一種鎖車自動關(guān)窗的電控設(shè)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(tuán)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(guān)窗，車主在開窗下電后上鎖時，車窗未能自動關(guān)閉，導(dǎo)致車主需要再次上車關(guān)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(guān)緊情況下上鎖后會有失竊風(fēng)險，車主可能會蒙受財產(chǎn)損失。

隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的興起和汽車舒適性體驗的提高，鎖車自動關(guān)窗越來越成為舒適體驗性的一個亮點(diǎn)。

鎖車自動關(guān)窗要求車窗要帶防夾功能，當(dāng)車窗在自動上升過程中夾到人時，需要進(jìn)行反轉(zhuǎn)保護(hù)，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(dāng)車窗處于軟停位置時，在系統(tǒng)發(fā)出鎖車自動關(guān)窗指令后，則車窗不再向上運(yùn)動，停在當(dāng)前位置。

本文主要介紹一種帶紋波防夾的鎖車自動關(guān)窗的電控設(shè)計方案，本方案主要由無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)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(jī)等構(gòu)成。

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

當(dāng)升窗過程中夾到人手時，車窗將會反轉(zhuǎn)150mm進(jìn)行防夾保護(hù)，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(guān)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(shù)來判斷車窗位置，當(dāng)車窗位置處于距離膠條4~200mm的區(qū)間時才有防夾，同時自動關(guān)窗到軟停位置后，車窗自動停下，避免堵轉(zhuǎn)引起電機(jī)電流過大，進(jìn)而保證電機(jī)壽命。

1 系統(tǒng)電子架構(gòu)

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(jī)等構(gòu)成。

圖1 電子架構(gòu)圖

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

當(dāng)車主拿鑰匙退電下車，將4個車門關(guān)好后按下PEPS鑰匙的上鎖按鍵，PEPS鑰匙將上鎖關(guān)窗的指令通過低頻信號發(fā)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(zhuǎn)換成CAN信號，通過高速CAN信號發(fā)送電源擋位信號Key status和鎖車自動關(guān)窗信號Window Lock Request給門控制模塊DCM，門控制模塊DCM再驅(qū)動控制4個車窗電機(jī)上升關(guān)窗（包括FL Window/RL Window/FR Window/RR Window 4個車窗）。

當(dāng)門控制模塊DCM控制車窗電機(jī)向上關(guān)窗夾到人手時，DCM控制升窗電機(jī)反轉(zhuǎn)150mm進(jìn)行防夾保護(hù)；同時當(dāng)車窗升到上軟停位置時，車窗停下，進(jìn)而避免大電流而保護(hù)電機(jī)；同時只有初始化過的車窗電機(jī)才能鎖車自動關(guān)窗；車窗初始化需要車主一直手動操作車窗到硬停點(diǎn)，而且要堵轉(zhuǎn)500ms以上。初始化后門控制模塊DCM記住初始化狀態(tài)，響應(yīng)鎖車自動關(guān)窗指令。

2 自動關(guān)窗的防夾區(qū)間和防夾力要求

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

圖2 車窗防夾區(qū)域

當(dāng)門控制模塊DCM收到鎖車關(guān)窗指令后，驅(qū)動FL Window/RL Window/FR Window/RR Window 4個車窗電機(jī)升窗，當(dāng)車窗處于距離膠條4~200mm位置時，需要進(jìn)行防夾保護(hù)，當(dāng)夾到人手時，需要反轉(zhuǎn)150mm進(jìn)行防夾保護(hù)，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(qū)域，為判斷車窗玻璃的具體位置，需要捕抓紋波電機(jī)的電流紋波個數(shù)來判斷電機(jī)的位置。

以8個電極的紋波電機(jī)為例子，電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈就會產(chǎn)生8個電流紋波，門控制模塊DCM通過采集紋波的個數(shù)N，就可以知道電機(jī)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)N/8，通過電機(jī)的轉(zhuǎn)過圈數(shù)進(jìn)而算出當(dāng)前車窗玻璃的位置。

在車窗進(jìn)入防夾區(qū)域后，當(dāng)以下條件滿足時，門控制模塊DCM控制車窗電機(jī)實(shí)現(xiàn)防夾反轉(zhuǎn)，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(qū)域中：4~200mm。

3）車窗玻璃遇到防夾阻力大于設(shè)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(shù)來判斷位置，同時在調(diào)試中MCU往往需要輸出紋波采樣脈沖來輔助調(diào)試，具體參考圖3。

圖3 電流紋波

4 自動關(guān)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(diǎn)，位置B是車窗上軟停點(diǎn)，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(jī)壽命，減少電機(jī)達(dá)到上止點(diǎn)位置A時產(chǎn)生碰撞聲，通常車窗防夾系統(tǒng)需要在快到密封體下邊沿位置C時，提前關(guān)閉驅(qū)動，使得電機(jī)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(biāo)定，應(yīng)該是介于上止點(diǎn)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(diǎn)，位置G是車窗行程下止點(diǎn)。

當(dāng)門控制模塊DCM執(zhí)行鎖車自動關(guān)窗時，在車窗即將升到上軟停點(diǎn)B時，DCM提前停止驅(qū)動，要讓車窗在軟停B點(diǎn)停下來，進(jìn)而保護(hù)車窗電機(jī)。

在電控系統(tǒng)剛上電時，需要手工對車窗進(jìn)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(zhuǎn)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?。?/p>

圖6 車窗初始化電流波形（500ms初始化堵轉(zhuǎn)）

5 總結(jié)

隨著智能網(wǎng)聯(lián)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(guān)窗、車燈迎賓等的智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用功能相結(jié)合，用于提高舒適性、便捷性和用戶體驗性，進(jìn)而提高整車的產(chǎn)品競爭力。

PEPS鑰匙上鎖與自動關(guān)窗結(jié)合后，門控制模塊DCM在收到無線PEPS鑰匙的鎖車關(guān)窗指令后，直接驅(qū)動4個車窗自動上升。當(dāng)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(jié)合后，可以避免車窗未關(guān)緊而再次啟動汽車關(guān)窗，也可以減少避免車窗未關(guān)緊而產(chǎn)生失竊風(fēng)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(jié)合后，車燈控制模塊LCU可以在收到鎖車關(guān)窗指令后，驅(qū)動前照燈和尾燈播放迎賓燈語畫面進(jìn)行迎賓歡送，進(jìn)而提高汽車豪華檔次和舒適體驗性。

PEPS鑰匙與智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用功能相結(jié)合，可以進(jìn)一步提高升窗防夾系統(tǒng)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。