CN102189966B

CN102189966B - 机动车的调节系统

Info

Publication number: CN102189966B
Application number: CN201110070471.6A
Authority: CN
Inventors: 马尔科·塞米内特
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: CN102189966A; DE102010011892A1; DE102010011892B4

Abstract

本发明涉及一种机动车的调节系统(1)，该调节系统带有通过供电线路(7)连接到电源(9)上的控制设备(2)，并且该调节系统带有布置在该控制设备之后的驱动电机(3)。在此，为该控制设备(2)的供电电压(U_V)配有至少一个电压阈(U_S)，其中，当控制设备(2)的供电电压(U_V)小于或等于第一电压阈值(U_S1)时，关断驱动电机(3)，并且其中，电压阈值(U_S1)与控制设备(2)的供电电压(U_V)的视运行情况而定的变化相适应。

Description

机动车的调节系统

技术领域

本发明涉及一种机动车的调节系统，该调节系统带有通过供电线路连接到电源上的控制设备，并且该调节系统带有布置在该控制设备之后的驱动电机。

背景技术

在机动车的调节系统中，尤其是在窗玻璃升降器中，利用至少一个电压阈值，尤其是利用两个电压阈值来调谐控制设备的通常经预滤波的(vorgefiltert)供电电压，该控制设备经常也被称作门控制设备。在此，通过电压阈值预先给定如下运行区域，在该运行区域中提供控制设备的功能性，并且由此提供调节系统的功能性，而在处于该运行区域之外的供电电压的情况下使调节系统停用。

因此，在供电电压小于或等于下电压阈值，例如小于9V(欠压)的情况下，通过控制设备使驱动电机停止。类似地，当控制设备的供电电压超过上电压阈值，例如大于或等于16V时，可以关断电机。由此，例如应该避免通过控制设备来对驱动电机进行由于欠压或过压而引起的错误操控。

发明内容

本发明的目的在于，为机动车提供一种尽可能可靠地工作的调节系统，在该调节系统中，尤其可靠地避免错误地关断驱动电机或电动机。

按照本发明，该目的通过如下所述的技术方案来解决。

为此，在机动车的调节系统中，设置有通过供电线路连接到电源上的控制设备和布置在该控制设备之后的驱动电机，可以使至少一个电压阈值与控制设备的供电电压的视运行情况而定的变化相适应，并且，只有当控制设备的供电电压已达到或者超过或低于相应的相适应的电压阈值时，才关断驱动电机。

在此，本发明以如下考虑为出发点，即，可以提高机动车的电动驱动的调节元件(例如窗玻璃升降器控制设备)的工作可靠性，方法是：将沿着供电电路在电源(尤其是作为初级电源的汽车电池)与控制设备之间的视运行情况而定的变化的电压降用作标准，以便例如避免不必要的欠压关断。可以及时地实现过压关断，例如在所测得的电压为14V时就已实现了过压关断。

因此，控制设备通常实际上与驱动电机(电动机)串联以及紧挨着该驱动电机，而从电源(汽车电池)到控制设备的供电引线与各个汽车的实际情况相应地具有一定的线路长度，该线路长度具有不为零的欧姆电阻。根据欧姆定律，当电机电流流经供电线路时，该线路电阻必然导致在控制设备上产生供电电压的电压降，该电机电流经由控制设备和该控制设备通过插接触点或夹接触点与电机触点的连接部流经电机并且回流至电源相应的极(电池的负极)。电池的负极并且因此还有相应的电机触点通常都接地，从而使上述电压降出现在控制设备的输入端上。现在，基于欧姆定律，该电压降的变化依赖于实际的电机电流有多高，其中，该电压降随着电机电流的增大而上升。

因为控制设备只在供电电压的确定的电压范围内，例如在9V与16V之间，可靠地工作，并且因此仅在该电压范围内提供调节系统的必要的功能性，所以，控制设备上的欠压和过压例如都会导致对驱动电机的错误地操控。因此，迄今为止都预先给定固定的，也就是说，尤其是不变的，下电压阈(9V)并且需要时也预先给定固定的上电压阈(16V)，在低于该下电压阈或高于该上电压阈时，使电机停止。

使用上电压阈的另外的原因可以是：防止驱动电机或电子装置受到过压(例如大于16V的电压)的损害，以及防止乘客受到调节系统的车窗在移动时由过压引起的过高的速度的伤害。当例如由欠压引起地无法可靠地识别开关状态时，下电压阈应该阻止进行驱动操控(Antriebsansteuerung)。

在运行情况下，由于线路电阻，电池电压总是大于控制设备上的供电电压。现在，可能出现如下情况，即，虽然针对控制设备的正常运行，该电池电压还是足够大的。但是，驱动电机的负荷瞬态上升伴随着电机电流的相应升高仍会导致电压降增加。由此，控制设备上的供电电压会相应地瞬态地降低到下阈以下，这会导致驱动电机立即关断。

本发明现基于如下认识，即，尤其是瞬态地低于下阈对控制设备的无错的功能来说并不是至关重要的。因此，按照本发明，尤其灵活地实施下电压阈，并且为此，实际上依赖于作为对此重要的运行参数的电机电流来降低该下电压阈。

在具有优点的构造方式中，以适当的方式设置有第一下电压阈值以及第二上电压阈值，这两个电压阈值合乎目的地分别视运行情况而定地变化，并且因此依赖于控制部分的供电电压的视运行情况而定的变化地相适应。第二(上)电压阈值也可以是固定地预先给定的(恒定的)值。在(第一)下电压阈值阻止控制设备进行欠压运行期间，上(第二)电压阈值则应防止控制设备受到有害的过压的损害，该过压会在调节系统中，尤其是在控制设备中造成损害。此外，防止对驱动电机进行由过压引起的错误操控。

合乎目的地，也可以使用多个下电压阈值和/或多个上电压阈值。在低于或超过时会关断驱动电机，其中，例如依赖于所使用的激励源(Ansteuerquelle)，不同地对电压阈值进行限定。

在按照本发明的调节系统的合乎目的的改进方案中，第一电压阈值由固定地预先给定的基础阈值(Basisschwellwert)与依赖于运行参数，也就是说以适当的方式依赖于电机电流所测定的适应值(Anpassungswert)之间的差形成。电机电流在此优选由获取的或测定的电机转数推导得出。

为了测量供电电压，直接在控制设备上或可供选择地在控制设备中布置有一个装置。在此，借助所获取的驱动电机转数来确定电机电流。可以利用与相对于电机轴固定的环形磁铁共同作用的霍尔传感器或者根据所谓的纹波计数法(Rippel-Counting-Verfahren)来获取该转数。在后一种方法中，获取电机电流的由于电动机的换向而出现的电流波纹(纹波)，并且由电流纹波的依赖于时间的数量推导出电机转数。然而，电机电流的测量原则上也能够以其他方式来实现，例如借助于所谓的分路(Shunt)。

以适当的方式对运行参数信号并且尤其是供电电压进行过滤，以便防止对驱动电机进行由干扰信号引起的错误操控。通过将用于测量供电电压的装置布置在控制设备上给出了调节系统的一种特别紧凑的构造方式。

附图说明

下面借助附图详细地描述本发明的实施例。其中：

图1示出调节系统的示意性方框图，该调节系统带有控制设备和驱动电机以及用于测量供电电压和驱动电机转数的装置，

图2和图3示出带有驱动电机的转数-转矩特性曲线的图表或带有驱动电机的电流-转矩特性曲线的图表，

图4以电流-电压图表示出依赖于电机电流的、可变化的电压阈值的走向(Verlauf)，

图5示出车窗玻璃移动到闭合位置中，供电电压和可变的电压阈值以及电机电流和电机转数的走向图，

图6示出供电电压、电池电压和可变的上电压阈值的走向图。

具体实施方式

图1示出调节系统1的方框图，该调节系统带有控制设备2和以直流电来驱动的驱动电机3。通过以点划线表示的传动装置4，使带有例如经缆索和道轨引导的升降机构5和车窗玻璃6的窗玻璃升降系统与驱动电机3联接。控制设备2通过供电线路7与以汽车电池的形式出现的电源9的正极8连接，该供电线路的电阻显示为欧姆电阻R。在此，供电线路7和控制设备2以及连接在该控制设备之后的驱动电机3串联。驱动电机3与电源9的接地的负极10连接，由此形成经由供电线路7和控制设备2以及驱动电机3的闭合的电路，视运行情况而定的电机电流I_M也流经该电路。

在驱动电机3运行时，依赖于负荷的电机电流I_M在供电线路7上引起电压降U_R，由于关系式：U＝R·I_M，该电压降紧挨着控制设备2在正极侧的设备接头11上引起控制设备2的相应地依赖于负荷地变化的供电电压U_V。在实施例中，用于测定该供电电压U_V的测量装置12简化地连接到设备接头11上。在此，该测量装置12测定的是控制设备2上的设备接头11与地线或负极10之间的电压，并且产生代表着相应的当前供电电压的电压信号U_V。

霍尔传感器13获取驱动电机3的转数n，其传感器信号S经由信号线路14被传输给控制设备2。控制设备2经由另外的信号线路15从测量装置12接收电压信号U_V。控制设备2对传感器信号S和电压信号U_V进行分析，并且相应地操控驱动电机3。

根据欧姆定律，电压降U_R在电池电压U_B保持不变时，随着电机电流I_M的升高而变大，由此，供电电压U_V变小，并且在需要时该供电电压下降到第一电压阈值U_S1之下。通过控制设备2来实现对驱动电机3的操控，其中，由转数n推导出电机电流I_M，并且依赖于由此决定的、供电电路7上的电压降U_R来调整第一电压阈值U_S1。

在图2和图3中示出转数-转矩特性曲线(电机特性曲线)16或电流-转矩特性曲线17，这些特性曲线通过关系式

n＝a–b·M(1)或

I＝c+d·M(2)

来描述并且对运行条件来说有效。在此，n是转数，而M是驱动电机3的转矩，以及I_M是电流。常数a至d描绘的是驱动电机3的特定于电机的特征值。

从转数-转矩特性曲线16和关系式(1)中显而易见的是，驱动电机3的转矩M随着转数n的上升而变小，而从电流-转矩特性曲线17和相应的关系式(2)得出的结论是，电机电流I_M随着转数n的上升而变大。

由关系式(1)和(2)可以推导出电机电流I_M的对转数的依赖性，其中，利用

M = \frac{- n + a}{b}

(3)和

M = \frac{I - c}{d}

(4)并且因此

I = c + \frac{a \cdot b}{b} - \frac{d}{b} n

(5)得出：

I＝k₁-k₂·n(6)，其中

k_{1} = c + \frac{a \cdot d}{b}

和

k_{2} = \frac{d}{b} .

针对关系式(1)、(2)或特性曲线16、17的运行条件，该转数-电流关系式(6)描述的是电机电流I_M与驱动电机3的转数n之间的关系。因此，不用进行直接的电流测量，就在控制设备2中从驱动电机3的转数n测定出电机电流I_M，对于供电电路7上的电压降U_R和供电电压U_V来讲，该电机电流是决定性的。从转数-电流关系式(6)中显而易见的是，转数n随着电机电流I_M的上升而减小。

图4示出阈值特性曲线18，该阈值特性曲线通过电压阈值方程式U_S1(I_M)＝U₀₁–m·I_M(7)来描述。在电压阈值方程式(7)中，U₀₁是预先给定的第一基础阈值，例如9V，而项m·I_M表示的是依赖于电机电流I_M的适应值。在此，m是依赖于电流的阈值走向U_S1的斜率。因此，结果是，从不变的第一基础阈值U₀₁与适应值m·I_M之间的差值中得出可变的第一电压阈值U_S1。控制设备2利用电压阈值方程式(7)，以便使(第一)电压阈值U_S1与供电电路7上的依赖于电流的电压降U_R相适应，并且相应地操控驱动电机3。

图5以上方的图表示例性地示出车窗玻璃6移动到闭合位置P_S中(图1)，电池电压U_B和供电电压U_V以及第一电压阈值U_S1和第二电压阈值U_S2在时间上的走向。额外地，根据关系式(7)示出第一电压阈值U_S1的第一(静态的)基础阈值U₀₁。在中间的和下面的图表中示出的是电机电流I_M或转数n的配属的、在时间上的走向。

如果将车窗玻璃6朝向闭合位置P_S的方向移动，那么转数n、电流I_M、供电电压U_V以及可变的第一电压阈值U_S1几乎是恒定的。由于与驱动电机3的力锁合(Kraftschluss)，作用到车窗玻璃6上的、在调节行程19(图1)期间增加的机械阻力，例如视系统情况而定的趋于困难性导致转数降低。在此，电流I_M相应地上升，而供电电压U_V则降低。与供电电压U_V的降低同步地，可变的第一电压阈值U_S1也降低相应的适应值m·I_M。

当车窗玻璃6在闭合位置P_S中驶入到机动车的闭合密封件中时，该调节移动在此时间点t₁上结束，其中，作用到车窗玻璃升降系统5上的机械阻力升高。这引起转数随着电机电流I_M的升高和供电电压U_V的降低而较大程度地减小。

根据电压阈值方程式(7)在控制设备2中通过依赖于转数的电流走向I_M(n)而确定的第一电压阈值U_S1在此与电流I_M呈反向线性关系地降低。在时间点t₂上，供电电压U_V与静态的基础阈值U₀₁相等。在此，如果不采取相应措施，控制设备2就会识别出欠压并且使驱动电机3停止。因此，在时间点t₂上必须使基础阈值U₀₁过调，以便保证将车窗玻璃6进一步移动到闭合位置P_S中。通过对可变的第一电压阈值U_S1进行调整，不仅使驱动电机3继续运行，而且还保证了直至在时间点t₃上到达闭合位置P_S都可靠地识别出欠压。

类似地，第二(上)电压阈值U_S2根据电压阈值方程式(7)以U_S2(I_M)＝U₀₂–m·I_M也依赖于电机电流I_M地可变，以便能够灵活地识别出过压。在此，第二基础阈值U₀₂例如是16V。

图6以简化的图表示出上电压阈值U_S2和供电电压U_V的走向。视电池电压U_B的上升情况而定地，供电电压U_V在驱动电机3运行期间上升。在此，在时间点t₄上，供电电压U_V超过第二(上)电压阈值U_S2，伴随的效果是，驱动电机被关断。通过根据电压阈值方程式(7)以U_S2(I_M)＝U₀₂–m·I_M来对第二电压阈值U_S2进行调整而及时地并且在供电电压U_V超过第二基础阈值U₀₂之前关断驱动电机3。如果不对第二电压阈值U₀₂进行调整，那么直至时间点t₅才能实现驱动电机3的关断，这例如会导致控制设备受损。

附图标记列表

1 调节系统

2 控制设备

3 驱动电机

4 传动装置

5 升降机构

6 车窗玻璃

7 供电线路

8 正极

9 电源

10 负极

11 设备接头

12 测量装置

13 霍尔传感器

14 信号线路

15 信号线路

16 转数-转矩特性曲线

17 电流-转矩特性曲线

18 阈值特性曲线

19 调节行程

t_1-5 时间点

I_M 电机电流

n 转数

P_S 闭合位置

R 电阻

S 传感器信号

U₀₁ 第一基础阈值

U₀₂ 第二基础阈值

U_B 电池电压

U_R 电压降

Claims

1.机动车的调节系统(1)，所述调节系统带有通过供电线路(7)连接到电源(9)上的控制设备(2)，并且所述调节系统带有布置在所述控制设备之后的驱动电机(3)，其中，为所述控制设备(2)的供电电压(U_V)配有至少一个电压阈值，并且其中，当所述控制设备(2)的所述供电电压(U_V)小于或等于第一电压阈值(U_S1)时，关断所述驱动电机(3)，

其特征在于，

所述第一电压阈值(U_S1)与所述控制设备(2)的所述供电电压(U_V)的视运行情况而定的变化相适应，其中，所述第一电压阈值(U_S1)由第一基础阈值(U₀₁)和适应值(m·I_M)之间的差形成，所述适应值依赖于代表着所述视运行情况而定的变化的运行参数来测定。

2.根据权利要求1所述的调节系统(1)，其特征在于，所述适应值(m·I_M)依赖于所述驱动电机(3)的电机电流(I_M)来测定。

3.根据权利要求1所述的调节系统(1)，其特征在于，所述运行参数由电机转数(n)来推导。

4.根据权利要求1所述的调节系统(1)，其特征在于，当所述控制设备(2)的所述供电电压(U_V)大于或等于第二电压阈值(U_S2)时，关断所述驱动电机(3)，其中，所述第二电压阈值(U_S2)与所述控制设备(2)的所述供电电压(U_V)的视运行情况而定的变化相适应。

5.根据权利要求4所述的调节系统(1)，其特征在于，所述第二电压阈值(U_S2)由第二基础阈值(U₀₂)和适应值(m·I_M)之间的差形成，所述适应值依赖于代表着所述视运行情况而定的变化的运行参数来测定。

6.根据权利要求5所述的调节系统(1)，其特征在于，所述适应值(m·I_M)依赖于所述驱动电机(3)的电机电流(I_M)来测定。

7.根据权利要求5所述的调节系统(1)，其特征在于，所述运行参数由电机转数(n)来推导。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的调节系统(1)，其特征在于，还包括：在所述控制设备(2)上用于测量所述供电电压(U_V)的装置(12)。