控制车辆的可移动闭合元件的方法与流程

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控制车辆的可移动闭合元件的方法与流程

本文总体涉及车辆的可移动闭合元件,并且更具体地涉及一种控制可移动闭合元件的方法。



背景技术:

车辆可以包括各种可移动的闭合元件,包括例如侧窗、后升降门窗、动力滑动门、天窗和月亮天窗。在车辆的正常操作过程中使用这些可移动闭合元件可产生邻近闭合位置的夹点(pinch point)。在工业中已知的是,减小邻近闭合位置的可移动闭合元件的行进或移动速度可使在闭合过程期间存在障碍的情况下这种夹点的影响最小化。事实上,车辆安全标准规定了在这种情况下可以施加到障碍物体的力的大小。

工业中常见的控制可移动闭合元件的速度的一种方法是使用脉冲宽度调制。脉冲宽度调制速度控制通过以一系列“开-关(ON-OFF)”脉冲驱动马达并且改变占空比来工作,即脉冲的输出电压为“开(ON)”的时间与当其为“关(OFF)”时相比的分数,同时脉冲保持频率恒定。通过改变这些施加的脉冲的宽度并由此改变施加到马达终端的平均直流(DC)电压来控制被用来驱动马达的电力。通过改变或调制这些脉冲的定时,可以控制马达的转速,即脉冲“开启(ON)”越长,马达将旋转地越快,同样地,脉冲“开启(ON)”越短,马达将旋转地越慢。

使用脉宽调制的一个显着缺点是产生电磁兼容性问题。换句话说,使用脉冲宽度调制来控制车辆内的驱动马达可以产生无意的电磁能量,这可能导致不期望的效果,例如马达附近的其他设备中的电磁干扰或甚至物理损坏。甚至,在某些情况下,由于马达的启动/停止,脉冲宽度调制的使用可能引起机械振动。因此,需要一种用于控制可移动闭合元件的速度而不产生不想要的电磁干扰或电磁兼容性问题的方法和相关电路。这种系统将使可移动闭合元件在初始位置和最终位置之间移动,同时允许调节移动速度。该调节可以被设计成克服与可移动闭合元件相关联的密封件的阻滞力(retarding force),或者在邻近闭合位置的夹点处遵守车辆安全标准。理想地,系统将允许车辆完全符合相关车辆安全标准地操作,并且将最小化(如果没有消除的话)任何电磁兼容性问题。

此外,控制电路可以利用一个或多个分流器来控制马达转速。分流器可以形成为具有变化电阻的印刷电路板上的迹线。通过减少提供变化的马达转速所需的控制软件的数量,利用迹线减少了印刷电路板上所需的空间、所使用的部件的数量,总成本、部件故障的数量以及印刷电路板和整个系统的总体复杂性。甚至,使用分流器消除了对脉冲宽度调制控制的需要。



技术实现要素:

根据本文所述的目的和益处,提供了一种控制车辆的可移动闭合元件的方法。该方法可以广义地描述为包括以下步骤:确定可移动闭合元件的初始位置;启动可移动闭合元件的移动;以及当可移动闭合元件处于可移动闭合元件的初始位置和最终位置之间的中间位置时,在第一分流器和第二分流器之间切换电力。

在一个可能的实施例中,第一分流器和第二分流器是印刷电路板上的第一迹线和第二迹线。

在另一可能的实施例中,启动步骤包括根据可移动闭合元件的初始位置将电力切换到第一分流器或第二分流器。

在另一个可能的实施例中,启动步骤包括当可移动闭合元件的初始位置被确定为闭合位置时,最初将电力切换到第一分流器。在另一个实施例中,切换步骤包括当可移动闭合元件处于中间位置时将电力从第一分流器切换到第二分流器。

在另一个可能的实施例中,启动步骤包括当可移动闭合元件的初始位置被确定为打开位置时,将电力切换到第二分流器。在又一个实施例中,切换步骤包括当可移动闭合元件处于中间位置时将电力从第二分流器切换到第一分流器。

在又一些其它实施例中,可移动闭合元件是侧门窗、后门窗、动力滑动门、天窗或月亮天窗。

根据本发明的第二方面,提供了一种控制车辆的可移动闭合元件的方法,包括以下步骤:开始将可移动闭合元件从初始位置移动到最终位置;以及在可移动闭合元件的初始位置和最终位置之间的第一中间位置处,在第一分流器和第二分流器之间切换电力。

在另一可能的实施例中,该方法还包括在第一中间位置和最终位置之间的第二中间位置处在第二分流器和第三分流器之间切换电力的步骤。

在又一可能的实施例中,第一分流器、第二分流器和第三分流器是印刷电路板上的第一迹线、第二迹线和第三迹线。

在又一个可能的实施例中,第二中间位置邻近最终位置,并且在第二中间位置处在第二分流器和第三分流器之间切换电力的步骤减慢可移动闭合元件的移动,以提供足够的时间段在可移动闭合元件与位于可移动闭合元件的在第二中间位置和最终位置之间的路径内的物体之间接触的情况下,使可移动闭合元件反向移动。

在另一可能的实施例中,用于控制车辆的可移动闭合元件的电路可以被广义地描述为包括用于在初始位置和最终位置之间驱动可移动闭合元件的马达、具有第一电阻的第一分流器、具有第二电阻的第二分流器、用于将电力从所述第一分流器和所述第二分流器切换到所述马达的继电器、以及连接到所述继电器的控制模块,该控制模块用于使所述继电器通电并根据可移动闭合元件的位置将电力从所述第一分流器和所述第二分流器引导到所述马达。

在另一个可能的实施例中,用于控制车辆的可移动闭合元件的电路还包括与所述第一分流器并联连接的第一开关和与所述第二分流器并联连接的第二开关,并且其中所述控制模块被连接到所述第一开关和所述第二开关,以根据可移动闭合元件的位置引导电力通过所述第一分流器和所述第二分流器。在又一个实施例中,第一开关和所述第二开关是功率半导体器件。

在又一个可能的实施例中,第一分流器和所述第二分流器是印刷电路板上的迹线,并且所述第一分流器具有第一电阻,并且所述第二分流器具有不同于第一电阻的第二电阻。

在另一个可能的实施例中,用于控制车辆的可移动闭合元件的电路还包括与所述第一分流器并联连接的第一开关和与所述第二分流器并联连接的第二开关,并且控制模块被连接到所述第一开关和所述第二开关,以根据可移动闭合元件的位置选择性地引导电力通过所述第一分流器和所述第二分流器。

在另一可能的实施例中,当可移动闭合元件的初始位置是闭合位置时,控制模块选择性地引导电力通过所述第一分流器,并且当可移动闭合元件处于中间位置时,控制模块将来自第一分流器的电力重新引导通过所述第二分流器。

在又一个可能的实施例中,当可移动闭合元件的初始位置是打开位置时,控制模块选择性地引导电力通过所述第二分流器,并且当可移动闭合元件的初始位置处于中间位置时,控制模块将来自第二分流器的电力重新引导通过所述第一分流器。

在其它可能的实施例中,用于控制上述车辆的可移动闭合元件的电路被包括到车辆中。

在下面的说明书中,示出和描述了控制车辆的可移动闭合元件的方法和相关电路的几个实施例。应当认识到,方法和电路能够具有其它不同的实施例,并且它们的几个细节能够在各种显而易见的方面进行修改,而不脱离在所附权利要求中阐述和描述的方法和组件。因此,附图和描述应当被认为本质上是说明性的而不是限制性的。

附图说明

并入本文并形成说明书的一部分的附图示出了车辆、电路和方法的若干方面,并与说明书一起用于解释其某些原理。在附图中:

图1是以透视图示出的车辆的示例性图示;

图2是车辆侧门和部分打开的侧窗的侧视平面图;

图3是车辆顶部和部分打开的天窗的俯视平面图;

图4是用于控制车辆的闭合元件的示例性电路的框图;和

图5是用于选择性地切换第一和第二分流器以控制马达转速和扭矩的示例性控制电路的框图。

现在将详细参考控制车辆的可移动闭合元件的方法的本文优选实施例和相关电路,其示例在附图中示出,其中相同的附图标记用于表示相同的元件。

具体实施方式

现在参考图1,通常示出了配备有各种可移动闭合元件的机动客运车辆10。车辆10通常示出为具有包括动力可移动闭合元件的车身的客运车辆。动力可移动闭合元件包括例如侧门窗12,其在车辆10的侧门16中的开口14内在打开位置和闭合位置之间移动。其它示例性可移动闭合元件可包括运动型多用途车的后门窗、小型货车中的动力滑动门、天窗或月亮天窗。

对于本领域技术人员显而易见的是,侧窗12可以响应于用户开关18经由门控制单元20被致动,并且可以包括致动器22,例如马达,以移动支撑侧窗12的机构24(如图2所示),如本领域中已知的。定位在侧门16内的机构24通常支撑侧窗12,并且响应于门控制单元20而由马达22致动,以如本领域已知的使侧窗相对于侧门中的开口14在初始位置和最终位置之间上下移动。在所述实施例中,例如,初始位置可以是闭合位置,其中侧窗12完全升起并抵靠窗密封件28的上部26,并且最终位置可以是打开位置,其中侧窗被完全缩回到侧门16中。或者,初始位置和最终位置可以是在打开位置和闭合位置之间的中间位置,或者打开、闭合和中间位置的组合,并且门控制单元/马达组合可以由如本领域中已知的内置有控制能力的智能马达代替。

如图2最佳所示,窗密封件28设置在侧门窗12和侧门16之间,以在关闭时密封车辆10。在图中,侧窗12被示为在初始位置(其中侧窗完全打开)到最终位置(其中侧窗完全关闭的)之间移动(参见动作箭头34)。当其在初始位置和最终位置之间移动时,侧窗12接合更多的密封件28。这产生了阻止侧窗12的运动的阻滞力,并且导致侧窗的运动减慢。这种阻滞力也可以通过侧门16的结构产生,例如通过硬点或金属板弯曲。

为了克服这种阻滞力并且提供侧窗12的更一致的运动,可以向在中间位置驱动侧窗的马达22提供额外的电力。以这种方式,如果没有完全消除,则可以减少侧窗移动的视觉上明显的减速。当然,改变提供给在多个中间位置驱动侧窗12的马达22的电力将进一步减少侧窗移动的任何视觉上明显的减速。

根据门结构和接合的密封量,中间位置可以是初始位置和最终位置之间的任何点。在图2所示的侧门16中,侧窗12在其大部分行程中仅接合密封件28的后部30。直到侧窗12几乎完全关闭之前,密封件28的前部32都不被接合。因此,图2中的侧窗12所示的中间位置接近最终位置。在替代实施例中,侧窗12可在其行进开始时接合密封件28的前部32和后部30二者。在这种布置中,将在表示中间位置向初始位置靠近的移动的较早的点处产生抵抗侧窗的移动的更大的阻滞力。

除了保持视觉上一致的移动之外,提供给驱动侧窗12的马达22的电力可以在邻近或靠近闭合位置的中间位置处减小,以限制施加到定位在侧窗的移动路径内物体(例如,手指或手)上的力的大小。邻近或靠近闭合位置的中间位置可以是提供给马达22的电力改变的第一中间位置,或第二或另外的中间位置。当侧窗接近闭合位置时减慢侧窗的移动的目的是提供足够的时间段以在侧窗和物体之间接触的情况下停止侧窗12的移动和/或使侧窗12反向移动。以这种方式,可以至少根据车辆安全标准将在移动停止或反向之前施加到物体上的力最小化。

虽然图2中所示和上文所述的移动在打开位置和闭合位置之间,但是当侧窗12在闭合位置和打开位置之间移动时,同样的逻辑适用。在这种情况下,侧窗12在整个移动过程中接合减少量的密封件28。这减小了阻滞力并且导致侧窗12在其接近打开位置时更快地移动。为了克服初始阻滞力,提供给驱动侧窗12的马达22的初始电力量可以是高的。然而,当更少的密封件28接合时,在初始位置和最终位置之间的中间位置处,提供给马达22的电力减小,以保持侧窗的运动,尽管为了提供更一致的移动而使阻滞力更小。以这种方式,如果没有完全消除,则可以减少侧窗移动的视觉上明显的增加速度。当然,改变提供给在多个中间位置驱动侧窗12的马达22的电力将进一步减少侧窗移动的任何视觉上明显的减速。

图1所示的车辆10还具有位于车辆车身的车顶36中的动力天窗组件。天窗组件包括可移动闭合元件38(示出为部分打开),例如通常称为月亮天窗的透明玻璃窗。天窗是可伸缩的顶板,通常由与车辆的车身相同的材料制成,其允许光或空气进入车辆。玻璃的,或者是以其他方式透视或透明的天窗是通常被称为月亮天窗。为了本发明的目的,月亮天窗被认为是天窗的子集。如本领域中已知的,类似于侧窗12,天窗38可以响应于用户开关(未示出)而被致动,并且可以包括致动器,例如马达42,以移动机构48从而移动天窗38。在图3所示的所述实施例中,机构48由马达42致动,以使天窗38相对于顶部36中的开口44在初始或打开位置和最终或闭合位置之间移动,如动作箭头46所示。甚至更多地,马达42可以是具有内置控制能力以代替天窗控制单元/模块的智能马达。

与侧窗12一样,当打开和关闭天窗38时也会出现类似的问题。虽然天窗通常不使用类似于与侧窗结合使用的密封件,但是在初始位置和最终位置之间的移动可能涉及阻滞力。例如,形成附接到天窗38以支撑和促进移动的机构48的一部分的弹簧在天窗接近闭合位置时产生针对关闭移动的最大阻力。为了克服这种阻滞力并且在整个移动中提供天窗38的更一致的移动,可以在初始位置和最终位置之间的中间位置处向马达42提供附加的动力。以这种方式,如果不完全消除,可以减少天窗运动的视觉上显着的减速。当然,改变在多个中间位置处提供给马达42的电力将进一步减少天窗移动的任何视觉上明显的减速。根据用于移动天窗的机构,中间位置可以是初始位置和最终位置之间的任何点。

除了保持视觉上一致的运动之外,提供给马达42的电力可在邻近或接近闭合位置的中间位置处减小,以便限制施加到位于所述天窗38的路径内的物体的力的大小。这是关于侧窗12使用的相同构思,并且同样适用于滑动侧门、升降门窗等。更多地,根据用于移动天窗38的机构,当闭合位置接近时,其移动可能需要减速。以这种方式,存在足够的时间段以允许天窗或动力滑动门的适当移动,以实现关闭,并且在闭合元件和物体之间接触的情况下停止闭合元件的移动或使闭合元件反向移动。以这种方式,可以至少根据车辆安全标准将在移动停止或反向之前施加到物体的力最小化。

虽然图3中所示和上文所述的移动在打开位置和闭合位置之间,但是当在天窗38在闭合位置和打开位置之间移动时,适用同样的逻辑。在这种情况下,施加到天窗38的力在整个运动过程中减小。这使得天窗38在其接近打开位置时更快地移动。为了在打开时适应初始力,提供给驱动天窗38的马达42的初始电力量可以较低。然而,当施加较小的力时,在初始位置和最终位置之间的中间位置处,提供给马达42的电力增加以加速天窗的移动,以提供更一致的运动。以这种方式,如果不完全消除,则可以减少天窗的视觉明显的减速。当然,改变提供给在多个中间位置驱动天窗38的马达42的电力将进一步减少天窗的任何视觉上可察觉的速度变化。

图4示出了用于控制车辆10的闭合元件(例如,侧窗12)的示例性电路50的框图。电路50包括安装在侧门16的面板中本领域已知的门控制单元20。在所述实施例中,印刷电路板(PCB)52被支撑在门控制单元20内。门控制单元20和PCB 52通过通信网络54连接到多个车辆控制模块中的至少一个。如本领域中已知的,通信网络54可以是控制器局域网(CAN)总线或局部互连网络(LIN)总线。门控制单元20连接到控制模块56,控制模块56在所述实施例中是车身控制模块。控制模块56将致动器开关18的状态传送到门控制单元50。在开关18激活时,门控制单元20经由PCB 52上的控制电路60从电源58(例如,车辆电池)向马达22供电。如上所述,马达22的致动使支撑侧窗12的机构24在初始位置和最终位置之间移动。移动由开关18和控制电路60二者控制。

在图5中示出了示例性控制电路60的框图。如图所示,控制电路60包括用于选择性地将电力信号(V+)和接地信号切换到马达22的继电器62。在所描述的实施例中,继电器62是双极继电器,其能够向第一端子提供电力信号,并且将接地信号提供给马达22的第二端子,用于在第一方向上旋转马达。例如,第一旋转方向可以使诸如侧窗的闭合元件向上移动。或者,继电器62可以被操作以向第二端子提供电力信号,并且向马达22的第一端子提供接地信号,用于在第二方向(例如侧窗的向下运动)上旋转马达。继电器62的操作和闭合元件的移动方向的控制由开关68响应于控制模块56来控制。在所述实施例中,开关68包括两个PNP晶体管,用于响应于经由控制模块56的控制信号而选择性地将电力信号导向继电器62的第一极或第二极。

除了切换马达22的旋转方向之外,控制电路60还能够经由第一分流器64或第二分流器66提供电力信号,以便如上所述地针对初始、中间和最终位置控制马达的转速。更具体地,控制模块56确定来自电源58的电力是否经由第一分流器64或第二分流器66提供给继电器62。在所述实施例中,第一分流器64和第二分流器66各自是具有预定值或电阻金属迹线。如本领域中已知的,根据迹线的宽度和厚度确定电阻。第一和第二分流器64、66与开关70、72并联连接,使得当不使用时相应的分流器从电路有效地移除。在所描述的实施例中,开关70、72各自是功率半导体器件(例如,金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET)。第一开关70和第二开关72从控制模块56接收控制信号。

在替代实施例中,第一分流器64和第二分流器66可以与开关70、72串联连接。例如,当开关70断开时,第一分流器64将有效地从电路中移除。类似地,当开关72断开时,第二分流器66将有效地从电路移除。甚至,闭合开关70和72两者将包括电路中的两个开关,并且可以用于为闭合元件提供第三速度选择。例如,仅使用第一分流器64产生与第一速度相关联的第一电阻,仅使用第二分流器66产生与第二速度相关联的第二不同电阻,并且利用第一和第二分流器二者产生与第三速度相关联的第三组合电阻。根据本发明,可以使用任何数量的分流器来创建额外的速度选择,用于为闭合元件的移动提供更精细的控制程度。

在图5所示的本文所述电路的操作中,根据闭合元件的确定的初始位置,可以引导电力信号通过第一分流器64或第二分流器66。在本文所述的示例中,侧窗12被确定为最初处于闭合位置。因此,电力信号在第一或稳态操作模式下被引导通过第一分流器64,从而开始侧窗12的移动。如上详细所述,当将侧窗12从闭合位置降低到打开位置时,这种布置提供了马达和侧窗的移动的稳定速度,同时与大量的窗密封件28接合。

当侧窗12在初始位置和最终位置之间移动时,窗密封件28的接合量减小,并且在中间位置,电力信号可以通过第二分流器66切换,以减少导向马达22的电力大小。将电力信号引导通过第二分流器66增加了马达22之前的电阻大小,其减小了马达的转速和转矩二者。在该示例中,限制转速和扭矩有效地减缓了在较少密封件28接合的中间点处的侧窗移动,从而允许在初始位置和最终位置之间的移动显得更加一致。当然,控制模块56能够根据初始位置是打开位置、闭合位置还是中间位置并根据闭合元件是侧窗、滑动侧门、天窗等,将第一分流器64和第二分流器66切换到控制电路56中和从控制电路56移除。

在这个或替代实施例中,控制电路60可以包括第三分流器,其也可以是具有不同预定值或电阻的金属迹线。第三分流器同样与开关并联连接,使得响应于来自控制模块56的控制信号,在不使用时有效地从电路中移除分流器。在该实施例中,电力信号可以在第二中间位置被切换通过第三分流器,以消除夹点。

在一个实施例中,第二中间位置邻近最终或闭合位置,并且在马达22之前引导电力信号通过第三分流器减小了马达的转速和扭矩二者。限制转速和扭矩使第二中间点处的侧窗移动减慢,这提供了停止侧窗移动或使侧窗反向移动的额外时间,以便在闭合过程中存在阻塞的情况下最小化这种夹点的影响。当然,根据上述教导,可以通过附加的分流器来提供对可移动闭合元件移动的额外控制。

总之,如本文所示,控制车辆10中的闭合元件12的方法产生了许多好处。该方法能够控制闭合元件12,从而确保闭合元件在初始位置和最终位置之间的稳定移动,虽然与闭合元件相关联的密封件存在阻滞力和/或使在邻近闭合位置的夹点处符合车辆安全标准,同时消除了对脉冲宽度调制控制的需要。

出于说明和描述的目的呈现前述内容。其并不旨在穷举或将实施例限制为所公开的精确形式。根据上述教导,显而易见的修改和变化是可能的。例如,天窗控制系统的操作可以在不考虑降水或门是否被锁定的情况下进行。当根据其公平、合法和公正地被授予的宽度来解释时,所有这些修改和变化都落在所附权利要求的范围内。

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