方傳運(yùn)，張?jiān)品?，李建，趙為綱

（眾泰汽車工程研究院，浙江 杭州 310018）

前言

汽車車窗玻璃自動(dòng)升降，這已經(jīng)成為汽車舒適配置的必選項(xiàng)目。然而，隨著越來越多的汽車上安裝電動(dòng)門窗，潛在的危險(xiǎn)也隨之而來，電動(dòng)門窗夾傷手指的事件時(shí)有發(fā)生，電動(dòng)天窗致使兒童被夾死亡一事更是一度將電動(dòng)門窗和天窗的安全性推到風(fēng)口浪尖，并引起了整車廠、零部件企業(yè)和媒體的廣泛關(guān)注和討論。為了避免乘客受到傷害，電動(dòng)門窗具備防夾功能已成為一種必然趨勢(shì)。

1 汽車車窗玻璃升降防夾原理

1.1 Hall 脈波訊號(hào)產(chǎn)生原理

1.1.1 測(cè)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)霍爾傳感器

如圖1所示，在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就輸出一個(gè)脈沖，從而可測(cè)出轉(zhuǎn)數(shù)（計(jì)數(shù)器），若接入頻率計(jì)，便可測(cè)出轉(zhuǎn)速。

圖1 霍爾傳感器應(yīng)用示意圖

1.1.2 霍爾（Hall）脈波訊號(hào)產(chǎn)生原理

圖2 霍爾訊號(hào)產(chǎn)生原理示意圖

如圖2所示（圖為事例，具體以實(shí)物為準(zhǔn)），電機(jī)的輸出軸上集成磁環(huán)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾傳感器感測(cè)到磁環(huán)的N/S極，從而產(chǎn)生波形（方波）即霍爾脈波訊號(hào)。

1.2 車窗玻璃升降防夾原理

如圖3所示，車窗經(jīng)過初始化后，才具有防夾功能，在接收到自動(dòng)上升命令時(shí)，防夾功能有效，防夾功能需滿足EEC/74/60規(guī)范的要求。

圖3 防夾觸發(fā)示意圖

1.2.1 防夾區(qū)域（如圖4所示）

距離車窗頂部4mm-200mm。

圖4 防夾區(qū)域示意圖

1.2.2 防夾力判斷

當(dāng)車窗上升過程中遇到障礙物時(shí)，阻力增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速變小，而電機(jī)轉(zhuǎn)速變小會(huì)造成霍爾訊號(hào)的脈寬增大。利用這一特性，通過方波脈沖寬度的變化即可判斷防夾。

如圖5所示，當(dāng)車窗自動(dòng)上升時(shí)，防夾模塊會(huì)連續(xù)對(duì)霍爾訊號(hào)的脈沖寬度進(jìn)行采樣。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)所讀取的霍爾方波個(gè)數(shù)，記為V0（即V0=單位時(shí)間/霍爾方波個(gè)數(shù)）。之后連續(xù)單位時(shí)間采樣得到的霍爾訊號(hào)脈沖寬度的平均值記為V1，如果處于防夾區(qū)域，進(jìn)行V0與V1的比較，若V1-V0大于給定的閥值，就認(rèn)為達(dá)到防夾條件而進(jìn)行防夾動(dòng)作；否則用V1覆蓋掉V0，繼續(xù)比較，超出防夾區(qū)域后停止比較。

圖5 防夾力判斷示意圖

2 汽車車門玻璃升降器失效模式解析

表1

3 程序邏輯防夾失效模式

基于以上防夾失效模式進(jìn)行排查，最終排查為軟件問題，也是本文重點(diǎn)介紹的程序邏輯防夾失效模式。

3.1 xxA項(xiàng)目誤防夾問題理論原因解析

3.1.1 原因分析

圖6 LIN訊號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送公式列表

如圖6所示，xxA (xx項(xiàng)目升級(jí)車型)項(xiàng)目比原xx項(xiàng)目LIN總線規(guī)劃多了幾個(gè)節(jié)點(diǎn)( ID: 0x09, 0x14，0x15), 新增4-6Data理論推算將多出 2.1 ms（a）～3.1ms(b)這些節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)長度都在6個(gè)以上，原模塊處理新增ID資料，需花費(fèi)更多時(shí)間進(jìn)行處理，影響霍爾換相數(shù)記數(shù)，導(dǎo)致行程偏移。

3.1.2 升降器防夾模塊邏輯解析

如圖7所示(便于分析，相關(guān)信息示意)：由于升降器防夾模塊各個(gè)訊號(hào)發(fā)送的時(shí)間不一致，假設(shè)訊號(hào)發(fā)送的時(shí)間分為每隔10ms/20ms/30ms發(fā)送一次；在同級(jí)別（10ms)內(nèi)會(huì)同時(shí)接收多個(gè)訊號(hào)，目前的ECU均為單核，每次只可進(jìn)行一項(xiàng)工作。當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)LIN訊號(hào)、Hall訊號(hào)、A訊號(hào)時(shí)，原方案（原xxA項(xiàng)目軟件處理方案)為先處理LIN訊號(hào)，然后Hall訊號(hào)，再后為A訊號(hào)……

假設(shè)處理LIN訊號(hào)的時(shí)間原計(jì)劃需要3.5ms,則在3.5ms后開始處理Hall訊號(hào)，再過3.5s后開始處理A訊號(hào)；當(dāng)原定的LIN訊號(hào)增加后，在3.5ms內(nèi)未完成處理，則在A處區(qū)域與Hall訊號(hào)相遇，當(dāng)兩個(gè)訊號(hào)相遇時(shí)，LIN訊號(hào)的優(yōu)先級(jí)大于 Hall訊號(hào)的優(yōu)先級(jí)，ECU會(huì)先處理 LIN訊號(hào), 這時(shí)的Hall訊號(hào)則會(huì)丟失，導(dǎo)致Hall訊號(hào)丟失（“俗稱霍爾丟步”）。

圖7 軟件處理示意圖

3.2 xxA誤防夾問題實(shí)測(cè)解析

3.2.1 如圖8所示

防夾軟件內(nèi)已知對(duì)應(yīng)指令處理策略，模塊接收LIN訊號(hào)，解讀Break Sync ID后，若為已知指令，進(jìn)行后續(xù)資料字段接收處理。

圖8 防夾軟件已知信號(hào)處理示意圖

3.2.2 如圖9所示

防夾軟件對(duì)未知對(duì)應(yīng)指令處理策略，（1）模塊接收 LIN訊號(hào)，解讀Break Sync ID后，若未知指令，資料的反復(fù)High/Low觸發(fā)模塊判別是否為新的Break，在未知的資料長度較長的情況下，如紅框處出現(xiàn)Hall訊號(hào)處理被延遲現(xiàn)象。（2）修正后，模塊若接收未知長度指令時(shí)，將先完成Hall訊號(hào)處理。

綜上所訴：由于所有的訊號(hào)均為“1”、“0”，即在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（LIN 2.1國際規(guī)范），通過對(duì)0/1的變換及個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)訊號(hào)通訊，目前xx公司（防夾模塊供應(yīng)商）的防夾軟件內(nèi)在接收到未知的訊號(hào)時(shí)，因LIN訊號(hào)的優(yōu)先級(jí)別高，會(huì)對(duì)LIN訊號(hào)進(jìn)行無差別分析，從而在本來應(yīng)該處理Hall信號(hào)的時(shí)間時(shí)未進(jìn)行處理，導(dǎo)致Hall訊號(hào)丟失。

圖9 防夾軟件未知信號(hào)處理示意圖

3.3 避免程序邏輯防夾失效模式措施

（1）更新LIN矩陣：

表2

（2）根據(jù)最新LIN信號(hào)內(nèi)增加的節(jié)點(diǎn)優(yōu)化防夾軟件，當(dāng)優(yōu)化后的防夾軟件進(jìn)行處理LIN信號(hào)時(shí)有足夠的時(shí)間進(jìn)行處理，從而防止其他信號(hào)時(shí)間被占用。

（3）調(diào)整Hall訊號(hào)的處理優(yōu)先級(jí)，當(dāng)Hall與其他訊號(hào)共同存在時(shí)，優(yōu)先處理Hall訊號(hào)，防止霍爾信號(hào)丟失。

4 結(jié)論

本文主要是根據(jù)眾泰xxA項(xiàng)目玻璃升降器異常故障，采用玻璃升降器失效模式框圖表排查，最后排查因?yàn)镠all序號(hào)丟失導(dǎo)致玻璃異常，此故障為程序邏輯防夾失效模式：（1）更新LIN矩陣（2）優(yōu)先級(jí)處理Hall訊號(hào)，為眾泰其他項(xiàng)目開發(fā)玻璃升降器提供參考意義。

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