CN108350717A - 适于用于在机动车辆中自动移动滑动车窗的装置的防夹电路设备及相应的方法 - Google Patents
适于用于在机动车辆中自动移动滑动车窗的装置的防夹电路设备及相应的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108350717A CN108350717A CN201680064793.0A CN201680064793A CN108350717A CN 108350717 A CN108350717 A CN 108350717A CN 201680064793 A CN201680064793 A CN 201680064793A CN 108350717 A CN108350717 A CN 108350717A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- motor
- vehicle window
- electromotive force
- counter electromotive
- window
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 230000009194 climbing Effects 0.000 claims description 2
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 claims 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
- E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
- E05F15/40—Safety devices, e.g. detection of obstructions or end positions
- E05F15/41—Detection by monitoring transmitted force or torque; Safety couplings with activation dependent upon torque or force, e.g. slip couplings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
- B60J5/00—Doors
- B60J5/04—Doors arranged at the vehicle sides
- B60J5/0412—Lower door structure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
- E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
- E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
- E05F15/603—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors
- E05F15/665—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for vertically-sliding wings
- E05F15/689—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for vertically-sliding wings specially adapted for vehicle windows
- E05F15/697—Motor units therefor, e.g. geared motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
- H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
- H02H7/0851—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load for motors actuating a movable member between two end positions, e.g. detecting an end position or obstruction by overload signal
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
- H02P7/04—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of a H-bridge circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/29—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
- E05Y2201/00—Constructional elements; Accessories therefor
- E05Y2201/20—Brakes; Disengaging means; Holders; Stops; Valves; Accessories therefor
- E05Y2201/23—Actuation thereof
- E05Y2201/232—Actuation thereof by automatically acting means
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
- E05Y2201/00—Constructional elements; Accessories therefor
- E05Y2201/40—Motors; Magnets; Springs; Weights; Accessories therefor
- E05Y2201/43—Motors
- E05Y2201/434—Electromotors; Details thereof
- E05Y2201/438—Rotors
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
- E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
- E05Y2400/10—Electronic control
- E05Y2400/32—Position control, detection or monitoring
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
- E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
- E05Y2400/10—Electronic control
- E05Y2400/32—Position control, detection or monitoring
- E05Y2400/334—Position control, detection or monitoring by using pulse generators
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
- E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
- E05Y2400/10—Electronic control
- E05Y2400/40—Control units therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
- E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
- E05Y2400/10—Electronic control
- E05Y2400/44—Sensors not directly associated with the wing movement
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
- E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
- E05Y2400/10—Electronic control
- E05Y2400/50—Fault detection
- E05Y2400/512—Fault detection of electric power
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
- E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
- E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
- E05Y2900/53—Type of wing
- E05Y2900/55—Windows
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
- Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
- Switches With Compound Operations (AREA)
Abstract
本文描述了一种用于在机动车辆中自动移动滑动车窗的装置，特别是电动车窗装置，其包括直流电动马达(10)，该电动马达(10)移动车窗(F)以使其沿导轨滑动，设备(20)包括用于控制直流电动马达(10)的电子控制模块(21)，特别是微处理器，电子控制模块(21)配置成测量马达(10)的电流(I)以及测量车窗(F)的位置(X)，控制模块(21)还配置成当验证了电流(I)高于阈值(Ith)并且车窗(F)的位置(X)落在车窗移动的路径(P)的给定区域(APZ)内时驱动电动马达(10)的操作反转。根据本发明，防夹电路设备(20)配置成测量(130)马达(10)的反电动势(E；Em)，并且电子控制模块(21)配置成计算(180)根据马达(10)的反电动势(E；Em)的车窗(F)位置，以便在不借助于外部传感器的情况下操作。控制模块(21)配置成通过校准程序来计算系统的比例系数(Ke)。
Description
技术领域
本发明涉及一种防夹电路设备，该防夹电路设备适于用于在机动车辆中自动移动滑动车窗的装置，该装置特别是电动车窗装置，该电动车窗装置包括直流电动马达，该电动马达移动车窗以使其沿导轨滑动，所述设备包括用于控制直流电动马达的电子控制模块，特别是微处理器，所述电子控制模块配置成测量马达的电流以及测量车窗的位置，控制模块还配置成当电流高于阈值并且车窗的位置落在车窗移动的给定区域内时驱动电动马达的操作反转。
背景技术
上述技术在本文中具体参照机动车辆的电动车窗装置进行了描述，但是还可以涉及适于车窗或者等同元件的其它马达驱动器，所述等同元件诸如像可打开的天窗的沿着在车辆上所提供导轨的面板，它们具有导致被夹住的风险。电动车窗装置是由机电系统构成的设备，利用该机电系统通过在两侧将车窗限制到由两个平行导轨构成的路径上而引起车窗仅在空间的两个方向上位移。借助于由直流电动马达驱动的杠杆系统，车窗沿着两个导轨滑动。
电动马达转子的旋转方向确定车窗的移动方向，连接到上述杠杆系统的轴装配到该转子上。
插入到机动车辆车门内的电动车窗装置的半自动或自动操作设想到存在直流电动马达(其中车窗的位移直接取决于施加在按钮上的压力并当压力停止时而停止)，特别是由电子电路自动控制。在自动操作模式下，通常设想到所谓的防夹安全功能。实际上，在自动模式下，车窗的位移是施加在连接到控制电动马达操作的电子电路的按钮上的压力的结果。除了信息“按下按钮/释放按钮”之外，电子控制电路还解释了边界条件，诸如电动马达中的电流，其值在某一瞬间而瞬间增加，该瞬间是在因为已经到达行程终点或者因为沿着车窗路径遇到障碍物，伴随着车窗受阻而电动马达停止的时候。因此，在自动模式下，电动车窗系统能够评估有关安全的条件，并且可以引入防夹功能，该功能存在于当遇到障碍物时或者当移动证明存在问题时例如在人的手指碰巧会妨碍并且因此存在夹在上升的车窗和电动车窗窗框的顶部边缘之间(具有明显的创伤后果)的风险的情况下，就反转车窗向上移动的方向。
防夹系统的可靠性和高灵敏度必须能够在存在障碍物时自动反转车窗的移动；因此系统在这方面被校准以便对严格的测试条件做出积极的响应。
具体地，这些标准(FMVSS118(美国)-74/60/EEC(欧洲))限定作为防夹区域的一个位于上行程终点(或电动车窗窗框的顶部边缘)下方包括在4mm至200mm之间的区域。对系统进行的测试设想到当存在障碍物时，车窗不得施加高于100N的力，而对象的偏转比可以在5Nm和20Nm之间。
图6是由参考数字50整体表示的电动车窗装置的实例的示意图。设备50包括马达M，其围绕旋转轴线以角速度ω转动，并且通过马达减速器51来致动滑动缆线55，滑动缆线55经由两个滑动辊56和57移动连接到车窗F的车窗接合元件52以使上述车窗沿着由P指定的(为了简化起见，在图中被示为纯粹的垂直)路径在导轨54中滑动，两个滑动辊56和57设置在上行程终点CFu和下行程终点CFd之间的车窗F的行程路径CF的底端57和顶端56处。车窗F以线速度v沿着路径P移动，线速度v通常经由一个常数与角速度ω成正比，该常数除了其它参数之外还由马达减速器51的减速比确定。由53指定用于将装置50接合到车门上的元件。由APZ表示的是沿路径P相对于上行程终点CFu限定的防夹区域。
已知简单的电动车窗装置不包括位置传感器，但是诸如在车窗的玻璃和滑动导轨之间设置的防风雨橡胶的电阻率等工艺参数在适当校准测量点的情况下根据车窗位置而变化。然而，可能实现的精度并不是很高，该精度是对于有效防夹系统而言最重要的参数。
已知通过下述来以更精确的方式操作，即通过使用电子控制电路存储在适当校准之后的车窗位置，经由传感器(最广泛用于这种应用的传感器类型是霍尔效应传感器，其在印刷电路上安装有编码器，该编码器又布置在装配在马达轴上的并且包含磁体的磁盘附近)的集成利用上行程终点和下行程终点，并且经由电子电路处理一系列参数(电动马达本身的特性参数和与电路相关的参数两者，诸如根据摩擦力变化的电流值)，以便评估该系统的摩擦力，从而适应于可能的变化，不仅是短期内发生的变化，还是由于老化而引起的变化。该系统更精确，但需要准确获知系统校准期间所用马达的电气参数；即例如电动马达的任何可能的更换都必须用相同型号的电动马达或用具有相同特性的电动马达来进行；否则，初始特性和性能不能保证。此外，该系统需要一个特定的传感器来检测车窗的位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的装置，该装置将能够在不借助外部传感器工具的情况下准确确定车窗沿其路径的位置，并且该装置将独立于系统的特别是电动马达的典型(和寄生)参数。
根据本发明，由于包括直流电动马达的电动车窗装置以及用于控制该装置的相应方法(其具有在随后的权利要求中具体所述的特征)实现上述目的。
附图说明
现在将参考附图对本发明进行描述，附图仅作为非限制性的实例提供，并且其中：
-图1表示直流电动马达的等效电气模型；
-图2是示出根据本发明的马达中的电压的时间曲线图的图；
-图3是根据本发明的装置的控制电路的框图；
-图4是由根据本发明的由装置实施的方法的流程图；
-图5是示出被夹住状态下的马达的电压和电流的曲线图的图；以及
-图6表示适于机动车辆的电动车窗装置的原理图。
具体实施方式
简而言之，根据本发明的解决方案通常设想到在电动车窗装置中采用适用于直流电动马达的物理量(反电动势和由马达吸收的电流)来获得关于电动马达转子位置的信息，并且在不借助于外部传感器的情况下确定被卡住或被夹住的情况。通过采用特定的校准程序，就与正在使用的电动马达相关的寄生参数而言，该解决方案是稳健的。
在图1中示出的是电路，其以本身已知的方式示意性地表示电动车窗装置的直流电动马达10。
由A和B表示的是电动马达10的端子，而V表示电动马达10的端子A和B上存在的电压，R是马达10的寄生电阻，L是电动马达10的寄生电感，而E是电动马达10的与马达的角速度ω成比例的反电动势(backEMF)。
从图1的电路可以理解到的是电动马达10作为整体如何被定义为电压发生器，其中电压是反电动势E、被加在反电动势E上的由寄生电阻导致的电压降VR＝R·I以及由于寄生电感导致的电压降VL＝L·dI/dt，两个电压降都与马达10的绕组相关。因此，我们得到适于马达10的端子A和B上的电压V的下述其本身已知的关系式：
通过在电动马达10的端子A和B之间施加电压，马达10绕其自身的轴线(轴装配在其上)旋转；其旋转速度ω将与施加的电压值成比例。
类似地，如果马达10的转子从外部转动，则读取在电动马达10的端子A和B之间的电压V，其值将与每分钟转数(the r.p.m.)成比例，即与旋转速度ω成比例。
与马达10的特性参数无关，因此它可以用等效的参数代替，因此意味着能够通过读取其跨越马达10即端子A和B之间中的值V来获知反电动势E的发生器的电压的精确值。
为了获得等于反电动势E的电压V并由此测量反电动势E，必须使由于寄生电阻导致的电压为零，即VR＝0，并且这同样适用于由于寄生电感导致的电压，即VL＝0。
为了满足上述两个条件，流入电动马达10的电流I必须为零，即I＝0，这意味着不给电动马达供电。在这种情况下，由于所读取的电压V是由马达10本身产生的，因此在端子A和B之间读取的电压V可以被认为等于其理论表示的电压发生器E的电压，马达10通过惯性而继续转动(从而变成电压发生器)。
因此，该方法设想到给马达10供电，然后中断供电以读取与电压V相对应的反电动势E。为此目的，以预定的时间给电动马达10供电以及不供电，特别是采取PWM(脉宽调制)技术。直流马达供电的PWM模式本身对于本领域技术人员是已知的，并且对于电动马达10而言设想到在给定总时间段ttot＝t1+t2的情况下，对应于导通时间t1的第一时间段在电动马达10的端子A和B上施加电压V，并且在对应于关断时间t2的后续时间段施加零电压V＝0。这意味着向电动马达10施加电压值，该电压值根据导通时间t1和关断时间t2的长度而取平均；具体地，如果t1＝t2，这相当于给马达供应的电压值等于所施加值的一半。
在施加到马达10的电压被移除的瞬间，在导通时间t1结束时，电阻性寄生电压VR立刻变为零；相反，电感性寄生电压VL在瞬变现象(电感L放电时间)之后变为零。本文所述的方法设想到在电感性寄生电压VL变为零的瞬间读取端子A和B上的电压值V。以这种方式，读数就没有寄生现象。
图2示出根据由PWM驱动模式设定的导通周期和关断周期在电动马达10的端子A和B上读取的电压V的曲线图。由TDL表示的是瞬变现象，其与相应的瞬时时间间隔相关、其源于电感L的存在。如图所示，在瞬变现象TDL结束时在测量时间tm处测量电动势E，瞬变现象TDL在关断时间t2开始时开始。
在图2中，纯粹通过实例的方式，时间刻度为每个分区2ms，而电压刻度为每个分区5V。马达的电压具有的频率为200Hz，占空比(duty cycle)(在导通时间t1与关断时间t2之间的比)为71％。
通过控制导通时间t1和关断时间t2的值，可以保持马达10的转速(ther.p.m.)恒定-因为在没有电压施加到马达10的时间段内，由于系统的惯性，该系统趋向于继续转动-并且获得在端子A和B上的电压V随着时间推移的精确且恒定的读数。然而用于驱动直流电动马达以便保持旋转速度恒定的PWM技术本身也是本领域技术人员已知的。从在测量时刻tm处读取的马达10的电压V，根据以下关系式导出马达10自身的旋转速度ω：
E＝k·ω
其中k是马达的结构常数，即与电马达10的结构参数有关，以及ω是马达10的转速(the r.p.m.)，更准确地说是其转子的角速度。在马达10的旋转角度与车辆的车窗F的线性平移之间的转换因数是恒定的；因此在不知道电动马达10的物理参数的情况下，通过适当的校准，可以在反电动势E读数和车窗F的线速度之间导出以下用Ke表示的比例常数。
因此，根据所提出的方法，扣掉寄生参数，通过读取施加到直流电动马达的电压V获得由电动马达10移动的车窗F的位置测量结果。
电动马达10是由配备有微控制器和特定软件策略的电子电路控制的直流电动马达，其使通过两个平行导轨沿着车窗路径约束的车窗表面(由玻璃或类似材料制成)能够在两个方向上滑动并控制所述滑动。通过按下机电按钮来驱动朝任一方向的滑动。该表面可以是通过位于具有防夹功能的车辆车门内的电动车窗系统而移动的车窗的玻璃或者是用于使电动可打开的天窗能够滑动的系统的天窗。
图3是用于控制具有防夹功能的电动车窗装置的电路设备20的示意图。控制电路包括微处理器21，微处理器21将由图3中的DS指示的PWM控制信号在导通时间t1和关断时间t2发送到H桥电路22，特别是由电池电压Vbatt供电，该电池电压Vbatt驱动电动马达10。在马达10的端子A和B上获得的是相应的电压值EMFA和EMFB，它们都被发送到第一调节操作电路23和第二调节操作电路24，该第一调节操作电路23计算对应于用于升高车窗F的马达旋转的差值EMFA-EMFB，称为车窗上升信号EMFUP，该第二调节操作电路24计算对应于用于降低车窗F的马达旋转的差值EMFB-EMFA，称为车窗下降信号EMFDOWN。信号EMFUP和EMFDOWN被发送到微处理器21，微处理器21经由第三调节操作电路25接收经由H桥驱动电路22和接地之间设置的分流电阻26测量的电流I的值。电路10的电流I作为由跨越分流电阻26的电路25所检测到的电压与分流电阻26本身的值之比由电路25计算。
比较便宜的变型是可能的，其中执行在其输入处的量的减法和除法的操作的有源调节操作电路23,24,25被简单地执行RC滤波的无源调节电路替代。在微处理器20中处理相应的过滤后的量；即对由各个RC滤波器提供的过滤后的反电动势进行减法和除法操作，这些滤波器根据在端子A和B上获得的电压进行操作。
图4示出表示系统操作的流程图。
在步骤110中，车窗F的当前位置由微处理器21读取。这例如通过读取微处理器中可用的记录增量位移的计数器来完成。
在随后的步骤120中，启动微处理器21中的计时器。
然后，在步骤130中，根据车窗F的向上或向下的位移方向，读取马达10的反电动势的值，特别是车窗上升信号EMFUP或车窗下降信号EMFDOWN。
在步骤140中，然后计算由PWM驱动(即由信号DS)的占空比(即导通时间t1和关断时间t2)确定的反电动势的平均值Em。该值是平均值Em，实际上，所计算出的值是在PWM信号的多个周期上取平均的值，例如考虑当前周期中的反电动势的值和前一周期的值，再除以二。在随后的步骤145中，通过微处理器21执行读取马达10的电流I，并且验证条件，由此，只要由微处理器21在平均时间内测得的马达10的电流I低于给定的阈值电流Ith，或者-在设想到联合检查用于移动车窗F的机电按钮的激活状态的优选变型中-只要电流I低于给定的阈值电流Ith或为了移动车窗而启动机电按钮，就重复测量反电动势Em的步骤130。当马达10的电流I高于阈值电流Ith时，或者在上述优选变型中，当马达10的电流I高于阈值电流Ith或机电按钮被激活用于停止车窗F(例如它被释放)时，控制从步骤145转到步骤150，在步骤150中(特别是通过其自己的计数)提供车窗F滑动时间tw的计时器停止，以及在步骤150的执行期间获得反电动势Em的平均值。
在步骤160中，车窗F的线速度v然后被计算为所测得的反电动势Em与比例系数Ke之间的比率。
在步骤170中，车窗F的位置X然后被计算为车窗F的线速度v和车窗F的滑动时间tw的乘积。该位置是相对于在步骤110中读取的位置以增量方式计算的。用于读取位置的过程实际上是增量式的，并且必须存储所应用的过程100结束时的当前位置。接下来的读数必须(根据方向)被添加到以前存储的值或从其中减去。
马达的反电动势由E＝Ke·ω的关系给出。给定马达的平均角速度ωm，我们就得到ωm＝Em/Ke，以及位置X等于tw·ωm，即马达的平均角速度ωm和车窗F的滑动时间tw的乘积。然而，由于在马达10的旋转与车窗F的线性平移之间的转换因数是恒定的，因此可如步骤160,170所示以线速度v操作，从而如下面举例说明的通过考虑线速度v的校准来获得比例系数Ke。
最后，在步骤180中，评估在步骤170中所获得的车窗F的位置X是否落入防夹区域APZ内。如果是，则在步骤190中反转马达10的方向。如果不是，则获得位置X，并且控制返回到步骤110。应当指出的是，只有当车窗F的移动是向上时才执行通过步骤190。
换言之，通过步骤130,140,145，以给定的采样间隔测量反电动势Em，直到识别到可能的被夹住或被卡住的电流条件(可能与对按钮的检查相结合)被验证时，同时在步骤120中启动的计时器对在其期间测量为有效的时间间隔进行计数，即，程序在步骤130,140和145之间循环。当关于电流的条件被验证时，计时器150停止，并且基于在计时器停止时所测量的时间和所测得的反电动势Em，计算车窗F的位置X并将其与防夹区域APZ进行比较。
控制电路20在引入参数电流I的情况下执行防夹功能。在车窗的规律移动期间，直流电动马达吸收例如大约4A到6A的电流I；在阻塞的情况下，电流I迅速变至约12A至15A的值。
通常而言，如果负载上的电流变得高于预先限定的阈值，则可以得出结论存在被夹住的情况。
因此，一旦经由通过应用程序100获得的关于位置的信息确定车窗F处于防夹区域APZ中，即包括在距离上行程终点4mm至200mm之间，当由图3的电子控制系统20的微处理器21检测到在车窗F升高期间电流I的值突然增大超过阈值时，车窗F的移动方向反转(即车窗被降低)，从而能够移除障碍物。
图5中示出了马达10的电压V和马达10的电流I的曲线图。由CR表示马达10的正常操作期间的电流值，而CB表示马达的电流I突然增大直到超过阈值Ith，超过该阈值，微处理器10驱动马达10的旋转反转(图4的步骤190)。
考虑到马达10的旋转与车窗的线性平移之间的转换因数是恒定的，通过校准过程，在不知道马达10的物理参数的情况下，可以导出反电动势E读数与车窗F的线速度v之间的比例系数Ke。
上述系数Ke的校准过程如下进行：
在第一步骤中，在车窗F的完整的移动周期(例如车窗上升到达上行程终点以及车窗下降到达下行程终点)之后读取反电动势E的值，其中相应的路径P等于2·CF，即对于周期时间tc而言等于车窗F的行程CF的两倍，该周期时间tc例如可以通过与步骤120相同的计时器测量(在步骤145中-在这种情况下，在行程终点处停止移动使停止计时器的步骤150可行)，并且获得用于车窗向上滑动的反电动势Em的值(EMFUP)以及获得用于车窗向下滑动的反电动势Em的值(EMFDOWN)。
车窗F的线速度v与以下关系相关：
v＝P/tc
而比例常数Ke为
Ke＝E/v
优选地通过在周期期间读取的向上滑动EMFUP和向下滑动EMFDOWN之间进行区分来计算反电动势E。
更具体地，例如，通过校准过程，计算在车窗向上周期时间tcup期间沿路径P的一半即P/2(等于行程CF)移动的相应的向上滑动EMFUP的电动势E。这获得车窗上升速度vup
vup＝P/2tcup
和车窗上升常数Keup
Keup＝EMFUP/vup
当然，如在针对程序100所示的情况中那样，用于向上滑动EMFUP的电动势E的值实际上是平均值。
然后，执行相同的操作，以使车窗F针对车窗向下周期时间tcdown沿着路径的一半P/2向下滑动车窗。这得到车窗下降速度vdown
vdown＝P/2tcdown
和车窗下降常数Kedown
Kedown＝EMFDOWN/vdown
由程序100使用的比例系数Ke最终被计算为车窗上升系数Keup和车窗下降系数Kedown之间的平均值。
因此，从前面的描述，所提出的解决方案的优点显而易见。
所述的装置和方法有利地能够在不借助于外部传感器工具的情况下使用马达的反电动势精确确定车窗沿其路径的位置。因为设想到没有传感器，更确切地说马达作为传感器操作，这就导致用于验证车窗或天窗位置的系统(从机动车辆的角度来看)的简化。
此外，由于自校准过程，该位置的确定有利地独立于系统的典型(和寄生)参数，特别是电动马达的参数，使得对所使用的电动马达的选择没有限制。
Claims (8)
1.一种防夹电路设备，所述防夹电路设备适于用于在机动车辆中自动移动滑动车窗的装置，该装置特别是电动车窗装置，该装置包括直流电动马达(10)，该电动马达(10)移动车窗(F)以使其沿导轨滑动，所述设备(20)包括用于控制所述直流电动马达(10)的电子控制模块(21)，特别是微处理器，所述电子控制模块(21)配置成测量所述马达(10)的电流(I)以及测量所述车窗(F)的位置(X)，所述控制模块(21)还配置成当验证了(180)所述电流(I)高于阈值电流(Ith)并且所述车窗(F)的所述位置(X)落在车窗的移动的路径(P)的给定区域(APZ)内时驱动所述电动马达(10)的运行反转(190)；
其特征在于：
所述防夹电路设备(20)配置成测量(130)马达(10)的反电动势(E；Em)，并且电子控制模块(21)配置成根据马达(10)的所述反电动势(E；Em)计算(180)车窗(F)的位置，以便在不借助于外部传感器的情况下操作。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于测量电动马达(10)的电流(I)的模块(25，26)，以及用于在车窗(F)向上或朝向行程结束终点(CFu)滑动期间测量马达(10)的反电动势(EMFUP)的和用于在车窗(F)向下或朝向行程开始终点(CFd)滑动期间测量马达(10)的反电动势(EMFDOWN)的相应模块(23，24)。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电子控制模块(21)配置成：
读取(110)车窗(F)的起始位置；
启动(120)计时器；
读取(130)反电动势(E；EMFUP，EMFDOWN)的值；
计算(140)反电动势的平均值(Em)；
验证(145)马达(10)的电流(I)的值；以及
如果所述电流(I)低于阈值电流(Ith)，则返回到读取反电动势(E；EMFUP，EMFDOWN)值的步骤(130)；
如果马达的电流(I)高于阈值电流(Ith)，则停止(150)计时器，获得车窗(F)的滑动时间(tw)；
计算(160)作为所测得的反电动势(Em)和与自动移动装置(50)相关联的比例系数(Ke)之间比率的车窗速度(v)；以及
计算(170)作为所述车窗速度(v)和车窗(F)滑动时间(tw)的乘积的车窗位置(F)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：
验证(145)马达(10)的电流(I)值的操作还包括连带地验证(145)用于移动车窗(F)的机电按钮的操作状态。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的设备，其特征在于，所述控制模块(21)配置成通过以下步骤计算系统的所述比例系数(Ke)：
在测量的周期时间(tc)内完成具有相应路径(P)的车窗的完整移动周期之后读取反电动势(Em)的值；
计算作为路径(P)和周期时间(tc)之间比率的车窗速度(v)；以及
计算作为所述反电动势(E)读数与所述速度(v)之间的比率的比例系数(Ke)。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备包括：
读取用于车窗(F)向上滑动的反电动势(EMFUP)，测量车窗上升周期时间(tcup)并计算相应的车窗上升速度(vup)和相应的车窗上升常数(Keup)；
读取用于车窗(F)向下滑动的电动势(EMFDOWN)，测量车窗下降周期时间(tcdown)并计算相应的车窗下降速度(vdown)和相应的车窗下降常数(Kedown)；以及
计算作为所述车窗上升系数(Keup)与所述车窗下降系数(Kedown)之间的平均值的所述比例系数(Ke)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括经由PWM调制(DS)驱动所述马达(10)，并且在当施加到马达(10)的端子上的电压为零并且马达(10)的电感瞬变现象(TDL)终止时的瞬间测量反电动势(E)。
8.一种防夹方法，所述防夹方法适于用于在机动车辆中自动移动滑动车窗的装置，尤其是电动车窗装置，其特征在于所述方法实施由根据权利要求1至7中任一项所述的设备执行的一个或多个操作。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102015000070045 | 2015-11-06 | ||
| ITUB2015A005321A ITUB20155321A1 (it) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | Dispositivo circuitale di anti-pizzicamento per apparato di movimentazione automatica di finestre scorrevoli in un autoveicolo, in particolare un apparato alza-cristallo automatico e relativo procedimento |
| PCT/IB2016/056588 WO2017077461A1 (en) | 2015-11-06 | 2016-11-02 | Anti-pinch circuit device for an apparaturs for auomatic movement of sliding windows in a motor vehicle, and corresponding method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108350717A true CN108350717A (zh) | 2018-07-31 |
| CN108350717B CN108350717B (zh) | 2020-09-15 |
Family
ID=55410081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201680064793.0A Active CN108350717B (zh) | 2015-11-06 | 2016-11-02 | 适于用于在机动车辆中自动移动滑动车窗的装置的防夹电路设备及相应的方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10851576B2 (zh) |
| EP (1) | EP3371407B1 (zh) |
| CN (1) | CN108350717B (zh) |
| IT (1) | ITUB20155321A1 (zh) |
| WO (1) | WO2017077461A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110206438B (zh) * | 2019-05-16 | 2021-02-19 | 马瑞利汽车电子(广州)有限公司 | 一种车窗防夹标定装置 |
| EP3838639A1 (en) * | 2019-12-17 | 2021-06-23 | Inalfa Roof Systems Group B.V. | Open roof assembly for use in a vehicle and a method for operating same |
| CN113037145A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-06-25 | 盛视科技股份有限公司 | 一种电动门阻挡判断方法及系统 |
| CN113888799B (zh) * | 2021-09-25 | 2022-11-15 | 万事达(杭州)咖啡机有限公司 | 自动门的关门控制方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2221769A (en) * | 1988-08-09 | 1990-02-14 | Austin Rover Group | Improvements in electric motor control |
| US5838126A (en) * | 1995-05-22 | 1998-11-17 | Faiveley Transport | Method and apparatus for opening or closing a door by measuring the instantaneous voltage and current in an associated motor |
| US6614256B2 (en) * | 2000-03-15 | 2003-09-02 | Valeo Electronique | Processes and devices for monitoring the rotation of DC electric motors |
| EP1389817A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-02-18 | STMicroelectronics S.r.l. | Method and circuit for detecting a torque variation of an electric DC motor |
| WO2010028736A2 (de) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt | Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung eines stromrippel aufweisenden motorsignals eines gleichstrommotors |
| CN101704357A (zh) * | 2009-11-16 | 2010-05-12 | 杭州电子科技大学 | 用于汽车电动天窗防夹的方法 |
| CN102356539A (zh) * | 2009-03-16 | 2012-02-15 | 博泽哈尔施塔特汽车零件两合公司 | Dc马达中电流波纹估计的计数误差修正 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6906487B2 (en) * | 2002-01-21 | 2005-06-14 | International Rectifier Corporation | Anti-pinch window drive circuit |
| DE102006039257A1 (de) * | 2006-08-22 | 2008-02-28 | Robert Bosch Gmbh | Verstellvorrichtung für ein bewegliches Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zur Verstellung des beweglichen Karosserieteils |
| JP6155175B2 (ja) * | 2013-11-18 | 2017-06-28 | 株式会社マキタ | 電動工具の制動装置 |
-
2015
- 2015-11-06 IT ITUB2015A005321A patent/ITUB20155321A1/it unknown
-
2016
- 2016-11-02 EP EP16810465.1A patent/EP3371407B1/en active Active
- 2016-11-02 WO PCT/IB2016/056588 patent/WO2017077461A1/en active Application Filing
- 2016-11-02 US US15/767,335 patent/US10851576B2/en active Active
- 2016-11-02 CN CN201680064793.0A patent/CN108350717B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2221769A (en) * | 1988-08-09 | 1990-02-14 | Austin Rover Group | Improvements in electric motor control |
| US5838126A (en) * | 1995-05-22 | 1998-11-17 | Faiveley Transport | Method and apparatus for opening or closing a door by measuring the instantaneous voltage and current in an associated motor |
| US6614256B2 (en) * | 2000-03-15 | 2003-09-02 | Valeo Electronique | Processes and devices for monitoring the rotation of DC electric motors |
| EP1389817A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-02-18 | STMicroelectronics S.r.l. | Method and circuit for detecting a torque variation of an electric DC motor |
| WO2010028736A2 (de) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt | Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung eines stromrippel aufweisenden motorsignals eines gleichstrommotors |
| CN102356539A (zh) * | 2009-03-16 | 2012-02-15 | 博泽哈尔施塔特汽车零件两合公司 | Dc马达中电流波纹估计的计数误差修正 |
| CN101704357A (zh) * | 2009-11-16 | 2010-05-12 | 杭州电子科技大学 | 用于汽车电动天窗防夹的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3371407B1 (en) | 2021-12-29 |
| WO2017077461A1 (en) | 2017-05-11 |
| US10851576B2 (en) | 2020-12-01 |
| US20180298668A1 (en) | 2018-10-18 |
| CN108350717B (zh) | 2020-09-15 |
| EP3371407A1 (en) | 2018-09-12 |
| ITUB20155321A1 (it) | 2017-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108350717A (zh) | 适于用于在机动车辆中自动移动滑动车窗的装置的防夹电路设备及相应的方法 | |
| CN110337523B (zh) | 机动车辆中的滑动车窗的自动运动设备的防夹方法及装置 | |
| US6051945A (en) | Anti-pinch safety system for vehicle closure device | |
| US8991103B2 (en) | Method and device for monitoring a drive unit, especially of a window lifter, comprising a rotating drive motor | |
| US7346272B2 (en) | Anti-trap protection detection based on comparing the duty cycle of a PWM control system | |
| US6114822A (en) | Method for the contactless approach of the lower stop position of a motor vehicle window operated by extraneous force | |
| CN101046137B (zh) | 电动机控制装置及方法 | |
| US6222362B1 (en) | Method for detecting the position and direction of motion of a moving part mounted on an electric motor | |
| US9109924B2 (en) | Method for determining the set position of an adjustment part | |
| CN102835021B (zh) | 处理直流电动机的电动机变量 | |
| CN103375095B (zh) | 确定方法和用于车辆部件自动运动的调整设备 | |
| CN105649463A (zh) | 可开闭构件控制设备 | |
| US9267318B2 (en) | Method and apparatus for providing an indication of movement, particularly for recognition of blocking in a locking system | |
| CN102204051A (zh) | 用于在电闭合系统中通过防夹功能激活监控的方法和装置 | |
| CN102226368A (zh) | 一种具有自适应性的电动窗防夹控制方法 | |
| KR20160098052A (ko) | 시스템의 장치에서 모터의 움직임을 감지 및 방지하기 위한 장치 및 방법 | |
| JP2873281B2 (ja) | ドアの開閉用電子的制御方法及びその方法を実施するための装置 | |
| CN106464197A (zh) | 运行调节驱动装置的有刷整流子电动机的方法和调节驱动装置 | |
| CN111817621B (zh) | 用于确定转子的运动的方法 | |
| BR112019017906B1 (pt) | Método anti-esmagamento e dispositivo de circuito anti-esmagamento | |
| JP5565445B2 (ja) | 角度検出装置 | |
| WO2012024755A2 (en) | Specification of patent of invention for direct current electric motor and system for detecting angular posi¬ tion and angular speed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |