[发明专利]一种电动车窗防夹传感器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车中电动车窗的防夹传感器，还涉及到电动车窗防夹的方法。

背景技术

目前，全球大部分汽车均配备了电动车窗，但电动车窗在升起的过程中有可能夹住人体的肢体造成对人体特别是对儿童的伤害。为此，美国和欧洲均颁布了法规，要求电动车窗必须配备防夹装置，欧美的法规要求，电动车窗升起时产生的夹力不得大于100牛顿，当夹力超过100牛顿时，防夹装置必须使电动车窗反向运动到对人体安全的位置。

迄今为止，全球中高档汽车已全部配置了防夹装置，但现有防夹装置采用的技术存在若干缺陷，仍不能从根本上杜绝电动车窗对人体的伤害。现有电动车窗防夹传感技术可以归纳为以下4类：

第一类：间接测量压力传感技术类

目前整车前装市场电动车窗防夹产品几乎100%采用了通过电阻或霍尔元件测量升降电机电流间接测量压力的传感技术，该技术是利用当电动车窗在升起的过程中遇到障碍物造成的压力变大引起电机电流增大的原理，用电机电流的变化间接推算压力的变化实现防夹目的。由于车窗升降时受到橡胶密封条的摩擦阻力与车窗升起的位置相关，因此，目前成熟的电动车窗防夹产品通常都采用附加霍尔或光电位置传感器来测定车窗的位置以辅助计算车窗升降过程中正常压力值。上述防夹传感技术存在以下缺陷：

1、试验产品可以针对试验车辆进行细致的标定使其防夹力满足法规100N的要求，但产品批量生产时由于电机电器参数的不一致性、橡胶密封条摩擦力的不一致性、车窗框架及升降机械结构的加工不一致性等因素的影响，很难保证批量产品防夹力满足法规要求的一致性。

2、产品出厂后由于橡胶密封条受环境温度影响硬度发生变化、老化变形、升降机械结构的磨损变形、车窗框架的变形等因素造成摩擦力或压力变化容易导致防夹系统出现下述两类误判故障：（1）若正常摩擦力或压力减小，当遇到障碍物夹力达到或超过100N时，防夹装置可能会误认为尚未达到100N而不反向动做，从而造成对人体的伤害；（2）若正常摩擦力或压力增大到超过法规要求的100N时，在没有任何障碍物的情况下，防夹装置可能产生误动做，导致车窗无法正常升起。

除上述基于测量电流变化间接测量压力的技术外，近年来还有人提出在车窗上边框的密封橡胶条内设置光纤，当橡胶条受到挤压变形时光纤也会变形，测定通过光纤的激光光束形成的图形的变化可以间接推算出夹力的大小，但该技术仍会受到橡胶密封条老化变形或由于温度变化引起的橡胶硬度变化的影响，同样存在上述缺陷。

第二类：直接测量压力传感器技术类

在车窗框架上方橡胶密封条处或在车窗玻璃底部直接设置压力传感器，直接测量压力的传感技术。由于橡胶密封条老化或受温度变化导致硬度变化及密封条摩擦力变化的影响，同样存在上述间接测量压力传感技术的缺陷，同时压力转感器的安装方式复杂、成本偏高。因此该技术没有被汽车前装市场采用。

第三类：光电式测量障碍物传感技术类

采用红外光在车窗框架范围内形成红外光幕，当有遮挡物遮挡红外光幕时，接收到的红外光强会发生变化，可以做到非接触式防夹。其缺点是一方面红外光容易受到雨、雾、灰尘等恶劣天气的影响；另一方面，形成红外光幕需要多对红外发射和接收装置，安装难度大、成本过高。因此，虽然欧美的法规专门为红外光技术制定了标准，但此技术至今仍没有被应用于汽车前装市场。

第四类：电容式测量人体接近传感技术类

电容式测量人体接近传感技术的基本原理是利用人体接近电容电极时改变了电容介电常数，而电容量与介电常数成正比。因此，依据电容量的变化可以感知人体接近的程度。

现有电容式防夹传感技术依据电容电极的设置位置分为以下两大类：

1、在车窗上部密封区域安装电容检测电极

如专利US6337549、US6377009、US7293467、US20030005775、US6483054、US6389752、US7319301、CN200880114004.5

这类技术使用嵌入玻璃窗上部密封条内的金属电极检测电容变化。当导电体靠近检测电极时，由于电极附近的介电常数发生变化造成电极间的电容改变实现非接触防夹。US6337549在密封条内设中空区域或填充海绵材料增加弹性，当非导电物体进入防夹区域时，上升的车窗夹住非导电体，夹力使密封条发生形变，密封条内的检测电极位移造成电容变化实现有限夹力防夹。专利US6377009采用窄脉冲对电容充放电的方法减少水分等外界因素干扰；同时配合位置传感器和电机电流检测电路，使用自适应算法修正由于材质老化和变形等缓慢变化因素造成的系统偏差。