DE102014226156B4 - Detect a reversal of the direction of movement of an electric motor - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Erkennen einer Umkehr (tw) der Richtung der Bewegung eines bewegbar gelagerten Teils (8, 2), das von einem elektrischen Motor (4) angetrieben wird, der mittels einer Umpolschaltung ab- oder umgeschaltet wird, wobei der elektrische Motor (4) mittels einer Halbleiter-Vollbrücke (12) mit in zwei Diagonalzweigen (S1-S4, S2-S3) angeordneten Schaltelementen (S1, S2, S3, S4) als Umpolschaltung gesteuert wird, wobei bei Durchschalten des ersten Diagonalzweigs (S1-S4) oder des zweiten Diagonalzweigs (S2-S3) der Halbleiter-Vollbrücke (12) der elektrische Motor (4) in einer ersten oder einer zweiten Richtung gesteuert wird, und wobei der elektrische Motor (4) durch Öffnen eines der Schaltelemente (S2; S1) des bis dahin durchgeschaltenen Diagonalzweigs (S2-S3; S1-S4) abgeschaltet wird, wobei die Motorspannung (VM1; VM2) gemessen und anhand eines Wechsels von deren Polarität eine Umkehr (tw) der Richtung der Bewegung des abgeschalteten Motors (4) festgestellt wird, wobei eines der Schaltelemente (S4; S3) des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs (S1-S4; S2-S3) nach Öffnen des einen Schaltelements (S2; S1) des bis dahin durchgeschaltenen Diagonalzweigs (S2-S3; S1-S4) zyklisch geschlossen sowie geöffnet wird, wobei die Motorspannung (VM1; VM2) synchron zum Öffnen des einen Schaltelements (S4; S3) im anderen, bis dahin offenen Diagonalzweig (S1-S4; S2-S3) gemessen wird.Method for detecting a reversal (tw) of the direction of movement of a movably mounted part (8, 2) which is driven by an electric motor (4) which is switched off or on by means of a pole reversal switch, the electrical motor (4) by means of a semiconductor full bridge (12) with switching elements (S1, S2, S3, S4) arranged in two diagonal branches (S1-S4, S2-S3) is controlled as a polarity reversal switch, whereby when the first diagonal branch (S1-S4) or second diagonal branch (S2-S3) of the semiconductor full bridge (12) the electric motor (4) is controlled in a first or a second direction, and wherein the electric motor (4) by opening one of the switching elements (S2; S1) of the the diagonal branch (S2-S3; S1-S4) connected through it is switched off, the motor voltage (VM1; VM2) being measured and a reversal (tw) of the direction of movement of the switched-off motor (4) being determined on the basis of a change in its polarity, whereby one of the Switching elements (S4; S3) of the other previously open diagonal branch (S1-S4; S2-S3) after opening the one switching element (S2; S1) of the previously connected diagonal branch (S2-S3; S1-S4) is cyclically closed and opened, the Motor voltage (VM1; VM2) is measured synchronously with the opening of one switching element (S4; S3) in the other, until then open diagonal branch (S1-S4; S2-S3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Umkehr der Richtung der Bewegung eines bewegbar gelagerten Teils, das von einem elektrischen Motor angetrieben wird, der mittels einer Umpolschaltung ab- bzw. umgeschaltet wird, wobei der elektrische Motor mittels einer Halbleiter-Vollbrücke mit in zwei Diagonalzweigen angeordneten Schaltelementen als Umpolschaltung gesteuert wird, wobei bei Durchschalten des ersten oder des zweiten Diagonalzweigs der Halbleiter-Vollbrücke der elektrische Motor in einer ersten oder einer zweiten Richtung gesteuert wird, und wobei der elektrische Motor durch Öffnen eines der Schaltelemente des bis dahin durchgeschaltenen Diagonalzweigs abgeschaltet wird, wobei die Motorspannung gemessen und anhand eines Wechsels von deren Polarität eine Umkehr der Richtung der Bewegung des abgeschalteten Motors festgestellt wird.The invention relates to a method for detecting a reversal of the direction of movement of a movably mounted part which is driven by an electric motor which is switched off or on by means of a polarity reversal switch, the electric motor by means of a semiconductor full bridge in two diagonal branches Arranged switching elements is controlled as a polarity reversal, the electrical motor being controlled in a first or a second direction when the first or the second diagonal branch of the semiconductor full bridge is switched through, and the electrical motor is switched off by opening one of the switching elements of the diagonal branch which has been switched through until then , wherein the motor voltage is measured and a reversal of the direction of movement of the switched-off motor is determined on the basis of a change in its polarity.

Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine Steuereinrichtung zum Steuern eines elektrischen Motors und zum Erkennen einer Umkehr der Richtung der Bewegung eines bewegbar gelagerten Teils, das von einem elektrischen Motor angetrieben wird, mit einer Umpolschaltung für den elektrischen Motor, mit einer Spannungsmesseinheit zum Messen der Motorspannung, und mit einer der Spannungsmesseinheit zugeordneten Steuer- und Auswerteeinheit, wobei die Umpolschaltung durch eine Halbleiter-Vollbrücke mit in zwei Diagonalzweigen angeordneten Schaltelementen gebildet ist, in deren Querzweig der elektrische Motor angeordnet ist, wobei bei Durchschalten des ersten Diagonalzweigs oder des zweiten Diagonalzweigs der Halbleiter-Vollbrücke der elektrische Motor in einer ersten oder einer zweiten Richtung gesteuert wird, wobei die Schaltelemente an die Steuer- und Auswerteeinheit angeschlossen sind, die ihrerseits eingerichtet ist, zum Abschalten des elektrischen Motors eines der Schaltelemente des bis dahin durchgeschalteten Diagonalzweigs der Halbleiter-Vollbrücke zu öffnen, wobei mittels der Spannungsmesseinheit die Motorspannung gemessen und durch die Steuer- und Auswerteeinheit anhand eines Wechsels der Polarität der gemessenen Motorspannung eine Umkehr der Richtung der Bewegung des abgeschalteten Motors festgestellt wird.The invention further relates to a control device for controlling an electric motor and for detecting a reversal of the direction of movement of a movably mounted part which is driven by an electric motor, with a reversing circuit for the electric motor, with a voltage measuring unit for measuring the motor voltage , and with a control and evaluation unit assigned to the voltage measuring unit, the polarity reversal circuit being formed by a semiconductor full bridge with switching elements arranged in two diagonal branches, in the transverse branch of which the electric motor is arranged, the semiconductor being switched on when the first diagonal branch or the second diagonal branch is switched through Full bridge of the electric motor is controlled in a first or a second direction, the switching elements being connected to the control and evaluation unit, which in turn is set up to switch off the electric motor of one of the switching elements of the to d Open a through-connected diagonal branch of the semiconductor full bridge, the motor voltage being measured by means of the voltage measuring unit and a reversal of the direction of movement of the switched-off motor being determined by the control and evaluation unit based on a change in the polarity of the measured motor voltage.

Die Erfindung ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen einsetzbar, vor allem im Fall der fremdkraftbetätigten Verstellung von Schließteilen, wie etwa von elektrisch angetriebenen Fensterhebern mit Einklemmschutz, oder von Schiebetüren oder von Schiebe-Kippfenstern von Kraftfahrzeugen.The invention can be used in particular in motor vehicles, especially in the case of the power-operated adjustment of locking parts, such as, for example, electrically operated window lifters with anti-trap protection, or sliding doors or sliding-tilt windows of motor vehicles.

Zur Erkennung der Position und der Bewegungsrichtung eines von einem elektrischen Motor angetriebenen Teils sind, abgesehen von aufwändigen zweikanaligen Sensorsystemen, vor allem einkanalige Sensorsysteme bekannt, wobei beispielsweise in der EP 899 847 A1 ein derartiges einkanaliges Sensorsystem beschrieben ist, bei dem allerdings eine Umkehrschätzfunktion vorgesehen ist, wobei die Genauigkeit dieses Systems durch eine Zusatzschaltung zur Motorstrommessung verbessert werden soll.For the detection of the position and the direction of movement of a part driven by an electric motor, apart from complex two-channel sensor systems, primarily single-channel sensor systems are known, for example in the EP 899 847 A1 such a single-channel sensor system is described, but in which a reversal estimation function is provided, the accuracy of this system being intended to be improved by an additional circuit for measuring the motor current.

Ein sensorloses System ist aus der EP 890 841 A1 bekannt, wobei ein Signal betreffend den Zeitverlauf der bei der Kommutierung des Gleichstrommotors auftretenden Welligkeit (Ripple des Motorstroms), zusätzlich zu einem Ausgangssignal eines Motorzustandsmodells, einer Auswerteeinheit zugeführt wird, und wobei in der Auswerteeinheit die Drehzahl und die Position des Motors ermittelt wird. Bei dieser Technik ist ein vergleichsweise hoher Aufwand im Motorzustandmodell sowie in der Realisierung der Auswerteeinheit, mit aufwändigen Algorithmen, erforderlich.A sensorless system is out of the EP 890 841 A1 known, wherein a signal relating to the time course of the ripple occurring during commutation of the DC motor (ripple of the motor current), in addition to an output signal of a motor status model, is fed to an evaluation unit, and the speed and position of the motor is determined in the evaluation unit. This technology requires a comparatively high level of effort in the engine state model and in the implementation of the evaluation unit using complex algorithms.

Diese bekannten Techniken wurden im Wesentlichen für Systeme in Automobilen entwickelt, bei denen der Motor mithilfe von mechanischen Schaltmitteln (Relais) gesteuert wird. Gemäß Stand der Technik werden in der Regel Relais-Umpolschaltungen verwendet, um die Steuerung des Motors in beiden Richtungen zu ermöglichen. Ein Abschalten des Motors erfolgt hierbei durch Kurzschließen der Motorklemmen.These known techniques have essentially been developed for systems in automobiles in which the motor is controlled by means of mechanical switching means (relays). According to the prior art, relay polarity reversal circuits are generally used to enable the motor to be controlled in both directions. The motor is switched off by short-circuiting the motor terminals.

Die DE 19 855 996 C1 zweigt eine Vollbrücke mit Halbleiterschaltern zur Ansteuerung eines Motors. Zum Stoppen des Motors werden zunächst beide Schalter des zur Versorgung geschlossenen Diagonalzweigs geöffnet und zum Kurzschließen und raschen Stoppen einer der Schalter des anderen Diagonalzweigs geschlossen, sodass ein Kurzschluss des Motors über die inhärente Diode des gegenüber liegenden, geöffneten Schalters gegeben ist. Dabei ist die Kurzschlussspannung durch die Diodendurchlassspannung begrenzt, weshalb später auch der betreffende gegenüberliegende Schalter wieder geschlossen wird. Ein Zurückfedern des Motors (d.h. in eine entgegengesetzte Rotationsrichtung) wird bei der gezeigten Schaltung über den Spannungsabfall an den geschlossenen Schaltmittel, d.h. an deren gemeinsamem Innenwiderstand, gemessen.The DE 19 855 996 C1 branches a full bridge with semiconductor switches to control a motor. To stop the motor, both switches of the diagonal branch which is closed for supply are first opened and for short-circuiting and rapid stopping one of the switches of the other diagonal branch is closed, so that the motor is short-circuited via the inherent diode of the opposite, open switch. The short-circuit voltage is limited by the diode forward voltage, which is why the opposite switch in question is closed again later. Spring back of the motor (ie in an opposite direction of rotation) is measured in the circuit shown via the voltage drop across the closed switching means, ie at their common internal resistance.

Ferner offenbart die DE 10 2011 000 871 A1 ein Rotationserfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Rotationszustands eines Gleichstrommotors.Furthermore, the DE 10 2011 000 871 A1 a rotation detection device for detecting a rotation state of a DC motor.

Mit der vorliegenden Erfindung soll nun ein einkanaliges HallSensor-System ermöglicht werden, bei dem die Genauigkeit der Systeme verbessert werden soll, und es sollen aufwändige Schaltungsteile, wie z.B. zur Messung des Motorstroms, vermieden werden können.With the present invention, a single-channel Hall sensor system is to be made possible in which the accuracy of the systems is to be improved, and complex circuit parts, such as e.g. to measure the motor current, can be avoided.

Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren der eingangs angeführten Art vor, wobei eines der Schaltelemente des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs nach Öffnen des einen Schalelements des bis dahin durchgeschaltenen Diagonalzweigs zyklisch geschlossen sowie geöffnet wird, wobei die Motorspannung synchron zum Öffnen des einen Schaltelements im anderen, bis dahin offenen Diagonalzweig gemessen wird. Accordingly, the invention provides a method of the type mentioned, wherein one of the switching elements of the other, previously open diagonal branch is cyclically closed and opened after opening one switching element of the previously connected diagonal branch, the motor voltage being synchronized with the opening of one switching element in the other , until then open diagonal branch is measured.

In entsprechender Weise schlägt die Erfindung eine Steuereinrichtung wie eingangs angegeben vor, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit weiters eingerichtet ist, beim oder nach dem Abschalten des einen, bis dahin durchgeschalteten Diagonalzweigs eines der Schaltelemente des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs zum Kurzschließen des Motors zyklisch zu schließen und zu öffnen, wobei die Spannungsmesseinheit zur Messung der Motorspannung mit dem Öffnen des einen Schaltelements des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs synchronisiert ist.In a corresponding manner, the invention proposes a control device as stated at the outset, the control and evaluation unit also being set up cyclically when or after switching off the one diagonal branch, which has been switched through until then, of one of the switching elements of the other, up to that point open diagonal branch for short-circuiting the motor to close and open, the voltage measuring unit for measuring the motor voltage being synchronized with the opening of one switching element of the other, until then open diagonal branch.

Durch das Öffnen und Schließen des betreffenden Schaltelements kann, durch Kurzschließen der Motorklemmen, auf effiziente Weise der Motor beim Auslaufen gebremst werden.By opening and closing the relevant switching element, the motor can be braked efficiently when it runs down by short-circuiting the motor terminals.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments are specified in the dependent claims.

Bei der vorliegenden Technik wird somit ein einkanaliges Sensor-System eingesetzt, bei dem der Motor nicht mittels Relais, sondern mithilfe einer Transistor-Umpolschaltung, und zwar einer H-Brücke, gesteuert wird. Eine derartige Transistorschaltung hat im Vergleich zu einer Relaisschaltung den Vorteil, dass die Anzahl der Schaltzyklen nicht begrenzt ist, und dass die möglichen Schaltgeschwindigkeiten im Vergleich zu einer Relaisschaltung wesentlich höher sind. Auch erlaubt eine solche Transistor-Umpolschaltung eine einzelne Ansteuerung der vier Schaltelemente der H-Brücke. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die Genauigkeit des einkanaligen Sensor-Systems zusätzlich zu verbessern. Dabei kommt die vorliegende Technik ohne den Einsatz von zusätzlichen, aufwändigen Schaltungen, wie Strommesskreisen, aus. Zur raschen Feststellung der Bewegungsumkehr ist dabei auch günstig, wenn der elektrische Motor nach seinem Abschalten zumindest zeitweilig gebremst wird.In the present technology, a single-channel sensor system is thus used, in which the motor is controlled not by means of a relay, but rather by means of a transistor reversing switch, namely an H-bridge. Such a transistor circuit has the advantage over a relay circuit that the number of switching cycles is not limited and that the possible switching speeds are significantly higher compared to a relay circuit. Such a transistor polarity reversal circuit also allows individual control of the four switching elements of the H-bridge. In this way it is possible to additionally improve the accuracy of the single-channel sensor system. The present technology manages without the use of additional, complex circuits, such as current measuring circuits. For rapid detection of the reversal of movement, it is also advantageous if the electric motor is at least temporarily braked after it has been switched off.

Weiters hat es sich als günstig erwiesen, wenn das eine Schaltelement des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs beim Annähern an den Punkt der Richtungsumkehr mit einer erhöhten Taktrate geschlossen sowie geöffnet wird. Dadurch, dass zwischen den Messphasen kleine Abstände vorgesehen werden, wenn der Motor bereits langsam dreht, wobei die Drehrichtungsumkehr bereits unmittelbar zu erwarten ist, wird die Messgenauigkeit bzw. die Genauigkeit der Erfassung des Umkehrpunktes zusätzlich verbessert. Solange der Motor jedoch noch relativ schnell dreht, können hier große Abstände zwischen den Messphasen vorgesehen werden, um das Verfahren rascher durchzuführen.Furthermore, it has proven to be advantageous if one switching element of the other, up to that point open diagonal branch, is closed and opened at an increased clock rate when approaching the point of reversal of direction. The fact that small distances are provided between the measurement phases when the motor is already turning slowly, the reversal of the direction of rotation being already to be expected, further improves the measurement accuracy or the accuracy of the detection of the reversal point. However, as long as the motor is still rotating relatively quickly, large distances between the measurement phases can be provided in order to carry out the method more quickly.

Für die gewünschte Bremswirkung einerseits sowie als Sicherheitsmaßnahme andererseits ist es wie erwähnt von Vorteil, wenn durch Schließen des einen Schaltelements im anderen, bis dahin offenen Diagonalzweig der elektrische Motor gebremst wird. Dabei ist es günstig, wenn als das jeweils zu schließende Schaltelement im anderen, bis dahin offenen Diagonalzweig jenes Schaltelement gewählt wird, das in der Halbleiter-Vollbrücke mit dem geschlossenen Schaltelement des bis dahin geschlossenen Diagonalzweigs sowie mit Masse verbunden ist.For the desired braking effect on the one hand and as a safety measure on the other hand, it is advantageous, as mentioned, if the electric motor is braked by closing one switching element in the other, until then open diagonal branch. It is advantageous if the switching element to be closed in the other diagonal branch which is open up to that point is the switching element which is connected in the semiconductor full bridge to the closed switching element of the diagonal branch previously closed and to ground.

Bei den vorstehenden Ausführungen ist verständlich, dass je nach Drehrichtung bzw. allgemein Bewegungsrichtung des elektrischen Motors der eine oder andere Diagonalzweig als der angesprochene spezielle, zunächst durchgeschaltete Diagonalzweig zu verstehen ist, und Entsprechendes gilt auch für das Öffnen und Schließen der jeweiligen Schaltelemente. Dies wird sich nachfolgend anhand der Beschreibung von konkreten Ausführungsbeispielen noch näher erschließen.In the above explanations, it is understandable that, depending on the direction of rotation or general direction of movement of the electric motor, one or the other diagonal branch is to be understood as the specific diagonal branch initially switched through, and the same also applies to the opening and closing of the respective switching elements. This will become more apparent in the following on the basis of the description of specific exemplary embodiments.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformen noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen dabei im Einzelnen:

  • 1 beispielsweise ein vereinfachtes Schema eines elektrischen Fensterheber-Systems für ein Kraftfahrzeug (kurz: KFZ);
  • 2 ein Schaltbild eines elektrischen Motors in einer Halbleiter-Vollbrücke-Steuereinrichtung samt einer als Block dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit mit zugeordneter Spannungsmesseinheit;
  • die 3A und 3B in vereinfachten schematischen Darstellungen den Motor samt Halbleiter-Vollbrücke, mit einer Ansteuerung des Motors für den Fall des Schließens des KFZ-Fensters (3A) bzw. für den Fall des Öffnens des Fensters (3B);
  • 4 in einem Diagramm beispielhafte Motorauslauf-Verlaufskurven für die generatorische Spannung bzw. Motorspannung (VG), für den impulsförmigen Verlauf eines Hallsensor-Messsignals (VHS), für das Steuersignal an einem der Schaltelemente gemäß 2, nämlich dem dortigen Schaltelement S4; und die in diesem Fall gemessene Motorspannung VM1 gemäß 2;
  • 5 ein vergleichbares Diagramm mit den in Zusammenhang mit 4 angegebenen Signalen, nunmehr jedoch für den Fall der Ermittlung eines Signal-Nulldurchgangs bzw. Umkehrpunkts der Motordrehrichtung bei einem gebremsten Motorauslauf; und
  • 6 in einem weiteren vergleichbaren Diagramm die genannten Signale für den Fall eines zunächst - bis zum Unterschreiten eines Grenzwerts der Motordrehzahl - kurzgeschlossenen Motors, wobei das zunächst noch geschlossene Schaltelement S4 nach Unterschreiten dieser Grenzgeschwindigkeit geöffnet und die Motorspannung bis zur sicheren Erkennung der Richtungsumkehr gemessen wird.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments illustrated in the drawing. The drawings show in detail:
  • 1 For example, a simplified diagram of an electric window system for a motor vehicle (short: KFZ);
  • 2 a circuit diagram of an electric motor in a semiconductor full-bridge control device including a control and evaluation unit shown as a block with an associated voltage measuring unit;
  • the 3A and 3B in simplified schematic representations the motor including the semiconductor full bridge, with a control of the motor in the event that the vehicle window is closed ( 3A) or in case the window is opened ( 3B) ;
  • 4 in a diagram, exemplary engine run-out curves for the generator voltage or motor voltage ( VG ), for the pulse-shaped course of a Hall sensor measurement signal ( VHS ) for the control signal at one of the switching elements according to 2 , namely the switching element there S4 ; and the motor voltage measured in this case VM1 according to 2 ;
  • 5 a comparable diagram with those related to 4 specified signals, but now for the case of determining a signal zero crossing or reversal point of the direction of rotation of the engine when the engine is decelerated; and
  • 6 in a further comparable diagram, the signals mentioned for the case of a motor which is initially short-circuited - until the motor speed falls below a limit value, the switching element initially still closed S4 after falling below this limit speed, the motor voltage is measured until the direction reversal is reliably detected.

In 1 ist zwecks Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung schematisch als Beispiel ein elektrisches Fensterheber-System 1 für ein KFZ veranschaulicht. Selbstverständlich kann jedoch die vorliegende Technik auch bei anderen Antriebssystemen, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, wie etwa bei einem Schiebe-Kippdach, einer Schiebetür, einer Fahrzeugsitz-Verstellung etc., eingesetzt werden.In 1 Fig. 3 is a schematic of an electric window system as an example to explain the background of the invention 1 for a motor vehicle illustrated. Of course, however, the present technology can also be used in other drive systems, in particular for use in motor vehicles, such as, for example, a sliding and tilting roof, a sliding door, a vehicle seat adjustment, etc.

Im Einzelnen ist in 1 beispielhaft eine als solche auf und ab bewegbare Fensterscheibe 2 schematisch veranschaulicht, wobei sich diese Fensterscheibe 2, nachstehend auch kurz Scheibe 2 genannt, innerhalb eines Fahrzeug- bzw. Tür-festen Rahmens 3 mit Abdichtung verstellen lässt. Dabei wirken Reibkräfte zufolge von Andruckkräften der Scheibenführung und Scheibendichtungen, die in 1 mit F1 und F2 bezeichnet sind. Weiters wirken je nach Antriebsrichtung bzw. Bewegungsrichtung der Scheibe 2 Reibkräfte F3 bzw. F4 sowie weiters eine Gewichtskraft F5 einer Motorkraft F6 entgegen.In detail is in 1 for example a window pane that can be moved up and down as such 2 schematically illustrated, with this window pane 2 , below also briefly disk 2 called, within a vehicle or door-fixed frame 3 can be adjusted with a seal. Here, frictional forces act due to pressure forces of the window guide and window seals that are in 1 With F1 and F2 are designated. Furthermore, depending on the drive direction or direction of movement of the disc 2 friction F3 respectively. F4 as well as a weight F5 an engine power F6 opposite.

F3(FRup) entspricht dabei der Gesamtreibkraft, die zusätzlich zur Gewichtskraft F5 von einem Motor 4 aufgebracht werden muss, um die Scheibe 2 nach oben zu bewegen; F4(FRdn) entspricht der Gesamtreibkraft, die abzüglich der Gewichtskraft F5 vom Motor 4 aufgebracht werden muss, um die Scheibe 2 nach oben zu bewegen.F3 (FRup) corresponds to the total friction, which is in addition to the weight F5 from an engine 4 must be applied to the disc 2 to move up; F4 (FRdn) corresponds to the total friction, minus the weight F5 from the engine 4 must be applied to the disc 2 to move up.

Die Motorkraft F6 wird vom Motor 4, nämlich einem Elektromotor, insbesondere Gleichstrommotor 4, aufgebracht, wobei dieser Motor 4 über seine Welle, auf der ein Polrad 5 sitzt, und eine Schnecke 6 sowie ein Kegelrad 7 und ein nur schematisch gezeigtes Gestänge 8 die Scheibe 2 antreibt. Dabei wird vom Antriebs-Gestänge 8 bzw. der Scheibe 2 jeweils ein Weg s nach oben oder unten zurückgelegt, bevor der Motor 4, insbesondere über eine Steuer- und Auswerteeinheit 9, der als Sensor ein das Polrad 5 erfassendes Hall-Element 10 zugeordnet ist, wieder angehalten wird.The engine power F6 is from the engine 4 , namely an electric motor, in particular a DC motor 4 , applied, this engine 4 over its shaft on which a magnet wheel 5 sits, and a snail 6 as well as a bevel gear 7 and a linkage shown only schematically 8th the disc 2 drives. Thereby the drive linkage 8th or the disc 2 one way s up or down before the engine 4 , in particular via a control and evaluation unit 9 which as a sensor a the magnet wheel 5 detecting Hall element 10 is assigned, is stopped again.

Im Betrieb bewegt der Motor 4 die Fensterhebermechanik 6-7-8-2 mit der Kraft F6 im Fall eines Schließvorgangs nach oben. Wie erwähnt, wirken dieser Motorkraft F6 in diesem Fall die Reibkräfte F1, F2, F3 sowie die Gewichtskraft F5 entgegen. Zur Vollständigkeit sei hier noch erwähnt, dass als Reibungskräfte hier auch solche aus dem gesamten Antriebskomplex, mit dem Gestänge 8 sowie dem Getriebe 6-7-8, eingehen.The engine moves during operation 4 the window regulator mechanism 6 - 7 - 8th - 2 with the force F6 in the case of a closing operation upwards. As mentioned, this motor power act F6 in this case the frictional forces F1 . F2 . F3 as well as the weight F5 opposite. For completeness, it should be mentioned here that the friction forces here also include those from the entire drive complex, with the linkage 8th as well as the transmission 6 - 7 - 8th , come in.

Weiters ist von Bedeutung, dass das gesamte Fensterhebersystem 1 eine gewisse Elastizität aufweist, was in 1 schematisch durch Darstellung einer Feder 11 sowie einer zugehörigen Federkraft F7 veranschaulicht ist. Die Scheibe 2 bewegt sich erst, wenn die Motorkraft F6 die Feder soweit zusammengedrückt hat, bis gilt F6=F7>=F3+F4.It is also important that the entire window regulator system 1 has a certain elasticity, which in 1 schematically by representation of a spring 11 and an associated spring force F7 is illustrated. The disc 2 only moves when the engine power F6 the spring has compressed until F6 = F7> = F3 + F4.

Wird nun im Zuge einer Schließbewegung (ähnlich ist der Ablauf im Übrigen selbstverständlich auch bei einer Öffnungsbewegung des Fensterhebers) der Motor 4 stromlos geschaltet, d.h. abgeschaltet, so bewegt sich der Motor 4 aufgrund der in ihm gespeicherten kinetischen Energie noch eine kurze Zeit weiter in die ursprünglich angesteuerte Richtung, bis die kinetische Energie des Systems abgebaut ist. Danach kann die Energie, welche in der Systemelastizität (s. Feder 11 in 1) gespeichert ist, dazu führen, dass sich der Motor 4 kurzzeitig, ein Stück, zurückdreht. Dabei wird das System 1 entspannt, und es kommt zum Stillstand, bis dass der Motor 4 wieder über die Steuer- und Auswerteeinheit 9 zum Drehen angesteuert wird.If the motor is now in the course of a closing movement (the procedure is, of course, similar also when the window lifter is opened) 4 switched off, ie switched off, the motor moves 4 due to the kinetic energy stored in it, continue for a short time in the originally controlled direction until the kinetic energy of the system is reduced. Then the energy, which is in the system elasticity (see spring 11 in 1 ) is stored, cause the engine 4 briefly, a little, turns back. The system 1 relaxed, and it comes to a standstill until the engine 4 again via the control and evaluation unit 9 is controlled for turning.

In der Folge kann dann also der Motor 4 in seiner anderen Drehrichtung angesteuert werden, was aber hier nicht weiter von Interesse ist und auch nicht weiter erläutert wird. Im vorliegenden Fall geht es vor allem darum, den Punkt (tw in 4-6) festzustellen, in dem sich die Bewegungsrichtung der Scheibe 2 umkehrt.As a result, the engine can then 4 can be controlled in its other direction of rotation, but this is of no further interest here and is also not further explained. In the present case it is all about the point (tw in 4-6 ) determine the direction of movement of the disc 2 reverses.

Es hat sich nun gezeigt, dass im Fall eines einkanaligen Sensorsystems es allein mithilfe des Sensorsignals des Hall-Sensors 10 nicht möglich wäre, den Zeitpunkt zu erkennen, zu welchem sich die Bewegungsrichtung der Scheibe 2 (als mit dem Motor 4 gekuppeltes Teil) bzw. die Drehrichtung des Motors 4 umkehrt. Mit der vorliegenden Technik soll nun hier Abhilfe geschaffen und ohne die Notwendigkeit von aufwändigen Schaltungen, wie etwa einer Messschaltung für den Motorstrom, eine möglichst genaue Messung und damit Ermittlung der Position und der Bewegungsrichtung des elektrischen Motors 4 (bzw. des mit diesem Motor 4 antriebsmäßig verbundenen Systems 6-7-8-2) ermöglicht werden.It has now been shown that, in the case of a single-channel sensor system, it is only possible with the aid of the sensor signal from the Hall sensor 10 it would not be possible to recognize the point in time at which the direction of movement of the disk changes 2 (as with the engine 4 coupled part) or the direction of rotation of the motor 4 reverses. The present technology is intended to remedy this and, without the need for complex circuits, such as a measuring circuit for the motor current, to measure as accurately as possible and thus determine the position and the direction of movement of the electric motor 4 (or that with this engine 4 system connected to the drive 6 - 7 - 8th - 2 ) are made possible.

Hierzu wird, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, zur Steuerung des Motors 4 eine Halbleiter-Vollbrücken-Umpolschaltung 12 vorgesehen, die elektronische Schaltelemente S1, S2, S3 und S4 sowie - im Querzweig 13 - den Motor 4 aufweist.This is, in particular, from 2 can be seen to control the engine 4 a semiconductor full-bridge polarity reversal circuit 12 provided the electronic switching elements S1 . S2 . S3 and S4 and - in the cross branch 13 - the engine 4 having.

In 2 sind in Zusammenhang mit dem Motor 4 schematisch auch dessen Ankerwiderstand Ra, dessen Ankerinduktivität La sowie die Erzeugung einer generatorischen Spannung VG, welche auch als EMK oder EMF bezeichnet wird und beim Drehen des Motors 4 induziert wird, gezeigt. Weiters sind in 2 Spannungsmesspunkte VM1 und VM2 veranschaulicht, die mit den Klemmen des Motors 4 verbunden sind; überdies ist das bereits erwähnte magnetische Polrad 5 samt Hall-Sensor 10 veranschaulicht, wobei das Polrad 5 auf der Motorwelle des Motors 4 befestigt ist.In 2 are related to the engine 4 schematically also its armature resistance Ra, its armature inductance La and the generation of a generator voltage VG, which is also referred to as EMF or EMF and when the motor is rotating 4 is induced. Furthermore, in 2 Voltage measuring points VM1 and VM2 illustrated with the terminals of the motor 4 are connected; moreover is the magnetic magnet wheel already mentioned 5 including Hall sensor 10 illustrated, the pole wheel 5 on the motor shaft of the motor 4 is attached.

Der Hall-Sensor 10 liefert ein Messsignal VHS, das in den Diagrammen gemäß 4, 5 und 6 gezeigt ist. Weiters sind in diesen Diagrammen gemäß 4 bis 6 jeweils - hier für das Beispiel des Schließens des KFZ-Fensters - die Spannung VM1, ferner das Steuersignal s4 für des Schaltelement S4 sowie der Verlauf der generatorischen Spannung VG, der (Gegen-)-Motorspannung, gezeigt. Diese Motorspannung VG ist, da sie vom drehenden Motor 4 erzeugt wird, proportional der Drehzahl n des Motors 4, und sie (nämlich die Motorspannung VM1 oder VM2) wird mit einer der Steuer- und Auswerteeinheit 9 zugeordneten Spannungsmesseinheit VM, mit einem A/D-Wandler samt Abtasteinheit 9', erfasst.The Hall sensor 10 delivers a measurement signal VHS, which is shown in the diagrams 4 . 5 and 6 is shown. Furthermore, these diagrams are in accordance with 4 to 6 each - here for the example of closing the car window - the voltage VM1 , also the control signal s4 for the switching element S4 and the course of the generator voltage VG , the (counter) motor voltage. This motor voltage VG is because of the rotating engine 4 is generated, proportional to the speed n of the motor 4 , and them (namely the motor voltage VM1 or VM2 ) with one of the control and evaluation units 9 assigned voltage measuring unit VM, with an A / D converter including scanning unit 9 ' , detected.

Was die in 2 gezeigte Halbleiter-Vollbrücke 12 betrifft, so sind hier zwei Diagonalzweige S1-S4 und S2-S3 gegeben, um den Motor 4 entweder in Richtung des Öffnens oder aber in Richtung des Schließens des Fensters (Abwärtsbewegung bzw. Aufwärtsbewegung der Scheibe 2 gemäß 1) anzutreiben.What the in 2 Semiconductor full bridge shown 12 concerns, here are two diagonal branches S1 - S4 and S2 - S3 given to the engine 4 either in the direction of opening or in the direction of closing the window (downward movement or upward movement of the pane 2 according to 1 ) to drive.

Beispielhaft soll nachfolgend vor allem der Vorgang beim Schließen der Scheibe 2, bei geschlossenen Schaltelementen S2, S3, näher erläutert werden, d.h. wenn der Motor 4 zum Schließen des Fensters aufwärts gesteuert wird. In dieser Situation, mit geschlossenen Schaltelementen S2, S3, sind grundsätzlich die Schaltelemente S1, S4 des anderen Diagonalzweigs geöffnet; vgl. auch 3A.In the following, the process of closing the window should serve as an example 2 , with closed switching elements S2 . S3 , are explained in more detail, ie when the engine 4 is steered upwards to close the window. In this situation, with closed switching elements S2 . S3 , are basically the switching elements S1 . S4 of the other diagonal branch open; see. also 3A ,

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass die Halbleiter-Schaltelemente S1 bis S4 in 2 nur schematisch, jeweils in Verbindung mit parallelen Sperr-Dioden, gezeigt sind, wobei die Schaltelemente S1 bis S4 durch Transistoren gebildet sind, deren Steuerelektroden an die Steuer- und Auswerteeinheit 9 zwecks entsprechender Ansteuerung, zum Steuern des Motors 4, verbunden sind. Auch ist in 2 weiters das Steuersignal für das Schaltelement S4 mit s4 bezeichnet, wobei dieses Steuersignal s4 in den Diagrammen gemäß 4 bis 6 speziell gezeigt ist. Die Steuersignale für die Schaltelemente S1 bis S4 werden dabei über die Steuer- und Auswerteschaltung 9 generiert. Andererseits werden wie erwähnt die Messsignale VM1 (im Falle einer Schließbewegung) bzw. VM2 (im Falle einer Öffnungsbewegung) sowie VHS (Hall-Sensor-Signal) der Steuer- und Auswertelogik 9 zugeführt.For the sake of completeness, it should also be mentioned that the semiconductor switching elements S1 to S4 in 2 only schematically, each in connection with parallel blocking diodes, are shown, the switching elements S1 to S4 are formed by transistors whose control electrodes to the control and evaluation unit 9 for the appropriate control, for controlling the motor 4 , are connected. Is also in 2 further the control signal for the switching element S4 With s4 referred to, this control signal s4 according to the diagrams 4 to 6 is specifically shown. The control signals for the switching elements S1 to S4 are via the control and evaluation circuit 9 generated. On the other hand, as mentioned, the measurement signals VM1 (in the event of a closing movement) or VM2 (in the event of an opening movement) and VHS (Hall sensor signal) of the control and evaluation logic 9 fed.

In 2 sowie entsprechend auch in 3A und 3B sind weiters noch eine Spannungsversorgung V (z.B. mithilfe einer üblichen 12V - KFZ-Batterie) sowie Masse 14 veranschaulicht.In 2 as well as accordingly in 3A and 3B are also a power supply V (eg using a conventional 12V car battery) and ground 14 illustrated.

Beim Schließen des Fensters, vgl. außer 2 auch 3A, sind wie erwähnt die Schaltelemente S2, S3 geschlossen, so dass ein Stromverlauf in der Halbleiter-Vollbrücke 12 wie in 3A mit der Linie 15 veranschaulicht vom Spannungsanschluss V über das Schaltelement S2, den Motor 4, das Schaltelement S3 zur Masse 14 gegeben ist. Die Schaltelemente S1 und S4 im anderen Diagonalzweig sind während dieser Fenster-Schließbewegung geöffnet.When closing the window, cf. except 2 also 3A , as mentioned, are the switching elements S2 . S3 closed, so that a current flow in the semiconductor full bridge 12 as in 3A with the line 15 illustrated from the voltage connection V via the switching element S2 , the engine 4 , the switching element S3 to the crowd 14 given is. The switching elements S1 and S4 in the other diagonal branch are open during this window closing movement.

Zum Abschalten des Motors 4, d.h. zum Anhalten der Fenster-Schließbewegung oder bei Erreichen des Hubendes im Zuge der Schließbewegung, wird das Schaltelement S2 geöffnet, wie in 3A mit strichlierter Linie gezeigt ist. Dadurch wird die Spannungsversorgung zum Motor 4 unterbrochen, wobei jedoch wie erwähnt der Motor 4 noch ein Stück weiter laufen kann, da noch kinetische Energie im System mit dem Motor 4 vorhanden ist. Die in der Systemelastizität gespeicherte Energie hat ihren Ursprung nur unwesentlich in der kinetischen Energie des Motors 4, sondern in dem Umstand, dass die Feder soweit zusammengedrückt werden muss, bis die Federkraft F7 der Kraft entspricht, die erforderlich ist, um die Scheibe 2 zu bewegen, wie oben bereits erwähnt wurde. Dies führt dazu, dass sich der Motor 4 zwecks Entspannung des Systems in der anderen Richtung dreht, wie insbesondere aus 4 bei 16 ersichtlich ist. Der Umkehrpunkt, d.h. die Stelle des Nulldurchgangs bei der Motorspannung VM1 bzw. der generatorischen Spannung VG und somit die Drehrichtungsumkehr, ist in 4-6 mit tw bezeichnet.To switch off the engine 4 , ie to stop the window closing movement or when the stroke end is reached in the course of the closing movement, the switching element S2 open as in 3A is shown with a dashed line. This turns the power supply into a motor 4 interrupted, however, as mentioned, the engine 4 can run a little further because there is still kinetic energy in the system with the motor 4 is available. The energy stored in the system elasticity has only an insignificant origin in the kinetic energy of the motor 4 , but in the fact that the spring must be compressed until the spring force F7 corresponds to the force required to pull the disc 2 to move, as mentioned above. This causes the engine to turn 4 to relax the system in the other direction, such as in particular 4 at 16 can be seen. The reversal point, ie the position of the zero crossing at the motor voltage VM1 or the generator voltage VG and thus the direction reversal is in 4-6 marked with tw.

Wenn nun direkt anschließend an das Abschalten des Motors 4, durch Öffnen des Schaltelements S2, wie oben erwähnt, das bisher offene Schaltelement S4 des anderen Diagonalzweigs geschlossen wird, wie in 3A mit strichlierter Linie gezeigt ist, so werden die Motorklemmen VM1 und VM2 des Motors 4 kurzgeschlossen, vgl. die strichlierte Linie 15' in 3A, und der Motor 4 wird gebremst, damit er schneller zum Stillstand kommt.If now immediately after switching off the engine 4 , by opening the switching element S2 , as mentioned above, the previously open switching element S4 of the other diagonal branch is closed, as in 3A is shown with a broken line, so the motor terminals VM1 and VM2 of the motor 4 short-circuited, cf. the dashed line 15 ' in 3A , and the engine 4 is braked so that it comes to a standstill faster.

Gemäß 3B, in der der Vorgang beim Öffnen des Schiebefensters wiedergegeben ist, sind während der Öffnungsbewegung die Schaltelemente S1 und S4 geschlossen, wogegen die Schaltelemente S2 und S3 geöffnet sind. Dadurch ergibt sich ein Stromverlauf gemäß der Linie 15" in 3B vom Spannungsanschluss V über den Motor 4 zur Masse 14. Bei Beendigung der Öffnungsbewegung wird das Schaltelement S1 geöffnet, wie in 3B mit strichlierter Linie gezeigt ist. Zum Abbremsen des Motors 4 nach Öffnen des Schaltelements S1 kann in entsprechender Weise nunmehr das Schaltelement S3 geschlossen werden, wie ebenfalls mit strichlierter Linie in 3B veranschaulicht ist. Durch den sich nunmehr ergebenden Kurzschluss des Motors 4 wird letzterer gebremst.According to 3B , in which the process of opening the sliding window is shown, are during the opening movement switching elements S1 and S4 closed, whereas the switching elements S2 and S3 are open. This results in a current curve along the line 15 " in 3B from the voltage connection V via the motor 4 to the crowd 14 , When the opening movement ends, the switching element S1 open as in 3B is shown with a dashed line. For braking the engine 4 after opening the switching element S1 can now the switching element in a corresponding manner S3 be closed, as also with a dashed line in 3B is illustrated. Due to the resulting short circuit of the motor 4 the latter is braked.

Anhand der 4, 5 und 6 sollen nun drei mögliche Varianten im Fall des Schließvorgangs für diesen Fensterheber beschrieben werden, wobei sich diese Varianten im „Motorauslauf“ unterscheiden.Based on 4 . 5 and 6 Three possible variants in the case of the closing process for this window lifter are now to be described, these variants differing in the “engine run-out”.

In 4 ist mit den vorstehend angegebenen verschiedenen Signalen jener Fall veranschaulicht, bei dem der Motorauslauf ungebremst bleibt, d.h. der Motor 4 wird nach dem Abschalten wie vorstehend beschrieben nicht unmittelbar gebremst. Es wird in diesem Fall zunächst nur das Schaltelement S2 geöffnet; das Schaltelement S4 wird erst nach dem Motorstillstand geschlossen. Die generatorische Spannung oder Motorspannung VG kann über den Messpunkt VM1 (s. 2) kontinuierlich erfasst werden, und der Umkehrpunkt tw der Motordrehrichtung wird durch die Polaritätsänderung der generatorischen Spannung oder Motorspannung VG erkannt.In 4 is illustrated with the various signals given above, the case in which the engine stop remains unchecked, ie the engine 4 is not immediately braked after switching off as described above. In this case, it will initially only be the switching element S2 open; the switching element S4 is only closed after the engine has stopped. The generator voltage or motor voltage VG can about the measuring point VM1 (S. 2 ) are continuously detected, and the reversal point tw of the motor direction of rotation is recognized by the polarity change of the generator voltage or motor voltage VG.

In 4, sowie auch in den weiteren Diagrammen gemäß 5 und 6, ist für das Hall-Sensor-Messsignal VHS veranschaulicht, dass sich die Messimpulse mit Abnahme der generatorischen Spannung VG verlängern, ebenso wie die Abstände zwischen den Impulsen; weiters ist ersichtlich, dass das Steuersignal s4 für das Schaltelement S4 (oder s3 für S3 beim Öffnen des Fensters) zunächst offen ist und erst nach dem Motorstillstand, bei 17, geschlossen wird. Auch ist in den Diagrammen gemäß 4, 5 und 6 veranschaulicht, dass das zu messende Motorspannungs-Signal VM1 (oder VM2 beim Öffnen des Fensters) mit einer entsprechenden Abtastrate abgetastet wird, wie in den 4 bis 6 bei 18 angedeutet ist.In 4 , as well as in the other diagrams according to 5 and 6 , is for the Hall sensor measurement signal VHS illustrates that the measurement pulses lengthen as the generator voltage VG decreases, as does the distance between the pulses; it can also be seen that the control signal s4 for the switching element S4 (or s3 For S3 when the window is opened) is initially open and only closes after the engine has stopped, at 17. It is also in the diagrams 4 . 5 and 6 illustrates that the motor voltage signal to be measured VM1 (or VM2 when opening the window) is sampled with an appropriate sampling rate, as in the 4 to 6 at 18 is indicated.

In 5 ist der Vorgang bei einem unmittelbar gebremsten Motorauslauf veranschaulicht, d.h. der Fall, dass der Motor 4 nach dem Abschalten sofort gebremst wird (z.B. gebremst werden muss); zu diesem Zweck wird das Schaltelement S4 zyklisch für kurze Zeiten geschlossen und geöffnet. Synchron zum Öffnen des Schaltelements S4 wird die Motorspannung VM1 gemessen. Anhand der Motorspannung VM1 bzw. von deren Polaritätswechsel kann nun der Umkehrpunkt tw der Motordrehrichtung wiederum zuverlässig detektiert werden.In 5 the process of an immediately braked engine stop is illustrated, ie the case that the engine 4 braking is carried out immediately after switching off (eg braking must take place); for this purpose the switching element S4 closed and opened cyclically for short times. Synchronous with the opening of the switching element S4 becomes the motor voltage VM1 measured. Based on the motor voltage VM1 or from their change in polarity, the reversal point tw of the motor direction of rotation can in turn be reliably detected.

Da während der Messintervalle, wenn das Schaltelement S4 geöffnet ist, der Motor 4 nicht gebremst wird, wird die Bremswirkung beim Motor 4 über das Ein-/Aus-Schaltverhältnis des Schaltelements S4 beeinflusst. In der Folge können daher verschiedene Steuerungsvarianten vorgesehen werden, welche die Messphasen abhängig von der Motordrehzahl n variieren. Beispielsweise können, solange der Motor 4 noch relativ schnell dreht, vergleichsweise große Abstände der Messphasen vorgesehen werden, wie sich dies aus der Darstellung in 5, linke Seite, aus den größeren Abständen der Öffnungsimpulse für das Steuersignal s4 und den entsprechenden Abständen der Messimpulse für das Motorspannungs-Signal VM1 ergibt. Wenn der Motor 4 sich dann langsamer dreht, und die Drehrichtungsumkehr erwartet wird, bzw. der Umkehrpunkt tw der Motordrehung angenähert wird, können kleine Abstände zwischen den Messphasen gewählt werden, vgl. den Bereich unmittelbar links (und rechts) der Linie für den Umkehrpunkt tw in 5.Because during the measuring intervals when the switching element S4 the engine is open 4 is not braked, the braking effect on the engine 4 about the on / off switching ratio of the switching element S4 affected. As a result, different control variants can be provided, which vary the measurement phases depending on the engine speed n. For example, as long as the engine 4 still rotates relatively quickly, comparatively large distances between the measurement phases are provided, as can be seen from the illustration in 5 , left side, from the larger intervals of the opening pulses for the control signal s4 and the corresponding intervals of the measurement pulses for the motor voltage signal VM1 results. If the engine 4 then turns more slowly and the direction of rotation is expected to change, or the point of reversal tw is approximated to the motor rotation, small distances between the measuring phases can be selected, cf. the area immediately to the left (and right) of the line for the reversal point tw in 5 ,

In 6 ist schließlich eine Sonderform beim Bremsen des Motors 4 bei dessen Abschalten veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsvariante wird der Motor 4 solange kurzgeschlossen (und damit gebremst), bis die Motordrehzahl n einen Grenzwert unterschreitet, wie in 6 mit strichlierter Linie nG angedeutet ist. Nach Unterschreiten der Grenz-Drehzahl nG wird das Schaltelement S4 geöffnet, vgl. den negativen Impuls des Steuersignals s4 in Fig, 6. Ab diesem Zeitpunkt wird die generatorische Spannung bzw. Motorspannung VM1 bis zur sicheren Erkennung der Richtungsumkehr tw gemessen. Dies ist in 6 in der Zeile für die Motorspannung VM1, in Verbindung mit der Abtastung 18, veranschaulicht. Nach erfolgter Erkennung der Richtungsumkehr tw wird der Motor 4 wieder - durch Schließen des Schaltelements S4 - kurzgeschlossen und damit schließlich in seinem Stillstand gehalten.In 6 is a special form of braking the engine 4 illustrated when it is switched off. In this variant, the engine 4 short-circuited (and therefore braked) until the engine speed n falls below a limit, as in 6 is indicated with dashed line nG. After the speed falls below the limit nG, the switching element S4 open, cf. the negative pulse of the control signal s4 in Fig. 6. From this point on, the generator voltage or motor voltage VM1 measured until the direction reversal tw is reliably detected. This is in 6 in the line for the motor voltage VM1 , in connection with the scanning 18 , illustrated. After recognition of the reversal of direction tw, the motor turns 4 again - by closing the switching element S4 - short-circuited and finally kept at a standstill.

Abschließend sollen zur weiteren Veranschaulichung noch einige Beispiele für Parameter im Fall der Anwendung der vorliegenden Technologie bei Fensterhebern in Kraftfahrzeugen angegeben werden.Finally, for the purpose of further illustration, a few examples of parameters in the case of the application of the present technology to window regulators in motor vehicles are to be given.

Die Motordrehzahl n kann bei Nennlast und bei einer 12V-Gleichspannungsversorgung beispielsweise 100 Ankerumdrehungen pro Sekunde betragen, was einer Umlaufzeit von 10 ms pro Ankerumdrehung entspricht.The motor speed n can be, for example, 100 armature revolutions per second at nominal load and with a 12V DC voltage supply, which corresponds to a round trip time of 10 ms per armature revolution.

Für den in 5 veranschaulichten Fall des gebremsten Motorauslaufs können beispielsweise die Messphasen (Öffnungszeiten des Schaltelements S4) 1 ms betragen. Bei einem noch schnell laufenden Motor 4 kann dann das Verhältnis Ein/Aus des Schaltelements S4, also der Arbeitszyklus, z.B. 4 ms zu 1 ms (also entsprechend einem Arbeitsverhältnis 1:5) betragen. Bei verlangsamtem Motor 4, beim Annähern des Umkehrpunktes tw, können die Aus/Ein-Zeiten für das Schaltelement S4 gleich groß sein und jeweils 1 ms betragen, was einem Arbeitszyklus von 1:2 entspricht. Die Abtastfrequenz beträgt in dem beschriebenen Fall im Bereich des schnell drehenden Motors 1/5ms=200Hz und im Bereich des langsam drehenden Motors 1/2ms=500Hz.For the in 5 Illustrated case of the braked engine stop can, for example, the measuring phases (opening times of the switching element S4 ) Is 1 ms. With an engine still running fast 4 can then the on / off ratio of the switching element S4 , i.e. the duty cycle, e.g. 4 ms to 1 ms (corresponding to an employment ratio of 1: 5). With the engine slowed down 4 , when approaching the reversal point tw, the off / on times for the switching element S4 be the same size and each 1 ms, which corresponds to a duty cycle of 1: 2. The sampling frequency in the described case is 1 / 5ms = 200Hz in the area of the fast rotating motor and 1 / 2ms = 500Hz in the area of the slow rotating motor.

Die Grenz-Drehzahl nG gemäß 6 kann beispielsweise bei 20 Ankerumdrehungen pro Sekunde liegen.The limit speed nG according to 6 can be, for example, 20 armature revolutions per second.

Claims (6)

Verfahren zum Erkennen einer Umkehr (tw) der Richtung der Bewegung eines bewegbar gelagerten Teils (8, 2), das von einem elektrischen Motor (4) angetrieben wird, der mittels einer Umpolschaltung ab- oder umgeschaltet wird, wobei der elektrische Motor (4) mittels einer Halbleiter-Vollbrücke (12) mit in zwei Diagonalzweigen (S1-S4, S2-S3) angeordneten Schaltelementen (S1, S2, S3, S4) als Umpolschaltung gesteuert wird, wobei bei Durchschalten des ersten Diagonalzweigs (S1-S4) oder des zweiten Diagonalzweigs (S2-S3) der Halbleiter-Vollbrücke (12) der elektrische Motor (4) in einer ersten oder einer zweiten Richtung gesteuert wird, und wobei der elektrische Motor (4) durch Öffnen eines der Schaltelemente (S2; S1) des bis dahin durchgeschaltenen Diagonalzweigs (S2-S3; S1-S4) abgeschaltet wird, wobei die Motorspannung (VM1; VM2) gemessen und anhand eines Wechsels von deren Polarität eine Umkehr (tw) der Richtung der Bewegung des abgeschalteten Motors (4) festgestellt wird, wobei eines der Schaltelemente (S4; S3) des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs (S1-S4; S2-S3) nach Öffnen des einen Schaltelements (S2; S1) des bis dahin durchgeschaltenen Diagonalzweigs (S2-S3; S1-S4) zyklisch geschlossen sowie geöffnet wird, wobei die Motorspannung (VM1; VM2) synchron zum Öffnen des einen Schaltelements (S4; S3) im anderen, bis dahin offenen Diagonalzweig (S1-S4; S2-S3) gemessen wird.Method for detecting a reversal (tw) of the direction of movement of a movably mounted part (8, 2) which is driven by an electric motor (4) which is switched off or on by means of a pole reversal switch, the electrical motor (4) by means of a semiconductor full bridge (12) with switching elements (S1, S2, S3, S4) arranged in two diagonal branches (S1-S4, S2-S3) is controlled as a polarity reversal switch, whereby when the first diagonal branch (S1-S4) or second diagonal branch (S2-S3) of the semiconductor full bridge (12) the electric motor (4) is controlled in a first or a second direction, and wherein the electric motor (4) by opening one of the switching elements (S2; S1) of the the diagonal branch (S2-S3; S1-S4) connected through it is switched off, the motor voltage (VM1; VM2) being measured and a reversal (tw) of the direction of movement of the switched-off motor (4) being determined on the basis of a change in its polarity, whereby one of the Switching elements (S4; S3) of the other previously open diagonal branch (S1-S4; S2-S3) after opening the one switching element (S2; S1) of the previously connected diagonal branch (S2-S3; S1-S4) is cyclically closed and opened, the Motor voltage (VM1; VM2) is measured synchronously with the opening of one switching element (S4; S3) in the other, until then open diagonal branch (S1-S4; S2-S3). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der elektrische Motor (4) nach seinem Abschalten zumindest zeitweilig gebremst wird.Procedure according to Claim 1 , wherein the electric motor (4) is at least temporarily braked after it is switched off. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das eine Schaltelement (S4; S3) des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs (S1-S4; S2-S3) beim Annähern an den Punkt der Richtungsumkehr (tw) mit einer erhöhten Taktrate geschlossen sowie geöffnet wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein one switching element (S4; S3) of the other, up to then open diagonal branch (S1-S4; S2-S3) is closed and opened with an increased clock rate when approaching the point of reversal of direction (tw). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als das jeweils zu schließende Schaltelement (S4; S3) im anderen, bis dahin offenen Diagonalzweig (S1-S4; S2-S3) jenes Schaltelement (S4; S3) gewählt wird, das in der Halbleiter-Vollbrücke (12) mit dem geschlossenen Schaltelement (S3; S4) des bis dahin geschlossenen Diagonalzweigs (S2-S3;S1-S4) sowie mit Masse (14) verbunden ist.Procedure according to one of the Claims 1 to 3 , wherein as the respective switching element to be closed (S4; S3) in the other, up to then open diagonal branch (S1-S4; S2-S3), that switching element (S4; S3) is selected which in the semiconductor full bridge (12) with the closed switching element (S3; S4) of the previously closed diagonal branch (S2-S3; S1-S4) and connected to ground (14). Steuereinrichtung zum Steuern eines elektrischen Motors (4) und zum Erkennen einer Umkehr (tw) der Richtung der Bewegung eines bewegbar gelagerten Teils (8, 2), das von dem elektrischen Motor (M) angetrieben wird, mit einer Umpolschaltung für den elektrischen Motor (M), mit einer Spannungsmesseinheit (VM) zum Messen der Motorspannung (VM1; VM2), und mit einer der Spannungsmesseinheit (VM) zugeordneten Steuer- und Auswerteeinheit (9), wobei die Umpolschaltung durch eine Halbleiter-Vollbrücke (12) mit in zwei Diagonalzweigen (S1-S4; S2-S3) angeordneten Schaltelementen (S1, S2, S3, S4) gebildet ist, in deren Querzweig der elektrische Motor (4) angeordnet ist, wobei bei Durchschalten des ersten Diagonalzweigs (S1-S4) oder des zweiten Diagonalzweigs (S2-S3) der Halbleiter-Vollbrücke (12) der elektrische Motor (4) in einer ersten oder einer zweiten Richtung gesteuert wird, wobei die Schaltelemente (S1, S2, S3, S4) an die Steuer- und Auswerteeinheit (9) angeschlossen sind, die ihrerseits eingerichtet ist, zum Abschalten des elektrischen Motors (4) eines der Schaltelemente (S2; S1) des bis dahin durchgeschalteten Diagonalzweigs (S2-S3, S1-S4) der Halbleiter-Vollbrücke (12) zu öffnen, wobei mittels der Spannungsmesseinheit (VM) die Motorspannung (VM1; VM2) gemessen und durch die Steuer- und Auswerteeinheit (9) anhand eines Wechsels der Polarität der gemessenen Motorspannung (VM1; VM2) eine Umkehr (tw) der Richtung der Bewegung des abgeschalteten Motors (4) festgestellt wird wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (9) weiters eingerichtet ist, beim oder nach dem Abschalten des einen, bis dahin durchgeschalteten Diagonalzweigs (S2-S3; S1-S4) eines der Schaltelemente (S4; S3) des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs (S1-S4; S2-S3) zum Kurzschließen des Motors (4) zyklisch zu schließen und zu öffnen, wobei die Spannungsmesseinheit (VM) zur Messung der Motorspannung (VM1; VM2) mit dem Öffnen des einen Schaltelements (S4; S3) des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs (S1-S4; S2-S3) synchronisiert ist.Control device for controlling an electric motor (4) and for detecting a reversal (tw) of the direction of movement of a movably mounted part (8, 2) which is driven by the electric motor (M), with a reversing circuit for the electric motor ( M), with a voltage measuring unit (VM) for measuring the motor voltage (VM1; VM2), and with a control and evaluation unit (9) assigned to the voltage measuring unit (VM), wherein the polarity reversal circuit is formed by a semiconductor full bridge (12) with switching elements (S1, S2, S3, S4) arranged in two diagonal branches (S1-S4; S2-S3), in the transverse branch of which the electric motor (4) is arranged, the electrical motor (4) being controlled in a first or a second direction when the first diagonal branch (S1-S4) or the second diagonal branch (S2-S3) of the semiconductor full bridge (12) is switched through, wherein the switching elements (S1, S2, S3, S4) are connected to the control and evaluation unit (9), which in turn is set up to switch off the electric motor (4) of one of the switching elements (S2; S1) of the diagonal branch which has been switched through until then (S2-S3, S1-S4) to open the semiconductor full bridge (12), wherein the motor voltage (VM1; VM2) is measured by means of the voltage measuring unit (VM) and a reversal (tw) of the direction of movement of the switched-off motor by the control and evaluation unit (9) based on a change in the polarity of the measured motor voltage (VM1; VM2) (4) is determined The control and evaluation unit (9) is also set up when or after switching off the one diagonal branch (S2-S3; S1-S4) that has been switched through until then one of the switching elements (S4; S3) of the other diagonal branch that is open until then ( S1-S4; S2-S3) for short-circuiting the motor (4) to close and open cyclically, wherein the voltage measuring unit (VM) for measuring the motor voltage (VM1; VM2) is synchronized with the opening of one switching element (S4; S3) of the other, up to then open diagonal branch (S1-S4; S2-S3). Steuereinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist, das eine Schaltelement (S4; S3) des anderen, offenen Diagonalzweigs (S1-S4; S2-S3) beim Annähern an den Punkt der Richtungsumkehr (tw) der Motor-Bewegung mit einer erhöhten Taktrate zu schließen und zu öffnen.Control device after Claim 5 , The control and evaluation unit (9) is set up to switch one switching element (S4; S3) of the other, open diagonal branch (S1-S4; S2-S3) as it approaches the point of reversal of direction (tw) of the motor To close and open movement at an increased clock rate.
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