胡勝云，劉淑珍

（1.江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001；2.北方聯(lián)創(chuàng)通信有限公司，江西 南昌 330096）

目前，國內(nèi)外配置車窗玻璃自動升降功能都是由自動車窗關(guān)閉器 (以下簡稱關(guān)閉器)配合電動車窗開關(guān) (以下簡稱開關(guān))來實現(xiàn)。該車窗關(guān)閉器是直接采集開關(guān)的按鍵信號，來判斷駕駛員升降玻璃的意愿。當(dāng)開關(guān)動作后，電流要進出多段線束、插接件及開關(guān)本身。線束、插接件衰減會導(dǎo)致系統(tǒng)線阻增大，分壓隨之增大，從而出現(xiàn)車窗玻璃卡滯、反向升降等異常。

下面對江鈴某車型主駕車窗玻璃卡滯和反向升降的故障進行分析，用示波器檢測電路的電壓波形，確認故障原因，提出新設(shè)計，并證實新設(shè)計的車窗關(guān)閉器能有效地解決此類故障。

1 故障描述與分析

1.1 故障描述

1)主駕車窗玻璃在底部時，按開關(guān)玻璃上升鍵，玻璃有時候會頓挫一下，但后續(xù)無上升動作。

2)主駕玻璃在頂部時，按開關(guān)上升鍵，玻璃會向下開窗；反之，主駕玻璃在底部時，按開關(guān)下降鍵，玻璃會向上閉窗。

3)玻璃在中間任一位置，按開關(guān)上升或下降鍵，玻璃卡滯不動。

4)更換新的車窗關(guān)閉器、線束、開關(guān)、電機等，使用一段時間后依舊出現(xiàn)上述故障。

1.2 故障分析

開關(guān)給關(guān)閉器提供開關(guān)信號，并提供通路，如圖1所示。當(dāng)點按開關(guān)上升鍵時 (時間小于0.5 s)，K1-2短暫接通后斷開，此時，關(guān)閉器檢測到上升信號有效，使K3-2接通，+12 V接入到電機，通過K4-1、K2-1構(gòu)成回路，電機帶動玻璃上升。同理，當(dāng)點按開關(guān)下降鍵時 (時間小于0.5s)，K2-2短暫接通后斷開，此時，車窗關(guān)閉器檢測到下降信號有效，使K4-2接通，+12 V接入到電機，通過K3-1、K1-1構(gòu)成回路，電機帶動玻璃下降。

圖1 車窗玻璃自動關(guān)閉系統(tǒng)簡圖

故障復(fù)現(xiàn)時，用示波器抓取關(guān)閉器信號輸入、輸出端波形，即a、b點和電機兩端c、d點的波形。

如圖2所示，當(dāng)按開關(guān)向下鍵時，出現(xiàn)玻璃上升故障(反向升降)的波形圖，可以看出：當(dāng)按開關(guān)下降鍵，b點(通道2藍色線)接通+12 V持續(xù)了184 ms，d點 (通道1黃色線)沒有高電位輸出，c點 (通道3紫色線)反而為高電位，導(dǎo)致玻璃自動上升。原因為：a點 (通道4綠色線)在瞬間有個幅度約1.5 V的尖脈沖，而且觸發(fā)了關(guān)閉器進入自動上升模式。

圖2 按開關(guān)下降鍵，玻璃反而上升的故障波形圖

圖3是按開關(guān)向下鍵時，玻璃卡滯不動的故障波形圖?？梢钥闯?，點按開關(guān)下降鍵，b點 (通道2藍色線)接通+12 V持續(xù)了24 ms，d點 (通道3紫色線)和c點 (通道4綠色線)均有高電位輸出，也就是電機兩端都為高電位，導(dǎo)致電機不轉(zhuǎn)、玻璃不動。原因為：自動車窗關(guān)閉器檢測到自動下降信號b持續(xù)+12 V、自動上升信號a約為1.5 V，并同時認為有效，所以車窗關(guān)閉器在電機兩端同時輸出高電位，導(dǎo)致電機不轉(zhuǎn)。

圖3 按開關(guān)下降鍵，玻璃卡滯不動的故障波形圖

1.3 原因分析

在該車玻璃升降系統(tǒng)中，回路要經(jīng)過22次插接件、3 275 mm導(dǎo)線。電機工作電流為3.5～11 A，玻璃阻力越大，電機電流也越大。特別是在開關(guān)接通啟動瞬間，需要克服靜電摩擦力，電機電流也越大。當(dāng)a或b到搭鐵的系統(tǒng)線阻R大于200 mΩ時，會產(chǎn)生約0.6～2.2 V電壓。

圖4是車窗關(guān)閉器內(nèi)部原理圖，關(guān)閉器檢測上升信號和下降信號，通過10 kΩ電阻連接到ULN2003A的Input腳 (第1、2腳)。

圖4 車窗關(guān)閉器內(nèi)部原理圖

由圖5可知，在滿足兩個PN結(jié) (約1.4 V)的壓差后，達到一定的電流就可以使輸入有效。也就是圖1中a、b兩點電壓在1.4 V及以上時，就可以觸發(fā)相應(yīng)的輸出。由此分析可以看出，問題的根本原因是關(guān)閉器的輸入門檻電壓值過低，無法排除整車線阻分壓干擾導(dǎo)致。

圖5 ULN2003輸入端內(nèi)部電路圖

2 解決方案

為提高門檻值，使用S9S08SG4 A/D轉(zhuǎn)換芯片處理輸入信號，該芯片可以把輸入編成0-255個編碼，并通過軟件設(shè)置相應(yīng)地輸出高、低電位，作為ULN2003的輸入，驅(qū)動繼電器開閉。此設(shè)計中，把大于或等于7.5 V設(shè)置為有效電位，即門檻值提高到了7.5 V，遠大于線阻分壓，如圖6所示，點按開關(guān)上升鍵，K3接入+12 V電壓，經(jīng)過R10、R11分壓后，輸入到U3-11，U3根據(jù)軟件設(shè)置的參數(shù)判斷，使U3-5輸出高電平，輸入到U2-5，U2-13輸出低電位，使K3的1、3吸合，為電機接入+12 V電壓，玻璃上升，當(dāng)玻璃上到頂后，電機堵轉(zhuǎn)，通過Q1切斷電源，完成車窗玻璃自動上升過程。同理，點按開關(guān)下降鍵，K4接入+12 V電壓，經(jīng)過R8、R9分壓后，輸入到U3-12，U3-7輸出高電平，輸入到U2-4，U2-12輸出低電位，使K4的1、3吸合，為電機接入+12 V電壓，車窗玻璃上升，當(dāng)車窗玻璃上到底后，電機堵轉(zhuǎn)，通過Q1切斷電源，完成玻璃自動下降過程。

圖6 使用S9S08SG4 A／D轉(zhuǎn)換電路原理圖

3 總結(jié)

在本案例中，面對車窗玻璃自動升降故障，通過示波器對整車升降系統(tǒng)進行檢測，分析車窗關(guān)閉器內(nèi)部電路的性能參數(shù)，確認原設(shè)計的輸入門檻值不合理，容易受線束分壓干擾而導(dǎo)致自動升降異常。最后通過更改主控芯片及外圍電路，杜絕了干擾，非常便捷地完成了優(yōu)化設(shè)計，成功解決了車窗玻璃自動升降異常的故障。