1、一種車窗防夾系統及防夾力的實時標定方法一種車窗防夾系統及防夾力的實時標定方法專利名稱一種車窗防夾系統及防夾力的實時標定方法技術領域本發明屬于汽車電子領域，特別是涉及一種車窗防夾系統及其防夾 力的實時標定方法。背景技術隨著汽車工業的快速發展，汽車普及率也正在快速提高。汽車越來 越成為人們生活當中重要的交通工具，它將成為我們生活中不可或缺的一部分。 隨著現代汽車電子技術的進步，汽車內傳統的零部件及總成也在向機電一體化發 展。汽車中大量應用的電子設備，不僅提高了汽車的舒適性，也對汽車的安全性 提出了新的要求。電動車窗是使用電動機、升降器、開關等裝置來控制車窗玻 璃的升降。它具有開關b5E2RGbCA

2、P方便，可同時操作多個車窗，可遠程控制等優點。但是如果操作不當也容易 出現安全事故，世界各地皆發生過孩童被汽車電動窗卡住窒息而死的事件，單以美國相關的統計數字顯示,從1990年至今,已經有將近40個孩子因為被汽車電動 窗卡住而死亡，美國每年平均還有500個人因為類似的意外事件受傷到急診室求 診，其中有一半是孩子。而這些孩子中還包括 11歲、15歲的青少年。因此，美國 交通部頒布了針對電動車窗開關系統的法規FMVSS11射車窗防夾相關參p1EanqFDPw數做出了明確規定，并規定在2008年10月I日之后在北美出售的轎車和小 型貨車都必須強制執行該規定。雖然我國還沒有就該問題做出法律上的規定，但

3、為安全起見，開發具有防夾功能的車窗控制模塊是完全必要的。車窗防夾主要考 慮防夾區域探測，防夾力，車窗參數變化以及路況變化等。常見的電動車窗防夾 有幾種，有電流法檢測法采用安裝在開窗電機上電流的積分來檢測防夾力并利用 霍爾器件產生的脈DXDiTa9E3d沖來計算車窗玻璃的位置。這種方法硬件結構簡單成本低，但是軟件算法復雜,且準確度不高，精度較低。而且防夾電流閾值隨車型、使用情況等的變化而 變化，因此在應用前都需要大量測試，可移植性差。另外還有采用車窗玻璃邊緣 的電容傳感器檢測有沒有障礙物的方法，或采用紅外傳感器等方法。防夾力數值 大小為車窗膠條摩擦力加上事先設定的閾值,防夾力大小隨摩擦力的變化而

4、變 化。本發明采用開窗電機霍爾傳感器與開窗電機電流結合的方法來計算防夾力，并隨時學習矯正在車窗橡膠條老化后的摩擦力變化。因此比一般的算法更可 靠。目前該算法已經在實車上跑完路試得到充分的路況和各種惡劣環境條件的 驗證，性能穩定可靠能夠滿足美國和歐洲標準都對車窗防夾力的性能要求使防夾 力在 100N 以下。RTCrpUDGiT發明內容本發明目的在于針對現有技術的缺陷提供一種帶有自學習功能,能夠實時修正和標定防夾力的車窗防夾系統及其防夾力的實時標定方 法。本發明為實現上述目的，采用如下技術方案5PCzVD7HxA一種車窗防夾系統，包括車窗，車窗牽引拉絲，車窗電機，電機控制繼電器，車 窗防夾中央處理

5、器，車窗上下開關，汽車總線連接和車窗電機霍爾傳感器；其特征 在于所述車窗電機霍爾傳感器為兩個，垂直安裝，兩個霍爾傳感器具有90度的相 位差。一種車窗防夾系統防夾力的實時標定方法，包括下述步驟jLBHrnAlLg(1)對車窗進行標定，標定過程包括檢測霍爾器件脈寬的占空比，標定車窗的 行程和正常上升過程中車窗各位置的扭矩；XHAQX74J0X(2)根據車窗電機電流i與電機扭矩的線性關系計算出實際扭矩Ta,根據電流i與車窗位置的函數關系計算出車窗位置計算值D。； LDAYtRyKfE(3)車窗電機的旋轉會使電機上霍爾傳感器發出霍爾信號，兩個霍爾傳感器 的信號為有90度相位差的規則的方波信號，Zzz6

6、ZB2Ltk通過記錄單個霍爾信號的個數記錄車窗實際位置Da ;通過檢測兩個霍爾信號的時間差計算出電機扭矩計算值To ; dvzfvkwMI1(4)將測得的實際扭矩Ta減去當前實際位置Da的扭矩計算值T。就可以得 到電機扭矩相對于正常情況下的偏移值;電機對牽引車窗上升的拉絲的轉速比是 固定的，電機的扭矩的偏移值與對車窗施加的力成正比關系，通過電機扭矩計算 出標定車窗所受的力的偏差值,實時的修正車窗正常上升所施加的力，加上設定 的防夾閾值,實現車窗防夾力的實時標定。所述步驟(2)中電流i與車窗位置的 函數關系為Dc = Ci / i Cli ;t 表示電機上升的時間,i表示電機處于上升時的 電流，

7、Ci是一個可標定的常數；根據電機電流i與電機扭矩的線性關系計算出實 際扭矩 Ta;rqyn14ZNXI所述步驟(3)中開窗電機扭矩和霍爾信號關系如下To = (Ct) X At/(2X t3 -3 Xt2 X At + tX A t2), T。表示扭矩,t = t2, At = t2-tl, Ct 是阻尼參數,tl 為兩個霍爾傳感器輸出的方波的起始端的時間差,t2為1/2方波周期與tl的時 間差。本發明系統和方法采用垂直雙hall的方法，該方法通過hall采樣獲得車窗位置及扭矩，通過電機電流及其積分可以計算出車窗電機當前的扭矩及位置。 實時比較車窗在每一位置的扭矩就能算出防夾力從而高精度實現防

8、夾和實時的 標定。具有硬件結構EmxvxOtOco簡單、軟件算法方便、成本低精度高的優點。附圖說明圖I為發明系統結構示意圖2為兩個霍爾傳感器輸出波形圖。具體實施例方式如圖I所不一種車窗防夾系統，包括車窗I,車窗牽引拉絲2, 車窗電機3,電機控制繼電器4,車窗防夾中央處理器5,車窗上下開關6,汽車總線 連接7和車窗電機霍爾傳感器8 ;所述車窗電機霍爾傳感器8為兩個，垂直安裝， 兩個霍爾傳感器8具有90度的相位差。車窗上下開關6根據乘客的要求發出上 升或下降的信號，電機控制繼電器4根據中央處理器5的指令給電機3供電，電機3根據電流方向拉動玻璃牽引拉絲2決定車窗I的升降。車窗防夾中央處理器5可以通過

9、A/D米樣來檢測車窗電機3的電流及方向。車窗電機3的雙霍爾傳感器 8在電機轉動時交替產生脈沖信號(如圖2所示)，中央處理器5實時檢測脈沖信 號的邊沿。每一扇車窗使用單獨的模塊車窗模塊。通常有一個主控模塊，它可以通過總線網絡發送控制信號給其它車窗模塊執行其SixE2yXPq5升降命令。其它車窗模塊不僅可以接受本地按鍵命令，還可以接受總線網絡 上的控制命令，從而實現遠程控制功能。車窗控制模塊通過采集電機運行電流和 hall的脈寬來間接計算玻璃所受到的力。開關包括一個采用無自鎖的按鍵開關 該 6ewMyirQFL開關有五檔，分別表示自動上升，上升，停止，下降，自動下降。一種車窗防夾 系統防夾力的實時

10、標定方法，包括下述步驟kavU42VRUs(1)對車窗進行標定，標定過程包括檢測霍爾器件脈寬的占空比，標定車窗的 行程和正常上升過程中車窗各位置的扭矩；y6V3ALOS89(2)根據車窗電機電流i與電機扭矩的線性關系計算出實際扭矩 Ta,根據電 流i與車窗位置的函數關系計算出車窗位置計算值D。； M2ub6vSTnP(3)車窗電機的旋轉會使電機上霍爾傳感器發出霍爾信號，兩個霍爾傳感器 的信號為有90度相位差的規則的方波信號，通過記錄單個霍爾信號的個數記錄 車窗實際位置Da ;通過檢測兩個霍爾信號的時間差計算出電機扭矩計算值 To ; 0YujCfmUCw(4)將測得的實際扭矩Ta減去當前實際位

11、置Da的扭矩計算值T。就可以得 到電機扭矩相對于正常情況下的偏移值;電機對牽引車窗上升的拉絲的轉速比是 固定的，電機的扭矩的偏移值與對車窗施加的力成正比關系，通過電機扭矩計算 出標定車窗所受的力的偏差值,實時的修正車窗正常上升所施加的力，加上設定 的防夾閾值,實現車窗防夾力的實時標定。eUts8ZQVRd所述步驟(2)中電流i與車窗位置的函數關系為 Do = Ci / i Cli ; t 表示 電機上升的時間,i表示電機處于上升時的電流，Ci sQsAEJkW5T是一個可標定的常數；根據電機電流i與電機扭矩的線性關系計算出實際扭矩Ta。因為開窗電機在小于額定電流時，電流與扭矩是成 正比的，在沒

12、有外力時扭矩的大小直接反映了玻璃上升時的阻力，當車窗受到防夾外力時電機扭矩就會增加。在電機電流沒有超過額定電流時 ，電機扭矩是防夾 力的真實反應。通過檢測開窗電機電流可以推算出扭矩從而線性推算出防夾力 大小。我們稱這個為實際扭矩 Ta。在小于額定電流時開窗電機電流的積分將能 反映出玻璃向上的行程，我們稱這個數值為車窗位置計算值D。所述步驟(3)中開窗電GMsIasNXkA機扭矩和霍爾信號關系如下 To = (Ct) X At/(2X t3 -3 X t2 X At + tX At2), Tc表示扭矩,t = t2,At = t2_tl,Ct是阻尼參數,tl為兩個霍爾傳感器輸出的方波的起始端的時

13、間差，t2為1/2方波周期與tl的時間差。另外在開窗電機上裝有2個90度偏移的高精度雙霍爾傳感器件 A和B。開窗電機的旋轉會使電機 上霍爾傳感器發出霍爾信號有90度相位差的規則TIrRGchYzg的方波信號如圖2所示,通過記錄單個霍爾信號的個數可以記錄車窗實際位 置Da ;通過才測2個霍爾信號的時間差能進一步檢測電機扭矩，進而測出防夾 力。在系統設計時需要對某一型號的車窗進行標定。標定過程包括檢測霍爾器 件脈寬的占空比，標定車窗的行程和正常上升過程中車窗各位置的7EqZcWLZNX扭矩等。標定完成后，根據本發明的算法每次自動上升的過程中會實時更新 當前位置的實際扭矩值,實時測得的扭矩值減去當前

14、位置到的扭矩計算值就可以 得到電機扭矩相對于lzq7IGf02E正常情況下的偏移值。因為電機對牽引車窗上升的拉絲的轉速比是固定的，所以電機的扭矩的偏移值與對車窗施加的力成正比關系。由此可以通過電機扭 矩計算出車窗所受的力的大小。當計算出車窗上所受到的力大于我們設定的閾 值，就使車窗停止上升，執行下降動作。zvpgeqJ1hk權利要求1 .一種車窗防夾系統，包括車窗，車窗牽引拉絲，車窗電機，電機控制繼電器， 車窗防夾中央處理器，車窗上下開關，汽車總線連接和車窗電機霍爾傳感器；其特 征在于所述車窗電機霍爾傳感器為兩個，垂直安裝，兩個霍爾傳感器具有90度的 才目包差。NrpoJac3v12 . 一種

15、車窗防夾系統防夾力的實時標定方法，包括下述步驟(1)對車窗進行 標定,標定過程包括檢測霍爾器件脈寬的占空比，標定車窗的行程和正常上升過 程中車窗各位置的扭矩；1nowfTG4KI(2)根據車窗電機電流i與電機扭矩的線性關系計算出實際扭矩Ta,根據電流i與車窗位置的函數關系計算出車窗位置計fjnFLDa5Zo算值D。；(3)車窗電機的旋轉會使電機上霍爾傳感器發出霍爾信號，兩個霍 爾傳感器的信號為有90度相位差的規則的方波信號，通過記錄單個霍爾信號的 個數記錄車窗實際位置Da ;通過檢測兩個霍爾信號的時間差計算出電機扭矩計 算值T。；(4)將測得的實際扭矩Ta減去當前實際位置Da的扭矩計算值T。就

16、可 以得到電機扭矩相對于正常情況下的偏移值;電機對牽引車窗上升的拉絲的轉速 比是固定的，電機的扭矩的偏移值與對車窗施加的力成正比關系，通過電機扭矩計算出標定車窗所受的力的偏差值,實時的修正車窗正常上升所施加的力，加上 設定的防夾閾值，實現車窗防夾力的實時標定。tfnNhnE6e53 .根據權利要求2所述的車窗防夾系統防夾力的實時標定方法，其特征在于 所述步驟 中電流i與車窗位置的函數關系為Do = Ci / i d, ;t 表示電機上 升的時間，i表示電機處于上升時的電流，Ci是一個可標定的常數；根據電機電流 i與電機扭矩的線性關系計算出實際扭矩 Ta;所述步驟(3)中開窗電機扭矩和霍 爾信號關系如下 To = (Ct) X At/(2X t3 - 3 Xt2 X At + tXA t2), T。表示扭矩,t = t2, At = t2-tl, Ct是阻尼參數,tl為兩個霍爾傳感器輸出的方波HbmVN777sL的起始端的時間差，t2為1/2方波周期與tl的時間差全文摘要本發明公布了一種車窗防夾系統，包括車窗，車窗牽引拉絲，車窗電機，電機控制繼電器，車窗防夾中央處理器，車窗上下開關，汽車總線連接和車窗電機霍爾 傳感器；其特征在于所述車窗電機霍爾傳感器為兩個，垂直安裝，兩個霍爾傳感器 具有90度的相位