DE3532078A1

DE3532078A1 - Motorsteuerungsverfahren und vorrichtung dafuer

Info

Publication number: DE3532078A1
Application number: DE19853532078
Authority: DE
Inventors: Ryuji Iizawa; Koji Tokio/Tokyo Murakami
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Aisin Corp
Priority date: 1984-09-13
Filing date: 1985-09-09
Publication date: 1986-04-17
Also published as: US4641067A; CA1264802A; DE3532078C2

Description

.5*

Die Erfingung betrifft eine Motorantriebssteuerung, wie eine Sicherheitseinrichtung in einem automatischen Öffnungs/Schließmechanismus für Fenster, zum Beispiel for Automobile ( im Folgenden Servofensterheber genannt).

Mit fortschreitender integrierter Schaltungstechnologie werden elektronische Einrichtungen, die integrierte Schaltungskomponenten verwenden, in großem Umgang in jedem Winkel industrieller Felder benutzt, und solche elektronische Steuereinrichtungen werden auch zur Maschinensteuerung, zur Anzeige von Geschwindigkeitsmessungen und zum Öffnen und Schließen von Fahrzeugen, insbesondere von Automobilen, verwendet.

Servofensterhebersysterne zum automatischen Öffnen und Schließen der Fahrzeugfenster durch Betätigung vom Fahrersitz werden bereits im großen Umfang angewendet. Bei solch einem Servofensterhebersystem wird das Fenster durch die Schalterbetätigung geöffnet oder geschlossen. Falls die Hand des Fahresrs während des Schließbetriebs gefangen wird, muß das Fenster geöffnet werden, indem der Schalter betätigt wird. Um jedoch Unfälle von Kinder zu vermeiden, ist es notwendig, daß das Fenster automatisch geöffnet wird, indem es feststellt, daß ein fremder Gegenstand in dem Fenster gefangen ist.

Deshalb wird eine Sicherheitsvorrichtung untersucht, die umgekehrt den Betrieb des Öffnungsmodus steuert, wenn sie eine übermäßige Belastung des Servofensters beim Schließmodus feststellt.

Bei solch einem Belastungserkennungverfahren dieser Sicherheitseinrichtung ist es wesentlich, wenn das Auto fährt, individuell den Straßenzustand, einen Winddruck, der auf das Fenster wirkt, eine Änderung der Last aufgrund des Spiels von mechanischen Teilen und eine Änderung der Last aufgrund des gefangenen Gegenstands, z.B. der Hand, etc. zu erkennen.

Falls eine Hand gefangen ist, muß dies möglichst schnell erkannt werden. Diese Sicherheitseinrichtung wird im allgemeinen durch einen Microcomputer gesteuert und deshalb ist zu erwarten, daß ein Steueralgorithmus entwickelt wird, der die Verarbeitungslast für den Microcomputer wo weit wie möglich erleichtert.

Ferner ist solch eine Sicherheitseinrichtung erforderlich, um stets die Betriebssicherheit zu gewährleisten und zu garantieren, selbst under beliebigen Betriebsbedingungen.

Es ist zum Beispiel nicht zulässig, daß der Sicherheitsbetrieb durch einen Fehler verloren geht, selbst wenn solch ein Fehler in einem Teil der Sicherheitseinrichtung auftritt. Deshalb wartet man seit langem auf eine Sicherheitseinrichtung, die den sicheren Betrieb selbst dann gewährleistet, wenn eine größere Komponente ausfällt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Motorsteuerungverfahren und eine Einrichtung zum Erkennen eines Überlastungszustands mit hoher Genauigkeit, hoher

Geschwindigkeit und hoher Verläßlichkeit zu schaffen.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motosteuerungssytem zu schaffen, welches stets den optimalen Referenzwert zum Erkennen der Überlastung bei Fluktuationen der Motorgelast und einstellen kann.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motorsteuerungssystem zu schaffen, welches einen Motor auf der Basis eines ausfallsicheren Konzeptes zu schaffen, selbst falls eine Konstruktionskomponente des Motorsteuerungssystems ausfällt oder versagt.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitseinrichtung zur Motorsteuerung mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, und insbesondere eine Einrichtung, welche die sichere Funktion selbst dann gewährleistet, wenn die Bedienungsperson irgenwelche Schalterbetätigungen vornimmt.
20

Diese Aufgaben werden durch Einstellung des Referenzwertes für die Erkennung der Überlastung synchron mit der Fluktuation der tatsächlichen Motorbelastung gelöst.
25

Die Erfindung ist im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Hardware einer

bekannten Servofensterhebereinrichtung,

Λ'

Fig. 2 Laufcharakteristik eines Motors,

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Steuerprogramms bei dem bekannten System,

Fig. 4 ein Flußdiagramm eineer Referenzwert-

einsstellroutine des bekannten Systems,

Fig. 5 ein Diagramm zur Erklärung des durch das Flußdiagramm der Figur 4 angezeigten

Betriebs,

Fig. 6 ein Ansicht eines Teils von Fig. 1

Fig. 7 eine Tabelle, die den Betriebsmodus von

Fig. 6 anzeigt,

FIG. 8 eine Tabelle, die den Fehlermodus von Fig. 6 anzeigt,

Fig. 9 Diagramme zur Erklärung des Verfahrens der Einstellung der Referenzwerte der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 ein Flußdiagramm eines Steuerprogramms

gemäß einer Ausgührungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 und Fig. 12 Detailflußbilder von Subroutinen in Fig. 10.

Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm einer bekannten Sicherheitseinrichtung für ein Servofenstersystem. Wenn eine Hand oder ein Gegenstand während des Schließbetriebs des Servofensters gefangen wird, wird eine übermäßige Belastung des genannten Fensters aufgrund der Änderung eines Stroms festgestellt, der in einem Antriebsmotor fließt, und er Öffnungbetrieb wird begonnen.

In dieser Figur bezeichnet 1 einen Microprozessor (im Folgenden als MPU bezeichnet), 2 einen Fesnteröffnungs/schließ-Handschalter, 3 ein ROM (Nur-Lese-Speicher), 4 ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), 5 einen Relaistreiber, der die Polarität einer Gleichspannung ändert, die zur Bestimmung einer Rotationsrichtung des Motors 9 zugeführt wird, 6 einen Stromsensor zum Erkennen eines Stroms des Motors 9, 7 einen Motortreiber, der das genannte Relais enthält, einen Schließdetektor, der erkennt, daß das Fenster perfekt schließt, aufgrund eines Positionsschalters 10, der erkennt, daß das Fensterglas 11 die perfekte Schließposition erreicht hat, 9 einen Motor, der den Hebearm 13 mit einem Getriebe 12 treibt. Bei der Sicherheitseinrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau werden die Öffnungs/Schließ-Betriebe wie im Folgenden beschrieben durchgefährt.

Wenn ein Handschalter 2, der nicht vom Riegeltyp ist, gedrückt wird, steuert die Microprozessoreinheit(MPU) den Relaistreiber 5 und dadurch rotiert der Motor 9 in der bestimmten Richtung, während der Schalter gedrückt wird. Wenn der Motor 9 rotiert, rotiert auch der

Hebearm 13 über das Getriebe 12, wodurch das Fensterglas 11 vertikal bewegt wird.

Im allgemeinen sind ein Strom, der in den Gleichstrommotor 9 fließt, und ein Drehmoment in einem proportionalen Verhältnis. Deshalb fließt, wenn eine Last auf das Fensterglas 11 wirkt, ein großer Strom in den Motor, in Übereinstimmung mit der genannten Last.

Die Sicherheitseinrichtung vewendet solch ein Phänomen.Der Antrieb des Gleichstrommotors 9 wird nämlich durch Fühlen eines Stromwertes des Gleichstrommotors 9 mit einem Motorstromfühler 6 gesteuert.

Zwischenzeitlich wird ein Betriebssignal für das Fensterglas oder die Fensterscheibe in die MPU 1 eingegeben. Von dem Handschalter 2 wird das Betriebssignal "ÖFFNEN" oder "SCHLIESSEN" zu der MPU 1 geschickt. Dieses Betriebssignal wird durch die Programme in der MPU 1, dem Speicher (RAM) 3 und dem Speicher (ROM) 4 diskriminiert. Dadurch wird der Motor 13 in "ÖFFNUNGS"- oder "SCHLIESS"-richtung durch den Relaisreiber gesteuert.

Auf der Basis der in Figur 2 gezeigten Motorstromcharakteristik und des in Figur 3 gezeigten Steuerprogramms wird der "SCHLIESS"-Betrieb der automatischen Öffnungs/Schließ-Einrichtung weiter unter erklärt.

Bereich (a):

- 10

Die Sicherheitseinrichtung erkennt bisher noch keinen abnormen Zustand. Das "SCHLIESS"-Signal wird durch Betätigung des "SCHLIESS"-Handschalters 2 in die MPU 1 eingegeben.
5

Bereich (b):

Das "SCHLIESS"-Betriebssignal wird in die MPU 1 eingegeben. Dadurch treibt die MPU 1 den Relaistreiber 5 und startet die Antriebssteuerung des Motors 9 und die Einstellung des Schliessdetektors 8 in den Eingangszustand. Wenn die Antriebssteuerung des Motors 9 gestartet wird, fließt momentan ein in Figur 2 gezeigter Stromstoß.

Bereich (c):

Nachdem der Stromstoß verschwunden ist, beginnt der Sicherheitsfunktionsbetriebsbereich der Sicherheitseinrichtung. Ein Antriebsstrom des Motors 9 fließt mit fast konstantem Pegel.

Bereich (d):

Wenn das Fensterglass in die Nähe des "SCHLIESS"-Zustands kommt, wird der Positionsschalter 10 zu EIN schaltet und ein Motorstrom I wächst, weil eine Belastung oder Last aufgrund der Reibung mit der Gummiverkleidung wächst, und dadurch wird der Motor 9 in einen Riegelzustand geführt.

Bereich (e):

- 11 -

Wenn der Motor 9, nach Eingabe des EIN-Signals des Positionsschalters 10 durch den Schliess-Detektor 8 verriegelt wird, beendet die MPU 1 den Antrieb des Relaistreibers 5. Dadurch kehrt ein Motorstromwert I zu dem Zustand des Bereichs (a) zurück.

Riegelzustand bedeutet hier, daß die Rotation des Motors endet und der Motorstrom maximal wird.

Figur 3 zeigt ein Flußdiagramm eines herkömmlichen Steuerprogramms, das durch die MPU 1 ausgeführt wird. Die "MASKIERTE PERIODE" in dieser Figur bedeutet den Schritt zur Diskriminierung der Bereiche (b) und (d) und des Bereichs (c) in Figur 2. In den Bereichen (b) und (d) ist die Funktion zum Erkennen eines abnormen Motorstroms maskiert und wird nicht ausgeführt. Der Bereich (b) wird aufgrund der Tatsache erkannt, daß die Zeit sich in einer konstanten Periode vom Beginn des Bereichs (b) oder innerhalb einer konstanten Periode von der Spitzenerkennung nach dem Beginn des Bereichs (b) befindet. Der Bereich (d) wird durch den Positionsschalter erkannt.

"SETZ¹ ÜBERLASTUNGSMARKIERUNG" in Figur 3 bedeutet den Schritt zur Aufzeichnung, daß ein abnormer Motorstrom zu dem Markierungsbereich, der in dem RAM 3 vorgesehen ist, festgestellt wird. Entsprechende Schritte, die anders als oben erwäht sind, sind augenscheinlich und werden deshalb nicht erklärt.
30

Die Routine der Figur 3 wird wiederholt, zum Beispiel

- 12 -

alle 10 Millisekunden.

Als nächstes wird der Referenzwert Ir, der die Bedingung zur Erkennung abnormer Motorbelastung in Bereich (c) einstellt, anhand der Figuren 4 und 5 erläutert.

Die Figur 4 zeigt ein Flußbild eines Steuerprogramms für ein herkömmliches Referenzwerteinstellverfahren zum Erkennen eines abnormen Motorstroms und Fig. 5 zeigt die Relation zwischen einem erkannten abnormen Wert Ir und dem Motorstromwert I.

Wie die Figur 5 zeigt, wird ein Motorstromwert I stets der MPU 1 von dem Stromfühler 6 zugeführt, und ein minimaler Stromwert Imin innerhalb einer konstanten PeriodeAT, dem ein Wert4X gegeben wird, wird als neuer Referenzwert Ir zum Erkennen einer abnormen Motorlast eingestellt oder gesetzt. Δ Τ beträgt zum Beispiel etwa 300 msek. Wenn der Motorstromwert I den Referenzwert Ir innerhalb der PeriodeAT überberschreitet, invertiert die MPU 1 den Motor 9 in den "ÖFFNEN"-Steuermodus.

Die Programmroutine des Erneuerungsverfahrens für den Referenzwert ist in Figur 4 gezeigt. Ein Zeit-Bereich, Imin-Bereich und Ir-Bereich werden in dem TAM 3 zugeordnet. Die Routine der Figur 4 wird nach jeweils einer konstanten Periode wiederholt, die hinreichend kleiner alsÄT ist, z. Beispiel 10 msec. 30

Zunächst wird der Zeit-Bereich aufwärts gezählt. Falls solch ein Wert nichtÄT erreicht, wird der gelesene

- 13 -

Motorstomwert I mit einem Wert des Imin-Bereichs verglichen. Wenn I>Imin, wird diese Routine vervollständigt. Wenn Iminzl ist, wird der Inhalt des Imin-Bereichs zu dieser Zeit durch I ersetzt. ΔΧ wird addiert zu dem ersetzten Imin addiert und der Inhalt des Ir-Bereichs wird durch ein Ergebnis solch einer Addition ersetzt. Wenn ZEIT VERZÖGERUNG ODER TIMERN T, wird ein Vergleich zwischen Imin und I nicht durchgeführt und Imin und I werden sofort erneuert.

Die praktischen Schaltungen des Relaistreibers 5, des StromfUhlers 6 und des Motortreibers 7,die in Figur 1 gezeigt sind, werden anhand der Figur 6 erläutert. Die gleichen Schaltungen tragen dieselben Bezugszeichen wie in Figur 1.

Wenn die von der MPUl abgegebenen Signale(T) und(2) AUS sind, ist der Strom, der durch die Transistoren TrI, Tr2 und durch die Relais Ll L2 fließt, AUS. Deahalb sind die Relaiskontakte RLl, R12 mit der Seite der ausgezogenen Linie verbunden und der Gleichstrommotor wird nicht angetrieben.

Wenn das Signal (T) zu EIN wird, schaltent TrI und Ll ebenfalls EIN, wobei sie den Kontakt RIl auf die Seite der durchbrochenen Linie setzen und der Gleichstommotor wird angetrieben. In diesem Fall wird ein Stromzustand durch einen Stromfühlerwiderstand Rs gefühlt, verstärkt durch einen Operationsverstärker AMP, und er wird dann zu der MPUl geschickt.

Wenn das Signal (g)auf EIN schaltet, schalten Tr2 und L"

- 14 -

EIN, und setzen dabei de Kontakt RL2 auf die Seite der durchbrochenen Linien und der Gleichstrommotor 9 wird in die Richtung angetrieben, die invers zu der Richtung ist, wenn das Signal^ETN ist.

Wenn nämlich der Fenster-"ÖFFNUNGS"-Betrieb durchgeführt wird, wenn das Signal (T)EIN ist, wird der "SCHLIESS"-Betrieb durchgeführt, wenn das Signal (DEIN ist. Solche Zustände sind als Betriebsarten A~C'in Figur 7 gezeigt. Wenn beide Signale (T) und ©EIN oder AUS sind, wird der Antrieb des Motors 9 suspendiert.

NACHTEILE, DIE DURCH DIE VORLIEGENDE EFINDUNG GELÖST WERDEN:

Die oben beschriebene herkömmliche Servofenstersicherheitseinrichtung hat zunächst den Nachteil, daß dann, wenn der Referenzwert Ir wieder durch das oben beschriebene Verfahren eingestellt iwrd, weil eine Einstellzeitsteuerung nicht auf die Fluktuation des Motorstomwertes bezogen ist, ein Fehler der Motorbelastung genau und wirklich bei dem Punkt A erkannt werden muß. Solch ein Fehler wird aber bei dem Punkt B erkannt, falls such ein Referenzwert Ir unmittelbar vor dem Punkt A zrückgestellt wird, und dadurch wird die Erkennung eines Fehlers so lange verzögert, wie der Unterschied zwischen den Punkten A und B in Figur 5 ist.

Der zweite Nachteil ist der, daß, falls zum Beispiel ein Finger beim "SCHLIESS"-Betrieb des Fensterglases gefangen und dadurch ein Strom festgestellt wird, der

- 15

" Ai-

höher als der Referenzwert Ir ist, die Sicherheitseinrichtung normalerweise wie oben beschrieben startet, falls jedoch der Fahrer das "Schliess"-Signale durch Betätigung des Handschalters 2 gerade vor dem Punkt B in Figur 5 auf AUS schaltet, der Motor 9 mit einer gewissen Trägheit anhält und gleichzeitig die Funktion der Sicherheitseinrichtung ebenfalls anhält, wobei der Finger gefangen bleibt.

Der dritte Nachteil ist der, daß dann, falls das Fühlsystem zum Fühlen eines Inkrements des Strom versagt und der Anstieg des Stroms, der dem Inkrement der Last entspricht, nicht erhalten werden kann, der normale Betrieb verloren geht und insbesondere der ausfallsichere Betrieb nicht befriedigt wird.

Der vierte Nachteil ist der, daß die Sicherheitseinrichtung, wenn sie in den genannten Betriebsarten arbeitet, die Funktion derselben in erheblicher Weise verliert und der Grad der Sicherheit beim Betrieb versagt, wenn eine der Komponenten wie TrI, Tr2, Ll oder L2 etc versagt.

Der Fehlfunktionsmodus von Komponenten ist in Figur 8 dargestellt. In dieser gibt die linke Spalte die Fehlfunktion an und die mittlere Spalte gibt den Moduswechselzustand von A nach C des Betriebsmodus in Figur 7 an.

Falls zum Beispiel ein Fehler auftritt, wenn nämlich ein Transistor TrI öffnet oder eine Spule des Relais Ll

- 16 -

öffnet, öffnet sich das Fenster nicht mehr. Falls zwischenzeitlich ein Transistor TrI oder ein Kontakt RLl oder ein Relais Ll kurzgeschlossen wird, öffnet das Fenster sich plötzlich.

In gleicher Weise wird dann, wenn ein Transistor Tr2 oder ein Relais L2 öffnet, das Fenster nicht mehr weiter schließen, und falls diese kurzgeschlossen werden, öffnet das Fenster sich plötzlich. Insbesondere wenn TrI und das Relais Ll öffnen, während Tr2 und das Relais L2 kurzgeschlossen werden, endet die Sicherungsfunktion, was zu einem gefährlichen Zustand führt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher beschrieben:

Die Figur 9 zeigt charakteristische Diagramme, welche eine Ausführungsform eines durch einen Gleichstrommotor gesteuerten Verfahrens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Gleiche Komponenten tragen in allen Zeichnungen dieselben Bezugszeichen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Referenzwert Ir wieder eingestellt, wie es in Figur 9(A) gezeigt ist. Die MPU 1 überwacht ständig den Wechsel des Motorstromwertes I durch den Stromsensor 6. Wenn sie feststellt, daß der Strom bei einem Punkt (l) zu wachsen beginnt, addiert die MPU 1 zu diesem Zeitpunkt ΔΧ zu I und setzt den erkannten abnormen Motorbelastungsreferenzwert Ir.

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ν«'

Wenn danach der Stromwert I den Referenzwert Ir selbst nach der Zeit ΔΤ (Punkt (5)) nicht überschreitet, wird der Referenzwert Ir an diesem Punkt wieder gesetzt. Darüber hinaus wird, wenn der Beginn des Anwachsens des Stromes I innerhalb der Periode AT (Punkt (S)) festgestellt wird, der Referenzwert Ir wieder gesetzt.

Ein Motorstrom I wird, wie es in der Figur 9(B) gezeigt ist, in der Periode ^T (zum Beispiel Perioden (2)^(3)) _zu Abtastzeitpunkten U₁) ^j (t--) alle 10 Millisekunden gemessen, und eine Differenz zwischen benachbarten Abtastwerten wird von der MPU 1 diskriminiert. Wenn eine Differenz größer als ein vorbestimmter Wert <J<- (zum Beispiel bei dem Zeitpunkt t„) ist, wird ein Wert, der durch Addition von AX zu dem Abtastwert bei dem Punkt tg erhalten wird, wiederum als der neue Referenzwert Ir gesetzt oder eingestellt, und darüber hinaus wird die Zeitzählung von ΔΤ auf Null geklärt und die Zählung

wird erneut begonnen.
20

Dadurch wird der Start der Periode ΔT mit dem Start des Anwachsens des Motorstromes I synchronisiert und der Motorstrom wird ständig stabilisiert und dementsprechend kann eine abnorme Belastung innerhalb der kürzesten Periode festgestellt werden.

Es werden jetzt Maßnahmen gegen den genannten zweiten Nachteil beschrieben. Um zu verhindern, daß ein Gegenstand gefangen bleibt, weil der Schalter gerade ^ου vor Erkennung des abnormen Motorstromes betätigt worden ist und dadurch das Fensterglas anhält, wird empfohlen,

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'β-

den Schalterbetrieb gerade vor Erkennen der Anomalität unwirksam zu machen. Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein zusätzlicher Referenzwert Ir', der kleiner als der Referenzwert Ir ist, zur Erkennung einer Anomalität durch den vorbestimmten Wert spezifiziert. Wenn der Motorstrom I diesen Wert überschreitet, wird der Schalterbetrieb unwirksam gemacht.

Es reicht aus, daß der zusätzliche Referenzwert Ir¹ auf I + ΛΧ' gesetzt wird (wobei 0 ^X¹ -^ΔΧ), während Ir den Wert I + ΔΧ hat, und die Erneuerungszeitsteuerung kann auf denselben Wert wie Ir bestimmt werden.

Falls ein Motorstrom den zusätzlichen Referenzwert Ir¹, nicht jedoch den Referenzwert Ir innerhalb der vorbestimmten Periode (Δι) überschreitet, ist es zulässig, daß der Schalterbetrieb bewirkt wird, aufgrund der Annahme, daß ein anomaler Zustand nicht erzeugt wird. At ist ein konstanter Wert kleiner als ΔΤ.

Es werden jetzt Maßnahmen gegen den dritten Nachteil, nämlich gegen einen Fehler des Stromsensors 6 beschrieben.

In der Periode (c) von Figur 2 kann dann, wenn ein Strom I tatsächlich festgestellt wird, der extrem kleiner als der erwartete Stromwert ist, angenommen werden, daß ein Fehler des Stromsensors 6 vorliegt. Im Gegensatz dazu ist es auch wahrscheinlich, daß ein Strom I zu groß erscheint. In diesem Fall arbeitet die

- 19 -

Sicherheitsfunktion und eliminiert dadurch die
Probleme.

Ein Fehler des Stromsensors kann deshalb erkannt
werden, indem zuvor ein unterer Grenzwert Ig des

Stromwertes I bestimmt und dann ein Stromwert I mit I

g
verglichen wird. In diesem Fall wird der Motor

angehalten.

Maßnahmen gegen den genannten vierten Nachteil, nämlich gegen ein Versagen einer Motorantriebskomponente,
werden im folgenden erklärt.

In Figur 6 wird ein vergleichsweise starker Strom, eine hohe Spannung den Leistungstransistoren TrI, Tr2

zugeführt, und die Fehlerrate ist höher als diejenige
der MPU etc. Die Relaisspulen Ll und L2 und die
Kontakte RLl und RL2 weisen außen mechanische Teile
auf, die ebenfalls eine hohe Fehlerrate haben. Ein

Fehler dieser Komponenten kann erkannt werden, indem

die Tatsache ausgenutzt wird, daß ein Motorstrom nicht
von sich aus oder natürlich fließt, wenn die Relaiskontakte RLl und RL2 auf dieselbe Polseite gelegt sind wie die Leistungsversorgungsspannung. Wenn zum Beispiel der Antriebsbefehl (T) und Q) , die von der MPU 1 gesendet werden, auf EIN geschaltet werden, bevor der Antrieb
des Motors beginnt, und RLl und RL2 beide auf die Seite der durchbrochenen Linie gelegt werden, falls eines der Relais nicht betriebsfähig ist, fließt ein Strom in den Motor. Deshalb kann ein Fehler des Relais oder des

Leistungstransistors diskriminiert werden, durch Lesen
eines Stroms I nach einer sehr kurzen Periode ΔΤ-,

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durch EIN-Schalten der Signale (T) und (?) mit dem S t roms enso r 6.

Falls während des Motorbetriebs ein Fehler auftritt, kann der Motor in Übereinstimmung mit solch einem Fehlermodus unmittelbar anhalten, er kann aber auch nicht anhalten, selbst wenn die Antriebssignale (T) und (g) AUS geschaltet werden, oder ein Fehler mag praktisch nicht festgestellt werden. In dem ersten Fall gibt es kein besonderes Problem. In dem zweiten Fall wird festgestellt, daß ein Strom I innerhalb der vorbestimmten Periode (Δ^τ ₂) durch AUS-Schalten der Antriebssignale (T) und (2) nicht unter einen vorbestimmten Wert (z. B. Null) reduziert wird, und beide Signale (l) und (|) werden auf EIN geschaltet, und dadurch kann der Motor angehalten werden. In dem dritten Fall kann ein Fehler durch Prüfen des Stromes unmittelbar vor Antrieb des Motors bei dem nächsten Mal erkannt werden.

Jede Funktion kann realisiert werden, indem jedesmal exklusive Hartware vorgesehen wird. In der Praxis ist es jedoch besser, die Realisierung durch Modifizierung des Verarbeitungsprogrammes vorzunehmen. Das Flußdiagramm eines Programmes als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt anhand der Figur beschrieben. Die Hartwarestruktur zum Inkraftsetzen der vorliegenden Erfindung ist im Grunde dieselbe wie bei dem in Figur 1 gezeigten Stand der Technik.

Der einzige Unterschied zwischen den Figuren 10 und 3 besteht darin, daß der Schritt 100 modifiziert ist und

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die Schritte 201, 202, 300 und 400 hinzugefügt sind. Die Routine der Figur 10 wird durchgeführt, indem sie zum Beispiel alle 10 Millisekunden aufgerufen wird. Die Komponente 100 ist eine Subroutine und ein Detail von ihr ist in Figur 11 dargestellt.

Figur 11 ist ein Flußdiagramm einer Unterprogrammroutine zum Durchführen des Verfahrens der Figur 9. Um diese Routine auszuführen, werden der Zeitzählbereich, der Ir-Bereich, der I^^-Bereich, der I -Bereich, der I-UPDATE-FLAG-Bereich jeweils in dem RAM 3 zugeordnet.

Zunächst wird der Zeitzählbereich gelesen und der Inhalt wird aufwärts gezählt. Wenn der Inhalt ZEIT-MESSER kleiner alsAT ist, wird der Inhalt von durch den Inhalt von I__eu ersetzt und der Inhalt von I_n... wird durch den Stromwert von I ersetzt. Falls ein Unterschied vom erneuerten I__„ und I-.-,+. größer als ein

ti 6 U el J. w

vorbestimmter Wert X ist, wird ein Bezug auf die UPDATE-FLAG Ir hergestellt. Wenn diese Markierung auf EIN steht, wird der Inhalt von Ir ersetzt durch I i*. + AX und Ir¹ wird ersetzt durch I_&lt + AX¹. Dann wird der Ir-UPDATE-FLAG auf AUS gesetzt und der Zeitzählbereich wird auf Null gelöscht. Ir¹ und AX¹ werden später beschrieben. Falls der Zeitmesser ΔΤ überschreitet, wird I . . ersetzt durch den Strom I und gleichzeitig wird Ir ersetzt durch I ,. +AX. Aufeinanderfolgende Verarbeitungsschritte sind dieselben wie die oben beschriebenen. Falls der Unterschied zwischen I₁₄. und

^alt

¹ unter X ist, wird die Ir-UPDATE-FLAG auf EIN gesetzt und dann beendet dies die Subroutine. Falls dann, wenn der Unterschied zwischen I ,. und I

alt neu

- 22 -

-Zb-

größer als c*ist, falls Ir-UPDATE-FLAG nicht auf EIN gestellt ist, werden Ir und Ir¹ nicht erneuert.

Die Schritte 400 in Figur 10(A) sind Subroutinen zur Lösung des Nachteils, der anhand der Figuren 6 bis 8 erklärt wurde. Ein Detailflußbild von START CHECK ist in Figur 12(A) dargestellt, während ein Detailflußbild von STOP CHECK in Figur 12(B) dargestellt ist. Um diese Subroutinen auszuführen, werden in dem RAM 3 die START-CHECK-FLAG, welche die Notwendigkeit oder die Nichtnotwendigkeit des Start Checks anzeigt, der erste Zeitnehmerbereich zur Bestimmung der Motorstromprüfzeit, der STOP-CHECK-FLAG-Bereich, welcher anzeigt, ob ein Stop Check notwendig ist oder nicht, der zweite Zeitmeßbereich zur Bestimmung der Motorstromprüfzeit und die Bereiche der ersten und zweiten DISPLAY-FLAG, die das Ergebnis des Start Check und Stop Check anzeigen, zugeordnet. Die Funktionen der jeweiligen Schritte und Funktionen von Subroutinen als Ganzes sind aus den Figuren erkenntlich und werden nicht weiter erklärt. Falls ein Fehler festgestellt wird, wird eine Fehlerunterbrechung erzeugt und die Verarbeitung oder Ausführung wird zu einer anderen Fehlerverarbreitungsroutine übertragen.

Der Schritt 300 von Figur 10(A) unterscheidet, ob ein Motorstromwert I kleiner als ein unterer Grenzwert I

g oder nicht in der Periode (c) von Figur 2 liegt. Wenn

er kleiner als I ist, wird die Steuerung bewirkt, so

CD

daß der Motor angehalten wird.

Jeder Zeitmesser in Figur 10(B), Figur 11, Figur 12(A)

- 23 -

bzw. Figur 12(B) ist jeweils verschieden.

Wie oben im Detail beschrieben wurde, wird der Referenzwert Ir zur Erkennung eines Motorfehlers bei solch einer Zeitsteuerung zurückgesetzt, wenn der Strom I zu wachsen beginnt. Deshalb kann ein Überlastungszustand des Motors stets innerhalb kürzester Zeit festgestellt werden. In dem obigen Ausfuhrungsbeispiel wurde ein Gleichstrommotor verwendet. In diesem Fall ist die Last proportional zu einem Strom und dementsprechend wurde erklärt, daß der Motor durch einen Stromwert überwacht wurde. Falls jedoch ein Wechselstrommotor verwendet wird, kann die Überwachung des Stromes und der Spannung anregen oder anzeigen, daß eine berechnete effektive Leistung proportional zu der Last ist. Deshalb ist es möglich, daß der Wechselstrommotor für die Steuerung durch die vorliegende Erfindung verwendet wird.

Die Sicherheitseinrichtung ist stets notwendig, um ausfallsichere Verfahren zu gewährleisten, nämlich um einen sicheren Betrieb auch dann zu steuern, wenn ein Teil der Komponenten ausfällt oder irgendeine Betriebsart von einer Bedienungsperson durchgeführt wird. Die vorliegende Erfindung umfaßt viele Modifikationen von ausfallsicheren Verfahren und gewährleistet eine höchst verläßliche Motorsteuerung und insbesondere eine Sicherungssteuerung.

- 24 -

- Leerseite -

Claims

Ansprüche:

20 1. Motorsteuerungsverfahren zur Ermittlung eines Betrages eines Wertes I, welcher der Belastung eines Motors äquivalent ist, durch Messung eines Motorantriebsstromes oder eines Antriebsstromes einer Antriebsspannung, durch Bestimmung eines Wertes,

25 jeweils nach einer vorbestimmten Zeit AT, der durch Addition des vorbestimmten Wertes ΔΧ zu dem genannten Wert I addiert wird, in einem bestimmten Zeitpunkt, als den Referenzwert Ir, und durch Suspendierung des Antriebs des Motors oder durch umgekehrte Rotation des

30 Motors, wenn der genannte Wert I den genannten Referenzwert Ir überschritten hat, bei welchem dann,

— 1 —

POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 196858-807

COMMERZBANK MÜNCHEN, KONTO-NUMMER 22 11 480

wenn der reduzierte Wert I innerhalb der genannten Periode ΔΤ zu wachsen beginnt, ÄT wiederum von solch einem Zeitpunkt gezählt wird und ein Wert, der durch Addition von Δ,Χ zu I erhalten wird, zu einem solchen Zeitpunkt wieder als der Referenzwert Ir eingestellt wird.
2. Motorsteuerungseinrichtung mit:

einem Motor, der von einer Gleichstrom- oder Wechselstromleistungsquelle angetrieben wird,

einem Handschalter, der den Antrieb des genannten Motors steuert,

einer Einrichtung zur Berechnung eines Wertes I, welcher der Belastung des genannten Motors entspricht, einer Takteinrichtung, welche wiederholt die vorbestimmten Zeitintervalle AT aufwärts zählt,

einer Einrichtung zum Addieren eines vorbestimmten Wertes ΔΧ zu dem Wert I der Belastung zu dem Zeitpunkt bei jedem Δτ, welcher der genannten Takteinrichtung entspricht,

einer Halteeinrichtung, welche einen Ausgang der genannten Addiereinrichtung als Referenzwert Ir enthält,

einer Einrichtung zum Erkennen von Ir ύ. I durch Vergleich des Referenzwertes Ir der genannten Halteeinrichtung und des Wertes I der Belastung und

einer Einrichtung zum Suspendieren oder zum Rotieren des genannten Motors in umgekehrter Richtung in Übereinstimmung mit einem Ausgang der genannten Detektoreinrichtung, bei welcher ferner enthalten sind: eine zweite Detektoreinrichtung, welche erkennt, daß der reduzierte Wert I der Last zu wachsen beginnt,

eine Einrichtung zur Rückstellung der genannten Takteinrichtung für den Zählbetrieb in Übereinstimmung mit einem Ausgang der genannten zweiten Detektoreinrichtung, und

eine Einrichtung zum Addieren eines vorbestimmten Wertes ΔΧ zu dem Wert I der Last zu dem Zeitpunkt und welche verursacht, daß die Halteeinrichtung solch einen Wert entsprechend einem Ausgang der genannten zweiten Detektoreinrichtung hält.
10
3. Motorsteuerrungseinrichtung nach Anspruch 2, mit: einer zweiten Halteeinrichtung zur Berechnung und

zum Halten eines zusätzlichen Referenzwertes Ir¹, der um einen vorbestimmten Wert kleiner als der Referenzwert Ir der genannten Halteeinrichtung ist, einer dritten Detektoreinrichtung, welche den genannten zusätzlichen Referenzwert Ir¹ und den Wert I der Last miteinander vergleicht und den Zustand Ir'«£ I «c Ir erkennt, und

eine Einrichtung, welche den Betrieb des genannten Handschalters auf einen Ausgang der genannten dritten Detektoreinrichtung ansprechend unwirksam macht.
4. Motorsteuerungseinrichtung nach Anspruch 2, mit: einer vierten Detektoreinrichtung, welche erkennt, daß ein Wert I der genannten Last während des Antriebs des Motors kleiner als der vorbestimmte untere Grenzwert Ig ist, und

einer Einrichtung zur Suspendierung des Antriebs des Motors in Abhängigkeit von einem Ausgang der genannten vierten Detektoreinrichtung.
5. Motorsteuerungseinrichtung nach Anspruch 2, bei welcher

der Motor ein Gleichstrommotor ist,

erste und zweite Schaltelemente vorgesehen sind, zum Schalten der Leistungsversorgungseingangsanschlüsse des Motors zu der einen oder anderen Seite des positiven Anschlusses und des negativen Anschlusses der Leistungsversorgung, und

bei welchem eine Spannung, die dem Motor zugeführt wird, normal oder umgekehrt gesteuert werden kann, durch Schaltung der genannten beiden Schaltelemente in Übereinstimmung mit dem Betrieb des genannten Handschalters, und mit

einer fünften Detektoreinrichtung, welche einen abnormen Zustand des Motors feststellt, indem sie erkennt, daß der Motorstrom fließt, wenn die genannten beiden Schaltelemente zu der einen Seite desselben Potentials der Leistungsversorgung geschaltet sind, während der Antrieb des Motors gestartet oder gestoppt wird, und

einer Einrichtung zum Stoppen des Motors durch Schalten der beiden Schaltelemente der Seite desselben Potentials entgegengesetzt zu dem genannten Schaltbetrieb während der genannte abnorme Zustand festgestellt wird.