專利名稱：智能型鎖車自動關(guān)窗裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種應用于具有“中控門鎖系統(tǒng)”和“電動門窗系統(tǒng)”機動車中的可實現(xiàn)在鎖車的同時自動將未關(guān)閉車窗關(guān)閉的裝置。
背景技術(shù)：
目前，大多數(shù)汽車均安裝有“中控門鎖系統(tǒng)”和“遙控門鎖系統(tǒng)”。中控門鎖的應用減少了車主在上、下車時逐一打開車門鎖扣和按下車門鎖扣的麻煩。遙控門鎖的應用則更為先進，它可以實現(xiàn)車主不用鑰匙，無論白天，還是黑夜，均可在遠距離操作遙控按鈕將汽車車門鎖住或打開即“閉鎖”或“開鎖”。
另外，對于那些安裝有“中控門鎖系統(tǒng)”和“遙控門鎖系統(tǒng)”的汽車來說，汽車本身大多數(shù)還安裝有“電動門窗系統(tǒng)”及“電動天窗系統(tǒng)”，車內(nèi)駕駛者和乘客可通過按鈕控制車窗玻璃的上升/下降及天窗的打開/關(guān)閉。
但是，由于大多數(shù)汽車安裝的“中控門鎖系統(tǒng)”(包括遙控門鎖系統(tǒng))和“電動門窗系統(tǒng)”(包括電動天窗)是兩個獨立的系統(tǒng)，二者無聯(lián)系，所以，經(jīng)常出現(xiàn)車主下車鎖車了，但是卻忘記關(guān)閉車窗的事情。
為了避免上述事情的發(fā)生，有些車型汽車增加了利用中控門鎖鎖車關(guān)窗的功能。如德國寶馬公司的X5系列轎車，其遙控門鎖不僅具有開鎖/閉鎖功能，還附加了用遙控器開窗/關(guān)窗的功能，即用遙控器的開鎖鍵即能遙控開鎖，又能遙控開窗；用遙控器的鎖車鍵即能遙控鎖車，又能遙控關(guān)窗。開窗的操作方法是當按下遙控器開鎖鍵時，四車門立刻開鎖，需要開窗時必須再按住開鎖鍵5秒鐘以上，兩前窗先啟動開窗，約0.3秒后兩后窗啟動開窗。關(guān)窗的操作方法是當按下遙控器鎖車鍵時，四車門立刻閉鎖，需要關(guān)窗時必須再按住鎖車鍵5秒鐘以上，兩前門窗先啟動關(guān)窗，約0.3秒鐘后兩后門窗啟動關(guān)窗。要強調(diào)的是車門閉鎖后必須操作遙控鎖車鍵延時5秒鐘以上才能關(guān)窗，是人們一種故意的行為，只有發(fā)現(xiàn)了車窗沒有關(guān)閉而又不愿意重新打開車門進車內(nèi)操作關(guān)窗，在車外操作遙控器使車窗關(guān)好，為車主有意識的關(guān)窗帶來了方便。又比如德國的大眾公司在中國上海生產(chǎn)的帕薩特B5轎車也增加了用中控門鎖控制開窗/關(guān)窗功能，其操作方法是用鑰匙開鎖，四車門鎖立刻打開，若需要開窗，必須要用鑰匙在鎖孔里待開鎖后、在開鎖旋轉(zhuǎn)方向再停留5秒鐘以上，車窗玻璃自動打開；用鑰匙鎖車時，四車門立刻閉鎖，若需要關(guān)窗必須要用鑰匙在鎖孔里待閉鎖后、在閉鎖旋轉(zhuǎn)方向停留5秒鐘以上，車窗玻璃自動關(guān)閉，其設計理念與上述寶馬公司X5系列相同，都是一種人為的在車外操作升窗的故意行為。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本實用新型的目的是提供一種機動車智能型鎖車自動關(guān)窗裝置，該智能型鎖車自動關(guān)窗裝置將汽車原有的“中控門鎖系統(tǒng)”/“遙控門鎖系統(tǒng)”的“閉鎖”功能和“電動門窗系統(tǒng)”/“電動天窗系統(tǒng)”的“關(guān)窗”功能有效地結(jié)合在一起，使車主在離開汽車、將汽車鎖住即“閉鎖”的同時自動將未關(guān)閉到位的門窗/或天窗自動關(guān)閉到位，即達到了駐車安全的目的，又免去了車主對車窗/或天窗的掛念。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種智能型鎖車關(guān)窗裝置，其特征在于它由微處理器、執(zhí)行電路、電流傳感器和電源電路構(gòu)成；所述微處理器的一個信號輸入端與汽車點火開關(guān)線相連，微處理器的另一信號輸入端與汽車閉鎖信號線相連，微處理器的又一信號輸入端與串聯(lián)在汽車車窗升窗/和天窗關(guān)窗電機供電回路中的電流傳感器的信號輸出端相連；微處理器的信號輸出端通過執(zhí)行電路分別與控制汽車車窗升窗/和天窗關(guān)閉電機啟/停的繼電器線圈相連，控制升窗電機的啟/停；所述電源電路為所述微處理器和汽車電動車窗/和電動天窗系統(tǒng)供電。
所述微控制器按順序依次輸出控制信號，使汽車的四個車窗/和天窗逐一關(guān)閉。
本實用新型還包括一開關(guān)元件，該開關(guān)元件串聯(lián)在所述電源電路與汽車電動車窗/和電動天窗系統(tǒng)之間；該開關(guān)元件的控制端與所述微處理器的又一信號輸出端相連。
所述電流傳感器主要由霍爾傳感器、集成運放組成；霍爾傳感器的信號輸出端經(jīng)集成運放與所述微處理器的信號輸入端相連。
所述執(zhí)行電路由電阻、三極管相連；三極管的基極經(jīng)電阻與所述微處理器的控制信號輸出端相連；三極管的集電極與12V電源相連，三極管的發(fā)射極與所述控制升窗電機啟/停的繼電器線圈相連。
所述執(zhí)行電路還包括四個繼電器，所述繼電器線圈與所述執(zhí)行電路的輸出端相連，受所述執(zhí)行電路控制；四個繼電器的常閉觸點分別串聯(lián)在汽車四個車門的升窗電機電源回路中，其常開觸點的一端經(jīng)電流傳感器與12V電源相連，另一端與被汽車車窗升窗/和天窗關(guān)窗電機的正極相連。
由于本實用新型采用以上技術(shù)方案，即在車主按下遙控器鎖車鍵或用車鑰匙鎖車的同時自動使本實用新型的CPU開始工作，代替車主自動將四個車窗和天窗巡檢一遍，查找沒有關(guān)閉到位的車窗和天窗、并啟動電機將其關(guān)閉到位，所以，本實用新型可以免去車主的后顧之憂，使車主的鎖車行為是有意識的，而關(guān)窗行為是無意識的，充分體現(xiàn)以人為本的設計理念。
又由于本實用新型微處理器CPU是逐一輸出控制信號，使車窗升降電機按順序逐一啟動工作，這種設計方法的優(yōu)點是1、如果四個升降電機同時向上升方向轉(zhuǎn)動，所需電流應在25A左右，如果四個升降電機同時卡死，升降電機回路電流迅速上升到60A左右，此時因汽車發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)，發(fā)電機停止工作，給汽車電瓶及升降電機供電電路帶來很大負擔，尤其是使用多年的舊車，會出現(xiàn)車窗上升不到位的現(xiàn)象；2、升降電機的保護電路和電流傳感器的成本偏高，四個升降電機同時工作必須要用四個電機保護電路即四個電流傳感器。而本發(fā)明很好的解決了上述兩個缺點，比如每次只有一個升降電機工作，需用5A～7A電流，電機卡死時瞬間電流最多能達到15A，遠遠低于四個升降電機同時工作的所用電流。又比如采用按順序逐一啟動升降電機可以只采用一個電流傳感器，減少了三個電流傳感器，使制造成本大大降低，為產(chǎn)品市場提高了競爭力。


圖1為本實用新型的原理框圖圖2為本實用新型的具體電路圖圖3為本實用新型輸出端子與被控升窗電機控制端的連接關(guān)系圖圖4為本實用新型輸出端子與被控升窗電機控制端的另一種連接關(guān)系圖具體實施方式
如圖1所示，本實用新型公開的智能型鎖車關(guān)窗裝置主要由微處理器MCU、執(zhí)行電路、電流傳感器和電源構(gòu)成；微處理器的一個信號輸入端與汽車點火開關(guān)線相連，微處理器的另一信號輸入端與汽車閉鎖信號線相連，微處理器的又一信號輸入端與串聯(lián)在汽車天窗和車窗電機供電回路中的電流傳感器的信號輸出端相連；微處理器的信號輸出端通過執(zhí)行電路分別與控制汽車車窗升窗/和天窗關(guān)閉電機啟/停的繼電器線圈相連，控制升窗電機的啟/停，從而控制汽車的關(guān)窗。
當汽車發(fā)動機熄滅后，即汽車點火開關(guān)線為OFF狀態(tài)時，本實用新型微處理器處于等待狀態(tài)；當車主發(fā)出鎖車信號時，即汽車閉鎖信號線為ON狀態(tài)時，微處理器開始工作；微處理器的一個信號輸出端輸出控制信號，通過執(zhí)行電路，使汽車的一個車門升窗電機開始工作、升窗；當該車窗玻璃升到頂后，延時一段時間，微處理器開始輸出下一控制信號，使汽車的下一個車門升窗電機開始工作、升窗；當該車窗玻璃升到頂后，延時一段時間，微處理器再輸出下一控制信號，使汽車的又一個車門升窗電機開始工作、升窗；如此循環(huán)往復，微處理器依次輸出控制信號，使汽車的四個車門車窗/和天窗依次關(guān)閉。在升窗電機工作過程中，一旦車窗升到頂部，升窗電機被卡死后，升窗電機供電回路中的電流升高，串聯(lián)在電機供電回路中的電流傳感器檢測到這一情況即車窗已升到頂部后，微處理器立即切斷該路升窗電機控制信號，使該路升窗電機停止工作，以防止升窗電機因長時間堵轉(zhuǎn)電流升高而被燒毀。
圖2為本實用新型具體電路圖。如圖所示，本實用新型主要由微處理器U3(型號PIC16C505)、執(zhí)行電路(七NPN達林頓晶體管陣列U4、三極管T1～T4、電阻R13～R20)、電流傳感器H1和電源U2(5V穩(wěn)壓芯片78L05)構(gòu)成。
微處理器U3的禁止工作信號端管腳3通過插座A3與汽車點火開關(guān)線相連。當汽車發(fā)動機熄火后，U3的管腳3為低電平，微處理器U3處于等待狀態(tài)；當汽車發(fā)動機工作時，U3的管腳3為高電平，微處理器U3處于禁止工作狀態(tài)，防止在汽車行駛過程中，由于自動閉鎖引起自動關(guān)窗的誤操作出現(xiàn)。
微處理器的另一信號輸入端即本實用新型啟動信號控制端U3的管腳5或6通過撥碼開關(guān)X1、插座A4與汽車閉鎖信號線相連。如果車主發(fā)出的鎖車信號為正脈沖信號，撥碼開關(guān)X1的1、3導通，U3的管腳6為高電平，微處理器U3開始工作；如果車主發(fā)出的鎖車信號為負脈沖信號，撥碼開關(guān)X1的1、2導通，U3的管腳5為低電平，微處理器U3開始工作。
微處理器U3工作后，U3的管腳13輸出高電平，經(jīng)達林頓管U4驅(qū)動繼電器J1線圈使常開點閉合，使汽車電動車窗、天窗升窗電機供電回路帶電。
微處理器U3的六路信號輸出端管腳12、11、10、9、8、7依次輸出高電平，通過七達林頓晶體管陣列U4，依次驅(qū)動升降繼電器上升控制線圈負極和天窗斜降、滑關(guān)控制端負極；如果原車升降繼電器上升控制線圈是正極控制，則撥碼開關(guān)X2、X3、X4、X5連接1、3位置，使執(zhí)行電路中的三極管T4、T3、T2、T1導通，向繼電器線圈供電，再參見圖3，這樣就可以驅(qū)動原車所配備的升窗繼電器正極控制或負極控制(天窗均為負極控制)，使升窗電機啟/停的繼電器線圈帶電吸合，使被控升窗電機帶電旋轉(zhuǎn)，升窗。本實用新型微處理器U3依次輸出控制信號，使升窗電機旋轉(zhuǎn)，也就是說，每次微處理器只輸出一個控制信號，使一個升窗電機工作，只有一個車窗升到頂后，微處理器才輸出另一個控制信號，使另一個升窗電機工作。
在升窗電機工作過程中，一旦車窗升到頂部，升窗電機被卡死后，串聯(lián)在電機供電回路中的電流傳感器H1檢測到這一情況即車窗已升到頂部后，與電流傳感器H1的信號輸出端相連的微處理器U3的狀態(tài)判斷管腳4為高電平，U3立即切斷該路升窗電機控制信號，使該路升窗電機停止工作，以防止升窗電機因長時間堵轉(zhuǎn)電流升高而被燒毀。在運行過程中，微處理器U3每隔20mS判斷一次，如果電流傳感器H1輸出低電平，微處理器U3允許該路升窗電機工作，如果電流傳感器H1輸出高電平，微處理器U3立即切斷該路輸出。
在本實用新型的具體實施例中，微處理器U3的第7腳與被控天窗滑動關(guān)窗電機控制端相連；第8腳與被控天窗斜降關(guān)窗電機控制端相連；第9腳與被控的右前門升窗電機控制端相連；第10腳與被控的右后門升窗電機控制端相連；第11腳與被控的左后門升窗電機控制端相連；第12腳被控的左前門升窗電機控制端相連。
本發(fā)明的工作流程是汽車的四個電動車窗和一個電動天窗升窗電機分六次按先后順序逐一工作，每個車窗和天窗關(guān)閉完畢后間隔300mS啟動下個車窗升窗電機。同時，微處理器U3每隔20mS判斷一次電流傳感器輸出端的電平狀態(tài)，每當檢測到其為高電平時，迅速使任意一正在工作的輸出腳變?yōu)榈碗娖?，切斷升窗電機的供電，使其停止旋轉(zhuǎn)。
具體工作流程當微處理器U3的第3腳處于低電平狀態(tài)時，其第5腳受到一負脈沖或第6腳受到一正脈沖時，U3的第13腳由低電平變?yōu)楦唠娖剑囓嚧昂吞齑吧半姍C供電回路導通、供電。微處理器延遲300mS后，第12腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，?jīng)執(zhí)行電路使汽車右前門升窗電機工作、關(guān)窗，延時10s后，即車窗升到頂后，微處理器U3的第12腳由高電平變回低電平，升窗電機端電，停止旋轉(zhuǎn)，在升窗電機工作的10s鐘內(nèi)，U3每隔20mS檢測一次U3的第4腳(判斷腳)，當?shù)?腳由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，U3立即將U3的第12腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，切斷該路輸出。微處理器U3延遲300mS，U3的第11腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，啟動右后門升窗電機，其工作過程與上述第12腳相同。當右后門關(guān)窗完畢后，微處理器U3延遲300mS，其第10腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，啟動左后門升窗電機、關(guān)窗，其工作過程與上述第12腳相同。如此循環(huán)一遍，將汽車的四個車門車窗和天窗關(guān)閉完畢。
本實用新型所選用的電流傳感器主要有霍爾器件(H1)SJ411、集成運放(U1)TL072組成，SJ411是一個線性電流檢測器件，特點是能夠?qū)崿F(xiàn)電氣隔離、即被檢測的大電流和感應信號之間的隔離，并且輸出的微弱信號與被檢測大電流成正比關(guān)系。其中，由U1A和R5、R6、R7、R21組成的典型差動運算放大電路，由U1B、W1組成的電壓比較器，U1B的反向輸入端(5腳)經(jīng)W1調(diào)整到一個基準電壓，此電壓設定在H1感應到的電流達到13A時U1A的輸出電壓值，升降電機正常工作時約有5A～7A的負載電流，此時H1產(chǎn)生的感應電信號非常微小，經(jīng)差動放大器放大后，輸出電壓依然遠遠低于U1B的閾值電壓，U1B的7腳仍為低電平輸出，控制電路正常工作；當車窗升到頂點、升降電機卡死，電機回路電流迅速上升(15A以上)，當超過13A時，U1A的輸出電壓迅速上升，超過U1B閾值電壓，輸出腳(7腳)翻轉(zhuǎn)為高電平，經(jīng)R12到U3的第4腳(判斷腳)，使U3提前結(jié)束正在工作的控制回路，卡死升降電機回路斷路，H1處的感應電流迅速下將到0A，電流傳感器輸出腳(7腳)翻轉(zhuǎn)為低電平，保證執(zhí)行下一門窗升降電機工作。調(diào)整W1可設定電壓比較器的閾值電壓，以設定以對保護電流起始值的大小。
構(gòu)成電流傳感器的霍爾器件(SJ411)也可以用一只取樣電阻代替，電阻值為0.02歐姆，允許電流20A，差動放大電路不變，通過調(diào)整R5、R6、R7、R21的阻值，也可以起到與SJ411的相同的效果，這樣做的優(yōu)點是降低成本；缺點是不能實現(xiàn)電器隔離。
圖3為本實用新型輸出端子的接線關(guān)系圖。如圖所示，其中，輸出端子B11與汽車電動車窗供電回路相連，輸出端子B12與汽車電動天窗供電回路相連，輸出端子B1～B4分別與汽車前、后左右四個電動車窗的升窗電機控制端相連；輸出端子B5、B6分別與汽車電動天窗滑動關(guān)窗、斜向關(guān)窗電機控制端相連。
在現(xiàn)有汽車電動門窗系統(tǒng)中，手動升降開關(guān)控制升窗電機的方法有兩種一種是通過控制控制升窗電機啟/停的繼電器正極；另一種是通過控制控制升窗電機啟/停的繼電器負極。如圖2所示，當遇到升降開關(guān)控制繼電器正極時，將撥碼開關(guān)X2、X3、X4、X5的跳線1、2相連，使T4、T3、T2、T1通過B1、B2、B3、B4分別向四個升窗繼電器供電；當遇到升降開關(guān)控制繼電器負極時，將撥碼開關(guān)X2、X3、X4、X5的跳線1、3相連，使U4的第15腳、第14腳、第13腳、第12腳直接通過B1、B2、B3、B4分別使四個升窗繼電器對地導通，所以本發(fā)明能兼容各類電動門窗控制電路。
就目前小汽車電動門窗系統(tǒng)電路可分為兩大類，其中一類如圖3所示升降開關(guān)通過控制繼電器，進而控制升窗電機。另一類如圖4所示傳統(tǒng)的升降開關(guān)直接控制升降電機的方式、應用也很廣泛，比如德國大眾公司在中國大陸生產(chǎn)的桑塔鈉系列；美國通用公司在中國上海生產(chǎn)的別克系列仍采用這種方式，這類車型的市場也很龐大，本發(fā)明能兼容這類車型，在輸出執(zhí)行電路增加一5腳繼電器，代替上述的升窗繼電器即可實現(xiàn)自動升窗控制，圖四是四個電動門窗中其中一個門窗控制電路的連接圖，在原車裝備的升降開關(guān)至升降電機上升控制電路里串接一5腳繼電器，其中一常閉固定觸點接升降開關(guān)，一常閉活動觸點接升降電機，常開觸點經(jīng)圖2中的A點接電流傳感器至正12V電源，線圈一端接正12V電源，另一端直接連接本發(fā)明U4(ULN2003)的輸出端(參照圖2U4第15、14、13、12腳，T4、T3、T2、T1去掉不用)，其工作原理為(參照圖4)當用手動開關(guān)開窗或關(guān)窗時，由于繼電器常閉觸點的閉合，電機回路導通，不影響電機工作。當鎖車升窗時，ULN2003驅(qū)動繼電器工作使常閉活動觸點張開，常開觸點閉合，電流由電源正極經(jīng)電流傳感器、繼電器、升降電機、升降開關(guān)到電源負極，電機向車窗上升方向轉(zhuǎn)動，車窗玻璃上升到頂點時，電流傳感器發(fā)出關(guān)閉信號，使卡死的升降電機迅速斷電(方法與前面所述帶有升窗繼電器控制電路的方法相同)，然后啟動下一路升降電機工作，這樣就實現(xiàn)了鎖車自動關(guān)窗。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，本實用新型的保護范圍并不局限于此。任何基于本實用新型技術(shù)方案上的等效變換均屬于本實用新型保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能型鎖車關(guān)窗裝置，其特征在于它由微處理器、執(zhí)行電路、電流傳感器和電源電路構(gòu)成；所述微處理器的一個信號輸入端與汽車點火開關(guān)線相連，微處理器的另一信號輸入端與汽車閉鎖信號線相連，微處理器的又一信號輸入端與串聯(lián)在汽車車窗升窗/和天窗關(guān)窗電機供電回路中的電流傳感器的信號輸出端相連；微處理器的信號輸出端通過執(zhí)行電路分別與控制汽車車窗升窗/和天窗關(guān)閉電機啟/停的繼電器線圈相連，控制升窗電機的啟/停；所述電源電路為所述微處理器和汽車電動車窗/和電動天窗系統(tǒng)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能型鎖車關(guān)窗裝置，其特征在于所述微控制器按順序依次輸出控制信號，使汽車的四個車窗/和天窗逐一關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能型鎖車關(guān)窗裝置，其特征在于本實用新型還包括一開關(guān)元件，該開關(guān)元件串聯(lián)在所述電源電路與汽車電動車窗/和電動天窗系統(tǒng)之間；該開關(guān)元件的控制端與所述微處理器的又一信號輸出端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種智能型鎖車關(guān)窗裝置，其特征在于所述電流傳感器主要由霍爾傳感器、集成運放組成；霍爾傳感器的信號輸出端經(jīng)集成運放與所述微處理器的信號輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種智能型鎖車關(guān)窗裝置，其特征在于所述執(zhí)行電路由電阻、三極管相連；三極管的基極經(jīng)電阻與所述微處理器的控制信號輸出端相連；三極管的集電極與12V電源相連，三極管的發(fā)射極與所述控制升窗電機啟/停的繼電器線圈相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種智能型鎖車關(guān)窗裝置，其特征在于所述執(zhí)行電路還包括四個繼電器，所述繼電器線圈與所述執(zhí)行電路的輸出端相連，受所述執(zhí)行電路控制；四個繼電器的常閉觸點分別串聯(lián)在汽車四個車門的升窗電機電源回路中，其常開觸點的一端經(jīng)電流傳感器與12V電源相連，另一端與被汽車車窗升窗/和天窗關(guān)窗電機的正極相連。
專利摘要本實用新型公開了一種智能型鎖車關(guān)窗裝置，它由微處理器、執(zhí)行電路、電流傳感器和電源電路構(gòu)成。所述微處理器的一個信號輸入端與汽車點火開關(guān)線相連，微處理器的另一信號輸入端與汽車閉鎖信號線相連，微處理器的又一信號輸入端與串聯(lián)在汽車車窗/和天窗升窗電機供電回路中的電流傳感器的信號輸出端相連；微處理器的信號輸出端通過執(zhí)行電路分別與控制汽車車窗/和天窗升窗電機啟/停的繼電器線圈相連，控制升窗電機的啟/停。所述微控制器按順序依次輸出控制信號，使汽車的四個車窗/和天窗逐一關(guān)閉。在關(guān)窗過程中，一旦車窗升到頂部，串聯(lián)在升窗電機供電回路中的電流傳感器檢測到這一情況后，微處理器立即切斷該路升窗電機控制信號，使該路升窗電機停止工作。
文檔編號E05B49/02GK2748598SQ20042005860
公開日2005年12月28日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者徐鳴 申請人:徐鳴