本發(fā)明為一種防夾天窗控制方法，屬于車輛應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前天窗基本是乘用車的普遍，需求量極大。因此對天窗控制的需求量也很大。防夾天窗控制器即針對這一市場開發(fā)。能夠提供良好的控制性能，并具有十分可靠的防夾功能。

當(dāng)前自動(dòng)天窗有相當(dāng)一部分不具備防夾功能，存在安全隱患。防夾天窗控制器能夠很好的解決該安全隱患。

目前市場上的防夾天窗控制器大部分都是通過對電機(jī)線圈電流進(jìn)行檢測，通過該電流的變化來實(shí)現(xiàn)障礙物的判斷。采用此種方式，產(chǎn)品必須包含對線圈電流進(jìn)行采樣、濾波的電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法描述的防夾天窗控制器不采用現(xiàn)有的方式進(jìn)行障礙物檢測，其通過軟件算法處理也能很好的實(shí)現(xiàn)障礙物檢測。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為防夾天窗控制方法，防夾天窗原理如圖1所示：

MCU通過霍爾傳感器獲取電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

霍爾傳感器和電機(jī)安裝位置如圖2所示：

通過霍爾傳感器的輸出方波，計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速ω。

天窗運(yùn)動(dòng)速度V＝ω*K。K常數(shù)與電機(jī)的減速比和電機(jī)的直徑相關(guān)。對應(yīng)同一個(gè)天窗系統(tǒng)可視為結(jié)構(gòu)常數(shù)。

天窗運(yùn)動(dòng)加速度a＝△V/△t。

電機(jī)電壓平衡方程：E＝Ea+Ia*Ra

E：電源電壓

Ea：電機(jī)線圈電壓

Ia：線圈電流

Ra：系統(tǒng)內(nèi)阻

電機(jī)轉(zhuǎn)矩方程：Ea*Ia＝Te*ω

Ea：電機(jī)線圈電壓

Ia：線圈電流

Te：電機(jī)轉(zhuǎn)矩

ω：電機(jī)轉(zhuǎn)速

由此得到：Te＝Ea*(E-Ea)/ω*Ra，實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)電機(jī)廠商提供的速度轉(zhuǎn)矩曲線在算法中應(yīng)用。

天窗推力方程：F＝F_f+m*a+Fz

F：電機(jī)推力F＝Te*M

M為轉(zhuǎn)速比相關(guān)常數(shù))

F_f：天窗結(jié)構(gòu)摩擦力

m：天窗的質(zhì)量

a：天窗運(yùn)行的加速度

Fz：障礙物阻力

由上述公式可知計(jì)算障礙物阻力時(shí)需要獲取四個(gè)參數(shù)：當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速、當(dāng)前天窗的加速度以及當(dāng)前位置的摩擦力、當(dāng)前供電電壓。

通過霍爾傳感器得到電機(jī)轉(zhuǎn)速和天窗運(yùn)動(dòng)加速度。供電電壓也能夠通過電壓采樣獲取。

每個(gè)天窗結(jié)構(gòu)存在差異，摩擦力不同天窗以及統(tǒng)一天窗不同位置可能不一樣，因此天窗結(jié)構(gòu)摩擦力需要通過天窗自學(xué)習(xí)獲取。天窗控制器需要有一個(gè)自學(xué)習(xí)模式，在自學(xué)習(xí)模式將獲取到的摩擦力參數(shù)存儲(chǔ)到控制器的非易失性存儲(chǔ)器中。

自學(xué)習(xí)模式為無障礙物情況下由天窗在平行滑動(dòng)大開度位置自動(dòng)運(yùn)行到平行滑動(dòng)關(guān)閉位置。再由天窗上翹最大開度位置自動(dòng)運(yùn)行到關(guān)閉位置。在學(xué)習(xí)模式中通過霍爾沿計(jì)數(shù)器標(biāo)定天窗位置，通過霍爾信號周期標(biāo)定電機(jī)速度ω。通過霍爾信號周期變化率標(biāo)定電機(jī)加速度即對應(yīng)天窗運(yùn)行加速度a。通過算法得到天窗運(yùn)行位置上的摩擦力參數(shù)，并將其存入存儲(chǔ)器。

天窗正常運(yùn)行中通過當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速、當(dāng)前天窗的加速度以及當(dāng)前位置的摩擦力、當(dāng)前供電電壓四個(gè)參數(shù)計(jì)算獲得障礙物阻力。將計(jì)算獲得的障礙物阻力與防夾力閥值進(jìn)行比較，執(zhí)行防夾動(dòng)作。算法框圖如圖3所示。

由于電機(jī)特性和機(jī)械摩擦力特性受環(huán)境溫度影響，同時(shí)供電電壓隨車載電池及整車電氣狀態(tài)波動(dòng)，因此在算法處理時(shí)需要進(jìn)行溫度和電壓補(bǔ)償。

天窗控制方式如下：

1)控制器驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)天窗開合。

2)同時(shí)控制器通過霍爾傳感器計(jì)算天窗當(dāng)前位置，位置通過學(xué)習(xí)模式確定、天窗當(dāng)前的運(yùn)行速度以及天窗當(dāng)前的加速度。

3)控制器根據(jù)天窗當(dāng)前位置讀取當(dāng)前摩擦力，學(xué)習(xí)模式中存入存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。

4)控制器利用所獲得的參數(shù)通過推力方程公式可計(jì)算出當(dāng)前障礙物阻力。控制器通過障礙物阻力閥值判斷決定是否執(zhí)行防夾動(dòng)作即反向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使天窗反向運(yùn)行。

附圖說明

圖1防夾天窗原理圖。

圖2為霍爾傳感器和電機(jī)安裝位置圖。

圖3算法框圖。

具體實(shí)施方式

防夾天窗控制器，防夾天窗原理如圖1所示：

MCU通過霍爾傳感器獲取電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

霍爾傳感器和電機(jī)安裝位置如圖2所示：

通過霍爾傳感器的輸出方波，計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速ω。

天窗運(yùn)動(dòng)速度V＝ω*K。K常數(shù)與電機(jī)的減速比和電機(jī)的直徑相關(guān)。對應(yīng)同一個(gè)天窗系統(tǒng)可視為結(jié)構(gòu)常數(shù)。

天窗運(yùn)動(dòng)加速度a＝△V/△t。

電機(jī)電壓平衡方程：E＝Ea+Ia*Ra

E：電源電壓

Ea：電機(jī)線圈電壓

Ia：線圈電流

Ra：系統(tǒng)內(nèi)阻

電機(jī)轉(zhuǎn)矩方程：Ea*Ia＝Te*ω

Ea：電機(jī)線圈電壓

Ia：線圈電流

Te：電機(jī)轉(zhuǎn)矩

ω：電機(jī)轉(zhuǎn)速

由此得到：Te＝Ea*(E-Ea)/ω*Ra，實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)電機(jī)廠商提供的速度轉(zhuǎn)矩曲線在算法中應(yīng)用。

天窗推力方程：F＝F_f+m*a+Fz

F：電機(jī)推力F＝Te*M(M為轉(zhuǎn)速比相關(guān)常數(shù))

F_f：天窗結(jié)構(gòu)摩擦力

m：天窗的質(zhì)量

a：天窗運(yùn)行的加速度

Fz：障礙物阻力

由上述公式可知計(jì)算障礙物阻力時(shí)需要獲取四個(gè)參數(shù)：當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速、當(dāng)前天窗的加速度以及當(dāng)前位置的摩擦力、當(dāng)前供電電壓。

通過霍爾傳感器得到電機(jī)轉(zhuǎn)速和天窗運(yùn)動(dòng)加速度。供電電壓也能夠通過電壓采樣獲取。

每個(gè)天窗結(jié)構(gòu)存在差異，摩擦力不同天窗以及統(tǒng)一天窗不同位置可能不一樣，因此天窗結(jié)構(gòu)摩擦力需要通過天窗自學(xué)習(xí)獲取。天窗控制器需要有一個(gè)自學(xué)習(xí)模式，在自學(xué)習(xí)模式將獲取到的摩擦力參數(shù)存儲(chǔ)到控制器的非易失性存儲(chǔ)器中。

自學(xué)習(xí)模式為無障礙物情況下由天窗在平行滑動(dòng)大開度位置自動(dòng)運(yùn)行到平行滑動(dòng)關(guān)閉位置。再由天窗上翹最大開度位置自動(dòng)運(yùn)行到關(guān)閉位置。在學(xué)習(xí)模式中通過霍爾沿計(jì)數(shù)器標(biāo)定天窗位置，通過霍爾信號周期標(biāo)定電機(jī)速度ω。通過霍爾信號周期變化率標(biāo)定電機(jī)加速度即對應(yīng)天窗運(yùn)行加速度a。通過算法得到天窗運(yùn)行位置上的摩擦力參數(shù)，并將其存入存儲(chǔ)器。

天窗正常運(yùn)行中通過當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速、當(dāng)前天窗的加速度以及當(dāng)前位置的摩擦力、當(dāng)前供電電壓四個(gè)參數(shù)計(jì)算獲得障礙物阻力。將計(jì)算獲得的障礙物阻力與防夾力閥值進(jìn)行比較，執(zhí)行防夾動(dòng)作。算法框圖如圖3所示。

由于電機(jī)特性和機(jī)械摩擦力特性受環(huán)境溫度影響，同時(shí)供電電壓隨車載電池及整車電氣狀態(tài)波動(dòng)，因此在算法處理時(shí)需要進(jìn)行溫度和電壓補(bǔ)償。

天窗控制方式如下：

1)控制器驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)天窗開合。

2)同時(shí)控制器通過霍爾傳感器計(jì)算天窗當(dāng)前位置，位置通過學(xué)習(xí)模式確定、天窗當(dāng)前的運(yùn)行速度以及天窗當(dāng)前的加速度。

3)控制器根據(jù)天窗當(dāng)前位置讀取當(dāng)前摩擦力，學(xué)習(xí)模式中存入存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。

4)控制器利用所獲得的參數(shù)通過推力方程公式可計(jì)算出當(dāng)前障礙物阻力。控制器通過障礙物阻力閥值判斷決定是否執(zhí)行防夾動(dòng)作即反向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使天窗反向運(yùn)行。