WO2001069747A1 - Verfahren zur überwachung und steuerung eines elektromotors - Google Patents

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    • H02H3/445—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the rate of change of electrical quantities of DC quantities

Definitions

  • the present invention is based on a method for monitoring and influencing an electric motor, which is assigned to a movable object, in particular on a motor vehicle, via an actuating device.
  • Such methods are intended to enable the automatic adjustment of the movable object, which is, for example, a window or a sliding roof, and to take into account safety requirements which also result from legal regulations, among other things.
  • these safety requirements relate to a limitation of the possible pinching force in the event that an object or body part is in the closing path of the automatically closing window or sunroof.
  • the invention relates in particular to such a method in which a signal for stopping or reversing the motor rotation is generated as a function of a currently measured value of the motor current and a value of the motor current measured at a previous time.
  • the present invention is based on the object of specifying a method with which the case of jamming can also be reliably detected and the window or sunroof can be stopped or reversed in good time, without, however, a complex calculation of energy balances, total forces, clamping forces, etc. and to require a tracking of the force curve over a time range encompassing an entire pinching process at equidistant measuring times.
  • this object is achieved in that the motor current value l (t 0 ) measured simultaneously with a fixed edge (rising or falling) of a rectangular signal generated by a pulse generator proportional to the motor rotation is stored in a memory, and from an N (N> 1 ) relevant signal edges past measured, stored motor current value l (t. N ) using further parameters, a reference value l ref is formed, with which the currently measured motor current value l (t 0 ) is compared, and that if the reference value l ref is exceeded by the currently measured value l (t 0 ) the stop or reversing signal is generated immediately.
  • the motor current signal l (t) provided by a signal conditioning device 1 is fed to a so-called “ripple detector” device 2, which generates a digital square-wave signal 2 ′, which is proportional to the motor rotation with the rising (or falling) edge of this square-wave signal 2 ', the analog value of the motor current signal l (t) is organized as a current motor current value l (t 0 ) into a shift register 3
  • Adjustment position used. From a motor current value l (t. N ) stored a predetermined number N of measurements back, a reference value l ref is calculated in the microcontroller with the inclusion of further parameters, such as the supply voltage and part position-dependent setting parameters stored in a table memory 5, with which the current value measured motor current value l (t 0 ) is compared. If the currently measured motor current value l (t 0 ) exceeds the reference value l ref , a signal for stopping or reversing the motor rotation is sent to a motor control device 6, otherwise it is received the motor control device 6 sends a signal to continue the movement of the object to be adjusted by the motor in the same direction.
  • a further development of the measuring method sees the introduction of a further criterion in the sense of a additional, necessary condition for generating the stop or reversing signal for the motor.
  • a further criterion which is intended to confirm a tendency of the motor current that is present continuously over a longer period of time, a first counter 8 (“larger”) and a second counter 9 (“smaller”) are provided in a memory, which are used at the beginning of the adjustment both contain the value "zero".
  • the currently measured value l (t 0 ) is now compared in each case with the directly measured value l (t *).
  • the counter 8 (“greater") is increased by the value "one”
  • the counter becomes 9 (“smaller”) increased by the value “one”.
  • threshold values s Gr and s ⁇ * are defined, which are either lump-sum values for the entire movement sequence or saved as position-dependent table values in a table memory 5
  • the method developed by the use of these counters 8 and 9 runs up to the point of comparison of the currently measured motor current value l (t 0 ) with the reference value l ref as described above, but now when the reference value is exceeded l ref is not immediately given the signal for stopping or reversing the motor operation by the currently measured motor current value l (t 0 ), but is first checked whether the additional condition that the content of the Counter 8 (“greater”) also exceeds the threshold value s Gr provided for this.
  • Counter 9 is used to reset counter 8 ("larger") in such a way that in the event that the content of counter 9 ("smaller”) exceeds the threshold value s ⁇ * assigned to it , the content of the counter 8 ("greater”) is reset to the initial value "zero” regardless of the counter value currently present in this.

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  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren zur Überwachnung und Beeinflussung eines Elektromotors aus, der einem insbesondere an einem Kraftfahrzeug vorhandenen, bewegbaren Gegenstand wie z.B. einem Fenster oder einem Schiebedach über eine Stellvorrichtung zugeordnet ist.Bei einem solchen Verfahren soll das technische Problem gelöst werden, das Einklemmen eines Fremdkörpers zuverlässig zu erkennen, so daß das Fenster bzw. Schiebedach rechtzeitig angehalten bzw. reversiert werden kann, ohne dabei jedoch aufwendige Berechnung von Energiebilanzen, Klemmkräften etc. und/oder die Beobachtung des Kraftverlaufs in einem einen gesamten Einklemmvorgang umfassenden Zeitfenster zu erfordern. Dies gelingt der vorliegenden Erfindung dadurch, daß zur Erlangung eines Abschalt- bzw. Reversierkriteriums ein aktuell gemessener Motorstromwert I(tO) mit einem aus einem einen definierten Betrag der Motordrehung zurückliegend gemessenen, abgespeicherten Motorstromwert I(t-N) unter Hinzuziehung weiterer Parameter gebildeten Referenzwert Iref verglichen wird.

Description

VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG UND STEUERUNG EINES ELEKTROMOTORS
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren zur Überwachung und Beeinflussung eines Elektromotors aus, der einem insbesondere an einem Kraftfahrzeug vorhandenen, bewegbaren Gegenstand über eine Stellvorrichtung zugeordnet ist.
Derartige Verfahren sind dazu vorgesehen, die automatische Verstellung des bewegbaren Gegenstands, bei dem es sich beispielsweise um ein Fenster oder ein Schiebedach handelt, zu ermöglichen und dabei Sicherheitsanforderungen zu berücksichtigen, die sich unter anderem auch aus gesetzlichen Vorschriften ergeben. Insbesondere betreffen diese Sicherheitsanforderungen eine Begrenzung der möglichen Einklemmkraft, für den Fall, daß sich ein Gegenstand oder Körperteil im Schließweg des sich automatisch schließenden Fensters oder Schiebedachs befindet.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein solches Verfahren, bei dem in Abhängigkeit von einem aktuell gemessenen Wert des Motorstroms und von einem zu einem zurückliegenden Zeitpunkt gemessenen Wert des Motorstroms ein Signal zum Anhalten oder Reversieren der Motordrehung erzeugt wird.
Ein solches Verfahren ist z.B. durch die DE 44 42 171 A1 bekannt geworden. Bei diesem vorbekannten Verfahren werden während der Bewegung des bewegbaren Gegenstands alle Betriebsparameter des Motors - und somit insbesondere auch der Motorstrom - kontinuierlich zu zeitlich äquidistanten Meßzeitpunkten erfaßt. Aus den Betriebsparametern wird eine Energiebilanz
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und daraus eine Gesamtkraft ermittelt, aus der wiederum unter Zuhilfenahme eines festen Zeitfensters eine Einklemmkraft bestimmt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem der Einklemmfall ebenfalls zuverlässig erkannt, und das Fenster bzw. Schiebedach rechtzeitig angehalten bzw. reversiert werden kann, ohne jedoch dazu eine aufwendige Berechnung von Energiebilanzen, Gesamtkräften, Klemmkräften u.s.w. sowie eine Verfolgung des Kraftverlaufs über einen einen gesamten Einklemmvorgang umfassenden Zeitbereich zu jeweils äquidistanten Meßzeitpunkten zu erfordern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der jeweils gleichzeitig mit einer festgelegten Flanke (steigend oder fallend) eines von einem Impulsgeber proportional zur Motordrehung erzeugten Rechtecksignals gemessene Motorstromwert l(t0) in einem Speicher abgelegt wird, und aus einem N (N > 1) relevante Signalflanken zurückliegend gemessenen, abgespeicherten Motorstromwert l(t.N) unter Verwendung weiterer Parameter ein Referenzwert lref gebildet wird, mit dem der aktuell gemessene Motorstrom wert l(t0) verglichen wird, und daß bei Übersteigen des Referenzwertes lref durch den aktuell gemessenen Wert l(t0) das Anhalte- oder Reversiersignal unmittelbar erzeugt wird.
Alternativ dazu ist vorgesehen, daß zur Bereitstellung eines weiteren Kriteriums zur Einklemmerkennung ein Vergleich des aktuell gemessenen Motorstromwerts l(t0) mit dem direkt zuvor gemessenen und abgespeicherten Motorstromwert l(t*) erfolgt, und falls der aktuell gemessene Motorstromwert l(t0) größer als der direkt zuvor abgespeicherte Motorstromwert I (t_1 ) ist, ein erster Zähler „Größer" um den Wert „Eins" erhöht wird, und daß zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Übersteigen des Referenzwertes lref durch den aktuell gemessenen Wert l(t0) des Motorstroms gleichzeitig der Inhalt des Zählers "Größer" einen Schwellwert sGr überschreiten muß, damit das Anhalte- oder Reversiersignal erzeugt wird.
Weitere besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Wie aus der Darstellung hervorgeht, wird das von einer Signalaufbereitungseinrichtung 1 zur Verfügung gestellte Motorstromsignal l(t) einer sog. „Ripple-Detektor"-Einrichtung 2 zugeführt, die daraus ein digitales Rechtecksignal 2' erzeugt, das der Motordrehung proportional ist. Jeweils gleichzeitig mit der ansteigenden (oder abfallenden) Flanke dieses Rechtecksignals 2' wird der Analogwert des Motorstromsignals l(t) als aktueller Motorstromwert l(t0) in einen als Schieberegister 3 organisierten
Speicherbereich eines Mikrocontrollers geschrieben. In dem Schieberegister s werden die sukzessive gemessenen Motorstromwerte l(t.N), ..., I(t_3), l(t_2), l(t_.*), I(t0) in einer der zeitlichen Abfolge ihrer Messung entsprechenden Reihenfolge gespeichert. Das digitale Rechtecksignal 2' der „Ripple-Counter"-Einrichtung 2 wird in einem Positionszähler 4 zur Ermittlung der momentanen
Verstellposition verwendet. Aus einem eine vorbestimmte Anzahl N von Messungen zurückliegend gespeicherten Motorstromwert l(t.N) wird in dem MikroController unter Einbeziehung weiterer Parameter, wie z.B. der Versorgungsspannung sowie in einem Tabellenspeicher 5 abgelegter, teilweise positionsabhängiger Einstellparameter ein Referenzwert lref berechnet, mit dem der aktuell gemessene Motorstromwert l(t0) verglichen wird. Übersteigt der aktuell gemessene Motorstromwert l(t0) den Referenzwert lref , so wird unmittelbar ein Signal zum Anhalten bzw. Umkehren der Motordrehung an eine Motorsteuereinrichtung 6 abgegeben, andernfalls erhält die Motorsteuereinrichtung 6 ein Signal, die Bewegung des von dem Motor zu verstellenden Gegenstands in der gleichen Richtung weiter fortzusetzen.
Da bei dem beschriebenen Verfahren z.B. durch sporadisch auftretende Störungen hin und wieder zu hohe oder zu niedrige Meßwerte des Motorstroms l(t) auftreten können, die dann zu Fehlreaktionen der Motorsteuereinrichtung 6 führen, sieht eine Weiterbildung des Meßverfahrens die Einführung eines weiteren Kriteriums im Sinne einer zusätzlichen, notwendigen Bedingung zur Erzeugung des Anhalte- oder Reversiersignals für den Motor vor. Zur Bildung dieses zusätzlichen Kriteriums, das eine über einen längeren Zeitraum kontinuierlich vorliegende Tendenz des Motorstroms bestätigen soll, sind in einem Speicher ein erster Zähler 8 („Größer") und ein zweiter Zähler 9 („Kleiner") vorgesehen, die zu Beginn der Verstellung beide den Wert „Null" enthalten. Während der fortlaufenden Messung und Speicherung der Motorstromwerte wird nun der aktuell gemessenen Wert l(t0) jeweils mit dem direkt zuvor gemessenen Wert l(t*) verglichen. Im Falle, daß l(t0) größer als \(X_ ) ist, wird der Zähler 8 („Größer") um den Wert „Eins" erhöht, und im Falle, daß l(t0) kleiner als oder gleich l(t_.*) ist, wird der Zähler 9 („Kleiner") um den Wert „Eins" erhöht. Für die beiden Zähler 8 („Größer") und 9 („Kleiner") sind Schwellwerte sGrund sκ* festgelegt, die entweder als Pauschalwerte für den gesamten Bewegungsablauf oder als positionsabhängige Tabellenwerte in einem Tabellenspeicher 5 abgespeichert sind. Das durch die Verwendung dieser Zähler 8 und 9 weitergebildete Verfahren läuft bis zu dem Punkt des Vergleichs des aktuell gemessenen Motorstromwerts l(t0) mit dem Referenzwert lref so ab, wie zuvor beschrieben, wobei allerdings nun, bei Überschreiten des Referenzwerts lref durch den aktuell gemessenen Motorstromwert l(t0) nicht sofort das Signal zum Anhalten bzw. Umkehren des Motorbetriebs abgegeben wird, sondern zunächst überprüft wird, ob auch die zusätzliche Bedingung erfüllt ist, daß der Inhalt des Zählers 8 („Größer") auch den für diesen vorgesehenen Schwellwert sGr übersteigt. Erst, wenn beide Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind, wird das entsprechende Signal abgegeben, andernfalls wird die Bewegung des von dem Motor zu verstellenden Gegenstands in der gleichen Richtung weiter fortgesetzt. Der Zähler 9 („Kleiner") wird zur Zurücksetzung des Zählers 8 („Größer") verwendet, und zwar in der Weise, daß im Falle, daß der Inhalt des Zählers 9 („Kleiner") den diesem zugeordneten Schwellwert sκ* überschreitet, der Inhalt des Zählers 8 („Größer") unabhängig von dem gerade in diesem vorliegenden Zählerwert auf den Ausgangswert „Null" zurückgesetzt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung und Beeinflussung eines Elektromotors, der einem insbesondere an einem Kraftfahrzeug vorhandenen bewegbaren Gegenstand über eine Stellvorrichtung zugeordnet ist, wobei in
Abhängigkeit von einem aktuell gemessenen Wert l(t0) des Motorstroms l(t) und einem zu einem zurückliegenden Zeitpunkt gemessenen Wert des Motorstroms l(t) ein Signal zum Anhalten oder Reversieren der Motordrehung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Impulsgeber (2) eine der Motordrehung proportionale Folge von
Rechtecksignalen (2') hervorgerufen wird, daß der jeweils gleichzeitig mit einer festgelegten Flanke (steigend oder fallend) des Rechtecksignals (2') gemessene Motorstromwert l(t0) in einem Speicher (3) abgelegt wird, und aus einem N (N > 1 ) relevante Signalflanken zurückliegend gemessenen und abgespeicherten Motorstromwert l(t.N)unter
Verwendung weiterer Parameter ein Referenzwert lref gebildet wird, mit dem der aktuell gemessene Motorstromwert l(t0) verglichen wird, wobei bei Übersteigen des Referenzwertes lref durch den aktuell gemessenen Wert l(t0) das Anhalte- oder Reversiersignal unmittelbar erzeugt wird.
2. Verfahren zur Überwachung und Beeinflussung eines Elektromotors, der einem insbesondere an einem Kraftfahrzeug vorhandenen bewegbaren Gegenstand über eine Stellvorrichtung zugeordnet ist, wobei in Abhängigkeit von einem aktuell gemessenen Wert l(t0)des Motorstroms l(t) und einem zu einem zurückliegenden Zeitpunkt gemessenen Wert des Motorstroms l(t) ein Signal zum Anhalten oder Reversieren der Motordrehung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Impulsgeber (2) eine der Motordrehung proportionale Folge von Rechtecksignalen (2') hervorgerufen wird, daß der jeweils gleichzeitig mit einer festgelegten Flanke (steigend oder fallend) des Rechtecksignals (2') gemessene Motorstromwert l(t0) in einem Speicher (3) abgelegt wird, und aus einem N (N > 1 ) relevante Signalflanken zurückliegend gemessenen und abgespeicherten Motorstromwert l(t.N) unter Verwendung weiterer Parameter ein Referenzwert lref gebildet wird, mit dem der aktuell gemessene Motorstromwert l(t0) verglichen wird, wobei weiterhin ein Vergleich des aktuell gemessenen Motorstromwerts l(t0) mit dem direkt zuvor gemessenen und abgespeicherten Motorstromwert l(t.**) erfolgt, und falls der aktuell gemessene Motorstromwert l(t0) größer als der direkt zuvor abgespeicherte Motorstromwert l(t.) ist, ein Zähler (8)
(„Größer") um den Wert „Eins" erhöht wird, und daß bei Übersteigen des Referenzwertes lref durch den aktuell gemessenen Wert l(t0) des Motorstroms und gleichzeitigem Überschreiten eines abgespeicherten Schwellwertes sGr durch den Inhalt des Zählers (8) ("Größer") das Anhalte- oder Reversiersignal erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, falls der aktuell gemessene Motorstromwert l(t0) kleiner oder gleich dem direkt zuvor gemessenen und abgespeicherten Motorstromwert l(t..*) ist, ein Zähler (9) („Kleiner") um den Wert „Eins" erhöht wird, und bei
Überschreiten eines abgespeicherten Schwellwertes sκ, durch den Inhalt des Zählers (9) ("Kleiner") der Inhalt des Zählers (8) („Größer") auf den Wert „Null" zurückgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerte sGr und sκ, als in einem Tabellenspeicher (5) abgelegte, positionsabhängige Tabellenwerte vorliegen, wobei die Rechtecksignale (2') des Impulsgebers (2) zur Bestimmung der aktuellen Position des bewegten Gegenstandes herangezogen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber (2) eine Digitalisiereinrichtung dient, die die Rechtecksignale (2') aus der dem Gleichanteil des Motorstroms l(t) überlagerten Welligkeit bildet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Berechnung des Referenzwertes lref die aktuelle Bordnetzspannung sowie weitere, in einem Tabellenspeicher (5) abgelegte, teilweise positionsabhängige Parameter eingehen, wobei die
Rechtecksignale (2') des Impulsgebers (2) zur Bestimmung der aktuellen Position des bewegten Gegenstandes herangezogen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Berechnung des Referenzwertes lref zusätzlich in einem
Tabellenspeicher (5) als teilweise positionsabhängige Tabellenwerte abgelegte, aus einem früheren Bewegungsvorgang abgeleitete, insbesondere sich langsam ändernde Umgebungsbedingungen repräsentierende Parameter eingehen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zur fortlaufenden Speicherung der jeweils gemessenen Motorstromwerte eingesetzte Speicherbereich (3) als Schieberegisterspeicher organisiert ist.
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