汽车电动车窗防夹控制系统的研究与开发

单片机在汽车电动车窗控制器中的应用设计一、引言随着汽车产业的发展和人们对生活质量的要求提高，汽车窗户电动升降器逐渐成为汽车的必备配件。

而电动车窗控制器作为电动车窗的核心控制装置，起着控制车窗升降、防夹人、防掉落等功能。

单片机是一种集成度高、可编程性强的微电子器件，它拥有控制电机、检测传感器、人机交互等丰富的功能。

为了满足汽车电动车窗控制器的要求，本文将基于单片机设计汽车电动车窗控制器。

二、设计原理汽车电动车窗控制器主要由单片机、电机驱动模块、传感器、人机交互模块等组成。

其中，单片机作为控制核心，接收传感器的反馈信号，控制电机驱动模块实现车窗的升降。

同时，单片机还可以通过人机交互模块提供人机界面。

三、硬件设计1.单片机选型：根据汽车电动车窗控制器的要求，选择适合的单片机。

常见的单片机选型有STM32系列、PIC系列等，可以根据具体需求进行选择。

2.电机驱动模块设计：电机驱动模块通常由电机驱动芯片、电机功率放大器等组成。

通过单片机控制电机驱动芯片的输入信号，控制电机的升降。

3.传感器设计：传感器主要用于检测车窗的位置、防夹人等功能。

常见的传感器有光电传感器、霍尔传感器等。

通过单片机读取传感器的反馈信号，实时监测车窗的状态。

4.人机交互模块设计：人机交互模块可以通过触摸屏、按键等方式与单片机进行交互。

通过单片机控制人机交互模块，实现车窗的开关、升降等操作。

四、软件设计1.主程序设计：主程序负责整个电动车窗控制器的工作流程。

主程序通过单片机的GPIO口控制电机驱动模块，实现车窗的升降。

同时，主程序还需要实时读取传感器的反馈信号，判断车窗的状态。

2.人机交互程序设计：人机交互程序负责与人机交互模块通信，并根据人机交互模块的输入信号控制单片机的输出信号。

人机交互程序可以实现车窗的开关、升降等操作。

3.保护程序设计：保护程序用于监测车窗的异常情况，并采取相应的保护措施。

例如，当车窗升降过程中有阻力或者车窗被阻挡时，保护程序可以立即停止电机的运转，以避免危险事故的发生。

汽车车窗智能防夹系统设计随着社会的快速发展和人们生活水平的提高，汽车已经成为现代生活中不可或缺的交通工具。

随之而来的安全问题也逐渐引起人们的关注。

汽车车窗的智能防夹系统就是为了解决这个问题而设计的一项重要安全设备。

本文将详细介绍汽车车窗智能防夹系统的设计原理、功能特点以及未来的发展趋势。

汽车车窗智能防夹系统是通过一系列传感器、控制单元和执行机构组成的智能系统，主要作用是监测车窗的状态并及时作出反应，以避免夹伤行人或乘客。

其设计原理主要包括以下几个方面：1. 传感器检测：汽车车窗智能防夹系统的关键之一就是传感器的使用，这些传感器可用来检测车窗的开闭状态、障碍物的存在、电流的变化等。

通过这些传感器的信息，系统可以实时监测车窗的状态并做出相应的控制。

2. 控制单元处理：传感器检测到的信号会被送往控制单元进行处理，控制单元会根据接收到的信息做出相应的判断和控制，以保证车窗的安全使用。

3. 执行机构作用：当控制单元判断车窗存在夹人或其他危险状况时，会立即启动执行机构来实施对车窗的限制或关闭操作，从而保护行人和乘客的安全。

4. 系统整合：所有的传感器、控制单元和执行机构需要进行合理的整合，以确保系统的稳定性和可靠性。

以上就是汽车车窗智能防夹系统的设计原理，通过这样的系统设计，可以更好地实现车窗的安全保护功能。

二、汽车车窗智能防夹系统的功能特点1. 安全性高：智能防夹系统能够实现对车窗的实时监测和智能控制，一旦检测到危险信号，能够及时采取措施，保证行人和乘客的安全。

2. 操作便捷：智能防夹系统能够自动对车窗进行控制，避免了人为操作不慎带来的安全隐患，同时也提高了操作的便捷性。

4. 自动化程度高：智能防夹系统实现了车窗的自动检测和控制，使得整个系统的自动化程度大大提高。

5. 可定制性强：针对不同的车型和使用需求，智能防夹系统可以进行定制化的设计，满足不同用户的需求。

以上就是汽车车窗智能防夹系统的功能特点，可以看出，该系统具有很高的实用性和安全性。

汽车车窗智能防夹系统设计随着汽车智能化的不断推进，车窗智能防夹系统已经成为了一项必备的安全设备。

在汽车行驶过程中，车窗智能防夹系统可通过多种手段监测车窗运动状态，及时发现防夹隐患，并自动切断电源或反向升降窗户，以保护车内乘客的安全。

本文将从系统工作原理、技术难点和系统性能等方面进行介绍。

一、系统工作原理车窗智能防夹系统主要由电机、传感器、控制器和安全门盖等组成。

当用户按下车窗开关时，控制器会接收到信号，并指导电机进行升降操作。

同时，传感器会对车窗所处位置进行实时监测，一旦检测到障碍物（如手指、头部等身体部位），则会立即向控制器发送防夹信号。

控制器会通过内部算法进行分析，判断防夹隐患的程度，并做出相应措施。

如果隐患严重，系统会立即切断电源或反向升降窗户，以避免进一步伤害。

二、技术难点车窗智能防夹系统的设计面临着多种技术难点。

其中，最主要的难点是如何对车窗运动状态进行精确监测。

目前，市场上的车窗智能防夹系统通常使用光电传感器、压力传感器和超声波传感器等技术手段来监测车窗状态。

这些传感器在工作时需要保持高精度和高灵敏度，以便及时发现防夹隐患。

此外，还需要考虑系统的稳定性、实时性和耐用性等方面的问题。

三、系统性能车窗智能防夹系统的性能与使用场景息息相关。

在一般情况下，该系统需要满足以下性能指标：1. 防夹准确率：在电机启动时能及时发现隐患，准确率应达到96%以上。

2. 反应速度：当防夹系统发现隐患时，需要在100毫秒内做出响应。

3. 安全性：系统需要确保在各种不同的工作环境中能够安全可靠地工作。

4. 适用性：系统应设计灵活，以适应不同车型的车窗尺寸和位置等变化。

综上所述，车窗智能防夹系统是一个重要的汽车安全设备，可有效保护车内乘客的安全。

在系统的设计中，需要考虑传感器的准确性、反应速度和稳定性等因素，以确保系统的正常运行。

此外，系统的可靠性、安全性和适用性也是至关重要的考虑因素，需要在设计中加以充分考虑。

万方数据
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘
要
随着人们生活水平的提高和汽车在国内逐步普及，因汽车车窗操作不当造 成的身体伤害事故时有发生，这就要求现有的电动车窗配置有智能防夹功能， 而目前国内汽车厂商的防夹车窗控制系统多数依靠进口，所以智能防夹系统的 开发对我国汽车电子技术的发展具有现实意义。 本文详细分析了车窗系统的机械结构，并给出车窗控制系统的关键机械及 电气参数。根据系统的功能要求进行硬件电路系统与软件系统的设计，实现系 统的 LIN 总线通信，最终成功达到系统的各项功能指标并进行试验验证。文中 重点分析了汽车防夹基本算法，基于汽车振动系统模型和车窗机构电气模型提 出并分析了四种有效的抑制防夹过程中干扰的滤波算法。 完成包括卡尔曼滤波、
学校代码： 10213 密级：公开
工学硕士学位论文
汽车车窗控制系统及其防夹算法的研究
硕士研究生 导
：
封贵阳
师 ： 马新军
申 请 学 位 ： 工学硕士 学 科 ： 电气工程
所 在 单 位 ： 深圳研究生院 答 辩 日 期 ： 2014 年 6 月 授予学位单位 ： 哈尔滨工业大学
万方数据
Classified Index: TM46 U.D.C: 621.3
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万方数据
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
目
录
摘 要 ..........................................................................................................................I Abstract ....................................................................................................................... II 第 1 章 绪 论 ........................................................................................................... 1 1.1 汽车电子发展概述 ........................................................................................... 1 1.2 车窗智能控制系统的研究背景和意义 ........................................................... 2 1.2.1 课题研究的背景 ........................................................................................ 2 1.2.2 课题研究的意义 ........................................................................................ 3 1.3 国内外研究成果及分析 ................................................................................... 3 1.3.1 国外研究状况 ............................................................................................ 3 1.3.2 国内研究状况 ............................................................................................ 4 1.3.3 国内外研究状况分析 ................................................................................ 4 1.4 课题的主要研究内容 ....................................................................................... 5 第 2 章 车窗机构的机械参数及组成部分 ............................................................... 6 2.1 引言 ................................................................................................................... 6 2.2 车窗机构的机械组成部分 ............................................................................... 6 2.3 智能车窗系统的数学模型及关键参数计算 ................................................... 9 2.3.1 永磁直流电机及车窗系统基本参数 ........................................................ 9 2.3.2 永磁直流有刷电机的数学模型 ................................................................ 9 2.3.3 车窗机构传动系统的核心参数计算 ...................................................... 11 2.4 本章小结 ......................................................................................................... 14 第 3 章 车窗硬件电路与软件系统的设计 ............................................................. 15 3.1 智能车窗系统的基本架构 ............................................................................. 15 3.2 智能车窗控制模块硬件系统设计 ................................................................. 15 3.2.1 智能车窗系统主节点原理图 .................................................................. 15 3.2.2 智能车窗硬件 PCB 设计及实物图 ........................................................ 16 3.3 智能控制模块的主程序架构 ......................................................................... 17 3.4 按键扫描部分 ................................................................................................. 17 3.5 车窗初始化自学习部分 ................................................................................. 19 3.6 自适应部分 ..................................................................................................... 19 3.7 LIN 总线的实时通信控制 .............................................................................. 19 3.7.1 LIN 总线主要特点 ................................................................................... 19

汽车车窗智能防夹系统设计随着汽车的普及和人们对行车安全的要求不断提高，汽车车窗智能防夹系统的设计变得越来越重要。

该系统主要用于防止行车中乘客或车外的物体被车窗夹伤。

本文将详细介绍汽车车窗智能防夹系统的设计。

汽车车窗智能防夹系统由传感器和控制模块两部分组成。

传感器主要用于检测车窗周围的物体，包括乘客的手臂、头部等以及车外的障碍物。

控制模块则根据传感器的反馈信息来控制车窗的运动，实现防夹功能。

传感器方面，可以使用多种传感器来检测车窗周围的物体，如红外传感器、超声波传感器等。

这些传感器可以分布在车窗的周围，覆盖全方位的检测区域。

当传感器检测到有物体靠近车窗时，会发送信号给控制模块，以便控制车窗运动。

控制模块方面，需要具备一定的处理能力和控制算法。

当传感器检测到有物体靠近车窗时，控制模块会判断该物体的距离和速度，以及车窗当前的运动状态。

根据这些信息，控制模块可以做出相应的响应来防止物体被夹伤。

具体的控制算法可以分为两部分：一是车窗的开闭控制算法，二是车窗的速度控制算法。

开闭控制算法主要根据传感器的信号来判断车窗应该是开启还是关闭的状态。

当监测到乘客的手臂或头部靠近车窗时，控制模块需要及时将车窗关闭，以免发生夹伤事故。

速度控制算法主要用于控制车窗的运动速度。

当检测到车窗附近有靠近的物体时，控制模块需要适当地减慢车窗的运动速度，以防止物体被夹伤。

除了上述的基本功能外，汽车车窗智能防夹系统还可以具备一些扩展功能，如触摸屏控制功能，一键开启/关闭功能等。

触摸屏控制功能可以让乘客通过触摸屏来控制车窗的开闭，方便快捷。

一键开启/关闭功能则可以让乘客通过按钮来一键开启或关闭所有的车窗，提高操作的便利性。

汽车车窗智能防夹系统是一项非常重要的安全设计，可以有效地防止乘客或车外的物体被车窗夹伤。

该系统需要通过传感器来检测车窗周围的物体，并通过控制模块来实现防夹功能。

还可以通过扩展功能来提高系统的便利性和操作性。

汽车车窗智能防夹系统设计随着汽车行业的不断发展，汽车已经成为人们日常生活中不可缺少的交通工具，而汽车车窗是汽车的重要部件之一。

尽管汽车车窗提供了人们观赏、通风、透气的便利，但是由于车窗操作不当，会给人们带来危险。

以汽车窗户夹住孩子为例，据统计，全球每年有超过700名儿童因为被汽车窗户夹住而死亡。

因此，如何保证汽车窗户的安全使用成为了一个亟待解决的问题。

本文基于此背景，探讨了一种汽车车窗智能防夹系统。

设计思路主要源自对汽车车窗夹住人体的原理和特征的研究，以及对汽车电子控制技术的应用。

汽车车窗夹住人体的原理在于人的手或头、颈等身体部位挡住了车窗玻璃的虚拟面，从而触发细微的压力传感器，导致窗玻璃停止下行并弹回。

利用这一原理，设计一种基于汽车电子控制的汽车车窗智能防夹系统，可以通过安装车门内壁发射的红外线发射器和接收的红外线接收器，以及车窗底部的压力传感器，实现对夹住人体的识别和防夹保护。

1. 所需部件汽车车窗智能防夹系统需要的部件包括红外线发射器、红外线接收器、压力传感器、单片机、继电器等。

其中红外线发射器和接收器安装在车门内壁，作为测距传感器，可以识别是否有人体部位靠近车窗边缘。

压力传感器则安装在窗边框底部，可以感知车窗下降过程中的压力变化，判断是否有人体被夹住。

2. 系统原理本系统通过红外线测距，感知到人体接近窗侧缝隙，并通过压力传感器检测窗玻璃下降过程中的压力变化，判断窗玻璃是否夹住了人体。

当检测到人体靠近车窗时，系统会迅速关闭窗户，防止窗户夹住人体。

当检测到车窗夹住人体时，系统会自动停止窗户下降，并使窗户立即上升。

当窗户碰到障碍时，系统会继电器触发，关闭电源，同时发出警报声，提醒车主避免危险。

汽车车窗智能防夹系统采取模块化设计，分为信号输入模块、信号处理模块、信号输出模块和供电模块。

1. 信号输入模块信号输入模块包括红外线发射器和接收器和压力传感器，它们可以检测人体接近车窗和夹住人体的情况，并将这些信息传送到信号处理模块进行处理。

１ 车 门控 制 电机的物理模 型
车 门防 夹 控 制 系统 由直 流 电机 、减 速 器 、旋 转一 直 线运 动 变 换 装 置 等 组 成 ，针 对 此 系 统 的关
键 部 件 直流 电 机 ，基 于 其 物 理 特 性 ，建 立 车 门 电
机 的物 理模 型 【，如 图 １ 示 。 ３ 】 所
下 条件 ：
即纹 波 频 率 ＝ ｋ ，电流 纹 波 由绕 阻 电流 换 向所 ｎ 造 成 ，其 形 态 由换 向 电 流 是 否 为 直 线 、超 前 、滞
后所决 定 ；
２ ）电流 纹 波 中包 括 以 下信 息 ：转 速 信 息 、积
分 之后 的位置 信 息 、微 分之 后的加 速度 信息 ；
ｙ ｆ ｄ２
．
用机 械 方式 控 制 的车 门现 在 逐渐 改 成用 电子控 制 。 对 于 能够 自动 关 闭的 电 动 车 门 存 在 着夹 伤 人 甚 至 导 致 死亡 的危 险 ，因 而其 安全 性 也 成 为 一 个 越 来
越 被 人 关 注 的 焦 点 。 而 防夹 控 制 作 为 一 种 十 分 有 效地 安全 手 段 ，越 来越 广 泛 的应 用 于 自动 门控 制 系统 ，本 文 所 描述 的 电动车 门 防夹控 制 能 够 有 效 地解 决 电动 车 门存在 的安 全 隐患 。 所 谓 电 动 车 门防 夹 ，就 是一 旦 在 车 门 自动 关 闭过 程 中检 测 到 有 障碍 物 的存 在 ，车 门就 自动停 止 运 动 防 止损 毁 障碍 物 ， 同时 打 开 车 门， 以释 放 障碍 物 。 电动 车 门 防夹 的实 现需 要 考 虑两 个 关键 问题 ： 车 门位 置 的精确判 断 和夹物 力 的判 断 。

汽车车窗智能防夹系统设计汽车车窗智能防夹系统是一种针对汽车车窗夹人或夹物事件的保护性措施，可以有效地避免这种意外事件的发生。

该系统采用的原理是利用车窗上的传感器，一旦检测到物体进入车窗闭合范围，立即自动停止车窗的运动，避免夹人或夹物。

设计方案：一、传感器的选择车窗的安全问题应该作为汽车设计的重要指标之一，因此需要选用高精度、高稳定性的传感器。

可选择采用法国Stmicroelectronics公司的LIS3LV02DQ三轴加速度传感器。

该传感器可以直接被安装在现有的车窗电机上，并且具有高灵敏度、高精度和可调整的感应范围等特点，能够检测到车窗周边的所有物体。

二、控制系统的设计车窗智能防夹系统的控制系统应该包括传感器、处理器、驱动器等部分。

传感器会将检测到的数据发送给处理器，处理器通过算法进行分析，一旦检测到车窗周边有物体进入，便会自动切断电源，停止车窗的运动，避免夹人或夹物。

同时，驱动器也需要具有高精度、高效、高稳定性的特点，以确保车窗的开关能够稳定可靠地运行。

三、系统工作流程当车辆驶入停车场时，系统自动开启。

当手动开启车窗时，传感器开始检测，一旦检测到车窗周边有物体进入，控制系统会立即切断电源，停止车窗的运动。

当人或物离开时，控制系统会自动恢复电源，车窗也会自动关闭。

在整个过程中，系统会不断监测车窗周围的状态，确保车窗的安全性。

总结：随着汽车产业的快速发展，车窗的安全问题也越来越受到关注。

因此，设计一个智能化的车窗防夹系统显得十分必要，其采用先进的传感器技术和专业的控制系统，可以有效地预防车窗夹人或夹物事件的发生，提升车辆的安全性和用户体验。

汽车车窗智能防夹系统设计汽车车窗智能防夹系统是一种用于保护乘车人员安全的装置，它可以在车窗关闭过程中自动检测任意物体或人的存在，并及时停止车窗运动，以防止夹伤事故的发生。

本文将介绍汽车车窗智能防夹系统的原理、设计要求以及实现方法。

一、智能防夹系统的原理汽车车窗智能防夹系统的核心原理是通过感应器来检测车窗周围的环境，当感应器检测到任意物体或人靠近车窗时，系统将迅速停止车窗的运动，以避免夹伤事故。

一般情况下，智能防夹系统采用的感应器包括红外线传感器、光电传感器和超声波传感器等，这些传感器能够感应到物体的存在并及时反馈给系统。

1. 灵敏度高：智能防夹系统需要能够及时准确地感应到车窗周围物体的存在，对于突发事件要能够做出快速反应，及时停止车窗的运动。

2. 稳定可靠：智能防夹系统在工作过程中需要保持稳定可靠的性能，不受外界干扰的影响，能够正常工作。

3. 适应性强：智能防夹系统需要适用于不同型号和品牌的汽车车窗，能够方便地安装和调节。

4. 低功耗：智能防夹系统需要具有较低的功耗，以降低对汽车电池的消耗，延长电池寿命。

5. 声音和光报警：智能防夹系统需要具备报警功能，当系统检测到夹住物体时，能够通过声音和光的方式提醒乘车人员。

智能防夹系统可以通过以下方式来实现：1. 使用红外线传感器：红外线传感器能够通过感应红外线信号来检测车窗周围的物体，当物体靠近车窗时，红外线传感器会感应到并及时反馈给系统，系统根据反馈信息停止车窗运动。

四、总结汽车车窗智能防夹系统是一种用于保护乘车人员安全的装置，通过感应器来检测车窗周围物体的存在，并及时停止车窗的运动，以避免夹伤事故的发生。

智能防夹系统具有灵敏度高、稳定可靠、适应性强、低功耗、报警功能等特点，可以使用红外线传感器、光电传感器和超声波传感器等实现。

随着智能化技术的发展，汽车车窗智能防夹系统将得到进一步的改进和优化，为乘车人员提供更加安全舒适的乘车体验。

车窗防夹系统方案清晨的阳光透过窗帘的缝隙，洒在了我充满创意的工作台上。

在这个充满科技气息的清晨，我开始构思一个能够解决无数人困扰的方案——车窗防夹系统。

一、痛点分析想象一下，当你悠闲地驾驶着爱车，准备关上车窗享受一路风景时，突然传来一声惊叫——你的手被车窗夹住了！这种痛苦的经历，相信许多人都有过。

而传统的车窗防夹系统，要么反应迟钝，要么灵敏度过高，导致使用体验不佳。

因此，我们需要一个更加智能、高效的车窗防夹系统。

二、方案设计1.系统构成（1）传感器：安装在车窗边缘，用于实时监测车窗附近的障碍物。

（2）控制器：接收传感器信号，并控制车窗电机。

（3）车窗电机：驱动车窗上升或下降。

（4）显示屏：用于显示车窗状态和警告信息。

2.工作原理当车窗开始上升时，传感器实时监测车窗附近的障碍物。

一旦检测到障碍物，传感器立即将信号发送给控制器。

控制器根据信号判断障碍物的大小和位置，然后控制车窗电机减速或停止，从而避免夹伤乘客。

3.技术创新（1）智能识别：采用先进的图像识别技术，能够准确识别车窗附近的障碍物，提高防夹效果。

（2）自适应调节：根据障碍物的大小和位置，自动调整车窗电机的运行速度，实现柔和关窗。

（3）实时反馈：在车窗运行过程中，实时显示车窗状态和警告信息，让乘客安心。

三、实施步骤1.市场调研：了解市场需求，收集用户反馈，为方案设计提供依据。

2.技术研发：针对方案设计，进行技术研发，包括传感器、控制器和车窗电机的选型及软件开发。

3.原型制作：根据研发成果，制作车窗防夹系统的原型机。

4.测试验证：对原型机进行测试，验证系统的可靠性、稳定性和安全性。

5.批量生产：在测试验证通过后，进行批量生产，将产品推向市场。

四、预期效果1.提高乘客安全：有效避免乘客在关窗过程中被车窗夹伤。

2.提升驾驶体验：智能识别和自适应调节功能，让关窗过程更加轻松、舒适。

3.减少维修成本：采用先进的技术和材料，降低系统故障率，减少维修成本。

电动车窗防夹设计电动车窗防夹设计电动车窗防夹系统概述电动车窗防夹系统是未来轿车的必备功能之一，在车窗上升过程中，车窗机构可以检测到运动方向上的障碍物或夹紧力，一旦有异常现象，就会迅速停止电机或改变电机的运动方向。

目前大部分车型已经具备这种安全特性。

汽车批量生产中采用的防夹方案有通过测量电机电流和采用霍尔传感器两种方式。

目前市场上销售的许多中低端车型都采用测量电机电流的方式，这种方式的特点是成本较低，技术成熟，但是未来的发展趋势却是采用霍尔传感器。

其原因在于：如果只采用检测电流的方式实现防夹功能，不能给车窗准确定位，例如不能准确区别玻璃是遇到障碍物还是到达顶端，因为这两种情况下电流都会增大，不便于判断防夹区的上下沿，也不利于精确判断防夹力和在使用中进行自学习。

本文介绍的电动车窗防夹系统采用霍尔传感器进行控制，可以检测电机的转速变化和车窗的行程。

与检测电机电流的方式相比，这种方式不仅可以实现相同的功能，而且更加直观，数学模型的构建更方便，算法也比较简单，同时还能实现自学习等功能。

电动车窗防夹系统设计的要求电动车窗防夹控制设计的基本要求有：第一次运行时可以自学习车窗的长度；数据保存在非易失性存储器中；厂家可以使用配置模式；用户可用一键上升/下降两种模式；自动关闭车窗（熄火信号）；门自锁控制（防止小孩频繁操作）；LIN/CAN接口（可选）。

前门的防夹力符合欧盟规定，每点的防夹力在60～100N之间。

具体的要求有：当电机上升过程触发防夹时，停止电机，当检测到防夹时，车窗向下运行一定的时间（由厂家具体制定）。

在整个车窗运动区域，只在特定的区域有防夹功能，并不是整个区域都防夹。

电机速度可控制，在车窗的中间部位，电机全速运行；当车窗到达最顶端或最底端时，电机减速防止玻璃破碎和产生撞击声。

进一步的要求有：控制板的待机静态电流为1～5mA，根据符合的欧盟标准不同而定。

另外系统的设计还需要带电池反极性保护及支持高达25V的电池电压，电压尖峰保护超过100V。

（完整版）汽车防夹电动车窗的⼯作原理汽车防夹电动车窗的⼯作原理⽬前，汽车的防夹电动车窗（包括防夹电动天窗）的防夹功能的实现需要“触觉”、“视觉”的配合。

所谓“触觉”，便是当电动车窗机构感触到有异物在玻璃上，会主动停⽌玻璃上升⼯作。

防夹电动车窗的电路原理如图，在关闭的过程中，驱动机构中有电⼦控制单位（ECU）及霍尔传感器时刻检测电动机的转速，当霍尔传感器检测到转速有变化时就会向ECU传送信息，ECU向继电器发出指令，使电动机停转或反转（下降），车窗也就停⽌上升或下降。

防夹电动车窗的电路原理图防夹电动车窗重要是针对快速升降（主要是上升），在快速上升过程中，如果有⼿臂或者其他物体进⼊玻璃上升区域内时，玻璃上升受到阻碍，停⽌上升，但电机仍在⼯作，所以会造成电机过热甚⾄烧坏电机。

防夹系统主要是防备⾏⼈在玻璃上升过程中被夹伤，同时也起到了防⽌电机过热和烧坏（欢迎专家指正）。

在电机上⾯会有⼀个防夹模块（防夹ECU），当玻璃在上升过程时受到阻碍，当阻⼒⼤于⼀定值时（防夹ECU标定值），ECU会判断玻璃上升区域有障碍物，停⽌上升并翻转，避免电机过热或者烧坏的情况发⽣。

防夹模块需要根据不同的路况进⾏标定，保证电机不会由于误判⽽翻转。

1.防夹电动车窗车窗玻璃移动过程中的阻⼒变化与车窗玻璃到达终端的阻⼒是不⼀样的，后者阻⼒远较前者阻⼒⼤得多，因此控制⽅式也不⼀样。

2.当车窗玻璃到达关闭的终端时因阻⼒变⼤电动机过载电流也变⼤，继电器靠过载保护装置会主动切断电流。

有的汽车设有玻璃升降中点的限位开关，当玻璃到达终端时压住限位开关，电流被切断电动机就停⽌运转了。

防夹功能原理所谓防夹，便是加装⼀组电流感应器，由霍尔传感器时刻检测着电动机的转速，当电动车窗升起时，⼀旦电动马达转速减缓，当霍尔传感器检测到转速有变化时就会向ECU报告信息，ECU向继电器发出指令，电路会让电流反向，使电动机停转或反转（下降），于是车窗也就停⽌移动或下降，因此具有⼀定的防夹功能。

05
未来展望
电动车窗技术的发展趋势
智能化
节能环保
随着人工智能和物联网技术的不断发 展，未来电动车窗将更加智能化，能 够实现远程控制、语音控制、自动升 降等功能，提升驾驶体验。
随着环保意识的提高，电动车窗将更 加注重节能环保，如采用更高效的车 窗密封材料和驱动方式，降低能耗和 排放。
安全性增强
随着安全意识的提高，电动车窗的安 全性能也将得到进一步增强，如采用 更可靠的防夹技术、增加车窗破碎等 安全措施，保障乘客安全。
霍尔防夹技术的原理
霍尔防夹技术利用霍尔效应原理，通过检测磁场变化来感知车窗玻璃的移动。当车窗玻璃上升时，电机线圈产生磁场，霍尔 元件检测到磁场变化，将信号传递给控制器。控制器根据接收到的信号判断车窗是否遇到阻力，从而控制电机反转以松开车 窗。
霍尔防夹技术通过精确控制电机反转的时机和角度，确保车窗在遇到阻力时能够迅速停止并松开，从而避免夹伤乘客或物品 。
汽车电动车窗霍尔防夹与纹波防夹
目录 Contents
• 汽车电动车窗概述 • 霍尔防夹技术 • 纹波防夹技术 • 霍尔防夹与纹波防夹的比车窗的定义与功能
定义
汽车电动车窗是指通过电力驱动 实现车窗的升降功能，是现代汽 车的重要组成部件之一。
功能
汽车电动车窗具有升降车窗、防 夹功能、遥控开关等功能，极大 提升了驾驶的便利性和舒适性。
对电机性能要求高
由于需要控制电机的电流，因此对电 机的性能要求较高。
控制精度较低
由于控制方式较为简单，因此控制精 度较低。
04
霍尔防夹与纹波防夹的比较
技术性能比较
霍尔防夹
利用霍尔效应原理，通过检测磁场变化来感知车窗位置，具有高精度和可靠性 。

降
升
按钮手感曲线
触发点
b.按钮采用档位区分，按钮上升有两个档，下降有两个档位。 按钮手点
自动 触发点
电信号输出实现
机械档位实现
方案一： 通过按钮上的 档位轨道实现按钮 的两个档位。
通过同一组导电橡胶中 两个KEY的高度差，实现两 个档位的电信号量的触发。
2.1功能实现： 通过操作按钮，推动导电橡胶与线路板接触，实现点动/自动上升 及点动/自动下降控制信号的输出。
按钮 导电 橡胶
PCB
2.2档位实现： 点动档与自动档的区分，常用两种方案； a.采用触发时间进行区分，开关按钮只有上升及下降两个档位。当触发 时间<300ms时为自动档输出，当触发时间>300ms时为点动档输出。
2.6 线束对接方式 开关外壳上自制线束对接护套结构，实现与整车线束的联接。
三、防夹方案
3.防夹方案采用常用的重力传感的方案。
3.1基本原理： 电机上的霍尔传感器给控制器发送脉冲信号，依据脉冲 信号的变化来判断车窗玻璃的位置以及是否遇到障碍物。
霍尔 元件
脉冲信号 通过脉冲的数量判断玻璃的位置； 通过脉冲宽度判断是否有障碍物； 如上图所示，防夹功能只在防夹区 起作用，车窗底部及顶部关闭防夹 功能。
3.4初始化：
持续按住升降器上升键使玻璃上升，但此时玻璃最多只上升45mm，玻璃 随即停止；然后待释放开关后再次持续按住上升键，仍旧最多只上升45mm。 此过程直到玻璃上升发生堵转，即直到升降器上升到顶不能再上升，则完成基 本初始化。
3.5总 结:
根据多次反复验证、不断改进/调整运算方案。我们的控制模块可以有效的 防止，对道路的振动、断电、扰动和不正确的夹物检测有反应，而且还能够根 据环境对磨擦力的影响(如温度、湿度和结冰等)和系统中的电子及机械部分随时 间的变化而发生的老化、局部变形、磨损等因素做出自适应调整。

83电子技术Electronic Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering1 前言电动车窗功能使驾驶员和乘客的操作变得方便，但是车窗的上升速度较快，在上升过程中推力较大，这在一定程度上存在安全隐患容易造成乘客受伤。

研究表明[1]，车窗在向上移动过程中，其向上推动的防夹力可高达350N 。

这意味着若出现夹持事件，只有约8mm 厚的薄玻璃将高达35kg 的重量压到人或者动物的肢体上，这将对被夹持的人或动物造成极大的伤害，造成窒息性伤害只需要98N 的防夹力。

因此没有防夹保护的车窗，当向上移动时将会非常危险。

为了避免意外的发生，在国际上特别是欧美发达国家，已经制定了相应的法律法规，如欧洲的74/60/EEC ，美国的FMVSS118。

对于车窗防夹系统的性能要求做出了明确规定，车窗防夹已成为强制性的汽车标准配置，为车辆的安全性、可靠性等人性化要求保驾护航。

我国在2009年也颁布了国家标准GB11552-2009规范，对车窗防夹系统的作了强制且详细的技术要求。

电动车窗防夹方案虽然各式各样，本质上都是分析电机反馈的转速或者电流信号为车窗状态信息的来源，以此来确定车窗的位置和受力来实现防夹。

现有的防夹方法大概可以分为，以霍尔传感器为研究对象的方法，和研究电机电流的方法。

接下来重点讨论本文的电流纹波算法。

2 纹波防夹算法介绍电机与蜗轮蜗杆减速器相连，通过减速器将高转速转换为低转速和高转矩。

这种转矩通过卷扬轮转化为钢索的牵引力，然后使车窗作上下的直线运动。

同理，该作用力也反向作用于电机。

当车窗遇到障碍物时，将在钢索中产生反作用力。

这种力将通过卷扬轮转化为转矩。

这个转矩会给升降电机带来额外的负载，从而导致电机转速降低。

那么测量电机转矩会得到与测量车窗的运行的力相同的结果。

当然，这个计算过程需要乘以常数，该常数来自机械常数值和传动系数。

汽车车窗智能防夹系统设计随着汽车的普及和使用，车窗防夹系统的重要性越来越受到人们的关注。

车窗智能防夹系统是一种能够保护乘客安全的设备，能够在车窗升降过程中自动感知是否有物体或人员被夹住，并及时停止窗户的升降，以避免危险的发生。

本文将从设计原理、感知方式、控制方式以及系统优化等方面分析汽车车窗智能防夹系统的设计。

设计原理是汽车车窗智能防夹系统的核心。

主要原理是通过安装在车窗上的传感器，对车窗附近的物体进行感知。

当传感器检测到物体时，系统会自动停止车窗的升降动作，以防止物体或人员被夹住。

传感器可以采用多种技术，如红外线、超声波、光电等，以提高系统的感知精度和可靠性。

感知方式是影响系统性能的重要因素。

传感器的选择和布置对系统的感知能力和速度都有很大的影响。

传感器应该能够准确地感知到车窗附近的物体，并且能够及时地将感知信号传输给控制单元。

传感器的布置可以根据车窗的结构和车厢空间的特点来确定，以提高系统的感知效果。

控制方式也对系统的性能起着至关重要的作用。

控制单元应该能够根据传感器的信号实时地控制车窗的升降动作。

控制方式可以采用硬件控制和软件控制相结合的方式，以提高系统的灵活性和可靠性。

硬件控制可以实现传感器的信号采集和处理，以及车窗控制装置的动作控制。

软件控制可以实现系统的智能化和自适应功能，以提高系统的安全性和性能。

系统的优化也是车窗智能防夹系统设计的重要方面。

通过对传感器的优化和控制策略的改进，可以提高系统的稳定性和可靠性。

系统的自诊断和故障检测功能也能够提高系统的使用寿命和维护效率。

对系统进行仿真分析和实际测试，可以评估系统的性能指标并进行优化，以满足用户的需求。

汽车车窗智能防夹系统的设计需要考虑传感器的选择和布置、控制方式的选择和优化，以及系统的自适应和自诊断功能等方面。

通过优化设计，可以提高系统的感知能力、控制精度和安全性，为乘客提供更加安全和舒适的使用体验。