调研报告(谢忠)_线调研报告
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贵阳学院毕业论文（设计）调研报告
课题名称：数字化汽车玻璃升降机之伺服机构设计部分指导教师：刘洁
学生姓名：谢忠学号： 061401410006专业：机械设计制造及其自动化
前言
随着汽车的普及，汽车的安全性越来越受到人们的重视，毕竟这是关乎生命安全的大事。而现在汽车多采用电动车窗，但是电动车窗仍存在着较大的安全隐患。到目前为止已经有多起乘客被上升的车窗夹伤的事故被报道，其中大部分受伤者是儿童，因此电动车窗防夹保护被提出。随着汽车工业的发展, 汽车电子部件越来越多地被应用于现代汽车中, 为汽车提供了更好的安全性、舒适性和经济性。具有防夹功能的电动窗应用于汽车始于20世纪90年代, 当玻璃上升途中遇到人力障碍时会自动识别而反向运行, 防止乘员夹伤,实现防夹功能。由于该功能的重要性, 在欧美新车型上都已成为标准配置, 目前国内新推出的高端车型也开始应用这一功能所谓电动车窗防夹保护，就是一旦在车窗自动上升过程中侦测到有障碍物的存在，车窗就自动停止向上运动，防止损毁障碍物;并向下运动，以释放障碍物。
发展现状
20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：
⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。
⑵定子绕组散热比较方便。
⑶惯量小，易于提高系统的快速性。
⑷适应于高速大力矩工作状态。
⑸同功率下有较小的体积和重量。
为了增加汽车的舒适性，很多汽车都安装了电动车窗，司机按下按钮就可以控制门窗玻璃的升降，非常方便。但是车窗没有智能，如果司机没有注意成员的手或物体伸出窗口，就容易被上升的玻璃夹伤。为了安全起见，现在很多乘用车都采用了电动防夹车窗(Anti-Pinch WindowLifter，APWL)。欧洲和美国已先后立法，确定了APWL为汽车的标准配置，以提升行车安全和人性化程度。我国政府对APWL的立法也在研讨过程中。现有的APWL都是在玻璃升降器的电机上安装了霍尔元件来感应电机是否受到了阻力，或者安装了其他的光学类的传感器。这种电动车窗需要在现有的普通玻璃升降器安装额外的传感器。在本文中介绍了一种在现有的无传感器电动车窗的基础上就能实现车窗防夹功能的车窗控制模块。电动玻璃升降器由升降机部分和电机部分组成。升降机部分一般采用绳轮式、齿轮臂式或是软轴式。电动玻璃升降器的关键是电机部分，一般都采用内置减速器的可逆性永磁直流电机，电机内有磁场线圈，通过控制加在线圈上的电压的方向就可以控制电机的正转和反转，就可以实现车窗玻璃的上升和下降。
电动车窗防夹的基本思想可以概括为：在车窗自动上升过程中，传感器检测到障碍物的存在(包括已被夹或判断有障碍物存在上升途中)。当检测到有障碍物存在时，驱动电机反转，使车窗下降一段距离，释放障碍物。本文介绍的防夹保护算法主要是通过检测电机堵转电流来实现。
目前．以微控制器为代表的汽车电子在整车电子系统中应用广泛，汽车控制正由机电控制系统转向以分布式网络为基础的智能化系统。CAN总线是一种支持分布式和实时控制的串行通信网络，以其高性能和高可靠性在自动控制领域广泛应用。作为目前最具应用潜力的现场总线之一，CAN总线技术为我国汽车产业升级、降低成本，扩大市场占用率提供支持。
现在各中高档轿车都安装有电动车窗，按钮控制车窗玻璃的升降。如果车窗无智能，司机在没有注意到乘客的手或物体伸出窗口的情况下按下按钮，乘客容易被车窗夹伤。为了安全，很多乘车都采用电动防夹车窗。在充分研究有关CAN总线在汽车电子系统中的应用和电动车窗防夹方案的基础上，提出一种基于CAN总线的轿车车窗智能控制系统的设计方案，实现车窗在正常工作模式下防夹控制功能和紧急情况下(异常工作模式)快速升降车窗控制功能。
CAN总线属于多路复用总线的一种，最早是由德国Bosch公司研制的主要用于汽车电器系统控制的总线规范。它采用非破坏总线仲裁技术，多主方式工作。直接通信距离最远可达10 km，通信速率最高可达1 Mb／s，帧消息采用CRC校验和其他检错措施，具有自动关闭错误严重的节点功能。CAN节点通过报文的标识符滤波实现数据传输，不同优先级满足不同实时要求，节点数取决于总线驱动电路，通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，保证数据出错率极低。汽车网络系统中的总线以报文为单位传输数据，节点对总线的访问采用位仲裁方式。报文起始发送节点标识符分为功能标识符和地址标识符。CAN总线系统节点分为不带微控制器的非智能节点和带微控制器的智能节点。该系统采用智能节点设计，轿车车窗按CAN总线结构和电器元件在汽车中的物理位置划分为左前、右前、左后和右后4个节点单元。其中左前节点为主控制单元，除负责本地(左前)车窗的升降，还可以远程控制其他车窗。各节点采用独立的带CAN功能的微控制器设计。
在基础车型的电动车窗控制电路中，控制车窗电机采用的是开关和继电器，比较容易发生粘连等问题。而在本系统中采用智能功率驱动器件控制车窗电机，通过控制加在直流电机上的电压方向来控制电机的转动方向。升降器电机通过的电流的变化完全反映玻璃上升或下降过程中遇到的阻力变换情况，通过采样玻璃升降器电机通过的电流，监测电流就可以监测玻璃升降过程中阻力的变化情况从而执行相应的操作。智能功率驱动器件可以实现对电机的过流、过压及过热保护，而且通过监测电流自动识别玻璃上升途中遇到障碍的状况，进而进行反转，防止夹伤。控制模块可以实现的功能。PTC 单片机PIC18F2480片内集成了很多功能，支持CAN通信和串行通信，可以在线编程。智能功率驱动器MC33486
不但具有宽范围电压输入，大容量，而且还有电流镜像功能。这两种元器件结合起来，通过监测车窗电机的电流来监测车窗遇到的障碍情况，在现有的不具有防夹功能的电动车窗的基础上，不需要添加任何传感器，很容易就可以实现电动车窗的防夹功能。
现代汽车中越来越多电子设备的应用,一方面提高了汽车的舒适性,但同时也对汽车的安全性提出了新的要求[ 1 ] ,例如汽车的电动车窗。由于电动车窗中自动功能的引入,使得车窗在自动上升的过程中,有夹伤乘客的危险。考虑到电动车窗存在的潜在危险,一般在具有自动关闭功能的电动车窗上增加防夹功能。
解决方案
璃升降机的伺服机构来控制汽车车窗玻璃的运动。上或下，开始或停止。最基本的伺服系统要有一个伺服电机和一个伺服驱动器，但是要让这个系统运转起来还需要一个上位机构，PLC,专门的运动控制卡，工控机+PCI卡，这些给伺服驱动器信号以控制电机运转，你可以参考下什么是伺服电机。欧美有一些厂家讲控制器和驱动器作到一体用到一些专门的系统中去。还有一些把电机和驱动器作到一体的，还能够不需要控制器作一些简单的动作，例如德国百格拉公司的ICLA系列。
所谓伺服电机: 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。
功率电阻检测电流，电路设计的目的是对电压和电流进行处理和控制。在功率电路的设计中,电压的检测和控制相对于电流的检测和控制要简单得多。对电压的检测几乎可以在电路的任何地方进行,都不会对电路性能产生明显的影响;而对电流的检测却要复杂得多,因为检测电流必须引入测量电流的传感器,传感器的引入要使电路性能受到影响。根据具体的电路,选择合适的电流检测方案,并进行正确的电路设计,是功率电路设计成败的关键之一。
结束语
所有通过检测车窗来阻止乘客被上升的车窗夹伤，其中大部分受伤者是儿童，因此电动车窗防夹保护被提出。就是一旦在车窗自动上升过程中侦测到有障碍物的存在，车窗就自动停止向上运动，防止损毁障碍物;并向下运动，以释放障碍物。
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