一種基于雙霍爾傳感器與直流電機(jī)的四門車窗防夾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙霍爾傳感器與直流電機(jī)的四門車窗防夾方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，轎車的普及程度越來(lái)越高。現(xiàn)代轎車門窗玻璃的升降方式基本拋棄了搖把式的手動(dòng)升降方式，普遍采用按鈕式的電動(dòng)升降方式。但是電動(dòng)升降方式的車窗存在較大的安全隱患。到目前為止多起乘客被上升車窗夾傷的事故被報(bào)道，其中大部分受傷者為兒童，因此為滿足日益增長(zhǎng)的駕駛安全性和舒適性的需求，現(xiàn)在電動(dòng)玻璃升降器幾乎已經(jīng)成為汽車的基本配置，原本僅裝配在高檔轎車上的電動(dòng)防夾玻璃升降器，逐漸被更多的中低檔車所采用，并且這成為未來(lái)玻璃升降器發(fā)展的一種趨勢(shì)。
[0003]所謂防夾車窗，就是指當(dāng)車窗自動(dòng)上升時(shí)，如果在上升過(guò)程中偵測(cè)到有障礙物存在時(shí)，車窗就立即反轉(zhuǎn)一段距離后停止，以釋放障礙物，這樣就達(dá)到了防夾的目的。
[0004]目前，從防夾功能上流行的防夾玻璃升降器主要分為兩類:接觸式和非接觸式。接觸式是指當(dāng)電動(dòng)車窗系統(tǒng)感觸到有異物在玻璃上，則會(huì)自動(dòng)停止玻璃上升工作；非接觸式是指通過(guò)光學(xué)控制系統(tǒng)來(lái)探測(cè)有無(wú)異物存在于車窗的移動(dòng)范圍內(nèi)，進(jìn)而控制玻璃的移動(dòng)，進(jìn)而無(wú)需異物直接接觸到玻璃。這個(gè)光學(xué)控制系統(tǒng)的主要元器件為光學(xué)傳感器，它是由紅外發(fā)射機(jī)和接收器所組成，其安裝在車窗的內(nèi)飾件上，能連續(xù)對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行精確地掃描。因后者的成本較高且性能不穩(wěn)定，本發(fā)明采用的是在保證高可靠性和成本相對(duì)較低的情況下對(duì)接觸式的防夾玻璃升降器展開(kāi)研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于雙霍爾傳感器與直流電機(jī)的四門車窗防夾方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種基于雙霍爾傳感器與直流電機(jī)的四門車窗防夾方法，包括以下步驟:
[0007]I)設(shè)置電動(dòng)車窗防夾系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，包括防夾區(qū)域，防夾力的大小及防夾系統(tǒng)的線性剛度；
[0008]2)控制器通過(guò)安裝在每個(gè)車門控制車窗玻璃升降器的電機(jī)內(nèi)的霍爾傳感器I進(jìn)行脈沖個(gè)數(shù)的檢測(cè)獲得車窗玻璃的位置信息；
[0009]3)用取樣電阻進(jìn)行電機(jī)電流檢測(cè)，對(duì)電動(dòng)車窗的背景力進(jìn)行標(biāo)定，在此基礎(chǔ)上根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，確定防夾力與電機(jī)電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系并確定玻璃上升遇到障礙物的積分閥值；以及通過(guò)安裝在電機(jī)內(nèi)的霍爾傳感器2進(jìn)行脈沖寬檢測(cè)獲得車窗玻璃的受力信息；
[0010]4)控制器根據(jù)車窗玻璃的位置信息確定車窗的位置是否運(yùn)行在防夾范圍之內(nèi)；然后結(jié)合兩個(gè)脈沖信號(hào)的相位差判斷車窗玻璃的運(yùn)動(dòng)方向；若車窗玻璃的位置處在上升階段的防夾區(qū)域，控制器根據(jù)霍爾傳感器進(jìn)行脈沖寬度的檢測(cè)獲得車窗玻璃的受力信息，判斷受力信息與背景力的關(guān)系并根據(jù)背景力確定脈沖寬度的預(yù)設(shè)閥值(通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)的方法獲得)；
[0011]預(yù)設(shè)閥值:電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的脈沖寬度很平均且比較小，而受到阻力時(shí)的脈沖寬度迅速增大，并且是運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的脈沖寬度幾十倍，所以預(yù)設(shè)閥值先由離線仿真確定一個(gè)大致的初始值，再由實(shí)際運(yùn)動(dòng)所受力大小監(jiān)測(cè)相應(yīng)脈沖寬度大小最終確定準(zhǔn)確的預(yù)設(shè)閥值。
[0012]5)結(jié)合雙霍爾傳感器與直流電機(jī)電流的檢測(cè)信息，當(dāng)車窗玻璃的位置處在上升階段的防夾區(qū)域，霍爾傳感器的脈沖寬度大于預(yù)設(shè)閥值并且直流電機(jī)電流曲線的積分值大于玻璃上升遇到障礙物的積分閥值時(shí)則判定車窗玻璃遇到障礙物，開(kāi)始實(shí)施防夾操作。
[0013]6)若四門車窗同時(shí)運(yùn)作，會(huì)產(chǎn)生8路霍爾信號(hào)和4路電流采集信號(hào)，所述四門的防夾控制集中在一個(gè)控制器上處理，在出現(xiàn)四門車窗同時(shí)上升且達(dá)到防夾指標(biāo)的極限情況下，處理器響應(yīng)最先達(dá)到防夾指標(biāo)的車門，同時(shí)給出總線控制指令，使得其余車門在未達(dá)到或即將達(dá)到防夾的情況下均開(kāi)始實(shí)施防夾操作，從而達(dá)到四門防夾的目的。
[0014]按上述方案，所述步驟I)中防夾區(qū)域?yàn)榫嚯x車窗頂部4mm至200mm開(kāi)度范圍；防夾力的大小為100N ;防夾系統(tǒng)的線性剛度為50N/mm。
[0015]按上述方案，所述步驟2)獲得車窗玻璃的位置信息具體如下:霍爾傳感器的脈沖信號(hào)來(lái)自于識(shí)別安裝與電機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸上磁環(huán)的旋轉(zhuǎn)，電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生脈沖個(gè)數(shù)為定值，通過(guò)計(jì)數(shù)器記錄霍爾傳感器的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)判斷車窗玻璃是否處在防夾區(qū)域內(nèi)。
[0016]按上述方案，所述步驟4)獲得車窗玻璃的運(yùn)動(dòng)方向信息具體如下:所述安裝在電機(jī)內(nèi)的霍爾傳感器用于產(chǎn)生與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)狀況相對(duì)應(yīng)的方波脈沖信號(hào)，雙霍爾傳感器會(huì)產(chǎn)生兩路霍爾信號(hào)，且兩路霍爾信號(hào)具有一定的相位差，然后結(jié)合兩個(gè)脈沖信號(hào)的相位差判斷車窗玻璃的運(yùn)動(dòng)方向。
[0017]按上述方案，所述步驟5)中，若四門車窗同時(shí)運(yùn)作，四門車窗的檢測(cè)會(huì)產(chǎn)生8路霍爾信號(hào)和4路電流采集信號(hào)，所述四門的防夾控制集中在一個(gè)控制器上處理，若出現(xiàn)四門車窗同時(shí)上升且達(dá)到防夾指標(biāo)的極限情況，處理器響應(yīng)最先達(dá)到防夾指標(biāo)的車門，并給出總線控制指令，使得其余車門在未達(dá)到或即將達(dá)到防夾的情況下同時(shí)開(kāi)始實(shí)施防夾操作。
[0018]按上述方案，所述控制器選取的主控芯片為Freescale公司的16位高性能處理器，通過(guò)鎖相環(huán)技術(shù)把系統(tǒng)時(shí)鐘倍頻到40MHZ，提高霍爾信號(hào)的采樣頻率和程序的運(yùn)行速度，且其有8個(gè)周期和占空比可編程的獨(dú)立PffM通道，每個(gè)通道有獨(dú)立的計(jì)數(shù)器和允許寄存器，以滿足8路霍爾信號(hào)的采集。
[0019]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明基于霍爾傳感器的脈沖寬度與電流檢測(cè)相結(jié)合的算法使系統(tǒng)的可靠性及魯棒性大幅提高，能有效減少車窗防夾的誤檢誤報(bào)；通過(guò)對(duì)防夾系統(tǒng)剛度的合理設(shè)置，使得車門防夾系統(tǒng)更加人性化；通過(guò)將分散的每個(gè)電動(dòng)車窗的防夾控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為集中式的四門防夾控制系統(tǒng)架構(gòu)，提高了系統(tǒng)的效率減少了成本。
【附圖說(shuō)明】
[0020]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的車窗區(qū)域分布示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的霍爾傳感器和電流檢測(cè)的系統(tǒng)框圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的MC33993典型應(yīng)用圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的集中式的防夾控制系統(tǒng)架構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]—種基于雙霍爾傳感器與直流電機(jī)電流檢測(cè)的四門車窗防夾算法，包含以下步驟:
[0027](I)明確電動(dòng)車窗防夾系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，防夾區(qū)域與非防夾區(qū)域的定義，防夾力的大小及防夾系統(tǒng)的線性剛度；
[0028]如圖1為車窗區(qū)域的分布示意圖，防夾區(qū)域的范圍為距離車窗頂部4mm到離車窗頂部200mm的這