本發(fā)明涉及汽車車窗防夾及電機堵轉保護設計領域,尤其涉及一種基于有刷電機的電動車窗的防夾控制方法及其電機的堵轉控制方法。
背景技術:
現(xiàn)有的汽車車窗防夾系統(tǒng)設計復雜,需要在車輛的每個車門電機馬達處安裝連接防夾檢測感應裝置,安裝調(diào)試麻煩,系統(tǒng)復雜不穩(wěn)定。
而對于一些原有的不具備防夾功能的車窗,如果要進行改裝,則需要對汽車的原有電路系統(tǒng)進行改進,并需要在車輛的每個車門電機馬達處進行安裝,成本非常高昂,且安裝、調(diào)試和維護都很麻煩。
并且,現(xiàn)有的一些具有防夾設計的系統(tǒng),都是基于傳感器感應電流或電流檢測比較進行判斷是否發(fā)生防夾,確定防夾的判斷要素單一,影響防夾判斷的精確度。
而且,目前市場上進行電機堵轉的方法和電路主要是通過傳感器檢測或電流檢測實現(xiàn)的。例如,申請?zhí)枮?01210181027的中國專利公開了一種電機堵轉保護電路及其保護方法,其是通過磁環(huán)和速度傳感器檢測電機的轉速信號進行堵轉判斷的,這種方式電路復雜,而且隨著電機的使用損耗,其轉速必然是變化的,由此進行參數(shù)值比較的時候,其精準度會隨著電機的使用而降低。再如,申請?zhí)枮?01210062086的中國專利公開了一種車門窗電機堵轉保護方法及系統(tǒng),其是通過電流檢測實現(xiàn)堵轉判斷的,由于電流的變化與多種因素有關,例如開機瞬間及電機的瞬時過載狀態(tài)下,電流都比較大,類似于堵轉電流,因此,這種方式比較容易發(fā)生誤判。
技術實現(xiàn)要素:
根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種電動車窗的防夾控制方法,以解決上述問題的至少一個。該方法包括:
檢測電動車窗的車窗電機的電感抗變化;
根據(jù)電感抗變化生成脈沖波信號輸出;
根據(jù)電感抗變化和脈沖波信號進行判斷,在發(fā)生夾物時,生成防夾控制信號輸出,以控制電動車窗反轉。
本發(fā)明的防夾控制方法通過檢測電壓信號和脈沖波信號進行防夾判斷,從而在判斷發(fā)送防夾時生成防夾控制信號,以控制車窗的反轉,實現(xiàn)防夾保護,檢測的精準度高。
在一些實施方式中,檢測電動車窗的車窗電機的電感抗變化包括:在電動車窗的電機上串聯(lián)負載元器件,并在負載元器件上并聯(lián)一級放大電路,通過一級放大電路檢測負載元器件上的電壓信號輸出。利用有刷轉子電機(即馬達)在通電旋轉過程中,其內(nèi)部線圈由于轉子與電極的不斷通斷而不斷改變大小的原理,在電機的轉動電路中串聯(lián)負載元器件,通過檢測負載元器件上的電壓信號即可以反應車窗電機的電感抗變化。
在一些實施方式中,根據(jù)電感抗變化生成脈沖波信號輸出包括:將一級放大電路的輸出端連接至二級放大電路,二級放大電路根據(jù)一級放大電路輸出的變化的電壓信號生成脈沖波信號輸出。由于隨著電感抗的變化,一級放大電路將輸出波浪形的電壓信號,對該波浪形的電壓信號進行二級運放即可得到高低電平周期變化的脈沖波信號,通過計算脈沖波信號的周期數(shù)就可以精準地反映車窗電機的行程。并且,通過在一級放大電路的輸出端接入二級放大電路可以根據(jù)電壓信號自動輸出脈沖波信號,實現(xiàn)簡單,節(jié)省元器件,降低成本。
在一些實施方式中,根據(jù)電感抗變化和脈沖波信號進行判斷,在發(fā)生夾物時,生成防夾控制信號輸出,以控制電動車窗反轉包括:進行初始化,獲取單程旋轉圈數(shù)和到頂電壓進行預存;通過一級放大電路的輸出端獲取電壓信號,并通過二級放大電路的輸出端獲取脈沖波信號;根據(jù)電壓信號和/或脈沖波信號判斷電動車窗是否為自動升窗過程,當為自動升窗過程時,將獲取的電壓信號與預存的到頂電壓進行匹配,當電壓信號大于預存的到頂電壓時,根據(jù)脈沖波信號和預存的單程旋轉圈數(shù)進行分析,識別車窗的當前位置,在車窗的當前位置為隨機位置狀態(tài)時,生成防夾控制信號控制自動升窗電路的電源斷開和控制自動降窗電路的電源接通。由此,可以實現(xiàn)根據(jù)電壓信號和脈沖波信號檢測在自動升窗過程中是否發(fā)生夾到外物,從而進行防夾控制。利用電壓信號和脈沖波信號進行防夾檢測,精確率高。
在一些實施方式中,根據(jù)脈沖波信號的周期數(shù)和預存的單程旋轉圈數(shù)進行分析,識別車窗的當前位置包括:計算獲取的脈沖波信號的周期數(shù),并根據(jù)脈沖波信號的周期數(shù)獲取實時旋轉圈數(shù);計算車窗電機的總旋轉圈數(shù)并存儲;將總旋轉圈數(shù)對單程旋轉圈數(shù)求商,根據(jù)求商的余數(shù),判斷車窗的當前位置,當余數(shù)大于零時輸出隨機位置狀態(tài)標識,當余數(shù)為零時輸出頂部或底部位置狀態(tài)標識。由此,可以實現(xiàn)根據(jù)脈沖波信號記錄車窗電機的旋轉行程,并根據(jù)電機的旋轉行程準確計算車窗的實時位置,識別結果更加準確。
在一些實施方式中,該方法還包括:識別觸發(fā)電動車窗升降窗動作的信號,并根據(jù)識別出的信號生成自動升窗控制信號或自動降窗控制信號輸出,控制自動升窗電路或自動降窗電路接通。由此,可以實現(xiàn)根據(jù)識別到的信號進行自動升窗或自動降窗控制,更加智能。
在一些實施方式中,識別觸發(fā)電動車窗升降窗動作的信號包括:獲取啟動信號進行判斷,在啟動信號為啟動的狀態(tài)下,根據(jù)電感抗變化和脈沖波信號進行判斷,識別觸發(fā)電動車窗升降窗動作的車窗按鍵信號輸出;或在啟動信號為未啟動的狀態(tài)下,獲取中控信號或遙控信號輸出。由此,可以實現(xiàn)一鍵升降窗的自動控制,或根據(jù)中控系統(tǒng)或根據(jù)遙控系統(tǒng)的自動控制,非常智能。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,還提供了一種電動車窗電機的堵轉控制方法,包括:
檢測電動車窗的車窗電機的電感抗變化,并根據(jù)電感抗變化生成脈沖波信號輸出;
根據(jù)電感抗變化和脈沖波信號進行判斷,在發(fā)生堵轉時,生成堵轉控制信號輸出,以控制電動車窗停轉。由此,可以根據(jù)有刷電機的電感抗變化檢測電機是否發(fā)生了堵轉,以在電機發(fā)生堵轉時對電機進行保護,檢測方式簡單且檢測結果更加精準。
在一些實施方式中,檢測電動車窗的車窗電機的電感抗變化,并根據(jù)所述電感抗變化生成脈沖波信號輸出包括:在電動車窗的電機上串聯(lián)負載元器件,并在負載元器件上并聯(lián)一級放大電路,通過一級放大電路檢測負載元器件上的電壓信號輸出;將一級放大電路的輸出端連接至二級放大電路,二級放大電路根據(jù)一級放大電路輸出的變化的電壓信號生成脈沖波信號輸出。利用有刷轉子電機(即馬達)在通電旋轉過程中,其內(nèi)部線圈由于轉子與電極的不斷通斷而不斷改變大小的原理,在電機的轉動電路中串聯(lián)負載元器件,通過檢測負載元器件上的電壓信號即可以反應車窗電機的電感抗變化。而隨著電感抗的變化,一級放大電路將輸出波浪形的電壓信號,對該波浪形的電壓信號進行二級運放即可得到高低電平周期變化的脈沖波信號,通過檢測脈沖波信號就可以精準地反映車窗電機的轉動情況。并且,通過在一級放大電路的輸出端接入二級放大電路可以根據(jù)電壓信號自動輸出脈沖波信號,實現(xiàn)簡單,節(jié)省元器件,降低成本。
在一些實施方式中,根據(jù)電感抗變化和脈沖波信號進行判斷,在發(fā)生堵轉時,生成堵轉控制信號輸出,以控制電動車窗停轉包括:獲取一級放大電路輸出的電壓信號和二級放大電路輸出的脈沖波信號進行判斷,在一級放大電路持續(xù)輸出電壓信號且二級放大電路未輸出周期變化的脈沖波信號時,生成堵轉控制信號控制自動升窗電路或自動降窗電路的電源斷開。由于有刷電機在停止轉動后,電感抗不再發(fā)生變化,因此只能輸出固定的電壓信號,因而不能根據(jù)變化的電壓信號生成脈沖波輸出,通過檢測電壓信號和脈沖波信號進行判斷,就可以實現(xiàn)根據(jù)脈沖波信號檢測電機的堵轉情況,以在發(fā)生堵轉時通過斷開電機對電機進行保護,堵轉檢測的準確度更高。
附圖說明
圖1為現(xiàn)有技術中車輛主駕駛位電動車窗電器原理示意圖;
圖2為現(xiàn)有技術中車輛副駕駛位電動車窗電器原理示意圖;
圖3為本發(fā)明一實施方式的不改變原車輛電路的電動車窗防夾裝置的模塊結構示意圖;
圖4示意性地顯示了有刷電機的旋轉狀態(tài);
圖5示意性地顯示了根據(jù)圖4所示的電機的旋轉狀態(tài)進行旋轉圈數(shù)測量的電路原理;
圖6示意性地顯示了根據(jù)圖5所示的電路原理形成的脈沖波信號的波形圖;
圖7為圖3所示電動車窗防夾裝置的各模塊的一種實施方式的電路原理示意圖;
圖8為圖7所示電動車窗防夾裝置在主駕駛位的實際應用狀態(tài)示意圖;
圖9為圖7所示電動車窗防夾裝置在副駕駛位的實際應用狀態(tài)示意圖;
圖10為本發(fā)明一種實施方式的電動車窗自動升降窗的實現(xiàn)方法的方法流程圖;
圖11為本發(fā)明一種實施方式的在自動升窗過程中的對電動車窗進行防夾控制的方法流程圖;
圖12為本發(fā)明一種實施方式的在車窗升降過程中的對車窗的電機進行堵轉控制的方法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
圖1和圖2示意性地示出了不具有自動升降窗和防夾功能的傳統(tǒng)的車窗系統(tǒng)的電器原理圖。其中,圖1為現(xiàn)有技術中不具備自動升降窗和防夾功能的車輛主駕駛位電動車窗電器原理圖,圖2為現(xiàn)有技術中不具備自動升降窗和防夾功能的車輛副駕駛位電動車窗電器原理圖,其他位置(如右后車位車窗和左后車位車窗)的車窗電器原理圖與圖2相同,故不重復示出。在不具備自動升降窗和防夾功能的系統(tǒng)中,主駕駛位的總控開關100通過連接器與車窗的驅動馬達400相連。如圖1所示,對于主駕駛位的車窗來說,控制主駕駛位車窗的總控開關100通過兩個連接器(分別為總控第一連接器200和總控第二連接器300)與主駕駛位的車窗馬達400相連。其中,總控開關100包括升窗按鍵開關A和降窗按鍵開關B,默認狀態(tài)下,升窗按鍵開關A的第一觸點a1與總控第一連接器200連接,升窗按鍵開關A的第二觸點a2與電池正極+BAT連接,同時升窗按鍵開關A的第一觸點a1和第三觸點a3接通,并且其第三觸點a3與電池負極GND連接。同樣地,降窗按鍵開關B的第一觸點b1與總控第一連接器200連接,降窗按鍵開關B的第二觸點b2與電池正極+BAT連接,同時降窗按鍵開關B的第一觸點b1和第三觸點b3接通,并且其第三觸點b3與電池負極GND連接。由此,形成了主駕駛位的車窗控制電器原理圖。如圖1所示,在該電路系統(tǒng)中,當用戶將升窗按鍵開關A抬起,則其第一觸點a1切換成與第三觸點a3接通,此時在“電池正極+BAT-升窗按鍵開關A-連接器-主駕駛車窗馬達400-連接器-降窗按鍵開關B-電池負極GND”之間就形成了回路,則主駕駛車窗馬達400由于接通而正向轉動,使得主駕駛位的車窗上升。而當用戶停止抬起升窗按鍵開關A,則回路斷開,主駕駛車窗馬達400停止轉動,使得主駕駛位的車窗停止上升。相應地,當用戶將降窗按鍵開關B按下,則形成反向的回路,從而使得主駕駛車窗馬達400由于反向接通而進行反轉,以使主駕駛位的車窗下降。如圖2所示,在不具備自動升降窗和防夾的系統(tǒng)中,主駕駛位的總控開關100通過連接器與副駕駛位的開關500連接,而副駕駛位的車窗馬達600則直接與副駕駛位的開關500連接。如圖2所示,同樣地,當抬起總控開關100的升窗按鍵開關A或抬起副駕駛開關500的升窗按鍵開關C,副駕駛位的車窗的馬達600由于正向接通而驅動副駕駛位的車窗上升,同理當按下總控開關100的降窗按鍵開關B或按下副駕駛開關500的降窗按鍵開關D,則副駕駛位的車窗的馬達600由于反向接通而驅動副駕駛位的車窗下降。這些都是現(xiàn)有技術的傳統(tǒng)的車窗升降的實現(xiàn)原理,故在此不再過多贅述。通過圖1、圖2的原理圖和上述簡要敘述可以知道,在該系統(tǒng)中,升窗和降窗時,只能是用戶抬起或按下相應的按鍵開關,相應位置的車窗才運動,而且是抬起或按下多久車窗就運動多久,不具備一鍵自動升降功能,并且不具備防夾功能。
為了對傳統(tǒng)的車窗電路系統(tǒng)進行改進,使其具備自動升降功能和防夾功能,通常需要在每個車門都安裝一個傳感器并進行電流檢測,這種方式需要對車窗的整個電路系統(tǒng)進行改造,成本高,且安裝需要拆開原車電路和結構,非常麻煩?;诖?,本申請?zhí)峁┝艘环N不改變原車輛電路的電動車窗防夾裝置。其中,圖3示出了該電動車窗防夾裝置的模塊結構。如圖3所示,該裝置包括第一連接器1、第二連接器2、第三連接器3和裝置主體5,第一連接器1和第二連接器2分別通過線束與第三連接器3連通,裝置主體5上設有與第三連接器3接口匹配的第四連接器4。其中,裝置主體5中包括控制模塊50、檢測模塊53、第一驅動模塊51和第二驅動模塊52。檢測模塊53分別與第一驅動模塊51、第二驅動模塊52、第四連接器4和控制模塊50相連,第一驅動模塊51和第二驅動模塊52分別與電池正極+BAT、第四連接器4、檢測模塊53和控制模塊50相連。其中,檢測模塊53用于檢測電壓信號和脈沖波信號輸出至控制模塊50,控制模塊50用于根據(jù)電壓信號和脈沖波信號生成控制信號輸出至第一驅動模塊51或/和第二驅動模塊52。第一驅動模塊51根據(jù)接收到的控制信號輸出正轉驅動信號或停止正轉驅動信號,以驅動相應的車窗馬達正轉或停止轉動,而第二驅動模塊52則根據(jù)控制信號輸出反轉驅動信號或者停止反轉驅動信號,以驅動相應的車窗馬達(即車窗電機)反轉或停止轉動,從而實現(xiàn)車窗的升窗和降窗。
根據(jù)圖1和圖2的原車窗電路原理可以知道,車窗電路系統(tǒng)中包括升窗電路和降窗電路。如圖3所示,第一連接器1、第二連接器2、第三連接器3和第四連接器4連接成兩條回路,在具體應用中,可以將第一連接器1連接原車輛的總控第一連接器200,將第二連接器2連接原車輛的總控第二連接器300,由此將本實施例的裝置與原車電路系統(tǒng)的升窗按鍵電路回路(即升窗電路)和降窗按鍵電路回路(即降窗電路)連通。之后,當抬起或按下總控開關100的升窗按鍵開關A或降窗按鍵開關B時,形成的回路里就包括本實施例的裝置,即就形成了由本裝置與車輛的電池連通的自動升窗電路和自動降窗電路。由此,就可以通過本實施例裝置的檢測模塊53檢測兩條回路(即升窗電路和降窗電路)中的電壓信號并根據(jù)電壓信號形成脈沖波信號,并將電壓信號和脈沖波信號發(fā)送至控制模塊50。之后,控制模塊50就可以根據(jù)電壓信號和脈沖波信號判斷是由總控開關100的哪個按鍵開關產(chǎn)生了動作,并能根據(jù)動作的開關向第一驅動模塊51或第二驅動模塊52發(fā)送控制信號,以將自動升窗電路或自動降窗電路與電池正極接通,從而驅動電機(即馬達)正轉或反轉,從而實現(xiàn)車窗的自動升降。并且,在自動升降過程中,控制模塊50還可以通過檢測模塊53持續(xù)檢測到的電壓信號和生成的脈沖波信號判斷車窗的運行位置和運行情況(如是否發(fā)生夾堵),從而根據(jù)車窗的運行位置和運行情況生成控制信號發(fā)送至第一驅動模塊51或/和第二驅動模塊52,從而驅動電機反轉或停止轉動,從而實現(xiàn)車窗的防夾和自動停止。
其中,檢測模塊53檢測電壓信號和脈沖波信號,控制模塊50根據(jù)電壓信號和脈沖波信號進行判斷生成控制信號,可以是利用電機的旋轉原理。圖4示意性地顯示了一種有刷轉子電機的旋轉接通狀態(tài),圖5示意性地顯示了根據(jù)圖4所示的電機的旋轉接通狀態(tài)進行旋轉圈數(shù)測量的電路原理。如圖4所示,以車輛系統(tǒng)中常用的有刷轉子電機為例,經(jīng)本發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn),在有刷轉子電機的旋轉過程中,由于其轉子與電極的不斷通斷,電機在旋轉到不同的位置時,其內(nèi)部接入的線圈是不斷改變大小的,由此致使電機在其串聯(lián)電路中的電感抗及電流也是不斷變化。例如,在旋轉到圖中A的位置時,接通的電阻電路為由電感線圈L6、電感線圈L7和電感線圈L8串聯(lián)形成的第一電阻電路與由電感線圈L2、電感線圈L3和電感線圈L4串聯(lián)成的第二電阻電路并聯(lián);在旋轉到圖中B的位置時,接通的電阻電路為由電感線圈L1、電感線圈L6、電感線圈L7和電感線圈L8串聯(lián)形成的第三電阻電路與由電感線圈L2、電感線圈L3、電感線圈L4和電感線圈L5串聯(lián)成的第四電阻電路并聯(lián)。由此可見,在電機旋轉到不同的位置時,其內(nèi)部電感抗是不同的,即電機內(nèi)部電感抗的大小在電感線圈的接觸點在中間位(即圖A中電感線圈L1的狀態(tài))和斷開位(即圖B中電感線圈L1的狀態(tài))時發(fā)生一次變化?;诖?,通過圖5的電路原理,在電機的電路中串聯(lián)一個負載元器件R,那么負載元器件R上的電壓就會隨著電機的轉動而同步發(fā)生周期性變化,由此就可以通過加載在負載元器件R上的第一運放器A1獲取變化的電壓信號,并通過第二運放器A2生成脈沖波信號輸出至控制模塊,以根據(jù)電壓信號和脈沖波信號的周期性變化規(guī)律,計算出電機的旋轉圈數(shù)。而通過計算電機的旋轉圈數(shù)和當前的實時電壓,就可以很方便精準地判斷車窗的實時位置和運轉情況(如是否發(fā)生夾堵),從而根據(jù)電壓信號和脈沖波信號生成控制信號輸出至驅動模塊,以通過控制電機的旋轉狀態(tài)而控制車窗的升降或停止升降。圖6示意性地顯示了形成的脈沖波信號的波形圖。根據(jù)圖4和圖5所示的電機旋轉情況和測量電路的原理可以知道,電機在旋轉過程中其內(nèi)部電感抗在電感線圈接觸點的斷開位和中間位之間交替變化,致使電路中的電流同步發(fā)生變化,因而加載在與之串聯(lián)的負載元器件R兩端的電壓也呈交替變化,由此通過第一運放器A1輸出的電壓信號呈波浪形變化,而將第一運放器A1輸出的電壓信號輸入至第二運放器A2進行二次運放后第二運放器A2就可以輸出高低電平之間交替變化的脈沖波信號,且高低電平變化的周期與電機的內(nèi)部電阻抗的變化周期同步,即當某一個電感線圈的接觸點在斷開位和中間位變化一次,就產(chǎn)生一個周期的高低電平變化,因而就可以得到圖6所示的脈沖波信號,而根據(jù)脈沖波信號的變化周期就可以計算電機的旋轉圈數(shù),即可以通過計算方波的周期數(shù)記錄電機的旋轉行程。
因此,基于上述原理,圖7示意性地顯示了一種實施方式的電動車窗防夾裝置的各模塊的電路實現(xiàn)原理,圖8示意性地顯示了圖7所示的防夾裝置在主駕駛位的應用狀態(tài),圖9示意性地顯示了圖7所示的防夾裝置在副駕駛位的應用狀態(tài)。如圖7~9所示,檢測模塊53包括第一檢測模塊531和第二檢測模塊532,第一檢測模塊531包括并聯(lián)連接的第一負載元器件R1和第一檢測電路5311,第二檢測模塊532包括并聯(lián)連接的第二負載元器件R2和第二檢測電路5321。其中,第一負載元器件R1分別與第一驅動模塊51和第四連接器4串聯(lián),第二負載元器件R2分別與第二驅動模塊52和第四連接器4串聯(lián),以分別形成第一負載元器件R1與主駕車窗電機400(或副駕車窗電機600)的串聯(lián)電路、以及第二負載元器件R2與主駕車窗電機400(或副駕車窗電機600)的串聯(lián)電路。由此,就可以通過第一檢測電路5311檢測第一負載元器件R1兩端的電壓信號并形成脈沖波信號,并可以通過第二檢測電路5321檢測第二負載元器件R2兩端的電壓信號并形成脈沖波信號。如圖7所示,第一檢測電路5311還連接至控制模塊50,將檢測到的電壓信號和根據(jù)電壓信號生成的脈沖波信號輸出至控制模塊50。同理,第二檢測電路5321也連接至控制模塊50,將檢測到的電壓信號和根據(jù)電壓信號生成的脈沖波信號輸出至控制模塊50??刂颇K50接收到電壓信號和脈沖波信號,就可以根據(jù)電壓信號和/或脈沖波信號判斷是由哪個按鍵開關(即升窗按鍵開關還是降窗按鍵開關)產(chǎn)生了動作,并根據(jù)產(chǎn)生動作的按鍵開關生成控制信號輸出至相應的驅動模塊,例如如果是升窗按鍵開關A產(chǎn)生了抬升動作,則可以通過第一檢測電路5311檢測到的電壓信號和/或脈沖波判斷是升窗按鍵開關A觸發(fā)了動作,則生成自動升窗控制信號輸出至第一驅動模塊51使得第一驅動模塊51接通電池正極從而驅動電機400自動正轉以實現(xiàn)自動升窗,而如果是降窗按鍵開關B產(chǎn)生了按下動作,則可以通過第二檢測電路5321檢測到的電壓信號和/或脈沖波判斷是降窗按鍵開關B觸發(fā)了動作,則生成自動降窗控制信號輸出至第二驅動模塊52使得第二驅動模塊52接通電池正極從而驅動電機400自動反轉以實現(xiàn)自動降窗。其中,在具體應用中,是由第一檢測電路5311檢測升窗的電壓信號和脈沖波信號還是由第二檢測電路5321檢測升窗的電壓信號和脈沖波信號,可以根據(jù)用戶需求進行設置。為了方便在任何駕駛位(例如圖8所示的主駕或圖9所示的副駕)都能夠實現(xiàn)統(tǒng)一的檢測,根據(jù)副駕的電路原理,在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中首選將第一檢測電路5311設置為檢測降窗的電壓信號和輸出降窗過程中的脈沖波信號,而將第二檢測電路5321設置為檢測升窗的電壓信號和輸出升窗過程中的脈沖波信號。相應地,第一檢測電路5311根據(jù)檢測到的降窗的電壓信號生成降窗的電機轉動圈數(shù)(即降窗時電機的轉動行程,通過生成的脈沖波信號的周期數(shù)進行統(tǒng)計),而第二檢測電路5321根據(jù)檢測到的升窗的電壓信號生成升窗的電機轉動圈數(shù)(即升窗時電機的轉動行程,通過生成的脈沖波信號的周期數(shù)進行統(tǒng)計)。其中,具體設置方式例如可以是,將第一檢測電路5311實現(xiàn)為包括一個第一運放電壓檢測芯片(圖未示出,例如可以是型號為LM258的二運放芯片),在具體電路設計中將該第一運放電壓檢測芯片的第一輸入負極與第一負載元器件R1的靠近第一驅動模塊51的一端相連,而將第一運放電壓檢測芯片的第一輸入正極與第一負載元器件R1的靠近第四連接器4的一端相連。由此,第一負載元器件R1串聯(lián)在電機的負極端時,第一檢測電路5311才接通,即只有在電機反向轉動的電路中(即按下降窗按鍵開關的回路中),例如按下圖8中的降窗按鍵開關B時形成的回路“+BAT-b2-b1-Ja2-Ta2-Fa4-Fb4-Jd2-R2-Fb3-Fa3-Tb2-Jb2-L-H-Jb1-Tb1-Fa2-Fb2-R1-Jd1-Fb1-Fa1-Ta1-Ja1-a1-a3-GND”中,第一運放電壓檢測芯片才能接通并檢測到電壓信號。相應地,可以將第二檢測電路5321設置為包括一個第二運放電壓檢測芯片(圖未示出,例如可以是型號為LM258的二運放芯片),在具體的電路設計中將第二運放電壓檢測芯片的第一輸入正極與第二負載元器件R2的靠近第四連接器4的一端相連,將第二運放電壓檢測芯片的第一輸入負極與第二負載元器件R2的靠近第二驅動模塊52的一端相連。由此,第二負載元器件R2串聯(lián)在電機的負極端時,第二檢測電路5321才接通,即只有在電機正轉的電路中(即按下升窗按鍵開關的回路中),例如抬起圖8中的升窗按鍵開關A時形成的回路“+BAT-a2-a1-Ja1-Ta1-Fa1-Fb1-Jd1-R1-Fb2-Fa2-Tb1-Jb1-H-L-Jb2-Tb2-Fa3-Fb3-R2-Jd2-Fb4-Fa4-Ta2-Ja2-b1-b3-GND”中,第二運放電壓檢測芯片才能接通并檢測到電壓信號。這樣,就實現(xiàn)了將第一檢測電路5311設計成只能檢測降窗的電壓信號和輸出降窗時電機的脈沖波信號,而第二檢測電路5321只能檢測升窗的電壓信號和輸出升窗時電機的脈沖波信號。同時,將第一運放電壓檢測芯片的第一級輸出端和第二級輸出端分別與控制模塊50相連,控制模塊50就可以根據(jù)第一運放電壓檢測芯片的第一級輸出端的輸出獲取降窗時的電壓信號,并根據(jù)第一運放電壓檢測芯片的第二級輸出端的輸出獲取降窗時的脈沖波信號,從而根據(jù)該電壓信號和脈沖波信號生成相應的控制信號輸出至第二驅動模塊52,以通過第二驅動模塊52的開關切換對降窗動作進行自動控制。而同時,將第二運放電壓檢測芯片的第一級輸出端和第二級輸出端分別與控制模塊50相連,控制模塊50就可以根據(jù)第二運放電壓檢測芯片的第一級輸出端的輸出獲取升窗時的電壓信號,并根據(jù)第二運放電壓檢測芯片的第二級輸出端的輸出獲取升窗時的脈沖波信號,從而根據(jù)該電壓信號和脈沖波信號生成相應的控制信號輸出至第一驅動模塊51,以通過第一驅動模塊51的開關切換對升窗動作進行自動控制。而在自動升窗時,控制模塊50還可以根據(jù)電壓信號和脈沖波信號對是否發(fā)生防夾進行判斷,以在發(fā)生夾到東西時,生成防夾控制信號同時輸出至第一驅動模塊51和第二驅動模塊52,以控制車窗電機反轉,從而實現(xiàn)自動升窗時的防夾功能。
其中,通過控制模塊生成控制信號以輸出至驅動模塊從而實現(xiàn)自動升降車窗例如可以是,在控制模塊中設置自動升窗控制單元和自動降窗控制單元(圖未示出),自動升窗控制單元用于生成自動升窗控制信號,自動降窗控制單元用于生成自動降窗控制信號。其中,根據(jù)上述敘述可知,生成自動升窗控制信號可以是根據(jù)第二運放電壓檢測芯片的第一級輸出端輸出的電壓信號,當?shù)诙\放電壓檢測芯片的第一級輸出端檢測到電壓信號輸出至控制模塊50時(即按下升窗的按鍵開關時,例如按下圖8和圖9中的總控開關100的升窗按鍵開關A或按下圖9中的副駕駛位開關500的升窗按鍵開關C時),自動升窗控制單元就生成自動升窗控制信號輸出至第一驅動模塊51,而第一驅動模塊51接收到自動升窗控制信號后,就驅使電機正轉,實現(xiàn)車窗自動上升。其中,第一驅動模塊51在接收到正轉驅動信號后驅動電機正轉以實現(xiàn)車窗自動上升的實現(xiàn)方式,例如可以是圖7~9所示的實施方式。具體為,如圖7所示,第一驅動模塊51包括第一繼電器Jd1和第一繼電器驅動電路511,其中,第一繼電器Jd1的第一觸點與第一負載元器件R1連接,第二觸點與第四連接器4連接,第三觸點與電池正極+BAT連接,且第一繼電器Jd1的第一觸點和第二觸點默認連通,第一繼電器驅動電路511分別與控制模塊50和第一繼電器Jd1連接。當?shù)谝焕^電器驅動電路511接收到自動升窗控制單元的自動升窗控制信號后,根據(jù)自動升窗控制信號驅動第一繼電器Jd1的第一觸點與第二觸點斷開,驅動第一繼電器Jd1的第一觸點與第三觸點接通。由此,就在電池正極+BAT、第一繼電器Jd1、第一負載元器件R1、主駕電機400、第二負載元器件R2、第二驅動模塊52、降窗按鍵開關B和電池負極GND之間形成了回路,該回路驅動主駕電機400正轉,從而實現(xiàn)了自動升窗。同理,生成自動降窗控制信號也可以是自動降窗控制單元在接收到第一運放電壓檢測芯片的第一級輸出端輸出的電壓信號時(即按下降窗的按鍵開關時,例如按下圖8和圖9中的總控開關100的降窗按鍵開關B或按下圖9中的副駕駛位開關500的降窗按鍵開關D時),生成自動降窗控制信號輸出至第二驅動模塊,由第二驅動模塊52根據(jù)自動降窗控制信號輸出反轉驅動信號,以控制電機反轉,實現(xiàn)自動降窗。第二驅動模塊52的具體實現(xiàn)方式如圖8所示為包括第二繼電器Jd2和第二繼電器驅動電路521,第二繼電器Jd2的第一觸點與第二負載元器件R2連接、第二觸點與第四連接器4連接、第三觸點與電池正極+BAT連接,且第二繼電器Jd2的第一觸點和第二觸點默認連通,第二繼電器驅動電路521分別連接控制模塊50和第二繼電器Jd2。當?shù)诙^電器驅動電路521接收到自動降窗控制單元的自動降窗控制信號后,根據(jù)自動降窗控制信號驅動第二繼電器Jd2的第一觸點與第二觸點斷開,驅動第一繼電器Jd2的第一觸點與第三觸點接通。由此,就在電池正極+BAT、第二繼電器Jd2、第二負載元器件R2、主駕電機400、第一負載元器件R1、第一繼電器Jd1、升窗按鍵開關A和電池負極GND之間形成了回路,該回路驅動主駕電機400反轉,從而實現(xiàn)了自動降窗。
優(yōu)選地,在自動升降車窗時,為了在車窗到頂或到底時實現(xiàn)驅動電機停止轉動,可以在自動升窗控制單元中設置到頂檢測組件和在自動降窗控制單元中設置到底檢測組件。其中,可以將到頂檢測組件設置為根據(jù)第二運放電壓檢測芯片的第一級輸出端和第二級輸出端分別輸出的電壓信號和脈沖波信號識別車窗實時電壓和位置,并根據(jù)車窗實時電壓和位置進行判斷,在車窗到頂時,生成停止控制信號輸出至第一驅動模塊51;可以將到底檢測組件設置為根據(jù)第一運放電壓檢測芯片的第一級輸出端和第二級輸出端分別輸出的電壓信號和脈沖波信號識別實時電壓和實時車窗位置,并根據(jù)車窗實時電壓和位置進行判斷,在車窗到底時,生成停止控制信號輸出至第二驅動模塊52。由此,第一驅動模塊51和第二驅動模塊52在接收到停止控制信號時,就分別驅動電機停止轉動。例如,在自動升窗過程中,到頂檢測組件檢測到車窗已經(jīng)上升到最頂端,則輸出停止控制信號至第一繼電器驅動電路511,驅動第一繼電器Jd1的第一接觸點與第三接觸點斷開,并使得其第一接觸點與第二接觸點接通,從而斷開自動升窗的回路,使得電機停止自動正轉。自動降窗時,處理過程亦然。其中,根據(jù)電壓信號和脈沖波信號識別車窗實時位置,可以有多種實現(xiàn)方式。例如,可以是在控制模塊50中還包括存儲單元,用于根據(jù)脈沖波信號記錄單程旋轉圈數(shù)和總旋轉圈數(shù)。到底檢測組件和到頂檢測組件根據(jù)電機運轉中的實時電壓信號判斷是升窗過程還是降窗過程,并根據(jù)脈沖波信號計算單程旋轉圈數(shù)和總旋轉圈數(shù)以獲取實時車窗位置。具體可以是,以主駕駛位的車窗為例,如在首次安裝時,首先通過手動操作總控開關100的降窗按鍵開關B將車窗降到最底部,控制模塊50記錄此時的馬達旋轉圈數(shù)為0圈,定義為L0。之后抬起總控開關100的升窗按鍵開關A,將車窗升至最頂部,控制模塊50記錄此時的馬達旋轉圈數(shù)(即記錄接收到的脈沖波信號的周期數(shù),一個周期視為電機的一個行程,用周期數(shù)記錄電機的行程,把行程視為旋轉圈數(shù)),定義為Hh,并將Hh作為單程旋轉圈數(shù)保存在存儲單元中,同時記錄總旋轉圈數(shù)Ln,通過對總旋轉圈數(shù)Ln和單程旋轉圈數(shù)Hh做除法運算計算車窗的實時位置。例如,當總旋轉圈數(shù)Ln對單程旋轉圈數(shù)Hh求商的結果為整數(shù),且余數(shù)為0時,說明車窗已經(jīng)是在頂部或底部,如果余數(shù)不為0,則說明車窗未到頂部或底部,而是在隨機位置。而如果是在升窗的過程中求商余數(shù)為0,說明車窗是在頂部,如果是在降窗的過程中求商余數(shù)為0,說明車窗是在底部。其中,是升窗過程還是降窗過程則可以是通過第一檢測電路和第二檢測電路是否有電壓信號和/脈沖波信號來判斷的,可參照前文敘述。需要注意的是,為了準確地記錄總旋轉圈數(shù)Ln,當升窗時對旋轉圈數(shù)做加法運算,當降窗時對旋轉圈數(shù)做減法運算。例如,如果當前操作是降窗的過程,降窗的行程(即降窗過程中從開始降窗到停止時的旋轉圈數(shù))為Ln1,則當前的總旋轉圈數(shù)Ln變?yōu)長n=Ln-Ln1,如果當前操作是升窗的過程,升窗的行程(即升窗過程中從開始升窗到停止時的旋轉圈數(shù))為Hn1,則當前的總旋轉圈數(shù)Ln變?yōu)長n=Ln+Hn1。其中,控制模塊50記錄旋轉圈數(shù)是根據(jù)脈沖波信號,通過脈沖波信號的周期數(shù)記錄電機的行程,脈沖波信號的周期波形可以參照圖6所示。
在具體應用中,優(yōu)選地,自動升窗控制單元中還包括有用于進行防夾控制的防夾檢測組件,設置為根據(jù)第二運放電壓檢測芯片的第一級輸出端和第二級輸出端分別輸出的電壓信號和脈沖波信號識別車窗實時電壓和位置,并根據(jù)車窗實時電壓和位置進行判斷,在檢測到夾到物體時,生成防夾控制信號至第一驅動模塊和第二驅動模塊。存儲單元還用于根據(jù)電壓信號和脈沖波信號記錄車窗上升電壓。防夾檢測組件獲取電機運轉中的實時電壓信號,并根據(jù)車窗上升電壓和到頂檢測組件的到頂檢測結果,以判斷是否發(fā)生夾到外物的情況。具體實現(xiàn)方式為,在初次運行時,控制模塊還記錄車窗到頂和到底時的電壓,以及車窗上升過程中和下降過程中的電壓值,并保存在存儲單元中,即分別保存為存儲單元中的車窗到頂電壓、車窗到底電壓、車窗上升電壓和車窗下降電壓。在升窗過程中,將從第二運放電壓檢測芯片的第一輸出端獲取的電壓信號與車窗上升電壓進行比較,當電壓信號大于車窗上升電壓,并且到頂檢測組件未識別到車窗到頂?shù)男盘?,則說明夾到了外物,此時防夾檢測組件生成防夾控制信號輸出至第一驅動模塊51和第二驅動模塊52。第一繼電器驅動電路511根據(jù)防夾控制信號驅動第一繼電器Jd1的第一觸點與第三觸點斷開,并使第一觸點與第二觸點接通,使電機400停止正轉,從而使車窗停止上升。同時,第二繼電器驅動電路521根據(jù)防夾控制信號驅動第二繼電器Jd2的第一觸點與第二觸點斷開,并使第一觸點與第三觸點接通,使電機400開始反轉,從而使車窗開始下降。由此,就可以實現(xiàn)在自動升窗過程中的防夾控制。
優(yōu)選地,還可以將控制模塊與車輛中控鎖系統(tǒng)和車輛啟動系統(tǒng)相連,以獲取車輛啟動系統(tǒng)的啟動信號和車輛中控鎖系統(tǒng)的中控上鎖或開鎖信號。從而實現(xiàn)在車輛未啟動時(即啟動信號為未啟動時),通過接收中控上鎖或開鎖信號啟動自動升窗程序或自動降窗程序。例如可以是,控制模塊接收到中控鎖系統(tǒng)的中控上鎖信號和車輛啟動系統(tǒng)的啟動信號,如果啟動信號為未啟動的狀態(tài),則通過自動升窗控制單元根據(jù)中控上鎖信號生成自動升窗控制信號輸出至第一驅動模塊,以實現(xiàn)中控上鎖時自動升窗。而在啟動信號為未啟動的狀態(tài)時,控制模塊接收到中控開鎖信號時,則通過自動降窗控制單元根據(jù)中控開鎖信號生成自動降窗信號輸出至第二驅動模塊,以實現(xiàn)中控開鎖時自動降窗。同理,還可以使控制模塊50連接至車輛遙控系統(tǒng),獲取車輛遙控系統(tǒng)的遙控上鎖或開鎖信號,以在啟動信號為未啟動時,通過自動升窗控制單元根據(jù)遙控上鎖信號生成自動升窗控制信號輸出至第一驅動模塊,以實現(xiàn)遙控上鎖時自動升窗,通過自動降窗控制單元根據(jù)遙控開鎖信號生成自動降窗控制信號輸出至第二驅動模塊,以實現(xiàn)遙控開鎖時自動降窗。其中,通過中控鎖系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)啟動自動升降窗程序時,可以對中控開鎖信號和遙控開鎖信號的次數(shù)進行限定,例如產(chǎn)生兩次或三次開鎖信號才能夠啟動自動降窗程序,也可以產(chǎn)生一次開鎖信號就能夠啟動自動降窗程序,從而更好地滿足實際需求、提升用戶體驗,本發(fā)明的實施例對具體實現(xiàn)形式不做限定。
優(yōu)選地,為了使在安裝了防夾裝置后,依然能夠實現(xiàn)手動升窗和降窗,控制模塊在接收到第一運放電壓檢測芯片和第二運放電壓檢測芯片的第一輸出端獲取的電壓信號和/或脈沖波信號時,可以進行信號持續(xù)時間的判斷,如果電壓信號持續(xù)較短的一段時間(例如小于一秒鐘),則啟動自動升窗和降窗功能(即通過自動升窗控制單元或自動降窗控制單元生成自動升窗控制信號或自動降窗控制信號輸出至第一驅動模塊或第二驅動模塊),如果信號持續(xù)的時間大于預設的較短時間(例如大于一秒鐘),則不啟動自動升窗和降窗功能,而是由原車輛的開關控制系統(tǒng)控制車窗的升降(即手動抬起或按下按鍵開關進行手動控制)。優(yōu)選地,在控制模塊連接至車輛啟動系統(tǒng)時,需要在啟動信號為啟動狀態(tài)下,才能夠對抬起升窗按鍵開關和按下降窗按鍵開關產(chǎn)生的電壓信號或脈沖波進行檢測以實現(xiàn)自動升降窗,在未啟動狀態(tài)下才能夠接收中控信號和遙控信號,以根據(jù)中控信號和遙控信號實現(xiàn)自動升降窗,從而保證車輛安全(例如,避免在行車時中控上鎖信號造成自動降窗,或在車輛熄火時按鍵造成自動升降窗等)。
需要說明的是,本裝置在副駕駛位的運行原理,可以參照圖9所示的原理圖和上述對主駕駛位運行過程的描述,后車位的原理圖與副駕駛位的相同,因此在此不再進行詳細贅述,可結合上述敘述與圖9的原理圖進行對照應用。本發(fā)明各實施例中的控制模塊50可以是單片機,裝置主體可以是帶有外殼或不帶外殼的功能主板,第一檢測電路和第二檢測電路除了可以應用上文敘述的型號為LM258的二運放芯片實現(xiàn)外,還可以通過應用型號為LM224的四運放芯片實現(xiàn),這些芯片都是現(xiàn)有技術的應用,可以參照其功能介紹進行相應設計,只要能夠基于本發(fā)明構思實現(xiàn)相應的電壓信號和脈沖波信號的檢測功能即可,本發(fā)明中的各實施例對此不做限制。
圖10為本發(fā)明一種實施方式的控制電動車窗自動升降窗的實現(xiàn)方法。如圖10所示,該方法包括:
步驟S101:檢測電動車窗的電路中車窗電機的電感抗變化。
根據(jù)圖4至6的原理,通過在車窗電機中串聯(lián)負載元器件,并通過在負載元器件上并聯(lián)檢測電路來檢測負載元器件上的電壓信號,從而檢測車窗電機中的電感抗變化。其中,以圖7至圖9所示的防夾裝置的實現(xiàn)原理為例,由于在車窗電路中包括升窗電路和降窗電路,需要在升窗電路和降窗電路中分別串聯(lián)負載元器件,即第一負載元器件R1和第二負載元器件R2,將第一檢測電路5311并聯(lián)在第一負載元器件R1兩端,將第二檢測電路5321并聯(lián)在第二負載元器件R2兩端,就可以同時檢測電動車窗的升窗電路和降窗電路中的車窗電機的電感抗變化。以圖7至圖9的實現(xiàn)方式為例,第一檢測電路5311設置為檢測降窗電路中的負載元器件兩端的電壓信號,而將第二檢測電路5321設置為檢測升窗電路中的負載元器件兩端的電壓信號。其中,第一檢測電路和第二檢測電路檢測負載元器件兩端的電壓信號輸出的具體實施方式可以是通過一級放大電路實現(xiàn)。
步驟S102:根據(jù)車窗電機的電感抗變化生成脈沖波信號輸出。
根據(jù)前述原理可知,通過檢測串聯(lián)的負載元器件兩端的電壓信號即可反應車窗電機的電感抗變化,而如果能夠識別車窗電機的電感抗變化,即可根據(jù)車窗電機的轉動識別升窗電路和降窗電路的接通情況,進而識別到觸發(fā)的車窗按鍵動作,非常精準。由于隨著電感器變化,負載元器件兩端的電壓信號呈波浪形變化,因而將第一檢測電路和第二檢測電路設置成將一級放大電路的輸出端連接二級放大電路,就能夠通過二級放大電路將電壓信號轉換成脈沖波信號輸出。由此,就可以通過第一檢測電路根據(jù)電感抗變化輸出降窗過程中的脈沖波信號,和通過第二檢測電路根據(jù)電感抗變化輸出升窗過程中的脈沖波信號。
步驟S103:根據(jù)電感抗變化和脈沖波信號判斷觸發(fā)車窗動作的按鍵信號。
根據(jù)前文敘述和圖7至圖9的防夾裝置的電路原理圖可以知道,當抬起升窗按鍵A或者按下降窗按鍵B(升窗按鍵C和降窗按鍵D亦同),升窗電路或者降窗電路就會接通。此時就可以通過第一檢測電路(降窗電路接通時)或第二檢測電路(升窗電路接通時)檢測到電壓信號和脈沖波信號,由此就可以根據(jù)檢測到電壓信號和脈沖波信號的檢測電路判斷出觸發(fā)相應動作的按鍵是升窗按鍵還是降窗按鍵。
步驟S104:根據(jù)觸發(fā)車窗動作的按鍵信號生成自動升窗控制信號或自動降窗控制信號,控制車窗的自動升窗或自動降窗。
當根據(jù)步驟S103判斷觸發(fā)車窗動作的按鍵信號是升窗按鍵時,生成自動升窗控制信號輸出至驅動模塊(即圖7至圖9中的第一驅動模塊),以驅動自動升窗電路與電源接通(即第一繼電器開關的觸點與電池正極+BAT接通,可參照前文敘述),即將上述的裝置的自動升窗電路接通,從而控制電動車窗實現(xiàn)自動升窗。如果是降窗按鍵時,則生成自動降窗控制信號輸出至驅動模塊(即圖7至圖9中的第二驅動模塊),以驅動自動降窗電路與電源接通(即第二繼電器開關的觸點與電池正極+BAT接通,可參照前文敘述),即將上述的裝置的自動降窗電路接通,從而控制電動車窗實現(xiàn)自動降窗。
由此,就可以實現(xiàn)電動車窗的自動升窗和自動降窗,改造和實現(xiàn)過程非常簡單,且判斷準確。優(yōu)選地,在進行按鍵信號判斷時,為了實現(xiàn)原有的手動升降窗的程序,可以設定為在對第一檢測電路和第二檢測電路檢測到的電壓信號和脈沖波信號進行判斷時,同時判斷電壓信號和脈沖報信號的持續(xù)時長,如果持續(xù)時長大于預設時長(如大于1秒),則不生成自動升窗控制信號或自動降窗控制信號,即不啟動自動升降窗過程。特別地,為了保證用戶體驗和滿足實際需求,還可以增加獲取車輛啟動系統(tǒng)的啟動信號的步驟,并在檢測到電壓信號和脈沖波信號時,對啟動信號進行判斷,如果啟動信號為啟動狀態(tài),才啟動自動升窗和自動降窗程序。
由于在自動升窗過程中很容易由于夾到外物而觸發(fā)安全隱患,因此有必要在自動升窗過程中進行防夾檢測和控制。圖11示出了本發(fā)明一種實施方式的在自動升窗過程中的防夾保護方法。如圖11所示,該方法包括:
步驟S111:檢測電動車窗的電路中車窗電機的電感抗變化。
根據(jù)圖4至6的原理,通過在車窗電機中串聯(lián)負載元器件,并通過在負載元器件上并聯(lián)檢測電路來檢測負載元器件上的電壓信號,從而檢測車窗電機中的電感抗變化。其中,以圖7至圖9所示的防夾裝置的實現(xiàn)原理為例,由于在車窗電路中包括升窗電路和降窗電路,需要在升窗電路和降窗電路中分別串聯(lián)負載元器件,即第一負載元器件R1和第二負載元器件R2,將第一檢測電路5311并聯(lián)在第一負載元器件R1兩端,將第二檢測電路5321并聯(lián)在第二負載元器件R2兩端,就可以同時檢測電動車窗的升窗電路和降窗電路中的車窗電機的電感抗變化。以圖7至圖9的實現(xiàn)方式為例,第一檢測電路設置為檢測降窗電路中的負載元器件兩端的電壓信號,而將第二檢測電路5321設置為檢測升窗電路中的負載元器件兩端的電壓信號。其中,第一檢測電路和第二檢測電路檢測負載元器件兩端的電壓信號輸出可以是通過一級放大電路實現(xiàn)。根據(jù)圖7至圖9的電路原理圖可以知道,在通過觸發(fā)車窗按鍵而形成的升窗電路和降窗電路或在啟動的自動升窗電路和自動降窗電路中,相應的負載元器件都與車窗電機串聯(lián),即都能夠通過檢測負載元器件兩端的電壓信號而監(jiān)測車窗電機的電感抗變化。
步驟S112:根據(jù)車窗電機的電感抗變化生成脈沖波信號輸出。
根據(jù)前述原理可知,通過檢測串聯(lián)的負載元器件兩端的電壓信號即可反應車窗電機的電感抗變化,而如果能夠計算電感抗變化時車窗電機的轉動行程,即可根據(jù)車窗電機的行程進行車窗位置識別,非常精準。由于隨著電感器變化,負載元器件兩端的電壓信號呈波浪形變化,因而將第一檢測電路和第二檢測電路設置成將一級放大電路的輸出端連接二級放大電路,就能夠通過二級放大電路將電壓信號轉換成脈沖波信號輸出。由此,就可以通過第一檢測電路根據(jù)電感抗變化輸出降窗過程中的脈沖波信號,和通過第二檢測電路根據(jù)電感抗變化輸出升窗過程中的脈沖波信號。
步驟S113:根據(jù)電感抗變化和脈沖波信號判斷是否夾到外物。
根據(jù)前述的脈沖波信號的波形圖可以知道,可以很容易地根據(jù)脈沖波信號的周期數(shù)計算車窗電機的行程。在初始化時,記錄車窗由底部升至頂部的過程中,產(chǎn)生的脈沖波周期數(shù),并將其預存為單程旋轉圈數(shù),并記錄車窗到達頂部和底部時的電壓信號值,將其預存為到頂電壓和到底電壓,并將車窗電機的總旋轉圈數(shù)初始化為零(可參照前文初始化部分的敘述)。之后,在車窗上升和下降的過程中,根據(jù)產(chǎn)生的脈沖波周期數(shù)獲取當前升降過程中車窗電機走過的行程,即記錄為實時旋轉圈數(shù),在升窗的過程中,將總旋轉圈數(shù)記錄為總旋轉圈數(shù)=總旋轉圈數(shù)+實時旋轉圈數(shù),在降窗的過程中,將總旋轉圈數(shù)記錄為總旋轉圈數(shù)=總旋轉圈數(shù)-實時旋轉圈數(shù)。每次計算完新的總旋轉圈數(shù),都需要將總旋轉圈數(shù)存儲,以便精準記錄整個總旋轉圈數(shù)的值。由此,就可以根據(jù)總旋轉圈數(shù)識別電動車窗的實時位置。具體為,由于總旋轉圈數(shù)初始化為零,此時電動車窗位置為最底部,而單程旋轉圈數(shù)已經(jīng)預先存儲,則通過計算總旋轉圈數(shù),并將總旋轉圈數(shù)/單程旋轉圈數(shù),對求商的余數(shù)進行判斷就可以知道電動車窗是在頂部、底部、還是在隨機位置。由此,在判斷當前的車窗處于自動升窗的過程中時,就可以根據(jù)產(chǎn)生的脈沖波信號識別車窗的實時位置,即通過計算脈沖波信號的周期數(shù)獲取實時旋轉圈數(shù),進而計算得到總旋轉圈數(shù),再將總旋轉圈數(shù)對單程旋轉圈數(shù)求商,如果余數(shù)為零,說明車窗上升到了頂部或在最底部,如果余數(shù)不為零,則說明車窗在隨機位置。此時,再通過將獲取的電壓信號與預先存儲的到頂電壓進行判斷,如果電壓信號大于或等于到頂電壓的值,并且根據(jù)脈沖波信號計算出車窗的實時位置是在隨機位置,則說明車窗夾到了外物。在優(yōu)選實施例中,為了減少計算量,優(yōu)選先判斷電壓信號是否大于到頂電壓值,當大于到頂電壓值時,才計算車窗的實時位置。
其中,判斷當前的車窗是否處于自動升窗的過程中的方法可以是首先判斷第二檢測電路是否檢測到電壓信號,如果檢測到,說明處于升窗的過程。此時,再檢測是否生成了自動升窗控制信號(例如自動升窗控制信號的標識符是否為“1”,為“1”說明處于自動升窗控制的過程中,也可以是其他方式),如果生成了自動升窗控制信號,則說明輸出自動升窗過程中,此時才進行防夾檢測,即進行電壓信號的判斷和位置識別。
步驟S114:根據(jù)判斷結果,當發(fā)生夾到外物時,生成防夾控制信號控制車窗反轉。
當根據(jù)步驟S113判斷車窗在自動升窗過程中夾到了外物時,此時生成防夾控制信號輸出至驅動模塊(即圖7至圖9中的第一驅動模塊和第二驅動模塊),以驅動自動升窗的電路斷開(即第一繼電器開關的觸點與電池正極+BAT斷開,可參照前文敘述),從而控制電動車窗實現(xiàn)停止自動升窗,并同時驅動自動降窗的電路接通(即第二繼電器開關的觸點與電池正極+BAT接通,可參照前文敘述),從而控制電動車窗實現(xiàn)自動降窗。由此,就可以檢測自動升窗過程中是否發(fā)生夾到外物,并在夾到外物時,驅動車窗電機反轉,從而釋放外物,保護車窗和電機,并且提高安全性。
優(yōu)選地,根據(jù)步驟S113的敘述可以知道,通過電壓信號和脈沖波信號計算車窗的實時位置和電壓值,也可以用于在升窗過程中判斷是否到頂、在降窗過程中判斷是否到底,從而在自動升窗和自動降窗過程中根據(jù)到頂信號和到底信號進行停轉。
進一步地,也可以基于有刷電機的旋轉原理,通過電壓信號和脈沖波信號判斷在自動升窗和自動降窗過程中電機是否發(fā)生堵轉,從而在電機發(fā)生堵轉時,第一時間斷開車窗電機的電源(即與車輛的電池正極+BAT斷開),對電機進行保護。圖12為本發(fā)明一種實施方式的在車窗升降過程中的電機的堵轉保護方法。如圖12所示,該方法包括:
步驟S121:檢測電動車窗的電路中車窗電機的電感抗變化。
根據(jù)圖4至6的原理,通過在車窗電機中串聯(lián)負載元器件,并通過在負載元器件上并聯(lián)檢測電路來檢測負載元器件上的電壓信號,從而檢測車窗電機中的電感抗變化。其中,以圖7至圖9所示的防夾裝置的實現(xiàn)原理為例,由于在車窗電路中包括升窗電路和降窗電路,需要在升窗電路和降窗電路中分別串聯(lián)負載元器件,即第一負載元器件R1和第二負載元器件R2,將第一檢測電路5311并聯(lián)在第一負載元器件R1兩端,將第二檢測電路5321并聯(lián)在第二負載元器件R2兩端,就可以同時檢測電動車窗的升窗電路和降窗電路中的車窗電機的電感抗變化。以圖7至圖9的實現(xiàn)方式為例,第一檢測電路設置為檢測降窗電路中的負載元器件兩端的電壓信號,而將第二檢測電路5321設置為檢測升窗電路中的負載元器件兩端的電壓信號。其中,第一檢測電路和第二檢測電路檢測負載元器件兩端的電壓信號輸出可以是通過一級放大電路實現(xiàn)。
步驟S122:根據(jù)車窗電機的電感抗變化生成脈沖波信號輸出。
根據(jù)前述原理可知,通過檢測串聯(lián)的負載元器件兩端的電壓信號即可反應車窗電機的電感抗變化,而如果車窗電機在正常轉動時,電感抗必然是發(fā)生變化的,而在發(fā)生堵轉時,電感抗是不變的,即可根據(jù)車窗電機的電感抗變化進行堵轉識別,非常精準。由于隨著電感器變化,負載元器件兩端的電壓信號呈波浪形變化,因而將第一檢測電路和第二檢測電路設置成將一級放大電路的輸出端連接二級放大電路,就能夠通過二級放大電路將電壓信號轉換成脈沖波信號輸出。由此,就可以通過第一檢測電路根據(jù)電感抗變化輸出降窗過程中的脈沖波信號,和通過第二檢測電路根據(jù)電感抗變化輸出升窗過程中的脈沖波信號。
步驟S123:根據(jù)電感抗變化和脈沖波信號判斷車窗電機是否發(fā)生堵轉。
由于發(fā)生堵轉時,電機的電感抗不變,則一級放大電路輸出的電壓信號不變,相應地二級放大電路就無法輸出高低電平周期變化的脈沖波信號。因而在升窗過程中通過檢測第二檢測電路的二級放大電路是否輸出脈沖波信號就可以判斷車窗電機是否發(fā)生堵轉,相應地在降窗過沖中通過檢測第一檢測電路的二級放大電路是否輸出脈沖波信號就可以判斷車窗電機是否發(fā)生堵轉,即當二級放大電路不輸出脈沖波信號時,判斷車窗電機發(fā)生堵轉。為了更精準地判斷是否發(fā)生堵轉,需要同時對電壓信號和脈沖波信號進行判斷,判斷方法為檢測一級放大電路輸出穩(wěn)定的電壓信號,而同時二級放大電路未輸出周期變化的脈沖波信號,則說明電機發(fā)生了堵轉,這樣的判斷方式就可以將堵轉的情況與用戶短暫觸發(fā)車窗按鍵以啟動自動升降窗程序的情況相區(qū)別,使得堵轉檢測的結果更加精準。
步驟S124:根據(jù)步驟S123的判斷結果,當判斷車窗電機發(fā)生堵轉時生成堵轉控制信號輸出,以控制車窗電機停止工作。
當根據(jù)步驟S123判斷觸發(fā)車窗電機發(fā)生堵轉時,生成堵轉控制信號輸出至驅動模塊(即升窗時,輸出至圖7至圖9中的第一驅動模塊,降窗時,輸出至圖7至圖9中的第二驅動模塊),以驅動車窗電機的電路斷開(即第一繼電器開關的觸點與電池正極+BAT斷開或第二繼電器開關的觸點與電池正極+BAT斷開,可參照前文敘述),從而控制電動車窗的車窗電機實現(xiàn)停止運動,以對車窗電機進行保護。相比通過電流或電壓判斷電機是否堵轉的方式,通過是否輸出脈沖波判斷電機是否旋轉,堵轉檢測結果更加精準。
優(yōu)選地,車窗的自動升窗和自動降窗程序除了通過上述車窗按鍵觸發(fā)的方式外,還可以通過車輛的中控系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)進行控制,此時可參照前文敘述,在此不再詳細贅述。
本發(fā)明實施例提供的電動車窗防夾裝置及方法既能夠實現(xiàn)電機的堵轉保護、一鍵自動升降窗、中控自動升降窗和遙控自動升降窗,也可以實現(xiàn)手動升降窗,并且在自動升窗過程中具有防夾功能,非常智能化。而且,本裝置的安裝不需要改變原車的電路結構,更不需要在每個門窗都進行安裝,只用在主駕駛位安裝一個裝置,即可實現(xiàn)全車車窗的自動化控制和防夾控制,非常方便,節(jié)約成本。同時,本發(fā)明實施例通過電壓信號和脈沖波信號判斷車窗位置,并根據(jù)電壓值和車窗位置判斷是否發(fā)生夾物或堵轉,基于有刷電機的旋轉原理,準確度更高。
以上所述的僅是本發(fā)明的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。