Способ и устройство управления электрическим стеклоподъемником автомобиля - RU2463427C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу и устройству управления электрическим стеклоподъемником автомобиля и, в частности, к способу и устройству для управления электрическим стеклоподъемником автомобиля, у которого предусмотрены функция защиты предотвращения прищемления и функция перегрузочной защиты. Это относится к области электроники автомобиля и автоматического управления.

Уровень техники

В дополнение к базовой функции управления открыванием и закрыванием окна автомобиля контроллер электрического стеклоподъемника автомобиля должен также иметь функцию управления защитой, которая разделена на управление предотвращения прищемления и перегрузочное управление.

Управление против прищемления относится к безопасности персонала и представляет собой трудность для функции управления защитой. Водитель или пассажир (особенно ребенок) часто получает травму от прищемления электрическим стеклоподъемником без функции предотвращения прищемления, когда он/она неосторожно вытягивает его/ее голову или руку из окна автомобиля, когда оно закрывается. Микропроцессорное устройство управления со специальной микросхемой, с микросхемой памяти, с различными датчиками широко применяется на родине и за рубежом для реализации управления предотвращения прищемления. Кроме того, некоторые международные компании применяют технологии шины сети локальных контроллеров и шины коммутируемой локальной сети, в то время как некоторые компании Тайваня применяют способ специальной микросхемы с датчиками.

Перегрузочное управление означает, что приводной двигатель будет перегружен, когда окно автомобиля становится полностью открытым или закрытым, то есть достигает нижней или верхней мертвой точки или когда появляется механическое препятствие во время открывания или закрывания окна автомобиля. Контроллер должен отключить двигатель вовремя, чтобы предотвратить повреждение двигателя из-за перегрузки. Биметаллическая полоса или термистор положительного температурного коэффициента, последовательно присоединенные к обмотке якоря двигателя, широко применяются в настоящее время на родине и за рубежом. Принцип работы этого заключается в следующем: когда якорь двигателя заблокирован, ток достигает максимума, и обмотка якоря и биметаллическая полоса или термистор положительного температурного коэффициента быстро нагреваются из-за перегрузки по току. Когда температура достигает определенного значения, биметаллическая полоса или термистор отключаются, таким образом, ток якоря прерывается, и двигатель защищается. Преимуществом этого является низкая стоимость. Недостатком этого является то, что элементы защиты от перегрузки по току реагируют слишком медленно, и обмотка якоря продолжительно перегружена, что приводит к быстрому износу изоляции и к укорочению срока службы. В частности, если переключатель управления окном не отпущен, двигатель будет запущен снова после охлаждения и возврата в исходное положение элемента защиты от перегрузки по току. Следовательно, двигатель периодически будет запускаться, блокироваться, выключаться. Во время этого процесса механизм стеклоподъемника, переключатель управления и обмотка якоря подвергаются интенсивному шоку перегрузки по току, который, несомненно, сократит срок службы и снизит надежность электрического стеклоподъемника автомобиля. Тем временем, биметаллическая полоса и термистор придут в негодность из-за продолжительной перегрузки по току.

Сущность изобретения

Целью изобретения является разработка способа и устройства управления электрическим стеклоподъемником автомобиля. Это устройство имеет быструю реакцию, высокую надежность, простую конструкцию и низкую стоимость.

Техническое решение изобретения заключается в следующем.

Разработан способ управления электрическим стеклоподъемником автомобиля, причем способ включает в себя следующие этапы:

определение сигнала тока приводного двигателя стеклоподъемника окна автомобиля элементом определения, получение сигнала состояния работы стеклоподъемника окна автомобиля;

ввод определенного сигнала состояния работы стеклоподъемника окна автомобиля в контроллер; и

контроллер посылает соответствующий сигнал управления исполнительному органу, который управляет состоянием работы стеклоподъемника окна автомобиля.

Способ отличается контроллером, главным управляющим элементом которого является тиристор или элемент с эквивалентной функцией.

Разработано устройство управления электрическим стеклоподъемником автомобиля, причем устройство содержит следующие элементы:

элемент определения сигнала препятствия закрыванию окна автомобиля, контроллер и исполнительный орган;

элемент определения сигнала полностью открытого окна автомобиля, контроллер и исполнительный орган;

элемент определения сигнала полностью закрытого окна автомобиля, контроллер и исполнительный орган;

элемент определения сигнала препятствия открыванию окна автомобиля, контроллер и исполнительный орган.

Элемент определения сигнала определяет сигнал состояния работы окна автомобиля. Контроллер получает сигнал определения, сигнал управления, промежуточный сигнал и так далее и посылает сигнал управления исполнительному органу.

Контроллер препятствия закрыванию окна автомобиля включает в себя контроллер останова и контроллер обратного вращения. Контроллер останова получает сигнал препятствия при закрывании и выполняет управление остановом. Контроллер обратного вращения получает сигнал останова и выполняет управление обратным вращением.

Управляющий элемент контроллера включают в себя главный управляющий элемент и вспомогательный управляющий элемент, причем главным управляющим элементом является тиристор или элемент с эквивалентной ему функцией.

Исполнительным органом может быть реле или полевой МОП-транзистор.

Элементом определения сигнала является резистор.

Контроллер препятствия закрыванию окна автомобиля включает в себя контроллер останова и контроллер обратного вращения.

Контроллер обратного вращения имеет запирающий элемент, которым является сухой геркон.

Изобретение имеет следующие преимущественные технические эффекты.

Благодаря применению тиристора структура схемы является простой и изготовление является дешевым, что превосходит недостатки схем с микропроцессорным устройством управления и памятью, которые имеют сложную структуру и высокую стоимость изготовления. Более того, использование резистора в качестве определяющего элемента выборочного контура не имеет каких-либо задержек по времени, и высокочувствительное реле большой мощности применяется для защиты при потере питания с временем реагирования, составляющим, примерно, 10 миллисекунд. Этот контроллер стеклоподъемника окна автомобиля имеет быструю реакцию, высокую надежность и хорошую стабильность, и двигатель является долговечным, что значительно продлит срок службы электрического стеклоподъемника.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой структурную блок-схему изобретения.

Фиг.2 представляет собой принципиальную электрическую схему изобретения.

Фиг.3 представляет собой другую принципиальную электрическую схему изобретения.

Фиг.4 представляет собой эквивалентную принципиальную электрическую схему, в которой тиристор заменен на устройство с комбинацией транзисторов.

Подробное описание

Как изображено на фиг.1, устройство управления электрическим стеклоподъемником автомобиля включает в себя следующие элементы: элемент 1 определения сигнала препятствия при закрывании окна автомобиля, контроллер 2 останова и его исполнительный орган 3, а также контроллер 4 обратного вращения и его исполнительный орган 5; элемент 6 определения сигнала полностью открытого окна автомобиля, контроллер 7 останова и исполнительный орган 8; элемент 9 определения сигнала полностью закрытого окна автомобиля, контроллер 10 останова и исполнительный орган 11; элемент 12 определения сигнала препятствия при открывании окна автомобиля, контроллер 13 останова и исполнительный орган 14. Каждый исполнительный орган посылает сигнал управления на приводной двигатель 15 соответственно для управления его рабочим состоянием.

Принцип работы этого заключается в следующем: когда окно автомобиля нормально полностью открыто или закрыто или заблокировано из-за возникновения препятствия в течение процесса открывания, элемент определения преобразует сигнал блокировки в электрический сигнал, который преобразуется контроллером в соответствующий сигнал управления, по которому исполнительный орган управляет остановом двигателя, таким образом защищая двигатель от повреждения. Если препятствие возникает при закрытии, контроллер 4 обратного вращения в это же время посылает сигнал обратного вращения, по которому исполнительный орган управляет обратным вращением двигателя, заставляя окно автомобиля немедленно перемещаться вниз и освобождать прищемленную вещь, таким образом ослабляя травму прищемленного человека. Когда окно автомобиля достигнет нижней мертвой точки, двигатель будет отключен автоматически для предотвращения повреждения двигателя из-за длительной перегрузки.

Основные характеристики этого контроллера заключаются в следующем: в управляющей схеме применяются аналоговая схема и обычные электрические элементы, причем в качестве главного управляющего элемента используется тиристор или элемент с эквивалентной функцией, в качестве исполнительного органа используется реле или полевой МОП-транзистор и в качестве элемента определения используется резистор, таким образом, стоимость значительно понижается.

Изобретение будет подробно описано ниже со ссылкой на варианты осуществления.

Вариант осуществления 1

Как изображено на фиг.2, управляющий переключатель К представляет собой двухполюсный двухходовый групповой переключатель; R1 представляет собой совместный выборочный резистор перемещения вверх/вниз; R10 представляет собой выборочный резистор возврата вниз; SCR2 представляет собой тиристор управления перемещением вверх; SCR1 представляет собой тиристор управления перемещением вниз; SCR4 представляет собой тиристор управления возвратом для предотвращения прищемления; SCR3 представляет собой тиристор управления остановом возврата вниз для предотвращения прищемления; J1 представляет собой реле совместного управления перемещением вверх/вниз и имеет две замкнутые в нормальных условиях контактные пары J1-1 и J1-2, а также одну разомкнутую в нормальных условиях контактную пару J1-3; J2 представляет собой реле управления возвратом для предотвращения прищемления и имеет две разомкнутые в нормальных условиях контактные пары J2-1 и J2-2; J3 представляет собой реле управления остановом возврата вниз для предотвращения прищемления и имеет одну замкнутую в нормальных условиях контактную пару J3-1; R2 представляет собой потенциометр регулировки силы предотвращения прищемления; R6 и R11 представляют собой потенциометры регулировки тока для защиты от блокировки; G представляет собой сухой геркон блокировки зоны безопасности, магнит которого установлен на подъемном рычаге стеклоподъемника автомобиля и перемещается вверх и вниз с подъемным рычагом и переключатель которого неподвижно установлен на траектории подъемного рычага и на расстоянии 4 мм от мертвой точки окна автомобиля; C1-C4 представляют собой конденсаторы временной задержки; D1, D7, Z1 и Z2 представляют собой диоды свободного хода; D2-D6 представляют собой диоды обратной изоляции; и PNP представляет собой p-n-p-транзистор, использующийся в качестве инвертора.

Процесс работы заключается в следующем:

Когда управляющий переключатель К находится в положении “вверх”, напряжение питания подается на приводной двигатель М через выборочный резистор R1 и две замкнутые в нормальных условиях контактные пары J1-1 и J1-2, являющиеся частью J1, двигатель М приводит окно для перемещения вверх, и выборочный резистор непрерывно определяет ток двигателя. Когда что-нибудь прищемляется окном автомобиля (или возникает механическое препятствие), сопротивление работе окна будет увеличено, как и ток двигателя М. Когда препятствие (сопротивление) достигает заданного значения силы предотвращения прищемления, выборочное напряжение возбуждает транзистор PNP, выходное напряжение коллектора которого после D3 разделяется посредством R3 и R4. Частичное напряжение на R4 непосредственно пускает тиристор SCR2 через R5, реле J1 включается, две замкнутые в нормальных условиях контактные пары J1-1 и J1-2, являющиеся частью J1, отключаются от приводного двигателя М, и окно перестает перемещаться. В то же время одна разомкнутая в нормальных условиях контактная пара J1-3, являющаяся частью J1, замыкается. Напряжение питания разделяется посредством R7 и R8 после разомкнутого в нормальных условиях контакта J1-3, являющегося частью J1, и D6. Частичное напряжение на R8 непосредственно пускает тиристор SCR4 через R9, и J2 включается. Две разомкнутые в нормальных условиях контактные пары J2-1 и J2-2, являющиеся частью J2, управляют обратной работой двигателя, прищемленная вещь освобождается и тем временем R10 регистрирует ток на двигатель. Если двигатель работает в обратном направлении на всем пути к нижней мертвой точке и блокируется, когда ток блокировки достигает заданной величины, выборочное напряжение на R10 приводит в действие тиристор SCR3, и J3 срабатывает. Замкнутый в нормальных условиях контакт J3-1, являющийся частью J3, выключает реле J2, и две разомкнутые в нормальных условиях контактные пары J2-1 и J2-2, являющиеся частью J2, отключаются от приводного двигателя М, таким образом, двигатель защищается.

Если ни прищемленный объект, ни механическое препятствие не возникают при поднятии окна автомобиля, то когда окно автомобиля перемещается к положению на расстоянии 4 мм от верхней мертвой точки, сухой геркон G замыкается, и затвор SCR4 заранее блокируется. Когда окно перемещается к верхней мертвой точке и блокируется, выборочное напряжение на R1 пускает тиристор SCR2 через PNP транзистор, J1 срабатывает, и два замкнутых в нормальных условиях контакта J1-1 и J1-2, являющихся частью J1, отключаются от приводного двигателя М. Таким образом, нормальный процесс закрывания завершается.

Когда управляющий переключатель К находится в положении “вниз”, напряжение питания обратно подается на приводной двигатель М через управляющий переключатель К, два замкнутых в нормальных условиях контакта J1-1 и J1-2, являющихся частью J1, и выборочный резистор R1, и двигатель М приводит окно для перемещения вниз. Если препятствие отсутствует, двигатель будет работать на всем пути к нижней мертвой точке и заблокируется. Когда блокировка достигает заданной величины, выборочное напряжение на R1 непосредственно пускает тиристор SCR1, J1 срабатывает, и его два замкнутых в нормальных условиях контакта J1-1 и J1-2 отключаются от приводного двигателя М. Таким образом, нормальный процесс открывания завершается.

Если окно блокируется из-за препятствия при опускании, выборочное напряжение на R1 таким же образом непосредственно пускает тиристор SCR1, J1 срабатывает, и его два замкнутых в нормальных условиях контакта J1-1 и J1-2 отключаются от приводного двигателя М, таким образом защищая двигатель от повреждения.

Вариант осуществления 2

Как изображено на фиг.3, управляющий переключатель К представляет собой двухполюсный двухходовый слабо контактный переключатель; R представляет собой совместный выборочный резистор перемещения вверх/вниз/возврата для предотвращения прищемления/блокировки; Т1 представляет собой транзистор управления подниманием; Т2 представляет собой транзистор управления опусканием; SCR1 представляет собой совместный тиристор управления остановом поднимания/остановом предотвращения прищемления/возвратом предотвращения прищемления; SCR2 представляет собой совместный тиристор управления остановом опускания/остановом возврата предотвращения прищемления; J1 представляет собой реле управления подниманием и имеет две разомкнутые в нормальных условиях контактные пары; J2 представляет собой совместное реле управления перемещением вниз/возвратом предотвращения прищемления и имеет две разомкнутые в нормальных условиях контактные пары; J3 представляет собой реле сигнала возврата для предотвращения прищемления и имеет одну разомкнутую в нормальных условиях контактную пару; R4 представляет собой потенциометр регулировки силы предотвращения прищемления; R5 представляет собой потенциометр регулировки блокировки опускания при перегрузке по току; Z1 и Z2 представляют собой пороговые стабилитроны; D1, D4 и D6 представляют собой диоды свободного хода; D3 представляет собой диод обратной изоляции; D2 и D5 представляют собой разряжаемые диоды; и C1-C4 представляют собой конденсаторы временной задержки.

Когда управляющий переключатель К находится в положении “вверх”, напряжение питания после управляющего переключателя разделяется посредством резисторов R1 и R2. Напряжение в точке А частичного напряжения через R3 и Z1 приводит транзистор Т1 в режим насыщения, и реле J1 замыкается. Напряжение питания прилагается к приводному двигателю через две замкнутые в нормальных условиях контактные пары J1-1 и J1-2, являющиеся частью J1, и выборочный резистор R, двигатель приводит окно для перемещения вверх, и тем временем ток двигателя определяется выборочным резистором. Когда что-либо прищемляется, сопротивление работе окна будет увеличено, как и ток двигателя М. Когда сопротивление достигает заданного значения силы предотвращения прищемления, напряжение на выборочном резисторе R включает тиристор SCR1, потенциал в точке А вынужденно понижается ниже порогового напряжения Z1, Т1 отключается, J1 обесточивается, и окно перестает перемещаться вверх. Тем временем, после включения SCR1 включается реле J3. Напряжение питания разделяется посредством R6 и R7 после замкнутого контакта J3-1, являющегося частью J3. Напряжение в точке С частичного напряжения через R8 и Z2 приводит транзистор Т2 в режим насыщения, и реле J2 замыкается. Напряжение питания обратно прилагается к двигателю через замкнутые контакты J2-1 и J2-2, являющиеся частью J2, и выборочный резистор R. Двигатель М приводит окно для перемещения вниз, чтобы освободить прищемленную вещь. Когда окно достигает нижней мертвой точки и блокируется и когда блокировочная перегрузка по току достигает заданной величины, выборочное напряжение включает тиристор SCR2 и заставляет потенциал в точке С опуститься ниже пороговой величины Z2, Т2 выключается, J2 обесточивается, так же как и приводной двигатель. Таким образом, процесс управления “предотвращение прищемления-возврат-останов” завершается.

Если ничего не прищемлено во время процесса поднимания окна, то когда окно автомобиля перемещается к положению на расстоянии 4 мм от верхней мертвой точки, сухой геркон замыкается, и база Т2 заранее блокируется. Когда окно перемещается к верхней мертвой точке и блокируется, выборочное напряжение на R включает тиристор SCR1 и заставляет потенциал в точке А опуститься ниже пороговой величины Z1, Т1 выключается, J1 обесточивается, так же как и приводной двигатель. Таким образом, нормальный процесс закрывания завершается.

Когда управляющий переключатель К находится в положении “вниз”, напряжение питания разделяется посредством R6 и R7 через управляющий переключатель. Потенциал в точке С частичного напряжения приводит транзистор Т2 в режим насыщения, и реле J2 замыкается. Напряжение питания прилагается к приводному двигателю через замкнутые контакты J2-1 и J2-2, являющиеся частью J2, и выборочный резистор, и двигатель М приводит окно для перемещения вниз. Если механическое препятствие отсутствует, двигатель будет работать на всем пути к нижней мертвой точке и заблокируется. Когда блокировочная перегрузка по току достигает заданной величины, выборочное напряжение на R включает тиристор SCR2 и заставляет потенциал в точке С опуститься ниже пороговой величины Z2, Т2 выключается, J2 обесточивается, так же как и приводной двигатель. Таким образом, нормальный процесс открывания завершается.

Если окно блокируется из-за препятствия во время процесса опускания, выборочное напряжение на R таким же образом непосредственно включает тиристор SCR2, J2 вынуждено разомкнуться, и приводной двигатель обесточивается. Таким образом, двигатель защищается.

Упомянутые выше варианты осуществления являются только двумя наиболее обычными вариантами осуществления изобретения. Согласно техническому решению изобретения дополнительно разработаны многочисленные конкретно используемые схемы, центральным (основным) элементом которых является тиристор.

Как изображено на фиг.4, в конкретной схеме каждого из упомянутых выше вариантов осуществления главный управляющий элемент может быть как тиристором или симистором, так и комбинацией из n-p-n-транзистора и p-n-p-транзистора, функции которых полностью эквивалентны. Более того, исполнительный орган может быть как реле или полевым МОП-транзистором, так и комбинацией их обоих.

Реферат

Изобретение относится к способу и устройству для управления электростеклоподъемником автомобиля. В способе управления электростеклоподъемником автомобиля определяют сигнал тока приводного двигателя с помощью элемента определения, получают сигнал состояния работы стеклоподъемника, вводят сигнал в контроллер, главным управляющим элементом которого является тиристор, симистор, комбинация n-p-n-транзистора p-n-p-транзистора. Контроллер посылает сигнал управления исполнительному органу, который управляет приводным двигателем. Устройство управления электростеклоподъемником содержит элементы определения: а) сигнала препятствия открыванию и закрыванию окна; б) сигнала полностью открытого и закрытого окна; в) контроллеры и исполнительные органы каждого элемента определения. Соответствующий контроллер управляет соответствующим исполнительным органом. Элементы контроллера включают в себя главный и вспомогательный управляющий элемент. Решение направлено на повышение надежности и безопасности работы стеклоподъемника. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула