, kann der Schließkraft-Schwellenwert weiterhin abhängig von einer Position des Schließelements bezüglich des Anschlagskante ermittelt kann.
Gemäß einem weitern Aspekt ist eine Schließvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Die Schließvorrichtung umfasst:
- ein gegen eine Anschlagskante bewegliches Schließelement;
- einen Stellmotor zum Verfahren des Schließelements in Richtung der An- schlagskante;
- eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um
- eine Angabe über die momentane Schließkraft während eines Schließvorgangs zu ermitteln;
- eine Beschleunigungskraftangabe zu ermitteln, die eine Beschleunigungskraft angibt, die während eines Schließvorgangs auf das Schließelement einwirkt;
- einen Schließkraft-Schwellenwert abhängig von der Beschleunigungskraftangabe bereitzustellen;
- einen Einklemmfall, bei dem während des Schließvorgangs ein Objekt zwischen dem sich bewegenden Schließelement und der Anschlagskante einge- klemmt wird, zu detektieren, wenn die ermittelte Angabe über die momentane
Schließkraft den Schließkraft-Schwellenwert überschreitet.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fensterhebersystems mit einem elektrischen Fensterheber und einer Steuereinheit; und
Fig. 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betrei- ben der Schließvorrichtung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt als eine beispielhafte Schließvorrichtung ein Fensterhebersystem 1 für ein Kraftfahrzeug, bei dem eine Fensterscheibe 2 (Schließelement) innerhalb eines Fensterrahmens 3 in einer Fahrzeugtür 4 auf und ab bewegt werden kann,
um das Fenster zu schließen bzw. zu öffnen. Die Bewegung der Fensterscheibe 2 wird durch einen Stellmotor 5 vorgenommen, der über eine geeignete Mechanik 6 mit der Fensterscheibe 2 gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Mechanik 6 so ausgebildet sein, dass je nach Drehbewegung des Stellmotors 5 die Fenster- scheibe 2 auf und ab bewegt wird. Die Mechanik 6 kann dazu ein entsprechendes Getriebe, beispielsweise ein Schneckengetriebe, umfassen, um eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung der Fensterscheibe 2 umzuwandeln. Der Stellmotor 5 wird über eine Steuereinheit 7 mit einer entsprechenden Ansteuergröße angesteuert, wie z.B. durch Anlegen einer Ansteuerspannung bzw. eines Ansteuersignals abhängig von einem Betätigungszustand eines Schalters 8. Der Schalter 8 ist mit der Steuereinheit 7 gekoppelt und kann von einem Benutzer des Fahrzeugs betätigt werden, um die Fensterscheibe 2 herauf- bzw. herabzubewegen, um das Fenster zu schließen bzw. zu öffnen. Die Steuereinheit
7 empfängt weiterhin von dem Stellmotor 5 eine oder mehrere Betriebsgrößen, aus denen ein Betriebszustand des Stellmotors 5 bzw. des Fensterhebers ermittelt werden kann. Als Betriebsgrößen können beispielsweise ein Motorstrom bzw. eine Drehzahl des Stellmotors 5 ermittelt werden. Die Drehzahl des Stellmotors kann eine Angabe für die Schließkraft darstellen, wenn die Fensterscheibe 2 nach oben in Schließrichtung bewegt wird. Ebenso kann die Höhe des Motorstroms eine Angabe über das von dem Stellmotor bereitgestellte Stellmoment sein, was eben- falls eine Angabe über die Schließkraft darstellt. Weiterhin kann über Ripple im
Motorstrom eine Drehzahl des Stellmotors 5 ermittelt werden, so dass entsprechend bei obiger Drehzahlermittlung eine Angabe über die Drehzahl als eine Angabe über die Schließkraft ermittelt werden kann. In dem Steuergerät 7 kann die Angabe über die momentane Schließkraft mit einem Schließkraft-Schwellenwert verglichen werden, wobei bei Überschreiten des Schließkraft-Schwellenwertes durch die Größe der Angabe der Schließkraft auf einen Einklemmfall geschlossen wird und entsprechend im Steuergerät 7 der Stellmotor 5 angehalten und/oder reversiert wird. Häufig ist die Umsetzung in der Mechanik 6 nicht-linear, so dass bei unterschiedlichen Fensterpositionen (Öffnungsstellungen) der Fensterscheibe 2 verschiede-
ne Schließkräfte notwendig sind, um eine Schließbewegung der Fensterscheibe 2 auszuführen. Daher kann es sinnvoll sein, als Betriebsgröße weiterhin eine Position der Fensterscheibe 2 bzw. eine absolute Position des Stellmotors 5 zu erhalten, um so einen variablen Schließkraft-Schwellenwert abhängig von der Fensterposition bereitzustellen. Die Zuordnung zwischen der Fensterposition
(Position des Schließelements) und des Schließkraft-Schwellenwert kann beispielsweise durch ein entsprechendes Kennfeld in der Steuereinheit 7 realisiert werden. Dadurch wird gewährleistet, dass zum einen in einem schwergängigen Positionsbereich der Fensterscheibe 2 (bedingt z.B. durch die Umsetzung in ei- nem Getriebe der Mechanik 6) der Schließkraft-Schwellenwert so hoch eingestellt wird, dass kein Einklemmfall detektiert wird. Zum anderen wird in einem leichtgängigen Positionsbereich der Fensterscheibe 2 der Schließkraft- Schwellenwert entsprechend reduziert, um eine Erkennung eines Einklemmfalls bereits bei einer leichten Erhöhung der Schließraft weiterhin zu gewährleisten.
Die Schließkraft zum Durchführen einer Schließbewegung der Fensterscheibe 2 wird durch das Gewicht der Fensterscheibe 2, die Reibungsverluste der Fensterscheibe im Fensterrahmen 3, die Reibungsverluste in der Mechanik 6, insbesondere im Getriebe, die Reibungsverluste im Stellmotor 5 sowie die Beschleuni- gungskraft in der Anlaufphase des Stellmotors 5 zu Beginn des Schließvorgangs für die Fensterscheibe 2 bestimmt. Insbesondere die Reibungskräfte können positionsabhängig sein, so dass bei einem variablen, von der Position der Fensterscheibe 2 abhängigen Schließkraft-Schwellenwert eine entsprechende Positionsabhängigkeit vorgegeben werden kann.
Die benötigte Schließkraft zum Durchführen einer Schließbewegung der Fensterscheibe 2 wird jedoch weiterhin durch translatorische Beschleunigungsbewegungen der gesamten Schließvorrichtung, d.h. der Fahrzeugtür bzw. der Fensterscheibe 2 beeinflusst, wie sie z.B. beim Fahren des Fahrzeugs auf unebener Fahrbahn hervorgerufen werden können. So wirken Beschleunigungskräfte in
Schließ- bzw. Öffnungsrichtung der Fensterscheibe 2 direkt auf die beim
Schließvorgang aufzuwendende Schließkraft und Beschleunigungskräfte, die quer zur Schließ- bzw. Öffnungsrichtung wirken, beeinflussen indirekt die Reibung der Fensterscheibe 2 im Fensterrahmen. Fährt das Kraftfahrzeug nun über eine unebene Fahrbahn, so werden unregelmäßige Beschleunigungskräfte auf die Fensterscheibe 2 ausgeübt, die zu einer Erhöhung der benötigten Schließ-
kraft führen. Dadurch kann bei einer Betätigung des elektrischen Fensterhebers zum Schließen des Fensters unter Umständen der Schließkraft-Schwellenwert überschritten werden, so dass fälschlicherweise ein Einklemmfall erkannt wird. Um dies zu vermeiden, ist nun vorgesehen, eine Angabe über die auf die Fensterscheibe wirkenden Beschleunigungskräfte bereitzustellen. Dies kann im einfachsten Fall mithilfe eines Beschleunigungsmessers, der nahe der Fensterhebeeinrichtung (Schließvorrichtung) angeordnet ist, vorgenommen werden. Alternativ kann dem Steuergerät 7 eine Information über den Straßenzustand bereit- gestellt werden, die beispielsweise aus fahrdynamischen (Brems-) Systemen bekannt sind. Darin soll das Blockieren der Räder von einer aufgrund einer unebenen Fahrbahn bzw. eines schlechten Fahrbahnbelags nicht konstanten Raddrehung unterschieden werden. In Fig. 2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Fensterhebers dargestellt. In Schritt S1 wird abgefragt, ob der Schalter 8 betätigt worden ist, mit dem ein Fahrer des Kraftfahrzeugs anzeigt, dass das Fenster durch Heraufbewegen der Fensterscheibe 2 geschlossen werden soll. Ist dies nicht der Fall (Alternative: nein), wird zu Schritt S1 zurück- gesprungen. Ist dies der Fall (Alternative: ja), so wird in einem Schritt S2 eine
Angabe über die momentane Schließkraft ermittelt, die aufgewendet werden muss, um den Schließvorgang durchzuführen. Dazu werden von dem Stellmotor 5 Betriebsgrößen abgerufen, die z.B. den Motorstrom bzw. Angaben über die momentane Drehzahl, die jeweils eine Angabe über die aufgewendete Schließ- kraft darstellen können.
In einem nachfolgenden Schritt S3 wird ein Schließkraft-Schwellenwert ermittelt, insbesondere abhängig von einer momentanen Position des Stellmotors bzw. der Fensterscheibe 2.
In einem Schritt S4 wird eine Beschleunigungsinformation bereitgestellt, die eine Angabe über auf die Fensterscheibe 2 wirkende Beschleunigungskräfte darstellt. Diese Beschleunigungsinformation kann entweder eine momentan wirkende Beschleunigungskraft angeben oder eine durchschnittliche Amplitude der auf die Fensterscheibe 2 wirkenden schwankenden (schwingenden) Beschleunigungs-
kräfte, wie sie z.B. in positiver als auch negativer Richtung beim Fahren des Fahrzeugs auf unebener bzw. schlechter Fahrbahn auftreten können.
In einem Schritt S5 wird der Schließkraft-Schwellenwert abhängig von der in dem Schritt S4 ermittelten Beschleunigungsinformation modifiziert. Beispielsweise kann der Schließkraft-Schwellenwert um einen bestimmten Betrag erhöht werden, sobald die momentane Beschleunigungskraft oder ein Mittelwert der Beträge von schwankenden Beschleunigungskräften, die auf die Fensterscheibe 2 wirken, einen bestimmten Betrag überschreiten.
Alternativ oder zusätzlich kann der Schließkraft-Schwellenwert auch direkt abhängig von der Höhe der durch die Beschleunigungsinformation angegebenen auf die Fensterscheibe 2 wirkenden Beschleunigung gemäß einer stetigen Funktion variiert werden. Insbesondere kann die Beschleunigungsinformation eine In- formation darüber sein, ob sich das Fahrzeug über eine unebene bzw. schlechte
Fahrbahn bewegt. In diesem Fall kann der Schließkraft-Schwellenwert mit einem Faktor > 1 bzw. mit einem absoluten Toleranzbetrag beaufschlagt werden, um in diesem Fall den Toleranzbereich, in dem die benötigte Schließkraft nicht zu einem Erkennen eines Einklemmfalls führen, zu erhöhen.
In einem Schritt S6 wird die momentane Schließkraft mit dem Schließkraft- Schwellenwert verglichen. Bei einem Überschreiten des Schließkraft- Schwellenwerts durch die Angabe der Schließkraft wird ein Einklemmfall angezeigt (Alternative: ja) und bei NichtÜberschreiten des Schließkraft- Schwellenwertes wird zu Schritt S1 zurückgesprungen. Wird ein Überschreiten des Schließkraft-Schwellenwerts erkannt (Alternative: ja), so kann der Stellmotor 5 angehalten bzw. reversiert werden, um den eingeklemmten Gegenstand bzw. das eingeklemmte Körperteil wieder freizugeben.