CN107063712A - 一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种汽车门窗玻璃升降器性能评估及其操作方法，涉及计算机控制技术领域。一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备，包括电脑1，控制器2，程控直流电源3，彼此之间以电信号方式连接。其操作方法：通过控制器控制电机4运行，将动态采集的数据反馈到电脑1，电脑1过配置参数和分析软件对这些采集进行分析计算后获得门窗升降器的各种特征曲线。所有数据都是在真实的运行环境中获得，这些数据对于评估汽车门窗玻璃升降器设计、制造性能具有重要意义，可以为产品设计、产品测试和售后服务提供基础的判断依据，为满足汽车制造整车生产企业需要提供了技术物质基础。

Description

一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备及其操作方法

技术领域

本发明涉及计算机控制技术领域，具体指一种汽车门窗玻璃升降器性能的评估设备操作方法。

背景技术

随着对人身安全的日益重视，电动防夹车窗升降器已经逐步成为汽车的标准配置，但是由于防夹性能的好坏在很大程度上受到升降器以及车门的其它配件的设计和制造质量的影响，如果设计和制造不当，可能会出现误防夹率增大，车窗上升困难，车窗运行异响等明显让客户抱怨的问题。

在汽车玻璃升降器设计和验证过程中，一个非常重要的参数就是车窗玻璃上升阻力。在传统的测量汽车门窗玻璃上升阻力的方法中，一般是用夹子夹住车窗玻璃，然后套在一个拉力计上，利用手拉车窗读取拉力计读数的方式，测量车窗玻璃上升的阻力，但是由于测量人员操作的时候，用力不均，很容易出现读数不准的情况；此外，受到测量空间的影响，也无法测量出车窗顶部的阻力变化，而这个位置的阻力变化一般是迅速增加的，如果不能测量出来，那么计算或测量车窗关闭力时，就会出现较大的误差。除了上升阻力之外，还需要升降器设计人员考虑的就是车窗的升降速度和运行时的噪声。传统的测试方法一般是用距离除以时间的方式来测量速度，这只能测出升降的平均速度，无法测出具体位置上的升降速度。事实上，升降速度的异常变化往往和运行的振动和噪声密切相关，在设计和制造过程中应当避免。传统的噪声测量方式一般也只能是测量出运行过程中的最高声强，很难判断出具体车窗在何处时出现了较大的噪声。凡此种种，因此许多整车厂迫切需要一种可以方便地评估汽车车窗升降器以及其与车窗其它配件匹配性能的评估设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种动态评估汽车门窗玻璃升降器性能的方法及其设备，可以广泛地应用于升降器设计、测试、制造和汽车整车厂的车门的安装测试设备上。

一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备，包括电脑，控制器，程控直流电源，彼此之间以电信号方式连接。

其中，电脑通过专用软件，通过分析采集参数可以获得车窗上升过程中不同位置处的扭矩变化、阻力变化和运行噪声等信息，而该信息将作为评判汽车门窗玻璃升降器性能特别是动态性能的分析依据。

通过控制器的驱动电路控制汽车门窗玻璃升降器电机；

通过控制器的电流采样电路获得汽车门窗玻璃升降器电机运行过程中的电压、电流信号；

通过控制器的声音采样电路获得汽车门窗玻璃升降器电机运行过程中的声强信号；

控制器将上述信号参数传递给带有专用软件的电脑。

程控电源根据接收到电脑的指令设置不同的输出电压。

一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备的操作方法，包括以下程序：

步骤A在电脑输入配置参数，发出指令控制程控直流电源的电压和让控制器进行测试模式；

步骤B控制器利用电机驱动电路驱动电机运行，利用电流采样电路获得汽车门窗玻璃升降器电机运行过程中的电压、电流信号，利用控制器的声音采样电路获得汽车门窗玻璃升降器电机运行过程中的声强信号，并将采集数据传输到电脑；

步骤C电脑判断是否在指定的时间内受到了完整的采集数据；

步骤D电脑利用分析软件和步骤A输入的参数，对步骤B采集的参数进行计算，获得相关分析曲线等计算结果。

概括地说，整个实施过程是通过控制器控制电机运行，将动态采集的数据反馈到电脑，电脑通过配置参数和分析软件对这些采集进行分析计算后就可获得门窗升降器的各种特征曲线。

附图说明

图1为一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备结构示意框图；

图2为本发明的操作方法流程框图。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明作进一步描述

一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备(如附图1所示)，包括电脑1，控制器2，程控直流电源3，彼此之间以电信号方式连接。

其中，电脑1通过专用软件，通过分析采集参数可以获得各个车窗上升位置下的扭矩变化、阻力变化和运行噪声等信息，而该信息将作为评判汽车门窗玻璃升降器性能特别是动态性能的分析依据。

所述控制器2的驱动电路21控制汽车门窗玻璃升降器电机4；

控制器2的电流采样电路22获得汽车门窗玻璃升降器电机4运行过程中的电压、电流信号；

控制器2的声音采样电路23获得汽车门窗玻璃升降器电机4运行过程中的声强信号；

控制器2将上述信号参数传递给带有专用软件的电脑1。

程控电源3根据接收到电脑1的指令设置不同的输出电压。

一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备的操作方法(如附图2所示)，包括以下程序：

步骤A在电脑1输入配置参数，发出指令控制程控直流电源3的电压和让控制器2进行测试模式；

步骤B控制器2利用电机驱动电路21驱动电机4运行，利用电流采样电路22获得汽车门窗玻璃升降器电机4运行过程中的电压、电流信号，利用控制器2的声音采样电路23获得汽车门窗玻璃升降器电机4运行过程中的声强信号。并将采集数据传输到电脑；

步骤C电脑1判断是否在指定的时间内受到了完整的采集数据；

步骤D电脑利用分析软件和步骤A输入的参数，对步骤B采集的参数进行计算，获得相关分析曲线等计算结果。

所述步骤A电脑1还包括以下步骤：

步骤A1电脑1配置窗口进行参数配置，输入换向器级数，变数比、卷丝筒半径，车窗或模拟负载总量；

步骤A2输出电压控制指令；

步骤A3输出测试启动指令。

所述步骤C电脑1还包括以下步骤：

步骤C1电脑1进入数据采集模式；

步骤C11若电脑1在指定时间内完成数据采集，进入分析步骤D；

步骤C12若电脑1不能在指定时间30秒内完成数据采集，进入故障提醒模式。

所述步骤D电脑1还包括以下步骤：

步骤D1分析电流信号，根据堵转电流发生点定义位置坐标零点信息；

步骤D2分析电流信号，根据纹波信号和坐标零点获得位置和运行速度信息；

步骤D3根据配置参数提供的电机4性能M-I曲线，获得输出扭矩和位置的关系曲线；

步骤D4当上升阻力恒定时，根据配置参数提供的阻力信息和电机性能M-I曲线，获得升降器传动效率；

步骤D5根据输出扭矩和位置和关系曲线、传动效率以及配置参数提供的，获得车窗摩擦阻力-位置曲线；

步骤D6根据声强和同步采集的位置信息，获得声强-位置曲线。

为了使用方便，电脑软件还支持远程网络和离线操作，适合远程诊断分析；为了利于专家系统的实施，电脑内部储存参考对比数据。

进一步，电脑数据处理和分析过程

1.电机堵转电流的获取和位置零点的获取

通过判断电机4运行电流的大小，即可获得电机4发生堵转时的电流，并记录该位置点作为随后进一步数据分析的坐标原点。

2.玻璃位置的获取

由于每个纹波周期对应了电机4旋转了一定角度，如果可以利用其进行车窗玻璃位置的计算。具体地：

对于变速比为N，换向器级数为K的电机4来说，若卷丝筒半径是R，那么每个纹波周期对应的距离为：

△S＝2*π*R/N/K

通过统计当前位置到步骤1获得的坐标原点的纹波个数n，就可以获得当前玻璃的位置S：

S＝n*△S。

3.获取车窗运行速度以及其和玻璃位置的关系曲线

如果电机4变速比为N，换向器级数为K，曲线转子旋转一圈将有K个周期的纹波信号，设第n个纹波信号的周期为T(n)，那么对应的电机4此时输出轴的角速度ω：

ω＝2π/T(n)/N/k

若卷丝筒半径是R，那么就可以得到车窗升降速率V

v＝ω*R

那么就可以得到特定位置处的升降速率：

S(n)＝2π/T(n)/N/k*R

据此，可以很容易地绘制出速度-位置曲线。

4.获取电机输出扭矩和车窗位置的关系曲线

根据各个位置对应的电流信号I(n)，再根据电机4性能曲线M-I就可以获得电机4输出扭矩和车窗位置之间的关系曲线。

5.获取升降器在不同上升速度下的传动效率

将车窗上的附件如胶条、密封水切去除，或者是直接在模拟试验台上进行测试，排除车窗上附件对车窗玻璃上升的摩擦阻力影响，调节工作电压，采集电机4上升阶段中电压和电流信号，读取速度平稳时的工作电流和运行速率，那么就可以获得传动效率：

η＝(G·v)/(M*ω)*100％

这里的G是车窗总量，也可是模拟负载的重量。M是电机4输出扭矩，可以通过测量电流和电机4性能曲线查出。

调节电压，可以获得不同的运行速率，从而可以评估在不同运行速率下的传动效率。

6.车窗运行阻力f以及其和车窗位置的关系曲线

根据以下公式可以计算出车窗上升过程中的摩擦阻力

f(n)＝(M(n)*η)/R-G

这里G是汽车门窗玻璃总量，R是卷丝筒半径，η是传动效率，M(n)是电机4输出扭矩。根据电机4工作电流和输出扭矩I(n)-M(n)的关系，可以通过特定位置处电流的大小获得输出扭矩的大小并进而获得车窗运行阻力f和车窗位置关系曲线。

7.声强-位置曲线

在采集纹波信号的同时，利用麦克风同步实时采集电机4运行时的声强，这样就可以获得不同位置下对应的声强。

综上所述，本发明实施过程通过控制器控制电机4运行，将动态采集的数据反馈到电脑，电脑通过配置参数和分析软件对这些采集进行分析计算后就可获得门窗升降器的各种特征曲线。所有数据都是在真实的运行环境中获得，这些数据对于评估汽车门窗玻璃升降器设计、制造性能具有重要意义，可以为产品设计、产品测试和售后服务提供基础的判断依据，为满足汽车制造整车生产企业需要提供了技术物质基础。

Claims (9)

1.一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备，其特征在于，包括电脑(1)，控制器(2),程控直流电源(3)，以电信号方式连接。

2.如权利要求1所述的一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备，其特征在于，所述控制器(2)的驱动电路(21)连接控制汽车门窗玻璃升降器电机(4)；

控制器(2)的电流采样电路(22)连接汽车门窗玻璃升降器电机(4)，获得运行过程中的电压、电流信号；

控制器(2)的声音采样电路(23)连接汽车门窗玻璃升降器电机(4)，获得运行过程中的声强信号；

控制器(2)连接电脑(1)。

3.如权利要求1所述的一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备，其特征在于，所述电脑(1)通过专用软件与远程诊断分析，内部储存参考对比数据、专家系统实施与远程网络和离线操作连接。

4.一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备的操作方法，其特征在于，包括以下程序：

步骤A在电脑(1)输入配置参数，发出指令控制程控直流电源(3)的电压，控制控制器(2)进行测试模式；

步骤B控制器(2)通过电机驱动电路(21)驱动电机(4)运行；通过电流采样电路(22)获得汽车门窗玻璃升降器电机(4)运行过程中的电压、电流信号；通过控制器(2)的声音采样电路(23)获得汽车门窗玻璃升降器电机(4)运行过程中的声强信号，并将采集数据传输到电脑(1)；

步骤C电脑(1)判断是否在指定的时间内受到了完整的采集数据；

步骤D电脑(1)通过分析软件和步骤A输入的参数，对步骤B采集的参数进行计算，获得相关分析曲线等计算结果。

5.如权利要求4所述的一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备的操作方法，其特征在于，所述步骤A还包括以下步骤：

步骤A1电脑(1)配置窗口进行参数配置；

步骤A2输出电压控制指令；

步骤A3输出测试启动指令。

6.如权利要求4所述的一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备的操作方法，其特征在于，所述步骤C还包括以下步骤：

步骤C1电脑(1)进入数据采集模式；

步骤C11若电脑(1)在指定时间内完成了数据采集，进入分析步骤D；

步骤C12若电脑(1)不能在指定时间30秒内完成了数据采集，进入故障提醒模式。

7.如权利要求4所述的一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备的操作方法，其特征在于，所述步骤D还包括以下步骤：

步骤D1分析电流信号，根据堵转电流发生点定义位置坐标零点信息；

步骤D2分析电流信号，根据纹波信号和坐标零点获得位置和运行速度信息；

步骤D3根据配置参数提供的电机(4)性能M-I曲线，获得输出扭矩和位置的关系曲线；

步骤D4当上升阻力恒定时，根据配置参数提供的阻力信息和电机性能M-I曲线，获得升降器传动效率；

步骤D5根据输出扭矩和位置和关系曲线、传动效率以及配置参数提供的，获得车窗摩擦阻力-位置曲线；

步骤D6根据声强和同步采集的位置信息，获得声强-位置曲线。

8.如权利要求4所述的一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备的操作方法，其特征在于，所述步骤D4，电脑(1)根据电机(4)转速和输出扭矩ω-M和电流和输出扭矩I-M的关系，获得不同位置下的位置-输出扭矩；

所述摩擦阻力f的计算：

根据以下公式可以计算出车窗上升过程中的摩擦阻力

M*η＝(G+f)*r

f＝(M*η)/r-G

其中，G是玻璃总量，r是卷丝筒半径，η是传动效率，M是输出扭矩；通过上述公式编写相应软件，就可以获得摩擦阻力f和位置之间的关系曲线；

所述车窗运行速度的计算：

如果知道电机(4)涡轮-蜗杆变速比N和电机(4)输出轴外卷丝筒半径R，得到车窗上升速率V

v＝2πN/T*R。

9.如权利要求7所述的一种汽车门窗玻璃升降器性能评估设备的操作方法，其特征在于，所述步骤D5，电脑(1)声强-位置曲线，通过麦克风录音实时采集电机(4)运行时的声强，通过定时进行A/D扫描的方式，同时根据同时采集的电机(4)纹波信号对应的位置，获得不同位置下的声强，用于判断升降器异响发生的位置和规律。