专利名称：驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动装置，特别地，本发明涉及一种用于驱动安全带预张紧器中的马达的驱动装置。
背景技术：
安全带预张紧器安装在车辆上，为的是倘若存在预期的碰撞，则将车辆乘员所系的安全带中的松弛部分缠绕。如果发生碰撞，或者当发生碰撞时，预张紧器拉紧乘员身上的安全带，以尽可能地减小乘员相对于座椅的移动。在多数情况下，安全带预张紧器响应于来自预碰撞传感器的信号而触发，所述预碰撞传感器探测即将发生的碰撞。当触发了安全带预张紧器，重要的是预张紧器快速将安全带中的松弛部分缠绕，使得安全带针对乘员适宜地张紧，为碰撞做好准备。在一些情况下，安全带预张紧器必须以足够的力将安全带缠绕，以便将系着安全带的乘员重新定位。例如，安全带预张紧器必须以足够的力将安全带缠绕，从而将乘员拉回座椅中优选的乘坐位置。乘员由此能够重新定位，以在碰撞期间被安全带以安全的方式约束ο传统的安全带预张紧器通常由车辆的主电源供电，车辆的主电源通常是12V的电池。遗憾的是，车辆电池能够提供的电流是受到限制的，并且这种电流限制能够对安全带预张紧器的工作产生不良的局限。在一些情况下，电流限制阻止了安全带预张紧器中的马达以足够的速度转动以便快速张紧安全带。在其他情况下，电流的大小不足以允许马达向安全带施加足够的力以便对乘员重新定位。先前已经提出，设定连接预张紧器马达至安全带的带轴的齿轮装置的传动比，使得马达以足够高的速度转动带轴。然而，以这种方式设定传动比降低了施加在安全带上的力，这是不希望看到的。可选择地，已经提出可变齿轮箱装置，以在缠绕阶段提供高速的传动比，而在乘员重新定位阶段提供低速的、但是具有较高扭矩的传动比。然而，可变齿轮箱装置是昂贵的并且难于实现。
发明内容
本发明寻求提供一种改进的驱动装置。根据本发明的一个方面，提供了一种用于驱动安全带预张紧器的驱动装置，所述装置包括被配置为由电源供电的电源电路，所述电源电路包括第一对开关和第二对开关， 所述第一对开关与设置在它们之间的第一输出端串联连接，所述第二对开关与设置在它们之间的第二输出端串联连接，所述第一和第二输出端用于连接至安全带预张紧器中的马达；控制单元，所述控制单元连接至所述开关以控制所述开关，从而在所述第一和第二输出端之间输出电压；以及升压电路，所述升压电路在由所述控制单元触发时提高所述输出端之间的电压，从而提高连接至所述输出端的马达的转速。优选地，所述升压电路包括串联连接在电源和所述电源电路之间的电感器。
便利地，所述升压电路包括第一升压开关。有利地，所述第一升压开关串联连接在所述电感器和所述电源电路之间。优选地，所述电源电路中的每一对开关的其中一端连接在一起，并且所述第一升压开关与开关对之间的连接处之一串联连接。便利地，所述升压电路包括第二升压开关，所述第二升压开关由所述控制单元控制，以激励所述电感器。在一个实施例中，所述第二升压开关与所述电源电路并联连接。在另一实施例中，所述第二升压开关是所述电源电路中的开关之一。优选地，所述驱动装置被配置为在三个工作阶段中驱动马达，所述控制单元仅在其中一个工作阶段中触发所述升压电路。便利地，所述控制单元被配置为接收来自预碰撞传感器的信号。有利地，每个开关均是晶体管。优选地，所述装置包括马达。便利地，所述电源电路是H桥电路。根据本发明的另一方面，提供了一种安全带预张紧器，所述安全带预张紧器包括马达，所述马达连接至权利要求1-13中任意一项所述的驱动装置。根据本发明的又一方面，提供了一种包括安全带预张紧器的车辆，所述安全带预张紧器包括马达，所述马达连接至权利要求1-13中任意一项所述的驱动装置。
现在参照附图，通过示例描述本发明的实施例，由此可以更加容易地理解本发明， 其中图1是根据本发明的一个实施例的驱动装置的示意图，所述驱动装置包括升压电路，所述驱动装置连接至安全带预张紧器；图2是图1所示的驱动装置的三个工作阶段的图示，其中没有对升压电路进行触发；图3是图1所示的驱动装置的三个工作阶段的图示，其中对升压电路进行了触发； 以及图4是根据本发明的另一实施例的驱动装置的示意图。
具体实施例方式首先参照图1，根据本发明的实施例的驱动装置1包括高压电源输入端2和低压电源输入端3，高压电源输入端2和低压电源输入端3被配置为连接至机动车上的电源(未示出)。电源输入端2、3连接至高压供电轨4和低压供电轨5，高压供电轨4和低压供电轨5 向H桥电路6形式的电源电路传输电力。H桥电路6包括第一对开关Si、S2和第二对开关S3、S4。开关S1-S4优选地是晶体管。第一对开关Si、S2与设置在它们之间的第一输出端7串联连接，而第二对开关S3、 S4与设置在它们之间的第二输出端8串联连接。开关Si、S2和S3、S4中的每一对的末端在高压供电轨4和低压供电轨5连接在一起。
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输出端7、8被配置为连接至安全带预张紧器的电动马达9。优选地，将所述马达9 连接为驱动齿轮箱10，所述齿轮箱10形成安全带伸缩装置(未示出)的一部分。优选地， 所述安全带伸缩装置还包括离合装置11和带轴(belt spool) 12。安全带13从带轴12延伸，围绕坐在机动车座椅15上的乘员14。驱动装置1包括升压电路(voltage boost circuit) 16，所述升压电路16串联连接在高压电源输入端2和H桥电路6之间。升压电路16包括电感器L，所述电感器L与高压供电轨4串联连接。第一升压开关S5串联连接在电感器L和H桥电路6之间。升压电路16包括第二升压开关S6，所述第二升压开关S6跨过高压供电轨4和低压供电轨5，与H桥电路6并联连接。优选地，电容器C同样跨过高压供电轨4和低压供电轨5并联连接。H桥电路6的开关S1-S4以及升压电路16的升压开关S5、S6连接至控制单元17。 在本实施例中，开关S1-S6是晶体管，并且将每个晶体管的栅极连接，以便从控制单元17接收信号，从而切换晶体管的导通和截止。电流分流电阻Rs向控制单元17提供输入，表明马达9获取的电流。将控制单元17连接为从车辆上的传感器18接收信号。传感器18优选地是预碰撞传感器，其被配置为倘若存在预期的碰撞，则对预期的碰撞进行检测并且向控制单元17 提供触发信号。下面参照图2和设想的情形进行讨论，其中驱动装置1在没有触发升压电路16的情况下驱动马达9。在这个设想的示例中，第一升压开关S5持续导通，以将H桥电路6连接至高压供电轨4，而第二升压开关S6截止，因此没有提高电源电压。如果传感器18检测到碰撞即将发生，则传感器18向控制单元17发送触发信号。 当接收到触发信号时，控制单元17通过切换H桥电路开关S1-S4而触发H桥电路6，以向马达9供电，因此马达9使得安全带13缠绕并且将安全带13张紧。通过采用大约20KHz的脉宽调制对H桥开关S1-S4进行切换，控制单元17限制供应给马达9的电流。为了张紧安全带13，控制单元17使得开关S3持续导通并且以互补切换 (complementary switching)的方式调节开关Sl和S2，或者控制单元17使得开关S2持续导通并且以互补切换的方式调节开关S3和S4。在碰撞已经发生后或者如果不再有预期的碰撞，控制单元17触发H桥电路6，以便通过以相反的方向转动马达9而释放安全带13。为了释放安全带13，控制单元17使得开关Sl持续导通并且以互补切换的方式调节开关S3和S4，或者使得开关S4持续导通并且以互补切换的方式调节开关Sl和S2。H桥电路6由此能够用于以相反的方向转动马达9，以释放离合装置11。现在参照图2，图2a、2b表明，当驱动装置1驱动马达9以张紧安全带13时，存在三个工作阶段Phl_Ph3。在第一阶段Phl中，马达9开始转动。马达9的反电动势是低的， 因此马达9两端的电压受到控制单元17的限制，以限制马达9获取的功率。在工作的第二阶段Ph2中，马达9正在转动，并且马达9将安全带13的松弛部分缠绕。在这个第二阶段Ph2中，马达两端的电压不再降低，而供应给马达9的电流略微降至低水平。当马达9已经将安全带13缠绕，使得安全带13中不存在松弛部分时，马达9被安全带13阻止转动并且驱动装置工作在第三阶段Ph3。在第三阶段Ph3，不存在反电动势，因此必须降低马达9两端的电压，以限制马达9获取的功率。现在参照图3，示出了驱动装置1的三个工作阶段，其中在第二阶段Ph2期间，升压电路被触发。这是将会实现本发明的实施例的方式。在工作的第一阶段Phl，第一升压开关S5和开关S3持续导通并且以互补切换的方式调节开关Sl和S2，或者第一升压开关S5和开关S2持续导通并且以互补切换的方式调节开关S3和S4。在工作的第二阶段Ph2，开关S2和开关S3持续导通并且以互补切换的方式调节第一和第二升压开关S5、S6，以触发升压电路16。升压电路16提高来自电源的电压，并且提高H桥开关S1-S4和电容器C两端的电压。第一升压开关S5起到升压电路16中的控制二极管的作用。图3a和3b示出了作为马达电压被升压电路16提高的结果，供应电流如何在第二阶段Ph2期间保持恒定。由图3b可以清楚地看到，马达电压在第二阶段Ph2期间增加，因此马达9能够快速转动，以迅速将安全带13的松弛部分缠绕。由此，与没有触发升压电路 16时相比，马达9的转速增加得更快。因此，马达9能够快速地将安全带13的松弛部分缠绕。因为升压电路16使得马达9能够以较高的速度转动，所以马达在第二阶段Ph2期间积累了较高的转动动能。较高的转动动能在第三阶段Ph3期间转化为施加在安全带13 上的增大的力。这使得安全带13能够在乘员14身上施加大约400N或者更大的力，这对于安全带13将乘员14重新定位而言是足够大的力。现在参照图4，根据本发明的另一实施例的驱动装置19在很多方面与上述驱动装置1是相同的。区别仅在于，在该另一实施例中省略了升压电路16的第二升压开关S6并且第一升压开关S5串联在H桥电路6的开关对Si、S2和S3、S4之间。由此，升压电路16与H桥电路6部分地结合，其中第二升压开关S6的功能由H 桥电路6中的开关S1-S4之一实现。因此，驱动装置19包括升压电路，但是除了 H桥开关 S1-S4，仅需要一个额外的升压开关。在工作的第一阶段Phl期间，升压开关S5和开关S3持续导通并且以互补切换的方式调节开关Sl和S2，或者升压开关S5和开关S2持续导通并且以互补切换的方式调节开关S3和S4。在工作的第二阶段Ph2中，开关S2和S3持续导通并且以互补切换的方式调节开关Sl和S5，以提高第二对开关S3、S4和电容器C两端的电压。为了以相反方向转动马达9，升压开关S5和开关Sl持续导通并且以互补切换的方式调节开关S3和S4,或者升压开关S5和开关S4持续导通并且以互补切换的方式调节开关 Sl 禾口 S2。该另一实施例的驱动装置19提供与上述驱动装置相同的优点，但是因为从升压电路中省略了一个开关，所以与图1所示的驱动装置1相比复杂度降低。由此，该另一实施例的驱动装置19的成本更低并且工作更加高效。当用于说明书和权利要求书时，术语“包括”意味着包含指定的特征、步骤或部件。 该术语不应解释为排除其他的特征、步骤或部件。
说明书、权利要求书或附图中公开的、以其特定形式表达或者就执行所公开的功能的装置而言的特征，或者用于达到所公开的结果的方法或过程，可以根据需要独立地或者通过这些特征的任意组合，以多种形式实现本发明。
权利要求
1.一种用于驱动安全带预张紧器的驱动装置，所述装置包括被配置为从电源接收电力的电源电路(6)，所述电源电路(6)包括第一对开关(Si、S2)，所述第一对开关(Si、S2)与设置在它们之间的第一输出端(7) 串联连接，以及第二对开关(S3、S4)，所述第二对开关(S3、S4)与设置在它们之间的第二输出端(8) 串联连接，所述第一和第二输出端(7、8)用于连接至安全带预张紧器中的马达(9)，控制单元(17)，所述控制单元(17)连接至所述开关(S1-S4)以控制所述开关 (S1-S4)，从而在所述第一和第二输出端(7、8)之间输出电压，以及升压电路(16)，所述升压电路在由所述控制单元(17)触发时提高所述输出端(7、8)之间的电压，从而提高连接至所述输出端(7、8)的马达(9)的转速。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述升压电路(16)包括电感器(L)， 所述电感器(L)串联连接在电源和所述电源电路(6)之间。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述升压电路(16)包括第一升压开关(S5)。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述第一升压开关(SO串联连接在所述电感器(L)和所述电源电路(6)之间。
5.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述电源电路(6)中的每一对开关 (S1-S4)的其中一端连接在一起，并且所述第一升压开关(S5)与开关对(S1-S4)之间的连接处之一串联连接。
6.根据前面任意一项权利要求所述的驱动装置，其特征在于，所述升压电路(16)包括第二升压开关(S6)，所述第二升压开关(S6)由所述控制单元(17)控制，以激励所述电感器 (L)。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，所述第二升压开关(S6)与所述电源电路(6)并联连接。
8.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，所述第二升压开关(S6)是所述电源电路(6)中的开关之一。
9.根据前面任意一项权利要求所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置被配置为在三个工作阶段(Phl-Ph3)中驱动马达(9)，所述控制单元(17)仅在其中一个工作阶段 (Ph2)中触发所述升压电路(16)。
10.根据前面任意一项权利要求所述的驱动装置，其特征在于，所述控制单元(17)被配置为接收来自预碰撞传感器(18)的信号。
11.根据前面任意一项权利要求所述的驱动装置，其特征在于，每个开关(S1-S6)均是晶体管。
12.根据前面任意一项权利要求所述的驱动装置，其特征在于，所述装置包括马达(9)。
13.根据前面任意一项权利要求所述的驱动装置，其特征在于，所述电源电路(6)是H 桥电路。
14.一种包括马达(9)的安全带预张紧器，所述马达连接至前面任意一项权利要求所述的驱动装置。
15. 一种包括安全带预张紧器的车辆，所述安全带预张紧器包括马达，所述马达连接至根据权利要求1-13中任意一项所述的驱动装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于驱动安全带预张紧器中的马达(9)的驱动装置(1)。所述驱动装置(1)包括电源电路(6)和升压电路(16)，所述电源电路(6)是H桥的形式，而所述升压电路(16)由控制单元(17)控制。所述控制单元(17)控制所述升压电路(16)，以提高对所述马达(9)的电压输出，从而在所述马达(9)将安全带(13)的松弛部分缠绕时，提高所述马达(9)的转速。
文档编号B60R22/46GK102452374SQ201110330109
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月20日 优先权日2010年10月21日
发明者安托万·富耶尔, 罗歇·达拉巴 申请人:奥托立夫开发公司