汽車車窗玻璃升降防夾失效模式解析

祝彪 張小萍

重慶海德世拉索系統(tǒng)（集團）有限公司 重慶 401120

隨著現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的進步，汽車中的傳統(tǒng)零件和組件也朝著機電一體化的方向發(fā)展。配備電動車窗的車輛已經(jīng)成為主要汽車制造商的默認基本配置，而電動車窗則存在許多安全問題，例如兒童的手，并且車內(nèi)的乘客的手臂，頭部和頸部都存在問題。當(dāng)人們意識到這個問題后，開發(fā)了一種電動車窗防夾系統(tǒng)。防夾系統(tǒng)是電動車窗的一部分，在上升過程中夾在物體或人的一部分上，并且在達到一定強度后，電動窗停止工作或自行下降。但是，該系統(tǒng)并未安裝在所有帶電動車窗的車輛上，而是僅安裝在配置較高的車輛上[1]。

1 汽車電動車窗的組成及控制原理

所謂電動車窗一般是指玻璃電梯可以自動升降門窗玻璃，即使在駕駛過程中也可以輕松地打開和關(guān)閉門窗。因此，電動窗又稱自動窗。在過去，它只安裝在豪華汽車，但它已廣泛用于現(xiàn)代汽車。電動窗系統(tǒng)是通過開關(guān)操作來打開和關(guān)閉窗戶的系統(tǒng)。當(dāng)操作電動窗開關(guān)時，電動窗電機旋轉(zhuǎn)，窗開關(guān)調(diào)節(jié)器將電動窗電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為上下運動來開啟或關(guān)閉窗戶。

汽車電動車窗主要由升降控制開關(guān)、電機、升降機構(gòu)和繼電器等組成，利用開關(guān)控制電機的電流方向來實現(xiàn)車窗的升降。窗式電機為雙向電機，可分為永磁電機和雙繞組電機兩種。永磁直流電動機通過改變電樞繞組的電流輸入方向，實現(xiàn)不同方向的旋轉(zhuǎn)。雙繞組串聯(lián)勵磁直流電動機有兩個相反的磁場繞組，一個稱為上升繞組，另一個稱為下降繞組。當(dāng)通電時，產(chǎn)生一個相反方向的磁場來改變電機的旋轉(zhuǎn)方向。通常采用雙向永磁繞組（雙繞組系列）電機。每個窗口都有一個電機，這是一個未接地電機。為了防止電路過載，電窗電路有一個或多個熱敏開關(guān)，以防止電機因過載而燒壞。熱開關(guān)為雙金屬結(jié)構(gòu)。當(dāng)電機電路電流過大時，雙金屬受熱，引起彎曲變形，導(dǎo)致接觸斷開，切斷電路；當(dāng)電路斷開時，雙金屬冷卻，變形消失，觸點再次閉合。反復(fù)開閉，使電機的平均電流不超過規(guī)定的值，確保電機不會因過載而燒壞。一些車輛也有延遲開關(guān)[2]。點火開關(guān)關(guān)閉后或門打開前10分鐘左右電動車窗仍可打開，使駕駛員或乘客仍可操作控制開關(guān)關(guān)閉車窗。

2 汽車車門玻璃升降器失效模式解析

失效部位→失效模式原因分析→失效模式

失效部位：（1）玻璃導(dǎo)軌（原因分析：安裝不穩(wěn)固、有松動、導(dǎo)軌由于變形不滿足圖紙要求、導(dǎo)軌弧度不滿足設(shè)計要求導(dǎo)軌、玻璃的運行軌跡不一致。失效模式：玻璃停滯、卡死）（2）車門窗框（原因分析：開口間隙偏小、開口間隙不均勻、沖壓件變形不滿足設(shè)計要求。失效模式：升降沉重）（3）車門玻璃總成（原因分析：車門玻璃厚度不滿足圖紙要求、車門玻璃弧度不滿足圖紙要求、車門玻璃固定不牢靠而導(dǎo)致脫落、車門玻璃托架裝孔破裂。失效模式：玻璃停滯、卡死，不能升降）（4）內(nèi)外水切（原因分析：內(nèi)外水切材質(zhì)不滿足要求、內(nèi)外水切厚度不滿足要求、內(nèi)外水切表面未進行植絨處理、內(nèi)外水切安裝不到位，易扭動。失效模式：升降沉重、卡滯）（5）呢槽（原因分析：呢槽材質(zhì)不滿足要求、呢槽厚度不滿足要求、呢槽表面未進行噴涂處理、呢槽斷面不滿足要求。失效模式：升降沉重、卡滯、傾斜）（6）玻璃升降器總成 （原因分析：玻璃升降器設(shè)計、制造時結(jié)構(gòu)不合理、玻璃升降器各零件的制造質(zhì)量不符合要求，各零部件之間的配合間隙太大，運動時發(fā)生晃動、玻璃升降器各零部件運動可靠性差、玻璃升降器安裝支架、導(dǎo)軌、玻璃托架等主要零部件的剛度不能滿足車輛在各種路面上行駛時對剛度的要求 、玻璃升降器在運行中發(fā)生打滑、跳齒、卡滯和脫軌現(xiàn)象。失效模式：玻璃停滯、卡死、不能升降）（7）防夾模塊（原因分析：程序邏輯防夾失效模式。失效模式：誤防夾）

3 防夾技術(shù)的類型

3.1 電機電流檢測技術(shù)

該技術(shù)具有生產(chǎn)成本低，技術(shù)相對成熟的優(yōu)點，缺點是窗戶行程不能準確定位。

3.2 紋波檢測技術(shù)

當(dāng)在電動機操作期間施加到窗口的力達到特定值（即，遇到障礙物）時，紋波電流值迅速下降，然后隨著施加到窗口的力被移除，紋波電流值返回到穩(wěn)定狀態(tài)?；诖颂卣?，當(dāng)電子窗口上升期間檢測到的紋波電流達到防夾標準設(shè)定閾值時，電動窗口將執(zhí)行防夾操作。然而，該解決方案難以檢測并且可靠性稍差。

3.3 基于CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)檢測技術(shù)

基于CAN總線的防夾技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，功能完善，成本低。與CAN總線技術(shù)相比，LIN總線技術(shù)采用的通信方式是車身網(wǎng)絡(luò)模塊節(jié)點之間的低端通信，成本較低，窗口防陷技術(shù)的傳輸速率要求較高[3]?？梢酝耆珴M意。

通過上述防夾技術(shù)的應(yīng)用，可以有效解決車門玻璃升降器故障的問題。

4 結(jié)語

自動車窗自動升降，這已成為汽車舒適配置的必備物品。然而，隨著越來越多的汽車安裝了電動門窗，潛在的危險隨之而來，已經(jīng)發(fā)生了電動門窗掐手指的事件。電動天窗導(dǎo)致了孩子的死亡。天窗的安全性問題已經(jīng)被推到了風(fēng)口上，引起了原設(shè)備制造商、零部件公司和媒體的廣泛關(guān)注和討論。為了防止乘客受傷，具有防夾功能的電動門窗已成為必然趨勢。