CN200992889Y

CN200992889Y - 一种轿车车窗自动控制装置

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Publication number: CN200992889Y
Application number: CNU2006201668209U
Authority: CN
Inventors: 师学孟
Original assignee: GUTAI ELECTRONIC Co Ltd HARBIN UNIV OF TECHNOLOGY
Current assignee: GUTAI ELECTRONIC Co Ltd HARBIN UNIV OF TECHNOLOGY
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2016-12-18

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低、性能可靠、可以配置在中低价位的轿车上使用的以较低的成本实现高档轿车具有功能的车窗自动控制装置。它包括中央控制单元、连接中央控制单元的控制信号输入单元、信号采样和转换单元和输出驱动单元，其特征在于所述的控制信号输入单元包括连接中央控制单元的手动控制输入回路和连接汽车发动机的发动机信号输入、点火开关信号输入，信号采样和转换单元包括串连在车窗玻璃升降驱动机构内的取样电阻、连接车窗电动机及车窗玻璃升降驱动机构的信号反馈回路和连接中央控制单元及信号反馈回路的信号转换电路，输出驱动单元包括连接车窗电动机的直流继电器网络。

Description

一种轿车车窗自动控制装置

(一)技术领域

本实用新型涉及汽车控制领域，具体涉及一种轿车车窗自动控制装置。

(二)技术背景

通常轿车车窗的全自动控制，是指实现车窗玻璃的自动升降、实现防夹功能和停车熄火自动关窗功能；技术上通过与车窗驱动机构联动的霍尔元件将车窗玻璃的运动状态反馈到MCU控制单元，MCU控制单元综合该反馈信号和其他输入信号，经过分析处理，输出相应的控制信号。从而实现对车窗玻璃的自动控制。这种反馈方式，需要在车窗驱动机构上安装霍尔元件并增加几根传输导线，因此构造复杂成本高。因此这种控制器只有在高档轿车上才配置使用。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低、性能可靠、可以配置在中低价位的轿车上使用的以较低的成本实现高档轿车具有功能的车窗自动控制装置。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括中央控制单元、连接中央控制单元的控制信号输入单元、信号采样和转换单元和输出驱动单元，其特征在于所述的控制信号输入单元包括连接中央控制单元的手动控制输入回路和连接汽车发动机的发动机信号输入、点火开关信号输入，信号采样和转换单元包括串联在车窗玻璃升降驱动机构内的取样电阻、连接车窗电动机及车窗玻璃升降驱动机构的信号反馈回路和连接中央控制单元及信号反馈回路的信号转换电路，输出驱动单元包括连接车窗电动机的直流继电器网络。

本实用新型还有这样一些结构特征：

1、所述的手动控制输入回路包括设置在汽车操作面板上连接中央控制单元的开关；

2、所述的输出驱动单元还包括连接中央控制单元与直流继电器网络的晶体管；

3、所述的取样电阻串联在车窗玻璃升降驱动机构的直流电动机转子回路里；

4、所述的直流继电器网络包括运算放大器U2与U3和其***元件包括电容C1-C9、电阻R1-R13、R15、R17、R19-R22、二极管D13-D17组成输入电路连接微控制单元U4，三极管V4、V5、电阻R14、R16组成输出电路，连接继电器线圈K1、K2。

本实用新型的信号采样和转换单元随时采样车窗电动机和升降驱动机构的动态信号，反馈给中央控制单元；手动控制输入回路、发动机信号和点火开关信号也送到中央控制单元；输出驱动单元中的继电器网络的连接可以使车窗电动机实现正向旋转和反向旋转，同时通过车窗玻璃升降驱动机构控制车窗玻璃能够上升和下降。

本实用新型可实现的功能如下：

(1)实现车窗玻璃的自动升降功能：

(2)实现防止夹伤功能；

(3)停车熄火自动关窗功能。

本实用新型结构简单、成本低、性能可靠，可以配置在中低价位的轿车上使用，克服了在车窗驱动机构上安装霍尔元件并增加几根传输导线的构造复杂、成本高等缺点，以较低的成本实现高档轿车具有的功能，是新一代车窗自动控制装置。

(四)附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为经实际测量的信号采样和转换单元反馈的脉冲成分；

图3为实施例的程序流程图；

图4为实施例的控制电路图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：

结合图1，本实施例包括中央控制单元、连接中央控制单元的控制信号输入单元、信号采样和转换单元和输出驱动单元，控制信号输入单元包括连接中央控制单元的手动控制输入回路12、13和连接汽车发动机的发动机信号输入4、点火开关信号输入5，信号采样和转换单元包括串联在车窗玻璃升降驱动机构14内的取样电阻、连接车窗电动机11及车窗玻璃升降驱动机构14的信号反馈回路10和连接中央控制单元及信号反馈回路10的信号转换电路1、2，输出驱动单元包括连接车窗电动机11的直流继电器网络8、9和连接中央控制单元与直流继电器网络的晶体管；车窗玻璃升降驱动机构14连接车窗玻璃15，车窗玻璃升降驱动机构14连接取样电阻和信号反馈回路10。手动控制输入回路包括设置在汽车操作面板上连接中央控制单元的开关；取样电阻串联在车窗玻璃升降驱动机构的直流电动机转子回路里。

工作原理为：

中央控制单元：由MCU控制单元3组成，负责接收全部输入信号，并进行分析和处理，然后输出控制信号，通过输出驱动单元实现上述的控制功能；

信号采样和转换单元：由信号反馈回路10、信号转换电路1和2组成，该单元随时采样车窗电机和升降机构的动态信号，反馈给中央控制单元；

控制信号输入单元：由手动控制输入回路12和13、发动机信号4和点火开关信号5组成。这些信号也送到中央控制单元；

输出驱动单元：由晶体管6和7、直流继电器网络8和9组成，这种继电器网络连接可以使车窗电动机11实现正向旋转和反向旋转。通过车窗玻璃升降驱动机构14控制车窗玻璃15能够上升和下降。

本实施例取样电阻将车窗玻璃升降驱动机构的电信号取出、经过信号转换电路转换后送到MCU控制单元，同时手动控制信号经控制输入回路处理后也送到MCU控制单元。MCU控制单元按照相应的数学模型将这两路信号进行处理，然后通过输出驱动电路和直流继电器网络控制车窗玻璃升降。

本实施例采用锰铜丝取样电阻串联在车窗驱动机构的直流电动机转子回路里，从而将车窗玻璃升降过程中的相关信息分离出来。

本实施例采用的数学模型可以精确的分析控制输入回路信号和信号转换回路的信号。从而实现手动升降车窗玻璃和自动升降车窗玻璃，并且在上升过程中还可以实现防止夹伤人。

1、手动车窗升降功能的实现

当发动机信号4和点火开关信号5都发出ON信号时，中央控制单元如果接收到手动控制输入回路12和13送来的上升或下降指令，就立即输出驱动信号，实现手动控制车窗的升降；

2、防夹功能的实现

说明防夹功能之前，先做以下说明：

结合图2，图2为经实际测量的信号采样和转换单元反馈的脉冲成分。

当车窗玻璃无障碍运行时，脉冲的周期T保持不变；当车窗运行受到障碍时，脉冲的周期T就缓慢增大。根据这一特征，可以判定车窗运行受到阻力，从而实现防夹功能；而当车窗运行到极限位置时，脉冲的周期T就快速增大，最终停止输出。根据这一特性可以判定车窗玻璃到达极限位置。

对于一种确定的车型，车窗玻璃从全开状态到全关状态，反馈脉冲的数量几乎是一个固定的数值。将这个数值记录并保存起来，称之为全程脉冲Q。

在车窗从全开状态的底部往全关状态的顶部运行过程中，随时记录反馈的脉冲数q，并与保存的全程脉冲数值Q进行比较。同时不断测量反馈脉冲宽度t，并且与上一次的脉冲宽度进行比较。再依据以下分析，就可以确定车窗的运行状态，从而实现上述三项功能。

当q＜＜Q，脉冲周期T基本保持不变，并且q在不断增加时，可以确认车窗处于底部位置，可以保持输出上升驱动，使车窗继续上升；

当q≈Q，并且脉冲周期T快速增大，可以确认车窗处于顶部位置此时一旦出现T＝0，就立即停止输出上升驱动，使车窗停止上升；

当反馈脉冲缓慢增加，而此时q≠Q时，可以确认车窗遇到了障碍，此时立即停止上升，并转为下降。给被夹到的物体让出一定的空间；

利用单片机可以实现脉冲计数和对脉冲宽度的测量和比较全程脉冲数Q的采集方法：

在程序中设定一个计数器，使车窗处于底部位置，输出自动上升启动信号使车窗开始上升，同时立即将计数器清零并开始对反馈脉冲加以计数。当车窗玻璃上升到顶时，计数结束，此时计数得到的反馈脉冲数就是Q值，将该Q值保存到EEPROM中以备后续程序使用；即时脉冲数q的采集和到达底部和顶部的确认

每当车窗运行到底部或顶部时，就将计数器清0。然后重新开始计数，此时的计数值随车窗的运行而不断增大，称该计数值为q；

车窗运行过程中不断计算ΔQ＝Q-q，当ΔQ→0时，即可确认车窗运行已到达顶部脉冲宽度的测量和比较

利用MCU的即时捕捉功能，可以连续测量反馈脉冲的周期。将本次测量的脉冲宽度值T与前次测量的脉冲宽度值T₀相减，即可得出比较值：ΔT＝T₀-T；

如前所述，当车窗无障碍运行时，反馈的脉冲宽度保持不变：ΔT→0；

当车窗遇到障碍物时，ΔT将逐渐变大，本次的ΔT与前次的ΔT′之差ΔT-ΔT′就缓慢加大；

当车窗到达底部或到达顶部而发生堵转时，ΔT-ΔT′急速加大；

3、车窗运行遇到障碍物的确认和防夹功能的实现

当车窗上升，且当ΔQ＜＜0，ΔT-ΔT′缓慢加大时，即可确认车窗遇到障碍物，此时立即停止上升输出驱动，转为下降运行，给被夹持物留出躲避空间。从而实现了防夹功能；停车熄火自动关窗功能的实现

中央控制单元接收到发动机信号4和点火开关信号5发出的OFF信号时，就立即输出驱动信号，此时无论车窗处于运行状态还是处于打开的状态，所有车窗都将立即关闭；

结合图3，实现这三项功能的程序流程为：上电自检初始化后判断是否有信号输入，有信号则判断是否是自动上升指令，若是则转入自动上升模块处理，否则继续判断是否为手动上升指令，若是则转入手动上升模块处理，否则继续判断是否为自动下降指令，若是则转入自动下降模块处理，否则继续判断是否为手动下降指令，若是则转入手动下降模块处理，否则继续判断是否四窗同关信号，若是则转入四窗同关模块处理，否则返回。

结合图4，运算放大器U2与U3和其***元件包括电容C1-C9、电阻R1-R13、R15、R17、R19-R22、二极管D13-D17组成输入电路连接微控制单元U4，三极管V4、V5、电阻R14、R16组成输出电路，用以驱动继电器线圈K1、K2，继电器线圈触点与电动机相连用来驱动举窗器使车窗完成各种动作。

Claims

1、一种轿车车窗自动控制装置，它包括中央控制单元、连接中央控制单元的控制信号输入单元、信号采样和转换单元和输出驱动单元，其特征在于所述的控制信号输入单元包括连接中央控制单元的手动控制输入回路和连接汽车发动机的发动机信号输入、点火开关信号输入,信号采样和转换单元包括串联在车窗玻璃升降驱动机构内的取样电阻、连接车窗电动机及车窗玻璃升降驱动机构的信号反馈回路和连接中央控制单元及信号反馈回路的信号转换电路，输出驱动单元包括连接车窗电动机的直流继电器网络。

2、根据权利要求1所述的一种轿车车窗自动控制装置，其特征在于所述的手动控制输入回路包括设置在汽车操作面板上连接中央控制单元的开关。

3、根据权利要求1或2所述的一种轿车车窗玻璃自动控制装置，其特征在于所述的输出驱动单元还包括连接中央控制单元与直流继电器网络的晶体管。

4、根据权利要求1或2所述的一种轿车车窗玻璃自动控制装置，其特征在于所述的取样电阻串联在车窗玻璃升降驱动机构的直流电动机转子回路里。

5、根据权利要求3所述的一种轿车车窗玻璃自动控制装置，其特征在于所述的取样电阻串联在车窗玻璃升降驱动机构的直流电动机转子回路里。

6、根据权利要求1或2所述的一种轿车车窗自动控制装置，其特征在于所述的直流继电器网络包括运算放大器U2与U3和其***元件包括电容C1-C9、电阻R1-R13、R15、R17、R19-R22、二极管D13-D17组成输入电路连接微控制单元U4，三极管V4、V5、电阻R14、R16组成输出电路，连接继电器线圈K1、K2。

7、根据权利要求3所述的一种轿车车窗自动控制装置，其特征在于所述的直流继电器网络包括运算放大器U2与U3和其***元件包括电容C1-C9、电阻R1-R13、R15、R17、R19-R22、二极管D13-D17组成输入电路连接微控制单元U4，三极管V4、V5、电阻R14、R16组成输出电路，连接继电器线圈K1、K2。

8、根据权利要求4所述的一种轿车车窗自动控制装置，其特征在于所述的直流继电器网络包括运算放大器U2与U3和其***元件包括电容C1-C9、电阻R1-R13、R15、R17、R19-R22、二极管D13-D17组成输入电路连接微控制单元U4，三极管V4、V5、电阻R14、R16组成输出电路，连接继电器线圈K1、K2。

9、根据权利要求5所述的一种轿车车窗自动控制装置，其特征在于所述的直流继电器网络包括运算放大器U2与U3和其***元件包括电容C1-C9、电阻R1-R13、R15、R17、R19-R22、二极管D13-D17组成输入电路连接微控制单元U4，三极管V4、V5、电阻R14、R16组成输出电路，连接继电器线圈K1、K2。