(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部材を位置調整するためのシステムにおいてはさみ込み防止を保証するための方法であって
前記可動部材を位置調整するための電子的な駆動部（３４）に印加される電圧Ｕを前記システムの入力量として検出装置（１６）へ供給するステップと、
前記システムの出力量として、前記電子的な駆動部（３４）を流れる電流Ｉ、または前記可動部材の測定されたポジションｘ、または該ポジションｘに比例する該電子的な駆動部（３４）の回転部分の角度位置φ、または該ポジションｘまたは該角度位置φの時間微分を、前記検出装置（１６）へ供給するステップと、
前記システムが前記可動部材の位置調整を行うプロセスを表す微分方程式である
【数１】
0004617041.tif 000008
を用いて、該微分方程式に含まれる前記入力量および出力量以外のパラメータの値であって前記検出装置にファイルされた値に基づいて、該検出装置が該システムの計算出力量を計算するステップであって、上記微分方程式において、
ｍ＝前記可動部材の質量、
0004617041.tif 000009
Ｋ＝定数、
Ｉ＝前記電子的な駆動部（３４）に流れる電流、
Ｋ・Ｉ＝前記電子的な駆動部（３４）の駆動力ＦＡ、
ｄ＝減衰項、
0004617041.tif 000010
ｃ＝ばね剛性、
ＦＳ＝邪魔な力、
ｇ＝重力定数
であるステップと、
前記出力量と前記計算出力量とが一致するように、前記微分方程式に含まれる前記入力量および出力量以外のパラメータのうち少なくとも１つのパラメータの値を適合するステップと、
前記少なくとも１つのパラメータの適合された値に基づいて、前記プロセスに対する補正量（２８）を求めるステップと、
該求められた補正量（２８）を前記システムに供給することによって該プロセスに影響を及ぼすステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記検出装置（１６）に、前記電気的な駆動部（３４）における電流経過を表しているモデルをファイルする
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電子的な駆動部（３４）の駆動力ＦＡを表す式として：
【数２】
0004617041.tif 000011
を用いる
請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記電子的な駆動部として、永久磁石励磁される直流モータを使用し、
前記直流モータの電流形成の関係式として、
【数３】
0004617041.tif 000012
を用い、ただし同関係式において、
Ｋ＝定数、
0004617041.tif 000013
Ｌ＝前記直流モータのインダクタンス、
Ｉ＝前記直流モータを流れる電流、
0004617041.tif 000014
Ｕ＝前記直流モータに印加される電圧、
Ｒ＝前記直流モータの電気的抵抗
である、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記出力量と前記計算出力量とが一致するように適合される前記少なくとも１つのパラメータは、前記ばね剛性ｃまたは前記減衰項ｄである、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記補正量（２８）を、その都度実時点で計算されかつ最適化されたばね剛性ｃまたは減衰項ｄとこれらに相応するファイルされた値との比較に基づいて求める
請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記補正量（２８）を、前記ばね剛性ｃまたは前記減衰項ｄのその都度実時点の値経過とこれらに相応するファイルされた値との比較に基づいて求める
請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記可動部材が何かを挟み込んだことが検出された場合、前記システムに供給される補正量（２８）が、前記電子的な駆動部（３４）の逆転または停止作用をする
請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
前記検出装置にファイルされた前記ばね剛性ｃまたは前記減衰項ｄの値または値経過を、それ自体変化する条件に適合させる
請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記出力量と前記計算出力量とが一致するように適合される前記少なくとも１つのパラメータはさらに、前記邪魔な力ＦＳである、
請求項５から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
プロセスの監視のために付加的に、少なくとも出力量の最適化を測定された入力量および出力量を考慮して実施する
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記補正量（２８）として、実時点で測定された出力量（１４）と、最適化された出力量との差を表している残余（１５）を形成する
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記残余（１５）を用いて、はさみ込み過程および別の外部の邪魔を区別する検出を実施する
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記可動部材は、自動車のウィンドウまたはスライド式サンルーフである、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、可動部材、例えば自動車のウィンドウおよびスライド式サンルーフを位置調整するためのプロセスをはさみ込み防止（フィンガートラップ防止）を保証するために電子的に監視および制御する方法に関する。
【０００２】
今日まで公知の、はさみ込み防止を実現するための方法はおおざっぱに、直接的な方法および間接的な方法に分類される。
【０００３】
直接的な方法では、はさみ込み力は明示的に相応に配置されているセンサによって測定されかつ前以て決められているしきい値を上回ると駆動装置が停止されるまたは逆転される。その際時として、ストッパのパッキンに収容されているいわゆるセンサ条片が利用される。直接的な方法の欠点は道具にかかるコストが高いこと並びに信頼性およびエージング過程に対する耐久性が比較的低いことである。
【０００４】
通例の間接的な方法は、力に関連している別の測定量の評価に基づいている。この形式の測定量は典型的には、駆動部を介して流れる電流、可動部材の駆動速度または駆動部の回転部分の回転数である。
【０００５】
間接的な方法は、はさみ込みが起こると力に関連している測定量も変化し、従ってはさみ込み状態を早めに検出するのに適しているという事実を利用している。しかしこれらにも高い技術コストが結び付いておりかつ基本的には、変化する外部作用の影響を受けやすい。すなわち例えば車両の動き、温度および天候の変動またはエージング過程を一緒に考慮しなければならない。
【０００６】
２つの方法を組み合わせれば信頼性を向上することができるが、技術コストも一段と高くなる。
【０００７】
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載の構成を有する、可動部材を位置調整するためのプロセスを電子的に監視および制御するための本発明の方法は、方法を実施するために比較的僅かな技術コストにおいて、著しく大きな信頼性が得られるばかりでなく、一段と高い感度および高速性も実現されるという利点を有している。
【０００８】
本発明の方法は全く新しいアプローチに基づいている。それは位置調整プロセスの物理的な記述から出発している。この記述は位置調整プロセスを完全にかまたは少なくとも大幅に再現しているモデルに基づいて行われるものである。モデルは検出装置にファイルされている。このモデルを用いて、測定されかつプロセスを特徴付けている入力量および出力量が考慮されて、典型的なプロセス量の割り出しおよび最適化が実施される。プロセス量の割り出しは例えば解析または反復に基づいて行われる。
【０００９】
検出装置にファイルされているプロセス量との比較によって典型的なプロセス量の評価を用いて、プロセス経過の、通常特性からの偏差を一義的かつ高度に感度よくに検出することができるばかりでなく、更に区別して解釈することもできる。
【００１０】
評価に応じて、プロセスに供給されかつそれに影響を及ぼす、プロセスに対する固有の補正量が求められる。プロセス量が例えばウィンドウまたはスライド式ルーフの閉鎖過程において、人間の手がはさみ込まれることを信号報知すると、補正量はプロセスに対して、例えば電子的な駆動部の逆転または停止が行われるように影響が及ぼす。しかし、部分的に操作のしにくさ、例えばウィンドウの上げ下げを妨げるような力が部分的に働いていることが検出されると、モータ電流が短時間高められるようにプロセスに影響を及ぼすようにすることも考えられる。
【００１１】
請求項１に記載の、所定のプロセス量を割り出しかつ最適化するためのメソッドは測定された値経過の実時間評価のためのメソッドを表している。この実時間評価により、過程の監視のために極めて重要でありかつ重要な情報を含んでいる直接には測定できない量に対する直接的なアクセスが保証される。
【００１２】
従属請求項に記載の構成によって、請求項１に記載の方法の有利な実施の形態が可能である。
【００１３】
すなわち、検出装置にファイルされていて、プロセスを記述するモデルが機械的またはハイドロリック／ニューマチックプロセスを表しているようにすれば有利である。その理由はこれにより、位置調整過程の監視がようやく可能になるからである。
【００１４】
更に、モデルが次の一般的なベクトルの形であるニュートンの運動方程式を含んでいれば、有利である：
【００１５】
【数２】
0004617041.tif 000002
【００１６】
ここでｍは質量、Ｆは作用する力、例えば可動部材に作用する力の合計である。量Ｆは種々のパラメータ、例えば場所ｘまたはｘの時間微分の１つのような状態量、並びに特有の減衰および摩擦パラメータに依存しているようにしてもよい。
【００１７】
上式は特定の形態において次のような形をとることができる：
【００１８】
【数３】
0004617041.tif 000003
【００１９】
この式によって、減衰度ｄ、ばね剛性ｃ＝ｃ（ｔ）、駆動する力ＦＡ＝Ｋ・Ｉ並びに邪魔な力ＦＳに曝されている可能性がある、可動部材の動きが記述される。
【００２０】
本発明の方法にとって重要なのは主に、上述の微分方程式を解くこと、すなわち関数ｘ（ｔ）の割り出しではなくて、本発明の方法の第１の変形例においては、はさみ込み過程の検出およびそれを区別する解釈にとって重要であるプロセス量、従って殊に、パラメータｃおよびｄまたはそれに依存している量の割り出し並びに最適化である。
【００２１】
もう１つの変形例においては、パラメータｃおよびｄではなくて、少なくとも１つの出力量が上述の形式の微分方程式の構造を考慮して計算されかつ対応する測定された出力量と比較される。
【００２２】
従って実際の過程と並行して、通常例および殊にはさみ込み過程の違いを確実に検出することも可能にするシミュレーションが行われる。
【００２３】
両方の変形例について次に更に詳細に説明する。
【００２４】
検出装置にファイルされているモデルの微分方程式は特定の形に制限されておらず、これによって、機械的なまたはハイドロリック／ニューマチックなプロセスが記述可能であることだけが重要である。これは例えば、別の外乱量も考慮することができるかまたは択一的な表現において例えば周波数領域に変換することができる。このことから、種々異なったプロセスを表しているモデルが単にデータフィールドから成っているようにすることも考えられ、この場合にはこれらデータフィールドから最適な典型的なプロセス量が用いられかつ計算されたプロセス量と比較されるのである。
【００２５】
位置調整過程ないし開放および閉鎖過程を記述するためのモデルに、電子的な駆動部における電流形成を記述する微分方程式が関連付けられるようにすれば別の利点が生じる。
【００２６】
次の一般的な形
【００２７】
【数４】
0004617041.tif 000004
【００２８】
における駆動力ＦＡに対するこの形式の式により、位置調整プロセスを記述するための、数学的な量と電気的な量との間の関係が得られる。
【００２９】
永久磁石励磁される直流モータに対する１つの可能な微分方程式は次の一般的な形を有している：
【００３０】
【数５】
0004617041.tif 000005
【００３１】
電流形成に対する上式によって、運動方程式の機械的な量と、電気的な量、すなわち電子的な駆動部を流れる電流Ｉ、駆動部に加わっている電圧Ｕおよび駆動部の電気的な抵抗との間の上述した関係が作られる。
【００３２】
従って有利には、本発明の方法に対する入力量として、電子的な駆動部に加わる電圧Ｕを使用することができる。
【００３３】
【外５】
0004617041.tif 000006
【００３４】
次に、本発明の方法の第１の変形例を一般的な形において説明する。ここでは、プロセス量の割り出しおよび最適化はいわゆるパラメータ識別モデルに基づいて実施される。
【００３５】
この変形例の枠内において、位置調整プロセスないし開放および閉鎖過程に対して特徴的なパラメータ、すなわちばね剛性ｃおよび減衰項ｄまたはこれらに依存している量が計算されかつ最適化される。最適化プロセスはプロセスを記述するモデルに基づいて測定された入力および出力量を考慮して行われ、ここで検出装置において、測定された出力量に相応する出力量が計算される。それからパラメータｃおよびｄは、計算された出力量が実際の、測定された出力量とできるだけ申し分なく一致しているように整合される。
【００３６】
別様に言えば、測定されたデータに基づいて、非常に信頼性を以て通常経過からの偏差、例えばはさみ込み過程を推定することができるパラメータセットが突き止められる。
【００３７】
両方のパラメータｃおよびｄ、すなわちばね剛性ｃおよび減衰項ｄははさみ込み過程において非常に著しく上昇しかつ位置調整過程の監視およびはさみ込み過程の検出のために特別申し分なく適している。計算されかつ最適化されたパラメータ、殊にばね剛性ｃは、異常な状態、例えばはさみ込み過程が生じていることを識別するための基礎となるパラメータであり、電子的な駆動部の逆転または停止のために措置を開始することができる。
【００３８】
方法のこの変形例の別の利点は、重要なパラメータの最適化によってはさみ込み過程を区別して評価することができる点にある。例えば、パラメータｃの絶対値またはその時間的な展開も、柔らかい物体がはさみ込まれているのか堅い物体がはさみ込まれているのかの推定を可能にする。このようにして例えば、人間の比較的柔らかい身体部分、例えば首が窓と窓枠との間に存在しているかまたは人間の比較的堅い身体部分、例えば頭が存在しているのかを検出することができる。人間の四肢に対してもパラメータｃの典型的な値があるので、このようなはさみ込み過程も検出可能である。
【００３９】
減衰パラメータｄまたはその時間的な展開に基づいて、意図的に所定のシステム量を推定することができる。例えば所定の個所に操作を妨げるなんらかの重たさがあるだけなのか、この場合にははさみ込みの危険が差し迫っているものとはしない。
【００４０】
このように区別される解釈によって、一意的なはさみ込み状況が確実に検出できるばかりでなく、それを取り除くための最適な措置がとられるようにすることもできる。更にこの解釈によって、システムを変化する条件に適合させる、例えば操作に違和感があるもののクリチカルでない場合に駆動部の停止または逆転に対するしきい値を高めに設定することができるようになる。
【００４１】
減衰ｄおよびばね剛性ｃの２つのパラメータの割り出しおよび最適化は、付加的に邪魔な力ＦＳ、すなわち例えば車両の動きによって引き起こされる外力を一緒に突き止めるようにすれば一層改善することができる。すなわちこのような邪魔な力を取り除いてやれば、一層高い精度および感度が実現される。
【００４２】
本発明の方法の第２の有利な変形例は、典型的なプロセス量の連続的な最適化がいわゆる観察モデルに基づいて実施されるという点にある。この第２の変形例の枠内では、システムを規定する、ばね剛性ｃおよび減衰項ｄのパラメータが最適化されるのではなく、むしろ所定の、少なくとも１つの出力量の割り出しおよび最適化が実施される。
【００４３】
この変形の基礎になっている原理は、実際の過程と並行して経過する、検出装置における位置調整過程ないし開放および閉鎖過程のシミュレーションである。この実時間シミュレーションをスタートさせるために、測定された入力量が必要であり、これによって出力量が計算されるようになっている。出力量の計算は、付加的に測定された出力量を考慮することによって連続的に補正することができる。このようにして、シミュレーションの精度は連続的に高められる。
【００４４】
パラメータ識別の第１の方法の場合と同じにここでも、計算されたシステム量は測定されたシステム量に最適に整合される。はさみ込み過程の本来の検出のためにいわゆる残余が計算される。これは測定された出力量と最適化された出力量との差を表している。
【００４５】
この残余は例えば。外部の邪魔な力の減結合によって次のようにして設定することができる、すなわち、これらが実際のはさみ込み過程に対して非常に敏感に反応しかつ同時に外部の妨害に対しては不感であるようにである。
【００４６】
図面
図面には本発明の方法の２つの実施例が示されており、以下の記述において詳細に説明する。
【００４７】
図１は、本発明の方法のシーケンスを第１の変形例に従って示し、
図２は、本発明の方法のシーケンスを第２の変形例に従って示し、かつ
図３は、説明する種々の方法を使用するための装置を示している。
【００４８】
実施例の説明
可動部材の位置調整のためのプロセスの電子的な監視および制御のための本発明の方法の図１に図示の実施例は、入力量１２として電圧Ｕが監視すべきシステム１０に加えられるようになっている第１の変形例を示している。出力量１４は位置調整すべき部材のポジションである。監視すべきシステム１０の入力量１２および出力量１４は検出装置１６に供給される。この検出装置１６は最適化モジュール１８が含まれている。ここには、機械的なプロセスを表すモデルとして次の微分方程式
【００４９】
【外６】
0004617041.tif 000007
【００５０】
最適化モジュール１８のサブユニット２０において、このモデルに基づいてかつばね剛性ｃ，減衰項ｄおよび外乱量ＦＳに対する前以て決められた、第１のパラメータセットによって出力量１４、すなわち位置調整すべき部材のポジションが計算される。
【００５１】
このようにして計算されたポジションと測定されたポジションとの比較を用いて、この第１のパラメータセットがプロセスを評価するための前以て決められた精度の枠内で引き続き利用可能であるかどうか、またはパラメータｃ，ｄおよびＦＳが例えば変動する周囲条件に基づいて変化されたシステムに整合されなければならないかが決定される。後者の場合、このパラメータのセットは、計算されたシステム特性ないし計算されたポジションが測定されたシステム特性ないし測定されたポジションと同様に前以て決められた精度の枠内で一致するまでの間最適化される。
【００５２】
このようにして最適化されかつ見つけ出されたパラメータは引き続いて、比較モジュール２２の部分であるバッファメモリ２４に供給される。この比較モジュールには更にメモリ２６が含まれていて、ここには計算されたパラメータセットに対する比較値がファイルされている。
【００５３】
計算されかつ最適化されたパラメータの評価はメモリ２６にファイルされていて、それぞれのプロセスステップに対して重要であるパラメータとの比較に基づいて行われる。それに依存して補正量２８が求められる。これは監視すべきシステム１０ないし実行中のプロセスに供給される。これにより、求められた補正量２８に応じて多かれ少なかれプロセスに対して著しく影響を及ぼすことが可能になる。例えば、最適化されたばね剛性ｃがメモリ２６にファイルされているばね剛性ｃから著しく偏差している場合、はさみ込み過程を推定することができかつ図３に図示されている電子的な駆動部３４の逆転ないし停止を開始することができる。
【００５４】
図２には第２の変形例が示されているが、図１と同じ場所には同一の参照符号が使用されている。
【００５５】
この第２の変形例では、検出装置１６において位置調整プロセスがシミュレートされる。このことは、測定された入力量１２、ここでは電圧および測定された出力量１４、ここでは位置調整すべき部材のポジションを考慮して行われ、その際出力量は連続的に計算されかつ測定された出力量１４に整合される。整合が所定の限界値内で最適であれば、サブユニット２０において計算された出力量と測定された出力量との差１５が形成される。残余と称されるこの差１５は評価モジュール２２に転送される。評価モジュールは残余に相応する補正量２８を監視すべきシステム１０に送出する。補正量２８は第１の実施例の場合とまさに同じに、監視すべきプロセスに影響を及ぼす。
【００５６】
図３には、監視すべきシステムに対する例として、ドアフレーム３０および窓ガラス３２を有する車両ドア１０が示されている。窓ガラス３２は電子的な駆動システム３４によって駆動されかつこれにより窓ガラス３２の開閉が可能である。
【００５７】
従って上に説明してきた実施例によって、図３に示されている、自動車ドアの窓ガラスの開放および閉鎖過程の監視が実施される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法の第１の変形例のシーケンスを示す線図である。
【図２】  本発明の方法の第２の変形例のシーケンスを示す線図である。
【図３】  本発明の方法が使用される装置の略図である。
【図１】
0004617041.tif 000015
【図２】
0004617041.tif 000016
【図３】
0004617041.tif 000017