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汽车车窗防夹是怎么回事?这竟是个精妙无比的设计

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阅读次数:279    发布时间:2020-06-24 13:47:27
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,以及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,霍尔传感器检测到转速有变化,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),进而最终确定是否需要产生防夹作用。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,它实际上是一套光学控制系统,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,所以千万不要以身试险。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。
(来源:网络,版权归原作者)

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