汽車電動車窗防夾控制系統發展現狀及前景分析

摘要：電動車窗的出現，大大的提高了汽車的舒適性和操控方便性，電動車窗已成為現代汽車的基本配置。而在使用中，卻發生很多乘員被電動車窗上升時夾傷的事故，可見沒有防夾功能的電動車窗存在極大的安全隱患。因此電動車窗防夾控制系統被提出，并將逐漸成為汽車電動車窗的國家法律法規強制標準之一，從而提高汽車使用安全性。

關鍵詞：電動車窗 防夾控制系統 分析

0 引言

電動車窗防夾控制是指車窗在自動上升過程中，防夾控制系統傳感器檢測到有障礙物的存在（包括已被夾或判斷有障礙物存在上升途中），車窗就會自動停止向上運動，防止損毀障礙物，并自動下降一段距離，釋放障礙物。

1 車窗防夾控制系統應用現狀

在中國加入WTO之初，中國的汽車市場剛剛起步，市場需求總體規模還不是很大，大多數汽車沒有裝配電動車窗，只有少數進口車型中裝配有電動車窗，占總數的比例不高。為了滿足不斷增長的汽車駕駛安全性和舒適性的需求，電動車窗已經成為汽車的基本配置。目前在中國，已經有超過百分之八十的乘用車裝配了電動車窗升降器，而且這一比例仍在繼續上升，不過只有部分高檔車在出廠時才有車窗防夾保護功能。

近年來，已有多起電動車窗致人傷亡事件被報道。在人們享受汽車電動車窗操作方便性的同時，一個十分危險的安全隱患時刻威脅著乘員的人身安全，特別是對于兒童。在使用沒有防夾控制功能電動車窗時，電動車窗在上升過程很容易造成物體（尤其是人體）被夾傷。

從安全性角度出發，目前很多轎車上都裝配了具有防夾功能的電動車窗。一些國家和地區已經制定了相應的法律法規，對車窗防夾系統的性能要求做出了明確規定，電動防夾車窗已成為強制性的汽車標準配置。隨著世界范圍內對汽車安全要求的不斷加嚴，我國也頒布了國家標準GB11552-2009的規范，規范對防夾功能的效果作了強制要求。至此，汽車防夾電動車窗的安裝比例開始快速提升，保守估計，2010年國內轎車中電動車窗防夾控制系統的配備比例約為55%，從使用者安全角度出發，安裝具有防夾功能的車窗控制模塊是完全必要的。

2 電動車窗防夾控制系統原理、一般實現過程及功能

2.1 控制系統原理 電動車窗升降器主要有升降機部分和電機部分構成，升降器的關鍵是電機部分。電動車窗防夾的原理就是通過控制加在電機內磁場線圈上的電壓方向控制電機的正轉和反轉，實現車窗玻璃的上升和下降。在此原理的基礎上，人們通過研究已掌握多種實現此功能的方法，并已經成熟的應用到現在生產的汽車中。

2.2 一般實現過程及功能

2.2.1 實現過程 ①初始化：電動車窗防夾控制系統在整車裝配線上或更換電機以及玻璃升降器總成時都需要進行初始化操作。一方面是為了系統的穩定及可靠運行；另一方面是考慮系統與實車門板及密封條的狀況聯系。②基本初始化過程：持續按住升降器上升鍵使車窗玻璃上升一段距離后，系統會自動停止。然后后重復上述操作，車窗玻璃會繼續上升一段距離，反復此過程直到玻璃上升發生堵轉，則完成基本初始化，在此過程中，沒有防夾功能。③機械磨合過程：在上述過程完成后，就可以進行機械磨合過程。此過程主要是對升降器進行上升堵轉和下降堵轉的全過程的運行。此過程需要多次運行，之后該系統就擁有了全部功能。

2.2.2 控制系統功能 ①防夾功能：此功能是該系統的最基本功能。該功能的實現方式是在車窗玻璃上升的過程中，當受到大于防夾力的阻礙作用時，系統會立即控制車窗停止上升，并反轉一定的距離。②休眠模式：為了減少電能損耗，控制系統將在持續一定時間內無輸入信號和電機溫度高出環境溫度一定差值的情況下自動進入休眠狀態。系統在休眠模式狀態中的靜態電流小于300μA。③軟停止功能：當玻璃上升到頂或下降到底時以及在手動、自動上升或下降時避免電機受到沖擊而發生堵轉，系統都具有軟停止功能。此功能提高了車窗升降器的使用壽命。④克服障礙功能：系統設置了一系列車窗玻璃在上升過程中遇到障礙而無法正常上升時的解決方案，當遇到障礙無法正常上升時，系統將啟動該功能克服障礙使車窗玻璃正常運行，在執行該項功能時，系統會取消所有的自動功能和防夾功能。一旦在執行此過程中導致電機線圈溫度過高而造成電機堵轉，就需要重新啟動該功能。⑤電機保護功能：電機部分是該系統的重要組成部分，為了提高整個系統可靠性和電機的使用壽命，必須對電機采取有效的保護措施。對電機采取的保護措施根據不同狀況可分為電機堵轉保護、電機溫度保護以及自診斷功能。⑥系統環境自適應功能：當系統經過長時間運行后，一部分零部件將會發生性能的退化以及當環境溫度影響系統的使用性能時，系統會利用自適應功能保證系統的可靠、安全的工作。

3 車窗防夾控制系統技術發展趨勢

3.1 電機電流檢測技術 該技術具有生產成本低，技術相對成熟等優點，不足是不能給車窗行程準確定位。

3.2 霍爾傳感器技術 該技術可以檢測電機的轉速變化以及車窗的行程，與檢測電機電流的方式相比，這種方式不僅可以實現相同的功能，而且更加直觀、數學模型的構建更方便、算法簡單以及具有自學習等功能。根據市場應用現狀，霍爾傳感器應用技術目前是車窗防夾控制技術的主流。

在國內，正在開發一種基于自適應的電動車窗防夾控制方法，該技術主要特點是在檢測電機電流的同時，不斷從控制系統存儲器中提取預先存儲防夾所需要的判斷參數，該系統會根據具體情況不斷修正判斷參數，來改進系統的性能，提高系統的控制作用。控制參數的不斷校正和改進，其自身便擁有了自適應能力，該技術對不同車型以及相同車型不同車輛的車窗動態特定的變化都具有較強的適應能力；另一種電動車窗防夾控制方法叫電源紋波方案，紋波方案相比霍爾傳感器方案成本低，并且信號精度是霍爾傳感器的2-4倍，具體技術方案詳細信息現在各個研發企業還處于保密階段。

4 市場前景分析

隨著人們生活水平的提高和生活方式的改變，汽車已逐漸成為中國家庭的必備用品。購買力和需求成為促使中國汽車市場持續快速發展源泉和動力。2013年，中國汽車產銷量突破2000萬輛，已連續多年成為世界上產銷量最多的國家，但國內人均擁有量卻低于發達國家，中國市場發展潛力巨大。

在國家對汽車安全、節能以及環保方面的要求越來越嚴格，以及消費者對汽車產品的個性化、多樣化需求，有力的促進了汽車電子行業的發展。汽車電子技術在汽車上的應用得到了快速增長，汽車產品中電子控制元器件的數量不斷增多，汽車產品整體技術水平得到了大大提高。

經過國內外從事防夾技術研發的汽車電子零部件企業多年的研發和市場實踐，車窗防夾技術已經十分成熟，配件的生產難度不大，成本相對較低，防夾模塊的所有組成配件，采購方便。例如：目前市場上普通的天窗防夾模塊的價格不足百元，質量、性能較好的也就大概在200元左右。從普通電動車窗不帶防夾功能升級到四窗均有防夾功能，增加成本不超過300元，甚至可以做到200元以內。而且人們對汽車安全意識增強，消費者也愿意多花幾百塊錢為自己的安全買單。

電動車窗防夾控制系統作為一款“機電結合”的汽車電子產品，它的性能好壞直接影響著汽車的整體性能。而且它屬于安全類控制系統，按照國家相關法律法規的規定在出廠前必須安裝。因此，這類產品屬于剛性需求。從中國近幾年國內汽車產業的發展狀況來看，中國的汽車產銷量不斷增加，充分說明中國消費者對汽車具有較強的需求度和購買力。作為汽車電子產品的重要組成部分，電動車窗防夾控制系統的市場需求量也逐年上升，市場發展潛力巨大。

5 結束語

電動車窗給人們帶來了汽車的舒適性和操作方便性，但同時人們也應該認識到其帶來的危險性。汽車生產廠家將一款裝備電動車窗但不具備防夾功能的產品交付消費者，其實是一種不負責任的做法。我國作為世界第一汽車產銷大國，但我國的汽車安全性與國外卻存在極大差距，所以，一是消費者首先要提高自己的安全意識，二是希望國家能盡快出臺相應的強制性法規，讓消費者真真正正的享受到汽車電子產品帶來的舒適性和安全性。

參考文獻：

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[2]廖強，程金堂，張衡.汽車電動車窗防夾控制系統研究與開發[J].重慶理工大學學報（自然科學），2011（03）.

[3]馮春友，趙娟娟.汽車電子控制技術的應用現狀與發展趨勢[J].科技信息，2010（22）.

作者簡介：張玉平（1977-），男，河南鶴壁人，碩士研究生，國家高級職業經理人，雙職稱（工程師、經濟師），主要研究方向：項目管理、汽車電子信息及控制系統、汽車產業政策、戰略管理；王賀飛（1985-），男，河南安陽人，大學，工程師，主要研究方向：汽車電子、機械工程。