电动门窗防夹发展新趋势-基于电机纹波的防夹

门窗自动升降、天窗自动开合，这已经成为汽车舒适配置的必选项目。然而，随着越来越多的汽车上安装电动门窗和天窗，潜在的危险也随之而来，电动门窗夹伤手指的事件时有发生，电动天窗致使儿童被夹死亡一事更是一度将电动门窗和天窗的安全性推上风口浪尖，并引起了整车厂、零部件企业和媒体的广泛关注和讨论。为了避免乘客受到伤害，电动门窗和天窗具备防夹功能已成为一种必然趋势。

为保障人员的安全，我国与北美、欧洲、日本等许多国家和地区都出台了针对车窗与天窗的防夹功能的法规标准。即通过电机操作闭合部件闭合的过程中，在法规规定的范围内（4mm-200mm）如果遇到物体或人的身体阻碍时（防夹力大于100N），电机必须能够检测出并反转运行，其也被称为防夹功能。因此对门窗控制器提出两个要求：一是要精确判断出门窗运动的位置，二是遇到障碍物时能够准确识别出防夹力大小，达到设定的阈值及时反转门窗。此外需要防夹算法具有自适应性，能够根据不同电压、温度、车速以及结构老化自动调整相应参数，避免发生误防夹，并能够准确地识别出防夹力大小，满足法规要求。

目前电动天窗和门窗防夹主要基于如下两种方案：霍尔传感器方案和电机电流纹波方案。

基于霍尔传感器的方案需要在电机上安装磁环，磁环随电机转动，并经过霍尔传感器产生方波信号，方波个数反映了天窗的位置，遇到障碍物时电机运动速度变慢，对应方波信号周期变大，据此进行防夹判断。优点是霍尔信号与位置对应准确，但霍尔传感器需要贴近磁环安装，且每个电动门窗需要一个控制器。

有刷直流电机在换相过程中会产生电流纹波，纹波的个数与电机转速和换向片的个数成正比，因此若能提取出电流纹波便可得到门窗运动的位置信息，同时当门窗运动过程中遇到障碍物时电流会增大，可根据电流的大小进行防夹判断，这便是基于纹波的防夹方案原理。

相比于霍尔防夹方案，基于电流纹波的方案无需专用的霍尔传感器，免去了安装磁环、霍尔传感器及线束成本，此外可采用单控制器控制同时控制四个车门，节省了控制器成本，提高了整车集成度。近年来OEM竞争愈发激烈，对成本控制更为敏感，基于电机纹波的防夹方案能够大大降低成本，是未来电动门窗防夹的发展趋势。

4合1门窗控制器方案

基于纹波进行位置记录及防夹判断原理为：通过采样电阻将电机驱动端运行电流转换为电压信号，并进行放大处理，放大后的信号分成两路，一路直接被MCU采集，作为防夹及堵转判断依据；另一路经过高通后与参考电压比较得到与位置对应的方波信号，通过MCU记录方波脉冲个数便得到门窗位置信息。从而实现门窗位置记录及防夹检测功能。

纹波防夹系统原理

防夹检测原理为，初始化过程学习门窗运动过程中的参考电流值，进入正常运行时将实时电流值与参考电流值相比较，二者差值乘上比例系数得到实时的防夹力，当遇到障碍物时电流增大，与参考电流的差值增大，若计算出的防夹力大于设定的阈值，则给出防夹反转标志命令门窗反转，避免造成人体伤害。

防夹检测原理

环境温度、车窗老化等情况会造成机械结构变化，防夹算法具有自适应功能，能够自动更新参考电流值，从而提高防夹力检测准确性并避免发生误防夹；此外，防夹算法能够根据环境温度、电压波动、车速信息、生产模式/用户模式等不同工况进行阈值补偿，避免发生误防夹。

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