NL1019127C2 - Besturingsinrichting voor het verschuiven van een paneel van een voertuig. - Google Patents

Description

Titel: Besturingsinrichting voor het verschuiven van een paneel van een voertuig.

De uitvinding heeft betrekking op een besturingsinrichting voor het elektrisch aandrijven van een motor voor het verschuiven van een paneel van een elektrisch raam of schuifdak van een voertuig waarbij de besturingsinrichting is voorzien van een voedingscircuit voor het genereren 5 van een in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning voor het met een regelbare snelheid aandrijven van de motor.

Wanneer de pulsbreedte van de voedingsspanning toeneemt zal de motor sneller gaan draaien. Wanneer daarentegen de pulsbreedte van de voedingsspanning afneemt zal de motor langzamer gaan draaien.

10 Een nadeel van het bekende systeem is dat door de constructie van de motor er een capacitieve koppeling is tussen de motorwikkelingen en het motorhuis. Een blokvormige spanning op de winding wordt door deze ongewenste paracitaire capaciteit doorgegeven aan het motorhuis, waardoor het motorhuis elektromagnetische straling gaat uitzenden. Een dergelijke 15 elektromagnetische straling is om diverse redenen ongewenst. Zo wordt de ether erdoor vervuild en betreft het tevens een klein energieverlies. Om de stroom in deze paracitaire capaciteit klein te houden is de schakelfrequentie bij voorkeur niet al te hoog. Echter, om hinderlijke geluiden te voorkomen ligt de frequentie bij voorkeur ruim boven de 15 kHz, bijvoorbeeld op 20 20 kHz.

Om te voorkomen dat het motorhuis elektromagnetische straling gaat genereren is voorgesteld om het motorhuis via een capaciteit direct te aarden. Dit heeft echter als nadeel dat grote stromen door de capaciteit en dus ook door de aarddraad gaan lopen. Dit heeft weer tot gevolg dat er grote 25 storingen worden gegenereerd in het stroompad dat van de besturingsinrichting naar de motor leidt. Bovendien is het constructief niet altijd mogelijk om de motorbehuizing adequaat te aarden.

2

Bij een impulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning (PWM) wordt steeds kortstondig de volle voedingsspanning op de motor aangeboden. Door praktische beperkingen kan deze tijd niet willekeurig klein worden gekozen, zodat er een zekere minimale tijd de volle 5 voedingsspanning wordt aangeboden. Dit geldt ook bij de zogenaamde zachte start van de PWM, waarbij de motor een steeds langere spanningspuls wordt aangeboden. Zolang de motor nog niet draait, en er door de motor geen tegenspanning wordt opgewekt, kunnen er hoge stroompieken optreden. De enige stroombegrenzing is de weerstand van de 10 bedrading en de inwendige motorweerstand. Bij een kortsluiting van de bedrading is deze laatste weerstand er ook niet en kan de stroom nog groter worden. De piekstroom in het motorcircuit is veel groter dan de gemiddelde stroom. Hierdoor is het mogelijk dat schakelmiddelen van het voedingscircuit voor het opwekken van de PWM kapot gaan.

15 Een verder nadeel van de bekende inrichting is dat de stroom pulsgewijs aan de motor wordt geleverd, zodat het eventueel meten van de motorstroom ten behoeve van bijvoorbeeld het detecteren van een inklemming niet een eenvoudige gelijkstroom meting is.

De uitvinding beoogt een besturingsinrichting te verschaffen die 20 een oplossing kan geven voor een aantal van de hierboven geschetste problemen.

De besturingsinrichting volgens de uitvinding is hiertoe gekenmerkt in dat, de besturingsinrichting verder is voorzien van een gelijknchtcircuit dat enerzijds is verbonden met het voedingscircuit voor het 25 op basis van de in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning verkrijgen van een gelijkspanning waarvan de grootte afhankelijk is van de pulsbreedte van de voedingsspanning en die anderzijds verbonden is met de motor voor het met de gelijkspanning aandrijven van de motor waarbij de snelheid van de motor afhankelijk is van de grootte van de gelijkspanning.

3

Doordat aan de motor in plaats van een wisselspanning een gelijkspanning wordt toegevoerd zal er geen stroom meer lopen in de paracitaire capaciteit tussen de wikkelingen en het motorhuis. In de situatie waar het motorhuis geaard is, loopt er dan geen stroom meer door de 5 aarddraad en de capaciteit, in de situatie waarbij de motor zwevend is, zal er geen wisselspanning op het huis worden geïnduceerd, en zal de motor geen elektromagnetische straling meer genereren. De wisselspanning in de vorm van de in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning bevindt zich alleen in de besturingsinrichting. In de praktijk betekent dit dat de 10 wisselspanning zich alleen op "de print" van de besturingsinrichting bevindt. Doordat aldus geen straling wordt uitgezonden is het mogelijk de modulatiefrequentie fors te verhogen. Zo kan de modulatiefrequentie bijvoorbeeld rond de 100.000 kHz worden gekozen. Dit heeft weer als voordeel dat in de besturingsinrichting kleinere ontstoorcomponenten 15 kunnen worden toegepast alsmede kleinere spoelen en kleinere condensatoren in het voedingscircuit.

Wanneer zich een kortsluiting voordoet in een toevoerleiding van de besturingsinrichting naar de motor heeft dit als gevolg dat dit niet zal leiden tot zeer grote stromen in het voedingsspanningscircuit. Bij een zachte 20 start, wordt de gelijkspanning langzaam opgebouwd, zodat bij een vastgelopen motor, of bij een kortsluiting van de motorkabel, ook de stroom geleidelijk zal oplopen. De piekwaarde van de stroom blijft gelijk aan de gemiddelde stroom. Door de uitvinding is de belasting van de componenten waar de motorstroom doorloopt veel geringer. De gemiddelde stroom wordt 25 gemeten, en bij overschrijding van een bepaalde drempelwaarde wordt de voeding uitgezet. Bij niet functioneren van deze stroombegrenzing is er altijd nog de hoofdzekering van de auto die zal doorgaan om beschadigingen aan het voedingscircuit te voorkomen.

4

In het bijzonder geldt dat het gelijkrichtcircuit is voorzien van een laagdoorlaat filter voor het afvlakken van de in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning.

Bij voorkeur geldt hierbij dat het doorlaatfilter tenminste een spoel 5 omvat die in serie is geschakeld met de motor.

Tevens geldt bij voorkeur dat het doorlaatfilter tenminste een condensator omvat die parallel is geschakeld met de motor.

Bij kortsluiting of bij hoge stromen door de motor wanneer deze juist is gestart, zal de condensator ontladen en zal er een lage 10 gelijkspanning op deze afvlakcondensator staan, waardoor de motorpiekstroom vrijwel gelijk is aan de gemiddelde stroom.

Een verder voordeel van de besturingsinrichting volgens de uitvinding is dat de motor vrij te plaatsen is. De motor behoeft niet te worden geaard, maar dit kan wel. In ieder geval hebben aarding en 15 bekabeling geen invloed meer op het stoorgedrag ten gevolge van elektromagnetische straling aangezien de motor met de gelijkspanning wordt aangedreven.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een samenstel van een verschuifbaar paneel voor een voertuig, zoals een elektrisch raam of een 20 schuifdak, tenminste één motor voor het aandrijven van het paneel en een besturingsinrichting zoals hiervoor omschreven.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening.

Hierin toont: 25 Fig. 1 een mogelijke uitvoeringsvorm van een bekende besturingsinrichting; en

Fig. 2 een mogelijke uitvoeringsvorm van een besturingsinrichting volgens de uitvinding.

In Fig. 1 is met referentienummer (1) een besturingsinrichting voor 30 het elektrisch aandrijven van een motor (2) voor het verschuiven van een 5 paneel van een elektrisch raam of schuifdak van een voertuig aangeduid. De besturingsinrichting is voorzien van een voedingscircuit (4) met ingangsklemmen (6) waaraan een gelijkspanning van het voertuig wordt toegevoerd. Het voedingscircuit (4) omvat voorts uitgangsklemmen (7). De 5 motor (2) is via een toevoerleiding (8) met de uitgangsklemmen (7) van het voedingscircuit (4) verbonden. Het voedingscircuit (4) omvat een afvlakcondensator (10) die parallel is geschakeld met de ingangsklemmen (6). Voorts omvat het voedingscircuit (4) nog een spoel (11) en een condensator (12) voor het onderdrukken van storingen. De condensator (12) 10 zorgt ervoor dat op een ingang (14) van een schakelmiddel (16) een stabiele gelijkspanning wordt aangeboden. Het voedingscircuit (4) omvat voorts een op zich bekende controleinrichting (18) die het schakelmiddel (16) repeterend open en dicht schakelt voor het verkrijgen van een in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning op een uitgangsklem (20) van 15 het schakelmiddel (16). Op de uitgangsklem (20) van het schakelmiddel (16) staat aldus een in pulsbreedte gemoduleerde blokspanning van bijvoorbeeld 12 Volt. Het voedingscircuit (4) is verder nog voorzien van een flyback diode (22), die is opgenomen om voor de flyback stroompulsen van de motor een stroompad te bieden, zodat er geen hoge spanningspieken ontstaan.

20 De tot op dit punt omschreven op zich bekende besturingsinrichting werkt als volgt.

Aan de ingangsklemmen (6) wordt bijvoorbeeld een voedingsspanning van 12 Volt toegevoerd. De controleinrichting (18) opent en sluit het schakelmiddel (16) bijvoorbeeld met een frequentie van 20.000 25 kHz. Hierbij varieert de controleinrichting (18) de periode waarin het schakelmiddel (16) wordt gesloten. Aldus ontstaat een in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning op de uitgangsklem (20) van het schakelmiddel (16). Deze in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning wordt via de uitgangsklemmen (18) en de toevoerleiding (8) aan de motor (2) 30 toegevoerd. De motor (2) zal hierdoor gaan draaien. De snelheid waarmee de 6 motor (2) draait hangt af van de pulsbreedtemodulatie. Wanneer de breedte van de puls toeneemt zal de motor sneller gaan draaien omdat dan meer energie aan de motor (2) wordt toegevoerd. Wanneer daarentegen de breedte van de puls afneemt zal de motor langzamer gaan draaien. Omdat er in dit 5 voorbeeld X2V blokspannmg op een motorhuis van de motor (2) komt te staan, zal deze gaan stralen. Om dit te voorkomen is in dit voorbeeld het motorhuis geaard, en staat de 12 V blokspanning die op de motorwikkeling staat, ook op een parasitaire koppelcapaciteit (24) naar aarde. Dit heeft tot gevolg dat door de condensator (24) grote stromen zullen gaan lopen. Deze 10 grote stromen hebben invloed op en veroorzaken storingen in het voedingscircuit (4). Daarom is het voedingscircuit (4) nog voorzien van een spoel (28) om deze storingen te onderdrukken. Wanneer zich een kortsluiting voordoet in de bedrading (10) heeft dit tot gevolg dat er een zeer grote stroom gaat lopen door onder meer het schakelmiddel (16) zodat dit 15 kan worden beschadigd. Ook kan de motor (2) zeer grote stromen door het schakelmiddel (16) veroorzaken wanneer de motor net is gestart. De inrichting kan verder nog zijn voorzien van een tweede schakelmiddel (30) in de vorm van een relais voor het ompolen van de spanning die aan de motor wordt toegevoerd. Hiermee kan de draairichting van de motor (2) 20 worden ingesteld. Ook het tweede schakelmiddel (30) kan worden beschadigd om gelijke redenen als hierboven voor het eerste schakelmiddel is aangegeven.

Bij de inrichting volgens Fig. 2 volgens de uitvinding zijn met Fig.

1 overeenkomende onderdelen van dezelfde referentienummers voorzien. De 25 besturingsinrichting volgens Fig. 2 is verder voorzien van een gelijkrichtcircuit (32) dat enerzijds is verbonden met het voedingscircuit (4) voor het op basis van de in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning op de uitgangsklemmen (7) verkrijgen van een gelijkspanning op uitgangsklemmen (34) van het gelijkrichtcircuit (32). De motor (2) is met de 30 uitgangsklemmen (34) van het gelijkrichtcircuit (32) verbonden. De 7 gelijkspanning op de uitgangsklemmen (34), welke gelijkspanning aan de motor wordt toegevoerd, heeft een grootte die afhankelijk is van de pulsbreedte van de voedingsspanning. De motor (2) wordt dus met een gelijkspanning aangedreven waarbij de snelheid van de motor afhankelijk is 5 van de grootte van de gelijkspanning.

In dit voorbeeld is het gelijkrichtcircuit (32) voorzien van een diode 33, een spoel (36) en een capaciteit in de vorm van een condensator (38). De condensator (38) is parallel met de motor (2) geschakeld. De spoel (36) is in serie geschakeld met de motor (2). De spoel (36) en de condensator (38) 10 vormen een laag doorlaatfilter voor het afvlakken c.q.gelijkrichten van de in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning. Wanneer de pulsbreedte van het voedingsspanningssignaal op de uitgangsklemmen (7) toeneemt zal de grootte van de gelijkspanning op de uitgangsklemmen (34), waarmee de motor (2) is gekoppeld, toenemen. De motor (2) zal hierdoor sneller gaan 15 draaien. Wanneer daarentegen de pulsbreedte op de uitgangsklemmen (7) van het voedingscircuit (4) afneemt zal de grootte van de gelijkspanning op de uitgangsklemmen (34) van het gelijkrichtcircuit (32) afnemen, waardoor de motor langzamer zal gaan draaien.

Omdat thans aan de motor (2) geen wisselspanning wordt 20 toegevoerd, kan deze niet elektromagnetisch gaan stralen. Dit heeft tot gevolg dat de condensator (24) kan worden weggelaten. Nu de condensator (24) is weggelaten kan in het voedingscircuit (4) tevens de spoel (28) worden weggelaten. Voorts kan de flyback diode (22) worden weggelaten nu de flyback pulsen worden teruggevoerd via de gelijkrichter (32). Er behoeven 25 immers geen storingen te worden onderdrukt die zijn veroorzaakt door de condensator (24). Aangezien de wisselspanningen en -stromen zich uitsluitend voordoen in de besturingsinrichting (4) en het gelijkrichtcircuit (32) en niet op de toevoerleidingen (8) van de motor (2) en de motor (2) zelf is het nadeel dat er elektromagnetische straling kan worden uitgezonden niet 30 langer aanwezig. Dit brengt met zich dat de modulatiefrequentie van het 8 signaal op de uitgangsklemmen (7) kan worden vergroot naar bijvoorbeeld 100 kHz. Dit heeft weer tot gevolg dat componenten, zoals spoelen en condensatoren (10, 11, 12) klein kunnen worden gekozen. Ook kan de spoel (36) en de condensator (38) ten gevolge van de relatief grote frequentie klein 5 worden gekozen. Het hoogfrequente gedeelte van de besturingsinrichting (1), te weten het voedingscircuit (4) en het gelijkrichtcircuit (32) kunnen op een punt worden aangebracht. De toevoerleiding (8) en de motor (2) die zich buiten de punt bevinden dragen slechts een gelijkspanning hetgeen het uitzenden van straling sterk beperkt.

10 Wanneer zich een kortsluiting voordoet in, bijvoorbeeld, de toevoerleiding (8) zodat de klemmen (34) met elkaar worden verbonden, zal de condensator (38) zich ontladen. Het gevolg is dat door het schakelmiddel (16) bij een dergelijke kortsluiting veel kleinere stromen gaan stromen dan bij een dergelijke kortsluiting bij de bekende inrichting volgens Fig. 1. Ook 15 wanneer de motor (2) is gestart zullen grote stroompieken door het schakelmiddel (16) alsmede door het eventuele relais (30) achterwege blijven doordat de condensator (38) de kortstondig benodigde grotere stroom door de motor (2) kan leveren.

Bij een volledige kortsluiting zal dit thans worden ondervangen 20 doordat een zekering van het voedingscircuit van de auto, dat spanning toevoert aan de ingangsklemmen (6), doorslaat.

Voorts heeft de capaciteit (38) tot gevolg dat alle pieken in de stroomtoevoer die de motor (2) nodig heeft, bijvoorbeeld bij het starten van de motor maar ook bij het klemmen van het paneel waardoor de motor (2) 25 wordt aangedreven, grotendeels uit de condensator (38) wordt getrokken m plaats van uit een accu van de auto.

De inrichting volgens Fig. 2 kan bij voorkeur nog zijn voorzien van een detectie-inrichting (40), die stroompieken door de motor (2) detecteert teneinde het klemmen van het verschuifbare paneel, dan wel het feit dat het 30 verschuifbare paneel iets of iemand inknelt detecteert. Wanneer het paneel 9 (2) klemt zal de motor (2) een groter koppel moeten leveren. Dit heeft tot gevolg dat de stroom, die door de motor loopt, zal toenemen, hetgeen kan worden gedetecteerd met behulp van de detectie-inrichting (40). De detectie-inrichting (40) kan dan op zich bekende wijze de stroomtoevoer naar de 5 motor (2) uitschakelen dan wel bewerkstelligen dat de draairichting van de motor (2) met behulp van relais (30) wordt geïnverteerd teneinde een beklemming van iets of iemand op te heffen. Hierbij bestuurt de controle-inrichting (18) tevens het relais (30) en is een uitgang van de detectie-inrichting (40) met de controle-inrichting (18) verbonden. Het voordeel van 10 de inrichting volgens Fig. 2 is dat de toename van de (gelijk)stroom door de motor goed kan worden gedetecteerd. Bij de inrichting volgens Fig. 1 is sprake van een toename van een gemoduleerde stroom, hetgeen minder nauwkeurig kan worden uitgevoerd.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor geschetste 15 uitvoeringsvormen. Zo is het mogelijk een gelijkrichtcircuit toe te passen dat is voorzien van meer condensatoren en/of spoelen. Ook kan een ander type voedingscircuit worden toegepast voor het opwekken van de in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning. De Fig. 1 en 2 tonen slechts schematische uitvoeringsvormen die in de praktijk anders kunnen worden gerealiseerd.

20 De modulatiefrequentie van de voedingsspanning kan bijvoorbeeld groter zijn dan 15 kHz en bij voorkeur liggen tussen 80 en 120 kHz. Hogere of lagere frequenties zijn echter eveneens denkbaar. Dergelijke variaties worden elk geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

Claims (10)

1. Besturingsinrichting voor het elektrisch aandrijven van een motor voor het verschuiven van een paneel van een elektrisch raam of schuifdak van een voertuig waarbij de besturingsinrichting is voorzien van een voedingscircuit voor het genereren van een in pulsbreedte gemoduleerd 5 voedingsspanning voor het met een regelbare snelheid aandrijven van de motor, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting verder is voorzien van een gelijkrichtcircuit dat enerzijds is verbonden met het voedingscircuit voor het op basis van de in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning verkrijgen van een gelijkspanning waarvan de grootte afhankelijk is van de 10 pulsbreedte van de voedingsspanning en die anderzijds verbonden is met de motor voor het met de gelijkspanning aandrijven van de motor waarbij de snelheid van de motor afhankelijk is van de grootte van de gelijkspanning.

2. Besturingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gelijkrichtcircuit is voorzien van een laagdoorlaat filter voor het afvlakken 15 van de in pulsbreedte gemoduleerde voedingsspanning.

3. Besturingscircuit volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het laagdoorlaatfilter tenminste een spoel omvat die in serie is geschakeld met de motor.

4. Besturingscircuit volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat 20 het laagdoorlaatfilter tenminste een capaciteit omvat die parallel is geschakeld met de motor.

5. Besturingsinrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de modulatiefrequentie van de voedingsspanning groter is dan 15 kHz.

6. Besturingsinrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de modulatiefrequentie van de voedingsspanning ligt tussen 80-120 kHz.

7. Besturingsinrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting verder is voorzien van een detector voor het detecteren van de grootte van een stroom door de motor voor het detecteren van het mogelijke inklemmen van een voorwerp door het 5 paneel.

8. Besturingsinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de detector een alarmsignaal genereert wanneer de gedetecteerde stroom een vooraf bepaalde waarde overschrijdt.

9. Samenstel van een verschuifbaar paneel voor een voertuig zoals 10 een elektrisch raam of een schuifdak, tenminste een motor voor het aandrijven van het paneel en een besturingsinrichting volgens een der voorgaande conclusies voor het aandrijven van de motor.

10. Voertuig voorzien van een samenstel volgens conclusie 9.