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电动车窗的防夹控制方法及其电机的堵转控制方法.pdf

  • 上传人:柴****2
  • 文档编号:6053012
  • 上传时间:2019-04-04
  • 格式:PDF
  • 页数:27
  • 大小:1.81MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201611199865.0

    申请日:

    2016.12.22

    公开号:

    CN106703583A

    公开日:

    2017.05.24

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E05F 15/40申请日:20161222|||公开

    IPC分类号:

    E05F15/40(2015.01)I; E05F15/695(2015.01)I

    主分类号:

    E05F15/40

    申请人:

    广州镭铯电子有限公司

    发明人:

    李亚银

    地址:

    510000 广东省广州市白云区均禾街广花一路1071号A栋2楼

    优先权:

    专利代理机构:

    北京商专永信知识产权代理事务所(普通合伙) 11400

    代理人:

    李彬彬;许春兰

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    内容摘要

    本发明公开一种电动车窗的防夹控制方法及其电机的堵转控制方法。该防夹控制方法包括:检测电动车窗的车窗电机的电感抗变化;根据电感抗变化生成脉冲波信号输出;根据电感抗变化和脉冲波信号进行判断,在发生夹物时,生成防夹控制信号输出,以控制电动车窗反转。本发明的防夹控制方法通过检测电压信号和脉冲波信号进行防夹判断,从而在判断发送防夹时生成防夹控制信号,以控制车窗的反转,实现防夹保护,检测的精准度高。

    权利要求书

    1.电动车窗的防夹控制方法,其特征在于,包括:
    检测电动车窗的车窗电机的电感抗变化;
    根据所述电感抗变化生成脉冲波信号输出;
    根据所述电感抗变化和脉冲波信号进行判断,在发生夹物时,生成防夹控制信号输出,
    以控制电动车窗反转。
    2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述检测电动车窗的车窗电机的电感抗变化包
    括:
    在电动车窗的电机上串联负载元器件,并在所述负载元器件上并联一级放大电路,通
    过所述一级放大电路检测所述负载元器件上的电压信号输出。
    3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述根据所述电感抗变化生成脉冲波信号输出包
    括:
    将所述一级放大电路的输出端连接至二级放大电路,所述二级放大电路根据所述一级
    放大电路输出的变化的电压信号生成脉冲波信号输出。
    4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述根据所述电感抗变化和脉冲波信号进行判
    断,在发生夹物时,生成防夹控制信号输出,以控制电动车窗反转包括:
    进行初始化,获取单程旋转圈数和到顶电压进行预存;
    通过所述一级放大电路的输出端获取电压信号,并通过所述二级放大电路的输出端获
    取脉冲波信号;
    根据所述电压信号和/或脉冲波信号判断电动车窗是否为自动升窗过程,当为自动升
    窗过程时,
    将获取的电压信号与预存的到顶电压进行匹配,当电压信号大于预存的到顶电压时,
    根据脉冲波信号和预存的单程旋转圈数进行分析,识别车窗的当前位置,
    当车窗的当前位置为随机位置状态时,生成防夹控制信号控制自动升窗电路的电源断
    开和控制自动降窗电路的电源接通。
    5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述根据脉冲波信号和预存的单程旋转圈数进行
    分析,识别车窗的当前位置包括:
    计算获取的脉冲波信号的周期数,并根据脉冲波信号的周期数获取实时旋转圈数;
    计算车窗电机的总旋转圈数并存储;
    将总旋转圈数对单程旋转圈数求商,根据求商的余数,判断车窗的当前位置,当余数大
    于零时输出随机位置状态标识,当余数为零时输出顶部或底部位置状态标识。
    6.根据权利要求1至5任一项所述的方法,其特征在于,还包括:
    识别触发电动车窗升降窗动作的信号,并根据识别出的所述信号生成自动升窗控制信
    号或自动降窗控制信号输出,控制自动升窗电路或自动降窗电路接通。
    7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述识别触发电动车窗升降窗动作的信号
    包括:
    获取启动信号进行判断,
    -在启动信号为启动的状态下,根据所述电感抗变化和脉冲波信号进行判断,识别触发
    电动车窗升降窗动作的车窗按键信号输出;或
    -在启动信号为未启动的状态下,获取中控信号或遥控信号输出。
    8.电动车窗电机的堵转控制方法,其特征在于,包括:
    检测电动车窗的车窗电机的电感抗变化,并根据所述电感抗变化生成脉冲波信号输
    出;
    根据所述电感抗变化和脉冲波信号进行判断,在发生堵转时,生成堵转控制信号输出,
    以控制电动车窗停转。
    9.根据权利要求8所述的电动车窗防夹装置,其特征在于,所述检测电动车窗的车窗电
    机的电感抗变化,并根据所述电感抗变化生成脉冲波信号输出包括:
    在电动车窗的电机上串联负载元器件,并在所述负载元器件上并联一级放大电路,通
    过所述一级放大电路检测所述负载元器件上的电压信号输出;
    将所述一级放大电路的输出端连接至二级放大电路,所述二级放大电路根据所述一级
    放大电路输出的变化的电压信号生成脉冲波信号输出。
    10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述根据所述电感抗变化和脉冲波信号
    进行判断,在发生堵转时,生成堵转控制信号输出,以控制电动车窗停转包括:
    获取所述一级放大电路输出的电压信号和所述二级放大电路输出的脉冲波信号进行
    判断,在所述一级放大电路持续输出电压信号且所述二级放大电路未输出周期变化的脉冲
    波信号时,生成堵转控制信号控制自动升窗电路或自动降窗电路的电源断开。

    说明书

    电动车窗的防夹控制方法及其电机的堵转控制方法

    技术领域

    本发明涉及汽车车窗防夹及电机堵转保护设计领域,尤其涉及一种基于有刷电机
    的电动车窗的防夹控制方法及其电机的堵转控制方法。

    背景技术

    现有的汽车车窗防夹系统设计复杂,需要在车辆的每个车门电机马达处安装连接
    防夹检测感应装置,安装调试麻烦,系统复杂不稳定。

    而对于一些原有的不具备防夹功能的车窗,如果要进行改装,则需要对汽车的原
    有电路系统进行改进,并需要在车辆的每个车门电机马达处进行安装,成本非常高昂,且安
    装、调试和维护都很麻烦。

    并且,现有的一些具有防夹设计的系统,都是基于传感器感应电流或电流检测比
    较进行判断是否发生防夹,确定防夹的判断要素单一,影响防夹判断的精确度。

    而且,目前市场上进行电机堵转的方法和电路主要是通过传感器检测或电流检测
    实现的。例如,申请号为201210181027的中国专利公开了一种电机堵转保护电路及其保护
    方法,其是通过磁环和速度传感器检测电机的转速信号进行堵转判断的,这种方式电路复
    杂,而且随着电机的使用损耗,其转速必然是变化的,由此进行参数值比较的时候,其精准
    度会随着电机的使用而降低。再如,申请号为201210062086的中国专利公开了一种车门窗
    电机堵转保护方法及系统,其是通过电流检测实现堵转判断的,由于电流的变化与多种因
    素有关,例如开机瞬间及电机的瞬时过载状态下,电流都比较大,类似于堵转电流,因此,这
    种方式比较容易发生误判。

    发明内容

    根据本发明的一个方面,提供了一种电动车窗的防夹控制方法,以解决上述问题
    的至少一个。该方法包括:

    检测电动车窗的车窗电机的电感抗变化;

    根据电感抗变化生成脉冲波信号输出;

    根据电感抗变化和脉冲波信号进行判断,在发生夹物时,生成防夹控制信号输出,
    以控制电动车窗反转。

    本发明的防夹控制方法通过检测电压信号和脉冲波信号进行防夹判断,从而在判
    断发送防夹时生成防夹控制信号,以控制车窗的反转,实现防夹保护,检测的精准度高。

    在一些实施方式中,检测电动车窗的车窗电机的电感抗变化包括:在电动车窗的
    电机上串联负载元器件,并在负载元器件上并联一级放大电路,通过一级放大电路检测负
    载元器件上的电压信号输出。利用有刷转子电机(即马达)在通电旋转过程中,其内部线圈
    由于转子与电极的不断通断而不断改变大小的原理,在电机的转动电路中串联负载元器
    件,通过检测负载元器件上的电压信号即可以反应车窗电机的电感抗变化。

    在一些实施方式中,根据电感抗变化生成脉冲波信号输出包括:将一级放大电路
    的输出端连接至二级放大电路,二级放大电路根据一级放大电路输出的变化的电压信号生
    成脉冲波信号输出。由于随着电感抗的变化,一级放大电路将输出波浪形的电压信号,对该
    波浪形的电压信号进行二级运放即可得到高低电平周期变化的脉冲波信号,通过计算脉冲
    波信号的周期数就可以精准地反映车窗电机的行程。并且,通过在一级放大电路的输出端
    接入二级放大电路可以根据电压信号自动输出脉冲波信号,实现简单,节省元器件,降低成
    本。

    在一些实施方式中,根据电感抗变化和脉冲波信号进行判断,在发生夹物时,生成
    防夹控制信号输出,以控制电动车窗反转包括:进行初始化,获取单程旋转圈数和到顶电压
    进行预存;通过一级放大电路的输出端获取电压信号,并通过二级放大电路的输出端获取
    脉冲波信号;根据电压信号和/或脉冲波信号判断电动车窗是否为自动升窗过程,当为自动
    升窗过程时,将获取的电压信号与预存的到顶电压进行匹配,当电压信号大于预存的到顶
    电压时,根据脉冲波信号和预存的单程旋转圈数进行分析,识别车窗的当前位置,在车窗的
    当前位置为随机位置状态时,生成防夹控制信号控制自动升窗电路的电源断开和控制自动
    降窗电路的电源接通。由此,可以实现根据电压信号和脉冲波信号检测在自动升窗过程中
    是否发生夹到外物,从而进行防夹控制。利用电压信号和脉冲波信号进行防夹检测,精确率
    高。

    在一些实施方式中,根据脉冲波信号的周期数和预存的单程旋转圈数进行分析,
    识别车窗的当前位置包括:计算获取的脉冲波信号的周期数,并根据脉冲波信号的周期数
    获取实时旋转圈数;计算车窗电机的总旋转圈数并存储;将总旋转圈数对单程旋转圈数求
    商,根据求商的余数,判断车窗的当前位置,当余数大于零时输出随机位置状态标识,当余
    数为零时输出顶部或底部位置状态标识。由此,可以实现根据脉冲波信号记录车窗电机的
    旋转行程,并根据电机的旋转行程准确计算车窗的实时位置,识别结果更加准确。

    在一些实施方式中,该方法还包括:识别触发电动车窗升降窗动作的信号,并根据
    识别出的信号生成自动升窗控制信号或自动降窗控制信号输出,控制自动升窗电路或自动
    降窗电路接通。由此,可以实现根据识别到的信号进行自动升窗或自动降窗控制,更加智
    能。

    在一些实施方式中,识别触发电动车窗升降窗动作的信号包括:获取启动信号进
    行判断,在启动信号为启动的状态下,根据电感抗变化和脉冲波信号进行判断,识别触发电
    动车窗升降窗动作的车窗按键信号输出;或在启动信号为未启动的状态下,获取中控信号
    或遥控信号输出。由此,可以实现一键升降窗的自动控制,或根据中控系统或根据遥控系统
    的自动控制,非常智能。

    根据本发明的另一个方面,还提供了一种电动车窗电机的堵转控制方法,包括:

    检测电动车窗的车窗电机的电感抗变化,并根据电感抗变化生成脉冲波信号输
    出;

    根据电感抗变化和脉冲波信号进行判断,在发生堵转时,生成堵转控制信号输出,
    以控制电动车窗停转。由此,可以根据有刷电机的电感抗变化检测电机是否发生了堵转,以
    在电机发生堵转时对电机进行保护,检测方式简单且检测结果更加精准。

    在一些实施方式中,检测电动车窗的车窗电机的电感抗变化,并根据所述电感抗
    变化生成脉冲波信号输出包括:在电动车窗的电机上串联负载元器件,并在负载元器件上
    并联一级放大电路,通过一级放大电路检测负载元器件上的电压信号输出;将一级放大电
    路的输出端连接至二级放大电路,二级放大电路根据一级放大电路输出的变化的电压信号
    生成脉冲波信号输出。利用有刷转子电机(即马达)在通电旋转过程中,其内部线圈由于转
    子与电极的不断通断而不断改变大小的原理,在电机的转动电路中串联负载元器件,通过
    检测负载元器件上的电压信号即可以反应车窗电机的电感抗变化。而随着电感抗的变化,
    一级放大电路将输出波浪形的电压信号,对该波浪形的电压信号进行二级运放即可得到高
    低电平周期变化的脉冲波信号,通过检测脉冲波信号就可以精准地反映车窗电机的转动情
    况。并且,通过在一级放大电路的输出端接入二级放大电路可以根据电压信号自动输出脉
    冲波信号,实现简单,节省元器件,降低成本。

    在一些实施方式中,根据电感抗变化和脉冲波信号进行判断,在发生堵转时,生成
    堵转控制信号输出,以控制电动车窗停转包括:获取一级放大电路输出的电压信号和二级
    放大电路输出的脉冲波信号进行判断,在一级放大电路持续输出电压信号且二级放大电路
    未输出周期变化的脉冲波信号时,生成堵转控制信号控制自动升窗电路或自动降窗电路的
    电源断开。由于有刷电机在停止转动后,电感抗不再发生变化,因此只能输出固定的电压信
    号,因而不能根据变化的电压信号生成脉冲波输出,通过检测电压信号和脉冲波信号进行
    判断,就可以实现根据脉冲波信号检测电机的堵转情况,以在发生堵转时通过断开电机对
    电机进行保护,堵转检测的准确度更高。

    附图说明

    图1为现有技术中车辆主驾驶位电动车窗电器原理示意图;

    图2为现有技术中车辆副驾驶位电动车窗电器原理示意图;

    图3为本发明一实施方式的不改变原车辆电路的电动车窗防夹装置的模块结构示
    意图;

    图4示意性地显示了有刷电机的旋转状态;

    图5示意性地显示了根据图4所示的电机的旋转状态进行旋转圈数测量的电路原
    理;

    图6示意性地显示了根据图5所示的电路原理形成的脉冲波信号的波形图;

    图7为图3所示电动车窗防夹装置的各模块的一种实施方式的电路原理示意图;

    图8为图7所示电动车窗防夹装置在主驾驶位的实际应用状态示意图;

    图9为图7所示电动车窗防夹装置在副驾驶位的实际应用状态示意图;

    图10为本发明一种实施方式的电动车窗自动升降窗的实现方法的方法流程图;

    图11为本发明一种实施方式的在自动升窗过程中的对电动车窗进行防夹控制的
    方法流程图;

    图12为本发明一种实施方式的在车窗升降过程中的对车窗的电机进行堵转控制
    的方法流程图。

    具体实施方式

    下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

    图1和图2示意性地示出了不具有自动升降窗和防夹功能的传统的车窗系统的电
    器原理图。其中,图1为现有技术中不具备自动升降窗和防夹功能的车辆主驾驶位电动车窗
    电器原理图,图2为现有技术中不具备自动升降窗和防夹功能的车辆副驾驶位电动车窗电
    器原理图,其他位置(如右后车位车窗和左后车位车窗)的车窗电器原理图与图2相同,故不
    重复示出。在不具备自动升降窗和防夹功能的系统中,主驾驶位的总控开关100通过连接器
    与车窗的驱动马达400相连。如图1所示,对于主驾驶位的车窗来说,控制主驾驶位车窗的总
    控开关100通过两个连接器(分别为总控第一连接器200和总控第二连接器300)与主驾驶位
    的车窗马达400相连。其中,总控开关100包括升窗按键开关A和降窗按键开关B,默认状态
    下,升窗按键开关A的第一触点a1与总控第一连接器200连接,升窗按键开关A的第二触点a2
    与电池正极+BAT连接,同时升窗按键开关A的第一触点a1和第三触点a3接通,并且其第三触
    点a3与电池负极GND连接。同样地,降窗按键开关B的第一触点b1与总控第一连接器200连
    接,降窗按键开关B的第二触点b2与电池正极+BAT连接,同时降窗按键开关B的第一触点b1
    和第三触点b3接通,并且其第三触点b3与电池负极GND连接。由此,形成了主驾驶位的车窗
    控制电器原理图。如图1所示,在该电路系统中,当用户将升窗按键开关A抬起,则其第一触
    点a1切换成与第三触点a3接通,此时在“电池正极+BAT-升窗按键开关A-连接器-主驾驶车
    窗马达400-连接器-降窗按键开关B-电池负极GND”之间就形成了回路,则主驾驶车窗马达
    400由于接通而正向转动,使得主驾驶位的车窗上升。而当用户停止抬起升窗按键开关A,则
    回路断开,主驾驶车窗马达400停止转动,使得主驾驶位的车窗停止上升。相应地,当用户将
    降窗按键开关B按下,则形成反向的回路,从而使得主驾驶车窗马达400由于反向接通而进
    行反转,以使主驾驶位的车窗下降。如图2所示,在不具备自动升降窗和防夹的系统中,主驾
    驶位的总控开关100通过连接器与副驾驶位的开关500连接,而副驾驶位的车窗马达600则
    直接与副驾驶位的开关500连接。如图2所示,同样地,当抬起总控开关100的升窗按键开关A
    或抬起副驾驶开关500的升窗按键开关C,副驾驶位的车窗的马达600由于正向接通而驱动
    副驾驶位的车窗上升,同理当按下总控开关100的降窗按键开关B或按下副驾驶开关500的
    降窗按键开关D,则副驾驶位的车窗的马达600由于反向接通而驱动副驾驶位的车窗下降。
    这些都是现有技术的传统的车窗升降的实现原理,故在此不再过多赘述。通过图1、图2的原
    理图和上述简要叙述可以知道,在该系统中,升窗和降窗时,只能是用户抬起或按下相应的
    按键开关,相应位置的车窗才运动,而且是抬起或按下多久车窗就运动多久,不具备一键自
    动升降功能,并且不具备防夹功能。

    为了对传统的车窗电路系统进行改进,使其具备自动升降功能和防夹功能,通常
    需要在每个车门都安装一个传感器并进行电流检测,这种方式需要对车窗的整个电路系统
    进行改造,成本高,且安装需要拆开原车电路和结构,非常麻烦。基于此,本申请提供了一种
    不改变原车辆电路的电动车窗防夹装置。其中,图3示出了该电动车窗防夹装置的模块结
    构。如图3所示,该装置包括第一连接器1、第二连接器2、第三连接器3和装置主体5,第一连
    接器1和第二连接器2分别通过线束与第三连接器3连通,装置主体5上设有与第三连接器3
    接口匹配的第四连接器4。其中,装置主体5中包括控制模块50、检测模块53、第一驱动模块
    51和第二驱动模块52。检测模块53分别与第一驱动模块51、第二驱动模块52、第四连接器4
    和控制模块50相连,第一驱动模块51和第二驱动模块52分别与电池正极+BAT、第四连接器
    4、检测模块53和控制模块50相连。其中,检测模块53用于检测电压信号和脉冲波信号输出
    至控制模块50,控制模块50用于根据电压信号和脉冲波信号生成控制信号输出至第一驱动
    模块51或/和第二驱动模块52。第一驱动模块51根据接收到的控制信号输出正转驱动信号
    或停止正转驱动信号,以驱动相应的车窗马达正转或停止转动,而第二驱动模块52则根据
    控制信号输出反转驱动信号或者停止反转驱动信号,以驱动相应的车窗马达(即车窗电机)
    反转或停止转动,从而实现车窗的升窗和降窗。

    根据图1和图2的原车窗电路原理可以知道,车窗电路系统中包括升窗电路和降窗
    电路。如图3所示,第一连接器1、第二连接器2、第三连接器3和第四连接器4连接成两条回
    路,在具体应用中,可以将第一连接器1连接原车辆的总控第一连接器200,将第二连接器2
    连接原车辆的总控第二连接器300,由此将本实施例的装置与原车电路系统的升窗按键电
    路回路(即升窗电路)和降窗按键电路回路(即降窗电路)连通。之后,当抬起或按下总控开
    关100的升窗按键开关A或降窗按键开关B时,形成的回路里就包括本实施例的装置,即就形
    成了由本装置与车辆的电池连通的自动升窗电路和自动降窗电路。由此,就可以通过本实
    施例装置的检测模块53检测两条回路(即升窗电路和降窗电路)中的电压信号并根据电压
    信号形成脉冲波信号,并将电压信号和脉冲波信号发送至控制模块50。之后,控制模块50就
    可以根据电压信号和脉冲波信号判断是由总控开关100的哪个按键开关产生了动作,并能
    根据动作的开关向第一驱动模块51或第二驱动模块52发送控制信号,以将自动升窗电路或
    自动降窗电路与电池正极接通,从而驱动电机(即马达)正转或反转,从而实现车窗的自动
    升降。并且,在自动升降过程中,控制模块50还可以通过检测模块53持续检测到的电压信号
    和生成的脉冲波信号判断车窗的运行位置和运行情况(如是否发生夹堵),从而根据车窗的
    运行位置和运行情况生成控制信号发送至第一驱动模块51或/和第二驱动模块52,从而驱
    动电机反转或停止转动,从而实现车窗的防夹和自动停止。

    其中,检测模块53检测电压信号和脉冲波信号,控制模块50根据电压信号和脉冲
    波信号进行判断生成控制信号,可以是利用电机的旋转原理。图4示意性地显示了一种有刷
    转子电机的旋转接通状态,图5示意性地显示了根据图4所示的电机的旋转接通状态进行旋
    转圈数测量的电路原理。如图4所示,以车辆系统中常用的有刷转子电机为例,经本发明人
    的研究发现,在有刷转子电机的旋转过程中,由于其转子与电极的不断通断,电机在旋转到
    不同的位置时,其内部接入的线圈是不断改变大小的,由此致使电机在其串联电路中的电
    感抗及电流也是不断变化。例如,在旋转到图中A的位置时,接通的电阻电路为由电感线圈
    L6、电感线圈L7和电感线圈L8串联形成的第一电阻电路与由电感线圈L2、电感线圈L3和电
    感线圈L4串联成的第二电阻电路并联;在旋转到图中B的位置时,接通的电阻电路为由电感
    线圈L1、电感线圈L6、电感线圈L7和电感线圈L8串联形成的第三电阻电路与由电感线圈L2、
    电感线圈L3、电感线圈L4和电感线圈L5串联成的第四电阻电路并联。由此可见,在电机旋转
    到不同的位置时,其内部电感抗是不同的,即电机内部电感抗的大小在电感线圈的接触点
    在中间位(即图A中电感线圈L1的状态)和断开位(即图B中电感线圈L1的状态)时发生一次
    变化。基于此,通过图5的电路原理,在电机的电路中串联一个负载元器件R,那么负载元器
    件R上的电压就会随着电机的转动而同步发生周期性变化,由此就可以通过加载在负载元
    器件R上的第一运放器A1获取变化的电压信号,并通过第二运放器A2生成脉冲波信号输出
    至控制模块,以根据电压信号和脉冲波信号的周期性变化规律,计算出电机的旋转圈数。而
    通过计算电机的旋转圈数和当前的实时电压,就可以很方便精准地判断车窗的实时位置和
    运转情况(如是否发生夹堵),从而根据电压信号和脉冲波信号生成控制信号输出至驱动模
    块,以通过控制电机的旋转状态而控制车窗的升降或停止升降。图6示意性地显示了形成的
    脉冲波信号的波形图。根据图4和图5所示的电机旋转情况和测量电路的原理可以知道,电
    机在旋转过程中其内部电感抗在电感线圈接触点的断开位和中间位之间交替变化,致使电
    路中的电流同步发生变化,因而加载在与之串联的负载元器件R两端的电压也呈交替变化,
    由此通过第一运放器A1输出的电压信号呈波浪形变化,而将第一运放器A1输出的电压信号
    输入至第二运放器A2进行二次运放后第二运放器A2就可以输出高低电平之间交替变化的
    脉冲波信号,且高低电平变化的周期与电机的内部电阻抗的变化周期同步,即当某一个电
    感线圈的接触点在断开位和中间位变化一次,就产生一个周期的高低电平变化,因而就可
    以得到图6所示的脉冲波信号,而根据脉冲波信号的变化周期就可以计算电机的旋转圈数,
    即可以通过计算方波的周期数记录电机的旋转行程。

    因此,基于上述原理,图7示意性地显示了一种实施方式的电动车窗防夹装置的各
    模块的电路实现原理,图8示意性地显示了图7所示的防夹装置在主驾驶位的应用状态,图9
    示意性地显示了图7所示的防夹装置在副驾驶位的应用状态。如图7~9所示,检测模块53包
    括第一检测模块531和第二检测模块532,第一检测模块531包括并联连接的第一负载元器
    件R1和第一检测电路5311,第二检测模块532包括并联连接的第二负载元器件R2和第二检
    测电路5321。其中,第一负载元器件R1分别与第一驱动模块51和第四连接器4串联,第二负
    载元器件R2分别与第二驱动模块52和第四连接器4串联,以分别形成第一负载元器件R1与
    主驾车窗电机400(或副驾车窗电机600)的串联电路、以及第二负载元器件R2与主驾车窗电
    机400(或副驾车窗电机600)的串联电路。由此,就可以通过第一检测电路5311检测第一负
    载元器件R1两端的电压信号并形成脉冲波信号,并可以通过第二检测电路5321检测第二负
    载元器件R2两端的电压信号并形成脉冲波信号。如图7所示,第一检测电路5311还连接至控
    制模块50,将检测到的电压信号和根据电压信号生成的脉冲波信号输出至控制模块50。同
    理,第二检测电路5321也连接至控制模块50,将检测到的电压信号和根据电压信号生成的
    脉冲波信号输出至控制模块50。控制模块50接收到电压信号和脉冲波信号,就可以根据电
    压信号和/或脉冲波信号判断是由哪个按键开关(即升窗按键开关还是降窗按键开关)产生
    了动作,并根据产生动作的按键开关生成控制信号输出至相应的驱动模块,例如如果是升
    窗按键开关A产生了抬升动作,则可以通过第一检测电路5311检测到的电压信号和/或脉冲
    波判断是升窗按键开关A触发了动作,则生成自动升窗控制信号输出至第一驱动模块51使
    得第一驱动模块51接通电池正极从而驱动电机400自动正转以实现自动升窗,而如果是降
    窗按键开关B产生了按下动作,则可以通过第二检测电路5321检测到的电压信号和/或脉冲
    波判断是降窗按键开关B触发了动作,则生成自动降窗控制信号输出至第二驱动模块52使
    得第二驱动模块52接通电池正极从而驱动电机400自动反转以实现自动降窗。其中,在具体
    应用中,是由第一检测电路5311检测升窗的电压信号和脉冲波信号还是由第二检测电路
    5321检测升窗的电压信号和脉冲波信号,可以根据用户需求进行设置。为了方便在任何驾
    驶位(例如图8所示的主驾或图9所示的副驾)都能够实现统一的检测,根据副驾的电路原
    理,在本发明的优选实施例中首选将第一检测电路5311设置为检测降窗的电压信号和输出
    降窗过程中的脉冲波信号,而将第二检测电路5321设置为检测升窗的电压信号和输出升窗
    过程中的脉冲波信号。相应地,第一检测电路5311根据检测到的降窗的电压信号生成降窗
    的电机转动圈数(即降窗时电机的转动行程,通过生成的脉冲波信号的周期数进行统计),
    而第二检测电路5321根据检测到的升窗的电压信号生成升窗的电机转动圈数(即升窗时电
    机的转动行程,通过生成的脉冲波信号的周期数进行统计)。其中,具体设置方式例如可以
    是,将第一检测电路5311实现为包括一个第一运放电压检测芯片(图未示出,例如可以是型
    号为LM258的二运放芯片),在具体电路设计中将该第一运放电压检测芯片的第一输入负极
    与第一负载元器件R1的靠近第一驱动模块51的一端相连,而将第一运放电压检测芯片的第
    一输入正极与第一负载元器件R1的靠近第四连接器4的一端相连。由此,第一负载元器件R1
    串联在电机的负极端时,第一检测电路5311才接通,即只有在电机反向转动的电路中(即按
    下降窗按键开关的回路中),例如按下图8中的降窗按键开关B时形成的回路“+BAT-b2-b1-
    Ja2-Ta2-Fa4-Fb4-Jd2-R2-Fb3-Fa3-Tb2-Jb2-L-H-Jb1-Tb1-Fa2-Fb2-R1-Jd1-Fb1-Fa1-
    Ta1-Ja1-a1-a3-GND”中,第一运放电压检测芯片才能接通并检测到电压信号。相应地,可以
    将第二检测电路5321设置为包括一个第二运放电压检测芯片(图未示出,例如可以是型号
    为LM258的二运放芯片),在具体的电路设计中将第二运放电压检测芯片的第一输入正极与
    第二负载元器件R2的靠近第四连接器4的一端相连,将第二运放电压检测芯片的第一输入
    负极与第二负载元器件R2的靠近第二驱动模块52的一端相连。由此,第二负载元器件R2串
    联在电机的负极端时,第二检测电路5321才接通,即只有在电机正转的电路中(即按下升窗
    按键开关的回路中),例如抬起图8中的升窗按键开关A时形成的回路“+BAT-a2-a1-Ja1-
    Ta1-Fa1-Fb1-Jd1-R1-Fb2-Fa2-Tb1-Jb1-H-L-Jb2-Tb2-Fa3-Fb3-R2-Jd2-Fb4-Fa4-Ta2-
    Ja2-b1-b3-GND”中,第二运放电压检测芯片才能接通并检测到电压信号。这样,就实现了将
    第一检测电路5311设计成只能检测降窗的电压信号和输出降窗时电机的脉冲波信号,而第
    二检测电路5321只能检测升窗的电压信号和输出升窗时电机的脉冲波信号。同时,将第一
    运放电压检测芯片的第一级输出端和第二级输出端分别与控制模块50相连,控制模块50就
    可以根据第一运放电压检测芯片的第一级输出端的输出获取降窗时的电压信号,并根据第
    一运放电压检测芯片的第二级输出端的输出获取降窗时的脉冲波信号,从而根据该电压信
    号和脉冲波信号生成相应的控制信号输出至第二驱动模块52,以通过第二驱动模块52的开
    关切换对降窗动作进行自动控制。而同时,将第二运放电压检测芯片的第一级输出端和第
    二级输出端分别与控制模块50相连,控制模块50就可以根据第二运放电压检测芯片的第一
    级输出端的输出获取升窗时的电压信号,并根据第二运放电压检测芯片的第二级输出端的
    输出获取升窗时的脉冲波信号,从而根据该电压信号和脉冲波信号生成相应的控制信号输
    出至第一驱动模块51,以通过第一驱动模块51的开关切换对升窗动作进行自动控制。而在
    自动升窗时,控制模块50还可以根据电压信号和脉冲波信号对是否发生防夹进行判断,以
    在发生夹到东西时,生成防夹控制信号同时输出至第一驱动模块51和第二驱动模块52,以
    控制车窗电机反转,从而实现自动升窗时的防夹功能。

    其中,通过控制模块生成控制信号以输出至驱动模块从而实现自动升降车窗例如
    可以是,在控制模块中设置自动升窗控制单元和自动降窗控制单元(图未示出),自动升窗
    控制单元用于生成自动升窗控制信号,自动降窗控制单元用于生成自动降窗控制信号。其
    中,根据上述叙述可知,生成自动升窗控制信号可以是根据第二运放电压检测芯片的第一
    级输出端输出的电压信号,当第二运放电压检测芯片的第一级输出端检测到电压信号输出
    至控制模块50时(即按下升窗的按键开关时,例如按下图8和图9中的总控开关100的升窗按
    键开关A或按下图9中的副驾驶位开关500的升窗按键开关C时),自动升窗控制单元就生成
    自动升窗控制信号输出至第一驱动模块51,而第一驱动模块51接收到自动升窗控制信号
    后,就驱使电机正转,实现车窗自动上升。其中,第一驱动模块51在接收到正转驱动信号后
    驱动电机正转以实现车窗自动上升的实现方式,例如可以是图7~9所示的实施方式。具体
    为,如图7所示,第一驱动模块51包括第一继电器Jd1和第一继电器驱动电路511,其中,第一
    继电器Jd1的第一触点与第一负载元器件R1连接,第二触点与第四连接器4连接,第三触点
    与电池正极+BAT连接,且第一继电器Jd1的第一触点和第二触点默认连通,第一继电器驱动
    电路511分别与控制模块50和第一继电器Jd1连接。当第一继电器驱动电路511接收到自动
    升窗控制单元的自动升窗控制信号后,根据自动升窗控制信号驱动第一继电器Jd1的第一
    触点与第二触点断开,驱动第一继电器Jd1的第一触点与第三触点接通。由此,就在电池正
    极+BAT、第一继电器Jd1、第一负载元器件R1、主驾电机400、第二负载元器件R2、第二驱动模
    块52、降窗按键开关B和电池负极GND之间形成了回路,该回路驱动主驾电机400正转,从而
    实现了自动升窗。同理,生成自动降窗控制信号也可以是自动降窗控制单元在接收到第一
    运放电压检测芯片的第一级输出端输出的电压信号时(即按下降窗的按键开关时,例如按
    下图8和图9中的总控开关100的降窗按键开关B或按下图9中的副驾驶位开关500的降窗按
    键开关D时),生成自动降窗控制信号输出至第二驱动模块,由第二驱动模块52根据自动降
    窗控制信号输出反转驱动信号,以控制电机反转,实现自动降窗。第二驱动模块52的具体实
    现方式如图8所示为包括第二继电器Jd2和第二继电器驱动电路521,第二继电器Jd2的第一
    触点与第二负载元器件R2连接、第二触点与第四连接器4连接、第三触点与电池正极+BAT连
    接,且第二继电器Jd2的第一触点和第二触点默认连通,第二继电器驱动电路521分别连接
    控制模块50和第二继电器Jd2。当第二继电器驱动电路521接收到自动降窗控制单元的自动
    降窗控制信号后,根据自动降窗控制信号驱动第二继电器Jd2的第一触点与第二触点断开,
    驱动第一继电器Jd2的第一触点与第三触点接通。由此,就在电池正极+BAT、第二继电器
    Jd2、第二负载元器件R2、主驾电机400、第一负载元器件R1、第一继电器Jd1、升窗按键开关A
    和电池负极GND之间形成了回路,该回路驱动主驾电机400反转,从而实现了自动降窗。

    优选地,在自动升降车窗时,为了在车窗到顶或到底时实现驱动电机停止转动,可
    以在自动升窗控制单元中设置到顶检测组件和在自动降窗控制单元中设置到底检测组件。
    其中,可以将到顶检测组件设置为根据第二运放电压检测芯片的第一级输出端和第二级输
    出端分别输出的电压信号和脉冲波信号识别车窗实时电压和位置,并根据车窗实时电压和
    位置进行判断,在车窗到顶时,生成停止控制信号输出至第一驱动模块51;可以将到底检测
    组件设置为根据第一运放电压检测芯片的第一级输出端和第二级输出端分别输出的电压
    信号和脉冲波信号识别实时电压和实时车窗位置,并根据车窗实时电压和位置进行判断,
    在车窗到底时,生成停止控制信号输出至第二驱动模块52。由此,第一驱动模块51和第二驱
    动模块52在接收到停止控制信号时,就分别驱动电机停止转动。例如,在自动升窗过程中,
    到顶检测组件检测到车窗已经上升到最顶端,则输出停止控制信号至第一继电器驱动电路
    511,驱动第一继电器Jd1的第一接触点与第三接触点断开,并使得其第一接触点与第二接
    触点接通,从而断开自动升窗的回路,使得电机停止自动正转。自动降窗时,处理过程亦然。
    其中,根据电压信号和脉冲波信号识别车窗实时位置,可以有多种实现方式。例如,可以是
    在控制模块50中还包括存储单元,用于根据脉冲波信号记录单程旋转圈数和总旋转圈数。
    到底检测组件和到顶检测组件根据电机运转中的实时电压信号判断是升窗过程还是降窗
    过程,并根据脉冲波信号计算单程旋转圈数和总旋转圈数以获取实时车窗位置。具体可以
    是,以主驾驶位的车窗为例,如在首次安装时,首先通过手动操作总控开关100的降窗按键
    开关B将车窗降到最底部,控制模块50记录此时的马达旋转圈数为0圈,定义为L0。之后抬起
    总控开关100的升窗按键开关A,将车窗升至最顶部,控制模块50记录此时的马达旋转圈数
    (即记录接收到的脉冲波信号的周期数,一个周期视为电机的一个行程,用周期数记录电机
    的行程,把行程视为旋转圈数),定义为Hh,并将Hh作为单程旋转圈数保存在存储单元中,同
    时记录总旋转圈数Ln,通过对总旋转圈数Ln和单程旋转圈数Hh做除法运算计算车窗的实时
    位置。例如,当总旋转圈数Ln对单程旋转圈数Hh求商的结果为整数,且余数为0时,说明车窗
    已经是在顶部或底部,如果余数不为0,则说明车窗未到顶部或底部,而是在随机位置。而如
    果是在升窗的过程中求商余数为0,说明车窗是在顶部,如果是在降窗的过程中求商余数为
    0,说明车窗是在底部。其中,是升窗过程还是降窗过程则可以是通过第一检测电路和第二
    检测电路是否有电压信号和/脉冲波信号来判断的,可参照前文叙述。需要注意的是,为了
    准确地记录总旋转圈数Ln,当升窗时对旋转圈数做加法运算,当降窗时对旋转圈数做减法
    运算。例如,如果当前操作是降窗的过程,降窗的行程(即降窗过程中从开始降窗到停止时
    的旋转圈数)为Ln1,则当前的总旋转圈数Ln变为Ln=Ln-Ln1,如果当前操作是升窗的过程,
    升窗的行程(即升窗过程中从开始升窗到停止时的旋转圈数)为Hn1,则当前的总旋转圈数
    Ln变为Ln=Ln+Hn1。其中,控制模块50记录旋转圈数是根据脉冲波信号,通过脉冲波信号的
    周期数记录电机的行程,脉冲波信号的周期波形可以参照图6所示。

    在具体应用中,优选地,自动升窗控制单元中还包括有用于进行防夹控制的防夹
    检测组件,设置为根据第二运放电压检测芯片的第一级输出端和第二级输出端分别输出的
    电压信号和脉冲波信号识别车窗实时电压和位置,并根据车窗实时电压和位置进行判断,
    在检测到夹到物体时,生成防夹控制信号至第一驱动模块和第二驱动模块。存储单元还用
    于根据电压信号和脉冲波信号记录车窗上升电压。防夹检测组件获取电机运转中的实时电
    压信号,并根据车窗上升电压和到顶检测组件的到顶检测结果,以判断是否发生夹到外物
    的情况。具体实现方式为,在初次运行时,控制模块还记录车窗到顶和到底时的电压,以及
    车窗上升过程中和下降过程中的电压值,并保存在存储单元中,即分别保存为存储单元中
    的车窗到顶电压、车窗到底电压、车窗上升电压和车窗下降电压。在升窗过程中,将从第二
    运放电压检测芯片的第一输出端获取的电压信号与车窗上升电压进行比较,当电压信号大
    于车窗上升电压,并且到顶检测组件未识别到车窗到顶的信号,则说明夹到了外物,此时防
    夹检测组件生成防夹控制信号输出至第一驱动模块51和第二驱动模块52。第一继电器驱动
    电路511根据防夹控制信号驱动第一继电器Jd1的第一触点与第三触点断开,并使第一触点
    与第二触点接通,使电机400停止正转,从而使车窗停止上升。同时,第二继电器驱动电路
    521根据防夹控制信号驱动第二继电器Jd2的第一触点与第二触点断开,并使第一触点与第
    三触点接通,使电机400开始反转,从而使车窗开始下降。由此,就可以实现在自动升窗过程
    中的防夹控制。

    优选地,还可以将控制模块与车辆中控锁系统和车辆启动系统相连,以获取车辆
    启动系统的启动信号和车辆中控锁系统的中控上锁或开锁信号。从而实现在车辆未启动时
    (即启动信号为未启动时),通过接收中控上锁或开锁信号启动自动升窗程序或自动降窗程
    序。例如可以是,控制模块接收到中控锁系统的中控上锁信号和车辆启动系统的启动信号,
    如果启动信号为未启动的状态,则通过自动升窗控制单元根据中控上锁信号生成自动升窗
    控制信号输出至第一驱动模块,以实现中控上锁时自动升窗。而在启动信号为未启动的状
    态时,控制模块接收到中控开锁信号时,则通过自动降窗控制单元根据中控开锁信号生成
    自动降窗信号输出至第二驱动模块,以实现中控开锁时自动降窗。同理,还可以使控制模块
    50连接至车辆遥控系统,获取车辆遥控系统的遥控上锁或开锁信号,以在启动信号为未启
    动时,通过自动升窗控制单元根据遥控上锁信号生成自动升窗控制信号输出至第一驱动模
    块,以实现遥控上锁时自动升窗,通过自动降窗控制单元根据遥控开锁信号生成自动降窗
    控制信号输出至第二驱动模块,以实现遥控开锁时自动降窗。其中,通过中控锁系统和遥控
    系统启动自动升降窗程序时,可以对中控开锁信号和遥控开锁信号的次数进行限定,例如
    产生两次或三次开锁信号才能够启动自动降窗程序,也可以产生一次开锁信号就能够启动
    自动降窗程序,从而更好地满足实际需求、提升用户体验,本发明的实施例对具体实现形式
    不做限定。

    优选地,为了使在安装了防夹装置后,依然能够实现手动升窗和降窗,控制模块在
    接收到第一运放电压检测芯片和第二运放电压检测芯片的第一输出端获取的电压信号和/
    或脉冲波信号时,可以进行信号持续时间的判断,如果电压信号持续较短的一段时间(例如
    小于一秒钟),则启动自动升窗和降窗功能(即通过自动升窗控制单元或自动降窗控制单元
    生成自动升窗控制信号或自动降窗控制信号输出至第一驱动模块或第二驱动模块),如果
    信号持续的时间大于预设的较短时间(例如大于一秒钟),则不启动自动升窗和降窗功能,
    而是由原车辆的开关控制系统控制车窗的升降(即手动抬起或按下按键开关进行手动控
    制)。优选地,在控制模块连接至车辆启动系统时,需要在启动信号为启动状态下,才能够对
    抬起升窗按键开关和按下降窗按键开关产生的电压信号或脉冲波进行检测以实现自动升
    降窗,在未启动状态下才能够接收中控信号和遥控信号,以根据中控信号和遥控信号实现
    自动升降窗,从而保证车辆安全(例如,避免在行车时中控上锁信号造成自动降窗,或在车
    辆熄火时按键造成自动升降窗等)。

    需要说明的是,本装置在副驾驶位的运行原理,可以参照图9所示的原理图和上述
    对主驾驶位运行过程的描述,后车位的原理图与副驾驶位的相同,因此在此不再进行详细
    赘述,可结合上述叙述与图9的原理图进行对照应用。本发明各实施例中的控制模块50可以
    是单片机,装置主体可以是带有外壳或不带外壳的功能主板,第一检测电路和第二检测电
    路除了可以应用上文叙述的型号为LM258的二运放芯片实现外,还可以通过应用型号为
    LM224的四运放芯片实现,这些芯片都是现有技术的应用,可以参照其功能介绍进行相应设
    计,只要能够基于本发明构思实现相应的电压信号和脉冲波信号的检测功能即可,本发明
    中的各实施例对此不做限制。

    图10为本发明一种实施方式的控制电动车窗自动升降窗的实现方法。如图10所
    示,该方法包括:

    步骤S101:检测电动车窗的电路中车窗电机的电感抗变化。

    根据图4至6的原理,通过在车窗电机中串联负载元器件,并通过在负载元器件上
    并联检测电路来检测负载元器件上的电压信号,从而检测车窗电机中的电感抗变化。其中,
    以图7至图9所示的防夹装置的实现原理为例,由于在车窗电路中包括升窗电路和降窗电
    路,需要在升窗电路和降窗电路中分别串联负载元器件,即第一负载元器件R1和第二负载
    元器件R2,将第一检测电路5311并联在第一负载元器件R1两端,将第二检测电路5321并联
    在第二负载元器件R2两端,就可以同时检测电动车窗的升窗电路和降窗电路中的车窗电机
    的电感抗变化。以图7至图9的实现方式为例,第一检测电路5311设置为检测降窗电路中的
    负载元器件两端的电压信号,而将第二检测电路5321设置为检测升窗电路中的负载元器件
    两端的电压信号。其中,第一检测电路和第二检测电路检测负载元器件两端的电压信号输
    出的具体实施方式可以是通过一级放大电路实现。

    步骤S102:根据车窗电机的电感抗变化生成脉冲波信号输出。

    根据前述原理可知,通过检测串联的负载元器件两端的电压信号即可反应车窗电
    机的电感抗变化,而如果能够识别车窗电机的电感抗变化,即可根据车窗电机的转动识别
    升窗电路和降窗电路的接通情况,进而识别到触发的车窗按键动作,非常精准。由于随着电
    感器变化,负载元器件两端的电压信号呈波浪形变化,因而将第一检测电路和第二检测电
    路设置成将一级放大电路的输出端连接二级放大电路,就能够通过二级放大电路将电压信
    号转换成脉冲波信号输出。由此,就可以通过第一检测电路根据电感抗变化输出降窗过程
    中的脉冲波信号,和通过第二检测电路根据电感抗变化输出升窗过程中的脉冲波信号。

    步骤S103:根据电感抗变化和脉冲波信号判断触发车窗动作的按键信号。

    根据前文叙述和图7至图9的防夹装置的电路原理图可以知道,当抬起升窗按键A
    或者按下降窗按键B(升窗按键C和降窗按键D亦同),升窗电路或者降窗电路就会接通。此时
    就可以通过第一检测电路(降窗电路接通时)或第二检测电路(升窗电路接通时)检测到电
    压信号和脉冲波信号,由此就可以根据检测到电压信号和脉冲波信号的检测电路判断出触
    发相应动作的按键是升窗按键还是降窗按键。

    步骤S104:根据触发车窗动作的按键信号生成自动升窗控制信号或自动降窗控制
    信号,控制车窗的自动升窗或自动降窗。

    当根据步骤S103判断触发车窗动作的按键信号是升窗按键时,生成自动升窗控制
    信号输出至驱动模块(即图7至图9中的第一驱动模块),以驱动自动升窗电路与电源接通
    (即第一继电器开关的触点与电池正极+BAT接通,可参照前文叙述),即将上述的装置的自
    动升窗电路接通,从而控制电动车窗实现自动升窗。如果是降窗按键时,则生成自动降窗控
    制信号输出至驱动模块(即图7至图9中的第二驱动模块),以驱动自动降窗电路与电源接通
    (即第二继电器开关的触点与电池正极+BAT接通,可参照前文叙述),即将上述的装置的自
    动降窗电路接通,从而控制电动车窗实现自动降窗。

    由此,就可以实现电动车窗的自动升窗和自动降窗,改造和实现过程非常简单,且
    判断准确。优选地,在进行按键信号判断时,为了实现原有的手动升降窗的程序,可以设定
    为在对第一检测电路和第二检测电路检测到的电压信号和脉冲波信号进行判断时,同时判
    断电压信号和脉冲报信号的持续时长,如果持续时长大于预设时长(如大于1秒),则不生成
    自动升窗控制信号或自动降窗控制信号,即不启动自动升降窗过程。特别地,为了保证用户
    体验和满足实际需求,还可以增加获取车辆启动系统的启动信号的步骤,并在检测到电压
    信号和脉冲波信号时,对启动信号进行判断,如果启动信号为启动状态,才启动自动升窗和
    自动降窗程序。

    由于在自动升窗过程中很容易由于夹到外物而触发安全隐患,因此有必要在自动
    升窗过程中进行防夹检测和控制。图11示出了本发明一种实施方式的在自动升窗过程中的
    防夹保护方法。如图11所示,该方法包括:

    步骤S111:检测电动车窗的电路中车窗电机的电感抗变化。

    根据图4至6的原理,通过在车窗电机中串联负载元器件,并通过在负载元器件上
    并联检测电路来检测负载元器件上的电压信号,从而检测车窗电机中的电感抗变化。其中,
    以图7至图9所示的防夹装置的实现原理为例,由于在车窗电路中包括升窗电路和降窗电
    路,需要在升窗电路和降窗电路中分别串联负载元器件,即第一负载元器件R1和第二负载
    元器件R2,将第一检测电路5311并联在第一负载元器件R1两端,将第二检测电路5321并联
    在第二负载元器件R2两端,就可以同时检测电动车窗的升窗电路和降窗电路中的车窗电机
    的电感抗变化。以图7至图9的实现方式为例,第一检测电路设置为检测降窗电路中的负载
    元器件两端的电压信号,而将第二检测电路5321设置为检测升窗电路中的负载元器件两端
    的电压信号。其中,第一检测电路和第二检测电路检测负载元器件两端的电压信号输出可
    以是通过一级放大电路实现。根据图7至图9的电路原理图可以知道,在通过触发车窗按键
    而形成的升窗电路和降窗电路或在启动的自动升窗电路和自动降窗电路中,相应的负载元
    器件都与车窗电机串联,即都能够通过检测负载元器件两端的电压信号而监测车窗电机的
    电感抗变化。

    步骤S112:根据车窗电机的电感抗变化生成脉冲波信号输出。

    根据前述原理可知,通过检测串联的负载元器件两端的电压信号即可反应车窗电
    机的电感抗变化,而如果能够计算电感抗变化时车窗电机的转动行程,即可根据车窗电机
    的行程进行车窗位置识别,非常精准。由于随着电感器变化,负载元器件两端的电压信号呈
    波浪形变化,因而将第一检测电路和第二检测电路设置成将一级放大电路的输出端连接二
    级放大电路,就能够通过二级放大电路将电压信号转换成脉冲波信号输出。由此,就可以通
    过第一检测电路根据电感抗变化输出降窗过程中的脉冲波信号,和通过第二检测电路根据
    电感抗变化输出升窗过程中的脉冲波信号。

    步骤S113:根据电感抗变化和脉冲波信号判断是否夹到外物。

    根据前述的脉冲波信号的波形图可以知道,可以很容易地根据脉冲波信号的周期
    数计算车窗电机的行程。在初始化时,记录车窗由底部升至顶部的过程中,产生的脉冲波周
    期数,并将其预存为单程旋转圈数,并记录车窗到达顶部和底部时的电压信号值,将其预存
    为到顶电压和到底电压,并将车窗电机的总旋转圈数初始化为零(可参照前文初始化部分
    的叙述)。之后,在车窗上升和下降的过程中,根据产生的脉冲波周期数获取当前升降过程
    中车窗电机走过的行程,即记录为实时旋转圈数,在升窗的过程中,将总旋转圈数记录为总
    旋转圈数=总旋转圈数+实时旋转圈数,在降窗的过程中,将总旋转圈数记录为总旋转圈数
    =总旋转圈数-实时旋转圈数。每次计算完新的总旋转圈数,都需要将总旋转圈数存储,以
    便精准记录整个总旋转圈数的值。由此,就可以根据总旋转圈数识别电动车窗的实时位置。
    具体为,由于总旋转圈数初始化为零,此时电动车窗位置为最底部,而单程旋转圈数已经预
    先存储,则通过计算总旋转圈数,并将总旋转圈数/单程旋转圈数,对求商的余数进行判断
    就可以知道电动车窗是在顶部、底部、还是在随机位置。由此,在判断当前的车窗处于自动
    升窗的过程中时,就可以根据产生的脉冲波信号识别车窗的实时位置,即通过计算脉冲波
    信号的周期数获取实时旋转圈数,进而计算得到总旋转圈数,再将总旋转圈数对单程旋转
    圈数求商,如果余数为零,说明车窗上升到了顶部或在最底部,如果余数不为零,则说明车
    窗在随机位置。此时,再通过将获取的电压信号与预先存储的到顶电压进行判断,如果电压
    信号大于或等于到顶电压的值,并且根据脉冲波信号计算出车窗的实时位置是在随机位
    置,则说明车窗夹到了外物。在优选实施例中,为了减少计算量,优选先判断电压信号是否
    大于到顶电压值,当大于到顶电压值时,才计算车窗的实时位置。

    其中,判断当前的车窗是否处于自动升窗的过程中的方法可以是首先判断第二检
    测电路是否检测到电压信号,如果检测到,说明处于升窗的过程。此时,再检测是否生成了
    自动升窗控制信号(例如自动升窗控制信号的标识符是否为“1”,为“1”说明处于自动升窗
    控制的过程中,也可以是其他方式),如果生成了自动升窗控制信号,则说明输出自动升窗
    过程中,此时才进行防夹检测,即进行电压信号的判断和位置识别。

    步骤S114:根据判断结果,当发生夹到外物时,生成防夹控制信号控制车窗反转。

    当根据步骤S113判断车窗在自动升窗过程中夹到了外物时,此时生成防夹控制信
    号输出至驱动模块(即图7至图9中的第一驱动模块和第二驱动模块),以驱动自动升窗的电
    路断开(即第一继电器开关的触点与电池正极+BAT断开,可参照前文叙述),从而控制电动
    车窗实现停止自动升窗,并同时驱动自动降窗的电路接通(即第二继电器开关的触点与电
    池正极+BAT接通,可参照前文叙述),从而控制电动车窗实现自动降窗。由此,就可以检测自
    动升窗过程中是否发生夹到外物,并在夹到外物时,驱动车窗电机反转,从而释放外物,保
    护车窗和电机,并且提高安全性。

    优选地,根据步骤S113的叙述可以知道,通过电压信号和脉冲波信号计算车窗的
    实时位置和电压值,也可以用于在升窗过程中判断是否到顶、在降窗过程中判断是否到底,
    从而在自动升窗和自动降窗过程中根据到顶信号和到底信号进行停转。

    进一步地,也可以基于有刷电机的旋转原理,通过电压信号和脉冲波信号判断在
    自动升窗和自动降窗过程中电机是否发生堵转,从而在电机发生堵转时,第一时间断开车
    窗电机的电源(即与车辆的电池正极+BAT断开),对电机进行保护。图12为本发明一种实施
    方式的在车窗升降过程中的电机的堵转保护方法。如图12所示,该方法包括:

    步骤S121:检测电动车窗的电路中车窗电机的电感抗变化。

    根据图4至6的原理,通过在车窗电机中串联负载元器件,并通过在负载元器件上
    并联检测电路来检测负载元器件上的电压信号,从而检测车窗电机中的电感抗变化。其中,
    以图7至图9所示的防夹装置的实现原理为例,由于在车窗电路中包括升窗电路和降窗电
    路,需要在升窗电路和降窗电路中分别串联负载元器件,即第一负载元器件R1和第二负载
    元器件R2,将第一检测电路5311并联在第一负载元器件R1两端,将第二检测电路5321并联
    在第二负载元器件R2两端,就可以同时检测电动车窗的升窗电路和降窗电路中的车窗电机
    的电感抗变化。以图7至图9的实现方式为例,第一检测电路设置为检测降窗电路中的负载
    元器件两端的电压信号,而将第二检测电路5321设置为检测升窗电路中的负载元器件两端
    的电压信号。其中,第一检测电路和第二检测电路检测负载元器件两端的电压信号输出可
    以是通过一级放大电路实现。

    步骤S122:根据车窗电机的电感抗变化生成脉冲波信号输出。

    根据前述原理可知,通过检测串联的负载元器件两端的电压信号即可反应车窗电
    机的电感抗变化,而如果车窗电机在正常转动时,电感抗必然是发生变化的,而在发生堵转
    时,电感抗是不变的,即可根据车窗电机的电感抗变化进行堵转识别,非常精准。由于随着
    电感器变化,负载元器件两端的电压信号呈波浪形变化,因而将第一检测电路和第二检测
    电路设置成将一级放大电路的输出端连接二级放大电路,就能够通过二级放大电路将电压
    信号转换成脉冲波信号输出。由此,就可以通过第一检测电路根据电感抗变化输出降窗过
    程中的脉冲波信号,和通过第二检测电路根据电感抗变化输出升窗过程中的脉冲波信号。

    步骤S123:根据电感抗变化和脉冲波信号判断车窗电机是否发生堵转。

    由于发生堵转时,电机的电感抗不变,则一级放大电路输出的电压信号不变,相应
    地二级放大电路就无法输出高低电平周期变化的脉冲波信号。因而在升窗过程中通过检测
    第二检测电路的二级放大电路是否输出脉冲波信号就可以判断车窗电机是否发生堵转,相
    应地在降窗过冲中通过检测第一检测电路的二级放大电路是否输出脉冲波信号就可以判
    断车窗电机是否发生堵转,即当二级放大电路不输出脉冲波信号时,判断车窗电机发生堵
    转。为了更精准地判断是否发生堵转,需要同时对电压信号和脉冲波信号进行判断,判断方
    法为检测一级放大电路输出稳定的电压信号,而同时二级放大电路未输出周期变化的脉冲
    波信号,则说明电机发生了堵转,这样的判断方式就可以将堵转的情况与用户短暂触发车
    窗按键以启动自动升降窗程序的情况相区别,使得堵转检测的结果更加精准。

    步骤S124:根据步骤S123的判断结果,当判断车窗电机发生堵转时生成堵转控制
    信号输出,以控制车窗电机停止工作。

    当根据步骤S123判断触发车窗电机发生堵转时,生成堵转控制信号输出至驱动模
    块(即升窗时,输出至图7至图9中的第一驱动模块,降窗时,输出至图7至图9中的第二驱动
    模块),以驱动车窗电机的电路断开(即第一继电器开关的触点与电池正极+BAT断开或第二
    继电器开关的触点与电池正极+BAT断开,可参照前文叙述),从而控制电动车窗的车窗电机
    实现停止运动,以对车窗电机进行保护。相比通过电流或电压判断电机是否堵转的方式,通
    过是否输出脉冲波判断电机是否旋转,堵转检测结果更加精准。

    优选地,车窗的自动升窗和自动降窗程序除了通过上述车窗按键触发的方式外,
    还可以通过车辆的中控系统和遥控系统进行控制,此时可参照前文叙述,在此不再详细赘
    述。

    本发明实施例提供的电动车窗防夹装置及方法既能够实现电机的堵转保护、一键
    自动升降窗、中控自动升降窗和遥控自动升降窗,也可以实现手动升降窗,并且在自动升窗
    过程中具有防夹功能,非常智能化。而且,本装置的安装不需要改变原车的电路结构,更不
    需要在每个门窗都进行安装,只用在主驾驶位安装一个装置,即可实现全车车窗的自动化
    控制和防夹控制,非常方便,节约成本。同时,本发明实施例通过电压信号和脉冲波信号判
    断车窗位置,并根据电压值和车窗位置判断是否发生夹物或堵转,基于有刷电机的旋转原
    理,准确度更高。

    以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不
    脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范
    围。

    关 键  词:
    电动车窗 控制 方法 及其 电机
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