隨著現代汽車技術的發(fā)展，汽車的電子化、智能化、網絡化提高了汽車的舒適性，但同時對于汽車的安全性提出了新要求。電動車窗通過電機來驅動車窗玻璃自動升降，許多電動車窗不具備檢測障礙物自行防夾，對乘客存在了一定的安全隱患，特別是年齡較小的兒童乘客。美國交通部頒布了FMVSS118，并嚴格規(guī)定轎車和小型貨車強制執(zhí)行該法規(guī)。雖然國內還沒有相關法律的規(guī)定，但在不影響舒適性的前提下，設計一款防夾系統是汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢。
LIN(Local Interconnect Network)總線全稱為區(qū)域互連網絡，是一種結構簡單、配置靈活、成本低廉的新型低速串行總線。文中設計了一種基于LIN總線電動車窗防夾系統，通過LIN總線可將車窗狀態(tài)、控制參數傳輸至主控終端進行顯示，并組建車窗防夾網絡，可以拓展到車身的其他部分。車窗玻璃的實時位置通過霍爾傳感進行檢測，根據驅動電機的電樞電流變化進行障礙物判斷，將其結合以實現防夾功能。選取Freescale公司的MM912F634為車窗控制器，電機驅動采用繼電器。該方案生產工藝簡單、兼容性好、成本低、抗外界干擾能力強，解決了安全隱患，提高了汽車的安全性能。
1 電動車窗防夾系統方案
電動車窗防夾主要是指在玻璃上升過程中，夾到障礙物達到一定程度后，車窗會自行停止。防夾區(qū)域、防夾閾值力、防夾執(zhí)行動作，是實現防夾功能的3個重要指標。根據FMVSS118標準可知：(1)防夾區(qū)域定義為從離門窗頂端4～200 mm的區(qū)域。(2)防夾閾值力為100 N。(3)當遇到障礙物時，車窗電機反向，車窗玻璃下降一段距離后停止，等待用戶的進一步指令。防夾功能只在指定的防夾區(qū)域開啟，準確檢測車窗玻璃的實時位置是首要任務。
1.1 車窗玻璃位置檢測
車窗升降方式一般分為鋼絲式和機械手臂式，論文著重針對于手臂式進行研究。車窗的上升、下降主要通過車窗電機及機械手臂實現，機械手臂采用交叉式，隨著電機的轉動，兩個交叉手臂的交叉角度會發(fā)生變化，進而使車窗的驅動力臂變化，最終車窗玻璃將隨著電機的正反轉實現升降。在車窗玻璃升降過程中，升降距離跟電機的轉數成比例，電機的轉子旋轉，會使霍爾傳感器產生脈沖信號，MM912F634將霍爾脈沖信號進行計數，通過多次實際測量獲取參考基準值，根據參考值可計算出當前車窗玻璃的位置，同時將參考基準值通過LIN總線傳到主控單元中進行保存，車窗控制器可根據車窗玻璃當前所處的區(qū)域判斷是否啟動防夾功能。由于車窗結構存在磨損，主控單元可自行對每一個車窗進行校正。
1.2 電流檢測
車窗電機電流檢測是檢測防夾閾值力的一個主要手段，電機電樞電流會根據負載變化而產生改變，電流檢測部分的關鍵是電流閾值的判斷，電流閾值的準確性決定防夾系統的穩(wěn)定性，電流的檢測往往容易受到電機啟動、車窗機械結構等因素的干擾，檢測電流時需要對信號進行放大、濾波等處理，保證電流檢測的準確性。信號采集過程需要通過多次測試，以選取合適的濾波方法。
1.3 系統方案的確定
車窗防夾系統主要包括4個子單元和一個主控單元，主控單元由控制器(MC9S12DG128)和液晶控制屏(Z2104)組成。每個子單元包含控制器(MM912F634)、位置檢測模塊、電流檢測模塊和電機驅動模塊，通過LIN總線連接到主控單元上，形成車載LIN網絡，駕駛員可以通過液晶控制屏對每個車窗進行控制。每個車窗的構成基本相同，車窗位置、閾值力均參考FMVSS118標準。具體結構如圖1所示。
