包呼日查，杨慧凯，关忠旭，宫成林，李林男

（中国第一汽车股份有限公司 智能网联开发院，吉林 长春 130011）

1 前言

电动车窗已经成为现代汽车的标配，市面上的绝大多数车型都配备了自动升降功能，因此，车窗在自动上升过程中有夹伤乘客的风险。考虑到这个潜在风险，国家法规强制要求具备自动上升功能的必须配备防夹功能，并且规定了防夹区域和防夹力的大小及测试方法[1]。本文着重阐述基于霍尔防夹方案，车门控制器采集车窗电机霍尔信号，确定车窗位置的方法，准确判断车窗位置是有效识别防夹区域内的夹住障碍物的基础。若车窗位置采集错误，可能会导致误防夹或者自动升不到顶的问题。

2 总体方案概述

2.1 系统原理

霍尔电机内部原理见图1 所示，在车窗电机输出轴上安装一个磁环，电机内部安装一个带有霍尔传感器的PCB 板，当电机转动一圈，霍尔传感器就能采集到若干个方波信号，具体信号数量与电机磁极数目有关[2]。

图1 霍尔电机内部原理图

本文采用的霍尔电机为博世FPG2 系列，可输出两路霍尔信号，通过判断两路霍尔信号相位的先后来确定车窗运动方向[3]，霍尔信号示意图如下图2 所示。

图2 霍尔信号示意图

通常将车窗升到顶的位置记为零点位置，下降过程中每产生一个霍尔信号就加一，上升过程中每产生一个霍尔信号就减一。在车辆下线前，通过EOL 设备首先执行车窗自动上升，确定顶部位置，然后再执行下降到顶和上升到顶的动作，完成车窗位移和运行阻力的学习过程。

2.2 系统方案

车门控制器中的车窗位置采集系统主要包括霍尔供电电路、霍尔信号采集电路、电机驱动电路和电机中的霍尔电路[4]。系统原理图见下图3 所示。

图3 霍尔电机接口电路

霍尔采集电路和霍尔供电电路分别见下图4和图5所示。当车门控制器唤醒后，MCU_1 会输出一个高电平，图5 中的两个三极管都导通后，HALL_POWER 端会输出约12V，车门控制器霍尔信号采集的中断同步会打开，在车门控制器休眠后，MCU_1 会输出一个低电平，同时关闭霍尔信号采集的中断。

图4 控制器端霍尔采集接口电路

图5 控制器端霍尔供电电路

3 测试验证

3.1 耐久测试

3.1.1 测试方案

测试台架如下图6 所示，在校正完零点位置后，开始进行车窗升降，软件中设定了车窗的上软停和下软停位置，每升降10 次，将车窗降到下止点，与第一次降到下止点的位置进行比较，一共升降60 次。车窗位置可通过基于CANOE 开发的上位机进行读取，见图7 所示。

图6 台架测试

图7 车窗位置

3.1.2 测试结果

经过60 次的车窗升降耐久后，发现车窗无法完全关闭，车窗下止点的位置与第一次降到下止点的位置相比霍尔数少了60，同步比较了第10 次、20 次、30 次、40 次和50 次的数据，发现每运行10 次，下止点霍尔数就会减少10 个。

3.2 休眠唤醒测试

3.2.1 测试方案

在校正完车窗零点位置后，将车窗降到记录底部位置，再将车窗位置停在中间某个位置，车门控器供12V 常电，再让控制器进行20 次休眠唤醒，第20 次唤醒后，将车窗降到底，比较底部位置。

3.2.2 测试结果

经过20 次休眠唤醒后，车窗到底部霍尔数增加了40 个，排查了一下每次休眠和唤醒后，霍尔数会分别增加1 个，使用示波器测试了一下休眠和唤醒过程中电机霍尔信号的变化情况，见图8 和图9 所示。第一行波形代表霍尔电源，第二行和第三行代表霍尔信号，在控制器网络休眠后，霍尔电源会关闭，此时这两路霍尔信号会同时从高电平拉低到低电平，由于霍尔采集未关闭，导致控制器误采集此信号。在控制器唤醒后，由于霍尔采集在霍尔电源打开前打开了，导致霍尔信号的跳变被采集到。

图8 唤醒后控制器采集到的霍尔信号

图9 睡眠前控制器采集到的霍尔信号

3.3 刷写测试

3.3.1 测试方案

在校正完车窗零点位置后，将车窗降到底记录底部位置，再将车窗位置停在中间某个位置，车门控制器供12V 常电，刷写控制器程序，然后将车窗降到底。

3.3.2 测试结果

在进行了10 次刷写后，车窗当前位置会随机进行变化，自动上升后，可能会出现到顶误防夹，也可能会出现无法完全关闭的情况，断掉12V 电源，重新进行车窗自学习后，车窗位置恢复正常。

4 改进措施及验证

4.1 改进措施

针对测试问题，提出了如下改进措施，如表1 所示。

表1 测试问题及改进措施

4.2 措施验证

针对上述问题验证方案和改进效果如下表2 所示。

表2 验证方案及改进效果

5 结束语

本文通过台架测试的手段，对车窗位置采集的方法进行了研究和探讨，针对实车常经历的工况进行多次测试，优化位置采集策略，在提升车窗控制性能的同时，也提升了用户用车体验。