DE19514257C1 - Verfahren zur Überwachung des Bewegungsvorgangs von motorisch verstellbaren Gegenständen - Google Patents
Verfahren zur Überwachung des Bewegungsvorgangs von motorisch verstellbaren GegenständenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des
Bewegungsvorgangs von motorisch verstellbaren Gegenständen,
insbesondere von in Kraftfahrzeugen vorhandenen Fenstern und
Schiebedächern, wobei ein an einer Versorgungsspannung
angeschlossener Motor über Schalter und/oder über
charakteristische Größen des Verstellsystems erfassende
Sensoren durch eine mit Speicher- und Vergleichsgliedern
versehende Datenverarbeitungseinrichtung abgeschaltet wird,
wenn beim Verstellvorgang in einem Sicherheitsbereich des
Verstellweges ein von der Motordrehzahl oder der
Geschwindigkeit des Gegenstandes abhängiger Wert einen in
Abhängigkeit dieser Werte aktualisierten Grenzwert
überschreitet.
Ein derartiges Verfahren ist durch die DE 30 34 118 A1 und die
DE 31 36 746 C2 für beispielsweise Fensterhebesysteme bekannt
geworden, wobei dem Fh-Motor Hall-Sensoren zugeordnet sind,
die pro Motorperiode einen Impuls liefern. Die Impulse sind
zur Bestimmung des zurückgelegten Weges bzw. der Position des
verstellbaren - im folgenden durchgängig als Fenster
bezeichneten - Gegenstandes und für die Erfassung der der
jeweils aktuellen Motorperiode zugehörigen Zeit vorgesehen,
wobei die Überwachung vorzugsweise in einem mittleren Bereich
des Schließweges des Fensters aktiv ist. Der aktuelle
Perioden-Wert wird dabei mit einem daraus abgeleiteten, das
heißt laufend aktualisierten Grenzwert verglichen. Wenn der
aktuelle Perioden-Wert größer als der Grenzwert ist, erfolgt
eine Abschaltung bzw. Reversierung des Fh-Motors und zwar weil
dadurch eine große Wahrscheinlichkeit gegeben ist, daß das
Fenster durch ein Hindernis in seiner Bewegung beeinflußt bzw.
blockiert ist.
Diese Art der Überwachung ist im großen und ganzen
zufriedenstellend. Allerdings setzt die Überwachung erst nach
einer vollen Motorperiode ein, weil erst dann ein
Perioden-Wert verfügbar ist. Durch kurzzeitige Betätigungen
der Bedienelemente, das heißt durch ein zeitlich unterhalb der
für eine Motorperiode benötigten Zeit liegendes Einschalten
des Fh-Motors kann das Fenster unbeeinflußt gegen ein im
Verstellweg befindliches Objekt bewegt werden und damit unter
Umständen eine Gefahr für dasselbe hervorrufen.
Da in der Anlaufphase die Motorperiode sich recht stark
verändert, liegt erst nach etwa drei Motorperioden ein
eingeschwungener Zustand, das heißt ein gleichmäßiger
Motorlauf vor, so daß auch erst dann eine zufriedenstellende
Sicherheit gegen eine übermäßige Kraftentfaltung gewährleistet
ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Überwachungsverfahren zu realisieren, das auch in der
Anlaufphase des Motors wirksam ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in
der Anlaufphase des Motors ein aus zumindest einem gegen Ende
der vorangegangenen sicherheitsrelevanten Verstellung des
Gegenstandes aufgetretenen, von dem zur Erfassung der Drehzahl
bzw. Geschwindigkeit vorgesehenen Sensor hervorgerufenen
Perioden-Wert vorausberechneter anfänglicher
Perioden-Grenzwert mit dem aktuellen Perioden-Wert verglichen
wird, und bei Überschreitung des anfänglichen Perioden-Grenzwertes durch den aktuellen
Perioden-Wert eine Abschaltung des Motors erfolgt.
Die Erfindung unterscheidet sich in insofern vom Stand der
Technik, als ein während der vorhergehenden Betätigung des
Motors gespeicherter Bezugswert für die Bestimmung eines
anfänglichen Perioden-Grenzwertes herangezogen wird, so daß
bereits in der ersten Motorperiode der vom Sensor
hervorgerufene aktuelle Perioden-Wert mit dem anfänglichen
Perioden-Grenzwert verglichen werden kann.
Zur Überwachung in der Anlaufphase ist dabei vorgesehen, daß
der anfängliche Perioden-Grenzwert (PGW*) vorzugsweise auf der
Basis des letzten Perioden-Wertes (PWvn) der vorangegangenen
Verstellung nach der Formel
PGW* = 2 × PWvn × (0,5 + e-t/ τ)
mit einer zwischen dem Beginn der Motoransteuerung und dem
Auftreten des ersten vom Sensor gelieferten aktuellen
Perioden-Wertes (PWa) liegenden Zeit t und einer in der
Größenordnung von etwa 20 ms befindlichen Zeitkonstanten τ
festgelegt wird. Dieser anfängliche Perioden-Grenzwert wird
vorzugsweise noch mit einem in der Größenordnung von ca. 10%
liegenden Sicherheitszuschlag gewichtet.
Eine einfache Steuerung erzielt man dadurch, daß in der
Anlaufphase des Motors bis zur dritten Motorperiode das
bekannte Anlaufverhalten des Fh-Motors in der Form
berücksichtigt wird, daß der der gerade vollendeten
Motorperiode zugehörige Perioden-Wert als momentaner
Perioden-Grenzwert verwendet und mit dem gerade aktuellen
Perioden-Wert verglichen wird. Eine vollständige Überwachung
der Anlaufphase des Fh-Motors - auch bei sehr kurzzeitiger
Betätigung der Bedienelemente - wird dadurch sichergestellt,
daß in der Anlaufphase des Motors der Ausschaltzeitpunkt
desselben mit dem Ende einer Motorperiode synchronisiert wird.
Unter kurzzeitiger Betätigung der Bedienelemente ist zu
verstehen, daß die Betätigung bereits zu Beginn der
Anlaufphase des Motors d. h. während der ersten Motorperiode
wieder beendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme
auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild für eine Überwachung eines
motorischen Verstellsystems,
Fig. 2 und 3 Signalverläufe der Bedienelemente (a) sowie der
Motoransteuerung (b) und der zugehörigen
Perioden-Werte (c).
Das Blockschaltbild nach Fig. 1 umfaßt eine einem in einem
Fensterhebesystem vorhandenen Fh-Motor 1 zugeordnete
Schaltungsanordnung, die im wesentlichen eine von
Bedienelementen 2 beeinflußte, insbesondere mit einem
Microcomputer 3 versehene elektronische Auswert- und
Steuereinheit 4 aufweist, die die gesamte Überwachung
vornimmt. Über die zur Auslösung des Verstellvorgangs
vorgesehenen, zum Beispiel als Taster ausgebildeten, dem
Fensterhebesystem zugeordneten Bedienelemente werden die
Befehle "Fenster auf" und "Fenster zu" initiiert, womit die
Ansteuerung des Fh-Motors in entsprechender Richtung
eingeleitet, und damit das in einer Fahrzeugtür 7 vorhandene
Fenster 8 entsprechend verstellt wird. Der Microcomputer 3
steuert entsprechend der Betätigung der Bedienelemente 2 die
zugehörigen, zum Beispiel als Relais ausgebildeten
Leistungsschaltelemente 6 an und zwar im Sinne der
Verstellfunktionen "auf" bzw. "zu". Mit entsprechender Polung
wird der Fh-Motor an die über die Anschlüsse 30, 31 zugeführte
Bordspannung gelegt. Ein vorzugsweise als Hall-Sensor
ausgebildeter Sensor 5 gibt während jeder Motorperiode ein
Signal ab, das von dem Microcomputer 3 ausgewertet wird.
In der Schaltungsanordnung ist außerdem in üblicher Weise eine
Spannungsstabilisierungsstufe 9 und eine Taktstufe 10
angeordnet.
Im eingeschwungenen Betrieb des Fh-Motors 1 wird jede
Motorperiode durch einen Perioden-Wert PW festgehalten und
daraus ein Perioden-Grenzwert PGW berechnet, der mit dem
nachfolgenden Perioden-Wert verglichen wird. Das Überschreiten
des aktuellen Perioden-Grenzwertes durch den nachfolgenden
Perioden-Wert wird als auftretendes Hindernis erkannt, worauf
eine Abschaltung und gegebenenfalls eine Reversierung des
Fh-Motors erfolgt.
Bei der über die Zeit TBe andauernden, nach der Unterbrechung
TBa = TMa (Bedienelemente in Ausposition und damit Fh-Motor
ausgeschaltet) einsetztenden Betätigung des für die Funktion
"Fenster zu" vorgesehenen Bedienelementes 2 läuft der Fh-Motor
1 an; jedoch steht dabei zunächst noch kein Perioden-Wert PW
zur Verfügung, aus dem sich dann ein Perioden-Grenzwert PGW
ableiten könnte.
In der Anlaufphase des über die Zeit TMe angesteuerten, die
aktuelle Verstellung Va ausführenden Fh-Motors wird daher ein
vorläufiger Perioden-Grenzwert PGW* für die erste Motorperiode
mit Beginn des ersten vom Hall-Sensor 5 gelieferten
Signalimpulses aus zumindest einem gegen Ende der
vorangegangenen sicherheitsrelevanten Verstellung Vv des
Fensters aufgetretenen, vom Hall-Sensor 5 gelieferten
Perioden-Wert vorausberechnet, womit der Einklemmschutz also
bereits innerhalb der ersten Motorperiode wirksam wird.
Da das Anlaufverhalten des Fh-Motors 1 negativ exponentiell
ist, gilt näherungsweise für den anfänglichen
Perioden-Grenzwert
PGW* = 2 × PWvn × (0,5 + e-t/ τ)
wobei t die zwischen dem Beginn der Motoransteuerung und dem
Auftreten des ersten vom Hall-Sensor 5 gelieferten aktuellen
Perioden-Wertes liegende Zeit und τ eine in der Größenordnung
von etwa 20 ms liegende Zeitkonstante des Fh-Motors ist.
Der nach der oben erwähnten Gleichung berechnete
Perioden-Grenzwert wird gegebenenfalls mit einem in der
Größenordnung von etwa 10% liegenden Sicherheitszuschlag
gewichtet und ergibt somit den gegebenenfalls korrigierten
anfänglichen Perioden-Grenzwert PGW*.
Nach der ersten Motorperiode wird der Perioden-Grenzwert unter
Berücksichtigung der Anlaufcharakteristik des Fh-Motors bis
zum eingeschwungenen Zustand berechnet.
Für die zweite und dritte Motorperiode gelten dabei
näherungsweise folgende Beziehungen
PWa₂ = 0,83 × PWa₁
PWa₃ = 0,92 × PWa₂ ∼0,75 PWa₁.
PWa₃ = 0,92 × PWa₂ ∼0,75 PWa₁.
In der Konsequenz bedeutet dies, daß die erste Motorperiode
größer als die zweite und die zweite größer als die dritte
Motorperiode ist. Für die Überwachung und damit für die
Abschaltung des Fh-Motors 1 wird somit in der Anlaufphase
desselben der erste ermittelte Perioden-Wert PWa₁ als
Perioden-Grenzwert für die zweite Motorperiode und der zweite
Perioden-Wert PWa₂ als Perioden-Grenzwert für die dritte
Motorperiode verwendet. Diese Perioden-Grenzwerte können in
Abhängigkeit der jeweils herrschenden Verhältnisse mit einem
in der Größenordnung von 1-1,25 liegenden Faktor korrigiert
werden. Nach der dritten Motorperiode erfolgt auf jeden Fall
die Berechnung des Perioden-Grenzwertes PGW mit den aus der
jeweils gerade vollendeten Motorperiode hervorgehenden
Perioden-Werten PW.
Verstellungen des Fensters durch kurzzeitige Betätigungen der
Bedienelemente 2, das heißt solche, die kürzer als eine
Motorperiode sind, können ebenfalls überwacht werden (siehe
Fig. 3). Dabei wird bei Betätigungszeiten TBe′, TBe′′ der
Bedienelemente 2, die kürzer als eine Motorperiode sind, auf
jeden Fall eine volle Motorperiode realisiert und zwar indem
die mit Ablauf der Zeit TMe einsetzende Beendigung der
Motoransteuerung mit dem Ende des vom Hall-Sensor 5
gelieferten, nach einer von der jeweiligen Ausgangslage des
Hall-Sensors abhängigen Zeit t′ bzw. t′′ einsetzenden
Periodenwertes PWa′ bzw. PWa′′ synchronisiert wird.
Liegt also der vorausberechnete Perioden-Grenzwert PGW*
unterhalb der ermittelten Perioden-Werte PWa′ bzw. PWa′′, so
erfolgt eine Sicherheitsabschaltung des Fh-Motors.
Claims (8)
1. Verfahren zur Überwachung des Bewegungsvorgangs von
motorisch verstellbaren Gegenständen, insbesondere des
Schließvorgangs von in Kraftfahrzeugen vorhandenen Fenstern
bzw. Schiebedächern, wobei ein an einer Versorgungsspannung
angeschlossener Motor über Schaltmittel und/oder über
charakteristische Größen des Verstellsystems erfassende
Sensoren durch eine mit Speicher- und Vergleichsgliedern
versehene Datenverarbeitungseinrichtung abgeschaltet wird,
wenn beim Verstellvorgang in einem Sicherheitsbereich des
Verstellweges ein von der Motordrehzahl oder der
Geschwindigkeit des Gegenstandes abhängiger Wert einen in
Abhängigkeit der erfaßten Werte aktualisierten Grenzwert
überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Anlaufphase des Motors ein aus zumindest einem gegen
Ende der vorangegangenen sicherheitsrelevanten Verstellung des
Gegenstandes aufgetretenen, von dem zur Erfassung der Drehzahl
bzw. Geschwindigkeit vorgesehenen Sensor hervorgerufenen,
gespeicherten Perioden-Wert (PWv) vorausberechneter
anfänglicher Perioden-Grenzwert (PGW*) mit dem aktuellen
Perioden-Wert (PWa) verglichen wird, und bei Überschreitung
des anfänglichen Perioden-Grenzwertes durch den aktuellen
Perioden-Wert eine Abschaltung des Motors erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der
anfängliche Perioden-Grenzwert PGW* auf der Basis des letzten
Perioden-Wertes PWvn der vorangegangenen Verstellung nach der
Formel
PGW* = 2 × PWvn × (0,5 + e-t/ τ)mit einer zwischen dem Beginn der Motoransteuerung und dem
Auftreten des ersten vom Sensor gelieferten aktuellen
Perioden-Wertes PWa liegenden Zeit t und einer in der
Größenordnung von etwa 20 ms befindlichen Zeitkonstanten τ
festgelegt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der anfängliche Perioden-Grenzwert (PGW*)
mit einem in der Größenordnung von ca. 10% liegenden
Sicherheitszuschlag gewichtet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Anlaufphase des Motors der
Ausschaltzeitpunkt desselben mit dem Ende einer Motorperiode
synchronisiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Anlaufphase des Motors bis zur
dritten Motorperiode das bekannte Anlaufverhalten des Motors
in der Form berücksichtigt wird, daß der der gerade
vollendeten Motorperiode zugehörige Perioden-Wert (PWa₁ bzw.
PWa₂) als momentaner Perioden-Grenzwert verwendet und mit dem
gerade aktuellen Perioden-Wert (PWa₂ bzw. PWa₃) verglichen
wird, und bei Überschreitung des der gerade vollendeten
Motorperiode zugehörigen, als momentaner Perioden-Grenzwert
verwendeten Perioden-Wertes durch den gerade aktuellen
Perioden-Wert eine Abschaltung des Motors erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anlaufverhalten des Motors durch einen Faktor pro Motorperiode
berücksichtigt wird, mit dem der der gerade vollendeten
Motorperiode zugehörige Perioden-Wert (PWa₁ bzw. PWa₂)
multipliziert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Faktor in einer Größenordnung von 1-1,25 liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit
repräsentierende Signal von einem digitale Impulse erzeugenden
Hall-Sensor geliefert wird.
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