汽车车窗升降原理解密防夹手原理

  电动车窗是指以电为动力，使车窗玻璃自动升降的车窗。它是由驾驶员或乘员操纵开关接通车窗升降电动机的电路，电动机产生动力通过一系列的物理运动。电动车窗系统是由车窗、车窗升降器、电动机和控制开关等组成。

  车窗升降器是车门系统中实现车窗玻璃升降运动的车门附件，是调节车窗玻璃开度大小的专用部件， 其功能是保证车窗玻璃平稳升降，并顺利地开启和关闭。

  大部分汽车的车窗升降器都采用非常灵活的连杆来举升车窗玻璃，同时保持其处于水平状态。将小型的电动机连接到一个蜗轮和几个其他直齿圆柱齿轮，以产生较大的齿轮减速比，从而提供足以升起车窗的扭矩。

  电动车窗使用的电动机是双向的，分为永磁式和双绕组串激式两类，每个车窗都装有一个电动机，通过开关控制它的旋转方向，使车窗玻璃升起或下降。

  永磁式直流电动机是通过改变电枢电流的方向来改变电动机的旋转方向，从而使车窗玻璃升降的。双绕组串激直流电动机有两个绕向相反的磁场绕组，一个是上升绕组，另一个是下降绕组，通电后产生相反方向的磁场，改变电动机的旋转方向，使车窗玻璃升降。

  电动机是由双联开关按钮控制，设有升、降、关等三个工作状态，开关不操纵时自动停在关的位置上。操纵电路设有总开关（中央控制）和分开关，两者线路并联。

  总开关由驾车者控制全部门窗玻璃的开闭，而各车门内把手上的分开关由乘员分别控制各个门窗玻璃的开闭，操作十分便利。由于所有车窗的电动机都要通过总开关搭铁，所以如果总开关断开，分开关就不能起作用

  电动车窗的基本升降原理是：在每个车门内设置一个可变换运转方向的电动机，通过转换开关，使电动机运转，经安装在电动机主轴上蜗轮减速后，通过转筒和钢丝使玻璃平行地上下滑动。其上端和下端分别设有挡块，用张紧筒和弹簧保持钢丝的一定拉力，使机构正常运行。

  电动车窗的一个重要功能是车窗不能强制打开——传动结构中的蜗轮支持这一功能。由于蜗杆和齿轮之间有接触角度，因此很多蜗轮都具有自锁功能。蜗杆可以旋转齿轮，但齿轮不能旋转蜗杆，齿之间的摩擦致使齿轮结合。

  连杆带有一个长臂，此长臂与支撑车窗底部的杆相连。臂的末端在车窗升高时可以滑入杆的凹槽中。在杆的另一端是一个大盘，盘上刻有轮齿，电机可转动与这些齿接合的齿轮。配有手动车窗的汽车通常使用相同的连杆，但不是由电机转动齿轮，而是由摇臂把手转动齿轮。

  汽车玻璃升降困难缘由分析。一种是玻璃胶条老化变形，要换掉新的密封条，不严重的话就涂抹滑石粉润滑；另一种是玻璃升降导轨太脏有异物，需要清洗并涂抹润滑脂；还有一种是电机故障或是电瓶电量低，要充电或是更换电机。

  随着现代汽车技术的发展，汽车的电子化和智能化提高了汽车的舒适性，但同时对于汽车的安全性提出了新标准，要求电动车窗具有一定的防夹功能。电动车窗防夹可用于汽车电动车窗、电动天窗玻璃的防夹伤控制以及升降电机的过载保护。

  欧洲和美国已先后立法，确定了电动防夹车窗(Anti-Pinch WindowLifter，APWL)为汽车的标准配置，以提升行车安全和人性化程度。现有的APWL都是在玻璃升降器的电机上安装了霍尔元件来感应电机是否受到了阻力，或者安装了其他的光学类的传感器。

  车窗防夹是汽车人性化的一个重要组成部分，其主要的功能是在车窗上升夹持到障碍物后，可以识别出车窗处于夹持状态，并令车窗回退释放夹持物，防止电机长时间堵转导致烧毁，和防止车辆乘员被夹伤。

  典型的电动车窗结构如上图所示，其中左侧显示了电动车窗的机械结构，并显示了车窗上行中所受到的电机举升力FA，密封条施加的摩擦力FF，自重FG，夹持障碍物时受到的阻力FO（即夹持力），汽车行驶于不规整路面发生颠簸，由于惯性造成的力FD。右侧为一集成了电机和霍尔传感器的防夹模块，防夹判断信息全部来自集成模块中传感器的输出信号。

  电动车窗防夹的工作原理，就是加装一组电流感应器，由霍尔传感器时刻检测电动机的转速。当电动车窗升起时，一旦电动马达转速减缓，霍尔传感器检验测试到转速有变化，就会向ECU模块报告信息，ECU模块向继电器发出指令，电路会让电流反向，使电动机停转或反转（下降），于是车窗也就停止移动或下降，因此具有一定的防夹功能。

  电动车窗防夹是在电机轴上安装磁环，在磁环附近装有带霍尔传感器和ECU模块，电机轴每转动一周，霍尔传感器将产生固定数量的方波，在车窗上升过程中遇到障碍物时，阻力增大，电机转速变小，电流增大，而电动机转速变小会使霍尔信号方波的脉宽增大。

  电子模块可通过霍尔信号脉宽或电机电流的变化来判断车窗是否遇到障碍物以及夹物力的大小（一般超过100N被认为遇到障碍物），计算每次上升过程中的累计脉冲数量，可判断电动车窗是否处于防夹区域 （一般离车窗顶端4~200 mm位置），进而最终确定是不是需要产生防夹作用。如果模块判定需要防夹，则发出指令使电机反转，电机下降一段距离后 （一般下降 120 mm左右）停止。

  车窗防夹技术是通过“触觉”和“视觉”来实现的，上面所说就是依靠“触觉”来实现的，当电动车窗机构感触到有异物在玻璃上，会自动停止玻璃上升工作。而“视觉”是更加智能化的车窗防夹，它其实就是一套光学控制管理系统，监测有无异物在电动车窗移动范围内，从而控制玻璃移动，无需异物接触到玻璃。

  高科技虽好，但安全意识比智能配置更重要。许多车型只有主驾驶位置的车窗有防夹功能，副驾驶和后排车窗并没有该功能，而且防夹功能偶尔也会“失灵”。

  虽然电动防夹车窗可以在遇到障碍物时下降，但是在遇到障碍物的一瞬间，电动车窗的力度是很大的，所以绝对不能以身试险。此外，家长应在平时给孩子做好安全教育工作，告诉孩子什么是错误的行为，不要将头、手伸出窗外。

  美国交通部颁布了MVSS118，并严格规定轿车和小型货车强制执行电动车窗防夹法规。虽然国内还没有相关法律的规定，但在不影响舒适性的前提下，设计一款车窗防夹系统是汽车行业发展的趋势.