Elektroraechanischer Antrieb Electro-mechanical drive
Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Antrieb gemäß den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to an electromechanical drive according to the generic features of claim 1.
Ein gattungsgemäßer Antrieb ist beispielsweise aus der DE 10028040 Al bekannt. Solche Antriebe werden zum Betreiben von Vertellantrieben zum Bewegen angetriebener Elemente in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einer Fensterscheibe, eines Schiebedaches und/oder eines Sitzes eingesetzt. Es ist ein Verfahren beschrieben zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Block¬ positionen 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. Bei Fensterheberantrieben in Kraftfahrzeugen ist die eine Blockposition durch die Geschlossen-Stellung der Scheibe und die andere Blockposition durch die geöffnete Scheiben¬ stellung definiert. Ein Abbremsen der Scheibenbewegung vor Erreichen der unteren, die Offenstellung der Scheibe kenn¬ zeichnenden 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 Anschlagge¬ räusche, woraus ein Benutzer möglicherweise einen Defekt in seiner Fensterhebereinrichtung vermuten könnte. Zum Abbremsen des angetriebenen Elements wird der Elektromotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umgeschaltet, um über das von dem Elektromotor durch sein Auslaufen generierte Stromsignal die abnehmende Drehzahl des Ankers des Elektro¬ motors beim Auslaufen beobachten zu können, und dass in Abhängigkeit von der Größe des im Generatorbetrieb detektier- ten Stromsignals der Elektromotor zum letztendlichen Einfah¬ ren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird. Aus der CH-PS 501 334 ist eine Einrichtung zur elektrischen Bremsung eines Kollektormotors bekannt geworden, bei dem durch eine Steuerung des Tastverhältnisses durch die Wicklung zunächst ein Strom fließt, dessen Wert kleiner ist als der Strom durch den Bremswiderstand, da wegen den kurzen Steuerimpulsen die Kommutierung des Motorstromes in den Erregerkreisen nicht vollständig durchgeführt ist. Das Tastverhältnis wird nun so groß gewählt, dass die Rückwirkun¬ gen auf den Bremswiderstand sehr klein sind, d.h. der Bremswiderstand ist fast mit seinem vollem Wert wirksam. Wenn ein elektromechanischer Antrieb gegen einen festen Anschlag gefahren wird, so werden die beteiligten Bauteile in ihren Lagerstellen verspannt. Wird der Antrieb abgeschaltet, entspannen sich diese Bauteile und leiten ihrerseits mechanische Energie in den Antrieb ein. Dies kann dazu führen, dass sich der Antrieb Undefiniert in Gegenrichtung bewegt. Um dies zu verhindern ist ein langsames Abschalten durch kontinuierliche Reduzierung der anliegenden Spannung oder leistungsgesteuertes Abschalten beispielsweise durch eine Phasenanschnitt-Steuerung bekannt. Diese Verfahren sind alllerdings unter Kostengründen und Gründen der elektromag¬ netischen Verträglichkeit für Kraftfahrzeuge nicht vertrag-
lieh. Es ist auch möglich durch Kurzschließen unmittelbar nach Bestromung den Motor als Bremse auszunutzen. Hierbei ist von Nachteil, dass der Kurzschluss mit hoher Güte und exaktem Tirning erfolgen muss. Dies erfordert einen hohen Aufwand an Hard- und Software. Das elektromechanische Bauteil kann daher nicht beliebig in verschiedenen Umgebungen einge¬ setzt werden. Auch ist eine Auslegung der Hardware mit wirt¬ schaftlicheren Komponenten meist nicht möglich.A generic drive is known for example from DE 10028040 Al. Such drives are used to operate power drives for moving powered elements in a motor vehicle, such as a windowpane, a sunroof, and / or a seat. A method is described for retracting an element driven by an electric motor within a predetermined movement distance between two block positions designed as an end stop to a block position, wherein when the driven element retracts into at least one of the two block positions the driven element is reached before reaching the mechanically defined position Block position is decelerated. In power window drives in motor vehicles, one block position is defined by the closed position of the disk and the other block position by the opened disk position. A braking of the disc movement before reaching the lower, the open position of the disc kenn¬ characterizing block position is performed to bring the disc as gently as possible to its lower end stop. On the one hand, it is intended to prevent the disk from springing back upwards, as well as to prevent springing of the mechanical power transmission means between the electric motor and the disk. On the other hand serves a gentle retraction of the disc in the Lower block position to avoid disturbing Anschlagge¬ noise, from which a user could possibly suspect a defect in its window regulator. In order to brake the driven element, the electric motor is de-energized and switched to a generator mode in order to observe the decreasing speed of the armature of the electric motor during coasting via the current signal generated by the electric motor due to its leakage, and depending on the size of the When the current signal is detected in the generator mode, the electric motor is energized again to the final position of the driven element in the block position. From CH-PS 501 334 a device for electrical braking of a collector motor has become known, in which by a control of the duty cycle through the winding first flows a current whose value is smaller than the current through the braking resistor, since because of the short control pulses Commutation of the motor current in the excitation circuits is not completely carried out. The duty cycle is now chosen so large that the Rückwirkkun¬ conditions on the braking resistor are very small, ie the braking resistor is effective almost at its full value. If an electromechanical drive is driven against a fixed stop, the components involved are braced in their bearings. When the drive is switched off, these components relax and in turn introduce mechanical energy into the drive. This can cause the drive to move undefined in the opposite direction. To prevent this, a slow shutdown by continuous reduction of the applied voltage or power-controlled shutdown, for example, by a phase control is known. However, these methods are not contractual for cost reasons and reasons of electromagnetic compatibility for motor vehicles. borrowed. It is also possible to use the motor as a brake by short circuiting immediately after energizing. This has the disadvantage that the short circuit must be done with high quality and accurate Tirning. This requires a lot of hardware and software. The electromechanical component can therefore not be used arbitrarily in different environments. An interpretation of the hardware with economic components is usually not possible.
Die Aufgabe der Erfindung ist elektromechanische Systeme zu verbessern.The object of the invention is to improve electromechanical systems.
Die Aufgabe wird durch die gattungsbildenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved by the generic features of claim 1.
Dabei ist von Vorteil, dass wenn der elektromechanische Antrieb gegen einen festen Anschlag gefahren wird, sich das System schrittweise entspannt, so dass keine störenden mechanischen Reaktionen auftreten und der elektromechanische Antrieb immer direkt am Anschlag anliegt. Es wird die unge¬ wollte Einleitung von Reaktionskräften in das elektromecha¬ nische System verhindert. Die Ansteuerungslogik des elektro- mechanischen Antriebs ist dabei unabhängig von der elektri¬ schen Umgebung wie der Verkabelung oder der Hardware. Dadurch ist die einfache Verwendbarkeit des Bauteils in mehreren Bauteilen und Baureihen und eine kostenoptimale Auswahl der Treiber für die Ansteuerung möglich.It is advantageous that when the electromechanical drive is driven against a fixed stop, the system gradually relaxes, so that no disturbing mechanical reactions occur and the electromechanical drive is always applied directly to the stop. It prevents the unwanted introduction of reaction forces into the electromechanical system. The drive logic of the electromechanical drive is independent of the electrical environment such as the wiring or the hardware. As a result, the simple usability of the component in several components and series and a cost-optimal selection of drivers for the control is possible.
Dabei zeigen:Showing:
Fig. 1 schematische Darstellung eines elektromechanischen Antriebs,1 is a schematic representation of an electromechanical drive,
Fig. 2 Zeitdiagramm zur Ansteuerung des elektro¬ mechanischen Antriebs.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektro- tnechanischen Antriebs 15 wie er vorrangig in einer Zentralverriegelung verwendet wird. In einem Steuergerät 10 sind die Steuerungskurven wie in Fig. 2 dargestellt für den elektromechanischen Antrieb 15 abgelegt. Das Steuergerät 10 steuert den elektromechanischen Antrieb 15 in zwei Richtungen jeweils gegen einen Anschlag 14,16. Befindet sich der elektromechanische Antrieb 15 an einem Anschlag 14 ist die Zentralverriegelung geschlossen, befindet sie sich bei dem anderen Anschlag 16 ist die Zentralverriegelung geöffnet. Der elektromechanische Antrieb 15 wird dabei mit voller Energie entweder an den Anschlag 14 oder an den Anschlag 16 für eine vorgegebene Zeitdauer gefahren, um die Endposition sicher zu stellen. Am Ende der Bewegung wird die interne Mechanik gegen die Lagerstellen gedrückt. Nach Abschalten der elektrischen Spannung versucht das mechanische System den elektromechani¬ schen Antrieb 15 zurückzubewegen. Um dem entgegenzuwirken erfolgt nach einer vorgegebenen Fahrdauer T von 500ms die getaktete Abschaltung nach der Steuer-Kennlinie in Fig. 2. Der Bewegungsvorgang der getakteten Abschaltung dauert unter Normalbedingungen 250ms. Die Massen sind gering, so dass der Antrieb nur minimal nachläuft. Nach dem Ende der normalen Bestromung wird der Antrieb für eine kurze Zeit kurzgeschlos¬ sen. Das mechanische System des elektromechanischen Antriebs 15 entspannt sich und bewegt sich in entgegen der Betäti¬ gungsrichtung. Nun wird das System ein- oder mehrmals sehr kurz in Betätigungsrichtung angesteuert. Zwischen den An¬ steuerungen wird der elektrische Antrieb jeweils kurzge¬ schlossen. Danach kann es sinnvoll sein, den Antriebsmotor nochmals kurz zu schließen, um die im System verbliebenen Restspannungen abzubauen und eine weitere ungewollte Bewegung des Antriebs zu verhindern. Durch den kurzen Bremszyklus und die folgende kurze Ansteuerung wird ein Abbau der mechani-
sehen Spannungen sowie eine leichte Positionskorrektur erreicht.Fig. 2 timing diagram for controlling the elektro¬ mechanical drive. Fig. 1 shows a schematic representation of an electronic tanchanischen drive 15 as it is used primarily in a central locking. In a control unit 10, the control curves as shown in Fig. 2 are stored for the electromechanical drive 15. The control unit 10 controls the electromechanical drive 15 in two directions in each case against a stop 14,16. The electromechanical drive 15 is located on a stop 14, the central locking is closed, it is located at the other stop 16, the central lock is open. The electromechanical drive 15 is driven at full power either to the stop 14 or to the stop 16 for a predetermined period of time to ensure the final position. At the end of the movement, the internal mechanism is pressed against the bearings. After switching off the electrical voltage, the mechanical system tries to move the electromechanical drive 15 back. To counteract this, after a predetermined driving time T of 500 ms, the cycled shutdown takes place according to the control characteristic curve in FIG. 2. The movement process of the cycled shutdown takes 250 ms under normal conditions. The masses are low, so that the drive runs only minimally. After the end of normal energization, the drive is short-circuited for a short time. The mechanical system of the electromechanical drive 15 relaxes and moves in the opposite direction to the direction of actuation. Now the system is controlled one or more times very short in the direction of actuation. Between the An¬ controls the electrical drive is shortge¬ each closed. Thereafter, it may be useful to briefly close the drive motor again to reduce the residual stresses remaining in the system and to prevent further unwanted movement of the drive. Due to the short braking cycle and the following short activation, a reduction of the mechanical See voltages and a slight position correction achieved.
Fig. 2 zeigt ein Zeitdiagramm zur Ansteuerung des elektro- mechanischen Antriebs mit n Abschaltzyklen. Der elektromecha¬ nische Antrieb aus Fig. 1 wird dabei mit voller Energie gegen einen der beiden Anschläge gefahren. Nach dem Ende der normalen Bestromung nach der vorgegebenen Fahrdauer T und einem kurzen Kurzschließen wird der elektrische Antrieb nochmals mindestens ein- oder mehrmals kurz mit der Zeitdauer tχ-tn in Ansteuerrichtung angesteuert und anschließend kurzgeschlossen. Dadurch wird die Mechanik mit minimalem Energieeintrag an den gewünschten Anschlag angelegt. Durch die kurzen Ansteuerzeiten entspannt sich das System schrittweise und der Energieeintrag ist so minimal, dass keine störenden mechanischen Reaktionen auftreten. Eine Unterstützung erfolgt durch daran anschließendes Kurz¬ schließen des elektromechanischen Antriebsmotors. Je nach mechanischen Gegebenheiten muss die Zeitdauer ti-tn anders gewählt werden. Die Zeitdauer ti ist dabei 5ms, 10ms, 20ms oder auch mehr. Alternativ erfolgt die getaktete Abschaltung auch mit unterschiedlichen Zeitdauern tj.-tn/ da die mechani¬ schen Bauteile bei der ersten Ansteuerung bereits etwas entspannt sind, so dass es sinnvoll ist, die t∑- tn kleiner zu wählen. Dies wird für jeden elektromechanischen Antrieb einmalig ermittelt und für alle baugleichen Antriebe in dem Steuergerät 10 hinterlegt. Das Zeitfenster für die getaktete Abschaltung ist dabei nicht zu klein zu wählen, damit die im elektromechanischen Antrieb befindlichen mechanischen Kräfte abgebaut werden und der Antrieb mit minimalem Energieeintrag an den gewünschten Anschlag anlegt. Das Zeitfenster ist dabei aber auch nicht zu gross zu wählen. So führt 10-maliges Takten zu einem Summen, das der Fahrer als negativ empfindet.
FIG. 2 shows a timing diagram for activating the electromechanical drive with n switch-off cycles. The electromechanical drive of FIG. 1 is driven with full energy against one of the two stops. After the end of the normal energization after the predetermined travel time T and a short short circuit, the electric drive is again at least one or more times briefly with the time tχ-t n driven in the drive direction and then short-circuited. As a result, the mechanism is applied to the desired stop with minimal energy input. Due to the short activation times, the system relaxes gradually and the energy input is so minimal that no disturbing mechanical reactions occur. Support is provided by subsequent short-circuiting of the electromechanical drive motor. Depending on the mechanical conditions must the time ti-t n be chosen differently. The time ti is 5ms, 10ms, 20ms or more. Alternatively, the timed shutdown is accompanied with different durations tj.-t n / as the mechani¬ rule components already somewhat relaxed in the first drive, so it makes sense that Σ t - t n is less to choose. This is determined once for each electromechanical drive and stored in the controller 10 for all identical drives. The time window for the clocked shutdown is not too small to choose so that the mechanical forces located in the electromechanical drive are reduced and the drive with minimum energy input to the desired stop applies. The time window is not too big to choose. Thus, 10-time clocking leads to a buzzing that the driver perceives as negative.