汽車車門玻璃升降紋波防夾和霍爾防夾原理及其應(yīng)用

張洪姣

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

電動(dòng)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(duì)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(nèi)目前所使用的標(biāo)準(zhǔn)來看，乘用車必須要具備四門玻璃防夾功能，所以防夾技術(shù)也成為了當(dāng)前汽車優(yōu)化發(fā)展的重要組成部分。現(xiàn)階段中，我國的大部分主機(jī)廠對(duì)于四門防夾功能的配置工作主要從兩個(gè)方面入手，第一個(gè)方面是四門霍爾電機(jī)集成防夾模塊；第二個(gè)方面是四門紋波電機(jī)、獨(dú)立紋波防夾控制模塊。而當(dāng)前最為先進(jìn)的技術(shù)則是紋波技術(shù)，紋波防夾在使用過程中具備成本低、性能強(qiáng)、功能易拓展等多個(gè)方面的優(yōu)勢，可以基本實(shí)現(xiàn)玻璃的手動(dòng)升降與一鍵升降、防夾手與各類環(huán)境自動(dòng)適應(yīng)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(tǒng)的防夾系統(tǒng)中，一般會(huì)采用霍爾防夾技術(shù)，霍爾電機(jī)防夾機(jī)的主要原理就是基于電機(jī)上的轉(zhuǎn)軸磁環(huán)，然后通過霍爾傳感器系統(tǒng)形成變化與脈沖信號(hào)，信號(hào)導(dǎo)致周圍磁場發(fā)生變化，從而獲得周期性的信號(hào)，通過玻璃的整個(gè)形成脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)進(jìn)行控制，取整個(gè)數(shù)據(jù)中的相對(duì)值，進(jìn)而獲取玻璃所在的具體位置。

紋波防夾技術(shù)主要是在紋波防夾機(jī)通過電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的換向器實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊傳輸電流的效果，傳輸電流的過程中會(huì)使得整個(gè)紋波電流出現(xiàn)瞬時(shí)回路電阻差異，形成周期性的脈沖信號(hào)，獲得的信號(hào)從電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一周后可以對(duì)所用玻璃的整個(gè)脈沖信號(hào)中的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行控制，同樣取出相對(duì)值，進(jìn)而獲取玻璃的具體位置情況。

車窗玻璃的防夾系統(tǒng)中的電氣運(yùn)行原理主要是基于LIN信號(hào)實(shí)現(xiàn)四門防夾效果，同時(shí)也是通過對(duì)信號(hào)的感應(yīng)實(shí)現(xiàn)一鍵升降功能。

二、紋波防夾在應(yīng)用方面的優(yōu)越性分析

紋波防夾在汽車中的應(yīng)用有著許多優(yōu)勢，由于紋波防夾系統(tǒng)的重量更輕，整體設(shè)計(jì)更加緊湊，所以紋波防夾更易于擴(kuò)展新功能，同時(shí)還可以有效地節(jié)約成本，縮小安裝空間，形成更加緊湊的電機(jī)結(jié)構(gòu)。

（一）紋波防夾功能易于擴(kuò)展

紋波電機(jī)與控制器之間相連接，在傳統(tǒng)的霍爾電機(jī)與控制器連接的過程中需要五根導(dǎo)線進(jìn)行連接控制，但是紋波電機(jī)與控制器之間的連接線一般需要兩根就可以，這在四個(gè)車門中就節(jié)省了12根導(dǎo)線，導(dǎo)致整個(gè)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(jī)會(huì)。

（二）紋波電機(jī)轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)緊湊，重量更輕

紋波電機(jī)的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)更加緊湊，重量更輕，很好地剪短了電機(jī)軸長度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)成本的節(jié)約，同時(shí)也形成了更加緊湊的電機(jī)結(jié)構(gòu)。

三、紋波技術(shù)控制器應(yīng)用的具體要求研究

（一）紋波電機(jī)要求

紋波防夾系統(tǒng)的電機(jī)對(duì)于工作結(jié)構(gòu)等就有一定的要求，在無負(fù)載的情況下，極對(duì)數(shù)為4的時(shí)候，電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)小于9000轉(zhuǎn)。機(jī)械結(jié)構(gòu)方面電機(jī)自固定的轉(zhuǎn)子軸也應(yīng)當(dāng)保證電機(jī)不會(huì)再剎車情況下向反方向移動(dòng)，避免電機(jī)空轉(zhuǎn)。堵轉(zhuǎn)電流應(yīng)當(dāng)小于25A，紋波振幅電流值在0.5A為最小，波形的品質(zhì)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(jī)短路的情況下通過施加負(fù)載的方式滿足電機(jī)渦桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果，不能出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

（三）對(duì)輸入信號(hào)的要求

對(duì)于信號(hào)的輸入也應(yīng)當(dāng)有一定的控制，如果開關(guān)是數(shù)字信號(hào)輸入的話，就應(yīng)當(dāng)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(tài)大部分時(shí)間為懸空狀態(tài)。而車窗的防夾系統(tǒng)升降信號(hào)傳輸過程中不能和大功率用電器功率進(jìn)行搭接也是重要的要求之一。

（四）玻璃系統(tǒng)阻力

玻璃系統(tǒng)的阻力也需要參考一定的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，參考值為75—85N之間，變化范圍率應(yīng)當(dāng)控制在30%以內(nèi)，這樣使得玻璃在升降過程中不能出現(xiàn)卡頓的情況。

四、車門玻璃防夾系統(tǒng)的功能應(yīng)用規(guī)范

（一）防夾功能手動(dòng)學(xué)習(xí)

防夾的手動(dòng)學(xué)習(xí)過程主要是操作左前門玻璃，然后使玻璃上升到頂部堵轉(zhuǎn)的位置，然后再次操作車窗玻璃上升，堵轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)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(dòng)學(xué)習(xí)完成，如果出現(xiàn)停止，則需要重新學(xué)習(xí)。

（二）車窗玻璃升降

1.手動(dòng)升降

手動(dòng)發(fā)出信號(hào)，通過開關(guān)控制車窗玻璃實(shí)現(xiàn)上升與下降，松開即停止，車窗依照指令實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。

2.自動(dòng)升降

自動(dòng)升降主要在APM學(xué)習(xí)成功之后可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上升的功能，在車窗自動(dòng)上升信號(hào)輸出后，車窗會(huì)自動(dòng)上升到頂部，同理，輸入下降信號(hào)后，車窗會(huì)自動(dòng)下降到底部。輸入信號(hào)停止。

（三）遙控車窗玻璃升降

1.遙控升窗

在APM學(xué)習(xí)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(dòng)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(dòng)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(xué)習(xí)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(shí)現(xiàn)下降動(dòng)作的停止，車窗完全打開，車窗下降動(dòng)作停止。

結(jié)論：綜上所述，汽車車門玻璃升降紋波防夾系統(tǒng)在汽車的防夾功能中應(yīng)用有著較好的優(yōu)勢，相較于傳統(tǒng)的霍爾防夾技術(shù)來說，紋波防夾的可靠性更高，并且成本更低，在應(yīng)用過程中更具可行性。本文還從應(yīng)用要求與應(yīng)用規(guī)范等方面開展了討論，明確了紋波防夾技術(shù)的具體應(yīng)用規(guī)范流程，為波紋防夾系統(tǒng)的應(yīng)用制定了更加可靠的流程與標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而使得紋波防夾技術(shù)可以更好的符合主機(jī)廠的認(rèn)可與要求。