基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路[实用新型专利]

*CN203050353U*

(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203050353 U(45)授权公告日 2013.07.10

(12)实用新型专利

(21)申请号 201220407376.0(22)申请日 2012.08.16

(73)专利权人东方久乐汽车电子（上海）有限公

司

地址201201 上海市浦东新区庆达路219号专利权人上海东方久乐汽车安全气囊有限

公司(72)发明人胡欢 阙持亮 杨超 任晓娜

高劲松(74)专利代理机构上海天翔知识产权代理有限

公司 31224

代理人吕伴(51)Int.Cl.

E05F 15/20(2006.01)E05F 15/16(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图4页权利要求书1页 说明书4页 附图4页

()实用新型名称

基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路(57)摘要

本实用新型公开了一种基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路，由电机驱动控制电路，滤波电路，放大电路，电源供电电路和微控制单元组成，通过采样电阻采样汽车车窗电机运行的电流，直接将电流采样电压放大，然后分成两路，一路经过滤波电路，滤波出纹波信号，再进行放大，交给微控制单元处理，从而计算出车窗当前位置和运动方向，另一路交给微控制单元AD端口，用于判断车窗运行时是否遇到障碍物，从而实现汽车车窗防夹功能。

CN 203050353 UCN 203050353 U

权 利 要 求 书

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1.基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路，包括电机驱动控制电路、电源电路、微控制单元，电源电路给电机驱动控制电路和微控制单元供电；所述电机驱动控制电路包括两个继电器，其中第一个继电器的一个静触头和第二个继电器的一个静触头并接后接电源电路，第一个继电器的动触头和第二个继电器的动触头分别接汽车车窗电机的输入正端和输入负端；第一个继电器的另一个静触头和第二个继电器的另一个静触头并接后通过取样电阻接地；所述微控制单元具有两个控制信号输出端，其中第一控制信号输出端和第二控制信号输出端分别与所述第一个继电器的线包一端和第二个继电器的线包的控制端连接；其特征在于，所述取样电阻对汽车车窗电机的工作电流进行采样，采样所获得的电流转换为采样电压，所述采样电压分成两路通过微控制单元的两个信号采样口送入微控制单元中进行处理；其中一路采样电压去除直流后形成汽车车窗电机的纹波信号，另一路采样电压输入微控制单元形成汽车车窗电机当前的运行电流。

2.如权利要求1所述的基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路，其特征在于，还包括第一放大电路、第二放大电路和滤波电路，所述第一放大电路的电压信号输入端与取样电阻的取样端连接，第一放大电路具有两个放大电压信号输出端，第一放大电路的第一放大电压信号输出端与所述微控制单元的第一信号采样口连接，第一放大电路的第二放大电压信号输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与第二放大电路的放大电压信号输入端连接，第二放大电路的放大电压信号输出端与所述微控制单元的第二信号采样口连接。

3.如权利要求1所述的基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路，其特征在于，还包括第一放大电路、第二放大电路和滤波电路，所述第一放大电路的电压信号输入端和滤波电路的输入端与取样电阻的取样端连接，第一放大电路具有一个放大电压信号输出端，第一放大电路的放大电压信号输出端与所述微控制单元的第一信号采样口连接，滤波电路的输出端与第二放大电路的放大电压信号输入端连接，第二放大电路的放大电压信号输出端与所述微控制单元的第二信号采样口连接。

4.如权利要求1至3任一项权利要求所述的基于纹波和电流检测的车 窗防夹控制电路，其特征在于，一个双继电器为两个单继电器或与继电器功能相似的MOS管。

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说 明 书

基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路

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技术领域

本实用新型隶属于汽车车窗防夹控制电路技术领域，特别涉及一种基于纹波和电

流检测的车窗防夹控制电路。该车窗防夹控制电路主要由微控制单元，电机驱动控制电路，放大电路，滤波电路，电源供电电路组成，其通过对车窗电机纹波和电流的检测，来实现汽车车窗防夹功能。

[0001]

背景技术

随着近年来汽车智能化的发展，汽车电动车窗防夹技术的应用也越来越广范。

[0003] 目前，实现汽车电动车窗防夹功能的技术方法，主要有霍尔传感器方案和红外检测方案两种。

[0004] 红外检测方法是利用红外光检测有无异物在电动车窗移动范围内，通过微控制器来控制车窗玻璃移动，这种方法可防止异物直接接触到玻璃。但在汽车这一特殊的应用环境中，尤其在恶劣的气候条件下会严重影响到红外光源的性能，在这些情况下，红外系统很难保证正常工作，不适于汽车上，因此这一方案基本上已遭到大多数汽车电子开发商和汽车制造商的否定。

[0005] 基于压力传感器方案的汽车防夹电动车窗是目前应用较多的，这种方案常利用霍尔元件来监测车窗的运动位置，当运动中的车窗受到横向或正向压力时，它会给电机带来大的负载，当电流达一定程度时，该方案就认为电动车窗在上升过程中遇到了阻力，并通过微控制单元发出指令让电机停转或反转，从而有效和可靠地实现了防夹功能。 [0006] 霍尔元件提供电机的旋转次数等信息，但该方案的缺点就是增加了霍尔元件，并且要设计专门的安装位置。

[0007] 另外中国专利申请号200920196866.9公开的基于纹波电流检测的汽车车窗防夹控制电路，其控制流程图如图1至图2所示，通常来说，纹波电流信号为采样电流中夹杂的小信号，纹波信号的幅度为0.2-0.4mV，采样电 流的幅度为2V-8V,若纹波信号放大到4V左右时，放大电路的倍数差不多1000倍，那么电流采样电压的幅度就放大到2000-8000V电压，而放大电路的供电电压为5V或者是12V，这时从放大电路输出的电压就只能是5V或者12V，这时就丢失了纹波信号，因此该专利只适用于电流小于0.6A的电机。 [0008] 综上所述，红外检测方案在汽车中并不可行，而霍尔传感器方案，成本高而且安装复杂。而现有的纹波检测方案专利，适应性较差。

[0002]

实用新型内容

[0009] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有实现汽车电动车窗防夹功能的技术方法所存在的不足而提供一种基于纹波和电流检测的汽车车窗防夹控制电路，该汽车车窗防夹控制电路性能可靠稳定，成本低，而且解决了放大纹波电压而造成大电流时纹波丢失的问题。

[0010]

本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

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说 明 书

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基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路，包括电机驱动控制电路、滤波电路、电

源电路、微控制单元，电源电路给电机驱动控制电路和微控制单元供电；所述电机驱动控制电路包括两个继电器，其中第一个继电器的一个静触头和第二个继电器的一个静触头并接后接电源电路，第一个继电器的动触头和第二个继电器的动触头分别接汽车车窗电机的输入正端和输入负端；第一个继电器的另一个静触头和第二个继电器的另一个静触头并接后通过取样电阻接地；所述微控制单元具有两个控制信号输出端，其中第一控制信号输出端和第二控制信号输出端分别与所述第一个继电器的线包一端和第二个继电器的线包的控制端连接；其特征在于，所述取样电阻对汽车车窗电机的工作电流进行采样，采样所获得的电流转换为采样电压，所述采样电压分成两路通过微控制单元的两个信号采样口送入微控制单元中进行处理；其中一路采样电压去除直流后形成汽车车窗电机的纹波信号，另一路采样电压输入微控制单元形成汽车车窗电机当前的运行电流。 [0012] 在本实用新型的一个优选实施例中，还包括第一放大电路、第二放大电路和滤波电路，所述第一放大电路的电压信号输入端与取样电阻的取样端连接，第一放大电路具有两个放大电压信号输出端，第一放大电路的第一放大电压信号输出端与所述微控制单元的第一信号采样口连接，第一放 大电路的第二放大电压信号输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与第二放大电路的放大电压信号输入端连接，第二放大电路的放大电压信号输出端与所述微控制单元的第二信号采样口连接。 [0013] 在本实用新型的另一个优选实施例中，还包括第一放大电路、第二放大电路和滤波电路，所述第一放大电路的电压信号输入端和滤波电路的输入端与取样电阻的取样端连接，第一放大电路具有一个放大电压信号输出端，第一放大电路的放大电压信号输出端与所述微控制单元的第一信号采样口连接，滤波电路的输出端与第二放大电路的放大电压信号输入端连接，第二放大电路的放大电压信号输出端与所述微控制单元的第二信号采样口连接。

[0014] 在实用新型的优选实施例中，一个双继电器可以为两个单继电器或与继电器功能相似的MOS管。

[0015] 本实用新型通过纹波和电流检测可以实现汽车车窗防夹，并且可靠性高，计算位置精确，而且成本低。 附图说明

图1、图2为中国专利申请号200920196866.9公开的基于纹波电流检测的汽车车窗防夹控制电路的控制流程图。

[0017] 图3为本实用新型基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路实施例1的电路原理框图。

[0018] 图4为本实用新型基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路实施例2的电路原理框图。

[0016]

具体实施方式

[0019] 以下结合附图和具体实施防止来进一步描述本实用新型。

[0020] 以下实施例由一个双继电器J构成的电机驱动控制电路来描述的。当然电机驱动

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说 明 书

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控制电路也可以采用两个单继电器或具有继电器相同功能的MOS管所构成。 [0021] 实施例1 [0022] 参见图3，图中给出的基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路，其电路包括电机驱动控制电路100、电源电路200、微控制单元300、放大电路400、500和滤波电路600。 [0023] 电源电路200给电机驱动控制电路100和微控制单元300供电；即双继电器J的2脚即相当于第一单继电器的线包J1的一端和双继电器J的7脚即相当于第二单继电器的线包J2的一端与电源电路200连接。双继电器的3脚即相当于第一单继电器的一个静触头和双继电器J的8脚即相当于第二单继电器的一个静触头并接后与电源电路200连接。双继电器J的5脚即相当于第一单继电器的一个动触头与汽车车窗电机700的输入正端连接。双继电器J的10脚即相当于第二单继电器的一个动触头与汽车车窗电机700的输入负端连接。双继电器J的4脚即相当于第一单继电器的另一个静触头和双继电器J的9脚即相当于第二单继电器的另一个静触头并接后通过取样电阻R接地。 [0024] 微控制单元300具有两个控制信号输出端310、320，控制信号输出端310与双继电器J的1脚即相当于第一单继电器的线包J1的另一端连接，控制信号输出端320与双继电器J的6脚即相当于第二单继电器的线包J2的另一端连接。

[0025] 取样电阻R的取样端与放大电路400的电压信号输入端410连接，放大电路400具有两个放大电压信号输出端420、430，放大电压信号输出端420与微控制单元300的信号采样口330连接，放大电压信号输出端430与滤波电路600的输入端610连接，滤波电路600的输出端620与放大电路500的放大电压信号输入端510连接，放大电路500的放大电压信号输出端520与微控制单元300的信号采样口340连接。 [0026] 该实施例的工作原理是：

[0027] 微控制单元300的控制信号输出端310输出低电平，双继电器J的3脚与双继电器J的5脚连接，电流的流向为由双继电器J的3脚→双继电器J的5脚→汽车车窗电机700的输入正端→汽车车窗电机700的输入负端→双继电器J的10脚→双继电器J的9脚→取样电阻R。

[0028] 通过取样电阻R可以采样到汽车车窗电机700的工作电流，通过取样电阻R转换为电压，电流采样电压为：电流采样电压=电机电流×采样电 阻阻值。 [0029] 然后将采样的电压信号，经过放大电路400，将电流采样电压放大到微控制单元可以测量的范围，这时将输出的电压信号分成两部分。 [0030] 一部分经过滤波电路600，去除直流部分，这时可得到汽车电机的纹波信号，然后将纹波信号通过放大电路500放大到微控制单元300可以测量的范围，再将放大后的纹波信号传输给微控制单元300处理，通过微控制单元300的算法计算，可以确定当前车窗运动的位置和方向。

[0031] 另一部分直接传输至微控制单元300的信号采样口330（AD端口），通过测量放大后的电流采样电压来计算当前电机的运行电流，从而判断车窗运行过程中是否遇到障碍物。

[0032] 实施例2 [0033] 参见图4，图中给出的基于纹波和电流检测的车窗防夹控制电路，其电路包括电机驱动控制电路100、电源电路200、微控制单元300、放大电路400a、500和滤波电路600a。

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说 明 书

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电源电路200给电机驱动控制电路100和微控制单元300供电；即双继电器J的

2脚即相当于第一单继电器的线包J1的一端和双继电器J的7脚即相当于第二单继电器的线包J2的一端与电源电路200连接。双继电器的3脚即相当于第一单继电器的一个静触头和双继电器J的8脚即相当于第二单继电器的一个静触头并接后与电源电路200连接。双继电器J的5脚即相当于第一单继电器的一个动触头与汽车车窗电机700的输入正端连

接。双继电器J的10脚即相当于第二单继电器的一个动触头与汽车车窗电机700的输入负端连接。双继电器J的4脚即相当于第一单继电器的另一个静触头和双继电器J的9脚即相当于第二单继电器的另一个静触头并接后通过取样电阻R接地。 [0035] 微控制单元300具有两个控制信号输出端310、320，控制信号输出端310与双继电器J的1脚即相当于第一单继电器的线包J1的另一端连接，控制信号输出端320与双继电器J的6脚即相当于第二单继电器的线包J2的另一端连接。 [0036] 取样电阻R的取样端分出两路，一路与放大电路400a的电压信号输入端410a连接，另一路滤波电路600a的输入端610a连接,放大电路400a 的放大电压信号输出端420a与微控制单元300的信号采样口330连接。滤波电路600a的输出端620a与放大电路500的放大电压信号输入端510连接，放大电路500的放大电压信号输出端520与微控制单元300的信号采样口340连接。

[0037] 该实施例的工作原理是：

[0038] 微控制单元300的控制信号输出端310输出低电平，双继电器J的3脚与双继电器J的5脚连接，电流的流向为由双继电器J的3脚→双继电器J的5脚→汽车车窗电机700的输入正端→汽车车窗电机700的输入负端→双继电器J的10脚→双继电器J的9脚→取样电阻R。

[0039] 通过取样电阻R可以采样到汽车车窗电机700的工作电流，通过取样电阻R转换为电压，电流采样电压为：电流采样电压=电机电流×采样电阻阻值。 [0040] 然后将采样的电压信号，分出两路，一路经过滤波电路600a，滤波出纹波信号，然后将纹波信号通过放大电路500放大到微控制单元300可以测量的范围，再将放大后纹波信号传输给微控制单元300。而另一路直接将采样的电压信号经放大电路400a放大到微控制单元300可以检测的范围，并传输给微控制单元300。 [0041] 微控制单元300根据信号采样口330测量出来电压，计算出电机当前运行的电流，并通过信号采样口340测量出来的电压，计算出当前车窗运行的位置和方向。 上述两个实施例中，若车窗上升或下降过程中，通过信号采样口330测得的电压超过一定电压时，而通过纹波信号检测到的车窗位置，在车窗底部或者车窗顶部附近时，说明此时车窗上升至顶或者下降至底，微控制器单元300发出指令，使电机驱动控制电路100关闭电机电源，车窗停止动作，从而保护了车窗电机。 [0043] 若车窗在上升过程中时，通过信号采样口330测得的电压超过一定电压时，通过纹波信号检测到的车窗位置在防夹区域内时，说明此时在车窗上升过程中遇到障碍物，微控制器单元300发出指令，使电机驱动控制电路100控制电机停止或者反转下降一定距离，从而实现汽车车窗防夹功能。

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说 明 书 附 图

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图1

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说 明 书 附 图

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图2

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说 明 书 附 图

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图3

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图4

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