CONFIDENTIAL 新一代電動車窗開關新一代電動車窗開關(NCP-II)4門防夾門防夾提案提案 （（NCP : New Concept Power window switch）） ・ ・ ・ 士林電機士林電機 士林電機士林電機 CONFIDENTIAL 工作原理 -2- 主開關 CPU檢測到相應的開關狀態,通過驅動繼電器(或H橋IC)使馬達動作本車窗開關控制系統通過主開關上面的小 電流開關控制車窗的手動上升、下降， 和自動上升和下降，在自動上升過程，在防夾區間內，遇到障礙物， CPU檢測到電流的變化，觸發防夾機制，玻璃升降器將自動停止上升並下降合適的距離 副開關 通過副開關(非駕駛席)可控制車窗的手動上升、下降， 和自動上升、自動下降. 自動上升過程中同樣具備防夾 功能. 主開關上的CPU 檢測其他席位的馬達電流，實現防夾的功能 副開關由大電流直切式開關控制玻璃升降. M 主開關 SUb M M M 電動車窗電機 CPU 電 流 検 出 驅 動 SUB SUB 副開關，大電流直切式（無CPU） 副開關 紋波防夾技術的基本原理: 本設計採用了紋波防夾技術，主要技術 是通過採樣電阻對通過地線的電流進行 監控獲取兩方面的資訊： ① 電流變化，用於判斷防夾是否產生 ② 從電流裡面提出紋波，用於判斷車 窗的位置。
綜合上面的兩點，根據扭矩和電流的關 係來判斷來決定是否啟用防夾機制 CONFIDENTIAL -3- S N 電流検出 回路 產生扭矩(左手法則) 磁束 電流 線圈 S N 電流検出 回路 磁束 逆起電力 速度 電流 時間 磁束中線圈通過轉動 產生紋波 ■電機轉動中2種模式 S N 電流検出 回路 產生紋波（右手法則） 磁束 逆起電力 速度 電流 時間 線圈 刷 直流電源 磁鐵 新型防夾控制 本設計采用Omron 自主開發的紋波防夾技術，下面對其機理進行簡單說明 紋波是電機內部的線圈在磁束中轉動時所產生的逆起電力成分 新的防夾控制是：檢測出電機電流的紋波成分 理論基礎 CONFIDENTIAL -4- M CPU M 電動車窗開關 CPU 以前的防夾控制以前的防夾控制 新的防夾控制新的防夾控制 以前需要一個感 測器 使用紋波 感測器 效果：便宜、輕 ※紋波是指電機的電流上形成的週期的波形 ※上述多數完成了專利申請 使用電機電流（紋波）實現防夾控制 放棄以前使用的感測器、能夠消減電機的成本和線束量 電動車窗電機 電動車窗電機 紋波防夾控制對比 感 測 器 控 制 驅 動 驅 動 電 流 検 出 電動車窗開關 03 Aug 2016 GSET16080301 新型防夾控制 CONFIDENTIAL -5- ①電機在每轉一圈必定有固定的紋波數產生 ②構建紋波頻率能通過的帶通濾波器、只提取出紋波部分（特有的交流成分） ③把紋波轉換為脈衝值（2値化）進行記數、獲取窗戶位置的資訊 電機轉一圈 電機電流 1 2 6 ･･･ 把紋波2值化， 獲取窗戶位置資訊 [s] 始動 電機電流[A] 0 ・・・ 紋波 周波數 [Hz] (DC) 帶通濾波 [dB] 電機轉一圈 1 2 6 ･･･ 1 2 6 ･･･ 車窗位置資訊 0 [s] [s] 0 新型防夾控制 利用紋波檢測出車窗位置 抽出電機電流的紋波成分，通過數出現的紋波數，來獲取車窗位置。
2値化 ① ② ③ CONFIDENTIAL -6- 補正量 （実測した移動量） 停止直前のモータ速度 DOWN 補正時: 中途停止時 補正內容 : 根據中途停止時的電機速度 推斷窗戶上升超出量，校正窓位置誤差 窗位置＝中途停止時的窗位置＋超出的校正量 窓位置 駆動電圧 全閉 以全閉為了基準 的窗位置 窗位置＝全閉停止時的窗位置＋補正量 補正量 （over run量） 停止暫態的電機轉速 UP ※全閉時計算出車窗基準位置 ①超出量補正（over run 補正） ②上端補正（以前也有這種做法） 車窗位置誤差的累積（惡意操作）的對應 車窗上升途中停止工作時，檢測不出電機停止供電後超出部分（over run 部分）對車 窗的位置有誤判斷，為了防止以上事件發生，我司採取以下2種方式補正車窗位置 補正時 : 全閉（上升到頂端）停止時 補正內容 : ※從全閉基準窓位置的誤差為基礎 補正窗的位置 新型防夾控制 CONFIDENTIAL -7- 負載力矩(T) E=E2 E=E1 E1E2 電機轉速(N) モータ電流(I) 被夾負載 増加 モータ電流増加 電機速度減少 窗位置 電機轉速 窗位置 電機電流 （電機電流的増加量）∝（被夾負載的増加量） （電機速度減少量）∝（被夾負載増加量） １）現有防夾方式（頻率方式） ２）電流方式 利用的電機的特性（T-N，T-I） 對負荷扭矩増加的變動 電機速度：減少、電機電流：増加 請看電機 速度 請看電機 電流 如何檢測到防夾產生 通過電機T-I特性，利用電流差分值檢測出被夾 新型防夾控制 CONFIDENTIAL 四席AUTO系統（NCP-II） MAIN Switch +B1 +B2 DR UP DR DOWN Semiconductor Relay GND1 Control circuit (CPU) Semiconductor Relay AS UP AS DOWN RR UP RL DOWN RL UP RR DOWN Switch (W/L) U2 MU MD M D2 U2 MU MD M D2 U2 MU MD M D2 Reverse connection prevention FET Semiconductor Relay Semiconductor Relay AS-sw RL-sw RR-sw Body Control Unit NCP-II Normal Motor (w/o sensor and CPU) SUB Switch (RR) SUB Switch (RL) SUB Switch (AS) -8- DR-sw NCP-SUB UP signal Down signal ILL+ ILL- 使用無感測器 和CPU的馬達 使用無感測器 和CPU的馬達 使用無感測器 和CPU的馬達 +BAT IG GND2 ILL+ ILL- ILL+ ILL+ ILL- ILL- Error ILL- GND1 GND1 GND1 GND1 GND1 通過採樣電阻檢 測： 馬達電流 和 紋波 CONFIDENTIAL IG M Mainain SWSW SUBSUB SWSW DR_UP DR_DN AS_SUB_UP AS_SUB_DN RL_SUB_UP RL_SUB_DN +B IG AS_UP AS_DN AS_UP AS_DN IG RR_UP RR_DN IG SUBSUB SWSW SUBSUB SWSW RR_SUB_UP RR_SUB_DN RR_UP RR_DN RL_UP RL_DN RL_DN RL_UP GND LIN LIN JPx4 BCM NCP-II 4席オートシステム ハーネス本數 5本 ハーネス本數 5本 ハーネス本數 12本 ハーネス本數 13本 ハーネス本數 5本 P/W Motor P/W Motor P/W Motor P/W Motor -9- CONFIDENTIAL -10- 新型防夾控制 紋波控制處理的流程 紋波抽出 （ Band-pass）帶通 濾波 2値化 ①電機電流 紋波 周波數推定 濾波器係數決定 窗位置 更新 濾波係數 ②紋波成分 010002000300040005000 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 [Hz] [dB] 051015202530354045505560 -4 -3 -2 -1 0 051015202530354045505560 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 [x0.1ms] ①電機電流 ・ ・分析紋波形狀分析紋波形狀 ・ ・抽出紋波抽出紋波 ・ ・輸出紋波數輸出紋波數 FFT 計算 ③脈衝 紋波形狀的分析 紋波的計算 紋波的抽出 ②紋波成分 ③脈衝 FFT的幅 度 紋波周波數 推定 濾波器係數決定 即時分析電機電流的紋波形狀，通過帶通濾波更新並提取紋波成分，數出紋波數 輸入 輸出 。