CN107989511A - 一种汽车车窗的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车车窗的控制系统及方法，包括车窗电机驱动电路、按键采样电路、纹波采样电路、电源电路和车窗纹波防夹控制器，车窗纹波防夹控制器包括处理器、用于采集电机升降电流值的运放电路和用于检测电机电流纹波数量的检测电路；纹波采样电路包括设置在车窗电机接电端的采样电阻，车窗纹波防夹控制器和按键采样电路的按键采样电路、纹波采样电路、电源电路的输出端相接。本发明相对现有的汽车车窗控制系统来说，自动化程度及人性化程度更高，防夹性能更加稳定可靠，能够有效果提高。

Description

一种汽车车窗的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车车窗控制领域，尤其涉及一种汽车车窗的控制系统及方法。

背景技术

目前，中国的汽车电子市场发展非常迅速，也是汽车产业发展的一个关键点，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，容易造成对乘员尤其是儿童的伤害。安全起见，开发具有防夹功能的车窗控制完全有必要。虽然近几年中国汽车电子行业得到迅猛的发展但中国的汽车电子电控方面与西方国家差距比较大。作为未来汽车电子发展的一个重要方向，车身电子化控制在最近几年里发展非常快。但是与传统系统、发动机控制系统等有很大的区别，车身电子控制的准入门槛相对较低，这是因为它对控制的实时性、可靠性等要求相对较低。但随着车身电子控制的部件的增多，各种部件之间要进行数据交换和共享，采用传统的方式会使线束非常复杂，安装、维修和布置都很困难。各种如车灯、车窗和仪表功能的日益增多是直接导致线束复杂的原因。为了减少连接导线的数量和车身的重量，提高汽车电子子系统的增加所带来的数据传输的安全性、可靠性等性能，同时满足系统需求，采用总线技术和分布式控制是很好的选择。越来越多的车辆引入了总线式、网络化分布式控制是流行的趋势。目前，网络化和总线技术有很大的发展，而人们对智能化的需求越来越强烈，人机交互也变得越来越重要，在驾驶时的舒适性和人性化也越来越收到关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车车窗的控制系统及方法，相对现有的汽车车窗控制系统来说，自动化程度及人性化程度更高，防夹性能更加稳定可靠，能够有效果提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车车窗的控制系统，其特征在于：包括车窗电机驱动电路、按键采样电路、纹波采样电路、电源电路和车窗纹波防夹控制器，车窗纹波防夹控制器包括处理器、用于采集电机升降电流值的运放电路和用于检测电机电流纹波数量的检测电路；纹波采样电路包括设置在车窗电机接电端的采样电阻，车窗纹波防夹控制器和按键采样电路的按键采样电路、纹波采样电路、电源电路的输出端相接；

MCU控制器内部包括相应的模块，当车窗运动过程中采集脉冲数并且通过脉冲个数计算车窗位置，当车窗遇到障碍物时电机电流发生变化通过采样电阻进行运算放大，得出的电流值到MCU处理等到防夹处理的依据。

运放电路的输入端连接在车窗电机和接地端之间，其输出端和处理器的模/数转换模块输入端相接；

检测电路的前端为低通滤波延时电路，连接在采样电阻与车窗电机之间；此采样电阻为电流检测之作用，检测电路的后端通过一个MCU内部比较器接入到处理器的计数模块；

MCU内部比较器用于将经过运放电路后的输出信号与输入参考电流信号相比，将不规则的纹波信号转换成周期稳定的规则方波信号。

进一步的，还包括用于实时监测电机转速的霍尔传感器，霍尔传感器和车窗纹波防夹控制器中的处理器相接。

进一步的，还包括可同时监测汽车内温度和汽车车外温度的一组温度传感器，温度传感器的车内温度输出端和车外温度输出端通过总线连接到车窗纹波防夹控制器。

进一步的，温度传感器的型号为LM335A。

进一步的，还包括和车窗纹波防夹控制器相接的语音识别控制装置，语音识别控制装置连接设置有麦克风。

进一步的，还包括设置在运放电路中的旁路电容和去耦电容。

一种汽车车窗的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、当车内驾驶员或者乘客通过麦克风使用语音识别或语音唤醒功能时，上位机发送启动语音识别或语音唤醒功能的命令给语音识别控制装置，语音识别控制装置把从麦克风采集到的语音数据，通过内部的识别模块进行转换成相应的识别结果，通过通讯接口回传给上位机进行判定，判定为合格的信号经上位机处理通过总线发送给车窗纹波防夹控制器；

步骤2、车窗纹波防夹控制器实时接收信号，当接收到车窗按键或语音识别控制装置输入的车窗上升或下降信号时，车窗纹波防夹控制器控制同一组温度传感器同时采集此时汽车车窗内、外的温度，该组温度传感器将采集到的汽车车窗内温度和汽车车窗外的温度分别通过总线传输给车窗纹波防夹控制器，车窗纹波防夹控制器内的MCU处理模块对汽车车窗内、外的温度数据进行数字滤波和有效数检查后，对汽车车窗内、外温度数据进行比较分析处理；当温度差超过设定值时，判定车窗处于不可上升或下降状态，并将相应信号发送给车身控制器，车身控制控制车窗电机不做任何运动，并发错警报信号；当温度差在设定值内时，判定车窗处于可上升或下降状态，当车窗被判定为可下降状态时，车身控制器控制车窗电机运转带动车窗下降；

步骤3、当车窗纹波防夹控制器接收到的是车窗上升信号时，且经步骤2判定为可上升状态时，车窗纹波防夹控制器控制读取和其内计数模块相接的检测电路传输的方波信号读取纹波数量，当车窗上升或下降总的信号脉冲总数是一定的，这样通过对比计算检测车窗此时所处的位置；如果车窗位置在预定防夹范围内，便通过运放电路对电机电流进行采样，得到电流的实时值，由数据处理模块根据存储装置存储的相应位置的标准值进行比较，此标准值可通过对电机启动瞬间的电流值作参考而电机负载扭矩和玻璃阻力成正比，电机遇到障碍物时车窗阻力与电流大小是存在一定的比例关系，若差值大于允许的容差值，则认为是遇到障碍物，进入防夹状态，此时车窗应该回退到非防夹区域。反之，如果车窗位置不在规定的防夹范围内，则不进行防夹状态，并将相应的信号发送给车身控制器，车身控制器控制车窗电机做相应的运动。

本发明的有益效果：整个系统及方法更加合理，相对现有的汽车车窗控制系统来说，自动化程度及人性化程度更高，防夹性能更加稳定可靠，能够有效果提高。对比较现在的车窗会大大提高安全性能，保证驾驶员和乘客的安全，并且能够带来一定的舒适性能，对现有的防夹系统有一定的提升，能够在乘客不小心的情况下触动防夹能够快速准确回退保证安全，并且能够通过车内环境变化对车窗语音等智能化控制，提高可操作性能。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

具体实施方式

实施例，如图1所示一种汽车车窗的控制系统，包括车窗电机驱动电路、按键采样电路、纹波采样电路、电源电路和车窗纹波防夹控制器1，车窗纹波防夹控制器1包括处理器2、用于采集电机升降电流值的运放电路3和用于检测电机电流纹波数量的检测电路4；纹波采样电路包括设置在车窗电机接电端的采样电阻，车窗纹波防夹控制器1和按键采样电路的按键采样电路、纹波采样电路、电源电路的输出端相接；

MCU控制器内部包括相应的模块，当车窗运动过程中采集脉冲数并且通过脉冲个数计算车窗位置，当车窗遇到障碍物时电机电流发生变化通过采样电阻进行运算放大，得出的电流值到MCU处理等到防夹处理的依据。

运放电路3的输入端连接在车窗电机和接地端之间，其输出端和处理器2的模/数转换模块输入端相接；

检测电路4的前端为低通滤波延时电路，连接在采样电阻与车窗电机之间；此采样电阻为电流检测之作用，检测电路4的后端通过一个MCU内部比较器接入到处理器2的计数模块；

MCU内部比较器用于将经过延时电路后的输出信号与输入电流信号相比，将不规则的纹波信号转换成周期稳定的规则方波信号。

本汽车车窗的控制系统还包括用于实时监测电机转速的霍尔传感器，霍尔传感器和车窗防夹控制器中的处理器2相接。

本汽车车窗的控制系统还包括可同时监测汽车内温度和汽车车外温度的一组温度传感器5，温度传感器5的车内温度输出端和车外温度输出端各通过一路A/D转换电路和车窗纹波防夹控制器1。温度传感器5的型号为LM335A。

本汽车车窗的控制系统还包括和车窗纹波防夹控制器1相接的语音识别控制装置6，语音识别控制装置6连接设置有麦克风。还包括设置在运放电路3中的旁路电容和去耦电容。

一种汽车车窗的控制方法，包括如下步骤：

步骤1、当车内驾驶员或者乘客通过麦克风使用语音识别或语音唤醒功能时，上位机发送启动语音识别或语音唤醒功能的命令给语音识别控制装置6，语音识别控制装置6把从麦克风采集到的语音数据，通过内部的识别模块进行转换成相应的识别结果，通过通讯接口回传给上位机进行判定，判定为合格的信号经上位机处理通过总线发送给车窗纹波防夹控制器1；

步骤2、车窗纹波防夹控制器1实时接收信号，当接收到车窗按键或语音识别控制装置6输入的车窗上升或下降信号时，车窗纹波防夹控制器1控制同一组温度传感器5同时采集此时汽车车窗内、外的温度，该组温度传感器5将采集到的汽车车窗内温度和汽车车窗外的温度分别通过两路A/D转换电路传输给车窗纹波防夹控制器1，车窗纹波防夹控制器1内的MCU处理模块对汽车车窗内、外的温度数据进行数字滤波和有效数检查后，对汽车车窗内、外温度数据进行比较分析处理；当温度差超过设定值时，判定车窗处于不可上升或下降状态，并将相应信号发送给车身控制器，车身控制控制车窗电机不做任何运动，并发错警报信号；当温度差在设定值内时，判定车窗处于可上升或下降状态，当车窗被判定为可下降状态时，车身控制器控制车窗电机运转带动车窗下降；

步骤3、当车窗纹波防夹控制器1接收到的是车窗上升信号时，且经步骤2判定为可上升状态时，车窗纹波防夹控制器1控制读取和其内计数模块相接的检测电路4传输的方波信号读取纹波数量，检测车窗此时所处的位置；如果车窗位置在预定防夹范围内，便通过运放电路3对电机电流进行采样，得到电流的实时值，由数据处理模块根据存储装置存储的相应位置的标准值进行比较，若差值大于允许的容差值，则认为是遇到障碍物，进入防夹状态，反之，如果车窗位置不在规定的防夹范围内，则不进行防夹状态，并将相应的信号发送给车身控制器，车身控制器控制车窗电机做相应的运动。

当驾驶员按下车窗按键开关是，通过温度传感器5测得车内外温度，再由A/D转换电路将温度数据传输到微控制器，使用新的车窗控制算法控制车窗电机智能实现车窗升降。车身控制用传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性。由于其工作条件不像发动机那么恶劣，一般工业用传感器就可以用，针对汽车内温度变化大，电磁干扰严重等十分恶劣的环境，选用温度传感器5LM335A其正常工作温度在-40度到100度，具有很高的工作精度和缴款的线性工作范围，继承了传感电路和信号调理电路，且器件输出电压与摄氏温度成正比因而从使用角度来说，它具有很多优越性，因需要同时测得车内外温度，所以需要两路温度传感器5模块，而为了测量的精确性和减少误差，故车内外采用同一组温度传感器5模块，结合实际需要车窗控制系统中的温度传感器5模块完成的功能如下：采集温度数据，并对其进行滤波处理，见识温度信号的变化情况，通过温差算法实现车窗智能升降功能，系统网络化，将采集到数据通过LIN总线传输给其他节点。本次设计一共三路AD,分别问车内温度，车外温度和电机电流变化采样，发送到MCU后进行AD转换进行有效数据检查、数字滤波等，其中数据检查可以避免因线路而采集到虚假数据，对输入信号进行有效检查，主要来保证所测量的温度信号在正常范围内。目前汽车上装备有大量的电子设备，车载电器低电压、大电流负载特性使其开、关过程中线路上产生很多干扰，继电器或点击等负载开关过程中也能干扰汽车电子系统的瞬变电压，还有一些其他的等原因使得车载电子器件一直处于恶劣电磁环境中，为报文车载网络的系统安全和可靠性，其必须要具备良好的电磁兼容性，即切断电磁辐射进入电子产品内部产生和互相干扰的通路，提高对电磁效应敏感的器件质量，从汽车电子系统的总体和电路设计方面采取措施对最敏感的器件和部位进行屏蔽保护。如在相应的位置添加旁路电容和去耦电容。旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求，能够被充电，并向器件放电，为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。去耦电容一方面是集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电，二是滤除该器件的产生的高频干扰，三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。

随着技术的发展，传统的键盘和按钮才操作已经不能满足人们得需求了，更方便、更自然、更人性化的人机交互方式成了人们追求的方向。基于听觉的人机交互方式无疑是最具有交互友好性的方式之一。语音识别技术，也被称为自动语音识别Automatic SpeechRecognition，(ASR)，其目标是将人类的语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，语音识别模块是在一种基于嵌入式的语音识别技术的模块，主要包括语音识别芯片和一些其他的附属电路，能够方便的与主控芯片进行通讯，开发者可以方便的将该模块嵌入到自己的产品中使用，实现语音交互的目的。语音识别包括两个阶段：训练和识别。不管是训练还是识别，都必须对输入语音预处理和特征提取。训练阶段所做的具体工作是收集大量的语音语料，经过预处理和特征提取后得到特征矢量参数，最后通过特征建模达到建立训练语音的参考模型库的目的。而识别阶段所做的主要工作是将输入语音的特征矢量参数和参考模型库中的参考模型进行相似性度量比较，然后把相似性最高的输入特征矢量作为识别结果输出，这样最终就达到了语音识别的目的。当车内驾驶员或者乘客在使用语音识别或语音唤醒功能时，上位机发送启动语音识别或语音唤醒功能的命令给语音模块，模块把从麦克风采集到的语音数据，通过内部的识别模块进行转换成相应的识别结果，通过通讯接口回传给控制器，控制器处理通过总线发送给MCU执行相应的车窗升降指令。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车车窗的控制系统，其特征在于：包括车窗电机驱动电路、按键采样电路、纹波采样电路、电源电路和车窗纹波防夹控制器，车窗纹波防夹控制器包括处理器、用于采集电机升降电流值的运放电路和用于检测电机电流纹波数量的检测电路；纹波采样电路包括设置在车窗电机接电端的采样电阻，车窗纹波防夹控制器和按键采样电路的按键采样电路、纹波采样电路、电源电路的输出端相接；

MCU控制器内部包括相应的模块，当车窗运动过程中采集脉冲数并且通过脉冲个数计算车窗位置，当车窗遇到障碍物时电机电流发生变化通过采样电阻进行运算放大，得出的电流值到MCU处理等到防夹处理的依据；

运放电路的输入端连接在车窗电机和接地端之间，其输出端和处理器的模/数转换模块输入端相接；

检测电路的前端为低通滤波延时电路，连接在采样电阻与车窗电机之间；此采样电阻为电流检测之作用，检测电路的后端通过一个MCU内部比较器接入到处理器的计数模块；

MCU内部比较器用于将经过运放电路后的输出信号与输入参考电流信号相比，将不规则的纹波信号转换成周期稳定的规则方波信号。

2.根据权利要求1所述的汽车车窗的控制系统，其特征在于：还包括用于实时监测电机转速的霍尔传感器，霍尔传感器和车窗纹波防夹控制器中的处理器相接。

3.根据权利要求1或2所述的汽车车窗的控制系统，其特征在于：还包括可同时监测汽车内温度和汽车车外温度的一组温度传感器，温度传感器的车内温度输出端和车外温度输出端通过总线连接到车窗纹波防夹控制器。

4.根据权利要求3所述的汽车车窗的控制系统，其特征在于：温度传感器的型号为LM335A。

5.根据权利要求3所述的汽车车窗的控制系统，其特征在于：还包括和车窗纹波防夹控制器相接的语音识别控制装置，语音识别控制装置连接设置有麦克风。

6.根据权利要求5所述的汽车车窗的控制系统，其特征在于：还包括设置在运放电路中的旁路电容和去耦电容。

7.一种汽车车窗的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、当车内驾驶员或者乘客通过麦克风使用语音识别或语音唤醒功能时，上位机发送启动语音识别或语音唤醒功能的命令给语音识别控制装置，语音识别控制装置把从麦克风采集到的语音数据，通过内部的识别模块进行转换成相应的识别结果，通过通讯接口回传给上位机进行判定，判定为合格的信号经上位机处理通过总线发送给车窗纹波防夹控制器；

步骤2、车窗纹波防夹控制器实时接收信号，当接收到车窗按键或语音识别控制装置输入的车窗上升或下降信号时，车窗纹波防夹控制器控制同一组温度传感器同时采集此时汽车车窗内、外的温度，该组温度传感器将采集到的汽车车窗内温度和汽车车窗外的温度分别通过总线传输给车窗纹波防夹控制器，车窗纹波防夹控制器内的MCU处理模块对汽车车窗内、外的温度数据进行数字滤波和有效数检查后，对汽车车窗内、外温度数据进行比较分析处理；当温度差超过设定值时，判定车窗处于不可上升或下降状态，并将相应信号发送给车身控制器，车身控制控制车窗电机不做任何运动，并发错警报信号；当温度差在设定值内时，判定车窗处于可上升或下降状态，当车窗被判定为可下降状态时，车身控制器控制车窗电机运转带动车窗下降；

步骤3、当车窗纹波防夹控制器接收到的是车窗上升信号时，且经步骤2判定为可上升状态时，车窗纹波防夹控制器控制读取和其内计数模块相接的检测电路传输的方波信号读取纹波数量，当车窗上升或下降总的信号脉冲总数是一定的，这样通过对比计算检测车窗此时所处的位置；如果车窗位置在预定防夹范围内，便通过运放电路对电机电流进行采样，得到电流的实时值，由数据处理模块根据存储装置存储的相应位置的标准值进行比较，此标准值可通过对电机启动瞬间的电流值作参考而电机负载扭矩和玻璃阻力成正比，电机遇到障碍物时车窗阻力与电流大小是存在一定的比例关系，若差值大于允许的容差值，则认为是遇到障碍物，进入防夹状态，此时车窗应该回退到非防夹区域。反之，如果车窗位置不在规定的防夹范围内，则不进行防夹状态，并将相应的信号发送给车身控制器，车身控制器控制车窗电机做相应的运动。