專利名稱：汽車電動窗防夾控制方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車配件，尤其涉及一種防止電動車窗夾人的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在許多轎車門窗玻璃的升降(關(guān)閉和開啟)已經(jīng)拋棄了搖把式的手動升降方式，一般都改用按鈕式的電動升降方式，即使用電動玻璃升降器來控制，也就是常說的“電
動門窗”。轎車用的電動玻璃升降器多是由電動機、減速器、導(dǎo)繩、導(dǎo)向板、玻璃安裝托架等組成。因?qū)ЮK的材料或制作工藝方式不同，又分為繩輪式、軟軸式和塑料帶式三種電動玻璃升降器。前二種是用鋼絲繩做為導(dǎo)繩，后一種是用塑料帶做為導(dǎo)繩。以普遍使用的繩輪式電動玻璃升降器為例，它是由電動機、減速器、鋼絲繩、導(dǎo)向板和玻璃安裝托架等零部件組成，安裝時門窗玻璃固定在玻璃安裝托架上，玻璃導(dǎo)向槽與鋼絲繩導(dǎo)向板平行。開啟電動機，由電動機帶動減速器輸出動力，拉動鋼絲繩移動玻璃安裝托架，迫使門窗玻璃作上升或下降的直線運動。而塑料帶式電動玻璃升降器的導(dǎo)繩采用塑料帶，帶上有孔，用來移動和定位塑料帶，控制門窗玻璃的升降。電動玻璃升降器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是電動機和減速器，這兩者是組裝成一體的，其中電動機采用可逆性永磁直流電動機，電動機內(nèi)有兩組繞向不同的磁場線圈，通過開關(guān)的控制可做正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，也就是說可以控制門窗玻璃的上升或下降。電動機是由雙聯(lián)開關(guān)按鈕控制，設(shè)有升、降、關(guān)等三個工作狀態(tài)，不操縱時開關(guān)自動停在“關(guān)”的位置上。操縱電路設(shè)有總開關(guān)(中央控制)和分開關(guān)，兩者線路并聯(lián)?？傞_關(guān)由駕車者，控制全部門窗玻璃的開閉， 而各車門內(nèi)把手上的分開關(guān)由乘員分別控制各個門窗玻璃的開閉，操作十分便利。90年代中期以來，電動玻璃升降器的控制機構(gòu)技術(shù)發(fā)展很快，電子模塊控制形式大量應(yīng)用于批量裝車，并設(shè)有安全保護裝置。例如博世公司生產(chǎn)的電動玻璃升降器系統(tǒng)，在電動機中埋植磁環(huán)，感應(yīng)電機轉(zhuǎn)速，在電子模塊中埋植霍爾元件，感應(yīng)電流，并通過電子模塊控制對電動機的過流、過壓及過熱保護，而且當(dāng)玻璃上升途中遇到人力障礙時會自動識別而反向運行，防止乘員夾傷。汽車有了電動車窗，司機按下按鈕就可以控制門窗玻璃的升降，十分方便。但是電動車窗沒有感覺，如果司機沒有注意乘員的手或物件伸出窗口，就容易被上升的玻璃夾著。 為著安全起見，現(xiàn)在許多乘用車的電動窗都增加了防夾功能。目前國內(nèi)電動車窗防夾控制應(yīng)用基本是空白，引進車型中采用的國外防夾技術(shù)及應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，但工作程序較為復(fù)雜，硬件及執(zhí)行系統(tǒng)成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低廉的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案它包括以下步驟
①控制系統(tǒng)自動學(xué)習(xí)玻璃電機運行電流曲線，并在學(xué)習(xí)過程中對電機工作電流進行分析，生成電機運行電流Ia ；②實時采集電機實際工作電流I，并判斷電機實際工作電流I與電機運行電流Ia 的大??；③當(dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，電機停止工作；當(dāng)電機實際工作電流I小于等于電機運行電流Ia時，電機繼續(xù)運行。在步驟③中，當(dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，電機停止后反轉(zhuǎn)。在步驟①的學(xué)習(xí)過程中，控制系統(tǒng)對電機工作電流進行分析后，還生成玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib，同時控制系統(tǒng)還采集換向器脈沖信號；在步驟③中，當(dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，繼續(xù)判斷電機實際工作電流I與玻璃堵轉(zhuǎn)電流的大小；當(dāng)電機實際工作電流I大于玻璃堵轉(zhuǎn)電流Λ時，電機停止；當(dāng)電機實際工作電流I小于等于玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib時，控制系統(tǒng)繼續(xù)學(xué)習(xí)。在步驟③中，當(dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，開始計時并得出電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia的時間T，然后判斷時間T與設(shè)定值T2的大??；當(dāng) T > T2時，電機停止后反轉(zhuǎn)；當(dāng)T < T2時，再判斷電機實際工作電流I與玻璃堵轉(zhuǎn)電流Λ 的大小。當(dāng)電機實際工作電流I大于玻璃堵轉(zhuǎn)電流Λ時，根據(jù)采集到的換向器脈沖信號判斷判斷玻璃是否到位；當(dāng)玻璃到位時，電機停止；當(dāng)玻璃不到位時，電機停止后反轉(zhuǎn)。一種汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)，它包括采樣電路、控制電路、執(zhí)行電路和電源電路，其中，采樣電路的輸出端與控制電路相連接，所述控制電路的輸出端與執(zhí)行電路相連接，執(zhí)行電路控制電機的運行狀態(tài)，所述的電源電路分別與采樣電路、控制電路和執(zhí)行電路相連接。所述的執(zhí)行電路包括上升執(zhí)行電路和下降執(zhí)行電路；所述的上升執(zhí)行電路和下降執(zhí)行電路均通過驅(qū)動電路與電機相連接。所述的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)還包括比較放大電路，比較放大電路的輸入端與采集電路相連接，比較放大電路的輸出端與控制電路相連接。所述的比較放大電路包括兩個運放電路，運放電路I的反相輸入端連接電容，其輸出端連接運放電路II的反相輸入端。所述控制電路的輸入端還與升降控制開關(guān)相連接。采用上述技術(shù)方案的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)，只用單片機及其相關(guān)電路來控制車窗的升降電機，而不需使用傳感器，結(jié)構(gòu)比較簡單，而且可以消除各種干擾對系統(tǒng)工作的影響，性能可靠，制造成本要低于進口產(chǎn)品100 200元，成本低廉，具有較大的價格優(yōu)勢。


圖1為本發(fā)明中整個工作過程的主流程圖；圖2為本發(fā)明的中斷程序流程圖；圖3為本發(fā)明的讀取電流判斷防夾程序流程圖；圖4為本發(fā)明中換向器脈沖控制分析圖；圖5為本發(fā)明中電流控制分析圖6為本發(fā)明硬件原理框圖；圖7為本發(fā)明中采樣電路和執(zhí)行電路的電路原理圖；圖8為本發(fā)明中控制電路的電路原理圖；圖9為本發(fā)明中比較放大電路的電路原理圖；圖10為本發(fā)明中電源電路的電路原理圖。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示，當(dāng)存在車窗玻璃需要上升或下降的指令時，本發(fā)明首先判斷是否是按鍵發(fā)出的指令。若是按鍵產(chǎn)生的指令，則執(zhí)行上升或下降，并根據(jù)到位標(biāo)志判斷是否玻璃已上升或下降到位，若已到位，則電機停止。在玻璃上升或下降的過程中，控制系統(tǒng)會實時學(xué)習(xí)玻璃電機運行的電流曲線。若是自動上升或下降按鍵產(chǎn)生的指令，則車窗玻璃會自動上升或下降，在此過程中，控制系統(tǒng)也會實時學(xué)習(xí)玻璃電機運行的電流曲線。另外，在自動上升的過程中，控制系統(tǒng)會讀取電機電流防夾判斷子程序，如圖3所示。具體地說，本發(fā)明包括以下步驟①控制系統(tǒng)自動學(xué)習(xí)玻璃電機運行電流曲線，并在學(xué)習(xí)過程中對電機工作電流進行分析，生成電機運行電流Ia和玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib，同時控制系統(tǒng)還采集換向器脈沖信號， 該換向器脈沖信號在本發(fā)明中作為玻璃是否上升或下降到位的標(biāo)志。②實時采集電機實際工作電流I，并判斷電機實際工作電流I與電機運行電流Ia 的大小。由于在上升過程中夾到異物時，電機運行電流會增大，這時對電機實際工作電流I 與電機運行電流Ia進行比較，達到設(shè)定限度時啟動防夾程序。③當(dāng)電機實際工作電流I小于等于電機運行電流Ia時，電機繼續(xù)運行。當(dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，開始計時并得出電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia的時間T，然后判斷時間T與設(shè)定值T2的大小，上述設(shè)定值T2的大小可根據(jù)實際需要進行設(shè)定，設(shè)定的過程為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。當(dāng)T > T2時，電機停止并反轉(zhuǎn)，使玻璃下降15厘米左右，實現(xiàn)防夾；當(dāng)T < T2時，再判斷電機實際工作電流I與玻璃堵轉(zhuǎn)電流Λ的大小。當(dāng)電機實際工作電流I大于玻璃堵轉(zhuǎn)電流Λ時，根據(jù)采集到的換向器脈沖信號判斷玻璃是否到位；當(dāng)檢查到換向器脈沖不再變化時，說明玻璃已到位時，電機停止；當(dāng)玻璃不到位時，電機停止后反轉(zhuǎn)，使玻璃下降15厘米左右，實現(xiàn)防夾。當(dāng)電機實際工作電流I小于等于玻璃堵轉(zhuǎn)電流Λ時，控制系統(tǒng)經(jīng)延時/定時程序繼續(xù)學(xué)習(xí)玻璃電機運行電流曲線。上述的延時/定時程序為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。上述步驟③中所說的根據(jù)換向器脈沖信號判斷玻璃是否到位的原理如圖4所示。 換向器正常工作換向時均發(fā)出脈沖信號，圖4左邊為換向器高速換向時產(chǎn)生的脈沖信號； 中間脈沖稀疏的地方為換向器低速換向時的情況；圖4的最右端，換向器脈沖不再變化，說明玻璃已上升至頂。如圖5所示的電流控制分析圖，縱軸為電流值，橫軸為時間值，其中，在橫軸中的時間Τ2 > Tl，縱軸中位于上方的直線為玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib，下方的直線為電機運行電流Ia， 虛線為電機實際工作電流I。在Tl時間段，雖然有Ia < I < Ib，但是由于時間Tl過短，并不認(rèn)為玻璃夾到異物，故此時間段電機繼續(xù)運行。上述時間Tl的設(shè)定原理為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。在T2時間段，存在Ia< I < Λ，故應(yīng)啟動防夾控制程序。當(dāng)1>Λ時，說明玻璃已上升至頂。在本實施例中，設(shè)定值T2 = 0.6s。采用上述方法的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)，它包括采樣電路、控制電路、執(zhí)行電路和電源電路，其中，采樣電路的輸出端與控制電路相連接，控制電路的輸出端與執(zhí)行電路相連接，執(zhí)行電路控制電機的運行狀態(tài)，上述的電源電路分別與采樣電路、控制電路和執(zhí)行電路相連接。如圖6所示，采樣電路為取樣電阻，它采集電機的電流和換向器信號，并對兩種信號進行整形濾波后輸送至單片機控制電路中，經(jīng)分析后輸出控制信號，該控制信號通過橋式驅(qū)動電路驅(qū)動電機作出相應(yīng)動作。

本發(fā)明的工作原理如下如圖7、圖8所示，控制電路的輸入端與升降控制開關(guān)Jl相連接。開關(guān)接通時，電機工作，取樣電阻KTSl產(chǎn)生電壓信號，經(jīng)端子COMP輸入至單片機Ul中進行AD轉(zhuǎn)換，讀出電機的工作電流。如圖9所示，汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)還包括比較放大電路，比較放大電路的輸入端與采集電路的端子COMP相連接相連接，比較放大電路的輸出端與控制電路中單片機的第6腳相連接。比較放大電路包括兩個運放電路，運放電路I T3A的反相輸入端連接電容C8，其輸出端連接運放電路II BB的反相輸入端。在取樣電阻KTSl產(chǎn)生電壓信號的同時，電容C8接收T3A、T3B處理的電機換向器脈沖信號。需要說明的是，電機的運行速度與脈沖間隔寬度成正比。所以將上述兩種信號均輸入至單片機Ul中，單片機Ul經(jīng)過分析處理，最終由輸出端UP或者DOWN輸出控制信號。如圖7、圖8所示，單片機輸出端UP或者DOWN與執(zhí)行電路相連接。執(zhí)行電路包括上升執(zhí)行電路和下降執(zhí)行電路。上升執(zhí)行電路的輸入端與單片機輸出端UP相連接，并通過由三極管Q2和繼電器K2構(gòu)成的上升驅(qū)動電路與控制上升的電機相連接。下降執(zhí)行電路的輸入端與單片機輸出端DOWN相連接，并通過由三極管Ql和繼電器Kl構(gòu)成的下降驅(qū)動電路與控制下降的電機相連接。上述驅(qū)動電路的原理為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。如圖10所示，電源電路分別與采樣電路、控制電路和執(zhí)行電路相連接。電源電路為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。通過上述的技術(shù)方案，本發(fā)明能實現(xiàn)以下功能1、玻璃上升開關(guān)接通300ms以內(nèi)松開，玻璃自動上升到頂，繼電器斷開停止，上升開關(guān)接通300ms以上松開，電機停止。2、玻璃下降開關(guān)接通300ms以內(nèi)松開，玻璃自動下降到底，繼電器斷開停止，下降開關(guān)接通300ms以上松開，電機停止。3、防夾當(dāng)自動上升中，玻璃夾到異物阻力達到設(shè)定要求時，玻璃自動下降15厘米左右。4、自適應(yīng)按住玻璃下降開關(guān)5秒鐘以上松開，玻璃自動上升，控制器自動學(xué)習(xí)電機工作電流曲線，學(xué)習(xí)完畢后控制器完成對應(yīng)的電機自適應(yīng)，保障可靠防夾。
權(quán)利要求
1.一種汽車電動窗防夾控制方法，其特征在于，它包括以下步驟①控制系統(tǒng)自動學(xué)習(xí)玻璃電機運行電流曲線，并在學(xué)習(xí)過程中對電機工作電流進行分析，生成電機運行電流Ia;②實時采集電機實際工作電流I，并判斷電機實際工作電流I與電機運行電流Ia的大??；③當(dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，電機停止工作；當(dāng)電機實際工作電流I小于等于電機運行電流Ia時，電機繼續(xù)運行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電動窗防夾控制方法，其特征在于在步驟③中，當(dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，電機停止后反轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車電動窗防夾控制方法，其特征在于在步驟①的學(xué)習(xí)過程中，控制系統(tǒng)對電機工作電流進行分析后，還生成玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib，同時控制系統(tǒng)還采集換向器脈沖信號；在步驟③中，當(dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，繼續(xù)判斷電機實際工作電流I與玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib的大小；當(dāng)電機實際工作電流I大于玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib 時，電機停止；當(dāng)電機實際工作電流I小于等于玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib時，控制系統(tǒng)繼續(xù)學(xué)習(xí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車電動窗防夾控制方法，其特征在于在步驟③中，當(dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，開始計時并得出電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia的時間T，然后判斷時間T與設(shè)定值T2的大?。划?dāng)T > T2時，電機停止后反轉(zhuǎn)； 當(dāng)T < T2時，再判斷電機實際工作電流I與玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車電動窗防夾控制方法，其特征在于當(dāng)電機實際工作電流I大于玻璃堵轉(zhuǎn)電流Ib時，根據(jù)采集到的換向器脈沖信號判斷判斷玻璃是否到位；當(dāng)玻璃到位時，電機停止；當(dāng)玻璃不到位時，電機停止后反轉(zhuǎn)。
6.一種采用如權(quán)利要求1所述方法的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)，其特征在于它包括采樣電路、控制電路、執(zhí)行電路和電源電路，其中，采樣電路的輸出端與控制電路相連接，所述控制電路的輸出端與執(zhí)行電路相連接，執(zhí)行電路控制電機的運行狀態(tài)，所述的電源電路分別與采樣電路、控制電路和執(zhí)行電路相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)，其特征在于所述的執(zhí)行電路包括上升執(zhí)行電路和下降執(zhí)行電路；所述的上升執(zhí)行電路和下降執(zhí)行電路均通過驅(qū)動電路與電機相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)，其特征在于所述的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)還包括比較放大電路，比較放大電路的輸入端與采集電路相連接，比較放大電路的輸出端與控制電路相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)，其特征在于所述的比較放大電路包括兩個運放電路，運放電路I的反相輸入端連接電容，其輸出端連接運放電路II的反相輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路的輸入端還與升降控制開關(guān)相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車電動窗防夾控制方法，它包括以下步驟①控制系統(tǒng)自動學(xué)習(xí)玻璃電機運行電流曲線，并在學(xué)習(xí)過程中對電機工作電流進行分析，生成電機運行電流Ia；②實時采集電機實際工作電流I，并判斷電機實際工作電流I與電機運行電流Ia的大?。虎郛?dāng)電機實際工作電流I大于電機運行電流Ia時，電機停止工作；當(dāng)電機實際工作電流I小于等于電機運行電流Ia時，電機繼續(xù)運行。采用上述技術(shù)方案的汽車電動窗防夾控制系統(tǒng)，只用單片機及其相關(guān)電路來控制車窗的升降電機，而不需使用傳感器，結(jié)構(gòu)比較簡單，而且可以消除各種干擾對系統(tǒng)工作的影響，性能可靠，制造成本要低于進口產(chǎn)品100～200元，成本低廉，具有較大的價格優(yōu)勢。
文檔編號E05F15/20GK102312634SQ20101021950
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者李學(xué)文 申請人:河南萬鑫濟科技有限公司