一種鎖車自動關窗的電控設計方案

江凱敏，徐 偉，陳文慶，朱光歡，莫七華，黃 越

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

目前很多汽車在閉鎖時都不能夠自動關窗，車主在開窗下電后上鎖時，車窗未能自動關閉，導致車主需要再次上車關窗后再退電鎖車，這樣會大大影響車主的駕駛舒適性，降低車主的用車滿意度，甚至在車窗未關緊情況下上鎖后會有失竊風險，車主可能會蒙受財產損失。

隨著智能網聯技術的興起和汽車舒適性體驗的提高，鎖車自動關窗越來越成為舒適體驗性的一個亮點。

鎖車自動關窗要求車窗要帶防夾功能，當車窗在自動上升過程中夾到人時，需要進行反轉保護，避免夾傷人；同時車窗需要初始化后才有自動升降功能，其自動上升到軟停位置；當車窗處于軟停位置時，在系統發出鎖車自動關窗指令后，則車窗不再向上運動，停在當前位置。

本文主要介紹一種帶紋波防夾的鎖車自動關窗的電控設計方案，本方案主要由無鑰匙進入及啟動系統的PEPS遙控鑰匙、集成式車身控制模塊IBCM、門控制模塊DCM、車窗紋波電機等構成。

PEPS鑰匙將上鎖指令通過低頻天線發給IBCM，IBCM將汽車電源擋位信號Key Status和上鎖關窗指令Window Lock Request發給門控制模塊DCM，然后DCM再控制4個車窗電機將車窗關閉。

當升窗過程中夾到人手時，車窗將會反轉150mm進行防夾保護，同時防夾力小于100N。同時只有初始化后的車窗才有鎖車自動關窗的功能。

車窗防夾采用紋波防夾，門控制模塊DCM通過采集紋波的個數來判斷車窗位置，當車窗位置處于距離膠條4~200mm的區間時才有防夾，同時自動關窗到軟停位置后，車窗自動停下，避免堵轉引起電機電流過大，進而保證電機壽命。

1 系統電子架構

如圖1所示，本方案主要由無線PEPS遙控鑰匙、低頻天線LF Antenna、集成式車身控制模塊IBCM、門控制模塊DCM和車窗紋波電機等構成。

圖1 電子架構圖

紋波電機包括左前車窗紋波電機FL Window Motor、左后車窗紋波電機RL Window Motor、右前車窗紋波電機FR Window Motor、右后車窗紋波電機RR Window Motor。

當車主拿鑰匙退電下車，將4個車門關好后按下PEPS鑰匙的上鎖按鍵，PEPS鑰匙將上鎖關窗的指令通過低頻信號發送給低頻天線LF Antenna，集成式車身控制模塊IBCM收到指令后，將其轉換成CAN信號，通過高速CAN信號發送電源擋位信號Key status和鎖車自動關窗信號Window Lock Request給門控制模塊DCM，門控制模塊DCM再驅動控制4個車窗電機上升關窗（包括FL Window/RL Window/FR Window/RR Window 4個車窗）。

當門控制模塊DCM控制車窗電機向上關窗夾到人手時，DCM控制升窗電機反轉150mm進行防夾保護；同時當車窗升到上軟停位置時，車窗停下，進而避免大電流而保護電機；同時只有初始化過的車窗電機才能鎖車自動關窗；車窗初始化需要車主一直手動操作車窗到硬停點，而且要堵轉500ms以上。初始化后門控制模塊DCM記住初始化狀態，響應鎖車自動關窗指令。

2 自動關窗的防夾區間和防夾力要求

如圖2所示，按照歐標74/60/EWG，國標GB11552-2009和美標FMVSS118的相關要求，防夾區間如陰影所示，距離膠條4~200mn區間需要防夾，防夾力小于100N。

圖2 車窗防夾區域

當門控制模塊DCM收到鎖車關窗指令后，驅動FL Window/RL Window/FR Window/RR Window 4個車窗電機升窗，當車窗處于距離膠條4~200mm位置時，需要進行防夾保護，當夾到人手時，需要反轉150mm進行防夾保護，防夾力要小于100N。

3 紋波防夾判斷車窗位置的原理

車窗的防夾位置在距離膠條4~200mm的區域，為判斷車窗玻璃的具體位置，需要捕抓紋波電機的電流紋波個數來判斷電機的位置。

以8個電極的紋波電機為例子，電機轉動一圈就會產生8個電流紋波，門控制模塊DCM通過采集紋波的個數N，就可以知道電機轉動的圈數N/8，通過電機的轉過圈數進而算出當前車窗玻璃的位置。

在車窗進入防夾區域后，當以下條件滿足時，門控制模塊DCM控制車窗電機實現防夾反轉，車窗玻璃下降150mm。

1）車窗玻璃處于自動上升過程中。

2）車窗玻璃處于防夾區域中：4~200mm。

3）車窗玻璃遇到防夾阻力大于設定門限（最大不可以超過100N）。

門控制模塊DCM中的微控制器MCU通過采集電流紋波的個數來判斷位置，同時在調試中MCU往往需要輸出紋波采樣脈沖來輔助調試，具體參考圖3。

圖3 電流紋波

4 自動關窗的上軟停和初始化

如圖4所示，車窗位置A是車窗行程上止點，位置B是車窗上軟停點，位置C是車窗密封膠條下邊沿。

圖4 車窗動作范圍

為了延長電機壽命，減少電機達到上止點位置A時產生碰撞聲，通常車窗防夾系統需要在快到密封體下邊沿位置C時，提前關閉驅動，使得電機靠自己的慣性向上升到上軟停位置B；通常上軟停位置B需要標定，應該是介于上止點位置A和膠條下位置C之間。

車窗玻璃上邊沿與位置C之間的距離被稱為車窗開口尺寸，位置D是車窗開口為4mm，位置E是車窗開口為200mm，位置F是車窗下軟停點，位置G是車窗行程下止點。

當門控制模塊DCM執行鎖車自動關窗時，在車窗即將升到上軟停點B時，DCM提前停止驅動，要讓車窗在軟停B點停下來，進而保護車窗電機。

在電控系統剛上電時，需要手工對車窗進行初始化后才有防夾功能和軟停功能，此時需要手動控制車窗玻璃向上堵轉500ms后才能完成初始化。上軟停電流波形如圖5所示，車窗初始化電流波形如圖6所示。

圖5 上軟停電流波形圖（上軟停的電流要比上硬停的電流小）

圖6 車窗初始化電流波形（500ms初始化堵轉）

5 總結

隨著智能網聯時代的來臨，無線PEPS鑰匙不再是單一的解鎖上鎖功能，而是要和自動關窗、車燈迎賓等的智能網聯應用功能相結合，用于提高舒適性、便捷性和用戶體驗性，進而提高整車的產品競爭力。

PEPS鑰匙上鎖與自動關窗結合后，門控制模塊DCM在收到無線PEPS鑰匙的鎖車關窗指令后，直接驅動4個車窗自動上升。當在上升過程中夾到人時，會自動防夾，車窗后退150mm，保證人員安全；結合后，可以避免車窗未關緊而再次啟動汽車關窗，也可以減少避免車窗未關緊而產生失竊風險，同時可以提高舒適性、便捷性和安全性。

PEPS鑰匙上鎖與車燈迎賓結合后，車燈控制模塊LCU可以在收到鎖車關窗指令后，驅動前照燈和尾燈播放迎賓燈語畫面進行迎賓歡送，進而提高汽車豪華檔次和舒適體驗性。

PEPS鑰匙與智能網聯應用功能相結合，可以進一步提高升窗防夾系統的舒適性、可靠性、安全性和用戶感知性，大大提高用戶用車滿意度。