JP2006009795A - １つ以上の形状記憶アクチュエータの制御方法およびシステム - Google Patents

１つ以上の形状記憶アクチュエータの制御方法およびシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2006009795A
JP2006009795A JP2005167061A JP2005167061A JP2006009795A JP 2006009795 A JP2006009795 A JP 2006009795A JP 2005167061 A JP2005167061 A JP 2005167061A JP 2005167061 A JP2005167061 A JP 2005167061A JP 2006009795 A JP2006009795 A JP 2006009795A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shape memory
memory element
actuator
temperature
drive
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.)
Withdrawn
Application number
JP2005167061A
Other languages
English (en)
Inventor
Alessandro Zanella
アレッサンドロ・ツァネッラ
Francesco Butera
フランチェスコ・ブテラ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centro Ricerche Fiat SCpA
Original Assignee
Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centro Ricerche Fiat SCpA filed Critical Centro Ricerche Fiat SCpA
Publication of JP2006009795A publication Critical patent/JP2006009795A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F03G7/065—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like using a shape memory element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/303—Temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Rear-View Mirror Devices That Are Mounted On The Exterior Of The Vehicle (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

【課題】形状記憶アクチュエータの動作効率を向上させる制御方法およびシステムを提供する。
【解決手段】例えば、自動車に搭載された、複数の形状記憶アクチュエータ（１）を制御するための方法およびシステムであり、例えば、環境温度、形状記憶アクチュエータの温度、および自動車バッテリの利用可能な供給電圧、形状記憶アクチュエータ（１）についての前回の駆動または前回の駆動要求など、環境条件を示す１つ以上のパラメータの関数として、各形状記憶素子（１）の供給電流を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、遷移(transition)値を超えた温度変化時に形状を変化できる形状記憶素子と、温度変化を生じさせるために、形状記憶素子に電流を供給するための手段とを少なくとも備えるタイプの形状記憶アクチュエータの分野に関する。
形状記憶素子は、知られており、幾つかの技術分野では長期間使用されており、温度が遷移値を超えて変化したとき、状態変化を受け得るある金属合金の特性を活用している。出願人は、例えば、自動車分野における自動車ドアのロック、自動車の空調システムでの分配装置、リアミラー用の調整装置等を制御するためなど、多くの分野で形状記憶アクチュエータの応用に関する幾つかの特許および特許出願の所有者である。出願人は、特に、形状記憶ケーブルアクチュエータ（可撓性ケーブルまたは剛性ケーブルのアクチュエータ）、即ち、任意の自動車部材を制御するために幾つかの分野で使用できる独立した装置を提案している（例えば、国際公開ＷＯ０３／００３１３７Ａ１を参照）。
国際公開ＷＯ０３／００３１３７Ａ１
形状記憶アクチュエータの利点は、小型かつ低いエネルギー消費で、比較的簡単で安価な構造を有する点である。出願人は、例えば、自動車において一連の操作部材を制御するためなど、形状記憶アクチュエータの幅広い応用の観点で研究及び試験を行った結果、前記アクチュエータの効率および利点の更なる改良を可能にする制御システムおよび方法を開発するという必要性および利点が判明した。
この目的を達成するため、本発明は、遷移(transition)値を超えた温度変化時に形状を変化できる形状記憶素子を少なくとも備えるタイプの１つ又はそれ以上の形状記憶アクチュエータを制御するための方法に関するものであり、各形状記憶アクチュエータの形状記憶素子に電流を供給するための手段が配置されており、前記方法は、環境温度、形状記憶素子の温度、および利用可能な供給電圧の中から選択される１つ又はそれ以上のパラメータを監視することによって、各形状記憶アクチュエータの環境条件を検出するステップと、各形状記憶素子に供給される電流の強さ及び／又は持続時間(duration)を、検出した環境条件の関数として制御するステップとを含むことを特徴とする。
前記基本原理の枠組みにおいて、幾つかの有利な手法が実行可能であることは明らかである。例えば、手動的なハンドルでの作動と、電気的な形状記憶素子の駆動の両方によってロック開放を制御できる自動車ロックの場合について検討する（例えば、国際公開ＷＯ０３／００３１３７Ａ１を参照）。出願人によって既に実施した実施形態では、アクチュエータの形状記憶素子は、約数ミリ秒の所定時間の電流によって動作する。ロック開放検出は、電流パルスの自動的中断(interruption)をもたらす。この方法は、エネルギー消費の観点から、あるいは可能性あるダメージからのアクチュエータ保護の観点から、システムの合理化および最適化を確実なものとしていない。
本発明によれば、例えば、形状記憶素子に供給される電流パルスの持続時間を、検出した環境温度の関数として調整するようにしている。例えば、この環境温度が高い場合、形状記憶素子を遷移温度に至らせるのに必要な電流パルスは、より小さく及び／又はより短くなる。さらに、例えば、システムによって検出された前記形状記憶素子の温度が高い場合、必要な電流パルスが再び短くなり、必要ならば、検出したアクチュエータ素子の温度が、過熱によって前記素子にダメージを与える可能性があるような場合には、電流パルス駆動において短い遅延（約数ミリ秒）を予見する。更なる可能な手法によれば、例えば、自動車エンジンが極めて低い温度で始動して、これによりアクチュエータ素子の低い温度が検出されると、形状記憶素子のための予備加熱装置を自動的に起動することが可能であり、アクチュエータが駆動した時点で極端に低い温度にならないことを確保する。
これらは、上述した基本原理の枠組みで本発明に従って用いられる種々の手法についての可能な例に過ぎないことは明らかである。さらに、本発明が複数の形状記憶アクチュエータを備えるシステムへ応用される場合には、例えば、同一の自動車において、種々のアクチュエータへの供給電圧が、これらの動作条件に応じて変化することができる。
形状記憶素子を構成する材料の温度は、固有の特徴、例えば、駆動前の比抵抗(resistivity)などに基づいて、あるいは環境パラメータに基づいて、必要ならば、繰り返し駆動の場合には駆動前の期間に基づいて、評価することが可能である。
環境条件の評価を通じて、形状記憶アクチュエータに供給されるパルスタイプの制御によって、下記のような一連の結果を達成できる。
アクチュエータの疲労寿命を最適化する。
同じ機能でエネルギー消費を最小化する。
ユーザー定数により、関数特徴の感知を最適化し作成する。
環境条件の評価は、駆動の場合、計算して、メモリ内で使用容易なパラメータを用いることによって、駆動前または定期的に直線的にすることができる（期間は、個別の駆動、システムの計算能力、全体としての車の管理要件に関する要件に応じて定義すべきである）。
本発明は、非限定的な例を示す添付図面とともに説明する。
図１は、本発明に係るシステムについて、自動車２に搭載された複数の形状記憶アクチュエータ１の制御への応用を示す図である。アクチュエータ１は、自動車ドアのロックに対して作動するためのアクチュエータと、自動車空調システムでのエア分配用の可動エレメントを制御するためのアクチュエータと、自動車の外部リアミラーなどの可動エレメントを制御するためのアクチュエータ、などを含むことができる。アクチュエータ１には、中央制御ユニット３の介在により、車載電気回路のバッテリ電源によって電流パルスが供給される。中央制御ユニット３は、例えば、外部温度、アクチュエータ１の形状記憶素子の温度、バッテリから利用可能な電気供給電圧など、複数の環境パラメータを検出するセンサ手段からの複数の信号４を入力として受信する。信号４に基づいて、中央制御ユニット３は、幾つかの可能な手法を用いて、アクチュエータ１に供給される電流パルスの強度および持続時間を調整する。
本発明に係るシステムは、後述する幾つかの可能なシステムアーキテクチャに従って、中央集中化または分散した構成で実施することができる。図２は、本発明に係るシステムの第１の可能なアーキテクチャの図である。データ伝送はいずれのデータライン上で生じ、これらは、後述する全ての場合について、ＣＡＮ、ＬＩＮまたはブルートゥース(Bluetooth)のライン、あるいは他の無線や類似のラインとすることができる。図２を参照して、符号５は、センサ６から１つ又はそれ以上の信号４を受信し、複数の形状記憶アクチュエータ１へ送信する中央ノードとして動作する電子中央ユニットである。形状記憶アクチュエータ１には、更なるセンサ手段が組み込まれ（例えば、形状記憶素子の材料の温度検出は、駆動前の比抵抗などの固有の特徴の評価によって行われる。）、これは、形状記憶素子に組み込まれた前記センサからの出力として信号８を中央ユニット５へ送信する。符号９はデータラインであり、符号１０は供給ラインである。
こうして、図２によるシステムには、環境パラメータおよび周辺のフィードバックまたは安全信号を取得及び／又は計算して、相応のパワーパルスを全てのアクチュエータへ送信するただ１つの中央ユニット５が存在する。
図３は、システムの第２実施形態を示す。この図において、図２と同じ符号は同じ要素について使用している。図１のアーキテクチャに関する主たる相違点は、中央ユニット５に加えて、電子周辺ユニット１１が存在している点である。ここでも制御は中央集中化されており、データ伝送−受信はデータラインを通じている。開始パルスは、周辺ユニット１１によって生成され、一連の駆動は、一連のセンサおよびこれが組み込まれたアクチュエータとグループ化している。自動車における駆動ロジックおよび協調（例えば、ドアロックを同時に阻止するため）は、中央ノードによって実施される。
図４のアーキテクチャは、基本的には図３のものと同じであるが、幾つかのアクチュエータの局所的管理ロジックのみを協調させるローカルノード１１（ドアノード）を有する。一方、パワーパルスは、バッテリと接続されたアクチュエータ（アクチュエータノード）の電子システムによって、データラインおよび、もし存在していれば、ローカルセンサへ向けて生成される。
アクチュエータ制御用に実施可能な手法は、駆動モードおよび供給パルスと称する別々のタイプに従って分類できる。駆動の幾つかのタイプは、時間およびフィードバックの関数として実施することができる。
・位置フィードバック信号から独立した、時限(timed)パルス：アクチュエータの供給パルスは所定の時間保持され、この時間の終わりで、アクチュエータによって到達した位置をチェックすることなく、中断される。これは、機械的なフッキング(hooking)または双安定(bistable)スイッチとして動作するアクチュエータを制御するための好ましい場合である。図５は、前記アクチュエータの対応した図を示す。ラインＡは、アクチュエータによって制御される部材の変位を時間軸で示し、ラインＢは、電子制御ユニットによって時間限定される供給パルスを示す。ラインＡの点Ｃは、到達した駆動位置に対応する。点Ｃに到達した後、供給パルスは、時間Ｄだけ延長され、これにより形状記憶素子の過熱を制限する。
・第２の駆動モードは、図５のように、いずれの位置フィードバック信号から独立した、時限パルスを含み、安全スイッチの存在を伴う。この駆動は、機械的フッキングまたは機械的双安定スイッチとして動作するアクチュエータに適用することができる。図６は、対応した図を示し、ラインＡはアクチュエータの変位を示し、このラインの点Ｃは到達した駆動の位置を示し、ラインＢは制御中央ユニットによって時間限定される供給パルスを示す。
ラインＥは、制御スイッチの状態を示し、これは、アクチュエータが最大ストロークに到達した時点で供給を中断するように機械的に駆動される。一方、ラインＦは、ラインＢのパルスに対応した、形状記憶素子への実際の供給を示すが、安全スイッチの介入で中断される。
更なる供給基準は、タイミングではなく、位置フィードバック信号を伴う無期限の供給パルスに関係する。この手法は、電気双安定スイッチの比例アクチュエータの場合に使用される。この手法に関して、図７は、アクチュエータ変位を示すラインを表現する図を示し、ラインＥは制御スイッチの状態を示し、ラインＦはワイヤへの電気供給パルスを示し、これは、線図Ａの点Ｃに対応して、バランス到達のときに制御される。
供給パルスは、異なるタイプのものでもよい。実際、下記のタイプのパルスが可能である。
・最大バッテリ電圧に対応した一定の電圧。
・最大バッテリ電圧の一部分に対応した電圧（４２Ｖバッテリ、または１２Ｖ以下の電圧で使用の場合）。使用するパワー素子（ＭＯＳまたは他のもの）への制御として一定の直流電流を伴うＰＷＭを用いて得られる。
・ＰＷＭ時の電圧ピークを避けるために、ＨＷ電子フィルタの導入（直列インダクタンスまたは並列コンデンサ）。
・快適なアクチュエータでの音響放射を避けるために、音響バンドから外れたＰＷＭ周波数の使用。
・制御最適化のための駆動期間でのＰＷＭ直流変調の可変電圧。例えば、加熱ステップを高速化するように即時の高出力駆動を行い、続いて、制御ポイント近傍でスローダウンするようにパワー減少（比例駆動またはタイミング依存の管理の場合）するため。
・予備駆動パルス。機械的シフト無しでアクチュエータを加熱するように、以前に設定されたポイントに続く（例えば、遠隔制御または受動的エントリーからドアアクチュエータの予備加熱のため）。
形状記憶素子の最適管理に用いられる外部環境パラメータの評価に関する限りは、幾つかのパラメータが評価可能である。
・自動車搭載のセンサを用いた外部温度、およびデータラインから読み出される情報。
・材料の物理的特性（アクチュエータのインピーダンス−抵抗成分と非抵抗成分）の評価によるアクチュエータ現場温度。
・前回の駆動に依存して、予測されるアクチュエータ現場温度−複数回の駆動と実際の休み時間。
・データライン上の外部中央ユニットから、または専用の電子システムからのバッテリ電圧。
自動車に搭載され、本発明に係るシステムに帰属する、１つ又はそれ以上の形状記憶アクチュエータのための供給手法の幾つかの例を説明する。
（低温の予備加熱）
予備加熱パルスは、制御される部材の駆動（例えば、アクチュエータによって制御されるドアのロックを開放するため）には不充分であるが、標準的な時間で実際の駆動にとって適切な温度に到達させるパワーを供給するように、適切に設定されたデューティサイクルを持つＰＷＭによって提供することができる。例えば、「受動エントリー(passive entry)」ドアロックの駆動の場合、使用者が自分自身の遠隔制御を用いて車に接近したとき、システムはロックをリリースして、キーを使用せずにロックは開放される用意ができる。この場合、ドア電気開放システムのアクチュエータは予備加熱することができる。パルスデューティサイクルの設定は、環境温度およびバッテリ電圧、特定のアクチュエータの特徴を考慮する。代替として、休止位置と異なる非駆動位置に対応した位置フィードバック信号が使用でき、これにより駆動条件に到達する前に予備加熱パルスを中断させることが可能になる。
「受動エントリー」モードに従って外部からのドアロック同時開放という特定の場合は、システムは使用者の遠隔制御の接近を自動的に検出して、アクチュエータには２つの位置リファレンスが供給される。その一方は、実際の駆動を信号送信するもので、他方は、最終的な駆動位置に関して任意の割合を表現する位置に対応したものである。現行システムでは、使用者によって運ばれる識別装置（トランスポンダ）が車に近づくと、自動車に搭載された電子中央ユニットは、最初にトランスポンダの存在を識別し、そして特定のトランスポンダの識別を開始し、権限ある使用者であるか否かをチェックする。識別が実行されると、ロックはリリースされる。トランスポンダの存在を動作範囲内で検出すると直ちに、予備加熱システムを用いて、自動車はアクチュエータの予備加熱を開始することができる。そのため、特定のトランスポンダを識別し検出するための時間は、アクチュエータを予備加熱するためにも用いられ、そして必要であれば、極めて迅速に駆動を実行する。
現行システムと異なり、本方法はより迅速な開放を可能にする。その理由は、従前のアクチュエータでは予備加熱が不要であり、形状記憶アクチュエータを用いて生ずる駆動の予測には役立たない。判るように、この特定の応用では、形状記憶アクチュエータは、ロックリリースを制御するために用いられる。しかしながら、本発明は、形状記憶アクチュエータの使用が想定されるいずれの応用もさらに包含するものであり、ロックの阻止やリリースのためではなく、あるいはこれだけでなく、制御ハンドルやキー使用で作動するロックを手動で開放する代わりに、リリースされているロック、このロックの開放（例えば、ハッチバックドアやボンネットに有用）を制御するためのものも含む。
（温度およびバッテリ電圧の変動時の固定持続時間パルスの変調）
アクチュエータは、外部温度、アクチュエータ温度、およびバッテリ電圧に依存して可変持続時間の加熱ステップを必要とする（ジュール効果によって交換される電力は、電圧の二乗に比例する（Ｖ２／Ｒ））。とにかく電気信号の管理での信頼性の理由により、供給パルスを中断させるスイッチは、ノイズを制限するために、デバウンシング(debounce)システムおよびローパスフィルタを用いて管理することが好ましい。このことは、最終位置の実際の到達から電気パルスの終わりまで、約５０ｍｓの時間間隔が経過し得ることをもたらす。長い駆動（＞２００〜２５０ｍｓ）または低い外部環境温度では、５０ｍｓの過剰供給は、過熱が生じたとしても、アクチュエータにダメージを与えない。高い温度で短い駆動（例えば、１２Ｖで、４ｍｍのストローク、６０℃のアクチュエータ環境温度でロックのリリースを制御する）に関して、５０ｍｓのパルス追加は、パルスの３０％追加に相当し、この場合、過熱が一貫して生ずる。
これらの理由により、位置フィードバックまたは到達した駆動フィードバック無しの一定時間パルスの使用は、低い温度にも高い温度にも適切でないパルス持続時間をもたらすことになる。到達した駆動フィードバックの使用は、駆動機能が完了すると直ちにアクチュエータへの供給をスイッチオフすることを可能にする。
もし位置フィードバック無しでパルスによって駆動が実施されると、このパルスは、有限の持続時間のパルスになることになる。とにかくフィードバック位置を用いると、安全性の理由のためにパルスが中断されるべき最大時間が存在することになる。これらの全ての場合、駆動パルスの持続時間（最大安全時間パルス）は、環境温度、実際または予測のアクチュエータ温度、およびバッテリ供給電圧（アクチュエータ供給電圧がバッテリ電圧変動から独立して上流で調整されていない場合）の関数として定義されるべきである。供給パルス持続時間の変調は、アクチュエータを過熱によるダメージから保護し、次の関数更新とともに短時間で回復する間にアクチュエータの迅速な冷却に必要な条件を維持することを可能にし、即ち、短時間の繰り返し使用のために駆動を最適化できる。
（繰り返しパルスの場合でのアクチュエータ保護：可変設定休止時間）
繰り返しパルスの場合、前回の駆動間で休止時間が冷却に充分でなければ、アクチュエータは過熱することがある。
本発明に係るアクチュエータ保護方法は、繰り返し駆動の場合、ある駆動と次の駆動の間に休止時間設定を導入することを含む。更なる保護として、この休止時間は、駆動前に測定または予測（前回の駆動に依存する）した、アクチュエータの形状記憶材料の温度の関数として可変持続時間を有することができる。電子制御方法は、ある駆動と次の駆動の間に最小冷却休止時間を設定できる。この休止時間は、最初の駆動に関して顕著でない値に設定でき、通常のアクチュエータ使用中に関数認識を危うくしないようにして、各パルス後に増加する持続時間を持つようにして、アクチュエータのより良い冷却を可能にしている。
さらに、各駆動は、休止時間値および制御時間によって特徴付けが可能である。第１のものは、ある駆動と次の駆動の間に最小時間であり、第２の駆動が可能にならない時間として考慮される（抑制休止時間）。第２のものは、前回駆動が新しい駆動に影響を及ぼさない最小冷却時間である（チェック時間または休止時間）。開放が実行されると、抑制休止時間パルスおよびチェック休止時間パルスが生成される。抑制休止時間中は、更なる駆動要求は無視され、必要であれば、抑制休止時間の終わりまで転送される。もし駆動要求が、チェック休止時間中で抑制休止時間後に生じた場合、駆動が生じて、両方の休止時間の値が、計算または一覧表にした値に従って増加する。もしチェック休止時間中に要求が生じなかった場合、既に最小の可能な休止時間に相当していたり、または計算または一覧表にした値に従って減少していれば、両方の休止時間の持続時間は変化しない。
この制御手法は、添付の図８で表現しており、線図Ａ，Ｂ，Ｃは、駆動（Ａ）、抑制休止時間（Ｂ）およびチェック休止時間（Ｃ）の時間進展を示す。判るように、一連の繰り返し駆動Ａ１，Ａ２，Ａ３のうちの第１の駆動Ａ１の後、抑制休止時間に対応した時間間隔Ｄが存在する。もし時間間隔Ｄの間に新しい駆動要求が生じれば、これは無視される。従って、時間間隔Ｄは強制的な冷却休止時間に相当する。時間間隔Ｄの後、チェック休止時間に対応した時間間隔Ｅが存在する。もし時間間隔Ｅの間に更なる駆動要求が生じなければ、両方の休止時間（抑制およびチェック）の値は、一連の一覧表にした値でのより低い程度にまで減少する。
しかしながら、この減少は、休止時間Ｅを最小時間間隔より減少させることはできない。図８を参照して、休止時間ＤおよびＥの経過後に要求された第２の駆動Ａ２の後、駆動Ａ２後のチェック休止時間（線図Ｃ）はまだ終了していない場合に、第３の駆動Ａ３が存在することが判る。このことは、所定のアルゴリズムまたは所定の数値テーブルに従って、両方の抑制およびチェック休止時間の持続時間についての後続した延長をもたらす。
該システムは、他のものより長い第３の持続時間計算をさらに備え、これを超えて、休止時間の持続時間は、計算の有効期間中にチェック休止時間に定義された機構を用いることなく、駆動無しで認められる最小値に調整される。これに従って、時間が順次減少する。
駆動の短い履歴で生じた駆動の統計計算は、適切な供給パルス変調を可能にする（熱的慣性を低減するような、前記パルスの時間減少及び／又は供給電圧の減少）。とくかくアクチュエータが暖かいときはいつでも、パルス変調の必要性がある。これは、外部環境温度が高い場合、あるいは繰り返し駆動の場合に生ずる。もし環境温度が判れば、一点の温度だけでは充分ではあるが、アクチュエータの温度は予測可能である。
もし自動車を日向で駐車した場合、内部温度は、太陽光線のために、外部温度よりかなり高い値にまで増加する。この場合、太陽光線を考慮して、到達した温度は予測可能である。このため、自動車空調に現在使用されているタイプのセンサが使用可能であり、放射の寄与分および自動車と環境の間の熱交換を時間積分する。
診断中のアクチュエータの前回駆動に関する限り、パルスおよび冷却休止時間の持続時間、アクチュエータに付与される電力、アクチュエータ周りの環境との熱交換を考慮した熱交換パターンを検討すべきである。この情報は、開始温度の知識とともに、アクチュエータの到達する温度を予測することを可能にする。この温度に依存して、システムは、ますます長い最大冷却休止時間と、ますます短い最大加熱時間を設定することができる。
アクチュエータの温度の知識は、下記によって入手できる。
・便利なローカルセンサを用いた直接的な温度検出。
・駆動前のアクチュエータの活動位置のインピーダンス値の捕捉を用いた直接的な温度検出。
・アクチュエータに対して並列配置された高いインピーダンス系などを用いた、あるいはＰＶＭパルスによってチョップされた供給を使用した捕捉および供給の代替を用いた、駆動中のアクチュエータのインピーダンスの監視。
・休止時間を伴って実行された最後の駆動の駆動時間の予測。この解法は、フィードバック位置を伴う駆動に適用される。第１の駆動が生じたとき、実際の駆動時間が検出される。この時間は、設定された電圧とともに、アクチュエータの開始温度に比例して、局所温度の予測を可能にする。
環境との熱交換パターンとともに、次の休止時間をも考慮すると、アクチュエータの開始温度が予測可能である。この手法は、環境条件の変動を伴う長い休止時間の後、第１の駆動に関する温度予測ができない。さらに、上述した最後の２つの手法は、材料のヒステリシス現象を考慮するために、メモリの使用を必要とする。
局所的なアクチュエータ加熱の情報は、下記のために使用できる。
・一定の供給パルスの持続時間を変調すること。例えば、温度が高い場合はパルス持続時間を減少させ、温度が低い場合はそれを延長させる。
・フィードバックの場合、最大供給パルスの持続時間を変調すること。
（電流制御による駆動の最適化）
バッテリ電圧が、アクチュエータ供給電圧の変調を可能にするのに充分である場合（アクチュエータの電流制御）、即ち、薄いワイヤについて、ゆっくりとした駆動の場合、または高い電圧（１２Ｖまたは４２Ｖ）の場合、アクチュエータの供給電圧は、最適化した加熱が可能になるように、不要な熱散逸と同程度のものを減らすようにして、幾つかの可能な手法に従って変調することができる。即ち、
・駆動を加速するように、低い温度でより多くの電流。
・高い温度で、より少ない電流。
・高速な比例制御についての可変電流（直ちに高速になり、要求位置の接近時にスローダウンするもので、連続的な位置制御を必要とする）。
・低速な駆動（時間＞１ｓ）で速度を一定に維持するような可変電流。より強度な周囲環境との熱交換に起因して、アクチュエータがより多くのエネルギーを直ちに必要とする場合であり、環境加熱に起因したエネルギーはずっと少なくなる。
・低い直流電流（予備加熱のための駆動閾値を下回る）。
・位置を維持することによってチョップされた駆動について２つのレベルの可変電流（変位のためにはより多くの電流で、位置を維持するためには少ない電流）。
明らかなように、本発明の基本的アイデアが同じであるが、構成の詳細および実施形態は、本発明の枠組みから離れることなく、単に例として説明し図示したものに関して広範に変化させることができる。
本発明に係るシステムを使用する一手法に関する説明図である。 本発明に係るシステムを使用する他の手法に関する説明図である。 本発明に係るシステムを使用するさらに他の手法に関する説明図である。 本発明に係るシステムおよび方法によって実施可能な制御基準を示す説明図である。 本発明に係るシステムおよび方法によって実施可能な制御基準を示す説明図である。 本発明に係るシステムおよび方法によって実施可能な制御基準を示す説明図である。 本発明に係るシステムおよび方法によって実施可能な制御基準を示す説明図である。 本発明に係るシステムおよび方法によって実施可能な制御基準を示す説明図である。
符号の説明
１ アクチュエータ
２ 自動車
３ 中央制御ユニット
４ 信号
５ 電子中央ユニット
６ センサ
９ データライン
１０ 供給ライン
１１ 電子周辺ユニット

Claims (16)

  1. １つ又はそれ以上の形状記憶アクチュエータ（１）を制御するための方法であって、各形状記憶アクチュエータは、遷移値を超えた温度変化時に形状を変化できる、少なくとも１つの形状記憶素子を備え、各形状記憶アクチュエータの形状記憶素子に電流を供給するための手段が配置されており、
    環境温度、形状記憶素子の温度、および供給電圧の中から選択される１つ又はそれ以上のパラメータを監視または評価することによって、各形状記憶アクチュエータの環境条件を検出するステップと、
    各形状記憶素子に供給される電流の強さ及び／又は持続時間を、検出した環境条件の関数として制御するステップとを含むことを特徴とする方法。
  2. 検出した環境条件に基づいて、形状記憶素子への供給パルスの持続時間の変化、形状記憶素子の予備加熱、供給電圧の変化、形状記憶素子の駆動が抑制される冷却休止時間の設定のうちの１つ以上が可能である請求項１記載の方法。
  3. 形状記憶素子の温度は、固有の特徴、例えば、駆動前の比抵抗などに基づいて検出され、あるいは環境パラメータに基づいて、繰り返し駆動の場合は、駆動前の期間を考慮することによって評価される請求項１記載の方法。
  4. 予備加熱パルスが、駆動を生じさせるのに不充分なパワーで、形状記憶素子を次の駆動に適切な温度へ比較的短時間でもっていくように、形状記憶素子に供給されることを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 駆動構成の形状記憶素子による到達が検出され、この構成が検出されると直ちに供給が中断されることを特徴とする請求項４記載の方法。
  6. 最大時間が設定され、その後、形状記憶素子への供給パルスが中断されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  7. 前記最大時間は、環境温度、実際または予測のアクチュエータ温度、そして必要ならば、バッテリ供給電圧を含む環境パラメータの関数として調整されることを特徴とする請求項６記載の方法。
  8. 駆動後に冷却休止時間（Ｄ）が設定され、この期間中は形状記憶素子への供給が抑制されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  9. 前記抑制休止時間（Ｄ）の後、更なるチェック休止時間（Ｅ）が設定され、この期間中は形状記憶素子への供給が許可され、そして、前記チェック休止時間（Ｅ）は、許容最小値まで減少して、もし前記時間中に形状記憶素子の駆動要求が生じない場合には、前記要求が生じれば再び増加することを特徴とする請求項９記載の方法。
  10. 形状記憶素子の局所温度が、下記モードの１つで検出または計算されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  11. 形状記憶素子への供給電流が、下記手法の１つに従って変調されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  12. １つ又はそれ以上の形状記憶アクチュエータ（１）を制御するためのシステムであって、各形状記憶アクチュエータは、遷移値を超えた温度変化時に形状を変化できる、少なくとも１つの形状記憶素子を備え、各形状記憶アクチュエータの形状記憶素子に電流を供給するための手段を備えており、
    環境温度、形状記憶素子の温度、供給電圧、前回の駆動または駆動要求の中から選択される１つ又はそれ以上のパラメータを監視することによって、各形状記憶アクチュエータの環境条件を検出するための手段と、
    各形状記憶素子に供給される電流の強さ及び／又は持続時間を、検出した環境条件の関数として制御するための手段とを備えることを特徴とするシステム。
  13. 環境条件を示す信号（４）を受信して、該システムに属する１つ又はそれ以上の形状記憶アクチュエータの形状記憶素子を制御するためにプログラムされた電子制御手段を備え、請求項１〜１１の１つ以上に記載された制御方法を実施することを特徴とする請求項１２記載のシステム。
  14. 例えば、ドアロック、空調ユニットの供給エレメント、リアミラーなどの調整可能な可動エレメントなど、複数の可動動作部材を備える自動車であって、
    前記可動動作部材に作動する複数の形状記憶アクチュエータをさらに備え、請求項１２〜１３に記載されたシステムが搭載されていることを特徴とする自動車。
  15. 前記形状記憶アクチュエータの少なくとも１つが自動車のドアロックのリリースを駆動可能であり、自動車には、ドア開放の権限を有し、使用者によって運ばれる部材を識別するための手段が搭載されており、
    自動車に搭載された制御システムは、形状記憶アクチュエータの形状記憶素子に、駆動を生じさせるのに不充分なパワーで電流を供給し、開放の権限を有する前記部材が接近すると直ちに、形状記憶素子を予備加熱して、形状記憶アクチュエータが制御されたとき、形状記憶アクチュエータの迅速な介入を可能にすることを特徴とする請求項１３記載の自動車。
  16. 制御システムは、所定の閾値を下回る環境温度が検出された場合のみ、前記予備加熱機能を可能にすることを特徴とする請求項１５記載の自動車。


JP2005167061A 2004-06-10 2005-06-07 １つ以上の形状記憶アクチュエータの制御方法およびシステム Withdrawn JP2006009795A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04425427A EP1607628B1 (en) 2004-06-10 2004-06-10 A method and a system for controlling one or more shape memory actuators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006009795A true JP2006009795A (ja) 2006-01-12

Family

ID=34932552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005167061A Withdrawn JP2006009795A (ja) 2004-06-10 2005-06-07 １つ以上の形状記憶アクチュエータの制御方法およびシステム

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7176413B2 (ja)
EP (1) EP1607628B1 (ja)
JP (1) JP2006009795A (ja)
CN (1) CN100472064C (ja)
AT (1) ATE358234T1 (ja)
BR (1) BRPI0501999A (ja)
DE (1) DE602004005578T2 (ja)
ES (1) ES2281771T3 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008274898A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Konica Minolta Opto Inc 駆動ユニットおよび可動モジュール
JP2011506813A (ja) * 2007-12-03 2011-03-03 ケンブリッジ メカトロニクス リミテッド 形状記憶合金作動構造の制御
JP2011080483A (ja) * 2011-01-27 2011-04-21 Konica Minolta Opto Inc アクチュエータ駆動装置
JP2017191398A (ja) * 2016-04-12 2017-10-19 東洋電装株式会社 衝撃フィードバック操作装置

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4736879B2 (ja) * 2006-03-17 2011-07-27 コニカミノルタオプト株式会社 アクチュエータ駆動装置
EP2036108A4 (en) * 2006-06-23 2009-07-22 Cornerstone Res Group Inc CLOSING DEVICE WITH FORMS MEMORY
US7581706B2 (en) * 2006-06-26 2009-09-01 Lear Corporation Shape memory alloy (SMA) system
US8052188B2 (en) * 2007-03-06 2011-11-08 GM Global Technology Operations LLC Active material enabled self-presenting devices
US8465065B2 (en) 2007-03-07 2013-06-18 GM Global Technology Operations LLC Active material enabled self-presenting handles
US7631915B2 (en) * 2007-10-30 2009-12-15 Gm Global Technology Operations, Inc Active material enabled self-actuated devices
US7905530B2 (en) * 2008-04-01 2011-03-15 GM Global Technology Operations LLC Self-actuating devices
US8109087B2 (en) * 2008-05-08 2012-02-07 GM Global Technology Operations LLC Overheating protection for shape memory alloy actuators
US8766564B2 (en) * 2011-10-03 2014-07-01 GM Global Technology Operations LLC Method of reducing the effect of preheat time variation during shape memory alloy actuation
US20130240096A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 Gm Global Technology Operations Llc. Phase change graded sma actuators
US20130264325A1 (en) * 2012-04-04 2013-10-10 GM Global Technology Operations LLC Remote high voltage switch for controlling a high voltage heater located inside a vehicle cabin
DE102012020310B4 (de) 2012-10-16 2014-05-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Positionsregelung eines Aktors, Aktor und Computerprogramm-Speichermedium
GB201220485D0 (en) 2012-11-14 2012-12-26 Cambridge Mechatronics Ltd Control of an SMA actuation apparatus
DE102016224428A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Ford Global Technologies, Llc System und Verfahren zum Anpassen einer Fahrzeugkomponente eines Fahrzeugs unter Verwendung eines aktiven Materials
WO2017166092A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 SZ DJI Technology Co., Ltd. Method and system for controlling a motor
US10124731B2 (en) * 2016-09-09 2018-11-13 Ford Global Technologies, Llc Controlling side-view mirrors in autonomous vehicles
US10133315B2 (en) 2016-11-08 2018-11-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Indexed sequential lock
US20180215237A1 (en) * 2017-02-01 2018-08-02 GM Global Technology Operations LLC System and method for hvac outlet flow control vent using electrically responsive vanes
US10697050B2 (en) * 2017-06-30 2020-06-30 Gibson Elliot Shape memory actuator structures and control thereof
KR102208485B1 (ko) * 2020-10-28 2021-01-27 주식회사 서연이화 차량용 조작 장치 및 이의 제어 방법
DE102022208076A1 (de) 2022-08-03 2024-02-08 Festool Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Aktuators einer Notbremseinheit für ein motorisch angetriebenes Werkzeug, Ansteuerschaltung, Aktuatoreinheit und Notbremseinheit

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4753465A (en) * 1986-04-11 1988-06-28 James F. Dalby Remotely operable locking mechanism
US4930494A (en) * 1988-03-09 1990-06-05 Olympus Optical Co., Ltd. Apparatus for bending an insertion section of an endoscope using a shape memory alloy
US6142992A (en) * 1993-05-10 2000-11-07 Arthrocare Corporation Power supply for limiting power in electrosurgery
FR2703184B1 (fr) * 1993-03-03 1995-12-01 Gen Electric Contacteur actionné électro-thermiquement.
US5763979A (en) * 1996-02-29 1998-06-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Actuation system for the control of multiple shape memory alloy elements
US6072154A (en) * 1996-09-05 2000-06-06 Medtronic, Inc. Selectively activated shape memory device
US6286326B1 (en) * 1998-05-27 2001-09-11 Worksmart Energy Enterprises, Inc. Control system for a refrigerator with two evaporating temperatures
US6427712B1 (en) * 1999-06-09 2002-08-06 Robertshaw Controls Company Ambient temperature shape memory alloy actuator
US6342826B1 (en) * 1999-08-11 2002-01-29 Therm-O-Disc, Incorporated Pressure and temperature responsive switch assembly
DE60101895T2 (de) * 2001-03-27 2004-12-16 C.R.F. S.C.P.A. Türschloss
ITTO20010618A1 (it) 2001-06-27 2002-12-27 Fiat Ricerche Dispositivo attuatore a cavo flessibile incorporante un elemento a memoria di forma.
DE10214398A1 (de) * 2002-03-30 2003-10-16 Kiekert Ag Stellvorrichtung
US7017345B2 (en) * 2002-05-06 2006-03-28 Alfmeier Prazision Ag Baugruppen And Systemlosungen High stroke, highly integrated SMA actuators
DE10360422A1 (de) * 2003-12-19 2005-07-21 Brose Schließsysteme GmbH & Co.KG Kraftfahrzeug

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008274898A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Konica Minolta Opto Inc 駆動ユニットおよび可動モジュール
JP2011506813A (ja) * 2007-12-03 2011-03-03 ケンブリッジ メカトロニクス リミテッド 形状記憶合金作動構造の制御
JP2011080483A (ja) * 2011-01-27 2011-04-21 Konica Minolta Opto Inc アクチュエータ駆動装置
JP2017191398A (ja) * 2016-04-12 2017-10-19 東洋電装株式会社 衝撃フィードバック操作装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE602004005578D1 (de) 2007-05-10
EP1607628B1 (en) 2007-03-28
US20050275196A1 (en) 2005-12-15
ATE358234T1 (de) 2007-04-15
ES2281771T3 (es) 2007-10-01
EP1607628A1 (en) 2005-12-21
US7176413B2 (en) 2007-02-13
DE602004005578T2 (de) 2007-12-13
BRPI0501999A (pt) 2006-01-24
CN100472064C (zh) 2009-03-25
CN1707099A (zh) 2005-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006009795A (ja) １つ以上の形状記憶アクチュエータの制御方法およびシステム
US7535191B2 (en) Power window device
US20030173863A1 (en) Actuator device with a flexible cable incorporating a shape-memory element
JP5060026B2 (ja) 車両バッテリー温度の制御方法及びシステム
CN107719303A (zh) 一种车辆门窗开启控制系统、方法及车辆
CN104228821B (zh) 用于确定多个部件的时段结束位置的系统和方法
US7483784B2 (en) Engine starting system
US20070119959A1 (en) Method and device for air-conditioning at stop position
EP1255341B1 (en) An apparatus and method of heating an automotive battery
US20040061481A1 (en) Thermal monitoring of an electric load element
JP2000265929A (ja) 始動装置を監視するための装置
US20160327006A1 (en) Heating Element Operation and Engine Start-Stop Availability
US9303442B2 (en) Passive verification of operator presence in handling requests for vehicle features
CN110469229A (zh) 一种车门开门的方法、汽车控制系统及汽车
US7212892B2 (en) In-vehicle system control device
CN109881991B (zh) 一种锁
CN114737847A (zh) 一种汽车电控活动装置的破冰方法、系统及汽车
CN114614163A (zh) 一种电池加热控制方法、装置、设备及存储介质
CN210217388U (zh) 一种锁
KR0181490B1 (ko) 파워윈도우 시스템의 원격 제어가 가능한 키리스 엔트리 시스템 및 제어 방법
JP6752527B2 (ja) 電動スライドドアのモータ制御装置
KR20100041254A (ko) 공조 제어 방법
CN117028658A (zh) 一种阀门控制方法、装置、车辆及存储介质
US20200130533A1 (en) Method for charging a starter battery and charging device for charging a starter battery
JP2010162961A (ja) 遠隔制御装置及び遠隔制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20070816

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071019

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090731