JPH11506214A - 調節電動モータの減速遅れ状態検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 インクリメンタル式位置検出部を有する調節電動モータの減速遅れ状態検出システム、例えば自動車における調節電動モータの減速遅れ状態検出システムにおいて、位置検出のため自己アラーム覚醒装置を有するマイクロコントローラが設けられており、該マイクロコントローラは、平均的電流消費の低減のため、アクティブな動作状態（Ｂ１）からイナクティブな動作状態（Ｂ０）へもたらされ得るものであり、そして、あらかじめ定め得る時間間隔（例えば１ｍｓ）の後再びアクティブな動作状態（Ｂ１）へ自動的にもたらされ得るものであり、前記マイクロコントローラは、所定サンプリング時点（１１，１２）で位置発信器からの位置信号（ＨＳ）を問合せし、前記マイクロコントローラは、所要のサンプリング時点間で所定の計算された時間間隔（例えば１ｍｓ）中イナクティブな状態（Ｂ０）にもたらされ、前記の所定の計算された時間間隔は、位置信号（ＨＳ）の検出された１つのエッジ状態遷移のところから計算されるようにしたことを特徴とする調節電動モータの減速遅れ状態検出システムが提案される。

Description

【発明の詳細な説明】 調節電動モータの減速遅れ状態検出システム 技術水準 本発明は請求の範囲の上位概念に規定したような、調節電動モータの減速遅れ 状態検出システム、例えば自動車における調節電動モータの減速遅れ状態検出シ ステムに関する。 ＥＰ０６０３５０６Ａ２からは、電動的に２つの方向で駆動される自動車の部 分の位置測定方法が公知である。カウンタを用いて、当該自動車の部分の、それ の２つの方向への運動の際、位置発信器のカウントパルスが、所定の運動に相応 して、カウント状態の減少ないし増大のためカウンタ内に入力される。駆動モー タの遮断後、位置発信器により送出されたパルスが、その、遮断時点からの時間 的間隔をおいて解折され、そして、パルスの時間間隔が所定の度合を越えない場 合にはカウンタのさらなるシフト、動きに対応付けられる。駆動モータの極性切 換えの場合、カウント方向は、次のような場合はじめて新たな運動方向に対応付 けられる、即ち、極性切換後パルスの間隔が再び小さくなる場合はじめて、あら たな運動方向に対応付けられる。 上記の公知方法では、電圧不足条件のもとでの減速 遅れ状態検出及び位置検出及び評価のための給電エネルギーの同時の節減を可能 にする手段に就いて何等説明がなされていない。 発明の利点 本発明の請求の範囲１の、特徴事項を成す構成要件に規定した調節電動モータ の減速遅れ状態検出技術、システムにより得られる利点とするところは、使用さ れているインクリメンタル式位置検出及び位置評価の際の電流節減であり、それ により、電圧不足条件の場合モータエレクトロニクスの所要のバッファリング容 量を小さな値に選定でき、場合により一層容易にその中に組込まれ得る。 本発明によれば、このことは、基本的に次のようにして達成される、即ち、位 置検出のため自己アラーム覚醒装置が設けられており、該自己アラーム覚醒装置 は、平均的電流消費の低減のため、アクティブな動作状態からイナクティブな動 作状態へもたらされ得るものであり、そして、あらかじめ定め得る時間間隔（例 えば１ｍｓ）の後再びアクティブな動作状態へ自動的にもたらされ得るものであ り、前記マイクロコントローラは、所定時点で位置発信器からの位置信号を問合 せし、前記マイクロコントローラは、所要のサンプリング時点間で所定の計算さ れた時間間隔（例えば１ｍｓ）中イナクティブな状態にもたらされ、前記の時間 間隔は、位置信号の検出されたエッジ状態遷移のとこ ろから計算されるようにしたのである。 さらなる請求の範囲に規定された手段によっては、請求の範囲１に規定された 減速遅れ状態検出システムの有利な発展及び改善か不能である。 本発明の有利な第１の発展形態によれば、その間にマイクロコントローラがイ ナクティブ動作状態におかれている所定の計算された時間間隔の計算が、位置信 号の各々の検出されたエッジ状態遷移のところから行われ、ここで、次のことが 考慮される、即ち、呼出プロセス手法によって求められた位置信号インターバル が、時間離散的なサンプリングに基づき、実際の値より、１つのサンプリングイ ンターバル分だけ小さいものであることが考慮されるようにしたのである。 本発明のような有利な発展形態によれば、その間にマイクロコントローラがイ ナクティブ動作状態におかれている所定の計算された時間間隔の計算が次の関係 式によって行われ、 ここで Ｎ_HFは、位置センサとして使用されるホールセンサ の最後のエッジ状態遷移以降のサンプリング時点の数であり、 ｔ_sleep-neuは、マイクロコントローラがイナクティブな動作状態にある新たな インターバルであり、 ｔ_sleep-altは、マイクロコントローラがイナクティブな動作状態にある実際の インターバルであり、 ｔ_Runは、マイクロコントローラがアクティブな動作状態にあるインターバルで あり、 ２倍のサンプリングが行われることが想定されているものである。 本発明の減速遅れ状態検出の有利な第２実施形態によれば、その間にマイクロ コントローラがイナクティブ動作状態におかれている所定の計算された時間間隔 の計算を行うに際して第１のサンプリング時点及び第１のサンプリングインター バルを基にして、それにつづくサンプリング時点を次のように決定する、即ち、 位置信号のエッジ状態遷移の検出されるまで後続のサンプリング時点が２倍化さ れるように決定するのである。 本発明の上記の選択的実施形他のさらなる有利な実施形態によればそこにて、 エッジの状態遷移の検出される時点にて、次のエッジ状態遷移の達せられるまで 、サンプリング時点の２倍化の手順、プロセデュアが新たに開始され、ここで第 １のエッジ状態遷移の後第１のサンプリング時間インターバルに対するスタート 値は最後から２番目のサンプリング時間インターバルであるよにしたのである。 特に有利には、本発明の減速遅れ状態検出システムにおいて、その間にマイク ロコントローラがイナクティブ動作状態におかれている所定の計算された時間間 隔はサンプリングインターバルの時間から、位置信号の検出に対して想定される 時間を差引くことにより計算されるようにしたのである。 本発明の特に有利な形態では、使用されたマイクロコントローラは、低周波数 の発振器を有し、該発振器中には、当該の発振器の低周波から、マイクロコント ローラコアに対する遥かに一層より高いクロック周波数を生成する回路が設けら れており、前記発振器は、当初からの構成素子としてマイクロコントローラ中に 共に集積化されており、また、不足電圧状態識別検出部が設けられており、該識 別検出部の出力信号は直接的にマイクロコントローラコアに供給されるようにし たのである。 本発明の有利な発展形態では、マイクロコントローラは、時間切換ロジックを 有し、該時間切換ロジックは、種々の設定可能な時間間隔の経過後アラーム覚醒 回路を作動させ、それにより、該アラーム覚醒回路によりマイクロコントローラ コアはイナクティブ状態からアクティブ状態にもたらされるようにしたのである 。 図面の説明 本発明を図示された複数の実施例に則して以下に詳細に説明する。 図１は、電圧不足条件の検出後のアクティブな動作状態とイナクティブな動作 状態との関係を異なる２つの尺度で示し、また位置信号との時間的な関連性を示 す時間ダイアグラムである。 図２は、第１の実施例の相応のサンプリング時間窓を上段に示し、９０°電気 的に相互にずれた２つの位置信号を中段と下段に示したパルスダイアグラムであ る。 図３は、本発明の第２の実施例によるサンプリング時間窓の設定を説明するた めのパルスダイアグラムの概略図である。 図４は、第２の実施例の相応のサンプリング時間窓を上段に示し、９０°電気 的に相互にずれた２つの位置信号を中段と下段に示したパルスダイアグラムであ る。 実施例 図１には時間ダイアグラムが示されている。このダイアグラムは、電圧不足条 件１０の検出後の、アクティブな動作状態Ｂ１とイナクティブな動作状態Ｂ０と の関係を異なる２つの尺度で示している。またこのダイアグラムは位置信号ＨＳ との時間的な関連性をも示している。この位置信号は有利にはホールセンサから 供給されるものであり、２つの信号は９０°電気的にずれている。位置信号ＨＳ が存在することは図１の下段にてＨＳ１により示され、同信号が存在しないこと はＨＳ０により示される。 この実施例と後に説明される第２の実施例とは、理解しやすくするために本発 明の特別な適用例に即して説明される。 自動車の電気的調節駆動機構ではしばしばインクリメンタル式発信器による位 置検出部が使用される。このために例えばホールセンサも使用できる。位置検出 部を有するこのような駆動機構は、例えば挟み込み固着防止機能を有する電気的 窓ガラス開閉器、スライド屋根、メモリ機能を有する座席調節部に使用される。 このようなシステムに対して位置検出部は、電圧不足による非常時遮断の後にも なお実現可能でなければならない。前記非常時遮断は例えばバッテリの引き外し または調節過程中の自動車安全回路の応動によるものである。典型的な調節電動 モータの減速遅れ時間は１００ｍｓまでの値である。続いてさらに位置データを 不揮発性メモリ内へ書き込まなければならないので、図には詳細に示されていな いマイクロコントローラおよびセンサ部からなるシステムは、約１２０ｍｓのバ ッファ時間中は１つの容量から給電されなければならない。 駆動機構をいまだ励振駆動することのできる最小の 搭載電源電圧は、通常９Ｖである。誤接続防止ダイオードおよび電圧調整器での 電圧降下に対して約１.２Ｖが考慮されなければならない。位置検出に使用され るホールセンサとマイクロコントローラとに対する最小動作電圧は約３.８Ｖで ある。ここから、バッファ容量での許容される電圧降下は ΔＵ＝９Ｖ−１．２Ｖ−３．８Ｖ＝４Ｖ である。 このシステムに対する全電流消費を３０ｍＡと仮定すると、バッファ容量に対 する最小量は Ｃ＝Ｉ・Δｔ／ΔＵ＝３０ｍＡ・１２０ｍｓ／４Ｖ＝９００μＦ である。この容量のコンデンサはそのサイズが大きいことにより、通常のモータ ドライブエレクトロニクスに集積化することはきわめて難しい。 このシステムの平均的電流消費を低減させるためには、マイクロコントローラ およびホールセンサが、センサレベルをサンプリングするためにただ時々にだけ スイッチオンされる。このために有利にはマイクロコントローラが使用される。 このマイクロコントローラは、本明細書と同時に出願された、出願人による“Mi krocontroller mit Selbstweckvorrichtung”において説明されており、以下の 要求を充たすものである。すなわちこのマイクロコントローラは、 電流を節約するイナクティブな動作状態（パワー ダウンまたはスリープモード）を有し、 マイクロコントローラの始動時間は予期さるべきサンプリング時間インターバ ルよりも明らかに短く、 電圧不足識別検出部を有し、この電圧不足識別検出部は例えば閾値検出部とし て搭載電源電圧に直接接続されており、このため電圧不足条件が時間遅延なしに 検出され、またこの条件がマイクロコントローラに直接に伝達され、 さらにマイクロコントローラがイナクティブな動作状態となった後に所定の時 間が経過すると自己アラーム覚醒装置により再びアクティブな動作状態（ランモ ード）に置かれる、 マイクロコントローラである。 ブレーキングされた直流モータの減速遅れ（slowing down）または楕力運転に おいて、モータの回転数が単調に低下することを基礎とすることができる。そこ から明らかなように相互に順次連続する位置信号例えばホールセンサパルスの時 間インターバルはますます大きくなっていく。モータの回転数は遮断時点または 電圧不足の発生時できわめて大きくなっている可能性があり、こうした回転数は 例えば高められた搭載電源電圧でのアイドリング回転数である。ゆえにホールセ ンサ出力電圧はきわめて短いインターバルでサンプリングされ、読み込まれなけ ればならない。増大する回転数により、相互に連続する２つのサンプリングと評 価 の過程の間のインターバルは拡大される。図１の時間ダイアグラムにホールセン サ信号検出の時間経過の例が示されている。サンプリング時間インターバルは、 相互に連続する２つのホールセンサ信号エッジの間の時間よりも小さく選択され る。回転数が＜１００／ｓである通常のモータによればサンプリングインターバ ローラはイナクティブな動作状態から脱して覚醒状態に入りホールセンサ信号を 検出しなければならない。イナクティブな動作状態の時間間隔はこれによりさら に短くなり、図１に示されているように、例えば１ｍｓであってもよい。 マイクロコントローラの電圧不足が検出されると、図１に参照番号１０で示さ れているように、モータのリレーが遮断され、モータはブレーキングされる。同 時にホールセンサ信号の検出に対して事象の制御モードから呼出（ポーリング） モードへの切り換えがなされる。続いてマイクロコントローラにおいて時間切換 ロジックが作動され、イナクティブな動作状態の時間間隔例えば１ｍｓでロード される。その後マイクロコントローラはただちにイナクティブな動作状態に切り 換えられる。時間切換ロジックは例えば１００ｋＨｚの低い周波数で作動される 。マイクロコントローラがスリープ時間の経過後に時間切換ロジックによりアラ ーム覚醒回路を介して自動的にアラーム覚醒動作状態 に置かれた後に、高周波数のクロック発振器として使用される位相制御回路は、 マイクロコントローラが安定したシステムクロックを発生できるまでほぼ２００ μｓを必要とする。続いてセンサ信号は第１のサンプリング１１により検出を行 い、ノイズ除去のために１００μｓ後に第２のサンプリング１２でもう一度読み 込まれる。 ホールセンサの出力信号の２つの状態遷移の間に多数のサンプリングインター バルが存在する場合には、イナクティブな動作状態の時間間隔すなわちスリープ 時間、ひいてはサンプリングインターバルの長さが拡大される。 本発明の第１の実施例によれば、イナクティブな動作状態に対する新たな時間 間隔は次式により定められる。 ここで Ｎ_HFは、位置センサとして使用されるホールセンサの最後のエッジ状態遷移以降 のサンプリング時点の数 であり、 ｔ_sleep-neuは、マイクロコントローラがイナクティブな動作状態にある新たな インターバルであり、 ｔ_sleep-altは、マイクロコントローラがイナクティブな動作状態にある実際の インターバルであり、 ｔ_Runは、マイクロコントローラがアクティブな動作状態にあるインターバルで あり、 ２倍のサンプリングが行われることが想定されているものである。 この第１の実施例においては新たなスリープ時間ｔ_sleep-neuはエッジ状態遷 移の検出後そのつど定められる。この算出の際に、サンプリングにより検出され たホールセンサインターバルは時間離散的なサンプリングに基づき実際値よりも １つのサンプリングインターバル分だけ小さいことが考慮される。 図２では第１の実施例のパルスダイアグラムの相応のサンプリング時間窓が上 段に示され、９０°電気的に相互にずれた２つの位置信号が中段と下段に示され ている。上段に示されたサンプリング時間窓は前記の式によりホールセンサ信号 のエッジの状態に依拠している。マイクロコントローラがイナクティブな動作状 態にあるスリープ時間の増大と、サンプリングインターバルの増大とはきわめて 明らかである。 本発明の第２の実施例によればイナクティブな動作状態の長さは選択肢の手段 により求めることができる 。このことは図３に関連して説明される。図３にはホールセンサ信号３１が示さ れている。エッジ状態遷移の直後の第１のサンプリング時点３２および第１のサ ンプリングインターバル３３を基にして、それに続くサンプリングインターバル ３４、３５、３６、３７は次のように決定される。すなわちサンプリングインタ ーバル３８、３９、４０が、第１のサンプリング時点１および相応のインターバ ル２に関連して４１でのエッジ状態遷移を検出するまで２倍にされるように定め るのである。 エッジ状態遷移４１が検出されるサンプリング時点３７では、サンプリング時 点またはサンプリングインターバルの２倍化の手順が、次の位置信号のエッジ状 態遷移４４が例えばサンプリング時点４２で検出されるまでに新たに開始される 。第１のエッジ状態遷移４１後のサンプリングインターバル４３に対するスター ト値は最後から２番目のインターバル３９である。次のエッジ状態遷移４４がサ ンプリング時点４２で検出された場合には再び、相応に検出するサンプリング時 点３７を有する最後のエッジ状態遷移４１における場合のように、処理が行われ る。エッジ状態遷移４４後のサンプリング時点検出に対する開始インターバルは サンプリングインターバル４３である。 イナクティブな動作状態すなわちスリープ時間の時間間隔はサンプリングイン ターバルの長さからホール センサ信号の検出に想定される時間だけ差し引いたものであり、それはマイクロ コントローラのアクティブな動作状態すなわち走行時間またはラン時間の時間間 隔に相応する。その場合にそのつど生じる時間の値はマイクロコントローラの時 間切換ロジックにおいて調整され、このマイクロコントローラはそのつどの時間 間隔が経過した後にアラーム覚醒回路により自動的に再びアラーム覚醒動作状態 に置かれる。 図４には第２の実施例のパルスダイアグラムの相応のサンプリング時間窓が示 され、また９０°電気的に相互にずれた２つの位置信号が中段と下段に示されて いる。上段に示されたサンプリング時間窓またはサンプリングインターバルは前 記の式によればホールセンサ信号のエッジの状態に依拠している。マイクロコン トローラがイナクティブな動作状態にあるスリープ時間の増大とサンプリングイ ンターバルの増大とはきわめて明らかである。 図２および図４で求められた、それぞれ上段に図示されているサンプリング時 間窓の数を比較すると、第２の実施例による手法では位置信号の同じ配列のもと で、位置信号を確実に検出するのに格段にわずかなサンプリング時間窓しか必要 としないことがわかる。このことは換言すれば、ここではイナクティブな動作状 態の時間間隔が格段に長くなり、所要のエネルギ消費量はこれにより格段に低減 されることを意味する。 本発明は電気的調節電動モータ例えば直流モータの減速遅れ状態を検出する場 合に、遮断の際の回転数低下を考慮する。これにより同時に、バッファ容量が小 さく維持され、同じバッファ容量で固定のサンプリングインターバルの場合より も大きな減速遅れ状態監視時間を得ることができる。 有利には第１の実施例に基づく手法では、位置信号の新たなエッジ状態遷移の 検出後に常にサンプリングインターバルの適合化が実行される。第２の実施例に 基づく手法では、サンプリングインターバルの適合化は選択的に有利な手段によ りエッジ状態遷移がなくてもサンプリング時点またはサンプリングインターバル のそのつどの拡大によって実行される。特にこの方法はモータ遮断の後にまたは 電圧不足の発生後に単に唯１つのエッジが検出される場合をカバーする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．インクリメンタル式位置検出部を有する調節電動モータの減速遅れ状態検出 システム、例えば自動車における調節電動モータの減速遅れ状態検出システムに おいて、位置検出のため自己アラーム覚醒装置を有するマイクロコントローラが 設けられており、該マイクロコントローラは、平均的電流消費の低減のため、ア クティブな動作状態（Ｂ１）からイナクティブな動作状態（Ｂ０）へもたらされ 得るものであり、そして、あらかじめ定め得る時間間隔（例えば１ｍｓ）の後再 びアクティブな動作状態（Ｂ１）へ自動的にもたらされ得るものであり、前記マ イクロコントローラは、所定サンプリング時点（１１，１２）で位置発信器から の位置信号（ＨＳ）を問合せし、前記マイクロコントローラは、所要のサンプリ ング時点間で所定の計算された時間間隔（例えば１ｍｓ）中イナクティブな状態 （Ｂ０）にもたらされ、前記の所定の計算された時間間隔は、位置信号（ＨＳ） の検出された１つのエッジ状態遷移のところから計算されるようにしたことを特 徴とする調節電動モータの減速遅れ状態検出システム。 ２．その間にマイクロコントローラがイナクティブ動作状態（Ｂ０）におかれて いる所定の計算された時間間隔の計算が、位置信号（ＨＳ）の各々の検出さ れたエッジ状態遷移（３１，４１，４４）のところから行われ、ここで、次のこ とが考慮される、即ち、呼出プロセス手法によって求められた位置信号インター バルが、時間離散的なサンプリングに基づき、実際の値より、１つのサンプリン グインターバル分だけ小さいものであり得ることが考慮されるようにしたことを 特徴とする請求の範囲１記載のシステム。 ３．その間にマイクロコントローラがイナクティブ動作状態（Ｂ０）におかれて いる所定の計算された時間間隔の計算が次の関係式によって行われ、 ここで Ｎ_HFは、位置センサとして使用されるホールセンサの最後のエッジ状態遷移以 降のサンプリング時点の数であり、 ｔ_sleep-neuは、マイクロコントローラがイナクティブな動作状態にある新た なインターバルであり、 ｔ_sleep-altは、マイクロコントローラがイナクティブな動作状態にある実際 のインターバルであり、 ｔ_Runは、マイクロコントローラがアクティブな動作状態にあるインターバル であり、 ２倍のサンプリングが行われることが想定されていることを特徴とする請求の 範囲１又は２記載のシステム。 ４．その間にマイクロコントローラがイナクティブ動作状態（Ｂ０）におかれて いる所定の計算された時間間隔の計算を行うに際して第１のサンプリング時点（ ３２）及び第１のサンプリング時間インターバル（３３）を基にして、それにつ づくサンプリング時点（３４，３５，３６，３７）を次のように決定する、即ち 、位置信号（３１）のエッジ状態遷移（４１）の検出されるまで後続のサンプリ ング時点が２倍化されるように決定することを特徴とする請求の範囲１記載のシ ステム。 ５．そこにて、エッジの状態遷移（４１，４４）の検出される時点（３７，４２ ）にて、次のエッジ状態遷移の達せられるまで、サンプリング時点の２倍化の手 順、プロセデュアが新たに開始され、ここで第１のエッジ状態遷移（４１）の後 第１のサンプリング時間インターバル（４３）に対するスタート値は最後から２ 番目のサンプリング時間インターバル（３９）であるよにしたことを特徴とする 請求の範囲４記載のシステム。 ６．その間にマイクロコントローラがイナクティブ動 作状態（Ｂ０）におかれている所定の計算された時間間隔はサンプリングインタ ーバルの時間から、位置信号の検出に対して想定される時間を差引くことにより 計算されるようにしたことを特徴とする請求の範囲１から５までのいずれか１項 記載のシステム。 ７．使用されたマイクロコントローラは、低周波数の発振器を有し、該発振器中 には、当該の発振器の低周波から、マイクロコントローラコアに対する遥かに一 層より高いクロック周波数を生成する回路が設けられており、前記発振器は、当 初からの構成素子としてマイクロコントローラ中に共に集積化されており、また 、不足電圧状態識別検出部が設けられており、該識別検出部の出力信号は直接的 にマイクロコントローラコアに供給されるようにしたことを特徴とする請求の範 囲１から６までのいずれか１項記載のシステム。 ８．マイクロコントローラは、時間切換ロジックを有し、該時間切換ロジックは 、種々の設定可能な時間間隔の経過後アラーム覚醒回路を作動させ、それにより 、該アラーム覚醒回路によりマイクロコントローラコアはイナクティブ状態（Ｂ ０）からアクティブ状態（Ｂ１）にもたらされるようにしたことを特徴とする請 求の範囲７記載のシステム。