CN201705107U

CN201705107U - 汽车电动窗防夹控制系统

Info

Publication number: CN201705107U
Application number: CN2010202503572U
Authority: CN
Inventors: 李学文
Original assignee: HENAN WANXINJI TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: HENAN WANXINJI TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-07-07

Abstract

本实用新型公开了一种汽车电动窗防夹控制系统，它包括采样电路、控制电路、执行电路和电源电路，其中，采样电路的输出端与控制电路相连接，所述控制电路的输出端与执行电路相连接，执行电路控制电机的运行状态，所述的电源电路分别与采样电路、控制电路和执行电路相连接。采用上述技术方案的汽车电动窗防夹控制系统，只用单片机及其相关电路来控制车窗的升降电机，而不需使用传感器，结构比较简单，而且可以消除各种干扰对系统工作的影响，性能可靠，制造成本要低于进口产品100～200元，成本低廉，具有较大的价格优势。

Description

汽车电动窗防夹控制系统

技术领域

本实用新型属于汽车配件，尤其涉及一种防止电动车窗夹人的控制系统。

背景技术

现在许多轿车门窗玻璃的升降(关闭和开启)已经抛弃了摇把式的手动升降方式，一般都改用按钮式的电动升降方式，即使用电动玻璃升降器来控制，也就是常说的“电动门窗”。

轿车用的电动玻璃升降器多是由电动机、减速器、导绳、导向板、玻璃安装托架等组成。因导绳的材料或制作工艺方式不同，又分为绳轮式、软轴式和塑料带式三种电动玻璃升降器。前二种是用钢丝绳做为导绳，后一种是用塑料带做为导绳。

以普遍使用的绳轮式电动玻璃升降器为例，它是由电动机、减速器、钢丝绳、导向板和玻璃安装托架等零部件组成，安装时门窗玻璃固定在玻璃安装托架上，玻璃导向槽与钢丝绳导向板平行。开启电动机，由电动机带动减速器输出动力，拉动钢丝绳移动玻璃安装托架，迫使门窗玻璃作上升或下降的直线运动。而塑料带式电动玻璃升降器的导绳采用塑料带，带上有孔，用来移动和定位塑料带，控制门窗玻璃的升降。

电动玻璃升降器结构的关键是电动机和减速器，这两者是组装成一体的，其中电动机采用可逆性永磁直流电动机，电动机内有两组绕向不同的磁场线圈，通过开关的控制可做正转和反转，也就是说可以控制门窗玻璃的上升或下降。电动机是由双联开关按钮控制，设有升、降、关等三个工作状态，不操纵时开关自动停在“关”的位置上。操纵电路设有总开关(中央控制)和分开关，两者线路并联。总开关由驾车者，控制全部门窗玻璃的开闭，而各车门内把手上的分开关由乘员分别控制各个门窗玻璃的开闭，操作十分便利。

90年代中期以来，电动玻璃升降器的控制机构技术发展很快，电子模块控制形式大量应用于批量装车，并设有安全保护装置。例如博世公司生产的电动玻璃升降器系统，在电动机中埋植磁环，感应电机转速，在电子模块中埋植霍尔元件，感应电流，并通过电子模块控制对电动机的过流、过压及过热保护，而且当玻璃上升途中遇到人力障碍时会自动识别而反向运行，防止乘员夹伤。

汽车有了电动车窗，司机按下按钮就可以控制门窗玻璃的升降，十分方便。但是电动车窗没有感觉，如果司机没有注意乘员的手或物件伸出窗口，就容易被上升的玻璃夹着。为着安全起见，现在许多乘用车的电动窗都增加了防夹功能。

目前国内电动车窗防夹控制应用基本是空白，引进车型中采用的国外防夹技术及应用已经比较成熟，但工作程序较为复杂，硬件及执行系统成本很高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、性能可靠、成本低廉的汽车电动窗防夹控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型包括采样电路、控制电路、执行电路和电源电路，其中，采样电路的输出端与控制电路相连接，所述控制电路的输出端与执行电路相连接，执行电路控制电机的运行状态，所述的电源电路分别与采样电路、控制电路和执行电路相连接。

所述的执行电路包括上升执行电路和下降执行电路；所述的上升执行电路和下降执行电路均通过驱动电路与电机相连接。

所述的汽车电动窗防夹控制系统还包括比较放大电路，比较放大电路的输入端与采集电路相连接，比较放大电路的输出端与控制电路相连接。

所述的比较放大电路包括两个运放电路，运放电路I的反相输入端连接电容，其输出端连接运放电路II的反相输入端。

所述控制电路的输入端还与升降控制开关相连接。

采用上述技术方案的汽车电动窗防夹控制系统，只用单片机及其相关电路来控制车窗的升降电机，而不需使用传感器，结构比较简单，而且可以消除各种干扰对系统工作的影响，性能可靠，制造成本要低于进口产品100～200元，成本低廉，具有较大的价格优势。

附图说明

图1为本实用新型中整个工作过程的主流程图；

图2为本实用新型的中断程序流程图；

图3为本实用新型的读取电流判断防夹程序流程图；

图4为本实用新型中换向器脉冲控制分析图；

图5为本实用新型中电流控制分析图；

图6为本实用新型硬件原理框图；

图7为本实用新型中采样电路和执行电路的电路原理图；

图8为本实用新型中控制电路的电路原理图；

图9为本实用新型中比较放大电路的电路原理图；

图10为本实用新型中电源电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，当存在车窗玻璃需要上升或下降的指令时，本实用新型首先判断是否是按键发出的指令。若是按键产生的指令，则执行上升或下降，并根据到位标志判断是否玻璃已上升或下降到位，若已到位，则电机停止。在玻璃上升或下降的过程中，控制系统会实时学习玻璃电机运行的电流曲线。

若是自动上升或下降按键产生的指令，则车窗玻璃会自动上升或下降，在此过程中，控制系统也会实时学习玻璃电机运行的电流曲线。另外，在自动上升的过程中，控制系统会读取电机电流防夹判断子程序，如图3所示。具体地说，本实用新型包括以下步骤：

①控制系统自动学习玻璃电机运行电流曲线，并在学习过程中对电机工作电流进行分析，生成电机运行电流Ia和玻璃堵转电流Ib，同时控制系统还采集换向器脉冲信号，该换向器脉冲信号在本实用新型中作为玻璃是否上升或下降到位的标志。

②实时采集电机实际工作电流I，并判断电机实际工作电流I与电机运行电流Ia的大小。由于在上升过程中夹到异物时，电机运行电流会增大，这时对电机实际工作电流I与电机运行电流Ia进行比较，达到设定限度时启动防夹程序。

③当电机实际工作电流I小于等于电机运行电流Ia时，电机继续运行。当电机实际工作电流I大于电机运行电流Ia时，开始计时并得出电机实际工作电流I大于电机运行电流Ia的时间T，然后判断时间T与设定值T2的大小，上述设定值T2的大小可根据实际需要进行设定，设定的过程为本领域普通技术人员所熟知的技术。当T＞T2时，电机停止并反转，使玻璃下降15厘米左右，实现防夹；当T≤T2时，再判断电机实际工作电流I与玻璃堵转电流Ib的大小。当电机实际工作电流I大于玻璃堵转电流Ib时，根据采集到的换向器脉冲信号判断玻璃是否到位；当检查到换向器脉冲不再变化时，说明玻璃已到位时，电机停止；当玻璃不到位时，电机停止后反转，使玻璃下降15厘米左右，实现防夹。当电机实际工作电流I小于等于玻璃堵转电流Ib时，控制系统经延时/定时程序继续学习玻璃电机运行电流曲线。上述的延时/定时程序为本领域普通技术人员所熟知的技术。

上述步骤③中所说的根据换向器脉冲信号判断玻璃是否到位的原理如图4所示。换向器正常工作换向时均发出脉冲信号，图4左边为换向器高速换向时产生的脉冲信号；中间脉冲稀疏的地方为换向器低速换向时的情况；图4的最右端，换向器脉冲不再变化，说明玻璃已上升至顶。

如图5所示的电流控制分析图，纵轴为电流值，横轴为时间值，其中，在横轴中的时间T2＞T1，纵轴中位于上方的直线为玻璃堵转电流Ib，下方的直线为电机运行电流Ia，虚线为电机实际工作电流I。在T1时间段，虽然有Ia＜I＜Ib，但是由于时间T1过短，并不认为玻璃夹到异物，故此时间段电机继续运行。上述时间T1的设定原理为本领域普通技术人员所熟知的技术。在T2时间段，存在Ia＜I＜Ib，故应启动防夹控制程序。当I＞Ib时，说明玻璃已上升至顶。在本实施例中，设定值T2＝0.6s。

采用上述方法的汽车电动窗防夹控制系统，它包括采样电路、控制电路、执行电路和电源电路，其中，采样电路的输出端与控制电路相连接，控制电路的输出端与执行电路相连接，执行电路控制电机的运行状态，上述的电源电路分别与采样电路、控制电路和执行电路相连接。

如图6所示，采样电路为取样电阻，它采集电机的电流和换向器信号，并对两种信号进行整形滤波后输送至单片机控制电路中，经分析后输出控制信号，该控制信号通过桥式驱动电路驱动电机作出相应动作。

本实用新型的工作原理如下：

如图7、图8所示，控制电路的输入端与升降控制开关J1相连接。开关接通时，电机工作，取样电阻KTS1产生电压信号，经端子COMP输入至单片机U1中进行AD转换，读出电机的工作电流。

如图9所示，汽车电动窗防夹控制系统还包括比较放大电路，比较放大电路的输入端与采集电路的端子COMP相连接相连接，比较放大电路的输出端与控制电路中单片机的第6脚相连接。比较放大电路包括两个运放电路，运放电路I T3A的反相输入端连接电容C8，其输出端连接运放电路II T3B的反相输入端。在取样电阻KTS1产生电压信号的同时，电容C8接收T3A、T3B处理的电机换向器脉冲信号。需要说明的是，电机的运行速度与脉冲间隔宽度成正比。所以将上述两种信号均输入至单片机U1中，单片机U1经过分析处理，最终由输出端UP或者DOWN输出控制信号。

如图7、图8所示，单片机输出端UP或者DOWN与执行电路相连接。执行电路包括上升执行电路和下降执行电路。上升执行电路的输入端与单片机输出端UP相连接，并通过由三极管Q2和继电器K2构成的上升驱动电路与控制上升的电机相连接。下降执行电路的输入端与单片机输出端DOWN相连接，并通过由三极管Q1和继电器K1构成的下降驱动电路与控制下降的电机相连接。上述驱动电路的原理为本领域普通技术人员所熟知的技术。

如图10所示，电源电路分别与采样电路、控制电路和执行电路相连接。电源电路为本领域普通技术人员所熟知的技术。

通过上述的技术方案，本实用新型能实现以下功能：

1、玻璃上升开关接通300ms以内松开，玻璃自动上升到顶，继电器断开停止，上升开关接通300ms以上松开，电机停止。

2、玻璃下降开关接通300ms以内松开，玻璃自动下降到底，继电器断开停止，下降开关接通300ms以上松开，电机停止。

3、防夹：当自动上升中，玻璃夹到异物阻力达到设定要求时，玻璃自动下降15厘米左右。

4、自适应：按住玻璃下降开关5秒钟以上松开，玻璃自动上升，控制器自动学习电机工作电流曲线，学习完毕后控制器完成对应的电机自适应，保障可靠防夹。

Claims

1.一种汽车电动窗防夹控制系统，其特征在于：它包括采样电路、控制电路、执行电路和电源电路，其中，采样电路的输出端与控制电路相连接，所述控制电路的输出端与执行电路相连接，执行电路控制电机的运行状态，所述的电源电路分别与采样电路、控制电路和执行电路相连接。

2.根据权利要求1所述的汽车电动窗防夹控制系统，其特征在于：所述的执行电路包括上升执行电路和下降执行电路；所述的上升执行电路和下降执行电路均通过驱动电路与电机相连接。

3.根据权利要求1所述的汽车电动窗防夹控制系统，其特征在于：所述的汽车电动窗防夹控制系统还包括比较放大电路，比较放大电路的输入端与采集电路相连接，比较放大电路的输出端与控制电路相连接。

4.根据权利要求3所述的汽车电动窗防夹控制系统，其特征在于：所述的比较放大电路包括两个运放电路，运放电路I的反相输入端连接电容，其输出端连接运放电路II的反相输入端。

5.根据权利要求1所述的汽车电动窗防夹控制系统，其特征在于：所述控制电路的输入端还与升降控制开关相连接。