DE19726752A1 - Operating method for electric motor drive - Google Patents
Operating method for electric motor driveInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben ei ner elektromotorischen Antriebseinheit und einer elektromo torischen Antriebseinheit nach der Gattung der unabhängigen AnsprücheThe invention is based on a method for operating egg ner electromotive drive unit and an elektromo toric drive unit according to the genre of independent Expectations
Elektromotorische Antriebseinheiten mit einem Elektromotor und einem dem Elektromotor nachgeordneten Getriebe sind all gemein bekannter Stand der Technik. Aus der Druckschrift DE-OS 36 08 555 ist bereits ein Verfahren zur Begrenzung des durch einen Elektromotor fließenden Stroms bekannt, das auf der Erfassung des Stroms durch einen Widerstand beruht, der in den Motorstromkreis geschaltet ist. Eine signalverarbei tende Anordnung wertet den Ist-Stromfluß aus und regelt ihn auf einen Soll-Stromdurchfluß.Electromotive drive units with an electric motor and a transmission downstream of the electric motor are all commonly known prior art. From the publication DE-OS 36 08 555 is already a method for limiting the known by an electric motor flowing current on sensing the current through a resistor that is connected to the motor circuit. A signal processing arrangement evaluates and controls the current flow to a target current flow.
Ferner sind von signalverarbeitenden Anordnungen gesteuerte oder geregelte Antriebseinheiten mit Umdrehungssensoren be kannt; exemplarisch sei hier nur die in der DE-OS 38 29 405 beschriebene Vorrichtung genannt. Die dort eingesetzte si gnalverarbeitende Anordnung erfaßt diskrete Signale des im Elektromotor angeordneten Umdrehungssensors, die jeweils ei nem kleinen, konstanten Stellweg des von der Antriebseinheit angetriebenen Stellmittels entsprechen. Aus diesen Sensorsi gnalen wird zusammen mit der Drehrichtung des Elektromotors die Ist-Position des Stellmittels bestimmt. Die Vorrichtung findet insbesondere in Kraftfahrzeugen zur Bewegung von Stellmitteln Verwendung. Antriebseinheit und signalverarbei tende Anordnung sind über eine gemeinsame Spannungsversor gungsleitung an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlos sen.Furthermore, are controlled by signal processing arrangements or controlled drive units with rotation sensors knows; exemplary is only that in DE-OS 38 29 405 described device called. The si used there Signal processing arrangement detects discrete signals of the im Electric motor arranged rotation sensor, each egg nem small, constant travel of the drive unit driven actuating means correspond. From these sensors gnalen is together with the direction of rotation of the electric motor determines the actual position of the actuating means. The device takes place especially in motor vehicles for moving Positioning means use. Drive unit and signal processing arrangement are via a common power supply supply line connected to the vehicle electrical system sen.
Fällt diese Spannungsversorgung aus, so gehen in der Regel die in der Antriebseinheit gespeicherten Daten verloren. Das hat zur Folge, daß die Stellteil-Istposition nach Wiederher stellung der Spannungsversorgung nicht mehr bekannt und eine Positionsregelung oder -steuerung durch die signalverarbei tende Anordnung zunächst nicht möglich ist. Dieses Problem tritt besonders bei Kraftfahrzeugen auf, in deren Bordnetz es aufgrund der rauhen Umgebungsbedingungen immer wieder zu Störungen kommen kann. Die Störungen können z. B. durch kor rodierte Kontakte, defekte Fahrzeugbatterien und Wartungsar beiten am Kraftfahrzeug oder der Antriebseinheit, die das Unterbrechen der Versorgungsspannung notwendig machen, ver ursacht sein. Ferner kann die Spannungsversorgung plötzlich unterbleiben, wenn die Antriebseinheit über die sogenannte Klemme 15 an das Bordhetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, die nur bei eingeschalteter Zündung spannungsführend ist. Spannungsunterbrechungen treten unvorhersehbar auf, wenn der Fahrer die Zündung ausschaltet.If this power supply fails, the data stored in the drive unit is usually lost. As a result, the actual position of the actuator after restoration of the voltage supply is no longer known and position regulation or control by the signal processing arrangement is initially not possible. This problem occurs in particular in motor vehicles, in whose on-board electrical system there can always be faults due to the harsh environmental conditions. The disturbances can e.g. B. by kor cleared contacts, defective vehicle batteries and maintenance work on the motor vehicle or the drive unit, which make the interruption of the supply voltage necessary, be caused ver. Furthermore, the voltage supply can suddenly stop when the drive unit is connected via the so-called terminal 15 to the on-board system of the motor vehicle, which is only live when the ignition is switched on. Voltage interruptions occur unpredictably when the driver switches the ignition off.
Es ist hierzu bereits bekannt, die an der elektromotorischen Antriebseinheit abfallende Spannung zu erfassen und auf eine Unterbrechung zu schließen, wenn diese eine vorgegebene Schwelle unterschreitet. Aufgrund der Massenträgheit der Mo torankerwelle und des Getriebes sowie der von der An triebseinheit angetriebenen Stellmittel rotiert der Elektro motor jedoch auch nach einer vollständigen Unterbrechung der Spannungsversorgung weiter. In den Wicklungen des Elektromo tors wird deshalb bis zum vollständigen Stillstand Spannung induziert (Generatoreffekt), so daß die über dem Motor ab fallende Spannung bei einer Unterbrechung der Motorspan nungsversorgung nur langsam absinkt.It is already known for this to work on the electromotive Drive unit to detect falling voltage and on a Close interruption if this is a predetermined one Falls below the threshold. Due to the inertia of the Mo armature shaft and gearbox as well as that of the An The actuator is driven by the drive unit however, even after a complete interruption of the Power supply continues. In the windings of the electromo Tors therefore becomes tension until it comes to a complete standstill induced (generator effect), so that the above the engine falling voltage when the motor chip is interrupted supply drops only slowly.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des neben geordneten Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß Unterbrechungen oder Kontaktstörungen im Stromkreis einer nach dem Verfahren gesteuerten oder geregelten elektromotorischen Antriebsein heit unmittelbar nach Auftreten der Störung detektiert wer den, so daß die signalverarbeitende Anordnung sofort auf die Störung reagieren kann, da der Stromfluß durch den Motor im Vergleich zum normalen Motorbetriebsstrom sofort sehr klein wird. Die Erfassung von Unterbrechungen durch Überwachung des Motorstroms erlaubt somit eine schnellere Reaktion als bei Überwachung der Motorspannung.The inventive method with the features of the Orderly claim 1 has the advantage that interruptions or contact failure in the circuit following the procedure controlled or regulated electric motor drive immediately after the occurrence of the fault the so that the signal processing arrangement immediately on the Fault can react because the current flow through the motor in the Very small compared to the normal motor operating current becomes. The detection of interruptions through monitoring of the motor current thus allows a faster response than when monitoring the motor voltage.
Die schnelle Detektion von Störungen ermöglicht es bei spielsweise, die durch den Generatoreffekt erzeugte Spannung auszunutzen, um die Schaltungsmittel sowie die signalverar beitende Anordnung im Unterbrechungsfall zunächst weiterzu betreiben, selbst wenn keine eigenständige Spannungsquelle oder -pufferung für diese Einheiten vorgesehen ist.The rapid detection of faults makes it possible for for example, the voltage generated by the generator effect exploit to the circuit means as well as the signal processing processing arrangement in the event of an interruption operate, even if no independent voltage source or buffering is provided for these units.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen er geben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Through the measures listed in the subclaims give themselves advantageous training and improvements of the method according to the invention.
Die Detektion einer Unterbrechung oder Kontaktstörung des Stromkreises erfolgt vorzugsweise durch den Vergleich des Motorstroms oder einer vom Motorstrom abgeleiteten Kenngröße mit einer vorgebbaren Schaltschwelle. Unterschreitet der Mo torstrom oder die Kenngröße die Schaltschwelle, so wird eine Unterbrechung oder Kontaktstörung angenommen. Dabei können auch mehrere Schaltschwellen vorgesehen sein. Unterschreitet der Betrag des Motorstroms eine sehr kleine Schaltschwelle, so spricht dies für eine vollständige Unterbrechung des Stromkreises. Liegt der Betrag des Motorstroms über dieser Schaltschwelle, ist aber kleiner als eine zweite Schalt schwelle, kann eine Kontaktstörung, etwa durch Korrosion verursacht, angenommen werden. In diesem Fall ist denkbar, daß die signalverarbeitende Anordnung eine Diagnosemeldung oder ein Warnsignal abgibt.The detection of an interruption or contact failure of the Circuit is preferably done by comparing the Motor current or a parameter derived from the motor current with a predefinable switching threshold. If the month falls below gate current or the parameter the switching threshold, then a Disruption or contact failure accepted. You can several switching thresholds can also be provided. Falls short the amount of motor current is a very small switching threshold, this speaks for a complete interruption of the Circuit. If the amount of motor current is above this Switching threshold, but is smaller than a second switching threshold, a contact fault, such as corrosion caused to be accepted. In this case it is conceivable that the signal processing arrangement is a diagnostic message or gives a warning signal.
Eine günstige Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß bei der Detektion einer Unterbrechung oder Kontaktstörung des Stromkreises durch die signalverarbeitende Anordnung Maßnahmen getroffen werden, die den kontinuierlichen Weiter betrieb der Stellteile nach Behebung der Unterbrechung oder Kontaktstörung ermöglichen. Eine Reinitialisierung oder -kalibrierung der Stellteile und/oder der signalverarbeiten den Anordnung ist nicht mehr erforderlich oder kann jeden falls sehr schnell durchgeführt werden, so daß das Stell teil-Antriebssystem kurze Zeit nach Behebung der Unterbre chung oder Kontaktstörung wieder einsatzbereit ist.A favorable embodiment of the method provides that when an interruption or contact fault is detected of the circuit through the signal processing arrangement Measures are taken that will continue operation of the controls after the interruption has been rectified or Allow contact disruption. Reinitialization or - Calibration of the control elements and / or the signal processing The arrangement is no longer necessary or can be used by anyone if done very quickly, so that the Stell partial drive system shortly after the underbreaks have been remedied is ready for use again.
Als vorteilhafte Maßnahme im Fall der Detektion einer Unter brechung oder Kontaktstörung des Stromkreises werden die Stellteile und/oder die Antriebseinheit betreffende Daten in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Nach Behebung der Unterbrechung stehen die Daten dadurch sofort wieder zur Verfügung, auch wenn die signalverarbeitende Anordnung eben falls von der Störung der Spannungsversorgung betroffen war.As an advantageous measure in the case of the detection of a sub Breakage or contact failure of the circuit will be the Controls and / or data relating to the drive unit in stored in a non-volatile memory. After fixing the As a result, the data is immediately available for interruption Available, even if the signal processing arrangement just if affected by the power supply fault was.
Besonders einfach und kostengünstig können diese Daten in einem wiederbeschreibbaren Festwertspeicher (EEPROM) abge speichert werden. Auch ohne Einsatz einer zusätzlichen Span nungspufferung bleiben die Daten dann während der Unterbre chung des Stromkreises erhalten. Darüber hinaus sind Mikro kontroller als signalverarbeitende Anordnungen auf dem Markt erhältlich, in die bereits EEPROMS integriert sind.This data can be stored in a particularly simple and inexpensive manner a rewritable read-only memory (EEPROM) be saved. Even without using an additional chip The data then remains buffered during the interruption circuit. They are also micro controller than signal processing devices on the market available in which EEPROMS are already integrated.
Insbesondere ist das Verfahren dann von Vorteil, wenn die Daten die Istposition von wenigstens einem Stellteil reprä sentieren, das durch den Elektromotor bewegt wird, und die Daten durch Inkrementierung von Signalen gewonnen werden, die während einer Stellbewegung von Sensoren wiederholt ab gegeben werden und die jeweils einen bestimmten, kleinen Verstellweg des wenigstens einen Stellteils entsprechen. Durch die Sicherung in einem nichtflüchtigen Speicher bleibt die Information über die Istposition des Stellteils auch über die Unterbrechung oder Kontaktstörung hinweg erhalten, während das Stellteil andernfalls nach Behebung der Unter brechung in eine definierte Position gefahren werden muß, um die Istpositions-Ermittlung neu zu kalibrieren, und Sensoren zur Bestimmung der Stellteilposition an den Stellteilen an geordnet sein müssen, beispielsweise in Form von Mikroschal tern.The method is particularly advantageous if the Represent the actual position of at least one actuator that is moved by the electric motor, and the Data is obtained by incrementing signals, that repeatedly during an actuating movement of sensors be given and each a specific, small Adjustment path of the at least one control part correspond. By saving in a non-volatile memory remains the information about the actual position of the actuator received across the break or contact disorder, otherwise the actuator after eliminating the sub refraction must be moved to a defined position in order to Recalibrate the actual position determination, and sensors to determine the position of the control unit on the control units must be ordered, for example in the form of a micro scarf tern.
Die Erfindung betrifft auch eine elektromotorische An triebseinheit nach der Gattung des nebengeordneten, unabhän gigen Anspruchs 8. Sie erlaubt die Erfassung des im Strom kreis fließenden Stroms mit geringem Aufwand. The invention also relates to an electromotive drive unit according to the genus of the secondary, independent current claim 8. It allows the detection of the current circulating current with little effort.
Durch die in den hierauf rückbezogenen Unteransprüchen auf geführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildun gen der erfindungsgemäßen Antriebseinheit.By the in the dependent claims referring to Measures taken result in advantageous further training gene of the drive unit according to the invention.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung hat das von den Schal tungsmitteln erzeugte Signal diskrete Signalpegel. Durch diese Diskretisierung vermag die signalverarbeitende Anord nung unmittelbar und ohne weitere Analog-Digital konvertierung zwischen verschiedenen detektierten Zu ständen des Motorstromkreises zu unterscheiden und darauf zu reagieren.In an advantageous embodiment, the scarf means generated signal discrete signal levels. By the signal processing arrangement is capable of this discretization immediately and without further analog-digital conversion between different detected zu to differentiate between the states of the motor circuit and towards it react.
Eine besonders einfache Ausgestaltung sieht vor, daß die Schaltungsmittel zwei Signalpegel erzeugen, die dem normalen Betrieb mit geschlossenem Motorstromkreis und dem Betrieb mit gestörtem oder unterbrochenem Motorstromkreis entspre chen. Dadurch wird der Aufwand zur Realisierung der Erken nung von Unterbrechungen und Kontaktstörungen nochmals ge ringer.A particularly simple embodiment provides that the Circuit means generate two signal levels, the normal Operation with closed motor circuit and the operation with a disturbed or interrupted motor circuit chen. As a result, the effort to realize the ores interruptions and contact faults again wrestler.
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, daß eine Transistorschaltstufe das diskrete Signal erzeugt, die sehr einfach konzipiert werden kann und insbesondere nur geringe Kosten verursacht. Die beiden Signalpegel können beispiels weise durch Schaltung des Transistors in die Zustände Sper ren oder Durchlaß realisiert werden.A further development of this embodiment provides that a Transistor switching stage generates the discrete signal, which is very can be easily designed and in particular only minimal Costs. The two signal levels can, for example by switching the transistor into the Sper states Ren or passage can be realized.
Die Signalpegel können direkt an die signalverarbeitende An ordnung geleitet werden, wenn die Schaltungsmittel den Span nungabfall in ein digitales Signal konvertieren. Beispiels weise können die beiden Schaltstellungen den H- und L-Pegeln der CMOS-Logik entsprechen. Die Signale sind dann an einen Port eines CMOS-Mikrocontrollers als signalverarbeitende An ordnung ohne mit zusätzlichem Schaltungsaufwand verbundene Signalwandlung weiterleitbar. The signal levels can be sent directly to the signal processing terminal order are routed when the switching means the span Convert waste into a digital signal. Example the two switch positions can be the H and L levels correspond to the CMOS logic. The signals are then to one Port of a CMOS microcontroller as a signal processing device order without associated with additional circuitry Signal conversion forwardable.
Vorteilhaft ist die Spannungsversorgung der signalverarbei tenden Anordnung und/oder der Schaltungsmittel innerhalb der Schaltungsmittel gepuffert, so daß zusätzliche externe Span nungsquellen überflüssig sind.The power supply for the signal processing is advantageous tenden arrangement and / or the circuit means within the Circuit means buffered so that additional external span sources of supply are superfluous.
Besonders einfach erfolgt die Pufferung mit Hilfe eines Kon densators, vorzugsweise eines Elektrolytkondensators. Durch die schnelle Erkennung von Unterbrechungen des Motorstrom kreises nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verbleibt der signalverarbeitenden Anordnung bis zur Entladung des Konden sators unter ihre minimale Versorgungsspannung ausreichend Zeit, auf die Unterbrechung oder Kontaktstörung zu reagie ren. Ferner ist die Pufferung mittels eines Kondensators ko stengünstig realisierbar. Die Kapazität des Pufferkonden stors kann deutlich kleiner sein als die für eine Spannungs pufferung bei Erfassung der Motorspannung erforderliche Ka pazität. Denkbar ist allerdings auch die Pufferung mit Hilfe einer Batterie, insbesondere eines wiederaufladbaren Akkus.Buffering is particularly easy with the help of a con capacitor, preferably an electrolytic capacitor. By the rapid detection of interruptions in the motor current circle remains according to the inventive method signal processing arrangement until the condensate is discharged sufficient below their minimum supply voltage Time to respond to the interruption or loss of contact ren. Furthermore, the buffering by means of a capacitor is ko can be realized at low cost. The capacity of the buffer condenser stors can be significantly smaller than that for a voltage buffering required when detecting the motor voltage capacity. However, buffering with the help is also conceivable a battery, especially a rechargeable battery.
Die elektromotorische Antriebseinheit findet bevorzugt Ver wendung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum Bewegen von Kraftfahrzeugfenstern und -Schiebe-Hebe-Dächern. Durch die schnelle Erkennung von Unterbrechungen des Motorstromkreises kann die signalverarbeitende Anordnung, die die Antriebsein heit steuert und/oder regelt, besser auf derartige Ereignis se, ausgelöst beispielsweise durch das Abziehen von An schlußsteckern der Antriebseinheit, reagieren. Es ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung von Wartungs- und Monta gearbeiten. Nach der Behebung der Störung entfallen aufwen dige Rekalibrierungsmaßnahmen.The electromotive drive unit is preferably Ver application in a motor vehicle, in particular for moving Motor vehicle windows and sliding / lifting roofs. Through the Rapid detection of motor circuit interruptions can be the signal processing arrangement that drives the unit controls and / or regulates, better to such event se, triggered for example by subtracting from circuit plugs of the drive unit, react. It results a significant simplification of maintenance and assembly worked. Once the fault has been rectified, there are no additional costs recalibration measures.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Vorrichtung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantageous developments and improvements to Device result from the further subclaims.
Es zeigen: die Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Vorrichtung, die Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fall der Detektion einer Un terbrechung oder Kontaktstörung, die Fig. 3 die Weiterfüh rung des Verfahrens nach Fig. 2 nach Behebung der Störung und die Fig. 4 den gemessenen Verlauf von Versorgungsspannung und Versorgungsstrom einer elektromotorischen Antriebsein heit bei Unterbrechung der Versorgungsleitung in Abhängig keit von der Zeit.In the drawings: Figure 1 shows an embodiment of OF INVENTION to the invention apparatus, Figure 2 is a flow diagram of the method according to the invention in the case of detection of a Un interruption or a contact failure, the Figure 3 shows the Weiterfüh out the method of Figure 2 after the disturbance.... and FIG. 4 shows the measured curve of supply voltage and supply current of an electromotive drive unit when the supply line is interrupted as a function of time.
In der Fig. 1 ist eine elektromotorische Antriebseinheit 10 dargestellt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren be trieben wird. Die elektromotorische Antriebseinheit 10 weist einen Elektromotor 12 mit einem nachgeordneten Getriebe 14 auf. Sie treibt ein Stellteil 15 in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Fenster, ein Schiebe-Hebe-Dach, oder eine Lüftungsklappe insbesondere einer Klimaanlage an. Die An triebseinheit 10 ist in einen Stromkreis 16 eingebunden, in dem sie einerseits mit einer Spannungsversorgung 18 und an dererseits mit der Fahrzeugmasse 20 verbunden ist. Dabei kann eine separate Leitung für die Fahrzeugmasse 20 an die Antriebseinheit geführt oder die Antriebseinheit 10 mit dem Fahrzeugchassis verbunden sein. Eine signalverarbeitende An ordnung 22 steuert oder regelt die Antriebseinheit 10 in Ab hängigkeit von Zuständen einer Bedienvorrichtung, der Ist-Position des von der Antriebseinheit 10 angetriebenen Stell teils 15, und gegebenenfalls weiteren externen Parametern wie etwa der Außentemperatur.In Fig. 1, an electric motor drive unit 10 is shown, which is operated by the inventive method be. The electromotive drive unit 10 has an electric motor 12 with a downstream transmission 14 . It drives an actuator 15 in a motor vehicle, for example a window, a sliding / lifting roof, or a ventilation flap, in particular an air conditioning system. At the drive unit 10 is integrated into a circuit 16 in which it is connected on the one hand to a voltage supply 18 and on the other hand to the vehicle mass 20 . A separate line for the vehicle mass 20 can be routed to the drive unit or the drive unit 10 can be connected to the vehicle chassis. A signal processing arrangement 22 controls or regulates the drive unit 10 as a function of states of an operating device, the actual position of the actuating part 15 driven by the drive unit 10 , and possibly other external parameters such as the outside temperature.
Die Ist-Position des Stellteils 15 wird durch Auswertung von Umdrehungssignalen der Motorankerwelle des Elektromotors er mittelt. Die Umdrehungssignale werden durch zwei Hallsenso ren 17 generiert, die mit einem auf der Motorankerwelle an geordneten Ringmagneten mit zwei Magnetpolen zusammenwirken. Dazu geben die Hallsensoren ein Signal mit einem Pegel, der der am Ort des Sensors vorherrschenden Komponente des Ring magnetfelds senkrecht zu einer Fläche des Sensors ent spricht, an die signalverarbeitende Anordnung 22 ab. Jeder Wechsel des Signalpegels eines Hallsensors 17 entspricht da mit einer halben Umdrehung der Motorankerwelle und somit ei nem durch das Übersetzungsverhältnis zwischen Elektromotor 12 und Stellteil 15 festgelegten, kleinen Verstellweg des Stellteils 15.The actual position of the actuator 15 is determined by evaluating the rotation signals of the motor armature shaft of the electric motor. The rotation signals are generated by two Hallsenso ren 17 , which interact with a ring magnet arranged on the motor armature shaft with two magnetic poles. For this purpose, the Hall sensors emit a signal with a level that corresponds to the component of the ring magnetic field prevailing at the location of the sensor perpendicular to a surface of the sensor, to the signal processing arrangement 22 . Each change in the signal level of a Hall sensor 17 corresponds there with half a revolution of the motor armature shaft and thus egg nem by the gear ratio between the electric motor 12 and actuator 15 , small adjustment of the actuator 15th
Die beiden Hallsensoren 17 sind in einem Winkel von 90° in Umfangsrichtung zur Drehachse der Motorankerwelle angeord net. Aus der Phasenverschiebung der beiden Hallsensorsignale wird von der signalverarbeitenden Anordnung 22 über eine Treiberschaltung 23 die Drehrichtung des Elektromotors 12 ermittelt. Die Pegelwechsel der Hallsensorsignale werden ab hängig von der Drehrichtung in einem weiteren nichtflüchti gen Speicher der signalverarbeitenden Anordnung 22 inkremen tiert oder dekrementiert. Der summierte Wert der Inkremente und Dekremente repräsentiert die absolute Ist-Position des Stellteils 15.The two Hall sensors 17 are net angeord at an angle of 90 ° in the circumferential direction to the axis of rotation of the motor armature shaft. The direction of rotation of the electric motor 12 is determined by the signal processing arrangement 22 via a driver circuit 23 from the phase shift of the two Hall sensor signals. The level changes of the Hall sensor signals are incremented or decremented depending on the direction of rotation in a further non-volatile memory of the signal processing arrangement 22 . The summed value of the increments and decrements represents the absolute actual position of the control element 15 .
Ferner sind Schaltungsmittel 24 aus einem Meßwiderstand 40, einer Verstärkerstufe 42 und einer Transistorschaltstufe 50 vorgesehen, durch die Unterbrechungen oder Kontaktstörungen des Stromkreises 16 detektierbar und an die signalverarbei tende Anordnung 10 signalisierbar sind. Der Meßwiderstand 40 ist in den Motorstromkreis 16 geschaltet. Aus dem Spannungs abfall über dem Meßwiderstand 40 generieren die Schaltungs mittel 24 ein von der Größe des Motorstromes abhängiges Si gnal 41, das der signalverarbeitenden Anordnung 22 zugeführt ist. Um den Meßwiderstand 40 kleinhalten zu können und Lei stungsverluste zu vermeiden, wird der Spannungsabfall von der Verstärkerstufe 42 verstärkt. Die Verstärkerstufe 42 be steht aus einem in Rückkopplung geschalteten Operationsver stärker 43, dessen nichtinvertierendem Eingang 46 die Span nung hinter dem Meßwiderstand 40 zugeführt ist, und dessen invertierender Eingang 44 über einen Spannungsteiler mit dem Ausgang 48 des Operationsverstärkers 43 rückgekoppelt ist. Dem Operationsverstärker 43 ist die Transistorschaltstufe 50 nachgeschaltet, die den Spannungsabfall am Meßwiderstand 40 in zwei diskrete Signale konvertiert. Ein Signalpegel ent spricht dabei dem normalen Betrieb mit geschlossenem Strom kreis und der andere Signalpegel dem Betrieb mit gestörtem oder unterbrochenem Stromkreis. Die Transistorschaltstufe 50 weist einen npn-Bipolartransistor in Emitterschaltung auf. Der Emitter des Transistors 52 ist mit der Fahrzeugmasse, die Basis mit dem Ausgang der Verstärkerstufe, und der Kol lektor 56 über einen Widerstand 53 mit einer Versorgungs- Spannung VCC verbunden. Die Verstärkerstufe 42 ist so ausge legt, daß bei normalem Motorbetrieb mit intaktem Stromkreis 16 die Basis-Emitter-Spannung die Diodenspannung des Transi stors 52 übersteigt und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 52 niederohmig wird. Wird der Stromkreis 16 un terbrochen, sinkt der Strom durch den Meßwiderstand 40 so fort ab, und der Transistor 52 wird hochohmig. Die Transi storschaltstufe 50 arbeitet somit wie ein Komparator und kann auch durch einen solchen, beispielsweise in einer han delsüblichen integrierten Schaltung, oder auch durch eine Analog-Digital-Konverter ersetzt werden. Die Verstärkerstufe 42 und die Transistorstufe 50 sind so ausgelegt, daß sie als Stufe 42, 50 arbeiten, die den Spannungsabfall über dem Meß widerstand 40 in ein digitales Signal umwandelt.Furthermore, circuit means 24 are provided from a measuring resistor 40 , an amplifier stage 42 and a transistor switching stage 50 , through which interruptions or contact faults in the circuit 16 can be detected and signaled to the signal processing arrangement 10 . The measuring resistor 40 is connected to the motor circuit 16 . From the voltage drop across the measuring resistor 40 , the circuit means 24 generate a dependent on the size of the motor current Si signal 41 , which is supplied to the signal processing arrangement 22 . In order to keep the measuring resistor 40 small and to avoid loss of power, the voltage drop is amplified by the amplifier stage 42 . The amplifier stage 42 consists of a feedback-connected operational amplifier 43 , the non-inverting input 46 of the voltage is supplied behind the measuring resistor 40 , and the inverting input 44 is fed back via a voltage divider to the output 48 of the operational amplifier 43 . The operational amplifier 43 is followed by the transistor switching stage 50 , which converts the voltage drop across the measuring resistor 40 into two discrete signals. One signal level corresponds to normal operation with a closed circuit and the other signal level to operation with a faulty or interrupted circuit. The transistor switching stage 50 has an npn bipolar transistor in an emitter circuit. The emitter of the transistor 52 is connected to the vehicle ground, the base to the output of the amplifier stage, and the collector 56 is connected via a resistor 53 to a supply voltage VCC. The amplifier stage 42 is so laid out that in normal motor operation with the circuit 16 intact, the base-emitter voltage exceeds the diode voltage of the transistor 52 and the collector-emitter path of the transistor 52 becomes low-resistance. If the circuit 16 is interrupted un, the current through the measuring resistor 40 decreases and the transistor 52 becomes high-resistance. The Transi storschaltstufe 50 thus works like a comparator and can also be replaced by such, for example in a commercially available integrated circuit, or by an analog-to-digital converter. The amplifier stage 42 and the transistor stage 50 are designed so that they work as a stage 42 , 50 , which converts the voltage drop across the measuring resistor 40 into a digital signal.
Der Kollektor 56 des Transistors 52 ist als Ausgang 57 der Schaltungsmittel 24 mit einem I/O-Port 59 eines Mikrocon trollers, beispielsweise aus der MC68HCxx-Familie, als si gnalverarbeitender Anordnung 22 verbunden. Die Versorgungs spannung VCC sowie die Schaltungsmittel 24 sind dabei so ge wählt, daß die beiden Schaltzustände des Transistors, ge sperrt und durchgeschaltet, CMOS-H- und L-Signalpegeln ent sprechen, die der signalverarbeitenden Anordnung 22 ohne weitere Pegelumsetzung als digitale Signale zuführbar sind. Ist der Motorstromkreis 16 unterbrochen und der Transistor 52 dementsprechend sperrend, liegt die Spannung VCC und da mit ein H-Pegel am Ausgang 57 an; ist der Motorstromkreis 16 intakt, liegt der Ausgang 57 auf Masse und damit auf L-Pegel.The collector 56 of the transistor 52 is connected as an output 57 of the circuit means 24 to an I / O port 59 of a microcontroller, for example from the MC68HCxx family, as a signal processing arrangement 22 . The supply voltage VCC and the switching means 24 are selected so that the two switching states of the transistor, ge blocked and switched through, speak CMOS-H and L signal levels ent, the signal processing arrangement 22 can be supplied as digital signals without further level conversion . If the motor circuit 16 is interrupted and the transistor 52 blocks accordingly, the voltage VCC is present and there is an H level at the output 57 ; if the motor circuit 16 is intact, the output 57 is at ground and thus at L level.
Die signalverarbeitende Anordnung 22, der Elektromotor 12 und die Schaltungsmittel 24 sind in einem gemeinsamen Gehäu se untergebracht und werden durch die einheitliche Span nungsversorgung 18 versorgt. Damit das Weiterarbeiten der Schaltungsmittel 24 sowie der signalverarbeitenden Anordnung 22 auch bei einer Unterbrechung des Stromkreises 16 sicher gestellt ist, ist die Spannungsversorgung 18 durch einen Elektrolytkondensator 60 gepuffert. Dazu ist die Anode des Elektrolytkondensators 60 mit der (positiven) Spannungsver sorgung 60 verbunden, während seine Kathode auf Masse liegt. Neben der signalverarbeitenden Anordnung 22 puffert der Elektrolytkondensator 60 auch den Operationsverstärker 43 und, nicht näher dargestellt, die Spannung VCC für die Tran sistorschaltstufe 50. Die Kapazität des Elektrolytkondensa tor 60 ist so gewählt, daß die Schaltungsmittel 24, die si gnalverarbeitende Anordnung 22, sowie die Umdrehungssensoren 17 im Elektromotor 12 bei Unterbrechung des Stromkreises 16 bis zum Stillstand des Motors weiterarbeiten können, die Restspannung des sich entladenden Elektrolytkondensators 60 vor dem Stillstand also die minimal erforderliche Be triebsspannung der Bauteile noch nicht unterschritten hat. Zum Schutz des Elektrolytkondensators 60 gegen Verpolung ist eine Diode 62 zwischen den Elektrolytkondensator 60 und den Anschluß für die Spannungsversorgung 18 geschaltet.The signal processing arrangement 22 , the electric motor 12 and the switching means 24 are housed in a common housing and are supplied by the uniform voltage supply 18 . In order to ensure that the circuit means 24 and the signal processing arrangement 22 continue to operate even when the circuit 16 is interrupted, the voltage supply 18 is buffered by an electrolytic capacitor 60 . For this purpose, the anode of the electrolytic capacitor 60 is connected to the (positive) voltage supply 60 while its cathode is grounded. In addition to the signal processing arrangement 22, the electrolytic capacitor 60 also buffers the operational amplifier 43 and, not shown in more detail, the voltage VCC for the transistor switching stage 50 . The capacitance of the electrolytic capacitor 60 is selected so that the switching means 24 , the signal processing arrangement 22 , and the rotation sensors 17 in the electric motor 12 can continue to work when the circuit 16 is interrupted until the motor comes to a standstill, the residual voltage of the discharging electrolytic capacitor 60 before Standstill has not yet fallen below the minimum required operating voltage of the components. To protect the electrolytic capacitor 60 against reverse polarity, a diode 62 is connected between the electrolytic capacitor 60 and the connection for the voltage supply 18 .
In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiels des erfindungs gemäßen Verfahrens zum Betreiben der elektromotorischen An triebseinheit 10 dargestellt. Bei einer Betätigung des An triebseinheit 10 wird das Verfahren im Punkt 28 gestartet. Im Schritt 30 wird der momentane Motorstrom I zur Detektie rung von Unterbrechungen oder Kontaktstörungen des Strom kreises 16 erfaßt. Als Erkennungskriterium für die Unterbre chung dient der Vergleich des erfaßten Stroms I mit einer vorgebbaren Schaltschwelle Is im Schritt 32, gegebenenfalls nach einer Betragsbildung des Stroms und/oder der Schalt schwelle.In FIG. 2, an embodiment of the method according invention is for operating the electric motor to drive unit 10 is shown. When the drive unit 10 is actuated, the method is started in point 28 . In step 30 , the current motor current I for detection of interruptions or contact faults in the circuit 16 is detected. The detection criterion for the interruption is the comparison of the detected current I with a predeterminable switching threshold I s in step 32 , if necessary after the current and / or the switching threshold has been formed.
In der Fig. 4 ist der Verlauf von Spannungsabfall und Strom bei einer Unterbrechung der Antriebseinheit 10 gezeigt. Wäh rend die Spannung 80 nach der Unterbrechung zum Zeitpunkt T0 aufgrund des oben erwähnten Generatoreffekts nur langsam ab fällt, hat der Betrag des Stroms 82 bei intaktem Stromkreis 16 eine Größenordnung von mehreren Ampere, während er bei einer Unterbrechung der Versorgungsleitung in sehr kurzer Zeit auf Werte nahe bei 0 Ampere abfällt. Die Schaltschwelle Is kann also so gewählt werden, daß eine sichere Unterschei dung der beiden Zustände möglich ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird lediglich eine Schaltschwelle Is vorgegeben. Denkbar ist jedoch auch, daß mehrere Schaltschwellen Isl . . . Isn vorgegeben werden, die in Form einer Tabelle in einem Speicher der signalverarbeiten den Anordnung 22 niedergelegt sind. Dadurch wird es auch möglich, unterschiedlich geartete Kontaktstörungen im Strom kreis 16 zu detektieren.In FIG. 4, the course of voltage drop and current is shown at an interruption in the drive unit 10. While the voltage 80 drops only slowly after the interruption at time T 0 due to the above-mentioned generator effect, the amount of current 82 has an order of magnitude of several amperes when circuit 16 is intact, while in the event of an interruption in the supply line it is in a very short time Values drops close to 0 amps. The switching threshold I s can thus be chosen so that a safe distinction between the two states is possible. In the illustrated embodiment of the method, only a switching threshold I s is specified. However, it is also conceivable that several switching thresholds I sl . . . I sn are specified, which are stored in the form of a table in a memory of the signal processing arrangement 22 . This also makes it possible to detect different types of contact faults in the circuit 16 .
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die signalverar beitende Anordnung 22 anhand des Pegels am Eingang 59 fest stellen, ob die Stromschwelle Is unterschritten ist oder nicht. Liegt am Eingang 59 ein H-Pegel an, so ist der erfaß te Stroms I größer als die vorgebbare Schaltschwelle Is, und das Verfahren verzweigt zurück zum Schritt 30, um den Motor strom erneut zu erfassen. Ist der erfaßte Motorstrom I je doch kleiner als die vorgebbare Schaltschwelle Is (L-Pegel), verzweigt das Verfahren nach dem Vergleich 32 zum Verfah rensschritt 34. Im Schritt 34 wird eine Schleife durchlau fen, in der geprüft wird, ob sich die Motorankerwelle auf grund der Massenträgheit weiterdreht oder ob ein völliger Stillstand eingetreten ist. Dies ist dann der Fall, wenn keine Pegelwechsel der Hallsensorsignale mehr erfolgen. Da mit ist sichergestellt, daß auch im Störfall die durch die signalverarbeitende Anordnung 22 ermittelte Stellteil- Position der tatsächlichen Stellteil-Position entspricht.In the device according to the invention, the signal processing arrangement 22 can determine on the basis of the level at the input 59 whether the current threshold I s is below or not. If there is an H level at input 59 , the detected current I is greater than the predefinable switching threshold I s , and the method branches back to step 30 in order to record the motor current again. If the detected motor current I is ever less than the predefinable switching threshold I s (L level), the method branches to comparison step 34 after comparison 32 . In step 34 , a loop is run through in which it is checked whether the motor armature shaft continues to rotate due to the inertia or whether it has come to a complete standstill. This is the case when the Hall sensor signals no longer change level. This ensures that, even in the event of a malfunction, the control element position determined by the signal processing arrangement 22 corresponds to the actual control element position.
Steht die Motorankerwelle bei der Abfrage im Schritt 34 nicht still, wird unmittelbar vor den Schritt 34, andern falls zum Schritt 36 verzweigt. Im Schritt 36 werden Daten, die das Stellteil 15 und die Antriebseinheit betreffen, in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Der nichtflüchtige Speichers wird in Form eines EEPROMs 35 bereitgestellt, das in die signalverarbeitende Anordnung integriert ist. Die ab gespeicherten Daten repräsentieren die durch die Auswertung der Hallsensorsignale bestimmte, gegenwärtig vom Stellteil 15 eingenommene Position (Istposition). Anschließend wird das Verfahren im Schritt 38 gestoppt.If the motor armature shaft is not at a standstill when queried in step 34 , the process branches immediately before step 34 , otherwise if branching to step 36 . In step 36 , data relating to the actuator 15 and the drive unit are stored in a non-volatile memory. The non-volatile memory is provided in the form of an EEPROM 35 , which is integrated in the signal processing arrangement. The data stored from represent the position (actual position) currently occupied by the control element 15 , determined by evaluating the Hall sensor signals. The method is then stopped in step 38 .
Nach Behebung der Kontaktstörung oder Unterbrechung des Stromkreises 16 und Wiederinbetriebnahme der signalverarbei tenden Anordnung 22 wird das Verfahren wie in der Fig. 3 dargestellt weitergeführt. Nach dem Start 70 wird im Schritt 72 geprüft, ob Daten über einen vorhergehenden Verstellver lauf abgespeichert wurden. Ist dies nicht der Fall, muß eine Rekalibrierung des Stellteils vorgenommen werden; das Ver fahren verzweigt dazu zum Schritt 73. Andernfalls werden die abgespeicherten Daten von der signalverarbeitenden Anordnung 22 aus dem EEPROM 35 im Schritt 74 wieder ausgelesen. Aus den Daten kann sofort die Ist-Position des Stellteils 15 be stimmt werden. Das Stellteil 15 wird aus der Position her aus, bei der es durch die Unterbrechung stehenblieb, ohne weitere Kalibrierung im normalen Betrieb im Schritt 76 wei terbetrieben. Denkbar ist beispielsweise, daß im Schritt 30 des in der Fig. 2 dargestellten Verfahrens weitergearbeitet wird.After eliminating the contact fault or interrupting the circuit 16 and restarting the signal processing arrangement 22 , the method is continued as shown in FIG. 3. After the start 70 , it is checked in step 72 whether data about a previous adjustment run has been stored. If this is not the case, the actuator must be recalibrated; the method branches to step 73 . Otherwise, the stored data are read out again by the signal processing arrangement 22 from the EEPROM 35 in step 74 . From the data, the actual position of the actuator 15 can be determined immediately. The actuating part 15 is operated from the position in which it stopped due to the interruption without further calibration in normal operation in step 76 . It is conceivable, for example, that work continues in step 30 of the method shown in FIG. 2.
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