电动车窗防夹系统的建模与实现
防夹电动车窗
防夹电动车窗 摘要：随着科学技术的飞速发展，越来越多的先进科学技术被用于生活，新科技的运用使人们的生活变得更加便捷、和谐、安全！防夹电动车窗就是一个很好的实例，其不光具有汽车车窗的自动开关功能，还实现了防夹的功能，其在技术上的改进让一个硬邦邦的机器，显得更加人性化，更加安全可靠。本论文探讨了防夹电动车窗的部件功能及电路设计，同时也介绍了防夹电动车窗主要技术参数和功能。防夹电动车窗是生活中经常能接触的产品，因此，人们可以很真切的感受到它的使用性，打破了老式车窗死板的窗户功能，新的电子控制单元的设计使其似乎变得智能，相信会受到消费者的青睐！ 关键词：自动开关防夹电子控制单元功能 1.防夹电动车窗部件功能及电路设计 为了实现防夹功能和离车自动关闭车窗等功能，新型防夹车窗电动机必须由电子控制单元来控制。 1.1.防夹电动车窗电子控制单元 电动车窗电子控制单元原理见图1。电动车窗的主要动作为车窗的上升、下降和停止。车窗的上升、下降和停止是通过控制电动车窗电动机Ｍ的电流方向或截断电动机的电流来实现的。 电动车窗电动机电流的方向或电流的停止是通过单片机的指令控制继电器Ａ和继电器Ｂ的动作达到的。单片机指令是按控制开关指令或车窗玻璃防夹力的大小或者是中控门锁系统发出的自动关闭所有车窗的信号发出的。电压调节器是将汽车１２Ｖ系统电压调节到单片机所需要的５.５Ｖ工作电压。电子控制单元与电动机集成在一起，每个车窗电动机带一
个电子控制单元。 1.1.1电子控制单元引脚定义（表１) 1.1.2电子控制单元基本性能 工作温度：－３０～８０℃；储存温度：－４０～９０℃；工作电压：９～１５Ｖ；静态电流：＜３００μＡ(２５℃)。 1.2.电动车窗控制开关 电动车窗控制开关有自己的优点和缺点，可根据实际情况进行选取。 车窗开关有３个连接外部的引脚，分别与ＵＰ、ＤＯＷＮ和电源（＋ＢＡＴ）相接，如图2档位图所示。其中ＵＰ为上升端子，ＤＯＷＮ为下降端子，＋ＢＡＴ为电源正极。当开关向ＵＰ方向按下时，ＵＰ端子输入为高电平，当开关脱离ＵＰ端子时，ＵＰ端子变为低电平。同样，当开关向ＤＯＷＮ方向按下时，ＤＯＷＮ端子输入为高电平，当开关脱离ＤＯＷＮ端子时，ＤＯＷＮ端子变为低电平，图3为开关信号图。 当开关向ＵＰ方向按下，ｔ＞３００ｍｓ时，车窗手动上升，ｔ＜３００ｍｓ时，车窗自动上升。自动上升过程中，如果按下电动车窗上升开关或下降开关，车窗将停止自动上升。 当开关向ＤＯＷＮ方向按下，ｔ＞３００ｍｓ时，车窗手动下降，ｔ＜３００ｍｓ时，车窗自动下降。自动下降过程中，如果按下电动车窗上升开关或下降开关，车窗将停止自动下降。 2.防夹电动车窗主要技术参数和功能 防夹电动车窗除了上面所介绍的上升、下降、集控提升（离车关闭）等功能外，还有以
国外车窗研究
国外车窗研究 汽车电动窗防夹技术自上个世纪90 年代福特汽车公司装配汽车以来,现已为众多知名的汽车厂商所应用!创新研发"车窗升降系统是一个极其复杂的系统,环境! 机械等诸多因素的改变都会对自动车窗的运行产生影响"欧美日韩关于电动车窗的防夹产品的研究已有数十年,相关技术已较为成熟,而由于我国汽车电子技术起步较晚,汽车工业整体水平严重落后于欧美等发达国家,故国内关于汽车电动车窗防夹技术的研究还不是很多,技术水平也不是很高,国产车辆更是鲜有此类装置"因此,要迅 速拉小与西方发达国家的水平,我们还有很长一段路要走。 在国外,特别是美!日!德等发达国家对汽车电子技术的安全和可靠性要求越来越严格的背景之下,许多知名的汽车生产商和研发机构都投入大量的人力物力,对车窗防夹技术及系统进行研究,使得车窗防夹的相关技术获得发展,在中高档轿车中,车窗防夹技术被大量采用"这些技术主要包括: (1) 车窗升降电机传动系统(主要包括直流电机!减速器!旋转))线运动变换装置!车窗滑道和相关橡胶构件))呢槽!橡胶条等材料和结构设计上的优化!改进); (2) 控制器集成化!装置一体化和小型化以及与整车的网络通讯技术; (3) 夹力测控的控制算法和安全可靠性的硬件和软件技术; (4) 环境和汽车运行工况改变的误防夹的防止技术; (5) 高档轿车防夹控制功能的人性化:车窗!遮阳天窗运行速度的调节,驾驶员和乘客对车窗控制的权限的优化,幼童误按键的防止等等; (6) 整个装置成本的降低。 这些技术有的已经在某些车型中获得成功的应用,有的仍在发展过程之中"国外以德国大众!宝马!日本丰田!本田!尼桑!美国通用!福特!克莱斯勒为代表的汽车制造商,以及以德国博世(Bosch)!美国瓦莱奥等为代表汽车部件制造商掌握有关车窗防夹的关键技术,比如美国福特汽车公司,相关的几十人的团队在这方面已经倾注了一二十年的心血,其成果在福特汽车上得到成功的应用"再以美国的Atmel 公司为列,在它的研究报道中阐述了一种基于电机转速和电机电流算法的防夹力控制器和控制算法,在此简介如下: 在车窗的升降过程中,系统始终对电机的转速和电流进行采样,并且将采到的电流值保存在两个存储单元中,一个是Imot,即电机电流值,另一个是Iref,即电机电流参考值,
汽车防夹电动车窗的工作原理
汽车防夹电动车窗的工作原理 目前，汽车的防夹电动车窗（包括防夹电动天窗）的防夹功能的实现需要“触觉”、“视觉”的配合。所谓“触觉”，便是当电动车窗机构感触到有异物在玻璃上，会主动停止玻璃上升工作。 防夹电动车窗的电路原理如图，在关闭的过程中，驱动机构中有电子控制单位（ECU）及霍尔传感器时刻检测电动机的转速，当霍尔传感器检测到转速有变化时就会向ECU传送信息，ECU向继电器发出指令，使电动机停转或反转（下降），车窗也就停止上升或下降。 防夹电动车窗的电路原理图 防夹电动车窗重要是针对快速升降（主要是上升），在快速上升过程中，如果有手臂或者其他物体进入玻璃上升区域内时，玻璃上升受到阻碍，停止上升，但电机仍在工作，所以会造成电机过热甚至烧坏电机。 防夹系统主要是防备行人在玻璃上升过程中被夹伤，同时也起到了防止电机过热和烧坏（欢迎专家指正）。在电机上面会有一个防夹模块（防夹ECU），当玻璃在上升过程时受到阻碍，当阻力大于一定值时（防夹ECU标定值），ECU会判断玻璃上升区域有障碍物，停止上升并翻转，避免电机过热或者烧坏的情况发生。 防夹模块需要根据不同的路况进行标定，保证电机不会由于误判而翻转。 1.防夹电动车窗车窗玻璃移动过程中的阻力变化与车窗玻璃到达终端的阻力是不一样的，后者阻力远较前者阻力大得多，因此控制方式也不一样。
2.当车窗玻璃到达关闭的终端时因阻力变大电动机过载电流也变大，继电器靠过载保护装置会主动切断电流。有的汽车设有玻璃升降中点的限位开关，当玻璃到达终端时压住限位开关，电流被切断电动机就停止运转了。 防夹功能原理 所谓防夹，便是加装一组电流感应器，由霍尔传感器时刻检测着电动机的转速，当电动车窗升起时，一旦电动马达转速减缓，当霍尔传感器检测到转速有变化时就会向ECU报告信息，ECU向继电器发出指令，电路会让电流反向，使电动机停转或反转（下降），于是车窗也就停止移动或下降，因此具有一定的防夹功能。 防夹功能是通过一个已经安装在印刷电路板上的霍尔传感器来识别在玻璃升降时是否有外界干涉。 霍尔传感器是来判别电机轴的转速变化。在关闭玻璃时，霍尔传感器判断出转速的变化，车门控制单元会意识到遇到一个干扰力，则改变电机运动的方向。 防夹功能一个升降行程内只有一次。 其后必须要初始化玻璃的上下位置才可再次实现防夹功能。
电动车窗防夹设计
电动车窗防夹设计 电动车窗防夹系统概述 电动车窗防夹系统是未来轿车的必备功能之一，在车窗上升过程中，车窗机构可以检测到运动方向上的障碍物或夹紧力，一旦有异常现象，就会迅速停止电机或改变电机的运动方向。目前大部分车型已经具备这种安全特性。 汽车批量生产中采用的防夹方案有通过测量电机电流和采用霍尔传感器两种方式。目前市场上销售的许多中低端车型都采用测量电机电流的方式，这种方式的特点是成本较低，技术成熟，但是未来的发展趋势却是采用霍尔传感器。其原因在于：如果只采用检测电流的方式实现防夹功能，不能给车窗准确定位，例如不能准确区别玻璃是遇到障碍物还是到达顶端，因为这两种情况下电流都会增大，不便于判断防夹区的上下沿，也不利于精确判断防夹力和在使用中进行自学习。 本文介绍的电动车窗防夹系统采用霍尔传感器进行控制，可以检测电机的转速变化和车窗的行程。与检测电机电流的方式相比，这种方式不仅可以实现相同的功能，而且更加直观，数学模型的构建更方便，算法也比较简单，同时还能实现自学习等功能。 电动车窗防夹系统设计的要求 电动车窗防夹控制设计的基本要求有：第一次运行时可以自学习车窗的长度；数据保存在非易失性存储器中；厂家可以使用配置模式；用户可用一键上升/下降两种模式；自动关闭车窗（熄火信号）；门自锁控制（防止小孩频繁操作）；LIN/CAN接口（可选）。前门的防夹力符合欧盟规定，每点的防夹力在60～100N之间。 具体的要求有：当电机上升过程触发防夹时，停止电机，当检测到防夹时，车窗向下运行一定的时间（由厂家具体制定）。在整个车窗运动区域，只在特定的区域有防夹功能，并不是整个区域都防夹。电机速度可控制，在车窗的中间部位，电机全速运行；当车窗到达最顶端或最底端时，电机减速防止玻璃破碎和产生撞击声。
汽车车窗智能防夹系统设计
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/ab7302901.html, 汽车车窗智能防夹系统设计 作者：张艳钱辉 来源：《科教导刊·电子版》2019年第24期 摘要现如今，汽车已经成为最普遍也是最方便的交通工具之一，渐渐的走进了千家万户。本课题的研究将为防夹车窗系统的设计和研究提供借鉴，改进传统汽车车窗控制技术，进一步实现汽车控制智能化。 关键词防夹车窗车窗控制智能化 中图分类号：TP273 文献标识码：A 本文对时下较为普遍采用的防夹方案进行了优缺点分析，并提出了符合发展趋势的智能防夹技术，即利用红外传感器对车窗范围内物体进行判断。此外，本文还介绍了防夹车窗系统的防夹策略，并进行了软件和硬件设计。 0引言 车窗防夹方案有接触式和非接触式两种方式。目前，大多是采用接触式的防夹方案，这种方式技术成熟，系统可靠性高，成本较低等特点，但未来发展趋势却是非接触式的防夹方案。接触式的防夹由于自身工作特性，必须要与实物接触之后才能进行判断车窗范围内是否有物体存在从而进行防夹，不利于保证乘客的乘车安全，更不利于车窗防夹的功能发展。 1车窗升降系统的结构 车窗防夹控制系统是由直流电动机、减速器、柔性连接、车窗玻璃、滑轨、密封条组成。由驾驶者控制总开关控制四个车窗的升降功能，乘客可以通过各个车门的分开关控制单独车窗的上升和下降。 2选用防夹方案 （1）基于霍尔传感器的防夹技术：将磁环内置在车窗直流电机的输出轴上。当车窗电机转动时，布置在电子模块中的霍尔传感器便产生霍尔信号。系统通过分析获得的霍尔信号，利用霍尔信号的脉冲宽度进行判断车窗是否遇到障碍物，从而实现电动车窗防夹。 霍尔传感器拥有较高灵敏度，体积小的优点。不过霍尔传感器感应的霍尔信号受温度影响非线性输出。即此系统在日常使用中容易被环境因素影响，从而导致特定情况下防夹系统失效。
车窗防夹控制方案
引言 随着现代汽车电子技术的进步,汽车内传统的零部件及总成也在向机电一体化发展。汽车中大量应用的电子设备,不仅提高了汽车的舒适性,也对汽车的安全性提出了新的要求，为了方便驾驶员和乘客,大量汽车采用电动车窗,许多电动车窗都不具有防夹功能。在电动车窗正常上升过程中，当在任意位置有物体被夹住时，控制器会立即停止上升动作，并自动返回到下死点，然后立即断电停机，以释放被夹物，保护司乘人员的安全。 1、电动车窗防夹设计方案 所谓防夹,就是指在电动车窗上升过程中夹住物体并达到一定力度后,让电动车窗自动停止或回落,用以防止物体(尤其是人体)被夹伤。车窗的升降过程中,只有车窗上升阶段需要进行防夹控制,所定义的防夹区为从离电动车窗玻璃无障碍上升运动的最大位置(顶端)4~200mm的区域。 本方案设计以标志206的车窗电机为例，电机的供电电压11～15V，工作电流不大于15A，堵转电流低于28A。车门控制模块的电路主要由以下几部分组成：电源电路、微控制器部分、电动车窗驱动电路、总线接口电路等，车窗控制模块的框图见图1。车窗控制的按键采集由专门的开关采集模块采样。开关采集模块作为LIN系统的主节点，把采集的控制命令通过LIN总线发送给车窗控制模块。其中MCU（微控制器）采用单片机PIC18F2580，该单片机片内集成了A/D，PWM，CAN控制器，URA T，SPI等功能。采用单片机PIC18F2580控制功率器件的开关动作，同时对系统状态进行实时监控，接收故障反馈信号，并通过车载网络实现与中央车身控制器及其他车门控制器的故障信息和按键控制信息的交换，从而及时在用户界面上显示故障内容并对车门进行实时控制，确保了行车安全。
一种车窗防夹系统及防夹力的实时标定方法
一种车窗防夹系统及防夹力的实时标定方法 一种车窗防夹系统及防夹力的实时标定方法 专利名称一种车窗防夹系统及防夹力的实时标定方法 技术领域本发明属于汽车电子领域,特别是涉及一种车窗防夹系统及其防夹 力的实时标定方法。 背景技术随着汽车工业的快速发展,汽车普及率也正在快速提高。汽车越来 越成为人们生活当中重要的交通工具,它将成为我们生活中不可或缺的一部分。 随着现代汽车电子技术的进步,汽车内传统的零部件及总成也在向机电一体化发 展。汽车中大量应用的电子设备,不仅提高了汽车的舒适性,也对汽车的安全性 提出了新的要求。电动车窗是使用电动机、升降器、开关等装置来控制车窗玻 璃的升降。它具有开关 b5E2RGbCAP 方便,可同时操作多个车窗,可远程控制等优点。但是如果操作不当也容易 出现安全事故,世界各地皆发生过孩童被汽车电动窗卡住窒息而死的事件,单以 美国相关的统计数字显示,从 1990 年至今,已经有将近 40 个孩子因为被汽车电动 窗卡住而死亡,美国每年平均还有 500 个人因为类似的意外事件受伤到急诊室求 诊,其中有一半是孩子。而这些孩子中还包括 11 岁、15 岁的青少年。因此,美国 交通部颁布了针对电动车窗开关系统的法规 FMVSS118,对车窗防夹相关参
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数做出了明确规定,并规定在 2008 年 10 月 I 日之后在北美出售的轿车和小 型货车都必须强制执行该规定。虽然我国还没有就该问题做出法律上的规定,但 为安全起见,开发具有防夹功能的车窗控制模块是完全必要的。车窗防夹主要考 虑防夹区域探测,防夹力,车窗参数变化以及路况变化等。常见的电动车窗防夹 有几种,有电流法检测法采用安装在升窗电机上电流的积分来检测防夹力并利用 霍尔器件产生的脉 DXDiTa9E3d 冲来计算车窗玻璃的位置。这种方法硬件结构简单成本低,但是软件算法复 杂,且准确度不高,精度较低。而且防夹电流阈值随车型、使用情况等的变化而 变化,因此在应用前都需要大量测试,可移植性差。另外还有采用车窗玻璃边缘 的电容传感器检测有没有障碍物的方法,或采用红外传感器等方法。防夹力数值 大小为车窗胶条摩擦力加上事先设定的阈值,防夹力大小随摩擦力的变化而变 化。本发明采用升窗电机霍尔传感器与升窗电机电流结合的方法来计算防夹力, 并随时学习矫正在车窗橡胶条老化后的摩擦力变化。因此比一般的算法更可 靠。目前该算法已经在实车上跑完路试得到充分的路况和各种恶劣环境条件的 验证,性能稳定可靠能够满足美国和欧洲标准都对车窗防夹力的性能要求使防夹 力在 100N 以下。RTCrpUDGiT
一种车窗防夹系统及防夹力的实时标定方法
一种车窗防夹系统及防夹力的实时标定方法 专利名称一种车窗防夹系统及防夹力的实时标定方法 技术领域本发明属于汽车电子领域，特别是涉及一种车窗防夹系统及其防夹力的实时标定方法。 背景技术随着汽车工业的快速发展，汽车普及率也正在快速提高。汽车越来越成为人们生活当中重要的交通工具，它将成为我们生活中不可或缺的一部分。随着现代汽车电子技术的进步，汽车内传统的零部件及总成也在向机电一体化发展。汽车中大量应用的电子设备，不仅提高了汽车的舒适性，也对汽车的安全性提出了新的要求。电动车窗是使用电动机、升降器、开关等装置来控制车窗玻璃的升降。它具有开关 方便，可同时操作多个车窗，可远程控制等优点。但是如果操作不当也容易出现安全事故，世界各地皆发生过孩童被汽车电动窗卡住窒息而死的事件，单以美国相关的统计数字显示，从1990年至今，已经有将近40个孩子因为被汽车电动窗卡住而死亡，美国每年平均还有500个人因为类似的意外事件受伤到急诊室求诊，其中有一半是孩子。而这些孩子中还包括11岁、15岁的青少年。因此，美国交通部颁布了针对电动车窗开关系统的法规FMVSS118，对车窗防夹相关参
数做出了明确规定，并规定在2008年10月I日之后在北美出售的轿车和小型货车都必须强制执行该规定。虽然我国还没有就该问题做出法律上的规定，但为安全起见，开发具有防夹功能的车窗控制模块是完全必要的。车窗防夹主要考虑防夹区域探测，防夹力，车窗参数变化以及路况变化等。常见的电动车窗防夹有几种，有电流法检测法采用安装在升窗电机上电流的积分来检测防夹力并利用霍尔器件产生的脉 冲来计算车窗玻璃的位置。这种方法硬件结构简单成本低，但是软件算法复杂，且准确度不高，精度较低。而且防夹电流阈值随车型、使用情况等的变化而变化，因此在应用前都需要大量测试，可移植性差。另外还有采用车窗玻璃边缘的电容传感器检测有没有障碍物的方法，或采用红外传感器等方法。防夹力数值大小为车窗胶条摩擦力加上事先设定的阈值，防夹力大小随摩擦力的变化而变化。本发明采用升窗电机霍尔传感器与升窗电机电流结合的方法来计算防夹力，并随时学习矫正在车窗橡胶条老化后的摩擦力变化。因此比一般的算法更可靠。目前该算法已经在实车上跑完路试得到充分的路况和各种恶劣环境条件的验证，性能稳定可靠能够满足美国和欧洲标准都对车窗防夹力的性能要求使防夹力在100N以下。 发明内容
汽车车窗玻璃升降防夹失效模式解析
42 10.16638/https://www.sodocs.net/doc/ab7302901.html,ki.1671-7988.2018.05.013 汽车车窗玻璃升降防夹失效模式解析 方传运，张云峰，李建，赵为纲 （众泰汽车工程研究院，浙江 杭州 310018） 摘 要：汽车玻璃升降器是关系到乘员乘坐舒适性并满足汽车安全防盗的重要部件。文章主要从汽车玻璃升降器防夹原理方面入手，解析汽车车窗玻璃升降防夹失效模式，并结合众泰xxA 项目玻璃升降器防夹失效现象，总结出防夹软件程序逻辑式失效模式。 关键词：玻璃升降器；防夹原理；失效模式分析 中图分类号：U462.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)05-42-03 Failure mode analysis of glass for vehicle window lifting and anti pinch Fang Chuanyun, Zhang Yunfeng, Li Jian, Zhao Weigang ( Zotye Automobile Engineering Research Institute, Zhejiang Hangzhou 310018 ) Abstract: The automobile glass elevator is an important component which is related to the comfort of passengers . The safety and security was one of the key elements of the motor vehicle.Starting from the principle of anti pinch for automotive glass lifter, this paper analyzes the failure mode of glass for vehicle window lifting and Anti-Pinch.This paper summes up the logical failure mode of anti clip software program. Combined with anti clamping failure phenomenon of glass elevator with Zhongtai xxA project, the logical failure mode of anti clip software program is summed up in this paper. Keywords: glass-frame riser; principle of anti-pinch; FMEA CLC NO.: U462.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)05-42-03 前言 汽车车窗玻璃自动升降，这已经成为汽车舒适配置的必 选项目。然而，随着越来越多的汽车上安装电动门窗，潜在 的危险也随之而来，电动门窗夹伤手指的事件时有发生，电 动天窗致使儿童被夹死亡一事更是一度将电动门窗和天窗的安全性推到风口浪尖，并引起了整车厂、零部件企业和媒体 的广泛关注和讨论。为了避免乘客受到伤害，电动门窗具备 防夹功能已成为一种必然趋势。 1 汽车车窗玻璃升降防夹原理 1.1 Hall 脉波讯号产生原理 1.1.1 测转速或转数霍尔传感器 如图1所示，在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍 尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器 就输出一个 脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转速。 图1 霍尔传感器应用示意图 1.1.2 霍尔（Hall ）脉波讯号产生原理 图2 霍尔讯号产生原理示意图