JP2003536358A - 直流電動機の駆動軸によって駆動される要素の位置を測定する方法 - Google Patents

直流電動機の駆動軸によって駆動される要素の位置を測定する方法

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Abstract

(57)【要約】 電機子電流信号中に含まれる電流リプルを評価することによって２つのブロック位置間の所定の移動区間内で直流電動機の駆動軸によって駆動される要素の位置を測定する方法において、駆動要素がブロック位置内に進入する場合に、直流電動機が、システム自体で規定されたブロック位置内に到達する前に非通電で切替えられ、駆動要素のブロック位置内への最終的な進入に対して所定の期間の後に新たに起動して通電されること、及び、駆動要素がその機械的に規定されたブロック位置内に到達した後に、このブロック位置のシステム自体の規格化が実施されることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、電機子電流信号中に含まれる電流リプルを評価することによって２
つのブロック位置間の所定の移動区間内で直流電動機の駆動軸によって駆動され
る要素の位置を測定する方法に関する。この評価では、駆動される要素が規定し
たブロック位置内に移動するときに、システム自体の規格化が実施される。
【０００２】 直流電動機の電機子信号は、いわゆる直流成分とこの直流成分に重畳する交流
成分とを有する。直流電動機の磁石（磁場），電機子巻線及び整流子が連動する
結果として、交流成分は、直流電動機の稼働時に発生する。このことは、誘導電
圧の短時間の変化中に現れる。電機子電流信号のリプルが、これから発生する。
電機子電流信号中に含まれ、説明したようにもたらされる電流ピーク−以下では
電流リプルと呼ぶ−が、電機子の回転時に整流子片の数に相当する頻度で発生す
る。例えば電機子が 10 個の整流子片を有する場合は、それに応じて 10 個の電
流リプルを電機子信号中で確認することができる。したがって、電流リプルのカ
ウントは、直流電動機の電機子の実際の回転位置に関する情報及び可動要素の所
定の移動区間内のこの可動要素に関する情報を提供できる。この目的のために、
対応するカウントをできるようにするため、アナログ式の電機子電流信号がデジ
タル化される。
【０００３】 移動区間を限定する両ブロック位置間の区間を進むまで、直流電動機がどれく
らいの電流リプルによって回転しなければならないかが既知であるので、駆動要
素の位置が測定できる。このような方法は、例えば窓開閉器及び／又は天窓用に
設けられているような調節機構を制御するための例えば車両の分野で使用される
。例えば窓の位置の検出中の必須な原則は、（手や頭等の）挟み込み保護が窓を
閉めるときに解除され得ることである。電動機が増加した負荷のせいで停止する
ことなしに、窓がその上ブロック内とこの上ブロックに沿って設けられているウ
ェザーストリップ内とに進入され得るようにするため、このような解除は必要で
ある。窓の位置測定に対して電流リプルを不正確にカウントした場合は、挟み込
み保護が、早めに解除されるか又は遅めに解除されることが起こりうる。
【０００４】 可動要素、例えば車両の窓の位置測定の精度を向上させるため、窓の実際の位
置と機械的に規定されたブロック位置とが一致しているので、窓がその上ブロッ
クの位置に進入したときに、システム自体の規格化又は再規格化が実施される。
誤差の加算が長期間にわたって回避されるように、電流リプルカウンタが、再規
格化によって再び零にリセットされる。仮にこのような再規格化手段が駆動要素
の位置を長期間にわたって原理的に正確に測定できるとしても、駆動要素がブロ
ック位置内に進入した後に、再規格化のために設けられているこのブロック位置
が、機械的に設けられたブロック位置としかしながら実際には一致していないと
きには、このような再規格化はしかしながら不十分である。このことは、例えば
駆動要素がブロック位置内に進入したときに、この駆動要素がストッパとして使
用されるこのブロックから跳ね戻るときに起こる。さらに、この駆動要素は、機
械的に規定されたブロック位置（目標位置）に対して異なる位置（実際の位置）
に存在する。駆動要素がその機械的に規定されたブロック位置内に存在するとい
う仮定で、システムがこの駆動要素のこの目標位置に関して再規格化されると、
このとき、この再規格化は不完全であり、それに応じて以降のカウント結果も不
完全である。このとき、規格化が、例えば駆動要素の跳ね戻りのランダム性のた
めにその都度の異なる前提条件の基で実施されるので、駆動要素の位置の検出が
不正確であり、特に駆動要素の移動区間内の個々の位置が、必要な精度で反復可
能に使用できない。駆動要素のこのような動作の結果、このような種類の方法は
、ブロック位置内に進入するときに生じる機械的な不正確さが無視できるほど小
さいときにだけ使用できる。
【０００５】 本発明の課題は、この説明した従来の技術から出発して、ブロック位置での再
規格化時に、また駆動要素を高い運動エネルギーで駆動させる使用時でも、既に
公知の従来の技術で発生する誤差が無視できるほど小さい程度に、冒頭で述べた
種類の方法を改良することにある。
【０００６】 この課題は、本発明により、駆動要素がブロック位置内に進入する場合に、直
流電動機が、システム自体で規定されたブロック位置内に到達する前に非通電で
切替えられ、駆動要素のブロック位置内への最終的な進入に対して所定の期間の
後に新たに起動して通電されること、及び、駆動要素がその機械的に規定された
ブロック位置内に到達した後に、このブロック位置のシステム自体の規格化が実
施されることによって解決される。
【０００７】 本発明の方法では、駆動要素が、その全運動エネルギーによってブロック位置
内に進入しない。むしろ、駆動要素を駆動させる直流電動機が、システム自体で
規定されたブロック位置に到達する直前に非通電に切替えられて、駆動要素の運
動エネルギーを低下させる。この構成の範囲内では、概念「非通電切替(Stromlo
s-Schalten) 」は、駆動電圧が直流電動機に能動的に供給されないことを意味す
る。このことは、例えば直流電動機の遮断の過程で実施してもいし、又は直流電
動機の発電動作への切替わり若しくは短絡の過程で実施してもよい。この直流電
動機は、別の要因に応じて変動しうる所定の期間後に新たに通電される。その結
果、駆動要素が、−著しく低下した運動エネルギーによって−機械的に規定され
たブロック位置内に進入する。この駆動要素がその機械的に規定されたブロック
位置にあるときに初めて、規定通りのシステム自身の規格化又は再規格化が実施
される。したがってこの再規格化は、駆動要素が実際にその機械的に規定された
ブロック位置内に十分な精度で存在することを保証する時点で実施される。実際
のブロック位置の到達前の短期間の直流電動機の非通電切替によって、そして新
たな通電によって、駆動要素が、非常に僅かな運動エネルギーによってブロック
位置内に進入する。したがって、駆動要素の跳ね戻りの危険が著しく減っている
か、又は、直流電動機と駆動要素との間に組込まれた力伝達機構の跳ね戻りの危
険も著しく減っている。それ故に、使用されるこの方法は、駆動要素がその移動
時に高い運動エネルギーを有するときの調節装置によってブロック位置内で再規
格化を実施するためにも特に適している。このときの高い運動エネルギーは、そ
れに応じた大出力の直流電動機によって、及び／又は直流電動機によって移動す
る重い物体によって生じうる。
【０００８】 非通電切替えによる直流電動機の電機子の完全な停止が前もって確認されたと
きに、直流電動機を新たに通電して、駆動要素を機械的なブロック位置内に最終
的に進入させることが好ましい。これによって、駆動要素が新たな通電の開始時
点で停止しているために、駆動要素をブロック位置内に最終的に進入させるため
の直流電動機のこの新たな通電の時点では、運動エネルギーが内在しないことを
保証する。直流電動機の電機子がもはや回転していないという状態は、好ましく
は直流電動機がその非通電切替えで発電動作に切替えられることによって確認で
きる。直流電動機によって発生した電流信号は、電機子の回転速度の目安である
。電機子がもはや回転しておらず、したがって駆動要素と同様に停止しているな
らば、電流信号は零に等しい。
【０００９】 このブロック位置内のシステム自体の規格化は、駆動要素の検出された移動に
応じて実施できる。これらの移動は、駆動要素がブロック位置内に望ましく進入
する前に検出される。例えば、実際の位置カウンタがこのブロック位置に関して
検定されるように、又は、位置カウンタが前もって測定された位置を考慮して再
規格化されるように、規格化が実施される。このことは、駆動要素が何回も若し
くは少ない回数で同様に規格化を実施する他方のブロック位置に直接進入した後
に、この駆動要素が一方のブロック位置に進入したかどうか、又は、駆動要素が
このブロック位置内に進入する前に、大きい移動が一方のブロック位置に到達す
ることなしに起きたかどうかに依存しうる。
【００１０】 本発明の方法は、特に車両内の窓，天窓を開閉するための又は座席を調節する
ための調節装置の位置を認識する範囲内で使用するのに適している。特に車両の
窓を操作する調節装置の範囲内で本発明の方法を使用する場合、従来では規格化
又は再規格化が、上ブロックの位置内でしか実施できなかった。何故なら、窓の
この上ブロック位置内へのより多い又はより少い所定の進入が、窓の運動エネル
ギーを補償するウェザーストリップの配置によって可能であったからである。そ
の結果、窓が規格化のためにその実際の位置内に、実際には機械的に規定された
ブロック位置（目標位置）内に存在することが、十分な精度で推測できた。現在
では、下ブロック位置内でのシステム自体の規格化が、この方法を使用すること
によって同様に実施できる。これによって、調節装置の操作性が向上する。上ブ
ロック位置内に進入しないときに、より多くの窓の操作による非常に大きい誤差
の加算を阻止するため、既に公知の従来の技術では、システムの規格化が実施さ
れている。このようなシステムの規格化では、窓の自動的な上昇運動が妨げられ
ている。その結果、窓は、手動のキー操作によってしか閉めることができなかっ
た。規格化が現在では下ブロック位置内でも実施できるというこの可能性によっ
て、システム自体の脱規格化(Entnormierung) が、非常な場合にだけ開始される
。多数の窓開閉器の操作時に、窓がシステムの再規格化のために一方のブロック
位置内に又は他方のブロック位置内に進入するという統計学的な確率が著しく高
い。
【００１１】 図１は、アナログ式の電機子電流信号を有するグラフである。直流電動機のい
ろいろな状況及び本発明の方法の過程が、このグラフから読取ることができる。
車両の窓の下ブロック内への進入は、以下のように実施される：窓が予め規定さ
れた下ブロック位置から所定の間隔をあけて存在することがカウンタ自体で確認
されている時点ｔ1 で、直流電動機が非通電で切替えられ、発電動作に切替えら
れる。この時点ｔ1 前の直流電動機の動作は、その所定の回転数によって決定さ
れている。この回転数は、電機子電流信号の電流ピークとこの電機子電流信号の
上に示されている電流リプル信号とで示されている。直流電動機の発電動作の進
行中では、まず、高くて引続き次第に増加する直流電動機の電流信号が、時点ｔ1 以降に確認できる。直流電動機の電機子の停止が、時点ｔ2 で確認される。そ
して、この直流電動機が新たに通電して、窓が、規定された下側の機械的なブロ
ック位置内に最終的に進入する。このことは、低下したエネルギーによって実施
される。電機子電流曲線上で確認できる電流リプルの周波数によって、この段階
中の電機子の回転速度は、直流電動機が時点ｔ1 前に窓を移動させるときの回転
速度よりも非常に低いことが明らかになる。窓が下ブロック位置内に存在するこ
とは、時点時点ｔ3 で検出できる。その結果、所望のシステム自体の規格化が実
施される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＧ，Ａ Ｌ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ， ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ， ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 オッテ・シュテファン ドイツ連邦共和国、ヴィッテン、ヴィデイ ストラーセ、９ Ｆターム(参考） 5H530 AA12 BB19 CC02 CC09 CC10 CD10 CD16 DD28 5H571 AA03 EE04 LL13 LL22 LL23 LL31

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電機子電流信号中に含まれる電流リプルを評価することによ
    って２つのブロック位置間の所定の移動区間内で直流電動機の駆動軸によって駆
    動される要素の位置を測定する方法において、駆動要素がブロック位置内に進入
    する場合に、直流電動機が、システム自体で規定されたブロック位置内に到達す
    る前に非通電で切替えられ、駆動要素のブロック位置内への最終的な進入に対し
    て所定の期間の後に新たに起動して通電されること、及び、駆動要素がその機械
    的に規定されたブロック位置内に到達した後に、このブロック位置のシステム自
    体の規格化が実施されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 直流電動機の先の非通電切替えによる電機子の停止が確認さ
    れたときに、この直流電動機が新たに通電して、駆動要素がブロック位置内に最
    終的に進入することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 直流電動機から発生した電流信号によってこの直流電動機の
    停止を観察できるようにするため、この直流電動機が、その非通電切替えによっ
    て発電動作に切替え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】 システム自体の規格化が、駆動要素の移動に応じて実施され
    、このシステム自体の規格化は、駆動要素がブロック位置内に進入することを開
    始する前に実施されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 駆動要素の移動区間が傾いて又はほぼ垂直に延在している場
    合、この駆動要素は、本発明の方法で下ブロック位置内に進入することを特徴と
    する請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 電気的な調節装置によって駆動される車両内の要素の位置を
    測定するため、例えば窓，天窓又は座席の位置を測定するために、請求項１〜５
    のいずれか１項に記載の方法を使用すること。
  7. 【請求項７】 駆動要素は、窓であり、方法は、この窓を下ブロック位置内に進入させるため
    に実施されることを特徴とする請求項５に記載の使用。
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