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2019年07月18日 | 庖丁解车：摇窗机之无传感器防夹简介（一）
2019-07-18 来源：二喵说车
现如今在许多轿车门窗玻璃的升降(关闭和开启)已经抛弃了摇把式的手动升降方式，一般都改用按钮式的电动升降方式，即使用电动玻璃升降器来控制，也就是我们常说的“电动车窗”。
电动车窗系统主要是由车窗、车窗升降器、车窗电机、以及相关的电子电路模块和开关等装置组成。车窗和车窗升降器主要是机械结构，这里不作介绍。所有的车窗系统都装有两套控制开关。一套装在驾驶员侧门的中部，为总开关，由驾驶员控制每个车窗的升降，另一套分别装在每个车门的中部，为分开关，由乘客进行操作。对开关的操作可以完成车窗的手动升降，很多高级轿车还具有自动升降功能。
车窗电动机的质量直接关系到电动玻璃升降器的正常工作，它具有体积小，重量轻、防护等级高、噪声低、电磁干扰小、运行可靠等特点。现在国产轿车上绝大部分的车窗电动机还是采用继电器控制方式或者使用限位开关的机械电子组合控制方式。20世纪90年代中期以来，电动玻璃升降器的控制技术发展很快，电子模块控制形式大量应用于批量装车，并具有安全保护功能。
目前国内外大都在车窗电机上安装霍尔传感器，靠判定电机的转速从而确定车窗玻璃所处位置来实现车窗防夹。在这里我想介绍的是无传感器的车窗防夹，首先，我们先分析电机本身的一些特性，再分析防夹方案。
直流电动机启动过程简析
车窗电动机采用永磁直流电动电机，它的磁场是由永久磁铁所产生，其磁通Φ=Φ N=常数。若忽略电枢反应的影响，等效电路图如图一所示。图中La表示电枢绕组的电感与外接电感的总和，称之为电枢回路电感；Ra为电枢回路的电阻，Ea为电枢绕组感应电动势；Φ N为永久磁铁对外的剩磁磁通，Eb和Rb分别为蓄电池的开路电压和内电阻，在模拟蓄电池——电机系统中是不变的。
图一：直流电动机等效电路
图中La表示电枢绕组的电感与外接电感的总和，称为电枢回路电感；Ra为电枢回路的电阻，Ea为电枢绕组感应电动势：Φ为永久磁铁对外的磁通，Eb和Rb分别为蓄电池的开路电压和内电阻。
假设电机的静负载转矩为ML，且等于常数。起动前电路处于稳态，即t=0-时，电枢电流+Ia(0-)=0.当回路接通瞬间，由于电枢回路存在电感La，使得电枢电流I2不能跃变。即在t=O+时Ia(O+)=Ia(O-)=O，所以刚加上电枢电压时，电枢电流为零。
当t大于等于时，电枢电流从零开始增大，电磁转矩M(M=CmΦIa)也从零开始增大。当电磁转矩增大到等于静负载转矩(M=Ml)前，电机一直没有转动。只有当电磁转矩M大于静负载转矩M。时，电机才能加速。我们把整个过渡过程分为两个阶段，下面对这两个阶段进行分析。
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