WO2007022815A1 - Motorische verstelleinheit für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb einer solchen - Google Patents

Motorische verstelleinheit für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb einer solchen Download PDF

Info

Publication number
WO2007022815A1
WO2007022815A1 PCT/EP2006/005591 EP2006005591W WO2007022815A1 WO 2007022815 A1 WO2007022815 A1 WO 2007022815A1 EP 2006005591 W EP2006005591 W EP 2006005591W WO 2007022815 A1 WO2007022815 A1 WO 2007022815A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
pulses
rotational position
position signal
speed
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/005591
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Schüssler
Thomas RÖSCH
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg filed Critical Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg
Publication of WO2007022815A1 publication Critical patent/WO2007022815A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20—Arrangements for starting
    • H02P6/21—Open loop start
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a motor-driven adjusting unit for use in a motor vehicle, comprising an electric motor and a rotary position sensor, wherein the rotary position sensor is adapted to a per-rotation of the motor a certain number of pulses periodic rotary position signal to a motor control leave.
  • the invention further relates to a working according to the method motor adjustment unit.
  • Motor adjustment units of the above-mentioned type are known from DE 199 57 994 A1 as well as from DE 199 16 400 C1.
  • Such an adjustment unit is used, for example, as a drive of an electric window lifter for raising and lowering a window pane, as a drive for an automatic seat adjustment or for opening and closing a sunroof or the engine compartment or boot cover of a motor vehicle.
  • the known adjustment units are frequently operated in a regulated manner in that an actual value of the rotational speed is derived by a motor drive from the rotational position signal supplied by the rotational position sensor and compared with a desired value of the rotational speed.
  • the motor control controls the motor by means of a pulse width modulated control signal (also PWM signal) in such a way that the actual value of the speed is adjusted to the desired value.
  • the rotational position sensor of the known adjusting devices comprises a ring magnet coupled to the rotor axis of the motor as a signal generator and one or more Hall sensors decoupled from the drive shaft, the or each Hall sensor being associated with the ring magnet in such a way that the ring magnet enters the Hall sensor Rotary position signal in the form of a Hall voltage generated whose sign depends on the polarity of each adjacent to the Hall sensor pole of the ring magnet.
  • the poles of the ring magnet alternately past the or each Hall sensor, so that correspondingly also the rotational position signal varies in a pulsed manner.
  • a rotational position signal is generated such that per complete revolution of the motor a number of pulses (hereinafter referred to as the number of pulses) are generated. characterized), which corresponds to half the number of poles of the ring magnet.
  • the rotational position signal thus comprises one pulse per full rotation, in the case of a four-pole ring magnet corresponding to two pulses per full revolution, etc.
  • the motor control In order to be able to derive the correct rotational speed of the motor from the rotational position signal, the motor control requires information about the number of poles of the ring magnet or, equivalently, information about the number of pulses of the rotational position signal per full revolution.
  • the motor control of an adjusting device is configured with regard to a specific rotational position sensor by storing the number of poles or number of pulses corresponding to the rotational position sensor in the motor control as a parameter.
  • the invention is based on the object to provide a method for operating a motorized adjustment with an electric motor and a rotary position sensor associated therewith, which is particularly flexible in rotary position sensors with different number of pulses of the rotational position signal per full rotation used, in particular easily adaptable to different rotational position sensors.
  • the invention tion is still the object of specifying an adjustment for performing the method.
  • a "plug-and-play" system is implemented by the method in which the number of pulses of the rotary position signal is not externally specified, but at which this number of pulses is automatically determined during operation of the adjusting unit operated in a controlled mode (or open-loop mode), ie controlled with a control signal predetermined PWM clocking or continuously, in this initial phase of operation, the rotary position signal analyzed and from this the number of pulses per full rotation is determined.
  • determining the number of pulses can then be transferred from the controlled mode to a closed-loop operation of the engine or the determined number of pulses in another way, in particular for determining the total number of revolutions of the engine, the travel distance of the adjusting or the like. , used in the context of motor control.
  • the "plug-and-play" principle according to the invention makes it possible to flexibly use motors with arbitrary rotational position sensors, in particular standard motors of any suppliers, within the scope of the adjusting unit, without the adjustment unit having to be specially configured for this purpose the replacement of the engine in an existing adjustment considerably.
  • the number of pulses is determined by measuring the motor current in the controlled mode and from this an estimated value for the rotational speed of the motor is derived on the basis of a predetermined motor characteristic.
  • the motor characteristic is given in the form of a mathematical function or characteristic number table on the one hand, the dependence of the speed of the load torque, and on the other hand, the dependence of the recorded motor current of the drive torque again.
  • the drive torque corresponds to the applied load torque, so that the estimated value of the speed can be extracted to a good approximation from the motor characteristic curve assuming the synchronization condition for a given motor current.
  • the rate of pulses i. the number of pulses per unit time is recorded.
  • the desired number of pulses of the rotary position signal per full turn is now calculated by simply dividing the rate and the speed estimate determined from the motor characteristic and appropriate rounding and / or averaging the result to an integer amount.
  • an acceptance value for the rotational speed is derived from the rotational position signal and compared with the rotational speed estimated value derived from the engine characteristic curve.
  • a predetermined assumption value for the number of pulses is included in the calculation of the rotational speed assumption value, so that the rotational speed assumption value is initially purely hypothetical, ie. the actual speed is only reflected if the pulse number acceptance value coincides with the actual number of pulses of the rotational position signal per full rotation.
  • the actual number of pulses is now determined by matching the speed acceptance value with the speed estimated value derived from the motor characteristic while varying the number of pulses acceptance value, ie. by varying the pulse number acceptance value until the speed acceptance value calculated using this pulse number acceptance value coincides with the speed estimated value within predefined torque limits.
  • the load torque is kept so low during the initial operating phase that within the tolerance limits of the motor characteristic curve, the number of pulses can be determined unambiguously.
  • the tolerance range of the rotational speed in relation to the magnitude of the rotational speed generally increases with engine load curves. If the load torque is sufficiently large, several rotational speed values calculated for different pulse rate acceptance values can thereby be calculated. Acceptance values fall within this tolerance range, whereby the actual number of pulses can no longer be determined unambiguously.
  • the load torque is kept so low in particular that the upper threshold value of the to- range is less than twice the lower threshold value (or that the lower threshold of the tolerance range is greater than half the upper threshold value).
  • the block torque is the maximum amount of the load torque acting on the engine, which just blocks the engine.
  • the determination of the number of pulses takes place in that the repetition sequence of the rotational position signal corresponding to a full rotation is determined by pattern recognition. If the repeat sequence is determined, then the number of pulses is simply read by counting the pulses within that repeat sequence.
  • This variant of the invention makes use of the fact that the signal transmitters of conventional rotary position sensors are always subject to a certain manufacturing tolerance, whereby, within one complete rotation of the motor, successive pulses of the rotary position signal differ slightly and in a characteristic manner from one another.
  • a Hall-effect based rotary position sensor with a multi-pole ring magnet as a signal generator based this irregularity of the rotational position signal within the repeat sequence on a tolerance-related maladjustment of the ring magnet relative to the drive shaft, a slight fluctuation of each pole associated rotation angle range and / or a slightly different magnetic strength single pole of the ring magnet.
  • the repetition sequence of the rotational position signal thus represents, as it were, a "fingerprint" of the specific rotational position sensor, which also reflects the number of pulses per full revolution
  • a "fingerprint" of the specific rotational position sensor which also reflects the number of pulses per full revolution
  • an autocorrelation or spectral analysis of the rotational position signal is used as a means of electronic pattern recognition Network can be detected.
  • a control variable in this case preferably the basis of the determined number of pulses derived from the rotational position signal speed of the motor or a direct or inversely proportional Ken size is used.
  • a set value of the control variable for the entry into the controlled mode is adapted to a determined after determination of the pulse number actual value of the controlled variable that the control algorithm no "rule needs" and determines Thus, no fluctuation of the controlled variable is generated at the transition from the controlled mode to the controlled mode.
  • this effect is achieved, in particular, by first adjusting the setpoint to the actual value.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claim 14. Thereafter, the adjustment unit is assigned a motor drive designed to carry out the method according to the invention.
  • the rotary position sensor comprises a signal transmitter coupled to a drive axle of the motor and at least one detector arranged in a rotationally fixed manner and corresponding thereto.
  • a signal generator in this case preferably a multi-pole ring magnet is provided, which corresponds to a Hall sensor as a detector.
  • further embodiments of the rotary position sensor are provided, for. B. based on a photoelectric principle or based on a mechanical Kunststoffbuchskars.
  • Such rotary position sensors also generate a pulsed rotational position signal that can be used as an equivalent input for the method described above.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a motorized adjustment unit with a motor, a rotational position sensor associated therewith and a motor drive
  • FIG. 2 is a schematic time diagram showing a rotational position signal output by the rotational position sensor according to FIG. 1 to the motor drive;
  • FIG. 3 shows in a schematic time diagram a control signal output by the motor drive according to FIG. 1 to the motor
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of the motor drive according to FIG.
  • FIGS. 4 and 5 are schematic block diagrams of an analysis module of the motor control according to FIGS. 4 and 5 in a first embodiment variant
  • FIG. 7 is a schematic diagram of an analysis module according to FIG.
  • FIG. 8 in illustration of FIG. 6 shows an alternative embodiment of the analysis module.
  • Fig. 1 shows a gross schematic simplification of a motor adjustment unit 1 for use in a motor vehicle.
  • the adjusting unit 1 is used in the illustrated example as a drive of an automatic window lifter, ie for automatically raising and lowering a (schematically indicated in the diagram) window 2 of the motor vehicle.
  • the adjusting unit 1 comprises an electric motor 3, in particular a DC motor, which forms an assembly 5 with an integral rotary position sensor 4.
  • the rotational position sensor 4 further comprises a detector in the form of a Hall sensor 8, which is stationary, and thus in particular decoupled from the drive shaft 7, is arranged.
  • the Hall sensor 8 is assigned to the ring magnet 6 such that a magnetic field emitted by the ring magnet 6 in the Hall sensor 8 generates an electrical Hall voltage.
  • the drive shaft 7 is connected to an adjusting mechanism 9, which acts on the window pane 2 via a mechanical coupling 10, so that the window pane 2 is raised or lowered under actuation of the motor 3 and corresponding rotation of the drive shaft 7.
  • the adjusting unit 1 furthermore comprises an electronic motor drive 11.
  • the motor drive 11 is supplied with a rotary position signal R delivered by the rotary position sensor 4.
  • the motor drive 11 is optionally (in particular in an embodiment of the adjustment unit 1 described in greater detail with reference to FIG. 6) also supplied with the motor current I or a measurement signal characterizing the magnitude of the motor current I.
  • the motor drive 11 in turn outputs a pulse-width-modulated actuating signal S to the motor 3.
  • the rotational position signal R shown schematically in FIG. 2 in a diagram against the time t has a course which varies in a pulse-like manner with time t.
  • the various north or south poles of the ring magnet 6 are not exactly equivalent in terms of the rotational angle taken by them, their magnetic strength and their orientation to the axis of rotation, but slightly different.
  • the pulses Pj which follow one another within a full cycle Z of the rotational position signal R, and thus within a full rotation of the motor 3, are slightly different in terms of their pulse height, pulse length and / or their pulse spacing.
  • This difference in the successive pulses Pj within the full cycle Z marks a pattern which is characteristic of the individual structural unit 5 and which periodically repeats (with constant operating conditions of the motor 3) with each full cycle Z.
  • FIG. 2 shows, by way of example, the rotational position signal R generated by an 8-pole ring magnet 6, which correspondingly comprises four pulses Pj per full cycle Z and which periodically repeats with each full cycle Z.
  • the pulse Pi corresponds to the pulse P 5 , the pulse P 2 to the pulse P 6 , etc., while the pulses P 1 to P 4 following one another within the full cycle Z differ slightly from one another.
  • the control signal S shown schematically in simplified form in FIG. 3 is a voltage signal with which the motor 3 is pulsed-controlled, the pulse width W (or pulse length) of each control pulse being between 0% for raising or lowering the motor 3. and 100% of a predetermined cycle time T is variable.
  • the motor drive 11 shown in greater detail in FIGS. 4 and 5 comprises a control module 12, by means of which the actuating signal S is generated.
  • the control module 12 is on the one hand directly by a default value where the pulse width W driven.
  • the control module 12 can be actuated indirectly via an upstream control module 13, which in the activated state outputs a correction value ⁇ W for the pulse width W to the control module 12.
  • the actual speed value vi is fed to the control module 13 from a speed determination module 14, which in turn derives this speed actual value vi, in particular by determining the temporal pulse interval of successive pulses Pj, from the supplied rotary position signal R.
  • the speed determination module 14 requires information about the number of pulses N, i. the number of pulses Pj contained per full cycle Z in the rotational position signal R In normal operation, in which the adjustment unit 1 according to FIG. 5 is operated in the regulated mode, the number of pulses N is made available to the speed determination module 14 from a parameter memory 15.
  • the number of pulses N is not stored statically. Instead, the motor drive 11 automatically determines the number of pulses N in an initial operating phase preceding normal operation, during which the adjusting unit 1 is operated in the controlled mode according to FIG. 4.
  • the motor drive 11 comprises an analysis module 16.
  • the analysis module 16 determines (in the manner described in more detail below) the number of pulses N by analyzing the rotational position signal R, optionally with additional rather taking into account the magnitude of the motor current I, and initializes the parameter memory 15 after the determination of the pulse number N. Thereafter, the motor drive 11 switches to normal operation, in which the motor 3, as described above, is operated in the regulated mode.
  • the speed setpoint v s is adapted (in particular adjusted) to the actual speed value vi that at the time of switching over the control is forcibly reconciled and the control module 13 thereby does not cause a sudden change in the PWM clocking when it is activated (see dashed lines in FIG.
  • the analysis module 16 comprises a characteristic curve module 18 in which an engine characteristic curve K (shown in greater detail in FIG. 7) is stored in the form of a functional dependency or a value table.
  • the analysis module 16 further comprises a speed determination module 19, which essentially corresponds in terms of its function to the speed determination module 14 and is optionally also identical to the latter.
  • the analysis module 16 additionally comprises a comparison module 20 and a default module 21.
  • the speed v of the motor 3 is estimated on the one hand by the characteristic curve module 18 from the measured amount of the motor current I.
  • This estimation is based on the stored motor characteristic K, which contains the dependence of the recorded motor current I of the drive torque M A of the engine and the dependence of the speed v of the force acting on the motor load torque M L.
  • the latter dependence is laid down in the form of a tolerance corridor, which is characterized by an upper speed threshold v + and a lower speed threshold v. is limited.
  • the estimate made by the characteristic module 18 is based on the approximate assumption that the motor 3 is in synchronism and thus the drive torque M A corresponds to the load torque M L.
  • an assumption value v A of the rotational speed v is determined by the rotational speed determination module 19 from the rotational position signal R, instead of the still unknown actual pulse number N the speed determination module 19 by the default module 21 an acceptance value N A of the pulse number N is provided.
  • the comparison module 20 compares the speed acceptance value v A with the speed threshold values V-, v + in accordance with the comparison relation
  • This method is based on the fact that GIg. 1 is usually satisfied only when the pulse number acceptance value N A of the actual pulse number N of the rotational position signal R corresponds. Otherwise, the speed acceptance value v A is compared with the actual speed v of the motor 3 by a factor of N / N A is determined and is therefore usually outside of the by the thresholds v. and v + spanned tolerance corridor.
  • the selectivity of this method is greater, the greater the speed v.
  • the load torque M L in the initial operating phase is sufficiently small, preferably in the range 0 ⁇ ML ⁇ M 6/2 maintained, where M 6 is a block torque of the motor 3, that is the maximum amount denotes the load torque M L , in which the motor 3 is currently blocked.
  • the default module 21 increments the pulse number acceptance value N A by a difference of 2 until the comparison module 20 detects the fulfillment of GIg. 1 determines. In this case, the comparison module 20 returns an abort command C to the default module 21. In response to the cancel command C, the preset module 21 ends the incrementing of the pulse number acceptance value N A and outputs its current value as the pulse number N.
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment of the analysis module 16 in which the determination of the number of pulses N takes place without measurement of the motor current I.
  • the analysis module 16 includes a pattern recognition module 23 configured to recognize from the continuous rotational position signal R the repeat cycle Y corresponding to a full cycle Z (FIG. 2) and to determine the amount of the full cycle Z therefrom.
  • the pattern recognition module 23 outputs the detected amount of the full cycle Z to a downstream pulse number determination module 24, which is configured to determine and output the pulse number N by counting the pulses Pj within the full cycle Z.
  • the pattern recognition module 23 determines the repetition sequence Y by autocorrelation of the rotational position signal R.
  • the rotational position signal R is time-displaced multiplied by itself and the product is time-averaged and normalized.
  • the pattern recognition module 23 exploits the fact that the (normalized) autocorrelation function of the rotational position signal R assumes the absolute value 1 only if the time shift is a multiple of the full cycle Z. Equivalent to the formation of the autocorrelation, the repetition sequence Y can also be determined by the difference of the time-shifted rotational position signal R from the original rotational position signal R with subsequent time-averaging of the squared differential signal.
  • the resulting signal becomes accurate or at least approximately zero only if the time shift is a multiple of the full cycle Z.
  • the pattern recognition module 23 determines the repetition sequence Y, the full cycle Z and the number of pulses N by spectral analysis, in particular Fourier transformation of the rotational position signal R.
  • modules 12 to 14, 16, 18 to 21 and 23 and 24 are wholly or partly realized as electronic circuits or as software modules. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine motorische Verstelleinheit (1), die einen elektrischen Motor (3) und einen Drehstellungssensor (4) umfasst, wobei der Drehstellungssensor (4) dazu ausgebildet ist, ein pro Volldrehung des Motors (3) eine bestimmte Anzahl (N) von Pulsen (P1) umfassendes Drehstellungssignal (R) an eine Motoransteuerung (11) abzugeben, sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Verstelleinheit (1). Um die Verstelleinheit (1) flexibel mit Drehstellungssensoren (4) unterschiedlicher Pulsanzahl (N) betreiben zu können, ist vorgesehen, den Motor (3) zunächst in einem gesteuerten Modus zu betreiben, in welchem aus Analyse des Drehstellungssignals (R) diese Pulsanzahl (N) ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Motorische Verstelleinheit für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer solchen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer motorischen Verstelleinheit zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, die einen elektrischen Motor und einen Drehstellungssensor umfasst, wobei der Drehstellungssensor dazu ausgebildet ist, ein pro Volldrehung des Motors eine bestimmte Anzahl von Pulsen umfassendes periodisches Drehstellungssignal an eine Motorsteuerung abzugeben. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine nach dem Verfahren arbeitende motorische Verstelleinheit.
Motorische Verstelleinheiten der oben genannten Art sind aus der DE 199 57 994 A1 sowie aus der DE 199 16 400 C1 bekannt. Eine derartige Verstelleinheit wird beispielsweise als Antrieb eines elektrischen Fensterhebers zum Heben und Senken einer Fensterscheibe, als Antrieb einer automatischen Sitzverstellung oder zum Öffnen und Schließen eines Schiebedachs oder der Motorraum- bzw. Kofferraumabdeckung eines Kraftfahrzeugs verwendet. Die bekannten Verstelleinheiten werden häufig geregelt betrieben, indem durch eine Motoransteuerung aus dem von dem Drehstellungssensor gelieferten Drehstellungssignal ein Istwert der Drehzahl abgeleitet und mit einem SoII- wert der Drehzahl verglichen wird. Die Motoransteuerung steuert den Motor mittels eines pulsweitenmodulierten Stellsignals (auch PWM-Signal) derart an, dass der Istwert der Drehzahl an den Sollwert angeglichen wird.
Der Drehstellungssensor der bekannten Verstelleinrichtungen umfasst einen mit der Rotorachse des Motors gekoppelten Ringmagneten als Signalgeber sowie ein oder mehrere von der Antriebswelle entkoppelte Hall-Sensoren, wobei der oder jeder Hall- Sensor dem Ringmagneten derart beigeordnet ist, dass der Ringmagnet in dem Hall- Sensor ein Drehstellungssignal in Form einer Hall-Spannung erzeugt, deren Vorzeichen von der Polart des jeweils an den Hall-Sensor angrenzenden Pols des Ringmagneten abhängt. Bei laufendem Motor streichen die Pole des Ringmagneten alternierend an dem oder jedem Hall-Sensor vorüber, so dass entsprechend auch das Drehstellungssignal pulsartig variiert. Auf diese Weise wird ein Drehstellungssignal erzeugt, dass pro Volldrehung des Motors eine Anzahl von Pulsen (im Folgenden als Pulsanzahl be- zeichnet) aufweist, die der halben Polanzahl des Ringmagneten entspricht. Bei einem zweipoligen Ringmagneten umfasst das Drehstellungssignal also einen Puls pro Volldrehung, bei einem vierpoligen Ringmagneten entsprechend zwei Pulse pro Volldrehung, etc.
Um aus dem Drehstellungssignal die richtige Drehzahl des Motors ableiten zu können, benötigt die Motoransteuerung Information über die Polanzahl des Ringmagneten oder - äquivalent hierzu - Information über die Pulsanzahl des Drehstellungssignals pro Volldrehung. Üblicherweise wird die Motoransteuerung einer Verstelleinrichtung im Hin- blick auf einen bestimmten Drehstellungssensor konfiguriert, indem die dem Drehstellungssensor entsprechende Polanzahl bzw. Pulsanzahl in der Motorsteuerung als Parameter hinterlegt wird.
Auch bei Verstelleinheiten, bei denen der Motor nicht geregelt, sondern lediglich ge- steuert betrieben wird, ist häufig die Kenntnis der Polanzahl bzw. Pulsanzahl pro Volldrehung erforderlich, beispielsweise um aus dem Drehstellungssignal den Verfahrweg der Verstelleinheit berechnen zu können.
Bei Verstelleinheiten der obengenannten Art werden in der Regel Standard-Motoren eingesetzt, die als integrale Baueinheit mit dem zugehörigen Drehstellungssensor vorgefertigt sind. Derartige Baueinheiten sind in unterschiedlicher Polzahl erhältlich. Ein Anwender muss daher stets das Datenblatt des verwendeten Motors konsultieren, um die Polzahl des zugeordneten Drehstellungssensors zu ermitteln und die Verstelleinheit entsprechend konfigurieren zu können. Dies gestaltet insbesondere auch einen Aus- tausch des Motors bei einer Verstelleinheit aufwendig, zumal hier gegebenenfalls die Motoransteuerung umzukonfigurieren ist, um die Funktion der Verstelleinheit sicherzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betrieb einer motori- sehen Verstelleinheit mit einem elektrischen Motor und einem diesem zugeordneten Drehstellungssensor anzugeben, das besonders flexibel bei Drehstellungssensoren mit unterschiedlicher Pulsanzahl des Drehstellungssignals pro Volldrehung einsetzbar, insbesondere leicht auf unterschiedliche Drehstellungssensoren anpassbar ist. Der Erfin- dung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, eine Verstelleinheit zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merk- male des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist durch das Verfahren ein „Plug-and-Play"-System realisiert, bei welchem die Pulsanzahl des Drehstellungssignals nicht extern vorgegeben wird, sondern bei welchem diese Pulsanzahl im Betrieb der Verstelleinheit automatisch ermittelt wird. Hierbei wird der Motor zunächst in einer initialen Betriebsphase in einem gesteuerten Modus (oder Open-Loop-Modus) betrieben, d.h. mit einem Stellsignal vorgegebener PWM-Taktung oder kontinuierlich angesteuert, wobei in dieser initialen Betriebsphase das Drehstellungssignal analysiert und hieraus die Pulsanzahl pro Volldrehung ermittelt wird.
Nach Ermittlung der Pulsanzahl kann dann von dem gesteuerten Modus auf einen geregelten Betrieb (Closed-Loop-Modus) des Motors übergegangen oder die ermittelte Pulsanzahl in anderer Weise, insbesondere zur Bestimmung der Gesamtumdrehungs- anzahl des Motors, des zurückgelegten Verfahrwegs der Verstelleinrichtung oder dergl., im Rahmen der Motoransteuerung herangezogen werden.
Durch das erfindungsgemäße „Plug-and-Play"-Prinzip wird es ermöglicht, Motoren mit beliebigen Drehstellungssensoren, insbesondere Standard-Motoren beliebiger Zulieferer, im Rahmen der Verstelleinheit flexibel einzusetzen, ohne dass die Verstelleinheit hierzu jeweils besonders konfiguriert werden müsste. Dies erleichtert insbesondere auch den Austausch des Motors bei einer bestehenden Verstelleinheit erheblich.
In einer ersten Variante der Erfindung erfolgt die Ermittlung der Pulsanzahl, indem im gesteuerten Modus der Motorstrom gemessen und hieraus anhand einer vorgegebenen Motorkennlinie ein Schätzwert für die Drehzahl des Motors abgeleitet wird. Die Motorkennlinie gibt hierbei in Form einer mathematischen Funktion oder Kennzahlentabelle zum einen die Abhängigkeit der Drehzahl von dem Lastmoment, und zum anderen die Abhängigkeit des aufgenommenen Motorstroms von dem Antriebsmoment wieder. Im - A -
Gleichlauf des Motors entspricht das Antriebsmoment dem beaufschlagten Lastmoment, so dass aus der Motorkennlinie unter Annahme der Gleichlaufbedingung bei gegebenem Motorstrom in guter Näherung der Schätzwert der Drehzahl extrahiert werden kann.
In einer besonders einfachen Ausführung des Verfahrens wird des weiteren aus dem Drehstellungssignal die Rate der Pulse, d.h. die Anzahl der Pulse pro Zeiteinheit er- fasst. Die gesuchte Pulsanzahl des Drehstellungssignals pro Volldrehung wird nun durch einfache Division der Rate und des aus der Motorkennlinie ermittelten Drehzahl- Schätzwertes und geeignete Rundung und/oder Mittelung des Ergebnisses auf einen ganzzahligen Betrag berechnet.
In einer alternativen Ausführung des Verfahrens wird aus dem Drehstellungssignal ein Annahmewert für die Drehzahl abgeleitet und mit dem aus der Motorkennlinie abgelei- teten Drehzahl-Schätzwert verglichen. In die Berechnung des Drehzahl-Annahmewerts geht hierbei ein vorgegebener Annahmewert für die Pulsanzahl ein, so dass der Drehzahl-Annahmewert zunächst rein hypothetisch ist, d.h. die tatsächliche Drehzahl nur dann wiederspiegelt, wenn der Pulszahl-Annahmewert mit der tatsächlichen Pulsanzahl des Drehstellungssignals pro Volldrehung übereinstimmt. Die Ermittlung der tatsächli- chen Pulsanzahl erfolgt nun, indem der Drehzahl-Annahmewert mit dem aus der Motorkennlinie abgeleiteten Drehzahl-Schätzwert unter Variation des Pulsanzahl- Annahmewertes abgeglichen wird, d.h. indem der Pulszahl-Annahmewert solange variiert wird, bis der unter Heranziehung dieses Pulszahl-Annahmewertes berechnete Drehzahl-Annahmewert mit dem Drehzahl-Schätzwert innerhalb vorgegebener ToIe- ranzgrenzen übereinstimmt.
Zweckmäßigerweise wird das Lastmoment während der initialen Betriebsphase derart gering gehalten, dass im Rahmen der Toleranzgrenzen der Motorkennlinie die Pulsanzahl eindeutig bestimmbar ist. Hierdurch wird berücksichtigt, dass bei Motorkennlinien infolge der reziproken Abhängigkeit der Drehzahl von dem Lastmoment der Toleranzbereich der Drehzahl im Verhältnis zum Betrag der Drehzahl mit anwachsendem Lastmoment in der Regel zunimmt. Bei hinreichend großem Lastmoment können hierdurch mehrere für unterschiedliche Pulszahl-Annahmewerte berechnete Drehzahl- Annahmewerte in diesen Toleranzbereich fallen, wodurch die tatsächliche Pulsanzahl nicht mehr eindeutig bestimmbar ist. Um zwischen 2-poligen (N = 1 ), 4-poligen (N = 2) und 8-poligen (N = 4) Ringmagneten als Signalgeber unterscheiden zu können, ist das Lastmoment insbesondere derart gering gehalten, dass der obere Schwellwert des To- leranzbereichs kleiner als der doppelte Betrag des unteren Schwellwerts ist (bzw. dass der untere Schwellwert des Toleranzbereiches größer als der halbe Betrag des oberen Schwellwerts ist). Als Dimensionierungsmaßstab hat es sich als zweckmäßig erwiesen, während der initialen Betriebsphase das Lastmoment kleiner als den halben Betrag des Blockmoments des Motors zu halten. Als Blockmoment ist der Maximalbetrag des am Motor angreifenden Lastmoments bezeichnet, das den Motor gerade zum Blockieren bringt.
Anstelle der Drehzahl kann äquivalenterweise auch eine hierzu direkt oder invers proportionale Kenngröße, beispielsweise die durch den Kehrwert der Drehzahl gegebene Umdrehungsdauer, in dem vorstehend beschriebenen Verfahren berücksichtigt werden.
In einer zweiten Variante der Erfindung erfolgt die Bestimmung der Pulsanzahl, indem durch Mustererkennung die einer Volldrehung entsprechenden Wiederholsequenz des Drehstellungssignals bestimmt wird. Ist die Wiederholsequenz bestimmt, so wird die Pulsanzahl einfach durch Abzählen der Pulse innerhalb dieser Wiederholsequenz abgelesen.
Diese Variante der Erfindung nützt den Umstand aus, dass die Signalgeber gängiger Drehstellungssensoren stets einer gewissen Fertigungstoleranz unterliegen, wodurch sich innerhalb einer Volldrehung des Motors aufeinanderfolgende Pulse des Drehstellungssignals geringfügig und in charakteristischer Weise voneinander unterscheiden. Bei einem auf dem Hall-Effekt beruhenden Drehstellungssensor mit einem mehrpoligen Ringmagneten als Signalgeber beruht diese Unregelmäßigkeit des Drehstellungssignals innerhalb der Widerholsequenz auf einer toleranzbedingten Dejustierung des Ringmagneten gegenüber der Antriebswelle, einer geringfügigen Fluktuation des einem jeden Pol zugeordneten Rotationswinkelbereichs und/oder einer geringfügig unterschiedlichen Magnetstärke der einzelnen Pole des Ringmagneten. Die Wiederholsequenz des Drehstellungssignals repräsentiert somit sozusagen einen „Fingerabdruck" des spezifischen Drehstellungssensors, in welchem sich auch die Pulsanzahl pro Volldrehung wiederspiegelt. Bevorzugt werden als Mittel der elektronischen Mustererkennung eine Autokorrelation oder Spektralanalyse des Drehstellungs- Signals herangezogen. Weiterhin kann die Wiederholsequenz vorteilhaft mittels eines neuronalen Netzwerkes erkannt werden.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird nach Beendigung der initialen Betriebsphase, d.h. nach Ermittlung der Pulsanzahl des Drehstellungssignals pro Volldre- hung, in einen geregelten Modus geschaltet. Als Regelgröße wird hierbei bevorzugt die anhand der ermittelten Pulsanzahl aus dem Drehstellungssignal abgeleiteten Drehzahl des Motors oder eine hierzu direkt oder invers proportionale Kengröße herangezogen.
Um einen „weichen" Übergang von dem gesteuerten Modus in den geregelten Modus sicherzustellen, wird ein Sollwert der Regelgröße für den Eintritt in den geregelten Modus derart an einen nach Ermittlung der Pulsanzahl bestimmten Istwert der Regelgröße angepasst, dass der Regelalgorithmus keinen „Regelbedarf" feststellt und somit beim Übergang von dem gesteuerten Modus in den geregelten Modus keine Schwankung der Regelgröße erzeugt wird. Bei einem einfachen Regelalgorithmus wird dieser Effekt insbesondere dadurch erzielt, dass der Sollwert an den Istwert zunächst angeglichen wird.
Bezüglich der Verstelleinheit wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 14. Danach ist der Verstelleinheit eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Motoransteuerung zugeordnet.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung umfasst der Drehstellungssensor einen mit einer Antriebsachse des Motors gekoppelten Signalgeber sowie mindestens einen mit diesem korrespondierenden, drehfesten angeordneten Detektor. Als Signalgeber ist hierbei vorzugsweise ein mehrpoliger Ringmagnet vorgesehen, der mit einem Hall- Sensor als Detektor korrespondiert. Alternativ hierzu sind weitere Ausführungen des Drehstellungssensors vorgesehen, z. B. auf Basis eines Lichtschrankenprinzips oder auf Basis eines mechanischen Kontaktgebungsprinzips. Derartige Drehstellungssenso- ren erzeugen ebenfalls ein gepulstes Drehstellungssignal, das als äquivalente Eingangsgröße für das vorstehend beschriebene Verfahren heranziehbar ist.
Nachfolgend werden Ausfϋhrungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung nä- her erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in einem schematischen Blockschaltbild eine motorische Verstelleinheit mit einem Motor, einem diesem zugeordneten Drehstellungssensor und einer Motoransteuerung, Fig. 2 in einem schematischen zeitlichen Diagramm ein von dem Drehstellungssensor gemäß Fig. 1 an die Motoransteuerung abgegebenes Drehstellungssignal,
Fig. 3 in einem schematischen zeitlichen Diagramm ein von der Motoransteuerung gemäß Fig. 1 an den Motor abgegebenes Stellsignal, Fig. 4 in einem schematischen Blockschaltbild die Motoransteuerung gemäß Fig.
1 in einem gesteuerten Modus,
Fig. 5 in Darstellung gemäß Fig. 4 die Motoransteuerung in einem geregelten
Modus,
Fig. 6 in einem schematischen Blockschaltbild ein Analysemodul der Motoran- Steuerung gemäß Fig. 4 und 5 in einer erste Ausführungsvariante,
Fig. 7 in einem schematischen Diagramm eine in dem Analysemodul gemäß Fig.
6 hinterlegte Motorkennlinie und
Fig. 8 in Darstellung gemäß Fig. 6 eine alternative Ausführungsform des Analysemoduls.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den selben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in grober schematischer Vereinfachung eine motorische Verstelleinheit 1 zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Die Verstelleinheit 1 ist im dargestellten Beispiel als Antrieb eines automatischen Fensterhebers, d.h. zum automatischen Heben und Senken einer (in der Darstellung schematisch angedeuteten) Fensterscheibe 2 des Kraftfahrzeugs eingesetzt. Die Verstelleinheit 1 umfasst einen elektrischen Motor 3, insbesondere einen Gleichstrommotor, der mit einem integralen Drehstellungssensor 4 eine Baueinheit 5 bildet. Der Drehstellungssensor 4 umfasst hierbei einen Signalgeber in Form eines allgemein n-poligen (n = 2,4,8,...) Ringmagneten 6, der antriebsmäßig mit einer Antriebswelle 7 des Motors 3 gekoppelt ist, so dass der Ringmagnet 6 in Betrieb des Motors 3 mit einer der Rotation der Antriebswelle 7 entsprechenden Drehzahl v mitrotiert. Der Drehstellungssensor 4 umfasst weiterhin einen Detektor in Form eines Hall-Sensors 8, der ortsfest, und damit insbesondere von der Antriebswelle 7 entkoppelt, angeordnet ist. Der Hall-Sensor 8 ist dabei dem Ringmagneten 6 derart zugeordnet, dass ein von dem Ringmagneten 6 ausgehendes Magnetfeld in dem Hall-Sensor 8 eine elektrische Hall- Spannung erzeugt.
Die Antriebswelle 7 ist mit einer Verstellmechanik 9 verbunden, die über eine mechani- sehe Kopplung 10 auf die Fensterscheibe 2 wirkt, so dass unter Betätigung des Motors 3 und entsprechender Rotation der Antriebswelle 7 die Fensterscheibe 2 angehoben oder abgesenkt wird.
Zur Ansteuerung des Motors 3 umfasst die Verstelleinheit 1 weiterhin eine elek- tronische Motoransteuerung 11. Der Motoransteuerung 11 ist ein von dem Drehstellungssensor 4 abgegebenes Drehstellungssignal R zugeführt. Der Motoransteuerung 11 ist optional (insbesondere in einer anhand Fig. 6 näher beschriebenen Ausführungsform der Verstelleinheit 1 ) weiterhin der Motorstrom I oder ein den Betrag des Motorstroms I kennzeichnendes Messsignal zugeführt. Die Motoransteuerung 11 gibt ihrerseits ein pulsweitenmoduliertes Stellsignal S an den Motor 3 ab.
Das in Fig. 2 schematisch vereinfacht in einem Diagramm gegen die Zeit t dargestellte Drehstellungssignal R weist einen pulsartig mit der Zeit t variierenden Verlauf auf. Als Puls Pj (i = ...,-1 ,0,1 ,2,...) ist hierbei eine von zwei aufeinanderfolgenden Flankenwech- sein eingegrenzte zeitliche Sequenz des Drehstellungssignals R bezeichnet, die derjenigen Zeitspanne entspricht, innerhalb welcher ein Pol einer bestimmten Polart (Nordpol bzw. Südpol) des Ringmagneten 6 an dem Hall-Sensor 8 vorüberstreicht. In Fig. 2 sind die (z.B. den Nordpolen des Ringmagneten 6) entsprechenden Maxima des Dreh- stellungssignals R als Pulse Pi herangezogen. Äquivalenterweise hierzu könnten aber auch die Minima des Drehstellungssignals R bei der nachfolgend beschriebenen Analyse als Pulse berücksichtigt werden.
Aufgrund fertigungstechnischer Toleranzen sind die verschiedenen Nord- bzw. Südpole des Ringmagneten 6 hinsichtlich des von ihnen eingenommenen Rotationswinkels, ihre Magnetstärke und Ihrer Ausrichtung zu der Drehachse nicht exakt äquivalent, sondern geringfügig unterschiedlich. Dies hat zur Folge, dass auch die Pulse Pj, die innerhalb eines Vollzyklus Z des Drehstellungssignals R, und somit innerhalb einer Volldrehung des Motors 3 aufeinander folgen, hinsichtlich ihrer Pulshöhe, Pulslänge und/oder ihres Pulsabstandes geringfügig unterschiedlich sind. Durch diese Unterschiedlichkeit der innerhalb des Vollzyklus Z aufeinander folgenden Pulse Pj wird ein für die individuelle Baueinheit 5 charakteristisches Muster geprägt, das sich (bei konstanten Betriebsverhältnissen des Motors 3) mit jedem Vollzyklus Z periodisch wiederholt.
Fig. 2 zeigt beispielhaft das von einem 8-poligen Ringmagneten 6 erzeugte Drehstellungssignal R, das entsprechend vier Pulse Pj pro Vollzyklus Z umfasst und das sich mit jedem Vollzyklus Z periodisch wiederholt. Hierbei entspricht der Puls Pi dem Puls P5 , der Puls P2 dem Puls P6, etc. , während sich die innerhalb des Vollzyklus Z aufein- ander folgenden Pulse P1 bis P4 voneinander geringfügig unterscheiden.
Bei dem in Fig. 3 schematisch vereinfacht gezeigten Stellsignal S handelt es sich um ein Spannungssignal, mit welchem der Motor 3 gepulst angesteuert wird, wobei zur Auf- bzw. Absteuerung des Motors 3 die Pulsweite W (oder Pulslänge) eines jeden Steuerpulses zwischen 0 % und 100 % einer vorgegebenen Taktdauer T variierbar ist.
Die in den Fig. 4 und 5 näher dargestellte Motoransteuerung 11 umfasst ein Steuermodul 12, durch welches das Stellsignal S erzeugt wird. Das Steuermodul 12 ist einerseits direkt durch einen Vorgabewert Wo der Pulsweite W angesteuert. Andererseits ist das Steuermodul 12 indirekt über ein vorgeschaltetes Regelmodul 13 ansteuerbar, das in aktiviertem Zustand einen Korrekturwert ΔW für die Pulsweite W an das Steuermodul 12 abgibt. Die Motoransteuerung 11 ist wahlweise in einem gesteuerten Modus oder einem geregelten Modus betreibbar. In dem gesteuerten Modus (Fig. 4) ist das Regelmodul 13 deaktiviert, so dass das Steuermodul 12 ausschließlich direkt angesteuert ist und die Pulsweite W des Stellsignals S gemäß W = W0 dem Vorgabewert W0 entspricht.
In dem geregelten Modus (Fig. 5) führt das Regelmodul 13 - in an sich herkömmlicher Weise - einen Vergleich eines Istwerts vi der Drehzahl v mit einem vorgegebenen Sollwert vs durch und gibt den in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses bestimmten Pulsweiten-Korrekturwert ΔW an das Steuermodul 12 ab, das in diesem Fall die PuIs- weite W des Stellsignals S wird gemäß W = W0 + ΔW nach Maßgabe des Pulsweiten- Korrekturwerts ΔW variiert.
Der Drehzahl-Istwert vi wird dem Regelmodul 13 aus einem Drehzahlbestimmungsmodul 14 zugeführt, das seinerseits diesen Drehzahl-Istwert vi, insbesondere durch Bestimmung des zeitlichen Pulsabstandes aufeinanderfolgender Pulse Pj, aus dem zugeführten Drehstellungssignal R ableitet.
Zur Ableitung des Drehzahl-Istwerts vi aus dem Drehstellungssignal R benötigt das Drehzahlbestimmungsmodul 14 Information über die Pulsanzahl N, d.h. die Anzahl der pro Vollzyklus Z im Drehstellungssignal R enthaltenen Pulse Pj. Im Normalbetrieb, in dem die Verstelleinheit 1 gemäß Fig. 5 in dem geregelten Modus betrieben wird, wird die Pulsanzahl N dem Drehzahlbestimmungsmodul 14 aus einem Parameterspeicher 15 zur Verfügung gestellt.
Im Unterschied zu herkömmlicher Technik ist die Pulsanzahl N nicht statisch hinterlegt. Vielmehr ermittelt die Motoransteuerung 11 automatisch die Pulsanzahl N in einer dem Normalbetrieb vorgeschalteten initialen Betriebsphase, während der die Verstelleinheit 1 in dem gesteuerten Modus gemäß Fig. 4 betrieben wird.
Zur Ermittlung der Pulsanzahl N umfasst die Motoransteuerung 11 ein Analysemodul 16. Das Analysemodul 16 ermittelt (in nachfolgend näher beschriebener Weise) die Pulsanzahl N durch Analyse des Drehstellungssignals R, gegebenenfalls unter zusätzli- eher Berücksichtigung des Betrags des Motorstroms I, und initialisiert nach erfolgter Bestimmung der Pulsanzahl N den Parameterspeicher 15. Danach schaltet die Motoransteuerung 11 auf Normalbetrieb, in welchem der Motor 3, wie vorstehend beschrieben, im geregelten Modus betrieben wird.
Um einen „weichen" Übergang zwischen der initialen Betriebsphase und dem Normalbetrieb sicherzustellen, wird nach der Bestimmung der Pulszahl, d.h. unmittelbar vor dem Übergang in den geregelten Modus der Drehzahl-Sollwert vs an den Drehzahl- Istwert vi angepasst (insbesondere angeglichen), so dass zum Zeitpunkt des Um- Schaltens die Regelung zwangsweise in Einklang gebracht ist und das Regelmodul 13 hierdurch bei seiner Aktivierung keine sprunghafte Änderung der PWM-Taktung bewirkt (vgl. gestrichelte Linien in Fig. 4).
In Fig. 6 ist eine erste Ausführungsform des Analysemoduls 16 näher dargestellt. Das Analysemodul 16 umfasst in dieser Ausführung ein Kennlinienmodul 18, in dem eine (in Fig. 7 näher dargestellte) Motorkennlinie K in Form einer funktionalen Abhängigkeit o- der einer Werttabelle hinterlegt ist. Das Analysemodul 16 umfasst gemäß Fig. 6 weiterhin ein Drehzahlbestimmungsmodul 19, das hinsichtlich seiner Funktion im Wesentlichen dem Drehzahlbestimmungsmodul 14 entspricht und mit letzterem optional auch identisch ist. Das Analysemodul 16 umfasst zusätzlich ein Vergleichsmodul 20 sowie ein Vorgabemodul 21.
Zur Bestimmung der Pulsanzahl N wird einerseits durch das Kennlinienmodul 18 aus dem gemessenem Betrag des Motorstroms I die Drehzahl v des Motors 3 abgeschätzt. Diese Abschätzung erfolgt anhand der hinterlegten Motorkennlinie K, die die Abhängigkeit des aufgenommenen Motorstroms I von dem Antriebsmoment MA des Motors sowie die Abhängigkeit der Drehzahl v von dem auf den Motor wirkenden Lastmoment ML enthält. Letztere Abhängigkeit ist in Form eines Toleranzkorridors niedergelegt, der durch einen oberen Drehzahl-Schwellwert v+ und einen unteren Drehzahl-Schwellwert v. begrenzt ist. Die durch das Kennlinienmodul 18 vorgenommene Abschätzung beruht auf der approximativen Annahme, dass sich der Motor 3 im Gleichlauf befindet und somit das Antriebsmoment MAdem Lastmoment ML entspricht. Unter dieser Annahme ermittelt das Kennlinienmodul 18 zu dem gegebenen Betrag des Motorstroms I (wie beispielhaft durch eine in Fig. 7 eingetragene Projektionslinie 22 angedeutet ist) einen korrepondierenden Wert des oberen Schwellwertes v+ und des unteren Schwellwertes v. und gibt diese ermittelten Werte an das Vergleichsmodul 20 aus.
Andererseits wird durch das Drehzahlbestimmungsmodul 19 aus dem Drehstellungssignal R ein Annahmewert vA der Drehzahl v ermittelt, wobei anstelle der noch unbekannten tatsächlichen Pulsanzahl N dem Drehzahlbestimmungsmodul 19 durch das Vorgabemodul 21 ein Annahmewert NA der Pulsanzahl N zur Verfügung gestellt wird.
Das Vergleichsmodul 20 vergleicht den Drehzahl-Annahmewert vA mit den Drehzahlschwellwerten V-, v+ nach Maßgabe der Vergleichsrelation
v. < vA < v+. GIg. 1
Diesem Verfahren liegt der Umstand zugrunde, dass GIg. 1 in der Regel nur dann erfüllt ist, wenn der Pulszahl-Annahmewert NA der tatsächlichen Pulsanzahl N des Drehstellungssignals R entspricht. Ansonsten wird der Drehzahlannahmewert vA gegenüber der tatsächlichen Drehzahl v des Motors 3 um einen Faktor N / NA fehlbestimmt und liegt dadurch in der Regel außerhalb des durch die Schwellwerte v. und v+ aufgespannten Toleranzkorridors.
Die Trennschärfe dieses Verfahrens ist um so größer, je größer die Drehzahl v ist. Angesichts der fallenden Tendenz der Drehzahl v mit zunehmenden Lastmoment ML wird das Lastmoment ML in der initialen Betriebsphase hinreichend gering, bevorzugt im Bereich 0 < ML < M6/ 2, gehalten, wobei M6 das Blockmoment des Motors 3, d.h. den Maximalbetrag des Lastmoments ML bezeichnet, bei welchem der Motor 3 gerade blockiert.
Im Zuge des von dem Analysemodul 16 durchgeführte Bestimmungsverfahrens inkre- mentiert das Vorgabemodul 21 den Pulsanzahl-Annahmewert NA solange um einen Differenzbetrag von 2, bis das Vergleichsmodul 20 die Erfüllung von GIg. 1 feststellt. In diesem Fall gibt das Vergleichsmodul 20 einen Abbruchbefehl C an das Vorgabemodul 21 zurück. In Reaktion auf den Abbruchbefehl C beendet das Vorgabemodul 21 die Inkrementierung des Pulsanzahl-Annahmewerts NA und gibt dessen aktuellen Betrag als Pulsanzahl N aus.
In Fig. 8 ist eine alternative Ausführungsform des Analysemoduls 16 dargestellt, bei der die Bestimmung der Pulsanzahl N ohne Messung des Motorstroms I erfolgt. In dieser Ausführung umfasst das Analysemodul 16 ein Mustererkennungsmodul 23, das dazu ausgebildet ist, aus dem fortlaufenden Drehstellungssignal R die einem Vollzyklus Z entsprechende Wiederholsequenz Y (Fig. 2) zu erkennen, und hierüber den Betrag des Vollzyklus Z zu bestimmen. Das Mustererkennungsmodul 23 gibt den ermittelten Betrag des Vollzyklus Z an ein nachgeschaltetes Pulsanzahlbestimmungsmodul 24 aus, das dazu ausgebildet ist, die Pulsanzahl N durch Abzählen der Pulse Pj innerhalb des Vollzyklus Z zu ermitteln und auszugeben.
Das Mustererkennungsmodul 23 ermittelt die Wiederholsequenz Y durch Autokorrelation des Drehstellungssignals R. Hierbei wird das Drehstellungssignal R zeitverschoben mit sich selbst multipliziert und das Produkt zeitlich gemittelt und normiert. Zur Erkennung der Wiederholsequenz Y und des dieser entsprechenden Vollzyklus Z nutzt das Mustererkennungsmodul 23 den Umstand aus, dass die (normierte) Autokorrelationsfunktion des Drehstellungssignals R nur dann exakt oder zumindestens annähernd den Betrag 1 annimmt, wenn die Zeitverschiebung ein Vielfaches des Vollzyklus Z beträgt. Äquivalent zu der Bildung der Autokorrelation kann die Wiederholsequenz Y auch durch Differenz des zeitverschobenen Drehstellungssignals R von dem ursprünglichen Drehstellungssignal R mit anschließender zeitlicher Mittelung des quadrierten Differenzsignals bestimmt werden. Das resultierende Signal wird nur dann exakt oder zumindest annähernd zu Null, wenn die Zeitverschiebung ein Vielfaches des Vollzyklus Z beträgt. Wiederum alternativ ermittelt das Mustererkennungsmodul 23 die Wiederholsequenz Y, den Vollzyklus Z und die Pulsanzahl N durch Spektralanalyse, insbesonde- re Fouriertransformation des Drehstellungssignals R.
Die vorstehend beschriebenen Module 12 bis 14, 16, 18 bis 21 sowie 23 und 24 sind ganz oder teilweise als elektronische Schaltungen oder als Softwarebausteine realisiert. Bezugszeichenliste
1 Verstelleinheit
2 Fensterscheibe
3 Motor
4 Drehstellungssensor
5 Baueinheit
6 Ringmagnet
7 Antriebswelle
8 Hall-Sensor
9 Verstellmechanik
10 Mechanische Kopplung
11 Motoransteuerung
12 Steuermodul
13 Regelmodul
14 Drehzahlbestimmungsmodul
15 Parameterspeicher
16 Analysemodul
18 Kennlinienmodul
19 Drehzahlbestimmungsmodul
20 Vergleichsmodul
21 Vorgabemodul
22 Projektionslinie
23 Mustererkennungsmodul
24 Pulszahlbestimmungsmodul
V Drehzahl
R Drehstellungssignal
I Motorstrom
S Stellsignal t Zeit
Pi PuIs (J = ..., -1 , 0, 1 , 2,...)
Z Vollzyklus
W Pulsweite T Taktdauer
W0 Pulsweiten-Vorgabewert
ΔW Pulsweiten-Korrekturwert
V| Drehzahl-Istwert
VS Drehzahl-Sollwert
N Pulsanzahl
K Motorkennlinie
ML Lastmoment
MA Antriebsmoment
V+ Drehzahl-Schwellwert
V- Drehzahl-Schwellwert
VA Drehzahl-Annahmewert
Na Pulszahl-Annahmewert
MB Blockmoment
C Abbruchbefehl
Y Wiederholsequenz

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer motorischen Verstelleinheit (1 ) eines Kraftfahrzeugs, die einen elektrischen Motor (3) und einen Drehstellungssensor (4) um- fasst, wobei der Drehstellungssensor (4) dazu ausgebildet ist, ein pro Volldrehung des Motors (3) eine bestimmte Anzahl (N) von Pulsen (Pj) umfassendes Drehstellungssignal (R) an eine Motoransteuerung (11 ) abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) in einer initialen Betriebsphase in einem gesteuerten Modus betrieben wird, wobei diese (Puls-)Anzahl (N) durch Analyse des Drehstellungssignals (R) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im gesteuerten Modus der Motorstrom (I) des Motors (3) gemessen und hieraus anhand einer vorgegebenen Motorkennlinie (K) ein Schätzwert (v+,v.) der Drehzahl (v) oder einer hierzu direkt oder invers proportionalen Kenngröße abgeleitet wird, und dass unter Heranziehung dieses Schätzwertes (v+.v.) die Pulsanzahl (N) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsanzahl (N) anhand des Schätzwertes (v+,v.) der Drehzahl (v) bzw. proportionalen Kenngröße und Rate der Pulse (Pj) berechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass anhand eines Annahmewertes (NA) der Pulsanzahl (N) aus dem Drehstellungssignal (R) ein Annahmewert (vA) der Drehzahl (v) bzw. Kenngröße berech- net wird, wobei zur Ermittlung der tatsächlichen Pulsanzahl (N) der Annahmewert
(vA) der Drehzahl (v) bzw. proportionalen Kenngröße unter Variation des Pulsan- zahl-Annahmewertes (NA) mit dem Schätzwert (v+,v.) der Drehzahl (v) bzw. proportionalen Kenngröße abgeglichen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Pulsanzahl (N) in dem gesteuerten Modus das Lastmoment (ML) hinreichend klein gehalten wird, so dass anhand der Motorkennlinie (K) innerhalb der durch diese vorgegebenen Toleranzen die Pulszahl (N) eindeutig bestimmt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ermittlung der Pulszahl (N) das Lastmoment (ML) den halben Betrag des Blockmoments (MB) des Motors (3) nicht überschreitet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels Mustererkennung die einem Vollzyklus (Z) entsprechende Wiederholsequenz (Y) des Drehstellungssignals (R) ermittelt wird, und dass aus dieser Wiederholsequenz (Y) die Pulsanzahl (N) abgeleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholsequenz (Y) durch Autokorrelation des Drehstellungssignals (R) erkannt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholsequenz (Y) durch Spektralanalyse des Drehstellungssignals (R) erkannt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholsequenz (Y) mittels eines neuronalen Netzwerkes erkannt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) nach Ermittlung der Pulsanzahl (N) in einem nach Maßgabe des Drehstellungssignals (R) und der ermittelten Pulsanzahl (N) geregelten Modus betrieben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass im geregelten Modus als Regelgröße die anhand der Pulsanzahl (N) aus dem Drehstellungssignal (R) ermittelte Drehzahl (v) oder eine hierzu direkt oder invers proportionale Kenngröße herangezogen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bestimmung der Pulsanzahl (N) für den geregelten Modus ein initialer Istwert (vi) der Regelgröße (v) gemessen und ein initialer Sollwert (vs) der Regelgröße derart an diesen Istwert (vi) angepasst wird, dass beim Umschalten von dem gesteuerten Modus in den geregelten Modus keine Drehzahlschwankung auftritt.
14. Motorische Verstelleinheit (1 ) mit einem elektrischen Motor (3), mit einer Motoransteuerung (11 ) sowie mit einem Drehstellungssensor (4), der ein pro Volldrehung des Motors (3) eine bestimmte Anzahl (N) von Pulsen (Pj) umfassendes periodisches Drehstellungssignal (R) an die Motoransteuerung (11 ) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoransteuerung (11 ) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
15. Verstelleinheit (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstellungssensor (4) einen mit einer Antriebswelle des Motors (3) s gekoppelten Signalgeber (6) und mindestens einen mit diesem korrespondierenden, drehfest angeordneten Detektor (8) umfasst.
16. Verstelleinheit (1 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, o dass der Drehstellungssensor (4) einen mehrpoligen Ringmagneten (6) als Signalgeber und mindestens einen Hall-Sensor (8) als Detektor umfasst.
5
PCT/EP2006/005591 2005-08-26 2006-06-12 Motorische verstelleinheit für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb einer solchen WO2007022815A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005040369A DE102005040369A1 (de) 2005-08-26 2005-08-26 Motorische Verstelleinheit für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer solchen
DE102005040369.7 2005-08-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007022815A1 true WO2007022815A1 (de) 2007-03-01

Family

ID=36992690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/005591 WO2007022815A1 (de) 2005-08-26 2006-06-12 Motorische verstelleinheit für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb einer solchen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102005040369A1 (de)
WO (1) WO2007022815A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007030432B4 (de) 2007-06-29 2023-03-16 Continental Automotive Technologies GmbH Verfahren zur Drehrichtungserkennung eines Encoders
DE102010009662A1 (de) * 2010-02-27 2011-09-01 Volkswagen Ag Verfahren zur Parametrierung eines Steuergeräts für ein Fahrzeug sowie entsprechendes Steuergerät und Fahrzeug
DE102013200248A1 (de) * 2013-01-10 2014-07-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Auslegen eines Elektromotorsfür eine oder mehrere Anwendungen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000274792A (ja) * 1999-03-19 2000-10-06 Fujitsu General Ltd 空気調和機の制御方法
DE19957994A1 (de) * 1999-12-02 2001-06-21 Brose Fahrzeugteile Verfahren zur Regelung motorisch angetriebener Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000274792A (ja) * 1999-03-19 2000-10-06 Fujitsu General Ltd 空気調和機の制御方法
DE19957994A1 (de) * 1999-12-02 2001-06-21 Brose Fahrzeugteile Verfahren zur Regelung motorisch angetriebener Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 200062, Derwent World Patents Index; AN 2000-644374, XP002400303 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005040369A1 (de) 2007-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0974479B1 (de) Verfahren zur Regelung motorisch angetriebener Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen
DE112006001535B4 (de) Antriebsvorrichtung eines Öffnungs-/Schließkörpers
DE10023370A1 (de) System zur elektronischen Kommutierung eines bürstenlosen Gleichstrommotors
EP2409396A2 (de) Korrektur von zählfehlern bei der auswertung von stromrippeln bei einem gleichstrommotor
EP1894877A2 (de) Türantrieb für eine automatische Tür
WO2010052107A1 (de) VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM AKTIVIEREN EINER ÜBERWACHUNG DURCH EINE EINKLEMMSCHUTZFUNKTION BEI EINEM ELEKTRISCHEN SCHLIEßSYSTEM
DE10324592A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung eines Einklemmzustands bei einem Öffnungs/Schließelement
WO2009156236A1 (de) Verfahren zur erkennung des drehwinkels und einer reversierposition einer getriebe-antriebseinheit
DE102004045568B4 (de) Steuer- und/oder Regelvorrichtung für eine elektromotorisch betätigbare Verstelleinrichtung zum Verstellen, vorzugsweise zum translatorischen Verschieben, wenigstens eines Möbelteils
DE102016209915A1 (de) Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs
DE102019132913A1 (de) Welligkeitzählungs-filterung und verfahren und system zur erkennung von spitzenwerten
DE102019119827A1 (de) Drehmoment-strom-begrenzungs-vektor-steuersystem und verfahren für bürstenlosen fensterhebermotor
WO2010091962A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur pulsweiten-modulierten ansteuerung eines elektrischen antriebsmotors einer verstelleinrichtung
DE19855996C1 (de) Verfahren zur Erkennung der Bewegung, Bewegungsrichtung und der Position eines mittels eines elektrischen Motors bewegbaren Teils sowie geeignete Schaltungsanordnung
DE2944224A1 (de) Steueranordnung fuer eine wischanlage fuer kraftfahrzeugscheiben
WO2007022815A1 (de) Motorische verstelleinheit für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb einer solchen
EP1798559A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Drehzahl einer elektrischen Maschine
DE102016222015A1 (de) Elektrischer Antrieb und Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors
DE102019103769A1 (de) Elektronische Spanneinrichtung für ein Kurzlauf-Fensterhebersystem in einer rahmenlosen Tür
DE102016220151A1 (de) Verfahren und System zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugaußenteils
WO2007093323A2 (de) Antriebseinrichtung für eine verstelleinrichtung zum verstellen eines fahrzeugteils und verfahren zum betrieb einer antriebseinrichtung
DE102019215854A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines bürstenlosen und sensorlosen mehrphasigen Elektromotors
DE202005010057U1 (de) Steuerungsvorrichtung einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs
WO2009003678A2 (de) Verfahren zum erkennen eines einklemmfalles sowie verstelleinrichtung
DE10338996A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines bürstenlosen Elektromotors

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06762007

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1