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WO2008095750A1 - Apparatus for adjusting an actuator with simplified drive - Google Patents

Apparatus for adjusting an actuator with simplified drive Download PDF

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Publication number
WO2008095750A1
WO2008095750A1 PCT/EP2008/050474 EP2008050474W WO2008095750A1 WO 2008095750 A1 WO2008095750 A1 WO 2008095750A1 EP 2008050474 W EP2008050474 W EP 2008050474W WO 2008095750 A1 WO2008095750 A1 WO 2008095750A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
actuator
inductive component
drive circuit
operating voltages
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/050474
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Jansen
Fridtjof Schüssler
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to EP08701536A priority Critical patent/EP2126639A1/en
Publication of WO2008095750A1 publication Critical patent/WO2008095750A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/185—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00821—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being ventilating, air admitting or air distributing devices
    • B60H1/00835—Damper doors, e.g. position control
    • B60H1/00857—Damper doors, e.g. position control characterised by the means connecting the initiating means, e.g. control lever, to the damper door
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37165—Derive pulse from commution position, build into brushless motor
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
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    • G05B2219/37171—Commutation brushes, sensors deliver increment

Definitions

  • the invention relates to a device for adjusting an actuator in a motor vehicle.
  • US Pat. No. 6,437,533 B1 discloses a device for adjusting an actuator in a motor vehicle with a DC motor operatively connected to the actuator.
  • the DC motor is connected to a drive circuit which contains electronic switching elements in H-bridge circuit.
  • the device includes an inductive component, which is connected via the drive circuit to the motor, so that the motor current of the DC motor is passed through the inductive component.
  • a voltage signal is tapped, which is fed to an evaluation unit for determining the engine revolutions and thus indirectly for determining a position of the actuator.
  • the voltage signal picked up at the inductive component has a characteristic image with periodically occurring pulses (peaks).
  • pulses are due to the design of such DC motors and can be used as a measure of the number of engine revolutions. By counting these pulses can thus be closed on the number of engine revolutions on the adjustment of the actuator, or a predetermined change in position of the actuator can be specified directly as to be counted pulses. This process, also referred to as "pulse count", is described in greater detail in US Pat. No. 6,437,533 B1.
  • the object of the invention is to further simplify the known device, in particular with regard to use in the motor vehicle.
  • the device for adjusting an actuator in a motor vehicle has a DC motor operatively connected to the actuator DC, and further comprising a drive circuit connected to the DC motor, an inductive component through which the motor current of the DC motor is guided and to which a voltage signal is tapped and an evaluation unit connected to the inductive component for determining a position of the actuator with the voltage signal tapped on the inductive component, the drive circuit being designed to generate two symmetrical operating voltages and the two symmetrical operating voltages generated by the drive circuit alternately via a single motor line are supplied to the DC motor.
  • the use of a complex H-bridge circuit is dispensed with in the device according to the invention.
  • the drive circuit is designed to generate two symmetrical operating voltages. These two symmetrical operating voltages are fed alternately via a single motor line to the DC motor. This results in several advantages. By dispensing with a complex H-bridge circuit fewer switching elements are needed, and the drive circuit is easier. Furthermore, this less chip area is required, so that it is easier to integrate several drive circuits for several DC motors in a single component.
  • the device according to the invention only a single motor line for supplying the DC motor is provided, via which it is supplied with alternately in the two symmetrical operating voltages.
  • the return current can take place via the chassis of the vehicle.
  • Another advantage of the device according to the invention is that a smoother running of the DC motor over the known devices can be achieved. While in the known devices, the battery voltage of the motor vehicle via the H-bridge circuit is supplied directly to the DC motor, which provided in the inventive device two symmetrical operating voltages can be generated by direct current (DC) conversion. However, the operating voltage generated by such a DC-conversion is more stable than the usual battery voltage in the motor vehicle, resulting in the more uniform running of the DC motor.
  • DC direct current
  • the position of the actuator after the pulse count method in the evaluation can be dispensed with the use of an additional sensor for determining the position of the actuator. Rather, the position of the actuator can be determined by counting the pulses. If the evaluation unit has a subunit for recognizing, filtering and conditioning the voltage signal, it is always possible to supply similar and readily processable signal forms to a controller which takes over the evaluation according to the pulse count method, so that evaluation errors are avoided.
  • the actuator is a flap for controlling or regulating an air duct in an air duct of a heating and / or air conditioning system of a motor vehicle, then the targeted adjustment of such a flap can be realized in a particularly simple and reliable manner.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the motor structure and of the motor current
  • FIG. 3 shows typical signal forms
  • Figure 4 shows the application of a device according to the invention in an air conditioning system.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention.
  • the two symmetrical supply voltages + U and -U b b by means of a DC / DC converter W from a battery voltage U B.
  • the two symmetrical operating voltages + U b and -U b are fed to a drive circuit AS.
  • the drive circuit essentially contains a switching element. This switching element is controlled by a microprocessor, not shown here and leads via the motor line ML to the DC motor M alternately the two symmetrical operating voltages + U b and -U b to.
  • the DC motor M is also electrically connected to ground, so that a single Motor cable ML is sufficient.
  • an actuator here the flap K, adjusted.
  • the motor current is passed through the inductive component L.
  • a voltage signal is tapped and fed to the evaluation unit AE.
  • the evaluation unit AE has a subunit in which detection, filtering and conditioning of the tapped voltage signal takes place, the tapped voltage signals of this subunit being converted in particular into rectangular pulses.
  • FIG. 2a shows schematically the structure of the DC motor M, which is formed with a three-part commutator with the lamella Kl to K3 and metal brush B. If the separating points T between the slats K1 to K3 are guided past the metal brushes B, a short-circuit occurs between two adjacent slats, for example the slats K1 and K3. As a result, the characteristic pulses Z are caused in the course of the current. The current profile with these pulses Z is shown in FIG. 2b. In one revolution of the DC motor M with the tripartite commutator six pulses Z. By counting these pulses Z thus the number of engine revolutions can be determined. If the DC motor is connected to a valve, the motor rotation is directly coupled with a change in the adjustment angle of the valve. About the counting of the pulses Z In the motor current can thus be concluded that there is a change in the position of the valve.
  • the upper waveform S1 shows the on state of the DC motor. If the signal Sl is in state H, the DC motor is switched on. If the signal Sl is in state L, the DC motor is switched off.
  • the middle signal S2 shows a measured motor current profile.
  • the inductive component L taps off a voltage signal which is dependent on the current change di / dt.
  • This signal is the evaluation, and that first a subunit for detection, filtering and conditioning supplied.
  • This subunit converts the voltage signal into the signal S3 shown in the lower region of FIG. 3, the pulses Z of the signal S2 now being present as rectangular pulses R in the signal S3.
  • the signal S3 is then fed to a controller (microprocessor) which carries out a corresponding counting of the R check pulses.
  • FIG 4 shows an application of the invention for adjusting a flap K in an air guide element (air box) LF of a motor vehicle air conditioning system.
  • the air-conditioning system has a control unit SG which, in addition to operating and display elements the DC / DC converter B, the drive unit AS, the inductive component L and the evaluation unit AE (see Figure 1) and the controller (microprocessor) contains.
  • the control unit SG is connected to the DC motor M via the motor cable ML.
  • the DC motor M is connected via a mechanical drive connection V with the flap K, wherein the drive connection V usually includes a transmission, so that a plurality of revolutions of the DC motor M lead to a defined adjustment of the flap K.

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Abstract

The invention relates to an apparatus for adjusting an actuator in a motor vehicle, having a DC motor (M) which is operatively connected to the actuator, a drive circuit (AS) which is connected to the DC motor (M), an inductive component (L) which is used to carry the motor current of the DC motor (M) and from which a voltage signal is tapped off, and an evaluation unit (AE) which is connected to the inductive component (L) and is intended to determine a position of the actuator using the voltage signal which has been tapped off from the inductive component (L). The drive circuit is designed to generate two balcanced operating voltages (+Ub, -Ub) which are alternately supplied to the DC motor (M) via a single motor line (ML). The position of the motor (M) is determined using the pulse count method.

Description

Beschreibungdescription
Vorrichtung zum Verstellen eines Stellgliedes mit vereinfachter AnsteuerungDevice for adjusting an actuator with simplified control
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen eines Stellgliedes in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a device for adjusting an actuator in a motor vehicle.
Aus der US 6,437,533 Bl ist eine Vorrichtung zum Verstellen eines Stellgliedes in einem Kraftfahrzeug mit einem mit dem Stellglied in Wirkverbindung stehenden Gleichstrommotor bekannt. Der Gleichstrommotor ist mit einer Ansteuerschaltung verbunden, die elektronische Schaltelemente in H-Brücken- schaltung enthält. Weiterhin enthält die Vorrichtung ein in- duktives Bauelement, das über die Ansteuerschaltung mit dem Motor verbunden ist, so dass der Motorstrom des Gleichstrommotors über das induktive Bauelement geführt wird. An dem induktiven Bauelement wird ein Spannungssignal abgegriffen, das einer Auswerteeinheit zur Bestimmung der Motorumdrehungen und damit indirekt zur Bestimmung einer Stellung des Stellgliedes zugeführt wird. Das an dem induktiven Bauelement abgegriffene Spannungssignal weist ein charakteristisches Bild mit periodisch auftretenden Impulsen (Spitzen) auf. Diese Pulse sind durch die Bauart derartiger Gleichstrommotoren bedingt und können als Maß für die Anzahl der Motorumdrehungen verwendet werden. Durch Zählen dieser Pulse kann somit über die Zahl der Motorumdrehungen auch auf die Verstellung des Stellgliedes geschlossen werden, beziehungsweise eine vorgegebene Stellungsänderung des Stellgliedes direkt als zu zählende Pulse angegeben werden. Dieses auch als „Pulse-Count" bezeichnete Verfahren ist in der US 6,437,533 Bl näher beschrieben .US Pat. No. 6,437,533 B1 discloses a device for adjusting an actuator in a motor vehicle with a DC motor operatively connected to the actuator. The DC motor is connected to a drive circuit which contains electronic switching elements in H-bridge circuit. Furthermore, the device includes an inductive component, which is connected via the drive circuit to the motor, so that the motor current of the DC motor is passed through the inductive component. At the inductive component, a voltage signal is tapped, which is fed to an evaluation unit for determining the engine revolutions and thus indirectly for determining a position of the actuator. The voltage signal picked up at the inductive component has a characteristic image with periodically occurring pulses (peaks). These pulses are due to the design of such DC motors and can be used as a measure of the number of engine revolutions. By counting these pulses can thus be closed on the number of engine revolutions on the adjustment of the actuator, or a predetermined change in position of the actuator can be specified directly as to be counted pulses. This process, also referred to as "pulse count", is described in greater detail in US Pat. No. 6,437,533 B1.
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2006 061 323 wird eine Weiterentwicklung dieser Vorrichtung beschrieben, bei der das induktive Bauelement schaltungstechnisch in Reihenschaltung mit dem Gleichstrommotor zwischen dem Gleichstrommotor und der Ansteuerschaltung angeordnet ist. Auch bei dieser Ausgestaltung enthält die Ansteuerschaltung des Gleichstrommotors elektronische Schaltelemente in H-Brückenschaltung.German patent application DE 10 2006 061 323, which is not prepublished, describes a further development of this device, in which the inductive component is connected in circuit connection with the DC motor is arranged between the DC motor and the drive circuit. Also in this embodiment, the drive circuit of the DC motor includes electronic switching elements in H-bridge circuit.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Vorrichtung weiter zu vereinfachen, insbesondere im Hinblick auf den Einsatz im Kraftfahrzeug.The object of the invention is to further simplify the known device, in particular with regard to use in the motor vehicle.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a device having the features of claim 1.
Die Vorrichtung zum Verstellen eines Stellgliedes in einem Kraftfahrzeug weist einen mit dem Stellglied in Wirkverbin- düng stehenden Gleichstrommotor auf, sowie weiterhin eine mit dem Gleichstrommotor verbundene Ansteuerschaltung, ein induktives Bauelement, über das der Motorstrom des Gleichstrommotors geführt wird und an dem ein Spannungssignal abgegriffen wird, und eine mit dem induktiven Bauelement verbundene Aus- werteeinheit zur Bestimmung einer Stellung des Stellgliedes mit dem an dem induktiven Bauelement abgegriffenen Spannungssignal, wobei die Ansteuerschaltung zur Erzeugung von zwei symmetrischen Betriebsspannungen ausgelegt ist und die von der Ansteuerschaltung erzeugten zwei symmetrischen Betriebs- Spannungen abwechselnd über eine einzige Motorleitung dem Gleichstrommotor zugeführt werden.The device for adjusting an actuator in a motor vehicle has a DC motor operatively connected to the actuator DC, and further comprising a drive circuit connected to the DC motor, an inductive component through which the motor current of the DC motor is guided and to which a voltage signal is tapped and an evaluation unit connected to the inductive component for determining a position of the actuator with the voltage signal tapped on the inductive component, the drive circuit being designed to generate two symmetrical operating voltages and the two symmetrical operating voltages generated by the drive circuit alternately via a single motor line are supplied to the DC motor.
Im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Vorrichtungen wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf den Einsatz einer aufwendigen H-Brückenschaltung verzichtet. Vielmehr ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Ansteuerschaltung zur Erzeugung von zwei symmetrischen Betriebsspannungen ausgelegt. Diese zwei symmetrischen Betriebsspannungen werden abwechselnd über eine einzige Motorleitung dem Gleichstrommotor zugeführt. Hierdurch ergeben sich mehrere Vorteile. Durch den Verzicht auf eine aufwendige H-Brückenschaltung werden weniger Schaltelemente benötigt, und die Ansteuerschaltung wird einfacher. Weiterhin wird hierdurch weniger Chipfläche benötigt, so dass es einfacher ist, mehrere Ansteuerschaltungen für mehrere Gleichstrommotoren in ein einziges Bauelement zu integrieren .In contrast to the devices described above, the use of a complex H-bridge circuit is dispensed with in the device according to the invention. Rather, in the device according to the invention, the drive circuit is designed to generate two symmetrical operating voltages. These two symmetrical operating voltages are fed alternately via a single motor line to the DC motor. This results in several advantages. By dispensing with a complex H-bridge circuit fewer switching elements are needed, and the drive circuit is easier. Furthermore, this less chip area is required, so that it is easier to integrate several drive circuits for several DC motors in a single component.
Des Weiteren ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur eine einzige Motorleitung zur Versorgung des Gleichstrommotors vorgesehen, über die dieser mit abwechselnd in den zwei symmetrischen Betriebsspannungen versorgt wird. Der Rückstrom kann über das Chassis des Fahrzeugs erfolgen. Somit können gegenüber der bekannten Vorrichtung Leitungen im Kabelbaum des Fahrzeuges eingespart werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, da in modernen Kraftfahrzeugen in der Regel eine Vielzahl von Stellmotoren verbaut ist und somit eine entspre- chende Vielzahl an Leitungen eingespart werden kann.Furthermore, in the device according to the invention only a single motor line for supplying the DC motor is provided, via which it is supplied with alternately in the two symmetrical operating voltages. The return current can take place via the chassis of the vehicle. Thus, compared to the known device lines in the wiring harness of the vehicle can be saved. This is of particular importance, since a large number of servomotors is usually installed in modern motor vehicles and thus a corresponding multiplicity of lines can be saved.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass ein gleichmäßigerer Lauf des Gleichstrommotors gegenüber den bekannten Vorrichtungen erreicht werden kann. Während bei den bekannten Vorrichtungen die Batteriespannung des Kraftfahrzeuges über die H-Brückenschaltung direkt dem Gleichstrommotor zugeführt wird, können die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen zwei symmetrischen Betriebsspannungen durch Gleichstrom (DC) -Wandlung erzeugt werden. Die durch eine derartige DC-Wandlung erzeugte Betriebsspannung ist jedoch stabiler als die übliche Batteriespannung im Kraftfahrzeug, wodurch sich der gleichmäßigere Lauf des Gleichstrommotors ergibt.Another advantage of the device according to the invention is that a smoother running of the DC motor over the known devices can be achieved. While in the known devices, the battery voltage of the motor vehicle via the H-bridge circuit is supplied directly to the DC motor, which provided in the inventive device two symmetrical operating voltages can be generated by direct current (DC) conversion. However, the operating voltage generated by such a DC-conversion is more stable than the usual battery voltage in the motor vehicle, resulting in the more uniform running of the DC motor.
Durch die Bestimmung der Stellung des Stellgliedes nach dem Pulse-Count-Verfahren in der Auswerteeinheit kann auf den Einsatz eines zusätzlichen Sensors zur Bestimmung der Position des Stellgliedes verzichtet werden. Vielmehr kann die Position des Stellgliedes durch Zählen der Pulse ermittelt wer- den. Weist die Auswerteeinheit eine Teileinheit zur Erkennung, Filterung und Konditionierung des Spannungssignals auf, so können einem die Auswertung nach dem Pulse-Count-Verfahren übernehmenden Controller stets gleichartige und gut verar- beitbare Signalformen zugeführt werden, so dass Auswertefehler vermieden werden.By determining the position of the actuator after the pulse count method in the evaluation can be dispensed with the use of an additional sensor for determining the position of the actuator. Rather, the position of the actuator can be determined by counting the pulses. If the evaluation unit has a subunit for recognizing, filtering and conditioning the voltage signal, it is always possible to supply similar and readily processable signal forms to a controller which takes over the evaluation according to the pulse count method, so that evaluation errors are avoided.
Ist das Stellglied eine Klappe zur Steuerung oder Regelung einer Luftführung in einem Luftkanal eines Heizungs- und/oder Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeuges, so kann die gezielte Verstellung einer derartigen Klappe besonders einfach und zuverlässig realisiert werden.If the actuator is a flap for controlling or regulating an air duct in an air duct of a heating and / or air conditioning system of a motor vehicle, then the targeted adjustment of such a flap can be realized in a particularly simple and reliable manner.
Die Vorrichtung und deren Funktionsweise werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The device and its operation will be described below with reference to the drawing. Show it:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,FIG. 1 shows a device according to the invention,
Figur 2 eine schematische Darstellung des Motoraufbaus so- wie des Motorstromes,FIG. 2 shows a schematic representation of the motor structure and of the motor current,
Figur 3 typische Signalformen,FIG. 3 shows typical signal forms,
Figur 4 die Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Klimatisierungssystem.Figure 4 shows the application of a device according to the invention in an air conditioning system.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Aus einer Batteriespannung UB werden mittels eines DC/DC-Wandlers W die beiden symmetrischen Betriebsspannungen +Ub und -Ub erzeugt. Die beiden symmetrischen Betriebsspannungen +Ub und -Ub werden einer Ansteuerschaltung AS zugeführt. Die Ansteuerschaltung enthält im Wesentlichen ein Schaltelement. Dieses Schaltelement wird von einem hier nicht dargestellten Mikroprozessor gesteuert und führt über die Motorleitung ML dem Gleichstrommotor M abwechselnd die beiden symmetrischen Betriebsspannungen +Ub und -Ub zu. Der Gleichstrommotor M ist elektrisch zudem mit Masse verbunden, so dass eine einzige Motorleitung ML ausreichend ist. Durch die Drehung des Gleichstrommotors wird ein Stellglied, hier die Klappe K, verstellt. Der Motorstrom wird über das induktive Bauelement L geführt. An dem induktiven Bauelement L wird ein Spannungs- signal abgegriffen und der Auswerteeinheit AE zugeführt. Die Auswerteeinheit AE weist eine Teileinheit auf, in der eine Erkennung, Filterung und Konditionierung des abgegriffenen Spannungssignals erfolgt, wobei die abgegriffenen Spannungssignale dieser Teileinheit insbesondere in Rechteckimpulse umgewandelt werden. Durch Zählen der so erzeugten Rechteckimpulse in dem nicht dargestellten Mikroprozessor kann auf die Anzahl der Motordrehungen und damit auf die Stellung der Klappe K geschlossen werden. Durch die Verknüpfung einer einfachen Ansteuerung des Gleichstrommotors mit dem Pulse-Count- Verfahren zur Bestimmung der Klappenstellung wird mit einem einfachen Aufbau ein zuverlässiges und sicheres Verfahren zur Positionierung eines Stellgliedes erreicht. Insbesondere kann der Aufwand für die Ansteuerung und für die Verbindung zum Gleichstrommotor gering gehalten werden und durch Verwendung des Pulse-Count-Verfahrens gleichzeitig eine sensorlose De- tektierung der Stellung des Stellgliedes realisiert werden.FIG. 1 shows a device according to the invention. Are generated, the two symmetrical supply voltages + U and -U b b by means of a DC / DC converter W from a battery voltage U B. The two symmetrical operating voltages + U b and -U b are fed to a drive circuit AS. The drive circuit essentially contains a switching element. This switching element is controlled by a microprocessor, not shown here and leads via the motor line ML to the DC motor M alternately the two symmetrical operating voltages + U b and -U b to. The DC motor M is also electrically connected to ground, so that a single Motor cable ML is sufficient. By the rotation of the DC motor, an actuator, here the flap K, adjusted. The motor current is passed through the inductive component L. At the inductive component L, a voltage signal is tapped and fed to the evaluation unit AE. The evaluation unit AE has a subunit in which detection, filtering and conditioning of the tapped voltage signal takes place, the tapped voltage signals of this subunit being converted in particular into rectangular pulses. By counting the square pulses thus generated in the microprocessor, not shown, it can be concluded on the number of engine rotations and thus on the position of the flap K. By linking a simple control of the DC motor with the pulse count method for determining the flap position, a reliable and reliable method for positioning an actuator is achieved with a simple structure. In particular, the cost for the control and for the connection to the DC motor can be kept low and at the same time a sensorless detection of the position of the actuator can be realized by using the pulse count method.
Figur 2a zeigt schematisch den Aufbau des Gleichstrommotors M, der mit einem dreigeteilten Kommutator mit den Lamellen Kl bis K3 sowie mit Metallbürsten B ausgebildet ist. Werden die Trennstellen T zwischen den Lamellen Kl bis K3 an den Metallbürsten B vorbeigeführt, so entsteht kurzzeitig ein Kurz- schluss zwischen zwei benachbarten Lamellen, beispielsweise den Lamellen Kl und K3. Hierdurch werden die charakteristi- sehen Pulse Z im Stromverlauf hervorgerufen. Der Stromverlauf mit diesen Pulsen Z ist in Figur 2b dargestellt. Bei einer Umdrehung des Gleichstrommotors M mit dem dreigeteilten Kommutator entstehen sechs Pulse Z. Durch Zählung dieser Pulse Z kann somit die Anzahl der Motorumdrehungen bestimmt werden. Ist der Gleichstrommotor mit einer Stellklappe verbunden, so ist die Motordrehung direkt mit einer Änderung des Stellwinkels der Stellklappe gekoppelt. Über die Zählung der Pulse Z im Motorstrom kann somit auf eine Veränderung der Stellung der Stellklappe geschlossen werden.Figure 2a shows schematically the structure of the DC motor M, which is formed with a three-part commutator with the lamella Kl to K3 and metal brush B. If the separating points T between the slats K1 to K3 are guided past the metal brushes B, a short-circuit occurs between two adjacent slats, for example the slats K1 and K3. As a result, the characteristic pulses Z are caused in the course of the current. The current profile with these pulses Z is shown in FIG. 2b. In one revolution of the DC motor M with the tripartite commutator six pulses Z. By counting these pulses Z thus the number of engine revolutions can be determined. If the DC motor is connected to a valve, the motor rotation is directly coupled with a change in the adjustment angle of the valve. About the counting of the pulses Z In the motor current can thus be concluded that there is a change in the position of the valve.
In Figur 3 sind unterschiedliche gemessene Signalverläufe dargestellt. Der obere Signalverlauf Sl zeigt den Einschaltzustand des Gleichstrommotors. Befindet sich das Signal Sl im Zustand H, so ist der Gleichstrommotor eingeschaltet. Befindet sich das Signal Sl im Zustand L, so ist der Gleichstrommotor ausgeschaltet.In Figure 3 different measured waveforms are shown. The upper waveform S1 shows the on state of the DC motor. If the signal Sl is in state H, the DC motor is switched on. If the signal Sl is in state L, the DC motor is switched off.
Das mittlere Signal S2 zeigt einen gemessenen Motorstromverlauf. Am induktiven Bauelement L wird ein Spannungssignal abgegriffen, das abhängig von der Stromänderung di/dt ist. Dieses Signal wird der Auswerteeinheit, und zwar zunächst einer Teileinheit zur Erkennung, Filterung und Konditionierung, zugeführt. Diese Teileinheit wandelt das Spannungssignal in das im unteren Bereich von Figur 3 dargestellte Signal S3 um, wobei die Pulse Z des Signals S2 nun als Rechteckimpulse R im Signals S3 vorliegen. Das Signal S3 wird dann einem Control- ler (Mikroprozessor) zugeführt, der eine entsprechende Zählung der Recheckimpulse R vornimmt.The middle signal S2 shows a measured motor current profile. The inductive component L taps off a voltage signal which is dependent on the current change di / dt. This signal is the evaluation, and that first a subunit for detection, filtering and conditioning supplied. This subunit converts the voltage signal into the signal S3 shown in the lower region of FIG. 3, the pulses Z of the signal S2 now being present as rectangular pulses R in the signal S3. The signal S3 is then fed to a controller (microprocessor) which carries out a corresponding counting of the R check pulses.
Auch nach Ausschalten des Gleichstrommotors zum Zeitpunkt tθ gemäß Figur 3 läuft dieser auf Grund der Trägheit geringfügig nach. Dieses Nachlaufen hat zur Folge, dass auch das Stellglied noch weiter verstellt wird. Auf Grund der Generatoreigenschaften des gebremsten Motors gibt es dann jedoch auch weiterhin noch einen Stromfluss in dem induktiven Bauelement L und somit auch weitere Pulse Z im Motorstrom mit entspre- chenden Rechtecksignalen R im aufbereiteten Signal S3, so dass auch dieses Nachlaufen noch erfasst wird, und die Position der Klappe genau bestimmt werden kann.Even after switching off the DC motor at the time tθ according to Figure 3, this runs slightly due to the inertia. This tracking has the consequence that the actuator is further adjusted. Due to the generator characteristics of the braked motor, however, there still continues to be a current flow in the inductive component L and thus also further pulses Z in the motor current with corresponding square-wave signals R in the processed signal S3, so that this tracking is still detected, and the position of the flap can be determined exactly.
Figur 4 zeigt eine Anwendung der Erfindung zur Einstellung einer Klappe K in einem Luftführungselement (Luftkasten) LF eines Kraftfahrzeugklimatisierungssystems. Das Klimatisierungssystem weist ein Steuergerät SG auf, das neben Bedien- und Anzeigeelementen den DC/DC-Wandler B, die Ansteuereinheit AS, das induktive Bauelement L und die Auswerteeinheit AE (siehe Figur 1) sowie den Controller (Mikroprozessor) enthält. Über das Motorkabel ML ist das Steuergerät SG mit dem Gleichstrommotor M verbunden. Der Gleichstrommotor M ist über eine mechanische Antriebsverbindung V mit der Klappe K verbunden, wobei die Antriebsverbindung V in der Regel ein Getriebe enthält, so dass eine Vielzahl von Umdrehungen des Gleichstrommotors M zu einer definierten Verstellung der Klappe K führen. Figure 4 shows an application of the invention for adjusting a flap K in an air guide element (air box) LF of a motor vehicle air conditioning system. The air-conditioning system has a control unit SG which, in addition to operating and display elements the DC / DC converter B, the drive unit AS, the inductive component L and the evaluation unit AE (see Figure 1) and the controller (microprocessor) contains. The control unit SG is connected to the DC motor M via the motor cable ML. The DC motor M is connected via a mechanical drive connection V with the flap K, wherein the drive connection V usually includes a transmission, so that a plurality of revolutions of the DC motor M lead to a defined adjustment of the flap K.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Verstellen eines Stellgliedes in einem1. Device for adjusting an actuator in a
Kraftfahrzeug mit - einem mit dem Stellglied in Wirkverbindung stehenden Gleichstrommotor (M) ,Motor vehicle with - a DC motor (M) operatively connected to the actuator,
- einer mit dem Gleichstrommotor (M) verbundenen Ansteuerschaltung (AS) ,a drive circuit (AS) connected to the DC motor (M),
- einem induktiven Bauelement (L) , über das der Motor- ström des Gleichstrommotors (M) geführt wird und an dem ein Spannungssignal abgegriffen wird,an inductive component (L) via which the motor current of the DC motor (M) is guided and at which a voltage signal is tapped,
- einer mit dem induktiven Bauelement (L) verbundenen Auswerteeinheit (AE) zur Bestimmung einer Stellung des Stellgliedes mit dem an dem induktiven Bauelement (L) abgegriffenen Spannungssignal, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass- An evaluation unit (AE) connected to the inductive component (L) for determining a position of the actuator with the voltage signal tapped on the inductive component (L), characterized in that
- die Ansteuerschaltung (AS) zur Erzeugung von zwei symmetrischen Betriebsspannungen (+Ub, -Ub) ausgelegt ist, - die von der Ansteuerschaltung erzeugten zwei symmetrischen Betriebsspannungen (+Ub, -Ub) abwechselnd über eine Motorleitung (ML) dem Gleichstrommotor (M) zugeführt werden.- The drive circuit (AS) for generating two symmetrical operating voltages (+ U b , -U b ) is designed, - generated by the drive circuit two symmetrical operating voltages (+ U b , -U b ) alternately via a motor line (ML) the DC motor (M) are supplied.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Gleichstrommotor elektrisch weiterhin mit einer Fahrzeugmasse verbunden ist.2. The device according to claim 1, wherein a direct current motor is further electrically connected to a vehicle ground.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a du r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass die Motorleitung (ML) , über die die symmetrischen Betriebsspannungen (+Ub, -Ub) dem Gleichstrommotor (M) zugeführt werden, die einzige Motorleitung zur Spannungsversorgung des Gleichstrommotors ist.3. Apparatus according to claim 2, since you rchgekenn - records that the motor line (ML) through which the symmetrical operating voltages (+ U b , -U b ) are supplied to the DC motor (M), the only motor line for powering the DC motor ,
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mo- torleitung (ML) Bestandteil eines Kabelbaums des Kraftfahrzeugs ist.4. Device according to one of the preceding claims, since you rchgekennzeichnet that the Mo- Torleitung (ML) is part of a wiring harness of the motor vehicle.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswerteeinheit (AE) die Stellung des Stellgliedes nach dem Pulse-Count-Verfahren bestimmt.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (AE) determines the position of the actuator according to the pulse count method.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die symmetrischen Betriebsspannungen (+Ub, -Ub) durch Gleichstromwandlung aus einer Batteriespannung (UB) des Kraftfahrzeuges erzeugt werden.6. Device according to one of the preceding claims, since you rchgekennzeichnet that the symmetrical operating voltages (+ U b , -U b ) are generated by direct current conversion of a battery voltage (U B ) of the motor vehicle.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswerteeinheit (AE) eine Teileinheit zur Erkennung, Filterung und Konditionierung des an dem induktiven Bauelement (2) abgegriffenen Spannungssignals enthält.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (AE) contains a subunit for the detection, filtering and conditioning of the tapped at the inductive component (2) voltage signal.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Stellglied eine Klappe (K) zur Steuerung oder Regelung einer Luftführung in einem Luftführungselement (LF) ei- nes Heizungs- und/oder Klimatisierungssystems des Kraftfahrzeuges ist. 8. Device according to one of the preceding claims, that is, the actuator is a flap (K) for controlling or regulating an air guide in an air guide element (LF) of a heating and / or air conditioning system of the motor vehicle.
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