專利名稱：用于在電閉合系統(tǒng)中通過防夾功能激活監(jiān)控的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電閉合系統(tǒng)并且尤其是電車窗玻璃升降器或車輛頂板用的防夾功能。
背景技術：
在電閉合系統(tǒng)、例如機動車中的電車窗玻璃升降器或頂板系統(tǒng)的情況下，閉合部分、例如在車輛中窗玻璃或可移動的車輛頂板可以以電的方式被打開或閉合，其中使用電動機用于移動閉合部分。閉合部分的閉合過程自動地借助于所謂防夾功能被監(jiān)控。在此，在由電動機經(jīng)由窗施加于對象的夾力位于確定的數(shù)值之上之前，在所移動的閉合部分和固定元件(例如窗框)之間的對象的夾住必須被識別。防夾功能在美國通過法律上的規(guī)定FMVSS 118 (S5)和在歐洲通過74/60/EWG (5. 8. 3)來規(guī)定，其中定義具有最大100 N的夾力。電車窗玻璃升降器和頂板系統(tǒng)一般通過操作元件來操作。通過操作操作元件驅動電動機，其中根據(jù)電動機的旋轉方向打開或閉合窗或頂板。為了實現(xiàn)防夾功能，通常在相應的控制單元中分析直流電機的電流和/或轉速，這允許成本低地實現(xiàn)該功能。從印刷品EP 0 865 137 Al中已知一種用于在至少一個電動機移動的部分中控制閉合裝置的閉合過程的方法，其中防夾功能在起動階段根據(jù)至少一個電動機特征參量的與閉合路徑有關的特性曲線在達到閉合路徑有關的激活值時被激活。從印刷品EP 1 168 559 Al中已知，在自動車窗玻璃升降器中根據(jù)轉速的特性曲線識別妨礙對象并且根據(jù)防夾功能觸發(fā)，使得對對象的力被限制。在電動機起動時遵守法律上的要求是要求高的，因為電動機特征參量(例如電動機轉速和電動機電流)根據(jù)傳動間隙(Antriebsspiel)、在閉合系統(tǒng)的壽命上的摩擦變化或根據(jù)閉合部分的位置可能顯著地變化。但是，在電動機起動時反應速度起決定性作用。此外需要，在驅動閉合機械裝置的電動機起動時傳動間隙對防夾功能的激活時刻無影響。原則上，在電車窗玻璃升降器的情況下要求，在操作操作元件之后盡可能快地激活防夾功能，使得盡可能在無危險延遲的情況下可以識別夾住。由于電動機特征參量的尤其在電動機起動中出現(xiàn)的顯著變化，與操作用于激活車窗玻璃升降器的操作元件同時地激活防夾功能是不可能的，因為錯誤識別不能被排除。因此本發(fā)明的任務是，提供一種用于在驅動閉合系統(tǒng)的電動機起動時通過防夾功能激活監(jiān)控的方法和裝置，其中在啟動閉合系統(tǒng)之后盡可能快地激活防夾功能并且其中能夠避免夾住情況的盡可能有錯誤的識別。

發(fā)明內容
該任務通過根據(jù)權利要求1的用于激活防夾功能的監(jiān)控的方法以及通過根據(jù)并列權利要求的裝置來解決。在從屬權利要求中說明本發(fā)明的其他有利擴展方案。根據(jù)第一方面，設置一種用于在電閉合系統(tǒng)中激活防夾功能的方法，其中防夾功能被構造，用于如果識別出閉合部分的運動通過被夾住的對象妨礙，則在運動方向上中斷閉合部分的運動。該方法包括以下步驟
-提供電動機的電動機參量的相繼檢測的值，所述電動機引起閉合部分的運動，其中電動機參量說明由電動機提供的傳動力矩的說明；
-從電動機參量的相繼檢測的值中確定梯度特性曲線，其中梯度特性曲線借助于推導方法來確定，所述推導方法根據(jù)值的檢測順序預先規(guī)定電動機參量的各個相繼檢測的值的加權；
-根據(jù)所確定的梯度特性曲線確定用于激活防夾功能的時刻。上述方法的思想在于，觀察電動機參量、例如電動機電流或電動機轉速，并且根據(jù)推導方法確定梯度特性曲線。根據(jù)梯度特性曲線，在啟動閉合系統(tǒng)之后激活防夾功能。推導方法規(guī)定，對梯度的特性曲線加權，使得電動機電流的進一步在過去的、也即較舊的梯度值比較當前的梯度值更低地被加權。因為防夾功能的激活依賴于電動機參量的梯度特性曲線，所以基于容差、干擾或其他影響或基于傳動間隙可以對噪聲如此過濾用于確定局部最大值的梯度的類似波動，使得在分析梯度特性曲線時延遲被減小，如這例如在簡單的低通濾波時情況如此。此外可以根據(jù)確定的梯度特性曲線的局部最大值的探測確定用于激活防夾功能的時刻。在梯度特性曲線的梯度值采用負值并且在正方向上實現(xiàn)梯度特性曲線的過零之后，可以確定用于激活防夾功能的時刻。根據(jù)一種實施形式，可以根據(jù)電動機的機械功率和電功率之比來實施用于激活防夾功能的時刻。由此為識別在電動機起動時的傳動間隙在不考慮最后的定向運動的情況下以機械方式和電方式觀察和分析總功率平衡。此外可以執(zhí)行用于根據(jù)傳遞函數(shù)H(Z)=K χ [ζ-1/ζ-λ]確定梯度特性曲線的推導方法。根據(jù)另一方面，規(guī)定一種用于在電閉合系統(tǒng)中激活防夾功能的裝置。防夾功能被構造，用于如果識別出閉合部分的運動通過被夾住的對象妨礙，則在運動方向上中斷閉合部分的運動。該裝置包括
-檢測單元，用于提供電動機的電動機參量的相繼檢測的值，所述電動機引起閉合部分的運動，其中電動機參量說明由電動機提供的傳動力矩的說明；
-控制單元，用于從電動機參量的相繼檢測的值中確定梯度特性曲線，其中梯度特性曲線借助于推導方法來確定，所述推導方法根據(jù)值的檢測順序預先規(guī)定電動機參量的各個相繼檢測的值的加權；和用于根據(jù)所確定的梯度特性曲線確定用于激活防夾功能的時刻。根據(jù)另一方面，設置具有上述裝置和電動機的電動機系統(tǒng)。根據(jù)另一方面，設置具有上述電動機系統(tǒng)和閉合機械裝置的閉合系統(tǒng)、尤其是車窗玻璃升降器系統(tǒng)，其中通過所述閉合機械裝置可移動閉合部分。根據(jù)另一方面，設置一種計算機程序，其在數(shù)據(jù)處理單元上被實施時實施上述方法。


下面根據(jù)附圖進一步闡述本發(fā)明的優(yōu)選實施形式。
圖1示出例如用于機動車的自動車窗玻璃升降器系統(tǒng)的示意圖2示出用于闡明在控制單元中所實施的用于激活防夾功能的方法的流程圖； 圖3示出在有傳動間隙的情況下在電動機起動時電動機電流、和所述電動機電流的利用參數(shù)λ所確定的梯度的特性曲線；
圖4示出用于闡明在有傳動間隙的情況下在電動機起動時電動機電流、控制狀態(tài)、電動機電流梯度、電功率和機械功率的特性曲線的時間圖5示出用于闡明在無傳動間隙的情況下在電動機起動時電動機電流、控制狀態(tài)、電動機電流梯度、電功率和機械功率的特性曲線的時間圖。
具體實施例方式在圖1中示范性地示意地示出車窗玻璃升降器系統(tǒng)1，其中窗玻璃2被設置為閉合部分，所述窗玻璃2可以被移動到窗框3，并且窗由此可以被打開和閉合。為此，窗玻璃2 可以借助于閉合機械裝置5處理(verfahren)，使得窗玻璃2的邊緣4向窗框3移去或者從該窗框3離開，以便閉合或打開窗。閉合機械裝置5由電動機6驅動，其中如果相應的操作裝置8 (例如開關、諸如壓力開關)由用戶操作用以操作車窗玻璃升降器，則供應電壓直接被提供或由控制單元7提供給所述電動機6。控制單元7實現(xiàn)用于在確定的旋轉方向上驅動電動機6的所有必要功能，使得可以將窗玻璃2在窗框3的方向上移動用以閉合窗。為了探測電動機的狀態(tài)，設置電流傳感器9作為檢測單元，所述電流傳感器將關于通過電動機的電流的說明傳送給控制單元7。代替于車窗玻璃升降器系統(tǒng)1可以考慮每個其他閉合系統(tǒng)，其中可如此處理可移動的閉合部分，使得可能出現(xiàn)夾住對象。在圖2中示出用于實現(xiàn)車窗玻璃升降器系統(tǒng)1的功能的流程圖。尤其示出，在操作操作元件8之后電動機6起動和當在起動階段期間防夾功能的無意觸發(fā)的風險減小之后激活防夾功能。在步驟Sl中詢問，操作元件8是否被操作。在不操作操作元件8的情況下，在控制設備7中不發(fā)生進一步的功能(替代方案否)。如果操作元件8被操作(替代方案是)， 則如在圖3中(上面的特征線)所示，由電流傳感器9在電動機6處所測量的電動機電流Inrot 陡峭上升，因為需要高轉矩用于克服靜摩擦和用于提供起動力矩。接著，電動機電流Im。t下降，而且下降依賴于在電動機6與閉合機械裝置3之間的耦合是否具有間隙的數(shù)值。如果在窗玻璃2和電動機6之間存在耦合，則開動窗玻璃，這通過上升的電動機電流Im。t可看出， 其中如果窗玻璃2以恒定升降速度移動，則所述電動機電流起振到確定的值。作為電動機參量，借助于電流傳感器9檢測電動機電流Im。t。電流傳感器9例如可以具有分支(Shunt)。經(jīng)由分支下降的電壓與流動的電動機電流Inrot成比例并且可以借助于可以設置在控制單元7中的微控制器被轉換成數(shù)字信號，使得電動機電流Im。t作為電動機參量以數(shù)字信號的形式可供控制單元7使用。數(shù)字化電動機電流Im。t可以被分析，并且例如電動機轉速可以從電流值特性曲線來推導?？刂茊卧?實現(xiàn)防夾功能，其中如果所述防夾功能被激活，則所述防夾功能監(jiān)控諸如電動機電流Im。t、電動機電流梯度SG等等的電動機參數(shù)，并且如果通過檢查所輸送的電動機參量識別出夾住物品或身體部分，則觸發(fā)電動機6的切斷或換向。對防夾功能的觸發(fā)下面將不進行進一步探討。本發(fā)明主要涉及在電動機6起動時防夾功能的激活的情況，因為在那里由于傳動間隙、摩擦變化等可能要求要施加的電動機起動力矩的巨大波動。通過觀察直接依賴于要施加的傳動力矩的電動機電流Inrot通過防夾功能可靠地識別夾住在該階段期間不被保證。 盡管如此應該在克服可變的起動階段之后盡可能快地激活防夾功能，使得不能出現(xiàn)對位于窗玻璃2和窗框之間的對象或身體部分的不允許的危害。根據(jù)梯度特性曲線識別用于激活防夾功能的時刻，其中觀察電動機電流梯度SG 的變化。在此根據(jù)電流梯度特性曲線SG的所達到的局部最大值和最小值進行關于防夾功能激活的決定。代替于用于確定電動機電流梯度SG的電動機電流特性曲線的傳統(tǒng)推導，借助于以下傳遞函數(shù)構成電動機電流梯度SG 傳遞函數(shù)對應于離散電動機電流值的Z變換。利用參數(shù)λ確定電動機電流Im。t的時間推導的反應速度。于是反變換到時間層面的值H(Z)對應于SG。在圖3中(下面的特征線)，示出在電動機起動時具有λ為0.9的利用傳遞函數(shù)建模的電動機電流梯度特性曲線SG。參數(shù)λ用作加權因子，利用所述加權因子，對于針對電動機電流梯度特性曲線在過去了較長時間的、也即較舊的梯度值SG比較當前的梯度值更少地被加權。因此λ確定時間推導的反應速度。在圖3中在電動機電流梯度SG的特性曲線中識別出，在電動機電流梯度特性曲線 SG中可以比在電動機電流Inrot的特性曲線中更快地識別電動機電流Inrot的電流變化。在控制單元7中實施狀態(tài)機，其中在激活防夾功能之前，所述狀態(tài)機在操作操作元件8之后在步驟Sl中詢問多個電動機狀態(tài)Ζ。在步驟S2中詢問，是否利用上述傳遞函數(shù)(在確定的第一梯度參數(shù)λ工時所確定的當前電流梯度大于0，以便如此識別電動機6的起動。只要電流梯度大于0，則存在第一狀態(tài)Z1。如果電動機電流梯度大于0 (替代方案是)，則在步驟S3中等待，直至電動機電流梯度特性曲線現(xiàn)在具有過零(Nulldurchgang)并且因此變負。如果情況并不如此(替代方案否)，則一直保持第一電動機狀態(tài)Z1，直至電動機電流梯度變負(替代方案是)。在通過過零觸發(fā)的到電動機狀態(tài)Z2的狀態(tài)過渡之后，使用新的參數(shù)λ2。如果利用確定的第二梯度參數(shù)λ 2所確定的當前電流梯度是負的，這對應于第二電動機狀態(tài)Ζ2，則在下一步驟S4中詢問，機械電動機功率與電動率之比是怎樣的并且根據(jù)所得出的值跳到步驟S5或者跳到步驟S7，其對應于第四電動機狀態(tài)Ζ4。電動機的功率平衡如下
其中U對應于供應電壓，I對應于電動機6的耗用電流，R對應于電樞繞組的歐姆電阻， K對應于電動機常數(shù)，和Ω對應于電動機轉速。乘積U· I對應于所耗用的總功率，其可以通過在控制單元7 (未示出)中的相應測量來進行。乘積I2· R描述電樞繞組的電損耗功率，其在電動機6的熱生成中可被看出。乘積Κ·Ι · Ω是機械功率，其由諸如摩擦、空氣阻力等機械損耗功率和可得到的機械有用功率組成。步驟S4的詢問確定，機械功率P—和電功率Pel之比、也即K . 1 · Ω /12 · R是否大于確定的閾值?？赡艿拈撝悼梢蕴幱?和4之間、優(yōu)選2. 5和3. 5之間、尤其3。如果該比小于確定的閾值(替代方案否)，則不存在傳動間隙并且采取第四電動機狀態(tài)Ζ4并且跳到步驟S7。如果該比大于確定的閾值(替代方案是)，則傳動間隙被識別并且跳到步驟S5。在步驟S5中詢問，在正方向上是否存在另一過零。如果另一過零被探測，則過渡到第三電動機狀態(tài)Ζ3。在第三電動機狀態(tài)口中，利用第三梯度參數(shù)λ3計算電動機電流梯度。借助于第三梯度參數(shù)λ 3因此確定電動機電流梯度的最大值(步驟S7)，并且一旦電動機電流梯度的最大值被確定(替代方案是)，就過渡到第四電動機狀態(tài)S4或者跳到步驟S7，其方式是防夾功能被激活。梯度參數(shù)λ ρ λ 2和λ 3可以不同并且根據(jù)經(jīng)驗根據(jù)車窗玻璃升降器系統(tǒng)1被確定。優(yōu)選地，λ的參數(shù)處于0.9和1之間、優(yōu)選地0.95和0.96之間。在圖4和5中示出在有傳動間隙的情況下電動機起動時或在無傳動間隙的情況下電動機起動時在考慮在λ =0.9時以上所表示的傳遞函數(shù)的情況下電動機電流梯度、作為信號Z的電平的電動機狀態(tài)、電功率和機械功率的時間特性曲線。例如如果窗玻璃2的最后運動方向指向下，并且現(xiàn)在又應該向上移動窗玻璃2以便使其閉合，則電動機起動具有傳動間隙。在無傳動間隙的情況下電動機起動時，電動機的起動例如可以是，其最后運動方向指向下并且其操縱的運動方向同樣向上。階梯狀信號表示電動機狀態(tài)。一旦正電流梯度借助于電流梯度被識別，則狀態(tài)信號Z切換到狀態(tài)1。一旦電流梯度采用負值，則電動機狀態(tài)的狀態(tài)信號切換到電動機狀態(tài)Ζ2。在正方向上利用第三梯度參數(shù)λ 3所確定的當前電流梯度的下一過零時采用第三電動機狀態(tài)Ζ3，因為在電動機電流梯度從負值到正值的過零之后機械功率與電功率之比大于預先給定的閾值，例如在本情況下大于3?，F(xiàn)在研究電動機電流梯度特性曲線的下一局部最大值，其中在明確識別局部最大值之后采取第四電動機狀態(tài) Μ，其中防夾功能被激活。在圖5中示出，電動機電流梯度在電動機狀態(tài)Ζ2下在負值時由于缺少傳動間隙而緩慢地接近值零并且在達到值零時在第二電動機狀態(tài)Ζ2下檢查，機械功率與電功率之比是否超過閾值。如果該閾值未被超過，如這在缺少傳動間隙時情況如此，則在控制單元7中所實現(xiàn)的狀態(tài)機直接從第二電動機狀態(tài)Ζ2過渡到第四電動機狀態(tài)Ζ4，在所述第四電動機狀態(tài)下輸入保護功能被激活。
權利要求
1.用于在電閉合系統(tǒng)中激活防夾功能的方法，其中防夾功能被構造，用于如果識別出閉合部分(2)的運動通過被夾住的對象妨礙，則在運動方向上中斷閉合部分的運動；具有以下步驟-提供電動機(6)的電動機參量(Inrot)的相繼檢測的值，所述電動機引起閉合部分的運動，其中電動機參量(Imot)說明由電動機(6 )提供的傳動力矩的說明；-從電動機參量(Inrot)的相繼檢測的值中確定梯度特性曲線，其中梯度特性曲線借助于推導方法來確定，所述推導方法根據(jù)值的檢測順序預先規(guī)定電動機參量(Im。t)的各個相繼檢測的值的加權；-根據(jù)所確定的梯度特性曲線確定用于激活防夾功能的時刻。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中根據(jù)確定的梯度特性曲線的局部最大值的探測確定用于激活防夾功能的時刻。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中在梯度特性曲線(SG)的梯度值(SG)采用負值并且在正方向上實現(xiàn)梯度特性曲線(SG)的過零之后，確定用于激活防夾功能的時刻。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中根據(jù)電動機(6)的機械功率(Pnredl)和電功率 (Pel)之比來實施用于激活防夾功能的時刻。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的方法，其中根據(jù)傳遞函數(shù)Η(Ζ)=Κχ[Ζ-1/Ζ-λ]來執(zhí)行用于確定梯度特性曲線的推導方法。
6.用于在電閉合系統(tǒng)中激活防夾功能的裝置，其中防夾功能被構造，用于如果識別出閉合部分(2)的運動通過被夾住的對象妨礙，則在運動方向上中斷閉合部分(2)的運動；包括-檢測單元(9)，用于提供電動機(6)的電動機參量(Inrot)的相繼檢測的值，所述電動機引起閉合部分(2)的運動，其中電動機參量(Inrot)說明由電動機(6)提供的傳動力矩的說明；-控制單元(7)，用于從電動機參量(Im。t)的相繼檢測的值中確定梯度特性曲線，其中梯度特性曲線借助于推導方法來確定，所述推導方法根據(jù)值的檢測順序預先規(guī)定電動機參量(Im。t)的各個相繼檢測的值的加權，和用于根據(jù)所確定的梯度特性曲線確定用于激活防夾功能的時刻。
7.電動機系統(tǒng)，具有根據(jù)權利要求6所述的裝置和電動機(6)。
8.閉合系統(tǒng)、尤其車窗玻璃升降器系統(tǒng)，具有根據(jù)權利要求7所述的電動機系統(tǒng)和具有閉合機械裝置(5 )，其中通過所述閉合機械裝置(5 )可移動閉合部分。
9.計算機程序，其在數(shù)據(jù)處理單元上被實施時實施根據(jù)權利要求1至5之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在電閉合系統(tǒng)中激活防夾功能的方法，其中防夾功能被構造，用于如果識別出閉合部分(2)的運動通過被夾住的對象妨礙，則在運動方向上中斷閉合部分的運動；具有以下步驟提供電動機(6)的電動機參量(Imot)的相繼檢測的值，所述電動機引起閉合部分的運動，其中電動機參量(Imot)說明由電動機(6)所提供的傳動力矩的說明；從電動機參量(Imot)的相繼檢測的值中確定梯度特性曲線，其中借助于推導方法確定梯度特性曲線，所述推導方法根據(jù)值的檢測順序預先規(guī)定電動機參量(Imot)的各個相繼檢測的值的加權；根據(jù)所確定的梯度特性曲線確定用于激活防夾功能的時刻。
文檔編號H02H7/085GK102204051SQ200980143965
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權日2008年11月5日
發(fā)明者P·L·瓜爾尼索 申請人:羅伯特·博世有限公司