畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
設(shè)計（論文）題目：無人駕駛電動汽車的主動防夾車窗系統(tǒng)的設(shè)計
學(xué)生姓名：
發(fā)任務(wù)書日期：2015年12月30日
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系
（院）領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生。
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫，不得涂改或潦草書寫；或者按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式
（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，要求正文小4號宋體，1.5倍行 ， 打印在 上 。
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 的情況 一 ， ，應(yīng) 經(jīng) 所在專業(yè)
系（院）主 領(lǐng)導(dǎo)審 后 可 填寫。
4．任務(wù)書內(nèi) 學(xué)院 、 專業(yè) 名 的填寫，應(yīng)寫 文 ，不 寫?字￠￡。學(xué)生的 學(xué)號 要寫
號，不 ?寫￥后2?或1??字。
5．任務(wù)書內(nèi) 主要§currency1文' 的填寫，應(yīng)按“???fifl學(xué)院 fi畢業(yè)設(shè)計（論文）–寫??·的要求書寫。
6． 年月日 日期的填寫，應(yīng) 按“ 標(biāo)GB/T 7408—94??據(jù)? ??格式、?”??、日期 ?…
‰ ?·? 的要求，一`用′???字書寫?！?2002年4月2日 或 2002-04-02”。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
1． 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)?˙的目的：
在 畢業(yè)設(shè)計的 ¨ ，任務(wù) ?學(xué)生 ? ??用所學(xué)的ˇ— 論、專業(yè) ˇ fl
題，從 具 fi學(xué) 的 ?。 a學(xué)生具 的根據(jù)課題內(nèi)容 行 查 的 ?， ?在
??的 ?文' 行o 用的 課題 的文'， 后的工 ? 的 ? 行 的 ?。
2． 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容 要求（ ?始?據(jù)、fl 要求、工 要求 ）：
1、 ?汽車電動車窗的?? 工 ? 。
2、設(shè)計? 的無人駕駛電動汽車的主動防夾車窗系統(tǒng)， 的 設(shè)計 電 設(shè)計以 軟件設(shè)計。
3、?用 軟件對主動防夾車窗系統(tǒng) 行?動 控制仿真。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
3．對 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題 果的要求〔 圖‰、 物 硬件要求〕：
1. 練使用 電氣畫圖軟件，提?無人駕駛電動汽車的主動防夾車窗系統(tǒng)的 裝配圖，提?無人駕駛
電動汽車的主動防夾車窗系統(tǒng)的電氣裝配圖 控制軟件的¨序。
2．–寫符?要求的畢業(yè)設(shè)計論文或設(shè)計說明書。
4．主要§currency1文'：
[1]忻文.博澤推?第六￠電動玻璃防夾系統(tǒng)[J].汽車零部件，2015（05）
[2廖強(qiáng)，¨?堂，張衡.汽車電動汽車防夾控制系統(tǒng)的開發(fā) [J]. 慶 工?學(xué)學(xué)報(自然fi
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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
5． 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工 計 ：
2015.12.05-2016.01.15 選題，填寫審題‰；指導(dǎo)教師下發(fā)任務(wù)書，學(xué)生查 課題 §currency1文'、
，–寫開題報 。
2016.01.16-2016.02.25提?開題報 、?文§currency1 文、畢業(yè)設(shè)計（論文）? ；開始畢業(yè)設(shè)計
(論文)。
2016.02.26-2016.04.15具體設(shè)計或 案 ，提?畢業(yè)設(shè)計（論文）草 ，填寫 期o查‰。
2016.04.16-2016.05.05 論文或設(shè)計說明書、圖 ，提?畢業(yè)設(shè)計（論文） ，指導(dǎo) 師審
。
2016.05.06-2016.05.13提?畢業(yè)設(shè)計 文檔，學(xué)生準(zhǔn) ； 教師 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）。
2016.05.13-2016.05.26根據(jù)學(xué)院統(tǒng)一安 ， 行畢業(yè)設(shè)計（論文） 。
所在專業(yè)審查 ：
負(fù)責(zé)人： 2016 年 1 月 22 日
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
設(shè)計（論文）題目：無人駕駛電動汽車的主動防夾車窗系統(tǒng)的設(shè)計
學(xué)生姓名：
2016 年 1 月 8 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此
報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查
后生效；
2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙
上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的框 成文， 書寫（或打?。┰?開題報告 一 目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的
文獻(xiàn)應(yīng) 15 （ ）；
4． 年月日 日期的填寫，應(yīng) 按 標(biāo)GB/T 7408—94 據(jù) 交 格式 交 日期 時?￠
￡?￥?§的要求，一currency1用'“? ?書寫。?“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
5 開題報告（文獻(xiàn)綜述）?fifl按 fi –??書寫，·? 1.5?。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 開 題 報 告
1．??畢業(yè)設(shè)計（論文）?題”?，…據(jù)所查‰的文獻(xiàn)資料， 人?寫 1000? `的文獻(xiàn)綜述：
一 前′
電動車窗的??，ˉˉ的?˙¨汽車的 ?? ??ˇ?，電動車窗—成為? 汽車的 。 在 用
， 生 員 電動車窗上 時夾 的 ?， 見a 防夾 的電動車窗 在 ˉ的???o。 此
電動車窗防夾? 系統(tǒng) ??， 成為汽車電動車窗的 ??currency1?? 標(biāo)準(zhǔn)之一， ?˙汽車 用
???。
?題? ?的??及動?。
在 ? WTO之 ， 的汽車 剛剛起步， 需求總fi?模還 是 ˉ，ˉ 汽車a 裝 電動
車窗，只 進(jìn)口車型 裝 電動車窗，占總 的比例 ˙。為¨滿足 斷增長的汽車駕駛??? ?
?的需求，電動車窗—經(jīng)成為汽車的 。目前在 ，—經(jīng) 超過百分之八十的 用車裝 ¨電動車窗
降器， 且這一比例仍在繼續(xù)上 ， 過只 部分˙檔車在?廠時才 車窗防夾保護(hù) 。
近年來， 起電動車窗導(dǎo)致人 亡。在人們享受汽車電動車窗 作?ˇ? ??的同時，一 一個危險
???o時刻威脅著 員的人身??，特別是對 婦女兒童。在 用a 防夾? 電動車窗時，電動車窗
在上 過程 容易造成物fi（尤其是人fi） 夾 。 ???角度? ，目前 轎車上都裝 ¨具 防夾
的電動車窗。一些 ? 地區(qū)—經(jīng) §¨相應(yīng)的?currency1??，對車窗防夾系統(tǒng)的? 要求做?¨明確?§，電
動防夾車窗—成為 ?的汽車標(biāo)準(zhǔn) 。隨著世界范圍內(nèi)對汽車??要求的 斷?嚴(yán)，我 也頒布¨ ?標(biāo)
準(zhǔn)GB11552-2009的?范，?范對防夾 的效果作¨ 要求。至此，汽車防夾電動車窗的?裝比例開始
快速? ，保守估計，2010年 內(nèi)轎車 電動車窗防夾? 系統(tǒng)的 備比例約為55%， 用者??角度?
，?裝具 防夾 的車窗? 模塊是完?必要的。
三 系統(tǒng)的整fi設(shè)計及分析
電動車窗 降器主要 降機(jī)部分 電機(jī)部分構(gòu)成， 降器的 鍵是電機(jī)部分。電動車窗防夾的原理就是通過
? ?在電機(jī)內(nèi)磁 線圈上的電壓?向? 電機(jī)的正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)，實?車窗玻璃的上 下降。在此原理的 礎(chǔ)
上，人們通過? —掌握 種實?此 的??， —經(jīng)成熟的應(yīng)用到?在生產(chǎn)的汽車 。
（一）實?過程
1 始化：電動車窗防夾? 系統(tǒng)在整車裝 線上或 電機(jī) 及玻璃 降器總成時都需要進(jìn)· 始化 作。
一? 是為¨系統(tǒng)的 §及 ·； 一? 是 系統(tǒng) 實車 及 的?? 系。
2 始化過程： 續(xù)按 降器上 鍵 車窗玻璃上 一 后，系統(tǒng)會 動 止。 后后 上述
作，車窗玻璃會繼續(xù)上 一 ，反 此過程 到玻璃上 生 轉(zhuǎn)， 完成 始化，在此過程 ，
a 防夾 。
3 機(jī) ?過程：在上述過程完成后，就 進(jìn)·機(jī) ?過程。此過程主要是對 降器進(jìn)·上 轉(zhuǎn) 下
降 轉(zhuǎn)的?過程的 ·。此過程需要 ·，之后 系統(tǒng)就 ¨?部 。
( )? 系統(tǒng)
1 防夾 ：此 是 系統(tǒng)的 。 的實??式是在車窗玻璃上 的過程 ， 受到ˉ 防
夾 的?￠作用時，系統(tǒng)會￡?? 車窗 止上 ， 反轉(zhuǎn)一§的 。
2 ￥?模式：為¨§ 電 currency1'，? 系統(tǒng) 在 續(xù)一§時?內(nèi)無“ ? 電機(jī)?度˙????度一§fi
fl的”?下 動進(jìn) ￥???。系統(tǒng)在￥?模式?? 的 ?電–– 300μA。
3 ? 止 ： 玻璃上 到?或下降到·時 及在 動 動上 或下降時 ?電機(jī)受到?? 生 轉(zhuǎn)，
系統(tǒng)都具 ? 止 。此 ?˙¨車窗 降器的 用?”。
4 ?…‰￠ ：系統(tǒng)設(shè) ¨一系 車窗玻璃在上 過程 ?到‰￠ 無?正 上 時的`′??， ?到
‰￠無?正 上 時，系統(tǒng) ?動 ?…‰￠ 車窗玻璃正 ·，在ˉ· ? 時，系統(tǒng)會˙¨所
的 動 防夾 。一 在ˉ·此過程 導(dǎo)致電機(jī)線圈?度過˙ 造成電機(jī) 轉(zhuǎn)，就需要 ??動 。
5 電機(jī)保護(hù) ：電機(jī)部分是 系統(tǒng)的 要?成部分，為¨?˙整個系統(tǒng) ? 電機(jī)的 用?”，必須對
電機(jī) ˙ 效的保護(hù)??。對電機(jī) ˙的保護(hù)??…據(jù) 同?? 分為電機(jī) 轉(zhuǎn)保護(hù) 電機(jī)?度保護(hù) 及 ˇ
斷 。
6 系統(tǒng)?? ?應(yīng) ： 系統(tǒng)經(jīng)過長時? ·后，一部分—部 會 生? 的 化 及 ???度
系統(tǒng)的 用? 時，系統(tǒng)會 用 ?應(yīng) 保 系統(tǒng)的 ??的工作。
? ?
電動車窗給人們 來¨汽車的 ?? ?ˇ 作?， 同時人們也應(yīng) 到電動車窗 來的危險?。汽車生
產(chǎn)廠? 一 裝備電動車窗 是 具備主動防夾 的產(chǎn) 交給¨ 者，其實是一種 ?的做?。 我
作為世界 一汽車產(chǎn)aˉ ， 是我 的汽車??? 在 ˉfi ，所 ，一是¨ 者 要?˙
的??意 ， 是?? ? ?快?o相應(yīng)的 ???， ¨ 者 正正的享受到汽車電子產(chǎn) 來
的 ?? ???。
文獻(xiàn):
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畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 開 題 報 告
2． ?題要? 或`′的問題 擬 用的? （途徑）：
一 ? 問題
協(xié)調(diào) ?車窗 電子系統(tǒng)兩? 的設(shè)計， 兩者 夠 效 ? 用，在保 主動防夾? 的同時又 滿足
?? 。 進(jìn)· 限 分析，充分 明 車窗 夾?式的 ·?。 后 用ANSYS 分析? 對主動防夾
系統(tǒng)進(jìn)· 限 分析，得??論。
? ??
（1）查‰電動汽車再生 動設(shè)計資料，深 ¨`電動汽車再生 動系統(tǒng)。
（2）熟悉CATIA，Pro/E,ANSYS ? 。
（3）查‰相 期刊 論文¨`?的設(shè)計 分析??。
（4）在掌握充分資料的 礎(chǔ)上 §畢業(yè)設(shè)計實?計劃。
（5）?到問題及時 指導(dǎo)老師交– fl教。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評 ：
收集¨ 設(shè)計?題相 文獻(xiàn)資料的 礎(chǔ)上?寫¨文獻(xiàn)綜述， 理清晰 格式?范，符?文獻(xiàn)綜述的特點 要求。
2．對 ?題的深度 廣度及工作量的意見 對設(shè)計（論文）?果的預(yù)測：
?題深度廣度? ，工作量符?畢業(yè)設(shè)計要求；經(jīng)過 充分的準(zhǔn)備工作， 夠?期完成畢業(yè)設(shè)計工作。
3.是否同意開題：√ 同意 □ 同意
指導(dǎo)教師：
2016 年 04 月 14 日
所在專業(yè)審查意見：
同意開題
人：
2016 年 04 月 14 日
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）外 文 參 考 資 料 及 譯 文
譯文題目：Design of Anti-pinch of ElectricWindow
on the Threshold of Automatic Configuration
基于自動控制臨界值的電動車窗防夾設(shè)計
學(xué)生姓名：
?！ I(yè)：
所在學(xué)院：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
Design of Anti-pinch of ElectricWindow
on the Threshold of Automatic Configuration
Abstract ：In this paper, the design of anti-pinch of electric window is based on the current feedback principle, when the motor load increases, the electrical current will increase, too. Using a smart chip with current feedback function to determine whether the window is blocked while it upwards. This paper presents an algorithm which will configure the current threshold automatically. It is an improvement on Anti-pinch of Electric Window in Vehicles.
Key words: Threshold of Automatic Configuration,Anti-pinch of Electric Window, Feedback current
1. Introduction
Nowadays many cars installed electrical Windows.By the use of electrical windows, on the one hand, it reduce the labor intensity of drivers and passengers, with convenient operation. On the other hand, because of electrical windows rising fast, it always induced clamp accident. Electrical windows with anti-pinch function has become a necessity. When the window rising around an obstacle, it can be back to return to the bottom, thus avoiding accidents. Currently, there are two types of methods used to implement anti-pinch function: One way is using the sensor switch(such as Infrared sensor and Hall sensor).This method is generally relatively high cost, and this paper will not discuss it in detail. Another is that with the current feedback through the use of smart power chips. In the solution for anti-pinch this paper introduced, there are set-bottom switch and set-top switch in the window control mechanisms, achieving anti- pinch function by AD sampling current. Current feedback to achieve anti-pinch function is based on the principle that as the motor load increases, the motor current will increase accordingly[1][2].
2. Design Principles
For the power window anti-pinch systems, detecting the value accurately is the key to achieve the anti-pinch function. Due to the cost price of designconstraints and door style, it is difficult to adopt infrared and mechanical sensors technology in other areas widely to achieve anti-pinch. Today, the mainstream method to achieve anti-pinch function are either detecting motor current or using Hall sensor to detect motor current. Both methods have the common features that, through detecting the force indirectly when window be contact with obstacles to achieve the anti-pinch function, it has the advantage that the hardware is relatively simple, of low cost and high reliability. This work discusses the method which needs to detect the motor current, and through this method, it can determine whether the force is over the limit, and without the need for Hall sensors can accurately determine whether there are obstacles blocking the windows[3].
This is the relationship diagram between the motor resistance and motor current value, as depicted in Fig.1-1.
Figure 1-1 the relationship diagram between the motor resistance and motor current value
This is the relationship diagram between the motor resistance and motor current value, as depicted in Fig.1-1.
As shown in Fig.1-1, there exists linear relationship between the suffered force and the current value. When the suffered force increasing, the current increases accordingly, indicating that the resistance of the window is increasing and may have encountered the obstacles. Therefore, by detecting the motor current, we can learn the force the motor suffered exactly, in order to achieve the anti-pinch function.
Normal load on the motor, that is the value of the force under Fnormal feedback on the current value of port AD Inormal. When the motor is to withstand the resistance Fmax, the port AD feedback current value is Imax. To achieve the anti-pinch function, it is assumed that it encounter the obstacle when the AD sample value exceeds the AD sample value with force value Fnormal＋100N(100N is presented by FMVSS118 safety norms the United States).
Only overcoming gravity, friction and all kinds of interference, electric window switches can achieve anti-pinch. But if one of these value is too high, it will affect the anti-pinch function. And if it needs to determine whether it encounters obstacle accurately, or it reached the top or bottom, this work adopt a set top switch and bottom switch, that spring switch is triggered by pressure during the window ascent. It will ignore the data sampled at AD port, and assuming that the window reaches the bottom or top.
Even having added the reach-top switch and reach-bottom switch, for each car, because every window in the process of lifting the resistance Fnormal bear is not same, so that it will inevitably lead to the data AD sampled is different. And with the car in the course of continuous wear and aging of the device will also lead to changes in the threshold current value.
In the past, anti-pinch windows are achieved using AD for each car AD parameters need to be measured, and then caught the configuration of the current threshold, which brought a lot of maintenance.
3. Implementations
In order to solve the problem mentioned above, this work presents a current threshold auto
configuration program, to replace the previous fixed threshold, which greatly simplifies the system installation and testing. A similar approach can be used to find the threshold, that when the motor is under the pressure value of ,the current value sampled from AD can be thethreshold. This current value can be approximately calculated by as the formula. If only sampling the value once, the error is relatively large, so the average methodcan be used to offset the margin of error. After the first installation of windows, the first initial value is set, then adjusting the data automatically according to the history and present status.
In his work the historical data will be stored in the MCU's flash, testing Ntest times.The the average threshold current and the implementation of testing procedures logo Ftest . When the first installation or turn on testing window switch, window will lift up and down automatically, using the end top switch set to test Inormal_i and Imax_i value and calculate Iclip_i. After the number of Ntest tests, is calculated. At this time the results Ntest and are stored in Flash as a historical reference data.
To reflect the changes in threshold current, in process of using the car, due to constant wear and aging of the devices, it is necessary to adjust the data sampling, We can treat changes in threshold current in each lifting of window as a data sampling. When the window is not top or bottom set, we treat the current sampling as Inormal, and then find the mean of several samples as.After the switch is set to top or bottom, maintain operation of the motor 10ms, treat the current after 10ms as Imax. Then calculate the threshold current of the current with
. However, in order to prevent the sampling data with large deviations, weighted average method is used to offset the deviation, when calculate the new threshold current with and replace the original value in the flash memory with the new value value [3] .
The value of the threshold current changes with theNtest, as depicted in Fig.2-1
Figure 2-1. Influence of Ntest on
Ntest value is determined according to different models and different application environment. When Ntest greater value, the more decisive role in the historical data, current threshold changes with the environmental change more slowly, better stability. When Ntest is smaller, the current data are more bigger role, the current threshold of the current environment will be more sensitive, but the stability deteriorates.
The method of Dynamic Configuration threshold current value effectively overcomes the fixed threshold current value of the anti-pinch shortcomings, improve the accuracy of the anti-pinch windows. When the current value sampled Iad>Iclip ,it assumes that there is an obstacle, and at this point the window lift switches will be invalid, and the motor will drive down the windows some distance away in order toavoid accidents.
4. System Design
This paper is to achieve anti- pinch function by AD sampling current using Smart Power ICs. Current feedback to achieve anti-pinch function is based on the principle that as the motor load increases, the motor current will increase accordingly. The MC33887 is a monolithic H-Bridge Power IC with a load current feedback feature making it ideal for closed-loop DC motor control. It has a feedback output for real time monitoring of H-Bridge high-side current to facilitate closed loop operation for motor speed and torque control. So MC33887 is a good choice.
Hardware consists of MC68HC908GR8, MC33689, MC33887 and MC33884[4-7].The MC33689 is an integrated power management chip with LIN driver module, and the MC33887 is a monolithic H-Bridge Power IC with a load current feedback feature, and theMC33884 is an integrated Smart switch chip, and the MC68HC908GR8 is a 8-bit microcontroller. This is a logical connection diagram between the chip, as depicted in Fig.3-1.
Figure 3-1.Hardware Design of Window module
In this work, the MC33887 can pass the current sampled by AD through FB output to MCU, then MCU determines whether there are obstacles through the value of the current. When the current value is greater than Iclip, it can be assumed that there is an obstacle.
5. Conclusions
Window lift system is an extremely complex system, that the environment, machinery and many other factors will impact the operation of the automatic windows. In other countries, the anti-pinch power windows product research and application has been for decades, and the technology is not a matter.But in china, because Automobile electronic starts lately, the technology remains a challenge. This paper analyzes the method that through the motor current to achieve anti-pinch electric function. As each has a separate ECU electric window control, in a damaged condition, the other three can still work, increasing the system reliability and safety. This method to achieve anti-pinch function through the motor current feedback can reduce the system cost effectively.
Acknowledgement
This work is supported by the National Natural Science Foundation of China under grant No. 60903011, Natural Science Foundation of Zhejiang province under grant No.Y1100689, Science and Technology Department of Zhejiang ProvinceFoundation under grant No. 2010C31122.
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基于自動控制臨界值的電動車窗防夾設(shè)計
摘要：本文中，設(shè)計的電動車窗防夾原理是基于電流反饋原則進(jìn)行，當(dāng)電機(jī)負(fù)載增加時，電路中電流也相應(yīng)增大。利用小型芯片將電流反饋形式放大，用以判斷車窗在上升過程中是否被阻礙。本文中描述了一種根據(jù)電流臨界值自動控制的運算法則，將有利于提高電動車窗防夾系統(tǒng)在汽車上的運用。
關(guān)鍵詞：自動控制臨界值，電動防夾車窗，電流反饋
1引言
今天，越來越多的汽車都配置了電動車窗。使用電動車窗一方面可以降低駕駛員的勞動強(qiáng)度，給予乘客更加舒適方便的操作；但另一方面，隨著電動車窗使用量的增加，也經(jīng)常伴隨著夾傷等安全事故。電動車窗具備防夾功能也逐漸成為必須配置，當(dāng)車窗自動上升過程中碰到障礙物時能夠自動下降至最低處，這樣就可以避免安全事故的發(fā)生。目前，比較普遍的有兩種方式用以實現(xiàn)防夾功能：一種方法是運用傳感開關(guān)（比如紅外線傳感器和霍爾傳感器）這種方法相較普遍方法而言成本較高，所以本文中將不再對此方法做過多的贅述。另外一種方法是運用小型功率芯片電流反饋的方法，在本文中提出的解決防夾方案中，在車窗的機(jī)械控制系統(tǒng)中設(shè)定一個頂部開關(guān)和一個底部開關(guān)，通對AD電流進(jìn)行監(jiān)測以實現(xiàn)防夾功能。電流反饋實現(xiàn)車窗防夾功能的基本原理是：電機(jī)負(fù)載增加時，通過電機(jī)的電流也隨之相應(yīng)增大[1][2]。
2設(shè)計原則
對于電動防夾車窗，精確實現(xiàn)防夾功能是體現(xiàn)其價值的關(guān)鍵。由于設(shè)計成本和車門型式的約束，很難通過在其它空間布置紅外線和機(jī)械傳感器而實現(xiàn)防夾。今天，比較廣泛運用的方法是檢測電機(jī)電流或使用霍爾傳感器監(jiān)測電機(jī)電流。兩種方法都有共同的特點，即間接的監(jiān)測當(dāng)車窗遇到障礙物時產(chǎn)生的力，從而實現(xiàn)防夾功能，這樣使得硬件設(shè)計更加簡單，成本更低、可靠性好。這項研究討論的方法是在不運用霍爾傳感器的基礎(chǔ)上，通過監(jiān)測電機(jī)電流從而得出窗阻力是否達(dá)到設(shè)定的最低值，用以判斷車窗在上升過程中是否遇到障礙物[3]。
電機(jī)受的阻力與電機(jī)電流值關(guān)系如圖1-1所示：
圖1-1 電機(jī)阻力與電流值關(guān)系圖
如圖1-1所示，車窗玻璃上升過程中受到的阻力與電機(jī)反饋電流程線性關(guān)系。當(dāng)阻力增大時，電機(jī)電流相應(yīng)的增大，表明需要使車窗繼續(xù)上升的力增加，可能是遇到障礙物阻擋。因此為了實現(xiàn)自動防夾功能，我們可以監(jiān)測電機(jī)電流的變化從而可以精確的掌握此時電機(jī)承受了多大的阻力。
當(dāng)電機(jī)在正常負(fù)載情況時，其正常承受的作用力通過AD轉(zhuǎn)換接口變反饋的值為Fnormal，電機(jī)達(dá)到其承受的最大阻力Fmax時，通過AD轉(zhuǎn)換接口反饋的回來最大的電流值Imax。為了實現(xiàn)防夾功能，設(shè)定車窗上升時通過AD轉(zhuǎn)換接口反饋回來的力超過車窗普通上升力+100 N時，則表明遇到了障礙物（100N的力值是根據(jù)美國安全規(guī)范條列FMVSS118標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行）。
只有克服車窗在自動上升過程中的重力、摩擦力和其他各種因素的干擾，電動車窗開關(guān)才能實現(xiàn)防夾，如果其中任意一項值太高，將會影響電動車窗防夾功能。如果需要準(zhǔn)確的判定是遇到障礙物還是到達(dá)頂部或底部，還需要設(shè)置一個頂部開關(guān)和底部開關(guān)，當(dāng)車窗上升至頂部/下降至底部，開關(guān)在承受一定的壓力后被觸發(fā)，此時電流值的增大則會被AD轉(zhuǎn)換接口忽略。
因為每個車窗在上升過程中承受的阻力不同，所以不可避免的導(dǎo)致監(jiān)測的AD信號不同，甚至需要在每個車窗處增加頂部開關(guān)和底部開關(guān)。且隨著汽車不斷的磨損和老化過程中依然需要不斷的修正設(shè)定的電流臨界值。
以往，AD轉(zhuǎn)換器被用在每個具有電動防夾車窗的汽車上，且AD轉(zhuǎn)換器參數(shù)需要測量，然后捕捉當(dāng)前的電流臨界值，這樣會帶來大量的維護(hù)和維修。
3安裝及過程
為解決上述問題,本論文提出了一種自動控制臨界值的程序,以替換之前的或臨界值配置,此工作極大的提高了系統(tǒng)的安裝和測試。采用類似逼近的方法來查找臨界值，當(dāng)電機(jī)運行于低于壓力值Fnormal+（Fmax-Fnormal）/3時，從AD所取的當(dāng)前樣本值可以被認(rèn)為是當(dāng)前臨界值。此所取的當(dāng)前樣本值可以采用下面的的公式來進(jìn)行近似計算 Iclip~Inormal+（Imax-Inormal）/3 。當(dāng)樣本數(shù)為1時，誤差值將會被放大，因此采用計算平均值的方法來減小誤差。當(dāng)初次安裝該車窗時，所設(shè)定的初始值會根據(jù)歷史和當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)整。
在其工作狀態(tài)下歷史數(shù)據(jù)會被存儲在閃存MCU內(nèi)，并測試N次。當(dāng)前平均閥值電流為，測試程序的標(biāo)志Ftest會生效。 當(dāng)首次安裝或打開測試車窗時，車窗會自動上升和下降，使用頂置開關(guān)設(shè)置測試值Inormal 、Imax并計算值Iclip_i。當(dāng)測試N次后，根據(jù)公式會得到計算值。測試結(jié)果Ntest和會被存儲于閃存，以替代所涉及的原始值。
為響應(yīng)臨界值電流的變化，在車輛使用處理過程中，由于持續(xù)的磨損和設(shè)備的老化，有必要對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，我們可以對每一次的車窗上升數(shù)據(jù)進(jìn)行變化處理并以此作為樣本數(shù)據(jù)。當(dāng)車窗不在最高或最低時，我們將當(dāng)前樣本數(shù)據(jù)作非正常處理，并找到樣本數(shù)據(jù)的平均值作為當(dāng)開關(guān)被設(shè)置到頂部或底部時,保持電機(jī)運行10ms并將其置為Imax.然后按照公式： 計算當(dāng)前臨界值電流。盡管如此,為避免樣本數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的偏差,使用加權(quán)平均法來消除此偏差,根據(jù)公式 計算出臨界值電流后,用新產(chǎn)生的值替換存儲于閃存的原始值 。
臨界值電流隨Ntest的變化情況，如圖2-1所示。
圖2-1 對Ntest的影響
Ntest的值取決于不同的模型和不同的應(yīng)用環(huán)境。當(dāng)Ntest值越大，歷史值更多的取決于Ntest，而電流臨界值隨環(huán)境的變化越慢，從而得到的穩(wěn)定性更好。當(dāng)Ntest越小，電流值所起的決定性因素更高，電流臨界值隨當(dāng)前環(huán)境的變化越敏感，但同時穩(wěn)定性會惡化。
自動配置臨界電流值的方法有效的克服了anti-pinch配置臨界值電流的缺點，提高了防夾車窗的精度。當(dāng)現(xiàn)值樣本時，其判定當(dāng)前存在障礙物，同時此刻車窗上升的開關(guān)被忽略，電機(jī)會繼續(xù)將車窗向下拉一段距離以避免發(fā)生事故。
4系統(tǒng)設(shè)計
本論文是通過使用多塊智能型片來進(jìn)行電流取樣從而實現(xiàn)防夾功能的。從電流反饋到實現(xiàn)防夾功能是基于電機(jī)負(fù)載增加的原則，電機(jī)電流會隨著負(fù)載的增加而相應(yīng)地增加。MC33887是一種高性能集成微型處理器，其負(fù)載電流反饋特征使其成為理想的直流電機(jī)閉環(huán)控制器。其能對全橋電路高端電流進(jìn)行實時監(jiān)控反饋，從而能促進(jìn)電機(jī)速度和扭矩實現(xiàn)閉環(huán)控制。因此MC33887是很好的選擇。
硬件由MC68HC908GR8，MC33689，MC33887 和MC33884 組成[4-7]。MC33689是一種基于LIN驅(qū)動的綜合動力管理芯片，MC33887是一種整體式的全橋集成電路并具有負(fù)載電流反饋特征，MC3384是一種集成智能開關(guān)芯片，而MC69HC908GR8則是一個8字節(jié)的微控制器。芯片間的線路原理圖如圖3-1。
圖3-1 車窗控制硬件設(shè)計圖
在這項工作中，MC33887能將接收到的瞬時電流值通過AD輸入到FB然后輸出到MCU，MCU再根據(jù)電流值判斷是否有障礙物。當(dāng)電流值增大到超過Iclip，可以判斷當(dāng)前存在障礙物。
5．結(jié)論
車窗防夾系統(tǒng)是一種極端復(fù)雜的系統(tǒng)，環(huán)境、機(jī)器、以及許多其他的因素都會自動操縱車窗造成影響。在其他國家，防夾車窗產(chǎn)品的研究和應(yīng)用已經(jīng)持續(xù)了幾十年，因此技術(shù)上已經(jīng)不成問題。但在中國，由于汽車電控技術(shù)開始較晚，此項技術(shù)仍具有挑戰(zhàn)。本論文分析了通過電機(jī)電流來實現(xiàn)電控防夾功能的方法。由于各模塊都有單獨的電控ECU來進(jìn)行控制，在損壞的情況下，其余的三個部件仍可以工作，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。通過電機(jī)反饋電流來實現(xiàn)防夾功能的方法能有效地減少系統(tǒng)成本。
鳴謝
本論文得到中國國家自然科學(xué)基金No.60903011的授權(quán)支持，浙江省自然科學(xué)基金No.Y1100689的授權(quán)，浙江省科技部基金會NO.2010C31122授權(quán)。
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