CN108729790B - 用于车辆的窗户控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于车辆的窗户控制装置和方法。该窗户控制装置包括：配置成打开和关闭窗玻璃的驱动电机；配置成生成与驱动电机的旋转对应的脉冲信号的传感器；以及配置成基于脉冲信号的监控结果重复执行安全功能的控制器。

Description

用于车辆的窗户控制装置和方法

相关申请的交叉引证

本申请要求提交于2017年4月14日的韩国专利申请号10-2017-0048419的优先权和权益，该申请的全部内容通过引证并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的窗户控制装置和方法，并且更具体地涉及用于在车辆的电动窗户系统中可靠执行安全功能的技术。

背景技术

本节中的陈述仅提供涉及本公开的背景信息并且可以不构成现有技术。

通常，安装在车辆中的电动窗户系统包括开关和驱动电机。当驾驶员打开开关以操作窗户时，系统控制驱动电机根据开关的操作来升起或降下车辆的窗玻璃。因此，驾驶员能够用简单开关操作容易地打开和关闭车辆的窗玻璃到期望位置。

与此同时，当车辆中的驾驶员使用开关关闭后门窗玻璃时，后座乘客的某些身体部分，诸如手指、手臂、头部和颈部或物体可能偶尔被困(trap)于车辆的窗玻璃和门框之间。

在这点上，已发展具有安全功能的电动窗户系统。如果电动窗户系统在升起窗玻璃时感测到障碍物，则其能够自动停止升起窗玻璃或相反降下窗玻璃以保护障碍物。

电动窗户系统可包括固定到驱动电机的旋转轴的环形磁体和设置在环形磁体周围并具有90度相位差的两个霍尔传感器，并通过基于由两个霍尔传感器感测到的两个脉冲信号检测窗玻璃的速度(升起和降下速度)、位置和方向(升起和降下方向)来执行安全功能。

换句话说，传统电动窗户系统可基于由两个霍尔传感器生成的脉冲信号确定障碍物是否被困，并且可在其确定障碍物被困时生成控制信号并将该控制信号传输到驱动电机。

在将控制信号传输到驱动电机之后，此传统电动窗户系统不监控安全功能是否正常执行，并因此系统性能可能不受保证。

另外，传统电动窗户系统在未正常执行安全功能时可能不合适。

发明内容

本公开的一方面提供用于车辆的窗户控制装置和方法，本公开可通过基于与驱动电机的旋转对应的脉冲信号监控安全功能是否正常执行，并在安全功能未正常执行时重复执行安全功能来改善系统的可靠性和性能。

根据本公开的一方面，用于车辆的窗户控制装置包括：配置成打开和关闭窗玻璃的驱动电机；配置成生成与驱动电机的旋转对应的脉冲信号的传感器；以及配置成基于脉冲信号的监控结果重复执行安全功能的控制器。

在执行安全功能中，控制器可配置成生成控制信号，其中，当窗玻璃升起时控制信号使窗玻璃停止或降下；以及将控制信号传输到驱动电机。

控制器可配置成当基于脉冲信号确定障碍物被困入到窗玻璃中时计算施加到窗玻璃的挤压力，并且在挤压力达到第一阈值之前执行安全功能。

控制器可配置成在经过了预定量的时间的点处重新计算挤压力，并且当由控制器重新计算的挤压力大于或等于第二阈值时再次执行安全功能。

控制器可配置成基于驱动电机的每分钟转数(RPM)计算挤压力。

控制器可配置成当脉冲信号的宽度超过参考值时确定障碍物被困到窗玻璃中。

控制器可配置成接收来自开关的操作信号、生成与操作信号对应的控制信号，并将控制信号传输到驱动电机。

控制器可配置成当窗玻璃升起时执行安全功能。

控制器可配置成当窗玻璃定位在预定区域中时执行安全功能。

控制器可包括用于执行安全功能的安全逻辑。

根据本公开的另一方面，用于车辆的窗户控制方法包括：用传感器生成与驱动电机的旋转对应的脉冲信号，其中驱动电机配置成打开和关闭窗玻璃；以及用控制器基于脉冲信号的监控结果重复执行安全功能。

执行安全功能可包括：生成控制信号，其中，当窗玻璃升起时控制信号使窗玻璃停止或降下；以及将控制信号传输到驱动电机。

执行安全功能可包括：当基于脉冲信号确定障碍物被困到窗玻璃中时计算施加到窗玻璃的挤压力；在挤压力达到第一阈值之前执行安全功能；在经过了预定量的时间的点处重新计算挤压力；以及当由控制器重新计算的挤压力大于或等于第二阈值时再次执行安全功能。

可基于驱动电机的每分钟转数(RPM)计算挤压力。

进一步的应用区域将从本文提供的描述中变得明显。应理解，描述和具体示例旨在仅用于说明目的而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了本公开可以良好理解，现将参考附图描述作为示例给出的本公开的各种形式，在附图中：

图1示出用于车辆的窗户控制装置的构造；

图2示出安全功能；

图3示出传感器的结构；

图4示出从传感器输出的两个脉冲信号；

图5示出用于车辆的窗户控制方法的流程图；以及

图6示出用于车辆的窗户控制方法的详细流程图。

本文描述的附图仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述在性质上仅为示例性的，并且不旨在限制本公开、应用或使用。应理解，贯穿附图，对应的附图标号指示相似或对应的部分和特征。

在本文中，窗玻璃的速度是指窗玻璃打开或关闭的速率，窗玻璃的方向是指窗玻璃移动以便打开或关闭的方向，并且窗玻璃的位置是指窗玻璃打开的程度。

图1示出处于本公开的一些形式的用于车辆的窗户控制装置的构造。

如图1所示，处于本公开的一些形式的用于车辆的窗户控制装置100包括控制器10和传感器20，并且进一步包括开关30和窗户控制器40。

开关30可用来操作窗玻璃以便根据用户操作来升起或降下窗玻璃，并且窗户驱动器40可根据来自控制器10的控制信号使驱动电机41旋转，由此用于升起或降下窗玻璃。在下文中，将简要描述作为通用部件的开关30和窗户驱动器40。

开关30可生成用于指示根据用户操作来升起、降下和停止窗玻璃的操作信号。

同时，开关30的操作包括手动操作模式以及自动操作模式，在手动操作模式中，当通过连续拉动或按压来连续操作开关时打开或关闭窗玻璃，在自动操作模式中，通过开关的单个拉动或按压操作来完全打开或关闭窗玻璃。当开关的操作模式如上所述来划分时，开关30可根据用户操作取决于自动操作模式或手动操作模式生成操作信号。

可通过驱动电机41的旋转来打开或关闭窗玻璃。窗户驱动器40包括驱动电机41，并且可根据由控制器10生成的控制信号来控制驱动电机41。用于控制驱动电机41的控制信号可遵循由开关30生成的操作信号，即，在正常操作期间根据用户操作生成的操作信号。然而，如果在升起窗玻璃的过程中检测到障碍物，则控制器10可生成用于使驱动电机41停止或反向旋转的控制信号并将控制信号传输到驱动电机41，以便执行安全功能。

在下文中，将参考图2描述安全功能。

通常，安全功能是指如果在升起窗玻璃时检测到障碍物(陷入)则自动停止或降下(反向)窗玻璃的功能。

如图2所示，取决于窗玻璃的位置，存在三个区域。区域A和区域C是指其中停用安全功能的区域，并且区域B是指其中启用安全功能的区域。也就是说，区域B是指在该区域中执行安全功能的安全区域。

如果当区域B中升起窗玻璃时检测到障碍物，则可启用安全功能。这里，可考虑窗玻璃的各种条件(诸如大小、升起和降下速度等)适当调整区域B。通常，在距窗户顶部4mm至200mm的范围内的区域可设定为区域B。

由于安全功能在区域A和区域C中停用，因此窗玻璃不可在那些区域中停止或降下，即使当窗玻璃升起时检测到障碍物，并且可根据开关的用户操作来控制窗玻璃的移动。

同时，传感器20包括霍尔传感器，霍尔传感器设置在打开和关闭窗玻璃的驱动电机41的旋转轴上，并且霍尔传感器可生成与驱动电机41的旋转对应的脉冲信号。

在下文中，将参考图3描述传感器20的结构。

如图3所示，以本公开的一些形式使用的传感器20包括单个环形磁体360与两个霍尔传感器310和320。

由于环形磁体360固定到驱动电机41的旋转轴340，因此环形磁体360也可随着驱动电机41旋转而旋转。设置在环形磁体360周围的两个霍尔传感器310和320可检测由于环形磁体360旋转而生成的磁场的变化，并可生成与环形磁体360的旋转对应的脉冲信号。这里，由于窗玻璃也通过驱动电机41的旋转来移动，因此脉冲信号可对应于窗玻璃的移动。

这里，霍尔传感器310和320可设置成具有任意角度差。例如，图3中的两个霍尔传感器310和320被设置成具有90度的角度差，并因此生成具有90度的相位差的两个脉冲信号。所生成的两个脉冲信号可用来确定在升起窗玻璃的过程中障碍物是否被困，或是否已正常执行安全功能。

在下文中，将参考图4描述从传感器20输出的两个脉冲信号。

在图4中，横轴表示时间，并且纵轴表示脉冲信号的量值(电压)。这里，可见由于根据环形磁体360的旋转的量值(magnitude，大小、幅度)变化，在由霍尔传感器310生成的第一脉冲信号和由霍尔传感器320生成的第二脉冲信号之间存在90度的相位差。

周期(间隔)恒定的脉冲信号的初始状态意味着窗玻璃正常打开或关闭，并且周期变得更长的脉冲信号的部分410意味着由在升起窗玻璃的过程中被困的障碍物使得窗玻璃的速度变慢。也就是说，如果在升起窗玻璃的过程中障碍物被困，则驱动电机可接收负载，并因此可增大脉冲信号的宽度。

同时，控制器10通常控制前述相应元件以正常执行这些元件的功能。这里，控制器10可以是微型控制单元(MCU)，并在存储器11中存储安全逻辑以生成用于执行安全功能的控制信号。

另外，控制器10可生成与通过开关30输入的操作信号对应的控制信号，并在正常操作期间基于控制信号控制驱动电机41，但可在确定障碍物在升起窗玻璃的过程中被困时控制驱动电机41以执行安全功能。换句话说，控制器10可生成用于执行安全功能的控制信号，并将控制信号传输到驱动电机41。在升起窗玻璃的过程中窗玻璃的速度小于或等于阈值时，控制器10可确定障碍物被困。这里，可通过对脉冲信号计数来计算窗玻璃的速度。

此外，控制器10可在驱动电机41操作期间基于从传感器20输出的两个脉冲信号执行安全功能。这里，用于使用两个脉冲信号计算窗玻璃的速度、位置和方向的技术是众所周知的，并且可使用任何已知技术。

另外，控制器10可监控驱动电机41是否正常停止或降下窗玻璃，并且将用于安全的控制信号重新传输到驱动电机41，除非窗玻璃正常停止或降下。也就是说，控制器10可再次执行安全功能，除非安全功能正常执行。

具体地，当确定在升起窗玻璃的过程中障碍物被困时，控制器10可使用由传感器20生成的脉冲信号计算挤压力。这里，挤压力是指由障碍物在窗玻璃的向下方向上施加的力(负载)。

例如，可使用驱动电机41当场的每分钟转数(RPM)计算挤压力，当窗玻璃升起1mm时，生成10N的力，并且当驱动电机41旋转一次时，窗玻璃升起2mm。例如，当驱动电机41的RPM为5时，生成100N的挤压力。

因此，控制器10可基于驱动电机41的RPM计算挤压力。这里，控制器10可使用脉冲信号测量驱动电机41的RPM。另外，控制器10可周期性计算挤压力。

然后，控制器10可在挤压力(在检测到障碍物之后计算该挤压力)之前达到第一阈值(例如，100N)生成用于安全的控制信号，并且将所生成的控制信号传输到驱动电机41。也就是说，控制器10可生成用于使正在升起的窗玻璃停止或降下的控制信号，并将该控制信号传输到驱动电机41。这里，控制器10可将控制信号传输到驱动电机41，或当挤压力超过第一阈值时可不再计算挤压力。

然后，控制器10可在经过了(elapse)临界时间(例如0.1秒)之后使用由传感器20生成的脉冲信号重新计算挤压力。

当重新计算的挤压力大于或等于第二阈值(例如，190N)时，控制器10可确定安全功能未正常执行，则生成用于安全的控制信号，并将该控制信号传输到驱动电机41。这里，当重新计算的挤压力小于第二阈值时，控制器10可确定安全功能正常执行。也就是说，控制器10可确定窗玻璃停止或在降下。

图5示出处于本公开的一些形式的用于车辆的窗户控制方法的流程图。

首先，在操作501中，控制器10可生成与来自开关30的操作信号对应的控制信号，并且基于控制信号控制驱动电机41。

接下来，在操作502中，传感器20可生成与驱动电机41的旋转对应的脉冲信号。

然后，在操作503中，控制器10可监控由传感器20生成的脉冲信号，并根据监控结果重复执行安全功能。

图6示出处于本公开的一些形式的用于车辆的窗户控制方法的详细流程图，并且以下过程可由控制器10执行。

首先，在操作611中，可确定操作信号是否从开关30传输。

作为操作611的结果，当确定没有传输操作信号时，过程可结束。

作为操作611的结果，当确定传输操作信号时，在操作612中，可生成对应于操作信号的控制信号，并且该控制信号可传输到窗户控制器40以控制驱动电机41。

接下来，在操作613中，当驱动电机41被驱动时，设置在驱动电机41的旋转轴上的传感器20可生成与驱动电机41的旋转对应的脉冲信号。

此后，在操作614中，可基于由传感器20生成的脉冲信号确定窗玻璃是否在升起或降下。

作为操作614的结果，当确定窗玻璃在下降时，过程可结束。换句话说，当窗玻璃在下降时，可以不执行安全功能。

作为操作614的结果，在操作615中，当确定窗玻璃在升起时，可确定脉冲信号的宽度是否超过参考值。这里，也可确定窗玻璃的速度是否超过平均速度。

作为操作615的结果，在操作616中，当脉冲信号的宽度超过参考值时，可确定障碍物被困。这里，当脉冲信号的宽度未超过参考值时，可执行操作614。

此后，在操作617中，可确定窗玻璃的当前位置是否在区域B中。也就是说，可确定窗玻璃是否定位在启用安全功能的区域中。

作为操作617的结果，在操作618中，当确定窗玻璃定位在区域B中时，可基于脉冲信号计算挤压力。当确定窗玻璃不定位在区域B中时，过程可结束。另外，控制器10可周期性计算挤压力。

然后，在操作619中，可确定所计算的挤压力是否达到第一阈值。

作为操作619的结果，在操作620中，当确定所计算的挤压力未达到第一阈值时，可生成用于安全的控制信号并传输到驱动电机41。这里，当挤压力随时间推移而增大时，控制信号可在挤压力达到第一阈值之前传输到驱动电机41。

此后，在操作621中，控制器10可使用由传感器20在经过了临界时间的时间点处生成的脉冲信号而重新计算挤压力。

然后，在操作622中，可确定所计算的挤压力是否大于或等于第二阈值(例如，190N)。

作为操作622的结果，当重新计算的挤压力大于或等于第二阈值时，可确定安全功能未正常执行，并且在操作623中，用于安全的控制信号可重新生成并传输到驱动电机41。

作为操作622的结果，当重新计算的挤压力小于第二阈值时，可确定安全功能正常执行，并因此过程可结束。也就是说，可确定窗玻璃在下降，并且过程可结束。

如上所述，处于本公开的一些形式的用于车辆的窗户控制装置和方法可通过基于与驱动电机的旋转对应的脉冲信号监控安全功能是否正常执行并在安全功能未正常执行时重复执行安全功能来改善系统的可靠性和性能。

另外，通过执行安全功能，可防止对物体和车辆的损坏以及对人体某些部位的损伤。

本公开的描述在性质上仅为示例性的，并因此，不背离本公开的实质的变化旨在处于本公开的范围内。此类变化不应视为背离本公开的精神和范围。

Claims (13)

1.一种用于车辆的窗户控制装置，所述窗户控制装置包括：

驱动电机，配置成打开和关闭窗玻璃；

传感器，配置成生成与所述驱动电机的旋转对应的脉冲信号；以及

控制器，配置成基于所述脉冲信号的监控结果重复执行安全功能，

其中，在执行所述安全功能中，所述控制器配置成：生成控制信号，其中，当所述窗玻璃升起时所述控制信号使所述窗玻璃停止或降下；以及将所述控制信号传输到所述驱动电机，

其中，当基于所述脉冲信号确定障碍物被困到所述窗玻璃中时，计算施加到所述窗玻璃的挤压力；以及在所述挤压力达到第一阈值之前执行所述安全功能；在经过了预定量的时间的点处重新计算所述挤压力；以及当由所述控制器重新计算的所述挤压力大于或等于第二阈值时再次执行所述安全功能。

2.根据权利要求1所述的窗户控制装置，其中，所述控制器配置成基于所述驱动电机的每分钟转数计算所述挤压力。

3.根据权利要求1所述的窗户控制装置，其中，当所述脉冲信号的宽度超过参考值时，所述控制器配置成确定所述障碍物被困到所述窗玻璃中。

4.根据权利要求1所述的窗户控制装置，其中，所述控制器配置成：

接收来自开关的操作信号；

生成与所述操作信号对应的控制信号；以及

将所述控制信号传输到所述驱动电机。

5.根据权利要求1所述的窗户控制装置，其中，当所述窗玻璃升起时，所述控制器配置成执行所述安全功能。

6.根据权利要求1所述的窗户控制装置，其中，当所述窗玻璃定位在预定区域中时，所述控制器配置成执行所述安全功能。

7.根据权利要求1所述的窗户控制装置，其中，所述控制器包括用于执行所述安全功能的安全逻辑。

8.一种用于车辆的窗户控制方法，所述窗户控制方法包括：

用传感器生成与驱动电机的旋转对应的脉冲信号，其中，所述驱动电机配置成打开和关闭窗玻璃；以及

用控制器基于所述脉冲信号的监控结果重复执行安全功能，

其中，执行所述安全功能包括：生成控制信号，其中，当所述窗玻璃升起时所述控制信号使所述窗玻璃停止或降下；以及将所述控制信号传输到所述驱动电机，

其中，当基于所述脉冲信号确定障碍物被困入到所述窗玻璃中时计算施加到所述窗玻璃的挤压力；在所述挤压力达到第一阈值之前执行所述安全功能；在经过了预定量的时间的点处重新计算所述挤压力；以及当由所述控制器重新计算的所述挤压力大于或等于第二阈值时再次执行所述安全功能。

9.根据权利要求8所述的窗户控制方法，其中，基于所述驱动电机的每分钟转数计算所述挤压力。

10.根据权利要求8所述的窗户控制方法，其中，当所述脉冲信号的宽度超过参考值时确定所述障碍物被困到所述窗玻璃中。

11.根据权利要求8所述的窗户控制方法，所述窗户控制方法还包括：

接收来自开关的操作信号；

生成与所述操作信号对应的控制信号；以及

将所述控制信号传输到所述驱动电机以使所述驱动电机旋转。

12.根据权利要求8所述的窗户控制方法，其中，当所述窗玻璃升起时，执行所述安全功能。

13.根据权利要求8所述的窗户控制方法，其中，当所述窗玻璃定位在预定区域中时，执行所述安全功能。

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