CN102941830A - 一种安全可靠的防夹方法 - Google Patents

Abstract

一种安全可靠的防夹方法，包括（1）电流阈值判断法：若电机电流值大于设定的电流阈值，则认为车窗上升遇障碍，停止上升；定义一个变量I₀，若电流值在阈值范围内，则I₀=1，否则I₀=0；（2）运行时间判断法：累计电机连续运行时间，正常情况下，电机从底部上升到顶部，需要3-4s，若累计电机连续运行时间超过10s，则认为车窗上升遇障碍，车窗停止；定义一个变量T₀，若T₀小于等于15s，则T₀=1，否则T₀=0；（3）电流值积分法：对电机电流值进行连续积分，若积分结果大于电流积分阈值，则认为车窗上升遇障碍，车窗停止；定义一个变量M₀，若积分值在积分阈值范围内，则M₀=1，否则M₀=0。若以上三种方法返回的变量值均为1，则车窗正常运行，若其中任意一个为0，则车窗停止。

Description

一种安全可靠的防夹方法

技术领域

本发涉及一种安全可靠的防夹方法，尤其涉及一种基于电机电流的绝对防夹方法，属于汽车车身安全和智能车窗及控制技术领域。

背景技术

电动车窗自出现以来引起多起夹死夹伤事故，因此防夹保护被提出。已有的防夹方法主要是在不增加硬件设备这个角度出发，通过方法的稳定性来保证防夹的实现过程，因此其方法主要有以下两种：

一种是基于电机纹波的方法，纹波只是利用了电机的一般特性，不需要额外增加传感器，但是纹波的测量存在一定的难度，纹波检测方法的稳定程度会直接对防夹方法的最终执行产生一定的影响；

第二种就是基于电机电流的防夹方法，电机电流非常容易通过单片机的AD转换获得，但是基于电流的防夹容易因为启动，颠簸等路况影响防夹方法的执行。

因此常用的以上两种方法应用起来或多或少都存在一定的问题。本发明采用基于电机电流的防夹方法，通过对电机电流，电机运转时间等的多重处理来实现防夹，该方法稳定性高。

发明内容

本发明一种安全可靠的防夹方法，具体包括以下三个方面：

（1）电流阈值判断法：实时采样电机电流，若电机电流大于设定的电流阈值，则认为车窗上升遇障碍，停止上升；定义一个变量I₀，若电流在阈值范围内，则I₀=1，否则I₀=0；

（2）运行时间判断法：累计电机连续运行时间，正常情况下，电机从底部上升到顶部，大概需要3-4s钟，因此若累计电机连续运行时间超过10s钟，则认为车窗上升遇障碍，车窗停止；定义一个变量T₀，若T₀小于等于15s，则T₀=1，否则T₀=0；

（3）电流值积分法：对电机电流值进行连续积分，若积分结果大于电流积分阈值，则认为车窗上升遇障碍，车窗停止；定义一个变量M₀，若积分值在积分阈值范围内，则M₀=1，否则M₀=0。

一种安全可靠的防夹方法的实现过程为：

防夹是否执行，决定于程序定义的变量TEST，TEST为检测防夹是否有效定义的变量，其值为I₀×M₀×T₀；其中I₀是检测电流阈值法是否有效的变量，也即电机运行之后，程序启动，通过电流阈值法设定电流阈值I_th，程序实时检测电机电流值/，若I<I_th，则I₀=1，否则I₀=0；M₀是检测电流值积分法是否有效的变量，也即电机运行之后，程序累计电机不间断运行过程中的电流积分值，若此实时积分值M小于积分法确定的积分阈值M_th，也即M≤M_th，则M₀=1，否则M₀=0；T₀是检测运行时间判断法是否有效的变量，也即电机运行之后，程序累计电机单次运行时间T，若T≤15，则T₀=1，否则T₀=0。

而防夹是否执行就取决于与TEST相关的三个变量I₀、M₀、T₀，若三个变量取值均为1，则电机运转，车窗正常升降，若三个变量中任何一个为0，则电机停止运行，车窗停止。

一、电流阈值判断法的实施步骤为：

电流阈值判断法共定义以下两个变量，分别为：

I为电机实时电流值；

I_th为电流阈值判断法的电流阈值；

步骤一：采集电机电流值；

步骤二：若电机电流值大于电流阈值，则转去步骤三；若电机电流值小于等于电流阈值，转去步骤一；

步骤三：发出电机停止运转信号。

二、运行时间判断法的实施步骤为：

步骤一：定义变量Motor_RealDir，若电机正转Motor_RealDir=2，若电机反转Motor_RealDir=1，若电机停止Motor_RealDir=0；定义变量T为电机单次运行时间值；

步骤二：读取Motor_RealDir，若Motor_RealDir=0，则转去步骤一，若Motor_RealDir≠0，则转去步骤三；

步骤三：若Motor_RealDir=1，定时器1开始计时，定时器2停止计时且计时器归零，转去步骤四；若Motor_RealDir=2，定时器2开始计时，定时器1停止计时其计时器归零，转去步骤五；

步骤四：判断定时器1累计时间是否小于15s，若是，则T₀=1转去步骤二，若否，则转去步骤六；

步骤五：判断定时器2累计时间是否小于15s，若是，则T₀=1转去步骤二，若否，则转去步骤六；

步骤六：T₀=0。

三、电流值积分法的实施步骤为：

电流值积分法积分阈值的设定方式：

以图3为例，图中T1为车窗无障碍从底运行到顶的时间，T2=0.5T1，为车窗到顶的保持时间。电流值积分法采用对电流连续区间积分求和的计算方式，计算在（T1+T2）时间内，N个连续小ΔT时间内的电流积分和。单一的ΔT时间内的电流积分面积M_t为：

$M_t=\frac{I_t+I_{(t+\mathrm{\&Delta;T})}}{2}\&times;\mathrm{\&Delta;T}$

积分阈值M_th设定公式如下式（其中2.0是一个比例因子），也即通过100次无障碍上升实验确定的均值：

$M_{\mathrm{th}}=\frac{\underset{n=1}{\overset{100}{\mathrm{\&Sigma;}}}(2.0\&times;\underset{t=0}{\overset{T1+T2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{M}_t)}{100}$

电流值积分法使用过程中有以下两个变量：

M为电机电流当前的积分值；

M_th为电流值积分法的阈值；

实施步骤：

步骤一：初始化参数，转去步骤二；

步骤二：检测电机是否运行，若是，转去步骤三，若否，积分值M归零，继续步骤二；

步骤三：启用积分算法，也即

转去步骤四；

步骤四：判断M是否大于M_th，若是，则转去步骤五；若否，则M₀=1转去步骤二；

步骤五：M₀=0，积分值M归零。

本发明的优点与积极效果在于：

（1）采用电流法来实现车窗防夹，无需增加传感器，只需要利用单片机的AD采样功能即可实时获得电流值，准确性高，实时性好，操作方便；

（2）通过电流阈值，时间控制，积分阈值三种判断方式来实现防夹，确保车窗遇障碍后能被及时检测出来，是一种安全可靠的的防夹方法，安全性比普通仅采用电流阈值的防夹方法好；

（3）电流积分阈值法与时间控制能有效防止电路板产生过热等现象。

附图说明

图1为本发明防夹方法的流程图；

图2运行时间判断法流程示意图；

图3为车窗电机从底无障碍运行到顶的电机电流变化曲线；

图中符号说明如下：

I为电机实时电流值；

I_th为电流阈值判断法的电流阈值；

I₀为电流阈值判断法定义的一个变量，若电流在阈值范围内，则I₀=1，否则I₀=0；

M为电机电流当前积分值；

M_th为电流积分法的阈值；

M₀为电流积分法定义的一个变量，若积分值在积分阈值范围内，则M₀=1，否则M₀=0；

T为电机单次运行时间值；

T₀为运行时间判断法定义的一个变量，若T₀小于等于15s，则T₀=1，否则T₀=0；

TEST为检测防夹是否有效定义的变量，其值为I₀×M₀×T₀；

Motor_RealDir为电机运行方向变量，若停止，Motor_RealDir=0；若正转，Motor_RealDir=1；若反转，Motor_RealDir=2；

T1为车窗无障碍从底运行到顶的运行时间；

T2为电流积分法在确定积分阈值时设定的车窗遇堵电机运行的保持时间，其值为T1的二分之一。

具体实施方式

见图1，本发明一种安全可靠的防夹方法，具体包括以下三个方面：

（1）电流阈值判断法：实时采样电机电流，若电机电流大于设定的电流阈值，则认为车窗上升遇障碍，停止上升；定义一个变量I₀，若电流在阈值范围内，则I₀=1，否则I₀=0；

（2）运行时间判断法：累计电机连续运行时间，正常情况下，电机从底部上升到顶部，大概需要3-4s钟，因此若累计电机连续运行时间超过10s钟，则认为车窗上升遇障碍，车窗停止；定义一个变量T₀，若T₀小于等于15s，则T₀=1，否则T₀=0；

（3）电流值积分法：对电机电流值进行连续积分，若积分结果大于电流积分阈值，则认为车窗上升遇障碍，车窗停止；定义一个变量M₀，若积分值在积分阈值范围内，则M₀=1，否则M₀=0。

一种安全可靠的防夹方法的实现过程为：

防夹是否执行，决定于程序定义的变量TEST，TEST为检测防夹是否有效定义的变量，其值为I₀×M₀×T₀；其中I₀是检测电流阈值法是否有效的变量，也即电机运行之后，程序启动，通过电流阈值法设定电流阈值I_th，程序实时检测电机电流值I，若I<I_th，则I₀=1，否则I₀=0；M₀是检测电流值积分法是否有效的变量，也即电机运行之后，程序累计电机不间断运行过程中的电流积分值，若此实时积分值M小于积分法确定的积分阈值M_th，也即M≤M_th，则M₀=1，否则M₀=0；T₀是检测运行时间判断法是否有效的变量，也即电机运行之后，程序累计电机单次运行时间T，若T≤15，则T₀=1，否则T₀=0。

而防夹是否执行就取决于与TEST相关的三个变量I₀、M₀、T₀，若三个变量取值均为1，则电机运转，车窗正常升降，若三个变量中任何一个为0，则电机停止运行，车窗停止。

一、电流阈值判断法的实施步骤为：

电流阈值判断法共定义以下两个变量，分别为：

I为电机实时电流值；

I_th为电流阈值判断法的电流阈值；

步骤一：采集电机电流值；

步骤二：若电机电流值大于电流阈值，则转去步骤三；若电机电流值小于等于电流阈值，转去步骤一；

步骤三：发出电机停止运转信号。

二、运行时间判断法的实施步骤为：

步骤一：定义变量Motor_RealDir，若电机正转Motor_RealDir=2，若电机反转Motor_RealDir=1，若电机停止Motor_RealDir=0；定义变量T为电机单次运行时间值；

步骤二：读取Motor_RealDir，若Motor_RealDir=0，则转去步骤一，若Motor_RealDir≠0，则转去步骤三；

步骤三：若Motor_RealDir=1，定时器1开始计时，定时器2停止计时且计时器归零，转去步骤四；若Motor_RealDir=2，定时器2开始计时，定时器1停止计时其计时器归零，转去步骤五；

步骤四：判断定时器1累计时间是否小于15s，若是，则T₀=1转去步骤二，若否，则转去步骤六；

步骤五：判断定时器2累计时间是否小于15s，若是，则T₀=1转去步骤二，若否，则转去步骤六；

步骤六：T₀=0。

三、电流值积分法的实施步骤为：

电流值积分法积分阈值的设定方式：

以图3为例，图中T1为车窗无障碍从底运行到顶的时间，T2=0.5T1，为车窗到顶的保持时间。积分法采用对电流连续区间积分求和的计算方式，计算在（T1+T2）时间内，N个连续小ΔT时间内的电流积分和。单一的ΔT时间内的电流积分面积M_t为：

$M_t=\frac{I_t+I_{(t+\mathrm{\&Delta;T})}}{2}\&times;\mathrm{\&Delta;T}$

积分阈值M_th设定公式如下式（其中2.0是一个比例因子），也即通过100次无障碍上升实验确定的均值：

$M_{\mathrm{th}}=\frac{\underset{n=1}{\overset{100}{\mathrm{\&Sigma;}}}(2.0\&times;\underset{t=0}{\overset{T1+T2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{M}_t)}{100}$

电流值积分法使用过程中有以下三个变量：

M为电机电流当前积分值；

M_th为电流积分法的阈值；

实施步骤：

步骤一：初始化参数，转去步骤二；

步骤二：检测电机是否运行，若是，转去步骤三，若否，积分值M归零，继续步骤二；

步骤三：启用积分算法，也即转去步骤四；

步骤四：判断M是否大于M_th，若是，则转去步骤五；若否，则M₀=1转去步骤二；

步骤五：M₀=0，积分值M归零。

图2为运行时间判断法流程示意图。

Claims (1)

1.一种安全可靠的防夹方法，其特征在于：该方法具体包括以下三个方面：

一、电流阈值判断法：实时采样电机电流值，若电机电流值大于设定的电流阈值，则认为车窗上升遇障碍，停止上升；定义一个变量I₀，若电机电流值在电流阈值范围内，则I₀=1，否则I₀=0；

该电流阈值判断法的实施步骤为：

电流阈值判断法共定义以下两个变量，分别为：I为电机实时电流值；I_th为电流阈值判断法的电流阈值；

步骤一：采集电机电流值；

步骤二：若电机电流值大于电流阈值，则转去步骤三；若电机电流值小于等于电流阈值，转去步骤一；

步骤三：发出电机停止运转信号；

二、运行时间判断法：累计电机连续运行时间，正常情况下，电机从底部上升到顶部，大概需要3-4s钟，因此若累计电机连续运行时间超过10s钟，则认为车窗上升遇障碍，车窗停止；定义一个变量T₀，若T₀小于等于15s，则T₀=1，否则T₀=0；

该运行时间判断法的实施步骤为：

步骤一：定义变量Motor_RealDir，若电机正转Motor_RealDir=2，若电机反转Motor_RealDir=1，若电机停止Motor_RealDir=0；定义变量T为电机单次运行时间值；

步骤二：读取Motor_RealDir，若Motor_RealDir=0，则转去步骤一，若Motor_RealDir≠0，则转去步骤三；

步骤三：若Motor_RealDir=1，定时器1开始计时，定时器2停止计时且计时器归零，转去步骤四；若Motor_RealDir=2，定时器2开始计时，定时器1停止计时其计时器归零，转去步骤五；

步骤四：判断定时器1累计时间是否小于15s，若是，则T₀=1转去步骤二，若否，则转去步骤六；

步骤五：判断定时器2累计时间是否小于15s，若是，则T₀=1转去步骤二，若否，则转去步骤六；

步骤六：T₀=0；

三、电流值积分法：对电机电流值进行连续积分，若积分结果大于电流积分阈值，则认为车窗上升遇障碍，车窗停止；定义一个变量M₀，若积分值在电流积分阈值范围内，则M₀=1，否则M₀=0；

该电流值积分法的实施步骤为：

电流积分法积分阈值的设定方式：

车窗无障碍从底运行到顶的时间，T2=0.5T1，为车窗到顶的保持时间，电流值积分法采用对电流连续区间积分求和的计算方式，计算在（T1+T2）时间内，N个连续小ΔT时间内的电流积分和；单一的ΔT时间内的电流积分面积M_t为：

$M_t=\frac{I_t+I_{(t+\mathrm{\&Delta;T})}}{2}\&times;\mathrm{\&Delta;T}$

积分阈值M_th设定公式如下式，其中2.0是一个比例因子，即通过100次无障碍上升实验确定的均值：

$M_{\mathrm{th}}=\frac{\underset{n=1}{\overset{100}{\mathrm{\&Sigma;}}}(2.0\&times;\underset{t=0}{\overset{T1+T2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{M}_t)}{100}$

电流值积分法使用过程中有以下两个变量：M为电机电流当前积分值；M_th为电流值积分法的阈值；

步骤一：初始化参数，转去步骤二；

步骤二：检测电机是否运行，若是，转去步骤三，若否，积分值M归零，继续步骤二；

步骤三：启用积分算法，也即

转去步骤四；

步骤四：判断M是否大于M_th，若是，则转去步骤五；若否，则M₀=1转去步骤二；

步骤五：M₀=0，积分值M归零。

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