CN110284799A - 自动车窗控制模块、自动车窗控制器和汽车 - Google Patents

自动车窗控制模块、自动车窗控制器和汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动车窗控制模块、自动车窗控制器和汽车，其中自动车窗控制模块首先通过采样电阻对车窗电机的电流信号进行采样，然后分别通过第一子滤波电路和第二子滤波电路对采样的电流信号进行滤波得到含有纹波的第一电流信号和只含纹波的第二电流信号；第一电流信号和第二电流信号经信号放大电路放大后，在信号比较电路中第二电流信号与参考信号进行比较得到PWM信号，最后MCU检测放大后的第一电流信号中纹波的个数和各纹波的幅值和/或PWM信号中方波的个数和各方波的占空比，据此判断车窗的当前位置。该方案无需在车窗电机中增加霍尔传感器，不会增大电机体积和增加布线，同时能够准确检测车窗位置，不会产生误动作，具有较高的准确性和可靠性。

Description

自动车窗控制模块、自动车窗控制器和汽车
技术领域
本发明涉及汽车电子技术，尤其涉及一种自动车窗控制模块、自动车窗控制器和汽车。
背景技术
越来越多的车辆使用电动车窗，经常出现车窗误夹伤乘客，更甚者导致被夹身亡。所以车窗防夹是汽车行业的一大趋势。车窗防夹方案主要有：a.在车窗端安装传感器，关窗时通过传感器识别是否有障碍物。此方案保证障碍物不会被夹到，具有很高安全性。但是这种方案容易产生误动作，性能不稳定。b.在车窗周围安装摄像头，通过摄像头监测车窗上方是否有障碍物，关车窗时先检测车窗上方情况。但是这种方案成本比较高，并没有普遍使用。
霍尔传感器技术在车窗防夹上得到普遍使用，得益于霍尔传感器技术成熟，电路处理简单，识别准确。但是霍尔技术需要在电机里面增加霍尔传感器，增大电机体积与设计难度。在要求电机体积越来越小的当下，这种情况显得不能容忍。同时霍尔技术除了给电机供电的2条电源线以外，还需要3条线，给汽车增加了布线难度和成本，也在一定程度上限制了汽车的优化设计。
发明内容
本发明主要目的在于，提供一种自动车窗控制模块、自动车窗控制器和汽车，以解决现有车窗防夹技术要么容易产生误动作，要么需要在车窗电机增加霍尔传感器从而增大了电机体积和增加了布线的问题。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种自动车窗控制模块，用于汽车车窗控制，所述车窗为电动车窗，通过车窗电机驱动，所述自动车窗控制模块包括采样电阻、滤波电路、信号放大电路、信号比较电路、MCU，所述滤波电路包括第一子滤波电路和第二子滤波电路；
所述采样电阻串联在所述车窗电机的回路中，用于对所述车窗电机的电流信号进行采样；
所述第一子滤波电路连接所述采样电阻，用于对所述采样电阻采样的电流信号进行滤波以消除其中的噪音信号，得到含有纹波的第一电流信号；
所述第二子滤波电路连接所述采样电阻，用于对所述采样电阻采样的电流信号进行滤波以提取其中的纹波，得到只含有纹波的第二电流信号；
所述信号放大电路与所述第一子滤波电路和所述第二子滤波电路连接，用于放大所述第一电流信号和所述第二电流信号；
所述信号比较电路与所述信号放大电路连接，用于将放大后的第二电流信号与参考信号进行比较，以输出PWM信号，并将所述PWM信号发送给所述MCU；
所述MCU与所述信号放大电路和所述信号比较电路连接，用于检测放大后的第一电流信号中纹波的个数和各纹波的幅值，并根据所述纹波的个数和各纹波的幅值判断车窗的当前位置，和/或检测所述PWM信号中方波的个数和各方波的占空比，并根据所述方波的个数和各方波的占空比判断车窗的当前位置。
进一步地，所述MCU具有模数转换器，所述信号放大电路连接所述模数转换器，将所述第一电流信号发送给所述模数转换器；所述MCU通过所述模数转换器将所述第一电流信号转换为数字信号后，再根据所述数字信号检测所述纹波的个数和各纹波的幅值。
进一步地，所述第一子滤波电路包括低通滤波器。
进一步地，所述第二子滤波电路包括串联的低通滤波器和高通滤波器。
一种自动车窗控制器，包括如上所述的自动车窗控制模块，还包括电机驱动模块和车窗电机，所述自动车窗控制模块连接所述电机驱动模块，所述电机驱动模块连接车窗电机；
所述自动车窗控制模块用于根据检测到的车窗的当前位置，通过所述电机驱动模块控制所述车窗电机的启停及正反转，以将所述车窗的位置控制在设定的最高位置之下。
进一步地，所述自动车窗控制模块以根据所述纹波的个数和各纹波的幅值判断出的车窗的当前位置和根据所述方波的个数和各方波的占空比判断出的车窗的当前位置中的较高者为所述车窗的实际当前位置。
进一步地，所述自动车窗控制器与汽车的LIN总线连接；所述MCU通过预设程序判断车窗的当前位置，通过所述LIN总线能够对所述MCU中的所述预设程序进行更新。
一种汽车，包括如上所述的自动车窗控制器。
与现有技术相比，本发明提供的自动车窗控制模块、自动车窗控制器和汽车，其中自动车窗控制模块首先通过采样电阻对车窗电机的电流信号进行采样，然后分别通过第一子滤波电路和第二子滤波电路对采样的电流信号进行滤波得到含有纹波的第一电流信号和只含纹波的第二电流信号；第一电流信号和第二电流信号经信号放大电路放大后，在信号比较电路中第二电流信号与参考信号进行比较得到PWM信号，最后MCU检测放大后的第一电流信号中纹波的个数和各纹波的幅值和/或PWM信号中方波的个数和各方波的占空比，据此判断车窗的当前位置。该方案无需在车窗电机中增加霍尔传感器，不会增大电机体积和增加布线，同时能够准确检测车窗位置，不会产生误动作，具有较高的准确性和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例自动车窗控制模块的组成原理示意图；
图2是本发明实施例自动车窗控制器的组成原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供的自动车窗控制模块2，用于汽车车窗的控制，车窗为电动车窗，通过车窗电机1驱动。如图1所示，该自动车窗控制模块2包括采样电阻7、滤波电路3、信号放大电路4、信号比较电路5、MCU6，滤波电路3包括第一子滤波电路31和第二子滤波电路32。
采样电阻7串联在车窗电机1的回路中，用于对车窗电机1的电流信号进行采样。电机1在驱动车窗升降的过程中会产生纹波电流，纹波电流是车窗电机1直流电信号中的交流成分，纹波的个数与电机1转速和换向片的个数成正比，如能够提取出电流纹波便可以得到车窗运动的位置信息，同时当车窗运动过程中遇到障碍物时电流会增大，纹波幅度也会增大，可根据纹波幅度的大小进行防夹判断，这便是基于纹波的车窗位置检测和防夹技术的基本原理。本发明实施例不仅提供了基于纹波的车窗位置检测方案，还提供了基于PWM信号的车窗位置检测方案。因此，在滤波电路3中设计了第一子滤波电路31和第二子滤波电路32。
第一子滤波电路31连接采样电阻7，用于对采样电阻7采样的电流信号进行滤波以消除其中的噪音信号，得到含有纹波的第一电流信号。
第二子滤波电路32连接采样电阻7，用于对采样电阻7采样的电流信号进行滤波以提取其中的纹波，得到只含有纹波的第二电流信号。
本实施例中，第一子滤波电路31可包括低通滤波器，通过低通滤波器将第一电流信号中的噪音信号滤除，得到含有纹波的第一电流信号。第二子滤波电路32可包括串联的低通滤波器和高通滤波器，通过低通滤波器和高通滤波器分别将高于截止频率的信号和低于另一截止频率的信号滤除，从而得到只含有纹波的第二电流信号。
信号放大电路4与第一子滤波电路31和第二子滤波电路32连接，用于放大第一电流信号和第二电流信号。信号放大电路4需要将第一电流信号和第二电流信号放大到后级电路能够识别的大小范围，从而使后级电路能够识别处理。
信号比较电路5与信号放大电路4连接，用于将放大后的第二电流信号与参考信号进行比较，以输出PWM信号，并将PWM信号发送给MCU6。
MCU6与信号放大电路4和信号比较电路5连接，用于检测放大后的第一电流信号中纹波的个数和各纹波的幅值，并根据纹波的个数和各纹波的幅值判断车窗的当前位置，和/或检测PWM信号中方波的个数和各方波的占空比，并根据方波的个数和各方波的占空比判断车窗的当前位置。纹波的个数和方波的个数与电机1的转速及转过的总角度有关，从而间接体现了车窗的位置，而当车窗运动过程中遇到障碍物时，纹波的幅值以及方波的占空比会发生变化，因此纹波的幅值以及方波的占空比大小可用以判断车窗是否遇到障碍物，从而实现防夹检测。
本实施例中，MCU6具有模数转换器9，信号放大电路4连接模数转换器9，将第一电流信号发送给模数转换器9。MCU6通过模数转换器9将第一电流信号转换为数字信号后，再根据数字信号检测纹波的个数和各纹波的幅值。
本发明实施例还提供了一种自动车窗控制器。如图2所示，该自动车窗控制器包括如上的自动车窗控制模块2，还包括电机驱动模块8和车窗电机1，自动车窗控制模块2连接电机驱动模块8，电机驱动模块8连接车窗电机1。
自动车窗控制模块2用于根据检测到的车窗的当前位置，通过电机驱动模块8控制车窗电机1的启停及正反转，以将车窗的位置控制在设定的最高位置之下，防止车窗升高到极限位置后车窗电机1继续输出造成堵转。
由于本发明实施例提供两种车窗位置检测方案，因此可综合两种检测方案的结果作为最终的车窗位置检测结果。具体来说，自动车窗控制模块2可以以根据纹波的个数和各纹波的幅值判断出的车窗的当前位置和根据方波的个数和各方波的占空比判断出的车窗的当前位置中的较高者为车窗的实际当前位置，提高车窗升降安全性，进一步防止车窗升高到极限位置后车窗电机1继续输出造成堵转。
自动车窗控制器可与汽车的LIN总线连接，MCU6通过预设程序判断车窗的当前位置，通过LIN总线能够对MCU6中的预设程序进行更新，以适应不同的汽车型号，提升该自动车窗控制器的可移植性。
本发明实施例最后还提供了一种汽车，包括如上的自动车窗控制器。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动车窗控制模块，用于汽车车窗控制，所述车窗为电动车窗，通过车窗电机驱动，其特征在于，所述自动车窗控制模块包括采样电阻、滤波电路、信号放大电路、信号比较电路、MCU，所述滤波电路包括第一子滤波电路和第二子滤波电路；
所述采样电阻串联在所述车窗电机的回路中，用于对所述车窗电机的电流信号进行采样；
所述第一子滤波电路连接所述采样电阻，用于对所述采样电阻采样的电流信号进行滤波以消除其中的噪音信号，得到含有纹波的第一电流信号；
所述第二子滤波电路连接所述采样电阻，用于对所述采样电阻采样的电流信号进行滤波以提取其中的纹波，得到只含有纹波的第二电流信号；
所述信号放大电路与所述第一子滤波电路和所述第二子滤波电路连接，用于放大所述第一电流信号和所述第二电流信号；
所述信号比较电路与所述信号放大电路连接，用于将放大后的第二电流信号与参考信号进行比较，以输出PWM信号，并将所述PWM信号发送给所述MCU；
所述MCU与所述信号放大电路和所述信号比较电路连接，用于检测放大后的第一电流信号中纹波的个数和各纹波的幅值，并根据所述纹波的个数和各纹波的幅值判断车窗的当前位置，和/或检测所述PWM信号中方波的个数和各方波的占空比，并根据所述方波的个数和各方波的占空比判断车窗的当前位置。
2.如权利要求1所述的自动车窗控制模块，其特征在于，所述MCU具有模数转换器，所述信号放大电路连接所述模数转换器，将所述第一电流信号发送给所述模数转换器；所述MCU通过所述模数转换器将所述第一电流信号转换为数字信号后，再根据所述数字信号检测所述纹波的个数和各纹波的幅值。
3.如权利要求1所述的自动车窗控制模块，其特征在于，所述第一子滤波电路包括低通滤波器。
4.如权利要求1所述的自动车窗控制模块，其特征在于，所述第二子滤波电路包括串联的低通滤波器和高通滤波器。
5.一种自动车窗控制器，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一所述的自动车窗控制模块，还包括电机驱动模块和车窗电机，所述自动车窗控制模块连接所述电机驱动模块，所述电机驱动模块连接车窗电机；
所述自动车窗控制模块用于根据检测到的车窗的当前位置，通过所述电机驱动模块控制所述车窗电机的启停及正反转，以将所述车窗的位置控制在设定的最高位置之下。
6.如权利要求5所述的自动车窗控制器，其特征在于，所述自动车窗控制模块以根据所述纹波的个数和各纹波的幅值判断出的车窗的当前位置和根据所述方波的个数和各方波的占空比判断出的车窗的当前位置中的较高者为所述车窗的实际当前位置。
7.如权利要求5或6所述的自动车窗控制器，其特征在于，所述自动车窗控制器与汽车的LIN总线连接；所述MCU通过预设程序判断车窗的当前位置，通过所述LIN总线能够对所述MCU中的所述预设程序进行更新。
8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求5至7中任一所述的自动车窗控制器。
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