DE4304960A1

DE4304960A1 - Verfahren zur Drehzahlsteuerung eines Motors

Info

Publication number: DE4304960A1
Application number: DE4304960A
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl Ing Lamm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-02-18
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2013-02-19
Also published as: ATE179844T1; EP0636286B1; DE4304960C2; WO1994019863A1; DE59408200D1; US5747956A; EP0636286A1; DE4304960C3; CZ242694A3; CZ288931B6

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahl steuerung eines Motors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, eine Verstellung der verschie densten Einrichtungen, beispielsweise in Kraftfahr zeugen, über Stellmotoren durchzuführen. Diese Stellmotoren werden häufig zur Komfortverbesserung in Kraftfahrzeugen, zum Beispiel der Sitz- oder Scheibenverstellung und ähnliches, eingesetzt. In aller Regel sind diese Verstellmotoren mit einer integrierten Motorelektronik ausgestattet oder wer den von einer Zentralelektronik gesteuert. Um eine genaue Positionierung der mit den Stellmotoren angetriebenen Systeme zu erreichen, ist es bekannt, einen als Weggeber ausgebildeten Inkrementalgeber zu integrieren, der über ein Bedienelement ermög licht, die zu verstellenden Einrichtungen in unter schiedliche Positionen zu überführen.

Es ist jedoch nachteilig, daß durch ein mögliches ruckartiges Anschalten des Stellmotors die eigent liche Verstellmechanik einer überaus großen mecha nischen Belastung ausgesetzt wird, die zu einem vorzeitigen Verschleiß der mechanischen Teile führen kann. Weiterhin ist jedes Anschalten des Stellmotors mit einem Anlaufkurzschlußstrom ver bunden, der die in einem Kraftfahrzeug nur begrenzt vorhandene Spannungsquelle stark belastet.

Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zur Drehzahlsteuerung eines Motors der gat tungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem eine Motor steuerung mit einem reduzierten Anlaufkurzschluß strom und einem reduzierten Anlaufdrehmoment mög lich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Pulsweitenmodulation wird in einfacher Weise erreicht, daß das Steuersignal in Zusammen arbeit mit dem Inkrementalgeber problemlos eine Drehzahlsteuerung des Motors durchführen kann. Durch die Zurverfügungstellung mehrerer möglicher Drehzahlen wird neben der Komfortverbesserung durch genauere Positioniermöglichkeiten der zu verstel lenden Einrichtung insbesondere ein reduziertes An laufdrehmoment erreicht. Damit wird eine ruckartige Belastung der die Verstellung bewirkenden mecha nischen Teile vermieden.

Weiterhin ist durch die Einstellung einer vorerst verminderten Motordrehzahl möglich, einen soge nannten Sanftstart bzw. Sanftstop des Motors durch zuführen. Hierbei ist vorteilhaft, daß durch ein allmähliches Hochfahren der Motordrehzahl der die Spannungsquelle belastende Anlaufkurzschlußstrom reduziert werden kann und darüber hinaus ein schwingungsfreies und damit geräuschvermindertes Einpegeln von mechanischen Teilen bis in den maximalen Lastbereich möglich ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, daß die Motordrehzahl überwacht und mit einem Referenzwert verglichen wird. Bei einer Mindestabweichung kann über die Pulsweitenmodu lation des Steuersignals eine Anpassung der Motor drehzahl erfolgen. Hiermit kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, daß trotz einer eventuell zu niedrigen Batteriespannung bzw. einer zu großen Last, die Motordrehzahl auf das Minimum eingestellt werden kann, das notwendig ist, um eine ausreichen de Verstellgeschwindigkeit zu erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen auf geführten Maßnahmen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungs beispielen anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Steuersignalverlauf am Beispiel eines Sanftstarts und

Fig. 2 ein Steuersignalverlauf am Beispiel eines Sanftstops.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist der Verlauf eines Steuersignals ge zeigt, bei dem sich die Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit von der Zeit oder dem Weg verändert. Zu einem Startzeitpunkt t₀ besitzt das Steuersignal einen Ausgangswert, der entweder Null oder wie mit dem gestrichelten Signalverlauf angedeutet eine von Null abweichende Größe besitzt. Da das Steuersignal eine Leistungsendstufe ansteuert, die beispiels weise über eine Spannungsregelung die Drehzahl eines Stellmotors bestimmt, ist jedem Ausgangswert des Steuersignals eine bestimmte Drehzahl des Stellmotors zugeordnet.

Im gezeigten Beispiel wird nunmehr das Steuersignal bis zu einem Zeitpunkt t₁, der beispielsweise 0,25 Sekunden betragen kann, monoton bis auf den Endwert von 100% pulsweitenmoduliert. Mit der monotonen Pulsweitenmodulation des Steuersignals wird gleich zeitig die Drehzahl des Stellmotors bis zu seinem Endwert erhöht. Durch diese einen Sanftstart beinhaltende allmähliche Erhöhung der Motordrehzahl wird erreicht, daß mit dem Einschaltzeitpunkt kein großer Anlaufkurzschlußstrom auftritt und über ein reduziertes Anlaufdrehmoment eine langsam steigende Kraftübertragung auf die Verstellmechanik erreicht wird. Da die Stellmotoren in der Regel über ein zwischengeschaltetes Getriebe die eigentliche Ver stellfunktion ausführen, ist mit dem beschriebenen Sanftstart gleichzeitig eine Geräuschverminderung, zum Beispiel durch ein Getriebelose, verbunden.

In vorteilhafter Weise kann durch die Motor elektronik der Drehzahlverlauf beim Start des ge samten Motorsystems beobachtet werden und indem dieses mit einem erwarteten Drehzahlverlauf ver glichen wird, kann bei einer Abweichung, das heißt, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt t die an sich erwartete Motordrehzahl noch nicht eingetreten ist geschlußfolgert werden, daß beispielsweise an der Verstellmechanik ein Defekt bzw. eine Behinderung vorliegt, die durch eine zu große Krafterfordernis zu einer Zerstörung des Stellmotors führen könnte. Somit kann die beschriebene Motoransteuerung gleichzeitig zu einer Diagnose des gesamten Ver stellsystems genutzt werden.

Als Ausgangswert für die Drehzahleinstellung des Stellmotors kann - wie im Beispiel mit der ge strichelten Linie angedeutet - auch eine gegenüber der Enddrehzahl verringerte Drehzahl, im Beispiel bei einer 50%igen Pulsweitenmodulation, genutzt werden. Somit kann anstelle eines konstant linearen Anstiegs der Pulsweitenmodulation eine schritt- bzw. intervallmäßige Erhöhung der Drehzahl einge stellt werden.

Anstelle der zeitabhängigen Steuerung der Puls weitenmodulation kann auch eine wegabhängige Steue rung der Pulsweitenmodulation durchgeführt werden.

Dabei kann ein Winkelgeber eingesetzt werden, der die Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit eines Winkels α reguliert, so daß bei Erreichen eines Winkels α beispielsweise von 180° das Steuersignal den Endwert angenommen hat und damit der Stellmotor seine Nenndrehzahl erreicht hat.

In Fig. 2 ist der Verlauf des Steuersignals am Beispiel eines Sanftstops gezeigt. Zu einem Zeit punkt t₂ wird das Steuersignal über die Zeit monoton bis zu einem Zeitpunkt t₃, im Beispiel auf 50%, pulsweitenmoduliert. Damit beträgt durch die direkte Abhängigkeit des pulsweitenmodulierten Steuersignals mit der Drehzahl des Stellmotors die Drehzahl des Stellmotors zum Zeitpunkt t₃, wobei t₃ beispielsweise t₂ + 0,25 Sekunden beträgt, nur noch die Hälfte der ursprünglichen Nenndrehzahl.

In ganz analoger Weise kann selbstverständlich das Steuersignal bis auf den Endwert Null herunter moduliert werden.

Wie bereits zu Fig. 1 beim Sanftstart genannt, kann die Pulsweitenmodulation des Steuersignals auch über einen wegabhängigen Winkelgeber erfolgen, so daß im Beispiel bei einem Winkel α′ = α + 180° das Steuersignal ebenfalls auf 50% des Ausgangswertes pulsweitenmoduliert wird. Durch diese eingestellte reduzierte Drehzahl des Stellmotors ist vorteil hafterweise eine verbesserte Feineinstellung der zu verstellenden Einrichtungen, beispielsweise die Einstellung einer bestimmten Sitzposition oder eines bestimmten Fensteröffnungsgrades bei Kraft fahrzeugen möglich.

Es kann jedoch infolge einer zu niedrigen Batterie spannung vorkommen, daß die sich einstellende Motordrehzahl des Stellmotors zu gering ist, um eine gewünschte ausreichende Stellgeschwindigkeit zu erreichen. Hier kann in einfacher Weise die momentane tatsächliche Drehzahl überwacht werden und diese mit einer festgelegten Mindestdrehzahl verglichen werden. Ist nun die tatsächliche Motor drehzahl höher als die als Referenzwert dienende festgelegte Mindestdrehzahl, erfolgt über das Steuersignal kein Eingriff in das Motorsystem. Sollte die tatsächliche Motordrehzahl jedoch unter dem Referenzwert liegen, kann über eine stufenweise Pulsweitenmodulation des Steuersignals, die über eine hier nicht näher zu betrachtende Steuerelek tronik ausgelöst wird, in bestimmten Abtastinter vallen die Leistungsendstufe, die die eigentliche Steuerung des Stellmotors vornimmt, so lange ange steuert werden, bis die tatsächliche Motordrehzahl mit der festgelegten Mindestdrehzahl übereinstimmt. Sollte trotz der stufenweisen Pulsweitenmodulation des Steuersignals die Mindestdrehzahl des Stell motors nicht erreicht werden, ist zumindest fest gestellt, daß der Stellmotor mit seinem maximalen Drehmoment betrieben wird und möglicherweise eine Fehlerquelle, beispielsweise in der Verstell mechanik, vorliegt.

Claims

1. Verfahren zur Drehzahlsteuerung eines Motors unter Verwendung eines Inkrementalgebers, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf eine den Motor an steuernde Leistungsendstufe geführtes Steuersignal pulsweitenmoduliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Pulsweitenmodulation des Steuersignals zeit- und/oder -wegabhängig gesteuert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsweiten modulation des Steuersignals monoton erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß über das Steuer signal eine Drehzahlerhöhung oder Drehzahlredu zierung des Stellmotors direkt proportional er folgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsweiten modulation des Steuersignals vom bzw. auf einen von Null abweichenden Ausgangs- bzw. Endwert erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Motordrehzahl überwacht und mit einem Referenzwert verglichen wird und bei einer Mindestabweichung der Motor drehzahl von dem Referenzwert über ein vorgegebenes Intervall die Pulsweitenmodulation des Steuersi gnals verändert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß während der Puls weitenmodulation der Drehzahlverlauf des Stellmo tors überwacht wird und dieser mit einem erwarteten Drehzahlverlauf verglichen wird.