CN103590696A - 软启动车窗调节器 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于调节车辆中车窗的系统和方法。该系统包括支承车窗的车辆窗框、调节器马达及驱动装置，该驱动装置连接至窗框、调节器马达和车窗，并用于操作车窗。车窗启动开关连接至车辆电源和调节器马达以用于车窗操作，车窗启动开关也连接至控制单元。控制单元包括促使调节器马达和驱动装置以第一速度移动车窗的第一操作模式，以及使车窗能够以不同的第二速度进一步移动的第二操作模式。

Description

软启动车窗调节器

技术领域

本发明总体上涉及车辆中车窗的相关操作。

背景技术

当前用于车窗操作控制的车辆配置包括开关，通常在按压和拔起开关时，其能够使车窗相对车辆窗框分别降低和升高。当操作者启动开关时，典型地为满量（full measure）的接近14伏特的电压被施加到通常被称为调节器马达的车窗马达，从而启动驱动装置并因此向上和/或向下移动车窗。然而，这种应用并不能使操作者容易地获得所需的车窗位置，因为车窗的移动保持与施加的电压成比例，当施加全量的电压时，会引起相当快的车窗移动。在驾驶期间或在其他所需的时候，车窗操作者要获得非常小的车窗开口为车辆通风是比较困难的。在找到最佳位置之前，常常需要数次向上和向下的车窗移动。

尤其，通常使用的开关内部的机构是这样的：当使用者操作时，它们引起开关的最小激活时间以产生最低量的车窗行程，该车窗行程在很多情况下大于或小于所需的车窗行程。因此，当最小车窗行程少于或超过所需的车窗位置，或如果车窗移动发生的太慢或太快，只能使使用者不满意。操作者精确地作用于、控制及停止车窗是比较困难的。因此，操作者不能够以及时和便利的方式获得所需的车窗位置。在现行实践中，操作者可能需要反复地使用开关以获得所需的车窗位置。

因此，仍然存在实现改进的车窗移动和操作控制的需要，该操作控制可以以简单而有效的方式定位车窗。

发明内容

本发明的一个实施例描述了车辆中的车窗调节系统。该系统包括车窗、支承车窗的车辆窗框、调节器马达及驱动装置，驱动装置连接至窗框、调节器马达和车窗，用于相对于车辆窗框升高和降低车窗。车窗启动开关连接至车辆电源和调节器马达以用于车窗操作，以及，反过来，控制单元也连接至车窗启动开关。更具体地说，控制单元包括促使调节器马达和驱动装置以第一速度移动车窗的第一操作模式，以及能够使车窗以不同的第二速度进一步移动的第二操作模式。

本发明的另一个实施例描述了一种用于调节车辆中车窗的方法。该方法包括启动连接至车辆电源和调节器马达的车窗启动开关，从而启动车窗操作，开关的启动形成了输入信号。该方法进一步包括将输入信号传输至控制单元并通过控制单元处理输入信号以形成输出，从而形成处理信号。此后，将处理信号最终传输至调节器马达，通过处理信号实现调节车窗的操作。这里，通过驱动装置实现车窗操作，驱动装置转而配置成相对于车辆窗框操作车窗。更具体地说，提供处理信号的控制单元包括促使调节器马达和驱动装置以第一速度移动车窗的第一操作模式，以及能够使车窗以不同的第二速度进一步移动的第二操作模式。

本发明的一些实施例描述了一种车辆窗户控制系统。该系统包括配置成通过驱动装置操作的车窗，这里驱动装置通过调节器马达操作，以实现车窗相对于车辆窗框升高或降低的操作。车窗启动开关配置成启动从车辆电源到调节器马达的电流以用于车窗操作，电流形成输入信号。此外，车窗启动开关连接至控制单元，该控制单元配置用于接收输入信号。更具体地，控制单元包括第一操作模式和第二操作模式，这里第一操作模式和第二操作模式控制输入电压值和输入电流值中的至少一个。

附图说明

下述图表陈述并说明了本发明的若干示例性实施例。在整个附图中，同样的附图标记指的是完全相同或功能相似的元件。附图本质上是说明性的并没有按照比例绘制。

图1是表示根据本发明的车辆中的示例性车窗调节系统的示意图。

图2是描述根据本发明各个方面的车窗启动开关的不同配置的示意图。

图3是描述图1所示车窗调节系统的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下参照附图进行详细描述。描述的示例性实施例是为了表明本发明的主旨，并不用于限制其范围，本发明的范围由权利要求限定。

总的来说，本发明描述了为车辆中的车窗操作提供软启动特征的系统和方法，该系统和方法能够在短时间内精确地定位车窗。为此，控制单元连接至车窗启动开关，并转而包括第一和第二操作模式，该第一和第二操作模式使启动开关能够以两种模式控制车窗的移动。第一模式允许以第一速度或速度参数操作车窗，第二操作模式使车窗能够以不同的第二速度进一步移动。

在常规实践中，应注意到的是，在车辆中通过车载的车窗控制获得小的车窗通风口对许多使用者来说是相当乏味的任务。当车辆处于运动中并且乘员想要打开车窗享受外面的气候或为驾驶室通风，但是为了避免驾驶室内的不适，乘员也想要限制车窗开口至较小的量，在此场合下通常会观察到上述情况。例如，大的车窗通风口为有气味的驾驶室通风是理想的，但是外部的雨天气候会引起雨水通过大的车窗通风口渗入驾驶室，从而引起驾驶室的不适。因此，获得小的车窗通风口是可取的。然而，由使用者通过电动车窗开关提供的瞬间电力传输通常促使车窗以相同的速度移动，引起车窗的硬启动和快速移动，从而限制使用者及时精确地定位车窗的能力。这导致车窗开口大于所需的车窗开口，使得精确的车窗控制成为相当乏味的任务。本发明的总体方案包括连接至电动车窗开关的控制单元，该电动车窗开关被称为车窗启动开关，控制单元包括两种操作模式，其中第一模式使车窗能够以第一速度移动，而第二模式允许车窗以不同的第二速度移动。更具体地，第一速度允许使用者按照所需精确地定位车窗。因此本发明提出了软启动的车窗调节系统。

相应地，图1描述了安置于车门138的示例性软启动的车窗调节系统100。系统100包括由车辆窗框124支承的车辆的车窗122，这里窗框124形成车门138的一部分。驱动装置120通过安装在车门138的内侧板里面以连接至窗框124，驱动装置120包括蜗杆118和蜗轮128总成，其形成蜗杆驱动装置，并配置成相对于窗框124升高和降低车窗122。在驱动装置120旁边，调节器马达112连接至蜗杆118，使蜗杆118能够围绕轴线114按照箭头A可旋转地被驱动。因此，驱动装置120也连接至调节器马达112。与蜗杆118相配的、可旋转地安装于枢轴点126的蜗轮128配置成由蜗杆118驱动在箭头B所示的方向旋转。

系统100进一步包括车窗启动开关102，车窗启动开关102通过控制电流以调节车窗的移动。开关102的一侧连接至调节器马达112，另一侧连接至被称为电池110的电源。在优选实施例中，电池110是常规的车辆用直流电源。开关102配置成也连接至控制单元106，如图所示，开关102与控制单元106的总成形成一体的开关单元104。连接电缆108贯通整个系统100，形成从电池110一直到调节器马达112的电流。

此外，如图所示，第一臂130的一端固定地连接至蜗轮128，同时它的另一端枢轴式可滑动地连接至车窗122的底部部分的第一固定装置140处。同样地，第二臂132的一端枢轴式可滑动地连接至车窗122的底部部分的第二固定装置142处。第二臂132的另一端枢轴地连接至构件136的枢轴点134，构件136固定地安装于车门138。因此，驱动装置120通过第一臂130和第二臂132也连接至车窗122。通过驱动装置120升高和降低车窗122理解为通过由蜗轮128驱动的第一臂130的旋转以升高或降低车窗122，正如前面提到的，蜗轮128转而配置成根据箭头B描述的旋转方向进行旋转。同样地，第二臂132在升高和降低操作期间通过绕由箭头C描述的方向旋转来引导车窗122。具有蜗轮装置的驱动装置120理解为限制了从蜗杆118向蜗轮128的运动传递。反向传递是不可能的。更明确的说，公开的装置限制了电动车窗被用力打开或用力关闭，因为具有轴向横向接触角的蜗杆和蜗轮装置互相形成了自锁定配置，使蜗杆118能够旋转蜗轮128，但是限制了蜗轮128对蜗杆118的旋转。这种车窗移动的其它细节和配置被本技术领域的技术人员所熟知，因此不再进一步论述。此外，在本发明中描述的车窗移动的总成和配置因此不必被视为以任何形式进行限制。

调节器马达112是本技术领域公知的正常的车窗调节马达，并安装在车门138的内侧板里面，通过凸缘部分116实现将马达安装在车门板上。安装可以包括螺栓接合或焊接接合等等。与常规使用的马达相似，调节器马达112配置成包括电输入和输出端，允许通过电能传输操作马达。此外，调节器马达112的转轴耦接至蜗杆118，能够向蜗杆118传输转矩和能量。更具体地，调节器马达112配置成根据接收自车窗启动开关102的电启动来运行或旋转。

在常规应用中，车窗调节系统可以包括除了控制单元106之外所有上述的组件。根据本发明各方面的控制单元106配置成调制电流或电压值，该电流或电压值从电池110一直到调节器马达112地应用于整个系统100。这可以通过例如脉冲宽度调制（PWM）这样的技术或通过本技术领域公知的其它方法来执行。对于旨在提出用于车窗调节的软启动特征的本发明，结合的控制单元106因此配备有调制能量流以更精密有效地控制车窗移动的配置。以下将进一步讨论控制单元106的配置。

如所示，配置在开关单元104里面的控制单元106形成系统100硬件的一部分。控制单元106是基于微处理器的包括CPU的装置，其能够处理来自已知源的输入信息或电信号。此外，控制单元106可以与易失性存储器单元如RAM和/或ROM合并，其与相关的输入和输出总线一起运行。控制单元106也可以可选地配置成特定应用集成电路，或者可以通过本技术领域技术人员公知的其它逻辑装置形成控制单元106。此外，控制单元106也可以形成为外部应用的电子控制单元的一部分，或者可以配置成独立实体。更具体地，控制单元106配置成包括计时器（未示出）和传感器（未示出），该计时器提取开关102被使用者应用或按压的时间相关的信息，该传感器感应开关102在应用期间压下或止动的位置。因此，传感器可以是位置传感器。接收自传感器和/或计时器的所有电信号和/或信息配置成通过CPU转换和处理，此后配置成进一步发送以通过安装及存储在控制单元存储器中的算法进行处理，最后形成处理输出。

形成控制单元106一部分的CPU可以包括多个微处理器、多个存储器模块等，这些可以被称作CPU的子系统。通常形成CPU的一部分的典型组件之一是算术逻辑单元（ALU）（未示出），算术逻辑单元配置成执行算术和逻辑操作。容易理解的是，CPU主要配置成将接收自传感器和/或计时器的输入信号转换成兼容格式，进一步能够通过安装在控制单元存储器里面的算法（讨论如下）处理接收信号。

配置在控制单元106里面的存储器可以包括易失性和非易失性存储区域，该区域储存与系统100的整体运作有关的信息。更具体地，存储器可以记录与感应到的开关102按压止动有关的信息，以及存储车窗启动开关102的按压时间。此外，存储器也可以配置成包括预先定义的功能信息，例如预先定义的列表，其包括基于车窗移动的时间和/或车窗移动的距离、第一速度和不同的第二速度、一个或多个处理输入信号的算法、计算方法、与可以由使用者输入的车窗速度值相关联的电压和电流相关值、系统100组件的规格、安装的算法等的列表。

公开的算法可以是编码语言，并配置成安装和储存于控制单元的存储器里面。算法能够通过计算处理转化的和兼容的信号，所有这些兼容和转化的信号接受自设置在控制单元106内的微处理器。尤其，算法配置成计算改变车窗速度所需的电压或电流的量。随后将讨论电力的传输、接受、转换和使用的细节。

在其他实施例中（未示出），调节器马达112可以是双速或两步马达，开关102的位置可以被感应到并被用于确定需要选择两个速度中的哪个。

更具体地，控制单元106配置成包括促使调节器马达112和驱动装置120以第一速度移动车窗122的第一操作模式，以及使车窗122能够以不同的第二速度进一步移动的第二操作模式。第一操作模式和第二操作模式配置成控制输入电压值和/或输入电流值中的至少一个。基于处理的输出启动这些模式。更具体地说，第一模式配置成控制来自电池110的输入电压值和/或输入电流值中的至少一个，从而控制车窗操作的速度。因此，第一速度是通过调制输入电压/电流值所获得的可控速度，然而，不同的第二速度是通过得自电池110的输入电压/电流的未调制值所获得的速度。可选地，控制单元106通常也可以包括具有不同速度值的多重模式。因此，模式和它们相关电压/电流值连同相关的速度值的相应控制不以任何方式进行限制。本文随后将讨论这些模式的启动和运转。

车窗促动开关102的两端分别连接至调节器马达112和电池110，车窗促动开关102配置成能够切换从电池110向系统100的电力。更具体地说，开关102配置成通过控制单元106改变来自电池110的电流，这与不包括控制单元的常规开关单元不同。图2相应地更详细描述了开关配置。因此，作为开关单元104一部分的开关102包括双开关止动器，该双开关止动器使开关102能够按压到第一按压状态202’和第二按压状态202”。尤其，第一按压状态202’是当车窗启动开关102被按压至相对于开关完全按压的一半时的状态，而第二按压状态202”是当车窗启动开关102被完全按压时的状态。在没有电流的情况下，开关102保持在打开状态202。即使图中描述了开关102在向下的方向具有双按压状态202’和202”，这通常可以是打开车窗122所需的，本发明各方面中的配置可以包括开关102，该开关102也包括在向上的方向的相似配置以关闭车窗122。没有示出的实施例也可以具有有多于两个按压状态的开关102，以加入到本发明的整体提出的配置中。

可以理解的是，控制单元106的两种操作模式配置成对应于车窗启动开关102的双开关止动器或按压状态202’和202”，因此适用于形成调制来自电池110的输入电力的终端。

在操作期间，使用者按压开关102至第一按压状态202’或第二按压状态202”。当需要小的车窗开口时，可能需要使用者保持开关102在第一按压状态202’。配置在控制单元106里面的传感器感应开关102的位置并通过信号将与位置相关的信息传输至控制单元106里面使用的CPU。随后，CPU将接收到的开关102的感应位置的信号转换成兼容格式，使感应的位置值可被安装在控制单元存储器里面的算法所读取。算法在接收到处理信号之后，通过计算方法处理获得的信号，通过该计算方法生成算法，最后形成处理输出。这里，获得的处理输出可以理解为包括来自基于预先定义和储存的速度值的计算的值，预期车窗122以该预先定义和储存的速度值移动，并且因此算法形成相应的电压/电流值，该电压/电流值是与从电池110得到的实际电压/电流值有关的调制值。一旦调制的电压/电流值被估算，控制单元106通过连接电缆108向调节器马达112发送调制的电压/电流值。相应地，调节器马达112接收调制的电压/电流值并使调节器马达112能够以较慢的速度操作和驱动蜗杆118，从而根据预先定义和储存的速度值调节车窗122，并不根据电池110的电压/电流的满量进行调节。这实现了调节器马达112和车窗122的软启动特征，从而减少最低车窗启动距离并使其容易控制车窗的停止点。可以理解的是，在这种配置中，软启动特征可以应用直到使用者保持开关102处于第一按压状态202’的时间结束。

控制单元106可以使用脉冲宽度调制（PMW）系统以调制和控制输入电压和/或电流值。因此，使用脉冲宽度调制技术的车窗调节系统如系统100可以包括子开关或子继电器，以通过快节奏地改变电连接而影响输入电压和/或电流。与关闭期相比，子开关开启的时间越长，供给负载的电源就越高，这里负载理解为车窗调节。这种子开关配置和合并通过控制单元106实现。为此，控制单元106可以感应开关102的位置并可以根据开关102止动器的实体位置连同统调时间（tracked time）一起改变子开关，统调时间配置成通过计时器可选地被监控。总之，PMW实现了对通过电池110获得的电压和/或电流中的任何一个或者两者的控制和调制。配置成调制电压和/或电流值的技术、例如PMW等为本技术领域的技术人员所公知，因此将不再进一步讨论。

可选地，开关102可以包括与开关102的双按压状态202’和202”有关的车窗调节功能，该车窗调节功能是基于特定的预先定义的列表。这种预先定义的列表中的一个可以是基于时间的车窗调节。根据这种列表，每个车窗关闭和开启的操作都可以包括预先定义的初始期内的软启动特征，该预先定义的初始期为开关102被按压至特定位置的期间。控制单元106里面使用的计时器可以实现车窗需要以相应的预先定义的速度或根据速度参数所移动的时间的储存，并且可以实现开关102按压的时间的监控。另一种预先定义的列表可以基于车窗移动的距离。这可以通过储存在控制单元106里面的预先定义的距离值实现，这样，开关102的促动可以通过调制的电力使车窗122以预先定义的速度移动，并仅达到预先定义的距离值。利用位置传感器可以感应预先定义的距离。除了预先定义的距离或时期之外，车窗122可以根据由电池110供应的原始未调制的电力继续操作。例如，在开关的第一次止动期间，车窗122可以以5毫米/秒的速度移动5秒钟的时间或移动25毫米的距离，而在第二次止动期间，车窗122可以以10毫米/秒的速度移动3秒钟的时间或移动30毫米的距离。可选地，第二按压状态202”可以包括在常规应用中通常已知的操作车窗122的配置，使车窗122在没有任何电力调制的情况下也能够一直移动至关闭或打开位置。

相应地，当开关102具有多重止动位置时，其可以包括可能用于每个位置的预先定义的列表，并能够根据用于每个止动器的不同的预先定义的列表运行车窗122。有利地，多个开关止动器可以根据为每个止动器设置的不同的移动距离或不同的时间值实现以多个移动速度控制车窗位置。

在一些实施例中，开关102可以随着按压或释放开关102的动作而递增地调制电池电力，使车窗在开关被压下相对较多时能够以较高的速度移动，而在开关被压下相对较少时降低速度，反之亦然。

此外，可以为使用者提供车载配置以便为开关102每个位置馈入和改变初始期或预先定义的距离，车窗122根据为整个系统100提供的已调制的电力在初始期或预先定义的距离中获得速度。也可以改变车窗操作的速度。当需要仅具有一个用于车窗操作的预先定义的列表时，开关102可以配置成只包括一个止动器。在所需场合下，使用者甚至可以禁用开关102包括的上述功能，使开关102能够如在常规应用中已知地在两种模式之间正常操作。

在图3所示的流程图中进一步解释以上陈述的系统，图3描述了示例性的车窗调节方法300。可以理解的是，这里通过流程图提出的方法与关于图1论述的方法相同。

因此，在阶段302，基于车窗启动开关102的启动，形成开关单元104一部分的控制单元106通过控制单元106里面使用的位置传感器感应开关102的位置。如果感应到开关102已被按压至第一按压状态202’，在阶段304中传感器向控制单元106发送相应的输入信号。在阶段306中，控制单元106通过CPU将输入信号信息转换成兼容格式，使其可被安装的算法所读取。作为处理的一部分，算法处理信号并形成处理输出，该处理输出确定了来自电池110的电压/电流的输入值所需的电压/电流调制量。更具体地，这基于车窗调节所需的移动速度的预先定义量而发生。然后，处理信号传输至调节器马达112，使得调节器马达112基于电压/电流的调制值来调节车窗122的速度，传输发生在阶段308。随后，在阶段310中，调节器马达112通过根据系统100的使用者传递的输入来操作车窗从而调节车窗操作。此后，开关102的完全按压会引起车窗一直移动至完全关闭位置或完全打开位置。

本发明使用用于控制车窗122移动的软启动特征的优势在于对于较小距离和/或短时间启动的车窗位置的更好的使用者控制。系统100的软启动特征还在车窗的硬启动期间通过减轻车窗升降马达或调节器马达、例如调节器马达112中的压力而改善了系统的耐久性。

如上述公开的软启动特征也可以被实施以获益于可能的耐久性改善和/或避免振动问题。例如，可以最小化车窗从头部密封（header seals）处拔出时调节器马达112启动的声音冲击和玻璃震动。此外，减少调节器马达的电压/电流接收也可以用于在接近硬停止或中途行程处减缓车窗122。在向上/向下的硬停止或至车窗的边密封处的停止之前减缓车窗122的速度也可以减少系统100中的压力并防止与车窗密封条硬的物理接触有关的不需要的噪声、振动和声振粗糙度。在行程中任何位置的敏感位置处减缓车窗可以允许“防夹”算法的可靠执行，尤其在需要遵守法律规定的情况下。

说明书提出许多具体的示例性实施例，但是本技术领域的技术人员将要理解的是，这些实施例的变化在具体实施和环境下实施本发明主题的过程中将会自然发生。进一步可以理解的是，这些变化及其它都属于本发明的范围。那些可能的变化和上述提出的具体实例都不用于限制本发明的范围。相反，本发明所要求保护的范围仅由以下提出的权利要求所限定。

Claims (13)

1.一种车辆中的车窗调节系统，其特征在于，该系统包含：

车窗、支承车窗的车辆窗框；

调节器马达；

连接至车辆窗框、调节器马达和车窗的驱动装置，该驱动装置用于相对于车辆窗框升高或降低车窗；

连接至车辆电源和调节器马达的车窗启动开关，该车窗启动开关用于车窗操作；以及

连接至车窗启动开关的控制单元，该控制单元包括：

促使调节器马达和驱动装置以第一速度移动车窗的第一操作模式，及使车窗能够以不同的第二速度进一步移动的第二操作模式。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一操作模式基于预先定义的列表，预先定义的列表基于下述因素中的一种：

车窗移动的时间；以及

车窗移动的距离。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一操作模式包括处于第一按压状态的车窗启动开关，第二操作模式包括处于第二按压状态的车窗启动开关，其中第一按压状态是当车窗启动开关被按压至相对于开关完全按压的一半时的状态，而第二按压状态是当车窗启动开关被完全按压时的状态。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，驱动装置包括蜗杆驱动装置。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过下述中的至少一项实现第一操作模式和第二操作模式：

控制输入电压值；以及

控制输入电流值。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，输入电压值和输入电流值的控制都能够通过脉冲宽度调制实现。

7.一种车辆的车窗控制系统，其特征在于，包含：

配置成通过驱动装置操作的车窗，通过调节器马达操作驱动装置以相对于车辆窗框升高和降低车窗，车辆窗框适于支承车窗；

车窗启动开关，其配置成启动从车辆电源至调节器马达的电流以用于车窗操作，电流形成了输入信号；

控制单元，其连接至车窗启动开关并配置成接收输入信号，控制单元包括：

第一操作模式和第二操作模式，其中第一操作模式和第二操作模式控制输入电压值和输入电流值中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，输入电压值和输入电流值二者的控制通过脉冲宽度调制实现。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，第一操作模式促使连接至调节器马达的驱动装置根据预先定义的列表以第一速度移动车窗，而第二操作模式使车窗能够以不同的第二速度进一步移动。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，预先定义的列表基于下述因素中的一种：

车窗移动的时间；以及

车窗移动的距离。

11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，驱动装置连接至车辆窗框。

12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，第一操作模式包括处于第一按压状态的车窗启动开关，第二操作模式包括处于第二按压状态的车窗启动开关，其中第一按压状态是当车窗促动开关被按压至相对于开关完全按压的一半时的状态，而第二按压状态是当车窗启动开关被完全按压时的状态。

13.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，驱动装置包括蜗杆驱动装置。

Images