大众汽车车窗升降系统控制原理分析及实现

罗明　段飞

摘要：随着人们对驾驶乐趣要求的提高，汽车电气化程度也越来越高。为保证驾乘的舒适性和操作的便捷性，汽车电路越来越多地采用信号控制来满足不同的工作需求。本文以大众汽车的车窗升降系统为例，通过电路图和实物对比分析，运用示波器的波形具体分析了大众汽车的车窗升降控制原理。

关键词：车窗升降系统；波形测试；原理分析

随着人们生活水平的提高，对一辆汽车是否满意，不仅在于它的动力性，操纵性和车厢的舒适性，也包括对各种配置的使用是否简易息息相关。比如中央门锁，反光镜调节装置，电动车窗和车内灯光等等。汽车的车窗玻璃升降系统控制也从最初的手摇式到现在的电子按键式。人们对于车窗的控制也从之前简单的升降到了现在的手动升，手动降，自动升和自动降四种功能，汽车玻璃升降器也成为了关系到乘员乘坐舒适性并满足汽车安全防盗的重要部件。[1]

1 车门玻璃升降系统防夹功能原理

汽车车窗玻璃自动升降，这已经成为汽车舒适配置的必选项目。然而，随着越来越多的汽车上安装电动门窗，潜在的危险也随之而来，电动门窗夹伤手指的事件时有发生。为了避免乘客受到伤害，电动门窗具备防夹功能已成为一种必然趋势。大众汽车带有自动升窗功能的汽车都具有车窗防夹功能，主要原理是控制车窗升降器的驱动电机，每一扇车门内的霍尔传感器监控车窗升降电机的操作速度。如果在车窗关闭过程中，一个障碍物妨碍了车窗玻璃的运动-降低了它的运动速度，系统会立即探测到并且改变电机的旋转方向。

2 大众汽车车门玻璃升降系统控制原理分析

大众汽车的控制单元内部设置上拉电阻，作为分压器预制于传感器或开关前端，传感器或者开关将通常为5或12V的预压电位计接地，而控制单元对开关状态的电压值进行分析（此情况0或12V）。其中A/D为数模转換器，无论信号变化与否，都在控制单元内进行数模转换，将模拟信号转化成数字数字信号并处理，然后必要情况下，作为模拟值再次模拟化以便于控制制动器/激励器。μC为中央处理器，RAM是读写存储器，ROM为只读存储器，[2]如下图。

大众的汽车车门控制单元给开关导线供给矩形电压。通过将不同电阻接地或直接接地，可以在信号线上产生5种不同的电压。因此可以对控制单元中的不同电平各自分配一个特定动作，[3]如：开关无动作时的波形是振幅12V的矩形波，手动升起车窗时的波形是振幅约为7V的矩形波，自动升起车窗时的波形是振幅约为4V的矩形波，手动落下车窗时的波形是振幅约为2V的矩形波，自动落下车窗时的波形是0V的常电压。通常，测量值组中的每个开关都存在各自开关状态的显示。因此，只有在偶发故障或测量值不可靠的情况下才需要对开关或线路进行检查。

3 大众汽车车门玻璃升降开关原理及实现

车窗玻璃升降开关的使用中可以发现，车窗的手动升起和自动升起都是将开关向上扳动，车窗的手动下降和自动下降都是将开关向下扳动，只是手动时需要轻轻扳动，而自动需要扳到底，原理可以看出正是由于自动和手动的按键高低不同，因此手动按键只需一按就能接通，而自动需要继续按下才能保证高低两个开关同时接通才能实现，而这与电路图中的开关原理有了很大的差异。为了解决这一问题，首先测得开关升降电阻变化。经测试：手动升时开关电阻为1.7K18k欧姆，自动升时开关电阻为500600欧姆，手动降时开关电阻为160欧姆，自动降时开关电阻为0欧姆。再根据电路板中线路的走线中不难看出，电阻的变化并不是简单的串入不同的电阻来实现，而是通过串并接合的方式来实现。经测得R119=789.6Ω，R120=1.796kΩ，R121=160kΩ，因此可以算出手动升窗的电阻R手升=R120=1.796kΩ，自动升窗的电阻为R119和R120的并联后的电阻R自升=（R119×R120）/（R119+R120）= 538.9Ω，手动下降的电阻R手降= R121=160kΩ，自动下降的电阻R自降是R121和导线直接并联，因此为0Ω。可以看出计算所得数据和测试的数据完全相符。此种设计的优点在于无论R119，R120，R121或者导线中的任意一路出现故障，只能对手动模式或者自动模式的实现出现干扰，不会影响玻璃的升降。

4 总结

通过车窗升降控制的原理可以看出，车窗升降器的五种不同开关状态通过三个不同电阻和信号直接搭铁组合可以实现。而在此过程中控制单元可以通过检测输出或者输入电压的变化来对应不同的信号变化来控制玻璃升降器的动作。此外升降开关并没有采用一个电阻对应一种信号的方式，而是采用了串联和并联相互组合的方式来实现，目的就是为了通过这样的冗余设计使得在意外情况（短路/断路）时能保留基本操作功能，可靠性较高。由此可以看出在现代的汽车检测与维修过程中，需要售后维护人员尽快掌握控制单元信号输入与输出的基本知识，并熟练运用与之相配的新型诊断仪器及诊断方式，来完成对车辆的电气系统维修。

参考文献：

[1]佟炳勇.余坤.影响车门玻璃升降的原因分析[J].汽车工程师，2013（5）：4649.

[2]一汽大众迈腾轿车维修手册[S].一汽大众，2014.

[3]邱结平.现代轿车电动玻璃升降器研究与探讨[J].汽车技术，2004（4）：1113.

作者简介：罗明（1984），男，硕士，陕西西安人，陕西交通职业技术学院讲师，研究方向为汽车检测与维修技术。