CN101595010A - 反射镜调整机构、后视镜单元和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制反射镜调整机构的电动机的电动机电路。该电路包括切断电路，其设有用于测量电源电流并且根据该电流产生电压的电流传感器、设置成响应于所产生的电压而变为导通的电流支路、以及作为电流支路变为导通的结果而中断电源电流的电子开关。所述电流支路形成电流镜的第一支路，所述电流镜是不平衡的且确定其大小使得在所述电动机的正常工作状态下所述第一支路不传送电流而第二支路导通，并且在出现大于所述预定临界水平的电源电流时，所述第一支路也变为导通。

Description

反射镜调整机构、后视镜单元和方法

本发明涉及一种用于控制反射镜调整机构的电动机的电动机电路，其中设置该电路以驱动该电动机并且在电源电流大于预定临界水平时切断该电动机，其中该电路设有用于测量电源电流并且根据该电流产生电压的电流传感器、设置成响应于所产生的电压而变为导通的电流支路、以及作为电流支路变为导通的结果而中断电源电流的电子开关。

例如，可以从欧洲专利公开EP 1393975中获知这种电动机电路。通过经由该电路启动电动机，反射镜调整机构能够使反射镜壳体相对于车身枢转，将反射镜壳体安装在所述车身上。这样允许机动车的用户从驾驶者的空间使反射镜壳体在工作位置和折叠位置之间折叠(fold in)或打开(foldout)，在所述工作位置中反射镜壳体基本上横向于车身定向，在所述折叠位置中反射镜壳体向后并沿着车身定向。例如，当在停车期间进行操作时，驾驶者可以通过使反射镜壳体从工作位置变到折叠位置而减少车辆的宽度。

在达到结束位置例如工作位置或者折叠位置时，反射镜壳体不能进一步相对于车身枢转，从而阻止电动机的操作。在电动机保持接通时，在电动机的线圈中出现相对较高的电源电流，这会大大减少电动机的寿命。为了在电动机中避免高电流，将电动机电路设置成在电源电流大于预定临界水平时切断该电动机。

在如EP 1393975所述的电路中，电流传感器集成在设计成FET的电开关中。相对较高的电流导致双极晶体管的基极电压升高，由此双极晶体管变为导通，使得相关的电流支路开始传送电流。因此，FET的栅极电势降低，使得FET不再通过任何电流。由于FET与电动机串联连接，因此将该电动机切断。

对于上述将要变为导通的双极晶体管，需要向基极提供足够高的电压。在建立起足够高的电压之前，电源电流达到相对较高的值和/或FET的导电路径具有相对较高的电阻。该电路的目的是就是要避免第一种情况。然而，第二种情况(即设计具有相对较高的电阻的FET)也是不受欢迎的，因为在这种情况下可用于电动机自身的有效功率较低。

本发明的目的是提供一种本文开篇所述的电动机电路，其中在保留优点的同时避免了所提到的缺点。具体而言，本发明的目的是得到一种开篇所述的电动机电路，其中在不使用具有相对较高的导通电阻的电子开关的情况下，仍然可以在出现相对较大的电源电流之前将电动机切断。为此，电流支路形成电流镜的第一支路，所述电流镜是不平衡的且确定其大小使得在所述电动机的正常工作状态下第一支路不传送电流而第二支路导通，并且在出现大于预定临界水平的电源电流时，第一支路也变为导通。

通过在电动机电路中实施不平衡的电流镜，在电流传感器建立起相对较低的电压时，第一支路已经变为导通。为了产生所建立的相对较低的电压，可以使用其导电通路具有相对较低的电阻的电流传感器，同时还避免了在电动机中产生相对较高的电源电流。

因此，相对大部分的当前电压变得可用于电动机，这提高了能量效率。高的能量效率除了在电动机在正常工作状态下工作期间是有利的之外，还在开始调整反射镜调整机构时也是有利的。

由于电流传感器的电阻相对较低，因此相对少部分的有效功率被电流传感器转化成热量。除了能量上的优点之外，这还提高了电流传感器的可靠性。而且，还可以将电流传感器设计得更加紧凑，这在实现反射镜调整机构时特别恰当，其中随着时间的推移由于其上实现电动机电路的集成电路的小型化而所期望的功能性增加得越来越多。

当本发明与利用用于电动机的双极控制的互补设计来制造的电动机电路结合使用，从而由于成本的原因除去实现电阻值较低的并行电流路径以防止两个电流传感器同时传送电流的二极管时会产生额外的优点。事实上，该电路可以设有两个相对于电动机串联设置的互补测量传感器。由于分压，电动机的有效功率相应降低。由于有可能在不受高的容许电源电流的不利影响下仍然可以使用电阻相对较低的电流传感器，因此进一步提高有效电动机功率。

通过在电流镜的第一和第二支路分别使用第一和第二电阻以分别设定流过电流镜的第一和第二支路的电流的大小，其中第一电阻稍微小于第二电阻，第一支路的设定电流略微大于调整的第二支路的设定电流。因此，针对第一电流支路的使相应电流支路的晶体管导通所需要的基极-发射极电压大于针对第二电流支路的使相应电流支路的晶体管导通所需要的基极-发射极电压。于是，在第一电流支路还没有导通时第二电流支路可以导通。通过选择仅略微小于第二电阻的第一电阻，使第一电流支路导通仅需要很小的电压升高。有利的是，可以使电源电流的预定临界水平和电流传感器中的导电路径的电阻值的设定最优化。由此，可以实现电动机的快速切断。附带地，还可以将第一电阻选择成远远小于第二电阻，从而在切断电路的设定中的设计参数变得较不重要。

有利的是，电子开关的导电路径可以形成电流传感器的至少一部分。因此，可以省去实现电流传感器功能的额外部件。这意味着进一步节省了空间和成本。此外，通过减少电路的部件数量，其工作的可靠性得到增加。注意，还可以至少部分地或全部地以其他方式来设计电流传感器，例如可以将其设计为测量电阻或一组并联连接的测量电阻。在这样的实施例中，与电子开关串联的电连接部件形成电流传感器的至少一部分。由此，电流传感器的至少一部分可以简单地通过印刷电路板上的导电路径，例如优选具有确切电阻值的印刷迹线元件来实现。附带地，也可以将与电子开关串联的形成电流传感器的至少一部分的电连接部件实施为分立元件。

优选地，导电路径的电阻低于大约0.1欧姆，从而导电路径中的耗散功率非常小。由此，可以通过设计为FET的电子开关的导电通路有利地形成电流传感器，导电通路的电阻例如为大约0.05欧姆。如果需要，可以自然地将电流传感器的导电路径的电阻选择为大于大约0.1欧姆。

在根据本发明的有利实施例中，还将该电路设置成使电源电流在电动机启动时逐渐增加。通过这种方式实现的是在电动机中逐渐形成力以及降低反射镜调整机构的驱动机构中的诸如齿轮的传输机构的机械张力，这延长了电动机的寿命和反射镜调整机构的工作时间并降低了电机启动时出现的噪声。

注意，设置成使电源电流在电动机启动时逐渐增加的电路不仅可以与根据权利要求1的电动机电路结合使用，而且通常还可以与用于控制反射镜调整机构的电动机的电动机电路结合使用，其包括用于驱动电动机的驱动电路。

优选地，为此，电动机的接地端子设有使用高通滤波器的反馈，由此更优选地，通过瞬态短路连接使电子开关接地，从而实现暂时的短路。如本领域技术人员所知的那样，也可以以其他方式将该电路实施成使电源电流在电动机启动时逐渐增加，例如使用控制程序。

在可选实施例中，附加电阻元件与电动机串联连接，将附加电阻元件设置成电阻值随着工作温度的升高而下降。在电动机启动时，整个电路仍然具有相对较低的温度，从而电阻值相对较高，而相对较小的电流流过电动机。随着时间的流失，通过热量的增加(heat development)而温度升高，从而附加电阻元件的电阻值相应地增加。因此，流过电动机的电流会增加，直到达到稳定状态。通过这种方式，可以得到有成本效率的用于使电源电流在电动机启动时逐渐增加的实施方式。

本发明进一步有利的实施例在从属权利要求中阐述。

将在附图所示的典型实施例的基础上对本发明进行进一步的说明。在附图中：

图1示出根据本发明的电动机电路的第一实施例；

图2示出图1的电动机电路的子电路；

图3示出根据现有技术的电动机电路；

图4示出根据本发明的电动机电路的第二实施例；

图5示出使用图4的电动机电路的电动机启动时产生的电压的曲线图；

图6示出根据本发明的电动机电路的第三实施例；以及

图7表示根据本发明的电动机电路的第四实施例。

这些图仅仅是本发明的优选实施例的示意图。在这些图中，相同或相应的部分用相同的附图标记表示。

图1示出根据本发明的电动机电路1的第一实施例。该电路连接到设计为诸如电池的电压源2的电源。此外，电路1连接到用于机动车的反射镜调整机构的电动机3。电动机3是DC型。该电路通过第一和第二端子4、5连接到电动机3的两极。将电路1设置成用于驱动电动机3。电路1包括电压源2的电极和电动机3的第一端子4之间的第一电连接9。此外，电路1包括电动机3的第二端子5和电压源2的第二电极之间的电连接10，第二电连接10包括电子开关11。

此外，将电路1设置成用于在流过电动机3的电源电流大于预定临界水平时切断电动机3。电路1具有稍微不平衡的电流镜，其中具有第一双极晶体管13的第一支路12在正常工作状态期间不传送电流，而具有第二双极晶体管15的第二支路14在正常工作状态期间处于导通状态。

电子开关11以如下方式包含在电路1中：开关11的导电通路与驱动电路6的第二电连接10串联连接。将电子开关设计为FET。FET11的栅极在第一双极晶体管13的集电极侧与电流镜的第一电流支路12连接。

将参考如图2所示的电动机电路1的子电路对电流镜的工作进行说明。该子电路是对图1的电动机电路1的一部分的简化表示。两个电流支路包括串联连接的设置电阻，即用于第一电流支路12的第一电阻16和用于第二电流支路14的第二电阻17。为了设置如上所述的稍微不平衡的电流镜，第一电阻16的电阻值稍微小于第二电阻17的电阻值。因此，第一电流支路12的设定电流和其所需要的第一双极晶体管13的基极-发射极电压分别大于第二电流支路14的设定电流和其所需要的第二双极晶体管15的基极-发射极电压。如下面将要阐述的那样，FET11的导电路径起电流传感器的作用。

在电动机3的正常工作状态下，双极晶体管13和15的基极-发射极电压使得第一电流支路12不导通，而第二电流支路14导通。在达到反射镜调整机构的结束位置时，流过电动机3的电源电流增大，例如从大约0.5安培增大到2安培。因此，由于FET11的导电通路表现出具有一阶电阻性，所以FET11的源极和漏极之间的压降也增加。如果电源电流达到预定临界水平，则电流传感器由此产生通过第二双极晶体管15的基极-发射极电压使第一双极晶体管的基极电压增加的电压。响应于该电压升高，第二双极晶体管15变为导通，如同相关的第一电流支路12那样。作为第一电流支路12变为导通的结果，第一双极晶体管13的集电极侧上的电压下降。因此，FET11的栅极电压下降，从而FET11截断了电动机3和电源2之间的电连接10。因此，使电动机3的电源电流中断，从而避免出现有过大的电流通过电动机3。

注意，在通过第一电流支路12传送电流时，通过附加二极管36和处于互补情况的附加二极管35得到与电源的连接。

第一电阻16的电阻值优选比第二电阻17的电阻值大大约20％到大约100％之间。附带地，也可以将第一电阻16的电阻值选择成比第二电阻17的电阻值大更小的百分比，在一些情况下仅为一个或几个百分点。通常，电流传感器的电阻值越小，第一电阻16的电阻值越接近第二电阻17的电阻值。

通过使用FET11，并且由于FET11的导电路径形成电流传感器，因而得到如下附加优点：在流过导电路径的电源电流增加时，实现使第一电流支路12导通的正反馈。事实是作为电源电流增加的结果，FET11的温度升高，使得导电路径的电阻值也增加，这从而使电流传感器产生的电压也相应地增加。因此，第一电流支路12将更快地变成导通和/或第一电流支路12更容易保持导通。此外，作为FET11的温度升高的结果，阈值电压也增加了。因此，在栅极电压降低时，FET11将更快地截止和/或保持在截止状态。因此，这两种效果，即导电路径的电阻值的增加和阈值电压的增加，有助于FET11截止中的正反馈。

通过给电路提供正反馈，可以稳定在使电流镜的第一电流支路12导通之后的电状态，从而可以防止不必要地连续接通和关断电子开关。通过将电动机的低压端子，即第二端子5耦合到FET11的栅极，而部分实现该实施例中的正反馈。然而，如本领域技术人员所公知的那样，也可以通过其他方式实现正反馈，例如，如已经在上面结合FET11所述。

FET11的导电通路的电阻值约为0.05欧姆，但也可以选为更大的或更小的，例如约0.1欧姆或约0.02欧姆。

电路1包括齐纳二极管18以保护FET11的栅极电压。尽管将所示实施例中的电子开关设计为FET11，但也可以想到电子开关的其他实施方式，例如将其设计为与独立的电流传感器结合的继电器。

如图2所示，电流传感器产生的电压向电流镜的第一支路12的传送是瞬时的，而没有后效应。因此，可以除去现有技术中使用的例如设计为一阶网络的低通滤波器，从而导致成本的进一步降低、空间的节省和更高的可靠性。由于FET11的导电路径形成电流传感器，如上所述的FET11的与热相关的特性实际上用作滤波器，以防止交替地使第一电流支路12瞬时导通和截止。注意，通过使用明确的低通滤波器，可以独立于所使用的电子开关而设定低通特性。在图1的电路中实施这种任选的低通滤波器，即借助于第一和第二双极晶体管13、15的两个基极之间的电阻19，以及借助于与第一双极晶体管13的基极-发射极并联连接的电容20。

图3示出根据现有技术的电动机电路21。电路21的较大部分对应于根据本发明的电动机电路1。然而，代替电流镜使用的是具有第一双极晶体管23的电流支路22，其在电流传感器产生的电压增加近似等于第一双极晶体管23的基极-发射极电压时变为导通。变为导通的电流支路22通过经由第二双极晶体管24变为导通的的导电路径使FET11截止。然而，为了使电流支路22导通，需要相对较大的电源电流和/或电阻值相对较大的电流传感器。此外，与根据图1和2的电动机电路不同的是，将电流传感器设计为测量电阻24。此外，在第一电连接9中包括提供防止互补电路的电流传感器同时传送电流的并行电流路径的二极管8，这会导致不希望出现的电压损耗。

图4示出根据本发明的电动机电路1的第二实施例。这里，电路1包括用于使电源电流在电动机3启动时逐渐增加的附加电路。为此，在电动机3的第二端子5和FET11的栅极之间实现反馈。该反馈包括由串联的电容31和电阻32实现的高通滤波器。此外，该反馈包括与FET11的栅极并联连接的瞬态短路连接，从而可以实现瞬间的暂时短路。

图5示出使用图4的电动机电路的电动机启动时产生的电压的曲线图。水平轴表示时间t，而垂直轴表示电压V。标记t₁、t₂、t₃和t₄分别表示200ms、400ms、600ms和800ms。如图所示，借助于高通滤波器和瞬态短路连接，在电动机3接通期间的栅极电压41保持相对较低，同时FET11的漏极电压40相对缓慢地下降。因此，电动机3上的初始电压较低，从而流过电动机线圈的电源电流逐渐增加，并且使电动机3逐渐启动。

优选地，确定电动机1的大小，使得电源电流只有在大约100ms之后变得稳定，更优选地在大约200ms之后变得稳定。

此外，图6示出根据本发明的电动机电路1的第三实施例。在第三实施例中，使电源电流在电动机3启动时逐渐增加的概念应用于如图3所示的电动机电路21中。为此，图6中的电动机电路26包括来自图4的高通滤波器和瞬态短路连接。

图7示出根据本发明的电动机电路的第四实施例，由此实现用于使电源电流在电动机3启动时逐渐增加的可选实施方式38。附加电阻元件37与电动机3串联连接。将附加电阻37(也被称为负温度系数(NTC)电阻)设置成电阻值随着工作温度的升高而下降。由于电路的初始工作温度低，而首先保持由NTC电阻37的相对较高的电阻值来限制电源电流。注意，可以原则上结合图6和7所示的实施例，例如以更大的确定性保证电动机3的电源电流逐渐增加。

本发明不局限于本文所述的典型实施例。可以有许多变型。

例如，如果需要，电动机电路可以是互补设计的用于选择性地正向或反向驱动DC型电动机，或者可以是单独设计的用于沿期望的方向驱动电动机。

同样，可以以其他方式设计来自图4和6的瞬态短路连接。

这些变型对于本领域技术人员而言是很清楚的，并且都落入如所附权利要求所阐明的本发明的范围之内。

Claims (13)

1、用于控制反射镜调整机构的电动机的电动机电路，其中将该电路设置成驱动所述电动机，并在电源电流大于预定临界水平时切断所述电动机，其中该电路设有用于测量电源电流并根据该电流产生电压的电流传感器、设置成响应于所产生的电压而变为导通的电流支路、以及用于作为所述电流支路变为导通的结果中断电源电流的电子开关，其中所述电流支路形成电流镜的第一支路，所述电流镜是不平衡的且确定其大小使得在所述电动机的正常工作状态下所述第一支路不传送电流而第二支路导通，并且在出现大于所述预定临界水平的电源电流时，所述第一支路也变为导通。

2、根据权利要求1所述的电动机电路，其中所述电流镜的所述第一和第二支路分别包括用于分别设定流过所述电流镜的所述第一和第二支路的电流大小的第一和第二电阻，并且其中所述第一电阻稍微小于所述第二电阻。

3、根据权利要求1或2所述的电动机电路，其中将所述电子开关设计为FET。

4、根据前述任一项权利要求所述的电动机电路，其中所述电子开关的导电路径形成所述电流传感器的至少一部分。

5、根据前述任一项权利要求所述的电动机电路，其中与所述电子开关串联的电连接部件形成所述电流传感器的至少一部分。

6、根据权利要求4所述的电动机电路，其中所述导电路径的电阻小于大约0.1欧姆。

7、根据前述任一项权利要求所述的电动机电路，其中切断电路设有用于在所述电流镜的所述第一电流支路变为导通之后稳定电状态的正反馈。

8、根据前述任一项权利要求所述的电动机电路，其中由所述电流传感器产生的电压向所述电流镜的所述第一支路的传送是瞬时的。

9、根据前述任一项权利要求所述的电动机电路，其中如果需要，该电路是互补设计的用于正向或反向驱动DC型电动机。

10、根据前述任一项权利要求所述的电动机电路，其中将该电路设置成使所述电源电流在电动机启动时逐渐增加。

11、根据权利要求10所述的电动机电路，其中所述电动机的接地端子设有使用高通滤波器的反馈。

12、根据权利要求11所述的电动机电路，其中通过瞬态短路连接使用于控制所述电子开关的端子接地。

13、根据权利要求10所述的电动机电路，其中附加电阻元件与所述电动机串联连接，并且其中将所述附加电阻元件设置成电阻值随着工作温度的升高而下降。

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