汽车车门玻璃升降纹波防夹和霍尔防夹原理及其应用

张洪姣

（江铃汽车股份有限公司，江西 南昌 330001）

电动车窗的防夹功能一直作为汽车安全配置中的重要组成部分，对于客户或者汽车使用者来说都是非常重视的方面，基于国际与国内目前所使用的标准来看，乘用车必须要具备四门玻璃防夹功能，所以防夹技术也成为了当前汽车优化发展的重要组成部分。现阶段中，我国的大部分主机厂对于四门防夹功能的配置工作主要从两个方面入手，第一个方面是四门霍尔电机集成防夹模块；第二个方面是四门纹波电机、独立纹波防夹控制模块。而当前最为先进的技术则是纹波技术，纹波防夹在使用过程中具备成本低、性能强、功能易拓展等多个方面的优势，可以基本实现玻璃的手动升降与一键升降、防夹手与各类环境自动适应等功能。

一、汽车车门玻璃升降纹波防夹与霍尔防夹的原理概述

在传统的防夹系统中，一般会采用霍尔防夹技术，霍尔电机防夹机的主要原理就是基于电机上的转轴磁环，然后通过霍尔传感器系统形成变化与脉冲信号，信号导致周围磁场发生变化，从而获得周期性的信号，通过玻璃的整个形成脉冲信号个数进行控制，取整个数据中的相对值，进而获取玻璃所在的具体位置。

纹波防夹技术主要是在纹波防夹机通过电机转轴上的换向器实现对周边传输电流的效果，传输电流的过程中会使得整个纹波电流出现瞬时回路电阻差异，形成周期性的脉冲信号，获得的信号从电机开始旋转，旋转一周后可以对所用玻璃的整个脉冲信号中的脉冲个数进行控制，同样取出相对值，进而获取玻璃的具体位置情况。

车窗玻璃的防夹系统中的电气运行原理主要是基于LIN信号实现四门防夹效果，同时也是通过对信号的感应实现一键升降功能。

二、纹波防夹在应用方面的优越性分析

纹波防夹在汽车中的应用有着许多优势，由于纹波防夹系统的重量更轻，整体设计更加紧凑，所以纹波防夹更易于扩展新功能，同时还可以有效地节约成本，缩小安装空间，形成更加紧凑的电机结构。

（一）纹波防夹功能易于扩展

纹波电机与控制器之间相连接，在传统的霍尔电机与控制器连接的过程中需要五根导线进行连接控制，但是纹波电机与控制器之间的连接线一般需要两根就可以，这在四个车门中就节省了12根导线，导致整个控制器更加轻便，也为分离式布置与各种新功能的加入提供了机会。

（二）纹波电机转轴设计紧凑，重量更轻

纹波电机的转轴设计更加紧凑，重量更轻，很好地剪短了电机轴长度，实现了对成本的节约，同时也形成了更加紧凑的电机结构。

三、纹波技术控制器应用的具体要求研究

（一）纹波电机要求

纹波防夹系统的电机对于工作结构等就有一定的要求，在无负载的情况下，极对数为4的时候，电机每分钟的转速应当小于9000转。机械结构方面电机自固定的转子轴也应当保证电机不会再刹车情况下向反方向移动，避免电机空转。堵转电流应当小于25A，纹波振幅电流值在0.5A为最小，波形的品质基本参考主谐振波形的频率，振幅为0dB。

（二）升降器自锁性要求

升降器的自锁性主要是需要在电机短路的情况下通过施加负载的方式满足电机涡杆的转动效果，不能出现转动。

（三）对输入信号的要求

对于信号的输入也应当有一定的控制，如果开关是数字信号输入的话，就应当要求车窗控制按键直接连接到车窗防夹控制器中，这种形态大部分时间为悬空状态。而车窗的防夹系统升降信号传输过程中不能和大功率用电器功率进行搭接也是重要的要求之一。

（四）玻璃系统阻力

玻璃系统的阻力也需要参考一定的参数进行设计，参考值为75—85N之间，变化范围率应当控制在30%以内，这样使得玻璃在升降过程中不能出现卡顿的情况。

四、车门玻璃防夹系统的功能应用规范

（一）防夹功能手动学习

防夹的手动学习过程主要是操作左前门玻璃，然后使玻璃上升到顶部堵转的位置，然后再次操作车窗玻璃上升，堵转持续时间在两秒左右，然后操作车窗玻璃下降到底部，通过车窗玻璃上升到窗顶部后，手动学习完成，如果出现停止，则需要重新学习。

（二）车窗玻璃升降

1.手动升降

手动发出信号，通过开关控制车窗玻璃实现上升与下降，松开即停止，车窗依照指令实现动作。

2.自动升降

自动升降主要在APM学习成功之后可以实现自动上升的功能，在车窗自动上升信号输出后，车窗会自动上升到顶部，同理，输入下降信号后，车窗会自动下降到底部。输入信号停止。

（三）遥控车窗玻璃升降

1.遥控升窗

在APM学习后，车窗的遥控上升功能开启，形成非初始化模式，非初始化模式可以自动下降到底，然后上升到顶部，具备防夹功能效果，如果车窗上升动作停止，玻璃遥控上升期间防夹功能有效。

2.遥控降窗

在APM学习后，车窗遥控下降功能开启，车窗玻璃下降过程中松开按键实现下降动作的停止，车窗完全打开，车窗下降动作停止。

结论：综上所述，汽车车门玻璃升降纹波防夹系统在汽车的防夹功能中应用有着较好的优势，相较于传统的霍尔防夹技术来说，纹波防夹的可靠性更高，并且成本更低，在应用过程中更具可行性。本文还从应用要求与应用规范等方面开展了讨论，明确了纹波防夹技术的具体应用规范流程，为波纹防夹系统的应用制定了更加可靠的流程与标准，进而使得纹波防夹技术可以更好的符合主机厂的认可与要求。