CN109141507B - 霍尔传感器故障检测方法、天窗控制器及天窗驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种霍尔传感器故障检测方法其中，所述霍尔传感器应用于车辆的天窗驱动系统中以检测天窗位置，所述天窗驱动系统包括用于驱动天窗的电机，该方法可包括：使电机运转并检测电机电流；和判断是否检测到霍尔传感器信号以及电机电流是否小于电机被卡住时的阈值电流，并基于判断结果确定是否存在霍尔传感器故障。本发明还涉及一种天窗控制器，该天窗控制器包括用于检测车辆天窗位置的霍尔传感器；用于检测电机电流的电流检测装置；以及用于确定是否存在霍尔传感器故障的判定装置。本发明还涉及包括该天窗控制器的车辆天窗驱动系统。

Description

霍尔传感器故障检测方法、天窗控制器及天窗驱动系统

技术领域

本发明涉及车辆天窗领域，更具体而言，本发明一种霍尔传感器故障检测方法，用于实施该故障检测方法的天窗控制器，以及包括该天窗控制器的天窗驱动系统。

背景技术

随着车辆行业的不断发展，车辆天窗逐渐成为一项各种车型上都随处可见的标准配置，这些带有天窗的车辆上相应地配置有天窗驱动系统以驱动和控制天窗的运动。

目前市场上的天窗产品通常包括仅具有天窗玻璃的产品，和既具有天窗玻璃也具有天窗遮阳帘的产品，无论何种产品，均需要通过霍尔传感器的脉冲信号来检测天窗产品的位置，此外天窗的防夹算法也需要基于来自霍尔传感器的脉冲信号，因此霍尔传感器的正常工作对于整个天窗驱动系统、尤其是其安全性来说至关重要。

现行的霍尔传感器故障检测机制为：使天窗往一个方向运动一段时间，如果没有检测到霍尔传感器脉冲，则天窗控制器触发天窗往相反方向运动一段时间，如果仍然没有检测到霍尔传感器脉冲，则天窗控制器判断霍尔传感器发生故障。这种现有的故障检测机制存在如下缺点：1)需要使天窗分别往正反两个方向运动，检测时间长；2)在某些情况，例如在天窗处于全开位置的情况下，天窗或遮阳帘无法向两个方向运动，此时无法准确判断出霍尔传感器故障。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中的上述问题，提供一种能够快速、准确地判断天窗驱动系统中的霍尔传感器故障的方法、用于实施该方法的天窗控制器以及包括该天窗控制器的天窗驱动系统。与现行的霍尔传感器故障检测机制相比，由于不需要使天窗往正反两个方向运动，根据本发明的霍尔传感器故障检测方法能够实现对霍尔传感器故障的快速检测，此外，由于综合考虑了电机电流和霍尔传感器脉冲两个方面的因素，能够更准确地判断排除了电机被卡死的情况的真实霍尔传感器故障，不存在判断不出霍尔信号故障的情况，从而保证了用户使用天窗的便利性和安全性。

根据本发明的一个方面，提供了一种霍尔传感器故障检测方法，其中，所述霍尔传感器应用于车辆的天窗驱动系统中以检测天窗位置，所述天窗驱动系统包括用于驱动天窗的电机，该方法可包括：使电机运转并检测电机电流；和判断是否检测到霍尔传感器信号以及电机电流是否小于电机被卡住时的阈值电流，并基于判断结果确定是否存在霍尔传感器故障。

有利地，如果未检测到霍尔传感器信号并且电机电流小于阈值电流，则确定存在霍尔传感器故障。

有利地，该方法还可包括：在电机电流小于阈值电流的情况下，对未检测到霍尔传感器信号的时间进行计时；和判断未检测到霍尔传感器信号的时间是否大于预定值，其中，如果未检测到霍尔传感器信号的时间大于预定值，则确定存在霍尔传感器故障。

有利地，如果电机电流大于或等于阈值电流，则确定存在电机卡住故障。

根据本发明的另一方面，提供一种天窗控制器，其中，该天窗控制器可包括用于检测车辆天窗位置的霍尔传感器，所述天窗控制器还可包括：电流检测装置，所述电流检测装置检测用于驱动车辆天窗的电机的电流；和判定装置，所述判定装置与霍尔传感器和电流检测装置进行信号连接，用于判断是否检测到霍尔传感器信号以及由所述电流检测装置检测的电机电流是否小于电机被卡住时的阈值电流，并基于判断结果确定是否存在霍尔传感器故障。

有利地，如果未检测到霍尔传感器信号并且电机电流小于阈值电流，则所述判定装置确定存在霍尔传感器故障。

有利地，所述天窗控制器还可包括计时器，用于在电机电流小于阈值电流的情况下对未检测到霍尔传感器信号的时间进行计时，并且，所述判定装置还用于判断未检测到霍尔传感器信号的时间是否大于预定值，其中，如果未检测到霍尔传感器信号的时间大于预定值，则所述判定装置确定存在霍尔传感器故障。

有利地，如果电机电流大于或等于阈值电流，则所述判定装置确定存在电机卡住故障。

根据本发明的又一方面，提供一种车辆天窗驱动系统，该系统可包括用于驱动天窗玻璃和/或天窗遮阳帘的一个或多个电机，该系统还包括一个或多个根据本发明所述的天窗控制器。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。

附图说明

下文将参考附图进一步描述本发明的具体实施例。但是需要理解的是，这些具体实施方式仅仅是示例性的，对于本申请的精神和保护范围并无限制作用。在所述附图中：

图1示出了根据本发明的车辆天窗驱动系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明的第一示例性实施例的霍尔传感器故障检测方法的流程图；

图3示出了根据本发明的第二示例性实施例的霍尔传感器故障检测方法的流程图；

图4示出了基于电机电流和霍尔传感器信号来判断霍尔传感器故障的信号波形示意图。

具体实施方式

下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的霍尔传感器故障检测方法、用于实施该检测方法的天窗控制器以及包括该天窗控制器的天窗驱动系统。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图1示出了根据本发明的车辆天窗驱动系统的结构示意图，其中，本文所采用的天窗产品包括天窗玻璃和/或天窗遮阳帘。如图1中所示，该天窗驱动系统包括一个或多个用于驱动天窗玻璃和/或天窗遮阳帘的电机M和一个或多个用于监测与控制天窗的活动的天窗控制器，其中，该天窗控制器包括一个或多个用于检测天窗玻璃和/或天窗遮阳帘的位置的霍尔传感器和用于检测电机电流的电流检测装置。

此外，该天窗控制器还包括判定装置，该判定装置与霍尔传感器和电流检测装置进行信号连接，用于判断是否检测到霍尔传感器信号以及由所述电流检测装置检测的电机电流是否小于电机被卡住时的阈值电流，并基于判断结果确定是否存在霍尔传感器故障。其中，所述阈值电流为电机的堵转电流，其在电机制造时被确定，与制造电机所用的材料、电机绕组的长度、导线直径等因素有关。例如，如果未检测到霍尔传感器信号并且电机电流小于阈值电流，则所述判定装置确定存在霍尔传感器故障。如果电机电流大于或等于阈值电流，则所述判定装置确定电机被卡住。

可选地，该天窗控制器还包括计时器，用于在电机电流小于阈值电流的情况下对未检测到霍尔传感器信号的时间进行计时，在此优选情况下，判定装置还用于判断未检测到霍尔传感器信号的时间是否大于预定值(例如300ms)，例如，如果未检测到霍尔传感器信号的时间大于预定值，则所述判定装置确定存在霍尔传感器故障。

图2示出了根据本发明的第一示例性实施例的霍尔传感器故障检测方法的流程图。下面参考图2中的步骤S101至S106来详细描述该第一实施例的各个步骤。

首先，在步骤S101中使电机运转并检测电机电流，该电机电流在后续判断是否存在真实的霍尔传感器故障的过程中被加以考虑。

随后，在步骤S102中，判断是否检测到霍尔传感器信号，如果检测到霍尔传感器信号，则表示霍尔传感器正常工作(步骤S103)，否则继续执行后续步骤S104至S106。

具体而言，如果在步骤S102中判定未检测到霍尔传感器信号，则在步骤S104中进一步判断电机电流是否小于电机被卡住时的阈值电流(即，电机的堵转电流)。如果电机电流小于阈值电流，则确定霍尔传感器发生故障(步骤S106)。如果电机电流大于或等于阈值电流，则确定电机被卡住(步骤S105)。

值得注意的是，在实施本发明所述的故障检测方法时步骤S102和S104不限于以上述列举的次序执行，例如，可先执行判断电机电流的步骤S104，在判定电机电流小于阈值电流的情况下再执行判断是否检测到霍尔传感器信号的步骤S102，或者，步骤S102和S104也可同时执行，本发明旨在通过综合考虑霍尔传感器信号和电机电流来确定霍尔传感器故障——特别是意指在未检测到霍尔传感器信号并且电机电流小于阈值电流的情况下确定霍尔传感器发生故障，而不限制具体的判断手段和次序。

图3示出了根据本发明的第二示例性实施例的霍尔传感器故障检测方法的流程图。在图3的第二实施例中，步骤S101至S105与图1中的对应步骤完全相同，这里不再赘述。第二实施例与第一实施例的差别在于，当在前序步骤中判定未检测到霍尔传感器信号并且电机电流小于阈值电流的情况下，不直接确定霍尔传感器发生故障，而是继续对未检测到霍尔传感器信号的时间进行计时，并综合考虑该计时时间来确定霍尔传感器的真实工作状况。下文参考步骤S206至S208来详细描述该差别。

当在前序步骤中判定未检测到霍尔传感器信号且电机电流小于阈值电流的情况下，在步骤S206中，对未检测到霍尔传感器信号的时间进行计时，并在步骤S207中判断未检测到霍尔传感器信号的时间是否大于预定值，如果大于预定值，则确定存在霍尔传感器故障(步骤S208)。同样，本领域技术人员可以理解，对判断电机卡死的过程也可进行类似的时间判定处理，例如，当电机电流大于或等于阈值电流时，进一步计算电机电流保持大于或等于阈值电流的时长，只有当该时长超过预设值时才确定存在电机卡住故障。

图4示出了基于电机电流和霍尔传感器信号来判断霍尔传感器故障的信号波形示意图，其中，电机运转状态由高(H)、低(L)电平表示，电机电流处在阈值电流之内表示电机未被卡住，霍尔传感器信号优选为方波信号。霍尔传感器故障指示电平为H表示霍尔传感器发生故障，L表示正常工作。如图4所示，在电机电流小于阈值电流的情况下，如果未检测到霍尔传感器信号的时间持续超过预定时长T0(防止霍尔传感器信号的短暂变化)，则霍尔传感器故障指示输出高电平以指示霍尔传感器故障，由此确定的霍尔传感器故障被认为是真实的霍尔传感器故障，因为其排除了电机被卡死的情况并且经历了预定的时长。

由于不需要使天窗往正反两个方向运动，根据本发明的霍尔传感器故障检测方法能够实现对霍尔传感器故障的快速检测，此外，由于综合考虑了电机电流和霍尔传感器脉冲两个方面的因素，能够更准确地判断排除了电机被卡死的情况的真实霍尔传感器故障，不存在判断不出霍尔信号故障的情况，从而保证了用户使用天窗的便利性和安全性。

本领域技术人员应当理解，除电机和被电机驱动的天窗玻璃/遮阳帘以外，天窗驱动系统中的其他部件——例如微控制单元MCU、电机驱动电路、电流检测装置、霍尔传感器——都属于天窗控制器的范畴。第一、第二实施例中的软件判断算法被烧录在MCU中。天窗控制器的核心实质是一个集成上述各部件还有其他部件、并与电机有接口的PCB板。

本领域技术人员应当理解，“具有”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的模块和步骤以外，本申请的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它模块和步骤的情形。再者，诸如“第一”、“第二”之类的用语并不表示模块或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各模块或数值之用。

此外，实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，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，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种霍尔传感器故障检测方法，其中，所述霍尔传感器应用于车辆的天窗驱动系统中以检测天窗位置，所述天窗驱动系统包括用于驱动天窗的电机，其特征在于，该方法包括如下步骤：

使电机运转并检测电机电流；和

判断是否检测到霍尔传感器信号以及电机电流是否小于电机被卡住时的阈值电流，并基于判断结果确定是否存在霍尔传感器故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

如果未检测到霍尔传感器信号并且电机电流小于阈值电流，则确定存在霍尔传感器故障。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在未检测到霍尔传感器信号并且电机电流小于阈值电流的情况下，对未检测到霍尔传感器信号的时间进行计时；和

判断未检测到霍尔传感器信号的时间是否大于预定值，

其中，如果未检测到霍尔传感器信号的时间大于预定值，则确定存在霍尔传感器故障。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，

如果电机电流大于或等于阈值电流，则确定存在电机卡住故障。

5.一种天窗控制器，其中，该天窗控制器包括用于检测车辆天窗位置的霍尔传感器，其特征在于，所述天窗控制器还包括：

电流检测装置，所述电流检测装置检测用于驱动车辆天窗的电机的电流；和

判定装置，所述判定装置与所述霍尔传感器和所述电流检测装置进行信号连接，用于判断是否检测到霍尔传感器信号以及由所述电流检测装置检测的电机电流是否小于电机被卡住时的阈值电流，并基于判断结果确定是否存在霍尔传感器故障。

6.根据权利要求5所述的天窗控制器，其特征在于，

如果未检测到霍尔传感器信号并且电机电流小于阈值电流，则所述判定装置确定存在霍尔传感器故障。

7.根据权利要求5所述的天窗控制器，其特征在于，

所述天窗控制器还包括计时器，用于在未检测到霍尔传感器信号且电机电流小于阈值电流的情况下对未检测到霍尔传感器信号的时间进行计时，

并且，所述判定装置还用于判断未检测到霍尔传感器信号的时间是否大于预定值，

其中，如果未检测到霍尔传感器信号的时间大于预定值，则所述判定装置确定存在霍尔传感器故障。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的天窗控制器，其特征在于，

如果电机电流大于或等于阈值电流，则所述判定装置确定存在电机卡住故障。

9.一种车辆天窗驱动系统，该系统包括用于驱动天窗玻璃和/或天窗遮阳帘的一个或多个电机，其特征在于，该系统还包括一个或多个根据权利要求5至8中任一项所述的天窗控制器。

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