应用双霍尔传感器的防夹电动车窗设计

【摘要】现代汽车技术是人类科技文明发展的一个缩影,随着汽车电子技术的飞速发展,车窗防夹技术也取得令人瞩目的成就。然而国内相关技术研究起步较晚,与国外差距甚大,因此,许多技术空白有待填补。本文在此背景之下开展对车窗夹力检测和防夹控制算法及系统的研究。高可靠性、高抗环境变化能力、低成本和一体化是相关领域的研究热点。本文围绕以上热点,对防夹算法进行分析比较,提出双霍尔传感器的防夹车窗解决方案,并进行相关模块的设计。传统的防夹方案包括电流+霍尔脉冲的直接夹力判断方法、电流文波检测方法和基于霍尔脉冲的加速度和速度判断防夹方案。电流+霍尔脉冲方案对于不同车窗机械结构的适应能力较弱,用于比较的信号脉宽的基准也不一样,而且环境温度的变化会导致电机电流的变化,从而脉冲宽度变化较大,容易产生误防夹操作；电流文波检测方法的技术难点在于电流文波检测中的干扰毛刺不易滤除,这些毛刺与电机电刷换向器之间的接触和电腐蚀有关,并随着电机运转时间的增长儿产生变化,这将影响防夹车窗运行的可靠性；霍尔脉冲加速度和速度算法在检测信号时动作距离受检测体磁场影响较大,且可移植性性差,对老旧车窗防夹改造费时费力。本文对时下较为普遍采用的几种防夹算法的优缺点进行了技术上的对比,经过比较并最终确定采用的防夹控制方案,即应用双霍尔传感器对车窗位置和速度进行准确判断,一个霍尔位置传感器通过读取脉冲个数将整个车窗的上下顶点距离记录下来并定义精确的防夹区间,在运行时可以随时判断车窗的位置并进行控制,另一个霍尔传感器采集车窗运行的速度,当车窗加紧物体等事件发生时通过速度的变化判断防夹事件发生并迅速采取措施。该方案相比其他三种方案具有较高的稳定性,很少会出现误防夹事件的发生,电机电流值只用于观测电机的状态并对电机进行有效保护,这样毛刺的现象将不会对防夹判断造成影响,与此同时本方法可以有效的适应不同车门的机械特性,移植性较高。此外,本文还介绍了防夹车窗系统在复杂环境下的防夹策略的研究,并进行了硬件和软件设计,对一整个防夹系统进行了调试和测试实验。测试结果表明,研制的车窗防夹系统满足了研制要求。在汽车电子整体控制优化的发展背景之下,防夹车窗系统将更加安全可靠,并具有可视化、人性化的特点,车窗防夹控制技术也将有飞跃的发展。课题的研究是对车窗防夹技术的一个探索,期望研究工作及其成果能够对我国车窗防夹技术的发展有所贡献。
【作者】杜延海；
【导师】卢文科；
【作者基本信息】东华大学，电子与通信工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】防夹；电动车窗；霍尔传感器；电机控制；

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