CN112020821A - 用于开门机的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

用于控制驱动装置(200)的方法(100)，所述驱动装置(200)用于进入系统(10)的自动开门机(30)，所述进入系统(10)具有一个或多个可移动门构件(D1…Dm)，其中所述自动开门机(30)用于使所述一个或多个可移动门构件(D1…Dm)分别在关闭位置和打开位置之间移动。所述驱动装置(200)包括用于驱动所述自动开门机(30)的直流马达(34)、H桥(96)和用于控制所述驱动装置(200)的控制器(32、232)。所述H桥(96)包括第一支路(A)和第二支路(B)，所述第一支路(A)和第二支路(B)均连接到第一电压供电线(97)和第二电压供电线(98)，所述第一电压供电线(97)的电压高于所述第二电压供电线(98)的电压。

Description

用于开门机的驱动装置
技术领域
本发明涉及用于自动开门机的驱动装置以及用于控制用于自动开门机的驱动装置的方法。本发明还涉及包括所述驱动装置的自动开门机。
背景技术
在许多用于门自动化的控制应用中，必须控制几种状态以获得良好的控制性能。当使用电动马达时，内部回路通常是电流控制回路。在电流回路中，重要的是要尽可能快地获得期望的电流，同时将额外损耗保持在最小。
为了实现理想的控制性能，具有直流(DC)马达的传统驱动装置通常利用脉冲宽度调制(PWM)。如本领域众所周知的，PWM是这样一种方法：其对信号积分并且将结果与偏移常量的参考信号所对应的极限值比较。每当输出信号的积分达到极限值中的一者时，PWM信号就会改变状态。这允许以非常高的精度控制例如直流马达。
PWM也称为占空比(duty cycle)变化。电压被调制为数字化高和数字化低信号，从而将占空比定义为比率。该比率可以是在PWM时间段期间通过数字高到低和数字化高脉冲宽度获得的百分比的形式。占空比最大值为100％，其等于直流波形。因此，可以改变贯穿直流马达的平均电压，以便控制所述直流马达的转速。
为了避免在直流马达的PWM控制期间的瞬变期间的切换期间内的功率损耗，通常应尽可能快地保持用于切换的切换频率。直流马达的损耗随着脉动电流的增加而增加，而转矩与平均电流成比例。结果，在切换期间损耗最高。因此，可能需要更快的切换时间和更高的切换频率，以防止过多的能量损耗。
然而，增加的切换频率导致了电磁干扰(EMI)的增加，该电磁干扰与电气设备以及无线通信中的干扰相关联。
对于潜在的干扰以及将EMI保持在足够低水平的严格规定，在自动化进入系统(entrance system)领域中是特别重要的。进入系统，尤其是自动化进入系统，通常在每天有大量携带电子设备的人员经过的公用区域中以及依赖于电力中央控制系统的公共建筑物中使用。因此，由于对周围区域可能产生大的影响，使过大的EMI最小化是特别重要的。
而且，传统的自动化进入系统通常主要由金属制成。因此，进入系统的金属部件可以充当EMI的天线，其进一步增强了周围区域中的干扰，因此，这进一步强调了将由驱动装置发出的EMI保持在低水平的重要性。
而且，用于自动化的进入系统的驱动装置会遭受故障、磨损，有时甚至会遭受破坏和其他人为干扰。因此，可能时常需要对驱动装置的直流马达进行更换。由于不同直流马达之间的参数中的固有差异，这可能需要大量的校准。因此，需要实现这样一种驱动装置：其可以允许更换直流引擎而不需要复杂且费时的修整程序。
本发明人已经意识到在该领域中存在改进的空间。
发明内容
因此，本发明的目的是在具有自动开门机的进入系统领域中提供一种或多种改进，所述自动开门机用于使一个或多个可移动门构件在关闭位置和打开位置之间移动。
因此，本发明的第一方面是用于控制驱动装置的方法，该驱动装置用于进入系统的自动开门机，所述进入系统具有一个或多个可移动门构件，其中，所述自动开门机用于使所述一个或多个可移动门构件分别在关闭位置和打开位置之间移动。
所述驱动装置包括：用于驱动所述自动开门机的直流马达、H桥、和用于控制所述驱动装置的控制器。
所述H桥包括第一支路和第二支路，所述第一支路和第二支路均连接到第一电压供电线和第二电压供电线。所述第一电压供电线的电压高于所述第二电压供电线的电压。
所述第一支路包括串联连接的上部第一支路开关和下部第一支路开关。所述第二支路包括串联连接的上部第二支路开关和下部第二支路开关。
所述直流马达分别连接到所述上部第一支路开关与所述下部第一支路开关之间的所述第一支路以及所述上部第二支路开关与所述下部第二支路开关之间的所述第二支路。
根据第一方面的方法包括：切换到所述驱动装置的活动状态，其中，所述上部第一支路开关和下部第二支路开关是激活的，并且所述下部第一支路开关和上部第二支路开关是未激活的。
所述方法还包括：测量来自所述直流马达的直流马达电流以及将所述直流马达电流与第一参考电流进行比较。
此外，所述方法包括：当所述直流马达电流(IDC)超过所述第一参考电流时，切换到所述驱动装置的暂停状态，其中，仅所述上部支路开关或所述下部支路开关是激活的。
本发明的第二方面是用于进入系统的自动开门机的驱动装置，所述进入系统具有一个或多个可移动门构件。所述自动开门机用于使一个或多个可移动门构件各自在关闭位置和打开位置之间移动。
所述驱动装置包括：用于驱动所述自动开门机的直流马达、H桥、和用于控制所述驱动装置的控制器。
所述H桥包括第一支路和第二支路，所述第一支路和第二支路均连接到第一电压供电线和第二电压供电线。所述第一电压供电线的电压高于所述第二电压供电线的电压。
所述第一支路包括串联连接的上部第一支路开关和下部第一支路开关，所述第二支路包括串联连接的上部第二支路开关和下部第二支路开关。所述直流马达分别连接到所述上部第一支路开关与所述下部第一支路开关之间的所述第一支路以及所述上部第二支路开关与所述下部第二支路开关之间的所述第二支路。
在一个实施例中，直流马达连接到电流传感器，所述电流传感器被配置成测量来自所述直流马达的直流马达电流，其中，所述控制器被配置成：切换到所述驱动装置的活动状态，其中，所述上部第一支路开关和所述下部第二支路开关是激活的，并且所述下部第一支路开关和所述上部第二支路开关是未激活的。
所述控制器还可以被配置成：将所述直流马达电流与第一参考电流进行比较，以及当所述直流马达电流超过所述第一参考电流时，切换到所述驱动装置的暂停状态，其中，所述上部支路开关或所述下部支路开关是未激活的。
有利地，所述控制器还被配置成当所述直流马达电流下降到第二参考电流以下时，切换回至所述活动状态。
本发明的第三方面是用于进入系统的自动开门机，所述进入系统具有一个或多个可移动门构件，其中，所述自动开门机用于使一个或多个可移动门构件各自在关闭位置和打开位置之间移动。
所述自动开门机包括根据本发明第二方面的驱动装置。
本发明的实施例由所附的权利要求限定，并且在具体实施方式部分以及附图中进一步解释。
应该强调的是，当术语“包括/包含”在用于本说明书时用来指所陈述的特征、数字、步骤或部件的存在性，但不排除一个或多个其他特征、数字、步骤或部件或其组的存在性或对其添加。除非本文另有明确定义，否则权利要求中使用的所有术语将根据其在技术领域中的普通含义来解释。除非另有明确说明，所有提及的“一个/该/所述(a/an/the)[元件、器件、部件、手段、步骤等]”应被开放性地解释为是指元件、器件、部件、手段、步骤等的至少一个实例。除非明确陈述，否则本文公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行。
附图说明
参考附图，本发明的实施例的目的、特征和优点将从下面的详细描述中变得明显。
图1是总体上根据本发明的进入系统的示意性框图。
图2是可以包括在图1所示的进入系统中的自动开门机的示意性框图。
图3a是根据一个实施例的驱动装置的示意图。
图3b是根据一个实施例的驱动装置的示意图。
图3c是根据一个实施例的驱动装置的示意图。
图4a是根据一个实施例的用于控制驱动装置的方法的流程图。
图4b是根据一个实施例的用于控制驱动装置的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图来描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为受限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明清楚和完整，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中示出的特定实施例的详细描述中使用的术语并不旨在限制本发明。在附图中，相同的标号表示相同的元件。
图1是示出了可以在其中应用本发明的发明方面的进入系统10的示意性框图。进入系统10包括：一个或多个可移动门构件D1…Dm，以及用于使门构件D1…Dm在关闭位置和打开位置之间移动的自动开门机30。在图1中，传动机构40将机械动力从自动开门机30传递到可移动门构件D1…Dm。图2更详细地示出了自动开门机30的一个实施例。
根据本发明，为进入系统10提供控制装置20。控制装置20包括控制器32，所述控制器32可以是如图2的实施例中所示的自动开门机30的一部分，而在其他实施例中控制器32可以是单独的设备。控制装置20还包括多个传感器S1…Sn。每个传感器通过有线连接、无线连接或这些连接的任意组合连接到控制器32。如将在后续的对图5和图6中的两个不同实施例的描述中例示的，每个传感器被配置成监视进入系统10处的相应区域Z1…Zn中至少一个人或物体的存在或活动。
现在将更详细地描述图2所示的自动开门机30的实施例。自动开门机30通常可以与支撑用于关闭位置和打开位置之间的移动的门构件D1…Dm的框架或其他结构结合布置，通常隐蔽且架空地安装在框架或支撑结构中或安装在框架或支撑结构处。
除了上述控制器32之外，自动开门机30还包括马达34，通常为电动马达，所述马达34连接到内部传动装置或齿轮箱35。传动装置35的输出轴在马达34激活时旋转，并且连接到外部传动机构40。外部传动机构将传动装置35的输出轴的运动转换成门构件D1…Dm中的一个或多个相对于框架或支撑结构的打开或关闭运动。
马达34优选是直流(DC)马达34。直流马达34构成驱动装置的一部分，稍后将参考图3A至图3B对驱动装置进一步详细描述。
在一个实施例中，自动开门机30还可包括自动关闭装置。该自动关闭装置可以被布置成向一个或多个可移动门构件提供关闭力。所述关闭力可以平行于由马达34和装置35施加到可移动门构件上的潜在关闭力来施加。自动关闭装置可以是例如弹簧装置(即预紧弹簧装置)的形式，或者连接到一个或多个可移动门构件的坠子装置(plummetarrangement)的形式。
在一个实施例中，自动开门机30可以进一步包括阻尼装置，该阻尼装置适于降低一个或多个可移动门构件的关闭速度和/或打开速度。
参考所述图3a至图3b，直流马达34被描绘为非理想直流马达34，所述非理想直流马达34具有与电感器LM和电阻RM串联的理想直流马达M。如本领域中所已知的，直流马达经历机械损耗和电损耗形式的损耗。电路中同时出现的电感和电阻导致所述损耗。
由于直流马达34是非理想直流马达，导致具有直流马达34的电路损耗的电感L根据下式提供电压U：
Figure BDA0002740463410000051
参考上面给出的式1，由电路中的电感提供的电压U与流过电感器LM的电流I的时间导数成比例，并且电压U是电流I的所述导数和电感器LM的电感L的乘积。因此，电流I是直流马达34提供的电流。
由于电感L基本上是恒定的，电流的快速变化将导致大的正或负电流时间导数。结果，电压U将产生峰值，这种现象称为脉动电压。
控制器32被配置成利用尤其来自多个传感器S1…Sn的传感器输入数据在进入系统10的不同操作状态下执行自动开门机30的不同功能。因此，多个传感器S1…Sn的输出连接到控制器32的数据输入。可由控制器32执行的不同功能中的至少一些功能具有使门构件D1…Dm进行所期望的移动的目的。为此，控制器32具有至少一个控制输出，该控制输出连接到直流马达34以控制该直流马达34的致动。
控制器32可以以任何已知的控制器技术来实现，包括但不限于微控制器、处理器(例如，PLC、CPU、DSP)、FPGA、ASIC、或能够执行预期功能的任何其他合适的数字和/或模拟电路。
控制器32还具有存储器33，即联合存储器。存储器33可以以任何已知的存储器技术来实现，包括但不限于E(E)PROM、S(D)RAM或快闪存储器。在一些实施例中，存储器33可以与控制器32集成在一起或在控制器32的内部。存储器33可以存储由控制器32执行的程序指令、以及由控制器32使用的临时和永久数据。
根据实施例，用于驱动可移动门构件的驱动装置包括直流马达34以及电力电子设备。驱动装置在图3a至图3b中描绘。
驱动装置200用于具有一个或多个可移动门构件D1…Dm的进入系统10的自动开门机30。因此，自动开门机30用于使一个或多个可移动门构件D1…Dm分别在关闭位置和打开位置之间移动。
驱动装置200包括：用于驱动自动开门机30的直流马达34、H桥96、和用于控制驱动装置200的控制器32。
控制器可以是自动开门机32的主控制器或如图3b中示意性描绘的单独的驱动装置的控制器232。
H桥96包括第一支路(leg)A和第二支路B，第一支路A和第二支路B均连接到第一电压供电线97和第二电压供电线98。第一电压供电线97具有高于第二电压供电线98的电压。因此，第一电压供电线和第二电压供电线被配置成在H桥96上提供电势。
第一电压供电线97和第二电压供电线98可以是正直流(DC+)供电线和负直流(DC-)供电线。所述供电线可以可操作地连接到电源(例如电池)或开门机或驱动装置的电端子，这在本领域中是常见且熟知的。
有时在直流马达驱动装置领域中实施H桥。在大多数情况下，H桥与直流马达结合使用，以允许直流马达前向和后向驱动。在H桥中，控制四个开关(固态或机械式)，以便选择性地使电压反向，从而使直流马达反转。
通过使马达端子短路或者通过经选择性地致动H桥的四个开关使马达与电路断开连接从而使自由运行的电动机停止，H桥还可以用于使马达制动。
根据实施例，第一支路A包括串联连接的上部第一支路开关SA1和下部第一支路开关SA2，第二支路B包括串联连接的上部第二支路开关SB1和下部第二支路开关SB2。
直流马达34连接到电流传感器IM，该电流传感器IM被配置成测量来自直流马达34的直流马达电流IDC。
开关SA1、SA2、SB1、SB2可以是任何常规类型的开关。因此，所述开关可以是继电器或晶体管。
参考图3b，开关SA1、SA2、SB1、SB2是晶体管。与继电器相比，晶体管允许更高的切换频率和更低的驱动电压。此外，晶体管通常还在较小的物理尺寸的情况下提供与继电器相同的功能。在自动开门机领域，驱动电压通常很低，并且为驱动装置提供的空间可能非常有限，由此晶体管允许更节省空间和更稳定的驱动装置200。
在一个实施例中，上部支路开关SA1、SB1可以是p沟道晶体管，下部支路开关SA2、SB2可以是n沟道晶体管。因此，上部支路开关SA1、SB1是直接地连接到第一电压供电线97的p沟道MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。下部支路开关SA2、SB2是直接地连接到第二电压供电线98的n沟道MOSFET。
因此，并不需要例如逆变器形式的额外部件来实现期望的功能。结果，可以减小驱动装置的复杂度，从而允许更节省成本和更具响应性的驱动装置。
在一个实施例中，开关SA1、SA2、SB1、SB2中的每一者可以是n沟道晶体管。因此，高侧的MOSFET的栅极必须相对于直流供电轨被正向驱动。仅利用n沟道晶体管允许以低成本实现高可控性。此外，与p沟道晶体管相比，n沟道晶体管在抗噪声性方面是有利的。
在一个实施例中，n沟道晶体管可各自包括带有电荷泵的集成电路MOSFET栅极驱动器以实现该目的。因此，可以以较低的成本实现更高效的H桥96装置。
在一个实施例中，开关SA1、SA2、SB1、SB2中的每一者可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。由于在该应用中直流马达通常以较高的电压和电流操作，因此在具有大而重的门扇的进入系统中这可能是特别有利的。在这些条件下，IGBT通常是更有利的。
尽管控制器232被描绘为单独的驱动装置控制器，即不是开门机的主控制器32，但是应当注意，控制器可以是能够控制驱动装置的任何类型的控制器。还应当注意，可以将任何类型的常规开关与所述控制器结合使用。控制器32或232可操作地连接到直流马达34以及开关，以便允许控制。
参考图4a，其描绘了用于控制驱动装置200的方法100。该方法包括在驱动装置200的激活状态和暂停状态之间切换的步骤。
在活动状态下，上部第一支路开关SA1和下部第二支路开关SB2是激活的(activated)，而下部第一支路开关SA2和上部第二支路开关SB2是未激活的(deactivated)。
在暂停状态下，仅上部支路开关SA1和SB1或下部支路开关SA2和SB2是激活的。因此，可以通过使上部支路开关SA1和SB1未激活同时使下部支路开关SA2和SB2激活，以及使上部支路开关SA1和SB1激活同时使下部支路开关SA2和SB2未激活来开始暂停状态。
为了使切换与期望的直流马达切换频率匹配，需要测量来自直流马达的直流马达电流IDC。因此，该方法可以进一步包括测量所述直流马达电流IDC。
将直流马达电流IDC与第一参考电流IREF1比较。
当直流马达电流IDC超过所述第一参考电流IREF1时，该方法还涉及从活动状态切换到暂停状态。
根据期望的直流马达切换频率，该方法还包括：当直流马达电流IDC下降到第二参考电流IREF2以下时，切换回至活动状态。
第一参考电流IREF1和第二参考电流IREF2与直流马达34的电流设定点相关联。优选地，第一参考电流IREF1和第二参考电流IREF2实质上相等，由此第一参考电流IREF1的绝对值实质上等于第二参考电流IREF2的绝对值。优选地，IREF1等于IREF2。
下表示意性地描绘了驱动装置和开关的状态。
状态/开关信号 SA1 SA2 SB1 SB2
暂停状态 0 1 0 1
活动状态 1 0 0 1
暂停状态 1 0 1 0
反向活动状态 0 1 1 0
表1驱动装置的信号和状态
参考表1，在活动状态下，电流从第一电压供电线97通过上部支路第一开关SA1、通过直流马达34并且通过下部第二支路开关SB2流向第二电压供电线98。这是由于下部第一支路开关SA2和上部支路开关SB1是未激活的。因此在下文中，活动状态被定义为第一电压供电线97和第二电压供电线98之间的电流供应被抑制的状态。
在暂停状态下，不允许电流从第一电压供应97流到第二电压供应98，由此驱动装置200因此处于暂停状态。作为与参考电流比较的结果，这通过直流马达34的切换而定时。暂停状态在本文被定义为第一电压供电线97和第二电压供电线98之间的电流供应被禁止的状态。
暂停状态可以通过仅上部支路开关SA1和SB1激活来实现，由此通过下部支路开关SA2和SB2是未激活的方式而不允许电流流向第二供应端子98。
暂停状态也可以通过仅下部支路开关SA2和SB2激活来实现，由此由于上部支路开关SA1和SB1是未激活的而不允许电流从第一电压供电线97进入H桥96。
参考图4以及表1，在驱动装置200的正常驱动期间，可以避免反向转矩状态，即可以避免其中直流马达以反向提供转矩的驱动装置200的活动状态，也即其中第一下部支路开关SA2和第二上部支路开关SB1是激活的且第一上部支路开关SA1和第二下部支路开关SB2是未激活的驱动装置200的活动状态。
因此，驱动装置200被控制成在每次暂停之后直接返回到活动状态，而不使直流马达电流IDC反向。因此，仅利用来自直流马达的正电流，由此保持暂停状态，直到直流马达再次提供足够的正电流。从而，由于减少了驱动装置200的活动脉冲数目，因此大大降低了切换频率。这使得EMI的减少，并且将进一步使得驱动装置200的总损耗降低。
因此，用于控制驱动装置200的方法可以进一步包括切换回至活动状态而不进入所述反向活动状态。
EMI的减少和切换频率的降低在自动化进入系统领域中特别重要，因为这样的进入系统通常存在于有大量人员以及电子设备的公共区域。
而且，自动进入系统通常包括大型金属部件，例如门扇、门框、开门机壳体等。金属部件可以传播并增强由驱动装置发出的EMI的强度。进一步增加EMI的风险对自动化进入系统周围环境造成负面影响。
在公共区域中，例如可能存在宠物，诸如狗的宠物具有不同的听觉频率，可能潜在地听到由驱动装置发出的频率，从而引起它们的不适和压力。
此外，自动化进入系统通常用于可能存在大量便携式电子设备以及中央电子系统的公共建筑中。在某些公共建筑中，例如在医院中，可能还存在对任何干扰都非常敏感的重要设备，例如测量设备。因此，减少的EMI对用于自动驱动操作器的驱动装置特别重要。
参考图3a至图3b，支路A和支路B中各自的两个开关都不同时是激活的，以避免第一电压供电线97短路。该短路条件在本领域中被称为击穿，并且可能会导致H桥以及连接到该桥的整个电路遭受重大损坏。
在常规的直流马达驱动装置中，控制H桥以便在正电压和负电压之间，即在活动状态和反向活动状态之间直接地切换。
参考式1，由于所施加的电压较低，即，与直接从负电压切换到正电压(或从正电压切换到负电压)的电压相比小得多，本发明的控制驱动装置的方法有效地减少了电流IDC的时间导数。相反，理想的是在暂停状态下施加零电压，尽管实际上电路的电感将导致即使在暂停状态期间也仍然存在低电压。
与前述相一致，具有电容或电感的电路，电流将需要时间以从最大值或最小值变为零，因此在稳定状态之间，H桥96中将存在瞬变电流。换句话说，在稳态即活动状态和暂停状态之间的切换引起瞬变响应。H桥96中的瞬变响应造成磨损并且可能潜在地损坏所述H桥的部件。减小的电流导数增加了驱动装置200的稳定性，并降低了瞬变响应达到临界水平的风险。
由于通过控制驱动装置200的方法而获得的电流性能更加稳定，电流的幅值降低了。从而实现了控制引起较小脉动的驱动装置的方法。
PWM通常实现矩形脉冲波，利用该矩形脉冲波将模拟信号转换为数字信号。为了获得矩形脉波信号例如由直流马达34提供的电流，对信号进行积分，以便根据如下一般性原理获得平均值：
Figure BDA0002740463410000091
因此，对一个占空比D通过利用时间T对所述脉冲波形f(t)进行积分来获得脉冲波形f(t)的平均值
Figure BDA0002740463410000092
占空比D是指处于活动状态的时间ta与所述一个占空比D的时间T的比值，该占空比根据以下实现：
Figure BDA0002740463410000101
通常，具有H桥的驱动装置由开关控制，所述开关基于所获得的矩形脉冲波是选择性地激活的和未激活的。为了提供控制方法所需的矩形脉冲波，H桥连接到逻辑电路。所述逻辑电路可以以其最简单的形式包括：比较器，其以0为参考，如果输入信号为正或负，则输出为1或0；以及积分器，其输出随着接收到的每个1或0而上升或下降。积分器必须包括低通滤波器，以实现逻辑电路所期望的功能。
参考本发明，直流马达电流IDC被直接地测量，并且基于所述直流马达电流和电流设定点之间的差开关被直接地控制。
从而，不需要积分电路。相反，可以仅使用参考了参考电流IREF1和IREF2的比较器。优选地，IREF1和IREF2具有基本相同的大小，从而可以使用两级量化器。因此，使不太复杂的驱动装置成为可能。
可替代地，参考电流可以存储在存储器33中，存储器33可操作地连接到控制器32或232。
由于不必进行耗时的输入信号的积分，因此可以省略积分电路，从而提高了在活动状态和暂停状态之间切换的速度。在活动状态和暂停状态之间的瞬变状态下，电流和电压都存在于H桥的开关中，从而导致损耗的增加。由于在活动状态和暂停状态之间的瞬变时间段与由直流马达驱动装置的开关所产生的损耗中的大部分相关，因此增加的切换速度减少了瞬变时间，从而致使驱动装置200中的总体损耗较低。
而且，在常规的驱动装置的积分电路中执行的积分需要与直流马达相关联的参数，例如占空比时间等。在将直流马达引入驱动装置时，为了校准驱动装置，必须提供操作器以修整所述驱动装置，以使驱动装置正确地工作。
由于门扇的大量的打开和关闭以及由于在公共区域的人为干预和破坏而导致的损坏，自动化进入系统中的驱动装置可能会遭受严重磨损。因此，经常需要更换驱动装置的直流马达。在常规的驱动装置中，这将需要对自动开门机进行修整和校准，这是费时又复杂的过程。
由于根据本发明的本方法不需要用于控制驱动装置200的直流马达34的任何参数，因此当更换直流马达时，可以避免通常修整驱动装置的复杂且费时的过程。
根据本方法，需要参考电流IREF1和IREF2以控制驱动装置200。所述参考电流优选地基于整个进入系统或自动开门机的特性来设置，并且在更换直流马达时不需要改变参考电流。因此，不需要进行修整。因此，所述方法允许实现在维护上更加友好的驱动装置200。
在驱动装置中发生的连续切换和由此产生的脉动会导致部件的磨损以及功率损耗。为了进一步解决该问题，需要实现驱动装置以及增加所述驱动装置的耐用性的用于控制所述驱动装置的方法。
因此，该方法可以进一步包括：在控制器32的存储器33中存储数据，该数据与在暂停状态期间开关SA1、SA2、SB1、SB2中的哪些开关是激活的相关联。
为了允许有利的功率损耗分布，该方法还可以包括：从存储在存储器中获取在先前暂停状态期间开关SA1、SA2、SB1、SB2中的哪些开关是激活的数据，以及相对于先前暂停状态在暂停状态期间改变被激活的开关。
优选地，这种执行使得在先前暂停状态期间是激活的开关在暂停状态期间是未激活的。
因此，暂停状态在上部支路开关SA1和SB1被激活且下部支路开关SA2和SB2未被激活的暂停状态与下部支路开关SA2和SB2被激活且上部支路开关SA1和SB1未被激活的暂停状态之间交替。
处于暂停状态的上部支路开关和下部支路开关之间的交替有效地分配了开关和H桥之间的负载和功率损耗。这减少了H桥96的部件上的负载，而无需复杂的附加电路系统和/或为更高的电流和电压而设计的部件。因此，使更节省成本和更简单的驱动装置成为可能。
再次参考图2，在一个实施例中，驱动装置200还包括用于设定周期性响应时间的计时器120。计时器120可以连接到控制器32。对于由计时器设定的每个时间段，将直流马达电流IDC与优选相等的参考电流IREF1和IREF2相比较。因此，可以将直流马达电流IDC与等于参考电流IREF1和IREF2的单个参考电流IREF进行比较。
该方法可以包括：对于由计时器设定的每个时间段，通过计算单个参考电流IREF与直流马达电流IDC之间的差来将所述直流马达电流IDC和所述单个参考电流IREF进行比较。
可以响应于所计算的差从正变为负(或从负变为正)而开始从暂停状态到活动状态(或从活动状态到暂停状态)的状态切换。
当计算出的单个参考电流IREF和直流马达电流IDC之间的差从正变为负(或从负变为正)时，可以将直流马达电流IDC视为超过第一参考电流IREF1。因此，可以开始到暂停状态的切换。
在一个实施例中，一旦进行前述的检测则立即开始到暂停状态的切换。
在一个实施例中，响应于指示了单个参考电流IREF和直流马达电流IDC从正变为负(或者从负变为正)的比较器信号，即当比较器值改变符号时，则立即开始到暂停状态的切换。所述比较器信号可以由所述比较器生成并由控制器32接收。
当计算出的单个参考电流IREF与直流马达电流IDC之间的差从负变为正(或从正变为负)，即当比较器值改变符号时，直流马达电流IDC可以视为下降到第二参考电流IREF2以下。因此，可以开始切换回至活动状态。
在一个实施例中，响应于来自计时器120的新的设定时间段信号，即指示计时器切换到新的时间段的信号，开始切换回至活动状态。
在一个实施例中，该方法进一步包括：在将直流马达电流IDC与参考电流IREF1和IREF2或单个参考电流IREF进行比较之前对该直流马达电流IDC进行D/A转换。可以通过以连接到H桥96的量化器形式的比较器来执行比较。量化器可以被配置成将直流马达电流IDC和单个参考电流IREF进行比较。
在一个实施例中，控制器32可以被配置成将直流马达电流IDC与参考电流IREF1和IREF2或单个参考电流IREF进行比较。因此，该方法可以包括从联合存储器33获取参考电流IREF、IREF1和/或IREF2，以及将直流马达电流IDC与所述参考电流进行比较。
参考表1，在一些情况下，可以利用反向活动状态。例如，当需要自动开门机30来制动门构件的打开移动或通过提供反向转矩来使门构件的反向移动时，可以利用反向活动状态。
因此，在一个实施例中，驱动装置200也可以被配置成以四象限模式滑动模式进行操作。相应地，该方法还可以包括：当直流马达电流IDC下降到第二参考电流IREF2以下时，切换到反向活动状态。
该方法还可以包括：检测直流马达电流IDC是正或负；当直流马达电流IDC下降到正第二参考电流IREF2以下时，从暂停状态切换到反向活动状态；以及当直流马达电流IDC下降到负第二参考电流IREF2以下时，从暂停状态切换到反向活动状态。从而，可以实现四象限滑动模式。
参考图3c，其示意性地描绘了利用自举电路对开关的电容器进行充电的实施例。
特别地，n沟道晶体管，即N-mosfet和IGBT可能需要施加到栅极的大量正电荷来被激活。结果，由于开关中的寄生栅极电流和非理想的内部电阻，电容器可能失去其电荷。
为了允许开关的电容器重新充电，当被未激活时，可以通过自举电路的电容器来重新填充开关中的电容器，以避免损耗。
因此，第一支路开关SA1和SA2可以连接到第一自举电路121。第二支路开关SB1和SB2可以连接到第二自举电路122。第一自举电路121可以适于提供第一自举电压UB1。第二自举电路122可以适于提供第二自举电压UB2。自举电路在本领域中是熟知的，因此将不再对其进行详细描述。
相应地，该方法还可以包括：在暂停状态期间通过相应的自举电压对未激活的开关(即，所述开关的电容器)中的每一者进行充电。例如，在上部支路开关SA1和SB1是未激活的并且下部支路开关SA2和SB2是激活的暂停状态下，可以通过所述自举电压充电对下部支路开关SA2和SB2进行充电。
根据本发明的一个方面，提供了用于具有一个或多个可移动门构件D1…Dm的进入系统10的自动开门机30的驱动装置200。自动开门机30用于使一个或多个可移动门构件D1…Dm分别在关闭位置和打开位置之间移动。
如参考图3a至图3b所描述的，驱动装置200包括：用于驱动自动开门机30的直流马达34、H桥(96)和用于控制驱动装置200的控制器32。
H桥96包括第一支路A和第二支路B，第一支路A和第二支路B均连接到第一电压供电线97和第二电压供电线98。第一电压供电线97具有高于第二电压供电线98的电压。
第一支路A包括串联连接的上部第一支路开关SA1和下部第一支路开关SA2，第二支路B包括串联连接的上部第二支路开关SB1和下部第二支路开关SB2。
直流马达34连接到上部第一支路开关SA1与下部第一支路开关SA2之间的第一支路A和上部第二支路开关SB1与下部第二支路开关SB2之间的第二支路B。
可以通过驱动装置200的控制器32来执行前述方法，该控制器可以是开门机的主控制器32或单独的控制器232。控制器32被配置成切换到驱动装置200的活动状态，在该活动状态下，上部第一支路开关SA1和下部第二支路开关SB2是激活的并且下部第一支路开关SA2和上部第二支路开关SB2是未激活的。
控制器32还被配置成将直流马达电流IDC与第一参考电流IREF1进行比较，以及当直流马达电流IDC超过第一参考电流IREF1时，切换到驱动装置200的暂停状态，在该暂停状态下，上部支路开关SA1、SB1或下部支路开关SA2、SB2是未激活的。
此外，控制器32被配置成当直流马达电流IDC下降到第二参考电流IREF2以下时，切换回至活动状态。
如先前参考图3所描述的，直流马达电流是由电流传感器IM来测量的。
控制器32可以被配置成在所述控制器32或232的存储器33中存储与在暂停状态期间开关SA1、SA2、SB1、SB2中的哪些开关是激活的相关联的数据。
为了在驱动装置2000的暂停状态下在开关之间进行交替，控制器32还可以被配置成从存储在存储器33中的数据中获取在先前暂停状态期间开关SA1、SA2、SB1、SB2中的哪些是激活的，以及相对于先前暂停状态在暂停状态期间交替开关的激活。
有利地，控制器被配置成进行切换，使得在先前暂停状态期间被激活的开关在暂停状态期间是未激活的。
优选地，第一电压供电线97和第二电压供电线98之间的电压电势为20伏至45伏，甚至更优选地为30伏至40伏。
在一个实施例中，第一支路开关SA1和SA2连接到先前描述的第一自举电路121，该第一自举电路121适于提供第一自举电压UB1，第二支路开关SB1和SB2连接到第二自举电路122，该第二自举电路122适于提供第二自举电压UB2。控制器32或232可以被配置成使得在暂停状态期间通过相应的自举电压UB1和/或UB2对被未激活的开关SA1、SA2、SB1、SB2中的每一者进行充电。
根据本发明的一个方面，提供了用于进入系统10的自动开门机30。进入系统10具有一个或可移动门构件D1…Dm，其中自动开门机30用于使一个或多个可移动门构件D1…Dm分别在关闭位置和打开位置之间移动。自动开门机30包括如之前所描述的驱动装置200。
上面已经参考本发明的实施例详细描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，在所附权利要求所限定的本发明的范围内，其他实施例同样是可能的。

Claims (20)

1.一种用于控制驱动装置(200)的方法(100)，所述驱动装置(200)用于进入系统(10)的自动开门机(30)，所述进入系统(10)具有一个或多个可移动门构件(D1…Dm)，其中，所述自动开门机(30)用于使所述一个或多个可移动门构件(D1…Dm)分别在关闭位置和打开位置之间移动，
所述驱动装置(200)包括：用于驱动所述自动开门机(30)的直流马达(34)、H桥(96)、以及用于控制所述驱动装置(200)的控制器(32、232)，
其中，所述H桥(96)包括第一支路(A)和第二支路(B)，所述第一支路(A)和所述第二支路(B)均连接到第一电压供电线(97)和第二电压供电线(98)，所述第一电压供电线(97)具有比所述第二电压供电线(98)的电压高的电压，
其中，所述第一支路(A)包括串联连接的上部第一支路开关(SA1)和下部第一支路开关(SA2)，所述第二支路(B)包括串联连接的上部第二支路开关(SB1)和下部第二支路开关(SB2)，
所述直流马达(34)分别连接到所述上部第一支路开关(SA1)与所述下部第一支路开关(SA2)之间的所述第一支路(A)以及所述上部第二支路开关(SB1)与所述下部第二支路开关(SB2)之间的所述第二支路(B)，
所述方法包括：
切换到所述驱动装置(200)的活动状态，其中，所述上部第一支路开关(SA1)和所述下部第二支路开关(SB2)是激活的，并且所述下部第一支路开关(SA2)和所述上部第二支路开关(SB2)是未激活的；
测量来自所述直流马达(34)的直流马达电流(IDC)；
将所述直流马达电流(IDC)与第一参考电流(IREF1)进行比较；
当所述直流马达电流(IDC)超过所述第一参考电流(IREF1)时，切换到所述驱动装置(200)的暂停状态，其中，仅上部支路开关(SA1、SB1)或者仅下部支路开关(SA2、SB2)是激活的；以及
当所述直流马达电流(IDC)下降到第二参考电流(IREF2)以下时，切换回至所述活动状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一参考电流(IREF1)的绝对值实质上等于所述第二参考电流(IREF2)的绝对值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法进一步包括：
在所述控制器(32、232)的存储器(33)中存储与在所述暂停状态期间所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的哪些开关是激活的相关联的数据。
4.根据权利要求3所述的方法，所述方法进一步包括：
从存储在所述存储器中的所述数据中获取在先前暂停状态期间所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的哪些开关是激活的；以及
相对于所述先前暂停状态在所述暂停状态期间交替所述开关的激活，使得在所述先前暂停状态期间被激活的开关在所述暂停状态期间是未激活的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)是晶体管。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述上部支路开关(SA1、SB1)是p沟道晶体管，所述下部支路开关(SA2、SB2)是n沟道晶体管。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的每一者是n沟道晶体管。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的每一者是绝缘栅双极晶体管。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一支路开关(SA1、SA2)连接到适于提供第一自举电压(UB1)的第一自举电路(121)，所述第二支路开关(SB1、SB2)连接到适于提供第二自举电压(UB2)的第二自举电路(122)，其中，所述方法进一步包括：
通过相应的自举电压(UB1、UB2)在所述暂停状态期间对未激活的开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的每一者进行充电。
10.一种用于进入系统(10)的自动开门机(30)的驱动装置(200)，所述进入系统(10)具有一个或多个可移动门构件(D1…Dm)，其中，所述自动开门机(30)用于使所述一个或多个可移动门构件(D1…Dm)分别在关闭位置和打开位置之间移动，
所述驱动装置(200)包括：用于驱动所述自动开门机(30)的直流马达(34)、H桥(96)、以及用于控制所述驱动装置(200)的控制器(32、232)，
其中，所述H桥(96)包括第一支路(A)和第二支路(B)，所述第一支路(A)和所述第二支路(B)均连接到第一电压供电线(97)和第二电压供电线(98)，所述第一电压供电线(97)具有比所述第二电压供电线(98)的电压高的电压，
其中，所述第一支路(A)包括串联连接的上部第一支路开关(SA1)和下部第一支路开关(SA2)，所述第二支路包括串联连接的上部第二支路开关(SB1)和下部第二支路开关(SB2)，所述直流马达(34)分别连接到所述上部第一支路开关(SA1)与所述下部第一支路开关(SA2)之间的所述第一支路(A)以及所述上部第二支路开关(SB1)与所述下部第二支路开关(SB2)之间的所述第二支路(B)。
11.根据权利要求10所述的驱动装置(200)，其中，所述直流马达(34)连接到电流传感器IM，所述电流传感器被配置成测量来自所述直流马达(34)的直流马达电流(IDC)，其中，所述控制器(32、232)被配置成：
切换到所述驱动装置(200)的活动状态，其中，所述上部第一支路开关(SA1)和所述下部第二支路开关(SB2)是激活的，并且所述下部第一支路开关(SA2)和所述上部第二支路开关(SB2)是未激活的，
将所述直流马达电流(IDC)与第一参考电流(IREF1)进行比较，
当所述直流马达电流(IDC)超过所述第一参考电流(IREF1)时，切换到所述驱动装置(200)的暂停状态，其中，上部支路开关(SA1、SB1)或下部支路开关(SA2、SB2)是未激活的，
当所述直流马达电流(IDC)下降到第二参考电流(IREF2)以下时，切换回至所述活动状态。
12.根据权利要求11所述的驱动装置(200)，其中，所述第一参考电流(IREF1)的绝对值实质上等于所述第二参考电流(IREF2)的绝对值。
13.根据权利要求11或12所述的驱动装置(200)，其中，所述控制器(32、232)被配置成：在所述控制器(32、232)的存储器(33)中存储与在所述暂停状态期间所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的哪些开关是激活的相关联的数据。
14.根据权利要求13所述的驱动装置(200)，其中，所述控制器(32、232)被进一步地配置成：从存储在所述存储器(33)中的数据中获取在先前暂停状态期间所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的哪些开关是激活的，并且相对于所述先前暂停状态在所述暂停状态期间交替所述开关的激活，使得在所述先前暂停状态期间被激活的开关在所述暂停状态中是未激活的。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的驱动装置(200)，其中，所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)是晶体管。
16.根据权利要求15所述的驱动装置(200)，其中，所述上部支路开关(SA1、SB1)是p沟道晶体管，所述下部支路开关(SA2、SB2)是n沟道晶体管。
17.根据权利要求15所述的驱动装置(200)，其中，所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的每一者是n沟道晶体管。
18.根据权利要求15所述的驱动装置(200)，其中，所述开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的每一者是绝缘栅双极晶体管。
19.根据权利要求10至18中任一项所述的驱动装置(200)，其中，所述第一支路开关(SA1、SA2)连接到适于提供第一自举电压(UB1)的第一自举电路(121)，所述第二支路开关(SB1、SB2)连接到适于提供第二自举电压(UB2)的第二自举电路(122)，其中，所述控制器(32、232)被配置成：使得通过相应的自举电压(UB1、UB2)在所述暂停状态期间对未激活的开关(SA1、SA2、SB1、SB2)中的每一者进行充电。
20.一种用于进入系统(10)的自动开门机(30)，所述进入系统(10)具有一个或多个可移动门构件(D1…Dm)，其中，所述自动开门机(30)用于使所述一个或多个可移动门构件(D1…Dm)分别在关闭位置和打开位置之间移动，
所述自动开门机(30)包括根据权利要求10至19中任一项所述的驱动装置(200)。
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