防夾功能主要是指當車窗上升的過程中遇到障礙物（如手、頭等）時
，可以識別出車窗處於夾持狀態，並令其立即停止上升並反向下降
，從而避免事故的發生，是汽車人性化的重要體現。

 

此功能也被許多國家納入了法律規範中。美國交通部頒布了針對電動車窗係統的法規FMVSSII8，歐盟標準74/60/EWG也對防夾保護裝置應確保的防夾力進行了明確規定。中國也已頒布了類似的法規（GB 11552-2009）

，要求自2012年起，新增車輛的電動玻璃升降器應具有防夾功能，且防夾力小於100N，也就是說在防夾力達到100N前
，車窗玻璃開口在4~200mm範圍時，車窗應停止上升並且反向下降。

 

目前電動車窗的防夾功能主要是通過以下兩種方案實現：霍爾傳感器方案和基於紋波計數的無傳感器方案。

 

1.霍爾傳感器方案

 

cifanganzaidianjizhoushanganzhuangcihuan，zaicihuanfujinanzhuanghuoerchuanganqi
，dangdianjizhuandongshidaidongcihuanzhuandong，zaihuoerchuanganqishangganyingchugaodidianpingdemaichongxinhao
，maichongdegeshufanyingledianjideweizhi，maichongdepinlvfanyingledianjidezhuansu。

 

當電動車窗上升並遇到障礙物時，阻力變大，電機轉速將減慢，對應脈衝信號的脈寬將變大，此時係統會向ECU模塊報告信息

，ECU向繼電器或電機驅動芯片發出指令，使電機停轉或者反轉，從而令車窗停止或下降，實現防夾判斷。

 

DRV5013-Q1是一款雙極性霍爾效應傳感器
，具有寬工作電壓範圍（2.7 至38V）和高達-22V的反極性保護
，使得該器件廣泛適用於各種汽車應用。此外，該器件還具有拋負載、輸出短路和過流等內部保護功能。

 

圖1 DRV5013-Q1的場方向定義

 

圖2 DRV5013-Q1輸出

 

此方案需要安裝磁環且每個車窗都需各自的控製器
，因此成本較高。

 

相比於霍爾傳感器方案

，基於紋波計數的無傳感器方案可以節省磁環、霍huo爾er傳chuan感gan器qi及ji相xiang關guan線xian束shu的de成cheng本ben。此ci外wai，此ci方fang案an可ke以yi用yong單dan控kong製zhi器qi同tong時shi控kong製zhi多duo個ge車che窗chuang

，能neng夠gou提ti高gao整zheng車che的de集ji成cheng度du
，進jin一yi步bu降jiang低di控kong製zhi器qi的de成cheng本ben。因yin此ci，基ji於yu紋wen波bo計ji數shu的de無wu傳chuan感gan器qi方fang案an將jiang成cheng為wei未wei來lai電dian動dong車che窗chuang防fang夾jia的de發fa展zhan趨qu勢shi。

 

2.基於紋波計數的無傳感器方案

 

紋波計數的無傳感器方案是利用轉子轉動過程中，電刷在電級間切換產生電流紋波，並對這種電流波動進行采樣、分析和控製。

 

圖3 直流電機

 

此方案首先通過采樣電阻將電機電流信號轉換為電壓信號
，並通過運放對電壓信號進行濾波和放大，放大後的信號一路經過AD轉換成數字信號給到MCU，zuoweifangjiajiduzhuandepanduanyiju，lingyilutongguolvboqihebijiaoqidedaofangboxinhao，cifangbodepinlvhedianjidezhuansuchengzhengbi。tongguofangbodegeshuhepinlvkeyipanduandianjideweizhihezhuansu。

 

圖4 TIDA-01421的係統框圖

 

參考設計TIDA-01421提供了一種無傳感器的紋波防夾方案。該設計主要分為以下幾個部分：

 

電流檢測放大

 

INA240-Q1是一個寬共模範圍，高精度，雙向電流檢測放大器。該器件具有–4V至80V的共模範圍
，120dB的超大共模抑製比，能夠提供準確，低噪聲的測量結果。

 

應用中可以在INA240-Q1的輸入端使用一個簡單的RC輸入濾波器，以減少高頻電機電刷產生的噪聲和潛在的PWM開關噪聲。

 

帶通濾波器

 

電流檢測放大器的輸出通過有源帶通濾波器進行濾波，以消除額外的噪聲和直流分量

，從而得到電流紋波信號。

 

TLV2316-Q1是一款雙通道，低壓，軌至軌通用運算放大器。該器件具有單位增益穩定的集成RFI 和EMI 抑製濾波器，在過驅條件下不會出現反相，並且具有高靜電放電(ESD) 保護(4kV HBM)。

 

差分放大器

 

在(zai)電(dian)機(ji)啟(qi)動(dong)時(shi)，電(dian)機(ji)電(dian)流(liu)會(hui)出(chu)現(xian)非(fei)常(chang)大(da)的(de)初(chu)始(shi)尖(jian)峰(feng)
，即(ji)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)。該(gai)電(dian)流(liu)尖(jian)峰(feng)足(zu)夠(gou)大(da)且(qie)足(zu)夠(gou)慢(man)
，以(yi)至(zhi)於(yu)不(bu)能(neng)被(bei)高(gao)通(tong)電(dian)路(lu)濾(lv)除(chu)。通(tong)過(guo)差(cha)分(fen)放(fang)大(da)器(qi)，可(ke)以(yi)從(cong)信(xin)號(hao)中(zhong)消(xiao)除(chu)這(zhe)種(zhong)低(di)速(su)，高(gao)振(zhen)幅(fu)電(dian)流(liu)尖(jian)峰(feng)，從(cong)而(er)生(sheng)成(cheng)一(yi)個(ge)低(di)噪(zao)聲(sheng)的(de)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)，供(gong)下(xia)一(yi)級(ji)比(bi)較(jiao)器(qi)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)。

 

比較器

 

經由差分放大器輸出的信號通過比較器最終產生一個0V至3.3V的方波信號，其頻率等於電機電流紋波頻率。此方波信號最終供給MCU用於計數。

 

LMV7275-Q1是一款軌至軌輸入低功耗比較器，並具有漏極開路輸出。小型SC-70封裝非常適合低電壓，低功耗、對空間要求嚴格的設計。 

 

圖5 各級輸出波形

 

綜上所述，本文介紹了兩種應用於電動車窗防夾的方案——霍(huo)爾(er)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)紋(wen)波(bo)防(fang)夾(jia)技(ji)術(shu)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)
，比(bi)較(jiao)了(le)紋(wen)波(bo)方(fang)案(an)相(xiang)對(dui)於(yu)霍(huo)爾(er)在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)優(you)勢(shi)。雖(sui)然(ran)霍(huo)爾(er)方(fang)案(an)以(yi)其(qi)成(cheng)熟(shu)技(ji)術(shu)和(he)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)，占(zhan)據(ju)著(zhe)目(mu)前(qian)市(shi)場(chang)上(shang)車(che)窗(chuang)防(fang)夾(jia)應(ying)用(yong)的(de)主(zhu)導(dao)地(di)位(wei)，但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)機(ji)械(xie)加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)和(he)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)，紋(wen)波(bo)技(ji)術(shu)市(shi)場(chang)份(fen)額(e)的(de)增(zeng)加(jia)趨(qu)勢(shi)將(jiang)越(yue)發(fa)明(ming)顯(xian)。

 

 

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