[发明专利]处理直流电动机的有电流纹波的电动机信号的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理直流电动机的电动机信号的方法和装置，具有可控的频率滤波器，该频率滤波器根据直流电动机的电枢电流内包含的波纹(电流纹波)产生与转速成比例的输出信号。

背景技术

也被称作换向器式电动机的直流电动机是永磁电动机，其电动机电流或电枢电流由于换向而包含也被称为电流涟漪或电流纹波的与直流电分量叠加的交流电分量。这种直流电机尤其是应用于汽车的调整驱动装置中，例如车窗玻璃升降器、滑动式天窗或行李舱盖的驱动。在本使用中具有显著意义的是，使得可以利用简单的装置可靠地确定电动机位置或电枢位置并由此精确地定位由电动机驱动的调整部件(执行元件)。

电流纹波出现的频率与电动机电枢的换向器或整流片的数量有关。因此由一个时间间隔内电流纹波的数量，不仅可以推断出电动机的转动位置，也可以根据电流纹波信号的频率(纹波频率)推断出电动机转速。然而电动机信号以及由此包含电流纹波的有效信号于尤其高频的干扰信号叠加。相对而言，在分析电流纹波时还要考虑低频的干扰，该低频的干扰影响被叠加了电流纹波的直流信号分量的变化过程并可主要归结于电动机运行时波动的力或扭矩的变化过程。

在由DD254254A1公开的用于在直流换向器式电动机的情况下产生与转速成比例的脉冲序列的电路装置中，在以欧姆电阻形式的电流电压转换器处得到的电动机信号被输送到压控的高通滤波器以及后置连接的压控低通滤波器用于实现窄带的带通，在该带通的输出端产生与转速成比例的脉冲序列。

此外，US4924166公开了，为了处理在直流电动机的电枢电流中产生的电流纹波，使用具有相位比较器和经由低通与其后置连接的可控振荡器(VCO)的锁相环作为可控滤波器。经低通铝滤波的电动机信号被输送到相位比较器的输入端，而其振荡器利用由电动势(EMK)推导出的信号进行控制。因此在并联电阻(Shunt)处得到的电枢信号被直接输送到锁相环的信号输入端，而从电动机电压和电枢电阻和电枢电流的乘积的差-即所谓的反电动势信号(反电动势或互感电压)得到的用于振荡器的控制信号被输送给锁相环。

DE19511307C1公开了根据由所采集的电动机电压和所采集的电枢电流确定的感应的反电动势(EMK电压)控制可调的带通滤波器。此外在本公开的方法中，通过估计电枢电流的实际的工作频率(纹波频率)调整频率滤波，使得通频带包含工作频率并未予干扰频率的上部和/或下部。由经过如此滤波的信号确定相关的极值(最小值估计或最大值估计)。

在DE19834108A1公开的用于在电动机的情况下由电流纹波确定电动机曲轴旋转数量的方法中，为了除去高频干扰首先将电动机电流信号输送到低通滤波器。再次根据所计算出的经过低通滤波的电动机电流信号的前后相继的最小值和最大值的差值来确定电流纹波。

在EP0579015B1公开的用于为直流换向器式电动机采集与转速成比例的脉冲序列的电路装置中，设置了具有根据电动机转速而改变的极限频率的频率选择性的滤波器。在这种情况下，在电动机转速实际上不改变时，较低的频率明显低于，而转速改变时则大概位于脉冲序列的范围内。因此，在转速改变时可以暂时地实现带通的微分特性并由此可以在此期间精确地确定直流换向器式电动机的转动位置。

由EP1037052B1(DE60005727T2)已知，为了可变地构造频率滤波器，使用具有开关电容的有源高通滤波器：CR滤波器(开关电容滤波器)，以便从电动机信号中去除干扰并从直流电动机的涟漪中确定转速。为此电容借助于时钟信号开关，这样滤波器的角频率改变而下级的开关电路产生涟漪脉冲信号，该涟漪脉冲信号也作为产生时钟信号的基础。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种特别适合用于处理直流电动机的电动机信号(电动机电流或电枢电流，电动机电压)的方法。同样将产生尽可能没有干扰的、尤其是与转速成比例的信号。这些应当适合用于为汽车的调整装置定位和/或用于在防夹系统中限制力量过大。此外还应提供一种适合用于处理这种电动机信号的装置。

本发明涉及到的方法根据本发明通过权力要求1的特征解决。为此采集直流电动机的电枢电流或电枢电流信号，并且用于确定直流电动机的反电动势。此外，为了确定直流电动机的反电动势首先采集电动机电压或相应的电动机电压信号。根据所确定的反电动势由电枢电流信号中产生有效信号-尤其是与转速成比例的有效信号。

根据本发明的一个变体，直流电动机的电枢电流被输送到一个可控的滤波器模块中，即其频率特性或极限频率或中间频率可定。例如以变化的带通滤波器的形式起作用的频率滤波器根据包含于电枢电流或相应的电枢电流信号中的电流纹波产生于与转速成比例的输出信号。