李曉剛，袁光濤，李婕，劉兵，付媛媛，李豪

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車窗紋波防夾失效性分析及研究

李曉剛1，袁光濤1，李婕1，劉兵1，付媛媛2，李豪1

（1.上汽通用汽車有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430200；2.泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 201201）

隨著整車智能化及集成化的提高，電動車窗防夾的方法也在發(fā)生著改變，而集成度更高、成本更低的紋波防夾方法已成為發(fā)展趨勢。紋波防夾在實車使用過程中，比較容易出現(xiàn)防夾失效，并且產(chǎn)生的原因較多。文章結(jié)合通用某車型項目階段出現(xiàn)的防夾失效情況進行分析，并歸納出容易導(dǎo)致防夾失效的原因，深入分析了失效原因，總結(jié)出防止失效性的方法。

車窗防夾；紋波；失效性分析

前言

目前市面上可靠性較高的車窗防夾的方法是霍爾傳感器方法[1]，并且大多數(shù)車型還是僅在主駕設(shè)置防夾功能，較高檔的車會在前排、整車和天窗都設(shè)置防夾功能，其中最大的原因是考慮成本問題。

使用紋波防夾技術(shù)，就不需要傳感器以及配套設(shè)施[2]，但是由此會帶來功能的不穩(wěn)定性，并且在信號采集和處理、算法設(shè)計等方面會有更高的要求。

1 汽車車窗玻璃升降防夾原理

1.1 紋波信號產(chǎn)生原理

由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波[3,4]。

1.2 車窗玻璃紋波防夾功能設(shè)計

1.2.1防夾區(qū)域

國家標準（GB 7258-2017）要求防夾區(qū)域位距離車窗頂部 4mm-200mm[5]，在防夾機制啟動的條件是車窗的行程需要在防夾區(qū)域內(nèi)。

1.2.2電機電流

本系統(tǒng)會采集上一次門窗上升到最高位置（即關(guān)緊門窗）的電流的學習值I，設(shè)定的防夾門限為I，單位為安培(A)，其中：

式中，?是為了預(yù)防誤差而設(shè)定的標定量，一般設(shè)定為2000mA；2是預(yù)設(shè)的門限值，因為電流會有一定的波動，所以需要對設(shè)定一定的門限。

1.2.3紋波防夾功能設(shè)計

首先系統(tǒng)會采集電機的電流，然后系統(tǒng)會對電機電流進行兩方面的處理。

一方面在有刷直流電機工作過程中，會產(chǎn)生電流紋波，并且紋波的個數(shù)與電機轉(zhuǎn)速、換向片的個數(shù)成正比，所以可以通過算法計算出門窗的位置信息。另一方面系統(tǒng)會對電流信號進行低通濾波，采集出電機的實際電流[6,7]。

2 汽車車窗玻璃升降器失效模式

通過對防夾失效原因的全方面分析，本文從設(shè)備、硬件、軟件算法等方面梳理了失效的模式，總結(jié)了可能發(fā)生的原因如表1、2所示：

表1 紋波防夾失效模式一

表2 紋波防夾失效模式二

3 車窗防夾失效模式分析

通過對上文中防夾失效模式的排查，最終排查有幾方面的原因：標定問題和軟件問題，對于這些問題的排查和解決是本文重點。

3.1 某車型車窗在升至車窗中間區(qū)域時出現(xiàn)誤防夾

在車窗出現(xiàn)誤防夾時，首先考慮標定問題，因為設(shè)定的標定量較小時，實時采集的電流值很容易超過防夾門限，從而導(dǎo)致誤防夾。

車窗按位置分內(nèi)如表3所示：右前窗（FR），左前窗（FL），右后窗（RR），左后窗（RL）。

表3 標定量修改后實驗數(shù)據(jù)

為了驗證是否為標定問題，本文設(shè)計了以下實驗過程，首先設(shè)定車窗的標定量（單位：mA）如下列5個實驗項，在車輛休眠的情況下啟動車輛，再開閉車窗各10次，然后讓車輛休眠，如此重復(fù)5組，每個窗做50次實驗。

a）前門的標定量為3000，后門標定為3000。

b）前門的標定量為3500，后門標定為3000。

c）再修改前門的標定量到3000，后門標定為3000。

d）再修改前門的標定量到4000，后門標定為3000。

e）再修改前門的標定量到4500，后門標定為3000。

實驗結(jié)果如表3所示，由該實驗結(jié)果可以得到，在標定量前門3000mA、后門3000 mA時，出現(xiàn)誤防夾的概率大于正常標準，所以可以說明此次出現(xiàn)誤防夾的原因是標定設(shè)定過小。

3.2 某車型休眠喚醒后車輛發(fā)生一鍵升窗后回彈

車窗學習下線后，休眠重新啟動后也連續(xù)發(fā)生誤防夾。通過讀取CAN總線上的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)總線上的數(shù)據(jù)沒有異常，所以只有查找軟件問題。

本方法為了更加準確的實現(xiàn)防夾，在車窗的防夾區(qū)域間設(shè)定26個點，防夾點均勻分布，當其中一個點出現(xiàn)實測電流大于防夾門限時，就會啟動防夾機制。

表4 數(shù)據(jù)儲存數(shù)組圖

如表4所示是數(shù)據(jù)的儲存數(shù)組，其中0A是開始存儲數(shù)據(jù)的標志位，01是車窗學完后的標志，5B 0B是數(shù)據(jù)存儲的校驗位，車窗26個點的數(shù)據(jù)是從0A開始到01之間。每個點占兩個字節(jié)。

通過對軟件的查證，發(fā)現(xiàn)在“阻力曲線”更新的過程中，需要使用臨時變量進行存儲，因MCU的特性，在休眠喚醒啟動后，會被自動賦零，所以在下一次車窗運行過程中，臨時變量沒有被更新，這就導(dǎo)致被自動賦零的值存入新的曲線，引起下一次誤防夾發(fā)生。

改進方式為對軟件進行修改：將初始化阻力曲線臨時變量附初值、以確保該變量中從EEPROM獲得有效數(shù)據(jù)，即休眠喚醒后回復(fù)位，所以就對臨時變量進行回讀。

4 結(jié)論

本文結(jié)合通用某車型車實際項目階段中出現(xiàn)的防夾失效情況進行分析，并歸納出容易導(dǎo)致防夾失效的原因，也對其原因進行了深入分析，總結(jié)出防止失效性的方法，為后續(xù)的生產(chǎn)過程提供經(jīng)驗與支持。

[1] 方傳運,張云峰,李建,等.汽車車窗玻璃升降防夾失效模式解析[J]. 汽車電子電器, 2018.

[2] 邵炳清.電機紋波技術(shù)在車窗防夾上的應(yīng)用[J].上海汽車, 2016(2).

[3] 許師中.基于電流紋波純硬件波形轉(zhuǎn)化的車窗防夾設(shè)計[J].廈門理工學院學報, 2014,22(01):11-16.

[4] 林桂斌.基于紋波防夾技術(shù)自動升降車窗系統(tǒng)設(shè)計[J].機電技術(shù), 2017(1).

[5] 邱云峰,王義,尹杰.汽車電動車窗無傳感器防夾系統(tǒng)的研究[J].微計算機信息, 2011, 27(3):57-59.

[6] 田璐,武志杰,陳虹.汽車車窗防夾數(shù)據(jù)的實驗獲取與分析[J].控制工程, 2011, 18(3).

[7] 回姝,岳宇鵬,戰(zhàn)偉.測試車窗誤防夾的方法與研究[J].汽車實用技術(shù),2017(10).

Analysis and Research on Failure of Car Windows’ Anti-Pinch by Ripple

Li Xiaogang1,Yuan Guangtao1, Li Jie1, Liu Bing1, Fu Yuanyuan2, Li Hao1

（1.Wuhan Branch of SAIC General Motors Co., Ltd., Hubei Wuhan 430200; 2.Pan Asia Technical Automotive Center Co., Ltd, Shanghai 201201 )

With the development of car’s intelligence and integration, the method of anti-pinch of electric windows is also changing. The anti-pinch by ripple is higher integration and lower cost, so it has become the trend, but it is more likely to be failed when using it, and there are many reasons for the failure. So this paper analyzes the failure of various situation in the actual production of a vehicle produced by General Motors Co., Ltd. This paper also summed up the reasons that lead to the failure, and deeply analyzed the reasons, further more summarized the method to prevent it.

Window anti-pinch; ripple; failure analysis

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.042

U270.38+6

A

1671-7988(2019)10-119-03

U270.38+6

A

1671-7988(2019)10-122-03

李曉剛，碩士研究生、電子工程師，就職于上汽通用汽車有限公司武漢分公司。