汽車車門玻璃升降紋波防夾和霍爾防夾原理及其應用

張洪姣

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

電動車窗的防夾功能一直作為汽車安全配置中的重要組成部分，對于客戶或者汽車使用者來說都是非常重視的方面，基于國際與國內目前所使用的標準來看，乘用車必須要具備四門玻璃防夾功能，所以防夾技術也成為了當前汽車優化發展的重要組成部分。現階段中，我國的大部分主機廠對于四門防夾功能的配置工作主要從兩個方面入手，第一個方面是四門霍爾電機集成防夾模塊；第二個方面是四門紋波電機、獨立紋波防夾控制模塊。而當前最為先進的技術則是紋波技術，紋波防夾在使用過程中具備成本低、性能強、功能易拓展等多個方面的優勢，可以基本實現玻璃的手動升降與一鍵升降、防夾手與各類環境自動適應等功能。

一、汽車車門玻璃升降紋波防夾與霍爾防夾的原理概述

在傳統的防夾系統中，一般會采用霍爾防夾技術，霍爾電機防夾機的主要原理就是基于電機上的轉軸磁環，然后通過霍爾傳感器系統形成變化與脈沖信號，信號導致周圍磁場發生變化，從而獲得周期性的信號，通過玻璃的整個形成脈沖信號個數進行控制，取整個數據中的相對值，進而獲取玻璃所在的具體位置。

紋波防夾技術主要是在紋波防夾機通過電機轉軸上的換向器實現對周邊傳輸電流的效果，傳輸電流的過程中會使得整個紋波電流出現瞬時回路電阻差異，形成周期性的脈沖信號，獲得的信號從電機開始旋轉，旋轉一周后可以對所用玻璃的整個脈沖信號中的脈沖個數進行控制，同樣取出相對值，進而獲取玻璃的具體位置情況。

車窗玻璃的防夾系統中的電氣運行原理主要是基于LIN信號實現四門防夾效果，同時也是通過對信號的感應實現一鍵升降功能。

二、紋波防夾在應用方面的優越性分析

紋波防夾在汽車中的應用有著許多優勢，由于紋波防夾系統的重量更輕，整體設計更加緊湊，所以紋波防夾更易于擴展新功能，同時還可以有效地節約成本，縮小安裝空間，形成更加緊湊的電機結構。

（一）紋波防夾功能易于擴展

紋波電機與控制器之間相連接，在傳統的霍爾電機與控制器連接的過程中需要五根導線進行連接控制，但是紋波電機與控制器之間的連接線一般需要兩根就可以，這在四個車門中就節省了12根導線，導致整個控制器更加輕便，也為分離式布置與各種新功能的加入提供了機會。

（二）紋波電機轉軸設計緊湊，重量更輕

紋波電機的轉軸設計更加緊湊，重量更輕，很好地剪短了電機軸長度，實現了對成本的節約，同時也形成了更加緊湊的電機結構。

三、紋波技術控制器應用的具體要求研究

（一）紋波電機要求

紋波防夾系統的電機對于工作結構等就有一定的要求，在無負載的情況下，極對數為4的時候，電機每分鐘的轉速應當小于9000轉。機械結構方面電機自固定的轉子軸也應當保證電機不會再剎車情況下向反方向移動，避免電機空轉。堵轉電流應當小于25A，紋波振幅電流值在0.5A為最小，波形的品質基本參考主諧振波形的頻率，振幅為0dB。

（二）升降器自鎖性要求

升降器的自鎖性主要是需要在電機短路的情況下通過施加負載的方式滿足電機渦桿的轉動效果，不能出現轉動。

（三）對輸入信號的要求

對于信號的輸入也應當有一定的控制，如果開關是數字信號輸入的話，就應當要求車窗控制按鍵直接連接到車窗防夾控制器中，這種形態大部分時間為懸空狀態。而車窗的防夾系統升降信號傳輸過程中不能和大功率用電器功率進行搭接也是重要的要求之一。

（四）玻璃系統阻力

玻璃系統的阻力也需要參考一定的參數進行設計，參考值為75—85N之間，變化范圍率應當控制在30%以內，這樣使得玻璃在升降過程中不能出現卡頓的情況。

四、車門玻璃防夾系統的功能應用規范

（一）防夾功能手動學習

防夾的手動學習過程主要是操作左前門玻璃，然后使玻璃上升到頂部堵轉的位置，然后再次操作車窗玻璃上升，堵轉持續時間在兩秒左右，然后操作車窗玻璃下降到底部，通過車窗玻璃上升到窗頂部后，手動學習完成，如果出現停止，則需要重新學習。

（二）車窗玻璃升降

1.手動升降

手動發出信號，通過開關控制車窗玻璃實現上升與下降，松開即停止，車窗依照指令實現動作。

2.自動升降

自動升降主要在APM學習成功之后可以實現自動上升的功能，在車窗自動上升信號輸出后，車窗會自動上升到頂部，同理，輸入下降信號后，車窗會自動下降到底部。輸入信號停止。

（三）遙控車窗玻璃升降

1.遙控升窗

在APM學習后，車窗的遙控上升功能開啟，形成非初始化模式，非初始化模式可以自動下降到底，然后上升到頂部，具備防夾功能效果，如果車窗上升動作停止，玻璃遙控上升期間防夾功能有效。

2.遙控降窗

在APM學習后，車窗遙控下降功能開啟，車窗玻璃下降過程中松開按鍵實現下降動作的停止，車窗完全打開，車窗下降動作停止。

結論：綜上所述，汽車車門玻璃升降紋波防夾系統在汽車的防夾功能中應用有著較好的優勢，相較于傳統的霍爾防夾技術來說，紋波防夾的可靠性更高，并且成本更低，在應用過程中更具可行性。本文還從應用要求與應用規范等方面開展了討論，明確了紋波防夾技術的具體應用規范流程，為波紋防夾系統的應用制定了更加可靠的流程與標準，進而使得紋波防夾技術可以更好的符合主機廠的認可與要求。