JP2002525016A - 車両部品を調節するための駆動装置と方法 - Google Patents
車両部品を調節するための駆動装置と方法Info
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Abstract
Description
部品を調節するための方法と、請求項13の上位概念に記載した、少なくとも二
つの位置の間で調節可能な車両部品のための駆動装置に関する。
と駆動装置が知られている。この場合、電動機は自動車の窓ガラスを駆動する。
電動機軸上に配置された磁石と協働する、90度だけずらしたホールセンサによ
り、信号が発生する。この信号から、電動機回転の瞬時の周期時間と、このよう
な信号が電動機を制御するために制御ユニットに入力される時点毎の電動機の瞬
時の回転数が決定される。連続する二つの回転数測定値の差から生じる瞬時の回
転数変化が設定された閾値を上回るや否や、場合によって挟まれた物を解放する
ために、電動機が逆転させられる。
装置が知られている。しかし、この駆動装置の場合には、閾値が位置に依存して
変化するように選定される。前の実行で検出された、隣接する二つの位置の間の
速度変化が、調節距離の所定の位置について、メモリに記憶される。それに基づ
いて、最後に実際に検出された位置と速度に依存して、速度のための遮断閾値が
その都度位置に従って演算される。
フ駆動装置において、不変の時間間隔をおいて、電動機回転数を検出し、連続す
る値の差を求め、この値が予め定めた閾値よりも大きいときに、この差を加算し
、そして加算された合計が予め定めた閾値を上回るや否や、電動機を停止または
逆転開始することが知られている。
ための駆動装置が知られている。この駆動装置は2個のホール型検出器によって
電動機回転数を測定し、回転数の相対変化に関する閾値を上回るときに電動機を
逆転させる。その際、閾値は検出された電動機電圧と、電動機に設けた温度セン
サによって検出された周囲温度に依存して常に新たに演算される。この場合、電
動機の温度から周囲温度を推測することができるようにするために、電動機の停
止/運転時間も考慮される。
フ駆動装置において、電動機の逆転を開始する、電動機の回転数閾値または回転
数変化閾値を、その前に行われた基準実行の位置に依存する回転数データから、
リッドの位置に依存して決定することが知られている。
のための挟み込み防止が知られている。この場合、駆動電動機トルクの第1の微
分値が調節可能な車両部品の運動範囲の一部にわたって加算される。駆動電動機
を停止するために、求められた合計の限界値が使用される。
置の学習プログラムが記載されている。
動車部品用挟み込み防止が知られている。電動機回転数または電動機回転数の微
分値の監視により、挟み込みが認識される。その際、電動機を組み立て済みの部
品に接続し、部品を所定のトルクで負荷することにより、個々に使用される電動
機の特性曲線が場合によっては電動機の固有の加熱を考慮して決定され、それに
基づいて電動機の回転数が決定される。この挟み込み防止の場合には、電動機特
性曲線、電動機温度および調節可能な車両部品の運動抵抗からなる全体システム
の適合だけしかできないという欠点がある。これは挟み込みの認識を或る程度不
正確にする。
によって、電動機トルクに対する測定された電動機回転数の割り当て、すなわち
、調節可能な車両部品に対する作用力が、思いがけない変動を生ずるという欠点
がある。これは、挟み込みの検出を不正確にする。
つの位置の間で移動可能な車両部品のための駆動装置と、少なくとも二つの位置
の間で可動の車両部品を調節するための方法を提供することである。
によって解決される。
変動が補正可能であるので、電動機トルクの正確な決定と、調節可能な車両部品
に対する作用力の正確な決定が可能となり、それによって挟み込みの検出の精度
が改善されるという利点がある。
時点が検出され、今まで測定されたこの時点の少なくとも一部から、電動機回転
数変化値がその都度決定され、各々の回転数変化値から、比例因数を掛けること
によって力変化値が演算され、可動の車両部品に対する瞬時の作用力の値を決定
する際に、この力変化値が使用される。
くとも一つの電動機電圧について決定され、電動機電圧が不変である場合、特に
回転数とトルクの2対の値が測定される。
電動機温度は好ましくは、周囲温度と電動機の運転時間を検出することによって
推定される。
オン14を駆動する。このピニオン14は、押し引きによって曲がらないように
案内された2本の駆動ケーブル16にかみ合っている。電動機10とピニオン1
4の間には任意に、図示していないウォーム歯車装置が設けられている。車両ス
ライドルーフ(今日主としてスライドチルトルーフまたはスポイラールーフとし
て形成されている)の可動のリッド54はほとんどがこのような駆動ケーブル1
6によって駆動される。自動車ドアのウインドウレギュレータは、往々にしてケ
ーブルドラムと滑らかなケーブルを介して可動部分、すなわちガラスに作用する
。次の考察に関して、可動の車両部品に力がどのようにして伝達されるかは重要
ではない。好ましくは、見やすくするために図4にのみ示したスライドチルトル
ーフのリッド54が駆動される。
付けられている。勿論、複数のN極とS極、例えば4個ずつのN極とS極を磁石
ホイール18に配置することができる。それによって、信号の周期時間が短くな
る。磁石ホイール18の近くにおいて2個のホールセンサ20,22が周方向に
約90度だけずらして配置されている。このホールセンサ20,22はそれぞれ
、磁石ホイール18のN極またはS極が通過する度に、マイクロプロセッサ36
とメモリ38を備えた制御ユニット24にパルス信号を供給する。それによって
、制御ユニット24は、軸12が約4分の1回転する度に、信号を受信する。周
期時間はその都度、軸12の1回転の時間的間隔内に含まれる、同じセンサ20
または22の連続する二つの信号の時間的間隔から生じる。両センサ20,22
を90度ずらして配置したので、周期時間はセンサ20または22の最後の両信
号の時間的な差から交互に演算される。従って、4分の1回転毎に、周期時間の
新しい値が供される。このような周期時間の決定により、一方のセンサの最後の
信号と他方のセンサの最後の信号の時間的な差から周期時間を決定する場合のよ
うに、センサが90度と異なるように配置されていても、周期時間に影響を与え
ない。
ができる。この信号を制御ユニット24に付設されたカウンタ40に供給するこ
とにより、ホールセンサ20,22の信号から更に、リッド54の現在の位置も
決定することができる。
8を介して制御ユニット24によって制御可能である。電動機10の回転数は制
御ユニット24によって制御されるトランジスタ34を介してパルス幅変調によ
って制御される。
は軸12ひいては電動機10の回転の瞬時の周期時間を求める。それによって、
軸12のほぼ4分の1回転毎に、周期時間の測定値が供される。この時点の間で
挟み込み防止を保証するために、不変の時間パターン内で常に、例えばその都度
1ms後で、周期時間の先行する測定値から周期時間の推定値が例えば次式に従
って外挿(補外)される。
4分の1周期時間毎に増加させられる係数であり、kは周期時間の新しい測定値
の度に零にリセットされる不変の時間パターンの実行係数である。最後の四つの
測定値の代わりに、要求に応じて、それよりも多い測定値または少ない測定値、
例えば最後の二つだけの測定値を考慮することができる。
、力伝達要素およびリッドをモデル化し、全体システムの曲げ剛性、緩衝作用お
よび摩擦によって決定される。それによって、振動によって生じる周期時間変化
のスペクトル成分が、挟み込みによって生じるスペクトル成分よりも低く(弱く
)評価される。図2は、測定された周期時間Tの時間的な変化と、それから推定
された周期時間T* の時間的な変化を概略的に示している。
−1]に関連して、時点[k]の回転数変化値が推定される。この場合、電動機
回転数に対する電動機電圧の影響と、可動の車両部品すなわちリッドを設けた位
置の影響を除去するために、電動機電圧フィルタと変位プロファイルフィルタが
使用される。この場合、次式が使用される。
4によって検出される電動機電圧に対する回転数の依存関係を模擬する電動機電
圧フィルタであり、x[k]は時点[k]でのリッドの位置であり、Vrはリッ
ドの位置に対するモータ回転数の依存関係を模擬する変位プロファイルフィルタ
である。
機電圧フィルタVuは特に、低域フィルタとして形成されている。この低域フィ
ルタの時定数は電動機時定数に等しい。時定数は運転のケース、すなわち閉方向
または下降方向へのリッド54の開放または閉鎖と、電圧変化の大きさに依存す
る。
によって自動的に設定される。その際、システムの寿命の間、例えば摩耗による
変更された運転条件に対して、所定のインターバルで何度も適合させることがで
きる。1回の学習実行の代わりに、複数回(例えば50回)の学習実行によって
検出された統計的な平均値を、変位プロファイルフィルタのためのデータ獲得の
ために使用することができる。リッド54の位置は、上述のように、カウンタ4
0によって加算されるホールセンサ20,22のパルス信号から決定される。
比較される。この下限値を上回るや否や、回転数変化値にその都度比例因数Vf
が掛けられる。この比例因数は電動機10の特性曲線(回転数に対するトルク)
の勾配を示す。この勾配は電動機電圧と電動機温度が一定の場合ほぼ一定である
がしかし、電動機10毎に異なる。この影響を除去するために、一方では、周囲
温度が温度センサによって測定され、そして運転時間を検出することによって電
動機温度に近づけられる(周囲温度の代わりに、電動機10の温度センサによっ
て電動機温度を直接検出可能である)。他方では、各々の電動機10において、
リッド54に接続する前に、製作最終検査の範囲内で、電動機電圧を一定にして
、回転数とトルクの2対の値が検出され、メモリ38に記憶される。この測定値
から、電動機特性曲線の勾配が検出され、この勾配から比例因数Vfが演算され
る。
ド54の摺動運動に対する作用力の変化値ΔF[k]に一致する。
され続ける。連続する二つのΔN* [k]値が再び下限値よりも小さくなるや否
や、合計は零にリセットされる。ΔN* [k]値が定められた上限値を上回る場
合には、このΔN* [k]に代えて、上限値だけが合計される。これは、回転数
変化値の短時間の周期的なピークを生じることになる振動の、挟み込みの認識に
対する影響をできるだけ除去するために役立つ。この上限値は簡単な場合には一
定に選定することができる。しかし、トリガリングの精度を高めるために、実際
に検出された回転数変化値に依存して、上限値を時間的に可変に選定することが
できる。例えば、実際の回転数変化値が増大するにつれて上限値が上昇するよう
に選定することができる。
4はリレー26,28を介してスイッチ30,32を制御することによって電動
機10の逆転を開始する。それによって、挟み込まれた物体または挟み込まれた
体の部分が直ちに再び解放される。
の二つの測定値の間でもその都度不変の時点で働く。それによって、挟み込みを
早く認識することができる。すなわち、小さな挟み込み力のときに挟み込みを認
識することができる。これは負傷または損傷を良好に予防し、それによって駆動
装置の安全性を高める。
時間ウインドウ内で分析時点まで検出される回転数変化値のスペクトル分析を行
うことができる。所定のスペクトル特性の発生時、特に挟み込みにとって典型的
なスペクトル領域内に存在しないはっきりと現れるピークの発生時に、閾値Fm
axを超えても、誤トリガリングが防止される。
施の形態との重要な違いは、測定された周期時間の本発明による外挿に対して並
行におよびこの外挿に依存しないで、所定の時点で、第1の演算50において調
節可能な車両部品に対する作用力の推定値を決定するために、固有のパラメータ
セットと他のサンプリング周波数を有する第2の演算52が行われることにある
。この演算は同様に、瞬時の作用力に関する値を供給する。電動機を停止または
逆転すべきかどうかの判断のために、両演算の結果が論理ステージ54で論理和
の形で考慮される。これは次の考察から生じる。
の剛性および車体の剛性からなっている。一方では、挟み込まれた物体の剛性は
物体の種類に依存する。他方では、車体の剛性は、物体を挟み込む場所に大きく
依存する。これは特に、リッド54がチルトアップ位置から下降運動する際に当
てはまる(図4参照)。その際、物体56がルーフ中央の範囲で挟み込まれると
(図4において58で示してある)、全体システムはリッド後側エッジの曲がり
に基づいて、エッジ範囲(図4において60で示してある)での挟み込みの場合
よりもはるかに軟らかい。
時点の間隔を意味する。システムが不変の一つのサンプリング周波数で作動する
ときに、演算のパラメータセット、特に閾値または限界値と、選択されたサンプ
リング周波数は、全体システムの唯一の剛性についてのみ最適化可能である。こ
の場合しかし、実際には、挟み込まれた物体の種類と場所に応じて、全体システ
ムの異なる剛性を決定することができる。
の基礎となるサンプリング周波数の選択、すなわち瞬時の作用力の新しい値を演
算する時点の選択によって、異なる剛性のためのこの第2の演算52を最適化す
ることができる。
性を検出するために最適化され、第1の演算50は迅速な作用力の変化、すなわ
ち大きな剛性の検出のために最適化される。
、関連する剛性領域に応じて、新しい測定値の入力後または測定値のn番目毎の
入力でのみ、瞬時の作用力の新しい値の演算52が行われる。しかし基本的には
、必要な場合に、第2の演算52は外挿アルゴリズムを使用することができる。
この場合、外挿時点は第1の演算50の場合よりも大きな間隔で選定されている
。
機電圧、リッド位置xおよび電動機温度から、上記の式(1),(2)に従って
、第1の(高い)サンプリング周波数によって、すなわち測定時点[i]と外挿
時点[k]で、現在の回転数変化値ΔN* または現在の回転数N* (この回転数
はN* [k]=1/T* [k]−Vu(Um[k])−Vr(x[k])([k
]の代わりに[i]でもよい)により演算される)が決定される。更に、回転数
決定の際の電動機温度は式(3)に従って回転数変化値を力変化値に換算する際
に考慮される。第1のサンプリング周波数は、予想される最高のシステム剛性で
の挟み込みの検出のために最適であるように選定されている。回転数検出ステー
ジ62は第1の演算50と第2の演算52によって一緒に使用される。
、定められた下限の第1の値、定められた上限の第1の値および閾値Fmaxの
第1の値を使用して、第1のサンプリング周波数で定められた時点、すなわち
外挿時点[k]で、瞬時の作用力がこの第1の閾値Fmaxを超えたかどうかが
確かめられる。この第1のパラメータセットの値は予想される最大のシステム剛
性での挟み込みの場合の検出のために最適化されている。
ために最適であるように、サンプリング周波数が選定されている。この第2のサ
ンプリング周波数は例えば、周期時間Tの4番目毎の測定値だけを考慮するよう
に選定されている。この場合、第2の演算はホールセンサ20,22の4番目毎
の信号入力の場合にのみ実施される。すなわち、ステージ62によって検出され
た、測定された周期時間Tに起因する4番目毎の回転数N[i]だけが、図4に
おいて66で示したサンプリングステージで考慮される。外挿された周期時間T * によって検出された回転数N* [k]は勿論考慮されない。すなわち、第2の
演算52は4番目毎の時点[i]でのみ実施される。
れる。そして、式(3)によって、定められた下限の第2の値、定められた上限
の第2の値および閾値Fmaxの第2の値を使用して、瞬時の作用力がこの第2
の閾値Fmaxを超えたかどうかが確かめられる。この第2のパラメータセット
は予想される最小のシステム剛性での挟み込みの検出のために最適化されている
。
かを判断するために、第1と第2の演算の結果は論理ステージ64で互いに論理
結合される。最も簡単な場合には、論理和である。この場合、両演算の一つが挟
み込みを検出したときに、電動機は停止または逆転させられる。判断は、第1の
演算50が新しい結果を供給するすべての時点で行われる。第2の演算52の新
しい結果は非常に希であるので、第2の演算52の最後の結果は常に論理ステー
ジ64に供給される。
用力変化を最適に検出することができる。
ある。
ホイール、20,22…ホールセンサ、24…制御ユニット、26,28…リレ
ー、30,32…切換え接点、34…トランジスタ、36…マイクロプロセッサ
、38…メモリ、40…カウンタ、50…第1の演算、52…第2の演算、54
…リッド、56…挟み込み物体、58…ルーフ中央の位置、60…ルーフエッジ
範囲内の位置、62…回転数検出ステージ、64…論理ステージ、66…サンプ
リングステージ
Claims (14)
- 【請求項1】 少なくとも二つの位置の間で車両部品(54)を調節するた
めの方法であって、車両部品(54)が電動機(10)によって駆動され、パル
ス信号が電動機(10)の回転運動に相応して発生させられて電動機(10)を
制御するために制御ユニット(24)に供給され、制御ユニット(24)におい
て、所定の時点で、パルス信号から、車両部品(54)に対する現在の作用力の
値が決定され、電動機(10)を停止または逆転するか否かを判断する際に、こ
の値が判断基準として使用される、方法において、電動機(10)を車両部品(
54)に接続する前に、個別の電動機特性曲線を検出するための測定が電動機(
10)で行われ、このようにして検出された測定値が、作用力の値を決定する際
に使用されることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 制御ユニット(24)における各々のパルス信号の入力の時
点が検出され、今まで測定されたこの時点の少なくとも一部から、電動機回転数
変化値(ΔN* [k])がその都度決定され、各々の回転数変化値から、比例因
数(Vf)を掛けることによって力変化値(ΔF* [k])が演算され、可動の
車両部品に対する瞬時の作用力の値を決定する際に、この力変化値が使用される
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 比例因数(Vf)が電動機特性曲線に依存して選定されるこ
とを特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 電動機電圧が不変の場合、回転数とトルクの2対の値を測定
することにより、電動機特性曲線が決定されることを特徴とする請求項3記載の
方法。 - 【請求項5】 比例因数(Vf)が電動機温度に依存して選定されることを
特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項6】 電動機の周囲温度と運転時間とを検出することにより、電動
機温度が推定されることを特徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 推定された回転数変化値が下側の閾値を上回るや否や、力変
化値が加算されることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項8】 推定された回転数変化値(ΔN* [k])が上側の閾値を上
回るときに、推定された回転数変化値の代わりに、上側の閾値だけが加算される
ことを特徴とする請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 上側の閾値が、最後に決定された回転数変化値(ΔN* [k
])の少なくとも一部に依存して選定されることを特徴とする請求項8記載の方
法。 - 【請求項10】 二つのパルス信号入力時点の間で、所定の外挿時点([k
])で、車両部品(54)に対する瞬時の作用力の値が決定されることを特徴と
する請求項2〜9のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項11】 新しいパルス信号の入力時にその都度、少なくとも一つの
以前のパルス信号測定値に対する差から、電動機回転の現在の周期時間の測定値
(T[i])が決定され、各々の外挿時点([k])で、現在の周期時間の推定
値(T* [k])が、先行して測定された周期時間(T[i−1],T[i−2
],T[i−3])の少なくとも一つを考慮して決定され、推定された周期時間
から、推定された現在の回転数変化値(ΔN* [k])が決定されることを特徴
とする請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 現在の作用力の値が予め定めたトリガ閾値(Fmax)を
上回るや否や、電動機(10)が制御ユニット(24)によって停止されるかま
たは逆転されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項13】 車両部品(54)を駆動するための電動機(10)と、電
動機の回転運動に相応してパルス信号を発生するための装置(18,20,22
)とを備え、このパルス信号が電動機(10)を制御するために制御ユニット(
24)に供給され、所定の時点でパルス信号から、車両部品(54)に対する現
在の作用力が決定され、電動機(10)を停止または逆転するか否かを判断する
際に、この値が判断基準として使用されるように、制御ユニット(24)が形成
されている、少なくとも二つの位置の間で移動可能な車両部品(54)のための
駆動装置において、電動機(10)を車両部品(54)に接続する前に、個別の
電動機特性曲線を検出するための測定が電動機(10)で行われ、このようにし
て検出された測定値が、作用力の値を決定する際に使用されるように、制御装置
(24)が形成されていることを特徴とする駆動装置。 - 【請求項14】 制御ユニット(24)が請求項2〜12のいずれか一つに
記載の方法を実施するように形成されていることを特徴とする請求項13記載の
駆動装置。
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