专利名称：计算机辅助识别对象的夹住的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在借助调节驱动装置调节车辆的部件时以计算机辅助的方 式识别对象的夹住(Einklemmen)的方法以及设备，其中与调节力有关的测量值与预先给定 的阈值相比较，在达到所述阈值时促使调节运动减慢、停止或逆转。
背景技术：
在外力操纵地对车辆中的部件进行调节时，如尤其是在电驱动的窗升降器或者可 开式车顶中设置了防夹系统，用于限制由调节驱动装置产生的过剩力。该防夹系统在理想 情况下通过在调节过程期间在预先给定的位置中将当前所确定的调节力值与预先给定的 阈值进行比较来直接识别夹住情况。如果由电机施加的调节力升高到该阈值之上，则这意 味着在部件的调节路径上有障碍，并且判定“夹住”；接着使部件的运动停止，优选地也使电 机逆转。防夹系统在调节过程期间至少在调节路径的部分区域之内、例如当滑动窗靠近关 闭位置的预先给定的距离时起作用，其中至少在调节路径的部分区域中在预先给定的紧跟 的位置中确定当前的力值或者与其相关的量(如窗玻璃速度、电机转速、电机电流的值等 等)，并且相对应的值作为“力值”与阈值进行比较。如果超过阈值，则在公知的系统中，由于电路中的时间延迟(譬如由于激励继电器 (Ansteuer-Relais)的开关延迟)，以及通常由于调节系统的机械惯性和也由于其中所包含 的机械间隙，调节运动并非立即停止或者逆转，而是继续运行短暂时间，即在调节运动停止 以及必要时开始运动反转之前，夹住过程继续。夹紧继续(Klemm-Fortfuehrung)根据所夹 住的对象(例如人的手臂)的硬度而导致夹力(Einklemmkraft)的提高。夹力的提高自然与 部件(例如窗玻璃或者可开式车顶)在夹紧过程之前多快地运动以及夹紧继续持续多久有 关。夹力的提高(也称作超调的夹力)也与所夹住的对象的硬度有关，如在前面已表明的那 样。夹紧力的这种变化是不希望的。在理想情况下，对于最优调谐的系统而言应能够假定 恒定的夹紧力，以便一方面遵守给出的安全规范而另一方面保证对于潜在错误地使车辆部 件的运动停止和逆转的尽可能大的安全裕度。然而，(如所提及的那样尤其是也与对象的硬 度有关的)夹紧力的任何波动降低了安全裕度。在过去大多接受安全裕度的降低并且不应用任何措施来补偿所描述的现象。然 而已经提出了将阈值调节与电源电压线形相关的量以便补偿。阈值的改变基于如下认知 相应的车辆部件的调节速度的改变首先是由车辆中的不同的车载电压引起的。然而，在该 方法中也只可能对夹紧力波动进行不充分的补偿，因为调节速度的变化仅仅部分由于车载 电压(即电源电压)的波动而造成。因而，结果因为其它影响量引起不同的调节速度、譬如 机械系统的惯性的波动，其尤其是也由温度波动引起，也提出了考虑这样的速度改变。原 则上，由于速度改变引起的夹力的这种波动基于如下原因而被补偿原因是根据大小几乎 立即知道了原因、即速度或者电压。然而，在由于不同硬度的对象(也称作不同的弹簧刚度 (Federrate))造成的夹力波动的情况下，情况并非如此。
防夹系统的夹紧力测量常常仅仅在相同硬度、即相同(尤其是具有10N/mm的)弹簧 刚度的对象的情况下被测量。原因在于，在欧洲准则2000/EC中明确要求该弹性值。如果 测量仅仅在相同硬度的对象的情况下进行，则不会出现不同夹紧力的问题。然而在实践中， 被夹住的对象可以具有不同的硬度。因此，在日益频繁要求遵守US准则FMVSS 188的第S5 款的情况下，越来越多地提出了也覆盖20N/mm和65N/mm的弹簧刚度的要求。在这种情况下，在过去，该系统 针对最硬的对象(即例如针对65N/mm)来设计并且 接受针对较小的弹簧刚度的较低的夹紧力。然而由此得到了所述系统对防夹的错误触发 (也称作错误逆转)的不利的较低稳定性。
发明内容
现在，本发明的任务在于在此提供一种补救措施并且就这点而言设置改进的防夹 装置，而且在夹住情况下也应自动考虑到不同硬度的对象(即不同的弹簧刚度)，使得一方 面可以保证所希望的安全裕度而另一方面可以尽可能避免错误逆转或者错误停止。为了解决所提出的任务，本发明设置了如在独立权利要求中所述的方法以及设 备。有利的实施形式和改进方案在从属权利要求中予以说明。在本技术中，确定表征对象的硬度的弹簧刚度修正项，用于修正调节力和阈值之 间的关系，并且在比较时考虑所述弹簧刚度修正项。该修正项尤其是被确定为与调节力曲 线的斜率相关的修正项。所基于的是在夹住比较软的对象的情况下存在比较平坦的变化 曲线，即夹紧力曲线平坦上升，然而在相对硬的对象的情况下给出了夹力相对陡峭的上升， 使得在此在达到阈值之后的超调相对迅速地引起高的力值，直至停止或逆转介入并且夹紧 力再次降低。为了避免在确定夹住情况之后的这样高的峰值，即将“超调”降低到较小的值， 因而阈值会被规定得相应低，代替其也可以提高要与预先给定的阈值相比较的夹紧力或者 提高用于比较的调节力，使得在这种情况下也已经更早地达到该阈值。在这两种情况下，因 此与根据现有技术的状况(即没有这种弹簧刚度“补偿”的情况)相比更早地停止调节运动 并且必要时开始逆转。因此，获得一种多重有利的方法在确定修正项时计算测量值曲线的一阶导数并 且从预先给定的阈值中减去修正项，以确定补偿过的阈值。这样获得的差分修正项可以从 预先给定的阈值中被扣除，使得在夹紧力或者调节力曲线的相对应陡峭上升的情况下与在 平坦上升的情况下相比更早地达到阈值，其中对象的硬度或者弹簧刚度被反映在上升(斜 率)中。然而，上述差分修正项而不是改变触发阈值也可以直接被包括到力方程 (Kraftgleichung)中，即通过所述导数获得的修正项被加到首先获得的与调节力相关的测 量值，以确定与调节力相关的“补偿过的”(修正过的)值。补偿在此在相应的情况下(在计算“补偿过的”阈值的情况下以及在“补偿过的”力 值的情况下)可以通过直接加上或减去修正项来实现或者也可以通过导数项在修正乘法器 中以否定方式或者以肯定方式加以考虑。在此，在计算修正项时也应用了相应的预先给定 的比例因子。在阈值计算或者力方程中的差分项在有些情况下可导致对机械系统的潜在的同 步干扰的负面影响增强。在这种情况下，也给出了如下可能性修正项通过调节力或与此相关的值从夹住 开始在积分间隔中的积分来确定。可替换的实施形式基于如下认知直至 所确定的夹紧力(例如100N)的夹紧过程持续越久，则被夹紧的对象越软，并且积分也越大。 因此在此也得到了在快速上升时获得了较低的(补偿过的或修正过的)阈值并且在相对软 的对象的情况下获得相对高的(修正过的)阈值。此外在此当然也可以将相应的积分值与预 先给定的比例因子相乘。此外有利的是，上述积分方法与在用于确定相匹配的阈值的时间上考虑调节力的 一阶导数的方法相组合，其中接着可以适度地保持通过机械系统的按照发展趋势的同步干 扰引起的损害。在这种情况下，始终预先给定(即对于导数项和对于积分项)相对更小的比 例因子，以便总共实现希望的修正结果。应注意的是，代替所计算的调节力或者闭合力当然也可以考虑与此相关的量、譬 如电机转速、电机电流或者与此成比例的值。本发明的设备设置有用于计算调节驱动装置的调节力的计算装置、用于预先给定 阈值的装置和用于将所计算的力与阈值进行比较的比较装置，本发明的设备的特征相对应 地在于用于计算表征对象的硬度的弹簧刚度修正项和用于修正调节力与阈值之间的关系 的修正装置。在此为了简单的修正项计算，该修正装置被设立来基于说明所计算的调节力 的变化曲线的曲线的斜率来确定修正项。此外在这种情况下特别有利的是，修正装置具有 用于计算调节力曲线的一阶导数的差分模块以及用于将导数或包含该导数的项与预先给 定的比例因子相乘的关联装置(Verknu印fungsmittel)，用于确定修正项。修正装置在此可 以简单地具有与关联装置相连的用于从预先给定的阈值减去这样获得的修正项的减法装 置。以这种方式，确定了修正过的、“补偿过的”阈值，所述修正过的、“补偿过的”阈值相对 应地越低，则调节力曲线上升越急剧。另一方面，所计算的力本身也可以根据曲线的斜率来“修正”，其中修正装置接着 具有与关联装置相连的用于将通过所述导数获得的修正项与所计算的力相加的加法装置。如前面所提及的那样，可能存在由于机械系统的可能的同步干扰引起的对基于差 分修正项的修正结果的损害，并且为了避开这一点，也有利的是，修正装置具有用于计算所 计算的力在预先给定的积分间隔中的积分值的积分模块以及用于将积分值或包含积分值 的项与比例因子相乘的关联装置，用于确定修正项。用于将修正项加到预先给定的阈值的 加法装置简单地与关联装置相连。应注意的是，对于积分可替换地，也可以采用低通滤波器，这允许更为低廉的转换。如果修正装置附加地具有用于计算调节力曲线的一阶时间导数的差分模块以及 用于将该导数或包含该导数的项与预先给定的比例因子相乘的关联装置，用于确定修正 项，则获得特别有利的实施形式，其中与关联装置相连有用于从预先给定的阈值中减去通 过所述导数获得的修正项的减法装置。
以下借助本发明并非限于此的优选实施例并且参照附图更为详细地阐述了本发 明。其中
图1以示意图示出了不同硬度的对象的情况下的夹住状况的力变化曲线；图2示出了用于结合调节驱动装置来识别对象的夹住的设备的框图； 图3示出了根据图2的设备的部分的框图4和图5示出了具有示意性示出的力变化曲线的图示，其中在图4中针对两个不同 的弹簧刚度示出了两个借助差分修正值修正过的阈值变化曲线，而在图5中在此针对两个 不同的弹簧刚度示出了借助积分修正值修正过的阈值；
图6示出了根据图2的设备的其它部分的框图，用于在调节力计算时设置差分修正
项；
图7示出了用于阐明夹住时的调节力在不带有与带有借助差分修正值的力值修正的 情况下的变化曲线的图示；以及
图8示出了在预先给定的最软的待夹住的对象与最硬的待夹住的对象之间的范围上 对补偿或修正的限制的示意图。
具体实施例方式在图1中针对三个硬度不同的对象阐明了在夹住状况下的力变化曲线，其中关于 时间t (单位为ms)绘制了相应的力F (单位为N)；具体而言，曲线1在此示出了在弹簧刚 度为65N/mm的情况下的力变化曲线，曲线2(曲线2相对于曲线1较平坦(以略微较不陡峭 的上升)走向)示出了在弹簧刚度为20N/mm的情况下的力变化曲线，以及曲线3 (曲线3具 有最不陡峭的上升)示出了在弹簧刚度为ΙΟΝ/mm的情况下的力变化曲线。此外，示出了预 先给定的恒定的阈值FK，其中当相应的调节力1、2或者3达到或超过阈值或参考值Fk时， 开始引起所述力的(例如车辆的窗升降器或者可开式车顶的)电机驱动装置的停止过程和 逆转过程。然而，例如由于激励继电器但是也由系统的机械惯性和机械间隙引起的在此给 出的切换延迟导致了 在逆转过程实际上在峰值(对于图1中的曲线1而言例如为4)开始 并且如从图1中可看到的那样调节力再次降低之前，电机驱动装置并且由此窗和可开式车 顶等等还继续运行短暂时间。图1中的三个表征不同弹簧刚度的调节力曲线1、2和3在此表明夹紧继续(夹紧 力的“超调”)与被夹住的对象的硬度有关，即与弹簧刚度有关，其中可看到的是，夹力的超 调结束时的峰值4越高，则夹紧力曲线1、2和3的斜率越陡。从图1也可看到的是，如果整 个系统针对最硬的(最坚硬的)对象而就阈值预给定进行设计，即例如在所示的情况下针对 65N/mm，并且相应地将阈值设置低大约20N，则这会大约在具有ΙΟΝ/mm的弹簧刚度的对象 的情况下出现不必要的逆转。在本技术中现在提出基于不同的力上升的变化曲线来“识别”被夹住的对象的 弹簧刚度并且利用所述信息使阈值Fk和/或所测量的调节力F适配，即相对应地修正或者 “补偿”阈值与所测量的力之间的关系。结果，在硬的对象的情况下在时间上更早地触发夹 紧识别，由此借助修正项降低阈值，或者出于比较目的借助修正值提高所测量的力，其中也 通过在惯性运动中尽管更强烈但更早开始的后续的力增加于是又得到如在较软的对象中 的那样的可比较的峰值。现在为了实现识别时刻和触发时刻、的相对应的匹配，例如可以对力曲线的上升 的变化曲线求一阶时间导数并且将该一阶时间导数考虑用于导出修正项，该修正项与预先 给定的阈值线性相关联。根据补偿要用作因子还是仅用作附加项，可以如下来实现关联
权利要求
1.一种用于在借助调节驱动装置(6)调节车辆的部件时以计算机辅助的方式识别对 象的夹住的方法，其中与调节力(F)相关的测量值与预先给定的阈值( )相比较，在达到所 述阈值( )时，促使调节运动减慢、停止或逆转，其特征在于，确定并且在比较时考虑表征 对象的硬度的弹簧刚度修正项，用于修正调节力(F)与阈值( )之间的关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定修正项时考虑与调节力(F)相关的 测量值曲线的斜率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定修正项时计算测量值曲线(30，31) 的一阶时间导数并且所述导数或包含所述导数的项与预先给定的比例因子相乘。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从预先给定的阈值( )中减去通过所述 导数获得的修正项，用于确定修正过的阈值(FK,kOT)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述导数获得的修正项被加到所确 定的与调节力(F)相关的测量值，用于确定与调节力(F)相关的修正过的值(Fk。 )。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在确定修正项时计算与调节力(F)相 关的测量值在预先给定的积分间隔(tkl_)中的积分值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过积分获得的修正项被加到预先给定 的阈值，用于确定修正过的阈值(FK，k。 )。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，此外在确定修正项时计算测量值曲线 (30,31)的一阶导数并且将所述导数或包含所述导数的项与预先给定的比例因子相乘，以 及从预先给定的阈值中减去修正项，用于确定补偿过的阈值(Fkm)。
9.一种用于在借助调节驱动装置(6)调节车辆的部件时以计算机辅助的方式识别对 象的夹住的设备(5)，所述设备(5)具有用于计算调节驱动装置(6)的调节力(F)或与该力 相关的量的计算装置(10)、用于预先给定阈值的装置(15)和用于将所计算的力或相关的 量与阈值进行比较的比较装置(14)，其特征在于用于计算表征对象的硬度的弹簧刚度修正 项并且用于修正调节力(F)与阈值(Fk)之间的关系的修正装置(16)。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，修正装置(16)被设立来基于说明所计算 的调节力的变化曲线的曲线(30，31)的斜率而确定修正项。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，修正装置(16)具有用于计算调节力曲 线(30，31)的一阶时间导数的差分模块(19，19’ )；以及用于将所述导数或包含所述导数的 项与预先给定的比例因子相乘的关联装置(22，22’)，用于确定修正项。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，修正装置(16)具有与关联装置(22)相 连的减法装置(26)，用于从预先给定的阈值( )中减去所获得的修正项。
13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，修正装置(16)具有与关联装置(22’) 相连的加法装置(26’)，用于将通过所述导数获得的修正项加到所计算的力(F)。
14.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，修正装置(16)具有用于计算所计 算的力(F)在预先给定的积分间隔(tkl_)中的积分值的积分模块(20)以及用于将所述积 分值或包含所述积分值的项与比例因子相乘的关联装置(23)，用于确定修正项。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，修正装置(16)具有与关联装置(23)相 连的加法装置(26)，用于将修正项加到预先给定的阈值(FK)。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，修正装置(16)附加地具有用于计算调节力曲线(30，31)的一阶时间导数的差分模块(19)以及用于将所述导数或包含所述导数 的项与预先给定的比例因子相乘的关联装置(22)，用于确定修正项，其中用于从预先给定 的阈值( )中减去通过所述导数获得的修正项的减法装置(26)与关联装置(22)相连。
全文摘要
在借助调节驱动装置(6)调节车辆的部件时以计算机辅助的方式识别对象的夹住的情况下，与调节力(F)相关的测量值与预先给定的阈值(FR)相比较，在达到所述阈值时，促使调节运动减慢、停止或逆转，在这种情况下确定并且在比较时考虑表征对象的硬度的弹簧刚度修正项，用于修正调节力(F)与阈值(FR)之间的关系。
文档编号H02H7/085GK102077434SQ200980124881
公开日2011年5月25日 申请日期2009年3月24日 优先权日2008年4月29日
发明者埃格尔 A., 莫拉维克 R., 霍尔兹曼 S. 申请人:欧陆汽车有限责任公司