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        科技創(chuàng)新帶動(dòng)發(fā)展　?　追求卓越永不停步 


    
溫州博技科技有限公司于 2017 年正式注冊(cè)成立，公司坐落于溫州龍灣區(qū)永興街道濱海二路置信時(shí)尚小微園。 早在2009年公司創(chuàng)立瑞安市博技汽車(chē)電子有限公司之初，公司就與國(guó)內(nèi)大學(xué)合作，積累了豐富的技術(shù)和人才。發(fā)展至今搬遷于濱?？崭坌聟^(qū)，我們的研發(fā)實(shí)力和售后服務(wù)得到了各合作伙伴的高度認(rèn)可和肯定。

我公司是一家專(zhuān)業(yè)從事汽車(chē)電子零配件研發(fā)和生產(chǎn)配套的供應(yīng)商，產(chǎn)品主要有汽車(chē)電子扇控制模塊、汽車(chē)玻璃升降器防夾模塊、汽車(chē)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)控制器、雨刮電機(jī)控制器，SUV電動(dòng)踏板控制器等，至今已成功研發(fā)了上百款控制模塊。具有一套自己成熟的開(kāi)發(fā)技術(shù)，在廣大員工的努力與合作商的支持下正蓬勃發(fā)展...




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    溫州搏技科技有限公司

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隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，人們追求更加舒適和便于操作的駕駛環(huán)境，因此，越來(lái)越多的汽車(chē)上安裝了電動(dòng)車(chē)窗，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)窗的自動(dòng)升降。然而，由于電動(dòng)車(chē)窗的上升速度較快，很容易引發(fā)夾上乘客等事故，尤其是對(duì)兒童形成了安全隱患。這對(duì)于汽車(chē)的安全向提出了新標(biāo)準(zhǔn)，要求電動(dòng)車(chē)窗具有一定的防夾功能。以前汽車(chē)普遍采用手搖曲柄的方式使車(chē)窗玻璃上升或下降，現(xiàn)今轎車(chē)很多都安裝了電動(dòng)車(chē)窗。而具有防夾功能的電動(dòng)窗應(yīng)用于汽車(chē)始于20世紀(jì)90年代，當(dāng)玻璃上升途中遇到人力障礙時(shí)會(huì)自動(dòng)識(shí)別而反向運(yùn)行，防止乘員夾傷，實(shí)現(xiàn)防夾功能。由于該功能的重要性，在歐美新車(chē)型上都已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，目前國(guó)內(nèi)新推出的高端車(chē)型已成為標(biāo)準(zhǔn)配置。由于低成本方案的推出，經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)也開(kāi)始逐漸配備應(yīng)用這一功能。而車(chē)窗位置判斷準(zhǔn)確是車(chē)窗的防夾功能的正常實(shí)現(xiàn)的前提。

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1、準(zhǔn)確判斷電動(dòng)窗位置的重要性

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法規(guī)規(guī)定，具有自動(dòng)上升功能的車(chē)窗必須配備自動(dòng)防夾功能。即當(dāng)車(chē)窗在自動(dòng)上升過(guò)程中，如果車(chē)窗玻璃遇到障礙物，必須做出判斷后反轉(zhuǎn)，并且防夾力要小于100?N。而法規(guī)規(guī)定的防夾區(qū)域是4?mm~200?mm(如圖1)。這就要求系統(tǒng)對(duì)車(chē)窗的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和判斷。

如果車(chē)窗位置計(jì)算不準(zhǔn)確會(huì)有以下后果：

（1）?比如車(chē)窗在上升過(guò)程中在防夾區(qū)域內(nèi)，如果車(chē)窗位置計(jì)算不準(zhǔn)確，系統(tǒng)判斷為防夾區(qū)域外。車(chē)窗可能遇到障礙物，但是不做防夾反轉(zhuǎn)。而是繼續(xù)上升玻璃。障礙物如果是人，導(dǎo)致把人夾傷。

（2）?車(chē)窗自動(dòng)上升過(guò)程中，如果車(chē)窗位置計(jì)算不準(zhǔn)確，車(chē)窗就會(huì)到頂部位置認(rèn)為在防夾區(qū)域內(nèi)，遇堵后反轉(zhuǎn)。導(dǎo)致車(chē)窗不能關(guān)滿(mǎn)。

（3）車(chē)窗在上升過(guò)程中，由于存在車(chē)窗重量和窗框阻力等因素，在每個(gè)位置上的阻力大小是不一樣的。因此判斷車(chē)窗位置也是相當(dāng)重要的。

由以上三點(diǎn)分析可知，車(chē)窗位置判斷的準(zhǔn)確在防夾功能中，既有非常重要的意義。

2、電動(dòng)窗位置判斷的原理

從機(jī)械的角度講，電動(dòng)車(chē)窗砸升降時(shí)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)車(chē)窗的上下開(kāi)閉。電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一定的角度，鋼絲繩就相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)一定行程，因此車(chē)窗運(yùn)動(dòng)的行程與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)成線(xiàn)性關(guān)系。通過(guò)計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，可以間接算出車(chē)窗的位置。

2.1霍爾原理

電機(jī)的旋轉(zhuǎn)會(huì)使得霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號(hào)。玻璃位置的檢測(cè)是通過(guò)對(duì)控制模塊中的霍爾傳感器發(fā)出的方波進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件設(shè)計(jì)中通過(guò)單片機(jī)芯片的輸入捕捉功能記錄車(chē)窗運(yùn)行過(guò)程中的脈沖個(gè)數(shù)，通過(guò)學(xué)習(xí)，將車(chē)窗的上密封條記為位置0，而下密封條為大位置。在車(chē)窗上升過(guò)程中將位置計(jì)數(shù)器減1，上升到頂時(shí)位置計(jì)數(shù)器清0，下降時(shí)位置計(jì)數(shù)器加l。因此，可按照要求確定防夾區(qū)界限對(duì)應(yīng)的位置計(jì)數(shù)器的值。通過(guò)對(duì)位置計(jì)數(shù)器的值的檢測(cè)可以間接判斷玻璃的位置。

脈沖計(jì)數(shù)方式的關(guān)鍵問(wèn)題在于位置記錄要精確，但在試驗(yàn)中卻存在電機(jī)切斷電源后依舊會(huì)發(fā)出幾個(gè)脈沖的問(wèn)題，這幾個(gè)脈沖由慣性造成，而且不同的玻璃升降器產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)不同。這些脈沖對(duì)車(chē)窗位置影響隨情況的不同而不。在車(chē)窗上下兩端堵轉(zhuǎn)時(shí)，這些脈沖不太可能造成車(chē)窗位置的變化，而在中間位置停止時(shí)則有可能造成車(chē)窗位置移動(dòng)，特別是下降途中人為停止時(shí)對(duì)車(chē)窗位置的影響更大。為了減小這種影響，與電機(jī)通電運(yùn)動(dòng)時(shí)位置計(jì)數(shù)一樣，在算法中捕捉這些脈沖。如果當(dāng)前為下降狀態(tài)，則對(duì)電機(jī)斷電后產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行位置加法操作，如果當(dāng)前為上升狀態(tài)，則對(duì)電機(jī)斷電后產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行位置減法操作。

2.2紋波原理

電機(jī)有磁極、轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈、換向器組成。根據(jù)右手定律轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈通電后再磁極磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)邊緣是磁場(chǎng)變?nèi)?，電?dòng)勢(shì)減小，電流增大。換向器改變轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的電流方向，重新進(jìn)入磁場(chǎng)電動(dòng)勢(shì)增大，電流減小。轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈不斷轉(zhuǎn)動(dòng)、電動(dòng)勢(shì)和電流不斷變化，從而紋波不斷產(chǎn)生。所以紋波是電機(jī)的固有特性，通過(guò)計(jì)算紋波的個(gè)數(shù)就能計(jì)算出轉(zhuǎn)子換向的次數(shù)，就能計(jì)算出窗戶(hù)的相對(duì)位置，結(jié)合時(shí)間就能得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于電機(jī)在啟動(dòng)，停止，反轉(zhuǎn)，堵轉(zhuǎn)時(shí)的紋波特征不明顯。如圖5和圖6，不能精準(zhǔn)的計(jì)數(shù)紋波個(gè)數(shù)。只能通過(guò)算法進(jìn)行補(bǔ)償。這樣紋波計(jì)數(shù)必然和實(shí)際的必然存在誤差。而這誤差隨著車(chē)窗操作次數(shù)的增加，誤差也會(huì)跟著累積。

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3、電動(dòng)窗位置判斷的原理

從機(jī)械的角度講，電動(dòng)車(chē)窗砸升降時(shí)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)車(chē)窗的上下開(kāi)閉。電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一定的角度，鋼絲繩就相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)一定行程，因此車(chē)窗運(yùn)動(dòng)的行程與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)成線(xiàn)性關(guān)系。通過(guò)計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，可以間接算出車(chē)窗的位置。

4、霍爾傳感器的方案

此方案在電機(jī)軸上安裝磁環(huán)，在磁環(huán)附近安裝霍爾傳感器，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)磁環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，在霍爾傳感器上感應(yīng)出高低電平的脈沖信號(hào)，脈沖的個(gè)數(shù)反映了電機(jī)的位置，脈沖的頻率反映了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

當(dāng)電動(dòng)車(chē)窗上升并遇到障礙物是，阻力變大，電機(jī)變大，電機(jī)轉(zhuǎn)速將減慢，對(duì)應(yīng)脈沖的信號(hào)的脈寬將變大，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)向ECU模塊報(bào)告信息，ECU向繼電器或電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)出指令，使電機(jī)停轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，從而令車(chē)窗停止或下降，實(shí)現(xiàn)防夾判斷。

DRV5013-Q1是一款雙極性霍爾效應(yīng)傳感器，具有寬工作電壓范圍（2.7至38V）和高達(dá)-22V的反極性保護(hù)，使得該器件廣泛用于各種汽車(chē)應(yīng)用。此外該器件還具有拋負(fù)載、輸出短路和過(guò)流等內(nèi)部保護(hù)功能。

此方案需要安裝磁環(huán)且每個(gè)車(chē)窗都需要各自的控制器，因此成本較高。

相比于霍爾傳感器的方案，機(jī)遇紋波計(jì)數(shù)的無(wú)傳感器方案可以節(jié)省磁環(huán)、霍爾傳感器及相關(guān)線(xiàn)束的成本。此外，此方案可以用單控器同時(shí)控制多個(gè)車(chē)窗，能夠提高整車(chē)的集成度，進(jìn)一步降低控制器的成本。因此，基于波紋計(jì)數(shù)無(wú)傳感器方案將成為未來(lái)電動(dòng)車(chē)窗夾的發(fā)展趨勢(shì)。

5基于紋波技術(shù)的無(wú)傳感應(yīng)器方案

波紋計(jì)數(shù)的無(wú)傳感應(yīng)器方案是利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電刷在電極間切換產(chǎn)生電流紋波，并對(duì)這種電流波動(dòng)進(jìn)行采樣、分析和控制。

此方案首先通過(guò)采樣電阻將電機(jī)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)放對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，放大后的信號(hào)一路經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)給到MCU，作為防夾及堵轉(zhuǎn)的判斷依據(jù)，另一路通過(guò)濾波器和比較器得到方波信號(hào)，此方波的頻率和電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。通過(guò)方波的個(gè)數(shù)和頻率可以判斷電機(jī)的位置和轉(zhuǎn)速。

參考設(shè)計(jì)TIDA-01421提供了一種無(wú)傳感器的紋波防夾方案。該設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)部分：

電流檢測(cè)放大

INA240-Q1是一個(gè)寬共模范圍，高精度，雙向電流檢測(cè)放大器。該器件具有–4V至80V的共模范圍，120dB的超大共模抑制比，能夠提供準(zhǔn)確，低噪聲的測(cè)量結(jié)果。

應(yīng)用中可以在INA240-Q1的輸入端使用一個(gè)簡(jiǎn)單的RC輸入濾波器，以減少高頻電機(jī)電刷產(chǎn)生的噪聲和潛在的PWM開(kāi)關(guān)噪聲。

帶通濾波器

電流檢測(cè)放大器的輸出通過(guò)有源帶通濾波器進(jìn)行濾波，以消除額外的噪聲和直流分量，從而得到電流紋波信號(hào)。
        






        
    基于霍爾傳感器和電流紋波技術(shù)在電動(dòng)車(chē)車(chē)窗防夾中的應(yīng)用
        


            

            

                
            

        
            

        
    

    
    
    
    



 


 



    






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