相光海 　成淑儀

摘 要：本文通過對某車型玻璃升降系統(tǒng)誤防夾的故障進行分析，提出了相應的解決方案，驗證結(jié)果說明解決方案可靠有效，為以后電動防夾玻璃升降系統(tǒng)的設(shè)計總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：防夾設(shè)計 玻璃升降系統(tǒng) 霍爾傳感器

1 前言

隨著消費者對于汽車舒適性及智能網(wǎng)聯(lián)化要求不斷提高，主機廠在普通電動車窗基礎(chǔ)上，通過增加控制模塊實現(xiàn)車窗自動化升降功能。為確保電動車窗可靠的關(guān)閉，電動車窗堵轉(zhuǎn)力設(shè)計值一般在220N±50范圍內(nèi)，但同時也存在車窗在自動上升時有夾傷乘客的危險。因此，電動車窗在具有自動上升功能時必須要具備防夾功能。

2 電動車窗防夾系統(tǒng)簡介

為了保證人身安全，國標GB11552要求：如果電動車窗含一鍵上升功能時，距離車窗頂端開口從200mm到4mm范圍內(nèi)，必需擁有防夾功能且防夾力不超過100N。主機廠會進行高溫環(huán)境（85°）、常溫環(huán)境（25°）、低溫環(huán)境（-30°）以及耐久試驗靜態(tài)標定實驗和道路動態(tài)標定實驗，在法規(guī)要求的防夾區(qū)間內(nèi)將防夾力標定為70N左右，除此要求外，其余區(qū)域也會有防夾功能，只是防夾標定參數(shù)不同，防夾區(qū)域設(shè)定值根據(jù)主機廠要求不同。電動車窗要啟動防夾功能，必須滿足以下條件：

（1）電動車窗處于自動上升過程中;

（2）電動車窗處于防夾區(qū)域設(shè)定范圍內(nèi);

（3）車窗上升或啟動過程中，電機轉(zhuǎn)速跌落幅度超過門限值。

電動車窗防夾系統(tǒng)目前主流技術(shù)路線為霍爾防夾和紋波防夾兩種解決方案。霍爾防夾方案是在玻璃升降器電機軸上安裝磁環(huán)，在靠近磁環(huán)附近裝有固定的霍爾傳感器，當電機轉(zhuǎn)動時，磁環(huán)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交變磁場，使霍爾傳感器輸出方波脈沖信號，利用MCU（micro controller unit）內(nèi)部時鐘模塊的輸入捕捉功能捕捉霍爾信號個數(shù)，從而確定電動車窗的位置，通過對電機的霍爾信號脈沖寬度進行采樣，將前10次采樣值放置在連續(xù)10個存儲單元中，求一個平均值 V0并記錄，之后連續(xù)10個采樣得到的霍爾信號脈沖寬度的平均值記為V1，如果升降器進入防夾區(qū)域后，進行V0與V1的比較，若V1-V0>門限值，這時就認為滿足防夾要求，否則用V1覆蓋V0，繼續(xù)比較，超出防夾區(qū)后停止比較[1]，如下圖1所示。

紋波防夾方案是利用玻璃升降器電機電刷與換向器切換導致回路阻抗變化，產(chǎn)生電流紋波，且電機每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的紋波個數(shù)固定，利用該電機固有特性可以得到電機轉(zhuǎn)速、車窗位置等信息，用來判斷是否啟動防夾功能，如下圖2所示，但紋波防夾方案需要電路具有較強的抗干擾能力，比如電流中的干擾毛刺會隨著升降器電機磨損變得嚴重[2]。

3 電動玻璃升降器防夾失效常見類型及原因分析

3.1 防夾功能失效類型

電動玻璃升降器產(chǎn)生防夾功能失效的類型繁多，根據(jù)誤防夾產(chǎn)生位置和影響因素，可分為3類升降防夾功能失效。

第一類為頂段誤防夾：玻璃升到頂部或即將入槽時，車窗產(chǎn)生防夾反轉(zhuǎn)，此故障率較高，常見原因為玻璃入槽軌跡變異、導槽密封條阻力變異、升降器出廠零點位置學習錯誤、防夾區(qū)域設(shè)定范圍值偏小、防夾參數(shù)補償值偏小、控制模塊丟失信號、升降器未初始化等。

第二類為中段誤防夾：在防夾區(qū)間內(nèi)，車窗上升時無法升到頂，產(chǎn)生防夾反轉(zhuǎn)，常見原因為車門系統(tǒng)阻力異常、升降器內(nèi)部自身阻力異常、電機標定參數(shù)不合理等。

第三類為啟動誤防夾：在防夾區(qū)間內(nèi)，車窗在啟動上升時，產(chǎn)生防夾反轉(zhuǎn)，常見原因為標定參數(shù)補償值偏小、升降器空行程過大等。

以某車型為例，在開發(fā)階段就出現(xiàn)了以上三種類型的誤防夾故障，本文主要介紹第一類防夾功能失效的原因分析及改進方案。

3.2 防夾功能失效原因分析

3.2.1 故障現(xiàn)象驗證

總裝車間反饋，左右前門玻璃升到頂時產(chǎn)生防夾反轉(zhuǎn)，車窗無法關(guān)閉。經(jīng)現(xiàn)場確認，發(fā)生故障時，玻璃已經(jīng)入槽約4mm但未到上堵轉(zhuǎn)點。在廠內(nèi)通過多輛車固定單一變量，交叉互換驗證，故障與玻璃導槽密封條強關(guān)聯(lián)，但同批次導槽密封條物料，大部分車不會發(fā)生故障，且故障車停放一段時間后，故障消失。

3.2.2 電機運行參數(shù)分析

如圖3所示，根據(jù)電機運行參數(shù)顯示，電機速度跌落位置從63個霍爾位置開始，電機速度跌落非?？焖?，且在防夾區(qū)域內(nèi)，速度變化率達到門限值，從而導致在51個霍爾位置產(chǎn)生防夾并開始反轉(zhuǎn)。根據(jù)防夾反轉(zhuǎn)位置的霍爾數(shù)，可以排除防夾區(qū)域設(shè)定范圍問題，且經(jīng)實車驗證，如果增大霍爾數(shù)會導致部分車門存在法規(guī)風險。

3.2.3 故障根本原因分析

經(jīng)實車觀察及霍爾參數(shù)顯示，誤防夾發(fā)生位置為A柱斜段（玻璃上升時斜段優(yōu)先入槽）。經(jīng)反復驗證，故障車用手捋一下導槽密封條或者將車窗手動升到頂然后停留一天，誤防夾問題即可解決，我們針對該現(xiàn)象重點調(diào)查導槽密封條和車門窗框一致性問題。經(jīng)三坐標檢測，故障車門鈑金在公差范圍內(nèi)，排除鈑金影響因子。對故障密封條進行十倍投影圖和壓縮負荷檢測，數(shù)據(jù)顯示外側(cè)唇邊壓縮負荷為14.85N/100mm，內(nèi)側(cè)唇邊壓縮負荷為6.634N/100mm，且頂部緩沖唇邊起翹高度嚴重偏離設(shè)計位置，如圖4所示，在玻璃入槽時內(nèi)側(cè)唇邊在變形過程中與緩沖唇邊產(chǎn)生自接觸，導致玻璃插入力由6.5N/100mm突變?yōu)?0N/100mm，觸發(fā)了防夾反轉(zhuǎn)。

4 某車型玻璃升降器防夾失效的改進措施

根據(jù)原因分析，本車型可采用的改進措施為：

1、整改導槽密封條定型模具，使頂部緩沖唇邊角度符合設(shè)計要求，避免出現(xiàn)玻璃入槽時密封膠條唇邊產(chǎn)生自接觸;

2、整改導槽密封條擠出口模，將外側(cè)唇邊應力槽做合設(shè)計，使外側(cè)唇邊壓縮負荷在設(shè)計位置達到6±1.5N/100mm，如下圖5所示;

經(jīng)驗證，新狀態(tài)的玻璃導槽密封條在玻璃入斜段的過程中，升降器電機速度跌落的幅值比舊狀態(tài)膠條有較大程度的減少，新狀態(tài)玻璃導槽密封條小批量裝車100套均未出現(xiàn)故障復現(xiàn)，且新物料斷點后，該車型上市已經(jīng)接近一年時間，售后未收到此故障投訴，通過以上系列措施實施后，玻璃上升到頂防夾反轉(zhuǎn)故障得以解決。

5 結(jié)束語

本故障車型所出現(xiàn)的玻璃升降誤防夾問題較為復雜，我們通過對誤防夾影響因素大量的細致深入分析找到了根本原因及解決措施，徹底解決了該車型玻璃升到頂防夾反轉(zhuǎn)問題，滿足了新車型上市的要求，為今后類似產(chǎn)品的問題解決提供了參考。

參考文獻：

[1]馬偉澤，孟德東.汽車電動窗防夾技術(shù)的探討.天津汽車，2008，（10）.

[2]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.廈門理工學院學報，2014，22（1）：11-15.