CN107975316B - 电动乘客门智能控制***及防夹方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动乘客门智能控制***及防夹方法，包括中央处理器模块和分别与其连接的开关门输入信号检测模块、电机检测模块、门位置传感器、温度传感器、电机驱动模块、非易失存储器模块、通信模块和故障指示模块；本发明能够更好的满足乘客门防止夹伤人员的安全性要求，解决防夹性能受限于环境温度的问题；更好地满足乘客门安装和调试的便利性要求，解决由于不同门洞尺寸或制造公差导致门开关不平顺的问题；更好地满足乘客门产品设计生命周期内防夹性能和开关门平顺度的可靠性要求，解决因机械寿命和磨损导致的防夹性能和开关平顺度劣化的问题；同时易于维护保养，能够诊断并记录执行机构或防夹机构的故障。
Description
技术领域
本发明涉及客车门控制***领域，具体涉及一种乘客门智能控制***及防夹方法。
背景技术
伴随着人们环境保护意识的提升，以及新能源技术的发展，在汽车行业里出现越来越多完全依靠电池驱动的车型。同时，由于车载电池容量和能量利用率的不断提升，使得传统的车辆总成（如乘客门、空调等）选择以电力作为其动力来源成为可能，并跟随着整车一起进入纯电动时代。使用电力作为动力源，还使得总成中引入的智能电控***成为可能。
乘客门作为车辆的基础总成之一，传统方案以气压为动力源，利用机械原理实现防止夹伤人员和门开关平顺的要求。但由于机械本身的特性限制，随着使用时间的增加不可避免地出现机械摩损和老化，其材料特性还会随着环境温度而变化，这些都会导致其防夹和门开关平顺度等性能劣化。
在目前的现有技术中，实用新型专利（公开号为CN205743421U）公开了一种客车乘客门气动防夹装置，其包括用于控制乘客门开关的气路***以及防夹控制电路，所述气路***包括门控电磁阀以及门泵气缸，所述门控电磁阀包括开门电磁阀以及关门电磁阀，其中，所述开门电磁阀与所述门泵气缸的开门泵腔之间设置有开门气路，所述关门电磁阀与所述门泵气缸的关门泵腔之间设置有关门气路，所述开门气路中设置有气压传感器；所述防夹控制电路包括电源电路以及用于控制所述开门电磁阀或关门电磁阀工作的手动开关电路，所述电源电路与所述开门电磁阀之间设置有一用于控制所述开门电磁阀工作的中间转换电路，所述气压传感器电连接至所述电源电路上，所述气压传感器采集的信号控制所述中间转换电路工作。然而在上述技术方案中是基于气动的机械装置实现防夹，不能解决因气管老化漏气等导致的可靠性劣化问题。
实用新型专利（公开号为CN206190096U）公开了一种公交车乘客门气囊防夹装置，包括防夹气囊、防夹气管、气压传感器、控制器、声光报警器和驱动模块；所述防夹气囊固定在车门外侧的胶条上，防夹气囊内设置有防夹气管，防夹气管的顶部通过连接管与气压传感器相连接，防夹气囊的底部设置有充放气检测接口；所述控制器分别与气压传感器、声光报警器、驱动模块相连接。然而上述技术方案依靠气囊形变后的腔内压力变化作为判断是否夹到人，不能解决因环境温度降低，气囊橡胶硬化，其形变所需外力变大，判断防夹的阈值也随之变大，导致防夹性能下降甚至失效的问题。
同时上述技术方案仅能控制动力输出的开启与关闭，不能根据门的实际状态调整输出功率，控制门的运动速度，即门开关的平顺度；不能针对不同的门洞尺寸或制造公差调整机械结构，不能快速地与车辆适配；上述技术方案均采用开环控制，不能对输入和输出的信号进行故障诊断，可靠性不高。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了一种电动乘客门智能控制***及防夹方法，能够更好的满足乘客门防止夹伤人员的安全性要求，解决防夹性能受限于环境温度的问题；更好地满足乘客门安装和调试的便利性要求，解决由于不同门洞尺寸或制造公差导致门开关不平顺的问题；更好地满足乘客门产品设计生命周期内防夹性能和开关门平顺度的可靠性要求，解决因机械寿命和磨损导致的防夹性能和开关平顺度劣化的问题；同时易于维护保养，能够诊断并记录执行机构或防夹机构的故障。
本发明采用的技术方案为：一种电动乘客门智能控制***，包括中央处理器模块和分别与其连接的开关门输入信号检测模块、电机检测模块、门位置传感器、温度传感器、电机驱动模块、非易失存储器模块、通信模块和故障指示模块；
所述的中央处理器模块负责所有信号的采集和处理，包括对中央处理器模块中的防夹功能单元内的防夹算法进行处理，支持电机驱动模块的处理、支持与整车通信、支持故障指示以及故障存储；
所述的开关门输入信号检测模块将开关门信号交由中央处理器模块判断是否满足执行开关门动作的条件；
所述的电机检测模块检测电机的实时工作状态，为防夹功能单元提供电机的电流、转速和扭矩信息；
所述的门位置传感器将乘客门的实时位置转化为电信号，为中央处理器模块中的防夹功能单元提供门的实时位置和实时运动速度信息；
所述的温度传感器将温度信息转化为电信号，为中央处理器模块中的防夹功能单元提供环境温度和电机温度信息；
所述的电机驱动模块驱动电机正转、反转或停机，带动乘客门完成开关门动作；
所述的非易失存储器模块将乘客门的运动曲线、防夹曲线、故障信息、标定参数和配置信息进行快速读写；
所述的通信模块能够与整车或诊断设备通信，通过其可完成故障诊断或软件升级功能；
所述的故障指示模块通过控制指示装置，将乘客门的状态告知司机及相关人员，提示乘客门是否处在正常状态。
本发明还包括一种电动乘客门智能控制***中所采用的防夹方法，该方法包括如下步骤：
***启动后，在开关门输入信号检测模块反馈有效的开关门信号之前，***保持待机状态；
当开门或关门信号任一有效且满足整车控制逻辑后，***会先从非易失存储器模块读取所需的运动曲线和防夹曲线，然后启动电机，同时启动电机状态、温度、门位置、门速度及门加速度的检测，实时监控***运行状态；
若发现故障则将相关信息记录在非易失存储器模块中并使电机停机；
若无故障则结合门位置和电机状态，根据电机工况、防夹曲线和温度修正值判断是否触发防夹；
若未触发防夹则根据门位置判断门是否到位；
若未到位则根据运动曲线和门位置调整电机工作参数，使门保持平顺运动，继续执行开关门动作；
若关门已到位，则使电机停机。
进一步，所述的运动曲线和防夹曲线分别为驱动电机和判断防夹所需的参数曲线。
进一步，所述的电机工作参数包括电机目标转速和电机上限电流。
进一步，所述的防夹包括电流防夹、门速度防夹和门加速度防夹三种判定方法，其中任一条件满足即判定为触发防夹：
所述的电流防夹：根据门位置和防夹曲线确定电流防夹基值Ib，根据温度确定电流防夹修正值It，电流防夹阈值即为Ib与It之和；当电机当前电流大于电流防夹阈值时，判定为触发电流防夹；
所述的门速度防夹：根据门位置和运动曲线确定门速度防夹基值Sb，根据温度确定门速度防夹修正值St，门速度防夹阈值即为Sb与St之和；当门当前速度小于门速度防夹阈值时，判定为触发门速度防夹；
所述的门加速度防夹：根据门位置和运动曲线确定门加速度防夹基值Ab，根据温度确定门加速度防夹修正值At，门加速度防夹阈值即为Ab与At之和；当门当前加速度小于门加速度防夹阈值时，判定为触发门加速度防夹。
进一步，所述的控制***设有自学***顺度的影响。
因每次自学习调整有范围的限制，如果一次自学习后仍未满足要求，则可通过多次自学习后达到理想状态，或借助诊断设备通过通信模块直接标定曲线。
本发明产生的有益效果是：
1、本发明的实现机理是基于电子控制的智能***和软件的防夹算法，防夹的判断不依赖于机械结构，因此避免了传统气动防夹***的寿命问题，具有更高的可靠性。
2、本发明的防夹策略是基于电机控制和传感器反馈的防夹算法，其中电机反馈数据、辅以环境温度修正，最终确定防夹决策，不单解决了传统气囊防夹受限于环境温度的问题，还解决了门机械结构在不同环境温度下运动阻力不同，导致防夹阈值变化的问题，具有更高的安全性。
3、本发明利用传感器的反馈信号实现了电机和门的闭环控制，可根据门的实际状态调整电机参数，确保门运动的平顺度,具有更佳的性能。
4、本发明利用软件的算法实现了自主学习功能，可根据上一次门开关运动的反馈参数对预定的运动曲线和防夹曲线进行修正，进而实现曲线的自适应，为整车安装调试，提供了更好的便利性。
附图说明
图1为电动乘客门智能控制***的结构示意图；
图2为防夹算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明是一种电动乘客门智能控制***，包括中央处理器模块101、开关门输入信号检测模块102、电机检测模块103、门位置传感器104、温度传感器105、电机驱动模块106、非易失存储器模块107、通信模块108和故障指示模块109，其中中央处理器模块101分别与开关门输入信号检测模块102、电机检测模块103、门位置传感器104、温度传感器105、电机驱动模块106、非易失存储器模块107、通信模块108和故障指示模块109相连。
其中，中央处理器模块101负责所有信号的采集和处理，包括对中央处理器模块中的防夹功能单元110内的防夹算法进行处理，支持电机驱动模块106的处理、支持与整车通信、支持故障指示以及故障存储；开关门输入信号检测模块102将开关门信号交由中央处理器模块101判断是否满足执行开关门动作的条件；电机检测模块103检测电机的实时工作状态，为防夹功能单元110提供电机的电流、转速和扭矩信息；门位置传感器104将乘客门的实时位置转化为电信号，为中央处理器模块101中的防夹功能单元110提供门的实时位置和实时运动速度信息；温度传感器105将温度信息转化为电信号，为中央处理器模块101中的防夹功能单元110提供环境温度和电机温度信息；电机驱动模块驱动106电机正转、反转或停机，带动乘客门完成开关门动作；非易失存储器模块107将乘客门的运动曲线、防夹曲线、故障信息、标定参数和配置信息进行快速读写； 通信模块108能够与整车或诊断设备通信，通过其可完成故障诊断或软件升级功能；故障指示模块109通过控制指示装置，将乘客门的状态告知司机及相关人员，提示乘客门是否处在正常状态。
本发明中的控制***通过检测开关门输入信号来判断是否满足执行开关门动作的条件，并通过电机驱动模块106驱动电机带动乘客门完成开关门动作；同时中央处理器模块101中的防夹功能单元110根据电机检测模块103、门位置传感器104和温度传感器105反馈的各项数据，分别结合非易失存储器模块107中储存的防夹曲线和运动曲线实时判断门在开关过程中是否超出防夹阈值，调整电机工作参数确保门的运动平顺；若发现异常，立即中止当前动作；若防夹功能单元110中的防夹算法在过程中发现故障，则会记录在非易失存储器模块107中以便检修时查看，同时通过通信模块108上报给整车或诊断设备，通过故障指示模块109进行报警提示。
如图2所示，基于上述控制***，本发明中的防夹方法为：
***启动后，在开关门输入信号检测模块102反馈有效的开关门信号之前，***保持待机状态；当开关门输入信号检测模块102检测到有效的开关门信号后，***会先从非易失存储器模块107读取所需的运动曲线和防夹曲线，上述运动曲线和防夹曲线分别为驱动电机和判断防夹所需的参数曲线。然后启动电机，同时利用电机检测模块103检测电机状态，利用温度传感器105检测温度，利用门位置传感器104检测门位置、门速度及门加速度，实时监控***运行状态；如发现故障则将相关信息记录在非易失存储器模块107中并使电机停机；
若无故障则结合门位置和防夹曲线确定电流防夹基值Ib，根据温度确定电流防夹修正值It，电流防夹阈值即为Ib与It之和，当电机当前电流大于电流防夹阈值时，判定为触发电流防夹，电机停机。上述的电流防夹修正值It根据出厂前的环境试验获得。
若未触发电流防夹，则根据门位置和运动曲线确定门速度防夹基值Sb，根据温度确定门速度防夹修正值St，门速度防夹阈值即为Sb与St之和，当门当前速度小于门速度防夹阈值时，判定为触发门速度防夹，电机停机。
若未触发门位置防夹，则根据门位置和运动曲线确定门加速度防夹基值Ab，根据温度确定门加速度防夹修正值At，门加速度防夹阈值即为Ab与At之和，当门当前加速度小于门加速度防夹阈值时，判定为触发门加速度防夹，电机停机。
若未触发门加速度防夹，则通过门位置传感器104检测关门是否到位，若关门已到位，则使电机停机。若未到位，则根据实际运行情况记录乘客门实际的运行参数，根据运动曲线和门位置调整电机目标转速和电机上限电流，使门保持平顺运动，继续执行开关门动作。
为适应不同的门洞尺寸或制造公差，控制***可进入自学***顺度的影响。因每次自学习调整有范围的限制，如果一次自学习后仍未满足要求，则可通过多次自学习后达到理想状态，或借助诊断设备通过通信模块108直接标定曲线。
要说明的是，上述实施例是对本专利技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
Claims (5)
1.一种电动乘客门智能控制***所采用的防夹方法，包括中央处理器模块和分别与其连接的开关门输入信号检测模块、电机检测模块、门位置传感器、温度传感器、电机驱动模块、非易失存储器模块、通信模块和故障指示模块；
所述的中央处理器模块负责所有信号的采集和处理，包括对中央处理器模块中的防夹功能单元内的防夹算法进行处理，支持电机驱动模块的处理、支持与整车通信、支持故障指示以及故障存储；
所述的开关门输入信号检测模块将开关门信号交由中央处理器模块判断是否满足执行开关门动作的条件；
所述的电机检测模块检测电机的实时工作状态，为防夹功能单元提供电机的电流、转速和扭矩信息；
所述的门位置传感器将乘客门的实时位置转化为电信号，为中央处理器模块中的防夹功能单元提供门的实时位置和实时运动速度信息；
所述的温度传感器将温度信息转化为电信号，为中央处理器模块中的防夹功能单元提供环境温度和电机温度信息；
所述的电机驱动模块驱动电机正转、反转或停机，带动乘客门完成开关门动作；
所述的非易失存储器模块将乘客门的运动曲线、防夹曲线、故障信息、标定参数和配置信息进行快速读写；
所述的通信模块能够与整车或诊断设备通信，通过其可完成故障诊断或软件升级功能；
所述的故障指示模块通过控制指示装置，将乘客门的状态告知司机及相关人员，提示乘客门是否处在正常状态；
其特征在于，该方法包括如下步骤：
***启动后，在开关门输入信号检测模块反馈有效的开关门信号之前，***保持待机状态；
当开门或关门信号任一有效且满足整车控制逻辑后，***会先从非易失存储器模块读取所需的运动曲线和防夹曲线，然后启动电机，同时启动电机状态、温度、门位置、门速度及门加速度的检测，实时监控***运行状态；
若发现故障则将相关信息记录在非易失存储器模块中并使电机停机；
若无故障则结合门位置和电机状态，根据电机工况、防夹曲线和温度修正值判断是否触发防夹；
若未触发防夹则根据门位置判断门是否到位；
若未到位则根据运动曲线和门位置调整电机工作参数，使门保持平顺运动，继续执行开关门动作；
若关门已到位，则使电机停机；
所述的控制***设有自学***顺度的影响。
2.根据权利要求1所述的一种电动乘客门智能控制***所采用的防夹方法，其特征在于：所述的运动曲线和防夹曲线分别为驱动电机和判断防夹所需的参数曲线。
3.根据权利要求1所述的一种电动乘客门智能控制***所采用的防夹方法，其特征在于：所述的电机工作参数包括电机目标转速和电机上限电流。
4.根据权利要求1所述的一种电动乘客门智能控制***所采用的防夹方法，其特征在于：所述的防夹包括电流防夹、门速度防夹和门加速度防夹三种判定方法，其中任一条件满足即判定为触发防夹：
所述的电流防夹：根据门位置和防夹曲线确定电流防夹基值Ib，根据温度确定电流防夹修正值It，电流防夹阈值即为Ib与It之和；当电机当前电流大于电流防夹阈值时，判定为触发电流防夹；
所述的门速度防夹：根据门位置和运动曲线确定门速度防夹基值Sb，根据温度确定门速度防夹修正值St，门速度防夹阈值即为Sb与St之和；当门当前速度小于门速度防夹阈值时，判定为触发门速度防夹；
所述的门加速度防夹：根据门位置和运动曲线确定门加速度防夹基值Ab，根据温度确定门加速度防夹修正值At，门加速度防夹阈值即为Ab与At之和；当门当前加速度小于门加速度防夹阈值时，判定为触发门加速度防夹。
5.根据权利要求1所述的一种电动乘客门智能控制***所采用的防夹方法，其特征在于：所述的自学习模式能够多次进行；每次自学习模式中调整的范围有限。
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