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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Umkehr der Richtung der Bewegung eines bewegbar gelagerten Teils, das von einem elektrischen Motor angetrieben wird, der mittels einer Umpolschaltung ab- bzw. umgeschaltet wird, wobei der elektrische Motor mittels einer Halbleiter-Vollbrücke mit in zwei Diagonalzweigen angeordneten Schaltelementen als Umpolschaltung gesteuert wird, wobei bei Durchschalten des ersten oder des zweiten Diagonalzweigs der Halbleiter-Vollbrücke der elektrische Motor in einer ersten oder einer zweiten Richtung gesteuert wird, und wobei der elektrische Motor durch Öffnen eines der Schaltelemente des bis dahin durchgeschaltenen Diagonalzweigs abgeschaltet wird, wobei die Motorspannung gemessen und anhand eines Wechsels von deren Polarität eine Umkehr der Richtung der Bewegung des abgeschalteten Motors festgestellt wird.
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Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine Steuereinrichtung zum Steuern eines elektrischen Motors und zum Erkennen einer Umkehr der Richtung der Bewegung eines bewegbar gelagerten Teils, das von einem elektrischen Motor angetrieben wird, mit einer Umpolschaltung für den elektrischen Motor, mit einer Spannungsmesseinheit zum Messen der Motorspannung, und mit einer der Spannungsmesseinheit zugeordneten Steuer- und Auswerteeinheit, wobei die Umpolschaltung durch eine Halbleiter-Vollbrücke mit in zwei Diagonalzweigen angeordneten Schaltelementen gebildet ist, in deren Querzweig der elektrische Motor angeordnet ist, wobei bei Durchschalten des ersten Diagonalzweigs oder des zweiten Diagonalzweigs der Halbleiter-Vollbrücke der elektrische Motor in einer ersten oder einer zweiten Richtung gesteuert wird, wobei die Schaltelemente an die Steuer- und Auswerteeinheit angeschlossen sind, die ihrerseits eingerichtet ist, zum Abschalten des elektrischen Motors eines der Schaltelemente des bis dahin durchgeschalteten Diagonalzweigs der Halbleiter-Vollbrücke zu öffnen, wobei mittels der Spannungsmesseinheit die Motorspannung gemessen und durch die Steuer- und Auswerteeinheit anhand eines Wechsels der Polarität der gemessenen Motorspannung eine Umkehr der Richtung der Bewegung des abgeschalteten Motors festgestellt wird.
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Die Erfindung ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen einsetzbar, vor allem im Fall der fremdkraftbetätigten Verstellung von Schließteilen, wie etwa von elektrisch angetriebenen Fensterhebern mit Einklemmschutz, oder von Schiebetüren oder von Schiebe-Kippfenstern von Kraftfahrzeugen.
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Zur Erkennung der Position und der Bewegungsrichtung eines von einem elektrischen Motor angetriebenen Teils sind, abgesehen von aufwändigen zweikanaligen Sensorsystemen, vor allem einkanalige Sensorsysteme bekannt, wobei beispielsweise in der
EP 899 847 A1 ein derartiges einkanaliges Sensorsystem beschrieben ist, bei dem allerdings eine Umkehrschätzfunktion vorgesehen ist, wobei die Genauigkeit dieses Systems durch eine Zusatzschaltung zur Motorstrommessung verbessert werden soll.
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Ein sensorloses System ist aus der
EP 890 841 A1 bekannt, wobei ein Signal betreffend den Zeitverlauf der bei der Kommutierung des Gleichstrommotors auftretenden Welligkeit (Ripple des Motorstroms), zusätzlich zu einem Ausgangssignal eines Motorzustandsmodells, einer Auswerteeinheit zugeführt wird, und wobei in der Auswerteeinheit die Drehzahl und die Position des Motors ermittelt wird. Bei dieser Technik ist ein vergleichsweise hoher Aufwand im Motorzustandmodell sowie in der Realisierung der Auswerteeinheit, mit aufwändigen Algorithmen, erforderlich.
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Diese bekannten Techniken wurden im Wesentlichen für Systeme in Automobilen entwickelt, bei denen der Motor mithilfe von mechanischen Schaltmitteln (Relais) gesteuert wird. Gemäß Stand der Technik werden in der Regel Relais-Umpolschaltungen verwendet, um die Steuerung des Motors in beiden Richtungen zu ermöglichen. Ein Abschalten des Motors erfolgt hierbei durch Kurzschließen der Motorklemmen.
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Die
DE 19 855 996 C1 zweigt eine Vollbrücke mit Halbleiterschaltern zur Ansteuerung eines Motors. Zum Stoppen des Motors werden zunächst beide Schalter des zur Versorgung geschlossenen Diagonalzweigs geöffnet und zum Kurzschließen und raschen Stoppen einer der Schalter des anderen Diagonalzweigs geschlossen, sodass ein Kurzschluss des Motors über die inhärente Diode des gegenüber liegenden, geöffneten Schalters gegeben ist. Dabei ist die Kurzschlussspannung durch die Diodendurchlassspannung begrenzt, weshalb später auch der betreffende gegenüberliegende Schalter wieder geschlossen wird. Ein Zurückfedern des Motors (d.h. in eine entgegengesetzte Rotationsrichtung) wird bei der gezeigten Schaltung über den Spannungsabfall an den geschlossenen Schaltmittel, d.h. an deren gemeinsamem Innenwiderstand, gemessen.
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Ferner offenbart die
DE 10 2011 000 871 A1 ein Rotationserfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Rotationszustands eines Gleichstrommotors.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll nun ein einkanaliges HallSensor-System ermöglicht werden, bei dem die Genauigkeit der Systeme verbessert werden soll, und es sollen aufwändige Schaltungsteile, wie z.B. zur Messung des Motorstroms, vermieden werden können.
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Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren der eingangs angeführten Art vor, wobei eines der Schaltelemente des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs nach Öffnen des einen Schalelements des bis dahin durchgeschaltenen Diagonalzweigs zyklisch geschlossen sowie geöffnet wird, wobei die Motorspannung synchron zum Öffnen des einen Schaltelements im anderen, bis dahin offenen Diagonalzweig gemessen wird.
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In entsprechender Weise schlägt die Erfindung eine Steuereinrichtung wie eingangs angegeben vor, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit weiters eingerichtet ist, beim oder nach dem Abschalten des einen, bis dahin durchgeschalteten Diagonalzweigs eines der Schaltelemente des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs zum Kurzschließen des Motors zyklisch zu schließen und zu öffnen, wobei die Spannungsmesseinheit zur Messung der Motorspannung mit dem Öffnen des einen Schaltelements des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs synchronisiert ist.
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Durch das Öffnen und Schließen des betreffenden Schaltelements kann, durch Kurzschließen der Motorklemmen, auf effiziente Weise der Motor beim Auslaufen gebremst werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei der vorliegenden Technik wird somit ein einkanaliges Sensor-System eingesetzt, bei dem der Motor nicht mittels Relais, sondern mithilfe einer Transistor-Umpolschaltung, und zwar einer H-Brücke, gesteuert wird. Eine derartige Transistorschaltung hat im Vergleich zu einer Relaisschaltung den Vorteil, dass die Anzahl der Schaltzyklen nicht begrenzt ist, und dass die möglichen Schaltgeschwindigkeiten im Vergleich zu einer Relaisschaltung wesentlich höher sind. Auch erlaubt eine solche Transistor-Umpolschaltung eine einzelne Ansteuerung der vier Schaltelemente der H-Brücke. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die Genauigkeit des einkanaligen Sensor-Systems zusätzlich zu verbessern. Dabei kommt die vorliegende Technik ohne den Einsatz von zusätzlichen, aufwändigen Schaltungen, wie Strommesskreisen, aus. Zur raschen Feststellung der Bewegungsumkehr ist dabei auch günstig, wenn der elektrische Motor nach seinem Abschalten zumindest zeitweilig gebremst wird.
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Weiters hat es sich als günstig erwiesen, wenn das eine Schaltelement des anderen, bis dahin offenen Diagonalzweigs beim Annähern an den Punkt der Richtungsumkehr mit einer erhöhten Taktrate geschlossen sowie geöffnet wird. Dadurch, dass zwischen den Messphasen kleine Abstände vorgesehen werden, wenn der Motor bereits langsam dreht, wobei die Drehrichtungsumkehr bereits unmittelbar zu erwarten ist, wird die Messgenauigkeit bzw. die Genauigkeit der Erfassung des Umkehrpunktes zusätzlich verbessert. Solange der Motor jedoch noch relativ schnell dreht, können hier große Abstände zwischen den Messphasen vorgesehen werden, um das Verfahren rascher durchzuführen.
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Für die gewünschte Bremswirkung einerseits sowie als Sicherheitsmaßnahme andererseits ist es wie erwähnt von Vorteil, wenn durch Schließen des einen Schaltelements im anderen, bis dahin offenen Diagonalzweig der elektrische Motor gebremst wird. Dabei ist es günstig, wenn als das jeweils zu schließende Schaltelement im anderen, bis dahin offenen Diagonalzweig jenes Schaltelement gewählt wird, das in der Halbleiter-Vollbrücke mit dem geschlossenen Schaltelement des bis dahin geschlossenen Diagonalzweigs sowie mit Masse verbunden ist.
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Bei den vorstehenden Ausführungen ist verständlich, dass je nach Drehrichtung bzw. allgemein Bewegungsrichtung des elektrischen Motors der eine oder andere Diagonalzweig als der angesprochene spezielle, zunächst durchgeschaltete Diagonalzweig zu verstehen ist, und Entsprechendes gilt auch für das Öffnen und Schließen der jeweiligen Schaltelemente. Dies wird sich nachfolgend anhand der Beschreibung von konkreten Ausführungsbeispielen noch näher erschließen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformen noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen dabei im Einzelnen:
- 1 beispielsweise ein vereinfachtes Schema eines elektrischen Fensterheber-Systems für ein Kraftfahrzeug (kurz: KFZ);
- 2 ein Schaltbild eines elektrischen Motors in einer Halbleiter-Vollbrücke-Steuereinrichtung samt einer als Block dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit mit zugeordneter Spannungsmesseinheit;
- die 3A und 3B in vereinfachten schematischen Darstellungen den Motor samt Halbleiter-Vollbrücke, mit einer Ansteuerung des Motors für den Fall des Schließens des KFZ-Fensters (3A) bzw. für den Fall des Öffnens des Fensters (3B);
- 4 in einem Diagramm beispielhafte Motorauslauf-Verlaufskurven für die generatorische Spannung bzw. Motorspannung (VG), für den impulsförmigen Verlauf eines Hallsensor-Messsignals (VHS), für das Steuersignal an einem der Schaltelemente gemäß 2, nämlich dem dortigen Schaltelement S4; und die in diesem Fall gemessene Motorspannung VM1 gemäß 2;
- 5 ein vergleichbares Diagramm mit den in Zusammenhang mit 4 angegebenen Signalen, nunmehr jedoch für den Fall der Ermittlung eines Signal-Nulldurchgangs bzw. Umkehrpunkts der Motordrehrichtung bei einem gebremsten Motorauslauf; und
- 6 in einem weiteren vergleichbaren Diagramm die genannten Signale für den Fall eines zunächst - bis zum Unterschreiten eines Grenzwerts der Motordrehzahl - kurzgeschlossenen Motors, wobei das zunächst noch geschlossene Schaltelement S4 nach Unterschreiten dieser Grenzgeschwindigkeit geöffnet und die Motorspannung bis zur sicheren Erkennung der Richtungsumkehr gemessen wird.
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In 1 ist zwecks Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung schematisch als Beispiel ein elektrisches Fensterheber-System 1 für ein KFZ veranschaulicht. Selbstverständlich kann jedoch die vorliegende Technik auch bei anderen Antriebssystemen, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, wie etwa bei einem Schiebe-Kippdach, einer Schiebetür, einer Fahrzeugsitz-Verstellung etc., eingesetzt werden.
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Im Einzelnen ist in 1 beispielhaft eine als solche auf und ab bewegbare Fensterscheibe 2 schematisch veranschaulicht, wobei sich diese Fensterscheibe 2, nachstehend auch kurz Scheibe 2 genannt, innerhalb eines Fahrzeug- bzw. Tür-festen Rahmens 3 mit Abdichtung verstellen lässt. Dabei wirken Reibkräfte zufolge von Andruckkräften der Scheibenführung und Scheibendichtungen, die in 1 mit F1 und F2 bezeichnet sind. Weiters wirken je nach Antriebsrichtung bzw. Bewegungsrichtung der Scheibe 2 Reibkräfte F3 bzw. F4 sowie weiters eine Gewichtskraft F5 einer Motorkraft F6 entgegen.
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F3(FRup) entspricht dabei der Gesamtreibkraft, die zusätzlich zur Gewichtskraft F5 von einem Motor 4 aufgebracht werden muss, um die Scheibe 2 nach oben zu bewegen; F4(FRdn) entspricht der Gesamtreibkraft, die abzüglich der Gewichtskraft F5 vom Motor 4 aufgebracht werden muss, um die Scheibe 2 nach oben zu bewegen.
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Die Motorkraft F6 wird vom Motor 4, nämlich einem Elektromotor, insbesondere Gleichstrommotor 4, aufgebracht, wobei dieser Motor 4 über seine Welle, auf der ein Polrad 5 sitzt, und eine Schnecke 6 sowie ein Kegelrad 7 und ein nur schematisch gezeigtes Gestänge 8 die Scheibe 2 antreibt. Dabei wird vom Antriebs-Gestänge 8 bzw. der Scheibe 2 jeweils ein Weg s nach oben oder unten zurückgelegt, bevor der Motor 4, insbesondere über eine Steuer- und Auswerteeinheit 9, der als Sensor ein das Polrad 5 erfassendes Hall-Element 10 zugeordnet ist, wieder angehalten wird.
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Im Betrieb bewegt der Motor 4 die Fensterhebermechanik 6-7-8-2 mit der Kraft F6 im Fall eines Schließvorgangs nach oben. Wie erwähnt, wirken dieser Motorkraft F6 in diesem Fall die Reibkräfte F1, F2, F3 sowie die Gewichtskraft F5 entgegen. Zur Vollständigkeit sei hier noch erwähnt, dass als Reibungskräfte hier auch solche aus dem gesamten Antriebskomplex, mit dem Gestänge 8 sowie dem Getriebe 6-7-8, eingehen.
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Weiters ist von Bedeutung, dass das gesamte Fensterhebersystem 1 eine gewisse Elastizität aufweist, was in 1 schematisch durch Darstellung einer Feder 11 sowie einer zugehörigen Federkraft F7 veranschaulicht ist. Die Scheibe 2 bewegt sich erst, wenn die Motorkraft F6 die Feder soweit zusammengedrückt hat, bis gilt F6=F7>=F3+F4.
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Wird nun im Zuge einer Schließbewegung (ähnlich ist der Ablauf im Übrigen selbstverständlich auch bei einer Öffnungsbewegung des Fensterhebers) der Motor 4 stromlos geschaltet, d.h. abgeschaltet, so bewegt sich der Motor 4 aufgrund der in ihm gespeicherten kinetischen Energie noch eine kurze Zeit weiter in die ursprünglich angesteuerte Richtung, bis die kinetische Energie des Systems abgebaut ist. Danach kann die Energie, welche in der Systemelastizität (s. Feder 11 in 1) gespeichert ist, dazu führen, dass sich der Motor 4 kurzzeitig, ein Stück, zurückdreht. Dabei wird das System 1 entspannt, und es kommt zum Stillstand, bis dass der Motor 4 wieder über die Steuer- und Auswerteeinheit 9 zum Drehen angesteuert wird.
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In der Folge kann dann also der Motor 4 in seiner anderen Drehrichtung angesteuert werden, was aber hier nicht weiter von Interesse ist und auch nicht weiter erläutert wird. Im vorliegenden Fall geht es vor allem darum, den Punkt (tw in 4-6) festzustellen, in dem sich die Bewegungsrichtung der Scheibe 2 umkehrt.
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Es hat sich nun gezeigt, dass im Fall eines einkanaligen Sensorsystems es allein mithilfe des Sensorsignals des Hall-Sensors 10 nicht möglich wäre, den Zeitpunkt zu erkennen, zu welchem sich die Bewegungsrichtung der Scheibe 2 (als mit dem Motor 4 gekuppeltes Teil) bzw. die Drehrichtung des Motors 4 umkehrt. Mit der vorliegenden Technik soll nun hier Abhilfe geschaffen und ohne die Notwendigkeit von aufwändigen Schaltungen, wie etwa einer Messschaltung für den Motorstrom, eine möglichst genaue Messung und damit Ermittlung der Position und der Bewegungsrichtung des elektrischen Motors 4 (bzw. des mit diesem Motor 4 antriebsmäßig verbundenen Systems 6-7-8-2) ermöglicht werden.
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Hierzu wird, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, zur Steuerung des Motors 4 eine Halbleiter-Vollbrücken-Umpolschaltung 12 vorgesehen, die elektronische Schaltelemente S1, S2, S3 und S4 sowie - im Querzweig 13 - den Motor 4 aufweist.
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In 2 sind in Zusammenhang mit dem Motor 4 schematisch auch dessen Ankerwiderstand Ra, dessen Ankerinduktivität La sowie die Erzeugung einer generatorischen Spannung VG, welche auch als EMK oder EMF bezeichnet wird und beim Drehen des Motors 4 induziert wird, gezeigt. Weiters sind in 2 Spannungsmesspunkte VM1 und VM2 veranschaulicht, die mit den Klemmen des Motors 4 verbunden sind; überdies ist das bereits erwähnte magnetische Polrad 5 samt Hall-Sensor 10 veranschaulicht, wobei das Polrad 5 auf der Motorwelle des Motors 4 befestigt ist.
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Der Hall-Sensor 10 liefert ein Messsignal VHS, das in den Diagrammen gemäß 4, 5 und 6 gezeigt ist. Weiters sind in diesen Diagrammen gemäß 4 bis 6 jeweils - hier für das Beispiel des Schließens des KFZ-Fensters - die Spannung VM1, ferner das Steuersignal s4 für des Schaltelement S4 sowie der Verlauf der generatorischen Spannung VG, der (Gegen-)-Motorspannung, gezeigt. Diese Motorspannung VG ist, da sie vom drehenden Motor 4 erzeugt wird, proportional der Drehzahl n des Motors 4, und sie (nämlich die Motorspannung VM1 oder VM2) wird mit einer der Steuer- und Auswerteeinheit 9 zugeordneten Spannungsmesseinheit VM, mit einem A/D-Wandler samt Abtasteinheit 9', erfasst.
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Was die in 2 gezeigte Halbleiter-Vollbrücke 12 betrifft, so sind hier zwei Diagonalzweige S1-S4 und S2-S3 gegeben, um den Motor 4 entweder in Richtung des Öffnens oder aber in Richtung des Schließens des Fensters (Abwärtsbewegung bzw. Aufwärtsbewegung der Scheibe 2 gemäß 1) anzutreiben.
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Beispielhaft soll nachfolgend vor allem der Vorgang beim Schließen der Scheibe 2, bei geschlossenen Schaltelementen S2, S3, näher erläutert werden, d.h. wenn der Motor 4 zum Schließen des Fensters aufwärts gesteuert wird. In dieser Situation, mit geschlossenen Schaltelementen S2, S3, sind grundsätzlich die Schaltelemente S1, S4 des anderen Diagonalzweigs geöffnet; vgl. auch 3A.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass die Halbleiter-Schaltelemente S1 bis S4 in 2 nur schematisch, jeweils in Verbindung mit parallelen Sperr-Dioden, gezeigt sind, wobei die Schaltelemente S1 bis S4 durch Transistoren gebildet sind, deren Steuerelektroden an die Steuer- und Auswerteeinheit 9 zwecks entsprechender Ansteuerung, zum Steuern des Motors 4, verbunden sind. Auch ist in 2 weiters das Steuersignal für das Schaltelement S4 mit s4 bezeichnet, wobei dieses Steuersignal s4 in den Diagrammen gemäß 4 bis 6 speziell gezeigt ist. Die Steuersignale für die Schaltelemente S1 bis S4 werden dabei über die Steuer- und Auswerteschaltung 9 generiert. Andererseits werden wie erwähnt die Messsignale VM1 (im Falle einer Schließbewegung) bzw. VM2 (im Falle einer Öffnungsbewegung) sowie VHS (Hall-Sensor-Signal) der Steuer- und Auswertelogik 9 zugeführt.
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In 2 sowie entsprechend auch in 3A und 3B sind weiters noch eine Spannungsversorgung V (z.B. mithilfe einer üblichen 12V - KFZ-Batterie) sowie Masse 14 veranschaulicht.
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Beim Schließen des Fensters, vgl. außer 2 auch 3A, sind wie erwähnt die Schaltelemente S2, S3 geschlossen, so dass ein Stromverlauf in der Halbleiter-Vollbrücke 12 wie in 3A mit der Linie 15 veranschaulicht vom Spannungsanschluss V über das Schaltelement S2, den Motor 4, das Schaltelement S3 zur Masse 14 gegeben ist. Die Schaltelemente S1 und S4 im anderen Diagonalzweig sind während dieser Fenster-Schließbewegung geöffnet.
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Zum Abschalten des Motors 4, d.h. zum Anhalten der Fenster-Schließbewegung oder bei Erreichen des Hubendes im Zuge der Schließbewegung, wird das Schaltelement S2 geöffnet, wie in 3A mit strichlierter Linie gezeigt ist. Dadurch wird die Spannungsversorgung zum Motor 4 unterbrochen, wobei jedoch wie erwähnt der Motor 4 noch ein Stück weiter laufen kann, da noch kinetische Energie im System mit dem Motor 4 vorhanden ist. Die in der Systemelastizität gespeicherte Energie hat ihren Ursprung nur unwesentlich in der kinetischen Energie des Motors 4, sondern in dem Umstand, dass die Feder soweit zusammengedrückt werden muss, bis die Federkraft F7 der Kraft entspricht, die erforderlich ist, um die Scheibe 2 zu bewegen, wie oben bereits erwähnt wurde. Dies führt dazu, dass sich der Motor 4 zwecks Entspannung des Systems in der anderen Richtung dreht, wie insbesondere aus 4 bei 16 ersichtlich ist. Der Umkehrpunkt, d.h. die Stelle des Nulldurchgangs bei der Motorspannung VM1 bzw. der generatorischen Spannung VG und somit die Drehrichtungsumkehr, ist in 4-6 mit tw bezeichnet.
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Wenn nun direkt anschließend an das Abschalten des Motors 4, durch Öffnen des Schaltelements S2, wie oben erwähnt, das bisher offene Schaltelement S4 des anderen Diagonalzweigs geschlossen wird, wie in 3A mit strichlierter Linie gezeigt ist, so werden die Motorklemmen VM1 und VM2 des Motors 4 kurzgeschlossen, vgl. die strichlierte Linie 15' in 3A, und der Motor 4 wird gebremst, damit er schneller zum Stillstand kommt.
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Gemäß 3B, in der der Vorgang beim Öffnen des Schiebefensters wiedergegeben ist, sind während der Öffnungsbewegung die Schaltelemente S1 und S4 geschlossen, wogegen die Schaltelemente S2 und S3 geöffnet sind. Dadurch ergibt sich ein Stromverlauf gemäß der Linie 15" in 3B vom Spannungsanschluss V über den Motor 4 zur Masse 14. Bei Beendigung der Öffnungsbewegung wird das Schaltelement S1 geöffnet, wie in 3B mit strichlierter Linie gezeigt ist. Zum Abbremsen des Motors 4 nach Öffnen des Schaltelements S1 kann in entsprechender Weise nunmehr das Schaltelement S3 geschlossen werden, wie ebenfalls mit strichlierter Linie in 3B veranschaulicht ist. Durch den sich nunmehr ergebenden Kurzschluss des Motors 4 wird letzterer gebremst.
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Anhand der 4, 5 und 6 sollen nun drei mögliche Varianten im Fall des Schließvorgangs für diesen Fensterheber beschrieben werden, wobei sich diese Varianten im „Motorauslauf“ unterscheiden.
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In 4 ist mit den vorstehend angegebenen verschiedenen Signalen jener Fall veranschaulicht, bei dem der Motorauslauf ungebremst bleibt, d.h. der Motor 4 wird nach dem Abschalten wie vorstehend beschrieben nicht unmittelbar gebremst. Es wird in diesem Fall zunächst nur das Schaltelement S2 geöffnet; das Schaltelement S4 wird erst nach dem Motorstillstand geschlossen. Die generatorische Spannung oder Motorspannung VG kann über den Messpunkt VM1 (s. 2) kontinuierlich erfasst werden, und der Umkehrpunkt tw der Motordrehrichtung wird durch die Polaritätsänderung der generatorischen Spannung oder Motorspannung VG erkannt.
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In 4, sowie auch in den weiteren Diagrammen gemäß 5 und 6, ist für das Hall-Sensor-Messsignal VHS veranschaulicht, dass sich die Messimpulse mit Abnahme der generatorischen Spannung VG verlängern, ebenso wie die Abstände zwischen den Impulsen; weiters ist ersichtlich, dass das Steuersignal s4 für das Schaltelement S4 (oder s3 für S3 beim Öffnen des Fensters) zunächst offen ist und erst nach dem Motorstillstand, bei 17, geschlossen wird. Auch ist in den Diagrammen gemäß 4, 5 und 6 veranschaulicht, dass das zu messende Motorspannungs-Signal VM1 (oder VM2 beim Öffnen des Fensters) mit einer entsprechenden Abtastrate abgetastet wird, wie in den 4 bis 6 bei 18 angedeutet ist.
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In 5 ist der Vorgang bei einem unmittelbar gebremsten Motorauslauf veranschaulicht, d.h. der Fall, dass der Motor 4 nach dem Abschalten sofort gebremst wird (z.B. gebremst werden muss); zu diesem Zweck wird das Schaltelement S4 zyklisch für kurze Zeiten geschlossen und geöffnet. Synchron zum Öffnen des Schaltelements S4 wird die Motorspannung VM1 gemessen. Anhand der Motorspannung VM1 bzw. von deren Polaritätswechsel kann nun der Umkehrpunkt tw der Motordrehrichtung wiederum zuverlässig detektiert werden.
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Da während der Messintervalle, wenn das Schaltelement S4 geöffnet ist, der Motor 4 nicht gebremst wird, wird die Bremswirkung beim Motor 4 über das Ein-/Aus-Schaltverhältnis des Schaltelements S4 beeinflusst. In der Folge können daher verschiedene Steuerungsvarianten vorgesehen werden, welche die Messphasen abhängig von der Motordrehzahl n variieren. Beispielsweise können, solange der Motor 4 noch relativ schnell dreht, vergleichsweise große Abstände der Messphasen vorgesehen werden, wie sich dies aus der Darstellung in 5, linke Seite, aus den größeren Abständen der Öffnungsimpulse für das Steuersignal s4 und den entsprechenden Abständen der Messimpulse für das Motorspannungs-Signal VM1 ergibt. Wenn der Motor 4 sich dann langsamer dreht, und die Drehrichtungsumkehr erwartet wird, bzw. der Umkehrpunkt tw der Motordrehung angenähert wird, können kleine Abstände zwischen den Messphasen gewählt werden, vgl. den Bereich unmittelbar links (und rechts) der Linie für den Umkehrpunkt tw in 5.
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In 6 ist schließlich eine Sonderform beim Bremsen des Motors 4 bei dessen Abschalten veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsvariante wird der Motor 4 solange kurzgeschlossen (und damit gebremst), bis die Motordrehzahl n einen Grenzwert unterschreitet, wie in 6 mit strichlierter Linie nG angedeutet ist. Nach Unterschreiten der Grenz-Drehzahl nG wird das Schaltelement S4 geöffnet, vgl. den negativen Impuls des Steuersignals s4 in Fig, 6. Ab diesem Zeitpunkt wird die generatorische Spannung bzw. Motorspannung VM1 bis zur sicheren Erkennung der Richtungsumkehr tw gemessen. Dies ist in 6 in der Zeile für die Motorspannung VM1, in Verbindung mit der Abtastung 18, veranschaulicht. Nach erfolgter Erkennung der Richtungsumkehr tw wird der Motor 4 wieder - durch Schließen des Schaltelements S4 - kurzgeschlossen und damit schließlich in seinem Stillstand gehalten.
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Abschließend sollen zur weiteren Veranschaulichung noch einige Beispiele für Parameter im Fall der Anwendung der vorliegenden Technologie bei Fensterhebern in Kraftfahrzeugen angegeben werden.
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Die Motordrehzahl n kann bei Nennlast und bei einer 12V-Gleichspannungsversorgung beispielsweise 100 Ankerumdrehungen pro Sekunde betragen, was einer Umlaufzeit von 10 ms pro Ankerumdrehung entspricht.
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Für den in 5 veranschaulichten Fall des gebremsten Motorauslaufs können beispielsweise die Messphasen (Öffnungszeiten des Schaltelements S4) 1 ms betragen. Bei einem noch schnell laufenden Motor 4 kann dann das Verhältnis Ein/Aus des Schaltelements S4, also der Arbeitszyklus, z.B. 4 ms zu 1 ms (also entsprechend einem Arbeitsverhältnis 1:5) betragen. Bei verlangsamtem Motor 4, beim Annähern des Umkehrpunktes tw, können die Aus/Ein-Zeiten für das Schaltelement S4 gleich groß sein und jeweils 1 ms betragen, was einem Arbeitszyklus von 1:2 entspricht. Die Abtastfrequenz beträgt in dem beschriebenen Fall im Bereich des schnell drehenden Motors 1/5ms=200Hz und im Bereich des langsam drehenden Motors 1/2ms=500Hz.
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Die Grenz-Drehzahl nG gemäß 6 kann beispielsweise bei 20 Ankerumdrehungen pro Sekunde liegen.
