车门控制模块的电动车窗的设计方案

电动车窗的软件设计

　　1 驱动芯片BTS7960的软件设计

　　电动车窗部分，在硬件上通过BTS7960驱动直流电机转动，使窗上升或下降。采用两片BTS7960B构成全桥工作。

　　BTS7960与微控制器的接口信号包括IN1、IN2、INH1和INH2；IS1和IS2是电流检测信号。

　　车窗上升：IN1=1，IN2=0，INH1/2=1；车窗下降：IN1=0，IN2=1，INH1/2=1。

　　整个驱动过程可分为软启动、满PWM输出、续流和停止四个阶段。车窗升降过程通过对下桥臂开关管进行PWM控制实现软启动功能， PWM频率为20kHz，软启动持续200ms，在这一过程中，占空比逐渐增大，从0%增加到100%，分成10段，每段持续时间为20ms。PWM信号是施加在下管所在桥臂的 INH引脚上，该桥臂关断（INH=0）时电流通 过上管的反并二极管续流。经PWM信号实现软启动后，电动车窗启动时的电流波形如图8所示。从图中可以看出，电流尖峰被有效抑制。

　　本系统没有主动制动过程，车窗移好之后，开关管还会工作大约250ms，这是续流过程，这期间，上管触发信号停，通过该桥臂下管反并联二极管续流（这时需继续给原来另一桥臂的下管触发信号，如正续流时：IN1=1，INH1=0，IN2=0，INH2=1），直到电流为0。但是如果出现过热，这种续流过程就不需要了。

　　电机堵转是不允许的，因为这样会出现过流。BTS7960自身可以检测开关管的电流，通过2.2kΩ的采样电阻电流进行电流 /电压转换，采样电压经过简单的RC滤波网络，经过一个保护电阻（未加入）送到AN0/AN1进行模数转换。当检测到电流大于15A时，就可以判断出电机正处于堵转状态，此时微控制器停止触发电机（仍需续流），用户可以重新启动车窗。

　　车窗部分要检测的故障有上桥臂的两个开关管过热和负载开路。检测方法一是通过BTS7960内置的温度检测功能来检测上管的过热，发生过热时器件自动关断所有输出电路，且IS引脚输出电平为高；二是需要辅助晶体管检测开路，通过检测IS引脚电流值可以实现，需要微控制器提供CTRLWIN信号。



图8 电动车窗软启动电流波形

　　2 电动车窗主程序的软件设计

　　本电动车窗控制系统的软件控制是基于状态的转换。通过比较系统状态与控制命令做出判断，确定出目前系统应该执行的动作。程序中将电动车窗的运行状态做了如下划分：WINDOW_OFF、WINDOW_UP_PWM、WINDOW_UP、WINDOW_UP_FREE、WINDOW_UP_STOP、 WINDOW_DOWN_PWM、WINDOW_DOWN、WINDOW_DOWN_FREE和WINDOW_DOWN_STOP。当电动车窗处于OFF 状态，接收到上升或下降的命令，程序会使车窗先进入PWM渐增的状态，实现软启动。当达到PWM满占空比时，车窗才转入UP或DOWN的状态。若在PWM 渐增状态或PWM满占空比运行时接收到要让电动车窗停下或要反方向转的命令，程序会让车窗进入续流状态。续流完成，车窗进入STOP状态。在任何状态下如果检测到开路或过压等故障，车窗会进入OFF状态。