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电动门窗防夹发展新趋势-基于电机纹波 的防夹

        门窗自动升降、天窗自动开合,这已经成为汽车舒适配置 的必选项目。然而,随着越来越多 的汽车上安装电动门窗和天窗,潜在 的危险也随之而来,电动门窗夹伤手指 的事件时有发生,电动天窗致使儿童被夹死亡一事更是一度将电动门窗和天窗 的安全性推上风口浪尖,并引起了整车厂、零部件企业和媒体 的广泛关注和讨论。为了避免乘客受到伤害,电动门窗和天窗具备防夹功能已成为一种必然趋势。

        为保障人员 的安全,我国与北美、欧洲、日本等许多国家和地区都出台了针对车窗与天窗 的防夹功能 的法规标准。即通过电机操作闭合部件闭合 的过程中,在法规规定 的范围内(4mm-200mm)如果遇到物体或人 的身体阻碍时(防夹力大于100N),电机必须能够检测出并反转运行,其也被称为防夹功能。因此对门窗控制器提出两个要求:一是要精确判断出门窗运动 的位置,二是遇到障碍物时能够准确识别出防夹力大小,达到设定 的阈值及时反转门窗。此外需要防夹算法具有自适应性,能够根据不同电压、温度、车速以及结构老化自动调整相应参数,避免发生误防夹,并能够准确地识别出防夹力大小,满足法规要求。

        目前电动天窗和门窗防夹主要基于如下两种方案:霍尔传感器方案和电机电流纹波方案。

        基于霍尔传感器 的方案需要在电机上安装磁环,磁环随电机转动,并经过霍尔传感器产生方波信号,方波个数反映了天窗 的位置,遇到障碍物时电机运动速度变慢,对应方波信号周期变大,据此进行防夹判断。优点是霍尔信号与位置对应准确,但霍尔传感器需要贴近磁环安装,且每个电动门窗需要一个控制器。

        有刷直流电机在换相过程中会产生电流纹波,纹波 的个数与电机转速和换向片 的个数成正比,因此若能提取出电流纹波便可得到门窗运动 的位置信息,同时当门窗运动过程中遇到障碍物时电流会增大,可根据电流 的大小进行防夹判断,这便是基于纹波 的防夹方案原理。

        相比于霍尔防夹方案,基于电流纹波 的方案无需专用 的霍尔传感器,免去了安装磁环、霍尔传感器及线束成本,此外可采用单控制器控制同时控制四个车门,节省了控制器成本,提高了整车集成度。近年来OEM竞争愈发激烈,对成本控制更为敏感,基于电机纹波 的防夹方案能够大大降低成本,是未来电动门窗防夹 的发展趋势。

4合1门窗控制器方案

        基于纹波进行位置记录及防夹判断原理为:通过采样电阻将电机驱动端运行电流转换为电压信号,并进行放大处理,放大后 的信号分成两路,一路直接被MCU采集,作为防夹及堵转判断依据;另一路经过高通后与参考电压比较得到与位置对应 的方波信号,通过MCU记录方波脉冲个数便得到门窗位置信息。从而实现门窗位置记录及防夹检测功能。

纹波防夹系统原理

        防夹检测原理为,初始化过程学习门窗运动过程中 的参考电流值,进入正常运行时将实时电流值与参考电流值相比较,二者差值乘上比例系数得到实时 的防夹力,当遇到障碍物时电流增大,与参考电流 的差值增大,若计算出 的防夹力大于设定 的阈值,则给出防夹反转标志命令门窗反转,避免造成人体伤害。

防夹检测原理

        环境温度、车窗老化等情况会造成机械结构变化,防夹算法具有自适应功能,能够自动更新参考电流值,从而提高防夹力检测准确性并避免发生误防夹;此外,防夹算法能够根据环境温度、电压波动、车速信息、生产模式/用户模式等不同工况进行阈值补偿,避免发生误防夹。

        英雄联盟外围下注在基于霍尔传感器、具有防夹功能 的天窗控制器(SCU)研发上,具有多年 的开发和量产经验,已经成功应用于Ford、GM、Chrysler、Jaguar & Landrover、北京现代、北汽、吉利、奇瑞、东风日产、一汽等国内外主流 的OEM 的多个车型。基于霍尔平台 的门窗控制也已经成功应用于红旗H7车型,基于纹波 的门窗控制器已完成PATAC样件开发,目前正在积极开拓其他OEM市场,相信不久 的将来,纹波门窗防夹技术将会有更广阔 的前景。

基于霍尔防夹SCU&纹波防夹DCU

        作为具有国际水平 的汽车电子控制系统开发配套服务提供商,英雄联盟外围下注已为国内外众多知名整车厂商 的不同车型进行量产和配套,受到了客户们 的一致认可。在未来,英雄联盟外围下注将紧跟汽车电子行业自主创新发展趋势,竭尽所能,为民族汽车工业 的发展贡献绵薄之力。

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