一种电动玻璃升降器防夹方法

1.本发明属于车载电子技术领域，更具体地，涉及一种电动玻璃升降器防夹方法。


背景技术：

2.随着现代汽车电子技术的进步，汽车内传统的零部件及总成也在向机电一体化发展。随着电动车窗的普及，在满足人们对汽车舒适性要求的同时，也面临一些问题，车窗玻璃在升降过程中容易造成对乘员尤其是儿童的伤害。所以为了安全起见，开发具有防夹功能的电动玻璃升降器是非常有必要的。车窗玻璃防夹技术是指在车窗玻璃自动升降控制的基础上加入了防夹功能，即车窗玻璃在上升过程中，如果检测到障碍物，则将信号传给处理器，进而执行防夹程序，使车窗玻璃停止或转为自动下降模式。防夹功能使用的检测方法主要有无机械接触式防夹和接触式防夹。无机械接触式防夹实际上是一套光学控制系统，监测有无异物在电动车窗移动范围内，从而控制玻璃移动，无需异物接触到玻璃，但是这种检测方法的装置工艺复杂，且成本较高，一般普通乘用车都不会采用。接触式防夹指当有异物放在上升的玻璃上，接触所产生的阻力传递给玻璃升降控制系统，控制系统可自动启用车窗防夹功能，但是接触式防夹在复杂工况下易出现误防夹，环境适应性较差。


技术实现要素：

3.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种电动玻璃升降器防夹方法，能够保证电动玻璃升降器在一些较为复杂的环境下，依旧能够有较为良好的防夹效果。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种电动玻璃升降器防夹方法，包括：
5.(1)分别将当前脉宽值和自学习过程获得的相同位置的脉宽值依据电机特性转换为玻璃升降器所受的力，并求出所得的两个力之间的差值的绝对值得到力差值；
6.(2)使用第一移动窗口对m个脉冲的力差值进行滤波处理，得到滤波后的第二移动窗口，第二移动窗口的大小为2l；
7.(3)第一级防夹条件：只有当前点的forward大于backward，才能进入下一级的防夹判断，若当前点的forward小于或等于backward，则进行计数，当计数值到达第一预设计数判断阈值时，则对相关变量进行初始化，同时退出防夹判断，其中，forward的值等于滤波后的第二移动窗口中，从当前位置到l个脉冲数的l个滤波后的数据之和，backward为第二移动窗口从最开始到l个脉冲数的l个滤波后的数据之和；
8.(4)第二级防夹条件：只有当前点的step大于预设step判断阈值，才能进入下一级的防夹判断，若当前点的step小于或等于预设step判断阈值且step已经达到过预设step判断阈值，则进行计数，当计数值到达第二预设计数判断阈值时，则对相关变量进行初始化，同时退出防夹判断，其中，step的值等于步骤(3)中的forward与backward之差；
9.(5)第三级防夹条件：在当前点的step大于预设step判断阈值时，开始进行第三级防夹条件判断：在第二级防夹条件第一次满足时，记此时的脉冲数为pulsenum_start，同时将此脉冲数下的第二移动窗口中的从最开始到l个脉冲数的l个滤波后的数据之和记为
base；sum的值等于滤波后的第二移动窗口中从当前位置到l个脉冲数的l个滤波后的数据之和与base之差；若sum小于或等于预设sum判断阈值，则进行计数；当计数值到达第三预设计数判断阈值时，则对相关变量进行初始化，同时退出防夹判断；
10.(6)第四级防夹条件：在sum大于预设sum判断阈值时，开始进行第四级防夹条件判断：若slope小于或等于预设slope判断阈值时，则进行计数；当计数值到达第四预设计数判断阈值时，则对相关变量进行初始化，同时退出防夹判断，其中，slope的值等于sum值除以sum_counter，sum_counter为pulsenum_start减当前脉冲数加一；
11.(7)若当前点的step大于预设step判断阈值、sum大于预设sum判断阈值、slope大于预设slope判断阈值，以及sum_counter大于设定阈值sum_counter_level，则触发防夹。
12.在一些可选的实施方案中，步骤(1)包括：
13.通过依据电机特性曲线，将霍尔传感器测得的当前脉宽值以及自学习过程获得的相同位置的脉宽值转换为玻璃升降器的实际受力状况。
14.在一些可选的实施方案中，由在一些可选的实施方案中，由确定脉宽ave_width与玻璃升降器所受的力f之间的转换关系，其中，polenum为磁极对数，reductionratio为减速比，a,b为电机的扭矩和转速之间的关系曲线中的系数，radius为旋转半径。
15.在一些可选的实施方案中，步骤(2)包括：
16.若力差值小于0，则将此差值置为0，将差值写入数组data[m]中，保证至少存入m个力差值；
[0017]
对data[m]中前m个脉冲的力差值进行高斯滤波求和，将滤波处理后的数据存入长度为2l的数组中。
[0018]
在一些可选的实施方案中，所述方法还包括：
[0019]
在slope大于预设slope判断阈值时，开始对meetnum进行计数，同时将slope小于或等于预设slope判断阈值时的计数值置零。
[0020]
在一些可选的实施方案中，所述方法还包括：
[0021]
若当前点的step大于预设step判断阈值、sum大于预设sum判断阈值、slope大于预设slope判断阈值、meetnum超过设定阈值meetnum_level以及sum_counter大于设定阈值sum_counter_level，则向全局广播触发防夹。
[0022]
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0023]
本发明通过高斯滤波对力差值数据进行处理，包括通过采取移动窗口数据处理，提高当下力差值的比重，使得其更接近真实情况，考虑当前点前2l个点数据对防夹力的影响(2l值可以根据实际情况调整)，在满足实时性的基础上，可以分析更多的历史数据，防止出现误防夹；设定多个可以影响防夹力大小的防夹条件，通过调节多个防夹条件的阈值，保证了防夹触发的条件，可以满足防夹算法对不同工况变化的适应性。从而使得防夹模块更加完善，提高了整个系统的可靠性和鲁棒性。本发明能够避免出现误防夹，可以满足法规或主机厂对防夹力的要求。
附图说明
[0024]
图1是本发明实施例提供的一种方法流程示意图；
[0025]
图2是本发明实施例提供的一种各参数随脉冲数的变化图；
[0026]
图3是本发明实施例提供的一种玻璃升降器在不同防夹力下的力差值变化图；
[0027]
图4是本发明实施例提供的一种电机的扭矩m和转速n’之间的关系曲线。
具体实施方式
[0028]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029]
在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。
[0030]
如图1所示是本发明实施例提供的一种方法流程示意图，包括以下步骤：
[0031]
步骤1：使用霍尔传感器得到玻璃升降器电机运转时产生的霍尔信号作为当前脉宽值，利用当前脉宽值以及电机参数可以求得玻璃升降器所受的力，从而提高方法的适应性。其中脉宽ave_width与玻璃升降器所受的力f的转换方法如下：
[0032]
根据脉宽ave_width和磁极对数polenum计算电机旋转一圈所用时间t(us)：
[0033]
t＝ave_width*2*polenum
[0034]
计算转速n(r/s)：
[0035]
n＝1*10^6/t
[0036]
在减速比为reductionratio时，经减速机构减速后，转速n’(r/min)：
[0037]
n’＝n
×
60/reductionratio
[0038]
根据拟合的公式可知扭矩m(nm)和转速n’的关系，如图4所示为电机的扭矩m和转速n’之间的关系曲线，其中的系数a,b根据实际电机参数来确定：
[0039]
n’＝a*m+b
[0040]
其中，a为该特性曲线斜率，b为该特性曲线与y轴交点的纵坐标值。
[0041]
根据扭矩和旋转半径radius(mm)可以计算受力f(n):
[0042]
f＝m*1000/radius
[0043]
综上可知：
[0044][0045]
由上述公式可以求出自学习的力以及当前的力。
[0046]
其中，通过依据电机特性曲线，将霍尔传感器测得的脉宽值转换为玻璃升降器的实际受力状况，从而能更加精确的对防夹情况进行判断。
[0047]
步骤2：将自学习过程获得的相同位置的脉宽值依据电机特性将其转换为玻璃升降器所受的力，然后计算力差值，即求当前力的值与相同位置的自学习力的值之间的差值的绝对值作为力差值，将差值的绝对值写入数组中，如图2所示data[m]数组，保证至少存入
m个(m可依据实际情况调整)力的差值的绝对值后才进行下一步操作；
[0048]
如图3所示是本发明实施例提供的一种玻璃升降器在不同防夹力下的力差值变化图。
[0049]
其中，自学习力的值可以通过以下方式得到：
[0050]
首先测量玻璃升降器在不触发防夹时的整个上升行程，将测量得到的脉宽值作为自学习脉宽值，通过电机特性曲线，依据步骤1中的脉宽与玻璃升降器所受力的转换关系，得到玻璃升降器在不触发防夹时的整个上升行程中所受到的力，即自学习力值。
[0051]
步骤3：滤波值的计算就是对前m个脉冲的力差值进行高斯滤波求和，对写入的m个值进行滤波处理；假若当m＝5；采用高斯滤波；datafilter[2l]＝0.1*data[2l]+0.2*data[2l
‑
1]+0.4*data[2l
‑
2]+0.2*data[2l
‑
3]+0.1*data[2l
‑
4]；2l代表当前脉冲数；2l>＝5；将滤波处理后的数据存入数组中，如图2所示的datafilter[2l]数组，其长度为2l(2l值可以根据实际情况调整)；
[0052]
其中，通过滤波对数据进行处理，减少了异常数据的影响，同时加大当前力差值的权重，保证了当前数据的真实性。
[0053]
步骤4：定距离累计阻力监测，对滤波后的数据进行监测，监测长度为2l个脉冲数，间隔l个脉冲，监测当前l个脉冲的滤波后的数据之和与最近历史l个脉冲的滤波后的数据之和的变化，求两者之差；当两者差值小于0时，则进行计数，并将差值记为0；当计数值forwardlow_num达到第一预设计数判断阈值时，将计数值forwardlow_num以及前述的差值step置为0，同时退出防夹判断；假若当l＝10，当前l个脉冲的滤波后的数据之和记为forward，最近历史数据l个脉冲的滤波后的数据之和记为backward；step＝forward
‑
backward，即取2l个数据用于定距离累计阻力监测，其中前l个脉冲的滤波后的数据之和为forward；取最近历史数据中l个脉冲的滤波后的数据之和为backward；
[0054]
步骤5：设置定距离累计阻力阈值，当定距离累计阻力step大于预设step判断阈值step_level时，则保存当前脉冲数记为pulsenum_start，以及该脉冲数对应的backward，作为基础参考点base；即为base＝backward，pulsenum_start＝当前脉冲数；若step小于或等于预设step判断阈值且step已经达到过预设step判断阈值，则对steplow_num进行计数；当计数值steplow_num达到第二预设计数判断阈值时，则将base值，sum值以及其计数值进行初始化，同时退出防夹判断；
[0055]
步骤6：当定距离累计阻力step大于预设step判断阈值时，开始计算当前脉冲下对应的forward与base之间的差值；即为当step>step_level时，sum＝forward
‑
base；
[0056]
步骤7：当步骤6中所求的sum大于预设sum判断阈值sum_level时，开始计算slope，记步骤5中step首次达到阈值时的脉冲数pulsenum_start减当前脉冲数pul_num加一为sum_counter，即：sum_counter＝pulsenum_start
‑
pul_num+1，slope值为步骤6中所求的sum除以sum_counter，即slope＝sum/sum_counter；若sum小于或等于设定阈值sum_level，则进行计数；当计数值sum_num到达第三预设计数判断阈值时，则将base值，sum值以及其计数值sum_num进行初始化，同时退出防夹判断；
[0057]
步骤8：当步骤7中所求的slope大于预设slope判断阈值slope_level时，开始对meetnum进行计数，同时将slopelow_num进行置零；slopelow_num为当slope小于或等于预设slope判断阈值slope_level会对其进行累加计数；当slopelow_num累加到第四预设计数
判断阈值时，则对slope，meet_num以及slopelow_num进行初始化，同时退出防夹判断；
[0058]
步骤9：当步骤8中所得meetnum超过设定阈值meetnum_level，同时sum_counter也超过设定的范围sum_counter_level，则向全局广播触发防夹，并将base值，sum值，slope值，sum_counter以及meetnum进行初始化；若meetnum或sum_counter未达到各自设定的阈值时，则退出防夹判断。
[0059]
其中，step_level，sum_level，slope_level，meetnum_level和sum_counter_level，这五个阈值随不同工况而调整，从而提高了电动玻璃升降器防夹算法的适应性。
[0060]
在本发明实施例中，各变量的初始化值可以根据实际需要确定。
[0061]
本发明提供了一种新的电动玻璃升降器防夹方法。通过使用脉宽的变化转换为力的变化，使得防夹判断更加方便和及时。同时添加滤波算法以及多重条件，保证了触发防夹的及时性以及准确性，从而使得防夹模块更加完善，提高了系统整体的可靠性与鲁棒性。
[0062]
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
[0063]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。