JP4099389B2 - 部品の調節過程を制御する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、少なくとも１つの部品、特に自動車のウインドウあるいは摺動屋根の調節過程を制御する方法であって、前記部品は電気モータによって、少なくとも１つの端部ストッパに対して可動であり、その際モータの少なくとも１つの運転値に関連して締め込み現象を検出し、かつ、締め込み現象が認識された場合に、モータを停止するか又はその回転方向を逆転させる形式のものに関する。
【０００２】
部品をモータ駆動部と組み合わせ、このモータ駆動部が部品を調節路に沿って動かすことは公知である。部品はこの場合少なくとも１つの端部位置に向かって動かされ、特に２つの端部位置の間で往復に動かされる。このような可動の部品は例えば自動車において電気的なウインドウ開閉器若しくは電気的に操作可能なしゅう動屋根あるいは座席調節に使用される。自動車のための電気的な閉鎖装置は法律によって、締め込み保護機能を有していなければならず、これは使用者の身体部分の締め込みによる損傷を充分に排除するためである。
【０００３】
特に問題となるのは、締め込み保護をモータ始動位相において実現することである。それはこの場合、モータ回転数の過振動を生じ、これによって間違って締め込み保護が作動せしめられるからである。過振動は、回転数が最初、システムレスが取り除かれるまで、極めて迅速に増大し、かつ、次いで、部品が動き始めるときに、突然低下することによって、生ぜしめられる。システムレスは、調節システムの個々のコンポーネントの、製作に基づく機械的な遊びから、構成される。
【０００４】
DE 195 14 257 C1により、調節システムの監視法が公知になっており、これは始動位相においても、締め込み保護機能を保証する。この場合、センサ（ホールセンサ）によって回転数若しくは速度が把握され、周期値が貯蔵され、かつ、あらかじめ与えられている限界値と比較される。始動位相においてはモータ周期は著しく強く変化するので、ほぼ３つのモータ周期の後に初めて、安定した状態、換言すれば一様なモータ回転が生じ、これによりそのときに初めて、過度の力展開に対する満足し得る安全性が保証されている。したがって、最初の周期限界値はモータ始動位相中に蓄えられている参照値によってモータの先行する操作によりあらかじめ計算される。最初の周期限界値（ＰＧＷ＊）はこの場合、有利には先行する調節の最後の周期限界値（ＰＷｖn）をベースにして、式ＰＧＷ＊＝２＊ＰＷｖｎ＊（０．５＋Ｅ_−ｔ／τ）によって定められる。この方法は極めて複雑で高価であり、かつ、先行する調節過程に関連している。このような方法のための前提は、測定値（周期値）が連続的に蓄えられ、かつ、次のモータスタートのために役立てられ得ることである。更に、この方法は、締め込み保護機能のためのセンサ信号として回転数若しくは速度の使用に限定されている。
【０００５】
発明の利点
請求項１の特徴を備えた本発明による方法は、締め込み現象を部品の調節の際に既にモータの始動位相において、確実に検出することができるという、利点を有している。本発明の解決策は、モータを始動位相において、モータ回転数の過振動、及びこれにより締め込み保護の有害な間違った作動を効果的に阻止するために、わずかな出力で制御することに存する。したがって、締め込み保護をモータの始動位相において非作動にすることは必要でない。本発明による方法により、例えばウインドウが開かれている場合に、物体又は身体部分がウインドウ開口内にぴったりと挿入され、かつ、次いで初めてウインドウの閉鎖装置が操作されるときでも、大きな確実性をもって締め込み現象が認識される。特に有利なのは、この場合、締め込み保護機能のための種々の複雑な評価アルゴリズムに無関係に、この方法が多くの普及している調節装置において大きな費用なしに適用することができることである。
【０００６】
従属請求項に記載されている特徴によって、請求項１による方法の有利な展開が可能である。
【０００７】
モータをパルス幅変調で運転される出力最終段を介して制御することによって、モータの出力を減少させる場合には、このことは、損失出力が生じず、これにより出力最終段に熱が出ないという利点を有している。これにより、付加的な冷却費用なしに、正確な出力制御が保証されている。
【０００８】
代替的に、モータの出力は、可変の電圧を印加することによって、減少させることができる。このために、可変の抵抗、トランジスタあるいは公知の構造部分が適している。この場合、この正確な形式の出力減少において、高価な、制御回路の障害排除手段を必要とする電磁的な障害が生じないことは、特に有利である。
【０００９】
出力を始動位相の初めに、モータが丁度動かされかつ調節システムの機械的な遊びが取り除かれ、しかし可動の部品はまだ調節されないように、制御すると、有利である。システムレスがわずかな出力で取り除かれることによって、モータ回転数若しくは締め込み保護機能のためのセンサ信号の過振動は生じない。これにより、確実な締め込み保護が、モータの始動位相における間違った作動なしに、可能である。
【００１０】
システムレスが取り除かれた後に、モータを定格出力（最大出力）で制御すると、部品は迅速かつ効果的に、著しい時間遅れなしに、調節される。
【００１１】
この場合、モータ回転数の過振動を阻止するために、出力を定格出力まで直線状に高めることは、特に簡単に実現することができる。更に、これによって、調節過程の際の不快な騒音を回避することができる。
【００１２】
出力制御のために、実際のバッテリ電圧を考慮することによって、出力を正確に次のように、すなわちシステムレスが取り除かれるが、しかし可動の部品はまだ調節されないように、調整することができる。モータに印加される締め込み電圧はこの場合、実際のバッテリ電圧とは無関係に、出力制御によって、出力ひいては調節に必要な力（以下、調節力と云う）が不所望に高められないように、調節することができる。
【００１３】
同じことは、出力制御の際に、周囲温度を考慮することによって、当てはまる。それはこれによって、調節システム及び制御回路上に対する周囲温度の影響を減少させることができるからである。出力若しくは調節力が不所望に高められることは、これによって阻止される。
【００１４】
締め込み保護が、部品が運動せしめられると直ちに、作動せしめられると、調節装置は最適の安全性を提供し、このことは自動車メーカにより、ますます要求されている。
【００１５】
本発明の好ましい構成では、モータの運転値として、部品の調節力に対して逆の値を使用する。このような運転値は簡単な形式で、ホールセンサによって測定することができる。これにより、従来の調節システムのための付加的なセンサ費用は必要でない。
【００１６】
逆の値として、回転数が使用されると、回転数は調節路と同時に把握することができる。回転数は極めて具体的な測定値であり、モータ回転数の過振動若しくはその回避を直接に指示する。
【００１７】
締め込み保護機能のセンサ信号のための他の可能性は、部品の調節力に比例する値である。センサ信号として、モータ電流が使用されると、有利な形式で、ホールセンサを使用しないことができる。しかし、直接に部品の調節力を検出する力センサを使用することもできる。
【００１８】
本発明による、モータ始動位相における締め込み現象を検出する方法を簡単な形式で、種々のセンサ装置を備えた既存の調節システムに適用することができることは、特に有利である。
【００１９】
実施例の説明
図面においては本発明による方法の実施例が示されており、以下において詳述する。
【００２０】
図１において部品２０を調節するための調節システム１０が概略的に示されている。調節システム１０は電気モータ１２を有しており、その駆動軸１４は、単に略示した変速機１６内に係合している。変速機１６は伝達装置１８を介して、調節すべき部品２０に結合されている。部品２０は電気モータ１２によって、第１の端部ストッパ２６と第２の端部ストッパ２８との間で往復に可動である。電気モータ１２はモータ接続導線３０若しくは３２を介して、制御回路３４と接続されている。電気モータ１２の駆動軸１４は少なくとも１つの信号発生器３６を有しており、その信号はセンサシステム３８により把握可能である。センサシステム３８は評価回路４０と接続されており、この評価回路自体は制御回路３４の入力点４２と接続されている。
【００２１】
図１に示した調節システム１０は例えば自動車の電気的なウインドウ開閉器あるいは電気的なしゅう動屋根に使用することができる。しかしながらこれは２つの可能な適用例を述べたものに過ぎない。もちろん、調節システム１０を、部品２０が少なくとも１つの端部ストッパ２６，２８に向かって走行可能である、すべての他の用途に使用することができる。これらの用途は、自動車の装備に限定されるものではない。
【００２２】
締め込み保護の実現のために、センサシステム３８は信号発生器３６を介して測定信号を生ぜしめ、これはモータ１２の運転値（例えばモータ回転数）に相応している。これらの連続的に測定された運転値は今や評価回路４０内で監視される。調節路に対して運転値が突然変化した場合（回転数の低下）、この変化は運転値変化の、あらかじめ与えられた限界値と比較される。限界値を超えた場合、評価回路４０は信号を制御回路３４に与え、これによりモータ１２が停止せしめられ、かつ又はその回転方向が逆転せしめられる。制御回路３４は、モータ１２の出力を変化させることができる配置も有している。このために、モータ１２の半導体出力終端段を制御するセンサ信号がパルス幅変調せしめられる。これによって、モータ１２をその始動位相５２において、正常の運転位相５４におけるよりもわずかな出力で制御することが可能である。
【００２３】
図２は代替的な実施例の制御回路３４のブロック線図を示す。ここではモータ１２の出力はパルス幅変調によって減少せしめられることによってではなしに、直接に、可変の電圧をモータ１２に印加することによって、減少せしめられる。このために、制御回路３４は制御可能な直線状の抵抗４４、例えばバイポーラトランジスタ４４あるいはＭＯＳ電界効果トランジスタ４４を有している。制御可能な抵抗４４は、例えば簡単な、演算増幅器を備えた増幅回路であることのできる調節回路４６により制御される。調節回路４６は、モータ１２に印加される電圧がモータ１２に始動の際に直線状に増大することを、保証する。この目的のために、相応する制御信号４８が使用され、これによって、制御可能な抵抗４４がモータ１２のために可変の電圧を生ぜしめ、この電圧によりモータの出力を減少させることができる。
【００２４】
本発明による方法の重要な構成部分は、調節システムのシステムレスが取り除かれるまで、モータ１２がわずかな出力で回転せしめられることである。まず、図示していない、接続手段が操作された後に、電気モータ１２が制御回路３４を介して運動せしめられる。回転する駆動軸１４を介して、この場合、変速機１６が動かされ、これにより、伝達装置１８によって、部品２０が端部ストッパの一方２６若しくは２８に向かって動かされる。電気モータ１２の運転開始により、まず、調節システム１０の機械的なコンポーネントのシステムレスの補償が行われる。システムレスは、調節システム１０の機械的なコンポーネントの間の遊びとして記述することができる。図１による実施例では、このことは、駆動軸１４の変速機１６内へのかみ合い、並びに回転運動の、伝達装置１８による調節すべき部品２０への伝達である。更に、部品２０が動く前に、システムの弾性的な部分において、機械的な応力が構成され、これはある程度のモータ回転に相応している。換言すれば、例えば調節過程の方向転換の際に、電気モータ１２の駆動軸１４が、部品２０が動くことなしに、既に回転する。システムレスはしかし、単に調節システム１０の方向転換の場合だけではなしに、ある程度、新しく電気モータ１２をスタートするごとに、表れる。
【００２５】
図３は、図１に示したパルス幅変調によっての、モータ１２の出力制御の本発明による経過を示す。スタート値として、２０％のパルス幅、換言すれば、電圧が半導体終端段に印加される時間が設けられている。この出力は、モータを丁度動かすのに充分であるが、しかし、部品２０を運動させるには過度にわずかである。パルス幅のスタート値は、その都度の調節システム１０に関連しており、その都度経験的に調べられる。パルス幅はシステムレスが完全に取り除かれるまで、コンスタントに保たれ、これは図３において時間軸線上のt_{システムレス}時間５０に相応する。次いで、パルス幅が１００％に増大せしめられ、これによりモータはその正常の運転位相において最大の出力で運転される。モータ始動位相５２−モータがその最大の出力に達するまでの時間−は、スタートパルス幅の選択及びパルス幅の上昇に関連している。システムレスの取り除きの後のパルス幅の上昇は、一面では正常の運転位相５４が可及的に速やかに達成されるように、他面ではしかしモータ回転の過振動（図５を見よ）が阻止されるように、選ばれる。最も簡単な可能性は、パルス幅の直線状の上昇である。しかし前述の条件を満たす他の経過を選ぶこともできる。
【００２６】
t_{システムレス}時間５０中の出力の適当なスタート値を調整するために、周囲温度及びバッテリ電圧が測定され、出力のスタート値を調べるために考慮される。バッテリ電圧が例えば定格値よりも高い場合には、これは、相応して低いスタートパルス値によって補償される。このようなバッテリ電圧に関連する出力制御は図４において正常な運転位相５４の間に示されている。最大の出力（定格出力）の場合には、例えば１４Ｖのモータ締め込み電圧が規定される。バッテリ電圧がこの値を超える場合には、あらかじめ規定された定格出力（１４Ｖの締め付け電圧）を維持するために、モータ締め付け電圧がパルス幅変調によってその定格値に減少せしめられる。１６Ｖのバッテリ電圧の場合には、出力最終段はしたがって、１４／１６＊１００％（８７．５％）に制御され、これにより１４Ｖのモータ締め付け電圧に関する定格出力が得られる。モータ始動位相における出力が単に定格出力の２０％である場合には、１６Ｖのバッテリ電圧が印加されている場合の２０％のパルス幅も係数１４／１６だけ減少せしめられる。これによって、始動位相５２において、部品２０を既に動かすほど大きな調節力が生じることが阻止される。
【００２７】
同様に、周囲温度の制御電子装置及び機械的な調節システムへの影響が補償され、これにより、出力にスタート値が、システムレスを取り除くのに丁度充分であるように定められる。
【００２８】
実施例の変化形では、バッテリ電圧及び周囲温度を考慮して、コンスタントな電圧値が計算され、パルス幅変調によって調節されて、電気モータ１２にスタート値として印加される。
【００２９】
モータ始動位相５２の継続時間は例えばウインドウ開閉器の場合には、０．５秒である。したがって、始動位相５２における出力の減少による調節過程の時間遅れは操作者にとって、顕著ではない。しかし、このわずかな時間遅れの利得は、部品２０が動き始めると直ちに、締め付け保護が作用することである。
【００３０】
図５ａにおいては、電気モータ１２の回転数経過が調節距離にわたって、モータ始動位相５２における出力低下の本発明による方法なしに、示されている。回転数はここではモータの運転値であり、これはセンサシステム３８によって連続的に測定される（リング磁石の極の数に相応して）。電気モータ１２の運転開始により、直ちに全定格出力がリレーを介して印加される。その間にシステムレスが克服されるところのモータ始動位相５２の初めにおいて、モータ１２は強く加速され、回転数が、正常の運転位相の定格回転数の上方に位置する。システムレスが克服されると直ちに、正常の運転位相５４の対抗力が生じ、これは部品２０の調節によって生ぜしめられる。これによって、モータ１２は制動され、回転数は相応して低下し、その場合近似的に、コンスタントな対抗力に相応するコンスタントな値にとどまる。過振動６０若しくはモータ回転数の低下はこの場合間違って締め込み結果として解釈される。それは、締め込み結果の検出のために、回転数が調節距離の経過中に低下するか、ひいてはモータ１２の加えられた力が増大するかが、検査されるからである。したがって、この従来の方法では、回転数がその安定した状態に達したときに初めて、締め込み保護が作用する。
【００３１】
調節距離にわたるモータ回転数の、あらかじめ与えられた、下方の限界値経過を備えた、他の、従来の締め込み保護法においても、始動位相５２において締め込み結果を検出することはできない。それは、障害物が締め込まれているか、いないかに無関係に、常にシステムレスによってモータ回転数の過振動が生ずるからである。
【００３２】
図５ｂは、本発明による方法を使用した、換言すれば、モータ１２が初めに単にわずかな出力で制御され、これによりモータ１２が過度に強く加速されることなしに、丁度システムレスが取り除かれる状態の、相応する回転数経過を示す。回転数はしたがって、システムレスが取り除かれた後に、再び低下し、出力が増大せしめられないと、モータ１２は静止することになる。しかし、今や開始される出力の、その最大値への増大によって、回転数も相応してその定格値６１に増大する。これにより、モータ回転数の過振動が確実に阻止され６２，締め込み保護は、出力の増大若しくは部品２０の動きの開始６４と時間を同じくして作動せしめることができる。
【００３３】
モータ回転数の代わりに、実施例の変化形では、他の、部品２０の調節力とは逆の運転値、例えば速度のような運転値を使用することもできる。
【００３４】
実施例の別の変化形では、運転値としてモータ電流が測定される。モータ電流は部品２０の調節力に対して直接に比例する。この場合、締め込み結果の検出のためにモータ電流の増大が、最大限許されている、あらかじめ与えられた増大と比較される。モータ電流はモータ始動位相５２の初めに最少であり、t_{システムレス}時間５０の後に、モータ１２が初めから全出力で運転されるときに、飛躍的にその最大値に増大する。これに対し、本発明による方法によって出力がモータ始動位相５２の初めに制限され、システムレスの取り除き後に初めて、直線状に増大せしめられると、モータ始動位相５２におけるモータ電流の突然の増大が阻止される。これにより、モータ電流を運転値とする場合でも、モータ始動位相５２における締め込み保護を実現することができる。
【００３５】
運転値としてのモータ電流の代わりに、代替的な実施例では、例えば直接に部品２０の調節力の測定から得られるセンサ信号を使用することもできる。この信号はもちろん、モータ電流と同じように、調節力に比例している。締め込み結果の検出はしたがって、運転値としてのモータ電流を使用する上述の実施変化形と同じように経過する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による方法を実施するための概略的な配置を示す。
【図２】 代替的な実施例の制御回路を示す。
【図３】 図１のモータのパルス幅制御の経過を示す。
【図４】 バッテリ電圧に関連する出力調節のグラフを示す。
【図５ａ】 本発明による方法の適用のない、図１のモータの回転数経過を示す。
【図５ｂ】 本発明による方法の適用のある、図１のモータの回転数経過を示す。
【符号の説明】
１０ 調節システム
１２ 電気モータ
１４ 駆動軸
１６ 変速機
１８ 伝達装置
２０ 部品
２６ 第１の端部ストッパ
２８ 第２の端部ストッパ
３０ モータ接続導線
３２ モータ接続導線
３４ 制御回路
３６ 信号発生器
３８ センサシステム
４０ 評価回路
４２ 入力点
４４ 直線抵抗
４６ 調節回路
４８ 制御信号
５０ ｔ_{システムレス}時間
５２ モータ始動位相
５４ 正常の運転位相
６０ 過振動
６１ 定格値
６２ 過振動の防止
６４ 開始

Claims (12)

1. 少なくとも１つの部品（２０）の調節過程を制御する方法であって、前記部品は電気モータ（１２）によって、少なくとも１つの端部ストッパ（２６，２８）に対して可動であり、その際モータ（１２）の少なくとも１つの運転値に関連して締め込み現象を検出し、かつ、締め込み現象が認識された場合に、モータ（１２）を停止するか又はその回転方向を逆転させる形式のものにおいて、
   ‐モータ（１２）をその始動位相（５２）において最大出力よりも小さな出力でトリガして、始動位相中に生じるシステムレスが制御されるように、システムレスが生じている間はモータ出力を、引き続く運転位相においてモータをトリガする出力よりも小さく一定に保ち、
   ‐始動位相の後に引き続く運転位相において、少なくとも１つの可動の部品が少なくとも１つの端部ストッパに対して移動されるように、システムレスが克服された後にのみ出力を増大させることを特徴とする、部品の調節過程を制御する方法。
2. モータ（１２）を、その制御信号が出力減少のためにパルス幅変調される出力最終段を介して制御することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. モータ（１２）に、出力減少のために可変の電圧を印加し、この電圧を制御可能な抵抗（４４）によって供給することを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 出力を始動位相（５２）の初めに、モータ（１２）が丁度動かされかつシステムレスは取り除かれるが可動の部品（２０）の調節は行われないように制御することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. システムレスが取り除かれた後に、モータ（１２）を最大出力で制御することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. システムレスが取り除かれた後に、出力を直線状に高めることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
7. モータ（１２）が始動位相（５２）において制御される出力を、バッテリ電圧に関連させることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. モータ（１２）が始動位相（５２）において制御される出力を、周囲温度に関連させることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 締め込み現象が、部品（２０）が運動せしめられると直ちに検出可能であることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
10. 運転値として、部品（２０）の調節に必要な力に対して逆の値を使用することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
11. 運転値として、回転数を使用することを特徴とする、請求項１０記載の方法。
12. 運転値として、部品（２０）の調節に必要な力に比例する値を使用することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。

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