車窗控制器及防夾演算法的研究

『壹』 汽車玻璃防夾功能是什麼原理

所謂防夾電動窗，就是加裝一組電流感應器，由霍爾感測器時刻檢測著電動機的轉速，當電動車窗升起時，一旦電動馬達轉速減緩。

當霍爾感測器檢測到轉速有變化時就會向ECU報告信息，ECU向繼電器發出指令，電路會讓電流反向，使電動機停轉或反轉（下降），於是車窗也就停止移動或下降，因此具有一定的防夾功能。

(1)車窗控制器及防夾演算法的研究擴展閱讀：

早期的低價汽車（上世紀90年代以前）大都使用機械結構簡單的手動搖臂式車窗升降器，這種操作不方便的車窗形式隨著汽車電子技術的發展，逐漸被各個級別的車型淘汰，電動車窗技術發展到今天已經升級為帶有一鍵上下的一觸式車窗。

由於採用了電機驅動玻璃升降，往往在上升過程中會有很大的力度，有時甚至會傷害到駕乘者，因此電動車窗防夾技術被越來越多的車型採用。

電動窗防夾功能就是在車窗正常上升過程中，當在任意位置有物體被夾住時，控制器會立即停止上升動作，並自動返回到下死點，然後立即斷電停機，釋放被夾物，保護司乘人員的安全(特別是6歲以下的兒童)。

但是電動車窗是由車內電機推動的，防夾功能只有在車窗關閉過程中遇到硬物等阻力，才會發揮作用。這也就意味著車窗只有在接觸到物體、感受到一定阻力之後，才會自動返回。所以雖然防夾功能對安全性有很大的保障，但並不絕對。

在駕乘汽車的時候，還是不要將頭、手等伸出窗外，尤其是孩子。此外，將頭與身體伸出車窗或天窗外，如果碰到緊急情況，比如剎車或者與其他車輛間距過小，輕則會碰傷，重則可能會被摔出車外。

『貳』 汽車車窗的防夾功能有何作用，是怎麼實現的

隨著現代汽車技術的發展，汽車的電子化和智能化提高了汽車的舒適性，但同時對於汽車的安全性提出了新標准，要求電動車窗具有一定的防夾功能。電動車窗防夾可用於汽車電動車窗、電動天窗玻璃的防夾傷控制以及升降電機的過載保護。

歐洲和美國已先後立法，確定了電動防夾車窗(Anti-Pinch
WindowLifter，APWL)為汽車的標准配置，以提升行車安全和人性化程度。現有的APWL都是在玻璃升降器的電機上安裝了霍爾元件來感應電機是否受到了阻力，或者安裝了其他的光學類的感測器。

車窗防夾是汽車人性化的一個重要組成部分，其主要的功能是在車窗上升夾持到障礙物後，可以識別出車窗處於夾持狀態，並令車窗回退釋放夾持物，防止電機長時間堵轉導致燒毀，以及防止車輛乘員被夾傷。

高科技雖好，但安全意識比智能配置更重要。許多車型只有主駕駛位置的車窗有防夾功能，副駕駛和後排車窗並沒有該功能，而且防夾功能偶爾也會「失靈」。

雖然電動防夾車窗可以在遇到障礙物時下降，但是在遇到障礙物的一瞬間，電動車窗的力度是很大的，所以千萬不要以身試險。此外，家長應在平時給孩子做好安全教育工作，告訴孩子什麼是錯誤的行為，不要將頭、手伸出窗外。

『叄』 汽車里，車窗防夾手功能怎麼用

車窗防夾手功能是自動啟用的。當車窗上升遇到障礙物（如手、頭等）時可以自動後退到底，從而可以避免事故的發生。很多車窗防夾是通過霍爾感測器判斷玻璃位置，如果在玻璃上升過程中，有異物阻擋玻璃上升，電動窗馬上停止上升，立刻下降到底，實現防夾功能。

防夾控制器不僅增加了汽車的安全性，提高了汽車的檔次，同時也大大延長了電動車窗的使用壽命。因為在上下死點位置，無論升降開關是否松開，控制器均會自動斷電，以避免電機因長時間堵轉而燒毀。

(3)車窗控制器及防夾演算法的研究擴展閱讀：

車窗防夾技術是通過「觸覺」和「視覺」來實現的。所謂「觸覺」，就是當電動車窗機構感觸到有異物在玻璃上，會自動停止玻璃上升工作。而依靠「視覺」的是較先進的一套控制系統，它實際上是一套光學控制系統，監測有無異物在電動車窗移動范圍內，從而控制玻璃移動，無需異物接觸到玻璃。

一般中高檔車型都配備了一鍵升降車窗功能，主要是方便駕乘人員使用，主要是避免駕駛員開關車窗分散注意力，提高安全系數。一鍵升降式車窗一般都具有「防夾手」功能，否則可能會產生夾手的危險。

『肆』 電動車窗防夾手功能的原理答案好再追加20分！！

車窗是由電機帶動的，當手夾住時，也就是電機不動了，電機不動了電還是給的，這樣會增大電流，所以只要檢測電流就行，檢測與電機連線間接一個繼電器，電流過大斷電器斷開。電機停了。
說完了。
不明白再問。

電機停了檢測電路還是在工作的,手拿開了,又檢測到可以上升了,那電機就動了.
這里還有一個檢測電路時間的問題檢測電路不是時時檢測的,有一個延時時間,比如半秒鍾測一次,發現電機電流過大,斷開,半秒鍾後再測,發現還過大還是斷開著,半秒釧後再測,發現電流正常了,那就一直動了.

上面說的繼電器就是控制元件，，用三極體也行，有開關作用的都行。控制電路讓繼電器工作，電機工作了，檢測電路檢測電流，電流大了讓繼電器停止工作，半秒後再檢測，測到電流正常是繼電器工作，電機不就又轉了。，

『伍』 簡述邁騰b8車窗控制原理

汽車電動車窗的工作原理是用伺服電機驅動玻璃的升降，它取代了傳統的轉動搖柄升降玻璃，使得玻璃的升降更加輕松。 依靠電機升降車窗玻璃，能夠自動上升與下降，具有防夾功能。 所謂防夾玻璃升降器，是指當玻璃上升時，如果在上升區域內有人體某部位或物件時會立即反轉一段距離後停止，以防止夾傷乘客。

車窗控制原理

窗開關或車門里的窗開關來打開或關閉，司機窗開關有一個自動下降模式，只要將開關按鈕按到第二格位就可以啟動了。

電動窗由可逆馬達牽引，每個馬達都由一個內置式斷路器來保護，如果窗開關打開太久，斷路器會將電路斷開，等冷卻之後又會自動復位。

當點火開關在RUN或START位置時，或在OFF位置10分鍾後，集成控制器供電給電動車窗繼電器的線圈電壓，繼電器觸點關閉，電壓就通往電動窗主開關和車門里的窗開關。

『陸』 電動車窗防夾的電動車窗防夾的設計要求

（1）判定當前車窗玻璃是在上升還是在下降；
（2）確定車窗玻璃的當前位置；
（3）確定車窗電機的當前負載；
（4）異常情況發生時的快速實時響應；
（5）防夾演算法的魯棒性和自適應性；
（6）駕駛員對車窗系統的優先控制權。

『柒』 汽車上電動車窗是如何實現防夾功能的

目前電動車窗開關主要有5檔式和3檔式開關，均能夠實現自動升降窗和手動升降窗。
對於5檔開關，有以下5檔：自動上升檔，手動上升檔，空檔，手動下降檔，自動下降檔。

• 手動上升檔開關推上閉合後，玻璃上升，松開開關，玻璃立即停止上升。手動升窗功能。




• 自動上升檔開關推上閉合後，玻璃上升，松開開關，玻璃繼續上升，直到上升到頂，自動停止。自動升窗功能。

• 空檔
  

• 自動下降檔開關按下閉合後，玻璃下降，松開開關，玻璃繼續下降，直到下降到底，自動停止。自動降窗功能。




• 手動下降檔開關按下閉合後，玻璃下降，松開開關，玻璃立即停止下降。手動降窗功能。

對於3檔開關，有以下3檔：升窗檔，空檔，降窗檔。

• 手動升窗功能開關推上閉合後，玻璃上升，當開關推上閉合時間大於某一個設定時間，比如300毫秒後，如果松開開關，玻璃立即停止上升。使用上升檔。




• 自動升窗功能開關推上閉合後，玻璃上升，當開關推上閉合時間小於某一個設定時間，比如300毫秒，如果此時松開開關，玻璃繼續上升，直到上升到頂，自動停止。使用上升檔。

• 空檔
  

• 自動降窗功能開關按下閉合後，玻璃下降，當開關按下閉合時間小於某一個設定時間，比如300毫秒，如果此時松開開關，玻璃繼續下降，直到下降到低，自動停止。使用下降檔。

• 手動降窗功能開關按下閉合後，玻璃下降，當開關按下閉合時間大於某一個設定時間，比如300毫秒，如果此時松開開關，玻璃立即停止下降。使用下降檔。

『捌』 奧迪車窗防夾手功能的詳細工作原理及過程是什麼

隨著現代汽車電子技術的進步，汽車內傳統的零部件及總成也在向機電一體化發展。汽車中大量應用的電子設備，不僅提高了汽車的舒適性，也對汽車的安全性提出了新的要求。為了方便駕駛員和乘客，大量汽車採用電動車窗，許多電動車窗都不具有防夾功能，容易造成對乘員尤其是兒童的傷害。美國交通部頒布了針對電動車窗開關系統的法規FMVSSll8，對車窗防夾相關參數做出了明確規定，並規定在2008年10月1日之後在北美出售的轎車和小型貨車都必須強制執行該規定。雖然我國還沒有就該問題做出法律上的規定，但為安全起見，開發具有防夾功能的車窗控制模塊是完全必要的。

參考了文獻後，本文的防夾設計方案採用將霍爾感測器檢測電機轉速和檢測電機電流變化情況結合起來實現防夾功能，該方案避免了車窗防夾系統易受外界環境影響的缺陷，確保防夾效果可靠，成本較低，可以不必改動傳統車門的生產工藝，在改造電動車窗無防夾功能的老車型時，可以不改變現在已成型的汽車車門的機械結構和電路結構，只需替換電動車窗升降控制器，十分方便。

1 電動車窗防夾設計方案

所謂防夾，就是指在電動車窗上升過程中夾住物體並達到一定力度後，讓電動車窗自動停止或回落，用以防止物體(尤其是人體)被夾傷。車窗的升降過程中，只有車窗上升階段需要進行防夾控制，所定義的防夾區為從離電動車窗玻璃無障礙上升運動的最大位置(頂端)4～200 mm的區域。該定義符合歐洲74/60/EEC和美國FMVSSll8的相關要求。只有在防夾區域才啟動防夾功能。所以防夾設計首先應該確定車窗的當前位置。

1.1 車窗位置的確定

車窗控制電機的旋轉會帶動鋼絲繩的運動，從而控制車窗的上下移動。在車窗移動過程中，電機轉動的圈數和車窗的運動距離成正比，電機轉子轉動一周，會使霍爾感測器產生方波脈沖信號。當車窗從最低位置升到頂部過程中，可以通過MCU對霍爾感測器輸出的脈沖信號進行計數，從車窗的最底端到最頂端，上下反復3次，取其平均值nth，作為標定的基準，並記錄在E2PROM中。之後，軟體控制從車窗的最底端位置開始運行(此時為人工操控，車窗運行到最底端，電機堵轉)，且計數從零開始，上升過程根據當前的計數值進行加計數，下降過程根據當前的計數值進行減計數。因此，通過霍爾感測器的脈沖輸出及計數方案可實時確定車窗的當前位置，並根據歐洲74/60/EEC和美國FMVSSll8標準的規定確定車窗是否在防夾區域。對於本系統，測量過程中脈沖計數的誤差可忽略不計，對於長期運行中可能造成的誤差可用定期標定的方式加以解決。

1.2 防夾方案的確定

本系統採用檢測電機電樞電流方式來確定車窗在上升過程中是否遇到障礙物，方案在具體實施過程中要解決如下問題：

(1)確定防夾區域及車窗位置。遵照歐洲74/60/EEC和美國FMVSSll8標准確定出相應的防夾區域及車窗位置。

(2)防夾時的電機電樞電流閾值ith的確定，即在防夾區域內電流值上升到所設定的閾值後即認為遇到障礙物，啟動車窗防夾功能.這里存在的問題是：車窗按鍵剛剛按下(無論是上升或下降)，車窗電機剛剛啟動時，由於電機的反電動勢還沒有建立，因而電流會有短時間的較大幅值，這時的電流幅值往往比所設定的防夾電流閾值還要大，需要將這種電流幅值較大的狀態和在車窗上升過程中遇到障礙物產開來。車窗電機啟動後延時50 ms後，再進行電流檢測，這樣可以避免電機啟動初期電流瞬時過沖對防夾電流閾值設定的影晌。實際設計中，應用一塊可用於診斷功能的中央控制器，配合武漢吉陽光電公司生產的USB-CAN200工具，將運行過程中的數據反饋到PC機上，以Excel表格方式呈現，並可繪出圖形，進而方便地定出閾值ith，並通過多次運行試驗確定合適的閾值。

(3)MCU和功率驅動器件的選取。防夾方案中涉及到較多的實時檢測和實時計算，要求MCU的計算能力較高，方案中軟體的實現基於移植μC/OS-Ⅱ實時操作系統方案，因此選擇歐洲車繫上流行的、性能較高的英飛凌XCl64CS MCU，功率驅動晶元選擇具有故障診斷功能的BTS781晶元。

2 防夾系統硬體設計

車門控制系統包括電動車窗控制系統和電動後視鏡控制系統兩部分，防夾電動車窗是車門控制系統的一個子模塊，在整個車門控制系統中，採用了一種「總體分布，局部集中式」的控制方案，如圖1所示。即將左側前後兩個車門的控製作為一個ECU模塊，右側前後兩個車門的控製作為另一個ECU模塊，兩個模塊之間以及模塊與中央控制器之間均以CAN匯流排方式連接。

防夾系統硬體設計以BTS781為核心，通過ST1，ST2，IH1，IH2，IL1，IL2埠和微控制器XCl64CS晶元連接，接收微控制器發出的指令，來控制車窗的升降。通過在全橋驅動晶元BTS781的2和13號引腳上串接一個5 mΩ的電阻R37來檢測電機電樞電流變化，經過低通濾波和放大，送入MCU的A/D埠進行采樣，如圖2所示。

車窗位置測定採用霍爾感測器輸出脈沖計數的方式實現。採用英飛凌TLE4923霍爾感測器，直接輸出方波信號，經低通濾波，將脈沖信號輸入MCU對其進行計數，進而確定車窗的當前位置，如圖3所示。

3 軟體設計

系統的軟體設計不但要考慮控制的方便性，也要考慮將來功能的擴展性。因此，本系統的軟體設計基於實時操作系統，即首先將μC/OS -Ⅱ實時操作系統內核移植到XCl64CS MCU上，之後將防夾車窗控制以其中的一個任務的方式添加上去。

3.1 μC/OS-Ⅱ實時操作系統內核移植

所做的移植，就是將μC/OS-Ⅱ實時內核移植到XCl64CS微控制器上。由於μC/OS-Ⅱ在讀寫處理器寄存器時只能通過匯編語言來實現，所以一些與處理器相關的代碼要用匯編語言寫，但大部分的μC/OS-Ⅱ代碼用C語言編寫。移植工作主要使μC/OS-Ⅱ正確定義和使用XCl64C-S。具體請參考本文作者撰寫的文章，此處不再贅述。

3.2 防夾電動車窗軟體設計

在所設計的硬體平台上將μC/OS-Ⅱ實時操作系統移植後，將防夾電動車窗控制以任務方式加入，並參照前文內容實現防夾功能，其流程圖如圖4所示。

控制器XCl64CS上電啟動時，從E2PROM中讀取nth，ith等初始數據，檢測電源電壓，當電壓值平穩後，讀取E2PROM中存儲的車窗位置，然後讀取按鍵輸入，如果有升降車窗操作，就設置對應的開關信號來驅動晶元BTS781中的MOS管T1，T2，T3，T4。如果車窗向上運動，計時器開始計時，霍爾感測器脈沖信號加計數，延時50 ms後，檢測電流值是否過流，在車窗上升過程中如果檢測到了過流信號，即車窗電機的電流值大於電流閾值ith，而車窗位置又處於防夾啟動區域，則判定車窗遇堵，控制器就輸出方向開關信號，通過MOS管T1，T2，T3，T4驅動電機反轉1 s後停止，防夾操作完成。不論電機升降運動，控制器都會通過計數程序記錄霍爾感測器的脈沖信號數，據此可判斷車窗的相對位置，並在需要時把該位置信息寫入 E2PROM。
4 測試

通過完成硬體的製作和軟體的編程後，製作了實驗台架。對台架進行測試試驗後，得到如圖5所示試驗結果，將試驗結果用Excel圖表繪制後如圖5右上側的曲線圖，用示波器實際測試的電流變化曲線圖如圖5右下側曲線圖所示。示波器實際測試曲線變化說明如表1所示。

從圖5中可見，測試結果繪制的圖形和示波器實際測試圖形相同，達到預期的防夾效果。

5 結語

闡述了一種電動車窗的防夾設計，在不改變原有安裝結構基礎上實現了車窗的防夾功能。其關鍵是設計合適的電流檢測閾值，本研究在基於實驗的基礎上給出了電流閾值，製作了測試台架。測試結果表明，本文所做的設計可實現可靠的車窗防夾功能