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汽车电气设备故障分析:电动车窗控制系统电路分析

【摘要】:主控开关对电动车窗系统进行控制。电动车窗系统的电路根据所用电动机而有所不同。如果驾驶人侧车窗完全关闭并且IC检测到来自电动车窗电动机的速度传感器和限位开关的电动机锁止信号,或者定时电路关闭,电动车窗电动机停止转动。

1.最简单的电动车窗控制系统

电动车窗系统通常由下列部件组成:主控开关、分控开关、各个门窗的驱动电动机。电动机或通过钢丝绳,或通过齿轮齿扇带动门窗升降机构。

最简单的电动车窗控制系统电路如图4⁃6所示。主控开关对电动车窗系统进行控制。电源由主控开关分至各个分控开关,主控开关也许还有一个阻止分控开关升降的锁止开关。当断开锁止开关时,便切断分控开关电路,此时,只能用主控开关升降各个车窗了。也有的窗锁开关断开后,主控开关也只能控制左前门(驾驶人侧)车窗了。

电动车窗系统的电路根据所用电动机而有所不同。大多数永磁式电动机本身是不直接接地的,而要经过主控开关接地。

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图4⁃6 最简单的电动车窗控制系统电路

如图4⁃7所示,当左、后车窗主控开关拨到UP时,其电流流向为;蓄电池正极→点火开关电路断电器→右、后车窗主控开关动触点→右、后车窗分控开关动触点→电动机→后车窗分控开关另一动触点→左、后车窗主控开关另一动触点→接地。

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图4⁃7 简单的电动车窗控制系统电路举例

2.驾驶人侧主开关具有单触操作功能的简单控制电路

图4⁃8所示的电动车窗控制电路中,驾驶人侧车窗具有自动上升和下降功能,一般称单触操作功能。驾驶人侧主开关的剖面结构及工作说明如图4⁃9所示。目前,这种开关已很少使用。

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图4⁃8 驾驶人侧主开关具有单触操作功能的简单控制电路

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图4⁃9 驾驶人侧主开关的剖面结构及工作说明

(1)手动操作控制车窗玻璃升降 当把手动调节柄推向车辆前方时,车窗玻璃即上升。此时,触点A与“UP”(向上)触点相连,触点B处于原来状态,电动机按“UP”箭头方向通过电流,车窗玻璃上升且关闭;当把手离开调节柄时,利用其开关自身的回复力,此时开关回到中间位置。若把手动调节柄推向车辆后方,触点A保持原位不动;而触点B则与“DOWN”(向下)侧相接,电机所通过的电流按“DOWN”箭头所示的方向流动,电机反转,以实现车窗玻璃向下移动,直至下降到底。

(2)自动控制车窗玻璃升降 当把自动旋钮压向车辆前方时,触点A与“UP”侧相接,电动机按“UP”箭头方向通过电流,车窗玻璃上升且关闭;与此同时,电阻R上电压降低,此电压加于比较器1的一端,它与参考电压VRef1进行比较。VRef1的电压值设定为相当于电动机锁止电流值约为15A,通常为比较器1的低电位端(“-”端);而比较器2的参考电压VRef2通常设定为小于比较器1的输出,且为高电位端(“+”端)。所以,比较器2的输出为高电位,使晶体管正偏而导通,电磁线圈通过较大的电流,其路径为:蓄电池的“+”→点火开关→“UP”触点A→二极管VD1→电磁线圈→晶体管→二极管VD4、触点B→电阻R→接地(蓄电池“-”)。此电流产生较大的电磁力,吸引驱动器开关的柱塞,使棘爪板向上升,越过棘爪板凸缘的滑锁,在原来位置被锁定,这样即使把手离开自动调节柄,开关仍会保持原来的状态。

当车窗玻璃上升至终点位置,在电动机上有锁止电流流动,电阻R上的电压降增大,当此电压超过参考电压VRef1时,比较器1的输出由低电位转变为高电位,此时,电容器C开始充电,当电容器C两端电压上升至超过比较器2的参考电压VRef2时,比较器2则输出低电位,晶体管立即截止,电磁线圈中的电流被切断,棘爪板在滑锁内由弹簧的反力被压下,自动调节柄自动回复到中间位置,触点A接地,电动机停转。

车窗玻璃自动下降的工作情况与上述情况相反,操作时只需将自动调节柄压向车辆后方即可。

(3)前排乘客侧车窗升降

1)驾驶人操纵。当驾驶人按下主开关相应的前排乘客侧车窗上升开关时,其电流由蓄电池的正极→易熔线→断路器→主继电器→主开关→前排乘客侧开关左触点→电动机→断路器→前排乘客开关右触点→窗锁开关→接地→蓄电池的负极,构成了闭合回路。

2)乘客操纵。乘客接通前排乘客侧车窗上升开关时,其电流由蓄电池的正极→易熔线→断路器→前排乘客开关左触点→电动机→断路器→前排乘客侧开关右触点→窗锁开关→接地→蓄电池的负极,构成了闭合电路。

3.驾驶人侧车窗具有防夹功能的控制电路

(1)带限位开关的防夹控制电路 图4⁃10为一种驾驶人侧车窗具有防夹功能的控制电路,由图可知,其主要元件包括电动车窗电动机、电动车窗总开关、电动车窗主继电器等,其中电动车窗总开关中集成有驾驶人侧开关、IC、上升和下降继电器和控制电路等;驾驶人侧电动车窗电动机则包括电动机、速度传感器、限位开关等。

如图4⁃11所示,驾驶人侧电动车窗升降器由三部分组成:电动机、传动机构和传感器。通过开关操作,电动机正向和反向转动。传动装置将电动机旋转传输到车窗开闭调节器(车窗玻璃升降器)。传感器由用于控制防夹功能的限位开关和速度传感器组成。

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图4⁃10 带限位开关的驾驶人侧车窗防夹控制电路

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图4⁃11 带限位开关具有防夹功能的驾驶人侧电动车窗升降器的结构

1)手动操作上升。手动操作上升时的电路工作情况如图4⁃12所示。

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图4⁃12 手动操作上升时的电路工作情况

2)手动操作下降。手动操作下降时的电路工作情况如图4⁃13所示。

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图4⁃13 手动操作下降时的电路

3)单触自动上升。单触式开/关功能:当点火开关置于ON位置且驾驶人的电动车窗开关被拉到底时,一个自动UP信号被输入IC。因为IC有定时器电路并且当自动UP信号被输入时,此定时器电路将保持ON的情况最多10s,所以即使在开关被松开后,电动机也继续转动。如果驾驶人侧车窗完全关闭并且IC检测到来自电动车窗电动机的速度传感器和限位开关的电动机锁止信号,或者定时电路关闭,电动车窗电动机停止转动。自动关闭操作可以通过把驾驶人侧电动车窗开关往打开方向按一下来终止。

单触自动上升时的电路工作情况如图4⁃14所示。

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图4⁃14 单触自动上升时的电路工作情况

4)单触自动下降。单触自动下降时的电路工作情况如图4⁃15所示。

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图4⁃15 单触自动下降时的电路工作情况

5)防夹功能。带限位开关和速度传感器的车窗电动机结构如图4⁃16所示。防夹功能是通过电动车窗电动机中的限位开关和速度传感器这两个元件检测窗户是否被卡住。速度传感器根据电动机转速发出一个脉冲信号。从脉冲波长的变化(速度变化)可以检测出车窗是否卡住。限位开关根据齿圈的空段来判别是卡住情况下的脉冲信号波长改变,还是车窗已经完全关闭情况下的脉冲信号波长改变。

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图4⁃16 带限位开关和速度传感器的车窗电动机结构

当电动车窗总开关从电动车窗电动机收到卡住信号时,它关掉UP继电器,打开DOWN继电器大约1s,退回车窗玻璃大约50mm,以防止车窗玻璃更进一步关闭。

警告:可以通过在窗户和窗框之间插入一物体(例如锤柄)来检测防夹保护功能的运行。因为如果当窗户处于几乎要关闭的状态时,防夹保护功能不会触发,因此用手试验可能会引起伤害。

有些老型号没有防夹保护功能。有的车型只在单触自动上升时才有防夹保护功能,在手动上升时没有防夹保护功能。

6)电动车窗电动机重置。在下面情况下,电动车窗电动机需要重置(到限位开关的初始位置):当车窗开闭调节器和电动车窗电动机断开时;车窗没有装上,触发了车窗开闭调节器时;执行了任何改变车窗关闭位置的操作,例如更换了车门玻璃槽时。

对于带限位开关的防夹控制电路的臂式升降器电动车窗系统来说,一般应将电动车窗电动机从升降器上拆下来,然后将电动车窗电动机和电动车窗总开关连接到车辆的线束,将点火开关旋到ON位置,再操作电动车窗总开关。按维修手册规定让电动车窗电动机在UP方向工作一段时间,如丰田花冠车规定让电动车窗电动机在UP方向空转4s以上(旋转6~10圈),如图4⁃17所示。最后再把车窗电动机装到升降器的规定位置上。

提示:重置过程应参考修理手册,因为步骤因车型不同而有异。

7)点火钥匙断开操作功能(图4⁃18)。点火钥匙断开操作功能根据门锁控制系统控制电动车窗主继电器的操作。

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图4⁃17 按维修手册规定重新设置电动车窗电动机

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图4⁃18 电动车窗的点火钥匙断开操作功能

当点火开关从ON位置旋到ACC或LOCK位置时,组合继电器检测到此变化,触发定时电路并保持电动车窗主继电器接通大约45s。

当组合继电器根据来自门控开关的信号检测到车门打开时,继电器关掉电动车窗主继电器。

提示:有些车型在电动车窗总开关中有定时器电路,它控制点火钥匙断开操作电动车窗功能。

(2)不带限位开关的防夹控制电路 这种电动车窗系统由车窗电动机和两个霍尔IC传感器组成。当车窗玻璃向上移动时,霍尔IC传感器监测它的工作情况;如果遇到有异物卡在窗内,车窗玻璃控制单元根据接收到的信号判定此时车窗玻璃所处位置并不是车窗玻璃已上升到顶的位置时,那么,这种电动车窗系统的防夹功能启动,将自动停止车窗玻璃上升,同时电动车窗将向下移动大约50mm。

如图4⁃19所示,当点火开关置于ON位置,且电动车窗开关被拉到UP档或AUTO档时,一个车窗玻璃上升的信号被输入IC。因为IC有定时器电路且当车窗玻璃上升信号被输入时,此定时器电路将保持ON的情况最多10s,如果驾驶人侧车窗完全关闭,并且霍尔IC传感器输入转速信号到电动车窗IC时,定时电路关闭,电动车窗电动机停止转动。

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图4⁃19 不带限位开关的电动车窗防夹控制电路

当电动窗电动机工作时,电动机内的两个霍尔传感器产生两个脉冲信号:当车窗开关IC识别到当1号霍尔传感器产生的脉冲信号处于上升沿,同时2号霍尔传感器产生的脉冲信号处于低电位时,其将车窗玻璃判断为下降;当车窗开关IC识别到当1号霍尔传感器产生的脉冲信号处于上升沿,同时2号霍尔传感器产生的脉冲信号处于高电位时,其将车窗玻璃判断为上升。具体工作情况与后述“4.所有车窗具有防夹功能的控制电路”类似。

图4⁃20为丰田汉兰达车型中驾驶人侧车窗带有防夹保护功能的电动车窗系统电路示意图。当车窗距完全关闭位置的距离大于200mm的位置上启动防夹保护功能的话,电动车窗在此位置上下降大约50mm或下降约1s时间;如当车窗距完全关闭位置的距离小于200mm的位置上启动了防夹保护功能的话,电动车窗在此位置上下降大约200mm或下降约5s时间。

4.所有车窗具有防夹功能的控制电路

以2009款丰田锐志轿车的电动车窗系统为例,该车所有座位的车门玻璃均具有防夹机构和点火钥匙断开操作功能,并且所有车型标配有单触式自动电动车窗。另外,防夹机构不仅在自动上升操作时,即便是在手动上升操作时也起作用。和以往一样,各自在前门采用X臂式车窗调节器,后门采用单臂式车窗调节器。和以往一样,各座位上车窗玻璃的主控是利用嵌入式MPX车身1号ECU的车身多路通信系统(单方向多路通信)来进行的,这就较少了线束的使用。系统控制中通过脉冲传感器(霍尔IC)来检测必需的车窗玻璃位置/移动方向,以求系统的简化。另外,在实施检查、调整之后的情况下有必要进行初始化操作。

(1)电动车窗控制系统的组成部件 电动车窗控制系统各组成部件的分布如图4⁃21所示。

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图4⁃20 丰田汉兰达电动车窗系统电路示意图

各个座位上的车窗玻璃开关外形如图4⁃22所示,这些开关实际上还是MPX多路通信网络系统的节点,故被分别叫作MPX总开关、MPX前排乘客侧车窗玻璃开关、MPX后座右侧车窗玻璃开关、MPX后座左侧车窗玻璃开关。

电动车窗控制系统主要组成部件的功能见表4⁃1。

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图4⁃21 2009款丰田锐志轿车电动车窗控制系统组成部件

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图4⁃22 2009款丰田锐志轿车电动车窗控制开关

表4⁃1电动车窗控制系统主要组成部件的功能

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(续)

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(2)电动车窗的初始化操作 该系统将会通过电动机的旋转,由脉冲传感器读取车窗玻璃的位置,按照这一信息控制各种功能。

在检查和调试后,重新连接上蓄电池,或是中断电动车窗的连接的时候,因为系统所记忆的车窗玻璃的位置信息丢失,有必要通过初始化操作向系统“学习”车窗玻璃位置。

需要注意的是,在现在的车窗玻璃位置无法向系统“学习”的情况下,防夹机构等一部分的功能将不起作用。

初始化操作需要使车窗玻璃开度大于1/4以上进行,不到1/4开度时,先下降至大于1/4开度,如图4⁃23所示。

初始化操作需要对各个座位上的车窗玻璃进行操作。通过遥控操作无法进行初始化。

打开点火开关,各个座位的车窗玻璃开关保持在自动上升状态。在车窗玻璃关闭后,保持开关自动上升状态大约1s,系统就把车窗玻璃全闭状态作为基准位置(起始点0)进行记忆。

在初始化之后,一定要进行电动车窗系统功能的检查。关于初始化操作以及功能检查的详细内容可参考修理手册。

(3)电动车窗的主要功能

1)手动上升和下降功能。打开点火开关,在把车窗玻璃开关置于上升侧(拉)或者下降侧(按)的一段操作过程中,该车窗玻璃就进行上升或者下降操作。

MPX总开关的各个座位上的车窗玻璃所用的开关也进行同样的操作,可以从驾驶人侧座椅遥控各个座位车窗玻璃的手动操作。

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图4⁃23 2009款丰田锐志轿车电动车窗的初始化操作

另外,不管是哪个操作,只要手离开开关,车窗玻璃就停止在那个位置。

2)单触式自动上升和下降功能。打开点火开关,在把车窗玻璃开关置于上升侧(拉)或者下降侧(按)的两段操作过程中,该车窗玻璃就自动地以到全闭位置或者全开位置为止,进行自动上升或者自动下降操作。

MPX总开关的各个座位上的车窗玻璃所用的开关也进行同样的操作,可以从驾驶人侧座椅遥控各个座位车窗玻璃的自动操作。

任何的自动操作,只要在操作方向的反方向对该开关进行一段操作,该自动操作就被中断。

3)电动车窗防夹功能。在手动上升或者是自动上升操作中,只要玻璃夹住了异物,车门玻璃就会自动地下降约50mm(或者大约1s)。车窗玻璃在下降操作的时候,在下降50mm之前车窗玻璃就处于全开位置的情况下,这时候就停止操作,这时,车窗玻璃的打开量还未达到约200mm的情况下,就进行打开量为200mm(或者大约5s)的下降操作。

消防夹机构的操作:防夹机构的误动作可能导致车窗玻璃在上升过程中自动停止上升然后自动下降一定距离,从而导致车窗不能完全关闭,此时可通过上升按钮进行该车窗玻璃开关的自动上升操作,且持续操作10s以上,就能取消防夹机构的操作。

4)电动车窗点火钥匙断开操作功能。从IGON→IGOFF开始大约45s或者驾驶人侧座位车门从开→闭之间,所有的座位的车窗玻璃都能进行电动车窗的操作。

另外,在自动操作中过了45s或者驾驶人侧座位车门由开→闭的情况下,操作持续到自动操作结束(此时的操作过程中同样具备防夹功能)。

5)车门钥匙联动车窗玻璃上升和下降功能。

所有车门都关闭时,将钥匙片插入驾驶室车门钥匙筒中,向闭锁一方或者开锁一方连续转动约1.5s以上,所有座位上的车窗玻璃就能进行上升或者下降操作。另外,在操作中把钥匙扳回复到中立位置,就能停止操作。此时的操作过程中同样具备防夹功能。

车门钥匙联动车窗玻璃上升和下降功能能通过诊断工具对应定制功能。

注:对于配备天窗的车型,天窗玻璃滑动打开/倾斜上升或滑动闭合/倾斜下降,同所有车窗玻璃的上升或者下降操作相联动。

6)发射器联动车窗玻璃上升和下降功能。所有车门都关闭时,连续按钥匙的上锁键或者开锁键3s,所有座位的车窗玻璃都开始进行上升或者下降操作(上锁键:上升,开锁键:下降),无线反馈蜂鸣器鸣响(反馈)。另外,发射器联动操作在按着按钮的时候持续进行,一旦手从按钮上离开便停止。此时的操作过程中同样具备防夹功能。

发射器联动车窗玻璃上升和下降功能能通过诊断工具对应定制功能。

注:对于配备天窗的车型,天窗玻璃滑动打开/倾斜上升或滑动闭合/倾斜下降同所有车窗玻璃的上升或者下降操作相联动。

7)进入电动车窗功能。如图4⁃24所示,在智能车门上锁操作时,如果连续按下驾驶人侧车门或前排乘客座车门外把手上的上锁开关3s以上,便开始上升全部车门的电动车窗,在按下开关的那段时间,就能进行上升操作。

注:对于配备天窗的车型,天窗玻璃滑动打开/倾斜上升或滑动闭合/倾斜下降,同所有车窗玻璃的上升或者下降操作相联动。

8)车窗锁定功能。通过把MPX总开关的车窗锁定开关设置为ON(按下的状态),就不能操作除驾驶人侧以外的各个座位电动车窗,并禁止车门钥匙/发射器联动、智能电动车窗功能。在车窗锁定操作时,除了驾驶人侧车窗玻璃开关之外,所有的电动车窗开关中内置的指示灯(LED)都会熄灭。

9)失效模式LED闪烁功能。在检测车窗玻璃的位置、速度、方向的霍尔IC发生异常的情况下,以及通过霍尔IC检测出来的位置信息和电动车窗开关所记忆的位置信息发生了超出正常范围内的误差的情况下,能通过自我诊断转移到失效模式,并使开关把手内置的指示灯(LED)闪烁来表示产生了故障。

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图4⁃24 进入电动车窗功能 (车门外把手上锁开关联动功能)

(4)电动车窗控制系统操作过程 电动车窗控制系统的电路示意图如图4⁃25所示。

由图4⁃25可知,MPX总开关的各个座位车窗玻璃开关内部电路以矩阵键盘方式连接,MPX总开关的驾驶人侧车窗玻璃开关则通过独立的输入电路输入信号。MPX后座右侧、后座左侧车窗玻璃开关的内部电路是和MPX前排乘客侧车窗玻璃开关同样的。4个电动车窗电动机的内部电路相同,都包括两个霍尔IC与一个电动机。

1)手动上升和下降。通过各个座位的车窗玻璃开关操作:

打开点火开关,将MPX总开关的驾驶人侧车窗玻璃开关或者MPX各个座位的车窗玻璃开关置于上升(下降)一方实行一级操作,通过内置的CPU向手动上升(下降一方)输入ON,就使上升继电器(下降继电器)置于ON位置。

这时下降继电器(上升继电器)会形成接地电路,电流从BDR1端子→上升继电器(下降继电器)→DUP端子(DDN端子)→电动车窗电动机→DDN端子(DUP端子)→下降继电器(上升继电器)→地线,各个座位的电动车窗电动机便会转向各自的上升(下降)下方。

若CPU检测出开关OFF,就把这时的上升继电器置于OFF位置,停止电动车窗电动机。

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图4⁃25 2009款丰田锐志轿车电动车窗控制系统的电路示意图

通过MPX总开关进行遥控:

打开点火开关,把MPX总开关的各个车窗玻璃的开关在上升(下降)方进行一级操作,内置的CPU就会输入UP开关ON。

通过双向车身多路通信,把这作为该开关的“遥控上升(下降)”信号发送到MPX车身1号ECU。

MPX车身1号ECU把接收的双向车身多路通信数据转换到单向多路通信数据,传送到MPX各个座位的车窗玻璃开关。

该MPX车窗玻璃开关接收“遥控自动上升(下降)”信号的过程中,通过各个座位的车窗玻璃开关的手动操作一样地使电动车窗电动机转向上升(下降)位置。

把MPX总开关的各个座位的车窗玻璃置于OFF,这时,CPU就会停止发送“遥控上升(下降)”信号,停止该车窗玻璃开关操作。

2)自动上升和下降功能。通过各个座位的车窗玻璃开关自动操作:

打开点火开关,将MPX总开关的驾驶人侧车窗玻璃开关或者MPX各个座位的车窗玻璃开关置于上升(下降)一方实行二级操作,内置的CPU在输入向手动上升(下降)一方ON的同时,也会输入自动开关ON。据此,和上升继电器置于ON进行手动上升(下降)操作一样,会使各个座位的电动车窗电动机运转。

这时内置的CPU对电动车窗内置的霍尔IC发出的脉冲信号进行计数,即便检查出开关OFF,也会通过电动车窗电动机的转数检查到车窗玻璃到达全闭(全开)位置为止,将上升继电器持续置于ON。

通过MPX总开关进行遥控自动操作:

打开点火开关,对于上升(下降)MPX总开关的各个座位的车窗玻璃开关进行上升(下降)方的二级操作,内置CPU输入UP开关ON以及自动开关ON,通过双向车身多路通信,作为该开关的“遥控自动上升(下降)”信号发送到MPX车身1号ECU。

MPX车身1号ECU把接收的双向车身多路通信数据转换到单向多路通信数据,传送到MPX各个座位的车窗玻璃开关。

该MPX车窗玻璃开关接收“遥控自动上升(下降)”信号,通过MPX各个座位的车窗玻璃开关自动操作一样地转到电动车窗电动机全闭(全开)位置。

存在以下条件之一的情况下,电动车窗控制系统便停止自动操作:自动操作控制中的开关能检测出车窗玻璃的全闭(全开);自动操作控制中的开关,输入方向操作开关ON;从自动操作开始大约经过10s;自动操作控制中的开关,通过单向多路通信接收反向的“遥控”信号或者“车窗锁定”信号。

3)电动车窗防夹机构的操作。各个座位的电动车窗开关控制各自的车窗玻璃,均有防夹功能。

在以下前提条件全部成立的情况下,电动车窗电动机锁定(卡住)、转速发生变化、脉冲紊乱、电压降低的任何一种现象发生后,电动车窗开关就会认为是夹物,进行反向旋转操作。

手动和自动、点火钥匙断开操作(手动/自动)、车窗钥匙联动、发射器联动、智能电动车窗的任何一个在上升操作中;

电动车窗开关以车窗玻璃全闭状态为基点(起始点0)进行“学习”的状态;

车窗玻璃位置在全闭为止的正前方或者从全开位置开始上升操作之后以外。

为了防止误操作,车窗玻璃位置处于规定区间内的情况下不被判断为夹物。

防夹功能的动作条件以及玻璃下降量如下:

防夹功能起作用时,玻璃下降大约50mm或下降持续1s,如果此时车窗玻璃的总打开量(空隙)也没能达到大约200mm,电动机将继续反转直到车窗玻璃的总打开量大约200mm或者继续反转5s。不过,下降操作在到达50mm之前车窗玻璃就已经处于全开位置时,电动机停止动作,车窗玻璃处于全开位置。

在反转操作中,将会禁止手动上升、自动上升的开关信号以及钥匙联动、发射器联动、智能电动车窗的上升驱动指示信号的输入。反转操作结束后,接收开关输入。或者,接收到了在反转操作中的手动下降、自动下降的开关信号以及钥匙联动、发射器联动的下降驱动指示信号,下降操作会在反转操作结束之后才进行。

防夹反转操作:如果电动车窗开关判断夹入异物了,就会在把上升继电器置于OFF的同时,把下降继电器置于ON。据此,电流就会流向下降一方,使电动车窗电动机反转。

4)电动车窗点火钥匙断开操作。如果MPX总开关内的CPU检测到信号IGON→IG OFF,在开始计数大约45s的钥匙关闭后操作的同时,通过单线多路通信,经过MPX车身ECU,把“允许点火钥匙断开操作”信号连续发送到MPX的各个座位的车窗玻璃开关。据此,就允许在所有座位的电动车窗操作。

大约经过45s,或者MPX总开关通过双向车身多路通信,接收了驾驶人侧车门控灯开关的ON→OFF信号,就停止发送“点火钥匙断开操作许可”信号。不过,在自动操作中,或者在防夹控制过程中停止“点火钥匙断开操作许可”信号的情况下,各个操作也会继续到结束为止,即便在自动操作中也进行防夹控制。

5)车门钥匙联动车窗玻璃上升和下降功能。把钥匙半插开关置于OFF位置,门锁控制开关连续锁定(开锁)1.5s以上MPX总开关在经过1.5s后就能检测到驾驶人侧车门锁定状态开关置于OFF(ON)位置,并开始车门钥匙联动控制。

通过开始车门钥匙联动控制,MPX总开关把上升继电器(下降继电器)置于ON位置,让驾驶人侧电动车窗电动机转向上升(下降)一方。与此同时,通过双向车身多路通信把各个座位上的车门钥匙上升(下降)操作指示信号发送到MPX车身1号ECU中。

MPX车身1号ECU如果接收了前排乘员座椅/后座椅右侧/后座椅左侧车门的无线电动车窗上升(下降)操作指示信号,就能把这些信号作为单向多路通信的数据,发送到该MPX各座位车门玻璃开关,和遥控手动操作一样,使各个座位的电动车窗电动机旋转到上升(下降)一侧。

存在以下条件之一的情况下,便停止操作。

①MPX总开关能够监测出门锁控制开关(用于钥匙联动)的锁定一方(开锁一方)ON→OFF信号。

②MPX总开关能检测出驾驶人侧车窗玻璃的全闭(全开)。

③在操作状态下,MPX总开关可以通过双向车身多路通信接收钥匙开锁警告开关ON信号。

④在操作状态下,MPX总开关可以通过双向车身多路通信接收无线信号(锁定/开锁)。

⑤在操作状态下,MPX总开关可以通过双向车身多路通信接收智能进入和起动系统的信号(锁定)。

⑥在操作状态下,MPX总开关可以检测出点火开关被打开。

⑦在操作状态下操作MPX总开关。

⑧在操作开始后,便超过定时器停止时间。

6)发射器联动车窗玻璃上升和下降功能。MPX总开关通过双向车身多路通信接收从驾驶人侧J/BECU发出的无线电动车窗上升(下降)工作指示信号,把内置的上升继电器(下降继电器)设置为ON,使驾驶人侧电动车窗电动机向上升(下降)方向运转。与此同时,通过双向车身多路通信把各个座位的无线电动车窗上升(下降)操作指示信号发送到MPX车身1号ECU中。

MPX车身1号ECU如果接收了前排乘客座椅/后座椅右侧/后座椅左侧车门的无线电动车窗上升(下降)操作指示信号,就能把这些信号作为单向多路通信的数据,发送到该MPX各座位车门玻璃开关,和遥控手动操作一样,使各个座位的电动车窗电动机旋转到上升(下降)一侧。

存在以下条件之一的情况下,便停止操作。

①MPX总开关通过双向车身多路通信,接收无线信号。

②MPX总开关向驾驶人座椅电动车窗电动机输出无线电动车窗上升(下降)信号,以及在向前排乘客座椅/后座椅右侧/后座椅左侧车门ECU发送信息之后,超过定时器停止时间(大约10s)。

③在操作状态下,MPX总开关可以通过双向车身多路通信接收钥匙开锁警告开关/半插入开关ON。

④在操作状态下,MPX总开关可以通过双向车身多路通信任意一个座位上的车门控灯光开关信号(仅在下降操作时)。

⑤在操作状态下,MPX总开关可以检测出点火开关被打开。

⑥在操作时任意一个车门处于开锁情况下(上升操作时),或者所有座位的车门都处于锁定情况(下降操作时)。

⑦在操作状态下,MPX总开关可以通过双向车身多路通信接收车门钥匙联动操作指示信号。

⑧MPX总开关以及MPX各个座位车窗玻璃开关能够检测驾驶人侧以及该座椅车窗玻璃的全闭(全开)。

⑨在操作状态下操作MPX总开关。

7)车窗锁定操作。在IGON或者点火钥匙断开操作时,把车窗锁定开关置于ON位置,就能阻断从MPX总开关的PWS端子供给MPX各个座位车门玻璃开关的PCT端子的电流。MPX总开关内部的CPU在检测出车窗锁定开关ON的情况下,就能通过双向车身多路通信以及单向多路通信经过MPX车身1号ECU,把“车窗锁定”信号发送到MPX各个座位上的车窗玻璃开关。

MPX各个座位的车窗玻璃开关,再检测出PCT电流阻断或者接收“车窗锁定”信号的间隔,会停止本席车窗玻璃的电动车窗控制。

8)有关检测车窗玻璃位置信息的失效保护。在检测车窗玻璃的位置、速度、方向的霍尔IC中检测到异常的情况下,电动车窗开关就会把这作为车窗玻璃全闭位置。“学习”的位置与实际车窗玻璃位置发生了规定量以上的误差的情况下,便会通过自我诊断进入失效模式。

通过自我诊断进入失效模式时,和车窗玻璃的位置信息无法“学习”的情况一样进行控制,在操作开关后大约45s或者IGOFF之间的时间内,驾驶人侧车窗玻璃开关的正常照明就会熄灭。

有关检测车窗玻璃位置信息的失效保护如下:

①脉冲传感器(霍尔IC)故障:在关闭/打开操作中,通过检测车窗玻璃的位置、速度、方向的两个霍尔IC,检测出只有一个的脉冲连续超出规定量的情况下。

②脉冲方向异常:在关闭/打开操作中,如果检测出与电动车窗电动机的驱动方向相反的脉冲持续超过规定量的情况下。

③两个脉冲停止异常:在关闭/打开操作中所规定的时间以上,或者在全闭(或者接近全闭)的状态下进行打开操作,在1s之内没有检测到两个霍尔IC发出的脉冲的情况下。

④车窗玻璃位置信息异常:在关闭操作中,MPX总开关以及MPX各个座位车窗玻璃开关所记忆的全闭位置(起始点0)和实际的车窗玻璃位置之间产生超过了规定量的误差的情况下。

⑤ECU失效:从监视器IC向ECU发出重置信号的情况下。

⑥通信失效(只在前排乘客侧/后座椅右侧/后座椅左侧)

⑦大约10s内无法正常接收从MPX总开关发出的双向车身多路通信信号的情况下。

9)有关电动车窗电动机驱动控制的失效保护。在自动操作时,为了防止电动机超过规定时间连续运转,需对电动机以及电路进行失效保护。另外,车窗玻璃的位置信息存在错误,由于在全闭位置上启动防夹机构,导致车门玻璃无法全闭的情况下,进入无法“学习”位置信息的状态,就会使车门玻璃全闭。

连续操作限制机构从电动车窗开关发出的电动机驱动时间(继电器ON时间)过长的情况下,大约过了10s就会自动地把继电器置于OFF位置。

强制学习操作(取消防夹机构的操作):因防夹机构发生异常,导致车窗玻璃关不紧(在全闭位置不停止)的故障时,可持续进行10s以上的自动上升操作,能强制转移到位置信息不能“学习”状态的控制上。此后,通过全闭车窗玻璃,就能修正位置信息。

(5)电动车窗电动机总成的结构原理 电动车窗电动机总成是由电动车窗电动机主体、连接器、齿轮部分构成的,如图4⁃26所示,将用于防夹机构的脉冲传感器和连接器一体化,检测电动车窗电动机的转动。

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图4⁃26 2009款丰田锐志轿车电动车窗电动机总成

两个霍尔IC通过安装在电动车窗电动机的蜗轮齿轮中的永久磁铁,把和电动机的旋转相同步的脉冲信号输出到自己所在位置的电动车窗开关内,如图4⁃27所示。

电动车窗开关通过霍尔IC1输出的电动机旋转轴每转1次就计数为1个周期的脉冲,来检测车窗玻璃窗的移动量。与此同时,根据霍尔IC2输出的电动机检测出不同的脉冲的HI/LO周期,来检测车窗玻璃电动机的旋转方向,并把那些信息记忆下来用来识别当前车窗玻璃的位置。电动车窗开关会以从这两个霍尔IC得到的位置信息作为基础来控制各种功能,如图4⁃28所示。

同时电动车窗开关通过由霍尔IC1输出的脉冲间隔检查出电动机的转动速度,从而可以检测出车窗玻璃移动速度的变化。据此,便可识别车窗玻璃所承受的负载,控制防夹机构及超载停止功能,如图4⁃29所示。

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图4⁃27 用于防夹机构的脉冲传感器在电动车窗电动机总成中的布置

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图4⁃28 使用脉冲传感器进行车窗玻璃的位置和移动方向识别

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图4⁃29 使用脉冲传感器进行车窗玻璃移动速度检测

因为车门玻璃的位置信息是通过+B电源支持的,如果阻断了供往电动车窗开关的+B电源,就需要进行初始化操作。

5.带变速控制的车窗具有防夹功能的控制电路

图4⁃30为雷克萨斯LS460轿车电动车窗控制系统示意图。LS460轿车电动车窗控制系统主要部件在车上的分布如图4⁃31、图4⁃32所示。该系统除具有前述的功能外,还可对电动车窗玻璃上升、下降进行变速控制。

(1)打开电动车窗(图4⁃33) 为使电动车窗打开功能运行时的噪声降至最低,电动车窗ECU在距车窗完全关闭位置约80mm(3.2in)的范围内提高车窗的打开速度。

为使电动车窗完全打开时的噪声降至最低,电动车窗ECU在距车窗完全打开位置约140mm(5.5in)的范围内降低车窗的打开速度。

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图4⁃30 雷克萨斯LS460轿车电动车窗控制系统示意图

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图4⁃31 雷克萨斯LS460轿车电动车窗控制系统主要部件在车上的分布1

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图4⁃32 雷克萨斯LS460轿车电动车窗控制系统主要部件在车上的分布2

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图4⁃33 打开电动车窗的速度变化

(2)关闭电动车窗(图4⁃34) 为使电动车窗关闭功能运行时的噪声降至最低,电动车窗ECU在距车窗完全打开位置约25mm(1.0in)的范围内提高车窗的关闭速度。

为使电动车窗完全关闭时的噪声降至最低,电动车窗ECU在距车窗完全关闭位置约100mm(4.0in)的范围内降低车窗的关闭速度。

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图4⁃34 关闭电动车窗的速度变化