CN113677865A - 用于闭合面板的直接驱动线缆操作的致动系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于在正常驱动状态和反向驱动状态中的一个状态下移动闭合面板的致动系统和操作方法。致动系统包括用于移动闭合面板的机械联轴器。具有轴的马达直接且可操作地连接至机械联轴器以直接移动机械联轴器。传感器检测闭合面板的移动并且耦接至马达所连接的控制器。控制器基于在正常驱动模式下检测到的马达移动命令利用马达移动闭合面板。控制器还使用至少一个传感器检测闭合面板的移动并且基于在反向驱动状态下检测到的移动选择性地制动闭合面板的移动。

Description

用于闭合面板的直接驱动线缆操作的致动系统

相关申请的交叉引用

该PCT国际专利申请要求2019年4月10日提交的美国临时申请第62/831,957号的权益。以上申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分并且通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容总体上涉及机动车辆闭合面板，并且更具体地涉及用于其的动力操作致动系统。

背景技术

本部分提供了与本公开内容相关的背景信息，不一定是现有技术。

在许多机动车辆门组件中，外板金属门面板和内板金属门面板连接在一起以在它们之间限定内部门腔。在一些机动车辆门组件(例如包括动力操作的窗的那些激动车辆门组件)中，通常被称为托架模块或简单地称为托架的设备模块或子组件安装到内部门腔内的内门面板。托架通常用于支承各种车门硬件部件，例如被配置成支承升降板2以便选择性地沿其滑动的例如图1A和图1B所示的窗调节器导轨1，以及被配置成沿窗调节器导轨1驱动升降板2的致动器系统3。升降板2固定到窗(未示出)以使窗响应于致动器系统3的动力致动而沿窗调节器导轨1内的导槽的方向随窗一起上下滑动。

致动器系统3通常包括经由齿轮箱组件6可操作地连接至线缆卷筒5的调节器马达(motor，电机)4(在图1B中，为了清楚起见，隐藏线缆卷筒5的卷筒盖)。马达4通常具有延伸至蜗轮的输出轴，其中蜗轮被配置成与齿轮箱组件6的驱动齿轮啮合。齿轮箱组件6通常包括行星齿轮组，该行星齿轮组具有被配置成与线缆卷筒5的输入齿轮啮合的输出齿轮构件。不幸的是，由于若干相互啮合的齿轮之间的摩擦和晃动(游隙)导致的齿轮传动损失，上述致动器系统3经历固有的低效率。由于固有的操作低效率，诸如马达4的部件的功率、尺寸和重量通常增加，这固有地增加了成本并降低了燃料效率。

除了包括动力操作的窗的机动车辆门组件之外，其他机动车辆门组件(例如动力操作的滑动门)还可以包括除了离合器之外的与上文针对致动器系统3所讨论的类似类型的致动器系统，以便于动力操作的滑动门在关闭位置与打开位置之间的滑动移动。因此，在滑动门的动力移动期间，在致动器系统的齿轮箱组件内以及在相关联的离合器中通常经历类似的损失。

鉴于上述情况，需要针对机动车辆提供在操作方面高效同时在制造、组装和使用方面是紧凑、稳健、耐用、重量轻且经济的致动系统。

发明内容

本部分提供了本公开内容的总体概述，并且不旨在全面列出与本文提供的详细说明中描述和图示的发明概念相关联的所有特征、优点、方面和目标。

本公开内容的目的是提供用于车辆的闭合面板的致动系统，致动系统解决了以上利用已知致动系统讨论的那些问题中的至少一些问题。

根据以上目的，本公开内容的一方面试提供在操作方面高效同时在制造、组装和使用方面是紧凑、稳健、耐用、重量轻且经济的致动系统。

根据本公开内容的另一方面，本公开内容涉及一种用于在正常驱动状态和反向驱动状态中的一个状态下移动车辆的闭合面板的致动系统。致动系统包括机械联轴器，该机械联轴器连接至闭合面板，以用于在打开位置与关闭位置之间移动闭合面板。该致动系统还包括马达，该马达具有直接且可操作地连接至机械联轴器的轴并且被配置成直接移动机械联轴器。该致动系统另外包括用于检测闭合面板的移动的至少一个传感器。该致动系统另外包括控制器，该控制器电耦接至马达和至少一个传感器并且被配置成检测在正常驱动状态下的马达移动命令。该控制器还被配置成：基于在正常驱动状态下检测到的马达移动命令利用马达来直接移动闭合面板，并且在正常驱动状态和反向驱动状态中的一个状态下使用至少一个传感器检来检测闭合面板的移动。该控制器基于在正常驱动状态和反向驱动状态中的一个状态下检测到的移动和检测到的马达移动命令来控制马达的操作。该控制器还基于在反向驱动状态下检测到的移动选择性地制动闭合面板在关闭位置与打开位置之间的移动。

根据本公开内容的又一方面，本公开内容涉及一种操作用于在正常驱动状态和反向驱动状态中的一个状态下移动车辆的闭合面板的致动系统的方法。该方法包括下述步骤：在正常驱动状态下使用控制器来检测马达移动命令。接下来，基于在正常驱动状态下检测到的马达移动命令，利用具有直接且可操作地连接至机械联轴器的轴的马达使闭合面板在打开位置与关闭位置之间直接移动，机械联轴器连接至闭合面板。该方法然后包括下述步骤：在正常驱动模式和反向驱动状态中的一个状态下使用耦接至马达和控制器的至少一个传感器来检测闭合面板的移动。该方法通过下述来进行：基于在正常驱动模式和反向驱动状态中的一个状态下检测到的移动和检测到的马达移动命令使用控制器来控制马达的操作。该方法还包括下述步骤：基于在反向驱动状态下使用控制器检测到的移动来选择性地制动闭合面板在关闭位置与打开位置之间的移动。

根据又一方面，提供了一种用于移动车辆的闭合面板的致动系统，该致动系统包括：机械联轴器，其连接至闭合面板，以用于在打开位置与关闭位置之间移动闭合面板；以及马达，马达具有直接且可操作地连接至机械联轴器的轴并且被配置成直接移动机械联轴器。

在相关方面中，齿轮减速机构在轴与机械联轴器之间不互连。

在另一相关方面中，离合器机构在轴与机械联轴器之间不互连。

在另一相关方面中，马达是无刷马达。

在另一相关方面中，轴通过传动装置与机械联轴器互连。

在另一相关方面中，传动装置是可反向驱动传动装置。

在另一相关方面中，致动系统包括制动系统，该制动系统耦接至机械联轴器和传动装置和马达中的至少一个。

在另一相关方面中，制动系统包括制动组件，该制动组件被配置成用于选择性地制动机械联轴器和传动装置和马达中的至少一个、闭合面板的移动。

在另一相关方面中，制动系统包括：至少一个传感器，其用于检测闭合面板、机械联轴器、传动装置和马达中的至少一个的移动；以及控制器，其电耦接至马达和至少一个传感器，并且被配置成使用至少一个传感器检测闭合面板、机械联轴器、传动装置和马达中的至少一个的移动，并且基于检测到的移动选择性地制动闭合面板在关闭位置与打开位置之间的移动。

在另一相关方面中，控制器被配置成控制马达以对抗闭合面板、机械联轴器、传动装置和马达中的至少一个的检测到的移动。

在另一相关方面中，马达是无刷马达并且控制器被配置成使用场定向控制方法来控制马达，该场定向控制方法包括向马达提供磁通链电压命令和转矩电压命令。

根据另一相关方面，提供了一种构造用于移动车辆的闭合面板的致动系统的方法，该方法包括下述步骤：提供连接至闭合面板的机械联轴器，以用于在打开位置与关闭位置之间移动闭合面板；以及提供马达，该马达具有直接且可操作地连接至机械联轴器的轴并且被配置成直接移动机械联轴器。

根据本文提供的描述，其他适用领域将变得明显。该发明内容中的描述和具体示例仅旨在对某些非限制性实施方式进行说明而并不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明选择的实施方式而非所有可能的实现方式的目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。

图1A和图1B示出了现有技术的窗调节器导轨和通过致动器系统能够沿窗调节器导轨移动的支承升降板；

图2示出了根据本公开内容的方面的具有闭合面板的机动车辆；

图3是根据本公开内容的方面的致动系统的马达和机械联轴器的正视图；

图4示出了根据本公开内容的方面的致动系统的马达和机械联轴器的前视图；

图5A至图5B示出了根据本公开内容的方面的致动系统；

图6A至图6C示出了根据本公开内容的方面的致动系统的控制器、马达和机械联轴器的多个配置；

图7A至图7D示出了根据本公开内容的方面的用于另外允许致动系统的制动的、致动系统的控制器、马达和机械联轴器的附加配置；

图8、图9和图10示出了根据本公开内容的方面的致动系统的机电制动组件；

图11是根据本公开内容的方面的用于实现场定向控制的致动系统的无刷直流马达和控制系统的示意图；

图12是根据本公开内容的方面的无刷直流马达的操作区域的示意表示；

图13示出了根据本公开内容的方面的驱动无刷直流马达的电流的相移3轴定子系统电量的曲线图；

图14示出了根据本公开内容的方面的被分解成2轴参考系正交电流和磁通电流分量的定子电流矢量；

图15是根据本公开内容的方面的无刷马达的定子和转子的示意图，其示出了转子磁场和定子磁场以及作用在转子上的正交力和定子力；

图16是根据本公开内容的方面的图14的2轴变换定子电流矢量的3轴表示，其示出了定子电流矢量与转子的正交轴之间的增量；

图17是根据本公开内容的方面的图11的控制系统的方面的框图；

图18示出了根据本公开内容的方面的图15的控制系统的方面的框图，其示出了正交和磁通电流分量的结果变化；

图19A至图19C示出了根据本公开内容的方面的在由致动系统补偿期间用于小的手动输入移动的马达；

图20A至图20C示出了根据本公开内容的方面的在由致动系统补偿期间图15的控制系统的用于增加的手动输入移动的马达和方面；

图21A至图21B示出了根据本公开内容的方面的在无刷直流马达的转子已经移回初始位置之后由致动系统保持期间的图17的控制系统的马达和方面；以及

图22至图25示出了根据本公开内容的方面的操作致动系统的方法的步骤，该致动系统用于在正常驱动状态和反向驱动状态中一个状态下移动车辆的闭合面板。

具体实施方式

在以下描述和所附权利要求中，表述“闭合面板”将用于一般地指示在打开位置与关闭位置——打开位置与关闭位置分别打开和关闭对机动车辆的内部隔室的访问——之间可移动的任何元件，因此除了机动车辆的侧门外，还包括但不限于行李厢、门、升降门、滑动门、后舱盖、发动机罩盖或其他关闭的隔室、窗、天窗。

总体上，本公开内容涉及非常适合在许多应用中使用的类型的致动系统。将结合一个或更多个示例实施方式描述本公开内容的致动系统和相关联的操作方法。然而，所公开的具体示例实施方式仅被提供用于足够清楚地描述本发明的构思、特征、优点和目的，以允许本领域技术人员理解和实践本公开内容。具体地，提供了示例实施方式，使得本公开内容将透彻并且将向本领域技术人员全面地传达范围。阐述了许多具体细节，例如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本公开内容的实施方式的全面理解。对于本领域的技术人员而言明显的是，不需要采用具体细节，示例实施方式可以以许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为限制本公开内容的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。

现在首先参照附图的图2，示出了机动车辆10的示例，其具有车身12、铰接的前门14和滑动后门16。前门14配备有窗18，窗18经由动力操作的窗升降系统能够在关闭位置与打开位置之间移动。类似地，后门16配备有窗20，窗20经由动力操作的窗升降系统能够在关闭位置与打开位置之间移动。虽然本公开内容在下文中将具体针对描述与门16相关联的窗升降系统，但是本领域技术人员将认识到并意识到，与本文所述的布置相类似的布置可以适用于与铰接的升降门24相关联的前门14和/或窗22、以及任何其他类型的闭合面板(例如滑动门、天窗等)、以及其他车辆动力致动器(例如用于动力释放、车辆门锁中的动力锁)以及用于系紧致动器等。

图3示出了根据本公开内容的方面的用于移动车门16的窗20的致动系统27的窗调节器26。窗调节器26包括：马达28、28’、卷筒30、一组三个驱动线缆32(分别以32a、32b和32c示出)、两个导轨34(分别以34a和34b示出)、两个升降板36(分别以36a和36b示出)。

导轨34可以以任何合适的方式安装到车门16。例如导轨34可以安装到在车门16内部的托架板38。升降板36保持窗20并且可滑动地安装在导轨34上。线缆32a连接在第一升降板36a与围绕导轨34a端部处的滑轮39的卷筒30之间。线缆32b连接在第二升降板36b与围绕导轨34b的端部处的滑轮的卷筒30之间。线缆32c安装在两个升降板36之间，并且缠绕在两个导轨34的端部的滑轮39周围。升降板36经由线缆32被向上和向下驱动，线缆32本身由卷筒30的旋转驱动。卷筒30通过马达28、28’在第一方向或第二相反方向上旋转，这取决于车辆10的乘客是否希望窗18升起或降下。马达28、28’可以是双向电动马达。

根据另一方面，如图4所示，致动系统27可以利用或包括单轨窗调节器40。调节器40包括导轨42，升降板44可以沿着该导轨的长度的至少一部分滑动。在所示实施方式中，引导件——滑轮46——安装在导轨42的一端附近。驱动装置48位于导轨42的与滑轮46相对的一端处，驱动装置48包括马达28、28’(例如，直流马达)和驱动卷筒50，该驱动卷筒50可以通过马达28、28’在各自方向上的操作沿顺时针或逆时针方向转动。

如对于本领域技术人员而言将是明显的一样，驱动卷筒50可以通过任何合适的装置(例如齿轮系和/或离合器机构)连接至马达28、28’，并且壳体52封闭齿轮系和/或离合器机构并且包括三个钻孔，安装螺栓54、56和58可以容纳在钻孔中或穿过钻孔。螺栓58延伸穿过导轨42以将驱动装置48枢转地连接至导轨42。螺栓56可以用于帮助将调节器40安装在车辆10内，并且螺栓54可以接合导轨42的端部中的槽，以在调节器40被组装时防止驱动装置48相对于导轨42的进一步枢转移动。

柔性驱动构件62从升降板44上的第一附接点64向下延伸到其围绕的驱动卷筒50，并且然后向上并围绕滑轮46，并且然后向下延伸到升降板44上的第二附接点66。如图所示，柔性驱动构件62是导线线缆。适合于其他柔性驱动构件62(例如带)的驱动卷筒50和滑轮46的配置对于本领域技术人员而言将是明显的。此外，除了滑轮46之外，用于柔性驱动构件62的引导件可以是柔性驱动构件62可以围绕其移动的任何合适的装置。用于导线线缆62的合适的引导件可以包括在其周边边缘具有凹槽的聚甲醛(delrin)^TM盘，当导线线缆62移动时，导线线缆62滑动穿过围绕盘周边的凹槽。

如图5A至图5B最佳示出的，根据本公开内容的其他方面，提供了用于在正常驱动状态和反向驱动状态中的一个状态下移动车辆10的闭合面板(例如，窗20)的致动系统27。致动系统27包括连接至闭合面板(例如，窗20)的机械联轴器70，以用于在打开位置与关闭位置之间移动闭合面板20。可以提供其他类型的机械联轴器70，例如题为“Compact cabledrive power sliding door mechanism”的美国专利第7,770,961号中描述的中心铰链或滑动门支架，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

致动系统27还包括马达28、28’，马达28、28’具有直接且可操作地连接至机械联轴器70的轴72并且被配置成直接移动机械联轴器70。因此，机械联轴器70可以是直接连接至轴72的卷筒30、50(在图5B中，为了清楚起见，卷筒30、50被示出为具有隐藏的卷筒盖)。另外，致动系统27包括控制器74，其电耦接至马达28、28’和至少一个传感器114a、114b、114c(图11)。控制器74被配置成检测正常驱动状态下的马达移动命令(例如来自开关109或来自图9A至图9B中的车身控制模块/BCM 137的信号)，并且基于在正常状态下检测到的马达移动命令，利用马达28、28’直接移动闭合面板20。控制器74还在正常驱动模式和反向驱动状态中的一个状态下使用至少一个传感器114a、114b、114c检测闭合面板20的移动。控制器74基于在正常驱动状态和反向驱动状态中的一个状态下检测到的移动和检测到的马达移动命令另外地控制马达28、28’的操作。控制器74还被配置成基于在反向驱动状态下使用控制器74检测到的移动来选择性地制动闭合面板20在关闭位置与打开位置之间的移动。控制器74还使用其他类型的传感器配置来检测闭合面板20的移动，例如用于直接检测窗20的移动，或者窗20与马达28、28’之间的传动装置中的任何部件的移动。

如图6A至图6C的框图中最佳所示，致动系统27的控制器74、马达28、28’和机械联轴器70的多个配置可以用于直接驱动闭合面板20。参照图6A，闭合面板是门16的窗20。马达28、28’是有刷电动马达28并且机械联轴器70包括马达28的轴72与窗调节器40的升降板36、44之间的直接驱动或直接机械连接。因此，由于没有使用齿轮系，可以提高致动系统27的效率；然而，仍然可以反向驱动致动系统27。例如，在窗20的情况下，可能不期望允许反向驱动，因为关闭的窗20的安全性可能会因窗20被强制反向或反向驱动进入车辆10的门16或车身而受到损害。图6B的致动系统27与图6A所示的致动系统类似；然而，代替有刷电动马达28，所示的致动系统27使用无刷直流电动马达28’。因此，可以通过无刷直流电动马达28’的控制来抵消或校正反向驱动。在图6C中，示出了另一示例性致动系统27。同样，闭合面板是门16的窗20。机械联轴器70包括用于耦接至门16的导轨34、42并且升降板36、44附接至窗20并且可滑动地安装在导轨34、42上。线缆32、62附接至升降板36、44。卷筒30、50直接耦接至马达28、28’的轴72，其中线缆32、62环绕卷筒30、50以用于响应于马达28、28’的轴72的旋转而沿着导轨移动线缆32、62和升降板36、44。因此，如在图6A和图6B中一样，没有齿轮系，因为卷筒30、50直接耦接至马达28、28’的轴72。同样，在图6C中，马达28、28’是无刷直流电动马达28’。应当理解，虽然在图6C中未示出，但可以使用行星齿轮系作为机械联轴器70的一部分。

现在参照图7A至图7D，提供致动系统27的控制器74、马达28、28’和机械联轴器70的附加配置以另外允许制动或抵抗机械联轴器70、马达28、28’和/或闭合面板20的移动。参照图7A，闭合面板是门16的窗20，并且机械联轴器70包括：用于耦接至门16的导轨、由马达28、28’的轴72直接驱动的缆线32、62，以及升降板36、44。升降板36、44附接至窗20并且可滑动地安装在导轨上并且被配置成：当马达28、28’被操作并且线缆32、62没有被马达28、28’张紧时，将升降板36、44锁定在沿导轨的任何位置处。当马达28、28’被操作并且线缆32、62被马达28、28’张紧时，升降板36、44还能够使升降板36、44移动。换言之，图7A中的升降板36、44是诸如美国专利第7,975,434号中的锁定升降板，该专利通过引用并入本文。因此，通过升降36、44的锁定防止反向驱动。

在图7B中，马达28、28’是无刷直流电动马达28’并且机械联轴器70包括马达28、28’的轴72与窗20的升降板36、44之间的直接机械连接。然而，如图所示，致动系统27可以另外包括离合器或机电制动组件76(图8、图9A和图9B，其耦接至机械联轴器70和马达28、28’中的至少一个(示出了两个联轴器)。机电制动组件76电耦接至控制器74并由其控制以选择性地在接合状态与脱离状态之间移动。机电制动组件76例如在功率损失的情况下被默认设置为处于接合状态并且仅当马达28’被驱动时制动器被移除(即，移动到脱离状态)。在接合状态下，轴72的旋转被阻碍以用于在反向驱动状态下制动机械联轴器70和闭合面板20在关闭位置与打开位置之间的运动。相反，在脱离状态下，轴72被允许旋转并且允许在正常驱动状态下机械联轴器70和闭合面板20的移动。因此，为了防止反向驱动，使用机电制动组件76实现锁定或制动。

图7C不包括如图7B中那样的机电制动组件76；然而，锁定或制动是通过下述操作来实现的：向马达28、28’施加动力以停止马达28、28’的轴72的旋转并因此停止机械联轴器70和闭合面板20的运动。具体地，马达28、28’是无刷直流马达28’并且机械联轴器70包括马达28’的轴72与窗20的升降板36、44之间的直接机械连接。因此，无刷电动马达28’能够进行制动控制(即，阻止闭合面板或窗20被反向驱动)的制动系统的一个示例，并且特别是电子制动系统的一个示例。

图7D示出了致动系统27的配置，其中机械联轴器70包括用于耦接至门16的导轨34、42以及附接至窗户20并可滑动地安装在导轨上的升降板36、44。线缆32/62附接至升降板36、44。机械联轴器70还包括传动装置(例如齿轮系77)，该传动装置能够被反向驱动并且具有由马达28、28’的轴72驱动的齿轮系输入以及具有齿轮系输出。卷筒30、50耦接至齿轮系输出，以用于响应由齿轮系77改进的马达28、28’的轴72的旋转而沿着导轨34、42移动线缆32、62和升降板36、44，其中线缆32、62环绕在卷筒上。齿轮系77可以例如是例如美国专利第9,234,377号中的齿轮系77，该专利通过引用并入本文。具体地，齿轮系77可以包括在齿轮系输入处附接至马达28、28’的轴72的蜗轮78和附接至齿轮轴80的正齿轮79，该齿轮轴80包括齿轮系输出并且具有与蜗轮78啮合的多个外周齿81。作为齿轮减速机构的这种齿轮系或传动装置可以具有齿轮减速特性，由此马达的速度在传动装置的输出处降低以提供减速/转矩倍增。由马达28、28’引起的蜗轮78的旋转使正齿轮79在正常驱动状态下旋转，并且正齿轮79的旋转使蜗轮78在反向驱动状态下旋转。根据一方面，蜗轮78由黄铜形成并且正齿轮79由塑料形成以实现足以允许反向驱动的摩擦系数，在反向驱动中正齿轮79的旋转引起蜗轮78的旋转。根据另一方面，蜗轮78与正齿轮79之间的齿轮比至少为50:1(例如，57:1)以允许蜗轮78在被示出为反向驱动传动装置的一种类型的反向驱动状态下由正齿轮79反向驱动。然而，应当理解，可以附加地或替代地使用其他齿轮系(例如，其他高效率、低齿轮比可反向驱动齿轮系)。

如图8、图9A和图9B中最佳示出的，机电制动组件76——制动系统的另一示例，特别是机械制动系统的示例——包括可操作地连接至控制器74的线圈组件82以用于接收电流。更详细地，当线圈组件82因没有电流而断电时，机电制动组件76保持在接合状态，而当线圈组件82通过电流通电时，机电制动组件76保持在脱离状态。机电制动组件76还包括被固定为与轴72共同旋转的第一摩擦板83以及第二摩擦板84。当线圈组件82断电时，第一摩擦板83和第二摩擦板84被偏置成彼此摩擦接合。更详细地，当线圈组件82断电时，弹簧构件85将第一摩擦板83和第二摩擦板84偏置成彼此摩擦接合。当线圈组件82通电时，第一摩擦板83和第二摩擦板84通过来自线圈组件82的磁力移出彼此的摩擦接合。马达28、28’的轴72从附接至机械联轴器70(例如，卷筒30、50)的第一端86到附接至机电制动组件76的第一摩擦板83的第二端87轴向延伸穿过马达28、28’。

如图8的分解图最佳示出的，机电制动组件76包括具有端安装面89和环形外壁90的制动壳体88，该致动壳体88被示出为大体圆柱形并限定内腔91，内腔91被定尺寸用于大量接收各种制动组件76的部件。为了便于将制动组件76固定到位，端安装面89被示出为具有多个通孔92，以用于通过通孔接收紧固件，其中，作为示例而非限制，可以提供紧固件作为用于螺纹接收到马达28、28’的端部中的螺纹紧固件(图9A-9B)。制动组件76还包括间隔件93，也称为垫片。电磁线圈组件82具有围绕线轴95螺旋缠绕并且被配置为与电流源可操作地电连通的导电电线94；和线圈壳体96。

线圈壳体96具有环形外壁97和沿轴线A从端壁99延伸到自由端的中心管状柱98，其中在壁97与柱98之间延伸的环形空腔100用于在其中接收线圈组件82。线圈组件82的线轴95具有通孔或通道101，该通道101被定尺寸为围绕柱98的外表面紧密接收，并且线轴95被定尺寸为紧密接收在线圈壳体96的腔100内。

如图9A和图9B中最佳示出的，在轴72与卷筒30、50之间存在直接的机械耦接。间隔件93设置在由管状柱98的壁限定的腔或袋102中，使得间隔件93与端壁99邻接。弹簧构件85抵靠间隔件93设置在袋102中，其中，弹簧构件85具有足够的长度以在未偏置的轴向未压缩状态下沿着轴线A(图8)从管状柱98的自由端103向外轴向延伸并延伸超出该自由端。应当认识到，除了调节弹簧构件85的弹簧常数之外，间隔件93可以设置有期望的轴向厚度以通过调节弹簧构件85轴向延伸超出柱98的自由端103多远来调节将弹簧构件85施加到第二摩擦板83的力。在制动壳体88固定到马达28、28’的情况下，第一摩擦板83被可操作地连接以例如经由压配合、经由机械紧固件结合和/或固定到其上来固定地附接至马达28、28’的轴72的第二端87，以便与其共同旋转，作为示例而非限制，轴72的第一端86可操作地固定地与卷筒30、50耦接。第二摩擦板84设置在第一摩擦板73与弹簧构件85之间的制动壳体88中，使得弹簧构件85接合第二摩擦板84并且在完成组装时且在“接通位置”或“接合状态”时将第二摩擦板84强制地偏置成与第一摩擦板83接触。第二摩擦板84不是设置成用于围绕轴线A的旋转运动，而是用于在“接合”状态与“脱离”状态之间的移动期间沿着轴线A的滑动移动。为了便于平滑的滑动移动，第二摩擦板84被示出为具有多个径向向外延伸的突出部或耳部104，用于与制动壳体外壁90的内表面紧密地滑动接合。为了便于在“接合状态”下在第一摩擦板83与第二摩擦板84之间建立高摩擦接合，第二摩擦板84被示出为具有形成为环形带105形状的高系数摩擦材料，该环形带105固定在第二摩擦板84的端面中的环形凹槽107内。因此，环形带105从第二摩擦板84的端面轴向向外延伸，用于在“接合状态”下与第一摩擦板83的端面摩擦接合。应当认识到，带105可以根据需要固定到第一摩擦板83，或者固定到第一摩擦板83和第二摩擦板84两者，以在它们之间获得一定程度的摩擦接合。还应当认识到，任何合适的高摩擦系数材料都可以用于带105，并且进一步地，第一摩擦板83和/或第二摩擦板84的端面可以根据需要进行表面处理或以其他方式粗糙化，以便于在它们之间提供高度的摩擦，用于保持第一摩擦板83并防止第一摩擦板83在处于“接合状态”时旋转。制动表面领域的技术人员在查看本文的公开内容时将容易地理解用于获得第一摩擦板83与第二摩擦板84之间的制动条件的许多机构，其中这些机构被设想并且通过引用被并入本文。

仍然参照图9至图10，电引线106从控制器74延伸成与机电制动组件76电连通，并且特别地，与机电制动组件76的线圈组件82电连通。当制动器76经由电流通电时，制动器76移动到“脱离状态”，并且轴72能够围绕轴线A旋转。然而，制动器76通常处于“接合状态”以防止轴72、机械联轴器70以及因此闭合面板20的移动。

如图9所示，例如当机电制动器76处于“接合状态”时，例如当窗户20完全关闭时，线圈组件82由于没有供应到其的电流而断电。这样，没有电流或能量从控制器74提供给制动器76的线圈组件82，并且因此由弹簧构件85施加的弹簧力将第二摩擦板84偏置成与第一摩擦板83摩擦接触，以阻止第一摩擦板83以及因此轴72绕轴线A旋转。通过阻止轴72的旋转，制动器76还阻止机械联轴器70的移动。因此，窗20或其他闭合面板20保持关闭。

为了使制动器76脱离并使制动器76从“接合状态”移动到“脱离状态”，将信号或命令选择性地发送至控制器74。车辆10的使用者可以开始向控制器74发送信号或命令以选择性地释放制动器76，并且因此允许闭合面板20自由地移动到新的位置，例如打开或关闭位置。开关、钥匙链、按钮、传感器或车辆10中的或与车辆10相关联的任何其他装置可以用于将信号发送至控制器74。在接收到信号时，控制器74以电流的形式向线圈组件82以及还向马达28、28’提供能量。在经由流经导线绕组94的电流激励电磁线圈组件82时，由于安培定律产生磁场。磁场在第二摩擦板84上施加磁力，磁力足够强以克服弹簧构件85的弹力，并且因此磁力将第二摩擦板84轴向拉动和滑动，使其远离第一摩擦板83并脱离第一摩擦板83。在第二摩擦板84与第一摩擦板83轴向间隔开(图10)的情况下，制动器76进入“脱离状态”，从而允许第一摩擦板78、轴72、机械联轴器70在合适的外部施加的力下移动。这样，一旦第二摩擦板84与第一摩擦板83脱离，由控制器74命令并提供给马达28、28’的能量就使轴72和第一摩擦板83绕轴线A旋转。在第二摩擦板84不再与第一摩擦板83接触的情况下，轴72和第一摩擦板83能够绕轴线A自由旋转。轴72因此驱动机械联轴器70。一旦闭合面板20到达关闭位置或另一预定位置，信号选择性地从控制器74被发送以停止向马达28、28’和线圈组件82供应能量，从而使线圈组件82断电，并因此使来自线圈组件82的磁力消散，从而使第二摩擦板84在弹簧构件85的偏置下移动到与第一摩擦板83摩擦接合。因此，制动器76再次进入“接合状态”以防止马达28、28’的轴72旋转，并因此将闭合面板20维持在期望位置。

控制器74包括被配置成控制马达28、28’的马达控制电路107以及被配置成控制机电制动器76的制动控制电路108。另外，开关109(例如，窗调节器开关)和/或BCM 137被示出为向控制器74提供马达移动命令(例如，在正常驱动状态下)。

也可以手动操作本公开内容的致动系统27。如果执行手动操作，则控制器74可以根据为马达28、28’设置的至少一个传感器114a、114b、114c感测移动，并且以与上述动力操作相同的方式释放机电制动器76。如果所有的动力都损失，例如如果车辆电池耗尽，则制动转矩被限制到允许滑动条件的最大值。这将允许该闭合面板20以高于正常的手动力被打开或关闭。此外，控制器74还被配置成监测主电源110的可用性，并相应地在正常驱动状态和反向驱动状态中的一个状态下操作。如果主电源110正常(即，不是低电量电池或无电池条件)，则当马达28、28’接通(施加动力)时，机电制动组件76关闭(施加动力)。此外，如果主电源110正常，则当马达28、28’关闭(移除动力)时，机电制动器组件76接通(移除动力)。然而，如果主电源110不正常(即，电池电量低或无电池条件)，当马达28、28’关闭(移除动力)时，机电制动组件76接通(移除动力，弹簧)。

如上参照图7C所述，马达28、28’可以制动、抵抗或停止机械联轴器70和闭合面板20在反向驱动状态下的移动。为了提供这样的操作，马达28、28’是无刷直流电动马达28’，并且控制器74被配置成提供场定向控制(FOC)方法，下面将更详细地讨论。

如图11中示意性所示，无刷DC(直流)电动马达28或简称无刷电动马达28’包括多个定子绕组112a、112b、112c(在该示例中为三个，以星形配置连接)以及在该示例中具有两个极(‘N’或北极和‘S’或南极)的转子113，该转子113能够操作以相对于定子绕组112a、112b、112c旋转。转子113——其可以连接至输出轴(例如，轴72)——的旋转与机械联轴器70以及用于向闭合面板(例如图2中示出的窗20)施加移动的其他机构或传动装置可操作地连通。

无刷电动马达28’的控制设想在由与绕组112a、112b、112c电连通的DC电源(例如主电源110)供电时生成的在定子绕组112a、112b、112c中流动的电流Ia、Ib、Ic的电周期性切换，以经由所产生的磁相互作用保持转子113的旋转。例如，致动系统27的控制器单元111包括耦接至相定子绕组112a、112b、112c的控制器74(例如微处理器133)、三相反相器134以及包括PWM驱动器135a的PWM(脉冲宽度调制)单元135。以已知的方式，在此不详细讨论，三相反相器134包括用于每个定子绕组112a、112b、112c的三对功率晶体管开关136，功率晶体管开关136由PWM单元135控制，以便在高(导通)值或者低(断开)值处驱动相应的相电压，以便控制激励定子绕组112a、112b、112c的相关电压/电流的平均值。当定子绕组112a、112b、112c如由控制PWM单元135的微处理器133确定地按相继顺序和大小激励时，生成顺时针或逆时针移位的移动磁通。该移动磁通与由永磁转子113生成的磁通相互作用，以使转子113旋转。作用在转子113上的旋转转矩将使轴72移动。

控制作用可以利用知道转子113在其旋转期间的位置，以控制施加到绕组112a、112b、112c的激励电压/电流模式，也称为换向。因此，致动系统27可以包括耦接至马达28、28’的至少一个传感器(例如，霍尔效应传感器114a、114b、114c)以用于检测马达28、28’以及因此闭合面板20的移动，被示意性地示出为114a、114b、114c的传感器相对于定子绕组112a、112b、112c周向布置(例如，它们之间间隔的角距离为120°)以检测转子113的位置，并且经由电线117a、117b、117c将检测到的信号电传送至控制器74。例如，使用三个开/关霍尔位置传感器114a、114b、114c，可以针对六个不同的径向区域检测转子113的磁位置，特别是如图12中示意性示出的转子113的精确位置(其中针对每个区域示出了对应于由位置传感器114a、114b、114c提供的输出的不同代码)。可以提供其他数目的霍尔位置传感器。换向顺序由控制器74基于定子115和转子113的相对位置来确定，定子115和转子113的相对位置由霍尔效应位置传感器114a、114b、114c来测量或者由作为无传感器位置检测技术的部分当转子113旋转时生成的反电磁力(EMF)的大小来测量。控制作用可以替选地利用窗20、升降板36、线缆卷筒30或由于转子113的旋转而移动的其他部件的位置的知识。同样代替霍尔传感器114a、114b、114c，一个或更多个解析器131(图11)可以用于确定转子113(例如，安装到轴72)的位置。例如，解析器131提供更高的精度并且因此转子113的较少移动(例如，由于窗20的移动)将导致制动的触发。

除了图11和图12以外，现在还参照图13，无刷电动马达28’的控制可以以正弦驱动模式实现，由此无刷电动马达28’由已调制的三相脉冲宽度调制(PWM)电压供电，以在定子绕组112a、112b、112c或线圈中获得如示意性示出的相电流Ia、Ib、Ic。利用这种正弦换向，与定子绕组112a、112b、112c和PWM单元135连接的所有三条电线117a、117b、117c(例如永久地)通过彼此异相120度的正弦电流Ia、Ib、Ic激励。通过定子绕组112a、112b、112c的供应电流的产生的效果是生成北极/南极磁场，该北极/南极磁场随电流Ia、Ib、Ic变化而在马达定子115内部旋转。通过控制PWM单元135(MOSFET 136)的控制器74来计算对流经定子绕组112a、112b、112c的电流进行切换的换向过程。

存储器单元138可以被包括作为控制器74(即，微处理器133)的一部分，以用于存储由如本文描述的马达控制方法和技术的控制器74执行的指令和算法(例如，代码)。虽然存储器芯片138被示出为控制器74的一部分，但它也可以是单独的。例如，存储在存储器模块138上的指令和代码也可以与各种系统模块相关，各种系统模块例如应用程序编程接口(API)模块、驱动器API、数字输入输出API、诊断API、通信API和用于与BCM 137或其他车辆系统的LIN通信和CAN总线通信的通信驱动器。虽然可以将模块描述为加载到存储器单元138中，但是应当理解，模块可以被实现为硬件和/或软件。

用于由如本文描述的马达控制方法和技术的控制器74执行的指令和算法(例如，代码)可以涉及三相反相器134(包括场效应晶体管，例如功率晶体管开关136)的控制。三相反相器134的控制向被控制作为负载开关的马达28’(例如FET 136)提供协调功率(例如，用于生成电流Ia、Ib、Ic的正弦电压)，以连接或断开由控制器74或FET驱动器控制的电能源或主电源110(电压/电流)，从而以如下说明性描述的方式控制马达28’。说明性地，控制器74直接或间接地电连接至三相反相器134以用于对其控制(例如，用于控制FET开关速率)。三相反相器134被示出为说明性地经由三个电线117a、117b、117c连接至马达28’。感测到的电流信号以及通过转子113的旋转生成的反EMF电压信号也可以说明性地通过相同的电线117a、117b、117c由控制器74进行接收并且通过耦接至微处理器133的运动触发器140的电流电路139进行监测。

控制器74被配置成实现作为指令存储在存储器138中并由控制器74执行的场定向控制(FOC)方法或算法，以用于控制无刷电动马达28’。利用本文描述的FOC(或矢量控制)无刷马达技术，可以独立控制转矩和磁通以进行制动以控制移动窗20的力，以及改善马达启动、改善马达停止和改善马达反转。

现在参照14至图18，场定向控制无刷马达技术在转子113相对于绕组112a、112b、112c的旋转的角度上优化了由转子113生成的转矩。供应给绕组112a、112b、112c的换向电流Ia、Ib、Ic将生成定子磁场99，该定子磁场99被确定目标为与转子13的磁场正交。使转子113旋转的转矩最大化的净定子磁场力155的最佳方向如箭头157所示，其用于使转子113旋转。净定子磁场力155的次优方向如箭头159所示，其用于向外拉动转子113并将不对转子113生成旋转转矩。当磁场99和磁场144平行时，净定子磁场力155将仅包括如箭头159所示的净定子磁场力155分量，并且因此对转子113没有产生转矩。当磁场99和磁场144正交时，净定子磁场力155将仅包括如箭头157所示的净定子磁场力155分量，并且因此对转子113产生最大转矩。场定向控制(或矢量控制)旨在消除(例如，0)拉力159以使转矩力157最大化。

为了以这种方式使转矩最大化，施加到绕组112a、112b、112c的电流Ia、Ib、Ic和电压单独地并且作为相对于绕组112a、112b、112c的转子113的实际角位置θ的函数而被控制，以使定子磁场99以正交定向与转子磁场144对准。相移得到的定子电流Is可以如图14至图16所示在数学上分解成两个分量：正交电流(Iq)，或者也称为转矩电流，其根据作用在转子113上的正交力157在转子113中引起旋转；以及直流电流(Id)，或者也称为磁通电流，其对转子113引起向外的拉力159。磁场定向控制技术涉及调节这些2轴域分量Id、Iq，2轴域分量Id、Iq使用变换函数被变换成作为三个电流信号Ia、Ib、Ic的定子3轴域，以将磁通电流Id减小或消除为零，仅留下转矩电流Iq以生成如箭头157所示与转子的正交轴正交的定子磁场99。通过参考转子的磁通和正交轴对提供的马达电流和电压进行调节，可以实现对马达旋转的精确控制，例如因为转矩电流(Iq)可以基于转子113的位置θ来调节，因此马达转动的增加或减少可以被精确和快速地控制，转子113在旋转期间保持同步，位置θ可以通过使用下文描述的霍尔传感器信号来准确地确定。因此，与有刷马达控制相比，FOC控制可以提供更快的动态响应，例如那些使用梯形换向控制的马达，因为转矩电流Iq是基于转子113的准确位置来计算的。窗调节器应用需要更快的马达响应时间。

如图17中最佳示出的，提供控制器74的矢量控制系统202的模块或单元来实现场定向，并且因此可以在软件中体现为由控制器74执行的、存储在存储器单元138中的指令。矢量控制系统202被配置成接收基于无刷电动马达28’的实际角速度ω(如下面更详细描述的，例如，其使用图11的霍尔传感器114a、114b、114c来确定)的目标转矩电流

和来自无刷电动马达28’的感测的第一相电流Ia、第二相电流Ib和第三相电流Ic(例如，流过绕组/线圈112a、112b、112c的电流，其可以包括除了提供给绕组/线圈112a、112b、112c的电流以外的由于转子113的旋转而感应以及使用模数转换器感测的电流分量)。矢量控制系统202还被配置成响应于基于来自多个霍尔传感器114a、114b、114c的多个霍尔传感器信号的霍尔传感器或运动触发器140(上升沿或下降沿)而基于感测到的第一相电流Ia、第二相电流Ib和第三相电流Ic，确定α静止参考系电压

和β静止参考系电压

例如，霍尔传感器信号可以由中断处理器141(图18)在控制器74的中断端口处接收。因此，一旦检测到霍尔传感器或运动触发器140，就更新转矩电压命令

和磁通链电压命令

因此，基于转子113的确切已知位置和力矩计算转矩FOC矢量(Vd,Vq)，以使施加到转子113的转矩最大化。与每转出现数千次计算的旋转解析器相比，该转矩计算在每个霍尔检测处每转仅进行六次(例如，如果提供了三个霍尔传感器114a、114b、114c)。因此，矢量控制系统202使用霍尔传感器114a、114b、114c的数字信号以提供解析器模拟信号不能提供的转子113的高精确度的位置θ，并且FOC计算在计算上要求较低，从而得到更快的计算和响应时间、更有效的转矩矢量(Vd，Vq)以及更便宜的CPU和处理器。

矢量控制系统202保持α静止参考系电压

和β静止参考系电压

另外，矢量控制系统202被配置成基于α静止参考系电压

和β静止参考系电压

将第一相脉冲宽度调制信号PWMa、第二相脉冲宽度调制信号PWMb和第三相脉冲宽度调制信号PWMc输出到无刷电动马达28。更详细地，矢量控制系统202包括第一比例积分控制单元204，其被配置成接收基于无刷电动马达28的实际角速度ω的目标转矩电流

和汲取的转矩电流

并且使用目标转矩电流

和汲取的转矩电流

输出转矩电压命令

逆派克变换单元206耦接至第一比例积分控制单元204并且被配置成：接收无刷电动马达28的实际角位置θ并且使用逆派克变换将转矩电压命令

和磁通链电压命令

变换为α静止参考系电压

和β静止参考系电压

切换状态或空间矢量脉冲宽度调制单元208耦接至逆派克变换单元206和无刷电动马达28，并且被配置成将α静止参考系电压

和β静止参考系电压

转换为3相定子参考信号，并且确定第一相脉冲宽度调制信号PWMa、第二相脉冲宽度调制信号PWMb和第三相脉冲宽度调制信号PWMc并且将第一相脉冲宽度调制信号PWMa、第二相脉冲宽度调制信号PWMb和第三相脉冲宽度调制信号PWMc输出到无刷电动马达28’。切换状态矢量脉冲宽度调制单元208基于在运动触发器140触发(来自霍尔传感器114a、114b、114c的数字信号的上升沿或下降沿)时计算的转矩电压命令

和磁通链电压命令

的大小执行空间矢量脉冲宽度调制计算，并且基于转子113在转子113的旋转扇区上的角度对转矩电压命令

和磁通链电压命令

进行变换。切换状态或空间矢量脉冲宽度调制单元208和逆派克变换单元206两者还耦接至脉冲宽度调制(PWM)触发器209并由其进行触发。

矢量控制系统202还包括耦接至无刷电动马达28’的克拉克变换单元210，其被配置成：从无刷电动马达28’接收第一相电流Ia、第二相电流Ib和第三相电流Ic，并且使用克拉克变换确定并输出α静止参考系电流

和β静止参考系电流

(例如，克拉克变换将从绕组112a、112b、112c的3轴系统感测到的经平衡的三相电流转换成2轴坐标系的两相正交定子电流)。派克变换单元212耦接至克拉克变换单元210并且被配置成：接收α静止参考系电流

和β静止参考系电流

并且使用派克变换确定并输出汲取的转矩电流

和汲取的磁场磁通链电流

第二比例积分控制单元214耦接至逆派克变换单元206和派克变换单元212并且被配置成：接收参考磁通链电流

和汲取的磁通链电流

并且确定磁通链电压命令

并将磁通链电压命令

输出至逆派克变换单元206。

返回参考矢量控制系统202，克拉克变换单元210具有：第一相电流输入258、第二相电流输入260和第三相电流输入262，其各自耦接至无刷电动马达28’以用于接收第一相电流Ia、第二相电流Ib和第三相电流Ic；以及α静止参考系电流输出264，其耦接至派克变换单元212以用于输出α静止参考系电流

以及β静止参考系电流输出266，其耦接至派克变换单元212以用于输出β静止参考系电流

派克变换单元212具有：α静止参考系电流输入268，其耦接至克拉克变换单元210的α静止参考系电流输出264以用于接收α静止参考系电流

以及β静止参考系电流输入270，其耦接至克拉克变换单元210的β静止参考系电流输出266以用于接收β静止参考系电流

派克变换单元212还具有：汲取的转矩电流输出272，其耦接至第一比例积分控制单元204以用于输出汲取的转矩电流

以及汲取的磁场磁通链电流输出274，其耦接至第二比例积分控制单元214以用于输出汲取的磁场磁通电流

第二比例积分控制单元214具有：作为参考磁通链电流

(例如，出于本文上面描述的原因参考磁通链电流＝0以消除由箭头159描绘的作用在转子113上的力)的第二参考输入276；以及第二测量输入278，其耦接至派克变换单元212的汲取的磁通链电流输出274以用于接收汲取的磁通链电流

以及磁通链电压输出280，其耦接至逆派克变换单元206以用于输出磁通链电压命令

第一比例积分控制单元204具有第一参考输入282以用于接收目标或期望转矩电流

第一比例积分控制单元204还具有：第一测量输入284，其耦接至汲取的转矩电流输出272以用于接收汲取的转矩电流

以及转矩电压输出286，其耦接至逆派克变换单元206以用于输出转矩电压命令

由此认识到，控制系统200利用无刷电动马达28’的固有特性，特别是当无刷电动马达28’例如通过夹持事件减速时的特性，汲取的转矩电流

将增加。受限转矩电流

与如图18中的箭头F所示的固有增加的汲取的转矩电流

之间的差的PI积分将使得降低的转矩电压命令

施加到马达28’，从而进一步降低致动系统27中的测量的角速度ω和惯性。因此，如图所示，霍尔传感器114a、114b、114c检测转子113的位置，并且微控制器133计算磁通链电压命令

和转矩电压命令

以消除直流或磁通电流Id，使得仅对转子113产生垂直力F(例如，通过变换的磁通链电压命令

和转矩电压命令

由在线圈112a、112b、112c中生成的磁场施加在转子113上的最大转矩)。

逆派克变换单元206具有第一逆派克输入288，其耦接至第一比例积分控制单元204的转矩电压输出286以用于接收转矩电压命令

逆派克变换单元206另外具有：第二逆派克输入290，其耦接至第二比例积分控制单元214的磁通链电压输出280以用于接收磁通链电压命令

以及第三逆派克输入292，其耦接至位置确定系统216的加法器单元246的加法器输出252以用于接收实际角位置θ(或转子13的估计角度)。逆派克变换单元206还具有：α静止参考系电压输出294，其耦接至切换状态矢量脉冲宽度调制单元208以用于输出α静止参考系电压

以及β静止参考系电压输出296，其耦接至切换状态矢量脉冲宽度调制单元208以用于输出α静止参考系电压

切换状态矢量脉冲宽度调制单元208将双分量α静止参考系电压

和β静止参考系电压

转换为三分量定子域，以生成要提供给每个定子绕组112a、112b、112c的PWM信号。切换状态矢量脉冲宽度调制单元208具有：α静止参考系电压输入298，其耦接至逆派克变换单元206的α静止参考系电压输出294以用于接收α静止参考系电压

以及β静止参考系电压输入300，其耦接至逆派克变换单元206的β静止参考系电压输出296以用于接收β静止参考系电压

切换状态矢量脉冲宽度调制单元208还具有：第一相脉冲宽度调制输出302，其耦接至无刷电动马达28(例如，到绕组112a)以用于输出第一相脉冲调制信号PWMa；以及第二相脉冲宽度调制输出304，其耦接至无刷电动马达28(例如，绕组112b)以用于输出第二相脉冲调制信号PWMb；以及第三相脉冲宽度调制输出306，其耦接至无刷电动马达28(例如，绕组112c)以用于输出第三相脉冲宽度调制信号PWMc。

在图19A中，将手动输入移动施加到窗20，从而引起马达28’(和转子113)的轻微移动。在图19B中，转子磁场99和定子磁场144稍微不对准达θ₁(例如，手动移动只是开始移动转子113)。如图19C所示，汲取的磁通链电流

不足以抵抗转子旋转，并且汲取的磁通链电流

下降，并且在转子113中感应出转矩电流Iq，该转矩电流Iq自然与转子113的方向相反。因此，生成的转矩电流307与感应的转矩电流Iq相反，使得转子113回到对准状态。图19B中所示的至少一个传感器(例如，霍尔传感器114a、114b、114c)由于转子113的移动而尚未被触发。

然而，增加的手动输入已经可以施加到窗20，对马达28’产生制动或阻挡，如图20A所示。一旦转子磁场99和定子磁场144不对准达θ₂(比θ₁更大的角度)，就利用这种阻挡模式，如图20B所示。控制器74被配置成检测来自至少一个传感器(例如，霍尔效应传感器114a、114b、114c)的传感器信号，该传感器信号触发运动触发器140并指示在反向驱动状态下马达28’的轴72的手动移动。控制器74还在反向驱动状态下监测来自马达28’的第一相电流Ia和第二相电流Ib以及第三相电流Ic。控制器74还被配置成：响应于检测到来自指示马达28’的轴72在反向驱动状态下的手动移动的至少一个传感器114a、114b、114c的传感器信号，基于来自马达28’的第一相电流Ia和第二相电流Ib以及第三相电流Ic来计算汲取的转矩电流

和汲取的场磁通链电流

控制器74然后生成磁通链电压命令

和转矩电压命令

这产生与汲取的转矩电流

相反的反向转矩电流并且最小化处于反向驱动状态的阻挡模式下的汲取的场磁通链电流

如图20C中最佳示出的。控制器74还可以生成磁通链电压命令

和转矩电压命令

这会使得在图21A和图21B所示的反向驱动状态的保持模式下，汲取的转矩电流

最小化并且汲取的场磁通链电流

最大化。

如图22至图25中最佳示出的，还提供了一种操作致动系统27以用于在正常驱动状态和反向驱动状态中的一个状态下移动车辆10的闭合面板20的方法。该方法包括在正常驱动状态下使用控制器74检测马达移动命令的步骤。接下来，该方法包括下述步骤：基于在正常驱动状态下检测到的马达移动命令，利用具有直接且可操作地连接至闭合面板20所连接的机械联轴器70的轴72的马达28、28’，在打开位置与关闭位置之间直接移动闭合面板20。该方法通过下述操作进行：在正常驱动模式和反向驱动状态中的一个状态下使用耦接至马达28、28’和控制器74的至少一个传感器114a、114b、114c来检测闭合面板20的移动。该方法利用下述步骤继续进行：基于在正常驱动模式和反向驱动状态中的一个状态下检测到的移动和检测到的马达移动命令，使用控制器74控制马达28、28’的操作。该方法利用下述步骤继续进行：基于在反向驱动状态下使用控制器74检测到的移动，选择性地制动闭合面板20在关闭位置与打开位置之间的移动。

如上所述，马达28、28’可以是无刷直流马达28’。因此，如图22中最佳示出的，基于在反向驱动状态下控制器74检测到的移动来选择性地制动闭合面板20在关闭位置与打开位置之间的移动的步骤可以包括：步骤400，确定是否检测到闭合面板20的移动；以及步骤402，响应于未确定检测到闭合面板20的移动而返回到开始制动步骤。该方法还可以包括步骤404，该步骤404响应于确定检测到闭合面板20的移动而向无刷直流马达28’施加动力以对抗闭合面板20的移动。该方法可以利用下述步骤继续进行：步骤406，等待预定的时间段(例如一秒)；以及步骤408，在等待预定的时间段之后返回到步骤400，确定是否检测到闭合面板20的移动。

如所讨论的，致动系统27还可以包括机电制动组件76，其耦接至机械联轴器70和马达28、28’中的至少一个且电耦接至控制器74。机电制动组件76由控制器74进行控制以选择性地在接合状态(在接合状态下，轴72的旋转被阻止以在反向驱动状态下制动机械联轴器70和闭合面板20在关闭位置与打开位置之间的移动)与脱离状态(在脱离状态下，在正常驱动状态下，允许轴72旋转并允许机械联轴器70和闭合面板20移动)之间移动。

因此，如图23中最佳示出的，基于在反向驱动状态下使用处控制器74检测到的移动来选择性地制动闭合面板20在关闭位置与打开位置之间的移动的步骤可以包括确定是否检测到马达移动命令的步骤410。该方法可以通过412继续，即响应于确定检测到马达移动命令，将动力施加到机电制动组件76以将机电制动组件76转变到脱离状态。该方法可以利用步骤414继续进行，该步骤414确定闭合面板20的移动已经停止(例如，马达28、28’的轴72已经停止旋转)。该方法然后可以包括步骤416，步骤416响应于确定闭合面板20的移动已经停止而从机电制动组件76移除动力以将机电制动组件76转换到接合状态。该方法可以利用步骤418继续进行，步骤418在从机电制动组件76移除动力之后返回到开始制动步骤。

例如，如果闭合面板20是门的窗20，并且马达28、28’是无刷直流电动马达28’，则该方法可以包括图24所示的步骤。具体地，该方法还可以包括：步骤419，监测马达移动命令；以及步骤420，确定是否检测到马达移动命令。接下来，421响应于确定检测到马达移动命令而移动窗20，并且422响应于确定未检测到马达移动命令而返回到监测马达移动命令的步骤419。该方法利用步骤423继续进行，该步骤423响应于未确定检测到马达移动命令而检测来自至少一个传感器114a、114b、114c的指示窗20的手动移动的传感器信号。然后，该方法利用步骤424继续进行，步骤424响应于未从至少一个传感器114a、114b、114c检测到指示窗20的手动移动的传感器信号而返回到确定是否检测到马达移动命令的步骤420。然后该方法包括步骤426，响应于从至少一个传感器114a、114b、114c检测到指示窗20的手动移动的传感器信号而执行马达制动控制。接下来，该方法可以利用下述步骤继续进行：步骤428，等待预定的时间段；以及步骤430，返回到步骤422，检测来自至少一个传感器114a、114b、114c的传感器信号，该传感器信号指示在等待预定的时间段之后窗20的手动移动(这样的步骤可以帮助节省车辆电池中的电能，使得制动不连续进行)。

参照图25，执行电子马达制动控制的步骤426可以包括步骤432，即确定来自至少一个传感器114a、114b、114c的、指示窗20的手动移动的传感器信号。该方法然后可以包括步骤434，即响应于确定来自至少一个传感器114a、114b、114c的、指示窗20的手动移动的传感器信号而在反向驱动状态的阻挡模式下执行返回制动场定向控制的步骤(例如，生成磁通链电压命令

和转矩电压命令

使得汲取的转矩电流

最小化而汲取的场磁通链电流

最大化以与转子113的旋转方向相反)。步骤434可以是可选的，并且该方法可以在例如霍尔传感器114a、114b、114c触发时直接进行到步骤434中的阻挡模式。

更具体地，响应于确定来自至少一个传感器114a、114b、114c的、指示窗20的手动移动的传感器信号而在反向驱动状态的阻挡模式下执行返回制动场定向控制的步骤434可以包括下述步骤：监测来自马达28’的第一相电流Ia和第二相电流Ib和第三相电流Ic；基于来自马达28’的第一相电流Ia和第二相电流Ib和第三相电流Ic计算汲取的转矩电流

和汲取的场磁通链电流

生成磁通链电压命令

和转矩电压命令

从而产生与汲取的转矩电流

相反的反向转矩电流并且使汲取的场磁通链电流

最小化。

继续参照图25，该方法的下一步骤可以是436，确定传感器信号是否指示窗20已经移回到初始位置。然后，该方法可以通过438继续进行：响应于确定传感器信号指示窗20已经移回到初始位置而在反向驱动状态的保持模式下执行返回制动场定向控制(例如，生成磁通链电压命令

和转矩电压命令

使得汲取的转矩电流

最小化而汲取的场磁通链电流

最大化，以与转子113的旋转方向相反达预定超时时间段)(这样的步骤可以帮助节省车辆电池中的电能，使得制动不继续进行)。

更详细地，响应于确定传感器信号指示窗20已经移回到初始位置而在反向驱动状态的保持模式下执行返回制动场定向控制的步骤438可以包括下述步骤：监测来自马达28’的第一相电流La和第二相电流Lb和第三相电流Lc；以及基于来自马达28’的第一相电流Ia和第二相电流Ib和第三相电流Ic来计算汲取的转矩电流

和汲取的场磁通链电流

接下来，生成磁通链电压命令

和转矩电压命令

使得汲取的转矩电流

最小化而汲取的场磁通链电流

最大化。

仍然参照图25，该方法还可以包括步骤440，即响应于确定传感器信号指示窗20未移回到初始位置而在反向驱动状态的阻挡模式下执行返回制动场定向控制。

然而，明显地，在不脱离所附权利要求限定的范围的情况下，可以对本文描述和说明的内容进行改变。出于说明和描述的目的，已经提供实施方式的前述描述。这并不旨在是穷举的或限制本公开内容。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是如果适用则能够互换，并且可以在即使没有具体示出或描述的选择的实施方式中使用。实施方式也可以按许多方式变化。这样的变型不被视为脱离本公开内容，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开内容的范围内。

如上所述，本文公开的致动系统27可以应用于窗调节器。还考虑其他制动应用。尽管提供了一种使用FOC控制来阻挡和保持无刷马达的示例性操作，但是可以提供例如使用具有解析器的FOC技术来阻挡和保持无刷马达的转子的其他方式。本领域技术人员将认识到，与示例致动系统27相关联公开的概念同样可以实现到许多其他系统中以控制一个或更多个操作和/或功能，例如但不限于其他闭合面板，包括门和升降门。

本文中使用的术语仅是出于描述特定示例实施方式的目的，而并不旨在进行限制。如本文中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一种”和“该”也可以旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包括性的，并且因此指定了存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或附加有一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组。除非被具体地标识为执行的顺序，否则本文中描述的方法步骤、过程和操作不应当被解释为必须要求其以所讨论或示出的特定顺序来执行。还应当理解，可以采用附加的或替选的步骤。

当元件或层被称为“在...上”、“接合至”、“连接至”或“耦接至”另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上、接合至另一元件或层、连接至另一元件或层或者耦接至另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接耦接至”另一元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以相似的方式来解释(例如，“在......之间”与“直接在......之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或更多个的任何和所有组合。

尽管在本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。除非上下文明确指示，否则本文中使用的诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语并不暗示序列或顺序。因此，在不背离示例实施方式的教示的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

在本文中可以使用与空间相关的术语，例如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”、“顶”、“底”等，以便于说明来对如图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系进行描述。除了图中所描绘的定向以外，空间相对术语可以旨在涵盖使用或操作中的装置的不同定向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定向在其他元件或特征的“上方”。因此，示例术语“下方”能够涵盖上方和下方两种定向。装置可以以其他方式被定向(旋转角度或在其他定向处)，并且本文中使用的与空间相关的术语可以相对应地进行解释。

Claims (20)

1.一种用于移动车辆的闭合面板的致动系统，包括：

机械联轴器，其连接至闭合面板以用于在打开位置与关闭位置之间移动所述闭合面板；以及

马达，所述马达具有直接且可操作地连接至所述机械联轴器的轴并且被配置成直接移动所述机械联轴器。

2.根据权利要求1所述的致动系统，其中，齿轮减速机构不互连在所述轴与所述机械联轴器之间。

3.根据权利要求1所述的致动系统，其中，离合器机构不互连在所述轴与所述机械联轴器之间。

4.根据权利要求1所述的致动系统，其中，所述马达是无刷马达。

5.根据权利要求1所述的致动系统，其中，所述轴通过传动装置与所述机械联轴器互连。

6.根据权利要求5所述的致动系统，其中，所述传动装置是可反向驱动传动装置。

7.根据权利要求5所述的致动系统，还包括：

线缆，其可操作地连接至所述机械联轴器；

卷筒，其在所述线缆环绕所述卷筒的情况下可操作地耦接至所述马达的轴，以用于响应所述马达的轴的旋转移动所述线缆和所述机械联轴器。

8.根据权利要求7所述的致动系统，其中，所述机械联轴器是升降板，并且所述闭合面板是窗。

9.根据权利要求7所述的致动系统，其中，所述机械联轴器是滑动门支架，并且所述闭合面板是滑动门。

10.根据权利要求5所述的致动系统，还包括制动系统，所述制动系统耦接至所述机械联轴器和所述传动装置以及所述马达中的至少一个。

11.根据权利要求10所述的致动系统，其中，所述制动系统包括制动组件，所述制动组件被配置成用于选择性地制动所述机械联轴器和所述传动装置以及所述马达中的至少一个、所述闭合面板的移动。

12.根据权利要求10所述的致动系统，其中，所述制动系统包括：

至少一个传感器，其用于检测所述闭合面板、所述机械联轴器、所述传动装置和所述马达中的至少一个的移动；以及

控制器，其电耦接至所述马达和所述至少一个传感器，并且被配置成使用所述至少一个传感器检测所述闭合面板、所述机械联轴器、所述传动装置和所述马达中的至少一个的移动并且基于检测到的移动选择性地制动所述闭合面板在所述关闭位置与所述打开位置之间的移动。

13.根据权利要求12所述的致动系统，其中，所述控制器被配置成控制所述马达以对抗所述闭合面板、所述机械联轴器、所述传动装置和所述马达中的至少一个的检测到的移动。

14.根据权利要求13所述的致动系统，其中，所述马达是无刷马达并且所述控制器被配置成使用场定向控制方法来控制所述马达，所述场定向控制方法包括向所述马达提供磁通链电压命令和转矩电压命令。

15.根据权利要求1所述的致动系统，其中，所述闭合面板是门的窗并且所述机械联轴器包括：

导轨，其用于耦接至所述门；

升降板，其附接至所述窗并且可滑动地安装在所述导轨上；

线缆，其附接至所述升降板；

卷筒，其在所述线缆环绕所述卷筒的情况下直接耦接至所述马达的轴，以用于响应所述马达的轴的旋转沿着所述导轨移动所述线缆和所述升降板。

16.根据权利要求1所述的致动系统，其中，所述闭合面板是门的窗并且所述机械联轴器包括：

导轨，其用于耦接至所述门；

线缆，其由所述马达的轴直接驱动；

升降板，所述升降板附接至所述窗并且可滑动地安装在所述导轨上，并且被配置成当所述马达未被操作并且所述线缆未被所述马达张紧时将所述升降板锁定在沿着所述导轨的任何位置处，并且用于当所述马达被操作并且所述线缆被所述马达张紧时使所述升降板能够移动。

17.根据权利要求1所述的致动系统，其中，所述闭合面板是门的窗并且所述机械联轴器包括：

导轨，其用于耦接至所述门；

升降板，其附接至所述窗并且可滑动地安装在所述导轨上；

线缆，其附接到至所述升降板；

齿轮系，其能够被反向驱动并且具有齿轮系输出和由所述马达的轴驱动的齿轮系输入；以及

卷筒，其在所述线缆环绕所述卷筒的情况下耦接至所述齿轮系输出，以用于响应于由所述齿轮系改变的所述马达的轴的旋转而使所述线缆和所述升降板沿着所述导轨移动。

18.一种操作致动系统的方法，所述致动系统用于在正常驱动模式和反向驱动模式中的一个模式下移动车辆的闭合面板，所述方法包括下述步骤：

在所述正常驱动模式下使用控制器检测马达移动命令；

基于在所述正常驱动模式下检测到的所述马达移动命令，利用具有直接且可操作地连接至机械联轴器的轴的马达使所述闭合面板在打开位置与关闭位置之间直接移动，其中，所述机械联轴器连接至所述闭合面板；

在所述正常驱动模式和所述反向驱动模式中的一个模式下，使用耦接至所述马达和所述控制器的至少一个传感器来检测所述闭合面板的移动；

基于在所述正常驱动模式和所述反向驱动模式中的一个模式下检测到的移动和检测到的所述马达移动命令，使用所述控制器来控制所述马达的操作；以及

在所述反向驱动模式下使用所述控制器基于检测到的所述移动，选择性地制动所述闭合面板在所述关闭位置与所述打开位置之间的移动。

19.一种构造用于移动车辆的闭合面板的致动系统的方法，包括下述步骤：

提供连接至所述闭合面板的机械联轴器，以用于在打开位置与关闭位置之间移动所述闭合面板；以及

提供马达，所述马达具有直接且可操作地连接至所述机械联轴器的轴并且被配置成直接移动所述机械联轴器。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括使用传动装置将所述轴互连至所述机械联轴器，其中，所述传动装置是可反向驱动的。

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