車(chē)窗紋波防夾失效性分析及研究

李曉剛，袁光濤，李婕，劉兵，付媛媛，李豪

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車(chē)窗紋波防夾失效性分析及研究

李曉剛1，袁光濤1，李婕1，劉兵1，付媛媛2，李豪1

（1.上汽通用汽車(chē)有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430200；2.泛亞汽車(chē)技術(shù)中心有限公司，上海 201201）

隨著整車(chē)智能化及集成化的提高，電動(dòng)車(chē)窗防夾的方法也在發(fā)生著改變，而集成度更高、成本更低的紋波防夾方法已成為發(fā)展趨勢(shì)。紋波防夾在實(shí)車(chē)使用過(guò)程中，比較容易出現(xiàn)防夾失效，并且產(chǎn)生的原因較多。文章結(jié)合通用某車(chē)型項(xiàng)目階段出現(xiàn)的防夾失效情況進(jìn)行分析，并歸納出容易導(dǎo)致防夾失效的原因，深入分析了失效原因，總結(jié)出防止失效性的方法。

車(chē)窗防夾；紋波；失效性分析

前言

目前市面上可靠性較高的車(chē)窗防夾的方法是霍爾傳感器方法[1]，并且大多數(shù)車(chē)型還是僅在主駕設(shè)置防夾功能，較高檔的車(chē)會(huì)在前排、整車(chē)和天窗都設(shè)置防夾功能，其中最大的原因是考慮成本問(wèn)題。

使用紋波防夾技術(shù)，就不需要傳感器以及配套設(shè)施[2]，但是由此會(huì)帶來(lái)功能的不穩(wěn)定性，并且在信號(hào)采集和處理、算法設(shè)計(jì)等方面會(huì)有更高的要求。

1 汽車(chē)車(chē)窗玻璃升降防夾原理

1.1 紋波信號(hào)產(chǎn)生原理

由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱(chēng)之為紋波[3,4]。

1.2 車(chē)窗玻璃紋波防夾功能設(shè)計(jì)

1.2.1防夾區(qū)域

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 7258-2017）要求防夾區(qū)域位距離車(chē)窗頂部 4mm-200mm[5]，在防夾機(jī)制啟動(dòng)的條件是車(chē)窗的行程需要在防夾區(qū)域內(nèi)。

1.2.2電機(jī)電流

本系統(tǒng)會(huì)采集上一次門(mén)窗上升到最高位置（即關(guān)緊門(mén)窗）的電流的學(xué)習(xí)值I，設(shè)定的防夾門(mén)限為I，單位為安培(A)，其中：

式中，?是為了預(yù)防誤差而設(shè)定的標(biāo)定量，一般設(shè)定為2000mA；2是預(yù)設(shè)的門(mén)限值，因?yàn)殡娏鲿?huì)有一定的波動(dòng)，所以需要對(duì)設(shè)定一定的門(mén)限。

1.2.3紋波防夾功能設(shè)計(jì)

首先系統(tǒng)會(huì)采集電機(jī)的電流，然后系統(tǒng)會(huì)對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行兩方面的處理。

一方面在有刷直流電機(jī)工作過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生電流紋波，并且紋波的個(gè)數(shù)與電機(jī)轉(zhuǎn)速、換向片的個(gè)數(shù)成正比，所以可以通過(guò)算法計(jì)算出門(mén)窗的位置信息。另一方面系統(tǒng)會(huì)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行低通濾波，采集出電機(jī)的實(shí)際電流[6,7]。

2 汽車(chē)車(chē)窗玻璃升降器失效模式

通過(guò)對(duì)防夾失效原因的全方面分析，本文從設(shè)備、硬件、軟件算法等方面梳理了失效的模式，總結(jié)了可能發(fā)生的原因如表1、2所示：

表1 紋波防夾失效模式一

表2 紋波防夾失效模式二

3 車(chē)窗防夾失效模式分析

通過(guò)對(duì)上文中防夾失效模式的排查，最終排查有幾方面的原因：標(biāo)定問(wèn)題和軟件問(wèn)題，對(duì)于這些問(wèn)題的排查和解決是本文重點(diǎn)。

3.1 某車(chē)型車(chē)窗在升至車(chē)窗中間區(qū)域時(shí)出現(xiàn)誤防夾

在車(chē)窗出現(xiàn)誤防夾時(shí)，首先考慮標(biāo)定問(wèn)題，因?yàn)樵O(shè)定的標(biāo)定量較小時(shí)，實(shí)時(shí)采集的電流值很容易超過(guò)防夾門(mén)限，從而導(dǎo)致誤防夾。

車(chē)窗按位置分內(nèi)如表3所示：右前窗（FR），左前窗（FL），右后窗（RR），左后窗（RL）。

表3 標(biāo)定量修改后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

為了驗(yàn)證是否為標(biāo)定問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)過(guò)程，首先設(shè)定車(chē)窗的標(biāo)定量（單位：mA）如下列5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)，在車(chē)輛休眠的情況下啟動(dòng)車(chē)輛，再開(kāi)閉車(chē)窗各10次，然后讓車(chē)輛休眠，如此重復(fù)5組，每個(gè)窗做50次實(shí)驗(yàn)。

a）前門(mén)的標(biāo)定量為3000，后門(mén)標(biāo)定為3000。

b）前門(mén)的標(biāo)定量為3500，后門(mén)標(biāo)定為3000。

c）再修改前門(mén)的標(biāo)定量到3000，后門(mén)標(biāo)定為3000。

d）再修改前門(mén)的標(biāo)定量到4000，后門(mén)標(biāo)定為3000。

e）再修改前門(mén)的標(biāo)定量到4500，后門(mén)標(biāo)定為3000。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示，由該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到，在標(biāo)定量前門(mén)3000mA、后門(mén)3000 mA時(shí)，出現(xiàn)誤防夾的概率大于正常標(biāo)準(zhǔn)，所以可以說(shuō)明此次出現(xiàn)誤防夾的原因是標(biāo)定設(shè)定過(guò)小。

3.2 某車(chē)型休眠喚醒后車(chē)輛發(fā)生一鍵升窗后回彈

車(chē)窗學(xué)習(xí)下線后，休眠重新啟動(dòng)后也連續(xù)發(fā)生誤防夾。通過(guò)讀取CAN總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)總線上的數(shù)據(jù)沒(méi)有異常，所以只有查找軟件問(wèn)題。

本方法為了更加準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)防夾，在車(chē)窗的防夾區(qū)域間設(shè)定26個(gè)點(diǎn)，防夾點(diǎn)均勻分布，當(dāng)其中一個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)實(shí)測(cè)電流大于防夾門(mén)限時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)防夾機(jī)制。

表4 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存數(shù)組圖

如表4所示是數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存數(shù)組，其中0A是開(kāi)始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的標(biāo)志位，01是車(chē)窗學(xué)完后的標(biāo)志，5B 0B是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的校驗(yàn)位，車(chē)窗26個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是從0A開(kāi)始到01之間。每個(gè)點(diǎn)占兩個(gè)字節(jié)。

通過(guò)對(duì)軟件的查證，發(fā)現(xiàn)在“阻力曲線”更新的過(guò)程中，需要使用臨時(shí)變量進(jìn)行存儲(chǔ)，因MCU的特性，在休眠喚醒啟動(dòng)后，會(huì)被自動(dòng)賦零，所以在下一次車(chē)窗運(yùn)行過(guò)程中，臨時(shí)變量沒(méi)有被更新，這就導(dǎo)致被自動(dòng)賦零的值存入新的曲線，引起下一次誤防夾發(fā)生。

改進(jìn)方式為對(duì)軟件進(jìn)行修改：將初始化阻力曲線臨時(shí)變量附初值、以確保該變量中從EEPROM獲得有效數(shù)據(jù)，即休眠喚醒后回復(fù)位，所以就對(duì)臨時(shí)變量進(jìn)行回讀。

4 結(jié)論

本文結(jié)合通用某車(chē)型車(chē)實(shí)際項(xiàng)目階段中出現(xiàn)的防夾失效情況進(jìn)行分析，并歸納出容易導(dǎo)致防夾失效的原因，也對(duì)其原因進(jìn)行了深入分析，總結(jié)出防止失效性的方法，為后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程提供經(jīng)驗(yàn)與支持。

[1] 方傳運(yùn),張?jiān)品?李建,等.汽車(chē)車(chē)窗玻璃升降防夾失效模式解析[J]. 汽車(chē)電子電器, 2018.

[2] 邵炳清.電機(jī)紋波技術(shù)在車(chē)窗防夾上的應(yīng)用[J].上海汽車(chē), 2016(2).

[3] 許師中.基于電流紋波純硬件波形轉(zhuǎn)化的車(chē)窗防夾設(shè)計(jì)[J].廈門(mén)理工學(xué)院學(xué)報(bào), 2014,22(01):11-16.

[4] 林桂斌.基于紋波防夾技術(shù)自動(dòng)升降車(chē)窗系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電技術(shù), 2017(1).

[5] 邱云峰,王義,尹杰.汽車(chē)電動(dòng)車(chē)窗無(wú)傳感器防夾系統(tǒng)的研究[J].微計(jì)算機(jī)信息, 2011, 27(3):57-59.

[6] 田璐,武志杰,陳虹.汽車(chē)車(chē)窗防夾數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)獲取與分析[J].控制工程, 2011, 18(3).

[7] 回姝,岳宇鵬,戰(zhàn)偉.測(cè)試車(chē)窗誤防夾的方法與研究[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2017(10).

Analysis and Research on Failure of Car Windows’ Anti-Pinch by Ripple

Li Xiaogang1,Yuan Guangtao1, Li Jie1, Liu Bing1, Fu Yuanyuan2, Li Hao1

（1.Wuhan Branch of SAIC General Motors Co., Ltd., Hubei Wuhan 430200; 2.Pan Asia Technical Automotive Center Co., Ltd, Shanghai 201201 )

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.

Window anti-pinch; ripple; failure analysis

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.042

U270.38+6

A

1671-7988(2019)10-119-03

U270.38+6

A

1671-7988(2019)10-122-03

李曉剛，碩士研究生、電子工程師，就職于上汽通用汽車(chē)有限公司武漢分公司。