CN103370662A - 用于特别是为闭合系统的闭锁识别提供运动数据的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从位置传感器(9)的传感器信号中提供运动数据的方法，其中，运动数据说明运动速度，其中，位置传感器(9)的传感器信号在运动经过确定的行程范围后生成脉冲波前，所述方法具有以下步骤：-测定(S1)一脉冲持续时间(dT)作为传感器信号的最后提供的两个脉冲波前之间的时间间隔；-取决于自传感器信号的最后提供的脉冲波前以来是否经过一相当于脉冲持续时间(dT)的持续时间，提供(S4、S6)一取决于脉冲持续时间(dT)的数据或取决于自传感器信号最后的脉冲波前以来的持续时间的数据作为运动数据。

Description

用于特别是为闭合系统的闭锁识别提供运动数据的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种基于位置传感器来生成速度数据的方法和装置。此外，本发明涉及一种具有用于实现防夹功能的夹住识别的闭合装置。
背景技术
电动驱动单元得到广泛应用并且特别是用于引起部件的运动。例如驱动单元可以在自动的闭合装置、例如机动车的电动车窗升降器或天窗中使用。为了在那里提高针对乘客的舒适性，可以执行附加功能，从而操作者仅须起动车窗的打开或闭合运动，其方式为，操作者一次地针对一确定的方向、也就是打开或闭合方向来操作一操作部件。因此即使在松开实施操作部件的操作后，车窗也自动地运动。
在这种功能或一种类似的功能中，操作者无需继续监控所述部件或车窗的继续运动并因此存在的危险是，物体或身体被夹在运动部分与固定部分之间。
特别是电动车窗升降器必须设有所谓的防夹功能，这种功能识别被夹住的物体或身体并将其再次从被夹住的状态中解救出来。
所述夹住识别可以基于不同类型的传感器的测量值来实施。例如压力传感器，如压电传感器，在运动部件向其移动的挡边上探测该部件在挡边上的出现。借助于运动传感器，例如霍尔传感器、AMR传感器、GMR传感器或诸如此类的传感器，可以探测运动部件的运动或驱动所述运动部件的驱动单元的旋转运动。作为选择或附加，也可以设有用于探测所述驱动单元的马达电流的电流传感器。
出于成本原因，为实现这类功能，使用基于磁性的或光学的位置传感器的速度传感器，该传感器直接设置在驱动单元的输出轴上并在以确定的角度范围运动时输出脉冲变化或电平变化。由位置传感器产生的脉冲波前(Flanken)之间的时间间隔在此方面直接取决于驱动单元的转速。所述转速在此方面从脉冲波前之间的时间间隔或从其频率中测定。出于这种原因，借助于位置传感器测定的转速数据的时间分辨率自然出现波动，因为特别是在低转速时，位置传感器的单个脉冲波前之间的时间间隔变大。这一点导致两个脉冲波前之间的时间间隔内不存在实际的转速数据。特别是在时间临界的应用的情况下，如在电动闭合装置的防夹功能上使用时，没有提供实际的转速数据期间的时间间隔过大，难以满足对识别物体或身体被夹的反应速度和灵敏度的法律要求。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种方法和装置，利用其在将位置传感器作为转速或运动传感器使用的情况下，也可以提供连续的转速数据。
该目的通过按权利要求1所述的用于提供连续的转速数据的方法以及通过按并列权利要求所述的装置、系统以及电动闭合系统得以实现。
本发明的其它有利的设计方案在从属权利要求中予以说明。
依据第一方面，提供一种用于从位置传感器的传感器信号中提供运动数据的方法，其中，所述运动数据说明运动速度，其中，位置传感器的传感器信号在运动经过确定的行程范围后产生脉冲波前。该方法包括以下步骤：
-求得一脉冲持续时间，作为传感器信号的两个最后提供的脉冲波前之间的时间间隔；
-取决于自传感器信号的最后提供的脉冲波前以来是否经过一相当于脉冲持续时间的持续时间，提供一取决于脉冲持续时间的数据或一取决于自传感器信号的最后的脉冲波前以来的持续时间的数据，作为运动数据。
本发明的思路在于，提供连续的或近似连续的运动数据，所述运动数据基于一用于探测运动的位置传感器所产生的传感器信号来提供，并且即使在更低的速度情况下也具有改进的精确度和时间上的分辨率。换句话说，上述方法在应该执行如下功能的地方是有利的，其中，需要以比抵达相应的位置传感器的传感器信号的脉冲波前所更小的时间间隔的运动数据。由此即使在低速的情况下也可以提供实际的运动数据，在该情况下，传感器信号脉冲波前的时间顺序过小，难以从中直接测定实际运动数据。特别是在自传感器信号的最后的脉冲波前以来的时间间隔内，以往的方法中没有提供运动数据。出于这一原因上述方法提出，运动数据特别是也在接收传感器信号的最后的脉冲波前之后进行更新，以便提供连续的或近似连续的运动数据。
如果自最后提供的脉冲波前以来尚未经过相当于所述脉冲持续时间的一时间间隔，则提供取决于所述脉冲持续时间的数据作为运动数据。
可以规定，运动数据可以作为确定的行程范围与所述脉冲持续时间之间的比例或作为确定的行程范围与自传感器信号的最后的脉冲波前以来经过的持续时间之间的比例来确定。
此外，运动数据可以连续地或以规则的时间间隔来提供。
依据一种实施方式，所述规则的时间间隔小于预先规定的最大的运动速度情况下的传感器信号的脉冲波前的时间间隔。
依据另一方面，设置一种用于从位置传感器的传感器信号中提供运动数据的装置，其中，所述运动数据说明运动速度，其中，位置传感器的传感器信号在运动经过确定的行程范围后生成脉冲波前。该装置构造用于：
-测定脉冲持续时间，作为传感器信号的两个最后提供的脉冲波前之间的时间间隔；
-取决于自传感器信号的最后提供的脉冲波前以来是否经过一相当于脉冲持续时间的持续时间，提供一取决于脉冲持续时间的数据，或一取决于自传感器信号的最后的脉冲波前以来的持续时间的数据，作为运动数据。
依据另一方面，设置一种系统，特别是自动的闭合系统，包括：
-待运动的部件；
-驱动单元，其为了使待运动的部件运动而与该部件联接；
-位置传感器，其取决于驱动单元或部件的运动来发出传感器信号，所述传感器信号在行驶经过确定的行程范围后具有脉冲波前；
-控制单元，其构造用于，
-测定脉冲持续时间，作为传感器信号的最后提供的两个脉冲波前之间的时间间隔；并且
-取决于自传感器信号的最后提供的脉冲波前以来是否经过一相当于脉冲持续时间的持续时间，提供一取决于脉冲持续时间的数据或一取决于自传感器信号的最后的脉冲波前以来的持续时间的数据，作为运动数据。
依据另一方面，上述装置设置用于一闭合系统。
依据另一方面，设置一计算机程序产品，其包括一程序代码，当所述程序代码在数据处理单元上实施时，执行上述方法。
附图说明
下面借助附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。其中：
图1示出具有位置传感器的车窗升降系统示意图，所述位置传感器作为转速传感器；
图2示出用于说明提供连续的运动数据的功能的流程图；以及
图3示出用于说明取决于位置传感器的传感器信号的连续的运动数据的图表。
具体实施方式
图1中作为连续的运动数据的功能应用，举例示出了用于机动车的侧车窗的自动的车窗升降系统1的电动驱动单元。该车窗升降系统1代表用于驱动特别是在机动车上使用的闭合系统的组成部分的任何类型的驱动系统。
自动的车窗升降系统1包括作为运动部件的车窗玻璃2，其可借助于闭合机构3在窗框5中可动地行驶。车窗玻璃2经由闭合机构3通过作为电动驱动单元的电动马达4驱动，所述闭合机构可包括适当的传动装置或机械装置。电动马达4由控制单元7取决于操作部件8的操作进行控制，从而车窗玻璃2在预设的方向上运动。
例如在为关闭车窗而操作所述操作部件8的情况下，车窗玻璃2可以通过电动马达4的旋转而向上、也就是向闭合方向运动，从而车窗玻璃2实施一闭合运动。与此类似，在为打开车窗而操作所述操作部件8的情况下，车窗玻璃2可以通过电动马达4的反向旋转而向下、也就是向打开方向运动，从而车窗玻璃2实施一打开运动。
此外，通过控制单元7的执行实现了，通过操作所述操作部件8可以按照确定方式激活自动运行模式，其中，即使在松开所述操作部件8后，车窗玻璃2仍继续事先预设的运动，直至要么重新操作所述操作部件8，要么直至车窗玻璃2达到完全打开状态上或完全关闭状态中的止挡位置。
此外，电动马达4或闭合机构3设有位置传感器9，其可以探测电动马达4的轴、闭合机构3或车窗玻璃2的运动的相对位置变化。特别是位置传感器9在与电动马达4的轴转动相应的旋转运动时发出脉冲。这种位置传感器9的例子是霍尔传感器、GMR传感器、AMR传感器和探测取决于旋转运动的磁场变化的诸如此类的传感器。位置传感器9在电动马达4的轴运动时输出具有不同电平的信号作为运动数据，其中，经过确定的角度范围后出现电平改变，从而产生传感器信号的脉冲波前。
位置传感器9的脉冲用于测定电动马达4的转速并且提供后置的功能。所提供的脉冲也可以计数，以提供电动马达4轴的绝对位置，用于电动马达4的换向，只要该电动马达是电子换向的。
在控制单元7中实现防夹功能，所述防夹功能参照马达特征值来探测夹住情况。当物体或身体处于与车窗玻璃2的挡边相对的棱边和窗框5之间并通过车窗玻璃2的闭合运动向物体或身体施加力，就存在夹住情况。
所述夹住情况可以在控制单元7中基于或借助于车窗玻璃的运动数据来确定，该运动数据基于通过闭合机构3的刚性联接以电动马达4的转速的形式得以测定。为此连续地监控电动马达4的转速。在确定了意外低的转速和/或确定了意外低的梯度的情况下，识别出夹住情况，所述梯度例如是一低于梯度阈值的梯度，该梯度阈值可能取决于车窗玻璃2的位置。
特别是车窗玻璃2的速度由于摩擦或其他影响而很小的情况下，由位置传感器9提供的传感器信号的脉冲波前的频率下降。这一点会导致，由传感器信号生成的各个最新的运动数据代表的是过去甚远的时间点上的速度或转速，以保证及时地探测到夹住情况。为了在车窗玻璃2的更小的速度的情况下或在电动马达4的更小的转速的情况下也能提供连续的或近似连续的运动数据或转速数据，下面结合图2的流程图来描述用于提供连续的运动数据的方法。该方法此外借助图3的时间图表进行说明。图3示出传感器信号的分布和从传感器信号中生成的运动数据的分布。
在车窗升降系统1起动后，在时间点T1上的第一脉冲波前之后，由位置传感器9生成时间点T2上的第二脉冲波前，之后，开始使用该方法。传感器信号的脉冲波前相当于传感器信号的电平变换。借助于接收的两个脉冲波前，测定第一与第二脉冲波前之间的时间间隔。
在步骤S1中，测定时间间隔dT＝T2-T1，作为最后接收的两个相继的脉冲波前之间的脉冲持续时间，之后，作为持续的运动数据，提供一取决于关于最后两个相继的脉冲波前的脉冲持续时间的速度或转速的数据。运动数据由此产生，即在生成传感器信号的下个脉冲波前之后，已知了电动马达4的轴或车窗玻璃2已经运动的角度范围或行程范围。所述角度范围与关于最后接收的两个脉冲波前相关的脉冲持续时间dT的比例产生运动数据。
从时间点T2上最后接收的脉冲波前开始，现在查询传感器信号，是否接收了一其它的脉冲波前(步骤S2)。如果在时间点T3上是这种情况(选择：是)，那么在步骤S3中测定脉冲持续时间为dT＝T3-T2，作为最后接收的两个信号脉冲波前之间的时间间隔dT，所述运动数据在步骤S4中如上所述与重新测定的脉冲持续时间dT相应地进行匹配并提供一运动数据。随后跳回步骤S2。
如果在步骤S2中没有探测到传感器信号的脉冲波前(选择：否)，那么在步骤S5中查询，最后的脉冲波前经过的持续时间是否大于作为传感器信号的最后接收的两个脉冲波前之间的时间间隔的最后测定的脉冲持续时间。如果不是这种情况(选择：否)，那么在步骤S6中输出从最新的脉冲持续时间dT中产生的运动数据，并跳回步骤S2。这种运动数据与最后在步骤S1或S4中测定的运动数据相应。
如果在步骤S5中确定，自传感器信号的最后接收的脉冲波前以来的持续时间大于最新的脉冲持续时间(选择：是)，那么在步骤S7中与自传感器信号的最后的脉冲波前以来经过的持续时间相应地校正所述运动数据。这一点这样实施，即如上所述作为电动马达4的轴或车窗玻璃2已经运动的角度范围或行程范围与自最后的脉冲波前以来所经过的持续时间的比例来确定所述运动数据。随后跳回步骤S2。
这一点也在图3中示出。可以看出，在经过自时间点T2上接收传感器信号的最后的脉冲波前以来的脉冲持续时间dT后，运动数据从时间点T2+dT＝T2+(T2-T1)起开始下降，直至接收到传感器信号的下个脉冲波前(时间点T3)。从时间点T3开始，如前所述，脉冲持续时间dT作为传感器信号的最后接收的两个脉冲波前(T3、T2)之间的时间间隔被持续更新，并且只要在脉冲持续时间的时间期间从时间点T3出发没有接收到传感器信号的其它脉冲波前，则将运动数据保持在最后测定的运动数据上或在经过脉冲持续时间后相应地持续地随同自最后的脉冲波前以来经过的持续时间进行更新。
如果在自最后接收传感器信号的脉冲波前以来的脉冲持续时间dT内进行传感器信号的脉冲波前的探测，这一点正如时间点T4上的脉冲波前所示，那么直接更新运动数据，从而也可以产生运动数据的跳跃。
所提供的运动数据可以要么持续地提供用于通过后面的功能进行调用，要么可以周期性地以根据提供扫描率或提供率的一频率来提供，所述频率大于在最大转速下由位置传感器9提供的传感器信号的频率，或以小于在最大转速时传感器信号的脉冲波前的脉冲持续时间的时间间隔t来提供。

Claims (9)

1.用于从位置传感器(9)的传感器信号中提供运动数据的方法，其中，所述运动数据说明运动速度，其中，所述位置传感器(9)的传感器信号在运动经过确定的行程范围后生成脉冲波前，所述方法具有以下步骤：
-测定(S1)一脉冲持续时间(dT)作为传感器信号的两个最后提供的脉冲波前之间的时间间隔；
-取决于自传感器信号的最后提供的脉冲波前以来是否经过一相当于所述脉冲持续时间(dT)的持续时间，提供(S4、S6)一取决于所述脉冲持续时间(dT)的数据或取决于自传感器信号的最后的脉冲波前以来的持续时间的数据，作为运动数据。
2.按权利要求1所述的方法，其中，当自最后提供的脉冲波前以来尚未经过一相当于所述脉冲持续时间(dT)的时间间隔时，提供一取决于所述脉冲持续时间(dT)的数据作为运动数据。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中，所述运动数据作为确定的行程范围与所述脉冲持续时间(dT)之间的比例或作为确定的行程范围与自传感器信号的最后的脉冲波前以来所经过的持续时间之间的比例来确定。
4.按权利要求1-3之一所述的方法，其中，所述运动数据连续地或以规则的时间间隔来提供。
5.按权利要求3所述的方法，其中，所述规则的时间间隔小于在预设的最大运动速度的情况下传感器信号的脉冲波前的时间间隔。
6.用于从位置传感器(9)的传感器信号中提供运动数据的装置，其中，所述运动数据说明运动速度，其中，所述位置传感器(9)的传感器信号在运动经过确定的行程范围后生成脉冲波前，其中，该装置构造用于：
-测定(S1)一脉冲持续时间(dT)作为传感器信号的最后提供的两个脉冲波前之间的时间间隔；
-取决于自传感器信号的最后提供的脉冲波前以来是否经过一相当于所述脉冲持续时间(dT)的持续时间，提供一取决于所述脉冲持续时间(dT)的数据或取决于自传感器信号的最后的脉冲波前以来的持续时间的数据，作为运动数据。
7.系统，特别是自动的闭合系统，包括：
-待运动的部件(2)；
-驱动单元(4)，其为了使所述待运动的部件(2)运动而与所述部件联接；
-位置传感器(9)，其取决于所述驱动单元或所述部件的运动而输出传感器信号，所述传感器信号在移动经过确定的行程范围后具有脉冲波前；
-控制单元(7)，其构造用于测定一脉冲持续时间(dT)，作为传感器信号的最后提供的两个脉冲波前之间的时间间隔；以及
-取决于自传感器信号的最后提供的脉冲波前以来是否经过一相当于所述脉冲持续时间(dT)的持续时间，提供一取决于所述脉冲持续时间的数据或取决于自传感器信号的最后的脉冲波前以来的持续时间的数据，作为运动数据。
8.按权利要求6所述的装置针对一闭合系统的应用。
9.计算机程序产品，其包括程序代码，当所述程序代码在一数据处理单元上实施时，执行按权利要求1-6之一所述方法。
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