车窗升降控制系统及控制方法与流程

文档序号:11226037
车窗升降控制系统及控制方法与流程

本发明涉及一种车窗升降控制系统及其控制方法,特别是一种带防夹功能的车窗控制系统及控制方法。



背景技术:

为了方便驾驶员和乘客,大量汽车采用电动车窗。电动车窗的开启及关闭运动由一车窗升降机构驱动完成。所述车窗升降机构一般包括电机及相应的传动组件。然而,传统中用于驱动车窗运动的电机多为有刷电机,设有定子、转子、电刷等原件。导致所述电机的尺寸相对较大。同时,由于电机运转时,与转子相连的换向器与电刷相互磨擦,电刷容易被磨损,导致采用有刷电机的电动车窗故障率高,寿命低。另外,现有的电动车窗通常要引入自动升降系统。引入自动升降系统的电动车窗需要引入防夹功能,因此需要安装开关霍尔传感器用于判定车窗的位置,使得采用有刷电机带来的成本优势大大削弱。



技术实现要素:

鉴于上述状况,有必要提供一种体积相对较小、故障率低、成本合理的车窗升降控制系统及控制方法。

一种车窗升降控制系统,用于控制车窗的升降,所述车窗升降系统包括车窗电机、电机驱动控制模组、逆变器及转子位置传感器,所述车窗电机为无刷直流电机,该电机驱动控制模组根据转子位置传感器获得的转子位置反馈信号驱动逆变器而控制车窗电机旋转,所述车窗升降控制系统还设有防夹控制模组,所述防夹控制模组包括脉冲计数器、计数比较器、障碍判定单元及防夹指令单元,所述脉冲计数器用于记录车窗上升过程中转子位置传感器 产生脉冲个数,计数比较器用于测得的脉冲个数与预定的阀值进行比较而判断是否处于防夹区,当判断位于防夹区时启动障碍判定单元,当所述障碍判定单元判定到障碍物存在时,所述防夹指令单元向电机驱动控制模组发出防夹指令,电机驱动控制模组根据防夹指令驱动逆变器,使得电机反转。

一种车窗升降控制方法,包括如下步骤:提供一无刷直流电机用于驱动车窗升降;根据外部命令及电机位置反馈信号运转所述无刷直流电机;根据电机位置反馈信号判断车窗是否处于防夹区间;当判定车窗位于防夹区间时,根据电机运行参数判断车窗上升是否存在障碍物;当判定存在障碍物时,控制电机执行防夹动作。

本发明的电机升降控制系统采用无刷直流电机,同时利用无刷直流电机固有的转子位置传感器产生的位置反馈信号来执行防夹动作,从而具有体积小,故障率低,成本合理的优点。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而所附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。

附图说明

附图中:

图1是本发明车窗电机升降控制系统的一实施方式的的结构示意图;

图2是本发明车窗电机升降控制系统的另一实施方式的的结构示意图;

图3是图1中逆变器一实施方式的的电路图;

图4是图1中逆变器另一实施方式的的电路图;

图5是本发明车窗电机升降控制方法的一实施方式的的流程图

具体实施方式

下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

如图1所示是,本发明车窗升降控制系统用于控制一车窗80升降。所述车窗升降控制系统包括车窗电机10、电机驱动控制模组20、逆变器30、转子位置传感器40及防夹控制模组50。

所述车窗电机10为三相或者单相无刷直流电机。所述车窗电机10通过齿轮减速箱、车窗牵引丝等传动组件连接该车窗80,从而将该车窗电机10转轴输出的动力传递到车窗80,形成驱动车窗80升降的牵引力。

所述电机驱动模组20用于对外部命令进行分析和执行,具有数据运算以及驱动逆变器30的功能。所述电机驱动模组20包括命令接收单元21、运算单元23及驱动单元25。命令接收单元21接收外部命令,例如通过车窗按键输入的车窗上升、下降或者停止的指令。运算单元23根据接收到指令进行运算得到相应的电机控制信号。驱动单元25根据电机控制信号形成常规驱动信号并驱动逆变器30给车窗电机10各绕组供电或断电,从而可启动或停止电机及控制车窗电机10的启动方向。

由于车窗电机10为无刷直流电机,为了保证车窗电机10的持续运转,需要利用转子位置传感器40检测电机转子的位置,在电机转子50转过预设位置时通过所述电机驱动控制模组20驱动逆变器30运作,使得车窗电机10进行换相。具体而言,转子位置传感器40与所述电机驱动控制模组20的运算单元23相连,接收转子位置传感器40的位置反馈信号。运算单元23根据该位置反馈信号形成换相信号,驱动单元25根据换相信号生成换相指令而驱动逆变器30执行换相动作,保证车窗电机10连续转动,实现控制车窗80自动升降的目的。所述转子位置传感器40包括一个或多个开关霍尔传感器。每一个开关霍尔传感器随着电机的运转产生连续的方波信号。

在其中一实施方式中,所述电机驱动模组20还包括电机转向判定单元27,用于判断电机的实际旋转方向,并判断电机的实际转向是否于命令接收单元21所接收的控制命令一致,当两者不一致时,发出故障信号。需要指出的是,当设有所述电机转向判定单元27时,所述转子位置传感器40包括至少两个开关霍尔传感器,所述电机转向判定单元27通过采集到的所述两个开关霍尔传感器产生的方波信号的时序关系判断电机的转向。

具体而言,当该车窗电机10为三相无刷直流电机时,所述转子位置传感器40包括三个开关霍尔传感器,所述三个开关霍尔传感器的对应检测电机转子相对于定子绕组的三相的位置,因此,相邻两开关霍尔传感器的位置相差120度电角度。可以利用三个开关霍尔传感器中任意两个开关霍尔传感器或者是全部所述三个开关霍尔传感器产生的方波信号的时序关系判断电机的实际 转向。当该车窗电机10为单相无刷直流电机时并未设所述电机转向判定单元27,所述转子位置传感器模组50包括一个开关霍尔传感器即可,当然,如前所述,当设所述电机转向判定单元27时,需要两个开关霍尔传感器,其中一个开关霍尔传感器用来运转电机,并通过两个开关霍尔传感器组合判定电机的旋转方向。

所述逆变器30为一桥式开关电路。如图2所示,当采用三相无刷直流电机时,所述桥式开关电路通常为包括6个功率管开关的三相桥式开关电路。如图2所示,当采用单相无刷直流电机时,所述桥式开关电路通常为4个晶体管开关组成的H型桥式开关电路。所述功率管开关可以为MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)

所述防夹控制模组50包括脉冲计数器51,计数比较器53、障碍判定单元55及防夹指令单元57。由于转子位置传感器40为一个或多个开关霍尔传感器,随着电机转子的转动,所述转子位置传感器40产生方波脉冲信号,脉冲的个数与转子的转动圈数成正比。由于传动模组具有固定的减速比,因此,脉冲的个数与车窗的位置线性对应,通过记录脉冲的个数便可检测车窗的位置。在一实施方式中,所述车窗电机10为三相无刷直流电机,所述转子位置传感器40包括三个开关霍尔传感器,所述脉冲计数器51用于记录车窗80上升过程中其中三个开关霍尔传感器产生的脉冲数量。在另一实施方式中,所述车窗电机80为单相无刷直流电机,所述转子位置传感器40包括两个开关霍尔传感器,所述脉冲计数器51用于记录车窗80上升过程中其中一个开关霍尔传感器产生的脉冲数量。计数比较器53用于将脉冲计数器51记录的脉冲个数与预定的阀值进行比较,根据记录的脉冲个数与阀值的关系确定车窗是否处于防夹区。例如,所述阀值包括上限阀值及下限阀值,当记录的脉冲个数位于上限阀值及下限阀值之间时,判定车窗处于防夹区而启动障碍判定单元55。

障碍判定单元55可以通过测定电机的速度、电机绕组的电流及电机输出扭矩三者中至少一个,并与预设的阀值进行比较而判断车窗上升是否遇到障碍物。由于转子位置传感器40产生的脉冲宽度与车窗电机10的转速正相关,通过检测转子位置传感器40产生的脉冲宽度可以表征电机的转速。在一实施方式中,所述障碍判定单元55包括脉宽记录器及脉宽比较器。所述脉宽记录器用于记录转子位置传感器40产生的脉冲宽度。所述脉宽比较器用于将录得 的脉冲宽度与一预设的阀值进行比较。当录得的脉冲宽度大于该预设阀值时,所述障碍判定单元55判定障碍物存在。当所述车窗电机10为三相无刷直流电机时,所述转子位置传感器40包括三个开关霍尔传感器,所述脉宽记录器用于记录其中一开关霍尔传感器产生的脉冲宽度。当所述车窗电机10为单相无刷直流电机,所述转子位置传感器40包括两个开关霍尔传感器,所述脉宽记录器用于记录其中一个开关霍尔传感器产生的脉冲宽度。

所述防夹指令单元57与电机驱动控制模组20相连,当所述障碍判定单元55判定到障碍物存在时,所述防夹指令单元57向电机驱动控制模组20发出防夹指令,所述电机驱动控制模组20的运算单元23根据防夹指令进行运算得到相应的防夹控制信号。所述电机驱动控制模组20的驱动单元25根据防夹控制信号形成防夹驱动信号并驱动逆30变器执行防夹动作,使得车窗电机10反转。

如图5所示,本发明车窗升降控制方法的一实施方式包括如下步骤:

S10:提供一无刷直流电机用于驱动车窗升降。

所述无刷直流电机的转轴通过传动机构连接车窗。所述车窗电机通过齿轮减速箱、车窗牵引丝等传动组件连接该车窗,从而将该车窗电机转轴输出的动力传递到车窗,形成驱动车窗升降的牵引力。外部电源通过一逆变器给该无刷直流电机供电。

S20:根据外部命令启动所述无刷直流电机,并根据感测到的无刷直流电机转子位置反馈信号使所述无刷直流电机旋转,在一实施方式中,所述位置反馈信号为方波脉冲信号。

所述步骤20包括:

S21:根据外部命令进行运算而得到相应的电机控制信号。所述外部命令包括通过车窗按键输入的车窗上升、下降或者停止的指令。

S22:根据电机控制信号形成常规驱动信号并驱动逆变器给无刷直流电机电机各绕组供电或断电,从而可启动或停止电机及控制车窗电机的启动方向。

在一实施方式中,所述步骤20进一步包括:

S23:感测无刷直流电机转子的相对多个位置的位置反馈信号,通过这些位置反馈信号的时序关系判断电机的实际转向,并将实际转向与控制信号的控制转向进行比较,当两者不一致时,发出故障信号。

S30:判断车窗是否处于防夹区间。

所述步骤30包括:

S31:记录位置反馈信号的个数;在一实施方式中,记录位置反馈信号的个数即利用一计数器记录方波脉冲的个数。

S32:将记录的位置反馈信号个数与预设的阀值进行比较,根据位置反馈信号的个数与预设的阀值的关系判断车窗是否处于防夹区间。在一实施方式中,所述预设的阀值包括上限阀值及下限阀值,当所述反馈信号的个数在上限阀值及下限阀值之间时判定车窗位于防夹区间。

S40:当判定车窗位于防夹区间时,判断车窗上升是否存在障碍物。

所述步骤40包括:

S41:感测无刷直流电机的运行参数,所述参数为电机转速、电机绕组的电流及电机输出扭矩中任意一个或多个。当转子位置传感器产生的反馈信号为方波脉冲信号,其脉冲信号的脉冲宽度可用于表征电机的转速。一实施方式中,该步骤为记录位置传感器产生的脉冲宽度。

S42:将感测到的无刷直流电机的运行参数与一预设阀值进行比较,根据感测到的无刷直流电机的运行参数于对应阀值的关系判断车窗上升是否存在障碍物。在一实施方式中,将记录的置传感器产生的脉冲宽度与一脉冲宽度的阀值进行比较,当记录的置传感器产生的脉冲宽度大于该阀值时判定存在障碍物。

S50:当判定存在障碍物时,控制电机执行防夹动作。

所述步骤50包括:

S51:当判定存在障碍物时,形成一防夹指令;

S52:根据防夹指令运算得到相应的防夹控制信号;

S53:根据防夹控制信号形成驱动信号用于驱动逆变器执行防夹动作。该防夹动作包括使得该无刷直流电机反转。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1