隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車電子部件越來越多地被應(yīng)用于現(xiàn)代汽車中，為汽車提供了更好的安全性、舒適性和經(jīng)濟性。以前汽車普遍采用手搖曲柄的方式使車窗玻璃上升或下降，現(xiàn)今轎車很多都安裝了電動車窗。而具有防夾功能的電動窗應(yīng)用于汽車始于20世紀(jì)90年代，當(dāng)玻璃上升途中遇到人力障礙時會自動識別而反向運行，防止乘員夾傷，實現(xiàn)防夾功能。由于該功能的重要性，在歐美新車型上都已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，目前國內(nèi)新推出的高端車型已成為標(biāo)準(zhǔn)配置。由于低成本方案的推出，經(jīng)濟型轎車也開始逐漸配備應(yīng)用這一功能。而車窗位置判斷準(zhǔn)確是車窗的防夾功能的正常實現(xiàn)的前提。

1準(zhǔn)確判斷電動窗位置的重要性

法規(guī)規(guī)定，具有自動上升功能的車窗必須配備自動防夾功能。即當(dāng)車窗在自動上升過程中如果，車窗玻璃遇到障礙物。必須做出判斷后反轉(zhuǎn)，并且防夾力要小于100 N。而法規(guī)規(guī)定的防夾區(qū)域是4 mm~200 mm（如圖1）。這就要求系統(tǒng)對車窗的位置進行準(zhǔn)確的計算和判斷。

圖1 法規(guī)防夾區(qū)域

如果車窗位置計算不準(zhǔn)確會有以下后果：

1） 比如車窗在上升過程中在防夾區(qū)域內(nèi)，如果車窗位置計算不準(zhǔn)確，系統(tǒng)判斷為防夾區(qū)域外。車窗可能遇到障礙物，但是不做防夾反轉(zhuǎn)。而是繼續(xù)上升玻璃。障礙物如果是人，導(dǎo)致把人夾傷。

圖2 防夾車窗

2） 車窗自動上升過程中，如果車窗位置計算不準(zhǔn)確，車窗就會到頂部位置認為在防夾區(qū)域內(nèi)，遇堵后反轉(zhuǎn)。導(dǎo)致車窗不能關(guān)滿。

3） 車窗在上升過程中，由于存在車窗重量和窗框阻力等因素，在每個位置上的阻力大小是不一樣的。因此判斷車窗位置也是相當(dāng)重要的。

由以上三點分析可知，車窗位置判斷的準(zhǔn)確在防夾功能中，既有非常重要的意義。

2電動窗位置判斷的原理

從機械的角度講，電動車窗砸升降時，電機旋轉(zhuǎn)會帶動鋼絲繩的運動，從而帶動車窗的上下開閉。電機每旋轉(zhuǎn)一定的角度，鋼絲繩就相應(yīng)地運動一定行程，因此車窗運動的行程與電機的旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)成線性關(guān)系。通過計算電機旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，可以間接算出車窗的位置。

2.1霍爾原理

電機的旋轉(zhuǎn)會使得霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號。玻璃位置的檢測是通過對控制模塊中的霍爾傳感器發(fā)出的方波進行計數(shù)來實現(xiàn)。軟件設(shè)計中通過單片機芯片的輸入捕捉功能記錄車窗運行過程中的脈沖個數(shù)，通過學(xué)習(xí)，將車窗的上密封條記為位置0，而下密封條為最大位置。在車窗上升過程中將位置計數(shù)器減1，上升到頂時位置計數(shù)器清0，下降時位置計數(shù)器加l。因此，可按照要求確定防夾區(qū)界限對應(yīng)的位置計數(shù)器的值。通過對位置計數(shù)器的值的檢測可以間接判斷玻璃的位置。

圖3 霍爾原理

脈沖計數(shù)方式的關(guān)鍵問題在于位置記錄要精確，但在試驗中卻存在電機切斷電源后依舊會發(fā)出幾個脈沖的問題，這幾個脈沖由慣性造成，而且不同的玻璃升降器產(chǎn)生的脈沖個數(shù)不同。這些脈沖對車窗位置影響隨情況的不同而不。在車窗上下兩端堵轉(zhuǎn)時，這些脈沖不太可能造成車窗位置的變化，而在中間位置停止時則有可能造成車窗位置移動，特別是下降途中人為停止時對車窗位置的影響更大。為了減小這種影響，與電機通電運動時位置計數(shù)一樣，在算法中捕捉這些脈沖。如果當(dāng)前為下降狀態(tài)，則對電機斷電后產(chǎn)生的脈沖進行位置加法操作，如果當(dāng)前為上升狀態(tài)，則對電機斷電后產(chǎn)生的脈沖進行位置減法操作。

2.2紋波原理

電機有磁極、轉(zhuǎn)子線圈、換向器組成。根據(jù)右手定律轉(zhuǎn)子線圈通電后再磁極磁場的作用下產(chǎn)生運動。運動到磁場邊緣是磁場變?nèi)酰妱觿轀p小，電流增大。換向器改變轉(zhuǎn)子線圈的電流方向，重新進入磁場電動勢增大，電流減小。轉(zhuǎn)子線圈不斷轉(zhuǎn)動、電動勢和電流不斷變化，從而紋波不斷產(chǎn)生。所以紋波是電機的固有特性，通過計算紋波的個數(shù)就能計算出轉(zhuǎn)子換向的次數(shù)，就能計算出窗戶的相對位置，結(jié)合時間就能得出電機的轉(zhuǎn)速。

圖4 紋波原理