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基于LIN总线电动车窗防夹系统的设计

作者:时间:2013-05-15来源:网络收藏

摘要 为达到电动车窗的安全性和快速响应要求,采用信号检测技术设计了基于。该通过霍尔传感器检测车窗玻璃的实时位置,选择直流电机的电流变化作为障碍检测判断的主要指标,采用Freescale公司的MM912F634为车窗控制器,该平台通过连接实现。实验结果表明,该能够有效地检测障碍物,并能快速进行防夹控制,系统运行稳定、可靠、快速、抗干扰能力强且成本低,具有一定的市场推广价值。
关键词 ;电动车窗;防夹系统;MM912F634

随着现代汽车技术的发展,汽车的电子化、智能化、网络化提高了汽车的舒适性,但同时对于汽车的安全性提出了新要求。电动车窗通过电机来驱动车窗玻璃自动升降,许多电动车窗不具备检测障碍物自行防夹,对乘客存在了一定的安全隐患,特别是年龄较小的儿童乘客。美国交通部颁布了FMVSS118,并严格规定轿车和小型货车强制执行该法规。虽然国内还没有相关法律的规定,但在不影响舒适性的前提下,设计一款防夹系统是汽车行业发展的趋势。
LIN(Local Interconnect Network)全称为区域互连网络,是一种结构简单、配置灵活、成本低廉的新型低速串行总线。文中设计了一种基于LIN总线夹系统,通过LIN总线可将车窗状态、控制参数传输至主控终端进行显示,并组建车窗防夹网络,可以拓展到车身的其他部分。车窗玻璃的实时位置通过霍尔传感进行检测,根据驱动电机的电枢电流变化进行障碍物判断,将其结合以实现防夹功能。选取Freescale公司的MM912F634为车窗控制器,电机驱动采用继电器。该方案生产工艺简单、兼容性好、成本低、抗外界干扰能力强,解决了安全隐患,提高了汽车的安全性能。

1 夹系统方案
电动车窗防夹主要是指在玻璃上升过程中,夹到障碍物达到一定程度后,车窗会自行停止。防夹区域、防夹阈值力、防夹执行动作,是实现防夹功能的3个重要指标。根据FMVSS118标准可知:(1)防夹区域定义为从离门窗顶端4~200 mm的区域。(2)防夹阈值力为100 N。(3)当遇到障碍物时,车窗电机反向,车窗玻璃下降一段距离后停止,等待用户的进一步指令。防夹功能只在指定的防夹区域开启,准确检测车窗玻璃的实时位置是首要任务。
1.1 车窗玻璃位置检测
车窗升降方式一般分为钢丝式和机械手臂式,论文着重针对于手臂式进行研究。车窗的上升、下降主要通过车窗电机及机械手臂实现,机械手臂采用交叉式,随着电机的转动,两个交叉手臂的交叉角度会发生变化,进而使车窗的驱动力臂变化,最终车窗玻璃将随着电机的正反转实现升降。在车窗玻璃升降过程中,升降距离跟电机的转数成比例,电机的转子旋转,会使霍尔传感器产生脉冲信号,MM912F634将霍尔脉冲信号进行计数,通过多次实际测量获取参考基准值,根据参考值可计算出当前车窗玻璃的位置,同时将参考基准值通过LIN总线传到主控单元中进行保存,车窗控制器可根据车窗玻璃当前所处的区域判断是否启动防夹功能。由于车窗结构存在磨损,主控单元可自行对每一个车窗进行校正。
1.2 电流检测
车窗电机电流检测是检测防夹阈值力的一个主要手段,电机电枢电流会根据负载变化而产生改变,电流检测部分的关键是电流阈值的判断,电流阈值的准确性决定防夹系统的稳定性,电流的检测往往容易受到电机启动、车窗机械结构等因素的干扰,检测电流时需要对信号进行放大、滤波等处理,保证电流检测的准确性。信号采集过程需要通过多次测试,以选取合适的滤波方法。
1.3 系统方案的确定
车窗防夹系统主要包括4个子单元和一个主控单元,主控单元由控制器(MC9S12DG128)和液晶控制屏(Z2104)组成。每个子单元包含控制器(MM912F634)、位置检测模块、电流检测模块和电机驱动模块,通过LIN总线连接到主控单元上,形成车载LIN网络,驾驶员可以通过液晶控制屏对每个车窗进行控制。每个车窗的构成基本相同,车窗位置、阈值力均参考FMVSS118标准。具体结构如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/196153.htm

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