DE4138194C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Position und Bewegungsrichtung translatorisch und/oder rotatorisch bewegter Aggregate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Position und Bewegungsrichtung translatorisch und/oder rotatorisch bewegter Teile eines Aggregates nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE 30 34 118 C2 ist ein Verfahren zur elektroni­ schen Überwachung des Öffnungs- und Schließvorganges von elektrisch betriebenen Aggregaten, insbesondere von Fenster­ hebern und Schiebedächern in Kraftfahrzeugen, bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Geschwindigkeit eines an ein gleichspannungsgespeistes Bordnetz angeschlossenen elektrischen Stellorgans des Aggregates gemessen und aus dem erhaltenen Meßwert ein Grenzwert gebildet, der anschlie­ ßend mit allen nachfolgenden Meßwerten verglichen wird.

In dem Grenzwert sind die momentanen, sich über die Be­ triebszeit des Aggregates ändernden elektrischen und mecha­ nischen Größen wie die Eigenerwärmung eines Fensterhebermo­ tors, die Höhe der Batteriespannung und die Position der Fensterscheibe bei einem elektrischen Fensterheber als elektrisch betriebenes Aggregat sowie statische Gegebenhei­ ten des Fensterhebersystems wie die Krümmung der Fenster­ scheibe berücksichtigt.

Die Verarbeitung und Aufnahme der Meßwerte erfolgt durch einen Mikrocomputer, der eine Speicher- und eine Vergleichs­ vorrichtung aufweist, mit denen beim Öffnungs- und Schließ­ vorgang des Aggregates der zu durchlaufende Weg in drei Bereiche aufgeteilt wird. Sowohl beim Öffnungs- als auch beim Schließvorgang wird der zurückgelegte Weg elektronisch erfaßt. Beim Schließvorgang wird der gespeicherte Öffnungs­ weg mit dem jeweils zurückgelegten, elektronisch erfaßten Schließweg verglichen. Innerhalb eines bestimmten Bereichs wird bei Auftreten eines Blockierzustandes des Aggregates das Stellorgan abgeschaltet, sobald ein zeitlicher Grenz­ wert erreicht wird.

Die Geschwindigkeitsmessung wird bei dem bekannten Verfah­ ren mittels einer Lochscheibe und lichtelektrischen Elemen­ ten oder mithilfe ähnlicher Sensorelemente, die mit dem Aggregat verbunden sind, durchgeführt.

Zur Durchführung des bekannten Verfahrens sind zur Erfas­ sung der Position und Bewegungsrichtung der bewegten Teile des Aggregates somit mindestens zwei Sensoren erforderlich. Um eine möglichst genaue Positionsangabe zu erzielen, muß ein hochgenaues Sensorsystem vorgesehen werden, das eine Umdrehung des Fensterhebermotors in mehrere Teilbereiche unterteilt, so daß insgesamt eine aufwendige und damit in der Herstellung teure Sensoreinrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen werden muß.

Aus der DE 35 27 906 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Po­ sitionierung eines mittels einer Verstellvorrichtung ver­ stellbaren Gegenstandes mit einem Impulsgeber, der eine der Anzahl von Umdrehungen des Gleichstrommotors entsprechenden Anzahl von Impulsen für eine inkrementale Positionsbestim­ mung erzeugt, bekannt. Der Impulsgeber weist dabei einen Sensor auf, der auf die während des Laufs des Gleichstrommo­ tors, auch bei konstanter Last, vorhandenen Schwankungen des Stromes oder einer sich entsprechend diesen Stromschwan­ kungen periodisch ändernde Größe anspricht.

Weiterhin ist aus der DE 37 44 188 A1 ein Verfahren zur Po­ sitionierung eines Objektes mittels Stellmotor bekannt, der bezüglich der Anzahl seiner Umdrehungen so geregelt ist, daß das Objekt in eine definierte Lage gebracht wird. Dabei werden die durch einen parasitären Effekt innerhalb des Gleichstrommotors erzeugten Spannungsimpulse gezählt und mit einer vorgegebenen Sollzahl an Impulsen verglichen. Aus diesem Soll-Istwert-Vergleich wird ein Steuerkriterium für den Stellmotor abgeleitet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Position und Bewegungsrichtung translatorisch und/oder rotatorisch bewegter Teile eines Aggregates der eingangs genannten Gattung anzugeben, die bei hohem Auflösungsvermö­ gen der Positions- und Bewegungsrichtungserkennung nur eine Sensoreinrichtung erforderlich machen und somit einen geringen Herstellungsaufwand erfordern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht sowohl eine Positi­ ons- als auch eine Bewegungsrichtungserkennung mit nur einem Sensor, der bewegungsproportionale Impulse abgibt, während eine Erfassung der Bewegungsrichtung unmittelbar an den Klemmen des Antriebsaggregates vorgenommen wird, so daß die gewonnenen elektrischen Signale direkt weiterverarbei­ tet werden können.

Die Erfassung der Klemmenspannung oder des Kurzschlußstro­ mes des Elektromotors ermöglicht es, aus der Polarität der Klemmenspannung oder des Kurzschlußstromes nach Verklingen der transienten, induktiven Übergangsschwingung die Dreh­ richtung des Elektromotors festzustellen. Eine derartige Maßnahme erweist sich besonders dann als kostengünstig, wenn der Strom oder die Spannung des Elektromotors aus anderen Applikationsgründen, beispielsweise für einen Über­ stromschutz oder eine Leistungserfassung, ohnehin gemessen wird.

Durch die Erfassung der Welligkeit des Motorstromes, die durch die Kommutierung zwischen den verschiedenen Motorwick­ lungen verursacht wird, kann die Bewegungsmessung sehr fein unterteilt werden, so daß eine hochgenaue Auflösung mög­ lich ist, ohne daß eine hochgenaue, beispielsweise mit der Motorwelle verbundene Sensoreinrichtung erforderlich ist.

Die elektronische Korrektur der durch die Welligkeit des Mo­ torstroms gewonnenen Sensorsignale gewährleistet, daß ausfallende Welligkeitsimpulse die Genauigkeit der Messung nur innerhalb einer Umdrehung des mit dem Elektromotor verbundenen Impulsgebers berühren, da der Impulsgeber einmal pro Umdrehung die exakte Position des Elektromotors festlegt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekenn­ zeichnet durch einen Elektromotor, der einerseits mit einem beweglichen Aggregateteil und andererseits mit einer an eine Spannungsquelle angeschlossenen Steuereinrichtung verbunden ist, einen mit dem Elektromotor und/oder dem beweglichen Aggregateteil verbundenen Impulsgeber und einen mit den Anschlußklemmen des Elektromotors verbundenen Klemmenspannungs- und/oder Kurzschlußstromsensor sowie einen die Welligkeit des Motorstroms erfassenden Motorstrom­ sensor.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrich­ tung den die Welligkeit des Motorstromes erfassenden Strom­ sensor enthält, dessen Ausgang mit einem Impulsbildner verbunden ist, der der Motorstromwelligkeit entsprechende Impulse abgibt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerein­ richtung eine Korrektureinrichtung enthält, die die vom Impulsgeber abgegebenen, der Bewegung des beweglichen Aggregateteils oder der Umdrehung des Elektromotors propor­ tionalen Impulse mit den vom Impulsbildner abgegebenen, der Motorstromwelligkeit entsprechenden Impulsen vergleicht und letztere in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Bewegungs­ länge des beweglichen Aggregateteils oder Winkelstellung des Elektromotors korrigiert.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Speiseschaltung aus einer H-Brückenschal­ tung mit vier Feldeffekttransistoren, von denen jeweils zwei Feldeffekttransistoren mit ihren Drain- oder Sourcean­ schlüssen miteinander verbunden und an die Spannungsquelle bzw. Massepotential angeschlossen sind, während die verblei­ benden Drain- bzw. Sourceanschlüsse mit dem Drain- oder Sourceanschluß des in Reihe geschalteten Feldeffektstransi­ stors verbunden sind, wobei der Elektromotor an die Verbin­ dung der in Reihe geschalteten Feldeffekttransistoren angeschlossen ist, die Gateanschlüsse der vier Feldeffekttr­ ansistoren mit dem Ausgang der Steuerschaltung verbunden sind und zwei parallelgeschaltete Feldef­ fekttransistoren als Sensor-Feldeffekttransistoren ausgebildet sind, deren Sensoranschlüsse mit den Eingängen einer die Feldeffekttransistoren ansteuern­ den Steuerschaltung verbunden sind.

Die Verwendung einer aus einer H-Brückenschaltung bestehenden Speiseschaltung mit vier Feldeffekttransi­ storen, von denen zwei Feldeffekttransstoren als Sensor-Feldeffekttransistoren ausgebildet sind, ermöglicht es, ohne zusätzlichen Aufwand die Speise­ schaltung als Sensorschaltung zu verwenden, die eine Anzeige über eine Drehrichtungsumkehr des Elektromo­ tors liefert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den verbleibenden Unteransprüchen gekennzeichnet. Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spieles soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Antriebs­ teile eines elektrischen Fensterhebers mit elektrischen Anschlüssen;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Speise- und Steu­ erschaltung für den Antrieb und die Erfas­ sung der Position und Bewegungsrichtung translatorisch und/oder rotatorisch beweg­ ter Aggregateteile und

Fig. 3 eine zeitliche Darstellung der Drehzahl, des Stromes und der Ansteuersignale eines Elek­ tromotors zum Antrieb beispielsweise eines elektrischen Fensterhebers in Kraftfahrzeu­ gen.

Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt einen als Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotor 1 mit einem Rotor 11 und einem Stator 12. Der Rotor 11 ist in an sich bekannter Weise mit einem Kommutator 13 versehen und mit einer Motorwelle 14 verbunden, die in diesem Ausführungsbeispiel als Teil eines Schneckenge­ triebes ausgebildet ist. Die Motorwelle 14 treibt die translatorisch oder rotatorisch bewegten Teile 2 eines Aggregates an, das beispielsweise aus dem Getriebe einer Fensterhebeeinrichtung für Kraftfahrzeuge bestehen kann. Diese setzt die rotatorische Bewegung in eine lineare bzw. translatorische Bewegung zum Anheben oder Absenken einer Fensterscheibe um.

Das Aggregateteil 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Impulsgeber 3 verbunden, der beispielsweise aus einem Hallsensor, einem elektro-optischen, induk­ tiven, kapazitiven, magnetischen oder mechanischen Sensor bestehen kann. Aufgrund der mechanischen Kopplung zwischen Motorwelle 14 und Aggregateteil 2 kann der Impulsgeber auch unmittelbar mit dem Elektro­ motor 1 bzw. der Motorwelle 14 verbunden sein. Dieser Impulsgeber 3 gibt für den Fall einer rotatorischen Bewegung desr Aggregateteils 2 mindestens einen Impuls pro Umdrehung ab. Eine größere Impulszahl pro Umdrehung des Rotors 11 bzw. der Motorwelle 14 ist nicht erforderlich, liegt aber ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Der Elektromotor 1 ist mit einem Akkumulator bzw. einer Batterie 4 zur Speisung des Elektromotors 1 sowie mit einem Steckanschluß 9 verbunden, der eine Verbindung zu einer Steuerschaltung 5 herstellt, die gleichzeitig eine Überwachungsschaltung für die Erfassung der Position und Bewegungsrichtung des Elektromotors 1 bzw. des Aggregateteils 2 enthält.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Steuer­ schaltung 5 auch im Elektromotor 1 integriert sein, so daß die Steuerschaltung 5 und der Elektromotor 1 eine bauliche Einheit bilden.

Anstelle eines mindestens einen Impuls pro Umdrehung des Rotors 11 des Elektromotors 1 bzw. der Motorwelle 14 abgebenden elektro-optischen, magnetischen, induk­ tiven, kapazitiven oder mechanischen Sensors 3 kann ein entsprechender Sensor beispielsweise in der Bewegungsbahn der Fensterscheibe des elektrischen Fensterhebers angeordnet werden, der bei Zurücklegen einer vorgegebenen Strecke der Fensterscheibe einen Impuls abgibt, so daß aufgrund der starren mechani­ schen Kopplung zwischen Elektromotor 1 und bewegtem Aggregateteil 2 eine Relation zwischen zurückgelegtem Weg und Drehwinkel bzw. Umdrehung des Elektromotors hergestellt werden kann.

Der dem Elektromotor 1 zugeführte Motorstrom wird mittels der Steuereinrichtung 5 gesteuert, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Speiseschaltung enthält, die an den Akkumulator bzw. an die Batterie 4 als Spannungsquelle angeschlossen ist. Die Steuerein­ richtung 5 ist vorzugsweise über eine Multiplexverbin­ dung mit einer Schalteinrichtung 10 verbunden, die einen oder mehrere Schalter aufweist, mit denen die Bewegung der bewegten Aggregateteile in der einen oder anderen Richtung eingestellt bzw. ausgelöst werden kann.

Zu diesem Zweck können die Schalter aus Kipp- oder Tastschaltern bestehen, die bei einmaliger Berührung die Bewegung der Aggregateteile bis zum Endanschlag in der einen oder anderen Richtung sowie nur dann eine Bewegung bewirken, solange der betreffende Schalter betätigt wird.

Die Steuereinrichtung 5 weist einen Klemmenspannungs- und/oder Kurzschlußstromsensor auf, dessen Anschluß­ leitungen mit den Anschlußklemmen des Elektromotors 1 verbunden sind bzw. in einer Anschlußleitung des Elektromotors 1 liegen. Zur Kurzschlußstromerfassung kann in der Anschlußleitung ein Widerstand angeordnet werden, an dem der Spannungsabfall abgetastet und zur Erfassung des Motorstromes und damit des Kurzschluß­ stromes an den Kurzschlußstromsensor der Steuerrich­ tung 5 abgegeben wird.

Zusätzlich weist die Steuerrichtung 5 einen Impuls­ bildner auf, mit dessen Hilfe die Motorstromwelligkeit erfaßt und wiedergegeben wird. Die Motorstromwellig­ keit wird durch die Kommutierung zwischen den einzel­ nen Motorwicklungen verursacht und ermöglicht damit eine Unterteilung einer Umdrehung des Rotors 11 des Elektromotors 1 in eine der Anzahl der Kommutierungen entsprechende Anzahl Teilumdrehungen, so daß bei­ spielsweise bei zwölf Segmenten des Kommutators 13 zwölf Welligkeitsimpulse gezählt werden. Damit läßt sich ohne zusätzlichen Aufwand an Sensoren die Auflö­ sung der Bewegung der bewegten Aggregateteile erhöhen, so daß keine zusätzlichen Sensorelemente mit einer entsprechend hohen Präzision und in Folge davon höheren Kosten erforderlich sind.

Durch eine in der Steuereinrichtung 5 angeordnete Vergleichseinrichtung kann ein ständiger Vergleich zwischen den im Impulsbildner abgegebenen Welligkeits­ impulsen und den vom Impulsgeber 3 abgegebenen, einer Motorumdrehung entsprechenden Impulsen durchgeführt werden. Gehen daher vom Impulsbildner abgegebene Welligkeitsimpulse verloren, beispielsweise infolge einer Überbrückung zwischen zwei Kommutatorsegmenten oder aufgrund mangelhafter Ausbildung eines entspre­ chenden Sensorimpulses, so berührt dies lediglich die Genauigkeit innerhalb einer Umdrehung des Elektromo­ tors 1.

Werden beispielsweise bei zwölf Kommutatorsegmenten nur elf Impulse pro Umdrehung des Rotors 11 des Elektromotors 1 erfaßt, so bedeutet dies lediglich eine geringfügige Reduzierung der Auflösung der Bewegung des Rotors 11 innerhalb einer Umdrehung. Durch eine entsprechende Korrektureinrichtung kann entweder der fehlende Impuls ausgeglichen oder eine geringfügig geringere Auflösungsgenauigkeit hingenom­ men werden.

Am Beispiel eines Fensterhebeantriebs für einen elektrischen Fensterheber in einem Kraftfahrzeug soll nachstehend die Erfassung der Position und Bewegungs­ richtung der bewegten Aggregateteile näher erläutert werden.

Nach Vorgabe eines Steuerbefehls an der Schalteinrich­ tung 10 wird dem Elektromotor 1 gesteuert von der Steuereinrichtung 5 ein Motorstrom zugeführt, so daß der Rotor 11 des Elektromotors 1 und damit die Motor­ welle 14 in der gewünschten Drehrichtung betrieben wird. Während der Drehung des Rotors 11 des Elektromo­ tors 1 bzw. der Motorwelle 14 und damit des bewegten Aggregateteils 2 wird mindestens ein Impuls pro Umdrehung vom Impulsgeber 3 an die Steuereinrichtung 5 abgegeben. Gleichzeitig werden der Motorstromwellig­ keit entsprechende Impulse abgegeben und gegebenen­ falls eine Korrektur der Welligkeitsimpulse vorgenom­ men, falls die Anzahl der Welligkeitsimpulse pro Umdrehung nicht der vorgegebenen Anzahl entspricht.

Infolge der Welligkeitsimpulse läßt sich die Umdrehung der Motorwelle 14 in entsprechende Winkelgrade unter­ teilen, so daß der mit den bewegten Aggregateteilen 2 verbundene lineare Antrieb des elektrischen Fensterhe­ bers in entsprechende Teilbewegungen umgesetzt und erfaßt wird.

Bei einer an der Schalteinrichtung 10 eingestellten Unterbrechung der Drehbewegung oder aufgrund einer externen Störung, beispielsweise durch Einklemmen eines Gegenstandes zwischen der Oberkante der nach oben bewegten Fensterscheibe und dem Türrahmen, die ebenfalls zu einem Abbremsen des Rotors 11 des Elek­ tromotors 1 führt, wird der Kurzschlußstrom bzw. die an den Motorklemmen anliegende Klemmenspannung mittels der Steuereinrichtung 5 erfaßt und deren Polarität bestimmt. Die jeweils ermittelte Polarität des Kurz­ schlußstromes bzw. der Klemmenspannung bestimmt nach Abklingen des transienten Übergangs die vorangegangene Drehrichtung des Elektromotors 1.

Auf diese Weise kann ebenfalls auf einen zweiten Sensor verzichtet werden, mit dessen Hilfe die Erfas­ sung einer Drehrichtung eines Elektromotors nur möglich ist. Damit ist eine qualitative Bewegungsanan­ lyse im Stillstand des Elektromotors 1 möglich, ohne daß von kostenaufwendigen Sensoreinrichtungen Gebrauch gemacht werden muß.

Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild zur Steue­ rung sowie Erfassung der Positions- und Bewegungsrich­ tung eines Elektromotors 1, der über eine mechanische Verbindung mit einem translatorisch oder rotatorisch bewegten Teil eines Aggregates 2 verbunden ist.

Die Steuer- und Überwachungsschaltung umfaßt eine Speiseschaltung 6, eine Steuerschaltung 51 und einen Mikrocomputer 50, der Steuersignale über eine Leitung 54 zur Steuerschaltung 51 zur Ansteuerung der Speise­ schaltung 6 für den Elektromotor 1 abgibt und Sensor­ signale über die Steuerschaltung 51 und eine Leitungs­ verbindung 55 empfängt. Der Mikrocomputer 50 ist mit einer Schalteinrichtung 10 verbunden, die entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Kipp- oder Sensorschalter zum Einstellen einer gewünschten Bewegung des Elektromotors 1 aufweist.

Der Elektromotor 1 ist mit einem Impulsgeber 3 verbun­ den, der beispielsweise pro Umdrehung des Rotors des Elektromotors 1 einen Impuls an den Mikrocomputer 50 abgibt. Zusätzlich ist in einer Anschlußleitung des Elektromotors 1 eine Sensoreinrichtung 80 angeordnet, die über einen Impulsbildner 8 ebenfalls mit dem Mikrocomputer 50 verbunden ist, wobei diese Sensorein­ richtung wahlweise vorgesehen werden kann.

Die Speiseschaltung 6 besteht aus vier in einer H- Brückenschaltung angeordneten Feldeffekttransistoren 61, 62, 63, 64, von denen zwei Feldeffekttransistoren, nämlich die Feldeffekttransistoren 61 und 62 als Sensor-Feldeffekttransistoren mit einem zusätzlichen Sensoranschluß ausgebildet sind. Der Sensoranschluß dieser Feldeffekttransistoren 61, 62 gibt über die Leitungen 71, 72 eine dem Motorstrom proportionale Signalspannung an den Impulsbildner 8 ab, die ein Bruchteil des durch den betreffenden Sensor-Feldef­ fekttransistor 61, 62 fließenden Motor- bzw. Laststro­ mes ist.

Die Drain- bzw. Sourceanschlüsse der beiden Sensor- Feldeffekttransistoren 61, 62 sind miteinander verbun­ den und an den positiven Pol einer Spannungsquelle Ub angeschlossen, während die Source- bzw. Drainanschlüs­ se der beiden verbleibenden Feldeffekttransistoren 63, 64 an Null- oder Massepotential angeschlossen sind.

Die Verbindungen der Leistungsanschlüsse der Sensor- Feldeffekttransistoren 61, 62 einerseits und der verbleibenden Feldeffekttransistoren 63, 64 anderer­ seits sind mit den Motorklemmen des Elektromotors 1 verbunden. Sämtliche Steuer- und Sensor-Anschlüsse der Feldeffekttransistoren 61, 62, 63, 64 sind über Leitungen 71 bis 76 mit der Steuerschaltung 51 verbun­ den, die in Abhängigkeit von den über die Leitung 54 vom Mikrocomputer empfangenen Steuersignalen die Feldeffekttransistoren 61 bis 64 ansteuert bzw. die von den Sensoranschlüssen der Sensor-Feldeldeffekt­ transistoren 61, 62 empfangenen Sensorsignale über die Leitungsverbindung 55 an den Mikrocomputer 50 abgibt.

In der Leitungsverbindung 55 ist ein Filter 52 und ein Komparator 53 angeordnet, mit deren Hilfe der Strom des Elektromotors 1 bzw. die vorangegangene Bewegungs­ richtung des Elektromotors 1 erfaßt wird.

Zum Abbremsen des Elektromotors 1 werden die Feldef­ fekttransistoren 61, 62 eingeschaltet, so daß der Elektromotor 1 elektrisch gebremst wird. Die im Elektromotor 1 gespeicherte Energie bewirkt einen Stromanstieg durch die Sensor-Feldeffekttransistoren 61, 62, was sich in einem entsprechenden Anstieg des über die Sensoranschlüsse dieser Sensor-Feldeffekt­ transistoren 61, 62 erfaßten Stromes auswirkt. Die mit den Sensoranschlüssen der Sensor-Feldeffekttransisto­ ren 61, 62 verbundene Steuerschaltung 51 empfängt die Stromsignale von den beiden Sensor-Feldeffekttransi­ storen 61, 62 und wandelt sie in ein Spannungssignal um, das der Summe der positiven Ströme, d. h. der vom Drain- zum Source-Anschluß fließenden Ströme durch die beiden Sensor-Feldeffekttransistoren 61, 62 ent­ spricht.

Diese Spannung wird mittels des Filters 52 gefiltert und mit einer Referenzspannung Vref im Komparator 53 verglichen, die einem Stromfluß Null bzw. nahezu Null durch die Sensor-Feldeffekttransistoren 61, 62 ent­ spricht. Durch Erfassen des Null-Stromes wird somit angegeben, wann der Motor seine vorangegangene Dreh­ richtung beendet hat.

Zur Erfassung der Bewegungsrichtung des Elektromotors 1 kann alternativ oder in Ergänzung hierzu die mit den Motorklemmen des Elektromotors 1 verbundene Sensorein­ richtung 80 in Verbindung mit dem Impulsbildner 8 verwendet werden, mit denen die Klemmenspannung bzw. der Kurzschlußstrom des Elektromotors 1 erfaßt wird. Die jeweilige Polarität des Kurzschlußstromes bzw. der Klemmenspannung vor Erreichen des Stillstandes des Elektromotors 1 ergibt dabei die dem Stillstand des Elektromotors 1 vorangegangene Bewegungsrichtung.

Fig. 3 zeigt die Drehzahl, den Motorstrom und die Ansteuerimpulse für die Feldeffekttransistoren 61 bis 64 gemäß Fig. 2 zur Speisung des Elektromotors 1 in Abhängigkeit von der Zeit bei Anwendung unterschiedlicher Verfahren zum Abbremsen des Elektromotors 1.

Die gestrichelte Darstellung zeigt die Drehzahlver­ ringerung des Elektromotors 1 bei nichtgebremstem Elektromotor, während die durchgezogene Linie den Drehzahl-, Motorstrom- und Steuerimpulsverlauf bei aktiv gebremstem Elektromotor zeigt. Wird beim Abbrem­ sen des Elektromotors 1 die Drehrichtung des Elektro­ motors 1 reversiert, so ergibt sich ein strichpunk­ tiert dargestellter Verlauf der Drehzahl, des Motor­ stroms und der Ansteuerimpulse für die Feldeffekttran­ sistoren.

Zum Zeitpunkt t0 wird bei einem Bremsverfahren der Bremsvorgang eingeleitet, im Zeitraum zwischen t0 und t1 klingt der induktive Strom im Elektromotor 1 aufgrund des Freilaufs in der H-Brückenschaltung ab, wobei die Motordrehzahl und Drehrichtung des Elektromotors 1 in diesem Zeitintervall noch als konstant angesehen wird. Zum Zeitpunkt t1 wird die Drehrichtung des Elektromotors 1 über die H-Brückenschaltung reversiert, indem die Feldeffekttransistoren 63 und 62 eingeschaltet werden.

Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 bzw. t1 und t3 wird eine lineare Verzögerung bzw. Beschleunigung in der entgegengesetzten Richtung angenommen und zu diesem Zeitpunkt werden die mittels des Impulsgebers 3 ebenfalls in Verbindung mit der Motorstromwelligkeit erfaßten Positionsimpulse in einem Speicher des Microcomputers 50 gemäß Fig. 2 abgelegt, da von diesem Zeitpunkt an entweder die andere Drehrichtung des Elektromotors 1 bei Reversieren des Motors (strichpunktierte Linie) eingenommen bzw. der Motor stillgesetzt wird (durchge­ zogene Linie).

Je nachdem ob der Motor somit aktiv gebremst oder reversiert wurde, kann beginnend vom Zeitpunkt t2 bzw. t3 eine erneute Zählung der Sensorimpulse vorgenommen werden, die vom Impulsgeber 3 bzw. mittels der Motor­ stromwelligkeit erfaßt werden.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausfüh­ rungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Insbesondere beschränkt sich die Ausführung nicht auf die Realisierung mit diskreten logischen Baugruppen, sondern läßt sich vorteilhaft auch mit programmierter Logik - vorzugsweise unter Verwendung eines Microprozessors - realisieren.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erfassung der Position und Bewegungsrich­ tung translatorisch oder rotatorisch bewegter Teile eines Aggregates, das einen über eine Speiseschaltung mit einer Spannungsquelle verbundenen Elektromotor enthält, mit einem Impulsgeber, der mit dem Elektromo­ tor und/oder den bewegten Aggregateteilen verbunden ist und bewegungsproportionale Impulse an eine die Speiseschaltung ansteuernde Steuereinrichtung abgibt, insbesondere für Fensterheber und Schiebedächer in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich einerseits die Klemmenspannung und/oder der Kurzschlußstrom des Elektromotors (1) sowie ande­ rerseits die Welligkeit des Motorstroms des Elektromo­ tors (1) erfaßt und der Steuereinrichtung (5) zuge­ führt werden und daß die Steuereinrichtung (5) die vom Impulsgeber (3) abgegebenen Impulse mit den einer Umdrehung des Elektromotors (1) entsprechenden Wellig­ keitsimpulsen vergleicht und bei Abweichungen die den Welligkeitsimpulsen entsprechenden Weglängen oder Win­ kelstellungen korrigiert.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch einen Elektromotor (1), der einerseits mit einem beweglichen Aggregateteil (2) und andererseits mit einer an eine Speisespannungsquel­ le (4) angeschlossenen Steuereinrichtung (5) verbunden ist, einen mit dem Elektromotor (1) und/oder den beweg­ lichen Aggregateteilen (2) verbundenen Impuls­ geber (3), einen mit den Anschlußklemmen des Elektro­ motors (1) verbundenen Klemmenspannungs- und/oder Kurz­ schlußstromsensor und einen die Welligkeit des Motor­ stroms erfassenden Motorstromsensor (80).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) den die Welligkeit des Motorstromes erfassenden Stromsensor (80) enthält, wobei dessen Ausgang mit einem Impulsbildner (8) verbunden ist, der der Motorstromwelligkeit entspre­ chende Impulse abgibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) eine Korrektureinrich­ tung enthält, die die vom Impulsgeber (3) abgegebenen, der Bewegung des beweglichen Aggregateteils (2) oder der Umdrehung des Elektromotors (1) proportionalen Impulse mit den vom Impulsbildner (8) abgegebenen, der Motor­ stromwelligkeit entsprechenden Impulsen vergleicht und deren Abhängigkeit von einer vorgegebenen Bewe­ gungslänge des beweglichen Aggregateteils (2) oder der Winkelstellung des Elektromotors (1) korrigiert.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speiseschal­ tung (6) aus einer H-Brückenschaltung mit vier Feldef­ fekttransistoren (61 bis 64) besteht, von denen je­ weils zwei Feldeffekttransistoren (61, 63 bzw. 62, 64) mit ihren Drain- oder Sourceanschlüssen verbunden und an die Spannungsquelle (Ub) bzw. an Massepotential ange­ schlossen sind, während die verbleibenden Drain- bzw. Sourceanschlüsse mit dem Drain- oder Sourceanschluß des in Reihe geschalteten Feldeffekttransistors (61, 63 bzw. 62, 64) verbunden sind, daß der Elektromotor (1) an die Verbindung der in Reihe geschalteten Feldef­ fekttransistoren (61, 63 bzw. 63, 64) angeschlossen ist, daß die Gateanschlüsse der vier Feldeffekttransistoren (61 bis 64) mit dem Ausgang der Steuerschaltung (51) verbunden sind und daß zwei parallel geschaltete Fel­ deffekttransistoren als Sensor-Feldeffekttransistoren (61, 63) ausgebildet sind, deren Sensoranschlüsse mit den Eingängen der Steuerschaltung (51) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) einen Microcomputer (50) enthält, der einerseits mit einer Schalteinrichtung (10) zum Einstellen der Positionsveränderung und der Bewegungsrichtung des Elektromotors (1) bzw. der beweglichen Aggregateteile (2) und andererseits mit der Steuerschaltung (51) zur Ansteuerung der H- Brückenschaltung verbunden ist, und daß ein Eingang des Microcomputers (50) über einen Filter und einen Komparator, an den eine Referenzspannung angelegt ist, mit einem Sensorausgang der Steuerschaltung (51) verbunden ist, deren Sensoreinang mit den Sensoran­ schlüssen der Sensor-Feldeffekttransistoren (61, 62) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Microcomputer (50) zusätzlich mit dem mit dem Elektro­ motor (1) gekoppelten Impulsgeber (3) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber aus einem opto-elektrischen, induktiven, kapazitiven, mechanischen oder magneti­ schen Sensor besteht, der eine mit der Motorwelle des Elektromotors (1) gekoppelte Codierscheibe und Senso­ ren enthält.