JP2000197388A - 電気モ―タによって可動の部分の運動、運動方向及び位置を認識する方法及びこれに適した回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】１チャネルセンサシステムのみで、位置判定の
偏差がかなりの程度回避できる、電気モータ駆動レギュ
レータなど、ドア窓開閉などの可動部分の位置及び運動
方向を認識する方法を提供すること。 【解決手段】モータＭは、その端子が、一方はスイッチ
Ｓ_１を介してモータ駆動電圧Ｕ_Ｂに、他方は、スイッチ
Ｓ_２を介してアース側に接続され、所望の運動方向に設
定されたモータ駆動電圧の極性により切換え駆動され
る。ホールセンサ１は、モータの回転数に比例する信号
１．Ｓを発生する。モータが駆動電圧から遮断した間
に、モータ又は可動部分の運動が生ずると、誘導発電々
圧Ｕｉｎｄを生じ、抵抗Ｒに発電々流Ｉｉｎｄが流れ、
測定装置即ち増幅器３はオフセット電圧に基づく増幅出
力信号３．Ｓを出力し、その信号エッジが運動方向に対
応ずける評価ユニット２が運動方向を認識し、位置カウ
ンタ４が位置を認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、とくに自動車の閉
鎖部分の外部力操作される移動の際に、例えば挟み込み
防止部を有する電気駆動されるドア窓レギュレータにお
いて適用可能な、電気モータによって可動の部分の運
動、運動方向及び位置を認識する方法に関する。さらに
本発明は、この方法の実施に適した回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】位置及び回転方向を認識する周知の装置
の１つのグループは、２チャネルセンサシステムを利用
し、これらのセンサシステムの信号は、位相シフトされ
ており、かつ電子ユニットにおいて評価される。利用さ
れるセンサは、おおいに異なった物理的な基本方式（例
えば電気、磁気、誘導、光学）にしたがって動作するこ
とができる。

【０００３】ヨーロッパ特許出願公開第０３５９８５３
号明細書による電気モータ駆動装置は、例えば互いに角
度的にずらされた２つのホールセンサを利用し、これら
のホールセンサは、電機子軸上に取付けられたリング磁
石に対応している。電機子軸の回転の際に、ホールセン
サから発生された相応して位相シフトされた信号が生
じ、これらの信号は、ディジタル変換の後に、電子ユニ
ットにおいて評価され、かつ回転方向認識のための排他
的な基礎を形成する。それぞれの回転方向に対して相応
する信号パターンが特徴的（異なっている）なので、計
数パルスは、同様に一義的に回転方向に対応付けること
ができる。

【０００４】しかしながら周知の技術的な解決策は、２
つより少ないセンサチャネルでは不十分なので、これ
は、構成部分及び導線における相応して多くの費用によ
ってしか実現することができない。そのために空けてお
くべき構成空間も、不利に作用することがあり、しかも
とくに集積電子装置を有する小さな駆動ユニットを利用
する際に不利に作用することがある。１つだけのこのよ
うなセンサを利用する際、モータの行なわれた回転の数
に比例する信号だけしか存在せず、この信号は、この
時、モータ駆動電圧の極性に相応して動かすべき部分の
運動方向に対応付けなければならず、かつ相応してこれ
までの位置に加算し又は減算しなければならない。モー
タ駆動電圧の遮断の後に生じる信号エッジは、対応付け
ることができない。

【０００５】特開昭６３−３０４３０７号公報によれ
ば、モータ駆動装置のための速度制御が公知であり、こ
こでは当該の速度制御パルスとレーザー長さ測定装置の
増加パルスとの間の位相差が連続的に検出される。利用
される制御ループは、さらにパルス変換器、及びモータ
の回転運動を直線運動に変換する機構を有する。直線運
動の測定から変換器において、アップ又はダウン信号が
発生され、しかも操作命令の方向に依存して発生され
る。

【０００６】前記の解決策は、物体の移動速度のきわめ
て正確な制御を可能にするが、これは、同時に位置も確
認するには適していない。そのために別の処置を考慮し
なければならない。

【０００７】さらにドイツ連邦共和国特許第４３１５６
３７号明細書によれば、位置及び運動方向を認識する方
法が公知であり、ここではディジタル変換されたセンサ
信号の信号エッジの他に、運動方向の反転の場合に、基
本的に経験により検出すべき又は数学的に計算すべき固
定の時間閾値によって制限される追従時間に依存して信
号エッジを対応付けることによって、駆動装置の状態が
考慮される。運動方向反転の際のモータ電流の時間的な
経過が、複数のオーダだけ変化するので、強力に変化す
るシステム条件への整合は不可能である。とくに固定の
閾値による制御は、打勝つべき外部要因によってかなり
決められて、常に所定の負荷の場合だけに限定されてい
る。しかしながら例えば窓ガラスの凍結又は挟み込みに
よって生じる増加は、偏差に通じる。自動車において動
作給電電圧は、一方においてバッテリーが空になり、か
つ追加的になお別の負荷要素が動作するとき、全くおお
いに低下することがある。例えば産業上の工作機械の操
作駆動装置におけるように、モータがきわめて頻繁に利
用されると、加熱に基づいてモータの電気的パラメータ
も変化する。これらすべての場合がなおそれにより検出
されるように、時間閾値が、互いに大幅に離れている
と、とくに動きやすい操作装置は、このことが閾値によ
って認識される以前に、すでに反対方向への複数の回転
を行なう。

【０００８】ヨーロッパ特許出願公開第０６０３５０６
号明細書によれば、位置信号発生器により電気モータに
より２つの方向に駆動される自動車の部分の位置を判定
する方法が明らかであり、ここでは方向交代は、位置信
号発生器の２つのパルスの間の休止の期間に依存して認
識するようにする。急速な方向交代又は不均一なかつ１
つのステップにおいて行なわれないステップ状の部分の
運動によって、このような方法において誤りが生じるこ
とがある。

【０００９】１９９８、１０、２９に公開される本出願
人のドイツ連邦共和国特許第１９７３３５８１号明細書
によれば、その上さらに同様に類概念による方法が明ら
かであり、ここでは遅くとも一方の運動方向から他方へ
モータ電圧を切換えるスイッチ手段の制御によって、測
定装置によりモータ電流が検出される。モータ電流は、
外部モータ駆動電圧の極性反転の際に、モータ及びそれ
により動かされる部分、例えば窓ガラスの質量慣性に基
づいて追従によって引起こされ、特徴的な経過を示す。
この運動方向反転に対して電圧が誘導され、この電圧
は、外部モータ駆動電圧に重畳され、かつモータ電流の
特徴的な経過を引起こし、この経過から、モータ駆動電
圧の切換えの時点の明らかに後にある方向反転の実際の
時点が導き出される。センサ信号の信号エッジは、評価
により実際の運動方向に相応して現在の位置に加算さ
れ、又は減算される。直流モータのこの電気機械的な挙
動は、いわゆるいわゆるモータ式によって記述される。

【００１０】しかしながら実験系列において、それでも
なお別の効果に基づいて、さらに位置判定に無視できな
い偏差が生じ、これらの偏差が車両の寿命にわたって加
算されることが確認された。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、位置
判定における偏差がかなりの程度まで回避されるよう
に、１チャネルセンサシステムだけにより電気モータに
おける可動に支持された部分の位置及び運動方向を認識
する方法を引続き開発することにある。さらに適当な回
路装置が提供される。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題は、請求の範囲
第１項における方法及び請求の範囲第６項による回路装
置により、次のようにして解決される。すなわち方法に
関して、遅くともモータ駆動電圧を遮断する停止命令の
時点以後に、運動するモータに基づいて発生される発電
機電圧及び／又はその結果生じる発電機電流が検出され
ることによって、モータ駆動電圧を切離した後に、モー
タの運動が検出され、かつ生じた信号エッジが、運動方
向に対応付けられる。すなわち回路装置に関して、モー
タを遮断するためにスイッチ手段が設けられており、こ
れらのスイッチ手段が、モータをモータ駆動電圧から切
離し、かつ電圧降下を発生する少なくとも１つの電気構
成要素、とくにダイオード又は抵抗を介して短絡し、そ
の際、この電圧降下に比例する測定信号を発生する少な
くとも１つの測定装置が設けられており、この測定信号
が、運動方向にセンサ信号の信号エッジを対応付けるた
めに評価ユニットに供給可能である。本発明の有利な変
形は、請求の範囲従属請求項から明らかである。

【００１３】位置判定の際に従来の技術においてさらに
生じる偏差に対する主な原因として、モータ駆動電圧の
遮断の後に、信号エッジが生じ、とくにモータの停止の
際にこれまで無視された追従が生じるが、これが全くモ
ータの数回転の期間を有し、したがって数個の信号エッ
ジが評価されず、又は誤って評価されることが確認され
た。この誤りは、反対の運動方向における相応する追従
によってはもはや補償されない。さらに外部の機械的な
力によって、例えば機械的な振動、可動の部分の手動運
動によって、又はストッパに達した後のわずかな跳ね戻
りによって、このような偏差が生じることがある。モー
タ内において場合によっては利用されるゴムダンパ、可
動の部分とモータとの間の結合のために場合によっては
利用されるケーブル列のカバーのための締付けばね、又
はストッパにおけるゴムバッファ又はパッキンは、所定
の弾性を有し、この弾性は、追従の際にまず緊張され、
かつそれに続いてこのような跳ね戻りによって解消され
る。モータのこれらの運動変化のそれぞれが、発電機の
方式による電圧誘導に通じる。しかしながらこれらの偏
差が生じるが、一方モータは、すでに外部モータ駆動電
圧から切離されているので、この発電機電圧又は／及び
発電機電流は検出することができ、この発電機電流は、
その際、モータの巻線端子の通常実現される短絡の際に
生じる。発電機電流及び発電機電圧は、実際の運動方向
に対する信号エッジへの対応付けを可能にする。

【００１４】方法の変形は、遮断の直前に存在する運動
方向への追従及び反対方向への跳ね戻りの考慮を含んで
いる。さらになお例えば機械的な力によるモータ駆動電
圧を遮断した際のモータのその他の運動は認識すること
ができ、かつそれから種々の構成によって反応すること
ができる。それから運動方向の知識の下に、センサ信号
の信号エッジをこれまでの位置に加算し、又は減算する
ことができる。

【００１５】電気モータによって可動の部分のの運動、
運動方向及び位置を認識する回路装置は、特殊性とし
て、モータを停止するために設定されたモータの巻線端
子の間の短絡分路における電圧降下を発生する電気構成
要素を有する。分離した測定抵抗の他に、構成要素の、
とくにスイッチ手段の内部抵抗も、すでに十分に大きな
電圧降下を発生することができる。測定抵抗は、明らか
に複数の個々の測定抵抗に分割してもよく、又は分離し
た構成要素の代わりに相応する導体路抵抗によって実現
することができる。その上さらに電圧降下は、発電機電
圧に対して導通方向に極性付けられたダイオードにわた
っても検出することができる。発電機電圧の所定の閾値
は、この場合、ダイオードの導通電圧（ほぼ０．７ボル
ト）である。測定抵抗に対してダイオードは、はっきり
と小さな内部抵抗という利点を有する。

【００１６】回路装置は、発電機電圧の検出を可能にす
るだけでなく、なお補充的に、モータ駆動電圧の接続さ
れた際にモータ駆動電流の検出のために利用することが
でき、とくにドイツ連邦共和国特許第１９７３３５８１
号明細書にしたがって、モータ駆動電圧の方向の交代の
際に方向反転の時点を検出するためにも使用することが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明を実施例及び図面によ
って詳細に説明する。

【００１８】図１は、電気モータＭによって可動の部分
の運動、運動方向及び位置を認識する回路装置の略図を
示している。モータＭは、その端子によって２つのスイ
ッチ手段Ｓ１、Ｓ２を介して、一方においてモータ駆動
電圧ＵＢに、かつ他方において基準電位（アース⊥）に
接続されており、その際、モータ駆動電圧ＵＢによって
モータを駆動するために、それぞれ正確に常に一方のス
イッチ手段Ｓ１／Ｓ２はＵＢの方向に、他方のスイッチ
手段Ｓ２／Ｓ１は基準電位（アース⊥）の方向に接続さ
れている。モータＭは、所望の運動方向に相当するスイ
ッチ手段Ｓ１、Ｓ２を介して設定されたモータ駆動電圧
ＵＢの極性によって駆動される。

【００１９】モータＭを遮断するために、両方のスイッ
チ手段Ｓ１、Ｓ２は基準電位（アース⊥）に置かれるの
で、モータＭを介して外部モータ駆動電圧はもはや加わ
らない。

【００２０】基準電位に接続されたスイッチ手段Ｓ１及
びＳ２のスイッチ点は、測定抵抗Ｒ２を介して互いに短
絡されており、かつその上さらに測定抵抗Ｒ１を介して
基準電位⊥に接続されており、それにより基準電位に接
続されたすべてのスイッチ点が接続されるＲ１とＲ２の
間の接続点は、常に基準電位における基準を有する。適
当な様式で電圧降下を発生する構成要素の別の構成は、
なお図６に関連して説明する。

【００２１】測定装置３は、この実施例において簡単な
増幅回路として実現されており、この増幅回路は、基準
電位⊥に対してＲ１及びＲ２を介して降下する電圧ＵＭ
１、２を検出する。後続の信号処理のそれ以上の簡単化
のために、増幅器は、オフセット電圧Ｕｏｆｆｓｅｔを
有するように動作し、このオフセット電圧は、符号を伴
う信号の代わりに、相応して正にシフトされた信号を
（正の）振幅によって評価することを可能にする。その
ために評価部２は、アナログ的に又はディジタル的にも
閾値との比較を行ない、運動方向に相応してセンサ信号
１．Ｓの信号エッジを対応付けし、かつそれに関連した
位置カウンタ４を相応して変更する。明らかに検出され
た発電機電流から、補間により個々の側定点からなる運
動の最終時点も得ることができる。

【００２２】別の可能性が、図１に破線で暗示されてお
り、ここでは測定抵抗Ｒ３が、スイッチ手段Ｓ１、Ｓ２
の間の中にモータに直列に接続されており、かつここに
おいて電圧ＵＭ３が測定装置に供給される。この構成
は、基本的にそのまま可能であるが、直接の基準電位を
持たず、かつそれ故にフローティングされているので、
効果的な同相除去比を有する相応して高級な差動増幅器
を使用しなければならず、このことは、多くのコストを
引起こす。しかしながら発電機電流は、基本的に正確に
検出することができ、かつそれにより運動が認識でき、
その際に生じる信号エッジに相応して運動の方向及び位
置が検出できる。

【００２３】モータＭは、この実施例において磁極輪
（Ｎ＝Ｎ極、Ｓ＝Ｓ極）、及び所属のホールセンサ１を
有し、このホールセンサは、モータの行なわれる回転の
数に比例する信号１．Ｓを発生する。例えば電気接触パ
ルス発生器等のような別のセンサタイプも、同様に可能
である。しかしながらこの回転信号は、運動方向の一義
的な対応付けを可能にしない。モータ駆動電圧ＵＢを介
した駆動の間に、一般に運動方向は、モータ駆動電圧の
選ばれた極性に相当することを前提とすることができ
る。しかしながらモータ駆動電圧ＵＢを遮断すると、追
従効果の他に、跳ね戻り等も生じることがあるので、こ
の対応付けは、もはや疑いなく可能というわけではな
い。

【００２４】この時、図１におけるように、モータがモ
ータ駆動電圧ＵＢから切離されている間に、モータ又は
これに結合された可動の部分の運動が生じると、発電機
電圧Ｕｉｎｄの誘導が生じ、この発電機電圧は、抵抗Ｒ
２を介して短絡に基づいて、検出可能な発電機電流Ｉｉ
ｎｄを引起こす。これは、運動の方向に相応した方向を
有する。相応してＲ２を介して電圧降下が生じ、この電
圧降下は、増幅器３によって検出される。オフセット電
圧Ｕｏｆｆｓｅｔに基づいて、増幅された出力信号３．
Ｓは、機能的に主要な範囲において常にゼロに等しいも
のより大きい。信号３．Ｓからこのようなものとしての
運動及びその方向を導き出すだけでもよいので、その際
に精度は決定的なものではない。

【００２５】抵抗Ｒ１、及びＲ１及びＲ２による共通の
電圧降下ＵＭ１、２の検出は、この測定装置３によって
モータ駆動電圧ＵＢの遮断された間においても、この時
にスイッチ手段Ｓ１／Ｓ２の位置に応じてＲ１又はＲ１
とＲ２を介して流れるモータ駆動電流を検出することを
可能にする。

【００２６】モータが複数の駆動電圧によって動作させ
られるか、又は複数の巻線端子によって巻線数が交代可
能である場合、測定抵抗Ｒ２は、常に遮断のために設け
られたスイッチ点の間に配置することができる。これが
複数である場合、すべて１つの測定抵抗Ｒ２を有する。
しかしながら常にちょうど１つのスイッチ状況だけしか
仮定することができないので、さらに適当に整合された
測定装置は、例えばオープンコレクタ回路等によって、
すべての測定抵抗を並列に検出することができる。

【００２７】図１に概略的に補充されたホールセンサ信
号１．Ｓ、Ｒ１及びＲ２の電圧降下ＵＭ１、２及び位置
カウンタ４．１のタイムチャートは、動作様式のはっき
りした明確化を可能にする。

【００２８】時点ｔ０から、モータＭは、Ｓ２によりＵ
ＢからかつＳ１により基準電位の方向に電流流通され
る。ホールセンサ信号１．Ｓは、周波数の増大とともに
モータＭの回転速度に相当する信号エッジを有する。電
圧降下ＵＭ１、２は、この時間範囲においてモータ駆動
電流ＵＢを示している。時点ｔ１に、スイッチ手段Ｓ１
及びＳ２を両方とも基準電位⊥に接続することによっ
て、モータ駆動電圧ＵＢが遮断される。しかしながら質
量慣性に基づいて、モータは追従回転し、しかも以前の
運動方向に追従回転するので、この実施例においてちょ
うど反対に向けられた電圧誘導Ｕｉｎｄ及び相応して反
対の発電機電流Ｉｉｎｄが生じるが、この発電機電流
は、きわめて低オーム性の測定抵抗Ｒ２を介して急速に
減少する。それでもなおｔ１とｔ３の間においてホール
センサ信号１．Ｓに、例えばまだ全体で３つの別の信号
エッジが生じる。その際、数は、動かされるシステムの
機械的なパラメータに強力に依存している。発電機電流
の方向認識なしでは、モータ駆動電圧ＵＢの遮断後のこ
れらの信号エッジを最大１つで、以前の運動方向に対応
付けることができ、又はこれを無視しなければならな
い。この実施例においてＲ１及びＲ２を介した電圧降下
ＵＭ１、２として発電機電圧又は／及び発電機電流を検
出する方法によって、まずｔ１とｔ２の間に負の発電機
電流が流れるが、この発電機電流が時点ｔ２にゼロ交差
点を有し、かつ次にｔ３まで正の振幅を有することを認
識することができる。このことは、以前の運動方向への
追従の後に、新しい反対の運動方向への跳ね戻りが生じ
たときに生じる。それ故にｔ１ないしｔ３の間に生じる
３つの信号エッジのうちの最後のものが、反対方向にあ
り；誤判定は、これが位置カウンタ４の記号的に視覚化
された出力信号４．Ｓのタイムチャートによって明らか
なように、その都度位置カウンタ４における２つのステ
ップだけの偏差に通じる。ｔ０からｔ１までの外部モー
タ駆動の間に、位置カウンタ４の増加が生じ、この位置
カウンタは、ｔ１とｔ２の間にも追従に基づいて継続す
るが（＋１、＋１）、ｔ２とｔ３の間に生じる信号エッ
ジは、反対の発電機電流方向にしたがって認識されかつ
位置カウンタ４に（−１）と考慮される跳ね戻り（−
１）である。

【００２９】図２ａ）ないし図４ｆ）は、この実施例に
対して電気ドア窓レギュレータによって測定された種々
の運動状況に対して測定装置３によって転送される測定
信号３．Ｓのタイムチャートを示している。

【００３０】図２ａ）は、まずｔ０からｔ１までドア窓
レギュレータの上昇（閉じ）を示し、その際、この時間
範囲において検出されたモータ駆動電流は、まずモータ
の停止に基づいて強力に上昇し、かつ回転速度の増大と
ともに低下し、その際、時点ｔ１に、その際に窓ガラス
がすでに物体又は上側ストッパ又は障害物に当たること
なく、手動で又はソフトウエア技術により遮断される。
運動するシステムの質量慣性に基づいて、遮断の後に、
さらに上に追従が生じ、この追従は、発電機電流に基づ
く負の電圧降下を引起こすが、この発電機電流は、オフ
セット電圧に基づいて正にシフトされ、かつ残りの破線
で示した尖頭値は評価されず、擬似的に切取られる。測
定された電圧降下ＵＭ１、２の振幅において変換された
発電機電流の符号、及び例えば所定の公差を有する相応
する上及び下側の閾値によって近似されるゼロレベルに
到達するまでの期間が、唯一評価にとって重要である。
公差は、測定信号に不可避に生じる整流雑音を受け止め
るために使うことができる。これと同様にｔ２及びｔ３
を判定する補間法も考えることができる。ｔ１とｔ２の
間に生じる信号エッジは、以前の運動方向に、上昇に一
義的に対応付けることができる。

【００３１】図２ｂ）は、この時、時点ｔ１における手
動又はソフトウエア技術による遮断を含む窓ガラスの低
下（開き）を示し、このことは、運動方向に相応して、
この時にｔ１とｔ２の間の発電機電流に基づく正の電圧
降下に通じるので、ここに生じる信号エッジは、同様に
前の運動方向に、したがって低下に一義的に対応付ける
ことができる。

【００３２】この時、図３ｃ）に、すでにストッパ又は
障害物にある窓ガラスがもう一度この方向に電流流通さ
れる場合について測定信号３．Ｓの経過が示されてい
る。経過から明らかなように、モータは小さな公差又は
弾性に打勝った後に、すぐに再びロックされ、かつ回転
速度はゼロに、したがって電流は唯一ｔ５におけるモー
タのオーム性内部抵抗によって制限されて相応して上昇
するので、モータ電流の短時間の降下の後に、再び直接
強力な上昇が生じる。このことは、評価によって同様に
認識され、かつハード又はソフトウエア技術的にモータ
動作電圧の遮断を引起こす。この場合、ロックされたモ
ータにおいて追従は不可能なので、図２ａ）において観
察される負の電圧降下は生じない。時点ｔ１及びｔ２
は、ｔ１／２において直接重なっている。しかしこれと
は相違して、複数の窓ガラスの際に個々の構成群の公差
及び弾性に強力に依存して、多かれ少なかれ強力な跳ね
戻りが、かつそれにより引起こされて発電機電流に基づ
く正の電圧降下が観察され、このことは、時点ｔ３にお
いて少なくとも閾値の下に低下する。テストされた個々
の装置においてｔ１、２とｔ３の間のこの時間の間に、
実際に信号エッジが生じ、これらの信号エッジが、この
方法のためだけに後方に向けられていると認められ、か
つ相応して位置計数の際に考慮することができること
を、実験が示している。

【００３３】この時、図３ｄ）は、すでに図１に挿入さ
れた上昇の際の場合によっては弾性的にたわむ障害物へ
の軽い突き当たりの場合を示しており、このことは、時
点ｔ５にモータ電流の上昇を引起こすが、このモータ電
流の上昇は、上側過電流遮断閾値の相応する構成の際
に、すでに急速に遮断に至る。この場合、次に負の測定
信号の振れに相応して、ｔ１とｔ２の間に以前の運動方
向への追従が観察できるが、ｔ２とｔ３の間に跳ね戻り
が観察できる。この時に時点ｔ０におけるモータ駆動電
圧の接続の直後にｔ４に観察される強力な低下、及びそ
の次の通常レベルへの上昇は、モータの短期間の無負荷
回転によって理由付けられており、ここにおいて例えば
運動する個々の構成群の間においてスリップ公差が克服
される。

【００３４】この時、なお図４ｅ）は、提案された回路
装置によって古典的なモータの駆動及び停止の他に、公
開されていないドイツ連邦共和国特許第１９７３３５８
１号明細書によるＳ１及びＳ２のスイッチ手段位置の交
代によるモータ駆動電圧の直接の極性反転の際の過程も
観察することができることを示しており、提案された回
路装置とともに、ドイツ連邦共和国特許第１９７３３５
８１号明細書において及びこの出願において請求された
方法が適用できる。外部配線の際に測定抵抗Ｒ１を介し
て降下する電圧は、ｔ６にゼロになるが、以前の運動方
向へのモータ回転速度の低下とともに上昇し、かつ時点
ｔ７に最大値に達し、この最大値は、方向反転の時点と
して評価することができ、その際、この最大値の振幅
は、現在の負荷トルクに強力な依存性を有し、かつ閾値
は、なるべく相応して前の値から導き出すようにする。
したがってこの回路装置は、これらの２つのそれ自体異
なった方法のために短絡レーンにおける測定抵抗Ｒ２以
外に、追加的な構成要素を必要とすることなく、モータ
駆動電圧の極性反転の際に運動方向の反転の時点も検出
することができる。とくに評価部２が、相応して整合さ
れるとき、１つの測定装置３だけしか必要なく、このこ
とは、マイクロコントローラとして実現する際に、ソフ
トウエア技術的にわけなく可能である。

【００３５】この時、なお図４ｆは、自動車におけるド
ア窓レギュレータの場合に、例えば底部の凹凸によって
引起こされるが、工作機械の操作駆動装置においても別
の機械等の振動によって生じることがあるような、外部
の機械的な障害の際の測定信号の２つの異なった場合ｆ
１及びｆ２を示している。とくにｔ１以後にモータ駆動
電圧を遮断した際に、追従は、このような信号によって
延長され、又は短縮されることがある。しかしながらｆ
１に対する正しい追従時間ｔ２１、及びｆ２に対するｔ
２２は、正確に判定することができ、かつ生じる信号エ
ッジを疑いなく対応付けることができる。

【００３６】モータ駆動電圧を遮断した際のモータの停
止状態において生じる運動を発電機電圧又は発電機電流
に基づいて検出し、その運動方向を検出し、かつ位置カ
ウンタを相応してアップデートすることも、明らかに可
能である。このことは、工具の交換の際に、意図するこ
となく可動の工具支持アームを動かすとき、例えば工作
機械の操作駆動装置において有利なことがある。調節経
過は、省略することができる。

【００３７】図５は、別の回路装置を示しており、ここ
では基準電位に接続すべきスイッチ手段Ｓ１、Ｓ２のス
イッチ点の接続点と基準電位との間に、測定抵抗Ｒ１が
設けられておらず、測定抵抗Ｒ２は、この接続点の両側
にＲ２１、Ｒ２２として分割される。この回路装置は、
Ｒ２１とＲ２２を同じに構成すれば、両方の運動方向に
モータ駆動電圧を接続する間に、同じ電気抵抗が生じる
という利点を有する。発電機電流を検出するために、両
方の測定抵抗Ｒ２１又はＲ２２のうちの一方にわたる１
つの測定装置３だけしか必要ないが、一方モータ駆動動
作の際に、測定装置によって１つのレーンだけしか検出
できないので、２つの測定装置３．１及び３．２が必要
である。これらは、同じに構成されているが、特殊性と
して抵抗５．１又は５．２を介して帰還を有する。再び
オフセット電圧Ｕｏｆｆ１及びＵｏｆｆ２が利用され、
このオフセット電圧は、同じ割合として、それぞれ抵抗
８．１及び８．２を介して、演算増幅器として構成され
た測定装置３．１又は３．２のそれぞれの正の入力端子
に加えられる。負の入力端子は、それぞれ抵抗６．１又
は６．２を介して基準電位⊥に関して帰還を有する。

【００３８】測定装置３．１及び３．２の出力端子は、
“ワイヤードアナログＯＲ”としてそれぞれ１つのダイ
オード４．１及び４．２を挿入することによってまとめ
て連結することができ、それにより評価部における分離
した２つの入力端子の代わりに、１つだけしか必要ない
が、“ＯＲ”重畳された信号は、これらが互いに区別さ
れないので、モータ駆動電圧を接続した際に極性に相応
して対応付けなければならない。しかし発電機の場合、
電流は、ループになったＲ２１及びＲ２２を通って流れ
るので、基準電位に対して検出される電圧降下は、反対
の符号を有し、かつそれぞれ正のものだけが転送され
る。しかし評価部２の２つの入力端子が切離されている
場合、測定装置３．１及び３．２の信号から、再び運動
方向を直接導き出すことができる。

【００３９】図６は、方法を実施する回路装置を示して
おり、ここでは４つのスイッチ手段Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ
２１、Ｓ２２が、Ｈブリッジになるように接続されて、
モータＭの両方の巻線端子に接続されている。その際、
スイッチ手段Ｓ１１及びＳ１２は、それぞれモータ動作
電圧ＵＢに接続されており、スイッチ手段Ｓ２１及びＳ
２２は、接続点及び抵抗Ｒ１を介して基準電位⊥に接続
されている。モータＭを駆動するためにＳ１１及びＳ２
２が、又は相応して反対の回転方向のためにＳ１２及び
Ｓ２１が閉じられる。

【００４０】スイッチ手段Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１及び
Ｓ２２は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタとして構成されて
おり、これらのトランジスタの基板端子Ｂは、図６ａに
示すように、ソースに接続されている。その際、図６ａ
において、それによりＭＯＳＦＥＴ内に固有のダイオー
ドＤＩが形成されることが、すでに暗示され、このダイ
オードは、それぞれドレインＤからソースＳに向かって
遮断方向に接続されており、したがって反対の回転方向
にモータＭを駆動する間にスイッチ手段が開いた際に電
流を通さない。

【００４１】動作様式を説明するために、図６にスイッ
チ手段Ｓ１１−Ｓ２２に対してＭＯＳＦＥＴの代わり
に、それぞれスイッチＳＷ１１−ＳＷ２２、内部抵抗Ｒ
Ｉ及びこれに対して並列に接続されたダイオードＤＩか
らなる等価回路が利用されている。

【００４２】評価ユニット２に、再び回転速度に比例す
る信号エッジを検出するホールセンサ１、及び測定装置
３．１及び３．２が接続されており、これらの測定装置
は、それぞれ短絡の場合に電圧降下を有する決定的な構
成要素としてダイオードＤ２２及びＤ２１を介してかつ
通常動作の場合に追加的にＲ１を介して、電圧降下ＵＭ
を検出する。評価ユニット２は、スイッチＳＷ１１−Ｓ
Ｗ２２を制御する出力端子を有し、かつホールセンサの
信号エッジと電圧降下から導き出される回転速度及び回
転方向情報を位置カウンタ４（同様に図１も参照）に転
送する。測定装置３．１及び３．２は、再び電圧オフセ
ットＵｏｆｆｓｅｔ１、２を有し、それにより次になお
説明する考慮される電圧信号ＵＭは、基準電位に対して
この値Ｕｏｆｆｓｅｔだけ高くなる（図７参照）。

【００４３】図６、７及び８によって方法の経過を説明
し、その際、図７は、測定装置３．２のために検出可能
な電圧降下ＵＭを示し、かつ図６は、スイッチ手段Ｓ１
１ないしＳ２２の制御の時間経過を示している。

【００４４】モータＭは、時点ｔ０において停止するよ
うにする。その前に（ｔ＜ｔ０）、スイッチＳＷ１２及
びＳＷ２１が閉じ、したがってＵＢからＳＷ１２を介し
てモータＭに、かつここからＳＷ２１及びＲ１を介して
モータ駆動電流ＩＡ（ｔ＜ｔ０）が流れることによっ
て、このモータは一方の回転方向に駆動される。スイッ
チＳＷ１１及びＳＷ２２は開いており、かつ固有のダイ
オードＤＩ１１及びＤＩ２２は遮断方向に向けられてい
る。

【００４５】駆動電流ＩＡ（ｔ＜ｔ０）は、抵抗Ｒ１に
電圧降下を発生し、この電圧降下は、図７に認められる
ように、測定装置３．２によって検出される。

【００４６】時点ｔ０に、スイッチＳＷ１２及びＳＷ２
１が開かれ、スイッチＳＷ２２は、図６に暗示され、か
つ図８からなおはっきりと認められるように、逆に閉じ
られる。この時、モータは、発電機方式及び質量慣性に
基づいて、発電機電圧を発生し、この発電機電圧は、モ
ータを急速に停止するために短絡される。この短絡は、
短絡電流ＩＫ（ｔ＞ｔ０’）によって暗示するように、
閉じたスイッチＳ２２及びＭＯＳＦＥＴスイッチ手段Ｓ
２１のダイオードＤＩ２１を介して行なわれる。発電機
電圧は、ちょうどモータ駆動電圧（ＵＢ→⊥）に対して
反対の極性を有し、かつダイオードＤＩ２１は導通にな
る。図１による測定抵抗Ｒ２を介した短絡に対してこの
橋絡の特別な利点は、ダイオード導通電圧の上の電圧に
対して、ダイオードの極端に小さな内部抵抗にあるの
で、電圧降下は、これを介してたいしたことがない程度
にしか上昇せず、かつ比較的大きな短絡電流が流れるこ
とができ、それによりモータは、相応して急速に停止状
態に至る。ｔ１においてダイオードを介した電圧降下
が、近似的にダイオード電圧ＵＤにあることができる所
定の閾値ＵＳの下に低下すると、ダイオードＤＩに対し
て並列の短絡回路において基準電位に接続された第２の
スイッチＳＷ２１も閉じられる。この時に測定可能な電
圧降下ＵＭは、なおスイッチ手段Ｓ２１の内部抵抗ＲＩ
だけを介して降下する。

【００４７】時点ｔ２に、電流はゼロ点に達し、したが
ってモータＭも停止状態に達する。しかしながら次にな
おモータ又はこれに結合された構成群の跳ね戻りが生じ
ることがあるので、再び逆の発電機電圧が生じ、この発
電機電圧は、基本的に閉じたスイッチ手段Ｓ２１及びＳ
２２の内部抵抗ＲＩを介して測定することができ、かつ
引続き生じる信号エッジは、発電機電圧の符号に相応し
て回転方向に対応付けることができる。機械的な部品の
相応した構成の際、ｔ１又はｔ２の後に生じる信号エッ
ジを評価せず、又は簡単化して一般に逆の運動方向に対
応付けることによって、この跳ね戻りは、無視すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気モータ（Ｍ）によって可動の部分の運動、
運動方向及び位置を認識する回路装置の略図である。

【図２】種々の運動の場合の測定信号３．Ｓのタイムチ
ャートである。

【図３】種々の運動の場合の測定信号３．Ｓのタイムチ
ャートである。

【図４】種々の運動の場合の測定信号３．Ｓのタイムチ
ャートである。

【図５】回路装置の別の実施例の図である。

【図６】遮断方向に向けられたそれぞれ１つのダイオー
ドブリッジを含みモータに対してＨブリッジに接続され
た４つのスイッチ手段を有する回路装置、及びソース、
したがって固有のダイオードに基板接続を有するＭＯＳ
ＦＥＴトランジスタとしてのスイッチ手段の構成の図で
ある。

【図７】図６による回路に対するモータの停止の前及び
後の測定電圧経過を示す図である。

【図８】図６及び７によるスイッチ手段の時間的な制御
を示す図である。

【符号の説明】

１ ホールセンサ ２ 評価ユニット ３ 測定装置 ４ 位置カウンタ ３．１ 測定装置 ３．２ 測定装置、 １．Ｓ センサ信号 ３．Ｓ 測定信号 ４．Ｓ カウンタ出力信号 Ｄ ダイオード ＤＩ ダイオード Ｉｉｎｄ 発電機電流 Ｍ モータ Ｒ 測定抵抗 ＲＩ 内部抵抗 Ｓ スイッチ手段 ＳＷ スイッチ手段 ｔ 時点 ＵＢ モータ駆動電圧 Ｕｉｎｄ 発電機電圧 ＵＭ 電圧降下 ⊥ 基準電位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルヴイン・ケスレル ドイツ連邦共和国ザウルガウ・イム・ハー ゼンエシユレ８ (72)発明者 エーリツヒ・リーポルド ドイツ連邦共和国ケツシング・フリユーリ ングシユトラーセ24 (72)発明者 ヴエルネル・ポレルスベツク ドイツ連邦共和国プフエリング・フオーブ ルゲル・シユトラーセ54 (72)発明者 ラインホルド・レーデル ドイツ連邦共和国ノイシユタツト・アウヴ エーク７ (72)発明者 ヴオルフガング・シユルテル ドイツ連邦共和国メールスブルク・クロー ネンシユトラーセ７ (72)発明者 クラウス・シユプレング ドイツ連邦共和国インゴルシユタツト・ア ネツテ−コルプ−シユトラーセ93

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ（Ｍ）が、所望の運動方向に相当
   するモータ駆動電圧（ＵＢ）の極性によって駆動され、
   かつモータの回転の数に比例する信号（１．Ｓ）の信号
   エッジが、動かすべき部分の運動方向に対応付けられ
   （２）、かつ相応して計数される（４．Ｓ）、 電気モータ（Ｍ）によって可動の部分の、とくに電気ド
   ア窓レギュレータの運動、運動方向及び位置を認識する
   方法において、 遅くともモータ駆動電圧（ＵＢ）を遮断する停止命令の
   時点（ｔ１）以後に、運動するモータに基づいて発生さ
   れる発電機電圧（Ｕｉｎｄ）及び／又はその結果生じる
   発電機電流（Ｉｉｎｄ）が検出されることによって、 モータ駆動電圧（ＵＢ）を切離した後に、モータ（Ｍ）
   の運動が検出され、かつ生じた信号エッジが、運動方向
   に対応付けられることを特徴とする、 電気モータ（Ｍ）によって可動の部分の、とくに電気ド
   ア窓レギュレータの運動、運動方向及び位置を認識する
   方法。
2. 【請求項２】 発電機電圧（Ｕｉｎｄ）及び／又は発電
   機電流（Ｉｉｎｄ）が初めて所定の閾値を上回るまで、
   モータ駆動電圧（ＵＢ）の遮断の直後に生じる信号エッ
   ジが、従来の運動方向に対応付けられることを特徴とす
   る、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 外部モータ駆動電圧（ＵＢ）を遮断した
   際に所定の閾値を初めて上回った後に生じる信号エッジ
   が、 ａ）評価されず、又は ｂ）一般に反対の運動方向に対応付けられ、又は ｃ）その際に生じる発電機電圧（Ｕｉｎｄ）又は発電機
   電流（Ｉｉｎｄ）の符号に依存して、この符号に相当す
   る運動方向に対応付けられることを特徴とする、請求項
   ２に記載の方法。
4. 【請求項４】 以前の運動方向からモータを停止するた
   めに、モータ（Ｍ）が、まずモータ駆動電圧（ＵＢ）か
   ら切離され、かつ発電機電圧に相応して導通方向に極性
   を向けられたダイオード（ＤＩ２１）を介して短絡さ
   れ、ダイオード（ＤＩ２１）を介した電圧降下（ＵＭ）
   が検出され、電圧降下（ＵＭ）の期間（ｔ０→ｔ１）に
   よって、以前の運動方向への追従回転の期間が判定さ
   れ、かつ追従の間に生じるセンサ信号（１．Ｓ）の信号
   エッジが、相応する運動方向に対応付けられることを特
   徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の方法。
5. 【請求項５】 以前の運動方向への追従回転（ｔ１）の
   制動の後に、ダイオードに対して並列に接続されたスイ
   ッチ手段（ＳＷ２１）が閉じられ、かつ追従して生じる
   センサ信号（１．Ｓ）の信号エッジが、位置判定の際
   に、 ａ）考慮されず、又は ｂ）一般に反対の運動方向に対応付けられ、又は ｃ）スイッチ手段（ＳＷ２１）の内部抵抗を介して検出
   可能な電圧降下の符号に依存して、この符号に相当する
   運動方向に対応付けられることを特徴とする、請求項４
   に記載の方法。
6. 【請求項６】 モータ（Ｍ）が、所望の運動方向に相応
   して一方においてモータ駆動電圧（ＵＢ）にかつ他方に
   おいて基準電位（⊥）に接続されており、モータの回転
   の数に比例するセンサ信号（１．Ｓ）を発生するセン
   サ、及び運動方向にセンサ信号（１．Ｓ）の信号エッジ
   を対応付けかつ運動方向に対応する信号エッジに相応し
   て位置カウンタ（４）をアップデートする評価ユニット
   （２）が設けられている、 電気モータ（Ｍ）によって可動の部分の、とくに電気ド
   ア窓レギュレータの運動、運動方向及び位置を認識する
   回路装置において、 モータを遮断するためにスイッチ手段（Ｓ１，Ｓ２）が
   設けられており、これらのスイッチ手段が、モータをモ
   ータ駆動電圧から切離し、かつ電圧降下を発生する少な
   くとも１つの電気構成要素、とくにダイオード（Ｄ１，
   Ｄ２）又は抵抗（Ｒ２，Ｒ３，Ｒ２．１，Ｒ２．２）を
   介して短絡し、 その際、この電圧降下に比例する測定信号（３．Ｓ）を
   発生する少なくとも１つの測定装置（３，３．１，３．
   ２）が設けられており、この測定信号が、運動方向にセ
   ンサ信号（１．Ｓ）の信号エッジを対応付けるために評
   価ユニットに供給可能であることを特徴とする、 電気モータ（Ｍ）によって可動の部分の、とくに電気ド
   ア窓レギュレータの運動、運動方向及び位置を認識する
   回路装置。
7. 【請求項７】 それぞれ２つの電子スイッチ手段（Ｓ１
   １，Ｓ１２又はＳ２１，Ｓ２２）が、モータの巻線端子
   に接続されており、その際、一方（Ｓ１１，Ｓ１２）が
   それぞれモータ駆動電圧（ＵＢ）に、かつ他方（Ｓ２
   １，Ｓ２２）が基準電位（⊥）に接続されており、 一方の運動方向にモータを駆動するために、一方の巻線
   端子に、モータ駆動電圧（ＵＢ）に接続されたスイッチ
   手段（Ｓ１２）が、かつ他方の巻線端子に、基準電位
   （⊥）に接続されたスイッチ手段（Ｓ２１）が接続され
   ているが、その他のスイッチ手段（Ｓ１１，Ｓ２２）が
   開いており、 基準電位（⊥）に接続された両方のスイッチ手段（Ｓ２
   １，Ｓ２２）が、接続点において接続されており、かつ
   それぞれダイオード（ＤＩ２１，ＤＩ２２）によって橋
   絡されており、このダイオードが、それぞれ接続点に向
   かって遮断方向に接続されていることを特徴とする、請
   求項６に記載の回路装置。
8. 【請求項８】 スイッチ手段（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２
   １，Ｓ２２）が、閉じた状態において固有の内部抵抗
   （ＲＩ）を有し、かつこれにわたる電圧降下が測定され
   ることを特徴とする、請求項６又は７に記載の回路装
   置。
9. 【請求項９】 スイッチ手段（Ｓ１１−Ｓ２２）及びダ
   イオード（ＤＩ１１−ＤＩ２２）が、ソース基板接続に
   よる固有のダイオードを有するエンハンスメントタイプ
   ＭＯＳＦＥＴとして形成されていることを特徴とする、
   請求項７又は８に記載の回路装置。
10. 【請求項１０】 短絡のために基準電位（⊥）に接続さ
    れた両方のスイッチ手段の間に、少なくとも１つの測定
    抵抗（Ｒ２，Ｒ３，Ｒ２．１，Ｒ２．２）が設けられて
    おり、この測定抵抗が、スイッチ手段（Ｓ１，Ｓ２）内
    においてモータ（Ｍ）に直列（Ｒ３）に、又はモータか
    らスイッチ手段（Ｓ１，Ｓ２）の間の外において並列
    （Ｒ２，Ｒ２．１，Ｒ２．２）に配置されており、 その際、１つの測定抵抗（Ｒ２，Ｒ３）又は複数の測定
    抵抗（Ｒ２．１，Ｒ２．２）にわたって、少なくとも１
    つの電位測定信号（３．Ｓ）を発生する測定装置（３，
    ３．１，３．２）が設けられており、この測定信号が、
    運動方向にセンサ信号（１．Ｓ）の信号エッジを対応付
    けるために供給可能であることを特徴とする、請求項６
    に記載の回路装置。
11. 【請求項１１】 別の測定抵抗（Ｒ１）が、基準電位
    （⊥）と接続点との間に接続されており、その際、測定
    装置（３）が、一方において電圧降下を発生する電気構
    成要素にわたって及び他方において別の測定抵抗（Ｒ
    １）にわたって基準電位（⊥）に対して降下する電圧降
    下（ＵＭ１，２）を測定し、かつ評価ユニット（２）に
    転送することを特徴とする、請求項６ないし１０の１つ
    に記載の回路装置。
12. 【請求項１２】 測定抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ２．
    １，Ｒ２．２）が低オーム性であり、なるべく１オーム
    より小さいことを特徴とする、請求項１０又は１１に記
    載の回路装置。
13. 【請求項１３】 測定抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）が、回
    路を接続する導体路の一部として構成されていることを
    特徴とする、請求項１０、１１又は１２に記載の回路装
    置。
14. 【請求項１４】 測定装置（３，３．１，３．２）が、
    オフセット電圧（Ｕｏｆｆｓｅｔ）を有する増幅器を有
    し、このオフセット電圧が、生じた電圧降下を少なくと
    も部分的に正にシフトするように決められており、かつ
    評価ユニット（２）によって測定装置の正の信号のみが
    評価されることを特徴とする、請求項６ないし１３の１
    つに記載の回路装置。