车窗控制器及防夹算法的研究

‘壹’ 汽车玻璃防夹功能是什么原理

所谓防夹电动窗，就是加装一组电流感应器，由霍尔传感器时刻检测着电动机的转速，当电动车窗升起时，一旦电动马达转速减缓。

当霍尔传感器检测到转速有变化时就会向ECU报告信息，ECU向继电器发出指令，电路会让电流反向，使电动机停转或反转（下降），于是车窗也就停止移动或下降，因此具有一定的防夹功能。

(1)车窗控制器及防夹算法的研究扩展阅读：

早期的低价汽车（上世纪90年代以前）大都使用机械结构简单的手动摇臂式车窗升降器，这种操作不方便的车窗形式随着汽车电子技术的发展，逐渐被各个级别的车型淘汰，电动车窗技术发展到今天已经升级为带有一键上下的一触式车窗。

由于采用了电机驱动玻璃升降，往往在上升过程中会有很大的力度，有时甚至会伤害到驾乘者，因此电动车窗防夹技术被越来越多的车型采用。

电动窗防夹功能就是在车窗正常上升过程中，当在任意位置有物体被夹住时，控制器会立即停止上升动作，并自动返回到下死点，然后立即断电停机，释放被夹物，保护司乘人员的安全(特别是6岁以下的儿童)。

但是电动车窗是由车内电机推动的，防夹功能只有在车窗关闭过程中遇到硬物等阻力，才会发挥作用。这也就意味着车窗只有在接触到物体、感受到一定阻力之后，才会自动返回。所以虽然防夹功能对安全性有很大的保障，但并不绝对。

在驾乘汽车的时候，还是不要将头、手等伸出窗外，尤其是孩子。此外，将头与身体伸出车窗或天窗外，如果碰到紧急情况，比如刹车或者与其他车辆间距过小，轻则会碰伤，重则可能会被摔出车外。

‘贰’ 汽车车窗的防夹功能有何作用，是怎么实现的

随着现代汽车技术的发展，汽车的电子化和智能化提高了汽车的舒适性，但同时对于汽车的安全性提出了新标准，要求电动车窗具有一定的防夹功能。电动车窗防夹可用于汽车电动车窗、电动天窗玻璃的防夹伤控制以及升降电机的过载保护。

欧洲和美国已先后立法，确定了电动防夹车窗(Anti-Pinch
WindowLifter，APWL)为汽车的标准配置，以提升行车安全和人性化程度。现有的APWL都是在玻璃升降器的电机上安装了霍尔元件来感应电机是否受到了阻力，或者安装了其他的光学类的传感器。

车窗防夹是汽车人性化的一个重要组成部分，其主要的功能是在车窗上升夹持到障碍物后，可以识别出车窗处于夹持状态，并令车窗回退释放夹持物，防止电机长时间堵转导致烧毁，以及防止车辆乘员被夹伤。

高科技虽好，但安全意识比智能配置更重要。许多车型只有主驾驶位置的车窗有防夹功能，副驾驶和后排车窗并没有该功能，而且防夹功能偶尔也会“失灵”。

虽然电动防夹车窗可以在遇到障碍物时下降，但是在遇到障碍物的一瞬间，电动车窗的力度是很大的，所以千万不要以身试险。此外，家长应在平时给孩子做好安全教育工作，告诉孩子什么是错误的行为，不要将头、手伸出窗外。

‘叁’ 汽车里，车窗防夹手功能怎么用

车窗防夹手功能是自动启用的。当车窗上升遇到障碍物（如手、头等）时可以自动后退到底，从而可以避免事故的发生。很多车窗防夹是通过霍尔传感器判断玻璃位置，如果在玻璃上升过程中，有异物阻挡玻璃上升，电动窗马上停止上升，立刻下降到底，实现防夹功能。

防夹控制器不仅增加了汽车的安全性，提高了汽车的档次，同时也大大延长了电动车窗的使用寿命。因为在上下死点位置，无论升降开关是否松开，控制器均会自动断电，以避免电机因长时间堵转而烧毁。

(3)车窗控制器及防夹算法的研究扩展阅读：

车窗防夹技术是通过“触觉”和“视觉”来实现的。所谓“触觉”，就是当电动车窗机构感触到有异物在玻璃上，会自动停止玻璃上升工作。而依靠“视觉”的是较先进的一套控制系统，它实际上是一套光学控制系统，监测有无异物在电动车窗移动范围内，从而控制玻璃移动，无需异物接触到玻璃。

一般中高档车型都配备了一键升降车窗功能，主要是方便驾乘人员使用，主要是避免驾驶员开关车窗分散注意力，提高安全系数。一键升降式车窗一般都具有“防夹手”功能，否则可能会产生夹手的危险。

‘肆’ 电动车窗防夹手功能的原理答案好再追加20分！！

车窗是由电机带动的，当手夹住时，也就是电机不动了，电机不动了电还是给的，这样会增大电流，所以只要检测电流就行，检测与电机连线间接一个继电器，电流过大断电器断开。电机停了。
说完了。
不明白再问。

电机停了检测电路还是在工作的,手拿开了,又检测到可以上升了,那电机就动了.
这里还有一个检测电路时间的问题检测电路不是时时检测的,有一个延时时间,比如半秒钟测一次,发现电机电流过大,断开,半秒钟后再测,发现还过大还是断开着,半秒钏后再测,发现电流正常了,那就一直动了.

上面说的继电器就是控制元件，，用三极管也行，有开关作用的都行。控制电路让继电器工作，电机工作了，检测电路检测电流，电流大了让继电器停止工作，半秒后再检测，测到电流正常是继电器工作，电机不就又转了。，

‘伍’ 简述迈腾b8车窗控制原理

汽车电动车窗的工作原理是用伺服电机驱动玻璃的升降，它取代了传统的转动摇柄升降玻璃，使得玻璃的升降更加轻松。 依靠电机升降车窗玻璃，能够自动上升与下降，具有防夹功能。 所谓防夹玻璃升降器，是指当玻璃上升时，如果在上升区域内有人体某部位或物件时会立即反转一段距离后停止，以防止夹伤乘客。

车窗控制原理

窗开关或车门里的窗开关来打开或关闭，司机窗开关有一个自动下降模式，只要将开关按钮按到第二格位就可以启动了。

电动窗由可逆马达牵引，每个马达都由一个内置式断路器来保护，如果窗开关打开太久，断路器会将电路断开，等冷却之后又会自动复位。

当点火开关在RUN或START位置时，或在OFF位置10分钟后，集成控制器供电给电动车窗继电器的线圈电压，继电器触点关闭，电压就通往电动窗主开关和车门里的窗开关。

‘陆’ 电动车窗防夹的电动车窗防夹的设计要求

（1）判定当前车窗玻璃是在上升还是在下降；
（2）确定车窗玻璃的当前位置；
（3）确定车窗电机的当前负载；
（4）异常情况发生时的快速实时响应；
（5）防夹算法的鲁棒性和自适应性；
（6）驾驶员对车窗系统的优先控制权。

‘柒’ 汽车上电动车窗是如何实现防夹功能的

目前电动车窗开关主要有5档式和3档式开关，均能够实现自动升降窗和手动升降窗。
对于5档开关，有以下5档：自动上升档，手动上升档，空档，手动下降档，自动下降档。

• 手动上升档开关推上闭合后，玻璃上升，松开开关，玻璃立即停止上升。手动升窗功能。




• 自动上升档开关推上闭合后，玻璃上升，松开开关，玻璃继续上升，直到上升到顶，自动停止。自动升窗功能。

• 空档
  

• 自动下降档开关按下闭合后，玻璃下降，松开开关，玻璃继续下降，直到下降到底，自动停止。自动降窗功能。




• 手动下降档开关按下闭合后，玻璃下降，松开开关，玻璃立即停止下降。手动降窗功能。

对于3档开关，有以下3档：升窗档，空档，降窗档。

• 手动升窗功能开关推上闭合后，玻璃上升，当开关推上闭合时间大于某一个设定时间，比如300毫秒后，如果松开开关，玻璃立即停止上升。使用上升档。




• 自动升窗功能开关推上闭合后，玻璃上升，当开关推上闭合时间小于某一个设定时间，比如300毫秒，如果此时松开开关，玻璃继续上升，直到上升到顶，自动停止。使用上升档。

• 空档
  

• 自动降窗功能开关按下闭合后，玻璃下降，当开关按下闭合时间小于某一个设定时间，比如300毫秒，如果此时松开开关，玻璃继续下降，直到下降到低，自动停止。使用下降档。

• 手动降窗功能开关按下闭合后，玻璃下降，当开关按下闭合时间大于某一个设定时间，比如300毫秒，如果此时松开开关，玻璃立即停止下降。使用下降档。

‘捌’ 奥迪车窗防夹手功能的详细工作原理及过程是什么

随着现代汽车电子技术的进步，汽车内传统的零部件及总成也在向机电一体化发展。汽车中大量应用的电子设备，不仅提高了汽车的舒适性，也对汽车的安全性提出了新的要求。为了方便驾驶员和乘客，大量汽车采用电动车窗，许多电动车窗都不具有防夹功能，容易造成对乘员尤其是儿童的伤害。美国交通部颁布了针对电动车窗开关系统的法规FMVSSll8，对车窗防夹相关参数做出了明确规定，并规定在2008年10月1日之后在北美出售的轿车和小型货车都必须强制执行该规定。虽然我国还没有就该问题做出法律上的规定，但为安全起见，开发具有防夹功能的车窗控制模块是完全必要的。

参考了文献后，本文的防夹设计方案采用将霍尔传感器检测电机转速和检测电机电流变化情况结合起来实现防夹功能，该方案避免了车窗防夹系统易受外界环境影响的缺陷，确保防夹效果可靠，成本较低，可以不必改动传统车门的生产工艺，在改造电动车窗无防夹功能的老车型时，可以不改变现在已成型的汽车车门的机械结构和电路结构，只需替换电动车窗升降控制器，十分方便。

1 电动车窗防夹设计方案

所谓防夹，就是指在电动车窗上升过程中夹住物体并达到一定力度后，让电动车窗自动停止或回落，用以防止物体(尤其是人体)被夹伤。车窗的升降过程中，只有车窗上升阶段需要进行防夹控制，所定义的防夹区为从离电动车窗玻璃无障碍上升运动的最大位置(顶端)4～200 mm的区域。该定义符合欧洲74/60/EEC和美国FMVSSll8的相关要求。只有在防夹区域才启动防夹功能。所以防夹设计首先应该确定车窗的当前位置。

1.1 车窗位置的确定

车窗控制电机的旋转会带动钢丝绳的运动，从而控制车窗的上下移动。在车窗移动过程中，电机转动的圈数和车窗的运动距离成正比，电机转子转动一周，会使霍尔传感器产生方波脉冲信号。当车窗从最低位置升到顶部过程中，可以通过MCU对霍尔传感器输出的脉冲信号进行计数，从车窗的最底端到最顶端，上下反复3次，取其平均值nth，作为标定的基准，并记录在E2PROM中。之后，软件控制从车窗的最底端位置开始运行(此时为人工操控，车窗运行到最底端，电机堵转)，且计数从零开始，上升过程根据当前的计数值进行加计数，下降过程根据当前的计数值进行减计数。因此，通过霍尔传感器的脉冲输出及计数方案可实时确定车窗的当前位置，并根据欧洲74/60/EEC和美国FMVSSll8标准的规定确定车窗是否在防夹区域。对于本系统，测量过程中脉冲计数的误差可忽略不计，对于长期运行中可能造成的误差可用定期标定的方式加以解决。

1.2 防夹方案的确定

本系统采用检测电机电枢电流方式来确定车窗在上升过程中是否遇到障碍物，方案在具体实施过程中要解决如下问题：

(1)确定防夹区域及车窗位置。遵照欧洲74/60/EEC和美国FMVSSll8标准确定出相应的防夹区域及车窗位置。

(2)防夹时的电机电枢电流阈值ith的确定，即在防夹区域内电流值上升到所设定的阈值后即认为遇到障碍物，启动车窗防夹功能.这里存在的问题是：车窗按键刚刚按下(无论是上升或下降)，车窗电机刚刚启动时，由于电机的反电动势还没有建立，因而电流会有短时间的较大幅值，这时的电流幅值往往比所设定的防夹电流阈值还要大，需要将这种电流幅值较大的状态和在车窗上升过程中遇到障碍物产开来。车窗电机启动后延时50 ms后，再进行电流检测，这样可以避免电机启动初期电流瞬时过冲对防夹电流阈值设定的影晌。实际设计中，应用一块可用于诊断功能的中央控制器，配合武汉吉阳光电公司生产的USB-CAN200工具，将运行过程中的数据反馈到PC机上，以Excel表格方式呈现，并可绘出图形，进而方便地定出阈值ith，并通过多次运行试验确定合适的阈值。

(3)MCU和功率驱动器件的选取。防夹方案中涉及到较多的实时检测和实时计算，要求MCU的计算能力较高，方案中软件的实现基于移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统方案，因此选择欧洲车系上流行的、性能较高的英飞凌XCl64CS MCU，功率驱动芯片选择具有故障诊断功能的BTS781芯片。

2 防夹系统硬件设计

车门控制系统包括电动车窗控制系统和电动后视镜控制系统两部分，防夹电动车窗是车门控制系统的一个子模块，在整个车门控制系统中，采用了一种“总体分布，局部集中式”的控制方案，如图1所示。即将左侧前后两个车门的控制作为一个ECU模块，右侧前后两个车门的控制作为另一个ECU模块，两个模块之间以及模块与中央控制器之间均以CAN总线方式连接。

防夹系统硬件设计以BTS781为核心，通过ST1，ST2，IH1，IH2，IL1，IL2端口和微控制器XCl64CS芯片连接，接收微控制器发出的指令，来控制车窗的升降。通过在全桥驱动芯片BTS781的2和13号引脚上串接一个5 mΩ的电阻R37来检测电机电枢电流变化，经过低通滤波和放大，送入MCU的A/D端口进行采样，如图2所示。

车窗位置测定采用霍尔传感器输出脉冲计数的方式实现。采用英飞凌TLE4923霍尔传感器，直接输出方波信号，经低通滤波，将脉冲信号输入MCU对其进行计数，进而确定车窗的当前位置，如图3所示。

3 软件设计

系统的软件设计不但要考虑控制的方便性，也要考虑将来功能的扩展性。因此，本系统的软件设计基于实时操作系统，即首先将μC/OS -Ⅱ实时操作系统内核移植到XCl64CS MCU上，之后将防夹车窗控制以其中的一个任务的方式添加上去。

3.1 μC/OS-Ⅱ实时操作系统内核移植

所做的移植，就是将μC/OS-Ⅱ实时内核移植到XCl64CS微控制器上。由于μC/OS-Ⅱ在读写处理器寄存器时只能通过汇编语言来实现，所以一些与处理器相关的代码要用汇编语言写，但大部分的μC/OS-Ⅱ代码用C语言编写。移植工作主要使μC/OS-Ⅱ正确定义和使用XCl64C-S。具体请参考本文作者撰写的文章，此处不再赘述。

3.2 防夹电动车窗软件设计

在所设计的硬件平台上将μC/OS-Ⅱ实时操作系统移植后，将防夹电动车窗控制以任务方式加入，并参照前文内容实现防夹功能，其流程图如图4所示。

控制器XCl64CS上电启动时，从E2PROM中读取nth，ith等初始数据，检测电源电压，当电压值平稳后，读取E2PROM中存储的车窗位置，然后读取按键输入，如果有升降车窗操作，就设置对应的开关信号来驱动芯片BTS781中的MOS管T1，T2，T3，T4。如果车窗向上运动，计时器开始计时，霍尔传感器脉冲信号加计数，延时50 ms后，检测电流值是否过流，在车窗上升过程中如果检测到了过流信号，即车窗电机的电流值大于电流阈值ith，而车窗位置又处于防夹启动区域，则判定车窗遇堵，控制器就输出方向开关信号，通过MOS管T1，T2，T3，T4驱动电机反转1 s后停止，防夹操作完成。不论电机升降运动，控制器都会通过计数程序记录霍尔传感器的脉冲信号数，据此可判断车窗的相对位置，并在需要时把该位置信息写入 E2PROM。
4 测试

通过完成硬件的制作和软件的编程后，制作了实验台架。对台架进行测试试验后，得到如图5所示试验结果，将试验结果用Excel图表绘制后如图5右上侧的曲线图，用示波器实际测试的电流变化曲线图如图5右下侧曲线图所示。示波器实际测试曲线变化说明如表1所示。

从图5中可见，测试结果绘制的图形和示波器实际测试图形相同，达到预期的防夹效果。

5 结语

阐述了一种电动车窗的防夹设计，在不改变原有安装结构基础上实现了车窗的防夹功能。其关键是设计合适的电流检测阈值，本研究在基于实验的基础上给出了电流阈值，制作了测试台架。测试结果表明，本文所做的设计可实现可靠的车窗防夹功能