WO1994019863A1 - Verfahren zur drehzahlsteuerung eines motors - Google Patents

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    • E05Y2900/55—Windows

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the speed of a motor according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to provide a method for speed control of a motor of the generic type, with which motor control with a reduced starting short-circuit current and a reduced starting torque is possible.
  • the control signal in cooperation with the incremental encoder can easily control the speed of the motor.
  • a reduced starting torque is achieved in particular.
  • a jerky load on the mechanical parts causing the adjustment is thus avoided.
  • the starting short-circuit current loading the voltage source can be reduced by gradually increasing the motor speed and that vibration-free and thus noise-reduced leveling of mechanical parts up to the maximum load range is possible.
  • the engine speed is monitored and compared with a reference value. If there is a minimum deviation, the engine speed can be adjusted via the pulse width modulation of the control signal. This can be achieved in an advantageous manner that, despite a battery voltage that is possibly too low or a load that is too great, the engine speed can be set to the minimum that is necessary in order to achieve a sufficient adjustment speed.
  • Figure 2 shows a control signal curve using the example of a soft stop.
  • FIG. 1 shows the course of a control signal in which the pulse width modulation changes in
  • the control signal has an output value that is either zero or, as indicated by the dashed waveform, has a variable that deviates from zero. Since the control signal controls a power output stage which, for example, determines the speed of an actuating motor via a voltage control, a certain speed of the actuating motor is assigned to each output value of the control signal.
  • control signal now becomes, for example, 0.25 up to a time t lf
  • the engine electronics can advantageously monitor the speed curve when the entire engine system is started, and by comparing this with an expected speed curve, in the event of a deviation, that is to say that at a specific point in time t, the expected Motor speed has not yet occurred, it can be concluded that there is, for example, a defect or a handicap in the adjusting mechanism, which could lead to destruction of the servomotor due to an excessive force requirement.
  • the motor control described can thus be used simultaneously for a diagnosis of the entire adjustment system.
  • a speed that is reduced compared to the final speed in the example with a 50% pulse width modulation, can also be used as the starting value for the speed setting of the servomotor.
  • a step-by-step or interval-like increase in the speed instead of a constant linear increase in the pulse width modulation, a step-by-step or interval-like increase in the speed can be set.
  • An angle encoder can be used to regulate the pulse width modulation as a function of an angle oL, so that when an angle ⁇ , for example 180 °, is reached, the control signal has assumed the final value and the servomotor has thus reached its nominal speed.
  • Example of a soft stop shown.
  • the control signal becomes monotonous over time up to a time t 3 , in the example
  • the control signal can of course be modulated down to the final value zero in a completely anologic way.
  • the pulse width modulation of the control signal can also take place via a path-dependent angle transmitter, so that in the example at an angle - oL - 180 ° the control signal is also pulse width modulated to 50% of the output value.
  • This set, reduced speed of the servomotor advantageously enables improved fine adjustment of the devices to be adjusted, for example the setting of a specific seating position or a specific degree of window opening in motor vehicles.
  • the motor speed of the servomotor which is set is too low in order to achieve a desired sufficient actuating speed.
  • the current actual speed can be monitored in a simple manner and this can be compared with a specified minimum speed. If the actual engine speed is higher than the specified minimum speed serving as a reference value, the control signal does not interfere with the engine system. However, if the actual engine speed is below the reference value, the power output stage, which actually controls the servomotor, can be controlled in certain sampling intervals by means of a step-by-step pulse width modulation of the control signal, which is triggered by control electronics (not to be considered here in greater detail) be controlled until the actual engine speed coincides with the specified minimum speed. If the minimum speed of the servomotor is not reached despite the stepwise pulse width modulation of the control signal, it is at least established that the servomotor is operated with its maximum torque and that there is possibly a source of error, for example in the adjusting mechanism.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahlsteuerung eines Motors unter Verwendung eines Inkrementalgebers, wobei in einfacher Weise eine Motorregelung mit einem reduzierten Anlaufdrehmoment und einem reduzierten Anlaufkurzschlußstrom erreicht werden soll. Dazu ist vorgesehen, daß ein auf eine den Motor ansteuernde Leistungsendstufe geführtes Steuersignal pulsweitenmoduliert wird.

Description

Verfahren zur Drehzahlsteuerung eines Motors
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahl¬ steuerung eines Motors nach dem Oberbegriff des Anspruchs l.
Es ist bekannt, eine Verstellung der verschie¬ densten Einrichtungen, beispielsweise in Kraftfahr¬ zeugen, über Stellmotoren durchzuführen. Diese Stellmotoren werden häufig zur Komfortverbesserung in Kraftfahrzeugen, zum Beispiel der Sitz- oder Scheibenverstellung und ähnliches, eingesetzt. In aller Regel sind diese Versteilmotoren mit einer integrierten Motorelektronik ausgestattet oder wer¬ den von einer Zentralelektronik gesteuert. Um eine genaue Positionierung der mit den Stellmotoren angetriebenen Systeme zu erreichen, ist es bekannt, einen als Weggeber ausgebildeten Inkrementalgeber zu integrieren, der über ein Bedienelement ermög¬ licht, die zu verstellenden Einrichtungen in unter¬ schiedliche Positionen zu überführen. Es ist jedoch nachteilig, daß durch ein mögliches ruckartiges Anschalten des Stellmotors die eigent¬ liche Verstellmechanik einer überaus großen mecha¬ nischen Belastung ausgesetzt wird, die zu einem vorzeitigen Verschleiß der mechanischen Teile führen kann. Weiterhin ist jedes Anschalten des Stellmotors mit einem Anlaufkurzschlußstrom ver¬ bunden, der die in einem Kraftfahrzeug nur begrenzt vorhandene Spannungsquelle stark belastet.
Vorteile der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver¬ fahren zur Drehzahlsteuerung eines Motors der gat¬ tungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem eine Motor¬ steuerung mit einem reduzierten Anlaufkurzschlu߬ strom und einem reduzierten Anlaufdrehmoment mög¬ lich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die Pulsweitenmodulation wird in einfacher Weise erreicht, daß das Steuersignal in Zusammen¬ arbeit mit dem Inkrementalgeber problemlos eine Drehzahlsteuerung des Motors durchführen kann. Durch die Zurverfügungstellung mehrerer möglicher Drehzahlen wird neben der Komfortverbesserung durch genauere Positioniermöglichkeiten der zu verstel¬ lenden Einrichtung insbesondere ein reduziertes An¬ laufdrehmoment erreicht. Damit wird eine ruckartige Belastung der die Verstellung bewirkenden mecha¬ nischen Teile vermieden. Weiterhin ist durch die Einstellung einer vorerst verminderten Motordrehzahl möglich, einen soge¬ nannten Sanftstart bzw. Sanftstop des Motors durch¬ zuführen. Hierbei ist vorteilhaft, daß durch ein allmähliches Hochfahren der Motordrehzahl der die Spannungsquelle belastende Anlaufkurzschlußstrom reduziert werden kann und darüber hinaus ein schwingungsfreies und damit geräuεchvermindertes Einpegeln von mechanischen Teilen bis in den maximalen Lastbereich möglich ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorge¬ sehen, daß die Motordrehzahl überwacht und mit einem Referenzwert verglichen wird. Bei einer Mindestabweichung kann über die Pulsweitenmodu¬ lation des Steuersignals eine Anpassung der Motor¬ drehzahl erfolgen. Hiermit kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, daß trotz einer eventuell zu niedrigen Batteriespannung bzw. einer zu großen Last, die Motordrehzahl auf das Minimum eingestellt werden kann, das notwendig ist, um eine ausreichen¬ de Verstellgeschwindigkeit zu erreichen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen auf¬ geführten Maßnahmen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungs¬ beispielen anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Steuersignalverlauf am Beispiel eines Sanftstarts und
Figur 2 ein Steuersignalverlauf am Beispiel eines Sanftstops.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist der Verlauf eines Steuersignals ge¬ zeigt, bei dem sich die Pulsweitenmodulation in
Abhängigkeit von der Zeit oder dem Weg verändert. Zu einem StartZeitpunkt to besitzt das Steuersignal einen Ausgangswert, der entweder Null oder wie mit dem gestrichelten Signalverlauf angedeutet eine von Null abweichende Größe besitzt. Da das Steuersignal eine Leistungsendstufe ansteuert, die beispiels¬ weise über eine Spannungsregelung die Drehzahl eines Stellmotors bestimmt, ist jedem Ausgangswert des Steuersignals eine bestimmte Drehzahl des Stellmotors zugeordnet.
Im gezeigten Beispiel wird nunmehr das Steuersignal bis zu einem Zeitpunkt tlf der beispielsweise 0,25
Sekunden betragen kann, monoton bis auf den Endwert von 100 % pulsweitenmoduliert. Mit der monotonen Pulsweitenmodulation des Steuersignals wird gleich¬ zeitig die Drehzahl des Stellmotors bis zu seinem Endwert erhöht. Durch diese einen Sanftstart beinhaltende allmähliche Erhöhung der Motordrehzahl wird erreicht, daß mit dem EinschaltZeitpunkt kein großer Anlaufkurzschlußstrom auftritt und über ein reduziertes Anlaufdrehmoment eine langsam steigende Kraftübertragung auf die Verstellmechanik erreicht wird. Da die Stellmotoren in der Regel über ein zwischengeschaltetes Getriebe die eigentliche Ver¬ stellfunktion ausführen, ist mit dem beschriebenen Sanftstart gleichzeitig eine Geräuschverminderung, zum Beispiel durch ein Getriebelose, verbunden.
In vorteilhafter Weise kann durch die Motor¬ elektronik der Drehzahlverlauf beim Start des ge¬ samten Motorsystems beobachtet werden und indem dieses mit einem erwarteten Drehzahlverlauf ver¬ glichen wird, kann bei einer Abweichung, das heißt, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt t die an sich erwartete Motordrehzahl noch nicht eingetreten ist geschlußfolgert werden, daß beispielsweise an der Verstellmechanik ein Defekt bzw. eine Behinderung vorliegt, die durch eine zu große Krafterfordernis zu einer Zerstörung des Stellmotors führen könnte. Somit kann die beschriebene Motoransteuerung gleichzeitig zu einer Diagnose des gesamten Ver- stellsystems genutzt werden.
Als Ausgangswert für die Drehzahleinstellung des Stellmotors kann - wie im Beispiel mit der ge¬ strichelten Linie angedeutet - auch eine gegenüber der Enddrehzahl verringerte Drehzahl, im Beispiel bei einer 50%igen Pulsweitenmodulation, genutzt werden. Somit kann anstelle eines konstant linearen Anstiegs der Pulsweitenmodulation eine schritt- bzw. intervallmäßige Erhöhung der Drehzahl einge¬ stellt werden.
Anstelle der zeitabhängigen Steuerung der Puls¬ weitenmodulation kann auch eine wegabhängige Steue¬ rung der Pulsweitenmodulation durchgeführt werden. Dabei kann ein Winkelgeber eingesetzt werden, der die Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit eines Winkels oL reguliert, so daß bei Erreichen eines Winkels σ , beispielsweise von 180° das Steuersignal den Endwert angenommen hat und damit der Stellmotor seine Nenndrehzahl erreicht hat.
In Figur 2 ist der Verlauf des Steuersignals am
Beispiel eines Sanftstops gezeigt. Zu einem Zeit¬ punkt t2 wird das Steuersignal über die Zeit monoton bis zu einem Zeitpunkt t3, im Beispiel auf
50 %, pulsweitenmoduliert. Damit beträgt durch die direkte Abhängigkeit des pulsweitenmodulierten Steuersignals mit der Drehzahl des Stellmotors die Drehzahl des Stellmotors zum Zeitpunkt t3, wobei t3 beispielsweise t2 + 0,25 Sekunden beträgt, nur noch die Hälfte der ursprünglichen Nenndrehzahl.
In ganz anologer Weise kann selbstverständlich das Steuersignal bis auf den Endwert Null herunter¬ moduliert werden.
Wie bereits zu Figur 1 beim Sanftstart genannt, kann die Pulsweitenmodulation des Steuersignals auch über einen wegabhängigen Winkelgeber erfolgen, so daß im Beispiel bei einem Winkeln - oL - 180° das Steuersignal ebenfalls auf 50 % des Ausgangswertes pulsweitenmoduliert wird. Durch diese eingestellte reduzierte Drehzahl des Stellmotors ist vorteil¬ hafterweise eine verbesserte Feineinstellung der zu verstellenden Einrichtungen, beispielsweise die Einstellung einer bestimmten Sitzposition oder eines bestimmten Fensteröffnungsgrades bei Kraft¬ fahrzeugen möglich. Es kann jedoch infolge einer zu niedrigen Batterie¬ spannung vorkommen, daß die sich einstellende Motordrehzahl des Stellmotors zu gering ist, um eine gewünschte ausreichende Stellgeschwindigkeit zu erreichen. Hier kann in einfacher Weise die momentane tatsächliche Drehzahl überwacht werden und diese mit einer festgelegten Mindestdrehzahl verglichen werden. Ist nun die tatsächliche Motor¬ drehzahl höher als die als Referenzwert dienende festgelegte Mindestdrehzahl, erfolgt über das Steuersignal kein Eingriff in das Motorsystem. Sollte die tatsächliche Motordrehzahl jedoch unter dem Referenzwert liegen, kann über eine stufenweise Pulsweitenmodulation des Steuersignals, die über eine hier nicht näher zu betrachtende Steuerelek¬ tronik ausgelöst wird, in bestimmten Abtastinter- vallen die Leistungsendstufe, die die eigentliche Steuerung des Stellmotors vornimmt, so lange ange¬ steuert werden, bis die tatsächliche Motordrehzahl mit der festgelegten Mindestdrehzahl übereinstimmt. Sollte trotz der stufenweisen Pulsweitenmodulation des Steuersignals die Mindestdrehzahl des Stell¬ motors nicht erreicht werden, ist zumindest fest¬ gestellt, daß der Stellmotor mit seinem maximalen Drehmoment betrieben wird und möglicherweise eine Fehlerquelle, beispielsweise in der Verstell¬ mechanik, vorliegt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Drehzahlsteuerung eines Motors unter Verwendung eines Inkrementalgebers, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf eine den Motor an¬ steuernde Leistungsendstufe geführtes Steuersignal pulsweitenmoduliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Pulsweitenmodulation des Steuersignals zeit- und/oder -wegabhängig gesteuert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsweiten¬ modulation des Steuersignals monoton erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß über das Steuer¬ signal eine Drehzahlerhöhung oder Drehzahlredu¬ zierung des Stellmotors direkt proportional er¬ folgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsweiten¬ modulation des Steuersignals vom bzw. auf einen von Null abweichenden Ausgangs- bzw. Endwert erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Motordrehzahl überwacht und mit einem Referenzwert verglichen wird und bei einer Mindestabweichung der Motor¬ drehzahl von dem Referenzwert über ein vorgegebenes Intervall die Pulsweitenmodulation des Steuersi¬ gnals verändert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß während der Puls¬ weitenmodulation der Drehzahlverlauf des Stellmo¬ tors überwacht wird und dieser mit einem erwarteten Drehzahlverlauf verglichen wird.
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