电动车窗控制器的防夹测控算法

窦俞雯

（上海交通大学电子信息与电气工程学院自动化系,上海 200240）

0 引言

现代社会中，汽车越来越成为人们不可缺少的代步工具，汽车市场也异常火爆，每一个人都会与汽车产生极为紧密的联系，汽车工业逐渐成为各个国家的支柱型产业，对于推动国民经济发展提高人民生活水平起到重要的推动作用。而电动车窗控制器防夹测控系统作为汽车技术发展上的一项成功，具有高可靠性、高抗环境变化能力、低成本一体化等方面的特点和优势。本文对于电动车窗控制器的防夹测控算法进行一定研究，有益于为该类系统的设计与研发提供一定的借鉴，并为我国汽车工业的发展提供一份推动力量。

1 国内外车窗控制器防夹技术研究现状

我国针对电动车窗控制器的技术研究起始于21世纪初，一些大型整车制造企业在这一技术上通常会采用中外合资开发，同时一些国产汽车品牌所运用的车窗控制防夹技术是通过引进德国、美国以及日本的一些较为完善的产品[1]。而我国全权自主研发的车窗控制器防夹技术始终处于研究阶段。

与此同时，欧美日韩等国家对于该项技术的研究时间已经长达数十年，相关技术已经达到十分成熟的阶段。随着电子技术越来越发达，针对其安全性能以及各项指标方面都提出了进一步的完善提高，世界范围的经济市场内逐渐涌现出越来越多的车窗控制器防夹技术应用开发者，各大研发机构都对该项技术投入了相当程度的人力物力，车窗防夹技术的应用范围也日渐扩大。主要包括以下技术应用：车窗升降电机传动系统、防夹力测控算法和安全可靠性硬件软件技术、环境和汽车运行工况改变的误防夹的避免技术以及整个装置成本的降低技术等等。这些技术现已成功在某些车型当中获得应用。

2 车窗防夹系统关键参数计算

车窗关闭过程中可能受到阻碍物的阻碍，为了既能实现防夹功能，又可以达到最终关闭车窗的目的，需要将车窗顶部与车窗底部范围之间划分为两个区间，即非防夹区域与防夹区域。首先，非防夹区域是指从车窗顶部到距离车窗顶部4mm的范围以及从距离车窗顶部200mm到车窗底部的范围。车窗如果处于非防夹范围之内，车窗在上升时遇到障碍物，电机将不会反转[2]。其次车窗的防夹区域，除去非防夹区域之外，即为车窗的防夹区域，也就是在车窗上升过程中，一旦遇到障碍物，系统会自动采取防夹措施，从而对人的身体部位起到保护作用。

车窗无论是在上升还是下降的时候都处于匀速运动中，如果在车窗上升过程中遇到障碍物，会将运动过程近似看做加速度为负的匀加速运动。计算方法如下：

设F为系统牵引力，设m为车窗质量，设α为车窗加速度，设Fv为粘滞摩擦系数，Fs为干摩擦力，F’为夹力。

车窗上升遇到阻力，根据牛顿第二定律：F=mα，可以推出：F’=mα，从而推出车窗加速度α，A=

当α≥α0时（α0为加速度阈值），系统将判定车窗遇夹，从而采取防夹措施[3]。

3 环境对防夹测控的影响

3.1 电机工作电压变化的影响

如果电机在工作过程中，电压突然出现改变，车窗的上升速度也会随之发生改变，以速度增量作为基础的数值也将会发生改变，对于车窗防夹测控会产生一定的影响，应适当对电机电压予以检测和控制。

3.2 气候变化对防夹测控的影响

周围气温的变化会在传动系统运行过程中对电机本身的干摩擦和粘滞摩擦的大小产生影响。在防夹测控技术设计计算时通常会对其设定一个固定偏置，这一偏置实在低温环境中保持正值，而高温环境中属于负值。

4 防夹车窗控制系统设计

防夹车窗控制系统包括硬件设计和软件设计。硬件上主要使用能够将控制功能与驱动电机正反转的开关电路一体化的双带控制器，名称为MM912F634，这种控制器作为防夹车窗控制系统中的硬件系统，能够使得控制器的硬件电路结构得到相对而言有效的简化，控制器本身具有小型化、一体化的特点。而关于系统软件的设计，全程利用C语言编程软件，通过系统初始化模块、按键监控模块、相应模块、集锁控制键模块、下降键模块、上升键模块等相关模块的编排与整合，形成完整的防夹车窗控制系统。

5 结语

综上所述，在汽车电子技术的飞速发展过程当中，车窗防夹控制技术在我国现行研究成果上还存在诸多不足，根据当前国内外研究现状，不难明确相应结论。关于车窗防夹系统关键参数计算，需要分为几个部分分别进行计算，通过统一整理结果得出防夹系统性能指数。另外，车窗防夹控制器会受到外界的不同因素，影响防夹系统灵敏度或运行成效，防夹车窗控制系统的硬件软件设计在理论的基础上能够达到相应功能，而我国该项技术的研究发展，有待于进一步的学习和时间。在汽车行业高度发展的今天，汽车电子类产品具有十分广阔的市场，而电动车窗控制器的防夹系统是能够满足市场需求的重要技术手段，随着经济市场竞争的激烈化，我国需要进一步展开研究措施，从而推出专属我国的先进技术系统，以适应未来汽车集中监控的趋势，开拓我国汽车技术产品市场，带动我国经济发展。

[1]窦俞雯.电动车窗控制器的防夹测控算法[J].电子制作,2015,04(05):54.

[2]舒泽芳，彭晓珊，陈雨青等.车载LIN总线单元无线主动软件在环测试分析仪设计[J].机电工程技术，2015,05(03):9-14.

[3]罗婉丽，吴晓燕.一种面向应用的电动车窗防夹控制算法研究[J].西南师范大学学报(自然科学版),2015,02(01):96-101.