CN106899254A - 一种闭合部件防夹检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭合部件防夹检测方法，包括：获取PWM信号的当前占空比，所述PWM信号用于控制电机转动以带动闭合部件动作；根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力；比较所述当前防夹力与预先得到的防夹力阈值；当所述当前防夹力大于所述防夹力阈值时，发送防夹信号，所述防夹信号用于控制所述电机停止或反转。本发明使用PWM占空比信号作为判断闭合部件阻力变化的依据，无需增加额外的电流采样电路来判断闭合部件是否遇到障碍物的阻碍，降低了硬件成本。

Description

一种闭合部件防夹检测方法及装置

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种闭合部件防夹检测方法及装置。

背景技术

随着汽车电子系统的发展，微控制器(MCU)的性能与功能也越发强大，车辆的闭合部件也由早期的人力驱动，逐渐发展为使用开关来控制电机启停驱动。得力于传感器与控制器的高度集成化，为了提升乘坐者的舒适与便利性，使得对于控制系统提出了更高的要求，即一键开关的功能，使得只需要一次按键就可以使系统运行到指定的位置。但是由于闭合部件在闭合过程中是不需要用户持续施加命令的，这就对于安全性能提出了更高的要求，需要控制系统能够检测出障碍物，做出防夹反转的判断。

目前，对闭合部件的控制主要是使用继电器来控制驱动电机正反转与启停。而随着功率器件的发展，在高端产品中逐渐使用固态MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)开关来代替传统继电器开关以获取更长的寿命、更小的噪声等效果。并且，得益于电力半导体原件的高度集成化和功率三极管优秀的开关特性，使用全控电力半导体器件组成的PWM(Pulse-Width Modulation，脉冲宽度调制)驱动系统控制输入电机的电压，可以实现对于电机转速的调节，能够控制电机运行于设定的恒定转速，从而带来最优化的用户体验。

防夹检测，即检测闭合部件运动轨迹上的障碍物，主要运用在需要具备一键自动关闭功能的车窗、天窗和后备尾门等闭合部件上，一般以闭合部件的防夹力来进行判断。对于传统的继电器控制方案，即开环控制方案，电机转速是随着供电电源的电压及负载大小而随之变化的，这使得在不同电压下防夹力的一致性很难保证，并且对于不同硬度的物体防夹力的差异也无法控制。而对于闭环调速控制系统，电机转速变化又不能够准确的反映出电机闭合部件系统阻力特性的变化。

现有技术方案是通过采集电机运行的电流来实现防夹检测。具体的，当闭合部件遇到障碍物时，电机的电流会增大；当检测到的电流增大量超过预设的阈值时，说明闭合部件遇到障碍物，则发送控制命令控制电机反转。但该技术方案需要额外的电流采样电路，增加了硬件成本。

发明内容

为了解决现有技术中硬件成本增加的问题，本发明提供了一种闭合部件防夹检测方法及装置。

本发明实施例提供的一种闭合部件防夹检测方法，包括：

获取PWM信号的当前占空比，所述PWM信号用于控制电机转动以带动闭合部件动作；

根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力；

比较所述当前防夹力与预先得到的防夹力阈值；

当所述当前防夹力大于所述防夹力阈值时，发送防夹信号，所述防夹信号用于控制所述电机停止或反转。

可选的，所述根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力，之前包括：

获得所述闭合部件的当前开关度；

以所述当前开关度为依据，从预先得到的无障碍占空比曲线中确定所述无障碍占空比，所述无障碍占空比曲线用于表征所述闭合部件无障碍稳定运行时所述闭合部件的开关度与占空比的对应关系。

可选的，所述比较所述当前防夹力与预先得到的防夹力阈值，之前包括：

获取当前的环境参数和控制参数，所述环境参数包括温度、风速和障碍物的硬度中的一个或多个，所述控制参数包括生成所述PWM信号的电源电压；

以所述环境参数、所述控制参数和所述当前开关度中至少一个为依据，从至少一个预先标定的防夹力阈值中确定所述防夹力阈值。

可选的，所述电机通过蜗杆齿轮传动系统带动所述闭合部件移动；

所述根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力，具体包括：

获取所述电机的当前转速和生成所述PWM信号的电源电压；

依据公式得到所述当前防夹力F_obstacle；

其中，i为所述蜗杆齿轮传动系统中涡轮蜗杆的传动比，l为所述蜗杆齿轮传动系统中齿轮齿条的啮合半径，η为所述涡轮蜗杆的传动效率，K_e为所述电机的感应电动势系数，Ω为所述电机的转速，U为所述电源电压，D为所述无障碍占空比，D'为所述当前占空比，R_a为电枢等效电阻。

可选的，所述方法还包括：

当所述当前防夹力小于或等于所述防夹力阈值时，获取影响因素的当前参数，所述影响因素影响所述闭合部件的开关度与占空比之间的对应关系；

判断所述当前参数是否均满足预设要求；

当所述当前参数均满足所述预设要求时，根据所述当前开关度和所述当前占空比更新所述无障碍占空比曲线。

本发明实施例提供的闭合部件防夹检测装置，包括：参数获取模块、防夹力获取模块、比较模块和发送模块；

所述参数获取模块，用于获取PWM信号的当前占空比，所述PWM信号用于控制电机转动以带动闭合部件动作；

所述防夹力获取模块，用于根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力；

所述比较模块，用于比较所述当前防夹力与预先得到的防夹力阈值；

所述发送模块，用于当所述比较模块的比较结果为所述当前防夹力大于所述防夹力阈值时，发送防夹信号，所述防夹信号用于控制所述电机停止或反转。

可选的，所述装置还包括：确定模块；

所述参数获取模块，还用于获得所述闭合部件的当前开关度；

所述确定模块，用于以所述当前开关度为依据，从预先得到的无障碍占空比曲线中确定所述无障碍占空比，所述无障碍占空比曲线用于表征所述闭合部件无障碍稳定运行时所述闭合部件的开关度与占空比的对应关系。

可选的，所述参数获取模块，还用于获取当前的环境参数和控制参数，所述环境参数包括温度、风速和障碍物硬度中的一个或多个，所述控制参数包括生成所述PWM信号的电源电压；

所述确定模块，还用于以所述环境参数、所述控制参数和所述当前开关度中至少一个为依据，从至少两个预先标定的防夹力阈值中确定所述防夹力阈值。

可选的，所述电机通过蜗杆齿轮传动系统带动所述闭合部件移动；

所述参数获取模块，还用于获取所述电机的当前转速和生成所述PWM信号的电源电压；

所述防夹力获取模块，具体用于：

依据公式得到所述当前防夹力F_obstacle；

其中，i为所述蜗杆齿轮传动系统中涡轮蜗杆的传动比，l为所述蜗杆齿轮传动系统中齿轮齿条的啮合半径，η为所述涡轮蜗杆的传动效率，K_e为所述电机的感应电动势系数，Ω为所述电机的当前转速，U为所述电源电压，D为所述无障碍占空比，D'为所述当前占空比，R_a为电枢等效电阻。

可选的，所述装置还包括：判断模块和曲线更新模块；

所述参数获取模块，还用于当所述比较模块的比较结果为所述当前防夹力小于或等于所述防夹力阈值时，获取影响因素的当前参数，所述影响因素影响所述闭合部件的开关度与占空比之间的对应关系；

所述判断模块，用于判断所述当前参数是否均满足预设要求；

所述曲线更新模块，用于当所述判断模块判断所述当前参数均满足所述预设要求时，根据所述当前开关度和所述当前占空比更新所述无障碍占空比曲线。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明实施例提供的闭合部件防夹检测方法，在输出PWM信号控制电机转动带动闭合部件运动的过程中，根据该PWM信号的占空比和预先得到的无障碍占空比获得闭合部件的当前防夹力，即闭合部件在运动过程中除摩擦力和风阻力之外受到的阻力。然后，比较当前防夹力与预先得到的防夹力阈值的大小，其中防夹力阈值代表了闭合部件正常工作时其受到的除摩擦力和风阻力之外阻力。当当前防夹力大于防夹力阈值时，发送防夹信号以控制电机停止或反转，防止闭合部件在运动过程中夹住异物。本发明实施例使用PWM信号的占空比作为判断闭合部件阻力变化的依据，无需增加额外的电流采样电路来判断闭合部件是否遇到障碍物的阻碍，降低了硬件成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有的电机传动结构示意图；

图2为电机开环控制时电机转速的特性曲线；

图3为电机闭环控制时电机转速和PWM信号占空比的特性曲线；

图4为本发明提供的闭合部件防夹检测方法实施例的流程示意图；

图5为闭合部件受力情况的示意图；

图6为本发明实施例提供的闭合部件防夹检测方法中更新无障碍占空比曲线的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的闭合部件防夹检测方法的一种实施方式的示意图；

图8为本发明提供的闭合部件防夹检测装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1举例示出了闭合部件驱动结构，即电机传动结构。电机10通过蜗杆齿轮传动系统带动所述闭合部件50移动。电机10转动通过电机轴20带动与其连接的蜗杆30。蜗杆30进而带动齿轮40以使闭合部件50动作。现有的电机控制方法，一种为开环控制，电机10转速随着电源电压及负载大小而随之变化，电机10转速与闭合部件50的开关度之间的关系如图2中曲线所示。这会导致不同的电源电压下，闭合部件50的防夹力很难保持一致。另一种为闭环控制，通过使用全控电力半导体器件组成的PWM驱动系统控制输入电机10的电压而实现对于电机10转速的调节。PWM控制是以控制方波占空比的形式来控制电机10的输入电压，从而达到控制电机10转速的目的。当电机10的转速与目标转速存在偏差时，就会随之调节PWM信号的占空比从而使电机10的转速保持在目标转速。此时，电机10转速与闭合部件50的开关度之间的关系如图3中曲线所示。相比较开环控制，闭环控制不仅能够增加用户的舒适性(稳定的转速带来的更小的噪声)，还能够提高防夹系统的防夹性能，避免不同转速下防夹力的不一致性，从而带来最优化的用户体验。然而，对于闭环调速控制来说，电机10的转速变化不能够准确的反映出闭合部件50阻力的变化。因此，需要通过采用一个新的特征作为防夹检测的依据，即一种新的防夹检测的方法。

一种现有的防夹检测方法是以电机10运行的电流为依据进行判断的。当闭合部件50遇到障碍物时，电机10的电流会增大。因此，若检测电机10的电流增大量超过阈值，则命令电机10反转。但该方案需要额外的电流采样电路，增大硬件成本。

为此，本发明实施例给出了一种基于PWM信号占空比的、适用于闭环控制系统的防夹检测方法及装置。当闭合部件50遇到障碍物时，闭环控制系统会增大PWM信号的占空比以使闭合部件50维持在恒定的目标速度。这样，当检测PWM信号占空比的变化超过设定的阈值时，说明闭合部件50在移动过程中遭遇到障碍物的阻碍，给出命令来控制电机停止或反，从而实现防夹。可以理解的是，本发明实施例提供的基于PWM信号占空比的、适用于闭环控制系统的防夹检测方法无需添加额外的电流采样电路，从而可节约硬件成本。

基于上述思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面以闭合部件是车辆的天窗为例结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

方法实施例：

参见图4，该图为本发明提供的闭合部件防夹检测方法实施例的流程示意图。

本实施例提供的闭合部件防夹检测方法，包括：

S401：获取PWM信号的当前占空比，所述PWM信号用于控制电机转动以带动闭合部件动作。

PWM控制是通过控制方波占空比来控制电机输入电压，从而达到控制电机转速的目的。当电机的实际转速与目标转速存在偏差时，转速控制器就会随之调节PWM信号占空比从而使电机转速保持在目标转速。

转速控制的目的是为了使电机稳定的运行在一个预设的转速下带动天窗运动，通过控制电机的转速来达到更好的舒适性与防夹性能。合理的转速可以带来更小的震动与噪声，同时在电机启动与关闭过程中可以加入软启动和软停止(软启动和软停止是指在启动及停止的过程中均匀的上升和下降)的功能来解决或减小系统的异响。由于系统采用PWM控制电机输入电压的方式来进行转速调节，引入了一个新的控制量—占空比，在不增加硬件成本的同时使得防夹检测的设计可以更加灵活。

S402：根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力。

由于天窗的受力情况受到车况(如车速和装置老化)以及天气因素(如气温和风速等)的影响，因此需要根据在当前情况下天窗系统无障碍正常运行时的占空比数据(即无障碍占空比)来判断当前天窗的运行状况。

在本实施例的一些可能的实现方式中，为了提高防夹检测的准确性，所述方法在步骤S402之前还可以包括获取无障碍占空比的步骤，具体如下：获得所述闭合部件的当前开关度；以所述当前开关度为依据，从预先得到的无障碍占空比曲线中确定所述无障碍占空比，所述无障碍占空比曲线用于表征所述闭合部件无障碍稳定运行时所述闭合部件的开关度与占空比的对应关系。

可以理解的是，闭合部件的开关度可以根据接收到的霍尔传感器根据电机转子位置生成的霍尔信号得到。根据接收到的霍尔信号的个数，可以得出电机转子转动的角度，又已知电机的结构以及电机与闭合部件之间的传导关系，可确定出闭合部件的开关度，得到其当前开关度。

在天窗的移动过程中，受各种因素的影响在移动到不同的开关度时天窗的受力情况会存在差异，电机的负载随之变化。为了使电机以预设的目标转速运动，PWM信号的占空比也会随之变化。因此，在表征天窗正常运动(即电机正常运转)时PWM信号占空比与天窗开关度的关系曲线(即无障碍占空比曲线)中，占空比会随着天窗的开关度变化，如图3中PWM信号占空比曲线所示。因此，需要根据天窗的当前开关度从无障碍占空比曲线中，确定天窗在当前开关度时电机正常运转所对应的占空比，即无障碍占空比。

需要说明的是，为了节省存储介质，如EEROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)的存储空间，在存储无障碍占空比曲线时，可以将天窗在相邻两段开关度的占空比之间的差值存储在EEROM中，相当于存储了占空比的微分。在确定无障碍占空比时，通过重建，根据EEROM中存储的占空比微分情况，确定天窗在前一开关度的占空比与对应开关度段的差值进行求和，从而得到天窗在当前开关度时的无障碍占空比。

通过上述获取无障碍占空比的步骤，就能准确的得知在无障碍的情况下天窗移动到当前开关度时对应的PWM信号占空比，即无障碍占空比。

然后，由于PWM信号的占空比与其输出至电机的功有关，因此根据当前占空比和无障碍占空比可以得出当前为了使电机以预设的转速运动PWM信号输出功的变化，进而可以推导出电机的负载变化以及天窗的实际受力情况，得到天窗的防夹力(即为克服天窗在运动过程中除摩擦力和风阻力之外受到的阻力所施加的力)。

作为一个示例，由于电机通过蜗杆齿轮传动系统带动天窗移动，步骤S402中得到闭合部件防夹力的方法具体包括：获取所述电机的当前转速和生成所述PWM信号的电源电压；依据以下公式(1)，得到所述当前防夹力F_obstacle；

其中，i为所述蜗杆齿轮传动系统中涡轮蜗杆的传动比，l为所述蜗杆齿轮传动系统中齿轮齿条的啮合半径，η为所述涡轮蜗杆的传动效率，K_e为所述电机的感应电动势系数，Ω为所述电机的当前转速，U为所述电源电压，D为所述无障碍占空比，D'为所述当前占空比，R_a为电枢等效电阻。

公式(1)可以根据以下过程推导得出：

首先，由直流电机的电势平衡方程，可以得出电机输出转矩平衡方程：

其中，E_b-emf＝K_eΦω，U_in＝UD_PWM，T_e为电机电磁转矩，ω为电机转速，U为电源电压，U_in为电机输入电压，E_b-emf为电枢反电动势，i_a为电机电枢电流，L为电枢自感，R_a为电枢等效电阻(包括绕组电阻、热敏电阻、电源内阻及其它回路电阻等)，K_t为转矩系数，K_e为感应电动势系数，Φ为电机磁通量，D_PWM为PWM信号的占空比。

当天窗平稳运行即电机转速与目标转速一致时，dω/dt＝0，di_a/dt＝0。

当天窗阻力发生变化时，由于采用闭环控制，电机转速依然会保持在目标转速。此时，根据公式(2)，可以得到：

其中，D₁为天窗阻力发生变化时PWM信号的占空比，ω₁为天窗阻力发生变化时电机的转速。

而当防夹事件发生时，为使电机达到目标转速，PWM信号的占空比会改变。此时，根据公式(2)，可以得到：

其中，D₂为防夹事件发生时PWM信号的占空比，ω₂为防夹事件发生时电机的转速。

假定电机的转速由于闭环转速控制而保持不变，即ω₁＝ω₂，结合公式(3)和公式(4)，可得障碍物带来的电磁转矩变化ΔT_e为：

图5示出了天窗的受力情况。

当天窗正常运动时，天窗的防夹力F_obstacle＝0，天窗的受力平衡公式为：

F_m＝F_f+F_v+F_w (6)

其中，F_m为电机提供给天窗的驱动力，F_f为天窗系统的摩擦力，F_v为天窗震动造成天窗阻力增加的部分，F_w为天窗所受风阻阻力。

当天窗遇到障碍物时，天窗的受力平衡公式为：

F_m'＝F_f+F_v+F_w+F_obstacle (7)

结合公式(6)和公式(7)可知，

F_obstacle＝F_m'-F_m (8)

从图1中可看出，蜗杆齿轮传动系统将电机输出的转矩转换为天窗往返运动的驱动力，因此，

其中，F_m为齿条的用于驱动天窗运动的驱动力，l为齿轮齿条啮合半径，i为蜗轮蜗杆的传动比，η为蜗轮蜗杆的传动效率。

假设两种状态下天窗的运动状态相同，忽略电机内部摩擦力的影响，电机输出转矩的变化完全是由障碍物引起的。则由上面的公式(5)、公式(8)以及公式(9)可得出公式(1)。

S403：比较所述当前防夹力与预先得到的防夹力阈值。

可以理解的是，防夹力阈值表征了天窗正常运动时防夹力的大小。

由于在天窗的实际运行过程中，会受到不同程度的外界干扰，例如电源电压波动、气温变化以及车辆高速行驶过程中风阻、震动带来的阻力特性的变化等。因此，天窗在不同外界和内部环境中正常运动所需的防夹力不同。为了提高防夹检测的准确性，需要依据当前的环境参数(如温度、风速、障碍物的硬度以及天窗的开关度等)以及控制参数(如电压等)根据经验标定天窗在不同开关度不同状态下的防夹力阈值。

具体的，在本实施例的一些可能的实现方式中，在步骤S403之前还包括：获取当前的环境参数和控制参数，所述环境参数包括温度、风速和障碍物硬度中的一个或多个，所述控制参数包括生成所述PWM信号的电源电压；以所述环境参数、所述控制参数和所述当前开关度中至少一个为依据，从至少两个预先标定的防夹力阈值中确定所述防夹力阈值。

然后，通过比较当前防夹力与得到的防夹力阈值来判断天窗是否处于正常工作状态。当当前防夹力大于防夹力阈值时，代表了天窗系统需提供更大的力以促使天窗运行状态正常，说明天窗遇到了障碍物，需触发防夹策略。

S404：当所述当前防夹力大于所述防夹力阈值时，发送防夹信号，所述防夹信号用于控制所述电机停止或反转。

在本实施例的一些可能的实现方式中，如图6所示，所述方法还包括以下步骤：

S601：当所述当前防夹力小于或等于所述防夹力阈值时，获取影响因素的当前参数，所述影响因素影响所述闭合部件的开关度与占空比之间的对应关系。

当当前防夹力小于或等于防夹力阈值时，说明天窗处于正常运动状态。然而，随着装置老化等因素的影响，天窗系统在正常运行过程中的防夹力也会随之变化。因此，为了后续防夹判断的准确性，可以根据当前天窗的实际运行状态更新无障碍占空比曲线，以得到提高防夹力计算以及防夹力阈值的准确性。

举例而言，所述影响因素可以包括环境条件、气候变化、装置老化等多种变量以及扰动下的阻力特性变化等。这些影响因素都会对闭合部件的开关度与PWM信号的占空比之间的对应关系造成影响。

S602：判断所述当前参数是否均满足预设要求。

S603：当所述当前参数均满足所述预设要求时，根据所述当前开关度和所述当前占空比更新所述无障碍占空比曲线。

需要说明的是，由于某些特别的影响因素可能是在一定情况下对天窗的运行造成影响，如车速、电源电压突变和气温异常等，但天窗在一般条件下实际的正常运行的状态其实没有变化；而有些影响因素会长期的、多次的对其受力情况造成影响，如装置老化等。因此，需要有选择的对无障碍占空比曲线进行更新。具体的，根据实际情况，即判断影响因素的当前参数是否均满足预设要求，即确定天窗是否在一般正常条件下运行。当前参数均满足预设要求时，说明当前天窗的运行状态会多次出现，可以为后续判断天窗的防夹力提供依据。此时，根据所述当前开关度和所述当前占空比更新所述无障碍占空比曲线，以获得准确的无障碍占空比，进而得到准确的当前防夹力。

举例而言，若获取到的当前参数包括温度、车速和电源电压时，当温度低于0摄氏度、车速不为0、电源电压大于16V或电源电压小于9.5V时，天窗处于特殊的运行状态，为保证无障碍占空比的准确性，就不更新无障碍占空比曲线。只有当温度大于0摄氏度、车速为0、电源电压在9.5V至16V之间时，才根据天窗的当前开关度和所述当前占空比更新所述无障碍占空比曲线。当然，本领域技术人员也可以根据实际情况和具体需求，确定何时可以更新无障碍占空比曲线，以此为依据来具体设定当前参数需满足的预设要求，还可以根据实验确定出预设要求的具体条件，这里不再一一列举。

可以理解的是，当EEROM中存储的是占空比的微分(即天窗在相邻的两个开关度时占空比的差值)时，是根据天窗的当前开关度和当前占空比更新天窗在开关度和前一开关度之间以及天窗的当前开关度和后一开关度之间的差值。

这样，在闭合部件的整个生命周期中，都能够得到闭合部件在正常运行时PWM信号的占空比曲线，从而确定出该闭合部件无障碍稳定运行时PWM信号的占空比曲线，准确的得到闭合部件的防夹力，最终得到稳定的防夹性能。

图7示出了本实施例提供的闭合部件防夹检测方法一种实施方式的示意图。

本实施例提供的闭合部件防夹检测方法，在输出PWM信号控制电机转动带动闭合部件运动的过程中，根据该PWM信号的占空比和预先得到的无障碍占空比获得闭合部件的当前防夹力，即闭合部件在运动过程中除摩擦力和风阻力之外受到的阻力。然后，比较当前防夹力与预先得到的防夹力阈值的大小，其中防夹力阈值代表了闭合部件正常工作时其受到的除摩擦力和风阻力之外阻力。当当前防夹力大于防夹力阈值时，发送防夹信号以控制电机停止或反转，防止闭合部件在运动过程中夹住异物。本实施例使用PWM占空比信号作为判断闭合部件阻力变化的依据，无需增加额外的电流采样电路来判断闭合部件是否遇到障碍物的阻碍，降低了硬件成本。

基于上述实施例提供的闭合部件防夹检测方法，本发明实施例还提供了一种闭合部件防夹检测装置。

装置实施例：

参见图8，该图为本发明提供的闭合部件防夹检测装置实施例的结构示意图。

本实施例提供的闭合部件防夹检测装置，包括：参数获取模块100、防夹力获取模块200、比较模块300和发送模块400；

所述参数获取模块100，用于获取PWM信号的当前占空比，所述PWM信号用于控制电机转动以带动闭合部件动作；

所述防夹力获取模块200，用于根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力；

在本实施例的一些可能的实现方式中，所述电机通过蜗杆齿轮传动系统带动所述闭合部件移动；

所述参数获取模块100，还用于获取所述电机的当前转速和生成所述PWM信号的电源电压；

所述防夹力获取模块，具体用于依据公式得到所述当前防夹力F_obstacle；

其中，i为所述蜗杆齿轮传动系统中涡轮蜗杆的传动比，l为所述蜗杆齿轮传动系统中齿轮齿条的啮合半径，η为所述涡轮蜗杆的传动效率，K_e为所述电机的感应电动势系数，Ω为所述电机的当前转速，U为所述电源电压，D为所述无障碍占空比，D'为所述当前占空比，R_a为电枢等效电阻。

所述比较模块300，用于比较所述当前防夹力与预先得到的防夹力阈值；

所述发送模块400，用于当所述比较模块300的比较结果为所述当前防夹力大于所述防夹力阈值时，发送防夹信号，所述防夹信号用于控制所述电机停止或反转。

在本实施例的一些可能的实现方式中，所述装置还包括：确定模块(均未在图中示出)；

所述参数获取模块100，还用于获得所述闭合部件的当前开关度；

所述确定模块，用于以所述当前开关度为依据，从预先得到的无障碍占空比曲线中确定所述无障碍占空比，所述无障碍占空比曲线用于表征所述闭合部件无障碍稳定运行时所述闭合部件的开关度与占空比的对应关系。

在本实施例的一些可能的实现方式中，所述参数获取模块100，还用于获取当前的环境参数和控制参数，所述环境参数包括温度、风速和障碍物硬度中的一个或多个，所述控制参数包括生成所述PWM信号的电源电压；

所述确定模块，还用于以所述环境参数、所述控制参数和所述当前开关度中至少一个为依据，从至少两个预先标定的防夹力阈值中确定所述防夹力阈值。

在本实施例的一些可能的实现方式中，所述装置还包括：判断模块和曲线更新模块(均未在图中示出)；

所述参数获取模块100，还用于当所述比较模块的比较结果为所述当前防夹力小于或等于所述防夹力阈值时，获取影响因素的当前参数，所述影响因素影响所述闭合部件的开关度与占空比之间的对应关系；

所述判断模块，用于判断所述当前参数是否均满足预设要求；

所述曲线更新模块，用于当所述判断模块判断所述当前参数均满足所述预设要求时，根据所述当前开关度和所述当前占空比更新所述无障碍占空比曲线。

本实施例提供的闭合部件防夹检测装置，在输出PWM信号控制电机转动带动闭合部件运动的过程中，参数获取模块获取PWM信号的占空比，防夹力获取模块根据该PWM信号的占空比和预先得到的无障碍占空比获得闭合部件的当前防夹力，即闭合部件在运动过程中除摩擦力和风阻力之外受到的阻力。然后，比较模块比较当前防夹力与预先得到的防夹力阈值的大小，其中防夹力阈值代表了闭合部件正常工作时其受到的除摩擦力和风阻力之外阻力。当比较模块确定当前防夹力大于防夹力阈值时，发送模块发送防夹信号以控制电机停止或反转，防止闭合部件在运动过程中夹住异物。本实施例使用PWM占空比信号作为判断闭合部件阻力变化的依据，无需增加额外的电流采样电路来判断闭合部件是否遇到障碍物的阻碍，降低了硬件成本。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种闭合部件防夹检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取PWM信号的当前占空比，所述PWM信号用于控制电机转动以带动闭合部件动作；

根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力；

比较所述当前防夹力与预先得到的防夹力阈值；

当所述当前防夹力大于所述防夹力阈值时，发送防夹信号，所述防夹信号用于控制所述电机停止或反转。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力，之前包括：

获得所述闭合部件的当前开关度；

以所述当前开关度为依据，从预先得到的无障碍占空比曲线中确定所述无障碍占空比，所述无障碍占空比曲线用于表征所述闭合部件无障碍稳定运行时所述闭合部件的开关度与占空比的对应关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述比较所述当前防夹力与预先得到的防夹力阈值，之前包括：

获取当前的环境参数和控制参数，所述环境参数包括温度、风速和障碍物的硬度中的一个或多个，所述控制参数包括生成所述PWM信号的电源电压；

以所述环境参数、所述控制参数和所述当前开关度中至少一个为依据，从至少两个预先标定的防夹力阈值中确定所述防夹力阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机通过蜗杆齿轮传动系统带动所述闭合部件移动；

所述根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力，具体包括：

获取所述电机的当前转速和生成所述PWM信号的电源电压；

依据公式得到所述当前防夹力F_obstacle；

其中，i为所述蜗杆齿轮传动系统中涡轮蜗杆的传动比，l为所述蜗杆齿轮传动系统中齿轮齿条的啮合半径，η为所述涡轮蜗杆的传动效率，K_e为所述电机的感应电动势系数，Ω为所述电机的当前转速，U为所述电源电压，D为所述无障碍占空比，D'为所述当前占空比，R_a为电枢等效电阻。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述当前防夹力小于或等于所述防夹力阈值时，获取影响因素的当前参数，所述影响因素影响所述闭合部件的开关度与占空比之间的对应关系；

判断所述当前参数是否均满足预设要求；

当所述当前参数均满足所述预设要求时，根据所述当前开关度和所述当前占空比更新所述无障碍占空比曲线。

6.一种闭合部件防夹检测装置，其特征在于，所述装置包括：参数获取模块、防夹力获取模块、比较模块和发送模块；

所述参数获取模块，用于获取PWM信号的当前占空比，所述PWM信号用于控制电机转动以带动闭合部件动作；

所述防夹力获取模块，用于根据所述当前占空比和预先得到的无障碍占空比，获得所述闭合部件的当前防夹力；

所述比较模块，用于比较所述当前防夹力与预先得到的防夹力阈值；

所述发送模块，用于当所述比较模块的比较结果为所述当前防夹力大于所述防夹力阈值时，发送防夹信号，所述防夹信号用于控制所述电机停止或反转。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：确定模块；

所述参数获取模块，还用于获得所述闭合部件的当前开关度；

所述确定模块，用于以所述当前开关度为依据，从预先得到的无障碍占空比曲线中确定所述无障碍占空比，所述无障碍占空比曲线用于表征所述闭合部件无障碍稳定运行时所述闭合部件的开关度与占空比的对应关系。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述参数获取模块，还用于获取当前的环境参数和控制参数，所述环境参数包括温度、风速和障碍物硬度中的一个或多个，所述控制参数包括生成所述PWM信号的电源电压；

所述确定模块，还用于以所述环境参数、所述控制参数和所述当前开关度中至少一个为依据，从至少两个预先标定的防夹力阈值中确定所述防夹力阈值。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电机通过蜗杆齿轮传动系统带动所述闭合部件移动；

所述参数获取模块，还用于获取所述电机的当前转速和生成所述PWM信号的电源电压；

所述防夹力获取模块，具体用于：

依据公式得到所述当前防夹力F_obstacle；

其中，i为所述蜗杆齿轮传动系统中涡轮蜗杆的传动比，l为所述蜗杆齿轮传动系统中齿轮齿条的啮合半径，η为所述涡轮蜗杆的传动效率，K_e为所述电机的感应电动势系数，Ω为所述电机的当前转速，U为所述电源电压，D为所述无障碍占空比，D'为所述当前占空比，R_a为电枢等效电阻。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：判断模块和曲线更新模块；

所述参数获取模块，用于当所述比较模块的比较结果为所述当前防夹力小于或等于所述防夹力阈值时，获取影响因素的当前参数，所述影响因素影响所述闭合部件的开关度与占空比之间的对应关系；

所述判断模块，用于判断所述当前参数是否均满足预设要求；

所述曲线更新模块，用于当所述判断模块判断所述当前参数均满足所述预设要求时，根据所述当前开关度和所述当前占空比更新所述无障碍占空比曲线。