WO2016198204A1 - Verfahren und vorrichtung zum bewegen einer tür - Google Patents

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WO2016198204A1
WO2016198204A1 PCT/EP2016/059250 EP2016059250W WO2016198204A1 WO 2016198204 A1 WO2016198204 A1 WO 2016198204A1 EP 2016059250 W EP2016059250 W EP 2016059250W WO 2016198204 A1 WO2016198204 A1 WO 2016198204A1
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control unit
speed
model
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Uwe BRAATZ
Uwe Nolte
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for moving a door. Moreover, the invention relates to a door drive system in which the method and the device are used. Such a method and such an apparatus to come Kgs ⁇ NEN example, in a drive system for elevator, platform screen doors or sheet used. In addition to other door drive systems, eg for machine tools, it is also possible to use the device and the method in any other door systems whose doors have to be moved.
  • recuperation In many modern electrically driven systems, a so-called recuperation is now common for purposes of energy efficiency.
  • the excess energy is foundedgewan delt ⁇ back into electrical energy instead of the use of a mechanical brake.
  • advertising is not optimized for a feeding back the electric drive the can or is not capable of energy recovery for cost or space reasons, it is desirable to develop alternative energy save ⁇ de process.
  • the present invention has for its object to provide an energy-saving and simple method and a Vorrich ⁇ device for moving a door, with the help of a door can be easily moved efficiently.
  • This object is achieved by a method having the features specified in claim 1.
  • the aim is to perform a BEWE ⁇ supply from a start position to an end position, a door, wherein the door is driven by a drive, which by a control unit is controlled.
  • the control unit deakti ⁇ fourth the drive in dependence on a kinetic energy of the door, and the current position. It can be determined from the current position, for example, a remaining distance to the final position.
  • the invention is based on the finding that energy ge ⁇ can be saved by a premature deactivation of the drive, which tungsaufnähme an advantageous effect on the overall performance impact of the door operator.
  • the door can then bridge the remaining distance to the final position by its own kinetic energy.
  • the kinetic energy E K ei ⁇ ner door is calculated from the door speed v and the door mass m to: l
  • the door drive can be made smaller and lighter overall. Analogously, this applies to the dimensioning of the drive itself, which hardly needs to absorb braking energy and also, especially with regard to the thermal design, can be advantageously dimensioned.
  • the control unit deactivates the drive on the basis of a model.
  • the Mo ⁇ dell has to be here no complete model of the complete drive train to ⁇ , but a variety of realization insurance possibilities is conceivable.
  • a control function would suffice which has stored as a parameter the position and / or the speed of the door, to which the drive can be deactivated at substantially constant boundary conditions. For example, such parameters may be directly during the production of such
  • Control unit are stored in the control unit.
  • the parameters could continue to be determined during commissioning of the door or automatically during operation and / or ge ⁇ saves. If additional boundary conditions are to be considered, a much more complex model can also be used. This has the advantage that different complex models ever after the request ⁇ conclusions to the drive and depending on the performance of the controller can be used. The process can therefore be used more flexibly.
  • the model considers disturbance variables which act on the door, in particular ⁇ sondere frictional forces.
  • the friction energy E fr i C to the end position s E is calculated from the frictional force F fr i C to:
  • E frict F frict ' ( s E ⁇ S )
  • This equation is then obtained a possible mathematical ⁇ MOORISH model.
  • the model takes into account the constant friction that the door must overcome when moving from a start position to an end position. If further disturbances are to be considered, it is possible to extend the model as desired.
  • the frictional forces may continue to have constant, linear or other dependencies on the door movement. In a particularly simple embodiment, only constant frictional forces are assumed. The more disturbance variables are considered, the more accurate the model becomes.
  • the preparation of the Mo complex ⁇ dells and the calculation of the model is complex. It may make sense to consider only the dominating disturbances. So it could apply the assumption that the friction experienced by the door, is the dominant ef ⁇ fect. This has the advantage that a sufficiently accurate model can be created in a simple manner in order to reliably determine the time or place for deactivating the drive.
  • the model takes into account wear-dependent parameters. If during loading ⁇ drive a door drive wear set, so it is conceivable that the frictional forces are changing. Such changes can be taken into account by a model and thus a permanently accurate movement of the doors emergege ⁇ provides.
  • Control unit a learning drive through the door, to ⁇ averaging parameters that are relevant to the model and thus to disable the drive. These could be specific positions of the door. But it could be ter determined to parameterize complex models with these Para ⁇ meters also Reibparame-. The determination of the parameters themselves can be done, for example, by simply iterating. To the drive is several times from ⁇ switched at a constant speed and then checks whether the movement of the door ends in the correct position. Other test methods, for example with varying speed are also conceivable. It is particularly advantageous that a parameterization automated and only at the site of the door operator Runaway ⁇ leads can be and must not be carried out already in production. This has the advantage that Randbedingun ⁇ gen, such as the installation position and / or position and then actually coming to use doors to be considered directly related to their mass.
  • the controller compares the speed and / or the position of the door with a target Traj ektorie and reactivates the drive in case of deviation in speed and / or distance.
  • the target trajectory is the speed over the distance the door should pass. Since it is not always possible to model all the boundary conditions, it is desirable to implement a possibility for intervention once the drive has been deactivated. For this it is necessary that the control unit knows the speed of the door. For example, this can be done via a measurement directly to a motor via a rotary encoder or a resolver. If it is now determined that there is a deviation from the desired trajectory, the control unit reactivates the drive and returns the door to the desired trajectory through the short intervention. This brief intervention can be for example a Drehmo ⁇ ment pulse of the drive.
  • the control unit reactivates the drive, taking account of a To ⁇ leranzbandes to the desired Traj ektorie.
  • a tolerance band in this case is a tolerable deviation between the desired trajectory and the measured values. This tolerance band can apply both in terms of speed and in terms of position. If the current measured value is still within the tolerance band, the control unit can drive disabled. The measured value differs now so clearly from the target Traj ektorie from that he is out of Tole ⁇ ranzbandes, the possibility of the intervention of the controller is given here.
  • the control unit activated so fourth the drive to control the speed or the posi ⁇ tion of the door to the tolerance band. This has the advantage that small deviations that no further notice during loading ⁇ drive, can be tolerated and the drive can remain disabled. This makes the process even more efficient.
  • control unit already takes into account the tolerance band when the drive is deactivated. This has the advantage that the control unit to drive only in one direction, so you have braking or accelerating, drive, as is the entire width of the tolerance band available in each Chryslerge ⁇ sat direction within the no action of the controller is required.
  • the object is further achieved by a device for carrying out the method according to the invention, wherein the device comprises a drive which is designed for driving the door, and a control device for controlling the drive up.
  • a particularly advantageous use of the apparatus and method is a door drive system comprising Minim ⁇ least a door.
  • a door drive system comprising Minim ⁇ least a door.
  • mobile systems such as trains or underground or tramways, or in a large number of simultaneously moving doors, eg platform screen doors
  • high energy efficiency is important. Regardless of this, the energy efficiency of, for example, elevator doors can be increased and the drives can be made smaller and therefore lighter.
  • a door drive system 1 shows a door drive system 1, comprising a driver 20, a control unit 200, a driving element 2, two wheels 21 and 22 and two doors 11 and 12 which are coupled to the drive element 2 with an buildin ⁇ actuating element 23rd
  • the control unit 200 supplies the driver 20 with both STEU ⁇ ersignalen as well as performance. For example, this may be a commutation circuit and an electrically commutated motor.
  • the doors 11 and 12 are shown in the open position.
  • the door 12 is now to be moved from a start position So to an end position S E.
  • the arrow s shows the direction of movement and the reference system of the door 12 already known from the formulas.
  • the door 11 moves in an analogous but mirrored manner to the door 12, therefore a separate consideration with respect to the door 12 is dispensed with.
  • the drive 20 accelerates the door 12 to a speed v, then the door has a kinetic energy E K.
  • the drive is now fourth 20 from the control unit 200 in dependence ⁇ From the kinetic energy E K and the current Posi tion ⁇ s of the door 12, for example with respect to the end position E s, deactivated OF INVENTION ⁇ dung invention.
  • the kinetic energy E K of the doors 11 and 12 is al ⁇ so degraded to bridge the remaining distance to the final position s e . For example, frictional forces can be taken into account .
  • FIG 2 shows a model M, the current position s, the current speed v as well as a disturbance variable as X gets gear sizes provided a ⁇ .
  • the disturbance X is here on behalf of disturbing influences on the door or door drive so that, for example, frictional forces ⁇ all types or drag torques be meant in an engine.
  • the model M is a control signal 222 to the Steuerge ⁇ advises 200, which in turn controls the drive 20th
  • the Stellsig ⁇ nal 222 may be, for example, a signal to deactivate the drive.
  • the disturbance ⁇ size X is largely proportional to the motor current I.
  • the disturbance variable X could also be derived from the motor current.
  • the model M may also be integrated into the controller 200.
  • the drive 20 is associated with a speed sensor.
  • it may be a resolver or a rotary encoder thereby outputting a signal that can be converted v ⁇ included in the rate.
  • This signal processing may be by the sensor itself, the control unit 200 or the model M mare ⁇ hen.
  • the speed v is calculated using further variables, such as current or voltage. This can be done by the model M itself and is particularly suitable for sensorless control of the drive 20 by the control unit 200.
  • the speed curve 31 is that which a regular system could pass through.
  • the door is accelerated to a constant speed.
  • This constant speed is then maintained in a second range II until the speed in a third range III is reduced again to a final speed v E.
  • the speed could be up to
  • the speed course 32 is the curve that passes through a door without drive. In this case, a constant frictional force has been taken into consideration by way of example. Also to be seen is an intersection point 33 of the two speed profiles 31 and 32. The intersection point 33 marks the point at which a drive could be deactivated in order to arrive at the same end position s E as the speed profile 31.
  • FIG. 4 shows a superimposition of the two velocity profiles 31 and 32 known from FIG. 3.
  • This superposition is referred to below as the desired trajectory 40.
  • the target trajectory 40 is the velocity profile over the Stre ⁇ blocks S, which is obtained when a door of a drive line ⁇ ar in a first region I to a constant overall speed is accelerated.
  • the second constant speed zone II ends and the drive is deactivated.
  • the third area III is the course of the speed v which is set by the switching off of the drive.
  • the tolerance band ⁇ , AS can be seen.
  • the tolerance band ⁇ , AS is the area around the target Trajek- torie 40 in which is allowed to move from the point 33 of the actual Ge ⁇ schwindtechniksverlauf the door.
  • the control unit 200 If the ⁇ did neuter speed curve of the door outside the Tole ⁇ ranzbandes ⁇ , AS, the control unit 200 therefore detects off measured te which are outside this tolerance band ⁇ , AS, the drive can be reactivated. Even with pronounceli ⁇ linear friction conditions and other disturbances X so the arrival of the door in the correct end position S E can be guaranteed.
  • the features described can, for example, as a software module in the control unit 200, ana ⁇ loge comparators or other conventional control systems be constructed.
  • the invention relates to a method and a device for moving a door 11, 12.
  • the invention relates to a door drive system 1, in which the method and the device are advantageously used.
  • the present invention is based on the object to provide energy-saving and simple method as well as a Vorrich ⁇ device, with the aid of a door 11, 12 can be moved. It is proposed that a door 11, 12 is a motion from a start position So to a final position executes s E, wherein the door 11, 12 by an on ⁇ drive 20 is driven, the on is controlled ⁇ by a control unit 200th The control unit 200 deactivates the drive 20 as a function of a kinetic energy E K of the door and the current position s.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bewegen einer Tür (11, 12). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Türantriebssystem (1), bei dem das Verfahren und die Vorrichtung vorteilhaft zum Einsatz kommen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energiesparendes und einfaches Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe eine Tür (11, 12) bewegt werden kann. Es wird vorgeschlagen, dass eine Tür (11,12) eine Bewegung von einer Startposition (s0) zu einer End- position (sE) ausführt, wobei die Tür (11, 12) durch einen Antrieb (20) angetrieben wird, der von einem Steuergerät (200) angesteuert wird. Das Steuergerät (200) deaktiviert den Antrieb (20) in Abhängigkeit von einer kinetischen Energie (EK) der Tür und der aktuellen Position (s).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Bewegen einer Tür Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewegen einer Tür. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Türantriebssystem, bei dem das Verfahren und die Vorrichtung zum Einsatz kommen. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung kön¬ nen beispielsweise in einem Antriebssystem für Aufzug-, Bahnsteig- oder Bahntüren zum Einsatz kommen. Neben weiteren Türantriebssystemen, z.B. für Werkzeugmaschinen, ist es auch möglich, die Vorrichtung und das Verfahren in jeglichen wei- teren Türsystemen einzusetzen, deren Türen bewegt werden müssen .
Bei vielen modernen elektrisch angetriebenen Systemen ist zu Zwecken der Energieeffizienz mittlerweile eine so genannte Rekuperation üblich. Beim Abbremsen des elektrischen Antriebs wird statt dem Verwenden einer mechanischen Bremse die überschüssige Energie wieder in elektrische Energie zurückgewan¬ delt. Bei Systemen, deren Bewegungen zu kurz sind, deren elektrischer Antrieb auf ein Rückspeisen nicht optimiert wer- den kann oder aus Kosten- oder Bauraumgründen nicht rückspeisefähig ist, ist es wünschenswert, alternative energiesparen¬ de Verfahren zu entwickeln.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energiesparendes und einfaches Verfahren sowie eine Vorrich¬ tung zum Bewegen einer Tür zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe eine Tür auf einfach Weise effizient bewegt werden kann . Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Dabei soll eine Tür eine Bewe¬ gung von einer Startposition zu einer Endposition ausführen, wobei die Tür durch einen Antrieb angetrieben wird, der von einem Steuergerät angesteuert wird. Das Steuergerät deakti¬ viert den Antrieb in Abhängigkeit von einer kinetischen Energie der Tür und der aktuellen Position. Dabei kann aus der aktuellen Position beispielsweise eine verbleibende Strecke bis zur Endposition bestimmt werden.
Die Erfindung basiert dabei auf der Erkenntnis, dass auch durch ein vorzeitiges Deaktivieren des Antriebs Energie ge¬ spart werden kann, was sich vorteilhaft auf die gesamte Leis- tungsaufnähme des Türantriebs auswirkt. Die Tür kann dann die verbleibende Strecke bis zur Endposition durch ihre eigene kinetische Energie überbrücken. Die kinetische Energie EK ei¬ ner Tür errechnet sich aus der Türgeschwindigkeit v und der Türmasse m zu: l
tv =— -m -v
K 2
Soll die Tür auf eine Endgeschwindigkeit vE abgebremst werden so ergibt sich die kinetische Energiedifferenz ΔΕΚ mit der kinetischen Energie nach dem Bremsvorgang EKE zu:
Bei vollständigem Stillstand der Tür nach dem Bremsvorgang gilt:
EKE=VE= 0.
Besonders vorteilhaft ist, dass durch ein Wegfallen der Not- wendigkeit einer mechanischen Bremse der Türantrieb insgesamt kleiner und leichter werden kann. Analog gilt dies, für die Dimensionierung des Antriebs selbst, der kaum noch Bremsenergie aufnehmen muss und ebenfalls, vor allem bezüglich der thermischen Auslegung, vorteilhafter dimensioniert werden kann. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform deaktiviert das Steuergerät den Antrieb auf Basis eines Modells. Das Mo¬ dell muss hier kein vollständiges Modell des kompletten An¬ triebsstrangs sein, vielmehr ist eine Vielzahl von Realisie- rungsmöglichkeiten denkbar. In einem einfachen Fall würde eine Steuerungsfunktion ausreichen, die als Parameter die Position und/oder die Geschwindigkeit der Tür hinterlegt hat, zu denen der Antrieb bei im Wesentlichen gleichbleibenden Randbedingungen deaktiviert werden kann. Solche Parameter können beispielsweise direkt während der Produktion eines solchen
Steuergerätes im Steuergerät hinterlegt werden. Die Parameter könnten weiterhin bei der Inbetriebnahme der Tür oder automatisch während des laufenden Betriebes ermittelt und/oder ge¬ speichert werden. Sollen weitere Randbedingungen berücksich- tigt werden, so kann auch ein deutlich komplexeres Modell zum Einsatz kommen. Dies hat den Vorteil, dass je nach Anforde¬ rungen an den Antrieb und je nach Leistungsfähigkeit des Steuergeräts unterschiedlich komplexe Modelle zum Einsatz kommen können. Das Verfahren ist dadurch flexibler einsetz- bar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform berücksichtigt das Modell Störgrößen die auf die Tür einwirken, insbe¬ sondere Reibungskräfte. Die Reibungsenergie EfriC bis zur Endposition sE errechnet sich aus der Reibungskraft FfriC zu:
E frict = F frict ' (sE ~S)
Setzt man die Reibungsenergie Efrict gleich der kinetischen Energiedifferenz ΔΕΚ:
Efrict = ' so ergibt sich die notwendige Geschwindigkeit v(s) zum Errei chen der Zielposition sE und Zielgeschwindigkeit vE in Abhän¬ gigkeit von der aktuellen Position s zu:
Figure imgf000005_0001
Mit dieser Gleichung erhält man nun ein mögliches mathemati¬ sches Modell. In diesem Fall berücksichtigt das Modell die konstante Reibung, die die Tür bei einer Bewegung von einer Startposition zu einer Endposition überwinden muss. Sollen weitere Störgrößen berücksichtigt werden, so ist es möglich, das Modell noch beliebig zu erweitern. Die Reibungskräfte können weiterhin konstante, lineare oder sonstige Abhängigkeiten von der Türbewegung haben. In einer besonders einfa- chen Ausführungsform werden nur konstante Reibungskräfte angenommen. Je mehr Störgrößen berücksichtigt werden, desto genauer wird das Modell. Allerdings wird die Erstellung des Mo¬ dells komplexer und die Berechnung des Modells aufwändiger. Es kann durchaus sinnvoll sein, nur die dominierenden Stör- großen zu berücksichtigen. Es könnte also die Annahme gelten, dass die Reibung, die die Tür erfährt, der dominierende Ef¬ fekt ist. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise ein ausreichend genaues Modell erstellt werden kann, um den Zeitpunkt oder den Ort zum Deaktivieren des Antriebs zu- verlässig zu ermitteln.
In einer weiteren Ausführungsform berücksichtigt das Modell verschleißabhängige Parameter. Sollte sich während des Be¬ triebs eines Türantriebs Verschleiß einstellen, so ist es denkbar, dass die Reibungskräfte sich verändern. Derartige Veränderungen können von einem Modell berücksichtigt werden und damit eine dauerhaft genaue Bewegung der Türen sicherge¬ stellt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform führt das
Steuergerät eine Lernfahrt der Tür durch, um Parameter zu er¬ mitteln, die für das Modell und damit zum Deaktivieren des Antriebs relevant sind. Hierbei könnte es sich um konkrete Positionen der Tür handeln. Es könnten aber auch Reibparame- ter ermittelt werden, um komplexere Modelle mit diesen Para¬ metern zu parametrieren . Das Ermitteln der Parameter selbst kann beispielsweise durch einfaches Iterieren geschehen. Dazu wird der Antrieb bei konstanter Geschwindigkeit mehrfach ab¬ geschaltet und anschließend überprüft, ob die Bewegung der Tür in der richtigen Position endet. Weitere Testverfahren, beispielsweise mit variierender Geschwindigkeit sind ebenso denkbar. Besonders vorteilhaft ist, dass eine Parametrierung automatisiert und erst am Einsatzort des Türantriebs durchge¬ führt werden kann und nicht schon in der Produktion durchgeführt werden muss. Dies hat den Vorteil, dass Randbedingun¬ gen, wie z.B. die Einbaulage und/oder -position sowie die dann tatsächlich zum Einsatz kommenden Türen mit ihrer Masse direkt berücksichtigt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vergleicht das Steuergerät die Geschwindigkeit und/oder die Position der Tür mit einer Soll-Traj ektorie und reaktiviert den Antrieb bei Abweichung bezüglich Geschwindigkeit und/oder Strecke. Die Soll-Traj ektorie ist der Geschwindigkeitsverlauf über die Strecke, den die Tür durchlaufen soll. Da nicht immer alle Randbedingungen modelliert werden können, ist es wünschens- wert, nach Deaktivieren des Antriebs noch eine Möglichkeit zum Eingriff zu implementieren. Dazu ist es nötig, dass das Steuergerät die Geschwindigkeit der Tür kennt. Beispielsweise kann dies über eine Messung direkt an einen Motor über einen Drehgeber oder einem Resolver geschehen. Wird nun festge- stellt, dass eine Abweichung zur Soll-Traj ektorie vorliegt, so reaktiviert das Steuergerät den Antrieb und führt die Tür durch den kurzen Eingriff wieder zurück auf die Soll-Trajek- torie. Dieser kurze Eingriff kann beispielsweise ein Drehmo¬ mentpuls des Antriebs sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform reaktiviert das Steuergerät den Antrieb unter Berücksichtigung eines To¬ leranzbandes um die Soll-Traj ektorie . Ein Toleranzband ist in diesem Fall eine tolerierbare Abweichung zwischen der Soll- Trajektorie und den gemessenen Werten. Dieses Toleranzband kann sowohl bezüglich Geschwindigkeit als auch bezüglich der Position gelten. Befindet sich der aktuelle Messwert noch innerhalb des Toleranzbandes, so kann das Steuergerät den An- trieb deaktiviert lassen. Weicht der Messwert nun so deutlich von der Soll-Traj ektorie ab, dass er sich außerhalb des Tole¬ ranzbandes befindet, so ist auch hier die Möglichkeit des Eingriffes des Steuergeräts gegeben. Das Steuergerät akti- viert also den Antrieb, um die Geschwindigkeit oder die Posi¬ tion der Tür wieder in das Toleranzband zu steuern. Dies hat den Vorteil, dass kleine Abweichungen, die während des Be¬ triebs nicht weiter auffallen, toleriert werden können und der Antrieb deaktiviert bleiben kann. So kann das Verfahren noch effizienter angewandt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform berücksichtigt das Steuergerät das Toleranzband bereits beim deaktivie¬ ren des Antriebs. Dies hat den Vorteil, dass das Steuergerät den Antrieb jeweils nur in eine Richtung, also bremsend oder beschleunigend, ansteuern muss, da in die jeweils entgegenge¬ setzte Richtung die komplette Breite des Toleranzbandes zur Verfügung steht innerhalb der keine Aktion des Steuergeräts erforderlich ist.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst, durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung einen Antrieb, der zum Antreiben der Tür ausgebildet ist, und ein Steuergerät zur Ansteuerung des Antriebs auf- weist.
Eine besonders vorteilhafte Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens ist ein Türantriebssystem, aufweisend mindes¬ tens eine Tür. Besonders in Türantriebssysteme von mobilen Systemen, wie Zügen oder U- oder Straßen-Bahnen, oder bei einer großen Anzahl von gleichzeitig bewegten Türen, z.B. Bahnsteigtüren, ist eine hohe Energieeffizienz wichtig. Unabhängig davon lässt sich auch die Energieeffizienz von beispielsweise Aufzugtüren steigern und die Antriebe können kleiner und damit leichter ausgelegt werden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: FIG 1 ein Türantriebssystem,
FIG 2 eine Ansteuerung eines Antriebs,
FIG 3 Geschwindigkeitsverläufe einer Tür und
FIG 4 die Überlagerung der Geschwindigkeitsverläufe gemäß
FIG 3.
FIG 1 zeigt ein Türantriebssystem 1, aufweisend einen Antrieb 20, ein Steuergerät 200, ein Antriebselement 2, zwei Räder 21 und 22 und zwei Türen 11 und 12, die jeweils über ein Befes¬ tigungselement 23 an das Antriebselement 2 gekoppelt sind. Das Steuergerät 200 versorgt den Antrieb 20 sowohl mit Steu¬ ersignalen als auch mit Leistung. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Kommutierungsschaltung und einen elektrisch kommutierten Motor handeln. Die Türen 11 und 12 sind in der geöffneten Position gezeigt. Die Tür 12 soll nun von einer Startposition So zu einer Endposition SE bewegt werden. Der Pfeil s zeigt die Bewegungsrichtung und das bereits aus den Formeln bekannte Bezugssystem der Tür 12. Die Tür 11 bewegt sich analog aber gespiegelt zur Tür 12, deshalb wird auf eine gesonderte Betrachtung bzgl. der Tür 12 verzichtet. Beschleu- nigt nun der Antrieb 20 die Tür 12 auf eine Geschwindigkeit v, so weist die Tür eine kinetische Energie EK auf. Erfin¬ dungsgemäß wird nun der Antrieb 20 vom Steuergerät 200 in Ab¬ hängigkeit der kinetischen Energie EK und der aktuellen Posi¬ tion s der Tür 12, z.B. bezüglich der Endposition sE, deakti- viert. Die kinetische Energie EK der Türen 11 und 12 wird al¬ so zum Überbrücken der restlichen Strecke bis zur Endposition sE abgebaut. Dabei können beispielsweise Reibungskräfte be¬ rücksichtigt werden. So ist es möglich, durch frühzeitiges Deaktivieren des Antriebs 20, die Energie einzusparen, die nötig wäre, um die verbleibende Strecke mit aktiviertem An¬ trieb 20 zu überbrücken und trotzdem keinerlei Einbußen bzgl. der Endposition der Tür akzeptieren zu müssen. Dies ist insbesondere bei Systemen von Vorteil, deren Antriebe aus kon- struktiven oder elektrischen Gründen nicht zum Rekuperieren geeignet sind.
FIG 2 zeigt ein Modell M, das die aktuelle Position s, die aktuelle Geschwindigkeit v sowie eine Störgröße X als Ein¬ gangsgrößen zur Verfügung gestellt bekommt. Die Störgröße X steht hier stellvertretend für störende Einflüsse auf die Tür oder den Türantrieb, damit können beispielsweise Reibungs¬ kräfte aller Arten oder Schleppmomente in einem Motor gemeint sein. Das Modell M gibt ein Stellsignal 222 an das Steuerge¬ rät 200, das wiederum den Antrieb 20 ansteuert. Das Stellsig¬ nal 222 kann beispielsweise ein Signal zum Deaktivieren des Antriebs sein. Bei konstanter Geschwindigkeit ist die Stör¬ größe X weitgehend proportional zum Motorstrom I . Somit könn- te die Störgröße X auch aus dem Motorstrom abgeleitet werden. Das Modell M kann außerdem in das Steuergerät 200 integriert sein. Weiterhin ist denkbar, dass dem Antrieb 20 ein Geschwindigkeitssensor zugeordnet ist. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Resolver oder einen Drehgeber handeln, der ein Signal ausgibt, das in die Geschwindigkeit v umge¬ rechnet werden kann. Diese Signalverarbeitung kann durch den Sensor selbst, das Steuergerät 200 oder das Modell M gesche¬ hen. Es ist ebenso denkbar, dass die Geschwindigkeit v über weitere Größen, wie Strom oder Spannung, errechnet wird. Dies kann durch das Modell M selbst geschehen und bietet sich vor allem bei einer Sensorlosen Regelung des Antriebs 20 durch das Steuergerät 200 an.
FIG 3 zeigt zwei Geschwindigkeitsverläufe 31, 32 über eine Strecke S. Der Geschwindigkeitsverlauf 31 ist derjenige, den ein reguläres System durchfahren könnte. Hier wird in einem ersten Bereich I die Tür bis zu einer konstanten Geschwindigkeit beschleunigt. Diese konstante Geschwindigkeit wird dann in einem zweiten Bereich II solange gehalten, bis die Ge- schwindigkeit in einem dritten Bereich III wieder bis zu einer Endgeschwindigkeit vE zurückgenommen wird. Bei einem Türantrieb könnte die Geschwindigkeit also auch bis zum
Stillstand zurückgenommen werden. Der Geschwindigkeitsverlauf 32 ist die Kurve, die eine Tür ohne Antrieb durchläuft. In diesem Fall wurde beispielhaft eine konstante Reibungskraft berücksichtigt. Weiterhin zu sehen ist ein Schnittpunkt 33 der beiden Geschwindigkeitsverläufe 31 und 32. Der Schnitt- punkt 33 markiert den Punkt, zu dem ein Antrieb deaktiviert werden könnte, um bei derselben Endposition sE anzugelangen, wie der Geschwindigkeitsverlauf 31.
FIG 4 zeigt eine Überlagerung der beiden aus FIG 3 bekannten Geschwindigkeitsverläufe 31 und 32. Diese Überlagerung wird im Folgenden als Soll-Traj ektorie 40 bezeichnet. Die Soll- Trajektorie 40 ist der Geschwindigkeitsverlauf über die Stre¬ cke S, der sich ergibt, wenn eine Tür von einem Antrieb line¬ ar in einem ersten Bereich I bis zu einer konstanten Ge- schwindigkeit beschleunigt wird. Am Punkt 33 endet der zweite Bereich II der konstanten Geschwindigkeit und der Antrieb wird deaktiviert. Der dritte Bereich III ist der Verlauf der Geschwindigkeit v der sich durch das Abschalten des Antriebs einstellt. Des Weiteren ist das Toleranzband Δν, AS zu sehen. Das Toleranzband Δν, AS ist der Bereich um die Soll-Trajek- torie 40, in dem sich ab dem Punkt 33 der tatsächliche Ge¬ schwindigkeitsverlauf der Tür bewegen darf. Liegt der tat¬ sächliche Geschwindigkeitsverlauf der Tür außerhalb des Tole¬ ranzbandes Δν, AS , erkennt das Steuergerät 200 also Messwer- te, die außerhalb dieses Toleranzbandes Δν, AS liegen, so kann der Antrieb wieder reaktiviert werden. Auch bei nichtli¬ nearen Reibungsbedingungen sowie weiteren Störgrößen X kann so das Ankommen der Tür in der richtigen Endposition SE garantiert werden. Die beschriebenen Funktionalitäten können beispielsweise als Software-Baustein im Steuergerät 200, ana¬ loge Komparatoren oder weitere übliche Steuerungen aufgebaut sein .
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bewegen einer Tür 11, 12. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Türantriebssystem 1, bei dem das Verfahren und die Vorrichtung vorteilhaft zum Einsatz kommen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energiesparendes und einfaches Verfahren sowie eine Vorrich¬ tung zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe eine Tür 11, 12 bewegt werden kann. Es wird vorgeschlagen, dass eine Tür 11, 12 eine Bewegung von einer Startposition So zu einer End- position sE ausführt, wobei die Tür 11, 12 durch einen An¬ trieb 20 angetrieben wird, der von einem Steuergerät 200 an¬ gesteuert wird. Das Steuergerät 200 deaktiviert den Antrieb 20 in Abhängigkeit von einer kinetischen Energie EK der Tür und der aktuellen Position s.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bewegen, insbesondere zum Öffnen oder zum Schließen, einer Tür (11, 12), wobei die Tür (11, 12) eine Bewegung von einer Startposition (so) zu einer Endposition (sE) ausführt, wobei die Tür (11, 12) durch einen Antrieb (20) angetrieben wird, der von einem Steuergerät (200) ange¬ steuert wird, und wobei das Steuergerät (200) den Antrieb (20) in Abhängigkeit von einer kinetischen Energie (EK) der Tür (11, 12) und der aktuellen Position (s) deaktiviert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät (200) den Antrieb (20) auf Basis eines Modells (M) deaktiviert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Modell (M) Störgrößen (X), die auf die Tür (11, 12) einwirken, insbesondere Rei¬ bungskräfte, berücksichtigt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Modell (M) verschleißabhängige Parameter berücksichtigt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (200) eine Lernfahrt der Tür (11, 12) durch¬ führt, um Parameter zu ermitteln, die zum Deaktivieren des Antriebs (20) relevant sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (200) die Geschwindigkeit (v) und/oder die Position (s) der Tür mit einer Soll-Traj ektorie (40) ver- gleicht und den Antrieb (20) bei Abweichung bezüglich Ge¬ schwindigkeit (v) und/oder Strecke (s) reaktiviert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Steuergerät (200) den Antrieb (20) unter Berücksichtigung eines Toleranzbandes (Δν, AS) um die Soll-Traj ektorie (40) reaktiviert.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (200) den Antrieb (20) unter Berücksichtigung eines Toleranzbandes (Δν, AS) um die Soll-Traj ektorie (40) deaktiviert .
9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend:
• einen Antrieb (20), der zum Antreiben der Tür (11, 12) ausgebildet ist und
· ein Steuergerät (200), zur Ansteuerung des Antriebs
(20) .
10. Türantriebssystem (1) mit einer Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin aufweisend mindestens eine Tür (11, 12) .
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