一种车辆低电量自动关窗系统设计方案

【摘 要】介绍一种车辆低电量自动关窗系统的架构方案和设计原理。该系统架构由蓄电池、蓄电池传感器、车辆电源控制模块、车窗天窗控制模块、车窗天窗执行装置、功能开关交互装置、数据上传模块和云平台共同组成。该系统能在车辆停车下电且车窗未关后，由蓄电池自身或非自身因素引起蓄电池电量过低时，提前帮助关闭车窗，避免车辆后续出现进水或被盗的风险。

【关键词】低电量;自动关窗;天窗

中图分类号：U463.835 文献标识码：A 文章编号：1003-8639（ 2024 ）09-0035-02

A Design Scheme of Vehicle Low-power Automatic Window Closing System

GUO Wei，CHEN Wenqing，XU Wei，LAI Ruifu，HOU Liheng，LI Chao

（Guangzhou Automobile Group Co.，Ltd.，Automotive Engineering Research Institute，Guangzhou 511434，China）

【Abstract】Introduce the architecture and design principles of a low battery automatic window closing system for vehicles. The system architecture scheme consists of a battery，battery sensors，vehicle power control module，window and sunroof control module，window and sunroof execution device，functional switch interaction device，data upload module，and cloud platform. This system can help close the car windows in advance when the battery is too low due to its own or non self factors after the vehicle is parked and the windows are not closed，avoiding the risk of water ingress or theft in the future.

【Key words】low-power;automatic window closing;skylight

1 引言

随着汽车功能日益新增，用车场景也越来越丰富，经常会出现用户习惯车辆下电打开车窗、天窗透气散味或忘记关窗的场景。在以上场景下，可能会出现车辆被盗窃的风险，若车辆停放在室外，天气由晴转雨时，将引发车辆被雨淋而进水的后果，给用户带来直接经济损失并引起客户不满和投诉。

针对以上问题，目前市场上的车辆，大部分配有自动雨刮及下雨自动关窗功能，但该配置并非标配，对于没有该配置的车型，车辆在下电、窗未关的场景下，存在车辆开窗被盗或雨淋的风险。

有下雨自动关窗功能的车型也存在下雨自动关窗失败的可能，原因主要在于关窗电流大，对电量消耗高，如果此时车辆存在馈电问题，蓄电池电量过低，电压不足，也将导致车窗、天窗电机不能完全运动至关闭状态。而馈电问题是目前市场比较常见的问题之一，各类ECU产品功能日益增多，往往容易引起各类ECU的电能管理异常，最终导致车辆网络唤醒、车辆馈电。因此，对于有下雨自动关窗功能的车型，也不能完全避免车辆开窗被盗或雨淋的风险。

本文出于安全目的，提出一种低电量自动关窗系统设计方案，提升更多的车辆使用场景，达到安全关窗的目的，减少车辆被盗或雨淋的风险，提升车辆安全性。

2 低电量自动关窗系统组成及原理

本文所述的车辆低电量自动关窗系统包括：蓄电池、蓄电池传感器、车辆电源控制模块、车窗天窗控制模块、车窗天窗执行装置、功能开关交互装置、数据上传模块、云平台。该系统的设计原理如图1所示。

功能开关交互装置负责将用户设定的低电量关窗功能状态值发送给车窗天窗控制模块，用以决定是否打开整个低电量自动关窗系统功能，当该功能被打开时，车窗天窗控制模块判断车窗天窗状态为未完全关闭且车辆电源状态为下电时，低电量自动关窗功能激活。在功能激活过程中，车窗天窗控制模块若收到蓄电池传感器检测到的蓄电池低电量信号则发出关窗指令，车窗天窗执行装置收到控制指令后关窗，车窗天窗控制模块判断执行后的车窗是否为关闭，并将执行结果发送给数据上传模块和云平台，进而推送至用户手机终端，告知用户低电量关窗的结果，以达到提升车辆安全性的目的。

3 交互逻辑

3.1 功能开关交互装置的交互逻辑

功能开关交互装置往往是车辆上的主机屏幕控制器，该装置主要负责与用户的意图做交互控制。当用户想要在屏幕上开启或关闭整个低电量自动关窗功能时，功能开关交互装置将识别到的触摸信号转换为CAN通信信号，进而发送给车窗天窗控制模块，如图2所示。只有当用户打开此功能开关时，低电量自动关窗系统才能正常工作。

3.2 电源控制模块的交互逻辑

电源控制模块是负责车辆上下电的模块，并向车上各控制器节点发送车辆电源挡位信号。如图3所示，当车窗天窗控制模块收到电源挡位为非Off挡时，低电量自动关窗功能不激活;只有当车窗天窗控制模块收到电源挡位为Off挡位时，车窗天窗模块根据其他条件再进行统一判断是否激活低电量自动关窗功能。

3.3 蓄电池传感器的交互逻辑

如图4所示，蓄电池传感器负责将蓄电池的低电量或低电压信号通过LIN通信发送给车窗天窗控制模块。当车辆下电整车网络休眠后，蓄电池传感器持续监测蓄电池状态，每当蓄电池传感器判断电量SOC≤阈值1且SOC准确度误差≤阈值2时，传感器就发出一次低电量信号，否则不发送低电量信号。SOC阈值1设定区间范围为40%～60%，SOC准确度误差阈值2设定区间范围为5%～10%，阈值1、阈值2均可以根据实际情况进行标定。

3.4 车窗天窗控制模块的交互控制逻辑

如图1所示，车窗天窗控制模块接收来自多节点的电源挡位信号、总功能开关信号，并根据自身采集的车窗天窗开度信号，来决定是否激活低电量自动关窗功能。当以上条件同时满足时，车窗天窗控制模块激活低电量关窗功能，同时在每次功能激活时，同步将低电量自动关窗功能计数器重置为0。车窗天窗控制模块在功能激活后，保持对蓄电池传感器的信号监测。车窗天窗控制模块每收到一次蓄电池传感器的低电量或低电压信号，就同时发出一次关窗指令信号。

车窗天窗执行装置每收到一次来自车窗天窗控制模块的关窗指令，执行一次对应的车窗天窗关闭动作。车窗天窗控制模块在发出关窗指令之后，等待间隔时间T1后，读取自身采集的车窗天窗关闭状态信号，判断低电量关窗是否成功，并将低电量关窗结果信号通过总线发送给数据上传模块。考虑到车辆全景天窗的最大关闭时间一般在8s左右，所以T1可设定范围为10～12s内。

数据上传模块收到低电量关窗结果信号后发送到云平台，若用户将手机终端与该车辆进行了绑定，则云平台将会以短信的方式发送到用户手机，以告知用户低电量关窗的结果。

此外，车窗天窗控制模块将根据关窗结果来决定是否关闭低电量关窗功能或者将低电量关窗功能计数器进行累加。若单次指令关窗失败，则将上述功能计数器增加1次，并设定计数器阈值3时，车窗天窗控制模块将根据计数器阈值来进行低电量关窗功能次数限制，防止在低电量关窗功能激活情况下，蓄电池传感器反复唤醒车窗天窗控制模块进行关窗动作，加剧车辆馈电的风险。即当次数超过3次时，车窗天窗控制模块在此次下电周期内不再响应蓄电池传感器的低电量唤醒请求。若单次指令关窗成功，则在此次下电周期内不再激活低电量关窗功能，直到下次用户重新操作车辆上电，回到初始判断条件。

4 总结

随着汽车智能化时代的到来，汽车搭载的各种产品和功能增多，用户的用车场景也逐渐细化，因此，为了满足更多的用户需求，车辆对智能化、安全化的开发成为各大汽车厂商进一步的发展目标。

低电量自动关窗系统的设计，帮助实现了安全关窗的目的，同时也减少车辆被盗或车辆雨淋的风险，提升了车辆在一些特殊场景下的安全性，也一定程度提升了车辆智能化、安全化的用车体验。

参考文献：

[1] 沈晔超，杨浩，王亮. 一种新型雨天智能关窗装置设计与研究[J]. 西昌学院学报（自然科学版），2020，34（3）：36-39.

[2] 詹海鸿，沈志豪，吴志豪，等. 雨天智能关窗系统的设计研究[J]. 计算机产品与流通，2019（3）：72.

[3] 薛霞，陈凤英，汪磊，等. 基于单片机的自动关窗器的设计[J]. 科技广场，2014（5）：98-101.

（编辑 杨凯麟）