汽车电致动设备行程终止检测的制作方法与工艺

本发明整体涉及被要求从一个或者多个行程终止位置移动/移动至一个或者多个行程终止位置的汽车电致动设备，具体地，涉及汽车电致动设备到达行程终止位置或者停止位置的无传感器检测，该检测仅基于由汽车电致动设备吸收的电流。本发明在应用于由电动车窗到达的行程终止位置或者停止位置的检测时(但不是唯一的)具有优点，行程终止位置或者停止位置对应于车窗的完全关闭和完全开启，因此，在不损失一般性的情况下，下列描述涉及车窗的完全关闭和完全开启。事实上，以实例的方式，本发明还应用于由电动后视镜、座椅、遮阳蓬顶、以及空气动力移动部件到达的完全开启和完全关闭位置的检测。

背景技术：
涉及具体市场的新条例已经扩展至关于汽车电子设备的操作要求。具体地，对于汽车电子设备中的一些，包括电动车窗，现在必须确保在低于使电动车窗正常有效的温度的温度下操作。这对基础型的电动车窗具有影响，即，不具有车上电子产品、通过车上电子附件的通常被称为“车身控制模块”(BCM)的电子控制单元直接操作并同时不具有防夹保护的电动车窗。对电动车窗的功能测试表明，在低温(–30℃)下不能保证其正确的功能性。具体地，在这些环境条件下，当用户命令车窗关闭时，可能在车窗到达终点位置之前冻结，并且在这种情况下，用户被迫释放操作按钮并且请求重新关闭。因此，车窗关闭不平稳，操作按钮必须被重复操作，并且该过程经常激活车窗上升电动机的热保护，所述保护防止在一定时间段进一步操作。最终结果是车窗在非常长的时间内达到完全关闭。相似的考虑因素也适用于开启操作。存储在BCM中并且通过BCM执行的控制软件控制电动车窗的操作，该控制软件用于检测正在开启或者关闭的车窗到达行程终止位置，以切断电动车窗电动机的电源，从而防止任何错用和损坏。电动车窗到达的行程终止位置的检测极容易出现下列错误：事实上，由于外部低温，电动车窗控制软件在电动车辆实际上并未到达行程终止位置时可错误地确定电动车窗已经到达行程终止位置。事实上，电动车窗到达行程终止位置的事实根据车窗在操作过程中吸收的电流来确定。在上述所述条例预期的操作温度下，由电动车窗吸收的电流的振幅的典型时序在图1中被示出，该典型时序与24℃的室温有关，并且其中，可区分下列三个阶段：·在启动时由于克服机械系统的初始惯性而由电动车窗吸收的电流(通常被称为启动电流)的振幅的初始峰值；·电动车窗的操作的中心阶段；以及·当电动车窗到达行程终止位置时，由电动车窗吸收的电流的振幅的增加。当前所使用的控制软件监测由电动机吸收的电流，并且在吸收的电流超过电流阈值(通常约等于启动电流的70％)时停止电动车窗的移动。当室温下降至低于通过上述条例限定的温度阈值时，由电动机吸收的电流的振幅的分布如果与图1中所示的一个分布相比较明显变化，并且其变得与图2(指–30℃的室温)中所示的一个分布相类似。在这些环境条件下，在电动车窗到达终止位置很久之前，由电动车窗在操作步骤中吸收的电流的振幅超过了电流阈值，因此，电动车窗的移动在其实际到达终止位置之前，即，在车窗完全开启或者关闭之前就停止。通过配备有脉冲位置编码器的电动机操作的电动车窗可以用于克服这种问题，该脉冲位置编码器用于对电动机的转子的转数计数并由此在车窗移动过程中提供车窗位置的精确指示。然而，这些种类的电动机比不具备该特征的传统电动机更为昂贵，因此，这些种类的电动机的使用构成汽车制造商的额外成本。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种简单且经济的解决方案，该解决方案不基于配备有位置编码器的电动机的使用，并且其仍能确保如新条例所要求的电动车窗在所有环境条件下的操作。本发明的目的是汽车电子控制单元，该汽车电子控制单元被配置为无传感器地控制被要求从一个或者多个行程终止位置移动/移动至一个或者多个行程终止位置的汽车电致动设备，其中，电子控制单元被配置为基于下列项检测汽车电致动设备到达行程终止位置或者停止位置：·由汽车电致动设备吸收的电流的振幅；·由汽车电致动设备吸收的电流的振幅的梯度；以及·由汽车电致动设备吸收的电流的振幅的纹波频率(ripplefrequency)。附图说明图1示出了在室温24℃下由电动车窗吸收的电流的振幅的典型分布图；图2示出了在室温–30℃下由电动车窗吸收的电流的振幅的分布图；图3示出了描述电动车窗的行为的有限状态机的框图；图4示出了电动车窗控制软件的功能框图；图5示出了通过图4中的电动车辆控制软件的模块中的一个执行的操作的流程图；图6示出了通过图4中的电动车辆控制软件的模块中的一个执行的操作的框图；图7示出了用状态机的统一建模语言的描述，该状态机描述图6的框图中的一个的行为；以及图8示出了由图6中的框图中的块中的另一个所实现的操作的流程图。具体实施方式现将参考附图详细描述本发明，从而能够使本领域技术人员实现和使用本发明。所描述实施方式的各种变形对本领域技术人员将是直接显而易见的，并且因此，在不背离要求保护的发明的保护范围内，所描述的一般原理可适用于其他实施方式和应用。因此，本发明不得被解释为限于所描述和示出的实施方式，而是被提供符合本文所描述和要求保护的原理和特征的最宽保护范围。广义而言，本发明基于下列项基本提供对电动车窗到达的行程终止位置或者停止位置的检测：·由电动车窗吸收的电流的振幅；·由电动车窗吸收的电流的振幅的梯度；以及·由电动车窗吸收的电流的振幅的纹波频率。优选地，本发明在同时发生所有下列三种条件时检测到电动车窗到达的行程终止位置或者停止位置：·由电动车窗吸收的电流的振幅满足与阈值电流的关系，优选地，振幅高于阈值电流；·由汽车电致动设备吸收的电流的振幅的梯度满足与阈值正值的关系，优选地，梯度不高于阈值正值；以及·由汽车电致动设备吸收的电流的振幅的纹波频率满足与阈值频率的关系，优选地，纹波频率低于阈值频率。此外，优选地，电流阈值是由启动电动车窗吸收的电流的峰值振幅的函数，具体地，电流阈值高于给定百分比，优选地，从70％至80％。上述三种条件及其相互关系源自于下面的观察。电动车窗通过DC电动机操作，DC电动机在操作过程中吸收电流，该电流的振幅包括通过刷子的切换而产生的正弦分量。另一方面，当电动机在到达行程终止位置而停止时，被吸收的电流不再表现出这些纹波，从而在更低频率下至多产生外部干扰。被吸收的电流的振幅增加是由电动机供应的扭矩的增加的指标并且因此是电动机的旋转速度的增加的指标，在这种情况下，很清楚的是，电动车窗不是静止的。因此，通过到达行程终止位置，由电动机吸收的电流具有较高且稳定的振幅，而不具有因电动机的刷子的切换而提供的典型纹波。因此，实现本发明的用于控制电动车窗的操作的软件检测由电动车窗吸收的电流的分布，从而识别正弦分量，计算其频率，并且通过在数字上计算时间导数来建立电流的增加吸收。更详细地，可以使用图3中所示的有限状态机(有限状态机–FSM)来描述电动车窗的行为，其中：·在“闲置”状态，电动车窗为静止的并且系统等待新的命令；·在“关闭”状态，电动车窗使玻璃上升。该状态是宏观状态并包括状态“峰值检测”和“行程终止检测”；·在“开启”状态，电动车窗使玻璃下降。该状态是宏观状态并包括状态“峰值检测”和“行程终止检测”；·在状态“峰值检测”，估计启动电流的峰值振幅；·在状态“行程终止检测”，监测电动车窗的移动，以检测电流的高吸收和所吸收电流的正梯度的不存在，并且确定移动过程中所吸收的电流的纹波频率。图4示出了电动车窗控制软件的示例性非限制性功能框图，该电动车窗控制软件存储在整体由1表示的汽车电子控制单元中并由其执行，汽车电子控制单元在该情况下由所谓的车身控制模块(BCM)构成。图4和下列图中所示的涉及控制软件的功能框图仅指示由控制软件及其模块执行的操作并且不得以任何方式限制所示出的结构。参考图4，优选地，电动车窗控制软件包括下列软件模块：·模数转换(ADC)数据收集器2，以下简称为“ADC数据收集器”，被设计成接收指示由电动车窗吸收并且通过电流分流技术产生的电流的模拟电信号，从由电动车窗电子控制单元驱动的驱动电流开始，以在预定频率(例如，1MHz)下对模拟电信号采样，然后，适当地滤波采样的模拟电信号，以产生由电动车窗吸收的电流的对应数字数据；·峰值检测器3，被设计成从ADC数据收集器2接收由电动车窗吸收的电流的数据并且确定启动电流的峰值振幅；以及·行程终止检测器4，被设计成从ADC数据收集器ADC2接收由电动车窗吸收的电流的数据并且从峰值检测器3接收启动电流的峰值振幅，并且根据该输入数据确定电动车窗是否到达行程终止位置。优选地，行程终止检测器4包括：·高电流检测器5，被设计成比较由电动车窗吸收的电流的数据与高电流阈值，优选地，但不一定，高电流阈值是启动电流的峰值振幅的函数，例如，优选地，但不一定，高电流阈值等于启动电流的峰值振幅的特定百分比，优选地70％至80％，并且被设计成提供优选地为布尔类型的输出信息，该输出信息指示由电动车窗吸收的电流的振幅是否满足与高电流阈值的预定关系，优选地，振幅低于或者高于高电流阈值；·斜率检测器6，被设计成计算由电动车窗吸收的电流的振幅的梯度并且提供优选为布尔类型的信息，该信息指示所吸收的电流的梯度是否满足与优选为正值的控制阈值的预定关系，优选地，梯度高于或者低于控制阈值；·纹波周期(RipplePeriod)估计器7，被设计成计算由电动车窗吸收的电功率的振幅的纹波周期(或者可替代地，频率)，将纹波周期与指示阻挡的电动机纹波周期阈值的给定阈值相比较，并且提供优选为布尔类型的信息，该信息指示由电动车窗吸收的电流的振幅的纹波周期是否满足与纹波周期阈值的预定关系，优选地，纹波周期低于或者高于纹波周期阈值；以及·行程终止(EoT)决策器8，被设计成从高电流检测器5、从斜率检测器6、以及从纹波周期估计器7接收信息并且基于所述信息确定何时停止电动车窗。具体地，如图5中的流程图所示，行程终止决策器8被设计成提供优选地为布尔类型的信息，该信息指示当所有下列条件同时满足时需要停止电动车窗：由电动车窗吸收的电流的振幅满足与高电流阈值的预定关系，优选地，振幅高于高电流阈值；由电动车窗吸收的电流的振幅的梯度满足与控制阈值的预定关系，优选地，梯度不高于控制阈值；以及由电动车窗吸收的电流的振幅的纹波周期满足与纹波周期阈值的预定关系，优选地，纹波周期低于纹波周期阈值。基于由行程终止决策器8提供的信息，电子控制单元1由此产生对应的电动车窗停止命令。关于由电动车窗吸收的电流的振幅的纹波周期的估计，图6中示出了纹波周期估计器7的示例性非限制性功能框图，纹波周期估计器7被设计成识别纹波上升沿和下降沿，查找局部峰值和谷值，然后，计算作为两个连续峰值或谷值之间的时间间隔的纹波周期。具体地，为了区分上升沿和下降沿，纹波周期估计器7优选地实现状态机(图6中的“周期估计”框)，图7中示出了用状态机的统一建模语言(UML)的描述的示例性非限制性描述。详细地，状态机被设计成比较吸收的电流的数据与平均值，优选地，平均值是通过适当的一阶数字滤波器获得的。具体地，状态机优选地被设计成计算相对于平均值的上阈值和下阈值，从而在电动机停止时，排除低频噪声，并且优选地被设计成比较由电动车窗吸收的电流的数据与所述上阈值和下阈值，并且当该机器确定由电动车窗吸收的电流超过上阈值时，搜索局部高值，当该机器确定由电动车窗吸收的电流下降至低于下阈值时，搜索局部低值。因此，在下一上升沿识别完整的纹波并且该周期根据对应于在两个连续高值之间经过的电流采样的时间来计算。该计算为瞬时的并且不要求累积存储数据。此外，优选地，但并非一定，平均值的计算具有图6的示例性非限制性框图中所示的两个校正机制：第一机制(通过“动态TC”框实现)被设计成使平均值更稳定或者更响应于所吸收的电流的振幅的变化，以加快检测初始阶段中的纹波并且免于后期的突然变化的影响，而图8的示例性非限制性流程图中详细示出的第二机制(通过“电流平均调整”框实现)被设计成校正对应于纹波的一半振幅的量的值，以使其接近正弦曲线的几何中心，电流峰值由于电动车窗和电动机的机械性(mechanics)是不对称的。基于上述所述内容，本发明如果与现有解决方案的情形相比较，其优点是显而易见的。具体地，本发明通过非常简单的方式检测到达的行程终止位置，并且因此对用于处理实现该检测的电子控制单元的资源的请求具有较低的影响。具体地，通过从由电动车窗吸收的电流获得不同信息，即，被吸收的电流的振幅、其被吸收电流的振幅的梯度和纹波频率，并且通过适当地使它们相关联，本发明能够明确确定电动车窗在专用于该部件的整个温度范围内的停止条件。最后，本发明在不引入汽车设计中的机械变化或者其他变量的情况下解决了上述所述问题。由此，电动车窗通过使用简单且具有成本效益的机械和电部件被控制。在不背离要求保护的保护范围的情况下，可以由此对所描述实施方式做出各种变形。具体地，本发明之前描述的技术仅为了提供可能减少本发明的实践的非限制性实例而提供并且可因此不同于所描述的技术，本发明之前描述的技术具体为：-由电动车窗吸收的电流的振幅及其梯度和纹波频率要满足的具体关系；-计算由电动车窗吸收的电流的纹波频率的具体方式；-确定由电动车窗吸收的电流的纹波的上升和下降沿的具体方式；-计算平均值、比较由电动车窗吸收的电流的数据与该平局值的具体方式，具体地，高于平均值的阈值和低于平均值的阈值的限定和计算；以及-计算平均值时的两个校正机制的限定和技术。事实上，本发明之前描述的具体技术依赖于许多因素并且主要依赖于电动机车制造商基于除其他事宜之外的用于减少本发明实践的成本与希望实现的性能之间的权衡的设计选择，因此，本发明之前描述的技术不得被解释为本发明的基本特征。