CN101828095A - 用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的方法和装置。在此在应用对应力-距离-参考曲线的数据和对应力-距离-实际值曲线的数据的情况下计算相关函数，找出它的最大值并且在应用附属于求出的最大值的位置偏移值的情况下校正位置计数器的计数状态。

Description

用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的方法和装置

本发明涉及一种用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的方法和装置。

车辆的马达驱动的封闭件例如是车窗玻璃升降机和天窗。各自附属的马达装置装备有定位器。这是必要的，由此相应的车窗或者说天窗可以停在设定的位置上。此外这种定位器对于保证关于防夹保护的法律要求也是必需的。

对已知的用于在车窗玻璃升降机上定位的元件在生产的框架下进行最初的初始化，方法是玻璃升到它的上机械终端止挡。这由控制单元探测并且应用作为以后的位置计数过程的参考。在玻璃的上升和下降运动期间的该位置计数过程通过与相应的驱动马达的转动关联的霍尔传感器脉冲的计数进行。该脉冲基于其上面固定有一个磁轮的马达轴的旋转产生，该磁轮在圆周方向交替地设有不同极性的扇形或者说极。

一般为了定位应用两个互相错开90°的霍尔传感器。由此可以，不仅确定圆周速度，而且确定旋转方向。

为了降低驱动的费用已知，应用仅一个单个的霍尔传感器用于定位。此时它仅设置用于脉冲的计数。旋转方向的信息由马达控制继电器的已知的状态导出。对于这种系统不能排除定位的不精确。

如果应用两个用于定位的霍尔传感器以避免定位不精确的问题，那么这造成较高的系统费用，特别是在马达和电缆束中。

除了利用霍尔传感器的系统还已知，通过马达换向器电流波动的计数进行定位，例如它已经在DE 197 29 238C1中说明。在这种系统中也内含地存在定位不精确。

为了避免定位不精确的问题此外已知，定位器定期地重新初始化，方法是始终或者在每n次车窗运动时升到车窗的上机械终端止挡。不过这具有较高的机械负荷的缺点，这又造成较高的机械的成本。此外这并不总是可行的。例如如果进行车窗玻璃的多次上升或者多次车窗的没有完全关闭的夹紧或者打开，那么不能进行重复初始化。

由EP 1 175 598B1已经公开了一种用于确定跟随的旋转驱动器的实际旋转方向转换的方法和装置。在该方法中应用一个不对称的转子侧的传感轮，以提供与转速成比例的带有位于其间的参考脉冲的脉冲序列。该脉冲被一个单个的定子侧的传感器探测并且在分析装置中分析。

由DE 10 2005 047 366A1公开了另一种用于确定逆转的旋转驱动器的实际的旋转方向转换的装置。该装置也应用一个带有关于沿着传感轮的圆周的分布不对称地构造的编码结构的传感轮以及一个单个的探测器，它在传感轮旋转时通过扫描编码结构产生一个依赖旋转转速的脉冲信号。该信号被输送给分析单元，它通过脉冲齿形的分析确定实际的旋转方向转换。所述传感轮的编码结构通过具有第一扇形宽度的编码扇形和具有第二扇形宽度的参考编码扇形对构成。

由DE 196 33 941C2公开了一种用于驱动在机动车中的外力操纵的封闭件，特别是车窗、隔板或者车顶件的伺服机构。在此封闭件的运动在行程长度上进行并且具有一个在封闭件碰到障碍时的可定义的关闭力限制。在此存在按照以前记录的运行方式的摩擦力-行程运动-曲线图的一个封闭件的相应的驱动力的控制关系并且有一个以允许的关闭力各自提高的摩擦力。

本发明的任务在于提出一个途径，即如何能够改善车辆的马达驱动的封闭件的定位。

该任务通过一种具有在权利要求1中说明的特征的方法以及一种具有在权利要求10中说明的特征的装置解决。本发明有利的设计方案和改进方案由从属权利要求得出。

本发明的优点特别在于，相应的封闭件运动到一个终端止挡对于定位的校正不是必需的。如果定位借助于霍尔传感器技术进行，那么一个唯一的霍尔传感器就足够实施精确的定位。这使系统费用保持较低成为可能。如果定位通过换向器电流波动的计数进行，那么通过本发明补偿在运动开始时、在运动停止时以及在运动方向切换时出现的计数问题。

本发明其它有利的特性由它的示例的说明借助附图得出。图中示出：

图1示出了用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的第一装置的方块图，

图2示出了一个车窗玻璃升降机系统的力-路程-曲线图的例子，

图3示出了一个曲线图的例子，在该曲线图中描绘了位置变动上的协方差，

图4示出了用于说明用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的方法的流程图，以及

图5示出了用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的第二装置的方块图。

图1示出了一个方块图，它包含一种用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的装置的对本发明的理解重要的构件。这种马达驱动的封闭件是车辆的车窗玻璃升降机。车窗玻璃的上升和下降借助于具有一个定子和一个转子的电机驱动器进行。

转子包含一个转子轴1，一个传感轮1a与它不可相对转动地连接。该传感轮1a具有编码扇形或者说极。在转子轴连同固定在它上面的传感轮旋转时，由传感器2探测脉冲信号并输送给由微型计算机构成的分析单元3。分析单元3在接收到每个脉冲时提高储存在位置计数器4中的位置计数值，这样位置计数器4的计数状态准确描述车窗玻璃的当前位置。

分析单元3通过总线7与一个或多个其它的车辆控制器连接。

此外所示的装置具有一个第一存储器5和一个第二存储器6。第一存储器5是非易失的存储器，例如EEPROM。在该存储器5中储存对应力-距离-参考曲线的数据。该数据在车辆在工厂中生产期间已经得到并且非易失地储存在第一存储器5中。该数据个别地配属于相应的车窗玻璃升降机驱动器并且包含一个这下面的信息，即在哪个车窗位置上必须由马达施加哪个力以关闭相应的车窗玻璃。

第二存储器6可以是一个易失的存储器，例如一个RAM或者说作为微型计算机实现的分析单元3的工作存储器。在第二存储器6中储存一个在车辆工作期间在车窗玻璃的每次打开和关闭时得到的力-距离-实际值曲线。

优选储存在存储器5和6中的数据以差值的形式储存，也就是说，始终只在相应的存储器中储存两个相邻的力值之间的差。

分析单元3应用储存在第一存储器5中的力-距离-参考曲线和储存在第二存储器6中的力-距离-实际值曲线以检查，是否在工作期间关于由传感器2给出的脉冲的计数出现计数错误，该错误已导致位置计数器4的错误的计数状态。如果探测到这样的计数错误，那么它由分析单元3补偿。在所述检查时，分析单元3在应用对应力-距离-参考曲线的数据和对应力-距离-实际值曲线的数据的情况下计算出一个相关函数。这根据下面的关系执行：

$\mathrm{cov}\left(x\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{ref}}\left(i\right)\·\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{ist}}(i-x)$

在此符号cov对应协方差，ΔF_ref(i)对应参考曲线的第i个差值并且ΔF_ist(i-x)对应移动x个位置的实际值曲线的第i个差值。因此得到参考曲线与移动x个位置的当前的关闭曲线的互相关性。如果人们现在考察函数cov(x)，那么显示出，它在那个对应存在的计数错误的部位x上具有一个最大值。

这接下来借助图2和3阐明，其中在图2中，储存在第一存储器5中的参考曲线设有标记K1并且储存在第二存储器6中的实际值曲线设有标记K2。

在两个曲线K1和K2之间的区别由两个原因产生。首先在车辆的工作时间期间由于环境影响、磨损或者说老化效应以及维护影响出现力-距离-关系的变化。该区别是非系统性的区别。它们在求取相关函数时不具有值得一提的影响。

此外在两个曲线K1和K2之间出现系统性的区别，即几个位置的移动，它们归因于位置计数器的数错。这种系统性的区别在本发明中应于，探测并校正可能存在的计数错误。

图3示出了一个曲线图的例子，在该曲线图中将协方差cov(x)描绘在位置偏移x上。函数cov(x)的最大值位于当值x＝-2时。在图2中示出的力-距离-曲线的波动性越高，该最大值越显著。值x＝-2对应存在的计数错误。为了校正该计数错误将位置计数器4的计数值改变这个由分析单元3安排的值。

位置偏移或者说计数错误因此可以通过上面给出的相关函数cov(x)的计算和接下来寻找这个相关函数的最大值来得到。在此该分析仅必须在一个x＝0的周围的比较窄的区域内进行，因为在实践中一般只出现一个较小的位置错误。优选如果相关曲线的最大值是显著的，例如具有一个相关函数的第二大的值至少双倍大的值，那么人们才进行位置计数器4的计数状态的校正。实际的试验已经证明，自己轻微互相不同的力曲线在相应的车窗玻璃的相继的关闭过程中在相关函数的最大值的求取可能性上不具有负面的影响。

图4示出了一个用于说明一种用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的方法的流程图。

对于该方法，在启动后在第一步骤S1中，已经在工厂中在车辆的生产时得出力-距离-参考曲线的数据并且非易失地储存到第一存储器5中。

在以后的车辆工作中，在每次车窗玻璃关闭时根据步骤S2得到力-距离-实际值曲线的数据以及将它们储存在第二存储器6中。

在接下来的步骤S3中，在应用储存在存储器5和6中的数据的情况下进行上面所述的相关函数的计算。

在步骤S4中寻找该相关函数的最大值，以获得关于位置计数器4的可能的计数错误的信息。

最后在步骤S5中在应用关于计数错误的信息的情况下进行位置计数器4的计数状态的校正。

然后终止该方法。其在车辆的工作时间期间，以步骤S2开始，优选在相应的车窗玻璃的每次关闭过程时重复。

替代上面所述的实施例，本发明的主题可以特别也应用在车辆的天窗上。对天窗来说，力-距离-曲线由于已知的复杂的机械结构甚至还明显地呈波浪形，这样简化了相关函数的最大值的探测。

本发明还不依赖于得到计数脉冲的方式。替代上述的霍尔传感器技术，也可以采取电动马达的换向器电流的波动形的计数。

图5示出了用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的第二装置的方块图。对该第二装置，得出计数脉冲不是在应用霍尔传感器的情况下进行，而是通过电动马达的换向器电流的波动的计数进行。

所示的装置具有一个电动马达M，一个作为微型计算机实现的分析单元3，一个位置计数器4，一个第一存储器5，一个第二存储器6和一个总线7，分析单元3连接在它上面。对于这种装置，马达电流iM的测量和分析在分析单元3中进行。电动马达M的换向器电流的波动的计数归属于它。计数值被储存到位置计数器4中。

存储器5和6同样地构造并且具有如在图1中示出的装置的存储器5和6一样的功能。用于提高定位精度的方法也同样如上面结合图1至4所述地进行。

相关函数的计算和接下来的步骤优选在系统不运动的状态下执行。在这个不运动的状态下，分析单元3提供足够的计算能力，这样该计算在系统的计算负荷上不具有负面影响。

Claims (17)

1.用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的方法，具有下面的步骤：

-得出并且储存对应于力-距离-参考曲线的数据，

-得出并且储存对应于力-距离-实际值曲线的数据，

-在应用对应于力-距离-参考曲线的数据和对应于力-距离-实际值曲线的数据的情况下计算相关函数，

-得出相关函数的最大值，并且

-在应用附属于得出的最大值的位置偏移值的情况下校正位置计数器的计数状态以校正计数错误。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对应于力-距离-参考曲线的数据的得出和存储在工厂中在车辆生产期间进行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对应于力-距离-参考曲线的数据储存在一个非易失的存储器中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述对应于力-距离-实际值曲线的数据的得出和储存在车辆的工作中在封闭件的每次运动后进行。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述对应于力-距离-实际值曲线的数据储存在易失的存储器中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述储存的数据是差值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述相关函数的计算根据下面的关系进行：

$\mathrm{cov}\left(x\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{ref}}\left(i\right)\·\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{ist}}(i-x)$

其中ΔF_ref(i)对应参考曲线的第i个差值并且ΔF_ist(i-x)对应移动x个位置的实际值曲线的第i个差值。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当相关函数的得出的最大值大于相关函数的第二大的值预定的因子时，然后才进行位置计数器的计数状态的校正。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述所述相关函数的计算和接下来的步骤在系统的不运动的状态下执行。

10.用于提高车辆的马达驱动的封闭件的定位精度的装置，具有：

-马达运动获取装置(2、3)，

-位置计数器(4)，

-分析单元(3)，

-用于储存对应于力-距离-参考曲线的数据的第一存储器(5)，

其特征在于，

-它具有用于储存对应于力-距离-实际值曲线的数据的第二存储器(6)，

-规定分析单元(3)用于在应用对应于力-距离-参考曲线的数据和对应于力-距离-实际值曲线的数据的情况下计算相关函数，

-规定分析单元(3)用于得出相关函数的最大值，以及

-规定分析单元(3)用于在应用附属于得出的最大值的位置偏移值的情况下校正位置计数器(4)的计数状态。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一存储器(5)是非易失的存储器。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一存储器(5)是EEPROM。

13.根据权利要求10至12中任意一项所述的装置，其特征在于，所述分析单元(3)用于在车辆的工作中在封闭件的每次运动后执行对应于实际值曲线的数据的得出和储存。

14.根据权利要求10至13中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第二存储器(6)是易失的存储器。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第二存储器(6)是属于分析单元(3)的RAM。

16.根据权利要求10至15中任意一项所述的装置，其特征在于，所述分析单元(3)用于根据下面的关系进行相关函数的计算

$\mathrm{cov}\left(x\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{ref}}\left(i\right)\·\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{ist}}(i-x)$

其中ΔF_ref(i)对应参考曲线的第i差值并且ΔF_ist(i-x)对应实际值曲线的移动x个位置的第i差值。

17.根据权利要求10至16中任意一项所述的装置，其特征在于，所述分析单元(3)用于检查相关函数的最大值是否比相关函数的第二大的值大预定的因子，并且当相关函数的得出的最大值以相关函数的第二大的值大至少预定的因子时，然后才进行位置计数器的计数状态的校正。

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