CN107489333A - 一种电动车窗防夹参数学习方法及车窗防夹控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车窗防夹参数学习方法，包括电机驱动单元、电机电流采集单元、电机行程采集单元、车窗操作按键采集单元、车窗上止点和下止点采集单元、车窗防夹学习单元，通过电机电流采集单元和电机行程采集单元对车窗电机电流和车窗高度阀值两个防夹参数进行学习，得到电机阈值和车窗高度阈值。本发明的车窗防夹持控制方法采用了通用化的、基于主流防夹硬件的设计，使用时仅仅需根据实际使用汽车改变相应参数，无需改动硬件，可以广泛应用于其他采用相同硬件结构的车窗上，可移植性好。本发明同时还公开了一直应用前述电动车窗防夹参数学习方法的车窗防夹控制方法，该车窗防夹控制方法有效排除了外界环境因素的干扰，从而得到了精准的防夹效果。

Description

一种电动车窗防夹参数学习方法及车窗防夹控制方法

技术领域

本发明涉及电动车窗防夹参数学习方法以及车窗防夹控制方法。

背景技术

目前，现有的防夹持电动车窗的设计，一般只需要考虑举升电机电流与车窗玻璃受到的外力大小的线性关系，而且防夹功能只需要在上升过程中启动。因此，由车窗防夹控制器检测车窗玻璃上升时举升电机电流的大小，当电流超过了预先通过实验测量设定好的电流阈值，则认为电机堵转，车窗遇到了障碍物；然后利用由霍尔计数器读出霍尔传感器的值确定车窗玻璃相对与车窗框的位置(车窗高度)，从而判断车窗的状态是发生了夹持，还是已经到达了顶部。为了对车窗的状态做出准确地判断，需要预先设定若干电流和位置的阈值，以区分车窗正常运行、车窗玻璃到达车窗顶部以及车窗玻璃发生夹持的状态。

而这些实现防夹持功能所需要的防夹参数，目前多数是通过对具体的某型号车窗，预先在一种或者若干种环境及车况的情况下进行实验以完成标定，之后再将标定得到的防夹参数写入到车窗控制器中。因此，在之后车窗的使用中，防夹参数是一直不变的。然而，考虑到不同的季节所导致的温度和湿度的变化，随着车窗的使用带来的摩擦条的老化、车窗机械结构的磨损，以及车辆行驶于不平路面上的颠簸，这些因素都会对车窗的运行产生不小的影响，使得预先设定的防夹参数变得不再适用，从而导致防夹效果变差甚至失效。

由此可见，现有的防夹车窗的防夹功能的实现，没有对环境变化的检测功能，使用时缺乏对防夹参数的更新以适应不同的情况，在面对多变的使用情况时稳定性会出现下降，当缺乏对环境的适应时，车窗系统受到各种影响后，可能出现上升阻力增大、机械尺寸变化、连接部件的间隙改变等情况，使得继续使用之前的参数后，可能出现车窗上升途中非夹持自动回退的误动作，或发生夹持后车窗继续上顶而不回退，以及到达上下止点电机不停止，导致部件损坏。

发明内容

本发明的一个目的针对现有技术中存在的不足，提供了一种电动车窗防夹参数学习方法，本发明同时还提供了一种车窗防夹控制方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种电动车窗防夹参数学习方法，包括电机驱动单元、电机电流采集单元、电机行程采集单元、车窗操作按键采集单元、车窗上止点和下止点采集单元、车窗防夹学习单元；包括如下步骤：

步骤1)：当车窗控制模块第一次上电后，初始化车窗按键采集单元；

步骤2)：车窗防夹学习单元对汽车每个车窗单个车窗逐次学习，具体实施步骤如下：操作车窗按键，触发手动下降指令，电机驱动单元输出控制信号驱动车窗玻璃向下运动直至其位于下止点位置，一直触发手动下降指令8～10秒；

车窗玻璃会自动上升后，停止触发手动下降指令，在车窗玻璃从下止点运动到上止点过程中，车窗防夹学习单元通过电机电流采集单元和电机行程采集单元对车窗电机电流和车窗高度阀值两个防夹参数进行学习，得到电机阈值和车窗高度阈值，具体实施过程如下：

①车窗玻璃从下止点到上止点的运动过程中，电机驱动单元产生中断请求信号分别给电流采集单元和电机行程采集单元：

电流采集单元响应中断请求，将微电阻两端电压值通过硬件放大整形电路送给电流计算器中，电流计算器将电阻两端电压值除以微电阻的阻值得到电机电流，并将不同采样时刻Δt2的电机电流值记录并保存到预设的电流数组中；

行程采集单元响应中断请求信号，将微电阻两端电压信号通过硬件放大、整形、微分电路得到方波脉冲信号，发送给行程计数器，行程计数器以累加的方式记录方波脉冲的个数，并保存在预设的车窗行程数组中；

②根据步骤①记录的不同采样时刻的电机电流和行程参数的个数值绘制出相应的车窗运动时的电机电流曲线、行程脉冲曲线和电流差分曲线；

③对电流曲线、行程脉冲曲线和电流差分曲线进行分析，得出车窗玻璃到达上止点采样时刻Δt3前若干组电机电流数据的平均值做为车窗电机的防夹阈值；

④对行程脉冲曲线进行分析，得出当车窗玻璃运动到上止点时刻脉冲累加的个数在一定时间内不变，将累加器的数值做为玻璃从下止点到上止点行程计数参数，通过累加上述行程计数参数进而得到车窗高度阀值；

步骤3)：将步骤2中自学习得到的电机电流阈值和车窗高度阈值发送至存储单元进行存储，并将其作为设定为防夹参数阈值。

上述技术方案中，过以下判断方式判断电机位于上止点或下止点后的堵转情况：电压比较器法、电流采样法、行程脉冲法，上述三种方法具体实施过程如下：

①电压比较器法：从微电阻两端采集电机工作时电流所产生的压降送入相应车窗的电压比较器中，与电压比较器的基准电压做比较，当电机电流大于电机在上止点和下止点的堵转电流时，比较器输出电平给控制单元；

②电流采样法：从微电阻两端采样电机工作时电流所产生的压降，送入相应车窗的电流采集单元中，当大于电压比较器的基准电压时，认为电机堵转；

③行程脉冲法：从微电阻两端采集电机工作时电流所产生的压降，送入行程采集单元，当没有方波脉冲产生时，认为电机堵转；

其中以上三种判断电机上止点和下止点的方法送入电机驱动单元后的优先级从高到低依次为：电压比较法→电流采样法→行程脉冲法。

上述技术方案中，所述采样时刻Δt3设置为10ms，所述前若干组电机电流数据具体选取15组。

上述技术方案中，所述步骤2中第4步中所述一定时间选取为 100ms。

本发明的另一目的是提供一种车窗防夹控制方法,通过如上述电动车窗防夹参数学习方法中得到电机阈值和车窗高度阈值，所述车窗防夹控制方法包括如下步骤：1)检测电机电流并将其于防夹电流阈值进行比较，若其大于电流阀值时，此时检查车窗行程的位置，若处于防夹区间内时，则判定车窗发生夹持，此时启动电机反转至车窗下降至初始位置；若判断检测电流小于防夹电流阀值时，则判断未发生夹持。

上述技术方案中，在车窗启动Δt1内对车窗电机的电流不做判断，启动Δt1后，连续采样多次电流值，并对多次采样的电流进行平均，计算出电流有效值Ieff，做为车窗电机运动的初始电流值，若电流有效值大于学习时的防夹阈值，则车窗玻璃防夹，下降到下止点；若小于防夹阈值，则继续判断同时是否为单个或两个车窗上升，若判断同时为单个或两个车窗上升则采用算法②，其它情况则采用算法③，算法②和算法③具体如下：

算法②：电流变化率计算方法：连续采样多次电流的平均值做为一组电流数据都与电流有效值Ieff进行比较，算出斜率值，当斜率值大于防夹学习分析得出的斜率值且在防夹行程范围内，判定车窗夹持；

算法③：电流变化率的积分计算方法：将算法②得出的斜率值记录并保存到预设数组中，设定采样时刻50ms，对斜率值数据分析，当得到斜率积分值大于积分防夹阈值。

上述技术方案中，所述步骤1)中检测电机电流并将其于防夹电流阈值进行比较，若其大于电流阀值时，此时检查车窗行程的位置，若处于顶区以内时，则等待车窗位置静止一段时间后，将车窗停住，认为车窗已经到顶。

本发明具有如下有益效果：本发明的车窗防夹持控制方法采用了通用化的、基于主流防夹硬件的设计，使用时仅仅需根据实际使用汽车改变相应参数，无需改动硬件，可以广泛应用于其他采用相同硬件结构的车窗上，可移植性好。本发明可以广泛应用在汽车的车窗控制中。本发明的车窗防夹控制方法可以有效排除外界环境因素的干扰，从而得到精准的防夹效果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：一种电动车窗防夹参数学习方法，包括电机驱动单元、电机电流采集单元、电机行程采集单元、车窗操作按键采集单元、车窗上止点和下止点采集单元、车窗防夹学习单元；包括如下步骤：

步骤1)：当车窗控制模块第一次上电后，初始化车窗按键采集单元；

步骤2)：车窗防夹学习单元对汽车每个车窗单个车窗逐次学习，具体实施步骤如下：操作车窗按键，触发手动下降指令，电机驱动单元输出控制信号驱动车窗玻璃向下运动直至其位于下止点位置，一直触发手动下降指令8～10秒；

车窗玻璃会自动上升后，停止触发手动下降指令，在车窗玻璃从下止点运动到上止点过程中，车窗防夹学习单元通过电机电流采集单元和电机行程采集单元对车窗电机电流和车窗高度阀值两个防夹参数进行学习，得到电机阈值和车窗高度阈值，具体实施过程如下：

①车窗玻璃从下止点到上止点的运动过程中，电机驱动单元产生中断请求信号分别给电流采集单元和电机行程采集单元：

电流采集单元响应中断请求，将微电阻两端电压值通过硬件放大整形电路送给电流计算器中，电流计算器将电阻两端电压值除以微电阻的阻值得到电机电流，并将不同采样时刻Δt2的电机电流值记录并保存到预设的电流数组中；

行程采集单元响应中断请求信号，将微电阻两端电压信号通过硬件放大、整形、微分电路得到方波脉冲信号，发送给行程计数器，行程计数器以累加的方式记录方波脉冲的个数，并保存在预设的车窗行程数组中；

②根据步骤①记录的不同采样时刻的电机电流和行程参数的个数值绘制出相应的车窗运动时的电机电流曲线、行程脉冲曲线和电流差分曲线；

③对电流曲线、行程脉冲曲线和电流差分曲线进行分析，得出车窗玻璃到达上止点采样时刻Δt3前若干组电机电流数据的平均值做为车窗电机的防夹阈值；

④对行程脉冲曲线进行分析，得出当车窗玻璃运动到上止点时刻脉冲累加的个数在一定时间内不变，将累加器的数值做为玻璃从下止点到上止点行程计数参数，通过累加上述行程计数参数进而得到车窗高度阀值；

步骤3)：将步骤2中自学习得到的电机电流阈值和车窗高度阈值发送至存储单元进行存储，并将其作为设定为防夹参数阈值。

上述技术方案中，过以下判断方式判断电机位于上止点或下止点后的堵转情况：电压比较器法、电流采样法、行程脉冲法，上述三种方法具体实施过程如下：

①电压比较器法：从微电阻两端采集电机工作时电流所产生的压降送入相应车窗的电压比较器中，与电压比较器的基准电压做比较，当电机电流大于电机在上止点和下止点的堵转电流时，比较器输出电平给控制单元；

②电流采样法：从微电阻两端采样电机工作时电流所产生的压降，送入相应车窗的电流采集单元中，当大于电压比较器的基准电压时，认为电机堵转；

③行程脉冲法：从微电阻两端采集电机工作时电流所产生的压降，送入行程采集单元，当没有方波脉冲产生时，认为电机堵转；

其中以上三种判断电机上止点和下止点的方法送入电机驱动单元后的优先级从高到低依次为：电压比较法→电流采样法→行程脉冲法。

上述技术方案中，所述采样时刻Δt3设置为10ms，所述前若干组电机电流数据具体选取15组。

上述技术方案中，所述步骤2中第4步中所述一定时间选取为 100ms。

本发明的另一目的是提供一种车窗防夹控制方法,通过如上述电动车窗防夹参数学习方法中得到电机阈值和车窗高度阈值，所述车窗防夹控制方法包括如下步骤：1)检测电机电流并将其于防夹电流阈值进行比较，若其大于电流阀值时，此时检查车窗行程的位置，若处于防夹区间内时，则判定车窗发生夹持，此时启动电机反转至车窗下降至初始位置；若判断检测电流小于防夹电流阀值时，则判断未发生夹持。

上述技术方案中，在车窗启动Δt1内对车窗电机的电流不做判断，启动Δt1后，连续采样多次电流值，并对多次采样的电流进行平均，计算出电流有效值Ieff，做为车窗电机运动的初始电流值，若电流有效值大于学习时的防夹阈值，则车窗玻璃防夹，下降到下止点；若小于防夹阈值，则继续判断同时是否为单个或两个车窗上升，若判断同时为单个或两个车窗上升则采用算法②，其它情况则采用算法③，算法②和算法③具体如下：

算法②：电流变化率计算方法：连续采样多次电流的平均值做为一组电流数据都与电流有效值Ieff进行比较，算出斜率值，当斜率值大于防夹学习分析得出的斜率值且在防夹行程范围内，判定车窗夹持；

算法③：电流变化率的积分计算方法：将算法②得出的斜率值记录并保存到预设数组中，设定采样时刻50ms，对斜率值数据分析，当得到斜率积分值(此处防夹阀值根据不同车型可以预先通过经验或者试验得到，此数值属于本领域一般人员无需付出创造性劳动可以得到的内容，实施例中对此不加以赘述)时，则判定车窗上升过程中有障碍物，则判断车窗夹持大于积分防夹阈值时，则判定车窗上升过程中有障碍物，则判断车窗夹持。

上述技术方案中，所述步骤1)中检测电机电流并将其于防夹电流阈值进行比较，若其大于电流阀值时，此时检查车窗行程的位置，若处于顶区以内时，则等待车窗位置静止一段时间后，将车窗停住，认为车窗已经到顶。

上述技术方案中，所述Δt1设定为200ms。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。本申请中上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进。上述变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种电动车窗防夹参数学习方法，包括电机驱动单元、电机电流采集单元、电机行程采集单元、车窗操作按键采集单元、车窗上止点和下止点采集单元、车窗防夹学习单元；包括如下步骤：

步骤1）：当车窗控制模块第一次上电后，初始化车窗按键采集单元；

步骤2）：车窗防夹学习单元对汽车每个车窗单个车窗逐次学习，具体实施步骤如下：操作车窗按键，触发手动下降指令，电机驱动单元输出控制信号驱动车窗玻璃向下运动直至其位于下止点位置，一直触发手动下降指令8~10秒；

车窗玻璃会自动上升后，停止触发手动下降指令，在车窗玻璃从下止点运动到上止点过程中，车窗防夹学习单元通过电机电流采集单元和电机行程采集单元对车窗电机电流和车窗高度阀值两个防夹参数进行学习，得到电机阈值和车窗高度阈值，具体实施过程如下：

①车窗玻璃从下止点到上止点的运动过程中，电机驱动单元产生中断请求信号分别给电流采集单元和电机行程采集单元：

电流采集单元响应中断请求，将微电阻两端电压值通过硬件放大整形电路送给电流计算器中，电流计算器将电阻两端电压值除以微电阻的阻值得到电机电流，并将不同采样时刻∆t2的电机电流值记录并保存到预设的电流数组中；

行程采集单元响应中断请求信号，将微电阻两端电压信号通过硬件放大、整形、微分电路得到方波脉冲信号，发送给行程计数器，行程计数器以累加的方式记录方波脉冲的个数，并保存在预设的车窗行程数组中；

②根据步骤①记录的不同采样时刻的电机电流和行程参数的个数值绘制出相应的车窗运动时的电机电流曲线、行程脉冲曲线和电流差分曲线；

③对电流曲线、行程脉冲曲线和电流差分曲线进行分析，得出车窗玻璃到达上止点采样时刻∆t3前若干组电机电流数据的平均值做为车窗电机的防夹阈值；

④对行程脉冲曲线进行分析，得出当车窗玻璃运动到上止点时刻脉冲累加的个数在一定时间内不变，将累加器的数值做为玻璃从下止点到上止点行程计数参数，通过累加上述行程计数参数进而得到车窗高度阀值；

步骤3）：将步骤2中自学习得到的电机电流阈值和车窗高度阈值发送至存储单元进行存储，并将其作为设定为防夹参数阈值。

2.如权利要求1所述的一种电动车窗防夹参数学习方法，其特征在于：通过以下判断方式判断电机位于上止点或下止点后的堵转情况：电压比较器法、电流采样法、行程脉冲法，上述三种方法具体实施过程如下：

①电压比较器法：从微电阻两端采集电机工作时电流所产生的压降送入相应车窗的电压比较器中，与电压比较器的基准电压做比较，当电机电流大于电机在上止点和下止点的堵转电流时，比较器输出电平给控制单元；

②电流采样法：从微电阻两端采样电机工作时电流所产生的压降，送入相应车窗的电流采集单元中，当大于电压比较器的基准电压时，认为电机堵转；

③行程脉冲法：从微电阻两端采集电机工作时电流所产生的压降，送入行程采集单元，当没有方波脉冲产生时，认为电机堵转；

其中以上三种判断电机上止点和下止点的方法送入电机驱动单元后的优先级从高到低依次为：电压比较法→电流采样法→行程脉冲法。

3.如权利要求1所述的一种电动车窗防夹参数学习方法，其特征在于：所述采样时刻∆t3设置为10ms，所述前若干组电机电流数据具体选取15组。

4.如权利要求1所述的一种电动车窗防夹参数学习方法，其特征在于：所述步骤2中第4步中所述一定时间选取为100ms。

5.车窗防夹控制方法,通过如权利要求1至权利要求4中任意一项中得到电机阈值和车窗高度阈值，其特征在于：所述车窗防夹控制方法包括如下步骤：1）检测电机电流并将其于防夹电流阈值进行比较，若其大于电流阀值时，此时检查车窗行程的位置，若处于防夹区间内时，则判定车窗发生夹持，此时启动电机反转至车窗下降至初始位置；若判断检测电流小于防夹电流阀值时，则判断未发生夹持。

6.如权利要求5所述的车窗防夹控制方法，其特征在于：在车窗启动∆t1内对车窗电机的电流不做判断 ，启动∆t1后，连续采样多次电流值，并对多次采样的电流进行平均，计算出电流有效值Ieff，做为车窗电机运动的初始电流值，若电流有效值大于学习时的防夹阈值，则车窗玻璃防夹，下降到下止点；若小于防夹阈值，则继续判断同时是否为单个或两个车窗上升，若判断同时为单个或两个车窗上升则采用算法②，其它情况则采用算法③，算法②和算法③具体如下：

算法②：电流变化率计算方法：连续采样多次电流的平均值做为一组电流数据都与电流有效值Ieff进行比较，算出斜率值，当斜率值大于防夹学习分析得出的斜率值且在防夹行程范围内，判定车窗夹持；

算法③：电流变化率的积分计算方法：将算法②得出的斜率值记录并保存到预设数组中，设定采样时刻50ms，对斜率值数据分析，当得到斜率积分值大于积分防夹阈值时，则判定车窗上升过程中有障碍物，则判断车窗夹持。

7.如权利要求5所述的车窗防夹控制方法，其特征在于：步骤1）中检测电机电流并将其于防夹电流阈值进行比较，若其大于电流阀值时，此时检查车窗行程的位置，若处于顶区以内时，则等待车窗位置静止一段时间后，将车窗停住，认为车窗已经到顶。

8.如权利要求5所述的车窗防夹控制方法，其特征在于：所述∆t1设定为200ms。