JP3664316B2

JP3664316B2 - 電動アセンブリの動作を電気的に制御及び調節するための方法

Info

Publication number: JP3664316B2
Application number: JP53909498A
Authority: JP
Inventors: ユベライン，イェルグ; カルブ，ロランド; ゼーベルガー，ユルゲン
Original assignee: ブローゼ・ファールツォイグタイレ・ゲーエムベーハー・ウント・コ・カーゲー・コブルグ
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: JP2001518278A; DE19711979A1; EP0966782B1; ES2167079T3; WO1998040945A1; BR9808321A; DE59801864D1; US6236176B1; EP0966782A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は電動アセンブリ、より詳しくは自動車のサンルーフなどのウインドーリフタ、の動きを制御及び調節するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、自動車のウインドーリフタや電動サンルーフなどの電動アセンブリを開けたり閉めたりするサイクルを電気的に駆動したり監視したりする方法が開示されている。そこでは、アセンブリを開けるときに対象となる経路を電気的に記録し、この記録された開ける経路を、アセンブリを閉めるときに、それまでに対象となっていた閉める経路と電気的に比較するようになっている。この目的のために、アセンブリの開ける経路と閉める経路は三つの領域に分割されている。第１の領域は半分だけ開いた状態から完全に開いた状態までの領域であり、第２の領域は半分だけ開いた状態から事実上完全に閉まった状態までの領域であり、第３の領域は事実上完全に閉まった状態から完全に閉まった状態までの領域である。
【０００３】
第１及び第３の領域においては、アセンブリが完全に開いた状態及び完全に閉まった状態であることを表す拘束状態の検出が行われ、そのアセンブリの設定用部材のスイッチが切られる。一方、第２の領域においては、アセンブリのサーボドライブの速度が検出され、速度が減少した場合にはサーボドライブのスイッチが切られる。
【０００４】
いわゆる「アンチ・ジャム・プロテクション（挟み込み防止）」を行うためのこの周知の方法においては、サーボドライブの出力は、アセンブリの種類や外部の影響によって影響される機械的な抵抗に、移動領域全体にわたって打ち勝つように設計されている。この理由のために、サーボドライブは、その出力が、移動範囲の大部分において必要とされるよりもずっと大きく設計されている。その結果、移動領域の中に存在する身体の一部が、移動しているアセンブリの一部によって非常に大きな力で挟み込まれることになる。
【０００５】
この従来の方法における他の欠点は、第３の領域においては、すなわちウインドーガラスあるいは摺動ルーフがウインドーあるいはルーフを完全に閉じるための密封領域の中へ入るときに、拘束状態は検出されるが、挟み込み防止状態は検出されないことである。
【０００６】
特許文献２には、自動車に設けられている電動アセンブリの開いたり閉じたりするプロセスを監視したり制御したりするための方法が開示されている。この方法では、サーボモータの出力を制御して、アセンブリの予め決められた位置に応じて、設定用部材の移動速度を移動経路にわたって調節するようになっている。このようにして、挟み込み状態において、移動するアセンブリ部分によって加えられる力は、移動経路上重要な領域においては最小限に抑えられる。従って、重要な領域はよりゆっくりと、従ってより繊細にカバーされることになる。
【０００７】
この方法によれば、密封領域への「穏やかな入り込み」が可能である。すなわち、密封部材への入り込み領域において、移動するアセンブリ部分の移動速度を遅くすることが可能である。従って、有効な挟み込み防止に関する個々の国に特有の要件を満たすことができる。しかし、密封領域へ移動するアセンブリ部分のゆっくりとした入り込みにもかかわらず、特に、フレームレスドア、外側にガラスを有するドア、キャブリオレドアなどの場合には、挟み込み防止の効率を決定し密封領域への移動力の影響を安全に識別するための標準の4mmの丸いチューブを認識することは困難又は不可能である。さらに、従来の方法によれば誤って挟み込み防止が外され、その結果、密封部材の中へ移動しているアセンブリが反転することになる。さらには、ウインドーの閉まる時間が長くなる。
【０００８】
特許文献３には、電気モータを有するウインドーあるいはドアの駆動を制御する方法が開示されている。この方法では、閉まるときの駆動電流が測定され、電流変化の境界値を設定することによって、出力の変動が一定の時間間隔でチェックされるようになっている。この目的のために、一定の周期の範囲内で、最小の電流値が予め決められ、それに一定の量が加えられて、その合計を、異常なモータ負荷を検出するための参照値として設定あるいは規定する。この境界値を越えたら、閉まる動きを開く動きに切り換える。
【０００９】
この従来の制御方法における欠点は、閉まる動きのときに、挟み込み状態を伴わない外部の影響あるいはシステムの一時的な作動困難

による一時的な妨害がほとんど認識されず、閉まる動きを続けられるのに開く動きになってしまうことである。
【００１０】
特許文献４には、電気モータの速度を制御するための回路が開示されている。この特許では、予め決められた逆トルクに達したときにモータが停止するようになっている。この目的のために、モータ電流が、記録された電気モータの速度と予め決められた最大トルクに応じてパルス幅変調で制御される。
【００１１】
しかし、この電気的結合では、予め決められた最大トルクに達したときにモータ電流が必ず遮断される。その結果、自動車における電動アセンブリに対して使用したときには、例えば外部の影響の結果として逆トルクが当該値に達すると、閉まる動きが遮られる。その結果、例えばウインドーガラスを完全に閉めることができないことになる。他方において、許容可能な逆トルクの値が大きな値になるにつれて、電動アセンブリの移動領域に位置する身体の一部に対して許容できない挟み込み力が作用する。従って、従来の制御回路はこの場合には適さない。
【００１２】
特許文献５には、電流制限装置を用いて直流モータを制御する回路が開示されている。電流制限装置は、パルス継続時間／パルス休止時間比を可変することによって電流を遮断して直流モータを制御し、直流モータが拘束されているときには、パルス継続時間／パルス休止時間比を小さくする。その結果、モータが過熱することがなく、また直流モータの始動時には始動電流の値が大きくなりすぎることがない。
【００１３】
この周知の制御方法においては、直流モータが拘束されたとき、モータへの電流供給は実際には遮られず、パルス幅変調で直流モータへ供給される電流の算術平均値が、拘束状態が起きたときに直流モータに害を与えない値に常に低減される。すなわち、拘束状態として検出された逆トルクによってモータトルクは所定の値まで低減される。その結果、拘束状態として検出された大きな抵抗で密封領域へ入るウインドーの場合には、ウインドーガラスが完全に閉まらないことになる。
【００１４】
最先の優先日を有する特許文献６には、制御動作がトルク／速度特性曲線によって行われるような電気モータを有する、自動車における電気駆動装置を制御するための方法が開示されている。この方法では、動的トルクが監視される。通常生じるトルクよりもずっと大きく、最大トルクよりは明かに低い境界トルクで、駆動がおよそ一定のトルクに調節される。
【特許文献１】
独国特許出願公開第３０３４１１８Ａ１号明細書
【特許文献２】
独国特許出願公開第１９５０７１３７Ａ１号明細書（特表平１０−５０１１１８号公報）
【特許文献３】
独国特許発明第３５３２０７８Ｃ２号明細書（特開昭６１−６９３８９号公報、特開昭６１−６９３９０号公報、特開昭６１−６９３９１号公報、特開昭６１−７８９８４号公報）
【特許文献４】
米国特許第５４１０２２９号明細書
【特許文献５】
米国特許第５２６８６２３号明細書（特開昭６３−１８６５９０号公報）
【特許文献６】
独国特許出願公開第１９６１５５８１Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明の解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、上述したような方法であって、設定装置の移動領域全体にわたって、最も厳格な安全要件でも満足しており、しかし、可能な限り設定装置が、外部の影響や変動する抵抗、あるいは移動領域における非常に小さな移動力によって誤って反転したり停止したりすることのないような方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明においては、これは、請求項１によって実現されている。
【００１７】
本発明の解決策によれば、設定装置の移動領域全体にわたって、最も厳しい安全要件を満たす挟み込み防止が確保される。それと同時に、設定装置は、オペレータの裁量によって、外部の影響や移動領域における変動する抵抗とは独立に十分な移動力で、電動アセンブリを開いたり閉めたりする。
【００１８】
外部の影響や移動領域における様々な抵抗をほとんどなくすることによって、予め決められた閉動作インパルスにもかかわらず電動アセンブリが停止しているときでも、予め決められた時間間隔にわたって、調節された閉動作が行われる。しかし、この追加の時間間隔においては、電動アセンブリがさらに動くまで、あるいは電動アセンブリが引続き停止している場合には駆動装置のスイッチが切られるまで、移動力は予め決められた最大値を越えないようになっている。
【００１９】
電動アセンブリの移動力に比例するパラメータは、例えば、電動アセンブリの駆動装置に加えられる電流や、駆動装置によって供給されるトルクである。電動アセンブリの設定装置の動的特性に関係するパラメータは、例えば、移動装置あるいはアセンブリの速度あるいは加速度である。
【００２０】
過剰力の制限は移動経路の一部の領域に限定される。なぜなら、例えば、電動アセンブリを開くときやアセンブリが完全に開いた状態に近い領域においては、身体の大きな部分が挟み込まれることを考える必要がないからである。
【００２１】
特許文献６の方法においては、まず境界トルクが指定される。すなわち、その境界トルクに対して静的境界値が予め決められる。これに対して、本発明は、適応によって僅かな過剰力を考慮した動的境界値であって、開動作あるいは閉動作のそれぞれで変更が可能な動的境界値を提供する。従って、挟み込み防止を行うために、移動力があまりに小さいために移動経路によっては駆動装置が停止してしまうようなことなく、任意の大きさの小さな締め付け力を確保できる。
【００２２】
移動力に比例したパラメータは、その移動位置において許容可能な最大過剰力に対応した移動位置に対応する境界値（包絡曲線ｂ）に調節されることが好ましい。
【００２３】
パラメータの境界値調節は、そのパラメータが予め決められた境界を再び下回るまで、又は設定装置あるいは駆動装置が停止するまで、予め決められた時間範囲内において行われる。このように、位置に依存する過剰力の調節は、アセンブリを移動するのに必要な通常の移動力を考慮している。従って、最悪の場合においても、過剰力の対応する制限によって、挟み込み状態が常に危険のない領域に留まるようになっている。
【００２４】
駆動装置へ供給される電流の遮断及び駆動装置の回転方向の反転の少なくとも一つは、時間間隔Δｔ⁰だけ遅らされることが好ましく、駆動装置はこの遅れ時間の間は設定装置へ一定のトルクを送る。
【００２５】
時間間隔Δｔ⁰は、挟み込み状態の場合と、外部の一時的な（動的）誤りとの間で十分な識別を行えるように見積られていることが好ましい。
【００２６】
本発明による解決策のさらに別の利点は、設定装置あるいは駆動装置が静止したときに、パラメータの境界値が予め決められた量だけ増大することである。そして、予め決められた時間間隔の範囲内で操作装置によって制御インパルスが送られて、電動アセンブリが閉められる。
【００２７】
本発明によるこの解決策によれば、予め決められた時間間隔内において境界値の調節が行われているあいだにおいて、電動アセンブリが停止しているにもかかわらず、操作している人間が閉まる動きを制御するスイッチインパルスを発生させるとき、すなわち電動アセンブリを閉めたいときに、増大された理想値が生成されると、駆動出力が増大する。
【００２８】
本発明による解決策の利点は、パラメータが、駆動装置としての電気モータへ供給される電流に対応していることである。その結果、電気モータの電流収集は、発生最大過剰力に対応した値に制限される。
【００２９】
電気モータの電流収集を、発生最大過剰力に対応した値に制限することは、以下のように行うことができる。電気モータへ供給される電流の最大値は、発生最大過剰力に対応した値に設定される。あるいは、電気モータへ供給される電流のパルス幅変調の場合には、電流の最大値、算術平均値あるいは２乗平均値（実効値）が、発生最大過剰力に対応した値に設定される。あるいは、電流の最大値、算術平均値あるいは２乗平均値は、設定装置の位置に応じて予め決められる。
【００３０】
電気モータの電流収集を発生最大過剰力に対応した値に制限することによって、必要な移動力を越える力が、挟み込みが起きたときに、移動領域に存在する身体の部分に対して危険を与えるようなことなく、設定装置は所望の移動を実行することができる。
【００３１】
特許文献５に対して、本発明においては、移動経路中に現れる様々な抵抗あるいは逆トルクに応じて、所望の移動経路が実現される。なぜなら、移動に必要な力を越える予め決められた量だけの過剰力が常に保証されるからである。従って、移動に必要な駆動力が移動経路における移動抵抗に適応しているときには、過剰力の量は移動経路全体にわたって一定に留まる。この過剰力は、移動経路中の任意の場所において、最も厳しい挟み込み防止要件を満足するように見積られている。従って、重要な領域において、所望の移動の完了と、有効な挟み込み防止の両方が保証されることになる。
【００３２】
本発明による方法の特徴によれば、移動力及び／又は過剰力は、モータ電圧、モータ速度、モータの温度、及び周囲温度の少なくとも一つに応じて予め決めることができる。これらの値が検出されると、挟み込み防止及び移動の安全な実行の両方を考慮することによって、移動を行うときの外部の影響あるいはシステム固有の影響を考慮することが可能となる。
【００３３】
電気モータは、少なくともその特性上の特徴（例えばモータ特性曲線の上昇）に従って性能試験施設で分類されることが好ましい。そして、その少なくとも一つの特性上の特徴を使って、過剰力を制限する包絡曲線が計算される。
【００３４】
本発明による特に有利な利点の特徴は、電気モータのモータ特性曲線を設定装置の移動経路にわたって記録して蓄積することである。また、発生最大過剰力に対応する電流の量が、そのときの当該モータトルクに対応するモータ特性曲線のモータ電流に加えられる。また、電気モータへ供給される電流は、移動経路の少なくとも一つの部分領域にわたって、この発生最大電流に制限される。
【００３５】
本発明の特徴によれば、最大モータトルクの制限、従って電動アセンブリの最大過剰力の制限は、所定の「測定行程」において決定される電気モータへの電流供給の最大値を位置に依存して指定することによって行うことができる。この目的のために、電流収集のための通常の曲線が、標準運転において完全な移動を行うことによって決定され、電気モータへの電流収集あるいは電流供給のたびに、当該最大値が、様々な影響要因を含めて計算した包絡曲線を介して、制限された過剰力を考慮して指定される。
【００３６】
これらの影響要因には、例えば電圧、速度、予備抵抗、モータ及び周囲の温度、及びモータ特有の特性曲線がある。モータ特性曲線は、各電気モータに特有であり、かなり大きなばらつきがある。このモータ特性曲線は、場合によっては、製造のときにモータの性能試験施設において個々に決定することができる。その結果、動的な挟み込み防止を考慮しつつ過剰力を十分に制限して、最大モータ電流を、当該各電気モータに対して個々に適応させて指定することができる。
【００３７】
発生する過剰力すなわち最大の過剰力を、供用寿命をとおして、移動領域における様々な抵抗へ選択的に、また順応的に適応させることもできる。ここでは、例えば電気モータの電流収集が移動領域にわたって検出され、移動装置の当該位置と対をなす値として蓄積される。このようにして、上昇領域における作動困難及び／又は密封部材の中への入り込み領域における作動困難を検出して、移動に必要な移動力及び発生する過剰力を順応的に指定することが可能となる。
【００３８】
この解決策の別の利点の特徴は、電動アセンブリの速度が、予め決められた境界値へ到達したあとパラメータによって低減されないとき、又は負荷速度が境界値を越えないときに、過剰力を制限する包絡曲線が高く設定されることである。従って、包絡曲線を、予め決められた量だけ、すなわち電動アセンブリの速度がある値に到達するまで上昇させることができる。
【００３９】
本発明による解決策の別の点は、次のように考えられる。つまり、外部の影響あるいは移動領域においてシステムに影響される抵抗の結果として、移動力に比例するパラメータは、予め決められた境界値に到達しているが、電動アセンブリの速度が低下しないか、あるいは抵抗によって引き起こされるシステムの減速がある量を越えることがない場合には、外部の影響あるいは移動領域におけるさらなる抵抗によって引き起こされるこの作動困難を考慮するために境界値の低下がもたらされる。
【００４０】
電動アセンブリの減速（作動困難）の位置に関係する検出及び検出された値の蓄積をとおして、包絡曲線の経路を順応的に変更することが可能である。
【００４１】
本発明による解決策の別の特徴は、電気モータによって収集された電流の予め決められた最大値、算術平均値あるいは実効値に到達したとき、電気モータへ供給される電流の遮断及び電気モータの回転方向の反転の少なくとも一つが行われることである。
【００４２】
本発明による方法のこの特徴においては、モータ電流が所定の最大値すなわち計算された最大値に到達すると、モータ電流が制限され一定に維持される。本発明による解決策のこの点は、例えば密封部材の中に入るときなどの作動困難の領域と、挟み込み状態とを高い信頼性で識別することが不可能なときには常に役に立つ。制限されて一定に維持された電流の場合における過剰力が常に予め決められた境界値よりも小さいために、最悪の場合においても、身体の一部が挟み込まれる危険性はない。
【００４３】
本発明による方法の別の点によれば、モータ電流が所定の最大値すなわち計算された最大値に到達したあと、直ちに又は時間的に遅れて移動装置の反転が行われる。こうして、特に、時間的に遅れて反転する場合には、電動アセンブリが上昇するときに例えば路面のくぼみあるいは短時間の妨害による短時間の負加速の結果として現れる動的な妨害を排除することができる。
【００４４】
移動モータの減速が行われているときには移動装置へ一定のトルクが供給されることが好ましい。
【００４５】
本発明による方法の別の特徴によれば、モータトルクの上昇を遅らせて、電動アセンブリの過剰力がゆっくりとしか上昇しないようにできる。例えばクロック動作半導体、可変抵抗などの対応するスイッチ素子を用いて、モータ電流の上昇（ｄｉ／ｄｔ）の制限を行うことが好ましい。
【００４６】
半導体スイッチを用いてモータ電流のパルス幅制御を行うことによって、できる限り短い時間で、従って小さな位置変化ステップで、モータ電流の所定の最大値すなわち計算された最大値を電動アセンブリの移動領域全体にわたって適応させることが可能となる。また、この種の回路によれば、追加的に検出される非常に多くの影響要因、すなわち順応的な制御の枠内において考慮される非常に多くの影響要因、を考慮した制御電子装置の簡単な構造あるいは簡単なプログラミングが可能になる。
【００４７】
サーボモータの中と同じ電流が半導体スイッチの中を流れており、特に、周知の多くのパワー半導体スイッチは実際の動作温度を検出して半導体スイッチの熱障害を防止するので、移動モータの過熱を簡単に防止できる。温度の検出を行わないで半導体スイッチを使用するときには、温度依存性を有する抵抗などへこれを熱的に連結することによって、臨界温度に到達したら半導体スイッチがオフになり移動モータへのそれ以上の電流供給を遮断することができる。
【００４８】
パルス幅変調のデューティ比を調節するために電流を測定するかわりに、電気モータの無負荷速度、実際の速度及びモータ特性曲線からデューティ比を計算することができる。そして、モータ電流検出装置を省くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下で、本発明の概念を、図面に示されている実施の形態を参照しつつ、より詳しく説明する。
【００５０】
自動車ドアのウインドーガラスを開けたり閉めたりするときにウインドーガラスによって覆われる図１に示されている移動領域は、基本的には三つの領域に分けることができる。すなわち、完全に開いたウインドーガラスから、三分の一だけ閉まったウインドーガラスまでの領域Ａと、三分の一だけ閉まったウインドーガラスからウインドーガラスがウインドー密封部材へ入る少し前までの領域Ｂと、密封領域の領域Ｃに分けることができる。
【００５１】
挟み込み防止を行うためには、基本的に、ウインドーを閉めるときには二つの領域Ｂ、Ｃが関係する。一方、領域Ａにおいては、ウインドーガラスの上端とドアフレームとの間の距離が大きいために、体の大きな部分が挟まることは有り得ない。しかし、領域Ａも挟み込み防止のための監視と制御には含まれる。
【００５２】
領域Ｂにおいては、挟み込み状態が起きたときに、挟み込まれた物体あるいは身体の挟み込まれた部分に作用する力が予め決められたある量を越えてはならず、また、ウインドーの昇降はウインドーリフタシステムの運動抵抗や場合によって外部の影響に対して保証されていなければならない。領域Ｃにおいては、ウインドーガラスが密封部材の中に入ると抵抗が増える結果、特殊な条件が適用される。すなわち、ウインドーガラスがしっかりと閉まらなければならない一方で、安全性の理由から、4mmの棒材が認識されて密封領域における移動力の影響と明確に区別されなくてはならない。
【００５３】
周囲温度、移動経路を走行しているときの抵抗、移動モータの温度などの外部の影響に加えて、例えばウインドーリフタシステムを開けたり閉めたりするのに必要な移動力を求めるときには、モータの特性曲線が非常に重要であるが、モータの特性曲線は製品ごとのばらつきがかなり大きい。
【００５４】
図２は例として二つの異なる電気モータの特性曲線を図示している。これらのモータは異なるモータ電流を収集して、整合モータトルクＭに達する。位置依存の「ノーマル」トルクＭ１のためには、モータ特性曲線ＭＫ１を有する一方の電気モータは位置依存の「ノーマル」リフト電流I ₁ ^*を必要とする（場合によって影響要因によって埋め合わされる）。一方、モータ特性曲線ＭＫ２を有する他方の電気モータは位置依存のリフト電流I ₁を必要とする。
【００５５】
最大許容トルクＭ２が起きた場合には、モータ特性曲線ＭＫ１を有する一方の電気モータは最大許容電流I ₂ ^*を必要とする。一方、モータ特性曲線ＭＫ２を有する他方の電気モータは最大許容電流I ₂を収集する。本発明においては、使用している電気モータの当該モータ特性曲線に応じて、最大許容トルクと位置依存のノーマルトルクとの差によって生じる過剰力が、予め決められた値にまで低減される。移動経路のどこにおいてもこの予め決められた値を越えてはならない。
【００５６】
当該最大許容トルクあるいは最大許容移動力に対応する設定された最大電流すなわち計算された最大電流に到達したら、電気モータの電流収集が当該スイッチ素子によって制限される。こうして、最大モータトルク、従ってこの実施の形態に示されているウインドーリフタシステムの最大過剰力が制限される。
【００５７】
図３は、ウインドーリフタ移動システムが、自動車ドア３の空き領域の設定装置２によってウインドーガラス１を移動させるための電動アセンブリである場合に、本発明の方法を実現するための回路構成をブロック回路図で示している。設定装置２は電気モータ４によってどちらかの方向へ駆動される。このために、設定装置２はスイッチデバイス５を介して電源６から供給を受ける。図の実施の形態においては、電気モータ４を流れる電流の方向は、電源６の極性をスイッチデバイス５によって反転させることによって変更することができる。極性の反転は、例えばブリッジ回路に半導体素子を配置し、ブリッジの枝路に位置する半導体を制御することによって行われる。
【００５８】
スイッチデバイス５はトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、サイリスタなどの半導体、可変抵抗などから成っている。スイッチデバイスの制御は制御及び調節用の電子装置７を介して行われる。電子装置７はランダムアクセスメモリ８へ接続されたマイクロプロセッサから成っていることが好ましい。マイクロプロセッサはさらに操作素子９へ接続され、センサーデバイス１０へ接続される場合もある。センサーデバイス１０は移動システムの各部分へ接続されたセンサを有しており、他の外部影響を検出し、また、場合によっては電源電圧を検出するとともに監視する。
【００５９】
制御及び調節用の電子装置７はスイッチデバイス５を制御し、モータ電流をどちらかの方向にパルス幅変調して、モータ電流の算術平均値あるいは２乗平均値（実効値）を無制限に変化させることができる。
【００６０】
モータ電流の制御は、制御及び調節用の電子装置７によってスイッチデバイス５へ供給される制御信号によって行われる。図１の領域Ｂ及びＣにおいて、場合によっては領域Ａにおいても、制御及び調節用の電子装置７によって大きさが制限される過剰力が、設定装置２を移動させるのに必要な移動力に加えられる。移動力は一般に上昇経路の位置に依存する。図４において曲線ａとｂの差として表されている、電気モータ４の過剰電流あるいは過剰トルクが対応する過剰力がないと、電気モータ４は、予め決められた移動経路にわたって設定装置２が上昇運動を行うだけの力しか設定装置２へ加えない。
【００６１】
移動力は、移動領域にわたって現れる抗力又はその抗力の一部のどちらかを選択的に考慮している。一方、過剰力は、総量が制限されている付加的な抗力の一部に打ち勝つための力を含んでいる。
【００６２】
従って、過剰力は移動経路全体にわたる領域部分ごとに異なる制限を有している。すなわち、領域部分Ｃにおいては例えば過剰力を領域部分Ｂよりも大きな量の値に制限して、外部の影響に依存する密封領域における付加的な抵抗値に打ち勝って、密封領域の中へのウインドーガラスの安全な移動を確保することができる。
【００６３】
移動力は、コンピュータによって、あるいは経験的に、あるいは好ましくは試験運転によって決定することができる。従って、試験運転は自動車ドアを自動車の中に設置するまえに、例えばアセンブリベルトの上で実行することができる。この試験運転は、駆動モータ、電動アセンブリの可動部分、及び上昇運動のときに起きる抵抗力のばらつきを考慮する。
【００６４】
図４に示されている測定曲線は移動モータによって収集される電流又は上昇位置にわたって供給されるトルクを表している。この測定曲線は、上昇位置ｓ₁においては下側の停止におけるウインドーガラスの始動を表し、上昇位置ｓ₂においては上側の密封領域の中へウインドーが入り始めるところを表し、そして上昇位置ｓ₃においてはウインドーガラスが上側のドアフレームに当接して停止するところを表している。
【００６５】
電気モータの電流収集に対する標準運転をとおしてウインドーリフタの行程にわたって決定された通常の曲線ａから、当該許容可能な最大過剰力が、様々な影響要因を含めて計算された包絡曲線によって指定される。これらの影響要因には、電気モータの定格速度、動作電圧、電気モータのまえの予備抵抗、モータ及び周囲の温度、及び前述したモータ特性曲線が含まれる。この包絡曲線によって、ウインドーリフタの行程にわたっての過剰力あるいは予め決められた部分領域にわたっての過剰力が少なくとも100ニュートン以下に制限される。
【００６６】
動作時において、ウインドーガラスが上昇するときの電気モータの電流が過剰力に対応する電流値の所定の最大値すなわち計算された最大値に到達すると、電流が制限されて一定に維持される。これは、例えば、一定のパルス継続時間／パルス休止時間比を介するパルス幅変調の場合には、スイッチデバイスの当該制御によって実現される。上昇運動のときにウインドーガラスが上側の密封部材の中へ完全に入ると、最大の過剰力に対応する電流へすでに到達し密封領域の中で制限されているかどうかに関係なく、図４の曲線ｂに基づく最大許容電流を供給することによって、ウインドーガラスに最大限の過剰力が加えられる。
【００６７】
本発明による方法によれば、ウインドーリフタを操作しているときに（最大の）発生過剰力を、簡単な方法で作動困難領域及び／又は密封領域入り込み時の作動困難に適応できる。この目的のために、ウインドーリフタシステムを操作するたびに上昇位置に依存する電流を記録し、例えば、当該上昇位置における最大過剰力に対応する予め決められた数の電流値の場合には、通常の移動に対応する電流値を増大させることができる。同じようにして、例えば、動作時に低下する摩擦値については、上昇位置に依存する過剰力の量を、位置に依存する過剰電流を対応して低減することによって、順応的に低減することができる。
【００６８】
図５は、移動経路ｓあるいは移動時間ｔに依存するモータ電流あるいはモータトルクの経路を示している。ここでは、本発明の方法をさらに明瞭に説明し示すために、境界値の調節を強調して示している。この境界値の調節は、移動時間間隔Δｔ¹にわたる経路部分Δｓにわたって行われ、例えば路面のくぼみ、路面の横溝、移動領域における若干の作動困難などの動的影響を介して行うことができる。包絡曲線ｂによって予め決められた境界値にモータ電流Ｉがはじめて到達するときから始まりその継続時間が所定のものとして予め決められている時間間隔Δｔ ¹ において、モータ電流は例えばパルス幅変調によって、包絡曲線ｂによって予め決められた一定の最大値へ調節される。すなわち、この境界値調節領域においては、一時的な動的反転モーメントが存在するので、電動アセンブリは遅い速度で移動する。
【００６９】
この時間間隔Δｔ¹が終わったときに、システムは、閉まる動きを反転するか、あるいは駆動を停止するかどうかの判断を行う。すなわち、システムを反転あるいは停止させるスイッチオフに関する判断を例えば200msだけ時間を遅らせる。従って、実際に挟み込み状態にあるのか、あるいは例えば路面のくぼみの上を走行することによって一時的にシステムに妨害が作用しているのかを、十分に識別することが可能である。この時間間隔において、モータ電流はパルス化され、予め決められた最大値を越えないようにされる。すなわち、電動アセンブリが例えば100ニュートン以下の一定の力を供給するようにし、その結果、実際に挟み込み状態が生じても、許容できないような大きな力が発生することがないようにする。
【００７０】
しかし、非常に高速のモータにおいては、モータの電機子に蓄積された回転エネルギが非常に大きく、モータの速度を落とすと、例えば100Nの力の限界を一時的に越えることがあり得る。この回転エネルギは、ウインドーガラスなどの電動アセンブリが、重力加速度、摩擦、又は例えば身体の挟まれた部分などの妨害物の変形若しくは力測定用シリンダの変形によって壊れるまでの力学的エネルギと同様である。
【００７１】
例えば5msの間隔にわたる非常に短い反転制御をとおして、境界値（包絡曲線ｂ）に達するまえにモータは所定の方法でブレーキがかけられる。こうすれば、上述した方法を適用することができる。
【００７２】
ここで、図５に示されている調節方法を、三つの異なる場合を参照してより詳しく説明する。
【００７３】
図６は、「急激な挟み込み」の場合について、すなわち物体あるいは身体の一部が挟まれて、その直後に、電動アセンブリが停止する場合について、移動経路（図６ａ）及び移動時間（図６ｂ）に対してモータ電流あるいはモータトルクを示している。この場合には、過剰力の最大値に対応するモータ電流の予め決められた境界値に到達したあと走行する経路部分はΔｓ＝０になる。すなわち、パルス幅変調を介する予め決められた境界値へのモータ電流調節では、調節は時間間隔Δｔ⁰にわたって行われるけれども、電動アセンブリはそれ以上移動しない。この時間間隔Δｔ ⁰ のあと、例えば0.5秒後に駆動装置のスイッチが切られ、場合によって、電動アセンブリが安全な領域に位置しているときにはさらに反転される。
【００７４】
「緩やかな挟み込み」すなわち図７に示されている移動領域における作動困難の状態の場合に対しては、モータ電流が、最大の過剰力に対応するとともに包絡曲線によって予め決められるこの境界値へ到達したとき、予め決められた境界値に対するパルス幅変調が行われる。時間間隔Δｔ¹にわたって行われるこの境界値調節によって、この間隔において移動部分Δｓをおおう電動アセンブリの速度は低下する。時間間隔Δｔ¹のあとに電動アセンブリが完全に停止したとき、又はその速度が所定の境界値よりも低下したときにのみ、スイッチオフ基準が開始される。すなわち、時間間隔Δｔ¹のあとに、境界値調節が予め決められた時間間隔Δｔ⁰にわたって行われる。
【００７５】
図８は、例えば路面のくぼみ、路面の横溝、あるいは移動領域における若干の作動困難などによって生じる外部の影響についての図５に示されている場合を拡大して示している。
【００７６】
この場合には、電動アセンブリが移動を続けているときに、電動アセンブリが予め決められた境界値へ到達したあとモータ電流のパルス幅変調が行われる。境界値すなわち最大の過剰力を表す包絡曲線に到達したにもかかわらず、電動アセンブリは停止しないか、あるいは予め決められた境界速度が再び下回ることがないため、スイッチオフ基準も開始されない。
【００７７】
発生過剰力に対応する電流値は、最大の過剰力に対応する電流値へ到達すると、ほぼ一定に維持される。そして、所定の時間間隔Δｔ⁰の後に、駆動装置はスイッチオフされるか、あるいは時間を遅らせて反転される。
【００７８】
最大の過剰力に対応する電流値に到達しても、従来の挟み込み防止方法とは違って、ここでは、これは挟み込まれた状態とは考えない。そうではなく、移動力あるいは過剰力は包絡曲線の限度によって制限されることが好ましい。そして、例えば電動アセンブリの駆動装置によって収集される電流、駆動装置によって供給されるトルクなど、移動力に比例するパラメータは移動力あるいは過剰力の予め決められた境界値に調節される。この調節段階においては、移動装置あるいはアセンブリの速度や加速度などの、電動アセンブリの設定装置の動的特性に関係したパラメータが監視される。そして、アセンブリの振舞い、例えば、さらに閉まる動き、あるいは上昇運動が続けられることに応じて、駆動装置が停止するか、あるいは反転される。反転はウインドーの開きが例えば4mm以上であるような移動領域において行われる。例えばウインドーの開きが4mm以下である場合あるいはウインドーガラスが下側停止部分の領域へ到達した場合には、モータの反転をなくすかわりにモーメントを小さくしてモータを停止することができる。
【００７９】
基本的に、密封領域入り込み状態と挟み込み状態とをはっきりと識別できないときには、反転をなくすることができる。なぜなら、本発明においては、身体の挟み込まれた部分あるいは物体に作用する締め付け力は、常に怪我につながるような力でなないからである。
【００８０】
特に、時間的に遅れた反転によって、例えば路面のくぼみの上を走行するときの一時的な負加速やウインドーリフタ行程における一時的な妨害によって起きる動的な妨害を排除することが可能となる。遅れのときに、スイッチデバイスを制御電子装置によって制御することによって、電気モータが設定装置すなわちウインドーリフタ機構へ一定のトルクを供給するようにする。
【００８１】
例えば急激な挟み込みを防止するためには、多くの場合、モータトルクの上昇を制限することが好ましい。モータトルクの上昇を制限することによって、ウインドーリフタの予め決められた発生過剰力は非常にゆっくりと上昇する。これは、例えば電流上昇（ｄｉ／ｄｔ）を制限することによって行うことができる。
【００８２】
本発明による解決策においては、測定した値のレコーダ（例えば65N/mm）の高率の誤りに関して、最も厳しい挟み込み防止条件をも満足することが可能である。さらに、本発明による解決策によれば、緩やかな停止（下側停止部分のまえ）の場合において、よりよい機能が保証され、滑らかな入り込み（過剰力の小さい密封領域入り込み）が得られる。
【００８３】
包絡曲線は、例えば、動作電圧、散乱磁場におけるモータ特性曲線の位置、実際のモータ速度（モータ電流）、モータ電圧、及びモータや周囲の温度に依存して適合すなわち計算される。さらに、供用寿命にわたっての移動力の変動が考慮され、包絡曲線は絶えず更新される。
【００８４】
動作時には、移動モータは包絡曲線ｂによって予め決められたことだけを行うような電流を得る。従って、密封領域の経路においては反転機能をなくすことが可能である。なぜなら、過剰力に関する制限が設けられている結果、細い物体（例えば指）が挟み込まれたときに重大な危険は生じないからである。従って、挟み込みの場合と、システムの作動困難の場合とを識別する必要がない。
【００８５】
モータ特性曲線を含めて、モータ電流を評価することによって、パルス幅変調のデューティ比を調節するかわりに、パルス幅変調に対する理想的な値を、モータ特性曲線を含めて電気モータの無負荷速度と実際の速度から計算することが可能である。その結果、余分な装置従って余分なコストを必要とするモータ電流測定が不要となる。図９は、予め決められた過剰力が設定されるようにモータ特性曲線を移動させることによって、パルス幅変調のデューティ比を決定する方法をグラフで示している。
【００８６】
パルス幅変調の値の計算は、モータ特性曲線に従ってモータの無負荷速度と実際の速度によってのみ行われる。図９においては、速度ｎはトルクＭに対して入力され、モータ特性曲線ＭＫが作成される。モータ特性曲線は電気モータの特性を表しており、直線の式で十分に表現できる。この直線とトルクがＭ＝０である座標系の縦軸との交点が無負荷速度ｎ₀である。一方、モータ速度がｎ＝０である横軸との交点によってトルクＭ_Bが得られる。特性直線の傾きＡ＝ｎ₀／Ｍ_Bにともなって、速度nの中間の値は以下のように定まる。

【００８７】
挟み込み力が速度ｎ₂に対応するトルクＭ₂に等しい値に制限されるならば、直線ＭＫに平行な、座標系のゼロ点側へ移動した直線ＭＫ’が作成される。この直線と縦軸との交点が無負荷速度ｎ₀’である。また横軸とのその交点が境界モーメントＭ_B’である。その傾きはＡ＝ｎ₀’／Ｍ_B’である。中間のトルク／速度の関係は

【００８８】
速度ｎとモータ電圧Ｕとの間に比例関係が存在する結果、以下が得られる。ここで、モータ電圧Ｕはさらにパルス幅変調のデューティ比に比例している。

制限直線における速度ｎ₃に対しては、
n₃'=n₀'-A^*(M₁+ΔM)=n₀-n₂-A^*(M₁+ΔM)
となる。
【００８９】
もし、電圧が（設定された過剰力まで）低下したあとモータがさらに動けば、例えば200msの予め決められた時間のあとに、それは再びフルーパワーで動作する。しかし、モータがこの時間に停止したままであるとすると、これは挟み込み状態を示しており、モータの極性が変更される。すなわち、電動アセンブリは反転される。振動に対する感度が改善され、挟み込み力が低減される。
【００９０】
調整境界値を越えると、とにかくモータにはブレーキがかけられるため、作動困難の場合には電動アセンブリは不規則な動作になる。これを防止するために、上述した順応性のあるシステムが提供されている。このシステムは作動困難領域の位置を学習して、それを蓄積する。これらの領域の上を走行するときには、調整境界値（包絡曲線）が増加し、その結果、不規則性が補償される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
図１は、ウインドーリフタシステムにおける種々の移動領域を示す概略図である。
図２は二つの異なるモータ特性曲線を表すグラフである。
図３は、ウインドーリフタシステムを制御するための回路構成を示す概略図である。
図４は、ウインドーリフタシステムの移動経路に対するモータ電流あるいはモータトルクを示す概略図である。
図５は、移動経路及び移動時間に対する、モータ電流あるいはモータトルクを示す概略図であり、境界値調節が登録されている。
図６は、「急激な挟み込み」が起きているときの境界値調節を示す概略図である。
図７は、「緩やかな挟み込み」あるいは移動領域における作動困難が起きているときの境界値調節を示す概略図である。
図８は、一時的な外部の影響が起きているときの境界値調節を示す概略図である。
図９は、電気モータの無負荷速度と実際の速度から、パルス幅変調のデューティ比を求めるためのグラフである。

Claims

駆動装置へ接続されている設定装置と、測定した信号を評価し制御コマンドを発生するための制御及び調節用の電子装置とを有する電動アセンブリの動きを電気的に制御及び調節するための方法であって、
移動経路の少なくとも部分領域で電動アセンブリの移動力が移動経路に依存する境界値に制限され、
電動アセンブリ（１）の移動力に比例するパラメータ（Ｉ，Ｍ）は、前記境界値に到達したときにこの境界値に対応する値に調節され、前記調節段階において、設定装置（２）の動的特性に関係するパラメータが監視されて制御及び調節用の電子装置で評価され、前記評価から、さらなる制御及び調節が行われる方法。
前記移動力に比例するパラメータ（Ｉ，Ｍ）が移動位置に依存する境界値（ｂ）へ調節され、これが関係する移動位置における最大の許容過剰力に対応し、許容可能な最大過剰力は設定装置（２）を移動させるのに必要な力を越える力を意味している請求項１記載の方法。
予め決められた時間間隔（Δｔ⁰，Δｔ¹）内での境界値へのパラメータ（Ｉ，Ｍ）の調節がこのパラメータが予め決められた境界値を再び下回るまで行われる請求項１又は請求項２記載の方法。
前記境界値へのパラメータ（Ｉ，Ｍ）の調節が設定装置（２）あるいは駆動装置（４）が停止するまで行われる請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の方法。
前記駆動装置（４）へ供給される電流の遮断及び駆動装置（４）の回転方向の変更の少なくとも一つが、時間間隔（Δｔ⁰）だけ遅らされ、この遅れのときに、駆動装置（４）が一定のトルクを設定装置（２）へ供給する請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の方法。
前記時間間隔（Δｔ⁰）が、挟み込み状態と、外部の一時的な動的な妨害との間の十分な識別が行われるように見積られている請求項５記載の方法。
前記パラメータ（Ｉ，Ｍ）の境界値が、設定装置（２）あるいは駆動装置（４）が停止したときに、予め決められた時間間隔（Δｔ⁰）内において、予め決められた量だけ増加し、操作装置によって制御インパルスが供給され、それによって電動アセンブリ（１）が閉められる請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の方法。
前記パラメータが、駆動装置としての電気モータ(４)へ供給される電流(Ｉ)に対応している請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の方法。
前記電気モータ（４）へ供給される電流のパルス幅変調が少なくとも調節領域において行われ、その電流の最大値、算術平均値又は２乗平均値が移動経路に依存するとともに発生最大過剰力に対応する境界値へと調節される請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の方法。
前記移動経路に依存する最大値、電流（Ｉ）の算術平均値又は２乗平均値がモータ電圧、モータ速度、モータ温度、及び周囲温度の少なくとも一つに応じて予め決められる請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の方法。
前記電気モータ（４）へ供給される電流が電気モータ（４）に一時的な所定のブレーキがかけられるように極性を変える請求項１〜請求項１０のいずれか１項記載の方法。
前記電気モータ（４）が少なくとも一つの特性上の特徴に関して性能試験施設で分類され、この特性上の特徴を使用して、移動経路に依存するとともに過剰力を制限する包絡曲線（ｂ）を形成する境界値が計算される請求項１〜請求項１１のいずれか１項記載の方法。
前記包絡曲線（ｂ）の経路が順応的に変化し、電動アセンブリ（１）の減速（作動困難）の位置が検出蓄積される請求項１２記載の方法。
前記電気モータ（４）のモータ特性曲線のパラメータが移動経路にわたって移動位置と関係付けられて制御及び調節用の電子装置の中に蓄積され、過剰力を制限する包絡曲線（ｂ）がそのパラメータに基づいて計算される請求項１〜請求項１３のいずれか１項記載の方法。
発生最大過剰力に対応する電流（Ｉ）の量が当該モータトルクに対応するモータ特性曲線のモータ電流に加えられ、電気モータ（４）に供給される電流が、少なくとも移動経路の一部の領域にわたって、この発生する電流の最大値へと制限される請求項１〜請求項１４のいずれか１項記載の方法。
パラメータ（Ｉ，Ｍ）を介して予め決められた境界値へ到達したあと、電動アセンブリ（１）の速度が低下しないとき又は負加速度が境界値を越えないときに、前記過剰力を制限する包絡曲線（ｂ）が上昇する請求項１〜請求項１５のいずれか１項記載の方法。
前記包絡曲線（ｂ）の上昇が予め決められた量だけ行われる請求項１６記載の方法。
前記包絡曲線（ｂ）の上昇が電動アセンブリ（１）の速度がある値に到達するまで行われる請求項１６記載の方法。
前記電気モータ（４）の電流収集の上昇（ｄｉ／ｄｔ）に対して遅延及び制限の少なくとも一つが行われる請求項１〜請求項１８のいずれか１項記載の方法。
前記パルス幅変調のデューティ比が電気モータ（４）の無負荷速度、実際の速度及びモータ特性曲線から計算される請求項１〜請求項１９のいずれか１項記載の方法。