CN103375095A - 对于马达驱动的车辆部件的精确地确定调整位置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法，其用于确定能利用电调整马达通过调整机构运动的车辆部件的调整位置；本发明还涉及用于车辆部件自动运动的调整设备。为了确定能利用电调整马达通过调整机构运动的车辆部件的调整位置而在调整过程期间确定与马达轴在调整过程期间转动的次数相关的旋转角（φ）或与其相关的马达信号。由旋转角（φ）或与其相关的马达信号推导出用于车辆部件（2）的调整位置（x）的调整位置尺寸（x’）。在此，利用预先给定的修正项（K）补偿空旋转角（φ_L），马达轴（8）在初始的调整过程的空转阶段（P_L）期间在没有车辆部件（2）运动的情况下绕该空旋转角旋转。修正项（K）按照存储的表征调整机构年龄的量（N）的关系的标准来改变。

Description

对于马达驱动的车辆部件的精确地确定调整位置

技术领域

本发明涉及一种方法，其用于确定能利用电调整马达通过调整机构运动的车辆部件的调整位置。本发明还涉及一种所属的用于车辆部件自动运动的调整设备。待运动的车辆部件尤其是车窗玻璃。调整设备尤其是电动的车窗升降机，优选是绳索传动车窗升降机。

背景技术

常见的绳索传动车窗升降机一般具有电调整马达，其马达轴通过绳索传动装置与待调整的车窗连接。调整马达大多利用例如通过微处理器构成的控制单元来触发。尤其是为了能够有目的地移到确定的车窗位置，通过控制单元有规律地在每次调整过程期间连续地计算车窗玻璃的当前调整位置。

大多由控制单元从旋转角度推导出车窗玻璃的调整位置，调整马达的马达轴在调整过程期间绕该角度旋转。经常直接测量这个旋转角度和能由其推导出来的马达轴的转速。为此，一般使用霍尔传感器，它与抗相对转动地安置在马达轴上的环形磁铁共同作用。替选地也可以由马达电流尤其是通过所谓的电流波动（Stromrippel）的计数来确定旋转角。

不利的是，由马达轴的旋转角推导出来的车窗“逻辑调整位置”与实际的“机械的”调整位置按照规律只在一定的误差以内是一致的。这尤其源于如下，即，将马达轴与车窗玻璃连接的调整机构总是具有一定的系统公差（也称为“系统损失”），由于系统公差车窗玻璃与马达轴仅“软”连接。

有规率地在绳索传动车窗升降机中产生相对高的系统公差。在这里系统公差显著地通过绳索传动装置的收缩特性引起，并因此也称为“绳索损失”。

绳索传动车窗升降机的系统损失以特别强烈的程度在调整方向的反向时表现出来，尤其在这里绳索传动装置必须从在初始方向上张紧的状态中卷绕，直到在绳索传动装置中在相反的方向上建立足够的张力。在卷绕期间马达轴运动，而待运动的车窗玻璃保持不动。

因此，在通常的由霍尔信号脉冲或电流波动的计数来确定（逻辑）车窗位置时，克服系统损失导致计数与车窗玻璃的相应运动不相关的脉冲。因此，逻辑车窗位置与机械的车窗位置相比是变化的，这导致关于移到所期望的车窗玻璃位置的误差。因为与系统损失相关联的计数误差随着调整方向而变换符号，所以所期望的调整位置尤其由不同的调整方向不同地起动。

通过常见的绳索传动车窗升降机有误差地定位车窗玻璃尤其对于所谓的短行程功能是明显不利的，其中，车窗玻璃从无框架的车门的上部的门密封件移出，以便能够无阻力地打开车门。对于短行程运动在车辆制造商方面经常设有很窄的界限。由此应该保证：一方面车窗玻璃完全从车窗密封中件移出，但是另一方面车窗玻璃在短行程以后不会过分地敞开，否则按照针对车窗玻璃移回的有效规定而同时需要附加的安全措施例如防夹紧自动机构。

但是，在车窗玻璃的其它调整位置的情况中精确地到达是所期望的，尤其在移到下部的或上部的预断开点的情况下，在车窗玻璃实际达到（下部或上部的）止锁状态之前，车窗玻璃一般停止在预断开点处。此外，例如在移到所谓的RELAN(Relax After Normalization)点时期望车窗玻璃的精确定位。为此，车窗玻璃位置指的是车窗玻璃通常在调整行进后为了调整机构的松弛而返回到下部的或上部的止锁状态的位置。

此外，在车辆中的其它车窗升降机类型以及不同的调整设备的情况下尤其是座位调整装置、门和顶盖调整装置等的情况下为了消除系统损失影响的调整位置的确定是有利的。

在常见的绳索传动车窗升降机中系统损失尤其主要由于年龄引起的绳索系统收缩特性来改变，在这种车窗升降机中有时使用绳索张紧器，它在绳索行程长度中不可逆地调整，并且它因此补偿由于年龄引起的系统损失的增大。但是，这种绳索张紧器带来附加的、不期望的材料和装配费用。

由DE 196 32 139 C1公知一种用于在控制车窗玻璃运动时数字地补偿系统损失的方法。在此，在调整过程期间借助于调整马达的或马达轴的运动信号时间分辨地获得马达转动的周期，通过依赖于时间的周期与阈值的比较来鉴别调整过程的初始空转阶段，在其间马达轴在克服系统损失的条件下没有车辆部件运动地旋转。在公知方法的过程中通过如下方式来确定为了消除在空转阶段期间马达转动的用于车窗玻璃调整位置的调整位置尺寸，即，所有运动信号在超过阈值之前配属给系统损失并且相应地不被评估来确定调整位置尺寸。

发明内容

本发明的目的是，精确地、但是能以特别简单的措施使得确定电动运动的车辆部件的调整位置成为可能。在此，尤其简单且精确地补偿由克服系统损失而引起的误差。

在一种用于确定能利用电调整马达通过调整机构运动的车辆部件的调整位置的方法中，这个目的按照本发明由权利要求1的特征实现。在一种用于车辆部件自动运动的调整设备中，上述目的按照本发明通过权利要求8的特征实现。在从属权利要求和下面的描述中给出有利的且部分地按照本发明的设计方案和改进方案。

按照本方法，在调整过程期间获得与马达轴在调整过程期间的转动圈数相关的旋转角或与其相关的马达信号例如马达电流的电流波动的次数。由旋转角或与其相关的马达信号推导出用于车辆部件的调整位置的调整位置尺寸。在此，利用预先给定的修正项补偿空旋转角，马达轴在调整过程的初始空转阶段期间在没有车辆部件运动的情况下绕该空旋转角旋转。按照本发明，修正项按照存储的表征调整机构年龄的量的函数的标准来改变。

本方法能够有利地以机械上和数字上特别不费事的方式实现。试验已经证实：能够在调整设备的尤其是车窗升降机的使用寿命上精确且无误差地补偿系统损失。作为表征调整机构年龄的量优选使用工作循环的次数也就是说利用调整机构执行的调整过程的次数。

在本方法的优选实施变型中，修正项依赖于表征调整机构年龄的量地尤其是依赖于工作循环的次数地线性增加直到达到预先给定的最大值。在本方法的适宜的设计方案中，修正项尤其相应地按照所确定的或者能参数化的调整过程的次数例如以各1000次调整过程的间隔相应地（递增地）增加所确定的或能参数化的数值直到达到最大值。递增例如能由数值范围中选择，该数值范围对应于马达轴在90°（四分之一转）至1350°（15个四分之一转）之间的转动。而修正项在达到最大值之后保持在与调整机构年龄无关的数值上。最大值在适宜的线性依赖修正项的度量时例如在约20,000个工作循环之后达到。通过最大值限定的修正项的线性增加能够有利地通过极其简单的措施实施。

在可选择的方法变型中，修正项按照预先给定的表征调整机构年龄的量尤其是工作循环的次数的对数函数来增加。由此，能够以识别的方式特别精确地补偿由于年龄引起的系统损失的变化。

附加于与年龄有关的变化，修正项优选依赖于温度测量量地变化，温度测量量含有关于调整机构所在地的温度的信息。在此，温度测量量在本发明的范围内可以由设备内部的温度传感器以测量技术的方式给出。但是，它也可以由设备外部的车辆的车载电子装置获得。针对温度匹配，修正项优选线性依赖于温度测量量地变化。

按照本发明的调整设备具有电调整马达、将调整马达与车辆部件连接的调整机构以及用于触发调整马达的控制单元。在此，按照本发明，为了自动地执行上述方法而将控制单元以编程技术和/或电路技术应用于它的其中一个实施变型中。

在优选的设计方案中，控制单元至少在核心中通过微处理器构成，其中，以编程技术来执行运行软件形式的按照本发明的方法，从而在微处理器中实施工作软件时自动地执行本方法。待运动的车辆部件尤其是车辆车窗玻璃。调整设备尤其是车窗升降机，优选是绳索传动车窗升降机，其中，调整机构包括绳索传动装置。

按照本发明的方法尤其在车窗升降机移到短行程位置时使用。本方法还在确定的、可以由两个调整方向到达的调整位置的情况中具有优点。超出车窗升降机的使用领域地，按照本发明的方法也可以在车辆中的任何其它的调整设备中有利地使用。

附图说明

下面借助于附图详细解释本发明的实施例。其中：

图1示出绳索传动车窗升降机的示意图，其具有电调整马达、控制单元和包括绳索传动装置的调整机构以及与绳索传动装置连接的车辆车窗玻璃；

图2示出调整马达的转速相对于马达轴在当前的调整过程中经过的旋转角的曲线图；

图3示出由控制单元自动执行的用于确定车窗调整位置的方法的示意性简化的流程图；

图4在依赖于由调整设备执行的调整过程（工作循环）次数的曲线图中示出在用于确定调整位置的方法的第一实施变型过程中所使用的修正项的与年龄有关的变化；

图5在依据图4的视图中示出在用于确定调整位置的方法的第二实施变型过程中所使用的修正项的与年龄有关的变化。

相互对应的部件和量在所有附图中总是配有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示意性地示出用于机动车辆的（车）窗玻璃2的（绳索传动式）车窗升降机1形式的调整设备。

车窗升降机1包括电调整马达3，它通过调整机构4如下地机械地与车辆玻璃2连接，即，能使车辆玻璃2通过调整马达3沿着行程5在两个终端位置即打开位置6与关闭位置7之间可逆地行进。

图1分别以虚线的轮廓线示出在打开位置6和关闭位置7的车窗玻璃2。通过实线的轮廓线表示车窗玻璃2在两个终端位置之间的中间调整位置x。当车窗玻璃2位于关闭位置7时，则调整位置x例如具有数值零。

调整机构4包括安置在调整马达3的马达轴8上的驱动蜗杆9，它与蜗轮10啮合。调整机构4还包括在图1中仅极其简化地表示的绳索传动装置11，它与蜗轮10通过（未详细示出的）传动装置连接。利用同步器再使绳索传动装置11与车窗玻璃2连接。

调整设备1还包括控制单元12以及转动位置传感器13。转动位置传感器13包括抗相对转动地安置在马达轴8上的、多极环形磁铁14以及与这个环形磁铁共同作用的霍尔传感器15。在调整马达3的运行中，与马达轴8共同相对于霍尔传感器15旋转的环形磁铁14与霍尔传感器15共同作用地产生周期振动的脉冲信号S_H，它通过霍尔传感器15作为输入量输送到控制单元12。控制单元12通过计数脉冲信号S_H的（霍尔）脉冲来计算与马达轴8在调整过程期间的转动次数成比例的量，它在下面称为旋转角φ。控制单元12通过旋转角φ与存储的初始值x’₀的求和来计算车窗玻璃2的依赖于时间的逻辑调整位置，它在下面称为调整位置尺寸x’。

附加于调整位置尺寸x’控制单元12可选地通过计数控制信号S_H单位时间的霍尔脉冲或者通过测量内部脉冲时间来计算马达轴8的转速n。

控制单元12通过输出马达电流I来触发调整马达3。通过车辆电池为控制单元12提供电压。

车窗升降机1附加地包括温度传感器16，它探知表征调整机构4的环境温度也就是说车门内部温度的温度测量量T并且作为输入量输送到控制单元12。

在调整过程的初始阶段中车窗玻璃2例如应该从其关闭位置7向打开位置6的方向行进，马达轴8的转速n典型地跟随曲线变化，如其在图2中依赖于旋转角φ示意性示出的那样。由这个视图看出，转速n直接在调整马达3开动后快速地升高到高的数值，尤其是马达轴8的转动在开始时通过仍旧在关闭方向上张紧的调整机构4来支持。在达到旋转角φ₁时的最大转速之后转速n在旋转角φ₂时下降到仍旧相对较高的水平值。在旋转角φ₃时调整机构4的初始张紧完全松开。绳索传动装置11现在在近似恒定转速n的条件下卷绕，直到调整机构4尤其是绳索传动装置11在打开方向上足够地张紧，以便可以传递用于使车窗玻璃2的运动的足够的力。

车窗玻璃2的起动通过马达负荷的跃变式升高示出，它在按照图2的转速变化中在旋转角φ₃时显示出转速n的急剧下降。在图2中标记为转速曲线下降边沿中的拐点的旋转角φ₃近似地、但通常不精确地与调整过程的初始空转阶段P_L的终端并且与接下来的起动阶段P_A的过渡部位重合，在起动阶段中车窗玻璃2运动。起动阶段P_A在旋转角φ₄结束，在该旋转角时调整马达3的转速n已经保持为恒定值。

因此，旋转角φ₃近似地、但是仍然通常不精确地对应于下面称为空旋转角φ_L的旋转角φ，马达轴8在空转阶段P_L期间以该旋转角转动（φ_L≈φ₃）。

为了确定消除空旋转角的调整位置尺寸x’，在控制单元12中以软件技术来执行图3中示意性示出的方法。

在这个方法的流程中，控制单元12首先在第一（方法）步骤20中启动调整马达3，由此直接使马达轴8旋转。

在下面的（方法）步骤21中，控制单元12读入温度测量量T的当前值。

在下面的（方法）步骤22中读入旋转角φ的当前值。控制单元12由旋转角φ按照下式计算调整位置尺寸x’：

x’=x’₀+r·c·(φ-K)    等式1

在此，在等式1中参数r对于在打开方向上的调整运动为数值+1，对于在关闭方向上的运动为数值-1。参数c为根据经验确定的比例常数。

参数K是修正项，它补偿空旋转角φ_L的影响，并且相应地这样选择，即，它在基于模型函数的范围内尽可能精确地对应于实际的空旋转角φ_L（K≈φ_L）。

在此，控制单元12按照下式计算这个修正项K：

K=F(T)·(K₀+L)    等式2

在等式2中参数F(T)为依赖于温度测量量T的函数，它将空旋转角φ_L的温度依赖性模型化。对于这个（温度匹配）参数F(T)在控制单元12中尤其存储线性的模型关系：

F(T)=α·T+β    等式3

其中，α和β是常数，它们根据经验（即通过试验）适配于各自的车窗升降机类型。但是原则上在本发明的范围内如下也是可能的，即，针对每个个性化的车窗升降机1单独地优化常数α和β。

等式2中的参数K₀是存储的常数，它将新出厂的车窗升降机的空旋转角φ_L模型化。这个量可以在本发明的范围中以选择的方式根据经验（也就是说通过试验）针对各车窗升降机类型来适配或者针对任意个性化的车窗升降机1单独地进行优化。

最后，等式2中的参数L将与年龄有关的系统损失的进而空旋转角φ_L的变化模型化。这个量原则上可以在控制单元12中与（温度匹配）参数F(T)类似地作为功能上的和在每个程序流程中重新计算的函数来执行。但是，因为（年龄匹配）参数L是缓慢变化的量，因此这个参数在软件技术上优选作为具有持久的（也就是说程序流程持久的）数值的变量来存储。

现在，控制单元12在（方法）步骤23中检验：按照等式1确定的调整位置尺寸x’是否达到或超过预先给定的目标值x’_z（r·x’≥r·x’_z？）。只要不满足这个条件（N），并因此车窗玻璃2还未达到其目标位置，则控制单元12跳回到步骤22。否则（J）控制单元12通过在（方法）步骤24中关闭调整马达3来结束连续的调整过程。

控制单元12在（方法）步骤25中同时地、紧接着或者如图3中示例性示出地那样事先以一个计数单位尤其以数值1来增加称为工作循环计数N的变量。

控制单元12在下面的（方法）步骤26中检验：工作循环计数N的数值是否能被数1000整除（N mod1000=0？）。在前面的括号中“mod”表示数学的“模”函数，它给出除法N/1000的整数余数。当工作循环计数N被1000整除的时候（也就是说N=1000,2000,3000…），定义N mod1000正好等于数值零。

此外，控制单元12在步骤26中检验：参数L是否低于确定的最大值，例如马达轴8的18个四分之一转（L＜18？）。

如果两个条件同时满足（J），则控制单元12在（方法）步骤27中以能参数化的值例如以对应于马达轴8的四分之一转的数值来增加参数L（L=L+1）。否则（N）控制单元12使参数L的数值不变化。

由于有规律地增加而对于参数L在车窗升降机1的使用寿命上得到图4中所示的工作循环次数、因此工作循环计数的数值N的线性关系，它在达到最大值时变成常数。为了比较而在图4中示意性地示出空旋转角φ_L扣除恒定的参数K₀后与使用寿命有关的变化。

在本方法的变型中参数L不是线性的，而是按照下式与工作循环计数的数值N呈对数关系

L=γ·log（δ·N+1）    等式4

其中，参数γ和δ是常数，它们可选地根据经验（也就是说通过试验）针对各车窗升降机类型来适配或者针对任意个性化的车窗升降机1独立地进行优化。

在这个方法变型中步骤26和27适宜地通过函数块替换，它在每个程序流程中按照等式4重新计算参数L。图5中再一次与空旋转角φ_L扣除恒定的参数K₀后与使用寿命有关的变化对比地示意性地示出参数L的相关于工作循环计数N的曲线。

上述的方法变型在所有利用调整设备1执行的调整过程中使用，并且尤其用于精确地移到短行程位置。

本发明的主题不局限于上述的实施例。更确切地说，专业人员能够从上述的内容推导出本发明的其它实施例。尤其可以调换上述方法步骤的顺序，而不偏离于本发明。此外，在本发明的范围内可以合并或分开方法步骤，并且使用在数学上变化形式的上述公式。

附图标记清单

1     （绳索传动）车窗升降机

2     （车辆）车窗玻璃

3      调整马达

4      调整机构

5      行程

6      打开位置

7      关闭位置

8      马达轴

9      驱动蜗杆

10     蜗轮

11     绳索传动装置

12     控制单元

13     转动位置传感器

14     环形磁铁

15     霍尔传感器

16     温度传感器

20-27 （方法）步骤

φ      旋转角

φ₁-φ₄ 旋转角

φ_L     空旋转角

n       转速

x       调整位置

x’     调整位置尺寸

x’₀    初始值

x’_z    目标值

F(T)   （温度适配）参数

I       马达电流

K       修正项

K₀      常数

L      （年龄适配）参数

N       工作循环计数

P_A      起动阶段

P_L      空转阶段

S_H      脉冲信号

T       温度测量量

Claims (9)

1.一种方法，其用于确定能利用电调整马达（3）通过调整机构（4）运动的车辆部件（2）的调整位置（x），

-在该方法中，在调整过程期间确定与马达轴在所述调整过程期间转动的次数相关的旋转角（φ）或与其相关的马达信号，

-在该方法中，由所述旋转角（φ）或与其相关的马达信号推导出用于所述车辆部件（2）的调整位置（x）的调整位置尺寸（x’），其中，利用预先给定的修正项（K）补偿空旋转角（φ_L），所述马达轴（8）在调整过程的初始的空转阶段（P_L）期间在没有所述车辆部件（2）运动的情况下绕该空旋转角旋转，

-在该方法中，所述修正项（K）按照存储的表征所述调整机构年龄的量（N）的函数的标准来改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，作为表征所述调整机构（4）年龄的量（N）使用利用所述调整机构（4）执行的调整过程的次数。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述修正项（K）依赖于表征所述调整机构（4）年龄的量（N）地线性增加直到达到预先给定的最大值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，使所述修正项（K）相应地按照确定的或者能参数化的调整过程的次数相应地增加所确定的或能参数化的数值直到达到最大值。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述修正项（K）以预先给定的表征所述调整机构（4）年龄的量（N）的对数函数来增加。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述修正项（K）附加地依赖于温度测量量（T）地变化。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述修正项（K）线性地依赖于所述温度测量量（T）地变化。

8.用于车辆部件（2）的自动运动的调整设备（1），其具有电调整马达（3），具有将所述调整马达（3）与所述车辆部件（2）连接的调整机构（4），以及具有用于触发所述调整马达（3）的控制单元（12），其中，所述控制单元（12）用于自动地执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.根据权利要求8所述的调整设备（1），其中，所述调整机构（4）包括绳索传动装置（11）。

Images