运行调节驱动装置的有刷整流子电动机的方法和调节驱动装置与流程

本发明涉及运行调节驱动装置的有刷整流子电动机的方法以及机动车的调节驱动装置，调节驱动装置具有这种整流子电动机。调节驱动装置尤其是车窗升降机的组成部分。

背景技术：

机动车通常包括调节部件，例如侧窗和/或滑动天窗，其可以利用电动的调节驱动装置打开和关闭。座椅或至少座椅中的部件也具有电动的座椅调节装置。各个调节部件利用由电动电动机驱动的呈尤其是具有在电动机轴上的(驱动侧的)蜗杆和(输出侧的)涡轮的蜗轮蜗杆传动装置的形式的传动装置来运动。按照传统方式，传动装置布置在传动装置壳体内，电动电动机通过其电动机壳体(极罐)以凸缘接在传动装置壳体上。通常电动电动机在其端侧上固定在传动装置壳体上，其中，轴颈，即，电动电动机的电动机轴的承载驱动侧传动装置部件(轴端侧的蜗杆)的轴端部伸入到传动装置壳体中。

作为电动电动机通常使用有刷电动电动机。这种电动电动机具有带整流子片以及至少两个电刷的整流子，利用它们实现换向并且因而实现电动电动机转子线圈的电极性颠倒。在此，由压制的炭黑粉末制造的电刷围绕中央整流子布置并且置入到对应的槽(Kocher)内。利用固定在电刷和槽上的钢板弹簧将电刷压向整流子。因而电刷与整流子电接触并且在电动机运行期间刷过其整流子整流子片。

在电刷与分别在转动方向上后续的整流子整流子片电接触的过渡中，电动电动机的电阻增大。因而在此时间点流过电动电动机的电流(电动机电流)下降。这持续直至电刷由于整流子转动而重新仅与其中唯一的整流子整流子片电接触。在该时间间隔期间，至少在待运动的调节部件比较重和转子的惯性比较小情况下，电动电动机的扭矩下降，因而电动电动机的转速也下降。这导致不利的听觉印象以及调节驱动装置的组成部分的比较强的负载和负荷。

技术实现要素：

本发明任务在于，说明一种特别适当的方法来运行机动车的调节驱动装置的有刷整流子电动机以及说明一种特别适当的调节驱动装置，其中，尤其改善听觉印象。

根据本发明，关于方法该任务通过权利要求1的特征解决，关于调节驱动装置该任务根据权利要求9的特征解决。有利改进方案和实施方案是从属权利要求的主题。

所述方法用于运行机动车的调节驱动装置的电动电动机。调节驱动装置尤其是车窗升降机、滑动天窗或车门或行李箱的电关闭辅助系统的组成部分。在此，利用调节驱动装置，调节部件沿调节行程行进。电动电动机具有整流子以及电刷，电刷在运行中刷过整流子的整流子整流子片。换而言之，电动电动机是有刷整流子电动机。电刷是定子的电刷系统的组成部分，而整流子是电动电动机的转子的组成部分。转子尤其布置在定子之内。换而言之，电动电动机设计为内动子。定子包括至少一个永磁体，其例如由铁氧体制成。

为了运行，首先优选给两个电刷通电，其中，为此按照适当方式使用直流电。换而言之，电动电动机是直流电动机。在第一工作步骤中，确定转子关于定子的角位置。在此，该角度适当地在0°至360°之间。换而言之，不检测转数，而是分别检测一整转的一小部分。角位置0°例如在制造整流子电动机时规定并且在整流子电动机的整个使用寿命中是恒定的。例如在此情况下其中一个电刷与整流子的确定的整流子片直接机械接触和/或电接触。从角位置出发，确定利用整流子电动机提供的扭矩的预期的纹波。尤其是为此确定预期的扭矩曲线和确定在预期的扭矩曲线中的预期的纹波。纹波在此尤其理解为扭矩曲线中的谐波，其频率是转子关于定子旋转的频率的整数倍。在此，尤其是扭矩与期望的扭矩相比下降。由于换向，也就是当其中一个电刷与其中两个整流子整流子片电接触时，出现纹波。总而言之，纹波尤其偏离期望的扭矩，其中，这种偏离由电动电动机自身结构导致。期望的扭矩按照适当方式是恒定的。

由于电动电动机的结构以及尤其是整流子以及电刷的结构，转子关于定子的角度(在该角度下进行换向并且在换向时在扭矩中出现纹波)是已知的。因而，借助先前确定的转子关于定子在当前时间点所占据的角位置而已知的是，在此后哪个时间点预期有扭矩中的纹波。这是如下的时间点，即，确定角位置加上由换向角与当前角位置之间的角度差除以转速(转子关于定子以该转速旋转)得到的商。因而根据角位置尤其是确定预期有扭矩中的纹波的时间点。在另一工作步骤中，电动机电流，也就是利用其给电动电动机的电刷通电的电流以如下方式调整，即，预期的纹波的振幅保持低于确定的阈值。尤其是阈值等于零或电动电动机的当前已设定的平均扭矩的确定的百分比。阈值例如与电动机电流成比例。例如百分比小于或等于10％、2％或1％。尤其确定预期有纹波的时间点并且大致在该时间点调整电动机电流。替选地，在早于确定的时间段进行调整，这考虑到电动电动机的惯性及其驱控。按照适当方式，调整的持续时间比较短。尤其是调整的持续时间是转子一转的时间间隔的一小部分，优选小于该时间间隔的10％、5％或2％。

由于调整电动机电流，预期的纹波从扭矩曲线完全移开或至少降低。因而扭矩曲线优选大致恒定。电动机电流尤其增大，从而由于电阻提高以及因而是电流减少而出现的扭矩下跌得以补偿。按照适当方式，施加在两个电刷之间的电压在该时间点在比较小的时间段内提高。

由于减小了纹波振幅，平滑了整流子电动机的扭矩曲线，这降低了在调节驱动装置内部出现的力，因而提高了调节驱动装置的部件的使用寿命。此外在这里同样平滑了转速曲线，从而转子大致仅具有唯一的频率，转子关于定子以该频率旋转。因而改善了大致同时运转的电动电动机的听觉印象。

按照适当方式，根据确定的角位置也确定扭矩曲线中的至少另一个预期的纹波，其例如关于已经确定的预期的纹波移动了360°。换而言之，预期的是，第二纹波在转子关于定子转动一整转之后出现或将出现。适当的是，在该预期的纹波情况下也调整电动机电流，以便阻止出现纹波或者至少减弱其振幅。按照适当方式在此周期性地驱控电动机电流，其中，周期相应于转子关于定子旋转的周期。适当的是，电动机电流的驱控以相应于转子频率的整数倍的频率来进行。倍数在此适当的是整流子的整流子片的数量。此处，整流子整流子片适当地以相同方式构造并且尤其具有相同的圆弧长度。

总而言之，在确定的时间段内确定角位置之后，大致确定扭矩中的所有预期的纹波并且以如下方式调整电动机电流，即，其中每个预期的纹波的振幅保持低于确定阈值。尤其是为此确定转子的转速，其中，这例如利用角位置的确定来获知。按照适当方式，在确定角位置之前，再一次确定角度以及检测在角度确定的两个时间点之间经过的时间。换而言之，两次确定角位置以及确定在此期间的时间间隔，并在该时间间隔内设立一个关系用以确定转速。替选地，利用传感器确定转子的转速，所述传感器例如检测调节驱动装置的另一元件的转速，例如传动装置齿轮的转速。以这种方式无需其他传感器，这导致降低了调节驱动装置的制造成本。

在本发明一个特别适当的实施方案中，根据电动机电流中存在的电流纹波确定角位置。因而检测电动机电流并检查电流纹波是否存在，其中，电流纹波表示电动机电流中的不期望的振荡或峰值。优选考虑电流纹波的数量用以确定角位置。电动机电流例如是直流电，从而电流的与除了静态波动以外的恒定值的偏差是电流纹波。这种电流纹波由于换向而出现并且与扭矩中的纹波大致同时出现。例如检测两个电流纹波，并从后一个电流纹波出发加上两个电流纹波之间的时间间隔确定扭矩中的预期的纹波。与之替选地，仅检测其中一个电流纹波，并且例如考虑转速用以确定扭矩中的预期的纹波的时间点。尤其是在调整电动机电流时，电动机电流自身同样得到平滑，从而电动机电流不具有电流纹波，或者至少减少了电流纹波的出现。

尤其根据角位置确定扭矩中的预期的纹波的数量并且利用适当地驱控电动机电流减少了纹波的数量。优选在第一时间间隔实施调整，其中，时间间隔要么利用确定的绝对时间点来限定要么利用例如基于定子关于转子的确定的角位置而确定的相对时间点来限定。尤其考虑转子的转数用以确定第一时间间隔。优选利用调整电动机电流减少了扭矩中的所有预期的纹波。经过第一时间间隔之后，电动机电流的调整优选在第二时间间隔内中断，其中，第二时间间隔按照适当方式短于第一时间间隔。例如第二时间间隔小于或等于转子的一转的时间间隔。由于中断了电动机电流的调整，扭矩中的纹波以及因而电动机电流中的纹波与在第一时间间隔内相比更明显。因而简化了第二时间间隔内的角位置确定或者角位置确定至少与第一时间间隔内相比更准确。因而可以在经过第二时间间隔之后重新进行电动机电流的调整，其中，能比较精确地确定预期的纹波的时间点。

按照适当方式，在调整电动机电流时，不确定角位置。换而言之，仅在不调整电动机电流时，才确定角位置。尤其是在第一时间间隔期间(只要其存在)，不确定角位置。更确切地说，由于在调整电动机电流之前确定角位置，例如根据唯一角位置确定扭矩中的所有预期的纹波。以这种方式也可以选择比较小的阈值，这导致比较均匀的扭矩曲线，而不会难于确定其他预期的纹波或者不会比较容易出错。在运行调节驱动装置时例如仅唯一一次确定角位置。

在本发明的与之替选的实施方案中，使用传感器信号用以确定角位置。传感器信号利用位置传感器生成，在运行时，位置传感器获知转子关于定子的角位置。因为扭矩曲线中的纹波在转子关于定子的离散位置(角度)上出现，因而确定预期的纹波是比较精确的。此外，降低了计算耗费，以及减少了例如由于错误的模型或错误的计算规则产生的错误的影响。预期的纹波的时间点利用参考值确定。

参考值和转子转速的商表示在传感器信号之后直至出现纹波或预期的纹波而经历的时间间隔。尤其考虑将与整流子的整流子片的圆弧对应的角度作为参考值。

例如将具有光栅的传感器或具有光栅和传感轮的传感器用作为位置传感器。然而尤其优选，位置传感器基于磁阻效应工作。位置传感器例如包括霍尔传感器或AMR(各向异性磁电阻)传感器，其具有比较高的角度分辨率。位置传感器尤其包括环形磁体，其优选接驳在转子上。在此，按照适当方式，霍尔传感器或AMR传感器是位置固定的，这简化了数据读取以及通电。

参考值优选储存在电动机电子器件的非易失性存储器中，在确定预期的纹波的时间点时从其中读取参考值。例如在制成电动电动机之后对其进行校准并且根据测试状况获知参考值。替选地，根据电动电动机结构获知参考值。利用从电动机电子器件的非易失性存储器读取参考值，大致无延迟地提供参考值，并且电动机电流的调整可以在检测到位置传感器的第一传感器信号之后进行。

与之替选地，确定电动机电流中存在的电流纹波的参考值，该电流纹波在调整电动机电流之前已被检测。优选将电流纹波的数量用于确定参考值。参考值的确定方式是，将出现电流纹波与扭矩曲线中紧随其后的纹波之间的时间点和电动电动机转速相乘。这在电动电动机转速大致恒定时是按照有利方式进行的。例如在电动电动机通电开始之后开始进行电动电动机的第一转内的参考值确定。以这种方式比较快速地识别参考值，并且能比较快速地确定扭矩中的预期的纹波。按照适当方式，始终在电动电动机通电开始之后重新确定参考值。以这种方式考虑到导致传感器信号关于预期的纹波的时间点移位的影响。这种影响例如是位置传感器的组成部分的移位或电刷可能出现的磨损。

机动车的调节驱动装置具有有刷整流子电动机。按照适当方式，调节驱动装置是车窗升降机、座椅调节装置、电操作的行李舱盖等。电动电动机自身具有转子和定子。转子例如布置在定子内。换而言之，电动电动机设计为内动子。与之替选地，电动电动机是外动子。定子包括若干电刷，转子包括具有若干整流子整流子片的整流子。按照适当方式，电刷是电刷系统的组成部分并由压制的炭黑粉末制成。

在运行调节驱动装置时，在第一工作步骤中，确定电动电动机转子关于电动电动机定子的角位置。在另一工作步骤中，根据角位置确定由于换向在扭矩中出现的预期的纹波。尤其获知预期的纹波的时间点。在另一工作步骤中，电动机电流，也就是电动电动机利用其运行的电流以如下方式来调整，使得预期的纹波的振幅保持低于确定的阈值。换而言之，在纹波的时间点关于预定扭矩的偏差小于确定的阈值。电动电动机优选具有电动机控制部，利用其可实现设定电动机电流。按照适当方式为此考虑电子器件，针对电动电动机的按规定的运行利用电子器件预定电动电动机的转速或扭矩。

电动电动机例如包括电流传感器或位置传感器，其例如具有霍尔传感器或AMR传感器。尤其在这种情况下环形磁体接驳在转子上并且抗相对转动地(drehfest)固定在其上。整流子电动机的定子按照适当方式包括若干永磁体，它们关于转子转动轴线旋转对称地布置。永磁体例如由铁或NdFeB制成。

附图说明

以下根据附图进一步阐述本发明实施例。其中：

图1示意性示出具有整流子电动机的车窗升降机；

图2局部透视地示出整流子电动机；

图3示意性示出运行车窗升降机的第一方法；

图4示意性示出运行车窗升降机的第二方法；并且

图5a至5c示出时间上的转速、电动机电流和传感器信号曲线。

彼此相应的部件在所有附图中用相同附图标记标识。

具体实施方案

图1示意性示出具有车窗玻璃4的电车窗升降机2，其中，车窗升降机2集成在机动车的车门6内。车窗玻璃4利用调节驱动装置8沿调节行程10行进。调节驱动装置8包括电动电动机12，在轴侧给其配属有蜗轮蜗杆传动装置14，利用蜗轮蜗杆传动装置将电动电动机12的旋转运动转化为车窗玻璃4的平移。一旦机动车乘客利用操作按钮18开始车窗玻璃4沿调节行程10的调节运动，电动电动机12就由电动机电子器件16供电。在电动机电子器件16(也被称为控制电子器件)内还集成有防夹保护装置，其防止车窗玻璃4夹住位于调节行程10之内的物体。

图2示意性局部示出电动电动机12，其实施为内动子。电动电动机12包括若干永磁体20，其中示出两个永磁体。这些永磁体20是电动电动机12的定子22的组成部分并且利用未示出的叠片组保持位置。在定子22内布置具有转子轴26的转子24，蜗轮蜗杆传动装置14的未示出的蜗轮固定在该转子轴上。转子24包括电磁体结构28，其带有若干由各个电磁体构成的线圈30。其中每个线圈30卷绕固定在轴26上的叠片组32并且与整流子36的两个整流子整流子片34电接触，整流子自身抗相对转动地接驳到转子轴26上。整流子整流子片34仅基于它们关于转子轴26的布置而有所区别，其中，整流子整流子片34以恒定角度相应彼此错开。

两个电刷38与整流子36电接触，它们在电动电动机12运行时刷过整流子整流子片34。在此，其中每个电刷38利用软线40与电动机电子器件16电接触。位置传感器44的环形磁体42抗相对转动地接驳至转子轴26的与叠片组32对置的自由端部上。位置传感器44包括AMR传感器46，其利用线路48与电动机电子器件在信号技术上联接。在此处未示出的替选实施方案中，用霍尔传感器代替AMR传感器。电动机电子器件16包括非易失性存储器50，在制造调节驱动装置8时在非易失性存储内储存有参考值52。

电动机电子器件16被设置为用于执行图3中示意性示出的运行整流子电动机12的方法54。在此，调整电动机电流I，利用电动机电子器件16通过电磁体结构28的软线40提供电动机电流。在图5c中，关于时间t示出电动机电流曲线54，如果没有进行根据方法54的调整，则操作按钮18之后得到该电动机电流曲线。在此，电动机电流I直接与扭矩M成比例，利用该扭矩，车窗玻璃4沿调节行程10行进。因此，第一电动机电流曲线54相应于第一扭矩曲线56，其中，缩放比例不同。

在转子24关于定子22旋转时，电刷38沿整流子整流子片34刷过。一旦两个电刷38分别与其中两个整流子整流子片34电接触，则使电磁体结构28的其中两个线圈30通电，它们彼此并联联接。因此，电动电动机12的欧姆电阻上升，这导致电动机电流I下跌以及因而电动机扭矩M也下跌。因此，第一电动机电流曲线54和第一扭矩曲线56具有若干电流纹波58或扭矩M的纹波60。一旦电刷38分别仅与其中一个整流子片34电接触，则由于电感30而出现超调，从而在曲线54、56中形成振荡，其频率等于电动电动机12的转速乘以整流子片34的数量。

由于相对恒定的负载(即，车窗玻璃4和沿调节行程10的大致恒定的摩擦系数)，电动电动机12在这种情况下具有图5a所示的第一转速曲线62，其大致相应于第一电动机电流曲线54或第一扭矩曲线56。换而言之，转速n在各个纹波58、60时间点下降并且第一转速曲线62具有振荡。因而电动电动机12的听觉印象变差，车窗玻璃4不以恒定的速度沿调节行程行进。因此，蜗轮蜗杆传动装置14由于出现的力(其由于交替加速形成)负荷比较重。

为了防止这种扭矩波动，执行根据图3的方法54。在第一工作步骤64中，从存储器50读取参考值52。在此，参考值52相当于与其中每个整流子片34的圆弧对应的角度。在第二工作步骤66中确定转子24关于定子22的角位置α。为此考虑位置传感器44的传感器信号68，其时间上的曲线在图5b中示出。如果发生换向，即，如果在扭矩M中存在纹波60，则一直存在传感器信号68。在确定角位置α之后，在第三工作步骤70中，确定预期的下一个纹波60的时间点，其方式是：在传感器信号68的时间点，加上参考值52和转速n的商数。

在第四工作步骤72中，在该时间点电动机电流I提高。为此，利用电动机电子器件16短时间提高施加在两个电刷38上的电压。从第一角位置确定出发，所有的此后预期的纹波60利用电动机电流I的调整进行补偿。换而言之，第三工作步骤70以及第四工作步骤72大致一直重复，直至操作按钮18用以结束车窗玻璃4的调节运动。与之替选地，从其中每个传感器信号68出发分别确定下一个纹波60。换而言之，第二工作步骤66、第三工作步骤70以及第四工作步骤72大致连续地重复。

因而得到大致恒定的第二电动机电流曲线74以及与此对应的第二扭矩曲线76，其大致不具有纹波58、60。换而言之，纹波60的振幅降为零。因而得到的第二转速曲线78大致恒定，从而由车窗升降机2使用者仅能察觉到唯一频率。

假如参考值52没有储存在存储器50内，则第一工作步骤64改变。在此，不仅检测其中一个传感器信号68而且也检测在时间上跟随其后的电流纹波58。在此期间的时间间隔与对应的转速n相乘用以生成参考值52。在此，参考值52优选仅在转子24第一转时计算并将其储存在设计为非易失性存储器的存储器50中。

在图4中示出方法54的替选实施方案，其中，第三工作步骤70和第四工作步骤72相应于图3所示的工作步骤。假如不存在位置传感器44，则使用该方法54。角位置α在第二工作步骤66中利用电流纹波60自身来确定。在此，两个连续的电流纹波60之间的时间间隔与当前转速n相乘，以便生成参考值52。从后一个检测到的电流纹波60的当前时间点出发，加上参考值52和当前有效的转速n的商，以便确定扭矩M中的下一个纹波58的时间点，这在第三工作步骤70内实现。

在第一时间间隔80，根据一次确定的角位置α来确定所有预期的纹波60并相应调整电动机电流I。在此，第一时间间隔80例如对应于转子24的十转。因而，在第一时间间隔80内不进行另外的角位置确定。经过第一时间间隔80之后，在第五工作步骤82中在第二时间间隔84停止电动机电流I的调整。因而重新出现电流纹波58，其对应于电流纹波60。在第二时间间隔84内重新利用比较明显的电流纹波60来确定角位置α，并且因此校正参考值52。

本发明不局限于前述实施例。相反地，本领域专业人员也可以由此推导出其他变型方案，而不偏离本发明主题。此外，尤其是所有根据各个实施所述的单个特征也可以其他方式彼此组合，而不偏离本发明主题。

附图标记列表

2 车窗升降机

4 车窗玻璃

6 车门

8 调节驱动装置

10 调节行程

12 电动电动机

14 蜗轮蜗杆传动装置

16 电动机电子器件

18 按钮

20 永磁体

22 定子

24 转子

26 转子轴

28 电磁体结构

30 线圈

32 叠片组

34 整流子整流子片

36 整流子

38 电刷

40 软线

42 环形磁体

44 位置传感器

46 AMR传感器

48 线路

50 存储器

52 参考值

54 第一电动机电流曲线

56 第一扭矩曲线

58 电流纹波

60 纹波

62 第一转速曲线

64 第一工作步骤

66 第二工作步骤

68 传感器信号

70 第三工作步骤

72 第四工作步骤

74 第二电动机电流曲线

76 第二扭矩曲线

78 第二转速曲线

80 第一时间间隔

82 第五工作步骤

84 第二时间间隔

n 转速

t 时间

I 电动机电流

M 扭矩

α 角位置