一种锁车自动关窗的电控设计方案

江凯敏，徐 伟，陈文庆，朱光欢，莫七华，黄 越

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东 广州 511434）

目前很多汽车在闭锁时都不能够自动关窗，车主在开窗下电后上锁时，车窗未能自动关闭，导致车主需要再次上车关窗后再退电锁车，这样会大大影响车主的驾驶舒适性，降低车主的用车满意度，甚至在车窗未关紧情况下上锁后会有失窃风险，车主可能会蒙受财产损失。

随着智能网联技术的兴起和汽车舒适性体验的提高，锁车自动关窗越来越成为舒适体验性的一个亮点。

锁车自动关窗要求车窗要带防夹功能，当车窗在自动上升过程中夹到人时，需要进行反转保护，避免夹伤人；同时车窗需要初始化后才有自动升降功能，其自动上升到软停位置；当车窗处于软停位置时，在系统发出锁车自动关窗指令后，则车窗不再向上运动，停在当前位置。

本文主要介绍一种带纹波防夹的锁车自动关窗的电控设计方案，本方案主要由无钥匙进入及启动系统的PEPS遥控钥匙、集成式车身控制模块IBCM、门控制模块DCM、车窗纹波电机等构成。

PEPS钥匙将上锁指令通过低频天线发给IBCM，IBCM将汽车电源挡位信号Key Status和上锁关窗指令Window Lock Request发给门控制模块DCM，然后DCM再控制4个车窗电机将车窗关闭。

当升窗过程中夹到人手时，车窗将会反转150mm进行防夹保护，同时防夹力小于100N。同时只有初始化后的车窗才有锁车自动关窗的功能。

车窗防夹采用纹波防夹，门控制模块DCM通过采集纹波的个数来判断车窗位置，当车窗位置处于距离胶条4~200mm的区间时才有防夹，同时自动关窗到软停位置后，车窗自动停下，避免堵转引起电机电流过大，进而保证电机寿命。

1 系统电子架构

如图1所示，本方案主要由无线PEPS遥控钥匙、低频天线LF Antenna、集成式车身控制模块IBCM、门控制模块DCM和车窗纹波电机等构成。

图1 电子架构图

纹波电机包括左前车窗纹波电机FL Window Motor、左后车窗纹波电机RL Window Motor、右前车窗纹波电机FR Window Motor、右后车窗纹波电机RR Window Motor。

当车主拿钥匙退电下车，将4个车门关好后按下PEPS钥匙的上锁按键，PEPS钥匙将上锁关窗的指令通过低频信号发送给低频天线LF Antenna，集成式车身控制模块IBCM收到指令后，将其转换成CAN信号，通过高速CAN信号发送电源挡位信号Key status和锁车自动关窗信号Window Lock Request给门控制模块DCM，门控制模块DCM再驱动控制4个车窗电机上升关窗（包括FL Window/RL Window/FR Window/RR Window 4个车窗）。

当门控制模块DCM控制车窗电机向上关窗夹到人手时，DCM控制升窗电机反转150mm进行防夹保护；同时当车窗升到上软停位置时，车窗停下，进而避免大电流而保护电机；同时只有初始化过的车窗电机才能锁车自动关窗；车窗初始化需要车主一直手动操作车窗到硬停点，而且要堵转500ms以上。初始化后门控制模块DCM记住初始化状态，响应锁车自动关窗指令。

2 自动关窗的防夹区间和防夹力要求

如图2所示，按照欧标74/60/EWG，国标GB11552-2009和美标FMVSS118的相关要求，防夹区间如阴影所示，距离胶条4~200mn区间需要防夹，防夹力小于100N。

图2 车窗防夹区域

当门控制模块DCM收到锁车关窗指令后，驱动FL Window/RL Window/FR Window/RR Window 4个车窗电机升窗，当车窗处于距离胶条4~200mm位置时，需要进行防夹保护，当夹到人手时，需要反转150mm进行防夹保护，防夹力要小于100N。

3 纹波防夹判断车窗位置的原理

车窗的防夹位置在距离胶条4~200mm的区域，为判断车窗玻璃的具体位置，需要捕抓纹波电机的电流纹波个数来判断电机的位置。

以8个电极的纹波电机为例子，电机转动一圈就会产生8个电流纹波，门控制模块DCM通过采集纹波的个数N，就可以知道电机转动的圈数N/8，通过电机的转过圈数进而算出当前车窗玻璃的位置。

在车窗进入防夹区域后，当以下条件满足时，门控制模块DCM控制车窗电机实现防夹反转，车窗玻璃下降150mm。

1）车窗玻璃处于自动上升过程中。

2）车窗玻璃处于防夹区域中：4~200mm。

3）车窗玻璃遇到防夹阻力大于设定门限（最大不可以超过100N）。

门控制模块DCM中的微控制器MCU通过采集电流纹波的个数来判断位置，同时在调试中MCU往往需要输出纹波采样脉冲来辅助调试，具体参考图3。

图3 电流纹波

4 自动关窗的上软停和初始化

如图4所示，车窗位置A是车窗行程上止点，位置B是车窗上软停点，位置C是车窗密封胶条下边沿。

图4 车窗动作范围

为了延长电机寿命，减少电机达到上止点位置A时产生碰撞声，通常车窗防夹系统需要在快到密封体下边沿位置C时，提前关闭驱动，使得电机靠自己的惯性向上升到上软停位置B；通常上软停位置B需要标定，应该是介于上止点位置A和胶条下位置C之间。

车窗玻璃上边沿与位置C之间的距离被称为车窗开口尺寸，位置D是车窗开口为4mm，位置E是车窗开口为200mm，位置F是车窗下软停点，位置G是车窗行程下止点。

当门控制模块DCM执行锁车自动关窗时，在车窗即将升到上软停点B时，DCM提前停止驱动，要让车窗在软停B点停下来，进而保护车窗电机。

在电控系统刚上电时，需要手工对车窗进行初始化后才有防夹功能和软停功能，此时需要手动控制车窗玻璃向上堵转500ms后才能完成初始化。上软停电流波形如图5所示，车窗初始化电流波形如图6所示。

图5 上软停电流波形图（上软停的电流要比上硬停的电流小）

图6 车窗初始化电流波形（500ms初始化堵转）

5 总结

随着智能网联时代的来临，无线PEPS钥匙不再是单一的解锁上锁功能，而是要和自动关窗、车灯迎宾等的智能网联应用功能相结合，用于提高舒适性、便捷性和用户体验性，进而提高整车的产品竞争力。

PEPS钥匙上锁与自动关窗结合后，门控制模块DCM在收到无线PEPS钥匙的锁车关窗指令后，直接驱动4个车窗自动上升。当在上升过程中夹到人时，会自动防夹，车窗后退150mm，保证人员安全；结合后，可以避免车窗未关紧而再次启动汽车关窗，也可以减少避免车窗未关紧而产生失窃风险，同时可以提高舒适性、便捷性和安全性。

PEPS钥匙上锁与车灯迎宾结合后，车灯控制模块LCU可以在收到锁车关窗指令后，驱动前照灯和尾灯播放迎宾灯语画面进行迎宾欢送，进而提高汽车豪华档次和舒适体验性。

PEPS钥匙与智能网联应用功能相结合，可以进一步提高升窗防夹系统的舒适性、可靠性、安全性和用户感知性，大大提高用户用车满意度。