DE10028040B4

DE10028040B4 - Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebenen Elements in eine Blockposition

Info

Publication number: DE10028040B4
Application number: DE10028040A
Authority: DE
Inventors: Stefan Otte
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: AU2001281796A1; DE10028040A1; WO2001095470A3; WO2001095470A2

Abstract

Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebenen Elements in eine Blockposition, wobei beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen das angetriebene Element vor Erreichen der mechanisch definierten Blockposition abgebremst wird, wobei zum Abbremsen des angetriebenen Elements der Elektromotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass über das von dem Elektromotor durch sein Auslaufen generierte Stromsignal die abnehmende Drehzahl des Ankers des Elektromotors beim Auslaufen beobachtet wird und daß in Abhängigkeit von der Größe des im Generatorbetrieb detektierten Stromsignals der Elektromotor zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebenen Elements in eine Blockposition, wobei beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen das angetriebene Element vor Erreichen der mechanisch definierten Blockposition abgebremst wird, wobei zum Abbremsen des angetriebenen Elements der Elektromotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umgeschaltet wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus DE 40 27 767 A1 bekannt. Derartige Verfahren werden beispielsweise zum Betreiben von Verstell-antrieben zum Bewegen angetriebener Elemente in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einer Fensterscheibe, eines Schiebedaches und/oder eines Sitzes eingesetzt. Bei Fensterheberantrieben in Kraftfahrzeugen ist die eine Blockposition durch die Geschlossen-Stellung der Scheibe und die andere Blockposition durch die geöffnete Scheibenstellung definiert. Ein Abbremsen der Scheibenbewegung vor Erreichen der unteren, die Offen-Stellung der Scheibe kennzeichnenden Blockposition wird durchgeführt, um die Scheibe möglichst sanft an ihren unteren Endanschlag zu bringen. Zum einen soll dadurch ein Zurückspringen der Scheibe nach oben sowie ein Nachfedern der mechanischen Kraftübertragungsmittel zwischen dem Elektromotor und der Scheibe verhindert werden. Zum anderen dient ein sanftes Einfahren der Scheibe in die untere Blockposition zur Vermeidung störender Anschlaggeräusche, woraus ein Benutzer möglicherweise einen Defekt in seiner Fensterhebereinrichtung vermuten könnte.
Eine solche Verstelleinrichtung umfaßt Mittel für eine Positionsbestimmung der Fensterscheibe, so daß systemseitig erkannt werden kann, wann sich die Scheibe in einem solchen Abstand zur unteren Blockposition befindet, um den Abbremsvorgang einleiten zu können. Bei vorbekannten Verfahren ist zum Abbremsen der Fensterscheibe vorgesehen, ab einer vorbestimmten Position der Scheibe die Leistung des Elektromotors allmählich auf eine Minimalleistung linear abzusenken. Mit der verbleibenden Minimalleistung wird dann die Scheibe in ihre untere Blockposition eingefahren. Beschrieben ist ein solches Verfahren in der DE 196 18 484 A1 . Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei einem Einsatz dieses vorbekannten Verfahrens beim Einfahren der Scheibe in die untere Blockposition immer noch Kraft- und/oder Geräuschspitzen auftreten können, die benutzerseitig als störend empfunden werden. Überdies beansprucht die Durchführung dieses Verfahrens eine Zeitspanne, die so lang ist, daß das Abbremsen benutzerseitig spürbar werden kann.
Ausgehend von dem eingangs genannten und aus DE 40 27 767 A1 bekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren dergestalt weiterzubilden, daß ein Einfahren in eine Blockposition auch sanfter erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über das von dem Elektromotor durch sein Auslaufen generierte Stromsignal die abnehmende Drehzahl des Ankers des Elektromotors beim Auslaufen beobachtet wird und daß in Abhängigkeit von der Größe des im Generatorbetrieb detektierten Stromsignals der Elektromotor zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, daß zum Abbremsen des angetriebenen Elementes der Elektromotor stromlos geschaltet wird. Im Rahmen dieser Ausführungen bedeutet der Begriff „Stromlos-Schalten”, daß dem Gleichstrommotor aktiv keine Betriebsspannung zugeführt wird. Dies kann beispielsweise im Wege eines Abschaltens des Gleichstrommotors oder auch eines Umschaltens bzw. Kurzschließens desselben in einen Generatorbetrieb erfolgen. Mit dieser Maßnahme ist die wohl rascheste Abbremsung des angetriebenen Elementes ohne einen Einsatz zusätzlicher Mittel realisiert. Gleichzeitig mit der Stromlos-Schaltung des Elektromotors wird dieser in einen Generatorbetrieb umgeschaltet, damit das beim Auslaufen des Ankers des Elektromotors generierte Stromsignal als Maß für die abnehmende Drehzahl des Ankers herangezogen werden kann. Beim erfindungsgemäßen Gegenstand erfolgt eine Kontrolle des Abbremsvorganges nicht, wie etwa beim vorbekannten Stand der Technik, aktiv durch Absenken der Motorleistung, sondern passiv über die Auswertung des im Generatorbetrieb des Elektromotors generierten Stromsignals. Zudem wird ausgenutzt, daß der Elektromotor durch seine Umschaltung in den Generatorbetrieb in diesem Betriebszustand zusätzlich das angetriebene Element, beispielsweise die Fensterscheibe abbremst, wodurch die effektive Auslaufzeit gegenüber einen solchen ohne Generatorbetrieb reduziert ist. In Abhängigkeit von einer vorbestimmten Größe des im Generatorbetrieb detektierten Stromsignals, wobei diese Größe dergestalt ausgewählt ist, daß eine ausreichende Abbremsung des angetriebenen Elementes stattgefunden hat, wird der Elektromotor erneut, zweckmäßigerweise mit einer geringeren Leistung bestromt, um das angetriebene Element letztendlich in die mechanisch definierte Blockposition einzufahren. Der Abbremspunkt befindet sich nur in einem kleinen Abstand zu dem Endanschlag der mechanisch definierten Blockposition, so daß durch die erneute Bestromung nur eine geringe kinetische Energie auf das angetriebene Element übertragbar ist und somit das angetriebene Element sanft in die Blockposition eingefahren wird.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß eine erneute Bestromung des Elektromotors erfolgt, wenn ein Stillstand des Ankers des Elektromotors detektiert worden ist. Das durch den Generatorbetrieb des Elektromotors generierte Stromsignal befindet sich sodann auf Nullniveau. Durch das Beobachten einer unmittelbar an die Drehbewegung des Ankers des Elektromotors gekoppelten Größe kann, wie soeben dargelegt, der Motorstillstand unmittelbar detektiert werden, ohne daß ein zur Sicherheit dienendes Zeitintervall abgewartet werden muß, um eine erneute Bestromung des Elektromotors nach seinem Stillstand vorzunehmen. Folglich erfolgt auch ein Einfahren des angetriebenen Elementes in diese Blockposition rascher als bei solchen Systemen, bei denen ein Sicherheitszeitintervall abgewartet werden muß, bevor eine erneute Bestromung zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elementes in die Blockposition stattfindet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zweckmäßig eine Positionserfassung des angetriebenen Elementes durch Auswerten der digitalisierten, im Ankerstromsignal enthaltenen, Kommutator bedingten Stromrippel durchzuführen, da das Ankerstromsignal ohnehin im Rahmen des Generatorbetriebes des Elektromotors erfaßt werden muß. Der Abbremspunkt, in dem der Elektromotor, wobei es sich bei einer Ausgestaltung um einen Gleichstrommotor handelt, stromlos geschaltet wird, ist durch einen vorbestimmten Zählerabstand vor der durch seinen Zählerstand gekennzeichneten mechanischen Blockposition definiert. Weitere Sensoren zur Positionsbestimmung des angetriebenen Elementes oder zur Detektion eines Ankerstillstandes sind zur Durchführung des Verfahrens nicht erforderlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Betreiben einer elektrischen Verstelleinrichtung zum Öffnen und Schließen einer Fensterscheibe, eines Schiebedaches oder zum Verstellen eines Sitzes in einem Kraftfahrzeug. Beispielsweise bei Betreiben einer elektrischen Verstelleinrichtung zum Betätigen der Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges kann das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden, um die Fensterscheibe in die untere Blockposition sanft einfahren zu können. Da zweckmäßigerweise bei einem solchen Einsatz die notwendige Positionserfassung über eine Auswertung der im Ankerstrom enthaltenen Stromrippel erfolgt, kann auch in der unteren Blockposition eine Normierung bzw. Nachnormierung des Positionserfassungssystems erfolgen. Durch das sanfte Einfahren der Scheibe in die untere Blockposition befindet sich diese dann auch tatsächlich in der mechanisch definierten Blockposition, so daß eine fehlerfreie Nachnormierung vorgenommen werden kann. Durch die kontinuierliche Zählung der im Ankerstromsignal enthaltenen Stromrippel wird auch das Auslaufen des Ankers des Elektromotors bei der Zählung berücksichtigt.
1 zeigt ein Diagramm mit dem analogen Ankerstromsignal, aus dem sich die unterschiedlichen Zustände des Gleichstrommotors und der Verlauf des beanspruchten Verfahrens ablesen lassen. Das Einfahren einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges in die untere Blockposition vollzieht sich demnach wie folgt: In einem Zeitpunkt t₁, in dem zählerseitig erkannt worden ist, daß sich die Fensterscheibe in einem bestimmten Abstand vor der zuvor definierten unteren Blockposition befindet, wird der Gleichstrommotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umgeschaltet. Der Betrieb des Gleichstrommotors vor dem Zeitpunkt t₁ ist durch seine vorbestimmte Drehzahl bestimmt, die in der Frequenz der Stromspitzen des Ankerstromsignales und auch in der Impulsfolge oberhalb des Ankerstromsignales wiedergegebenen digitalen Stromrippelsignales ablesbar ist. Im Zuge des Generatorbetriebes des Gleichstrommotors ist auf den Zeitpunkt t₁ folgend zunächst ein hohes und anschließend zunehmend abnehmendes Stromsignal am Gleichstrommotor abgreifbar. In einem Zeitpunkt t₂ ist der Auslauf des Ankers des Gleichstrommotors detektiert worden und es erfolgt eine erneute Bestromung des Gleichstrommotors zum letztendlichen Einfahren der Fensterscheibe in die definierte untere mechanische Blockposition. Dies kann auch mit verminderter Energie erfolgen. Durch die Frequenz der sich auf der Ankerstromkurve bemerkbar machenden Stromrippel wird deutlich, daß die Drehgeschwindigkeit des Ankers in dieser Phase sehr viel geringer ist als diejenige, mit der der Gleichstrommotor vor dem Zeitpunkt t₁ die Fensterscheibe bewegt hat. Das sich Befinden der Fensterscheibe in der unteren Blockposition ist im Zeitpunkt t₃ detektierbar, so daß nunmehr auch eine Normierung des Positionserfassungssystems durchgeführt werden kann.

Claims

Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebenen Elements in eine Blockposition, wobei beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen das angetriebene Element vor Erreichen der mechanisch definierten Blockposition abgebremst wird, wobei zum Abbremsen des angetriebenen Elements der Elektromotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass über das von dem Elektromotor durch sein Auslaufen generierte Stromsignal die abnehmende Drehzahl des Ankers des Elektromotors beim Auslaufen beobachtet wird und daß in Abhängigkeit von der Größe des im Generatorbetrieb detektierten Stromsignals der Elektromotor zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Positionserfassung des angetriebenen Elements durch Auswerten der digitalisierten, im Ankerstromsignal enthaltenen, Kommutator bedingten Stromrippel bei bestromtem Betrieb eines Gleichstrommotors durchgeführt wird und daß diejenige Position des angetriebenen Elements, in der der Gleichstrommotor zum Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition stromlos geschaltet und in seinen Generatorbetrieb umgeschaltet wird, durch einen vorbestimmten Zählerabstand vor der durch seinen Zählerstand gekennzeichneten mechanisch Blockposition definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird, sobald ein Stillstand des Ankers des Motors infolge seiner Abschaltung detektiert worden ist.