DE60118301T2

DE60118301T2 - Verfahren und System zur Bestimmung der Bewegung eines Motors in einem System für elektische Fahrzeugfenster

Info

Publication number: DE60118301T2
Application number: DE60118301T
Authority: DE
Inventors: Joseph Clawson Tyckowski
Original assignee: Meritor Light Vehicle Systems Inc
Current assignee: Body Systems Usa Troy Mich Us LLC
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: EP1164449A2; EP1164449A3; BR0103124A; DE60118301D1; ES2261347T3; EP1164449B1; US6359402B1; JP2002047862A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum Ermitteln der Bewegung eines Motors in einem Fahrzeugfensterhebersystem, um einen Gegenstand zu erfassen, der zwischen der Fensterscheibe und ihrem jeweiligen Rahmen eingeklemmt ist.
Viele Fahrzeuge haben heutzutage elektronisch gesteuerte Fenster und elektronisch gesteuerte Stahl-/Glasschiebedächer. Diese Systeme erleichtern dem Fahrer das Öffnen und Schließen der Fenster. Wenn der Fahrer jedoch beim Schließen des Fensters abgelenkt wird, ist es möglich, dass ein Gegenstand, wie zum Beispiel ein Arm, eine Hand oder ein Finger, zwischen der Fensterscheibe und dem Fensterrahmen des Fahrzeugfensters eingeklemmt wird.
Fensterhebersysteme enthalten normalerweise einen Regler, der zum Öffnen und Schließen des Fensters an dem Fenster befestigt ist und durch einen elektrischen Antriebsmotor angetrieben wird. Die Wellenform des Motorstroms dieser Fenster hat eine charakteristische sinusförmige Komponente, die auf den Kommutierungsprozess zurückzuführen ist. Jeder Kommutierungsimpuls kann mit der Winkeldrehung des Motorankers in Zusammenhang gebracht werden. Die Stellung der Fensterscheibe kann also durch Zählen der Kommutierungsimpulse ermittelt werden. Ein Problem entsteht jedoch, weil zufällige Fehlerimpulse unter die Kommutierungsimpulse gemischt sind, wodurch es bei der Positionszählung zu einem Fehler kommt. Die Fehlerimpulse können mit herkömmlichen Bandpassfiltertechniken nicht herausgefiltert werden, weil Größe und Frequenz dieser Fehlerimpulse innerhalb des Frequenzbereichs der Kommutierungsimpulse liegen.
Es ist also notwendig, die Bewegung des Motors über eine Änderung in der Stellung des Motors genau zu ermitteln, um das Vorhandensein eines zwischen einer motorisch betätigten Fensterscheibe und ihrem jeweiligen Rahmen eingeklemmten Gegenstands zu ermitteln.
Die US 4689540 beschreibt ein Verfahren und System gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird ein Verfahren und System zum Ermitteln der Bewegung eines Motors in einem Fahrzeugfensterhebersystem offenbart. Ein Stromsensor erfasst einen Strom des Motors und erzeugt ein Eingangssignal mit einer zugehörigen Phase. Ein Signalgenerator erzeugt ein spannungsgesteuertes Referenzsignal mit einer vorbestimmten Phase und einer zugehörigen Frequenz. Ein Komparator steht in Verbindung mit dem Stromsensor und dem Signalgenerator, um die Phase des Eingangssignals mit der Phase des Referenzsignals zu vergleichen. Eine mit dem Signalgenerator in Verbindung stehende Steuerschaltung stellt aufgrund des Vergleichs fest, ob es eine Bewegung des Motors gibt. Der Komparator ermittelt eine Differenz zwischen der Phase des Eingangssignals und der Phase des Referenzsignals und überträgt diese Differenz zu dem Signalgenerator, der dann die Frequenz des Referenzsignals anhand dieser Differenz einstellt. Ein zweiter Komparator wandelt des eingestellte Referenzsignal in ein digitales Signal mit Impulsen um, so dass die Steuerschaltung die Zahl der Impulse in dem eingestellten Referenzsignal zählen kann, um die Stellung des Motors zu ermitteln. Die Steuerschaltung stellt außerdem fest, ob sich die Stellung ändert. Wenn sich die Stellung nicht ändert, kann dies ein Hinweis auf ein Hindernis sein.
Eine Motoransteuerschaltung, die das Fensterhebersystem steuert, wird dahingehend betätigt, dass sie den Motor entweder stoppt oder seine Richtung umkehrt, wenn sich die Stellung des Motors nicht geändert hat und konstant ist.
Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Fensterhebersystems mit dem Verfahren zur Erfassung eines Gegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm des Systems der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der allgemeinen Schritte in Verbindung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung; und
4a–4c sind graphische Darstellungen der Funktionsweise des Systems der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt ein Fensterhebersystem 10 mit dem Verfahren zur Erfassung eines Gegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug hat eine Tür 12 und einen Fensterrahmen 14, der eine Fensteröffnung 16 definiert. Es ist zwar ein Seitenfenster dargestellt, doch erstreckt sich der in dieser Anmeldung verwendete Begriff "Fenster" auch auf Rückfenster, Glasschiebedächer, Stahlschiebedächer oder sonstige Bauteile zum Verschließen eines Fahrzeugs.
Die Tür 12 ist mit einer Fensterscheibe 18 ausgestattet, die in der Fensteröffnung 16 vertikal bewegbar ist, und mit einem Antriebsmotor 20, der mit einem Fensterheber 22 verbunden ist, um die Fensterscheibe 18 herauf- und herunterzubewegen. Ein Mikroprozessor bzw. eine Steuerschaltung 24 steuert den Antriebsmotor 20 über die Motoransteuerschaltung 26 in Reaktion auf Signale von dem Schalter 28, der die Aufwärts-/Abwärtsbewegung der Fensterscheibe 18 befiehlt.
2 zeigt ein Blockdiagramm des Systems der vorliegenden Erfindung, das allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist. Der Motorstrom 22 wird durch eine entsprechende Erfassungsvorrichtung 32 erfasst, die ein repräsentatives Spannungssignal V_c erzeugt. Dieses Spannungssignal wird durch ein Bandpassfilter (BPF) 34 geleitet, um hochfrequente und Gleichstromkomponenten zu entfernen. Das Signal wird als Nächstes durch einen Verstärker 36 mit einer automatischen Verstärkungsregelung (AGC) oder durch einen Begrenzer geleitet, um die Amplitude zu normalisieren.
Das resultierende Kommutierungssignal, V_c2, wird über einen Summierer 38 mit dem Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 40, V_OSC, summiert. Das resultierende Fehlersignal, V_err, wird einer Oszillatorsteuerschaltung 42 zugeführt, mit deren Hilfe das Steuersignal, V_con, für den VCO 40 erzeugt wird. Der Ausgang des VCO 40 wird außerdem zu einem Komparator 44 übertragen, um in ein digitales Signal umgewandelt zu werden, das von einer Positionsverfolgungsschaltung bzw. Steuerschaltung 24 gelesen wird.
Ein quasi stationäres Stromsignal, V_c3, kann außerdem als supplementäres oder alternatives Steuersignal der Steuerschaltung zugeführt werden. Dieses Signal wird vom Ausgang eines mit dem Ausgang der Stromerfassungsvorrichtung 32 verbundenen Tiefpassfilters (LPF) 46 genommen. Diese Komponente des Stroms hängt mit der Drehzahl in einem Gleichstrommotor zusammen und hängt daher auch mit der Kommutierungsfrequenz zusammen. Die Funktionsweise des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit dem in 3 dargestellten Flussdiagramm und den in 4a–4c gezeigten graphischen Darstellungen beschrieben. Im Block 50 wird der Strom des Motors 22 über den Stromsensor 32 erfasst. Hochfrequente Gleichstromimpulse werden aus dem Motorstromsignal extrahiert, das Signal wird in Block 52 über das BPF 34 und den Verstärker 36 normalisiert, um das Eingangssignal V_c2 zu erzeugen, wie in 4a dargestellt.
Gleichzeitig wird in Block 54 das Referenzsignal, V_OSC, mit einer bekannten Phase erzeugt. Der Summierer 38, der VCO 40 und die Oszillatorsteuerschaltung 42 versuchen, eine konstante Phase zwischen dem Eingangssignal, V_c2, und dem Referenzsignal, V_OSC, aufrechtzuerhalten. Die Vorrichtungen erreichen dies durch Erzeugen eines Fehlersignals aus der Differenz zwischen V_c2 und V_OSC in Block 56 und durch Verwenden dieses Fehlersignals zum Einstellen der Frequenz des VCO 40. Wenn sich die Phase zwischen V_c2 und V_OSC ändert, wie in 4a gezeigt, steigt das Fehlersignal dementsprechend an oder fällt ab, wie in 4b gezeigt. Infolgedessen nimmt die Frequenz des VCO 40 zu oder ab, um den Fehler zwischen V_c2 und V_OSC zu minimieren, wodurch die Phase zwischen V_c2 und V_OSC fixiert wird, wie in 4c gezeigt.
Als Nächstes wird das eingestellte Referenzsignal, V_OSC, durch einen Komparator 44 geleitet, so dass ein Impulssignal erzeugt wird. In Block 58 werden die Impulse durch den Mikroprozessor 24 gezählt, wobei Fehlerimpulse ignoriert werden. Schließlich wird in Block 60 die Stellung des Motors 22 anhand der von dem Mikroprozessor 24 gezählten Zahl von Impulsen genau ermittelt.
Bei dieser Anwendung ändert sich das VCO-Steuersignal nicht sofort. Es kann sich nur mit einer durch die Oszillatorsteuerschaltung 42 begrenzten Geschwindigkeit ändern. Wenn ein Fehlerimpuls auftritt, ist der VCO 40 daher zu langsam, um zu reagieren, so dass der Impuls ignoriert wird. Dank der Oszillatorsteuerschaltung 42 kann sich der VCO 40 jedoch mit der normalen Drehzahländerung des Motors 22 ändern, weil die Oszillatorsteuerschaltung 42 die Dynamik des durch den Motor 22 angetriebenen Systems nachbildet.
Sobald eine fehlerfreie Stellung des Motors 22 ermittelt ist, kann daraus das Vorhandensein eines im Weg der motorisch betätigten Fensterscheibe 18 eingeklemmten Gegenstands abgeleitet werden. Wenn sich die Motorstellung in Reaktion auf einen Befehl zum Schließen des Fensters ständig ändert, dann liegt kein Hindernis vor, das die Drehung des Motors 22 behindert. Wenn jedoch zwischen der Fensterscheibe 18 und ihrem Rahmen 14 ein Gegenstand eingeklemmt ist, dann ändert sich die Stellung des Motors 22 nicht, da der Gegenstand die Drehung des Motors 22 behindert.

Claims

Verfahren zum Erfassen einer Änderung in der Stellung eines elektrischen Antriebsmotors (20) in einem Fahrzeugfensterhebersystem (10), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen eines Stroms des Motors, wobei der Strom ein Eingangssignal (V_C2) mit einer zugehörigen Phase erzeugt; Erzeugen eines Referenzsignals (V_0SC) mit einer vorbestimmten Phase und einer zugehörigen Frequenz; Vergleichen der Phase des Eingangssignals mit der Phase des Referenzsignals; und Ermitteln der Bewegung des Motors anhand des Vergleichs, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich weiterhin Folgendes umfasst: Ermitteln eines Unterschieds zwischen der Phase des Eingangssignals und der Phase des Referenzsignals; und Einstellen der Frequenz des Referenzsignals anhand des Unterschieds.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ermitteln der Bewegung des Motors Folgendes umfasst: Umwandeln des eingestellten Referenzsignals in ein digitales Signal mit Impulsen; und Zählen der Zahl von Impulsen in dem eingestellten Referenzsignal, um die Stellung des Motors zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ferner das Fensterhebersystem anhand der Motorbewegung gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem beim Ermitteln der Stellung des Motors die Stellung des Motors als konstant ermittelt wird und bei dem beim Steuern des Fensterhebersystems der Motor angehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem beim Ermitteln der Stellung des Motors die Stellung des Motors als konstant ermittelt wird und bei dem beim Steuern des Fensterhebersystems der Motor umgesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erfassen des Motorstroms das Herausfiltern hochfrequenter Gleichstromkomponenten aus dem Eingangssignal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Erfassen des Motorstroms ferner das Normalisieren des Eingangssignals umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erfassen des Motorstroms das Erzeugen einer niederfrequenten Komponente des Eingangssignals mit einer zugehörigen Frequenz umfasst und bei dem beim Vergleich der Phase des Eingangssignals mit der Phase des Referenzsignals die Frequenz des Referenzsignals so eingestellt wird, dass sie der Frequenz der niederfrequenten Komponente des Einganssignals entspricht.
System zum Erfassen einer Änderung in der Stellung eines elektrischen Antriebsmotors (20) in einem Fahrzeugfensterhebersystem (10), wobei das System Folgendes umfasst: einen Stromsensor (32) zum Erfassen eines Stroms des Motors, wobei der Strom ein Eingangssignal (V_C2) mit einer zugehörigen Phase erzeugt; einen Signalgenerator zum Erzeugen eines Referenzsignals (V_0SC) mit einer vorbestimmten Phase und einer zugehörigen Frequenz; einen ersten Komparator (44), der mit dem Stromsensor und dem Signalgenerator in Verbindung steht, zum Vergleichen der Phase des Eingangssignals mit der Phase des Referenzsignals; und eine Steuerschaltung, die mit dem Signalgenerator in Verbindung steht, zum Ermitteln der Motorbewegung anhand des Vergleichs, dadurch gekennzeichnet, dass der Komparator ferner dazu dient, einen Unterschied zwischen der Phase des Eingangssignals und der Phase des Referenzsignals zu ermitteln, und bei dem der Signalgenerator ferner dazu dient, die Frequenz des Referenzsignals anhand des Unterschieds einzustellen.
System nach Anspruch 9, das ferner einen zweiten Komparator (44) zum Umwandeln des eingestellten Referenzsignals in ein digitales Signal mit Impulsen umfasst, und bei dem die Steuerschaltung beim Ermitteln der Bewegung des Motors ferner dazu dient, die Zahl der Impulse in dem eingestellten Referenzsignal zu zählen, um die Motorstellung zu ermitteln.
System nach Anspruch 10, das ferner eine Motoransteuerschaltung (26) umfasst, um das Fensterhebersystem anhand der Motorbewegung zu steuern.
System nach Anspruch 11, bei dem die Steuerschaltung beim Ermitteln der Motorbewegung ferner dazu dient, die Stellung des Motors als konstant zu ermitteln, und bei dem die Motoransteuerschaltung beim Steuern des Fensterhebersystems ferner dazu dient, den Motor anzuhalten.
System nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, bei dem die Steuerschaltung beim Ermitteln der Motorbewegung ferner dazu dient, die Stellung des Motors als konstant zu ermitteln, und bei dem die Motoransteuerschaltung beim Steuern des Fensterhebersystems ferner dazu dient, den Motor umzusteuern.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, das ferner ein erstes Filter zum Herausfiltern hochfrequenter Gleichstromkomponenten aus dem Eingangssignal umfasst.
System nach Anspruch 14, bei dem das erste Filter ein Bandpassfilter (34) ist.
System nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, das ferner einen Verstärker (36) zum Normalisieren des Eingangssignals umfasst.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 16, das ferner ein zweites Filter zum Erzeugen einer niederfrequenten Komponente des Eingangssignals mit einer zugehörigen Frequenz umfasst, und bei dem der Signalgenerator ferner dazu dient, die Frequenz des Referenzsignals so einzustellen, dass sie der Frequenz der niederfrequenten Komponente des Eingangssignals entspricht.
System nach Anspruch 17, bei dem das zweite Filter ein Tiefpassfilter (46) ist.