CN1811461A - 用于确定马达转动方向变化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定马达转动方向变化的方法，该方法包括如下步骤：建立(10)所述马达的稳定状态运行参数；触发(20)一条中断所述马达转动的指令；在触发所述指令后对所述马达的转速进行估计(50)；确定(60)所述马达转速开始低于零的时刻，此时刻对应于所述马达转动方向的变化。本方法使得可以精确地确定马达转动方向变化的时刻。

Description

用于确定马达转动方向变化的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定马达转动方向变化的方法。

背景技术

在车窗调节器中，当关闭车窗时能够检测到存在障碍物是重要的，尤其是对于避免夹挤障碍物来说更是如此。当检测到障碍物时，一个障碍物检测系统中断对车窗的驱动。获知车窗在开口中的位置以便在车窗进入顶部密封件之前关闭障碍物检测系统也是重要的；否则，障碍物检测系统将顶部密封件作为障碍物并且在车窗完全进入顶部密封件之前中断所述驱动。

检测车窗在开口中位置的设备采用一个传感器来触发一个增量计数器，从而使得可以获得马达的角位置。例如，使用一个霍耳效应传感器来检测安装在马达轴上的磁环的极性变化。其缺点是单个传感器不能检测马达转动方向的变化，从而，由所述传感器触发的增量计数器不精确且不能确切地知道马达的位置。因此也不能精确地确定车窗的位置。

为了解决此问题，其它检测车窗在开口中位置的设备使用两个传感器以交替极性面对磁环。所述传感器紧靠马达设置，并偏置一定角度，这样，马达的转向可以从传感器的状态序列推出。于是增量计数器考虑马达转动的方向。这些系统的缺点在于体积较大且较昂贵。

所有这些设备还有其它的缺点。特别是，传感器对马达上磁环极性进行检测的频率取决于马达的转速，因此，当马达的转速降低时，传感器检测的频率和质量也降低。于是测得的马达和车窗位置精度较低。

而且，当检测到障碍物时，立即指示马达变化转动方向以降低车窗并且减轻所述夹挤；然而，所述驱动马达具有一定的惯性，该惯性阻止马达的转动方向立即变化。在马达变化转向指令与马达实际变化转向之间经过的时间不利于获知马达的位置。

而且，当一个指令传送到马达使之停机时，由于惯性该马达并不会立即停机；甚至可能会出现一个轻微的反向转动，因为运动的传递并非完全不可逆的。

因此需要精确地确定马达转动方向的变化。

发明内容

为此，本发明提供一种用于确定马达转动方向变化的方法，该方法包括如下步骤：

建立马达的稳定状态运行参数；

触发一条中断马达转动的指令；

在触发所述指令后估计马达的转速；

确定马达转速开始低于零的时刻，此时刻对应于马达转动方向的变化。

根据本发明的一个变型，由一个模型来确定马达速度的估计值。

根据本发明的一个变型，该模型为公式：

ω(n+1)＝ω(n)-P×(U(n)+ω(n)+RI(0))，其中，

ω(n)为计算步骤n时的马达估计转速；

ω(n+1)为下一计算步骤时的马达估计转速；

U(n)为计算步骤n时测得的马达电压；

RI(0)为在触发指令时测得的马达恒定电流；

P为基于马达转矩常量、马达电-机时间常量和计算步骤的参变量函数。

根据本发明的一个变型，运行参数被存储起来。

根据本发明的一个变型，所述模型由存储的运行参数初始化。

根据本发明的一个变型，所述运行参数包括马达供电电压和马达转速。

根据本发明的一个变型，使用单个传感器来测量马达转速。

根据本发明的一个变型，以预定的时间间隔对转速进行估计；

根据本发明的一个变型，本方法还包括对由马达转动所产生的脉冲进行计数。

根据本发明的一个变型，检测到马达转动方向的变化使得反向对脉冲进行计数。

附图说明

通过阅读下面对本发明实施例的详细描述，本发明的其它特征及优点将变得更加明显，本发明的实施例仅作为一个例子，并出参考了附图，在所述附图中：

图1为根据本发明的一个实施例的方法的实施流程图；

图2为当指令马达反转时的转速图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于确定马达转动方向变化的方法。本方法特别包括一个在中断马达转动的指令触发之后对马达转动速度进行估计的阶段。接着是确定所述转速开始小于零的时刻的阶段，该时刻对应于马达转动方向的变化。本方法使得可以精确地确定马达转动方向变化的时刻。因而能够更好地获知马达在其转动由一指令中断时的行为。此类方法使得执行本方法的障碍物检测系统更为有效。

图1示出了用于确定马达转动方向变化的方法的实施流程图。这可以是一个通风件驱动机构马达。该通风件可以是天窗；下文中，例如，该通风件为一车窗而驱动机构为一车窗调节器。该车窗调节器可以由线缆或臂和齿扇(sector)驱动。

图2示出了当指令马达停机、或者甚至反转时的转速图。图中x轴表示时间t而y轴表示马达转速ω。图2中包括一个马达稳定状态运行的阶段12和一个马达转动方向中断的阶段14。在阶段12中，马达有一个大致恒定的转动速度16。

在时刻t触发中断马达转动的指令。图中示出了马达转速的两条曲线18和20。第一曲线18对应于马达的测得转速，例如通过霍耳效应传感器检测安装在马达轴上磁环的极性序列变化而测得；曲线18示出对转动方向发生变化时刻的确定非常不精确，其原因在于测定的精确度与速度成正比，而实际上在此情况下速度是下降的。如果指令马达停机、或者甚至指令马达反转，曲线20对应于进入减速阶段直到转速下降至零的实际马达转速，当指令马达反转时，速度曲线向下经过x轴。

图2还示出了一条曲线22，该曲线22示出在触发中断指令后的估计速度。可以看出，曲线22分阶段进行：每一次阶段变化对应于一个新的速度估计值。对速度进行估计的频率能调整成更长或更短的时间间隔；例如能以3ms的时间间隔对速度进行估计。所述速度估计允许定期地获取所述速度，这与借助于传感器检测磁环的转动来测量马达转速的情况相反。在后种情况下，对转动速度的测量频率随着轴的转速下降而降低，这使得不能定期地获取马达的转速值。

回到图1，本方法包括一个建立马达稳定运行状态参数的步骤10。马达的稳定运行状态对应于例如当车窗没有遇到任何障碍物时朝向其关闭位置升起。在图2中的阶段12执行步骤10。为了使马达处于稳定运行状态，用户按下并压住车窗调节器控制装置以发出车窗升起指令，或者使用“快速向上(express-up)”车窗调节器功能，在单次动作中升起车窗。当车窗升起时，它可能会遇到一个障碍物并将该障碍物夹挤在车窗的顶部边缘处；在此例子中，至少当车窗升起时激活所述障碍物检测系统。

在建立的运行参数中，马达转速可以测量。这允许在触发中断指令前就知道马达的旋转速度。该转速可由单个传感器测得。这使得本方法与使用多个传感器的技术方案相比具有成本更低的优点。所使用的传感器例如为霍耳效应传感器。该传感器与安装在马达轴上的磁环相对；该传感器发送一个信号，该信号与所述传感器前方的极性交替变化相对应。通过对该信号进行处理可以获得马达的旋转速度。

在建立的运行参数中，也可以使用微处理器转换器来测量马达的电压。基于已知的马达的电压和转速，可以使用公式RI＝U-Kω来执行对马达电流进行估计的步骤101，其中ω为马达旋转速度，K为马达转矩常量，U为马达电压，R为马达电阻，而I为马达电流。估计电流RI与在马达稳定运行状态的阶段12中的阻力矩成比例。在中断马达转动的阶段14过程中，阻力矩被视为恒定。

运行参数被存储起来；这使得在触发中断指令时这些与运行参数相关的值是可得的。

根据图1，本方法接着包括一个触发中断马达转动的指令的步骤20。中断指令是一条使马达停止、或者甚至使马达的旋转方向反转的指令。例如由于障碍物检测系统检测到夹挤事件而触发该指令；接着指令马达反转。用户也可触发该指令以希望车窗停止运动。在车窗到达上部密封件时也会触发该指令。在后面两种情况下，只是指令马达停机。

接下来，本方法能够包括一个初始化步骤30。该步骤30对应于对在估计转速的下一步骤50的过程中执行的算法进行初始化。中断指令一触发，就触发算法初始化。使用存储的运行参数实现初始化。步骤30包括使用在步骤101中测得的马达的上一转速来初始化马达估计转速ω(0)。步骤30还包括使用在步骤10中估得的上一个电流值来初始化估计电流RI(0)的初始值。

接着，图1示出了估计步骤50和确定步骤60。在估计步骤50中，估计马达在触发中断指令后的转速。在触发该指令后，马达进入减速阶段，在该阶段中马达转速如图2所示一直下降，直到转速为零；接着估计马达在减速阶段中的转速。现在估计步骤50允许通过估计而不再通过测量来获得转速值。减速过程中的估计步骤50使得在马达的减速阶段不再需要采用导致不一致及低质量测量值的马达转速测量设备。

能够以预定的时间间隔Δt来实施步骤50中的转速估计，例如采用3ms的时间间隔。该时间间隔可以更短，这将会改善本方法的精度。用这种方法，可以定期地获得转速值。例如，使用以下式表示的迭代模型来估计转速：

ω(n+1)＝ω(n)-P×(U(n)+ω(n)+RI(0))，其中，

ω(n)为在计算步骤n时的马达估计转速；

ω(n+1)为下一计算步骤时的马达估计转速；

U(n)为在计算步骤n时测得的马达电压；

RI(0)为马达恒定电流，在对应于触发指令的计算步骤时测得；

P为基于马达转矩常量、马达电-机时间常量τ_em和计算步骤的参变量函数：此模型中，P＝(1-exp(-Δt/τ_em)/K。

可以看出，每一计算步骤的转速估计值ω(n+1)基于前一计算步骤中的转速估计值ω(n)而确定。另外，值ω(0)和RI(0)使得所述转速估计模型可以初始化。计算步骤对应于在连续的预定时间间隔Δt内的转速估计值。

在接下来的步骤60中，本方法确定步骤50中的估计转速开始低于零的时刻，该时刻对应于马达转动方向的变化。速度变为负值表示转动方向发生变化。速度正负的变化由执行本方法的微处理器确定。

获知马达变化转动方向的时刻可改善对马达位置的确定。例如，可由取决于马达转动方向的一个或另一个方向的计数器的增量步骤获知马达的位置；所述增量步骤可通过对由马达转动产生的脉冲进行计数而建立。本方法使得可以知道增量步骤的方向必须反向的时刻。这样，可更精确地确定马达的位置。

只要估计转速不低于零，就重复进行步骤50和60。这如图1所示。在此过程中，脉冲计数在一个方向上增加。然而，当步骤60中出现估计速度低于零时，表明马达转动方向发生了变化，本方法接着包括一个脉冲计数反向的步骤70。这样，取决于车窗是向上还是向下运动，脉冲以一个方向或另一个方向计数；使用本方法，当马达确实变化方向时计数也精确地反向。这样，无论马达的方向是由于检测到夹挤事件而中断，还是因检测到车窗到达其运动终点而中断，或者只是因用户控制的停止而中断，都可以精确地知道马达的角位置。于是可以知道车窗在开口中的位置。

本方法还使得在确定马达转动方向变化时可以考虑一个轻微回弹运动。该轻微回弹运动表现在马达的反转运动中，并且是由于马达驱动运动的传递并非不可逆而产生的。接着从本方法的观点来看，该轻微回弹相当于一条中断马达转动使之反向转动的指令；如果马达的测量速度变为负值，则增量脉冲反向计数。

当然，本发明不局限于作为例子描述的所述实施例；因而，所建立的运行参数是作为一个例子给出的。

Claims (10)

1.用于确定马达转动方向变化的方法，该方法包括如下步骤：

建立(10)所述马达的稳定状态运行参数；

触发(20)一条中断所述马达转动的指令；

在触发所述指令后对所述马达的转速进行估计(50)；

确定(60)所述马达转速开始低于零的时刻，此时刻对应于所述马达转动方向的变化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由一个模型来确定所述马达转速的估计值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述模型为下列公式：

ω(n+1)＝ω(n)-P×(U(n)+ω(n)+RI(0))，其中，

ω(n)为在计算步骤n时的马达估计转速；

ω(n+1)为在下一计算步骤时的马达估计转速；

U(n)为在计算步骤n时所述马达的测得电压；

RI(0)为触发所述指令时测得的马达恒定电流；

P为基于马达转矩常量、马达电-机时间常量和所述计算步骤的参变量函数。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述运行参数被存储起来。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模型由所述存储的运行参数初始化。

6.如权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，所述运行参数包括所述马达的供电电压和所述马达的转速。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，使用单个传感器测量所述马达转速。

8.如权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，以预定的时间间隔估计所述转速。

9.如权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对由所述马达的转动所产生的脉冲进行计数。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，检测到马达转动方向的变化使得对脉冲的计数反向。

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