專利名稱：電動(dòng)機(jī)類負(fù)荷的動(dòng)態(tài)保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說(shuō)來(lái)涉及汽車窗玻璃電動(dòng)升降電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及一種保護(hù)這種電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)線路使其不致因電動(dòng)機(jī)失速時(shí)產(chǎn)生過(guò)電流而損壞的電動(dòng)機(jī)保護(hù)電路。
汽車窗玻璃電動(dòng)升降電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)通常用來(lái)將汽車的窗玻璃在兩位置之間上下移動(dòng)或移動(dòng)至其間的某一位置。通常，只要持續(xù)按壓驅(qū)動(dòng)按鈕，窗玻璃就繼續(xù)沿指定的方向移動(dòng)?，F(xiàn)代的許多汽車電動(dòng)窗玻璃電路增設(shè)了“快速下行”器件，這使汽車窗玻璃還可以持續(xù)下移而無(wú)需多次快速按壓“快速下行”按鈕或再次按壓下行按鈕。當(dāng)電路處于快速下行狀態(tài)時(shí)，窗玻璃持續(xù)下移直到按壓“上行”或“下行”按鈕，或直到檢測(cè)出行程限位終端為止。
為保護(hù)窗玻璃升降電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)線路使其不致在電動(dòng)機(jī)可能長(zhǎng)時(shí)間處下破壞性失速狀態(tài)(例如到達(dá)行程限位終端時(shí))而過(guò)熱，這些系統(tǒng)通常都裝有過(guò)電流檢測(cè)系統(tǒng)，供每當(dāng)電動(dòng)機(jī)電流上升超過(guò)預(yù)定臨界值或基準(zhǔn)電流值時(shí)切斷流向電動(dòng)機(jī)的電流。基準(zhǔn)值一般是在考慮到電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)線路的電流和/或容量的基礎(chǔ)上憑經(jīng)驗(yàn)選取的。然而，要選取單一固定的對(duì)所有操作溫度范圍和在變化的電路狀態(tài)下都有效的臨界值經(jīng)常是很困難的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種行程限位終端檢測(cè)能力提高了的快速下行汽車窗玻璃升降電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。系統(tǒng)的電路監(jiān)控著流經(jīng)窗玻璃電動(dòng)機(jī)作為電流分路兩端的小壓降測(cè)定出的電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)電流超過(guò)根據(jù)電動(dòng)機(jī)合閘電流動(dòng)態(tài)設(shè)定的臨界值時(shí)，過(guò)電流檢測(cè)電路中斷電動(dòng)機(jī)的激勵(lì)。這個(gè)合閘電流叫做瞬時(shí)峰值電流，是在電能最初加到電動(dòng)機(jī)上的那一瞬間產(chǎn)生的。這之后，電流值通常下降，直到窗玻璃行程位置終端促使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)為止。電動(dòng)機(jī)的這個(gè)停轉(zhuǎn)使電動(dòng)機(jī)電流急劇上升，通常超過(guò)合閘電流值。當(dāng)電動(dòng)機(jī)電流超過(guò)所選取的臨界值時(shí)，進(jìn)入了停機(jī)狀態(tài)，于是電動(dòng)機(jī)就被關(guān)斷。
由于起動(dòng)窗玻璃下行可能在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行或不運(yùn)行的情況下在熱天或冷天下進(jìn)行，因而根據(jù)在同樣操作條件下檢測(cè)電動(dòng)機(jī)在合閘電流值下失速的情況應(yīng)考慮變化的電路和和環(huán)境條件，以便更準(zhǔn)確地確定是否到達(dá)行程位置終端。結(jié)合附圖閱讀下面的說(shuō)明不難理解本發(fā)明的上述和其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明快速下行的窗玻璃升降電動(dòng)機(jī)控制電路的原理圖。
圖2是圖1控制電路使用的應(yīng)用型專用集成電路(ASIC)的詳細(xì)線路原理圖。
圖3是圖1和圖2所示電路各種元件在功能上相互作用的方框圖。
現(xiàn)在翻看附圖，具體參閱圖1。本發(fā)明窗玻璃電動(dòng)機(jī)控制電路以總編號(hào)10表示。電路10分布配置，具有一個(gè)ASICμl，更詳細(xì)的情況如圖2所示，下面進(jìn)行說(shuō)明。ASICμl在插腳VDD由9至16伏的汽車蓄電池B+通過(guò)電阻器R6供電。ASICμl的插腳VDD和電阻器R6通過(guò)電容器C1和C3并通過(guò)二極管D10接地，后三者彼此并聯(lián)連接，以提供直流5伏經(jīng)調(diào)節(jié)的VDD電壓。
振蕩器輸出插腳VOS-OUT通過(guò)電阻器R8接用以產(chǎn)生時(shí)鐘頻率的振蕩器的輸入端插腳VOS-IN，并通過(guò)電容器C5接地。插腳REF-OUT(通過(guò)電阻器R5)和REF-IN通過(guò)電阻器R4連接插腳AGND。如下面更詳細(xì)說(shuō)明的那樣，某一百分率的失速基準(zhǔn)電壓通過(guò)插腳REF-IN加到ASICμl上，插腳REF-OUT則用以將儲(chǔ)存的對(duì)應(yīng)于合閘電流的電壓加到分壓器上，插腳AGND提供模擬基準(zhǔn)輸出，在本最佳實(shí)施例中為1/4VDD。
開關(guān)S1根據(jù)操作機(jī)構(gòu)因汽車乘客或司機(jī)的操作而閉合，使汽車窗玻璃下降，開關(guān)S1電連接在VDD與下行輸入端插腳DOWN之間。在這里所述的本發(fā)明的典型實(shí)施例中，啟動(dòng)動(dòng)操作機(jī)構(gòu)激發(fā)了控制電路使其進(jìn)入“下行”和“快速下行”工作狀態(tài)。當(dāng)按壓到第一鎖定(detented)位置時(shí)，進(jìn)入下行工作狀態(tài)，于是窗玻璃下移，直到操作人員放開操作機(jī)構(gòu)為止。操作機(jī)構(gòu)被按壓到第二制動(dòng)位置時(shí)促使開關(guān)S3閉合，從而使系統(tǒng)進(jìn)入快速下行狀態(tài)，于是窗玻璃持續(xù)下移，直到到達(dá)行程終端或用戶取消這個(gè)工作狀態(tài)為止。
若快速下行工作狀態(tài)開始之后第二次按壓操作機(jī)構(gòu)，就取消了快速下行工作狀態(tài)。因此，，開關(guān)S3雖然可用開關(guān)S1通過(guò)單一按鈕機(jī)械控制，但本身在電氣上卻是獨(dú)立的。開關(guān)S3通過(guò)電阻器R9經(jīng)電容器C7電連接在汽車蓄電池與地之間，且接ASICμl的快速下行輸入插腳EXPRESS。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難理解，這種電路是可以按其它各種操作方案(例如配備獨(dú)立的快速下行操作機(jī)構(gòu))有效工作的。
ASICμl的V-REF插腳通過(guò)以與電動(dòng)機(jī)合閘電流相應(yīng)的電壓充電的電容器C8接地。輸入的分路電壓VS是從窗玻璃升降電動(dòng)機(jī)M1接收下來(lái)的，通過(guò)受線圈K1控制的繼電器SPDT接汽車蓄電池。電動(dòng)機(jī)M1運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ASICμl用這個(gè)分路電壓來(lái)確定電動(dòng)機(jī)M1的狀態(tài)，即合閘、運(yùn)轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)。插腳VS還通過(guò)電阻器R3耦合到動(dòng)作時(shí)能啟動(dòng)汽車窗玻璃上移的開關(guān)S2。在這方面，只要上行開關(guān)S2不閉合，電阻器R3就起電流傳感器的作用。
輸出插腳OUT給晶體管Q1提供輸出驅(qū)動(dòng)電流，晶體管Q1的發(fā)射極通過(guò)二極管D5接地，集電極通過(guò)二極管D6接汽車蓄電池。二極管D6接線圈K1的兩端。插腳OUT每當(dāng)電路10處于下行或快速下行工作狀態(tài)時(shí)處于高電平，否則處于低電平。
在正常情況下，ASICμl由汽車蓄電池供電，而且處于潛伏狀態(tài)，等待著在DOWN或EXPESS插腳上的輸入。這些輸入正常情況下是經(jīng)30千歐電阻器接地的。這時(shí)，插腳OUT處于低電平，從而保持晶體管Q1處于截止?fàn)顟B(tài)。輸入端VS對(duì)地來(lái)說(shuō)處于零電壓。當(dāng)用戶操動(dòng)下行開關(guān)S1時(shí)使插腳DOWN接VDD，從而使插腳DOWN處的電壓高于設(shè)定成使其表示下行操作機(jī)構(gòu)正向動(dòng)作的預(yù)定觸發(fā)電壓VH。若此情況持續(xù)至少10毫秒，ASICμl就視其為肯定下行操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作的有效信號(hào)。
這時(shí)，若插腳OUT處于低電平，表明當(dāng)時(shí)下行開關(guān)S1不處于啟動(dòng)狀態(tài)，插腳OUT就轉(zhuǎn)入高態(tài)，從而以5毫安驅(qū)動(dòng)晶體管Q1，使晶體管飽和，并通過(guò)線圈K1使電力繼電器SPDT激勵(lì)。無(wú)論流過(guò)電動(dòng)機(jī)M1的電流量有多少，插腳OUT都保持高態(tài)，直到下行操作機(jī)構(gòu)開關(guān)S1釋放開為止。當(dāng)插腳DOWN處的電壓下降到低觸發(fā)電壓VL以下的時(shí)間至少持續(xù)10毫秒之久時(shí)，這一般表明下行開關(guān)S1釋放開，插腳OUT恢復(fù)到低電平狀態(tài)，ASICμl恢復(fù)到其等待狀態(tài)。插腳OUT若在DOWN插腳進(jìn)入高電平時(shí)已處于高態(tài)就會(huì)轉(zhuǎn)入低態(tài)，從而取消快速下行功能。盡管插腳DOWN處于高電平，插腳OUT還是保持在低態(tài)。一旦插腳DOWN轉(zhuǎn)入低態(tài)，ASICμl就會(huì)復(fù)位，準(zhǔn)備好可以進(jìn)行手動(dòng)下行操作。
要快速降下窗玻璃，ASICμl必須處于等待狀態(tài)，操作人員必須首先啟動(dòng)下行操作機(jī)構(gòu)，從而使開關(guān)S1閉合，迫使插腳DOWN處的電壓高于高觸發(fā)電壓VH。若插腳OUT處于低態(tài)，它便會(huì)進(jìn)入高態(tài)，并通過(guò)繼電器SPDT給電動(dòng)機(jī)接通電源。輸入插腳VS讀取并放大外電流分路兩端的壓降(一般為直流28至120毫伏，放大倍數(shù)在這個(gè)典型的實(shí)施例中約為12倍)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)M1開始接通電源時(shí)，合閘電流使輸入插腳VS上產(chǎn)生電壓尖峰脈沖。尖峰脈沖電壓值經(jīng)尖峰檢測(cè)采樣/保持電路放大后儲(chǔ)存起來(lái)。用作插腳REF-IN上的基準(zhǔn)電壓值。
在采樣/保持操作時(shí)，插腳V-REF會(huì)在合閘電動(dòng)機(jī)電流期間將外電容器C8充電到峰值電壓充電值。這個(gè)峰值電壓是插腳VS上合閘電流尖峰脈沖的直接測(cè)定值，放大大約12倍。峰值電壓在插腳OUT轉(zhuǎn)入低態(tài)之前會(huì)儲(chǔ)存在插腳V-REF處。這可能歷時(shí)13秒。插腳REF-OUT是插腳V-REF的緩沖輸出端，電阻器R4和R5所組成的外分壓器會(huì)將此電壓分壓，并將其加到插腳REF-IN上。這個(gè)REF-IN電壓是用于檢測(cè)輸入插腳VS上的失速電流的臨界值電壓。在這個(gè)典型的實(shí)施例中，臨界值設(shè)定為與合閘電流相應(yīng)的電壓的固定百分率，最好等于合閘電流的87％左右。但顯然也可以采用按合閘電流選擇臨界值的其它方法。
當(dāng)操作人員在插腳DOWN上的輸入超過(guò)VH以及插腳OUT轉(zhuǎn)入高態(tài)之后操作快速下行開關(guān)S3時(shí)，輸入插腳EXPRESS會(huì)轉(zhuǎn)入高電平VH。若這種狀態(tài)持續(xù)至少10毫秒，ASICμl就會(huì)內(nèi)部自鎖，因而盡管插腳EXPRESS和DOWN處于低電平(即操作人員已釋放開快速和下行操作機(jī)構(gòu))，插腳OUT也保持高電平。雖然插腳EXPRESS或DOWN仍然處于高電平，插腳OUT會(huì)保持高電平。ASICμl中的內(nèi)部振蕩器在ASICμl已經(jīng)啟動(dòng)進(jìn)入快速下行狀態(tài)的整個(gè)時(shí)間期間會(huì)使各內(nèi)部計(jì)數(shù)器遞增計(jì)數(shù)。
電路10一旦進(jìn)入快速下行狀態(tài)，就有六種取消狀態(tài)，第一種取消狀態(tài)為暫停狀態(tài)。當(dāng)ASICμl處于快速下行狀態(tài)時(shí)，插腳OUT仍然處于高態(tài)。在此期間，插腳VOS-OUT和VOS-IN上的振蕩器會(huì)使各內(nèi)部暫停計(jì)數(shù)器遞增計(jì)數(shù)。若這些計(jì)數(shù)器完成特定的計(jì)數(shù)順序，在10千赫振蕩頻率下歷時(shí)大約10秒鐘，ASIC的插腳OUT就會(huì)往上進(jìn)入高態(tài)。這個(gè)暫停確保窗玻璃的下移動(dòng)作經(jīng)一定的時(shí)間之后停下來(lái)，從而保護(hù)電動(dòng)機(jī)不致在失速電流由于某種原因或其它某種電路或機(jī)械故障而不超過(guò)臨界值這種不大可能發(fā)生的情況下長(zhǎng)時(shí)間處于失速狀態(tài)。
第二種快速下行工作狀態(tài)的取消發(fā)生在電動(dòng)機(jī)失速的情況，通常發(fā)生在窗玻璃行程終端位置。若插腳VS處的電壓電平高于插腳REF-IN處的基準(zhǔn)電壓，ASICμl會(huì)檢測(cè)出失速情況并開始促使內(nèi)部的失速延遲計(jì)數(shù)器遞增計(jì)數(shù)。若此失速狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間超過(guò)預(yù)定的失速延遲時(shí)間(在本最佳實(shí)施例中約為0.5秒)，但這時(shí)VS恢復(fù)到較低值，ASICμl就使各失速延遲計(jì)數(shù)器復(fù)位。此最后的峰值若高于合閘電流值，就會(huì)由峰值檢測(cè)器儲(chǔ)存起來(lái)，用作新的臨界值。失速時(shí)間與暫停時(shí)間的比值可以修改。提高插腳RATIO的電平，失速時(shí)間(Tstall)與暫停時(shí)間(Ttout)的比值Tstall/Ttout就等于0.35/10；降低插腳RATIO的電平，Tstall/Ttout就等于0.65/10。在本發(fā)明的這個(gè)最佳實(shí)施例中，插腳處于浮動(dòng)狀態(tài)時(shí)，此比值為0.5/10。
快速下行工作方式也可以通過(guò)再操動(dòng)操作機(jī)構(gòu)加以取消。若插腳DOWN在插腳OUT處于高電平時(shí)轉(zhuǎn)入高態(tài)，ASICμl就復(fù)位并降低插腳OUT的電平。雖然插腳DOWN仍然處于高電平，但是插腳OUT也會(huì)保持高態(tài)。同樣，第二次操動(dòng)快速下行操作機(jī)構(gòu)也可以取消下行工作狀態(tài)。若在上述取消下行工作狀態(tài)之后插腳DOWN保持高態(tài)，ASICμl就復(fù)位并降低插腳OUT的電平。雖然插腳DOWN處于高電不，插腳OUT保持低態(tài)。
若在ASICμl的快速下行狀態(tài)期間插腳OUT處于高電平時(shí)操動(dòng)上行開關(guān)S2，ASIC就不接地而關(guān)斷?；謴?fù)接地時(shí)，必須使電路的所有內(nèi)部計(jì)數(shù)器和寄存器都復(fù)位，使插腳OUT轉(zhuǎn)入低態(tài)。若在快速下行工作狀態(tài)期間檢測(cè)出短路電流，即在本最佳實(shí)施例中VS等于對(duì)應(yīng)于ISC＝45安的0.263伏，插腳OUT就會(huì)即刻轉(zhuǎn)入低態(tài)。
因此，本發(fā)明的電路可以在快速下行狀態(tài)下有效中斷加到電動(dòng)機(jī)的電能。有關(guān)ASICμl各組成部分的另外細(xì)節(jié)可參閱圖2。從圖3的功能方框圖中可以看到，ASICμl有9個(gè)主要功能分支電路，包括放大器、峰值檢測(cè)器、緩沖器、短路比較器、失速比較器、狀態(tài)機(jī)和輸出端驅(qū)動(dòng)器分支電路。這些分支電路按上面結(jié)合圖1說(shuō)明的方法工作。
上面公開和說(shuō)明的內(nèi)容僅僅是本發(fā)明的典型實(shí)施例而已。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，在不脫離本發(fā)明在下面權(quán)利要求書中所述的精神實(shí)質(zhì)和范圍的前提下是可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行種種更改和修改的。
權(quán)利要求
1.一種控制電能加到電動(dòng)機(jī)的方法，其特征在于，它包括下列步驟配備一個(gè)用戶操作開關(guān)，合上所述開關(guān)就可以使電能連續(xù)從電源流到所述電動(dòng)機(jī)；測(cè)定所述電動(dòng)機(jī)的電流值；檢測(cè)尖峰電流值；以所述電動(dòng)機(jī)尖峰電流值的百分率設(shè)定臨界值；當(dāng)所述測(cè)出的電流值超過(guò)所述臨界值時(shí)，中斷電能加到所述電動(dòng)機(jī)的過(guò)程。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括在所述電動(dòng)機(jī)與所述地之間連接一個(gè)電阻器、所述電流作為所述電阻器兩端電壓降的函數(shù)加以測(cè)定的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述百分率約為87％。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述尖峰電流值為所述開關(guān)合上之后電動(dòng)機(jī)的合閘電流值或所述電流值的任何峰值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用以控制汽車窗玻璃升降電動(dòng)機(jī)，且所述方法還包括將所述電動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械連接到所述窗玻璃的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括下列步驟合上所述開關(guān)時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器；和經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間之后中斷電能往所述電動(dòng)機(jī)的施加過(guò)程。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，它還包括下述步驟配備第二用戶操作開關(guān)，所述開關(guān)只有在所述第二開關(guān)保持閉合狀態(tài)時(shí)才使電流從所述電源流到所述電動(dòng)機(jī)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一和第二開關(guān)由所述汽車的司機(jī)或乘客通過(guò)按壓?jiǎn)我粨軇?dòng)式操作機(jī)構(gòu)操動(dòng)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，它還包括這樣的步驟配備第三用戶操作開關(guān)，只有在所述第三開關(guān)保持閉合狀態(tài)的情況下合上所述開關(guān)使電流從所述電源流到所述電動(dòng)機(jī)中，合上所述第三開關(guān)時(shí)使電動(dòng)機(jī)按合上所述第一和第二開關(guān)時(shí)相反的方向移動(dòng)所述窗玻璃。
10.一種有選擇地使電能開始和停止從電源流到電動(dòng)機(jī)的電路，其特征在于，它包括一個(gè)用戶操作開關(guān)，用以使電能開始持續(xù)流到所述電動(dòng)機(jī)；一個(gè)電流傳感器，供提供表示所述電動(dòng)機(jī)電流測(cè)定值的信號(hào)；一個(gè)處理器，適于接收來(lái)自所述傳感器的所述電流值信號(hào)，所述處理經(jīng)過(guò)編程，使其可以鑒別電動(dòng)機(jī)的合閘電流值，能以所述合閘電流值的百分率設(shè)定臨界值；和一個(gè)電路裝置，供在所述電動(dòng)機(jī)電流測(cè)定值超過(guò)所述臨界值時(shí)響應(yīng)所述處理器而中斷電能向所述電動(dòng)機(jī)的所述流動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述處理器有一個(gè)應(yīng)用型專用集成電路。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述電流傳感器有一個(gè)電阻器連接在所述電動(dòng)機(jī)與地之間，且所述電流作為所述電阻器兩端電壓降的函數(shù)測(cè)定。
13.如權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述中斷用的電路裝置有一個(gè)繼電器。
14.如權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述電路裝在汽車內(nèi)，供控制機(jī)械連接到所述汽車窗玻璃的電動(dòng)機(jī)，從而加上所述電流時(shí)可以使所述窗玻璃移動(dòng)。
全文摘要
一種快速降下汽車窗玻璃升降電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),系統(tǒng)中的過(guò)電流檢測(cè)電路(10)在電動(dòng)機(jī)電流超過(guò)作為電動(dòng)機(jī)合閘電流或峰值電流的函數(shù)動(dòng)態(tài)設(shè)定的臨界值時(shí)抑制傳送到升降電動(dòng)機(jī)的電能。電動(dòng)機(jī)電流作為電流分路兩端的小電壓降測(cè)出。當(dāng)電流值上升超過(guò)動(dòng)態(tài)設(shè)定的臨界值時(shí),停止給電動(dòng)機(jī)激勵(lì)。
文檔編號(hào)E05F15/16GK1203471SQ98115038
公開日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1998年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月19日
發(fā)明者I·米歇爾, B·鮑爾瑟努 申請(qǐng)人:易通公司