汽車窗電機位置及故障檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種汽車窗電機位置及故障檢測電路，包括：位置檢測電路和故障檢測電路；其中，位置檢測電路包括依次連接的交流采樣電路、第一放大電路、濾波電路和整形輸出電路；交流采樣電路的輸入端與電機連接，用于采集電機電壓的交流分量；整形輸出電路的輸出端輸出電機電壓交流分量的脈沖波形，該脈沖波形用于電機位置檢測的計算；所述故障檢測電路包括依次連接的直流采樣電路和第二放大電路；直流采樣電路的輸入端與電機連接，用于采集電機電壓的直流分量；第二放大電路的輸出端輸出經放大的電機電壓的直流分量，用于電機故障檢測的判斷。本實用新型通過對電機電壓交流分量及直流分量的采集，在無傳感器情況下實現電機位置及故障檢測。
【專利說明】汽車窗電機位置及故障檢測電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及汽車窗電機位置及故障檢測領域。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術在汽車領域的廣泛應用，大量汽車采用電動系統，例如通過電機來控制汽車窗的自動升起和關閉，從而提高了乘坐的舒適性。但是，在自動升窗的過程中，如果誤操作，汽車窗會有卡死、擠壓和傷人的潛在危險。因此，各國法規也紛紛對汽車窗的防夾進行規定。而在汽車窗的防夾算法中，獲取汽車窗的電機運行位置必不可少。
[0003]在現有技術中，檢測汽車窗的電機運行位置通常是通過在電機或車窗處增加位置傳感器來實現，這就增加了傳感器及線束的費用，以及車輛整體造價及故障率。
[0004]此外，現有的汽車窗電機故障檢測只通過電流來檢測，當電機堵轉而過熱、電阻增大，或電機短路等故障出現時，則不能檢測出電機發生故障。
實用新型內容
[0005]本實用新型實施例的目的在于提供一種汽車窗電機位置及故障檢測電路，以低成本實現汽車窗電機位置檢測，同時解決當電機堵轉或短路時不能檢測出電機故障的問題。
[0006]一種汽車窗電機位置及故障檢測電路，包括:位置檢測電路和故障檢測電路；其中，
[0007]所述位置檢測電路包括:
[0008]輸入端與電機連接、用于采集所述電機電壓的交流分量的交流采樣電路；
[0009]用于將所述交流分量進行放大的第一放大電路；
[0010]用于將經所述第一放大電路放大的交流分量進行濾波的濾波電路；和
[0011]用于將經所述濾波電路濾波的交流分量進行整形的整形輸出電路，所述整形輸出電路的輸出端輸出所述電機電壓交流分量的脈沖波形，該脈沖波形用于電機位置檢測的計算；
[0012]其中，所述交流采樣電路與所述第一放大電路、濾波電路和整形輸出電路依次連接；
[0013]所述故障檢測電路包括:
[0014]直流采樣電路和第二放大電路；
[0015]所述直流采樣電路的輸入端與電機連接，用于采集電機電壓的直流分量；
[0016]所述直流采樣電路的輸出端與所述第二放大電路的輸入端連接；
[0017]所述第二放大電路的輸出端輸出經放大的電機電壓的直流分量，用于電機故障檢測的判斷。
[0018]優選地，所述交流采樣電路包括第一電容、第一電阻；
[0019]所述第一電容與第一電阻連接，并且連接端作為所述交流采樣電路的輸入端與所述電機連接；[0020]所述第一電容的另一端作為所述交流采樣電路的輸出端；
[0021]所述第一電阻的另一端接地。
[0022]優選地，所述第一放大電路包括第一放大器、第二電阻、第三電阻；
[0023]所述第一放大器的正向輸入端與所述交流采樣電路的輸出端連接，負向輸入端通過第三電阻接地，輸出端作為所述第一放大電路的輸出端；
[0024]所述第二電阻的一端與第一放大器的負向輸入端連接，另一端與第一放大器的輸出端連接。
[0025]優選地，所述濾波電路包括第四電阻和第二電容；
[0026]所述第四電阻一端與所述第一放大電路的輸出端連接，另一端通過第二電容接地；
[0027]所述第四電阻與第二電容的連接端作為所述濾波電路的輸出端。
[0028]優選地，所述整形輸出電路包括第二放大器、第五電阻、第六電阻；
[0029]所述第二放大器的正向輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，負向輸入端通過第六電阻接地，輸出端作為所述整形輸出電路的輸出端；
[0030]所述第五電阻的一端與第一放大器的負向輸入端連接，另一端與第二放大器的輸出端連接。
[0031]優選地，所述直流采樣電路包括所述第一電阻；
[0032]所述第二放大電路包括第三放大器、第七電阻、第八電阻；
[0033]所述第三放大器的正向輸入端與所述第一電阻和第一電容的連接端連接，負向輸入端通過所述第八電阻接地，輸出端作為所述第二放大電路的輸出端；
[0034]所述第七電阻的一端與第三放大器的負向輸入端連接，另一端與第三放大器的輸出端連接。
[0035]本實用新型實施例提供的一種汽車窗電機位置及故障檢測電路，通過對電機電壓交流分量的采集，并經過放大、濾波和整形的處理，最終得到所述交流分量的脈沖波形，由控制電路對該脈沖波形進行相應的計算處理，就可以通過電機旋轉的圈數進而得知汽車窗電機的位置，而無需采用專門的位置傳感器來實現，減少了傳感器及相應線束的費用以及車輛整體造價，從而以低成本實現汽車窗電機位置檢測。同時，通過對電機電壓直流分量的采集，由控制電路結合該直流分量和計算出來的電機運行最小轉速所對應的脈沖頻率，綜合判斷電機是否發生故障，并且能夠判斷出電機是否堵轉或短路等故障，從而解決當電機堵轉或短路時不能檢測出電機故障的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本實用新型實施例提供的汽車窗電機位置及故障檢測電路的結構框圖；
[0038]圖2為本實用新型實施例提供的汽車窗電機位置及故障檢測電路的原理圖。【具體實施方式】
[0039]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0040]參見圖1，本實用新型實施例提供一種汽車窗電機位置及故障檢測電路，包括位置檢測電路1、故障檢測電路2、電機3和控制電路4。
[0041]其中，位置檢測電路I包括交流采樣電路10、第一放大電路11、濾波電路12和整形輸出電路13。交流米樣電路10的輸入端與電機3連接,用于米集電機電壓的交流分量；交流采樣電路10的輸出端與第一放大電路11、濾波電路12和整形輸出電路13依次連接；整形輸出電路13的輸出端輸出電機電壓交流分量的脈沖波形，該脈沖波形輸入給控制電路4用于電機位置檢測的計算。
[0042]故障檢測電路2包括直流采樣電路20和第二放大電路21。直流采樣電路20的輸入端與電機3連接，用于采集電機電壓的直流分量；直流采樣電路20的輸出端與第二放大電路21的輸入端連接；第二放大電路21的輸出端輸出經放大的電機電壓的直流分量,輸入給控制電路4用于電機故障檢測的判斷。
[0043]在一種實施方式中，所述控制電路4可由單片機及其外圍電路組成。
[0044]通常，汽車窗升降器均采用有刷直流電機進行驅動，有刷直流電機具有換相器。當電機旋轉時，電機線圈就會通過換相器與電源進行切換。由于線圈是電感性元件，每次在與電源進行切換時會有反向電動勢產生，形成交流信號，疊加在電源兩端。由于所選定有刷直流電機的線圈組數是固定的(假定為3組)，則電機旋轉一圈就會換相3次。通過采集這些交流信號就可以判斷出電機旋轉的圈數。同一輛汽車車窗玻璃從頂端降到低端的行程是固定的，那么汽車車窗從頂端降到低端的電機旋轉圈數也是固定的，因此，通過對電機圈數的計數，就可以知道汽車窗處于從頂端到底端的哪個位置。而電機電壓的交流分量可以用于電機圈數的采集。
[0045]因此，本實用新型實施例提供的一種汽車窗電機位置及故障檢測電路，通過對電機電壓交流分量進行采用，通過放大、濾波和整形的處理，最終得到所述交流分量的脈沖波形，由控制電路對該脈沖波形進行相應的計算處理，就可以通過電機旋轉的圈數進而得知汽車窗的位置，而無需采用專門的位置傳感器來實現，減少了傳感器及相應線束的費用以及車輛整體造價。此外，通過對電機電壓直流分量的采集和放大處理并輸入給控制電路，由控制電路根據所述交流分量和直流分量共同來判斷電機是否存在故障，從而解決當電機堵轉或短路時不能檢測出電機故障的問題。
[0046]具體而言，請參考圖2，圖2示出了本實用新型實施例提供的汽車窗電機位置及故障檢測電路的原理圖。其中，
[0047]交流采樣電路10包括第一電容Cl、第一電阻Rl ;第一放大電路11包括第一放大器U1、第二電阻R2、第三電阻R3 ;濾波電路12包括第四電阻R4和第二電容C2 ;整形輸出電路13包括第二放大器U2、第五電阻R5、第六電阻R6 ;所述第一電阻Rl構成直流采樣電路20 ;所述第二放大電路21包括第三放大器U3、第七電阻和第八電阻。
[0048]具體地，Cl 一端與Rl —端連接，Rl另一端接地，Cl另一端作為交流采樣電路10的輸出端與Ul正向輸入端連接，Cl與Rl的公共端通過電機M與電源VB連接；
[0049]Ul正向輸入端作為放大電路11的輸入端，Ul負向輸入端通過R2與Ul的輸出端連接，Ul的輸出端作為放大電路11的輸出端，Ul負向輸入端還通過R3接地；
[0050]R4 一端作為濾波電路12的輸入端與Ul輸出端連接，R4另一端通過C2接地，R4與C2的公共端作為濾波電路12的輸出端與U2正向輸入端連接；
[0051]U2正向輸入端作為整形輸出電路13的輸入端，U2負向輸入端通過R5與U2的輸出端連接，U2的輸出端作為整形輸出電路13的輸出端，也即汽車窗電機位置檢測電路的輸出端，U2負向輸入端還通過R6接地；
[0052]U3正向輸入端與Rl和Cl的連接端連接，負向輸入端通過R8接地，R7的一端與U3負向輸入端連接，另一端與U3輸出端連接，U3輸出端為第二放大電路21的輸出端。
[0053]在本實施例中，電機位置檢測電路的工作原理如下:
[0054]電機M上端連接到電源VB，下端通過采樣電阻Rl兩端的電壓進行采樣，采樣電壓包含交直流兩種分量，其中交流分量可以用于電機M旋轉圈數的采集。該交流分量通過Cl對Rl的采樣電壓進行隔直流處理，提取的交流信號進入到由Ul、R2、R3組成的放大電路進行放大，具體的放大倍數根據不同電機可以進行調整。經放大后的信號進入到由R4和C2構成的低通濾波器進行濾波，目的是濾除不需要的高頻干擾信號。濾波后的信號進入到由U2、R5、R6組成的整形輸出電路進行整形，變為脈沖波形，該脈沖波形輸入給控制電路用于電機位置檢測的計算，控制電路通過對脈沖個數及脈沖頻率的計量，即可知道汽車窗的位置。
[0055]在本實施例中，關于電機故障檢測的判斷，原理如下:
[0056]設車窗玻璃總行程為S，總脈沖個數為N，則每個脈沖對應的行程為S除以N。設電機運行電流為Ia，電機堵轉電流Imax，電機空載電流Imin。電機運行最小轉速所對應的脈沖頻率為Fmin。
[0057]如果電機在堵轉區域，當電機電流大于等于Imax或脈沖頻率小于Fmin時,判斷為電機堵轉；
[0058]如果不在堵轉區域，當電機電流大于等于Imax或脈沖頻率小于Fmin時,判斷為負載短路；
[0059]當電機電流小于Imin或脈沖頻率小于Fmin時,判斷電機開路；
[0060]當電機電流為Ia，且脈沖頻率小于Fmin時，判斷電機過熱或負載短路；
[0061]當電機電流為Ia，脈沖頻率大于Fmin時，則可對車窗玻璃位置進行計算。
[0062]這里需要說明的是，關于電機故障檢測的判斷，此處僅以一種實施例予以說明，但并不限于上述一種，相關技術人員可以根據需要自行選擇。
[0063]綜上所述，本實用新型實施例提供的一種汽車窗電機位置及故障檢測電路，通過對電機電壓交流分量的采集，并經過放大、濾波和整形的處理，最終得到所述交流分量的脈沖波形，由控制電路對該脈沖波形進行相應的計算處理，就可以通過電機旋轉的圈數進而得知汽車窗電機的位置，而無需采用專門的位置傳感器來實現，減少了傳感器及相應線束的費用以及車輛整體造價，從而以低成本實現汽車窗電機位置檢測。同時，本實用新型實施例提供的一種汽車窗電機位置及故障檢測電路，通過對電機電壓直流分量的采集，由控制電路結合該直流分量和計算出來的電機運行最小轉速所對應的脈沖頻率，綜合判斷電機是否發生故障，并且能夠判斷出電機是否堵轉或短路等故障，從而解決當電機堵轉或短路時不能檢測出電機故障的問題。
[0064]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0065]最后，還需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0066]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1. 一種汽車窗電機位置及故障檢測電路，其特征在于，包括:位置檢測電路和故障檢測電路；其中， 所述位置檢測電路包括: 輸入端與電機連接、用于采集所述電機電壓的交流分量的交流采樣電路； 用于將所述交流分量進行放大的第一放大電路； 用于將經所述第一放大電路放大的交流分量進行濾波的濾波電路；和用于將經所述濾波電路濾波的交流分量進行整形的整形輸出電路，所述整形輸出電路的輸出端輸出所述電機電壓交流分量的脈沖波形，該脈沖波形用于電機位置檢測的計算；其中，所述交流采樣電路與所述第一放大電路、濾波電路和整形輸出電路依次連接； 所述故障檢測電路包括: 直流采樣電路和第二放大電路； 所述直流采樣電路的輸入端與電機連接，用于采集電機電壓的直流分量； 所述直流采樣電路的輸出端與所述第二放大電路的輸入端連接； 所述第二放大電路的輸出端輸出經放大的電機電壓的直流分量，用于電機故障檢測的判斷。
2.根據權利要求1所述的汽車窗電機位置及故障檢測電路，其特征在于，所述交流采樣電路包括第一電容、第一電阻； 所述第一電容與第一電阻連接，并且連接端作為所述交流采樣電路的輸入端與所述電機連接； 所述第一電容的另一端作為所述交流采樣電路的輸出端； 所述第一電阻的另一端接地。
3.根據權利要求1所述的汽車窗電機位置及故障檢測電路，其特征在于，所述第一放大電路包括第一放大器、第二電阻、第三電阻； 所述第一放大器的正向輸入端與所述交流采樣電路的輸出端連接，負向輸入端通過第三電阻接地，輸出端作為所述第一放大電路的輸出端； 所述第二電阻的一端與第一放大器的負向輸入端連接，另一端與第一放大器的輸出端連接。
4.根據權利要求1所述的汽車窗電機位置及故障檢測電路，其特征在于，所述濾波電路包括第四電阻和第二電容； 所述第四電阻一端與所述第一放大電路的輸出端連接，另一端通過第二電容接地； 所述第四電阻與第二電容的連接端作為所述濾波電路的輸出端。
5.根據權利要求1所述的汽車窗電機位置及故障檢測電路，其特征在于，所述整形輸出電路包括第二放大器、第五電阻、第六電阻； 所述第二放大器的正向輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，負向輸入端通過第六電阻接地，輸出端作為所述整形輸出電路的輸出端； 所述第五電阻的一端與第一放大器的負向輸入端連接，另一端與第二放大器的輸出端連接。
6.根據權利要求2所述的汽車窗電機位置及故障檢測電路，其特征在于， 所述直流采樣電路包括所述第一電阻；所述第二放大電路包括第三放大器、第七電阻、第八電阻； 所述第三放大器的正向輸入端與所述第一電阻和第一電容的連接端連接，負向輸入端通過所述第八電阻接地，輸出端作為所述第二放大電路的輸出端； 所述第七電阻的一端與第三放大器的負向輸入端連接，另一端與第三放大器的輸出端連接。`
【文檔編號】G01R31/34GK203422454SQ201320465557
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】賈春冬 申請人:北京經緯恒潤科技有限公司