WO2001095470A2 - Verfahren zum einfahren eines durch einen elektromotor zwischen zwei jeweils als endanschlag ausgebildeten blockpositionen angetriebenen elements in eine blockposition - Google Patents

Verfahren zum einfahren eines durch einen elektromotor zwischen zwei jeweils als endanschlag ausgebildeten blockpositionen angetriebenen elements in eine blockposition Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for moving an element driven by an electric motor within a predetermined movement distance between two block positions each formed as an end stop into a block position, the driven element being moved into at least one of the two block positions before the mechanically defined element is reached Block position is braked.
  • Methods of this type are used, for example, to operate adjusting drives for moving driven elements in a motor vehicle, for example a window pane, a sliding roof and / or a seat.
  • a motor vehicle for example a window pane, a sliding roof and / or a seat.
  • the one block position is defined by the closed position of the window and the other block position by the open window position.
  • the disk movement is braked before reaching the lower block position, which characterizes the open position of the disk, in order to bring the disk to its lower end stop as gently as possible.
  • this is intended to prevent the disk from jumping back upwards and from springing back of the mechanical force transmission means between the electric motor and the disk.
  • a gentle retraction of the pane into the lower block position serves to avoid annoying impact noises, from which a user could possibly suspect a defect in his window lift device.
  • Such an adjusting device comprises means for determining the position of the window pane so that the system can recognize when the pane is at such a distance from the lower block position in order to be able to initiate the braking process.
  • the power of the electric motor is provided for braking the window pane from a predetermined position of the pane gradually decrease linearly to a minimum output. With the remaining minimum power, the pane is then moved into its lower block position.
  • Such a method is described in DE 196 18 484 A1. However, it has been shown that when this known method is used, when the pane is moved into the lower block position, force and / or noise peaks can still occur which are perceived as disruptive by the user. In addition, the implementation of this method takes a time that is so long that the braking can be felt by the user.
  • the invention is therefore based on the object of developing an above-mentioned generic method in such a way that not only a faster braking of the driven element, but also a gentler approach to a block position.
  • the driven element is braked as quickly as possible without the use of additional means, and when the electric motor is de-energized it is switched over to generator operation so that the current signal generated when the armature of the electric motor runs out can be used as a measure of the decreasing speed of the armature
  • the braking process is not checked, as is the case with the prior art State of the art, active by lowering the motor power, but passively by evaluating the current signal generated in generator operation of the electric motor.
  • the electric motor also brakes the driven element, for example the window pane, by switching over to generator operation in this operating state, as a result of which the effective run-down time is reduced compared to that without generator operation.
  • the electric motor is again energized, expediently with a lower power, in order to ultimately drive the driven element into the mechanically defined one Retract block position.
  • the braking point is only a small distance from the end stop of the mechanically defined block position, so that only a small amount of kinetic energy can be transferred to the driven element due to the renewed current supply, and the driven element is thus gently moved into the block position.
  • the electric motor is energized again when a standstill of the armature of the electric motor has been detected.
  • the current signal generated by the generator operation of the electric motor is then at zero level.
  • the braking point in which the electric motor, which is a DC motor in one embodiment, is de-energized, is defined by a predetermined counter distance before the mechanical block position identified by its counter reading. Additional sensors for determining the position of the driven element or for detecting an armature standstill are not required to carry out the method.
  • the method according to the invention is particularly suitable for operating an electrical adjusting device for opening and closing a window pane, a sliding roof or for adjusting a seat in a motor vehicle.
  • the method according to the invention can be used in order to be able to move the window pane gently into the lower block position. Since the necessary position detection is expediently carried out in such an application by evaluating the current ripples contained in the armature current, the position detection system can also be normalized or re-normalized in the lower block position. By gently moving the pane into the lower block position, it is actually in the mechanically defined block position, so that error-free re-standardization can be carried out. Due to the continuous counting of the current ripples contained in the armature current signal, the runout of the armature of the electric motor is also taken into account in the counting.
  • FIG. 1 shows a diagram with the analog armature current signal, from which the different states of the DC motor and the course of the claimed method can be read.
  • the retraction of a window pane of a motor vehicle into the lower block position takes place as follows: At a point in time tj at which it has been detected on the meter side that the window pane is located at a certain distance from the previously defined lower block position, the DC motor is switched off and switched to generator operation. The. Operation of the DC motor before time t
  • following a high and then increasingly decreasing current signal can be picked up at the DC motor.
  • the runout of the armature of the direct current motor was detected and the direct current motor is energized again in order to finally move the window pane into the defined lower mechanical block position. This can also be done with reduced energy.
  • the frequency of the current ripple that is noticeable on the armature current curve makes it clear that the rotational speed of the armature in this phase is very much lower than that with which the DC motor moved the window pane before time ti.
  • the fact that the window pane is in the lower block position can be detected at time t 3 , so that normalization of the position detection system can now also be carried out.

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Abstract

Ein Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebenen Elements in eine Blockposition, wobei beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen das angetriebene Element vor Erreichen der mechanisch definierten Blockposition abgebremst wird, ist dadurch bestimmt, dass zum Abbremsen des angetriebenen Elements der Elektromotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umgeschaltet wird, um über das von dem Elektromotor durch sein Auslaufen generierte Stromsignal die abnehmende Drehzahl des Ankers des Elektromotors beim Auslaufen beobachten zu können, und daß in Abhängigkeit von der Größe des im Generatorbetrieb detektierten Stromsignals der Elektromotor zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird.

Description

Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten
Blockpositionen angetriebenen Elements in eine
Blockposition
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebe- nen Elements in eine Blockposition, wobei beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen das angetriebene Element vor Erreichen der mechanisch definierten Blockposition abgebremst wird.
Derartige Verfahren werden beispielsweise zum Betreiben von Verstell- antrieben zum Bewegen angetriebener Elemente in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einer Fensterscheibe, eines Schiebedaches und/oder eines Sitzes eingesetzt. Bei Fensterheberantrieben in Kraftfahrzeugen ist die eine Blockposition durch die Geschlossen-Stellung der Scheibe und die andere Blockposition durch die geöffnete Scheibenstellung definiert. Ein Abbremsen der Scheibenbewegung vor Erreichen der unteren, die Offen- Stellung der Scheibe kennzeichnenden Blockposition wird durchgeführt, um die Scheibe möglichst sanft an ihren unteren Endanschlag zu bringen. Zum einen soll dadurch ein Zurückspringen der Scheibe nach oben sowie ein Nachfedern der mechanischen Kraftübertragungsmittel zwischen dem Elektromotor und der Scheibe verhindert werden. Zum anderen dient ein sanftes Einfahren der Scheibe in die untere Blockposition zur Vermeidung störender Anschlaggeräusche, woraus ein Benutzer möglicherweise einen Defekt in seiner Fensterhebereinrichtung vermuten könnte.
Eine solche Versteileinrichtung umfaßt Mittel für eine Positionsbestimmung der Fensterscheibe, so daß systemseitig erkannt werden kann, wann sich die Scheibe in einem solchen Abstand zur unteren Blockposition befindet, um den Abbremsvorgang einleiten zu können. Bei vorbe- kannten Verfahren ist zum Abbremsen der Fensterscheibe vorgesehen, ab einer vorbestimmten Position der Scheibe die Leistung des Elektromotors allmählich auf eine Minimalleistung linear abzusenken. Mit der verbleibenden Minimalleistung wird dann die Scheibe in ihre untere Blockposition eingefahren. Beschrieben ist ein solches Verfahren in der DE 196 18 484 A1. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei einem Einsatz dieses vorbekannten Verfahrens beim Einfahren der Scheibe in die untere Blockposition immer noch Kraft- und/oder Geräuschspitzen auftreten können, die benut- zerseitig als störend empfunden werden. Überdies beansprucht die Durchführung dieses Verfahrens eine Zeitspanne, die so lang ist, daß das Abbremsen benutzerseitig spürbar werden kann.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Verfahren dergestalt weiterzubilden, daß nicht nur eine raschere Abbrem- sung des angetriebenen Elementes, sondern gemäß dem ein Einfahren in eine Blockposition auch sanfter erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Abbremsen des angetriebenen Elements der Elektromotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umgeschaltet wird, um über das von dem Elektromotor durch sein Auslaufen generierte Stromsignal die abnehmende Drehzahl des Ankers des Elektromotors beim Auslaufen beobachten zu können, und daß in Abhängigkeit von der Größe des im Generatorbetrieb detektierten Stromsignals der Elektromotor zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, daß zum Abbremsen des angetriebenen Elementes der Elektromotor stromlos geschaltet wird. Im Rahmen dieser Ausführungen bedeutet der Begriff „Stromlos- Schalten", daß dem Gleichstrommotor aktiv keine Betriebsspannung zugeführt wird. Dies kann beispielsweise im Wege eines Abschaltens des Gleichstrommotors oder auch eines Umschaltens bzw. Kurzschließens desselben in einen Generatorbetrieb erfolgen. Mit dieser Maßnahme ist die wohl rascheste Abbremsung des angetriebenen Elementes ohne einen Einsatz zusätzlicher Mittel realisiert. Gleichzeitig mit der Stromlos- Schaltung des Elektromotors wird dieser in einen Generatorbetrieb umge- schaltet, damit das beim Auslaufen des Ankers des Elektromotors generierte Stromsignal als Maß für die abnehmende Drehzahl des Ankers herangezogen werden kann. Beim erfindungsgemäßen Gegenstand erfolgt eine Kontrolle des Abbremsvorganges nicht, wie etwa beim vorbekannten Stand der Technik, aktiv durch Absenken der Motorleistung, sondern passiv über die Auswertung des im Generatorbetrieb des Elektromotors generierten Stromsignals. Zudem wird ausgenutzt, daß der Elektromotor durch seine Umschaltung in den Generatorbetrieb in diesem Betriebszustand zusätzlich das angetriebene Element, beispielsweise die Fensterscheibe abbremst, wodurch die effektive Auslaufzeit gegenüber einen solchen ohne Generatorbetrieb reduziert ist. In Abhängigkeit von einer vorbestimmten Größe des im Generatorbetrieb detektierten Stromsignals, wobei diese Größe dergestalt ausgewählt ist, daß eine ausreichende Abbremsung des angetriebenen Elementes stattgefunden hat, wird der Elektromotor erneut, zweckmäßigerweise mit einer geringeren Leistung bestromt, um das angetriebene Element letztendlich in die mechanisch definierte Blockposition einzufahren. Der Abbremspunkt befindet sich nur in einem kleinen Abstand zu dem Endanschlag der mechanisch definierten Blockposition, so daß durch die erneute Bestromung nur eine geringe kinetische Energie auf das angetriebene Element übertragbar ist und somit das angetriebene Element sanft in die Blockposition eingefahren wird.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß eine erneute Bestrom- ung des Elektromotors erfolgt, wenn ein Stillstand des Ankers des Elektromotors detektiert worden ist. Das durch den Generatorbetrieb des Elektromotors generierte Stromsignal befindet sich sodann auf Nullniveau. Durch das Beobachten einer unmittelbar an die Drehbewegung des Ankers des Elektromotors gekoppelten Größe kann, wie soeben dargelegt, der Motorstillstand unmittelbar detektiert werden, ohne daß ein zur Sicherheit dienendes Zeitintervall abgewartet werden muß, um eine erneute Bestromung des Elektromotors nach seinem Stillstand vorzunehmen. Folglich erfolgt auch ein Einfahren des angetriebenen Elementes in diese Blockposition rascher als bei solchen Systemen, bei denen ein Sicher- heitszeitintervall abgewartet werden muß, bevor eine erneute Bestromung zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elementes in die Blockposition stattfindet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zweckmäßig eine Positi- onserfassung des angetriebenen Elementes durch Auswerten der digitalisierten, im Ankerstromsignal enthaltenen, Kommutator bedingten Strom- rippel durchzuführen, da das Ankerstromsignal ohnehin im Rahmen des Generatorbetriebes des Elektromotors erfaßt werden muß. Der Abbrem- spunkt, in dem der Elektromotor, wobei es sich bei einer Ausgestaltung um einen Gleichstrommotor handelt, stromlos geschaltet wird, ist durch einen vorbestimmten Zählerabstand vor der durch seinen Zählerstand gekennzeichneten mechanischen Blockposition definiert. Weitere Sensoren zur Positionsbestimmung des angetriebenen Elementes oder zur Detekti- on eines Ankerstillstandes sind zur Durchführung des Verfahrens nicht erforderlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Betrei- ben einer elektrischen Versteileinrichtung zum Öffnen und Schließen einer Fensterscheibe, eines Schiebedaches oder zum Verstellen eines Sitzes in einem Kraftfahrzeug. Beispielsweise bei Betreiben einer elektrischen Ver- stelleinrichtung zum Betätigen der Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges kann das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden, um die Fen- sterscheibe in die untere Blockposition sanft einfahren zu können. Da zweckmäßigerweise bei einem solchen Einsatz die notwendige Positionserfassung über eine Auswertung der im Ankerstrom enthaltenen Stromrippel erfolgt, kann auch in der unteren Blockposition eine Normierung bzw. Nachnormierung des Positionserfassungssystems erfolgen. Durch das sanfte Einfahren der Scheibe in die untere Blockposition befindet sich diese dann auch tatsächlich in der mechanisch definierten Blockposition, so daß eine fehlerfreie Nachnormierung vorgenommen werden kann. Durch die kontinuierliche Zählung der im Ankerstromsignal enthaltenen Stromrippel wird auch das Auslaufen des Ankers des Elektromotors bei der Zählung berücksichtigt.
Figur 1 zeigt ein Diagramm mit dem analogen Ankerstromsignal, aus dem sich die unterschiedlichen Zustände des Gleichstrommotors und der Verlauf des beanspruchten Verfahrens ablesen lassen. Das Einfahren einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges in die untere Blockposition vollzieht sich demnach wie folgt: In einem Zeitpunkt tj, in dem zählerseitig erkannt worden ist, daß sich die Fensterscheibe in einem bestimmten Abstand vor der zuvor definierten unteren Blockposition befindet, wird der Gleichstrommotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umge- schaltet. Der. Betrieb des Gleichstrommotors vor dem Zeitpunkt t| ist durch seine vorbestimmte Drehzahl bestimmt, die in der Frequenz der Stromspitzen des Ankerstromsignales und auch in der Impulsfolge oberhalb des Ankerstromsignales wiedergegebenen digitalen Stromrippelsignales ab- lesbar ist. Im Zuge des Generatorbetriebes des Gleichstrommotors ist auf den Zeitpunkt t| folgend zunächst ein hohes und anschließend zunehmend abnehmendes Stromsignal am Gleichstrommotor abgreifbar. In einem Zeitpunkt t2 ist der Auslauf des Ankers des Gleichstrommotors detek- tiert worden und es erfolgt eine erneute Bestromung des Gleichstrommotors zum letztendlichen Einfahren der Fensterscheibe in die definierte untere mechanische Blockposition. Dies kann auch mit verminderter Energie erfolgen. Durch die Frequenz der sich auf der Ankerstromkurve bemerkbar machenden Stromrippel wird deutlich, daß die Drehgeschwindigkeit des Ankers in dieser Phase sehr viel geringer ist als diejenige, mit der der Gleichstrommotor vor dem Zeitpunkt ti die Fensterscheibe bewegt hat. Das sich Befinden der Fensterscheibe in der unteren Blockposition ist im Zeitpunkt t3 detektierbar, so daß nunmehr auch eine Normierung des Positionserfassungssystems durchgeführt werden kann.

Claims

Patentansprüc e
1. Verfahren zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als
Endanschlag ausgebildeten Blockpositionen angetriebenen Elements in eine Blockposition, wobei beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen das angetriebene Element vor Erreichen der mechanisch definierten Blockposition abgebremst wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbremsen des angetriebenen Elements der Elektromotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umgeschaltet wird, um über das von dem Elektromotor durch sein Auslaufen generierte Stromsignal die abnehmende Drehzahl des Ankers des Elektromotors beim Auslaufen beobachten zu können, und daß in
Abhängigkeit von der Größe des im Generatorbetrieb delektierten Stromsignals der Elektromotor zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Positionserfassung des angetriebenen Elements durch Auswerten der digitalisierten, im Ankerstromsignal enthaltenen, Kommutator bedingten Stromrippel bei bestromtem Betrieb eines Gleichstrommotors durchgeführt wird und daß diejenige Position des angetrie- benen Elements, in der der Gleichstrommotor zum Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition stromlos geschaltet und in seinen Generatorbetrieb umgeschaltet wird, durch einen vorbestimmten Zählerabstand vor der durch seinen Zählerstand gekennzeichneten mechanisch Blockposition definiert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor zum letztendlichen Einfahren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird, sobald ein Stillstand des Ankers des Motors infolge seiner Abschaltung detektiert worden ist.
PCT/EP2001/006216 2000-06-06 2001-06-01 Verfahren zum einfahren eines durch einen elektromotor zwischen zwei jeweils als endanschlag ausgebildeten blockpositionen angetriebenen elements in eine blockposition WO2001095470A2 (de)

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