曾经曾用机械办法操控的车门体系现在逐步改成电子操控，越来越多的低端轿车也开端选用电子操控的车门操控体系，使用CAN或许LIN总线通讯技能完结四个车门之间的通讯。
车窗防夹功用是车门操控体系的难点之一。门控体系具有多种毛病确诊才能，能够及时识别出短路、断路、过热、过载等毛病。
本文结合轿车车门操控模块规划的项目实践，要点介绍了电动车窗部分的硬件和软件规划。对智能功率芯片BTS7960在正常运转时的发动特性及毛病检测特性进行了研讨与剖析，并给出了试验成果。
车门操控模块的全体规划
图1是门控模块的原理框图，其间微操控器XC164CS用于操控一切功率器材的开关动作，一起对体系状况进行守时监控，接纳适宜的毛病反应信号，并经过车载网络（如CAN总线）完结与中心车身操控器及其他车门操控器的毛病信息和按键操控信息的交流，然后及时在用户界面上显现毛病内容并对车门进行实时操控，确保了行车安全。
图1 门控模块全体原理框图
16位微操控器XC164CS根据增强 C166S V2结构，结合了RISC和CISC处理器的长处，而且经过MAC单元的DSP功用完结了强壮的核算和操控才能。XC164CS把功用弱小的CPU内核和一整套强壮的外设单元集成于一块芯片上，使得衔接变得十分有用和便利。
电动车窗选用两个半桥智能功率驱动芯片BTS7960B组合成一个H桥驱动，中心门锁、后视镜和加热器的驱动芯片别离选用TLE6208-3G、 BTS7741G和BSP752R，车灯的驱动芯片选用BTS724。这些器材已供给了完善的毛病检测及维护功用，因而避免了选用过多的分立元件，大大减小了模块体积，并提高了模块的EMC（电磁兼容）特性。
车门操控模块的电路主要由以下几部分组成：电源电路、电动车窗驱动电路、后视镜驱动电路、加热器驱动电路、中心门锁驱动电路、车灯驱动电路、CAN总线接口电路及按键接口电路等。
电动车窗的硬件规划
1 电动车窗驱动电路及发动特性
本车窗操控体系经过智能功率芯片BTS7960驱动直流电机滚动，BTS7960的接口电路如图2所示。图中的引脚7960INH1、 7960IN1、7960IS1、7960INH2、7960IN2和7960IS2别离衔接到XC164CS的I/0口P9.4、P1L.4、 P5.6、P9.5、P1L.5和P5.7。
图2 BTS7960接口连线图
BTS7960是应用于电机驱动的大电流半桥高集成芯片，它带有一个P沟道的高边MOSFET、一个N沟道的低边MOSFET和一个驱动IC。P沟道高边开关省去了电荷泵的需求, 因而减小了EMI。集成的驱动%&&&&&%具有逻辑电平输入、电流确诊、斜率调理、死区时刻产生和过温、过压、欠压、过流及短路维护的功用。BTS7960通态电阻典型值为16mΩ，驱动电流可达43A。因而即便在北方冰冷的冬季，仍能确保车窗的安全发动。
如图3所示，两片BTS7960构满意桥驱动车窗上升或下降。T1和T4导通时，车窗上升；T2和T3导通时，车窗下降。体系没有主动制动进程，车窗移好之后，上管触发信号停，经过该桥臂下管反并联二极管续流，直到电流为0A。续流进程持续250ms，足以满意车窗电机大功率的需求。为了避免车窗电机发动瞬间呈现电流尖峰，经过对下桥臂开关管进行频率为20kHz的PWM信号操控，完结软发动功用。
2 BTS7960毛病检测特性
如图3 所示，BTS7960的芯片内部为一个半桥。INH引脚为高电平，使能BTS7960。IN引脚用于确认哪个MOSFET导通。IN=1且 INH=1时，高边MOSFET导通，OUT引脚输出高电平；IN=0且INH=1时，低边MOSFET导通，OUT引脚输出低电平。SR引脚外接电阻的巨细，能够调理MOS管导通和关断的时刻，具有防电磁搅扰的功用。IS引脚是电流检测输出引脚。
图3 全桥驱动电路示意图
BTS7960的引脚IS具有电流检测功用。正常形式下，从IS引脚流出的电流与流经高边MOS管的电流成正比，若RIS=1kΩ,则V IS=I load/8.5；在毛病条件下，从IS引脚流出的电流等于I IS(lim) (约4.5mA),最终的作用是IS为高电平。如图4所示，图（a）为正常形式下IS引脚电流输出，图（b）为毛病条件下IS引脚上的电流输出。
BTS7960短路毛病试验的试验条件如下：+12.45V电池电压，+5V电源供电，2.0m短路导线（R=0.2Ω），横截面积为0.75 mm，衔接1kΩ电阻和一个发光二极管。V S与电池正极间导线长1.5m（R=0.15Ω）。如图5所示，其间V IS是IS引脚对地的电压、V L是OUT引脚对地电压，I L为产生对地短路毛病时，流过BTS7960的短路电流。
（a） （b）
图4 BTS7960电流检测引脚IS的作业原理图
无论是先上电后短路仍是先短路后上电，BTS7960都呈现出相同的维护特性，所以下文将只就其一进行叙述。
图5 BTS7960的对地短路试验电路图
图6和图7别离为BTS7960先短路后上电短路试验波形图的前半部分和后半部分。短路瞬间输出端电流敏捷上升，在80μs的时刻内，电流上升到峰值，可达62A左右。此刻，BTS7960检测出短路毛病，关断MOS管，输出电流下降直至0A, 紫色箭头所指部分有显着的关断，图中虚线所夹部分为MOS管的关断及保持关断的进程，整个进程持续时刻约为80μs。短路导通瞬间，OUT引脚输出电压为 5V左右，这是短路导线与电池和地之间的总电阻的分压值；MOS管关断期间，OUT引脚输出电压为0V。在电流急剧下降的瞬间，短路导线上感应出弱小的反向电动势，所以OUT引脚输出电压会呈现出短时刻负电压。状况检测引脚IS在5V左右上下动摇，其具有随短路电流上下动摇的特色。整个短路进程中， BTS7960周期性的关断MOS管，避免短路电流使芯片持续升温，导致芯片过热焚毁，然后有用地维护了芯片。最终，BTS7960彻底关断MOS管，短路电流缓降为0A，IS管脚在MOS管彻底关断后约500μs由本身的冷却康复至正常电平。
图6 BTS7960短路试验波形图前半部分
图7 BTS7960短路试验波形后半部分
电动车窗的软件规划
1 驱动芯片BTS7960的软件规划
电动车窗部分，在硬件上经过BTS7960驱动直流电机滚动，使窗上升或下降。选用两片BTS7960B构满意桥作业。
BTS7960与微操控器的接口信号包含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。
整个驱动进程可分为软发动、满PWM输出、续流和中止四个阶段。车窗升降进程经过对下桥臂开关管进行PWM操控完结软发动功用， PWM频率为20kHz，软发动持续200ms，在这一进程中，占空比逐步增大，从0%增加到100%，分红10段，每段持续时刻为20ms。PWM信号是施加在下管地点桥臂的 INH引脚上，该桥臂关断（INH=0）时电流转 过上管的反并二极管续流。经PWM信号完结软发动后，电动车窗发动时的电流波形如图8所示。从图中能够看出，电流尖峰被有用按捺。
本体系没有主动制动进程，车窗移好之后，开关管还会作业大约250ms，这是续流进程，这期间，上管触发信号停，经过该桥臂下管反并联二极管续流（这时需持续给本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。可是假如呈现过热，这种续流进程就不需求了。
电机堵转是不允许的，由于这样会呈现过流。BTS7960本身能够检测开关管的电流，经过2.2kΩ的采样电阻电流进行电流 /电压转化，采样电压经过简略的RC滤波网络，经过一个维护电阻（未参加）送到AN0/AN1进行模数转化。当检测到电流大于15A时，就能够判别出电机正处于堵转状况，此刻微操控器中止触发电机（仍需续流），用户能够重新发动车窗。
车窗部分要检测的毛病有上桥臂的两个开关管过热和负载开路。检测办法一是经过BTS7960内置的温度检测功用来检测上管的过热，产生过热时器材主动关断一切输出电路，且IS引脚输出电平为高；二是需求辅佐晶体管检测开路，经过检测IS引脚电流值能够完结，需求微操控器供给CTRLWIN信号。
图8 电动车窗软发动电流波形
2 电动车窗主程序的软件规划
本电动车窗操控体系的软件操控是根据状况的转化。经过比较体系状况与操控指令做出判别，确认出现在体系应该履行的动作。程序中将电动车窗的运转状况做了如下区分：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 状况，接纳到上升或下降的指令，程序会使车窗先进入PWM渐增的状况，完结软发动。当到达PWM满占空比时，车窗才转入UP或DOWN的状况。若在PWM 渐增状况或PWM满占空比运转时接纳到要让电动车窗停下或要反方向转的指令，程序会让车窗进入续流状况。续流完结，车窗进入STOP状况。在任何状况下假如检测到开路或过压等毛病，车窗会进入OFF状况。
