電動車窗控制器的防夾測控算法

竇俞雯

（上海交通大學電子信息與電氣工程學院自動化系,上海 200240）

0 引言

現代社會中，汽車越來越成為人們不可缺少的代步工具，汽車市場也異常火爆，每一個人都會與汽車產生極為緊密的聯系，汽車工業逐漸成為各個國家的支柱型產業，對于推動國民經濟發展提高人民生活水平起到重要的推動作用。而電動車窗控制器防夾測控系統作為汽車技術發展上的一項成功，具有高可靠性、高抗環境變化能力、低成本一體化等方面的特點和優勢。本文對于電動車窗控制器的防夾測控算法進行一定研究，有益于為該類系統的設計與研發提供一定的借鑒，并為我國汽車工業的發展提供一份推動力量。

1 國內外車窗控制器防夾技術研究現狀

我國針對電動車窗控制器的技術研究起始于21世紀初，一些大型整車制造企業在這一技術上通常會采用中外合資開發，同時一些國產汽車品牌所運用的車窗控制防夾技術是通過引進德國、美國以及日本的一些較為完善的產品[1]。而我國全權自主研發的車窗控制器防夾技術始終處于研究階段。

與此同時，歐美日韓等國家對于該項技術的研究時間已經長達數十年，相關技術已經達到十分成熟的階段。隨著電子技術越來越發達，針對其安全性能以及各項指標方面都提出了進一步的完善提高，世界范圍的經濟市場內逐漸涌現出越來越多的車窗控制器防夾技術應用開發者，各大研發機構都對該項技術投入了相當程度的人力物力，車窗防夾技術的應用范圍也日漸擴大。主要包括以下技術應用：車窗升降電機傳動系統、防夾力測控算法和安全可靠性硬件軟件技術、環境和汽車運行工況改變的誤防夾的避免技術以及整個裝置成本的降低技術等等。這些技術現已成功在某些車型當中獲得應用。

2 車窗防夾系統關鍵參數計算

車窗關閉過程中可能受到阻礙物的阻礙，為了既能實現防夾功能，又可以達到最終關閉車窗的目的，需要將車窗頂部與車窗底部范圍之間劃分為兩個區間，即非防夾區域與防夾區域。首先，非防夾區域是指從車窗頂部到距離車窗頂部4mm的范圍以及從距離車窗頂部200mm到車窗底部的范圍。車窗如果處于非防夾范圍之內，車窗在上升時遇到障礙物，電機將不會反轉[2]。其次車窗的防夾區域，除去非防夾區域之外，即為車窗的防夾區域，也就是在車窗上升過程中，一旦遇到障礙物，系統會自動采取防夾措施，從而對人的身體部位起到保護作用。

車窗無論是在上升還是下降的時候都處于勻速運動中，如果在車窗上升過程中遇到障礙物，會將運動過程近似看做加速度為負的勻加速運動。計算方法如下：

設F為系統牽引力，設m為車窗質量，設α為車窗加速度，設Fv為粘滯摩擦系數，Fs為干摩擦力，F’為夾力。

車窗上升遇到阻力，根據牛頓第二定律：F=mα，可以推出：F’=mα，從而推出車窗加速度α，A=

當α≥α0時（α0為加速度閾值），系統將判定車窗遇夾，從而采取防夾措施[3]。

3 環境對防夾測控的影響

3.1 電機工作電壓變化的影響

如果電機在工作過程中，電壓突然出現改變，車窗的上升速度也會隨之發生改變，以速度增量作為基礎的數值也將會發生改變，對于車窗防夾測控會產生一定的影響，應適當對電機電壓予以檢測和控制。

3.2 氣候變化對防夾測控的影響

周圍氣溫的變化會在傳動系統運行過程中對電機本身的干摩擦和粘滯摩擦的大小產生影響。在防夾測控技術設計計算時通常會對其設定一個固定偏置，這一偏置實在低溫環境中保持正值，而高溫環境中屬于負值。

4 防夾車窗控制系統設計

防夾車窗控制系統包括硬件設計和軟件設計。硬件上主要使用能夠將控制功能與驅動電機正反轉的開關電路一體化的雙帶控制器，名稱為MM912F634，這種控制器作為防夾車窗控制系統中的硬件系統，能夠使得控制器的硬件電路結構得到相對而言有效的簡化，控制器本身具有小型化、一體化的特點。而關于系統軟件的設計，全程利用C語言編程軟件，通過系統初始化模塊、按鍵監控模塊、相應模塊、集鎖控制鍵模塊、下降鍵模塊、上升鍵模塊等相關模塊的編排與整合，形成完整的防夾車窗控制系統。

5 結語

綜上所述，在汽車電子技術的飛速發展過程當中，車窗防夾控制技術在我國現行研究成果上還存在諸多不足，根據當前國內外研究現狀，不難明確相應結論。關于車窗防夾系統關鍵參數計算，需要分為幾個部分分別進行計算，通過統一整理結果得出防夾系統性能指數。另外，車窗防夾控制器會受到外界的不同因素，影響防夾系統靈敏度或運行成效，防夾車窗控制系統的硬件軟件設計在理論的基礎上能夠達到相應功能，而我國該項技術的研究發展，有待于進一步的學習和時間。在汽車行業高度發展的今天，汽車電子類產品具有十分廣闊的市場，而電動車窗控制器的防夾系統是能夠滿足市場需求的重要技術手段，隨著經濟市場競爭的激烈化，我國需要進一步展開研究措施，從而推出專屬我國的先進技術系統，以適應未來汽車集中監控的趨勢，開拓我國汽車技術產品市場，帶動我國經濟發展。

[1]竇俞雯.電動車窗控制器的防夾測控算法[J].電子制作,2015,04(05):54.

[2]舒澤芳，彭曉珊，陳雨青等.車載LIN總線單元無線主動軟件在環測試分析儀設計[J].機電工程技術，2015,05(03):9-14.

[3]羅婉麗，吳曉燕.一種面向應用的電動車窗防夾控制算法研究[J].西南師范大學學報(自然科學版),2015,02(01):96-101.