CN102216861A - 用于以马达驱动方式调整机动车中的调整元件的驱动组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于以马达驱动方式调整机动车中的调整元件(1)的驱动组件，其中，驱动组件具有两个电驱动器(2，3)和控制装置(4)，其中，驱动器(2，3)在安装的状态中以相同的方式对调整元件(1)起作用并且除与公差有关的偏差外设计成基本一致。提议，控制装置(4)具有功率调节器(5)，该功率调节器(5)在安装的状态中在以马达驱动方式调整调整元件(1)期间如此地调节分别送出到两个驱动器(2，3)处的电功率以用于补偿与公差有关的偏差，即，使得在两个驱动器(2，3)中出现一致的电功率消耗。

Description

用于以马达驱动方式调整机动车中的调整元件的驱动组件
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于以马达驱动方式(motorisch)调整机动车中的调整元件(Verstellelement)的驱动组件(Antriebsanordnung)，根据权利要求14的前序部分的机动车中的调整元件组件(Verstellelementanordnung)，以及根据权利要求16的前序部分的用于操控上述驱动组件的方法。
背景技术
术语“调整元件”当前应宽泛地理解。相应地，该术语包括机动车中的任何调整元件，例如，机动车的后箱盖(Heckklappe)，后盖(Heckdeckel)，发动机舱盖(Motorraumklappe)，货厢盖(Laderaumklappe)，侧门(Seitentür)(同样滑门(Schiebetür))，货厢底部(Ladeboden)，以及天窗(Hubdach)。此外，包括例如可以马达驱动方式调整的窗玻璃(Scheibe)，镜子或车辆座椅。
以提高现代机动车的舒适性为目标，以马达驱动方式调整机动车的上文提及的调整元件(例如后箱盖)越来越重要。为此，设置这样的驱动组件，即，该驱动组件通过传动系(Antriebsstrang)与相应的调整元件相连结。
已知的驱动组件(文件EP 1 862 628 A1)(本发明基于该驱动组件)设计成带有两个电驱动器。这两个电驱动器设计成主轴驱动器(Spindelantrieb)，并且分别具有带有位于下游(nachgeschaltet)的主轴-主轴螺母-传动器(Spindel-Spindelmutter-Getriebe)的电驱动马达。两个主轴驱动器布置在后箱盖的两个边缘侧处，并且每个独立地、然而以相同的方式对后箱盖起作用。两个主轴驱动器相应得如此地布置，即，使得在相同的驱动力时在两个边缘侧上将相同的驱动力矩引入到后箱盖中。
为了以马达驱动方式调整后箱盖，两个主轴驱动器通常加载有相同的驱动电压(Antriebsspannung)。在此以下者为出发点，即，两个驱动马达的马达特性线一致。
然而在试验中已表明，所讨论的驱动马达的马达特性线经受与公差有关的差异。此外，这导致，在一致的驱动速度和一致的驱动电压时，出现不同的驱动电流以及相应不同的驱动力或力矩。也就是说，其中一个驱动器比另一个驱动器始终消耗(aufnehmen)更多的电功率，并且相应地送出更多的机械功率。这通常导致，始终承受更高负荷的驱动器具有降低的寿命。
然而，已知两种用于操控所讨论的驱动组件的不同的控制技术的途径。对此的示例为控制装置，在该控制装置中对调整元件的每个调整阶段(Verstellphase)应用完全确定的控制和/或调节概念(Steuer-und/oder Regelkonzept)(文件EP 1 860 265 A2)。然而，两个驱动器的不均匀的磨损的观点同样未在该文件中提及。
发明内容
本发明建立在这样的问题的基础之上，即，如此地设计和改进已知的驱动组件，即，使得尽管存在两个驱动器之间的与公差有关的差异，但是对两个驱动器的待期待的寿命尽可能相等。
在根据权利要求1的前序部分的驱动组件中，上述问题通过权利要求1的特征部分的特征而实现。
为了避免两个驱动器的不均匀的磨损，提议，控制装置(Steuerungseinrichtung)配备有功率调节器(Leistungsregler)，该功率调节器确保，在两个驱动器中始终出现一致的电功率消耗。
在此，功率调节器应如此地设计，即，使得该功率调节器补偿两个驱动器之间的较小的、与公差有关的偏差。因此，在此明确地涉及精密调节(Feinregelung)。
当在下文谈论到电功率、电流或电压时，则始终是指平均功率、平均电流或平均电压。这为值得一提的，因为两个驱动器有利地利用脉宽调制(PWM)的驱动电压而运行，以使得获得相应脉冲的电功率和电流值。
在根据权利要求4的优选的设计方案中，功率调节器分别如此地产生用于两个驱动器的驱动电压的设定值(Stellwert)，即，使得在两个驱动器中以所述方式而出现一致的电功率消耗。由此，视与公差有关的偏差而定，两个驱动器的驱动电压不同。
在根据权利要求6的另一优选的设计方案中，同样，以基于两个驱动器的当前驱动电流和当前驱动电压的方式，功率调节器产生用于两个驱动电压的设定值，确切说使得由两个驱动器所消耗的电功率在所述意义中彼此相接近。
在根据权利要求7的特别优选的设计方案中，根据提议的功率调节器位于用于尤其调节(Regelung)(即，闭环控制)调整元件的调整速度的运动调节器(Bewegungsregler)的下游。在此，功率调节器如此地将由运动调节器所产生的设定值转变成两个独立的、与两个驱动器相关联的设定值，即，使得在上述意义中不仅确保运动调节而且确保功率调节。
利用上述功率调节器，只要涉及马达特性线中的差异，可以简单的方式补偿在两个驱动器之间的与公差有关的偏差。
根据另一教导(其具有独立的意义)，上述问题在根据权利要求14的前序部分的调整元件组件中通过权利要求14的特征部分的特征而实现。
根据该另一教导重要的是这样的事实，即，调整元件组件配备有上文的根据提议的驱动组件。可参照对于根据提议的驱动组件的实施方案。
根据另一教导(其具有独立的意义)，上述问题在根据权利要求16的前序部分的用于操控驱动组件的方法中通过权利要求16的特征部分的特征而实现，其中，驱动组件尤其为上述根据提议的驱动组件。
根据该另一教导重要的是这样的事实，即，尤其在以马达驱动方式调整调整元件期间如此地调节分别送出到两个驱动器处的电功率以用于补偿与公差有关的偏差，即，使得在两个驱动器中出现一致的电功率消耗。就此而言，同样参照对于根据提议的驱动组件的实施方案，只要这些实施方案适合解释根据提议的方法的话。
附图说明
在下文中借助于实施例而进一步解释本发明。在图纸中：
图1以侧视图显示了在打开带有根据提议的驱动组件的后箱盖时的机动车车尾的示意图，
图2显示了根据图1的驱动组件的方框图，
图3显示了在打开根据图1的后箱盖期间驱动电压、由两个驱动器所消耗的电功率以及调整行程的变化过程的时间图，以及
图4显示了驱动电压、由两个驱动器所消耗的电功率以及调整行程的变化过程的根据图3的时间图。
具体实施方式
根据提议的驱动组件用作以马达驱动方式调整机动车中的调整元件1。图纸涉及用于设计成后箱盖的调整元件1的驱动组件的应用。这虽然为有利的，然而应理解为不受此限制。因此，下文的实施方案几乎始终涉及设计成后箱盖的调整元件1。这些实施方案很大程度上还适用于调整元件1的所有其它类型。
驱动组件配备有两个电驱动器2，3，在图1中仅可识别前部的驱动器2。关于驱动器2，3的优选的布置，应参照德国实用新型文件DE 20 2007 005 749 U1，该实用新型文件源于本申请人并且就此而言成为本申请的对象。
此外，驱动组件配备有控制装置4，该控制装置4用作操控两个驱动器2，3。控制装置4在图2中示出。该控制装置4可实现成独立的单元或中央的机动车电子器件(Kraftfahrzeugelektronik)的组成部分。还可设想的是带有多个布置成例如分布在驱动器2，3中的控制模块的分散的设计方案。
驱动器2，3在安装的状态中以相同的方式对后箱盖1起作用。两个驱动器2，3相应得如此地布置，即，使得它们在相同的驱动力时在两个边缘侧上将相同的驱动力矩引入到后箱盖中。此外，驱动器2，3除与公差有关的偏差外设计成基本一致。两个以上提到的观点导致，在假定(unterstellt)消除上文提及的与公差有关的偏差时，以没有任何缺点的方式可使两个驱动器2，3加载有相同的驱动电压。
然而，在此以此为出发点，即，存在两个驱动器2，3之间的与公差有关的偏差，该偏差导致驱动器2，3的进一步在上文所解释的不均匀的磨损。出于该原因，控制装置4配备有功率调节器5，该功率调节器5在安装的状态中调节分别送出到两个驱动器2，3处的电功率以用于补偿与公差有关的偏差，确切说使得在驱动器2，3中出现一致的电功率消耗。尤其在以马达驱动方式调整后箱盖1期间设置根据提议的调节。然而，还可设想的是，在保持运行(Haltebetrieb)期间设置根据提议的调节，在该保持运行中后箱盖1通过驱动器2，3的相应的通电和反向通电(Gegenbestromen)而保持在一定的位置中。进一步在下文解释根据提议的调节可如何详细地发生。
术语“功率调节器”当前应从功能(funktional)方面来理解。也就是说，不重要的是，功率调节器5以电子或者软件技术的方式而实现成单独的单元还是单独的模块。仅仅重要的是，确保功率调节器5的功能。
驱动器2，3分别配备有电马达2a，3a以及位于下游的、还待解释的传动器2b，3b。在此且优选地，驱动马达2a，3a为直流马达(Gleichstrommotor)。
驱动马达2a，3a的操控在特别优选的设计方案中利用脉宽调制(PWM)的驱动电压而实现。由此，可以特别简单的方式实现调整过程的低损失调节。
在上文已经进一步解释的是，在电驱动马达2a，3a中产生与公差有关的偏差，该偏差尤其来源于在驱动马达2a，3a的马达特性线中的与公差有关的差异。这导致上文提到的不均匀的磨损。
尤其当驱动器2，3在安装的状态中如此地与调整元件1相连结时(即，使得在以马达驱动方式调整期间两个驱动器2，3的驱动速度相对于彼此始终一致)，则不均匀的磨损变得明显。这尤其出现在这样的情况下，即，调整元件1(此处为后箱盖1)构造成刚性的并且驱动器2，3与调整元件1(此处与后箱盖1)以运动方式相连结(bewegungsgekoppelt)。
在以一致的驱动电压操控两个驱动器2，3时，驱动器2，3与后箱盖1的上述连结表明，两个驱动器2，3以不同的驱动力矩和/或驱动力对后箱盖1起作用，这就导致上文提到的、不均匀的磨损。
相应地，在此且优选的是，功率调节器5分别如此地产生用于两个驱动器2，3的驱动电压8，9的设定值6，7，即，使得在两个驱动器2，3中出现相一致的电功率消耗。通过调整驱动电压8，9，功率调节器5如此地影响由两个驱动器2，3所消耗的电功率，即，使得出现上述一致的功率消耗。
进一步在下文还要解释的是，设定值6，7除必要时所设置的比例系数
Figure BPA00001357820300061
外优选与驱动电压8，9一致。
对上述功率调节所必要的反馈(Rückkopplung)优选通过确定由两个驱动器2，3所消耗的驱动电流而获得。为此，相应的电流测量装置12，13与功率调节器5相关联。驱动电流在图2中在测量装置12，13的输出侧以参考标号10，11而示出。严格地说，在此这当然为对于驱动电流的测量值。当前为了简化图示的目的而忽视该差别。
在此且优选地，功率调节器5还基于当前的驱动电流10，11和当前的驱动电压8，9而确定对于“将来的”驱动电压8，9的设定值。优选地，功率调节器5首先确定用于两个当前的送出到驱动器2，3处的电功率的值，并且基于这些值的差值而产生用于两个“将来的”驱动电压8，9的设定值。
利用至此所描述的组件可确保，在两个驱动器2，3中始终出现一致的电功率消耗。
然而，在根据提议的驱动组件的运行中，同样重要的是，可影响总地送出到两个驱动器2，3处的功率的水平例如，以为了实现速度调节。为此，功率调节器5可施加有优选由运动调节器14所产生的设定值15。
在此且优选地，运动调节器14用作调节后箱盖1的调整速度。运动调节器14以通常的方式处理对于上级的(übergeordnet)控制器的理论调整速度的参考变量
Figure BPA00001357820300072
16。此外，运动调节器14在反馈的意义上施加有用于后箱盖1的当前调整速度17的所测量的值。最后，运动调节器14从参考变量16和调整速度17之间的调节差值中以同样已知的方式产生设定值15，该设定值15当前联接到功率调节器5上。
在此且优选地，当前的调整速度17由在图2中下方的驱动器3的驱动速度而得出。基本上同样可设想的是，调整速度17由直接布置在后箱盖1处的传感器而得出。
目前对此可设想不同的可行性，如基于由运动调节器14所产生的设定值15，在同时实现上述一致的功率消耗的情况下，功率调节器5产生用于两个驱动电压8，9的设定值6，7。
优选的变型在于，功率调节器5如此地产生用于两个驱动器2，3的驱动电压8，9的设定值6，7，即，使得由运动调节器14所产生的设定值15始终相应于驱动电压8，9的两个设定值6，7的平均值或者与该平均值成比例。因此在此，在上述功率调节期间，用于驱动电压8，9的两个设定值6，7的任何变化实现成始终基于由运动调节器14所产生的设定值15而“对称”。
然而同样可设想的是，功率调节器5如此地产生用于两个驱动器2，3的驱动电压8，9的设定值6，7，即，使得用于驱动电压8，9的设定值6，7中的一个相应于由运动调节器14所产生的设定值15或者与该设定值15成比例。在该情况下，简单地接收由运动调节器14所产生的设定值15用于设定值6，7中的一个，以使得只如此地再调节(nachregeln)相应的另一设定值7，6，即，使得在两个驱动器2，3中总体上再次出现一致的电功率消耗。
上文已经进一步地提及，两个设定值6，7除了必要时存在的比例系数外与驱动电压8，9相符。其原因在于，两个由功率调节器5所产生的设定值6，7仅联接到驱动器2，3上或者联接到位于驱动器2，3上游的功率驱动器(Leistungstreiber)18，19上。这可从图2中的图示中得出。
在所示出且一定程度上优选的实施例中，功率调节器5自身在一定程度上为与运动调节器14相关联的受控系统(Regelstrecke)的组成部分，该受控系统通常加载有运动调节器14的设定值15。然而这不是必须的。例如，功率调节器5还可为运动调节器14的构成整体(integral)的组成部分。
此外可设想的是，例如当设置有驱动器2，3的简单的(rein)控制(Steuerung)(即，开环控制)时，则完全放弃运动调节器14。那么，例如通过用户输入而预设联接到功率调节器5上的“设定值”。
为完整性起见还应指出，电流测量装置12，13不仅联接到功率调节器5上，而且联接到过流监控单元
Figure BPA00001357820300081
20上。当所测量的驱动电流10，11中的一个超出预设的阈值时，则过流监控单元20将相应的过流信号21输出到运动调节器14处。在该处，通过预设相应的设定值15而激活后箱盖1的停止(Anhalten)和/或制动。
为了解释功率调节器5的工作原理，应参考图3和4。
图3显示用于根据图2的组件的在打开后箱盖1期间的时间图，然而，在该组件中没有设置或者断开根据提议的功率调节器5。因此，由运动调节器14所产生的设定值15直接联接到两个功率驱动器18，19上。
在图3中，首先识别驱动电压8，9的变化过程，该驱动电压8，9与由运动调节器14所产生的设定值15相应。从图示中可得出，驱动电压8，9在此最终为相同的驱动电压。该驱动电压终究导致调整行程22。
在示出在图3中的时间图中这样的事实为有趣的，即，由两个驱动器2，3所吸收的电功率具有明显的差别。该电功率在此设有参考标号23，24。
图4显示用于带有接通的功率调节器5的根据图2的组件在打开后箱盖1期间的时间图。图4中的图示与在图3的图示相应，其中，由于不同的刻度，没有给出在两个图示之间的相应的绝对值的对比，然而，这对于理解教导不是必要的。功率同样在此设有参考标号23，24。从该图示中明白，由两个驱动器2，3所消耗的功率23，24在调整后箱盖1期间尽可能一致。也就是说，此时，不仅驱动电压8，9而且驱动电流10，11在宽的区域中不同，然而，如上文解释的那样，由两个驱动器2，3所消耗的功率23，24尽可能一致。上文所提及的不均匀的磨损通过功率调节器5的功能而不再产生。
功率调节器5还可在完全不同的方面中应用。也就是说，在带有两个驱动器2，3的驱动组件中，基本上存在这样的风险，即，在两个驱动器2，3的一个的传动系中出现干扰。例如，两个驱动器2，3的一个与后箱盖1或者与机动车车身的与驱动有关(antriebstechnisch)的连结可断开。这可在短时间内导致由驱动器2，3所消耗的电功率的极端不平衡，这可容易地在功率调节器5中检测。因此，在此且优选地设置，在超出两个当前功率之间的预定的极限差值时，功率调节器5输出相应的信号和/或转换(umschalten)到应急运行和/或保持运行中。
已经提及的是，驱动器2，3优选设计成主轴驱动器。在此为这样的，即，驱动器2，3具有驱动马达2a，3a以及位于下游的主轴-主轴螺母-传动器2b，3b。那么，如在图1中基本上可看到的那样，两个主轴驱动器2，3布置在后箱盖1的两个相对的边缘侧处。应再次参照关于此点而在上文所提及的文件DE 20 2007 005 749 U1。
同样已经指出，根据提议的解决方案可应用到机动车中的调整元件的所有可能形式上。在此，特别优选的是调整元件1设计成盖件(Klappe)，尤其设计成后箱盖，或者设计成门，尤其设计成摆动门或滑门，或者设计成货箱底部。调整元件的所有其它的在说明书引言中所提及的设计方案同样优选设置。
根据另一教导(其具有独立的意义)，要求保护带有调整元件1且带有用于以马达驱动方式调整调整元件1的根据提议的驱动组件的机动车中的调整元件组件。应在很大程度上参照对于根据提议的驱动组件的上述实施方式。
根据另一教导(其同样具有独立的意义)，要求保护用于操控根据提议的驱动组件的方法。在此重要的是，在以马达驱动方式调整调整元件1期间，如此地调节分别送到两个驱动器2，3处的电功率以用于补偿与公差有关的偏差，即，使得在两个驱动器2，3中出现一致的功率消耗。同样就该另一教导而言，参照根据提议的驱动组件的实施方案，只要这些实施方案适合于解释要求保护的方法的话。

Claims (16)

1.一种用于以马达驱动方式调整机动车中的调整元件(1)的驱动组件，其中，所述驱动组件具有两个电驱动器(2，3)和控制装置(4)，其中，所述驱动器(2，3)在安装的状态中以相同的方式对所述调整元件(1)起作用并且除与公差有关的偏差外设计成基本一致，其特征在于，所述控制装置(4)具有功率调节器(5)，所述功率调节器(5)在安装的状态中尤其在以马达驱动方式调整所述调整元件(1)期间如此地调节分别送出到所述两个驱动器(2，3)处的电功率以用于补偿与公差有关的偏差，即，使得在所述两个驱动器(2，3)中出现一致的电功率消耗。
2.根据权利要求1所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动器(2，3)分别具有电驱动马达(2a，3a)、尤其为直流马达，并且所述两个驱动器(2，3)之间的待补偿的偏差来源于所述驱动马达(2a，3a)的马达特性线中的与公差有关的差异。
3.根据权利要求1或2所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动器(2，3)在安装的状态中如此地与所述调整元件(1)相连结，即，使得在以马达驱动方式调整期间所述两个驱动器(2，3)的驱动速度相对于彼此始终一致。
4.根据上述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述功率调节器(5)分别如此地产生用于所述两个驱动器(2，3)的驱动电压(8，9)的设定值(6，7)，即，使得在所述两个驱动器(2，3)中出现一致的电功率消耗。
5.根据上述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，相应的电流测量装置(12，13)与所述功率调节器(5)相关联以用于确定当前送出到所述两个驱动器(2，3)处的驱动电流(10，11)。
6.根据权利要求4和5所述的驱动组件，其特征在于，所述功率调节器(5)基于当前的驱动电流(10，11)和当前的驱动电压(8，9)和必要时其它的因素而产生用于所述两个驱动电压(8，9)的设定值(6，7)，优选地，所述功率调节器(5)确定用于当前送出到所述驱动器(2，3)处的两个功率的值，并且基于所述值的差值而产生用于所述两个驱动电压(8，9)的设定值(6，7)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述控制装置(4)包括运动调节器(14)以用于尤其调节所述调整元件(1)的调整速度，所述功率调节器(5)位于所述运动调节器(14)的下游，优选地，所述功率调节器(5)基于由所述运动调节器(14)所产生的设定值(15)而产生所述用于所述两个驱动电压(8，9)的设定值(6，7)。
8.根据权利要求4和7所述的驱动组件，其特征在于，所述功率调节器(5)如此地产生用于所述两个驱动电压(8，9)的设定值(6，7)，即，使得由所述运动调节器(14)产生的设定值(15)始终与用于所述驱动电压(8，9)的两个设定值(6，7)的平均值相应或者与所述平均值成比例。
9.根据权利要求7或8所述的驱动组件，其特征在于，所述功率调节器(5)如此地产生用于所述两个驱动器(2，3)的驱动电压(8，9)的设定值(6，7)，即，使得用于所述驱动电压(8，9)的设定值(6，7)中的一个与由所述运动调节器(14)所产生的设定值(15)相应或者与所述设定值(15)成比例。
10.根据权利要求4和必要时根据权利要求5至9中任一项所述的驱动组件，其特征在于，两个由所述功率调节器(5)所产生的设定值(6，7)联接到所述驱动器(2，3)或者联接到所述位于所述驱动器(2，3)上游的功率驱动器(18，19)上。
11.根据上述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，在超出两个当前功率之间的预定的极限差值时，所述功率调节器(5)输出相应的信号并且必要时转换到应急运行和/或保持运行中。
12.根据上述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动器(2，3)分别设计成主轴驱动器，优选地，所述两个主轴驱动器布置在所述调整元件(1)的两个相对的边缘侧处。
13.根据上述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述调整元件(1)设计成盖件，尤其设计成后箱盖，或者设计成门，尤其设计成摆动门或滑门，或者设计成货箱底部。
14.一种带有调整元件(1)和用于以马达驱动方式调整所述调整元件(1)的驱动组件的机动车中的调整元件组件，其中，所述驱动组件具有两个电驱动器(2，3)和控制装置(4)，其中，所述驱动器(2，3)以相同的方式对所述调整元件(1)起作用并且除与公差有关的偏差外设计成基本一致，其特征在于，所述控制装置(4)具有功率调节器(5)，所述功率调节器(5)尤其在以马达驱动方式调整所述调整元件(1)期间如此地调节分别送出到所述两个驱动器(2，3)处的电功率以用于补偿所述与公差有关的偏差，即，使得在所述两个驱动器(2，3)中出现一致的电功率消耗。
15.根据权利要求14所述的调整元件组件，其特征在于所述权利要求1至13中任一项或多项的特征部分的特征。
16.一种用于操控驱动组件的方法，所述驱动组件用作以马达驱动方式调整机动车中的调整元件(1)，其中，所述驱动组件具有两个电驱动器(2，3)和控制装置(4)，其中，所述驱动器(2，3)在安装的状态中以相同的方式对所述调整元件(1)起作用并且除与公差有关的偏差外设计成基本一致，其特征在于，尤其在以马达驱动方式调整所述调整元件(1)期间如此地调节分别送出到所述两个驱动器(2，3)处的电功率以用于补偿所述与公差有关的偏差，即，使得在所述两个驱动器(2，3)中出现一致的电功率消耗。
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