DE202010017499U1

DE202010017499U1 - Device for determining the parking position of a motor-driven actuating element of a motor vehicle

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Publication number: DE202010017499U1
Application number: DE202010017499U
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2020-06-17

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung der Stellposition eines motorisch angetriebenen Stellelementes eines Kraftfahrzeugs, mit einem Hallsensor (7), der in einem drehbeweglichen Magnetfeld (B) angeordnet und mit einer Auswertelektronik (16) zur Verarbeitung eines bei einer Magnetfeldänderung (ΔB) erzeugten Positionssignals (S1, S2) verbunden ist, – wobei der Hallsensor (7) in einem Stromsparmodus (38) mit alternierenden vergleichsweise kurzeitigen Aktivzyklen (40) und vergleichsweise langzeitigen Inaktivzyklen (39) arbeitet und während eines Aktivzyklus (40) eine Magnetfeldänderung (ΔB) erfasst, und – wobei der Hallsensor (7) zur kontinuierlichen Erfassung von Magnetfeldänderungen (ΔB) aus dem Stromsparmodus (38) in einen dauerhaften Aktivmodus (37) steuerbar ist.Device for determining the position of a motor-driven control element of a motor vehicle, with a Hall sensor (7) which is arranged in a rotating magnetic field (B) and with evaluation electronics (16) for processing a position signal (S1, S2) generated when the magnetic field changes (ΔB) ) is connected, - the Hall sensor (7) in a power saving mode (38) with alternating comparatively short-term active cycles (40) and comparatively long-term inactive cycles (39) and detects a magnetic field change (ΔB) during an active cycle (40), and - whereby the Hall sensor (7) can be controlled for the continuous detection of magnetic field changes (ΔB) from the power saving mode (38) into a permanent active mode (37).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Stellposition eines motorisch angetriebenen Stellelementes eines Kraftfahrzeugs mittels eines Hallsensors, der in einem drehbeweglichen Magnetfeld angeordnet und mit einer Auswerteelektronik zur Verarbeitung eines bei einer Magnetfeldänderung erzeugten Positionssignals verbunden ist.The invention relates to a device for determining the setting position of a motor-driven actuating element of a motor vehicle by means of a Hall sensor, which is arranged in a rotatable magnetic field and connected to an evaluation for processing a position signal generated in a magnetic field change.

Bei einem modernen Kraftfahrzeug sind üblicherweise eine Vielzahl von mittels Elektromotoren angetriebenen Stelleinrichtungen oder Verstellelementen vorhanden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Fensterheber, eine elektrische Sitzverstellung oder eine Einrichtung zur motorischen Verstellung einer Fahrzeugtür, einer Heckklappe, eines Schiebedachs oder eines Cabrioverdecks.In a modern motor vehicle, a multiplicity of actuating devices or adjusting elements driven by electric motors are usually present. These are, for example, an electric window, an electric seat adjustment or a device for the motorized adjustment of a vehicle door, a tailgate, a sunroof or a convertible top.

Während eines Stellvorgangs eines solchen Verstellelementes ist häufig eine gewünschte Endposition präzise anzufahren. Hierzu ist eine genaue Kenntnis der Stellposition des Verstellelementes erforderlich. Die Kenntnisse der aktuellen Stellposition oder hieraus ableitbarer Größen, wie der Stellgeschwindigkeit oder des zurückgelegten Stellwegs, sind darüber hinaus häufig auch für die sichere Erkennung eines Einklemmfalls erforderlich.During a setting operation of such adjusting often a desired end position is to approach precisely. For this purpose, a precise knowledge of the adjustment position of the adjustment is required. The knowledge of the current parking position or derived therefrom variables, such as the actuating speed or the distance traveled, are also often required for the safe detection of a pinching.

Zur möglichst genauen Erfassung der Stellposition einer Fensterscheibe ist es beispielsweise aus der DE 199 16 400 C1 bekannt, einen Stellungs- und Drehrichtungssensor vorzusehen. Dieser besteht im Wesentlichen aus zwei in einem Abstand oder Winkel versetzt zueinander angeordneten Hallsensoren und einem mehrpoligen, beispielsweise zwei- oder vierpoligen Ringmagneten, der auf der Antriebswelle des Elektromotors angeordnet ist. Die Hallsensoren erfassen eine Magnetfeldänderung infolge einer Rotation des mit der Antriebswelle fest verbundenen Ringmagneten und generieren hieraus Zählimpulse. Diese werden zusammen mit einer Information über die Drehrichtung des Ringmagneten – und damit des Elektromotors – ausgewertet, indem die Zählimpulse je nach Drehrichtung des Antriebs aufwärts oder abwärts gezählt werden und somit die jeweilige Stellung der Fensterscheibe angeben.For the most accurate detection of the parking position of a window, it is for example from the DE 199 16 400 C1 known to provide a position and direction sensor. This consists essentially of two mutually offset at a distance or angle Hall sensors and a multi-pole, for example, two- or four-pole ring magnet, which is arranged on the drive shaft of the electric motor. The Hall sensors detect a magnetic field change due to a rotation of the fixedly connected to the drive shaft ring magnet and generate count pulses. These are evaluated together with information about the direction of rotation of the ring magnet - and thus of the electric motor - by the counts are counted up or down depending on the direction of rotation of the drive and thus specify the respective position of the window.

Für die Sensorik werden üblicherweise integrierte Hallsensoren, beispielsweise in CMOS-Technologie (Complementary Metal Oxide Semiconductor) eingesetzt, die zusätzlich zu einer Auswerteelektronik, beispielsweise in ASIC-Technologie (Application Specific Integrated Circuit), zusammen mit den Hallsonden in einen Halbleiterchip (Hall-IC) integriert sind ( DE 101 54 498 B4 ).Integrated Hall sensors, for example in CMOS technology (Complementary Metal Oxide Semiconductor) are usually used for the sensor, which in addition to an evaluation, for example in ASIC technology (Application Specific Integrated Circuit), together with the Hall probes in a semiconductor chip (Hall IC ) are integrated ( DE 101 54 498 B4 ).

Die Hallsonden können als sensitive Flächen, beispielsweise als quadratische Plättchen aufgefasst werden, die mit elektrischer Energie in Form einer Strom- oder Spannungsquelle versorgt werden. In Anwesenheit eines externen magnetischen Feldes senkrecht zu dieser sensitiven Fläche kann eine Hallspannung gemessen werden, die proportional zur magnetischen Flussdichte (Induktion) ist. Aufgrund der Proportionalität zwischen der Hallspannung und der magnetischen Flussdichte wird mittels des Hallsensors auch eine Änderung der magnetischen Flussdichte erfasst. Die hierzu proportionale Hallspannungsänderung kann dann als Sensorsignal entsprechend ausgewertet werden.The Hall probes can be regarded as sensitive surfaces, for example as square plates, which are supplied with electrical energy in the form of a current or voltage source. In the presence of an external magnetic field perpendicular to this sensitive area, a Hall voltage proportional to the magnetic flux density (induction) can be measured. Due to the proportionality between the Hall voltage and the magnetic flux density, a change in the magnetic flux density is also detected by means of the Hall sensor. The proportional Hall voltage change can then be evaluated accordingly as a sensor signal.

Aus der DE 10 2006 043 839 A1 ist es bekannt, die an den Hallsonden oder Hallsensoren auftretenden Magnetfeldänderungen einer Komparatorschaltung mit Hysterese (Schmitt-Trigger-Schaltung) in zwei um beispielsweise 90° zueinander versetzte binäre Impulsfolgen umzusetzen. Bei einer solchen Komparatorschaltung mit Hysterese werden eine obere Schaltschwelle und eine untere Schaltschwelle bereitgestellt. Durch Zählen der Impulse pro Zeiteinheit kann die Drehzahl bestimmt werden, während anhand eines Vergleichs der beiden Impulsfolgen die Drehrichtung des Elektromotors oder Drehantriebs ermittelt wird.From the DE 10 2006 043 839 A1 It is known to implement the magnetic field changes occurring at the Hall probes or Hall sensors of a comparator circuit with hysteresis (Schmitt-trigger circuit) in two mutually offset by 90 °, for example, binary pulse trains. In such a comparator circuit with hysteresis, an upper threshold and a lower threshold are provided. By counting the pulses per unit of time, the speed can be determined, while based on a comparison of the two pulse trains, the direction of rotation of the electric motor or rotary drive is determined.

Infolge der Drehbewegung des Ringmagneten liegen dessen Magnetpole alternierend stirnseitig der jeweiligen sensitiven Hallfläche (Hallsonde) direkt gegenüber, so dass das diese Hallsonde durchflutende Magnetfeld im Wesentlichen orthogonal zur sensitiven Fläche ausgerichtet ist. Demnach liegen diese orthogonale Feldkomponente des Magnetfeldes sowie die hierzu proportionale Hallspannung im Bereich ihres Maximums oder ihres Minimums. Liegen demgegenüber die Grenzen zwischen einem Nordpol und einem Südpol des Ringmagneten stirnseitig dieser sensitiven Fläche gegenüber, so ist das diese durchflutende Magnetfeld im Wesentlichen parallel zur Flächenebene mit der Folge, dass die Hallspannung zu Null wird. In Abhängigkeit vom Abstand des Ringmagneten zu den Hallflächen des Hallsensors oder Hall-IC's ergibt sich somit sowohl für die entsprechende Feldkomponente als auch für die Hallspannung ein zumindest annähernd sinusförmiger Verlauf als Funktion des Umlaufwinkels.As a result of the rotational movement of the ring magnet whose magnetic poles are alternately frontally of each sensitive Hall surface (Hall probe) directly opposite, so that the magnetic field flowing through this Hall probe is oriented substantially orthogonal to the sensitive surface. Accordingly, these orthogonal field components of the magnetic field and the Hall voltage proportional thereto are in the range of their maximum or their minimum. On the other hand, if the boundaries between a north pole and a south pole of the ring magnet face the front side of this sensitive area, the magnetic field flowing through them is substantially parallel to the area plane, with the result that the Hall voltage becomes zero. Depending on the distance of the ring magnet to the Hall surfaces of the Hall sensor or Hall ICs thus results for both the corresponding field component and for the Hall voltage an at least approximately sinusoidal profile as a function of the circulation angle.

Überschreitet die relevante Feldkomponente der sich in Abhängigkeit vom Umlaufwinkel sinusförmigen Flussdichte (Hallspannung) die obere Schaltschwelle, so ändert sich der Impuls innerhalb der Impulsfolge von einem ersten logischen Pegel auf einen zweiten logischen Pegel. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten bis die relevante Feldkomponente der Flussdichte bzw. die Hallspannung die untere Schaltschwelle unterschreitet.If the relevant field component of the sinusoidally-shaped flux density (Hall voltage) exceeds the upper switching threshold, the pulse within the pulse sequence changes from a first logic level to a second logic level. This state is maintained until the relevant field component of the flux density or the Hall voltage falls below the lower switching threshold.

Somit enthält die Pulsfolge beispielsweise sowohl unterhalb der unteren Schwelle als auch innerhalb der zwischen den beiden Schaltschwellen sich befindenden Hysterese den High-Pegel (logisch 1) so lange bei, bis die obere Schaltschwelle erneut überschritten wird. Demzufolge bleibt in der Impulsfolge der Low-Pegel (logisch 0) innerhalb der Hysterese erhalten, bis die untere Schaltschwelle erneut unterschritten wird. Die obere Schaltschwelle und die untere Schaltschwelle sind symmetrisch um die einen Nulldurchgang des etwa sinusförmigen Verlaufs der magnetischen Flussdichte bzw. Hallspannung darstellende Mittellinie der Hysterese angeordnet. Thus, for example, the pulse sequence includes the high level (logical 1) both below the lower threshold and within the hysteresis between the two switching thresholds until the upper switching threshold is again exceeded. As a result, the low level (logical 0) remains within the hysteresis in the pulse train until the lower switching threshold is reached again. The upper switching threshold and the lower switching threshold are arranged symmetrically about the center line of the hysteresis representing a zero crossing of the approximately sinusoidal curve of the magnetic flux density or Hall voltage.

Herkömmliche Hallsensoren weisen im Betrieb einen relativ hohen Stromverbrauch (>> 100 μA) auf. Insbesondere wenn die Zündung des Kraftfahrzeugs abgeschaltet ist, eine Fahrzeugbatterie nicht geladen wird oder eine Lichtmaschine nicht betrieben wird, ist eine niedrige Stromaufnahme einer Fahrzeugelektronik und des Hallsensors gewünscht. Ein typisch geforderter Stromaufnahmewert für Hallsensoren bei ausgeschalteter Zündung ist beispielsweise < 100 μA. Um diese Anforderung bezüglich der Stromaufnahme zu erfüllen ist es üblich, den Hallsensor, insbesondere bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeuges, abzuschalten. Hierbei ist jedoch problematisch, dass Positionsänderungen, wie sie bei sich lösenden mechanischen Spannungen im Verstellsystem, Rütteln oder Erschütterungen etc. entstehen, nicht erfasst werden.Conventional Hall sensors have a relatively high power consumption (>> 100 μA) during operation. In particular, when the ignition of the motor vehicle is switched off, a vehicle battery is not charged or an alternator is not operated, a low power consumption of a vehicle electronics and the Hall sensor is desired. A typically required current consumption value for Hall sensors with the ignition switched off is, for example, <100 μA. In order to meet this requirement with respect to the current consumption, it is customary to turn off the Hall sensor, in particular when the ignition of the motor vehicle is switched off. Here, however, is problematic that changes in position, as they arise in solving mechanical stresses in the adjustment, shaking or vibrations, etc., are not detected.

Ein weiteres Problem ist eine temperatur- oder betriebsbedingte Verschiebung der Schaltschwelle, insbesondere während der Hallsensor ausgeschaltet ist. Durch eine nicht erfasste Positionsänderung oder infolge des Abschaltens des Hallsensors kann es zu einem Verzählen oder zur Annahme einer falschen Stellposition des Stellelementes durch eine Auswerteelektronik kommen, wodurch es zu einer Fehlfunktion beim Einklemmschutz oder zu einer Überbeanspruchung des Stellelements oder des Antriebes kommen kann.Another problem is a temperature or operational shift of the switching threshold, especially while the Hall sensor is turned off. By an unrecognized change in position or as a result of switching off the Hall sensor can lead to a Verzählen or to assume a wrong position of the actuating element by an evaluation, which can lead to a malfunction in anti-trap or overuse of the actuator or the drive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders einfaches und geeignetes Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines motorisch angetriebenen Stellelementes eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines Hallsensors anzugeben.The invention has for its object to provide a particularly simple and suitable device for determining the position of a motor-driven actuating element of a motor vehicle using a Hall sensor.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Varianten, Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous variants, refinements and developments are the subject of the dependent claims.

Die Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines motorisch angetriebenen Stellelementes eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Hallsensor, der in einem drehbeweglichen Magnetfeld angeordnet ist. Eine Auswertelektronik ist zur Verarbeitung eines bei einer Magnetfeldänderung erzeugten Positionssignals mit dem Hallsensor verbunden, wobei der Hallsensor in einem Stromsparmodus mit alternierenden vergleichsweise kurzzeitigen Aktivzyklen und vergleichsweise langzeitigen Inaktivzyklen arbeitet. Während eines Aktivzyklus wird eine Magnetfeldänderung erfasst.The device for determining the position of a motor-driven actuating element of a motor vehicle comprises a Hall sensor, which is arranged in a rotatable magnetic field. An electronic evaluation system is connected to the Hall sensor for processing a position signal generated in the event of a magnetic field change, the Hall sensor operating in a power-saving mode with alternating comparatively short-term active cycles and comparatively long-term inactive cycles. During an active cycle, a magnetic field change is detected.

Zur kontinuierlichen Erfassung von Magnetfeldänderungen wird der Hallsensor aus dem Stromsparmodus in einen dauerhaften Aktivmodus gesteuert. Der Hallsensor (Hall IC) kann sich hierbei selbstständig in den Aktivmodus versetzen, z. B. wenn der Hallsensor infolge des Auftretens einer magnetischen Flussänderung hierzu veranlasst ist. Der Hallsensor würde dann in diesem Zustand solange verbleiben, bis innerhalb beispielsweise einer Sekunde keine Flussänderung aufgetreten ist.For continuous detection of magnetic field changes, the Hall sensor is controlled from the power saving mode to a permanent active mode. The Hall sensor (Hall IC) can set itself in the active mode, z. B. when the Hall sensor is caused due to the occurrence of a magnetic flux change for this purpose. The Hall sensor would then remain in this state until no flow change has occurred within, for example, one second.

Zweckmäßigerweise wird der Hallsensor jedoch von der Auswerteelektronik vom Stromsparmodus in den Aktivmodus gesteuert, wenn die Auswerteelektronik, beispielsweise beim Betätigen des Zündschlosses des Kraftfahrzeugs, aktiviert wird. Eine Ansteuerung zur Aktivierung des Hallsensors mittels eines auf eine Versorgungsspannung aufmodulierten Steuersignals ist dabei gegebenenfalls vorteilhaft. Bei der Ansteuerung mit einem seriellen Protokoll werden Signale bitweise, also einzeln und aufeinander folgend nach einer vorgegebenen Regel gesendet sowie empfangen. Dabei ist eine besonders hohe Sicherheit – im Sinne von Zuverlässigkeit – für einen Wechsel in den Aktivmodus gewährleistet.However, the Hall sensor is expediently controlled by the evaluation electronics from the power-saving mode to the active mode when the evaluation electronics, for example when the ignition lock of the motor vehicle is actuated, are activated. A control for activating the Hall sensor by means of a modulated on a supply voltage control signal is optionally advantageous. When driving with a serial protocol, signals are transmitted and received bit by bit, ie one by one and consecutively according to a predetermined rule. This ensures a particularly high level of security - in terms of reliability - for a change to active mode.

Beim Aufmodulieren des Steuersignals auf die Versorgungsspannung, zur Aktivierung des Hallsensors, erfüllt ein Pin am Hallsensor die Funktion der energetischen Versorgung und die Funktion der Ansteuerung. In dieser Ausgestaltung kann auf einen zusätzlichen Pin verzichtet werden. Durch die Aktivierung der Auswertelektronik und des Hallsensors bei Betätigung des Zündschlosses des Kraftfahrzeugs wird sichergestellt, dass beim Verfahren des Stellelements bei eingeschalteter Zündung auch sehr schnelle Änderungen der Stellposition lückenlos erkannt und ausgewertet werden. Solche schnellen Positionsänderungen treten insbesondere beim Verstellen mit motorischem Antrieb auf. Bei einer Antriebswelle mit einem vierpoligen Ringmagnet, erfolgt beispielsweise bei 1000 Umdrehungen pro Minute ein Magnetpolwechsel an dem Hallsensor alle 15 ms.When modulating the control signal to the supply voltage, to activate the Hall sensor, a pin on the Hall sensor fulfills the function of the energetic supply and the function of the control. In this embodiment can be dispensed with an additional pin. By activating the evaluation electronics and the Hall sensor on actuation of the ignition of the motor vehicle ensures that even when the method of the control element with the ignition switched very fast changes in the control position are fully recognized and evaluated. Such rapid changes in position occur in particular when adjusting with motor drive. In a drive shaft with a four-pole ring magnet, for example, at 1000 revolutions per minute, a magnetic pole change takes place at the Hall sensor every 15 ms.

Vorteilhafterweise erzeugt der Hallsensor ein Sensorsteuersignal zur Aktivierung einer Kraftfahrzeugelektronik, insbesondere der Auswerteelektronik, wenn im Stromsparmodus eine Magnetfeldänderung erkannt wird. Das Sensorsteuersignal zur Aktivierung der Kraftfahrzeugelektronik, insbesondere eines Spannungsreglers oder eines „system base chips”, welcher die Strom- und Spannungsversorgung in einem Schaltkreis regelt, kann dabei über einen zusätzlichen Pin am Hallsensor geführt werden. Das Sensorsteuersignal wird hierbei beispielsweise abgegeben, wenn eine Schaltschwelle über- oder unterschritten wird oder wenn eine bestimmte magnetische Flussdichteänderung erreicht wird.Advantageously, the Hall sensor generates a sensor control signal for activating a motor vehicle electronics, in particular the evaluation electronics, when a magnetic field change is detected in the power saving mode. The sensor control signal for activating the motor vehicle electronics, in particular a voltage regulator or a "system base chips", which the current and Voltage supply controls in a circuit, can be performed via an additional pin on the Hall sensor. The sensor control signal is emitted, for example, when a switching threshold is exceeded or fallen below or when a certain magnetic flux density change is achieved.

Zweckmäßigerweise wird im Stromsparmodus für die Aktivzyklen eine Dauer von etwa 50 μs bei einem Tastgrad (duty cycle) von < 1%, vorzugsweise < 0,1% eingestellt. Der Tastgrad ist dabei das Verhältnis der Aktivzyklusdauer zur Periodendauer, wobei eine Periode einen Aktivzyklus und einen Inaktivzyklus umfasst. Die Dauer eines Inaktivzyklus beträgt dann beispielsweise ca. 50 ms bis 100 ms. Aufgrund der sehr kurzen Dauer der Aktivzyklen sowie der kurzen Dauer zwischen diesen wird eine sichere und zuverlässige Erfassung von Änderungen der Stellposition des Stellelements bei niedrigem Stromverbrauch gewährleistet.Expediently, in the power-saving mode for the active cycles, a duration of approximately 50 μs is set at a duty cycle of <1%, preferably <0.1%. The duty factor is the ratio of the active cycle duration to the period duration, wherein one period comprises an active cycle and an inactive cycle. The duration of an inactive cycle is then for example about 50 ms to 100 ms. Due to the very short duration of the active cycles and the short time between them, a safe and reliable detection of changes in the control position of the control element is ensured with low power consumption.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Hallsensor grundsätzlich, wenn dieser also elektroenergetisch versorgt ist und an diesem kein Steuersignal anliegt, in dem Stromsparmodus arbeitet. Während des Anliegens des Steuersignals am Hallsensor wird der Stromsparmodus abgeschaltet oder blockiert und der Hallsensor wechselt in den Aktivmodus und verbleibt in diesem. Der Hallsensor wechselt aus dem Aktivmodus (zurück) in den Stromsparmodus, wenn das Steuersignal ausbleibt. Es ist auch möglich, dass ein Wechsel zwischen dem Aktivmodus und dem Stromsparmodus durch ein jeweiliges Steuersignal erfolgt, dass kontinuierlich oder jeweils einmalig zum Wechseln von der Auswerteelektronik an den Hallsensor übermittelt wird. Vorteilhafterweise wird im Stromsparmodus oder im Aktivmodus eine definierte, in den Hallsensor implementierte Hysterese Funktion genutzt, durch die bei ungünstigen Bedingungen ein fälschlich auftretendes Sensorsteuersignal oder Positionssignal verhindert wird.The advantages achieved by the invention are in particular that the Hall sensor in principle, if this is so supplied with electrical energy and at this no control signal is applied, operates in the power-saving mode. During the application of the control signal to the Hall sensor, the power-saving mode is switched off or blocked and the Hall sensor switches to the active mode and remains there. The Hall sensor switches from the active mode (back) to the power-saving mode when the control signal is missing. It is also possible that a change between the active mode and the power saving mode is effected by a respective control signal that is transmitted continuously or in each case once for changing from the evaluation to the Hall sensor. Advantageously, in the power-saving mode or in the active mode, a defined hysteresis function implemented in the Hall sensor is used by which an incorrectly occurring sensor control signal or position signal is prevented under unfavorable conditions.

Vorteilhafterweise werden zwei Hallsensoren oder ein Doppel-Hallsensor mit zwei versetzt entlang eines Drehweges angeordneten Hallsonden genutzt, um die Richtung einer Stellpositionsänderung zu bestimmen. Die Richtung der Stellpositionsänderung wird hierbei durch einen Vergleich von Positionssignalen des Hallsensors ermittelt. Dies ist insbesondere bei durch Rütteln oder mechanische Verspannungen bedingten Positionsänderungen hilfreich, da hier normalerweise eine Positionsänderung vorliegt, die in eine unbekannte Richtung erfolgt. So kann sich beispielsweise bei einem Fensterheber eine mechanische Spannung durch eine Positionsänderung in Richtung einer Schließstellung oder einer Offenstellung lösen.Advantageously, two Hall sensors or a double Hall sensor with two offset along a rotary path arranged Hall probes are used to determine the direction of a parking position change. The direction of the adjustment position change is determined by a comparison of position signals of the Hall sensor. This is particularly helpful in case of shaking or mechanical tension induced position changes, as there is usually a change in position, which takes place in an unknown direction. For example, in the case of a window regulator, a mechanical tension can be released by a change in position in the direction of a closed position or an open position.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 schematisch in perspektivischer Darstellung einen elektromotorischen Antrieb mit einem antriebsseitigen Ringmagnet und mit einem Doppel-Hallsensor, 1 schematically a perspective view of an electric motor drive with a drive-side ring magnet and with a double-Hall sensor,

2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Stellposition eines mittels des Antriebs gemäß 1 betriebenen Stellelementes, und 2 a block diagram of a device according to the invention for determining the parking position of a means of the drive according to 1 operated actuator, and

3 in einer Diagrammdarstellung eine Änderung der Stellposition sowie deren Erfassung mittels des Doppel-Hallsensors. 3 in a diagram representation of a change in the positioning position and their detection by means of the double-Hall sensor.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt einen elektromotorischen Antrieb 1, beispielsweise einen Fensterheberantrieb, eines Kraftfahrzeugs mit einer den (hier nicht dargestellten) Rotor oder Anker eines Elektromotors tragenden Antriebswelle 2 und mit einem Schneckengetriebe, das eine auf der Antriebswelle 2 sitzende Schnecke 3 und eine mit dieser kämmendes schräg verzahntes Schneckenrad 4 aufweist. Aufgrund der Übersetzung zwischen der Schnecke 3 und dem Schneckenrad 4 ist deren Rotationsgeschwindigkeit gegenüber der Rotationsgeschwindigkeit ω der Antriebswelle 2 bei zugleich erhöhtem Drehmoment verlangsamt. Während die Antriebswelle 2 um die dargestellte x-Achse rotiert, rotiert das in einer Ebene parallel zur xz-Ebene liegende Schneckenrad 4 um eine hierzu senkrechte Drehachse y. 1 shows an electric motor drive 1 , For example, a window lift drive, a motor vehicle with a (not shown here) rotor or armature of an electric motor supporting the drive shaft 2 and with a worm gear, one on the drive shaft 2 sitting snail 3 and a meshing helical worm wheel with this meshing 4 having. Due to the translation between the snail 3 and the worm wheel 4 is its rotational speed relative to the rotational speed ω of the drive shaft 2 slows down at the same time increased torque. While the drive shaft 2 rotates about the x-axis shown rotates in a plane parallel to the xz-plane worm wheel 4 around a vertical axis of rotation y.

Über einen Zahnradaufsatz 5 ist das Schneckengetriebe 3, 4 in nicht näher dargestellter Art und Weise beispielsweise über eine Seiltrommel und einen Seilzug mit einem Stellelement, umfassend einen schienengeführten Mitnehmer und eine Fensterscheibe, mechanisch gekoppelt. Hierdurch kann das Stellelement entlang eines Verstellweges, insbesondere zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung, automatisch verfahren werden.Via a gear attachment 5 is the worm gear 3 . 4 in a manner not shown, for example via a cable drum and a cable with an actuator, comprising a rail-guided driver and a window, mechanically coupled. As a result, the adjusting element can be moved automatically along an adjustment path, in particular between an open position and a closed position.

Auf der Antriebswelle 2 sitzt ein mit dieser rotierender Ringmagnet 6 mit im Ausführungsbeispiel jeweils zwei Nordpolen N und zwei Südpolen S (nachfolgend auch als Magnetpole bezeichnet). Beabstandet zu dem Ringmagnet 6 ist ein als integrierter Schaltkreis (IC) ausgestalteter Hallsensor 7 auf einer nicht näher dargestellten Leiterplatte kontaktiert. Der Hallsensor 7 ist mit fünf Anschlusspins versehen, wobei ein erster Pin 8 und ein zweiter Pin 9 zur elektroenergetischen Versorgung des Hallsensors 7 vorgesehen sind. Ein dritter Pin 10 und ein vierter Pin 11 bilden einen Signalausgang, über welchen im Betrieb ein von dem Hallsensor 7 erzeugtes Positionssignal abgegeben wird. Ein fünfter Pin 12 dient als Signaleingang für ein Steuersignal, das von einer hier nicht näher dargestellten Auswerteelektronik erzeugt wird.On the drive shaft 2 sits with this rotating ring magnet 6 with in the exemplary embodiment in each case two north poles N and two south poles S (hereinafter also referred to as magnetic poles). Spaced to the ring magnet 6 is a Hall sensor designed as an integrated circuit (IC) 7 contacted on a circuit board not shown. The Hall sensor 7 is equipped with five pins, with a first pin 8th and a second pin 9 for the electrical energy supply of the Hall sensor 7 are provided. A third pin 10 and a fourth pin 11 form a signal output, over which in operation one of the Hall sensor 7 generated position signal is emitted. A fifth pin 12 serves as a signal input for a control signal which is generated by a not shown here evaluation.

Die 2 zeigt schematisch in einem Blockschaltbild eine mit einer Spannungsquelle 13 und mit einem Zündschalter (Zündung) 14 verschaltete Kraftfahrzeugelektronik 15, den Hallsensor 7 sowie den elektromotorischen Antrieb 1. Die Kraftfahrzeugelektronik 15 umfasst die Auswerteelektronik 16, welche mittels eines Mikrocontrollers 17 das Positionssignal S₁, S₂ auswertet und den Hallsensors 7 in einen Stromsparmodus oder in einen Aktivmodus steuert. Ferner umfasst die Kraftfahrzeugelektronik 15 eine Antriebssteuerung 18 zum verarbeiten eines Stellsignals 53 eines Stellschalters 19 sowie zum Betreiben und Ansteuern des elektromotorischen Antriebs 1. Die Antriebssteuerung 18 ist über eine Stellleitung 20 mit dem Stellschalter 28 verbunden. Eine Antriebsleitung 21 verbindet die Antriebssteuerung 18 mit dem elektromotorischen Antrieb 1, an dem die Antriebswelle 2 mit dem vierpoligen Ringmagnet 6 angebracht ist.The 2 shows schematically in a block diagram one with a voltage source 13 and with an ignition switch (ignition) 14 interconnected automotive electronics 15 , the Hall sensor 7 and the electric motor drive 1 , The automotive electronics 15 includes the transmitter 16 , which by means of a microcontroller 17 evaluates the position signal S ₁ , S ₂ and the Hall sensor 7 in a power saving mode or in an active mode controls. Furthermore, the automotive electronics includes 15 a drive control 18 for processing a control signal 53 a control switch 19 and for operating and controlling the electric motor drive 1 , The drive control 18 is via a control line 20 with the control switch 28 connected. A drive line 21 connects the drive control 18 with the electric motor drive 1 to which the drive shaft 2 with the four-pole ring magnet 6 is appropriate.

Der Hallsensor 7 ist beabstandet zum Ringmagnet 6 angeordnet und separat von der Kraftfahrzeugelektronik 15 über den ersten und zweiten Pin 8, 9 mit der Versorgungsspannung V_s bzw. mit Ground oder Masse der Spannungsquelle 13 verschaltet, wodurch eine kontinuierliche und von der Kraftfahrzeugelektronik 15 unabhängige elektroenergetische Versorgung gewährleistet ist. Der Hallsensor 7 ist hierbei über Signalleitung 22, 23 und eine Steuerleitung 24 mit der Auswerteelektronik 16 verbunden.The Hall sensor 7 is spaced from the ring magnet 6 arranged and separate from the automotive electronics 15 over the first and second pin 8th . 9 with the supply voltage V _s or with ground or ground of the voltage source 13 interconnected, creating a continuous and the automotive electronics 15 independent electrical energy supply is ensured. The Hall sensor 7 is here via signal line 22 . 23 and a control line 24 with the transmitter 16 connected.

Beim Einschalten der Zündung 14 wird die Auswerteelektronik 16 derart aktiviert, dass diese kontinuierlich ein Steuersignal S₄ und ein Positionssignal S₁, S₂ senden bzw. empfangen und verarbeiten kann. Der Hallsensor 7 wird beim Einschalten der Zündung 14 von der Auswerteelektronik 16 über die Steuerleitung 24 und den fünften Pin 12 mit dem kontinuierlichen Steuersignal S₄ derart angesteuert, dass der Hallsensor 7 von dem Stromsparmodus in den dauerhaften Aktivmodus wechselt. Ferner wird bedingt durch das Einschalten der Zündung 14 die Antriebssteuerung 18 aktiviert.When switching on the ignition 14 becomes the transmitter 16 activated so that it can continuously send a control signal S ₄ and a position signal S ₁ , S ₂ and receive and process. The Hall sensor 7 is when the ignition is switched on 14 from the transmitter 16 over the control line 24 and the fifth pin 12 with the continuous control signal S ₄ so controlled that the Hall sensor 7 switches from the power saving mode to the permanent active mode. Furthermore, due to the switching on of the ignition 14 the drive control 18 activated.

Beim Betätigen des Stellschalters 19 werden von der Antriebssteuerung 18, entsprechend dem über die Stellleitung 20 übertragenen Stellsignal S₃, der elektromotorische Antrieb 1 über die Antriebsleitung 21 angesteuert und das Stellelement verfahren. Beim Verfahren des Stellelements mit elektromotorischem Antrieb 1 in die Offenstellung oder in die Schließstellung erfolgt eine Drehung der Antriebswelle 2 mit dem darauf angeordneten Ringmagnet 6 in die Drehrichtung ω_– bzw. in die entgegengesetzte Drehrichtung ω₊.When operating the adjusting switch 19 be from the drive control 18 , according to the via the control line 20 transmitted control signal S ₃ , the electric motor drive 1 over the drive line 21 triggered and move the actuator. When moving the actuator with electric motor drive 1 in the open position or in the closed position takes place a rotation of the drive shaft 2 with the ring magnet arranged thereon 6 in the direction of rotation ω _- or in the opposite direction of rotation ω ₊ .

Der Hallsensor 7 umfasst zwei nachfolgend als Hallsonden 25, 26 bezeichnete magnetfeldsensitive Flächen, die an sich gegenüber liegenden Längsseiten zur Bestromung dieser kontaktiert sind. Ferner sind die Hallsonden 25, 26 zum Abgreifen einer Hallspannung U_H an zwei weiteren sich gegenüber liegenden Längsseiten kontaktiert. Jeder Hallsonde 25, 26 ist eine Komparatorschaltung 27, 28 mit Hysterese (Schmitt-Trigger) zugeordnet. Die Hallsonden 25, 26 sind entlang eines Drehweges des Ringmagneten 6 versetzt angeordnet. Infolge der durch den elektromotorischen Betrieb bedingten Rotation des Ringmagneten 6 befindet sich der ortsfest auf der Leiterplatte angeordnete Hallsensor 7 in einem sich drehenden Magnetfeld B.The Hall sensor 7 includes two below as Hall probes 25 . 26 designated magnetic field-sensitive surfaces, which are contacted at opposite longitudinal sides for energizing them. Furthermore, the Hall probes 25 . 26 contacted for tapping a Hall voltage U _H at two other opposite longitudinal sides. Every hall probe 25 . 26 is a comparator circuit 27 . 28 associated with hysteresis (Schmitt trigger). The Hall probes 25 . 26 are along a rotation path of the ring magnet 6 staggered. As a result of the electromotive operation caused rotation of the ring magnet 6 is the stationary on the circuit board arranged Hall sensor 7 in a rotating magnetic field B.

Beim Verfahren des Stellelementes bewegen sich alternierend der Nordpol N und der Südpol S an der ersten Hallsonde 25 und an der zweiten Hallsonde 26 vorbei. Das Magnetfeld B des Ringmagneten 6 erzeugt in der stromdurchflossenen ersten und zweiten Hallsonde 42, 44 jeweils eine Hallspannung U_H1, U_H2. Die Hallspannung U_H fällt dabei vertikal zur Stromflussrichtung sowie zur Magnetfeldrichtung an der Hallsonde 25, 26 ab und ist im Wesentlichen proportional zur magnetischen Flussdichte des Magnetfeldes B. Eine maximale und eine minimale Hallspannung U_H liegt an der Hallsonde 25, 26 an, wenn ein Magnetpol N, S der Hallsonde 25, 26 zentral gegenübersteht und Feldlinien des Magnetfelds B senkrecht zu der Fläche der Hallsonde 25, 26 verlaufen. Eine Hallspannung U_H von 0 V liegt an der bestromten Hallsonde 25, 26 an, wenn ein Übergang zwischen einem Nordpol N und einem Südpol S der Hallsonde 25, 26 gegenüberliegt und die Feldlinien des Magnetfeldes B im Wesentlichen parallel zu der Fläche der Hallsonde 25, 26 verlaufen. Durch die Drehbewegung des Ringmagneten 6 entsteht ein abhängig von der Position der Magnetpole N, S zu der Hallsonde 25, 26 im Wesentlichen sinusförmiger Verlauf der Hallspannung U_H. Je nach Drehrichtung ω₊, ω_– eilte dabei entweder die Hallspannung U_H1 der ersten Hallsonde 42 oder die Hallspannung U_H2 der zweiten Hallsonde 26 voraus.When moving the control element, the north pole N and the south pole S alternately move at the first Hall probe 25 and at the second Hall probe 26 past. The magnetic field B of the ring magnet 6 generated in the current-carrying first and second Hall probe 42 . 44 one Hall voltage U _H1 , U _H2 . The Hall voltage U _H falls vertically to the current flow direction and to the magnetic field direction at the Hall probe 25 . 26 and is substantially proportional to the magnetic flux density of the magnetic field B. A maximum and a minimum Hall voltage U _H is located at the Hall probe 25 . 26 when a magnetic pole N, S of the Hall probe 25 . 26 centrally facing and field lines of the magnetic field B perpendicular to the surface of the Hall probe 25 . 26 run. A Hall voltage U _H of 0 V is due to the energized Hall probe 25 . 26 when a transition between a north pole N and a south pole S of the Hall probe 25 . 26 is opposite and the field lines of the magnetic field B substantially parallel to the surface of the Hall probe 25 . 26 run. By the rotation of the ring magnet 6 arises depending on the position of the magnetic poles N, S to the Hall probe 25 . 26 essentially sinusoidal course of the Hall voltage U _H. Depending on the direction of rotation ω ₊ , ω _- either the Hall voltage U _{H1 of} the first Hall probe hastened 42 or the Hall voltage U _{H2 of} the second Hall probe 26 ahead.

Im Aktivmodus des Hallsensors 7 wird die Hallspannung U_H kontinuierlich an der bestromten Hallsonde 25, 26 erfasst und in der Komparatorschaltung 27, 28 gegen einen Spannungsschwellwert U_S verglichen. Dabei ist in dem Hallsensor 7 ein Dämpfungsschaltkreis 29, 30 zur Dämpfung oder Korrektur von Temperatureinflüssen oder mechanischen Belastungen, wie sie bei thermischen Prozessen an dem Hallsensor 7 entstehen, zugeordnet. Durch diesen Dämpfungsschaltkreis 29, 30 wird eine zuverlässige Erzeugung des Positionssignals S₁, S₂ durch eine genaue Bestimmung der magnetischen Flussdichte B und der Hallspannung U_H gewährleistet. Ferner ist ein Schwellwertgeber 31 in dem Hallsensor 7 vorgesehen, der den Spannungsschwellwert U_S in der Komparatorschaltung 28, 29 vorgibt.In active mode of the Hall sensor 7 the Hall voltage U _{H is} continuously at the energized Hall probe 25 . 26 detected and in the comparator circuit 27 . 28 compared to a voltage threshold U _S. It is in the Hall sensor 7 a damping circuit 29 . 30 for damping or correction of temperature influences or mechanical loads, as in thermal processes at the Hall sensor 7 arise, assigned. Through this damping circuit 29 . 30 is a reliable generation of the position signal S ₁ , S ₂ by an accurate determination of the magnetic Flux density B and the Hall voltage U _H guaranteed. There is also a threshold transmitter 31 in the Hall sensor 7 provided, the voltage threshold U _S in the comparator circuit 28 . 29 pretends.

Wenn die Hallspannung U_H einen oberen Schwellwertes U_S1 überschreitet oder einen unteren Schwellwert U_S2 unterschreitet wird jeweils ein Wechsel zwischen einem High-Pegel und einem Low-Pegel des Positionssignals S₁, S₂ bewirkt. Bei der Drehbewegung des Ringmagneten 6 gibt der Hallsensor 7 eine Impulsfolge mit High- und Low-Pegeln ab, die einer jeweiligen Position der Magnetpole N, S zu der Hallsonde 25, 26 entspricht.If the Hall voltage U _H exceeds an upper threshold value U _S1 or _falls below a lower threshold value U _S2 , a change between a high level and a low level of the position signal S ₁ , S _{2 is} effected in each case. During the rotation of the ring magnet 6 gives the Hall sensor 7 a pulse train with high and low levels from that of a respective position of the magnetic poles N, S to the Hall probe 25 . 26 equivalent.

Die Auswerteelektronik 16 greift das Positionssignal S₁ und S₂ des Hallsensors 7 über die Signalleitung 22, 23 ab, wobei das erste und das zweite Positionssignal S₁, S₂ der ersten bzw. zweiten Hallsonde 25, 26 zugeordnet ist. Das erste Positionssignal S₁ (speed signal) wird hierbei beispielsweise zur Ermittlung der Drehgeschwindigkeit herangezogen, während das zweite Positionssignal S₂ auf die Drehrichtung ω₊, ω_– des Ringmagneten 6 und damit der Antriebswelle 2 und des Stellelements hinweist. Abhängig davon, ob das zweite Positionssignal S₂ dem ersten Positionssignal S₁ vor- oder nacheilt werden von der Auswerteelektronik 16 die Drehrichtung ω₊, ω_– festgestellt und entsprechend mit jedem Pegelwechsel des Positionssignals S₁, S₂ aufwärts oder abwärts gezählt. Durch die kontinuierliche Erfassung der Hallspannung U_H und der Impulsfolge des Positionssignals S₁, S₂ wird eine lückenlose Erfassung der Bewegung des Stellelements und eine mitsprechende Zuordnung der Stellposition des Stellelements realisiert.The evaluation electronics 16 picks up the position signal S ₁ and S _{2 of} the Hall sensor 7 over the signal line 22 . 23 from, wherein the first and the second position signal S ₁ , S _{2 of} the first and second Hall probe 25 . 26 assigned. The first position signal S ₁ (speed signal) is used here, for example, to determine the rotational speed, while the second position signal S ₂ to the rotational direction ω ₊ , ω _{- of} the ring magnet 6 and thus the drive shaft 2 and the actuating element indicates. Depending on whether the second position signal S ₂ before or after the first position signal S ₁ are from the transmitter 16 the direction of rotation ω ₊ , ω _- detected and counted correspondingly with each level change of the position signal S ₁ , S ₂ up or down. Due to the continuous detection of the Hall voltage U _H and the pulse train of the position signal S ₁ , S ₂ , a complete detection of the movement of the control element and a mitsprechende assignment of the control position of the control element is realized.

In Abwesenheit des Steuersignals S₄ am Hallsensor 7 arbeitet dieser im Stromsparmodus. Der Stromsparmodus ist durch eine Alternieren zwischen 70 ms dauernden Inaktivzyklen mit sehr niedrigem Stromverbrauch im Bereich von einigen μA und 50 μs dauernden Aktivzyklen mit vergleichsweise hohem Stromverbrauch im mA Bereich gekennzeichnet. Hierbei ergibt sich ein Tastgrad von kleiner 0,1%, welcher sich aus dem Verhältnis der Dauer eines Aktivzyklus von 50 μs zur Dauer einer Periode, umfassend einen Aktivzyklus mit 50 μs und einen Inaktivzyklus mit 70 ms, ergibt. Dabei ist bedingt durch die verhältnismäßig kurze Dauer des Aktivzyklus im Verhältnis zur Dauer des Inaktivzyklus der durchschnittliche Stromverbrauch über eine Periode mit einem Aktivzyklus und mit einem Inaktivzyklus um ein mehrfaches geringer als ein geforderter Maximalstromaufnahmewert von 100 μA. Zum Erreichen des niedrigen Stromverbrauchs im Stromsparmodus ist der integrierte Schaltkreis des Hallsensors 7 mit einer (hier nicht näher dargestellten) Oszillatorschaltung und mit einer Ablaufsteuerung (Sequencer) ausgebildet, welche die Dauer der Inaktivzyklen und Aktivzyklen einstellt.In the absence of the control signal S ₄ at the Hall sensor 7 this works in power saving mode. The power-saving mode is characterized by an alternation between 70 ms inactive cycles with very low power consumption in the range of a few μA and 50 μs lasting active cycles with comparatively high power consumption in the mA range. This results in a duty cycle of less than 0.1%, which results from the ratio of the duration of an active cycle of 50 microseconds to the duration of a period comprising an active cycle with 50 microseconds and an inactive cycle with 70 microseconds. Due to the relatively short duration of the active cycle in relation to the duration of the inactive cycle, the average power consumption over a period with an active cycle and with an inactive cycle is several times less than a required maximum current consumption value of 100 μA. To achieve the low power consumption in power-saving mode is the integrated circuit of the Hall sensor 7 formed with an (not shown here) oscillator circuit and with a sequencer (sequencer), which adjusts the duration of the inactive cycles and active cycles.

Während dem Inaktivzyklus ist die Hallsonde 25, 26 nicht bestromt und es wird keine Hallspannung U_H erfasst. Mit einem Erhaltungsstrom wird während des Inaktivzyklus sichergestellt, dass die Ablaufsteuerung und die Oszillatorschaltung in Betrieb sind und der Hallsensor 7 regelmäßig in den Aktivzyklus versetzt wird. Während des 50 μs andauernden Aktivzyklus werden die Hallspannung U_H der Hallsonde 25, 26 erfasst, in der Komparatorschaltung 27, 28 gegen den Spannungsschwellwert U_S verglichen und entsprechend das Positionssignal S₁, S₂ erzeugt. Der Aktivzyklus endet mit dem Abspeichern des Positionssignals S₁, S₂ durch einen im Hallsensor 7 integrierten Latch, worauf folgend der Hallsensor 7 in den Inaktivzyklus wechselt.During the inactive cycle is the Hall probe 25 . 26 not energized and no Hall voltage U _{H is} detected. With a trickle current, it is ensured during the inactive cycle that the sequencer and the oscillator circuit are in operation and the Hall sensor 7 is regularly put into the active cycle. During the 50 μs active cycle, the Hall voltage U _{H of} the Hall probe 25 . 26 detected in the comparator circuit 27 . 28 compared with the voltage threshold U _S and correspondingly generates the position signal S ₁ , S ₂ . The active cycle ends with the storage of the position signal S ₁ , S ₂ by one in the Hall sensor 7 integrated latch, followed by the Hall sensor 7 goes into the inactive cycle.

Das Flussdiagramm in 3 zeigt in einer ersten Impulsfolge 32 eine Stellung des Zündschalters 14 und in einer zweiten Impulsfolge 33 die Stellungswechsel des Stellschalters 19. In einer dritten und vierten Impulsfolge 34, 35 sind schematisch die Position der Magnetpole N, S des Ringmagneten 6 relativ zu der ersten bzw. zu der zweiten Hallsonde 25, 26 dargestellt. Eine fünfte Impulsfolge 36 zeigt einen Betriebszustand, insbesondere den Aktivzyklus oder Inaktivzyklus, in dem der Hallsensor 7 arbeitet. Ferner ist das der ersten und zweiten Hallsonde 25, 26 zugeordnete Positionssignal S₁ bzw. S₂ dargestellt.The flowchart in 3 shows in a first pulse train 32 a position of the ignition switch 14 and in a second pulse train 33 the position changes of the adjusting switch 19 , In a third and fourth pulse train 34 . 35 are schematically the position of the magnetic poles N, S of the ring magnet 6 relative to the first or to the second Hall probe 25 . 26 shown. A fifth pulse train 36 shows an operating state, in particular the active cycle or inactive cycle, in which the Hall sensor 7 is working. Furthermore, that is the first and second Hall probe 25 . 26 associated position signal S ₁ and S ₂ shown.

Zu einem Zeitpunkt t₁ wird die Zündung 14 des Kraftfahrzeugs eingeschaltet. Dabei wird von der Auswerteelektronik 16 das Steuersignal S₄ abgegeben, das den Hallsensor 7 in den dauerhaften Aktivmodus 37 versetzt. In einem Zeitraum zwischen einem Zeitpunkt t₂ und einem Zeitpunkt t₃ werden der Stellschalter 19 betätigt und das Stellelement durch den elektromotorischen Antrieb 1 in Richtung der Schließstellung verfahren. Dabei bewegt sich der auf der Antriebswelle 2 angeordnete Ringmagnet 6 mit der Drehrichtung ω₊ an der Hallsonde 25, 26 entlang, wobei alternierend, wie in der dritten und vierten Impulsfolge 34, 35 dargestellt, die Nordpole N und Südpole S der ersten und an der zweiten Hallsonde 25, 26 gegenüberliegen. Hierbei wird die durch die Drehbewegung ω₊ des Ringmagneten 6 erzeugte Änderung der magnetischen Flussdichte ΔB als Hallspannung ΔU_H an den Hallsonden 25, 26 erfasst.At a time t ₁ , the ignition 14 of the motor vehicle turned on. It is from the transmitter 16 the control signal S ₄ delivered, which is the Hall sensor 7 in permanent active mode 37 added. In a period between a time t ₂ and a time t ₃ , the setting switch 19 actuated and the actuator by the electric motor drive 1 moved in the direction of the closed position. It moves on the drive shaft 2 arranged ring magnet 6 with the direction of rotation ω ₊ at the Hall probe 25 . 26 along, alternating as in the third and fourth pulse trains 34 . 35 represented, the north pole N and south poles S of the first and at the second Hall probe 25 . 26 are opposite. Here, by the rotational movement ω _{+ of} the ring magnet 6 produced change in the magnetic flux density .DELTA.B as Hall voltage .DELTA.U _H at the Hall probes 25 . 26 detected.

Beim Erreichen des Spannungsschwellwertes U_S wird das entsprechende Positionssignal S₁, S₂, mit High-Pegel bei der Hallsonde 25, 26 gegenüberliegendem Nordpol N oder Low-Pegel bei der Hallsonde 42, 44 gegenüberliegendem Südpol S erzeugt. Während der Drehbewegung ergibt sich somit eine Impulsfolge mit abwechselnden High-Pegeln und Low-Pegeln, wobei bedingt durch den Versatz zwischen den Hallsonden 25, 26 die Impulsfolge des ersten Positionssignal S₁ der Impulsfolge des zweiten Positionssignals S₂ voreilt. Durch das nacheilende zweite Positionssignal S₂, wird mittels der die Auswerteeinheit 16 die Drehrichtung ω₊ festgestellt und entsprechend zur Bestimmung der Stellposition des Stellelements entlang seiner Stellbahn mit jedem Wechsel des Pegels aufwärts gezählt.Upon reaching the voltage threshold U _S , the corresponding position signal S ₁ , S ₂ , with high level at the Hall probe 25 . 26 opposite north pole N or low level at the Hall probe 42 . 44 opposite south pole S generated. During the rotational movement thus results in a pulse train with alternating high levels and low levels, due to the offset between the Hall probes 25 . 26 the pulse train of the first position signal S _{1 of} the pulse train of the second position signal S ₂ leads. Due to the trailing second position signal S ₂ , by means of the evaluation unit 16 determined the direction of rotation ω ₊ and counted according to determine the adjustment position of the actuating element along its trajectory with each change of the level up.

Zu dem Zeitpunkt t₃ wird der Stellschalter 19 zum Anhalten des Stellelements betätigt. Dabei bleibt der Ringmagnet 6 mit seinem Nordpol N über der ersten und der zweiten Hallsonde 25, 26 stehen. Diese Position des Ringmagneten 6 wird von dem im Aktivmodus 37 arbeitenden Hallsensor 7 erfasst und als Positionssignal S₁, S₂ (High-Pegel für den Nordpol N) ausgegeben. Die Auswerteelektronik 16 greift dieses Positionssignal S₁, S₂ über die Signalleitung 24 ab.At the time t ₃ , the setting switch 19 operated to stop the actuator. The ring magnet remains 6 with its north pole N over the first and the second Hall probe 25 . 26 stand. This position of the ring magnet 6 becomes of that in active mode 37 working Hall sensor 7 detected and output as a position signal S ₁ , S ₂ (high level for the north pole N). The evaluation electronics 16 accesses this position signal S ₁ , S ₂ via the signal line 24 from.

Mit dem Ausschalten der Zündung 14 zu einem Zeitpunkt t₄ entfällt das Steuersignal S₄ der Auswertelektronik 16. In Abwesenheit des Steuersignals S₄ am Hallsensor 7 wechselt dieser automatisch den Stromsparmodus 38, in dem er alternierend in dem Inaktivzyklus 39 und in dem Aktivzyklus 40 arbeitet.By switching off the ignition 14 at a time t ₄ eliminates the control signal S _{4 of} the electronic evaluation 16 , In the absence of the control signal S ₄ at the Hall sensor 7 This automatically changes the power saving mode 38 in which he alternates in the inactive cycle 39 and in the active cycle 40 is working.

Aus der dritten Impulsfolge 34 geht hervor, dass zu einem Zeitpunkt t₅, bedingt durch eine sich lösende mechanische Spannung, bei der sich das Stellelement mit der Antriebswelle 2 und dem Ringmagnet 6 in Richtung der Schließstellung bewegt, der Südpol S des Ringmagneten 6 der ersten Hallsonde 25 gegenüber liegt. Hierbei liegt, wie aus der vierten Impulsfolge 35 ersichtlich ist, der versetzt angeordnete zweite Hallsonde 26 weiterhin der Nordpol N gegenüber. Die Positionsänderung an der ersten Hallsonde 25 wird während des zum Zeitpunkt t₅ andauernden Inaktivzyklus 40 nicht von dem Hallsensor 7 erfasst. Der Hallsensor 7 überträgt zum Zeitpunkt t₅ die zum Zeitpunkt t₄ erzeugten und gespeicherten Positionssignale S₁, S₂ an die Auswertelektronik 16.From the third pulse train 34 shows that at a time t ₅ , due to a releasing mechanical stress, in which the actuator with the drive shaft 2 and the ring magnet 6 moved in the direction of the closed position, the south pole S of the ring magnet 6 the first Hall probe 25 is opposite. Here lies, as from the fourth pulse train 35 it can be seen, the staggered second Hall probe 26 continue to the North Pole N opposite. The position change at the first Hall probe 25 is during the inactive cycle at time t ₅ 40 not from the Hall sensor 7 detected. The Hall sensor 7 transmits at time t ₅ the generated and stored at time t ₄ position signals S ₁ , S ₂ to the evaluation electronics 16 ,

Zum Zeitpunkt t₆ wechselt der Hallsensor 7 das erste Positionssignal S₁ für die erste Hallsonde 25 zu einem dem anliegenden Südpol S entsprechenden Low-Pegel am Ende des Aktivzyklus 39, in welchem die zum Zeitpunkt t₅ ergangene Positionsänderung erkannt wurde. Das zweite Positionssignal S₂ verbleibt entsprechend dem an der zweiten Hallsonde 44 anliegenden Nordpol N mit dem High-Pegel bestehen. In einem Zeitraum zwischen t₆ und t₇ liegen der ersten Hallsonde 25 der Südpol S und der zweiten Hallsonde 26 der Nordpol N gegenüber. Dabei arbeitet der Hallsensor 7 im Stromsparmodus 38 und gibt entsprechend der Position der Magnetpole N, S zur jeweiligen Hallsonde 25, 26 kontinuierlich das Positionssignal S₁, S₂ mit dem Low-Pegel bzw. mit dem High-Pegel aus.At time t ₆ , the Hall sensor changes 7 the first position signal S ₁ for the first Hall probe 25 to a the south pole S corresponding low level at the end of the active cycle 39 in which the change in position made at time t _{5 has been} detected. The second position signal S ₂ remains corresponding to that at the second Hall probe 44 adjacent north pole N with the high level exist. In a period between t ₆ and t ₇ are the first Hall probe 25 the south pole S and the second hall probe 26 the North Pole N opposite. The Hall sensor works 7 in power-saving mode 38 and according to the position of the magnetic poles N, S to the respective Hall probe 25 . 26 continuously the position signal S ₁ , S ₂ with the low level or with the high level off.

Zum Zeitpunkt t₇ befindet sich der Hallsensor 7 im Inaktivzyklus 39. Der Ringmagnet 6 ist bedingt durch eine weitere Bewegung in Schließrichtung zu einer Position fortgeschritten, in welcher der Südpol S der zweiten Hallsonde 26 gegenüber liegt und im Aktivmodus 37 des Hallsensors 7 einen Wechsel des zweiten Positionssignals S₂ bewirken würde.At time t ₇ is the Hall sensor 7 in the inactive cycle 39 , The ring magnet 6 is due to a further movement in the closing direction to a position advanced, in which the south pole S of the second Hall probe 26 is opposite and in active mode 37 of the Hall sensor 7 would cause a change of the second position signal S ₂ .

Die Änderung der Position des Südpols S des Ringmagneten 6 an der zweiten Hallsonde 26 wird zum Zeitpunkt t₈ nach dem Erfassen in dem Aktivzyklus 40 durch den Wechsel des zweiten Positionssignals S₂ zum Low-Pegel von der Auswerteelektronik 16 erfasst. Dabei wird von der Auswerteelektronik 16 erkannt, dass das erste Positionssignal S₁ dem zweiten Positionssignal S₂ voreilt und somit eine Bewegung in die Schließrichtung erfolgt ist. Dabei zählt die Auswerteelektronik 16 um einen Zählwert aufwärts, um die Stellposition des Stellelements zu bestimmen.The change of the position of the south pole S of the ring magnet 6 at the second Hall probe 26 becomes at time t ₈ after being detected in the active cycle 40 by the change of the second position signal S ₂ to the low level of the transmitter 16 detected. It is from the transmitter 16 it is recognized that the first position signal S _{1 leads} the second position signal S ₂ and thus a movement in the closing direction has taken place. This includes the transmitter 16 by a count up to determine the actuating position of the actuator.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebdrive
22: Antriebswelledrive shaft
33: Schneckeslug
44: Schneckenradworm
55: Zahnradaufsatzgear tower
66: Ringmagnetring magnet
77: HallsensorHall sensor
88th: PinPin code
99: PinPin code
1010: PinPin code
1111: PinPin code
1212: PinPin code
1313: Spannungsquellevoltage source
1414: Zündschalterignition switch
1515: KraftfahrzeugelektronikAutomotive electronics
1616: Auswerteelektronikevaluation
1717: Mikrocontrollermicrocontroller
1818: Antriebssteuerungdrive control
1919: Stellschalterset switch
2020: Stellleitungparking management
2121: Antriebsleitungdrive line
2222: Signalleitungsignal line
2323: Signalleitungsignal line
2424: Steuerleitungcontrol line
2525: erste Hallsondefirst Hall probe
2626: zweite Hallsondesecond Hall probe
2727: Komparatorschaltungcomparator circuit
2828: Komparatorschaltungcomparator circuit
2929: DämpfungsschaltkreisSnubber circuit
3030: DämpfungsschaltkreisSnubber circuit
3131: Schwellwertgeberthreshold generator
3232: Impulsfolgepulse train
3333: Impulsfolgepulse train
3434: Impulsfolgepulse train
3535: Impulsfolgepulse train
3636: Impulsfolgepulse train
3737: Aktivmodusactive mode
3838: StromsparmodusPower saving mode
39 39: InaktivzyklusInaktivzyklus
4040: Aktivzyklusactive cycle
BB: Magnetfeldmagnetic field
S₁ S ₁: Positionssignalposition signal
S₂ S ₂: Positionssignalposition signal
S₃ S ₃: Stellsignalactuating signal
S₄ S ₄: Steuersignalcontrol signal
U_H U _H: HallspannungHall voltage
U_S U _S: Spannungsschwellwertvoltage threshold
ω₊, ω_– ω ₊ , ω _-: Drehrichtungdirection of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19916400 C1 [0004]
DE 10154498 B4 [0005]
DE 102006043839 A1 [0007]

Claims

Device for determining the setting position of a motor-driven actuating element of a motor vehicle, comprising a Hall sensor ( 7 ) arranged in a rotatable magnetic field (B) and with an evaluation electronics ( 16 ) for processing a position signal (S ₁ , S ₂ ) generated in the case of a magnetic field change (ΔB), - wherein the Hall sensor ( 7 ) in a power-saving mode ( 38 ) with alternating relatively short-term active cycles ( 40 ) and comparatively long-term inactive cycles ( 39 ) and during an active cycle ( 40 ) detects a magnetic field change (ΔB), and - wherein the Hall sensor ( 7 ) for the continuous detection of magnetic field changes (ΔB) from the power-saving mode ( 38 ) into a permanent active mode ( 37 ) is controllable.

Device according to Claim 1, characterized in that the evaluation electronics ( 16 ) the Hall sensor ( 7 ) from the power-saving mode ( 38 ) into the active mode ( 37 ) controls when the transmitter ( 16 ), in particular when switching on the ignition of the motor vehicle, is activated.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the Hall sensor ( 7 ) a sensor control signal for activating a motor vehicle electronics ( 15 ) and / or the evaluation electronics ( 16 ) when in the power-saving mode ( 38 ) a magnetic field change (ΔB) is detected.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the power-saving mode ( 38 ) for the active cycles ( 40 ) a duration of ≤ 60 μs at a duty cycle of <1%, preferably ≤ 0.1%, is set.