玻璃升降器电机展示版

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霍尔信号产生结构示意图
典型算法简图
霍尔防夹控制模块 Hall sensor
microcontroller
Relay (Electrical switch)
基于LIN局域网的升降器霍尔防夹模块框图
纹波防夹 纹波的产生 纹波的识别
对纹波电机的技术要求,例
1 有效电流值大于100 mA
2 基波和1次谐波的能级占比大于原始波形的70%
3 基波大于0.5倍的原始复合波
4 基波的能级比2阶,3阶,4阶,5阶阶谐波的能级大3dB
5 基波的能级比除2,3,4,5阶谐波外其余杂波能级大20dB
6 空载转速90r/min的电机,纹波频率在400~1500HZ
7 断电后300ms内电机停止运动
8 最小的波峰-波谷的幅值差大于0.4A
9 最大的幅值差不能大于20倍的最小幅值差
优点:多方面降低成本 缺点:无
优点:抗干扰能力更强 缺点:放大电流纹波信 号,电机对外干扰性增 强。
很多时候,由于初始化错误、系统报错、机械部分磨损、异常掉电、操作失效等原 因,要求系统具有重新初始化得功能。去初始化原因如下:
检测到霍尔信号丢失或不满足要求
电机运行超行程(顶部、底部)
电机运行过程中断电
升降器电机
升降器电机基础
直流有刷电机基本原理
升降器电机在车门上的位置
干区
湿区
升降器电机在网络构架中的位置
升降系统电器原理图 ✓ 非防夹玻璃升降器
+CPC
✓ 防夹玻璃升降器
升降器电机平台说明
非防夹电机
防夹电机
•定子组件:固定电机的相关部件、产生磁场 –机壳 -固定磁钢、形成磁路、联接设备 –磁钢 -产生磁场
电机自锁的测试
耐久试验后 电压15V 环境温度23℃ 相对湿度25%~75% 位移角不能超过9.8°
试验步骤 电机装在同心啮合的夹具上进行 在 1.5Nm/s 的加载速率, 向上运行方向由0Nm 至15Nm线性加载扭矩,之后线性卸载扭矩 至0Nm(卸载速率为1.5Nm/s),连续3次。 在 1.5Nm/s 的加载速率, 向下运行方向由0Nm 至15Nm线性加载扭矩,之后线性卸载扭矩 至0Nm(卸载速率为1.5Nm/s),连续3次 重复如上操作4次 每个旋向 3 次负荷循环,第一次负荷循环后的旋转角度作为标准测度。旋转角度为最后 一次负荷循环后的旋转角度减去标准测度值。再次测量输出齿相隔90°的点。 测量出输出齿4个不同位置(每个相隔90°)的正反方向的旋转角度
•转子组件:产生力矩、带动转轴旋转 –铁芯 -传输磁通 –绝缘层 -使电枢线圈和铁芯相互绝缘 –电枢线圈 -传输电流以建立电枢磁场 –换向器 -传输电流到电枢线圈,随电枢转动,自动改变电流方向。
转子电枢的类型 我们的升降器电机通常为2极8瓣叠绕组
为了使电机 、绕组实现它的功能,绕组必须是闭合的通路。也就是说,电枢绕组从 某一点开始,一圈接一圈缠绕后,又抵达起始点,首尾相连。
防夹功能
防夹是什么?
所谓防夹,就是指电动车窗自动上升过 程中夹住物体并达到一定力度后,让电 动车窗自动停止并回落,以防止物体 (尤其是是人体)被夹伤。
检测工具刚度要求:10N/mm
防夹力实车测试
中国法规对防夹功能的要求:GB11552
条件: 自动模式关闭车窗时
基本要求: 防夹范围在4~200mm 最大防夹力100N 玻璃随后反转(150mm)
电机存储的数据丢失
检测到继电器触点粘连
去初始化后的电机表现: 无自动升降功能 无遥控关窗功能 无软停功能 无防夹功能 升窗时只能步进上升
初始化操作步骤: 将车窗手动上升到机械上止点(步进) 保持开关在上升档位至少X ms,此时电机处于堵转状态 将车窗运行到机械下止点 保持开关在下升档位至少X ms,此时电机处于堵转状态
1、采用集中控制模式 2、电机引出两根线
优点:精度更高 缺点:对电机要求高
优点:车内空间要求低, 减少整体布置 缺点:无
成本 电磁兼容
1、需要集成两个霍尔传感器 2、线束增加 3、独立控制
1、采用霍尔元件 2、电流纹波较小
1、无需霍尔传感器 2、节约线束 3、集中控制
1、无霍尔元件 2、对电流纹波的幅值 有最低要求
Battery
+Batt
GND
GND
LIN/CPC
LIN/CPC
Switch DOWN SW Down
Input load High Active High/PWM NA NA PWM High Active
Pins 1 2 3 4 5 6
654 321
升降器电机
升降器电机主要功能
堵转扭矩
1. 提供玻璃升降的举升力
H
A
H
符号 D
Uh ∝ B * I
基于HALL传感器的防夹设计
当车窗在上升过程中遇到障碍物时,系统阻力增大, 电机转速变小。通过采集电机转速,间接地确定电 机所受阻力大小。
此方案需在车窗电机轴上装有多极磁环,在靠近 磁环附近装配霍尔传感器。
当电机转动时,磁环旋转产生交变磁场,霍尔传感 器输出脉冲信号。防夹ECU通过信号频率的变化判 断车窗是否遇到障碍物,从而判断阻力大小,进而 确定是否启用防夹功能。
霍尔传感器
霍尔传感器是一块长方形半导体,如图,在X轴垂直端面A和H焊接金属电极, 称为控制电极,其上加控制电压后就有控制电流I。当Z方向有磁感应强度为B 的磁场时,在与Y轴垂直的C、D间会产生电压Uh。这种效应称为霍尔效应。 Uh与控制电流I和磁感应强度B的乘积成正比。
z
x y
C
B C
A D
I
Uh
刷板组件:传输电流至转子
–电刷 -电机传导电流的滑动接触体 –弹簧 -保持电刷对换向器压力 –刷握 -固定电刷 –扼流圈和电容器 -抑制电磁射频干扰
典型的FULL EMC滤波电路
压敏电阻
Cx
Cy Cy
电感L
电感L
电感L:抑制高频干扰 电容C:抑制低频干扰
Cx:抑制差模干扰
Cy:抑制共模干扰 压敏电阻:对感性负责突然开 闭引起的感应脉冲进行吸收
电 枢 齿
换 向 器
碳刷A
碳刷B
碳刷正对换向器刷片时
R1
R2
R3
R4
R8
R7
碳刷跨换向器刷片时
R1
R2
R6
R5
R3
R4
R8
R7
R6
R5
回路两端电压恒定,电枢内电流值在时间轴上呈波形分布(纹波)
连接器界面定义
普通模块防夹底座
1
Description Name
Switch UP SW UP
Central Close CC
磁环<110°) 5cycle(+50 ~+85 °C)
<30s
电机ECU检测 到堵转, 250ms内断电
软件热保护
✓ 当进入Alert mode或Critical Mode后,电机会通过LIN/硬线PIN 5 发出电机热保状态。
机械热保护器
附1 其他相关性能
工厂模式
✓ 进入工厂模式: 1.Master 发送Frame ID 35到电机,授权进入工厂模式 2.电机反馈Frame ID 39到master ✓ 工厂模式表现:1.手动上升下降;2.无防夹;3.热保护激活;4.机械硬停 ✓ 退出工厂模式: 1. Master 发送LIN指令到电机,解除工厂模式的授权 2. 重置热保计数 ✓ 客户模式表现: 1.手动和自动上下;2.遥控命令;3.车窗功能管理;4.防夹激
最大电流 堵转扭矩
定义
N max
限制的恒定最大速度
X%
X%
Couple
名义值
30 A
测试条件
10,5 V, 150 m , -30°C < T° < 85°C
80 Tr / min
名称 N reg C reg nom C ins min I reg max I ins max
Cs maxi
电机的运行转速

运行扭矩

空载转速


2. 提供玻璃升降的速度
机 的
负载转速




3. 支撑玻璃在车窗任意位 置的停止
电机自锁
4. 防夹 5. 热保护
霍尔防夹 纹波防夹
Vitesse
Y% Y%
n = vitesse I = intensité M = couple
I I k, max
限制边界
I limit Cb max
Under 12 V avec R ligne =100 m T° = 23°C Nominal motor
Under 12 V avec R ligne =100 m T° = worse case Motor worse case
Under 12 V avec R ligne =100 m T° = 23°C Nominal motor
热保护器 (1.双金属片;
5
cycle(+23
~+50 °C)
<60S
10s内热保护
常温(23°C)
2.NTC)
3 cycle (+50~+70 °C) <45S
2 cycle(+70 ~+85 °C
5cycle(-30 ~ - 5 °C)
软件模拟 (碳刷<160°
12cycle( -5 ~+50 °C
10 两级电机,也可选四级电机
11 两级电机碳刷的跨距180°
12
所有批次的电机转子的惯性矩偏差小于10% …….
防夹技术类型对比
对比项
霍尔传感器方案
纹波方案
纹波方案的优缺点
采集车窗位 置信号
车身布置
电机转动一周产生1个或四个方 电机转动一周产生1个
波信号
或八个方波信号
1、电机内部集成霍尔传感器 2、独立防夹控制器 3、电机需引出六根线
Under 12 V avec R ligห้องสมุดไป่ตู้e =100 m T° = worse case Motor worse case
Under 15 V avec R ligne =50 m T° = 23°C See paragraph Safety mechanisms, safety diagnosis and rehabilitation
速度曲线1 I2
速度曲线2
电流曲线2 I1
增大线径(D) 减小匝数(Z) 导致曲线1到2的变化 1、力矩增大因为D增大, 电阻R减小
Cb =Φ * Z * U / (2π * R)
2、转速增加,因为Z减少
电流曲线1
Nmax = U /( Φ * Z )
Cb Cb
1
2
T(NM)
电机自锁
电机自锁原理:利用蜗杆和涡轮的配合实现。根据机械原理可知,螺旋运动只能由蜗 杆带动涡轮,而不能由涡轮带动蜗杆,因其摩擦力始终大于滑动力。因此当转子电枢 断电,驱动轴停止时,转动轮亦停止,系统所受的力全部被蜗杆与涡轮的自锁力抵消。
因此设置软停止功能。 软停分为软关闭和软开启: 顶部软停
上软停点为上极限位置下约2mm处(参数可调) 底部软停
下软停点为下降极限位置上约12mm处(参数可调)
防夹抑制(强制关闭防夹功能)
玻璃上升过程中,在未达到上软停位置前,如果因为遇到障碍物而无法正常上升, 那么在玻璃停止运动后的5S 内(可编辑),按下降开关使玻璃运行到下降软停 止位置,然后再在2S 内(可编辑),按上升开关键使玻璃运行,可克服障碍使 玻璃运行到顶部,防夹功能被抑制。
注意: 该操作进行中,自动功能和防夹功能都会被自动取消; 此操作完成后电机自动重新具备防夹功能。
电机的热保护
电机类型 实现方式
热保护前可操作次数 5 cycle(-30~- 5°C)
恢复到可操作 堵转保护 时间
非防夹 防夹
10 cycle( - 5 ~+23 °C) 高温(70°C) 堵转状态下
定义
名义负载下的运行扭矩
名义值 60 Tr / min 4 Nm
输出扭矩
6,7 Nm
在C reg nom 下的最大电流
10 A
在C ins min 下的最大电流(和Cb 时的电流一样 20 A 大,就是堵转电流)
最大安全扭矩
17,2 Nm
测试条件
Under 12 V avec R ligne =100 m T° = 23°C Nominal motor
零位校准
零位校准功能是用于保证在长期使用 (遇到诸如密封条磨损、升降器机械 部分间隙放大等)导致的关闭位置的偏移 (也叫零点偏移问题),可取上机械 止点为零位,在运行过程中,为了保证升降器系统的更加可靠、安全的工作, 需要不断的对零位进行校准。
手动校准: 当玻璃上升后,停在上升软停止位置,再次按上升键使玻璃上升到极限位置
某电机 特性曲线
电机扭矩的选用 单导轨升降器机构效率目标为0.88,双导轨升降器机械效率目标为0.7, 绕线轮直径 40mm
T = ((F(close)+ F(mov))/ η )* r
同平台电机实现不同设计扭矩和转速的方式
在满槽率许可的情况下,改变线圈的参数(线径,匝数)
n,I Nmax2 Nmax1
,则进行了零位校准。
自动校准: 当电机方向正反运转达20次以上,会自动进行零点校准 (参数设置可调,
按客户需求)。即,在完全开启或关闭运行时,电机会堵转一次。此时无软关 闭和软开启功能,此时当玻璃完全关闭到上极限位置时,则自动进行了零位校 准。
软停功能
软停的目的 为了防止玻璃上升到顶或下降到底时,车窗边框受到玻璃的冲击而降低升降器的寿命,
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