DE102012218592A1

DE102012218592A1 - Verfahren zum Betreiben eines Umpolrelais für ein Ansteuern von induktiven Lasten

Info

Publication number: DE102012218592A1
Application number: DE102012218592.5A
Authority: DE
Inventors: Erwin Kessler
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2032-10-13
Also published as: DE102012218592B4; WO2014057011A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Umpolrelais (1) für ein Ansteuern von induktiven Lasten (2) beschrieben. Das Umpolrelais (1) weist dazu eine erste und eine zweite Schaltkontaktgruppe (3, 4) auf. Zunächst wird festgestellt, ob unterschiedliche Abschaltstrombelastungen der ersten gegenüber der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) des Umpolrelais (1) auftreten. Falls das der Fall ist, erfolgt ein regelmäßiges Ausgleichen der Abschaltstrombelastungen zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4). Dazu werden periodisch die Abschaltvorgänge zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) gewechselt.

Description

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Umpolrelais beim Ansteuern von induktiven Lasten beschrieben. Zunächst ist festzustellen, dass unterschiedliche Abschaltstrombelastungen einer ersten gegenüber einer zweiten Schaltkontaktgruppe des Umpolrelais auftreten können, wobei die unterschiedlichen Abschaltstrombelastungen zu einer ungleichmäßigen lebensdauerverkürzenden Abnutzung der Schaltkontakte einer der beiden Schaltkontaktgruppen führen können.
Bekannte Schließsysteme, wie beispielsweise Fensterheber eines Kraftfahrzeugs, werden zunehmend mit Elektromotoren zum Heben und Senken der Fahrzeugfenster mit Umpolrelais ausgestattet, wie es ein "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch" in der 25. Auflage, Friedrich Vieweg Sohn Verlag, Wiesbaden 2003, ISBN 3528238763 veröffentlicht. Dabei erfolgt ein automatisches Abschalten der induktiven Last, wie es ein Elektromotor darstellt, beim Schließen der Fahrzeugfenster. Bei diesem Schließvorgang muss sichergestellt werden, dass das Fahrzeugfenster einen oberen Schließanschlag sicher erreicht hat, ehe ein Abschaltkontakt der entsprechenden beispielsweise ersten Schaltkontaktgruppe des Umpolrelais automatisch betätigt werden kann. Der Induktionsstrom beim automatischen Abschalten des Motors mittels einer derartigen ersten Schaltkontaktgruppe eines Umpolrelais ist ein Vielfaches des Induktionsstromes, der nach einem Herunterfahren der Fahrzeugfensters und bei einem manuellen Initiieren des Abschaltens des Elektromotors mittels einer zweiten Schaltkontaktgruppe auftritt.
Diese unterschiedlichen Abschaltstrombelastungen führen bei der ersten Schaltkontaktgruppe zu einem höheren Verschleiß der Schaltkontakte als bei der zweiten Schaltkontaktgruppe, die für das Abschalten des Elektromotors nach Stromumkehr zum Absenken von beispielsweise Fahrzeugscheiben eingesetzt wird. Das hat zur Folge, dass das Umpolrelais vorzeitig, noch bevor auch die zweite Schaltkontaktgruppe einen Verschleißzustand aufweist, welcher dem Verschleiß der ersten Schaltkontaktgruppe entspricht, ausfällt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Umpolrelais für ein Ansteuern von induktiven Lasten zu schaffen, mit dem die Lebensdauer des Umpolrelais erhöht werden kann, oder das ermöglicht, ein kleineres kostengünstigeres Umpolrelais vorzusehen, um eine geforderte Lebensdauerschaltzyklenanzahl zu erfüllen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Mit einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Umpolrelais für ein Ansteuern von induktiven Lasten geschaffen. Das Umpolrelais weist dazu eine erste und eine zweite Schaltkontaktgruppe auf. Zunächst wird festgestellt, ob unterschiedliche Abschaltstrombelastungen der ersten gegenüber der zweiten Schaltkontaktgruppe des Umpolrelais auftreten. Falls das der Fall ist, erfolgt ein regelmäßiges Ausgleichen der Abschaltstrombelastungen zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe. Dazu werden periodisch die Abschaltvorgänge zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe gewechselt.
Mit diesem ersten Aspekt der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass eine Lebensdauerschaltzyklenanzahl des Umschaltrelais erhöht werden kann trotz unterschiedlicher Abschaltbelastungen bei einem Einsatz für induktive Lasten, indem die Abschaltfunktion zwischen der ersten Schaltkontaktgruppe und der zweiten Schaltkontaktgruppe periodisch gewechselt wird. Damit werden nun beide Schaltkontaktgruppen des Umpolrelais gleichmäßig stark in den Abschaltfunktionen belastet, und ein vorzeitiges Ausfallen des Umpolrelais aufgrund einseitig hoher Abschaltstrombelastungen einer der beiden Schaltkontaktgruppen wird vermieden. Somit wird durch das erfindungsgemäße Ausgleichsverfahren eine Ungleichheit in der Abnutzung der Schaltkontakte eines Umpolrelais verhindert. Dieser Vorteil kann auch dazu genutzt werden, um kleinere Umpolrelais einzusetzen, wenn deren Lebensdauerschaltzyklenanzahl den Anforderungen beispielsweise eines Schließsystems entspricht.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird dieses zum Ansteuern von Elektromotoren in Schließsystemen eingesetzt. Bei diesen Schließsystemen wird der Elektromotor in seiner Drehrichtung durch das Umpolrelais geändert. Dazu kann das Umpolrelais zwei Wechselschalter mit jeweils zwei Kontakten aufweisen. Ein erster Kontakt von jedem der beiden Wechselschalter steht mit einem positiven Spannungspotential in Verbindung und ein zweiter Kontakt des jeweiligen Wechselschalters steht mit einem negativen Potential in Verbindung. Dabei kann der erste Wechselschalter der ersten Schaltkontaktgruppe des Umpolrelais mit einer ersten Eingangsklemme des Elektromotors verbunden sein, und der zweite Wechselschalter der zweiten Schaltkontaktgruppe des Umpolrelais kann mit einer zweiten Eingangsklemme des Elektromotors verbunden sein. Je nach Schaltzuständen der Wechselschalter kann somit die Drehrichtung des Elektromotors gewechselt werden, und in jeder der Drehrichtungen kann der Elektromotor durch Betätigen eines Tasters manuell gestartet oder gestoppt werden. Lediglich bei Erreichen eines Schließanschlags wird der Elektromotor unter erhöhter Abschaltstrombelastung automatische gestoppt.
Somit ist es möglich, den Elektromotor vorwärts oder rückwärts laufen zu lassen, je nachdem auf welchen Potentialen die Schaltkontakte der Wechselschalter in der ersten und zweiten Schaltgruppe liegen. Liegen beide Wechselschaltkontakte auf negativem Potential, so ist der Motor im Stillstand. Liegen beide Kontakte auf positivem Potential, bleibt der Motor ebenfalls stehen. Liegt in einer ersten Schaltkontaktgruppe der erste Wechselschalter auf einem positiven Potential und in der zweiten Schaltkontaktgruppe der zweite Wechselschalter mit seinem Kontakt auf einem negativen Potential, so wird der Elektromotor in eine erste Richtung angetrieben.
Zum Abschalten wird der auf dem positivem Potential liegende Kontakt des ersten Wechselschalters unterbrochen, wobei eine durch die induktive Last, die der Elektromotor darstellt, eine induktive Abschaltstrombelastung auftritt. Diese Abschaltstrombelastung ist bei einem Schließsystem hoch, wenn das Schließobjekt automatisch in einer Schließstellung arretiert wird. Andererseits ist die Abschaltstrombelastung für die zweite Schaltkontaktgruppe, mit der das Schließobjekt in Öffnungsrichtung gesteuert wird und damit den Motor in einer entgegengesetzte Richtung ansteuert, geringer, da nicht in eine Schließstellung gefahren werden muss, sondern ein Abschalten bei geringerem Stromverbrauch des Motors möglich ist. Entsprechend geringer sind dann auch die beim Abschalten nach Öffnen eines Schließobjekts auftretenden Induktionsströme gegenüber Induktionsströmen beim automatischen Abschalten eines Schließvorgangs.
Wird nun in einer bevorzugten Durchführungsform der Erfindung nach einem oder mehreren Schließvorgängen ein Abschalten des Elektromotors in einer Schließstellung des Schließobjektes des Schließsystems mit Zurückfallen des ersten Wechselschalters von einem Kontakt auf positivem Potential zu einem Kontakt auf negativem Potential durchgeführt, so kann anstelle dieser üblichen Abschaltbewegung des ersten Wechselschalters der zweite Wechselschalter betätigt werden und beide Wechselschalter können auf positives Potential gelegt werden. Das bedeutet für den zweiten Wechselschalter, dass er nun die Abschaltfunktion in der Schließposition des Schließobjektes übernimmt und somit auch dem höheren Verschleiß unterliegt.
Nach einer vorgegebenen Zeitspanne, die durch das Abklingen des Induktionsstromes bestimmt ist, können die Schalter der beiden Schaltkontaktgruppen auf die Kontakte mit negativem Potential zurückfallen. Somit ist es bei geeigneter Ansteuerung der Steuerspulen der Wechselschalter möglich, zum Ausschalten bei einer Schließstellung des Schließobjektes des Schließsystems mal die erste Schaltkontaktgruppe zu belasten und mal die zweite Schaltkontaktgruppe. Dieser Wechsel erfolgt erfindungsgemäß periodisch. Also werden beide Schaltkontaktgruppen relativ gleichmäßig belastet und einem gleichmäßigen Verschleiß unterworfen.
Somit ist es in einer weiteren Durchführungsform der Erfindung vorgesehen, in periodischen Wechseln der Abschaltvorgänge zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe des Umpolrelais für eine begrenzte vorgegebene Anzahl von Umpolvorgängen beide Schaltkontaktgruppen auf negatives oder Null-Potenzial und anschließend beide Schaltkontaktgruppen des Umpolrelais für eine begrenzte gleichgroße vorgegebene Anzahl von Umpolvorgängen auf positives Potenzial für ein Abschalten zu legen. Damit wird in vorteilhafter Weise der Verschleiß für beide Schaltkontaktgruppen vergleichmäßigt.
Wird das Abschalten durch das Umschalten der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe auf ein positives Potential erreicht, so verbleiben diese Schaltkontaktgruppen nicht in diesem Zustand, sondern fallen zurück in den Ausgangszustand, sobald der Induktionsstrom abgeklungen ist.
Dazu ist es in einer weiteren Durchführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass mit dem Abschalten auf unterschiedliche Potenziale automatisch ein Wechsel der abschaltstrombelasteten Schaltkontaktgruppe verbunden ist und dass nach jedem Abschaltvorgang durch Anlegen eines positiven Potenzials an beide Schaltkontaktgruppen ein Abklingen der Induktionsströme bis auf einen vorgegebenen Schwellwert abgewartet wird und erst danach bei geringeren Induktionsströmen beide Schaltkontaktgruppen kontaktschonend auf das negative oder das Null-Potenzial gelegt werden.
Anstelle eines Wechsels der Abschaltaufgaben der Kontakte nach jedem Schaltzyklus vorzusehen, kann auch ein Wechsel der Abschaltstrombelastung erst nach einer begrenzten Anzahl von Schaltzyklen erfolgen. In diesem Zusammenhang wird unter einem einzelnen Schaltzyklus eine Abfolge von Ein- und Ausschaltvorgängen der induktiven Last unter Einbeziehung von einem einzelnen erzwungenen automatischen Ausschaltvorgang und mindestens zweifacher Richtungsumkehr des Induktionsstromes unter Einsatz des Umpolrelais verstanden.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass eine mehrfache Abschaltstrombelastung in derjenigen Schaltkontaktgruppe auftritt, die nach einem Schließvorgang beim Ansteuern von Elektromotoren für Schließsysteme den Elektromotor abschaltet gegenüber einer Schaltgruppe, die einen Öffnungsvorgang beendet, da beim Schließvorgang das Schließobjekt bis zu einem mechanischen Schließanschlag unter hoher Strombelastung der entsprechenden Schaltkontaktgruppe zu abzuschalten ist gegenüber einer Abschaltstrombelastung derjenigen Schaltkontaktgruppe, die nach Umschalten auf einen Öffnungsvorgang beim Ansteuern von Elektromotoren für Schließsysteme den Elektromotor abschaltet, da beim Öffnungsvorgang das Schließobjekt nicht bis zu dem mechanischen Schließanschlag zu fahren ist.
Um den oben erwähnten Ausgleich zwischen den beiden Schaltkontaktgruppen sicherzustellen, werden die erste und die zweite Schaltkontaktgruppe von einer ersten und einer zweiten Steuerspule aktiviert. Diese Steuerspulen stehen mit einem Steuergerät oder eine Steuervorrichtung in Verbindung und können je nach vorgesehenem Algorithmus einen Wechsel des Abschaltvorgags von einer Schaltkontaktgruppe zur anderen Schaltkontaktgruppe über die Aktivierung der ersten und zweiten Steuerspulen steuern. Ein derartiges Steuergerät kann mittels eines Computerprogrammprodukts den regelmäßigen Ausgleich der Abschaltstrombelastungen zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe durchführen.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt offenbart, das, wenn es auf einer Recheneinheit eines Schließsystems ausgeführt wird, die Recheneinheit anleitet, nachfolgende Verfahrensschritte durchzuführen. Zunächst wird ein regelmäßiges Ausgleichen von unterschiedlichen Abschaltstrombelastungen zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltkontaktgruppe eines Umpolrelais durchgeführt. Dabei wird ein periodisches Wechseln der Abschaltvorgänge zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe des Umpolrelais gesteuert, wobei für eine begrenzte vorgegebene Anzahl von Umpolvorgängen beide Schaltkontaktgruppen auf negatives oder Null-Potenzial und anschließend beide Schaltkontaktgruppen des Umpolrelais für eine gleichgroße begrenzte vorgegebene Anzahl von Umpolvorgängen auf positives Potenzial abgeschaltet werden. Nach einem Abklingen der Induktionsströme bis auf einen vorgegebenen Schwellwert des positiven Potentials, werden dann nahezu stromlos und kontaktschonend beide Schaltkontaktgruppen auf negatives Potenzial gelegt, um den Ausgangszustand bei einem nächsten Schaltzyklus wieder herzustellen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, ein computerlesbares Medium einzusetzen, auf dem ein Computerprogrammprodukt, wie es oben beschrieben wurde, gespeichert ist. Die Vorteile des Computerprogrammprodukts und des computerlesbaren Mediums sind die gleichen, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren diskutiert wurden und werden deshalb nicht erneut wiederholt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Schließsystem offenbart, das ein Umpolrelais mit einer ersten und einer zweiten Schaltkontaktgruppe aufweist und bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Umpolrelais für ein Ansteuern von induktiven Lasten eingesetzt wird.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt beispielhaft ein schematisches Blockdiagramm für den Betrieb eines Umpolrelais gemäß einer Durchführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine Prinzipskizze eines Schließsystems am Beispiel eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs mit Elektromotor;
3 zeigt schematisch einen Schaltzyklus eines Umpolrelais unter Ausgleich von Abschaltstrombelastungen von Schaltkontaktgruppen eines Umpolrelais;
4 zeigt schematisch ein Flussdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung mit Ausgleich von Abschaltstrombelastungen von Schaltkontaktgruppen eines Umpolrelais.
1 zeigt beispielhaft ein schematisches Blockdiagramm für den Betrieb eines Umpolrelais 1 gemäß einer Durchführungsform der Erfindung. Das Umpolrelais 1 weist zwei Schaltkontaktgruppen 3 und 4 auf, die jeweils mit einer Anschlussklemme 16 bzw. 17 eines Elektromotors 5, der eine induktive Last 2 darstellt, in Verbindung stehen. Die Schaltkontaktgruppe 3 wird über eine erste Steuerspule 11 betätigt und die Schaltgruppe 4 wird über eine zweite Steuerspule 12 geschaltet.
In dieser Darstellung der 1 sind die Steuerspulen stromlos und können mithilfe eines Steuergerätes 13 über Steuerschalter 18 bzw. 19 aktiviert werden, so dass je nach Steuersignalen über die Steuerleitungen 20 und 21 der Elektromotor 5 beispielsweise durch Ansteuern der ersten Steuerspule 11 für die Schaltkontaktgruppe 3 beispielsweise ein Öffnen eines Schließobjektes 9, wie eine Fahrzeugfensterscheibe 22 des Kraftfahrzeugs 15, in Pfeilrichtung B bewirkt. Dazu wird ein erster Wechselschalter 23 aus einer ersten Ruheposition, bei der der Wechselschalter 23 auf einem negativen Potential eines Ruhekontaktes 25 auf ein positives Potential, das ein Betriebskontakt 26 der Schaltkontaktgruppe 3 aufweist, geschaltet. Dadurch wird die Drehrichtung des Elektromotors 5 für das Öffnen der Fahrzeugfensterscheibe 22 in Pfeilrichtung B vorgegeben.
Wird die gestrichelte geöffnete Fahrzeugfensterscheibenposition erreicht, kann beispielsweise der Steuerschalter 18 die Aktivierung der ersten Steuerspule 11 unterbrechen, so dass ein Abschalten über den ersten Wechselschalter 23 des Elektromotors 5 erfolgt, wobei dieser Abschaltvorgang mit einer deutlich geringeren Abschaltstrombelastung verbunden ist, da die Fahrzeugfensterscheibe 22 beim Öffnen derselben nicht in eine Schließposition gezwungen werden muss und automatisch abzuschalten ist.
Anders sieht es aus, wenn über den Steuerschalter 19 die Steuerspule 12 aktiviert wird und nun die Fahrzeugfensterscheibe 22 in Pfeilrichtung A in ihre Schließposition gefahren wird. Ist dieser Vorgang beendet, muss der Strom durch den Elektromotor automatisch unterbrochen werden, wobei der dabei auftretende Induktionsstrom eine mehrfache Abschaltstrombelastung darstellt, gegenüber der Abschaltstrombelastung beim Öffnen der Fahrzeugfensterscheibe 22, da unter großen Stromanteilen der Elektromotor 5 die Fahrzeugfensterscheibe 22 in Pfeilrichtung A bis zu einem Schließanschlag 10 heben muss und eine automatisches Abschalten erfolgen muss. Der dabei entstehende Verschleiß kann bei den Kontakten der zweiten Schaltkontaktgruppe 4 um ein mehrfaches höher sein als der durch Induktionsströme verursachte Verschleiß beim Abschalten nach einem Öffnen der Fahrzeugfensterscheibe 22.
Das Steuergerät 13 steht mit einem Tastgeber 27 über eine Signalleitung 24 in Wirkverbindung, mit dem die Richtung des Schließobjektes 9 und damit die Schaltzustände des Umschaltrelais 1 vorgegeben werden können. Die Kontakte in den Schaltkontaktgruppen 3 und 4 werden in diesem Durchführungsbeispiel von einer Fahrzeugbatterie 27 über die Potentialleitungen 29 und 30 vorgegeben, die derart ausgelegt sind, dass sie den Gleichstrom für den Elektromotor 5 verlustarm führen können.
2 zeigt eine Prinzipskizze eines Schließsystems 6 am Beispiel eines Fensterhebers 14 eines Kraftfahrzeugs 15, wie es in 1 gezeigt wird, mit einem Elektromotor 5 als induktive Last 2. Der Elektromotor 5 kann je nach Drehrichtung, die durch das Umpolrelais 1, wie es in 1 gezeigt wird, umgeschaltet werden kann, eine Aufwärtsbewegung in Pfeilrichtung A oder eine Abwärtsbewegung in Pfeilrichtung B der Fahrzeugfensterscheibe 22 bewirken. Dazu ist die Motorachse 31 mit einem Schneckentrieb 32 verbunden, der eine Seiltrommel 33 in den Pfeilrichtungen A und B drehen und damit ein Antriebsseil 34 über mehrere Umlenkrollen 35 in den Pfeilrichtungen A und B bewegen kann.
Ein Antriebsseil 34 ist mit zwei Mitnehmerelementen 36 und 37 verbunden, welche gleichzeitig die Fensterscheibe an ihrem unteren Rand 38 tragen und in zwei Führungsschienen 39 und 40 die Fensterscheibe 22 zwischen einer unteren und einer oberen Position beim Öffnen und Schließen führen.
3 zeigt schematisch einen Schaltzyklus eines Umpolrelais 1 unter Ausgleich von Abschaltstrombelastungen der Schaltkontaktgruppen 3 und 4 des Umpolrelais 1. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Bei dem in 3 gezeigten Schaltzyklus wird der Abschaltvorgang für einen ersten Betriebszustand, bei dem ein Schließen eines Schließsystems vorgesehen ist, abwechselnd auf die zweite Kontaktgruppe 4 gelegt, wie es der Übergang von dem Schaltzustand 50 auf den Schaltzustand 51 zeigt und auf die erste Schaltkontaktgruppe 3, wie es der Übergang zwischen dem Schaltzustand 54 auf den Schaltzustand 55 zeigt.
Bei dem Übergang von dem Schaltzustand 50 auf den Schaltzustand 51 wird der erste Betriebszustand und damit ein Schließvorgang automatisch beendet und in einen ersten Ruhezustand übergegangen, bei dem die in 1 gezeigte Steuerspule 12 stromlos geschaltet wird. Ein zweiter Betriebszustand wird mit dem Schaltzustand 52 des Umpolrelais 1 erreicht. Der zweite Betriebszustand zeigt gegenüber dem ersten Betriebszustand, dass nun die Drehrichtung des Motors gewechselt wird und praktisch das Öffnen eines Schließsystems eingeleitet wird.
Beim Abschalten dieses Öffnens des Schließsystems, wie es der Schaltzustand 53 zeigt, kann wieder der erste Ruhezustand 1 eingenommen werden, wobei die Abschaltbelastung zwischen dem Schaltzustand 52 und dem Schaltzustand 53 um ein Mehrfaches geringer ist als bei dem Abschaltvorgang zwischen dem Zustand 50 und 51.
Wird im Schaltzustand 54 erneut der erste Betriebszustand vorgesehen, was einem Schließen eines Schließsystems gleichzusetzen ist, wird nun nicht wie im Übergang vom Schaltzustand 50 zum Schaltzustand 51 auf den ersten Ruhezustand übergegangen, sondern auf einen zweiten Ruhezustand, der mit dem Schaltzustand 55 gezeigt wird. Bei diesem Ruhezustand wird das Abschalten in der Schließposition durch das Betätigen der Schaltkontaktgruppe 3 bewirkt, so dass nun die erste Schaltkontaktgruppe 3 eine hohe Abschaltstrombelastung aufnehmen muss, wobei nun in dem Schaltzustand 55 beide in 1 gezeigte Steuerspulen 11 und 12, aktiviert sind. Nach dem Schalten in den zweiten Ruhezustand im Schaltzustand 55 klingen die Induktionsströme, die beim Abschalten einer induktiven Last 2 auftreten, ab, so dass nahezu stromlos und damit kontaktschonend in den Schaltzustand 56, der dem ersten Ruhezustand entspricht, übergegangen werden kann.
Von diesem ersten Ruhezustand 1 kann nun nach dem vorher erfolgen Schließen der Fensterscheibe mit dem Schaltzustand 57 ein Öffnen des Schließsystems eingeleitet werden, das wie bereits oben erwähnt beim Abschalten keine derart hohen Abschaltbelastungen zeigt, wenn es wieder mit dem Schaltzustand 58 in den ersten Ruhezustand 1 übergeht, bei dem die in 1 gezeigten Steuerspulen stromlos sind. Von dort aus kann dann der Zyklus neu mit dem ersten Betriebszustand und dem Schaltzustand 50 beginnen, wobei bei mit einem derartigen Schaltzyklus jeweils die hohe Abschaltstrombelastung abwechselnd von der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe 3 bzw. 4 übernommen wird.
4 zeigt schematisch ein Flussdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung mit Ausgleich von Abschaltstrombelastungen von Schaltkontaktgruppen eines Umpolrelais. Diese Durchführung des Verfahrens gemäß 4 unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten Schalzyklus dadurch, dass erst nach einer vorgegebenen Anzahl von Abschaltbelastungen einer ersten Schaltkontaktgruppe umgeschaltet wird, wenn beispielsweise die Anzahl n erreicht ist, und anschließend die zweite Schaltkontaktgruppe mit der hohen Abschaltstrombelastung belegt wird, bis auch dort eine gleichgroße Anzahl von Abschaltvorgängen erreicht ist.
Das Verfahren beginnt mit dem Startschritt 100 und geht über in einen Entscheidungsschritt 101. Bei diesem Entscheidungsschritt 101 wird geprüft, ob die Abschaltstrombelastungen einer ersten und einer zweiten Schaltkontaktgruppe eines Umpolrelais unterschiedlich sind. Ist das nicht der Fall, wird das Verfahren unmittelbar mit dem Schritt 116 beendet.
Ist das jedoch der Fall, beginnt das Verfahren eines Ausbalancierens der Abschaltstrombelastungen zwischen der ersten Schaltkontaktgruppe und der zweiten Schaltkontaktgruppe des Umschaltrelais. Dazu wird zunächst ein Zähler auf n := 0 im Schritt 102 gestellt. Im anschließenden Schritt 103 erfolgt ein Abschalten bei erhöhter Abschaltstrombelastung mittels beispielsweise der ersten Schaltkontaktgruppe durch Umschalten aller Kontakte auf ein negatives oder Null-Potential. Anschließend wird der Zähler um die ganze Zahl 1 n := n + 1 im Verfahrensschritt 104 erhöht.
Im nachfolgenden Entscheidungsschritt 105 wird abgefragt, ob die Anzahl n bereits eine vorgegebene Anzahl m erreicht hat. Ist das nicht der Fall, wird zurückgegangen auf den Koppelpunkt A und wird mit der Reihenfolge der Verfahrensschritte 103 und 104 fortgesetzt, bis der Zähler im Entscheidungsschritt 105 feststellt, dass nun die vorbestimmte Anzahl der Überbelastung der ersten Schaltkontaktgruppe mit der größeren Abschaltstrombelastung erreicht ist.
Falls das der Fall ist, wird auf den Verfahrensschritt 106 übergegangen, bei dem ein weiterer Zähler auf Null, d. h. i := 0, gesetzt wird. Anschließend wird nach dem Setzen des Zählers auf Null der Verfahrensschritt 107 durchgeführt, in dem nun das Abschalten der zweiten Schaltkontaktgruppe bei hoher Strombelastung durch Anlegen eines positiven Potentials an alle Kontakte des Umschaltrelais erfolgt. Anschließend wird auf den Verfahrensschritt 108 übergegangen, bei dem das positive Potential an allen Kontakten gehalten wird.
Nach dem Verfahrensschritt 108 erfolgt ein Entscheidungsschritt 109, bei dem geprüft wird, ob ausreichend Zeit vergangen ist, um die induktiven hohen Abschaltströme abklingen zu lassen bis die Abschaltströme kleiner als ein vorgeschriebener Schwellstrom sind. Ist das nicht der Fall, geht das Verfahren zurück auf den Koppelpunkt C und den Verfahrensschritt 108. Ist das jedoch bereits der Fall, d. h. das Abklingen der induktiven Ströme ist nahezu perfekt und liegt unter einem Schwellwert, dann kann auf den Verfahrensschritt 110 übergegangen werden, bei dem ein Umschalten aller Kontakte des Umschaltrelais auf ein negatives Potential erfolgt.
Im nachfolgenden Schritt 111 wird der Zähler um die ganze Zahl 1 auf i := n + 1 erhöht. Anschließend wird mit dem Entscheidungsschritt 112 geprüft, ob i inzwischen z erreicht hat. Ist das nicht der Fall, wird auf den Kopplungspunkt B zurückgegangen, und es werden die Schritte 107, 108 bis zum Entscheidungsschritt 109 und den anschließenden Schritten 110, 111 erneut durchgeführt bis die Anzahl i = z für die hohen Abschaltbelastungen jedoch nun für die zweiten Schaltkontaktgruppe 4 erreicht ist.
Ein weiterer Zähler, der die Gesamtanzahl G_Z der Schaltzyklen mit jeweils einem Schalten bei hoher Abschaltbelastung verfolgt, wird im Schritt 113 um die Schaltzyklenanzahl 2 × m erhöht. In einem anschließenden Entscheidungsschritt 114 wird geprüft, ob diese Gesamtzyklenzahl bereits die maximale Lebensdauerzyklenzahl erreicht hat. Ist das nicht der Fall, geht das Verfahren zurück zum Schritt 102, bei dem ein Zähler für die vorgegebene Periode des Wechselns zwischen der ersten Kontaktgruppe und der zweiten Kontaktgruppe erneut auf Null gestellt wird. Wird jedoch im Entscheidungsschritt 114 festegestellt, dass die maximale Lebensdauer für das Umschaltrelais erreicht ist, wird beispielsweise mit dem Schritt 115 ein Auswechseln des Umpolrelais durch entsprechende Anzeigen gefordert. Derartige Anzeigen können Alarmsignale oder auch Warnanzeigen darstellen. Mit dem Schritt 116 ist das Ende des Verfahrens erreicht.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannte Ausführungsform ist lediglich ein Durchführungsbeispiel und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest eines beispielhaften Durchführungsbeispiels zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion der beispielhaft beschriebenen Verfahrensschritte gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Umpolrelais
2: induktive Last
3: erste Schaltkontaktgruppe
4: zweite Schaltkontaktgruppe
5: Elektromotor
6: Schließsystem
7: negatives Potential
8: positives Potential
9: Schließobjekt
10: Schließanschlag
11: erste Steuerspule
12: zweite Steuerspule
13: Steuergerät
14: Fensterheber
15: Kraftfahrzeug
16: Anschlussklemme
17: Anschlussklemme
18: Steuerschalter
19: Steuerschalter
20: Steuerleitung
21: Steuerleitung
22: Fahrzeugfensterscheibe
23, 23': Wechselschalter
24: Signalleitung
25, 25': Ruhekontakt
26, 26': Betriebskontakt
27: Tastgeber
28: Fahrzeugbatterie
29: Potentialleitung
30: Potentialleitung
31: Achse
32: Schneckentrieb
33: Seiltrommel
34: Antriebsseil
35: Umlenkrolle
36: Mitnehmerelement
37: Mitnehmerelement
38: unterer Rand der Fensterscheibe
39: Führungsschiene
40: Führungsschiene
50: Schaltzustand
51: Schaltzustand
52: Schaltzustand
53: Schaltzustand
54: Schaltzustand
55: Schaltzustand
56: Schaltzustand
57: Schaltzustand
58: Schaltzustand
100: Start
101: Entscheidungsschritt
102: Verfahrensschritt
103: Verfahrensschritt
104: Verfahrensschritt
105: Entscheidungsschritt
106: Verfahrensschritt
107: Verfahrensschritt
108: Verfahrensschritt
109: Entscheidungsschritt
110: Verfahrensschritt
111: Verfahrensschritt
112: Entscheidungsschritt
113: Verfahrensschritt
114: Entscheidungsschritt
115: Verfahrensschritt
116: Ende
A: Pfeilrichtung
B: Pfeilrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

"Kraftfahrtechnisches Taschenbuch" in der 25. Auflage, Friedrich Vieweg Sohn Verlag, Wiesbaden 2003, ISBN 3528238763 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Umpolrelais (1) für ein Ansteuern von induktiven Lasten (2), wobei das das Umpolrelais (1) eine erste und eine zweite Schaltkontaktgruppe (3, 4) und das Verfahren nachfolgende Verfahrensschritte aufweist: – Feststellen, ob unterschiedliche Abschaltstrombelastungen der ersten gegenüber der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) des Umpolrelais (1) auftreten; – Falls das der Fall ist, wird ein regelmäßiges Ausgleichen der Abschaltstrombelastungen zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) mittels periodischen Wechselns der Abschaltvorgänge zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) initiiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren beim Ansteuern von Elektromotoren (5) für Schließsysteme (6) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei zum periodischen Wechseln der Abschaltvorgänge zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) des Umpolrelais (1) für eine begrenzte vorgegebene Anzahl von Umpolvorgängen beide Schaltkontaktgruppen (3, 4) auf negatives oder Null-Potenzial (7) und anschließend beide Schaltkontaktgruppen (3, 4) des Umpolrelais (1) für eine begrenzte gleichgroße vorgegebene Anzahl von Umpolvorgängen auf positives Potenzial (8) abgeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei mit dem Abschalten auf unterschiedliche Potenziale (7, 8) automatisch ein Wechsel der abschaltstrombelasteten Schaltkontaktgruppe (3, 4) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei nach jedem Abschaltvorgang durch Anlegen eines positiven Potenzials (8) an beide Schaltkontaktgruppen (3, 4) ein Abklingen der Induktionsströme bis auf einen vorgegebenen Schwellwert abgewartet wird und danach bei geringeren Induktionsströmen beide Schaltkontaktgruppen (3, 4) kontaktschonend auf das negative oder das Null-Potenzial (7) gelegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine mehrfache Abschaltstrombelastung in derjenigen Schaltkontaktgruppe (3, 4) auftritt, die nach einem Schließvorgang beim Ansteuern von Elektromotoren (5) für Schließsysteme (6) den Elektromotor (5) abschaltet gegenüber einer Schaltgruppe (3, 4), die einen Öffnungsvorgang beendet, da beim Schließvorgang das Schließobjekt (9) bis zu einem mechanischen Schließanschlag (10) unter hoher Strombelastung der entsprechenden Schaltkontaktgruppe (3) zu fahren ist gegenüber einer Abschaltstrombelastung derjenigen Schaltkontaktgruppe (4), die nach Umschalten (5) auf einen Öffnungsvorgang beim Ansteuern von Elektromotoren für Schließsysteme den Elektromotor abschaltet, da beim Öffnungsvorgang das Schließobjekt (9) nicht bis zu dem mechanischen Schließanschlag (10) zu fahren ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Schaltkontaktgruppe (3, 4) von einer ersten und einer zweiten Steuerspule (11, 12) aktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Aktivieren der Steuerspulen (11, 12) der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) von einem Steuergerät (13) gesteuert wird, das mittels eines Computerprogrammprodukts den regelmäßigen Ausgleich der Abschaltstrombelastungen zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) durchführt.
Computerprogrammprodukt, das, wenn es auf einer Recheneinheit eines Schließsystems (6) ausgeführt wird, die Recheneinheit anleitet, folgende Schritte auszuführen: – regelmäßiges Ausgleichen von unterschiedlichen Abschaltstrombelastungen zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) eines Umpolrelais (1); – periodisches Wechseln der Abschaltvorgänge zwischen der ersten und der zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) des Umpolrelais (1), wobei für eine begrenzte vorgegebene Anzahl von Umpolvorgängen beide Schaltkontaktgruppen (3, 4) auf negatives oder Null-Potenzial (7) und anschließend beide Schaltkontaktgruppen (3, 4) des Umpolrelais (1) für eine gleichgroße begrenzte vorgegebene Anzahl von Umpolvorgängen auf positives Potenzial (8) abgeschaltet werden; – nahezu stromloses und kontaktschonendes Anlegen eines negativen oder Null-Potenzials (7) an beide Schaltkontaktgruppen (3, 4) nach jedem Abschalten beider Schaltkontaktgruppen (3, 4) des Umpolrelais (1) durch Anlegen eines positives Potenzials (8) und nach Abklingen der Induktionsströme bis auf einen vorgegebenen Schwellwert des positiven Potenzials.
Computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 8 gespeichert ist.
Schließsystem, das ein Umpolrelais (1) mit einer ersten und einer zweiten Schaltkontaktgruppe (3, 4) aufweist und das das Verfahren zum Betreiben eines Umpolrelais (1) für ein Ansteuern von induktiven Lasten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet.