杨睿T1223-12电子工艺与综合设计课程报告 - 图文

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。例如博世公司生产的电动玻璃升降器系统，在电动机中埋植磁环，感应电机转速，在电子模块中埋植霍尔元件，感应电流，并通过电子模块控制对电动机的过流、过压及过热保护，而且当玻璃上升途中遇到人力障碍时会自动识别而反向运行，防止乘员夹伤，实现防夹功能。

2.直流励磁的磁路在电工设备中的应用，除了直流电磁铁（直流继电器、直流接触器等）外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。虽然直流发电机和直流电动机的用途各不同，但是它们的结构基本上一样，都是利用电和磁的相互作用来实现机械能与电能的相互转换。 直流电机的最大弱点就是有电流的换向问题，消耗有色金属较多，成本高，运行中的维护检修也比较麻烦。因此，电机制造业中正在努力改善交流电动机的调速性能，并且大量代替直流电动机。不过，近年来在利用可控硅整流装置代替直流发电机方面，已经取得了很大进展。包括直流电机在内的一切旋转电机，实际上都是依据我们所知道的两条基本原则制造的。一条是：导线切割磁通产生感应电动势；另一条是：载流导体在磁场中受到电磁力的作用。因此，从结构上来看，任何电机都包括磁场部分和电路部分。从上述原理可见，任何电机都体现着电和磁的相互作用，是电、磁这两个矛盾着的对立面的统一。我们在这一章里讨论直流电机的结构和工作原理，就是讨论直流电机中的“磁”和“电”如何相互作用，相互制约，以及体现两者之间相互关系的物理量和现象（电枢电动势、电磁转矩、电磁功率、电枢反应等）。

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二、汽车车窗电机控制器方案 2.1、汽车车窗电机参数分析

汽车车窗电机控制电路。结构简单，开窗速度可控且电磁干扰小。包括电源保护单元、功率单元、控制单元和换 向单元，控制单元包括MCU，换向单元包括控制车窗上升的继电器K1和控制车窗下降的继电器K2；功率单元包括滤波电路和调速控制电路，调速控制电路包括 集成MOSFET智能开关、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二级管D3和电容C10；集成MOSFET智能开关设有信号接口一、信号接口二、信号接口三和 信号接口四。本实用新型中，由于在换向过程中，电机回路是没有通电的，所以就不会产生电磁干扰；又因为本案中采用集成MOSFET智能开关代替现有技术中 的分立器件，使得生产成本大幅降低，可靠性增强 。

2.2、汽车车窗电机控制方法分析

新车型设计时,并不是什么都是从头开始,而是首先根据设计需求,选定一个基本车型作为参考,这样

可降低设计难度,使设计思路更加清晰?新车型电动车窗的设计也是参考基础车型电动车窗进行的,因此,有必要先介绍一下基础车型电动车窗的功能及控制原理和方式? 基础车型电动车窗控制部分由电动车窗主开关?电动车窗副开关?电动车窗电动机?电动车窗电动机断路器组成?

2.3、汽车车窗电机硬件方案

电机的硬件可以分为两个模块，即电源模块和电机的驱动模块。电源模块主要是为电机和其他芯片供电，由于单片机的电源电压是5V的，所以还需要一个LM2575稳压电源电路芯片来构一个稳压电路，将12V

的电压转化5V电压。电机驱动可由智能功率芯片MC33486，该芯片可外接两个MOSFET管(这里选用P60N06，能够输出较大的工作电流驱动电机)组成一个H桥来实现电机的双向控制。其正常工作温度范围在－40℃到+150℃，正常连续输出电流最大达到10A，直流输入电压范围为8~28V，而且当电压高于28V时具有过压保护功能。

三、汽车车窗电机控制器硬件设计

3.1车窗控制系统

车窗控制系统主要是由车窗、车窗升降器、车窗电机模块、控制开关以及相关的电子电路模块等装置组成。车窗和车窗升降器主要是机械结构。车窗控制开关有两套，一主一从，可以控制每个车窗的升降。一般在主开关上装有断路开关，如果它断开，分开关就不起作用。如今的车窗控制系统内装有的先进电子设备，具有安全保护功能，能够通过电子模块控制对电机的过流、过压以及过

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热保护，而且当玻璃上升途中遇到障碍时会自动识别而停止转动，防止乘客夹伤，实现防夹功能。下面对本次设计的电子电路模块给出了详细说明。 3.2 LIN节点设计

微处理器需要选择带有异步串行收发器模块(UART)的微控制器和符合LINv2.1规范的收发器，因为它决定了系统的硬件设计连接以及软件开发环境等一系列的问题。在汽车专用微控制器(MCU)领域，美国Mierochip(微芯)和Freescale(飞思卡尔)两家公司的MCU针对LIN的数据收发进行了优化设计，同时，针对汽车的恶劣环境如温度，湿度变化大、电磁干扰严重做了性能优化，是用于车内LIN控制节点微控制器的较好方案。本文选用Freescale公司的MC9S08DZ60单片机和LIN物理层收发器MCZ33661芯片构成节点的硬件。

MC9S08DZ60单片机提供了工业级的制造工艺与流片工艺保证，因此可以适用于严酷的车内运

行环境。而MCZ33661是LIN总线收发器，在单片机和LIN半双工总线之间提供了一个物理接口，可以为汽车和工业应用捉供一个最高20Kbit/s的串行总线传输速率。LIN收发器MCZ33661芯片针对工作在汽车环境下的情况进行了特别设计，符合LINv2.1总线规格。

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图2.LIN节点硬件电路图

图3—4显示了LIN总线的节点硬件连接示意图。图中C7应该选用电解电容电容或胆电容，

使芯片能在更大的温度范围内工作。C1用作外部电压源的滤波电容。D2则是27V的瞬态电压抑制二极管，同为可选器件，可以在电源瞬变的时候起保护作用。因LIN总线为单主多从结构，无需总线仲裁，由主节点控制总线访问，故对LIN主节点的保护额外重要，故采用了图中包含二极管D1的虚线部分来实现对主节点的保护。图中MCZ33661为MC9S08DZ60和LIN总线之间提供了一个双向通信接口，能够把LIN总线的电平转换成微控制器能够接收的TxD，RxD信号，或者进行与之相反的转换。其中，MC9S08DZ60供电电源5.0V由汽车电源经电源转换稳压得到。MCZ33661的供电由汽车电源直接供给12V。MCZ33661的增强型异步收发器可以用硬件完成LIN报文帧的同步间隔场接收，并以中断的方式告知单片机开始接收总线的数据。LIN报文帧的数据收发满足1位起始位，8位数据位，1位停止位条件，用微控制器的UART模块和UART中断功能即可完成LIN总线上数据的收发。

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