DE19615441C1 - Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motorantriebs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elek­ trischen Motorantriebs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Motorantriebe dienen zum Öffnen und Schließen von in der Regel schwergewichtigen Fensterflügeln, Klappen oder Tü­ ren, die entweder im Brandfall für den Rauchabzug oder für die tägliche Lüftung betätigt werden müssen. Bei Motoran­ trieben dieser Art können Störfälle auftreten, die durch eine mechanische Überbelastung, durch sich unzulässig än­ dernde Belastung, infolge Motorkurzschluß oder bei sonstiger Blockade des Antriebs wie auch bei mechanischer Unterbre­ chung der Kraftübertragung vom Motor zum Motorgetriebe bzw. vom Motorgetriebe zum angetriebenen Teil bedingt sein kön­ nen.

Es ist bekannt, bei derartigen Motorantrieben eine Lastab­ schaltung vorzusehen, die bei einem festen, lastabhängigen Motorbetriebswert den elektrischen Motor des Motorantriebs abschaltet. Als Motorbetriebswert wird hier der der Motor­ belastung proportionale Motorstrom herangezogen, und es er­ folgt die Abschaltung des Motors bei einem vorgegebenen Ma­ ximalwert des Motorstroms. Ein derart mit Strombegrenzung betriebener Beschlagmotor geht aus der Offenlegungsschrift DE 44 44 612 A1 hervor.

Da je nach Drehrichtung des Motors beim Öffnen und beim Schließen des betreffenden angetriebenen Flügels die Re­ gelbelastung unterschiedlich sein kann, kann bei der be­ kannten Lastabschaltung vorgesehen werden, entsprechend un­ terschiedliche Grenzwerte für den maximalen Motorstrom, bei dem die Motorabschaltung erfolgen soll, vorzugeben. Mit der bekannten Lastabschaltung ist es nicht möglich, sich an un­ terschiedliche Störfälle oder Belastungen anzupassen. Um Zu­ satzlasten, wie Schneebedeckung der zu betätigenden Flügel­ konstruktion, einzubeziehen, ist für den Normalbetrieb die Lastabschaltung überdimensioniert und wird die Antriebsme­ chanik deshalb unnötigen Belastungen und Verschleiß ausge­ setzt, was größere Folgeschäden nach sich ziehen kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem unzulässig ändernde Belastungen des Motorantriebs erkannt werden können und ein nur der jeweiligen aktuellen Antriebslast proportio­ naler Überlastbereich selbstlernend eingestellt wird.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 wiedergegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Für das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist wesentlich, daß der mit geringer Last laufende Motorantrieb bei einer geringen lastproportionalen Überlast bereits abschaltet. Wird andererseits der Motorantrieb mit großer Last betrie­ ben, schaltet er im Störfall auch erst bei einer großen lastproportionalen Überlast ab. Geringe oder große Lastzu­ stände ergeben sich bespielsweise beim Senken oder Heben einer Last oder bei einer sporadisch vorhandenen Zusatzlast, wie einer Schneelast. Im umgekehrten Fall wird auch bei ei­ ner Unterforderung des Antriebs der elektrische Motor abge­ schaltet. So sind mechanische Störfälle denkbar, bei denen die Kraftübertragung zu dem zu betätigenden Flügel unter­ brochen ist; auch bei einer solchen Entlastung des Motor­ antriebs wird abgeschaltet. Entsprechend dem augenblickli­ chen Lastzustand wird das Betriebs-Meßfenster festgelegt und im Bedarfsfall bei sich ändernder Last in geeigneter Weise verschoben, um ausgehend von dem veränderten Belastungszu­ stand den Störfall erkennen zu können.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sieht vor, auf jeden Fall bei Blockade des Antriebs oder bei Motorausfall sofort abzuschalten. Dazu gibt man oberhalb sowie unterhalb vom Betriebs-Meßfenster einen kon­ stanten Minimalwert sowie einen konstanten Maximalwert für den Motorbetriebswert ständig vor, um bei Über- bzw. Unter­ schreiten durch den Ist-Betriebswert den Motorantrieb umge­ hend abzuschalten.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird während einer definierten Mo­ toranlaufzeit das Betriebs-Meßfenster nicht ermittelt. Nach dieser definierten Motoranlaufphase wird ein Anfangs-Ist- Betriebswert ermittelt und werden in Abhängigkeit davon die Abweichungen des oberen Grenzwertes sowie des unteren Grenz­ wertes des Betriebs-Meßfensters erfaßt und für alle weiteren gemessenen Ist-Betriebswerte als Betriebsreferenz vorgege­ ben. Bevorzugt wählt man die absoluten Abweichungen der Grenzwerte als Betriebsreferenz, womit sich für den regulä­ ren Belastungsfall über ein Arbeitsspiel hinweg ein Be­ triebs-Meßfenster ergibt, welches durch äquidistant zu den Ist-Betriebswerten verlaufende obere und untere Grenzwerte eingegrenzt ist.

Um eine Frühabschaltung des Motorantriebs zu verhindern, die auf unterschiedliche Anlaufbedingungen zurückzuführen ist, wird vorteilhaft während der definierten Motoranlaufzeit der Motorstrom und/oder die Motorspannung für einen Sanftanlauf langsam hochgeregelt. Hierbei kann auf den Minimalwert sowie den Maximalwert für den Motorbetriebswert, insbesondere für den Motorstrom und/oder die Motorspannung, zurückgegriffen werden, die für sich ausgewertet werden. Im übrigen kann das Zeitintervall für den Motoranlauf so festgelegt werden, daß ein Störfall immer noch rechtzeitig erkannt wird, um den Motorantrieb ohne zwischenzeitlich eintretende Schäden abzu­ schalten.

Durch Betriebsspannungsschwankungen oder augenblickliche, sofort vorübergehende mechanische Beeinträchtigung kann es vorkommen, daß der Ist-Betriebswert mit kurzzeitigen Spitzen das Betriebs-Meßfenster verläßt. Damit bei solch schnell vorübergehenden Erscheinungen nicht schon der Motorantrieb abgeschaltet wird, blendet man vorteilhaft die kurzzeitigen Ist-Betriebswert-Spitzen, die außerhalb des Betriebs-Meß­ fensters liegen, aus der Abschaltauswertung aus.

Grundsätzlich bietet es sich für die Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens an, als lastabhängige Motor-Be­ triebswerte den Motorstrom und /oder die Drehzahl und/oder das Drehmoment und/oder die Zug-Schubkraft des Motors her­ anzuziehen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung wiedergegebenen Diagramms näher er­ läutert.

In diesem Diagramm ist mit "Ist-Wert" derjenige Betriebswert gemeint, der für die beabsichtigte Motorabschaltung im Stör­ fall ausgewertet wird. Im vorliegenden Fall handelt es sich um die Drehzahl, wie an der Ordinate in dem Diagramm ver­ merkt ist. Während einer vorgegebenen Motoranlaufzeit tritt die Störfallerkennung unter Bildung des Betriebs-Meßfensters noch nicht in Aktion, vielmehr ist in der Anlaufphase nur eine Begrenzung auf einen Minimalwert und einen Maximalwert wirksam, die für das gesamte Arbeitsspiel konstant vorge­ geben werden, in dem Diagramm ist dies als "MIN-MAX-Fenster" bezeichnet. Wird während des gesamten Arbeitsspiels einer dieser Werte überschritten bzw. unterschritten, erfolgt die Abschaltung des Antriebsmotors.

Erst bei einem bestimmten "Anfangs-Ist-Wert" für den Ist- Betriebswert, der sich nach Ablauf der Motoranlaufzeit ein­ stellt, wird das Betriebs-Meßfenster gebildet, wobei aus­ gehend von diesem Anfangs-Ist-Wert in einem vorbestimmten Abstand ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert vor­ gegeben werden, die von den nachfolgenden schwankenden Ist-Betriebswerten einen gleichen Abstand einhalten und so das Betriebs-Meßfenster eingrenzen. Der jeweilige Ist-Be­ triebswert wird augenblicklich für ein bestimmtes Zeitin­ tervall ermittelt, und es stellt sich entsprechend in diesem Zeitintervall das dem Ist-Betriebswert nachlaufende Be­ triebs-Meßfenster ein.

Der Ist-Betriebswert zeigt in dem Diagramm drei kurzzeitige Änderungen, die keinen Einfluß auf das Betriebs-Meßfenster haben. Solch kurzzeitige Änderungen des Ist-Betriebswertes gehen auf unbedeutende Störfälle zurück, sie werden deshalb ausgeblendet, womit sie für die Festlegung des Betriebs-Meß­ fensters und damit für die Motorabschaltung wirkungslos sind. Während das Betriebs-Meßfenster langsamen Änderungen des Ist-Betriebswertes folgen kann, verläßt jedoch bei einem dauerhaften Störfall der Ist-Betriebswert das Betriebs-Meß­ fenster, wie es am Schnittpunkt des Ist-Betriebswertes mit dem vorgegebenen, minimalen Grenzwert deutlich gemacht ist. An dem Schnittpunkt "Abschaltung" erfolgt dann die Still­ setzung des Motorantriebs. Anhand der Balken unterhalb der Abszisse im Diagramm ist deutlich gemacht, über welche Zeit­ abschnitte eines Arbeitsspiels das Betriebs-Meßfenster ge­ bildet wird, welches nur den langsamen Änderungen des Ist-Betriebswertes nachfolgen kann und den schnellen Ände­ rungen infolge eines Störfalles nicht nachfolgen soll.

Weiter erkennt man in dem Diagramm, daß das vorerwähnte MIN- MAX-Fenster mit den fest vorgegebenen Maximal- und Minimal­ werten des Betriebswertes sowohl nach oben als auch nach unten einen Abstand von dem Betriebs-Meßfenster unter allen Bedingungen einhält. Werden in jeden Bereich des Arbeits­ piels der Minimalwert und der Maximalwert unterschritten bzw. überschritten, erfolgt in jedem Fall die Abschaltung des Motorantriebs, womit eine zusätzliche Sicherheit gegeben ist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motorantriebs zum Betätigen von Fenstern, Klappen und Türen unter Er­ fassung zumindest eines leistungsabhängigen Motor-Be­ triebswertes, der mit Grenzwerten verglichen wird, wobei bei Überschreiten eines dieser Grenzwerte der Motor des Motorantriebs abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Arbeitsspiels fortlaufend ein Ist-Be­ triebswert erfaßt und danach fortlaufende obere sowie untere Grenzwerte für den Betriebswert, nämlich ein Be­ triebs-Meßfenster, für einen definierten Zeitabschnitt vorgegeben werden, wobei bei Verlassen des Betriebs- Meßfensters durch den Ist-Betriebswert die Abschaltung des Motors erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb sowie unterhalb vom Betriebs-Meßfenster ein konstanter Minimalwert sowie ein konstanter Maximalwert für den Motorbetriebswert ständig vorgegeben werden, bei deren Über- bzw. Unterschreiten durch den Ist-Betriebs­ wert abgeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer definierten Motoranlaufzeit ein Anfangs- Ist-Betriebswert ermittelt wird und in Abhängigkeit davon die Abweichungen des oberen Grenzwertes sowie des unteren Grenzwertes des Betriebs-Meßfensters erfaßt und für alle weiteren gemessenen Ist-Betriebswerte als Betriebsrefe­ renz vorgegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während einer definierten Motoranlaufzeit der Motor­ strom und/oder die Motorspannung für einen Sanftanlauf langsam hochgeregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß solche Ist-Betriebswerte hinsichtlich der Bildung des Betriebs-Meßfensters und der Motorabschaltung ausgeblen­ det werden, die während des definierten Zeitabschnitts das Betriebs-Meßfenster kurzzeitig verlassen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß als leistungsabhängige Motor-Betriebswerte die Strom­ aufnahme und/oder die Drehzahl und/oder das Drehmoment und/oder die Zug-Schubkraft des Motors erfaßt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abschaltung des Motors durch Überlast die jewei­ lige Drehrichtung und die Überlastparameter des Motors in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden, wobei auch nach Abschaltung der Betriebsspannung für den nächstfolgenden Start des Motors diese Parameter zur wei­ teren Motorregelung herangezogen werden.