CN1279265C - 用于识别电动机驱动的运动的元件的障碍情况的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于通过分析一包含有电动机转速信息的变量来识别一电动机驱动的运动的元件的障碍情况的方法，其中，从一个当前时刻出发，对直接后续的检测时刻的包含有电动机转速信息的变量的测量值进行检验，其特征在于，通过将测量值的变化特性与一个延伸通过多个值的取值范围进行模式比较来确定是否存在障碍情况，所述取值范围基于出现的电动机转速变慢来反映检验过的变量的一个对于障碍情况典型的时间进展。

Description

用于识别电动机驱动的 运动的元件的障碍情况的方法

技术领域

本发明涉及一种通过分析一个包含有电动机转速信息的变量来识别电动机驱动的运动的元件的障碍情况的方法。

背景技术

为运行一电动的例如电动机驱动的元件使用一些方法，利用这些方法可探测障碍情况比如夹住情况。这种方法比如可用于为运行一车窗升降机器电动机来关闭汽车窗玻璃。利用该方法应保证，当窗玻璃关闭时没有物体、特别是没有人体部位被夹住在关闭的窗玻璃缝中。电动机周期可被用作为电动机转速信息，该电动机周期通常经由在驱动电机的电枢轴上配置一个沿切线方向多极构成的磁铁来提供。通过一个位置固定的霍尔-传感器或一个位置固定的霍尔-传感器装置检测各极性。在一个已测得的极性的时间长度上可以检测转速，其中，时间长度与电动机转动的一定的旋转角度相类似。当出现夹住情况时电动机周期就增长，因为电动机受到障碍物的阻尼。为探测这样的障碍情况，每个测得的电动机周期长度与一个预定的阈值相比较。该阈值的大小这样来设计，从而在窗玻璃关闭运动时，在标准条件下不超过阈值。如果超过这个称作断路值的阈值，那么这就预示着夹住情况。为了验证在超过断路值时有较大的可能性真实地出现夹住情况，对少数其它的电动机周期就其长度方面进行分析。如果这些电动机周期同样超过断路值，那么就被断定存在夹住情况，并且电动机被转换为降低窗玻璃。

即使用这种方法使汽车的电动窗玻璃关闭时夹住情况可基本上以满意的程度被探测到，但系统方面在另外一些情况下也存在被夹住的状况。也即，如果上述的这些条件得到满足，这种情况总会出现。如果窗玻璃在关闭时遭受到冲击，如在不良路况上行驶中通过一些凹坑时，那么这些条件也得到满足。这种错误转换基本上可以通过将断路值相对高调来减少。在一种这样调整的识别方法中只在相当晚的时刻才实现识别夹住情况。

发明内容

因此从上述现有技术出发，本发明的目的在于，对开头所述类型的方法如此加以改进，以便在尽可能早的时刻就识别一个障碍情况，比如识别在电动机驱动的窗玻璃关闭时的夹住情况，而不必容许在上述现有技术中一个设置为太低的断路值的调整的一些缺点。

这个目的按照发明通过如下办法实现，即，从一个当前时刻出发，对直接后续的检测时刻的包含有电动机转速信息的变量的测量值进行检验，其特征在于，通过将测量值的变化特性与一个延伸通过多个值的取值范围进行模式比较来确定是否存在障碍情况，所述取值范围基于出现的电动机转速变慢来反映检验过的变量的一个对于障碍情况典型的时间进展。

如果直接后续的检测时刻的测量值就其在一段时间中的变化特性而言处在检测出的变量的一个对于待识别的障碍情况典型的、延伸通过多个值的取值范围内，那么在要求保护的方法中，在系统方面就推断出存在障碍情况。由此，在本方法的对象中实现一个模式比较(Mustervergleich)，其中，一个障碍情况不以一个阈值，而以在出现这种情况时测得的一些值的典型变化特性作为比较基础。通过这种模式比较可以高很多的准确性识别出确实存在障碍情况。对于这种情况，即，将该方法用于驱动汽车的电动窗玻璃并用这个方法可识别夹住情况，这种夹住状况的规定用于比较的取值范围是调整的。由此，比较值范围是从包含有转速信息的变量中测得的一些数值的一个典型的时间进展(zeitliche Entwicklung)，其中这些数值作为对于调慢电动机转速的尺度。在电动机转速的非线性地变慢时可识别这样一种夹住情况，并由此借助一个这样增大的电动机周期可识别出来，该周期反映出有弹性的力上升率。

这种方法原理上也适合借助于不同的作为比较值范围的不同障碍情况模式，从多个以不同电动机变化记录为特征的不同障碍，彼此区分出不同的障碍情况。通过这种方式能够将一个真实的夹住情况与一个在移动窗玻璃中存在障碍区分开来。然后可以依据所测得的障碍情况在系统方面以不同方式进行反应，例如在夹住情况中通过切换驱动电机以及大致在其他情况中只通过停止电动机。通过这种方式同样可探测到窗玻璃驶入上密封装置。

为了在表示一个障碍情况的比较值范围与当前测量值的序列(Folge)之间达到足够一致，三个连续实际测量值是确定障碍情况的取值范围的部分，这就基本上足够了。出于冗余原因，规定5至7个连续的实际测量值作为足够一致的尺度，这是有利的。

从包含有转速信息的变量中测得这些数值可在基于一个力模型的情况下来进行，通过它考虑到系统组成和系统参数。代替一个力模型，同样可以引入一个系统能量模型，其中，同样为了插补那个或那些下一个在障碍情况时待预料的值可使用后者。

附图说明

下面借助于一个实施例参考附图对本发明进行描述。附图中：

图1为在标准条件下运行后出现障碍情况时，从一个包含有电动机转速信息的变量中测出的值的一个沿时间描绘出的图表。

图2为一个沿时间描绘出的电动机周期图表。

具体实施方式

在汽车的窗升降机电动机的轴上设置一个沿切线方向呈4极的磁铁。一个相对于这个磁铁位置固定地设置的霍尔-传感器装置用来检测该磁铁的在霍尔-传感器上当时所处的极性。因此，在这个所示的实施例中，电枢轴转动360度的特征是穿过4个下面称为电动机周期的周期。因此，这种电动机周期的长度是用于汽车的窗升降机电动机的转速的一个直接尺度。

在由汽车的升降机电动机驱动的窗玻璃的关闭过程中，在通常条件下，汽车的窗玻璃升降机电动机理想的是恒定地旋转。在现实的情况下，它却经受静态分布的波动。这些波动的原由是力传递系统和/或窗玻璃在其操纵中的不恒定的摩擦。在图2中通过第一个周期T的不变长度可识别出具有不变转速的驱动电机的运行情况。在时刻X0，封闭窗缝的窗玻璃遇到障碍，由此窗升降机电动机就被制动。这导致与X0时刻相邻接的周期T的持续时间的增长。

在本实施例中基于一个力模型，按照每个测得的极性转换和由此按照各个最后测得的电动机周期持续时间的每个周期延续而在环形磁心存储器中存储有例如5个存储单元。

在本实施例中基于一个简化的力模型，在一个窗玻璃的关闭过程中适用以下标准条件：

${\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{ges}}={\stackrel{\→}{F}}_M+{\stackrel{\→}{F}}_g+{\stackrel{\→}{F}}_R=0,$

其中，F_M为电动机力，F_g为窗玻璃重力以及F_R为摩擦力。后面提到的变量是常量。由此电动机力F_M在正常运行时是恒定的，从而可保持一个恒定的电动机周期T(参见图2)。在X0时刻窗玻璃遇到障碍，这样接着就出现了力的变化，即除了原来的电动机力F_M外还附加有被碰到物体的表示为弹力F_F的弹性，从而就得出如下的方程式：

${\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{ges}}={\stackrel{\→}{F}}_M+{\stackrel{\→}{F}}_F+{\stackrel{\→}{F}}_g+{\stackrel{\→}{F}}_R\≠0$

其中，F_ges为合力以及F_F为弹力。与这个弹力F_F相对应，这个碰上障碍的实际电动机周期延长了。接下来的电动机周期同样延长了，这与弹力有关。这点也通过在X0时刻前是恒定的而由于夹住情况依据弹力被延长的电动机周期表现出来。总括常数因子后，这就表示为

$T=K+\frac{B}{1-A\×x}.$

在描述这个电动机周期过程中，窗玻璃的质量惯性没被考虑。这点在当前情况下却正好用得上，从而在窗玻璃擦撞到障碍之时可测得的弹性常数首先表现得较低，并随着不断插进障碍中而升高。

以上方程式有3个未知常数(K、B、A)，但它们都可以以浮点运算范围从3个支承点测得。因为这种浮点运算通常超过一个迄今在实际中使用的微型控制器的功率，因而在所示实施例中电动机周期T的增长特性是估算出来的。在这个估算中，多个相继的周期持续时间测量就其各自的变化特性而言相对于前面的周期按照下列方程式被算出

$\frac{T_m-T_n}{T_k-T_m}=1$

从这个方程式中得出的结果表明，在夹住情况时在该简化的力模型中的3个直接相继的电动机周期的导数等于1。同样，从这个方程式中可得出，在理想的情况下，在恒定的电动机转速和由此恒定的电动机周期情况下，这个方程式则是不确定的。因为在实际情况中这种理想化的情况不会出现，结果偏移，这导致导数明显波动，如其在图1的图表中X0时刻前所示出的那样。通过将当前情况下的夹住情况定义为导数为“1”，在夹住情况中存在着这些所产生的导数的一个典型特性。这些导数在夹住情况开始时由于在力模型不考虑窗玻璃的质量惯性就比“1”高一些，并随着测得每个其他的周期和由此形成的导数而依次降低。因此最后测得的导数分别被存储在环形磁心存储器中。在图1中，确定一个取值范围W，在该取值范围中记录了在夹住情况中产生的一些导数。在这个取值范围W内记录的各个导数配有一个公差范围。依次在夹住情况中如下条件应得以满足，即，在两个连续的导数中后面测得的小于各自前面的。此外可视为其他准则的是：第一个由两个连续的导数组成的导数对的导数差大于后续的导数对的导数差，后面这个导数对由第一个导数对的后面的导数和下面直接相邻的导数构成。在当前情况下规定，5个连续的导数定必须满足这些条件，以使能够在系统方面能推断出一个夹住情况。

从本方法的描述中可以明确，在对当时的系统比如汽车的窗升降机系统一次校准以后，通过确定取值范围就可以简单的方式和高可靠性地识别出一个夹住情况。对关闭的窗玻璃起着冲击作用的一些不良路面行驶情况，虽然在电动机周期的一个短时间的变化中可察觉。但是，由此产生的导数不满足所述条件，并因此不会落入在图1中举例说明的样品中。因此不加考虑地保留全部的对窗玻璃产生作用的力，这些力在整个系统中不会以一个弹簧似的力升高而可被察觉到。因为只有当这个系统存在，这些导数是可测得的，这些导数就其各自前面的导数而言满足上面所述的用于识别一个夹住情况的准则。因为这独立于绝对的力，因此这种特性独立于实际的表示一个夹住情况的弹力。如果较微小的弹簧式作用的阻力作用于窗玻璃的关闭运动，由此就已经推断出一个夹住情况上。因而一个夹住情况在一个非常早的时刻就可识别出来，其中在目前情况中，在考虑到5个满足准则的导数的情况时下，在电枢轴的旋转角度为450度之后就识别出夹住情况。

Claims (10)

1.一种用于通过分析一包含有电动机转速信息的变量来识别一电动机驱动的运动的元件的障碍情况的方法，其中，从一个当前时刻出发，对直接后续的检测时刻的包含有电动机转速信息的变量的测量值进行检验，其特征在于，通过将测量值的变化特性与一个延伸通过多个值的取值范围进行模式比较来确定是否存在障碍情况，所述取值范围基于出现的电动机转速变慢来反映检验过的变量的一个对于障碍情况典型的时间进展。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，检验过的变量的代表障碍情况的取值范围表示出检验过的变量的变化特性，如果电动机驱动的元件运行碰到一物体并且这导致一个非线性的和由此有弹性的力上升率，该变化特性就出现。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较值范围具有一个公差范围。

4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述表示障碍情况的取值范围通过一个随时间增加而非线性的下降来确定。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，包含有转速信息的变量通过一个沿切线方向至少双极构成的、定位在电动机电枢轴上的磁铁来产生，并且通过至少一个位置固定设置的霍尔-传感器来检测在电枢轴转动时周期性地变化的极性，并且因此一个连续的周期长度是一个检测时刻的数值。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，如果至少三个相继的数值是确定障碍情况的比较值范围的一部分，那么在取值范围与当前测量值的序列之间就足够一致。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述相继测量值连续地被写入带有一个这样的存储器单元数的环形磁心存储器中，该存储器单元数对于足够一致是需要的。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，包含有转速信息的所述变量的数值在基于一个考虑到系统组成和/或参数的力模型的情况下被测得。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，包含有转速信息的所述变量的数值在基于一个考虑到系统组成和参数的能量模型的情况下被测得。

10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述方法被使用于对一个阻挡汽车的电动机驱动的窗玻璃的关闭运动的夹住情况进行识别。

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