CN102648579B - 用于操控机动车中执行机构的组件 - Google Patents

Abstract

一种用于操控能在第一端部位置与第二端部位置之间运动的执行机构的组件，该组件带有直流马达和用于使执行机构运动的传动装置。端部位置传感器检测执行机构是否位于第二端部位置中，并且带有PWM马达操控电路的控制电路以预定的持续时间操控，以便使执行机构从第二端部位置运动到第一端部位置。组件具有温度传感器，该温度传感器发送传感器输出信号到控制电路处，并且控制电路预定依赖于已检测到的温度的操控持续时间。

Description

用于操控机动车中执行机构的组件

技术领域

本发明涉及一种用于操控机动车中执行机构的组件，该执行机构能在第一端部位置与第二端部位置之间运动。

本发明尤其涉及一种组件，该组件在壳体中具有使执行机构运动的传动装置，该传动装置由直流马达驱动，其中，执行机构在一个马达转动方向下从第一端部位置运动到第二端部位置，并且在相反的马达转动方向下从第二端部位置运动到第一端部位置；并且具有端部位置传感器，该端部位置传感器检测执行机构是否位于第二端部位置中。带有受脉宽调制(PWM)的马达操控电路的控制电路以大于1kHz的频率的直流电压脉冲、以100％的占空比(直流电压)与最小的占空比之间的占空比操控直流马达，其中，控制电路促使PWM马达操控电路在预定的占空比下以预定的持续时间操控马达，以便使该马达从由端部位置传感器检测到的端部位置运动进入第一端部位置。其中，预定的持续时间和/或预定的占空比依赖于运行电压。

背景技术

这种组件由不同的机动车领域公知，尤其在闭锁装置的或例如机动车的电子转向锁的领域中公知。

例如DE102007024672A1示出相应的装置。

在机动车的运行时间期间，机动车承受极为不同的温度，因此机动车的环境温度可以在-40℃到+80℃之间。在这种温差下，直流马达的马达绕组的电阻发生变化。此外，传动装置构件的尺寸以及在机械构件的运动中出现的摩擦损耗发生变化。这导致驱动马达的操控应当与环境温度相适配，从而取得马达驱动的、最佳化的(例如噪音小的和/或节能的)运行。

重要的是，发生针对组件的温度补偿，这是因为否则依赖于温度的操控会导致超过执行机构所要求的行程(这导致传动装置的和其它构件的负担)或未完全达到端部位置。

通常需要用位置传感器来检测所有的端部位置，这是因为否则就无法获得关于到达端部位置的可靠信息。

对温度补偿而言，还公知复杂的电路和车身，该复杂的电路和车身可以向操控电路传递温度信息，该温度信息然后由微控制器处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种成本低廉且可靠的组件来操控执行机构。

按本发明的组件具有端部位置传感器，该端部位置传感器检测执行机构是否处在第二端部位置。第二端部位置可以是例如在闭锁装置中的执行机构的解锁位置。在加锁位置中，按本发明的组件不依靠端部位置传感器。按本发明的组件因此具有惟一一个针对端部位置的检测传感器就够用了，该检测传感器布置在端部位置其中之一的区域中。

按照本发明，所述组件具有分立的的温度传感器，该温度传感器给出组件的壳体中的温度。温度传感器应当布置在组件的恰当的位置上，以便检测相关的构件的(尤其是马达的和传动装置的)实际温度。控制电路依赖于温度传感器信号操控直流马达，其中，依赖于温度地改变操控的预定的持续时间。

按照本发明，检测温度，并且以依赖于温度的持续时间激活受脉宽调制(PWM)的马达操控。因此，马达的激活持续时间依赖于温度，并且可以例如通过函数关系由该温度推导出，或者由基准值决定。PWM控制的其余参数不需要适配，这是因为补偿已经可以经由操控持续时间的单纯适配进行。各个的脉宽和脉冲强度不需要进行适配。在更长的操控中，传递更多的脉冲，在更短的操控中则传递更少的脉冲。但基本上也可以温度依赖地来改变PWM控制的额外的其它参数。

按照本发明，马达操控的发生无需对执行机构的端部位置的另外的第二传感器评估，这是因为端部位置中的仅一个(通常是解锁位置)用端部位置传感器检测。

以此方式可以即使当补偿温度的操控没有导致最佳结果，也就是即使没有导致执行机构精确地行驶到未受监控的位置中，也在下一个执行循环中，也就是说例如在下一次释放中，当执行机构返回到第一位置时，经由现有的位置传感器检测按规定的端部位置。

按本发明的组件因而确保了在任何时候都经由现有的端部位置传感器进行中间校准，但取消了在第二端部位置中的端部位置传感器。

可以使用任意可用的温度传感器元件作为温度传感器，例如也可以使用PTC电阻。

在本发明的一种优选的实施形式中，无论是持续时间还是受脉宽调制的控制的占空比，都依赖于运行电压。在这种有利的设计方案中，温度作为有待考虑到的参数确定操控的持续时间。作为其他的用于确定持续时间的参数，还有由被控制电路施加的运行电压。依赖于这些量也确定占空比。运行电压和占空比基本上确定，直流马达以哪种速度从一个端部位置向另一个端部位置的方向运动。持续时间决定了行程的长度。

有利地，控制电路具有微控制器，该微控制器在输入端口上接收对应于温度的信号。

温度传感器与微控制器联接，并且微控制器因而直接访问温度值。微控制器可以配设有用于操控至少一个联接进电源电压与驱动马达之间的功率开关器件的输出端，其中，微控制器以有预定的占空比的脉冲序列操控功率开关器件。所述的功率开关器件在电源电压与驱动马达之间的联接也包括地线与驱动马达的接头之间的联接。微控制器在这种设计方案中以有预定占空比的脉冲序列操控功率开关器件，其中，占空比确定输送给驱动马达的功率，但操控持续时间依赖于所探知的温度。占空比此外可以依赖于运行电压。

在一种优选的实施形式中，控制电路包含如下逻辑，该逻辑依赖于对应于运行电压的第一输入值和对应于已测得的温度的第二输入值发送对应于预定的持续时间的第一输出值和对应于预定的占空比的第二输出值。

所述逻辑可以在微控制器中实现，该微控制器配设有相应的固件。按照一种优选的实施形式，该逻辑包括如下查找表，依赖于输入值地在该查找表中存储输出值的函数相关性或经验值。这种表可以同样存储在微控制器的固件中。

按照本发明的一种扩展设计，可以设置多个查找表，亦即第一查找表和第二查找表，在第一查找表中，借助对应于运行电压的第一输入值存储有初步持续时间，并且在第一查找表中查找对应于占空比的输出值，在第二查找表中，借助对应于温度的第二输入值查找对应于额外持续时间的值，其中，初步持续时间和额外持续时间相加，以便获得第一输出值。

一种特别优选的实施形式在转向锁组件中实现按本发明的组件，其中，执行机构是止动销，并且第一端部位置是止动销的加锁位置。第二端部位置是止动销的解锁位置，并且端部位置传感器是解锁位置传感器。

在这种转向锁组件中，重要的是，可靠地检测止动销在解锁位置中的位置。这作为安全相关的信息为释放机动车的运行是需要的。由以下方式移向第二端部位置，也就是止动销的止动位置，即，依赖温度地控制受脉宽调制的操控的持续时间。以此方式可以借助按本发明的组件省去在解锁位置中的端部位置传感器。

总之，本发明提供了一种用于操控机动车中的能在第一端部位置与第二端部位置之间运动的止动销的转向锁组件，其中，所述第一端部位置是所述止动销的加锁位置，并且所述第二端部位置是所述止动销的解锁位置，其中，所述组件在壳体中具有：

由直流马达驱动的、用于使执行机构运动的传动装置，其中，所述执行机构在一个马达转动方向下从所述第一端部位置运动到所述第二端部位置，并且在相反的马达转动方向下从所述第二端部位置运动到所述第一端部位置，

端部位置传感器，所述端部位置传感器检测所述执行机构是否位于所述第二端部位置中，和

带有PWM马达操控电路的控制电路，所述控制电路以高于1kHz的频率的直流电压脉冲和以在100％的占空比与最小的占空比之间的占空比操控所述直流马达，其中，所述控制电路促使所述PWM马达操控电路在预定的占空比下以预定的持续时间操控所述马达，以便使其从由所述端部位置传感器检测到的所述第二端部位置运动到所述第一端部位置，其中，所述预定的持续时间和/或所述预定的占空比依赖于运行电压，

其特征在于，

所述组件具有分立的温度传感器，所述温度传感器检测所述壳体中在马达和/或传动装置的区域中的温度并且发送相应的传感器输出信号到所述控制电路处，并且

由所述控制电路预定的持续时间依赖于由所述温度传感器检测到的温度，并且所述控制电路具有微控制器，所述微控制器在输入端口处接收对应于所述温度的信号，并且

所述微控制器与看门狗电路联接，并且所述微控制器在其输入端上接收所述看门狗电路发出的脉冲，一旦所述微控制器在其输入端上检测到所述看门狗电路发出的脉冲，所述微控制器就在预定的持续时间内在所述微控制器的输出端上产生输出信号，所述输出信号被传递到所述看门狗电路处，所述看门狗电路具有输入端，其与所述微控制器的输出端联接。

优选的是，无论是所述持续时间还是所述占空比都依赖于所述运行电压。

优选的是，所述控制电路包含如下逻辑，所述逻辑依赖于对应于所述运行电压的第一输入值和对应于所测量的温度的第二输入值发送对应于所述预定的持续时间的第一输出值和对应于所述预定的占空比的第二输出值。

优选的是，所述逻辑包括查找表。

优选的是，所述逻辑包括：

第一查找表，在所述第一查找表中借助所述对应于所述运行电压的第一输入值查找对应于初步持续时间的值和所述对应于所述占空比的第二输出值，和

第二查找表，在所述第二查找表中借助所述对应于所述温度的第二输入值查找对应于额外持续时间的值，

其中，所述对应于初步持续时间的值和所述对应于额外持续时间的值相加，以便获得所述第一输出值。

附图说明

接下来借助附图所示的优选实施例详细阐释本发明。

图1是按本发明的用于ELV的组件的框图。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于电子转向锁(ELV)的，尤其是用于ELV的马达驱动的操控电路的部件。驱动传动装置以使止动销运动而嵌接到转向柱中的马达1，经由功率开关器件联接进电源电压2与地线3之间。在图1示意性所示的实施例中，马达1的两个接头可以要么与电源电压2要么与地线3联接，从而使马达可以沿两个方向运动。还公知一种电子转向锁构造，在所述电子转向锁构造中，马达始终仅沿一个方向运动。在该构造中可以取消图1中所示的功率开关器件的部件。当马达1不应运动时，马达的两个接头为安全而与地线3联接，也就是说，致使联接马达接头与地线3的功率开关器件保持接通。

功率开关器件可以是继电器、双极型功率开关晶体管、晶闸管、三端双向可控硅元件或(如图1所绘制的)功率场效应管(Leistungs-FET)。功率场效应管有如下优点，即，所述功率场效应管能(几乎)无功率(无电流)地被操控。在图1所示的实施形式中，第一马达接头11经由第一功率场效应管4A与电源电压2连接，并且经由第二功率场效应管4B与地线连接。马达1的第二接头12则经由第三功率场效应管4C与电源电压2连接，并且经由第四功率场效应管4D与地线3连接。为了沿第一方向驱动马达，接通功率场效应管4A和4D，而切断两个剩余的功率场效应管4B和4C。为了沿相反方向驱动马达，接通功率场效应管4B和4C，而切断两个功率场效应管4A和4D。在静止状态下优选接通功率场效应管4B和4D。

四个功率场效应管4A至4D由微控制器6的控制输出端5A至5D操控。微控制器6通常包含微处理器、用于储存固件的存储器件和一列用于数字的和模拟的输入信号或输出信号的输入电路和输出电路。用于模拟输入信号的输入电路包含模数转换器，并且用于模拟信号的输出电路包含数模转换器。四个输出端接头5A至5D为了操控功率场效应管4A至4D而可以是数字输出接头。

在一种优选的实施形式中，功率场效应管4A至4D在马达1联接在电源电压2与地线3之间期间以预定的占空比的脉冲序列操控。脉冲序列的频率在此例如在1kHz与100kHz之间，优选在4kHz到20kHz之间。如此地选择频率，使得一方面通过马达电感并且另一方面通过马达的机械惯性发生马达电流的或马达运动的平均化(平滑)。预定的占空比确定马达操控功率。当例如在一个马达转动方向下，功率场效应管4B和4C保持断开而仅操控功率场效应管4A和4D时，那么要么能够以具有预定占空比的脉冲操控两个功率场效应管4A和4D，要么能够(优选)以脉冲信号控制仅功率场效应管4A，而功率场效应管4D被持续接通。

微控制器6具有一系列(未示出的)输入接头，输入接头可以与ELV的位置检测传感器联接。联接的和功能的细节是公知的，在此不详细描述。对本发明而言重要的是，需要很少的传感器来检测端部位置，这是因为为了检测定位销的位置而在释放位置中使用传感器，但没有用于检测止动位置的传感器。

微控制器6与看门狗电路7联接。看门狗电路具有第一输出端8，该第一输出端与微控制器6的输入端9联接。在第一输出端8上，看门狗电路发送脉冲序列，该脉冲序列的脉冲具有预定的间隔。微控制器6在其(数字)输入端9上接收所述脉冲，其中，脉冲的接收例如能触发中断，或能通过周期性的查询输入端9的状态被检测到。一旦微控制器6在其输入端上检测到脉冲，该微控制器就在预定的持续时间内在输出端10上产生输出信号，优选产生输出脉冲。所述在输入端9上接收到脉冲之后的、第一预定的持续时间内经由输出端10发送的脉冲被传递到看门狗电路7处，该看门狗电路具有输入端13，该输入端与微控制器6的输出端10联接。只要看门狗电路7在其第一输出端8上发送脉冲之后、在大于第一预定持续时间的第二持续时间内，在其输入端13上接收到一个应答信号，那么看门狗电路以微控制器6的按规定的运转为出发点。但若在第二预定的持续时间内在看门狗电路7的输入端13上没有接收到应答脉冲，那么看门狗电路7以如下方式触发微控制器6的复位，即，该看门狗电路经由第二输出端14将复位信号施加到微控制器6的复位输入端15处。

微控制器与温度传感器17联接。经由传感器17的查询，微控制器6获得关于电阻器件17的位置处的温度的信息。电阻器件17在结构上靠近电子转向锁的驱动装置地如下方式地布置，即，使得在电阻器件17的位置处的温度对电子转向锁的温度来说，尤其是对马达绕组的和传动装置的周边环境的温度来说有代表性。

微控制器依赖于检测到的温度来施行功率控制元件的操控的持续时间。这在任何情况下适用于(用于将执行机构和止动销由受监控的释放位置移动到不受监控的止动位置的)马达的操控。根据马达的所期望的运转方向、现有的运行电压和其它的系统参数，由微控制器在运行电压下在控制器储存的表中查找占空比。此外，依赖于检测到的温度，查找或借助已储存的计算规则求出针对操控持续时间的修正因子。该修正因子给出，操控持续时间是否必须由于组件的环境温度延长或缩短，以便达到执行机构的或转向锁定位销的所期望的端部位置，该端部位置确实不以位置传感器监控。在比标准温度(例如标准温度为20℃)更低的温度下，操控持续时间通常提高，而在较高的温度下该操控持续时间降低。随着操控持续时间的变化，经由功率器件驱动马达的脉冲数量增加或减少。

在操控止动销由不受监控的位置返回到释放位置时，同样可以进行操控持续时间的经温度补偿的操控，但其借助端部位置传感器额外地验证目标位置。

在本发明的框架内可以考虑一系列备选的实施形式。例如可以使用另外的温度依赖的构件，以便建立已发送的信号的温度依赖性。

Claims (5)

1.用于操控机动车中的能在第一端部位置与第二端部位置之间运动的止动销的转向锁组件，其中，所述第一端部位置是所述止动销的加锁位置，并且所述第二端部位置是所述止动销的解锁位置，其中，所述组件在壳体中具有：

由直流马达驱动的、用于使执行机构运动的传动装置，其中，所述执行机构在一个马达转动方向下从所述第一端部位置运动到所述第二端部位置，并且在相反的马达转动方向下从所述第二端部位置运动到所述第一端部位置，

端部位置传感器，所述端部位置传感器检测所述执行机构是否位于所述第二端部位置中，和

带有PWM马达操控电路的控制电路，所述控制电路以高于1kHz的频率的直流电压脉冲和以在100％的占空比与最小的占空比之间的占空比操控所述直流马达，其中，所述控制电路促使所述PWM马达操控电路在预定的占空比下以预定的持续时间操控所述马达，以便使其从由所述端部位置传感器检测到的所述第二端部位置运动到所述第一端部位置，其中，所述预定的持续时间和/或所述预定的占空比依赖于运行电压，

其特征在于，

所述组件具有分立的温度传感器，所述温度传感器检测所述壳体中在马达和/或传动装置的区域中的温度并且发送相应的传感器输出信号到所述控制电路处，并且

由所述控制电路预定的持续时间依赖于由所述温度传感器检测到的温度，并且所述控制电路具有微控制器，所述微控制器在输入端口处接收对应于所述温度的信号，并且

所述微控制器与看门狗电路联接，并且所述微控制器在其输入端上接收所述看门狗电路发出的脉冲，一旦所述微控制器在其输入端上检测到所述看门狗电路发出的脉冲，所述微控制器就在预定的持续时间内在所述微控制器的输出端上产生输出信号，所述输出信号被传递到所述看门狗电路处，所述看门狗电路具有输入端，其与所述微控制器的输出端联接。

2.按权利要求1所述的组件，其特征在于，无论是所述持续时间还是所述占空比都依赖于所述运行电压。

3.按权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述控制电路包含如下逻辑，所述逻辑依赖于对应于所述运行电压的第一输入值和对应于所测量的温度的第二输入值发送对应于所述预定的持续时间的第一输出值和对应于所述预定的占空比的第二输出值。

4.按权利要求3所述的组件，其特征在于，所述逻辑包括查找表。

5.按权利要求3所述的组件，其特征在于，所述逻辑包括：

第一查找表，在所述第一查找表中借助所述对应于所述运行电压的第一输入值查找对应于初步持续时间的值和所述对应于所述占空比的第二输出值，和

第二查找表，在所述第二查找表中借助所述对应于所述温度的第二输入值查找对应于额外持续时间的值，

其中，所述对应于初步持续时间的值和所述对应于额外持续时间的值相加，以便获得所述第一输出值。