汽车车窗玻璃升降防夹失效模式解析

祝彪 张小萍

重庆海德世拉索系统（集团）有限公司 重庆 401120

随着现代汽车电子技术的进步，汽车中的传统零件和组件也朝着机电一体化的方向发展。配备电动车窗的车辆已经成为主要汽车制造商的默认基本配置，而电动车窗则存在许多安全问题，例如儿童的手，并且车内的乘客的手臂，头部和颈部都存在问题。当人们意识到这个问题后，开发了一种电动车窗防夹系统。防夹系统是电动车窗的一部分，在上升过程中夹在物体或人的一部分上，并且在达到一定强度后，电动窗停止工作或自行下降。但是，该系统并未安装在所有带电动车窗的车辆上，而是仅安装在配置较高的车辆上[1]。

1 汽车电动车窗的组成及控制原理

所谓电动车窗一般是指玻璃电梯可以自动升降门窗玻璃，即使在驾驶过程中也可以轻松地打开和关闭门窗。因此，电动窗又称自动窗。在过去，它只安装在豪华汽车，但它已广泛用于现代汽车。电动窗系统是通过开关操作来打开和关闭窗户的系统。当操作电动窗开关时，电动窗电机旋转，窗开关调节器将电动窗电机的旋转运动转换为上下运动来开启或关闭窗户。

汽车电动车窗主要由升降控制开关、电机、升降机构和继电器等组成，利用开关控制电机的电流方向来实现车窗的升降。窗式电机为双向电机，可分为永磁电机和双绕组电机两种。永磁直流电动机通过改变电枢绕组的电流输入方向，实现不同方向的旋转。双绕组串联励磁直流电动机有两个相反的磁场绕组，一个称为上升绕组，另一个称为下降绕组。当通电时，产生一个相反方向的磁场来改变电机的旋转方向。通常采用双向永磁绕组（双绕组系列）电机。每个窗口都有一个电机，这是一个未接地电机。为了防止电路过载，电窗电路有一个或多个热敏开关，以防止电机因过载而烧坏。热开关为双金属结构。当电机电路电流过大时，双金属受热，引起弯曲变形，导致接触断开，切断电路；当电路断开时，双金属冷却，变形消失，触点再次闭合。反复开闭，使电机的平均电流不超过规定的值，确保电机不会因过载而烧坏。一些车辆也有延迟开关[2]。点火开关关闭后或门打开前10分钟左右电动车窗仍可打开，使驾驶员或乘客仍可操作控制开关关闭车窗。

2 汽车车门玻璃升降器失效模式解析

失效部位→失效模式原因分析→失效模式

失效部位：（1）玻璃导轨（原因分析：安装不稳固、有松动、导轨由于变形不满足图纸要求、导轨弧度不满足设计要求导轨、玻璃的运行轨迹不一致。失效模式：玻璃停滞、卡死）（2）车门窗框（原因分析：开口间隙偏小、开口间隙不均匀、冲压件变形不满足设计要求。失效模式：升降沉重）（3）车门玻璃总成（原因分析：车门玻璃厚度不满足图纸要求、车门玻璃弧度不满足图纸要求、车门玻璃固定不牢靠而导致脱落、车门玻璃托架装孔破裂。失效模式：玻璃停滞、卡死，不能升降）（4）内外水切（原因分析：内外水切材质不满足要求、内外水切厚度不满足要求、内外水切表面未进行植绒处理、内外水切安装不到位，易扭动。失效模式：升降沉重、卡滞）（5）呢槽（原因分析：呢槽材质不满足要求、呢槽厚度不满足要求、呢槽表面未进行喷涂处理、呢槽断面不满足要求。失效模式：升降沉重、卡滞、倾斜）（6）玻璃升降器总成 （原因分析：玻璃升降器设计、制造时结构不合理、玻璃升降器各零件的制造质量不符合要求，各零部件之间的配合间隙太大，运动时发生晃动、玻璃升降器各零部件运动可靠性差、玻璃升降器安装支架、导轨、玻璃托架等主要零部件的刚度不能满足车辆在各种路面上行驶时对刚度的要求 、玻璃升降器在运行中发生打滑、跳齿、卡滞和脱轨现象。失效模式：玻璃停滞、卡死、不能升降）（7）防夹模块（原因分析：程序逻辑防夹失效模式。失效模式：误防夹）

3 防夹技术的类型

3.1 电机电流检测技术

该技术具有生产成本低，技术相对成熟的优点，缺点是窗户行程不能准确定位。

3.2 纹波检测技术

当在电动机操作期间施加到窗口的力达到特定值（即，遇到障碍物）时，纹波电流值迅速下降，然后随着施加到窗口的力被移除，纹波电流值返回到稳定状态。基于此特征，当电子窗口上升期间检测到的纹波电流达到防夹标准设定阈值时，电动窗口将执行防夹操作。然而，该解决方案难以检测并且可靠性稍差。

3.3 基于CAN和LIN网络检测技术

基于CAN总线的防夹技术结构紧凑，可靠性高，功能完善，成本低。与CAN总线技术相比，LIN总线技术采用的通信方式是车身网络模块节点之间的低端通信，成本较低，窗口防陷技术的传输速率要求较高[3]。可以完全满意。

通过上述防夹技术的应用，可以有效解决车门玻璃升降器故障的问题。

4 结语

自动车窗自动升降，这已成为汽车舒适配置的必备物品。然而，随着越来越多的汽车安装了电动门窗，潜在的危险随之而来，已经发生了电动门窗掐手指的事件。电动天窗导致了孩子的死亡。天窗的安全性问题已经被推到了风口上，引起了原设备制造商、零部件公司和媒体的广泛关注和讨论。为了防止乘客受伤，具有防夹功能的电动门窗已成为必然趋势。