鄧亞鵬 王奎 金有寬

摘要：當(dāng)前中國市場中，低檔汽車并未配備智能閉窗功能，以致于在駕駛?cè)穗x開汽車關(guān)閉車門后，忘記關(guān)閉車窗的情況還屢有出現(xiàn)。電動車窗業(yè)已被普及使用于汽車制造領(lǐng)域，本文通過論述電動玻璃升降器的結(jié)構(gòu)與種類，并解讀電動玻璃升降器的工作原理與防夾功能，希望為廣大汽車設(shè)計人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：汽車;電動玻璃升降器;設(shè)計與開發(fā);電路研究

1980年以后，汽車發(fā)展開始向自動化、智能化方向發(fā)展。截止到目前，消費者對汽車已有的傳統(tǒng)的簡易的功能已經(jīng)不再滿足，對汽車的舒適性、智能化提出了更高的要求。目前，為了滿足消費者對汽車品質(zhì)的需求，傳統(tǒng)汽車開始向智能化方向發(fā)展。通過增加玻璃升降控制模塊，可以增加防夾功能、升降調(diào)速功能、一鍵升/降窗功能、自動關(guān)窗功能等，極大提升了操作方便性和安全性。

一、 ?電動玻璃升降器種類

目前市場上常用的玻璃升降器主要有兩種：繩輪式玻璃升降器和叉臂式玻璃升降器。一般而言，繩輪式玻璃升降器（如圖1）可用于各種圓弧玻璃的車型中，但是由于安裝空間要求較大，目前主要用于玻璃圓弧較小的中高檔轎車和高檔面包車中：叉臂式玻璃升降器（如圖2）主要用于玻璃圓弧較大的載貨汽車、面包車及中低檔轎車中。叉臂式玻璃升降器結(jié)構(gòu)簡單、安裝布置方便，但噪聲大，易發(fā)生玻璃卡滯等問題。繩輪式升降器工作相對平穩(wěn)，噪聲低，所以目前汽車市場普遍采用繩輪式玻璃升降器。

（1）繩輪式玻璃升降器

（2）叉臂式玻璃升降器

二、 ?電動玻璃升降器的工作原理

繩輪式玻璃升降器工作原理為電機帶動卷絲筒轉(zhuǎn)動，卷絲筒帶動鋼絲繩運動，鋼絲繩帶動玻璃托架沿玻璃導(dǎo)軌上下運動，實現(xiàn)玻璃的升降運動。叉臂式升降器工作原理為電機帶動齒板與主臂轉(zhuǎn)動，使主臂圍繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，帶動玻璃托架上下運動，進而實現(xiàn)玻璃的升降運動。電動玻璃升降器的控制由BCM完成，開關(guān)輸出升/降信號至BCM，BCM接通電機電源驅(qū)動電機完成正反旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)玻璃升降運動。

三、 ?玻璃升降器電機設(shè)計與開發(fā)

玻璃升降器電機包含永磁直流電機與雙繞組串激電機兩類，永磁性直流電機通過改變電樞的電流方向來變更電機旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)玻璃升降。雙繞組串激式直流電機由兩大繞向相反的磁場繞組，上升與下落繞組，在為相異繞組通電階段，會形成相異方向的磁場，電動機的方向會出現(xiàn)差異，進而實現(xiàn)玻璃的升降運動。永磁性直流電機聯(lián)通啟火裝置后，電動車窗繼電設(shè)備纜線形成電能，其觸點關(guān)閉，聯(lián)通電動車窗管控電路，電動車窗就能夠隨時待命。各車窗電動設(shè)備電路都設(shè)置了熱敏開閉合器，如果車窗全部關(guān)閉、完全開啟或因為車門玻璃凝冰、卡滯等引發(fā)玻璃無法正常升降，電路電流會隨之增加，讓熱敏開閉合器預(yù)熱并自動開啟車窗，預(yù)防電流過載燒壞電機的情況發(fā)生。

四、 ?防夾功能設(shè)計

當(dāng)代的玻璃升降系統(tǒng)通常在四門都會預(yù)設(shè)防夾功能，保證駕乘人員的安全，玻璃升降防夾模塊電路通常包含電源管控電路、電流測試電路、電動設(shè)備驅(qū)動電路、霍爾訊號處置電路、CAN或LIN總線通訊電路與CPU電路。為了實現(xiàn)防夾功能，車窗控制模塊能夠完成下列事項：可以精準(zhǔn)預(yù)判是不是有雜物阻擋;遇到雜物后需要精準(zhǔn)地預(yù)判玻璃在上升或是下落。假如車窗管控模塊預(yù)判玻璃在上升時遇到雜物阻擋，控制模塊會控制電機反轉(zhuǎn)一段間距后停止。

防夾模塊透過CAN或LIN總線與車體管控設(shè)備BCM通訊，通常防夾模塊是從節(jié)點，通過與BCM通訊完成網(wǎng)絡(luò)排查與故障碼儲存等工作?？刂企w系硬件通常由微處理設(shè)備、霍爾傳感設(shè)備、固體繼電設(shè)備、直流電動設(shè)備與開關(guān)組構(gòu)成。對電動車窗防夾系統(tǒng)來講，防夾成功與否其實是要看能不能測試出玻璃的位置與防夾力度。因為售價成本與車門樣式設(shè)計的約束，在各行業(yè)普及推廣的紅外、力學(xué)傳感等科技在汽車電動車窗上完成防夾功能的難度極大。當(dāng)前，核心的防夾設(shè)計通常使用霍爾防夾和紋波防夾。防夾模塊通過計算霍爾信號和紋波信號的數(shù)量判斷玻璃的運行狀態(tài)，進而實現(xiàn)防夾功能。紋波防夾相對霍爾防夾成本低很多，但紋波防夾對門系統(tǒng)精度要求較高，且技術(shù)相對不是很成熟，只有在部分合資品牌和少量國產(chǎn)品牌車型應(yīng)用。隨著汽車制造精度的提高以及紋波防夾技術(shù)的不斷完善，未來紋波防夾將會大規(guī)模應(yīng)用。

防夾軟件的設(shè)計通常包含初始化程序與測控程序。初始化程序會完成對所有模塊工作狀況的預(yù)設(shè)（包含I/O端口、定時設(shè)備與按鍵中斷模塊、EEPROM模塊等）。測控程序是運用微控制設(shè)備對錄入的訊號實施解讀與解析，依照命令啟動或關(guān)閉電動設(shè)備。

結(jié)束語

綜上所述，電動車窗系統(tǒng)是極為繁雜的系統(tǒng)，設(shè)計與研發(fā)階段要權(quán)衡的元素很多，周邊環(huán)境的變更會影響其正常運行。國際上，電動車窗系統(tǒng)的研發(fā)已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年，其技術(shù)相對來說較為先進，然而我國汽車電子化程度與國外存在一定差距，技術(shù)上依然有難點，怎樣研究與設(shè)計，是未來的重要命題。

參考文獻(xiàn)

[1]宋敏.基于霍爾傳感器的電動汽車電動車窗防夾控制算法實驗研究[J].國外電子測量技術(shù)，2019，38（7）：112-116.

[2]汽車照明意大利獨資股份有限公司.用于機動車輛中的滑動車窗的自動運動的設(shè)備（特別是電動車窗設(shè)備）的防夾方法，以及相應(yīng)的裝置：CN201880012999.8[P].2019-10-15.

[3]張軍.基于CAN總線技術(shù)的轎車車窗智能控制系統(tǒng)的方案設(shè)計[J].時代汽車，2019，（6）：102-103.

[4]方瑞蓮，蘇通，左明方， 等.淺談轎車電動車窗系統(tǒng)的改進 ——感應(yīng)式輔助關(guān)窗系統(tǒng)[J].科技資訊，2018，（6）：87-88.

[5]東方久樂汽車電子（上海）股份有限公司.基于電流采樣的汽車電動車窗防夾控制系統(tǒng)的軟停止控制方法：CN201810097667.6[P].2018-07-31.

[6]趙羽晴.面向汽車車窗控制單元的自動化測試方法及實現(xiàn)[D].黑龍江：哈爾濱理工大學(xué)，2018.

[7]汽車照明意大利獨資股份有限公司.適于用于在機動車輛中自動移動滑動車窗的裝置的防夾電路設(shè)備及相應(yīng)的方法：CN201680064793.0[P].2018-07-31.

[8]現(xiàn)代自動車株式會社.用于控制速度調(diào)節(jié)器電動車窗的馬達(dá)的方法和設(shè)備：CN201811473291.0[P].2020-04-03.

作者簡介：鄧亞鵬（1990.10-），男，漢族，浙江杭州人杭州漢騰汽車研發(fā)有限公司大學(xué)本科，研究方向：汽車開閉件設(shè)計