用于调节能运动的车部件的调节设备以及使其运行的方法.pdf

为了借助马达驱动的调节设备(1)以简单的手段可以精准地达到能运动的车辆部件(2)的额定位置(xZ)，调节设备(1)的伺服马达(3)在到达额定位置(xZ)之前，以预先给定的提前量(xV)停止。在此，提前量(xV)依赖于马达转速(n)或者与之相关的调整速度测量值来变化，以及依赖于表征调节设备(1)的环境温度的温度测量值(T)来变化。

权利要求书
1.  一种用于运行针对能运动的车辆部件(2)的马达驱动的调节设备(1)的方法，其中，所述调节设备(1)的伺服马达(3)在到达所述车辆部件(2)的额定位置(xZ)之前，以预先给定的提前量(xV)停止，其中，所述提前量(xV)依赖于马达转速(n)或者与之相关的调整速度测量值来变化，以及依赖于表征所述调节设备(1)的环境温度的温度测量值(T)来变化。

2.  根据权利要求1所述的方法，
其中，所述提前量(xV)附加地依赖于调节方向地变化。

3.  根据权利要求2所述的方法，
其中，为了运行用于能升起和能下降的车辆部件(2)的调节设备(1)，在降下时，所述提前量(xV)相对于在升起时的相应的提前量(xV)增加了依赖于所述温度测量值(T)的修正项(K)。

4.  一种用于调节能运动的车辆部件(2)的调节设备(1)，其具有电动伺服马达(3)、用于驱动技术上联接所述伺服马达(3)与所述待调节的车辆部件(2)的调节机构(4)，以及具有用于驱控所述伺服马达(3)的控制单元(12)，其中，所述控制单元(12)用于执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法。

5.  一种用于驱控调节设备(1)的电动伺服马达(3)的控制单元(12)，所述调节设备(1)用于调节能运动的车辆部件(2)，其中，所述控制单元(12)用于执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法。

6.  一种具有计算机可读的指令的计算机程序产品，在实施计算机程序产品时，在马达驱动的调节设备(1)的基于微处理器的控制单元 (12)中，为了实施调节能运动的车辆部件(2)而执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法。

说明书用于调节能运动的车部件的调节设备以及使其运行的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行针对能运动的车辆部件的马达驱动的调节设备的方法。此外，本发明还涉及一种所属的用于调节车辆部件的调节设备。待调节的车辆部件尤其指的是车辆的车窗玻璃，调节设备尤其指的是电动马达驱动的车窗升降器。
背景技术
在马达驱动的能运动的车辆部件中，经常要求或者至少值得期待的是对调节位置的精确调整。因此，对车辆车窗玻璃的不准确的定位例如对于所谓的短升降功能来说是明显不利的，在该短升降功能中，车窗玻璃从无框车门的上方的门密封部移出，以便能够实现无阻力地开启车门。针对短升降运动，制造商经常规定狭窄的界限。据此，一方面要确保车窗玻璃完全从车窗密封部中移出，但是另一方面也要确保车窗玻璃在短升降之后不过分开启，除此之外特别是根据适用于车窗玻璃回行的法律规章，有时需要附加的安全预防措施，例如防夹自动机构。
但是在车窗玻璃的其他的调节位置中，精确的达到也是值得期待的，尤其是在达到下方或上方的预定断开点的情况下，车窗玻璃在其即将实际到达(下方或上方的)止锁状态之前，通常就在该下方或上方的预定断开点处停止了。此外，例如在到达所谓的RELAN(Relax After Normalization)点的情况下，对车窗玻璃的精确定位也是值得期待的。RELAN点指的是如下的车窗玻璃位置，即，在调整行进之后，车窗玻璃通常回行到下方或上方的止锁状态的位置，用以使调节机构松弛。
此外，在其他特殊的玻璃位置(例如自动调整的“吸烟缝隙”)中，出于美感的原因，对调节位置的精确调整也是值得期待的。此外，精确的位置调整也有益于车辆中的其他的调节设备，尤其是座椅调节、车门和顶棚调节等。
发明内容
本发明的任务在于，在前面提到的类型的调节设备中以简单手段来确保对所要调节的车辆部件的调节位置的特别精确的调整。
在用于运行针对能运动的车辆部件的马达驱动的调节设备的方法方面，该任务根据本发明通过权利要求1的特征来解决。在调节设备方面，该任务根据本发明通过权利要求4的特征来解决。此外，在用于驱控调节设备的电动马达的控制单元方面以及在(为了在这种控制单元中执行而设置的)计算机程序产品方面，上述任务还根据本发明通过权利要求5的特征以及权利要求6的特征来解决。在从属权利要求和以下的说明书中陈述了本发明的有利的并且部分被视为具有创造性的设计方式和改进方案。所要调节的车辆部件在下面也被称为“调节元件”。
按照方法，调节设备的伺服马达在调节过程中(通过断开供应给它的运行电压)在达到调节元件的额定位置之前，以预先给定的提前量停止。因此换而言之，伺服马达在以下时刻就已经被断开，在该时刻调节元件仍距其额定位置还有所述提前量。
因此，术语“提前量”表示调节行程间隔，伺服马达的停止点(断开位置)与伺服马达的期望的额定位置区别为该调节行程间隔。在此，提前量的大小可以选择性地与调节元件实际上走过的调节行程有关，并且因此(在待调节的车窗玻璃中)例如以厘米或分米为单位的车窗玻璃进给量给出。替选地，提前量还可以以单位的如下变量给出，即，其与调节元件走过的调节行程呈单值的(线性的或非线性的)关系。 因此，提前量在本发明的范围内例如也参考转圈角度给出，其中，伺服马达的马达轴为了实现调节元件的相应进给而旋转过了转圈角度(例如通过马达轴的四分之一转的数量)。又替选地，在本发明的范围内提前量参考时间间隔给出，其中，伺服马达为了将调节元件调节出相应的调节行程间隔而需要该时间间隔。
根据本发明，现在提前量不是固定地预先给定。而是提前量一方面依赖于马达转速或者与之相关的调节速度测量值来变化。另一方面，提前量根据本发明还依赖于温度测量值来变化，温度测量值表征调节设备的环境温度。
在此，“调节速度测量值”表示与马达转速呈单值的(线性或非线性的)函数关系的变量。在此，间接的“调节速度测量值”在本发明的范围内尤其将车辆的经测量的电池电压考虑在内，该电池电压确定了马达的运行电压的数值并且进而确定马达转速。“温度测量值”在根据本发明的方法的范围内能够选择性地给出车辆的环境中的外部温度、车辆内部空间中的温度或者例如车辆部件的温度。代替直接温度说明地，在本发明的范围内温度测量值也可以指的是与经测量的温度呈单值的(线性或非线性的)函数关系的变量。
本发明基于的思想是，在进行调节位置调整时决定性地通过以下事实造成不准确性，即，伺服马达和调节元件随着运行电压的断开并不瞬时停下，而是由于其机械惯性首先继续运动。该继续运动在下面被称为“滞后量”并且应当通过根据本发明设置的提前量最好抵消掉。
如所公知那样，滞后量决定性地依赖于伺服马达的转速以及由此造成的动能。因此，在停止点(断开时刻)时伺服马达转动得越快，滞后量通常就越大。
如所公知那样，为了精确地预测调节元件在伺服马达断开后实际停下的结束位置，仅考虑马达转速是不够的。而是，该结束位置还依赖于调节设备的机械游隙以及抵抗调节元件运动的调节阻力。在此，在本发明的范围内已经表明，后面两种影响可以通过(能凭经验确定的)提前量的与温度相关性简单地、但仍然精准地来考虑。根据本发明的方法因此特征在于具有在调整期望的额定位置时的高精准性，但是同时能特别轻松地实施。
在本发明的有利的改进方案中，除了马达转速(或者其他的调节速度测量值)和温度测量值之外，还考虑到调节方向，调节元件以该调整方向运动。这要考虑到以下知识，即，调节元件的滞后量在实践中有时还明显依赖于调节运动的方向。如所公知那样，这特别考虑到针对调节元件的调节方向，调节元件的调节行程精确地竖直取向或者具有至少一个竖直的运动分量。除了车窗升降器以外，属于这种情况的例如还有用于自动开启车辆尾门、座椅靠背等的调节设备。调节元件在伺服马达断开之后的运动在此还附加地受到调节元件的自身重量影响。因此，在升起调节元件时必须抵抗调节元件的自身重量地工作。在该情况下，调节元件仅具有较小的滞后倾向，特别是调节元件的机械惯性通过相反作用的自身重量完全地或部分地抵消掉了。相反地，在降下调节元件时，调节元件的机械惯性和自身重量在相同方向上起作用，从而调节元件的滞后量在该情况下通常明显变大。
如所公知那样，与调节方向有关的滞后倾向在此强烈地相关于滞后量的与温度相关性。在车窗玻璃中这例如决定性地在于，车窗玻璃的运行阻力强烈地受到车窗密封部影响并且随着密封部的温度上升该运行阻力降低。
在对能(精确地或部分地)竖直运动的调节元件的调节进行校准的方法变型方案中设置，提前量在调节元件降下时相对(在其他条件 相同的情况下)针对升起而设置的提前量值增加了修正因子。修正因子在此依赖于温度测量值地变化。
调节设备包括电动伺服马达、调节机构以及控制单元。调节机构在此用于驱动技术上联接伺服马达与调节元件。控制单元还用于驱控伺服马达。
根据本发明，在此控制单元在程序技术上和/或电路技术上设立用于尤其是在其中一个前述变型实施方案中自动执行根据本发明的方法。在优选的设计方案中，控制单元在此至少在核心中通过微处理器形成，其中，根据本发明的方法以运行软件(固件)的形式实现，从而在实施运行软件的情况下在微处理器中自动执行方法。但是作为对此替选地，在本发明的范围内控制单元还通过(不能编程的)硬件开关电路形成，其中，用于自动执行方法的功能在电路技术上实现。
此外，本发明的实体化还是上述类型那样的控制单元，也就是说，还不具有调节设备的其他组成部分以及计算机程序产品。
根据本发明(如前述那样)，控制单元尤其是在其中一个前述变型实施方案中在电路技术和/或程序技术上用于自动执行根据本发明的方法。
计算机程序产品包括计算机可读的指令，其中尤其是在其中一个前述变型实施方案中自动执行实施根据本发明的方法。在此，计算机程序产品构造用于在控制单元中实施前述类型的马达驱动的调节设备，其中，控制单元在该情况下通过微控制器形成或者至少包括微控制器。
调节设备优选指的是用于调节车辆车窗玻璃的电动马达驱动的车窗升降器。但是本发明原则上也可以用于其他马达驱动的车辆调节设备，例如用于座椅调节、车门调节或顶棚调节。
为了查询温度测量值，即尤其是外部和内部温度的值，控制单元优选能与中央车载电子装置、尤其是车辆的车载电脑联接。作为对此替选地，调节设备在本发明的范围内还具有自己的温度传感器，其直接地收集温度测量值并且传送给控制单元。
根据本发明的方法通常尤其用在车窗升降器达到短升降位置情况下。此外在对其他的确定的调节位置进行调整时，尤其是在能够从两个调整方向达到的调节位置时，该方法也是有利。
附图说明
下面结合附图详细阐述本发明的实施例。其中：
图1以示意图示出车窗升降器，其具有电动伺服马达、调节机构，经由调节机构伺服马达与(车辆)车窗玻璃联接，以及具有用于驱控伺服马达的控制单元；
图2以相对于伺服马达的转速的示意图表示出提前量的与转速相关的基本项，控制单元在到达额定位置之前相距了基本项就断开了伺服马达；
图3以相对于车辆的外部温度的示意图表示出与温度相关的修正项，控制单元在降下车窗玻璃时给提前量增大了该修正项；
图4以相对于时间的图表示出在升起窗玻璃时车窗玻璃的物理上的调节位置(实线)相比于与马达旋转圈数成比例的逻辑上的调节位置(虚线)的变化曲线；并且
图5以根据图4的图示示出在降下窗玻璃时的物理上的调节位置和逻辑上的调节位置。
彼此相应的部件和变量在所有附图中总是配设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示意性地示出了形式为用于机动车辆的(车辆)车窗玻璃2的车窗升降器1的调节设备。
车窗升降器1包括电动伺服马达3，其经由调节机构4按以下方式与车窗玻璃2机械联接，即，使车窗玻璃2能通过伺服马达3沿着两个结束位置，亦即开启位置6和关闭位置7之间的调节行程5可逆地移动。
图1分别以虚线框示出了在开启位置6和关闭位置7中的车窗玻璃2。以实线框示出了在两个结束位置之间的调节位置x中的车窗玻璃2。当车窗玻璃2处于开启位置6中时，调节位置x例如具有零值。
调节机构4包括安置在伺服马达3的马达轴8上的驱动蜗杆9，其与蜗轮10咬合。调节机构4还包括其他(未详细示出的)部件，例如拉索，蜗轮10经由拉索与车窗玻璃2联接。
此外，调节设备1还包括形式为微控制器的控制单元12以及转动位置传感器13。转动位置传感器13包括抗相对转动地安置在马达轴8上的、多极式的环形磁体以及与该环形磁体共同作用的霍尔传感器。在伺服马达3运行时，与马达轴8一起相对于霍尔传感器旋转的环形磁体与霍尔传感器共同作用地产生周期性振荡的脉冲信号SH，其通过转动位置传感器13作为输入变量输送给控制单元12。
在此，控制单元12通过对脉冲信号SH的(霍尔)脉冲进行计数来计算与马达轴8在运行的调整过程中的转动圈数成比例的变量，该变量在下面被称为转圈角度。控制单元12通过转圈角度与存储的初始 值的求和来计算车窗玻璃2的与时间相关的逻辑调节位置，其在下面被称为调节位置程度x’。除了调节位置参量x’之外，控制单元12通过对控制信号SH每单位时间的霍尔脉冲进行计数或者通过测量内部脉冲时间来计算马达轴8的转速n。
此外，给控制单元12输送(温度)测量值T，其表征调节设备1的环境温度(在此为车辆的外部温度)。温度测量值T在所示的实施例中由配属给车窗升降器1的温度传感器14获知。作为对此替选地，温度测量值T也可以由机动车辆的中央车载电子装置获知。
控制单元12通过施加运行电压UM(马达电压)来驱控伺服马达3。控制单元12其本身通过车载电池来提供电池电压UB。
为了防止车窗玻璃2由于由车窗升降器1和车窗玻璃2形成的整体系统的机械惯性引起在调整过程中跑出超过所要调整的额定位置xz(图4、图5)，控制单元12在车窗玻璃2实际上到达额定位置xz之前就已经(通过断开运行电压UM)停止伺服电机3。在其中控制单元12断开了伺服马达3的调节位置参量x’在此被称为断开位置x’A(图4、图5)。断开位置x’A在此通过额定位置xZ减去预先给出的提前量xV(图4、图5)获得：
x’A＝xZ-sxV
通过将提前量xV与方向变数s(其在车窗玻璃2升起的情况下具有值+1，而在车窗玻璃2降下的情况下具有值-1)相乘，确保在上述等式中提前量xV在降下的情况下取负值。
控制单元12由与转速有关的基本项D(D＝D(n))和与温度有关的修正项K(K＝K(T))可变地确定提前量xV。控制单元12在确定提前量xV时还附加地通过如下方式考虑到调节方向，即，控制单元只在车窗玻璃2降下时将修正项K考虑在内。而在车窗玻璃2升起时，控制单元12仅由基本项D来确定提前量xV：

因此，在车窗玻璃2降下时控制单元12选择提前量xV(在其他条件相应的情况下，也就是说，在转速n的和温度测量值T的值相同的情况下)比升起时大了修正项K。
在图2和图3中提供了基本项D和修正项T相对于转速n(在车窗升降器1稳定运行中)或者相对于温度测量值T的示范性的变化曲线。
在此能由图2看出，基本项D在极限值nmin与nmax之间的值(在这些极限值之间转速n典型地处于车窗升降器1的稳定运行中)，大致呈线性地随着转速n升高。代替相对于转速n地，按照等效方式也可以相对于电池电压UB提供基本项D，特别是在车窗升降器1的稳定运行中所调整的转速n与电池电压UB相关。
在图3中示出，修正项K在极限温度Tmin与Tmax之间的允许的温度范围内也连续升高。
基本项D的和修正项K的相应变化曲线优选凭经验地借助在环境温度和电池电压UB可变的情况下对车窗升降器1的至少一个测试样品进行实验室试验来获知。在本发明的进一步改进的实施方式中，具有附加的相关性的基本项D和修正项K由表征车窗升降器1的使用寿命的相关性来限定。例如，基本项D和修正项K随着借助车窗升降器1所执行的负载周期的数量线性地提升。作为对该使用寿命相关性附加或替选地，修正项K还可以利用自己的与转速n的相关性进行储存。基本项D和修正项K优选作为数学函数储存在控制单元12中。
在图4中，提供了车窗玻璃2的物理上(也就是说实际)的调节位置x相对于时间t的变化曲线，并且与相应的借助马达转动计算出的、针对车窗玻璃2升起的调节位置参量x’的变化曲线做比较。从该图能够看出，伺服马达3通过控制单元12在断开时刻tA时断开，在该断开时刻，调节位置参量x’超过了断开位置x’A。在断开后，伺服马达3由于其机械惯性仍然继续运行了被称为伺服马达3的滞后量x’N的调整行程间隔。在此，在断开时刻tA时转速n越大，则滞后量x’N就越大。
由于其本身的机械惯性并且通过调节机构4的弹性，车窗玻璃2通常在伺服马达3停机之后仍然继续运行了较少的被称为车窗玻璃2的滞后量xN的调节行程间隔。因此，车窗玻璃2实际上停留在结束位置xE，该结束位置由中断位置x’A加上伺服马达3的滞后量x’N和车窗玻璃2的滞后量xN得出：
xE＝x’A+x’N+xN
现在按如下方式选择基本项D的提前量xV，即，提前量相应于伺服马达3的滞后量x’N和车窗玻璃2的滞后量xN的总和(D＝x’N+xN)。因此，在车窗玻璃2升起时通过提前量xV恰好抵消了伺服马达3的滞后量x’N和车窗玻璃2的滞后量xN，据此结束位置xE相应于期望的额定位置xZ(xE＝xZ)。因此，如下这样地对提前量xV确定规格，即，车窗玻璃2尽可能精确地停留在额定位置xZ。
图5示出了调节位置参量x’和物理上的调节位置x在降下车窗玻璃2时的变化曲线，其中在此，也在车窗玻璃2到达其额定位置xZ之前，伺服马达3就在断开时刻TA时断开。由图4和图5得知，伺服马达3的滞后量x’N至少很大程度上不依赖于调节方向，但是在降下时(图5)车窗玻璃2的滞后量xN比在升起时(图4)下要大。该状况通过控制单元12通过如下方式来考虑，即，该控制单元将根据图5的提前量xV增大了修正项K。修正项K在此按如下方式选择，即，修正项K与基本项D的总和相应于伺服马达3的滞后量x’N和车窗玻璃2的滞后量 xN的总和(D+K＝x’N+xN)。因此，在车窗玻璃2降下时，通过提前量xV恰好抵消了伺服马达3的滞后量x’N和车窗玻璃2的滞后量xN，从而结束位置xE再次相应于值得期待的额定位置xZ(xE＝xZ)，并且使车窗玻璃2尽可能精确地停留在额定位置xZ。
虽然本发明特别是针对所述实施例阐明，但是不限于该实施例。而是可以由本领域技术人员从前述实施例推断出本发明的其他实施方式。
附图标记列表
1       车窗升降机       tA    断开点
2      (车辆)车窗玻璃    x’N  滞后量
3       伺服马达         xN    滞后量
4       调节机构         xE    结束位置
5       调节行程
6       开启位置
7       关闭位置
8       马达轴
9       驱动蜗杆
10      蜗轮
12      控制单元
13      转动位置传感器
14      温度传感器
x       调节位置
Sh      脉冲信号
x’     调节位置参量
n       转速
T      (温度)测量值
UM      运行电压
UB    电池电压
x’A  断开位置
xZ    额定位置
xV    提前量
D     基本项
K     修正项
nmin  极限值
nmax  极限值
Tmin  极限温度
Tmax  极限温度
t     时间