DE102010021080A1 - Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebenen Elements in eine Blockposition - Google Patents

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Abstract

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, das dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen nach Erreichen der mechanisch definierten Blockposition durch pulsweitenmoduliertes Schalten der Versorgungsspannung des Elektromotors mit einem abnehmenden Puls-Pausen-Verhältnis der Motorstrom des Elektromotors über einen vorgegebenen Zeitraum kontinuierlich auf Null reduziert 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.
  • Derartige Verfahren werden beispielsweise zum Betreiben von Verstellantrieben 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.
  • Um ein Zurückspringen der Scheibe aus der erreichten Blockposition sowie ein Nachfedern der mechanischen Kraftübertragungsmittel zwischen dem Elektromotor und der Scheibe zu verhindert, und um störende Anschlaggeräusche, aufgrund derer ein Benutzer möglicherweise einen Defekt in seiner Fensterhebereinrichtung vermuten könnte, zu vermeiden, ist es bekannt, ein Abbremsen der Scheibenbewegung vor Erreichen insbesondere der unteren, die Offen-Stellung der Scheibe kennzeichnenden Blockposition durchzuführen, um die Scheibe möglichst sanft an ihren Endanschlag zu bringen.
  • Im Rahmen vorbekannter Verfahren ist es dabei vorgesehen, zum Abbremsen der Scheibe ab einer vorbestimmten Verstellposition derselben die Leistung des Elektromotors allmählich auf eine Minimalleistung linear abzusenken. Mit der verbleibenden Minimalleistung wird die Scheibe dann in ihre Blockposition eingefahren. Beschrieben ist ein solches Verfahren beispielsweise in der DE 196 18 484 A1 . Wegen der an der Oberseite des Fensterrahmens vorhandenen Dichtung, die ohnehin eine Abbremsung der Scheibenbewegung im Falle eines Schließvorgangs bewirkt, ist ein solches Vorgehen beim Einfahren in die obere Blockposition in der Regel nicht vorgesehen.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, dass sowohl bei einem Einsatz dieses vorbekannten Verfahrens beim Einfahren der Scheibe in die untere Blockposition als auch bei dem durch den Einlauf in die Scheibendichtung abgebremsten Einfahren in die obere Blockposition immer noch Geräuschspitzen auftreten können, die benutzerseitig als störend empfunden werden. Überdies beansprucht im ersten Falle die Durchführung des Abbremsverfahrens eine Zeitspanne, die so lang ist, dass das Abbremsen benutzerseitig spürbar werden kann.
  • Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Verfahren dergestalt weiterzubilden, dass die Abbremsung des angetriebenen Elementes nicht nur ohne spürbare Verzögerung sondern insbesondere auch deutlich geräuschärmer erfolgen kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen nach Erreichen der mechanisch definierten Blockposition durch pulsweitenmoduliertes Schalten der Versorgungsspannung des Elektromotors mit einem abnehmenden Puls-Pausen-Verhältnis der Motorstrom des Elektromotors über einen vorgegebenen Zeitraum kontinuierlich auf Null reduziert wird.
  • Sowohl beim Einfahren der Scheibe in die untere Blockposition mit reduzierter Motorleistung als auch bei einem durch die Scheibendichtung abgebremsten Einfahren in die obere Blockposition können sich durch den Betrieb des Motors bis zur Abschaltung nach Erkennung der Blockposition mechanische Verspannungen der Motor-Getriebe-Einheit aufbauen, die sich beim Abschalten des Motors schlagartig und geräuschvoll entladen können.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgenommene kontinuierliche Verringerung des Motorstroms des Elektromotors über einen vorgegebenen Zeitraum erfolgt statt einer plötzlichen Abschaltung eine allmähliche Reduzierung der auf das mechanisch verspannte System wirkenden Motorkraft. Das mechanische System Motor-Getriebe-Einheit entspannt sich dadurch langsam und nicht schlagartig, wodurch eine erhebliche Reduzierung der Geräuschentwicklung erreicht wird.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das pulsweitenmodulierte Schalten der Versorgungsspannung des Elektromotors mit einer Frequenz größer oder gleich 15 kHz, bevorzugt z. B. mit 20 kHz erfolgt. Das Puls-Pausen-Verhältnis wird dabei kontinuierlich, vorzugsweise gemäß einer linearen Funktion der Zeit über einen Zeitraum zwischen 50 und 200 Millisekunden, bevorzugt z. B. über einen Zeitraum von 100 Millisekunden von 100% auf 0% reduziert.
  • 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 beim Betreiben einer elektrischen Verstelleinrichtung zum Betätigen der Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges kann das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden, um die Fensterscheibe in die untere Blockposition möglichst geräuscharm einfahren zu können. Zweckmäßigerweise wird die bei einem solchen Einsatz notwendige Positionserfassung über eine Auswertung der im Motorstrom enthaltenen Stromrippel vorgenommen. Selbstverständlich ist auch eine sensorbasierte Positionserfassung etwa unter Verwendung eines Hall-Sensors im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres möglich.
  • 1 zeigt ein Diagramm, in dem das analoge Motorstromsignal IMotor als Funktion der Zeit in der unteren Kurve dargestellt ist. Die obere Kurve zeigt ein Steuersignal für die pulsweitenmodulierte Ansteuerung des Motors. Dabei ist mit 100% die kontinuierliche Bestromung des Motors bezeichnet, d. h. er wird ständig mit seiner vollen Betriebsspannung beaufschlagt. Mit 0% ist der Zustand bezeichnet, in dem keine Bestromung des Motors mehr stattfindet, der Motor also überhaupt nicht mehr mit der Betriebsspannung verbunden wird.
  • Das Einfahren einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges in eine Blockposition vollzieht sich bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung demnach wie folgt: In einem Zeitpunkt t1, in dem aus dem Verlauf der dem analogen Motorstromsignal IMotor überlagerten Stromrippel erkannt worden ist, dass sich die Fensterscheibe in ihrer Blockposition befindet, etwa weil eine vorgegebene Höchstdauer für den Abstand zweier benachbarter Stromrippel überschritten wurde, wird damit begonnen, die Betriebsspannung des Motors nicht mehr kontinuierlich zuzuführen sondern getaktet. Dabei wird über einen Zeitraum von 100 msec die Betriebsspannung des Motors mit einer Frequenz von 20 kHz ein- und ausgeschaltet. Im Rahmen einer so genannten Pulsweitenmodulation wird dabei das Puls-Pausen-Verhältnis, d. h. das Verhältnis zwischen der Einschaltzeit der Versorgungsspannung und der Ausschaltzeit der Versorgungsspannung des Motors gemäß einer linearen Funktion von 100% zum Zeitpunkt t1 auf 0% zum Zeitpunkt t2 reduziert. Aus dem Verlauf des analogen Motorstromsignals IMotor zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 ist zu erkennen, dass der Motorstrom IMotor ebenfalls annähernd linear von seinem Maximalwert auf den Wert Null abnimmt.
  • In dem in 2 gezeigten Diagramm ist zum Vergleich dargestellt, wie der entsprechende Vorgang bei einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik abläuft. Hier ist ebenfalls das analoge Motorstromsignal IMotor als Funktion der Zeit in der unteren Kurve dargestellt und in der oberen Kurve ein Steuersignal für die Ansteuerung des Motors. Sobald aus dem Verlauf der dem analogen Motorstromsignal überlagerten Stromrippel erkannt worden ist, dass sich die Fensterscheibe in ihrer Blockposition befindet, wird die bis dahin kontinuierliche Beaufschlagung des Motors mit seiner vollen Betriebsspannung unmittelbar beendet, d. h. die Betriebsspannung wird zum Zeitpunkt t des Erkennens der Blockposition schlagartig auf den Wert 0 reduziert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19618484 A1 [0004]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebenen Elements in eine Blockposition, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen nach Erreichen der mechanisch definierten Blockposition durch pulsweitenmoduliertes Schalten der Versorgungsspannung des Elektromotors mit einem abnehmenden Puls-Pausen-Verhältnis der Motorstrom des Elektromotors über einen vorgegebenen Zeitraum kontinuierlich auf Null reduziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pulsweitenmodulierte Schaltender Versorgungsspannung des Elektromotors mit einer Frequenz größer oder gleich 15 kHz erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Puls-Pausen-Verhältnis des pulsweitenmodulierten Schaltens der Versorgungsspannung des Elektromotors gemäß einer linearen Funktion der Zeit von 100% auf 0% reduziert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Puls-Pausen-Verhältnis des pulsweitenmodulierten Schaltens der Versorgungsspannung des Elektromotors über einen Zeitraum mit einer Länge zwischen 50 und 200 Millisekunden von 100% auf 0% reduziert wird
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionserfassung des angetriebenen Elements über eine Auswertung der im Motorstrom enthaltenen Stromrippel erfolgt.
DE102010021080A 2010-05-19 2010-05-19 Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebenen Elements in eine Blockposition Ceased DE102010021080A1 (de)

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