电动车窗的结构

电动车窗的结构摘要电动车窗也叫自动车窗，由车窗玻璃升降器、直流电动机、车窗开关组成.一般的电动车窗系统都装有两套控制开关.一套装在仪表板或驾驶员侧车门扶手上，为主开关，它由驾驶员控制每个车窗的升降.另一套分别装在每一个乘客门上，为分开关，可由乘客进行操纵.一般在主开关上还装有断路开关，如果它断开，分开关就不起作用.它可以使驾驶员更加集中精神，方便驾驶员及乘客的操作.论文介绍了电动车窗系统的组成和工作原理，并分析了电动车窗中车窗开关、直流电动机、玻璃升降器、电路保险等部件的结构与功能；论文对电动车窗系统的主要技术参数和功能、控制部件功能及电路做了初步分析.关键词：电动车窗；电路；故障诊断；维修第一章绪论1886年1月29日，两位德国人朱卡尔木茨和戈特利布戴姆乐获得世界上第一辆汽车的专利权，标志着世界上第一辆汽车诞生。随着科学技术的不断发展，汽车的外形与结构在不断的进化。从原来单准的机械式，到现在的机械式与电子式的相结合，并且电子技术在汽车上越来越多的得以运用。以车窗为列，车窗的发展大致可分为三个部分：无窗式、机械式和电动式。无窗式自第一辆汽车问世以来，汽车的外形在相当长一段时间内与今日的三轮车相似，所以根本就没有所谓的车窗。机械式随着人们对生活水平要求的提高，作为人们必不可少的交通工具汽车自然也在不断改进。车窗的出现是汽车史上的一大奇迹。机械式车窗就是需要靠额外的动力让其升降。而这力主要是靠人力，通过手摇动车门内的摇柄来实现玻璃的升降。电动式以普遍使用的绳轮式电动玻璃升降器为例，它是由电动机、减速器、钢丝绳、导向板和玻璃安装托架等零部件组成，安装时门窗玻璃固定在玻璃安装托架上，玻璃导向槽与钢丝绳导向板平行。开启电动机，由电动机带动减速器输出动力，拉动钢丝绳移动玻璃安装托架，迫使门窗玻璃作上升或下降的直线运动。而塑料带式电动玻璃升降器的导绳采用塑料带，带上有孔，用来移动和定位塑料带，控制门窗玻璃的升降。电动车窗各部件的结构与功能第二章电动车窗各部件的结构与功能2.1电动车窗的系统功能驾驶人员在驾驶室内能用开关控制门窗玻璃的自动升降，在行车过程中减轻驾驶员的劳动程度提高行车安全性性能，体现了人性化的设计.2.2电动车窗的系统组成电动车窗主要由升降控制开关、电动机（双向转动永磁电动机）、升降器、继电器等组成，其中电动机一般采用双向转动永磁电动机，通过控制电流方向，使其正反向转动，达到车窗升降功能.2.3电动车窗的系统原理驾驶乘员通过车窗开关控制电动机正反转，电动机带动升降器驱动玻璃升降.4车窗开关2.4.1车窗开关的组成电动车窗开关的组成2.4.2车窗开关的功能a左前门开关个按钮功能控制所有车窗玻璃的升降，控制左前门玻璃的升降，禁止乘客侧开关的使用，控制中控锁开闭.按下开关可打开车窗，上拨开关可关闭车窗.按下开关F，乘客侧窗开关被禁用，再次按下可取消b右前门车窗开关功能控制右前门车窗升降，接受驾驶员侧开关控制：控制中控锁开闭c左后门车窗开关功能控制左后门车窗升降，接受驾驶员侧开关控制.右后门与左后门功能相似.2.5玻璃升降器2.5.1玻璃升降器的结构玻璃升降器结构主要由升降器电机、夹持器托架、拉锁、绳轮组成2.5.2工作原理四个车门各有一个受玻璃升降器的开关控制的电机，电机通过涡轮机构驱动拉锁，拉锁与夹持器相连，夹持器带动玻璃的托架上做升降运动.2.6车窗电动机车窗电动机是一个永磁、两极直流电动机，如图所示.其内部装有一个减速装置.电动机一般设计成正反旋转，具有较高的输出转矩、低噪声、小体积、扁形外形，并对尘埃及洗涤剂具有密封防护性能2.7电路保险电动车窗保险安装在发动机舱的保险盒内，由于各种车型不同，所以保险额定电流也不同.例如哈弗汽车左侧两个车窗电机共用一个30A保险：右侧两个车窗共用一个30A保险第三章电动车窗电路控制系统原理简介3.1基础车型电动车窗控制电路新车型设计时，并不是什么都是从头开始，而是首先根据设计需求，选定一个基本车型作为参考，这样可降低设计难度，使设计思路更加清晰.新车型电动车窗的设计也是参考基础车型电动车窗进行的，因此，有必要先介绍一下基础车型电动车窗的功能及控制原理和方式.基础车型电动车窗控制部分由电动车窗主开关、电动车窗副开关、电动车窗电动机、电动车窗电动机断路器组成在点火开关位于ON位置的状态下，电动车窗继电器闭合，蓄电池电压通过易熔线10给电动车窗控制电路供电.当按下电动车窗开关（UP或DOWN）时，电流通过号熔断器流到电动车窗电动机.由此，电动车窗电动机获得电能而旋转，驱动车窗玻璃上下移动，电动车窗打开或关闭.当把电动车窗开关锁按下（在OFF位置）时，若操作开关，则除了驾驶员侧的车窗外，其它电动车窗电动机都不工作.基础车型电动车窗电动机带断路器，以防止电动机因过电流而造成损坏.基础车型电动车窗开关为1档开关，电动机不带电子控制单元3.2新车型电动车窗控制部件功能及电路为了实现新车型所要求的防夹功能和离车自动关闭车窗等功能，新车型电动车窗电动机必须由电子控制单元来控制.3.2.1电动车窗电子控制单元电动车窗电子控制单元原理见图.电动车窗的主要动作为车窗的上升、下降和停止.车窗的上升、下降和停止是通过控制电动车窗电动机M的电流方向或截断电动机的电流来实现的.电动车窗电动机电流的方向或电流的停止是通过单片机的指令控制继电器A和继电器B的动作达到的.单片机指令是按控制开关指令或车窗玻璃防夹力的大小或者是中控门锁系统发出的自动关闭所有车窗的信号发出的.电压调节器是将汽车12V系统电压调节到单片机所需要的5V工作电压.电子控制单元与电动机集成在一起，每个车窗电动机带一个电子控制单元.3.2.2电动车窗控制开关电动车窗控制开关可分为1档车窗开关和2档车窗开关，它们各有自己的优点和缺点，可根据实际情况进行选取.a1档开关1档车窗开关有3个连接外部的引脚，分别与UP、DOWN和电源（+BAT）相接，如档位图所示.其中UP为上升端子，DOWN为下降端子，+BAT为电源正极.当开关向UP方向按下时，UP端子输入为高电平，当开关脱离UP端子时，UP端子变为低电平.同样，当开关向DOWN方向按下时，DOWN端子输入为高电平，当开关脱离DOWN端子时，DOWN端子变为低电平当开关向UP方向按下，t300ms时，车窗手动上升，t300ms时，车窗自动上升.自动上升过程中，如果按下电动车窗上升开关或下降开关，车窗将停止自动上升.当开关向DOWN方向按下，t300ms时，车窗手动下降，t300ms时，车窗自动下降.自动下降过程中，如果按下电动车窗上升开关或下降开关，车窗将停止自动下降.b2档开关2档开关如图所示，无论向UP或DOWN方向，都有2个档位.例如，当开关向着UP方向按下时，首先+BAT接触UP触点，如果继续向着UP方向按下，则+BAT触PU和DOWN这2个触点.当开关向UP方向按下，t300ms时，车窗手动上升，t300ms时，车窗自动上升.自动上升过程中，如果按下电动车窗上升开关或下降开关，车窗将停止自动上升.当开关向DOWN方向按下，t300ms时，车窗手动下降，t300ms时，车窗自动下降.自动下降过程中，如果按下电动车窗上升开关或下降开关，车窗将停止自动下降.b2档开关2档开关如图3-5所示，无论向UP或DOWN方向，都有2个档位.例如，当开关向着UP方向按下时，首先+BAT接触UP触点，如果继续向着UP方向按下，则+BAT触PU和DOWN这2个触点.(1)上升.开关向着UP方向按下时，UP触点首先触发为高电平，如果继续按键至第2档位，则DOWN触点也触发成高电平.这里t1为2档触点间的机械延时，t1取决于开关的机械结构，通常最小为5ms.t2为手松开按键，第2档和第1档之间的延时.(2)手动上升.当UP为高电平时，即为手动提升.当松开开关时，如果t2150ms，则电动机停止，车窗停止上升.(3)自动上升.将电动车窗开关按至第2档，则UP和DOWN都为高电平，在松开按键时，如果t2150ms，玻璃自动上升.在自动上升过程中，如果按下电动车窗上升键或下降键，则玻璃停止上升.(4)下降（车窗开启）.开关向着DOWN方向按下时，DOWN触点首先触发为高电平，如果继续按键至第2档位，则UP触点也触发成高电平.这里t1为2档触点间的机械延时，t1取决于开关的机械结构，通常最小为5ms.t2为手松开按键，第2档和第1档之间的延时.(5)手动下降.当DOWN为高电平时，即为手动下降.当松开开关时，如果t2150ms，则电动机停止，车窗停止下降.(6)自动下降.将电动车窗开关按至第2档，则DOWN和UP都为高电平，在松开按键时，如果t2150ms，玻璃自动下降.在自动下降过程中，如果按下电动车窗上升键或下降键，则玻璃停止下降.从上面的分析可知，1档开关和2档开关都能实现电动车窗玻璃的升降功能，但它们在实现升降功能时技术上是有区别的.1档开关升降和停止响应时间比2档开关长，电动机电子控制单元控制软件1档开关也较2档开关复杂.2档开关上升、下降和停止均有2次信号输入，信号容易识别；1档开关上升、下降和停止只有1次信号输入，输入信号识别较困难.但1档开关较2档开关结构简单，成本低，现有基础车型使用的是1档开关，因此，新车型决定使用基础车型已经批量使用的1档开关，这样可以节省开发时间和成本.为了解决1档开关输入信号识别相对困难的问题，电子控制单元软件对输入信号的上升沿和下降沿有40ms的防颤抖时间.3.2.3集控提升电子控制单元集控提升管脚得到低电平信号，全部车窗会关闭，直到车窗完全关闭.集控提升信号来自中控门锁系统.在点火开关断开，中控门锁电子控制单元得到来自遥控器或门锁关闭信号的同时，中控门锁电子控制单元输出低电平（0mV）信号给电动车窗控制单元集控提升管脚，电动车窗电子控制单元将控制全部车窗完全关闭.3.3新车型电动车窗主要技术参数和功能新车型电动车窗除了上面所介绍的上升、下降、集控提升（离车关闭）等功能外，还有以下功能.3.3.1防夹功能a防夹功能工作条件初始化后，手动和自动上升时都有防夹功能，而且防夹的次数不受限制.b防夹区间从上密封条下沿4mm往下，200mm，370mm区间为防夹区间.c防夹力璃上升的防夹力100Nd防夹反转距离在玻璃手动或自动上升时，一旦受到大于防夹力的阻碍作用，就立即停止上升，并使电动机反转，反转距离为125mm3.3.2省电模式在输入信号消失120ms后，且电动机温度接近室温25时，该系统自动进入省电模式，此时模块的静态电流300uA.当电动机控制单元一旦得到输入指令就被唤醒了.3.3.3软停止功能为了防止玻璃上升到顶或下降到底时，电动机受到冲击堵转而降低电动车窗机械的使用寿命，需要有软停止功能，并且手动或自动上升、下降时都有此功能.a上升软停止当玻璃上升快到顶部时，即在上升软停止点时，会切断电动机的电源使其停止工作，同时通过电动机的惯性使玻璃上升到顶.此上升软停止点为上极限位置下约2mm处.b下降软停止当玻璃下降快到底部时，即在下降软停止点时，会切断电动机的电源使其停止工作，同时通过玻璃下降的惯性使玻璃下降到底.此下降软停止点为下极限位置上约12mm处.3.3.4克服阻碍功能在玻璃上升过程中，如果玻璃还没到达上升软停止位置，因遇到障碍而无法正常上升时，则在玻璃停止运动后的2s内，按下降开关键使玻璃运行到下降软停止位置，然后再在2s内按上升开关键使玻璃运行，则可克服障碍使玻璃正常运行.此上升过程中，没有防夹功能.3.3.5电动机保护功能对电动机采取保护措施，可以明显提高电动机和整个电动车窗系统的使用寿命.a电动机堵转保护在电动机堵转的250ms内，控制单元会切断电动机电源，使电动机停止工作.b电动机温度保护在控制单元接通电源后，如果没有进行初始化，则电动机的初始温度定为80；如果进行过初始化，则电动机初始温度定为160.正常情况下，如果电动机温度达到170，则输入的指令无效，一旦电动机温度降低后就恢复功能；如果电动机温度到190，则立即停止电动机的工作，一旦电动机温度降低后就恢复功能.3.3.6自诊断保护功能为保证系统的可靠性，同时提高系统的平均无故障时间，采用了自诊断保护措施：如果电源电压超过16V0.5V，则电子模块关闭自动上升功能.a开关触点粘连当检测到开关触点有长达10s的粘连后，则不再接收输入指令；如果之后检测到开关触点又断开了，则恢复正常功能.b继电器触点粘连如果电动机发生堵转，在发出断开指令后仍然检测到继电器接通，则判断继电器触点发生了粘连，于是发出指令使另一个继电器也接通，来切断电动机电源.同时不再接收输入指令