大眾汽車車窗升降系統控制原理分析及實現

羅明　段飛

摘要：隨著人們對駕駛樂趣要求的提高，汽車電氣化程度也越來越高。為保證駕乘的舒適性和操作的便捷性，汽車電路越來越多地采用信號控制來滿足不同的工作需求。本文以大眾汽車的車窗升降系統為例，通過電路圖和實物對比分析，運用示波器的波形具體分析了大眾汽車的車窗升降控制原理。

關鍵詞：車窗升降系統；波形測試；原理分析

隨著人們生活水平的提高，對一輛汽車是否滿意，不僅在于它的動力性，操縱性和車廂的舒適性，也包括對各種配置的使用是否簡易息息相關。比如中央門鎖，反光鏡調節裝置，電動車窗和車內燈光等等。汽車的車窗玻璃升降系統控制也從最初的手搖式到現在的電子按鍵式。人們對于車窗的控制也從之前簡單的升降到了現在的手動升，手動降，自動升和自動降四種功能，汽車玻璃升降器也成為了關系到乘員乘坐舒適性并滿足汽車安全防盜的重要部件。[1]

1 車門玻璃升降系統防夾功能原理

汽車車窗玻璃自動升降，這已經成為汽車舒適配置的必選項目。然而，隨著越來越多的汽車上安裝電動門窗，潛在的危險也隨之而來，電動門窗夾傷手指的事件時有發生。為了避免乘客受到傷害，電動門窗具備防夾功能已成為一種必然趨勢。大眾汽車帶有自動升窗功能的汽車都具有車窗防夾功能，主要原理是控制車窗升降器的驅動電機，每一扇車門內的霍爾傳感器監控車窗升降電機的操作速度。如果在車窗關閉過程中，一個障礙物妨礙了車窗玻璃的運動-降低了它的運動速度，系統會立即探測到并且改變電機的旋轉方向。

2 大眾汽車車門玻璃升降系統控制原理分析

大眾汽車的控制單元內部設置上拉電阻，作為分壓器預制于傳感器或開關前端，傳感器或者開關將通常為5或12V的預壓電位計接地，而控制單元對開關狀態的電壓值進行分析（此情況0或12V）。其中A/D為數模轉換器，無論信號變化與否，都在控制單元內進行數模轉換，將模擬信號轉化成數字數字信號并處理，然后必要情況下，作為模擬值再次模擬化以便于控制制動器/激勵器。μC為中央處理器，RAM是讀寫存儲器，ROM為只讀存儲器，[2]如下圖。

大眾的汽車車門控制單元給開關導線供給矩形電壓。通過將不同電阻接地或直接接地，可以在信號線上產生5種不同的電壓。因此可以對控制單元中的不同電平各自分配一個特定動作，[3]如：開關無動作時的波形是振幅12V的矩形波，手動升起車窗時的波形是振幅約為7V的矩形波，自動升起車窗時的波形是振幅約為4V的矩形波，手動落下車窗時的波形是振幅約為2V的矩形波，自動落下車窗時的波形是0V的常電壓。通常，測量值組中的每個開關都存在各自開關狀態的顯示。因此，只有在偶發故障或測量值不可靠的情況下才需要對開關或線路進行檢查。

3 大眾汽車車門玻璃升降開關原理及實現

車窗玻璃升降開關的使用中可以發現，車窗的手動升起和自動升起都是將開關向上扳動，車窗的手動下降和自動下降都是將開關向下扳動，只是手動時需要輕輕扳動，而自動需要扳到底，原理可以看出正是由于自動和手動的按鍵高低不同，因此手動按鍵只需一按就能接通，而自動需要繼續按下才能保證高低兩個開關同時接通才能實現，而這與電路圖中的開關原理有了很大的差異。為了解決這一問題，首先測得開關升降電阻變化。經測試：手動升時開關電阻為1.7K18k歐姆，自動升時開關電阻為500600歐姆，手動降時開關電阻為160歐姆，自動降時開關電阻為0歐姆。再根據電路板中線路的走線中不難看出，電阻的變化并不是簡單的串入不同的電阻來實現，而是通過串并接合的方式來實現。經測得R119=789.6Ω，R120=1.796kΩ，R121=160kΩ，因此可以算出手動升窗的電阻R手升=R120=1.796kΩ，自動升窗的電阻為R119和R120的并聯后的電阻R自升=（R119×R120）/（R119+R120）= 538.9Ω，手動下降的電阻R手降= R121=160kΩ，自動下降的電阻R自降是R121和導線直接并聯，因此為0Ω。可以看出計算所得數據和測試的數據完全相符。此種設計的優點在于無論R119，R120，R121或者導線中的任意一路出現故障，只能對手動模式或者自動模式的實現出現干擾，不會影響玻璃的升降。

4 總結

通過車窗升降控制的原理可以看出，車窗升降器的五種不同開關狀態通過三個不同電阻和信號直接搭鐵組合可以實現。而在此過程中控制單元可以通過檢測輸出或者輸入電壓的變化來對應不同的信號變化來控制玻璃升降器的動作。此外升降開關并沒有采用一個電阻對應一種信號的方式，而是采用了串聯和并聯相互組合的方式來實現，目的就是為了通過這樣的冗余設計使得在意外情況（短路/斷路）時能保留基本操作功能，可靠性較高。由此可以看出在現代的汽車檢測與維修過程中，需要售后維護人員盡快掌握控制單元信號輸入與輸出的基本知識，并熟練運用與之相配的新型診斷儀器及診斷方式，來完成對車輛的電氣系統維修。

參考文獻：

[1]佟炳勇.余坤.影響車門玻璃升降的原因分析[J].汽車工程師，2013（5）：4649.

[2]一汽大眾邁騰轎車維修手冊[S].一汽大眾，2014.

[3]邱結平.現代轎車電動玻璃升降器研究與探討[J].汽車技術，2004（4）：1113.

作者簡介：羅明（1984），男，碩士，陜西西安人，陜西交通職業技術學院講師，研究方向為汽車檢測與維修技術。