Verfahren und Vorrichtung zum Bewegen einer Tür Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewegen einer Tür. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Türantriebssystem, bei dem das Verfahren und die Vorrichtung zum Einsatz kommen. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung kön ^¬ nen beispielsweise in einem Antriebssystem für Aufzug-, Bahnsteig- oder Bahntüren zum Einsatz kommen. Neben weiteren Türantriebssystemen, z.B. für Werkzeugmaschinen, ist es auch möglich, die Vorrichtung und das Verfahren in jeglichen wei- teren Türsystemen einzusetzen, deren Türen bewegt werden müssen .

Bei vielen modernen elektrisch angetriebenen Systemen ist zu Zwecken der Energieeffizienz mittlerweile eine so genannte Rekuperation üblich. Beim Abbremsen des elektrischen Antriebs wird statt dem Verwenden einer mechanischen Bremse die überschüssige Energie wieder in elektrische Energie zurückgewan ^¬ delt. Bei Systemen, deren Bewegungen zu kurz sind, deren elektrischer Antrieb auf ein Rückspeisen nicht optimiert wer- den kann oder aus Kosten- oder Bauraumgründen nicht rückspeisefähig ist, ist es wünschenswert, alternative energiesparen ^¬ de Verfahren zu entwickeln.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energiesparendes und einfaches Verfahren sowie eine Vorrich ^¬ tung zum Bewegen einer Tür zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe eine Tür auf einfach Weise effizient bewegt werden kann . Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Dabei soll eine Tür eine Bewe ^¬ gung von einer Startposition zu einer Endposition ausführen, wobei die Tür durch einen Antrieb angetrieben wird, der von einem Steuergerät angesteuert wird. Das Steuergerät deakti ^¬ viert den Antrieb in Abhängigkeit von einer kinetischen Energie der Tür und der aktuellen Position. Dabei kann aus der aktuellen Position beispielsweise eine verbleibende Strecke bis zur Endposition bestimmt werden.

Die Erfindung basiert dabei auf der Erkenntnis, dass auch durch ein vorzeitiges Deaktivieren des Antriebs Energie ge ^¬ spart werden kann, was sich vorteilhaft auf die gesamte Leis- tungsaufnähme des Türantriebs auswirkt. Die Tür kann dann die verbleibende Strecke bis zur Endposition durch ihre eigene kinetische Energie überbrücken. Die kinetische Energie E _K ei ^¬ ner Tür errechnet sich aus der Türgeschwindigkeit v und der Türmasse m zu: l

t _v =— -m -v

^K 2

Soll die Tür auf eine Endgeschwindigkeit v _E abgebremst werden so ergibt sich die kinetische Energiedifferenz ΔΕ _Κ mit der kinetischen Energie nach dem Bremsvorgang E _KE zu:

Bei vollständigem Stillstand der Tür nach dem Bremsvorgang gilt:

E _KE =V _E = 0.

Besonders vorteilhaft ist, dass durch ein Wegfallen der Not- wendigkeit einer mechanischen Bremse der Türantrieb insgesamt kleiner und leichter werden kann. Analog gilt dies, für die Dimensionierung des Antriebs selbst, der kaum noch Bremsenergie aufnehmen muss und ebenfalls, vor allem bezüglich der thermischen Auslegung, vorteilhafter dimensioniert werden kann. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform deaktiviert das Steuergerät den Antrieb auf Basis eines Modells. Das Mo ^¬ dell muss hier kein vollständiges Modell des kompletten An ^¬ triebsstrangs sein, vielmehr ist eine Vielzahl von Realisie- rungsmöglichkeiten denkbar. In einem einfachen Fall würde eine Steuerungsfunktion ausreichen, die als Parameter die Position und/oder die Geschwindigkeit der Tür hinterlegt hat, zu denen der Antrieb bei im Wesentlichen gleichbleibenden Randbedingungen deaktiviert werden kann. Solche Parameter können beispielsweise direkt während der Produktion eines solchen

Steuergerätes im Steuergerät hinterlegt werden. Die Parameter könnten weiterhin bei der Inbetriebnahme der Tür oder automatisch während des laufenden Betriebes ermittelt und/oder ge ^¬ speichert werden. Sollen weitere Randbedingungen berücksich- tigt werden, so kann auch ein deutlich komplexeres Modell zum Einsatz kommen. Dies hat den Vorteil, dass je nach Anforde ^¬ rungen an den Antrieb und je nach Leistungsfähigkeit des Steuergeräts unterschiedlich komplexe Modelle zum Einsatz kommen können. Das Verfahren ist dadurch flexibler einsetz- bar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform berücksichtigt das Modell Störgrößen die auf die Tür einwirken, insbe ^¬ sondere Reibungskräfte. Die Reibungsenergie E _fr i _C bis zur Endposition s _E errechnet sich aus der Reibungskraft F _fr i _C zu:

E frict ⁼ F frict ^' ( ^s E ^~S )

Setzt man die Reibungsenergie E _frict gleich der kinetischen Energiedifferenz ΔΕ _Κ :

Efrict ⁼ ' so ergibt sich die notwendige Geschwindigkeit v(s) zum Errei chen der Zielposition s _E und Zielgeschwindigkeit v _E in Abhän ^¬ gigkeit von der aktuellen Position s zu:

Mit dieser Gleichung erhält man nun ein mögliches mathemati ^¬ sches Modell. In diesem Fall berücksichtigt das Modell die konstante Reibung, die die Tür bei einer Bewegung von einer Startposition zu einer Endposition überwinden muss. Sollen weitere Störgrößen berücksichtigt werden, so ist es möglich, das Modell noch beliebig zu erweitern. Die Reibungskräfte können weiterhin konstante, lineare oder sonstige Abhängigkeiten von der Türbewegung haben. In einer besonders einfa- chen Ausführungsform werden nur konstante Reibungskräfte angenommen. Je mehr Störgrößen berücksichtigt werden, desto genauer wird das Modell. Allerdings wird die Erstellung des Mo ^¬ dells komplexer und die Berechnung des Modells aufwändiger. Es kann durchaus sinnvoll sein, nur die dominierenden Stör- großen zu berücksichtigen. Es könnte also die Annahme gelten, dass die Reibung, die die Tür erfährt, der dominierende Ef ^¬ fekt ist. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise ein ausreichend genaues Modell erstellt werden kann, um den Zeitpunkt oder den Ort zum Deaktivieren des Antriebs zu- verlässig zu ermitteln.

In einer weiteren Ausführungsform berücksichtigt das Modell verschleißabhängige Parameter. Sollte sich während des Be ^¬ triebs eines Türantriebs Verschleiß einstellen, so ist es denkbar, dass die Reibungskräfte sich verändern. Derartige Veränderungen können von einem Modell berücksichtigt werden und damit eine dauerhaft genaue Bewegung der Türen sicherge ^¬ stellt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform führt das

Steuergerät eine Lernfahrt der Tür durch, um Parameter zu er ^¬ mitteln, die für das Modell und damit zum Deaktivieren des Antriebs relevant sind. Hierbei könnte es sich um konkrete Positionen der Tür handeln. Es könnten aber auch Reibparame- ter ermittelt werden, um komplexere Modelle mit diesen Para ^¬ metern zu parametrieren . Das Ermitteln der Parameter selbst kann beispielsweise durch einfaches Iterieren geschehen. Dazu wird der Antrieb bei konstanter Geschwindigkeit mehrfach ab ^¬ geschaltet und anschließend überprüft, ob die Bewegung der Tür in der richtigen Position endet. Weitere Testverfahren, beispielsweise mit variierender Geschwindigkeit sind ebenso denkbar. Besonders vorteilhaft ist, dass eine Parametrierung automatisiert und erst am Einsatzort des Türantriebs durchge ^¬ führt werden kann und nicht schon in der Produktion durchgeführt werden muss. Dies hat den Vorteil, dass Randbedingun ^¬ gen, wie z.B. die Einbaulage und/oder -position sowie die dann tatsächlich zum Einsatz kommenden Türen mit ihrer Masse direkt berücksichtigt werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vergleicht das Steuergerät die Geschwindigkeit und/oder die Position der Tür mit einer Soll-Traj ektorie und reaktiviert den Antrieb bei Abweichung bezüglich Geschwindigkeit und/oder Strecke. Die Soll-Traj ektorie ist der Geschwindigkeitsverlauf über die Strecke, den die Tür durchlaufen soll. Da nicht immer alle Randbedingungen modelliert werden können, ist es wünschens- wert, nach Deaktivieren des Antriebs noch eine Möglichkeit zum Eingriff zu implementieren. Dazu ist es nötig, dass das Steuergerät die Geschwindigkeit der Tür kennt. Beispielsweise kann dies über eine Messung direkt an einen Motor über einen Drehgeber oder einem Resolver geschehen. Wird nun festge- stellt, dass eine Abweichung zur Soll-Traj ektorie vorliegt, so reaktiviert das Steuergerät den Antrieb und führt die Tür durch den kurzen Eingriff wieder zurück auf die Soll-Trajek- torie. Dieser kurze Eingriff kann beispielsweise ein Drehmo ^¬ mentpuls des Antriebs sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform reaktiviert das Steuergerät den Antrieb unter Berücksichtigung eines To ^¬ leranzbandes um die Soll-Traj ektorie . Ein Toleranzband ist in diesem Fall eine tolerierbare Abweichung zwischen der Soll- Trajektorie und den gemessenen Werten. Dieses Toleranzband kann sowohl bezüglich Geschwindigkeit als auch bezüglich der Position gelten. Befindet sich der aktuelle Messwert noch innerhalb des Toleranzbandes, so kann das Steuergerät den An- trieb deaktiviert lassen. Weicht der Messwert nun so deutlich von der Soll-Traj ektorie ab, dass er sich außerhalb des Tole ^¬ ranzbandes befindet, so ist auch hier die Möglichkeit des Eingriffes des Steuergeräts gegeben. Das Steuergerät akti- viert also den Antrieb, um die Geschwindigkeit oder die Posi ^¬ tion der Tür wieder in das Toleranzband zu steuern. Dies hat den Vorteil, dass kleine Abweichungen, die während des Be ^¬ triebs nicht weiter auffallen, toleriert werden können und der Antrieb deaktiviert bleiben kann. So kann das Verfahren noch effizienter angewandt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform berücksichtigt das Steuergerät das Toleranzband bereits beim deaktivie ^¬ ren des Antriebs. Dies hat den Vorteil, dass das Steuergerät den Antrieb jeweils nur in eine Richtung, also bremsend oder beschleunigend, ansteuern muss, da in die jeweils entgegenge ^¬ setzte Richtung die komplette Breite des Toleranzbandes zur Verfügung steht innerhalb der keine Aktion des Steuergeräts erforderlich ist.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst, durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung einen Antrieb, der zum Antreiben der Tür ausgebildet ist, und ein Steuergerät zur Ansteuerung des Antriebs auf- weist.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens ist ein Türantriebssystem, aufweisend mindes ^¬ tens eine Tür. Besonders in Türantriebssysteme von mobilen Systemen, wie Zügen oder U- oder Straßen-Bahnen, oder bei einer großen Anzahl von gleichzeitig bewegten Türen, z.B. Bahnsteigtüren, ist eine hohe Energieeffizienz wichtig. Unabhängig davon lässt sich auch die Energieeffizienz von beispielsweise Aufzugtüren steigern und die Antriebe können kleiner und damit leichter ausgelegt werden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: FIG 1 ein Türantriebssystem,

FIG 2 eine Ansteuerung eines Antriebs,

FIG 3 Geschwindigkeitsverläufe einer Tür und

FIG 4 die Überlagerung der Geschwindigkeitsverläufe gemäß

FIG 3.

FIG 1 zeigt ein Türantriebssystem 1, aufweisend einen Antrieb 20, ein Steuergerät 200, ein Antriebselement 2, zwei Räder 21 und 22 und zwei Türen 11 und 12, die jeweils über ein Befes ^¬ tigungselement 23 an das Antriebselement 2 gekoppelt sind. Das Steuergerät 200 versorgt den Antrieb 20 sowohl mit Steu ^¬ ersignalen als auch mit Leistung. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Kommutierungsschaltung und einen elektrisch kommutierten Motor handeln. Die Türen 11 und 12 sind in der geöffneten Position gezeigt. Die Tür 12 soll nun von einer Startposition So zu einer Endposition S _E bewegt werden. Der Pfeil s zeigt die Bewegungsrichtung und das bereits aus den Formeln bekannte Bezugssystem der Tür 12. Die Tür 11 bewegt sich analog aber gespiegelt zur Tür 12, deshalb wird auf eine gesonderte Betrachtung bzgl. der Tür 12 verzichtet. Beschleu- nigt nun der Antrieb 20 die Tür 12 auf eine Geschwindigkeit v, so weist die Tür eine kinetische Energie E _K auf. Erfin ^¬ dungsgemäß wird nun der Antrieb 20 vom Steuergerät 200 in Ab ^¬ hängigkeit der kinetischen Energie E _K und der aktuellen Posi ^¬ tion s der Tür 12, z.B. bezüglich der Endposition s _E , deakti- viert. Die kinetische Energie E _K der Türen 11 und 12 wird al ^¬ so zum Überbrücken der restlichen Strecke bis zur Endposition s _E abgebaut. Dabei können beispielsweise Reibungskräfte be ^¬ rücksichtigt werden. So ist es möglich, durch frühzeitiges Deaktivieren des Antriebs 20, die Energie einzusparen, die nötig wäre, um die verbleibende Strecke mit aktiviertem An ^¬ trieb 20 zu überbrücken und trotzdem keinerlei Einbußen bzgl. der Endposition der Tür akzeptieren zu müssen. Dies ist insbesondere bei Systemen von Vorteil, deren Antriebe aus kon- struktiven oder elektrischen Gründen nicht zum Rekuperieren geeignet sind.

FIG 2 zeigt ein Modell M, das die aktuelle Position s, die aktuelle Geschwindigkeit v sowie eine Störgröße X als Ein ^¬ gangsgrößen zur Verfügung gestellt bekommt. Die Störgröße X steht hier stellvertretend für störende Einflüsse auf die Tür oder den Türantrieb, damit können beispielsweise Reibungs ^¬ kräfte aller Arten oder Schleppmomente in einem Motor gemeint sein. Das Modell M gibt ein Stellsignal 222 an das Steuerge ^¬ rät 200, das wiederum den Antrieb 20 ansteuert. Das Stellsig ^¬ nal 222 kann beispielsweise ein Signal zum Deaktivieren des Antriebs sein. Bei konstanter Geschwindigkeit ist die Stör ^¬ größe X weitgehend proportional zum Motorstrom I . Somit könn- te die Störgröße X auch aus dem Motorstrom abgeleitet werden. Das Modell M kann außerdem in das Steuergerät 200 integriert sein. Weiterhin ist denkbar, dass dem Antrieb 20 ein Geschwindigkeitssensor zugeordnet ist. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Resolver oder einen Drehgeber handeln, der ein Signal ausgibt, das in die Geschwindigkeit v umge ^¬ rechnet werden kann. Diese Signalverarbeitung kann durch den Sensor selbst, das Steuergerät 200 oder das Modell M gesche ^¬ hen. Es ist ebenso denkbar, dass die Geschwindigkeit v über weitere Größen, wie Strom oder Spannung, errechnet wird. Dies kann durch das Modell M selbst geschehen und bietet sich vor allem bei einer Sensorlosen Regelung des Antriebs 20 durch das Steuergerät 200 an.

FIG 3 zeigt zwei Geschwindigkeitsverläufe 31, 32 über eine Strecke S. Der Geschwindigkeitsverlauf 31 ist derjenige, den ein reguläres System durchfahren könnte. Hier wird in einem ersten Bereich I die Tür bis zu einer konstanten Geschwindigkeit beschleunigt. Diese konstante Geschwindigkeit wird dann in einem zweiten Bereich II solange gehalten, bis die Ge- schwindigkeit in einem dritten Bereich III wieder bis zu einer Endgeschwindigkeit v _E zurückgenommen wird. Bei einem Türantrieb könnte die Geschwindigkeit also auch bis zum

Stillstand zurückgenommen werden. Der Geschwindigkeitsverlauf 32 ist die Kurve, die eine Tür ohne Antrieb durchläuft. In diesem Fall wurde beispielhaft eine konstante Reibungskraft berücksichtigt. Weiterhin zu sehen ist ein Schnittpunkt 33 der beiden Geschwindigkeitsverläufe 31 und 32. Der Schnitt- punkt 33 markiert den Punkt, zu dem ein Antrieb deaktiviert werden könnte, um bei derselben Endposition s _E anzugelangen, wie der Geschwindigkeitsverlauf 31.

FIG 4 zeigt eine Überlagerung der beiden aus FIG 3 bekannten Geschwindigkeitsverläufe 31 und 32. Diese Überlagerung wird im Folgenden als Soll-Traj ektorie 40 bezeichnet. Die Soll- Trajektorie 40 ist der Geschwindigkeitsverlauf über die Stre ^¬ cke S, der sich ergibt, wenn eine Tür von einem Antrieb line ^¬ ar in einem ersten Bereich I bis zu einer konstanten Ge- schwindigkeit beschleunigt wird. Am Punkt 33 endet der zweite Bereich II der konstanten Geschwindigkeit und der Antrieb wird deaktiviert. Der dritte Bereich III ist der Verlauf der Geschwindigkeit v der sich durch das Abschalten des Antriebs einstellt. Des Weiteren ist das Toleranzband Δν, AS zu sehen. Das Toleranzband Δν, AS ist der Bereich um die Soll-Trajek- torie 40, in dem sich ab dem Punkt 33 der tatsächliche Ge ^¬ schwindigkeitsverlauf der Tür bewegen darf. Liegt der tat ^¬ sächliche Geschwindigkeitsverlauf der Tür außerhalb des Tole ^¬ ranzbandes Δν, AS , erkennt das Steuergerät 200 also Messwer- te, die außerhalb dieses Toleranzbandes Δν, AS liegen, so kann der Antrieb wieder reaktiviert werden. Auch bei nichtli ^¬ nearen Reibungsbedingungen sowie weiteren Störgrößen X kann so das Ankommen der Tür in der richtigen Endposition S _E garantiert werden. Die beschriebenen Funktionalitäten können beispielsweise als Software-Baustein im Steuergerät 200, ana ^¬ loge Komparatoren oder weitere übliche Steuerungen aufgebaut sein .

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bewegen einer Tür 11, 12. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Türantriebssystem 1, bei dem das Verfahren und die Vorrichtung vorteilhaft zum Einsatz kommen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energiesparendes und einfaches Verfahren sowie eine Vorrich ^¬ tung zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe eine Tür 11, 12 bewegt werden kann. Es wird vorgeschlagen, dass eine Tür 11, 12 eine Bewegung von einer Startposition So zu einer End- position s _E ausführt, wobei die Tür 11, 12 durch einen An ^¬ trieb 20 angetrieben wird, der von einem Steuergerät 200 an ^¬ gesteuert wird. Das Steuergerät 200 deaktiviert den Antrieb 20 in Abhängigkeit von einer kinetischen Energie E _K der Tür und der aktuellen Position s.