薛现龙

（中国第一汽车股份有限公司技术中心，吉林 长春 130011）

基于汽车车窗玻璃升降噪声问题及其解决方案研究

薛现龙

（中国第一汽车股份有限公司技术中心，吉林 长春 130011）

从车窗升降系统产生的噪声影响因素进行分析，并针对噪声源分别从机械结构和逻辑控制方面提出合理的解决方案。通过实际应用和测试，有效降低车窗升降系统的噪声，提高产品使用寿命。

噪声；车窗升降系统；软停止；初始化；自学习

随着汽车电气化程度的不断提升，普通汽车基本已具备电动升降车窗玻璃功能，甚至很多车型基本都具备自动电动升降车窗功能，即一键升降窗功能。但是，随着对汽车发展的需求，用户不仅仅满足于能够电动升降车窗，更苛求于在升降窗过程中对车窗噪声的控制，因而升降车窗产生的撞击噪声的大小，以及对噪声控制的水平，也渐渐成为用户评价一辆汽车高档性、精致性的重要指标。据研究，电动车窗关闭过程中，向上推动的力量最强可达56.2 kg，最弱的也有16.6 kg，尤其是有窗框的电动车窗，力量通常较大，约在32.2～52.6 kg之间［1］。而目前来看，很多汽车车窗在上升至车窗顶端或者降至车窗底部时均出现较大的撞击声，另外对电机使用寿命也有一定的影响。因此，提出采用一种新型的车窗控制逻辑，结合车窗升降系统部件的精细控制，达到降低或消除升降至终端产生的噪声，同时对提高电机使用寿命有着非常重要的意义。

图1 车窗控制系统示意图

车窗噪声一般来源于玻璃升至车窗顶部。这是由于电机堵转，使得玻璃与窗框顶部接触产生的撞击声，以及车窗下降到底时玻璃托架与升降器支架的撞击声造成的。

1 车窗玻璃升降噪声来源

如图1所示，车窗玻璃升降机构由车窗电机、升降器支架、玻璃托架、玻璃导槽、装饰条、钢丝绳、密封圈等组成［2］。车窗电机通过齿轮齿条减速机构带动钢丝绳运动，相应的玻璃托架及玻璃进行上下移动，实现升降车窗功能。

2 解决噪声方案分析

2.1 改善车窗升降控制逻辑

2.1.1 车窗升降控制方法

车窗升降控制系统包括车门控制器（集成车窗控制模块）、车窗升降电机、车窗升降器、车窗玻璃、霍尔传感器［3］、必要的线束及电源等组成，如图2所示。

车门控制器根据车窗升降开关操作信号输入，判断操作升降意图，驱动车窗电机正反向运动。图3为车窗控制系统框图。车窗控制模块自外部采集电压信号、温度信号、车速信号、霍尔信号等，并运用逻辑控制模块来分析驱动电机运动或停止。通过防夹算法模块计算升降特性，计算霍尔的脉冲数判断玻璃的升降位置。在升降过程中如果判断车窗进入防夹保护区域，遇到障碍物，系统会自动启动防夹保护程序。当车窗上升阻力超过防夹阈值时，车窗反转回退，以保护人员安全。

图2 车窗升降控制示意图

由于电机堵转产生撞击声，所以特别为车窗控制增加上部及下部的软停止功能。不同于传统的通过电机堵转若干时间的软停止方法，本控制是通过计算全行程的霍尔脉冲数据，监控车窗玻璃在距离上下止点一定距离下，便断开电机驱动，通过电机惯性再运动一定距离（具体需要标定），确保车窗玻璃进入车窗密封条内，且未到达车窗上下止点处，如图4所示。

图3 车窗控制系统框图

图4 软停止位置示意图

车窗到达软停止点后，如果松开开关后，再次操作自动/手动开关，均以手动操作模式到达门窗对应的止点堵转。因此，图4中dup和ddown需要通过标定才能得到。

2.1.2 车窗初始化流程

持续上拉各车窗升降开关手动上升并保持，车窗玻璃运动到上止点并堵转，然后运动到下端软停止点，最后车窗玻璃运动到上端软停止点停止，即可完成初始化。整个过程不要松开车窗升降开关直到初始化完成。图5所示为车窗初始化流程。

图5 车窗初始化流程图

2.1.3 车窗零点学习补偿策略

在实际使用过程，考虑电磁干扰、车窗附件老化等原因，可能导致霍尔脉冲数的丢失，因此需要车窗玻璃通过自学习过程寻找零点，补偿防夹行程的累积误差。具体方法如下。

1）设定车窗开关达到一定的次数后，车窗玻璃会在关闭过程中自动运行到上止点进行堵转并重新学习零点。

2）规定车窗从下端软停止点连续关闭至上端软停止点被认为是门窗的一次开关操作。如果在车窗关闭过程中因为任何原因被打断，本次运行将不会被记为一次开关操作；如果车窗从非下端软停止点的任意位置运行至上端软停止点，本次运行将不会被记为一次开关操作。

3）自学习的开关次数阈值暂定100次，具体需要标定后确定。

4）为了防止车窗的位置在开关数到达自学习的开关次数阈值之前出现较大的累计误差，需要设置特殊逻辑保证门窗能够重新学习零点。即每次运动到上端软停止点后，如果松开开关后再次按下手动/自动上升开关，则车窗继续向上止点位置运动直到发生堵转，维持开关有效5 s，则堵转点被设置为新的门窗零点。

5）车窗零点自学习过程不会触发初始化流程，仅更新零点位置，不会丢失防夹特性数据。

2.2 优化玻璃托架及缓冲垫结构

如图6所示，缓冲垫通过沟槽结构卡接至玻璃托架部件上，当车窗玻璃运行至车窗底部时，发生撞击的2个部件是缓冲垫和升降器支架。设计过程中要考虑缓冲垫发生变形后的凸起高度，要确保缓冲垫受压变形后凸起的高度高于玻璃托架的底平面，避免托架与车窗玻璃升降支架接触产生噪声。

图6 玻璃托架及缓冲垫结构示意图

另外，合理选择缓冲垫材料，确保其低温状态下的弹性及高温状态下的韧性。若低温状态材料偏硬，则噪声增大；高温状态偏软，将可能使玻璃托架与升降器支架直接接触，产生噪声。

2.3 控制车窗玻璃导槽及装饰件精度

车窗玻璃沿两侧玻璃导槽运动至车窗顶部玻璃导槽内，至玻璃导槽顶部后，车窗玻璃进入到导槽内深度6.1 mm，玻璃侧面距离装饰条约3.2 mm，如图7所示。根据前面所述车窗初始化流程，如果装饰条制造精度不满足要求，导致车窗玻璃侧面距离装饰条间隙偏小，使得车窗玻璃受挤压未能达到玻璃导槽顶部即停止，这时控制器将记下此位置作为车窗全行程的零点，那么软停止点即回退一定脉冲数后停止。而回退的脉冲数是通过实际标定的数据，存储在EEPROM中，适用于全系车辆。正常学习零点，计算软停止点后，车窗玻璃进入玻璃导槽的深度将会大于3.5 mm。而个别出现以上情况的车窗，由于车窗未学习到真正的零点位置，在正常使用中将会出现车窗玻璃进入玻璃导槽的深度减少，导致密封不严，出现漏雨、进风等现象，使车内风噪增加。

图7 车窗上端断面图

3 总结

本文通过对车窗升降电机噪声源的分析，分别从车窗升降控制逻辑以及车窗升降机构等方面提出切实可行的技术方案，并重点针对车窗控制逻辑变化带来的风险，提出详细的弥补方案，避免产生车窗关不到位现象。此设计方案已成功应用于已量产车型近2年，有效提升了车窗升降的品质。

［1］ 王义，章俊华，邱云峰.一种低成本汽车电动车窗防夹控制系统［J］.测控技术，2011，30（8）：45-47.

［2］ 王晓明，韩阳，任少义，等.车窗升降控制器的防夹测控算法［J］.中国科技论文在线，2010，5（8）：615-618.

［3］ 吴莲英，唐昭辉，周杰.大客车电磁兼容性浅析［J］.客车技术与研究，2005，27 （5）： 18-19．

Vehicle Window Glass Lifter Noise Problem and Solution

XUE Xian-long
（First Automobile Workshop Technology Centre，Changchun 130011，China）

This paper mainly analyzes influencing factors of the noise produced by the window lifting system. Reasonable solutions based on the mechanical structure and logic control are proposed. Through practical application and testing，they can effectively reduce the noise and improve the product life-span.

noise；window lifting system；soft stop；initialization；self-learning

U463.85

A

1003-8639（2017）11-0037-03

2016-12-11

薛现龙（1983-），男，工程师，硕士，主要从事电气系统设计工作，曾参与开发红旗H7、红旗EV、A级车等车型项目。

（编辑 凌 波）