专利名称：智能型锁车自动关窗装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于具有“中控门锁系统”和“电动门窗系统”机动车中的可实现在锁车的同时自动将未关闭车窗关闭的装置。
背景技术：
目前，大多数汽车均安装有“中控门锁系统”和“遥控门锁系统”。中控门锁的应用减少了车主在上、下车时逐一打开车门锁扣和按下车门锁扣的麻烦。遥控门锁的应用则更为先进，它可以实现车主不用钥匙，无论白天，还是黑夜，均可在远距离操作遥控按钮将汽车车门锁住或打开即“闭锁”或“开锁”。
另外，对于那些安装有“中控门锁系统”和“遥控门锁系统”的汽车来说，汽车本身大多数还安装有“电动门窗系统”及“电动天窗系统”，车内驾驶者和乘客可通过按钮控制车窗玻璃的上升/下降及天窗的打开/关闭。
但是，由于大多数汽车安装的“中控门锁系统”(包括遥控门锁系统)和“电动门窗系统”(包括电动天窗)是两个独立的系统，二者无联系，所以，经常出现车主下车锁车了，但是却忘记关闭车窗的事情。
为了避免上述事情的发生，有些车型汽车增加了利用中控门锁锁车关窗的功能。如德国宝马公司的X5系列轿车，其遥控门锁不仅具有开锁/闭锁功能，还附加了用遥控器开窗/关窗的功能，即用遥控器的开锁键即能遥控开锁，又能遥控开窗；用遥控器的锁车键即能遥控锁车，又能遥控关窗。开窗的操作方法是当按下遥控器开锁键时，四车门立刻开锁，需要开窗时必须再按住开锁键5秒钟以上，两前窗先启动开窗，约0.3秒后两后窗启动开窗。关窗的操作方法是当按下遥控器锁车键时，四车门立刻闭锁，需要关窗时必须再按住锁车键5秒钟以上，两前门窗先启动关窗，约0.3秒钟后两后门窗启动关窗。要强调的是车门闭锁后必须操作遥控锁车键延时5秒钟以上才能关窗，是人们一种故意的行为，只有发现了车窗没有关闭而又不愿意重新打开车门进车内操作关窗，在车外操作遥控器使车窗关好，为车主有意识的关窗带来了方便。又比如德国的大众公司在中国上海生产的帕萨特B5轿车也增加了用中控门锁控制开窗/关窗功能，其操作方法是用钥匙开锁，四车门锁立刻打开，若需要开窗，必须要用钥匙在锁孔里待开锁后、在开锁旋转方向再停留5秒钟以上，车窗玻璃自动打开；用钥匙锁车时，四车门立刻闭锁，若需要关窗必须要用钥匙在锁孔里待闭锁后、在闭锁旋转方向停留5秒钟以上，车窗玻璃自动关闭，其设计理念与上述宝马公司X5系列相同，都是一种人为的在车外操作升窗的故意行为。
发明内容
鉴于上述情况，本实用新型的目的是提供一种机动车智能型锁车自动关窗装置，该智能型锁车自动关窗装置将汽车原有的“中控门锁系统”/“遥控门锁系统”的“闭锁”功能和“电动门窗系统”/“电动天窗系统”的“关窗”功能有效地结合在一起，使车主在离开汽车、将汽车锁住即“闭锁”的同时自动将未关闭到位的门窗/或天窗自动关闭到位，即达到了驻车安全的目的，又免去了车主对车窗/或天窗的挂念。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种智能型锁车关窗装置，其特征在于它由微处理器、执行电路、电流传感器和电源电路构成；所述微处理器的一个信号输入端与汽车点火开关线相连，微处理器的另一信号输入端与汽车闭锁信号线相连，微处理器的又一信号输入端与串联在汽车车窗升窗/和天窗关窗电机供电回路中的电流传感器的信号输出端相连；微处理器的信号输出端通过执行电路分别与控制汽车车窗升窗/和天窗关闭电机启/停的继电器线圈相连，控制升窗电机的启/停；所述电源电路为所述微处理器和汽车电动车窗/和电动天窗系统供电。
所述微控制器按顺序依次输出控制信号，使汽车的四个车窗/和天窗逐一关闭。
本实用新型还包括一开关元件，该开关元件串联在所述电源电路与汽车电动车窗/和电动天窗系统之间；该开关元件的控制端与所述微处理器的又一信号输出端相连。
所述电流传感器主要由霍尔传感器、集成运放组成；霍尔传感器的信号输出端经集成运放与所述微处理器的信号输入端相连。
所述执行电路由电阻、三极管相连；三极管的基极经电阻与所述微处理器的控制信号输出端相连；三极管的集电极与12V电源相连，三极管的发射极与所述控制升窗电机启/停的继电器线圈相连。
所述执行电路还包括四个继电器，所述继电器线圈与所述执行电路的输出端相连，受所述执行电路控制；四个继电器的常闭触点分别串联在汽车四个车门的升窗电机电源回路中，其常开触点的一端经电流传感器与12V电源相连，另一端与被汽车车窗升窗/和天窗关窗电机的正极相连。
由于本实用新型采用以上技术方案，即在车主按下遥控器锁车键或用车钥匙锁车的同时自动使本实用新型的CPU开始工作，代替车主自动将四个车窗和天窗巡检一遍，查找没有关闭到位的车窗和天窗、并启动电机将其关闭到位，所以，本实用新型可以免去车主的后顾之忧，使车主的锁车行为是有意识的，而关窗行为是无意识的，充分体现以人为本的设计理念。
又由于本实用新型微处理器CPU是逐一输出控制信号，使车窗升降电机按顺序逐一启动工作，这种设计方法的优点是1、如果四个升降电机同时向上升方向转动，所需电流应在25A左右，如果四个升降电机同时卡死，升降电机回路电流迅速上升到60A左右，此时因汽车发动机停止运转，发电机停止工作，给汽车电瓶及升降电机供电电路带来很大负担，尤其是使用多年的旧车，会出现车窗上升不到位的现象；2、升降电机的保护电路和电流传感器的成本偏高，四个升降电机同时工作必须要用四个电机保护电路即四个电流传感器。而本发明很好的解决了上述两个缺点，比如每次只有一个升降电机工作，需用5A～7A电流，电机卡死时瞬间电流最多能达到15A，远远低于四个升降电机同时工作的所用电流。又比如采用按顺序逐一启动升降电机可以只采用一个电流传感器，减少了三个电流传感器，使制造成本大大降低，为产品市场提高了竞争力。
图1为本实用新型的原理框图图2为本实用新型的具体电路图图3为本实用新型输出端子与被控升窗电机控制端的连接关系图图4为本实用新型输出端子与被控升窗电机控制端的另一种连接关系图具体实施方式
如图1所示，本实用新型公开的智能型锁车关窗装置主要由微处理器MCU、执行电路、电流传感器和电源构成；微处理器的一个信号输入端与汽车点火开关线相连，微处理器的另一信号输入端与汽车闭锁信号线相连，微处理器的又一信号输入端与串联在汽车天窗和车窗电机供电回路中的电流传感器的信号输出端相连；微处理器的信号输出端通过执行电路分别与控制汽车车窗升窗/和天窗关闭电机启/停的继电器线圈相连，控制升窗电机的启/停，从而控制汽车的关窗。
当汽车发动机熄灭后，即汽车点火开关线为OFF状态时，本实用新型微处理器处于等待状态；当车主发出锁车信号时，即汽车闭锁信号线为ON状态时，微处理器开始工作；微处理器的一个信号输出端输出控制信号，通过执行电路，使汽车的一个车门升窗电机开始工作、升窗；当该车窗玻璃升到顶后，延时一段时间，微处理器开始输出下一控制信号，使汽车的下一个车门升窗电机开始工作、升窗；当该车窗玻璃升到顶后，延时一段时间，微处理器再输出下一控制信号，使汽车的又一个车门升窗电机开始工作、升窗；如此循环往复，微处理器依次输出控制信号，使汽车的四个车门车窗/和天窗依次关闭。在升窗电机工作过程中，一旦车窗升到顶部，升窗电机被卡死后，升窗电机供电回路中的电流升高，串联在电机供电回路中的电流传感器检测到这一情况即车窗已升到顶部后，微处理器立即切断该路升窗电机控制信号，使该路升窗电机停止工作，以防止升窗电机因长时间堵转电流升高而被烧毁。
图2为本实用新型具体电路图。如图所示，本实用新型主要由微处理器U3(型号PIC16C505)、执行电路(七NPN达林顿晶体管阵列U4、三极管T1～T4、电阻R13～R20)、电流传感器H1和电源U2(5V稳压芯片78L05)构成。
微处理器U3的禁止工作信号端管脚3通过插座A3与汽车点火开关线相连。当汽车发动机熄火后，U3的管脚3为低电平，微处理器U3处于等待状态；当汽车发动机工作时，U3的管脚3为高电平，微处理器U3处于禁止工作状态，防止在汽车行驶过程中，由于自动闭锁引起自动关窗的误操作出现。
微处理器的另一信号输入端即本实用新型启动信号控制端U3的管脚5或6通过拨码开关X1、插座A4与汽车闭锁信号线相连。如果车主发出的锁车信号为正脉冲信号，拨码开关X1的1、3导通，U3的管脚6为高电平，微处理器U3开始工作；如果车主发出的锁车信号为负脉冲信号，拨码开关X1的1、2导通，U3的管脚5为低电平，微处理器U3开始工作。
微处理器U3工作后，U3的管脚13输出高电平，经达林顿管U4驱动继电器J1线圈使常开点闭合，使汽车电动车窗、天窗升窗电机供电回路带电。
微处理器U3的六路信号输出端管脚12、11、10、9、8、7依次输出高电平，通过七达林顿晶体管阵列U4，依次驱动升降继电器上升控制线圈负极和天窗斜降、滑关控制端负极；如果原车升降继电器上升控制线圈是正极控制，则拨码开关X2、X3、X4、X5连接1、3位置，使执行电路中的三极管T4、T3、T2、T1导通，向继电器线圈供电，再参见图3，这样就可以驱动原车所配备的升窗继电器正极控制或负极控制(天窗均为负极控制)，使升窗电机启/停的继电器线圈带电吸合，使被控升窗电机带电旋转，升窗。本实用新型微处理器U3依次输出控制信号，使升窗电机旋转，也就是说，每次微处理器只输出一个控制信号，使一个升窗电机工作，只有一个车窗升到顶后，微处理器才输出另一个控制信号，使另一个升窗电机工作。
在升窗电机工作过程中，一旦车窗升到顶部，升窗电机被卡死后，串联在电机供电回路中的电流传感器H1检测到这一情况即车窗已升到顶部后，与电流传感器H1的信号输出端相连的微处理器U3的状态判断管脚4为高电平，U3立即切断该路升窗电机控制信号，使该路升窗电机停止工作，以防止升窗电机因长时间堵转电流升高而被烧毁。在运行过程中，微处理器U3每隔20mS判断一次，如果电流传感器H1输出低电平，微处理器U3允许该路升窗电机工作，如果电流传感器H1输出高电平，微处理器U3立即切断该路输出。
在本实用新型的具体实施例中，微处理器U3的第7脚与被控天窗滑动关窗电机控制端相连；第8脚与被控天窗斜降关窗电机控制端相连；第9脚与被控的右前门升窗电机控制端相连；第10脚与被控的右后门升窗电机控制端相连；第11脚与被控的左后门升窗电机控制端相连；第12脚被控的左前门升窗电机控制端相连。
本发明的工作流程是汽车的四个电动车窗和一个电动天窗升窗电机分六次按先后顺序逐一工作，每个车窗和天窗关闭完毕后间隔300mS启动下个车窗升窗电机。同时，微处理器U3每隔20mS判断一次电流传感器输出端的电平状态，每当检测到其为高电平时，迅速使任意一正在工作的输出脚变为低电平，切断升窗电机的供电，使其停止旋转。
具体工作流程当微处理器U3的第3脚处于低电平状态时，其第5脚受到一负脉冲或第6脚受到一正脉冲时，U3的第13脚由低电平变为高电平，汽车车窗和天窗升窗电机供电回路导通、供电。微处理器延迟300mS后，第12脚由低电平变为高电平，经执行电路使汽车右前门升窗电机工作、关窗，延时10s后，即车窗升到顶后，微处理器U3的第12脚由高电平变回低电平，升窗电机端电，停止旋转，在升窗电机工作的10s钟内，U3每隔20mS检测一次U3的第4脚(判断脚)，当第4脚由低电平变为高电平时，U3立即将U3的第12脚由高电平变为低电平，切断该路输出。微处理器U3延迟300mS，U3的第11脚由低电平变为高电平，启动右后门升窗电机，其工作过程与上述第12脚相同。当右后门关窗完毕后，微处理器U3延迟300mS，其第10脚由低电平变为高电平，启动左后门升窗电机、关窗，其工作过程与上述第12脚相同。如此循环一遍，将汽车的四个车门车窗和天窗关闭完毕。
本实用新型所选用的电流传感器主要有霍尔器件(H1)SJ411、集成运放(U1)TL072组成，SJ411是一个线性电流检测器件，特点是能够实现电气隔离、即被检测的大电流和感应信号之间的隔离，并且输出的微弱信号与被检测大电流成正比关系。其中，由U1A和R5、R6、R7、R21组成的典型差动运算放大电路，由U1B、W1组成的电压比较器，U1B的反向输入端(5脚)经W1调整到一个基准电压，此电压设定在H1感应到的电流达到13A时U1A的输出电压值，升降电机正常工作时约有5A～7A的负载电流，此时H1产生的感应电信号非常微小，经差动放大器放大后，输出电压依然远远低于U1B的阈值电压，U1B的7脚仍为低电平输出，控制电路正常工作；当车窗升到顶点、升降电机卡死，电机回路电流迅速上升(15A以上)，当超过13A时，U1A的输出电压迅速上升，超过U1B阈值电压，输出脚(7脚)翻转为高电平，经R12到U3的第4脚(判断脚)，使U3提前结束正在工作的控制回路，卡死升降电机回路断路，H1处的感应电流迅速下将到0A，电流传感器输出脚(7脚)翻转为低电平，保证执行下一门窗升降电机工作。调整W1可设定电压比较器的阈值电压，以设定以对保护电流起始值的大小。
构成电流传感器的霍尔器件(SJ411)也可以用一只取样电阻代替，电阻值为0.02欧姆，允许电流20A，差动放大电路不变，通过调整R5、R6、R7、R21的阻值，也可以起到与SJ411的相同的效果，这样做的优点是降低成本；缺点是不能实现电器隔离。
图3为本实用新型输出端子的接线关系图。如图所示，其中，输出端子B11与汽车电动车窗供电回路相连，输出端子B12与汽车电动天窗供电回路相连，输出端子B1～B4分别与汽车前、后左右四个电动车窗的升窗电机控制端相连；输出端子B5、B6分别与汽车电动天窗滑动关窗、斜向关窗电机控制端相连。
在现有汽车电动门窗系统中，手动升降开关控制升窗电机的方法有两种一种是通过控制控制升窗电机启/停的继电器正极；另一种是通过控制控制升窗电机启/停的继电器负极。如图2所示，当遇到升降开关控制继电器正极时，将拨码开关X2、X3、X4、X5的跳线1、2相连，使T4、T3、T2、T1通过B1、B2、B3、B4分别向四个升窗继电器供电；当遇到升降开关控制继电器负极时，将拨码开关X2、X3、X4、X5的跳线1、3相连，使U4的第15脚、第14脚、第13脚、第12脚直接通过B1、B2、B3、B4分别使四个升窗继电器对地导通，所以本发明能兼容各类电动门窗控制电路。
就目前小汽车电动门窗系统电路可分为两大类，其中一类如图3所示升降开关通过控制继电器，进而控制升窗电机。另一类如图4所示传统的升降开关直接控制升降电机的方式、应用也很广泛，比如德国大众公司在中国大陆生产的桑塔钠系列；美国通用公司在中国上海生产的别克系列仍采用这种方式，这类车型的市场也很庞大，本发明能兼容这类车型，在输出执行电路增加一5脚继电器，代替上述的升窗继电器即可实现自动升窗控制，图四是四个电动门窗中其中一个门窗控制电路的连接图，在原车装备的升降开关至升降电机上升控制电路里串接一5脚继电器，其中一常闭固定触点接升降开关，一常闭活动触点接升降电机，常开触点经图2中的A点接电流传感器至正12V电源，线圈一端接正12V电源，另一端直接连接本发明U4(ULN2003)的输出端(参照图2U4第15、14、13、12脚，T4、T3、T2、T1去掉不用)，其工作原理为(参照图4)当用手动开关开窗或关窗时，由于继电器常闭触点的闭合，电机回路导通，不影响电机工作。当锁车升窗时，ULN2003驱动继电器工作使常闭活动触点张开，常开触点闭合，电流由电源正极经电流传感器、继电器、升降电机、升降开关到电源负极，电机向车窗上升方向转动，车窗玻璃上升到顶点时，电流传感器发出关闭信号，使卡死的升降电机迅速断电(方法与前面所述带有升窗继电器控制电路的方法相同)，然后启动下一路升降电机工作，这样就实现了锁车自动关窗。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型的保护范围并不局限于此。任何基于本实用新型技术方案上的等效变换均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种智能型锁车关窗装置，其特征在于它由微处理器、执行电路、电流传感器和电源电路构成；所述微处理器的一个信号输入端与汽车点火开关线相连，微处理器的另一信号输入端与汽车闭锁信号线相连，微处理器的又一信号输入端与串联在汽车车窗升窗/和天窗关窗电机供电回路中的电流传感器的信号输出端相连；微处理器的信号输出端通过执行电路分别与控制汽车车窗升窗/和天窗关闭电机启/停的继电器线圈相连，控制升窗电机的启/停；所述电源电路为所述微处理器和汽车电动车窗/和电动天窗系统供电。
2.根据权利要求1所述的一种智能型锁车关窗装置，其特征在于所述微控制器按顺序依次输出控制信号，使汽车的四个车窗/和天窗逐一关闭。
3.根据权利要求2所述的一种智能型锁车关窗装置，其特征在于本实用新型还包括一开关元件，该开关元件串联在所述电源电路与汽车电动车窗/和电动天窗系统之间；该开关元件的控制端与所述微处理器的又一信号输出端相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种智能型锁车关窗装置，其特征在于所述电流传感器主要由霍尔传感器、集成运放组成；霍尔传感器的信号输出端经集成运放与所述微处理器的信号输入端相连。
5.根据权利要求4所述的一种智能型锁车关窗装置，其特征在于所述执行电路由电阻、三极管相连；三极管的基极经电阻与所述微处理器的控制信号输出端相连；三极管的集电极与12V电源相连，三极管的发射极与所述控制升窗电机启/停的继电器线圈相连。
6.根据权利要求5所述的一种智能型锁车关窗装置，其特征在于所述执行电路还包括四个继电器，所述继电器线圈与所述执行电路的输出端相连，受所述执行电路控制；四个继电器的常闭触点分别串联在汽车四个车门的升窗电机电源回路中，其常开触点的一端经电流传感器与12V电源相连，另一端与被汽车车窗升窗/和天窗关窗电机的正极相连。
专利摘要本实用新型公开了一种智能型锁车关窗装置，它由微处理器、执行电路、电流传感器和电源电路构成。所述微处理器的一个信号输入端与汽车点火开关线相连，微处理器的另一信号输入端与汽车闭锁信号线相连，微处理器的又一信号输入端与串联在汽车车窗/和天窗升窗电机供电回路中的电流传感器的信号输出端相连；微处理器的信号输出端通过执行电路分别与控制汽车车窗/和天窗升窗电机启/停的继电器线圈相连，控制升窗电机的启/停。所述微控制器按顺序依次输出控制信号，使汽车的四个车窗/和天窗逐一关闭。在关窗过程中，一旦车窗升到顶部，串联在升窗电机供电回路中的电流传感器检测到这一情况后，微处理器立即切断该路升窗电机控制信号，使该路升窗电机停止工作。
文档编号E05B49/02GK2748598SQ20042005860
公开日2005年12月28日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者徐鸣 申请人:徐鸣