電動門窗防夾發展新趨勢 基於電機紋波的防夾

2021-09-11 17:59:36 字數 1641 閱讀 7502

門窗自動公升降、天窗自動開合,這已經成為汽車舒適配置的必選專案。然而,隨著越來越多的汽車上安裝電動門窗和天窗,潛在的危險也隨之而來,電動門窗夾傷手指的事件時有發生,電動天窗致使兒童被夾死亡一事更是一度將電動門窗和天窗的安全性推上風口浪尖,並引起了整車廠、零部件企業和**的廣泛關注和討論。為了避免乘客受到傷害,電動門窗和天窗具備防夾功能已成為一種必然趨勢。

為保障人員的安全,我國與北美、歐洲、日本等許多國家和地區都出台了針對車窗與天窗的防夾功能的法規標準。即通過電機操作閉合部件閉合的過程中,在法規規定的範圍內(4mm-200mm)如果遇到物體或人的身體阻礙時(防夾力大於100n),電機必須能夠檢測出並反轉執行,其也被稱為防夾功能。因此對門窗控制器提出兩個要求:一是要精確判斷出門窗運動的位置,二是遇到障礙物時能夠準確識別出防夾力大小,達到設定的閾值及時反轉門窗。此外需要防夾演算法具有自適應性,能夠根據不同電壓、溫度、車速以及結構老化自動調整相應引數,避免發生誤防夾,並能夠準確地識別出防夾力大小,滿足法規要求。

目前電動天窗和門窗防夾主要基於如下兩種方案:霍爾感測器方案和電機電流紋波方案。

基於霍爾感測器的方案需要在電機上安裝磁環,磁環隨電機轉動,並經過霍爾感測器產生方波訊號,方波個數反映了天窗的位置,遇到障礙物時電機運動速度變慢,對應方波訊號週期變大,據此進行防夾判斷。優點是霍爾訊號與位置對應準確,但霍爾感測器需要貼近磁環安裝,且每個電動門窗需要乙個控制器。

有刷直流電機在換相過程中會產生電流紋波,紋波的個數與電機轉速和換向片的個數成正比,因此若能提取出電流紋波便可得到門窗運動的位置資訊,同時當門窗運動過程中遇到障礙物時電流會增大,可根據電流的大小進行防夾判斷,這便是基於紋波的防夾方案原理。

相比於霍爾防夾方案,基於電流紋波的方案無需專用的霍爾感測器,免去了安裝磁環、霍爾感測器及線束成本,此外可採用單控制器控制同時控制四個車門,節省了控制器成本,提高了整車整合度。近年來oem競爭愈發激烈,對成本控制更為敏感,基於電機紋波的防夾方案能夠大大降低成本,是未來電動門窗防夾的發展趨勢。

4合1門窗控制器方案

基於紋波進行位置記錄及防夾判斷原理為:通過取樣電阻將電機驅動端執行電流轉換為電壓訊號,並進行放大處理,放大後的訊號分成兩路,一路直接被mcu採集,作為防夾及堵轉判斷依據;另一路經過高通後與參考電壓比較得到與位置對應的方波訊號,通過mcu記錄方波脈衝個數便得到門窗位置資訊。從而實現門窗位置記錄及防夾檢測功能。

紋波防夾系統原理

防夾檢測原理為,初始化過程學習門窗運動過程中的參考電流值,進入正常執行時將實時電流值與參考電流值相比較,二者差值乘上比例係數得到實時的防夾力,當遇到障礙物時電流增大,與參考電流的差值增大,若計算出的防夾力大於設定的閾值,則給出防夾反轉標誌命令門窗反轉,避免造**體傷害。

防夾檢測原理

環境溫度、車窗老化等情況會造成機械結構變化,防夾演算法具有自適應功能,能夠自動更新參考電流值,從而提高防夾力檢測準確性並避免發生誤防夾;此外,防夾演算法能夠根據環境溫度、電壓波動、車速資訊、生產模式/使用者模式等不同工況進行閾值補償,避免發生誤防夾。