本發(fā)明涉及一種車窗升降控制系統(tǒng)及其控制方法，特別是一種帶防夾功能的車窗控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

為了方便駕駛員和乘客，大量汽車采用電動車窗。電動車窗的開啟及關(guān)閉運動由一車窗升降機構(gòu)驅(qū)動完成。所述車窗升降機構(gòu)一般包括電機及相應(yīng)的傳動組件。然而，傳統(tǒng)中用于驅(qū)動車窗運動的電機多為有刷電機，設(shè)有定子、轉(zhuǎn)子、電刷等原件。導(dǎo)致所述電機的尺寸相對較大。同時，由于電機運轉(zhuǎn)時，與轉(zhuǎn)子相連的換向器與電刷相互磨擦，電刷容易被磨損，導(dǎo)致采用有刷電機的電動車窗故障率高，壽命低。另外，現(xiàn)有的電動車窗通常要引入自動升降系統(tǒng)。引入自動升降系統(tǒng)的電動車窗需要引入防夾功能，因此需要安裝開關(guān)霍爾傳感器用于判定車窗的位置，使得采用有刷電機帶來的成本優(yōu)勢大大削弱。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述狀況，有必要提供一種體積相對較小、故障率低、成本合理的車窗升降控制系統(tǒng)及控制方法。

一種車窗升降控制系統(tǒng)，用于控制車窗的升降，所述車窗升降系統(tǒng)包括車窗電機、電機驅(qū)動控制模組、逆變器及轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述車窗電機為無刷直流電機，該電機驅(qū)動控制模組根據(jù)轉(zhuǎn)子位置傳感器獲得的轉(zhuǎn)子位置反饋信號驅(qū)動逆變器而控制車窗電機旋轉(zhuǎn)，所述車窗升降控制系統(tǒng)還設(shè)有防夾控制模組，所述防夾控制模組包括脈沖計數(shù)器、計數(shù)比較器、障礙判定單元及防夾指令單元，所述脈沖計數(shù)器用于記錄車窗上升過程中轉(zhuǎn)子位置傳感器 產(chǎn)生脈沖個數(shù)，計數(shù)比較器用于測得的脈沖個數(shù)與預(yù)定的閥值進行比較而判斷是否處于防夾區(qū)，當(dāng)判斷位于防夾區(qū)時啟動障礙判定單元，當(dāng)所述障礙判定單元判定到障礙物存在時，所述防夾指令單元向電機驅(qū)動控制模組發(fā)出防夾指令，電機驅(qū)動控制模組根據(jù)防夾指令驅(qū)動逆變器，使得電機反轉(zhuǎn)。

一種車窗升降控制方法，包括如下步驟：提供一無刷直流電機用于驅(qū)動車窗升降；根據(jù)外部命令及電機位置反饋信號運轉(zhuǎn)所述無刷直流電機；根據(jù)電機位置反饋信號判斷車窗是否處于防夾區(qū)間；當(dāng)判定車窗位于防夾區(qū)間時，根據(jù)電機運行參數(shù)判斷車窗上升是否存在障礙物；當(dāng)判定存在障礙物時，控制電機執(zhí)行防夾動作。

本發(fā)明的電機升降控制系統(tǒng)采用無刷直流電機，同時利用無刷直流電機固有的轉(zhuǎn)子位置傳感器產(chǎn)生的位置反饋信號來執(zhí)行防夾動作，從而具有體積小，故障率低，成本合理的優(yōu)點。

為了能更進一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

附圖說明

附圖中：

圖1是本發(fā)明車窗電機升降控制系統(tǒng)的一實施方式的的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明車窗電機升降控制系統(tǒng)的另一實施方式的的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中逆變器一實施方式的的電路圖；

圖4是圖1中逆變器另一實施方式的的電路圖；

圖5是本發(fā)明車窗電機升降控制方法的一實施方式的的流程圖

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。

如圖1所示是，本發(fā)明車窗升降控制系統(tǒng)用于控制一車窗80升降。所述車窗升降控制系統(tǒng)包括車窗電機10、電機驅(qū)動控制模組20、逆變器30、轉(zhuǎn)子位置傳感器40及防夾控制模組50。

所述車窗電機10為三相或者單相無刷直流電機。所述車窗電機10通過齒輪減速箱、車窗牽引絲等傳動組件連接該車窗80，從而將該車窗電機10轉(zhuǎn)軸輸出的動力傳遞到車窗80，形成驅(qū)動車窗80升降的牽引力。

所述電機驅(qū)動模組20用于對外部命令進行分析和執(zhí)行，具有數(shù)據(jù)運算以及驅(qū)動逆變器30的功能。所述電機驅(qū)動模組20包括命令接收單元21、運算單元23及驅(qū)動單元25。命令接收單元21接收外部命令，例如通過車窗按鍵輸入的車窗上升、下降或者停止的指令。運算單元23根據(jù)接收到指令進行運算得到相應(yīng)的電機控制信號。驅(qū)動單元25根據(jù)電機控制信號形成常規(guī)驅(qū)動信號并驅(qū)動逆變器30給車窗電機10各繞組供電或斷電，從而可啟動或停止電機及控制車窗電機10的啟動方向。

由于車窗電機10為無刷直流電機，為了保證車窗電機10的持續(xù)運轉(zhuǎn)，需要利用轉(zhuǎn)子位置傳感器40檢測電機轉(zhuǎn)子的位置，在電機轉(zhuǎn)子50轉(zhuǎn)過預(yù)設(shè)位置時通過所述電機驅(qū)動控制模組20驅(qū)動逆變器30運作，使得車窗電機10進行換相。具體而言，轉(zhuǎn)子位置傳感器40與所述電機驅(qū)動控制模組20的運算單元23相連，接收轉(zhuǎn)子位置傳感器40的位置反饋信號。運算單元23根據(jù)該位置反饋信號形成換相信號，驅(qū)動單元25根據(jù)換相信號生成換相指令而驅(qū)動逆變器30執(zhí)行換相動作，保證車窗電機10連續(xù)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)控制車窗80自動升降的目的。所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括一個或多個開關(guān)霍爾傳感器。每一個開關(guān)霍爾傳感器隨著電機的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生連續(xù)的方波信號。

在其中一實施方式中，所述電機驅(qū)動模組20還包括電機轉(zhuǎn)向判定單元27，用于判斷電機的實際旋轉(zhuǎn)方向，并判斷電機的實際轉(zhuǎn)向是否于命令接收單元21所接收的控制命令一致，當(dāng)兩者不一致時，發(fā)出故障信號。需要指出的是，當(dāng)設(shè)有所述電機轉(zhuǎn)向判定單元27時，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括至少兩個開關(guān)霍爾傳感器，所述電機轉(zhuǎn)向判定單元27通過采集到的所述兩個開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的方波信號的時序關(guān)系判斷電機的轉(zhuǎn)向。

具體而言，當(dāng)該車窗電機10為三相無刷直流電機時，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括三個開關(guān)霍爾傳感器，所述三個開關(guān)霍爾傳感器的對應(yīng)檢測電機轉(zhuǎn)子相對于定子繞組的三相的位置，因此，相鄰兩開關(guān)霍爾傳感器的位置相差120度電角度?？梢岳萌齻€開關(guān)霍爾傳感器中任意兩個開關(guān)霍爾傳感器或者是全部所述三個開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的方波信號的時序關(guān)系判斷電機的實際 轉(zhuǎn)向。當(dāng)該車窗電機10為單相無刷直流電機時并未設(shè)所述電機轉(zhuǎn)向判定單元27，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器模組50包括一個開關(guān)霍爾傳感器即可，當(dāng)然，如前所述，當(dāng)設(shè)所述電機轉(zhuǎn)向判定單元27時，需要兩個開關(guān)霍爾傳感器，其中一個開關(guān)霍爾傳感器用來運轉(zhuǎn)電機，并通過兩個開關(guān)霍爾傳感器組合判定電機的旋轉(zhuǎn)方向。

所述逆變器30為一橋式開關(guān)電路。如圖2所示，當(dāng)采用三相無刷直流電機時，所述橋式開關(guān)電路通常為包括6個功率管開關(guān)的三相橋式開關(guān)電路。如圖2所示，當(dāng)采用單相無刷直流電機時，所述橋式開關(guān)電路通常為4個晶體管開關(guān)組成的h型橋式開關(guān)電路。所述功率管開關(guān)可以為mosfet(金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)

所述防夾控制模組50包括脈沖計數(shù)器51，計數(shù)比較器53、障礙判定單元55及防夾指令單元57。由于轉(zhuǎn)子位置傳感器40為一個或多個開關(guān)霍爾傳感器，隨著電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40產(chǎn)生方波脈沖信號，脈沖的個數(shù)與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動圈數(shù)成正比。由于傳動模組具有固定的減速比，因此，脈沖的個數(shù)與車窗的位置線性對應(yīng)，通過記錄脈沖的個數(shù)便可檢測車窗的位置。在一實施方式中，所述車窗電機10為三相無刷直流電機，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括三個開關(guān)霍爾傳感器，所述脈沖計數(shù)器51用于記錄車窗80上升過程中其中三個開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)量。在另一實施方式中，所述車窗電機80為單相無刷直流電機，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括兩個開關(guān)霍爾傳感器，所述脈沖計數(shù)器51用于記錄車窗80上升過程中其中一個開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)量。計數(shù)比較器53用于將脈沖計數(shù)器51記錄的脈沖個數(shù)與預(yù)定的閥值進行比較，根據(jù)記錄的脈沖個數(shù)與閥值的關(guān)系確定車窗是否處于防夾區(qū)。例如，所述閥值包括上限閥值及下限閥值，當(dāng)記錄的脈沖個數(shù)位于上限閥值及下限閥值之間時，判定車窗處于防夾區(qū)而啟動障礙判定單元55。

障礙判定單元55可以通過測定電機的速度、電機繞組的電流及電機輸出扭矩三者中至少一個，并與預(yù)設(shè)的閥值進行比較而判斷車窗上升是否遇到障礙物。由于轉(zhuǎn)子位置傳感器40產(chǎn)生的脈沖寬度與車窗電機10的轉(zhuǎn)速正相關(guān)，通過檢測轉(zhuǎn)子位置傳感器40產(chǎn)生的脈沖寬度可以表征電機的轉(zhuǎn)速。在一實施方式中，所述障礙判定單元55包括脈寬記錄器及脈寬比較器。所述脈寬記錄器用于記錄轉(zhuǎn)子位置傳感器40產(chǎn)生的脈沖寬度。所述脈寬比較器用于將錄得 的脈沖寬度與一預(yù)設(shè)的閥值進行比較。當(dāng)錄得的脈沖寬度大于該預(yù)設(shè)閥值時，所述障礙判定單元55判定障礙物存在。當(dāng)所述車窗電機10為三相無刷直流電機時，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括三個開關(guān)霍爾傳感器，所述脈寬記錄器用于記錄其中一開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度。當(dāng)所述車窗電機10為單相無刷直流電機，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括兩個開關(guān)霍爾傳感器，所述脈寬記錄器用于記錄其中一個開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度。

所述防夾指令單元57與電機驅(qū)動控制模組20相連，當(dāng)所述障礙判定單元55判定到障礙物存在時，所述防夾指令單元57向電機驅(qū)動控制模組20發(fā)出防夾指令，所述電機驅(qū)動控制模組20的運算單元23根據(jù)防夾指令進行運算得到相應(yīng)的防夾控制信號。所述電機驅(qū)動控制模組20的驅(qū)動單元25根據(jù)防夾控制信號形成防夾驅(qū)動信號并驅(qū)動逆30變器執(zhí)行防夾動作，使得車窗電機10反轉(zhuǎn)。

如圖5所示，本發(fā)明車窗升降控制方法的一實施方式包括如下步驟：

s10:提供一無刷直流電機用于驅(qū)動車窗升降。

所述無刷直流電機的轉(zhuǎn)軸通過傳動機構(gòu)連接車窗。所述車窗電機通過齒輪減速箱、車窗牽引絲等傳動組件連接該車窗，從而將該車窗電機轉(zhuǎn)軸輸出的動力傳遞到車窗，形成驅(qū)動車窗升降的牽引力。外部電源通過一逆變器給該無刷直流電機供電。

s20:根據(jù)外部命令啟動所述無刷直流電機，并根據(jù)感測到的無刷直流電機轉(zhuǎn)子位置反饋信號使所述無刷直流電機旋轉(zhuǎn)，在一實施方式中，所述位置反饋信號為方波脈沖信號。

所述步驟20包括：

s21:根據(jù)外部命令進行運算而得到相應(yīng)的電機控制信號。所述外部命令包括通過車窗按鍵輸入的車窗上升、下降或者停止的指令。

s22：根據(jù)電機控制信號形成常規(guī)驅(qū)動信號并驅(qū)動逆變器給無刷直流電機電機各繞組供電或斷電，從而可啟動或停止電機及控制車窗電機的啟動方向。

在一實施方式中，所述步驟20進一步包括：

s23：感測無刷直流電機轉(zhuǎn)子的相對多個位置的位置反饋信號，通過這些位置反饋信號的時序關(guān)系判斷電機的實際轉(zhuǎn)向，并將實際轉(zhuǎn)向與控制信號的控制轉(zhuǎn)向進行比較，當(dāng)兩者不一致時，發(fā)出故障信號。

s30：判斷車窗是否處于防夾區(qū)間。

所述步驟30包括：

s31：記錄位置反饋信號的個數(shù)；在一實施方式中，記錄位置反饋信號的個數(shù)即利用一計數(shù)器記錄方波脈沖的個數(shù)。

s32：將記錄的位置反饋信號個數(shù)與預(yù)設(shè)的閥值進行比較，根據(jù)位置反饋信號的個數(shù)與預(yù)設(shè)的閥值的關(guān)系判斷車窗是否處于防夾區(qū)間。在一實施方式中，所述預(yù)設(shè)的閥值包括上限閥值及下限閥值，當(dāng)所述反饋信號的個數(shù)在上限閥值及下限閥值之間時判定車窗位于防夾區(qū)間。

s40：當(dāng)判定車窗位于防夾區(qū)間時，判斷車窗上升是否存在障礙物。

所述步驟40包括：

s41：感測無刷直流電機的運行參數(shù)，所述參數(shù)為電機轉(zhuǎn)速、電機繞組的電流及電機輸出扭矩中任意一個或多個。當(dāng)轉(zhuǎn)子位置傳感器產(chǎn)生的反饋信號為方波脈沖信號，其脈沖信號的脈沖寬度可用于表征電機的轉(zhuǎn)速。一實施方式中，該步驟為記錄位置傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度。

s42：將感測到的無刷直流電機的運行參數(shù)與一預(yù)設(shè)閥值進行比較，根據(jù)感測到的無刷直流電機的運行參數(shù)于對應(yīng)閥值的關(guān)系判斷車窗上升是否存在障礙物。在一實施方式中，將記錄的置傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度與一脈沖寬度的閥值進行比較，當(dāng)記錄的置傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度大于該閥值時判定存在障礙物。

s50：當(dāng)判定存在障礙物時，控制電機執(zhí)行防夾動作。

所述步驟50包括：

s51：當(dāng)判定存在障礙物時，形成一防夾指令；

s52：根據(jù)防夾指令運算得到相應(yīng)的防夾控制信號；

s53：根據(jù)防夾控制信號形成驅(qū)動信號用于驅(qū)動逆變器執(zhí)行防夾動作。該防夾動作包括使得該無刷直流電機反轉(zhuǎn)。