CN102007304B - 用于控制致动器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制致动器(如用来驱动阀门、叶片、和其他可移位置装置的致动器类型)的方法。在一个示例性实施方案中，一种方法通过周期性地或者动态地重置一个下部硬停止件的位置然后可将这个位置用作将来的参考点可以提高致动器反馈的准确度。

Description

用于控制致动器的方法
本申请要求于2008年4月22日提交的美国临时申请号61/046885的权益。
技术领域
本披露总体上涉及的领域包括致动器，如常见地用于操作阀门、叶片、和其他类型的可移位置装置的多种致动器。
背景技术
致动器可以被用来控制例如阀门、叶片、以及其他类型的调节流体流动的可移位置装置的位置。
发明内容
实施方案1可以包括一种用于控制致动器的方法，该方法包括：
(a)驱动该致动器，这样一个可移位置装置移向一个硬停止件；
(b)确定在该可移位置装置与该硬停止件之间是否发生碰撞；并且
(c)如果在该可移位置装置与该硬停止件之间发生碰撞，于是确定一个当前致动器位置并且通过该当前致动器位置将一个硬停止位置重置。
实施方案2可以包括实施方案1，其中(a)、(b)和(c)是确定第一和第二硬停止位置的一个初始校准程序的一部分，并且该第一和第二硬停止位置各自被该方法使用直到随后确定了另一个硬停止位置。
实施方案3可以包括实施方案2，其中该初始校准程序是测量该第一和第二硬停止位置两者的一个全校准程序。
实施方案4可以包括实施方案3，其中该初始校准程序是一个部分校准程序，该部分校准程序测量该第二硬停止位置并且通过使用至少一个致动器跨度值来计算该第一硬停止位置，该致动器跨度值选自下组，其构成为：致动器跨度先验值、或者致动器跨度默认值。
实施方案5可以包括实施方案1至实施方案4中的任一个，其中(a)、(b)和(c)是一个软停止程序的一部分，该软停止程序在该致动器处于一个软停止区域中时以一个较慢的致动器速度来驱动该致动器。实施方案6可以包括实施方案5，其中该较慢的致动器速度包括选自下组的至少一个速度，该组的构成为：恒定速度、线性下降速度、指数性下降速度、或者台阶式下降速度。
实施方案7可以包括实施方案1至实施方案6中的任一个，其中(a)、(b)和(c)是一个落座程序的一部分，该落座程序在该可移位置装置与该硬停止件之间发生一个碰撞之后继续朝向该硬停止件驱动该致动器。
实施方案8可以包括实施方案7，其中该落座程序利用一种限制动力的模式来增加该致动器的落座占空比，并且将该落座占空比增加直到它超过一个最大落座占空比或者直到一个致动器电流超过一个最大落座电流，无论哪一个首先发生。
实施方案9可以包括实施方案1至实施方案8中的任一个，其中(b)使用了监测该致动器的动力的一个碰撞检测程序来确定在该可移位置装置与该硬停止件之间是否发生碰撞。
实施方案10可以包括实施方案9，其中该碰撞检测程序包括：i)将该致动器的动力与一个碰撞阈值进行比较，ii)如果该致动器的动力满足或超过该碰撞阈值时起动一个计时器，并且iii)如果该致动器的动力降到该碰撞阈值之下停止该计时器；
其中如果该计时器超过一个碰撞持续时间则发生碰撞。
实施方案11可以包括实施方案1至实施方案10中的任一个，其中(a)、(b)和(c)是一个硬停止偏移程序的一部分，当该可移位置装置坐在一个下部硬停止件上时该硬停止偏移程序将该下部硬停止件的位置变化计算在内。
实施方案12可以包括实施方案11，其中如果一个致动器跨度延伸超过一个上部硬停止件，该硬停止偏移程序则将该致动器跨度截短。
实施方案13可以包括实施方案11和实施方案12中的任一个，其中如果该下部硬停止件延伸超过一个碰撞公差点，该硬停止偏移程序生成一个错误消息。
实施方案14可以包括实施方案11至实施方案13中的任一个，其中该硬停止偏移程序采用整合的脉宽调制(PWM)控制，并且当该可移位置装置坐在该下部硬停止件上时一个积分器重置特征将一个积分因数重置。
实施方案15可以包括实施方案1至实施方案14中的任一个，其中该可移位置装置是一个位于车辆发动机中的阀门并且选自下组，其构成为：旁通阀、排气再循环(EGR)阀、或者废气门阀。
实施方案16可以包括一种用于控制致动器的方法，该方法包括：
(a)驱动该致动器，这样一个可移位置装置移向一个硬停止件；
(b)监测提供给该致动器的动力以感测在该可移位置装置与该硬停止件之间的碰撞；并且
(c)如果在该可移位置装置与该硬停止件之间发生碰撞，于是确定一个新的硬停止位置，该新的硬停止位置可以被用作一个将来的参考点。
实施方案17可以包括实施方案16，其中(a)、(b)和(c)是确定下部和上部硬停止位置的一个初始校准程序的一部分，并且该下部和上部硬停止位置各自被该方法使用直到随后确定了另一个硬停止位置。
实施方案18可以包括实施方案17，其中该初始校准程序是测量该下部和上部硬停止位置两者的一个全校准程序。
实施方案19可以包括实施方案17，其中该初始校准程序是一个部分校准程序，该部分校准程序测量该上部硬停止位置并且通过使用至少一个致动器跨度值来计算该下部硬停止位置，该致动器跨度值选自下组，其构成为：致动器跨度先验值、或者致动器跨度默认值。
实施方案20可以包括实施方案16至实施方案19中的任一个，其中(a)、(b)和(c)是一个软停止程序的一部分，该软停止程序在该致动器处于一个软停止区域中时以一个较慢的致动器速度来驱动该致动器。
实施方案21可以包括实施方案20，其中该较慢的致动器速度包括选自下组的至少一个速度，该组的构成为：恒定速度、线性下降速度、指数性下降速度、或者台阶式下降速度。
实施方案22可以包括实施方案16至实施方案21中的任一个，其中(a)、(b)和(c)是一个落座程序的一部分，该落座程序在该可移位置装置与该硬停止件之间发生一个碰撞之后继续朝向该硬停止件驱动该致动器。
实施方案23可以包括实施方案22，其中该落座程序利用一种限制动力的模式来增加该致动器的落座占空比，并且将该落座占空比增加直到它超过一个最大落座占空比或者直到一个致动器电流超过一个最大落座电流，无论哪一个首先发生。
实施方案24可以包括实施方案16至实施方案23中的任一个，其中(b)进一步包括通过使用一个碰撞检测程序来监测提供给该致动器的动力，该碰撞检测程序包括：i)将该致动器的动力与一个碰撞阈值进行比较，ii)如果该致动器的动力满足或超过该碰撞阈值时起动一个计时器，并且iii)如果该致动器的动力降到该碰撞阈值之下停止该计时器；
其中如果该计时器超过一个碰撞持续时间则发生碰撞。
实施方案25可以包括实施方案16至实施方案24中的任一个，其中(a)、(b)和(c)是一个硬停止偏移程序的一部分，当该可移位置装置坐在一个下部硬停止件上时该硬停止偏移程序将该下部硬停止件的位置变化计算在内。
实施方案26可以包括实施方案25，其中如果一个致动器跨度延伸超过一个上部硬停止件，该硬停止偏移程序则将该致动器跨度截短。
实施方案27可以包括实施方案26，其中如果该下部硬停止件延伸超过一个碰撞公差点，该硬停止偏移程序生成一个错误消息。
实施方案28可以包括实施方案27，其中该硬停止偏移程序采用整合的脉宽调制(PWM)控制，并且当该可移位置装置坐在该下部硬停止件上时一个积分器重置特征将一个积分因数重置。
实施方案29可以包括实施方案16至实施方案28中的任一个，其中该可移位置装置是一个位于车辆发动机中的阀门并且选自下组，其构成为：旁通阀、排气再循环(EGR)阀、或者废气门阀。
实施方案30可以包括一种用于控制致动器的方法，该方法包括：
(a)获得一个第一下部硬停止位置；
(b)当在一个第一次移动中驱动该致动器时，将该第一下部硬停止位置用作一个参考点；
(c)确定在一个阀门与一个下部硬停止件之间是否发生碰撞；
(d)如果在该阀门与该下部硬停止件之间发生碰撞，于是获得一个第二下部硬停止位置；
(e)通过该第二下部硬停止位置更新该第一下部硬停止位置；并且
(f)当在一个第二次移动中驱动该致动器时，将该第二下部硬停止位置用作一个参考点。
本发明的其他示例性实施方案将从以下提供的详细说明中变得清楚。应该理解，虽然这些详细的说明和具体的实例披露了本发明的多个示例性实施方案，但它们是旨在用于说明的目的而并非旨在限定本发明的范围。
附图说明
从详细的说明以及这些附图中将会更加全面地理解本发明的多个示例性实施方案，在附图中：
图1是根据一个示例性实施方案的一个旁通阀组件的透视图；
图1a是一个示例性蝶形阀的截图，该蝶形阀是图1的旁通阀组件的一部分，其中这个截面是沿着图1中的线1a-1a截取的；
图2是一个线性图示，描绘了可以与图1的旁通阀组件一起使用的一个示例性致动器的机械行程；
图3是根据一个示例性实施方案的流程图，展示了用于实现初始碰撞程序的一种方法的至少一些部分；
图4是根据一个示例性实施方案的流程图，展示了用于实现软停止程序的一种方法的至少一些部分；
图4a至图4d的图示展示了可以用在一个软停止区域中的多个示例性致动器速度；
图5是根据一个示例性实施方案的流程图，展示了用于实现碰撞检测程序的一种方法的至少一些部分；并且
图6是根据一个示例性实施方案的流程图，展示了用于实现硬停止偏移程序的一种方法的至少一些部分。
具体实施方式
以下对这种或这些实施方案的说明在本质上仅是示例性的(展示性的)而决非旨在限制本发明、其应用或用途。
可移位置装置(如阀门、叶片等等)可以使用闭环反馈由致动器来进行控制。通常人们希望这种反馈(如关于这个装置的位置)是正确并精确的。对于可以在多个不连续的位置(而不仅仅是开和关状态)之间移动的可调整装置(像受调阀门)来说，对精确的位置反馈的希望是尤为强烈的。例如，如果一个致动器试图将一个受调整的阀门驱动到一个部分闭合的位置，在运行过程中已知这个阀门的精确位置能够对于避免与合作部件无意碰撞、对于通过这个部分闭合的阀门精确地计量或控制流体流动、并且对于被本领域的普通技术人员所理解的其他目的都是有益的。
与精确的位置控制相关的挑战有时被多种因素恶化，这些因素如热膨胀和收缩、部件表面的磨损、还有导致部件的尺寸和/或位置变化的其他多种因素。这些类型的因素在部件经受宽范围的运行温度和严酷的运行环境作用的车辆发动机中尤其普遍。虽然在用于车辆发动机的一个示例性旁通阀组件的背景下提出了在此所说明的控制方法，但是应该理解的是这个控制方法可以与许多其他应用之一共同使用，这些应用包括车辆和非车辆应用两类。其他适当的车辆应用的一些实例包括用于发动机的排气再循环(EGR)阀和废气门阀，还有可变几何形状涡轮增压器叶片，这仅是略举几例。
参见图1和图1a，在此示出了一个示例性旁通阀组件10，该旁通阀组件可以被用在多种示例性方法实施方案中，并且可以包括一个致动器单元12、一个连接14、以及一个阀门单元16。致动器单元12总体上提供了操作阀门单元16的机械输出，并且根据这个实施方案该致动器单元包括一个电动致动器、一个调速器、以及一个内部位置传感器(均未示出)。电动致动器可以是技术人员所熟悉的任何类型的适当的致动器装置，包括例如无刷电动机。调速器可以是一个电子控制器并且包括位置控制逻辑和其他所需资源以执行进入的命令消息并且相应地控制该电动致动器。内部位置传感器在致动器单元12中确定电动致动器的位置并且可以被实施为多种已知的传感装置之一。还有可能使致动器单元12通过液压的、气动的或者其他本领域已知的装置而得到动力。
在这个具体实施方案中，机械输出是通过输出臂20从致动器单元12传送到连接件14上，并且通过输入臂22从连接件14转移到阀门单元16上。当然，可以替代使用其他连接安排和配置。阀门单元16总体上控制着在其中经过的流体流动并且可以包括多个不同阀门机构中的一个，包括在此示出的示例性蝶形阀24。如技术人员所理解的，输入臂22被可操作地连接到阀门24上并且可以通过使一个阀门片30围绕一个阀门轴32旋转而控制该阀门的位置或者运行状态。
在运行中，一个发动机控制单元(ECU)或其他电子装置将一条命令消息发送到致动器单元12。这个命令消息可以是控制器局域网(CAN)消息或者类似消息的形式，典型地包括用于电动致动器的一个目标位置。该调速器通过该目标位置处理该命令消息并且生成一个设置点位置，该设置点位置一般是被用来控制该电动致动器的一个内部目标位置。本领域的技术人员将意识到，由于与内部逻辑等等相关的多种原因，该设置点位置有时可以不同于该目标位置；对此将随后更详细地进行解释，具体的是结合软停止程序来解释。当该电动致动器移动到该设置点位置时，如已经解释的，通过致动器单元12生成机械输出并且通过连接14转移到阀门单元16上。
机械输出驱动阀门24经过一个运动范围，这个运动范围可以从一个完全闭合的位置延伸到一个完全开启的位置(图1a中示出了一个部分闭合的位置)。当阀门24处于完全的闭合位置时，阀门片30接触一个下部硬停止件34，这在物理上限制了在闭合位置中该阀门进一步移动。同样地，一个上部硬停止件36对应于一个完全开启的位置并且禁止阀门24超过此点进一步开启。能够以多种形式来提供多个硬停止件并且可以包括除图1a中所示出的这些示例性落座表面34、36之外的多种实施方案。比如，一个硬停止件可以包括一个限制运动的停止件或决定致动器单元12、连接14、和/或阀门单元16的运动范围的其他部件。
如先前所提到的，致动器单元12包括一个内部位置传感器，该内部位置传感器可以提供关于该电动致动器以及由此关于阀门24的位置(该阀门位置可以作为该致动器位置的一个函数被计算出)的电子反馈。然而，该阀门的实际位置和计算所得位置可以变化。因为致动器单元12和阀门单元16是由连接件14的长度而分开的，所以它们可以受不同的热环境的影响，这进而可以影响它们的部件所经历的热增长程度。如果致动器单元12的这些部件距发动机排气更近，例如它们能够以大于阀门单元16的那些部件的比率来膨胀。在此情景中，基于所感知的电动致动器位置而计算阀门24的位置可以产生小的误差或偏移量。这个误差可以通过多种因素如该***内的摆动或超出而被进一步增大。
通过周期性地或者动态地重置这个下部硬停止位置然后这个位置可被用作将来的参考点，可以提高致动器反馈的准确度。根据图1a中所示出的实施方案，当阀门片30接触下部硬停止件34时，可以确定该致动器的当前位置并且该下部硬停止位置可以通过当前致动器位置被再次校准。通过周期性地重置该下部硬停止件的位置，阀门24或任何其他可移位置装置可以在下部硬停止件34附近的位置中更精确地进行操作。这种重置或再校准方法可以结合其他程序和特征(包括在此所说明的这些)来使用。
现在转向图2和图3，它们分别示出了一个致动器路径的描绘和一个流程图，它们展示了用于控制一种电动致动器的方法的实施方案300。在此示出的具体实施方案包括一个‘初始校准程序’，这个程序确定下部和上部硬停止位置202、204，每个位置一般被这个方法使用直到随后确定了另一个硬停止位置。该初始校准程序经常是在该致动器最初被供以动力或接通时执行。为了清楚和展示的目的，以下说明没有区分实际的硬停止件和电子的硬停止，这些实际的硬停止件物理地限制了该致动器的移动，而这些电子的硬停止电子地限制了该致动器的移动，以提供公差等等。例如，在图2中一个电子硬停止可以被放置在刚好在下部硬停止202的右方，并且一个电子硬停止可以被定位在刚好在上部硬停止204的左方。因此，术语‘硬停止件’广义地指任何类型的特征，无论它是否被定位在该阀门单元中或在他处，该特征物理地限定一个致动器的运动范围或者从一个物理硬停止件的角度而言电子地限制一个致动器的运动范围。
从步骤302开始，该致动器在开启方向上驱动阀门24直到阀门片30接触上部硬停止件36，在此点处对这个当前的致动器位置进行测量并且储存为上部硬停止位置204。总体上该上部硬停止位置代表致动器在开启方向上能够行进的最远点，在此点处物理地限制了该致动器的进一步移动。根据这一具体实施方案，上部硬停止位置204保持恒定并且不变，除非执行另一个初始校准程序；然而，也可以使用其他实施方案周期性地确定该上部硬停止位置。
该初始校准程序接下来确定下部硬停止位置202，并且这可以用几种不同方法之一来执行。比如，步骤304，如果执行了一个‘全校准程序’，于是该致动器被驱动到其运动范围的相对端直到阀门片30物理地接触下部硬停止件34，在此点测量下部硬停止位置202。可以使用多种方法来感测该阀门与该下部硬停止件之间的接触，这些技术包括随后所说明的这些。
如果执行了一个‘部分校准程序’，于是该控制方法计算出下部硬停止位置202而不是直接对其测量。致动器跨度206一般代表该致动器的最大行程，无论该行程是线性的、回转的、等等，并且该跨度一般从下部硬停止位置202延伸到上部硬停止位置204。该致动器跨度可以用增量的方式来提供，如长度增量、程度增量、霍尔效应装置(HED)的增量、或者为本领域的普通技术人员已知的一些其他增量。以下用该致动器跨度的百分比对多个致动器位置进行说明，例如下部硬停止位置(0％)、上部硬停止位置(100％)、等等。根据图3的实施方案，该控制方法检查是否一个致动器跨度已在一个先前程序中被确定，即一个致动器跨度先验值。如果一个致动器跨度先验值已在之前被确定，于是步骤306从一个电子存储器检索此信息，并且通过使用上部硬停止位置204和该致动器跨度先验值来计算下部硬停止位置202。
如果一个致动器跨度先验值不是可供使用的，于是步骤308可以使用一个致动器跨度默认值并相应地计算下部硬停止位置202。作为一个实例，一个线端(EOL)值可以被用于致动器跨度默认值。该EOL值对应于一个预确定的运动范围，这个运动范围对于该特定的致动器实现方式是特有的并且可以例如由致动器制造商提供。
在每个前述实例中，上部硬停止位置204被物理地测量出，并且根据这些情况，下部硬停止位置202或者被物理地测量(步骤304)或者使用该上部硬停止位置和一个致动器跨度值进行计算(步骤306、308)。可以使用下部硬停止位置202、直到该下部硬停止件随后发生碰撞，在此点处确定一个新测量的或校正的下部硬停止位置。通过周期性地重置或更新该下部硬停止件的位置，该控制方法能够提供这个位置的一个更准确的当前的情况。这可以改进致动器反馈的准确度，具体的是在硬停止件的这些位置由于热生长或其他现象而随时间偏移的环境中。
图2和图4展示了用于控制该致动器的方法的一个不同实施方案400。这种方法采用了一个‘软停止程序’，当该致动器在一个软停止区域中时该软停止程序总体上以一个较慢的致动器速度驱动该致动器来避免在阀门24与这些硬停止件34、36之间的高速碰撞。通过避免这样的碰撞，软停止区域210可以减少对致动器单元12、连接14、阀门单元16、和/或其他装置的部件的潜在损坏。以下说明是针对与一个下部硬停止件一起使用的一个软停止区域，然而，应该理解这些类似的软停止区域还可以与多个上部硬停止件一起使用。
在这个示例性实施方案中，控制方法400将该致动器从一个现有位置220(例如75％)移向在软停止区域210内部的一个目标位置222(例如5％)。如图2中所示出的，软停止区域210从下部硬停止件202(例如0％)延伸到一个软停止位置230(例如10％)。软停止区域210的长度可以被确定为致动器总跨度的一个百分比。例如，在这个具体实施方案中，软停止区域210是致动器跨度206的10％。可替代地，例如，软停止区域210的长度可以是一个固定值或者是根据一些其他基于非百分比方法的一个值。
从步骤402开始，该控制方法收到一个命令消息来从现有位置220移向目标位置222。步骤404，如果目标位置222不在软停止区域210中，那么该设置点位置就简单地当作该目标位置并且根据本领域已知的多种方法之一将该致动器移向该目标位置。然而，如果目标位置222在软停止区域210中(如这个实例所示)，那么该致动器首先按照步骤410以一个第一致动器速度从现有位置220移向软停止位置230，并且然后按照步骤412以一个第二较慢的致动器速度从软停止位置230移向目标位置222。在此情景中，该设置点位置(即由该致动器调速器所使用的内部目标位置)首先被设置到软停止位置230，并且一旦该致动器到达该软停止位置，然后将该设置点位置设置到目标位置222。
参见图4a至图4d，存在可以在步骤412中使用的较慢的致动器速度的几个实例，包括一个恒定速度(图4a)和多个变化的速度(图4b至图4d)。在图4b中，该第二致动器速度，即该致动器在该软停止区域中时被移动的速度，线性地下降直到该致动器到达目标致动器位置222；在图4c中，该第二致动器速度指数性地下降；并且在图4d中该第二致动器速度根据一个阶梯函数下降。应该认识到，这些速度函数仅是为了展示的目的而提供的，并且也可以使用其他速度函数(包括可修改的速度函数)，只要它们总体上比步骤410中的致动器速度慢。
步骤420，如果在该致动器与下部硬停止件之间没有检测到碰撞，那么将该致动器保持在目标位置222，直到收到一个新的命令或采取一些其他动作。可以使用不同的碰撞检测方法，包括但不限于随后所说明的这些。因为该软停止程序总体上被设计为使得与这些硬停止件的碰撞的作用最小化，所以有可能使该软停止程序在某些情况下不工作。比如，当该致动器正移动离开一个硬停止件时，可以使该软停止程序不工作。
现在考虑一个实例，在这个实例中该目标位置是下部硬停止位置202(0％)而不是目标位置222(5％)。对该致动器进行驱动，直到阀门24或一些其他可移位置装置接触到下部硬停止件34。检测到碰撞之后，步骤422继续在一个闭合方向中驱动该致动器，这样该阀门被牢固地压在下部硬停止件上。这个程序在此被称为一个‘落座程序’，此程序通过以一种相对恒定的方式驱动该阀门抵靠该硬停止件上可以提高该阀门与硬停止件之间的密封。
在一个示例性实施方案中，为了避免烧坏电动致动器，当致动器进入软停止区域210并且移向下部硬停止位置202时，可以启动一个‘限制动力的模式’。用这个方式，如果遇到该下部硬停止件，该致动器可以继续施加一个落座力对抗该硬停止件，但这是以一种不损坏电动机的方式来进行。根据这种限制动力的模式的一个实施方案，在阀门接触硬停止件后，落座占空比被倾斜上升或者以其他方式增加。这种增加一直持续到它达到一个最大落座占空比或者电流超过一个最大落座电流，无论哪一个先发生。在此预料的是该最大落座电流将截断或以其他方式限制占空比的增加并且将把落座占空比保持在低于其最大值的一个水平。
一旦检测到碰撞，步骤424确定并且重置或者再校准该下部硬停止件的位置。通过在每次碰撞发生时重置该下部硬停止位置，本控制方法可以提高致动器反馈的准确度。这可以是有益的，特别是在这些硬停止位置由于多种因素(像热生长等等)而周期性地变化的环境中。
应该意识到可以用不同的方法重置这些硬停止位置。例如，下部硬停止位置202可以通过仅在一个旧位置上保存一个新位置而被重置。可替代地，下部硬停止位置202可以通过使用不同的数学方法而被重置，包括使用基于多个最近已知值的多个一阶滤波器。例如，可以使用一个查询表和两个下部硬停止位置(即新位置值和旧位置值)来得出一个增量，通过该增量可以对旧的或者先前测得的值进行调整。这种类型的方法可以缓和或减轻错误读数的影响。
现在参见图5，在此示出了用于控制致动器的另一个方法实施方案500。一个示例性实施方案可以针对一个‘碰撞检测程序’，这个程序总体上监测提供给该致动器的动力以确定是否与一个硬停止件发生碰撞。应该意识到，虽然以下说明是针对在在一个软停止区域210中执行的一个碰撞检测程序，但是有可能使用在一个软停止区域外的这些碰撞检测特征。从步骤502开始，这个方法对提供给该致动器的动力的量进行监测。在一个电动致动器的情况下，可以观察提供给该致动器的电流和/或电压；在液压或者气动致动器的情况下，可以监测代表致动器的动力的其他变量。当下部硬停止件34物理地撞上阀门24时，提供给该致动器的动力预期会上升。
因此，一个示例性实施方案将所感知的致动器的动力与一个碰撞阈值进行比较。如果所感知的致动器的动力满足或超过该碰撞阈值，那么在步骤504中起动一个碰撞计时器。步骤510，如果所感知的动力没有超过该碰撞阈值，那么假定还没有发生碰撞并且将一个碰撞标记设为‘0’。有时可以发生致动器的动力的瞬间波动而没有与一个硬停止件的物理接触。因此，方法500可以在确定已经发生碰撞之前进一步要求该致动器的动力在某一段时间(称为碰撞持续时间)超过该碰撞阈值。如果该碰撞计时器没有超过该碰撞持续时间，那么将再次假定还没有发生碰撞并且该碰撞标记将被设为‘0’。步骤512，另一方面，如果提供给该致动器的动力在大于该碰撞持续时间的一段时间内超过该碰撞阈值，本方法将假定已经与一个硬停止件发生碰撞并且该碰撞标记将被设为‘1’。
在一个示例性实施方案中，该碰撞阈值是在0.5瓦特到10瓦特(包括在内)之间，并且该碰撞持续时间是在10ms到1s(包括在内)之间。使用这些参数可以防止致动器的动力的瞬时尖峰信号被误解为硬停止件碰撞。这些前述步骤(尤其是致动器动力的取样)应该在一个十分高的频率下执行，这样可以检测到致动器的动力降到该碰撞阈值以下的瞬间减少。在这样的情况下，停止该碰撞计时器。如果致动器动力的减少仅是暂时的，即该致动器的动力恢复到该碰撞阈值之上的一个提高的水平，于是该碰撞计时器可以重置并重新开始。
在图6中示出另一个实施方案600，即使用一个‘硬停止偏移程序’来解释这些硬停止件的位置变化的一个实施方案。作为一个实例，方法600可以被用来在阀门24坐在下部硬停止件上时将由于热生长或其他的力造成下部硬停止件34的移动(有时被称为偏移或蠕动的一种现象)考虑在内。以下说明讨论了两种示例性偏移情形：一个第一情形是其中下部硬停止件向上朝向上部硬停止件偏移；以及一个第二情形是其中该下部硬停止件向下偏移离开该上部硬停止件。
在该第一实例中，当该下部硬停止件向上偏移到一个新的下部硬停止位置202’时(以虚线示出多个新的致动器位置)，该致动器坐在下部硬停止位置202上。该硬停止件所经历的偏移量被展示为距离242，在此实例中这个距离大概是2％。步骤602测量新的下部硬停止位置202’并且计算出基于其上的一个新的致动器跨度206’。新的下部硬停止位置202’可以仅被保存在之前的下部硬停止位置上，或者如先前所解释的，步骤602可以使用多种方法如一阶滤波器来建立它。
因为所有的致动器位置都是基于该下部硬停止位置的，所以完整的致动器跨度206’和软停止位置230’随着新的下部硬停止位置202’而移位。通常不希望该致动器跨度延伸超过上部硬停止位置204。因此，这个方法查看是否新移位的致动器跨度206’延伸超过上部硬停止204，并且如果超过，那么该致动器跨度被相应地截短。如图2中所示范的，致动器跨度206’已经被截短或切短，这样它就不延伸超过上部硬停止位置204。这个‘限制跨度的程序’可以是可取的，因为它防止该致动器在超过其物理边界的运动范围内运行，而是在一个上端处将跨度截短，此处精确的阀门控制的重要性是较低的。换言之，比起对处于完全闭合位置的阀门的精确控制，大多数应用(像阀门24)较少顾虑对处于完全开启位置的阀门的精确控制。
在移位的致动器跨度206’不超过上部硬停止位置204的情形下，不需要截短该致动器跨度。在这些情况下，移位的致动器跨度206’和先前的致动器跨度206将具有相同的长度。
现在考虑的实例是该下部硬停止件(在相反方向上)向下偏移到一个新的下部硬停止位置202”。再次，该方法进行检查以确定该下部硬停止件以及因此的新的致动器跨度206”仍然是在一个可接受的范围内。如果新的下部硬停止位置202”已经延伸超过一个碰撞公差点274，于是步骤612生产一个错误消息，并且根据该应用能够有可能使该致动器不工作。如果该致动器已经移位很多以至于该下部硬停止件超过碰撞公差点274，那么这经常证明出现了机械性的致动器问题，如齿轮或连接构件损坏。如果该下部硬停止位置尚未超过碰撞公差点274，即它在一个可接受的运行范围内，于是可以使用在步骤602中计算的这些新的致动器位置。
以上所说明的方法和程序中的一个或多个可以利用一个‘重置积分器’特征，该特征为在某些情形下重置一个积分值。比如，如果调速器采用一种整合的脉宽调制(PWM)控制，那么当阀门24接触这些硬停止件之一时积分因数可以上调或者增加。如果这种情况发生，该重置积分器特征可以将该积分因数重置到一个预确定的或可校准的值上。
本发明的实施方案的以上说明在本质上仅仅是示例性的并且，因此，其多种变体不得被认为是脱离了本发明的精神和范围。以上说明的这些方法、程序、模式、特征等等的不同组合可以一同使用。有可能将碰撞检测程序与软停止程序一起使用、或者将落座程序与硬停止偏移程序一起使用、或者将碰撞检测程序与初始校准程序一起使用，仅举几例而已。此外，以上所说明的这些方法和程序可以采用不同于所说明的这些示例性实施方案的多个步骤的一种序列或组合。虽然以上所说明的这些实施方案大体上是关于下部硬停止件的，但是如先前所解释的，它们还可适用于上部硬停止件以及电子硬停止。
如在本说明书和权利要求中所使用的，术语“例如”、“比如”、“如”和“像”，以及动词“包括”、“具有”、“包含”与它们的其他动词形式在与一个或多个部件或者其他事项的清单结合使用时，它们各自应被解释为是开放式的，从而意味着该清单不得被认为是排斥其他的、额外的多个部件或事项。其他术语应使用其最广义的合理的含义来解释，除非使用它们的上下文要求一种不同的解释。

Claims (15)

1.一种用于控制用于可移位置装置的致动器的方法，该方法包括：（a） 通过一个用于控制该致动器位置的装置来驱动该致动器，这样一个可移位置装置经由一个运动范围移向一个开启位置或者在一个硬停止件处的一个关闭位置中的至少一个；
（b） 确定在该可移位置装置与该硬停止件之间是否发生碰撞；并且
（c） 如果在该可移位置装置与该硬停止件之间发生碰撞，于是通过一个内部位置传感器确定一个当前致动器位置，将所述当前致动器位置从该内部位置传感器发送到一个与所述用于控制该致动器位置的装置可操作地连接的电子存储器，通过该当前致动器位置在该电子存储器中重置一个硬停止位置，将一个重置的硬停止位置从该电子存储器发送到所述用于控制该致动器位置的装置，并使用该重置的硬停止位置来控制所述致动器。
2.如权利要求1 所述的方法，其中（a）、（b）和（c）是确定第一和第二硬停止位置的一个初始校准程序的一部分，并且该第一和第二硬停止位置各自被该方法使用直到随后确定了另一个硬停止位置。
3.如权利要求2 所述的方法，其中，该初始校准程序是测量该第一和第二硬停止位置两者的一个全校准程序。
4.如权利要求2 所述的方法，其中，该初始校准程序是一个部分校准程序，该部分校准程序测量该第二硬停止位置并且通过使用至少一个致动器跨度值来计算该第一硬停止位置，该致动器跨度值选自下组，其构成为：致动器跨度先验值、或者致动器跨度默认值。
5.如权利要求1 所述的方法，其中，（a）、（b）、和（c）是一个软停止程序的一部分，该软停止程序在该致动器出于一个软停止区域中时以一个较慢的致动器速度来驱动该致动器。
6.如权利要求5 所述的方法，其中，该较慢的致动器速度包括选自下组的至少一个速度，该组的构成为：恒定速度、线性下降速度、指数性下降速度、或者台阶式下降速度。
7.如权利要求1 所述的方法，其中，（a）、（b）和（c）是一个落座程序的一部分，该落座程序在该可移位置装置与该硬停止件之间发生一个碰撞之后继续朝向该硬停止件驱动该致动器。
8.如权利要求7 所述的方法，其中，该落座程序利用一种限制动力的模式来增加该致动器的落座占空比，并且将该落座占空比增加直到它超过一个预定的最大落座占空比或者直到一个致动器电流超过一个预定的最大落座电流，无论哪一个首先发生。
9.如权利要求1 所述的方法，其中，（b）使用了监测该致动器的动力的一个碰撞检测程序来确定在该可移位置装置与该硬停止件之间是否发生碰撞。
10.如权利要求9 所述的方法，其中，该碰撞检测程序包括：i）将该致动器的动力与一个碰撞阈值进行比较，ii）如果该致动器的动力满足或超过该碰撞阈值时起动一个计时器，并且iii）如果该致动器的动力降到该碰撞阈值之下停止该计时器；
其中如果该计时器超过一个碰撞持续时间则发生碰撞。
11.如权利要求1 所述的方法，其中，（a）、（b）和（c）是一个硬停止偏移程序的一部分，当该可移位置装置坐在一个下部硬停止件上时该硬停止偏移程序将该下部硬停止件的位置变化计算在内。
12.如权利要求11 所述的方法，其中，如果一个致动器跨度延伸超过一个上部硬停止件，该硬停止偏移程序则将该致动器跨度截短。
13.如权利要求12 所述的方法，其中，如果该下部硬停止件延伸超过一个碰撞公差点，该硬停止偏移程序生成一个错误消息。
14.如权利要求11 所述的方法，其中，该硬停止偏移程序采用整合的脉宽调制（PWM）控制，并且当该可移位置装置坐在该下部硬停止件上时一个积分器重置特征将一个积分因数重置。
15.如权利要求1 所述的方法，其中，该可移位置装置是一个位于车辆发动机中的阀门并且选自下组，其构成为：旁通阀、排气再循环（EGR）阀、或者废气门阀。
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