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Title:
ARRANGEMENT AND METHOD FOR DETECTING AN ELECTRICAL LINE INTERRUPTION DURING OPERATION OF A DRIVE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/063834
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an arrangement for detecting an electrical line interruption during operation of a drive system (20) comprising two DC motors (21, 41) which are connected in parallel and are mechanically coupled to one another via a part to be driven, a driver for driving the two DC motors (21, 41) connected in parallel and a measuring device for recording different electrical variables of the drive system (20). The measuring device comprises a speed determination apparatus (32) for determining the speed of the two DC motors (21, 41) and for providing an item of speed information representing the speed. The measuring device also comprises a current measuring apparatus (27; 28) for determining a sum current flowing into the two DC motors (21, 41) and for providing an item of current information representing the sum current and a voltage determination apparatus (60; 61) for determining the terminal voltage of the two DC motors (21, 41) and for providing an item of voltage information representing the terminal voltage. A computing unit (70) is designed to determine a motor parameter (kω) for the drive system (20) from the voltage information, the current information and the speed information and to compare said parameter with a desired value (kω_Soll) of the motor parameter (kω), wherein the presence of a line interruption to one of the two DC motors (21, 41) can be inferred from the result of the comparison.

Inventors:
KESSLER, Erwin (Im Hasenöschle 8, Bad Saulgau, 88348, DE)
Application Number:
EP2016/072472
Publication Date:
April 20, 2017
Filing Date:
September 21, 2016
Export Citation:
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Assignee:
CONTI TEMIC MICROELECTRONIC GMBH (Sieboldstraße 19, Nürnberg, 90411, DE)
International Classes:
G01R31/34; H02P5/69
Foreign References:
DE102010060102A12012-04-26
DE102009054107A12011-05-26
US20140054103A12014-02-27
DE102005047089A12007-04-05
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
BONN, Roman (Postfach 22 16 39, München, 80506, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb eines Antriebssystems (20), das

- zwei parallel geschaltete DC-Motoren (21, 41), die me¬ chanisch über ein anzutreibendes Teil (58) miteinander gekoppelt sind;

einen Treiber zum Antreiben der zwei parallel geschalteten DC-Motoren (21, 41); und

- eine Messeinrichtung zum Erfassen verschiedener elektrischer Größen des Antriebssystems (20);

dadurch gekennzeichnet, dass

die Messeinrichtung umfasst:

eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung (32) zur Be- Stimmung der Drehzahl der zwei DC-Motoren (21, 41), wobei die Drehzahlbestimmungsvorrichtung (32) dazu ausgebildet ist, eine die Drehzahl repräsentierende Drehzahlinfor¬ mation an eine Recheneinheit (70) bereitzustellen;

eine Strommessvorrichtung (27; 28) zur Bestimmung eines in die zwei DC-Motoren (21, 41) fließenden Summenstroms, wobei die Strommessvorrichtung (27; 28) dazu ausgebildet ist, eine den Summenstrom repräsentierende Strominformation an die Recheneinheit (70) bereitzu¬ stellen; und

- eine Spannungsbestimmungsvorrichtung (60; 61) zur

Bestimmung der Klemmenspannung der zwei DC-Motoren (21, 41), wobei die Spannungsbestimmungsvorrichtung (60; 61) dazu ausgebildet ist, eine die Klemmenspannung reprä¬ sentierende Spannungsinformation an die Recheneinheit (70) bereitzustellen;

die Recheneinheit (70) dazu ausgebildet ist, aus der Spannungsinformation, der Strominformation und der Drehzahlinformation einen Motorparameter (km) für das Antriebssystem (20) zu ermitteln und mit einem Sollwert (km soii ) des Motor- parameters (km) zu vergleichen, wobei aus dem Ergebnis des Vergleichs auf das Vorliegen einer Leitungsunterbrechung zu einem der zwei DC-Motoren (21, 41) geschlossen werden kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Recheneinheit (70) dazu ausgebildet ist, den Motorparameter (km) nach der Formel κ

CO

zu ermitteln, wobei UKL die Klemmenspannung, ISUM der Summenstrom, der Ra der Ankerwiderstand der DC-Motoren (21, 41) und ω die Drehzahl sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Recheneinheit (70) dazu ausgebildet ist, auf das Vorliegen einer Leitungs¬ unterbrechung zu schließen, wenn der ermittelte Motorparameter (km) kleiner als der Sollwert (km Soii ) des Motorparameters ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Recheneinheit (70) dazu ausgebildet ist, auf das Vorliegen eines bestimmungsgemäßen Betriebs des Antriebssystems (20) zu schließen, wenn der ermittelte Motorparameter (km) dem Sollwert (km soii ) des Motorparameters entspricht oder innerhalb eines um den Sollwert liegenden, vorgegebenen Toleranzbands liegt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Recheneinheit (70) dazu ausgebildet ist, den Sollwert (km Soii ) des Motorparameters aus einem Speicher der Recheneinheit (70) auslesen .

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Sollwert (km soii ) des Motorparameters ein fester, unveränderlicher Wert ist .

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Sollwert (km soii ) des Motorparameters ein im Betrieb des Antriebssystems (20) bestimmter und adaptierter Wert ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Strommessvorrichtung (27; 28) einen Messshunt (27) und ein erstes Spannungsmessmittel (28) zur Erfassung der über dem Messshunt (27) abfallenden Spannung umfasst, wobei der Messshunt (27) zwischen einem ersten Knotenpunkt (62), an den jeweilige erste Klemmen der zwei parallel geschalteten DC-Motoren (21, 41) angeschlossen sind, und einem ersten Treiberausgang (25A) verschaltet ist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Spannungsmessvorrichtung ein zweites Spannungsmessmittel (60), das mit dem ersten Knotenpunkt (62) gekoppelt ist zur Erfassung einer an dem ersten Knotenpunkt (62) anliegenden ersten Spannung, und ein drittes Spannungsmessmittel (61), das mit einem zweiten Knotenpunkt (63), an den jeweilige zweite Klemmen der zwei parallel geschalteten DC-Motoren (21, 41) angeschlossen sind zur Erfassung einer an dem zweiten Knotenpunkt (63) anliegenden zweiten Spannung, gekoppelt ist, umfasst, wobei aus der Differenz der ersten und der zweiten Spannung die Klemmenspannung ermittelbar ist.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Drehzahlbestimmungsvorrichtung (32) einen einzigen Sensor (34), insbesondere einen Hall-Sensor, an einer Antriebswelle (22) der zwei DC-Motoren (21, 41) umfasst.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das anzutreibende Teil (58) eine Klappe (10) eines Verkehrs- mittels, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist.

12. Verfahren zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb eines Antriebssystems (20), das um¬ fasst :

- zwei parallel geschaltete DC-Motoren (21, 41), die me¬ chanisch über ein anzutreibendes Teil miteinander gekoppelt sind;

einen Treiber zum Antreiben der zwei parallel geschalteten DC-Motoren (21, 41); und

- eine Messeinrichtung zum Erfassen verschiedener elektrischer Größen des Antriebssystems (20);

dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte durchgeführt werden : eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung (32) der Messeinrichtung bestimmt eine Drehzahl der zwei DC-Motoren (21, 41) und stellt eine die Drehzahl repräsentierende Drehzahlinformation an eine Recheneinheit (70) bereit;

eine Strommessvorrichtung (27; 28) der Messeinrichtung bestimmt einen in die zwei DC-Motoren (21, 41) fließenden Summenstrom und stellt eine den Summenstrom repräsentierende Strominformation an die Recheneinheit (70) bereit;

eine Spannungsbestimmungsvorrichtung (60; 61) der Messeinrichtung bestimmt die Klemmenspannung der zwei DC-Motoren (21, 41) und stellt eine die Klemmenspannung repräsentierende Spannungsinformation an die Recheneinheit (70) bereit; und die Recheneinheit (70) ermittelt aus der Spannungsin¬ formation, der Strominformation und der Drehzahlinformation einen Motorparameter (km) für das Antriebssystem (20) und vergleicht diesen mit einem Sollwert (km soii ) des Motorpara— meters, wobei aus dem Ergebnis des Vergleichs auf das Vorliegen einer Leitungsunterbrechung zu einem der zwei DC-Motoren (21, 41) geschlossen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei der die Recheneinheit (70) den Motorparameter (km) nach der Formel κ

CO

ermittelt, wobei UKL die Klemmenspannung, ISum der Summenstrom, der Ra der Ankerwiderstand der DC-Motoren (21, 41) und ω die Drehzahl sind.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei der die Recheneinheit (70) auf das Vorliegen einer Leitungsunterbrechung schließt, wenn der ermittelte Motorparameter (km) kleiner als der Sollwert (km soii ) des Motorparameters ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der die Recheneinheit (70) auf das Vorliegen eines bestimmungsgemäßen Betriebs des Antriebssystems (20) schließt, wenn der ermittelte Motorparameter (km) dem Sollwert (km Soii ) des Motorparameters entspricht oder innerhalb eines um den Sollwert liegenden, vorgegebenen Toleranzbands liegt.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Recheneinheit (70) den Sollwert (km Soii) des Motorparameters aus einem Speicher der Recheneinheit (70) ausliest.

Description:
Beschreibung

Anordnung und Verfahren zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb eines Antriebssystems

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb eines Antriebssystems, das zwei parallel geschaltete DC-Motoren, die mechanisch über ein anzutreibendes Teil miteinander ge- koppelt sind, einen Treiber zum Antreiben der zwei parallel geschalteten DC-Motoren, und eine Messeinrichtung zum Erfassen verschiedener elektrischer Größen des Antriebssystems umfasst.

Bei manchen Antriebssystemen ist es erforderlich, ein anzu- treibendes Teil mittels zweier Elektromotoren anzutreiben, die über das anzutreibende Teil oder ein anderes mechanisches Element fest miteinander verbunden sind. Eine Aufteilung des Antriebs auf zwei mechanisch parallel betriebene Antriebsmotoren kann dann erforderlich sein, wenn beispielsweise der Bauraum für einen einzelnen, ausreichend starken Antriebsmotor nicht vorhanden ist. Ein weiterer Grund für den parallelen Betrieb zweier Antriebsmotoren kann eine nicht ausreichende Verwindungs- steifigkeit des anzutreibenden Teils sein. Bei dem anzutreibenden Teil, das die oben genannten Erfordernisse aufweist, kann es sich beispielsweise um die Heckklappe eines Fahrzeugs handeln, welche mit Hilfe des Antriebssystems ohne Kraftaufwendung eines Nutzers geöffnet oder geschlossen werden kann .

Derart gestaltete Antriebssysteme weisen die Eigenschaft auf, dass bei Ausfall eines der Antriebsmotoren, z.B. aufgrund einer Unterbrechung einer Motorzuleitung, das Antriebssystem über den verbleibenden Antriebsmotor weiterhin angetrieben wird. Auf- grund der mechanischen Kopplung der beiden Motoren wird dabei der nicht mit Strom versorgte Antriebsmotor durch den antreibenden Antriebsmotor mit bewegt. Dies bedeutet, der verbleibende, aktive Antriebsmotor übernimmt in diesem Fehlerfall die vollständige Last. Dies wirft die Problematik auf, dass der verbleibende, aktive Elektromotor überlastet werden kann.

Bei Antriebssystemen, wie diese beispielsweise für den Antrieb von Klappen (insbesondere Heckklappen) in einem Fahrzeug eingesetzt werden, wird die Motorgeschwindigkeit (Drehzahl) der Antriebsmotoren überwacht. Die Überwachung der Motorgeschwindigkeit für sich alleine ist jedoch keine ausreichende Information, um den Ausfall eines der beiden Antriebsmotoren zu erkennen. Grund hierfür ist die mechanische Kopplung der beiden Antriebsmotoren über das anzutreibende Teil, so dass auch beim Ausfall eines der Antriebsmotoren, dessen Antriebswelle durch den verbleibenden, aktiven Antriebsmotor angetrieben wird und dadurch ein Drehzahlsignal für den ausgefallenen Antriebsmotor erhalten wird. Darüber hinaus kommt erschwerend hinzu, dass bei manchen Antriebssystemen die Aktivierungszeiten sehr kurz sein können. Bei der Betätigung von Klappen in Kraftfahrzeugen beträgt die Aktivierungszeit z.B. nur wenige Sekunden. Darüber hinaus kann auch die Motorlast sehr stark variieren, beispielsweise durch auf der Klappe befindliches Eis oder Schnee.

Die Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung eines Antriebssystems erfolgt bei bekannten Lösungen dadurch, dass der durch die Antriebsmotoren fließende Strom unabhängig voneinander gemessen wird. Die Erkennung der Leitungsunterbrechung erfolgt über die Auswertung, d.h. den Vergleich, der gemessenen Motorströme .

Alternativ sind Anordnungen bekannt, bei denen im Systemru- hezustand, d.h. bei nicht bestromten Antriebsmotoren eine

Spannung an einen Motoranschluss angelegt wird, wobei der zweite Motoranschluss desselben Antriebsmotors über einen Widerstand auf ein alternatives Potential gelegt wird. Durch die Auswertung der Spannungspotentiale des über den Anschlüssen des jeweiligen Antriebsmotors gebildeten Spannungsteilers kann dann eine Leitungsunterbrechung erfolgen. Diese Varianten kommen bei Antriebssystemen zum Einsatz, bei denen für jeden Elektromotor eine eigene Treiberstufe vorgesehen ist . Da das Vorsehen jeweiliger Treiber für die zwei Antriebsmotoren mit Kosten verbunden ist, wurden Antriebssysteme entwickelt, bei denen die beiden Antriebsmotoren mit nur einem einzigen Treiber versorgt werden. Die Antriebsmotoren sind in diesem Fall parallel geschaltet. Bei einer solchen Anordnung wird in jeder Motor- Zuleitung eine Strommessung durchgeführt, wobei die Erkennung der Leitungsunterbrechung über den Vergleich der gemessenen Motorströme erfolgt. Die oben beschriebene Variante der Lei ¬ tungsunterbrechung im Systemruhestand mittels Spannungsmessung ist bei diesem Antriebssystem nicht möglich.

Ein Nachteil der beschriebenen Varianten besteht darin, dass bei der Erkennung der Leitungsunterbrechung mittels Strommessung in jeder Leitung zu dem Antriebsmotor eine Strommessvorrichtung vorgesehen werden muss . Da die für die Strommessung erforderliche Hardware mit einem hohen Aufwand verbunden ist, sind die An ¬ ordnungen verhältnismäßig komplex und aufgrund der damit verbundenen Kosten für einen Masseneinsatz, insbesondere im Umfeld von Kraftfahrzeugen, nachteilig. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb eines Antriebssystems anzugeben, welche baulich und/oder funktional verbessert und kostengünstiger bereitstellbar sind. Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 sowie ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Anordnung zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb eines Antriebssystems vorgeschlagen. Das Antriebssystem umfasst zwei parallel geschaltete DC-Motoren (Gleichstrom-Motoren) als „

Antriebsmotoren, die mechanisch über ein anzutreibendes Teil miteinander gekoppelt sind. Die zwei parallel geschalteten DC-Motoren sind vorzugsweise von gleicher Bauart und gleicher Baugröße. Bei den DC-Motoren kann es sich beispielsweise um Spindelmotoren handeln. Das Antriebssystem umfasst ferner einen Treiber zum Antreiben der zwei parallel geschalteten DC-Motoren sowie eine Messeinrichtung zum Erfassen verschiedener elektrischer Größen des Antriebssystems.

Die Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Messeinrichtung eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung, eine Strommessvorrichtung und eine Spannungsbestimmungsvorrichtung umfasst. Die Drehzahlbestimmungsvorrichtung dient zur Bestimmung der Drehzahl der zwei DC-Motoren, wobei die Drehzahlbestimmungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine die Drehzahl repräsentierende Dreh ¬ zahlinformation an eine Recheneinheit bereitzustellen. Die Strommessvorrichtung dient zur Bestimmung eines in die

DC-Motoren fließenden Summenstroms, wobei die Strommessvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine den Summenstrom reprä ¬ sentierende Strominformation an die Recheneinheit bereitzu ¬ stellen. Die Spannungsbestimmungsvorrichtung dient zur Bestimmung der Klemmenspannung der zwei DC-Motoren, wobei die Spannungsbestimmungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine die Klemmenspannung repräsentierende Spannungsinformation an die Recheneinheit bereitzustellen.

Die Recheneinheit der Anordnung ist dazu ausgebildet, aus der Spannungsinformation, der Strominformation und der Drehzahlinformation einen Motorparameter für das Antriebssystem zu ermitteln und mit einem Sollwert des Motorparameters zu ver ¬ gleichen. Aus dem Ergebnis des Vergleichs kann auf das Vorliegen einer Leitungsunterbrechung zu einem der zwei DC-Motoren geschlossen werden. Die vorgeschlagene Anordnung kommt im Vergleich zu den bekannten Anordnungen mit einer geringeren Anzahl an Bauteilen aus. So wird aufgrund der parallel geschalteten DC-Motoren lediglich ein gemeinsamer Treiber zum Antreiben der zwei parallel geschalteten DC-Motoren benötigt. Da die Strommessvorrichtung den in die zwei DC-Motoren fließenden Summenstrom bestimmt, kommt die Anordnung mit lediglich einer einzigen Strommessvorrichtung aus. Dadurch kann die Anordnung im Ergebnis einfacher und kostengünstiger bereitgestellt werden.

Die Recheneinheit ist gemäß einer Ausgestaltung dazu ausge ¬ bildet, den Motorparameter nach der Formel

ω zu ermitteln, wobei U K L die Klemmenspannung, I Sum der Summenstrom, R a der Ankerwiderstand der DC-Motoren und ω die Drehzahl sind. Dabei repräsentiert die Klemmenspannung die eingangs erwähnte Spannungsinformation, der Summenstrom die eingangs erwähnte Strominformation und die Drehzahl die eingangs erwähnte

Drehzahlinformation. Anhand der angegebenen Formel kann der Ist-Motorparameter ermittelt werden, der dann mit dem der Recheneinheit bekannten Sollwert des Motorparameters verglichen werden kann.

Die Recheneinheit ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung dazu ausgebildet, auf das Vorliegen einer Leitungsunterbrechung zu schließen, wenn der ermittelte Motorparameter kleiner als der Sollwert des Motorparameters ist.

Der Sollwert des Motorparameters kann aus den im Motordatenblatt spezifizierten Parametern abgeleitet werden.

Zweckmäßigerweise ist die Recheneinheit weiter dazu ausgebildet, auf das Vorliegen eines bestimmungsgemäßen Betriebs des Antriebssystems zu schließen, wenn der ermittelte Motorparameter dem Sollwert des Motorparameters entspricht oder innerhalb eines um den Sollwert liegenden vorgegebenen Toleranzbands liegt. r

Die Recheneinheit ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung ferner dazu ausgebildet, den Sollwert des Motorparameters aus einem Speicher der Recheneinheit auszulesen. Der Sollwert des Mo ¬ torparameters kann beispielsweise vor der Inbetriebnahme der Anordnung in den Speicher der Recheneinheit eingeschrieben werden. In diesem Fall ist der Sollwert des Motorparameters ein fester, unveränderlicher Wert, welcher beispielsweise mittels der Angaben im Motordatenblatt des DC-Motors ermittelt wird. Da bei der beschriebenen Anordnung die beiden parallel geschalteten DC-Motoren von gleicher Art und gleichem Typ sind, sind auch die Sollwerte des Motorparameters für beide DC-Motoren als gleich anzusehen .

Alternativ kann der Sollwert des Motorparameters ein im Betrieb des Antriebssystems bestimmter und adaptierter Wert sein. Beispielsweise kann der Sollwert des Motorparameters anhand eines während der Fertigung der Anordnung unbekannten Gutfalls ermittelt und in dem Speicher hinterlegt werden. Alternativ kann ausgehend von einem Ist-Wert, beispielsweise einem vorgegebenen Standardwert, der Sollwert des Motorparameters bei jeder Be ¬ wegung angepasst werden. Umfasst eine solche Anpassung eine solche verhältnismäßig große Änderung, so kann auf einen Fehlerfall geschlossen werden. Durch diese Variante kann beispielsweise eine Alterung und/oder Erwärmung der Komponenten der Anordnung berücksichtigt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Strommessvorrichtung einen Messshunt und ein erstes Spannungsmessmittel zur Erfassung der über den Messshunt abfallenden Spannung, wobei der Messshunt zwischen einem ersten Knotenpunkt, an den jeweilige erste Klemmen der zwei parallel geschalteten DC-Motoren angeschlossen sind, und einem ersten Treiberausgang verschaltet ist. Diese Anordnung erlaubt die angestrebte Ermittlung des Summenstroms zur Bereitstellung der Strominformation.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Spannungsmessvorrichtung ein zweites Spannungsmessmittel, das mit dem ersten Knotenpunkt gekoppelt ist zur Erfassung einer an dem ersten Knotenpunkt anliegenden ersten Spannung, und ein drittes Spannungsmessmittel, das mit einem zweiten Knotenpunkt, an den jeweilige zweite Klemmen der zwei parallel geschalteten

DC-Motoren angeschlossen sind zur Erfassung einer an dem zweiten Knotenpunkt anliegenden zweiten Spannung, gekoppelt ist, wobei aus der Differenz der ersten und der zweiten Spannung die Klemmenspannung ermittelbar ist. Die Spannungsmessmittel werden somit an den beiden Klemmen der parallel geschalteten DC-Motoren zur Ermittlung der Klemmenschaltung vorgesehen. Aufgrund der Parallelschaltung der DC-Motoren und der beschriebenen Anordnung der Spannungsmessmittel erfolgt die Ermittlung der Klemmen ¬ spannung auch dann, wenn einer der beiden DC-Motoren einen Defekt aufweist . Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Drehzahlbe ¬ stimmungsvorrichtung einen einzigen Sensor, insbesondere einen Hall-Sensor, an einer Antriebswelle der zwei DC-Motoren.

Das anzutreibende Teil ist insbesondere eine Klappe eines Verkehrsmittels, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Klappe ist beispielsweise ein Kofferraumdeckel des Kraftfahrzeugs.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb eines Antriebssystems vorgeschlagen . Das Antriebssystem umfasst zwei parallel geschaltete DC-Motoren, die mechanisch über ein anzutreibendes Teil miteinander gekoppelt sind, einen Treiber zum Antreiben der zwei parallel geschalteten DC-Motoren, und eine Messeinrichtung zum Erfassen verschiedener elektrischer Größen des Antriebssystems.

Bei dem Verfahren werden folgende Schritte durchgeführt. Eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung der Messeinrichtung bestimmt eine Drehzahl der zwei DC-Motoren und stellt eine die Drehzahl repräsentierende Drehzahlinformation an eine Recheneinheit bereit. Eine Strommessvorrichtung der Messeinrichtung bestimmt einen in die zwei DC-Motoren fließenden Summenstrom und stellt eine den Summenstrom repräsentierende Strominformation an die Recheneinheit bereit. Eine Spannungsbestimmungsvorrichtung der Messeinrichtung bestimmt die Klemmenspannung der zwei DC-Motoren und stellt eine die Klemmenspannung repräsentierende Span ¬ nungsinformation an die Recheneinheit bereit. Die Recheneinheit ermittelt aus der Spannungsinformation, der Strominformation und der Drehzahlinformation einen Motorparameter für das Antriebssystem und vergleicht diesen mit einem Sollwert des Motorparameters, wobei aus dem Ergebnis des Vergleichs auf das Vorliegen einer Leitungsunterbrechung zu einem der zwei

DC-Motoren geschlossen wird.

Das Verfahren weist die gleichen Vorteile auf, die vorstehend in Verbindung mit der beschriebenen Anordnung erläutert wurden.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ermittelt die Re ¬ cheneinheit die Motorparameter nach der Formel

U Sum

KL

ω wobei URL die Klemmenspannung, I SUM der Summenstrom, R A der Ankerwiderstand der DC-Motoren und ω die Drehzahl sind. Es versteht sich, dass die Drehzahlen ω der beiden DC-Motoren aufgrund ihrer mechanischen Kopplung gleich sind.

In einer weiteren Ausgestaltung schließt die Recheneinheit auf das Vorliegen einer Leitungsunterbrechung, wenn der ermittelte Motorparameter kleiner als der Sollwert des Motorparameters ist.

In einer anderen Ausgestaltung schließt die Recheneinheit auf das Vorliegen eines bestimmungsgemäßen Betriebs des Antriebssys ¬ tems, wenn der ermittelte Motorparameter dem Sollwert des Motorparameters entspricht oder innerhalb eines um den Sollwert liegenden vorgegebenen Toleranzbands liegt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung liest die Recheneinheit den Sollwert des Motorparameters aus einem Speicher der Rechen ¬ einheit aus . Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausfüh ¬ rungsbeispiels in der Zeichnung beschrieben.

eine schematische Darstellung eines durch eine er ¬ findungsgemäße Anordnung anzutreibenden Teils in Gestalt einer Heckklappe eines Fahrzeugs; eine Rückansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer geöffneten Heckklappe, welche durch eine erfin ¬ dungsgemäße Anordnung antreibbar ist; eine schematische Darstellung eines ersten elekt ¬ rischen Ersatzschaltbildes einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung eines Antriebssystems ; eine schematische Darstellung eines zweiten elekt ¬ rischen Ersatzschaltbildes einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung eines Antriebssystems; und eine schematische Darstellung eines elektrischen Ersatzschaltbildes einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb eines elektrischen Antriebssys ¬ tems .

Die Figuren 1 und 2 zeigen in schematischen Darstellungen den Einsatzzweck eines aus zwei DC-Motoren bestehenden Antriebssystems. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Heckklappe 10 mit einem ersten Aktor 11 und einem zweiten Aktor 12, die zusammen das Antriebssystem bilden. Der erste Aktor 11 und der zweite Aktor 12 umfassen jeweils einen DC-Motor des Antriebssystems, welche über die Heckklappe 10 miteinander mechanisch gekoppelt sind. Fig. 2 zeigt ein Kraftfahrzeug 15 von hinten, bei dem die Heckklappe 10 geöffnet ist. Dabei ist gut erkennbar, dass ein Ende 11h des ersten Aktors 11 mit der Heckklappe verbunden ist, während ein davon abgewandtes Ende 11k des ersten Aktors 11 mit der Karosserie 16 des Fahrzeugs 15 verbunden ist. In entsprechender Weise ist ein Ende 12h des zweiten Aktors 12 mit der Heckklappe 10 und ein davon abgewandtes Ende 12k mit der Karosserie 16 des Fahrzeugs 15 verbunden. Durch die Betätigung des Antriebssystems kann dadurch die Heckklappe 10 des Fahrzeugs 15 automatisiert geschlossen oder geöffnet werden.

Bei den in dieser Anwendung verwendeten DC-Motoren handelt es sich um Spindelmotoren, welche zwei ineinander greifende Teilstücke des ersten und des zweiten Aktors 11, 12 gegeneinander in Axialrichtung verschieben und dadurch die Relativbewegung der Heckklappe 10 zu der Karosserie 16 ermöglichen.

Die beiden DC-Motoren der Aktoren 11, 12 sind, wie beschrieben, über die Heckklappe 10 mechanisch miteinander gekoppelt. Dies bedeutet, dass beim Ausfall eines der beiden DC-Motoren das Antriebssystem über den verbleibenden, aktiven DC-Motor weiterhin angetrieben wird. Aufgrund der mechanischen Kopplung des Antriebssystems über die Heckklappe 10 wird dabei der nicht bestromte DC-Motor mit bewegt. Der verbleibende aktive DC-Motor übernimmt im Fehlerfall die gesamte Last und kann daher überlastet werden.

Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils bekannte Anordnungen zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb des Antriebssystems. Eine Leitungsunterbrechung liegt bei ¬ spielsweise dann vor, wenn einer der beiden DC-Motoren, z.B. aufgrund einer Unterbrechung einer Motorzuleitung, ausfällt. Bei den beiden, in den Figuren 3 und 4 gezeigten Antriebssystemen sind die DC-Motoren 21, 41 über jeweilige Wellen 22, 42 und Getriebe 23, 43 mit dem anzutreibenden Teil, d.h. der Heckklappe 10, miteinander gekoppelt . Die Antriebswellen 22 , 42 werden durch die jeweils zugeordneten DC-Motoren 21, 41 bei deren Bestromung gleichsinnig in Drehung versetzt. Die zwischen den Antriebswellen 22, 42 und der Heckklappe 10 vorgesehenen Getriebe 23, 43 dienen dazu, eine Drehzahlübersetzung vorzunehmen. Jede der Antriebswellen 22, 42 ist mit einer Drehzahlbestimmungsvorrichtung 32, 52 versehen. Diese dienen dazu, die Position der durch den Betrieb der Antriebsvorrichtung bewegten Heckklappe 10 festzustellen. Die Detektion der Position erfolgt dabei über eine Detektion der Anzahl der Drehungen und des Drehsinns der Antriebswelle 22 bzw. 42.

Jede der Drehzahlbestimmungsvorrichtungen 32, 52 umfasst ein Magnet-Polrad 33 bzw. 53, dessen Magnetfeld über einen zu ¬ geordneten Hall-Sensor 34 bzw. 54 ausgewertet wird. Das von dem jeweiligen Hall-Sensor 34, 54 abgegebene Drehzahlsignal (snl, sn2) stellt dabei eine Drehzahlinformation zur Bestimmung der Position der Heckklappe 10 dar, die durch eine nicht näher dargestellte Recheneinheit verarbeitbar ist. Insoweit beschrieben ist der Aufbau der Antriebssysteme 20 in den Anordnungen der Figuren 3 und 4 identisch. Nachfolgend werden die Unterschiede der Ansteuerung und der Erkennung der elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb des Antriebssystems 20 beschrieben .

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist ohne Weiteres ersichtlich, dass in der hier gezeigten Anordnung jedem der DC-Motoren 21, 41 ein eigener Treiber 24 bzw. 44 zugeordnet ist. Der Treiber 24 umfasst zwei Treiberstufen 25, 26. Der Treiber 44 umfasst zwei Trei- berstufen 45 und 46. Jeweilige Ausgänge 25A und 26A der

Treiberstufen 25, 26 sind mit den Motorklemmen des DC-Motors 21 gekoppelt bzw. verbunden. In entsprechender Weise sind entsprechende Treiberausgänge 45A, 46A der Treiberstufen 45, 46 mit den Motorklemmen des DC-Motors 41 gekoppelt. Über diese

Treiberstufen 25, 26 und 45, 46 werden die DC-Motoren 21, 41 zu deren Betrieb bestromt. Zwischen dem Treiberausgang 25A der Treiberstufe 25 und der zugeordneten Motorklemme ist ein Shunt-Widerstand (Messshunt) 27 vorgesehen. Über ein Span ¬ nungsmessmittel 28 wird die über die den Shunt-Widerstand 27 abfallende Spannung beim Betrieb des DC-Motors ermittelt, wodurch die Höhe des durch den DC-Motor 21 fließenden Stroms ermittelt werden kann.

Eine entsprechende Messvorrichtung ist auch für den DC-Motor 41 vorgesehen. Hier ist ein Shunt-Widerstand (Messshunt) 47 zwischen dem Treiberausgang 45A der Treiberstufe 45 und der zugeordneten Klemme des DC-Motors 41 vorgesehen. Über eine Spannungsmessvorrichtung 48 wird die über den Shunt-Widerstand 47 abfallende Spannung ermittelt, woraus der durch den DC-Motor 41 fließende Strom bei dessen Betrieb ermittelt werden kann.

Im Ergebnis wird somit der Strom durch die beiden DC-Motoren 21, 41 unabhängig voneinander gemessen. Die Erkennung einer Leitungsunterbrechung erfolgt dabei über die Auswertung der gemessenen Motorströme, welche der bereits erwähnten und nicht mehr dargestellten Recheneinheit zur Auswertung zugeführt werden. Die Anordnung der Fig. 3 ist darüber hinaus mit einer Span- nungsbestimmungsvorrichtung versehen, welche alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen Strommessvorrichtung genutzt werden kann, um im Ruhezustand des Antriebssystems 20 die Leitungsunterbrechung erkennen zu können. Hierzu ist ein Wi- derstand 29 zwischen einem Versorgungspotential V2 und der einen Motorklemme des DC-Motors 21 verschaltet. Ein weiterer Wi ¬ derstand 30 ist zwischen der anderen Motorklemme des DC-Motors 21 und einem Bezugspotential V0 verschaltet. Eine über dem Widerstand 30 abfallende Spannung wird mittels eines Span- nungsmessmittels 31 ermittelt. Die Widerstände 29, 30 bilden einen Spannungsteiler (die über dem Shunt-Widerstand 27 abfallende Spannung kann prinzipbedingt vernachlässigt werden) . Werden die beiden Widerstände 29, 30 gleich dimensioniert, so fällt über dem Widerstand 30 eine Spannung ab, welche halb so groß wie die Differenz zwischen den Spannungspotentialen V2 und V0 ist. Bei einer Leitungsunterbrechung verändern sich die

Spannungsverhältnisse über den Spannungsteiler, wodurch durch das Spannungsmessmittel 31 keine Spannung mehr ermittelt werden kann, da dieses das dann Bezugspotential V0 aufweist.

Eine entsprechende Vorrichtung ist auch dem DC-Motor 41 zugeordnet, wobei hier der Spannungsteiler durch die Widerstände 49, 50 gebildet ist. Parallel zu dem Widerstand 50 ist ein

Spannungsmessmittel 51 verschaltet. Der Widerstand 49, der mit der einen Klemme des DC-Motors 41 gekoppelt ist, wird mit einer Versorgungsspannung V2 beaufschlagt, während der Widerstand 50, der mit seinem einen Ende mit der anderen Motorklemme des DC-Motors 41 verbunden ist, mit seinem anderen Anschluss mit Bezugspotential V0 verbunden ist. Durch die Spannungsbestim- mungsvorrichtungen kann somit die Auswertung der Spannungspotentiale an den Klemmen der DC-Motoren 21, 41 erfolgen. Die oben beschriebene Ermittlung der Motordrehzahl mittels der Drehzahlbestimmungsvorrichtungen 32, 52 wird zur Erkennung der Leitungsunterbrechung nicht genutzt bzw. benötigt.

In dem in Fig. 4 gezeigten weiteren bekannten Ausführungsbeispiel sind die DC-Motoren 21, 41 parallel geschaltet, so dass diese von einem einzigen Treiber 24, der die Treiberstufen 25, 26 umfasst, bestromt werden können. Jedem der DC-Motoren 21, 41 ist das in Verbindung mit Fig. 3 beschriebene Strommessmittel, umfassend den Shunt-Widerstand 27 und das Spannungsmessmittel 28 bzw. umfassend den Shunt-Widerstand 47 und das Spannungsmessmittel 48 zugeordnet. Auch hier erfolgt die Leitungsunterbrechung im Betrieb des Antriebssystems 20 durch einen Vergleich der er ¬ mittelten Motorströme. Wie ebenfalls bereits erwähnt, werden die ermittelten Motorströme einer Recheneinheit zugeführt, die in Fig. 4 ebenfalls nicht näher dargestellt ist. Diese Recheneinheit nimmt dann den beschriebenen Vergleich der Motorströme vor, um aus dem Vergleich der gemessenen Ströme auf die Leitungsun- terbrechung oder einen bestimmungsgemäßen Betrieb des Antriebssystems 20 zu schließen.

Die Erkennung der Leitungsunterbrechung durch das Anlegen einer definierten Spannung mittels der in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Spannungsbestimmungsvorrichtung liefert hier keine brauchbaren Ergebnisse, da hier immer eine Spannung über den funktionierenden DC-Motor gemessen werden kann. Daher sind die entsprechenden Komponenten zwecks Veranschaulichung in Fig. 4 durchgestrichen.

Auch bei dem in Fig. 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitung bzw. Kenntnis der Motordrehzahl der Drehzahlbestimmungsvorrichtungen 32, 52 zur Bestimmung oder Erkennung einer Leitungsunterbrechung nicht erforderlich.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung des bereits beschriebenen Antriebssystems 20. Wie bei der Beschreibung der vorangegangenen Ausführungen gemäß den Fig. 3 und 4 bereits ersichtlich wurde, sind die DC-Motoren 21, 41 über ihre Antriebswellen 22, 42 und Getriebe 23, 43 mit dem anzu ¬ treibenden Teil 58, z.B. der Heckklappe 10, miteinander mechanisch gekoppelt. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung lediglich eine einzige Drehzahlbestimmungsvorrichtung 32 vorgesehen, welche beispielhaft an der Antriebswelle 22 vor ¬ gesehen ist. Wie bereits beschrieben, umfasst die Drehzahlbestimmungsvorrichtung 32 das Magnet-Polrad 33 sowie den zu- geordneten Hall-Sensor 34, über den das Magnetfeld des Magnet-Polrads 33 ausgewertet wird. Das von dem Hall-Sensor 34 abgegebene Signal (snl) repräsentiert eine Drehzahlinformation, die an die Recheneinheit 70 übertragen wird. Hierzu erforderliche Leitungen und dergleichen sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

In Anlehnung an die bekannte Anordnung der Fig. 4 sind die DC-Motoren 21, 41 bei der erfindungsgemäßen Anordnung parallel geschaltet. Dies bedeutet, jeweilige Klemmen der DC-Motoren 21, 41 sind unmittelbar miteinander verbunden. Die einen Motorklemmen der DC-Motoren 21, 41 sind mit einem Knotenpunkt 62, die anderen Motorklemmen der DC-Motoren 21, 41 sind mit einem Knotenpunkt 63 verbunden. Somit ist es ausreichend, lediglich einen einzigen Treiber 24, umfassend die Treiberstufen 25, 26 vorzusehen, so dass mit Hilfe der Treiberstufen 25, 26 beide DC-Motoren 21, 41 bestromt werden können, um das anzutreibende Teil 58 in eine Drehung zu versetzen.

Die bereits beschriebene Strommessvorrichtung, umfassend den Shunt-Widerstand 27 und das Spannungsmessmittel 28, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen dem Treiberausgang 25A der Treiberstufe 25 und dem Knotenpunkt 62 verschaltet. Dadurch kann durch das Strommessmittel 27, 28 der Summenstrom I Sum der in die DC-Motoren 21, 41 fließende Ströme bestimmt werden. Der Summenstrom I Sum wird als Strominformation der Recheneinheit 70 zur Verarbeitung bereitgestellt. Darüber hinaus umfasst die Anordnung zwei Spannungsmessmittel 60, 61. Das Spannungsmessmittel 60 ist zwischen dem Knotenpunkt 62 und einem Bezugspotential V0 verschaltet. Das Spannungs ¬ messmittel 61 ist zwischen dem Knotenpunkt 63 und dem Be ¬ zugspotential V0 verschaltet. Mittels der Spannungsmessmittel 60, 61 ist es möglich, die über den Motorklemmen der DC-Motoren 21, 41 abfallende Klemmenspannung U KL ZU erfassen, die der Recheneinheit 70 als Spannungsinformation zur Verarbeitung zugeführt wird. Die Recheneinheit 70 ist dazu ausgebildet, aus der Span ¬ nungsinformation (Klemmenspannung U KL ) , der Strominformation ( I sum) und der Drehzahlinformation (Drehzahl ω) einen Motor ¬ parameter k m für das Antriebssystem zu ermitteln. Dadurch kann eine Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung er- folgen. Hierzu werden die Gleichungen des vereinfachten

DC-Motormodells herangezogen. Diese sind:

(1) U G = >*k i (2)

In den Gleichungen (1) und (2) sind U KL die bereits erwähnte Klemmenspannung, I a der Motor-Ankerstrom, welcher im bestimmungsgemäßen Betrieb des Antriebssystems der Hälfte des Sum ¬ menstroms I s u m entspricht, R a der Ankerwiderstand, U G die ge ¬ neratorische Motorspannung und ω die bereits erwähnte Motor ¬ drehzahl. Die generatorische Motorspannung U G und die Motor- drehzahl ω werden dabei direkt gemessen. Beim Ankerwiderstand R a und dem Motorparameter k m handelt es sich um Motorparameter, die in einem jeweiligen Motordatenblatt direkt spezifiziert sind oder aus dem Motordatenblatt abgeleitet werden können. Im regulären Betrieb des Antriebssystems 20 verteilt sich die Last gleichmäßig auf beide Motoren, so dass für jeden Motor gilt

I a =I Su 2 (3) Aus diesen vorhandenen Mess- und Motordaten kann nun der Motorparameter k m ermittelt werden. Dazu werden die Gleichungen (1) , (2) und (3) umformuliert zu:

ω

Der gemäß dieser Formel ermittelte Motorparameter k m sollte sich im bestimmungsgemäßen Betrieb innerhalb eines definierten Toleranzbandes um den aus dem Datenblatt abgeleiteten Sollwert befinden. Dieser Sollwert k m so n ist z.B. in einem Speicher 71 der Recheneinheit 70 hinterlegt, so dass ein Vergleich des

Ist-Motorparameters k m und dem bekannten Sollwert k m s o n des Motorparameters ermittelt werden kann. Im Falle einer Lei ¬ tungsunterbrechung, bei der nur ein Motor bestromt wird, fließt durch den verbleibenden, aktiven DC-Motor nicht der halbe gemessene Summenstrom, sondern der gesamte Summenstrom I Sum -

Aufgrund dessen wird der Ist-Motorparameter k m somit deutlich kleiner als der Sollwert k m s o u des Motorparameters. Damit ist auf einfache Weise erkennbar, ob eine Leitungsunterbrechung bzw. ein Ausfall eines der DC-Motoren vorliegt.

Die Ermittlung des Sollwertes k m s o n kann - wie bereits be ¬ schrieben - anhand der Motordaten aus dem Datenblatt ermittelt und in den Speicher 71 hinterlegt werden. Alternativ kann eine fortlaufende Bestimmung durch die Recheneinheit 70 erfolgen. Beispielsweise kann während der Produktion anhand eines be ¬ stimmten Gutfalls der Motorparameter k m gemessen und als Sollwert k m s o ii in den Speicher 70 hinterlegt werden.

In einer anderen Alternative kann, ausgehend von einem Ist-Wert (z.B. einem Standardwert), dieser mit jeder Bewegung des anzutreibenden Teils 58 angepasst werden. Liegt eine große Änderung vor, so kann hieraus auch auf einen Fehlerfall geschlossen werden. Daraus ergibt sich eine Berücksichtigung von Alterung und/oder Erwärmung der Komponenten des Antriebssystems.

Bezugs zeichenliste

10 Heckklappe

11 erster Aktor

11k mit der Karosserie verbundenes Ende des ersten Aktors 11

11h mit der Heckklappe verbundenes Ende des ersten Aktors 11

12 zweiter Aktor

12k mit der Karosserie verbundenes Ende des zweiten Aktors 12

12h mit der Heckklappe verbundenes Ende des zweiten Aktors 12

15 Fahrzeug

16 Karosserie

20 AntriebsSystem

21 DC-Motor

22 Antriebswelle

23 Getriebe

24 Treiber

25 Treiberstufe

25A Ausgang der Treiberstufe 25 (Treiberausgang)

26 Treiberstufe

26A Ausgang der Treiberstufe 26 (Treiberausgang)

27 Shunt-Widerstand

28 Spannungsmessmittel

29 Widerstand

30 Widerstand

31 Spannungsmessmittel

32 DrehzahlbestimmungsVorrichtung

33 Magnet

34 Sensor

41 DC-Motor

42 Antriebswelle

43 Getriebe

44 Treiber

45 Treiberstufe

46 Treiberstufe

47 Shunt-Widerstand

48 Spannungsmessmittel

49 Widerstand

50 Widerstand 51 Spannungsmessmittel

52 Drehzahlbestimmungs orrichtung

53 Magnet

54 Sensor

58 anzutreibendes Teil, insbesondere Heckklappe 10

60 Spannungsmessmittel

61 Spannungsmessmittel

62 erster Knotenpunkt

63 zweiter Knotenpunkt

70 Recheneinheit

71 Speicher

U RL Klemmenspannung

k m Motorparameter

k m s o ii Sollwert des Motorparameters

R a Ankerwiderstand

I sum Summenstrom

ω Drehzahl der Antriebswelle

V0 Bezugspotential

VI Versorgungspotential