WO2011113636A1 - Verfahren und vorrichtung zur detektion einer blockierung oder schwergängigkeit eines gleichstrommotors - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur detektion einer blockierung oder schwergängigkeit eines gleichstrommotors Download PDF

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Thomas Malich
Volker Lurk
Jan Van Goethem
Gerald Roos
Nikolas Haberl
Daniel Hofacker
Frank Fischer
Christian Poddey
Tobias Stiefel
Michael Koerner
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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    • Y10S388/90—Specific system operational feature
    • Y10S388/903—Protective, e.g. voltage or current limit

Definitions

  • the invention relates to methods for detecting errors in the operation of a DC motor, in particular method for detecting a blockage or a stiffness of the DC motor.
  • DC motors are known in the art. These have, for example, a rotor provided with coils or rotor, which are supplied via a commutator with a brush assembly with eclectic energy.
  • a rotor provided with coils or rotor, which are supplied via a commutator with a brush assembly with eclectic energy.
  • the jamming of the rotor e.g. caused by loose components inside the DC motor, or on the other hand by a fault in the driven by the DC motor downstream system blocking of the rotor, which can lead to damage or destruction of the control electronics and the DC motor by overheating in a further energization of the DC motor. Therefore, it is usually attempted to detect a blockage of the DC motor early in order to interrupt the flow of current through the DC motor at a detected blocking.
  • the blocking of a DC motor is usually carried out based on a speed monitoring in which by means of a speed sensor, a curve of the speed is detected. If no movement of the rotor is detected despite a current supply of the DC motor, it can be concluded that there is a blockage of the motor. However, this procedure requires a speed sensor is provided. This is expensive and it is desirable to save the additional component of a speed sensor.
  • a method for detecting a blockage or sluggishness of a DC motor comprises the following steps: - applying a voltage pulse to the DC motor;
  • An idea of the invention is to monitor the course of the motor current of the DC motor at a jump-connected voltage, in particular a supply voltage, wherein in particular is detected by what amount of motor current absorbed by the DC motor after reaching a maximum value after application of the supply voltage drops. If the waste after reaching the maximum current value, a certain dependent on the maximum current value amount, it can be concluded that a proper start and a non-blocking of the DC motor.
  • the above method has the advantage that even with DC motors with greater wear-related wear, such as by pasting, by clamping brush electrodes on Kommutatorlamellen, by wear of the brush electrodes and the like, a blockage of the DC motor can be reliably detected by the course of the motor current after application a supply voltage is only qualitatively monitored.
  • the maximum value of the motor current after the application of the voltage pulse can be determined by storing the respective maximum value of the monitored motor current.
  • the checking as to whether the change of the motor current after reaching the maximum value exceeds the predetermined amount can be performed only during a predetermined period of time, wherein a blockage or sluggishness is detected only if within the predetermined time duration of the motor current exceeds the predetermined amount.
  • checking whether the change in the motor current after reaching the maximum value exceeds the predetermined amount can be performed by making a motor current threshold smaller than the maximum value out of the maximum value by means of multiplication by a predetermined factor smaller than 1 is determined.
  • the voltage pulse can be generated by applying a DC supply voltage or by applying a pulsed DC supply voltage, in which the DC supply voltage is clocked according to a duty cycle, to generate a voltage pulse with an effective voltage determined by the duty cycle.
  • an apparatus for detecting a blockage or sluggishness of a DC motor comprises:
  • a current detector for monitoring a motor current flowing through the DC motor
  • a motor system having a DC motor and the above apparatus for detecting the stalling or the sluggishness of the DC motor.
  • Figure 1 is a schematic representation of an engine system
  • FIG. 2 is a flow chart illustrating the method for detecting a stalling case of a DC motor
  • Figure 3 is a signal timing diagram illustrating the motor current waveforms in a normal DC motor in proper operation, as well as in a blocking case and for a DC motor with reduced power consumption.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a simple motor system 1 with a DC motor 2.
  • the DC motor 2 preferably corresponds to a brush-commutated DC motor 2, are supplied to the rotor coils via a commutator with electrical energy in the form of a DC supply voltage U v , which can be applied to the DC motor 2 ,
  • the DC supply voltage U V is applied via supply voltage lines 3 to the DC motor 2, wherein in one of the supply voltage lines 3, a circuit breaker 4 is arranged, for example in the form of a power semiconductor switch.
  • the power semiconductor switch is preferably in the form of a MOSFET, thyristor, IGBT or the like.
  • the engine system 1 may be, for example, a fan system in a motor vehicle. In this case, the DC supply voltage U v from a vehicle battery (not shown) is provided.
  • a control unit 5 which drives the circuit breaker 4.
  • the control unit 5, the power switch 4 according to a pulse width modulation with a certain duty cycle, which indicates the ratio of a switch-on time to a cycle duration of the cyclic control in a cyclical activation of the circuit breaker 4.
  • a current detector 6 is provided, which is designed as a measuring resistor or, as shown schematically in Figure 1, as an inductively coupled element. Alternatively, the current can also be carried out with a so-called sense FET.
  • a sense FET comprises a current mirror circuit in which the current to be measured is coupled down in a measuring circuit and measured there with the aid of a measuring resistor.
  • a measuring voltage is provided which is supplied to the control unit 5.
  • the control unit 5 determines based on the detected measurement voltage flowing through the supply voltage line 3 motor current.
  • FIG. 2 shows a flowchart for illustrating a method with which a blockage or a stiffness of the DC motor 2 can be detected.
  • a step S1 first the circuit breaker 4 is brought from an open circuit breaker 4 from an open to a closed state so as to apply the DC supply voltage U v in an abrupt manner to the DC motor 2.
  • a lower jump voltage than the supply voltage can be applied as the voltage pulse. This is achieved by clocking the supply voltage to apply the voltage jump, for example at a frequency of several kHz and with a predetermined duty cycle.
  • the duty cycle determines the effective voltage, which is applied in this way jump.
  • the DC motor 2 is at standstill when the DC supply voltage U v or the voltage jump.
  • the motor current I Mo gate is measured by means of the current detector 6 and stored in a step S3 in a suitable manner.
  • the measured motor current I Mo gate is preferably digitized in the control unit 5 and stored in a register or other provided in the control unit 6 memory element.
  • step S4 a new measurement of the motor current l Mo tor is made after elapse of a predetermined period of time and, after its digitization, in step S5 checks whether the re-measured motor current l Mo gate is equal to or greater than the cached in step S3 value of Motor current I Mo tor- If this is the case (alternative: Yes), the system jumps back to step S3 and writes the current value detected in step S4 instead of the previously stored in the corresponding memory element.
  • step S6 it is checked in step S6 whether the measured in step S4 current value is smaller by a certain predetermined amount as the cached current value. If this is not the case (alternative: no), it is checked in step S8 whether a predetermined period of time has passed. If it is determined in step S8 that a predetermined period of time has elapsed without it having been determined in step S6 that the last measured current value is below the latched (maximum) current value by a predetermined amount (alternative: yes), then a blockage occurs of the DC motor 2 is signaled in step S9. If it is determined in step S8 that the predetermined time duration has not yet elapsed (alternative: no), then the system jumps back to step S4 and a next value of the motor current I Mo tor detected.
  • step S6 If it is determined in step S6 that the measured value of the motor current I Mo tor measured in step S4 is smaller than the current value stored in step S3 (alternative: Yes), a proper operation of the DC motor 2 is determined in step S7 and indicates that it has started due to the DC supply voltage that has jumped in step S1.
  • FIG. 3 shows a signal-time diagram which shows the characteristics of the motor current for a DC motor 2 without wear during a blockage (M1) and during a proper starting up (M2) and for a DC motor 2 with a blockage during a blockage (M3). and at a proper start-up (M4).
  • M1 a blockage
  • M2 a proper starting up
  • M3 a blockage during a blockage
  • M4 a proper start-up
  • the certain amount by which the value of the motor current must drop during proper operation after reaching the maximum value to confirm proper operation is determined depending on the maximum value previously attained.
  • a definition of a factor with which a motor current threshold value can be determined or a relative threshold is suitable.
  • the factor for defining a motor current threshold for a DC motor in which the blocking current is greater than the motor current at a static operating point, for example by an overcurrent factor 3 to 4, can be set to the reciprocal of the overcurrent factor.
  • the reciprocal of the overcurrent factor of the maximum value of the motor current is multiplied and the result then serves as a threshold, with which in step S5 the instantaneous value of the motor current is compared. If the measured Value of the motor current does not fall below this threshold within the predetermined period of time, a blocked DC motor 2 can be detected.
  • the checking of the instantaneous speed of the DC motor 2 can be carried out, for example, by measuring the generator voltage of the DC motor 2. If this is not equal to 0, then the DC motor is

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Blockierung oder einer Schwergängigkeit (M1, M3) eines Gleichstrommotors (2). Das Verfahren umfasst folgende Schritte: - Anlegen eines Spannungsimpulses (Uv, t= Os) an den Gleichstrommotor (2); - Überwachen eines durch den Gleichstrommotor (2) fließenden Motorstroms (IMotor); - Feststellen eines Maximalwerts des Motorstroms (IMotor) nach dem Anlegen des Spannungsimpulses; - Überprüfen, ob eine Änderung des Motorstroms (IMotor) nach Erreichen des Maximalwerts einen bestimmten Betrag überschreitet; - Signalisieren der Blockierung oder der Schwergängigkeit (M1, M3) des Gleichstrommotors (2), wenn die Änderung des Motorstroms (IMotor) nach Erreichen des Maximalwerts den bestimmten Betrag überschreitet.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Detektion einer Blockierung oder Schwergängig- keit eines Gleichstrommotors
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Detektion von Fehlern beim Betrieb eines Gleichstrommotors, insbesondere Verfahren zur Detektion einer Blockierung oder einer Schwergängigkeit des Gleichstrommotors.
Stand der Technik
Gleichstrommotoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese weisen beispielsweise einen mit Spulen versehenen Läufer bzw. Rotor auf, die über einen Kommutator mit einer Bürstenanordnung mit eklektischer Energie versorgt werden. Bei Auftreten eines Fehlers kann einerseits durch ein Verklemmen des Läufers, z.B. durch lose Bauteile im Inneren des Gleichstrommotors, oder andererseits durch einen Fehler im durch den Gleichstrommotor angetriebenen nachgeordneten System eine Blockierung des Läufers auftreten, die bei einer weiteren Bestromung des Gleichstrommotors zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Ansteuerelektronik und des Gleichstrommotors durch Überhitzung führen kann. Daher wird üblicherweise versucht, eine Blockierung des Gleichstrommotors frühzeitig zu erkennen, um bei einer erkannten Blockierung den Stromfluss durch den Gleichstrommotor zu unterbrechen.
Die Blockierung eines Gleichstrommotors wird üblicherweise basierend auf einer Drehzahlüberwachung durchgeführt, bei der mit Hilfe eines Drehzahlsensors ein Verlauf der Drehzahl detektiert wird. Wird trotz einer Bestromung des Gleichstrommotors keine Bewegung des Läufers festgestellt, so kann auf eine Blockierung des Motors geschlossen werden. Dieses Verfahren setzt allerdings voraus, dass ein Drehzahlsensor vorgesehen ist. Dies ist aufwendig und es ist wünschenswert, das zusätzliche Bauelement eines Drehzahlsensors einzusparen.
Bei modernen Motorsystemen wird daher versucht, die Drehzahlerkennung sen- sorlos lediglich basierend auf einer Auswertung eines Stromverlaufs durch den
Gleichstrommotor durchzuführen. Dazu kann ein Motorstrom überwacht werden, wobei davon ausgegangen wird, das der blockierte Gleichstrommotor eine deutlich höhere Stromaufnahme aufweist als dies bei einem ordnungsgemäß funktionierenden Gleichstrommotor unter Last der Fall wäre.
Jedoch können bei erhöhtem Verschleiß des Gleichstrommotors z.B. bei einer Verpastung, bei einer Verklemmung von Bürsten an den Kommutatorlamellen, bei Abnutzung der Bürstenelektroden und dergleichen Zustände auftreten, bei denen selbst ein blockierter Gleichstrommotor keinen so deutlich erhöhten Mo- torstrom bewirkt, dass dieser mit dem obigen Verfahren der Stomüberwachung als blockiert erkannt werden kann.
Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen einer Blockierung oder einer Schwergängigkeit eines Gleichstrommotors zur Ver- fügung zu stellen, bei der, selbst wenn bei einem blockierten Motor aufgrund einer alterungsbedingten Degradation von Bauelementen kein deutlich erhöhter Motorstrom auftritt, die Blockierung zuverlässig erkannt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Erkennung einer Blockierung oder einer Schwergängigkeit eines Gleichstrommotors gemäß Anspruch 1 , sowie durch die Vorrichtung und das Motorsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Detektieren einer Blockierung oder einer Schwergängigkeit eines Gleichstrommotors vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: - Anlegen eines Spannungsimpulses an den Gleichstrommotor;
- Überwachen eines durch den Gleichstrommotor fließenden Motorstroms;
- Feststellen eines Maximalwerts des Motorstroms nach dem Anlegen des Spannungsimpulses;
- Überprüfen, ob eine Änderung des Motorstroms nach Erreichen des Maximalwerts einen bestimmten Betrag überschreitet;
- Signalisieren der Blockierung oder der Schwergängigkeit des Gleichstrommotors, wenn die Änderung des Motorstroms nach Erreichen des Maximalwerts den bestimmten Betrag überschreitet.
Eine Idee der Erfindung besteht darin, den Verlauf des Motorstroms des Gleichstrommotors bei einer sprungförmig zugeschalteten Spannung, insbesondere einer Versorgungsspannung zu überwachen, wobei insbesondere detektiert wird, um welchen Betrag der von dem Gleichstrommotor aufgenommene Motorstrom nach Erreichen eines Maximalwertes nach dem Anlegen der Versorgungsspannung abfällt. Beträgt der Abfall nach dem Erreichen des maximalen Stromwertes einen bestimmten von dem maximalen Stromwert abhängigen Betrag, so kann auf ein ordnungsgemäßes Anlaufen und ein Nicht-Blockieren des Gleichstrommotors geschlossen werden.
Das obige Verfahren hat den Vorteil, dass auch bei Gleichstrommotoren mit größerer verschleißbedingter Abnutzung, beispielsweise durch Verpastung, durch Klemmen von Bürstenelektroden an Kommutatorlamellen, durch Abnutzung der Bürstenelektroden und dergleichen, eine Blockierung des Gleichstrommotors zuverlässig erkannt werden kann, indem der Verlauf des Motorstroms nach Anlegen einer Versorgungsspannung lediglich qualitativ überwacht wird.
Weiterhin kann der Maximalwert des Motorstroms nach dem Anlegen des Spannungsimpulses festgestellt werden, indem der jeweils maximale Wert des überwachten Motorstroms gespeichert wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Überprüfen, ob die Änderung des Motorstroms nach Erreichen des Maximalwerts den bestimmten Betrag überschreitet, nur während einer vorgegebenen Zeitdauer durchgeführt werden, wobei eine Blockierung oder Schwergängigkeit nur dann festgestellt wird, wenn innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer der Motorstrom den bestimmten Betrag überschreitet.
Es kann vorgesehen sein, dass vor dem Anlegen des Spannungsimpulses über- prüft wird, ob der der Gleichstrommotor stillsteht, wobei das Verfahren durchgeführt wird, wenn ein Stillstand des Gleichstrommotors festgestellt wird.
Insbesondere kann das Überprüfen, ob die Änderung des Motorstroms nach Erreichen des Maximalwerts den bestimmten Betrag überschreitet, durchgeführt werden, indem ein Motorstrom-Schwellenwert, der kleiner ist als der Maximalwert, aus dem Maximalwert mit Hilfe einer Multiplikation mit einem vorgegebenen Faktor, der kleiner als 1 ist, bestimmt wird.
Weiterhin kann der Spannungsimpuls durch ein Anlegen einer Versorgungs- gleichspannung oder durch Anlegen einer getakteten Versorgungsgleichspannung, bei der die Versorgungsgleichspannung gemäß einem Tastverhältnis getaktet wird, erzeugt werden, um einen Spannungsimpuls mit einer durch das Tastverhältnis bestimmten, effektiven Spannung zu erzeugen. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Detektieren einer Blockierung oder einer Schwergängigkeit eines Gleichstrommotors vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst:
- einen Schalter zum Anlegen eines Spannungsimpulses an den Gleichstrommotor;
- einen Stromdetektor zum Überwachen eines durch den Gleichstrommotor fließenden Motorstroms;
- eine Steuereinheit, die ausgebildet ist,
um einen Maximalwert des Motorstroms nach dem Anlegen des Spannungsimpulses festzustellen;
um zu überprüfen, ob eine Änderung des Motorstroms nach Erreichen des Maximalwerts einen bestimmten Betrag überschreitet; und
um die Blockierung oder die Schwergängigkeit des Gleichstrommotors zu signalisieren, wenn die Änderung des Motorstroms nach Erreichen des Maximalwerts den bestimmten Betrag überschreitet. Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit einem Gleichstrommotor und der obigen Vorrichtung zum Detektieren der Blockierung oder der Schwer- gängigkeit des Gleichstrommotors vorgesehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems;
Figur 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Feststellen eines Blockierfalls eines Gleichstrommotors;
Figur 3 ein Signalzeitdiagramm zur Veranschaulichung der Motorstromverläufe bei einem normalen Gleichstrommotor im ordnungsgemäßen Betrieb, sowie in einem Blockierfall als auch für einen Gleichstrommotor mit reduzierter Stromaufnahme.
Beschreibung von Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines einfachen Motorsystems 1 mit einem Gleichstrommotor 2. Der Gleichstrommotor 2 entspricht vorzugsweise einem bürstenkommutierten Gleichstrommotor 2, bei dem Läuferspulen über einen Kommutator mit elektrischer Energie in Form einer Versorgungsgleichspannung Uv versorgt werden, die an den Gleichstrommotor 2 anlegbar ist. Die Versorgungsgleichspannung Uv ist über Versorgungsspannungsleitungen 3 an dem Gleichstrommotor 2 angelegt, wobei in einer der Versorgungsspannungsleitungen 3 ein Leistungsschalter 4 z.B. in Form eines Leistungshalbleiterschalters angeordnet ist. Der Leistungshalbleiterschalter ist vorzugsweise in Form eines MOSFETs, Thyristors, IGBTs oder dergleichen ausgebildet. Das Motorsystem 1 kann beispielsweise ein Lüftersystem in einem Kraftfahrzeug sein. In diesem Fall wird die Versorgungsgleichspannung Uv von einer Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) bereitgestellt.
Es ist eine Steuereinheit 5 vorgesehen, die den Leistungsschalter 4 ansteuert. Zur Ansteuerung des Gleichstrommotors 2 mit einer variablen Leistung kann die Steuereinheit 5 den Leistungsschalter 4 gemäß einer Pulsweitenmodulation mit einem bestimmten Tastverhältnis, das bei einer zyklischen Ansteuerung des Leistungsschalters 4 das Verhältnis einer Einschaltzeit zu einer Periodendauer der zyklischen Ansteuerung angibt, ansteuern. Zur Überwachung des Motorstroms, der durch den Gleichstrommotor 2 während dessen Betrieb fließt, ist ein Stromdetektor 6 vorgesehen, der als ein Messwiderstand oder wie in Figur 1 schematisch dargestellt, als ein induktiv gekoppeltes Element ausgebildet ist. Alternativ kann der Strom auch mit einem so genannten Sense-FET durchgeführt werden. Ein Sense-FET umfasst eine Stromspiegelschaltung, bei der zu messende Strom herabgeteilt in einen Messkreis gekoppelt wird und dort mit Hilfe eines Messwiderstands gemessen wird. Abhängig von dem durch die betreffende Versorgungsspannungsleitung 3 fließende Motorstrom wird eine Messspannung bereitgestellt, die dem Steuergerät 5 zugeführt wird. Die Steuereinheit 5 ermittelt anhand der detektierten Messspannung den durch die Versorgungsspannungsleitung 3 fließenden Motorstrom.
Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens, mit dem eine Blockierung oder eine Schwergängigkeit des Gleichstrommotors 2 erkannt werden kann. Dazu wird in einem Schritt S1 zunächst der Leistungsschalter 4 von einem geöffneten Leistungsschalter 4 von einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand gebracht, um so die Versorgungsgleichspannung Uv sprungförmig an den Gleichstrommotor 2 anzulegen. Alternativ kann als Spannungsimpuls eine geringere Sprungspannung als die Versorgungsspannung angelegt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass zum Anlegen des Spannungssprungs die Versorgungsspannung getaktet, z.B. mit einer Frequenz von mehreren kHz und mit einem vorgegebenen Tastverhältnis angelegt wird. Das Tastverhältnis bestimmt die effektive Spannung, die auf diese Weise sprungförmig angelegt wird. Vorzugsweise befindet sich der Gleichstrommotor 2 bei Anlegen der Versorgungsgleichspannung Uv oder der Sprungspannung im Stillstand.
Anschließend wird in einem Schritt S2 der Motorstrom lMotor mit Hilfe des Stromdetektors 6 gemessen und in einem Schritt S3 in geeigneter Weise gespeichert. Der gemessene Motorstrom lMotor wird dazu vorzugsweise im Steuergerät 5 digitalisiert und in einem Register oder einem sonstigen in dem Steuergerät 6 vorgesehenen Speicherelement zwischengespeichert. In einem Schritt S4 wird nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer eine erneute Messung des Motorstromes lMotor vorgenommen und, nach dessen Digitalisierung, in Schritt S5 überprüft, ob der erneut gemessene Motorstrom lMotor gleich oder größer ist als der in Schritt S3 zwischengespeicherte Wert des Motorstroms lMotor- Ist dies der Fall (Alternative: Ja), wird zu Schritt S3 zurückgesprungen und der in Schritt S4 erfasste Stromwert anstelle des zuvor gespeicherten in das entsprechende Speicherelement eingeschrieben.
Ist der in Schritt S4 gemessene Wert des Motorstroms lMotor kleiner als der zwischengespeicherte Wert des Motorstroms lMotor (Alternative: Nein), so wird in Schritt S6 überprüft, ob der in Schritt S4 gemessene Stromwert um einen bestimmten, vorgegebenen Betrag kleiner ist als der zwischengespeicherte Stromwert. Ist dies nicht der Fall (Alternative: Nein), wird in Schritt S8 überprüft, ob eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen ist. Wenn in Schritt S8 festgestellt wird, dass eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen ist, ohne dass in Schritt S6 festgestellt worden ist, dass der zuletzt gemessene Stromwert um einen vorbestimmten Betrag unter dem zwischengespeicherten (maximalen) Stromwert liegt (Alternative: Ja), so wird eine Blockierung des Gleichstrommotors 2 in Schritt S9 signalisiert. Wird in Schritt S8 festgestellt, dass die vorbestimmte Zeitdauer noch nicht abgelaufen ist (Alternative: Nein), so wird zu Schritt S4 zurückgesprungen und ein nächster Wert des Motorstroms lMotor erfasst.
Wenn in Schritt S6 festgestellt wird, dass der in Schritt S4 gemessene Wert des Motorstroms lMotor um den bestimmten Betrag kleiner ist als der in Schritt S3 gespeicherte Stromwert (Alternative: Ja), so wird in Schritt S7 ein ordnungsgemäßer Betrieb des Gleichstrommotors 2 festgestellt und signalisiert, dass dieser auf Grund der in Schritt S1 sprunghaft angelegten Versorgungsgleichspannung angelaufen ist.
In Figur 3 ist ein Signal-Zeit-Diagramm dargestellt, das die Verläufe des Motorstroms für einen Gleichstrommotor 2 ohne Verschleiß bei einer Blockierung (M1 ) und bei einem ordnungsgemäßen Anlaufen (M2) und für einen Gleichstrommotor 2 mit Verschleiß bei einer Blockierung (M3) und bei einem ordnungsgemäßen Anlaufen (M4) darstellt. Bei einer sprunghaft zugeschalteten Versorgungsgleichspannung Uv zum Zeitpunkt t = 0 s, bei der der Gleichstrommotor 2 eine Drehzahl von 0 Umdrehungen pro Minute aufweist und damit keine Spannung durch die Drehung des Gleichstrommotors 2 induziert wird, fällt die gesamte Motorspannung ohne Abzug über der Rotorwicklung ab und der Blockierstrom fließt in die Rotorwicklung. Auf Grund des Motorstroms lMotor wirkt ein Antriebsmoment, das den Gleichstrommotor 2 beschleunigt und damit proportional zur Drehzahl eine Gegenspannung Uind induziert, die gegen die Versorgungsspannung Uv gerichtet ist und eine Reduktion des Motorstroms bewirkt. Bei einem blockierten Gleichstrommotor 2 sinkt die Stromaufnahme dagegen nicht ab, da die Drehzahl des Motors bei 0 Umdrehungen pro Minute verbleibt und damit keine Gegenspannung induziert werden kann. Dieser Fall wird durch die oben beschriebene Blockiererkennung dadurch erkannt, dass der Motorstrom lMotor nicht um einen bestimmten Betrag unter den zuvor erreichten (gespeicherten) maximalen Stromwert sinkt.
Bei einer Stromaufnahme des blockierten Gleichstrommotors 2 im Bereich des Nennstroms des laufenden Systems ist eine Detektion durch einen Überstrom, die bei herkömmlichen Systemen durchgeführt wird, nicht geeignet, eine Blockierung festzustellen. Für diesen Fall wird die Stromaufnahme des Gleichstrommotors 2 nach der sprunghaft zugeschalteten Versorgungsgleichspannung Uv zügig aufgenommen und der Maximalwert jeweils gespeichert. Sinkt der Motorstrom lM- otor nach Erreichen des Maximalwertes ab, wird eine Blockierung des Gleichstrommotors dann festgestellt, wenn der Abfall des Motorstroms nicht in ausreichender Höhe erfolgt.
Üblicherweise wird der bestimmte Betrag, um den der Wert des Motorstroms bei einem ordnungsgemäßen Betrieb nach dem Erreichen des Maximalwerts abfallen muss, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu bestätigen, abhängig von dem zuvor erreichten Maximalwert bestimmt. Dazu ist beispielsweise eine Definition eines Faktors, mit dem ein Motorstrom-Schwellenwert bestimmbar ist, bzw. eine relative Schwelle geeignet. Beispielsweise kann der Faktor zum Definieren eines Motorstrom-Schwellenwerts für einen Gleichstrommotor, bei dem der Blockierstrom z.B. um einen Überstromfaktor 3 bis 4 größer ist als der Motorstrom bei einem statischen Arbeitspunkt, auf den Kehrwert des Überstromfaktors festgelegt werden. Mit dem Kehrwert des Überstromfaktors wird der Maximalwert des Motorstroms multipliziert und das Resultat dient dann als Schwelle, mit der in Schritt S5 der momentane Wert des Motorstroms verglichen wird. Falls der gemessene Wert des Motorstroms nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer unter diese Schwelle abfällt, kann ein blockierter Gleichstrommotor 2 erkannt werden.
Zusätzlich kann vor dem Zuschalten der Versorgungsspannung überprüft wer- den, ob die Drehzahl des Gleichstrommotors vor dem Beginn des Verfahrens bei
0 Umdrehungen die Minute liegt, da ansonsten das Verfahren zur Detektion einer Blockierung des Gleichstrommotors nicht zuverlässig durchgeführt werden kann. Das Überprüfen der momentanen Drehzahl des Gleichstrommotors 2 kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die Generatorspannung des Gleich- strommotors 2 gemessen wird. Ist diese ungleich 0, so ist der Gleichstrommotor
2 nicht im Stillstand.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Detektieren einer Blockierung oder einer Schwergängigkeit eines Gleichstrommotors (2); mit folgenden Schritten:
- Anlegen eines Spannungsimpulses an den Gleichstrommotor (2);
- Überwachen eines durch den Gleichstrommotor (2) fließenden Motorstroms
(I Motor)!
- Feststellen eines Maximalwerts des Motorstroms (I Motor) nach dem Anlegen des Spannungsimpulses;
- Überprüfen, ob eine Änderung des Motorstroms (I Motor) nach Erreichen des Maximalwerts einen bestimmten Betrag überschreitet;
- Signalisieren der Blockierung oder der Schwergängigkeit des Gleichstrommotors (2), wenn die Änderung des Motorstroms (I Motor) nach Erreichen des Maximalwerts den bestimmten Betrag überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Maximalwert des Motorstroms (I Motor) nach dem Anlegen des Spannungsimpulses festgestellt wird, indem der jeweils maximale Wert des überwachten Motorstroms (I Motor) gespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, wobei das Überprüfen, ob die Änderung des Motorstroms (I Motor) nach Erreichen des Maximalwerts den bestimmten
Betrag überschreitet, nur während einer vorgegebenen Zeitdauer durchgeführt wird, wobei eine Blockierung oder Schwergängigkeit nur dann festgestellt wird, wenn innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer der Motorstrom (I Motor) den bestimmten Betrag überschreitet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei vor dem Anlegen des Spannungsimpulses überprüft wird, ob der der Gleichstrommotor (2) stillsteht, wobei das Verfahren durchgeführt wird, wenn ein Stillstand des Gleichstrommotors (2) festgestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Überprüfen, ob die Änderung des Motorstroms nach Erreichen des Maximalwerts den bestimmten Betrag überschreitet, durchgeführt wird, indem ein Motorstrom-Schwellenwert, der kleiner ist als der Maximalwert, aus dem Maximalwert mit Hilfe einer Multiplikation mit einem vorgegebenen Faktor, der kleiner als 1 ist, bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Spannungsimpuls durch ein Anlegen einer Versorgungsgleichspannung oder durch Anlegen einer getakteten Versorgungsgleichspannung, bei der die Versorgungsgleichspannung gemäß einem Tastverhältnis getaktet wird, um einen Spannungsimpuls mit einer durch das Tastverhältnis bestimmten, effektive effektiven Spannung zu erzeugen, erzeugt wird.
7. Vorrichtung zum Detektieren einer Blockierung oder einer Schwergängigkeit eines Gleichstrommotors (2), umfassend:
- einen Schalter zum Anlegen eines Spannungsimpulses an den Gleichstrommotor (2);
- einen Stromdetektor (6) zum Überwachen eines durch den Gleichstrommotor (2) fließenden Motorstroms (I Motor);
- eine Steuereinheit (5), die ausgebildet ist,
um einen Maximalwert des Motorstroms (I Motor) nach dem Anlegen des Spannungsimpulses festzustellen;
um zu überprüfen, ob eine Änderung des Motorstroms (I Motor) nach Erreichen des Maximalwerts einen bestimmten Betrag überschreitet; und
um die Blockierung oder die Schwergängigkeit des Gleichstrommotors (2) zu signalisieren, wenn die Änderung des Motorstroms (I Motor) nach Erreichen des Maximalwerts den bestimmten Betrag überschreitet.
8. Motorsystem (1 ) mit einem Gleichstrommotor (2) und einer Vorrichtung nach Anspruch 7.
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