一种防夹检测方法及系统与流程

2021-01-19 14:01:42|

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本发明涉及汽车车身控制技术领域，尤其涉及一种防夹检测方法及系统。

背景技术：

随着汽车技术的发展，大量由直流有刷电机控制和驱动的部件被广泛应用，以提高车辆操作的舒适性，比如，通过电机驱动天窗、门窗、后视镜、座椅等运动部件的电动打开和关闭。针对此类电机闭合系统，相关法规在保护人身安全方面提出了设计约束，即通过电机操作闭合部件闭合的过程中，在法规规定的范围内(4-200mm)必须具备防夹功能。

对于欧标和国标要求采用10n/mm弹簧测试，防夹力小于100n；而对于美标fmvss118(以下简称s5)，要求4-25mm范围内采用65n/mm弹簧测试，防夹力要小于100n，25-200mm范围内采用20n/mm弹簧测试，防夹力要小于100n。近年来，为了得到更好的闭合部件防夹效果、提高安全性，越来越多的汽车厂商要求满足s5法规，且要求不同刚度弹簧测力一致性要好，误防夹风险要低，基于此，亟需一种满足s5法规且检测效果较好的防夹检测方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种防夹检测方法及系统，用以提供一种满足s5法规且检测效果较好的闭合部件防夹检测方法，其技术方案如下：

一种防夹检测方法，包括：

根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率；其中，在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，周期性采集所述电机的电流；

根据所述当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率；其中，所述目标电流采集周期与所述当前电流采集周期之间相差n个电流采集周期，n为大于或等于2的整数；

根据所述第二电流变化率检测所述闭合部件是否遇到障碍物；

若检测到所述闭合部件遇到所述障碍物，则根据所述第一电流变化率确定所述障碍物的刚度；

根据接触位置零点和实时采集的电机位置确定实时的障碍物压缩距离；其中，所述接触位置零点根据检测到所述闭合部件遇到所述障碍物时采集的电机位置确定；

根据所述障碍物的刚度和实时的障碍物压缩距离，确定实时的防夹力，并在实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制所述电机反转；其中，所述防夹检测阈值根据所述障碍物的刚度确定。

可选的，所述根据所述当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率，包括：

计算所述当前电流采集周期采集的电流与所述目标电流采集周期采集的电流的差值，作为所述第二电流变化率；

或者，

计算所述当前电流采集周期采集的电流的滤波值与所述目标电流采集周期采集的电流的滤波值的差值，作为所述第二电流变化率。

可选的，所述根据所述第二电流变化率检测所述闭合部件是否遇到障碍物，包括：

根据所述第二电流变化率检测所述接触位置零点，其中，所述接触位置零点为所述闭合部件与所述障碍物开始接触的位置点；

当检测到所述接触位置零点时，确定所述闭合部件遇到障碍物。

可选的，所述根据所述第二电流变化率检测所述接触位置零点，包括：

当所述第二电流变化率大于预设的第一阈值时，获取当前采集的电机位置作为疑似接触位置零点；

判断所述疑似接触位置零点是否验证通过；

若所述疑似接触位置零点验证通过，则将所述疑似接触位置零点作为所述接触位置零点；

若所述疑似接触位置零点未验证通过，则执行所述根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率，以及，所述根据所述当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率。

可选的，所述判断所述疑似接触位置零点是否验证通过，包括：

在获得所述疑似接触位置零点后，每采集到一次所述电机的电流时，基于实时确定的第二电流变化率，和/或，实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率，判断所述疑似接触位置零点是否验证通过；

其中，每采集到一次所述电机的电流时，通过所采集的电流和所述疑似接触位置零点处对应的电流实时确定第三电流变化率。

可选的，所述基于实时确定的第二电流变化率，和/或，实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率，判断所述疑似接触位置零点是否验证通过，包括：

在获得所述疑似接触位置零点后，若出现以下两种情况中的至少一种，则确定所述疑似接触位置零点未验证通过，若均没有出现以下两种情况，则确定所述疑似接触位置零点验证通过；

第一种情况为：实时确定的第二电流变化率小于预设的第二阈值；

第二种情况为：实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率中连续出现第三电流变化率大于预设的第三阈值的情况，且第三电流变化率大于预设的第三阈值这一情况的持续时长大于预设时长。

可选的，所述的防夹检测方法还包括，在控制所述电机运动以驱动所述闭合部件闭合的过程中，控制所述电机以所述闭合部件所处区域对应的电机运动速度运动；

其中，所述闭合部件在闭合方向上的可运动区域包括多个互不重合的区域，每个区域对应一设定的电机运动速度，不同区域对应的电机运动速度不同，距离所述可运动区域在闭合方向上的终点越近的区域对应的电机运动速度越小。

一种控制器，包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，用于执行所述程序，实现前述任一项所述的防夹检测方法。

一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现前述任一项所述的防夹检测方法。

一种防夹检测系统，包括：电流采集单元、位置采集单元和控制器；

所述控制器，用于在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，利用所述电流采集单元按预设的电流采集周期采集所述电机的电流；利用所述位置采集单元采集所述电机实时的电机位置；根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率；根据所述当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率；根据所述第二电流变化率检测所述闭合部件是否遇到障碍物；若检测到所述闭合部件遇到所述障碍物，则根据所述第一电流变化率确定所述障碍物的刚度；根据接触位置零点和实时采集的电机位置确定实时的障碍物压缩距离；根据所述障碍物的刚度和实时的障碍物压缩距离，确定实时的防夹力，并在实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制所述电机反转；

其中，所述目标电流采集周期与所述当前电流采集周期之间相差n个电流采集周期，n为大于或等于2的整数；所述接触位置零点根据检测到所述闭合部件遇到所述障碍物时所述位置采集单元采集的电机位置确定；所述防夹检测阈值根据所述障碍物的刚度确定。

可选的，所述电流采集单元包括：采样电阻和差分放大器；所述采样电阻将所述电机运行过程中的电流转换为电压信号；所述差分放大器对所述电压信号进行放大，获得放大后的电压信号；

所述控制器，具体用于基于所述放大后的电压信号，按预设的电流采集周期采集所述电机的电流。

可选的，所述控制器，还用于在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，控制所述电机以所述闭合部件所处区域对应的电机运动速度运动；

经由上述方案可知，本发明提供的一种防夹检测方法及系统，在电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，首先根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率，并根据当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率，然后根据第二电流变化率检测闭合部件是否遇到障碍物，当检测到闭合部件遇到障碍物时，根据第一电流变化率确定障碍物的刚度，并根据接触位置零点和实时采集的电机位置确定实时的障碍物压缩距离，最后根据障碍物的刚度和实时的障碍物压缩距离，确定实时的防夹力，并在实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制电机反转。本发明提供的防夹检测方法，基于第二电流变化率进行障碍物检测，能够快速、准确地检测到障碍物，基于第一电流变化率确定障碍物刚度，使得针对不同刚度的障碍物可获得不同的障碍物刚度值，并可以此选取不同的防夹检测阈值，从而能够保证测力的一致性，且能够避免采用一个防夹检测阈值时防夹检测阈值设置较小导致的误防夹。综上，本发明提供的防夹检测方法能够满足s5法规，且检测速度快，检测效果好，能够避免误防夹。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的s5防夹区定义及防夹过程示意图；

图2为本发明实施例提供的从测力计接触到障碍物到识别到防夹事件并控制玻璃反转这一过程的分析图；

图3为本发明实施例提供的防夹检测方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的电机运动的阻力特性曲线的示意图；

图5为本发明实施例提供的当闭合部件遇到障碍物时的阻力特性曲线的示意图；

图6为本发明实施例提供的不同刚度物体对应的防夹力与压缩距离的关系示意图；

图7为本发明实施例提供的可检测物体刚度边界的示意图；

图8a和图8b分别为本发明实施例提供的天窗闭合过程中，采用脉冲宽度调制分区域对电机速度进行闭环控制的示意图，以及天窗打开过程中、对电机速度进行控制的示意图；

图9为本发明实施例提供的基于实时的第二电流变化率检测接触位置零点的一实现方式的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的满足s5法规的防夹检测装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的控制器的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的满足s5法规的防夹检测系统的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的电机控制及电流采集的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了能够获得满足s5法规且效果较好的闭合部件防夹检测方案，本案发明人进行了研究，在研究过程中发现：

现有技术中存在一些闭合部件防夹检测方案，这些防夹检测方案多为基于电机运动速度的防夹检测方案，该方案的大致思路为：在闭合部件闭合的过程中，如果遇到障碍物，电机的运动速度会下降，有鉴于此，可基于电机的运动速度确定防夹力，具体的，计算电机的实际运动速度与预设的参考运动速度的差值，通过计算得到的速度差值反算防夹力，当防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制电机反转。

发明人经研究发现，基于电机运动速度的防夹检测方案虽然能够满足10n/mm弹簧测试，但是，无法满足s5的防夹测试，若要使基于电机运动速度的防夹检测方案满足s5的防夹测试，则需要降低防夹检测阈值以增加检测灵敏度，而通过降低防夹检测阈值来增加检测灵敏度存在一个致命的缺陷，即当障碍物刚度较大时，需要非常小的防夹检测阈值才能满足防夹力小于100n的法规要求，然而，设置非常小的防夹检测阈值会因检测灵敏度过高导致防夹误检测，进而导致闭合部件无法正常闭合。

鉴于基于电机运动速度的防夹检测方案存在的问题，本案发明人试图摆脱基于电机运动速度的防夹检测方式，尝试通过其它方式实现满足s5法规的闭合部件防夹检测方案，发明人通过分析发现：使闭合部件的防夹检测方案满足s5的难点在于：其一，对高刚度障碍物实现快速的防夹检测及电机反转，其二，能够区分不同刚度的障碍物，比如，区分65n/mm和20n/mm弹簧，以保证不同刚度障碍物测力结果的一致性。发明人的分析过程如下：

请参阅图1，示出了以天窗为例，s5防夹区定义及防夹检测过程，移动玻璃101与测力计102固定在一起，在4-25mm这一范围内，测力计102采用65n/mm弹簧进行测试，在25-200mm这一范围内，测力计102采用20n/mm弹簧进行测试，图1中的103为障碍物，104为玻璃全开位置，105为玻璃全关位置。请参阅图2，示出了从测力计接触障碍物到识别到防夹事件并控制移动玻璃反转全过程的示意图，图2中的a点为测力计与障碍物开始接触的点，图2中的直线l1反映的是针对65n/mm弹簧，测力计测得的防夹力与弹簧压缩距离的关系，直线l2反映的是针对20n/mm弹簧，测力计测得的防夹力与弹簧压缩距离的关系，b点为控制器开始进行防夹检测的点，图2中的直线l3反映的是控制器确定的防夹力与弹簧压缩距离的关系，ab之间为检测延迟，由于天窗传动系统存在一定物理延迟，导致a点弹簧已经开始压缩时，b点控制器才识别得到信号变化，c点为控制器检测到防夹力超过设定的防夹检测阈值的点，此时，控制器向电机发送反转命令以控制电机反转，d点为实际的玻璃反转点，cd之间为反转延迟，由于惯性，控制器向电机发送反转命令后，移动玻璃仍然会前冲一段距离，导致进一步压缩弹簧，防夹力超过防夹检测阈值f_thr，需要说明的是，图2中的f为控制器检测到防夹力超过防夹检测阈值f_thr时，针对65n/mm弹簧，测力计测得的防夹力，图2中的f1为玻璃实际反转时，针对65n/mm弹簧，测力计测得的防夹力，δf1为f1与f的差值。对于法规s5，最严格的情况要求ad之间的弹簧压缩距离要小于1.53mm(100n/65n/mm)，因此，要设计合理防夹检测方案，降低检测延迟和反转延迟，并在短距离内快速检测到防夹事件，为保证不同障碍物刚度时测力的一致性，需识别不同的障碍物刚度，并选取不同的防夹检测阈值。需要说明的是，在测试阶段，障碍物实质为弹簧，障碍物刚度为弹簧刚度，在实际使用阶段，障碍物刚度为实际遇到的障碍物的刚度。

在上述研究思路的基础上，本案发明人进一步进行深入研究，最终提供了一种能够满足s5法规且检测效果较好的防夹检测方法，该方法适用于需要对闭合部件进行防夹检测的场景，该方法可应用于可对闭合部件进行控制的控制器。接下来通过下述实施例对本发明提供的满足s5法规的防夹检测方法进行介绍。

请参阅图3，示出了本发明实施例提供的满足s5法规的防夹检测方法的流程示意图，该方法可以包括：

步骤s301：根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率。

在本实施例中，在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，周期性采集电机的电流。

其中，闭合部件可以但不限定为汽车的门窗、天窗、后视镜、座椅等可运动部件。可选的，在电机运动的过程中，可通过采样电阻和差分放大器采集电机的电流。

假设当前电流采集周期采集的电流为i(k)，前一电流采集周期采集的电流为i(k-1)，则根据当前电流采集周期采集的电流i(k)和前一电流采集周期采集的电流i(k-1)确定第一电流变化率δi1(k)的过程可以包括：计算当前电流采集周期采集的电流i(k)与前一电流采集周期采集的电流为i(k-1)的差值，作为第一电流变化率δi1(k)，即：

δi1(k)＝i(k)-i(k-1)(1)

步骤s302：根据当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率。

其中，目标电流采集周期与当前电流采集周期之间相差n个电流采集周期，n为大于或等于2的整数，比如，n可为3或4。

根据当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率的实现方式有多种，假设当前电流采集周期采集的电流为i(k)，目标电流采集周期采集的电流为i(k-n)，在一种可能的实现方式中，可计算当前电流采集周期采集的电流i(k)与目标电流采集周期采集的电流i(k-n)的差值，作为第二电流变化率δi2，即：

δi2＝i(k)-i(k-n)(2)

考虑到电机运动过程中，直流分量上会叠加交流的纹波噪声，为了避免噪声的影响，在另一种较优的实现方式中，可计算当前电流采集周期采集的电流的滤波值if(k)与目标电流采集周期采集的电流的滤波值if(k-n)的差值，作为第二电流变化率δi2，即：

δi2＝if(k)-if(k-n)(3)

其中，当前电流采集周期采集的电流的滤波值if(k)通过对当前电流采集周期采集的电流i(k)进行滤波处理得到，目标电流采集周期采集的电流的滤波值if(k-n)通过对目标电流采集周期采集的电流i(k-n)进行滤波处理得到。

可选的，可采用一阶滑动滤波器对当前电流采集周期采集的电流i(k)和目标电流采集周期采集的电流i(k-n)进行滤波，采用一阶滑动滤波器对电流i(k)进行滤波的算法如下：

if(k)＝k1*if(k-1)+k2*i(k)(4)

其中，if(k-1)为前一时刻的电流滤波值，k1、k2为加权系数。

步骤s303：根据第二电流变化率检测闭合部件是否遇到障碍物，若检测到闭合部件遇到障碍物，则执行步骤s304，若未检测到闭合部件遇到障碍物，则返回执行步骤s301。

根据第二电流变化率检测闭合部件是否遇到障碍物的过程可以包括：根据第二电流变化率检测接触位置零点；当检测到接触位置零点时，确定闭合部件遇到障碍物。

其中，接触位置零点为闭合部件与障碍物开始接触的位置点。根据第二电流变化率检测接触位置零点的具体实现过程可参见后续实施例的说明。

步骤s304：根据第一电流变化率确定障碍物的刚度。

需要说明的是，满足s5法规的防夹检测的核心是能够区分不同刚度的障碍物，比如65n/mm和20n/mm弹簧，以便针对不同刚度的障碍物选取不同的防夹检测阈值和障碍物刚度，从而达到不同障碍物刚度测力一致。以65n/mm和20n/mm弹簧为例，若统一采用65n/mm弹簧对应的防夹检测阈值和弹簧刚度，则可能导致采用20n/mm弹簧时，检测方法过于灵敏，从而造成误检测，若统一采用20n/mm弹簧对应的防夹检测阈值和弹簧刚度，则可能导致采用65n/mm弹簧时，防夹力过大。

可以理解的是，电机运动过程中的电流大小反映了所受负载大小，电流的变化反应了阻力的变化，有鉴于此，本发明采用第一电流变化率区分障碍物刚度，比如65n/mm和20n/mm弹簧的刚度。

请参阅图4，示出了闭合部件未遇到障碍物时，电机运动的阻力特性曲线，即电流特性曲线，由于闭合部件导轨阻力不同，不同位置的电流变化率有一定差异。在闭合部件未遇到障碍物的条件下，确定不同的电机位置处的第一电流变化率，并将不同的电机位置处的第一电流变化率存储到控制器的非易失存储单元(electricallyerasableprogrammablereadonlymemory，eeprom)中，以便后续参考。

请参阅图5，示出了闭合部件遇到障碍物时的阻力特性曲线，曲线中的a点处遇到障碍物，从a点开始，电机的阻力上升，电流增大。在本实施例中，当检测到闭合部件遇到障碍物时，根据第一电流变化率确定障碍物的刚度。

具体的，可通过第一电流变化率，以及，在闭合部件未遇到障碍物的条件下，针对当前采集的电机位置标定的第一电流变化率，确定障碍物的刚度：

ko＝kv*kt(δi1(k)-δi1r(k))(5)

其中，ko即为障碍物的刚度，δi1(k)为第一电流变化率，δi1r(k)为在闭合部件未遇到障碍物的条件下，针对当前采集的电机位置标定的第一电流变化率，其可从eeprom中获取，kv*kt为预设参数，其可通过台架标定获得。

需要说明的是，引入闭合部件没有遇到障碍物时针对采集的电机位置标定的第一电流变化率δi1r(k)的目的是，避免无障碍物时由于阻力特性变化造成误检测。

需要说明的是，闭合部件遇到障碍物后，障碍物刚度越大，第一电流变化率越大，因此，可依据不同电流变化率区分障碍物刚度。图5中的“1”、“2”、“3”分别代表三种不同刚度的障碍物下电机电流的变化趋势，显然刚度关系为1>2>3。

步骤s305：根据接触位置零点和实时采集的电机位置确定实时的障碍物压缩距离。

具体的，实时的障碍物压缩距离为实时采集的电机位置与接触位置零点的差值。其中，接触位置零点根据检测到闭合部件遇到障碍物时采集的电机位置确定。

步骤s306：根据障碍物的刚度和实时的障碍物压缩距离，确定实时的防夹力，并在实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制电机反转。

其中，防夹检测阈值根据障碍物的刚度确定。

请参阅图6，示出了不同刚度障碍物对应的防夹力与障碍物压缩距离的关系，假设有两个刚度不同的障碍物a1和a2，且有障碍物刚度ko1>ko2，若要保证具有相同的防夹力f，则需要分别控制a1对应的障碍物压缩距离s1小于a2对应的障碍物压缩距离s2，即满足同样防夹力的情况下，高刚度的障碍物应该选取较小的障碍物压缩距离，低刚度的障碍物选取较大的障碍物压缩距离。因此，区分出不同障碍物的刚度，还需要确定不同的障碍物压缩距离，即可实现不同刚度物体防夹力的一致性。

获得障碍物刚度和实时的障碍物压缩距离后，即可基于障碍物刚度和实时的障碍物压缩距离计算实时的防夹力，与基于速度的防夹检测方法相比，本实施例能够更直观反映防夹力大小。

根据胡克定律，对刚性均匀的物体，其所受到的力与其压缩程度成一阶线性关系，闭合部件防夹及反转的短时间内，障碍物可近似为刚性均匀的物体，因此有：

f(k)＝ko*δs(k)(6)

其中，δs(k)为k时刻的障碍物压缩距离，ko为障碍物刚度，f(k)即为k时刻的防夹力。

需要说明的是，防夹反转条件为f(k)＝ko*δs(k)＜100n，则障碍物压缩距离应满足δs(k)＜100n/ko。

获得实时的防夹力f(k)后，判断实时的防夹力f(k)是否大于预设的防夹检测阈值f_thr，该阈值基于确定出的ko选取，若实时的防夹力f(k)大于预设的防夹检测阈值f_thr，则判定检测到防夹事件发生，此时，控制电机反转。

实际应用时可通过标定得到可识别的最硬和最软两种刚度物体对应的刚度和防夹检测阈值，请参阅图7，图中的两条实线示出了刚度为ko1和ko2的两种障碍物所对应的压缩距离与防夹力的关系，上方虚线表示100n防夹力的边界，因此，坐落在阴影区域的障碍物状态表示刚度介于ko1与ko2之间的物体，其防夹力都是小于100n的。

本发明实施例提供的满足s5法规的防夹检测方法，在电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，首先根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率，并根据当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率，然后根据第二电流变化率检测闭合部件是否遇到障碍物，当检测到闭合部件遇到障碍物时，根据第一电流变化率确定障碍物的刚度，并根据接触位置零点和实时采集的电机位置确定实时的障碍物压缩距离，最后根据障碍物的刚度和实时的障碍物压缩距离，确定实时的防夹力，并在实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制电机反转。本发明提供的防夹检测方法，基于第二电流变化率进行障碍物检测，能够快速、准确地检测到障碍物，基于第一电流变化率确定障碍物刚度，使得针对不同刚度的障碍物可获得不同的障碍物刚度值，并可以此选取不同的防夹检测阈值，从而能够保证测力的一致性，且能够避免采用一个防夹检测阈值时防夹检测阈值设置较小导致的误防夹。综上，本发明实施例提供的防夹检测方法能够满足s5法规，且检测速度快，检测效果好，能够避免误防夹。

上述实施例提到，在实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制电机反转，可以理解的是，电机反转前由于惯性会前冲一段距离，此过程会继续压缩弹簧，造成防夹力增大，为此，本发明实施例在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，控制电机以闭合部件所处区域对应的电机运动速度运动。在本实施例中，可采用基于脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，简称pwm)的闭环控制方式控制电机运动。

其中，闭合部件在闭合方向上的可运动区域包括多个互不重合的区域，每个区域对应一设定的电机运动速度，不同区域对应的电机运动速度不同，距离可运动区域在闭合方向上的终点越近的区域对应的电机运动速度越小。

以汽车的天窗为例：将天窗在闭合方向上的可运动区域划分为多个区域，比如，4-25mm、25-200mm、200mm之外，需要说明的是，4mm、25mm、200mm指的是到可运动区域在闭合方向上到终点的距离。针对每个区域设定一电机运动速度，比如4-25mm对应的电机运动速度为v1，25-200mm对应的电机运动速度为v2，200mm之外对应的电机运动速度为v3，并且，v3>v2>v1，即距离可运动区域在闭合方向上的终点越近，电机的运动速度越小。在对电机进行控制时，按天窗所在区域对应的速度控制电机运动，请参阅图8a，示出了天窗闭合过程中，分区域对电机速度进行控制的示意图。

需要说明的是，闭合部件在打开过程中，可不对电机的运动速度进行区分，比如，对于上述的天窗，可控制电机的运动速度为v3，如图8b所示。

优选的，当检测到实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，可采用pwm满占空比控制电机反转，以实现最短距离制动电机，减少前冲距离。

本发明实施例分区域对电机速度进行控制，能够降低电机切停时的前冲距离。

上述内容提到，可根据第二电流变化率检测接触位置零点，当检测到接触位置零点时，确定闭合部件遇到障碍物。以下对根据第二电流变化率检测接触位置零点的实现过程进行介绍。

根据第二电流变化率检测接触位置零点的实现方式有多种：

在一种可能的实现方式中，可判断第二电流变化率δi2是否大于预设的第一阈值δi1_thr；若第二电流变化率大于预设的第一阈值δi1_thr，则获取位置采集单元当前采集的电机位置作为接触位置零点。可选的，位置采集单元可以为霍尔传感器，可获取霍尔传感器的当前位置计数作为接触位置零点。

需要说明的是，接触位置零点过早选取会造成防夹力偏小，过晚选取会造成防夹力过大。理论上，当δi2>δi1_thr时，位置采集单元当前采集的电机位置即为接触位置零点，但考虑到第二电流变化率会随滑轨阻力变化而波动，这导致确定出的接触位置零点可能是错误的接触位置零点，有鉴于此，本实施例提供了另一种较优的实现方式，请参阅图9，示出了该实现方式的实现过程的流程示意图，可以包括：

步骤s901：判断第二电流变化率δi2是否大于预设的第一阈值δi1_thr，若第二电流变化率大于第一阈值δi1_thr，则执行步骤s902，否则，执行步骤s301，即再次执行防夹检测方法。

其中，第一阈值δi1_thr通过标定得。

步骤s902：获取当前采集的电机位置作为疑似接触位置零点。

在本实施例中，可获取位置采集单元当前采集的电机位置作为接触位置零点。可选的，位置采集单元可以为霍尔传感器，可获取霍尔传感器的当前位置计数作为接触位置零点。

步骤s903：判断疑似接触位置零点是否验证通过，若疑似接触位置零点验证通过，则执行步骤s904，若疑似接触位置零点未验证通过，则执行步骤s301，即再次执行防夹检测方法。

判断疑似接触位置零点是否验证通过，即判断疑似接触位置零点是否为正确的接触位置零点，若疑似接触位置零点验证通过，则表明疑似接触位置零点是正确的接触位置零点，若疑似接触位置零点未验证通过，则表明疑似接触位置零点不是正确的接触位置零点。

前面提到，可将霍尔传感器的位置计数作为疑似位置零点，若判断出疑似接触位置零点不是正确的接触位置零点时，则需要将霍尔传感器之前累积的位置计数清零。

在一种可能的实现方式中，判断疑似接触位置零点是否验证通过的过程可以包括：在获得疑似接触位置零点后，每采集到一次电机的电流时，基于实时确定的第二电流变化率，和/或，实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率，判断疑似接触位置零点是否验证通过。

其中，每采集到一次电机的电流时，通过所采集的电流和疑似接触位置零点处对应的电流实时确定第三电流变化率的实现方式有多种，在一种可能的实现方式中，可计算所采集的电流i(k)和疑似接触位置零点处对应的电流i0的差值，作为第三电流变化率δi3，即：

δi3＝i(k)–i0(7)

在另一种可能的实现方式中，可计算所采集的电流i(k)的滤波值if(k)与疑似接触位置零点处对应的电流i0的滤波值if0的差值，作为第三电流变化率，即：

δi3＝if(k)–if0(8)

进一步的，基于实时确定的第二电流变化率，和/或，实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率，判断疑似接触位置零点是否验证通过的过程可以包括：在获得疑似接触位置零点后，若出现以下两种情况中的至少一种，则确定疑似接触位置零点未验证通过，若均没有出现以下两种情况，则确定疑似接触位置零点验证通过。

第一种情况为：实时确定的第二电流变化率小于预设的第二阈值；第二种情况为：实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率中连续出现第三电流变化率大于预设的第三阈值的情况，且第三电流变化率大于预设的第三阈值这一情况的持续时长大于预设时长。

其中，第二阈值和第三阈值均为固定值，其可以为通过多次试验获得的经验值。

步骤s904：将疑似接触位置零点确定为接触位置零点。

本发明实施例基于第二电流变化率能够快速、准确地检测到接触位置零点。

在确定出接触位置零点后，即可根据接触位置零点计算实时的障碍物压缩距离δs，实时的障碍物压缩距离δs为实时采集的电机位置s(k)与接触位置零点s0的差值，即：

δs＝s(k)-s0(9)

其中，实时采集的电机位置s(k)可以为霍尔传感器的当前位置计数。基于霍尔传感器的位置计数能够准确地确定出障碍物压缩距离δs。

本发明实施例还提供了一种防夹检测装置，下面对本发明实施例提供的防夹检测装置进行描述，下文描述的防夹检测装置与上文描述的防夹检测方法可相互对应参照。

请参阅图10，示出了本发明实施例提供的一种满足s5法规的防夹检测装置的结构示意图，该满足s5法规的防夹检测装置可以包括：第一电流变化率确定模块1001、第二电流变化率确定模块1002、障碍物检测模块1003、障碍物刚度确定模块1004、障碍物压缩距离确定模块1005、防夹力确定模块1006、和电机反转控制模块1007。

第一电流变化率确定模块1001，用于根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率。

其中，在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，周期性采集电机的电流。

第二电流变化率确定模块1002，用于根据当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率。

其中，目标电流采集周期与当前电流采集周期之间相差n个电流采集周期，n为大于或等于2的整数。

障碍物检测模块1003，用于根据第二电流变化率检测闭合部件是否遇到障碍物。

障碍物刚度确定模块1004，用于若检测到闭合部件遇到障碍物，则根据第一电流变化率确定障碍物的刚度。

障碍物压缩距离确定模块1005，用于根据接触位置零点和实时采集的电机位置确定实时的障碍物压缩距离。

其中，接触位置零点根据检测到闭合部件遇到障碍物时采集的电机位置确定。

防夹力确定模块1006，用于根据障碍物的刚度和实时的障碍物压缩距离，确定实时的防夹力。

电机反转控制模块1007，用于在实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制电机反转。

其中，防夹检测阈值根据障碍物的刚度确定。

本发明提供的防夹检测装置，基于第二电流变化率进行障碍物检测，能够快速、准确地检测到障碍物，基于第一电流变化率确定障碍物刚度，使得针对不同刚度的障碍物可获得不同的障碍物刚度值，并可以此选取不同的防夹检测阈值，从而能够保证测力的一致性，且能够避免采用一个防夹检测阈值时防夹检测阈值设置较小导致的误防夹。综上，本发明实施例提供的防夹检测方法能够满足s5法规，且检测速度快，检测效果好，能够避免误防夹。

在一种可能的实现方式中，上述实施例提供的防夹检测装置中的第二电流变化率确定模块1002，具体用于计算当前电流采集周期采集的电流与目标电流采集周期采集的电流的差值，作为第二电流变化率；或者，计算当前电流采集周期采集的电流的滤波值与目标电流采集周期采集的电流的滤波值的差值，作为第二电流变化率。

在一种可能的实现方式中，上述实施例提供的防夹检测装置中的障碍物检测模块1003可以包括：接触位置零点检测模块和障碍物确定模块。

接触位置零点检测模块，用于根据第二电流变化率检测接触位置零点。其中，接触位置零点为闭合部件与障碍物开始接触的位置点。

障碍物确定模块，用于当检测到接触位置零点时，确定闭合部件遇到障碍物。

在一种可能的实现方式中，接触位置零点检测模块，具体用于当第二电流变化率大于预设的第一阈值时，获取当前采集的电机位置作为疑似接触位置零点；判断疑似接触位置零点是否验证通过；若疑似接触位置零点验证通过，则将疑似接触位置零点作为接触位置零点；若疑似接触位置零点未验证通过，则触发第一电流变化率确定模块1001根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率，以及，第二电流变化率确定模块1002根据当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率。

在一种可能的实现方式中，接触位置零点检测模块在判断疑似接触位置零点是否验证通过时，具体用于在获得疑似接触位置零点后，每采集到一次电机的电流时，基于实时确定的第二电流变化率，和/或，实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率，判断疑似接触位置零点是否验证通过。

其中，每采集到一次电机的电流时，通过所采集的电流和疑似接触位置零点处对应的电流实时确定第三电流变化率。

在一种可能的实现方式中，接触位置零点检测模块在基于实时确定的第二电流变化率，和/或，实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率，判断疑似接触位置零点是否验证通过时，具体用于在获得疑似接触位置零点后，若出现以下两种情况中的至少一种，则确定疑似接触位置零点未验证通过，若均没有出现以下两种情况，则确定疑似接触位置零点验证通过；

第一种情况为：实时确定的第二电流变化率小于预设的第二阈值；

在一种可能的实现方式中，上述实施例提供的防夹检测装置中的障碍物刚度确定模块1004，具体用于通过第一电流变化率，以及，在闭合部件未遇到障碍物的条件下，针对当前采集的电机位置标定的第一电流变化率，确定障碍物的刚度。

在一种可能的实现方式中，上述实施例提供的防夹检测装置还包括：速度控制模块。

速度控制模块，用于在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，控制电机以闭合部件所处区域对应的电机运动速度运动。

本发明实施例还提供了一种控制器，请参阅图11，示出了该控制器的结构示意图，该控制器可以包括：至少一个处理器1101，至少一个通信接口1102，至少一个存储器1103和至少一个通信总线1104；

在本发明实施例中，处理器1101、通信接口1102、存储器1103、通信总线1104的数量为至少一个，且处理器1101、通信接口1102、存储器1103通过通信总线1104完成相互间的通信；

处理器1101可能是一个中央处理器cpu，或者是特定集成电路asic(applicationspecificintegratedcircuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；

存储器1103可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)等，例如至少一个磁盘存储器；

其中，存储器存储有程序，处理器可调用存储器存储的程序，程序用于：

根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率；其中，在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，周期性采集电机的电流；

根据当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率；其中，目标电流采集周期与当前电流采集周期之间相差n个电流采集周期，n为大于或等于2的整数；

根据所述第二电流变化率检测闭合部件是否遇到障碍物；

若检测到闭合部件遇到障碍物，则根据第一电流变化率确定障碍物的刚度；

根据接触位置零点和实时采集的电机位置确定实时的障碍物压缩距离；其中，接触位置零点根据检测到闭合部件遇到障碍物时采集的电机位置确定；

根据障碍物的刚度和实时的障碍物压缩距离，确定实时的防夹力，并在实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制电机反转；其中，防夹检测阈值根据障碍物的刚度确定。

可选的，程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

本发明实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质可存储有适于处理器执行的程序，程序用于：

根据第二电流变化率检测闭合部件是否遇到障碍物；

若检测到闭合部件遇到所述障碍物，则根据第一电流变化率确定障碍物的刚度；

根据接触位置零点和实时采集的电机位置确定实时的障碍物压缩距离；其中，接触位置零点根据检测到闭合部件遇到所述障碍物时采集的电机位置确定；

可选的，程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

本发明实施例还提供了一种防夹检测系统，请参阅图12，示出了该防夹检测系统的结构示意图，该系统可以包括：电流采集单元1201、位置采集单元1202和控制器1203。

控制器1203，用于在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，利用所述电流采集单元1201按预设的电流采集周期采集所述电机的电流；利用位置采集单元1202采集电机实时的电机位置；根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率；根据当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率；根据第二电流变化率检测闭合部件是否遇到障碍物；若检测到闭合部件遇到障碍物，则根据第一电流变化率确定障碍物的刚度；根据接触位置零点和实时采集的电机位置确定实时的障碍物压缩距离；根据障碍物的刚度和实时的障碍物压缩距离，确定实时的防夹力，并在实时的防夹力大于预设的防夹检测阈值时，控制电机反转。

其中，目标电流采集周期与当前电流采集周期之间相差n个电流采集周期，n为大于或等于2的整数；接触位置零点根据检测到闭合部件遇到障碍物时位置采集单元1202采集的电机位置确定；防夹检测阈值根据障碍物的刚度确定。

优选的，如图12所示，电流采集单元1201包括：采样电阻12011和差分放大器12012。

采样电阻12011将电机运行过程中的电流转换为电压信号；差分放大器12012对电压信号进行放大，获得放大后的电压信号。控制器1203，具体用于基于放大后的电压信号，按预设的电流采集周期采集电机的电流。

请参阅图13，示出了电机控制及电流采集的原理图，图中包括h桥、采样电阻和差分放大器，采样电阻设置在h桥中间，图中的ub代表电源电压，其可以为12v，gnd代表接地端，vs代表差分放大器的工作电压，其可以为5v，out代表差分放大器的输出。采样电阻将电机运行过程中的电流转换为电压信号，差分放大器对电压信号进行放大，以便控制器1203基于放大后的电压信号采集电机的电流。需要说明的是，h桥是典型的直流电机控制电路，因为它的电路形状酷似字母“h”，故得名“h桥”，如图13所示，4个三极管fet1、fet2、fet3、fet4组成“h”的4条垂直腿，而电机m就是“h”中的横杠，cw表示电机顺时针转动(即正转)，ccw表示电机逆时针转动(即反转)，当电机m正转时，三极管fet2和fet3导通，此时，利用采样电阻和差分放大器可采集到电机m正转时的电流，当电机m反转时，三极管fet1和fet4导通，此时，利用采样电阻和差分放大器可采集到电机m反转时的电流，如此，只采用一个采样电阻和单路运放便可同时采集电机正反转时的电流，从而节约了硬件成本。在本实施例中，可将差分放大器输入端抬升2.5v，电机正转时差分放大器输入端电压范围2.5-5v，电机反转时差分放大器输入端电压范围0-2.5v，经过放大后输入给控制器1203，实现双向电流检测。

可选的，上述实施例提供的防夹检测系统中还可以包括速度采集单元。

控制器1203，还用于在控制电机运动以驱动闭合部件闭合的过程中，控制电机以闭合部件所处区域对应的电机运动速度运动。

具体的，控制器1203利用速度采集单元采集电机实时的运动速度，根据电机实时的运动速度，将电机的运动速度调整为闭合部件所处区域对应的电机运动速度。

其中，所述闭合部件在闭合方向上的可运动区域包括多个互不重合的区域，每个区域对应一设定的电机运动速度，不同区域对应的电机运动速度不同，距离可运动区域在闭合方向上的终点越近的区域对应的电机运动速度越小。

可选的，控制器1203在根据当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率时，具体用于计算当前电流采集周期采集的电流与目标电流采集周期采集的电流的差值，作为第二电流变化率；或者，计算当前电流采集周期采集的电流的滤波值与目标电流采集周期采集的电流的滤波值的差值，作为第二电流变化率。

可选的，控制器1203在根据第二电流变化率检测闭合部件是否遇到障碍物时，具体用于根据第二电流变化率检测接触位置零点，其中，接触位置零点为闭合部件与障碍物开始接触的位置点；当检测到接触位置零点时，确定闭合部件遇到障碍物。

可选的，控制器1203在根据第二电流变化率检测接触位置零点时，具体用于当第二电流变化率大于预设的第一阈值时，获取当前采集的电机位置作为疑似接触位置零点；判断疑似接触位置零点是否验证通过；若疑似接触位置零点验证通过，则将疑似接触位置零点作为接触位置零点；若疑似接触位置零点未验证通过，则执行根据当前电流采集周期采集的电流和前一电流采集周期采集的电流确定第一电流变化率，以及，根据所述当前电流采集周期采集的电流和目标电流采集周期采集的电流确定第二电流变化率。

可选的，控制器1203在判断疑似接触位置零点是否验证通过时，具体用于在获得疑似接触位置零点后，每采集到一次所述电机的电流时，基于实时确定的第二电流变化率，和/或，实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率，判断疑似接触位置零点是否验证通过。其中，每采集到一次所述电机的电流时，通过所采集的电流和所述疑似接触位置零点处对应的电流实时确定第三电流变化率。

可选的，控制器1203在基于实时确定的第二电流变化率，和/或，实时确定的第三电流变化率及历史的第三电流变化率，判断疑似接触位置零点是否验证通过时，具体用于在获得疑似接触位置零点后，若出现以下两种情况中的至少一种，则确定疑似接触位置零点未验证通过，若均没有出现以下两种情况，则确定疑似接触位置零点验证通过；

第一种情况为：实时确定的第二电流变化率小于预设的第二阈值；

可选的，控制器1203在根据第一电流变化率确定所述障碍物的刚度时，具体用于通过第一电流变化率，以及，在闭合部件未遇到障碍物的条件下，针对当前采集的电机位置标定的第一电流变化率，确定障碍物的刚度。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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