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汽车电动车窗控制电路设计

宣布时间:2010年09月25日 11:09    宣布者:eetech
要害词: 电动车窗 , 控制电路 , 汽车
在湖南长丰汽车制造股分无限公司一款新车型设计中,凭证整车界说,电动车窗在基础车型的基础上增添了离车自动关窗功效和防夹功效。同时请求在设计历程当中尽能够应用基础车型已有的零部件,如允许以节俭开发时间,降低资源。本文按这些请求对新车型电动车窗控制电路阻拦了设计,处置赏罚赏罚了新车型电动车窗控制电路的设计效果。

1.基础车型电动车窗控制电路

新车型设计时,着实不是甚么都是重新泉源,而是首先凭证设计需求,选定一个基本车型作为参考,如允许降低设计难度,使设计思绪加倍清晰。新车型电动车窗的设计也是参考基础车型电动车窗阻拦的,是以,有须要先简介一下基础车型电动车窗的功效及控制原理和要领。

基础车型电动车窗控制部门由电动车窗主开关、电动车窗副开关、电动车窗电念头、电动车窗电念头断路器组成。基础车型电动车窗线路图见图1。



图1中,在熄灭开关位于ON职位的状态下,电动车窗继电器闭合,蓄电池电压经由历程易熔线10给电动车窗控制电路供电。当按下电动车窗?穴主或副?雪开关(UP或DOWN)时,电流经由历程⑧号熔断器流到电动车窗电念头。由此,电动车窗电念头取得电能而改变,驱动车窗玻璃曲折移动,电动车窗掀开或关闭。

当把电动车窗开关锁按下(在OFF职位)时,若操作开关,则除驾驶员侧的车窗外,其它电动车窗电念头都不使命。

基础车型电动车窗电念头带断路器,以防止电念头因过电流而组成破损。基础车型电动车窗开关为1档开关,电念头不带电子控制单元。

2.新车型电动车窗控制部件功效及电路设计

为了完成新车型所请求的防夹功效和离车自动关闭车窗等功效,新车型电动车窗电念头必须由电子控制单元来控制。

2.1.电动车窗电子控制单元





电动车窗电子控制单元原理见图2。电动车窗的主要行动为车窗的上升、降低和阻拦。车窗的上升、降低和阻拦是经由历程控制电动车窗电念头M的电流偏向或截断电念头的电流来完成的。

电动车窗电念头电流的偏向或电流的阻拦是经由历程单片机的指令控制继电器A和继电器B的行动到达的。单片机指令是按控制开关指令或车窗玻璃防夹力的年夜小或许是中控门锁系统收回的自动关闭一切车窗的旌旗暗记收回的。电压调治器是将汽车12 V系统电压调治到单片机所须要的5.5V使命电压。电子控制单元与电念头集成在一起,每个车窗电念头带一个电子控制单元。

2.1.1.电子控制单元引脚界说(表1)





2.1.2.电子控制单元基天性能

使命温度:-30~80 ℃;贮存温度:-40~90 ℃;使命电压:9~15 V;静态电流:<300 μA(25 ℃)。

2.2.电动车窗控制开关

电动车窗控制开关可分为1档车窗开关和2档车窗开关,它们各有自己的优点和弱点,可凭证现内情形阻拦拔取。

2.2.1.1档开关

1档车窗开关有3个毗连外部的引脚,划分与UP、DOWN和电源(+BAT)相接,如图3档位图所示。其中UP为上升端子,DOWN为降低端子,+BAT为电源正极。当开关向UP偏向按下时,UP端子输入为高电平,当开关脱离UP端子时,UP端子酿成低电平。异常,当开关向DOWN偏向按下时,DOWN端子输入为高电平,当开关脱离DOWN端子时,DOWN端子酿成低电平,图4为1档开关旌旗暗记图。

当开关向UP偏向按下,t>300 ms时,车窗手动上升,t<300 ms时,车窗自动上升。自动上升历程当中,假定按下电动车窗上升开关或降低开关,车窗将阻拦自动上升。

当开关向DOWN偏向按下,t>300 ms时,车窗手动降低,t<300 ms时,车窗自动降低。自动降低历程当中,假定按下电动车窗上升开关或降低开关,车窗将阻拦自动降低。





2.2.2.2档开关

2档开关如图5所示,岂论向UP或DOWN偏向,都有2个档位。例如,当开关向着UP偏向按下时,首先+BAT接触UP触点,假定一连向着UP偏向按下,则+BAT接触UP和DOWN这2个触点。

a. 上升.开关向着UP偏向按下时,UP触点首先触发为高电平,假定一连按键至第2档位,则DOWN触点也触发成高电平。这里t1为2档触点间的机械延时,t1取决于开关的机械结构,通常最小为5 ms。t2为手松开按键,第2档和第1档之间的延时。

b. 手动上升.如图6所示,当UP为高电寻常浅易,即为手动提升。当松开开关时,假定t2>150 ms,则电念头阻拦,车窗阻拦上升。

c. 自动上升.将电动车窗开关按至第2档,则UP和DOWN都为高电平,在松开按键时,假定t2<150 ms,玻璃自动上升。在自动上升历程当中,假定按下电动车窗上升键或降低键,则玻璃阻拦上升。

d. 降低(车窗开启).开关向着DOWN偏向按下时,DOWN触点首先触发为高电平,假定一连按键 至第2档位,则UP触点也触发成高电平。这里t1为2档触点间的机械延时,t1取决于开关的机械结构,通常最小为5 ms。t2为手松开按键,第2档和第1档之间的延时。

e. 手动降低.如图7所示,当DOWN为高电寻常浅易,即为手动降低。当松开开关时,假定t2>150 ms,则电念头阻拦,车窗阻拦降低。

f. 自动降低.将电动车窗开关按至第2档,则DOWN和UP都为高电平,在松开按键时,假定t2<150 ms,玻璃自动降低。在自动降低历程当中,假定按下电动车窗上升键或降低键,则玻璃阻拦降低。

从下面的剖析可知,1档开关和2档开关都能完成电动车窗玻璃的升降功效,但它们在完成升降功效时手艺上是有区其他。

1档开关升降和阻拦照顾时间比2档开关长,电念头电子控制单元控制软件1档开关也较2档开关严重年夜。

2档开掀开升、降低和阻拦均有2次旌旗暗记输入,旌旗暗记容易识别;1档开掀开升、降低和阻拦只需1次旌旗暗记输入,输入旌旗暗记识别较艰辛。但1档开关较2档开关结构质朴,资源低,现有基础车型应用的是1档开关,是以,新车型决议应用基础车型曾经批量应用的1档开关,如允许以节俭开发时间和资源。为明确决1档开关输入旌旗暗记识别相对艰辛的效果,电子控制单元软件对输入旌旗暗记的上升沿和降低沿有40 ms的防哆嗦时间。





2.3.集控提升

电子控制单元集控提升管脚取得低电平旌旗暗记,一切车窗会关闭,直到车窗完全关闭。集控提升旌旗暗记来自中控门锁系统。在熄灭开关断开,中控门锁电子控制单元取得来自遥控器或门锁关闭旌旗暗记的同时,中控门锁电子控制单元输入低电平(<500mV)旌旗暗记给电动车窗控制单元集控提升管脚,电动车窗电子控制单元将控制一切车窗完全关闭。

2.4.新车型电动车窗控制电路

接纳与基础车型类似的电动车窗主控开关和副开关,带电念头电子控制单元,具有集控提升的新车型电路如图8所示。

新车型电动车窗控制电路(图8)看起来和基础车型控制电路图(图1)类似,但控制原理和要领完全纷歧样。新车型控制电路撤消电动车窗继电器,主若是车窗集控提升功效的须要。按基础车型控制电路,在熄灭开关断开后,一切控制电路将不再有电源,新车型还用这类要领的话,电动车窗电子控制单元没有电源将不使命,也就不克不及实现在中控门锁电子控制单元收回集控提升旌旗暗记后自动关闭一切车窗。



是以,新车型控制电路改成由蓄电池经熔断器给电动车窗电子控制单元直接供电,处置赏罚赏罚了车窗集控提升效果。

电动车窗主开关和副开关电源由熄灭开关控制,只需熄灭开关接通总电源后,电动车窗主开关和副开关才有电源,这样设计,是推敲到安然和电源消耗效果。汽车电路设计有一个基泉源基础则,就是在职员脱离汽车、熄灭开关断开后,整车电器不须要带电的,电源都要断开。由于集控提升须要,电动车窗电子控制单元在熄灭开关断开后须要电源,是以,电动车窗电子控制单元设计时,静态电流设计得很小,2.1.2章有简介,25 ℃时小于300 μA。

新车型电动车窗主开关和副开关的电源由熄灭开关直接控制,是由于新车型电动车窗带有电子控制单元,车窗上升(UP)和降低(DOWN)开关控制的是车窗上升和降低的指令旌旗暗记,电流为mA级。基础车型控制电路带电动车窗继电器,由经由熄灭开关的小电流来控制流经电动车窗主开关和副开关的电流,是由于流经电动车窗主开关和副开关的电流是直接驱动电动车窗电念头的年夜电流,熄灭开关不克不及直接遭受这样的年夜电流,以是经由历程继电器来控制流经电动车窗主开关、副开关和电念头的年夜电流。

新车型由于从开关到电动车窗电子控制单元的是小电流指令旌旗暗记,以是相关导线就不须要基础车型那么年夜了,新车型设计为1 mm2导线,基础车型为2mm2导线。由于新车型电动车窗主开关和副开关控制的是小电流指令旌旗暗记,而基础车型电动车窗主开关和副开关控制的是年夜的使命电流,以是新车型电动车窗主开关和副开关误差率很低,寿命长。

新车型电动车窗开关锁接纳和基础车型异常的开关。正常状态下为接通(ON)状态,开关锁按下去后,开关锁处于断开(OFF)状态。在开关锁处于接通状态时,电动车窗主开关能控制前、后、左、右4个车窗使命,电动车窗副开关能控制自己侧车窗使命。基础车型电动车窗在开关锁处于断开状态下,只需驾驶员侧开关(左)能控制驾驶员侧车窗升降外,其它车窗都不克不及使命。新车型控制电路,在开关锁处于断开状态下,驾驶员侧主开关能控制前、后、左、右4个车窗使命,而副开关则不起作用。

3.新车型电动车窗主要手艺参数和功效

新车型电动车窗除下面所简介的上升、降低、集控提升(离车关闭)等功效外,尚有以下功效。

3.1.防夹功效

3.1.1.防夹功效使命条件

初始化后,手动和自动上升时都有防夹功效,而且防夹的次数不受限制。

3.1.2. 防夹区间

从上密封条下沿4 mm往下,>200 mm,<370 mm区间为防夹区间,如图9所示。

3.1.3.防夹力

在室温(22±5)℃、80 mΩ的线间电阻、14.5 V的使命电压,以10 N/mm的丈量仪丈量时,玻璃上升的防夹力<100 N。

3.1.4.防夹反转距离

在玻璃手动或自动上升时,一旦遭到年夜于防夹力的误差作用,就急速阻拦上升,并使电念头反转,反转距离为125 mm。

3.2.省电形式

在输入旌旗暗记消掉落120 ms后,且电念头温度靠近室温25 ℃时,该系统自动进入省电形式,此时模块的静态电流<300 μA。当电念头控制单元一旦取得输入指令就被叫醒了。

3.3.软阻拦功效

为了防止玻璃上升到顶或降低事实时,电念头遭到进击堵转而降低电动车窗机械的应用寿命,须要有软阻拦功效,而且手动或自动上升、降低时都有此功效。

3.3.1.上升软阻拦

当玻璃上升快到顶部时,即在上升软阻拦点时,会切断电念头的电源使其阻拦使命,同时经由历程电念头的惯性使玻璃上升到顶。此上升软阻拦点为上极限职位下约2 mm处。

3.3.2.降低软阻拦

当玻璃降低快现实部时,即在降低软阻拦点时,会切断电念头的电源使其阻拦使命,同时经由历程玻璃降低的惯性使玻璃降低现实。此降低软阻拦点为下极限职位上约12 mm处。

3.4.战胜误差功效

在玻璃上升历程当中,假定玻璃还没到达上升软阻拦职位,因遇到误差而没法正常上升时,则在玻璃阻拦运动后的2 s内,按降低开要害使玻璃运转到降低软阻拦职位,然后再在2 s内按上升开要害使玻璃运转,则可战胜误差使玻璃正常运转。此上升历程当中,没有防夹功效。





3.5.电念头掩护功效

对电念头接纳掩护措施,可以显着前进电念头和一切电动车窗系统的应用寿命。

3.5.1.电念头堵转掩护

在电念头堵转的250 ms内,控制单元会切断电念头电源,使电念头阻拦使命。

3.5.2.电念头温度掩护

在控制单元接通电源后,假定没有阻拦初始化,则电念头的初始温度定为80 ℃;假定阻拦过初始化,则电念头初始温度定为160 ℃。

正常情形下,假定电念头温度到达170 ℃,则输入的指令有用,一旦电念头温度降低后就恢复功效;假定电念头温度到190 ℃,则急速阻拦电念头的使命,一旦电念头温度降低后就恢复功效。

3.6.自诊断掩护功效

为保证系统的可靠性,同时前进系统的匀称无误差时间,接纳了自诊断掩护措施:假定电源电压逾越16 V±0.5 V,则电子模块关闭自动上升功效。

3.6.1.开关触点粘连

当检测到开关触点有长达10 s的粘连后,则不再吸收输入指令;假定以后检测到开关触点又断开了,则恢复正常功效。

3.6.2.继电器触点粘连

假定电念头发生堵转,在收回断开指令后依然检测到继电器接通,则断定继电器触点发生了粘连,因此收回指令使此外一个继电器也接通,来切断电念头电源。同时不再吸收输入指令,直到再次检测到继电器触点已释放才恢复正常。

3.6.3.霍尔元件掩护

假定霍尔元件发生误差,控制单元就吸收不到霍尔元件的旌旗暗记,则控制单元回到基本初始化前的状态,即上升时最多只能上升45 mm的距离,同时不具有防夹功效。

3.7.系统情形自顺应功效

由于系统在阻拦了长时间运转后,会发生胶条老化、钢丝变长和装配定位的松动等情形,和当情形温度发生变换招致磨擦力变换时,系统会应用自顺应功效保证系统可靠、安然地使命。系统在任甚么时间辰都不会损掉落数据,纵然是在突然断电招致电念头阻拦运转时,当恢复供电后,玻璃会自动降低现实。同时恢复了自动功效和防夹功效。

4.阻拦语

本文所设计的新车型电动车窗控制电路在笔者公司与海内联络设计的新车型样车上取得了应用,电动车窗能完全按本设计请求使命,功效正常,知足本文所简介的一切功效。不久将投入批量临盆。
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zhshm59 揭晓于 2014-12-5 03:56:57
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152x 揭晓于 2015-1-2 13:53:13
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yuhuikeji 揭晓于 2015-12-23 20:12:56
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