CN104067506A - 用于机动地调节机动车的调节元件的驱动组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动地调节机动车的调节元件(1)的驱动组件，其中，设置有带有电气驱动马达(3)、尤其直流马达的至少一个驱动器(2)和与驱动器(2)相关联的且联接到带有电源电压UV的电源(V)、尤其车辆电池处的驱动控制器(5)，其中，驱动器(2)设计成非自锁的，使得在调节元件(1)的非机动调节中驱动马达(3)作为发电机工作并且产生发电机电压UG，其中，驱动控制器(5)具有用于以电气驱动功率供应该至少一个驱动器(2)的驱动器单元(6)。提出，驱动控制器(5)具有用于将电源电压(UV)接通至驱动器单元(6)的开关装置(7)和用于检测调节元件(1)的非机动调节的检测装置(8)，并且驱动控制器(5)在检测到调节元件(1)的预定的非机动调节时在开关过程中借助于开关装置(7)将电源电压(UV)接通至驱动器单元(6)的电源接头(9,10)，使得驱动马达(3)作为对电源(V)的发电机工作且被相应地制动。

Description

用于机动地调节机动车的调节元件的驱动组件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于机动地调节机动车的调节元件的驱动组件以及一种根据权利要求15的机动车的调节元件组件。
背景技术
术语“调节元件”现在应广泛地来理解。其包括机动车的后盖板(Heckklappe)、后盖、发动机罩、门尤其侧门、货舱底部等。
首先，所谈及的驱动组件然而应用在机动车中的侧门和后盖板中。其用于相应的调节元件在关闭方向上和在打开方向上的机动调节。在此通常重要的是，驱动组件除了机动的调节运行之外还允许手动的调节操作。手动的调节操作尤其在紧急情况中、例如在碰撞情况中或在电力故障的情况下是重要的。
一种已知的驱动组件(文件DE 20 2005 007 155 U1)与后盖板相关联。该驱动组件装备有两个主轴驱动器，其分别以紧凑的结构单元具有驱动马达、带有离合器的中间传动装置和主轴-主轴螺母传动装置。在相应的结构单元中设置有一种弹簧组件，其反作用于相关联的后盖板的重力。此外，驱动组件具有驱动控制器(Antriebssteuerung)，其用于两个驱动器、尤其两个驱动马达的操控。驱动器设计成非自锁的，从而以简单的方式实现手动运行。
利用所说明的驱动组件，可机动地来调节相当大尺寸的和/或相当大重量的后盖板。这开启了在设计这样的后盖板时的新的自由度。但是原则上，与升高的重量还联系有在驱动部件失灵的情况下提高的危险。例如，在上述弹簧组件断裂的情况下必须负责使后盖板不会未制动地由重力引起在关闭方向上落下。
在已知的驱动组件(文件WO 2010/083999 A1)(本发明由此出发)中，驱动控制器的过压保护被用于在调节元件在根据正常运行的调节速度之上的非机动调节的情况下在短路运行中制动驱动器。在此，驱动控制器装备有用于以电气驱动功率供应驱动器的驱动器单元(Treibereinheit)，其具有常见的H形桥式电路。
在已知的驱动组件中充分利用该事实，即驱动马达在非机动调节中作为发电机工作且产生发电机电压，通过其可触发驱动控制器的过压保护。过压保护的触发在那里导致相应的驱动马达的短接，这导致驱动马达的相应的制动。
在已知的驱动组件中有利的是该事实，即利用简单的器件确保在紧急情况中驱动器的快速的且强力的制动和因此较高的运行安全性。然而在一些运用情况中，较温和的制动将是值得期望的，这被使用者感觉为舒适性提升。
发明内容
本发明基于该问题，将已知的驱动组件设计和改进成使得在运行安全性保持相同的情况下提高使用舒适性。
上述问题在根据权利要求1的前序部分的驱动组件中通过权利要求1的特征部分的特征来解决。
重要的是该基本认识，即相应的驱动马达的温和的制动可由此来实现，即驱动马达为了制动作为对电源的发电机工作而不是仅被短接。电源这里通常是车辆电池。
驱动控制器尤其具有用于将电源电压接通至驱动器单元的开关装置和用于检测调节元件的非机动调节的检测装置，其中，驱动控制器在检测到调节元件的预定的、非机动调节时在开关过程中借助于开关装置将电源电压接通至驱动器单元的电源接头(Versorgungsanschluss)，使得驱动马达如上面所提及的那样作为对电源的发电机工作且被相应地制动。
利用所提出的解决方案，电源在一定程度上通过作为发电机工作的驱动马达来供应，这导致，对驱动马达的制动效果通常小于驱动马达纯短接的情况。此外在触发驱动控制器的过压保护(这又如上面另外所阐述的那样会导致驱动马达的短接)的高度上产生发电机电压的可能性较小。
在根据权利要求6的特别优选的设计方案中，驱动控制器的反极性保护(Verpolschutz)、尤其与反极性保护相关联的开关装置被用于在预定的、非机动调节的情况中将电源电压接通至驱动器单元，以便引起上述制动。总归存在的反极性保护的该双重利用导致特别简单的实现。
在根据权利要求10的进一步优选的设计方案中，除了反极性保护之外设置有过压保护，其在超过极限发电机电压时触发且在短路运行中制动驱动马达。尤其当电源电压的上述接通与一定的响应时间相联系时，这对于极其快速的非机动操纵的情况可以是有利的。在这样的情况中可以是有利的是，过压保护以相应的短路制动短时地响应，直到电源电压借助于开关装置如上面所提及的那样被接通。因此运行安全性在调节元件的极快的非机动调节中可提高。
根据同样具有独立意义的另一教导，上述问题在根据权利要求15的调节元件组件中被解决。
所提出的调节元件组件装备有机动车的调节元件、尤其后盖板且装备有所提出的用于机动地调节调节元件的驱动组件。为了阐述该另外的教导允许参照所有涉及驱动组件的实施方案。
附图说明
下面根据示出仅仅一个实施例的附图来详细阐述本发明。其中：
图1以侧视图显示机动车的后部，其带有后盖板和所提出的用于机动地调节后盖板的驱动组件，
图2以剖示图显示根据图1的驱动组件的两个驱动器中的一个，
图3以相当示意性的图示显示用于根据图2的驱动器的驱动控制器的驱动器单元和控制单元以及
图4以方框电路图显示根据图3的H形桥式电路的半桥模块。
具体实施方式
在图1中示出的驱动组件用于机动车的后盖板1的机动调节。但是，在说明书的引言部分中所提及的所有其它调节元件也可有利地运用。下面的对于后盖板的所有实施方案相应地同样适用于在那里所提及的所有其它调节元件。
在图1中示出的驱动组件关联有两个相同的驱动器2，其分别具有驱动马达3。驱动器2布置在后盖板开口4的两个侧面区域中。在图1中仅示出了这两个驱动器2中的一个。图2以侧视图显示了该驱动器2。下面的实施方案仅涉及在图1中可辨识的驱动器2。但是其同样适用于必要时存在的另外的驱动器。
驱动马达3优选地是直流马达。但是也可考虑的是，这里运用交流马达。
此外，驱动组件装备有与驱动器2相关联的且以通常的方式联接到带有电源电压UV的电源V处的驱动控制器5。“电源”这里相当通常地指的是以电源电压UV供应车载网络的装置。在此通常涉及车辆电池，其在图3中仅示意性地示出。但是也可考虑的是，电源V具有用于使电压稳定和/或用于使电压平滑的电路部件。电源电压UV此处涉及在电源电势V0与地电势VGnd之间的电势差。
这里且优选地，驱动控制器5与两个驱动器2相关联。但是也可考虑的是，每个驱动器2关联有自己的驱动控制器5。
所提出的驱动组件在无较大的结构耗费的情况下允许后盖板1的手动调节，因为驱动器2非自锁地来设计。这意味着，在后盖板1的非机动的、尤其手动的、由弹力或重力引起的调节中驱动马达3一起旋转且作为发电机工作。在此，驱动马达3产生相应的发电机电压UG。
驱动控制器5具有用于以电气驱动功率供应驱动器2的驱动器单元6。对于驱动器单元6的设计由现有技术已知不同的实现可能性。一优选的实现可能性这里在于使驱动器单元6装备有尚待阐述的H形桥式电路。
在图3中示出，驱动控制器5具有用于将电源电压UV接通至驱动器单元6的电源接头9、10的开关装置7。该开关装置7优选地是反极性保护VS的组成部分，如还将阐述的那样。
术语“接通电源电压”当前应广泛地来理解并且不仅包括接通电源电势V0而且包括接通地电势VGnd至驱动器单元6的电源接头9、10。在一些运用情况中不仅接通电源电势V0而且接通地电势VGnd可以是有利的。在所示出的且就此而言优选的实施例中仅接通电源电势V0，如可由根据图3的图示所得悉的那样。
此外，驱动控制器5装备有用于检测后盖板1的非机动调节的检测装置8。对于检测装置8的实现已知大量可能性。优选地，驱动器2、这里主轴驱动器2装备有增量传感器，其此处且优选地设计为霍尔传感器。这里可应用所有其它类型的传感器。
检测装置8也可与后盖板1相关联，从而经由驱动器2的调节直接地和间接地来检测后盖板调节。
当借助于检测装置8检测到后盖板1的调节而驱动器单元6未被操控时，对于驱动控制器5始终存在后盖板的非机动调节。
现在重要的是，驱动控制器5在检测到后盖板1的预定的、非机动调节时在开关过程中借助于开关装置7将电源电压UV接通至驱动器单元6的电源接头9、10，使得驱动马达3作为对电源V的发电机工作且被相应地制动。
术语“调节元件的预定的机动调节”此处指的是，调节元件的非机动调节的每个检测不必然导致所提出的开关过程。而是优选地如此使得在超过开关-调节速度的情况下才来进行开关过程。这下面还进一步详细地来阐述。
在所提出的解决方案中有趣的是该事实，即在调节元件1的预定的、非机动调节的情况中在一定程度上将充电电流从作为发电机工作的驱动马达3导引到用电器V上。该充电电流在电源电压UV非零的情况下始终小于在马达接头11、12短接的情况下出现的短路电流，使得产生的制动效果小于归根于短路制动的制动效果。
在示出的且特别优选的实施例中如此使得驱动马达3的发电机电压UG经由驱动器单元6作用到驱动器单元6的电源接头9、10上，使得驱动马达3在电源电压UV如上所述接通的情况下作为对电源V的发电机工作且被相应地制动。对于将电源电压UV接通到电源接头9、10上，此处关闭在图3中示出的开关装置7就足够。
驱动马达3的发电机电压UG如何经由驱动器单元6单独作用到驱动器单元6的电源接头9、10上，下面进一步根据带有H形桥式电路的驱动器单元6来详细阐述。
尤其为了尽可能减少在停止运行中的损失，优选地设置成驱动控制器5无论如何在停止运行中借助于开关装置7将电源电压UV与驱动器单元6分离。当应实现机动调节时或当检测到调节元件1的上述的、预定的、非机动的调节时，在此将电源电压UV接通至驱动器单元6。
为了操控驱动器单元6，驱动控制器5优选地装备有控制单元13。控制单元13优选地也承担实现预定的调节运动过程的调节的功能。此外，控制单元13这里还承担开关单元7的操控。相应地，控制单元13经由控制导线13a、13b与驱动器单元6、经由控制导线13c与开关装置7而经由控制导线13d与检测装置8相联结。
控制单元13通常是非中心地放置在驱动组件的区域中的微控制器。但是也可考虑的是，控制单元13是中心的机动车控制器的组成部分。
驱动控制器5(此处且优选地控制单元13)在省电运行的意义中不仅可带到运行模式(在其中后盖板1可机动地调节)中而且可带到省电的待命模式中。在待命模式中，通常仅激活控制单元13的对于控制单元13的以后的唤醒、即控制单元13到运行模式中的转变必需的部段。控制单元13的唤醒优选地通过经由操纵装置14的使用者操纵实现，操纵装置14经由控制导线13e与控制单元13相联结。这样的操纵装置14可以是布置在后盖板1处的按键等。
优选地如此使得电源电压UV借助于开关装置7在运行模式中被接通至驱动器单元6的电源接头9、10而在待命模式中被与驱动器单元6分离。这在实现反极性保护VS方面也显示为特别有利的。在特别优选的设计方案中，驱动控制器5即装备有鉴于电源电压UV的正确极性的反极性保护VS，其中，开关装置7优选地是反极性保护VS的组成部分。反极性保护VS的功能在于，开关装置7在电源电压UV的极性错误的情况下将电源电压UV与驱动器单元6分离或保持分离。
此处且优选地，控制单元13是反极性保护VS的组成部分，其中，控制单元13在电源电压UV的极性错误的情况下借助于开关装置7将电源电压UV与驱动器单元6分离或保持分离。
该组件尤其采取成使得开关装置7在不存在通过控制单元13的操纵的情况下将电源电压UV始终与驱动器单元6分离，且优选地，控制单元13在电源电压UV的极性错误的情况下不进行开关装置7的操控。在特别优选的设计方案中在此如此使得开关装置7机械地预紧到分离的开关位置中。这在开关装置7设计为机电式继电器的情况下是该情况。
已指出的是，电源电压UV至驱动器单元6的电源接头9、10的所提出的接通仅应在后盖板1的预定的、非机动调节的情况下实现。此处且优选地如此使得借助于检测装置8可测定后盖板1的非机动调节的调节速度并且驱动控制器5在超过开关-调节速度的情况下才将电源电压UV接通至驱动器单元6。因此确保，后盖板1的缓慢的且因此不危险的、非机动的调节运动(如根据正常运行的手动调节运动)可不制动地实现。制动在例如在紧急情况中出现的超过预定的开关-调节速度之后才实现。
在特别优选的设计方案中，驱动控制器5也装备有在说明书的引言部分所提及的过压保护US，其可通过超过极限电源电压UV触发。在此该组件此外如此使得过压保护US此外可通过后盖板1的非机动调节在超过极限发电机电压UG的情况下触发。在特别优选的设计方案中，过压保护US在触发的状态中将驱动马达3的马达接头11、12电气地相互联接，由此驱动马达3又被制动。此处且优选地，过压保护US的触发引起马达接头11、12的短接。
总地来说，即设置有两个机构用于在后盖板1的非机动调节的情况下制动驱动马达3。在此该组件优选地如此使得假如在电源电压UV与驱动器单元6分离的情况下调节速度处在极限调节速度(其又大于开关-调节速度)之上，过压保护US仅可通过后盖板1的非机动调节触发。这意味着，驱动马达3的制动在后盖板1的非机动调节的情况下原则上通过开关装置7实现。对于该情况存在例外，即在电源电压UV还分离的情况下出现后盖板1的极其快速的非机动调节，其导致过压保护US的触发。由此，过压保护US为后盖板1的极端的非机动调节运动的情况提供附加的安全性。
上述过压保护US的工作方式以及其用于后盖板1的制动的应用是专利申请文件WO 2010/083999 A1的内容，其归根于本申请人且其内容在整个范围上对于本申请的内容来做出。
如在图3和4中所示，驱动控制器5装备有带有两个低侧开关16、17和两个高侧开关18、19的H形桥式电路15用于操控驱动马达3。H形桥式电路15以通常的方式以两个半桥15a、15b来构建，其分别具有低侧开关16、17中的一个和高侧开关18、19中的一个。半桥15a、15b的低侧开关16、17和高侧开关18、19在其开关输出方面串联。驱动马达3的马达接头11、12与相应串联的开关对16,18;17,19的触点相连接。
此处且优选地如此使得过压保护US在触发的状态中将这两个高侧开关18、19接通而将这两个低侧开关16、17截止。然而也可考虑，反过来在过压保护US的触发状态中这两个低侧开关16、17接通而这两个高侧开关18、19截止。在上面所提及的两种情况中，驱动马达3被短接且处于制动运行中。
可考虑用于实现低侧开关16、17和高侧开关18、19的一系列有利的变体。此处且优选地，这些开关16、17、18、19设计为MOSFET，其中，低侧开关16、17是N通道MOSFET而高侧开关18、19是P通道MOSFET。开关16、17、18、19的门接头16a、17a、18a、19a与仅在尚待阐述的图4中示出的逻辑单元20相联结。
该装置现在采取成使得发电机电压UG经由H形桥式电路15的一半桥15a、15b的高侧开关18、19和另一半桥15a、15b的低侧开关16、17的体二极管21至少部分地接通至驱动器单元6的、此处H形桥式电路15的电源接头9、10。
体二极管21的存在是MOSFET开关元件固有的。为了说明，体二极管21在尚待阐述的图4中作为分立的构件示出。在将电源电压UV借助于开关装置7接通至驱动器单元6的电源接头9、10的情况中，在后盖板1的非机动调节中作为发电机运行的驱动马达3的充电电流经由体二极管21且经由开关装置7流到用电器V中，这引起驱动马达3的所说明的制动。图3示出，发电机电压UG在此无论如何部分地被接到电源电压UV上，这无论如何可能短时导致在电源电压UV中的波动。由于在作为发电机工作的驱动马达3与电源V之间的快速的充电平衡，在电源电压UV中的波动但是在合理的限度中运动。
利用标准构件成本有利地实现所提出的驱动控制器5由此得到，即H形桥式电路15的两个半桥15a、15b分别设计为集成的半桥模块且两个半桥模块分别装备有独立的过压保护US。“集成”此处是指，半桥模块是集成的电路。图4显示了这样的半桥模块的基本构造。
在图4中示出的半桥模块装备有用于操控低侧开关16和高侧开关18的逻辑单元20。在此，这两个半桥模块的过压保护US分别具有与逻辑单元20相连接的探测单元22用于探测电源电压UV超过极限电源电压。
已指出的是，驱动组件优选地具有两个驱动器2，其中，用于操控驱动器2的驱动马达3的驱动控制器5分别具有驱动器单元6、此处且优选地分别具有H形桥式电路15，其中，驱动器单元6、此处且优选地H形桥式电路15的分别对应的电源接头9、10互联，且其中，借助于开关装置7电源电压UV可接通至两个驱动器单元6的、此处且优选地两个H形桥式电路15的电源接头9、10。
所提出的解决方案可运用到机动车的所有可能的调节元件1上。优选地，调节元件1是机动车的后盖板、后盖、发动机罩、门尤其侧门或者是货舱底部。
根据同样具有独立意义的另一教导，要求保护一种机动车的调节元件组件，其带有调节元件1、尤其后盖板1且带有上面所说明的、所提出的用于调节元件1的机动调节的驱动组件。允许全面参照对于所提出的驱动组件的上述实施方案。

Claims (15)

1. 一种用于机动地调节机动车的调节元件(1)的驱动组件，其中，设置有带有电气驱动马达(3)、尤其直流马达的至少一个驱动器(2)和与所述驱动器(2)相关联的且联接到带有电源电压UV的电源(V)、尤其车辆电池处的驱动控制器(5)，其中，所述驱动器(2)设计成非自锁的，使得在所述调节元件(1)的非机动调节中所述驱动马达(3)作为发电机工作且产生发电机电压UG，其中，所述驱动控制器(5)具有用于以电气驱动功率供应至少一个所述驱动器(2)的驱动器单元(6)，
其特征在于，
所述驱动控制器(5)具有用于将所述电源电压(UV)接通至所述驱动器单元(6)的开关装置(7)和用于检测所述调节元件(1)的非机动调节的检测装置(8)，并且所述驱动控制器(5)在检测到所述调节元件(1)的预定的非机动调节时在开关过程中借助于所述开关装置(7)将所述电源电压(UV)接通至所述驱动器单元(6)的电源接头(9,10)，使得所述驱动马达(3)作为对所述电源(V)的发电机工作且被相应地制动。
2. 根据权利要求1所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动马达(3)的发电机电压(UG)经由所述驱动器单元(6)作用到所述驱动器单元(6)的电源接头(9,10)上，使得所述驱动马达(3)在电源电压(UV)接通的情况下作为对所述电源(V)的发电机工作且被相应地制动。
3. 根据权利要求1或2所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动控制器(5)无论如何在停止运行中借助于所述开关装置(7)将所述电源电压(UV)与所述驱动器单元(6)分离。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动控制器(5)具有用于操控所述驱动器单元(6)的控制单元(13)。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动控制器(5)、尤其所述控制单元(13)能够带到关闭元件(1)在其中能够机动地调节的运行模式中且能够带到省电的待命模式中，所述电源电压(UV)借助于所述开关装置(7)在所述运行模式中接通至所述驱动器单元(6)的电源接头(9,10)而在所述待命模式中与所述驱动器单元(6)分离。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动控制器(5)具有鉴于所述电源电压(UV)的极性的反极性保护(VS)，所述开关装置(7)是所述反极性保护(VS)的组成部分并且所述开关装置(7)在所述电源电压(UV)的极性错误的情况下将所述电源电压(UV)与所述驱动器单元(6)分离或保持分离。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述控制单元(13)是所述反极性保护(VS)的组成部分且在所述电源电压(UV)的极性错误的情况下借助于所述开关装置(7)将所述电源电压(UV)与所述驱动器单元(6)分离或保持分离。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述开关装置(7)在不存在通过所述控制单元(13)操控的情况下将所述电源电压(UV)始终与所述驱动器单元(6)分离，优选地，所述控制单元(13)在所述电源电压(UV)的极性错误的情况下不进行所述开关装置(7)的操控，优选地，所述开关装置(7)机械地预紧到分离的开关位置中。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，借助于所述检测装置(8)能够测定所述调节元件(1)的非机动调节的调节速度且所述驱动控制器(5)在超过开关-调节速度的情况下才将所述电源电压(UV)接通至所述驱动器单元(6)的电源接头(9,10)。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动控制器(5)装备有过压保护(US)，其通过超过极限电源电压UV能够触发，并且所述组件此外采取成使得所述过压保护(US)此外能够通过所述调节元件(1)的非机动调节在超过极限发电机电压UG的情况下触发，优选地，所述过压保护(US)在触发的状态中将所述驱动马达(3)的接头(11,12)相互电气联接、尤其短接且因此制动所述驱动马达(3)。
11. 根据权利要求10所述的驱动组件，其特征在于，所述组件采取成使得假如在电源电压(UV)分离的情况下所述调节速度处在大于所述开关-调节速度的极限调节速度之上，所述过压保护(US)仅通过所述调节元件(1)的非机动调节能够触发。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动器单元(6)具有带有两个低侧开关(16,17)和两个高侧开关(18,19)的H形桥式电路(15)用于操控所述驱动马达(3)，优选地，所述H形桥式电路(15)具有两个半桥(15a,15b)，其分别具有所述低侧开关(16,17)中的一个和所述高侧开关(18,19)中的一个，进一步优选地，所述低侧开关(16,17)和所述高侧开关(18,19)设计为MOSFET且所述组件采取成使得所述发电机电压(UG)经由所述H形桥式电路(15)的一半桥(15a,15b)的高侧开关(18,19)的和另一半桥(15a,15b)的低侧开关(16,17)的体二极管(21)至少部分地作用到所述H形桥式电路(15)的电源接头(9,10)上。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，设置有两个驱动器(2)，用于操控所述驱动器(2)的驱动马达(3)的所述驱动控制器(5)分别具有驱动器单元(6)、尤其H形桥式电路(15)，并且所述驱动器单元(6)、尤其所述H形桥式电路(15)的分别对应的电源接头(9,10)互联并且借助于所述开关装置(7)所述电源电压(UV)能够接通至两个驱动器单元(6)、尤其两个H形桥式电路的电源接头(9,10)。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述调节元件(1)设计为机动车的后盖板、后盖、发动机罩、门尤其侧门或者货舱底部。
15. 一种机动车的调节元件组件，其带有调节元件(1)、尤其后盖板(1)且带有根据前述权利要求中任一项所述的用于机动地调节所述调节元件(1)的驱动组件。
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