專利名稱：用于確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化的方法。
背景技術(shù)：
在車窗調(diào)節(jié)器中，當(dāng)關(guān)閉車窗時(shí)能夠檢測到存在障礙物是重要的，尤其是對于避免夾擠障礙物來說更是如此。當(dāng)檢測到障礙物時(shí)，一個(gè)障礙物檢測系統(tǒng)中斷對車窗的驅(qū)動(dòng)。獲知車窗在開口中的位置以便在車窗進(jìn)入頂部密封件之前關(guān)閉障礙物檢測系統(tǒng)也是重要的；否則，障礙物檢測系統(tǒng)將頂部密封件作為障礙物并且在車窗完全進(jìn)入頂部密封件之前中斷所述驅(qū)動(dòng)。
檢測車窗在開口中位置的設(shè)備采用一個(gè)傳感器來觸發(fā)一個(gè)增量計(jì)數(shù)器，從而使得可以獲得馬達(dá)的角位置。例如，使用一個(gè)霍耳效應(yīng)傳感器來檢測安裝在馬達(dá)軸上的磁環(huán)的極性變化。其缺點(diǎn)是單個(gè)傳感器不能檢測馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化，從而，由所述傳感器觸發(fā)的增量計(jì)數(shù)器不精確且不能確切地知道馬達(dá)的位置。因此也不能精確地確定車窗的位置。
為了解決此問題，其它檢測車窗在開口中位置的設(shè)備使用兩個(gè)傳感器以交替極性面對磁環(huán)。所述傳感器緊靠馬達(dá)設(shè)置，并偏置一定角度，這樣，馬達(dá)的轉(zhuǎn)向可以從傳感器的狀態(tài)序列推出。于是增量計(jì)數(shù)器考慮馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。這些系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于體積較大且較昂貴。
所有這些設(shè)備還有其它的缺點(diǎn)。特別是，傳感器對馬達(dá)上磁環(huán)極性進(jìn)行檢測的頻率取決于馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，因此，當(dāng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速降低時(shí)，傳感器檢測的頻率和質(zhì)量也降低。于是測得的馬達(dá)和車窗位置精度較低。
而且，當(dāng)檢測到障礙物時(shí)，立即指示馬達(dá)變化轉(zhuǎn)動(dòng)方向以降低車窗并且減輕所述夾擠；然而，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)具有一定的慣性，該慣性阻止馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向立即變化。在馬達(dá)變化轉(zhuǎn)向指令與馬達(dá)實(shí)際變化轉(zhuǎn)向之間經(jīng)過的時(shí)間不利于獲知馬達(dá)的位置。
而且，當(dāng)一個(gè)指令傳送到馬達(dá)使之停機(jī)時(shí)，由于慣性該馬達(dá)并不會(huì)立即停機(jī)；甚至可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)輕微的反向轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的傳遞并非完全不可逆的。
因此需要精確地確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供一種用于確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化的方法，該方法包括如下步驟建立馬達(dá)的穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行參數(shù)；觸發(fā)一條中斷馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令；在觸發(fā)所述指令后估計(jì)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速；確定馬達(dá)轉(zhuǎn)速開始低于零的時(shí)刻，此時(shí)刻對應(yīng)于馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，由一個(gè)模型來確定馬達(dá)速度的估計(jì)值。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，該模型為公式ω(n+1)＝ω(n)-P×(U(n)+ω(n)+RI(0))，其中，ω(n)為計(jì)算步驟n時(shí)的馬達(dá)估計(jì)轉(zhuǎn)速；ω(n+1)為下一計(jì)算步驟時(shí)的馬達(dá)估計(jì)轉(zhuǎn)速；U(n)為計(jì)算步驟n時(shí)測得的馬達(dá)電壓；RI(0)為在觸發(fā)指令時(shí)測得的馬達(dá)恒定電流；P為基于馬達(dá)轉(zhuǎn)矩常量、馬達(dá)電-機(jī)時(shí)間常量和計(jì)算步驟的參變量函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，運(yùn)行參數(shù)被存儲(chǔ)起來。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，所述模型由存儲(chǔ)的運(yùn)行參數(shù)初始化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，所述運(yùn)行參數(shù)包括馬達(dá)供電電壓和馬達(dá)轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，使用單個(gè)傳感器來測量馬達(dá)轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，以預(yù)定的時(shí)間間隔對轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)；根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，本方法還包括對由馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，檢測到馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化使得反向?qū)γ}沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。


通過閱讀下面對本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，本發(fā)明的實(shí)施例僅作為一個(gè)例子，并出參考了附圖，在所述附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的實(shí)施流程圖；圖2為當(dāng)指令馬達(dá)反轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種用于確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化的方法。本方法特別包括一個(gè)在中斷馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令觸發(fā)之后對馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行估計(jì)的階段。接著是確定所述轉(zhuǎn)速開始小于零的時(shí)刻的階段，該時(shí)刻對應(yīng)于馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化。本方法使得可以精確地確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化的時(shí)刻。因而能夠更好地獲知馬達(dá)在其轉(zhuǎn)動(dòng)由一指令中斷時(shí)的行為。此類方法使得執(zhí)行本方法的障礙物檢測系統(tǒng)更為有效。
圖1示出了用于確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化的方法的實(shí)施流程圖。這可以是一個(gè)通風(fēng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)馬達(dá)。該通風(fēng)件可以是天窗；下文中，例如，該通風(fēng)件為一車窗而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為一車窗調(diào)節(jié)器。該車窗調(diào)節(jié)器可以由線纜或臂和齒扇(sector)驅(qū)動(dòng)。
圖2示出了當(dāng)指令馬達(dá)停機(jī)、或者甚至反轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速圖。圖中x軸表示時(shí)間t而y軸表示馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω。圖2中包括一個(gè)馬達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行的階段12和一個(gè)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向中斷的階段14。在階段12中，馬達(dá)有一個(gè)大致恒定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度16。
在時(shí)刻t觸發(fā)中斷馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令。圖中示出了馬達(dá)轉(zhuǎn)速的兩條曲線18和20。第一曲線18對應(yīng)于馬達(dá)的測得轉(zhuǎn)速，例如通過霍耳效應(yīng)傳感器檢測安裝在馬達(dá)軸上磁環(huán)的極性序列變化而測得；曲線18示出對轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)刻的確定非常不精確，其原因在于測定的精確度與速度成正比，而實(shí)際上在此情況下速度是下降的。如果指令馬達(dá)停機(jī)、或者甚至指令馬達(dá)反轉(zhuǎn)，曲線20對應(yīng)于進(jìn)入減速階段直到轉(zhuǎn)速下降至零的實(shí)際馬達(dá)轉(zhuǎn)速，當(dāng)指令馬達(dá)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度曲線向下經(jīng)過x軸。
圖2還示出了一條曲線22，該曲線22示出在觸發(fā)中斷指令后的估計(jì)速度?？梢钥闯?，曲線22分階段進(jìn)行每一次階段變化對應(yīng)于一個(gè)新的速度估計(jì)值。對速度進(jìn)行估計(jì)的頻率能調(diào)整成更長或更短的時(shí)間間隔；例如能以3ms的時(shí)間間隔對速度進(jìn)行估計(jì)。所述速度估計(jì)允許定期地獲取所述速度，這與借助于傳感器檢測磁環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)來測量馬達(dá)轉(zhuǎn)速的情況相反。在后種情況下，對轉(zhuǎn)動(dòng)速度的測量頻率隨著軸的轉(zhuǎn)速下降而降低，這使得不能定期地獲取馬達(dá)的轉(zhuǎn)速值。
回到圖1，本方法包括一個(gè)建立馬達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的步驟10。馬達(dá)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)對應(yīng)于例如當(dāng)車窗沒有遇到任何障礙物時(shí)朝向其關(guān)閉位置升起。在圖2中的階段12執(zhí)行步驟10。為了使馬達(dá)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，用戶按下并壓住車窗調(diào)節(jié)器控制裝置以發(fā)出車窗升起指令，或者使用“快速向上(express-up)”車窗調(diào)節(jié)器功能，在單次動(dòng)作中升起車窗。當(dāng)車窗升起時(shí)，它可能會(huì)遇到一個(gè)障礙物并將該障礙物夾擠在車窗的頂部邊緣處；在此例子中，至少當(dāng)車窗升起時(shí)激活所述障礙物檢測系統(tǒng)。
在建立的運(yùn)行參數(shù)中，馬達(dá)轉(zhuǎn)速可以測量。這允許在觸發(fā)中斷指令前就知道馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。該轉(zhuǎn)速可由單個(gè)傳感器測得。這使得本方法與使用多個(gè)傳感器的技術(shù)方案相比具有成本更低的優(yōu)點(diǎn)。所使用的傳感器例如為霍耳效應(yīng)傳感器。該傳感器與安裝在馬達(dá)軸上的磁環(huán)相對；該傳感器發(fā)送一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)與所述傳感器前方的極性交替變化相對應(yīng)。通過對該信號(hào)進(jìn)行處理可以獲得馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。
在建立的運(yùn)行參數(shù)中，也可以使用微處理器轉(zhuǎn)換器來測量馬達(dá)的電壓。基于已知的馬達(dá)的電壓和轉(zhuǎn)速，可以使用公式RI＝U-Kω來執(zhí)行對馬達(dá)電流進(jìn)行估計(jì)的步驟101，其中ω為馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度，K為馬達(dá)轉(zhuǎn)矩常量，U為馬達(dá)電壓，R為馬達(dá)電阻，而I為馬達(dá)電流。估計(jì)電流RI與在馬達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的階段12中的阻力矩成比例。在中斷馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的階段14過程中，阻力矩被視為恒定。
運(yùn)行參數(shù)被存儲(chǔ)起來；這使得在觸發(fā)中斷指令時(shí)這些與運(yùn)行參數(shù)相關(guān)的值是可得的。
根據(jù)圖1，本方法接著包括一個(gè)觸發(fā)中斷馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令的步驟20。中斷指令是一條使馬達(dá)停止、或者甚至使馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)的指令。例如由于障礙物檢測系統(tǒng)檢測到夾擠事件而觸發(fā)該指令；接著指令馬達(dá)反轉(zhuǎn)。用戶也可觸發(fā)該指令以希望車窗停止運(yùn)動(dòng)。在車窗到達(dá)上部密封件時(shí)也會(huì)觸發(fā)該指令。在后面兩種情況下，只是指令馬達(dá)停機(jī)。
接下來，本方法能夠包括一個(gè)初始化步驟30。該步驟30對應(yīng)于對在估計(jì)轉(zhuǎn)速的下一步驟50的過程中執(zhí)行的算法進(jìn)行初始化。中斷指令一觸發(fā)，就觸發(fā)算法初始化。使用存儲(chǔ)的運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)初始化。步驟30包括使用在步驟101中測得的馬達(dá)的上一轉(zhuǎn)速來初始化馬達(dá)估計(jì)轉(zhuǎn)速ω(0)。步驟30還包括使用在步驟10中估得的上一個(gè)電流值來初始化估計(jì)電流RI(0)的初始值。
接著，圖1示出了估計(jì)步驟50和確定步驟60。在估計(jì)步驟50中，估計(jì)馬達(dá)在觸發(fā)中斷指令后的轉(zhuǎn)速。在觸發(fā)該指令后，馬達(dá)進(jìn)入減速階段，在該階段中馬達(dá)轉(zhuǎn)速如圖2所示一直下降，直到轉(zhuǎn)速為零；接著估計(jì)馬達(dá)在減速階段中的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在估計(jì)步驟50允許通過估計(jì)而不再通過測量來獲得轉(zhuǎn)速值。減速過程中的估計(jì)步驟50使得在馬達(dá)的減速階段不再需要采用導(dǎo)致不一致及低質(zhì)量測量值的馬達(dá)轉(zhuǎn)速測量設(shè)備。
能夠以預(yù)定的時(shí)間間隔Δt來實(shí)施步驟50中的轉(zhuǎn)速估計(jì)，例如采用3ms的時(shí)間間隔。該時(shí)間間隔可以更短，這將會(huì)改善本方法的精度。用這種方法，可以定期地獲得轉(zhuǎn)速值。例如，使用以下式表示的迭代模型來估計(jì)轉(zhuǎn)速ω(n+1)＝ω(n)-P×(U(n)+ω(n)+RI(0))，其中，ω(n)為在計(jì)算步驟n時(shí)的馬達(dá)估計(jì)轉(zhuǎn)速；ω(n+1)為下一計(jì)算步驟時(shí)的馬達(dá)估計(jì)轉(zhuǎn)速；U(n)為在計(jì)算步驟n時(shí)測得的馬達(dá)電壓；RI(0)為馬達(dá)恒定電流，在對應(yīng)于觸發(fā)指令的計(jì)算步驟時(shí)測得；P為基于馬達(dá)轉(zhuǎn)矩常量、馬達(dá)電-機(jī)時(shí)間常量τem和計(jì)算步驟的參變量函數(shù)此模型中，P＝(1-exp(-Δt/τem)/K。
可以看出，每一計(jì)算步驟的轉(zhuǎn)速估計(jì)值ω(n+1)基于前一計(jì)算步驟中的轉(zhuǎn)速估計(jì)值ω(n)而確定。另外，值ω(0)和RI(0)使得所述轉(zhuǎn)速估計(jì)模型可以初始化。計(jì)算步驟對應(yīng)于在連續(xù)的預(yù)定時(shí)間間隔Δt內(nèi)的轉(zhuǎn)速估計(jì)值。
在接下來的步驟60中，本方法確定步驟50中的估計(jì)轉(zhuǎn)速開始低于零的時(shí)刻，該時(shí)刻對應(yīng)于馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化。速度變?yōu)樨?fù)值表示轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生變化。速度正負(fù)的變化由執(zhí)行本方法的微處理器確定。
獲知馬達(dá)變化轉(zhuǎn)動(dòng)方向的時(shí)刻可改善對馬達(dá)位置的確定。例如，可由取決于馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的一個(gè)或另一個(gè)方向的計(jì)數(shù)器的增量步驟獲知馬達(dá)的位置；所述增量步驟可通過對由馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)而建立。本方法使得可以知道增量步驟的方向必須反向的時(shí)刻。這樣，可更精確地確定馬達(dá)的位置。
只要估計(jì)轉(zhuǎn)速不低于零，就重復(fù)進(jìn)行步驟50和60。這如圖1所示。在此過程中，脈沖計(jì)數(shù)在一個(gè)方向上增加。然而，當(dāng)步驟60中出現(xiàn)估計(jì)速度低于零時(shí)，表明馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生了變化，本方法接著包括一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)反向的步驟70。這樣，取決于車窗是向上還是向下運(yùn)動(dòng)，脈沖以一個(gè)方向或另一個(gè)方向計(jì)數(shù)；使用本方法，當(dāng)馬達(dá)確實(shí)變化方向時(shí)計(jì)數(shù)也精確地反向。這樣，無論馬達(dá)的方向是由于檢測到夾擠事件而中斷，還是因檢測到車窗到達(dá)其運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)而中斷，或者只是因用戶控制的停止而中斷，都可以精確地知道馬達(dá)的角位置。于是可以知道車窗在開口中的位置。
本方法還使得在確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化時(shí)可以考慮一個(gè)輕微回彈運(yùn)動(dòng)。該輕微回彈運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)在馬達(dá)的反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，并且是由于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳遞并非不可逆而產(chǎn)生的。接著從本方法的觀點(diǎn)來看，該輕微回彈相當(dāng)于一條中斷馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)使之反向轉(zhuǎn)動(dòng)的指令；如果馬達(dá)的測量速度變?yōu)樨?fù)值，則增量脈沖反向計(jì)數(shù)。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于作為例子描述的所述實(shí)施例；因而，所建立的運(yùn)行參數(shù)是作為一個(gè)例子給出的。
權(quán)利要求
1.用于確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化的方法，該方法包括如下步驟建立(10)所述馬達(dá)的穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行參數(shù)；觸發(fā)(20)一條中斷所述馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令；在觸發(fā)所述指令后對所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)(50)；確定(60)所述馬達(dá)轉(zhuǎn)速開始低于零的時(shí)刻，此時(shí)刻對應(yīng)于所述馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由一個(gè)模型來確定所述馬達(dá)轉(zhuǎn)速的估計(jì)值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述模型為下列公式ω(n+1)＝ω(n)-P×(U(n)+ω(n)+RI(0))，其中，ω(n)為在計(jì)算步驟n時(shí)的馬達(dá)估計(jì)轉(zhuǎn)速；ω(n+1)為在下一計(jì)算步驟時(shí)的馬達(dá)估計(jì)轉(zhuǎn)速；U(n)為在計(jì)算步驟n時(shí)所述馬達(dá)的測得電壓；RI(0)為觸發(fā)所述指令時(shí)測得的馬達(dá)恒定電流；P為基于馬達(dá)轉(zhuǎn)矩常量、馬達(dá)電-機(jī)時(shí)間常量和所述計(jì)算步驟的參變量函數(shù)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)行參數(shù)被存儲(chǔ)起來。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述模型由所述存儲(chǔ)的運(yùn)行參數(shù)初始化。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)行參數(shù)包括所述馬達(dá)的供電電壓和所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，使用單個(gè)傳感器測量所述馬達(dá)轉(zhuǎn)速。
8.如權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以預(yù)定的時(shí)間間隔估計(jì)所述轉(zhuǎn)速。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對由所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，檢測到馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化使得對脈沖的計(jì)數(shù)反向。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化的方法，該方法包括如下步驟建立(10)所述馬達(dá)的穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行參數(shù)；觸發(fā)(20)一條中斷所述馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令；在觸發(fā)所述指令后對所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)(50)；確定(60)所述馬達(dá)轉(zhuǎn)速開始低于零的時(shí)刻，此時(shí)刻對應(yīng)于所述馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化。本方法使得可以精確地確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化的時(shí)刻。
文檔編號(hào)G01P13/04GK1811461SQ200610001300
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者保羅·比扎爾 申請人:法國阿文美馳輕型車系統(tǒng)有限公司