专利名称：电动窗驱动设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动窗(power window，也称自动开闭式车窗)驱动设备，其适于在驱动电动窗时，若电动窗被障碍物卡住，快速地停止或反转车辆上装备的电动窗的驱动，并且更具体地，涉及这样的技术，甚至在电池的正负极反接时，确保电路的安全。
背景技术：
在车辆上装备的电动窗中，通过施加电池电压可逆地驱动马达，以便在正常与相反方向之间切换驱动马达的转动，从而升高或降低窗玻璃。
另外，在操作电动窗时，可能发生窗玻璃卡到障碍物的情形，导致麻烦，其中，如果障碍物是使用者身体的一部分，使用者意外受伤，或者，如果障碍物是器具，该器具损坏。
为解决这样的问题，例如JP-A-2002-295129(图3)的描述，提议了一种技术，用于避免与窗玻璃被障碍物卡住相关联的麻烦，这是通过如果窗玻璃被障碍物卡住的情形确实发生，当检测到窗玻璃被障碍物卡住时，停止或反转窗玻璃。
图3是电路图，其显示JP-A-2002-295129中描述的电动窗驱动设备的配置。如图所示，该驱动设备包括驱动马达M101，其用于升高或降低窗玻璃，以及继电器RY101，其用于允许将电池电压VB以这样的方式施加到驱动马达M101，使得可切换电池电压VB的极性，以便驱动反向地旋转驱动马达。继电器RY101包括FET(T102)、(T103)，其分别用于正常旋转操作与反向旋转操作。
进一步地，驱动设备包括分流电阻R101，其插在电源VB与驱动马达M101之间，用于在确实产生过量电流时检测过量电流，驱动设备还包括FET(T101)，其插在驱动马达M101与地线之间，用于停止对驱动马达M101的电压供应，以在确实产生过量电流时停止升高或降低窗玻璃。
另外，驱动设备包括电流检测电路，其包括分流电阻R101，驱动设备还包括电流限制电路，其包括FET(T101)，并且，如图所示，电流检测电路具有比较器CMP11、CMP12，FET(T121)、(T122)，电阻R120到R125、R128，电容C11、C12与二极管D121。
另外，电流限制电路包括比较器CMP13，FET(T131)、(T132)，电阻R131到R137，二极管D131与或非电路NOR11。
进一步地，驱动设备包括或电路OR11，与电路AND1、AND2，触发器电路与计数器电路。
于是，当驱动驱动马达M101旋转时，如果发生窗玻璃卡住的情形，流到驱动马达M101的电流ID随之增加，由于流到FET(T122)的电流Iref-f增加，而电流Iref-s减缓以跟随电流ID的增加，比较器CMP12的输出信号变为L电平，由此或非电路NOR11的输出信号变为H电平，并且FET(T131)被开启，而FET(T101)被关闭。结果，驱动马达M101的驱动被停止。
其后，通过关闭FET(T101)增加比较器CMP13的正向输入端的电压，并且比较器CMP13的输出信号变为H电平，由此或非电路NOR11的输出信号变为L电平，并且关闭FET(T131)，但打开FET(T101)。也就是说，开始对驱动马达M101的电压供应。
如果电流ID(其在此状态下仍然流向驱动马达)中生成过量电流，重复上面的操作。也就是说，重复打开和关闭FET(T101)。其后，计数器对该重复的次数进行计数，并且如果操作重复了预先确定的次数或更多，则判定窗玻璃被障碍物卡住的情形正在发生，停止与电路AND1、AND2的输出信号，从而停止继电器RY101，由此停止驱动马达M101的驱动。
根据配置，当窗玻璃被障碍物卡住的情形发生，从而增加负载电流时，可以确实地停止窗玻璃的驱动。
然而，在JP-A-2002-295129描述的技术中，没有对电池错误的反向连接采取反措施。也就是说，可能发生用户或技工错误地反向连接电池的端点(正或负)的情形，为处理这样的情形，需要在电子/测量仪器与电力设备上装备保护电路，以保护其甚至在错误地反向连接电池时也不受损害。
在图3所示的电路中，设想了这样一种方法，其中在FET(T131)与地线之间(由参考字母B指示的位置)或电池电源端点(正)与控制电路电源之间(由参考字母A指示的位置)提供二极管。
这里，如果将二极管放置在由参考字母B指示的位置，则FET(T131)的漏极电压(drain voltage)增加到这样的程度，二极管降低电压(比如说，0.7伏)，以至于不能关闭FET(T101)。为处理这一情形，尽管可以设想这样一种方法，其中在FET(T101)与地线之间放置二极管，但对用于大电流的二极管的放置最终导致设备体积的增大和成本的增加，因此是不可行的。
另外，如果将二极管放置在由参考字母A指示的位置，则由于这样放置的二极管导致的压降，与分流电阻内生成的电压相一致的电压不可能在电阻R120内生成，导致不能达到高度精确的控制。
发明内容
本发明意欲解决所述问题，并且其一个目标是提供一种电动窗驱动设备，其甚至在插入了防止电池错误的反向连接的组件的情况下也可以以高度的精确性检测窗玻璃被障碍物卡住的情形，以控制窗玻璃的升高与降低。
为实现上述目标，根据本发明，提供一种电动窗驱动设备，其包括马达，其通过供应电源的供应电压来驱动窗口；控制电路，其控制马达，以在流向马达的马达电流增加时，停止或反转马达；分流电阻，其被提供于马达与地线之间，并将马达电流作为电压值进行检测；和二极管，其被提供于电源的正侧与控制电路之间，以在电源被反接时保护控制电路。
根据本发明，还提供一种电动窗驱动设备，其包括马达，其通过供应电源的供应电压来驱动窗户；分流电阻，其检测流向马达的马达电流，且提供于马达与地线之间；控制电路，其控制马达，并且所述控制电路包括参考电流发生器，其包括第一电路，其具有参考电阻(20)并生成参考电流(Ir)，该参考电流具有与马达电流相应的电平，这是通过检测分流电阻内生成的电压来实现的，并且所述第一电路导致电流流向参考电阻，使得参考电阻内生成的电压变得基本上等于分流电阻内生成的电压，且所述第一电流(Ir1)具有与马达电流的变化值相应的电平；和第二电路，其生成第二电流(Ir3)，所述第二电流构成参考电流与第一电流之间的差值；
比较器，其将从第一电压(Vc2)的时间平均值生成的参考电压(Vc)和大于第一电压的比较信号(Vins)进行比较，并基于比较结果判定是否有过量电流流向马达，第一电压与比较信号由第一电流转化得到；和控制器，其在比较器判定过量电流流向马达时，停止或反转马达，其中分流电阻被提供于马达与地线之间；和其中二极管被提供于电源的正侧与控制电路之间，以在电源被反接时保护控制电路。
优选地，参考电阻连接到并联的第一电路与第二电路。由第一电流与第二电流合并产生的参考电流流向参考电阻。参考电流发生器控制第一电流的幅度，以均衡分流电阻内生成的电压与参考电阻内生成的电压。
优选地，第一电路包括第一放大器(AMP1)，其用于检测分流电阻内生成的电压与参考电阻内生成的电压之间的差值，第一半导体元件(T22)，其基于第一比较器的输出信号被控制，以及第一电阻(R24+R27)，其连接于第一半导体元件的一端与电源之间，第一半导体元件的另一端连接到参考电阻。当操作第一半导体元件时，第一电阻的压降正比于第一电流。
优选地，当介于第一电阻与第一半导体元件之间的连接点上的电压(Vc2)是第一电压时，参考电压(VC)被生成为第一电压的时间平均值。第二电流正比于供应电压(VB1)与参考电压(Vc)之间的差值。第二电流加第一电流等于参考电流。
优选地，电动窗驱动设备包括参考电压发生器，其具有电容(C1)，该电容连接于供应电压与参考电压(Vc)之间，参考电压发生器从第一电压(Vc2)生成参考电压(Vc)。当第一电压(Vc2)大于参考电压(Vc)时，电容(C1)以恒定电流放电，以增大参考电压(Vc)。当第一电压(Vc2)小于参考电压(Vc)时，电容(C1)以恒定电流充电，以将参考电压(Vc)降低到第一电压(Vc2)的时间平均值。
优选地，第二电流发生电路包括串联电路，其具有串联的第二半导体元件(T21)与第二电阻(R23)，第二电阻连接到电源，第二半导体元件连接到参考电阻；以及第二比较器(AMP2)，其将介于第二半导体元件与第二电阻之间的连接点上的电压(Vc3)与参考电压进行比较，其中，基于第二比较器的输出信号控制第二半导体元件，使得连接点上的电压(Vc3)与参考电压(Vc)相一致。
优选地，第一电阻由第三电阻(R24)与第四电阻(R27)构成，介于第三电阻与第四电阻之间的连接点上的电压为比较信号(Vins)。比较器包括第三比较器(CMP1)，其比较比较信号与参考电压。当第三比较器判定比较信号大于参考电压时，开启用于供应马达电流的第三半导体元件(T1)。当第三比较器判定比较信号小于参考电压时，开启与关闭第三半导体元件，使得马达电流限制在恒定范围之内。
优选地，电动场驱动设备包括电流限宽设置电路，其从介于第三电阻与第四电阻之间的连接点派生第三电流。限制马达电流的电流范围正比于第三电流。
优选地，设置第三电流的幅度，使得其依赖于供应电压的幅度，使得第三电流随供应电压的增加而增加。
优选地，用于判定过量电流流向马达的门限电压正比于马达电流。基于第二电阻(R23)、第三电阻(R24)与第四电阻(R27)的电阻比，设置门限电压的幅度。
优选地，当马达电流因马达的整流动作而跳动，使得第一电流跳动时，设置第三电流的幅度，以限制第一电流的跳动幅度。
对于遵照本发明的电动窗驱动设备，由于分流电阻被提供于马达与地线之间，以生成正比于流向马达的电流值的电压信号，并且用于防止电源反接的二极管被提供于供应电压的正侧与控制电路之间，可以以高度的精确性探测窗玻璃被障碍物卡住的情形，并且，甚至在错误地反接电源时，也可以保护电路。
通过参照所附绘图，详细描述优选的示例性的实施例，本发明的上述目标与优点将变得更显而易见，其中图1是电路图，显示遵照本发明的实施例的电动窗驱动设备的配置；图2是时序图，每张图显示电容C1的充电与放电，其与电压Vc与电压Vc2之间的比较结果相关联；和图3是电路图，显示相关的电动窗驱动设备的配置。
具体实施例方式
本发明的实施例将基于所述绘图进行描述。图1是电路图，显示遵照本发明的实施例的电动窗驱动设备的配置。如图所示，电动窗驱动设备100可反转地驱动，以旋转电动窗驱动马达M1。电动窗驱动设备100安装在车辆内，并包括马达驱动电路1，参考电流发生电路(参考电流发生器)2，参考电压发生电路(参考电压发生器)3，比较电路(比较器)4，电流限宽设置电路5(其用于进行电流限制操作时)，电流限制电路6与逻辑电路7。
马达驱动电路1包括继电器RY1，其用于可反转地切换电池电源VB的输出电压的极性，以控制驱动马达M1的驱动与停止，FET(T2、T3其后，半导体将被描述为FET) (其为半导体，用于开启和关闭继电器RY1)，FET(T1)(其置于驱动马达M1与地线之间)，分流电阻Rs与二极管D1(其被提供于沿着连接到控制电路侧的路径长度的位置，该控制电路侧在电池电源VB背后，该二极管用于在电池电源被反接时保护电路)。另外，马达驱动电路还包括电阻R32，其连接到半导体(T1)的栅极。
驱动马达M1的一端通过继电器RY1的一个触点连接到电池电源VB的正极，而另一端通过继电器RY1的一个触点连接到电流限制FET(T1)的一端，FET(T1)的另一端连接到分流电阻Rs的一端。另外，分流电阻的另一端接地。
其后，基于自逻辑电路7输出的驱动信号，切换继电器触点，以正常地或反向地旋转驱动马达M1。
流向驱动马达M1的电流流过FET(T1)与分流电阻Rs，并在分流电阻Rs内生成压降(称为VSA)，其正比于马达电流。
尽管在正常操作中FET(T1)保持开启，当被驱动的窗玻璃被障碍物卡住的情形发生，且操作随之切换到电流限制操作(后面将描述)时，FET(T1)交替地重复保持开启操作与开/关操作，以将马达电流限制在恒定范围之内。
在电流限制操作期间，对于保持开启的FET(T1)，电流增加，而对于进行开/关操作的FET(T1)，FET(T1)的第一端点(漏极)的电压在供应电压VB与地线电平之间的中间区域内波动，且马达电流以相应于驱动马达M1的旋转速度的梯度减小。也就是说，当驱动马达的旋转速度减小时，梯度变得和缓。
参考电流发生电路2具有用于生成第一电流Ir1的电路与用于生成第二电流Ir3的电路。用于生成第一电流Ir1的电路具有串联电路，其中电阻R24、R27与FET(T22)串行连接。FET(T22)的漏极连接到参考电阻R20。尽管FET(T22)以单个PMOS符号指示，当使用IC实现相关单元时，倘若功能等价，也可以采用其它配置。注意，这也适用于图1中的其它半导体。
FET(T22)的栅极连接到放大器AMP1的输出端，且放大器AMP1的负向输入端通过电阻R29连接到分流电阻Rs的正侧(电压VSA)，正向输入端通过电阻R291连接到参考电阻R20的正侧，也就是说，点P1。点P1上的电压作为VSB。
如果电压VSB＞VSA，放大器AMP1的输出信号增加。由于FET(T22)与电阻(R24+R27)构成源跟随器(source follower)，放大器AMP1的输出信号增加，并且当FET(T22)的栅极电压增加时，第一电流Ir1减小，且电压VSB随之减小，从而导致VSB＝VSA。
另外，如果电压VSA＞VSB，放大器AMP1的输出信号减小，并且电流Ir1增加，其增大了电压VSB，导致VSB＝VSA。也就是说，这样地控制电流Ir1的幅度，使得分流电阻Rs的压降VSA与参考电阻R20的压降VSB一直相等。
这里，尽管除第一电流Ir1外，如后面将描述的那样，第二电流Ir3也流向参考电阻R20。由于电流Ir3的变化速度大大慢于电流Ir1，令电压VSB与电压VSA彼此相等的控制依赖于电流Ir1的变化。
这样地配置用于生成第二电流Ir3的电路，使得电阻R23的一端与PMOS的FET(T21)的源极串联，放大器AMP2的输出端连接到FET(T21)的栅极，且电阻R23的另一端连接到控制电路电源VB1。另外，FET(T21)的漏极连接到点P1。
放大器AMP2的负向输入端连接到FET(T21)的源极，并且自参考电压发生电路3输出的参考电压Vc供应给放大器AMP2的正向输入端。假设FET(T21)的源极电压是Vc3，Vc3＝Vc保持成立。另外，由于第二电流Ir3流经电阻R23，其幅度表示为Ir3＝(VB1-Vc)/R23。也就是说，第二电流Ir3正比于电势差(VB-Vc)。
参考电压发生电路3具有电容C1，恒定电流源1A、1B(其在电容C1充电与放电时使用)，以及放大器AMP3(其用于控制恒定电流源1B的开和关)。其后，电容C1的正侧连接到控制电路电源VB1，且其负侧连接到充电与放电电路，该电路由恒定电流源1A、1B构成，电容C1的负侧端电压(点P3上的电压)构成参考电压Vc。电流一直流向充电与放电电路的恒定电流源1A。另外，比恒定电流源1A大两倍的电流流向恒定电流源1B，且仅在放大器AMP3的输出信号在L电平时激发恒定电流源1B，而当放大器AMP3的输出信号在H电平时切断激发。
放大器AMP3的负向输入端连接到电容C1的负端或点P3，其电压构成参考电压Vc，且放大器AMP3的正向输入端连接到用于生成第一电流Ir1的电路的FET(T22)的源极(电压Vc2点P4)。
其后，如果电压Vc2＞Vc，放大器AMP3的输出信号变为H电平，且恒定电流源IB被切断，由此电流IA流入电容C1的负侧端点，且电压Vc增加。另外，如果电压Vc2＜Vc，放大器AMP3的输出信号变为L电平，且电流IB流动。其后，引起(IB-IA)＝IA的电流从电容C1的负侧端点流出，且电压Vc减小。
图2显示特征图，阐释电压Vc2与电压Vc之间的关系。电压Vc2随着电流ID的幅度变化，该电流流向驱动马达M1，并进一步包括变化分量(其后称为跳动分量)，该分量对应于驱动马达M1的整流动作产生的电流变化。
在整流器包括10段的情形下，跳动分量的周期是1到2[毫秒]。
图2A显示当流向驱动马达M1的电流ID稳定时电压Vc2产生的条件，放大器AMP3的输出信号电平与电压Vc。尽管电压Vc2被跳动分量改变，电压Vc变化不大。在图1中所示的电路中，由于电容C1的电容与电流IA分别被设置为1[微法]与6[微安]，电压Vc的变化速度变为6[毫伏/毫秒]。
由于电压Vc2的幅度在0.5到几[伏]的量级，电压Vc的改变与电压Vc2相比很小。放大器AMP3的输出信号反复地在H电平与L电平之间与跳动周期同步地振荡，由此电容C1被充电和放电，且电压Vc收敛到电压Vc2的变化宽度的时间平均值。
图2B显示流向驱动马达M1的电流ID增加的情形。当马达电流ID增加时，参考电流Ir也增加。由于第二电流Ir3受电压Vc控制，不能跟据变化调节自身，电流Ir的增加全部反映到第一电流Ir1。
当电流Ir1增加时，电压Vc2减小，且电压Vc2相对于电压Vc减小。结果，充电期变短，而放电期变长。这里，充电表示这样的状态，其中电流从恒定电流源1A流入电容C1的负端，而放电表示这样的状态，其中相同的电流从相同的端点流出。因此，当电压Vc2减小时，参考电压Vc减小。
当没有发生窗玻璃被障碍物卡住的情形时，电压Vc的跟踪速度6[毫伏/毫秒]可跟踪驱动马达导致的电流变化，但电压Vc的跟踪速度使得电压Vc不能跟踪发生窗玻璃被障碍物卡住的情形时产生的剧烈的电流增长。
图2C显示了这样的状态，其中马达电流ID减小。当马达电流减小时，电压Vc2相对于电压Vc增加，且放大器AMP3的输出信号保持H电平的时期变长，且电容C1充电，由此电压Vc增加。
这里需要注意的一点是，马达电流ID的变化全部暂时地反映到第一电流Ir1，结果，电压Vc2对电压Vc的相对位置改变，导致电压Vc移动(跟踪)。也就是说，马达电流ID的变化以确保的方式反映为电压Vc与电压Vc2之间的相对位置的变化。然而，变化的保持时间依赖于电压Vc的跟踪速度。可以看到，电压Vc进行了方便的移动，以完成相对于马达电流ID的变化的参考功能。也就是说，由于可使用电压Vc作为电压Vc2中的变化的参考值，可获得电流Ir中的变化量。
图1中显示的比较电路4由比较器CMP1与电阻R25构成。比较器CMP1的正向输入端连接到介于电阻R24与R27之间的连接点(点P2电压Vins)，而比较器CMP1的负向输入端连接到点P3(电压Vc)。
当窗玻璃被障碍物卡住时，马达电流ID急剧地增加。结果，第一电流Ir1增加。通过在比较器CMP1将比较信号Vins(点P2上的电压)与参考电压Vc进行比较，获得对卡壳的监测。
在正常的马达驱动条件下，其中没有障碍物卡壳的情形发生，Vins＞Vc，且比较器CM1的输出信号为H电平。
如后面将描述的那样，当障碍物卡壳的情形发生时，马达电流ID急剧地增加，电压Vins减小，导致Vins＜Vc，且比较器CMP1的输出信号保持L电平，由此FET(T1)开始开/关操作。当开始开/关操作时产生的电压Vins中的减少量构成门限值，其用于探测障碍物卡壳，该门限电压其后标注为Vjth。
电压Vjth由障碍物卡壳发生之前产生的电压Vins与电压Vc之间的差值构成，也就是说，电压Vjth可表示为Vjth＝Vins-Vc。
电流限宽设置电路5包括两个FET(T14)、(T15)，其栅极相互连接，电路还包括FET(T23)，其漏极与源极分别连接到两个FET(T14)、(T15)的栅极与地线。
另外，FET(T15)的漏极通过电阻R64连接到控制电路电源VB1，且FET(T14)的漏极连接到比较器CMP1的正向输入端(也就是点P2)。
电流限制电路6包括比较器CMP3，FET(T31)到(T34)，或非电路NOR1与电阻R31、R34到R37和R330。
比较器CMP3的正向输入端通过电阻R330连接到FET(T1)的漏极，且其负向输入端通过电阻R36连接到地线。另外，比较器CMP3的负向输入端通过电阻R35连接到控制电路电源VB1，并通过电阻R34进一步连接到FET(T33)的漏极。
FET(T33)的栅极连接到比较器CMP3的输出端，计数器电路11与或非电路NOR1的输入端之一也通过电阻R37连接到5伏电源。另外，或非电路NOR1的输出端连接到FET(T34)的栅极。FET(T34)的源极连接到地线，且其漏极连接到FET(T32)的栅极与FET(T31)的栅极。另外，FET(T34)的漏极通过电阻R31连接到控制电路电源VB1，并且也连到FET(T31)的漏极。
FET(T32)的漏极连接到地线，且其源极通过电阻R32连接到FET(T1)的栅极，并且也连接到FET(T31)的源极。
逻辑电路7包括触发器电路12，计数器电路11，电阻R2与与电路AND1、AND2。
接着将描述遵照所述实施例的电动窗驱动设备100的操作。当打开电动窗升高(UP)或降低(DOWN)开关时，信号输入到与电路AND1或与电路AND2之一，并且，比方说，当打开升高(UP)开关时，FET(T2)开启，由此激活继电器RY1，且电池电源的电压VB施加在驱动马达M1上，其之后被驱动向升高窗玻璃的方向旋转。也就是说，电流按照电池电源VB、驱动马达M1、FET(T1)与分流电阻Rs的顺序依次流过，由此驱动马达M1。
当此发生时，在分流电阻Rs的端点生成电压VSA，其幅度正比于马达电流。另外，由于参考电流发生电路2的放大器AMP1的动作以这样的方式控制点P1的电压VSB，使得其等于电压VSA，流过电阻R20的电流Ir取得正比于马达电流ID的电流幅度。
其后，由于点P4上的电压Vc2的时间平均值与参考电压Vc(点P3上的电压)相等，且点P2上的电压Vins比电压Vc2高出由电阻R27产生的压降值，在没有障碍物卡壳发生的正常操作中，比较器CMP1的输入信号在正向端变大，结果，该输出信号保持H电平。
这允许将H电平信号输入到或非电路NOR1的输入端之一，且或非电路NOR1的输出信号保持L电平，而无论输入到其另一端的输入信号(CMP3的输出信号)的电平，由此FET(T34)关闭，且FET(32)关闭。由于这导致FET(T31)的栅极保持在控制电路电源VB1的电平，FET(T31)的源极变为这样的电压，其比控制电路电源VB低出门限电压的量。该电压导致FET(T1)开启。也就是说，电流流向驱动马达M1。
这里，当窗玻璃被障碍物卡住的情形发生时，导致过量电流流向驱动马达M1，马达电流ID增加，并且与该增加相关联，电流Ir1增加。其后，由于电阻R24上的压降增加，点P2上的电压Vins减小，且当电压Vins变得低于参考电压Vc时，比较器CMP1的输出信号从H电平移至L电平。当此发生时，CMP3的输出信号处于“L”电平。
结果，由于或非电路NOR1的输出信号变为H电平，FET(T34)开启，且FET(T31)、(T32)的栅极均变为地电平，FET(T32)的源极变为这样的电压，其比地电平高出门限电压的量，且FET(T1)关闭。也就是说，流向驱动马达M1的电流被切断。注意，由于当此发生时FET(T23)关闭，电流Ir2流动，且电压Vins进一步降低。后面将描述此操作。
由于当FET(T1)关闭时，FET(T1)的漏极端上的电压增加，比较器CM3的正向输入端上的电压增加，且比较器CMP3的输出信号从L电平移至H电平。其后，由于或非电路NOR1的输出变为L电平，且FET(T1)开启，马达电流ID再次流动。如果在此状态中过量电流尚未减小，按照与上面所述相类似的操作流程重复FET(T1)的开/关操作，也就是说，通过FET(T33)L电平电压和H电平电压来比较器CMP3的反向输入端电压。其后，计数器电路11对重复的次数进行计数，如果重复的次数达到预先确定的次数(在此示例中，8次)，则通过向与电路AND1、AND2中的每一个的输入端之一输出L电平信号，迫使与电路AND1、AND2的输出信号变为L电平，由此停止继电器电路RY1。也就是说，停止驱动马达M1。
另一方面，如果在重复的次数达到8次之前，过量电流已消失，由此恢复恒定电流，继续按先前那样驱动驱动马达M1。
其后，在如这里所描述的那样进行配置的电动窗驱动设备100中，由于二极管D1被提供于电源VB与控制电路100之间，如果技工错误地将驱动设备连接到电池电源的错误的相反的端点，也就是说，技工将驱动设备以相反的方式连接到电池电源的正侧与负侧端点，这样提供的二极管D1可以保护整个电路。
另外，由于分流电阻Rs被提供于FET(T1)与地线之间，可以以高度的精确性生成电流Ir，其正比于马达电流ID。结果，可以以确保的方式检测马达电流的增加，从而使得以高度的精确性检测窗玻璃被障碍物卡壳成为可能。
接着将描述如何在比较电路4中设置门限电压Vjth(＝Vins-Vc)。
当参考电压Vc跟踪马达电流ID时，Vc2(Av)＝Vc。“Vc2(Av)”表示电压Vc2的平均值。另外，当“(Av)”与另一变量结合时，其类似地表示结合的该变量的平均值。
由于现在Vc＝Vc3(R23的负侧端点电压)，Vc2(Av)＝Vc3(R23的负侧端点电压)。因此，下面的方程(1)成立。
R23*Ir3＝VB1-Vc2(Av)＝(R24+R27)*Ir1(Av)Ir1(Av)＝R23/(R24+R27)*Ir3＝R23/(R24+R27)*(Ir(Av)-Ir1(Av))因此，Ir1(Av)＝R23/(R23+R24+R27)*Ir(Av)＝b*Ir(Av) ...(1)其中，b＝R23/(R23+R24+R27)。
由于上面提到的b是常数，根据方程(1)，电流Ir1的平均值Ir1(Av)正比于参考电流Ir的平均值Ir(Av)。
在图1中，由于R23＝5.6[千欧]，R24＝14[千欧]，且R27＝8.5[千欧]，b＝0.2，且电流Ir1(Av)＝0.2*Ir(Av)。另外，由于Ir(Av)正比于马达电流ID的平均值，Ir1(Av)正比于电流ID的平均值。
假设马达电流ID中不存在跳动成分，门限Vjth可以以下面的方程(2)表示。
Vjth＝Vins-Vc＝R27*Ir1(Av) ...(2)因此，门限电压Vjth正比于马达电流ID，且本领域技术人员理解，门限电压Vjth随马达电流ID的增加而增加，因此门限电压Vjth不是恒定值。实际上，由于马达电流ID中包含跳动分量，以下面的方式获取门限Vjth，当考虑马达电流ID中包含的跳动分量时，该门限将会产生。
当窗玻璃被障碍物卡住的情形发生时，如果电压Vins低于电压Vc，且Vc保持不变，就开始电流限制操作。跳动分量包括在电压Vins中，且与跳动分量的谷值相对应的电压Vins首先降低到电压Vc以下。也就是说，可以看到，跳动分量成为与门限Vjth相关。
当绕组(winding)结构因整流器各段与刷子之间的相对位置改变而改变时，生成马达电流的跳动分量，之后改变转子的电阻值。
当考虑具有10段整流器的双极DC马达的情形时，由于绕组环对应于每一段，当刷子仅接触一段时产生的绕组结构是两条平行排列的线，每条具有串行地排列的五个绕组环，而当刷子接触两段时产生的绕组结构是两条平行排列的线，每条具有串行地排列的四个绕组环。假设各情形的绕组电阻值(＝转子电阻值)分别是Ra5、Ra4，且各绕组电阻产生的马达电流值分别是ID5、ID4，建立下面的方程。
Ra5＝5/4*Ra4ID5(Min)＝4/5*ID4(Max)其中，ID5(Min)表示ID5的最小值，而ID4(Max)表示ID4的最大值。
马达电流的平均值ID(Av)＝{ID5(Min)+ID(Max)}/2＝9/8*ID5(Min)，且跳动分量的幅度＝ID4(Max)-ID5(Min)＝1/4*ID4(Min)。也就是说，跳动分量的幅度(峰峰值)正比于马达电流平均值ID(Av)。可以看到，方程(2)中基于不存在跳动分量的假设而获得的Vjth正比于马达电流平均值ID(Av)的事实是适当地设置Vjth的先决条件。假设跳动分量的幅度相对于马达电流平均值ID(Av)的比例常数是a，a＝{1/4*ID(Min)}/{9/8*ID5(Min)}＝2/9＝0.22其中该比例常数a是在假设不存在绕组电感的影响时产生的，而且，当马达转速变快时，跳动周期变短，而绕组电感的影响变强，a变小。0.22是a的最大值，在正常马达中a＝0.1到0.15。
为使用比例常数a与b来表示Vjth，产生下面的方程(3)、(4)。
Vjth＝Vins-Vc＝(VB1-Vc)-(VB1-Vins)＝(VB1-Vc2(Av))-(VB1-Vins)＝(R24+R27)*Ir1(Av)-R24*Ir1＝(R24+R27)*Ir1(Av)-R24*(Ir1(Av)+a/2*Ir(Av))＝R27*Ir1(Av)-R24*a/2*Ir(Av)＝(R27*b-R24*a/2)*Ir(Av) ...(3)当以b＝R23/(R23+R24+R27)替换上面方程中的b时，Vjth＝{R27*R23/(R23+R24+R27)-R24*a/2)*Ir(Av)...(4)门限电压Vjth正比于参考电流平均值Ir(Av)，因此，门限电压Vjth正比于马达电流ID的平均值ID(Av)。可以看到，其比例常数依赖于R23、R24、R27与a。在遵照本实施例的电动窗驱动设备100中，尽管门限电压Vjth无可避免地依赖于马达跳动电流幅度，通过利用跳动幅度的量值正比于马达电流平均值的事实，有可能设置门限电压Vjth，其正比于马达电流平均值。
Vjth在从窗玻璃被障碍物卡住到马达开始反转的时间内发挥影响，并且Vjth越大，该时间也越长，结果，反向负载(当停止或反转驱动马达M1时产生的障碍物卡壳负载)增加。
需要减小Vjth，以减小反向负载。在此方面，尽管Vjth随马达电流平均值增加而变大不被认为是优选的，由于马达电流平均值增加意味着马达转速减小，甚至在当马达转速减小，从发生障碍物卡壳到马达停止或开始反转的时间变长的情形下，反向负载不增加。因此，可以看到，如方程(4)所表示的，使Vjth正比于马达电流平均值是一种在试图避免来自跳动分量的影响和保护适当反向负载时使用的好方法。
方程(4)中的比例常数可通过结合电阻R23、R24、R27来任意地设置。在图1所示电路中，由于R23＝5.6千欧，R24＝14千欧，R27＝8.5千欧，R20＝300欧，Rs＝20毫欧，Vjth＝(1.7-7a)*Ir(Av)*103＝(0.113-0.467*a)*ID(Av)，并且假设ID(Av)＝5安，a＝0.1，则Vjth＝0.33伏。
因此，可设置想要的门限电压Vjth，以及想要的反向负载。
接着将描述当进行电流限制操作时电流限宽设置电路5的操作。当比较器(CMP1)检测到窗玻璃被障碍物卡住时，开始电流限制操作。电流限制操作由电流控制器6控制，其配置与操作可以与当分流电阻Rs被放置在电池电源VB的正侧时产生的配置与操作相同。这是因为甚至在分流电阻Rs被放置在电池电源VB的正侧时，用于控制马达电流的半导体连接到电池电源VB的负端点侧，并且尽管在此实施例的配置中分流电阻Rs也被放置于用于控制电流的半导体与电池电源VB之间，分流电阻Rs的压降是0.1到0.6伏，这是很小的。因此，与当分流电阻Rs被放置在电池电源VB的正侧时产生的相同的配置与相同的操作可被用于电流控制器6与半导体T1。
接着将描述电流限宽设置电路5的操作。电流限制宽度设置电路5包括FET(T14)、(T15)、(T23)与电阻R64，以及在图1中，以NMOS表示的任何半导体。FET(T14)、(T15)是具有相同属性的NMOS，且T14的漏极连接到比较信号Vins的点P2。T14的栅极连接到T15的栅极与漏极，且T14、T15的源极接地。T23的栅极连接到CMP1的输出，且其源极接地。
T14与T15构成电流镜像电路，且当CMP1的输出变为L电平时，T23关闭，且T14的漏极电流Ir2自点P2导出。电流Ir2变为第三电流，其幅度依赖于电阻64与电池电源VB的电压，且随着电压VB的增加而变大。
当CMP1的输出信号在障碍物卡壳发生之前处于H电平时，电流Ir2不流动。当障碍物卡壳发生，且CMP1的输出信号变为L电平时，开始开/关操作，且Ir2同时开始流动。由于电流Ir2在叠加于Ir1上时流过电阻R24，电压Vins减小R24*Ir2。因此，Vc＞Vins+R24*Ir2，并且CMP1的输出信号变稳定，停留在L电平。
当马达电流被FET(T1)的开/关操作减小时，电流Ir1减小，并且减小的量超过Ir2，再一次地，Vc＜Vins，由此CMP1的输出信号变为H电平，且T23开启，电流Ir2被切断。这导致Vc＜Vins-R24*Ir2，并且CMP1的输出信号变稳定，停留在H电平，并且NMOS-FET(T1)保持开启，马达电流开始增加，由此电压Vins开始降低。
由于在开始电流限制操作后Vc改变很小，马达电流在一定范围内反复增加与降低，该范围的上限由对应于Vc的值构成，下限由比上限低对应于电流Ir2的电流量的值构成。也就是说，电流Ir2的幅度确定电流限宽。进一步地，电流Ir2为CMP1的输入提供滞后效应。
如上面所描述的那样，电流Ir2不流动，直到障碍物卡壳发生为止。也就是说，Ir2与Vc跟踪马达电流的变化的控制无关。这有效地减少了跟踪控制中的分立元件，简化了控制，并且还有效地设置了电流限宽，其独立于跟踪控制。
由于可防止电动窗错误地停止，本发明在用于汽车电动窗时特别有用。
权利要求
1.一种电动窗驱动设备，其包括马达，其通过供应电源的供应电压来驱动窗；控制电路，其控制所述马达，以在流向所述马达的马达电流增大时，停止或反转所述马达；分流电阻，其被提供于所述马达与地线之间，并将所述马达电流作为电压值进行检测；和二极管，其被提供于所述电源的正侧与所述控制电路之间，用于在所述电源被反接时，保护所述控制电路。
2.一种电动窗驱动设备，其包括马达，其通过供应电源的供应电压来驱动窗；分流电阻，其检测流向所述马达的马达电流，且被提供于所述马达与地线之间；控制电路，其控制所述马达，并且所述控制电路包括参考电流发生器，其包括第一电路，其具有参考电阻并生成参考电流，该参考电流具有与所述马达电流相应的电平，这是通过检测所述分流电阻内生成的电压来实现的，并且所述第一电路导致电流流向所述参考电阻，使得所述参考电阻内生成的电压变得基本上等于所述分流电阻内生成的电压，且所述第一电流具有与所述马达电流的变化值相应的电平；和第二电路，其生成第二电流，所述第二电流构成所述参考电流与所述第一电流之间的差值；比较器，其将从第一电压的时间平均值生成的参考电压与大于所述第一电压的比较信号进行比较，并基于比较结果判定是否有过量电流流向所述马达，所述第一电压与所述比较信号由所述第一电流转化得到；和控制器，其在所述比较器判定所述过量电流流向所述马达时，停止或反转所述马达，其中，所述分流电阻被提供于所述马达与地线之间；和其中，在所述电源的正侧与所述控制电路之间提供二极管，以在所述电源被反接时保护所述控制电路。
3.如权利要求2所述的电动窗驱动设备，其中，所述参考电阻连接到并联的所述第一电路与所述第二电路；其中，由所述第一电流与所述第二电流合并产生的所述参考电流流向所述参考电阻；和其中，所述参考电流发生器控制所述第一电流的幅度，以均衡所述分流电阻内生成的电压与所述参考电阻内生成的电压。
4.如权利要求2所述的电动窗驱动设备，其中，所述第一电路包括第一比较器，其用于检测所述分流电阻内生成的电压与所述参考电阻内生成的电压之间的差值；第一半导体元件，其被基于所述第一比较器的输出信号进行控制；以及第一电阻，其连接于所述第一半导体元件的一端与所述电源之间，所述第一半导体元件的另一端连接到所述参考电阻；和其中，当操作所述第一半导体元件时，所述第一电阻的压降正比于所述第一电流。
5.如权利要求4所述的电动窗驱动设备，其中，当介于所述第一电阻与所述第一半导体元件之间的连接点上的电压是所述第一电压时，所述参考电压被生成为所述第一电压的时间平均值；其中，所述第二电流正比于所述供应电压与所述参考电压之间的差值；和其中，所述第二电流加所述第一电流等于所述参考电流。
6.如权利要求5所述的电动窗驱动设备，其进一步包括参考电压发生器，其具有电容，该电容连接于所述供应电压与所述参考电压之间，所述参考电压发生器从所述第一电压生成所述参考电压；其中，当所述第一电压大于所述参考电压时，所述电容以恒定电流放电，以增大所述参考电压；其中，当所述第一电压小于所述参考电压时，所述电容以恒定电流充电，以将所述参考电压降低到所述第一电压的时间平均值。
7.如权利要求5所述的电动窗驱动设备，其中，所述第二电流发生电路包括串联电路，其具有串联的第二半导体元件与第二电阻，所述第二电阻连接到所述电源，所述第二半导体元件连接到所述参考电阻；和第二比较器，其将介于所述第二半导体元件与所述第二电阻之间的连接点上的电压与所述参考电压进行比较；其中，基于所述第二比较器的输出信号控制所述第二半导体元件，使得所述连接点上的电压与所述参考电压相一致。
8.如权利要求4所述的电动窗驱动设备，其中，所述第一电阻由第三电阻与第四电阻构成，介于所述第三电阻与所述第四电阻之间的连接点上的电压为比较信号；其中，所述比较器包括第三比较器，其比较所述比较信号与所述参考电压；其中，当所述第三比较器判定所述比较信号大于所述参考电压时，开启用于供应所述马达电流的第三半导体元件；和其中，当所述第三比较器判定所述比较信号小于所述参考电压时，开启与关闭所述第三半导体元件，使得所述马达电流限制在恒定范围之内。
9.如权利要求8所述的电动窗驱动设备，其进一步包括电流限宽设置电路，其从介于所述第三电阻与所述第四电阻之间的所述连接点派生第三电流，其中，限制所述马达电流的电流范围正比于所述第三电流。
10.如权利要求9所述的电动窗驱动设备，其中，设置所述第三电流的幅度，使得其依赖于所述供应电压的幅度，使得所述第三电流随所述供应电压的增加而增加。
11.如权利要求8所述的电动窗驱动设备，其中，用于判定过量电流流向所述马达的门限电压正比于所述马达电流；和其中，基于所述第二电阻、所述第三电阻与所述第四电阻的电阻比，设置所述门限电压的幅度。
12.如权利要求9所述的电动窗驱动设备，其中，当所述马达电流因所述马达的整流动作而跳动，使得所述第一电流跳动时，设置所述第三电流的幅度，使得其不超过所述第一电流的跳动幅度。
全文摘要
一种电动窗驱动设备，包括马达，其通过供应电源的供应电压来驱动窗；控制电路，其控制马达，以在流向马达的马达电流增大时，停止或反转马达；分流电阻，其将马达电流作为电压值进行检测，并且被提供于马达与地线之间；以及二极管，其被提供于电源的正侧与控制电路之间，用于保护控制电路。
文档编号E05F15/16GK1595786SQ20041007689
公开日2005年3月16日 申请日期2004年9月8日 优先权日2003年9月8日
发明者大岛俊藏 申请人:矢崎总业株式会社