专利名称：用于检测夹紧情形的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测在借助机械调整系统来调整所驱动的部件时的夹紧情形(Einklemmsituation)的方法以及设备，所述机械调整系统包含电动机，其中涉及作用在所驱动的部件上的力的值(Fakt)与涉及参考值(Fltef)的阈值(FTh)进行比较。
背景技术：
调整系统或者调整设备例如在汽车中被采用，以便调整作为所驱动的部件的窗或者伸缩车棚(Schiebedach)。其他应用例如是用于操作电动后尾门(HecWdappen)或者滑动门的那些应用，使得随后出于简洁原因涉及所驱动的部件，必要时(在不限制一般性的情况下)涉及伸缩车棚。在这样的系统中，尤其是也基于法律要求此外还设置在闭合运动期间检测对象(例如人的手或者人的头部)的夹紧。夹紧检测基于算出的闭合力，该闭合力例如根据被设置用于驱动的电动机的转速和电压和/或电流被计算。当对象被夹紧时，闭合力变化。闭合力变化、即力的相对跳跃式的超过预先给定的阈值的升高用于判定夹紧情形。然而，当不存在夹紧情形时，那么闭合力的变化也被得到，即由于在调整运动时的改变的条件，如例如由于尤其是在密封部中的温度变化和随之出现的摩擦力的变化引起， 但是也由于调节系统中的污染物诸如此类引起。因而，需要能够将由于变化的外围条件(Rahmenbedingung)引起的这样的力波动与通过被夹紧的对象引起的那些力增加相区分。为了能够进行这样的区分，已经尝试考虑在确定时刻的闭合力与在所限定的过去时刻的闭合力之间的差而不是所计算的闭合力的绝对值作为标准。这些时刻的距离在此被选择为使得该系统与要检测的对象的硬度尽可能好地相匹配。通过所描述的求差取消了静态影响；因此也“滤出”比较微小的力变化。然而此处不利的是，一方面存在对用于过去比较值的缓冲存储器位置的大需求，而另一方面仅使用来自过去的有限的区段用于夹紧检测并且由此不(能)利用更早之前的(weiter zurueckliegend)信息。会值得希望的是，基于当前的力值能够执行夹紧检测。然而，在此如所提及的那样必须顾及如下问题由于不同的机械特性、即不同的外围条件可以出现不同的(准)静态的力水平；尤其是由于相对应的机械特性，力变化过程(Kraftverlauf)在没有夹紧的情况下也具有增长的趋势。例如在开动时，这样的力变化可以此外(在伸缩车棚的情况下)依照以机械方式一起运动的部分(譬如挡风器和遮阳同步装置(Sormenschutzmitnahme))但是也依照系统造成的参数(譬如电动机的加热)或者也如已经提及的那样依照调整系统中的污物而得到。通常，作为比较基础预先给定参考值，以便接着通过将当前力值与参考值进行比较或与固定地涉及其的阈值进行比较而能够检测夹紧情形。参考值在起动发动机时被确定并且在之前的防夹紧系统中是恒定的值。必要时考虑可预见的被存储为特性曲线的参考变化，例如参见DE 10 2007 050173 B3或者DE 19633941 Al。如前面所介绍的那样，那么由于变化的条件可发生真实的力变化过程与所希望的力变化过程的分离，其中甚至可发生夹紧的确定，尽管没有对象被夹紧。升高的夹持力也会是可能的，这可能会导致违反法律要求。
发明内容
现在，本发明的任务是在此提出补救办法并且如开头所提出地那样建议了一种方法，在该方法中以简单的方式在无需大的缓冲存储器的情况下能够可靠地将夹紧情形与其他的力变化相区分和检测该夹紧情形。根据本发明的开头所提出的类型的方法的特征在于参考值(并且由此为阈值)在力跟踪的意义上连续地与在调整运动时根据机械系统变化的力值相均衡(angleichen)。以相对应的方式，根据本发明的设备包含计算机装置，该计算机装置被设立来执行根据本发明的均衡方法。在本方法中，因此基于如下思想通过执行参考力的“力跟踪”，补偿当前的力值与所希望的力的缓慢的偏差。因此，使参考力(参考值)连续地跟踪当前力或涉及其的力值; 据此也并行于此地跟踪在实际力超过其时对夹紧进行检测的差动力，以便这样消除在机械系统中的力变化过程的(例如由于难以移动的机械装置引起的)变化作为夹紧检测的可能原因。另一方面，在此，归因于夹持过程、归因于对象的夹紧的(通常显著更陡峭的)力变化从所描述的力跟踪中被取出，或必要时这样的力变化仅稍微被包括到均衡(Angleichimg) 中，以便此外还能够可靠地检测这种夹紧过程。由于夹持过程引起的力增加的排除例如会基于在夹持过程中的力变化过程的增加速率明显高于机械系统波动的增加速率来进行，使得在力跟踪的情况下会基于在确定的(短的)时间段上取平均的增加速率。当参考值(并且由此为阈值)的连续均衡在数量方面被限制来以便这样取出归因于夹持过程的(较强的)变化时，在此得到显著更简单的解决方案。与由于机械装置中的变化的条件引起的力变化过程中的波动相反，通过限制力跟踪仅不显著地衰减夹紧过程。该限制在此适宜地进行来使得机械波动正好还被补偿。这可以通过设置相对应小的(最大)边界值来进行。当参考值(Fltef)在力值(Fakt)与参考值的偏差为正、即Fakt (s) ^FEef (s)(其中 S=所驱动的部件的位置)的情况下根据关系式
FRef (s+ Δ s) =FEef (s) +miη [ (Fakt (s) ~FEef (S))，
1 Limit-I
被均衡时，得到对此的简单算法，其中S+Δ S标明跟随位置S的位置，而!^imit标明作为跟踪极限的预先给定的边界值。以相对应的方式，此外对此还有利的是，参考值在偏差为负、即Fakt (s)<FEef (s)(其中S=所驱动的部件的位置)的情况下根据关系式 pRef (s+ Δ s ) =FEef (s ) -min [ (FEef (s) -Fakt (s))，FLimit]
被均衡，其中s+Δ s标明跟随位置s的位置，而!^imit标明作为跟踪极限的预先给定的边界值。力跟踪的前述限制可以在计算上利用传统的微处理器简单且迅速地被执行，使得参考值的均衡、即力跟踪实时地被得到。此外，当针对均衡既在力值与参考值的偏差为正的情况下又在力值与参考值的偏差为负的情况下预先给定了统一的边界时，在此得到了特别简单的确定。本方法能够有利地此外还与如下情况有联系通常针对相应的机械调整系统将机械特性曲线族保存在存储器中。参考力在这种情况下首先遵循根据这些特性曲线族得到的特性曲线形状，并且附加地在前面描述的力跟踪的意义上设置与变化的当前值的均衡。力跟踪的边界值可以是恒定的，然而这并不一定如此。在调整部件期间，通过机械系统来预先给定而可以出现不同的力值，如例如紧接在起动发动机之后，其中那么在该阶段出现相对高的力或对于部件的调整是需要的。针对具有不同的力水平(静态力水平)的这样的阶段，在本方法中可以有利地设置如下改进方案边界值不是恒定的，而是可变的；尤其是，边界值可以是与所驱动的部件的位置(即与调整路径)有关的边界值。由此，在起动调整时可以基于相对高的边界值，使得在该阶段也能够补偿强烈的力波动。在调整运动开始时，参考力因而尽可能地与所测量的(当前)力相对应。边界值随后逐渐地减小，直至针对均勻的发动机运行的阶段达到恒定的低值。例如，在这一点可以设置指数降低的边界值。针对在调整运动期间的变化的边界值的其他可能性可以通过如下方式得到在调整系统中存在(公知的)机械问题部位，譬如在带有挡风器的伸缩车棚的情况下，该挡风器在确定的情形下(即在伸缩车棚的确定的位置)也与温度有关地可导致相关的干扰、即比较起来更高的力升高。在这些位置区域中也可一开始就设置被增加的边界值，以便由此补偿所谈起的干扰。本处理方式的另一有利的可能性在于通过设置边界值的可变的变化过程也补偿电压波动、例如汽车的车载电网电压中的波动。因而，在总边界值中例如可以包含添加项 (additiver Term)，该添加项根据这样的电压波动而变化，其中例如得到该项的随着电压波动的大小而二次方地升高的值。此外，必要时存储的(如本身公知的那样)考虑可预见的参考变化的特性曲线可以根据本发明的一个有利的实施形式而被采用，以便特别有效地执行参考值均衡；据此有利的是，在均衡参考值(Fltef)时从基于所存储的特性曲线数据的参考值变化过程出发。有利的也是，针对发动机起动过程使用暂时比较高的边界值，以便使参考值迅速地与在起动过程中强烈的力变化均衡。在此对于简单的计算有利的是，使用从比较高的初始值指数下降的边界值。力跟踪的本方法可导致补偿夹紧过程的分量并且由此针对夹紧的检测而丢弃夹紧过程的该分量。为了限制这种可能性，如所提及的那样引入倒不如说是小的边界值。然而，如果预先给定较高的边界值，则利用差动力中的高的力升高而选择性地在夹紧方面检测仅相对更坚硬的对象。在现有的防夹紧算法中常常难以及时检测到非常坚硬的对象。这样的硬对象例如是根据US准则FMVSS 118 S5所要求的65N/mm弹性常数，并且当高边界值被确定时，这样的坚硬的或者硬的对象能够被良好地检测，因为所有其他“干扰”被强烈地过滤。现在可能的是针对这样的特定对象执行特有的附加夹紧检测，其中基于相对应高的边界值，该边界值特定地与这样的硬的对象相匹配。这还能进一步通过例如针对不同的特定对象硬度(尤其是法律所要求的对象硬度10N/mm、20N/mm和65N/mm)分别设置特有的(具有特有的边界值的)夹持检测来补充。由此，针对不同的对象硬度能确定完全特定的触发阈值。不同的对象硬度的夹持力由此可以以简单的方式保持恒定，由此提高了系统的稳健性。据此，特别有利的是，针对限制确定适应于夹紧对象的硬度的边界值，其中该边界值越高，则夹紧对象的硬度越高；其中此外有利的是，在不同的边界值的情况下彼此并行地执行至少两个力跟踪，以便针对不同的坚硬的夹紧对象进行参考值与力值的特有的适配的均衡。
以下按照特别优选的实施例(但是本发明不应被限于这些实施例)和参考附图还进一步阐述了本发明。在附图中在此详细地
图1示出具有带有防夹紧的电动机、例如用于汽车窗或者也可以用于伸缩车棚的电动机的机械调整系统的实施形式的方框电路图2示意性示出如下曲线图该曲线图示出了实际力Fakt、参考力^tef和阈值FTh以及此外运动的部件的位置在时间上的时间变化过程；
图3略微更详细地示出了与恒定的力参考值或与根据所存储的特性曲线族所获得的参考力特性曲线相比的实际力的变化过程，其中所期望的力变化过程与真实的力变化过程的分离是可以看得出来的；
图4以对应于图3的曲线图示出了当前力的变化过程和参考力的变化过程，更确切地说一方面在按照根据本发明的方法的完全补偿的情况下而另一方面在部分补偿的情况下的变化过程；
图5以曲线图示出了针对根据本发明的“力跟踪”而采用的边界值Fumit的可能的与位置有关的或与时间有关的变化过程；
图6以曲线图示出了根据现有技术的根据调整路径、即位置s的闭合力的差的变化过
程；
图7和8以可比较的曲线图一方面(图7)在上部分中示出了在没有被均衡的参考的情况下的实际闭合力的变化过程，而在下部分中示出了在没有力跟踪的情况下的差动力的变化过程以及示出了相关联的触发阈值，其中可看出的是，在没有根据本发明的均衡或者力跟踪的情况下，依照错误的夹紧检测而可出现误逆转，和(图8)在上部分中示出了带有被均衡的参考的相对应的闭合力变化过程，而在下部分中示出了带有力跟踪的差动力或触发阈值的变化过程；
图9以曲线图示出了电池电压、即发动机供电电压、经过低通滤波的电压和“适配的” 边界值的变化过程；
图10示出了当前力、在均衡时的相关联的参考和相关联的阈值在发动机开动阶段中的变化过程；以及
图11示出了与图10可比较的曲线图，其中然而现在不同于图10而从所存储的力值出发，其中那么得到了在使用还被存储的最后的移位力时作为起始值可以加速开动阶段的均衡，使得更早达到算法的稳定状态。
具体实施例方式在图1中示意性地以方框电路图示出了具有电动机2的用于驱动此外未进一步示出的汽车部件(如伸缩车棚)的调整设备1，其中中央计算机装置3 (CPU 3)被设置为设备 1的重要组成部分，以便通过PWM开关4实施发动机2的激励、例如PWM激励；PWM开关4在图1中仅示意性地示出并且在实践中通常例如借助场效应晶体管(FET)来实现。PWM开关 4根据通过计算机装置3预先给定的占空比而将在设备1的端子5、6上的供电电压UBat施加在发动机2上。实际上在发动机2上的电压UMot可选地借助测量装置7被测量，其中相对应的测量值被输送给计算机装置3。此外，在所示的例子中设置有用于测量旋转运动、即鉴于发动机2的位置S、速度ν或角速度ω和/或力的检测的旋转运动的传感器8 ；该传感器8可以附加地或替代测量装置7被设置用于形成调节系统，并且该传感器8例如可以是霍尔传感器。传感器8的输出信号(测量信号)同样被输送给计算机装置3。此外，计算机装置3与存储器9相连接，在该存储器9中保存涉及调整设备1或该调整设备的机械系统的机械特性曲线的数据。可能的特性曲线F (t)在图3中示例性地用曲线10来阐明，其中可看出的是，力F根据时间t或根据例如伸缩车棚的位置s而变化。随着调整路径(位置s) 而改变的力F因此为设备1所已知。然后，从图1中还可看出的是也存在用于测量供电电压UBat的测量装置11，其中测量值同样被输送给计算机装置3。计算机装置3以本身传统的方式形成发动机2的PWM 激励装置，该PWM激励装置通过图1中的PWM模块3A与PWM开关4组合地被实现。与此相连有通过计算机装置3中的模块;3B表明的防夹紧模块，其中对于也与转换继电器12、13相关的防夹紧系统，以便在检测夹紧的情况下降低发动机速度之后也能够如本身公知的那样使发动机2逆转。转换继电器12、13在图1中示意性地以其正常工作部位(Betriebsstellung)示出，其中所述转换继电器12、13在发动机2逆转时两个都变更开关部位。在(未示出的)静止部位，两个转换继电器12、13呈其根据图1的上部的部位，即所述转换继电器12、13接着两者都在端子5上，如在图1中在转换继电器12处用虚线所表明的那样。PWM开关4在静止部位是打开的。在所示的实施形式的变形中，例如也可设想的是，不是转换继电器12、13和PWM开关(FET)4，而是设置有带有四个FET的全桥，这四个FET由计算机装置3通过(那么被组合的)模块3A、;3B来激励，以便一方面实现发动机2的PWM激励而另一方面实现发动机逆转。从图1中的图示中得到的是供电电压UBat、可选地发动机电压UMot和发动机转速 ω可以被视为预先给定的量，也就是说这些量被测量，并且对其作出反应。反应涉及PWM激励，其中利用PWM模块3Α和PWM开关4来调节发动机电压UM。t。物理情况详细地如下限定了在发动机上的电压UM。t、发动机上的力F和发动机的角速度ω之间的关系
静态发动机等式
导致
j = uMot - K 'ω
— R °其中
I意味着发动机2的发动机电流(电枢电流) k 意味着比例因子(发动机常数) R意味着电枢电阻。当另一发动机常数km作为比例因子被预先给定时，这样发动机2的转矩M通过常数<与电枢电流I成比例
权利要求
1.一种用于检测在借助机械调整系统调整所驱动的部件时的夹紧情形的方法，该机械调整系统包括电动机(2)，其中涉及作用在所驱动的部件上的力的值(Fakt)与涉及参考值 (FEef)的阈值(FTh)进行比较，其特征在于，参考值(i^ef)、并且由此阈值(FTh)连续地在力跟踪的意义上与在调整运动时根据机械系统变化的力值相均衡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，参考值(I^f)的连续均衡在数量方面被限制，以取出归因于夹持过程的变化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，参考值(I^ef)在力值(Fakt)与参考值的偏差为正、即Fakt (s)彡FEef (s)时根据关系式FRef (s+ Δ s) =FEef (s) +miη [ (Fakt (s) ~FEef (S))，1 Limit-I被均衡，其中S=所驱动的部件的位置，其中s+Δ S标明跟随位置S的位置，而FumitS 明作为跟踪极限的预先给定的边界值。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，参考值在偏差为负、即Fakt(s)<FEef (s)的情况下根据关系式pRef (s+ Δ s ) =FEef (s ) -min [ (FEef (s) -Fakt (s))，FLimit]被均衡，其中S=所驱动的部件的位置，其中s+Δ s标明跟随位置s的位置，而FumitS 明作为跟踪极限的预先给定的边界值。
5.根据权利要求3和4所述的方法，其特征在于，针对均衡，既在力值与参考值的偏差为正的情况下又在力值与参考值的偏差为负的情况下预先给定统一的边界值FUmit。
6.根据权利要求2至5之一所述的方法，其特征在于，针对限制而预先给定可变的边界值(FLimit ^ °
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，边界值(Fumit)与所驱动的部件的位置(s)有关。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，边界值(Fumit)与发动机电压(U)的波动有关。
9.根据权利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，在使参考值(Fltef)均衡时，从基于所存储的特性曲线数据的参考值变化过程(10)出发。
10.根据权利要求6至9所述的方法，其特征在于，针对发动机起动过程使用暂时比较高的边界值(Fumit),以便使参考值(!^f)与在起动过程中的强烈的力变化快速均衡。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使用从比较高的初始值指数降低的边界值(I7Limit )。
12.根据权利要求2至11之一所述的方法，其特征在于，针对限制确定适应于夹紧对象的硬度的边界值(Fumit)，其中所述边界值越高，则夹紧对象的硬度就越高。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在不同的边界值(Fumit)的情况下彼此并行地执行至少两个力跟踪，以便针对不同坚硬的夹紧对象进行参考值(I^f)与力值(Fakt) 的特有的、适配的均衡。
14.一种用于检测在借助机械调整系统调整所驱动的部件时的夹紧情形的设备，该机械调整系统包括电动机(2)，其中涉及作用在所驱动的部件上的力的值(Fakt)与涉及参考值 (FEef)的阈值(FTh)进行比较，其特征在于计算机装置(3)，所述计算机装置(3)被设立来执行根据权利要求1至13之一所述的均衡方法。
全文摘要
为了检测在借助包含电动机(2)的机械调整系统调整所驱动的部件时的夹紧情形，涉及作用在所驱动的部件上的力的值(Fakt)与涉及参考值(FRef)的阈值(FTh)进行比较，其中该参考值(FRef)、并且由此阈值(FTh)在力跟踪的意义上连续地与在调整运动时根据机械系统变化的力值相均衡。
文档编号H02H7/085GK102414387SQ201080018662
公开日2012年4月11日 申请日期2010年4月13日 优先权日2009年4月27日
发明者埃格 A., 莫拉维克 R., 霍尔津格 S. 申请人:欧陆汽车有限责任公司