车窗纹波防夹失效性分析及研究

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　　摘 要：随着整车智能化及集成化的提高，电动车窗防夹的方法也在发生着改变，而集成度更高、成本更低的纹波防夹方法已成为发展趋势。纹波防夹在实车使用过程中，比较容易出现防夹失效，并且产生的原因较多。文章结合通用某车型项目阶段出现的防夹失效情况进行分析，并归纳出容易导致防夹失效的原因，深入分析了失效原因，总结出防止失效性的方法。
　　关键词：车窗防夹;纹波;失效性分析
　　中图分类号：U270.38+6  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）10-122-03
　　Abstract： 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.
　　Keywords： Window anti-pinch; ripple; failure analysis
　　CLC NO.： U270.38+6  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2019）10-122-03
　　前言
　　目前市面上可靠性较高的车窗防夹的方法是霍尔传感器方法[1]，并且大多数车型还是仅在主驾设置防夹功能，较高档的车会在前排、整车和天窗都设置防夹功能，其中最大的原因是考虑成本问题。
　　使用纹波防夹技术，就不需要传感器以及配套设施[2]，但是由此会带来功能的不稳定性，并且在信号采集和处理、算法设计等方面会有更高的要求。
　　1 汽车车窗玻璃升降防夹原理
　　1.1 纹波信号产生原理
　　由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波[3，4]。
　　1.2 车窗玻璃纹波防夹功能设计
　　1.2.1 防夹区域
　　国家标准（GB 7258-2017）要求防夹区域位距离车窗顶部 4mm-200mm[5]，在防夾机制启动的条件是车窗的行程需要在防夹区域内。
　　1.2.2 电机电流
　　1.2.3 纹波防夹功能设计
　　首先系统会采集电机的电流，然后系统会对电机电流进行两方面的处理。
　　一方面在有刷直流电机工作过程中，会产生电流纹波，并且纹波的个数与电机转速、换向片的个数成正比，所以可以通过算法计算出门窗的位置信息。另一方面系统会对电流信号进行低通滤波，采集出电机的实际电流[6，7]。
　　2 汽车车窗玻璃升降器失效模式
　　通过对防夹失效原因的全方面分析，本文从设备、硬件、软件算法等方面梳理了失效的模式，总结了可能发生的原因如表1、2所示：
　　3 车窗防夹失效模式分析
　　通过对上文中防夹失效模式的排查，最终排查有几方面的原因：标定问题和软件问题，对于这些问题的排查和解决是本文重点。
　　3.1 某车型车窗在升至车窗中间区域时出现误防夹
　　在车窗出现误防夹时，首先考虑标定问题，因为设定的标定量较小时，实时采集的电流值很容易超过防夹门限，从而导致误防夹。
　　车窗按位置分内如表3所示：右前窗（FR），左前窗（FL），右后窗（RR），左后窗（RL）。
　　为了验证是否为标定问题，本文设计了以下实验过程，首先设定车窗的标定量（单位：mA）如下列5个实验项，在车辆休眠的情况下启动车辆，再开闭车窗各10次，然后让车辆休眠，如此重复5组，每个窗做50次实验。
　　a）前门的标定量为3000，后门标定为3000。
　　b）前门的标定量为3500，后门标定为3000。
　　c）再修改前门的标定量到3000，后门标定为3000。
　　d）再修改前门的标定量到4000，后门标定为3000。
　　e）再修改前门的标定量到4500，后门标定为3000。
　　实验结果如表3所示，由该实验结果可以得到，在标定量前门3000mA、后门3000 mA时，出现误防夹的概率大于正常标准，所以可以说明此次出现误防夹的原因是标定设定过小。
　　3.2 某车型休眠唤醒后车辆发生一键升窗后回弹
　　车窗学习下线后，休眠重新启动后也连续发生误防夹。通过读取CAN总线上的数据进行分析，发现总线上的数据没有异常，所以只有查找软件问题。
　　本方法为了更加准确的实现防夹，在车窗的防夹区域间设定26个点，防夹点均匀分布，当其中一个点出现实测电流大于防夹门限时，就会启动防夹机制。
　　如表4所示是数据的储存数组，其中0A是开始存储数据的标志位，01是车窗学完后的标志，5B 0B是数据存储的校验位，车窗26个点的数据是从0A开始到01之间。每个点占两个字节。
　　通过对软件的查证，发现在“阻力曲线”更新的过程中，需要使用临时变量进行存储，因MCU的特性，在休眠唤醒启动后，会被自动赋零，所以在下一次车窗运行过程中，临时变量没有被更新，这就导致被自动赋零的值存入新的曲线，引起下一次误防夹发生。
　　改进方式为对软件进行修改：将初始化阻力曲线临时变量附初值、以确保该变量中从EEPROM获得有效数据，即休眠唤醒后回复位，所以就对临时变量进行回读。
　　4 结论
　　本文结合通用某车型车实际项目阶段中出现的防夹失效情况进行分析，并归纳出容易导致防夹失效的原因，也对其原因进行了深入分析，总结出防止失效性的方法，为后续的生产过程提供经验与支持。
　　参考文献
　　[1] 方传运，张云峰，李建，等.汽车车窗玻璃升降防夹失效模式解析[J]. 汽车电子电器， 2018.
　　[2] 邵炳清.电机纹波技术在车窗防夹上的应用[J].上海汽车， 2016（2）.
　　[3] 许师中.基于电流纹波纯硬件波形转化的车窗防夹设计[J].厦门理工学院学报， 2014，22（01）：11-16.
　　[4] 林桂斌.基于纹波防夹技术自动升降车窗系统设计[J].机电技术， 2017（1）.
　　[5] 邱云峰，王义，尹杰.汽车电动车窗无传感器防夹系统的研究[J].微计算机信息， 2011， 27（3）：57-59.
　　[6] 田璐，武志杰，陈虹.汽车车窗防夹数据的实验获取与分析[J].控制工程， 2011， 18（3）.
　　[7] 回姝，岳宇鹏，战伟.测试车窗误防夹的方法与研究[J].汽车实用技术，2017（10）.
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