CN106464179A - 用于控制安全带卷收器的卷收电机的电机转速的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制安全带卷收器(10)的卷收电机(18)的电机转速以在舒适模式中降低安全带松弛的方法，包括如下步骤:a)测量施加在卷收电机(18)上的电机电流(IM)以及施加在卷收电机(18)上的电压；b)在考虑到施加在卷收电机(18)上的电机电流(IM)的时间曲线、所述电压的曲线以及多个电机特性参数(RM，IM，KM)的情况下估算出电机转速；c)根据估算的电机转速调整电机电流(IM)；和d)重复步骤a)到c)，直到估算出的电机转速已经达到定义的值。

Description

用于控制安全带卷收器的卷收电机的电机转速的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制、尤其是独立于负载地控制安全带卷收器的卷收电机的电机转速的方法。
背景技术
为了消除车辆安全带的带松弛，由现有技术已知各种不同的方法。这些方法的目的在于，在拉止情形之前确保，安全带的织带贴靠在车辆乘客上，从而在车辆减速时不发生不必要的车辆乘客的向前移动，并且因此车辆乘客可以尽可能快地参与到车辆的整体减速中。
织带的卷收和安全带松弛的消除在所谓的预碰撞－模式中，亦即在存在危险的驾驶状况时，一方面应该非常快地发生。另一方面期望，在正常的车辆运行中或在系上安全带之后(在舒适模式中)，带松弛的消除对于车辆乘客尽可能舒适地进行。由EP1651478B1例如已知一种方法，该方法应用卷收电机的电机转矩作为用于控制上述过程的控制参数，该电机转矩由电机电流产生。当织带贴靠在车辆乘客上时，为了卷收织带，较大的转矩是必需的，从而电机电流上升。电机电流的上升可以被测量，并且在达到电机转速的定义的值时电机转速可以被减小。这种方法的问题在于，在带松弛大的情况下，在卷收织带时一开始不存在或只存在小的阻力。所述织带在这种情形中可能非常快地被卷收，这可能导致激怒车辆乘客。
为了消除这个问题，已知这样的方法，所述方法通过额外的传感器(例如霍尔传感器)测量安全带卷轴的转速或织带的卷收速度。借助这种***可实现调整电机转速以及因此织带的卷收速度到对于车辆乘客舒适的值。
但所述方法需要额外的传感器，由于所述额外的传感器安全带卷收器更耗费并因此更贵。此外为了所述传感器以及可能需要的评估单元和控制单元需要额外的结构空间。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于控制安全带卷收器的卷收电机以在舒适模式中降低安全带松弛的方法，该方法使得可以实现电机的电机转速的简单控制，从而进行对于车辆乘客尽可能舒适的安全带松弛的消除。
为实现该目的，提供了一种用于控制安全带卷收器的卷收电机的电机转速以在舒适模式中降低安全带松弛的方法，包括以下步骤:
a)测量施加在卷收电机上的电机电流以及施加在卷收电机上的电压，
b)在考虑施加在卷收电机上的电机电流的时间曲线、所述电压的时间曲线以及多个电机特性参数的情况下估算出电机转速，
c)根据估算出的电机转速调整电机电流，和
d)重复步骤a)到c)，直到估算出的电机转速已经达到定义的值。
电机的转速取决于施加在电机上的端电压。当测得在卷收电机中流动的电流的时间曲线和施加在卷收电机上的电压的时间曲线时，可以由此进行电机转速的估算，而不需要额外的传感器。
优选由在卷收电机上测得的电压曲线求得脉冲宽度调制的工作电压。通过该工作电压的脉冲宽度可以估算电机的转速。
为获得更好的电机转速的估算，需要多个不同的电机特性参数。所述电机特性参数例如可以是卷收电机的电机电阻、卷收电机的电机电感以及之前确定的取决于电机的常数。所述电机特性参数可以提前通过测量确定并保存在存储器中。
优选，电机转速借助如下公式估算:
其中，
ω＝卷收电机的转子的角速度
UM＝电机端电压
RM＝卷收电机的电机电阻
IM＝施加在卷收电机上的电机电流
LM＝卷收电机的电机电感
dIM/dt＝施加在卷收电机上的电机电流的时间曲线
KM＝电机常数
因为在该公式中列出的所有参数都是已知的或者可以用简单的方式求得的，所以可以由该公式简单地估算卷收电机的角速度以及因此转速。当估算出该转速，就可以借助步骤c)和d)进行电机转速的控制，直到对于车辆乘客舒适的电机转速的值或之前定义的电机转速的值被达到为止。
电机端电压，即施加在卷收电机上的电压，例如可以由脉冲宽度调制的脉冲占空比和桥路馈电电压求得，其中适用:
UM＝DC*UB
其中
DC＝脉冲宽度调制的占空比
UB＝桥路馈电电压
附图说明
其他优点和特征在后续结合附图的描述中得出。图中示出:
图1为安全带卷收器的示意图，
图2为由图1的安全带卷收器的卷收电机的等效电路图，以及
图3为按照本发明的用于控制根据图1的安全带卷收器的卷收电机的电机转速的方法的流程图。
具体实施方式
在图1中示意地描绘了安全带卷收器10，该安全带卷收器具有安全带卷轴12，织带14可以卷绕在该安全带卷轴上。安全带拉紧器16以及卷收电机18作用在安全带卷轴12上。卷收电机18具有如下功能，即，在激活安全带拉紧器16之前将织带14在安全带卷轴12上卷绕到如此程度，使得所述织带贴靠在车辆乘客上，亦即在激活安全带拉紧器之前16消除安全带松弛。
为了设计成使该卷收过程对于车辆乘客尽可能地舒适并且不激怒车辆乘客，织带14应该尽可能地均匀地以不过高的速度卷收(舒适模式)。通常，卷收过程的速度通过在卷收电机18或安全带卷轴12上的附加的转速传感器测量，并且电机转速18相应地被校正。但为此必需附加的转速传感器。
如在图2中所见，在卷收电机18上设有直流电源20，该直流电源与控制器22耦合。此外设有测量装置24，该测量装置可以测量施加在卷收电机上的电机电流以及施加在卷收电机上的电压。所述测量装置24与控制器22耦合。
为控制卷收电机18的电机转速，在第一方法步骤中测量施加在卷收电机上的电机电流以及施加在卷收电机18上的电压。
接下来求得电机电流的以及电压的时间曲线。
卷收电机18以及直流电源20的等效电路图在图2中描绘。该等效电路图可以由欧姆的电机电阻RM、电机电感LM以及发生器电压源EMK构成的串联电路形成。此外示出了直流电压源DC·UB。
这些参数与机械参数卷收电机18的转速和转矩的关系可以用以下方程式表示：
此外适用
M＝KM·IM
其中，
ω＝卷收电机的转子的角速度
UM＝电机端电压
RM＝卷收电机的电机电阻
IM＝施加在卷收电机上的电机电流
LM＝卷收电机的电机电感
dIM/dt＝施加在卷收电机上的电机电流的时间曲线
KM＝电机常数
由该方程式可以解出卷收电机的角速度ω，从而得出如下方程式:
该方程式的所有参数对于电机控制器22在运行卷收电机18期间可用。这些参数可以提前求得并存放在存储器中，或者可以通过在卷收电机18上测量求得。
电机端电压UM，即施加在卷收电机上的电压，例如可以由脉冲宽度调制的占空比和桥路馈电电压求得，其中适用:
UM＝DC·UB
其中
DC＝脉冲宽度调制的占空比
UB＝桥路馈电电压
因此由该方程式可以估算出卷收电机18的角速度和转速。卷收电机18的负载力矩M不出现在最终方程式中，从而转速的估算独立于作用在织带14上的阻力实现。由此也在织带14的阻力小时，亦即当存在大的安全带松弛时，进行织带14的缓慢地卷收，从而避免激怒车辆乘客。
在通过所述方程估算出电机转速后，可以将此电机转速与之前定义的值比较并根据估算出的电机转速调整电机电流。接下来又重新测量电机电流以及电压，并进行电机转速新的估算。
该过程一直重复，直到估算出的电机转速已经达到定义的值，该定义的值对应期望的织带14的卷收速度。
优选，通过测量施加在卷收电机上的电压的曲线求得脉冲宽度调制的工作电压。借助该工作电压在上述方程式中可以实现非常好的电机转速的估算，从而可以非常精确地调节该电机转速。
备选地，也可以求得振幅调制的电压并根据该电压估算出电机转速。
织带的卷收和安全带松弛的消除在预碰撞－模式中，亦即在存在危险的驾驶状况时，相反地非常快地以最大电机功率进行。

Claims (4)

1.一种用于控制安全带卷收器(10)的卷收电机(18)的电机转速以在舒适模式中降低安全带松弛的方法，包括如下步骤:
a)测量施加在卷收电机(18)上的电机电流(IM)以及施加在卷收电机(18)上的电压，
b)在考虑到施加在卷收电机(18)上的电机电流(IM)的时间曲线、所述电压的曲线以及多个电机特性参数(RM，IM，KM)的情况下估算出电机转速，
c)根据估算的电机转速调整电机电流(IM)，和
d)重复步骤a)到c)，直到估算出的电机转速已经达到定义的值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由电压曲线求得脉冲宽度调制的工作电压(UB)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电机特性参数(KM)为卷收电机的电机电阻(RM)和电机电感(LM)以及取决于电机的常数(KM)。
4.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，电机转速借助如下公式估算:
ω = U M - R M * I M - L M * dI M d t K M
其中，
ω＝卷收电机的转子的角速度
UM＝电机端电压
RM＝卷收电机的电机电阻
IM＝施加在卷收电机上的电机电流
LM＝卷收电机的电机电感
dIM/dt＝施加在卷收电机上的电机电流的时间曲线
KM＝电机常数
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